KR20020081069A - 고주파 증폭 회로 및 이것을 사용한 무선 통신 장치 - Google Patents

고주파 증폭 회로 및 이것을 사용한 무선 통신 장치 Download PDF

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KR20020081069A
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Abstract

고주파 증폭 회로에 있어서, 전력 검파기는 입력 전력을 검파하고, A/D 컨버터는 검파 출력을 디지털 신호로 변환한 후, 디지털 LPF는 디지털 신호를 평균화하여 입력 전력 레벨의 평균값 데이터를 구한다. 평균값 데이터에 대응한 제어 데이터를 DC-DC 컨버터 제어용 메모리로부터 D/A 수단을 통해 DC-DC 컨버터에 제어 전압으로서 부여함으로써, DC-DC 컨버터로부터 전력 증폭기에 대하여 중 ·저출력 전력 시에는 낮은 전압의 출력 전압 Vdd를 회로 전원 전압으로서 부여하고, 전력 증폭기에 의한 불필요한 전류 소비를 억제함으로써 중 ·저출력 전력 시의 전력 증폭기의 고효율화를 도모한다.

Description

고주파 증폭 회로 및 이것을 사용한 무선 통신 장치 {HIGH-FREQUENCY AMPLIFIER CIRCUIT AND RADIO COMMUNICATION APPARATUS USING SAME}
본 발명은 고주파 증폭 회로 및 이것을 사용한 무선 통신 장치에 관한 것이다.
무선 통신 장치, 예를 들면 배터리를 전력원으로 하는 휴대 전화기로 대표되는 휴대형 무선 통신 장치에서는 배터리에 의한 장시간의 통신을 가능하게 하기 위해, 그 송신계에 고효율의 고주파 전력 증폭기가 필요하게 된다. 그리고, 여러 가지의 기술에 의해, 고주파 전력 증폭기의 고효율화가 도모되고 있다.
한편, CDMA(Code Division Multiple Access: 부호 분할 다중 시스템) 등의 통신 방식에서는 단말의 송신 출력 제어를 아주 넓은 범위에서 실행하기 위해, 넓은 출력 전력 레인지에 걸쳐 고효율의 전력 증폭기가 필요하게 되어 있다. 그러나, 보통의 전력 증폭기에서는 최대 출력 전력 부근에서는 고효율화가 도모되고 있지만, 중 ·저출력 전력 시의 효율은 그다지 높지 않은 것이 많다. 왜냐 하면, 중 ·저출력 전력 시의 효율에 대해서는 바이어스 전류를 저하시킴으로써 개선할 수 있지만, 바이어스 전류를 너무 저하시켜 버리면, 고출력 전력 시의 왜곡에 관한 시방(示方), 예를 들면 인접 채널 누설 전력비를 만족시키지 않게 되어 버리기 때문이다.
중 ·저출력 전력 시의 효율을 향상시키는 방법으로서, 다음의 3가지 방법이 고려된다.
(A) 무신호 입력 시의 바이어스 전류를 될 수 있는 한 작게 한다. 단, 너무 전류값을 작게 하면 고출력 전력 시에 큰 왜곡이 발생하여, 왜곡의 시방(예를 들면, 인접 채널 누설 전력비)을 만족시킬 수 없게 된다.
(B) 전력 증폭기를 구성하는 증폭 소자 제어 전극의 바이어스 전류를 제어한다. 구체적으로는 중 ·저출력 전력 시에는 바이어스 전류를 작게 하고, 고출력 전력 시에는 바이어스 전류를 크게 한다.
(C) 전력 증폭기의 전원 전압을 제어한다. 구체적으로는 중 ·저출력 전력 시에는 전원 전압을 작게 하고, 고출력 전력 시에는 전원 전압을 크게 한다.
여기에서, 고주파 출력 전력을 Po, 입력 전력을 Pi, 직류 바이어스 전류를 Ib, 전원 전압을 Vdd로 하면, 전력 증폭기의 전력 부가 효율 η는 다음 식으로 표시된다.
η= (Po - Pi) / (Ib ×Vdd) …(1)
이 (1)식으로부터 명백한 것과 같이, 상기 방법 (B)의 경우에는 분모의 직류 바이어스 전류 Ib를, 상기 방법 (C)의 경우에는 분모의 전원 전압 Vdd를 각각 동적으로 제어함으로써 고효율화가 도모된다.
상기 방법 (C), 즉 전력 증폭기에 공급하는 전원 전압을 제어하여, 중 ·저출력 전력 시의 효율 개선을 도모한 종래 기술로서, 예를 들면, 일본국 특개평 3(1991)-276912호 공보에 기재된 선형 송신 장치가 알려져 있다. 이 선형 송신 장치에서는 전력 증폭기에 공급하는 전원 전압을 입력 변조파의 포락선(包絡線) 신호 레벨에 의해 제어되는 동시에, 전력 증폭기의 입력 신호를 입력 변조파의 포락선 신호 레벨과 전력 증폭기 출력 신호의 포락선 신호 레벨과의 차에 의해 제어됨으로써, 중 ·저출력 전력 시의 고효율화를 실현하고 있다.
그러나, 상기 종래 기술에서는 전력 증폭기에 공급하는 전원 전압의 제어를 아날로그 신호 처리로 실행하는 구성을 채택하고 있으므로, 온도나 소자 불균일에 대하여 특성이 열화된다고 하는 과제가 있다. 그리고, 당해 종래 기술의 일부의 실시 형태에서는 제어부에 디지털 회로를 포함하고 있지만, 전력 증폭기 모듈 중에 포함되어 있을 까닭은 없어, 송신 신호의 변조를 실행하는 디지털 베이스밴드부에서 제어 신호를 생성하도록 하고 있으므로, 현행 무선 통신 장치에서 전력 증폭기 모듈만을 교환하여 중 ·저출력 전력 시의 고효율화의 효과를 얻을 수는 없다. 이와 관련하여, 디지털 베이스 밴드 IC의 시방을 나중에 변경하는 것은 보통 곤란하다.
