JPH07170202A - 送信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】出力信号レベルが可変となる送信回路におい
て、出力信号レベルを小さくした場合の電力効率の劣化
や消費電流の増加を抑えた送信回路を提供すること。 【構成】送信出力制御回路において出力信号レベルを決
める基準信号に比例し、かつ同時に電力増幅器１５の電
源電圧とバイアス電圧を決める制御信号を生成する制御
回路１６を持つ。 【効果】出力信号レベルが変化しても電力増幅器が常に
理想的な飽和状態となり、電力効率の劣化や消費電流の
増加及び出力歪がない送信回路を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高周波帯の線形電力増幅
器などにおいて主に用いられ、使用状況に応じて搬送波
のレベルが可変となる変調波を高い電力効率で増幅し、
低消費電流化を図った送信回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】送信回路を備えた無線装置の電力増幅に
は、動作クラスがＡ級またはＡＢ級などの高周波線形電
力増幅器が用いられている。Ａ級動作する線形増幅器の
最大効率は５０％、Ｂ級動作では７８．５％である。し
たがって携帯無線機など高効率動作を要求されるものに
はＢ級動作が優れている。また携帯無線機の電力増幅器
にはＳｉ−ＭＯＳＦＥＴやＳｉ−バイポ−ラに比べてド
レイン効率が良いのでほとんどＧａＡｓＦＥＴが用いら
れているが、非線形素子であるためＢ級動作では線形性
が悪く歪成分も多い。したがって実際の動作点はＡ級と
Ｂ級の間に設定すれば良い。電力増幅器に用いられてい
るＦＥＴのドレインに印加する電圧は一定であるため、
入力電力の最大値でＡ級とＢ級の間の飽和領域になるよ
うにドレイン電圧を決める。このような電力増幅器は、
入力信号レベルが小さくなるに従いＦＥＴのドレイン・
ソース間電圧の余裕が大きくなり、余裕分がＦＥＴで電
力消費され、電力効率が低下するという問題があった。
このことを考慮して始めからＣ級の非線形増幅器を設計
すれば効率は良いがＰＳＫなど線形増幅方式には使用で
きない。更にＣ級にすれば歪成分も大きく携帯電話機な
ど歪（スプリアス）に対する仕様が厳しい送信回路にも
仕様できない。また携帯型の無線機などでは電力増幅器
で消費される電流は全体の約７０％を占めるので電力効
率は最も重要な特性で、これは通話時間に直接関係し高
効率・低消費電流であるほど長時間通話できる。逆にい
うと効率が悪いと電池の消耗が大きく発熱も大きいの
で、連続通話時間が短くなるという問題がある。

【０００３】従来、変調波信号レベルが小さいときの電
力効率を改善する例として、ＡＭやπ／４シフトＱＰＳ
Ｋなど振幅が大きく変化する変調波を高効率で増幅する
場合では、電力増幅器の出力信号（あるいは入出力信
号）を抽出し、この出力信号に比例して電力増幅器の電
源電圧を制御し、飽和出力レベルを入力信号レベルに追
従させて電力効率を上げている。これは包絡線帰還形線
形増幅（エンベロープ・フィードバック・リニア・アン
プ）と呼ばれ、このような制御により高周波電力増幅器
を飽和状態に保ったまま線形動作させる。従って入力信
号が小さい場合でも、入力信号の変化に応じて電源電圧
を変化させることにより、電力増幅器を飽和状態で動作
させることができ、電力効率の大きな劣化を防ぐことが
出来る。また通常の飽和形増幅器では問題となる出力歪
を低減することもできる。この場合ＦＭなどは変調波の
振幅は一定であるので問題とならない。しかし、ＦＭに
おいても変調波の振幅は一定であるが、セルラー方式の
携帯電話システムのように送信に必要な搬送波信号レベ
ル（変調波信号レベル）を送信出力制御回路を用いて使
用状況に応じ変化させる場合、同様に搬送波信号レベル
が小さくなると電力効率が小さくなるという問題があ
る。図９に示すように送信出力制御回路は、基準電圧発
生回路（９６）からの基準電圧と電力増幅器（９１）の
出力の一部を抽出し直流平滑した平滑電圧を比較（９
７）し、この比較結果で電力増幅器（９１）の利得を可
変し搬送波の出力レベルの制御を行うものである。この
場合の電力増幅器に供給されている電源電圧及びバイア
ス電圧は固定電圧から適当にレギュレート（９８）され
た一定の電圧である。また利得の制御は電力増幅器に用
いられているＦＥＴのゲート電圧を変化させて行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】セルラー方式の携帯電
話システムの様に、送信に必要な搬送波信号レベル（変
調波信号レベル）を送信出力制御回路を用いて使用状況
に応じ変化させる場合、搬送波信号レベルを小さくする
と電力増幅器に用いるＦＥＴのドレイン−ソース間電圧
に余裕ができ、余裕分がＦＥＴで電力消費され、電力効
率が劣化するという問題がある。つまり搬送波信号レベ
ルを小さくしたとき電力効率が一定の場合よりも消費電
流が大きいことになる。これにより携帯無線機など電池
で駆動する送信装置の場合電池の消耗が大きく、ひいて
は通話時間が短くなるということがある。

