JP4175545B2 - 無線通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、電池で駆動される無線通信端末に関し、特に端末の使用可能時間を延ばすことができる無線通信端末に関するものである。

近年、携帯電話端末（以下、端末という）が豊富なアプリケーションを搭載することによって、様々な使い方が可能になっていると共に、使用可能時間をなるべく長くすることが要求されている。端末は２次電池を電力源として動作するため、端末の使用可能時間を延ばすためには、電池の大容量化、終止電圧の低電圧化、端末の回路の高効率化、の３点が重要である。

＜終止電圧＞
端末では、基地局に対する送信電力を生成するために電力増幅器を内蔵している。通話時にはこの電力増幅器の消費電力が支配的であり、実使用通話時間を延ばすため（すなわち電池寿命を延ばすため）には、電力増幅器の高効率化が重要となる。また、この電力増幅器の効率を高めるため、最大送信電力時には電力増幅器の電源に電池の電圧をそのまま使用することが一般的となっている。

一方、端末の電力増幅器以外の回路はＣＭＯＳの集積回路でほとんどが構成されており、これらの回路に要求される電源電圧は、電池電圧に比べて充分低いため、ＤＣ／ＤＣコンバータやシリーズレギュレータなどで電源電圧を低電圧に変換してから与えられる。また一部の特に高い電圧を必要とする表示部等には昇圧のＤＣ／ＤＣコンバータなどが使用されている。

端末の動作可能電圧は、電力増幅器が動作可能な電圧範囲で決まるため、電力増幅器が動作可能な下限電圧（以下、終止電圧という）が重要になる。

従来の端末に使用している電力増幅器の回路は、リチウムイオン２次電池の平均放電電圧である３．５Ｖ程度で効率が良くなるよう最適化されており、この電力増幅器で端末の無線特性規格を満たすことができる下限の電源電圧である３．３〜３．２Ｖ程度を終止電圧としている。

端末の連続待ち受け時間とは、受信動作にて電池の電圧が終止電圧に至るまでの時間で決まり、端末の連続通話時間とは、所定の通話状態（送受信動作）にて電池の電圧が終止電圧に至るまでの時間で決まる。ただし、実際に用いる閾値は以下に説明するように動作状態によって異なる。

＜終止電圧での動作＞
従来の端末では１種類の終止電圧を記憶しており、電池電圧がこの終止電圧に達すると、通信中であればプロトコル上の終話処理を行い、端末のデータ等を退避するなどの終了処理を行い、電源をＯＦＦとする。１種類の終止電圧というのは、電力増幅器が動作している状態で検出すべき電池電圧の閾値が１種類であることを示している。

しかし、検出している電池電圧は、電池の内部抵抗や端末内の配線抵抗などの影響により、端末の動作状態（待ち受け動作中、通話中、各種アプリケーション起動中など）によって内部抵抗に流れる電流が異なり電圧降下が異なるため、電池電圧の検出を常に一定の閾値で行うのには問題がある。この為、動作状態に応じて幾つかの閾値を用意し比較することで、１種類の終止電圧を選択している。

＜電池の大容量化と終止電圧の低電圧化＞
図１にはリチウムイオン２次電池の放電負荷特性の一例を示す。この図から分かるように、電池電圧は放電するに従って徐々に低下していき、あるところで急減する。

近年、携帯端末は、豊富なアプリケーションを搭載することによって電池容量や容量密度のより大きいものが求められており、新しい電極の開発等が進められている。しかし、大容量タイプの電池の放電負荷特性は図２に示すように、放電するに従い前述の電池電圧の降下も大きくなる傾向があり、大容量電池の特徴を生かすには、端末の終止電圧を下げることと、電池電圧の変動に対し広範囲で回路の電力効率を良くすることが必要である。

＜端末の回路の高効率化＞
図３は従来端末の送信部の構成例を示している。

アンテナ１は電波の送受信を行う構成要素である。デュプレクサ４は、周波数の異なる送信波と受信波を分離しアンテナ１を介して同時に送受信が可能にするための構成要素である。バンドパスフィルタ６は、送信変調波から不要な帯域外雑音を取り除いて電力増幅器２に送信波を渡すための構成要素である。電力増幅器２の電源には電池３の電圧がスイッチ５を介して与えられる。スイッチ５は、送信を行うときのみＯＮ、端末の電源ＯＦＦ時や待ち受け受信時等にはＯＦＦになるよう制御されており、リーク電流によって電池が無駄に消耗されないようにしている。スイッチ５にはＯＮ抵抗が数十ｍΩのＰ−ｃｈのＭＯＳＦＥＴなどが使用されており、電力増幅器２が最大送信電力を出力した場合には数十ｍＶ程度の電圧降下となる。

