JPH0534732U - 送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化、低コスト化を行うことができる送信
装置を提供することを目的とする。 【構成】 高周波信号の包絡線が変動する変調を行うデ
ィジタル変調部と１０３と、高周波信号の包絡線が一定
である変調を行うアナログ変調部１０４と、ディジタル
変調部１０３とアナログ変調部１０４とを選択する制御
部３００と、ディジタル変調部と１０３およびアナログ
変調部１０４のうち制御部３００によって選択された変
調部によって変調された高周波信号に対して電力増幅を
行う電力増幅部１０６とを具備し、アナログ変調部１０
４が選択された場合であって、電力増幅部１０６の出力
レベルが最大になる場合に、電力増幅部１０６を飽和増
幅させ、他の場合には線形増幅させるようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は無線通信機器に係り、特に移動通信システムに用いられる無線通信 機器の送信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

携帯電話、自動車電話、コードレス電話等の移動無線通信装置ではＦＭ（fr equency modulation) 方式によって変調されたアナログ通信システムを採用して いた。このように電波の利用が増加してくると、限られた周波数帯域の中でいか に多くの通信を効率的に行うかという事が問題になってくる。また最近では第３ 者が通信を傍受することによって通信の秘密が漏れるという懸念が生じている。 さらに上述したような移動体の無線通信においては固定局同志の通信とは異なり 、伝送路が変動するためにより安定度の高い通信が望まれている。この様な事情 を考慮するとディジタル変調に移行することが必要である。

【０００３】 このような狭帯域ＦＭ変復調方式を用いるアナログ通信システムから新技術で あるディジタル通信システムへの移行期にあって、どちらの方式でも通信可能な システムが検討されている。またディジタル変復調方式は多種の方式があるが周 波数利用効率、耐フェージング等の観点から、直交振幅変調の一種であるπ／４ シフトＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying ）が採用されている。

【０００４】 セルラー方式の自動車電話では通信の安定化および不必要な消費電力を軽減す るために送信出力レベルを一定にするよう制御する自動電力制御が行われている 。 ところが上述したπ／４シフトＱＰＳＫなどの直交振幅変調では被変調搬送 波の包絡線が変調信号によって変動するために電力増幅では線形増幅にする必要 がある。一方、ＦＭ方式では被搬送波の包絡線は変調信号によらず一定なので電 力変換効率の高い飽和増幅を行なうのが通例である。

【０００５】 このように、アナログＦＭ方式とディジタル変調方式を混在して運用するシス テムの送信電力増幅回路ではアナログＦＭ時にはＣ級動作（飽和増幅）に、ディ ジタル変調時にはＡＢ級動作（線形増幅）に、それぞれ電力増幅器の動作状態を 切り換える。この場合の自動電力制御は次のように行われる。

【０００６】 即ち、ＡＢ級動作の際には線形性確保のため電力増幅器の直流バイアス条件を 変えずに電力増幅器への高周波信号入力レベルを可変することによって出力レベ ルを制御する。一方、Ｃ級動作の際は電力増幅器のバイアス電圧を制御するよう にする。このようにするのはＣ級動作の電力増幅器では入力信号を小さくするに つれ不安定になるので設定出力レベルを小さくすると異常発振を起こす等の不具 合が発生するのを防止するためである。

【０００７】 図５はこの様な従来の電力増幅器の構成を示すブロック図である。

【０００８】 同図において１は被変調搬送波を減衰する可変減衰器である。この可変減衰器 １によって減衰された被変調搬送波が電力増幅器２で電力増幅されて分岐回路３ を通過してアンテナから電波として空中に放射される。一方、電力増幅器２から 出力された被変調搬送波の一部は検波回路４および平滑回路５によって被変調搬 送波の信号レベルに応じた直流電圧Ｖｄになる。そしてディジタル変調方式によ る送信の場合は誤差増幅器６ａで基準電圧Ｖｒａと直流電圧Ｖｄとの比較が行わ れて、比較結果に応じた信号によって可変減衰器の減衰レベルが制御される。ア ナログのＦＭ変調の送信の場合は誤差増幅器６ｂで基準電圧Ｖｒｂと直流電圧Ｖ ｄとの比較が行われて、比較結果に応じた信号によって電力増幅器２のバイアス 電圧の制御をすることによって出力レベルの制御が行われている。

