JP2019103130A - Transmission unit - Google Patents

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Abstract

To provide a transmission unit capable of improving power efficiency without depending on the breadth of a band width.SOLUTION: A transmission unit comprises: a power amplifier module outputting an amplifier signal by amplifying an electric power of an input signal; and a power supply module supplying a power supply voltage to the power amplifier module on the basis of a first control signal in accordance with a band width of the input signal. The power supply module modulates the power supply voltage in accordance with an amplitude level of the input signal in the case where the band width of the input signal is a first band width on the basis of the first control voltage, and modulates the power supply voltage in accordance with an average output power of the power amplifier module in the case where the band width of the input signal is a second band width wider than the first band width.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、送信ユニットに関する。   The present invention relates to a transmission unit.

携帯電話等の移動体通信機においては、基地局へ送信する無線周波数(RF:Radio Frequency)信号の電力を増幅するために、電力増幅モジュールが用いられる。近年、携帯電話においては、高速なデータ通信の規格であるLTE(Long Term Evolution)やLTE−Advancedなどの通信規格が採用されてきている。このような通信規格では、通信速度を向上させるために、RF信号のピーク電力と平均電力の比であるPAPR(Peak−to−Average Power Ratio)が大きくなることが多い。このようにPAPRが大きい場合においても、高い線形性を維持するためには、高い電源電圧が必要となり、電力増幅モジュールにおける消費電力が大きくなる傾向にある。他方、携帯電話においては、通話や通信の可能時間を長くするために、消費電力を低減させることが求められる。   In a mobile communication device such as a cellular phone, a power amplification module is used to amplify the power of a radio frequency (RF: Radio Frequency) signal to be transmitted to a base station. In recent years, in mobile phones, communication standards such as Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced, which are standards for high-speed data communication, have been adopted. In such communication standards, in order to improve the communication speed, PAPR (Peak-to-Average Power Ratio), which is the ratio of peak power to average power of an RF signal, often increases. As described above, even when PAPR is large, a high power supply voltage is required to maintain high linearity, and power consumption in the power amplification module tends to be large. On the other hand, in mobile phones, it is required to reduce power consumption in order to increase the time available for calls and communications.

この問題に対処するため、例えば特許文献1には、変調信号の振幅レベルに応じて電源電圧を制御することによって電力効率を向上させる、エンベロープトラッキング(ET:Envelope Tracking)方式を採用した送信装置が開示されている。当該送信装置が備える電源装置では、スイッチングアンプ部と線形アンプ部を組み合わせることにより、変調信号の振幅の変動に追随する電源電圧が生成される。   In order to cope with this problem, for example, Patent Document 1 discloses a transmission apparatus adopting an envelope tracking (ET) scheme, which improves power efficiency by controlling a power supply voltage according to the amplitude level of a modulation signal. It is disclosed. In the power supply device included in the transmission device, a power supply voltage that follows the fluctuation of the amplitude of the modulation signal is generated by combining the switching amplifier unit and the linear amplifier unit.

国際公開第2013/133170号International Publication No. 2013/133170

他方、高速なデータ通信を実現する通信規格では、その変調方式によって、RF信号の帯域幅はますます広くなっている。例えば、5G(第5世代移動通信システム)では、当該帯域幅が50MHzを超えることもあり得る。このように帯域幅が広い信号を、特許文献1に開示されるようなET方式の送信装置によって増幅する場合、電源電圧の追随の遅延を抑制するために、線形アンプ部に多くの電流を注入する必要がある。これにより、線形アンプ部における消費電力が増大し、結果として送信装置全体の電力効率が低下するという問題がある。   On the other hand, in a communication standard that realizes high-speed data communication, the bandwidth of the RF signal is increasingly wide due to the modulation method. For example, in 5G (5th generation mobile communication system), the bandwidth may exceed 50 MHz. As described above, when a signal with a wide bandwidth is amplified by an ET transmitter as disclosed in Patent Document 1, a large amount of current is injected to the linear amplifier unit to suppress delay in tracking of the power supply voltage. There is a need to. As a result, the power consumption in the linear amplifier unit is increased, and as a result, there is a problem that the power efficiency of the entire transmission apparatus is reduced.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、帯域幅の広さに依らず電力効率を向上させることができる送信ユニットを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a transmission unit capable of improving power efficiency regardless of the width of a bandwidth.

かかる目的を達成するため、本発明の一側面に係る送信ユニットは、入力信号の電力を増幅して増幅信号を出力する電力増幅モジュールと、入力信号の帯域幅に応じた第1制御信号に基づいて、電力増幅モジュールに電源電圧を供給する電源モジュールと、を備え、電源モジュールは、第1制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合、入力信号の振幅レベルに応じて電源電圧を変動させ、入力信号の帯域幅が第1帯域幅より広い第2帯域幅である場合、電力増幅モジュールの平均出力電力に応じて電源電圧を変動させる。   In order to achieve such an object, a transmission unit according to one aspect of the present invention is based on a power amplification module that amplifies the power of an input signal and outputs an amplification signal, and a first control signal according to the bandwidth of the input signal. A power supply module for supplying a power supply voltage to the power amplification module, and the power supply module determines the amplitude level of the input signal based on the first control signal when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth. Accordingly, the power supply voltage is fluctuated, and when the bandwidth of the input signal is a second bandwidth wider than the first bandwidth, the power supply voltage is fluctuated according to the average output power of the power amplification module.

本発明によれば、帯域幅の広さに依らず電力効率を向上させることができる送信ユニットを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a transmission unit capable of improving power efficiency regardless of the width of the bandwidth.

本発明の第1実施形態に係る送信ユニットの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission unit which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る送信ユニット100Aの回路構成を示す図である。It is a figure showing the circuit composition of transmitting unit 100A concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る送信ユニット100Aが様々な方式に従って動作した場合における帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。FIG. 6 is an image diagram showing the relationship between the bandwidth and the power efficiency when the transmission unit 100A according to the first embodiment of the present invention operates in accordance with various schemes. 電力増幅モジュール140の構成例(電力増幅モジュール140B)を示す図である。It is a figure showing the example of composition of power amplification module 140 (power amplification module 140B). 電力増幅モジュール140の構成例(電力増幅モジュール140C)を示す図である。It is a figure showing the example of composition of power amplification module 140 (power amplification module 140C). 電源モジュール130の構成例(電源モジュール130B)を示す図である。It is a figure showing the example of composition of power supply module 130 (power supply module 130B). 本発明の第2実施形態に係る送信ユニット100Bの回路構成を示す図である。It is a figure showing the circuit composition of transmitting unit 100B concerning a 2nd embodiment of the present invention. マルチレベルバックスイッチングアンプ202の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of configuration of a multi-level back switching amplifier 202. 本発明の第2実施形態に係る送信ユニット100Bが様々な方式に従って動作した場合における帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。It is an image figure showing the relation between bandwidth and power efficiency in case transmission unit 100B concerning a 2nd embodiment of the present invention operates according to various methods. 電源電圧の生成方式がET方式又はディスクリートレベルET方式であり、電力の増幅方式が通常の増幅動作である場合における出力電力と電力効率の関係を示すイメージ図である。FIG. 16 is an image diagram showing a relationship between output power and power efficiency when the power supply voltage generation method is an ET method or a discrete level ET method and the power amplification method is a normal amplification operation. 電源電圧の生成方式がET方式又はディスクリートレベルET方式であり、電力の増幅方式がドハティ動作である場合における出力電力と電力効率の関係を示すイメージ図である。FIG. 16 is an image diagram showing a relationship between output power and power efficiency when the generation method of the power supply voltage is the ET method or the discrete level ET method and the power amplification method is the Doherty operation. 送信ユニット100Bにより実現することができる動作パターンAにおける帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the relationship between the bandwidth in the operation | movement pattern A which can be implement | achieved by the transmission unit 100B, and power efficiency. 本発明の第3実施形態に係る送信ユニット100Cの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the transmission unit 100C which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 送信ユニット100Cにより実現することができる動作パターンBにおける帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the relationship between the bandwidth in the operation | movement pattern B which can be implement | achieved by the transmission unit 100C, and power efficiency. 本発明の第4実施形態に係る送信ユニット100Dの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of transmission unit 100D which concerns on 4th Embodiment of this invention. 送信ユニット100Dにより実現することができる動作パターンCにおける帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the relationship between the bandwidth in the operation | movement pattern C which can be implement | achieved by transmission unit 100D, and power efficiency.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の第1実施形態に係る送信ユニットの構成例を示す図である。図1に示される送信ユニット100は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、音声やデータなどの各種信号を基地局へ送信するために用いられる。送信ユニット100は、例えば、2G(第2世代移動通信システム)、3G(第3世代移動通信システム)、4G(第4世代移動通信システム)、5G(第5世代移動通信システム)、LTE(Long Term Evolution)−FDD(Frequency Division Duplex)、LTE−TDD(Time Division Duplex)、LTE−Advanced、LTE−Advanced Pro等の通信規格に従って送信信号を生成する。なお、移動体通信機は基地局から信号を受信するための受信ユニットも備えるが、ここでは説明を省略する。   FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a transmission unit according to the first embodiment of the present invention. The transmission unit 100 shown in FIG. 1 is used, for example, to transmit various signals such as voice and data to a base station in a mobile communication device such as a mobile phone. The transmission unit 100 may be, for example, 2G (2nd generation mobile communication system), 3G (3rd generation mobile communication system), 4G (4th generation mobile communication system), 5G (5th generation mobile communication system), LTE (Long Generation Mobile Communication System) Term Evolution) A transmission signal is generated according to a communication standard such as Frequency Division Duplex (FDD), Time Division Duplex (LTE-TDD), LTE-Advanced, and LTE-Advanced Pro. The mobile communication device also includes a receiving unit for receiving a signal from the base station, but the description is omitted here.

図1に示されるように、送信ユニット100は、例えば、ベースバンド部110、RF部120、電源モジュール130、電力増幅モジュール140、フロントエンド部150及びアンテナ160を備える。   As shown in FIG. 1, the transmission unit 100 includes, for example, a baseband unit 110, an RF unit 120, a power supply module 130, a power amplification module 140, a front end unit 150, and an antenna 160.

ベースバンド部110は、直交振幅変調(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)又は直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)等の変調方式に基づいて、音声やデータなどの入力信号を変調し、変調信号を出力する。変調信号の周波数は、例えば、数MHzから数百MHz程度である。また、ベースバンド部110は、電力増幅モジュール140に供給される電源電圧を生成する方式を切り替えるための制御信号Ctrl1(第1制御信号)を電源モジュール130に供給し、RF信号の電力を増幅する方式を切り替えるための制御信号Ctrl2(第2制御信号)を電力増幅モジュール140に供給する。さらに、ベースバンド部110は、変調信号のエンベロープに応じたエンベロープ信号Envを電源モジュール130に供給する。電源電圧の生成方式の具体例及び電力の増幅方式の具体例については後述する。なお、例えばエンベロープ信号Envは、ベースバンド部110の代わりにRF部120から電源モジュール130に供給されていてもよい。   The baseband unit 110 modulates an input signal such as voice or data based on a modulation scheme such as quadrature amplitude modulation (QAM) or orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), and modulates the modulation signal. Output The frequency of the modulation signal is, for example, about several MHz to several hundred MHz. Also, the baseband unit 110 supplies the control signal Ctrl1 (first control signal) for switching the method of generating the power supply voltage supplied to the power amplification module 140 to the power supply module 130 to amplify the power of the RF signal. A control signal Ctrl2 (second control signal) for switching the method is supplied to the power amplification module 140. Further, the baseband unit 110 supplies the power supply module 130 with an envelope signal Env corresponding to the envelope of the modulation signal. A specific example of the generation method of the power supply voltage and a specific example of the amplification method of the power will be described later. For example, the envelope signal Env may be supplied from the RF unit 120 to the power supply module 130 instead of the baseband unit 110.

