JP2008131113A - Multiplexed power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話用基地局をはじめとする無線送信装置内における多重化電源回路に関する。 The present invention relates to a multiplexed power supply circuit in a radio transmission apparatus such as a mobile phone base station.
近年の携帯電話用基地局において、無線送信装置の無線出力電力対消費電力の効率が注目され、その効率向上のため、無線送信回路に使用する半導体部品や制御回路方式の開発が行われている。一方、無線送信部内にて使用する電源回路の電力効率についても、無視できなくなってきている。 In recent mobile phone base stations, attention has been paid to the efficiency of radio output power versus power consumption of radio transmitters, and semiconductor components and control circuit systems used in radio transmitter circuits have been developed to improve the efficiency. . On the other hand, the power efficiency of the power supply circuit used in the wireless transmission unit cannot be ignored.
従来の無線送信装置の系統図例を図7に示す。無線送信装置は、送信制御部1、無線送信部2、電源回路3を備え、無線送信部2内に、無線送信回路2Aが設けられ、さらに無線送信回路2A内に増幅器5が設けられている。外部から入力する送信データ入力信号を送信制御部1がデータ変換等を行い、送信制御部1からの出力結果を受けて、無線送信部2がデータの変調と増幅を行う。外部電源入力は、電源回路3で無線送信装置内部の各回路で使用する電源電圧に変換され使用される。
An example of a system diagram of a conventional wireless transmission device is shown in FIG. The wireless transmission device includes a
電源回路3における電源負荷率(電源回路が性能を損なうことなく出力可能な最大出力電力に対する実使用での出力電力の比)と電力効率の関係は、図8に示すように一定かつ高効率が最も理想あるが、通常の電源回路においては図9に示すように、電源負荷率の変化により、その電力効率も変化する特性をもつ。例えば図9中の電源回路Aの場合、高負荷時に電力効率が最大となるが、低負荷時では効率が劣化する。図9中の電源回路Cの場合、低負荷時に電力効率が最大となるが、高負荷時では効率が劣化するなど、その特性は電源回路毎に相違しており、理想的な電源回路の特性を得ることは、技術的に実現することが難しい。一方、無線送信装置においては、無線出力電力は常に一定であるとは限らず、周波数キャリアや通話チャネルの増減等の無線出力条件によって変化することが多い。 The relationship between the power load ratio in the power supply circuit 3 (the ratio of the output power in actual use to the maximum output power that can be output without impairing the performance of the power supply circuit) and the power efficiency is constant and high efficiency as shown in FIG. Although most ideal, a normal power supply circuit has a characteristic that its power efficiency changes as the power supply load factor changes as shown in FIG. For example, in the case of the power supply circuit A in FIG. 9, the power efficiency becomes maximum at a high load, but the efficiency deteriorates at a low load. In the case of the power supply circuit C in FIG. 9, the power efficiency is maximized at low loads, but the characteristics are different for each power supply circuit, such as degradation in efficiency at high loads. Is difficult to achieve technically. On the other hand, in a wireless transmission device, the wireless output power is not always constant, and often varies depending on wireless output conditions such as frequency carrier and speech channel increase / decrease.
一例として、図9中の電源回路Cの特性に対し、無線出力条件を考慮した従来方式の動作例を図10に示す。無線送信装置の無線出力条件が、例えば図10中の無線出力条件2の場合は、電源回路の電力効率が最も高い部分で電源回路が動作するため、電源回路Cでの電力損失(図10中の損失b)を小さく抑えることができる。しかしながら、図10中の無線出力条件1および無線出力条件3で無線送信装置が動作する場合、電源回路の電力効率が劣化しているため、電源回路Cでの電力損失(図10中の損失aおよび損失c)は大きくなってしまう。
As an example, FIG. 10 shows an operation example of a conventional method in consideration of the wireless output condition with respect to the characteristics of the power supply circuit C in FIG. When the wireless output condition of the wireless transmission device is, for example,
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、無線送信装置内に電源回路を複数用意し、無線出力条件毎に最適な多重化電源回路を動作させることにより、常に高効率な電力効率となる多重化電源回路を提供し、結果として無線送信装置の総合的な電力効率の向上を図ることを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and by preparing a plurality of power supply circuits in a wireless transmission device and operating an optimum multiplexed power supply circuit for each wireless output condition, the present invention is always highly efficient. An object of the present invention is to provide a multiplexed power supply circuit that achieves high power efficiency, and as a result, to improve the overall power efficiency of a wireless transmission device.
