JPWO2006082894A1 - 送信装置及び無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Si(t)=a(t)exp[jφ(t)] … (1)
Sc=exp[ωct+φ(t)] … (2)
Srf=Ga(t)Sc=Ga(t)exp[ωct+φ(t)] … (3)
また、モードの切り替え時に、信号位相及び信号振幅を連続的に変化させるための位相補正情報及び振幅補正情報を、第1〜第3モード毎に保持する位相補正部及び振幅補正部をさらに備えて、周波数シンセサイザにおいて位相補正情報に基づいた高周波位相変調信号の位相補正を、可変利得増幅器において振幅補正情報に基づいた高周波位相変調信号の振幅補正を行ってもよい。
また、モードの切り替えに、ヒステリシスを持たせて行ってもよい。
さらには、第3及び第4の切り替え部によって形成される、高周波位相変調信号を高周波電力増幅器を通過させないで出力させる経路上に、減衰器を挿入してもよい。
2、17 掛算器
3、8、9、14 切り替え部
4、62 振幅変調信号増幅器
5、64 高周波電力増幅器
6、63 周波数シンセサイザ
7 可変利得増幅器
11 位相補正部
12 振幅補正部
15 制御部
16 増幅器
20 無線通信装置
21 送信装置
22 受信装置
23 送受切り替え部
24 アンテナ
50 非線形増幅器
51 寄生容量
図1は、本発明の第1の実施形態に係るポーラ変調方式を用いた送信装置の概略構成を示すブロック図である。図1において、第1の実施形態に係る送信装置は、振幅位相分離部1と、掛算器2と、振幅変調信号増幅器4と、高周波電力増幅器5と、周波数シンセサイザ6と、可変利得増幅器7と、制御部15と、第1〜第4の切り替え部3、8、9及14とを備えている。
送信出力信号S6の電力レベルが大きくなる場合には、高周波電力増幅器5を飽和動作領域又はスイッチング動作領域の非線形増幅器として動作させるために、制御部15によって第1モードが選択される。この第1モードでは、第1及び第2の切り替え部3及び8がそれぞれ「端子b」に、第3及び第4の切り替え部9及14がそれぞれ「端子a」に接続される。また、掛算器2には、第1モードに応じた平均出力レベル指定信号SLが出力される。
これに対して、第1の実施形態では、利得制御信号S5によって可変利得増幅器7の利得を制御して、高周波電力増幅器5に入力される位相変調信号のレベルを制御する。これにより、リーク電力を低減させることが可能となる。従って、高周波電力増幅器5において、電源電圧による出力電力の制御範囲(ダイナミックレンジ)を拡大させることができる。
送信出力信号S6の電力レベルが小さくなる場合には、高周波電力増幅器5を非飽和動作領域の線形増幅器として動作させるために、制御部15によって第2モードが選択される。この第2モードでは、第1及び第2の切り替え部3及び8がそれぞれ「端子a」に、第3及び第4の切り替え部9及14がそれぞれ「端子b」に接続される。また、掛算器2には、第2モードに応じた平均出力レベル指定信号SLが出力される。
送信出力信号S6の電力レベルが中程度になる場合には、制御部15によって第3モードが選択される。この第3モードでは、第1〜第4の切り替え部3、8、9及び14がそれぞれ「端子a」に接続される。また、掛算器2には、第3モードに応じた平均出力レベル指定信号SLが出力される。この第3モードでは、高周波電力増幅器5は、入出力関係が線形な線形増幅器として動作する。
また、可変利得増幅器7が、利得制御信号S5に対して非線形に変化する(例えば、入出力特性が指数特性になる)タイプの増幅器である場合には、この非線形を線形へ補正する機能を持った構成(図示せず)を、可変利得増幅器7の前後に挿入することになる。
また、第2の切り替え部8の出力端子cと可変利得増幅器7との間、すなわち利得制御信号S5が流れるパス上に、振幅変調信号増幅器4と同等の増幅器が挿入されていても構わない。
さらに、第1モード(高周波電力増幅器5で振幅変調)と第2モード及び第3モード(可変利得増幅器7で振幅変調)とでは、振幅経路と位相経路の間の遅延差が異なるので、この遅延差を補正するための機能ブロックを必要に応じて適宜追加することになる(図示せず)。
