專利名稱：電源電路和使用該電源電路的無(wú)線電通信機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源電路和使用該電源路有無(wú)線電通信機(jī)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用升高電池組輸出的電壓供電的電源電路和使用該電源電路的無(wú)線電通信機(jī)。
在諸如用戶可攜帶并能用作通信的手提式電話機(jī)的移動(dòng)通信設(shè)備中，為了用戶的方便起見(jiàn)，其尺寸小和重量輕是重要的因素。
在無(wú)線電通信機(jī)中所裝的電子電路，通常是由半導(dǎo)體器件構(gòu)成，以使得該通信機(jī)尺寸小，重量輕，和省電。目前，在無(wú)線電通信機(jī)安裝的零部件中，特別笨重的一個(gè)主要部件就是用電源使無(wú)線電通信機(jī)中的電子電路工作的電池。
當(dāng)為節(jié)能而設(shè)計(jì)無(wú)線電通信機(jī)中的電子電路時(shí)，為了保持所發(fā)送的電波輸出，即發(fā)送距離，在定值以上，則要求該通信機(jī)將其所發(fā)送的信號(hào)放大到一定電平。因此，用作放大的功率放大電路要工作在比處理發(fā)送和接收信號(hào)的電路的工作電壓更高的電壓上。
為此，在無(wú)線電通信機(jī)中，裝有以至少兩種電壓工作的電路，即以低電壓工作的電微處理器，或DSP，DRAM和諸如此類東西組成的信號(hào)處理電路，和以比信號(hào)處理電路的電壓更高電壓工作的功率放大電路。所以，要求電源電路提供至少兩種電壓。
在功率放大電路中消耗的功率大于在信號(hào)處理電路中所消耗的功率。因此，電池組的容量一般由所發(fā)送的電波功率確定。
為了增加傳輸距離，即所發(fā)送的電波功率，就要求增加電池組容量。但是，電池組容量的增加與無(wú)線電通信機(jī)應(yīng)是輕便的條件相矛盾。
作為克服上述問(wèn)題的方法，例如有一種在日本公開(kāi)專利出版物昭61-144131的公報(bào)上所披露的方法。在日本公開(kāi)專利出版物昭61-144131的公報(bào)上所披露的方法所根據(jù)的事實(shí)是在移動(dòng)通信中，一般實(shí)施時(shí)分多路通信，并且在那里，提出了建議，即在無(wú)線電通信機(jī)未進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)間(期間)內(nèi)，電池組的電源存貯在電容器中，而在無(wú)通信機(jī)進(jìn)行傳輸時(shí)間內(nèi)，在電容器中所存貯的電源提供給功率放大電路。
作為例子的時(shí)分多路通信是這樣一種通信方法，它將一幀分成許多時(shí)隙，并將每個(gè)時(shí)隙分配給一路電路，因而使得它可能同一時(shí)進(jìn)行許多通話。
對(duì)于時(shí)分多路通信系統(tǒng)，如TDMA系統(tǒng)，或者TDD系統(tǒng)，是公知的。
按照上述方法，能得到一些優(yōu)點(diǎn)，如能得到在功率放大電路中節(jié)省電能的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榇藭r(shí)可以縮短使功率放大電路工作所要求的時(shí)間，以及由于提供給功率放大電路的電源是來(lái)自存貯在電容器中的電源，因而能提供無(wú)電池組內(nèi)阻的大電流。也就是說(shuō)，即使電池容量不大，也能建立在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)發(fā)送信號(hào)的無(wú)線電通信機(jī)。
但是，在日本公開(kāi)專利出版公報(bào)上由昭61-144131所披露的上述方法還存在著一些缺點(diǎn)。
低輸出電壓的電池組一般是小而經(jīng)濟(jì)的。然而在日本公開(kāi)專利出版物昭61-144131的公報(bào)上所披露的方法中，要求使用其輸出電壓與功率放大電路的工作電壓一致的電池。例如，假設(shè)功率放大電路的工作電壓是7V，并且采用平常所用的鎳-鎘(Ni-Cd)電池作電池組，每個(gè)電池有約1.3V的電壓，這就要求采用六個(gè)鎳-鎘電池。因此，電池組會(huì)占用較大的空間(變得龐大)，并且這與無(wú)線電通信機(jī)應(yīng)有較小尺寸的要求相矛盾。
有一種使用低壓電池組的方法，該方法適于向信號(hào)處理電路提供電池組電壓，和向功率放大電路提供由DC/DC變換器或諸如此類的東西升高電池組電壓所得到的高電壓。
但是，以上方法不能用于時(shí)分多路通信系統(tǒng)的無(wú)線電通信機(jī)中。因?yàn)樵诖朔椒ㄖ?，沒(méi)有考慮在對(duì)應(yīng)于時(shí)分多路通信的時(shí)間中電源的工作，還會(huì)遇到電池容量和DC/DC變換器笨重的難點(diǎn)。此外，由于DC/DC變換器沒(méi)有100%效率，僅僅由于這一點(diǎn)，就不能實(shí)現(xiàn)有效電源的目的。
所以，在此方法中遇到象這樣的問(wèn)題，使得電池組的壽命變距。
