JPH05129855A

JPH05129855A - 送信機の高周波電力増幅器

Info

Publication number: JPH05129855A
Application number: JP28976591A
Authority: JP
Inventors: Masanori Akagi; 政則赤木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 1993-05-25

Abstract

(57)【要約】【構成】ドライバーとしてのＦＥＴ１と、終段増幅器
としてのＦＥＴ９と、送信時にだけＦＥＴ９に＋３Ｖ電
源を接続するスイッチ１４を備えた送信機の高周波電力
増幅器において、ＦＥＴ１の出力インピーダンスにマッ
チングした抵抗１６と、送信時にはＦＥＴ１の出力をＦ
ＥＴ９に接続すると共に、非送信時にはＦＥＴ１の出力
を前記抵抗１６に接続するスイッチ１１が設けられてい
る。【効果】送信時だけＦＥＴ９が動作する。これによ
り、消費電力を節約できる。しかも、非送信時において
も、ＦＥＴ１の出力側はインピーダンス・マッチングし
ているので、ＦＥＴ９からＦＥＴ１への反射がほとんど
なくなり、高周波電力増幅器の動作が安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線送信機やトランシ
ーバー等の通信機器で用いられる高周波電力増幅器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式のディジタル・コ
ードレス電話や、トランシーバーのように送受信を交互
に行う無線通信機器の概略の構成を図５に示す。送信部
では、音声等の送信すべき信号とＯＳＣ（発振器）５２
からの副搬送波がＭＯＤ（変調器）５１に入力され、所
定の変調が行われる。変調された信号はＢＰＦ（バンド
パス・フィルター）５３に通された後、搬送波と共にＭ
ＩＸ（混合器）５４に入力される。

【０００３】搬送波は、ＴＣＸＯ（温度補償水晶発振
器）５５、ＰＬＬ−ＩＣ（Phase Locked Loop 集積回
路）５６、ＬＰＦ（ローパス・フィルター）５７およ
び、ＴＸ−ＶＣＯ（送信側電圧制御発振器）５８により
発振される。

【０００４】ＭＩＸ５４で高周波に変換された信号はＢ
ＰＦ５９に通された後、高周波電力増幅器６０で所定の
電力になるまで増幅が行われる。増幅された高周波の信
号はＲＦ（高周波）スイッチ６１からＢＰＦ６２に通さ
れた後、アンテナ６３から送信される。

【０００５】一方、受信部では、アンテナ６３で受信し
た信号はＢＰＦ６２に通された後、ＲＦスイッチ６１か
ら高周波増幅器７１に入力され、所定のレベルになるま
で増幅が行われる。増幅された高周波の信号は、局部発
振波と共に第１のＭＩＸ７２に入力される。

【０００６】局部発振波は、ＴＣＸＯ５５、ＰＬＬ−Ｉ
Ｃ７３、ＬＰＦ７４および、ＲＸ−ＶＣＯ（受信側電圧
制御発振器）７５により発振される。

【０００７】ＭＩＸ７２で第１の中間周波数に変換され
た信号はＢＰＦ７６に通された後、第１のＩＦ（中間周
波数）増幅器７７で増幅される。増幅された第１の中間
周波数の信号は、ＯＳＣ７９からの発振波と共に第２の
ＭＩＸ７８に入力される。

【０００８】ＭＩＸ７８で第２の中間周波数に変換され
た信号はＢＰＦ８０に通された後、第２のＩＦ増幅器８
１で増幅される。増幅された第２の中間周波数の信号
は、ＯＳＣ８３からの副搬送波と共にＤＥＭ（復調器）
８２に入力され、復調が行われる。

【０００９】上記の送受信時の局部発振波の周波数およ
びＲＦスイッチ６１の切り換えはＣＰＵ（Central Proc
essing Unit ）６４により制御される。また、高周波電
力増幅器６０の消費電力を節約するため、送信時以外に
は、高周波電力増幅器６０への電源供給がＣＰＵ６４に
より停止される。