【０００９】 しかしながら、このようにすると誤差増幅器を用いた比較回路が２系統必要に なり、回路規模が大きくなり、またコストが高くなるという問題があった。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】 以上述べたようにディジタル直交振幅変調とアナログＦＭ変調の２つの変調方 式によって搬送波を変調できる送信装置の自動電力制御では２系統の比較制御回 路が必要になり、小型化、低コスト化の妨げになっていた。

【００１１】 本考案はこの様な事情に鑑みて創案されたものであり、小型化、低コスト化を 行うことができる送信装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上述した目的を達成するため、 第１の発明は高周波信号の包絡線が変動する第１の変調を行う第１の変調手段 と、高周波信号の包絡線が一定である変調を行う第２の変調手段と、前記第１の 変調手段と前記第２の変調手段とを選択する選択手段と、前記第１の変調手段お よび前記第２の変調手段のうち前記選択手段によって選択された変調手段によっ て変調された高周波信号に対して電力増幅を行う電力増幅手段と、前記選択手段 によって第２の変調手段が選択された場合であって、前記電力増幅手段の出力レ ベルが最大になる場合に、前記電力増幅手段を飽和増幅させ、他の場合には線形 増幅させるように前記電力増幅手段を制御する制御手段とを具備した送信装置で あり、 第２の発明は、第１の発明において、前記電力増幅手段に入力する信号を減衰 する減衰手段と、前記電力増幅手段の前記出力レベルを検出して、この出力レベ ルに対応する出力レベル電圧を発生させる出力レベル検出手段と、この出力レベ ル検出手段で発生した前記出力レベル電圧を所定の基準電圧と比較してこれら電 圧の差に対応する電圧差信号を発生する比較手段と、この比較手段によって発生 した前記電圧差信号に基づいて前記減衰手段の減衰量を制御する減衰レベル制御 手段とをさらに具備した送信装置であり、 第３の発明は、第１乃至第２の発明において、基地局と移動体との間の通信に 用いられる送信装置であって、前記電力増幅手段の出力レベルは前記基地局から 要求された送信電力信号である送信装置である。

【００１３】

【作用】

本考案では包絡線が一定である変調がなされた高周波信号の出力レベルが最 大になる場合に高周波電力増幅器を飽和増幅させ、その他の場合には線形増幅さ せるようにしている。

【００１４】

【実施例】

以下、図面を参照しながら本考案の実施例を説明する。

【００１５】 図１は本考案を無線電話装置に適用した場合の一実施例の構成を示すブロッ ク図である。

【００１６】 同図に示すようにこの無線電話装置は送信系１００と、受信系２００と、送信 系１００および受信系２００の制御を行う制御部３００と、送信系１００および 受信系２００に局部発振の高周波信号を供給するＰＬＬシンセサイザ４００と、 アンテナ５００と、共用器６００とから構成されている。

【００１７】 送信系１００は、音波を電気信号に変換するマイク１０１と、マイク１０１に よって変換された電気信号を所定レベルまで増幅するとともにフィルタリング処 理を施したりデジタル信号に変換して符号化などを行う送信信号処理部１０２と 、ディジタル信号の変調を行うディジタル変調部１０３と、アナログ信号の変調 を行うアナログ変調部１０４と、ディジタル変調部１０３とアナログ変調部１０ ４によって変調された非変調搬送波にＰＬＬシンセサイザ４００からの高周波信 号を混合して送信周波数に変換するミキサ１０５と、ミキサ１０５から出力され た信号の電力増幅をする電力増幅部１０６とから構成されている。