RF部120は、ベースバンド部110から出力される変調信号から、無線送信を行うためのRF信号RFinを生成する。RF信号RFinの周波数は、例えば、数百MHzから数十GHz程度であり、通信規格や周波数帯域によって異なる帯域幅を有する。上述のベースバンド部110から出力される制御信号Ctrl1,Ctrl2は、RF信号RFinの帯域幅に応じたものとなる。   The RF unit 120 generates an RF signal RFin for wireless transmission from the modulated signal output from the baseband unit 110. The frequency of the RF signal RFin is, for example, about several hundred MHz to several tens of GHz, and has different bandwidths depending on communication standards and frequency bands. The control signals Ctrl1 and Ctrl2 output from the above-described baseband unit 110 correspond to the bandwidth of the RF signal RFin.

電源モジュール130は、所定の電源電圧Vbattに基づき、ベースバンド部110から供給される制御信号Ctrl1に応じた電源電圧の生成方式で電圧Vregを生成し、電力増幅モジュール140に供給する。具体的には、RF信号RFinの帯域幅が比較的狭い第1帯域幅(例えば、0MHz〜50MHz程度。より好ましくは、5MHz以上50MHz未満)である場合、電源モジュール130はET方式に従う。この場合、電源モジュール130は、エンベロープ信号Envに応じて変動する(すなわち、変調信号の振幅レベルに応じて変動する)電圧Vregを電源電圧として出力する。他方、RF信号RFinの帯域幅が第1帯域幅より広い第2帯域幅(例えば、50MHz以上)である場合、電源モジュール130は平均電力トラッキング(APT:Average Power Tracking)方式に従う。この場合、電源モジュール130は、電力増幅モジュール140の平均出力電力に応じて変動する電圧Vregを電源電圧として出力する。このように、電源モジュール130は、RF信号の帯域幅に応じて、ET方式及びAPT方式を含む電源電圧の生成方式に従って電力増幅モジュール140の電源電圧を生成する。   The power supply module 130 generates a voltage Vreg in a generation method of a power supply voltage according to the control signal Ctrl1 supplied from the baseband unit 110 based on a predetermined power supply voltage Vbatt, and supplies the voltage Vreg to the power amplification module 140. Specifically, when the bandwidth of the RF signal RFin is a relatively narrow first bandwidth (for example, about 0 MHz to 50 MHz, more preferably 5 MHz or more and less than 50 MHz), the power supply module 130 conforms to the ET scheme. In this case, the power supply module 130 outputs, as a power supply voltage, a voltage Vreg that fluctuates according to the envelope signal Env (that is, fluctuates according to the amplitude level of the modulation signal). On the other hand, if the bandwidth of the RF signal RFin is a second bandwidth (for example, 50 MHz or more) wider than the first bandwidth, the power supply module 130 follows an average power tracking (APT) scheme. In this case, the power supply module 130 outputs, as a power supply voltage, a voltage Vreg that fluctuates according to the average output power of the power amplification module 140. As described above, the power supply module 130 generates the power supply voltage of the power amplification module 140 according to the power supply voltage generation method including the ET method and the APT method according to the bandwidth of the RF signal.

電力増幅モジュール140は、ベースバンド部110から供給される制御信号Ctrl2と、電源モジュール130から供給される電圧Vregとに基づいて、RF信号RFinの電力を基地局に送信するために必要なレベルまで増幅し、増幅信号RFoutを出力する。   The power amplification module 140 is based on the control signal Ctrl2 supplied from the baseband unit 110 and the voltage Vreg supplied from the power supply module 130 to a level necessary to transmit the power of the RF signal RFin to the base station. It amplifies and outputs amplified signal RFout.

フロントエンド部150は、増幅信号RFoutのフィルタリングや、基地局から受信する受信信号とのスイッチング等を行う。フロントエンド部150から出力される増幅信号は、アンテナ160を経由して基地局に送信される。   The front end unit 150 performs filtering of the amplified signal RFout, switching with a received signal received from the base station, and the like. The amplified signal output from the front end unit 150 is transmitted to the base station via the antenna 160.

次に、図2を参照しつつ、電源モジュール130及び電力増幅モジュール140の具体的な構成について説明する。   Next, specific configurations of the power supply module 130 and the power amplification module 140 will be described with reference to FIG.

図2は、本発明の第1実施形態に係る送信ユニット100Aの回路構成を示す図である。なお、図2においては、フロントエンド部150及びアンテナ160は図示が省略されている。   FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the transmission unit 100A according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the front end portion 150 and the antenna 160 are not shown.

電源モジュール130Aは、例えば、ブーストスイッチングアンプ200、バックスイッチングアンプ201、差動アンプ210、リニアアンプ220及びインダクタL1を含む。これらの構成要素のうち、インダクタL1を除く構成要素は、例えば同一の電源IC131Aに形成される。   The power supply module 130A includes, for example, a boost switching amplifier 200, a back switching amplifier 201, a differential amplifier 210, a linear amplifier 220, and an inductor L1. Among these components, components excluding the inductor L1 are formed in, for example, the same power supply IC 131A.

ブーストスイッチングアンプ200及びバックスイッチングアンプ201は、それぞれ、所定レベルの電源電圧Vbattを昇圧又は降圧した電圧を生成する、スイッチング方式の電圧コンバータである。ブーストスイッチングアンプ200及びバックスイッチングアンプ201は、それぞれ、例えばスイッチモード電源(SMPS:Switch−mode Power Supply)により構成される。ブーストスイッチングアンプ200及びバックスイッチングアンプ201は、後述するリニアアンプ220に比べて、電力効率は高いが応答は低速である。   The boost switching amplifier 200 and the buck switching amplifier 201 are switching type voltage converters that respectively generate a voltage obtained by boosting or stepping down the power supply voltage Vbatt of a predetermined level. The boost switching amplifier 200 and the back switching amplifier 201 are each configured by, for example, a switch mode power supply (SMPS). The boost switching amplifier 200 and the back switching amplifier 201 have higher power efficiency but slower response than the linear amplifier 220 described later.

差動アンプ210は、電源モジュール130AがET方式に従って電源電圧を生成する場合に、ベースバンド部110から供給されるエンベロープ信号Envを増幅して出力する。本実施形態では、エンベロープ信号Envは差動出力されており、差動アンプ210が差動信号を増幅して出力する。なお、エンベロープ信号は差動出力されていなくてもよい。この場合、電源モジュール130Aは差動アンプ210を備えず、例えばエンベロープ信号が直接リニアアンプ220に供給される。   The differential amplifier 210 amplifies and outputs the envelope signal Env supplied from the baseband unit 110 when the power supply module 130A generates the power supply voltage according to the ET system. In the present embodiment, the envelope signal Env is differentially output, and the differential amplifier 210 amplifies and outputs the differential signal. The envelope signal may not be differentially output. In this case, the power supply module 130A does not include the differential amplifier 210, and for example, an envelope signal is directly supplied to the linear amplifier 220.

リニアアンプ220は、出力信号が入力にフィードバックされるボルテージフォロア構成をなす。具体的に、リニアアンプ220は、電源モジュール130AがET方式に従って電源電圧を生成する場合に、ブーストスイッチングアンプ200から電源電圧Vbattに応じた電源電圧が供給され、かつ差動アンプ210からエンベロープ信号Envが増幅された信号が供給され、当該信号の振幅に応じた電圧を出力する。これにより、電源モジュール130Aから、変調信号の振幅レベルに応じた電圧Vreg(すなわち、RF信号RFinの振幅レベルに応じた電圧)が出力される。リニアアンプ220は、ブーストスイッチングアンプ200及びバックスイッチングアンプ201に比べて、応答は高速であるが電力効率は低い。このように、電源モジュール130Aは、性質の異なるブーストスイッチングアンプ200及びバックスイッチングアンプ201とリニアアンプ220とを組み合わせて備えることにより、低遅延かつ高効率で変調信号の振幅の変動に追随した電圧Vregを生成することができる。   The linear amplifier 220 has a voltage follower configuration in which the output signal is fed back to the input. Specifically, when the power supply module 130A generates the power supply voltage according to the ET method, the linear amplifier 220 is supplied with the power supply voltage according to the power supply voltage Vbatt from the boost switching amplifier 200, and the envelope signal Env from the differential amplifier 210. The amplified signal is supplied, and a voltage corresponding to the amplitude of the signal is output. Thereby, the voltage Vreg (that is, a voltage according to the amplitude level of the RF signal RFin) corresponding to the amplitude level of the modulation signal is output from the power supply module 130A. The linear amplifier 220 responds faster but has lower power efficiency than the boost switching amplifier 200 and the buck switching amplifier 201. As described above, the power supply module 130A includes the boost switching amplifier 200 and the back switching amplifier 201, which are different in nature, and the linear amplifier 220 in combination, so that the voltage Vreg follows the fluctuation of the modulation signal amplitude with low delay and high efficiency. Can be generated.

ブーストスイッチングアンプ200、バックスイッチングアンプ201、差動アンプ210及びリニアアンプ220は、それぞれ、ベースバンド部110から供給される制御信号Ctrl1に応じてオン状態又はオフ状態が切り替えられる。具体的には、電源モジュール130AがET方式に従って電源電圧を生成する場合、ブーストスイッチングアンプ200、バックスイッチングアンプ201、差動アンプ210及びリニアアンプ220はいずれもオン状態となる。これにより、エンベロープ信号Envに応じて変動する電圧Vregが出力される。他方、電源モジュール130AがAPT方式に従って電源電圧を生成する場合、ブーストスイッチングアンプ200、差動アンプ210及びリニアアンプ220がオフ状態となり、バックスイッチングアンプ201のみがオン状態となる(図2破線参照)。この場合、バックスイッチングアンプ201はDC−DCコンバータとして機能し、インダクタL1を経由して、電力増幅モジュール140Aの平均出力電力に応じた電圧Vregを出力する。   The boost switching amplifier 200, the back switching amplifier 201, the differential amplifier 210, and the linear amplifier 220 are switched on or off according to the control signal Ctrl1 supplied from the baseband unit 110, respectively. Specifically, when the power supply module 130A generates a power supply voltage according to the ET method, the boost switching amplifier 200, the back switching amplifier 201, the differential amplifier 210, and the linear amplifier 220 are all turned on. Thereby, the voltage Vreg which fluctuates according to the envelope signal Env is output. On the other hand, when the power supply module 130A generates a power supply voltage according to the APT method, the boost switching amplifier 200, the differential amplifier 210, and the linear amplifier 220 are turned off, and only the back switching amplifier 201 is turned on (see dashed line in FIG. 2). . In this case, the back switching amplifier 201 functions as a DC-DC converter, and outputs a voltage Vreg corresponding to the average output power of the power amplification module 140A via the inductor L1.

なお、ブーストスイッチングアンプ200、バックスイッチングアンプ201、差動アンプ210及びリニアアンプ220のオン状態は、例えばバイアス回路(不図示)から各アンプに供給されるバイアス電圧又はバイアス電流により制御されてもよい。   The on state of the boost switching amplifier 200, the back switching amplifier 201, the differential amplifier 210, and the linear amplifier 220 may be controlled by, for example, a bias voltage or a bias current supplied to each amplifier from a bias circuit (not shown). .

電力増幅モジュール140Aは、例えば、ドライバアンプ300、キャリアアンプ310、ピークアンプ320、分配器330、合成器340及びバイアス回路350を備える。   The power amplification module 140A includes, for example, a driver amplifier 300, a carrier amplifier 310, a peak amplifier 320, a divider 330, a combiner 340, and a bias circuit 350.