當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)功率放大電路本身的節(jié)省電能進(jìn)行了努力。
例如，砷化鎵半導(dǎo)體器件適于在低電壓下工作，并且作為功率放器電路元件用于高頻功率放大器電路(RF功率放大器)，該電路在便攜式移動(dòng)傳輸設(shè)備，如手提式電話機(jī)中得到了利用。它的標(biāo)準(zhǔn)電源電壓為5.8V或5.0V。也就是說(shuō)，當(dāng)較早要求電源電壓為7V左右的電壓時(shí)，它已經(jīng)降低到大約在5.8到5.0V之間。
當(dāng)信號(hào)處電路的工作電壓較早為大約5V時(shí)，由于半導(dǎo)體電路技術(shù)的進(jìn)展，它已經(jīng)降低到大約2.7到3.3V之間。
本由請(qǐng)的發(fā)明人，例如在日本公開(kāi)專利出版物平4-315320的公報(bào)上，已經(jīng)提出了一種適于使至少含有兩種工作在如上所述的兩種電壓下的電子電路的時(shí)分多路通信系統(tǒng)的無(wú)線電通信機(jī)中的電子電路工作的供電方法。
在此方法中，除功率放大電路以外，安排信號(hào)處理電路工作在3V工右的低電壓下，并在其中安裝最終電壓在信號(hào)處理電路的工作電壓附近的電池組，以便信號(hào)處理電路能直接地用電池組的輸出電壓進(jìn)行工作。相反，作為功率放大電路的激勵(lì)(工作)電壓，采用DC/DC變換器，將電池組的輸出電壓升高到功率放大電路的工作電壓，例如5V或以上。而且，在通信機(jī)未發(fā)送信號(hào)時(shí)，將升高了電壓的電壓電源存貯在一個(gè)小電容器上，并且在通信機(jī)發(fā)送信號(hào)時(shí)，將存貯在電容器上的電源，最好經(jīng)過(guò)調(diào)整所提供電源的電壓電平的調(diào)壓器，提供給功率放大電路使其工作。
結(jié)果，獲得相當(dāng)好的效果，能夠高效地完成向工作在低電壓下的信號(hào)處理電路提供電源和向工作在較高電壓下的功率放大電路提供來(lái)自電池組的電源。
由于在日本公開(kāi)專利出版物平4-315320的公報(bào)上所披露的內(nèi)容是基本的電路配置和電路的工作原理，沒(méi)有舉例說(shuō)明具體的電池組的類型。并且考慮到放電下垂特性曲線的小變化，和根據(jù)在申請(qǐng)的時(shí)候的技術(shù)實(shí)踐，認(rèn)為采用鎳-鎘(Ni-Cd)蓄電池適于較高的效率。
但是，由于鎳-鎘電池組的輸出電壓低到每個(gè)電池1.2V，如

圖1所示，即使安排信號(hào)處理電路在3V低電壓下工作，也必需使用三個(gè)鎳-鎘電池。因此，還存在著降低無(wú)線電通信機(jī)尺寸的限制。
此外，由于它們引起的環(huán)境污染，鎳-鎘電池的應(yīng)用會(huì)受到控制。
相反，鋰離子電池已逐漸引起注意，這是由于它是無(wú)污染電池，并具有每個(gè)電池高輸出電壓(大電池容量)的電池組，其滿充電電壓在4.3V左右和最終電壓在2.7V左右，例如，如圖1所示。
如果最終電壓在2.7V左右，僅使用一個(gè)鋰離子電池就能使由2.7V至3.3V電壓激勵(lì)的信號(hào)處理電路工作，這就對(duì)實(shí)現(xiàn)小無(wú)線電通信機(jī)作出了貢獻(xiàn)。所以，對(duì)于安裝在無(wú)線電通信機(jī)中的電池，寧愿用鋰離子電池而不用鎳-鎘電池。
鎳-鎘(Nzi-Cd)電池和鋰離子電池的放電特性曲線畫于圖1中。
然而，在鋰離子電池的放電壓降特性曲線中，放電電流線性地從滿充電電壓下降到最終電壓，產(chǎn)生從100%到60-65%的大電位差。
結(jié)果，這就引起圖2中面積a部分的能量沒(méi)有有效地利用的問(wèn)題。特別是在鋰離子電池和信號(hào)處理電路之間插入電源調(diào)壓器，使其輸出電壓接近最終電壓時(shí)，此問(wèn)題會(huì)變得相當(dāng)突出。
這是因?yàn)殡娫凑{(diào)壓器的輸出電壓，甚至在電池的輸出電壓是高于最終電壓時(shí)，被恒定地調(diào)節(jié)在最終電壓上，那么，由超過(guò)最終電壓的電壓乘上輸出電流所得到的功率被耗散在電源調(diào)壓器上。
下面將說(shuō)明其詳情。
圖2中所示的面積(b)中的能量是由電池有效地提供給各個(gè)電路的能量。能量利用效率η在下面用表達(dá)式(1)給出。
η＝圖2中面積(b)的能量/[圖2中面積(b)的能量+圖2中面積(a)的能量]…(1)當(dāng)假設(shè)采用其電壓降為OV的理想電源調(diào)壓器，其輸出置于鎳-鎘電池的最終電壓上，向無(wú)線電通信機(jī)中的各個(gè)電路提供電源，因?yàn)閴航堤匦郧€的變化是小的，其效率η約為95%。
相反，用鋰離子電池的效率變得低于77%左右，這是由于放電壓降特性曲線的變化大，并且圖2中面積(b)部分上的能量被浪費(fèi)了的緣故。
