無線機
【課題】機能部の動作状態に応じて電力を適切に供給することで、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図る。
【解決手段】無線機１００は、外部の電力を受電し、第１所定電圧の電力を生成する電力生成部１２６と、電力生成部と並列に接続された二次電池１２８と、電力生成部が生成する電力によって二次電池を充電する充電回路１３０と、電力生成部および二次電池と並列に接続され、任意の電気信号をアンテナを通じて送信するＲＦ送信回路１２０と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信しているか否か判定する判定部１３４と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していると判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第１所定電圧より小さい第２所定電圧に減圧する電圧管理部１５８（制御部１２２）とを備える。
【解決手段】無線機１００は、外部の電力を受電し、第１所定電圧の電力を生成する電力生成部１２６と、電力生成部と並列に接続された二次電池１２８と、電力生成部が生成する電力によって二次電池を充電する充電回路１３０と、電力生成部および二次電池と並列に接続され、任意の電気信号をアンテナを通じて送信するＲＦ送信回路１２０と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信しているか否か判定する判定部１３４と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していると判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第１所定電圧より小さい第２所定電圧に減圧する電圧管理部１５８（制御部１２２）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を実行する携帯可能な無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）方式を用いた無線機等の電気機器は、最低動作電圧がそれぞれ異なる複数の機能部（回路ブロック）で構成されている。また、携帯性を有する無線機であれば、商用電源から電力の供給を受けられないときでも、上記複数の機能部を動作させるため、電源として二次電池を付設している。
【０００３】
このような二次電池が付設された無線機では、商用電源が接続されているとき、ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて、二次電池の充電と各機能部への給電が並行して行われるので、ＤＣ／ＤＣコンバータには、高い給電能力が求められる。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータの給電能力が小さくても済むように、無線機が通話中であるか否かを判断して二次電池の充電を中断する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４９７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したように、複数の機能部を単一のＤＣ／ＤＣコンバータで動作させる場合、その出力電圧の最低値を、最低動作電圧が最も高い機能部に合わせる必要がある。さらに、二次電池が付設された無線機では、商用電源が接続されているとき、二次電池の充電と各機能部への給電が並行して行われるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧として、各機能部の最低動作電圧以上の電圧を出力できるように充電される二次電圧よりさらに高い電圧が設定される。
【０００６】
したがって、各機能部に入力される電圧の最大値は、二次電池の出力電圧より高いＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧となり、電源電圧の想定範囲である電源電圧想定範囲は広くなる。各機能部は、そのような広い電源電圧想定範囲すべてに対し、無線機として動作するために必要な性能を満たす必要がある。特に、機能部の一つであるＲＦ送信回路における最終段のアンプは、出力インピーダンスマッチングが電源電圧に依存するため、このように電源電圧想定範囲が広い場合では電圧に比例して電力変換効率が悪化し、発熱が増加するといった問題が生じていた。
【０００７】
上述した特許文献１の技術では、二次電池の充電を中断することで電力量を制限することはできるが、ＤＣ／ＤＣコンバータの電源電圧想定範囲は広いままであり、電力変換効率の悪化や発熱の増加を抑制することはできなかった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、機能部の動作状態に応じて電力を適切に供給することで、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図ることが可能な、無線機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の無線機は、外部の電力を受電し、第１所定電圧の電力を生成する電力生成部と、電力生成部と並列に接続された二次電池と、電力生成部が生成する電力によって二次電池を充電する充電回路と、電力生成部および二次電池と並列に接続され、任意の電気信号をアンテナを通じて送信するＲＦ送信回路と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信しているか否か判定する判定部と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していると判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第１所定電圧より小さい第２所定電圧に減圧する電圧管理部とを備える。このとき、第２所定電圧は、二次電池の出力電圧範囲内の電圧であってもよい。
【００１０】
また、充電回路は、充電中か満充電かを判定し、その判定結果を電圧管理部に出力し、電圧管理部は、充電回路が満充電であると判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第２所定電圧としてもよい。
【００１１】
電圧管理部は、充電回路が満充電であると判定され、かつ、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していないと判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第２所定電圧より小さい第３所定電圧に減圧してもよい。このとき、第３所定電圧は、二次電池の出力電圧範囲内の電圧であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無線機は、機能部の動作状態に応じて電力を適切に供給することで、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】無線機の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】電圧設定部による電力生成部の制御処理を説明するための回路図である。
【図３】電圧設定部による電力生成部の制御処理を説明するための回路図である。
【図４】ＲＦ送信回路のアンプの出力側の動作を説明するための説明図である。
【図５】電力生成部の出力する電圧の状態遷移を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
（無線機１００）