電力増幅器２は常に電池３の電圧で動作することを前提にしており、最大送信電力時に電池平均放電電圧にて効率が良くなるようにＦＥＴサイズや整合回路等が最適化されている。デュプレクサ４と電力増幅器２の間にアイソレータ（図示せず）が挿人される場合もある。ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式の端末では、電力増幅器に対する電力制御がきめ細かくなされている。

図５は都市部における出力電力分布調査結果であり、２２ｄＢｍを超える送信電力を使用する率は０．２％以下であり、平均的な出力は３．５ｍＷ（５．４ｄＢｍ）である。

携帯電話端末に対して、米ＴＩＡ標準規格のＩＳ−９５や、ＡＲＩＢ ＳＴＤＴ−５３では、送信最大電力を２００ｍＷと規定しているが、実使用時には、１０ｍＷ以下である確率が高い。

図４はＣＤＭＡ方式端末に使用している送信部の構成例であり、上述のように最大送信電力より小さい電力を扱う場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を使用して電力増幅器２の電源電圧を低くし、効率を上げている。つまり送信電力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧を変化させ、広範囲の送信電力に渡って高効率の電力増幅を行っている。

この場合にも最大送信電力時にはなるべく大きな電源電圧を確保する必要があるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の出力電圧はほぼ電池と同じ電圧を出力するか、図３に示したスイッチ５と図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ７を並列に接続して、最大送信電力時のみスイッチ５をＯＮにするなどの方法を採る。

また、他にＣＤＭＡ方式端末に使用している電力増幅器の従来例として、特許文献１に記載のように、出力電力に応じて電力増幅器の段数をスイッチで切り替える方式もある。この場合は、図３に示すように、電力増幅器の電源には直接電池電圧が使用される。

図６は電力増幅器の仮想負荷線（話を簡単にするためＡ級の仮想負荷線としている）を示している。このとき負荷線の傾きはＩｍａｘ／（Ｖｋｎｅｅ−Ｖｍａｘ）で、これはトランジスタの負荷抵抗の逆数に相当する。

トランジスタが発生する電力Ｐｏは、
Ｐｏ＝（１／８）（Ｖmax−Ｖknee）Ｉmax
となり、直流投入電力Ｐｄｃは、
Ｐdc＝｛（Ｖmax＋Ｖknee）Ｉmax｝／４
となる。ドレイン効率ηは、
η＝Ｐｏ／Ｐdc＝（１／２）＊（Ｖmax−Ｖknee）／（Ｖmax＋Ｖknee）
となる。これは電源電圧が低くなるほど、これに対するニー電圧（Ｖknee）の大きさが無視できなくなり、効率が悪くなることを示している。

最大送信電力時の電力増幅器の電源電圧を小さくするには、図６に示した負荷線の傾きを大きくし電流を大きくすることで可能だが、実現できる効率は悪化していくことが分かる。
特開２００１−２１７６６１号公報

図３や図４に示した従来の電力増幅器では、図１や図２に示した従来の２次電池の平均放電電圧を電源電圧に使用し高効率の動作をすることが可能であったが、これは従来の２次電池の放電特性が比較的平坦であって放電終止時に一気に電圧降下するためである。

これに対して、大容量タイプの２次電池を従来の電力増幅器の電源電圧に使用すると、終止電圧を電池の放電半ばに設定せざるを得なくなり、最後まで電池を使用できず、端末の使用可能時間を充分長く出来ない。

また、比較的小さい動作電圧で最適化した電力増幅器を設計すると、放電初期の高い電圧での効率が悪いばかりか、効率の最適値自体も悪化するため、大容量タイプの２次電池を使用しても端末の使用可能時間を充分長く出来ない。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、電源電圧変動が大きい大容量２次電池を使用する場合に、広い電源電圧範囲に渡って電力増幅器を高効率で動作させ、通信端末の使用可能時間をできるだけ長くすることにある。