【００１８】 受信系２００は、受信すべき高周波信号の帯域を選択して高周波増幅する高周 波増幅部２０１と、高周波増幅部２０１によって高周波増幅された受信信号とＰ ＬＬシンセサイザ４００からの高周波信号を混合して周波数変換するミキサ２０ ２と、ディジタル変調された受信信号を復調するディジタル復調器２０３と、ア ナログ変調された受信信号を復調するアナログ復調器２０４と、ディジタル復調 部２０３で復調された符号化データおよび符号化制御データを復号して音声信号 、制御信号を再生する受信信号処理部２０５と、受信信号処理部２０５によって 再生された音声信号を音波として出力するスピーカ２０６とから構成されている 。 制御部３００はマイクロコンピュータを主制御回路として有しており、無線 回線の接続制御を行う。また制御部３００は送信系１００に対してはディジタル 変調部１０３とアナログ変調部１０４を択一的に選択すること、電力増幅器１０ ６のバイアス電圧印加制御を行い、受信系２００に対してはディジタル復調器２ ０３、アナログ復調器２０４を択一的に選択する制御を行う。さらに制御部３０ ０はＰＬＬシンセサイザ４００の発振周波数を制御し、ＭＣＡ(multi channel a ccess)などの通話チャネルの設定を行う。

【００１９】 図２は電力増幅部１０６の構成を示すブロック図である。

【００２０】 同図に示すように、電力増幅部１０６は、入力された信号を減衰する可変減衰 器７０１と、可変減衰器７０１によって減衰された高周波信号の電力増幅を行う 電力増幅回路７０２と、電力増幅回路７０２によって電力増幅された高周波信号 を分岐する方向性結合器等で構成される分岐回路７０３と、分岐回路７０３によ って分岐された高周波信号の検波を行うショットキーバリヤダイオード等で構成 される検波回路７０４と、検波回路７０４によって検波された信号の高周波成分 を除去して平滑を行う平滑回路７０５と、平滑回路７０５から出力された直流電 圧と制御部３００によって決定された電圧Ｖref の基準電源７０６とを比較して 比較結果に応じた電圧を出力する誤差増幅器７０７と、誤差増幅器７０７から出 力された電圧をサンプル＆ホールドして可変減衰器７０１の減衰レベルを制御す るサンプル＆ホールド回路７０８とを有する。

【００２１】 つぎに電力増幅部１０６の動作について説明する。

【００２２】 まずディジタル変調モードでの動作について述べる。

【００２３】 この場合は、線形増幅を行うことが必要であるので制御部３００からＡＢ級動 作を指定する信号が電力増幅回路７０２の動作モード切換端子７０２ａに印加さ れる。また基準電圧７０６は制御回路３００の指示により基地局から要求された 設定命令に応じた出力レベルに対応する電圧値に設定される。電力増幅器７０２ から出力された高周波信号の一部は分岐回路７０３で分岐されてこの高周波信号 の一部が検波回路７０４、平滑回路７０５を通過することによって直流電圧に変 換される。つまり、平滑回路７０５から出力された直流電圧Ｖｄは高周波信号出 力のレベルを示すことになる。そして平滑回路７０５から出力された直流電圧Ｖ ｄと基準電圧Ｖref とが比較され、この電圧差に応じた電圧Ｖｅの信号が出力さ れる。この電圧Ｖｅの信号がサンプル＆ホールド回路７０８に入力される。そし てバースト送信時には制御部３００の制御信号が入力端子に印加されることによ り、送信ＯＮ時にサンプリング状態、送信ＯＦＦ時にはホールド状態となるよう に制御される。そしてサンプル＆ホールド回路７０８から出力された信号は可変 減衰器７０１に入力されて減衰レベルが調整される。この様にして基準電圧Ｖre f が示す一定の高周波出力レベルに制御される。この場合、電力増幅回路７０２ の直流バイアス条件は、何ら変化させていないため、線形性が特に劣化すること はない。またバースト送信が必要無い場合には、サンプル＆ホールド回路７０８ は必ずしも必要ない。

