JPH0693631B2 - 送信電力制御回路 - Google Patents

送信電力制御回路

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JPH0693631B2
JPH0693631B2 JP1170332A JP17033289A JPH0693631B2 JP H0693631 B2 JPH0693631 B2 JP H0693631B2 JP 1170332 A JP1170332 A JP 1170332A JP 17033289 A JP17033289 A JP 17033289A JP H0693631 B2 JPH0693631 B2 JP H0693631B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、移動通信用無線装置の送信段の終段または
ドライバ用として使用される送信電力制御回路に関する
ものである。
〔従来の技術〕
第2図は例えば「自動車電話」P.146(社団法人電子通
信学会 昭和60年2月10日発行)に示された自動車電話
システムの端末機として使用される移動機の構成図であ
り、図において、30はアンテナ、31は送信信号と受信信
号とを分離する送受分波器、32は受信ミクサ32a、中間
周波増幅器32bおよび復調器32cで構成された受信部、33
は局部周波数信号を出力する局部発振部、34は基地局側
と制御信号の授受を行う制御部、35は電話機、36は変調
器36aおよび送信ミクサ36bならびに送信電力制御回路36
cで構成された送信部である。この移動機は、基地局の
近くで動作する時には、基地局のアンテナに大レベルの
信号が入って妨害を起こすことがないように出力電力を
低下させる。また、サービスエリアのうちの弱電界地域
にある時には、音声品質を確保するために出力電力を増
大させる。このために、出力電力を制御する制御回路を
備えている。出力電力を制御する信号は、例えば基地局
から指示を受けた制御部34が出力する。以下、送信電力
を増幅する回路と、制御部34から制御信号を受けて出力
電力を増減させ、かつ、送信信号をオン/オフする電力
制御回路とを送信電力制御回路36cという。
第3図は従来の送信電力制御回路36cを示す回路図であ
り、図において、1は送信信号(TX)を増幅して出力す
るRFパワーモジュール、2はRFパワーモジュール1の出
力信号を検波する検波回路、3は制御信号3aを入力し
て、例えば4dBステップ6段階のレベル設定を行うマル
チプレクサ、4aは検波回路2が出力した検波信号を増幅
する直流増幅器、4bはマルチプレクサ3の出力を増幅す
る直流増幅器、4cはマルチプレクサ3に基準入力電圧を
供給する直流増幅器、5はトランジスタ5a,5bにより構
成され、直流増幅器4a,4bの出力を入力して差動増幅す
る電流制御用差動増幅器、6は電流制御用差動増幅器5
の出力に従って、電源電圧端子7に印加される電圧を入
力してRFパワーモジュール1に所定レベルの電圧を出力
する電力制御用トランジスタである。
また、10は送信オン・オフ信号であり、トラジスタ11a,
11bのベースに加えられる。両トランジスタ11a,11bのエ
ミッタは−5Vの負電源13に接続されている。
第4図はFETを使用したRFパワーモジュール1の回路構
成の一例を示す回路構成図である。また、第5図はマル
チプレクス機能を有するC−MOSICの内部構成を示す回
路構成図であり、3つの制御信号3aの入力端子および6
つの入出力端子を有する。その動作は、制御信号3aに対
応した入力端子に入力された信号を、各出力端子に出力
するように切り替えるものである。
次に動作について説明する。送信信号(TX)はRFパワー
モジュール1に入力され、増幅されて送信出力信号(TX
OUT)として出力される。この送信出力信号は、検波
回路2により高周波検波され、さらに整流されて、直流
増幅器4aに送出される。
一方、送信オン・オフ信号10がトランジスタ11a,11bの
ベースに加えられ、送信オン・オフ信号10のオン信号で
トランジスタ11aがオンとなり、トランジスタ5a,5bのエ
ミッタが−5Vの電位となって、電流制御用差動増幅器5
が動作状態となる。
また、マルチプレクサ3はエンコードされた6通りの制
御信号3aの状態に応じて、3つの入力端子に加えられて
いる基準入力電圧を組合わせて選択し、3つの出力端子
に出力する。この組合さった出力は、マルチプレクサ3
の出力端子に接続されている異なる抵抗値を有する抵抗
によって、6段階の出力制御用信号に変換され直流増幅
器4bの反転入力端子に供給される。この出力制御用信号
は、直流増幅器4bで増幅され、差動増幅器5の一方の入
力となる。
両直流増幅器4a,4bの出力は電流制御用差動増幅器5で
差動増幅され、電力制御用トランジスタ6のベースに加
えられる。
これにより、電力制御用トラジスタ6はRFパワーモジュ
ール1に供給する電圧を制御し、送信電力の安定化なら
びに最大送信電力から4dBステップ6段階の送信電力制
御を行っている。
第4図に示したFETを使用したRFパワーモジュール1で
は、差動増幅器5の出力に応じて、ドレイン端子D1,D2
に加わる電圧は6段階に切替えられる。
第6図はFETのID−VGS特性を示す特性図である。一般に
