JP7015743B2 - 無線送信装置および無線通信装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施態様に係る無線送信装置の構成例を示す図である。
ここで、Cpは単位増幅器のもつ単位寄生容量、Nは単位増幅器の総数、nはD級増幅動作を行う単位増幅器の総数である。式の単純化のために、単位増幅器はすべて同様のサイズとした。
また、寄生容量によって発生する単位増幅器のチャージロスPlossは以下の式2の様に表すことができる。
ここで、VDDはD級増幅器に供給される電源電圧値、fは入力信号周波数である。
ここで、Cuは、図1や図2に示す第1ないし第N出力容量素子C1~Cnの容量値である。また、Cpは、図3に示されるように、単位増幅器(SWAmp1~SWAmpn)のもつ単位寄生容量である。すなわち、Cpは、図3で説明されたように、単位増幅器(SWAmp1~SWAmpn)のインバータ回路INVを構成するPチャネルMOSFET(PM)のソース・ドレイン間およびNチャネルMOSFET(NM)のソース・ドレイン間に起因する寄生容量である。
ここで、Poutは送信電力、Pswは寄生容量によって発生する単位増幅器のチャージロスである。
実施例2において、D級増幅動作を行う第1ないし第N単位増幅回路SWAmp1~SWAmpnのサブ出力端子OUT1~OUTnから見たインピーダンス(Zout)を、第1ないし第N出力容量素子C1~Cnの容量値の調整によって高めることができるため、電力効率を改善することが可能である。
次に、パワーアンプPAの変形例を説明する。変形例1および変形例2のパワーアンプ(PAa、PAb)は、実施態様で説明された増幅回路DPA、実施例1および実施例2で説明されたパワーアンプ(PA、PA1、PA2)に適用可能である。
図10は、変形例1に係るパワーアンプの構成例を示す図である。変形例1に係るパワーアンプPAaでは、第1ないし第N単位増幅回路SWAmp1~SWAmpnを構成するPチャネルMOSFET(PM)とNチャネルMOSFET(NM)のトランジスタサイズ(MOSFETのゲート幅W)をすべて同じ(×a)にし、第1ないし第N出力容量素子C1~Cnのサイズをそれぞれ異ならせた構成である。
図11は、変形例2に係るパワーアンプの構成例を示す図である。変形例2に係るパワーアンプPAbでは、第1ないし第N単位増幅回路SWAmp1~SWAmpnを構成するPチャネルMOSFET(PM)とNチャネルMOSFET(NM)のトランジスタサイズ(MOSFETのゲート幅W)をそれぞれ異ならせ、かつ、第1ないし第N出力容量素子C1~Cnのサイズ(容量値または静電容量値)をそれぞれ異ならせた構成である。
図13は、変形例3に係る第1単位増幅器と第1選択回路の構成例を説明する図である。図13(A)は、第1単位増幅器と第1選択回路の構成例を示す回路図である。図13(B)は、第1単位増幅器内のインバータ回路INVの構成例を示す回路図である。図13(C)は、図13(A)に示す第1単位増幅器と第1選択回路の動作状態を示す図である。図13には、例示的に、第1単位増幅器SWAmp1と第1選択回路Sel1の回路構成が示される。第2ないし第N単位増幅回路SWAmp2~SWAmpnおよび第2ないし第N選択回路Sel2~Selnの構成は、図13に示す第1単位増幅器SWAmp1と第1選択回路Sel1と同様に構成することができる。
10:無線通信装置
20:半導体装置(IC)
22:信号処理装置
24:電源回路
30:電源装置
DPA:増幅回路
MT:整合調整回路
PA、PA1、PA2:パワーアンプ
SWAmp1~SWAmpn:第1ないし第N単位増幅器
C1~Cn:第1ないし第N出力容量素子
en1~enn:制御信号
VCO:変調信号発生回路
SSC:信号選択回路
CNT:制御回路
Sel1~Seln:第1ないし第N選択回路
BLN:平衡―不平衡変換回路
PM:PチャネルMOSFET
NM:NチャネルMOSFET
SW:スイッチ
Claims (15)
- 入力端子と、
複数の制御端子と、
