(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力信号を増幅し、第１出力信号を出力する第１電力増幅回路と、
前記第１電力増幅回路に電源電圧を供給する電源生成回路と、
前記第１電力増幅回路のバイアス電流を制御するバイアス制御回路と、
前記第１入力信号の包絡線を検出する包絡線検出回路と、
第１、第２および第３動作モードとを備え、
前記電源生成回路および前記バイアス制御回路は、前記第１出力信号の平均電力レベルを指示するための電力指示信号が入力され、
前記第１動作モードは、前記平均電力レベルが第１基準値よりも小さい場合に実行され、
前記第２動作モードは、前記平均電力レベルが前記第１基準値以上の場合かつ前記第１基準値よりも大きい第２基準値よりも小さい場合に実行され、
前記第３動作モードは、前記平均電力レベルが前記第２基準値以上の場合に実行され、
前記電源生成回路は、
前記第１動作モードの場合には、固定電圧値となる前記電源電圧を生成し、
前記第２動作モードの場合には、前記平均電力レベルの上昇に比例して上昇する前記電源電圧を生成し、
前記第３動作モードの場合には、前記包絡線検出回路で検出される包絡線に応じて変動する前記電源電圧を生成し、
前記バイアス制御回路は、
前記第１動作モードの場合には、第１固定値となるバイアス電流が供給されるように前記第１電力増幅回路を制御し、
前記第２動作モードの場合には、前記平均電力レベルの上昇に比例して上昇するバイアス電流が供給されるように前記第１電力増幅回路を制御し、
前記第３動作モードの場合には、前記第１固定値よりも大きい第２固定値となるバイアス電流が供給されるように前記第１電力増幅回路を制御する
無線通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信装置において、さらに、
第１および第２通信モードを備え、
前記第１通信モードの際には、前記平均電力レベルが前記第１基準値よりも小さい場合に前記第１動作モードを実行し、前記平均電力レベルが前記第１基準値以上の場合に、前記平均電力レベルが前記第２基準値より小さいか否かにかかわらず、前記第２動作モードを実行し、
前記第２通信モードの際には、前記平均電力レベルが前記第１基準値よりも小さい場合に前記第１動作モードを実行し、前記平均電力レベルが前記第１基準値以上の場合かつ前記第２基準値よりも小さい場合に前記第２動作モードを実行し、前記平均電力レベルが前記第２基準値以上の場合に前記第３動作モードを実行する無線通信装置。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信装置において、
前記第１通信モードは、Ｗ−ＣＤＭＡ用であり、
前記第２通信モードは、ＬＴＥ用である無線通信装置。
【請求項４】
請求項１記載の無線通信装置において、
前記包絡線検出回路は、前記第１入力信号に対応する直交ベースバンド成分のベクトル和の大きさを算出することで実現され、
前記電源生成回路は、
電源制御信号に応じた前記電源電圧を生成し、前記第１電力増幅回路に供給する電源供給回路と、
前記電源制御信号を出力する電源制御回路とを備え、
前記電源制御回路は、
前記包絡線検出回路で検出される包絡線と前記平均電力レベルとを乗算する乗算回路と、
前記乗算回路の乗算結果が反映される第１信号か、当該乗算結果が反映されない第２信号かを選択して前記電源制御信号として出力する選択回路と、
前記平均電力レベルを受けて前記第１、第２および第３動作モードを判別し、前記第３動作モードの際には前記選択回路の選択先を前記第１信号とし、前記第１または第２動作モードの際には前記選択回路の選択先を前記第２信号とし、前記第１動作モードの際には前記第２信号として前記固定電圧値に対応する信号を出力し、前記第２動作モードの際には前記第２信号として前記平均電力レベルを出力する第１制御回路とを有する無線通信装置。
【請求項５】
一つの半導体チップで実現され、
第１電力増幅回路のバイアス電流を制御するバイアス制御回路と、
前記第１電力増幅回路に電源電圧を供給する電源供給回路に向けて、前記電源電圧の値を指示する電源制御回路と、
前記第１電力増幅回路に入力される信号の包絡線を検出する包絡線検出回路と、
第１、第２および第３動作モードと、
ベースバンド信号を所定の周波数帯を持つ高周波信号に周波数変換する周波数変換回路と、
前記周波数変換回路からの前記高周波信号を受けて増幅動作を行い、当該増幅後の信号を前記第１電力増幅回路に向けて出力するドライバ回路とを備え、
前記電源制御回路および前記バイアス制御回路は、前記第１電力増幅回路から出力される信号の平均電力レベルを指示するための電力指示信号が入力され、
前記第１動作モードは、前記平均電力レベルが第１基準値よりも小さい場合に実行され、
前記第２動作モードは、前記平均電力レベルが前記第１基準値以上の場合かつ前記第１基準値よりも大きい第２基準値よりも小さい場合に実行され、
前記第３動作モードは、前記平均電力レベルが前記第２基準値以上の場合に実行され、
前記電源制御回路は、
前記第１動作モードの場合には、固定電圧値となる前記電源電圧の値を指示し、
前記第２動作モードの場合には、前記電源供給回路に向けて、前記平均電力レベルの上昇に比例して上昇する前記電源電圧の値を指示し、
前記第３動作モードの場合には、前記電源供給回路に向けて、前記包絡線検出回路で検出される包絡線に応じて変動する前記電源電圧の値を指示し、
前記バイアス制御回路は、
前記第１動作モードの場合には、第１固定値となるバイアス電流が供給されるように前記第１電力増幅回路を制御し、
前記第２動作モードの場合には、前記平均電力レベルの上昇に比例して上昇するバイアス電流が供給されるように前記第１電力増幅回路を制御し、
前記第３動作モードの場合には、前記第１固定値よりも大きい第２固定値となるバイアス電流が供給されるように前記第１電力増幅回路を制御する
高周波信号処理装置。
【請求項６】
請求項５記載の高周波信号処理装置において、さらに、
第１および第２通信モードを備え、
前記第１通信モードの際には、前記平均電力レベルが前記第１基準値よりも小さい場合に前記第１動作モードを実行し、前記平均電力レベルが前記第１基準値以上の場合に、前記平均電力レベルが前記第２基準値より小さいか否かにかかわらず、前記第２動作モードを実行し、
前記第２通信モードの際には、前記平均電力レベルが前記第１基準値よりも小さい場合に前記第１動作モードを実行し、前記平均電力レベルが前記第１基準値以上の場合かつ前記第２基準値よりも小さい場合に前記第２動作モードを実行し、前記平均電力レベルが前記第２基準値以上の場合に前記第３動作モードを実行する高周波信号処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の高周波信号処理装置において、
前記第１通信モードは、Ｗ−ＣＤＭＡ用であり、
前記第２通信モードは、ＬＴＥ用である高周波信号処理装置。
