JPH02168731A

JPH02168731A - 送信回路

Info

Publication number: JPH02168731A
Application number: JP63321903A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Chiba; 裕千葉; Kunihiro Hamada; 濱田　國廣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-06-28
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: GB2227621A; GB8928854D0; US5029298A; JP2609310B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、携帯無線電話機などに使用される送信回路に
係り、特に正と負の２つの被制御電圧端子を有する電力
増幅器の電力制御に好適な送信回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、携帯無線電話機における電力増幅器と、それを駆
動する駆動増幅器にばＳｉ（シリコン）のバイポーラ素
子が使用されていたが、近年になって、装置の小形・軽
量化の観点から、電力変換効率の高いＧａＡｓＦＥＴを
使用した電力増幅器が使用される情勢となりつつある。

ところが、ＧａＡｓＦＥＴはＳｉ素子に比べ高価格であ
り、駆動増幅器、電力増幅器の全部にＧａＡｓＦＥＴを
使用するのは不合理であった。

ここで、駆動増幅器の付加効率をη９、電力増幅器の付
７１０効率をη９とし、駆動増幅器、電力増幅器の２つ
を含んだ総合付加効率をη１とおくと、ηｄ ηｐ・・・　　（１）の関係がある。

ただし、Ｇｄは駆動増幅器の利得（ｄＢ）、ｃｐは電力
増幅器の利得（ｄＢ）である。

第５図は駆動増幅器付加効率と総合付加効率との関係図
であって、同図のグラフから分かるように、電力増幅器
の利得が駆動増幅器の利得より大きく、駆動増幅器の付
加効率が３０％以上の場合には、駆動増幅器の付加効率
η、は総合付加効率η、にはほとんど影響しない。

以上の理由から、駆動増幅器、電力増幅器すべてに高価
なＧａＡｓＦＥＴを使用する必要はなく、駆動増幅器に
は従来のＳｉ素子を、総合付加効率η、に大きく影響す
る電力増幅器には電力変換効率の高いＧａＡｓＦＥＴを
それぞれ使用するという方法が考えられる。

ところで、携帯無線電話や自動車電話も含めたセルラー
無線システムにおいては、電話機はその使用状態（主に
、基地局との距離）により、基地局からの指令にもとづ
き、その出力電力を制御しなければならない。

今、駆動増幅器にＳｉのＮ−ＭＯＳＦＥＴを、電力増幅
器にＧａＡｓＦＥＴを使用することを考える。

この場合、出力電力制御を行う方法にるよ、（１）駆動
増幅器、又は電力増幅器のいずれか一方のゲト電圧を制
御する方法、（２）駆動増幅器、電力増幅器の両方のゲ
ート電圧を制御する方法、（３）駆動増幅器、又は電力
増幅器のいずれか一方の電源電圧を制御する方法、（４
）駆動増幅器、電力増幅器の両方の電源電圧を制御する
方法、などがある。

この４つの方法をそれぞれ比較すると、（１）に関して
は十分な電力制御がとれず、（３１，＋４１については
電源電圧制御を行うため電）ｊ制御器で消費する電力が
太き（、最もよい方法は電力制御器での電力消費が少な
く、電力制御が十分にとれる（２）の方法である。

第６図はＮ−ＭＯＳＦＥＴを使用した駆動増幅器の制御
特性図、第７図はＧａＡｓＦＥＴを使用した電力増幅器
の制御特性図である。これらの特性図かられかるように
、駆動増幅器のＮ−ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧は正の電
圧で０〜５■程度の範囲である。

一方、電力増幅器のＧａＡｓＦＥＴはゲート電圧が負の
電圧で−４〜−３■の範囲で可変させる必要がある。

従って、電力制御回路を、正の制御電圧と、負の制御電
圧を同時に増減させるｍ能をもっａ・要がある。

なお従来のこの種の駆動増幅器および電力増幅器がすべ
てＳｉ素子の場合の公知例として、特開昭６２−１６３
４０７号公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

