JP2005229141A - 送信回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波による小出力電力時の省電力化に優れた無線通信機を実現することができる送信回路を提供する。
【解決手段】第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４への制御電圧を変化させて、アンテナ１２からの送出電力が大出力レベルの場合にのみ、第２の電力増幅部３により増幅するように第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４の各通過方向を切換え制御し、第２の高周波スイッチ４からの出力電力をアイソレータ６を通じてアンテナ１２側に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機をはじめとする無線通信機等に用いられる高周波回路部のなかでも高周波電力の送出側である送信回路に関するものである。

近年、世界的に携帯電話や携帯情報端末といった様々な無線通信機が実用化されている。これら無線通信機の端末に対する小型・長時間通話への要望はきわめて強く、これを実現するために、消費電力のウエイトが高い送信回路の省電力化が課題となっているが、ＧａＡｓ高周波トランジスタは、その優れた高周波特性により携帯電話等の送信用電力増幅器に用いられ、産業上確固たる足場を築くに至っている。ＧａＡｓ電力トランジスタには大別して、電界効果型トランジスタ（以下、ＦＥＴと記す）とヘテロジャンクション・バイポーラ・トランジスタ（以下、ＨＢＴと記す）がある。

一方、デジタル変調方式について言えば、わが国では、ＰＤＣ変調およびＣＤＭＡ変調が用いられており、最近では、新たにＷ−ＣＤＭＡ（ワイドバンドＣＤＭＡ）変調方式も用いられるようになってきた。

ＣＤＭＡ変調方式は、基地局と携帯端末との間のパワーコントロールを特徴としており、携帯端末が基地局から遠くにある場合には端末からの出力電力を増し、逆に端末が基地局から近くにある場合には端末は出力電力を抑制する。この制御にはシステム面からのメリットと、端末の省電力化という面からのメリットがある。システム面からのメリットとして、各携帯端末から出力される電波の電界強度が基地局を基準として等しくなることで、通話チャネルの最大化を図ることができる。また、端末の省電力化のメリットとしては、基地局から比較的近いエリアでの電力を絞ることで、送信用電力増幅器で消費される電力を低減することができる。

ＣＤＭＡ変調方式を用いた携帯端末において、市場における実使用状態では、アンテナ出力で０ｄＢｍ〜１３ｄＢｍ（１ｍＷ〜２０ｍＷ）の範囲の出力頻度が最も高い。従って、この出力範囲で送信用電力増幅器を省電力化することは、携帯端末の通話時間を増加する上で重要である。なかでも、この範囲内で最大の出力１３ｄＢｍでの消費電力が通話時間を算定するうえでの基準となる。

以上のような従来の無線通信機における送信回路（例えば、特許文献１を参照）について、図面を用いて以下に説明する。
図５は従来の無線通信機における送信回路の概略構成図である。図５において、入力端子１０５より入力された高周波電力は電力増幅器１０１により増幅され、アイソレータ１０６通過して共用器１０７の端子１０９に入力され、端子１０８を通過して、アンテナ１１２から空間に放射される。一方、アンテナ１１２から入力された受信電力は、共用器１０７の端子１０８に入力され、端子１１０を通過して、受信用ローノイズアンプ１１１に入力される。

ここで、アイソレータ１０６を使用する目的は、電力増幅器１０１から共用器１０７側を見たインピーダンスを５０Ω近傍に設定し、電力増幅器１０１から安定した出力特性が得られるようにするためである。また、共用器１０７は、端子１０９から入力された電力が端子１０８から出力され、端子１０８から入力された電力が端子１１０から出力されるように設計されている。
特開平０９−２７５３５１号公報

しかしながら上記のような従来の送信回路では、アイソレータ１０６からアンテナ１１２の出力端までの伝送損失は、キャリア周波数として使用する８００ＭＨｚ帯で３ｄＢであり、アンテナ端からの出力として１３ｄＢｍを得るためには、電力増幅器１０１からの出力を１６ｄＢｍに設定する必要がある。

高周波電力増幅器１０１について説明すると、電力用トランジスタとしてＨＢＴを用いた２段構成の電力増幅器である。この電力増幅器の動作効率と消費電流の出力電力依存性を説明する。ここで、動作効率とは投入された直流電力に対して得られた高周波電力の割合である。動作条件は、電源電圧（Ｖｃｃ）が３．５Ｖ、動作周波数が８４０ＭＨｚである。出力電力２８ｄＢｍにおいて、消費電流は５００ｍＡであり、このときの動作効率は３６％である。