【０００５】本発明の目的は、送信出力制御回路により
搬送波信号レベルを小さくした場合の消費電流が最小に
なるように電力増幅器の電源電圧及びバイアス電圧を可
変する送信回路を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、送信出力制御回路に
より搬送波信号レベルを小さくした場合の電力効率の劣
化を抑えるように電力増幅器の電源電圧及びバイアス電
圧を可変する送信回路を提供することにある。

【０００７】本発明の更に他の目的は、送信出力制御回
路により搬送波信号レベルを小さくした場合の消費電流
が最小になるように電力増幅器の電源電圧及びバイアス
電圧を可変する送信回路を備えた携帯無線機を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、送信出
力制御回路の搬送波出力レベルを決める基準電圧を発生
するだけでなく、基準電圧に比例した制御電圧を生成す
る機能を持った制御回路と、この制御電圧により電力増
幅器に供給される電源電圧及びバイアス電圧を変化する
ことの出来る可変電圧源を設けた送信回路が提供され
る。

【０００９】また、本発明によれば、送信出力制御回路
の電力増幅器出力を直流平滑する検波回路と、搬送波出
力レベルを決める基準電圧を発生するだけでなく基準電
圧と検波回路出力とから算出した制御電圧を発生する制
御回路と、この制御電圧により電力増幅器に供給される
電源電圧及びバイアス電圧を変化することの出来る可変
電圧源を設けた送信回路が提供される。

【００１０】また、本発明によれば、送信出力制御回路
の電力増幅器入力を直流平滑する第１の検波回路と、電
力増幅器出力を直流平滑する第２の検波回路と、搬送波
出力レベルを決める基準電圧を発生するだけでなく基準
電圧と第１、第２の検波回路出力とから算出した制御電
圧を発生する制御回路と、この制御電圧により電力増幅
器に供給される電源電圧及びバイアス電圧を変化するこ
との出来る可変電圧源を設けた送信回路が提供される。

【００１１】

【作用】本発明によれば、送信出力制御回路により搬送
波信号レベルを決める基準電圧に比例した制御電圧を生
成し、これにより可変電圧源を制御し、電力増幅器に印
加する電源電圧及びバイアス電圧を変化させ、電力増幅
器が常に理想的な飽和状態になるようにする。これによ
り搬送波信号レベルが大きく変化しても電力効率の劣化
や出力歪が大きくなることが無い送信回路を構成するこ
とが出来る。また、常に飽和状態で動作させることで無
駄に消費する電流を低減し、その送信回路を備えた携帯
無線機を構成し電力効率を上げ消費電流を低減すること
で、電池の消耗を抑え、通話時間を長くすることが出来
る。

【００１２】

【実施例】図１は本発明による送信回路の一構成例を示
した図である。１１は可変利得電力増幅器であり、与え
られた制御電圧に応じた利得で入力信号を増幅する可変
利得駆動増幅器１４と入力信号に比例した出力信号を出
力する電力増幅器１５から構成される。１２は可変利得
電力増幅器１１の出力（Ｐｏｕｔ）を検出する信号抽出
検波回路であり、方向性結合器や結合容量等で高周波信
号の一部を抽出し、検波回路で平滑し直流電圧に変換す
る。制御回路１６から出力される可変利得電力増幅器１
１の出力信号レベルを決める基準電圧（Ｖｒｅｆ）と、
信号抽出検波回路１２出力とを比較回路１７に入力し利
得制御電圧（Ｖａｐｃ）を出力する。発生した利得制御
電圧（Ｖａｐｃ）は可変利得駆動増幅器１４の利得制御
端子に入力される。信号抽出検波回路１２の出力電圧と
基準電圧（Ｖｒｅｆ）との誤差が零になるまで各部の電
圧は変化し、所定の収束値に達すると安定し、可変利得
電力増幅器１１の出力は一定になる。可変利得電力増幅
器１１の出力信号レベル（Ｐｏｕｔ）を決める基準電圧
（Ｖｒｅｆ）を変化させると、利得制御電圧（Ｖａｐ
ｃ）も変化し可変利得電力増幅器１１の出力（Ｐｏｕ
ｔ）を変えることが出来る。可変利得電力増幅器１１の
入力信号（Ｐｉｎ）は常に一定であるが、可変利得駆動
増幅器１４により任意の利得で増幅され任意の信号レベ
ルとなる。電力増幅器１５の利得は一定であり入力に比
例した信号を出力する。携帯電話機では現在一般的には
電力増幅器の入力信号レベルを制御することにより出力
信号レベルの制御をおこなっている。また電力増幅器１
５の電力効率（Ｅｆｆ）は、電力増幅器の電源電圧、電
流をそれぞれＶｄｄ，Ｉｄｄとすると、 （電力効率）Ｅｆｆ（％）＝（（Ｐｏｕｔ−Ｐｉｎ）／
（Ｖｄｄ・Ｉｄｄ））×１００≒Ｐｏｕｔ／（Ｖｄｄ・
Ｉｄｄ）×１００ となる。図６に可変利得電力増幅器１１のＰｏｕｔ／Ｉ
ｄｄ特性を示す。電源電圧及びバイアス電圧は一定であ
る。これと上式とから入力信号レベルが小さくなると電
力効率が劣化していることが分かる。さらに図８に示す
電力増幅器１５の入出力特性をみると、出力信号が大き
いときは電力効率６０％以上と良いが、小さくなると急
に悪くなる。また図７において、電力増幅器の電源電圧
（Ｖｄｄ）を可変して入力信号を一定とした場合をみる
と、図８と比べると出力信号の可変範囲も大きいうえに
電力効率が良い。携帯電話機などのように出力信号可変
範囲が大きく高い電力効率が要求される場合には電源電
圧（Ｖｄｄ）可変の方が有利である。しかしこのままで
は出力信号が小さいとき電源電圧（Ｖｄｄ）を小さくし
て、たしかに電力効率は良くなるが消費電流については
同じか、それ以上になる事が考えられる。そこで電力増
幅器のバイアス電圧も同時に変化させ、出力信号が小さ
い場合のＡ級動作からＢ級動作以上へと変え、消費電流
を低減する。