【請求項８】
請求項５記載の高周波信号処理装置において、
前記包絡線検出回路は、前記ベースバンド信号となる直交ベースバンド成分のベクトル和の大きさを算出することで実現され、
前記電源制御回路は、
前記包絡線検出回路で検出される包絡線と前記平均電力レベルとを乗算する乗算回路と、
前記乗算回路の乗算結果が反映される第１信号か、当該乗算結果が反映されない第２信号かを選択し、当該選択した信号によって前記電源供給回路における前記電源電圧の値を指示する選択回路と、
前記平均電力レベルを受けて前記第１、第２および第３動作モードを判別し、前記第３動作モードの際には前記選択回路の選択先を前記第１信号とし、前記第１または第２動作モードの際には前記選択回路の選択先を前記第２信号とし、前記第１動作モードの際には前記第２信号として前記固定電圧値に対応する信号を出力し、前記第２動作モードの際には前記第２信号として前記平均電力レベルを出力する第１制御回路とを有する高周波信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号処理装置および無線通信装置に関し、特に、携帯電話用の無線通信装置およびその一部となる高周波信号処理装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、出力電力が一定以上の際にはＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）方式を用いて電力増幅を行い、出力電力が一定未満の際には線形方式を用いて電力増幅を行う無線通信装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９７９２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、例えば携帯電話機等の無線通信装置では、小型化と共にトークカレントの低減が求められている。トークカレントとは、送信時における各出力電力レベルの使用頻度の確率分布と各出力電力レベルにおける高周波電力増幅部の消費電流との積分値を表すものである。このトークカレントを低減することで、携帯電話機等の消費電力を低減し、バッテリの寿命を延ばすこと等が可能となる。図９は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）用の携帯電話機において、各出力電力レベルの使用頻度の確率分布の一例を示す図である。図９に示すように、例えばＷ−ＣＤＭＡ用の携帯電話機では、０ｄＢｍ近辺を中心とする低パワーレベルが多く使用されている。従って、トークカレント（消費電力）の低減には、この低パワーレベルにおいて高周波電力増幅部の電力付加効率（ＰＡＥ：Power Added Efficiency）を向上させることが有益となる。【０００５】
ここで、電力付加効率（ＰＡＥ）を向上させる手段として、例えば、エンベロープトラッキング方式を用いることが考えられる。図１０は、本発明の前提として検討したエンベロープトラッキング方式を備えた無線通信装置において、その高周波電力増幅部の概略構成例を示すブロック図である。図１１Ｂは、図１０におけるエンベロープトラッキング方式の動作例を示す説明図であり、図１１Ａは、その比較例となる線形方式の動作例を示す説明図である。エンベロープトラッキング方式の実現には、図１０に示すように、高周波電力増幅器ＨＰＡと、ＨＰＡの入力電力信号Ｐｉｎに含まれる振幅変調成分（包絡線（エンベロープ））を検出する振幅検出回路（包絡線検出回路）ＡＤＥＴＣ’と、そのエンベロープに追従する電源電圧ＶＤＤを生成する高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣが必要となる。【０００６】
図１１Ａには、エンベロープトラッキング方式を用いずに、電源電圧ＶＤＤを固定値とした場合の動作例が示されている。ＶＤＤの値は、高周波電力増幅器ＨＰＡの最大出力電圧振幅が出力トランジスタの最低線形動作電圧Ｖｋ以上を保てるように設定される。Ｖｋは、ニー（ｋｎｅｅ）電圧等と呼ばれ、ＨＰＡの出力電圧振幅がＶｋ未満の領域に達すると、トランジスタの動作領域が３極管領域（ＦＥＴでの非飽和領域）に入ること等によって線形増幅動作が保障できなくなる。ここで、ＶＤＤを固定値とした場合、図１１Ａから判るように、ＨＰＡの出力電圧振幅（変調信号の信号振幅）が最大振幅時（図中のＡｍａｘ）に比べて小さくなった際（図中のＡｍｉｎ）に、ＶＤＤの値が不必要に大きいことになる。その結果、図１１Ａ中の斜線部分に示すように直流電力の損失が生じ得る。【０００７】
一方、図１０のような構成と共にエンベロープトラッキング方式を用いる場合には、図１１Ｂに示すように、高周波電力増幅器ＨＰＡの電源電圧ＶＤＤが変調振幅に追従するように制御される。この場合、ＨＰＡの出力電圧振幅（変調信号の信号振幅）の最低電圧は、時系列的に変化する信号振幅の大きさに関わらずにほぼ最低線形動作電圧Ｖｋに保たれる。その結果、図１１Ａで問題となっていた直流電力の損失要因を抑圧することが可能になる。このようなエンベロープトラッキング方式を用いると、例えば、現在広く知られているＷ−ＣＤＭＡの場合、平均電源電圧をおよそ３．５ｄＢ〜４ｄＢ程度下げることができる。その結果、理想的には消費電力を３５％〜４０％程度削減できる。仮に、高速ＤＣＤＣコンバータＤＣＤＣの効率を８０％とすると、高周波電力増幅器ＨＰＡの効率にもよるが高周波電力増幅部全体として１５％程度の効率改善が期待できる。【０００８】
ただし、実際には、高周波電力増幅器ＨＰＡの出力電力（出力電圧振幅）が減少し、それがある程度以下に達すると、エンベロープトラッキング方式による低消費電力化の効果が得られ難くなる場合がある。すなわち、例えば、図１１Ａを参照して、出力電圧振幅が十分に小さい場合には、エンベロープトラッキング方式を用いずに、電源電圧ＶＤＤをある程度下げた状態で固定したとしてもさほど大きな損失は生じない。この状態で、仮にエンベロープトラッキング方式を用いると、寧ろ、エンベロープトラッキングに伴う高速ＤＣＤＣコンバータＤＣＤＣの消費電力の方が支配的となり、低消費電力化が逆に図れなくなる恐れがある。また、出力電圧振幅が減少した場合には、高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣによってＶＤＤの制御が行われる際の精度が問題となる恐れもある。そこで、例えば特許文献１の方式を利用して、出力電圧振幅がある程度小さくなった場合には、ＶＤＤを固定値とした状態で線形方式による増幅動作を行うことが考えられる。【０００９】
