DE69120891T2

DE69120891T2 - Leistungsverstärker und mobiles Funkgerät mit einem derartigen Verstärker

Info

Publication number: DE69120891T2
Application number: DE69120891T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Yamada
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2011-10-17
Also published as: KR950010252B1; KR920009105A; CA2053476C; EP0482502B1; EP0482502A3; JPH0466826U; DE69120891D1; EP0482502A2; CA2053476A1; US5392463A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsverstärker, der bei einem Dualmodus-Mobilfunkgerät angewandt ist, und auf ein Mobilfunkgerät mit dem Leistungsverstärker
In Mobilfunkkommunikationssystemen, wie beispielsweise einem zellenartigen Telephonsystem, einem tragbaren Telephonsystem und einem schnurlosen Telephonsystem wird ein analages Kommunikationssystem gewöhnlich hinsichtlich Wellenumgebung, Schaltungsgröße, Frequenznutzwirksamkeit und dergleichen angewandt. In den letzten Jahren wurde jedoch eine Verschiebung von dem analogen Kommunikationssystem zu einem digitalen Kommunikationssystem geprüft. Wenn die Verschiebung von dem analogen Kommunikationssystem zu dem digitalen Kommunikationssystem durchzuführen ist, wird in einer Übergangsperiode der Verschiebung erwartet, daß ein System (welches ein Dualmodus-Funkkommunikationssystem verwendet) einschließlich analogen und digitalen Kommunikationssystemen zur Bequemlichkeit eines Benutzers eines herkömmlichen analogen Kommunikationssystems eingesetzt wird.
In einem digitalen Kommunikationssystem hat ein lineares Modulationssystem, beispielsweise ein Quadratur-Amplitudenmodulationssystem mit einer hohen Frequenznutzwirksamkeit eine große Aufmerksamkeit empfangen.
In einem analogen Kommunikationssystem wird allgemein ein nichtlineares Modulationssystems, beispielsweise ein Schmalband-FM-System allgemein verwendet. Aus diesem Grund wird in einem Sender eines herkömmlichen Mobilfunkgerätes ein gesättigter Empfänger mit einem niedrigen Stromverbrauch und einer Wirksamkeit von hoher beigefügter Leistung (ein Verhältnis von Gleichstrom-Leistungsverbrauch zu Funkfrequenzausgangsleistung) als ein Leistungsverstärker verwendet. Wenn daher ein wie oben beschriebener linear-modulierter Träger durch diesen herkömmlichen Leistungsverstärker verstärkt wird, tritt eine Verzerrung in dem Träger aufgrund einer Nichtlinearität des Leistungsverstärkers auf, und die Sende- bzw. Übertragungskennlinie ist beträchtlich verschlechtert.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird verstanden, daß ein Linearverstärker zum Durchführen einer Klasse- A-Verstärkung oder einer Klasse-AB-Verstärkung als der Leistungsverstärker verwendet wird. In diesem Linearverstärker können ein nichtlinear-modulierter Träger und ein linear-modulierter Träger beide ohne Verzerrung verstärkt werden.
Jedoch hat der Linearverstärker einen hohen Stromverbrauch und damit eine niedrige Wirksamkeit der beigefügten Leistung. Da ein Mobilfunkgerät oft durch eine Batterie angetrieben ist, stellt die Steigerung im Stromverbrauch ein ernstes Problem dar. Obwohl in die sem Fall der Gesamtstromverbrauch durch Anwenden eines Zeitteilungs-Mehrfachzugriff-(TDMA-) Systems in einem digitalen Kommunikationssystem reduziert werden kann, kann in einem analogen Kommunikationssystem eine Zunahme im Stromverbrauch nicht einfach verhindert werden.
Um diese verschiedenen Nachteile zu vermeiden, wird verstanden, daß ein gesättigter Verstärker als ein Leistungsverstärker verwendet wird, und daß eine in diesem gesättigten Verstärker auftretende Verzerrung durch Beifügen einer Kompensationsschaltung kompensiert wird. Jedoch steigert diese Beifügung der Kompensationsschaltung die Schaltungsgröße und die Größe des Gerätes. Daher tritt ein ernster Nachteil, das heißt eine niedrige Tragbarkeit, in einem Mobilfunkgerät auf. Zusätzlich hat die Kompensationsschaltung verschiedene Nachteile, wie beispielsweise einen hohen Leistungsverbrauch, hohe Kosten und eine Forderung einer genauen Einstellung in Herstellungsschritten.
