JPWO2011001590A1 - 送信回路 - Google Patents

Abstract

本発明の送信回路(100)は、ＲＦ−ＩＣ(110)とＥＭ−ＩＣ(120)と電力増幅器(130)とを備える。ＥＭ−ＩＣ(120)は、ＤＣ／ＤＣコンバータ(123)と、トランジスタ(124)と、低損失レギュレータ(121)と、レギュレータ出力切替スイッチ(122)とを備える。レギュレータ出力切替スイッチ(122)は、送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わってから、ＤＣ／ＤＣコンバータ(123)が出力する直交変調モード用の電源電圧が所望の値で安定するまでの所定時間経過後に、トランジスタ(124)のゲートの接続先を固定電位に切り替えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ(123)が出力する直交変調モード用の電源電圧を制御電圧として出力する。

Description

本発明は、入力された送信信号を直交変調またはポーラ変調によって電力増幅する送信回路に関し、より特定的には、低損失レギュレータ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ Ｏｕｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；以下、ＬＤＯと記す）を用いて電力増幅器に供給される電圧を制御する送信回路に関する。

携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器は、送信信号の精度を確保しつつ、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、小型かつ高効率に動作し、線形性の高い送信信号を出力する送信回路が用いられる。

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、直交変調回路と称す）があった。さらに、直交変調回路よりも小型かつ高効率に動作するポーラ変調回路が知られている。一般的に、ポーラ変調は、送信回路内にある電力増幅器を飽和状態で使用できるため、電力増幅器は高効率で所望の電力を出力することができ、直交変調で動作する場合に比べて、送信回路の消費電力を低減させることが可能となる。

さらに、ポーラ変調は、直交変調の場合に比べて、電力増幅器のデバイスサイズを小さくすることが可能である。そのため、低出力時のみ動作モードを直交変調に切り替えることで、電力増幅器の効率をより高く設定することができる。

図９は、従来の送信回路９００を示す図である。図９において、従来の送信回路９００は、高周波回路（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；以下、ＲＦ−ＩＣと記す）９１０と、エンベロープ処理回路（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ；以下、ＥＭ−ＩＣと記す）９２０と、電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＰＡ））９３０とを備える。

従来の送信回路９００の出力が高出力時には、従来の送信回路９００はポーラ変調モードで動作する。ポーラ変調モードでは、ＲＦ−ＩＣ９１０に入力された送信信号は、位相成分と振幅成分とに分離される。振幅成分は、振幅変調信号に変換されて、ＥＭ−ＩＣ９２０に入力される。ＥＭ−ＩＣ９２０は、入力された振幅変調信号に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器９３０に供給する。位相成分は、一定の振幅を有する位相変調信号に変換されて、電力増幅器９３０に入力される。電力増幅器９３０は、ＥＭ−ＩＣ９２０から供給される制御電圧Ｖｏｕｔに基づいて、入力された位相変調信号を電力増幅し、送信信号として出力する。

一方、従来の送信回路９００の出力が低出力時には、従来の送信回路９００は直交変調モードで動作する。直交変調モードでは、ＲＦ−ＩＣ９１０に入力された送信信号は、入力経路側で直交変調信号に変換されて、電力増幅器９３０に入力される。電源供給経路側であるＥＭ−ＩＣ９２０は、電源電圧に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器９３０に供給する。電力増幅器９３０は、ＥＭ−ＩＣ９２０から供給される制御電圧Ｖｏｕｔに基づいて、入力された直交変調信号を電力増幅し、送信信号として出力する。

このように、従来の送信回路９００の動作モードに応じて、ＥＭ−ＩＣ９２０は、電力増幅器９３０に供給する制御電圧Ｖｏｕｔをポーラ変調モード用または直交変調モード用に切り替えている。また、特許文献１には、ＬＤＯとスイッチングレギュレータとを切り替えることによって、高効率化を実現する電源装置が開示されている。

