JP2000252843A - 送信電力制御回路 - Google Patents
送信電力制御回路Info
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- JP2000252843A JP2000252843A JP11050526A JP5052699A JP2000252843A JP 2000252843 A JP2000252843 A JP 2000252843A JP 11050526 A JP11050526 A JP 11050526A JP 5052699 A JP5052699 A JP 5052699A JP 2000252843 A JP2000252843 A JP 2000252843A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ディジタル変調された送信信号を、線形電力増
幅器４により電力増幅する主経路と、小電力増幅器７を
経由する副経路のいずれかに切替えて送信出力を変える
ように構成された経路切替方式による送信電力制御回路
の主経路の切替手段による損失を軽減して低消費電力化
を図り、電池寿命を延ばすようにする。 【解決手段】主経路と副経路の出力側切替部分にサーキ
ュレータ３を備え、ポートを短絡／開放させる第１の
オン／オフ手段Ｓ1 と、ポートに終端器を接続／開放
する第２のオン／オフ手段Ｓ2 とを設けて、従来のアイ
ソレータ機能と経路切替え機能を持たせように構成し
た。
幅器４により電力増幅する主経路と、小電力増幅器７を
経由する副経路のいずれかに切替えて送信出力を変える
ように構成された経路切替方式による送信電力制御回路
の主経路の切替手段による損失を軽減して低消費電力化
を図り、電池寿命を延ばすようにする。 【解決手段】主経路と副経路の出力側切替部分にサーキ
ュレータ３を備え、ポートを短絡／開放させる第１の
オン／オフ手段Ｓ1 と、ポートに終端器を接続／開放
する第２のオン／オフ手段Ｓ2 とを設けて、従来のアイ
ソレータ機能と経路切替え機能を持たせように構成し
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線機の送信電力
制御（ＴＰＣ：Transmit Power Control）回路に関し、
特に、送信機と受信機間の距離による受信波レベルの差
や、媒体空間の状態変化のために変化する受信波レベル
の差を小さくするため、送信機の電力増幅段の増幅経路
を切替えて送信出力を変化させる経路切替方式による送
信電力制御回路の改良に関するものである。
制御（ＴＰＣ：Transmit Power Control）回路に関し、
特に、送信機と受信機間の距離による受信波レベルの差
や、媒体空間の状態変化のために変化する受信波レベル
の差を小さくするため、送信機の電力増幅段の増幅経路
を切替えて送信出力を変化させる経路切替方式による送
信電力制御回路の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】無線通信における送信機には、送信機と
受信機間の距離に応じて送信出力を変えたり、例えば、
送受信間の地形や構造物による減衰対策として、受信レ
ベル差を小さくして隣接チャネルの干渉等を軽減するた
め送信出力を変える送信電力制御回路が広く用いられて
いる。
受信機間の距離に応じて送信出力を変えたり、例えば、
送受信間の地形や構造物による減衰対策として、受信レ
ベル差を小さくして隣接チャネルの干渉等を軽減するた
め送信出力を変える送信電力制御回路が広く用いられて
いる。
【０００３】従来、送信電力制御回路には、ＨＦ，ＶＨ
Ｆ，ＵＨＦ，マイクロ波帯を問わず、送信電力を連続的
に制御する方式と、階段的（ステップ状）に制御する方
式とがあり、制御可変範囲はいずれも１０ｄＢ〜２０ｄ
Ｂ程度である。連続的制御方式では、良く知られている
とおり、自動利得制御増幅器（ＡＧＣ−ＡＭＰ）や電圧
可変減衰器（ＶＶＡ）が主として用いられており、階段
的制御方式では、固定減衰器の階段的制御（ステップ制
御）が用いられている。また、電力制御量が１桁（１０
ｄＢ）又は２桁（２０ｄＢ）以上の比較的可変範囲の大
きな送信機では、終段高電力増幅器（ＨＰＡ）の前段の
励振増幅段の経路を切替える方式が広く用いられてい
る。
Ｆ，ＵＨＦ，マイクロ波帯を問わず、送信電力を連続的
に制御する方式と、階段的（ステップ状）に制御する方
式とがあり、制御可変範囲はいずれも１０ｄＢ〜２０ｄ
Ｂ程度である。連続的制御方式では、良く知られている
とおり、自動利得制御増幅器（ＡＧＣ−ＡＭＰ）や電圧
可変減衰器（ＶＶＡ）が主として用いられており、階段
的制御方式では、固定減衰器の階段的制御（ステップ制
御）が用いられている。また、電力制御量が１桁（１０
ｄＢ）又は２桁（２０ｄＢ）以上の比較的可変範囲の大
きな送信機では、終段高電力増幅器（ＨＰＡ）の前段の
励振増幅段の経路を切替える方式が広く用いられてい
る。
【０００４】図３は従来の一般的な出力可変リニア送信
機の部分構成例図である。図において、１は送受信共用
のアンテナ、２は送信波及び受信波を分波するデュプレ
クサ（ＤＵＰ）、２１はアイソレータ（ＩＳＯ）、４は
線形電力増幅器（ＬＰＡ）、８はディジタル変調された
信号が入力される可変利得増幅器（ＶＧＡ）であり、そ
の利得は、制御部９により、例えば、受信電界強度を検
出している通信相手（基地局）から指定された必要最低
限の送信出力になるように制御される。線形電力増幅器
４は可変利得増幅器８の出力を線形増幅する。
機の部分構成例図である。図において、１は送受信共用
のアンテナ、２は送信波及び受信波を分波するデュプレ
