JPH11145748A - 電力増幅回路 - Google Patents

電力増幅回路

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JPH11145748A
JPH11145748A JP9304551A JP30455197A JPH11145748A JP H11145748 A JPH11145748 A JP H11145748A JP 9304551 A JP9304551 A JP 9304551A JP 30455197 A JP30455197 A JP 30455197A JP H11145748 A JPH11145748 A JP H11145748A
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JP
Japan
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circuit
output
power
matching circuit
variable input
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JP9304551A
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Inventor
Toshiro Watanabe
寿郎 渡辺
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力時だけでなく低出力時にも高い電力効
率を維持する電力増幅回路を提供する。 【解決手段】 自動出力制御回路5を有するディジタル
携帯無線端末の送信回路において、第1分岐回路Aと第
2分岐回路Bとスイッチ6、7を有している。第1分岐
回路Aは、可変入力整合回路13と、電力増幅用トラン
ジスタ1と、可変出力整合回路14との直列回路であ
り、第2分岐回路Bは、可変入力整合回路15と、電力
増幅用トランジスタ2と、可変出力整合回路16との直
列回路である。スイッチ6、7は、第2分岐回路Bと第
1分岐回路Aとを並列にあるいは第1分岐回路Aを直列
に送信回路に接続する切替スイッチであり、送信出力に
応じて動作トランジスタを選択し、アイドリング電流を
最適に保ちながら、整合性を維持して切替操作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波増幅電力回
路、特に自動出力制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】デジタル携帯無線端末の送信段には数百
MHz(例えば、900MHz)の信号を増幅する電力
増幅用トランジスタが使用されている。通常、デジタル
変調方式では、誤り率を下げるために、線形性のよい電
力増幅が必須であり、そのために電力増幅用トランジス
タはAクラス動作させる必要がある。
【0003】デジタル携帯無線端末は、通常バッテリで
駆動され、通話時間を少しでも長く伸ばすために、使用
頻度の多い低出力時に電力増幅用トランジスタの電力消
費を抑える自動出力制御回路を備えている。しかしなが
ら、従来知られている回路は、高出力のときに最大効率
が得られるように設計されているため、低出力時には効
率が低下するという問題があった。
【0004】そこで、このような課題を解決するため、
複数個の電力増幅用トランジスタを並列に接続し、送信
出力に応じて動作トランジスタを選択することで、低い
出力電圧でも効率を維持する電力増幅回路が提案されて
いる(例えば、特開昭63−219215号:以下先行
例1とする)。
【0005】また、電力増幅用トランジスタとインピー
ダンスを可変できる出力整合回路を備え、送信出力に応
じて出力整合回路のインピーダンスを変えることで、低
い出力電力でも効率を維持する電力増幅回路が提案され
ている(例えば、実開昭61−18647号:以下先行
例2とする)。
【0006】ところで、先行例1では、電力増幅用トラ
ンジスタのインピーダンスが、動作時および非動作時で
大きく変わることが考慮されておらず、各電力増幅用ト
ランジスタの出力整合回路あるいは出力合成回路のイン
ピーダンスが、動作する電力増幅用トランジスタの組合
せに応じて可変調整できないために、出力合成回路にお
いて合成損失が発生し、期待されたほどの効果を得るこ
とができない。
【0007】一方、先行例2では、出力整合回路のイン
ピーダンスで調整できる電力増幅用トランジスタの出力
ダイナミックレンジは3dB程度であり、かつ線形性の
悪い飽和出力に近い領域に限られている。ところが、デ
ジタル携帯無線端末は、線形性の高いデジタル変調方式
を使用するため、電力増幅用トランジスタの線形性の悪
い飽和出力に近い領域は使用できない。デジタル変調方
式の自動出力制御回路に要求される線形性の高い20d
Bc以上のダイナミックレンジにおいては、Aクラス動
作させる電力増幅用トランジスタのアイドリング電流が
効率を決めるため、動作する電力増幅用トランジスタの
大きさ(例えばMOSFETであれば、ゲート幅)その
ものが変わらない構造では、期待された効果を得ること
ができない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
力増幅回路では、送信出力に応じて2つ以上の電力増幅
用トランジスタを切替える場合は、整合性を維持でき
