JP2002252565A

JP2002252565A - 送信装置

Info

Publication number: JP2002252565A
Application number: JP2001050117A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nishigaito; 淳志西垣内; Kaoru Okabe; 薫岡部
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチングの際の信号瞬断やスイッチング
ノイズの発生がなく、電力増幅器がＯＮした時でも、入
力信号レベルを低くする必要がなく、電力増幅部が開放
されることに対する防止回路も必要ない送信装置を提供
すること。【解決手段】高周波信号は、利得可変増幅器１１で利
得制御される。利得可変増幅器１１で利得制御された信
号は、結合度可変型電力分配器１２に出力され、そこ
で、利得制御電圧発生器１８からの利得制御電圧に応じ
た結合度で、バイパス線路１３及び電力増幅器１４に分
配される。電力増幅器１４側に分配された信号は、電力
増幅器１４で増幅された後に、電力合成器１５に出力さ
れる。電力合成器１５では、バイパス線路１３を介して
入力した信号と電力増幅器１４で増幅された信号とを合
成する。また、電力合成器１５は、合成後の信号をアン
テナ共用器１６を介してアンテナ１７から送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話システム
に代表される無線通信分野で利用される無線装置、特
に、符号分割多元接続方式などに用いられる携帯電話機
の送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話システムに符号分割多元
接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ）方
式が採用されている。この方式は、周波数の利用効率を
改善する面がある一方、送信電力を広範囲にわたって高
速に変化させる必要がある。また、ＣＤＭＡ方式はディ
ジタル変調であるため、増幅器の線形性も厳しく要求さ
れる。これは、増幅器をＡ級あるいはＡＢ級動作させる
必要があり、電力変換効率が悪い。特に、増幅器は送信
回路において消費電力の多い回路であり、このことは小
型かつ省電力をめざす携帯電話において多大なる負担と
なっている。

【０００３】そこで、従来では、特開平９−１４８８５
２号公報に開示されているように、高周波切り替えスイ
ッチを用いて、低出力電力時に増幅器を迂回させたり、
特開平１０−１７３４５３号公報に開示されているよう
に、バイパス線路に挿入されたＦＥＴスイッチをＯＮ／
ＯＦＦさせることで、低出力電力時に増幅器を迂回させ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの場合、高周波
信号が増幅器側に切り替わったときは、急に利得が上昇
するため、増幅器への入力信号レベルを低くしなければ
ならない。これは、利得制御回路の複雑さを意味すると
同時にスイッチングの際の信号瞬断やスイッチングノイ
ズが発生する一因ともなる。

【０００５】また、特開平１１−８８０８２号公報に開
示されているように、バイパス線路に設けたλ／４スト
リップラインにより、スイッチを使うことなく増幅器と
バイパス線路を切り替える技術もある。しかしながら、
この技術も高周波信号が増幅器側に切り替わったとき
は、急に利得が上昇するため、増幅器への入力信号レベ
ルを低くしなければならず、利得制御回路の複雑さを増
している。

【０００６】また、上記従来技術では、スイッチによっ
て切り替えを行うため、電力増幅部の入力が開放され、
異常発振を起こす可能性がある。それを防止する技術は
特開平１１−２６１４７９号公報に開示されている。本
発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スイッチ
ングの際の信号瞬断やスイッチングノイズの発生がな
く、電力増幅器がＯＮした時でも、入力信号レベルを低
くする必要がなく、電力増幅部が開放されることに対す
る防止回路も必要ない送信装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の送信装置は、入
力信号を第１出力及び第２出力に可変結合度で分配する
分配手段と、前記第１出力を電力増幅する電力増幅手段
と、前記第２出力を電力増幅せずに伝送するバイパス手
段と、前記電力増幅手段の出力と前記バイパス手段の出
力とを合成する合成手段とを備える。