」二記したように、駆動増幅器、電力増幅器にＳｉ素子
を使用した場合には、低価格ではあるが、電力変換効率
が低く、発熱量が大きいため、大型の放熱構造を必要と
することから、携帯無線電話機の小形化の妨げとなり、
低消費電力化も困難であった。又、駆動増幅器、電力増
幅器にＧａＡ、５ＦＥＴ素子を使用した場合には、電力
交換効率は高いが高価格になるという問題があった。

本発明は、上記の諸問題点を解決し、全体として低消費
電力でかつ小形化するのに好適な増幅器構成を有する送
信回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、駆動増幅器に安価なシリコン素子を、電力
増幅器にＧａＡｓＦＥＴを使用し、正負２つの電源回路
の間に制御回路を介在させ、かつこれらに２つ以上の抵
抗を直列に接続し、抵抗の２つ以上の端子を、上記被制
御器（ここでは駆動増幅器と電力増幅器）に接続する構
成とすることで達成される。

〔作　　　用〕

ＧａＡｓＦＥＴを使用した電力増幅器は一般にＳｉ素子
を使用した電力増幅器より電力増幅利得が高いため、前
記第５図に示したように駆動増幅器の電力変換効率の総
合付加効率に占める割合が低くなり、従って総合付加効
率は電力増幅器の電力変換効率で決まり、駆動増幅器の
電力変換効率は電力増幅器のそれに比べ低くてもよいこ
とになる。

又、Ｓｉ素子とＧａＡｓＦＥＴを使用した混合素子形の
送信回路の電力制御を可能にする技術手段の作用は以下
のとおりである。

電力制御器の正の電圧変化ｖ１はそのまま駆動増幅器の
制御端子に伝えられる。これと同時に後述する（２）式
で関係付けられる一次式の関係で、抵抗で接続された電
力増幅器の制御端子に■、の変化が負電圧の変化として
伝えられることになる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路ブロック図である
。

同図に示した実施例は、携帯無線電話機の送信回路に適
用したものであり、正の電圧を制御する電力制御回路を
用いる場合を例にとっている。

まず、全体構成について説明すると、１は負の電源を有
する負電源回路、２は正の電源を有する正電源回路、３
は正の電源電圧をコントロールする電力制御器、４は正
の被制御端子６を有する駆動増幅器、５は負の被制御端
子７を有する電力増幅器、８，９ば抵抗器、１０はモニ
ター用に出力電力の一部を取り出す電力分岐器、１１は
アンテナ、１２ば受信波と送信波を分離する分波器、１
３は受信部、１４ばモニター用電力入力端子、１５は基
地局からの信号により出される電力レベルの制御信号入
力端子、１６は正の電源端子、１７は高周波信号入力端
子である。

同図において、駆動増幅器に安価なＳｉ素子（ここでは
Ｎ−ＭＯＳＦＥＴ）を、電力増幅器に電力変換効率の高
いＧａＡｓＦＥＴを用いた場合の駆動増幅器の電力変換
効率と総合付加効率との関係は、前記で説明した第５図
に示す。

第５図のグラフから総合イ」別動率はほとんど電力増幅
器の付加効率によって決まることがわかる。

従って駆動増幅器にＳｉ素子を使用した公安価な送信回
路を提供できる。

次に、正の電圧を制御する電力制御器３で、負の電圧端
子７に加わる負の電圧も制御できることを示す。

発振器（図示せず）より入力した高周波電力は高周波信
号入力端子１７に人力され駆動増幅器４゜電力増幅器５
で増幅された後、電力分岐器１０に入る。

この電力分岐器１０で出力の一部が取り出され、端子１
４に加えられる。この信号と制御入力端子１５に入った
基地局からの指令信号により電話器内の制御部から出さ
れる制御信号と比較され、被制御端子６の電圧■１が制
御されることになる。同時に、電力増幅器の被測ｆｌｌ
端子７の電圧Ｖも変化し、出力電力が制御されることに
なる。