上述した3つの動作モードは、高周波送信信号の経路がそれぞれ異なるので、各経路の利得及び位相特性も異なる。このため、動作モード切り換え時に、送信出力信号の振幅や位相に急激な変化が生じる。例えば、第3モードから第2モードに動作モードが切り換わる場合、第3モードでは高周波送信信号が高周波電力増幅器5を通過するが、第2モードでは高周波送信信号が高周波電力増幅器5を通過しない(第3の切り替え部の端子b〜第4の切り替え部の端子b間の伝送線路を通過する)ので、この2経路の通過特性の違いにより送信出力信号の振幅及び位相が急激に変化するのである。
以下、この位相補正部11及び振幅補正部12を中心に第2の実施形態に係る送信装置を説明する。
ポーラ変調送信処理を開始すると、制御部15に平均出力レベル指定信号SLが入力される(ステップS11)。次に、制御部15は、この平均出力レベル指定信号SLをチェックして、動作モードの切り替えが必要か否かを判断する(ステップS12)。この時、動作モードの切り替えポイントは、平均出力レベルの値だけで決まるのではなく、平均出力レベルが増加するのか減少するのかによって異なる。すなわち、動作モードの切り換えポイントはヒステリシスを有している。
図10は、上述した第1及び第2の実施形態に係る送信装置を含む無線通信装置20の概略構成を示したブロック図である。図10において、無線通信装置20は、送信装置21と受信装置22とから構成され、送信装置21及び受信装置22は送受切り替え部23を介してアンテナ24と接続されている。送信装置21には、第1及び第2の実施形態に係る送信装置が用いられる。この無線通信装置20には、携帯電話機や通信機能を備えた携帯情報端末等の携帯無線端末装置や無線基地局等が含まれる。
Si(t)=a(t)exp[jφ(t)] … (1)
Sc=exp[ωct+φ(t)] … (2)
Srf=Ga(t)Sc=Ga(t)exp[ωct+φ(t)] … (3)
また、モードの切り替え時に、信号位相及び信号振幅を連続的に変化させるための位相補正情報及び振幅補正情報を、第1〜第3モード毎に保持する位相補正部及び振幅補正部をさらに備えて、周波数シンセサイザにおいて位相補正情報に基づいた高周波位相変調信号の位相補正を、可変利得増幅器において振幅補正情報に基づいた高周波位相変調信号の振幅補正を行ってもよい。
また、モードの切り替えに、ヒステリシスを持たせて行ってもよい。
さらには、第3及び第4の切り替え部によって形成される、高周波位相変調信号を高周波電力増幅器を通過させないで出力させる経路上に、減衰器を挿入してもよい。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るポーラ変調方式を用いた送信装置の概略構成を示すブロック図である。図1において、第1の実施形態に係る送信装置は、振幅位相分離部1と、掛算器2と、振幅変調信号増幅器4と、高周波電力増幅器5と、周波数シンセサイザ6と、可変利得増幅器7と、制御部15と、第1〜第4の切り替え部3、8、9及14とを備えている。
送信出力信号S6の電力レベルが大きくなる場合には、高周波電力増幅器5を飽和動作領域又はスイッチング動作領域の非線形増幅器として動作させるために、制御部15によって第1モードが選択される。この第1モードでは、第1及び第2の切り替え部3及び8がそれぞれ「端子b」に、第3及び第4の切り替え部9及14がそれぞれ「端子a」に接続される。また、掛算器2には、第1モードに応じた平均出力レベル指定信号SLが出力される。
これに対して、第1の実施形態では、利得制御信号S5によって可変利得増幅器7の利得を制御して、高周波電力増幅器5に入力される位相変調信号のレベルを制御する。これにより、リーク電力を低減させることが可能となる。従って、高周波電力増幅器5において、電源電圧による出力電力の制御範囲(ダイナミックレンジ)を拡大させることができる。
送信出力信号S6の電力レベルが小さくなる場合には、高周波電力増幅器5を非飽和動作領域の線形増幅器として動作させるために、制御部15によって第2モードが選択される。この第2モードでは、第1及び第2の切り替え部3及び8がそれぞれ「端子a」に、第3及び第4の切り替え部9及14がそれぞれ「端子b」に接続される。また、掛算器2には、第2モードに応じた平均出力レベル指定信号SLが出力される。
