JPWO2007148753A1 - 送信回路及び通信機器 - Google Patents

Abstract

高効率かつ低歪みで動作する送信回路を提供する。振幅位相抽出部（１１）は、入力データから振幅データと位相データとを抽出する。位相変調部（１２）は、位相データを位相変調して位相変調信号として出力する。増幅部（１３）は、位相変調信号を増幅して、送信信号として出力する。振幅制御部（１５）は、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部（１３）に供給する。

Description

本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器に用いられる送信回路に関し、より特定的には、高効率かつ低歪みで動作する送信回路、及びそれを用いた通信機器に関する。

携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器は、広い出力レベルの範囲に渡って送信信号の線形性を確保しつつ、かつ低消費電力で動作することが求められている。そして、このような通信機器には、高効率かつ低歪みで動作する送信回路が用いられる。以下に、従来の送信回路について説明する。

従来の送信回路としては、例えば、直交変調等の変調方式を利用して、送信信号を生成する送信回路（以下、直交変調回路と記す）があった。なお、直交変調回路については、広く知られているため説明を省略する。また、直交変調回路よりも高効率に線形性の高い送信信号を出力する従来の送信回路としては、例えば、特許文献１の図９に開示されている送信回路があった。図７は、特許文献１に開示されている従来の送信回路９０の構成の一例を示すブロック図である。図７において、従来の送信回路９０は、振幅位相抽出部９１、位相変調部９２、増幅部９３、出力端子９４、及び振幅制御部９５を備える。

振幅位相抽出部９１は、入力データから振幅データ及び位相データを抽出する。振幅データは、振幅制御部９５に入力される。振幅制御部９５は、振幅データに応じた電圧を増幅部９３に供給する。また、位相データは、位相変調部９２に入力される。位相変調部９２は、入力された位相データを位相変調して位相変調信号として出力する。位相変調信号は、増幅部９３に入力される。増幅部９３は、位相変調信号を振幅制御部９５から供給された電圧に応じて増幅する。増幅部９３で増幅された信号は、出力端子９４から送信信号として出力される。このような送信回路９０をポーラ変調回路という。
特開２００４−２６６３５１号公報

しかしながら、従来の送信回路９０は、送信信号の出力レベルを広い範囲で変動させる場合に、必ずしも送信信号の線形性を確保することができないという課題があった。例えば、従来の送信回路９０は、ＵＭＴＳ規格に適用された場合は、ＧＳＭ／ＥＤＧＥといった規格と比較して、７５ｄＢ程度といった広い範囲で出力レベルを変動させることが求められる。このような場合、送信回路９０は、振幅制御部９５が増幅部９３に供給する電圧を大きく変動させる必要があった。しかし、送信回路９０は、振幅制御部９５の内部の素子を動作させるＤＣバイアス電圧を自由に設定できなかったので、ＤＣバイアス電圧がＶＣＣ、あるいはＧＮＤ電位に近づくと、振幅制御部９５の線形性を保つことが難しかった。そのため、従来の送信回路９０は、送信信号の出力レベルを広い範囲で変動させる場合には、必ずしも送信信号の線形性を確保することができなかった。

それ故に、本発明の目的は、上記課題を解決し、広い出力レベルの範囲に渡って、高効率かつ低歪みに動作する送信回路、及びそれを用いた通信機器を提供することである。

本発明は、入力データに基づいて送信信号を生成して出力する送信回路に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の送信回路は、入力データから振幅データ及び位相データを抽出する振幅位相抽出部と、位相データを位相変調して位相変調信号として出力する位相変調部と、位相変調信号を増幅して、送信信号として出力する増幅部と、振幅データに応じて制御された電圧を増幅部に供給する振幅制御部とを備える。振幅制御部は、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部に供給する。

好ましくは、振幅制御部は、振幅データの変動成分によって表される交流成分に応じた信号を出力する交流成分制御部と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分に応じた信号を出力する直流成分制御部と、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とを加算し、加算した信号に応じて制御された電圧を増幅部に供給する電圧供給部とを含む。

交流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力される。交流成分制御部は、振幅データをアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を振幅信号として出力するＤＡコンバータと、ＤＡコンバータが出力した振幅信号からスプリアス成分を除去するローパスフィルタと、電力情報が示す出力電力の大きさに応じた利得で、ローパスフィルタが出力した振幅信号を増幅または減衰し、振幅データの交流成分に応じた信号として出力する可変利得増幅器とを有する。

直流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力される。直流成分制御部は、振幅データの変動成分の平均値レベルを振幅データの直流成分として検出し、検出した振幅データの直流成分と、電力情報が示す値とを掛け算して出力する直流成分検出部と、直流成分検出部が出力した信号をアナログ信号に変換し、振幅データの直流成分に応じた信号として出力するＤＡコンバータとを有する。