【００１０】高周波電力増幅器６０の回路例を図６に示
す。

【００１１】ＢＰＦ５９（図５）からの高周波信号は、
マイクロ・ストリップライン９５を介し、ドライバー用
のＦＥＴ（電界効果トランジスター）９１のゲートに入
力される。ＦＥＴ９１で増幅された高周波信号はマイク
ロ・ストリップライン９６・９７を介し、電力増幅用の
ＦＥＴ９２で所定の電力まで増幅される。そして、マイ
クロ・ストリップライン９８を介して取り出される。

【００１２】ＦＥＴ９２のドレインと＋３Ｖ電源の間に
は、スイッチ９３が直列に接続されている。このスイッ
チ９３は、送信時にＣＰＵ６４から出力される制御信号
９４で閉じるようになっており、したがって、送信時だ
け、ＦＥＴ９２のドレインに＋３Ｖの電源が供給され
る。これにより、高周波電力増幅器６０の消費電力が節
約され、無線通信機器の長時間の運用が可能になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、ＦＥＴ９２への電源供給を停止すると、高周
波電力増幅器６０が不安定になるという問題点を有して
いる。

【００１４】すなわち、高周波電力増幅器６０は、ＦＥ
Ｔ９２に電源供給が行われているという条件下で、所定
周波数帯域においてインピーダンス・マッチングしてい
るが、ＦＥＴ９２への電源供給を停止すると、バイアス
条件が変化する。このため、インピーダンス・マッチン
グが崩れる。このとき、高周波信号がＦＥＴ９２のゲー
トに入力されると、ＦＥＴ９２からＦＥＴ９１への反射
が増大し、これにより、高周波電力増幅器６０が不安定
になる。

【００１５】また、ＦＥＴ９２への電源供給が停止され
ているとき、高周波信号がＦＥＴ９２に入力されると、
そのゲートを破壊する恐れがある。特に、ＭＥＳ（Meta
l-semiconductor)型のＦＥＴを使用している場合、この
危険性が高い。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る送
信機の高周波電力増幅器は、上記の課題を解決するため
に、高周波信号を増幅するドライバーと、ドライバーの
出力信号を電力増幅する終段増幅器と、送信時にだけ終
段増幅器に電源を接続する第１のスイッチ手段を備えた
送信機の高周波電力増幅器において、上記ドライバーの
出力インピーダンスにマッチングした負荷と、送信時に
はドライバーの出力を前記終段増幅器に接続すると共
に、非送信時にはドライバーの出力を前記負荷に接続す
る第２のスイッチ手段が設けられていることを特徴とし
ている。

【００１７】請求項２の発明に係る送信機の高周波電力
増幅器は、上記の課題を解決するために、高周波信号を
増幅するドライバーと、ドライバーの出力信号を電力増
幅する終段増幅器と、送信時にだけ終段増幅器に電源を
接続する第１のスイッチ手段を備えた送信機の高周波電
力増幅器において、上記ドライバーの出力インピーダン
スにマッチングした負荷と、送信時には第１のスイッチ
手段により終段増幅器に電源を接続した後にドライバー
の出力を前記終段増幅器に接続すると共に、非送信時に
は第１のスイッチ手段により終段増幅器への電源を遮断
する前にドライバーの出力を前記負荷に接続する第２の
スイッチ手段が設けられていることを特徴としている。

【００１８】

【作用】請求項１の構成によれば、高周波信号を増幅す
るドライバーと、ドライバーの出力信号を電力増幅する
終段増幅器と、送信時にだけ終段増幅器に電源を接続す
る第１のスイッチ手段を備えた送信機の高周波電力増幅
器において、上記ドライバーの出力インピーダンスにマ
ッチングした負荷と、送信時にはドライバーの出力を前
記終段増幅器に接続すると共に、非送信時にはドライバ
ーの出力を前記負荷に接続する第２のスイッチ手段を設
けたので、送信時だけ終段増幅器が動作する。これによ
り、消費電力を節約できる。しかも、非送信時において
も、ドライバーの出力側はインピーダンス・マッチング
しているので、終段増幅器からドライバーへの反射がほ
とんどなくなり、高周波電力増幅器の動作が安定化す
る。

