(57)【要約】  本発明の送信回路は、高出力モードでは振幅信号に基づく制御電圧を生成し、低出力モードでは所定レベルを有する制御電圧および振幅信号に基づくバイアス電流を生成する振幅信号駆動部(220)と、位相信号の電力レベルを調整する可変利得調整部(114)と、高出力モードでは、電力レベルが調整された位相信号を制御電圧に基づいて振幅変調し、低出力モードでは、制御電圧が電源供給端子に供給され、電力レベルが調整された位相信号をバイアス電流に基づいて振幅変調する電力増幅器(130)とを備え、低出力領域のうち高出力領域に近い特定の領域では、可変利得調整部(114)は位相信号の電力レベルを所定の上限レベルに抑え、振幅信号駆動部(220)は電力増幅器(130)のゲインを調整して所望の出力電力レベルを得る。
2011007496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高出力領域で動作する高出力モードと低出力領域で動作する低出力モードとに、動作モードを切り替えて入力信号をポーラ変調する送信回路であって、
前記入力信号に基づいて、振幅信号と位相信号とを生成する信号生成部と、
前記高出力モードでは前記振幅信号に基づく第１の制御電圧を生成し、前記低出力モードでは所定レベルを有する第２の制御電圧および前記振幅信号に基づく第１のバイアス電流を生成する振幅信号駆動部と、
前記位相信号の電力レベルを調整する可変利得調整部と、
前記高出力モードでは、前記第１の制御電圧が電源供給端子に供給され、前記電力レベルが調整された位相信号を前記第１の制御電圧に基づいて振幅変調し、前記低出力モードでは、前記第２の制御電圧が電源供給端子に供給され、前記第１のバイアス電流が入力端子に供給され、前記電力レベルが調整された位相信号を前記第１のバイアス電流および前記第２の制御電圧に基づいて振幅変調する電力増幅器とを備え、
前記低出力領域のうち前記高出力領域に近い特定の領域では、
前記可変利得調整部は、前記位相信号の電力レベルを所定の上限レベルに調整し、
前記振幅信号駆動部は、前記第２の制御電圧および前記第１のバイアス電流を変化させて前記電力増幅器のゲインを調整して、所望の出力電力レベルを得る特別低出力モードで動作する、送信回路。
【請求項２】
前記特別低出力モードでは、前記電力増幅器が線形動作する場合の入力電力レベルと前記所定の上限レベルとの差を補うために、前記振幅信号駆動部は、前記電力増幅器のゲインを大きくすることを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
【請求項３】
前記特別低出力モードでは、前記振幅信号駆動部は、前記第２の制御電圧より電圧値が高い第３の制御電圧および前記第１のバイアス電流より電流量が多い第２のバイアス電流を生成することを特徴とする、請求項２に記載の送信回路。
【請求項４】
前記低出力領域は、歪み特性の劣化が少ない低歪み領域と、前記低歪み領域よりも歪み特性が劣化する歪み劣化領域とから構成され、
前記低出力領域のうち前記高出力領域に近い特定の領域は、前記歪み劣化領域であることを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
【請求項５】
前記送信回路は、前記電力増幅器の出力電力レベルに応じて、前記高出力モード、前記低出力モード、および前記特別低出力モードのいずれかに動作モードを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。
【請求項６】
前記送信回路は、前記電力増幅器の出力電力レベルと、前記動作モードとが規定されたルックアップテーブルに基づいて、前記高出力モード、前記低出力モード、および前記特別低出力モードのいずれかに動作モードを切り替えることを特徴とする、請求項５に記載の送信回路。
【請求項７】
前記送信回路は、前記電力増幅器の出力電力レベルが、第１の閾値未満であれば前記低出力モード、第２の閾値未満かつ前記第１の閾値以上であれば前記特別低出力モード、及び前記第２の閾値以上であれば前記高出力モードに動作モードを切り替えることを特徴とする、請求項５に記載の送信回路。
【請求項８】
前記送信回路は、前記高出力モードでは前記電力増幅器を飽和領域で動作させ、前記低出力モードおよび前記特別低出力モードでは前記電力増幅器を線形領域で動作させることを特徴とする、請求項１に記載の送信回路。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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９に記載の通信機器。
【請求項１１】
高出力領域で動作する高出力モードと低出力領域で動作する低出力モードとに、動作モードを切り替えて入力信号をポーラ変調する方法であって、
前記入力信号に基づいて、振幅信号と位相信号とを生成する信号生成ステップと、
前記高出力モードでは前記振幅信号に基づく第１の制御電圧を生成し、前記低出力モードでは所定レベルを有する第２の制御電圧および前記振幅信号に基づくバイアス電流を生成する振幅信号駆動ステップと、
前記位相信号の電力レベルを調整する可変利得調整ステップと、