因此，當(dāng)利用鋰離子電池時(shí)，它提供較大的能量密度，但是，由于它的放電壓降特性曲線具有大的輸出電壓的變化，當(dāng)經(jīng)由電源調(diào)壓器，用它作為向無(wú)線電通信機(jī)的各個(gè)電路提供電源時(shí)，這就引起其效率η變得低于鎳-鎘電池的問(wèn)題。
近來(lái)，大容量DRAM的激勵(lì)電壓正變得低于1V的電平。由微處理器所構(gòu)成的信號(hào)處理電路的激勵(lì)電壓正變得更低。相反，發(fā)送功率放大電路的激勵(lì)電壓仍是高的，其上的功率損耗是大的。因此，存在著一種趨勢(shì)，在功率放大電路和信號(hào)處理電路的激勵(lì)電壓之間的差正在變得更大，從而上述問(wèn)題正變得更為嚴(yán)重。
所以，本發(fā)明的目的在于提供一種消除上述問(wèn)題的電源電路。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種消除上述問(wèn)題的時(shí)分多路通信系統(tǒng)的無(wú)線電通信機(jī)。
按照本發(fā)明，所提供的電源電路用來(lái)將來(lái)自同一電池組的電源提供給以低電壓工作的第一電路和以比第一電路更高電壓間歇地工作的第二電路。該電源電路包含一個(gè)電池組，一個(gè)升壓和存貯電路，和電源控制電路。該電池組有其干電池，其滿充電電壓低于第二電路的工作電壓，而最終電壓高于第一電路的工作電壓。升壓和存貯電路將電池組在滿充電電壓和最終電壓之間的范圍內(nèi)變化的電壓升高到第二電路的工作電壓，并且存貯所升高的電壓。電源控制電路只在第二電路實(shí)質(zhì)上正在工作的時(shí)間內(nèi)將存貯在升壓和存貯電路中的電源提供給第二電路。
按照本發(fā)明，提供一種時(shí)分多路通信系統(tǒng)的無(wú)線電通信機(jī)，含有功率放大電路，信號(hào)處理電路，電池組，升壓電路，存貯電路，和開(kāi)關(guān)電路。功率放大電路將在預(yù)選期間間歇發(fā)送的發(fā)送信號(hào)放大到無(wú)線電傳輸功率電平。信號(hào)處理電路在低于功率放大電路的工作電壓的電壓下工作。電池組是這樣一種電池組，其電池組有低于功率放大電路的工作電壓的滿充電電壓，和高于信號(hào)處理電路的工作電壓的最終電壓，因此在滿充電電壓和最終電壓之間有大的電壓差。升壓電路是這樣一種電路，它有小輸出電流容量，并將電池組在滿充電電壓和最終電壓之間的范圍內(nèi)變化的輸出電壓至少升高到功率放大電路的工作電壓。存貯電路存貯電升壓電路升高了電壓的電源。開(kāi)關(guān)電路設(shè)置在存貯電路和功率放大電路之間，并將在存貯電路中所存貯的電源只在功率放大電路實(shí)質(zhì)上正在放大所發(fā)送信號(hào)的時(shí)間內(nèi)提供給功率放大電路。
按照本發(fā)明，可提供一種能借助利用同一電池組有效地向工作在至少兩種不同工作電壓下的電子電路，提供電源的電源電路，該電池由少量電池組成，也就是，例如由大約一個(gè)在滿充電電壓和最終電壓之間有大的壓差和大的能量密度的鋰離子電池組成。
由于將按照本發(fā)明的電源電路應(yīng)用于時(shí)分多路通信系統(tǒng)的無(wú)線電通信機(jī)上，這就能夠使得無(wú)線電通信機(jī)尺寸較小，重量較輕，并且能夠延長(zhǎng)電池組的壽命。
下面是附圖的簡(jiǎn)略說(shuō)明圖1是表示鋰離子電池和鎳鎘電池的放電壓降特性曲線的圖形;
圖2是表示當(dāng)采用串聯(lián)連接電源調(diào)壓器時(shí)從鋰離子電池可利用的電源輸出的圖形;
圖3是表示本發(fā)明無(wú)線電通信機(jī)實(shí)施方式結(jié)構(gòu)的方框圖;
圖4(A)和圖4(B)是說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線電通信機(jī)應(yīng)用到TDAM通信系統(tǒng)的圖形;如圖5是表示向本發(fā)明無(wú)線電通信機(jī)中射頻功率放大器供電和TDAM通信系統(tǒng)中時(shí)隙之間關(guān)系的圖形。
參考附圖，下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的電源電路和使用該電源電路的時(shí)分多路通信系統(tǒng)的無(wú)線電通信機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例。
對(duì)時(shí)分多路通信系統(tǒng)，象TDAM系統(tǒng)和TDD系統(tǒng)這樣的系統(tǒng)已經(jīng)公知。在以下的實(shí)施例中，作為一個(gè)實(shí)例，將說(shuō)明GSM(移動(dòng)通信特別小組)的多路通信系統(tǒng)。
圖3是表示作為本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線電通信機(jī)1結(jié)構(gòu)的方框圖。