【００１３】まず制御回路１６にて基準電圧（Ｖｒｅ
ｆ）に比例した電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を出力す
る。可変電圧電源１８には一定の直流電圧（Ｖｄｃ）が
与えられており制御電圧（Ｖｃｏｎ）により適当な電圧
（Ｖｄｄ，Ｖｇｇ）に変換し電力増幅器１５に供給す
る。携帯電話機ではこの基準電圧（Ｖｒｅｆ）を離散的
に持っており、基地局との距離により受信レベルが小さ
いときは送信出力、ここでは送信回路の出力電力（Ｐｏ
ｕｔ）を大きくする。逆に受信レベルが大きいときは出
力電力（Ｐｏｕｔ）を小さくする。携帯電話機に用いら
れる送信回路の出力電力（Ｐｏｕｔ）のレベルは７段階
あり、各々のレベルに応じて電力効率が劣化しないよう
に電力増幅器１５の電源電圧（Ｖｄｄ）及びバイアス電
圧（Ｖｇｇ）を制御する。これは各々のレベルを決める
基準電圧（Ｖｒｅｆ）に対して制御電圧（Ｖｃｏｎ）を
決めることである。更に制御電圧（Ｖｃｏｎ）の切り換
えは出力電力（Ｐｏｕｔ）の切り換えのタイミング、つ
まり基準電圧（Ｖｒｅｆ）に切り換え時に行うのが良
い。

【００１４】図２は本発明による送信回路の他の構成例
を示した図である。基本的な構成は図１と変わらない
が、電源電圧（Ｖｄｄ）及びバイアス電圧（Ｖｇｇ）を
可変利得駆動増幅器２４と電力増幅器２５の両方で可変
する点が事なる。可変利得駆動増幅器２４は電源電圧
（Ｖｄｄ）のみの可変でも良い。

【００１５】図３は本発明による送信回路の更に他の構
成例を示した図である。３１は可変利得電力増幅器であ
り、与えられた制御電圧に応じた利得で入力信号を増幅
する可変利得駆動増幅器３４と入力信号に比例した出力
信号を出力する電力増幅器３５から構成される。３２は
可変利得電力増幅器３１の出力（Ｐｏｕｔ）を検出する
信号抽出検波回路であり、方向性結合器や結合容量等で
高周波信号の一部を抽出し、検波回路で平滑し直流電圧
に変換する。制御回路３６から出力される可変利得電力
増幅器３１の出力信号レベルを決める基準電圧（Ｖｒｅ
ｆ）と、信号抽出検波回路３２出力とを比較回路３７に
入力し利得制御電圧（Ｖａｐｃ）を出力する。発生した
利得制御電圧（Ｖａｐｃ）は可変利得駆動増幅器３４の
利得制御端子に入力される。可変利得電力増幅器３１の
入力信号（Ｐｉｎ）は常に一定であるが、可変利得駆動
増幅器３４により任意の利得で増幅され任意の信号レベ
ルとなる。電力増幅器３５の利得は一定であり入力に比
例した信号を出力する。また電力増幅器３５の電力効率
（Ｅｆｆ）は、電力増幅器の電源電圧、電流をそれぞれ
Ｖｄｄ，Ｉｄｄとすると、 電力効率 Ｅｆｆ（％）＝Ｐｏｕｔ／（Ｖｄｄ・Ｉｄ
ｄ）×１００ となる。入力信号が小さくなると電力効率が劣化する。
この電力効率の劣化を改善するために、制御回路３６に
て基準電圧（Ｖｒｅｆ）に比例した電圧源制御信号（Ｖ
ｃｏｎ）を出力する。制御回路３６には補正手段が備わ
っており、基準電圧（Ｖｒｅｆ）と信号抽出検波回路３
２の出力とから出力電力（Ｐｏｕｔ）を正確に読み取り
電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）に補正をかけている。可変
電圧電源３８には一定の直流電圧（Ｖｄｃ）が与えられ
ており制御電圧（Ｖｃｏｎ）により適当な電圧（Ｖｄ
ｄ，Ｖｇｇ）に変換し電力増幅器３５に供給する。携帯
電話機ではこの基準電圧（Ｖｒｅｆ）を離散的に持って
おり、基地局との距離により受信レベルが小さいときは
送信出力、ここでは送信回路の出力電力（Ｐｏｕｔ）を
大きくする。逆に受信レベルが大きいときは出力電力
（Ｐｏｕｔ）を小さくする。携帯電話機に用いられる送
信回路の出力電力（Ｐｏｕｔ）のレベルは７段階あり、
各々のレベルに応じて電力効率が劣化しないように電力
増幅器３５の電源電圧（Ｖｄｄ）、バイアス電圧（Ｖｇ
ｇ）を制御する。これは各々のレベルを決める基準電圧
（Ｖｒｅｆ）に対して制御電圧（Ｖｃｏｎ）を決めるこ
とであり、更に制御電圧（Ｖｃｏｎ）の切り換えは出力
電力（Ｐｏｕｔ）の切り換えのタイミング、つまり基準
電圧（Ｖｒｅｆ）に切り換え時に行うのが良い。