好ましくは、直流成分検出部は、差動化して入力された振幅データを加算し、加算した振幅データを２で除算することで、振幅データの平均値レベルを検出し、検出した平均値レベルを振幅データの直流成分とする。

また、直流成分検出部は、振幅データの直流成分のみを通過させるデジタルＬＰＦを用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過させた直流成分を振幅データの平均値レベルとして検出し、検出した平均値レベルを振幅データの直流成分としてもよい。

また、直流成分制御部は、直流成分検出部が出力した信号に所定のオフセット値を加算して、増幅部で発生するオフセットを補正するオフセット補正部をさらに有してもよい。

好ましくは、電圧供給部は、交流成分制御部が出力した信号に応じた電圧を出力する電源部と、電源部が出力した電圧と、直流成分制御部が出力した信号に応じた電圧とを加算し、加算した電圧を増幅部に供給する加算器とを有する。

また、電圧供給部は、差動アンプを用いて、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とを加算し、加算した信号に応じて制御された電圧を増幅部に供給してもよい。

また、電圧供給部は、差動アンプの負帰還を構成し、差動アンプで発生するオフセットを補正する誤差検出アンプを有してもよい。

また、本発明は、上述した送信回路を備える通信機器にも向けられている。通信機器は、送信信号を生成する送信回路と、送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備える。また、通信機器は、アンテナから受信した受信信号を処理する受信回路と、送信回路で生成された送信信号をアンテナに出力し、アンテナから受信した受信信号を受信回路に出力するアンテナ共用部とをさらに備えてもよい。

以上のように本発明においては、振幅制御部が、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部に供給するので、振幅制御部の内部の素子を動作させるＤＣバイアス電圧を自由に設定することができる。そのため、送信回路は、送信信号の出力レベルに関わらず、振幅制御部の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができる。また、送信回路は、振幅制御部の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができるので、振幅制御部の内部の素子のサイズを大きくしたり、消費電力を増加させる必要がない。これによって、送信回路は、広い出力レベルの範囲に渡って、高効率かつ低歪みに動作することができる。

また、本発明の通信機器は、上述した送信回路を用いることで、広いパワー増幅の範囲で送信信号の線形性を確保しつつ、かつ消費電力を低減することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１の構成の一例を示すブロック図である。 図２Ａは、振幅データの平均値レベルを検出する第１の方法を説明する図である。 図２Ｂは、振幅データの平均値レベルを検出する第２の方法を説明する図である。 図３Ａは、電圧供給部の構成の一例を示す回路図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す電圧供給部が出力する電圧の波形の一例を示す図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２の構成の一例を示すブロック図である。 図５は、誤差検出アンプをデジタル部品で構成した送信回路２ａの一例を示すブロック図である。 図６は、本発明の第３の実施形態に係る通信機器の構成の一例を示すブロック図である。 図７は、従来の送信回路９０の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１，２，２ａ、９０ 送信回路
１１，９１ 振幅位相抽出部
１２，９２ 位相変調部
１３，９３ 増幅部
１４，９４ 出力端子
１５，９５ 振幅制御部
１６，２１ デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）
１７ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１８ 可変利得増幅器
１９ 電源部
２０ 直流成分検出部
２２ 加算器
２３ オフセット補正部
２４，２４ｂ 誤差検出アンプ
２５ アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）
２００ 通信機器
２１０ 送信回路
２２０ 受信回路
２３０ アンテナ共用部
２４０ アンテナ

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１の構成の一例を示すブロック図である。図１において、送信回路１は、振幅位相抽出部１１、位相変調部１２、増幅部１３、出力端子１４、及び振幅制御部１５を備える。振幅制御部１５は、交流成分制御部、直流成分制御部、及び電圧供給部を含む。また、交流成分制御部は、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１６、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７、及び可変利得増幅器１８を有する。直流成分制御部は、直流成分検出部２０、及びデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）２１を含む。電圧供給部は、電源部１９及び加算器２２を有する。

振幅位相抽出部１１には、送信すべきデータとして変調データ（以下、入力データと記す）が入力される。振幅位相抽出部１１は、入力データからデジタルデータである振幅成分及び位相成分を抽出し、振幅データ及び位相データとして出力する。振幅データは、振幅制御部１５に入力される。振幅制御部１５は、振幅データに応じて制御された電圧を増幅部１３に供給する。振幅制御部１５の詳細については後述する。位相データは、位相変調部１２に入力される。位相変調部１２は、入力された位相データを位相変調して位相変調信号として出力する。位相変調信号は、増幅部１３に入力される。増幅部１３は、位相変調信号を振幅制御部１５から供給された電圧に応じて増幅する。増幅部１３で増幅された信号は、出力端子１４から送信信号として出力される。