最大出力電力において最も消費電力が多いので、この点
の消費電力効率が最大となるように、通常は動作点をピ
ンチオフ電圧VPよりも高く設定して使用している。とこ
ろが、この場合にはゲートに入力を加えていない状態で
もドレイン電流がアイドル電流として流れてしまう。ま
た電力制御を行って送信電力を低減した場合には、アイ
ドル電流の割合が大きくなり、RFパワーモジュール1の
効率が落ちてしまう。つまり、段階的な制御の、1つの
ステージで最適の効率であっても、他のステージでは大
幅に効率が低下してしまう。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の送信電力制御回路は以上のように構成されている
ので、特定の送信電力の場合にのみしか良好な消費電力
効率が得られず、また、動作点をピンチオフ電圧VPより
高く設定して使用した場合には、ドレインにアイドル電
流が流れて無駄な電力を消費するほか、回路が複雑であ
るなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、RFパワーモジュールのバイアス電圧も送信電力
に応じて変化せることにより、アイドル電流の割合を最
適点まで減らし、RFパワーモジュールの効率を改善でき
る送信電力制御回路を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る送信電力制御回路は、指定された制御信
号に対する検出手段からの出力を制御するための出力制
御信号を出力し、かつ、指定された制御信号に対応する
バイアス電圧を記憶手段から読み出してバイアス制御信
号を出力するマイクロコンピュータ回路と、このマイク
ロコンピュータ回路からの出力制御信号にもとづいてパ
ワーモジュールの出力レベルを指定された制御信号に対
応するように駆動する駆動手段と、マイクロコンピュー
タ回路からのバイアス制御信号にもとづいてパワーモジ
ュールのバイアス電圧を設定するバイアス電圧設定手段
とを備えたものである。
〔作 用〕
この発明におけるマイクロコンピュータ回路は、Fパワ
ーモジュールの動作点を、送信出力レベルに応じて制御
することにより、パワーモジュールのアイドル電流を最
適点に設定して消費電力を低減させ、パワーモジュール
の効率を改善する。
〔実 施 例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、21は検波回路から出力されたアナログ検波
信号をディジタル変換するA/D変換器(検波手段)、22
は出力制御用信号22aおよびバイアス制御信号22bを出力
する1チップのマイクロコンピュータ(マイクロコンピ
ュータ回路)、23は出力制御用信号22aをアナログ信号
の送信電力制御信号23aに変換するD/A変換器231および
バイアス制御信号22bをアナログ信号のバイアス設定信
号23bに変換するD/A変換器232で構成されたD/A変換部、
24は送信電力制御信号23aを増幅する直流増幅器、25は
バイアス設定信号23bと負電源13から供給される電圧と
を入力してRFパワーモジュール1のゲートバイアス電圧
を制御する演算増幅器である。ここで、D/A変換器232と
演算増幅器25とは、バイアス電圧設定手段である。
そして、R1は演算増幅器25の入力抵抗、R2は帰還抵抗、
R3,R4は演算増幅器25の非反転入力端子に基準電圧を与
える抵抗、C1は抵抗R4と並列に接続され、電源系から入
いるノイズをバイパスするコンデンサである。その他の
ものは同一符号を付して第3図に示したものと同一また
は相当のものである。
次に動作について説明する。マイクロコンピュータ22は
送信出力レベル設定用の制御信号3aとA/D変換器21が出
力した検波信号とを入力してRFパワーモジュール1の送
信出力レベルが制御信号3aで指定されたレベルとなるよ
うに、出力制御用信号22aを設定して出力する。この出
力制御用信号22aは、D/A変換器231でアナログ信号に変
換されて、送信電力制御信号23aとなる。そして、直流
増幅器24で増幅されて、ドレイン端子D1,D2に与える電
圧を設定する電力制御用トランジスタ6の入力信号とな
る。一方、制御信号3aで指定された出力レベルにおい
て、最適の動作点を与えるバイアス電圧を設定するため
に、マイクロコンピュータ22は、あらかじめ内蔵してい
るメモリに保持していた値のうちから指定された出力レ
ベルに対応する値を取り出して、バイアス制御信号22b
として出力する。このバイアス制御信号22bは、D/A変換
器232でアナログ信号に変換されて、バイアス設定信号2
3bとなる。演算増幅器25は、このバイアス設定信号23b
をRFパワーモジュール1の特性に合わせた電圧値にし
て、ゲート端子G2,G3に与える。このように、出力レベ
ルの各段階に応じてバイアス電圧を設定すると最適な動
作点が設定されるが、ここで言う最適な動作点とは、送
信電力の大きさが変化しても最適な消費電力効率(直流
増幅器24に流入する直流電力(流入する電流×印加され
る電圧)が高周波電力に変換される割合)が得られる動
作点を意味するものである。そして、この発明は、送信
電力の大きさによって消費電力効率を最適にするバイア
ス電圧の値が異なることに着目し、送信電力の出力レベ
ルの各段階に応じてバイアス電圧を設定するものであ