【００１６】図４は本発明による送信回路の更に他の構
成例を示した図である。基本的な構成は図３と変わらな
いが、制御回路４６は第１の信号抽出検波回路４２１と
第２の信号抽出検波回路４２２の両方の出力を入力し、
入力電力（Ｐｉｎ）と出力電力（Ｐｏｕｔ）とから正確
に可変利得電力増幅器４１の利得を読み取り補正手段に
より電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）に補正をかけている。

【００１７】図５は本発明による送信回路の更に他の構
成例を示した図である。応用として本送信回路を携帯電
話機の送信部に用いた例を示す。５１は可変利得電力増
幅器ＨＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅ
ｒ）であり、与えられた制御電圧に応じた利得で入力信
号を増幅する可変利得駆動増幅器ＤＡ（ＤｒｉｖｅｒＡ
ｍｐｌｉｆｉｅｒ）５４と入力信号に比例した出力信号
を出力する電力増幅器ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆ
ｅｒ）５５とその段間のＳＡＷ帯域制限フィルタ５１０
から構成される。５２はＨＰＡ５１の出力（Ｐｏｕｔ）
を検出する信号抽出検波回路であり、方向性結合器や結
合容量等で高周波信号の一部を抽出し、検波回路で平滑
し直流電圧に変換する。信号抽出検波回路５２の出力は
オーディオプロセッサなどの制御回路５６に入力され
る。制御回路５６から出力されるＨＰＡ５１の出力信号
レベル（Ｐｏｕｔ）を決める基準電圧（Ｖｒｅｆ）と、
信号抽出検波回路５２出力とを比較回路５７に入力し利
得制御電圧（Ｖａｐｃ）を出力する。発生した利得制御
電圧（Ｖａｐｃ）はＤＡ５４の利得制御端子に入力され
る。入力信号が小さくなると電力効率が劣化するので、
この劣化を改善するために、制御回路５６にて基準電圧
（Ｖｒｅｆ）に比例した電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を
出力する。可変電圧電源５８には一定の直流電圧（Ｖｄ
ｃ）が携帯電話機の電池（Ｖｂａｔｔ）から与えられて
おり制御電圧（Ｖｃｏｎ）により適当な電圧（Ｖｄｄ）
に変換しＰＡ５５に供給する。携帯電話機ではこの基準
電圧（Ｖｒｅｆ）を離散的に持っており、基地局との距
離により受信レベルが小さいときは送信出力、ここでは
送信回路の出力電力（Ｐｏｕｔ）を大きくする。逆に受
信レベルが大きいときは出力電力（Ｐｏｕｔ）を小さく
する。携帯電話機に用いられる送信回路の出力電力（Ｐ
ｏｕｔ）のレベルは７段階あり、各々のレベルに応じて
電力効率が劣化しないようにＰＡ５５の電源電圧（Ｖｄ
ｄ）を制御する。これは各々のレベルを決める基準電圧
（Ｖｒｅｆ）に対して制御電圧（Ｖｃｏｎ）を決めるこ
とであり、更に制御電圧（Ｖｃｏｎ）の切り換えは出力
電力（Ｐｏｕｔ）の切り換えのタイミング、つまり基準
電圧（Ｖｒｅｆ）に切り換え時に行う。送信回路から出
力された電力は誘電体フィルタ、あるいはＳＡＷ５１１
にて帯域制限され、アンテナ５１２から放射される。

【００１８】図６は従来の送信回路の出力電力（Ｐｏｕ
ｔ）と消費電流（Ｉｄｄ）の関係を示した図である。図
では横軸は対数表示（ｄＢｍ）であるが真数（ｍＷ）に
直すとほぼ直線になる。電力効率（Ｅｆｆ）は、電力増
幅器の電源電圧、電流をそれぞれＶｄｄ，Ｉｄｄとする
と、 電力効率 Ｅｆｆ（％）＝Ｐｏｕｔ／（Ｖｄｄ・Ｉｄ
ｄ）×１００ となる。出力信号が小さくなるとＰｏｕｔ／Ｉｄｄは小
さくなり電源電圧（Ｖｄｄ）が一定とすると電力効率が
劣化する。電力増幅器の線形であるので、入力電力が小
さくなると電力効率が劣化することがわかる。

【００１９】図７は電力増幅器（ＰＡ）の電源電圧（Ｖ
ｄｄ）と出力電力（Ｐｏｕｔ）及び電力効率（Ｅｆｆ）
の関係を示した図である。また、図８は電力増幅器（Ｐ
Ａ）の入出力特性（Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）及び電力効率
（Ｅｆｆ）の関係を示した図である。図１１より電力効
率は出力が飽和するに従って高くなることがわかる。出
力電力（Ｐｏｕｔ）を制御するには、入力電力（Ｐｉ
ｎ）を制御する方法の他に図７のように電源電圧（Ｖｄ
ｄ）を制御する方法がある。比較すると飽和出力付近で
はあまり違いは無いが、出力が小さくなると違いが表れ
て来る。例えば、図７は周波数ｆ＝８３６．５ＭＨｚ、
入力電力Ｐｉｎ＝−７ｄＢｍの条件であり、出力電力Ｐ
ｏｕｔ＝３０ｄＢｍを得たときの電力効率は約５２％で
ある。また図８は周波数ｆ＝８３６．５ＭＨｚ、電源電
圧Ｖｄｄ＝５．８Ｖの条件であり、出力電力Ｐｏｕｔ＝
３０ｄＢｍを得たときの電力効率は約４８％である。つ
まり電力増幅器（ＰＡ）単体では電源電圧Ｖｄｄ可変の
方が電力効率が良い。