次に、振幅制御部１５の詳細について説明する。振幅制御部１５において、振幅データは、交流成分制御部及び直流成分制御部に入力される。交流成分制御部は、振幅データの変動成分によって表される交流成分に応じた信号を出力する。具体的には、交流成分制御部において、ＤＡＣ１６は、入力された振幅データをアナログ信号に変換し、当該変換したアナログ信号を振幅信号として出力する。ＬＰＦ１７は、ＤＡＣ１６が出力した振幅信号からスプリアス成分を除去する。ＬＰＦ１７が出力した振幅信号は、可変利得増幅器１８に入力される。また、可変利得増幅器１８には、送信回路１の出力電力の大きさを示す電力情報Ｐが入力される。電力情報Ｐは、基地局からの情報に基づき、デジタルベースバンドで生成される。可変利得増幅器１８は、電力情報Ｐが示す送信回路１の出力電力の大きさに応じた利得で、入力された振幅信号を増幅又は減衰させる。可変利得増幅器１８が出力した信号は、振幅データの交流成分に応じた信号として、電圧供給部に入力される。

また、直流成分制御部は、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分に応じた信号を出力する。具体的には、直流成分制御部において、直流成分検出部２０には、振幅データと、送信回路１の出力電力の大きさを示す電力情報Ｐとが入力される。直流成分検出部２０は、入力された振幅データの平均値レベル（すなわち、直流成分）を所定時間毎に検出し、当該検出した平均値レベルに電力情報Ｐが示す値を乗算して出力する。直流成分検出部２０が出力した信号は、ＤＡＣ２１でアナログ信号に変換され、振幅データの直流成分に応じた信号として電圧供給部に入力される。

ここで、直流成分検出部２０が振幅データの平均値レベルを検出する方法について詳細に説明する。直流成分検出部２０は、図２Ａに示す第１の方法、あるいは図２Ｂに示す第２の方法を用いて振幅データの平均値レベルを検出する。

図２Ａは、振幅データの平均値レベルを検出する第１の方法を説明する図である。図２Ａを参照して、直流成分検出部２０は、振幅データを差動化して入力し、所定時間毎に、差動化した振幅データを加算し、加算した振幅データを２で除算する（すなわち、平均化する）ことで、所定時間毎の振幅データの平均値レベルを検出する。なお、振幅データの平均値レベルを検出する時間間隔としては、送信回路１の出力電力が制御される時間間隔（例えば、スロット時間間隔）であることが望ましい。

図２Ｂは、振幅データの平均値レベルを検出する第２の方法を説明する図である。図２Ｂを参照して、直流成分検出部２０は、周波数が低い成分（すなわち、直流成分）のみを通過させるデジタルＬＰＦを用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過させる直流成分を振幅データの平均値レベルとして出力する。なお、デジタルＬＰＦが正しい直流成分を出力するまでには、一定の時間が必要になる。この一定の時間は、回路の次数、規模、動作クロック周波数等に依存する。例えば、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳ規格では、出力する直流成分を約３０μｓｅｃ以内に、所望の値まで収束させる必要がある。

電圧供給部には、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とが入力される。電圧供給部は、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とに応じて制御された電圧を増幅部１３に供給する。具体的な一例としては、電圧供給部において、電源部１９は、交流成分制御部が出力した信号に応じた電圧を出力し、加算器２２は、電源部１９が出力した電圧と、直流成分制御部が出力した電圧とを加算し、加算した電圧を増幅部１３に供給する。

なお、電圧供給部は、図３Ａに示すような差動アンプを用いても構成することができる。図３Ａは、電圧供給部の構成の一例を示す回路図である。図３Ａを参照して、電圧供給部の入力端子には、交流成分制御部（可変利得増幅器１８）から振幅データの交流成分に応じた信号が入力される。また、電圧供給部のプラス側の入力端子には、直流成分制御部（ＤＡＣ２１）から振幅データの直流成分に応じた信号がＶＲＥＦとして入力される。図３Ｂは、図３Ａに示す電圧供給部が出力する電圧の波形の一例を示す図である。図３Ｂに示すように、電圧供給部は、ＶＲＥＦを中心に変動する電圧を、増幅部１３に供給する。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１によれば、振幅制御部１５が、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部１３に供給するので、振幅制御部１５の内部の素子を動作させるＤＣバイアス電圧を自由に設定することができる。そのため、送信回路１は、送信信号の出力レベルに関わらず、振幅制御部１５の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができる。また、送信回路１は、振幅制御部１５の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができるので、振幅制御部１５の内部の素子のサイズを大きくしたり、消費電力を増加させる必要がない。これによって、送信回路１は、広い出力レベルの範囲に渡って、高効率かつ低歪みに動作することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２の構成の一例を示すブロック図である。図４において、送信回路２は、振幅制御部１５ａの構成が第１の実施形態と異なる。具体的には、振幅制御部１５ａにおいて、直流成分制御部は、オフセット補正部２３をさらに有する。また、電圧供給部は、図３Ａで示した電圧供給部（差動アンプ）の回路構成に、誤差検出アンプ２４をさらに有する。

