(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間周波信号を増幅する中間周波増幅器と、増幅された前記中間周波信号を送信信号に周波数変換する周波数変換器と、前記送信信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器で増幅された送信信号をさらに増幅して電力増幅器に入力する駆動増幅器とを備え、前記中間周波増幅器と前記高周波増幅器と前記駆動増幅器とを可変利得増幅器で構成し、これら各増幅器の利得を第一の電圧から第二の電圧まで変化する自動利得制御電圧によって制御し、前記中間周波増幅器及び前記高周波増幅器の各利得を前記第一の電圧でそれぞれ最大にするとともに前記第二の電圧でそれぞれ最小利得とし、前記駆動増幅器の利得を前記第一の電圧から前記第一の電圧と前記第二の電圧との間の第三の電圧まで変化するに従って最大利得から所定の利得まで暫時減衰し、前記第三の電圧と前記第二の電圧の間では前記所定の利得を保持したことを特徴とする送信回路。
【請求項２】
前記駆動増幅器は増幅素子を有する増幅回路と前記増幅素子に電流を流す定電流回路とで構成され、前記増幅回路の利得は前記電流に比例し、前記定電流回路の電流は前記自動利得制御電圧が前記第一の電圧から前記第三の電圧まで変化するに従って最大電流から所定の電流まで暫時減少し、前記第三の電圧と前記第二の電圧との間では前記所定の電流を保持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の送信回路。
【請求項３】
前記定電流回路は二つのトランジスタを有するカレントミラー回路と前記トランジスタの電流を制御するジャンクションＦＥＴとで構成され、前記トランジスタの一方に流れる電流を前記増幅素子に流し、前記トランジスタの他方のコレクタには抵抗を介して固定の電圧を供給するとともに前記ジャンクションＦＥＴのソースを接続し、前記ジャンクションＦＥＴのゲートに前記自動利得制御電圧を供給したことを特徴とする請求項２記載の送信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤＭＡ方式の携帯電話機等に使用される送信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機は送信回路と受信回路とを有して基地局との間で送受信を行い、基地局を介して加入者間が通話する。その際、基地局から携帯電話機に送信される送信信号のレベルは常に一定であるので、携帯電話機で受信した信号のレベルは基地局と携帯電話機との距離によって変わる。また、基地局は携帯電話機から出力された信号を常に一定のレベルで受信するようになっている。
【０００３】
そのため、携帯電話機における受信回路および送信回路は大きなダイナミックレンジが必要となり、また、受信回路では基地局からのパワーコントロール信号に基づく自動利得制御電圧によって内部の増幅器の利得が制御されるとともに、この自動利得制御電圧に基づいて、送信回路から基地局に送信する送信信号のレベルを変えるようにしている。
【０００４】
従来の送信回路を図４乃至図６に従って説明する。先ず、図４において、ＱＰＳＫ変調された２００ＭＨｚ帯の中間周波信号ＩＦは図示しない変調器から出力されて中間周波増幅器２１に入力される。中間周波増幅器２１は利得制御が可能な可変利得増幅器で構成され、その利得は基地局からのパワーコントロール信号に基づく自動利得制御電圧Ｖによって制御される。自動利得制御電圧Ｖは３．０ボルトから０ボルトまで変化し、図５の曲線Ａに示すように、最大利得からおよそ６０ｄＢまで減衰するように制御される。中間周波信号ＩＦは中間周波増幅器２１によって増幅された後、混合器２２ａと局部発振器２２ｂとで構成される周波数変換器２２に入力される。中間周波信号ＩＦは混合器２２ａにおいて、局部発振器２２ｂから出力される局部発振信号と混合されておよそ１．１ＧＨｚ帯の送信信号ＲＦに周波数変換される。
