JP3870212B2 - 移動無線送信機を２つの変調モード間で切り換えるための回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、変調モードＥＤＧＥおよびＧＭＳＫに対して設計されている移動通信機器の送信機の作動を調整するための回路装置であって、
電力増幅器を備え、該電力増幅器は該移動通信機器のアンテナに対する出力信号を供給し、
位相調整器を備え、該位相調整器は前記電力増幅器の出力信号に対する目標信号が供給される位相コンパレータと、該電力増幅器の出力信号の位相位置を整合させて、電力増幅器の出力信号の位相位置を調整するための電圧制御発振器とを有しており、
振幅調整器を備え、該振幅調整器は電力増幅器の出力信号に対する目標信号が供給される振幅コンパレータと、電力増幅器の出力信号の振幅を整合されて、電力増幅器の出力信号の振幅を調整するための、バッテリーによって給電されるバッテリー電圧変調器とを有しており、
電力増幅器の出力信号に対する実時点の測定値を位相コンパレータおよび振幅コンパレータに帰還結合するための帰還結合線路を備え、該帰還結合線路はベースバンドチップから操作信号を用いて制御される、アンテナの出力電力を調整設定するための調整設定可能な増幅器を有している
そういう形式の回路装置に関する。

この種の回路装置は従来技術において変調モードＥＤＧＥに対しても変調モードＧＭＳＫに対しても使用され、その際回路装置は変調モードＥＤＧＥおよびＧＭＳＫに関連しては可変ではなく構成されている。まず、公知の回路装置の機能の仕方を図２に基づいて説明する。その際、この種の回路装置を備えている送信機は一般に所謂「ポラーループ送信機」（“Polar Loop Sender”）と称される。

図２から読み取れるように、目標電圧信号Ｕｓは位相コンパレータ１の入力側にも振幅コンパレータ２の入力側にも供給される。位相コンパレータ１および振幅コンパレータ２のそれぞれ第２の入力側には出力電圧Ｕａが加わるが、出力電圧Ｕａに対する減衰度、ひいては振幅調整回路に対する増幅係数Ｕａ／Ｕｓを決定する調整設定可能な増幅器４が中間介挿されている。すなわち、調整可能な増幅器４の減衰度によって、アンテナに供給される出力電力が調整設定される。

調整設定可能な増幅器４は、回路装置が属している移動通信端末機器のベースバンドチップによって制御され、その際調整設定可能な増幅器４に加わる操作信号Ｒは、移動無線ネットワークの基地局のように、移動通信端末機器の遠隔局の電力要求に基づいて選択するようになっている。

位相コンパレータ１の出力信号は電圧制御される発振器５に供給される。発振器の出力信号Ｕｉｎは電力増幅器３の入力側に加わり出力信号Ｕａの位相位置が目標電圧Ｕｓの位相位置に整合されるようにする。

実際には大抵は積分形の誤差増幅器である振幅コンパレータ２の出力信号はバッテリー電圧変調器６の入力側に加わる。バッテリー電圧変調器はバッテリーＵｂａｔｔないし移動通信端末機器の蓄電池から給電される。バッテリー電圧変調器６の出力信号は電圧信号Ｕａの振幅が目標信号Ｕｓの振幅に、調整設定可能な増幅器４による減衰を考慮した上に整合されるようにするために用いられる。

図２に図示されている回路装置では、出力電圧Ｕａに対する電力増幅器３の出力側から調整設定な増幅器４を介して位相コンパレータ１および振幅コンパレータ２のそれぞれの入力側に至る帰還結合線路が設けられている。

バッテリー電圧変調器６は電力増幅器３の給電電圧Ｕｃ、従って電力増幅器３の出力電圧信号Ｕａに対する包絡線に直接影響を及ぼす。

上に説明した回路装置はその作動を、ＥＤＧＥないしＧＭＳＫのような異なっている変調モードに最適化するための可変性を持ち合わせていない。これらの変調モードは移動無線技術の分野の技術者にはよく分かっている。詳細を知りたければ専門書“Mobilfunknetze und ihre Protokolle 1”（B. Walke 著、第３版、２００１年、B. G. Teubner 社刊）が参考になる。