本發(fā)明的無(wú)線電通信機(jī)1是GSM的便攜電話機(jī)。當(dāng)進(jìn)行電話通話時(shí)，在配給該通話傳輸幀的時(shí)隙時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行信號(hào)發(fā)送和接收。在此無(wú)線電通信機(jī)1中，發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)被配在不同的頻帶上，以便進(jìn)行全雙工通信。
當(dāng)所發(fā)送的信號(hào)實(shí)際上正在進(jìn)行發(fā)送的時(shí)候，臨時(shí)在電容器上存貯的，其電壓是由作為升壓裝置的DC/DC變換器升高了的電源，將所存貯的電源進(jìn)行放電并提供給傳輸系統(tǒng)，并且當(dāng)不進(jìn)行發(fā)送的時(shí)候，將蓄電池的輸出電壓升高并存貯在電容器上。
發(fā)送信號(hào)處理電路11對(duì)來(lái)自話筒10的話音信號(hào)進(jìn)行模-數(shù)變換，將頻帶壓縮技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化了的話音信號(hào)，并將此信號(hào)分派在配給此通話的傳輸幀中的時(shí)隙上，并在發(fā)送頻率上調(diào)制載波信號(hào)。來(lái)自發(fā)送信號(hào)處理電路11的輸出信號(hào)輸入到作為發(fā)送信號(hào)的射頻功率放大器。
射頻功率放大器12例如是電Ga-As晶體管或其他類似的晶體管構(gòu)成。射頻功率放大器12例如在5.0V電源電壓下工作，并且在收到來(lái)自電源電路2的電源之后，將所發(fā)送的信號(hào)放大到有預(yù)定功率，例如2至5W的發(fā)送信號(hào)。于是經(jīng)由雙工器13和天線14發(fā)送被放大了的發(fā)送信號(hào)。
雙工器13是一電路，用來(lái)由同一天線14實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)送和接收，并由電感元件(L)，電容元件(C)和諸如此類的元件構(gòu)成。雙工器13實(shí)現(xiàn)信號(hào)組合和隔離，以便來(lái)自天線14的信號(hào)壓縮接收信號(hào)只輸入到接收信號(hào)處理電路15，而來(lái)自射頻功率放大器12的發(fā)送信號(hào)可送給天線14，不會(huì)潛入接收信號(hào)處理電路15的一側(cè)。
接收信號(hào)處理電路15放大經(jīng)向雙工器13來(lái)自天線14的接收信號(hào)輸入，進(jìn)行檢波，將信號(hào)壓縮接收信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展，以便對(duì)話音信號(hào)解碼，并且從揚(yáng)聲器16輸出話音形式的話音信號(hào)。
電池組20是由3.6V(VCCL)輸出電壓的鋰離子電池組成。
電池組20經(jīng)過(guò)電源開(kāi)關(guān)21直接地向發(fā)送信號(hào)處理電路11和接收信號(hào)處理電路15提供電源，并經(jīng)由射頻功率放大器的電源電路2向射頻功率放大器12供電。
用具體的話來(lái)說(shuō)，在無(wú)線電通信機(jī)1而不是射頻功率放大器12之內(nèi)的信號(hào)處理電路，即發(fā)送信號(hào)處理電路11和接收信號(hào)處理電路15，的每個(gè)部件的可工作區(qū)間的電壓是3V。作為信號(hào)處理電路的每個(gè)部件的電源，如上所述，采用額定輸出電壓為3.6V的一鋰離子電池。
電源開(kāi)關(guān)21由操作員用來(lái)接通和切斷向整個(gè)無(wú)線電通信機(jī)1供電的電源。
射頻功率放在器2的電源電路是由以下部件組成，并向射頻功率放大器12供電。
第一開(kāi)關(guān)22根據(jù)構(gòu)成信號(hào)處理電路的微處理器的CPU30的控制動(dòng)作，當(dāng)無(wú)線電通信機(jī)1進(jìn)行傳輸時(shí)閉合其接點(diǎn)，以便連接電池組20和DC/DC變換器23。
DC/DC變換器23作為升高裝置，將電池組20的輸出電壓3V升高到射頻功率放大器12的工作電壓5/5V，并將其輸出供給電容器24和調(diào)壓器25。
在射頻功率放大器12實(shí)際上不工作的期間，即在實(shí)際上不發(fā)送發(fā)送信號(hào)的期間，由DC/DC變換器23對(duì)電容器24充電，它的與DC/DC變換器23相連接的端子被升高到5.5V，實(shí)質(zhì)上與其輸出電壓相同。由此，使射頻功率放大器12工作所要求的電源以電荷的形式存貯在電容器24上。
在射頻功率放大器12實(shí)際上工作和所發(fā)送的信號(hào)被發(fā)送的期間，在電容器24上所存貯的電荷經(jīng)由調(diào)壓器25，按射頻功率放大器12所要求的電源輸出給射頻功率放大器12。
調(diào)壓器25調(diào)節(jié)(平滑)由DC/DC變換器23和電容器24所提供的電壓，以此產(chǎn)生供射頻功率放大器12的恒定的電源電壓5V(VCCH)，并將此電壓供給射頻功率放大器12。