特開２００８−６１４５２号公報

しかしながら、上記従来の送信回路９００では、動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる時、ＥＭ−ＩＣ９２０は、即時に所望の値で安定した制御電圧Ｖｏｕｔを、電力増幅器９３０に供給することができないという問題があった。

図１０は、従来の送信回路９００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる様子を示す図である。図１０において、データ通信のための期間が複数のタイムスロットに分割されており、ここでは、スロットＳ１からスロットＳ２へ切り替わるタイミングである時刻ｔ１で、従来の送信回路９００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる場合について説明する。

スロットＳ１において、従来の送信回路９００の動作モードはポーラ変調モードであるため、ＥＭ−ＩＣ９２０は、入力された振幅変調信号に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器９３０に供給している。

次に、時刻ｔ１において、従来の送信回路９００の動作モードは、ポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わるため、ＥＭ−ＩＣ９２０は、電源電圧に基づいて直交変調モード用の制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器９３０に供給するようになる。しかしながら、ＥＭ−ＩＣ９２０は、時刻ｔ１において即時に所望の値を有する制御電圧Ｖｏｕｔを、電力増幅器９３０に供給することができず、制御電圧Ｖｏｕｔは、時刻ｔ３まで変化を続けて時刻ｔ３においてようやく所望の値で安定することになる。

ここで、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）規格を広めるための規格母体である３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、パワー制御をシンボル境界から±２５μｓｅｃ内で収めることを要求している。つまり、スロット切り替え時においては、スロットバウンダリ（±２５μｓｅｃ）内にパワー制御を安定させることが要求される。ここでは、スロットＳ１からスロットＳ２へ切り替わるタイミングである時刻ｔ１から＋２５μｓｅｃである時刻ｔ２までに、ＥＭ−ＩＣ９２０は、所望の値で安定した制御電圧Ｖｏｕｔを、電力増幅器９３０に供給することが要求される。しかしながら、図１０に示すように、制御電圧Ｖｏｕｔは、時刻ｔ２において所望の値で安定していない。

それ故に、本発明の目的は、入力された送信信号を電力増幅する送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる時、スロットバウンダリ内に所望の値で安定した制御電圧を電力増幅器に供給可能な送信回路を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の送信回路は、動作モードをポーラ変調モードと直交変調モードとに切り替えて、入力された送信信号を電力増幅する送信回路であって、入力された送信信号に基づいて、送信回路の動作モードを制御し、ポーラ変調モードの場合は振幅変調信号と位相変調信号とを生成し、直交変調モードの場合は直交変調信号を生成するＲＦ−ＩＣと、ＲＦ−ＩＣからの振幅変調信号または電源電圧に基づいて制御電圧を生成するＥＭ−ＩＣと、ＲＦ−ＩＣからの位相変調信号または直交変調信号をＥＭ−ＩＣからの制御電圧に基づいて電力増幅する電力増幅器とを備え、ＥＭ−ＩＣは、ＲＦ−ＩＣの動作モード制御に基づいて、ポーラ変調モード用または直交変調モード用の電源電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、ソースがＤＣ／ＤＣコンバータの出力に接続され、ドレインが電力増幅器の電源供給端子に接続されるトランジスタと、入力端子にＲＦ−ＩＣからの振幅変調信号が入力され、トランジスタのドレインに接続された共通端子にＤＣ／ＤＣコンバータからのポーラ変調モード用または直交変調モード用の電源電圧が入力されるレギュレータと、ＲＦ−ＩＣの動作モード制御に基づいて、送信回路の動作モードがポーラ変調モードの間は、トランジスタのゲートをレギュレータの出力端子に接続し、送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わったときには、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直交変調モード用の電源電圧が所望の値で安定するまでの所定時間経過後に、トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えるレギュレータ出力切替スイッチとを備える。

好ましい所定時間は予め設定されていることを特徴とする。
または、好ましくは、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直交変調モード用の電源電圧を監視する監視部をさらに備え、レギュレータ出力切替スイッチは、送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わってから、監視部によって監視されていた直交変調モード用の電源電圧が所望の値で安定したタイミングで、トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えることを特徴とする。