クサ（ＤＵＰ）、２１はアイソレータ（ＩＳＯ）、４は
線形電力増幅器（ＬＰＡ）、８はディジタル変調された
信号が入力される可変利得増幅器（ＶＧＡ）であり、そ
の利得は、制御部９により、例えば、受信電界強度を検
出している通信相手（基地局）から指定された必要最低
限の送信出力になるように制御される。線形電力増幅器
４は可変利得増幅器８の出力を線形増幅する。
【０００５】図４は線形電力増幅器４の入出力特性と消
費電流の特性例図である。線形電力増幅器の場合、入力
電力Ｐi ，定格出力Ｐ0 のときの動作電流Ｉd は、入力
電力が約１０ｄＢ下がると急激に小さくなるが、１０ｄ
Ｂ〜２０ｄＢ以上さがってもそれ以上は小さくならず、
無信号時の電流（アイドル電流）Ｉd0と殆ど同じくらい
流れる。このアイドル電流Ｉd0は、通常、定格出力のと
きの動作電流Ｉd の約１／２〜１／３である。従って、
図３の線形電力増幅器４の消費電流は、可変利得増幅器
８の出力レベルが小さくなってもある程度以上は小さく
ならない。
費電流の特性例図である。線形電力増幅器の場合、入力
電力Ｐi ，定格出力Ｐ0 のときの動作電流Ｉd は、入力
電力が約１０ｄＢ下がると急激に小さくなるが、１０ｄ
Ｂ〜２０ｄＢ以上さがってもそれ以上は小さくならず、
無信号時の電流（アイドル電流）Ｉd0と殆ど同じくらい
流れる。このアイドル電流Ｉd0は、通常、定格出力のと
きの動作電流Ｉd の約１／２〜１／３である。従って、
図３の線形電力増幅器４の消費電流は、可変利得増幅器
８の出力レベルが小さくなってもある程度以上は小さく
ならない。
【０００６】マイクロ波帯のディジタル通信における電
力増幅器としては、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰ）を
小さくするため３次歪が少なくて線形性が良く、かつ、
電力効率もよいＡＢ級動作の線形増幅器が広く用いられ
ている。しかし、この線形電力増幅器（ＬＰＡ）は、図
４のように、線形性を維持するために、無信号時にもか
なり電流を流している。このことは、線形電力増幅器
（ＬＰＡ）の増幅段数を複数考慮した電力効率、すなわ
ち、付加効率（ＰＡＥ：power added efficiency）が低
く、飽和形増幅器のそれと比べて著しく劣り、送信電力
制御時の消費電力が大きいという問題があった。特に、
図４に示したように、出力を１桁（１０ｄＢ）以上小さ
くする時は、それ以上出力を下げてもアイドリング電流
が残留するので、常時、電力消費が大きいという問題が
あった。このことは、小形の移動体通信端末機にとっ
て、電池寿命の延長化及び小形化を著しく阻害してい
る。
力増幅器としては、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰ）を
小さくするため３次歪が少なくて線形性が良く、かつ、
電力効率もよいＡＢ級動作の線形増幅器が広く用いられ
ている。しかし、この線形電力増幅器（ＬＰＡ）は、図
４のように、線形性を維持するために、無信号時にもか
なり電流を流している。このことは、線形電力増幅器
（ＬＰＡ）の増幅段数を複数考慮した電力効率、すなわ
ち、付加効率（ＰＡＥ：power added efficiency）が低
く、飽和形増幅器のそれと比べて著しく劣り、送信電力
制御時の消費電力が大きいという問題があった。特に、
図４に示したように、出力を１桁（１０ｄＢ）以上小さ
くする時は、それ以上出力を下げてもアイドリング電流
が残留するので、常時、電力消費が大きいという問題が
あった。このことは、小形の移動体通信端末機にとっ
て、電池寿命の延長化及び小形化を著しく阻害してい
る。
【０００７】近年、次世代移動体通信システムとして、
電波の有効利用を図った高度なシステムが開発され、例
えば、スペクトラム拡散を使う符号分割多元接続（ＣＤ
ＭＡ）技術の実用化が進められている。このＣＤＭＡ技
術では、システム容量を最大にし、かつ周波数有効利用
度の向上を図るために、基地局に到来する各移動局の電
波がいつも一定かつ同一レベルになるように、移動局の
送信電力を広い可変範囲、例えば、７０〜８０ｄＢの広
い範囲できめ細かく適応制御することが必要であるとと
もに、最大電力時のみならず送信電力を低く制御した状
態での高効率化，低消費電力化が大きな課題となってい
る。
電波の有効利用を図った高度なシステムが開発され、例
えば、スペクトラム拡散を使う符号分割多元接続（ＣＤ
ＭＡ）技術の実用化が進められている。このＣＤＭＡ技
術では、システム容量を最大にし、かつ周波数有効利用
度の向上を図るために、基地局に到来する各移動局の電
波がいつも一定かつ同一レベルになるように、移動局の
送信電力を広い可変範囲、例えば、７０〜８０ｄＢの広
い範囲できめ細かく適応制御することが必要であるとと
もに、最大電力時のみならず送信電力を低く制御した状
態での高効率化，低消費電力化が大きな課題となってい
る。
【０００８】上記の問題点を解決するため、図３に示し
た単一の電力増幅経路の増幅利得を制御する方式から、
２つの電力増幅経路を切替えて、送信出力が小さいとき
は線形電力増幅器を通さずバイパスして線形電力増幅器
の電源の供給を止める切替制御方式が検討されている。
しかし、主増幅経路の線路切替器による損失が概略１５
〜２０％（０．７〜１．０ｄＢ）増加するため、最大定
格出力時の総合の付加効率が著しく低下するという新た
な問題が生じている。
た単一の電力増幅経路の増幅利得を制御する方式から、
２つの電力増幅経路を切替えて、送信出力が小さいとき
は線形電力増幅器を通さずバイパスして線形電力増幅器
の電源の供給を止める切替制御方式が検討されている。
しかし、主増幅経路の線路切替器による損失が概略１５