直流成分制御部において、オフセット補正部２３には、ＰＡオフセット補正値が入力される。オフセット補正部２３は、直流成分検出部２０が出力した信号にＰＡオフセット補正値を加算して、増幅部（ＰＡ）１３で発生するＤＣオフセットを補正する。ＰＡオフセット補正値は、工場出荷時や電源投入時などに、増幅部１３で発生するＤＣオフセットを補正するのに最適な値が設定される。なお、オフセット補正部２３は、直流成分検出部２０の前段に接続されていてもよい。電圧供給部において、誤差検出アンプ２４は、差動アンプの負帰還を構成し、電圧供給部（差動アンプ）で発生するＤＣオフセットを補正する。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２によれば、増幅部１３で発生するＤＣオフセット、及び電圧供給部で発生するＤＣオフセットを補正することができるので、より線形性の高い送信信号を出力することができる。

なお、上述した送信回路２は、誤差検出アンプ２４をアナログ部品で構成していたが、誤差検出アンプ２４をデジタル部品で構成してもよい。図５は、誤差検出アンプをデジタル部品で構成した送信回路２ａの一例を示すブロック図である。図５において、送信回路２ａは、オフセット補正部２３とＤＡＣ２１との間に、デジタル部品で構成された誤差検出アンプ２４ａを備える。また、誤差検出アンプ２４ａには、ＡＤコンバータ２５からデジタル信号に変換された電圧がフィードバックされる。送信回路２ａは、誤差検出アンプ２４ａをデジタル部品で構成した場合も、上述した送信回路２と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る通信機器の構成の一例を示すブロック図である。図６を参照して、第３の実施形態に係る通信機器２００は、送信回路２１０、受信回路２２０、アンテナ共用部２３０、及びアンテナ２４０を備える。送信回路２１０は、上述した第１〜２のいずれかに記載の送信回路である。アンテナ共用部２３０は、送信回路２１０から出力された送信信号をアンテナ２４０に伝達し、受信回路２２０に送信信号が漏れるのを防ぐ。また、アンテナ共用部２３０は、アンテナ２４０から入力された受信信号を受信回路２２０に伝達し、受信信号が送信回路２１０に漏れるのを防ぐ。

従って、送信信号は、送信回路２１０から出力され、アンテナ共用部２３０を介してアンテナ２４０から空間に放出される。受信信号は、アンテナ２４０で受信され、アンテナ共用部２３０を介して受信回路２２０で受信される。第３の実施形態に係る通信機器２００は、第１〜２の実施形態に係る送信回路を用いることで、送信信号の線形性を確保しつつ、かつ無線装置としての低歪みを実現することができる。また、送信回路２１０の出力に方向性結合器などの分岐がないため、送信回路２１０からアンテナ２４０までの損失を低減することが可能であり、送信時の消費電力を低減することができ、無線通信機器として、長時間の使用が可能となる。なお、通信機器２００は、送信回路２１０とアンテナ２４０とのみを備えた構成であってもよい。

本発明に係る送信回路は、携帯電話や無線ＬＡＮなどの通信機器等に適用することができる。

本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器に用いられる送信回路に関し、より特定的には、高効率かつ低歪みで動作する送信回路、及びそれを用いた通信機器に関する。

携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器は、広い出力レベルの範囲に渡って送信信号の線形性を確保しつつ、かつ低消費電力で動作することが求められている。そして、このような通信機器には、高効率かつ低歪みで動作する送信回路が用いられる。以下に、従来の送信回路について説明する。

従来の送信回路としては、例えば、直交変調等の変調方式を利用して、送信信号を生成する送信回路（以下、直交変調回路と記す）があった。なお、直交変調回路については、広く知られているため説明を省略する。また、直交変調回路よりも高効率に線形性の高い送信信号を出力する従来の送信回路としては、例えば、特許文献１の図９に開示されている送信回路があった。図７は、特許文献１に開示されている従来の送信回路９０の構成の一例を示すブロック図である。図７において、従来の送信回路９０は、振幅位相抽出部９１、位相変調部９２、増幅部９３、出力端子９４、及び振幅制御部９５を備える。

振幅位相抽出部９１は、入力データから振幅データ及び位相データを抽出する。振幅データは、振幅制御部９５に入力される。振幅制御部９５は、振幅データに応じた電圧を増幅部９３に供給する。また、位相データは、位相変調部９２に入力される。位相変調部９２は、入力された位相データを位相変調して位相変調信号として出力する。位相変調信号は、増幅部９３に入力される。増幅部９３は、位相変調信号を振幅制御部９５から供給された電圧に応じて増幅する。増幅部９３で増幅された信号は、出力端子９４から送信信号として出力される。このような送信回路９０をポーラ変調回路という。
特開２００４−２６６３５１号公報