【０００８】また、入力信号を可変利得で増幅して前記
分配手段に出力する利得可変増幅手段をさらに備え、前
記分配手段は、前記利得可変増幅手段の利得に応じた結
合度で信号を分配することで、スイッチを使用すること
がなく、スイッチングの際の信号瞬断やスイッチングノ
イズも発生しない。また、電力増幅器がＯＮした時で
も、電力増幅器での電力増加は少ないため、入力信号レ
ベルを低くする必要がなく、利得制御の簡素化に繋が
る。さらに、スイッチを使用していないため、電力増幅
部が開放されることもなく、それに対する防止回路も必
要ない。

【０００９】また、前記分配手段は、結合度可変型電力
分配器又は結合度可変型方向性結合器であることで、簡
易な構成で実現することができる。また、前記合成手段
は、電力合成器又は方向性結合器であることで、簡易な
構成で実現することができる。また、前記電力増幅手段
は、前記利得可変増幅手段の利得が予め定められたしき
い値よりも低くなる時に、オフとすることで、電力増幅
手段のオン／オフを自動的に制御して節電することがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る
送信装置の構成を示すブロック図である。図１において
は、送信系の構成のみを記載し、受信系があったとして
もその構成は省略している。

【００１１】図１に示す送信装置においては、送信デー
タ（高周波信号）は、利得可変増幅器１１で利得制御さ
れる。この利得制御は、利得制御電圧発生器１８からの
利得制御電圧が利得可変増幅器１１に入力されることに
より、その利得制御電圧に基づいて行われる。

【００１２】利得可変増幅器１１で利得制御された信号
は、結合度可変型電力分配器１２に出力され、そこで、
利得制御電圧発生器１８からの利得制御電圧に応じた結
合度で、バイパス線路１３及び電力増幅器１４に分配さ
れる。ここで、結合度可変型電力分配器１２は、２つ以
上の可変抵抗又はバリキャップなどを用いることによっ
て簡易に実現できる。

【００１３】電力増幅器１４側に分配された信号は、電
力増幅器１４で増幅された後に、電力合成器１５に出力
される。一方、バイパス線路１３側に分配された信号
は、バイパス線路１３を経て電力合成器１５に出力され
る。電力合成器１５では、バイパス線路１３を介して入
力した信号と電力増幅器１４で増幅された信号とを合成
する。また、電力合成器１５から出力された合成後の信
号は、受信系とアンテナ１７を共用するためのアンテナ
共用器１６を介してアンテナ１７から送信される。

【００１４】上記構成を有する送信装置における送信電
力制御について説明する。高周波信号は、利得可変増幅
器１１で任意の電力に増幅（利得制御）された後に、結
合度可変型電力分配器１２で電力分配され、バイパス線
路１３と電力増幅器１４に分かれて出力される。

【００１５】すなわち、結合度可変型電力分配器１２
は、この利得制御電圧に応じた結合度で高周波信号をバ
イパス線路１３と電力増幅器１４に分配する。また、電
力増幅器１４のオン／オフを利得制御のための電圧値に
対してしきい値制御を行うことにより行う。

【００１６】具体的には、アンテナ１７から送信される
電力が低い場合は、結合度可変型電力分配器１２の結合
度を変化させて、バイパス線路１３に大部分の信号が流
れるように制御する。利得制御のための電圧値が予め定
められたしきい値よりも低くなる時に電力増幅器１４を
オフとする。この時、電力増幅器１４には、ほとんど信
号が流れないので、省電力化を図ることができる。

【００１７】そこから、利得制御電圧を少しずつ上げ、
アンテナ１７から送信する出力電力を上げる場合、利得
制御電圧があるしきい値を超えた時に、電力増幅器１４
の電源をオンにする。この時、結合度可変型電力分配器
１２は、まだバイパス線路１３側に大部分の信号を導い
ている。つまり、電力増幅器１４がオンになったにもか
かわらず、電力増幅器１４には微小の信号しか流れてい
ない。このため、電力増幅器１４の利得の影響は少な
く、結合度可変型電力分配器１２への入力電圧に対する
アンテナ１７からの出力電力が、電力増幅器のオン／オ
フによって大きく変化しない。

【００１８】さらに、利得制御電圧を上げて、アンテナ
１７から送信する出力電力を上げる場合には、結合度可
変型電力分配器１２の結合度を少しずつ変化させ、電力
増幅器１４側に信号が徐々に流れるようにする。アンテ
ナ１７において大電力を出力する場合には、結合度可変
型電力分配器１２により信号の大部分を電力増幅器１４
側に流れるようにする。