しかしながら、例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ等では、図９に示したように、０ｄＢｍ近辺を中心とする低パワーレベルが多く使用されている。エンベロープトラッキング方式は、前述したように出力電力レベルがある程度高い場合に有益な技術であるため、このような低パワーレベルでは有益な効果が得られない恐れがある。そこで、この低パワーレベルにおいて、電源電圧ＶＤＤを固定値とした状態での線形方式を用いることが考えられるが、この方式では、それほど大きな低消費電力効果は得られ難い。実使用上の携帯電話機等で大きな低消費電力効果を得るためには、特に、この低パワーレベルでの工夫が重要となる。【００１０】
後述する各実施の形態は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、消費電力の低減を実現可能な高周波信号処理装置およびそれを備えた無線通信装置を提供することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【００１２】
本願の一実施の形態による無線通信装置は、電力増幅回路と、電力増幅回路に電源電圧を供給する電源生成回路と、電力増幅回路のバイアスを制御するバイアス制御回路と、第１および第２動作モードとを備える。電源生成回路は、第２動作モードの場合には、電力増幅回路に対する指示電力レベルの上昇に比例して上昇する電源電圧を生成し、第１動作モードの場合には、固定の電源電圧を生成する。バイアス制御回路は、第２動作モードの場合には、指示電力レベルの上昇に比例して上昇するバイアスが供給されるように電力増幅回路を制御し、第１動作モードの場合には、固定のバイアスが供給されるように電力増幅回路を制御する。第２動作モードは、指示電力レベルが第１基準値以上の場合に実行され、第１動作モードは、指示電力レベルが第１基準値よりも小さい場合に実行される。
【発明の効果】
【００１３】
前述した一実施の形態の無線通信装置によれば、消費電力の低減が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１による無線通信装置において、その主要部の概略構成例を示すブロック図である。
【図２Ａ】図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図である。
【図２Ｂ】図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図である。
【図２Ｃ】図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図である。
【図３】図１および図２Ａ〜図２Ｃにおいて、エンベロープトラッキングモード時の高周波電力増幅器の動作状況の一例を示す説明図である。
【図４Ａ】図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の他の動作例を示す説明図である。
【図４Ｂ】図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の他の動作例を示す説明図である。
【図４Ｃ】図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の他の動作例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１による無線通信装置において、その全体の概略構成例を示すブロック図である。
【図６】図１および図２Ａ〜図２Ｃの無線通信装置において、その詳細な構成例を示す回路ブロック図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態２による無線通信装置において、図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態２による無線通信装置において、図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図である。
【図７Ｃ】本発明の実施の形態２による無線通信装置において、図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態３による無線通信装置において、その主要部の概略構成例を示すブロック図である。
【図９】Ｗ−ＣＤＭＡ用の携帯電話機において、各出力電力レベルの使用頻度の確率分布の一例を示す図である。
【図１０】本発明の前提として検討したエンベロープトラッキング方式を備えた無線通信装置において、その高周波電力増幅部の概略構成例を示すブロック図である。
【図１１Ａ】線形方式の動作例を示す説明図である。
【図１１Ｂ】図１０におけるエンベロープトラッキング方式の動作例を示す説明図である。
【図１２】高周波電力増幅器の電気的特性の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１６】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１７】
また、実施の形態では、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）（ＭＩＳトランジスタと略す）の一例としてＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）（ＭＯＳトランジスタと略す）を用いるが、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。図面にはＭＯＳトランジスタの基板電位の接続は特に明記していないが、ＭＯＳトランジスタが正常動作可能な範囲であれば、その接続方法は特に限定しない。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
（実施の形態１）
《無線通信装置の主要部の概略構成》
図１は、本発明の実施の形態１による無線通信装置において、その主要部の概略構成例を示すブロック図である。図１に示す無線通信装置は、高周波信号処理部ＲＦＢＫと、振幅検出回路（包絡線検出回路）ＡＤＥＴＣと、電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬと、バイアス制御回路ＢＳＣＴＬと、高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣと、高周波電力増幅器ＨＰＡを備える。図１の構成例は、前述した図１０の構成例と比較して、電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬおよびバイアス制御回路ＢＳＣＴＬが加わった点が特徴となっている。
【００２０】
高周波信号処理部ＲＦＢＫは、ベースバンド信号を所定の周波数帯を持つ高周波信号に変換（アップコンバート）する処理等を行い、当該高周波信号を入力電力信号Ｐｉｎとして、振幅検出回路ＡＤＥＴＣを介して高周波電力増幅器ＨＰＡに向けて出力する。また、ＲＦＢＫは、出力電力制御信号ＰＷＣＳを電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬおよびバイアス制御回路ＢＳＣＴＬに向けて出力する。ＰＷＣＳは、ＨＰＡにおける出力電力レベル（Ｐｏｕｔ）の平均値を設定するための信号であり、例えば図示しないベースバンドユニットからの指示電力に基づいて生成される信号である。