さらに、好ましくは、レギュレータ出力切替スイッチは、送信回路の動作モードが直交変調モードからポーラ変調モードへ切り替わると同時に、トランジスタのゲートの接続先をレギュレータの出力端子に切り替えることを特徴とする。

さらに、好ましくは、トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えると同時に、レギュレータへの電源供給を停止することを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の通信機器は、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、送信回路は、上述した送信回路であることを特徴とする。

さらに、好ましくは、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器とをさらに備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の方法は、送信回路の動作モードをポーラ変調モードと直交変調モードとに切り替えて、入力された送信信号を電力増幅する方法であって、入力された送信信号に基づいて、送信回路の動作モードを制御し、ポーラ変調モードの場合は振幅変調信号と位相変調信号とを生成し、直交変調モードの場合は直交変調信号を生成する信号生成ステップと、信号生成ステップで生成された振幅変調信号または電源電圧に基づいて制御電圧を生成する制御電圧生成ステップと、信号生成ステップで生成された位相変調信号または直交変調信号を制御電圧生成ステップで生成された制御電圧に基づいて電力増幅する電力増幅ステップとを備え、制御電圧生成ステップは、送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わった直後は、トランジスタのゲートの接続先をレギュレータの出力端子のまま保持して、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直交変調モード用の電源電圧をレギュレータの共通端子に帰還させ、レギュレータの入力端子に入力される振幅変調信号に基づく制御電圧を出力するステップと、送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わってから、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直交変調モード用の電源電圧が所望の値で安定するまでの所定時間経過後に、トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えて、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直交変調モード用の電源電圧を制御電圧として出力するステップとを備える。

上述のように、本発明によれば、入力された送信信号を電力増幅する送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる時、ＥＭ−ＩＣにおいて、レギュレータ出力切替スイッチの切り替えタイミングを制御することによって、送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わった直後でも、所望の値で安定した制御電圧を電力増幅器に供給可能な送信回路を実現することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００を示す図である。 図２Ａは、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオン状態である場合のＥＭ−ＩＣ１２０の様子を示す図である。 図２Ｂは、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態である場合のＥＭ−ＩＣ１２０の様子を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる場合のＥＭ−ＩＣ１２０の動作を示す図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる様子を示す図である。 図５は、送信回路１００の電力増幅器１３０が多段接続構成である場合に、直交変調モードにおいてアイソレーションを確保した状態を説明する図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００を示す図である。 図７Ａは、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオン状態である場合のＥＭ−ＩＣ２２０の様子を示す図である。 図７Ｂは、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオフ状態である場合のＥＭ−ＩＣ２２０の様子を示す図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る通信機器３００を示す図である。 図９は、従来の送信回路９００を示す図である。 図１０は、従来の送信回路９００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる様子を示す図である。

以下、本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。
＜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１００を示す図である。図１において、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、ＲＦ−ＩＣ１１０と、ＥＭ−ＩＣ１２０と、電力増幅器（ＰＡ）１３０とを備える。なお、ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＬＤＯ１２１と、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３と、トランジスタ１２４とを備える。

本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の出力が高出力時には、送信回路１００はポーラ変調モードで動作する。ポーラ変調モードでは、ＲＦ−ＩＣ１１０に入力された送信信号は、位相成分と振幅成分とに分離される。振幅成分は、振幅変調信号に変換されて、ＥＭ−ＩＣ１２０に入力される。ＥＭ−ＩＣ１２０は、入力された振幅変調信号に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器１３０に供給する。位相成分は、一定の振幅を有する位相変調信号に変換されて、電力増幅器１３０に入力される。電力増幅器１３０は、ＥＭ−ＩＣ１２０から供給される制御電圧Ｖｏｕｔに基づいて、入力された位相変調信号を電力増幅し、送信信号として出力する。