【００２４】 次にアナログ変調モード時の動作について説明する。

【００２５】 まず基地局から最大の電力で送信する要求があった場合について説明する。

【００２６】 この場合は制御回路３００は基準電圧Ｖref は最大の値に設定する。そして制 御回路３００は動作モード切換端子７０２ａにＣ級動作を指定する信号を印加す る。またこのとき可変減衰器７０１の減衰レベルは最小になり、電力増幅器７０ ２への入力は充分なレベルが入力される事になる。このため電力増幅回路７０２ の動作は安定になる。またこのため電力変換効率は向上することになる。

【００２７】 つぎに基地局から最大ではない電力で送信する要求があった場合について説明 する。

【００２８】 この場合は制御回路３００は基準電圧Ｖref を最大ではないある値に設定する 。そして制御回路３００は動作モード切換端子７０２ａにＡＢ級動作を指定する 信号を印加する。そして上述したディジタル変調モードと同様の動作が実行され る。ただし、サンプル＆ホールド回路７０８は、常にサンプリング状態になるよ うに、に制御端子７０８ａに制御信号を印加しておく。このように制御してやれ ば、電力増幅回路７０２の動作はＡＢ級なので、電力増幅回路７０２への入力レ ベルを小さくすべく可変減衰器７０１の減衰量を大としても、異常発振等の不安 定動作はみられない。

【００２９】 図３は電力増幅部１０６の電力増幅回路７０２の構成を示す回路図である。

【００３０】 同図において、Ｑは最終段のトランジスタを示している。またトランジスタＱ のベースには入力側のインピーダンス整合をとるインダクタＬ１およびコンデン サＣ１が接続されている。またインダクタＬ１の入力側には結合のためのカップ リングコンデンサＣ２が接続されている。トランジスタＱのベースには高周波チ ョークコイルＲＦＣを介してベースバイアスのための抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２が接続 されている。また抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点Ｐ１には温度補償のためのダイ オードＤ１のアノード側が接続されている。そしてダイオードＤ１のカソード側 は接地されている。なおコンデンサＣ３は交流成分を除去するためのものである 。接続点Ｐ１には制御部３００によって制御されるスイッチＳＷが接続されてお り、このスイッチＳＷによりベースバイアス電圧ＶＢのオン・オフが行われる。 トランジスタＱのコレクタにはインダクタＬ３を介してコレクタ電圧Ｖｃが印加 されている。またコンデンサ４は高周波成分除去のためのものである。さらにト ランジスタＱのコレクタには、コンデンサＣ５、インダクタＬ４、コンデンサＣ ６、インダクタＬ５、コンデンサＣ７によって構成されるインピーダンス整合回 路が接続されている。

【００３１】 つぎに上述した電力増幅回路７０２の動作について説明する。

【００３２】 可変減衰器７０１から出力された高周波信号はカップリングコンデンサＣ２を 介して、インダクタＬ１とコンデンサＣ１とからなるインピーダンス整合回路に よってインピーダンスの整合が行われる。この高周波信号はトランジスタＱによ って電力増幅が行われ、コンデンサＣ５、インダクタＬ４、コンデンサＣ６、イ ンダクタＬ５、コンデンサＣ７からなるインピーダンス整合回路でインピーダン スの整合が行われる。そして電力増幅された高周波信号が共用器６００、アンテ ナ５００に供給され、電波として送出される。

【００３３】 制御部３００から動作モード切換端子７０２ａへＣ級動作を指示する信号が送 出されるとスイッチＳＷはオンになり、バイアス電圧が印加され、トランジスタ Ｑは飽和増幅として動作する。また制御部３００から動作モード切換端子７０２ ａへＡＢ級動作を指示する信号が送出されるとスイッチＳＷはオフになり、トラ ンジスタＱは線形増幅器として動作する。

