JP2004363867A

JP2004363867A - 送信回路

Info

Publication number: JP2004363867A
Application number: JP2003159070A
Authority: JP
Inventors: Jiro Kikuchi; 二郎菊池
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Also published as: US7061326B2; US20040246050A1; KR100632418B1; KR20040104921A

Abstract

【課題】出力すべき送信電力を設定する情報に基づいて、それに必要な電源電圧を供給することで、消費電力を押さえる。
【解決手段】送信電力設定用の第一の制御電圧Ｖｃ１によって利得制御されるドライバーアンプ３と、ドライバーアンプ３の後段に接続されたパワーアンプ４とを備え、第一の制御電圧Ｖｃ１が入力されると共に、第一の制御電圧Ｖｃ１によって出力電圧が制御される電源供給回路５を設け、第一の制御電圧Ｖｃ１によって設定された送信電力の出力時のパワーアンプ４に必要な電圧を電源供給回路５から供給した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は送信回路に関し、詳しくは携帯電話機等の電力増幅器の効率を高めるようにした送信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の送信回路を図１１に従って説明する。電力増幅器２０は二つの増幅器を有し、入力側の増幅器に対してＶｄｄ１が、出力側に増幅器に対してＶｄｄ２が電源電圧として供給される。上記電源電圧Ｖｄｄ１、Ｖｄｄ２を制御して電力増幅器２０の効率を最大にする値にするために、ＲＡＭ５０、制御部３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が設けられる。ＲＡＭ５０には電源電圧Ｖｄｄと出力電力Ｐｕｏｔとの関係式が格納され、制御部３０は出力電力Ｐｕｏｔと関係式とに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は制御部３０から出力される制御信号に基づいて電池６０の電圧を降圧して出力する。
【０００３】
制御部３０は電力増幅器２０の出力電力Ｐｕｏｔの情報が入力されると、ＲＡＭ５０に格納されている関係式に出力電力Ｐｕｏｔの値を代入することにより、電力増幅器２０を最大に動作させるための入力電圧Ｖｄｄを算出する。次に、制御部３０はＤＣ／ＤＣコンバータ４０の出力電圧が、算出した値になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御する。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は電力増幅器２０を最も効率よく動作させるのに適した電源電圧を出力する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９０２４７号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成では、実際の出力電力を検出してその情報に基づいて制御部が電源電圧を設定するので、それまでに供給されていた電源電圧が変更されることとなり、その結果として出力電力が変化してしまうという問題がある。また、出力電力をいくらにするかという設定のための情報と電源電圧との関係が考慮されていないので、設定された任意の出力電力に対して必要な電源電圧を供給することができないという大きな問題がある。
【０００６】
本発明は、出力すべき送信電力を設定する情報に基づいて、それに必要な電源電圧を供給することで、消費電力を押さえることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送信電力設定用の第一の制御電圧によって利得制御されるドライバーアンプと、前記ドライバーアンプの後段に接続されたパワーアンプとを備え、前記第一の制御電圧が入力されると共に、前記第一の制御電圧によって出力電圧が制御される電源供給回路を設け、前記第一の制御電圧によって設定された送信電力の出力時の前記パワーアンプに必要な電圧を前記電源供給回路から供給した。