Wie oben beschrieben ist, ist es bei einem herkömmlichen Leistungsverstärker schwierig, bevorzugt einen nichtlinear-modulierten Träger und einen linearmodulierten Träger beide zu verstärken. Wenn der nichtlinear-modulierte Träger und der linear-modulierte Träger vorzugsweise beide verstärkt sind, muß der Stromverbrauch eines Gerätes zunehmen, oder die Abmessungen und Kosten des Gerätes müssen anwachsen.
Daher hat das obige herkömmliche Mobilfunkgerät, auf das ein Leistungsverstärker angewandt ist, einen hohen Stromverbrauch oder eine große Abmessung und hohe Kosten.
Das zum Stand der Technik zählende Dokument "38th IEEE VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE", Juni 1988, Seiten 543 bis 547, offenbart die Topologie, die von einem Dualmodus-Zellen-Mobiltelephon gefordert ist, das entweder in dem herkömmlichen 30 kHz-Analog-FM-Modus oder in einem 10 kHz-Digital-Kanal arbeiten kann. Dieser 10 kHz-Kanal verdreifacht die Anzahl der Kanäle/MHz der Bandbreite und liefert eine fehlergesteuerte Stimm/Daten-Übertragung mit einer ISDN-ähnlichen Schnittstelle.
Weiterhin offenbart das zum Stand der Technik zählende Dokument EP-A-390 360 ein Verfahren zum Ändern der Betriebsklasse eines Funktelephonsenders, der insbesondere in einem GSM-Funktelephonsystem verwendet ist. Wenn der Sender eine oder mehrere Leistungsklas sen der Klasse A, B, AB oder C umfaßt, ist es möglich, den Betriebspunkt von einem oder verschiedenen Leistungsstufentransistoren mittels eines gesteuerten Halbleiterschalters zu verändern, wodurch die Klasse des Leistungsstufenverstärkers sich zu der gewünschten verändert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leistungsverstärker vorzusehen, der eine einfache Anordnung und einen niedrigen Stromverbrauch hat und der vorzugsweise einen nichtlinear-modulierten Träger und einen linear-modulierten Träger beide verstärken kann, und ein Mobilfunkgerät zu schaffen, das einen niedrigen Stromverbrauch und eine kleine Abmessung hat und auf ein Dualmodus-Funkkommunikationssystem angewandt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen Leistungsverstärker vor, wie dieser im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Der Leistungsverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung führt selektiv eine Sättigungsverstärkung und eine Linearverstärkung gemäß einem Operationsmodus, das heißt einem analogen Modus und einem digitalen Modus eines Dualmodus-Kommunikationssystems, durch.
Ein Mobilfunkgerät umfaßt einen analogen Modulator zum Modulieren eines Trägers gemäß einem analogen Sprachsignal, einen digitalen Modulator zum Modulieren eines Trägers gemäß einem digitalen Sprachsignal, einen Leistungsverstärker zum Sättigungsverstärken eines analog-modulierten Trägers und zum Linearverstärken eines digital-modulierten Trägers und eine Steuerschaltung zum Wählen einer Sättigungsverstärkung und einer Linearverstärkung gemäß einem analogen Modus und einem digitalen Modus und hat einen Sender zum Senden des Sprachsignales zu einer Basisstation und einen Empfänger zum Empfangen eines Sprachsignales von der Basisstation.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden Detailbeschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden zeichnungen verstanden werden, in welchen:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines Mobilfunk-Kommunikationssystemes ist, das ein Mobilfunkgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet,
Figur 2A ein Blockdiagramm eines in Figur 1 gezeigten Leistungsverstärkers ist,
Figur 2B ein Schaltungsdiagramm der Transistorschaltung der letzten Stufe in Figur 2A ist,
Figur 3 ein Flußdiagramm ist, das eine Verarbeitungs- Sequenz bei einer Sende/Empfangssteuerung eines in Figur 1 dargestellten Controllers zeigt,
Figur 4 ein Graph ist, der Strom/Spannungskennlinien in einem Sättigungsverstärker zeigt,
Figur 5 ein Graph ist, der Strom/Spannungskennlinien in einem Linearverstärker zeigt,
Figur 6 ein Schaltungsdiagramm ist, das ein Leistungsverstärkermodul zeigt, das in dem Mobilfunkgerät in Figur 1 verwendet ist,
Figur 7 ein Schaltungsdiagramm zum Messen von Eingangs/Ausgangskennlinien des Leistungsverstärkermoduls ist, und
Figur 8 ein Graph ist, der die Eingangs/Ausgangskennlinien des Leistungsverstärkermoduls in Figur 7 zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, umfaßt ein Dualmodus- Mobilfunk-Kommunikationssystem eine Basisstation 100, die mit einer Drahtschaltung verbunden ist, und eine Mobilfunkstation 200, und eine Auswahl eines analogen Modus und eines digitalen Modus wird lediglich durch die Basisstation 100 gemäß einem Nichtbelegtzustand eines Kommunikationskanales durchgeführt. Obwohl eine Basisstation und eine Mobilstation beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt sind, sind mehrere Basisstationen und mehrere Mobilstationen in einem praktischen Kommunikationssystem angeordnet.