〜２０％（０．７〜１．０ｄＢ）増加するため、最大定
格出力時の総合の付加効率が著しく低下するという新た
な問題が生じている。
【０００９】図５は従来の経路切替方式の送信電力制御
回路の一構成例を示すブロック図であり、線形電力増幅
器４のアイドリング電流による消費電流を軽減した従来
の構成例である。図において、２２は線形電力増幅器４
の出力側に縦続接続した経路切替スイッチ（切替器）で
あり、５は線形電力増幅器４の入力側に設けられ、比較
的レベルの低いＲＦ信号、即ち、ディジタル変調された
送信信号を切替え又は分岐する入力切替／分岐部であ
る。６はスイッチ（ＳＷ）、７は増幅器である。この副
経路に挿入した増幅器７は、利得の小さい、例えば、１
段の小信号の増幅器であり、利得がゼロまたはマイナス
の場合もある。ちなみに、主経路の線形電力増幅器４の
増幅段数は２〜３段程度である。Ｓ5 は線形電力増幅器
４と増幅器７に供給する直流電源の切替器であり、増幅
経路を切替えると同時に他方の経路の増幅器の直流電源
を切る切替器である。図では、作用を明確にするため、
例えば、単極双投（Ｓ．Ｐ．Ｄ．Ｔ：Single Pole Doub
le Throw）形スイッチで示した。
回路の一構成例を示すブロック図であり、線形電力増幅
器４のアイドリング電流による消費電流を軽減した従来
の構成例である。図において、２２は線形電力増幅器４
の出力側に縦続接続した経路切替スイッチ（切替器）で
あり、５は線形電力増幅器４の入力側に設けられ、比較
的レベルの低いＲＦ信号、即ち、ディジタル変調された
送信信号を切替え又は分岐する入力切替／分岐部であ
る。６はスイッチ（ＳＷ）、７は増幅器である。この副
経路に挿入した増幅器７は、利得の小さい、例えば、１
段の小信号の増幅器であり、利得がゼロまたはマイナス
の場合もある。ちなみに、主経路の線形電力増幅器４の
増幅段数は２〜３段程度である。Ｓ5 は線形電力増幅器
４と増幅器７に供給する直流電源の切替器であり、増幅
経路を切替えると同時に他方の経路の増幅器の直流電源
を切る切替器である。図では、作用を明確にするため、
例えば、単極双投（Ｓ．Ｐ．Ｄ．Ｔ：Single Pole Doub
le Throw）形スイッチで示した。
【００１０】この例は、線形電力増幅器４の入力側及び
出力側に入力切替／分岐部５と切替スイッチ２２を挿入
し、入力送信信号のレベルが小さいとき、スイッチ６と
２２、および切替器Ｓ5 によって、線形電力増幅器４を
経由する主経路を副経路に切替え、線形電力増幅器４の
直流電源を切ってアイドル電流による消費電力を低減し
ようとするものである。例えば、図４の特性例では、相
対入力Ｐi が−２０ｄＢ以下の適当な値をしきい値と
し、それより小さいとき副経路に切替える。
出力側に入力切替／分岐部５と切替スイッチ２２を挿入
し、入力送信信号のレベルが小さいとき、スイッチ６と
２２、および切替器Ｓ5 によって、線形電力増幅器４を
経由する主経路を副経路に切替え、線形電力増幅器４の
直流電源を切ってアイドル電流による消費電力を低減し
ようとするものである。例えば、図４の特性例では、相
対入力Ｐi が−２０ｄＢ以下の適当な値をしきい値と
し、それより小さいとき副経路に切替える。
【００１１】図６は従来の経路切替方式の送信電力制御
回路の他の例を示すブロック図であり、図５の出力側経
路切替スイッチ２２を方向性結合器（ＤＣ）２３に代え
て結合ポートに副経路のＲＦ信号を結合させるととも
に、入力側入力切替／分岐部５のスイッチ（ＳＷ）をハ
イブリッドトランス（ＨＹＢ）６’で分岐するようにし
たものの一例である。経路切替え動作は、２つの増幅器
４，７の供給電源を切替器Ｓ5 で行う構成である。
回路の他の例を示すブロック図であり、図５の出力側経
路切替スイッチ２２を方向性結合器（ＤＣ）２３に代え
て結合ポートに副経路のＲＦ信号を結合させるととも
に、入力側入力切替／分岐部５のスイッチ（ＳＷ）をハ
イブリッドトランス（ＨＹＢ）６’で分岐するようにし
たものの一例である。経路切替え動作は、２つの増幅器
４，７の供給電源を切替器Ｓ5 で行う構成である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記、図５，
図６に示した従来の経路切替方式の送信電力制御回路で
は、送信出力が小さいときの消費電力は軽減できるが、
送信出力が大きいときの主経路と副経路の切替器２２ま
たは方向性結合器２３の損失が無視できない大きさであ
る、という欠点がある。例えば、図５，６の従来例にお
ける小形アイソレータ２１の挿入損失は、一般的に０．
６〜０．７ｄＢ（１３〜１５％）である。又、図５のス
イッチ２２は概略０．６〜０．７ｄＢ（１３〜１５％）
の挿入損失を有する。又、図６の方向性結合器２３にお
いても，結合量を１０ｄＢとすると概略０．５ｄＢの挿
入損失となる。このように、線形電力増幅器４の出力側
にスイッチや方向性結合器の損失があると、その分、線
形電力増幅器４の歪を許容した最大電力が低くなったこ
とに相当し、ＤＵＰ２やアイソレータ２１の挿入損失に
加えて最大出力送信時の消費電力が益々増大し、端末機
の電池寿命を著しく損なっている。
図６に示した従来の経路切替方式の送信電力制御回路で
は、送信出力が小さいときの消費電力は軽減できるが、
送信出力が大きいときの主経路と副経路の切替器２２ま
たは方向性結合器２３の損失が無視できない大きさであ
る、という欠点がある。例えば、図５，６の従来例にお
ける小形アイソレータ２１の挿入損失は、一般的に０．
６〜０．７ｄＢ（１３〜１５％）である。又、図５のス
イッチ２２は概略０．６〜０．７ｄＢ（１３〜１５％）
の挿入損失を有する。又、図６の方向性結合器２３にお
いても，結合量を１０ｄＢとすると概略０．５ｄＢの挿