【００２０】図９は従来の送信回路を示した図である。
９１は可変利得電力増幅器であり、可変利得駆動増幅器
９４と電力増幅器９５から構成される。可変利得電力増
幅器９１の出力に信号抽出検波回路９２を備え、出力信
号の一部を抽出し平滑電圧に変換する。制御電圧発生回
路９３は平滑電圧を入力し、内部の基準電圧と比較し比
較結果を可変利得駆動増幅器９４の利得制御端子に入力
する。この動作により出力電力が決まり安定となる。ま
た制御電圧発生回路９３の内部で発生する基準電圧を変
化させることで出力電力を変化することができる。また
電力増幅器９５には固定電圧（Ｖｄｃ）から適当にレギ
ュレートされた一定の電源電圧（Ｖｄｄ）及びバイアス
電圧（Ｖｇｇ）が供給されている。

【００２１】図１０は本発明の送信回路を携帯電話機に
適用した場合の可変電圧電源の制御例を示したフローチ
ャートである。例としてセルラー携帯電話システム（Ｎ
ＴＡＣＳ方式）の場合のコールプロセスを示した。以下
に基地局より制御される移動局の動作と、可変電圧源の
制御を説明する。コールプロセスではタスク（１）から
タスク（ｍ−１）で初期化やチャンネルの電界強度チェ
ックなどを行う。タスク（ｍ）は発呼または着信応答ア
クセスの場合に基地局からの命令を待つ（Ｗａｉｔｉｎ
ｇ ｆｏｒ Ｏｒｄｅｒ Ｔａｓｋ、またはＷａｉｔｉ
ｎｇ ｆｏｒＡｎｓｗｅｒ Ｔａｓｋ、またはＣｏｎｖ
ｅｒｓａｔｉｏｎ Ｔａｓｋ）。もし基地局から出力電
力変更要求（１０１０）Ｏｒｄｅｒ ｑｕａｌｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ ｃｏｄｅがあれば（時間ｔ＝ｔ１）、移動
局ではそれを受けてｔ＝ｔ１１（ｔ１≦ｔ１１）に制御
回路（１０４ｃ）にて出力電力レベルを決める基準電圧
（Ｖｒｅｆ）を変化させ、ｔ＝ｔ１２に出力電力は安定
になる。安定になる目安として出力電力を変化つまり基
準電圧（Ｖｒｅｆ）を変化してから２ｍｓｅｃ以内に設
定した出力電力の±３ｄＢ以内（周波数は±０．７５ｐ
ｐｍ以内）に入ることと決まっている。従ってｔ１２−
ｔ１１＝２ｍｓｅｃとして良い。本発明による電力増幅
器の電源電圧（Ｖｄｄ）及びバイアス電圧（Ｖｇｇ）を
供給する可変電圧源の制御電圧（Ｖｃｏｎ）は、基準電
圧を変化させるのと同時または以後ｔ＝ｔ２１（ｔ１１
≦ｔ２１）に変化させる。移動局では出力電力変更が完
了するとＡＣＫメッセージまたはＯｒｄｅｒ Ｃｏｎｆ
ｉｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｓｓａｇｅを基地局へｔ＝ｔ２
に送信するが、可変電圧源を変化させて電力増幅器が安
定する時間ｔ＝ｔ２２（レベル変動±３ｄＢ以内に収ま
るまで）はメッセージ送信時より先に完了する（ｔ２２
≦ｔ２）。つまり、 ｔ１≦ｔ１１≦ｔ２１，ｔ２２≦ｔ２ なる関係が必要であり、このようにすることにより電力
増幅器の電源電圧を変化したときに生ずる出力歪、つま
りアンテナ端におけるスプリアスを抑える。更にスプリ
アスを抑えたいのであれば、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を変
化させ出力電力が安定になるまでの時間（ｔ１１≦ｔ≦
ｔ１２）内に制御電圧（Ｖｃｏｎ）を変化させ電力増幅
器が安定になる時間（ｔ２１≦ｔ≦ｔ２２）が含まれれ
ばよい。つまり、 ｔ１≦ｔ１１≦ｔ２１≦ｔ２２≦ｔ１２≦ｔ２ なる関係が必要である。この時、本発明の制御を行った
ことによるアンテナ端のスプリアスを最小限にすること
ができる。

