JPH0955633A

JPH0955633A - 送信出力回路

Info

Publication number: JPH0955633A
Application number: JP22962195A
Authority: JP
Inventors: Yukichi Aihara; 佑吉相原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-16
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成でディジタル／アナログ両方式の
最適動作を実現する送信出力回路を提供する。【構成】アナログ／ディジタル・デュアルモード携帯
電話の送信出力回路において、送信電力増幅器１とアン
テナ負荷２との間に、スイッチング素子４と位相回転素
子３とを備えたインピーダンス切替回路を挿入し、スイ
ッチング素子を各モードに応じてスイッチし、送信電力
増幅器の負荷インピーダンスを等価的に切替える。スイ
ッチング素子のＯＮ／ＯＦＦにより、電力増幅器とアン
テナ負荷との間が直結されたり、位相回転素子が挿入さ
れたりして、電力増幅器から見た負荷インピーダンスが
変更される。位相回転素子３の有無で電力増幅器の負荷
が二通りのインピーダンスを持つことになる。この位相
回転素子３の位相回転量を適当に選び、二つのインピー
ダンスの一方がディジタルモードの最適負荷インピーダ
ンスとなり、他方がアナログモードの最適負荷インピー
ダンスとなるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話の送信出力回
路に関し、特に、ディジタル、アナログの両モードで使
用する場合に、各モードに適する送信動作を行なえるよ
うにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年実用化されたディジタル携帯電話の
送信出力回路は、図６に示すように、送信信号を増幅す
る送信電力増幅器１と、信号を送信するアンテナ２との
間に、送信電力増幅器１からアンテナ２に向かう信号を
低損失で伝送し、アンテナ２から送信電力増幅器１に向
かう反射波などを阻止するアイソレータ５が挿入されて
いる。ディジタル信号を送信する送信電力増幅器１は線
形性の維持が必要であり、アイソレータ５は、送信電力
増幅器１とアンテナ負荷との間に在って、アンテナから
の反射波が送信電力増幅器１の線形性に悪影響を及ぼす
のを守る働きをしている。

【０００３】一方、従来からあるアナログ携帯電話で
は、送信ＩＭ特性を改善する場合は別として、通常、ア
イソレータを挿入せずに、送信電力増幅器１に直接アン
テナ負荷を接続するか、または、電力増幅器１の電力効
率が改善されるように、この負荷を調整して接続してい
る。

【０００４】北米での新しい移動通信システムでは、同
一端末でディジタル方式とアナログ方式との両方にアク
セスできることが要求されている。

【０００５】ディジタルモードの送信出力回路には、歪
の少ない送信出力が求められ、また、アナログモードの
送信出力回路には、信号の高効率での増幅が求められ
る。このように、ディジタル変調波を扱うときの最適条
件と、アナログ変調波を扱うときの最適条件とは異なる
ため、一つの回路構成で両モードの最適条件を同時に満
たすことはできず、一方を優先すれば他方の特性が損な
われる。

【０００６】そこで、従来は、線形電力増幅器と非線形
電力増幅器との二つを持ち、ディジタルモードでは、線
形電力増幅器を使用し、アナログモードでは非線形電力
増幅器を用いるように切替えたり、あるいは、一つの非
線形電力増幅器を持ち、この非線形電力増幅器に対する
制御を、ディジタルモード時とアナログモード時とで切
替えたりしている（特開平６−８５５７９）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアナロ
グ／ディジタル・デュアルモード携帯電話の送信出力回
路は、回路構成が複雑になり、回路規模が大きくなっ
て、装置を小型化することが難しいという問題がある。

【０００８】また、アイソレータは一般に部品コストが
高く、低コスト化の要求からは削減することが望ましい
が、この従来のデュアルモード携帯電話の送信出力回路
には、アイソレータの挿入が不可欠である。