上述した課題を解決するため、本発明は、無線送信装置において、データの変調と増幅を行う無線送信部と、出力電力により最適電力効率が相違する複数の電源回路と、前記無線送信部で用いられる無線送信出力に必要な電力を少なくとも送信制御信号と送信出力データとに基づいて判定する無線出力判定部と、前記無線送信出力判定部の判定結果に基づいて、前記電源回路を1つ又は複数選択して前記無線送信部に出力させる電源選択部とを備えている。 In order to solve the above-described problems, the present invention is used in a wireless transmission device in a wireless transmission unit that modulates and amplifies data, a plurality of power supply circuits that have different optimum power efficiencies depending on output power, and the wireless transmission unit One or a plurality of power supply circuits based on a determination result of the wireless transmission output determination unit, and a wireless output determination unit that determines the power required for the wireless transmission output to be performed based on at least a transmission control signal and transmission output data A power source selection unit that selects and outputs the selected data to the wireless transmission unit.
本発明によれば、無線出力装置内の電源回路における電力損失を低下させることによって、電源回路内の電力効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the power efficiency in the power supply circuit by reducing the power loss in the power supply circuit in the wireless output device.
(実施の形態1)
本実施の形態における無線送信装置の系統図例を図1に示す。本実施の形態における無線送信装置は、送信制御部1、無線送信部2、電源回路3Aおよび電源回路3Bを備えている。送信制御部1は、その内部に無線出力判定部4および電源選択部6を設ける。また無線送信部2は、その内部に無線送信回路2Aを設け、さらに無線送信回路2Aは、その内部に増幅器5を備える。尚、無線出力判定部4および電源選択部6は、送信制御部1の外部に備えさせることも可能である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an example of a system diagram of the wireless transmission device in this embodiment. The wireless transmission device in the present embodiment includes a
従来の無線送信装置(図7)においては、電源回路が一つであったのに対し、本実施の形態の無線送信装置においては複数設けることに特徴を有する。尚、本実施の形態では電源回路を2つとしているが、数値を限定するものではない。 The conventional wireless transmission device (FIG. 7) has a single power supply circuit, whereas the wireless transmission device of this embodiment is characterized in that a plurality of power supply circuits are provided. In this embodiment, two power supply circuits are used, but the numerical values are not limited.
本実施の形態における、各電源回路の電源回路特性例を図2に示す。電源回路3Aは、電源出力電力が低い(図2中のa[w])時に電力効率が最大となり、また電源回路3Bは、電源出力電力が高い(図2中のb[w])時に電力効率が最大となる特性を有するものとする。
FIG. 2 shows an example of power supply circuit characteristics of each power supply circuit in this embodiment. The
図2における電源回路3Aおよび電源回路3Bの特性を踏まえ、本実施の形態の動作を図1の系統図例および図3、図4を用いて説明する。
Based on the characteristics of the
外部から入力する送信出力データ入力信号を、送信制御部1がデータ変換等を行い、送信制御部1からの出力結果を受けて、無線送信部2がデータの変調と増幅を行う。無線出力判定部4は、送信制御部1に入力される送信制御信号と送信出力データ入力信号の情報等から、電力計算を行い、無線送信出力に必要な電力を判定する。この時の判定においては、現在出力している、無線送信部2より得られる無線送信出力状態を検出した結果(図1中の送信出力検出入力)を併せて使用することにより、無線出力判定部4は更に細かな制御を行うことも可能である。この無線出力判定部4の判定結果を受けて、電源選択部6は電源回路3Aおよび電源回路3Bのon/offの制御(選択)を行う。
The
例えば、図3中のT1の時間に、図4の無線出力条件1(電源出力電力がa[w]付近)に該当するものと無線出力判定部4が判定した場合、この判定結果を受けて、電源選択部6は電源回路3Aをon、電源回路3Bをoffの状態に制御する。これにより、電源出力電力a[w]にて最も効率のよい電源回路3Aのみが動作するため、電力効率は従来方式に比べて向上する。
For example, when the wireless
図3中のT2の時間に、図4の無線出力条件2(電源出力電力がb[w]付近)に該当するものと無線出力判定部4が判定した場合、この判定結果を受けて、電源選択部6は電源回路3Aをoff、電源回路3Bをon状態に制御する。これにより、電源出力電力b[w]にてもっとも効率のよい電源回路3Bのみが動作する。