【００１９】請求項２の構成によれば、高周波信号を増
幅するドライバーと、ドライバーの出力信号を電力増幅
する終段増幅器と、送信時にだけ終段増幅器に電源を接
続する第１のスイッチ手段を備えた送信機の高周波電力
増幅器において、上記ドライバーの出力インピーダンス
にマッチングした負荷と、送信時には第１のスイッチ手
段により終段増幅器に電源を接続した後にドライバーの
出力を前記終段増幅器に接続すると共に、非送信時には
第１のスイッチ手段により終段増幅器への電源を遮断す
る前にドライバーの出力を前記負荷に接続する第２のス
イッチ手段を設けたので、請求項１の作用に加え、終段
増幅器に電源が供給されていないときに、ドライバーの
出力信号が終段増幅器に入力されることがなくなる。こ
れにより、終段増幅器が破壊されにくくなる。

【００２０】

【実施例】本発明の第１実施例について図１および図２
に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００２１】本実施例の送信機の高周波電力増幅器は、
図１に示すように、高周波信号を増幅するドライバー用
のＦＥＴ１と、ＦＥＴ１によりドライブされる電力増幅
用のＦＥＴ９と、マイクロ・ストリップライン２・３・
４・７・８・１０と、ダイオード５・６と、抵抗１６
（負荷）と、スイッチ１１（第２のスイッチ手段）と、
スイッチ１４（第１のスイッチ手段）と、遅延（Delay)
回路１２・１３から主に構成されている。

【００２２】マイクロ・ストリップライン２・３はＦＥ
Ｔ１のゲート側とドレイン側にそれぞれ接続されてお
り、マイクロ・ストリップライン８・１０はＦＥＴ９の
ゲート側とドレイン側にそれぞれ接続されている。

【００２３】マイクロ・ストリップライン２の中ほどに
は抵抗２ａを介して−３Ｖの電源が供給されており、マ
イクロ・ストリップライン３の中ほどには＋３Ｖの電源
が供給されている。マイクロ・ストリップライン８の中
ほどには抵抗８ａを介して−３Ｖの電源が供給されてお
り、マイクロ・ストリップライン１０の中ほどにはスイ
ッチ１４のコモン端子１４ｃが接続されている。スイッ
チ１４の端子１４ａ・１４ｂはそれぞれグランドと＋３
Ｖの電源に接続されている。

【００２４】マイクロ・ストリップライン４は、マイク
ロ・ストリップライン３・８間にコンデンサー２１・２
２を介して接続されている。ここで、マイクロ・ストリ
ップライン４は送信高周波の１／４波長に設定されてお
り、５０Ωの特性インピーダンスを有している。

【００２５】ダイオード６のアノード電極はマイクロ・
ストリップライン４のＦＥＴ９側に接続されており、ダ
イオード６のカソード電極はグランドに接続されてい
る。一方、ダイオード５のカソード電極はマイクロ・ス
トリップライン４のＦＥＴ１側に接続されており、ダイ
オード５のアノード電極はコンデンサー１６ａを介して
抵抗１６に接続されている。抵抗１６の他端はグランド
に接続されている。ここで、ダイオード５・６をショー
トしたとき、ＦＥＴ１の出力側から抵抗１６側を見たイ
ンピーダンスは５０Ωとなるようにマッチングされてい
る。

【００２６】ダイオード５のアノード電極はマイクロ・
ストリップライン７にも接続されており、マイクロ・ス
トリップライン７の他端はスイッチ１１のコモン端子１
１ｃに接続されている。スイッチ１１の端子１１ａ・１
１ｂはそれぞれ＋３Ｖの電源と−３Ｖの電源に接続され
ている。

