JP2003510874A - 増幅の自動適合バイアスを備えた変調無線信号送信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、離散的複数の振幅レベルに応じる変調無線信号（ＳＭＳ）送信器に関するものであり、該送信器において、少なくとも各出力パワー・トランジスタ（６）で、その端子のうちの少なくとも一つに、デジタル制御信号（１）に基づき、分析手段（１１）によって生成した選択信号（ＳＳ）の瞬時値で表される振幅レベルに適合したバイアス電圧レベルを受けるものである。このようにして電力消費を最適化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、出力変調信号と呼ばれる無線信号の送信器に関するものであり、こ
の無線信号は少なくともその振幅が、デジタル制御信号に基づき、離散的複数の
別々の所定振幅レベルによって変調され、この送信器は以下によって構成される
。 −デジタル制御信号を、入力変調信号と呼ばれる変調信号に変換するように適合
させた変調手段 −少なくともパワー・トランジスタを一つ備え、その内の少なくとも一つの出力
パワー・トランジスタが出力変調信号を発信するソリッドステートパワー増幅手
段 −少なくとも一つの電圧源を備え、増幅手段の各パワー・トランジスタをバイア
スさせるように適合させたバイアス手段

【０００２】 変調無線信号送信器は古くから知られており、極めて多種多様である。その変
調は、位相の変調及び／又は振幅の変調及び／又は周波数の変調である可能性が
ある。振幅変調の場合、そして位相変調の場合もそうであるが、入力として受け
る変調信号とパワー増幅手段の出力から発信された信号は、恒常的に離散的な方
法で変化する振幅を呈する。すなわち、別々の振幅レベルにある、複数の所定の
離散的な値から、一つの値をとることができるということである。

【０００３】 この事実からすると、飽和を防止し、様々な出力パワーを良好な線形性で発生
させるためには、増幅手段を大きめにすること、そして、入力に関して大きなゆ
とりを持たせてパワー・トランジスタをバイアスさせなければならない。しかし
ながら、一つの固定のバイアスについて、パワー・トランジスタの効率は、トラ
ンジスタの入力信号と出力信号の振幅のように、変化することは明らかである。
したがって、最も微弱な信号の振幅レベルについては、トランジスタの効率は相
当に低下する。ところで、このような効率の低下はすべての用途において非常に
有害であり、該用途とは、送信器に供給するための電力エネルギー源が必ずしも
無尽蔵ではなく、特に蓄電池や乾電池からなる場合、さらに一般的には、その電
力エネルギーが高価である場合などである。

【０００４】 それゆえ、それらの用途において、Ｍ−ＱＡＭからＭ状態への振幅の変調のよ
うな変調を用いることは、このような変調が得る大きな利点（特に同一のビット
・リズムにおいてスペクトルが余りかさばらないなど）にもかかわらず、今日ま
で断念されている。それは特に、人工衛星のような宇宙空間のシステムに搭載さ
せる場合、さらに具体的には、超小型衛星に該当し、ここではエネルギーと費用
の節約並びに簡便かつ迅速に製造できるようにするという問題が決定的に重大で
ある。それは携帯型無線通信装置にも言えることである。

【０００５】 この問題は、一般的には、増幅手段の各パワー・トランジスタに関問題が、よ
り具体的には、少なくとも（単数または複数の）出力パワー・トランジスタに関
わり、該出力パワー・トランジスタの働きが、送信器全体の電力消費量の大部分
を決定するのである。実際に、振幅のいくつもの段階において、電力消費量は、
出力信号を発信する出力段階でもっとも大きいということが分かっている。

【０００６】 この問題を克服するために、包絡線の除去／復元技術（ＥＥＲ）と呼ばれるも
のが提案されたが、該技術では、変調器から発せられた変調信号の包絡線を検知
し、振幅制限器を用いてその変調信号の包絡線を除去し、出力パワー・トランジ
スタを強力な入力パワーで飽和させ、バイアス用には、高周波（変調信号の包路
線の周波数を大きく上回る手前のスイッチング周波）のスイッチングＰＷＭ（「
パルス巾変調」）コンバータを用いるもので、該バイアスは予め検知された包絡
線に沿って行われ、その結果、このコンバータが供給するバイアスの変化によっ
て出力パワー・トランジスタの出力で変調された信号の上に包絡線を復元するこ
とが可能になる。しかしながら、この技術は、スイッチング周波数の値によって
制限され、それゆえ非常に周波数の高い包絡線、特に伝送速度の大きなデジタル
・データ（典型的には宇宙空間のシステムで、特に衛星・地上間のシステムの間
での毎秒数メガビットあるいは数十メガビット）の伝送分野の応用することは困
難である。さらに、包絡線検知器、制限器及びコンバータの製作は、特に変調信
号にマイクロ波の搬送波がある伝送速度の大きな伝送分野では、比較的複雑であ
る。