또, 전력 증폭기에 공급하는 전원 전압의 제어를 디지털 베이스밴드부에서 실행하는 구성을 채택한 경우, 전력 증폭기의 전원 전압에 대한 특성을 디지털 베이스밴드부에 미리 보존해 두어야 하기 때문에, 전력 증폭기만을 교환하는 경우에 매우 불편하다. 나아가, 디지털 베이스밴드부의 제조 시에 사용할 전력 증폭기의 특성을 미리 아는 것은 사실 상 매우 곤란하다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 것은모든 제어를 전력 증폭기 모듈 중에서 디지털 처리로 실현 가능하게 한 고주파 증폭 회로 및 이것을 사용한 무선 통신 장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 D/A 수단 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3은 DC-DC 컨버터의 입력 전력에 대한 출력 전압 Vdd 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 전력 증폭기의 출력 전력에 대한 전력 부가 효율의 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태의 변형예에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 CDMA 방식 휴대 전화기에서의 RF 프런트 엔드부 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 의한 고주파 증폭 회로는 입력 전력을 검파하는 검파 수단; 검파 수단의 검파 출력을 평균화하여 디지털 데이터로서 출력하는 평균화 수단; 외부로부터 공급되는 전원 전압을 소정의 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 변환 수단; 평균화 수단의 출력 데이터에 따라 DC-DC 변환 수단의 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단; 및 DC-DC 변환 수단의 출력 전압에 의해 동작하고, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 구성의 고주파 증폭 회로에 있어서, 검파 수단은 입력 전력 레벨에 따른 아날로그 전압값을 출력한다. 이 아날로그 전압값은 평균화 수단에서 A/D 변환 후에 평균화(또는 평균화 후에 A/D 변환)된다. 이 입력 전력의 평균값 데이터에 따라 전압 제어 수단은 DC-DC 변환 수단의 출력 전압을 제어한다. 이 제어에 의해, DC-DC 변환 수단은 외부로부터 공급되는 전원 전압을 중 ·저출력 전력 시에는 낮은 전압으로, 고출력 전력 시에는 높은 전압으로 각각 변환하여 전력 증폭기에 그 회로 전원 전압으로서 부여한다. 이와 같이, 중 ·저출력 전력 시에는 전력 증폭기의 회로 전원 전압을 낮게 함으로써, 전력 증폭기에 불필요하게 흐르는 소비 전류가 억제되고, 그 결과, 중 ·저출력 전력 시의 고효율화가 도모된다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에서, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)는 전력 증폭기(11), DC-DC 컨버터(12), 전력 검파기(13), A/D 컨버터(14), 디지털 저역(低域) 필터(LPF)(15), DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16) 및 D/A 수단(17)을 내장하고, 입력 단자(18), 출력 단자(19) 및 전원 단자(20)를 가지는 구성으로 되어 있다.
전력 증폭기(11)는 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 회로 전원 전압으로서 동작 시키고, 외부로부터 입력 단자(18)를 통해 공급되는 고주파 신호(입력 신호)를 증폭한 후, 출력 단자(19)를 통해 외부로 출력한다. 입력 단자(18)로부터 입력된 고주파 신호의 적어도 일부는, 예를 들면 방향성 결합기(21)를 통해 전력 검파기(13)에 공급된다.
전력 검파기(13)는, 예를 들면 다이오드나 트랜지스터의 비선형 소자를 이용하여, 고주파 신호를 정류(整流)함으로써 당해 고주파 신호의 포락선 크기를 검파하고, 그 검파 출력을 입력 전력 레벨에 따라 아날로그 전압값으로서 출력한다. 이 아날로그 전압값은 A/D 컨버터(14)로 입력 전력 레벨을 나타내는 디지털 신호로 변환되어 디지털 LPF(15)에 공급된다. 이 A/D 변환 시에 필요하게 되는 양자화 비트수는 어느 정도 정세(精細)한 전압 제어를 실행하는가에 따라 결정된다.
디지털 LPF(15)는 디지털 신호의 평균화를 실행한다. 여기에서, 디지털 휴대 전화기 등의 휴대형 무선 통신 장치에서 사용되는 선형 변조 방식의 경우, 고주파 신호의 포락선은 변조의 심볼 레이트 정도의 속도로 변동하고 있다. 그러므로, 디지털 LPF(15)는 이 포락선의 변동 성분을 제거하여, 입력 전력의 평균값을 구한다(평균화). 여기에서, 디지털 LPF(15)의 컷오프 주파수는 포락선 변동의 주파수보다 크고, 송신 전력 제어의 속도보다 충분히 작은 값이어야 한다.
디지털 LPF(15)의 출력 데이터, 즉 입력 전력의 평균값 데이터는 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)에 어드레스로서 주어진다. DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16) 내에는 미리 입력 전력에 대하여 DC-DC 컨버터(12)로부터 전력 증폭기(11)에 공급하는 전원 전압 Vdd가 최적값이 되도록 값이 설정된 제어 데이터가 제어 테이블로서 보존되어 있다. DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로서는 RAM 및 ROM 중 어느 하나를 사용하는 것도 가능하다.
DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)는 디지털 LPF(15)로부터 입력 전력의 평균값 데이터가 어드레스로서 주어지면, 미리 격납되어 있는 제어 테이블 중에서 대응하는 값의 제어 데이터를 선택하여 출력한다. 이 제어 데이터는 D/A 수단(17)으로 아날로그 제어 전압으로 변환되어 DC-DC 컨버터(12)의 제어 단자에 주어진다.
D/A 수단(17)으로서는 보통의 D/A 컨버터를 사용하는 것이 가능하다. 단, 제어 전압의 변동 속도가 비교적 느리기 때문에, 도 2에 나타내는 것과 같은 저항 R 및 콘덴서 C로 이루어지는 LPF(22)를 사용하고, DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 주어지는 PDM(Pulse Density Modulation) 데이터와 조합한 간단한 구성을 채택하는 것도 가능하다.
DC-DC 컨버터(12)는 그 제어 단자에 D/A 수단(17)으로부터 제어 전압이 주어짐으로써, 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 제어 전압에 대응한 출력 전압(직류 전압) Vdd로 DC-DC 변환하여 출력한다. 도 3에 DC-DC컨버터(12)의 입력 전력에 대한 출력 전압 Vdd 특성의 일례를 나타낸다. DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd는 전력 증폭기(11)에 대하여 그 회로 전원 전압으로서 공급된다.
다음에, 상기 구성의 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)의 회로 동작에 대하여 설명한다.
입력 단자(18)로부터 입력되는 고주파 신호는 전력 증폭기(11)에 공급되는 동시에, 그 적어도 일부가 방향성 결합기(21)를 통해 전력 검파기(13)에 공급된다. 전력 검파기(13)는 고주파 신호의 포락선 크기를 검파함으로써 입력 전력에 따른 아날로그 전압값을 출력한다. 이 아날로그 전압값은 A/D 컨버터(14)로 디지털 신호로 변환된 후, 디지털 LPF(15)로 입력 전력의 평균화가 실행된다.