本発明による無線通信端末は、電池で駆動される無線通信端末であって、電池電圧を監視する電圧監視部と、所望の電力を出力する電力増幅器と、前記電力増幅器の後段に配置され、電池電圧の異なる範囲に対して電力増幅器の効率を最適化する複数の整合回路と、前記複数の整合回路を選択するための切替手段と、前記複数の整合回路を切り替えるための予め定められた閾値と前記電圧監視部で検出された電池電圧とを比較し、前記複数の整合回路の切替を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

電圧監視部は電池電圧を監視する。複数の整合回路は、電池電圧の異なる範囲に対して電力増幅器の効率を最適化する。切替手段は、前記複数の整合回路を選択する。電力増幅器は、選択された整合回路を介して所望の電力を出力する。制御手段は、前記複数の整合回路を切り替えるための予め定められた閾値と前記電圧監視部で検出された電池電圧とを比較し、前記複数の整合回路の切替を制御する。このように、電池の電圧を監視し、その大きさに応じて電力増幅器の整合回路を切り替えることによって、電源電圧変動が大きい大容量２次電池を使用しても常に高効率で電力増幅器を動作させることが可能となる。

前記複数の整合回路は、例えば、前記閾値より高い電池電圧に対して前記電力増幅器の効率を最適化する第１の整合回路と、前記閾値より低い電圧で前記電力増幅器の効率を最適化する第２の整合回路とを含みうる。

制御信号に応じて前記電池電圧を、前記電力増幅器へ印加すべき電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電圧監視部の出力に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御信号を生成するデータテーブル手段とを備えてもよい。これにより、電池電圧に応じてＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、端末が出力すべき送信電力に応じた電源電圧を電力増幅器へ印加することができる。

前記電力増幅器は、前記第１および第２の整合回路にそれぞれ対応する第１および第２の増幅器を有し、前記切替手段は前記第１の増幅器および第１の整合回路の組と、前記第２の増幅器および第２の整合回路の組とを切り替えるようにしてもよい。整合回路と増幅器を組として切り替えることによって、整合回路の設計を容易にするとともに低損失にできる。

本発明による他の無線通信端末は、電池で駆動されるマルチバンド対応の無線通信端末において、電池電圧を監視する電圧監視部と、第１および第２の無線帯域にそれぞれ対応した第１および第２の電力増幅器と、所望の無線帯域に対応した電力増幅器を選択し電力をアンテナに供給するための切替手段と、予め定めた閾値と電池電圧とを比較し、比較結果に応じて前記切替手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記閾値よりも電池電圧が下がった場合には、前記第２の電力増幅器を選択するよう前記切替手段を制御することを特徴とする。

このように、各電力増幅器の効率を異なる電源電圧について最適化し、検出した電池電圧に応じて第１および第２の電力増幅器のうち効率が良い方の無線帯域（電力増幅器）を選択することで、電源電圧変動が大きい大容量２次電池を使用しても常に高効率で電力増幅器を動作させることができる。

例えば、前記第１の電力増幅器は、電池の放電電圧特性中の比較的高い電源電圧にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化され、第２の電力増幅器は、電池の放電電圧特性中の比較的低い電源電圧にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化されているものである。

前記制御手段は、前記閾値よりも電池電圧が下がった場合に、端末が通信中であるときには、当該無線帯域の動作を停止する前に、あらかじめ予想する、当該無線帯域における受信品質の劣化を基地局に報告するようにしてもよい。この場合、前記制御手段は、基地局からの指示を受けて、通信を切断することなく、使用する無線帯域および対応する電力増幅器の切替を行うことができる。

本発明によれば、電池電圧に応じて、整合回路を切り替えることにより、電池放電電圧の広い範囲に渡って回路の効率を高めることができ、その結果、端末の使用可能時間を延ばすことが可能となる。これにより、電圧降下の大きい高容量タイプ２次電池を有効に利用することができる。

また、２種類の終止電圧を持つ電力増幅器を設け、電池電圧に応じてこれを切り替えて使用することにより、電池放電電圧の全般に渡って回路の効率を高め端末の使用可能時間を延ばすことができる。

