JP3158776B2 - 通信機 - Google Patents

通信機

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低消費電力の電力増幅
装置を用いた通信機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、自動車電話、携帯電話をはじめと
する、陸上移動体通信で、加入者数の増大により現行周
波数帯では無線波数が不足してきている。そこで、いく
つかの新しいサービスの開始が次々に決定されている。
これらのサービスは、いずれもデジタル通信であり、時
分割多重方式で、準マイクロ波帯（０．８ＧＨｚ〜２Ｇ
Ｈｚ）を使用していることが共通している。
【０００３】このような移動体通信端末は、主に携帯性
が重視されていることから、小型化は必須であり、従っ
て、そこに使用される電子部品はＩＣ化が重要な課題と
なっている。さらに、電池駆動は必須のため、無充電時
間をより長くするために、電源電流を少なくすることが
重要な条件である。
【０００４】電源電流の内、送信段の電力増幅集積回路
での消費量が、他に比して非常に多く、この部分での消
費を低減することが、重要な課題となっている。
【０００５】従来のこの種の移動体通信端末は、例えば
図３に示す構成となっている。なお同図に示した装置は
時分割多重通信システムに用いられている装置の構成の
１例である。電力増幅器ＰＡの電源端子と電源との間に
は、リレーが接続されている。時分割多重であるため、
主制御部からの制御信号で、これらのリレーを断続し、
自端末に割当てられた時間スロットのみ、電力増幅器Ｐ
Ａを動作させることにより、電源電流を低減している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の移動体
通信端末は、次に示す２つの重大な欠陥を有していて
る。
【０００７】第１の欠陥は、電力増幅器ＰＡの電源電圧
をオン、オフさせていることである。電源端子には、多
くのキャパシタが挿入されており、高速でのオン、オフ
は出来ない。そで、隣接するタイムスロットでのオン、
オフをすることになるが、その間、電力増幅器ＰＡに無
効な多くの電源電流が流れ続けており、電源電流の節約
が損なわれると言う、重大な欠点が生じる。
【０００８】第２の欠陥は、自分のタイムスロット内で
は、送信電力の大小に拘らず、電力増幅器ＰＡで消費さ
れる電力は一定であるということである。携帯電話のよ
うに常に送信出力を変化させているシステムでは、平均
的な送信出力は小さい。然るに、電力増幅器ＰＡの消費
する電力は常に一定であるから、平均効率は低下するこ
とになり、無駄に消費される電源電流が増加すると言う
重大な欠陥を有する。
【０００９】本発明は上述の点に鑑み、無駄に消費され
る電力を極力少なくした通信機を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の通信機は主制御
部から供給される高周波信号が入力する入力端子と、ゲ
ートバイアス電圧が印加されるゲートバイアス端子を備
えた接合型ガリウム砒素電界効果トランジスタを用いた
半導体電力増幅集積回路部と、前記高周波信号の一部を
取り出して直流検波し、直流電圧を出力する検波部と、
該直流電圧を入力し電圧変換してゲートバイアス電圧を
発生するバイアス発生部と、第１入力に前記バイアス電
圧を入力し、第２入力に主制御部からの制御信号を入力
し、これらを加算して、半導体電力増幅集積回路のゲー
トバイアス端子に印加する加算器と、を具備したことを
特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明の通信機は、高周波信号を検波した信号
でゲートバイアスを制御しているので携帯用電話で通話
がとぎれた時等の使われていない期間の消費電力が少な
い。
【００１２】また、自分のチャンネルでないときは電力
増幅器が動作しないように制御しているので電力消費が
少ない。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図１は本発明通信機の１例を説明
する図であり、時分割多重通信システムの送信部を示し
ている。本実施例において用いられている電力増幅器１
は、例えば図２に示す如く接合型ガリウム砒素電界効果
トランジスタ（ＧａＡｓ ＪＦＥＴ，以下特に必要がな
い限り単にＪＦＥＴと云う）を多段接続して増幅回路を
形成し、正の電源に接続して動作させるようになってい
る。
【００１４】各増幅段間はカップリングコンデンサ７，
１０で結合し直流的にみて各段を独立させるとともに、
位相調整兼インピーダンス整合回路（２８と２９、又は
３０と３１）を設けることにより、信号の位相調整を行
って発振を防止している。
【００１５】これによって、各増幅段のＪＦＥＴの増幅
度を大きくしても回路は安定な動作をするので、１段当
りの増幅度を大きくし、増幅段の数を減らすことがで
き、従って、集積回路を小型にでき、消費電力も少なく
てすむ。
【００１６】また、この半導体電力増幅集積回路は、他
の回路との接続が容易となるように、入力インピーダン
ス整合回路（１〜４）、及び出力インピーダンス整合回
路（１３〜１５）が設けられる。
【００１７】電源接続端子２４は、引き出しワイヤの浮
遊容量による影響を除くためバイパス・コンデンサ１９
〜２１を設ける。それによって電源との接続が容易にな
り、量産に適するように作られている。
【００１８】初段増幅器８には２重ゲートの接合型 Ｇ
ａＡｓ ＦＥＴを用い、その第２ゲート電極の印加電圧
を外部取出し制御端子２３から制御して本発明電力増幅
器の利得制御を行なえるようになっている。
【００１９】各増幅段のＪＦＥＴの動作点を決めるため
のゲートバイアス端子を設け、外部から動作点を制御で
きるようにし、前段は直線性の良好なＡ級で動作させ、
後段は消費電力の少ないＡＢ級で動作させる等の制御が