Die Mobilfunkstation 200, das heißt ein Mobilfunkapparat, ist in eine Sendeleitung und eine Empfangsleitung unterteilt. Die Sendeleitung wird durch ein Mikrophon 1, einen Basisbandprozessor (B.B-Prozessor) 2, einen Sender 3, einen Duplexer 4 und eine Antenne 5 gebildet.
Der Sender 3 wird durch einen analogen Modulator 31, einen digitalen Modulator 32 und einen Leistungsverstärker 33 gebildet. Ein von dem Mikrophon 1 ausgegebenes Sprachsignal und von einem Controller 10 ausgegebene Steuerdaten werden durch den analogen Modulator 31 über den Basisbandprozessor 2 empfangen, und der analoge Modulator 31 führt eine nichtlineare Modulation (in diesem Ausführungsbeispiel eine FM-Modulation) eines Trägers gemäß dem Sprachsignal und den Steuerdaten durch. In ähnlicher Weise werden ein von dem Mikrophon 1 ausgegebenes Sprachsignal und von dem Controller 10 ausgegebene Steuerdaten durch den digitalen Modulator 32 über den Basisbandprozessor 2 empfangen. In diesem Fall führt der Basisbandprozessor 2 ein Codieren oder dergleichen des von dem Mikrophon 1 ausgegebenen Sprachsignales und der von dem Controller 10 ausgegebenen Steuerdaten durch, um ein codiertes Sprachsignal und codierte Steuerdaten zu bilden sowie das Signal und die Daten an den digitalen Modulator 32 abzugeben. Der digitale Modulator 32 moduliert linear (in diesem Ausführungsbeispiel eine Quadratur-Amplitudenmodulation) den Träger gemäß dem codierten Sprach Signal und den codierten Steuerdaten.
Der Controller 10 betreibt alternativ den analogen Modulator 31 und den digitalen Modulator 32 gemäß einem Kommunikationsmodus, wie oben beschrieben, und steuert den Leistungsverstärker 33 derart, daß ein Ausgangssignal von dem analogen Modulator 31 oder dem digitalen Modulator 32 auf einen ausreichenden Pegel verstärkt wird, der genügt, um eine Funkübertragung durchzuführen. Das durch den Sender 3 erhaltene Sende- oder Übertragungssignal wird von der Antenne 5 zu einer Funkverbindung über den Duplexer 4 gespeist.
Die Empfangsleitung wird durch die Antenne 5, den Duplexer 4, einen analogen Empfänger 6, einen digitalen Empfänger 7, einen Basisbandprozessor (B.B-Prozessor) 8 und einen Kopfhörer 9 gebildet. Die Antenne 5 empfängt einen von der Basisstation 100 über eine Funkverbindung übertragenen modulierten Träger und speist dann das empfangene Signal, das durch diesen Empfangsbetrieb erhalten ist, zu dem analogen Empfänger 6 und dem digitalen Empfänger 7 über den Duplexer 4. Der analoge Empfänger 6 wird durch ein Filter und einen analogen Demodulator (obwohl nicht gezeigt) gebildet und FM-demoduliert ein empfangenes gegebenes Signal, um ein Sprachsignal und Steuerdaten zu reproduzieren. Der analoge Empfänger 6 speist das empfangene Signal und Steuerdaten, die reproduziert sind, zu dem B.B-Prozessor 8. Der B.B-Prozessor 8 speist das empfangene Signal und die Steuerdaten zu dem Kopfhörer 9 bzw. dem Controller 10.