マルチバンド端末に内蔵する第１および第２の電力増幅器に本発明を適用することにより、回路規模を増加させることなく端末の使用可能時間を延ばすことが可能となる。

使用帯域毎に電源電圧性能の異なる電力増幅器を用いても、２つの終止電圧による制御を行うことで、有効に電池を使用可能になる。

通信中に一方の無線帯域が使用不能になっても、電池電圧の低下に応じて無線帯域を切り替えるための措置をとることにより、通信を切らずに端末の継続使用が可能になる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図７は本発明の第１の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。

電力増幅器２は、入力端子１０、出力端子１１、切替信号入力端子１２、初段入力整合回路１６、初段増幅部１３、段間整合回路１７、終段増幅部１４、第１の終段出力整合回路１９、第２の終段出力整合回路１８、整合切替部２０で構成される。

第１の終段出力整合回路１９は、電池の平均放電電圧（Ｖｌ）付近にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化した整合回路である。第２の終段出力整合回路１８は、電池の放電電圧特性中の比較的低い電源電圧にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化した整合回路である。

電池電圧監視部３０は常時電池電圧（Ｖｂａｔ）を監視している。電池電圧が記憶部３３に格納してある第１の閾値（ほぼ第１の終止電圧Ｖ２、但しＶ２＜Ｖ１）より大きいときには、制御部３２は、切替信号入力端子１２の信号を制御し、整合切替部２０のスイッチを端子ａ側に倒し、終段増幅部１４が第１の終段出力整合回路１９と整合切替部２０を介して電力を出力端子１１に出力するように制御する。

電池電圧が記憶部３３に格納してある第１の閾値以下となったときには、制御部３２は、切替信号入力端子１２の信号を制御し、整合切替部２０のスイッチを端子ｂ側に倒し、終段増幅部１４が第２の終段出力整合回路１８と整合切替部２０を介して電力を出力端子１１に出力するように制御する。

電池電圧が記憶部３３に格納してある第２の閾値（ほぼ第２の終止電圧Ｖ３、但しＶ３＜Ｖ２）以下となったときには、制御部３２は、端末が電源をＯＦＦできるように、必要情報を不揮発性のメモリに退避するなどの終了処理を行った後、電源をＯＦＦにする。なお、端末の電源をＯＦＦするためのスイッチは周知であり、特に図示していない。

図１２は整合回路の構成例を示している。整合回路は、一般に、伝送線路、キャパシタ、インダクタ等の受動部品の組み合わせで構成される。図１２では伝送線路の線路長を短くするため、伝送線路６１、キャパシタ６３、キャパシタ６４の組み合わせの例を示した。

図１３は整合回路の切替部の構成例である。整合切替部２０としてＤＰＤＴ（Dual Pole Dual Throw）型のスイッチを用い、整合回路１９、１８としてそれぞれ４分の１波長（λ／４）伝送線路７１、６５を用いている。ＤＰＤＴ型のスイッチは、端子ａ−ｄ間および端子ｂ−ｃ間が連動してオンオフし、端子ａ−ｂ間と端子ｃ−ｄ間が連動してオンオフするとともに、端子ａ−ｄ間および端子ｂ−ｃ間がオンのときは端子ａ−ｂ間と端子ｃ−ｄ間がオフし、端子ａ−ｄ間および端子ｂ−ｃ間がオフのときは端子ａ−ｂ間と端子ｃ−ｄ間がオンするように動作する。さらに終端回路７６を設けている。図１３は、終段増幅部１４から、伝送線路７１，７５のうち伝送線路７１を介して出力を行っている状態を示す。図７の構成ではＳＰＤＴ（Single Pole Dual Throw）型のスイッチを用い、使用しない整合回路の端は開放状態（OPEN）となっているため、終段増幅部１４の出力から見た使用しない伝送線路７５側のインピーダンスが充分高くなく、使用しない整合回路の損失が影響を与える場合がある。これに対し、図１３の構成では終段増幅部１４の出力から見た使用しない整合回路（図示の例では伝送線路７５）側のインピーダンスが高く見えるように、使用しない整合回路の端を終端回路７６の所定の（最適な）インピーダンスで終端することができる。

