JPH09321637A

JPH09321637A - 無線送信装置およびその制御方法

Info

Publication number: JPH09321637A
Application number: JP15617796A
Authority: JP
Inventors: Masami Abe; 雅美阿部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】送信電力制御型の無線送信装置において、送
信電力切換時の高周波電力増幅回路の利得変動を補償す
る。【解決手段】可変利得の駆動増幅回路４４から所定の
高周波信号が供給される、高周波電力増幅回路４５の複
数の電界効果トランジスタの動作状態を、送信電力制御
回路４６に制御されるバイアス制御回路４７により、グ
ループごとに切り換えて、送信電力を切り換える。この
切換時の高周波電力増幅回路の利得変動を補償する補償
情報の生成手段を含む、補償制御回路４８を設け、送信
電力制御回路４６の制御の下に、補償制御回路により、
駆動増幅回路の利得を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、携帯電
話などに好適な、送信電力制御型の無線送信装置および
その制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、携帯電話など、多くの無
線通信装置では、消費電力の節減や、他局との干渉低減
などのために、送信電力制御が行なわれている。このよ
うな無線通信装置では、受信信号レベル、もしくは基地
局などの相手局からの指示信号に基づいて、高周波電力
増幅回路の駆動信号レベルを変化させることにより、送
信電力制御が行なわれるように構成されることが多い。

【０００３】また、低送信出力時の高周波電力増幅回路
の効率を向上させるために、この高周波電力増幅回路に
電源から供給される直流電力を、送信電力制御情報に応
じて制御する技術が、例えば、特開平１−３１４４３１
号公報や特公平６−９３６３１号公報などに開示されて
いる。

【０００４】これらの送信電力制御方式では、低送信出
力時に、高周波電力増幅回路を構成する電界効果トラン
ジスタのゲート電圧を変化させることにより、あるい
は、ドレイン電圧を低減することにより、いずれもドレ
イン電流を低減して、高周波電力増幅回路の消費電力を
減少させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電界効果ト
ランジスタのゲート電圧対ドレイン電流特性は理想的な
直線特性になっていないため、前述のような送信電力制
御方式では、利得の低下や歪特性の劣化に制約されて、
低送信出力時にも、電界効果トランジスタのドレイン電
流をあまり低減させることができず、高周波電力増幅回
路の消費電力を大幅に減少させることができないという
問題があった。

【０００６】このような問題を解消するため、本出願人
は、平成７年４月２７日付の特許出願（整理番号Ｓ９５
０２１５４２）において、低出力時において消費電力を
格段に低減することができる「高周波増幅回路、送信装
置及び受信装置」を既に提案している。

【０００７】既提案の高周波増幅回路では、ソース接地
接続の複数の電界効果トランジスタが複数のグループに
区分され、各グループごとに、電界効果トランジスタの
ゲートに共通に接続された、直流阻止用の複数のコンデ
ンサを通じて、入力端子からの高周波信号が、全ての電
界効果トランジスタのゲートに共通に供給される。

【０００８】また、電界効果トランジスタのゲートに
は、各グループごとに、抵抗器を通じて、電界効果トラ
ンジスタが動作状態もしくは非動作状態となる、所要の
ゲートバイアス電圧が、例えば、基地局からの送信電力
指示情報に応じて、選択的に供給される。

【０００９】そして、各グループの電界効果トランジス
タのドレインは、全て共通に接続され、高周波チョーク
コイルを通じて、電源が供給されると共に、電界効果ト
ランジスタの各ドレインの高周波信号が出力端子に導出
される。なお、各グループの電界効果トランジスタの数
は必ずしも等しくする必要はない。

【００１０】上述のような構成により、既提案の高周波
増幅回路では、送信出力電力が高いときは、全グループ
の電界効果トランジスタが動作状態とされると共に、送
信信号電力が低いときには、幾つかのグループのゲート
バイアス電圧を切り換えて非動作状態にする。

【００１１】これにより、既提案の高周波増幅回路で
は、図３に曲線Ｌｐで示すように、例えば、出力電力１
５ｄＢｍ以下の低出力時には、電界効果トランジスタの
うち、ほぼ半数が動作状態とされるように、ゲートバイ
アス電圧が適宜に切り換えられて、全体として、ドレイ
ン電流を約１／２に低減することができ、低送信出力時
に、利得の低下、歪特性の劣化を伴わずに、高周波電力
増幅回路の消費電力を大幅に減少させることができる。

