CN1930784A - 发送装置及无线通信装置 - Google Patents

发送装置及无线通信装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1930784A
CN1930784A CNA2005800071862A CN200580007186A CN1930784A CN 1930784 A CN1930784 A CN 1930784A CN A2005800071862 A CNA2005800071862 A CN A2005800071862A CN 200580007186 A CN200580007186 A CN 200580007186A CN 1930784 A CN1930784 A CN 1930784A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
mentioned
high frequency
amplifier
variable gain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2005800071862A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1930784B (zh
Inventor
宇田川昌治
荒屋敷护
原义博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1930784A publication Critical patent/CN1930784A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1930784B publication Critical patent/CN1930784B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45183—Long tailed pairs
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0211—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0261—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00—Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
    • H03G1/0023—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier in emitter-coupled or cascode amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
    • H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0483—Transmitters with multiple parallel paths
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45352—Indexing scheme relating to differential amplifiers the AAC comprising a combination of a plurality of transistors, e.g. Darlington coupled transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45374—Indexing scheme relating to differential amplifiers the AAC comprising one or more discrete resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45481—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CSC comprising only a direct connection to the supply voltage, no other components being present
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B2001/0408—Circuits with power amplifiers
    • H04B2001/0416—Circuits with power amplifiers having gain or transmission power control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B2001/0408—Circuits with power amplifiers
    • H04B2001/045—Circuits with power amplifiers with means for improving efficiency

Abstract

提供一种功率效率良好、且发送输出功率的控制范围宽广的发送装置。在该发送装置中，在根据基带振幅调制信号(S2)和增益控制信号(S12)，使高频相位调制信号(S4)的振幅产生变化的高频功率放大器(105)的前级位置上，设置根据基带振幅调制信号(S2)和增益控制信号(S12)使高频相位调制信号(S4)的振幅产生变化的可变增益放大单元(201)，通过线性－log转换单元(206)，将基带振幅调制信号(S2)提供给可变增益放大器(203)。

Description

发送装置及无线通信装置
技术领域
本发明特别涉及采用了极化调制方式的发送装置及无线通信装置。
背景技术