디지털 LPF(15)를 사용하여 평균화를 실행하는 것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 전술한 것과 같이, 디지털 선형 변조 방식의 경우, 고주파 신호의 포락선은 변조의 심볼 레이트 정도의 속도로 변동되고 있어, 이 포락선 변동에 추종되어 버리면, DC-DC 컨버터(12)에 부여하는 제어 전압이 변동되어 버린다. 그러므로, 디지털 LPF(15)를 사용하여 포락선 변동 성분을 제거하여, 입력 전력의 평균값을 구하는 것이다.
이 입력 전력의 평균값 데이터는 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)에 대하여 그 어드레스로서 주어진다. 그러면, DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)는 미리 격납되어 있는 제어 테이블 중에서 입력 전력의 평균값 데이터에 대응하는 값의 제어 데이터를 선택하여, D/A 수단(17)을 통해 DC-DC 컨버터(12)에 제어 전압으로서 공급한다.
DC-DC 컨버터(12)는 제어 전압이 주어지면, 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 제어 전압에 대응한 직류 전압 Vdd로 변환하여 전력 증폭기(11)에 공급한다. 전력 증폭기(11)는 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 회로 전원 전압으로서 동작 시키고, 입력 단자(18)로부터 입력되는 고주파 신호를 전력 증폭하여 출력 단자(19)로부터 외부로 출력한다.
전술한 것과 같이, 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)에서는 입력 전력을 검파하고 또한 그 검파 출력을 평균화하여 입력 전력의 평균값 데이터를 구하고, 이 평균값 데이터에 따라 전략 증폭기(11)에 공급하는 회로 전원 전압을 제어하는, 구체적으로는, 중 ·저출력 전력 시에는 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 작게 함으로써, 불필요하게 흐르는 소비 전류를 억제할 수 있기 때문에, 중 ·저출력 전력 시의 전력 증폭기(11)의 전력 부가 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4에 전력 증폭기(11)의 출력 전력에 대한 전력 부가 효율의 특성을 나타낸다. 이 도면에서, 점선은 DC-DC 컨버터(12)가 없는 경우의 전력 부가 효율을, 실선은 DC-DC 컨버터(12)가 있는 경우, 즉 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)인 경우의 전력 부가 효율을 각각 나타내고 있다. 이 특성도로부터 명백한 것과 같이, DC-DC 컨버터(12)가 있는 경우에는 없는 경우와 비교하여, 최고 출력 전력 부근에서는 DC-DC 컨버터(12)에 의한 효율 개선은 실행되지 않지만, 저출력 전력으로부터 중출력 전력에 걸쳐 전력 부가 효율이 크게 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
특히, 입력 전력에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 제어하는 제어계가 디지털 회로로 구성되어 있으므로, 온도나 경시 변화(經時變化), 또는 소자 불균일에 대하여 특성이 열화되기 어렵고, 나아가 당해 제어계의 모두가 고주파 증폭 회로(10) 중, 즉 전력 증폭기 모듈 중에 포함되어 있으므로, 전력 증폭기 모듈을 사용한 현행 휴대형 무선 통신 장치에서, 전력 증폭기 모듈만 교환하면, 중 ·저출력 전력 시에서의 전력 증폭기(11)의 고효율화의 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)에서는 전력 검파기(13)의 검파 출력을 A/D 컨버터(14)로 디지털 신호로 변환한 후에 디지털 LPF(15)로 평균화하는 구성을 채택했지만, 그 순서를 역(逆)으로 하는 것도 가능하다. 즉, 도 5에 나타내는 것과 같이, 그 변형예에 관한 고주파 증폭 회로(10')로서, 전력 검파기(13)의 검파 출력을 아날로그 LPF(23)로 평균화한 후, A/D 컨버터(14)로 디지털 신호로 변환하는 구성을 채택하는 것도 가능하다.
이와 같이, 변형예에 관한 고주파 증폭 회로(10')에서는 A/D 변환을 실행하기 전에 아날로그 신호의 단계에서 입력 전력의 평균값을 구하는 처리를 실행함으로써, 디지털 신호의 단계에서 입력 전력의 평균값을 구하는 처리를 실행하는 경우보다, A/D 컨버터(14)의 샘플링 속도가 매우 느리고 양호하기 때문에, A/D 컨버터(14)로서 염가의 A/D 컨버터를 사용할 수 있다. 그 결과, 본 고주파 증폭 회로(10')를 염가에 구성할 수 있는 이점이 있다.
[제2 실시 형태]
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이다. 도면 중 도 1과 동일한 부분에는 동일 부호를 붙여 나타내고 있다.
도 6에서, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30)는 전력 증폭기(11), DC-DC 컨버터(12), 전력 검파기(13), A/D 컨버터(14), 디지털 LPF(15), DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16) 및 D/A 수단(17)에 더하여, 선택 스위치(31), 전원 전압 감시 회로(32) 및 OR 회로(33)를 내장하고, 입력 단자(18), 출력 단자(19) 및 전원 단자(20)를 가지는 구성으로 되어 있다.
전력 증폭기(11), DC-DC 컨버터(12), 전력 검파기(13), A/D 컨버터(14), 디지털 LPF(15), DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16) 및 D/A 수단(17)의 기능에 대해서는 제1 실시 형태에서의 그것들과 동일하므로, 여기에서는 그 설명을 생략한다.
선택 스위치(31)는 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 입력으로 하고, 이 전원 전압을 DC-DC 컨버터(12) 및 전력 증폭기(11) 중 어느 한쪽에 대하여 택일적으로 공급한다. 전원 전압 감시 회로(12)는 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 감시하여, 이 전원 전압이 DC-DC 컨버터(12)의 내전압(耐電壓)을 초과하는 큰 전압인 때 전환 제어 신호를 출력한다.
DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)는 입력 전력의 평균값에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 제어할 때, 당해 출력 전압 Vdd로서 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압에 가까운 전압을 설정해야 할 때 전환 제어 신호를 출력한다. OR 회로(33)는 전원 전압 감시 회로(12) 및 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 출력되는 전환 제어 신호를 2 입력으로 하고, 이들 전환 제어 신호를 선택 스위치(31)에 부여함으로써, 당해 선택 스위치(31)를 전환 제어한다.
다음에, 상기 구성의 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30)의 회로 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 전원 전압 감시 회로(32) 및 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 전환 제어 신호가 출력되지 않는 보통의 동작 시에는 선택 스위치(31)는 DC-DC 컨버터(12)측으로 전환 상태에 있다. 이 상태에서는 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)의 회로 동작의 경우와 동일하게 하여, 입력 전력의 평균값 데이터를 구하고, 이 평균값 데이터에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd, 즉 전력 증폭기(11)의 회로 전원 전압을 제어함으로써, 중 ·저 출력 전압 시에서의 전력 증폭기(11)의 고효율화를 도모하는 회로 동작이 실행된다.