入損失となる。このように、線形電力増幅器４の出力側
にスイッチや方向性結合器の損失があると、その分、線
形電力増幅器４の歪を許容した最大電力が低くなったこ
とに相当し、ＤＵＰ２やアイソレータ２１の挿入損失に
加えて最大出力送信時の消費電力が益々増大し、端末機
の電池寿命を著しく損なっている。
【００１３】上述のように、従来回路においては、主経
路に設けられた切替器による損失が、線形電力増幅器の
歪を許容した電力の最大値を低下させることとなり、小
形軽量の電池で動作する携帯機にとって極めて大きい問
題となっている。
路に設けられた切替器による損失が、線形電力増幅器の
歪を許容した電力の最大値を低下させることとなり、小
形軽量の電池で動作する携帯機にとって極めて大きい問
題となっている。
【００１４】本発明の目的は、主経路の切替手段による
損失を軽減して最大定格出力時の線形電力増幅器４の低
消費電力化を図り、電池寿命を延ばすようにした送信電
力制御回路を提供することにある。
損失を軽減して最大定格出力時の線形電力増幅器４の低
消費電力化を図り、電池寿命を延ばすようにした送信電
力制御回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の送信電力制御回
路は、ディジタル変調された送信信号を線形電力増幅器
で増幅してアンテナに給電する主経路と、前記送信信号
を前記線形電力増幅器を通さないで前記アンテナに給電
する副経路と、前記主経路と副経路のいずれかを切替え
る切替え手段と、該切替え手段に対して前記送信信号の
レベルが大きいとき前記主経路を選択し該送信信号のレ
ベルが小さいとき前記副経路を選択するように制御する
制御部とを備え、前記切替え手段の前記主経路と副経路
の出力側切替え部分にサーキュレータを用いたことを特
徴とするものである。
路は、ディジタル変調された送信信号を線形電力増幅器
で増幅してアンテナに給電する主経路と、前記送信信号
を前記線形電力増幅器を通さないで前記アンテナに給電
する副経路と、前記主経路と副経路のいずれかを切替え
る切替え手段と、該切替え手段に対して前記送信信号の
レベルが大きいとき前記主経路を選択し該送信信号のレ
ベルが小さいとき前記副経路を選択するように制御する
制御部とを備え、前記切替え手段の前記主経路と副経路
の出力側切替え部分にサーキュレータを用いたことを特
徴とするものである。
【００１６】さらに、前記切替え手段の前記出力側切替
え部分は、前記主経路を介した信号が印加されるポート
と前記副経路を介した信号が印加されるポートとポ
ートまたはポートに印加された信号を出力し前記ア
ンテナに給電するポートとを備えた３端子サーキュレ
ータと、前記ポートと接地間を短絡または開放する第
１のオン／オフ手段と、前記ポートと接地間に終端器
を接続または開放する第２のオン／オフ手段とを備え、
前記制御部は、前記第１のオン／オフ手段を開放にし前
記第２のオン／オフ手段を終端器が接続される状態にし
たとき前記ポートに印加された前記主経路を介した信
号が前記ポートに出力され、前記第１のオン／オフ手
段を短絡にし前記第２のオン／オフ手段を開放にしたと
き前記ポートに印加された前記副経路を介した信号が
ポートで全反射され前記ポートに出力されるように
構成したことを特徴とするものである。
え部分は、前記主経路を介した信号が印加されるポート
と前記副経路を介した信号が印加されるポートとポ
ートまたはポートに印加された信号を出力し前記ア
ンテナに給電するポートとを備えた３端子サーキュレ
ータと、前記ポートと接地間を短絡または開放する第
１のオン／オフ手段と、前記ポートと接地間に終端器
を接続または開放する第２のオン／オフ手段とを備え、
前記制御部は、前記第１のオン／オフ手段を開放にし前
記第２のオン／オフ手段を終端器が接続される状態にし
たとき前記ポートに印加された前記主経路を介した信
号が前記ポートに出力され、前記第１のオン／オフ手
段を短絡にし前記第２のオン／オフ手段を開放にしたと
き前記ポートに印加された前記副経路を介した信号が
ポートで全反射され前記ポートに出力されるように
構成したことを特徴とするものである。
【００１７】本発明の具体的構成は、ディジタル変調さ
れた送信信号を線形電力増幅器で増幅してアンテナに給
電する主経路と、前記送信信号を小信号の増幅器で増幅
して前記アンテナに給電する副経路と、前記主経路と副
経路のいずれかを切替えると同時に前記線形電力増幅器
と前記増幅器への直流電源の給電を切替える切替え手段
と、該切替え手段に対して前記送信信号のレベルが大き
いとき前記主経路を選択し該送信信号のレベルが小さい
とき前記副経路を選択するように制御する制御部とを備
え、前記切替え手段の出力側切替え部分は、前記主経路
を介した信号が印加されるポートと前記副経路を介し
た信号が印加されるポートとポートまたはポート
に印加された信号を出力し前記アンテナに給電するポー
トとを備えた３端子サーキュレータと、前記ポート
と接地間に直列接続されたインピーダンス反転器と第１
のスイッチング素子と、前記副経路の出力端と接地との
間に直列接続された第２のスイッチング素子と直流阻止
形終端器と、前記第２のスイッチング素子と前記直流阻
止形終端器の接続点と前記線形電力増幅器の直流電源給
電端子との間に接続され前記第１および第２のスイッチ
ング素子のバイアス電流を設定するための抵抗器とを備
え、前記制御部が前記主経路を選択したとき前記サーキ
ュレータのポートに印加された信号が前記ポートに
出力されて前記アンテナから送出され、前記副経路を選
択したとき前記サーキュレータのポートに印加された
信号がポートで全反射され前記ポートに出力されて
前記アンテナから送出されるように構成したことを特徴