以往，在对包括包络线波动分量在内的调制信号进行放大的高频功率放大器中，为了对包络线波动分量进行线性放大，一直使用A级或AB级的线性放大器。这种线性放大器虽具有良好的直线性，但是，另一方面却总是消耗伴随着直流偏置电流分量的功率，因而，与C级乃至E级等的非线性放大器相比，其功率效率就比较低。因此，如果将这种高频功率放大器使用于以电池作为电源的携带式无线机中，由于高频功率放大器的功率消耗较多，使用时间就会较短。另外，如果使用在设有多台大功率的发送装置的无线系统的基站装置中，则往往会招至装置的大型化和发热量增大这样的结果。
因此，作为高效率的发送装置，已提倡使用极化调制方式的发送装置的方案。正如图1所示那样，使用极化调制方式的发送装置包括：振幅相位分离单元10、振幅调制信号放大器11和频率合成器12、以及是非线性放大器的高频功率放大器13。
振幅相位分离单元10输入基带调制信号S1，并将它分离成基带振幅调制信号S2和基带相位调制信号S3。基带振幅调制信号S2通过振幅调制信号放大器11，作为高频功率放大器13的电源电压，提供给非线性的高频功率放大器13。基带相位调制信号S3被输入至频率合成器12。频率合成器12，使用基带相位调制信号S3对载波信号进行相位调制，由此获得高频相位调信号S4，并将此输出至高频功率放大器13。据此，高频功率放大器13就通过根据基带振幅调制信号S2的电源电压对高频相位调制信号S4进行放大，并将其作为发送输出信号S5输出之。
其次，说明一下使用这种极化调制方式的发送装置的动作。首先，如果将基带调制信号S1设为Si(t)，则Si(t)可用下列算式表示。
【算式1】
Si(t)＝a(t)exp[jφ(t)]    .........(1)
这里，a(t)表示振幅数据，exp[jφ(t)]表示相位数据。
通过振幅相位分离单元10从Si(t)中提取振幅数据a(t)和相位数据exp[jφ(t)]。此处，振幅数据a(t)与基带振幅调制信号S2相对应，而相位数据exp[jφ(t)]与基带相位调制信号S3相对应。振幅数据a(t)通过振幅调制信号放大器11放大后，提供给高频功率放大器13。由此，高频功率放大器13的电源电压值是根据振幅数据a(t)设定的。
频率合成器12生成以相位数据exp[jφ(t)]对载波角度频率ωC进行调制的高频相位调制信号S4，并将其输入至高频功率放大器13。此处，如果将高频相位调制信号S4设为Sc，则Sc可用下列算式表示之。
【算式2】
Sc＝expj[ωc×t+φ(t)]    .........(2)
并且，通过作为高频功率放大器13使用非线性放大器，就可以获得发送输出信号S5，该发送输出信号是将该高频功率放大器13的电源电压值a(t)和频率合成器12的输出信号相乘后的信号，放大高频功率放大器13的增益G相应地得到的信号。此处，如果将发送输出信号S5设为RF信号Srf，则RF信号Srf可用下列算式表示。
【算式3】
Srf＝Ga(t)Sc＝Ga(t)expj[ωc×t+φ(t)]
.........(3)
由于输入至高频功率放大器13的信号是不含振幅方向的波动分量的相位调制信号，因而，就变成恒包络信号。因此，作为高频功率放大器13，可使用效率良好的非线性放大器，所以可以提供高效率的发送装置。这种使用极化调制的技术，在例如专利文献1以及专利文献2中有所记载。
【专利文献1】日本专利第3207153号公报
【专利文献2】日本专利特开第2001-156554号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在使用极化调制方式的以往的发送装置中，在控制高频功率放大器13的输出功率时，高频功率放大器13是非线性放大器，因而相对于输入信号，输出信号不会呈示线性的变化。因此，基于发送功率控制信号(以下将此信号称为增益控制信号)的平均信号电平的控制也与基于基带调制信号的瞬时振幅控制一样，需要通过改变电源电压来进行。这种情况下，输出功率的控制范围会由与耗散功率和电源电压相对应的晶体管的工作界限等受到限制。
本发明旨在提供一种功率效率良好、且发送输出功率的控制范围较宽的发送装置。
解决课题的方案
为了解决这样的课题，在本发明的发送装置的一个形态中提供一种使用极化调制方式的发送装置，其采用如下的结构，即，包括：振幅相位分离单元，将基带调制数据分离成基带振幅调制信号和基带相位调制信号；相位调制单元，根据上述基带相位调制信号，对高频载波信号进行调制以形成高频相位调制信号；可变增益放大单元，设置在上述相位调制单元的后级位置上，并对上述高频相位调制信号进行放大；以及高频功率放大器，设置在上述可变增益放大单元的后级位置上，对通过上述可变增益放大单元进行了放大的高频相位调制信号的功率进行放大；其中，上述可变增益放大单元还包括：线性-log转换电路，对上述基带振幅调制信号进行线性-log转换；以及可变增益放大器，根据进行了上述线性-log转换的基带振幅调制信号和增益控制信号，对上述高频相位调制信号进行放大。
根据上述结构，由于设置了可变增益放大单元，与由高频功率放大器承担高频相位调制信号的所有放大处理时相比，通过高频功率放大器和可变增益放大单元的放大处理的组合，就能够进行加进了高频功率放大器的性能的放大处理，并能够获得动态范围宽广的发送输出功率。也即，通过控制可变增益放大单元的增益，来控制输入至高频功率放大器中的高频相位调制信号的电平，由此能够减少耗散功率。结果，在高频功率放大器中，就能够扩大基于电源电压控制的输出功率的范围。
加之，由于对可变增益放大单元采用包括：对基带振幅调制信号进行线性-log转换的线性-log转换电路；和根据经过线性-log转换的基带振幅调制信号和增益控制信号，对高频相位调制信号进行放大的可变增益放大器的结构，因此，能够通过可变增益放大器来进行，对于高频相位调制信号的、根据增益控制信号的平均信号电平控制、以及根据基带振幅调制信号的瞬时振幅控制的两者，从而能够简化对高频相位调制信号进行放大的信号电路的结构。通过采用例如设置多级可变增益放大器或者共同使用同一个可变增益放大器这样的简易结构形式，就可以将基于增益控制信号的平均信号电平的控制、和基于基带振幅调制信号的瞬时振幅波动的两者，附加给高频相位调制信号。
在本发明的发送装置的一个形态中，采用了如下结构，即，可变增益放大单元还包括：加法运算电路，对通过线性-log转换电路进行了线性-log转换的基带振幅调制信号和增益控制信号进行加法运算；并且，可变增益放大器根据由加法运算电路进行加法运算后的信号，对高频相位调制信号进行放大。