電力増幅器３の線形化のために用いられる従来技術による回路装置は使用時にＥＤＧＥ変調モードに対してもＧＭＳＫ変調モードに対しても以下の欠点を有している：送信機のエラーのない機能を保証するために、電力増幅器３からアンテナ７に供給される電力Ｐａ、従って出力電圧Ｕａはいつでも、供給可能な最大出力電力Ｐｍａｘより下方になければならない。例えばこの供給可能な最大出力電力Ｐｍａｘが利用可能な蓄電池電圧の低下の結果として出力電圧Ｕａに対して調整に基づいて選択すべき値以下に低下すると、振幅調整器はその調整ストッパに達する。この不都合な作動状態において調整回路不安定性および飽和効果が切換および変調スペクトルの劣化を招来することがある。タイムキーピング問題が発生する可能性もある。その理由は、調整ストッパに達した後、振幅コンパレータは、出力電力Ｐａが例えば送信時間スロットの終了時に下げられるべきである場合に、飽和作動を離れるためにある程度の時間を必要とするからである。従って調整ストッパへの到達およびそこからの離脱も出力電力Ｐａの時間的な経過、従ってスイッチングスペクトルに不都合な効果を招来し、この場合当該の移動無線標準に対して予め定められている電力限界値が守られないことすらある。

これまで調整ストッパを回避するために、電力増幅器３の相応の回路選定によって利用可能な出力電力Ｐｍａｘに対する十分に高い余裕度が実現された。しかしこのために部品のコストは高くなりおよび／または蓄電池容量の一層迅速な消費により移動通信端末機器の早期の遮断が生じることになる。後者の不都合さに対処するのは一層大きくかつ一層高価な蓄電池を使用するほか手だてがない。

このことから出発して本発明の課題は、冒頭に述べた回路装置を、それが２つのモードＥＤＧＥおよびＧＭＳＫに対して経済的により効果的であるように発展させることである。

この課題は冒頭に述べた形式の回路装置において、ＥＤＧＥモードに対する第１の位置においてバッテリー電圧変調器の入力側を振幅コンパレータの出力側に接続しかつＧＭＳＫモードに対する第２の位置において調整設定な増幅器の操作信号をバッテリー電圧変調器の入力側に直接加えるように接続形成されている切換スイッチが設けられているようにしたことによって解決される。

従って切換スイッチの挿入により、送信機のＧＭＳＫモードにおいて振幅調整器が使用されないということになる。しかも調整設定な増幅器に対する操作信号はバッテリー電圧変調器に直接供給されるので、それはバッテリー電圧変調器に対する操作信号として用いられる。このようにして、ＧＭＳＫモードにおいて振幅調整器に対する調整ストッパの到達は効果的に回避される。ＧＭＳＫ変調モードにおいて振幅変調が設定されておらず、専ら位相変調が行われるようになっている理由から振幅調整を行わなくともいいのである。

調整設定な増幅器は電力増幅器の出力電圧、従って出力電力を上げるまたは下げるように作用することができ、その際調整設定な増幅器の調整設定は申し分ない精度で制御することができる。

有利には、位相コンパレータの入力側を第１の位置において電力増幅器の出力側に接続しかつ第２の位置において発振器の出力側に接続するように接続形成されている第２の切換スイッチが設けられている。その際ＥＤＧＥモードにおいて第２の切換スイッチはその第１の位置をとり、一方ＧＭＳＫモードにおいて第２の切換スイッチはその第２の位置をとるようになっていれば有利である。それは、ＥＤＧＥモードにおいて振幅変調が行われるようになっているということに基づいている。電力増幅器の位相特性は通例振幅に依存しているので、出力信号は位相歪を強く受けている。この誤差を取り除くために、出力電圧Ｕａの位相誤差は位相調整器によって補正されなければならない。

ＧＭＳＫモードにおいてこの補正は必要ない。ここでは、発振器の出力信号を帰還させることで十分である。

この場合には、位相調整器が電力増幅器に対するその減結合によって今や比較的に、アンテナによって受信される障害信号に対する影響を一層受けにくくなり、これによりその他の場合には、電力増幅器からアンテナに至る線路の付加的な減衰素子のような、障害信号を抑圧するために必要な付加的な手段を省略することができるという利点が生じる。