とするものである。
れた送信信号を線形電力増幅器で増幅してアンテナに給
電する主経路と、前記送信信号を小信号の増幅器で増幅
して前記アンテナに給電する副経路と、前記主経路と副
経路のいずれかを切替えると同時に前記線形電力増幅器
と前記増幅器への直流電源の給電を切替える切替え手段
と、該切替え手段に対して前記送信信号のレベルが大き
いとき前記主経路を選択し該送信信号のレベルが小さい
とき前記副経路を選択するように制御する制御部とを備
え、前記切替え手段の出力側切替え部分は、前記主経路
を介した信号が印加されるポートと前記副経路を介し
た信号が印加されるポートとポートまたはポート
に印加された信号を出力し前記アンテナに給電するポー
トとを備えた３端子サーキュレータと、前記ポート
と接地間に直列接続されたインピーダンス反転器と第１
のスイッチング素子と、前記副経路の出力端と接地との
間に直列接続された第２のスイッチング素子と直流阻止
形終端器と、前記第２のスイッチング素子と前記直流阻
止形終端器の接続点と前記線形電力増幅器の直流電源給
電端子との間に接続され前記第１および第２のスイッチ
ング素子のバイアス電流を設定するための抵抗器とを備
え、前記制御部が前記主経路を選択したとき前記サーキ
ュレータのポートに印加された信号が前記ポートに
出力されて前記アンテナから送出され、前記副経路を選
択したとき前記サーキュレータのポートに印加された
信号がポートで全反射され前記ポートに出力されて
前記アンテナから送出されるように構成したことを特徴
とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例の基本構
成を示すブロック図である。図において、１は送受共用
のアンテナ、２はデュプレクサ（ＤＵＰ）、４は線形電
力増幅器（ＬＰＡ）、５は入力ＲＦ信号、即ち、ディジ
タル変調された送信信号を主経路，副経路のいずれかに
切替又は分岐する入力切替／分岐部である。
成を示すブロック図である。図において、１は送受共用
のアンテナ、２はデュプレクサ（ＤＵＰ）、４は線形電
力増幅器（ＬＰＡ）、５は入力ＲＦ信号、即ち、ディジ
タル変調された送信信号を主経路，副経路のいずれかに
切替又は分岐する入力切替／分岐部である。
【００１９】３はサーキュレータであり、従来のアイソ
レータの代わりに設けられ、アイソレータの機能と、切
替回路Ｓ1 ，Ｓ2 と組合わせて主経路と副経路の出力側
切替え機能とを有する。この経路出力側切替部分は本発
明の要部をなす部分である。Ｓ3 は主経路の線形電力増
幅器４と副経路の増幅器７の直流電源を制御部９により
切替える切替器である。切替回路Ｓ1 ，Ｓ2 も制御部９
によって制御されるが図示を省略した。切替回路Ｓ
1 は、切替器Ｓ3 が主経路側のときオフ（開放）にな
り、副経路側のときオン（短絡）になる。また、切替回
路Ｓ2 は、切替器Ｓ3が主経路側のとき終端器が接続さ
れ、副経路側のとき終端器が切り離される。
レータの代わりに設けられ、アイソレータの機能と、切
替回路Ｓ1 ，Ｓ2 と組合わせて主経路と副経路の出力側
切替え機能とを有する。この経路出力側切替部分は本発
明の要部をなす部分である。Ｓ3 は主経路の線形電力増
幅器４と副経路の増幅器７の直流電源を制御部９により
切替える切替器である。切替回路Ｓ1 ，Ｓ2 も制御部９
によって制御されるが図示を省略した。切替回路Ｓ
1 は、切替器Ｓ3 が主経路側のときオフ（開放）にな
り、副経路側のときオン（短絡）になる。また、切替回
路Ｓ2 は、切替器Ｓ3が主経路側のとき終端器が接続さ
れ、副経路側のとき終端器が切り離される。
【００２０】図２は本発明の具体例を示す回路図であ
り、図１をさらに詳細に説明するための具体的な構成例
である。図において、３は方向性を持つ３端子サーキュ
レータである。１０はサーキュレータ３のポートに接
続したインピーダンス反転器であり、例えば、λ／４伝
送線路等である。Ｄ1 はインピーダンス反転器１０に直
列に接続されたダイオード、例えば、ＰＩＮダイオード
やＦＥＴ等のスイッチング素子であり、ピンダイオード
の場合、直流電源（＋Ｂ）からのバイアス電圧印加によ
ってバイアス電流が流れるとオン状態となる。従って、
このとき、インピーダンス反転器１０のポート側は開
放端インピーダンスを呈し、主経路から切り離されたこ
とになる。
り、図１をさらに詳細に説明するための具体的な構成例
である。図において、３は方向性を持つ３端子サーキュ
レータである。１０はサーキュレータ３のポートに接
続したインピーダンス反転器であり、例えば、λ／４伝
送線路等である。Ｄ1 はインピーダンス反転器１０に直
列に接続されたダイオード、例えば、ＰＩＮダイオード
やＦＥＴ等のスイッチング素子であり、ピンダイオード
の場合、直流電源（＋Ｂ）からのバイアス電圧印加によ
ってバイアス電流が流れるとオン状態となる。従って、
このとき、インピーダンス反転器１０のポート側は開
放端インピーダンスを呈し、主経路から切り離されたこ
とになる。
【００２１】１１はサーキュレータ３の反射ポートに
接続された電気長θの伝送線路、例えば、ストリップ線
路であり、インピーダンス整合の調整用素子である。Ｄ
2 は直流電源（＋Ｂ）が遮断された時に開放となるダイ
オード、例えば、ＰＩＮダイオードやＦＥＴ等のスイッ
チング素子である。
接続された電気長θの伝送線路、例えば、ストリップ線
路であり、インピーダンス整合の調整用素子である。Ｄ
2 は直流電源（＋Ｂ）が遮断された時に開放となるダイ
オード、例えば、ＰＩＮダイオードやＦＥＴ等のスイッ
チング素子である。
【００２２】１２はサーキュレータ３のポートの終端
器であり、直流阻止用コンデンサが付加されている。こ