ドライバアンプ300は、RF部120から供給されるRF信号RFinを増幅して、RF信号RFin´(入力信号)を分配器330に供給する。ドライバアンプ300は、特に限定されないが、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)等のバイポーラトランジスタ、又はMOSFET(Metal−oxide−semiconductor Field−Effect Transistor)等の電界効果トランジスタにより構成される。なお、キャリアアンプ310及びピークアンプ320においても同様である。   The driver amplifier 300 amplifies the RF signal RFin supplied from the RF unit 120 and supplies the RF signal RFin ′ (input signal) to the distributor 330. The driver amplifier 300 is not particularly limited, but is configured of, for example, a bipolar transistor such as a heterojunction bipolar transistor (HBT) or a field effect transistor such as a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET). The same applies to the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320.

キャリアアンプ310、ピークアンプ320、分配器330及び合成器340は、RF信号RFin´をさらに増幅する、いわゆるドハティアンプを構成する。   The carrier amplifier 310, the peak amplifier 320, the distributor 330, and the synthesizer 340 constitute a so-called Doherty amplifier that further amplifies the RF signal RFin '.

分配器330は、RF信号RFin´を、キャリアアンプ310に供給するRF信号RF1(第1信号)と、ピークアンプ320に供給するRF信号RF2(第2信号)に分配する。分配器330は、例えばインダクタ、抵抗素子及びキャパシタにより構成される。分配器330から出力されるRF信号RF1,RF2は、例えば位相差が略90度となるように分配される。   The divider 330 divides the RF signal RFin ′ into an RF signal RF1 (first signal) supplied to the carrier amplifier 310 and an RF signal RF2 (second signal) supplied to the peak amplifier 320. The distributor 330 is configured of, for example, an inductor, a resistive element, and a capacitor. The RF signals RF1 and RF2 output from the distributor 330 are distributed, for example, such that the phase difference is approximately 90 degrees.

キャリアアンプ310は、入力されるRF信号RF1(第1信号)を増幅し、RF信号RF3(第3信号)を出力する。ピークアンプ320は、入力されるRF信号RF2(第2信号)を増幅し、RF信号RF4(第4信号)を出力する。キャリアアンプ310及びピークアンプ320が、いわゆるドハティアンプとして機能する(以下、「ドハティ動作」とも呼ぶ。)場合、キャリアアンプ310は、RF信号RFin´の電力レベルにかかわらず動作する。他方、ピークアンプ320は、RF信号RFin´の電力レベルが最大レベルから所定レベル低い値(バックオフ点)以上の領域において動作する。これにより、RF信号RFin´の電力レベルが比較的低い領域(バックオフ点未満の領域)においては、キャリアアンプ310のみが動作する。また、RF信号RFin´の電力レベルが比較的高い領域(バックオフ点以上の領域)においては、キャリアアンプ310及びピークアンプ320の両方が動作する。このように、ドハティアンプは、RF信号RFin´の電力レベルが比較的高い領域において、飽和出力電力付近で動作するキャリアアンプ310を備えることにより、1つのアンプのみを用いた構成に比べて電力効率が向上する構成である。   The carrier amplifier 310 amplifies the input RF signal RF1 (first signal), and outputs an RF signal RF3 (third signal). The peak amplifier 320 amplifies the input RF signal RF2 (second signal) and outputs an RF signal RF4 (fourth signal). When the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320 function as a so-called Doherty amplifier (hereinafter also referred to as “Doherty operation”), the carrier amplifier 310 operates regardless of the power level of the RF signal RFin ′. On the other hand, peak amplifier 320 operates in a region where the power level of RF signal RFin 'is equal to or higher than the maximum level by a predetermined level lower (backoff point). Thus, only the carrier amplifier 310 operates in a region where the power level of the RF signal RFin 'is relatively low (region below the back-off point). Further, in a region where the power level of the RF signal RFin ′ is relatively high (region above the back-off point), both the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320 operate. Thus, the Doherty amplifier is more efficient than the configuration using only one amplifier by including the carrier amplifier 310 operating in the vicinity of the saturated output power in a region where the power level of the RF signal RFin ′ is relatively high. Is an improved configuration.

合成器340は、キャリアアンプ310から出力されるRF信号RF3と、ピークアンプ320から出力されるRF信号RF4を合成し、増幅信号RFoutを出力する。合成器340は、RF信号RF3とRF信号RF4の位相を変換しつつ、キャリアアンプ310の出力インピーダンスとピークアンプ320の出力インピーダンスのいずれか一方又は双方を変換するインピーダンス整合の機能も兼ねる。例えば、RF信号RF1とRF信号RF2の位相差が略90度であった場合、合成器340は、RF信号RF3とRF信号RF4の位相差が略0度となるように位相を変換する。   The combiner 340 combines the RF signal RF3 output from the carrier amplifier 310 and the RF signal RF4 output from the peak amplifier 320, and outputs an amplified signal RFout. The combiner 340 doubles as an impedance matching function of converting one or both of the output impedance of the carrier amplifier 310 and the output impedance of the peak amplifier 320 while converting the phases of the RF signal RF3 and the RF signal RF4. For example, when the phase difference between the RF signal RF1 and the RF signal RF2 is approximately 90 degrees, the combiner 340 converts the phase so that the phase difference between the RF signal RF3 and the RF signal RF4 is approximately 0 degree.

バイアス回路350は、ドライバアンプ300、キャリアアンプ310及びピークアンプ320の各々にバイアス電流又はバイアス電圧を供給する。バイアス回路350は、制御信号Ctrl2に基づいて、バイアス電流又はバイアス電圧を調整することにより、ドライバアンプ300、キャリアアンプ310及びピークアンプ320のオン状態又はオフ状態及び動作点を制御する。言い換えると、制御信号Ctrl2は、バイアス回路350が生成するバイアス電流又はバイアス電圧を制御する信号である。なお、バイアス回路350は、バイアス電流又はバイアス電圧の調整によって、ドライバアンプ300、キャリアアンプ310及びピークアンプ320のゲインを制御してもよい。   The bias circuit 350 supplies a bias current or a bias voltage to each of the driver amplifier 300, the carrier amplifier 310, and the peak amplifier 320. The bias circuit 350 controls the on state or off state and the operating point of the driver amplifier 300, the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320 by adjusting the bias current or the bias voltage based on the control signal Ctrl2. In other words, the control signal Ctrl2 is a signal that controls the bias current or the bias voltage generated by the bias circuit 350. The bias circuit 350 may control the gains of the driver amplifier 300, the carrier amplifier 310, and the peak amplifier 320 by adjusting the bias current or the bias voltage.

ドライバアンプ300、キャリアアンプ310及びピークアンプ320には、それぞれ、電源モジュール130Aから電圧Vregが電源電圧として供給される。   The voltage Vreg is supplied as a power supply voltage from the power supply module 130A to the driver amplifier 300, the carrier amplifier 310, and the peak amplifier 320, respectively.

電力増幅モジュール140Aは、RF信号の帯域幅に応じて異なる増幅方式に従って動作する。具体的には、RF信号の帯域幅が比較的狭く、電源モジュール130AがET方式に従って電源電圧を生成する場合、電力増幅モジュール140Aはドハティ動作ではなく通常の増幅動作を行う。この場合、バイアス回路350は、例えばキャリアアンプ310とピークアンプ320が等しい動作点において動作するようにバイアス電流又はバイアス電圧を調整する。これにより、キャリアアンプ310及びピークアンプ320は、いずれもRF信号RFin´の電力レベルにかかわらずオン状態となる。なお、キャリアアンプ310及びピークアンプ320は、例えば、いずれもA級動作又はAB級動作となるようにバイアスされてもよく、このときの増幅動作を、ドハティ動作と区別するために「通常の増幅動作」とも呼ぶ。   The power amplification module 140A operates according to different amplification schemes according to the bandwidth of the RF signal. Specifically, when the bandwidth of the RF signal is relatively narrow and the power supply module 130A generates a power supply voltage according to the ET method, the power amplification module 140A performs a normal amplification operation, not a Doherty operation. In this case, the bias circuit 350 adjusts the bias current or bias voltage so that, for example, the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320 operate at the same operating point. Thereby, both the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320 are turned on regardless of the power level of the RF signal RFin '. Carrier amplifier 310 and peak amplifier 320 may be biased to be, for example, either class A operation or class AB operation. In order to distinguish the amplification operation at this time from the Doherty operation, “normal amplification Also called "action".

他方、RF信号の帯域幅が比較的広く、電源モジュール130AがAPT方式に従って電源電圧を生成する場合、電力増幅モジュール140Aはドハティ動作を行う。この場合、バイアス回路350は、キャリアアンプ310がA級動作又はAB級動作となり、ピークアンプ320がC級動作となるようにバイアス電流又はバイアス電圧を調整する。これにより、キャリアアンプ310及びピークアンプ320が双方ともA級動作又はAB級動作する場合に比べて、電力効率を向上させることができる。   On the other hand, when the bandwidth of the RF signal is relatively wide and the power supply module 130A generates a power supply voltage according to the APT method, the power amplification module 140A performs a Doherty operation. In this case, the bias circuit 350 adjusts the bias current or the bias voltage such that the carrier amplifier 310 is in the class A operation or the class AB operation and the peak amplifier 320 is in the class C operation. Thus, power efficiency can be improved as compared to the case where both carrier amplifier 310 and peak amplifier 320 perform class A operation or class AB operation.

次に、図3を参照しつつ、送信ユニット100Aにおいて、電源電圧の生成方式及び電力の増幅方式がそれぞれ切り替えられる効果について説明する。図3は、本発明の第1実施形態に係る送信ユニット100Aが様々な方式に従って動作した場合における帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。同図に示される電源電圧の生成方式と電力の増幅方式の組み合わせは、以下の表1のとおりである。なお、図3に示されるグラフにおいて、横軸はRF信号の帯域幅(MHz)を示し、縦軸は電力効率を示す。
Next, with reference to FIG. 3, an effect of switching the generation method of the power supply voltage and the amplification method of the power in the transmission unit 100A will be described. FIG. 3 is an image diagram showing the relationship between the bandwidth and the power efficiency when the transmission unit 100A according to the first embodiment of the present invention operates in accordance with various schemes. The combinations of the power supply voltage generation method and the power amplification method shown in the figure are as shown in Table 1 below. In the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis indicates the bandwidth (MHz) of the RF signal, and the vertical axis indicates the power efficiency.

図3(1)に示されるように、APT方式と通常の増幅動作との組み合わせの場合、電力効率は帯域幅に依らず一定となる。一方、図3(2)に示されるように、APT方式とドハティ動作との組み合わせの場合、通常の増幅動作に比べて電力効率が向上する。これは、上述の通り、ドハティ動作においては、出力電力の増大に伴ってキャリアアンプ310が飽和に近い状態で動作するためである。   As shown in FIG. 3 (1), in the case of the combination of the APT method and the normal amplification operation, the power efficiency is constant regardless of the bandwidth. On the other hand, as shown in FIG. 3 (2), in the case of the combination of the APT method and the Doherty operation, the power efficiency is improved as compared with the normal amplification operation. This is because, as described above, in the Doherty operation, the carrier amplifier 310 operates in a state near saturation as the output power increases.

他方、図3(3)に示されるように、ET方式と通常の増幅動作との組み合わせの場合、帯域幅が比較的狭い領域(例えば、0MHz〜50MHz程度)においては、(2)に示されるドハティ動作よりも電力効率が高い。これは、ET方式においては、変調信号の振幅レベルに応じて電圧Vregが動的に調整されるためである。しかしながら、ET方式では、帯域幅が広くなるに伴い、リニアアンプ220の遅延を抑制するため、リニアアンプ220に供給すべき電流量が増加する。従って、当該リニアアンプ220における消費電流が増大し、結果的に送信ユニット全体の電力効率が低下する。例えば50MHz以上の領域では、図3に示されるように、ET方式と通常の増幅動作との組み合わせは、APT方式とドハティ動作との組み合わせに比べて電力効率が低くなる。   On the other hand, as shown in FIG. 3 (3), in the case of a combination of the ET scheme and a normal amplification operation, in a region where the bandwidth is relatively narrow (for example, about 0 MHz to 50 MHz), it is shown in (2). More power efficient than Doherty operation. This is because in the ET system, voltage Vreg is dynamically adjusted according to the amplitude level of the modulation signal. However, in the ET system, as the bandwidth becomes wider, the amount of current to be supplied to the linear amplifier 220 increases in order to suppress the delay of the linear amplifier 220. Therefore, the current consumption in the linear amplifier 220 increases, and as a result, the power efficiency of the entire transmission unit decreases. For example, in the region of 50 MHz or more, as shown in FIG. 3, the combination of the ET scheme and the normal amplification operation has lower power efficiency than the combination of the APT scheme and the Doherty operation.