【０００５】
送信信号ＲＦは、先ず、高周波増幅器（ＲＦ増幅器という）２３で増幅される。ＲＦ増幅器２３も利得制御が可能な可変利得増幅器で構成され、その利得は自動利得制御電圧Ｖによって制御され、図５の曲線Ｂに示すように、最大利得からおよそ３０ｄＢまで減衰するようになっている。従って、中間周波増幅器２１とＲＦ増幅器２３による全体の利得減衰量は図５の曲線Ｃに示すように、９０ｄＢ確保できる。ＲＦ増幅器２３で増幅されたＲＦ信号は駆動増幅器（ドライバ増幅器という）２４でさらに増幅される。ドライバ増幅器２４は次段の電力増幅器２５を十分に駆動できるレベルまでＲＦ信号を増幅するためのものである。そして、ドライバ増幅器２４によって増幅されたＲＦ信号は電力増幅器２５によって所定の送信レベルまで増幅され、アンテナ２６から基地局に向けて送信される。
【０００６】
ドライバ増幅器２４は二つのトランジスタ７ａ、７ｂを有する差動増幅回路７で構成される。トランジスタ７ａ、７ｂのエミタ同士は共通の抵抗７ｃによってグランドに接続され、コレクタにはそれぞれ負荷抵抗７ｄ、７ｅを介して電圧Ｂが供給される。そして、ＲＦ増幅器２３で増幅された送信信号ＲＦがベース間に入力され、増幅された送信信号ＲＦがコレクタ間から出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来の送信回路では、周波数の低い中間周波信号ＩＦを増幅する中間周波増幅器２１の利得は周波数の高い送信信号ＲＦを増幅するＲＦ増幅器２３の利得よりも高い（ほぼ２倍）ので、全体の利得減衰量を分担する中間周波増幅器２１とＲＦ増幅器２３との割合が自動利得制御電圧Ｖの変化範囲内（３．０ボルト〜０ボルト）で平均的におよそ２対１となっている。しかも、ＲＦ増幅器２３は周波数の高い信号を増幅するため、自動利得制御電圧Ｖが高くなると利得が飽和する。その結果、自動利得制御電圧Ｖの高い範囲（例えば３．０ボルト〜１．５ボルト）では、全体の利得減衰量に占める中間周波増幅器２１の利得減衰量の割合がより大きくなって（２／３以上）Ｓ／Ｎが悪化していた。また、出力電力を中電力または低電力とする自動利得制御電圧Ｖの低い範囲（例えば１．５ボルト〜０ボルト）でも、全体の利得減衰量に占める中間周波増幅器２１の利得減衰量の割合が大きい（ほぼ２／３以上）ので、Ｃ／Ｎが悪化していた。
【０００８】
一方、受信回路における利得減衰特性は自動利得制御電圧に対して直線的になるように設計されているが、上述のように、ＲＦ増幅器２３は自動利得制御電圧Ｖが高くなると利得が飽和するので、自動利得制御電圧Ｖと利得減衰量との関係（利得減衰特性）が直線的にならず、その結果、全体の利得減衰特性（図５の曲線Ｃ参照）も直線的にならず、受信回路における利得減衰特性との整合が取れないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の送信回路は、低出力電力時（自動利得制御電圧Ｖの高い範囲（例えば３．０ボルト〜１．５ボルト））におけるＳ／Ｎや、中低電力出力時（自動利得電圧Ｖの低い範囲（例えば１．