図８は本発明の第２の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。第１の実施の形態と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施の形態は、ＣＤＭＡ方式の端末に第１の実施の形態の電力増幅器２の構成を適用した場合であって、この電力増幅器２への電源電圧は電池３からＤＣ／ＤＣコンバータ７を介して供給される。制御部３２は、端末が出力すべき送信電力に応じた電源電圧を電力増幅器２に与えるため、送信電力と電池電圧Ｖｂａｔに応じた制御電圧（送信電力と選択された整合回路に応じた制御電圧）をルックアップテーブル３１から参照し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の制御端子に与える。

図１４に、ルックアップテーブル３１の構成例、すなわち送信電力と、選択された整合回路に応じた制御電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ出力電圧）の関係の例を示す。簡単のため、制御電圧と等しい電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータを使用する例を示す。ここではグラフによりテーブルデータを模式的に示している。図１４の波形Ｇ１が第１の整合回路を使用する場合に使用するテーブルデータを表している、波形Ｇ２が第２の整合回路を使用する場合に使用するテーブルデータを表している。図から分かるように、送信電力が小さい側では両波形Ｇ１、Ｇ２は比較的低い電圧で一致し、大きくなる側で電圧が急上昇しその上昇途中で分かれている。すなわち、送信電力の増加に応じて波形Ｇ２が２．６Ｖ付近で飽和した後も波形Ｇ１は上昇を続け、３．３Ｖ付近で飽和する形となっている。このように使用する整合回路によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の制御端子に与える電圧を決定するルックアップテーブル３１内の使用するデータを切り替えて用いることができる。

図９は本発明の第３の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。第１、第２の実施の形態と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、重複した説明は省略する。

図７、図８の構成では電源電圧に応じた終段出力整合回路の切替のみを行ったのに対し、図９の構成では終段増幅部も対にして切り替えるようにしたものである。すなわち、終段増幅部１４に加えて終段増幅部１５を追加している。この構成では、図７の構成に比べて素子数が増えてコストが高くなるが、整合回路の設計が容易で低損失（高効率）にできるメリットがある。

電池電圧監視部３０は、常時、電池電圧を監視しており、電池電圧が記憶部３３に格納してある第１の閾値より大きいときには、制御部３２は、電力増幅器２の切替信号入力端子１２の信号を制御し、整合切替部２０のスイッチと整合切替部２１をともにａ側に倒す。これにより、終段増幅部１４が第１の終段出力整合回路１９と整合切替部２０を介して電力を出力端子ｌｌに出力するように制御がなされる。図示していないが、同時に終段増幅部１５のバイアスをＯＦＦにして終段増幅部１５に電流が流れないようにする。

電池電圧が記憶部３３に格納してある第１の閾値以下となったときには、制御部３２は、切替信号入力端子１２の信号を制御し、整合切替部２０のスイッチと整合切替部２１のスイッチをともにｂ側に倒す。これにより、終段増幅部１５が第２の終段出力整合回路１８と整合切替部２０を介して電力を出力端子１１に出力するように制御がなされる。図示していないが、同時に終段増幅部１４のバイアスをＯＦＦにして終段増幅部１４に電流が流れないようにする。

図１０は本発明の第４の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。先の実施の形態と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、重複した説明は省略する。

図１０は、複数の無線帯域Ａ，Ｂを用いるデュアルモード（またはマルチモード）やデュアルバンド（またはマルチバンド）に対応した送信部に応用したものである。デュアルモードは異なる通信システムを切替使用できるものである。デュアルバンドは同システムにおいて異なる無線帯域を切替使用することができるものである。通常、デュアルモードにおいて、両モードで使用する無線帯域は異なる。無線帯域Ａでは第１の電力増幅器５２および第１のデュプレクサ４２を使用し、無線帯域Ｂでは第２の電力増幅器５１および第２のデュプレクサ４１を使用する。スイッチ４３は、使用する無線帯域に応じて送信回路とアンテナ１の接続を切り替える。

第１の電力増幅器５２は、電池の平均放電電圧付近にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化されており、第２の電力増幅器５１は、電池の放電電圧特性中の比較的低い電源電圧にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化されている。