ここで、例えば現状の通信規格である3G、4G又はLTE等の通信規格においては、RF信号の帯域幅が1.4MHz〜20MHz程度の範囲内である場合、ET方式によって高効率を得ることができる。しかしながら、5G等の新たな通信規格においては、RF信号の帯域幅が5MHz〜100MHz程度となり得る。従って、このような新たな通信規格においては、帯域幅が狭い周波数帯域であれば問題ないが、帯域幅が広い周波数帯域である場合、ET方式では電力効率がかえって悪化し得るという問題がある。   Here, for example, in the communication standard such as 3G, 4G or LTE which is the current communication standard, when the bandwidth of the RF signal is in the range of about 1.4 MHz to 20 MHz, high efficiency may be obtained by the ET method. it can. However, in the new communication standard such as 5G, the bandwidth of the RF signal may be about 5 MHz to 100 MHz. Accordingly, in such a new communication standard, there is no problem if the bandwidth is a narrow frequency band, but if the bandwidth is a wide frequency band, there is a problem that the power efficiency may be deteriorated in the ET system.

この問題に対処するため、本実施形態では、RF信号の帯域幅に応じて電源電圧の生成方式を切り替えることにより、ET方式とAPT方式を好適に機能させることができる。すなわち、送信ユニット100Aでは、帯域幅が狭い場合はET方式に従い、帯域幅が広い場合はAPT方式に従うように電源モジュール130Aが制御される。これにより、例えば常にET方式に従う構成に比べて、帯域幅の広さに依らず電力効率を向上させることができる。   In order to address this problem, in this embodiment, the ET system and the APT system can be suitably functioned by switching the generation system of the power supply voltage according to the bandwidth of the RF signal. That is, in the transmission unit 100A, the power supply module 130A is controlled to follow the ET method when the bandwidth is narrow and the APT method when the bandwidth is wide. As a result, for example, power efficiency can be improved regardless of the width of the bandwidth as compared with the configuration that always follows the ET method.

さらに、送信ユニット100Aでは、帯域幅が狭い場合は通常の増幅動作を行い、帯域幅が広い場合はドハティ動作を行うように電力増幅モジュール140Aが制御される。これにより、帯域幅の広さに依らずに通常の増幅動作を行う構成に比べて、さらに電力効率を向上させることができる。なお、電源電圧の生成方式及び電力の増幅方式は、例えば、ET方式と通常の増幅動作との組み合わせにおける電力効率と、APT方式とドハティ動作との組み合わせにおける電力効率が交差する点(図3においては、50MHz程度)で切り替えられてもよい。   Furthermore, in the transmission unit 100A, the power amplification module 140A is controlled to perform a normal amplification operation when the bandwidth is narrow and perform a Doherty operation when the bandwidth is wide. As a result, power efficiency can be further improved as compared with the configuration in which the normal amplification operation is performed regardless of the width of the bandwidth. Note that the power supply voltage generation method and the power amplification method are, for example, points where the power efficiency in the combination of the ET method and the normal amplification operation crosses the power efficiency in the combination of the APT method and the Doherty operation (see FIG. May be switched at about 50 MHz).

また、送信ユニット100Aでは、電力増幅モジュール140Aが、通常の増幅動作及びドハティ動作において兼用される。これにより、例えば電力の増幅方式ごとに異なる電力増幅モジュールを備える構成に比べて、回路面積の増大を抑制しつつ電力効率を向上させることができる。   Further, in the transmission unit 100A, the power amplification module 140A is shared in the normal amplification operation and the Doherty operation. As a result, for example, as compared with a configuration including different power amplification modules for each power amplification scheme, it is possible to improve power efficiency while suppressing an increase in circuit area.

なお、図2では、電力増幅モジュール140Aが、初段のアンプ(ドライバアンプ300)と後段のアンプ(キャリアアンプ310及びピークアンプ320)を備える構成が示されているが、電力増幅モジュールは初段のアンプを備えていなくてもよい。あるいは、電力増幅モジュールは、3段以上のアンプを備えていてもよい。   Although FIG. 2 shows a configuration in which the power amplification module 140A includes an amplifier (driver amplifier 300) of the first stage and an amplifier (carrier amplifier 310 and peak amplifier 320) of the second stage, the power amplification module is an amplifier of the first stage. It does not have to be provided. Alternatively, the power amplification module may include three or more stages of amplifiers.

また、ドライバアンプ300に供給される電源電圧は、電圧Vregの代わりに所定の電圧であってもよい。   Further, the power supply voltage supplied to driver amplifier 300 may be a predetermined voltage instead of voltage Vreg.

図4及び図5は、それぞれ、電力増幅モジュール140の構成例を示す図である。なお、本実施形態以降では、上述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。   FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing configuration examples of the power amplification module 140, respectively. Note that, in the present embodiment and the subsequent embodiments, descriptions of matters common to the above-described embodiment will be omitted, and only differences will be described. In particular, the same operation and effect by the same configuration will not be sequentially referred to in each embodiment.

図4に示される電力増幅モジュール140B及び図5に示される電力増幅モジュール140Cは、それぞれ、図2に示される合成器340の具体的な構成例を示している。   The power amplification module 140B shown in FIG. 4 and the power amplification module 140C shown in FIG. 5 respectively show a specific configuration example of the combiner 340 shown in FIG.

電力増幅モジュール140Bにおいて、合成器340Aは、4分の1波長線路400及び合成部410を含む。   In the power amplification module 140B, the combiner 340A includes a quarter wavelength line 400 and a combining unit 410.

4分の1波長線路400は、キャリアアンプ310の出力と合成部410との間に直列に接続される。合成部410は、4分の1波長線路400を経由したRF信号RF3と、RF信号RF4とを合成する。4分の1波長線路400は、キャリアアンプ310から出力されるRF信号RF3の位相を略90度遅らせる。これにより、分配器330においてRF信号RF1の位相がRF信号RF2の位相より略90度進められた場合、合成部410においてRF信号RF3とRF信号RF4の位相差が略0度となって合成される。   The quarter wavelength line 400 is connected in series between the output of the carrier amplifier 310 and the combining unit 410. The combining unit 410 combines the RF signal RF3 via the quarter wavelength line 400 with the RF signal RF4. The quarter wavelength line 400 delays the phase of the RF signal RF3 output from the carrier amplifier 310 by approximately 90 degrees. Thus, when the phase of the RF signal RF1 is advanced approximately 90 degrees from the phase of the RF signal RF2 in the divider 330, the phase difference between the RF signal RF3 and the RF signal RF4 is approximately 0 degree in the combining unit 410 and is combined. Ru.

電力増幅モジュール140Cにおいて、合成器340Bは、合成部410、インダクタL2及びキャパシタC1を含む。   In the power amplification module 140C, the combiner 340B includes a combining unit 410, an inductor L2 and a capacitor C1.

インダクタL2は、キャリアアンプ310の出力と合成部410との間に直列に接続される。キャパシタC1(第1キャパシタ)は、ピークアンプ320の出力と合成部410との間に直列に接続される。インダクタL2及びキャパシタC1は、それぞれ、RF信号RF3,RF4の位相を変換する移相器の機能を有する。例えば、インダクタL2は、キャリアアンプ310から出力されるRF信号RF3の位相を略45度遅らせる。他方、キャパシタC1は、ピークアンプ320から出力されるRF信号RF4の位相を略45度進ませる。これにより、分配器330においてRF信号RF1の位相が略45度進められ、RF信号RF2の位相が略45度遅らせられた場合、合成部410においてRF信号RF3とRF信号RF4の位相差が略0度となって合成される。   The inductor L2 is connected in series between the output of the carrier amplifier 310 and the combining unit 410. The capacitor C 1 (first capacitor) is connected in series between the output of the peaking amplifier 320 and the combining unit 410. The inductor L2 and the capacitor C1 have functions of phase shifters for converting the phases of the RF signals RF3 and RF4, respectively. For example, the inductor L2 delays the phase of the RF signal RF3 output from the carrier amplifier 310 by approximately 45 degrees. On the other hand, capacitor C1 advances the phase of RF signal RF4 output from peak amplifier 320 by approximately 45 degrees. Thus, when the phase of the RF signal RF1 is advanced by about 45 degrees in the divider 330 and the phase of the RF signal RF2 is delayed by about 45 degrees, the phase difference between the RF signal RF3 and the RF signal RF4 is about 0 in the combining unit 410. And it is synthesized.

図1に示される電力増幅モジュール140には、このような電力増幅モジュール140B,140Cの構成が適用されてもよい。電力増幅モジュール140Cは、電力増幅モジュール140Bに比べて、4分の1波長線路400を備えないため、回路面積を縮小することができる。   Such a configuration of the power amplification modules 140B and 140C may be applied to the power amplification module 140 shown in FIG. The power amplification module 140 </ b> C does not include the quarter wavelength line 400 as compared to the power amplification module 140 </ b> B, so the circuit area can be reduced.

なお、電力増幅モジュール140A〜140Cが通常の増幅動作を行う場合、ピークアンプ320は、上述の通りキャリアアンプ310と等しい動作点において動作するように制御されてもよく、あるいはオフ状態に制御されてもよい。ピークアンプ320がオフ状態に制御される場合、キャリアアンプ310のみがRF信号RF1の増幅動作を行うこととなる。   When the power amplification modules 140A to 140C perform a normal amplification operation, the peak amplifier 320 may be controlled to operate at the same operating point as the carrier amplifier 310 as described above, or is controlled to be in the off state. It is also good. When the peak amplifier 320 is controlled to the off state, only the carrier amplifier 310 performs an amplification operation of the RF signal RF1.

ここで、通常の増幅動作時に、ピークアンプ320がキャリアアンプ310と等しい動作点において動作するように制御される場合、電力増幅モジュール140A〜140Cにおける通常の増幅動作時の飽和出力電力と、ドハティ動作時の飽和出力電力は等しい。従って、電源モジュール130Aが出力する電圧Vregは、ET方式における最大出力電圧がAPT方式における出力電圧と等しくなるように制御されることが好ましい。   Here, when the peak amplifier 320 is controlled to operate at the same operating point as the carrier amplifier 310 during the normal amplification operation, the saturated output power during the normal amplification operation of the power amplification modules 140A to 140C and the Doherty operation Saturated output power is equal. Therefore, the voltage Vreg output from the power supply module 130A is preferably controlled such that the maximum output voltage in the ET system is equal to the output voltage in the APT system.

他方、電力増幅モジュール140Bにおいて、通常の増幅動作時にピークアンプ320がオフ状態に制御される場合、通常の増幅動作時の飽和出力電力は、ドハティ動作時の飽和出力電力に比べて6dB低下する。従って、通常の増幅動作時とドハティ動作時において等しい飽和出力電力を得るためには、電源モジュール130Aが出力する電圧Vregは、ET方式における最大出力電圧がAPT方式における出力電圧の2倍と等しくなるように制御されることが好ましい。   On the other hand, in the power amplification module 140B, when the peak amplifier 320 is controlled to be in the off state during the normal amplification operation, the saturated output power during the normal amplification operation is reduced by 6 dB compared to the saturated output power during the Doherty operation. Therefore, in order to obtain the same saturated output power in the normal amplification operation and the Doherty operation, the voltage Vreg output from the power supply module 130A is such that the maximum output voltage in the ET system is equal to twice the output voltage in the APT system Preferably, it is controlled.