図１は、無線機１００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。無線機１００は、機能部としての、アンテナ１１０（１１０ａ、１１０ｂ）と、ＲＦ受信回路１１２と、ＡＦ回路１１４と、信号出力部１１６と、マイクロホン１１８と、ＲＦ送信回路１２０と、制御部１２２と、操作部１２４と、電力生成部１２６と、二次電池１２８と、充電回路１３０と、電圧設定部１３２と、判定部１３４とを含んで構成される。
【００１６】
アンテナ１１０は、利用する周波数帯域に応じて複数種類（例えばアンテナ１１０ａ、１１０ｂ）設けられ、電波信号（無線信号）を、ＲＦ受信回路１１２で処理可能な電気信号に変換するため、または、ＲＦ送信回路１２０で生成された電気信号を電波信号として放射するために用いられる。ＲＦ受信回路１１２は、アンテナ１１０において変換された電気信号から、制御部１２２が示す周波数に対応する電気信号を抽出、復調して、その復調した音声データをＡＦ回路１１４に送信する。
【００１７】
ＡＦ回路１１４は、ＲＦ受信回路１１２から受信した音声データを対応する音声信号に変換し、信号出力部１１６に送信する。また、ＡＦ回路１１４は、マイクロホン１１８から入力された音声信号を対応する音声データに変換し、ＲＦ送信回路１２０に送信する。信号出力部１１６は、スピーカやヘッドホンで構成され、ＡＦ回路１１４から受信した音声信号を音声として出力する。マイクロホン１１８は、コンデンサマイク、ダイナミックマイク、リボンマイク、圧電マイク、カーボンマイク等で構成され、音声等の空気振動を音声信号に変換してＡＦ回路１１４に送信する。ＲＦ送信回路１２０は、ＡＦ回路１１４から受信した音声データに基づき、制御部１２２が示す周波数に対応する搬送波を変調してアンテナ１１０に出力する。
【００１８】
制御部１２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）や信号処理装置（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、無線機１００全体を管理および制御する。例えば、制御部１２２は、プログラムを用いて周波数設定部１５０として機能する。周波数設定部１５０は、後述する操作部１２４を通じたユーザの操作入力（同調操作）に応じて、ＲＦ受信回路１１２またはＲＦ送信回路１２０に用いる周波数を設定する。また、利用する周波数帯域に応じて、アンテナ１１０ａ、１１０ｂの切換を要する場合、その切換も指示する。操作部１２４は、摘み、押圧スイッチ、十字キー等で構成され、例えば、周波数設定部１５０に設定させる周波数の増減操作を受け付ける。
【００１９】
電力生成部１２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、例えば商用電源の交流電力を直流電力（例えば、１２Ｖ〜１６Ｖの直流電力）に変換するＡＣアダプタ１５２等の外部の電力を受電して、後述する電圧設定部１３２によって設定される電圧に基づく直流電力を生成し、並列に接続された各機能部（ＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、信号出力部１１６、マイクロホン１１８、ＲＦ送信回路１２０、制御部１２２、操作部１２４、電力生成部１２６、充電回路１３０、判定部１３４等）に直接、または間接的に電力を供給する。
【００２０】
二次電池（蓄電池）１２８は、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池等で構成され、無線機１００に対して着脱可能に付設される。当該二次電池１２８は、電力生成部１２６と並列に接続され、各機能部が、電力生成部１２６からの電力の給電を受けられないとき（ＡＣアダプタが接続されていないとき）、二次電池１２８に接続されたスイッチ１５４が入って、各機能部に電力を供給する。本実施形態において、二次電池１２８の最大出力電圧は８．４Ｖであるとする。充電回路１３０は、電力生成部１２６が生成する電力によって二次電池１２８を充電する。また、充電回路１３０は、二次電池１２８を充電可能な状態において、充電中（ＯＮ）か満充電（ＯＦＦ）かを判定し、その判定結果を電圧管理部１５６に出力する機能も備えている。
【００２１】
電圧設定部１３２は、電力生成部１２６への帰還回路で構成され、電力生成部１２６の出力電圧を設定する。当該無線機１００のように各機能部を単一の電力生成部１２６で動作させる場合、その出力電圧の最低値を、最低動作電圧が最も高い機能部に合わせる必要がある。特に、本実施形態では、各機能部の最低動作電圧以上の電圧を出力できるように充電される二次電池１２８に、充電電力を供給するため、さらに高い電圧が必要となる。このように電力生成部１２６の電圧を高く設定することのリスクについて以下に詳述する。
【００２２】
図２および図３は、電圧設定部１３２による電力生成部１２６の制御処理を説明するための回路図である。図２および図３において、実線は電力線を破線は制御信号線を示し、太線矢印は電力の流れを示す。まず、図２を参照して、本実施形態の前提となる回路を説明する。
【００２３】
例えば、ＡＦ回路１１４や制御部１２２が３．３Ｖで動作し、ＲＦ受信回路１１２が５Ｖで動作する場合、このような電圧を安定的に供給するため、電力生成部１２６および二次電池１２８と、ＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４および制御部１２２との間には、自動電圧調整器（ＡＶＲ：Auto Voltage Regulator）１５６が設けられる。自動電圧調整器１５６の降下電圧が０．２〜０．３Ｖであれば、５Ｖで動作するＲＦ受信回路１１２の自動電圧調整器１５６の最低動作電圧を例えば５．５Ｖとすることができ、かかる電圧（５．５Ｖ）が各機能部において最も高い最低動作電圧となる。自動電圧調整器１５６は、入出力の電圧降下分を熱として放出するが、そもそもＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４および制御部１２２の消費電力は、ＲＦ送信回路１２０の消費電力に比べ非常に小さいので、かかる熱損失も問題にならない。
【００２４】
電力生成部１２６からの電力の給電を受けられないとき（ＡＣアダプタ１５２が接続されていないとき）、各機能部は、二次電池１２８から電力を受電し（１）、二次電池１２８の最大出力電圧８．４Ｖが放電して５．５Ｖに降下するまで、無線機として動作するために必要な性能を満たす必要がある。すなわち各機能部は、電源電圧想定範囲５．５Ｖ〜８．４Ｖの間であっても動作が保証されなければならない。
【００２５】
また、二次電池１２８の充電時には、二次電池１２８の最大出力電圧８．４Ｖへの満充電を可能にすべく、電圧設定部１３２は、電力生成部１２６を、例えば、１１Ｖ（第１所定電圧）に設定して二次電池１２８を充電する（２）。そのため、各機能部は、電力生成部１２６からの電力の給電を受けているとき、電力生成部１２６から１１Ｖの直流電力を受電して動作することとなる（３）。
【００２６】
すると、各機能部は、二次電池１２８と電力生成部１２６とのいずれからの電力供給にも対応するため、電源電圧想定範囲５．５Ｖ〜８．４Ｖまたは１１Ｖで動作保証されなければならない。特に、二次電池１２８と電力生成部１２６とのいずれからも電力を直接受電しているＲＦ送信回路１２０では、その電源電圧想定範囲が広いと以下のような問題が生じ得る。
【００２７】
ＲＦ送信回路１２０における最終段のアンプに印加される電源電圧想定範囲が、上述したように５．５Ｖ〜８Ｖまたは１１Ｖ（電力生成部１２６からの電力の給電を受けられないときは５．５〜８．４Ｖ、給電を受けているときには１１Ｖ）と広範囲となる場合、それだけインピーダンス整合ポイントの変化量も大きくなる。したがって、設計者は、その範囲すべてに渡って所定電力の電気信号を出力できるよう最終段のアンプを設計しなければならない。
【００２８】