しかしながら、従来の送信回路９０は、送信信号の出力レベルを広い範囲で変動させる場合に、必ずしも送信信号の線形性を確保することができないという課題があった。例えば、従来の送信回路９０は、ＵＭＴＳ規格に適用された場合は、ＧＳＭ／ＥＤＧＥといった規格と比較して、７５ｄＢ程度といった広い範囲で出力レベルを変動させることが求められる。このような場合、送信回路９０は、振幅制御部９５が増幅部９３に供給する電圧を大きく変動させる必要があった。しかし、送信回路９０は、振幅制御部９５の内部の素子を動作させるＤＣバイアス電圧を自由に設定できなかったので、ＤＣバイアス電圧がＶＣＣ、あるいはＧＮＤ電位に近づくと、振幅制御部９５の線形性を保つことが難しかった。そのため、従来の送信回路９０は、送信信号の出力レベルを広い範囲で変動させる場合には、必ずしも送信信号の線形性を確保することができなかった。

それ故に、本発明の目的は、上記課題を解決し、広い出力レベルの範囲に渡って、高効率かつ低歪みに動作する送信回路、及びそれを用いた通信機器を提供することである。

本発明は、入力データに基づいて送信信号を生成して出力する送信回路に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の送信回路は、入力データから振幅データ及び位相データを抽出する振幅位相抽出部と、位相データを位相変調して位相変調信号として出力する位相変調部と、位相変調信号を増幅して、送信信号として出力する増幅部と、振幅データに応じて制御された電圧を増幅部に供給する振幅制御部とを備える。振幅制御部は、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部に供給する。

好ましくは、振幅制御部は、振幅データの変動成分によって表される交流成分に応じた信号を出力する交流成分制御部と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分に応じた信号を出力する直流成分制御部と、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とを加算し、加算した信号に応じて制御された電圧を増幅部に供給する電圧供給部とを含む。

交流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力される。交流成分制御部は、振幅データをアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を振幅信号として出力するＤＡコンバータと、ＤＡコンバータが出力した振幅信号からスプリアス成分を除去するローパスフィルタと、電力情報が示す出力電力の大きさに応じた利得で、ローパスフィルタが出力した振幅信号を増幅または減衰し、振幅データの交流成分に応じた信号として出力する可変利得増幅器とを有する。

直流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力される。直流成分制御部は、振幅データの変動成分の平均値レベルを振幅データの直流成分として検出し、検出した振幅データの直流成分と、電力情報が示す値とを掛け算して出力する直流成分検出部と、直流成分検出部が出力した信号をアナログ信号に変換し、振幅データの直流成分に応じた信号として出力するＤＡコンバータとを有する。

好ましくは、直流成分検出部は、差動化して入力された振幅データを加算し、加算した振幅データを２で除算することで、振幅データの平均値レベルを検出し、検出した平均値レベルを振幅データの直流成分とする。

また、直流成分検出部は、振幅データの直流成分のみを通過させるデジタルＬＰＦを用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過させた直流成分を振幅データの平均値レベルとして検出し、検出した平均値レベルを振幅データの直流成分としてもよい。

また、直流成分制御部は、直流成分検出部が出力した信号に所定のオフセット値を加算して、増幅部で発生するオフセットを補正するオフセット補正部をさらに有してもよい。

好ましくは、電圧供給部は、交流成分制御部が出力した信号に応じた電圧を出力する電源部と、電源部が出力した電圧と、直流成分制御部が出力した信号に応じた電圧とを加算し、加算した電圧を増幅部に供給する加算器とを有する。

また、電圧供給部は、差動アンプを用いて、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とを加算し、加算した信号に応じて制御された電圧を増幅部に供給してもよい。

また、電圧供給部は、差動アンプの負帰還を構成し、差動アンプで発生するオフセットを補正する誤差検出アンプを有してもよい。

また、本発明は、上述した送信回路を備える通信機器にも向けられている。通信機器は、送信信号を生成する送信回路と、送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備える。また、通信機器は、アンテナから受信した受信信号を処理する受信回路と、送信回路で生成された送信信号をアンテナに出力し、アンテナから受信した受信信号を受信回路に出力するアンテナ共用部とをさらに備えてもよい。

以上のように本発明においては、振幅制御部が、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部に供給するので、振幅制御部の内部の素子を動作させるＤＣバイアス電圧を自由に設定することができる。そのため、送信回路は、送信信号の出力レベルに関わらず、振幅制御部の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができる。また、送信回路は、振幅制御部の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができるので、振幅制御部の内部の素子のサイズを大きくしたり、消費電力を増加させる必要がない。これによって、送信回路は、広い出力レベルの範囲に渡って、高効率かつ低歪みに動作することができる。

