JPH05509217A - 電力増幅器 - 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】 電力増幅器 発明の分野 この発明は一般的には電力増幅器に関し、かつより特定的には電力増幅器の電力 制御範囲および振幅変調（ＡＭ）出力の改善に関する。

発明の背景 無線周波信号を送信するための電力増幅器の使用は、これに限定されるものでは ないが、無線電話通信システムを含む、数多くの用途を有している。電力増幅器 を無線電話に使用する場合、（１）大きな電力制御範囲、（２）温度安定性、（ ３）電流の効率的な使用、および（４）最小のＡＭ出力、を含む電力増幅器のあ る種の品質が望まれる。

全電力制御範囲は上端（ｈｉｇｈ　ｅｎｄ）では最大バイデス電流における増幅 器のゲインによって制限され、かつ該電力制御範囲は下端（ｌｏｗ　ｅｎｄ）に おいては、バイアス電流がゼロの場合の無線周波（ＲＦ）入力からの該増幅器の アイソレーションによって制限される。この範囲内では、出力電力はほぼバイア ス電流の２乗に比例する。

典型的には、与えられたバイアス電流に対し最大のゲインおよび効率を得るため には、クラスＣの増幅器が使用さ発明の概要 本発明は第１の入力信号、第１の出力信号、／くイアスミ流および制御電圧を含 む増幅器を包含する。前記第１の信号は第１の無線周波信号を伝達する。前記第 １の出力信号は増幅された第１の無線周波信号を伝達する。ノくイアスミ流の変 動は前記制御電圧の変動に応答する。前記増幅器は前記第１の入力信号を増幅す るための手段を有する。前記増幅器はまた温度の変化に応じて前記バイアス電流 を安定化するための手段、および同じ素子内に含まれる制御電圧の変化に応じて 前記第１の無線周波信号を減衰するための手段を有する。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明を用いることができる無線電話通信システムのブロック図であ る。

第２図は、本発明を用いることができる電力増幅器および対応する電力増幅器制 御回路のブロック図である。

第３図は、従来技術に含まれている電力増幅器制御回路である。

第４図は、本発明を用いることができる２段電力増幅回路である。

第５図は、従来技術に含まれる電力増幅器の制御特性およびＡＭ特性である。

第６図は、本発明による電力増幅器の制御特性およびＡＭ特性を示す。

第７図は、ＧＳＭ勧告０５．　０５　（４，２，２）によって規定されるＧＳＭ 時間マスクを示す。

第８図は、ＧＳＭ勧告０５．　０５　（４，５，２）によって規定されるＧＳＭ スペクトル周波数マスクを示す。

好ましい実施例の説明 ここに開示された発明は、第１図に示されたＴＤＭＡ無線電話システムに使用で きる。無線電話システムにおいては、ＲＦ倍信号ある地理的カバレージ領域内に 含まれる携帯用および移動無線電話に送信する、固定サイト送受信機１０１があ る。そのような電話の１つは携帯用無線電話１０３である。無線電話システムに はその中で送信できる周波数帯域が割当てられている。該周波数帯域は２００キ ロヘルツの広さの幾つかのチャネルに分割されている。各チャネルは送受信機１ ０１とそのカバレージ領域内の８個までの無線電話との間の通信を取り扱うこと ができる。各無線電話には送受信機１０１に情報を送信しかつ該送受信機１０１ から情報を受信するタイムスロットが割当てられている。各タイムスロットは約 ５７７マイクトセカンドの持続時間である。携帯用無線電話１０３、モトローラ ・インコーホレイテッドから入手可能なモデル番号Ｆ１９ＵＶＤ０９６０ＡＡは 送信機１０７、受信機１０９および、モトローラ・インコーホレイテッドから入 手可能なりＳＰ５６ることかできる。

第４図の回路はエキサイタ２０５として使用される可変ゲインを備えた２段電力 増幅器である。第１増幅段４３５は、トランジスタ４１１、ダイオード４０７、 インダクタ４１３、抵抗４０３，４０５．４０９を含む。第２の増幅段４３３は 、トランジスタ４２９、ダイオード４１９、インダクタ４３１、抵抗４１５，４ ２１，４２２を含む。２つの増幅段は直接信号ライン４１７を介して一緒に接続 されている。