図４は、ＲＦ送信回路１２０のアンプの出力側の動作を説明するための説明図である。図４（ａ）の回路において、ＲＦ送信回路１２０のアンプ１６２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）で構成され、ドレインには、電源電圧想定範囲の電圧（例えばＶｄ）が、ゲートには、送信する入力信号（電気信号）と、アンテナ１１０から出力される無線信号を所定電力に維持するための制御電圧（例えばＶｇ）が印加される。マッチング回路１６４は、伝達効率を最大にすべく、入力インピーダンスがアンプ１６２の出力インピーダンスに、出力インピーダンスがアンテナ１１０のインピーダンスに整合されている。アンテナ１１０は、上述したように、アンプ１６２によって増幅された電気信号を無線信号に変換する。
【００２９】
送信電力を維持するため、アンプ１６２の電源電圧が高いときには、アンプ１６２の出力インピーダンスが高くなり、電源電圧が低いときには、出力インピーダンスが低くなる。マッチング回路１６４の入力インピーダンスは、電源電圧に応じて変化させる（電源電圧が高いときにはインピーダンスを高く、低いときは低く設定する）のが望ましいが、回路規模が大きくなり制御が複雑になるので、通常、固定値としている。このように、マッチング回路１６４のインピーダンスが固定され、送信出力が所定値である場合、アンプ１６２のドレインに印加される、高周波数成分に相当する高周波電圧（例えば、ピーク間電圧Ｖｒｆ）とドレインに流れる高周波電流（例えば、ピーク間電流Ｉｒｆ）とは電源電圧の変動に拘わらず常に一定となる。
【００３０】
例えば、電源電圧がＶｄのとき、図４（ｂ）の如く、ドレイン電圧Ｖが電源電圧Ｖｄ＋高周波電圧（ピーク間電圧Ｖｒｆ）となり、ドレイン電流Ｉが電源電流Ｉｄ＋高周波電圧（ピーク間電流Ｉｒｆ）となったとする。このとき、マッチング回路１６４を通してアンテナ１１０から出力される無線信号の送信出力に相当する送信電力Ｐｒｆは、高周波電圧の実効値と高周波電流の実効値との積で表され、アンプ１６２に供給される直流入力電力Ｐｄｃは、電源電圧Ｖｄと電源電流Ｉｄとの積で表される。
【００３１】
一般に、アンプ１６２の効率ηは、η＝送信電力Ｐｒｆ÷直流入力電力Ｐｄｃ×１００［％］で示される。ここで、説明の便宜のため、Ｖｄ＝Ｉｄ＝１、Ｖｒｆ＝Ｉｒｆ＝２とすると、送信電力ＰｒｆはＶｒｆ、Ｉｒｆそれぞれの実効値の積であるから、Ｐｒｆ＝（２／√２／２）×（２／√２／２）＝０．５となり、直流入力電力Ｐｄｃは、Ｐｄｃ＝Ｖｄ×Ｉｄ＝１×１＝１となる。したがって、効率ηは、η＝０．５／１×１００＝５０％となる。これは、直流入力電力の５０％が無線信号となり、５０％が熱損失となったことを示す。
【００３２】
ここで、電源電圧が上昇しても、送信出力が所定値Ｐｒｆに維持されるので、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆと高周波電圧のピーク間電流Ｉｒｆとは一定である。例えば、アンプ１６２の電源電圧が２倍（２Ｖｄ）のとき、図４（ｃ）の如く、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆと高周波電圧のピーク間電流Ｉｒｆが一定のまま、電源電圧の差分Ｖｄの分だけドレイン電圧Ｖが上がったとする。
【００３３】
そうすると、送信電力Ｐｒｆ＝０．５のままだが、直流入力電力Ｐｄｃは２（Ｖｄ＝２）×１＝２となり、効率ηは０．５／２×１００＝２５％となる。これは、直流入力電力の２５％が無線信号となり、７５％が熱損失となったことを示す。したがって、あくまで簡易的ではあるが、電源電圧が上昇すると効率が悪化するのが理解できる。
【００３４】
ここでは、所定の送信電力を得られるように、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆを維持するため、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆ／２（振幅）≧電源電圧Ｖｄの条件を満たす必要がある。したがって、アンプ１６２の電源電圧が低い状態（電源電圧想定範囲の下限）でマッチング回路１６４を設計し、電源電圧がそれ以上となったときの効率の悪化や熱損失の増加はやむを得ないとしていた。
【００３５】
また、このように熱（熱損失）が生じると、ＲＦ送信回路１２０内のアンプ等、半導体デバイスが破損しやすくなる。さらに、このような熱による破損を防止するため、アンプが高温になったことを検知すると、自動的にＲＦ送信回路１２０の動作を停止して半導体デバイスを保護する（パワーダウンする）回路が設けられている。この場合、無線機１００として電波を送信できる時間が強制的に短縮されたり、使用環境が制限されたりするおそれがある。
【００３６】
また、電力変換効率が悪化することを前提に熱が生じることを踏まえて設計を行うと、ＲＦ送信回路１２０の発熱に対して十分な放熱を行う必要があることから放熱器が大型化し、特に携帯型無線機である場合には、可搬性が損なわれるおそれがある。
【００３７】
さらに、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲が広いと、最終段のアンプの出力インピーダンスマッチングの調整のみならず無線機全体の構成に影響が及ぶため、設計難易度が高まる事態を招いていた。
【００３８】
そこで、本実施形態では、ＲＦ送信回路１２０の動作状態に応じて電力を適切に供給することで、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図る。以下、図３を参照して、本実施形態の無線機１００を説明する。
【００３９】
判定部１３４は、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信しているか否か（動作しているか否か）を判定する。制御部１２２は、電圧管理部１５８としても機能し、電圧管理部１５８は、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していると判定されている間、電圧設定部１３２を操作して、電力生成部１２６が生成する電力の電圧を１１Ｖ（第１所定電圧）より小さい、例えば８．４Ｖ（第２所定電圧）に減圧する。
【００４０】
具体的に、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していない間、制御部１２２の電圧管理部１５８は、判定部１３４からその旨の信号を受けて、図３に示す電圧設定部１３２のスイッチ１６０を閉状態に維持する。電圧設定部１３２は、電力生成部１２６の出力電圧を抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の並行合成抵抗（Ｒ２×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））とで抵抗分割した電圧を電力生成部１２６に帰還させることで、電力生成部１２６に１１Ｖ（第１所定電圧）の電力を出力させている。
【００４１】
そして、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信している間、制御部１２２の電圧管理部１５８は、判定部１３４からその旨の信号を受けて、電圧設定部１３２のスイッチ１６０を開状態にする。すると、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２のみとによって電力生成部１２６への帰還に用いられる抵抗分割比が変化し、電圧設定部１３２は、電力生成部１２６の出力電圧を、１１Ｖ（第１所定電圧）から、例えば８．４Ｖ（第２所定電圧）に切り換えることができる。
【００４２】
このように、電力生成部１２６が８．４Ｖしか出力しなかった場合、充電回路１３０はその電圧に応じて自動的に二次電池１２８の充電を停止する。こうして、ＲＦ送信回路１２０は、自体が動作しているときは、電力生成部１２６から電力を受電しているときであっても、電力生成部１２６からの受電ができなくて二次電池１２８から電力を受電している場合であっても、最大電圧が８．４Ｖとなる電力しか受電しない。このとき、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等は、電圧の範囲が５．５Ｖ〜８．４Ｖ、または、１１Ｖのいずれであっても、自動電圧調整器１５６によって電圧が調整されるので問題は生じない。