【０００７】 とりわけ、マイクロ波信号の複合包絡線が値０の両側を通過する場合には、実
信号の包絡線が尖点を呈するため、このＥＥＲ技術によって、電圧の突発的変化
が誘発され、その際のスペクトル組成の周波数は極めて高いものになることは注
目すべきである。その上、このＥＥＲ技術は、システムの優れた全体的線形性を
必要とし、このシステムは信号の包絡線の動態全域にわたる増幅手段とバイアス
コンバータによって形成されている。

【０００８】 同様に文献、"MICROWAVE POWER AMPLIFIER EFFICIENCY IMPROVEMENT WITH A 1
0MHz HBT DC-DC CONVERTER" Gary Hanington et al, International Microwave
Symposium, Baltimore, 1998 IEEE MTT-S Digest WE2C-6 p. 589-592（１９９
８年、バルチモアで開催された、国際マイクロ波シンポジウムで、ゲイリー・ハ
ニントンが発表した「１０ＭＨｚＤＣ−ＤＣコンバータを用いたマイクロ波電力
増幅器の効率の改良」の予稿論文、ＩＥＥＥ学会、ＭＴＴ−Ｓ要約、ＷＥ２Ｃ−
６、５８９頁〜５９２頁）は、増幅器の入力変調信号のパワーを結合器ＲＦと包
絡線検知器で検知すること、そして、スイッチングＰＷＭコンバータが供給する
パワー増幅段階のバイアス電圧値の操作を行うことを教示している。そこでもま
た、この解決法には周波数の制限（１０ＭＨｚと２０ＭＨｚの間のスイッチング
周波数については、変調信号は２ＭＨｚを越えない変化スペクトルを一つ持ちう
る）がある。さらに、特に変調信号の搬送波がマイクロ波である場合には、それ
を製作するのは、比較的煩雑である。実際、マイクロ波信号が通り抜ける回路は
、開発するのに複雑、高価、また繊細であることが知られている。さらに、入力
変調信号に混入したすべてのエラーもしくはノイズは、コンバータの上で、そし
て、パワー・トランジスタのバイアスの上で反響することである。したがって、
この解決法はエラーやノイズを増幅する傾向があり、あまり精密ではない機能を
示す。

【０００９】 そこで、本発明は、これらの不都合のすべてを克服することを目指すものであ
り、本発明の提案する前述のような送信器を提案し、該送信器では少なくとも単
数または複数の出力パワー・トランジスタ、特にすべてのパワー・トランジスタ
が、最適化された効率を維持し、つまり、入力信号の振幅の微弱なレベルのもの
も含めて、可能な限り、恒常的に良好状態を保ち、しかもその上に、単純で製作
費用もかからず、マイクロ波の分野も含めた、すべての信号搬送波周波数の分野
と、伝送速度の大きな伝送も含めた、信号変化周波数のすべての分野に容易に応
用できる。

【００１０】 そこで、本発明は、Ｍ状態で積分するＭ−ＱＡＭタイプの振幅の変調のような
変調を活用できるようにすることを目指し、ここではＭは２の累乗であり、増幅
手段の入力において変調された信号を発生させる。該信号の振幅は複数の離散的
振幅レベルに従って変化し、その変化の際に、入力変調信号の振幅が少なくとも
ほとんど一定に保たれる他の変調タイプと比較して、送信器の電力消費がほとん
ど負担にならず、しかも、単純かつ経済的で、マイクロ波搬送波周波数及び／ま
たは伝送速度の大きな伝送も含めた、すべての周波数の領域に応用可能である。

【００１１】 本発明は特に、スイッチング周波数の高いＰＷＭスイッチングコンバータを使
う必要のない送信器を提案し、実際、該送信器は周波数、またはスイッチング技
術にいかなる制約も課されず、またそのような技術を使用することもなしに、パ
ワー・トランジスタのバイアスを確実に行える。