電池電圧監視部３０は上述のように常時、電池電圧を監視しており、電池電圧が記憶部３３に格納してある第１の閾値より大きいときには、無線帯域Ａも無線帯域Ｂも使用可能であり基地局の配置や電波状況に応じて無線帯域を選択することが可能である。無線帯域Ａも無線帯域Ｂも電波状況が同程度であれば優先的に無線帯域Ａを使用することによって、端末の使用可能時間を最も延ばすことが出来る。例えば無線帯域Ａを選択する場合には、スイッチ４３をａ側に倒し、電力増幅器５２がデュプレクサ４２とスイッチ４３を介し電力をアンテナ１に出力するように制御する。図示していないが、同時に電力増幅器５１のバイアスをＯＦＦにして電力増幅器５１に電流が流れないようにする。

電池電圧が記憶部３３に格納してある第１の閾値以下となったときには、制御部３２は、スイッチ４３をｂ側に倒し、電力増幅器５１がデュプレクサ４１とスイッチ４３を介し電力をアンテナ１に出力するように制御する。図示していないが同時に電力増幅器５２のバイアスをＯＦＦにして電力増幅器５２に電流が流れないようにする。

電池電圧が記憶部３３に格納してある第２の閾値以下となったときには、制御部３２は、端末が電源をＯＦＦできるよう必要情報を不揮発性のメモリに退避するなどの終了処理を行い、電源をＯＦＦにする。

また、制御部３２は、端末が出力すべき送信電力に応じた電源電圧を電力増幅器２に与えるため、送信電力と選択された無線帯域とに応じた制御電圧をルックアップテーブル３１から参照し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７の制御端子に与える。

従って、電池電圧が第１の閾値以下で且つ第２の閾値より大きい場合には、無線帯域Ａでは端末が使用できないが無線帯域Ｂでは端末が使用可能であり、両方の無線帯域が使用可能な地域では総合的に端末の使用を長くすることが可能になる。したがって、最も使用可能時間が長くなるよう使用帯域の優先順位を設定しておくことができる。

図１１にデュアルバンドＷ−ＣＤＭＡ端末での実施フローの例を示す。

電池電圧Ｖｂａｔが第１の閾値以下となった場合（Ｓ１１，Ｎｏ）、端末が無線帯域Ａを使用中で（Ｓ１２）、かつ、通信中であれば（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、受信品質（例えばＳＩＲ）の劣化を基地局に報告する（Ｓ２１）。電力増幅器の歪特性やノイズ特性が悪化し送信特性と受信特性との両方に影響を及ぼすことが予想され、端末は電池電圧の第１終止電圧以下への低下によって例えば受信性能がどの程度悪化するかはあらかじめ予想できている。したがって、実際に通信状態が維持できないほどまでに特性が劣化する前に、予想される劣化状態の受信品質を基地局に報告することが可能である。この報告値をもとに無線帯域Ａから無線帯域Ｂにハンドオーバーするか否かは基地局によって判断される。基地局から無線帯域Ｂへのハンドオーバーを指示された場合は（Ｓ２２，Ｙｅｓ）、それまでの通信が途絶えることがないのでユーザが不都合を感じることなく、スイッチ４３（図１０）により無線帯域の切替が行われる。同時にＬＵＴ３１（図１０）の使用するテーブルデータも変更する。ハンドオーバーの指示がない場合には、終話処理（Ｓ２３）を行って、後述するステップＳ１９へ進む。

電池電圧が第１の閾値以下となったのが通話中でなければ（Ｓ１８，Ｎｏ）、基地局からの指示によらず、端末自身で無線帯域の切替を行うことができる（Ｓ１９）。無線帯域Ｂに切り替えた後、無線帯域Ｂでセルサーチを行い（Ｓ２０）、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１２で使用帯域が無線帯域Ｂであれば、電池電圧が第２の閾値以下となるまではそのまま無線帯域Ｂを利用する。

ステップＳ１３で電池電圧が第２の閾値以下となったら、通信中であれば（Ｓ１４，Ｙｅｓ）、終話処理を行う（Ｓ１５）。次いで、終了処理を行って（Ｓ１６）、電源をＯＦＦする（Ｓ１７）。ステップＳ１４で通話中でなければ、そのままステップＳ１６へ進む。

本実施の形態によれば、デュアルバンド端末に元々内蔵する２つの電力増幅器に本発明を適用することにより、回路規模を増加させることなく端末の使用可能時間を延ばすことが可能となる。また、使用帯域毎に電源電圧性能の異なる電力増幅器を用いても、２つの閾値による制御を行うことで、有効に電池を使用可能になる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。

