(57)【要約】【課題】ピーク電力と平均電力との比が異なる種々の変調方式に対して、柔軟に対応して高いドレイン効率を維持する。【解決手段】増幅回路部１０は、分配器１２、メイン増幅器１４、ピーク増幅器１６、合成器２４を備える。メイン増幅器１４と合成器２４との間の線路上にはインピーダンス可変部２２が存する。ベースバンド部２は記憶部４から変調方式に応じたコントロール電圧を読み出し、このコントロール電圧を用いてインピーダンス可変部２２のインピーダンス値を変化させ、もってメイン増幅器１４の動作点を変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の方式の中から1つの方式を選択して変調し、信号を送信する無線送信機であって、
信号を分配する分配器と、
分配された一の信号を増幅する第１増幅器と、
分配された他の信号を増幅する第２増幅器と、
増幅された一の信号と他の信号とを合成する合成器と、
選択された変調方式に応じて、前記第1増幅器または第2増幅器の少なくとも一方の増幅器の動作点を変更する動作点変更部と
を備えることを特徴とする無線送信機。
【請求項２】
前記動作点変更部は、
前記第1増幅器の出力側と前記合成器の入力側との間の線路上に存するインピーダンス可変部と、
変調方式と、変調方式に依拠して定まる制御値とを記憶する記憶部と、
選択された変調方式に応じた制御値を前記記憶部から読み出し、当該制御値を用いて前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変化させる制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線送信機。
【請求項３】
前記第１増幅器は、Ａ級またはＡＢ級にバイアスされたメイン増幅器であって、
前記第２増幅器は、Ｂ級またはＣ級にバイアスされたピーク増幅器であって、
前記分配器の出力側と前記ピーク増幅器との間の線路上に、１／４波長線路を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の無線送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信機に関し、特に無線送信機が送信する信号の増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線送信機においては、ドハティ増幅器と呼ばれるタイプの増幅器が用いられている。
図８は、従来の一般的なドハティ増幅器の回路構成を示す図である。
ドハティ増幅器１００は、入力端子からの信号を分配する分配器１０２、メイン増幅器（キャリア増幅器）１０４、ピーク増幅器１０６、λ／４線路１０８，１１０、合成器１１２を有する。２つの増幅器のうち、メイン増幅器１０４はＡ級増幅用にバイアスされ、ピーク増幅器１０６はＢ級増幅用にバイアスされている。
【０００３】
図９は、ドハティ増幅器の動作状態を示す図である。
低出力時（Large Back-off）には、メイン増幅器１０４だけが動作し（図９（ｂ））、最高出力時（Maximum Power）には、メイン増幅器１０４とピーク増幅器１０６の双方が動作する（図９（ａ））。
図１０は、ドハティ増幅器の出力電力（Pout）レベルと、ドレイン効率との関係を示すグラフである。
【０００４】
区間Ａの低出力時おいては、メイン増幅器１０４だけが動作し、メイン増幅器の飽和電力（Psat）である点Ａまでは、出力の増加に連れて効率も良くなる。
区間Ｂで、メイン増幅器とピーク増幅器の双方が動作する。点Ａからは一旦効率が低下し、ピーク増幅器の飽和電力（Psat）である点Ｂで再び効率が頂点に達する。
【特許文献１】特開2008-125044号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１０に示すように、従来のドハティ増幅器は、ピーク電力と平均電力との比(以下、ＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio)という。）が６ｄＢの条件下では最高効率であるが、６ｄＢより出力が低くなると効率は単調減少し、６ｄＢより出力が高くなっても低下するという性質がある。
無線送信機においては、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access)、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などの無線通信規格の変調方式に応じてＰＡＰＲは変化し、この値が６ｄＢから外れるものが往々にしてある。そうなると効率が悪化し、回路部品の発熱や消費電力の増大を招くおそれがある。
【０００６】
ここで、上記変調方式に応じて、それぞれ最高効率のＰＡＰＲが異なる複数のドハティ増幅器を機器内に組み込むことも考え得るが、機器の大型化を招くので小型化が要求される携帯電話機などでは採用しにくい。