Der digitale Empfänger 7 wird durch ein Filter und einen digitalen Demodulator (obwohl nicht gezeigt) gebildet und quadratur-amplituden-moduliert ein empfangenes gegebenes Signal, um ein codiertes Sprachsignal und codierte Steuerdaten wiederzugeben. Der analoge Empfänger 6 und der digitale Empfänger 7 werden alternativ durch den Controller 10 gemäß einem Kommunikationsmodus betrieben. Der Basisbandprozessor 8 decodiert das codierte Sprachsignal und die codierten Steuerdaten, die durch den digitalen Empfänger 7 wiedergegeben sind, um das Sprachsignal und Steuerdaten zu reproduzieren. Der Basisbandprozessor 8 speist dann das Sprachsignal und Steuerdaten zu dem Kopfhörer 9 bzw. dem Controller 10.
Der Controller 10 hat beispielsweise einen Mikrocomputer 9 als Hauptsteuerschaltung und zusätzlich zu einer allgemeinen Funkleitungsverbindungssteuerfunktion eine Funktion des Bestimmens und Befehlens der Betriebskennlinien des Leistungsverstärkers 33 abhängig davon, ob ein Kommunikationsmodus ein analoger Modus oder ein digitaler Modus ist.
Wie in Figur 2A gezeigt ist, wird der Leistungsverstärker 33 durch einen Mehrstufen-Verstärker mit einer Vielzahl von Transistorverstärkerschaltungen AMP1, AMP2, ..., AMPn gebildet. Figur 2B zeigt die Transistorverstärkerschaltung der letzten Stufe.
Gemäß der letztstufigen Transistorverstärkerschaltung in Figur 2B ist ein Eingangsanschluß IN, der mit dem Ausgangsanschluß einer vorhergehenden Transistorschaltung verbunden ist, an den Basisanschluß eines Transistors Tr über einen Koppelkondensator C1, einen Widerstand R1, einen Kondensator C2 und einen verteilten Induktor L1 angeschlossen, um eine Impedanzanpassung der vorhergehenden Transistorverstärkerschaltung bezüglich eines Kondensators C3 zu erhalten. Ein Punkt PA, der mit dem Koppelkondensator C1 und dem Widerstand P1 verbunden ist, ist über eine PIN-Diode D1 und einen Kondensator C9 geerdet. Eine Gleichstromvorspannung VB mit einem vorbestimmten Potential liegt an dem Punkt FA über einen durch den Controller 10 EIN/AUS-gesteuerten Schalter 20 und eine Drosselspule L6.
Ein Punkt PB, der mit dem Widerstand P1 und dem Kondensator C2 verbunden ist, ist über eine PIN-Diode D2 geerdet. Ein Punkt PC, der mit dem verteilten Induktor L1 und dem Transistor Tr verbunden ist, ist über den Kondensator C3 geerdet. Eine Spannung, die durch Teilen der Gleichstromvorspannung VB durch die Widerstände R2 und R3 erhalten ist, liegt an dem Punkt PC über einen konzentrierten Induktor, der durch eine Spule L2 und den Widerstand R3 gebildet ist.
Ein Punkt PD, der mit dem Widerstand R2 und dem Widerstand R3 verbunden ist, ist über eine Diode D4 zur Temperaturkompensation und einen Kondensator C4 zum Entfernen einer Wechselstromkomponente der Gleichstromvorspannung VB geerdet.
Eine Gleichstromvorspannung VC mit einem vorbestimmten Wert liegt an dem Kollektoranschluß des Transistors Tr über einen Induktor L3. Es sei darauf hingewiesen, daß ein Kondensator C5 ein Kondensator zum Entfernen einer Wechselstromkomponente aus der Gleichstromvorspannung VC ist. Der Kollektoranschluß des Transistors Tr ist über einen Kondensator C6 geerdet. Zusätzlich ist der Kollektoranschluß des Transistors Tr an einen Ausgangsanschluß OUT über einen Induktor L4, einen Kondensator C7 und einen Induktor L5 angeschlossen. Der Ausgangsanschluß OUT ist über einen Kondensator C8 geerdet. Der Kondensator C6, der Induktor L4, der Kondensator C7, der Induktor L5 und der Kondensator C8 bilden eine Schaltung zum Gewinnen einer Impedanzanpassung. Der Emitteranschluß des Transistors Tr ist geerdet.
Ein Betrieb des in der oben beschriebenen Weise angeordneten Mobilfunkgerätes wird unten gemäß einer Steuersequenz des Controllers 10 beschrieben.
Zunächst überwacht in einem Empfangsbereitschaftszustand der Controller 10 wiederholt, ob ein Sendebetrieb durchgeführt wird, wie dies in Schritten a und b von Figur 3 gezeigt ist, und ob Empfangssteuerdaten von der Basisstation 100 empfangen sind.
