JPH0654878B2 - Variable output transmitter - Google Patents
Variable output transmitterInfo
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- JPH0654878B2 JPH0654878B2 JP7789390A JP7789390A JPH0654878B2 JP H0654878 B2 JPH0654878 B2 JP H0654878B2 JP 7789390 A JP7789390 A JP 7789390A JP 7789390 A JP7789390 A JP 7789390A JP H0654878 B2 JPH0654878 B2 JP H0654878B2
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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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is used for a linear transmitter of a high frequency pair. In particular,
The present invention relates to a linear transmitter capable of changing the average level of transmission output.
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。The present invention relates to an output variable transmitter that controls a bias voltage of a high frequency amplifier according to an envelope level of a modulated wave,
A plurality of envelopes are stored in the ROM, and the output of the high-frequency amplifier is variably controlled by changing the signal level of the envelope output from the ROM according to the output designating signal.
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。Conventionally, class A to class AB power amplifiers have been used as high frequency band transmitters, particularly linear transmitters that transmit linearly modulated waves. In such a linear transmitter, the output level can be easily changed by changing the input level of the power amplifier. However, when a class A or class AB power amplifier is used, when a modulated wave with a large amplitude change in the envelope is amplified, the power efficiency is significantly reduced in the low amplitude region.
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、特開平1-168723）。その構成例
を第７図に示す。In order to solve this drawback and improve the power efficiency of the linear transmitter, the inventors of the present invention invented a drain voltage control method in which the drain voltage or collector voltage of the power amplifier is changed according to the envelope of the input signal, A patent application has already been filed (JP-A-62-274906, JP-A-1-168723). An example of the configuration is shown in FIG.
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。The in-phase envelope component and the quadrature envelope component of the signal to be transmitted are input to the modulation input terminals 1 and 2, respectively. The quadrature modulator 3 modulates these input signals with a carrier wave supplied from a carrier wave oscillator 4 to generate a modulated wave. The saturation type power amplifier 5 includes a field effect transistor as an amplification element, supplies the linearly modulated wave input from the quadrature modulator 3 to the base of the field effect transistor via an input matching circuit, and obtains the amplified signal at the drain. The signal is output to the transmission output terminal 6 via the output matching circuit.
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。The in-phase envelope component and the quadrature envelope component input to the modulation input terminals 1 and 2 are also supplied to the envelope generating circuit 8. The envelope generation circuit 8 generates an envelope of a modulated wave from the two envelope components and supplies it to the voltage control circuit 10.
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、電圧増幅器５内の電界効果トランジスタのドレイ
ン電圧ＶＤを制御する。The voltage control circuit 10 is composed of a DC / DC converter or a series control transistor, adjusts the power supply voltage input to the power supply terminal 11 in accordance with a signal from the envelope generation circuit 8, and controls the field effect transistor in the voltage amplifier 5. Control the drain voltage V D.
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。In this way, the bias voltage of the power amplifier 5 is controlled according to the envelope generated by the envelope generating circuit 8 so that the output amplitude of the transmission output terminal 6 follows the envelope of the input signal. As a result, the linear amplification operation can be realized while keeping the power amplifier 5 in a saturated state with high efficiency.
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。However, in the drain voltage control type transmission device, since the power amplifier is always operated in the saturation region, the output level cannot be changed by changing the input level, unlike the conventional class A or AB linear amplifier. Therefore, some measure is required to make the output level variable.
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。It is an object of the present invention to solve this problem and to provide a transmitter having a variable average output level while using a drain control method.
本発明の出力可変返送装置は、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。The variable output return device of the present invention is a transmission device configured to control the bias voltage of a high frequency amplifier by the envelope of a modulated wave, and a plurality of different signal levels with respect to the same in-phase envelope component value and quadrature envelope component value. It is characterized in that it is provided with an envelope storing means in which the envelope is written and a means for designating a signal level of the envelope output by the envelope storing means.
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。It is desirable that the envelope storage means outputs a signal obtained by correcting the envelope according to the characteristics of the high frequency amplifier.
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。It is also possible to provide a variable attenuator for attenuating the signal input to the high frequency amplifier while designating the signal level of the envelope.
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を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。The bias voltage of the drain electrode or collector electrode of the power amplifier is controlled by an envelope signal having an average value according to the transmission output level. Thereby, even in a configuration in which the drain electrode or collector voltage is changed according to the envelope, the average value of the drain voltage or collector voltage can be changed. In general, changing the drain or collector voltage of the power amplifier will change the saturation output accordingly. Therefore, the output level can be changed in the drain voltage control type transmitter.