電力増幅器を用いて、前記高出力モードでは、前記電力レベルが調整された位相信号を電源供給端子に供給される前記第１の制御電圧に基づいて振幅変調し、前記低出力モードでは、前記電力レベルが調整された位相信号を入力端子に供給される前記バイアス電流および電源供給端子に供給される前記第２の制御電圧に基づいて振幅変調する振幅変調ステップとを備え、
前記低出力領域のうち前記高出力領域に近い特定の領域では、
前記可変利得調整ステップは、前記位相信号の電力レベルを所定の上限レベルに調整し、
前記振幅信号駆動ステップは、所望の出力電力レベルを得るために、前記第２の制御電圧および前記バイアス電流を変化させて前記電力増幅器のゲインを調整する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された送信信号をポーラ変調する送信回路に関し、より特定的には、ポーラ変調を用いてダイナミックレンジを広く確保する送信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器は、出力電力レベルの大きさに関係なく、送信信号の精度を確保しつつ低消費電力で動作することが望ましい。このため、通信機器には、小型で高効率に動作し、線形性の高い送信信号を出力するポーラ変調を用いた送信回路が適用される。【０００３】
図１２は、従来のポーラ変調を用いた送信回路９００を示す図である。図１２において、従来のポーラ変調を用いた送信回路９００は、高周波集積回路（ＲＦ−ＩＣ）９１０と、制御電圧供給部９２０と、電力増幅器（ＰＡ）９３０とを備える。さらに、高周波集積回路９１０は、信号生成部９１１と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）９１２と、位相変換器（ＰＭ）９１３と、可変利得調整部（ＶＧＡ）９１４とを備える。【０００４】
信号生成部９１１に入力された入力信号は、振幅信号Ｍと位相信号Ｐとに分解される。これら２つの信号のうち、振幅信号Ｍは、ＤＡコンバータ９１２を介して制御電圧供給部９２０に入力される。制御電圧供給部９２０は、入力された振幅信号に基づいて制御電圧Ｖｃｃを生成し、電力増幅器９３０の電源供給端子に供給する。位相信号Ｐは、位相変換器９１３によって位相変調され、可変利得調整部９１４を介して、電力増幅器９３０の入力端子に入力される。電力増幅器９３０は、制御電圧供給部９２０から供給される制御電圧Ｖｃｃに基づいて、可変利得調整部９１４から入力された位相信号を振幅変調し、送信信号として出力する。【０００５】
従来のポーラ変調を用いた送信回路９００は、高出力領域では高出力モードで動作しており、電力増幅器９３０を飽和領域で動作させている。具体的には、可変利得調整部９１４によって電力増幅器９３０に入力される位相信号の入力電力レベルが固定され、この入力電力レベルが固定された位相信号は、制御電圧供給部９２０からの制御電圧Ｖｃｃに基づいて振幅変調される。【０００６】
一方、従来のポーラ変調を用いた送信回路９００は、低出力領域では低出力モードで動作しており、電力増幅器９３０を線形領域で動作させている。具体的には、可変利得調整部９１４を介して電力増幅器９３０に入力される位相信号は、制御電圧供給部９２０からの制御電圧Ｖｃｃに基づいて振幅変調される。【０００７】
ここで、例えば、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）では、送信信号の帯域を広げることが求められている。それには、高出力領域と低出力領域とを共用して、電力増幅器９３０のダイナミックレンジを広くする必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のポーラ変調を用いた送信回路９００は、低出力領域では低出力モードで動作しており、制御電圧供給部９２０は、入力された振幅信号に基づいて制御電圧Ｖｃｃを生成するため、低レベルの制御電圧Ｖｃｃを電力増幅器９３０に供給することになる。供給される制御電圧Ｖｃｃが低レベルになってしまうと、電力増幅器９３０は温度変動や電圧変動に対する感度が高くなる。つまり、低出力領域では、電力増幅器９３０の個体バラツキの予測が困難となって歪み特性が補償できず、その結果、歪み特性が劣化するため電力増幅器９３０のダイナミックレンジが広く確保できない、という問題が生じる。【０００９】
それ故に、本発明の目的は、ポーラ変調を用いた送信回路が電力増幅器を線形領域で動作させる低出力領域において、歪み特性の劣化を防ぐことによってダイナミックレンジを広く確保できる送信回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の送信回路は、高出力領域で動作する高出力モードと低出力領域で動作する低出力モードとに、動作モードを切り替えて入力信号をポーラ変調する送信回路であって、入力信号に基づいて、振幅信号と位相信号とを生成する信号生成部と、高出力モードでは振幅信号に基づく第１の制御電圧を生成し、低出力モードでは所定レベルを有する第２の制御電圧、および振幅信号に基づく第１のバイアス電流を生成する振幅信号駆動部と、位相信号の電力レベルを調整する可変利得調整部と、高出力モードでは、第１の制御電圧が電源供給端子に供給され、電力レベルが調整された位相信号を第１の制御電圧に基づいて振幅変調し、低出力モードでは、第２の制御電圧が電源供給端子に供給され、第１のバイアス電流が入力端子に供給され、電力レベルが調整された位相信号を第１のバイアス電流および第２の制御電圧に基づいて振幅変調する電力増幅器とを備え、低出力領域のうち高出力領域に近い特定の領域では、可変利得調整部は、位相信号の電力レベルを所定の上限レベルに調整し、振幅信号駆動部は、第２の制御電圧および第１のバイアス電流を変化させて電力増幅器のゲインを調整して、所望の出力電力レベルを得る特別低出力モードで動作する。【００１１】