また、本発明の通信機器は、上述した送信回路を用いることで、広いパワー増幅の範囲で送信信号の線形性を確保しつつ、かつ消費電力を低減することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１の構成の一例を示すブロック図である。図１において、送信回路１は、振幅位相抽出部１１、位相変調部１２、増幅部１３、出力端子１４、及び振幅制御部１５を備える。振幅制御部１５は、交流成分制御部、直流成分制御部、及び電圧供給部を含む。また、交流成分制御部は、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１６、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７、及び可変利得増幅器１８を有する。直流成分制御部は、直流成分検出部２０、及びデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）２１を含む。電圧供給部は、電源部１９及び加算器２２を有する。

振幅位相抽出部１１には、送信すべきデータとして変調データ（以下、入力データと記す）が入力される。振幅位相抽出部１１は、入力データからデジタルデータである振幅成分及び位相成分を抽出し、振幅データ及び位相データとして出力する。振幅データは、振幅制御部１５に入力される。振幅制御部１５は、振幅データに応じて制御された電圧を増幅部１３に供給する。振幅制御部１５の詳細については後述する。位相データは、位相変調部１２に入力される。位相変調部１２は、入力された位相データを位相変調して位相変調信号として出力する。位相変調信号は、増幅部１３に入力される。増幅部１３は、位相変調信号を振幅制御部１５から供給された電圧に応じて増幅する。増幅部１３で増幅された信号は、出力端子１４から送信信号として出力される。

次に、振幅制御部１５の詳細について説明する。振幅制御部１５において、振幅データは、交流成分制御部及び直流成分制御部に入力される。交流成分制御部は、振幅データの変動成分によって表される交流成分に応じた信号を出力する。具体的には、交流成分制御部において、ＤＡＣ１６は、入力された振幅データをアナログ信号に変換し、当該変換したアナログ信号を振幅信号として出力する。ＬＰＦ１７は、ＤＡＣ１６が出力した振幅信号からスプリアス成分を除去する。ＬＰＦ１７が出力した振幅信号は、可変利得増幅器１８に入力される。また、可変利得増幅器１８には、送信回路１の出力電力の大きさを示す電力情報Ｐが入力される。電力情報Ｐは、基地局からの情報に基づき、デジタルベースバンドで生成される。可変利得増幅器１８は、電力情報Ｐが示す送信回路１の出力電力の大きさに応じた利得で、入力された振幅信号を増幅又は減衰させる。可変利得増幅器１８が出力した信号は、振幅データの交流成分に応じた信号として、電圧供給部に入力される。

また、直流成分制御部は、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分に応じた信号を出力する。具体的には、直流成分制御部において、直流成分検出部２０には、振幅データと、送信回路１の出力電力の大きさを示す電力情報Ｐとが入力される。直流成分検出部２０は、入力された振幅データの平均値レベル（すなわち、直流成分）を所定時間毎に検出し、当該検出した平均値レベルに電力情報Ｐが示す値を乗算して出力する。直流成分検出部２０が出力した信号は、ＤＡＣ２１でアナログ信号に変換され、振幅データの直流成分に応じた信号として電圧供給部に入力される。

ここで、直流成分検出部２０が振幅データの平均値レベルを検出する方法について詳細に説明する。直流成分検出部２０は、図２Ａに示す第１の方法、あるいは図２Ｂに示す第２の方法を用いて振幅データの平均値レベルを検出する。

図２Ａは、振幅データの平均値レベルを検出する第１の方法を説明する図である。図２Ａを参照して、直流成分検出部２０は、振幅データを差動化して入力し、所定時間毎に、差動化した振幅データを加算し、加算した振幅データを２で除算する（すなわち、平均化する）ことで、所定時間毎の振幅データの平均値レベルを検出する。なお、振幅データの平均値レベルを検出する時間間隔としては、送信回路１の出力電力が制御される時間間隔（例えば、スロット時間間隔）であることが望ましい。

図２Ｂは、振幅データの平均値レベルを検出する第２の方法を説明する図である。図２Ｂを参照して、直流成分検出部２０は、周波数が低い成分（すなわち、直流成分）のみを通過させるデジタルＬＰＦを用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過させる直流成分を振幅データの平均値レベルとして出力する。なお、デジタルＬＰＦが正しい直流成分を出力するまでには、一定の時間が必要になる。この一定の時間は、回路の次数、規模、動作クロック周波数等に依存する。例えば、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳ規格では、出力する直流成分を約３０μｓｅｃ以内に、所望の値まで収束させる必要がある。

電圧供給部には、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とが入力される。電圧供給部は、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とに応じて制御された電圧を増幅部１３に供給する。具体的な一例としては、電圧供給部において、電源部１９は、交流成分制御部が出力した信号に応じた電圧を出力し、加算器２２は、電源部１９が出力した電圧と、直流成分制御部が出力した電圧とを加算し、加算した電圧を増幅部１３に供給する。