Wenn in diesem Zustand ein Benutzer einen (nicht gezeigten) Übertragungs oder Sendeschalter betätigt, um eine Sendeoperation durchzuführen, schreitet der Fluß des Controllers 10 vom Schritt a zum Schritt c fort. Im Schritt c bildet der Controller 10 Sendesteuerdaten einschließlich verschiedener Daten, wie beispielsweise der ID-Nummer eines zum Senden erforderlichen Senders, und der Controller 10 liefert diese Daten zu dem B.B-Prozessor 2. Die Sendesteuerdaten werden von der Antenne 5 zu der Basisstation 100 über den Empfänger 3 und den Duplexer 4 übertragen. Nachdem die Sendesteuerdaten übertragen sind, wartet der Controller 10 auf Antwortdaten von der Basisstation 10 in Schritt d.
Wenn die Antwortdaten von der Basisstation 100 übertragen sind, werden diese Antwortdaten durch die Antenne 5, den Duplexer 4 und den analogen Empfänger 6 oder den digitalen Empfänger 7 empfangen und zu dem Controller 10 gespeist. Zu dieser Zeit schreitet der Fluß des Controllers 10 von Schritt d zu Schritt f fort.
Wenn in einem Empfangsbereitschaftszustand Empfangssteuerdaten von der Basisstation 100 übertragen sind, empfängt der Controller 10 die Steuerdaten, und der Fluß des Controllers 10 schreitet von Schritt b zu Schritt e fort. In Schritt e bildet der Controller 10 Antwortdaten entsprechend den Empfangssteuerdaten und speist die Antwortdaten zu der Basisstation 100 über den Duplexer 4 und die Antenne 5. Danach schreitet der Fluß des Controllers 10 zu Schritt f fort.
In Schritt f wartet der Controller 10 auf Kommunikationskanalbezeichnungsdaten von der Basisstation 100. Wenn die Kommunikationskanalbezeichnungsdaten von der Basisstation 100 übertragen und durch das Mobilfunkgerät 200 empfangen sind, bestimmt der Controller 10 in Schritt g einen Modus eines bezeichneten Kommunikationskanales entsprechend den Kommunikationskanalbezeichnungsdaten. Wenn der Kommunikationskanal ein Digitalmoduskanal ist, schreitet der Fluß des Controllers 10 zu Schritt h fort. In Schritt h betreibt der Controller 10 den digitalen Modulator 32 und den digitalen Empfänger 7 und stoppt die Operationen des analogen Modulators 31 und des analogen Empfängers 6. Das heißt, der Controller 10 setzt das Mobilfunkgerät in einen digitalen Modus und schaltet den Schalter 20 (gewöhnlich in einen AUS-Zustand gesetzt) des Leistungsverstärkers 33 ein. Danach schreitet der Fluß des Controllers 10 zu Schritt i fort.
Wenn der Controller 10 in Schritt g bestimmt, daß der Kommunikationskanal in einen analogen Modus gesetzt ist, werden in einem Schritt j der analoge Modulator 31 und der analoge Empfänger 6 betrieben, und die Operationen des digitalen Modulators 32 und des digitalen Empfängers 7 werden gestoppt. Das heißt, der Controller 10 setzt das Mobilfunkgerät 200 in den analogen Modus. Zu dieser Zeit ist der Schalter 20 des Leistungsverstärkers 33 in einen AUS-Zustand gesetzt. Danach schreitet der Fluß des Controllers 10 zu einem Schritt i fort.
Nachdem das Mobilfunkgerät 200 in den digitalen Modus oder den analogen Modus gesetzt ist, führt in Schritt i der Controller 10 die übliche Sprechkommunikationskanalaufbausteuerung, wie beispielsweise eine Synchronisieroperation und eine Übungsoperation, durch.
Wenn der Sprachkommunikationskanal durch diese Steuerung aufgebaut ist, schreitet der Betrieb des Mobilfunkgerätes zu einem Sprachkommunikationssteuerung fort.
Wenn der Sprachkommunikationskanal aufgebaut ist, wird eine Sprachkommunikation zwischen dem Mobilfunkgerät 200 und einem gerufenen Anschluß durchgeführt, der mit dem Mobilfunkgerät 200 verbunden ist. Das heißt, eine durch einen Benutzer verbreitete Stimme wird in ein Sprachsignal durch das Mikrophon 1 umgesetzt und zu der Basisstation 100 über den Basisbandprozessor 2, den Sender 3, den Duplexer 4 und die Antenne 5 funkübertragen. Zusätzlich wird das Sprachsignal zu dem gerufenen Anschluß, der mit der Basisstation 100 verbunden ist, über eine Drahtleitung oder eine Funkleitung gespeist. Ein von dem gerufenen Anschluß ausgegebenes Sprachsignal wird von der Basisstation 100 funkübertragen.