【００２１】
振幅検出回路（包絡線検出回路）ＡＤＥＴＣは、高周波信号処理部ＲＦＢＫから出力される入力電力信号Ｐｉｎの振幅（包絡線（エンベロープ））を検出し、当該検出結果を振幅制御信号（包絡線検出信号）ＡＭＣＳとして電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬに出力する。電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬは、詳細は後述するが、出力電力制御信号ＰＷＣＳと振幅制御信号（包絡線検出信号）ＡＭＣＳに応じて電源制御信号ＶＤＣＳを生成する。高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣは、このＶＤＣＳに応じた電源電圧ＶＤＤを生成し、当該ＶＤＤを高周波電力増幅器ＨＰＡに供給する。バイアス制御回路ＢＳＣＴＬは、詳細は後述するが、出力電力制御信号ＰＷＣＳに応じてバイアス制御信号ＢＳＣＳを生成する。ＨＰＡは、当該ＶＤＤと、ＢＳＣＳに基づくバイアスによってＰｉｎを電力増幅し、出力電力信号Ｐｏｕｔを出力する。
【００２２】
《無線通信装置の主要部の概略動作》
図２Ａ〜図２Ｃは、図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図である。図２Ａには高周波電力増幅器ＨＰＡの出力電力レベルと利得の関係が示され、図２ＢにはＨＰＡの出力電力レベルと電源電圧ＶＤＤの関係が示され、図２ＣにはＨＰＡの出力電力レベルとバイアス電流ＩＢＳの関係が示されている。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、まず、出力電力レベルがＰ２（例えば１５ｄＢｍ等）以上の場合、図１の無線通信装置はエンベロープトラッキング方式を用いた動作を行う。この動作モードを、本実施の形態では、エンベロープトラッキングモードと呼ぶ。
【００２３】
具体的には、図１の電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬは、出力電力制御信号ＰＷＣＳを参照し、ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ２以上であることを認識した場合、例えば振幅制御信号ＡＭＣＳによるエンベロープに出力電力レベル（平均電力）を反映させたような電源制御信号ＶＤＣＳを生成する。すなわち、例えば出力電力レベル（平均電力）に応じて電源電圧の平均値を定め、この平均値を基準として電源電圧をＡＭＣＳによるエンベロープに追従して所定の振幅で変動させるような電源制御信号ＶＤＣＳを生成する。高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣは、このようなＶＤＣＳを受けることで、図１１Ｂに示したような電源電圧ＶＤＤを生成する。
【００２４】
また、図１のバイアス制御回路ＢＳＣＴＬは、出力電力制御信号ＰＷＣＳを参照し、ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ２以上であることを認識した場合、図２Ｃに示すように、バイアス電流ＩＢＳを所定の電流値Ｉ２（例えば２ｍＡ等）に固定するようなバイアス制御信号ＢＳＣＳを生成する。エンベロープトラッキング方式の際にバイアス電流ＩＢＳが変化すると、ＨＰＡのゲインが大きく変動し、電源電圧による高精度な振幅制御が困難となる場合があるため、通常、エンベロープトラッキング方式の際にはバイアス電流が固定される。なお、エンベロープトラッキングモード時のＨＰＡのゲインＧ２は例えば２５ｄＢ等であり、ＨＰＡに設定される最大出力電力レベルＰ３は例えば２７ｄＢｍ等である。また、エンベロープトラッキング方式の実現方法は、特にこれに限定されるものではない。
【００２５】
一方、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、出力電力レベルがＰ２（例えば１５ｄＢｍ等）〜Ｐ１（例えば５ｄＢｍ等）の範囲の場合、図１の無線通信装置は、エンベロープトラッキング方式を用いずに、電源電圧およびバイアスの可変制御方式を用いた動作を行う。この動作モードを、本実施の形態では、可変制御モードと呼ぶ。可変制御モードでは、図１の無線通信装置は、図２Ａに示すように、高周波電力増幅器ＨＰＡの利得を、出力電力レベルの値に応じてエンベロープトラッキングモード時のＧ２（例えば２５ｄＢ等）からＧ１（例えば１５ｄＢ等）に向けて例えば１ｄＢ／ｄＢの比率で低下させる。
【００２６】
具体的には、図１の電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬは、出力電力制御信号ＰＷＣＳを参照し、ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ２〜Ｐ１の範囲であることを認識した場合、図２Ｂに示すように、その出力電力レベルの低下に比例して電源電圧ＶＤＤを単調に低下させるような電源制御信号ＶＤＣＳを生成する。ＶＤＤは、前述したエンベロープトラッキングモード時には出力振幅（瞬時電力）に応じて適宜推移しているが、当該可変制御モード時には固定電圧とされる。ただし、この固定電圧の値は、エンベロープトラッキングモード時における出力電力レベルＰ２時のＶＤＤの平均電源電圧を起点として、出力電力レベルのＰ２からＰ１への低下に比例してＶ１（例えば０．５Ｖ等）に向けて順次低下していくように可変制御される。なお、エンベロープトラッキングモード時におけるＶＤＤの最大値Ｖ２は例えば３．４Ｖ等である。
【００２７】
同様に、図１のバイアス制御回路ＢＳＣＴＬは、出力電力制御信号ＰＷＣＳを参照し、ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ２〜Ｐ１の範囲であることを認識した場合、図２Ｃに示すように、その出力電力レベルの低下に比例してバイアス電流ＩＢＳを単調に低下させるようなバイアス制御信号ＢＳＣＳを生成する。ＩＢＳは、前述したエンベロープトラッキングモード時には出力電力レベルに関わらず固定電流であるが、当該可変制御モード時には出力電力レベルのＰ２（例えば１５ｄＢｍ等）からＰ１（例えば５ｄＢｍ等）への低下に比例してＩ２（例えば２ｍＡ等）からＩ１（ＨＰＡのゲイン等に基づく所定値）に向けて順次低下していくように可変制御される。
【００２８】