【０００８】
また、前記電源供給回路は出力電圧が第二の制御電圧に比例するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第一の制御電圧が入力されると共に、前記第二の制御電圧を出力する制御電圧変換回路とから構成され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を前記パワーアンプに供給し、前記第二の制御電圧が前記必要な電圧に比例するように前記制御電圧変換回路を構成した。
【０００９】
また、前記第一の制御電圧に対する前記第二の制御電圧の関係を複数のポイントで段階的に傾斜が異なる複数の直線の連続で近似し、前記制御電圧変換回路を、前記各ポイントに対応する前記第一の制御電圧の値以上の前記第一の制御電圧をそれぞれ増幅する複数の折れ線増幅回路と、前記各折れ線増幅回路の出力電圧を加算する加算回路と、前記加算回路の出力電圧を反転する反転回路とから構成し、前記反転回路から前記第二の制御電圧を出力した。
【００１０】
また、前記各折れ線増幅回路は反転入力端に前記各ポイントに対応する前記第一の制御電圧の値に等しい比較電圧がそれぞれ入力され、非反転入力端に前記第一の制御電圧が入力される第一のオペアンプで構成され、前記加算回路は反転入力端に前記各折れ線増幅回路の出力電圧が入力され、非反転入力端に第一の基準電圧が入力される第二のオペアンプで構成され、前記反転回路は反転入力端に前記加算回路の出力電圧が入力され、非反転入力端に第二の基準電圧が入力される第三のオペアンプで構成され、前記第一の基準電圧と前記第二の基準電圧との差の電圧を前記第一の制御電圧の最低値に対応する前記パワーアンプへの供給電圧に対応させた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の送信回路の構成を図１に示す。制御部１はベースバンド信号を変調部２に送出し、変調部２は入力されたベースバンド信号によって搬送波を変調し、変調部２からは変調された高周波信号（送信信号）が出力される。送信信号はドライバーアンプ３によって増幅され、さらにパワーアンプ４によって増幅されて図示しないアンテナに出力される。パワーアンプ４には電源供給回路５から電源電圧Ｖｃｃが供給される。ドライバーアンプ３はバイアス電圧によって利得が制御される可変利得増幅器で構成される。
【００１２】
制御部１はさらに、パワーアンプ４から出力される送信信号の送信電力Ｐｏを設定するための第一の制御電圧Ｖｃ１を出力し、この第一の制御電圧Ｖｃ１がドライバーアンプ３にバイアス電圧として印加される。第一の制御電圧Ｖｃ１は電源供給回路５にも入力さる。電源供給回路５は制御電圧変換回路５ａとＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂとからなり、制御電圧変換回路５ａには第一の制御電圧Ｖｃ１が入力され、ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂには電池（ＢＡＴＴ）６から電池電圧が供給される。制御電圧変換回路５ａは、第一の制御電圧Ｖｃ１によって設定された送信電力Ｐｏをパワーアンプ５が出力する際に必要な電圧に比例した第二の制御電圧Ｖｃ２を出力する。ここでいう必要な電圧とは、その送信電力Ｐｏを出力する際のパワーアンプ５が所定の歪み以下で動作するのに必要な最低の電圧を指す。
【００１３】
第二の制御電圧Ｖｃ２はＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂは電池６から供給される電池電圧を第二の制御電圧Ｖｃ２に比例した出力電圧に変換し、その出力電圧がパワーアンプ４の電源電圧Ｖｃｃとして供給される。
【００１４】