【００１９】図２は、本発明の実施の形態１に係る送信
装置の特性を示す特性図である。これは、結合度可変型
電力分配器１２への入力電力に対するアンテナ１７から
の出力電力の関係と、その時の結合度を示したグラフで
ある。図２に示すように、結合度可変型電力分配器１２
への入力電力に対するアンテナ１７からの出力電力は１
対１で決定されている。すなわち、利得制御電圧に対す
るアンテナ１７からの出力電力が１対１で決定されてい
ることになる。これは、従来の技術で行われていたよう
に、電力増幅器１４の電源がオンされたと同時に、利得
制御電圧を下げる必要がなく、単純な制御回路で実現が
可能となる。

【００２０】このように、本実施の形態に係る送信装置
によれば、従来の送信出力可変装置のように、高周波切
り替えスイッチ等を用いて線路を切り替えるのではな
く、結合度可変型電力分配器を用いるので、スイッチを
使用することなく、電力増幅器とバイパス線路の切り替
えを行うことができる。そのため、スイッチングの際の
信号瞬断やスイッチングノイズが発生しない。

【００２１】また、結合度可変型電力分配のため、電力
増幅器がＯＮした時でも、電力増幅器での電力増加は少
なく、このため入力信号レベルを低くする必要もなく、
利得制御回路の簡素化に繋がる。さらに、スイッチを使
用していないため、電力増幅器が開放されることもな
く、それに対する防止回路も必要ない。

【００２２】（実施の形態２）本実施の形態では、実施
の形態１において結合度可変型電力分配器を結合度可変
型方向性結合器に置き換え、電力合成器を方向性結合器
に置き換えた場合について説明する。

【００２３】図３は、本発明の実施の形態２に係る送信
装置の構成を示すブロック図である。図３において、図
１と同じ部分については図１と同じ符号を付してその詳
細な説明は省略する。図３においては、送信系の構成の
みを記載し、受信系があったとしてもその構成は省略し
ている。

【００２４】図３に示す送信装置においては、利得可変
増幅器１１で利得制御された信号は、結合度可変型方向
性結合器２１に出力され、そこで、利得制御電圧に応じ
た結合度で、バイパス線路１３及び電力増幅器１４に分
配される。電力増幅器１４側に分配された信号は、電力
増幅器１４で増幅された後に、方向性結合器２２に出力
される。一方、バイパス線路１３側に分配された信号
は、バイパス線路１３を経て方向性結合器２２に出力さ
れる。

【００２５】方向性結合器２２では、バイパス線路１３
を介して入力した信号と電力増幅器１４で増幅された信
号とを合成する。また、方向性結合器２２から出力され
た合成後の信号は、アンテナ共用器１６を介してアンテ
ナ１７から送信される。上記構成を有する送信装置にお
ける送信電力制御について説明する。

【００２６】結合度可変型方向性結合器２１は、この利
得制御電圧に応じた結合度で高周波信号をバイパス線路
１３と電力増幅器１４に分配する。また、電力増幅器１
４のオン／オフを利得制御のための電圧値に対してしき
い値制御を行うことにより行う。

【００２７】具体的には、アンテナ１７から送信される
電力が低い場合は、結合度可変型方向性結合器２１の結
合度を変化させて、バイパス線路１３に大部分の信号が
流れるように制御する。利得制御のための電圧値が予め
定められたしきい値よりも低くなる時に電力増幅器１４
をオフとする。この時、電力増幅器１４には、ほとんど
信号が流れないので、省電力化を図ることができる。

【００２８】そこから、利得制御電圧を少しずつ上げ、
アンテナ１７から送信する出力電力を上げる場合、利得
制御電圧があるしきい値を超えた時に、電力増幅器１４
の電源をオンにする。この時、結合度可変型方向性結合
器２１は、まだバイパス線路１３側に大部分の信号を導
いている。つまり、電力増幅器１４がオンになったにも
かかわらず、電力増幅器１４には微小の信号しか流れて
いない。このため、電力増幅器１４の利得の影響は少な
く、結合度可変型方向性結合器２１への入力電圧に対す
るアンテナ１７からの出力電力が、電力増幅器のオン／
オフによって大きく変化しない。