さらに、好ましくは、特別低出力モードでは、電力増幅器が線形動作する場合の入力電力レベルと所定の上限レベルとの差を補うために、振幅信号駆動部は、電力増幅器のゲインを大きくすることを特徴とする。【００１２】
さらに、好ましくは、特別低出力モードでは、振幅信号駆動部は、第２の制御電圧より電圧値が高い第３の制御電圧および第１のバイアス電流より電流量が多い第２のバイアス電流を生成することを特徴とする。【００１３】
また、典型的には、低出力領域は、歪み特性の劣化が少ない低歪み領域と、低歪み領域よりも歪み特性が劣化する歪み劣化領域とから構成され、低出力領域のうち高出力領域に近い特定の領域は、歪み劣化領域であることを特徴とする。【００１４】
さらに、典型的には、送信回路は、電力増幅器の出力電力レベルに応じて、高出力モード、低出力モード、および特別低出力モードのいずれかに動作モードを切り替えることを特徴とする。【００１５】
さらに、好ましい送信回路は、電力増幅器の出力電力レベルと、動作モードとが規定されたルックアップテーブルに基づいて、高出力モード、低出力モード、および特別低出力モードのいずれかに動作モードを切り替えることを特徴とする。【００１６】
または、好ましい送信回路は、電力増幅器の出力電力レベルが、第１の閾値未満であれば低出力モード、第２の閾値未満かつ第１の閾値以上であれば特別低出力モード、及び第２の閾値以上であれば高出力モードに動作モードを切り替えることを特徴とする。【００１７】
また、典型的には、送信回路は、高出力モードでは電力増幅器を飽和領域で動作させ、低出力モードおよび前記特別低出力モードでは、電力増幅器を線形領域で動作させることを特徴とする。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の方法は、高出力領域で動作する高出力モードと低出力領域で動作する低出力モードとに、動作モードを切り替えて入力信号をポーラ変調する方法であって、入力信号に基づいて、振幅信号と位相信号とを生成する信号生成ステップと、高出力モードでは振幅信号に基づく第１の制御電圧を生成し、低出力モードでは所定レベルを有する第２の制御電圧および振幅信号に基づくバイアス電流を生成する振幅信号駆動ステップと、位相信号の電力レベルを調整する可変利得調整ステップと、電力増幅器を用いて、高出力モードでは、電力レベルが調整された位相信号を電源供給端子に供給される第１の制御電圧に基づいて振幅変調し、低出力モードでは、電力レベルが調整された位相信号を入力端子に供給されるバイアス電流および電源供給端子に供給される第２の制御電圧に基づいて振幅変調する振幅変調ステップとを備え、低出力領域のうち高出力領域に近い特定の領域では、可変利得調整ステップは、位相信号の電力レベルを所定の上限レベルに調整し、振幅信号駆動ステップは、所望の出力電力レベルを得るために、第２の制御電圧およびバイアス電流を変化させて電力増幅器のゲインを調整する。
【発明の効果】
【００２１】
上述のように、本発明によれば、ポーラ変調を用いた送信回路が電力増幅器を線形領域で動作させる低出力領域において、電力増幅器に供給される制御電圧を所定レベルに保つため、歪み特性の劣化を防ぐことができ、ダイナミックレンジを広く確保できる送信回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の高出力領域および低出力領域の電力増幅器１３０の動作を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の低出力領域における入出力電力と歪み特性との関係を示す図である。
【図４】図４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５】図５は、入力電力Ｐｉｎを変化させながら電力増幅器１３０のゲインを調整して出力電力Ｐｏｕｔを一定レベルに保つ様子を示す図である。
【図６】図６は、入力電力Ｐｉｎと電力増幅器１３０のゲインとの関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００の高出力領域および低出力領域の電力増幅器１３０の動作を示す図である。
【図８】図８は、低出力領域における入力電力Ｐｉｎと、バイアス電流Ｉｂｉａｓおよび制御電圧Ｖｃｃとの関係を示す図である。
【図９】図９は、低出力領域における出力電力Ｐｏｕｔ、入力電力Ｐｉｎ、ゲインＧａｉｎ、制御電圧Ｖｃｃ、およびバイアス電流Ｉｂｉａｓの関係を示す図である。
【図１０】図１０は、３段構成の電力増幅モジュール１３１を示す図である。