【００４３】
図５は、電力生成部１２６の出力する電圧の状態遷移を説明するための説明図である。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、ＲＦ送信回路１２０が動作しているとき（ＯＮ時）に電力生成部１２６の電圧が強制的に８．４Ｖになるので、二次電池１２８が満充電になっておらず充電回路１３０が充電中（ＯＮ）となるべきであっても充電は停止され、各機能部は、最大電圧が８．４Ｖとなる電力を受電する。
【００４４】
また、ＲＦ送信回路１２０が非動作時（ＯＦＦ時）には、電力生成部１２６の電圧が１１Ｖとなるので、二次電池１２８の充電が可能となる。ここでは、ＲＦ送信回路１２０の動作状態のみを契機に電力生成部１２６の出力電圧を変化させているので、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等は、常に電源電圧想定範囲５．５Ｖ〜８．４Ｖまたは１１Ｖのすべてに対してこの無線機が動作するために必要な性能を満たす必要がある。尚、ＡＣアダプタ１５２が接続されていない場合、スイッチ１５４が閉じて二次電池１２８から５．５．Ｖ〜８．４Ｖの電力が一律に供給される。
【００４５】
ここで、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等では、５．５Ｖ〜８．４Ｖまたは１１Ｖの電圧を、自動電圧調整器１５６によってそれぞれの電圧３．３Ｖや５Ｖに変換している。この際、自動電圧調整器１５６の入出力の電圧降下分は熱として放出される。しかし、１１Ｖの電源電圧が必要となる充電回路１３０の充電動作が行われていないときにおいてまで、電力生成部１２６の出力電圧を１１Ｖに維持する必要もない。
【００４６】
そこで、制御部１２２の電圧管理部１５８は、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信しているか否かのみならず、トリクル充電も含め充電回路１３０が動作しているか否か、すなわち充電中（ＯＮ）か満充電（ＯＦＦ）かの信号も充電回路１３０から取得して、図５（ｂ）に示すように、ＲＦ送信回路１２０が非動作かつ充電回路１３０が充電中（ＯＮ）であるときのみ電力生成部１２６の電圧を１１Ｖにし、その他の状態（充電回路１３０が満充電（ＯＦＦ）であると判定されている、または、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していない（ＯＦＦ）と判定されている状態）では、すべて８．４Ｖとしてもよい。かかる構成により、充電回路１３０が動作しているとき以外は、各機能部の電力を生成する自動電圧調整器１５６の入力電圧を８．４Ｖ以下、例えば５．５Ｖとすることができるので、自動電圧調整器１５６の電力変換効率を向上でき、熱損失も低減することが可能となる。
【００４７】
また、ＲＦ送信回路１２０は、５．５Ｖ〜８．４Ｖのいずれの電圧でもその電力を直接受けて動作し、そのうちのどの電圧が最適であるかは設計次第である。しかし、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等は、自動電圧調整器１５６を通じているため、電圧値を電源電圧想定範囲の下限電圧５．５Ｖとすると熱損失が最小となる。
【００４８】
そこで、電圧管理部１５８は、図５（ｃ）に示すように、充電回路１３０が満充電（ＯＦＦ）であると判定され、かつ、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していない（ＯＦＦ）と判定されている間、電力生成部１２６が生成する電力の電圧を第２所定電圧より小さい第３所定電圧、例えば５．５Ｖに減圧してもよい。このとき、第３所定電圧は、二次電池の出力電圧範囲内の電圧である。
【００４９】
このように、ＲＦ送信回路１２０が動作しているときは、電力生成部１２６の電圧を８．４Ｖとし、ＲＦ送信回路１２０を８．４Ｖで動作させると共に、充電の要否に拘わらず、ＲＦ送信回路１２０の動作中は充電動作を停止させることで、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲を５．５Ｖ〜８．４Ｖの範囲のみに制限することが可能となる。
【００５０】
したがって、ＲＦ送信回路１２０の最終段のアンプは、電力変換効率の悪化による熱損失が減少し、半導体デバイスの破損を防ぐことができる。また、高温になるとＲＦ送信回路１２０の動作を停止する保護回路が働くことによる、電波を送信できる時間が不用意に短縮される事態を回避することが可能となる。さらに、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲が狭くなることで、最終段のアンプの出力インピーダンスマッチングの調整が容易になり、設計に裕度を設けたり、部品コストや製造コストの削減を図ることも可能となる。
【００５１】
また、一般に消費電力量が高いＲＦ送信回路１２０の動作時に、充電回路１３０の充電動作が自動的に停止されることとなり、ＲＦ送信回路１２０と充電回路１３０とが排他的に動作することとなるので、不要に高い給電能力を有する電力生成部１２６を準備しなくて済み、部品コストの削減を図ることが可能となる。
【００５２】
ところで、上述した実施形態では、ＲＦ送信回路１２０が動作しているときの電力生成部１２６の第２所定電圧を８．４Ｖとした。かかる電圧は、二次電池１２８を充電するのに必要な第１所定電圧（ここでは、１１Ｖ）以下であれば、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲を狭くする効果を奏するが、低ければ低いほど、その効果は高まる。しかし、ＲＦ送信回路１２０は、二次電池１２８の電圧が８．４Ｖのときでも動作しなくてはならないので、第２所定電圧を８．４Ｖ以下に設定したとしても電源電圧想定範囲の上限は８．４Ｖのままである。したがって、第２所定電圧は、二次電池１２８の出力電圧範囲内の電圧でありさえすればよい。
【００５３】
かかる構成により、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲を、最小限の二次電池１２８の電源電圧範囲と等しくすることができ、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図ることが可能となる。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、無線通信を実行する携帯可能な無線機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００ …無線機
１２０ …ＲＦ送信回路
１２６ …電力生成部
１２８ …二次電池
１３０ …充電回路
１３４ …判定部
１５６ …電圧管理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を実行する携帯可能な無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）方式を用いた無線機等の電気機器は、最低動作電圧がそれぞれ異なる複数の機能部（回路ブロック）で構成されている。また、携帯性を有する無線機であれば、商用電源から電力の供給を受けられないときでも、上記複数の機能部を動作させるため、電源として二次電池を付設している。
【０００３】