在CPU30控制下的第二開(kāi)關(guān)26，在射頻功率放大器12進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)钠陂g，連接調(diào)壓器25和射頻功率放大器12的電源接線端子，以便向射頻功率放大器供電。
如圖3中虛線所示，CPU30執(zhí)行發(fā)送信號(hào)處理電路11，接收信號(hào)處理電路15，第一開(kāi)關(guān)22，和第二開(kāi)關(guān)26的工作控制。
如圖3中所示方式將無(wú)線電通信機(jī)1的上述各部件互相連接起來(lái)。
下面對(duì)無(wú)線電通信機(jī)1的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
首先將說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)線電通信機(jī)1所適用的TDAM通信系統(tǒng)。
圖4(A)和圖4(B)是說(shuō)明TDAM通信系統(tǒng)的示意圖。
在TDAM通信系統(tǒng)中，對(duì)無(wú)線電通信機(jī)1進(jìn)行傳輸?shù)念l率確立了如圖4(A)中所示的傳輸幀。
該傳輸幀被分為，例如，八個(gè)時(shí)隙，如圖4(B)中所示，配給通信機(jī)1一個(gè)時(shí)隙，用在每個(gè)通話的傳輸中。無(wú)線電通信機(jī)1在所配給時(shí)隙進(jìn)行傳輸。
因此，對(duì)一個(gè)頻率確立了傳輸幀，在傳輸幀中形成許多時(shí)隙，使用此頻率的許多無(wú)線電通信機(jī)的每個(gè)利用這些時(shí)隙的每個(gè)，使得利用相同頻率能實(shí)現(xiàn)許多通話。
在此實(shí)例中，無(wú)線電通信機(jī)1使用圖4(B)中由字母C所示的時(shí)隙進(jìn)行傳輸。
也就是，無(wú)線電通信機(jī)1的射頻功率放大器12僅在對(duì)應(yīng)于傳傳輸幀整個(gè)周期的1/8的期間內(nèi)發(fā)送信號(hào)，在對(duì)應(yīng)于7/8的期間內(nèi)，即在其余空閑時(shí)隙不發(fā)送信號(hào)。
在本實(shí)施例的GSM無(wú)線電通信機(jī)1的傳輸中，一幀有4.6毫秒的時(shí)間寬度，一個(gè)時(shí)隙有577微秒的時(shí)間寬度，無(wú)線電通信機(jī)1被設(shè)計(jì)工作在象這樣的定時(shí)上。
對(duì)時(shí)隙傳輸定時(shí)的控制由CPU30執(zhí)行。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，在通話開(kāi)始之前，在移動(dòng)通信的基站和無(wú)線電通信機(jī)之間執(zhí)行控制順序，在控制順序中，規(guī)定用作通話的時(shí)隙。
由CPU30識(shí)別該時(shí)隙，對(duì)于該時(shí)隙，對(duì)發(fā)送信號(hào)處理電路11和接收信號(hào)處理電路15實(shí)行控制。
按照傳輸定時(shí)，CPU30控制第二開(kāi)關(guān)26，因此，只在信號(hào)正被發(fā)送的期間，實(shí)現(xiàn)了向射頻功率放大器提供適當(dāng)?shù)碾娫础?br> 更準(zhǔn)確地說(shuō)，在射頻功率放大器12發(fā)送信號(hào)的時(shí)隙開(kāi)始之前，立刻接通第二開(kāi)關(guān)26，在該時(shí)隙結(jié)束之后，立刻切斷第二開(kāi)關(guān)26。
在完成上述控制順序之后，用戶接通第一開(kāi)關(guān)22。
圖5表示在向無(wú)線電通信機(jī)1的射頻功率放大器供電和TDAM通信系統(tǒng)中時(shí)隙之間的關(guān)系。
在此實(shí)例中，無(wú)線電通信機(jī)1利用圖5(A)所示傳輸幀中圖5(B)所示的時(shí)隙，以突發(fā)信號(hào)的形式進(jìn)行傳輸。
如圖5所示，電池組20的輸出電壓，不管射頻功率放大器12是否進(jìn)行傳輸，是處在2.7V和4.3V之間的一恒定值上。
圖5表示電池組20的輸出電壓是3.6V的一種特殊情況。
射頻功率放大器12只在傳輸幀的時(shí)隙中第七時(shí)隙上發(fā)送信號(hào)。
因此，在從第零到第七時(shí)隙的期間中，CPU30控制第二開(kāi)關(guān)26，以便停止由調(diào)壓器25向射頻功率放大器12供電。
在此期間，由DC/DC變換器23升高電壓的電源在電容器24上充電。在與DC/DC變換器23連接的電容器24的端子上的電壓，在第七時(shí)隙開(kāi)始之前，立刻變?yōu)?.5V，實(shí)際上與DC/DC變換器23的輸出電壓相同。
在第七時(shí)隙開(kāi)始的時(shí)間上，CPU30驅(qū)動(dòng)第二開(kāi)關(guān)26，以便向射頻功率放大器12供電。
因此，由于電荷放電，在電容器24的端子上的電壓稍微下降些。