一方、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の出力が低出力時には、送信回路１００は直交変調モードで動作する。直交変調モードでは、ＲＦ−ＩＣ１１０に入力された送信信号は、入力経路側で直交変調信号に変換されて、電力増幅器１３０に入力される。電源供給経路側であるＥＭ−ＩＣ１２０は、電源電圧に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器１３０に供給する。電力増幅器１３０は、ＥＭ−ＩＣ１２０から供給される制御電圧Ｖｏｕｔに基づいて、入力された直交変調信号を電力増幅し、送信信号として出力する。

このように、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００において、ポーラ変調および直交変調の基本的な動作は、上述した従来の送信回路９００の動作と同様である。本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる時、ＥＭ−ＩＣ１２０の動作が従来の送信回路９００とは異なる。ＥＭ−ＩＣ１２０の動作について、以下に、詳しく説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００のＥＭ−ＩＣ１２０は、ＬＤＯ１２１と、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３と、トランジスタ１２４とを備えており、電力増幅器１３０の電源供給端子に制御電圧Ｖｏｕｔを供給する。トランジスタ１２４のソースは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３に接続されており、トランジスタ１２４のドレインは、電力増幅器１３０の電源供給端子に接続されている。また、トランジスタ１２４のドレインと電力増幅器１３０の電源供給端子との接続点は、ＬＤＯ１２１の共通端子とも接続されている。ＬＤＯ１２１の出力端子は、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２を介してトランジスタ１２４のゲートに接続されている。なお、ここでは、トランジスタ１２４は電界効果トランジスタとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、バイポーラトランジスタであっても構わない。

図２Ａは、ＥＭ−ＩＣ１２０におけるＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオン状態である場合のＥＭ−ＩＣ１２０の様子を示す図である。ここで、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオン状態とは、トランジスタ１２４のゲートの接続先がＬＤＯ１２１の出力端子である状態を言う。
図２Ａにおいて、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオン状態である場合、ＬＤＯ１２１の出力端子は、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２を介してトランジスタ１２４のゲートに接続される。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３からトランジスタ１２４のソースに供給された電源電圧Ｖｂｕｃｋは、トランジスタ１２４のドレインからＬＤＯ１２１の共通端子に帰還し、ＲＦ−ＩＣ１１０からＬＤＯ１２１の入力端子に入力された入力電圧Ｖａｍｆは、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２およびトランジスタ１２４を介して、制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０の電源供給端子へ出力される。このように、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオン状態である場合、ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＬＤＯ１２１を介して、入力電圧Ｖａｍｆに基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器１３０に供給している。

図２Ｂは、ＥＭ−ＩＣ１２０におけるＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態である場合のＥＭ−ＩＣ１２０の様子を示す図である。ここで、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態とは、トランジスタ１２４のゲートの接続先が固定電位である状態を言う。
図２Ｂにおいて、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態である場合、ＬＤＯ１２１の出力端子は、トランジスタ１２４のゲートに接続されない。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３からトランジスタ１２４のソースに供給された電源電圧Ｖｂｕｃｋは、そのままトランジスタ１２４のドレインから制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０の電源供給端子へ出力される。このように、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態である場合、ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋをそのまま制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０に供給している。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる場合のＥＭ−ＩＣ１２０の動作を示す図である。

時刻ｔ１までは、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードはポーラ変調モードである。この場合、ＥＭ−ＩＣ１２０は、図２Ａで示したように、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオン状態で動作している。ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＬＤＯ１２１を介して、入力電圧Ｖａｍｆ（＝ｖ１）に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔ（＝ｖ２）を生成し、電力増幅器１３０に供給する。なお、ここでは、制御電圧Ｖｏｕｔ（＝ｖ２）は入力電圧Ｖａｍｆ（＝ｖ１）の２倍となる。

次に、時刻ｔ１において、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わる。ＲＦ−ＩＣ１１０の制御に基づいて、時刻ｔ１の直後から、ＥＭ−ＩＣ１２０のＤＣ／ＤＣコンバータ１２３は、出力する電源電圧Ｖｂｕｃｋを直交変調モード用の電源電圧に制御する。ただし、図３に示すように、電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値（ｖ２’）で安定するのは、時刻ｔ３である。