한편, 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압이 DC-DC 컨버터(12)의 내전압을 초과하는 큰 전압인 때에는 전원 전압 감시 회로(32)로부터, 또 입력 전력의 평균값에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd로서 공급 전원 전압에 가까운 높은 전압을 설정해야 할 때에는 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 각각 전환 제어 신호가 출력된다. 그리고, 이들 전환 제어 신호가 OR 회로(33)를 통해 선택 스위치(31)에 주어짐으로써, 선택 스위치(31)는 전력 증폭기(11)측으로 전환된다. 이 상태에서는 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압은 DC-DC 컨버터(12)를 바이패스하여 직접 전력 증폭기(11)에 그 회로 전원 전압으로서 주어진다.
여기에서, 전원 전압 감시 회로(32) 또는 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 전환 제어 신호가 출력되었을 때 DC-DC 컨버터(12)를 바이패스하는 이유에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30), 즉 전력 증폭기 모듈이 휴대 전화기로 대표되는 휴대형 무선 통신 장치에서 사용되는 경우에는 보통, 2차 전지의 출력 전압이 전원 단자(20)에 전원 전압으로서 공급되게 된다. 2차 전지는 만(滿)충전 시에 출력 전압이 가장 높고, 전지의 사용과 함께 출력 전압이 저하되어 가는 특성을 가지고 있다. 또, 프로세스(예를 들면, CMOS)의 미세화에 의해 해마다 DC-DC 컨버터의 변환 효율 등의 성능은 향상되고 있지만, 그에 따라 내전압이 감소되어, 전원 단자에 큰 전압이 인가되면 파괴될 염려가 있다. 그리고, 만충전 시의 가장 공급 전압이 높을 때, 가장 파괴의 가능성이 높아진다.
이러한 사정을 감안하여, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30)에서는 만충전 시의 가장 전압이 높은 상태를 전원 전압 감시 회로(32)로 검지하여 전환 제어 신호를 출력하고, 또는 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd로서 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압에 가까운 높은 전압을 설정할 때 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 전환 제어 신호를 출력하고, 이들 전환 제어 신호에 의해 선택 스위치(31)를, DC-DC 컨버터(12)를 바이패스하는 측으로 전환하는 구성을 채택하고 있다.
이 구성을 채택함으로써, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30)를 휴대형 무선 통신 장치에 사용하는 경우에 있어서, 2차 전지의 만충전 시 등에 DC-DC 컨버터(12)에 그 내전압을 초과하는 큰 전압이 걸리는 것을 미연에 방지할 수 있기때문에, 큰 전압이 인가됨에 따른 파괴로부터 DC-DC 컨버터(12)를 확실하게 보호할 수 있다. 단, DC-DC 컨버터(12)의 바이패스 시에는 중 ·저출력 전력 시의 고효율화의 동작은 실행되지 않는다.
제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30)에서도, 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)의 변형예(도 5 참조)의 경우와 마찬가지로, 전력 검파기(13)의 검파 출력을 아날로그 LPF(23)로 평균화한 후, A/D 컨버터(14)로 디지털 신호로 변환하는 구성을 채택하는 것이 가능하다.
[제3 실시 형태]
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이며, 도면 중 도 1과 동일한 부분에는 동일 부호를 붙여 나타내고 있다.
도 7에서, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(40)는 제1 실시 형태에 관한 회로 부분, 즉 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 입력 전력의 평균값에 따른 전압 Vdd으로 변환하여 전력 증폭기(11)에 그 회로 전원 전압으로서 공급하는 회로 부분(41)에 더하여, 입력 전력을 기초로 전력 증폭기(11)의 역왜곡 성분을 발생시켜 전력 증폭기(11)의 비선형성을 억제하는 전치형 왜곡 보상 회로 부분(이하, 단지 전치형 왜곡 보상 회로라고 함)(42)을 내장하고, 입력 단자(18), 출력 단자(19) 및 전원 단자(20)를 가지는 구성으로 되어 있다.
외부로부터의 공급 전원 전압을 입력 전력의 평균값에 따른 전압 Vdd로 변환하여 전력 증폭기(11)에 공급하는 회로 부분(41)의 각 구성 요소, 즉 DC-DC 컨버터(12), 디지털 LPF(15), DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16) 및 D/A 수단(17)의기능에 대해서는 제1 실시 형태에서의 그것들과 동일하므로, 여기에서는 그 설명을 생략한다.
그리고, 본 실시 형태에서는 회로 부분(41)의 각 구성 요소 중, 도 1에 나타내는 전력 검파기(13) 및 A/D 컨버터(14)에 대해서는 후술하는 것과 같이, 전치형 왜곡 보상 회로(42)를 구성하는 입력측 전력 검파기 및 A/D 컨버터를 겸용하는 구성을 채택하고 있다. 단, 제1 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(10)의 경우와 마찬가지로, 전력 검파기(13) 및 A/D 컨버터(14)를 별도 전용으로 설치한 구성을 채택해도 됨은 물론이다.
전치형 왜곡 보상 회로(42)는 가변 이상기(移相器)(43), 가변 이득부(44), 입력측 전력 검파기(45), A/D 컨버터(46), 역왜곡 데이터 메모리(47), 전압 비교기(48), 메모리 갱신 로직(49), 출력측 전력 검파기(50) 및 D/A 컨버터(51, 52)를 가지는 회로 구성으로 되어있다. 입력 단자(18)로부터 입력된 고주파 신호의 적어도 일부는, 예를 들면 방향성 결합기(53)를 통해 입력측 전력 검파기(45)에 공급된다. 또, 전력 증폭기(11)로부터 출력되는 고주파 신호의 적어도 일부는, 예를 들면 방향성 결합기(54)를 통해 출력측 전력 검파기(50)에 공급된다.
전력 검파기(45, 50)는, 예를 들면 다이오드나 트랜지스터의 비선형 소자를 이용하여, 고주파 신호를 정류(整流)함으로써 상기 고주파 신호의 포락선 크기를 검파하고, 그 검파 출력을 입력 전력 레벨에 따른 아날로그 전압값으로서 출력한다. 입력측 전력 검파기(45)로부터 출력되는 아날로그 전압값은 A/D 컨버터(46)로 입력 전력 레벨을 나타내는 디지털 신호로 변환되는 동시에, 전압 비교기(48)에 그네거티브 입력으로서 주어진다. 출력측 전력 검파기(50)로부터 출력되는 아날로그 전압값은 전압 비교기(48)에 그 포지티브 입력으로서 주어진다.