【００１２】 本発明が提案しようとする送信器はまた、変調信号が通り抜け、搬送波を伝送
しまたはその周波数と適合性をもたなければならない回路の数が、出来るだけ少
なくなっている。特に、本発明は送信器のマイクロ波回路の数を最小限にするこ
とを目指している。

【００１３】 本発明が提案しようとする送信器はまた、働きに精度と信頼性があるものであ
り、つまり、エラーのない振幅レベルの出力変調信号を供給する送信器である。

【００１４】 本発明が提案しようとする送信器はまた、特に宇宙空間における伝送に適合し
たものであり、人工衛星、特に地球上マイクロ衛星に代表される人工宇宙飛行物
体に好適に、単純かつ経済的な方法で、搭載組み込み可能である。

【００１５】 そうするために、本発明は上述のような送信器を対象とし、バイアス手段が、
増幅手段の出力の各パワー・トランジスタの少なくともひとつのバイアス端子に
つき、所定の離散的複数の別々のレベルのバイアス電圧を発生させることができ
、各レベルのバイアス電圧が前記出力変調信号の振幅レベルの少なくとも一つに
関連づけられ、適合させられていることを特徴としており、また以下を含むこと
を特徴とする。 −分析手段と呼ばれる手段であり、この手段がデジタル制御信号の瞬時値からリ
アルタイムで選択信号と呼ばれる信号を生成するよう適合し、この選択信号の瞬
時値が、デジタル制御信号の瞬時値に対応して発する、出力変調信号がとる瞬時
増幅レベルを表しており、選択信号の瞬時値は、出力変調信号の変調レベルに対
応する複数の離散的な値にしたがって、デジタル制御信号とともに変化する、分
析手段 −転流手段であって、選択信号を受けて、各瞬時において前記バイアス端子上で
、バイアス手段によって発せられるバイアス電圧を選択し印加するために適合さ
せられており、該バイアス電圧の値が選択信号の瞬時値によって表される変調レ
ベルに関連付けられ、適合させられたバイアス電圧レベルと等しい、転流手段

【００１６】 それゆえ、本発明の送信器は、極めて単純かつ経済的な方法で製作することが
でき、特にいかなる複雑なコンバータも必要とせず、しかもパワー・トランジス
タのバイアスについての性能が高い。本発明の送信器はまた、搬送波が通過する
ような、または搬送波の周波数に適合するようないかなる追加的な回路も必要と
しない。特に、搬送波信号がマイクロ波の領域にある場合、いかなるマイクロ波
回路も必要としない。本発明の送信器には、実際のところ、デジタル制御信号分
析手段と、出力変調信号の振幅変化リズムにより操作された転流手段しか含んで
いない。

【００１７】 特に、各出力パワー・トランジスタのバイアス電圧をリアルタイムで適合させる
ために実行される検出は、アナログ信号の上に、または先行技術で知られた変調
のレベルで干渉するものではないため、比較的複雑な包路線の検出が必要とされ
ていたということに注目するべきである。逆に、この検出はデジタル制御信号（
基礎帯域）の瞬時値に基づく分析手段によって、特に論理回路による、振幅レベ
ルの決定によってなされ、該振幅レベルは、送信器によって実現される変調に従
い、出力変調信号がこのデジタル値をコード化するために示すべきものであり、
他方では、該送信器の特徴と論理は分かっている。このように、振幅レベルの瞬
時値は一連の送信（変調、デジタル／アナログ変換、パワー増幅）によって既に
決定されているが、本発明では、選択信号の生成のためにはこの決定（ＥＥＲ技
術や上述の文献に反して）ではなく、補足的な独自の分析手段を用い、該分析手
段はデジタル制御信号（基礎帯域）に基づき、これらのデジタル制御信号に対応
する振幅レベルを決定および／または計算を並列的に行う。

【００１８】 バイアス手段、分析手段、そして転流手段により実現される適合手段は、出力
変調信号がとる筈の瞬時値に従って、パワー増幅手段の各出力パワー・トランジ
スタの少なくとも一つの端子につき、バイアス手段が発するバイアス電圧をリア
ルタイムで適合させる手段である。そして、この適合は、変調回路から出る変調
信号の包絡線ではなく、送信すべき（基礎帯域）制御デジタル信号に基づいて行
われる。このようにして、余分な高周波回路を必要とせず、単純で信頼性の高い
バイアス手段を用いることで、より精度が高く信頼性のある適合化が得られる。