の終端器１２は、ダイオードＤ2 がオンのときポート
に接続されてポートが終端され、アンテナ１の反射電
力をＤＵＰ２を経由して吸収する。１３はダイオードＤ
1 ，Ｄ2 のバイアス電流値を設定する抵抗器であり、線
形電力増幅器４の電源供給端子と、ダイオードＤ2 と終
端器１２の接続点との間に設けられる。
器であり、直流阻止用コンデンサが付加されている。こ
の終端器１２は、ダイオードＤ2 がオンのときポート
に接続されてポートが終端され、アンテナ１の反射電
力をＤＵＰ２を経由して吸収する。１３はダイオードＤ
1 ，Ｄ2 のバイアス電流値を設定する抵抗器であり、線
形電力増幅器４の電源供給端子と、ダイオードＤ2 と終
端器１２の接続点との間に設けられる。
【００２３】以上のように、送信電力が比較的大きい時
は、前段の可変利得増幅器８から、直接または他の回路
を経て入力されるディジタル変調された送信ＲＦ信号
は、主経路の線形電力増幅器４で増幅されてサーキュレ
ータ３の入力ポートに印加される。この時、インピー
ダンス反転器１０の主経路側は開放インピーダンスを呈
することから、入力ポートに印加された信号は出力ボ
ートに伝送されＤＵＰ２を経由してアンテナ１に給電
される。本発明では、線形電力増幅器４の出力側に、従
来のような切替器や方向性結合器がないので、線形電力
増幅器４の最大出力は直接サーキュレータ３を介してア
ンテナに給電される。
は、前段の可変利得増幅器８から、直接または他の回路
を経て入力されるディジタル変調された送信ＲＦ信号
は、主経路の線形電力増幅器４で増幅されてサーキュレ
ータ３の入力ポートに印加される。この時、インピー
ダンス反転器１０の主経路側は開放インピーダンスを呈
することから、入力ポートに印加された信号は出力ボ
ートに伝送されＤＵＰ２を経由してアンテナ１に給電
される。本発明では、線形電力増幅器４の出力側に、従
来のような切替器や方向性結合器がないので、線形電力
増幅器４の最大出力は直接サーキュレータ３を介してア
ンテナに給電される。
【００２４】一方、送信電力が低く制御された場合、例
えば、線形電力増幅器４の入力ＲＦ信号が３桁（３０ｄ
Ｂ），４桁（４０ｄＢ）低い微小電力に下がったとき、
主経路の線形電力増幅器４の電源を断とし、微小入力Ｒ
Ｆ信号は、副経路を経由して、ストリップ線路１１、サ
ーキュレータ３，ＤＵＰ２を経由してアンテナ１に給電
される。小信号の増幅器７の利得はゼロまたはマイナス
の場合がある。この場合、切替器Ｓ3 によって線形電力
増幅器４の直流電源（＋Ｂ）が遮断されるため、ダイオ
ードＤ1 ，Ｄ2 に流れていたバイアス電流も停止される
ので、２つのダイオードＤ1 ，Ｄ2 は開放となり、λ／
４ストリップ線路１０はインピーダンス反転器として作
用することから、主経路側インピーダンスが短絡状態と
なり、サーキュレータ３のポートは短絡され、ポート
に副経路を介して印加された微小電力は、ポートで
全反射されサーキュレータ３の回転方向に従ってポート
に出力され、アンテナ１に給電される。
えば、線形電力増幅器４の入力ＲＦ信号が３桁（３０ｄ
Ｂ），４桁（４０ｄＢ）低い微小電力に下がったとき、
主経路の線形電力増幅器４の電源を断とし、微小入力Ｒ
Ｆ信号は、副経路を経由して、ストリップ線路１１、サ
ーキュレータ３，ＤＵＰ２を経由してアンテナ１に給電
される。小信号の増幅器７の利得はゼロまたはマイナス
の場合がある。この場合、切替器Ｓ3 によって線形電力
増幅器４の直流電源（＋Ｂ）が遮断されるため、ダイオ
ードＤ1 ，Ｄ2 に流れていたバイアス電流も停止される
ので、２つのダイオードＤ1 ，Ｄ2 は開放となり、λ／
４ストリップ線路１０はインピーダンス反転器として作
用することから、主経路側インピーダンスが短絡状態と
なり、サーキュレータ３のポートは短絡され、ポート
に副経路を介して印加された微小電力は、ポートで
全反射されサーキュレータ３の回転方向に従ってポート
に出力され、アンテナ１に給電される。
【００２５】主経路と副経路の切替えは、線形電力増幅
器４に入力されるディジタル変調された送信信号の入力
レベルが大きいとき主経路に切替え、入力レベルが小さ
いとき副経路に切替える。切替えのしきい値は、例え
ば、線形電力増幅器４の図４に示したような入出力およ
び消費電流特性から、それ以上入力電力が小さくなって
も消費電流が小さくならない点の入力電力レベルの範囲
で、送信電力制御アルゴリズムを勘案して設定される。
すなわち、移動局からの受信電界強度をモニタしている
基地局からの指示により制御された送信出力レベルに対
応させて設定される。
器４に入力されるディジタル変調された送信信号の入力
レベルが大きいとき主経路に切替え、入力レベルが小さ
いとき副経路に切替える。切替えのしきい値は、例え
ば、線形電力増幅器４の図４に示したような入出力およ
び消費電流特性から、それ以上入力電力が小さくなって
も消費電流が小さくならない点の入力電力レベルの範囲
で、送信電力制御アルゴリズムを勘案して設定される。
すなわち、移動局からの受信電界強度をモニタしている
基地局からの指示により制御された送信出力レベルに対
応させて設定される。
【００２６】本発明は、主経路のスイッチ回路や、方向
性結合器による損失の新たな増加を回避又は軽減したた
め、図３，図５，図６に示した従来例のアイソレータの
機能を代替えさせたサーキュレータを介して主経路の損
失増加を未然に軽減又は回避することができ、総合の電
力効率が上昇するともに電池寿命の延長を促すことがで
きる。
性結合器による損失の新たな増加を回避又は軽減したた
め、図３，図５，図６に示した従来例のアイソレータの
機能を代替えさせたサーキュレータを介して主経路の損
失増加を未然に軽減又は回避することができ、総合の電
