JPH03276923A - 出力可変送信装置 - Google Patents

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〕 本発明は高周波数対の線形送信装置に利用する。

特に、送信出力の平均レベルを変化させることのできる
線形送信装置に関する。

本発明は、変調波の包絡線レベルに応じて高周波増幅器
のバイアス電圧を制御する出力可変送信装置において、
複数の包絡線をＲＯＭに記憶しておき、出力指定信号に
よりＲＯＭから出力される包絡線の信号レベルを変化さ
せることにより、高周波増幅器の出力を可変に制御する
ものである。

〔従来の技術〕

高周波帯の送信装置、特に線形変調波を送信する線形送
信装置として、従来からＡ級ないしＡＢ級の電力増幅器
が用いられている。このような線形送信装置では、電力
増幅器の入力レベルを変化させることにより、容易に出
力レベルを変化させることができる。しかし、Ａ級また
はＡＢ級の電力増幅器を用いた場合、包絡線の振幅変化
が大きい変調波を増幅するときに、低振幅の領域におい
て電力効率が著しく低下する。

この欠点を解決し、線形送信装置の電力効率を改善する
ため、本願発明者らは、電力増幅器のドレイン電圧また
はコレクタ電圧を入力信号の包絡線に応じて変化させる
ドレイン電圧制御法を発明し、すでに特許出願した（特
開昭６２−２７４９０６号公報、特願平１−１６８７２
３）。その構成例を第７図に示す。

変調入力端子１．２には、送信しようとする信号の同相
包絡線成分、直交包絡線成分がそれぞれ入力される。直
交変調器３は、これらの入力信号を搬送波発振器４から
供給される搬送波で変調し、変調波を発生する。飽和形
の電力増幅器５は増幅素子として電界効果トランジスタ
を備え、直交変調器３から入力された線形変調波を入力
整合回路を介して電界効果トランジスタのベースに供給
し、ドレインに得られる増幅された信号を出力整合回路
を介して送信出力端子６に出力する。

変調入力端子１．２に入力された同相包絡線成分および
直交包絡線成分はまた、包絡線生成回路８に供給される
。この包絡線生成回路８は、二つの包絡線成分から変調
波の包絡線を生成し、これを電圧制御回路１０に供給す
る。

電圧制御回路１０は、直流直流変換器またはシリーズ制
御トランジスタにより構成され、電源端子１１に入力さ
れた電源電圧を包絡線生成回路８からの信号にしたがっ
て調整し、電力増幅器５内の電界効果トランジスタのド
レイン電圧■ゎを制御する。

このように、包絡線生成回路８により生成した包絡線に
応じて電力増幅器５のバイアス電圧を制御し、送信出力
端子６の出力振幅を入力信号の包絡線に追従させる。こ
れにより、電力増幅器５を常に高効率の飽和状態に保っ
たまま線形増幅動作を実現できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ドレイン電圧制御形の送信装置では、電力増幅
器を常に飽和領域で動作させるため、従来のＡ級または
ＡＢ級線形増幅器のように、入力レベルを変えることで
出力レベルを変化させることはできない。このため、出
力レベルを可変にするためには、何らかの方策が必要と
されていた。

本発明は、この課題を解決し、ドレイン制御法を用いな
がら、平均出力レベルが可変の送信装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の出力可変送信装置は、変調波の包絡線により高
周波増幅器のバイアス電圧を制御する構成の送信装置に
おいて、同一の同相包絡線成分および直交包絡線成分の
値に対して信号レベルの異なる複数の包絡線が書き込ま
れた包絡線記憶手段と、この包絡線記憶手段が出力する
包絡線の信号レベルを指定する手段とを備えたことを特
徴とする。

包絡線記憶手段は、高周波増幅器の特性によって、包絡
線に補正を施した信号を出力することが望ましい。

また、包絡線の信号レベルを指定すると同時に高周波増
幅器に入力される信号を減衰させる可変減衰器を備える
こともできる。

〔作　用］ 電力増幅器のドレイン電極またはコレクタ電極のバイア
ス電圧を、送信出力レベルに応じた平均値をもつ包絡線
信号で制御する。これにより、ドレイン電極またはコレ
クタ電圧を包絡線に応じて変化させる構成でも、ドレイ
ン電圧またはコレクタ電圧の平均値を変化させることが
できる。一般に、電力増幅器のドレイン電圧またはコレ
クタ電圧を変化させると、飽和出力もそれに応じて変化
する。したがって、ドレイン電圧制御形の送信装置にお
いて出力レベルを変えることができる。