根据上述结构，由于能够使用同一个可变增益放大器进行平均信号电平控制和瞬时振幅控制，所以可以相应地减少可变增益放大器的级数，从而缩小电路的规模。
在本发明的发送装置的一个形态中，采用了如下的结构，即，还包括：电源电压供给单元，基于第1和第2动作模式，对高频功率放大器选择性地提供根据基带振幅调制信号及增益控制信号的电源电压，或者预定的固定电源电压，；其中，在第1动作模式时，通过对高频功率放大器提供根据基带振幅调制信号及增益控制信号产生变化的电源电压，以使高频功率放大器作为非线性放大器而动作，从而通过高频功率放大器进行根据基带振幅调制信号及增益控制信号的振幅调制；并且在第2动作模式时，对高频功率放大器提供固定电源电压，以使高频功率放大器作为线性放大器而动作，从而通过可变增益放大单元进行根据基带振幅调制信号及增益控制信号的振幅调制。
根据上述结构，在第1动作模式时(例如获得高电平的发送输出功率时)，通过使高频功率放大器作为非线性放大器而动作，就能够显著地提高功率效率。而在第2动作模式时(例如获得低电平的发送输出功率时)，使高频功率放大器作为线性放大器动作，并通过可变增益放大单元进行基于基带振幅调制信号和增益控制信号的振幅控制。结果，既能够将通过高频功率放大器的功率效率保持为较高，又能够对高频相位调制信号，在广泛的电平范围内，良好地进行基于增益控制信号的平均信号电平和基于基带振幅调制信号的瞬时振幅的控制。
在本发明的无线通信装置的一个形态中，还采用如下结构，即，包括：发送处理单元，具有上述发送装置的任一种；接收处理单元，对接收信号进行解调；天线；以及发送接收切换单元，在从发送处理单元向天线的发送信号的供给，和从天线向接收处理单元的接收信号的供给之间进行切换。
根据上述结构，由于发送装置的功率效率较高，就能够延长所装载的电池电源的使用时间，并能够实现发送装置的高频功率放大器的小型化，从而能够实现无线通信装置的进一步小型化。还有，由于发送装置的发送输出功率的控制范围较广，所以能够根据通信环境形成更高质量的发送信号，从而能够改善通信质量。
发明效果
如上所述，如果采用本发明，就能够实现功率效率良好、且发送输出功率的控制范围宽广的发送装置及无线通信装置。
附图说明
图1是表示以往的发送装置的结构例子的方框图；
图2是表示根据本发明的实施方式1的发送装置的概略结构的方框图；
图3是表示可变增益放大器的结构例子的连接图；
图4是表示将图1所示的高频功率放大器作为非线性放大器使用时的电路结构图；
图5是说明将图1所示的高频功率放大器作为非线性放大器使用时的动作的图；
图6是表示实施方式2的可变增益放大单元结构的方框图；以及
图7是表示装载本发明的发送装置的无线通信装置结构的方框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图2是表示用来说明本发明的实施方式的发送装置的概略结构的方框图。发送装置100设置为使用极化调制方式发送基带调制信号S1。
发送装置100将基带调制信号S1输入至振幅相位分离单元101。振幅相位分离单元101将基带调制信号S1分离成基带振幅调制信号S2和基带相位调制信号S3。
将基带振幅调制信号S2输入至乘法器102。乘法器102对基带振幅调制信号S2和增益控制信号S12进行乘法运算，并将乘法运算结果输出至开关103的端子a。并且，直流电压值S11提供给开关103的端子b，开关103根据模式切换信号S10，向后续的振幅调制信号放大器104输出已乘以增益的基带振幅调制信号S2、或者直流电压值S11。振幅调制信号放大器104从开关103输入的信号，生成高频功率放大器105的电源电压，并将其提供给高频功率放大器105。在此，振幅调制信号放大器104为了根据基带振幅调制信号S2的电平，使电源电压高效率的变化，优选使用以脉冲宽度表示振幅信息的D级放大器。
由此在发送装置100中，能够根据模式切换信号S10选择向高频功率放大器105提供根据经过增益控制的基带调制信号S2的电源电压，还是提供根据直流电压值S11的固定电源电压。也即，能够根据模式切换信号S10选择使高频功率放大器105进行非线性动作，还是使其进行线性动作。也就是，开关103起到作为电源电压供给单元的作用，即向高频功率放大器105选择性地提供根据基带振幅调制信号S2的电源电压，或者预定的固定电源电压。
另一方面，基带相位调制信号S3首先被输入到频率合成器106。频率合成器106通过使用基带相位调制信号S3，对载波频率进行相位调制，来获得高频相位调制信号S4，并将其输出至可变增益放大单元201。
可变增益放大单元201包括2个可变增益放大器202和203、线性-log转换单元206、数字一模拟转换电路(D/A)204和207，以及低通滤波器(LPF)205和208。
可变增益放大单元201将从开关111输出的基带振幅调制信号S2输入至线性-log转换单元206。线性-log转换单元206将基带振幅调制信号S2进行log转换后输出。有关该线性-log转换的方法虽不详细叙述，但能够以已知的数字信号处理电路容易实现。经过log转换的基带振幅调制信号通过数字-模拟转换电路(D/A)207和低通滤波器(LPF)208，作为可变增益放大器203的增益控制信号，输入到可变增益放大器203。
并且，可变增益放大单元201通过数字-模拟转换电路(D/A)204和低通滤波器(LPF)205，将增益控制信号S21作为可变增益放大器202的增益控制信号，提供给可变增益放大器202。
增益控制信号S21是通过加法器111，对增益控制信号S12附加与增益偏移信号S20相应的偏移而得到的信号。这个增益偏移信号S20是与可变增益放大器202相对应设定的信号，以便能够获得适用于使高频功率放大器105作为饱和动作或开关动作领域的非线性放大器而动作的电平信号。可变增益放大器202根据增益控制信号S21对高频相位调制信号S4进行放大，并将放大后的信号输出至可变增益放大器203。
对于线性-log转换单元206，通过开关111输入基带振幅调制信号S2，或者输入由下限值限制电路112限制下限值的基带振幅调制信号S2的任一个。另外，下限值限制电路112限制基带振幅调制信号S2的振幅波动的下限值。由此，可变增益放大器203就能够根据限制了下限值的基带振幅调制信号S2，或者没有限制下限值的基带振幅调制信号S2的任一个，对可变增益放大器202的输出信号进行振幅调制，并输出至高频功率放大器105。