【００１２】しかしながら、上述のような既提案の高周
波増幅回路では、電界効果トランジスタの動作もしくは
非動作の制御による、出力電力の切換え時に、例えば、
図４に曲線Ｈｐ，Ｌｐで示すように、約１．３ｄＢの利
得変動が生じてしまい、この利得の不連続性が、無線通
信装置ないしは無線回線の安定性に影響を及ぼすという
問題が生ずる。

【００１３】かかる点に鑑み、この発明の目的は、出力
電力の切換え時に、高周波電力増幅回路の利得変動を補
償することができる、無線送信装置およびその制御方法
を提供するところにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、第１のこの発明による無線送信装置は、複数の群に
区分した複数の能動素子を含む高周波電力増幅手段と、
この高周波電力増幅手段の所定の送信電力に対応する送
信電力制御情報を発生する情報発生手段と、この情報発
生手段からの送信電力制御情報に基づいて、高周波電力
増幅手段の能動素子の動作状態を群ごとに切り換える群
制御手段と、高周波電力増幅手段に所定の高周波信号を
供給するための可変利得増幅手段とを備える無線送信装
置であって、能動素子の動作状態を群ごとに切り換える
際の高周波電力増幅手段の利得変動を補償する補償情報
の生成手段を含み、補償情報と送信電力制御情報とに基
づいて、可変利得増幅手段の利得を制御する補償制御手
段を設けたことを特徴とするものである。

【００１５】また、第２のこの発明による無線送信装置
の制御方法は、可変利得増幅手段から所定の高周波信号
が供給される高周波電力増幅手段の複数の能動素子を複
数の群に区分し、所定の送信電力に対応する送信電力制
御情報に基づいて、高周波電力増幅手段の能動素子の動
作状態を群ごとに切り換えるようにした無線送信装置の
制御方法であって、能動素子の動作状態を群ごとに切り
換える際の高周波電力増幅手段の利得変動を補償する補
償情報を生成し、この補償情報と送信電力制御情報とに
基づいて、可変利得増幅手段の利得を制御するようにし
たことを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照しな
がら、この発明による無線送信装置およびその制御方法
の実施の形態について説明する。

【００１７】この発明の実施の形態の全体の構成を図１
に示し、その要部の構成を図２に示す。

【００１８】図１において、周波数分割デュプレクス方
式に対応するため、送受信用のアンテナ１１が、アンテ
ナ共用回路１２のアンテナポート１２ａに接続される。
このアンテナ共用回路１２は、送信側ポート１２ｔおよ
び受信側のポート１２ｒを備え、所定の特性の帯域通過
フィルタ（図示は省略）が、アンテナポート１２ａと送
信側ポート１２ｔとの間と、アンテナポート１２ａと受
信側ポート１２ｒとの間とに、それぞれ接続される。

【００１９】アンテナ共用回路１２の受信側ポート１２
ｒからの高周波信号が、受信回路２０の低雑音高周波増
幅回路２１を通じて、混合回路２２に供給される。この
混合回路２２には、局部発振回路２３からの局部発振信
号が供給されており、低雑音増幅回路２１からの高周波
信号は中間周波信号に変換され、中間周波増幅回路２４
を通じて、復調回路２５に供給されると共に、受信電力
検知回路２６に供給される。

【００２０】この受信電力検知回路２６の出力が中間周
波増幅回路２４に負帰還されて、その利得が自動的に制
御されると共に、復調回路２５の出力はベースバンド信
号処理回路３１に供給されて、所定の信号処理が施さ
れ、音声信号などの受信情報が再生される。再生された
受信情報には、基地局などからの送信電力指示情報が含
まれており、この指示情報がマイクロコンピュータ３２
に取り込まれる。

【００２１】また、ベースバンド信号処理回路３１にお
いては、音声信号などの送信情報に所定の信号処理が施
されて、ベースバンド信号処理回路３１の出力信号が、
送信回路４０の変調回路４１に供給され、変調回路４１
の出力が、中間周波増幅回路４２を通じて、混合回路４
３に供給される。

【００２２】この混合回路４３には、局部発振回路２３
からの局部発振信号が供給されて、中間周波増幅回路４
２からの中間周波信号が高周波信号に変換され、駆動増
幅回路４４および高周波電力増幅回路４５を通じて、ア
ンテナ共用回路１２の送信側ポート１２ｔに供給され
る。