【００２７】スイッチ１４は、ＣＰＵ（図示されていな
い）からの制御パルス１７によって、コモン端子１４ｃ
が端子１４ｂに接続されるようになっており、ＣＰＵか
らの制御パルス１８を遅延回路１３で遅延させた制御パ
ルス１８ａによって、コモン端子１４ｃが端子１４ａに
接続されるようになっている。

【００２８】一方、スイッチ１１は、ＣＰＵからの制御
パルス１７を遅延回路１２で遅延させた制御パルス１７
ａによって、コモン端子１１ｃが端子１１ｂに接続され
るようになっており、制御パルス１８によって、コモン
端子１１ｃが端子１１ａに接続されるようになってい
る。

【００２９】上記の送信機の高周波電力増幅器の動作を
図２の波形図を参照しながら説明すれば、以下の通りで
ある。

【００３０】送信開始時、図２（ｂ）に示すように、Ｃ
ＰＵから制御パルス１７が送られる。これにより、スイ
ッチ１４のコモン端子１４ｃが端子１４ｂに接続される
ため、ＦＥＴ９のドレインに、同図（ｆ）のように、＋
３Ｖの電圧が印加される。このため、ＦＥＴ９は高周波
の電力増幅を行える動作状態になる。

【００３１】制御パルス１７は遅延回路１２にも入力さ
れ、同図（ｃ）に示すように、制御パルス１７から所定
時間だけ遅延した制御パルス１７ａが得られる。制御パ
ルス１７ａによって、スイッチ１１のコモン端子１１ｃ
が端子１１ｂに接続されるため、ダイオード５のアノー
ド電極とグランド間に、同図（ｇ）のように、−３Ｖの
電圧が印加される。このため、ダイオード５・６はオー
プン状態になり、ＦＥＴ１の出力がＦＥＴ９のゲートに
入力されるようになる。

【００３２】これで、送信可能状態になり、ＦＥＴ１の
ゲートに、同図（ａ）に示すように、高周波信号が入力
される。ＦＥＴ１では、高周波信号を増幅し、ＦＥＴ９
をドライブする。ＦＥＴ９では、高周波信号の電力増幅
を行い、出力する。

【００３３】送信が終了すると、同図（ｅ）に示すよう
に、ＣＰＵから制御パルス１８が送られる。これによ
り、スイッチ１１のコモン端子１１ｃが端子１１ａに接
続されるため、ダイオード５のアノード電極とグランド
間に＋３Ｖの電圧が印加される（同図（ｇ））。このた
め、ダイオード５・６はショート状態になり、ＦＥＴ１
の出力はＦＥＴ９のゲートに入力されず、ダイオード５
を通して抵抗１６に流れ込むようになる。

【００３４】制御パルス１８は遅延回路１３にも入力さ
れ、同図（ｄ）に示すように、制御パルス１８から所定
時間だけ遅延した制御パルス１８ａが得られる。制御パ
ルス１８ａによって、スイッチ１４のコモン端子１４ｃ
が端子１１ａに接続されるため、ＦＥＴ９のドレイン電
圧は、同図（ｆ）のように、グランド電位になる。この
ため、ＦＥＴ９は休止状態になる。

【００３５】以上のように、送信開始時には、ＦＥＴ９
を動作状態にした後、ＦＥＴ１の出力をＦＥＴ９に入力
するようにし、送信終了時には、ＦＥＴ１の出力をイン
ピーダンス・マッチングした抵抗１６に入力した後、Ｆ
ＥＴ９を休止状態にするようにしたので、送信時だけＦ
ＥＴ９が動作する。これにより、消費電力を節約でき
る。しかも、送信終了後も、ＦＥＴ１の出力側はインピ
ーダンス・マッチングしているので、ＦＥＴ９からＦＥ
Ｔ１への反射がほとんどなくなり、高周波電力増幅器の
動作が安定化する。さらに、ＦＥＴ９が休止中に高周波
信号が入力されることがないので、ＦＥＴ９のゲートが
破壊されにくくなる。