高频功率放大器105使用由振幅调制信号放大器104提供的电源电压值，对从可变增益放大单元201输出的高频相位调制信号进行放大，获得发送输出信号S30。
下面，对发送装置100的工作进行说明。在图2中，高频功率放大器105的动作模式是例如根据从无线基站向发送装置100的发送功率电平指定，或者根据发送装置100的接收信号的状态的发送功率电平而决定的。
在增大发送输出信号S30的电平时，从功率效率角度考虑，优选为高频功率放大器105作为非线性放大器动作的动作模式。另一方面，如果发送输出信号S30的电平降低，离开高频功率放大器105可以作为非线性放大器动作的范围时，优选为使高频功率放大器105作为线性放大器动作。
着眼于此，在发送装置100中备有模式切换信号S10，在使高频功率放大器105动作作为非线性放大器动作的模式、和作为线性放大器动作的模式间切换高频功率放大器10的动作模式。模式切换信号S10是根据所期望的发送功率电平和高频功率放大器105的特性而设定的。
另外，输入至发送装置100的模式切换信号S10、直流电压值S11、增益控制信号S12以及增益偏移信号S20，例如，是通过图中未表示的控制单元设定的。
图2中的开关103及111的连接，是表示发送输出信号S30的电平是比较大时的情况。首先，对该发送输出信号S30的电平比较大的情况进行说明。此时，高频功率放大器105作为饱和动作或开关动作领域内的非线性放大器而动作。这种情况下，通过高频功率放大器105进行高频相位调制信号的振幅调制。具体地说，通过模式切换信号S10，使开关103的端子a和端子c相互连接，由此，从开关103的端子c输出的基带振幅调制信号S2和增益控制信号S12的乘法值，通过振幅调制信号放大器104进行放大后，作为高频功率放大器105的电源电压施加在高频功率放大器105上。结果，高频功率放大器105进行振幅调制动作。
另一方面，关于高频相位调制信号S4，在发送输出信号S30的电平比较大时，就通过模式切换信号S10连接开关111的端子a和端子c。结果，由下限值限制电路112限制了基带振幅调制信号S2的振幅波动的下限值的信号，通过开关111输入至可变增益放大单元201的线性-log转换单元206。这样，根据受到下限值限制的基带振幅调制信号S2，对可变增益放大器202的输出信号通过可变增益放大器203进行振幅调制，并输出至高频功率放大器105。
此处，在通常情况下，对于可变增益放大器，输入-输出间的电压增益Vout/Vin就成为增益控制信号的指数函数。基于此点，在此实施方式中，设置为将基带振幅调制信号S2通过线性-log转换单元206进行log转换后，作为可变增益放大器203的增益控制信号提供，因而就使可变增益放大器203对于基带振幅调制信号进行线性动作。换而言之，由于设置了线性-log转换单元206，就能够使用可变增益放大器203实现高频相位调制信号S4和基带振幅调制信号S2的乘法运算。
如上所述，通过由可变增益放大器203进行将基带振幅调制信号S2作为增益的乘法运算，能够以相同结构的可变增益放大器，进行基于增益控制信号S12的平均信号电平和基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅控制。因此，放大器的制作成为容易。
另外，本发明的可变增益放大单元的实际的结构并非如图2所示那样简单地分为两个方块。例如，在3个从属连接的可变增益放大器中，将2个作为可变增益放大器202，用于控制平均信号电平；而将剩余的1个作为可变增益放大器203，用于进行瞬时振幅的控制。此时，正如本实施方式所示那样，如果能够使用同样的可变增益放大器进行对平均信号电平的控制和瞬时振幅的控制的话，按规格要求，则能够容易地改变分别用于各种控制的可变增益放大器的数量。结果，也就提高了通用性和使用上的方便性。
图3表示可变增益放大器的结构例子。图中Vin表示差动输入信号，Vout表示差动输出信号、Vd表示(差动)增益控制信号、Vcc表示电源电压。RE是发射极电阻，RL是负载电阻。与输入差动输入信号Vin的输入端子相连接的晶体管TR5和TR6被发射极接地，差动电流Gm·Vin在集电极中流动。这里，Gm可用下列算式表示。
【算式4】
G m = 1 V T I CO + R E · · · ( 4 )
再者，通过与输入增益控制信号Vd的输入端子相连接的晶体管Tr1、Tr2、Tr3和Tr4，该电流根据Vd被分割，在负载电阻RL产生电压下降。结果，输入和输出的关系可用下列算式表示。
【算式5】
v out v in = R L V T I CO + R E · 1 1 + exp ( - v d V T ) · · · ( 5 )
当Vd＝-∞时，全电流向没有接入负载电阻RL的一方(Ix0方)流去，因而变成下列算式。
【算式6】
v out v in = 0 · · · ( 6 )
反之，当Vd＝+∞时，全电流向接入负载电阻RL的-方(IL0方)流去，因而变成下列算式。
【算式7】
v out v in = R L V T I CO + R E · · · ( 7 )
另外，当Vd/VT＜＜-1时(输入十分小时)，则可以如下列算式近似。
【算式8】
v out v in ≅ R L V T I CO + R E · exp ( v d V T ) · · · ( 8 )
即，输入-输出间的电压增益Vout/Vin(＝与输出振幅成比例)就成为增益控制信号(或振幅控制信号)Vd的指数函数(成为Log线性(LogLinear))。
在本实施方式中，通过线性-log转换单元206进行log转换后，再通过可变增益放大器203乘以指数，因而结果就成为线性。如果将通过线性-log转换单元206所进行的线性-log转换作为算式(5)的逆函数，则可通过可变增益放大器203进行正确的线性放大。并且，在输入十分小时，如将通过线性-log转换单元206所进行的线性-log转换作为算式8的近似式的逆函数，在实用中就没有问题。
顺便，用下列算式表示算式(5)的逆函数。
【算式9】
v d = - V T · log e ( R L V T I CO + R E · 1 A - 1 ) · · · ( 9 )
此处，A表示振幅信号。
另外，用下列算式表示算式(8)的逆函数。
【算式10】