ここで、第一の制御電圧Ｖｃ１によって設定される送信電力Ｐｏは図２に示すようにほぼ直線で表される。また、第一の制御電圧Ｖｃ１によって設定された送信電力Ｐｏに対するパワーアンプ４に必要な電源電圧Ｖｃｃは、送信電力Ｐｏが大きくなるほどパワーアンプ５が歪むので、歪みを押さえるために大きくなるが、図３に示すように送信電力Ｐｏが低い範囲では（Ｐまで）ほぼ一定の電圧Ｖｃｃ０で良いが、電力（Ｐ）を越えるとほぼ２乗特性に近い関係で増加する必要がある。従って、第一の制御電圧Ｖｃ１に対するパワーアンプ４に必要な電源電圧Ｖｃｃは図４の如く図３のＰ点に対応する電圧Ｅ１まではほぼ上記の電圧Ｖｃｃ０となるが、電圧Ｅ１を越えると２乗特性に近い関係で増加する。このことから、第一の制御電圧Ｖｃ１と第二の制御電圧Ｖｃ２との関係は図５の実線Ａに示すように図４に似たものとなり（ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに入力される第二の制御電圧ｖｃ２とその出力電圧とが比例関係にあるので）、電圧Ｅ１までの範囲では第二の制御電圧Ｖｃ２はほぼ一定の値Ｖｃ２０となる。
【００１５】
よって、パワーアンプ４の送信電力Ｐｏとその送信電力の出力時に必要な電源電圧Ｖｃｃとを測定して図３の関係を求め、その結果に基づいて、第一の制御電圧Ｖｃ１が入力される電源供給回路５から、設定された送信電力Ｐｏの出力時に必要な図４の関係の電圧をパワーアンプ４に供給すれば、無駄な電力を消費することを防げる。
【００１６】
ここで、第一の制御電圧Ｖｃ１に対する第二の制御電圧Ｖｃ２の関係を図５の点線Ｂのように、複数のポイントＰ１、Ｐ２で段階的に傾斜が急になる複数の直線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の連続した折れ線特性で近似する。すなわち、第一の制御電圧Ｖｃ１がポイントＰ１に対応する電圧Ｅ１までは第二の制御電圧Ｖｃ２が直線Ｂ１のようにほぼ一定Ｖｃ２０となり、ポイントＰ１に対応する電圧Ｅ１からポイントＰ２に対応する電圧Ｅ２の範囲では直線Ｂ２のように傾斜が急峻となり、ポイントＰ２に対応する電圧Ｅ２以上では直線Ｂ３のように傾斜がさらに急峻となる。
【００１７】
図６は上記の図５のＢで近似された特性を持つように構成された制御電圧変換回路５ａを示し、複数の折れ線増幅回路１１、１２と、加算回路す１３と、反転回路１４とから構成される。
【００１８】
折れ線増幅回路１１は第一のオペアンプ１１ａで構成され、その反転入力端（−）には上記のポイントＰ１に対応する第一の制御電圧Ｖｃ１の値に等しい電圧（これを比較電圧という）Ｅ１が入力抵抗Ｒ１１を介して入力され、非反転入力端（＋）には第一の制御電圧Ｖｃ１が入力抵抗Ｒａ１を介して入力される。反転入力端（−）と出力端との間は帰還抵抗Ｒ２１で接続され、非反転入力端（＋）は接地抵抗Ｒｂ１で接地される。
【００１９】
同様に、折れ線増幅回路１２も同様の第一のオペアンプ１２ａで構成され、その反転入力端（−）には上記のポイントＰ２に対応する第一の制御電圧Ｖｃ１の値に等しい比較電圧Ｅ２が入力抵抗Ｒ１２を介して入力され、非反転入力端（＋）には第一の制御電圧Ｖｃ１が入力抵抗Ｒａ２を介して入力される。反転入力端（−）と出力端との間は帰還抵抗Ｒ２２で接続され、非反転入力端（＋）は接地抵抗Ｒｂ２で接地される。
【００２０】
一方の折れ線増幅回路１１から出力される電圧ｖ２１は（１）式で表される。ｖ２１＝Ｋ３１×Ｖｃ１−Ｋ１１×Ｅ１・・・・・（１）
また、他方の折れ線増幅回路１２から出力される電圧ｖ２２は（２）式で表される。
ｖ２２＝Ｋ３２×Ｖｃ１−Ｋ１２×Ｅ２・・・・・（２）
但し、Ｋ３１＝｛（Ｒ１１＋Ｒ２１）×Ｒｂ１｝／｛Ｒ１１×（Ｒｂ１＋Ｒａ１）｝、Ｋ１１＝Ｒ２１／Ｒ１１であり、また、Ｋ３２＝｛（Ｒ１２＋Ｒ２２）×Ｒｂ２｝／｛Ｒ１２×（Ｒｂ２＋Ｒａ２）｝、Ｋ１２＝Ｒ２２／Ｒ１２である。
【００２１】
一般的に、各オペアンプの反転入力端（−）の入力抵抗をＲ１ｎ、帰還抵抗をＲ２ｎ、非反転入力端（＋）の入力抵抗をＲａｎ、接地抵抗をＲｂｎ、比較電圧をＥｎで表せば、出力電圧ｖ２ｎの一般式は
ｖ２ｎ＝Ｋ３ｎ×Ｖｃ１−Ｋ１ｎ×Ｅｎとなる。但し、Ｋ３ｎ＝｛（Ｒ１ｎ＋Ｒ２ｎ）×Ｒｂｎ｝／｛Ｒ１ｎ×（Ｒｂｎ＋Ｒａｎ）｝である。
【００２２】
よって、折れ線増幅回路１１からは図７に示すように、第一の制御電圧Ｖｃ１が比較電圧Ｅ１以下では電圧が出力されず、Ｅ１を越えるとそれに比例した電圧が出力される。折れ線増幅回路１２からは図８に示すように、第一の制御電圧Ｖｃ１が比較電圧Ｅ２以下では電圧が出力されず、Ｅ２を越えるとそれに比例した電圧が出力される。即ち、入力される第一の制御電圧Ｖｃ１がそれぞれ比較電圧Ｅ１、Ｅ２以上になると上記の式で表される利得に従った電圧が出力される。
【００２３】