ここで、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００では、動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わった時刻ｔ１から電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値（ｖ２’）で安定する時刻ｔ３までの制御電圧調整期間Ｔは、ＥＭ−ＩＣ１２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２はオン状態のままで動作する。すなわち、制御電圧調整期間Ｔにおいて、ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＬＤＯ１２１を介して、入力電圧Ｖａｍｆ（＝ｖ１’）に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔ（＝ｖ２’）を生成し、電力増幅器１３０に供給する。

次に、時刻ｔ３において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値（ｖ２’）で安定している。ここで、ＲＦ−ＩＣ１１０の制御に基づいて、ＥＭ−ＩＣ１２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２はオフ状態に切り替えられて、図２Ｂに示したように、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２はオフ状態で動作する。これにより、ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋをそのまま制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０に供給する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる様子を示す図である。図４において、データ通信のための期間が複数のタイムスロットに分割されており、ここでは、スロットＳ１からスロットＳ２へ切り替わるタイミングである時刻ｔ１で、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる場合について説明する。

スロットＳ１において、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードはポーラ変調モードであるため、ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＬＤＯ１２１を介して、入力された振幅変調信号に基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器１３０に供給している。

次に、時刻ｔ１において、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードは、ポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わる。ＲＦ−ＩＣ１１０の制御に基づいて、ＥＭ−ＩＣ１２０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋは、直交変調モード用の電源電圧に制御される。

ここで、従来の送信回路９００では、動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わる時刻ｔ１の直後から、ＥＭ−ＩＣ９２０は、電源電圧が所望の値で安定していないにも拘らず、そのまま制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器９３０に供給するようにしていた。図１０に示したように、従来の送信回路９００では、スロット切り替え時において、スロットバウンダリ内にパワー制御が安定していなかった。

一方、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００では、動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わった時刻ｔ１から電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値で安定する時刻ｔ３までの制御電圧調整期間Ｔは、ＥＭ−ＩＣ１２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２はオン状態で動作している。このため、ＥＭ−ＩＣ１２０から電力増幅器１３０に供給される制御電圧Ｖｏｕｔは、ＬＤＯ１２１を介して、入力電圧Ｖａｍｆに基づいて生成された制御電圧Ｖｏｕｔである。すなわち、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わった直後であっても、ＥＭ−ＩＣ１２０は、所望の値で安定した制御電圧Ｖｏｕｔを電力増幅器１３０に供給している。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値で安定する時刻ｔ３において、ＲＦ−ＩＣ１１０の制御に基づいて、ＥＭ−ＩＣ１２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２はオフ状態に切り替えられる。ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態で動作することによって、ＥＭ−ＩＣ１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋをそのまま制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０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１００によれば、送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる時、スロットバウンダリ内に所望の値で安定した制御電圧Ｖｏｕｔを電力増幅器１３０に供給することができる。

なお、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わった時刻ｔ１から電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値で安定する時刻ｔ３までの制御電圧調整期間Ｔは、記憶部などに予め設定された所定時間である。ＲＦ−ＩＣ１１０は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作モードをポーラ変調モードから直交変調モードに切り替えて、同時にＥＭ−ＩＣ１２０のＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋを直交変調モード用の電源電圧に制御する。そして、ＲＦ−ＩＣ１１０は、記憶部などに予め設定された制御電圧調整期間Ｔを参照し、制御電圧調整期間Ｔの経過後に、ＥＭ−ＩＣ１２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２をオフ状態に切り替えるように制御する。

また、上述した制御電圧調整期間Ｔを記憶部などに予め設定せずに、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００がＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋを監視する監視部をさらに備えても構わない。監視部は、送信回路１００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わった後、電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値で安定することを監視する。電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値で安定したタイミングで、ＥＭ−ＩＣ１２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２をオフ状態に切り替えるように制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３に温度変化や個体バラツキがあった場合でも、電源電圧Ｖｂｕｃｋが所望の値で安定したタイミングで、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２を切り替えることができる。