このような二次電池が付設された無線機では、商用電源が接続されているとき、ＤＣ／ＤＣコンバータを通じて、二次電池の充電と各機能部への給電が並行して行われるので、ＤＣ／ＤＣコンバータには、高い給電能力が求められる。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータの給電能力が小さくても済むように、無線機が通話中であるか否かを判断して二次電池の充電を中断する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４９７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したように、複数の機能部を単一のＤＣ／ＤＣコンバータで動作させる場合、その出力電圧の最低値を、最低動作電圧が最も高い機能部に合わせる必要がある。さらに、二次電池が付設された無線機では、商用電源が接続されているとき、二次電池の充電と各機能部への給電が並行して行われるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧として、各機能部の最低動作電圧以上の電圧を出力できるように充電される二次電圧よりさらに高い電圧が設定される。
【０００６】
したがって、各機能部に入力される電圧の最大値は、二次電池の出力電圧より高いＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧となり、電源電圧の想定範囲である電源電圧想定範囲は広くなる。各機能部は、そのような広い電源電圧想定範囲すべてに対し、無線機として動作するために必要な性能を満たす必要がある。特に、機能部の一つであるＲＦ送信回路における最終段のアンプは、出力インピーダンスマッチングが電源電圧に依存するため、このように電源電圧想定範囲が広い場合では電圧に比例して電力変換効率が悪化し、発熱が増加するといった問題が生じていた。
【０００７】
上述した特許文献１の技術では、二次電池の充電を中断することで電力量を制限することはできるが、ＤＣ／ＤＣコンバータの電源電圧想定範囲は広いままであり、電力変換効率の悪化や発熱の増加を抑制することはできなかった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、機能部の動作状態に応じて電力を適切に供給することで、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図ることが可能な、無線機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の無線機は、外部の電力を受電し、第１所定電圧の電力を生成する電力生成部と、電力生成部と並列に接続された二次電池と、電力生成部が生成する電力によって二次電池を充電する充電回路と、電力生成部および二次電池と並列に接続され、任意の電気信号をアンテナを通じて送信するＲＦ送信回路と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信しているか否か判定する判定部と、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していると判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第１所定電圧より小さい第２所定電圧に減圧する電圧管理部とを備える。このとき、第２所定電圧は、二次電池の出力電圧範囲内の電圧であってもよい。
【００１０】
また、充電回路は、充電中か満充電かを判定し、その判定結果を電圧管理部に出力し、電圧管理部は、充電回路が満充電であると判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第２所定電圧としてもよい。
【００１１】
電圧管理部は、充電回路が満充電であると判定され、かつ、ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していないと判定されている間、電力生成部が生成する電力の電圧を第２所定電圧より小さい第３所定電圧に減圧してもよい。このとき、第３所定電圧は、二次電池の出力電圧範囲内の電圧であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の無線機は、機能部の動作状態に応じて電力を適切に供給することで、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】無線機の電気的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】電圧設定部による電力生成部の制御処理を説明するための回路図である。
【図３】電圧設定部による電力生成部の制御処理を説明するための回路図である。
【図４】ＲＦ送信回路のアンプの出力側の動作を説明するための説明図である。
【図５】電力生成部の出力する電圧の状態遷移を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
（無線機１００）
図１は、無線機１００の電気的な構成を示した機能ブロック図である。無線機１００は、機能部としての、アンテナ１１０（１１０ａ、１１０ｂ）と、ＲＦ受信回路１１２と、ＡＦ回路１１４と、信号出力部１１６と、マイクロホン１１８と、ＲＦ送信回路１２０と、制御部１２２と、操作部１２４と、電力生成部１２６と、二次電池１２８と、充電回路１３０と、電圧設定部１３２と、判定部１３４とを含んで構成される。
【００１６】
アンテナ１１０は、利用する周波数帯域に応じて複数種類（例えばアンテナ１１０ａ、１１０ｂ）設けられ、電波信号（無線信号）を、ＲＦ受信回路１１２で処理可能な電気信号に変換するため、または、ＲＦ送信回路１２０で生成された電気信号を電波信号として放射するために用いられる。ＲＦ受信回路１１２は、アンテナ１１０において変換された電気信号から、制御部１２２が示す周波数に対応する電気信号を抽出、復調して、その復調した音声データをＡＦ回路１１４に送信する。
【００１７】
ＡＦ回路１１４は、ＲＦ受信回路１１２から受信した音声データを対応する音声信号に変換し、信号出力部１１６に送信する。また、ＡＦ回路１１４は、マイクロホン１１８から入力された音声信号を対応する音声データに変換し、ＲＦ送信回路１２０に送信する。信号出力部１１６は、スピーカやヘッドホンで構成され、ＡＦ回路１１４から受信した音声信号を音声として出力する。マイクロホン１１８は、コンデンサマイク、ダイナミックマイク、リボンマイク、圧電マイク、カーボンマイク等で構成され、音声等の空気振動を音声信号に変換してＡＦ回路１１４に送信する。ＲＦ送信回路１２０は、ＡＦ回路１１４から受信した音声データに基づき、制御部１２２が示す周波数に対応する搬送波を変調してアンテナ１１０に出力する。
【００１８】
制御部１２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）や信号処理装置（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、無線機１００全体を管理および制御する。例えば、制御部１２２は、プログラムを用いて周波数設定部１５０として機能する。周波数設定部１５０は、後述する操作部１２４を通じたユーザの操作入力（同調操作）に応じて、ＲＦ受信回路１１２またはＲＦ送信回路１２０に用いる周波数を設定する。また、利用する周波数帯域に応じて、アンテナ１１０ａ、１１０ｂの切換を要する場合、その切換も指示する。操作部１２４は、摘み、押圧スイッチ、十字キー等で構成され、例えば、周波数設定部１５０に設定させる周波数の増減操作を受け付ける。
【００１９】
電力生成部１２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、例えば商用電源の交流電力を直流電力（例えば、１２Ｖ〜１６Ｖの直流電力）に変換するＡＣアダプタ１５２等の外部の電力を受電して、後述する電圧設定部１３２によって設定される電圧に基づく直流電力を生成し、並列に接続された各機能部（ＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、信号出力部１１６、マイクロホン１１８、ＲＦ送信回路１２０、制御部１２２、操作部１２４、電力生成部１２６、充電回路１３０、判定部１３４等）に直接、または間接的に電力を供給する。
【００２０】