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。FIG. 1 is a block diagram showing the variable output transmitter of the first embodiment of the present invention.
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。In the device of this embodiment, the in-phase envelope component and the quadrature envelope component of the signal to be transmitted are input to the modulation input terminals 1 and 2, respectively, and the two envelope components modulate as a quadrature modulating means for generating a modulated wave. Modulation circuit 3 and carrier wave oscillator 4
And a saturated power amplifier 5 as a high-frequency amplifier for amplifying this modulated wave, an envelope is generated from the in-phase envelope component and the quadrature envelope component of the modulation input terminals 1 and 2, and the signal of the envelope is generated. An envelope generation circuit 8 and a voltage control circuit 10 are provided as bias control means for controlling the bias voltage of the power amplifier 5 according to the level.
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。As the power amplifier 4, a semiconductor amplifier element whose source is grounded or whose emitter is grounded is used. In the following description, a case of using a field-effect transistor whose source is grounded will be described as an example.
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
れた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。The feature of this embodiment is that an envelope curve in which a plurality of envelopes having different signal levels are written with respect to the same in-phase envelope component value and quadrature envelope component value in the envelope generating circuit 8. The envelope memory 12 is provided as a storage means, and the output designating signal generation circuit 7 is provided as a means for designating the signal level of the envelope output from the envelope memory 12 as the bias control means.
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(t)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(2πfct ＋φ(t)) …………(2) となる。Ｒ(t)は、Ｉ(t)、Ｑ(t)に対して、 Ｒ(t)＝｛Ｉ(t)２＋Ｑ(t)２｝1/2 …………(3) の関係にある。The quadrature modulator 3 uses the in-phase envelope component I (t) and the quadrature envelope component Q (t) input from the modulation input terminals 1 and 2,
Modulates the supplied carrier wave cos (2πf c t) from the carrier wave oscillator 4, and outputs the modulated wave S (t). When the envelope of the modulated wave S (t) at this time is R (t) and the phase is φ (t), I (t), Q (t)
Is It can be expressed as. In this case S (t) becomes S (t) = R (t ) cos (2πf c t + φ (t)) ............ (2). R (t) has a relationship of R (t) = {I (t) 2 + Q (t) 2 } 1/2 (3) with respect to I (t) and Q (t). .
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。The output designation signal generation circuit 7 outputs an address signal according to the transmission output level.
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13
とにより構成される。The envelope generation circuit 8 is a circuit that outputs an envelope according to the transmission output level to be output to the transmission output terminal 6, and includes an envelope memory 12 and a digital-analog converter 13.
Composed of and.
第２図は包絡線メモリ12の記憶内容とその動作を示す。FIG. 2 shows the stored contents of the envelope memory 12 and its operation.
同相包絡線成分Ｉ(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ｋ1、ｋ2、…ｋｍを乗算
した包絡線データＲ1(t)、Ｒ2(t)、…Ｒm(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。The in-phase envelope component I (t) and the quadrature envelope component Q (t) are each represented by n bits, and the type of transmission output level is m. At this time, the envelope memory 12 is divided into m blocks, and in each block, coefficients k 1 , k 2 , and k 2 are added to the envelope obtained from I (t), Q (t) based on the equation (3). ... envelope data R 1 multiplied by k m (t), R 2 (t), ... R m (t), is written. That is, Becomes The coefficient is determined according to the transmission output level. Therefore, the envelope memory is
By specifying one of the 12 blocks, the envelope corresponding to the transmission output level can be output.
具体的には、アドレス入力の０〜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
した出力させることができる。Specifically, I (t) is input to address inputs 0 to n−1 and address input N to 2n−1. further,
The output designation signal is input to analog inputs 2n to 2n + m-1. Thereby, the envelope corresponding to the output level can be selected and output.
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ＶＤを変化させる。この結果、ドレインバイ
アス電圧ＶＤ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。This output is converted into an analog signal by the digital / analog converter 13 and supplied to the voltage control circuit 10. The voltage control circuit 10 changes the drain bias voltage V D of the power amplifier 5 according to this signal. As a result, the drain bias voltage V D is proportional to the envelope of the modulated wave, and the average value changes according to the transmission output.
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ＶＤ
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ＶＤ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。In this way, the modulated wave S (t) that is the output of the quadrature modulator 3 is input to the power amplifier 5, and its drain voltage V D
Is controlled in proportion to the envelope. Further, the average value of the drain voltage V D changes according to the transmission output level. Therefore, the power amplifier 5 can perform linear amplification while maintaining a highly efficient saturated state, and can make the transmission output level variable.