また、電力増幅モジュール140Cにおいて、通常の増幅動作時にピークアンプ320がオフ状態に制御される場合、通常の増幅動作時の飽和出力電力は、ドハティ動作時の飽和出力電力に比べて3dB低下する。従って、通常の増幅動作時とドハティ動作時において等しい飽和出力電力を得るためには、電源モジュール130Aが出力する電圧Vregは、ET方式における最大出力電圧がAPT方式における出力電圧の√2倍と等しくなるように制御されることが好ましい。   Further, in the power amplification module 140C, when the peak amplifier 320 is controlled to be in the off state during the normal amplification operation, the saturated output power during the normal amplification operation is reduced by 3 dB compared to the saturated output power during the Doherty operation. Therefore, in order to obtain the same saturated output power in the normal amplification operation and the Doherty operation, the voltage Vreg output from the power supply module 130A is equal to the maximum output voltage in the ET system √2 times the output voltage in the APT system It is preferable to control so that

図6は、電源モジュール130の構成例を示す図である。図6に示される電源モジュール130Bは、図2に示される電源モジュール130Aに比べて、キャパシタC2及びスイッチ回路SW1をさらに備える。これらの構成要素のうち、インダクタL1及びキャパシタC2を除く構成要素は、例えば同一の電源IC131Bに形成される。   FIG. 6 is a view showing a configuration example of the power supply module 130. As shown in FIG. Power supply module 130B shown in FIG. 6 further includes capacitor C2 and switch circuit SW1 as compared to power supply module 130A shown in FIG. Among these components, components excluding the inductor L1 and the capacitor C2 are formed in, for example, the same power supply IC 131B.

キャパシタC2(第2キャパシタ)は、一端がインダクタL1を経由してバックスイッチングアンプ201の出力に接続され、他端がリニアアンプ220の出力に接続される。キャパシタC2の容量値は、例えば1μF〜10μF程度である。   One end of the capacitor C 2 (second capacitor) is connected to the output of the back switching amplifier 201 via the inductor L 1, and the other end is connected to the output of the linear amplifier 220. The capacitance value of the capacitor C2 is, for example, about 1 μF to 10 μF.

スイッチ回路SW1は、リニアアンプ220とキャパシタC2の接続点と、接地との間に設けられる。スイッチ回路SW1は、電源電圧の生成方式に応じてキャパシタC2の機能を切り替えるために設けられている。具体的には、電源モジュール130BがET方式に従って電源電圧を生成する場合、スイッチ回路SW1はオフとなる(図6参照)。このとき、キャパシタC2は、リニアアンプ220の出力電圧に含まれる直流成分を遮断し交流成分を通過させるカップリングの機能を有する。他方、電源モジュール130BがAPT方式に従って電源電圧を生成する場合、スイッチ回路SW1がオンとなり、キャパシタC2の他端を接地に接続する。このとき、キャパシタC2は、電源モジュール130Bから電力増幅モジュール140に至る経路の交流成分(例えば、バックスイッチングアンプ201で発生するスイッチングノイズ)を接地に逃がすデカップリングの機能を有する。   The switch circuit SW1 is provided between the connection point of the linear amplifier 220 and the capacitor C2 and the ground. The switch circuit SW1 is provided to switch the function of the capacitor C2 in accordance with the method of generating the power supply voltage. Specifically, when the power supply module 130B generates a power supply voltage according to the ET method, the switch circuit SW1 is turned off (see FIG. 6). At this time, the capacitor C2 has a coupling function of blocking the direct current component included in the output voltage of the linear amplifier 220 and passing the alternating current component. On the other hand, when the power supply module 130B generates a power supply voltage according to the APT method, the switch circuit SW1 is turned on, and the other end of the capacitor C2 is connected to the ground. At this time, the capacitor C2 has a decoupling function of releasing an AC component (for example, switching noise generated in the back switching amplifier 201) of a path from the power supply module 130B to the power amplification module 140 to the ground.

図1に示される電源モジュール130には、このような電源モジュール130Bの構成が適用されてもよい。当該構成により、一つのキャパシタC2によって、カップリング及びデカップリングの双方の機能を実現することができる。   Such a configuration of the power supply module 130 </ b> B may be applied to the power supply module 130 shown in FIG. 1. According to this configuration, one capacitor C2 can realize both coupling and decoupling functions.

次に、電源電圧の生成方式が、上述のAPT方式及びET方式に加えて、ET方式の変形例であるディスクリートレベルET方式を含む場合における各実施形態について説明する。   Next, each embodiment in the case where the generation method of the power supply voltage includes the discrete level ET method which is a modified example of the ET method in addition to the above-mentioned APT method and ET method will be described.

図7は、本発明の第2実施形態に係る送信ユニット100Bの回路構成を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of a transmission unit 100B according to the second embodiment of the present invention.

図7に示されるように、送信ユニット100Bは、送信ユニット100Aに比べて、電源モジュール130Aの代わりに電源モジュール130Cを備える。電源モジュール130Cは、電源モジュール130Aに比べて、バックスイッチングアンプ201の代わりにマルチレベルバックスイッチングアンプ202を備える。   As shown in FIG. 7, the transmission unit 100B includes a power supply module 130C instead of the power supply module 130A as compared to the transmission unit 100A. The power supply module 130 </ b> C includes a multi-level back switching amplifier 202 instead of the back switching amplifier 201 as compared to the power supply module 130 </ b> A.

マルチレベルバックスイッチングアンプ202は、所定レベルの電源電圧Vbattを昇圧又は降圧し、RF信号RFinの振幅レベルの変動に伴って離散的に変動する電圧Vregを出力する。   Multi-level back switching amplifier 202 steps up or down power supply voltage Vbatt of a predetermined level, and outputs voltage Vreg discretely fluctuating with the fluctuation of the amplitude level of RF signal RFin.

図8は、マルチレベルバックスイッチングアンプ202の構成例を示す図である。同図に示されるように、マルチレベルバックスイッチングアンプ202は、例えば4つのバックスイッチングアンプ203a〜203dと、3つのスイッチ204a〜204cと、供給される制御信号Ctrl1(第1制御信号)に応じて3つのスイッチ204a〜204cのオン及びオフを切り替えるドライバIC205と、を備える。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the multi-level back switching amplifier 202. As shown in FIG. As shown in the figure, the multi-level back switching amplifier 202 responds to, for example, four back switching amplifiers 203a to 203d, three switches 204a to 204c, and a control signal Ctrl1 (first control signal) supplied. And a driver IC 205 for switching on and off the three switches 204a to 204c.

4つのバックスイッチングアンプ203a〜203dは、それぞれ、マルチレベルバックスイッチングアンプ202の最大出力電圧の2分の1、4分の1、8分の1及び8分の1の電圧を出力する。これらの4つのバックスイッチングアンプ203a〜203dがそれぞれ出力する電圧のうち加算される電圧の組み合わせが変更されることにより、離散的に変動する電圧Vregが生成される。もちろん、3つのスイッチ204a〜204cのオン及びオフの状態を一定に保つことにより、マルチレベルバックスイッチングアンプ202は定電圧を出力することもできる。バックスイッチングアンプ203a〜203d及びスイッチ204a〜204cの個数は一例であり、これに限定されない。   The four back switching amplifiers 203a to 203d respectively output voltages of 1/2, 1/4, 1/8 and 1/8 of the maximum output voltage of the multilevel back switching amplifier 202. The voltage Vreg which fluctuates discretely is generated by changing the combination of the voltages to be added among the voltages output from these four back switching amplifiers 203a to 203d. Of course, the multi-level back switching amplifier 202 can also output a constant voltage by keeping the on and off states of the three switches 204a to 204c constant. The number of back switching amplifiers 203a to 203d and the number of switches 204a to 204c are merely an example, and the present invention is not limited thereto.

以上より、本実施形態に係る電源モジュール130Cは、RF信号の振幅レベルの変動に伴って連続的に変動する電源電圧と、RF信号の振幅レベルの変動に伴って離散的に変動する電源電圧と、電力増幅モジュール140Aの平均出力電力に応じて変動する電源電圧と、を出力することができる。なお、以下では、RF信号の振幅レベルの変動に伴って離散的に変動する電圧を電源電圧とする方式を、ディスクリートレベルET方式とも呼ぶ。   As described above, in the power supply module 130C according to the present embodiment, the power supply voltage continuously fluctuates with the fluctuation of the amplitude level of the RF signal, and the power supply voltage fluctuates discretely with the fluctuation of the amplitude level of the RF signal. A power supply voltage that fluctuates according to the average output power of the power amplification module 140A can be output. Note that, in the following, a system in which a voltage which discretely fluctuates with the fluctuation of the amplitude level of the RF signal is used as a power supply voltage is also referred to as a discrete level ET system.

図9は、本発明の第2実施形態に係る送信ユニット100Bが様々な方式に従って動作した場合における帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。同図に示される電源電圧の生成方式と電力の増幅方式の組み合わせは、以下の表2のとおりである。なお、同図に示されるグラフにおいて、横軸はRF信号の帯域幅(MHz)を示し、縦軸は電力効率を示す。
FIG. 9 is an image diagram showing the relationship between the bandwidth and the power efficiency when the transmission unit 100B according to the second embodiment of the present invention operates in accordance with various schemes. The combinations of the power supply voltage generation method and the power amplification method shown in the figure are as shown in Table 2 below. In the graph shown in the figure, the horizontal axis indicates the bandwidth (MHz) of the RF signal, and the vertical axis indicates the power efficiency.

図9(4)に示されるように、ディスクリートレベルET方式と通常の増幅動作との組み合わせによると、帯域幅が比較的狭い領域における電力効率は、図9(3)に示される組み合わせより劣るものの、図9(1)に示される組み合わせより高い。しかしながら、帯域幅が比較的広い領域においては、ディスクリートレベルET方式と通常の増幅動作との組み合わせは、図9(1)に示される組み合わせより効率が劣る。   As shown in FIG. 9 (4), according to the combination of the discrete level ET method and the normal amplification operation, the power efficiency in the region where the bandwidth is relatively narrow is inferior to the combination shown in FIG. 9 (3). , Higher than the combination shown in FIG. However, in the region where the bandwidth is relatively wide, the combination of the discrete level ET scheme and the normal amplification operation is less efficient than the combination shown in FIG. 9 (1).

また、図9(5)に示されるディスクリートレベルET方式とドハティ動作との組み合わせによると、いずれの帯域幅においても図9(4)に示される組み合わせに比べて効率が高い。従って、後述するように、帯域幅に応じて効率が高くなる電源電圧の生成方式と電力の増幅方式の組み合わせを適宜選択することにより、帯域幅に依らず高い効率で電力を増幅することができる。   Further, according to the combination of the discrete level ET method and the Doherty operation shown in FIG. 9 (5), the efficiency is higher in any bandwidth as compared with the combination shown in FIG. 9 (4). Therefore, as described later, power can be amplified with high efficiency regardless of the bandwidth by appropriately selecting the combination of the power supply voltage generation method and the power amplification method, in which the efficiency increases according to the bandwidth. .

高効率を実現する方式の組み合わせのパターンについて説明する前に、図9において、ET方式とドハティ動作との組み合わせが示されておらず、ディスクリートレベルET方式とドハティ動作との組み合わせが示されている理由について、図10A及び図10Bを参照して説明する。   Before describing the pattern combination of methods achieving high efficiency, FIG. 9 does not show the combination of ET method and Doherty operation, but shows the combination of discrete level ET method and Doherty operation The reason will be described with reference to FIGS. 10A and 10B.