さらに、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、出力電力レベルがＰ１（例えば５ｄＢｍ等）よりも小さい範囲の場合、図１の無線通信装置は、エンベロープトラッキングモードも可変制御モードも用いずに、電源電圧およびバイアスを固定した動作を行う。この動作モードを、本実施の形態では、固定制御モードと呼ぶ。具体的には、図１の電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬは、出力電力制御信号ＰＷＣＳを参照し、ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ１よりも小さい範囲であることを認識した場合、図２Ｂに示すように、出力電力レベルに関わらず電源電圧ＶＤＤをＶ１に固定するような電源制御信号ＶＤＣＳを生成する。同様に、図１のバイアス制御回路ＢＳＣＴＬは、ＰＷＣＳを参照し、ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ１よりも小さい範囲であることを認識した場合、図２Ｃに示すように、出力電力レベルに関わらずバイアス電流ＩＢＳをＩ１に固定するようなバイアス制御信号ＢＳＣＳを生成する。Ｖ１やＩ１の値は、トランジスタの性能に依存し、線形増幅動作が可能な性能上の限界値（ニー電圧等）に応じて適宜定められる。
【００２９】
このような構成および動作において、前述したように、エンベロープトラッキングモードでは、高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣの消費電力や精度等に起因して、平均出力電力（Ｐｏｕｔ）が所定の基準レベル（図２のＰ２（例えば１５ｄＢｍ等））より大きい範囲でないと十分な低消費電力効果等が得られない恐れがある。そこで、本実施の形態では、図２で述べたように可変制御モードを備え、平均出力電力（Ｐｏｕｔ）が所定の基準レベル（図２のＰ２（例えば１５ｄＢｍ等））以下の場合には、平均出力電力（Ｐｏｕｔ）の低下に応じて電源電圧ＶＤＤおよびバイアス電流ＩＢＳを低下させることが主要な特徴の一つとなっている。
【００３０】
平均出力電力（Ｐｏｕｔ）が順次下がると、それに応じて電源電圧ＶＤＤを順次下げても高周波電力増幅器ＨＰＡに問題なく線形増幅動作を行わせることができ、ＶＤＤを下げることによってＨＰＡの消費電力を低減することが可能になる。また、平均出力電力（Ｐｏｕｔ）が順次下がると、それに応じてバイアス電流ＩＢＳ（すなわちＨＰＡの利得）を順次下げることもでき、これによってもＨＰＡの消費電力の低減が可能になる。その結果、例えば図９を例として、実使用上、高い確率で使用される特に低〜中パワーレベル（−１５ｄＢｍ〜＋１５ｄＢｍ等）の消費電力を低減することができ、携帯電話機全体としての低消費電力化が実現可能となる。
【００３１】
さらに、バイアス電流ＩＢＳを順次下げることによって、平均出力電力（Ｐｏｕｔ）のダイナミックレンジを容易に確保することが可能になる。すなわち、例えばＷ−ＣＤＭＡでは図９に示したように、平均出力電力（Ｐｏｕｔ）に８０ｄＢ程度のダイナミックレンジを持たせる必要がある。仮に高周波電力増幅器ＨＰＡの利得を固定とした場合、この８０ｄＢ程度のダイナミックレンジをＨＰＡの前段に配置される可変利得増幅回路（後述する図５のＶＤＲＶ）に持たせる必要があるが、この場合、当該可変利得増幅回路の設計が困難となる恐れがある。そこで、ＨＰＡの利得を下げると、その分だけ可変利得増幅回路のダイナミックレンジを狭めることが可能となり、設計の容易化等が図れる。
【００３２】
《無線通信装置の主要部の概略動作（変形例［１］）》
図３は、図１および図２Ａ〜図２Ｃにおいて、エンベロープトラッキングモード時の高周波電力増幅器の動作状況の一例を示す説明図である。図１２は、高周波電力増幅器の電気的特性の一例を示す説明図である。図３に示すように、高周波電力増幅器ＨＰＡの電源電圧ＶＤＤをＶ１１からＶ１５まで順次下げていくと、出力電力レベル（Ｐｏｕｔ）に対する線形増幅領域（利得が一定の領域）が順次狭まることに加えて、実際には利得が順次低下していく。これは図１２に示すように、高周波電力増幅器（トランジスタ）の特性が電源電圧依存性を持っているためである。当該電源電圧依存性は、例えばＭＯＳトランジスタでは所謂チャネル長変調効果に起因し、バイポーラトランジスタではベース・コレクタ間の寄生容量に起因する。図１２において、電源電圧（ソース・ドレイン間電圧ＶＤＳ）が変わると、例えば「Ａ」点、「Ｂ」点に示すように動作点が変化し、トランジスタの出力インピーダンスが変化するためこのように利得が変化する。なお、図示は省略しているが、当該利得の変化量は、電源電圧が小さくなるほど小さくなっていく。
【００３３】
エンベロープトラッキング動作は、例えば図３の「ａ」点から「ｂ」点の間で高周波電力増幅器ＨＰＡの出力振幅レベル（瞬時電力）に応じて、動作領域ができるだけ飽和増幅動作領域に近い線形増幅領域となるように、電源電圧ＶＤＤを適宜変化させることで実現される。
【００３４】
図４Ａ〜図４Ｃは、図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の他の動作例を示す説明図であり、前述した図２Ａ〜図２Ｃの変形例である。図４Ａ〜図４Ｃの動作例は、図２Ａ〜図２Ｃの動作例と比較して、エンベロープトラッキングモードから可変制御モードに移行する際に、図４Ｂに示すように電源電圧ＶＤＤの起点が若干高めに設定され、図４Ｃに示すようにバイアス電流ＩＢＳの起点が若干低めに設定されている点が異なっている。図２Ａ〜図２Ｃの動作例は、エンベロープトラッキングモードから可変制御モードに移行する点が例えば図３の「ａ」点等の場合に対応し、図４Ａ〜図４Ｃの動作例は、エンベロープトラッキングモードから可変制御モードに移行する点が例えば図３の「ｂ」点等の場合に対応する。
【００３５】
図３の「ａ」点では、平均出力電力レベル（Ｐｏｕｔ）が小さいため、エンベロープトラッキングモードに伴う電源電圧の変動が比較的小さく、これに伴う利得変動も十分に小さくなっている。この状態でエンベロープトラッキングモードを停止する場合、当該停止する時点の電源電圧の平均値を用いても十分に線形増幅動作を保障できる。したがって、図２Ａ〜図２Ｃに示したように、当該停止する時点の電源電圧の平均値ならびにバイアス電流の値を起点として、そのまま連続的に可変制御モードによる動作を行うことで、高周波電力増幅器ＨＰＡの利得を連続的に制御することが可能になる。
【００３６】
一方、図３の「ｂ」点では、エンベロープトラッキングモードに伴う電源電圧の変動が比較的大きく、これに伴う利得変動もある程度生じることになる。この状態でエンベロープトラッキングモードを停止する場合、エンベロープトラッキングモードを用いずに線形増幅動作を保障するためには、エンベロープトラッキングモードを停止する時点の電源電圧の平均値よりも若干高めの電源電圧を設定することが望ましい場合が考えられる。ただし、そうすると、高周波電力増幅器ＨＰＡの利得が若干高めに設定されるため、その増加分を元に戻すためにはバイアス電流ＩＢＳを若干下げることが必要となる。そこで、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、この電源電圧ＶＤＤを若干高めに設定した状態とバイアス電流ＩＢＳを若干低めに設定した状態を起点として、可変制御モードによる動作を行うことで、ＨＰＡの利得を連続的に制御することが可能になる。