ＣＤＭＡ変調方式では、隣接チャンネル漏洩電力（ＡＣＰＲ）の規格が設定されており、飽和出力で電力増幅器を動作させたときにはＡＣＰＲ規格を満足することはできない。このため、飽和出力から電力を３ｄＢ程度絞った出力を上限として使用する必要がある。例えば、飽和出力が３１ｄＢｍの電力増幅器に対しては、出力を２８ｄＢｍ以下で使用する必要がある。一方、出力電力の減少とともに動作効率は低下し、出力電力１６ｄＢｍにおける動作効率は７．５％となる。このときの消費電流は１５０ｍＡである。

前述したように、ＣＤＭＡ変調方式を用いた携帯電話の通話時間を増加するためには、アンテナ出力１３ｄＢｍでの消費電力を低減する必要がある。アイソレータ１０６からアンテナ１１２の出力端までの伝送損失を３ｄＢとすると、電力増幅器１０１の出力電力が１６ｄＢｍ時の消費電力を低減することが重要である。

これを実現するためには、例えば飽和出力の小さな電力増幅器を使用すれば良いが、この場合には、飽和出力が低下し、出力２８ｄＢｍ時のＡＣＰＲ特性が劣化するので、ＡＣＰＲの規格を満足することができない。このため、携帯電話用の電力増幅器において、高出力（２８ｄＢｍ）時のＡＣＰＲ特性を犠牲にすることなく、低出力（１６ｄＢｍ）時の動作効率を改善し、消費電流を低減することは困難であった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、高周波による高出力電力時のＡＣＰＲ特性を犠牲にすることなく、小出力電力時の省電力化を従来よりもさらに進めることができ、消費電力を大幅に低減した優れた無線通信機を実現することができる送信回路を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の送信回路は、無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに接続された第２の高周波スイッチとを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチへの制御電圧を変化させるよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の送信回路は、請求項１記載の送信回路であって、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチの各通過方向を切換え制御し、前記第２の高周波スイッチからの高周波出力を前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の送信回路は、請求項１記載の送信回路であって、前記第２の高周波スイッチからの高周波出力を、アイソレータを通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の送信回路は、無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに電気的に接続された共用器とを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチへの制御電圧を変化させるよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の送信回路は、請求項４記載の送信回路であって、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第２の電力増幅部あるいは前記第１の高周波スイッチからの高周波出力を、前記共用器を通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の送信回路は、請求項４記載の送信回路であって、前記第２の電力増幅部の出力と前記共用器との間にアイソレータを接続したことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に記載の送信回路は、請求項４記載の送信回路であって、前記共用器の代わりに、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに電気的に接続された第３の高周波スイッチを設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項８に記載の送信回路は、請求項７記載の送信回路であって、前記第２の電力増幅部の出力と前記第３の高周波スイッチとの間にアイソレータを接続したことを特徴とする。

また、本発明の請求項９に記載の送信回路は、無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力に電気的に接続された第１の共用器と、前記第１の高周波スイッチに電気的に接続された第２の共用器とを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチへの制御電圧を変化させるよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に記載の送信回路は、請求項９記載の送信回路であって、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第２の電力増幅部あるいは前記第１の高周波スイッチからの高周波出力を、前記第１の共用器あるいは前記第２の共用器を通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項１１に記載の送信回路は、無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに電気的に接続された第１の共用器と、前記高周波電力の増幅を行う第３の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第４の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部の出力と前記第４の電力増幅部の入力との間に接続された第２の高周波スイッチと、前記第４の電力増幅部の出力と前記第２の高周波スイッチとに電気的に接続された第２の共用器と、前記第１の共用器と前記第２の共用器とに接続されたマルチプレクサとを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチへの制御電圧を変化させるよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項１２に記載の送信回路は、請求項１１記載の送信回路であって、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部によりあるいは前記第３の電力増幅部および前記第４の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第１の共用器あるいは前記第２の共用器の出力信号を、前記マルチプレクサを通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項１３に記載の送信回路は、無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力に電気的に接続された第１の共用器と、前記第１の高周波スイッチに電気的に接続された第２の共用器と、前記高周波電力の増幅を行う第３の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第４の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部の出力と前記第４の電力増幅部の入力との間に接続された第２の高周波スイッチと、前記第４の電力増幅部の出力に電気的に接続された第３の共用器と、前記第２の高周波スイッチに電気的に接続された第４の共用器と、前記第１から第４までの全共用器と接続されたマルチプレクサとを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチへの制御電圧を変化させるよう構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項１４に記載の送信回路は、請求項１３記載の送信回路であって、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部によりあるいは前記第３の電力増幅部および前記第４の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第１から第４までのうちの一共用器の出力信号を、前記マルチプレクサを通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする。