力効率が上昇するともに電池寿命の延長を促すことがで
きる。
【００２７】本発明の主経路と副経路の出力側切替え部
分に、従来の経路切替スイッチ２２や方向性結合器２３
がないための挿入損失軽減量は約０．５ｄＢ程度であ
り、少ないようにみえるが、この値は線形電力増幅器４
の歪を考慮した最大出力時における損失軽減量であるた
め、その効果は極めて大きく、線形電力増幅器の出力総
合効率ＰＡＥ’の改善や、３次相互変調歪（ＩＭ3 ）の
抑圧、さらに、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰ）の抑圧
によって、電池の消費電力が少なくなり、仮に、ＬＰＡ
単独で比較した場合、電池寿命が従来を１００とすると
１２０に延びること（２０％寿命延長）に相当する。
分に、従来の経路切替スイッチ２２や方向性結合器２３
がないための挿入損失軽減量は約０．５ｄＢ程度であ
り、少ないようにみえるが、この値は線形電力増幅器４
の歪を考慮した最大出力時における損失軽減量であるた
め、その効果は極めて大きく、線形電力増幅器の出力総
合効率ＰＡＥ’の改善や、３次相互変調歪（ＩＭ3 ）の
抑圧、さらに、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰ）の抑圧
によって、電池の消費電力が少なくなり、仮に、ＬＰＡ
単独で比較した場合、電池寿命が従来を１００とすると
１２０に延びること（２０％寿命延長）に相当する。
【００２８】例えば、上記の出力総合効率ＰＡＥ’は１
０．０％→１１．２％に改善され、線形電力増幅器の歪
許容動作レベルと飽和レベルの差（バックオフマージ
ン：ＢＯＭ）が約０．５ｄＢ改善され、３次歪ＩＭ3 が
１ｄＢ改善され、ＡＣＰを考慮した総合効率ＰＡＥ”が
８．９％→１１．２％になり、その結果、例えば、定格
出力が０．２５Ｗの場合、消費電力は２．８１Ｗ→２．
２３５Ｗに軽減され、電源電圧を３．６Ｖとすると消費
電流は７８１ｍＡ→６２１ｍＡに軽減される。このこと
は、電池寿命が約８０〜８５％→約１００％に延命され
たことになる。
０．０％→１１．２％に改善され、線形電力増幅器の歪
許容動作レベルと飽和レベルの差（バックオフマージ
ン：ＢＯＭ）が約０．５ｄＢ改善され、３次歪ＩＭ3 が
１ｄＢ改善され、ＡＣＰを考慮した総合効率ＰＡＥ”が
８．９％→１１．２％になり、その結果、例えば、定格
出力が０．２５Ｗの場合、消費電力は２．８１Ｗ→２．
２３５Ｗに軽減され、電源電圧を３．６Ｖとすると消費
電流は７８１ｍＡ→６２１ｍＡに軽減される。このこと
は、電池寿命が約８０〜８５％→約１００％に延命され
たことになる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明を実
施することにより、線形電力増幅器の出力側には単独で
付加するような切替器がなく、直接サーキュレータに接
続されているため、切替器による損失増加が回避され
て、その分、最大定格送信出力のときの総合電力効率を
向上させて低消費電力化を実現することができるので、
携帯機にとって極めて大きい効果がある。
施することにより、線形電力増幅器の出力側には単独で
付加するような切替器がなく、直接サーキュレータに接
続されているため、切替器による損失増加が回避され
て、その分、最大定格送信出力のときの総合電力効率を
向上させて低消費電力化を実現することができるので、
携帯機にとって極めて大きい効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の具体例を示す詳細回路図である。
【図３】従来の出力可変リニア送信機の部分構成例図で
ある。
ある。
【図４】線形電力増幅器の入出力および消費電流特性例
図である。
図である。
【図５】従来の経路切替方式の送信電力制御回路例図で
ある。
ある。
【図６】従来の経路切替方式の他の送信電力制御回路例
図である。
図である。
１ アンテナ ２ ＤＵＰ ３ サーキュレータ ４ 線形電力増幅器 ５ 入力側切替／分岐部 ６ 切替器 ６’ ハイブリッドトランス ７ 増幅器 ８ 可変利得増幅器 ９ 制御部 １０ インピーダンス反転器 １１ ストリップ線路 １２ 直流阻止形終端器 １３ 抵抗器 ２１ アイソレータ ２２ 経路切替スイッチ ２３ 方向性結合器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 伸也 秋田県南秋田郡天王町天王字鶴沼台43− 224 五洋電子工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5K060 BB00 BB05 CC04 CC05 CC12 DD04 FF06 HH04 HH06 HH39 JJ02 JJ04 JJ06 JJ18 JJ20 JJ23 LL11 MM03 MM06
Claims (6)
- 【請求項１】 ディジタル変調された送信信号を線形電
力増幅器で増幅してアンテナに給電する主経路と、前記
送信信号を前記線形電力増幅器を通さないで前記アンテ
ナに給電する副経路と、前記主経路と副経路のいずれか
を切替える切替え手段と、該切替え手段に対して前記送
信信号のレベルが大きいとき前記主経路を選択し該送信
信号のレベルが小さいとき前記副経路を選択するように
制御する制御部とを備え、 前記切替え手段の前記主経路と副経路の出力側切替え部
分にサーキュレータを用いたことを特徴とする送信電力
制御回路。 - 【請求項２】 前記サーキュレータは、３端子サーキュ
レータであることを特徴とする請求項１記載の送信電力
制御回路。 - 【請求項３】 前記切替え手段の前記出力側切替え部分
は、前記主経路を介した信号が印加されるポートと前