v d = V T · log e ( V T I CO + R E R L · A ) · · · ( 10 )
如上所述，根据本实施方式，通过设置线性-log转换单元206和可变增益放大器203，对基带振幅调制信号S2进行log转换，将进行log转换后的信号作为可变增益放大器203的增益控制信号，就能够通过可变增益放大器203提供基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅波动。结果，能够通过可变增益放大器进行，对于高频相位调制信号S4的、基于增益控制信号S12的平均信号电平的控制和基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅波动的两方的控制。因此，能够简化对高频相位调制信号S4进行放大的信号电路上的结构，并能够增加其通用性，还能够提高其使用的便利性。
另外，由于将经过线性-log转换后的数值，再进行数字-模拟转换后提供给可变增益放大器203，因而，与在对反对数进行数字-模拟转换时相比较，可以减少D/A 207中所需的比特数量，结果能够简化D/A 207的结构，并能够缩短处理时间。
再者，在本实施方式中，通过在高频功率放大器105的前级位置上设置了可变增益放大单元201，在第1动作模式时，向高频功率放大器105提供根据基带振幅调制信号S2和增益控制信号S12而变化的电源电压，以使高频功率放大器105作为非线性放大器动作，从而通过高频功率放大器105进行根据基带振幅调制信号S2和增益控制信号S12的振幅调制；而且，在第2动作模式时，向高频功率放大器105提供固定电源电压，以使高频功率放大器105作为线性放大器动作，从而通过可变增益放大单元201进行根据基带振幅调制信号S2和增益控制信号S12的振幅调制；这样，既能够将通过基于高频功率放大器105的功率效率保持为较高，又能够对高频相位调制信号S4，在宽广的电平范围内，良好地进行基于增益控制信号S12的平均信号电平和基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅的控制。
以下，详细说明相关内容。
图4是表示作为非线性放大器使用时的高频功率放大器105的电路结构的图，图5是表示作为非线性放大器使用时的高频功率放大器105的动作的图。正如图4所示那样，高频功率放大器105，可以用非线性放大器120与连接在其输入侧和输出侧之间的寄生电容121表示。
图5表示非线性放大器120的电源电压和输出功率的关系。如图5所示那样，在非线性放大器120中，电源电压的二次方和输出功率是成比例的。在这里，耗散功率的大小是由寄生电容121和非线性放大器120的输入信号的电平(可变增益放大单元201的输出信号的电平)决定的。
此处，如果考虑到不设置可变增益放大单元201的情况，由于频率合成器106的输出是大致恒定的，因而，耗散功率也是恒定的。在这种情况下，为了降低发送输出信号S30的电平，降低非线性放大器120的电源电压即可，但受耗散功率所限，不能使输出电平降低到固定值以下。
相对于此，在本实施方式中，通过增益控制信号S12来控制可变增益放大器202的增益，以控制输入至高频功率放大器105的高频相位调制信号的电平，因而，就能够降低耗散功率。所以，就能够在高频功率放大器105中，扩大基于电源电压的输出功率的控制范围。
再者，通过可变增益放大器203根据基带振幅调制信号S2对可变增益放大器202的输出信号进行振幅调制，由此，高频功率放大器105的输入电平就跟踪基带振幅调制信号S2的瞬时电平的波动，而且耗散功率也降低，因而，可以提高瞬时电平波动的再现性。也即，能够根据瞬时输出功率，来控制高频功率放大器105的输入。
此处，如果过度降低高频功率放大器105的输入电平，则会离开饱和动作或开关动作的范围，引起对电源电压波动的线性的恶化。因此，在本实施方式中，通过设置下限值限制电路112，使高频功率放大器105的输入电平保持在固定值以上。
其次，对发送输出信号S30的电平在比较小时的情况进行说明。首先，在开关103，通过模式切换信号S10连接端子b和端子c。这样，通过开关103将直流电压值S11输入至振幅调制信号放大器104，将固定的电源电压从振幅调制信号放大器104施加到高频功率放大器105。结果，高频功率放大器105就作为其输入和输出关系为线性的线性放大器而动作。
另一方面，关于高频相位调制信号S4，在发送输出信号S30的电平比较小时，则通过模式切换信号S10连接开关111的端子b和端子c，将没有限制下限值的基带振幅调制信号S2输入至线性-log转换单元206，通过可变增益放大器203，根据该基带振幅调制信号S2，对可变增益放大器202的输出信号进行振幅调制，然后输出至高频功率放大器105。
另外，在发送输出信号S30的电平比较小时，则将增益偏移信号S20设定为0，对于可变增益放大器202输入没有被偏移的增益控制信号S21。高频功率放大器105根据由振幅调制信号放大器104提供的固定电源电压，对可变增益放大器203的输出进行线性放大，从而获得发送输出信号S30。
如上所述，在本实施方式的发送装置100中，即使在发送输出信号S30的电平如果较小，就有可能在高频功率放大器105中离开饱和动作或开关动作的范围的情况下，也即，有可能输出功率对电源电压的波动的直线性恶化的情况下，通过使高频功率放大器105作为线性放大器动作，仍然能够保持输出信号对输入信号的直线性，并能够扩大输出功率的控制范围。
也就是说，在发送输出信号S30的电平比较大时，作为非线性放大器使用高频功率放大器105，以施加在高频功率放大器105的电源电压进行基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅控制和基于增益控制信号S12的平均电平控制；在发送输出信号S30的电平比较小时，作为线性放大器使用高频功率放大器105，并且，通过设置在高频功率放大器105的前级的可变增益放大单元201，进行瞬时振幅控制和平均输出电平控制，这样，就能够在宽广的范围内控制发送输出信号S30的电平。
另外，通过高频功率放大器105在做非线性动作时，根据增益控制信号S12控制可变增益放大器202的增益，以使高频相位调制信号S4的电平可变，就能够降低在高频功率放大器105中的耗散功率，从而能够扩大基于电源电压的输出功率的控制范围。