以上により、高周波スイッチ切換え用の制御電圧を変化させて、高周波スイッチを切換え制御することにより、アンテナ出力側へ小出力の電力を供給する場合には、前段の第１の電力増幅部のみにより高周波電力の増幅を行い、後段の第２の電力増幅部では電力増幅を行わないように動作させることができる。

以上のように本発明によれば、高周波スイッチ切換え用の制御電圧を変化させて、高周波スイッチを切換え制御することにより、アンテナ出力側へ小出力の電力を供給する場合には、前段の第１の電力増幅部のみにより高周波電力の増幅を行い、後段の第２の電力増幅部では電力増幅を行わないように動作させることができる。

そのため、高周波による高出力電力時のＡＣＰＲ特性を犠牲にすることなく、小出力電力時の省電力化を従来よりもさらに進めることができ、消費電力を大幅に低減した優れた無線通信機を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を示す送信回路について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の送信回路を説明する。

図１は本実施の形態１の無線通信機における送信回路の概略構成図である。図１に示すように、基本構成は、図５で示した従来の送信回路と同様であり、入力端子５より入力された高周波電力は電力増幅器１により増幅され、アイソレータ６を通過して共用器１６の端子９に入力され、端子８を通過して、アンテナ１２から空間に放射される。一方、アンテナ１２から入力された受信電力は、共用器１６の端子８に入力され、端子１０を通過して、受信用ローノイズアンプ１１に入力される。ここで、アイソレータ６を使用する目的は、電力増幅器１から共用器１６側を見たインピーダンスを５０Ω近傍に設定し、電力増幅器１から安定した出力特性が得られるようにするためである。また、共用器１６は、端子９から入力された電力は端子８のみから出力され、端子８から入力された電力は端子１０のみから出力されるように設計されている。

そして、図５で示した従来の送信回路との構成の違いは、電力増幅器１を構成する前段増幅部２の出力と後段増幅部３の入力との間に第１の高周波スイッチ７が挿入され、さらに後段増幅部３の出力とアイソレータ６との間に第２の高周波スイッチ４が挿入されており、第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４に制御端子２０が接続されていることである。この制御端子２０に印加する電圧を変化させることにより、第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４の各通過方向を切換え制御する。

具体的には、アイソレータ６に電力として１６ｄＢｍより大きい電力を供給するときは、第１の高周波スイッチ７では信号が方向（１）を通過し、第２の高周波スイッチ４では信号が方向（３）を通過するように、制御端子２０から第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４に印加する電圧を変化させて、第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４を切換え制御する。これにより、高周波電力は、前段増幅部２から後段増幅部３（方向（１））へ伝達され、後段増幅部３においてさらに増幅された後、端子１７を通過してアイソレータ６（方向（３））に伝達される。

一方、アイソレータ６に電力として１６ｄＢｍ以下の電力を供給するときは、第１の高周波スイッチ７では信号が方向（２）を通過し、第２の高周波スイッチ４では信号が方向（４）を通過するように、制御端子２０から第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４に印加する電圧を変化させて、第１の高周波スイッチ７および第２の高周波スイッチ４を切換え制御する。これにより、高周波電力は、前段増幅部２から端子１５（方向（２））へ伝達され、次いでアイソレータ６（方向（４））に伝達される。

ここで、第２の高周波スイッチ４を用いる目的は、端子１５と端子１７との間で電力の回り込みが生じないようにするためであり、このスイッチ４を用いない場合には、これらの端子１５、１７の間に電力の回り込みが生じ所定の出力特性が得られなくなる。

本実施の形態による無線通信機における送信回路の特徴は、要望電力が１６ｄＢｍ以下のとき、前段増幅部２のみにより電力の増幅を行い、後段増幅部３では電力増幅を行わないことで、消費電力を大幅に低減することができる。このとき、制御端子２０を後段増幅部３にも接続して、この端子２０に印加する電圧により、後段増幅部３のアイドリング電流をオフにすることが省電力化のために効果的である。

アイソレータ６に伝達される電力（出力電力）と、第１及び第２の高周波スイッチ７、４の信号伝達方向（通過方向）、前段および後段増幅部２、３のオン・オフの関係を表１にまとめて示す。