増幅回路と、
入力と出力とを有する整合回路と、
前記整合回路の前記出力に接続された出力端子と、を備え、
前記増幅回路は、
複数の単位増幅器と、
複数の容量素子と、を含み、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、サブ入力端子と、サブ制御端子と、サブ出力端子と、を含み、
前記サブ入力端子は、前記入力端子に接続され、
前記サブ制御端子は、前記複数の制御端子内の対応する制御端子に接続され、
前記サブ出力端子は、前記複数の容量素子内の対応する容量素子を直列に介して、前記整合回路の前記入力に接続され、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、トライステート型のD級増幅器を含み、
前記複数の単位増幅器のおのおのの前記サブ出力端子は、前記サブ制御端子に供給される制御信号および前記サブ入力端子に供給される入力信号に基づいて、ローレベル状態、ハイレベル状態、または、ハイインピーダンス状態とされ、
前記出力端子から出力される出力信号の電力は、前記制御信号に基づいて制御され、
複数の選択回路を有する信号選択回路を含み、
前記複数の選択回路のおのおのは、
前記入力端子に接続された入力と、
前記複数の単位増幅器内の対応する単位増幅器の前記サブ入力端子に接続された出力と、
前記対応する単位増幅器の前記サブ制御端子に接続された制御入力と、を含み、
前記複数の選択回路のおのおのは、前記制御信号に基づいて、前記入力端子と前記出力との間を接続する第1状態と、前記入力端子と前記出力との間を遮断する第2状態と、を含む、無線送信装置。 - 請求項1の無線送信装置において、さらに、
変調信号発生回路と、
制御回路と、を有し、
前記変調信号発生回路は、送信データに基づいて、高周波(RF)変調信号を、前記入力端子に供給し、
前記制御回路は、前記複数の制御端子に、前記制御信号を供給する、無線送信装置。 - 請求項2の無線送信装置において、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、トランジスタによって構成され、
前記複数の単位増幅器を構成する前記トランジスタのサイズと前記複数の容量素子の静電容量値との間には、前記トランジスタの前記サイズが大きい程、前記静電容量値が大きくなる関係を有する、無線送信装置。 - 請求項2の無線送信装置において、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、PチャネルMOSFETと、NチャネルMOSFETと、スイッチと、を含み、
前記PチャネルMOSFETのソース・ドレイン経路と前記NチャネルMOSFETのソース・ドレイン経路とスイッチとが、第1参照電位と前記第1参照電位より低い電圧とされる第2参照電位との間に直列に接続される、無線送信装置。 - 請求項4の無線送信装置において、
前記PチャネルMOSFETの前記ソース・ドレイン経路は、前記第1参照電位と前記NチャネルMOSFETの前記ソース・ドレイン経路との間に接続され、
前記スイッチは、前記NチャネルMOSFETの前記ソース・ドレイン経路と前記第2参照電位との間に接続される、無線送信装置。 - 請求項2ないし請求項5のいずれか一項に記載の無線送信装置と、
前記無線送信装置に電源電位を供給する電源回路と、
前記送信データと送信電力制御値とを供給する信号処理装置と、を含み、
前記電源回路は、前記送信電力制御値に基づいて、前記電源電位を可変に制御し、
前記制御回路は、前記送信電力制御値に基づいて、前記制御信号を生成する、
無線通信装置。 - 請求項6の無線通信装置において、
前記電源回路は、振幅変調データを供給される、無線通信装置。 - 送信データに基づいて、正側高周波変調信号と負側高周波変調信号とを出力する変調信号発生回路と、
前記正側高周波変調信号を入力され、正側出力信号を出力する第1パワーアンプと、
前記負側高周波変調信号を入力され、負側出力信号を出力する第2パワーアンプと、