リチウムイオン２次電池の放電負荷特性の一例を示すグラフである。 大容量タイプの電池の放電負荷特性の一例を示すグラフである。 従来端末の送信部の構成例を示すブロック図である。 ＣＤＭＡ方式端末に使用している送信部の構成例を示すブロック図である。 都市部における出力電力分布調査結果を示すグラフである。 電力増幅器の仮想負荷線を説明するためのグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る通信端末のブロック図である。 第４の実施の形態におけるデュアルバンドＷ−ＣＤＭＡ端末での実施フローの例を示すフローチャートである。 図１等の構成における整合回路の構成例を示す回路図である。 図１等の構成における整合回路の切替部の構成例を示す図である。 図９等の構成におけるルックアップテーブルの構成例を示すグラフである。

符号の説明

２…電力増幅器、３…電池、４…デュプレクサ、５…スイッチ（切替手段）、６…バンドパスフィルタ、７…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０…入力端子、１１…出力端子、１２…信号入力端子、１３…初段増幅部、１４…終段増幅部、１５…終段増幅部、１６…初段入力整合回路、１７…段間整合回路、１８…終段出力整合回路、１９…終段出力整合回路、２０…整合切替部（切替手段）、３０…電池電圧監視部、３１…ルックアップテーブル（ＬＵＴ：データテーブル手段）、３２…制御部（制御手段）、３３…記憶部、４１…デュプレクサ、４２…デュプレクサ、４３…スイッチ（切替手段）、５１…電力増幅器、５２…電力増幅器、６１…伝送線路、６３…キャパシタ、６４…キャパシタ、７１…伝送線路、７５…伝送線路、７６…終端回路

Claims (14)