送信出力信号S6の電力レベルが中程度になる場合には、制御部15によって第3モードが選択される。この第3モードでは、第1〜第4の切り替え部3、8、9及び14がそれぞれ「端子a」に接続される。また、掛算器2には、第3モードに応じた平均出力レベル指定信号SLが出力される。この第3モードでは、高周波電力増幅器5は、入出力関係が線形な線形増幅器として動作する。
また、可変利得増幅器7が、利得制御信号S5に対して非線形に変化する(例えば、入出力特性が指数特性になる)タイプの増幅器である場合には、この非線形を線形へ補正する機能を持った構成(図示せず)を、可変利得増幅器7の前後に挿入することになる。
また、第2の切り替え部8の出力端子cと可変利得増幅器7との間、すなわち利得制御信号S5が流れるパス上に、振幅変調信号増幅器4と同等の増幅器が挿入されていても構わない。
さらに、第1モード(高周波電力増幅器5で振幅変調)と第2モード及び第3モード(可変利得増幅器7で振幅変調)とでは、振幅経路と位相経路の間の遅延差が異なるので、この遅延差を補正するための機能ブロックを必要に応じて適宜追加することになる(図示せず)。
上述した3つの動作モードは、高周波送信信号の経路がそれぞれ異なるので、各経路の利得及び位相特性も異なる。このため、動作モード切り換え時に、送信出力信号の振幅や位相に急激な変化が生じる。例えば、第3モードから第2モードに動作モードが切り換わる場合、第3モードでは高周波送信信号が高周波電力増幅器5を通過するが、第2モードでは高周波送信信号が高周波電力増幅器5を通過しない(第3の切り替え部の端子b〜第4の切り替え部の端子b間の伝送線路を通過する)ので、この2経路の通過特性の違いにより送信出力信号の振幅及び位相が急激に変化するのである。
以下、この位相補正部11及び振幅補正部12を中心に第2の実施形態に係る送信装置を説明する。
ポーラ変調送信処理を開始すると、制御部15に平均出力レベル指定信号SLが入力される(ステップS11)。次に、制御部15は、この平均出力レベル指定信号SLをチェックして、動作モードの切り替えが必要か否かを判断する(ステップS12)。この時、動作モードの切り替えポイントは、平均出力レベルの値だけで決まるのではなく、平均出力レベルが増加するのか減少するのかによって異なる。すなわち、動作モードの切り換えポイントはヒステリシスを有している。
図10は、上述した第1及び第2の実施形態に係る送信装置を含む無線通信装置20の概略構成を示したブロック図である。図10において、無線通信装置20は、送信装置21と受信装置22とから構成され、送信装置21及び受信装置22は送受切り替え部23を介してアンテナ24と接続されている。送信装置21には、第1及び第2の実施形態に係る送信装置が用いられる。この無線通信装置20には、携帯電話機や通信機能を備えた携帯情報端末等の携帯無線端末装置や無線基地局等が含まれる。
2、17 掛算器
3、8、9、14 切り替え部
4、62 振幅変調信号増幅器
5、64 高周波電力増幅器
6、63 周波数シンセサイザ
7 可変利得増幅器
11 位相補正部
12 振幅補正部
15 制御部
16 増幅器
20 無線通信装置
21 送信装置
22 受信装置
23 送受切り替え部
24 アンテナ
50 非線形増幅器
51 寄生容量
Claims (9)
- ポーラ変調を用いた送信装置であって、
入力するベースバンド変調信号を、ベースバンド振幅変調信号とベースバンド位相変調信号とに分離する振幅位相分離部と、
前記ベースバンド位相変調信号によって高周波搬送信号に位相変調を施し、高周波位相変調信号を生成する周波数シンセサイザと、
前記ベースバンド振幅変調信号に所定の値を掛ける掛算器と、
前記掛算器から出力される掛算されたベースバンド振幅変調信号と所定の直流電圧信号とをそれぞれ入力し、いずれか1つの信号を切り替えて出力する第1及び第2の切り替え部と、
前記第1の切り替え部から出力される信号に基づいた電源電圧を供給する振幅変調信号増幅器と、