【００２３】なお、中間周波増幅回路４２は、送信電力
制御回路４６からの送信電力制御信号により、その利得
が制御される。この送信電力制御信号は、受信電力検知
回路２６からの受信電力検知情報と、マイクロコンピュ
ータ３２からの送信電力指示情報とに基づいて生成され
る。上述のような構成は、既提案の無線送信装置と同様
である。

【００２４】図１の実施の形態では、送信回路４０の高
周波電力増幅回路４５に対してバイアス制御を行うバイ
アス制御回路４７が設けられると共に、可変利得の駆動
増幅回路４４に対して利得補償制御を行う補償制御回路
４８が設けられる。そして、両制御回路４７，４８に
は、それぞれ送信電力制御回路４６からの送信電力制御
信号が供給される。

【００２５】高周波電力増幅回路４５とバイアス制御回
路４７とは、次の図２に示すように構成される。また、
補償制御回路４８は、例えば、送信電力の所定の切換レ
ベルと、各切換レベルに対応する高周波電力増幅回路４
５の利得変動量とのＲＯＭテーブルを含んで構成され
る。

【００２６】図２に示すように、この実施の形態の高周
波電力増幅回路４５は、既提案の高周波増幅回路と同様
に、複数のグループ４５ａ，４５ｂ‥‥４５ｊに区分さ
れた、複数の電界効果トランジスタＱa1，Ｑa2，‥‥，
ＱaL；Ｑb1，Ｑb2，‥‥，Ｑbm；‥‥；Ｑj1，Ｑj2，‥
‥，Ｑjnを含んで構成され、これらの電界効果トランジ
スタＱa1〜Ｑjnのソースが全て接地される。

【００２７】入力端子Ｔｉからの高周波信号が、整合回
路２と、その出力側に並列に接続されたコンデンサＣ
ａ，Ｃｂ‥‥Ｃｊとを通じて、各グループ４５ａ〜４５
ｊの全ての電界効果トランジスタＱa1〜Ｑjnのゲートに
共通に供給される。

【００２８】また、電界効果トランジスタＱa1〜ＱaL；
Ｑb1〜Ｑbm；‥‥；Ｑj1〜Ｑjnのゲートには、送信電力
制御情報により制御されるバイアス制御回路４７から、
抵抗器Ｒａ，Ｒｂ，‥‥，Ｒｊを通じて、各グループ４
５ａ，４５ｂ，‥‥，４５ｊごとに、所要のゲートバイ
アス電圧が供給される。

【００２９】図２の実施の形態では、第１のグループ４
５ａの電界効果トランジスタＱa1〜ＱaLのゲートには、
電界効果トランジスタが動作状態となるゲートバイアス
電圧Ｖg-onが常時供給される。また、第２〜第ｊのグル
ープ４５ｂ，‥‥，４５ｊの電界効果トランジスタＱb1
〜Ｑbm；‥‥；Ｑj1〜Ｑjnのゲートには、バイアス制御
回路４７の切換えスイッチ４７ｂ，‥‥，４７ｊを通じ
て、電界効果トランジスタが動作状態となるゲートバイ
アス電圧Ｖg-on、または、電界効果トランジスタが非動
作状態となるゲートバイアス電圧Ｖg-off が、選択的に
供給される。

【００３０】そして、各グループ４５ａ〜４５ｊの電界
効果トランジスタＱa1〜Ｑjnのドレインは、全て共通に
接続され、高周波チョークコイルＬchを通じて、電源Ｖ
ddが供給されると共に、電界効果トランジスタＱa1〜Ｑ
jnの各ドレインの高周波信号が、整合回路３を通じて、
出力端子Ｔｏに導出される。

【００３１】なお、各グループ４５ａ〜４５ｊの電界効
果トランジスタの数Ｌ，ｍ，‥‥，ｎは必ずしも等しく
する必要はない。また、切換えスイッチ４７ｂ，‥‥，
４７ｊは、例えば、半導体スイッチとされ、既提案のよ
うに、電界効果トランジスタＱa1〜Ｑjnと同じ製造プロ
セスで集積化することも可能である。