【図１１】図１１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１２】図１２は、従来のポーラ変調を用いた送信回路９００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、高周波集積回路（ＲＦ−ＩＣ）１１０と、振幅信号駆動部１２０と、電力増幅器（ＰＡ）１３０とを備える。なお、高周波集積回路１１０は、信号生成部１１１と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２と、位相変換器（ＰＭ）１１３と、可変利得調整部（ＶＧＡ）１１４とを備える。また、振幅信号駆動部１２０は、バイアス電流供給部１２１と、制御電圧供給部１２２とを備える。
【００２４】
信号生成部１１１に入力された入力信号は、振幅信号Ｍと位相信号Ｐとに分解される。これら２つの信号のうち、振幅信号Ｍは、ＤＡコンバータ１１２を介して振幅信号駆動部１２０に入力される。振幅信号駆動部１２０は、入力された振幅信号に基づいて制御電圧Ｖｃｃまたはバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成し、電力増幅器１３０の電源供給端子または入力端子に供給する。位相信号Ｐは、位相変換器１１３によって位相変調され、可変利得調整部１１４を介して、電力増幅器１３０の入力端子に入力される。電力増幅器１３０は、振幅信号駆動部１２０から供給される制御電圧Ｖｃｃまたはバイアス電流Ｉｂｉａｓに基づいて、可変利得調整部１１４から入力された位相信号を振幅変調し、送信信号として出力する。
【００２５】
ここで、振幅信号駆動部１２０が電力増幅器１３０に供給する制御電圧Ｖｃｃおよびバイアス電流Ｉｂｉａｓについて詳しく説明する。
【００２６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の高出力領域および低出力領域の電力増幅器１３０の動作を示す図である。図２において、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、高出力領域では高出力モードで動作しており、電力増幅器１３０を飽和領域で動作させている。具体的には、可変利得調整部１１４によって電力増幅器１３０に入力される位相信号の入力電力レベルが固定され、この入力電力レベルが固定された位相信号は、振幅信号駆動部１２０からの制御電圧Ｖｃｃに基づいて振幅変調される。この場合、振幅信号駆動部１２０の制御電圧供給部１２２は、ＤＡコンバータ１１２から入力された振幅信号に基づいて制御電圧Ｖｃｃを生成し、電力増幅器１３０の電源供給端子に供給している。
【００２７】
このように、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、高出力領域では、従来のポーラ変調を用いた送信回路９００と同様の高出力モードで動作している。
【００２８】
一方、図２において、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、低出力領域では低出力モードで動作しており、電力増幅器１３０を線形領域で動作させている。具体的には、可変利得調整部１１４を介して電力増幅器１３０に入力される位相信号は、振幅信号駆動部１２０からのバイアス電流Ｉｂｉａｓに基づいて振幅変調される。この場合、振幅信号駆動部１２０のバイアス電流供給部１２１が、ＤＡコンバータ１１２から入力された振幅信号に基づいてバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成し、電力増幅器１３０の入力端子に供給する。また、振幅信号駆動部１２０の制御電圧供給部１２２は、所定レベルの制御電圧Ｖｃｃを電力増幅器１３０の電源供給端子に供給する。
【００２９】
このように、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、低出力領域では、従来のポーラ変調を用いた送信回路９００とは異なる低出力モードで動作している。振幅信号駆動部１２０の制御電圧供給部１２２は所定レベルの制御電圧Ｖｃｃを生成し、振幅信号駆動部１２０のバイアス電流供給部１２１は振幅信号に基づくバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する。生成された所定レベルの制御電圧Ｖｃｃと、振幅信号に基づくバイアス電流Ｉｂｉａｓとは、それぞれ電力増幅器１３０の電源供給端子と入力端子とに供給される。
【００３０】
つまり、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の電力増幅器１３０には、低レベルの制御電圧Ｖｃｃでなく、所定レベルを有した制御電圧Ｖｃｃが供給される。このため、電力増幅器１３０は温度変動や電圧変動に対する感度が高くならず、歪み特性の補償が可能となる。
【００３１】
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、ポーラ変調を用いた送信回路が電力増幅器を線形領域で動作させる低出力領域において、歪み特性の劣化を防いでダイナミックレンジを広く確保することができる。
【００３２】