(实施方式2)
在上述实施方式1中，对通过可变增益放大器203仅提供基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅波动的情况进行了说明。但是，在本实施方式中，通过可变增益放大器203，除了对基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅波动之外，还进行平均信号电平的控制。
图6表示为实现上述控制的结构例子。在对与图2相对应的部分标注相同标记的图6中，可变增益放大单元210通过加法器211，对经过log转换后的基带振幅调制信号和增益控制信号2进行加法运算。据此，通过可变增益放大器203，能够提供基于基带振幅调制信号S2的瞬时振幅波动、和基于增益控制信号2的平均信号电平波动。这样就能够将平均信号电平控制分摊给可变增益放大器202和可变增益放大器203，因此，能够减少可变增益放大器202的级数，从而能够缩小电路规模。另外，即使在各可变增益放大器对增益控制信号的性能受到限制时，也能够进行根据增益控制信号的动态范围十分宽广的放大处理。
另外，在图6中，也可通过可变增益放大器202进行根据增益控制信号1的平均信号电平的控制。但是，根据具体情况，也能够仅用可变增益放大器203进行瞬时振幅控制和平均信号电平控制从而能够进一步缩小电路规模。
另外，在实施方式1和本实施方式中，对在通过D/A 207进行数字-模拟转换之前进行线性-log转换的情况进行了说明。但是，也可以在进行数字-模拟转换之后，再进行线性-log转换。
(实施方式3)
图7表示适用上述实施方式1和2中的发送装置的无线通信装置的结构。无线通信装置300包括：实施方式1、2的发送装置的发送处理单元301；对接收信号进行包括解调处理的接收处理的接收处理单元302；天线304；以及在从发送处理单元301向天线304提供发送信号的状态、和从天线304向接收处理单元302提供接收信号的状态间进行切换的发送接收切换单元303。
无线通信装置300，是诸如携带式电话机、具有通信功能的携带式信息终端等的携带式无线终端装置、以及无线基站等。
无线通信装置300，通过将实施方式1、2中所述的发送装置100适用于发送处理单元301，由此，如果是携带式无线终端装置，则在高输出功率时高频功率放大器105作为非线性放大器动作，这样，就能够提高功率效率，能够相应地防止电池的消耗，从而能够延长电池的使用时间。另外，由于高频功率放大器105提高了功率效率，能够相应地实现小型化，并能够降低发热量，由此，能够实现将其装载的携带式无线终端装置的小型化。
另外，无线通信装置300，如果是装有多个大功率发送装置的无线通信系统的基站装置，由于提高高频功率放大器105的高输出功率时的功率效率，因而，能够实现高频功率放大器105的小型化，并能够降低发热量从而能够防止设备的大型化，并提高空间的利用率。
另外，本发明并不限于上述实施方式，在不离开其要点的范围内，可根据具体的结构、功能、作用和效果，采用其他各种实施方式来进行实施。
工业实用性
本发明的发送装置及无线通信装置，是可以实现功率效率良好、且发送输出功率的控制范围宽广的发送装置，适合用于携带式信息终端、以及无线基站等无线通信装置。

Claims (4)

1、一种采用极化调制方式的发送装置，包括：
振幅相位分离单元，将基带调制数据分离成基带振幅调制信号和基带相位调制信号；
相位调制单元，根据上述基带相位调制信号，对高频载波信号进行调制，以形成高频相位调制信号；
可变增益放大单元，设置在上述相位调制单元的后级位置上、并对上述高频相位调制信号进行放大；以及
高频功率放大器，设置在上述可变增益放大单元的后级位置上、并对通过上述可变增益放大单元进行了放大的高频相位调制信号的功率进行放大；其中，
上述可变增益放大单元包括：
线性-log转换电路，对上述基带振幅调制信号进行线性-log转换；以及
可变增益放大器，根据进行了上述线性-log转换的基带振幅调制信号和增益控制信号，对上述高频相位调制信号进行放大。
2、如权利要求1所述的发送装置，其中，
上述可变增益放大单元还包括：
加法运算电路，对通过上述线性-log转换电路进行了线性-log转换的基带振幅调制信号和上述增益控制信号进行加法运算；并且
上述可变增益放大器，根据由上述加法运算电路进行加法运算后的信号，对上述高频相位调制信号进行放大。
3、如权利要求1所述的发送装置，还包括：
电源电压供给单元，基于第1和第2动作模式，对上述高频功率放大器选择性地提供根据上述基带振幅调制信号和上述增益控制信号的电源电压或预定的固定电源电压；其中，
在上述第1动作模式时，通过对上述高频功率放大器提供根据上述基带振幅调制信号和上述增益控制信号产生变化的电源电压，以使上述高频功率放大器作为非线性放大器动作，从而通过上述高频功率放大器进行根据上述基带振幅调制信号和上述增益控制信号的振幅调制；并且
在上述第2动作模式时，对上述高频功率放大器提供上述固定电源电压，以使上述高频功率放大器作为线性放大器动作，从而通过上述可变增益放大单元进行根据上述基带振幅调制信号和上述增益控制信号的振幅调制。
4、一种无线通信装置，包括：
发送处理单元，具有如权利要求1所述的发送装置；
接收处理单元，对接收信号进行解调；
天线；以及
发送接收切换单元，在从上述发送处理单元向上述天线的发送信号的提供、和从上述天线向上述接收处理单元的接收信号的提供之间进行切换。
CN2005800071862A 2004-03-10 2005-03-09 发送装置及无线通信装置 Expired - Fee Related CN1930784B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP068003/2004 2004-03-10
JP2004068003 2004-03-10
PCT/JP2005/004127 WO2005088842A1 (ja) 2004-03-10 2005-03-09 送信装置及び無線通信装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1930784A true CN1930784A (zh) 2007-03-14
CN1930784B CN1930784B (zh) 2010-06-09