図10Aは、電源電圧の生成方式がET方式又はディスクリートレベルET方式であり、電力の増幅方式が通常の増幅動作である場合における出力電力と電力効率の関係を示すイメージ図である。図10Bは、電源電圧の生成方式がET方式又はディスクリートレベルET方式であり、電力の増幅方式がドハティ動作である場合における出力電力と電力効率の関係を示すイメージ図である。なお、図10A及び図10Bにおけるグラフは、電源電圧を5種類に変化させた場合における各電力効率を示している。   FIG. 10A is an image diagram showing a relationship between output power and power efficiency when the generation method of the power supply voltage is the ET method or the discrete level ET method and the power amplification method is the normal amplification operation. FIG. 10B is an image diagram showing the relationship between the output power and the power efficiency when the power supply voltage generation method is the ET method or the discrete level ET method and the power amplification method is the Doherty operation. The graphs in FIG. 10A and FIG. 10B show the respective power efficiencies when the power supply voltage is changed to five types.

ディスクリートレベルET方式に従って電源電圧が生成される場合、電力効率は、通常の増幅動作に比べてドハティ動作の場合に向上する。例えば、平均出力電力aveにおける電力効率を比べると、ディスクリートレベルET方式の場合、ドハティ動作を組み合わせることにより、電源電圧がいずれの場合であってもET方式の場合とほぼ同じレベルに達する(図10B参照)。他方、ET方式に従って電源電圧が生成される場合、通常の増幅動作であっても比較的高い効率が達成されている(図10A参照)。従って、図10Aと図10Bを比較しても分かるとおり、ET方式は、ディスクリートレベルET方式に比べて、ドハティ動作を組み合わせる効果が小さい。以上より、ディスクリートレベルET方式にはドハティ動作を組み合わせ、ET方式には通常の増幅動作を組み合わせることが好ましい。   When the power supply voltage is generated according to the discrete level ET scheme, the power efficiency improves in the case of Doherty operation compared to the normal amplification operation. For example, comparing the power efficiency at the average output power ave, in the case of the discrete level ET method, by combining the Doherty operation, the power supply voltage reaches almost the same level as in the ET method regardless of the case (FIG. 10B) reference). On the other hand, when the power supply voltage is generated according to the ET scheme, relatively high efficiency is achieved even in the normal amplification operation (see FIG. 10A). Therefore, as understood from comparison of FIG. 10A and FIG. 10B, the ET method is less effective in combining the Doherty operation than the discrete level ET method. From the above, it is preferable to combine the Doherty operation with the discrete level ET method and the normal amplification operation with the ET method.

図11は、送信ユニット100Bにより実現することができる動作パターンAにおける帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。動作パターンAとは、以下の表3に示す方式の組み合わせである。
FIG. 11 is an image diagram showing the relationship between the bandwidth and the power efficiency in the operation pattern A that can be realized by the transmission unit 100B. The operation pattern A is a combination of the methods shown in Table 3 below.

動作パターンAは、比較的狭い第1帯域幅においてET方式と通常の増幅動作を組み合わせ、比較的広い第2帯域幅においてAPT方式とドハティ動作を組み合わせ、第1帯域幅より広く第2帯域幅より狭い第3帯域幅においてディスクリートレベルET方式とドハティ動作を組み合わせるパターンである。動作パターンAでは、電源モジュール130Cがブーストスイッチングアンプ200及びマルチレベルバックスイッチングアンプ202を要し、電力増幅モジュール140Aがドハティアンプの構成を要するが、後述する動作パターンB及び動作パターンCに比べて、帯域幅の全体に亘って高い効率を実現することができるという利点がある。   Operation pattern A combines the ET scheme and a normal amplification operation in a relatively narrow first bandwidth, combines the APT scheme and a Doherty operation in a relatively wide second bandwidth, and is wider than the first bandwidth than the second bandwidth It is a pattern which combines the discrete level ET method and the Doherty operation in the narrow third bandwidth. In the operation pattern A, the power supply module 130C requires the boost switching amplifier 200 and the multi-level back switching amplifier 202, and the power amplification module 140A requires the configuration of the Doherty amplifier, but in comparison with operation pattern B and operation pattern C described later There is an advantage that high efficiency can be realized over the entire bandwidth.

図12は、本発明の第3実施形態に係る送信ユニット100Cの回路構成を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration of a transmission unit 100C according to the third embodiment of the present invention.

図12に示されるように、送信ユニット100Cは、送信ユニット100Bに比べて、電源モジュール130Cの代わりに電源モジュール130Dを備える。電源モジュール130Dは、電源モジュール130Cに比べて、ブーストスイッチングアンプ200、差動アンプ210、及びリニアアンプ220を備えない構成である。すなわち、電源モジュール130Dは、電源モジュール130DがET方式に従わない場合に適用され得る構成である。なお、マルチレベルバックスイッチングアンプ202は、例えば電源IC131Dに形成される。   As shown in FIG. 12, the transmission unit 100C includes a power supply module 130D instead of the power supply module 130C as compared to the transmission unit 100B. The power supply module 130D does not include the boost switching amplifier 200, the differential amplifier 210, and the linear amplifier 220, as compared to the power supply module 130C. That is, the power supply module 130D has a configuration that can be applied when the power supply module 130D does not comply with the ET system. The multi-level back switching amplifier 202 is formed, for example, in the power supply IC 131D.

図13は、送信ユニット100Cにより実現することができる動作パターンBにおける帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。動作パターンBとは、以下の表4に示す方式の組み合わせである。
FIG. 13 is an image diagram showing the relationship between the bandwidth and the power efficiency in the operation pattern B that can be realized by the transmission unit 100C. The operation pattern B is a combination of the methods shown in Table 4 below.

動作パターンBは、比較的狭い帯域幅及び中間の帯域幅においてディスクリートレベルET方式とドハティ動作を組み合わせ、比較的広い帯域幅においてAPT方式とドハティ動作を組み合わせるパターンである。この場合、比較的狭い帯域幅及び中間の帯域幅が第1帯域幅に相当し、比較的広い帯域幅が第2帯域幅に相当する。動作パターンBでは、上述の動作パターンAに比べて帯域幅が比較的狭い領域における電力効率がやや劣るものの、電源モジュール130Dがブーストスイッチングアンプ200等を要しないという利点がある。   The operation pattern B is a pattern combining the discrete level ET method and the Doherty operation in a relatively narrow bandwidth and an intermediate bandwidth, and combining the APT method and the Doherty operation in a relatively wide bandwidth. In this case, the relatively narrow bandwidth and the middle bandwidth correspond to the first bandwidth, and the relatively wide bandwidth corresponds to the second bandwidth. The operation pattern B is slightly inferior in power efficiency in a region where the bandwidth is relatively narrow compared to the above-described operation pattern A, but has an advantage that the power supply module 130D does not require the boost switching amplifier 200 or the like.

図14は、本発明の第4実施形態に係る送信ユニット100Dの回路構成を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration of a transmission unit 100D according to the fourth embodiment of the present invention.

図14に示されるように、送信ユニット100Dは、送信ユニット100Bに比べて、電力増幅モジュール140Aの代わりに電力増幅モジュール140Dを備える。電力増幅モジュール140Dは、電力増幅モジュール140Aに比べて、ピークアンプ320、分配器330、及び合成器340を備えない構成である。すなわち、電力増幅モジュール140Dは、ドハティ動作を行わず、通常の増幅動作を行う場合に適用され得る構成である。具体的に、電力増幅モジュール140Dでは、ドライバアンプ300がRF信号RFinを増幅してRF信号RFin´を出力する。キャリアアンプ310は、当該RF信号RFin´を増幅して増幅信号RFoutを出力する。   As shown in FIG. 14, the transmission unit 100D includes a power amplification module 140D instead of the power amplification module 140A as compared to the transmission unit 100B. The power amplification module 140D does not include the peak amplifier 320, the divider 330, and the combiner 340, as compared to the power amplification module 140A. That is, the power amplification module 140D is configured to be applied when performing a normal amplification operation without performing the Doherty operation. Specifically, in the power amplification module 140D, the driver amplifier 300 amplifies the RF signal RFin and outputs an RF signal RFin '. The carrier amplifier 310 amplifies the RF signal RFin ′ and outputs an amplified signal RFout.

図15は、送信ユニット100Dにより実現することができる動作パターンCにおける帯域幅と電力効率の関係を示すイメージ図である。動作パターンCとは、以下の表5に示す方式の組み合わせである。
FIG. 15 is an image diagram showing the relationship between the bandwidth and the power efficiency in the operation pattern C that can be realized by the transmission unit 100D. The operation pattern C is a combination of methods shown in Table 5 below.

動作パターンCは、比較的狭い帯域幅においてET方式と通常の増幅動作を組み合わせ、中間の帯域幅においてディスクリートレベルET方式と通常の増幅動作を組み合わせ、比較的広い帯域幅においてAPT方式と通常の増幅動作を組み合わせるパターンである。この場合、比較的狭い帯域幅及び中間の帯域幅が第1帯域幅に相当し、比較的広い帯域幅が第2帯域幅に相当する。動作パターンCでは、上述の動作パターンAに比べて、比較的広い帯域幅における電力効率がやや劣るものの、電力増幅モジュール140Dがドハティアンプの構成を要しないという利点がある。   The operation pattern C combines the ET scheme and the normal amplification operation in a relatively narrow bandwidth, combines the discrete level ET scheme and the normal amplification operation in the middle bandwidth, and the APT scheme and the normal amplification in a relatively wide bandwidth. It is a pattern that combines operations. In this case, the relatively narrow bandwidth and the middle bandwidth correspond to the first bandwidth, and the relatively wide bandwidth corresponds to the second bandwidth. The operation pattern C is slightly inferior in power efficiency in a relatively wide bandwidth to the above-described operation pattern A, but has an advantage that the power amplification module 140D does not require the configuration of the Doherty amplifier.

上述のとおり、送信ユニット100B〜100Dでは、RF信号RFinの帯域幅に応じて電源電圧の生成方式及び電力の増幅方式の組み合わせを適宜変更することにより、帯域幅に依らず高い電力効率で電力を増幅することができる。なお、上述の各実施形態における電源電圧の生成方式及び電力の増幅方式の組み合わせは一例であり、当該組み合わせはこれに限定されない。また、電源モジュール130A〜130Dと電力増幅モジュール140A〜140Dの組み合わせもまた、これに限定されない。   As described above, in the transmission units 100B to 100D, by appropriately changing the combination of the generation method of the power supply voltage and the amplification method of the power according to the bandwidth of the RF signal RFin, the power can be high efficiency regardless of the bandwidth. It can be amplified. The combination of the generation method of the power supply voltage and the amplification method of the power in each embodiment described above is an example, and the combination is not limited to this. Further, the combination of the power supply modules 130A to 130D and the power amplification modules 140A to 140D is also not limited to this.

例えば、上述の電力増幅モジュール140A〜140Cはドハティアンプの構成を含むが、送信モジュールがドハティ動作を行わない場合は、ドハティアンプの構成を含まない電力増幅モジュール140Dの構成が適用されてもよい。   For example, although the power amplification modules 140A to 140C described above include the configuration of the Doherty amplifier, when the transmission module does not perform the Doherty operation, the configuration of the power amplification module 140D that does not include the configuration of the Doherty amplifier may be applied.

また、上述の各実施形態においては、ベースバンド部110が制御信号Ctrl1,Ctrl2及びエンベロープ信号Envを出力する例が示されているが、ベースバンド部110の代わりにRF部120が変調信号の振幅レベルを検出し、制御信号Ctrl1,Ctrl2及びエンベロープ信号Envを出力してもよい。   In each of the above-described embodiments, an example is shown in which the baseband unit 110 outputs the control signals Ctrl1 and Ctrl2 and the envelope signal Env. However, instead of the baseband unit 110, the RF unit 120 has the amplitude of the modulation signal. A level may be detected to output control signals Ctrl1 and Ctrl2 and an envelope signal Env.