なお、上述したように、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、出力電力レベルに応じて、高出力モードおよび低出力モードに動作モードを切り替えている。ここで、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、出力電力レベルと動作モードとが規定されたルックアップテーブルをさらに備え、このルックアップテーブルに基づいて、高出力モードおよび低出力モードに動作モードを切り替えても構わない。または、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、各モード間の出力電力レベルの閾値をメモリなどに予め保持して、出力電力レベルと保持された閾値とに基づいて、高出力モードおよび低出力モードに動作モードを切り替えても構わない。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の低出力領域における入出力電力と歪み特性との関係を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００は、低出力領域では低出力モードで動作しており、電力増幅器１３０の電源供給端子には所定レベルを有した制御電圧Ｖｃｃを供給し、電力増幅器１３０の入力端子には振幅信号に基づくバイアス電流Ｉｂｉａｓとを供給していた。電力増幅器１３０に所定レベルを有した制御電圧Ｖｃｃを供給することによって、歪み特性の劣化を抑えることを可能としていた。
【００３４】
しかしながら、図３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では、低出力領域のうち高出力領域に近い領域では、高出力領域に近づく、すなわち出力電力Ｐｏｕｔが大きくなるにつれて歪み特性（ＡＣＬＲ：隣接チャンネル漏れ電力比）が劣化していることが分かる。例えば、出力電力Ｐｏｕｔが０［ｄＢｍ］の時点から劣化が始まり、出力電力Ｐｏｕｔ＝１５［ｄＢｍ］の場合にはＡＣＬＲが−４０［ｄＢｃ］近くにまで劣化している。そこで、本第２の実施形態では、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の低出力領域のうち高出力領域に近い領域についても、さらに歪み特性の劣化を抑える構成を説明する。
【００３５】
図４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２において、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、高周波集積回路（ＲＦ−ＩＣ）１１０と、振幅信号駆動部２２０と、電力増幅器（ＰＡ）１３０とを備える。なお、高周波集積回路１１０は、信号生成部１１１と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２と、位相変換器（ＰＭ）１１３と、可変利得調整部（ＶＧＡ）１１４とを備える。また、振幅信号駆動部２２０は、バイアス電流供給部２２１と、制御電圧供給部２２２とを備える。なお、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、上記本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００と、基本的には同様の構成である。図４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。
【００３６】
本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、低出力領域では低出力モードで動作するが、この際、振幅信号駆動部２２０のバイアス電流供給部２２１および制御電圧供給部２２２の動作が、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００の動作と異なる。
【００３７】
図５は、入力電力Ｐｉｎを変化させながら電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを調整して出力電力Ｐｏｕｔを一定レベルに保つ様子を示す図である。図５において、出力電力Ｐｏｕｔを１５［ｄＢｍ］で一定レベルに保つように、入力電力Ｐｉｎを−２０〜０［ｄＢｍ］の範囲で変化させつつ、電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを調整している。図３を参照すると、出力電力Ｐｏｕｔ＝１５［ｄＢｍ］の場合、ＡＣＬＲは−４０［ｄＢｃ］近くにまで劣化している。この場合、入力電力Ｐｉｎ＝−５［ｄＢｍ］である。しかしながら、図５に示すように、入力電力Ｐｉｎを小さくすれば、ＡＣＬＲの劣化を抑えることができている。
【００３８】
このように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００の低出力領域のうち高出力領域に近い領域では、入力電力Ｐｉｎを小さくすれば歪み特性の劣化を抑えることができる。なお、可変利得変換器１１４は信号生成部１１１からの位相信号Ｐの電力レベルを制御することによって、電力増幅器１３０への入力電力Ｐｉｎを小さくする。また、可変利得変換器１１４は、入力信号レベルに応じて高周波集積回路１１０によって制御されている。