【００３４】 つぎにトランジスタＱをＡＢ級で動作させた時の消費電流に注目する。

【００３５】 図４はトランジスタＱのＡＢ級動作時の入力レベルとコレクタ電流の関係を示 すグラフである。

【００３６】 同図において、Ｇ１はコレクタ電流、Ｇ２は出力レベルを示している。

【００３７】 一般にＡＢ級動作の電力増幅器７０２は極めて小信号の入力レベルではコレク タ電流は一定だが同図に示すようにある程度以上レベルの信号が入力されると、 コレクタ電流が増大する。またデジタル変調モード時の最大出力レベル（図中Ａ 点）がアナログＦＭ時での出力レベルが小さい場合（図中Ｂ点）にはコレクタ電 流はΔＩだけ小さくなる。したがってＡＢ級にて動作させても、コレクタ電流が 従来のＣ級動作ＰＡと比べて極端に増大することはない。

【００３８】 このように本実施例の高周波電力増幅回路では変調方式によって電力増幅器７ ０２の動作をＡＢ級動作（線形増幅）、Ｃ級動作（飽和増幅）に切り換える際に 、送信出力設定が最大値の場合のみＣ級動作への切り換えを行い、その他の送信 出力設定値が、最大値と比べて小さい場合には、変調方式によらずに、Ｃ級動作 への切り換えを行わず、全てＡＢ級にて動作させる。そのため、ＡＰＣ回路の構 成が簡単となり小形化を行うことが可能になる。またコレクタ電流についても最 大値は従来と同等にできるため、熱設計に対する負担の増大も回避できる。

【００３９】

【考案の効果】

本考案の送信装置によれば包絡線が一定である変調がなされた高周波信号の 出力レベルが最大になる場合に高周波電力増幅器を飽和増幅させ、その他の場合 には線形増幅させるようにしているので、制御ループを１つで構成することがで き、小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を無線電話装置に適用した場合の一実施
例の構成を示すブロック図である。

【図２】電力増幅部の構成を示すブロック図である。

【図３】電力増幅部の電力増幅回路の構成を示す回路図
である。

【図４】トランジスタのＡＢ級動作時の入力レベルとコ
レクタ電流の関係を示すグラフである。

【図５】従来の電力増幅器の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

３００…制御部 ７０１…可変減衰器 ７０２…電力増幅回路 ７０３…分岐回路 ７０４…検波回路 ７０５…平滑回路 ７０６…基準電源 ７０７…誤差増幅器 ７０８…サンプル＆ホールド回路

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波信号の包絡線が変動する第１の変調
   を行う第１の変調手段と、 高周波信号の包絡線が一定である変調を行う第２の変調
   手段と、 前記第１の変調手段と前記第２の変調手段とを選択する
   選択手段と、 前記第１の変調手段および前記第２の変調手段のうち前
   記選択手段によって選択された変調手段によって変調さ
   れた高周波信号に対して電力増幅を行う電力増幅手段
   と、 前記選択手段によって第２の変調手段が選択された場合
   であって、前記電力増幅手段の出力レベルが最大になる
   場合に、前記電力増幅手段を飽和増幅させ、他の場合に
   は線形増幅させるように前記電力増幅手段を制御する制
   御手段とを具備した送信装置。
2. 【請求項２】前記電力増幅手段に入力する信号を減衰す
   る減衰手段と、 前記電力増幅手段の前記出力レベルを検出して、この出
   力レベルに対応する出力レベル電圧を発生させる出力レ
   ベル検出手段と、 この出力レベル検出手段で発生した前記出力レベル電圧
   を所定の基準電圧と比較してこれら電圧の差に対応する
   電圧差信号を発生する比較手段と、 この比較手段によって発生した前記電圧差信号に基づい
   て前記減衰手段の減衰量を制御する減衰レベル制御手段
   とをさらに具備した請求項１記載の送信装置。
3. 【請求項３】基地局と移動体との間の通信に用いられる
   送信装置であって、前記電力増幅手段の出力レベルは前
   記基地局から要求された送信電力信号である請求項１乃
   至２記載の送信装置。