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。送信ユニット100,100A〜100Dは、入力信号(RF信号RFin´)の電力を増幅して増幅信号RFoutを出力する電力増幅モジュールと、入力信号の帯域幅に応じた第1制御信号に基づいて、電力増幅モジュールに電源電圧を供給する電源モジュール130,130A〜130Dと、を備え、電源モジュール130,130A〜130Dは、第1制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合、入力信号の振幅レベルに応じて電源電圧を変動させ、入力信号の帯域幅が第1帯域幅より広い第2帯域幅である場合、電力増幅モジュールの平均出力電力に応じて電源電圧を変動させる。これにより、送信ユニット100,100A〜100Dでは、RF信号の帯域幅が比較的狭い場合はET方式に従い、当該帯域幅が比較的広い場合はAPT方式に従う。従って、例えば常にET方式に従う構成に比べて、帯域幅の広さに依らず電力効率を向上させることができる。   The exemplary embodiments of the present invention have been described above. The transmission units 100 and 100A to 100D amplify the power of the input signal (RF signal RFin ') and output the amplified signal RFout, and the first control signal based on the bandwidth of the input signal. The power supply modules 130 and 130A to 130D for supplying a power supply voltage to the power amplification module, wherein the power supply modules 130 and 130A to 130D have a first bandwidth of the input signal based on the first control signal. In this case, the power supply voltage is changed according to the amplitude level of the input signal, and when the bandwidth of the input signal is a second bandwidth wider than the first bandwidth, the power supply voltage is varied according to the average output power of the power amplification module Let Thus, in the transmission units 100 and 100A to 100D, when the bandwidth of the RF signal is relatively narrow, the ET scheme is followed, and when the bandwidth is relatively wide, the APT scheme is followed. Therefore, for example, power efficiency can be improved regardless of the width of the bandwidth as compared with the configuration that always follows the ET scheme.

また、電力増幅モジュール140A〜140Cは、入力信号を、RF信号RF1とRF信号RF2に分配する分配器330と、RF信号RF1を増幅してRF信号RF3を出力するキャリアアンプ310と、RF信号RF2を増幅してRF信号RF4を出力するピークアンプ320と、RF信号RF3とRF信号RF4を合成し、増幅信号RFoutを出力する合成器340と、キャリアアンプ310及びピークアンプ320の各々にバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路350と、を備え、バイアス回路350は、第2制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第2帯域幅である場合、キャリアアンプ310がA級動作又はAB級動作となり、ピークアンプ320がC級動作となるようにバイアス電流又はバイアス電圧を調整する。これにより、送信ユニット100A〜100Cでは、帯域幅が広い場合は電力増幅モジュール140A〜140Cがドハティ動作を行う。従って、帯域幅に依らずに通常の増幅動作を行う構成に比べて、さらに電力効率を向上させることができる。   Also, the power amplification modules 140A to 140C divide the input signal into the RF signal RF1 and the RF signal RF2, the carrier amplifier 310 that amplifies the RF signal RF1 and outputs the RF signal RF3, and the RF signal RF2 Are amplified and the RF signal RF4 is output, the RF signal RF3 and the RF signal RF4 are combined, and the synthesizer 340 which outputs the amplified signal RFout, and the bias current or the current for each of the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320. A bias circuit 350 for supplying a bias voltage, and when the bandwidth of the input signal is the second bandwidth based on the second control signal, the carrier amplifier 310 performs the class A operation or the class AB. Operation, and bias current or bias voltage so that peak amplifier 320 becomes class C operation. To integer. Thereby, in the transmission units 100A to 100C, when the bandwidth is wide, the power amplification modules 140A to 140C perform the Doherty operation. Therefore, the power efficiency can be further improved as compared with the configuration in which the normal amplification operation is performed regardless of the bandwidth.

また、電力増幅モジュール140A〜140Cにおいて、バイアス回路350は、第2制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合、キャリアアンプ310とピークアンプ320が等しい動作点において動作するようにバイアス電流又はバイアス電圧を調整してもよい。これにより、一つの電力増幅モジュール140A〜140Cによって、通常の増幅動作及びドハティ動作の双方を行うことができる。従って、電力の増幅方式ごとに異なる電力増幅モジュールを備える構成に比べて、回路面積の増大を抑制することができる。また、通常の増幅動作時に、キャリアアンプ310とピークアンプ320がいずれも動作状態となる。従って、通常の増幅動作時に、ドハティ動作時と同じレベルの飽和出力電力を得ることができる。   In power amplification modules 140A to 140C, based on the second control signal, bias circuit 350 operates at an operating point where carrier amplifier 310 and peak amplifier 320 are equal when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth. The bias current or bias voltage may be adjusted to Thus, both of the normal amplification operation and the Doherty operation can be performed by one power amplification module 140A to 140C. Therefore, it is possible to suppress an increase in circuit area as compared with a configuration in which different power amplification modules are provided for each power amplification method. Also, during the normal amplification operation, both the carrier amplifier 310 and the peak amplifier 320 are in the operating state. Therefore, at the time of normal amplification operation, it is possible to obtain the same level of saturated output power as at the time of Doherty operation.

また、電力増幅モジュール140A〜140Cにおいて、バイアス回路350は、第2制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合、ピークアンプ320がオフ状態となるようにバイアス電流又はバイアス電圧を調整してもよい。   Further, in the power amplification modules 140A to 140C, the bias circuit 350 sets the bias current or the bias current so that the peak amplifier 320 is turned off when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth based on the second control signal. The bias voltage may be adjusted.

また、合成器340Aは、RF信号RF3とRF信号RF4を合成する合成部410と、キャリアアンプ310の出力と合成部410との間に直列に接続された4分の1波長線路400と、を含む。これにより、分配器330においてRF信号RF1の位相がRF信号RF2の位相より略90度進められた場合、合成部410においてRF信号RF3とRF信号RF4の位相差が略0度となって合成される。   Further, the combiner 340A combines a combining unit 410 combining the RF signal RF3 and the RF signal RF4, and a quarter wavelength line 400 connected in series between the output of the carrier amplifier 310 and the combining unit 410. Including. Thus, when the phase of the RF signal RF1 is advanced approximately 90 degrees from the phase of the RF signal RF2 in the divider 330, the phase difference between the RF signal RF3 and the RF signal RF4 is approximately 0 degree in the combining unit 410 and is combined. Ru.

また、合成器340Bは、RF信号RF3とRF信号RF4を合成する合成部410と、キャリアアンプ310の出力と合成部410との間に直列に接続されたインダクタL2と、ピークアンプ320と合成部410との間に直列に接続されたキャパシタC1と、を含み、インダクタL2はRF信号RF3の位相を略45度遅らせ、キャパシタC1はRF信号RF4の位相を略45度進ませる。これにより、分配器330においてRF信号RF1の位相が略45度進められ、RF信号RF2の位相が略45度遅らせられた場合、合成部410においてRF信号RF3とRF信号RF4の位相差が略0度となって合成される。   In addition, the combiner 340 B combines the RF signal RF 3 and the RF signal RF 4, the inductor L 2 serially connected between the output of the carrier amplifier 310 and the combiner 410, the peak amplifier 320 and the combiner The inductor L2 delays the phase of the RF signal RF3 by about 45 degrees, and the capacitor C1 advances the phase of the RF signal RF4 by about 45 degrees. Thus, when the phase of the RF signal RF1 is advanced by about 45 degrees in the divider 330 and the phase of the RF signal RF2 is delayed by about 45 degrees, the phase difference between the RF signal RF3 and the RF signal RF4 is about 0 in the combining unit 410. And it is synthesized.

また、電源モジュール130Bは、電源電圧Vbattを昇圧又は降圧するバックスイッチングアンプ201と、入力信号の振幅レベルに応じた電圧Vregを出力するリニアアンプ220と、一端がバックスイッチングアンプ201の出力に接続され、他端がリニアアンプ220の出力に接続されたキャパシタC2と、入力信号の帯域幅が第2帯域幅である場合、キャパシタC2の他端を接地に接続するスイッチ回路SW1と、を備える。これにより、一つのキャパシタC2によって、カップリング及びデカップリングの双方の機能を実現することができる。   Also, the power supply module 130 B is connected to the output of the back switching amplifier 201 at one end, with the back switching amplifier 201 that steps up or down the power supply voltage Vbatt, the linear amplifier 220 that outputs the voltage Vreg according to the amplitude level of the input signal. The capacitor C2 has the other end connected to the output of the linear amplifier 220, and the switch circuit SW1 connects the other end of the capacitor C2 to the ground when the bandwidth of the input signal is the second bandwidth. Thereby, one capacitor C2 can realize both coupling and decoupling functions.

また、電源モジュール130Cは、第1制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合、入力信号の振幅レベルの変動に伴って連続的に電源電圧を変動させ、入力信号の帯域幅が第1帯域幅より広く第2帯域幅より狭い第3帯域幅である場合、入力信号の振幅レベルの変動に伴って離散的に電源電圧を変動させてもよい。これにより、送信ユニット100Aに比べてさらに第3帯域幅における電力効率を向上させることができる。   In addition, when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth based on the first control signal, the power supply module 130C continuously varies the power supply voltage with the variation of the amplitude level of the input signal, thereby the input signal The power supply voltage may be discretely fluctuated along with the fluctuation of the amplitude level of the input signal, when the third bandwidth is wider than the first bandwidth and narrower than the second bandwidth. Thereby, the power efficiency in the third bandwidth can be further improved compared to the transmission unit 100A.

また、送信ユニット100Bにおいて、バイアス回路350は、第2制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第2帯域幅である場合及び入力信号の帯域幅が第3帯域幅である場合、キャリアアンプがA級動作又はAB級動作となり、ピークアンプがC級動作となるようにバイアス電流又はバイアス電圧を調整してもよい。これにより、通常の増幅動作を行う場合に比べて、第2帯域幅及び第3帯域幅における電力効率を向上させることができる。   In transmission unit 100B, based on the second control signal, bias circuit 350 generates a carrier amplifier when the bandwidth of the input signal is the second bandwidth and when the bandwidth of the input signal is the third bandwidth. Is a class A operation or a class AB operation, and the bias current or the bias voltage may be adjusted so that the peak amplifier becomes a class C operation. Thereby, power efficiency in the second bandwidth and the third bandwidth can be improved as compared to the case of performing a normal amplification operation.

また、電源モジュール130Dは、第1制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合、入力信号の振幅レベルの変動に伴って離散的に電源電圧を変動させてもよい。これにより、第1帯域幅においてディスクリートレベルET方式に従って電源電圧を生成することができる。   Further, when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth based on the first control signal, the power supply module 130D may vary the power supply voltage discretely along with the variation of the amplitude level of the input signal. . Thereby, the power supply voltage can be generated according to the discrete level ET scheme in the first bandwidth.

また、送信ユニット100Cにおいて、バイアス回路350は、第2制御信号に基づいて、入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合及び入力信号の帯域幅が第2帯域幅である場合、キャリアアンプがA級動作又はAB級動作となり、ピークアンプがC級動作となるようにバイアス電流又はバイアス電圧を調整してもよい。これにより、通常の増幅動作を行う場合に比べて、第1帯域幅及び第2帯域幅における電力効率を向上させることができる。   Further, in transmission unit 100C, based on the second control signal, bias circuit 350 generates a carrier amplifier when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth and when the bandwidth of the input signal is the second bandwidth. Is a class A operation or a class AB operation, and the bias current or the bias voltage may be adjusted so that the peak amplifier becomes a class C operation. Thereby, power efficiency in the first bandwidth and the second bandwidth can be improved as compared to the case of performing a normal amplification operation.

以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。   Each embodiment described above is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting and interpreting the present invention. The present invention can be modified or improved without departing from the gist thereof, and the present invention also includes the equivalents thereof. That is, those in which persons skilled in the art appropriately modify the design of each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in each embodiment and its arrangement, material, conditions, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and may be changed as appropriate. Further, the elements included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations of these are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.