る。
なお、バイアス電圧の設定については、後述するが、バ
イアス電圧と消費電力効率の間には、一般に下記の関係
がある。
即ち、バイアス電圧が小さければ消費電力効率が良くな
るが、送信電力に限界が生じたり歪みが発生したりする
一方、バイアス電圧が大きければ歪みの発生が小さくな
るが消費電力効率が下がる特性が知られている。
マイクロコンピュータ22が保持しているバイアス制御信
号22bの値は、以下のようにして定められる。まず、RF
パワーモジュール1単体での各出力段階で最も効率がよ
くなるゲートバイアス電圧を求めておき、それらの値が
演算増幅器25の出力値となるような値を、マイクロコン
ピュータ22のメモリに書き込んでおく。最適効率のゲー
トバイアス電圧を求めるには、RFパワーモジュール1の
初段および中断のFETのドレイン端子D1,D2に加える電圧
を変化させて、所定の出力レベルとなった時に、ゲート
端子G2,G3に加える電圧を変化させて、電源電圧端子7
から流入する電流が最小となるポイントを求めればよ
い。
また、実際の送信出力レベルの制御は以下のように行わ
れる。マイクロコンピュータ22に制御信号3aが入力され
ると、RFパワーモジュール1の送信出力レベルがその制
御信号3aで指定されたレベルになるような基準信号を、
マイクロコンピュータ22がメモリから取り出す。この基
準信号は、出力レベルの各段階に応じてあらかじめメモ
リに設定されている段階ごとの基準信号のうちの1つで
ある。送信オン・オフ信号10がオンになると、あらかじ
めメモリに設定されているバイアス設定用のディジタル
値のうちの入力制御信号3aに対応するディジタル値をバ
イアス制御信号22bとして出力する。そして、このバイ
アス制御信号22bは、D/A変換器232および演算増幅器25
により所定のゲートバイアス電圧となって、ゲート端子
G2,G3に印加される。一方、RFパワーモジュール1の送
信出力レベルに比例した値が、検波信号として、検波回
路2およびA/D変換器21を経てマイクロコンピュータ22
に入力される。マイクロコンピュータ22は、メモリから
取り出した基準信号と検波信号とを比較して、差分を出
力制御用信号22aとして出力する。この出力制御用信号2
2aは、D/A変換器231、直流増幅器24および電力制御用ト
ランジスタ6を経て、RFパワーモジュール1の送信出力
レベルを加減する。このようにして、制御信号3aで指定
された送信出力レベルが設定され、同時に、消費電力効
率は送信出力レベルの各段階において最適値とすること
ができる。
なお、上記実施例ではマイクロコンピュータ回路とし
て、メモリを内蔵した1チップのマイクロコンピュータ
22を用いたものを示したが、外付けのメモリを使用した
ものであってもよいことは言うまでもない。この場合に
は、メモリ容量の増大に容易に対応でき、また、メモリ
部分のみの交換を行うこともできる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、送信電力制御回路
を、マイクロコンピュータ回路でパワーモジュールのバ
イアス電圧を送信出力レベルに応じて最適に制御するよ
うに構成したので、送信出力レベルの全ての段階に対し
て消費電力効率が改善できるとともに、回路構成を簡略
化できるものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による送信電力制御回路を
示す回路図、第2図は自動車電話システムに用いられる
移動機を示す構成図、第3図は従来の送信電力制御回路
を示す回路図、第4図はRFパワーモジュールの一例を示
す回路構成図、第5図はマルチプレクサの一例を示す回
路構成図、第6図はFETのID−VGS特性の一例を示す特性
図である。 1はRFパワーモジュール、2は検波回路(検波手段)、
6は電力制御用トランジスタ、21はA/D変換器(検波手
段)、22はマイクロコンピュータ、231はD/A変換器、23
2はD/A変換器(バイアス電圧設定手段)、24は直流増幅
器、25は演算増幅器(バイアス電圧設定手段)。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信信号を増幅するパワーモジュールと、
    このパワーモジュールの出力を検出する検出手段と、前
    記パワーモジュールの出力レベルを指定すべき制御信号
    に対応したバイアス電圧を記憶する記憶手段と、指定さ
    れた制御信号に対する前記検出手段からの出力を制御す
    るための出力制御信号を出力し、かつ、前記指定された
    制御信号に対応するバイアス電圧を前記記憶手段から読
    み出してバイアス制御信号を出力するマイクロコンピュ
    ータ回路と、このマイクロコンピュータ回路からの前記
    出力制御信号にもとづいて前記パワーモジュールの出力
    レベルを前記指定された制御信号に対応するように駆動
    する駆動手段と、前記マイクロコンピュータ回路からの
    前記バイアス制御信号にもとづいて前記パワーモジュー
    ルのバイアス電圧を設定するバイアス電圧設定手段とを
    備えたことを特徴とする送信電力制御回路。
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