〔実施例〕 第１図は本発明第一実施例の出力可変送信装置を示すブ
ロック構成図である。

この実施例装置は、送信すべき信号の同相包絡線成分と
直交包絡線成分とがそれぞれ変調入力端子１．２に入力
され、この二つの包絡線成分により変調波を発生する直
交変調手段として変調変調回路３および搬送波発振器４
を備え、この変調波を増幅する高周波増幅器として飽和
形の電力増幅器５を備え、変調入力端子１．２の同相包
絡線成分と直交包絡線成分とから包絡線を生成し、その
包絡線の信号レベルにより電力増幅器５のバイアス電圧
を制御するバイアス制御手段として包絡線生成回路８お
よび電圧制御回路１０を備える。

電力増幅器４としては、ソース接地またはエミッタ接地
された半導体増幅素子を用いる。以下の説明では、ソー
ス接地された電界効果トランジスタを用いる場合を例に
説明する。

ここで本実施例の特徴とするところは、包絡線生成回路
８内に、同一の同相包絡線成分および直交包絡線成分の
値に対して信号レベルの異なる複数の包絡線が書き込−
まれだ包絡線記憶手段として包絡線メモリ１２を備え、
バイアス制御手段としてさらに、包絡線メモリ１２が出
力する包絡線の信号レベルを指定する手段として出力指
定信号発生回路７を備えたことにある。

直交変調器３は、変調入力端子１．２から入力される同
相包絡線成分Ｉ　（ｔ）および直交包絡線成分Ｑ　（ｔ
）により、搬送波発振器４から供給された搬送波ｃｏｓ
　（２πｆｃｔ）を変調し、変調波ｓ　（ｔ）を出力す
る。

こきとき変調波ｓ　（ｔ）の包絡線をＲ（ｔ）、位相を
φ（１）とすると、Ｉ　（ｔ）、Ｑ　（ｔ）は、と表す
ことができる。このときｓ　（ｔ）は、Ｓ　（ｔ）　＝
Ｒ（ｔ）　ｃｏｓ　（２πｆ　ｃ　ｔ＋φ（ｔ））　　
−−−−−−−−−（２）となる。Ｒ（ｔ）は、Ｉ　（
ｔ）、Ｑ（ｔ）に対して、Ｒ（ｔ）＝（１）”＋Ｑ（ｔ
）”）””　　　−−−−−−−−−−−−（３）の関
係にある。

出力指定信号生成回路７は、送信出力レベルに応じたア
ドレス信号を出力する。

包絡線生成回路８は、送信出力端子６に出力しようとす
る送信出力レベルに応じた包絡線を出力する回路であり
、包絡線メモリ１２と、ディジタル・アナログ変換器１
３とにより構成される。

第２図は包絡線メモマ月２の記憶内容とその動作を示す
。

同相包絡線成分子　（ｔ）および直交包絡線成分Ｑ　（
ｔ）がそれぞれｎビットで表され、送信出力レベルの種
類をｍとする。このとき包絡線メモリ１２はｍ個のブロ
ックに分けられ、それぞれのブロックには、Ｉ　（ｔ）
、Ｑ　（ｔ）から（３）式に基づいて求めた包絡線に係
数に１、ｋ２、・・・ｋ、を乗算した包絡線データＲ＋
（ｔ）Ｒｚ（ｔ）、・・・Ｒ，（ｔ）、が書き込まれて
いる。すなわち、となる。係数は送信出力レベルに応じ
て定められたものである。したがって、出力指定信号に
より包絡線メモリ１２の一つのブロックを指定すること
により、送信出力レベルに応じた包絡線を出力すること
ができる。

具体的には、アドレス入力の０Ｓ−ｎ−１にＩ　（ｔ）
を入力し、アドレス入力のＮ〜２ｎ−１を入力する。さ
らに、出力指定信号をアナログ入力の２ｎ〜２ｎ＋ｍ−
１に入力する。これにより、出力レベルに応じた包絡線
を選択して出力させることができる。

この出力をディジタル・アナログ変換器１３によりアナ
ログ信号に変換し、電圧制御回路１０に供給する。電圧
制御回路１０は、この信号に応じて電力増幅器５のドレ
インバイアス電圧■。を変化させる。この結果、ドレイ
ンバイアス電圧■。は変調波の包絡線に比例し、かつ平
均値が送信出力に応じて変化する。