ず、電力効果を落とすという問題点があり、またインピ
ーダンスを可変できる出力整合回路を備えた場合は、ア
イドリング電流を絞ることができず、結局は電力効率を
落とすという問題点があった。
【0009】本発明の目的は、高出力時だけでなく低出
力時にも高い電力効率を維持する電力増幅回路を提供す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る電力増幅回路においては、自動
出力制御回路を有する電力増幅回路であって、送信回路
に少なくとも2以上の分岐回路とスイッチとを有し、各
分岐回路は、可変入出力整合回路と、電力増幅用トラン
ジスタとの直列回路であり、スイッチは、送信出力に応
じて各分岐回路を直列又は並列に送信回路に接続し、整
合性を維持して動作トランジスタを選択するものであ
る。
【0011】また、スイッチは、2以上の分岐回路を任
意に選定して1〜2以上の分岐回路を直列又は並列に送
信回路に接続するものである。
【0012】また、自動出力制御回路は、送信回路のA
GCアンプにDC電圧を出力するとともに、各分岐回路
の可変入出力整合回路及び電力増幅用トランジスタに信
号を送信して2つのトランジスタの並列動作モードに移
行させるものである。
【0013】また、可変入出力整合回路は、インダクタ
ンスと可変容量をもったLCはしご型回路であり、LC
はしご型回路は、容量を変化させることにより、可変入
出力整合回路のインピーダンスを変化させるものであ
る。
【0014】また、可変入出力整合回路の容量は、スイ
ッチの動作と同時に事前にプログラムされた値に変えら
れ、増幅段全体のインピーダンスは、最適点に保たれる
ものである。
【0015】本発明の電力増幅回路においては、可変入
出力整合回路を有した2つ以上の電力増幅用トランジス
タと、それらを切替えるスイッチとを有し、送信出力に
応じて動作トランジスタを選択し、アイドリング電流を
最適に保ちながら、かつ整合回路も切り替えることで整
合性を維持し、高出力時だけでなく低出力時にも高い電
力効率を維持する。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図面を用いて説明する。
【0017】図1は、本発明に係る自動出力制御回路を
有する電力増幅回路の一つの実施の形態を示す説明図で
ある。
【0018】図1に示す実施形態においては、自動出力
制御回路5を有するデジタル携帯無線端末の送信回路に
おいて、送信回路に第1分岐回路Aと、第2分岐回路B
とを備え、常時は、第1分岐回路Aを送信回路に直列に
導通させ、必要時に第2分岐回路Bを第1分岐回路Aと
並列に結線して送信回路に導通させるスイッチ6、7を
設けた例である。
【0019】第1分岐回路Aは、可変入力整合回路13
と、電力増幅用トランジスタ1と、可変出力整合回路1
4との直列回路であり、第2分岐回路Bは、可変入力整
合回路13と、電力増幅用トランジスタ2と、可変出力
整合回路16との直列回路である。
【0020】送信信号は、入力整合回路11に入力さ
れ、AGCアンプ3により利得調整された後、出力整合
回路12を経てフィルタ8により不必要な周波数成分が
除去される。
【0021】次いで第1分岐回路Aの可変入力整合回路
13を経て電力増幅用トランジスタ1により電力増幅さ
れ、可変出力整合回路14を通り、そして再度フィルタ
9で不必要な周波数成分が除去された後に、アンテナ1
0を介して無線送信される。一方、受信信号はアンテナ
10に受信され、フィルタ9で不必要な周波数成分が除
去された後に、低雑音アンプ4により低雑音増幅され、
信号処理系に伝達される。
【0022】また、受信信号の一部は、自動出力制御回
路5に伝達され、受信信号強度に応じたDC電圧を出力
する。受信信号が弱ければ、中継基地局までの距離が遠
く、送信出力を上げる必要がある。自動出力制御回路5
は、AGCアンプ3の利得を大きくするようなDC電圧
を出力する。
【0023】第2分岐回路Bは、スイッチ6、7の切替
によって第1分岐回路Aと並列に結線され、送信信号
は、第1分岐回路Aと第2分岐回路Bとに分岐し、次い
で合流してアンテナ10に送られる。
【0024】自動出力制御回路5は、AGCアンプ3だ
けでなく、スイッチ6、7、可変入力整合回路13、1
5、可変出力整合回路14、16、電力増幅用トランジ
スタ1のほかにも信号を送り、電力増幅用トランジスタ
2を、電力増幅用トランジスタ1と並列動作させるモー
ドに移行させる。したがって、例えば電力増幅用トラン
ジスタ1と2とが同じゲート幅でAクラス動作し、か
つ、入出力整合回路が最適点であれば、飽和出力は倍と
なり、20dBm以上の高出力時にも、線形性の良い動
作が行える。
【0025】受信信号が強ければ中継基地局までの距離
が近く、送信出力を下げても通話品質を落とすことはな
い。この場合は、前記と逆の論理があてはまり、結果と
して低出力時にも入出力整合回路を最適点に保ったま
ま、不必要なアイドル電流を減らすことができ、線形性
の良い動作を保ちながら、消費電流は約半分まで減らす
ことができる。
【0026】図2は可変入出力整合回路(13、14、
15、16)の詳細図である。図2に示すように、入出
力整合回路は、インダクタンス19とバリキャップダイ
オード等の可変容量20とをもったLCはしご形回路で
あり、容量20を変えることにより、整合回路のインピ
ーダンスを変えることができる。