100,100A〜100D…送信ユニット、110…ベースバンド部、120…RF部、130,130A〜130D…電源モジュール、131A〜131D…電源IC、140,140A〜140D…電力増幅モジュール、150…フロントエンド部、160…アンテナ、200…ブーストスイッチングアンプ、201…バックスイッチングアンプ、202…マルチレベルバックスイッチングアンプ、203a〜203d…バックスイッチングアンプ、204a〜204c…スイッチ、205…ドライバIC、210…差動アンプ、220…リニアアンプ、300…ドライバアンプ、310…キャリアアンプ、320…ピークアンプ、330…分配器、340,340A,340B…合成器、350…バイアス回路、400…4分の1波長線路、410…合成部、L1,L2…インダクタ、C1,C2…キャパシタ、SW1…スイッチ回路 100, 100A to 100D ... Transmission unit, 110 ... Base band section, 120 ... RF section, 130, 130A to 130D ... Power supply module, 131A to 131D ... Power supply IC, 140, 140A to 140D ... Power amplification module, 150 ... Front end Part, 160 ... antenna, 200 ... boost switching amplifier, 201 ... back switching amplifier, 202 ... multi-level back switching amplifier, 203a-203d ... back switching amplifier, 204a-204c ... switch, 205 ... driver IC, 210 ... differential amplifier , 220: linear amplifier, 300: driver amplifier, 310: carrier amplifier, 320: peak amplifier, 330: distributor, 340, 340A, 340B: synthesizer, 350: bias circuit, 400: quarter wave Line, 410 ... synthesis unit, L1, L2 ... inductors, C1, C2 ... capacitor, SW1 ... switching circuit

Claims (11)

入力信号の電力を増幅して増幅信号を出力する電力増幅モジュールと、
前記入力信号の帯域幅に応じた第1制御信号に基づいて、前記電力増幅モジュールに電源電圧を供給する電源モジュールと、
を備え、
前記電源モジュールは、前記第1制御信号に基づいて、
前記入力信号の帯域幅が第1帯域幅である場合、前記入力信号の振幅レベルに応じて前記電源電圧を変動させ、
前記入力信号の帯域幅が前記第1帯域幅より広い第2帯域幅である場合、前記電力増幅モジュールの平均出力電力に応じて前記電源電圧を変動させる、
送信ユニット。
A power amplification module that amplifies the power of an input signal and outputs an amplified signal;
A power supply module for supplying a power supply voltage to the power amplification module based on a first control signal according to a bandwidth of the input signal;
Equipped with
The power supply module is configured to receive the first control signal.
If the bandwidth of the input signal is a first bandwidth, the power supply voltage is varied according to the amplitude level of the input signal,
If the bandwidth of the input signal is a second bandwidth wider than the first bandwidth, the power supply voltage is varied according to the average output power of the power amplification module.
Transmission unit.
前記電力増幅モジュールは、
前記入力信号を、第1信号と第2信号に分配する分配器と、
前記第1信号を増幅して第3信号を出力するキャリアアンプと、
前記第2信号を増幅して第4信号を出力するピークアンプと、
前記第3信号と前記第4信号を合成し、前記増幅信号を出力する合成器と、
前記入力信号の帯域幅に応じた第2制御信号に基づいて、前記キャリアアンプ及び前記ピークアンプの各々にバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
を備え、
前記バイアス回路は、前記第2制御信号に基づいて、前記入力信号の帯域幅が前記第2帯域幅である場合、前記キャリアアンプがA級動作又はAB級動作となり、前記ピークアンプがC級動作となるように前記バイアス電流又はバイアス電圧を調整する、
請求項1に記載の送信ユニット。
The power amplification module is
A divider for dividing the input signal into a first signal and a second signal;
A carrier amplifier for amplifying the first signal and outputting a third signal;
A peak amplifier for amplifying the second signal and outputting a fourth signal;
A combiner that combines the third signal and the fourth signal and outputs the amplified signal;
A bias circuit for supplying a bias current or a bias voltage to each of the carrier amplifier and the peak amplifier based on a second control signal corresponding to a bandwidth of the input signal;
Equipped with
When the bandwidth of the input signal is the second bandwidth based on the second control signal, the bias circuit performs the class A operation or the class AB operation of the carrier amplifier, and the peak amplifier performs a class C operation. Adjust the bias current or bias voltage to be
The transmission unit according to claim 1.
前記バイアス回路は、前記第2制御信号に基づいて、前記入力信号の帯域幅が前記第1帯域幅である場合、前記キャリアアンプと前記ピークアンプが等しい動作点において動作するように前記バイアス電流又はバイアス電圧を調整する、
請求項2に記載の送信ユニット。
When the bandwidth of the input signal is the first bandwidth based on the second control signal, the bias circuit operates the bias current or the bias current such that the carrier amplifier and the peak amplifier operate at the same operating point. Adjust the bias voltage,
The transmission unit according to claim 2.
前記バイアス回路は、前記第2制御信号に基づいて、前記入力信号の帯域幅が前記第1帯域幅である場合、前記ピークアンプがオフ状態となるように前記バイアス電流又はバイアス電圧を調整する、
請求項2に記載の送信ユニット。
The bias circuit adjusts the bias current or the bias voltage based on the second control signal such that the peak amplifier is turned off when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth.
The transmission unit according to claim 2.
前記合成器は、
前記第3信号と前記第4信号を合成する合成部と、
前記キャリアアンプの出力と前記合成部との間に直列に接続された4分の1波長線路と、
を含む、
請求項2から4のいずれか一項に記載の送信ユニット。
The synthesizer is
A combining unit that combines the third signal and the fourth signal;
A quarter wavelength line connected in series between the output of the carrier amplifier and the combining unit;
including,
The transmission unit according to any one of claims 2 to 4.
前記合成器は、
前記第3信号と前記第4信号を合成する合成部と、
前記キャリアアンプの出力と前記合成部との間に直列に接続されたインダクタと、
前記ピークアンプと前記合成部との間に直列に接続された第1キャパシタと、
を含み、
前記インダクタは、前記第3信号の位相を略45度遅らせ、前記第1キャパシタは、前記第4信号の位相を略45度進ませる、
請求項2から4のいずれか一項に記載の送信ユニット。
The synthesizer is
A combining unit that combines the third signal and the fourth signal;
An inductor connected in series between the output of the carrier amplifier and the combining unit;
A first capacitor connected in series between the peak amplifier and the combining unit;
Including
The inductor delays the phase of the third signal by about 45 degrees, and the first capacitor advances the phase of the fourth signal by about 45 degrees.
The transmission unit according to any one of claims 2 to 4.
前記電源モジュールは、
所定の電圧を昇圧又は降圧するスイッチングアンプと、
前記入力信号の振幅レベルに応じた前記電源電圧を出力するリニアアンプと、
一端が前記スイッチングアンプの出力に接続され、他端が前記リニアアンプの出力に接続された第2キャパシタと、
前記入力信号の帯域幅が前記第2帯域幅である場合、前記第2キャパシタの前記他端を接地に接続するスイッチ回路と、
を備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載の送信ユニット。
The power supply module is
A switching amplifier that steps up or down a predetermined voltage;
A linear amplifier that outputs the power supply voltage according to the amplitude level of the input signal;
A second capacitor having one end connected to the output of the switching amplifier and the other end connected to the output of the linear amplifier;
A switch circuit that connects the other end of the second capacitor to the ground when the bandwidth of the input signal is the second bandwidth;
Equipped with
The transmission unit according to any one of claims 1 to 6.
前記電源モジュールは、前記第1制御信号に基づいて、
前記入力信号の帯域幅が前記第1帯域幅である場合、前記入力信号の振幅レベルの変動に伴って連続的に前記電源電圧を変動させ、
前記入力信号の帯域幅が前記第1帯域幅より広く前記第2帯域幅より狭い第3帯域幅である場合、前記入力信号の振幅レベルの変動に伴って離散的に前記電源電圧を変動させる、
請求項1に記載の送信ユニット。
The power supply module is configured to receive the first control signal.
When the bandwidth of the input signal is the first bandwidth, the power supply voltage is continuously varied according to the variation of the amplitude level of the input signal,
When the bandwidth of the input signal is a third bandwidth which is wider than the first bandwidth and narrower than the second bandwidth, the power supply voltage is discretely fluctuated according to the fluctuation of the amplitude level of the input signal.
The transmission unit according to claim 1.
前記電力増幅モジュールは、
前記入力信号を、第1信号と第2信号に分配する分配器と、
前記第1信号を増幅して第3信号を出力するキャリアアンプと、
前記第2信号を増幅して第4信号を出力するピークアンプと、
前記第3信号と前記第4信号を合成し、前記増幅信号を出力する合成器と、
前記入力信号の帯域幅に応じた第2制御信号に基づいて、前記キャリアアンプ及び前記ピークアンプの各々にバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
を備え、
前記バイアス回路は、前記第2制御信号に基づいて、
前記入力信号の帯域幅が前記第2帯域幅である場合及び前記入力信号の帯域幅が前記第3帯域幅である場合、前記キャリアアンプがA級動作又はAB級動作となり、前記ピークアンプがC級動作となるように前記バイアス電流又はバイアス電圧を調整する、
請求項8に記載の送信ユニット。
The power amplification module is
A divider for dividing the input signal into a first signal and a second signal;
A carrier amplifier for amplifying the first signal and outputting a third signal;
A peak amplifier for amplifying the second signal and outputting a fourth signal;
A combiner that combines the third signal and the fourth signal and outputs the amplified signal;
A bias circuit for supplying a bias current or a bias voltage to each of the carrier amplifier and the peak amplifier based on a second control signal corresponding to a bandwidth of the input signal;
Equipped with
The bias circuit is configured to generate the second control signal based on the second control signal.
When the bandwidth of the input signal is the second bandwidth and when the bandwidth of the input signal is the third bandwidth, the carrier amplifier is in class A operation or class AB operation, and the peak amplifier is C Adjusting the bias current or bias voltage to achieve a class operation
The transmission unit according to claim 8.
前記電源モジュールは、前記第1制御信号に基づいて、前記入力信号の帯域幅が前記第1帯域幅である場合、前記入力信号の振幅レベルの変動に伴って離散的に前記電源電圧を変動させる、
請求項1に記載の送信ユニット。
The power supply module discretely varies the power supply voltage according to the fluctuation of the amplitude level of the input signal when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth based on the first control signal. ,
The transmission unit according to claim 1.
前記電力増幅モジュールは、
前記入力信号を、第1信号と第2信号に分配する分配器と、
前記第1信号を増幅して第3信号を出力するキャリアアンプと、
前記第2信号を増幅して第4信号を出力するピークアンプと、
前記第3信号と前記第4信号を合成し、前記増幅信号を出力する合成器と、
前記入力信号の帯域幅に応じた第2制御信号に基づいて、前記キャリアアンプ及び前記ピークアンプの各々にバイアス電流又はバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
を備え、
前記バイアス回路は、前記第2制御信号に基づいて、前記入力信号の帯域幅が前記第1帯域幅である場合及び前記入力信号の帯域幅が前記第2帯域幅である場合、前記キャリアアンプがA級動作又はAB級動作となり、前記ピークアンプがC級動作となるように前記バイアス電流又はバイアス電圧を調整する、
請求項10に記載の送信ユニット。
The power amplification module is
A divider for dividing the input signal into a first signal and a second signal;
A carrier amplifier for amplifying the first signal and outputting a third signal;
A peak amplifier for amplifying the second signal and outputting a fourth signal;
A combiner that combines the third signal and the fourth signal and outputs the amplified signal;
A bias circuit for supplying a bias current or a bias voltage to each of the carrier amplifier and the peak amplifier based on a second control signal corresponding to a bandwidth of the input signal;
Equipped with
The bias circuit is configured such that, based on the second control signal, when the bandwidth of the input signal is the first bandwidth and when the bandwidth of the input signal is the second bandwidth, the carrier amplifier The bias current or bias voltage is adjusted such that the class A operation or the class AB operation is performed, and the peak amplifier becomes a class C operation.
The transmission unit according to claim 10.
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