A/D 컨버터(46)로부터 출력되는 입력 전력 레벨을 나타내는 디지털 신호는 디지털 LPF(15)에 공급된다. 즉, 전술한 것과 같이, 입력측 전력 검파기(45) 및 A/D 컨버터(46)는 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)에서의 전력 검파기(13) 및 A/D 컨버터(14)(도 1 참조)를 겸하고 있다. 그리고, A/D 컨버터(46)에 대해서는 입력 파형에 순식간에 응답할 필요가 있기 때문에 고속성이 요구된다. 또, A/D 컨버터(46)에서의 A/D 변환 시에 필요하게 되는 양자화 비트수는 고주파 신호의 변조파 대역폭이나 필요한 왜곡 보상 레벨에 의해 결정된다.
A/D 컨버터(46)로부터 출력되는 입력 전력 레벨을 나타내는 디지털 신호는 또한, 역왜곡 데이터 메모리(47)에 대하여 그 어드레스로서 주어진다. 역왜곡 데이터 메모리(47)에는 미리 제조 시에, 전력 증폭기(11)의 왜곡 성분을 추출하여 그 왜곡 성분을 위상 성분과 진폭 성분으로 분리하고, 그들의 역(逆)성분으로서 구한 역왜곡 데이터가 제어 테이블로서 격납되어 있다.
역왜곡 데이터 메모리(47)는 A/D 컨버터(46)로부터 입력 전력 레벨을 나타내는 디지털 신호가 어드레스로서 주어지면, 미리 격납되어 있는 제어 테이블 중에서 그 어드레스(입력 전력 레벨)에 대응하는 역왜곡 데이터, 즉 역위상 성분 데이터 및 역진폭 성분 데이터를 출력한다. 역위상 성분 데이터는 D/A 컨버터(51)로 아날로그신호로 변환되어 가변 이상기(43)에 공급된다. 역진폭 성분은 D/A 컨버터(52)로 아날로그신호로 변환되어 가변 이득부(44)에 공급된다.
가변 이상기(43)는 입력 단자(18)로부터 입력된 고주파 신호에 대하여, 그 위상을 역위상 성분에 따라 조정한다. 가변 이득부(44)는 가변 이상기(43)로 위상 조정된 고주파 신호에 대하여, 그 이득을 역진폭 성분에 따라 조정하여 전력 증폭기(11)에 공급한다. 이 가변 이상기(43)에서의 위상 조정 및 가변 이득부(44)에서의 이득 조정(진폭 조정)에 의해, 전력 증폭기(11)에서 발생하는 비선형 왜곡의 보상이 실행된다.
전압 비교기(48)는 입력측 전력 검파기(45)로부터 출력되는 아날로그 전압값과 출력측 전력 검파기(50)로부터 출력되는 아날로그 전압값을 비교하고, 그 비교 결과를 메모리 갱신 로직(49)에 부여한다. 여기에서, 온도나 경년 변화 등의 어떠한 요인으로, 미리 준비한 전력 증폭기(11)의 역왜곡 성분의 데이터가 실제의 왜곡성분과 일치하지 않게 되면, 그 차분(差分)에 따른 전압차가 전압 비교기(48)에서 얻어진다. 메모리 갱신 로직(49)은 전압 비교기(48)의 비교 결과에 따라, 역왜곡 데이터 메모리(47)에 격납되어 있는 제어 테이블에 대하여 다시 어드레싱함으로써, 미리 준비한 전력 증폭기(11)의 역왜곡 성분의 보정(갱신)을 실행한다.
다음에, 상기 구성의 제3 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(40)의 회로 동작에 대하여 설명한다.
입력 단자(18)로부터 입력된 고주파 신호는 그 대부분이 가변 이상기(43)에 공급되고, 또 그 일부가 방향성 결합기(53)를 통해 입력측 전력 검파기(45)에 공급된다. 입력측 전력 검파기(45)는 고주파 신호의 포락선 크기를 검파함으로써 입력 전력에 따른 아날로그 전압값을 출력한다. 이 아날로그 전압값은, A/D 컨버터(46)로 디지털 신호로 변환되어, 역왜곡 데이터 메모리(47)에 그 어드레스로서 주어지는 동시에, 디지털 LPF(15)로 평균화되어 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)에 그 어드레스로서 주어진다.
회로 부분(41)의 회로 동작, 즉 디지털 LPF(15)에 있어서 입력 전력의 평균값 데이터를 구하고, 이 평균값 데이터에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 제어함으로써 전력 증폭기(11)의 회로 전원 전압을 변화시키고, 중 ·저출력 전력 시에서의 전력 증폭기(11)의 고효율화를 도모하는 회로 동작에 대해서는 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)의 회로 동작의 경우와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명에 대해서는 생략한다.
한편, 전치형 왜곡 보상 회로(42)에서는 입력 전력에 따른 아날로그 전압값이 A/D 컨버터(46)로 디지털 신호로 변환되어, 역왜곡 데이터 메모리(47)에 그 어드레스로서 주어짐으로써 역왜곡 데이터 메모리(47)는 미리 격납되어 있는 제어 테이블 중에서 입력 전력 레벨에 대응하는 역위상 성분 및 역진폭 성분의 각 데이터를, D/A 컨버터(51, 52)를 통해 가변 이상기(43) 및 가변 이득부(44)에 부여한다. 이에 따라, 가변 이상기(43) 및 가변 이득부(44)에서는 입력 단자(18)로부터 입력된 고주파 신호에 대하여, 역위상 성분 및 역진폭 성분에 따라 위상 조정 및 이득 조정이 실행된다. 그 결과, 전력 증폭기(11)에서 발생하는 비선형 왜곡의 보상이 실행된다.
또, 입력측 전력 검파기(45)로부터 출력되는 아날로그 전압값과 출력측 전력 검파기(50)로부터 출력되는 아날로그 전압값이 전압 비교기(48)로 비교되고, 그 비교 결과에 따라 메모리 갱신 로직(49)에 의해 역왜곡 데이터 메모리(47)의 갱신이 실행된다. 이 피드백 제어에 의해, 온도나 경년 변화 등의 어떠한 요인으로, 미리 준비한 전력 증폭기(11)의 역왜곡 성분 데이터가 실제의 왜곡 성분과 일치하지 않게 되어 버린 경우라도, 역왜곡 데이터 메모리(47)에 격납되어 있는 제어 테이블에 대하여 차례로 갱신이 실행되어, 항상 최적의 역왜곡 성분이 입력 신호(고주파 신호)에 더해지기 때문에, 전력 증폭기(11)에서 발생하는 비선형 왜곡의 보상이 보다 확실하게 실행된다.