ここで、第２の高周波スイッチ４における方向（３）および方向（４）の電力損失は、いずれも０．６ｄＢである。

従って、アイソレータ６へ伝達される出力を２８ｄＢｍに設定するには、後段増幅部３から出力される高周波電力を２８．６ｄＢｍに設定する必要がある。また、アイソレータ６へ伝達される出力を１６ｄＢｍに設定するには、前段増幅部２から出力される高周波電力を１６．６ｄＢｍに設定する必要がある。

出力電力を２８ｄＢｍおよび１６ｄＢｍとしたときの、本実施の形態による送信回路と図５に示す従来の送信回路との消費電流の比較を表２に示す。

本実施の形態による無線通信機における送信回路は、従来と比較して、アイソレータ６へ２８ｄＢｍを供給するのに必要な消費電流が７５ｍＡ多いものの、アイソレータ６へ１６ｄＢｍを供給するのに必要な消費電流は８０ｍＡ少ない。ＣＤＭＡ変調を用いた携帯電話機の実使用上の頻度は、前述のように、１６ｄＢｍ時の方が２８ｄＢｍ時と比較して圧倒的に多い。この１６ｄＢｍ時の省電流化の効果により、本実施の形態による送信回路を用いた携帯電話機の通話時間は、従来と比較して２０％増加した。

また、本実施の形態の送信回路のＡＣＰＲ特性について検討すると、出力電力が１６．６ｄＢｍの場合には、後段増幅部３における電力増幅を行わなくてもＡＣＰＲ特性として−５０ｄＢｃが得られており、規格値−４４ｄＢｃから考えて十分な特性となっている。前段増幅部２に飽和出力２１ｄＢｍ以上のパワーＨＢＴを使用し、前段増幅部２からの出力が１６．６ｄＢｍ時に飽和電力との間で３ｄＢ以上のバックオフを確保することで、ＡＣＰＲ特性として−５０ｄＢｃを得ることが可能となっている。

本実施の形態では、後段増幅部３を電力増幅に用いるか否かの切り替えをアイソレータ６に供給される電力が１６ｄＢｍとなる前後で行ったが、この電力に限定されることはない。切り替えの基準となる電力が１６ｄＢｍ以下の場合には本実施の形態のままで可能であり、当該基準電力が１６ｄＢよりも大きい場合には、前段増幅部２に使用するパワーＨＢＴとして、飽和出力の大きなものを使用すれば良い。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の送信回路を説明する。

図２は本実施の形態２の無線通信機における送信回路の概略構成図である。図１で示した実施の形態１における送信回路との構成の違いは、第２の高周波スイッチ４がなく、第２のアイソレータ１３が新たに設けられており、さらに共用器７に代えて４端子の共用器２１が用いられていることである。４端子の共用器の役割を説明すると、端子９から入力された送信波は端子８のみから出力され、端子１４から入力された送信波は端子８のみから出力され、端子８から入力された受信波は端子１０のみから出力される。本電力増幅器１において、端子１５から出力された高周波電力は、第２のアイソレータ１３を通過して、端子１４から端子８に伝達された後、アンテナ１２から空間に放射される。

本実施の形態の無線通信機における送信回路においては、実施の形態１と同様に、制御端子２０に印加する電圧を変化させて、第１の高周波スイッチ７を制御する。この制御により、アイソレータに供給する電力が１６ｄＢｍ以下の場合には、前段増幅部２のみにより電力の増幅を行い、後段増幅部３では電力増幅を行わないことで、消費電力を大幅に低減することができる。このとき、制御端子２０に印加する電圧により後段増幅部３のアイドリング電流をオフにすることが、省電力化のために効果的である。

端子１７からアンテナ１２までの電力損失、および端子１５からアンテナ１２までの電力損失はいずれも３ｄＢであり、図１の実施の形態１における高周波部と比較して電力損失が０．６ｄＢ少ない。これは第２の高周波スイッチ４を本実施の形態では省略することができることによる効果である。この電力損失が少ないことにより、アイソレータ６又はアイソレータ１３に所定の電力を供給するための消費電流を低減することが可能となった。

アイソレータに供給する電力を２８ｄＢｍおよび１６ｄＢｍとしたときの、本実施の形態による送信回路と図１に示した実施の形態１の送信回路における消費電流との比較を表３に示す。