なお、送信回路１００の電力増幅器１３０が複数の電力増幅器を多段接続した構成である場合には、ＥＭ−ＩＣ１２０も複数の電力増幅器に応じて複数設けることになる。この構成の場合、直交変調モードでは、各ＥＭ−ＩＣ１２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２を介して、多段接続された複数の電力増幅器の電源供給端子が実質的に接続されてしまうことになる。このような各電源供給端子の接続は、電力増幅器の発振を引き起こすおそれがある。
そこで、電力増幅器１３０が多段接続構成である場合には、図５に示すように、ＥＭ−ＩＣ１２０間の電源ラインにインダクタや抵抗などのアイソレータ１２５を挿入するとよい。このアイソレータ１２５によって電力増幅器の発振を回避することができる。なお、図５では、ＥＭ−ＩＣ１２０の２段接続構成を示したが、３段接続以上であっても同様にアイソレータ１２５を挿入すればよい。

＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００を示す図である。図６において、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、ＲＦ−ＩＣ１１０と、ＥＭ−ＩＣ２２０と、電力増幅器（ＰＡ）１３０とを備える。なお、ＥＭ−ＩＣ２２０は、ＬＤＯ１２１と、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３と、トランジスタ１２４と、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１とを備える。図６において、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００と、図１に示した本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００との同様の構成については、同様の参照符号を付すことにより説明を省略する。

本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、ＥＭ−ＩＣ２２０において、ＬＤＯ１２１の電源供給端子にＬＤＯ電源供給スイッチ２２１を備えている点で、第１の実施形態に係る送信回路１００と異なる。本第２の実施形態では、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１の動作ついて、以下に、詳しく説明する。

図７Ａは、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオン状態である場合のＥＭ−ＩＣ２２０の様子を示す図である。ここで、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオン状態とは、ＬＤＯ１２１の電源供給端子に電源供給をする状態を言う。
図７Ａにおいて、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオン状態であるため、ＥＭ−ＩＣ２２０のＬＤＯ１２１へは電源供給がなされているが、ＥＭ−ＩＣ２２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態である。ＥＭ−ＩＣ２２０は、図２Ｂにおいて、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００のＥＭ−ＩＣ１２０でも説明したのと同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋをそのまま制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０に供給する。この場合、ＥＭ−ＩＣ２２０のＬＤＯ１２１には電源供給して、ＬＤＯ１２１を駆動させている。

図７Ｂは、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオフ状態である場合のＥＭ−ＩＣ２２０の様子を示す図である。ここで、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオフ状態とは、ＬＤＯ１２１の電源供給端子に電源供給をしない状態を言う。
図７Ａにおいて、ＥＭ−ＩＣ２２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態であるため、ＥＭ−ＩＣ２２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋをそのまま制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０に供給する。このため、ＥＭ−ＩＣ２２０のＬＤＯ１２１に電源供給して駆動させる必要はなく、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオフ状態にしている。ＥＭ−ＩＣ２２０において、ＬＤＯ１２１は消費電力が大きいため、ＬＤＯ１２１への電源供給を削減することによって、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００全体の消費電力を低減させることができる。

ここで、本発明の第１の実施形態で説明した図３および図４では、制御電圧調整期間Ｔの経過後である時刻ｔ３において、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２をオフ状態に切り替えている。ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２をオフ状態である場合、図７Ｂで説明したように、ＬＤＯ１２１に電源供給して駆動させる必要はない。つまり、ＬＤＯ出力切替スイッチ１２２をオフ状態に切り替えると同時に、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１をオフ状態に切り替えることが好ましい。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００によれば、送信回路２００の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる時、スロットバウンダリ内に所望の値で安定した制御電圧Ｖｏｕｔを電力増幅器１３０に供給することができ、さらに、ＬＤＯ１２１への電源供給を削減することによって低消費電力動作が可能となる。