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであって、送信する信号を増幅する増幅回路を有する無線送信機において、回路規模の増大を回避しつつ、ＰＡＰＲが異なる種々の変調方式に適切に対応して、ドレイン効率の低下を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る無線送信機は、複数の方式の中から1つの方式を選択して変調し、信号を送信する無線送信機であって、信号を分配する分配器と、分配された一の信号を増幅する第１増幅器と、分配された他の信号を増幅する第２増幅器と、増幅された一の信号と他の信号とを合成する合成器と、選択された変調方式に応じて、前記第1増幅器または第2増幅器の少なくとも一方の増幅器の動作点を変更する動作点変更部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、前記動作点変更部は、前記第1増幅器の出力側と前記合成器の入力側との間の線路上に存するインピーダンス可変部と、変調方式と、変調方式に依拠して定まる制御値とを記憶する記憶部と、選択された変調方式に応じた制御値を前記記憶部から読み出し、当該制御値を用いて前記インピーダンス可変部のインピーダンスを変化させる制御部と、を備えるとしても構わない。
【０００９】
また、前記第１増幅器は、Ａ級またはＡＢ級にバイアスされたメイン増幅器であって、前記第２増幅器は、Ｂ級またはＣ級にバイアスされたピーク増幅器であって、前記分配器の出力側と前記ピーク増幅器との間の線路上に、１／４波長線路を備えるとしても構わない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無線送信機によれば、動作点変更部は、変調方式に応じて第１または第２増幅器の少なくとも一方の動作点を変更することで、ドレイン効率がピークとなる点を調整することができる。このため、異なる変調方式の信号を増幅する場合においてもドレイン効率の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、無線送信機として携帯電話機を例に挙げて説明する。
図１は、携帯電話機１の外観を示す図である。
携帯電話機１は、携帯電話機として一般的な通話機能・通信機能を有しており、筐体内には、アンテナ部、信号の変調などを行うベースバンド（ＢＢ）部、信号の送受信を行うＲＦ部、送信すべき信号を増幅する増幅回路部を備えている。
【００１２】
図２は、増幅回路部１０の回路構成などを示す図である。
増幅回路部１０は、分配器１２、メイン増幅器（キャリア増幅器）１４、ピーク増幅器１６、λ／４線路２０、インピーダンス可変部２２、合成器２４を備える。
分配器１２は、信号を分配する。
メイン増幅器１４、ピーク増幅器１６はアンプであり、同様なクラスにバイアスされている（飽和出力特性が同じである。）
λ／４線路２０は、ピーク増幅器１６の入力側の線路上に設けられており、信号の位相を90°遅らせる部品である。
【００１３】
インピーダンス可変部２２は、メイン増幅器１４の出力側と合成器２４の入力側との間の線路上に設けられている。インピーダンス可変部２２は、ベースバンド（ＢＢ）部２の制御を受けて変調方式に応じてインピーダンスが変化する。
具体的には、図３に示すように、インピーダンス可変部２２は、３ｄBハイブリッド部２２ａ、入力ライン上にあるダイオード２２ｂ、出力ライン上にあるダイオード２２ｃを備える。
【００１４】
ダイオード２２ｂ、２２ｃのライン上には、ベースバンド部４からのコントロール電圧がそれぞれ印加されている。このコントロール電圧を変化させると、３ｄBハイブリッド部２２ａにおける入力ライン及び出力ラインのインピーダンスが変化する。
図２に戻って、増幅回路部１０の外側には、ベースバンド部２、記憶部４が存する。記憶部４は、変調方式と、変調方式に応じたコントロール電圧とを含むテーブルを記憶している。ベースバンド部２は、記憶部４に記憶されたテーブルから、信号の変調方式に応じたコントロール電圧を読み出して、当該コントロール電圧を用いてインピーダンス可変部２２のインピーダンスを変化させる。インピーダンスが変化すると、メイン増幅器１４の動作点が変わることとなる。つまり、コントロール電圧の制御により、６ｄＢバックオフ時から外れたときにも効率のピークを設定することができる。
【００１５】
図４は、図２の増幅回路部１０の等価回路３０を示す図である。
メイン増幅器１４の電圧をV1とし、ピーク増幅器１６の電圧をV2と規定すると、図３の等価回路３０より、
Z１＝Ztl２/{Zload(1+I2*Ztl/V1)}  ・・・（式１）  （「*」は乗算を示す）
となる。
【００１６】
そして、V1=I1*Z1より、
V１＝I1*Ztl２/{Zload(1+I2*Ztl/V1)}  ・・・（式２）
となる。
ここで、I1=Imax*(1+n)/4、I2=Imax*n/2として、I1を（式２）に代入すると、
V１＝Imax*Ztl{Ztl+n(Ztl-2Zload)}/4Zload  ・・・（式３）
となる。
【００１７】
ここで、Ztl=2ZloadとするとImaxに従属する"n"の係数を無視することができ、（式３）は、
V１＝Imax*Zload  ・・・（式４）
と変形できる。この（式４）より6dBバックオフ時に最大効率を得ることができる。
本実施の形態では、Ztlの値を制御することによって、ZtlとZloadの関係を可変させ、６ｄＢバックオフ時から外れたときでも最大効率を得られるようにする。なお、この"n"の係数は補正する次数によって変化する値である。
【００１８】
図５は、記憶部４が記憶するテーブル４０を示す図である。
テーブル４０は、変調方式とコントロール電圧の関係を示すものであり、「変調方式」４０ａ、「インピーダンス」４０ｂ、「コントロール電圧」４０ｃの項目からなる。
「変調方式」４０ａは、ベースバンド部２が変調する信号の変調方式に対応する項目である。変調方式Ａ〜変調方式Ｆまでの６種類の変調方式がある。