本実施の形態による無線通信機における送信回路は、実施の形態１の送信回路と比較して、アイソレータへ２８ｄＢｍおよび１６ｄＢｍを供給するのに必要な消費電流が、それぞれ７０ｍＡ、１０ｍＡ少ない。これらの省電力化の効果により、本実施の形態による送信回路を用いた携帯電話機の通話時間は、実施の形態１の送信回路を用いた場合と比較して１０％増加した。

本実施の形態による無線通信機における送信回路には、４端子の共用器２１を使用したが、これに代えて高周波スイッチを用いても同様な効果が得られる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の送信回路を説明する。

図３は本実施の形態３の無線通信機における送信回路の概略構成図である。図２で示した実施の形態２における送信回路がシングルモード対応の無線通信機のものであるのに対し、本実施の形態ではデュアルモード対応の無線通信機のものである。デュアルモード対応のものとして、現在北米市場を中心にＣＤＭＡ（８００ＭＨｚ帯）とＰＣＳ（１．９ＧＨｚ帯）の携帯電話機が広く使用されている。さらに今後は、全世界的にＧＳＭ（８００ＭＨｚ帯）とＵＭＴＳ（１．９ＧＨｚ帯）のデュアルモード対応機が主流になる可能性がある。

図３において、第１の電力増幅器１および第１の共用器２１はＣＤＭＡ用のものであり、第２の電力増幅器３１および第２の共用器５１はＰＣＳ用のものである。マルチプレクサの１つであるダイプレクサ５３の役割として、ＣＤＭＡ帯の周波数に対して端子５４と端子５６との間で電力が電送され、端子５６から端子５５へは電力がリークしないようになっている。一方、ＰＣＳ帯の周波数に対しては端子５５と端子５６との間で電力が電送され、端子５６から端子５４へは電力がリークしないようになっている。

本実施の形態の無線通信機における送信回路においては、実施の形態２と同様に、制御端子２０に印加する電圧を変化して、第１の高周波スイッチ７、３７を制御する。この制御により、アイソレータに供給する電力が１６ｄＢｍ以下の場合には、前段増幅部２又は３２のみにより電力の増幅を行い、後段増幅部３又は３３では電力増幅を行わないことで、消費電力を大幅に低減することができる。

なお、本実施の形態による無線通信機における送信回路には、ダイプレクサ５３を使用したが、これに代えて高周波スイッチを用いても同様な効果が得られる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の送信回路を説明する。

図４は本実施の形態４の無線通信機における送信回路の概略構成図である。図３で示した実施の形態３における送信回路との構成の違いは、４端子の共用器２１及び５１に代えて３端子の共用器（１６、１９、７２、７３）を用いており、ダイプレクサ５３に代えてマルチプレクサの１つである５端子スイッチ７４を用いていることである。４端子の共用器と比較して、３端子の共用器はコストおよび性能面で優れていると考えられることから、この構成のメリットが認められる。

図４において、ＣＤＭＡ帯の信号を扱う場合を考えると、後段増幅部３を電力増幅に用いる場合には、５端子スイッチ７４は端子６７と端子７１が接続された状態となる。後段増幅部３からの送信波は、端子１７→アイソレータ６→端子９→端子８→端子６７→端子７１を経由して、最後にアンテナ１２から空間に放射される。また、アンテナ１２からの受信波は、端子７１→端子６７→端子８→端子１０を経由して、最後にローノイズアンプ１１により増幅され、信号処理部へと入力される。

一方、前段増幅部２だけを動作させる場合には、５端子スイッチ７４は端子６８と端子７１が接続された状態となる。前段増幅部２からの出力は、端子１５→端子５９→端子６０→端子６８→端子７１を経由して、最後にアンテナ１２から空間に放射される。また、アンテナ１２からの受信波は、端子７１→端子６８→端子６０→端子５８を経由して、最後にローノイズアンプ１１により増幅され、信号処理部へと入力される。

ＰＣＳ帯の信号を扱う場合にも、同様の電力の流れとなる。
本実施の形態の無線通信機における送信回路においては、実施の形態３と同様に、制御端子２０に印加する電圧を変化して、第１の高周波スイッチ７、３７を制御する。この制御により、小出力の電力を供給する場合には、前段増幅部２又は３２のみにより電力の増幅を行い、後段増幅部３又は３３では電力増幅を行わないことで、消費電力を大幅に低減することができる。

本発明の送信回路は、高周波による高出力電力時のＡＣＰＲ特性を犠牲にすることなく、小出力電力時の省電力化を従来よりもさらに進めることができ、消費電力を大幅に低減した優れた無線通信機を実現するもので、携帯電話機をはじめとする無線通信機等に適用できる。