In dem Mobilfunkgerät 200 wird das von der Basisstation 100 übertragene Signal durch den analogen Empfänger 6 oder den digitalen Empfänger 7 über die Antenne 5 und den Duplexer 4 empfangen. Der Empfänger 6 oder 7 demoduliert das empfangene Signal und reproduziert es in ein sprachsignal, das zu dem Basisbandprozessor 8 zu übertragen ist. Eine Stimme entsprechend dem reproduzierten Sprachsignal wird durch den Kopfhörer 9 ausgegeben.
In diesen Sprachkommunikationszustand werden Operationen der jeweiligen Teile der Übertragungsleitung weiter beschrieben. Ein Sprachsignal, das von dem Mikrophon 1 ausgegeben ist, wird in den Basisbandprozessor 2 eingespeist. Der Basisbandprozessor 2 führt ein Codieren oder dergleichen des eingespeisten Sprachsignales durch, um ein Moduliersignal zu bilden, und speist es zu dem analogen Modulator 31 oder dem digitalen Modulator 32. Der analoge Modulator 31 oder der digitale Modulator 32 ist in einen EIN-Zustand gemäß einem Kommunikationsmodus eines bezeichneten Kommunikationskanales gesetzt. Wenn daher dieser Kommunikationsmodus ein analoger Modus ist, wird ein durch FM-Modulieren eines Trägers durch das Moduliersignal in dem analogen Modulator 31 erhaltenes Signal in den Leistungsverstärker 33 eingespeist. In einem digitalen Modus wird ein durch Quadratur-Amplitudenmodulieren eines Trägers durch das Moduliersignal in dem digitalen Modulator 32 erhaltenes Signal in den Leistungsverstärker 33 eingespeist.
Der Leistungsverstärker 33 liefert ein Sprachsignal mit einem Pegel, der höher ist als derjenige eines Eingangssignales, durch den Ausgangsanschluß OUT durch den Verstärkungsbetrieb des Transistors Tr gemäß dem Eingangssignal, das in den Eingangsanschluß IN eingespeist ist. Wenn zu dieser Zeit ein digitaler Modus verwendet wird, das heißt, wenn das Eingangssignal ein quadratur-amplituden-moduliertes Signal ist, wie dies oben beschrieben ist, so wird der Schalter 20 durch den Controller 10 eingeschaltet. Daher wird die Gleichstromvorspannung VB dem Eingangssignal überlagert, und der Leistungsverstärker 33 führt eine Klasse-A-Verstärkung oder eine Klasse-AB-Verstärkung (bestimmt durch den Pegel der Gleichstromvorspannung VB) durch, wie dies in Figur 4 gezeigt ist, das heißt der Leistungsverstärker 33 wird als ein Linearverstärker betrieben. Bei dieser Linearverstärkung hat das Eingangssignal einen ausreichenden Pegel und kann verzerrt sein. Da jedoch die Gleichstromvorspannung VB an den PIN-Dioden D1 und D2 liegt, haben die PIN-Dioden D1 und D2 eine relativ niedrige Widerstandskomponente, und das Eingangssignal ist relativ stark gedämpft, um den Signalpegel zu vermindern. Daher ist das Eingangssignal nicht verzerrt.
Wenn ein analoger Modus verwendet wird, das heißt, wenn ein Eingangssignal FM-moduliert ist, wie dies oben beschrieben ist, so wird der Schalter 20 durch den Controller 10 ausgeschaltet. Daher wird die Gleichstromvorspannung VB nicht dem Eingangssignal überlagert, und der Leistungsverstärker 33 führt eine Klasse-C-Verstärkung durch, wie dies in Figur 5 gezeigt ist, das heißt der Leistungsverstärker 33 wird als ein Sättigungsverstärker betrieben. Da zu dieser Zeit die Gleichstromvorspannung VB nicht an den PIN-Dioden D1 und D2 liegt, haben die PIN-Dioden D1 und D2 eine relativ hohe Widerstandskomponente, und ein kleiner Betrag einer Sättigung tritt in dem Eingangssignal durch die PIN-Dioden D1 und D2 auf. Daher wird das Signal mit einem ausreichenden Pegel in den Transistor Tr eingespeist. Somit bilden die PIN-Dioden D1 und D2 ein Dämpfungsglied zum Dämpfen eines Eingangssignales in einen Dämp fungsbetrag entsprechend dem Pegel (in diesem Fall EIN/AUS) einer Gleichstromvorspannung, die dem Eingangssignal überlagert ist.