【００３９】
そして、入力電力Ｐｉｎを小さくすると同時に、電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを大きくして、所望の出力電力Ｐｏｕｔを得る必要がある。電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎは、振幅信号駆動部２２０のバイアス電流供給部２２１からのバイアス電流Ｉｂｉａｓ、および制御電圧供給部２２２からの制御電圧Ｖｃｃによって調整される。
【００４０】
図６は、入力電力Ｐｉｎと電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎとの関係を示す図である。図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００の低出力領域のうち高出力領域に近い領域であるゲイン調整領域において、入力電力Ｐｉｎを大きくせず、−１０［ｄＢｍ］で一定に保っている。入力電力Ｐｉｎを−１０［ｄＢｍ］で一定に保つと同時に、電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを大きくして、出力電力Ｐｏｕｔを調整している。これにより、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００の低出力領域のうち高出力領域に近い領域であっても、ＡＣＬＲの劣化を抑えることができている。
【００４１】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００の高出力領域および低出力領域の電力増幅器１３０の動作を示す図である。図７において、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、高出力領域では高出力モードで動作しており、電力増幅器１３０を飽和領域で動作させている。具体的には、可変利得調整部１１４によって電力増幅器１３０に入力される位相信号の入力電力レベルが固定され、この入力電力レベルが固定された位相信号は、振幅信号駆動部２２０からの制御電圧Ｖｃｃに基づいて振幅変調される。この場合、振幅信号駆動部２２０の制御電圧供給部２２２は、ＤＡコンバータ１１２から入力された振幅信号に基づいて制御電圧Ｖｃｃを生成し、電力増幅器１３０の電源供給端子に供給している。
【００４２】
このように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、高出力領域では、従来のポーラ変調を用いた送信回路９００および本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００と同様の高出力モードで動作している。
【００４３】
一方、図７において、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、低出力領域では低出力モードで動作しており、電力増幅器１３０を線形領域で動作させている。具体的には、可変利得調整部１１４を介して電力増幅器１３０に入力される位相信号は、振幅信号駆動部２２０からのバイアス電流Ｉｂｉａｓに基づいて振幅変調される。この場合、振幅信号駆動部２２０のバイアス電流供給部２２１が、ＤＡコンバータ１１２から入力された振幅信号に基づいてバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成し、電力増幅器１３０の入力端子に供給する。また、振幅信号駆動部１２０の制御電圧供給部１２２は、所定レベルの制御電圧Ｖｃｃを電力増幅器１３０の電源供給端子に供給する。
【００４４】
さらに、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、低出力領域のうち高出力領域に近い領域であるゲイン調整領域では、特別低出力モードで動作する。具体的には、可変利得調整部１１４によって入力電力Ｐｉｎを抑制し、同時に、電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを大きくするように、振幅信号駆動部２２０の制御電圧供給部２２２およびバイアス電流供給部２２１は、それぞれ制御電圧Ｖｃｃおよびバイアス電流Ｉｂｉａｓのレベルを調整する。
【００４５】
このように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、低出力領域のうち高出力領域に近い領域であるゲイン調整領域では、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００と異なる特別低出力モードで動作している。
【００４６】
図８は、低出力領域における入力電力Ｐｉｎと、バイアス電流Ｉｂｉａｓおよび制御電圧Ｖｃｃとの関係を示す図である。図９は、低出力領域における出力電力Ｐｏｕｔ、入力電力Ｐｉｎ、ゲインＧａｉｎ、制御電圧Ｖｃｃ、およびバイアス電流Ｉｂｉａｓの関係を示す図である。図８および図９において、図７に示した本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００の低出力領域における動作を具体的に示している。