本発明の別の利点は全体的に、従来技術においても設けられているバッテリー電圧変調器が電力増幅器の出力電力に対する調整操作素子として使用される点にある。すなわち、２つの切換スイッチを設けることによって、公知の回路装置に対して構成部品に対したコストをかけずとも２つの変調モードＧＭＳＫおよびＥＤＧＥに対してそれぞれ最適化された送信機モードを選択することができる。

次に本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。その際：
図１は、ＥＤＧＥ変調モードとＧＭＳＫ変調モードとの間で切換可能であるポラーループ送信機の回路装置を示し、
図２は、従来技術によるポラーループ送信機の回路を示している。

図２は、本発明が出発点としている従来技術を概観するために既に上で詳細に説明したとおりである。

本発明の回路装置は、従来技術の回路装置と同一の主要コンポーネント、すなわち位相コンパレータ１１、振幅コンパレータ１２、電力増幅器１３、調整設定可能な増幅器１４、電圧制御される発振器１５、バッテリー電圧変調器１６およびアンテナ１７を含んでいる。

位相コンパレータ１１も振幅コンパレータ１２にも入力信号として目標電圧Ｕｓが供給される。更に、電力増幅器１３の出力電圧Ｕａに対する現在の測定値は基本的に位相コンパレータ１１および振幅コンパレータ１２のそれぞれの入力側に帰還結合される。しかし本発明によれば従来技術に比べて、第１の位置と第２の位置との間で切り換えられる切換スイッチＳ１が設けられている。

スイッチＳ１の位置は、どちらの信号がバッテリー電圧変調器１６の入力側に加えられるのかを決定する。ＧＭＳＫモードではスイッチＳ１はその第１の位置をとる。つまりこの位置では調整設定可能な増幅器１４に対する操作信号Ｒ１がスイッチＳ１を介してバッテリー電圧変調器１６の入力側に直接加わり、その結果このモードでは電力増幅器１３の出力信号Ｕａに対する振幅調整は行われない。むしろ調整設定可能な増幅器１４に対する操作信号Ｒ１はバッテリー電圧変調器１６に対する操作信号として直接作用する。このようにして振幅調整器の調整ストッパは回避される。ＧＭＳＫモードにおいては振幅調整が行われないからである。

移動通信端末機器の構成部分である送信機がＥＤＧＥ変調モードによって作動されるとき、スイッチＳ１はその第２の位置をとる。この位置では振幅コンパレータ１２の出力信号はバッテリー電圧変調器１６の入力側に直接加わる。切換スイッチＳ１のこの位置において振幅調整は、従来技術に相応している図２の回路装置の場合とまさしく同じように利用される。

更に、図１の回路装置において、第２の切換スイッチＳ２が設けられている。このスイッチは更に、どちらの信号が、位相コンパレータ１１の、信号値が目標電圧信号Ｕｓと比較されるようになっている方の入力側に加わるのかを決定する。ＥＤＧＥ変調モードでは切換スイッチＳ２は第１の位置をとり、すなわちここでは電力増幅器１３の出力電圧ないし出力信号が位相コンパレータ１１および、積分動作する誤差増幅器である振幅コンパレータ１２のそれぞれの入力側に帰還結合され、その結果出力電圧信号Ｕｓの位相に対する調整は電圧制御される発振器５を用いて、従来技術に相応している図２の回路装置の場合と同じ手法において行われる。

これに対して切換スイッチＳ２はＧＭＳＫ変調モードでは第２の位置をとり、ここでは発振器１５の出力信号が位相コンパレータ１１の入力側に直接帰還結合され、その際この入力側に加わる信号は位相コンパレータ１１を用いて電圧目標信号Ｕｓと比較される。

これまで行ってきた説明から、図１において切換スイッチＳ１およびＳ２は、ＧＭＳＫ変調モードが生じている送信機の作動に対して必要である位置に示されていることが分かる。

従来技術による回路装置と比較して、図１の回路装置でも、電力増幅器１３の出力側から調整設定な増幅器１４および切換スイッチＳ２を介して位相コンパレータ１１および振幅コンパレータ１２の当該の入力側に通じている帰還結合線路が設けられている。本発明の回路装置では、発振器１５の出力側から切換スイッチＳ２に導かれている付加的な帰還結合線路が設けられている。ここに、調整設定な増幅器（ＶＧＡ＝variable gain amplifier）１４（ＥＤＧＥ）ないしバッテリー電圧変調器１６（ＧＭＳＫ）に対する操作信号が供給される別の付加的な線路は調整設定な増幅器１４から切換スイッチＳ１に延在している。