Ein Sende- oder Übertragungssignal, das durch Durchführen einer Verstärkung in dem Leistungsverstärker 33 erhalten ist, wird von der Antenne 5 über den Duplexer 4 funkübertragen.
Wie oben beschrieben ist, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Leistungsverstärker 33 als ein Linearverstärker in einem digitalen Modus betrieben werden, und der Leistungsverstärker 33 kann als ein gesättigter Verstärker in einem analogen Modus betrieben werden. Daher kann durch Verwenden des Leistungsverstärkers 33 mit einer einfachen Anordnung ein quadratur-amplituden-moduliertes Signal ohne Verzerrung in dem digitalen Modus verstärkt werden, und ein FM-moduliertes Signal kann mit einer Wirksamkeit hoher beigefügter Leistung im analogen Modus verstärkt werden. Das heißt, das quadratur-amplituden-modulierte Signal und das FM-modulierte Signal können beide vorzugsweise verstärkt werden, ohne eine Steigerung in der Anzahl der Schaltungen, eine Zunahme in den Abmessungen und eine Steigerung in den Kosten, die durch Beifügen einer Kompensationsschaltung und dergleichen verursacht sind, hervorzurufen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Vorspannung der letztstufigen Transistorverstärkerschaltung des Leistungsverstärkers 33 geschaltet. Die geschaltete Vorspannung ist nicht auf die Vorspannung der letztstufigen Transistorverstärkerschaltung begrenzt, und eine Vorspannungsschaltanordnung kann in der Transistorverstärkerschaltung vor der letzten Stufe angeordnet werden.
Figur 6 zeigt eine Schaltung eines Hochfrequenz- Leistungsverstärkers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Gemäß dieser Schaltung wird ein Leistungsverstärker durch Dreistufen-Transistorverstärkerschaltungen 41, 42 und 43 gebildet. Die Transistorverstärkerschaltungen 41 und 42 der erstens und zweiten Stufe arbeiten als Linearverstärker zum Durchführen einer Klasse-AB-Verstärkung, und die letztstufige Transistorverstärkerschaltung 43 arbeitet als ein Linearverstärker oder ein gesättigter Verstärker zum Durchführen einer Klasse-C-Verstärkung gemäß einer Ein- oder Aus- Operation des Schalters 20. Das heißt, wenn der Schalter 20 ausgeschaltet ist, arbeitet die Transistorverstärkerschaltung 43 der letzten Stufe als ein Linearverstärker. Wenn der Schalter 20 eingeschaltet wird, liegt die Vorspannung VB an der Basis des Transistors Tr über den Schalter 20, den Widerstand R3 und den Induktor L2, so daß die Verstärkerschaltung 43 als ein gesättigter Verstärker arbeitet.
Wenn der obige Leistungsverstärker als ein Modul aufgebaut ist, wird, um zu wissen, ob der Leistungsverstärkermodul richtig arbeitet oder nicht, die folgende Prüfung durchgeführt.
Ein Eingangssignal wird zum Eingangsanschluß IN des in Figur 7 gezeigten Leistungsverstärkermodus gespeist, und der Pegel des Eingangssignales wird verändert. Zu dieser Zeit wird ein von dem Ausgangsanschluß OUT des Leistungsverstärkermoduls ausgegebenes Ausgangssignal gemessen. Wenn sich das Ausgangssignal linear bezüglich einer Änderung im Eingangssignal verändert, wie dies durch eine Linie a von Figur 8 angezeigt ist, so arbeitet der Leistungsverstärkermodul als ein Linearverstärker. Wenn sich das Ausgangssignal verändert, um steil von einem gegebenen Wert des Eingangssignales anzusteigen und gesättigt zu sein, wie dies durch eine Kurve b von Figur 8 angezeigt ist, so arbeitet der Leistungsverstärkermodul als ein gesättigter Verstärker. Der Linearbetrieb und der Sättigungsbetrieb werden durch Schalten eines zu einem Steueranschluß gespeisten Schaltsignales nach "H" oder "L" geschaltet.