【００１９】
「インピーダンス」４０ｂは、ZtlとZloadの関係を示す項目であり、「コントロール電圧」４０ｃにより変化させるべき目標値である。
「コントロール電圧」４０ｃは、インピーダンス可変部２２に印加するコントロール電圧を示す項目である。６種類の変調方式に対応して、VＡ〜VＦの値がある。
テーブル４０においては抽象的な値を記載しているが、実際に使用する値は、回路部品などの仕様に応じて、実験による調整を経て適宜設定することができる。
【００２０】
ベースバンド部２は、変調方式を示す信号に基づいて変調方式を特定し、特定された変調方式に対応する「変調方式」４０ａの「コントロール電圧」４０ｃに示されるコントロール電圧を読み出し、このコントロール電圧を用いてインピーダンス可変部２２に印加させる。
なお、テーブル４０においては、説明の便宜上「インピーダンス」４０ｂの項目を設けているが、「変調方式」４０ａと対応する「コントロール電圧」４０ｃの項目さえあれば実施することができる。
【００２１】
続いて、具体的な変調方式について例を挙げて説明する。
図６に示すテーブル４２は、変調方式、ＰＡＰＲ、コントロール電圧の関係を示すテーブルである。
テーブル４２は、「変調方式」４２ａ、「ＰＡＰＲ」４２ｂ、「コントロール電圧４２ｃ」の項目を含む。
【００２２】
携帯電話機１においては、電波の強弱などの電波状況に応じて、変調方式を切り替える（例えば、１６ＱＡＭからＱＰＳＫに切り替える。）ことがある。本実施の形態によれば、変調方式を切り替えたとしても、ドレイン効率の低下を従来より抑えることできるので、携帯電話機１の低発熱化・低消費電力化を図ることができる。
なお、テーブル４２に示した例では、ＰＡＰＲは、２．２〜５．５ｄＢの範囲である。この範囲に限らず実施の形態によれば、２〜１５ｄＢ程度の範囲において対応するコントロール電圧に適宜設定することでドレイン効率を従来より高くすることが可能である。
【００２３】
図７は、ＶＩ特性カーブを示す図である。図中、Ｚload(Load impedance for maximum output power)は、最大出力時の負荷インピーダンスを示す。
従来のドハティ増幅器では、図７中、矢印Ａの範囲で動作を行う仕様であるのに対して、本実施の形態に係る増幅回路部１０では、矢印Ａの範囲に加えて矢印Ｂの範囲に動作範囲が広がることとなる。
＜補足＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の内容に限定されず、本発明の目的とそれに関連又は付随する目的を達成するための各種形態においても実施可能であり、例えば、以下であってもよい。
１．増幅器のクラスについて
実施の形態では、メイン増幅器１４及びピーク増幅器１６は共に同様なクラスにバイアスされているとして説明したが、一般的なドハティ増幅器と同様に、メイン増幅器１４をＡ級またはＡＢ級にバイアスし、ピーク増幅器１６をＢ級またはＣ級にバイアスするようにしても構わない。なお、この場合、回路の仕様が変わるため、実施の形態とはコントロール電圧の値が異なってくるが、仕様に応じてコントロール電圧などを補正することができる。
２．インピーダンスを可変させる制御主体について
実施の形態では、ベースバンド部２がコントロール電圧を用いてインピーダンス可変部２２を制御するとして説明したが、これに代えてＲＦ部により制御するとしても構わない。
３．インピーダンス可変部２２の位置について
実施の形態では、インピーダンス可変部２２は、メイン増幅器１４の出力側と合成器２４の入力側との間の線路上に設置する例について説明した。
【００２４】
これはメイン増幅器１４を最適な負荷インピーダンスなるよう制御するためである。
しかし要は、メイン増幅器１４とピーク増幅器１６との負荷インピーダンスの関係を制御できれば良いので、例えば、各増幅器１４，１６のバイアスを制御するとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明に係る無線送信機は、異なる変調方式に対して高いドレイン効率を維持でき、低発熱化・低消費電力化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】携帯電話機の外観を示す図である。
【図２】増幅回路部１０の回路構成などを示す図である。
【図３】インピーダンス可変部２２の構成を示す図である。
【図４】図２の増幅回路部１０の等価回路３０を示す図である。
【図５】記憶部４が記憶するテーブル４０を示す図である。
【図６】変調方式、ＰＡＰＲ、コントロール電圧の関係を示すテーブル４２を表す図である。
【図７】ＶＩ特性カーブを示す図である。
【図８】従来の一般的なドハティ増幅器の回路構成を示す図である。
【図９】従来のドハティ増幅器の動作状態を示す図である。
【図１０】従来のドハティ増幅器の出力電力（Pout）レベルとドレイン効率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１  携帯電話機
２  ベースバンド部
４  記憶部
１０  増幅回路部
１２  分配器
２０  λ／４線路
２２  インピーダンス可変部
２４  合成器
４０  テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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