できるように、複数のゲートバイアス端子を設けること
もできる。
【００２０】図１に戻って送信部の説明をすると、主制
御部４から供給される高周波信号は、半導体電力増幅集
積回路部（以下、電力増幅器と云う）１に供給され、該
電力増幅器１で増幅されて送信アンテナ６へ出力され
る。
【００２１】他方、前記主制御部４から供給された高周
波信号の一部は検波部２に供給され直流検波され、直流
電圧を出力する。この電圧はゲートバイアス発生部３に
供給され、ゲートバイアス電圧を発生する。
【００２２】ゲートバイアス電圧は、加算器５の第１入
力に印加され、該加算器５の第２入力には前記主制御部
４からの制御電圧が印加される。
【００２３】加算器５の出力端子は、前記電力増幅部１
のゲートバイアス端子に接続されている。
【００２４】次に、このように構成された本実施例通信
機の送信部の動作について説明する。
【００２５】主制御部４から出力された高周波信号は、
電力増幅器１と検波部２に入力され、電力増幅器１に入
力された高周波信号は、増幅されて、後段の送信アンテ
ナに送り出される。
【００２６】他方、検波部２に入力された信号は、そこ
で直流検波され、直流電圧を発生し、この直流電圧がバ
イアス発生部３に入力される。バイアス発生部３は前記
直流電圧を電圧変換して、加算器５の第１入力に印加す
る。
【００２７】加算器５の第２入力には主制御部４から制
御信号が入力されるが、この制御信号は、自分のタイム
スロットのときは、高レベルにあるので、加算器５の出
力に現われるゲートバイアス電圧は電力増幅器１の動作
範囲に入るようになる。
【００２８】このとき、主制御部４からの高周波信号電
力が小さければ、バイアス発生部３の出力である直流電
圧は低くなるので、電力増幅器１のゲートバイアス電圧
も低くなり、電力増幅器１の電源電流を少なくする。
【００２９】もし、主制御部４からの高周波信号電力が
大きければ、バイアス発生部３の出力電圧は高くなり、
従って、電力増幅器１のゲートバイアス電圧も高くなる
から、電力増幅器１の電源電流は多くなる。
【００３０】上述の動作により、送信出力が小さいとき
には電力増幅器１の電源電流が小さくなって、効率の低
下がなくなる。
【００３１】次に、自分以外のタイムスロットにおいて
は、前記制御信号電圧が電力増幅器に使用しているＧａ
Ａｓ ＪＦＥＴのピンチオフ電圧より低くなるように選
んでいるので、加算器５から供給される電力増幅器１の
ゲートバイアス電圧は低く、電力増幅器１のＪＦＥＴは
オフ状態になる。これにより、電力増幅器１に流れる電
源電流がゼロになる。
【００３２】上述のとおり、本発明通信機は、通信中は
電力増幅器が動作し、通信をしていない時は電力増幅器
が動作しないようになっているので電力の消費が少な
い。
【００３３】
【発明の効果】本発明の電力増幅装置は、送信中であっ
ても、送信出力に応じて電源電流を増減できるので、常
に効率の高い状態で使用できる。また、時分割多重シス
テムでは、ゲートバイアス端子の電圧を変えることでオ
ン、オフできるので高速であり、隣接するタイムスロッ
トでの無駄な電流を流さなくてよい。以上の利点は、電
力増幅集積回路を携帯電話に用いる際に絶大な効果をも
たらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明通信機に用いる半導体電力増幅集積回路
の１例を示す回路図である。
【図３】従来の通信機を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 半導体電力増幅集積回路 ２ 検波部 ３ ゲートバイアス発生部 ４ 主制御部 ５ 加算器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−268141（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−335975（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−220920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−62746（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−345330（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−53881（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−154321（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−212011（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−290335（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38 H04B 1/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主制御部から供給される高周波信号が入
    力する入力端子と、ゲートバイアス電圧が印加されるゲ
    ートバイアス端子を備えた接合型電界効果トランジスタ
    を用いた半導体電力増幅集積回路部と、 前記高周波信号の一部を取り出して直流検波し、直流電
    圧を出力する検波部と、 該直流電圧を入力し電圧変換してゲートバイアス電圧を
    発生するバイアス発生部と、 第１入力に主制御部からの制御信号を入力し、第２入力
    に前記バイアス電圧を入力し、これらを加算して、前記
    半導体電力増幅集積回路のゲートバイアス端子に印加す
    る加算器と、 を具備したことを特徴とする通信機。
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