Family

ID=34975933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005800071862A Expired - Fee Related CN1930784B (zh) 2004-03-10 2005-03-09 发送装置及无线通信装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7593480B2 (zh)
CN (1) CN1930784B (zh)
WO (1) WO2005088842A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102210096A (zh) * 2008-11-10 2011-10-05 Nxp股份有限公司 异相和pwm功率放大器的可变占空比产生
CN103999368A (zh) * 2011-12-20 2014-08-20 瑞典爱立信有限公司 选择性功率放大器

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006132032A1 (ja) * 2005-06-06 2006-12-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 平面アンテナ装置およびこれを用いた無線通信装置
CN1881924B (zh) * 2005-06-16 2011-05-25 松下电器产业株式会社 群组通信安全分配媒体记录及取回之方法及装置
US20070014382A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-18 Nokia Corporation Reconfigurable transmitter
JP4469347B2 (ja) * 2006-02-28 2010-05-26 パナソニック株式会社 極座標変調装置
US20080250101A1 (en) * 2007-04-05 2008-10-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Multimedia data transmitting apparatus and multimedia data receiving apparatus
WO2013099543A1 (ja) 2011-12-28 2013-07-04 株式会社村田製作所 高周波信号処理装置および無線通信装置
JP6107358B2 (ja) * 2013-04-17 2017-04-05 富士通株式会社 電源回路、電源ｉｃ、電力増幅装置および無線通信装置
WO2015172307A1 (zh) * 2014-05-12 2015-11-19 华为技术有限公司 建立基站扇区与天线之间对应关系的方法、基站及天线

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07170202A (ja) 1993-12-15 1995-07-04 Hitachi Ltd 送信回路
US5506546A (en) 1994-06-20 1996-04-09 Nec Corporation Method and apparatus for generating transmitting wave
JP3024515B2 (ja) 1994-06-20 2000-03-21 日本電気株式会社 送信波生成方法及び装置
US5847602A (en) 1997-03-03 1998-12-08 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for linearizing an efficient class D/E power amplifier using delta modulation
US6256482B1 (en) 1997-04-07 2001-07-03 Frederick H. Raab Power- conserving drive-modulation method for envelope-elimination-and-restoration (EER) transmitters
US6101224A (en) * 1998-10-07 2000-08-08 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Method and apparatus for generating a linearly modulated signal using polar modulation
US6813319B1 (en) 1999-10-08 2004-11-02 M/A-Com Eurotec System and method for transmitting digital information using interleaved delta modulation
EP1191710B1 (en) * 2000-09-20 2004-12-08 Lucent Technologies Inc. Radio system, antenna arrangement and polarization modulator for generating a transmit signal with changing polarization
US6323731B1 (en) 2000-10-06 2001-11-27 Tropion, Inc. Corp. Variable bias control for switch mode RF amplifier
US7010276B2 (en) 2001-04-11 2006-03-07 Tropian, Inc. Communications signal amplifiers having independent power control and amplitude modulation