When the wireless
図3中のT3の時間に、図4の無線出力条件3(電源出力電力がc[w]付近)に該当するものと無線出力判定部4が判定した場合、この判定結果を受けて、電源選択部6は電源回路3A、電源回路3Bを共にon状態に制御する。ここで、電源出力電力c[w]がc=a+bであるとき、電源回路3A、電源回路3Bともに最大効率にて動作するため、従来方式に比べて、電力効率が向上する。
When the wireless
尚、電源回路3Aと電源回路3Bの電力の合成は、低損失のショットキバリアダイオードなどを使用して行われるが、無線送信装置の動作中に無線送信部2への電力供給が断とならないよう、電源回路3Aから電源回路3Bとの切り替え時には、onとoffの制御タイミングに電源重なり時間を設け、電源回路からの電力供給の安定化が行われる。
The power of the
以上のように、複数の電源回路を配備し、電源回路の動作制御や合成を行うことにより、図4に示すように電源回路の電力効率を常に高効率で一定化に近づけることが可能となる。 As described above, by arranging a plurality of power supply circuits and performing operation control and synthesis of the power supply circuits, the power efficiency of the power supply circuit can always be brought close to high efficiency and constant as shown in FIG. .
本実施の形態によれば、無線出力条件が多岐となる場合においても、特性の異なる複数の電源回路を配備し、無線出力条件との組み合わせを最適化することにより高効率化を実現することが可能である。 According to the present embodiment, even when wireless output conditions vary, it is possible to achieve high efficiency by deploying a plurality of power supply circuits having different characteristics and optimizing the combination with the wireless output conditions. Is possible.
(実施の形態2)
本実施の形態では、無線送信装置は複数の電源回路と、複数の無線送信回路を備え、無線出力条件により最適化された電源回路と無線送信回路を組み合わせる。このように電源回路から無線送信回路までの系統を多重化することで、更なる高効率化を実現する。また、第三世代携帯電話のように、ピークファクタ(ピーク電力対アベレージ電力の比)の大きい無線特性について見当されているDoherty(ドハティ)増幅器への応用が可能である。本実施の形態においては、複数の電源回路と、複数の無線送信回路を配備した無線送信装置で、無線送信部内の増幅器にDoherty増幅器を設置した場合を例として示す。尚、Doherty増幅器は、常に信号の増幅動作を行う増幅器(キャリア増幅器)と、高電力出力時のみに動作するピーク増幅器あるいは補助増幅器と呼ばれる増幅器(ピーク増幅器)とを有し、入力信号をキャリア増幅器側とピーク増幅器側に分配し、キャリア増幅器とピーク増幅器の出力を合成して出力する構成をとる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the wireless transmission device includes a plurality of power supply circuits and a plurality of wireless transmission circuits, and combines a power supply circuit optimized according to wireless output conditions and the wireless transmission circuit. By further multiplexing the system from the power supply circuit to the wireless transmission circuit in this way, further increase in efficiency is realized. Moreover, it can be applied to a Doherty amplifier that has been registered for radio characteristics having a large peak factor (ratio of peak power to average power), such as third-generation mobile phones. In the present embodiment, a case where a Doherty amplifier is installed as an amplifier in a wireless transmission unit in a wireless transmission device provided with a plurality of power supply circuits and a plurality of wireless transmission circuits will be described as an example. The Doherty amplifier has an amplifier (carrier amplifier) that always performs signal amplification operation and an amplifier (peak amplifier) called a peak amplifier or auxiliary amplifier that operates only at the time of high power output, and receives the input signal as a carrier amplifier. And the output from the carrier amplifier and the peak amplifier are combined and output from the carrier amplifier and the peak amplifier.