【０００９】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、簡単な構成によってディジタル／アナロ
グ両方式における最適動作を実現し、且つ、アイソレー
タを除去して低コスト化を図ることができるアナログ／
ディジタル・デュアルモード携帯電話の送信出力回路を
提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、ア
ナログ／ディジタル・デュアルモード携帯電話の送信出
力回路において、送信電力増幅器とアンテナ負荷との間
に、スイッチング素子と位相回転素子とを備えたインピ
ーダンス切替回路を挿入し、スイッチング素子を各モー
ドに応じてスイッチし、送信電力増幅器の負荷インピー
ダンスを等価的に切替えるように構成している。

【００１１】また、スイッチング素子を、送信電力増幅
器とアンテナ負荷とに接続して、送信電力増幅器とアン
テナ負荷とを短絡または開放し、位相回転素子を、スイ
ッチング素子と並列に接続している。

【００１２】また、スイッチング素子の一端を、位相回
転素子を介して、送信電力増幅器とアンテナ負荷との接
続点に接続し、また、スイッチング素子の他端をアース
している。

【００１３】また、スイッチング素子を、ＰＩＮダイオ
ードまたはＦＥＴスイッチで構成している。

【００１４】また、位相回転素子を、高周波伝送線路ま
たは集中定数インダクタもしくは集中定数インダクタと
キャパシタとの組合せで構成している。

【００１５】また、ＰＩＮダイオードをスイッチング素
子とするとき、そのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御端子
に、電流制限抵抗とチョークコイルとを接続している。

【００１６】

【作用】そのため、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦに
より、送信電力増幅器とアンテナ負荷との間が直結され
たり、その間に位相回転素子が挿入されたりする。この
ように位相回転素子を挿入することにより、送信電力増
幅器から見た負荷インピーダンスを、例えば直結時に容
量性であったものを誘導性インピーダンスに変えたり、
その逆に、誘導性の負荷インピーダンスであったものを
容量性の負荷インピーダンスに変えることができる。

【００１７】ところで、電力増幅器の増幅時の歪や電力
変換効率などの特性は、その負荷インピーダンスに依存
する。例えば、図５（ａ）は、電力増幅器の歪における
負荷インピーダンス依存性をスミスチャートを用いて表
示している。電力増幅器に歪がある場合には、ディジタ
ル変調波の周波数スペクトラムにおける側帯波に盛り上
がりが生じ、この量に応じて隣接チャネル漏洩電力が増
加する。ここでは、この隣接チャネル漏洩電力により、
電力増幅器の歪を評価している。この図が示すように、
電力増幅器の歪は、負荷インピーダンスがスミスチャー
トの上半分に在るとき、即ち、誘導性リアクタンスであ
るときに良い値を示す。

【００１８】一方、図５（ｂ）は、電力増幅器の電力変
換効率における負荷インピーダンス依存性を示してい
る。電力変換効率は、負荷インピーダンスがスミスチャ
ートの下半分にあるとき、即ち、容量性リアクタンスで
あるときに良い値を示す。

【００１９】このような負荷インピーダンス依存性を示
す電力増幅器を、ディジタルモードで使用するときは、
負荷が誘導性になるように、また、アナログモードで使
用するときは、容量性になるように負荷インピーダンス
を切替えることによって、ディジタルモード及びアナロ
グモードのそれぞれにおいて、最適条件を満たすように
設定することができる。この切替えは、送信電力増幅器
とアンテナ負荷との間に位相回転素子を挿入することに
よって実現できる。例えば、λ／４線路を挿入すれば、
インピーダンスは反転するから、少なくとも誘導性と容
量性との切換えは可能になる。

【００２０】また、このように、ディジタル／アナログ
の動作モードに応じて、送信電力増幅器から見た負荷イ
ンピーダンスを切替えて、最適化することが可能になる
ため、アイソレータの挿入を省略することができる。そ
の結果、アイソレータの除去により一層の低損失化が可
能になり、また、部品コスト、実装面積の削減も図るこ
とができる。