【００３２】次に、この発明の実施の形態の動作につい
て説明する。この実施の形態では、送信電力制御回路４
６において、例えば、基地局などからの送信電力指示情
報に基づいて、送信電力制御情報が生成され、この制御
情報がバイアス制御回路４７および補償制御回路４８に
供給されて、高周波電力増幅回路４５のバイアス制御
と、駆動増幅回路４４の補償制御とが行なわれる。

【００３３】そして、このバイアス制御および補償制御
の結果として、高周波電力増幅回路４５における電力制
御が行われると共に、駆動増幅回路４４においては、高
周波電力増幅回路４５における電力制御に伴う利得変動
の補償分を含んで、利得制御が行われて、駆動増幅回路
４４の出力レベルが変化する。

【００３４】基地局などからの送信電力指示情報によ
り、高周波電力増幅回路４５の最大出力での送信が指示
された場合、送信電力制御回路４６において生成された
送信電力制御信号により、バイアス制御回路４７の全て
の切換えスイッチ４７ｂ〜４７ｊが、図示のｎ側に切り
換えられる。

【００３５】この場合、ゲートバイアス電圧Ｖg-onが、
全てのグループ４５ａ〜４５ｊの電界効果トランジスタ
Ｑa1〜Ｑjnのゲートに供給されて、全ての電界効果トラ
ンジスタＱa1〜Ｑjnが動作状態とされ、高周波電力増幅
回路４５の出力が最大となると共に、消費電流も最大と
なる。

【００３６】また、送信電力指示情報により、高周波電
力増幅回路４５の最小出力での送信が指示された場合
は、送信電力制御回路４６において生成された送信電力
制御信号により、バイアス制御回路４７の全ての切換え
スイッチ４７ｂ〜４７ｋが、図示のｆ側に切り換えられ
る。

【００３７】この場合は、ゲートバイアス電圧Ｖg-off
が、第２〜第ｊのグループ４５ｂ‥‥４５ｊの電界効果
トランジスタＱb1〜Ｑbm；‥‥；Ｑj1〜Ｑjnのゲートに
供給されて、電界効果トランジスタＱb1〜Ｑbm；‥‥；
Ｑj1〜Ｑjnが非動作状態とされると共に、ゲートバイア
ス電圧Ｖg-onが、第１グループ４５ａの電界効果トラン
ジスタＱa1〜ＱaLのゲートに供給されて、電界効果トラ
ンジスタＱa1〜ＱaLのみが動作状態とされ、高周波電力
増幅回路４５の出力が最小となると共に、消費電流も最
小となる。

【００３８】そして、送信電力指示情報により、高周波
電力増幅回路４５の中間出力での送信が指示された場合
には、その中間出力の値に応じて、例えば、図１に示す
ように、バイアス制御回路４７の切換えスイッチ４７ｂ
がｎ側に切り換えられ、切換えスイッチ４７ｊがｆ側に
切り換えられると共に、残余の切換えスイッチ（図示は
省略）は、ｎ側またはｆ側のいずれかに適宜に切り換え
られる。

【００３９】この場合には、ゲートバイアス電圧Ｖg-of
f が、少なくとも、第ｊのグループ４５ｊの電界効果ト
ランジスタＱj1〜Ｑjnのゲートに供給されて、電界効果
トランジスタＱj1〜Ｑjnが非動作状態とされると共に、
ゲートバイアス電圧Ｖg-onが、第１および第２のグルー
プ４５ａ，４５ｂの電界効果トランジスタＱa1〜ＱaL；
Ｑb1〜Ｑbmのゲートに供給されて、電界効果トランジス
タＱa1〜ＱaL；Ｑb1〜Ｑbmが動作状態とされ、残余のグ
ループ（図示は省略）の電界効果トランジスタは、中間
出力の値に応じて、動作または非動作のいずれかの状態
とされ、高周波電力増幅回路４５の出力および消費電流
は、いずれも最大値と最小値との中間の適宜の値とな
る。

【００４０】高周波電力増幅回路４５における、上述の
ような送信電力切換の際には、補償制御回路４８におい
て、前述のようなＲＯＭテーブルに基づいて、高周波電
力増幅回路４５の送信電力の各切換レベルに対応する利
得変動量が設定され、この利得変動量を加除して、駆動
増幅回路４４の駆動出力の制御が行われる。