이와 같이, 전치형 왜곡 보상 회로(42)에서는 미리 전력 증폭기(11)의 왜곡 성분을 위상 성분과 진폭 성분으로 분리하고, 그들의 역왜곡 성분을 역왜곡 데이터 메모리(47)에 유지해 두는 한편, 입력 전력을 전력 검파기(45)로 검출하여, 그 입력 전력 레벨에 대응한 역왜곡 성분을 역왜곡 데이터 메모리(47)로부터 얻어 전력 증폭기(11)의 입력부에서 입력 신호에 더함으로써, 전력 증폭기(11)에서 발생하는 비선형 왜곡을 보상할 수 있기 때문에, 전력 증폭기(11)의 전력 부가 효율을 향상시킬 수 있다.
단, 이 전치형 왜곡 보상 회로(42)의 경우, 입력 전력이 수 mW 정도 또는 그 이하로 작아지면, 그곳은 선형 영역이기 때문에 왜곡 보상의 효과는 얻어지지 않게 된다. 즉, 전치형 왜곡 보상 회로(42)는 고출력 전력 때, 특히 최고 출력 전력 부근에서의 효율 개선에 유효하게 작용한다. 여기에서, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(40)를, 예를 들면 휴대 전화기에 사용한다고 한 경우, 휴대 전화기에서는 최고 출력이 1W 정도이기 때문에, 고출력 전력이란 500mW 정도 이상의 출력 범위가 된다.
전술한 것과 같이, 제3 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(40)에서는 입력 전력의 평균값에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 제어하는 회로 부분(41)의 작용에 의해, 중 ·저출력 전력 시의 전력 증폭기(11)의 전력 부가 효율을 향상시킬 수 있는 것에 더하여, 입력 전력을 기초로 전력 증폭기(11)의 역왜곡 성분을 발생시켜 전력 증폭기(11)의 비선형성을 억제하는 전치형 왜곡 보상 회로(42)의 작용에 의해, 고출력 전력 시의 전력 증폭기(11)의 전력 부가 효율에 대해서도 향상시킬 수 있기 때문에, 넓은 입력 다이내믹 레인지에 걸쳐 고효율 동작을 실행할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(40)에서는 전치형 왜곡 보상 회로(42)를 구성하는 입력측 전력 검파기(45) 및 A/D 컨버터(46)를, 입력 전력의 평균값에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 제어하는 회로 부분(41)에서 사용하는 전력 검파기 및 A/D 컨버터[도 1의 전력 검파기(13) 및 A/D 컨버터(14)]로서 겸용한 구성을 채택하고 있기 때문에, 그 만큼 회로 구성을 간략화할 수 있는 동시에, 본 고주파 증폭 회로(40)를 저비용으로 실현할 수 있다고 하는 이점이 있다.
[제4 실시 형태]
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로의 구성을 나타내는 블록도이며, 도면 중, 도 7과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하여 나타내고 있다.
도 8에서, 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(60)는 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 입력 전력의 평균값에 따른 전압 Vdd로 변환하여 전력 증폭기(11)에 공급하는 회로 부분(41')이 DC-DC 컨버터(12), 디지털 LPF(15), DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16) 및 D/A 수단(17)에 더하여, 선택 스위치(61), 전원 전압 감시 회로(62) 및 OR 회로(63)를 가지는 구성으로 되어있다.
본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(60)가 전치형 왜곡 보상 회로(42)를 가지는 것, 또한 그 구성 요소, 즉 가변 이상기(43), 가변 이득부(44), 입력측 전력 검파기(45), A/D 컨버터(46), 역왜곡 데이터 메모리(47), 전압 비교기(48), 메모리 갱신 로직(49), 출력측 전력 검파기(50) 및 D/A 컨버터(51, 52)의 기능에 대해서는 제3 실시 형태에서의 그것들과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
선택 스위치(61)는 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 입력으로 하고, 이 전원 전압을 DC-DC 컨버터(12) 및 전력 증폭기(11) 중 어느 한 쪽에 대하여 택일적으로 공급한다. 전원 전압 감시 회로(62)는 외부로부터 전원 단자(20)를 통해 공급되는 전원 전압을 감시하고, 이 전원 전압이 DC-DC 컨버터(12)의 내전압을 초과하는 큰 전압인 때 전환 제어 신호를 출력한다.
DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)는 입력 전력의 평균값에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 제어할 때, 상기 출력 전압 Vdd로서 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압에 가까운 높은 전압을 설정할 때 전환 제어 신호를 출력한다. OR 회로(63)는 전원 전압 감시 회로(62) 및 DC-DC 컨버터 제어용메모리(16)로부터 출력되는 전환 제어 신호를 2 입력으로 하고, 이들 전환 제어 신호를 선택 스위치(61)에 부여함으로써 상기 선택 스위치(61)를 전환하여 제어한다.
즉, 본 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(60)에서의 선택 스위치(61), 전원 전압 감시 회로(62) 및 OR 회로(63)의 각 기능은 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭회로(30)에서의 선택 스위치(31), 전원 전압 감시 회로(32) 및 OR 회로(33)의 각 기능과 기본적으로 동일이다.
다음에, 상기 구성의 제4 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(60)의 회로 동작에 대하여 설명한다. 그리고, 전치형 왜곡 보상 회로(42)의 회로 동작에 대해서는 제3 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(40)의 경우의 그것과 아주 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.
먼저, 전원 전압 감시 회로(62) 및 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 전환 제어 신호가 출력되지 않는 보통의 동작 시에는 선택 스위치(61)는 DC-DC 컨버터(12)측으로 전환된 상태로 있다. 이 상태에서는, 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10)의 회로 동작의 경우와 동일하게 하여, 입력 전력의 평균값 데이터를 구하고, 이 평균값 데이터에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd, 즉 전력 증폭기(11)의 회로 전원 전압을 제어함으로써, 중 ·저출력 전력 시에서의 전력 증폭기(11)의 고효율화를 도모하는 회로 동작이 실행된다.
한편, 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압이 DC-DC 컨버터(12)의 내전압을 초과하는 큰 전압인 때에는 전원 전압 감시 회로(62)로부터, 또한 입력 전력의 평균값에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd로서 공급 전원 전압에 가까운 높은 전압을 설정해야 할 때에는 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 각각 전환 제어 신호가 출력된다. 그리고, 이들 전환 제어 신호가 OR 회로(63)를 통해 선택 스위치(61)에 주어짐으로써, 선택 스위치(61)는 전력 증폭기(11)측으로 전환된다. 이 상태에서는, 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압은 DC-DC 컨버터(12)를 바이패스하여 직접 전력 증폭기(11)에 그 회로 전원 전압으로서 주어진다.