Obwohl in dem obigen Ausführungsbeispiel ein Leistungsverstärker auf ein Mobilfunkgerät angewandt ist, kann der erfindungsgemäße Leistungsverstärker auf andere Geräte als das Mobilfunkgerät angewandt werden.
In dem obigen Ausführungsbeispiel sind die PIN-Dioden D1 und D2 auf eine Dämpfungsschaltung angewandt, auch ein anderes Schaltungselement, wie beispielsweise ein veränderlicher Widerstand, kann auf die Dämpfungsschaltung angewandt werden. Obwohl in dem obigen Ausführungsbeispiel ein Eingangssignal durch eine Dämpfungsschaltung aus den PIN-Dioden D1 und D2 in einem Linearbetrieb gedämpft wird, kann zusätzlich die Dämpfungsschaltung abhängig von dem Pegel des Eingangssignales weggelassen werden.

Claims

1. Leistungsverstärker mit:

einer Verstärkungsschaltungseinrichtung (33) zum wahlweisen Sättigungsverstärken und Linearverstärken eines Eingangssignales, und

einer Einrichtung (10, 20) zum Schalten der Verstärkungsschaltungseinrichtung, um wahlweise eine Sättungsverstärkung und eine Linearverstärkung gemäß einer Vielzahl von Betriebsmoden durchzuführen,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Leistungsverstärker in einem Mobilfunkgerät verwendet wird, das wahlweise in einem analogen Modus und einem digitalen Modus betrieben ist, um selektiv eine Sättigungsverstärkung durchzuführen, wenn das Mobilfunkgerät in dem analogen Modus arbeitet, oder um eine Linearverstärkung durchzuführen, wenn das Mobilfunkgerät in dem digitalen Modus arbeitet.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschaltungseinrichtung durch eine Vielzahl von Transistorschaltungen (AMP1, AMP2, ..., AMPn, 41-43) einschließlich einer letztstufigen Transistorschaltung (AMPN-43) gebildet ist, wobei letztstufige Transistorschaltung einen Transistor (Tr) hat, der eine Basis aufweist, die mit der Schalteinrichtung (20) verbunden ist, und daß die Schalteinrichtung eine Einrichtung (20) ist, um wahlweise eine Vorspannung an die Basis des Transistors gemäß den Operationsmoden zu legen.

3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschaltungseinrichtung eine Signaldämpfungseinrichtung (D1, D2) umfaßt, um das Eingangssignal zu dämpfen und um eine Signaldämpfungsgröße des Dämpfungssignales gemäß den Operationsmoden zu verändern.

4. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschaltungseinrichtung eine Signaldämpfungseinrichtung (D1, D2) umfaßt, um das Eingangssignal zu dämpfen und um die Signaldämpfungsgrößen so einzustellen, daß eine Signaldämpfungsgröße der Sättigungsverstärkung kleiner ist als diejenige der Linearverstärkung.

5. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschaltungseinrichtung durch eine Vielzahl von Transistorschaltungen (AMP1, AMP2, ..., AMPn, 41-43) zum Verstärken des Eingangssignales gebildet ist, und daß die Schalteinrichtung durch eine Einrichtung (20) zum Anlegen einer Basisvorspannung (VB) an wenigstens eine der Transistorschaltungen gebildet ist.

6. Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine Einrichtung (20) zum Anlegen der Basisvorspannung an wenigstens eine der Transistorschaltungen umfaßt.

7. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschaltungseinrichtung eine Dämpfungseinrichtung (D1, D2) zum Dämpfen des Eingangssignales und einen Transistor (Tr) aufweist, dessen Basis mit der Schalteinrichtung (20) verbunden ist, um das durch die Dämpfungseinrichtung eingespeiste Eingangssignal zu empfangen, und daß die Schalteinrichtung eine Schalteinrichtung (20) aufweist, die mit einer Vorspannungsquelle verbunden und in einem digitalen Modus geschlossen ist, um eine Vorspannung an die Basis des Transistors (Tr) zu legen.

8. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem:

der Sender einen analogen Modulator (31) zum Modulieren eines analogen Eingangssignales, einen digitalen Modulator (32) zum Modulieren eines digitalen Eingangssignales und einen Leistungsverstärker (33) zum Sättigungsverstärken eines analog-modulierten Trägers und zum Linearverstärken eines digital-modulierten Trägers aufweist, und das Mobilfunkgerät einen Empfänger (6, 7) umfaßt, um ein Sendesignal von einer Basisstation zu empfangen.