【００２１】

【実施例】

（第１実施例）第１実施例の送信出力回路は、図１に示
すように、送信電力増幅器１とアンテナ２との間に、送
信電力増幅器１から見た負荷インピーダンスの位相を回
転する位相回転素子３と、送信電力増幅器１とアンテナ
２との短絡をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ４とを並列に組
み合わたインピーダンス変換回路を備えている。

【００２２】位相回転素子３としては、高周波伝送線
路、集中定数インダクタ（Ｌ）または集中定数インダク
タとキャパシタ（Ｃ）との組合せなどを用いることがで
き、また、スイッチ４としては、ＰＩＮダイオードやＦ
ＥＴスイッチを用いることができる。図３（ａ）には、
位相回転素子３に高周波伝送線路６を用い、スイッチ４
にＰＩＮダイオード７を用いたときの具体的回路構成を
示し、また、図３（ｂ）には、位相回転素子に集中定数
Ｌ、Ｃを用い、スイッチにＰＩＮダイオード７を用いた
ときの具体的回路構成を示している。

【００２３】ＰＩＮダイオード７は、制御端子Ｈ／Ｌを
通じて順方向にバイアス電圧を加えると導通状態（Ｏ
Ｎ）になり、また、制御端子から逆方向にバイアス電圧
を加えるとキャパシタとなって、導通をＯＦＦにする。
制御端子Ｈ／Ｌは、電流制限抵抗とチョークコイルとを
介して、ＰＩＮダイオード７に接続している。

【００２４】ＰＩＮダイオード７をＯＮにするには可成
りの電流を流す必要があるが、スイッチとしてＦＥＴス
イッチを使用する場合には、それが改善できる。図３
（ｃ）には、位相回転素子に高周波伝送線路６を用い、
スイッチにＦＥＴスイッチ８を用いたときの具体的回路
構成を示し、図３（ｄ）には、位相回転素子に集中定数
Ｌを用い、スイッチにＦＥＴスイッチ８を用いたときの
具体的回路構成を示している。

【００２５】この送信出力回路では、スイッチ４がＯＮ
の状態では、電力増幅器１とアンテナ２とが短絡され、
電力増幅器１とアンテナ２とが直結される。また、スイ
ッチがＯＦＦの状態では、電力増幅器１とアンテナ負荷
２との間に位相回転素子３が挿入され、電力増幅器１か
らみた負荷インピーダンスは、直結時の状態から変化す
る。

【００２６】このように、この送信出力回路は、位相回
転素子３の有無により、電力増幅器の負荷が異なる二つ
のインピーダンスを持つことになる。従って、この位相
回転素子３の位相回転量やその他の状態量を適当に選ぶ
ことにより、二つのインピーダンスの一方がディジタル
モードにおける最適負荷インピーダンスとなり、他方が
アナログモードにおける最適負荷インピーダンスとなる
ように設定することが可能になる。

【００２７】例えば、スイッチＯＮの状態で、電力増幅
器１の電力効率を改善した、アナログモードでの最適の
負荷状態を形成し、この負荷状態が、スイッチをＯＦＦ
にしたとき、アンテナとのインピーダンス整合が取れ
た、低歪の増幅動作が可能な、ディジタルモードにおけ
る最適の負荷状態に切替わるように、位相回転素子３の
位相回転量やインピーダンスを設定する。

【００２８】この場合、逆に、スイッチＯＮの状態で、
ディジタルモードにおける最適の負荷状態を形成し、ス
イッチＯＦＦの状態で、位相回転素子３の挿入により、
アナログモードでの最適の負荷状態を実現してもよい。

【００２９】この構成では、アイソレータの挿入が不要
になる。そのため、一層の低損失化が可能になり、部品
コスト及び実装面積の削減を図ることができる。

【００３０】このように、第１実施例の送信出力回路
は、簡単な構成で、ディジタルモード及びアナログモー
ドのそれぞれにおいて、最適条件での送信を実現するこ
とができ、また、形状の小型化を図ることができる。