５〜０ボルト））におけるＣ／Ｎを改善し、さらに、利得減衰特性を直線的にすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の送信回路は、中間周波信号を増幅する中間周波増幅器と、増幅された前記中間周波信号を送信信号に周波数変換する周波数変換器と、前記送信信号を増幅する高周波増幅器と、前記高周波増幅器で増幅された送信信号をさらに増幅して電力増幅器に入力する駆動増幅器とを備え、前記中間周波増幅器と前記高周波増幅器と前記駆動増幅器とを可変利得増幅器で構成し、これら各増幅器の利得を第一の電圧から第二の電圧まで変化する自動利得制御電圧によって制御し、前記中間周波増幅器及び前記高周波増幅器の各利得を前記第一の電圧でそれぞれ最大にするとともに前記第二の電圧でそれぞれ最小利得とし、前記駆動増幅器の利得を前記第一の電圧から前記第一の電圧と前記第二の電圧との間の第三の電圧まで変化するに従って最大利得から所定の利得まで暫時減衰し、前記第三の電圧と前記第二の電圧の間では前記所定の利得を保持した。
【００１２】
また、本発明の送信回路は、前記駆動増幅器は増幅素子を有する増幅回路と前記増幅素子に電流を流す定電流回路とで構成され、前記増幅回路の利得は前記電流に比例し、前記定電流回路の電流は前記自動利得制御電圧が前記第一の電圧から前記第三の電圧まで変化するに従って最大電流から所定の電流まで暫時減少し、前記第三の電圧と前記第二の電圧との間では前記所定の電流を保持するようにした。
【００１３】
また、本発明の送信回路は、前記定電流回路は二つのトランジスタを有するカレントミラー回路と前記トランジスタの電流を制御するジャンクションＦＥＴとで構成され、前記トランジスタの一方に流れる電流を前記増幅素子に流し、前記トランジスタの他方のコレクタには抵抗を介して固定の電圧を供給するとともに前記ジャンクションＦＥＴのソースを接続し、前記ジャンクションＦＥＴのゲートに前記自動利得制御電圧を供給した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の送信回路を図１乃至図３に従って説明する。図１は本発明の送信回路のブロック構成図、図２は図１に示すブロック構成図における中間周波増幅器、ＲＦ増幅器、ドライバ増幅器の利得減衰特性図、図３は図１におけるドライバ増幅器の回路図である。
【００１５】
先ず、図１において、ＱＰＳＫ変調された２００ＭＨｚ帯の中間周波信号ＩＦは図示しない変調器から出力されて中間周波増幅器１に入力される。中間周波増幅器１は利得制御が可能な可変利得増幅器で構成され、その利得は基地局からのパワーコントロール信号に基づく自動利得制御電圧Ｖによって制御される。自動利得制御電圧Ｖは、第一の電圧である３．０ボルトから第二の電圧である０ボルトまで変化する。そして、中間周波増幅器の利得は自動利得制御電圧Ｖが３．０ボルトのときに最大となり、０ボルトのときに最小となる。従って、図２の曲線Ａに示すように、自動利得制御電圧Ｖが３．０ボルトから０ボルトに変化するに従っておよそ６０ｄＢまで減衰するように制御される。この自動利得制御電圧Ｖは受信信号のレベルの高低の方向に対して０ボルトから３．０ボルトまで変化する。中間周波信号ＩＦは中間周波増幅器１によって増幅された後、混合器２ａと局部発振器２ｂとで構成される周波数変換器２に入力される。中間週波信号ＩＦは局部発振器２ｂから出力される局部発振信号と混合器２ａにおいて混合されておよそ１．１ＧＨｚ帯の送信信号ＲＦに周波数変換される。
【００１６】
送信信号ＲＦは、先ず、高周波増幅器（ＲＦ増幅器という）３で増幅される。ＲＦ増幅器３も利得制御が可能な可変利得増幅器で構成され、その利得は自動利得制御電圧Ｖが３．０ボルトで最大となり、０ボルトで最小となる。そして、図２の曲線Ｂに示すように、自動利得制御電圧Ｖによっておよそ３０ｄＢまで減衰が可能に制御される。しかし、ＲＦ増幅器３の利得は、図２の曲線Ｂに示すように、利得制御電圧Ｖが１．５ボルトより高くなるに従って飽和する傾向となっている。ＲＦ増幅器３で増幅された送信信号ＲＦは駆動増幅器（ドライバ増幅器という）４でさらに増幅される。ドライバ増幅器４は次段の電力増幅器５を十分に駆動できるレベルまで送信信号ＲＦを増幅するためのものである。