記副経路を介した信号が印加されるポートとポート
またはポートに印加された信号を出力し前記アンテナ
に給電するポートとを備えた３端子サーキュレータ
と、前記ポートと接地間を短絡または開放する第１の
オン／オフ手段と、前記ポートと接地間に終端器を接
続または開放する第２のオン／オフ手段とを備え、 前記制御部は、前記第１のオン／オフ手段を開放にし前
記第２のオン／オフ手段を終端器が接続される状態にし
たとき前記ポートに印加された前記主経路を介した信
号が前記ポートに出力され、前記第１のオン／オフ手
段を短絡にし前記第２のオン／オフ手段を開放にしたと
き前記ポートに印加された前記副経路を介した信号が
ポートで全反射され前記ポートに出力されるように
構成したことを特徴とする請求項１記載の送信電力制御
回路。 - 【請求項４】 前記３端子サーキュレータのポート
と、前記終端器及び前記副経路の出力端との間にインピ
ーダンス整合調整用の電気長θの伝送線路が挿入接続さ
れたことを特徴とする請求項３記載の送信電力制御回
路。 - 【請求項５】 ディジタル変調された送信信号を線形電
力増幅器で増幅してアンテナに給電する主経路と、前記
送信信号を小信号の増幅器で増幅して前記アンテナに給
電する副経路と、前記主経路と副経路のいずれかを切替
えると同時に前記線形電力増幅器と前記増幅器への直流
電源の給電を切替える切替え手段と、該切替え手段に対
して前記送信信号のレベルが大きいとき前記主経路を選
択し該送信信号のレベルが小さいとき前記副経路を選択
するように制御する制御部とを備え、 前記切替え手段の出力側切替え部分は、前記主経路を介
した信号が印加されるポートと前記副経路を介した信
号が印加されるポートとポートまたはポートに印
加された信号を出力し前記アンテナに給電するポート
とを備えた３端子サーキュレータと、前記ポートと接
地間に直列接続されたインピーダンス反転器と第１のス
イッチング素子と、前記副経路の出力端と接地との間に
直列接続された第２のスイッチング素子と直流阻止形終
端器と、前記第２のスイッチング素子と前記直流阻止形
終端器の接続点と前記線形電力増幅器の直流電源給電端
子との間に接続され前記第１および第２のスイッチング
素子のバイアス電流を設定するための抵抗器とを備え、 前記制御部が前記主経路を選択したとき前記サーキュレ
ータのポートに印加された信号が前記ポートに出力
されて前記アンテナから送出され、前記副経路を選択し
たとき前記サーキュレータのポートに印加された信号
がポートで全反射され前記ポートに出力されて前記
アンテナから送出されるように構成した送信電力制御回
路。 - 【請求項６】 前記３端子サーキュレータのポート
と、前記終端器及び前記副経路の出力端との間にインピ
ーダンス整合調整用の電気長θの伝送線路が挿入接続さ
れたことを特徴とする請求項５記載の送信電力制御回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050526A JP2000252843A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 送信電力制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050526A JP2000252843A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 送信電力制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252843A true JP2000252843A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12861442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11050526A Pending JP2000252843A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 送信電力制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000252843A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014131219A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Fujitsu Ltd | 送信信号電力制御装置及び通信装置 |
| WO2022166942A1 (zh) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | 维沃移动通信有限公司 | 发射链路的处理方法、装置及终端 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11050526A patent/JP2000252843A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014131219A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Fujitsu Ltd | 送信信号電力制御装置及び通信装置 |
| WO2022166942A1 (zh) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | 维沃移动通信有限公司 | 发射链路的处理方法、装置及终端 |
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