第ｊ凹の各端子の電圧ｖ、、ｖ２．及びＶと抵抗ｒおよ
びｒ２との関係をテブナンの定理を用いて解くと、Ｖ、　　　　　　　　　Ｖ　２となる。

ここで、ｌ ■２駆動増幅制御端予電１玉負電圧回路負電圧ｖ−−−一−−−−−−−電力増幅器制御端子の電圧ｒ
　、、　ｒ　２−−−−−抵抗とする。

−１−式（２）は２．■が■、の一次式になっており、
線形関係で変化することを示している。

第８図は駆動増幅制御端子電圧と電力増幅器制御端子電
圧との関係図であり、この図かられかるように、制御信
号により制御された正の電圧■１がＯから一一一・Ｖ２
（ｖ２＜Ｏ）の範囲で変化■？するとき、電圧■は　　　　　　　　（Ｖ２＜０）＋１からＯ■の範囲を動くことになる。

今、ｒ＋＝２０にΩ、ｒ２＝４にΩ、Ｖ、　−５ｖＶ２
＝５Ｖとすると、（２）式からｖ＝−３，３Ｖ、ｒ＋＝
２０にΩ、ｒ２＝４にΩ、　　■＋　＝ＯＶ、Ｖ２−−
５■とすると、ｖ＝−４，２Ｖとなる。

すなわち、■１の電圧がＯから５Ｖ動くとき、電力増幅
器の制御端子電圧■は、−４，２Ｖから３．３■動くこ
とになり、駆動増幅器、電力増幅器とも前記した第６図
、第７図に示したように、十分な電力制御が可能となる
。

以上述べたように、全体の電力変換効率（総合付加効率
）に大きく影響する電力増幅器には電力変換効率の高い
ＧａＡｓＦＥＴを使用し、全体の電力変換効率にはほと
んど影響しない駆動増幅器には電力変換効率の比較的低
い低価格のＳｉ素子を用いることが妥当である。

また、本発明によれば、正と負の両電源電圧をひとつの
制御回路で制御できるため、総合付加効率もよく、かつ
低価格な送信回路を提供することができる。

第２図は本発明の他の実施例を示す回路ブロック図であ
り、電力制御増幅器５の被制御端子７に直列に抵抗１８
、駆動増幅器４の被制御端子６に抵抗１９を挿入したも
のである。これらの抵抗１８．１９は各被制御端子に流
れる電流調整用に使用する。

第３図は本発明のさらに他の実施例を示す回路ブロック
図であり、電力制御器３が負の電圧を制御する場合の構
成を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、駆動増幅器に安
価なＳｉ素子を、電力増幅器にＧａＡｓＦＥＴを用い、
かつ、正負２つの制御電圧を制御できるので、前記従来
技術の問題を解消して安価で、かつ高い電力変換効率の
送信回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路ブロック図、第２図と
第３図はそれぞれ本発明の他の実施例の回路ブロック図
、第４図は従来の送信回路を示す回路ブロック図、第５
図は駆動増幅器付加効率と総合付加効率との関係図、第
６図はＮ−ＭＯＳＦＥＴを使用した駆動増幅器の制御特
性図、第７図はＧａＡｓＦＥＴを使用した電力増幅器の
制御特性図、第８図は駆動増幅制御端子電圧と電力増幅
器制御端子電圧の関係図である。１・・・負電源回路、２・・・正電源回路、３・・・電
力制御器、４・・・駆動増幅器（Ｓｉ素子使用）、５・
・・電力増幅器（ＧａＡｓＦＥＴ）　、６・・・駆動増
幅器被制御端子、７・・・電力増幅器被制御端子、８．
　９．１８１９・・・抵抗器、１０・・・電力分岐器、
ＩＩ・・・アンテナ、１２・・・分波器、１３・・・受
信部、１４・・・電力入力端子、１５・・・制御信号入
力端子、１６・・・正電源端子、１７・・・高周波信号
入力端子。：すｒＯ「０代（ｌ８ｐ１””ｃｌばｌ託を田（ｌ８ｐ）１ｎ％Ｆげ１ｑ冑一；（％）

Claims

【特許請求の範囲】

１、正電圧による被電力制御部と負電圧による被電力制
御部とを有する電力増幅回路と、上記電力増幅回路の電
力を制御する電力制御回路とを有する送信回路において
、前記２つの被電力制御部を接続する電圧変換部を備え
、前記被電力制御部のいずれか一方に前記電力制御回路
を接続した構成を有することを特徴とする送信回路。