図5において、電源回路から無線送信回路までの系統を多重化する場合の無線送信装置の系統図例を示す。本実施の形態における無線送信装置は、送信制御部1、無線送信部2、電源回路3Cおよび電源回路3Dを備えている。送信制御部1は、その内部に無線出力判定部4および電源選択部6を備える。また無線送信部2は、その内部に無線送信回路2Bを備え、さらに無線送信回路2Bは、その内部にキャリア増幅器5Aを備える。また無線送信部2は、内部に無線送信回路2Cを備え、さらに無線送信回路2Cは、内部にピーク増幅器5Bを備える。尚、前記実施の形態1と同様に、無線出力判定部4および電源選択部6は、送信制御部1の外部に配置することも可能である。
FIG. 5 shows an example of a system diagram of the wireless transmission device when the system from the power supply circuit to the wireless transmission circuit is multiplexed. The wireless transmission device in the present embodiment includes a
図5の電源回路3Cと無線送信回路2Bを組み合わせ(以下「キャリア増幅器系統」とする)、電源回路3Dと無線送信回路2Cを組み合わせることで(以下「ピーク増幅器系統」とする)、電源回路から無線送信回路までの系統を多重化する。また、電源回路3Cは、図6(a)のとおり無線出力アベレージ電力で最適な電力効率を実現する特性とし、電源回路3Dは、図6(b)のとおりピーク電力からアベレージ電力を差し引いた電力にて、最適な電力効率で動作する特性とする。
By combining the power supply circuit 3C and the
本実施の形態の動作を図5の系統図および図6を用いて説明する。 The operation of this embodiment will be described with reference to the system diagram of FIG. 5 and FIG.
無線出力判定部4は、送信制御部1に入力される送信制御信号と送信出力データ入力信号の情報等から、電力計算を行い、無線送信出力に必要は電力を判定する。この無線出力判定部4の判定結果を受けて、電源選択部6は電源回路3Cまたは電源回路3Dのon/offの制御を行う。図6(c)のように、無線送信出力に必要な電力がアベレージ電力内であると無線出力判定部4が判定した場合は、電源選択部6は電源回路3Cをonとし、電源回路3Dをoffと制御することで、キャリア増幅器系統のみで動作させる。アベレージ電力を超える電力が必要であることを無線出力判定部4が判定した場合、電源選択部6は電源回路3C、電源回路3Dの両電源回路をonに制御する。これによりキャリア増幅器系統の電源出力電力は最大効率となる電力状態を維持させたまま、ピーク増幅器系統を並列に動作させる。こうして、所望の送信出力電力を高効率に実現することを可能とする。尚、その他の動作は実施の形態1と同様である。
The wireless
1 送信制御部、2 無線送信部、2A 無線送信回路、2B 実施の形態2における無線送信回路(キャリア増幅器系統)、2C 実施の形態2における無線送信回路(ピーク増幅器系統)、3 電源回路、3A 実施の形態1における電源回路、3B 実施の形態1における電源回路、3C 実施の形態2における電源回路(キャリア増幅器系統)、3D 実施の形態2における電源回路(ピーク増幅器系統)、4 無線出力判定部、5 増幅器、5A キャリア増幅器、5B ピーク増幅器、6 電源選択部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
出力電力により最適電力効率が相違する複数の電源回路と、
前記無線送信部で用いられる無線送信出力に必要な電力を少なくとも送信制御信号と送信出力データとに基づいて判定する無線出力判定部と、
前記無線送信出力判定部の判定結果に基づいて、前記電源回路を1つ又は複数選択して前記無線送信部に出力させる電源選択部と
を備えている無線送信装置。 A wireless transmitter for modulating and amplifying data;
A plurality of power supply circuits whose optimum power efficiency differs depending on the output power;
A wireless output determination unit that determines power required for wireless transmission output used in the wireless transmission unit based on at least a transmission control signal and transmission output data;
A wireless transmission device comprising: a power supply selection unit that selects one or a plurality of the power supply circuits based on a determination result of the wireless transmission output determination unit and causes the wireless transmission unit to output the selected one.
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