JPH0685580A - 電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送信電力増幅装置の出力電力を設定値に一致
するように制御しながら、従来よりも一段と低消費電力
化を図った電力制御装置（電池を電源とする携帯電話機
用として有効）を提供する。 【構成】 送信電力増幅装置（モジュール１００）を構
成する複数段の増幅器３，４の中、少なくとも最終段の
増幅器４の電源電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話機に用いられ
る如き送信装置における電力増幅装置の電力制御装置に
関するものであり、更に詳しくは、該電力増幅装置の出
力電力のレベルを設定値に一致するように制御するだけ
でなく、該設定値を低い値にして出力電力のレベルを低
下させる制御を行った場合に、その低下に応じて該電力
増幅装置における消費電力も低減するように制御する電
力制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電力制御装置は、電力増幅装置の
出力電力のレベルを設定値に一致するように制御するだ
けの負帰還制御ループ方式を採ったものであった。

【０００３】図８は、かかる電力制御装置の従来例を示
すブロック図である。同図において、１は、図示せざる
送信装置の変調器などから出力される送信信号を入力さ
せるための入力端子、２は増幅後の信号を出力する出力
端子、３と４はそれぞれ信号を増幅する電力増幅器、５
は増幅された出力信号を分岐する方向性結合器、１２は
方向性結合器５により分岐した信号を検波してそのレベ
ルに比例した電圧を出力する検波器、１３は増幅出力
（送信出力）のレベルを設定する信号の入力端子、１０
は該設定信号により設定された電圧を基準電圧として発
生する基準電圧発生器、９は検波器１２から得られた電
圧と基準電圧発生器１０からの基準電圧とを比較し誤差
電圧を出力する比較回路、７は電力増幅器３に対する供
給電圧Ｖｓを可変する直流電圧制御回路、６は電源入力
端子、１１は電力増幅器３と４にそれぞれバイアスを与
えるバイアス供給回路である。

【０００４】方向性結合器５により分岐された増幅出力
の一部は検波器１２に入力され、検波器１２は、増幅出
力レベルを検出する。設定信号（制御データ）入力端子
１３から入力された設定信号により、基準電圧発生器１
０から発生された基準電圧と、検波器１２からの出力電
圧とを比較回路９において比較する。この比較により生
じた誤差電圧により、直流電圧制御回路７において、電
力増幅器３へ供給される電源電圧Ｖｓを制御して電力増
幅器３の出力電力を制御することにより、電力増幅器４
への入力電力を制御する。このようなループ制御方式に
より、電力増幅器４からの出力電力を一定に保つ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上、説明したよう
に、従来の電力制御装置では、電力増幅装置が２段の直
列接続された電力増幅器から成っている場合、最終段の
電力増幅器へ入力される電力を可変させることにより制
御していた。即ち、図８において明らかなように、最終
段の電力増幅器４においては、入力される電力が可変制
御されているだけで、電力増幅器４自体におけるバイア
ス条件は制御中、常に一定であるため、その消費電力は
変わらず、増幅出力が小さくなるように制御がなされて
も、２段の直列接続された電力増幅器から成る電力増幅
装置としては、低消費電力化が充分には図られないとい
う問題があった。

【０００６】特に電力増幅器を構成するトランジスタと
して、ＧａＡｓＦＥＴを用いた場合、ゲートバイアス点
がＢ級よりもＡＢ級の方が電力効率が高い場合がある。
このとき、図８に示した如き従来の電力増幅装置で出力
制御を行うと、出力電力を相対的に制御したときの消費
電流（消費電力）の特性は図９に示す如くなる。

【０００７】即ち図９において、電力増幅装置（２段の
直列接続された電力増幅器から成る全体としての電力増
幅装置）の出力電力を、０ｄＢから順次、−４ｄＢ、−
８ｄＢ、……、−２０ｄＢと低減させたとき、電力増幅
装置に流れる消費電流は、出力電力が−８ｄＢ程度まで
低減する範囲では、減少してくるが、それを超えた範囲
では、ほぼ一定となり、出力電力が大きく低減しても消
費電流は、充分には減少せず、低消費電力化が充分でな
いことが理解されるであろう。