なお、本発明の第１および第２の実施形態において、各実施形態に係る送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる場合のＥＭ−ＩＣの動作について述べてきた。一方、各実施形態に係る送信回路の動作モードが直交変調モードからポーラ変調モードへ切り替わる場合には、送信回路の動作モードが直交変調モードからポーラ変調モードへ切り替わると同時に、ＥＭ−ＩＣはＬＤＯ出力切替スイッチをオフ状態からオン状態に切り替えて、ＬＤＯを介して、入力電圧Ｖａｍｆに基づいて制御電圧Ｖｏｕｔを生成し、電力増幅器に供給する。

＜第３の実施形態＞
図８は、本発明の第３の実施形態に係る通信機器３００を示す図である。図８において、通信機器３００は、送信回路３０１と、受信回路３０２と、アンテナ共用部３０３と、アンテナ３０４とを備える。送信回路３０１には、上述した本発明の第１および第２の実施形態に係る送信回路１００および２００を適用する。

アンテナ共用部３０３は、送信回路３０１から出力された送信信号をアンテナ３０４に伝達し、受信回路３０２に送信信号が漏れるのを防ぐ。また、アンテナ共用部３０３は、アンテナ３０４から入力された受信信号を受信回路３０２に伝達し、受信信号が送信回路３０１に漏れるのを防ぐ。送信信号は、送信回路３０１から出力され、アンテナ共用部３０３を介してアンテナ３０４から空間に放出される。受信信号は、アンテナ３０４で受信され、アンテナ共用部３０３を介して受信回路３０２で受信される。

ここで、送信回路３０１に本発明の第１および第２の実施形態に係る送信回路１００および２００を適用しているため、送信回路３０１に関して、本発明の第１および第２の実施形態で述べた同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上のように、第３の実施形態に係る通信機器３００によれば、送信回路３０１の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わる時、スロットバウンダリ内に安定した所望の振幅レベルを有する制御電圧Ｖｏｕｔを電力増幅器に供給することができる。

また、送信回路３０１の出力に方向性結合器などの分岐がないため、送信回路３０１からアンテナ３０４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３００は、送信回路３０１とアンテナ３０４とのみを備えた構成であってもよい。

本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器等に利用可能であり、特に、低歪みかつ高効率動作を実現したい場合等に有用である。

１００、２００、９００ 送信回路
１１０、９１０ 高周波回路（ＲＦ−ＩＣ）
１２０、２２０、９２０ エンベロープ処理回路（ＥＭ−ＩＣ）
１２１ 低損失レギュレータ（ＬＤＯ）
１２２ ＬＤＯ出力切替スイッチ
１２３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２４ トランジスタ
１２５ アイソレータ
１３０、９３０ 電力増幅器（ＰＡ）
２２１ ＬＤＯ電源供給スイッチ
３００ 通信機器
３０１ 送信回路
３０２ 受信回路
３０３ アンテナ共用部
３０４ アンテナ
Ｓ１、Ｓ２ スロット
ｔ１〜ｔ３ 時刻
Ｔ 制御電圧調整期間
Ｖａｍｆ、Ｖｂｕｃｋ、Ｖｏｕｔ、ｖ１〜ｖ３、ｖ１’、ｖ２’ 電圧

図７Ｂは、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオフ状態である場合のＥＭ−ＩＣ２２０の様子を示す図である。ここで、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオフ状態とは、ＬＤＯ１２１の電源供給端子に電源供給をしない状態を言う。
図７Ｂにおいて、ＥＭ−ＩＣ２２０のＬＤＯ出力切替スイッチ１２２がオフ状態であるため、ＥＭ−ＩＣ２２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２３から出力される電源電圧Ｖｂｕｃｋをそのまま制御電圧Ｖｏｕｔとして、電力増幅器１３０に供給する。このため、ＥＭ−ＩＣ２２０のＬＤＯ１２１に電源供給して駆動させる必要はなく、ＬＤＯ電源供給スイッチ２２１がオフ状態にしている。ＥＭ−ＩＣ２２０において、ＬＤＯ１２１は消費電力が大きいため、ＬＤＯ１２１への電源供給を削減することによって、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００全体の消費電力を低減させることができる。