本発明の実施の形態１の送信回路の概略構成図 本発明の実施の形態２の送信回路の概略構成図 本発明の実施の形態３の送信回路の概略構成図 本発明の実施の形態４の送信回路の概略構成図 従来の送信回路の概略構成図

符号の説明

１、３１ 電力増幅器
２、３２ 前段増幅部
３、３３ 後段増幅部
４、７、３７ 高周波スイッチ
５、３５ 入力端子
６、１３、３６、４３ アイソレータ
１１、４１ ローノイズアンプ
１２ アンテナ
１６、１９、７２、７３ ３端子の共用器
２０ 制御端子
２１、５１ ４端子の共用器
５３ ダイプレクサ（マルチプレクサ）
７４ ５端子スイッチ（マルチプレクサ）

Claims (14)

1. 無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに接続された第２の高周波スイッチとを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチへの制御電圧を変化させることを特徴とする送信回路。
2. 前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチの各通過方向を切換え制御し、前記第２の高周波スイッチからの高周波出力を前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の送信回路。
3. 前記第２の高周波スイッチからの高周波出力を、アイソレータを通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の送信回路。
4. 無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに電気的に接続された共用器とを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチへの制御電圧を変化させることを特徴とする送信回路。
5. 前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第２の電力増幅部あるいは前記第１の高周波スイッチからの高周波出力を、前記共用器を通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする請求項４記載の送信回路。
6. 前記第２の電力増幅部の出力と前記共用器との間にアイソレータを接続したことを特徴とする請求項４記載の送信回路。
7. 前記共用器の代わりに、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに電気的に接続された第３の高周波スイッチを設けたことを特徴とする請求項４記載の送信回路。
8. 前記第２の電力増幅部の出力と前記第３の高周波スイッチとの間にアイソレータを接続したことを特徴とする請求項７記載の送信回路。
9. 無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力に電気的に接続された第１の共用器と、前記第１の高周波スイッチに電気的に接続された第２の共用器とを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチへの制御電圧を変化させることを特徴とする送信回路。
10. 前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第２の電力増幅部あるいは前記第１の高周波スイッチからの高周波出力を、前記第１の共用器あるいは前記第２の共用器を通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする請求項９記載の送信回路。
11. 無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力と前記第１の高周波スイッチとに電気的に接続された第１の共用器と、前記高周波電力の増幅を行う第３の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第４の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部の出力と前記第４の電力増幅部の入力との間に接続された第２の高周波スイッチと、前記第４の電力増幅部の出力と前記第２の高周波スイッチとに電気的に接続された第２の共用器と、前記第１の共用器と前記第２の共用器とに接続されたマルチプレクサとを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチへの制御電圧を変化させることを特徴とする送信回路。
12. 前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部によりあるいは前記第３の電力増幅部および前記第４の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第１の共用器あるいは前記第２の共用器の出力信号を、前記マルチプレクサを通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする請求項１１記載の送信回路。
13. 無線通信機のアンテナから高周波電力を増幅して送出する送信回路であって、前記高周波電力の増幅を行う第１の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第２の電力増幅部と、前記第１の電力増幅部の出力と前記第２の電力増幅部の入力との間に接続された第１の高周波スイッチと、前記第２の電力増幅部の出力に電気的に接続された第１の共用器と、前記第１の高周波スイッチに電気的に接続された第２の共用器と、前記高周波電力の増幅を行う第３の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部からの高周波電力を増幅する第４の電力増幅部と、前記第３の電力増幅部の出力と前記第４の電力増幅部の入力との間に接続された第２の高周波スイッチと、前記第４の電力増幅部の出力に電気的に接続された第３の共用器と、前記第２の高周波スイッチに電気的に接続された第４の共用器と、前記第１から第４までの全共用器と接続されたマルチプレクサとを有し、前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルに応じて前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチへの制御電圧を変化させることを特徴とする送信回路。
14. 前記アンテナから出力される高周波電力の出力レベルが大出力レベルの場合にのみ、前記第１の電力増幅部および前記第２の電力増幅部によりあるいは前記第３の電力増幅部および前記第４の電力増幅部により増幅するように、前記第１の高周波スイッチおよび前記第２の高周波スイッチの通過方向を切換え制御し、前記第１から第４までのうちの一共用器の出力信号を、前記マルチプレクサを通じて前記アンテナに供給するよう構成したことを特徴とする請求項１３記載の送信回路。

Images