二つの折れ線増幅回路１１、１２の出力電圧はそれぞれ加算回路１３を構成する第二のオペアンプ１３ａの反転入力端（−）に入力抵抗Ｒ３ａ、Ｒ１ａを介して入力される、反転入力端（−）と出力端との間は帰還抵抗Ｒ２ａによって接続される。非反転入力端（＋）には第一の基準電圧Ｅ３が印加される。よって、加算回路１３から出力される電圧ｖ２ａは（３）式で表される。
ｖ２ａ＝−（Ｋ１ａ×ｖ２１＋Ｋ３ａ×ｖ２２）・・・・（３）
但し、Ｋ１ａ＝Ｒ２ａ／Ｒ３ａ、Ｋ３ａ＝Ｒ２ａ／Ｒ１ａである。
【００２４】
（３）式から明らかなように、第一の制御電圧Ｖｃ１が、低い方の比較電圧Ｅ１（ここでは、Ｅ１＜Ｅ２とする）以下では出力電圧ｖ２ａはほぼ一定の電圧Ｅ３となり（図９のｂ１）、また、第一の制御電圧Ｖｃ１が、Ｅ１＜Ｖｃ１＜Ｅ２の範囲では上記の（１）式の傾斜の符号を逆にした特性（図９のｂ２）となり、第一の制御電圧Ｖｃ１がＥ２では上記の（１）式と（２）式の和の傾斜の符号を逆にした特性（図９のｂ３）となる。
【００２５】
反転回路１４は第三のオペアンプ１４ａから構成され、加算回路１３から出力された電圧ｖ２ａは入力抵抗Ｒ１を介して反転入力端（−）に入力される。出力端と反転入力端（−）との間には帰還抵抗Ｒ２が接続される。また、非反転入力端（＋）には第二の基準電圧Ｅ４が印加される。よって、反転回路１４から出力される電圧ｖ２は（４）式で表される。
ｖ２＝−Ｋｖ２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
但し、Ｋ＝Ｒ２／Ｒ１である。
【００２６】
（４）式の特性は図１０に示されるように、図９の特性を反転した特性となる。そして、第一の制御電圧Ｖｃ１が比較電圧Ｅ１以下では出力電圧ｖ２は一定のＥ０となる。ここで、Ｅ０＝Ｅ３−Ｅ４である。
【００２７】
よって、Ｅ０が図５における最低の第二の制御電圧Ｖｃ２０となるようにＥ３、Ｅ４を設定すれば、反転回路１４から出力される電圧ｖ２が第二の制御電圧Ｖｃ２となり、図５で近似した折れ線Ｂに一致する。そして、この電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに入力すれば、第一の制御電圧Ｖｃ１によって設定された送信電力に必要な電源電圧ＶｃｃがＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂからパワーアンプ４に供給される。
【００２８】
本発明では、第二の制御電圧Ｖｃ２を近似することによって制御電圧変換回路５ａを簡単に構成できる。また、折れ線増幅器の数を増加すればより正確な第二の制御電圧を作ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、送信電力設定用の第一の制御電圧によって利得制御されるドライバーアンプと、ドライバーアンプの後段に接続されたパワーアンプとを備え、第一の制御電圧が入力されると共に、第一の制御電圧によって出力電圧が制御される電源供給回路を設け、第一の制御電圧によって設定された送信電力の出力時のパワーアンプに必要な電圧を電源供給回路から供給したので、パワーアンプのは必要な電圧が確実に印加される。よって消費される電力は最小限に押さえられる。
【００３０】
また、電源供給回路は出力電圧が第二の制御電圧に比例するＤＣ／ＤＣコンバータと、第一の制御電圧が入力されると共に、第二の制御電圧を出力する制御電圧変換回路とから構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧をパワーアンプに供給し、第二の制御電圧がパワーアンプに必要な電圧に比例するように制御電圧変換回路を構成したので、ＤＣ／ＤＣコンバータからは必要な電圧を供給できる。
【００３１】
また、第一の制御電圧に対する第二の制御電圧の関係を複数のポイントで段階的に傾斜が異なる複数の直線の連続で近似し、制御電圧変換回路を、各ポイントに対応する第一の制御電圧の値以上の第一の制御電圧をそれぞれ増幅する複数の折れ線増幅回路と、各折れ線増幅回路の出力電圧を加算する加算回路と、加算回路の出力電圧を反転する反転回路とから構成し、反転回路から第二の制御電圧を出力したので、第二の制御電圧を簡単に作れる。
【００３２】