根據(jù)電壓下降期間所消耗的功率與調(diào)壓器25和射頻功率放大器12需要的功率大小相一致的原則來(lái)確定DC/DC變換器23的輸出容量和電容器24的電容。
對(duì)于無(wú)線電通信機(jī)1中所用的射頻功率放大器12，使用了含有如上所述Ga-AFET的混合模塊，它工作在表1所示的條件下。
表1輸出頻率(f)890MHz輸堵瘓寄(Pin)1mW電源電壓(VccH)5.0V在以上條件下，得到以下結(jié)果。
表2輸出功率(Pout)2.55W總消耗功率功率4.75W效率(η)2.55/4.75＝54%DC/DC變換器23的性能是當(dāng)輸入電壓(Vin)是2.7V到4.3V時(shí)，η＝84%，并且輸出電壓(Vout)是5.5V。最大輸出電流為0.3A。
當(dāng)射頻功率放大器12進(jìn)行連續(xù)傳輸所需的電源電流約1A的時(shí)候，事實(shí)上，如上所述間歇地(以突發(fā)信號(hào)形式)進(jìn)行著傳輸。
所以，如果當(dāng)不進(jìn)行傳輸時(shí)，DC/DC變換器23有足夠的電流容量以在電容器上存貯供傳輸所需電源的話，這將是令人滿意的。
因此，DC/DC變換器23有上述電平的電流容量將足以滿足在無(wú)線電通信機(jī)1中的使用。
使用射頻功率放大器12和如上述的DC/DC變換器23，并使用以下電路元件，測(cè)量了效率η。
表3電容器24采用3300μF/6.3V的電容器第一開(kāi)關(guān)22，第二開(kāi)關(guān)26采用有低壓降(＜0.1V)的串聯(lián)電路晶體管(pnp型)調(diào)壓器25采用有低壓降，即，在輸入和輸出電壓之間有小壓差的器件當(dāng)采用DC/DC變換器23(DC/DC變換器將3.6V升高到5.5V)和調(diào)壓器25(提供5V輸出的調(diào)壓器)時(shí)，在1/8占空度下使用的射頻功率放大器12的效率是42%。
由于在采用普通的DC電源時(shí)，射頻功率放大器12的效率如上所述為54%，因此射頻功率放大器的電源電路2的效率η變?yōu)?2%/54%＝78%。
此效率為什么低于DC/DC變換器23本身的效率的理由是因?yàn)楣β什粌H消耗在射頻功率放大器12上，而是也消耗在調(diào)壓器25上。
關(guān)于采用DC/DC變換器23所得到的好處，可以提出的是效率保持不變，與輸入電壓(Vin)的變化無(wú)關(guān)。
當(dāng)采用象圖1所示的放電曲線在滿充電電壓和最終電壓之間有大的壓差的鋰離子電池的電池組，并且采用其輸出電壓置于最終電壓上的串聯(lián)連接電源調(diào)壓器作為向射頻功率放大器12供電時(shí)，由圖2中面積a所表示的能量全部消耗在此調(diào)壓器上。
由圖2面積a所示能量的部分相當(dāng)于圖2面積b所示的有效利用能量的30%。
在本實(shí)施例中，鋰離子電池的最終電壓近似為滿充電電壓的63%。
當(dāng)使用射頻功率放大器的電源電路2向射頻功率放大器12供電時(shí)，以圖2中面積a和b的能量向射頻功率放大器12供電是可能的。
下面將得到關(guān)于用作電池組20的鋰離子電池組潛藏能量的效率η。
如以上所述，當(dāng)利用DC/DC變換器23(用來(lái)將3.6V升高到5.5V的DC/DC變換器)和調(diào)壓器25(輸出為5V的調(diào)壓器)，在占空率1/8下使用時(shí)，射頻功率放大器12的效率η是42%。
其時(shí)，鋰離子電池組的能量利用效率為100%。
利用高輸出電壓(最終電壓5V)的電池組和普通串聯(lián)連接電源調(diào)壓器的射頻功率放大器12的效率η是54%。
因?yàn)?，在此情況下，鋰離子電池組的能量利用效率是77%，(42%×100%)/(54%×77%)≈100%。
從而，按照本實(shí)施例，當(dāng)利用一般的串聯(lián)連接電源調(diào)壓器用來(lái)向射頻功率放大器12供電時(shí)作為損耗所耗散的部分能夠有效地得到利用。
換句話說(shuō)，從能量利用效率觀點(diǎn)來(lái)看，在使用高輸出電壓的電池，經(jīng)串聯(lián)連接電源調(diào)壓器向射頻功率放大器12供電的情況，和如本實(shí)施中所述，在使用低輸出電壓(3.6V)的電池組，經(jīng)過(guò)射頻功率放大器的電源電路2向射頻功率放大器12供電的情況之間，沒(méi)有太大的差別。
所以從通過(guò)利用能使用低輸出電壓電池組的本發(fā)明的射頻功率放大器電源電路2，向射頻功率放大器12供電，能獲得重大的好處，如尺寸更小和比較經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。
所述DC/DC變換器23和電容器24的總體積大約為3CC，因此，這就可能提供較小尺寸的無(wú)線電通信機(jī)1，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能由一個(gè)電池構(gòu)成電池組20。
無(wú)線電通信機(jī)實(shí)行有按上述方式供電的射頻功率放大器12的通信。