なお、電圧供給部は、図３Ａに示すような差動アンプを用いても構成することができる。図３Ａは、電圧供給部の構成の一例を示す回路図である。図３Ａを参照して、電圧供給部の入力端子には、交流成分制御部（可変利得増幅器１８）から振幅データの交流成分に応じた信号が入力される。また、電圧供給部のプラス側の入力端子には、直流成分制御部（ＤＡＣ２１）から振幅データの直流成分に応じた信号がＶＲＥＦとして入力される。図３Ｂは、図３Ａに示す電圧供給部が出力する電圧の波形の一例を示す図である。図３Ｂに示すように、電圧供給部は、ＶＲＥＦを中心に変動する電圧を、増幅部１３に供給する。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１によれば、振幅制御部１５が、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部１３に供給するので、振幅制御部１５の内部の素子を動作させるＤＣバイアス電圧を自由に設定することができる。そのため、送信回路１は、送信信号の出力レベルに関わらず、振幅制御部１５の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができる。また、送信回路１は、振幅制御部１５の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができるので、振幅制御部１５の内部の素子のサイズを大きくしたり、消費電力を増加させる必要がない。これによって、送信回路１は、広い出力レベルの範囲に渡って、高効率かつ低歪みに動作することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２の構成の一例を示すブロック図である。図４において、送信回路２は、振幅制御部１５ａの構成が第１の実施形態と異なる。具体的には、振幅制御部１５ａにおいて、直流成分制御部は、オフセット補正部２３をさらに有する。また、電圧供給部は、図３Ａで示した電圧供給部（差動アンプ）の回路構成に、誤差検出アンプ２４をさらに有する。

直流成分制御部において、オフセット補正部２３には、ＰＡオフセット補正値が入力される。オフセット補正部２３は、直流成分検出部２０が出力した信号にＰＡオフセット補正値を加算して、増幅部（ＰＡ）１３で発生するＤＣオフセットを補正する。ＰＡオフセット補正値は、工場出荷時や電源投入時などに、増幅部１３で発生するＤＣオフセットを補正するのに最適な値が設定される。なお、オフセット補正部２３は、直流成分検出部２０の前段に接続されていてもよい。電圧供給部において、誤差検出アンプ２４は、差動アンプの負帰還を構成し、電圧供給部（差動アンプ）で発生するＤＣオフセットを補正する。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２によれば、増幅部１３で発生するＤＣオフセット、及び電圧供給部で発生するＤＣオフセットを補正することができるので、より線形性の高い送信信号を出力することができる。

なお、上述した送信回路２は、誤差検出アンプ２４をアナログ部品で構成していたが、誤差検出アンプ２４をデジタル部品で構成してもよい。図５は、誤差検出アンプをデジタル部品で構成した送信回路２ａの一例を示すブロック図である。図５において、送信回路２ａは、オフセット補正部２３とＤＡＣ２１との間に、デジタル部品で構成された誤差検出アンプ２４ａを備える。また、誤差検出アンプ２４ａには、ＡＤコンバータ２５からデジタル信号に変換された電圧がフィードバックされる。送信回路２ａは、誤差検出アンプ２４ａをデジタル部品で構成した場合も、上述した送信回路２と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る通信機器の構成の一例を示すブロック図である。図６を参照して、第３の実施形態に係る通信機器２００は、送信回路２１０、受信回路２２０、アンテナ共用部２３０、及びアンテナ２４０を備える。送信回路２１０は、上述した第１〜２のいずれかに記載の送信回路である。アンテナ共用部２３０は、送信回路２１０から出力された送信信号をアンテナ２４０に伝達し、受信回路２２０に送信信号が漏れるのを防ぐ。また、アンテナ共用部２３０は、アンテナ２４０から入力された受信信号を受信回路２２０に伝達し、受信信号が送信回路２１０に漏れるのを防ぐ。

従って、送信信号は、送信回路２１０から出力され、アンテナ共用部２３０を介してアンテナ２４０から空間に放出される。受信信号は、アンテナ２４０で受信され、アンテナ共用部２３０を介して受信回路２２０で受信される。第３の実施形態に係る通信機器２００は、第１〜２の実施形態に係る送信回路を用いることで、送信信号の線形性を確保しつつ、かつ無線装置としての低歪みを実現することができる。また、送信回路２１０の出力に方向性結合器などの分岐がないため、送信回路２１０からアンテナ２４０までの損失を低減することが可能であり、送信時の消費電力を低減することができ、無線通信機器として、長時間の使用が可能となる。なお、通信機器２００は、送信回路２１０とアンテナ２４０とのみを備えた構成であってもよい。

本発明に係る送信回路は、携帯電話や無線ＬＡＮなどの通信機器等に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る送信回路１の構成の一例を示すブロック図 振幅データの平均値レベルを検出する第１の方法を説明する図 振幅データの平均値レベルを検出する第２の方法を説明する図 電圧供給部の構成の一例を示す回路図 図３Ａに示す電圧供給部が出力する電圧の波形の一例を示す図 本発明の第２の実施形態に係る送信回路２の構成の一例を示すブロック図 誤差検出アンプをデジタル部品で構成した送信回路２ａの一例を示すブロック図 本発明の第３の実施形態に係る通信機器の構成の一例を示すブロック図 従来の送信回路９０の構成の一例を示すブロック図