여기에서, 전원 전압 감시 회로(62) 또는 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 전환 제어 신호가 출력되었을 때에 DC-DC 컨버터(12)를 바이패스하는 이유에 대하여 설명한다.
그 이유의 하나는, 제2 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(30)의 설명에서 설명한 이유이다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 고주파 증폭 회로(60)를 휴대형 무선 통신 장치에 사용하는 경우에 있어서, 2차 전지의 만충전 시의 가장 전압이 높은 상태를 전원 전압 감시 회로(62)로 검지하여 전환 제어 신호를 출력하고, DC-DC 컨버터(12)를 바이패스하는 측으로 선택 스위치(61)를 전환함으로써, DC-DC 컨버터(12)에 그 내전압을 초과하는 큰 전압이 걸리는 것을 미연에 방지할 수 있기 때문에, 큰 전압이 인가됨에 따른 파괴로부터 DC-DC 컨버터(12)를 확실하게 보호할 수 있다.
또, 최대 출력 전력 부근에서, DC-DC 컨버터(12)의 변환 효율이 100%가 아닌 것도 이유의 하나이다. 즉, 입력 전력의 평균값에 따라 DC-DC 컨버터(12)의 출력 전압 Vdd를 제어할 때, 당해 출력 전압 Vdd로서 전원 단자(20)로부터의 공급 전원 전압에 가까운 높은 전압을 설정해야 할 때, 즉 전력 증폭기(11)가 최대 출력 전력에 가까울 때 DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 전환 제어 신호를 출력하여, DC-DC 컨버터(12)를 바이패스하는 측으로 선택 스위치(61)를 전환한다.
이에 따라, DC-DC 컨버터(12)의 변환 효율의 로스에 의한 본 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(60), 즉 전력 증폭기 모듈 전체의 효율 저하를 피하는 것이 가능하게 된다. 그 때에는, DC-DC 컨버터 제어용 메모리(16)로부터 DC-DC 컨버터(12)에 대하여 스탠바이 신호를 송출하도록 한다. 그러면, DC-DC 컨버터(12)는 스탠바이 신호가 주어짐으로써 스탠바이 상태로 되어, DC-DC 컨버터(12)로 전력이 소비되지 않게 된다.
그리고, 제3, 제4 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(40, 60)에서는, 외부로부터 공급되는 전원 전압을 입력 전력에 따른 직류 전압으로 변환하는 회로 부분(전원 전압 변환 수단)(41, 41')으로서, 제1, 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10, 30)를 사용하는 것으로 했지만, 전원 전압 변환 수단이 전치형 왜곡 보상 회로(42)와의 조합에 의해 넓은 입력 다이내믹 레인지에 걸쳐 고효율 동작에만 사용되는 것이라면, 중 ·저출력 전력 시의 전력 증폭기(11)의 전력 부가 효율을 향상시킬 수 있는 구성의 것인 한, 어떠한 구성의 것이라도 된다.
[적용예]
이상 설명한 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10), 그 변형예에 관한 고주파 증폭 회로(10'), 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30), 제3 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(40) 또는 제4 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(60)는 무선 통신 장치, 예를 들면 CDMA 방식 휴대 전화기에서의 RF 프런트 엔드부의파워 앰프를 구성하는 데 사용된다. 도 9는 CDMA 방식 휴대 전화기에서의 RF 프런트 엔드부 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 9에서, 안테나(71)로 수신된 수신파는 송신/수신에 공용되는 대역 할당 필터(72)를 통과하여, AGC 안테나(73)에서 신호 레벨이 일정하게 된 후 믹서(74)에 공급된다. 믹서(74)에서는 국부(局部) 발진기(75)로부터의 국부 발진 주파수와 혼합됨으로써 중간 주파(IF)로 변환된 후, 후단의 베이스 밴드 IC(도시하지 않음)에 공급된다.
한편, 송신측에서는 전단의 베이스 밴드 IC로부터 공급되는 IF 신호가 믹서(76)에 공급되고, 여기에서 국부 발진기(77)로부터의 국부 발진 주파수와 혼합되어 RF 신호로 변환된다. 그리고, 이 RF 신호는 파워 앰프(78)에서 증폭된 후 대역 할당 필터(72)를 거쳐 안테나(71)에 공급되고, 이 안테나(71)로부터 전파로서 송신된다.
상기 구성의 CDMA 방식 휴대 전화기의 RF 프런트 엔드부에서, 송신측의 파워 앰프(78)로서, 전술한 제1 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(10), 그 변형예에 관한 고주파 증폭 회로(10'), 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(30), 제3 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(40) 또는 제4 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로(60)가 사용된다.
이와 같이, 휴대 전화기 등의 저소비 전류화의 요구가 엄격한 휴대형 무선 통신 장치에서의 RF 프런트 엔드부에서, 송신측의 파워 앰프(78)로서 제1, 제2 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로를 사용함으로써, 이들 고주파 증폭 회로는 중 ·저출력 전력 시의 전력 증폭기의 고효율화가 가능하기 때문에, 배터리에 의한 장시간의 통신이 가능하게 된다. 특히, 입력 전력에 따라 전력 증폭기의 회로 전원 전압을 제어하는 제어계의 모두가 전력 증폭기 모듈 중에 포함되어 있으므로, 전력 증폭기 모듈을 교환하는 것만으로, 중 ·저출력 전력 시의 전력 증폭기의 고효율화 효과를 얻을 수 있다.
또, 송신측의 파워 앰프(78)로서 제3, 제4 실시 형태에 관한 고주파 증폭 회로를 사용함으로써, 이들 고주파 증폭 회로는 넓은 입력 다이내믹에 걸쳐 고효율 동작이 가능하기 때문에, 배터리에 의한 장시간 통신이 가능하게 된다. 특히, 입력 전력에 따라 전력 증폭기의 회로 전원 전압을 제어하는 제어계의 모두가 전력 증폭기 모듈 중에 포함되어 있으므로, 전력 증폭기 모듈을 교환하는 것만으로 넓은 입력 다이내믹에 걸치는 고효율 동작의 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 상기 적용예에서는 CDMA 방식의 휴대 전화기에 적용한 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이 적용예에 한정되지 않고, 무선 통신 장치 전반에 적용하는 것이 가능하다.