【００１７】
また、ドライバ増幅器４も利得制御が可能な可変利得増幅器で構成され、その利得は自動利得制御電圧Ｖによって制御される。しかし、その利得を制御する自動利得制御電圧Ｖの範囲は、３．０ボルトから３．０ボルトと０ボルトの間の第三の電圧である１．５ボルトまでの範囲に制限されている。そして、図２の曲線Ｃに示すように、自動利得制御電圧Ｖが１．５Ｖに低下するまでは所定の利得となるおよそ１２ｄＢまで減衰し、自動利得制御電圧Ｖがそれ以下に低下しても一定の利得減衰量１２ｄＢの状態を保持するようになっている。従って、中間周波増幅器１とＲＦ増幅器３とドライバ増幅器４とによる全体の利得減衰量は図２の曲線Ｄに示すように、およそ１０２ｄＢまで変化する。この結果、全体の利得減衰量に占める中間周波増幅器１の利得減衰量の割合が少なくなってＳ／Ｎが良くなる。
ドライバ増幅器４によって増幅された送信信号ＲＦは電力増幅器５によって所定の送信レベルまで増幅され、アンテナ６から基地局に向けて送信される。
【００１８】
ドライバ増幅器４は、図３に示すように、増幅回路となる差動増幅回路７と、定電流回路８とで構成されている。差動増幅回路７は増幅素子である二つのトランジスタ７ａ、７ｂを有し、それらのエミッタが互いに接続され、コレクタには負荷抵抗７ｃ、７ｄを介して電圧Ｂが供給される。そして、トランジスタ７ｃ、７ｄのエミッタに定電流回路８が接続される。送信信号ＲＦはトランジスタ７ａ、７ｂのベース間に入力され、増幅された送信信号ＲＦはコレクタ間から出力される。なお、増幅回路７の利得はトランジスタ７ａ、７ｂに流れるコレクタ電流にほぼ比例する。
【００１９】
定電流回路８はカレントミラー回路９と電流制御回路１０で構成される。カレントミラー回路９を構成する一方のトランジスタ９ａのコレクタが差動増幅回路７のトランジスタ７ａ、７ｂのエミッタに接続される。また、カレントミラー回路９を構成する他方のトランジスタ９ｂのコレクタとベースとが互いに接続され、そのコレクタには抵抗９ｃを介して電圧Ｂが供給される。また、電流制御回路１０を構成するジャンクションＦＥＴ１０ａのドレインに電圧Ｂが供給され、ソースが抵抗１０ｂによってトランジスタ９ｂのコレクタに接続される。そして、ゲートに自動利得制御電圧Ｖが供給される。なお、トランジスタ９ａ、９ｂのエミッタはグランドに接続される。
【００２０】
以上の構成において、カレントミラー回路９における他方のトランジスタ９ｂのコレクタ電流は抵抗９ｃに流れる電流とジャンクションＦＥＴ１０ａに流れる電流とが加算された電流であり、抵抗９ｃに流れる電流はほぼ一定であるが、ジャンクションＦＥＴ１０ａに流れる電流は自動利得制御電圧Ｖによって変化する。従って、トランジスタ９ｂのコレクタ電流は自動利得制御電圧Ｖが３．０ボルトで最大となる。
カレントミラー回路９のトランジスタ９ａのコレクタ電流はトランジスタ９ｂのコレクタ電流とは同じであるので、差動増幅回路７の各トランジスタ７ａ、７ｂのエミッタにはその１／２の最大電流が流れる。
【００２１】
そして、自動利得制御電圧Ｖが３．０ボルトのときは差動増幅回路７のトランジスタ７ａ、７ｂに最大電流が流れて差動増幅回路の利得が高くなり、図２の曲線Ｃに示すように、自動利得制御電圧Ｖが低下するに従って差動増幅回路７のトランジスタ７ａ、７ｂに流れる電流が減少して利得が低下する。そして、自動利得制御電圧Ｖが第三の電圧である１．５ボルトになるとジャンクションＦＥＴ１０ａがカットオフとなるようになっており、このときにはジャンクションＦＥＴ１０ａには電流が流れなくなり、カレントミラ回路９のトランジスタ９ｂには抵抗９ｃから流れる所定の電流のみが流れ、差動増幅回路の利得はおよそ１２ｄＢ減衰したところで一定となる（図２曲線Ｃ参照）。なお、差動増幅回路７は、ジャンクションＦＥＴ１０ａのゲート電圧が３．０ボルト以上になった場合にはさらに利得が上昇するようになっている。