【００２２】図１１は本発明の送信回路を携帯電話機に
適用した場合の可変電圧電源の他の制御例を示したフロ
ーチャートである。例としてセルラー携帯電話システム
（ＮＴＡＣＳ方式）の場合のコールプロセスを示した。
以下に基地局より制御される移動局の動作と、可変電圧
源の制御を説明する。コールプロセスではタスク（１）
からタスク（ｍ−１）で初期化やチャンネルの電界強度
チェックなどを行う。タスク（ｍ）は発呼または着信応
答アクセスの場合に基地局からの命令を待つ（Ｗａｉｔ
ｉｎｇ ｆｏｒ Ｏｒｄｅｒ Ｔａｓｋ、またはＣｏｎ
ｖｅｒｓａｔｉｏｎ Ｔａｓｋ）。もし基地局からハン
ドオフの要求（１１１０）があれば移動局ではハンドオ
フプロセス（１１４ａ）にはいる。まずＨａｎｓｏｆｆ
Ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ Ｏｒｄｅｒを基地局に送
り、つぎに送信出力をＯＦＦし（ｔ＝ｔ１）、送信出力
を設定する（ＰＬ）。移動局ではそれを受けてｔ＝ｔ１
１（ｔ１≦ｔ１１）に制御回路（１１４ｃ）にて出力電
力レベルを決める基準電圧（Ｖｒｅｆ）を変化させる。
本発明による電力増幅器の電源電圧（Ｖｄｄ）及びバイ
アス電圧（Ｖｇｇ）を供給する可変電圧源の制御電圧
（Ｖｃｏｎ）は、基準電圧を変化させるのと同時または
以後ｔ＝ｔ２１（ｔ１１≦ｔ２１）に変化させ電力増幅
器は時間ｔ＝ｔ２２に安定する（レベル変動±３ｄＢ以
内に収まるまで）。移動局はハンドインプロセス（１１
４ｂ）にはいり、つぎに送信出力をＯＮする時間（ｔ＝
ｔ２）までに、電力増幅器は安定になる。つまり、 ｔ１≦ｔ１１≦ｔ２１≦ｔ２２≦ｔ２ なる関係が必要である。この時、本発明の制御を行った
ことによるアンテナ端のスプリアスの増加は全く無く、
電力増幅器の効率改善のみを行うことになる。

【００２３】

【発明の効果】送信出力制御回路により搬送波信号レベ
ルを変化させた毎に電力増幅器に印加する電源電圧及び
バイアス電圧を変化させ電力増幅器を常に理想的な飽和
状態にし、これにより搬送波信号レベルが変化しても電
力効率の劣化や消費電流の増加や出力歪が大きくなるこ
とが無い送信回路を構成することが出来る。また、この
送信回路を備えることにより低歪線形増幅器を構成する
ことができる。また、携帯無線機を構成することで電池
の消耗を抑え、通話時間を長くすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による送信回路の一構成例を示した図で
ある。