【0027】図1において、スイッチ6、7によって動
作させる電力増幅用トランジスタを切替えるだけでは、
電力増幅段全体のインピーダンスも大きく変わってしま
う。例えば50Ωのものをそのまま2つ並列動作させる
と25Ωになり、増幅段全体のインピーダンスは最適点
からずれてしまい、電力合成損失が生ずる。
【0028】そこで、本発明においては、図2に示す可
変入出力整合回路の容量を、スイッチ6および7の動作
と同時に事前プログラムした容量値に変えることによ
り、増幅段全体のインピーダンスを常に最適点に保つ様
にしている。また、このとき、非動作の電力増幅用トラ
ンジスタは、アイドル電流が流れない様、制御される。
【0029】図3は、電力増幅用トランジスタ1と2が
同じゲート幅でAクラス動作し、かつ入出力整合回路が
最適点に保たれているときの図1の入出力・電流特性図
である。図に示すように、線形性を維持した上で、高出
力時だけでなく低出力時にも高い電力効率を得ることが
できる。
【0030】図4は、本発明の他の実施形態を示す図で
ある。本実施形態においては、それぞれ可変入力整合回
路(13、15…、33)と、電力増幅用トランジスタ
(1、2,…24)と、可変出力整合回路(14、1
6、…25)とを有する第1、第2、…第n分岐回路
(A、B、…N)を備え、スイッチ6、7をもって第
1、第2、…、第n分岐回路(A、B、…N)を単独又
は任意に組合せて並列に接続しうるようにした例であ
る。本実施形態においては、第1〜第n分岐回路(A〜
N)のうちから任意に選定された分岐回路の並列モード
で動作させることができ、図5に示すように、更に細か
く消費電力をコントロールすることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、可変入出
力整合回路を有した2つ以上の電力増幅用トランジスタ
とそれらを切替えるスイッチを有し、送信出力に応じて
動作トランジスタを選択し、かつ整合回路も切り替える
ことで整合性を維持し、特に低出力時の電力効率が従来
のものよりも良い電力増幅回路が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態を示す説明図であ
る。
【図2】図1の13,14,15,16の詳細図であ
る。
【図3】図1の入出力・電流特性図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す説明図である。
【図5】図4の入出力・電流特性図である。
【符号の説明】
1,2,3 電力増幅用トランジスタ 3 AGCアンプ 4 低雑音アンプ 5 自動出力制御回路 6,7 スイッチ 8,9 フィルタ 10 アンテナ 11,17 入力整合回路 13,15,23 可変入力整合回路 12,18 出力整合回路 14,16,25 可変出力整合回路 19 インダクタンス 20 可変容量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H03H 7/38 H03H 7/38 Z H04B 1/04 H04B 1/04 B E

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動出力制御回路を有する電力増幅回路
    であって、送信回路に少なくとも2以上の分岐回路とス
    イッチとを有し、 各分岐回路は、可変入出力整合回路と、電力増幅用トラ
    ンジスタとの直列回路であり、 スイッチは、送信出力に応じて各分岐回路を直列又は並
    列に送信回路に接続し、整合性を維持して動作トランジ
    スタを選択するものであることを特徴とする電力増幅回
    路。
  2. 【請求項2】 スイッチは、2以上の分岐回路を任意に
    選定して1〜2以上の分岐回路を直列又は並列に送信回
    路に接続するものであることを特徴とする請求項1に記
    載の電力増幅回路。
  3. 【請求項3】 自動出力制御回路は、送信回路のAGC
    アンプにDC電圧を出力するとともに、各分岐回路の可
    変入出力整合回路及び電力増幅用トランジスタに信号を
    送信して2つのトランジスタの並列動作モードに移行さ
    せるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載
    の電力増幅回路。
  4. 【請求項4】 可変入出力整合回路は、インダクタンス
    と可変容量をもったLCはしご型回路であり、LCはし
    ご型回路は、容量を変化させることにより、可変入出力
    整合回路のインピーダンスを変化させるものであること
    を特徴とする請求項1、2又は3に記載の電力増幅回
    路。
  5. 【請求項5】 可変入出力整合回路の容量は、スイッチ
    の動作と同時に事前にプログラムされた値に変えられ、
    増幅段全体のインピーダンスは、最適点に保たれるもの
    であることを特徴とする請求項4に記載の電力増幅回
    路。
JP9304551A 1997-11-06 1997-11-06 電力増幅回路 Pending JPH11145748A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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