【００４１】即ち、送信電力を低減する場合、高周波電
力増幅回路４５においては、上述のように、バイアス制
御回路４７により、電界効果トランジスタが動作状態の
グループの数が減少されて、高周波電力増幅回路４５の
利得が低下する。

【００４２】この場合、補償制御回路４８においては、
ＲＯＭテーブルに基づいて、高周波電力増幅回路４５の
利得低下分が設定され、この利得低下分だけ、駆動増幅
回路４４の利得を上昇させるような制御信号を発生す
る。

【００４３】また、送信電力を増加する場合は、高周波
電力増幅回路４５においては、上述のように、バイアス
制御回路４７により、電界効果トランジスタが動作状態
のグループの数が増やされて、高周波電力増幅回路４５
の利得が上昇する。この場合は、補償制御回路４８にお
いては、ＲＯＭテーブルに基づいて、高周波電力増幅回
路４５の利得上昇分が設定され、この利得上昇分だけ、
駆動増幅回路４４の利得を低下させるような制御信号を
発生する。

【００４４】これにより、高周波電力増幅回路４５にお
ける電力制御に伴う利得変動が、駆動増幅回路４４にお
いて補償される。

【００４５】［他の実施の形態］上述の実施の形態で
は、高周波電力増幅回路４５の直前の駆動増幅回路４４
において、高周波電力増幅回路４５の送信電力制御に伴
う利得変動を補償するようにしたが、更に前段の、中間
周波増幅回路４２において、高周波電力増幅回路４５の
送信電力制御に伴う利得変動を補償するようにしてもよ
い。

【００４６】また、上述の実施の形態では、高周波電力
増幅回路４５の能動素子として、電界効果トランジスタ
を用いたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高周波電力増幅回路の能動素子の動作状態を群ごと
に切り換えて、送信電力を制御する際の利得変動を補償
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による無線送信装置の実施の形態の全
体の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態の要部の構成を示す図で
ある。

【図３】先に提案した無線送信装置の一例の動作を説明
するための図である。

【図４】先に提案した無線送信装置の一例の動作を説明
するための図である。

【符号の説明】

１１…アンテナ、１２…アンテナ共用回路、２０…受信
回路、２１…高周波増幅回路、２５…復調回路、２６…
受信電力検知回路、３１…ベースバンド信号処理回路、
３２…マイクロコンピュータ、４０…送信回路、４１…
変調回路、４２…中間周波増幅回路、４４…駆動増幅回
路、４５…高周波電力増幅回路、４６…送信電力制御回
路、４７…バイアス制御回路、４８…補償制御回路、Ｑ
a1〜Ｑjn…電界効果トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｇ 5/16 Ｈ０３Ｇ 5/16 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の群に区分した複数の能動素子を含む
高周波電力増幅手段と、この高周波電力増幅手段の所定の送信電力に対応する送
信電力制御情報を発生する情報発生手段と、この情報発生手段からの上記送信電力制御情報に基づい
て、上記高周波電力増幅手段の上記能動素子の動作状態
を上記群ごとに切り換える群制御手段と、上記高周波電力増幅手段に所定の高周波信号を供給する
ための可変利得増幅手段とを備える無線送信装置であっ
て、上記能動素子の動作状態を上記群ごとに切り換える際の
上記高周波電力増幅手段の利得変動を補償する補償情報
の生成手段を含み、上記補償情報と上記送信電力制御情報とに基づいて、上
記可変利得増幅手段の利得を制御する補償制御手段を設
けたことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】上記可変利得増幅手段が上記高周波電力増
幅手段に直接に高周波信号を供給する駆動増幅手段であ
る請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】上記可変利得増幅手段が上記高周波電力増
幅手段に間接に高周波信号を供給する中間周波増幅手段
である請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項４】可変利得増幅手段から所定の高周波信号が
供給される高周波電力増幅手段の複数の能動素子を複数
の群に区分し、所定の送信電力に対応する送信電力制御情報に基づい
て、上記高周波電力増幅手段の上記能動素子の動作状態
を上記群ごとに切り換えるようにした無線送信装置の制
御方法であって、上記能動素子の動作状態を上記群ごとに切り換える際の
上記高周波電力増幅手段の利得変動を補償する補償情報
を生成し、この補償情報と上記送信電力制御情報とに基づいて、上
記可変利得増幅手段の利得を制御するようにしたことを
特徴とする無線送信装置の制御方法。