【０００８】携帯電話機のように電力源として電池を用
いるような場合、そこに用いられている送信装置（電力
増幅装置）の消費電力は可能な限り小さくすることが望
まれる。このような要望に、従来の電力増幅装置は沿う
ものとは言えず、その出力一定制御を、高効率で行うこ
とは出来ないという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、増幅出力の設定値に対す
る制御を安定に行うと共に、出力電力が低減すれば、そ
れに応じて消費電流も減少して低消費電力化が図られ、
高効率で出力一定制御を行うことのできる電力制御装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明では、電力増幅装置からの出力電力のレベルを検出
して電圧として出力する検波器と、基準電圧を発生する
基準電圧発生器と、前記検波器からの出力電圧と前記基
準電圧発生器からの基準電圧とを比較して両者間の誤差
電圧を出力する比較回路と、該比較回路からの誤差電圧
により、該誤差電圧が零になる方向で前記電力増幅装置
の電源電圧である直流電圧を制御する直流電圧制御回路
と、から成る電力制御装置において、前記電力増幅装置
が複数段の電力増幅器から成るとき、少なくとも最終段
の電力増幅器を構成する増幅用トランジスタの電源電圧
を前記直流電圧制御回路により制御するようにした。

【００１１】

【作用】本発明による電力制御装置では、最終段の電力
増幅器を構成する増幅用トランジスタの電源電圧（例え
ば、ソース接地形ではドレイン電圧、エミッタ接地形で
はコレクタ電圧）を少なくとも直流電圧制御回路により
制御するようにして電力増幅装置の低消費電力化を図っ
ている。

【００１２】

【実施例】次に図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図である。
同図において、図８におけるのと同じもの、対応したも
のには同じ符号を付してある。図１では、説明の便宜
上、電力増幅器３と４をまとめて電力増幅器モジュール
１００としてある。

【００１３】図２は、図１における電力増幅器モジュー
ル１００の回路例を示す回路図である。図２において、
２１，２２はそれぞれトランジスタ、２３，２５はそれ
ぞれ入力整合回路、２４，２６はそれぞれ出力整合回
路、２７，２８はそれぞれチョークコイル、３１，３２
はそれぞれドレイン端子、である。

【００１４】図１を参照する。従来例を示した図８と比
較すると、図１に示した実施例では、直流電圧制御回路
７により、電力増幅器モジュール１００を構成する電力
増幅器３と４の双方を同時に制御していることが認めら
れるであろう。

【００１５】電力増幅器モジュール１００として、Ｇａ
ＡｓＦＥＴ ２段の電力増幅器を用いたときの、前記図
９と同様な特性図を、従来例のそれと比較させて図３に
示す。図３において、（イ）が本実施例による特性であ
り、（ロ）が従来例の特性である。電力増幅器モジュー
ル１００の出力電力が、−８ｄＢ以下に低減する場合に
おいても、本実施例においては、電力増幅器モジュール
１００の消費電流（図２に即して言えば、ドレイン電圧
に対するドレイン電流）が単調に減少してゆき、低消費
電力化（高効率化）が図られていることが理解されるで
あろう。

【００１６】図４は、図１における直流電圧制御回路７
の具体例を示す回路図である。図４において、直流電圧
制御回路７は、電圧制御用トランジスタ（バイポーラト
ランジスタ）Ｔｒにより、シリーズレギュレータとして
構成されている。バイポーラトランジスタでなく、ＭＯ
ＳＦＥＴによって構成することも容易である。

【００１７】図５は、本発明の別の実施例を示すブロッ
ク図である。同図において、図１におけるのと同じも
の、対応したものには同じ符号を付してある。図５に示
した実施例では、直流電圧制御回路７Ａが、直流電源７
１、パルス電圧変換回路７２、整流回路７３、平滑回路
７４、及びパルス信号発生回路７５により構成されてい
る。

【００１８】パルス信号発生回路７５は、比較器９から
の誤差電圧の大きさに応じて、そのパルス幅を可変させ
たパルス幅を持つパルス信号を発生して出力する回路
（パルス幅変調回路ＰＷＭ）である。パルス電圧変換回
路７２は、直流電源７１からの直流電圧を、その大きさ
のまま、パルス信号発生回路７５からの出力パルスと同
じパルス幅のパルス電圧に変換して出力する回路であ
る。整流回路７３は、パルス電圧変換回路７２からのパ
ルス電圧を整流し、平滑回路７４はそれを平滑し、直流
の制御電圧（パルス電圧変換回路７２からのパルス電圧
のデューティ比で決定される電圧）として電力増幅器モ
ジュール１００に供給する。