二次電池（蓄電池）１２８は、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池等で構成され、無線機１００に対して着脱可能に付設される。当該二次電池１２８は、電力生成部１２６と並列に接続され、各機能部が、電力生成部１２６からの電力の給電を受けられないとき（ＡＣアダプタが接続されていないとき）、二次電池１２８に接続されたスイッチ１５４が入って、各機能部に電力を供給する。本実施形態において、二次電池１２８の最大出力電圧は８．４Ｖであるとする。充電回路１３０は、電力生成部１２６が生成する電力によって二次電池１２８を充電する。また、充電回路１３０は、二次電池１２８を充電可能な状態において、充電中（ＯＮ）か満充電（ＯＦＦ）かを判定し、その判定結果を電圧管理部１５６に出力する機能も備えている。
【００２１】
電圧設定部１３２は、電力生成部１２６への帰還回路で構成され、電力生成部１２６の出力電圧を設定する。当該無線機１００のように各機能部を単一の電力生成部１２６で動作させる場合、その出力電圧の最低値を、最低動作電圧が最も高い機能部に合わせる必要がある。特に、本実施形態では、各機能部の最低動作電圧以上の電圧を出力できるように充電される二次電池１２８に、充電電力を供給するため、さらに高い電圧が必要となる。このように電力生成部１２６の電圧を高く設定することのリスクについて以下に詳述する。
【００２２】
図２および図３は、電圧設定部１３２による電力生成部１２６の制御処理を説明するための回路図である。図２および図３において、実線は電力線を破線は制御信号線を示し、太線矢印は電力の流れを示す。まず、図２を参照して、本実施形態の前提となる回路を説明する。
【００２３】
例えば、ＡＦ回路１１４や制御部１２２が３．３Ｖで動作し、ＲＦ受信回路１１２が５Ｖで動作する場合、このような電圧を安定的に供給するため、電力生成部１２６および二次電池１２８と、ＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４および制御部１２２との間には、自動電圧調整器（ＡＶＲ：Auto Voltage Regulator）１５６が設けられる。自動電圧調整器１５６の降下電圧が０．２〜０．３Ｖであれば、５Ｖで動作するＲＦ受信回路１１２の自動電圧調整器１５６の最低動作電圧を例えば５．５Ｖとすることができ、かかる電圧（５．５Ｖ）が各機能部において最も高い最低動作電圧となる。自動電圧調整器１５６は、入出力の電圧降下分を熱として放出するが、そもそもＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４および制御部１２２の消費電力は、ＲＦ送信回路１２０の消費電力に比べ非常に小さいので、かかる熱損失も問題にならない。
【００２４】
電力生成部１２６からの電力の給電を受けられないとき（ＡＣアダプタ１５２が接続されていないとき）、各機能部は、二次電池１２８から電力を受電し（１）、二次電池１２８の最大出力電圧８．４Ｖが放電して５．５Ｖに降下するまで、無線機として動作するために必要な性能を満たす必要がある。すなわち各機能部は、電源電圧想定範囲５．５Ｖ〜８．４Ｖの間であっても動作が保証されなければならない。
【００２５】
また、二次電池１２８の充電時には、二次電池１２８の最大出力電圧８．４Ｖへの満充電を可能にすべく、電圧設定部１３２は、電力生成部１２６を、例えば、１１Ｖ（第１所定電圧）に設定して二次電池１２８を充電する（２）。そのため、各機能部は、電力生成部１２６からの電力の給電を受けているとき、電力生成部１２６から１１Ｖの直流電力を受電して動作することとなる（３）。
【００２６】
すると、各機能部は、二次電池１２８と電力生成部１２６とのいずれからの電力供給にも対応するため、電源電圧想定範囲５．５Ｖ〜８．４Ｖまたは１１Ｖで動作保証されなければならない。特に、二次電池１２８と電力生成部１２６とのいずれからも電力を直接受電しているＲＦ送信回路１２０では、その電源電圧想定範囲が広いと以下のような問題が生じ得る。
【００２７】
ＲＦ送信回路１２０における最終段のアンプに印加される電源電圧想定範囲が、上述したように５．５Ｖ〜８Ｖまたは１１Ｖ（電力生成部１２６からの電力の給電を受けられないときは５．５〜８．４Ｖ、給電を受けているときには１１Ｖ）と広範囲となる場合、それだけインピーダンス整合ポイントの変化量も大きくなる。したがって、設計者は、その範囲すべてに渡って所定電力の電気信号を出力できるよう最終段のアンプを設計しなければならない。
【００２８】
図４は、ＲＦ送信回路１２０のアンプの出力側の動作を説明するための説明図である。図４（ａ）の回路において、ＲＦ送信回路１２０のアンプ１６２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）で構成され、ドレインには、電源電圧想定範囲の電圧（例えばＶｄ）が、ゲートには、送信する入力信号（電気信号）と、アンテナ１１０から出力される無線信号を所定電力に維持するための制御電圧（例えばＶｇ）が印加される。マッチング回路１６４は、伝達効率を最大にすべく、入力インピーダンスがアンプ１６２の出力インピーダンスに、出力インピーダンスがアンテナ１１０のインピーダンスに整合されている。アンテナ１１０は、上述したように、アンプ１６２によって増幅された電気信号を無線信号に変換する。
【００２９】
送信電力を維持するため、アンプ１６２の電源電圧が高いときには、アンプ１６２の出力インピーダンスが高くなり、電源電圧が低いときには、出力インピーダンスが低くなる。マッチング回路１６４の入力インピーダンスは、電源電圧に応じて変化させる（電源電圧が高いときにはインピーダンスを高く、低いときは低く設定する）のが望ましいが、回路規模が大きくなり制御が複雑になるので、通常、固定値としている。このように、マッチング回路１６４のインピーダンスが固定され、送信出力が所定値である場合、アンプ１６２のドレインに印加される、高周波数成分に相当する高周波電圧（例えば、ピーク間電圧Ｖｒｆ）とドレインに流れる高周波電流（例えば、ピーク間電流Ｉｒｆ）とは電源電圧の変動に拘わらず常に一定となる。
【００３０】
例えば、電源電圧がＶｄのとき、図４（ｂ）の如く、ドレイン電圧Ｖが電源電圧Ｖｄ＋高周波電圧（ピーク間電圧Ｖｒｆ）となり、ドレイン電流Ｉが電源電流Ｉｄ＋高周波電圧（ピーク間電流Ｉｒｆ）となったとする。このとき、マッチング回路１６４を通してアンテナ１１０から出力される無線信号の送信出力に相当する送信電力Ｐｒｆは、高周波電圧の実効値と高周波電流の実効値との積で表され、アンプ１６２に供給される直流入力電力Ｐｄｃは、電源電圧Ｖｄと電源電流Ｉｄとの積で表される。
【００３１】
一般に、アンプ１６２の効率ηは、η＝送信電力Ｐｒｆ÷直流入力電力Ｐｄｃ×１００［％］で示される。ここで、説明の便宜のため、Ｖｄ＝Ｉｄ＝１、Ｖｒｆ＝Ｉｒｆ＝２とすると、送信電力ＰｒｆはＶｒｆ、Ｉｒｆそれぞれの実効値の積であるから、Ｐｒｆ＝（２／√２／２）×（２／√２／２）＝０．５となり、直流入力電力Ｐｄｃは、Ｐｄｃ＝Ｖｄ×Ｉｄ＝１×１＝１となる。したがって、効率ηは、η＝０．５／１×１００＝５０％となる。これは、直流入力電力の５０％が無線信号となり、５０％が熱損失となったことを示す。
【００３２】
ここで、電源電圧が上昇しても、送信出力が所定値Ｐｒｆに維持されるので、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆと高周波電圧のピーク間電流Ｉｒｆとは一定である。例えば、アンプ１６２の電源電圧が２倍（２Ｖｄ）のとき、図４（ｃ）の如く、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆと高周波電圧のピーク間電流Ｉｒｆが一定のまま、電源電圧の差分Ｖｄの分だけドレイン電圧Ｖが上がったとする。
【００３３】
そうすると、送信電力Ｐｒｆ＝０．５のままだが、直流入力電力Ｐｄｃは２（Ｖｄ＝２）×１＝２となり、効率ηは０．５／２×１００＝２５％となる。これは、直流入力電力の２５％が無線信号となり、７５％が熱損失となったことを示す。したがって、あくまで簡易的ではあるが、電源電圧が上昇すると効率が悪化するのが理解できる。