【図２】本発明による送信回路の他の構成例を示した図
である。

【図３】本発明による送信回路の更に他の構成例を示し
た図である。

【図４】本発明による送信回路の更に他の構成例を示し
た図である。

【図５】本発明による送信回路の更に他の構成例を示し
た図である。

【図６】従来の送信回路の出力電力と消費電流の関係を
示した図である。

【図７】電力増幅器の電源電圧と出力電力の関係を示し
た図である。

【図８】電力増幅器の入出力特性を示した図である。

【図９】従来の送信回路を示した図である。

【図１０】本発明の送信回路を携帯電話機に適用した場
合の可変電圧電源の制御例を示したフローチャートであ
る。

【図１１】本発明の送信回路を携帯電話機に適用した場
合の可変電圧電源の他の制御例を示したフローチャート
である。

【符号の説明】

１１…可変利得電力増幅器、 １２…信号抽出検波回路、 １４…可変利得駆動増幅器、 １５…電力増幅器、 １６…制御回路、 １７…電圧比較器、 １８…可変電圧電源、 ２１…可変利得電力増幅器、 ２２…信号抽出検波回路、 ２４…可変利得駆動増幅器、 ２５…電力増幅器、 ２６…制御回路、 ２７…電圧比較器、 ２８…可変電圧電源、 ３１…可変利得電力増幅器、 ３２…信号抽出検波回路、 ３４…可変利得駆動増幅器、 ３５…電力増幅器、 ３６…制御回路、 ３７…電圧比較器、 ３８…可変電圧電源、 ４１…可変利得電力増幅器、 ４４…可変利得駆動増幅器、 ４５…電力増幅器、 ４６…制御回路、 ４７…電圧比較器、 ４８…可変電圧電源、 ５１…可変利得電力増幅器、 ５２…信号抽出検波回路、 ５３…制御電圧発生回路、 ５４…可変利得駆動増幅器、 ５５…電力増幅器、 ５６…制御回路、 ５７…電圧比較器、 ５８…可変電圧電源、 ５９…バッテリー、 ９１…可変利得電力増幅器、 ９２…信号抽出検波回路、 ９４…可変利得駆動増幅器、 ９５…電力増幅器、 ９６…制御回路、 ９７…電圧比較器、 ９８…電圧電源、 １０１…移動局のコールプロセス処理フロー、 １０２…タスク（１）、 １０３…タスク（ｍ−１）、 １０４…タスク（ｍ）、 １０４ａ…出力電力変更処理、 １０４ｃ…移動局内の出力電力制御回路、 １０５…タスク（ｍ＋１）、 １０６…タスク（ｎ）、 １０７…移動局コールプロセス終了、 １０９…基地局のコールプロセス処理フロー、 １１１…移動局のコールプロセス処理フロー、 １１２…タスク（１）、 １１３…タスク（ｍ−１）、 １１４…タスク（ｍ）、 １１４ａ…ハンドオフ処理、 １１４ｂ…ハンドイン処理、 １１４ｃ…移動局内の出力電力制御回路、 １１５…タスク（ｍ＋１）、 １１６…タスク（ｎ）、 １１７…移動局コールプロセス終了、 １１９…基地局のコールプロセス処理フロー、 ４２１…第１の信号抽出検波回路、 ４２２…第２の信号抽出検波回路、 ５１０…第１のフィルタ、 ５１１…第２のフィルタ、 ５１２…アンテナ、 ５１３…携帯電話機本体、 １０１０…出力電力変更要求、 １０１１…基地局コールプロセス終了、 １１１０…ハンドオフ要求、 １１１１…基地局コールプロセス終了。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも可変利得電力増幅器（１１）
   と、信号抽出検波回路（１２）と、制御回路（１６）
   と、電圧比較器（１７）と、可変電圧電源（１８）を具
   備する送信回路において、 該可変利得電力増幅器（１１）は、少なくとも可変利得
   駆動増幅器（１４）と該可変利得駆動増幅器の出力を入
   力する電力増幅器（１５）で構成され、 前記信号抽出検波回路（１２）は、前記可変利得電力増
   幅器（１１）の出力信号の一部を抽出、直流平滑して出
   力し、 前記制御回路（１６）は、前記可変利得電力増幅器（１
   １）の出力信号レベルを決める基準電圧（Ｖｒｅｆ）
   と、電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を発生し、 前記電圧比較器（１７）は、前記信号抽出検波回路（１
   ２）出力と、前記制御回路（１６）出力の基準電圧（Ｖ
   ｒｅｆ）とを入力し、電圧値を比較した結果（Ｖａｐ
   ｃ）は利得制御のため前記可変利得駆動増幅器（１４）
   に入力され、 前記可変電圧電源（１８）は、前記制御回路（１６）か
   ら出力される電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を入力し、該
   信号（Ｖｃｏｎ）に応じて固定直流電圧（Ｖｄｃ）を任
   意の電源電圧（Ｖｄｄ）及びバイアス電圧（Ｖｇｇ）に
   変換し、各々電力増幅器（１５）に供給され、 前記可変利得電力増幅器（１１）の消費電流が常に最小
   となるように基準電圧（Ｖｒｅｆ）に応じて電圧源制御
   信号（Ｖｃｏｎ）を発生する制御回路を持つことを特徴
   とする送信回路。
2. 【請求項２】請求項１に記載の送信回路において、 前記可変利得電力増幅器（１１）の電力効率が最大にな
   るように基準電圧（Ｖｒｅｆ）に応じて電圧源制御信号
   （Ｖｃｏｎ）を発生する制御回路を持つことを特徴とす
   る送信回路。
3. 【請求項３】少なくとも可変利得電力増幅器（２１）
   と、信号抽出検波回路（２２）と、制御回路（２６）
   と、電圧比較器（２７）と、可変電圧電源（２８）を具
   備する請求項１に記載の送信回路において、 該可変利得電力増幅器（２１）は、少なくとも可変利得
   駆動増幅器（２４）と該可変利得駆動増幅器の出力を入
   力する電力増幅器（２５）で構成され、 前記信号抽出検波回路（２２）は、前記可変利得電力増
   幅器（２１）の出力信号の一部を抽出して出力し、 前記制御回路（２６）は、前記可変利得電力増幅器（２
   １）の出力信号レベルを決める基準電圧（Ｖｒｅｆ）
   と、電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を発生し、 前記電圧比較器（２７）は、前記信号抽出検波回路（２
   ２）出力と、前記制御回路（２６）出力の基準信号（Ｖ
   ｒｅｆ）とを入力し、電圧値を比較した結果（Ｖａｐ
   ｃ）は利得制御のため前記可変利得駆動増幅器（２４）
   に入力され、 前記可変電圧電源（２８）は、前記制御回路（２６）か
   ら出力される電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を入力し、該
   信号に応じて固定直流電圧（Ｖｄｃ）を任意の電源電圧