【００３７】
《無線通信装置全体の概略構成および動作》
図５は、本発明の実施の形態１による無線通信装置において、その全体の概略構成例を示すブロック図である。図５の無線通信装置は、例えばＷ−ＣＤＭＡ又はＬＴＥ（Long Term Evolution）用の携帯電話機等であり、ベースバンドユニットＢＢＵ、高周波システム部ＲＦＳＹＳ、アンテナＡＮＴ、スピーカＳＰＫ、およびマイクＭＩＣ等を備えている。ＢＢＵは、例えば、ＳＰＫやＭＩＣで用いるアナログ信号をディジタル信号に変換したり、通信に伴う様々なディジタル信号処理（変調、復調、ディジタルフィルタ処理等）を行ったり、通信に伴う各種制御信号の出力等を行う。この各種制御信号の中には、図１に示した出力電力制御信号ＰＷＣＳの基となる出力電力指示信号ＰＷＣＭＳが含まれる。
【００３８】
高周波システム部ＲＦＳＹＳは、高周波信号処理装置ＲＦＩＣと、高周波電力増幅器モジュールＨＰＡＭＤと、デュプレクサＤＰＸ等を備えている。ＲＦＩＣは、例えば、一つの半導体チップで構成され、図１に示した高周波信号処理部ＲＦＢＫ、振幅検出回路（包絡線検出回路）ＡＤＥＴＣ、電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬ、およびバイアス制御回路ＢＳＣＴＬ等を備える。ＲＦＢＫは、主にＢＢＵで用いるベースバンド信号とＨＰＡＭＤで用いる高周波信号との間の周波数変換（アップコンバート、ダウンコンバート）等を行い、例えば、送信系回路として送信用ミキサ回路ＭＩＸｔｘや可変ドライバ回路ＶＤＲＶ等を含み、受信系回路としてロウノイズアンプ回路ＬＮＡや受信用ミキサ回路ＭＩＸｒｘ等を含んでいる。
【００３９】
高周波電力増幅器モジュールＨＰＡＭＤは、例えば、一つのモジュール配線基板（例えばセラミック配線基板等）で実現され、図１に示した高周波電力増幅器ＨＰＡ、および高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣに加えて、出力整合回路ＭＮＴおよび方向性結合器（カプラ）ＣＰＬ等を備える。ＨＰＡおよびＤＣＤＣは、例えば、同一または異なる半導体チップで実現され、当該モジュール配線基板上に実装される。ＭＮＴおよびＣＰＬは、例えば、当該モジュール配線基板上の配線層やＳＭＤ（Surface Mount Device）部品等を利用して形成される。ＭＮＴはＨＰＡの出力インピーダンスを整合し、ＣＰＬはＨＰＡの出力電力信号Ｐｏｕｔを検波し、その検波した電力レベルに応じた電圧値を持つ検出電圧信号ＶＤＥＴを生成する。デュプレクサＤＰＸは、送信信号と受信信号を予め定められた送信／受信周波数帯に基づいて分離する。
【００４０】
このような構成例において、送信動作時には、ベースバンドユニットＢＢＵからの送信ベースバンド信号がミキサ回路ＭＩＸｔｘでアップコンバートされ、可変ドライバ回路（可変利得増幅回路）ＶＤＲＶで増幅される。ＶＤＲＶの利得は、ＢＢＵからの出力電力指示信号ＰＷＣＭＳやカプラＣＰＬからの検出電圧信号ＶＤＥＴに応じて定められる。ＨＰＡは、図１および図２Ａ〜図２Ｃ等で述べたように、高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣからの電源電圧ＶＤＤと、バイアス制御回路ＢＳＣＴＬからのバイアス制御信号ＢＳＣＳに応じたバイアスを用いて動作し、ＶＤＲＶからの入力電力信号Ｐｉｎを電力増幅する。そして、ＨＰＡからの出力電力信号Ｐｏｕｔは、ＭＮＴ，ＣＰＬおよびＤＰＸを介して、送信信号ＴＸとしてアンテナＡＮＴから送出される。一方、受信動作時には、ＡＮＴによる受信信号ＲＸが、ＤＰＸを介して受信入力信号ＲＸｉｎとしてロウノイズアンプ回路ＬＮＡに向けて出力される。ＬＮＡはＲＸｉｎを増幅し、ミキサ回路ＭＩＸｒｘは、ＬＮＡの出力信号を受信ベースバンド信号にダウンコンバートとしてＢＢＵに向けて出力する。
【００４１】
ここで、特にＷ−ＣＤＭＡやＬＴＥ等に対応した携帯電話機では、ＨＰＳＫ（Hybrid Phase Shift Keying），ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の包括線変動が生じる変調方式が用いられるため、送信時には線形増幅動作が求められる。更に、加えて低消費電力化が求められる。そこで、図１や図２Ａ〜図２Ｃ（図４Ａ〜図４Ｃ）等で述べたように、エンベロープトラッキングモードと可変制御モードを組み合わせた電力制御方式を用いることが有益となる。
【００４２】
《無線通信装置の主要部の詳細》
図６は、図１および図２Ａ〜図２Ｃの無線通信装置において、その詳細な構成例を示す回路ブロック図である。図６において、高周波信号処理部ＲＦＢＫは、ミキサ回路ＭＩＸｉ，ＭＩＸｑと、可変ドライバ回路ＶＤＲＶと、利得制御回路ＧＣＴＬを備える。ＭＩＸｉは、ベースバンド信号の直交成分の一方となるＩ信号を所定周波数を持つローカル信号（図示せず）でアップコンバートし、ＭＩＸｑは、当該直交成分の他方となるＱ信号を、Ｉ信号とは位相が９０°異なるローカル信号（図示せず）でアップコンバートする。ＶＤＲＶは、ＭＩＸｉの出力とＭＩＸｑの出力のベクトル合成結果を受け、所定の利得で増幅を行う。ＧＣＴＬは、平均出力電力レベルの指示値を表す出力電力制御信号ＰＷＣＳを受けて、これに応じた利得をＶＤＲＶに設定する。なお、ＧＣＴＬは、実際には、図５の検出電圧信号ＶＤＥＴも反映して利得の設定を行う。
【００４３】
振幅検出回路（包絡線検出回路）ＡＤＥＴＣは、前述したＩ信号とＱ信号のベクトル和の大きさ（√（Ｉ２＋Ｑ２））を算出することで振幅制御信号（包絡線検出信号）ＡＭＣＳを出力する。電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬは、乗算回路ＭＵＬ、補正回路ＣＣ、選択スイッチＳＷＳ、制御コア回路ＶＤＣＲ、およびアナログ・ディジタル変換回路ＡＤＣを備える。ＭＵＬは、包絡線を表すＡＭＣＳを平均出力電力レベルを表すＰＷＣＳでスカラ倍する。補正回路ＣＣは、例えば予め定められたテーブル等に基づいてＭＵＬの出力に対して補正を加える。当該補正は、主に、高周波電力増幅器ＨＰＡにおける線形増幅動作を保ちつつ、利得の電源電圧依存性をある程度低減する観点で行われる。ＳＷＳは、ＣＣからの出力信号かＶＤＣＲからの出力信号のいずれか一方を選択してＡＤＣに出力する。
【００４４】