【００３４】
ここでは、所定の送信電力を得られるように、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆを維持するため、高周波電圧のピーク間電圧Ｖｒｆ／２（振幅）≧電源電圧Ｖｄの条件を満たす必要がある。したがって、アンプ１６２の電源電圧が低い状態（電源電圧想定範囲の下限）でマッチング回路１６４を設計し、電源電圧がそれ以上となったときの効率の悪化や熱損失の増加はやむを得ないとしていた。
【００３５】
また、このように熱（熱損失）が生じると、ＲＦ送信回路１２０内のアンプ等、半導体デバイスが破損しやすくなる。さらに、このような熱による破損を防止するため、アンプが高温になったことを検知すると、自動的にＲＦ送信回路１２０の動作を停止して半導体デバイスを保護する（パワーダウンする）回路が設けられている。この場合、無線機１００として電波を送信できる時間が強制的に短縮されたり、使用環境が制限されたりするおそれがある。
【００３６】
また、電力変換効率が悪化することを前提に熱が生じることを踏まえて設計を行うと、ＲＦ送信回路１２０の発熱に対して十分な放熱を行う必要があることから放熱器が大型化し、特に携帯型無線機である場合には、可搬性が損なわれるおそれがある。
【００３７】
さらに、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲が広いと、最終段のアンプの出力インピーダンスマッチングの調整のみならず無線機全体の構成に影響が及ぶため、設計難易度が高まる事態を招いていた。
【００３８】
そこで、本実施形態では、ＲＦ送信回路１２０の動作状態に応じて電力を適切に供給することで、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図る。以下、図３を参照して、本実施形態の無線機１００を説明する。
【００３９】
判定部１３４は、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信しているか否か（動作しているか否か）を判定する。制御部１２２は、電圧管理部１５８としても機能し、電圧管理部１５８は、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していると判定されている間、電圧設定部１３２を操作して、電力生成部１２６が生成する電力の電圧を１１Ｖ（第１所定電圧）より小さい、例えば８．４Ｖ（第２所定電圧）に減圧する。
【００４０】
具体的に、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していない間、制御部１２２の電圧管理部１５８は、判定部１３４からその旨の信号を受けて、図３に示す電圧設定部１３２のスイッチ１６０を閉状態に維持する。電圧設定部１３２は、電力生成部１２６の出力電圧を抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ３の並行合成抵抗（Ｒ２×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））とで抵抗分割した電圧を電力生成部１２６に帰還させることで、電力生成部１２６に１１Ｖ（第１所定電圧）の電力を出力させている。
【００４１】
そして、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信している間、制御部１２２の電圧管理部１５８は、判定部１３４からその旨の信号を受けて、電圧設定部１３２のスイッチ１６０を開状態にする。すると、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２のみとによって電力生成部１２６への帰還に用いられる抵抗分割比が変化し、電圧設定部１３２は、電力生成部１２６の出力電圧を、１１Ｖ（第１所定電圧）から、例えば８．４Ｖ（第２所定電圧）に切り換えることができる。
【００４２】
このように、電力生成部１２６が８．４Ｖしか出力しなかった場合、充電回路１３０はその電圧に応じて自動的に二次電池１２８の充電を停止する。こうして、ＲＦ送信回路１２０は、自体が動作しているときは、電力生成部１２６から電力を受電しているときであっても、電力生成部１２６からの受電ができなくて二次電池１２８から電力を受電している場合であっても、最大電圧が８．４Ｖとなる電力しか受電しない。このとき、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等は、電圧の範囲が５．５Ｖ〜８．４Ｖ、または、１１Ｖのいずれであっても、自動電圧調整器１５６によって電圧が調整されるので問題は生じない。
【００４３】
図５は、電力生成部１２６の出力する電圧の状態遷移を説明するための説明図である。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、ＲＦ送信回路１２０が動作しているとき（ＯＮ時）に電力生成部１２６の電圧が強制的に８．４Ｖになるので、二次電池１２８が満充電になっておらず充電回路１３０が充電中（ＯＮ）となるべきであっても充電は停止され、各機能部は、最大電圧が８．４Ｖとなる電力を受電する。
【００４４】
また、ＲＦ送信回路１２０が非動作時（ＯＦＦ時）には、電力生成部１２６の電圧が１１Ｖとなるので、二次電池１２８の充電が可能となる。ここでは、ＲＦ送信回路１２０の動作状態のみを契機に電力生成部１２６の出力電圧を変化させているので、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等は、常に電源電圧想定範囲５．５Ｖ〜８．４Ｖまたは１１Ｖのすべてに対してこの無線機が動作するために必要な性能を満たす必要がある。尚、ＡＣアダプタ１５２が接続されていない場合、スイッチ１５４が閉じて二次電池１２８から５．５．Ｖ〜８．４Ｖの電力が一律に供給される。
【００４５】
ここで、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等では、５．５Ｖ〜８．４Ｖまたは１１Ｖの電圧を、自動電圧調整器１５６によってそれぞれの電圧３．３Ｖや５Ｖに変換している。この際、自動電圧調整器１５６の入出力の電圧降下分は熱として放出される。しかし、１１Ｖの電源電圧が必要となる充電回路１３０の充電動作が行われていないときにおいてまで、電力生成部１２６の出力電圧を１１Ｖに維持する必要もない。
【００４６】
そこで、制御部１２２の電圧管理部１５８は、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信しているか否かのみならず、トリクル充電も含め充電回路１３０が動作しているか否か、すなわち充電中（ＯＮ）か満充電（ＯＦＦ）かの信号も充電回路１３０から取得して、図５（ｂ）に示すように、ＲＦ送信回路１２０が非動作かつ充電回路１３０が充電中（ＯＮ）であるときのみ電力生成部１２６の電圧を１１Ｖにし、その他の状態（充電回路１３０が満充電（ＯＦＦ）であると判定されている、または、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していない（ＯＦＦ）と判定されている状態）では、すべて８．４Ｖとしてもよい。かかる構成により、充電回路１３０が動作しているとき以外は、各機能部の電力を生成する自動電圧調整器１５６の入力電圧を８．４Ｖ以下、例えば５．５Ｖとすることができるので、自動電圧調整器１５６の電力変換効率を向上でき、熱損失も低減することが可能となる。
【００４７】
また、ＲＦ送信回路１２０は、５．５Ｖ〜８．４Ｖのいずれの電圧でもその電力を直接受けて動作し、そのうちのどの電圧が最適であるかは設計次第である。しかし、ＲＦ送信回路１２０以外のＲＦ受信回路１１２、ＡＦ回路１１４、制御部１２２等は、自動電圧調整器１５６を通じているため、電圧値を電源電圧想定範囲の下限電圧５．５Ｖとすると熱損失が最小となる。