【００３６】なお、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式のディジタル
・コードレス電話では、送信と受信の周波数が同一であ
り、送信と受信を一定の時間間隔で切り替えて行ってい
る。

【００３７】そして、複数の無線局が１つの周波数を時
間的に分割して利用するため、１つの無線局は全送信領
域中、ある割り当てられた時間だけしか送信できない。
そのため、図２に示すように、送信領域でありながら、
出力を行わない領域が現れている。

【００３８】本発明の第２実施例について図３および図
４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説
明の便宜上、前記の実施例の図面に示した部材と同一の
機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明
を省略する。

【００３９】本実施例の送信機の高周波電力増幅器と前
記実施例との相違点は、スイッチ３１（第２のスイッチ
手段）と、スイッチ３４（第１のスイッチ手段）にあ
る。すなわち、スイッチ３４のコモン端子３４ｃはマイ
クロ・ストリップライン１０の中ほどに接続されてお
り、スイッチ３４の端子３４ａ・３４ｂはそれぞれグラ
ンドと＋３Ｖの電源に接続されている。スイッチ３１の
コモン端子３１ｃはマイクロ・ストリップライン７の一
端に接続されており、スイッチ３１の端子３１ａ・３１
ｂはそれぞれ＋３Ｖの電源と−３Ｖの電源に接続されて
いる。

【００４０】スイッチ３４は、ＣＰＵ（図示されていな
い）からの制御パルス３７がハイレベルにある期間、コ
モン端子３４ｃが端子３４ｂに接続されるようになって
おり、制御パルス３７がローレベルにある期間、コモン
端子３４ｃが端子３４ａ接続されるようになっている。

【００４１】一方、スイッチ３１は、ＣＰＵからの制御
パルス３８がハイレベルにある期間、コモン端子３１ｃ
が端子３１ｂに接続されるようになっており、制御パル
ス３８がローレベルにある期間、コモン端子３１ｃが端
子３１ａ接続されるようになっている。

【００４２】上記の送信機の高周波電力増幅器の動作を
図４の波形図を参照しながら説明すれば、以下の通りで
ある。

【００４３】送信開始時、図４（ｂ）に示すように、Ｃ
ＰＵから制御パルス３７が送られる。これにより、スイ
ッチ３４のコモン端子３４ｃが端子３４ｂに接続される
ため、ＦＥＴ９のドレインに、同図（ｄ）のように、＋
３Ｖの電圧が印加される。このため、ＦＥＴ９は動作状
態になる。

【００４４】制御パルス３７に遅れて、同図（ｃ）に示
すように、制御パルス３８がＣＰＵから送られる。これ
により、スイッチ３１のコモン端子３１ｃが端子３１ｂ
に接続されるため、ダイオード５のアノード電極とグラ
ンド間に、同図（ｅ）のように、−３Ｖの電圧が印加さ
れる。このため、ダイオード５・６はオープン状態にな
り、ＦＥＴ１の出力がＦＥＴ９のゲートに入力されるよ
うになる。

【００４５】これで、送信可能状態になり、ＦＥＴ１の
ゲートに、同図（ａ）に示すように、高周波信号が入力
される。ＦＥＴ１では、高周波信号を増幅し、ＦＥＴ９
をドライブする。ＦＥＴ９では、高周波信号の電力増幅
を行い、出力する。

【００４６】送信が終了すると、制御パルス３８がロー
レベルにされる（同図（ｃ））。これにより、スイッチ
３１のコモン端子３１ｃが端子３１ａに接続されるた
め、ダイオード５のアノード電極とグランド間に＋３Ｖ
の電圧が印加される（同図（ｅ））。このため、ダイオ
ード５・６はショート状態になり、ＦＥＴ１の出力はＦ
ＥＴ９のゲートに入力されず、ダイオード５を通して抵
抗１６に流れ込むようになる。

【００４７】制御パルス３８がローレベルになった後、
制御パルス３７がローレベルにされる（同図（ｃ））。
これにより、スイッチ３４のコモン端子３４ｃが端子３
４ａに接続されるため、ＦＥＴ９のドレイン電圧は、同
図（ｄ）のように、グランド電位になる。このため、Ｆ
ＥＴ９は休止状態になる。