制御コア回路ＶＤＣＲは、図１および図２Ａ〜図２Ｃで述べたように、出力電力制御信号ＰＷＣＳを受け、それが示す平均出力電力レベルに応じてエンベロープトラッキングモード、可変制御モード、固定制御モードのいずれかを選択する。ＶＤＣＲは、エンベロープトラッキングモードを選択した際には、スイッチ選択信号ＳＣＳを介して選択スイッチＳＷＳを補正回路ＣＣ側に設定する。一方、ＶＤＣＲは、可変制御モード又は固定制御モードを選択した際には、ＳＣＳを介してＳＷＳを自身側に設定する。この状態で、ＶＤＣＲは、可変制御モードを選択した際には、ＰＷＣＳが示す平均出力電力レベルをＳＷＳの入力として供給し、固定制御モードを選択した際には、図２ＢのＶ１に対応するレベルをＳＷＳの入力として供給する。アナログ・ディジタル変換回路ＡＤＣは、選択スイッチＳＷＳから出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、その結果を電源制御信号ＶＤＣＳとして出力する。
【００４５】
高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣは、電源制御信号ＶＤＣＳに応じた電源電圧ＶＤＤを生成すると共に高周波電力増幅器ＨＰＡに供給する。バイアス制御回路ＢＳＣＴＬは、図１および図２Ａ〜図２Ｃで述べたように、出力電力制御信号ＰＷＣＳを受け、それが示す平均出力電力レベルに応じてエンベロープトラッキングモード、可変制御モード、固定制御モードのいずれかを選択し、各モードに応じたバイアス制御信号ＢＳＣＳを出力する。ＨＰＡは、可変ドライバ回路ＶＤＲＶから出力される入力電力信号Ｐｉｎを、ＤＣＤＣからの電源電圧ＶＤＤとＢＳＣＳに基づくバイアス（バイアス電流又はバイアス電圧）条件のもとで電力増幅し、出力電力信号Ｐｏｕｔを出力する。
【００４６】
このような構成例を用いることで、図１および図２Ａ〜図２Ｃの無線通信装置を簡素な構成で実現可能になる。特に、エンベロープトラッキングモード時の電源制御を直交ベースバンド情報と平均出力電力レベルの指示情報とに基づいて行うことで、可変制御モードおよび固定制御モードを実現する構成を含めて簡素化が図れる。なお、直交ベースバンド信号（Ｉ信号、Ｑ信号）は、アナログ信号に限らずディジタル信号であってもよい。また、勿論、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば、ベースバンド信号ではなく入力電力信号Ｐｉｎから包絡線を検出するような方式であってもよい。
【００４７】
（実施の形態２）
《無線通信装置の主要部の概略動作（変形例［２］）》
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の実施の形態２による無線通信装置において、図１における電源電圧制御回路およびバイアス制御回路の動作例を示す説明図であり、前述した図２Ａ〜図２Ｃの変形例となっている。図７Ａ〜図７Ｃに示す動作例は、ＬＴＥ時や、Ｗ−ＣＤＭＡの送信速度を高速化した規格となるＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）時等では図２Ａ〜図２Ｃと同様の動作を行うが、Ｗ−ＣＤＭＡ時には、それとは異なる動作を行うことが特徴となっている。
【００４８】
図７Ａ〜図７Ｃに示すように、Ｗ−ＣＤＭＡ時で出力電力レベルがＰ１（例えば５ｄＢｍ等）以上の場合、図１の無線通信装置は、エンベロープトラッキングモードを用いずに前述した可変制御モードを用いて動作する。すなわち、図１の電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬは、出力電力制御信号ＰＷＣＳを参照し、高周波電力増幅器ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ１以上の範囲であることを認識した場合、図７Ｂに示すように、その出力電力レベルの上昇に比例して電源電圧ＶＤＤを単調に増加させるような電源制御信号ＶＤＣＳを生成する。同様に、図１のバイアス制御回路ＢＳＣＴＬは、ＰＷＣＳを参照し、ＨＰＡに設定する出力電力レベル（平均電力）がＰ１以上の範囲であることを認識した場合、図７Ｃに示すように、その出力電力レベルの上昇に比例してバイアス電流ＩＢＳを単調に増加させるようなバイアス制御信号ＢＳＣＳを生成する。
【００４９】
一方、Ｗ−ＣＤＭＡ時で出力電力レベルがＰ１（例えば５ｄＢｍ等）よりも小さい場合、図１の無線通信装置は、図２Ａ〜図２Ｃで述べたのと同様に固定制御モードを用いて動作する。なお、前述した可変制御モードに伴い、Ｗ−ＣＤＭＡ時では、出力電力レベル（平均電力）のＰ１（例えば５ｄＢｍ等）からＰ３（例えば２７ｄＢｍ等）への上昇に比例して、高周波電力増幅器ＨＰＡの利得がＧ１（例えば１５ｄＢ）からＧ２（例えば２５ｄＢ）に向けて単調に増加することになる。
【００５０】
Ｗ−ＣＤＭＡでは、変調方式の違いに伴い信号振幅（瞬時電力）の変動量がＬＴＥ，ＨＳＵＰＡ等に比べると小さいため、エンベロープトラッキングで得られた高周波電力増幅器ＨＰＡにおける消費電力の低減分が高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣの消費電力によって打ち消され、全体としての消費電力の低減効果がさほど得られない場合が考えられる。また、Ｗ−ＣＤＭＡでは、図９に示したように、低〜中パワーレベルでの使用確率が大部分を占めるため、高パワー時の低消費電力化に有益なエンベロープトラッキングモードを用いても、全体としての消費電力の低減効果にさほど寄与しない場合が考えられる。
【００５１】
そこで、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、Ｗ−ＣＤＭＡ時には、可変制御モードと固定制御モードを組み合わせて用いると、図２Ａ〜図２Ｃの場合と比較して、図１１Ａで述べた損失分が若干増加する代わりに高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣの消費電力が低減できる。その結果、全体として、十分な消費電力の低減効果を実現することが可能になる。
【００５２】
（実施の形態３）
《無線通信装置の主要部の概略構成（変形例）》
図８は、本発明の実施の形態３による無線通信装置において、その主要部の概略構成例を示すブロック図である。図８に示す無線通信装置は、高周波信号処理部ＲＦＢＫ２と、振幅検出回路（包絡線検出回路）ＡＤＥＴＣと、電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬ２と、高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣと、高周波電力増幅器ＨＰＡ２を備えている。この内、ＡＤＥＴＣおよびＤＣＤＣは、図１の場合と同様である。ＲＦＢＫ２は、図１のＲＦＢＫと比較してパワーモード制御信号ＰＭＤＣＳを出力する点が異なっている。
【００５３】