制御電圧４２５は双方の増幅段４３３，４３５におけるバイアス電流を制御する ために使用されている。該制御電圧は直列化されそれが双方の増幅器段４３３， ４３５のゲインを同時に制御できるようになっている。トランジスタ４２３が２ つの増幅段の間の制御電圧ライン４２５に配置されている。トランジスタ４２３ の目的は制御電圧信号４２５の電圧をシフトして、第２の増幅段に対し第１の増 幅段の制御特性を分離し、第６図の制御特性６０１が得られるようにすることで ある。ダイオードまたは電圧分割回路を含む他の同等に効率的な電圧シフト方法 も利用可能である。増幅段４３３．４３５に対する制御電圧４２５の差はまた２ つの電力増幅器段４３３，４３５を最も高いＡＭ比出力含むＡＭ特性の領域から 分離するために使用される。

好ましい実施例では、第４図に示される回路はＲＦ入力信号４０１における１％ のＡＭ大入力対する全電力出力範囲にわたり２％より低いＡＭ比出力有する。こ れはＡＭ特性が第６図の波形６０３に類似する結果となる。制御電圧信号４２５ のシフトなしでは、ＡＭ特性の大きさはピークにおいてほぼ２倍の大きさになる 。これは第７図に示されるＧＳＭスペクトル時間マスクにおいて要求される最大 電力出力に違背する可能性がある。

トランジスタ４１１および４２９は高い電力効率のためにセットアツプされてい る。これらのトランジスタのエミッタおよびコレクタは何らの損失を生ずる素子 をも有しておらず、最大の効率を可能にしている。双方のトランジスタ４１１お よび４２９のエミッタは直接電気的グランドに接続され、かつコレクタはそれぞ れインダクタ４１３およびインダクタ４３１を介して電源に接続されている。イ ンダクタ４１３，４３１は増幅器のＲＦ負負荷して作用する。

エミッタを直接グランドに接続することは増幅器のいずれの無用の損失をも防止 するが、増幅器を温度に対して不安定にする。

ダイオード４０７．４１９は温度に対しバイアス電流を安定化し、制御電圧４２ ５のない場合にＲＦ入力信号４０１から増幅器を分離しかつ過剰な制御電圧４２ ５からの回路の保護を与える。まず、ダイオードはバイアス安定装置として作用 する。ダイオード４０７をトランジスタ４１１のベース・エミッタ特性上整合さ せることにより、該トランジスタを通るバイアス電流は、抵抗４０５が小さい値 に留まっている限り、与えられた制御電圧４２５につき温度に対して安定になる 。第２に、ダイオード４０７は制御電圧４２５がない場合にＲＦ入力信号４０１ をトランジスタ４１１から分離するよう作用する。制御電圧が増大するに応じて 、ダイオード４０７の導電率が増大し、従ってアクティブな制御電圧およびダイ オード４０７を流れる電流がある間はＲＦ入力信号は減衰されない。制御電圧４ ２５がない場合、ダイオード４０７の導電率は低く、ＲＦ入力信号４０１を増幅 回路の残り部分から分離する。従って、増幅器段は制御電圧のない場合に高い入 力対出力アイソレーションを持ち、増幅器段に大きな電力制御範囲を与える。

第３に、ダイオード４０７は過剰な制御電圧信号に対する保護装置として作用す る。

抵抗４０５はダイオード４０７への直流戻りエレメントとしてかつＲＦ阻止用エ レメントとして作用する。その値ハトランジスタ４１１の内部のエミッタバラス ト電圧降下と整合するよう選択されるべきである。プルアップ抵抗４０３は制御 電圧４２５のない場合にダイオードに対し逆ノくイアスミ流を供給するために使 用され、それによって、さらにダイオード４０７のコンダクタンスを減少しかつ ＲＦ入力信号４０１の減衰度を増大させる。この抵抗４０３は任意選択的なもの であり、首尾よい増幅回路を得るために必ずしも必要なものではない。