【００４８】
そこで、電圧管理部１５８は、図５（ｃ）に示すように、充電回路１３０が満充電（ＯＦＦ）であると判定され、かつ、ＲＦ送信回路１２０が任意の電気信号を送信していない（ＯＦＦ）と判定されている間、電力生成部１２６が生成する電力の電圧を第２所定電圧より小さい第３所定電圧、例えば５．５Ｖに減圧してもよい。このとき、第３所定電圧は、二次電池の出力電圧範囲内の電圧である。
【００４９】
このように、ＲＦ送信回路１２０が動作しているときは、電力生成部１２６の電圧を８．４Ｖとし、ＲＦ送信回路１２０を８．４Ｖで動作させると共に、充電の要否に拘わらず、ＲＦ送信回路１２０の動作中は充電動作を停止させることで、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲を５．５Ｖ〜８．４Ｖの範囲のみに制限することが可能となる。
【００５０】
したがって、ＲＦ送信回路１２０の最終段のアンプは、電力変換効率の悪化による熱損失が減少し、半導体デバイスの破損を防ぐことができる。また、高温になるとＲＦ送信回路１２０の動作を停止する保護回路が働くことによる、電波を送信できる時間が不用意に短縮される事態を回避することが可能となる。さらに、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲が狭くなることで、最終段のアンプの出力インピーダンスマッチングの調整が容易になり、設計に裕度を設けたり、部品コストや製造コストの削減を図ることも可能となる。
【００５１】
また、一般に消費電力量が高いＲＦ送信回路１２０の動作時に、充電回路１３０の充電動作が自動的に停止されることとなり、ＲＦ送信回路１２０と充電回路１３０とが排他的に動作することとなるので、不要に高い給電能力を有する電力生成部１２６を準備しなくて済み、部品コストの削減を図ることが可能となる。
【００５２】
ところで、上述した実施形態では、ＲＦ送信回路１２０が動作しているときの電力生成部１２６の第２所定電圧を８．４Ｖとした。かかる電圧は、二次電池１２８を充電するのに必要な第１所定電圧（ここでは、１１Ｖ）以下であれば、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲を狭くする効果を奏するが、低ければ低いほど、その効果は高まる。しかし、ＲＦ送信回路１２０は、二次電池１２８の電圧が８．４Ｖのときでも動作しなくてはならないので、第２所定電圧を８．４Ｖ以下に設定したとしても電源電圧想定範囲の上限は８．４Ｖのままである。したがって、第２所定電圧は、二次電池１２８の出力電圧範囲内の電圧でありさえすればよい。
【００５３】
かかる構成により、ＲＦ送信回路１２０の電源電圧想定範囲を、最小限の二次電池１２８の電源電圧範囲と等しくすることができ、電力変換効率の向上や発熱の抑制を図ることが可能となる。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、無線通信を実行する携帯可能な無線機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００ …無線機
１２０ …ＲＦ送信回路
１２６ …電力生成部
１２８ …二次電池
１３０ …充電回路
１３４ …判定部
１５６ …電圧管理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の電力を受電し、第１所定電圧の電力を生成する電力生成部と、
前記電力生成部と並列に接続された二次電池と、
前記電力生成部が生成する電力によって前記二次電池を充電する充電回路と、
前記電力生成部および前記二次電池と並列に接続され、任意の電気信号をアンテナを通じて送信するＲＦ送信回路と、
前記ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信しているか否か判定する判定部と、
前記ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していると判定されている間、前記電力生成部が生成する電力の電圧を前記第１所定電圧より小さい第２所定電圧に減圧する電圧管理部と、
を備えることを特徴とする無線機。
【請求項２】
前記第２所定電圧は、前記二次電池の出力電圧範囲内の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の無線機。
【請求項３】
前記充電回路は、充電中か満充電かを判定し、その判定結果を前記電圧管理部に出力し、
前記電圧管理部は、前記充電回路が満充電であると判定されている間、前記電力生成部が生成する電力の電圧を前記第２所定電圧とすることを特徴とする請求項１または２に記載の無線機
【請求項４】
前記電圧管理部は、前記充電回路が満充電であると判定され、かつ、前記ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していないと判定されている間、前記電力生成部が生成する電力の電圧を前記第２所定電圧より小さい第３所定電圧に減圧するとすることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の無線機。
【請求項５】
前記第３所定電圧は、前記二次電池の出力電圧範囲内の電圧であることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の無線機。
【請求項１】
外部の電力を受電し、第１所定電圧の電力を生成する電力生成部と、
前記電力生成部と並列に接続された二次電池と、
前記電力生成部が生成する電力によって前記二次電池を充電する充電回路と、
前記電力生成部および前記二次電池と並列に接続され、任意の電気信号をアンテナを通じて送信するＲＦ送信回路と、
前記ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信しているか否か判定する判定部と、
前記ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していると判定されている間、前記電力生成部が生成する電力の電圧を前記第１所定電圧より小さい第２所定電圧に減圧する電圧管理部と、
を備えることを特徴とする無線機。
【請求項２】
前記第２所定電圧は、前記二次電池の出力電圧範囲内の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の無線機。
【請求項３】
前記充電回路は、充電中か満充電かを判定し、その判定結果を前記電圧管理部に出力し、
前記電圧管理部は、前記充電回路が満充電であると判定されている間、前記電力生成部が生成する電力の電圧を前記第２所定電圧とすることを特徴とする請求項１または２に記載の無線機
【請求項４】
前記電圧管理部は、前記充電回路が満充電であると判定され、かつ、前記ＲＦ送信回路が任意の電気信号を送信していないと判定されている間、前記電力生成部が生成する電力の電圧を前記第２所定電圧より小さい第３所定電圧に減圧するとすることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の無線機。
【請求項５】
前記第３所定電圧は、前記二次電池の出力電圧範囲内の電圧であることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の無線機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３４２９３（Ｐ２０１１−２３４２９３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５２９６（Ｐ２０１０−１０５２９６）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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