高周波電力増幅器ＨＰＡ２は、図１のＨＰＡと異なり、高ゲイン用の電力増幅回路ＰＡｈ、中ゲイン用の電力増幅回路ＰＡｍ、低ゲイン用の電力増幅回路ＰＡｌ、およびバイアス生成回路ＢＳＧＥＮを備えている。ＰＡｈ，ＰＡｍ，ＰＡｌは、共通の入力ノードから入力電力信号Ｐｉｎを受け、共通の出力ノードから出力電力信号Ｐｏｕｔを出力する。ＰＡｈ，ＰＡｍ，ＰＡｌのそれぞれを構成するトランジスタのサイズは、ＰＡｈ＞ＰＡｍ＞ＰＡｌの関係になっている。バイアス生成回路ＢＳＧＥＮは、高周波信号処理部ＲＦＢＫ２からのパワーモード制御信号ＰＭＤＣＳを受けて、ＰＡｈ，ＰＡｍ，ＰＡｌのいずれかを選択してバイアスの供給を行う。ＢＳＧＥＮは、例えば、ＰＭＤＣＳによって高パワーが指示された際には、ＰＡｈに対して所定のバイアスを供給し、ＰＡｍ，ＰＡｌに対してはバイアスの供給を停止する（バイアス電流またはバイアス電圧をゼロにする）。同様に、ＢＳＧＥＮは、例えば、ＰＭＤＣＳによって中パワー、低パワーが指示された際には、それぞれＰＡｍ、ＰＡｌに対してのみ所定のバイアスを供給する。
【００５４】
ここで、図８の構成例は、高ゲイン用および中ゲイン用の電力増幅回路ＰＡｈ，ＰＡｍに対しては高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣを介してエンベロープトラッキングモードに伴う電源電圧ＶＤＤが供給され、低ゲイン用の電力増幅回路ＰＡｌに対しては、固定の電源電圧ＶＤＤｌが供給される点が特徴となっている。すなわち、前述した図１および図２Ａ〜図２Ｃの場合には、１個の電力増幅回路を対象として３種類の動作モードを切り替えることで低消費電力化を図ったが、図８の場合では、それぞれサイズの異なる複数の電力増幅回路を設け、中〜高パワー時にエンベロープトラッキングモードが行われるように構成することで低消費電力化を図っている。
【００５５】
このため、図８の電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬ２は、図１のＶＤＣＴＬと異なり、出力電力制御信号ＰＷＣＳを参照して、それが高電力レベル（Ｐ１１とする）以上の場合には、当該電力レベルを基準として振幅制御信号ＡＭＣＳに応じて変動する電源電圧ＶＤＤが電力増幅回路ＰＡｈに供給されるように電源制御信号ＶＤＣＳを生成する。この際に、ＰＡｈは、バイアス生成回路ＢＳＧＥＮによって活性化され、エンベロープトラッキングモードを用いた動作を行う。同様に、ＶＤＣＴＬ２は、ＰＷＣＳを参照して、それが高電力レベル（Ｐ１１）未満であり中電力レベル（Ｐ１２とする）以上の場合には、当該電力レベルを基準としてＡＭＣＳに応じて変動するＶＤＤが電力増幅回路ＰＡｍに供給されるようにＶＤＣＳを生成する。この際に、ＰＡｍは、ＢＳＧＥＮによって活性化され、エンベロープトラッキングモードを用いた動作を行う。
【００５６】
一方、電源電圧制御回路ＶＤＣＴＬ２は、電力制御信号ＰＷＣＳを参照して、それが中電力レベル（Ｐ１２）未満の場合には、高速ＤＣ−ＤＣコンバータＤＣＤＣの動作を停止させる（あるいは所定のＶＤＤに固定させる）。この際には、電力増幅回路ＰＡｌがバイアス生成回路ＢＳＧＥＮによって活性化され、ＰＡｌは、固定の電源電圧ＶＤＤｌを用いて電力増幅動作を行う。
【００５７】
このように、出力電力レベルに応じて、動作するトランジスタのサイズを適宜変更することによって消費電力の低減が図れる。更に、この際に、中〜高パワー時を対象としてエンベロープトラッキングが行われるように構成することで、更なる消費電力の低減が実現可能となる。なお、図８の構成例では、詳細な出力電力レベルの調整は、入力電力信号Ｐｉｎ（図５の可変ドライバ回路ＶＤＲＶ）によって行われる。
【００５８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００５９】
例えば、図８の構成例では、３個の電力増幅回路を備えたが、それを２個として、サイズが大きい側の電力増幅回路のみにエンベロープトラッキングモードを適用するようなことも可能である。さらに、例えば図１の構成例と図８の構成例を適宜組み合わせて用いるようなことも可能である。具体的には、図８の構成例において、例えば、低パワー用の電力増幅回路ＰＡｌを削除し、その代わりに中パワー用の電力増幅回路ＰＡｍを図１および図２Ａ〜図２Ｃのように３種類の動作モードで動作させることで低〜中パワーに対応させ、高パワー時には図８と同様の動作を行わせるようなことも可能である。
【００６０】
また、ここでは、携帯電話機を例に説明を行ったが、必ずしも携帯電話機に限定されるものではなく、バッテリ等に駆動され、包絡線変動が生じる変調方式が用いられる各種無線端末に適用した場合でも有益な効果が得られる。
【符号の説明】
【００６１】
ＡＤＣ  アナログ・ディジタル変換回路
ＡＤＥＴＣ，ＡＤＥＴＣ’  振幅検出回路（包絡線検出回路）
ＡＭＣＳ  振幅制御信号（包絡線検出信号）
ＡＮＴ  アンテナ
ＢＢＵ  ベースバンドユニット
ＢＳＣＳ  バイアス制御信号
ＢＳＣＴＬ  バイアス制御回路
ＢＳＧＥＮ  バイアス生成回路
ＣＣ  補正回路
ＣＰＬ  方向性結合器（カプラ）
ＤＣＤＣ  高速ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＤＰＸ  デュプレクサ
ＧＣＴＬ  利得制御回路
ＨＰＡ  高周波電力増幅器
ＨＰＡＭＤ  高周波電力増幅器モジュール
ＬＮＡ  ロウノイズアンプ回路
ＭＩＣ  マイク
ＭＩＸ  ミキサ回路
ＭＮＴ  出力整合回路
ＭＵＬ  乗算回路
ＰＡ  電力増幅回路
ＰＭＤＣＳ  パワーモード制御信号
ＰＷＣＭＳ  出力電力指示信号
ＰＷＣＳ  出力電力制御信号
Ｐｉｎ  入力電力信号
Ｐｏｕｔ  出力電力信号
ＲＦＢＫ  高周波信号処理部
ＲＦＩＣ  高周波信号処理装置
ＲＦＳＹＳ  高周波システム部
ＲＸ  受信信号
ＳＣＳ  スイッチ選択信号
ＳＰＫ  スピーカ
ＳＷＳ  選択スイッチ
ＴＸ  送信信号
ＶＤＣＲ  制御コア回路
ＶＤＣＳ  電源制御信号
ＶＤＣＴＬ  電源電圧制御回路
ＶＤＤ  電源電圧
ＶＤＥＴ  検出電圧信号
ＶＤＲＶ  可変ドライバ回路
【図１】
0005861946.tif 000002
【図２Ａ】
0005861946.tif 000003
【図２Ｂ】
0005861946.tif 000004
【図２Ｃ】
0005861946.tif 000005
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
0005861946.tif 000010
【図６】
0005861946.tif 000011
【図７Ａ】
0005861946.tif 000012
【図７Ｂ】
0005861946.tif 000013
【図７Ｃ】
0005861946.tif 000014
【図８】
0005861946.tif 000015
【図９】
0005861946.tif 000016
【図１０】
0005861946.tif 000017
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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