このようにして、電力増幅器５には直交変調器３の出力
である変調波Ｓ　（ｔ）が入力され、そのドレイン電圧
Ｖゎが包絡線に比例して制御される。さらに、送信出力
レベルに応じてドレイン電圧■ゎの平均値が変化する。

したがって、電力増幅器５は高効率の飽和状態を保ちな
がら線形増幅を行うことができ、しかも送信出力レベル
を可変にすることができる。

ここで、ドレイン制御により線形増幅を行う場合に、飽
和形の電力増幅器５のドレイン電圧対出力特性の非線形
性により、包絡線に比例した信号でドレインを制御する
ことが必ずしも最適でない場合がある。第３図にドレイ
ン電圧対出力特性の非線形特性の一例を示す。

このような場合、非線形特性に応じてドレイン制御用の
信号を補正することにより、送信出力における歪を低減
できる。そのためには、包絡線メモリ１２に、包絡線デ
ータＲ，（ｔ）、Ｒｚ（ｔ）、・・・Ｒ，（ｔ）ではな
く、非線形特性に応じた補正を包絡線に施した補正包絡
線データＲ；（ｔ）、Ｒ−（ｔ）、・・・Ｒｚ（１）を
書き込んでおく。非線形特性による補正関数をｆｌ、ｆ
ｚ、・・・ｆ、とすると、補正包絡線データＲ；（ｔ）
、Ｒｚ（ｔ）、　・・・Ｒｚ（１）は、 で表される。

第４図は本発明第二実施例の出力可変送信装置を示すブ
ロック構成図である。

二の実施例は、電力増幅器５の入力を送信出力レベルに
応じて減衰させる点が第一実施例と異なる。

第一実施例では、電力増幅器５のドレイン電圧■、を送
信出力レベルに応じて小さくしていくと、電力増幅器５
の入力が過大となり、出力において歪が増大する場合が
ある。そこで本実施例では、直交変調器３と電力増幅器
５との間に可変減衰器１４を挿入し、出力指定信号発生
回路７の出力である出力指定信号により、送信出力の歪
が最少となるように制御する。

可変減衰器１４は歪を低減するためのものであり、これ
自体は送信出力レベルを可変とするためのものではない
、この点で、従来のＡ級またはＡＢ級増幅器を用いた線
形送信装置に用いられる入力減衰器とは異なる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の出力可変送信装置は、ド
レイン電圧制御形の線形送信装置において、高い電力効
率を保ちながら、容易に出力レベルを可変とすることが
できる。また、ドレイン電圧制御形の増幅器で出力レベ
ルを可変にした場合にも、送信出力における歪を低く保
つことができる。

本発明は、消費電力および出力の歪に対する要求が厳し
く、しかも送信出力を可変とする必要がある用途、例え
ば移動通信用や衛星通信用の無線通信装置に利用して特
に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の出力可変送信装置を示すブロ
ック構成図。 第２図は包絡線メモリの記憶内容とその動作を示す図。 第３図はドレイン電圧対出力特性の非線形特性の一例を
示す図。 第４図は第二実施例の出力可変送信装置を示すブロック
構成図。 第５図は従来例の線形送信装置を示すブロック構成図。 １．２・・・変調入力端子、３・・・直交変調器、４・
・・搬送波発振器、５・・・電力増幅器、６・・・送信
出力端子、７・・・出力指定信号発生回路、８・・・包
絡線生成回路、１０・・・電圧制御回路、１２・・・包
絡線メモリ、１３・・・ディジタル・アナログ変換器、
１４・・・可変減衰器。 第 １ 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信すべき信号の同相包絡線成分と直交包絡線成分
   とにより変調波を発生する直交変調手段と、この変調波
   を増幅する高周波増幅器と、 前記同相包絡線成分と前記直交包絡線成分とから包絡線
   を生成し、その包絡線の信号レベルにより前記高周波増
   幅器のバイアス電圧を制御するバイアス制御手段と を備えた出力可変送信装置において、 前記バイアス制御手段は、 同一の同相包絡線成分および直交包絡線成分の値に対し
   て信号レベルの異なる複数の包絡線が書き込まれた包絡
   線記憶手段と、 この包絡線記憶手段が出力する包絡線の信号レベルを指
   定する手段と を含む ことを特徴とする出力可変送信装置。