【００２９】さらに、利得制御電圧を上げて、アンテナ
１７から送信する出力電力を上げる場合には、結合度可
変型方向性結合器２１の結合度を少しずつ変化させ、電
力増幅器１４側に信号が徐々に流れるようにする。アン
テナ１７において大電力を出力する場合には、結合度可
変型方向性結合器２１により信号の大部分を電力増幅器
１４側に流れるようにする。

【００３０】このように、本実施の形態に係る送信装置
によれば、従来の送信出力可変装置のように、高周波切
り替えスイッチ等を用いて線路を切り替えるのではな
く、結合度可変型電力分配器を用いるので、スイッチを
使用することなく、電力増幅器とバイパス線路の切り替
えを行うことができる。そのため、スイッチングの際の
信号瞬断やスイッチングノイズが発生しない。

【００３１】また、結合度可変型電力分配のため、電力
増幅器がＯＮした時でも、電力増幅器での電力増加は少
なくなり、入力信号レベルを低くする必要もなく、利得
制御回路の簡素化に繋がる。さらに、スイッチを使用し
ていないため、電力増幅器が開放されることもなく、そ
れに対する防止回路も必要ない。

【００３２】本発明は上記実施の形態１，２に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。例えば、
上述の結合度は段階的に変化させてもよいし、連続的に
変化させてもよい。また、上述の受信系はあってもなく
ても構わない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の送信装置
は、ＣＤＭＡ方式の通信機などに適用して、低電力出力
時において送信信号をバイパスさせることにより電力増
幅器をオフすることができ、省電力化に大きく頁献する
ことができる。また、バイパス線路との切り替え時にお
いてスイッチを使用しないので、スイッチングノイズ等
の発生もない。

【００３４】さらに、従来の技術では、例えば４０ｄＢ
の利得可変範囲を得るために、利得可変増幅器のみでそ
れを実現していたが、本発明によれば、利得可変増幅器
の可変範囲を電力増幅器の利得だけ減少させることがで
き、回路設計の容易さを増し、さらに電力増幅器を介さ
ないことにより変調精度の向上にも寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る送信装置の特性を
示す特性図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１１利得可変増幅器１２結合度可変型電力分配器１３バイパス線路１４電力増幅器１５電力合成器１６アンテナ共用器１７アンテナ１８利得制御電圧発生器２１結合度可変型方向性結合器２２方向性結合器

フロントページの続きＦターム(参考） 5J091 AA01 AA41 CA36 CA41 CA54 FA11 HA26 HA30 KA00 SA14 TA01 TA02 5J100 AA15 AA26 BA01 BC06 CA00 CA06 FA01 5K060 BB01 BB08 CC11 FF06 HH06 JJ16 KK04 LL01 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を第１出力及び第２出力に可変
結合度で分配する分配手段と、前記第１出力を電力増幅する電力増幅手段と、前記第２出力を電力増幅せずに伝送するバイパス手段
と、前記電力増幅手段の出力と前記バイパス手段の出力とを
合成する合成手段とを備えることを特徴とする送信装
置。
【請求項２】入力信号を可変利得で増幅して前記分配
手段に出力する利得可変増幅手段をさらに備え、前記分
配手段は、前記利得可変増幅手段の利得に応じた結合度
で信号を分配することを特徴とする請求項１記載の送信
装置。
【請求項３】前記分配手段は、結合度可変型電力分配
器又は結合度可変型方向性結合器であることを特徴とす
る請求項１又は２記載の送信装置。
【請求項４】前記合成手段は、電力合成器又は方向性
結合器であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか
に記載の送信装置。
【請求項５】前記電力増幅手段は、前記利得可変増幅
手段の利得が予め定められたしきい値よりも低くなる時
に、オフとすることを特徴とする請求項１乃至４いずれ
かに記載の送信装置。