前記正側出力信号と前記負側出力信号とを入力される平衡―不平衡変換回路と、
前記平衡―不平衡変換回路の出力に接続される整合回路と、
前記整合回路の出力に接続された出力端子と、
複数の制御信号を出力する制御回路と、を含み、
前記第1パワーアンプと第2パワーアンプのおのおのは、
複数の単位増幅器と、
複数の容量素子と、を含み、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、サブ入力端子と、サブ制御端子と、サブ出力端子と、を含み、
前記サブ入力端子は、前記正側高周波変調信号または前記負側高周波変調信号を入力され、
前記サブ制御端子は、対応する制御信号を入力され、
前記サブ出力端子は、対応する容量素子を直列に介して、前記平衡―不平衡変換回路の入力に接続され、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、トライステート型のD級増幅器を含み、
前記複数の単位増幅器のおのおのの前記サブ出力端子は、前記サブ制御端子に供給された前記対応する制御信号および前記サブ入力端子に供給される前記正側高周波変調信号または前記負側高周波変調信号に基づいて、ローレベル状態、ハイレベル状態、または、ハイインピーダンス状態とされる、
無線送信装置。 - 請求項8の無線送信装置において、
前記出力端子から出力される出力信号の電力は、前記複数の制御信号に基づいて制御される、無線送信装置。 - 請求項8の無線送信装置において、
前記第1パワーアンプと第2パワーアンプのおのおのは、複数の選択回路を有する信号選択回路を含み、
前記複数の選択回路のおのおのは、
前記正側高周波変調信号または前記負側高周波変調信号を供給される入力と、
前記複数の単位増幅器内の対応する単位増幅器の前記サブ入力端子に接続された出力と、
前記対応する単位増幅器の前記サブ制御端子に接続された制御入力と、を含み、
前記複数の選択回路のおのおのは、前記対応する制御信号に基づいて、前記正側高周波変調信号または前記負側高周波変調信号を前記サブ入力端子に供給する第1状態と、前記正側高周波変調信号または前記負側高周波変調信号の前記サブ入力端子への供給を遮断する第2状態と、を含む、無線送信装置。 - 請求項10の無線送信装置において、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、トランジスタによって構成され、
前記複数の単位増幅器を構成する前記トランジスタのサイズと前記複数の容量素子の静電容量値との間には、前記トランジスタの前記サイズが大きい程、前記静電容量値が大きくなる関係を有する、無線送信装置。 - 請求項10の無線送信装置において、
前記複数の単位増幅器のおのおのは、PチャネルMOSFETと、NチャネルMOSFETと、スイッチと、を含み、
前記PチャネルMOSFETのソース・ドレイン経路と前記NチャネルMOSFETのソース・ドレイン経路とスイッチとが、第1参照電位と前記第1参照電位より低い電圧とされる第2参照電位との間に直列に接続される、無線送信装置。 - 請求項12の無線送信装置において、
前記PチャネルMOSFETの前記ソース・ドレイン経路は、前記第1参照電位と前記NチャネルMOSFETの前記ソース・ドレイン経路との間に接続され、
前記スイッチは、前記NチャネルMOSFETの前記ソース・ドレイン経路と前記第2参照電位との間に接続される、無線送信装置。 - 請求項8ないし請求項13のいずれか一項に記載の無線送信装置と、
前記無線送信装置に電源電位を供給する電源回路と、
前記送信データと送信電力制御値とを供給する信号処理装置と、を含み、
前記電源回路は、前記送信電力制御値に基づいて、前記電源電位を可変に制御し、
前記制御回路は、前記送信電力制御値に基づいて、前記複数の制御信号を生成する、無線通信装置。 - 請求項14の無線通信装置において、
前記電源回路は、振幅変調データを供給される、無線通信装置。
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