【００２２】
この結果、中間周波増幅器１の利得とＲＦ増幅器３の利得とは自動利得制御電圧Ｖが３．０ボルトから０ボルトに低下するに従って暫時低下し、一方、ドライバ増幅器４の利得は自動利得制御電圧Ｖが３．０ボルトから１．５ボルトに低下するに従って暫時低下し、１．５ボルト以下になるとほぼ一定の減衰量（１２ｄＢ）に固定される。この結果、自動利得制御電圧が１．５ボルト以上の範囲ではドライバ増幅器４の利得減衰特性が加算されるので、ＲＦ増幅器３の飽和特性が補正されて、全体の利得減衰特性は、図２の曲線Ｄに示すように、直線的となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の送信回路は、中間周波増幅器と高周波増幅器と駆動増幅器とを可変利得増幅器で構成し、第一の電圧から第二の電圧まで変化する自動利得制御電圧によってこれら増幅器の利得を制御し、中間周波増幅器及び高周波増幅器の各利得を第一の電圧でそれぞれ最大にするとともに第二の電圧でそれぞれ最小とし、駆動増幅器の利得を第一の電圧から第一の電圧と第二の電圧との間の第三の電圧まで変化するに従って最大利得から所定の利得まで暫時減衰し、第三の電圧と第二の電圧の間では所定の利得を保持したので、全体の利得減衰量に占める中間周波増幅器の利得減衰量の割合が少なくなってＳ／ＮおよびＣ／Ｎを良くすると共に、自動利得制御電圧に対する全体の利得減衰特性を直線的にすることができる。
【００２５】
また、本発明の送信回路は、駆動増幅器の増幅素子に電流を流す定電流回路の電流は自動利得制御電圧が第一の電圧から第三の電圧まで変化するに従って最大電流から所定の電流まで暫時減少し、第三の電圧と前記第二の電圧との間では所定の電流を保持するようにしたので、その間では駆動増幅器の利得を所定の利得に保持できる。
【００２６】
また、本発明の送信回路は、定電流回路は二つのトランジスタを有するカレントミラー回路とトランジスタの電流を制御するジャンクションＦＥＴとで構成され、トランジスタの一方に流れる電流を増幅素子に流し、トランジスタの他方のコレクタには抵抗を介して固定の電圧を供給するとともにジャンクションＦＥＴのソースを接続し、ジャンクションＦＥＴのゲートに自動利得制御電圧を供給したので、駆動増幅器の増幅素子に流す電流を自動利得制御電圧によって制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送信回路のブロック構成図である。
【図２】図１に示すブロック構成図における中間周波増幅器、ＲＦ増幅器、ドライバ増幅器の利得制御特性図である。
【図３】図１における駆動増幅器の回路図である。
【図４】従来の送信回路のブロック構成図である。
【図５】図４に示すブロック構成図における中間周波増幅器、ＲＦ増幅器、ドライバ増幅器の利得制御特性図である。
【図６】図４における駆動増幅器の回路図である。
【符号の説明】
１  中間周波増幅器
２  周波数変換器
２ａ  混合器
２ｂ  局部発振器
３  ＲＦ増幅器
４  ドライバ増幅器
５  電力増幅器
６  アンテナ
７  差動増幅器
７ａ、７ｂ  増幅用トランジスタ
７ｃ、７ｄ  負荷抵抗
８  電流制御回路
９  カレントミラー回路
９ａ、９ｂ  トランジスタ
９ｃ  抵抗
１０  電流制限回路
１０ａ  ジャンクションＦＥＴ
１０ｂ  抵抗
【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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