【００４７】
本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、低出力領域では低出力モードで動作しており、電力増幅器１３０を線形領域で動作させる。出力電力Ｐｏｕｔが−６０〜０［ｄＢｍ］である場合には、可変利得調整部１１４によって入力電力Ｐｉｎを−８０〜０［ｄＢｍ］に調整している。この場合、電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを２０［ｄＢ］にするために、振幅信号駆動部２２０の制御電圧供給部２２２は、一定レベル（１．０［Ｖ］）を有する制御電圧Ｖｃｃを電力増幅器１３０の電源供給端子に供給し、振幅信号駆動部２２０のバイアス電流供給部２２１は、一定レベル（０．４０［ｍＡ］）を有するバイアス電流Ｉｂｉａｓを電力増幅器１３０の入力端子に供給している。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、低出力領域のうち高出力領域に近い領域であるゲイン調整領域では特別低出力モードで動作する。出力電力Ｐｏｕｔが２［ｄＢｍ］より大きくなる場合には、可変利得調整部１１４によって入力電力Ｐｉｎが−１８［ｄＢｍ］を超えないように調整している。この場合、電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを２０［ｄＢ］より大きくする必要があるため、振幅信号駆動部２２０の制御電圧供給部２２２およびバイアス電流供給部２２１は、制御電圧Ｖｃｃおよびバイアス電流Ｉｂｉａｓを調整している。このように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、入力電力Ｐｉｎを抑えつつ、電力増幅器１３０のゲインＧａｉｎを大きくすることによって、所望の出力電力Ｐｏｕｔを得ている。
【００４９】
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、ポーラ変調を用いた送信回路が電力増幅器を線形領域で動作させる低出力領域において、歪み特性の劣化を防いでダイナミックレンジを広く確保することができる。また、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００によれば、低出力領域のうち高出力領域に近い領域についても、さらに歪み特性の劣化を抑えることができる。
【００５０】
なお、上述したように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、出力電力レベルに応じて、高出力モード、低出力モード、および特別低出力モードに動作モードを切り替えている。ここで、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、出力電力レベルと動作モードとが規定されたルックアップテーブルをさらに備え、このルックアップテーブルに基づいて、高出力モード、低出力モード、および特別低出力モードに動作モードを切り替えても構わない。または、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、各モード間の出力電力レベルの閾値をそれぞれメモリなどに予め保持して、出力電力レベルと保持されたそれぞれの閾値とに基づいて、高出力モード、低出力モード、および特別低出力モードに動作モードを切り替えても構わない。
【００５１】
なお、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に示した電力増幅器１３０は、例えば、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどを適用することができる。バイポーラトランジスタを適用する場合は、電源供給端子がコレクタ端子となり、入力端子がベース端子となる。
【００５２】
さらに、電力増幅器１３０は、１つのモジュールとして捉えることができ、例えば、多段構成であっても構わない。図１０は、３段構成の電力増幅モジュール１３１を示す図である。図１０において、電力増幅モジュール１３１は、初段（Ｉｎｉｔｉａｌ）、中段（Ｄｒｉｖｅｒ）、および最終段（Ｆｉｎａｌ）で構成されている。各段の電源供給端子には、振幅信号駆動部の制御電圧供給部からそれぞれ制御電圧Ｖｃｃ１〜３が供給され、中段および最終段の入力端子には、振幅信号駆動部のバイアス電流供給部からそれぞれバイアス電流Ｉｂｉａｓ１〜２が供給される。このように、３段構成の電力増幅モジュール１３１を用いた場合であっても、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と同様の動作を行えば、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５３】
＜第３の実施形態＞