1. 電池で駆動される無線通信端末であって、
   電池電圧を監視する電圧監視部と、
   所望の電力を出力する電力増幅器と、
   前記電力増幅器の後段に配置され、電池電圧の異なる範囲に対して電力増幅器の効率を最適化する複数の整合回路と、
   前記複数の整合回路を選択するための切替手段と、
   前記複数の整合回路を切り替えるための予め定められた閾値と前記電圧監視部で検出された電池電圧とを比較し、前記複数の整合回路の切替を制御する制御手段と、
   前記電池電圧を、送信電力の大きさに応じて前記電力増幅器へ印加する電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記制御手段の制御に応じて、前記電圧監視部の出力に基づき使用する整合回路に応じて異なる第１および第２の波形に従って前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御信号を生成するデータテーブル手段とを備え、
   前記複数の整合回路は、前記閾値より高い電池電圧に対して前記電力増幅器の効率を最適化する第１の整合回路と、前記閾値より低い電圧で前記電力増幅器の効率を最適化する第２の整合回路を含み、
   前記データテーブル手段は、前記第１の整合回路を使用する際に使用する第１のデータテーブルデータと、前記第２の整合回路を使用する際に使用する第２のデータテーブルデータとを有する
   ことを特徴とする無線通信端末。
2. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧は、送信電力が小さい側では両波形は比較的低い電圧で一致し、大きくなる側で出力電圧が上昇しその上昇途中で分かれ、送信電力の増加に応じて第２の波形が第１の電圧で飽和した後も第１の波形は上昇を続け、第２の電圧で飽和する形となるよう前記データテーブル手段の第１および第２のデータテーブルデータが設定されていることを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
3. 前記電力増幅器は、前記第１および第２の整合回路にそれぞれ対応する第１および第２の増幅器を有し、前記切替手段は前記第１の増幅器および第１の整合回路の組と、前記第２の増幅器および第２の整合回路の組とを切り替えることを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
4. 前記制御手段は、電池電圧が前記閾値より低い他の閾値よりさらに低い場合、電源をＯＦＦにすることを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
5. 前記複数の整合回路のうち使用していない整合回路を所定のインピーダンスで終端する終端回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
6. 電池で駆動されるマルチバンド対応の無線通信端末において、
   電池電圧を監視する電圧監視部と、
   第１および第２の無線帯域にそれぞれ対応した第１および第２の電力増幅器と、
   所望の無線帯域に対応した電力増幅器を選択し電力をアンテナに供給するための切替手段と、
   予め定めた閾値と電池電圧とを比較し、比較結果に応じて前記切替手段を制御する制御手段と、
   前記電池電圧を、送信電力の大きさに応じて前記電力増幅器へ印加する電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記制御手段の制御に応じて、前記電圧監視部の出力に基づき使用する電力増幅器に応じて異なる第１および第２の波形に従って前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御信号を生成するデータテーブル手段とを備え、
   前記データテーブル手段は、前記第１の電力増幅器を使用する際に使用する第１のデータテーブルデータと、前記第２の電力増幅器を使用する際に使用する第２のデータテーブルデータとを有し、
   前記制御手段は、前記閾値よりも電池電圧が下がった場合には、前記第２の電力増幅器を選択するよう前記切替手段を制御するとともに、使用するデータテーブルデータを前記第２のデータテーブルデータに切り替える
   ことを特徴とする無線通信端末。
7. 前記第１の電力増幅器は、電池の放電電圧特性中の比較的高い電源電圧にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化され、第２の電力増幅器は、電池の放電電圧特性中の比較的低い電源電圧にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化されていることを特徴とする請求項６記載の無線通信端末。
8. 前記制御手段は、前記閾値よりも低い予め定めた他の閾値よりも電池電圧が下がった場合に、電源をＯＦＦとする処理を行うことを特徴とする請求項６記載の無線通信端末。
9. 前記制御手段は、前記閾値よりも電池電圧が下がった場合に、端末が通信中であるときには、当該無線帯域の動作を停止する前に、あらかじめ予想する、当該無線帯域における受信品質の劣化を基地局に報告することを特徴とする請求項６記載の無線通信端末。
10. 前記制御手段は、基地局からの指示を受けて、通信を切断することなく、使用する無線帯域および対応する電力増幅器の切替を行うことを特徴とする請求項９記載の無線通信端末。
11. 送信電力が小さい側では前記第１および第２の波形は比較的低い電圧で一致し、大きくなる側で出力電圧が上昇しその上昇途中で分かれ、送信電力の増加に応じて第２の波形が第１の電圧で飽和した後も第１の波形は上昇を続け、第２の電圧で飽和する形となるよう、前記データテーブル手段の第１および第２のデータテーブルデータが設定されていることを特徴とする請求項６記載の無線通信端末。
12. 電池で駆動されるマルチバンド対応の無線通信端末において、
    電池電圧を監視する電圧監視部と、
    第１および第２の無線帯域にそれぞれ対応した第１および第２の電力増幅器と、
    所望の無線帯域に対応した電力増幅器を選択し電力をアンテナに供給するための切替手段と、
    予め定めた閾値と電池電圧とを比較し、比較結果に応じて前記切替手段を制御する制御手段と、
    前記電池電圧を、送信電力の大きさに応じて前記第１および第２の電力増幅器へ印加する電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記電圧監視部の出力に基づき使用する電力増幅器に応じて異なる第１および第２の波形に従って前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御信号を生成するデータテーブル手段とを備え、
    前記データテーブル手段は、前記第１の電力増幅器を使用する際に使用する第１のデータテーブルデータと、前記第２の電力増幅器を使用する際に使用する第２のデータテーブルデータとを有し、
    前記第１の電力増幅器は、電池の平均放電電圧付近にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化されており、前記第２の電力増幅器は、電池の放電電圧特性中の比較的低い電源電圧にて最大送信電力を高効率で出力できるよう最適化されており、
    前記制御手段は、前記閾値よりも電池電圧が下がった場合には、前記第２の電力増幅器を選択するよう前記切替手段を制御するとともに、使用する無線帯域を第２の無線帯域に切り替え、使用するデータテーブルデータを第２のデータテーブルデータに切り替える
    ことを特徴とする無線通信端末。
13. 前記制御手段は、電池電圧が前記閾値より低い他の閾値よりさらに低い場合、電源をＯＦＦにすることを特徴とする請求項１２記載の無線通信端末。
14. 前記制御手段は、前記第１および第２の電力増幅器のうち使用していない電力増幅器のバイアスをＯＦＦにすることを特徴とする請求項１２記載の無線通信端末。

Images