【００１９】図６は、図５におけるパルス信号発生回路
７５の詳細を示すブロック図である。図６において、７
５１は鋸波形発生回路、７５２はコンパレータ、７５３
は駆動回路、である。コンパレータ７５２では、鋸波形
発生回路７５１からの鋸波形と比較器９からの誤差電圧
を比較し切り合いをさせることにより、該誤差電圧の大
きさに応じて、そのパルス幅を可変させたパルス幅を持
つパルス信号を発生する。このパルス信号は駆動回路７
５２を介してパルス電圧変換回路７２へ出力される。

【００２０】図５に戻り、７Ａに示す如き直流電圧制御
回路を用いることにより、より一層の低消費電力化（高
効率化）を図ることができる。というのは、パルス電圧
変換回路７２のスイッチング動作により、直流電源７１
からの直流電圧を所要の制御電圧に変換するわけである
から、電力変換として、図４に示したシリーズレギュレ
ータより、高効率で変換動作が行われるからである。

【００２１】図７は、図５に示した実施例の変形実施例
であり、直流電圧制御回路７Ｂにおいて、パルス電圧変
換回路７２と整流回路７３との間に変成器８０を接続し
て、その一次と二次の巻き数比により、直流電源７２か
らの直流電圧より高い直流電圧を得ることを可能にした
点で図５に示した実施例と相違するだけである。

【００２２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、従来よりも一段と低消費電力化を図った電力制御装
置を提供できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１における電力増幅器モジュール１００の回
路例を示す回路図である。

【図３】本発明の実施例による場合と従来技術による場
合との、出力電力の相対量対電力増幅器モジュールを流
れる電流の関係例を比較して示した特性図である。

【図４】図１における直流電圧制御回路７の具体例を示
す回路図である。

【図５】本発明の別の実施例を示すブロック図である。

【図６】図５におけるパルス信号発生回路７５の詳細を
示すブロック図である。

【図７】図５に示した実施例の変形実施例である。

【図８】電力制御装置の従来例を示すブロック図であ
る。

【図９】従来技術による場合の、出力電力の相対量対電
力増幅装置を流れる電流の関係例を示した特性図であ
る。

【符号の説明】

１…入力端子、２…出力端子、３，４…電力増幅器、５
…方向性結合器、６…電源入力端子、７，７Ａ，７Ｂ…
直流電圧制御回路、９…比較回路、１０…基準発生器、
１１…バイアス供給回路、１２…検波回路、１３…設定
信号入力端子、１００…電力増幅器モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 隆司 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 遠藤 久仁 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力増幅装置からの出力電力のレベルを
   検出して電圧として出力する検波器と、基準電圧を発生
   する基準電圧発生器と、前記検波器からの出力電圧と前
   記基準電圧発生器からの基準電圧とを比較して両者間の
   誤差電圧を出力する比較回路と、該比較回路からの誤差
   電圧により、該誤差電圧が零になる方向で前記電力増幅
   装置の電源電圧である直流電圧を制御する直流電圧制御
   回路と、から成る電力制御装置において、 前記電力増幅装置が複数段の電力増幅器から成るとき、
   少なくとも最終段の電力増輻器を構成する増幅用トラン
   ジスタの電源電圧を前記直流電圧制御回路により制御す
   るようにしたことを特徴とする電力制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電力制御装置におい
   て、前記直流電圧制御回路が、直流電源と、該直流電源
   からの直流電圧を、前記比較回路からの誤差電圧の大き
   さに応じて、そのパルス幅を可変させたパルス幅のパル
   ス電圧に変換して出力するパルス幅変調回路と、該パル
   ス幅変調回路からのパルス電圧を整流し平滑して直流の
   電源電圧として前記最終段の電力増幅器を構成する増幅
   用トランジスタに少なくとも供給する直流電圧供給回路
   と、から成ることを特徴とする電力制御装置。