また、各折れ線増幅回路は反転入力端に各ポイントに対応する第一の制御電圧の値に等しい比較電圧がそれぞれ入力され、非反転入力端に前記第一の制御電圧が入力される第一のオペアンプで構成され、加算回路は反転入力端に各折れ線増幅回路の出力電圧が入力され、非反転入力端に第一の基準電圧が入力される第二のオペアンプで構成され、反転回路は反転入力端に加算回路の出力電圧が入力され、非反転入力端に第二の基準電圧が入力される第三のオペアンプで構成され、第一の基準電圧と第二の基準電圧との差の電圧を第一の制御電圧の最低値に対応するパワーアンプへの供給電圧に対応させたので、折れ線増幅回路及び加算回路の利得と比較電圧と基準電圧との設定によって、近似した第二の制御電圧を簡単に作れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送信回路を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の送信回路におけるパワーアンプの送信電力特性図である。
【図３】本発明の送信回路におけるパワーアンプに必要な電源電圧の特性図である。
【図４】本発明の送信回路におけるパワーアンプに必要な電源電圧の特性図である。
【図５】本発明の送信回路における制御電圧変換回路の特性図である。
【図６】本発明の送信回路における制御電圧変換回路の具体的な回路図である。
【図７】本発明の送信回路における折れ線増幅回路の特性図である。
【図８】本発明の送信回路における折れ線増幅回路の特性図である。
【図９】本発明の送信回路における加算回路の特性図である。
【図１０】本発明の送信回路における反転回路の特性図である。
【図１１】従来の送信回路を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１制御部
２変調部
３ドライバーアンプ
４パワーアンプ
５電源供給回路
５ａ制御電圧変換回路
５ｂＤＣ／ＤＣコンバータ
６電池
１１、１２折れ線増幅回路
１１ａ、１２ａ第一のオペアンプ
１３加算回路
１３ａ第二のオペアンプ
１４反転回路
１４ａ第三のオペアンプ
Ｅ１第一の比較電圧
Ｅ２第二の比較電圧
Ｅ３第一の基準電圧
Ｅ４第二の基準電圧

Claims

送信電力設定用の第一の制御電圧によって利得制御されるドライバーアンプと、前記ドライバーアンプの後段に接続されたパワーアンプとを備え、前記第一の制御電圧が入力されると共に、前記第一の制御電圧によって出力電圧が制御される電源供給回路を設け、前記第一の制御電圧によって設定された送信電力の出力時の前記パワーアンプに必要な電圧を前記電源供給回路から供給したことを特徴とする送信回路。
前記電源供給回路は出力電圧が第二の制御電圧に比例するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第一の制御電圧が入力されると共に、前記第二の制御電圧を出力する制御電圧変換回路とから構成され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を前記パワーアンプに供給し、前記第二の制御電圧が前記必要な電圧に比例するように前記制御電圧変換回路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の送信回路。
前記第一の制御電圧に対する前記第二の制御電圧の関係を複数のポイントで段階的に傾斜が異なる複数の直線の連続で近似し、前記制御電圧変換回路を、前記各ポイントに対応する前記第一の制御電圧の値以上の前記第一の制御電圧をそれぞれ増幅する複数の折れ線増幅回路と、前記各折れ線増幅回路の出力電圧を加算する加算回路と、前記加算回路の出力電圧を反転する反転回路とから構成し、前記反転回路から前記第二の制御電圧を出力したことを特徴とする請求項２に記載の送信回路。
前記各折れ線増幅回路は反転入力端に前記各ポイントに対応する前記第一の制御電圧の値に等しい比較電圧がそれぞれ入力され、非反転入力端に前記第一の制御電圧が入力される第一のオペアンプで構成され、前記加算回路は反転入力端に前記各折れ線増幅回路の出力電圧が入力され、非反転入力端に第一の基準電圧が入力される第二のオペアンプで構成され、前記反転回路は反転入力端に前記加算回路の出力電圧が入力され、非反転入力端に第二の基準電圧が入力される第三のオペアンプで構成され、前記第一の基準電圧と前記第二の基準電圧との差の電圧を前記第一の制御電圧の最低値に対応する前記パワーアンプへの供給電圧に対応させたことを特徴とする請求項３に記載の送信回路。