本発明の利点は、ＧＳＭＫおよびＥＤＧＥに対するそれぞれの標準において定められている出力電力が考慮されるとき特別明らかになる。ＧＭＳＫに対する最大の出力電力は＋３３ｄＢｍである。ＥＤＧＥ変調モードに対する当該の値は＋３０ｄＢｍ_ｐｅｐである。この限りにおいて、ＧＭＳＫモードに対してもＥＤＧＥモードに対しても構想されているマルチモード機器はＥＤＧＥモードに対して既に３ｄＢの出力電力余裕度を有しており、このことは通例、ＥＤＧＥモードにおける送信機の障害のない機能に対して十分である。

切換スイッチＳ１を設けて、バッテリー電圧変調器１６を調整設定な増幅器１４の出力信号によって直接制御することによって、ＧＭＳＫモードに対するこれ以上高い余裕度が回避される。送信機の出力電力の調整設定はバッテリー電圧変調器１６の簡単な制御によって十分な精度で実施することができる。

ＥＤＧＥ変調モードとＧＭＳＫ変調モードとの間で切換可能であるポラーループ送信機の回路装置の略図。

従来技術によるポラーループ送信機の回路略図。

Claims (5)

1. 変調モードＥＤＧＥおよびＧＭＳＫに対して設計されている移動通信機器の送信機の作動を調整するための回路装置であって、
   電力増幅器（１３）を備え、該電力増幅器は該移動通信機器のアンテナ（１７）に対する出力信号を供給し、
   位相調整器を備え、該位相調整器は前記電力増幅器（１３）の出力信号が供給される位相コンパレータ（１１）と、該電力増幅器（１３）の出力信号の位相位置を整合させて、電力増幅器（１３）の出力信号の位相位置を調整するための電圧制御発振器（１５）とを有しており、
   振幅調整器を備え、該振幅調整器は電力増幅器（１３）の出力信号に対する目標信号が供給される振幅コンパレータ（１２）と、電力増幅器（１３）の出力信号の振幅を整合させて電力増幅器（１３）の出力信号の振幅を調整するための、バッテリーによって給電されるバッテリー電圧変調器（１６）とを有しており、
   電力増幅器（１３）の出力信号に対する実時点の測定値を位相コンパレータ（１１）および振幅コンパレータ（１２）に帰還結合するための帰還結合線路を備え、該帰還結合線路はベースバンドチップから調整操作信号（Ｒ１）を用いて制御される、アンテナの出力電力を調整設定するための調整設定可能な増幅器（１４）を有している
   そういう形式の回路装置において、２つの変調モードＥＤＧＥおよびＧＭＳＫに対する回路装置を一層経済的に構成しようと
   ＥＤＧＥモードに対する第１の位置においてバッテリー電圧変調器（１６）の入力側を振幅コンパレータ（１２）の出力側に接続しかつＧＭＳＫモードに対する第２の位置において調整設定な増幅器（１４）の操作信号をバッテリー電圧変調器（１６）の入力側に直接加えるように接続形成されている切換スイッチ（Ｓ１）が設けられている
   ことを特徴とする回路装置。
2. 前記調整設定な増幅器（１４）は電力増幅器（１３）の出力信号の振幅を上げる／下げるように設定されている
   請求項１記載の回路装置。
3. 位相コンパレータ（１１）の入力側を第１の位置において電力増幅器（１３）の出力側に接続しかつ第２の位置において発振器（１５）の出力側に接続するように接続形成されている第２の切換スイッチ（Ｓ２）が設けられている
   請求項１または２記載の回路装置。
4. ＥＤＧＥモードにおいて第２の切換スイッチ（Ｓ２）はその第１の位置をとる
   請求項３記載の回路装置。
5. ＧＭＳＫモードにおいて第２の切換スイッチ（Ｓ２）はその第２の位置をとる
   請求項３または４記載の回路装置。

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