符号の説明

１，２，２ａ、９０ 送信回路
１１，９１ 振幅位相抽出部
１２，９２ 位相変調部
１３，９３ 増幅部
１４，９４ 出力端子
１５，９５ 振幅制御部
１６，２１ デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）
１７ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１８ 可変利得増幅器
１９ 電源部
２０ 直流成分検出部
２２ 加算器
２３ オフセット補正部
２４，２４ｂ 誤差検出アンプ
２５ アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）
２００ 通信機器
２１０ 送信回路
２２０ 受信回路
２３０ アンテナ共用部
２４０ アンテナ

Claims (12)

1. 入力データに基づいて送信信号を生成して出力する送信回路であって、
   前記入力データから振幅データ及び位相データを抽出する振幅位相抽出部と、
   前記位相データを位相変調して位相変調信号として出力する位相変調部と、
   前記位相変調信号を増幅して、前記送信信号として出力する増幅部と、
   前記振幅データに応じて制御された電圧を前記増幅部に供給する振幅制御部とを備え、
   前記振幅制御部は、前記振幅データの変動成分によって表される交流成分と、前記振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を前記増幅部に供給することを特徴とする、送信回路。
2. 前記振幅制御部は、
   前記振幅データの変動成分によって表される交流成分に応じた信号を出力する交流成分制御部と、
   前記振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分に応じた信号を出力する直流成分制御部と、
   前記交流成分制御部が出力した信号と、前記直流成分制御部が出力した信号とを加算し、当該加算した信号に応じて制御された電圧を前記増幅部に供給する電圧供給部とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
3. 前記交流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力され、
   前記交流成分制御部は、
   前記振幅データをアナログ信号に変換し、当該変換したアナログ信号を振幅信号として出力するＤＡコンバータと、
   前記ＤＡコンバータが出力した振幅信号からスプリアス成分を除去するローパスフィルタと、
   前記電力情報が示す出力電力の大きさに応じた利得で、前記ローパスフィルタが出力した振幅信号を増幅または減衰し、前記振幅データの交流成分に応じた信号として出力する可変利得増幅器とを有することを特徴とする、請求項２に記載の送信回路。
4. 前記直流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力され、
   前記直流成分制御部は、
   前記振幅データの変動成分の平均値レベルを前記振幅データの直流成分として検出し、当該検出した振幅データの直流成分と、前記電力情報が示す値とを掛け算して出力する直流成分検出部と、
   前記直流成分検出部が出力した信号をアナログ信号に変換し、前記振幅データの直流成分に応じた信号として出力するＤＡコンバータとを有することを特徴とする、請求項２に記載の送信回路。
5. 前記直流成分検出部は、差動化して入力された前記振幅データを加算し、当該加算した振幅データを２で除算することで、前記振幅データの平均値レベルを検出し、当該検出した平均値レベルを前記振幅データの直流成分とすることを特徴とする、請求項４に記載の送信回路。
6. 前記直流成分検出部は、前記振幅データの直流成分のみを通過させるデジタルＬＰＦを用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過させた直流成分を振幅データの平均値レベルとして検出し、当該検出した平均値レベルを前記振幅データの直流成分とすることを特徴とする、請求項４に記載の送信回路。
7. 前記直流成分制御部は、前記直流成分検出部が出力した信号に所定のオフセット値を加算して、前記増幅部で発生するオフセットを補正するオフセット補正部をさらに有することを特徴とする、請求項４に記載の送信回路。
8. 前記電圧供給部は、
   前記交流成分制御部が出力した信号に応じた電圧を出力する電源部と、
   前記電源部が出力した電圧と、前記直流成分制御部が出力した信号に応じた電圧とを加算し、当該加算した電圧を前記増幅部に供給する加算器とを有することを特徴とする、請求項２に記載の送信回路。
9. 前記電圧供給部は、差動アンプを用いて、前記交流成分制御部が出力した信号と、前記直流成分制御部が出力した信号とを加算し、当該加算した信号に応じて制御された電圧を前記増幅部に供給することを特徴とする、請求項２に記載の送信回路。
10. 前記電圧供給部は、前記差動アンプの負帰還を構成し、前記差動アンプで発生するオフセットを補正する誤差検出アンプを有することを特徴とする、請求項９に記載の送信回路。
11. 通信機器であって、
    送信信号を生成する送信回路と、
    前記送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備え、
    前記送信回路は、請求項１に記載の送信回路であることを特徴とする、通信機器。
12. 前記アンテナから受信した受信信号を処理する受信回路と、
    前記送信回路で生成された送信信号を前記アンテナに出力し、前記アンテナから受信した受信信号を前記受信回路に出力するアンテナ共用部とをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の通信機器。

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