US7068984B2 (en) * 2001-06-15 2006-06-27 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Systems and methods for amplification of a communication signal
US6781452B2 (en) 2001-08-29 2004-08-24 Tropian, Inc. Power supply processing for power amplifiers
US6680648B2 (en) * 2002-03-08 2004-01-20 The Aerospace Corporation High power amplifier predistorter system
US7801244B2 (en) * 2002-05-16 2010-09-21 Rf Micro Devices, Inc. Am to AM correction system for polar modulator
US7555057B2 (en) * 2003-01-17 2009-06-30 Texas Instruments Incorporated Predistortion calibration in a transceiver assembly
US7129778B2 (en) * 2003-07-23 2006-10-31 Northrop Grumman Corporation Digital cross cancellation system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102210096A (zh) * 2008-11-10 2011-10-05 Nxp股份有限公司 异相和pwm功率放大器的可变占空比产生
US8570101B2 (en) 2008-11-10 2013-10-29 Nxp B.V. Variable duty cycle generation for out-phasing and PWM power amplifiers
CN102210096B (zh) * 2008-11-10 2014-09-10 Nxp股份有限公司 异相和pwm功率放大器的可变占空比产生
CN103999368A (zh) * 2011-12-20 2014-08-20 瑞典爱立信有限公司 选择性功率放大器
US9392560B2 (en) 2011-12-20 2016-07-12 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Selective power amplifier
CN103999368B (zh) * 2011-12-20 2016-08-24 瑞典爱立信有限公司 选择性功率放大器
US9713107B2 (en) 2011-12-20 2017-07-18 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Selective power amplifier
US10033561B2 (en) 2011-12-20 2018-07-24 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Selective power amplifier
US10361892B2 (en) 2011-12-20 2019-07-23 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Selective power amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005088842A1 (ja) 2005-09-22
CN1930784B (zh) 2010-06-09
US7593480B2 (en) 2009-09-22
US20070183530A1 (en) 2007-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1930784A (zh) 发送装置及无线通信装置
CN1206806C (zh) 具有负载控制以产生幅度包络的放大器系统
CN1223080C (zh) 负载包络跟随放大器系统
CN1864325A (zh) 发送装置、发送输出控制方法和无线通信装置
CN1943121A (zh) 发送装置及无线通信设备
CN1172432C (zh) 基于存储器的放大器负载调整系统
CN1233101C (zh) 突发发射机的发射输出的控制装置及控制方法
CN1515069A (zh) 功率放大器的偏置调节
CN1581682A (zh) 功率放大器
CN1729637A (zh) 发射机以及对发射机输出的信号的功率进行校准的方法
CN1682436A (zh) 放大装置
EP1803219A2 (en) Method and apparatus for predictively optimizing efficiency of a radio frequency (rf) power amplifier
CN1736021A (zh) 多赫蒂放大器
CN1147706A (zh) 天线转换电路和无线通信系统
CN1234648A (zh) 功率放大器
CN101043202A (zh) 高频功率放大器
CN1674449A (zh) 发射机
CN1658497A (zh) 用于改进无线通信系统中的功率放大器效率的方法和装置
CN1592089A (zh) 放大器及使用它的高频功率放大器
CN1726649A (zh) 发送电路和使用了该电路的收发机
CN1671043A (zh) 高频功率放大器和通信设备
CN1371545A (zh) 高效调制射频放大器
CN1619949A (zh) 放大器、以及使用该放大器的发射器和通讯装置
CN1645755A (zh) 发射功率控制设备及其方法、计算机程序及无线电发射器
CN1297609A (zh) 发送机及接收机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100609

Termination date: 20130309