２つの増幅段は一緒に直流結合され第１の増幅段からの最大電力が第２の増幅段 に結合できるようになっている。

従って、第４図に示された回路は大きな電力制御範囲および改善されたＡＭ比出 力備えた温度に対して安定な、電力効率のよいＲＦ増幅器設計を与える。

ＦＩＧ、２ Ｖｃｃ ＦＩＣ：、３ 要約書 ２つの増幅器段を含む増幅器である。各増幅器段（４３３，４３５）はＲＦ入力 信号（４０１）を減衰しかつ温度に対しバイアス電流を安定化するためにダイオ ード（４０７）を使用する。２つの増幅器段（４３３，４３５）は互いに縦続接 続されている。制御電圧入力が直列的にトランジスタ（４２３）を介して結合さ れる。トランジスタ（４２３）は該制御信号（４２５）の電圧をシフトダウンし 、それにより第２の増幅器段（４３３）に対する第１の増幅器段（４３５）の制 御特性およびＡＭ特性をシフトする。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．第１の入力信号経路、第１の出力信号経路、バイアス電流および制御電圧を 含む増幅器であって、前記第１の入力信号経路は第１の無線周波信号を伝達し、 前記第１の出力信号経路は増幅された第１の無線周波信号を伝達し、前記制御電 圧を変えることによって前記バイアス電流の同等の変化が生じ、前記増幅器は、 増幅のための手段、そして 温度の変化に応じて、前記バイアス電流を安定化するための手段および、前記制 御電圧の変化およびそれによって起こるバイアス電流の変化に応じて、前記第１ の無線周波信号が減衰されるように、前記第１の入力信号経路のコンダクタンス を変更するための手段であって、該安定化および変更のための手段は前記増幅の ための手段に結合されているもの、 を具備する増幅器。
2. ２．前記第１の入力信号経路のコンダクタンスを変更するための前記手段は前記 制御電圧の比例的な変化に応答する、請求の範囲第１項に記載の増幅器。
3. ３．前記安定化のための手段および前記変更のための手段はさらに第１および第 ２の端部を有するダイオードを具備し、前記ダイオードの前記第１の端部はアノ ードでありかつ前記増幅のための手段に結合されており、前記ダイオードの前記 第２の端部はカソードでありかつ前記入力信号経路に接続されている、請求の範 囲第１項に記載の増幅器。
4. ４．前記増幅のための手段はさらにベース、エミッタおよびコレクタを有するト ランジスタを具備し、前記ベースは前記安定化のための手段および前記変更のた めの手段に結合され、前記トランジスタの前記エミッタは電気的グランドに結合 され、かつ前記コレクタは前記第１の出力信号経路に結合されている、請求の範 囲第１項に記載の増幅器。
5. ５．トランジスタ、少なくとも第１および第２の抵抗を含む無線周波増幅器であ って、該増幅器は第１の信号入力および第１の信号出力を有し、前記第１の抵抗 は第１および第２の端部を有し、前記第２の端部は電気的グランドに結合され、 前記トランジスタはベース、エミッタおよびコレクタを有し、前記エミッタは電 気的グランドに結合され、前記コレクタは前記第１の出力信号に結合され、前記 ベースは前記第２の抵抗の第１の端部に結合され、前記無線周波増幅器は、 前記第２の抵抗の第２の端部に結合された第２の可変電圧源、そして 第１および第２の端部を有するダイオードであって、前記第１の端部はアノード であり、前記第２の端部はカソードであり、前記ダイオードの前記第１の端部は 前記トランジスタのベースにかつ前記第２の抵抗の第１の端部に結合され、前記 ダイオードの第２の端部は前記第１の抵抗の第１の端部にかつ前記第１の信号入 力に結合され、前記第２の可変電圧源の変化は前記ダイオードのバイアス電流の 対応する変化を生じさせ、前記ダイオードの実効的なコンダクタンスを変化させ 、それによって前記ダイオードが無線周波スイッチ、無線周波減衰器および温度 補償装置として応答するもの、 を具備する無線周波増幅器。
6. ６．さらに、第１および第２の端部を有する第３の抵抗を具備し、前記第１の端 部は前記ダイオードの前記第２の端部に結合され、前記第２の端部は第３の電圧 源に結合され、前記第２の可変電圧源の印加がない場合に前記ダイオードに対し 逆バイアス電流を提供する、請求の範囲第５項に記載の増幅器。