前記第2の切り替え部から出力される信号に応じて、前記周波数シンセサイザで生成された高周波位相変調信号を増幅する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器で増幅された高周波位相変調信号を、前記振幅変調信号増幅器から供給される電源電圧を用いて電力増幅する高周波電力増幅器と、
前記高周波電力増幅器の前後に配置され、前記可変利得増幅器で増幅された高周波位相変調信号を、前記高周波電力増幅器を通過させて出力させるか、通過させないで出力させるかを、切り替える第3及び第4の切り替え部とを備え、
前記第4の切り替え部から出力される信号の電力レベルに応じて、前記第1〜第4の切り替え部の切り替えを制御することを特徴とする、送信装置。 - 前記第4の切り替え部から出力される信号の電力レベルが、第1の所定値より大きくなる第1モードの場合には、前記第1の切り替え部が前記掛算されたベースバンド振幅変調信号の出力に、前記第2の切り替え部が前記直流電圧信号の出力に、かつ前記第3及び第4の切り替え部が前記高周波電力増幅器を通過させて出力させる経路に、それぞれ切り替え、
前記第4の切り替え部から出力される信号の電力レベルが、第2の所定値より小さくなる第2モードの場合には、前記第1の切り替え部が前記直流電圧信号の出力に、前記第2の切り替え部が前記掛算されたベースバンド振幅変調信号の出力に、かつ前記第3及び第4の切り替え部が前記高周波電力増幅器を通過させないで出力させる経路に、それぞれ切り替えることを特徴とする、請求項1に記載の送信装置。 - 前記第4の切り替え部から出力される信号の電力レベルが、前記第1の所定値以下かつ前記第2の所定値以上になる第3モードの場合には、前記第1の切り替え部が前記直流電圧信号の出力に、前記第2の切り替え部が前記掛算されたベースバンド振幅変調信号の出力に、かつ前記第3及び第4の切り替え部が前記高周波電力増幅器を通過させて出力させる経路に、それぞれ切り替えることを特徴とする、請求項2に記載の送信装置。
- 前記可変利得増幅器が、
前記周波数シンセサイザで生成された高周波位相変調信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された高周波位相変調信号と前記第2の切り替え部から出力される信号とを乗算する掛算器とで、構成されることを特徴とする、請求項2に記載の送信装置。 - 前記可変利得増幅器が、
前記周波数シンセサイザで生成された高周波位相変調信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された高周波位相変調信号と前記第2の切り替え部から出力される信号とを乗算する掛算器とで、構成されることを特徴とする、請求項3に記載の送信装置。 - モードの切り替え時に信号位相を連続的に変化させるための位相補正情報を、前記第1〜第3モード毎に保持する位相補正部と、
モードの切り替え時に信号振幅を連続的に変化させるための振幅補正情報を、前記第1〜第3モード毎に保持する振幅補正部とをさらに備え、
前記周波数シンセサイザは、前記位相補正情報に基づいて前記高周波位相変調信号の位相を補正し、
前記可変利得増幅器は、前記振幅補正情報に基づいて前記高周波位相変調信号の振幅を補正することを特徴とする、請求項1に記載の送信装置。 - モードの切り替えが、ヒステリシスを持たせて行われることを特徴とする、請求項1に記載の送信装置。
- 前記第3及び第4の切り替え部によって形成される、前記高周波位相変調信号を高周波電力増幅器を通過させないで出力させる経路上に、減衰器を挿入したことを特徴とする、請求項1に記載の送信装置。
- 送信信号をアンテナから送信する無線通信装置であって、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の送信装置を備え、前記送信信号を電力増幅して前記アンテナに出力することを特徴とする、無線通信装置。
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JP2005027562 | 2005-02-03 | ||
JP2005027562 | 2005-02-03 | ||
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