【００４８】以上のように、本実施例では、送信開始時
には、制御パルス３７をハイレベルにした後、制御パル
ス３８をハイレベルにするようにし、送信終了時には、
制御パルス３８をローレベルにした後、制御パルス３７
をローレベルにするようにしたので、より簡単な回路構
成で前記実施例と同じ効果を得ることができる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明に係る送信機の高周波電
力増幅器は、以上のように、ドライバーの出力インピー
ダンスにマッチングした負荷と、送信時にはドライバー
の出力を終段増幅器に接続すると共に、非送信時にはド
ライバーの出力を前記負荷に接続する第２のスイッチ手
段が設けられているので、送信時だけ終段増幅器が動作
する。これにより、消費電力を節約できる。しかも、非
送信時においても、ドライバーの出力側はインピーダン
ス・マッチングしているので、終段増幅器からドライバ
ーへの反射がほとんどなくなり、高周波電力増幅器の動
作が安定化するという効果を奏する。

【００５０】請求項２の発明に係る送信機の高周波電力
増幅器は、以上のように、ドライバーの出力インピーダ
ンスにマッチングした負荷と、送信時には第１のスイッ
チ手段により終段増幅器に電源を接続した後にドライバ
ーの出力を終段増幅器に接続すると共に、非送信時には
第１のスイッチ手段により終段増幅器への電源を遮断す
る前にドライバーの出力を負荷に接続する第２のスイッ
チ手段が設けられているので、請求項１の効果に加え、
終段増幅器に電源が供給されていないときに、ドライバ
ーの出力信号が終段増幅器に入力されることがなくなる
ため、終段増幅器が破壊されにくくなるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すものであり、送信機
の高周波電力増幅器の回路図である。

【図２】図１の送信機の高周波電力増幅器の動作を説明
するための波形図である。

【図３】本発明の第２実施例を示すものであり、送信機
の高周波電力増幅器の回路図である。

【図４】図３の送信機の高周波電力増幅器の動作を説明
するための波形図である。

【図５】従来例を示すものであり、無線通信機器の概略
を示すブロック図である。

【図６】図５の高周波電力増幅器の回路図である。

【符号の説明】

１ＦＥＴ（ドライバー）４マイクロ・ストリップライン５ダイオード６ダイオード９ＦＥＴ（終段増幅器）１１スイッチ（第２のスイッチ手段）１２遅延回路１３遅延回路１４スイッチ（第１のスイッチ手段）１６抵抗（負荷）３１スイッチ（第２のスイッチ手段）３４スイッチ（第１のスイッチ手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波信号を増幅するドライバーと、ドラ
イバーの出力信号を電力増幅する終段増幅器と、送信時
にだけ終段増幅器に電源を接続する第１のスイッチ手段
を備えた送信機の高周波電力増幅器において、上記ドライバーの出力インピーダンスにマッチングした
負荷と、送信時にはドライバーの出力を前記終段増幅器
に接続すると共に、非送信時にはドライバーの出力を前
記負荷に接続する第２のスイッチ手段が設けられている
ことを特徴とする送信機の高周波電力増幅器。
【請求項２】高周波信号を増幅するドライバーと、ドラ
イバーの出力信号を電力増幅する終段増幅器と、送信時
にだけ終段増幅器に電源を接続する第１のスイッチ手段
を備えた送信機の高周波電力増幅器において、上記ドライバーの出力インピーダンスにマッチングした
負荷と、送信時には第１のスイッチ手段により終段増幅
器に電源を接続した後にドライバーの出力を前記終段増
幅器に接続すると共に、非送信時には第１のスイッチ手
段により終段増幅器への電源を遮断する前にドライバー
の出力を前記負荷に接続する第２のスイッチ手段が設け
られていることを特徴とする送信機の高周波電力増幅
器。