Claims (8)

1. 動作モードをポーラ変調モードと直交変調モードとに切り替えて、入力された送信信号を電力増幅する送信回路であって、
   前記入力された送信信号に基づいて、前記送信回路の動作モードを制御し、前記ポーラ変調モードの場合は振幅変調信号と位相変調信号とを生成し、前記直交変調モードの場合は直交変調信号を生成する高周波回路と、
   前記高周波回路からの振幅変調信号または電源電圧に基づいて制御電圧を生成するエンベロープ処理回路と、
   前記高周波回路からの位相変調信号または直交変調信号を前記エンベロープ処理回路からの制御電圧に基づいて電力増幅する電力増幅器とを備え、
   前記エンベロープ処理回路は、
   前記高周波回路の動作モード制御に基づいて、前記ポーラ変調モード用または直交変調モード用の電源電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   ソースが前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に接続され、ドレインが前記電力増幅器の電源供給端子に接続されるトランジスタと、
   入力端子に前記高周波回路からの振幅変調信号が入力され、前記トランジスタのドレインに接続された共通端子に前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの前記ポーラ変調モード用または前記直交変調モード用の電源電圧が入力されるレギュレータと、
   前記高周波回路の動作モード制御に基づいて、前記送信回路の動作モードがポーラ変調モードの間は、前記トランジスタのゲートを前記レギュレータの出力端子に接続し、前記送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わったときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する前記直交変調モード用の電源電圧が所望の値で安定するまでの所定時間経過後に、前記トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えるレギュレータ出力切替スイッチとを備える、送信回路。
2. 前記所定時間は予め設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
3. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する前記直交変調モード用の電源電圧を監視する監視部をさらに備え、
   前記レギュレータ出力切替スイッチは、前記送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードに切り替わってから、前記監視部によって監視されていた前記直交変調モード用の電源電圧が所望の値で安定したタイミングで、前記トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
4. 前記レギュレータ出力切替スイッチは、前記送信回路の動作モードが直交変調モードからポーラ変調モードへ切り替わると同時に、前記トランジスタのゲートの接続先を前記レギュレータの出力端子に切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
5. 前記トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えると同時に、前記レギュレータへの電源供給を停止することを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
6. 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。
7. 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器とをさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載の通信機器。
8. 送信回路の動作モードをポーラ変調モードと直交変調モードとに切り替えて、入力された送信信号を電力増幅する方法であって、
   前記入力された送信信号に基づいて、前記送信回路の動作モードを制御し、前記ポーラ変調モードの場合は振幅変調信号と位相変調信号とを生成し、前記直交変調モードの場合は直交変調信号を生成する信号生成ステップと、
   前記信号生成ステップで生成された振幅変調信号または電源電圧に基づいて制御電圧を生成する制御電圧生成ステップと、
   前記信号生成ステップで生成された位相変調信号または直交変調信号を前記制御電圧生成ステップで生成された制御電圧に基づいて電力増幅する電力増幅ステップとを備え、
   前記制御電圧生成ステップは、
   前記送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わった直後は、トランジスタのゲートの接続先をレギュレータの出力端子のまま保持して、ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直交変調モード用の電源電圧を前記レギュレータの共通端子に帰還させ、前記レギュレータの入力端子に入力される前記振幅変調信号に基づく制御電圧を出力するステップと、
   前記送信回路の動作モードがポーラ変調モードから直交変調モードへ切り替わってから、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する前記直交変調モード用の電源電圧が所望の値で安定するまでの所定時間経過後に、前記トランジスタのゲートの接続先を固定電位に切り替えて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直交変調モード用の電源電圧を前記制御電圧として出力するステップとを備える、方法。

Images