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。Here, when performing linear amplification by drain control, it may not always be optimal to control the drain with a signal proportional to the envelope due to the nonlinearity of the drain voltage vs. output characteristic of the saturated power amplifier 5. FIG. 3 shows an example of a non-linear characteristic of drain voltage vs. output characteristic.
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Ｒ1(t)、Ｒ2(t)、…Ｒm(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′1(t)、
Ｒ′2(t)、…Ｒ′m(t)を書き込んでおく。非線形特性に
よる補正関数をｆ１、ｆ２、…ｆｍとすると、補正包絡
線データＲ′1(t)、Ｒ′2(t)、…Ｒ′m(t)は、 で表される。In such a case, distortion in the transmission output can be reduced by correcting the drain control signal according to the non-linear characteristic. For that purpose, not the envelope data R 1 (t), R 2 (t), ... R m (t) but the corrected envelope data obtained by applying the correction according to the nonlinear characteristic to the envelope is stored in the envelope memory 12. R '1 (t),
R ′ 2 (t), ... R ′ m (t) are written in advance. If the correction functions based on the nonlinear characteristics are f 1 , f 2 , ... F m , the correction envelope data R ′ 1 (t), R ′ 2 (t), ... R ′ m (t) are It is represented by.
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。FIG. 4 is a block diagram showing the variable output transmitter of the second embodiment of the present invention.
この実施例は、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。This embodiment differs from the first embodiment in that the input of the power amplifier 5 is attenuated according to the transmission output level.
第一実施例では、電力増幅器５のドレイン電圧ＶＤ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。In the first embodiment, when the drain voltage V D of the power amplifier 5 is reduced according to the transmission output level, the power amplifier 5
May become excessive and the distortion may increase at the output. Therefore, in the present embodiment, the variable attenuator 14 is inserted between the quadrature modulator 3 and the power amplifier 5 so that the distortion of the transmission output is minimized by the output designation signal which is the output of the output designation signal generation circuit 7. To control.
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。The variable attenuator 14 is for reducing distortion, and is not for varying the transmission output level by itself.
This point is different from the input attenuator used in the conventional linear transmitter using a class A or class AB amplifier.
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。As described above, the variable output transmitter of the present invention can easily change the output level in the drain voltage control type linear transmitter while maintaining high power efficiency. Further, even when the output level is made variable by the drain voltage control type amplifier, the distortion in the transmission output can be kept low.
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。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a particularly great effect when used in a wireless communication device for mobile communication or satellite communication, which has strict requirements for power consumption and output distortion and needs to have variable transmission output.
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。FIG. 1 is a block diagram showing a variable output transmitter according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the stored contents of the envelope memory and its operation. FIG. 3 is a diagram showing an example of a non-linear characteristic of drain voltage vs. output characteristic. FIG. 4 is a block diagram showing the variable output transmitter of the second embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing a conventional linear transmitter. 1, 2 ... Modulation input terminal, 3 ... Quadrature modulator, 4 ... Carrier oscillator, 5 ... Power amplifier, 6 ... Transmission output terminal,
7 ... Output designation signal generating circuit, 8 ... Envelope generating circuit,
10 ... Voltage control circuit, 12 ... Envelope memory, 13 ... Digital / analog converter, 14 ... Variable attenuator.
Claims (1)
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、 同一値の同相包絡成分および直交包絡線成分に対して信
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。1. A quadrature modulating means for generating a modulated wave by an in-phase envelope component and a quadrature envelope component of a signal to be transmitted, a high frequency amplifier for amplifying the modulated wave, the in-phase envelope component and the quadrature envelope. And a bias control unit that controls the bias voltage of the high-frequency amplifier according to the signal level of the envelope, and the bias control unit is an in-phase envelope of the same value. A plurality of envelopes having different signal levels are written for the component and the orthogonal envelope component, and means for designating the signal level of the envelope output by the envelope storage means. Variable output transmitter.
Priority Applications (1)
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| JP7789390A JPH0654878B2 (en) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Variable output transmitter |
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| JP7789390A JPH0654878B2 (en) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Variable output transmitter |
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| JPH03276923A JPH03276923A (en) | 1991-12-09 |
| JPH0654878B2 true JPH0654878B2 (en) | 1994-07-20 |
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| JPH03276923A (en) | 1991-12-09 |
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