이상 설명한 것과 같이, 본 발명에 의하면, 입력 전력을 검파하고 또한 그 검파 출력을 평균화하여 입력 전력의 평균값 데이터를 구하고, 이 평균값 데이터에 따라 중 ·저출력 전력 시에는 전력 증폭기의 회로 전원 전압을 낮게 함으로써, 전력 증폭기에 불필요하게 흐르는 소비 전류를 억제할 수 있기 때문에, 중 ·저출력 전력 시의 전력 증폭기의 전력 부가 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 그 제어계가디지털 회로로 구성되어 있으므로, 온도나 경시 변화, 또는 소자 불균일에 대하여 특성이 열화되기 어렵고, 나아가 당해 제어계의 모두가 전력 증폭기 모듈 중에 포함되어 있으므로, 전력 증폭기 모듈을 사용한 현행 휴대형 무선 통신 장치에서, 전력 증폭기 모듈만 교환하면, 중 ·저출력 전력 시에서의 전력 증폭기의 고효율화 효과를 얻을 수 있다.

Claims (14)

  1. 입력 전력을 검파(檢波)하는 검파 수단;
    상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하여 디지털 데이터로서 출력하는 평균화 수단;
    외부로부터 공급되는 전원 전압을 소정의 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 변환 수단;
    상기 평균화 수단의 출력 데이터에 따라 상기 DC-DC 변환 수단의 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단; 및
    상기 DC-DC 변환 수단의 출력 전압에 의해 동작하고, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기
    를 포함하는 고주파 증폭 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평균화 수단은 상기 검파 수단의 검파 출력을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터를 거친 상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하는 디지털 저역(低域) 필터를 포함하는 고주파 증폭 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 평균화 수단은 상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하는 아날로그 저역 필터와, 상기 아날로그 저역 필터를 거친 상기 검파 수단의 검파 출력을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함하는 고주파 증폭 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    외부로부터 공급되는 전원 전압을 상기 DC-DC 변환 수단과 상기 전력 증폭기에 택일적으로 부여하는 선택 스위치; 및
    상기 직류 전원 전압이 상기 DC-DC 변환 수단의 내전압(耐電壓)을 초과할 때, 상기 선택 스위치를 상기 전력 증폭기측으로 전환하는 전환 제어 수단을 추가로 포함하는 고주파 증폭 회로.
  5. 외부로부터 공급되는 전원 전압을 입력 전력에 따른 직류 전압으로 변환하는 전원 전압 변환 수단;
    상기 전원 전압 변환 수단의 출력 전압에 의해 동작하고, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 및
    상기 입력 전력을 기초로 상기 전력 증폭기의 역(逆)왜곡 성분을 발생시켜 상기 전력 증폭기의 비선형(非線型) 왜곡을 보상하는 전치형(前置形) 왜곡 보상 수단을 포함하는 고주파 증폭 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원 전압 변환 수단은 입력 전력을 검파하는 검파 수단; 상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하여 디지털 데이터로서 출력하는 평균화 수단; 외부로부터 공급되는 전원 전압을 소정의 직류 전압으로 변환하여 상기 전력 증폭기에 부여하는 DC-DC 변환 수단; 및 상기 평균화 수단의 출력 데이터에 따라 상기 DC-DC 변환 수단의 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 포함하는 고주파 증폭 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 평균화 수단은 상기 검파 수단의 검파 출력을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터를 거친 상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하는 디지털 저역 필터를 포함하는 고주파 증폭 회로.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전치형 왜곡 보상 수단은 상기 입력 전력을 검파하는 검파 수단; 및 상기 검파 수단의 검파 출력을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함하며,
    상기 전압 제어 수단은 상기 A/D 컨버터를 거친 상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하는 디지털 저역 필터를 가지고, 상기 디지털 저역 필터의 출력 데이터에 따라 상기 DC-DC 변환 수단의 출력 전압을 제어하는 고주파 증폭 회로.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전원 전압 변환 수단은 외부로부터 공급되는 전원 전압을 상기 DC-DC 변환 수단과 상기 전력 증폭기에 택일적으로 부여하는 선택 스위치; 및
    상기 직류 전원 전압이 상기 DC-DC 변환 수단의 내전압을 초과할 때, 상기 선택 스위치를 상기 전력 증폭기측으로 전환하는 전환 제어 수단을 추가로 포함하는 고주파 증폭 회로.
  10. 입력 전력을 검파하는 검파 수단;
    상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하여 디지털 데이터로서 출력하는 평균화 수단;
    외부로부터 공급되는 전원 전압을 소정의 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 변환 수단;
    상기 평균화 수단의 출력 데이터에 따라 상기 DC-DC 변환 수단의 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단; 및
    상기 DC-DC 변환 수단의 출력 전압에 의해 동작하고, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기를 포함하는 고주파 증폭 회로를
    송신계의 프런트 엔드(front end)를 구성하는 파워 앰프로서
    사용하는 무선 통신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    고주파 증폭 회로는 외부로부터 공급되는 전원 전압을 상기 DC-DC 변환 수단과 상기 전력 증폭기에 택일적으로 부여하는 선택 스위치; 및 상기 직류 전원 전압이 상기 DC-DC 변환 수단의 내전압을 초과할 때, 상기 선택 스위치를 상기 전력 증폭기측으로 전환하는 전환 제어 수단을 추가로 포함하는 무선 통신 장치.
  12. 외부로부터 공급되는 직류 전원 전압을 입력 전력에 따른 직류 전압으로 변환하는 전원 전압 변환 수단;
    상기 전원 전압 변환 수단의 출력 전압에 의해 동작하고, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 및
    상기 입력 전력을 기초로 상기 전력 증폭기의 역왜곡 성분을 발생시켜 상기 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하는 전치형 왜곡 보상 수단을 포함하는 고주파 증폭 회로를
    송신계의 프런트 엔드를 구성하는 파워 앰프로서
    사용하는 무선 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전원 전압 변환 수단은 상기 입력 전력을 검파하는 검파 수단;
    상기 검파 수단의 검파 출력을 평균화하여 디지털 데이터로서 출력하는 평균화 수단;
    외부로부터 공급되는 전원 전압을 소정의 직류 전압으로 변환하여 상기 전력 증폭기에 부여하는 DC-DC 변환 수단; 및
    상기 평균화 수단의 출력 데이터에 따라 상기 DC-DC 변환 수단의 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단을 포함하는 무선 통신 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전원 전압 변환 수단은 외부로부터 공급되는 전원 전압을 상기 DC-DC 변환 수단과 상기 전력 증폭기에 택일적으로 부여하는 선택 스위치; 및
    상기 직류 전원 전압이 상기 DC-DC 변환 수단의 내전압을 초과할 때, 상기 선택 스위치를 상기 전력 증폭기측으로 전환하는 전환 제어 수단을 추가로 포함하는 무선 통신 장치.
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