図１１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１１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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る通信機器３００によれば、ポーラ変調を用いた送信回路が電力増幅器を線形領域で動作させる低出力領域において、歪み特性の劣化を防いでダイナミックレンジを広く確保することができる。
【００５７】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮの通信機器等に利用可能であり、ダイナミックレンジを広く確保したい場合等に有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００、９００    送信回路
１１０、９１０    高周波集積回路（ＲＦ−ＩＣ）
１２０、２２０、９２０    制御電圧供給部
１３０、９３０    電力増幅器（ＰＡ）
１３１    電力増幅モジュール
１１１、９１１    信号生成部
１１２、９１２    ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）
１１３、９１３    位相変換器（ＰＭ）
１１４、９１４    可変利得調整部（ＶＧＡ）
１２１、２２１    バイアス電流供給部
１２２、２２２    制御電圧供給部
３００    通信機器
３０１    送信回路
３０２    受信回路
３０３    アンテナ共用部
【図１】
2011007496.tif 000003
【図２】
2011007496.tif 000004
【図３】
2011007496.tif 000005
【図４】
2011007496.tif 000006
【図５】
2011007496.tif 000007
【図６】
2011007496.tif 000008
【図７】
2011007496.tif 000009
【図８】
2011007496.tif 000010
【図９】
2011007496.tif 000011
【図１０】
2011007496.tif 000012
【図１１】
2011007496.tif 000013
【図１２】
2011007496.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月12日(2011.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図４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４において、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、高周波集積回路（ＲＦ−ＩＣ）１１０と、振幅信号駆動部２２０と、電力増幅器（ＰＡ）１３０とを備える。なお、高周波集積回路１１０は、信号生成部１１１と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１１２と、位相変換器（ＰＭ）１１３と、可変利得調整部（ＶＧＡ）１１４とを備える。また、振幅信号駆動部２２０は、バイアス電流供給部２２１と、制御電圧供給部２２２とを備える。なお、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、上記本発明の第１の実施形態に係る送信回路１００と、基本的には同様の構成である。図４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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
このように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００の低出力領域のうち高出力領域に近い領域では、入力電力Ｐｉｎを小さくすれば歪み特性の劣化を抑えることができる。なお、可変利得調整部１１４は信号生成部１１１からの位相信号Ｐの電力レベルを制御することによって、電力増幅器１３０への入力電力Ｐｉｎを小さくする。また、可変利得調整部１１４は、入力信号レベルに応じて高周波集積回路１１０によって制御されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
一方、図７において、本発明の第２の実施形態に係る送信回路２００は、低出力領域では低出力モードで動作しており、電力増幅器１３０を線形領域で動作させている。具体的には、可変利得調整部１１４を介して電力増幅器１３０に入力される位相信号は、振幅信号駆動部２２０からのバイアス電流Ｉｂｉａｓに基づいて振幅変調される。この場合、振幅信号駆動部２２０のバイアス電流供給部２２１が、ＤＡコンバータ１１２から入力された振幅信号に基づいてバイアス電流Ｉｂｉａｓを生成し、電力増幅器１３０の入力端子に供給する。また、振幅信号駆動部２２０の制御電圧供給部２２２は、所定レベルの制御電圧Ｖｃｃを電力増幅器１３０の電源供給端子に供給する。
【国際調査報告】
2011007496.tif 000015
2011007496.tif 000016
2011007496.tif 000017
2011007496.tif 000018