就是，來(lái)自話筒10的用戶輸入的話音在發(fā)送信號(hào)處理電路11中進(jìn)行處理，并經(jīng)由射頻功率放大器12，雙工器13和天線14，在配給的時(shí)隙處輸出。
同時(shí)，由對(duì)方經(jīng)天線14截取的接收信號(hào)，經(jīng)過(guò)雙工器13，提供給接收信號(hào)處理電路15，并在其中解碼為話音信號(hào)，經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器16發(fā)送給用戶，從而完成通話。
雖然在上面的實(shí)施例中說(shuō)明了GSM的通信機(jī)，但是應(yīng)用到本發(fā)明的通信機(jī)的向射頻功率放大器供電和方法，一般說(shuō)，能夠應(yīng)用到其他移動(dòng)通信裝置上。
除以上所描述的外，在其他設(shè)備中安裝本發(fā)明的無(wú)線電通信機(jī)是可能的。
雖然在上面的實(shí)施例中舉了在TDAM系統(tǒng)中無(wú)線電通信機(jī)的例子，但是本發(fā)明能夠應(yīng)用到除時(shí)分多路通信之外的、有間歇工作電路部件的不同裝置中。
上面的電源電路描述成適于向射頻功率放大器12供電的電源電路，但是該電源電路也能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到具有在低電壓下工作的電路，如信號(hào)處理電路，和在高電壓下，此外，還間歇地工作的電路，如功率放大電路的不同裝置中。
此外，雖舉例鋰離子蓄電池用作電池組的情形作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是用其他型式的電池組也能得到類似于上述的效果，只要它具有類似于上述鋰離子電池組的放電壓降特性曲線和能提供比較高的輸出電壓。
在以上實(shí)施例中，舉例說(shuō)明了存在著供信號(hào)處理電路和功率放大電路用的兩種激勵(lì)電壓的情形，但是本發(fā)明能夠應(yīng)用于要求三種或更多種激勵(lì)電壓的情形，例如使用了含有構(gòu)成信號(hào)處理電路半導(dǎo)體器件的電子電路或微處理器和由要求不同激勵(lì)電壓的存儲(chǔ)器，例如DRAM，SRAM，ROM或很多(flush)存儲(chǔ)器組成的電路的情形。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，用來(lái)由同一電池組向以低電壓工作的第一電路和以比所述第一電路間歇工作的第二電路供電，其特征在于該電源電路包括一個(gè)電池組，其電池有低于所述第二電路工作電壓的滿充電電壓和高于所述第一電路工作電壓的最終電壓；升壓和存貯電路，用來(lái)將所述電池組在滿充電電壓和最終電壓之間的范圍內(nèi)變化的電壓升高到所述第二電路的工作電壓，并存儲(chǔ)該升高了的電源；和電源控制裝置，用來(lái)只在所述第二電路實(shí)質(zhì)上正在工作時(shí)將存儲(chǔ)在所述升壓和存儲(chǔ)電路中的電源提供給所述第二電路。
2.按照權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于所述電源控制裝置有接在所述第二電路和所述升壓和存貯電路之間并且只在所述第二電路實(shí)質(zhì)上正在工作時(shí)接通的第一開(kāi)關(guān)電路，和用來(lái)控制所述第一開(kāi)關(guān)電路只在所述第二電路處于工作狀態(tài)中時(shí)接通的控制電路。
3.按照權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于所述升壓和存貯電路具有工作在所述電池組滿充電電壓和最終電壓之間的范圍內(nèi)的輸入電壓上，并將該輸入電壓升高到高于所述第二電路工作電壓的CD/CD變換器和由所述DC/DC變換器充電的電容器。
4.按照權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于所述電源電路進(jìn)一步包括接在所述電池組和所述升壓和存貯電路之間的第二開(kāi)關(guān)電路，由所述控制電路在所述第二電路處于工作狀態(tài)時(shí)接通所述第二開(kāi)關(guān)電路。
5.按照權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于所述電池組是鋰離子電池組。
6.一種時(shí)分多路通信系統(tǒng)中的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于該無(wú)線電通信機(jī)包括功率放大電路，用來(lái)將在預(yù)定時(shí)間間隙發(fā)送的發(fā)送信號(hào)放大到無(wú)線電傳輸功率電平;信號(hào)處理電路，工作于低于所述功率放大電路工作電壓的電壓;一個(gè)電池組，其電池有低于所述功率放大電路工作電壓的滿充電電壓和高于所述信號(hào)處理電路工作電壓的最終電壓，在滿充電電壓和最終電壓之間有大的電壓差;有小輸出電流容量的升壓電路，用來(lái)將所述電池組在滿充電電壓和最終電壓之間變化的輸出電壓至少升高到所述功率放大電路的工作電壓上;存貯電路，用來(lái)存貯由所述升壓電路升高了的電壓的電源;和裝在所述存貯電路和所述功率放大電路之間的開(kāi)關(guān)裝置，用來(lái)將存貯在所述存貯電路中的電源，只在所述功率放大電路實(shí)質(zhì)上正放大所述發(fā)送信號(hào)的時(shí)候提供給所述功率放大電路。