   （Ｖｄｄ）及びバイアス電圧（Ｖｇｇ）に変換し、該電
   源電圧（Ｖｄｄ）は電力増幅器（２５）及び可変利得駆
   動増幅器（２４）に供給され前記バイアス電圧（Ｖｇ
   ｇ）は、電力増幅器（２５）に供給され、 前記可変利得電力増幅器（２１）の消費電流が常に最小
   となるように基準電圧（Ｖｒｅｆ）に応じて電圧源制御
   信号（Ｖｃｏｎ）を発生する制御回路を持つことを特徴
   とする送信回路。
4. 【請求項４】少なくとも可変利得電力増幅器（３１）
   と、信号抽出検波回路（３２）と、制御回路（３６）
   と、電圧比較器（３７）と、可変電圧電源（３８）を具
   備する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信回路
   において、 該可変利得電力増幅器（３１）は、少なくとも可変利得
   駆動増幅器（３４）と該可変利得駆動増幅器の出力を入
   力する電力増幅器（３５）で構成され、 前記信号抽出検波回路（３２）は、前記可変利得電力増
   幅器（３１）の出力を入力し、出力信号の一部を抽出、
   直流平滑して前記制御回路（３６）に出力し、 前記制御回路（３６）は、前記可変利得電力増幅器（３
   １）の出力信号レベルを決める基準電圧（Ｖｒｅｆ）、
   及び前記信号抽出検波回路（３２）の出力と基準電圧
   （Ｖｒｅｆ）とから算出した電圧源制御信号（Ｖｃｏ
   ｎ）を出力し、 前記電圧比較器（３７）は、前記信号抽出検波回路（３
   ２）出力と、前記制御回路（３６）出力の基準信号（Ｖ
   ｒｅｆ）とを入力し、電圧値を比較した結果（Ｖａｐ
   ｃ）は利得制御のため前記可変利得駆動増幅器（３４）
   に入力され、 前記可変電圧電源（３８）は、前記制御回路（３６）か
   ら出力される電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を入力し、こ
   の信号に応じて固定直流電圧（Ｖｄｃ）を任意の電源電
   圧（Ｖｄｄ）及びバイアス電圧（Ｖｇｇ）に変換し、各
   々電力増幅器（３５）に供給され、 前記可変利得電力増幅器（３１）の消費電流が常に最小
   となるように基準電圧（Ｖｒｅｆ）及び信号抽出検波回
   路（３２）出力に応じて電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を
   発生する制御回路を持つことを特徴とする送信回路。
5. 【請求項５】少なくとも可変利得電力増幅器（４１）
   と、第１の信号抽出検波回路（４２１）と、第２の信号
   抽出検波回路（４２２）と、制御回路（４６）と、電圧
   比較器（４７）と、可変電圧電源（４８）を具備する請
   求項１乃至４のいずれか１項に記載の送信回路におい
   て、 該可変利得電力増幅器（４１）は、少なくとも可変利得
   駆動増幅器（４４）と該可変利得駆動増幅器の出力を入
   力する電力増幅器（４５）で構成され、 前記第１の信号抽出検波回路（４２１）は、前記可変利
   得電力増幅器（４１）の入力に備えられ、入力信号の一
   部を抽出、直流平滑して出力し、 前記第２の信号抽出検波回路（４２２）は、前記可変利
   得電力増幅器（４１）の出力を入力し、出力信号の一部
   を抽出、直流平滑して出力し、 前記制御回路（４６）は、前記可変利得電力増幅器（４
   １）の出力信号レベルを決める基準電圧（Ｖｒｅｆ）、
   及び前記第１の信号抽出検波回路（４２１）の出力と前
   記第２の信号抽出検波回路（４２２）の出力と基準電圧
   とから算出した電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を出力し、 前記電圧比較器（４７）は、前記第２の信号抽出検波回
   路（４２２）出力と、前記制御回路（４６）出力の基準
   電圧（Ｖｒｅｆ）とを入力し、電圧値を比較した結果
   （Ｖａｐｃ）は利得制御のため前記可変利得駆動増幅器
   （４４）に入力され、 前記可変電圧電源（４８）は、前記制御回路（４６）か
   ら出力される電圧源制御信号（Ｖｃｏｎ）を入力し、こ
   の信号に応じて固定直流電圧（Ｖｄｃ）を任意の電源電
   圧（Ｖｄｄ）及びバイアス電圧（Ｖｇｇ）に変換し、各
   々電力増幅器（４５）に供給され、 前記可変利得電力増幅器（４１）の消費電流が常に最小
   となるように基準電圧（Ｖｒｅｆ）、前記第１の信号抽
   出検波回路（４２１）出力、及び前記第２の信号抽出検
   波回路（４２２）出力に応じて電圧源制御信号（Ｖｃｏ
   ｎ）を発生する制御回路を持つことを特徴とする送信回
   路。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送
   信回路を備えたことを特徴とする信号送信装置あるいは
   携帯型無線端末装置あるいは携帯電話機。
7. 【請求項７】請求項６に記載の送信回路を備えた携帯無
   線端末装置あるいは携帯電話機において、 前記制御電圧（Ｖｃｏｎ）を変化させてから前記電力増
   幅器の電源電圧が安定し、出力信号のレベル変動が±３
   ｄＢ以内に収まるまでの期間ｔ２１〜ｔ２２が、 端末を制御する基地局からの信号レベル変更要求信号ｔ
   １から、端末から基地局への変更完了信号ｔ２までの期
   間内に含まれる ｔ１≦ｔ２１＜ｔ２２≦ｔ２ を特徴とする携帯無線端末装置あるいは携帯電話機。
8. 【請求項８】請求項６又は７に記載の送信回路を備えた
   携帯無線端末装置あるいは携帯電話機において、 前記制御電圧（Ｖｃｏｎ）を変化させてから前記電力増
   幅器の電源電圧が安定し、出力信号のレベル変動が±３
   ｄＢ以内に収まるまでの期間ｔ２１〜ｔ２２が、 基準電圧（Ｖｒｅｆ）を変化させてから出力レベルが安
   定になるべき期間ｔ１１〜ｔ１２（２ｍｓｅｃ）内に含
   まれる ｔ１１≦ｔ２１＜ｔ２２≦ｔ１２；ｔ２２−ｔ２１＝２
   ｍｓｅｃ を特徴とする携帯無線端末装置あるいは携帯電話機。
9. 【請求項９】請求項６に記載の送信回路を備えた携帯無
   線端末装置あるいは携帯電話機において、 前記制御電圧（Ｖｃｏｎ）を変化させてから前記電力増
   幅器の電源電圧が安定し、出力信号のレベル変動が±３
   ｄＢ以内に収まるまでの期間ｔ２１〜ｔ２２が、 出力電力を一時ＯＦＦしてから再びＯＮするまでの期間
   ｔ１〜ｔ２内に含まれる ｔ１≦ｔ２１＜ｔ２２≦ｔ２ を特徴とする携帯無線端末装置あるいは携帯電話機。