【００３１】（第２実施例）第２実施例の送信出力回路
は、図２に示すように、送信電力増幅器１とアンテナ２
との接続点に、位相回転素子３とスイッチング素子４と
を直列に接続し、スイッチング素子４の他端をアースし
ている。

【００３２】この回路の位相回転素子３に高周波伝送線
路６を用い、スイッチ４にＰＩＮダイオード７を用いた
ときの具体的回路構成を図４（ａ）に示し、また、位相
回転素子に集中定数Ｌを用い、スイッチにＰＩＮダイオ
ード７を用いたときの構成を図４（ｂ）に、位相回転素
子に高周波伝送線路６を用い、スイッチにＦＥＴスイッ
チ８を用いたときの構成を図３（ｃ）に、位相回転素子
に集中定数Ｌを用い、スイッチにＦＥＴスイッチ８を用
いたときの構成を図３（ｄ）に示している。

【００３３】この送信出力回路の動作は、第１実施例と
同じであるが、回路構成を簡略化することができる。

【００３４】図４（ａ）、（ｂ）の回路では、第１実施
例の図３（ａ）、（ｂ）の回路に比較して、少なくとも
チョークコイル１個と、ＤＣカットコンデンサ１個とを
削減することができる。また、ＦＥＴスイッチをアース
した図４（ｃ）、（ｄ）の回路では、部品点数をさらに
減らすことができ、消費電流も少なくて済む。

【００３５】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明の送信出力装置は、アナログ／ディジタル・
デュアルモード携帯電話において、送信電力増幅器に対
する低歪と高効率動作という互いに相反する要求を、各
モードに合わせて両立させることができる。また、製造
コストの嵩むアイソレータを除去することができる。そ
の結果、回路の低損失化、低コスト化、小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の送信出力回路の構成を示
すブロック図、

【図２】本発明の第２実施例の送信出力回路の構成を示
すブロック図、

【図３】第１実施例の送信出力回路の具体的回路構成
図、

【図４】第２実施例の送信出力回路の具体的回路構成
図、

【図５】（ａ）電力増幅器の歪の負荷依存性を示す図、
（ｂ）電力増幅器の電力変換効率の負荷依存性を示す
図、

【図６】従来例の送信出力回路の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１電力増幅器２アンテナ３位相回転素子４スイッチング素子５アイソレータ６伝送線路７ＰＩＮダイオード８ＦＥＴスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アナログ／ディジタル・デュアルモード
携帯電話の送信出力回路において、送信電力増幅器とアンテナ負荷との間に、スイッチング
素子と位相回転素子とを備えたインピーダンス切替回路
を挿入し、前記スイッチング素子を各モードに応じてス
イッチし、前記送信電力増幅器の負荷インピーダンスを
等価的に切替えることを特徴とする送信出力回路。
【請求項２】前記スイッチング素子が、前記送信電力
増幅器とアンテナ負荷とに接続されて、前記送信電力増
幅器とアンテナ負荷とを短絡または開放し、前記位相回
転素子が、前記スイッチング素子と並列に接続されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の送信出力回路。
【請求項３】前記スイッチング素子の一端が、前記位
相回転素子を介して、前記送信電力増幅器とアンテナ負
荷との接続点に接続され、前記スイッチング素子の他端
がアースされることを特徴とする請求項１に記載の送信
出力回路。
【請求項４】前記スイッチング素子が、ＰＩＮダイオ
ードまたはＦＥＴスイッチから成ることを特徴とする請
求項１乃至３に記載の送信出力回路。
【請求項５】前記位相回転素子が、高周波伝送線路ま
たは集中定数インダクタもしくは集中定数インダクタと
キャパシタとの組合せから成ることを特徴とする請求項
１乃至３に記載の送信出力回路。
【請求項６】前記ＰＩＮダイオードのＯＮ／ＯＦＦを
制御する制御端子に、電流制限抵抗とチョークコイルと
が接続されることを特徴とする請求項４に記載の送信出
力回路。