7.按照權(quán)利要求6所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述發(fā)送信號(hào)是以脈沖串信號(hào)的方式，與所述發(fā)送信號(hào)的傳輸時(shí)間相應(yīng)配給的時(shí)隙同時(shí)發(fā)送的，并且從所述存貯電路向所述功率放大電路的供電是在所述脈沖串信號(hào)的傳輸時(shí)間中進(jìn)行的。
8.按照權(quán)利要求7所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述信號(hào)處理電路有一用來(lái)產(chǎn)生發(fā)送信號(hào)并將所產(chǎn)生的信號(hào)提供給所述功率放大電路的發(fā)送信號(hào)發(fā)生電路，所述開(kāi)關(guān)裝置有一在所述存貯電路和所述功率放大電路之間設(shè)置的開(kāi)關(guān)電路和用來(lái)控制所述發(fā)送信號(hào)發(fā)生電路定時(shí)和轉(zhuǎn)換所述開(kāi)關(guān)電路的控制裝置，并且其特征在于所述控制裝置，當(dāng)它正在控制所述發(fā)送信號(hào)發(fā)生電路在預(yù)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生發(fā)送信號(hào)的時(shí)候，控制所述開(kāi)關(guān)電路接通，以便將存貯在所述存貯電路中的電源提供給所述功率放大電路的電源端子上，并且在不充許所述發(fā)送信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生信號(hào)而設(shè)定的期間，控制所述開(kāi)關(guān)電路接通，以便停止從所述存貯電路向所述功率放大電路供電。
9.按照權(quán)利要求8所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述通信機(jī)進(jìn)一步包括接在所述電池組和所述升壓電路之間的電源開(kāi)關(guān)，所述控制裝置，在進(jìn)行利用所述功率放大電路的信號(hào)傳輸時(shí)，述一步控制所述電源開(kāi)關(guān)接通，以便從所述電池組向所述升壓電路供電，并且在不進(jìn)行利用所述功率放大電路的信號(hào)傳輸時(shí)，控制所述電源開(kāi)關(guān)切斷，以便停止從所述電池組向所述升壓電路的供電。
10.按照權(quán)利要求6所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述升壓電路包括DC/DC變換器，它至少工作在所述電池組的滿充電電壓和最終電壓之間的輸入電壓范圍之內(nèi)，用來(lái)將輸入電壓升高到大于所述功率放大電路工作電壓的電壓上。
11.按照權(quán)利要求6所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述存貯電路有一電容器。
12.按照權(quán)利要求6所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述電池組的最終電壓小于滿充電電壓的60%。
13.按照權(quán)利要求6所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述電池組是由一個(gè)鋰離子電池構(gòu)成的。
14.按照權(quán)利要求6所述的無(wú)線電通信機(jī)，其特征在于所述無(wú)線電通信機(jī)是手提式無(wú)線電通信機(jī)。
全文摘要
時(shí)分多路通信系統(tǒng)的手提式無(wú)線電通信機(jī)包括功率放大電路，信號(hào)處理電路，電池組，升壓電路，存貯電路，和開(kāi)關(guān)電路。功率放大電路將在預(yù)定期間間歇發(fā)送的發(fā)送信號(hào)放大到無(wú)線電傳輸功率電平。信號(hào)處理電路工作在低于功率放大電路工作電壓的電壓下。電池組例如是由鋰離子電池組構(gòu)成，其電池有低于功率放大電路工作電壓的滿充電電壓和高于信號(hào)處理電路工作電壓的最終電壓，在滿充電電壓和最終電壓之間有大的壓差。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1099535SQ9410326
公開(kāi)日1995年3月1日 申請(qǐng)日期1994年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月26日
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