【００１９】 増幅手段のバイアスの操作はデジタル信号に基づいて行われるので、変調によ
るエラーやノイズがパワー・トランジスタの働きに反映されず、さらに高い信頼
性と精度が得られる。

【００２０】 さらに、本発明の送信器においては、離散的複数のレベルの電圧（つまり１よ
りも大きい整数のレベルの電圧）を発するバイアス手段は、先行技術のものより
も、単純で経済的で信頼性も高くなっており、先行技術においては、ＰＷＭコン
バータを使う必要があったが、そのスイッチング周波数と特性を連続的な変化が
可能な電圧を供給することができるように適合させなければならなかった。事実
、常に同一レベルの電圧を供給するバイアス手段のスイッチング周波数、特徴及
び性能は、変調信号の振幅の変化に全く影響を受けないことは注目すべきである
。それゆえ、本発明において変調振幅レベルの決定に一定の冗長性が想定されて
いるのは、この冗長性は送信器をより複雑にするものではなく、それとは逆に実
際には、マイクロ波の分野も含めて大幅な単純化と性能の向上を導き出すという
ことである。

【００２１】 本発明において好ましくは、分析手段は論理電子回路で構成され、この回路は
デジタル制御信号の瞬時デジタル値に基いて、前記瞬時振幅レベルを決定するた
め、そしてこの瞬時振幅レベルを表す選択信号を生成するために適合している。
論理回路は、使用する変調に応じて、デジタル制御信号の各ビット列に対応する
出力変調信号の振幅レベルを決定するように適合させられる。それゆえ、単純で
信頼性のある組み合わせ論理が重要であり、該論理の結果は、アナログ回路やマ
イクロ波回路のエラーやノイズに左右されない。

【００２２】 好ましくは、本発明は、変調回路を含む上述のような送信器に関するものであ
り、その変調回路は所定の別々の離散的複数の振幅レベルに応じて、デジタル制
御信号を変調アナログ信号に、少なくとも振幅に変換するために適合しており、
分析手段は、変調回路の発する信号の瞬時振幅レベルを表す瞬時値をもつ選択信
号を、デジタル制御信号に基づき、生成し発生させるために適合していることを
特徴とする。

【００２３】 特に、振幅の変調は、パワー増幅手段やバイアス手段とは別の独自の回路によ
って行えるようにするのが好ましい。

【００２４】 その変形として、振幅の変調の一部または全部は、バイアス電圧の変化を利用
して、パワー増幅トランジスタによって行うこともできる。その場合には、変調
回路は位相の変調（「ＰＳＫ」という）しか行えないようにしてもよい。振幅の
変調における増幅手段の影響は、パワー・トランジスタの接続方法、動作の級、
そして、その様々な端子をバイアス手段に基づいてバイアスするやり方によって
左右される。

【００２５】 例えば、パワー・トランジスタのバイアスの変化が出力変調信号の振幅に及ぼ
す、あらゆる影響を避けるためには、転流手段を用いて、各トランジスタ（例え
ばドレインのバイアス電圧とソースを共有する電界効果トランジスタ用ゲートの
バイアス電圧）の二つの端子のバイアス電圧を同時に変化させる。トランジスタ
の動作の級を、例えば電界効果トランジスタ用にＢ級というように、適切に選択
することによって、この二重の変化を少なくとも部分的にもたらすことができる
。逆に、バイアス電圧が変化する端子が一つだけである場合は、パワー・トラン
ジスタが出力変調信号の振幅変調を引き起こす頻度は（Ｂ級を除いて）もっとも
高くなる。

【００２６】 本発明において好ましくは、変調手段は、Ｍが２の累乗であり、Ｍ状態で積分
するＭ−ＱＡＭ振幅変調手段である。振幅レベルの数は、複合面においてアドレ
スを指定される、変調状態の数と等しくはないということは注目すべきである。
例えは、変調１６─ＱＡＭについては、変調信号には振幅レベルが三つしかない
。

【００２７】 本発明において好ましくは、前記離散的複数のバイアス電圧レベルには、出力
変調信号の前記離散的複数の振幅レベルの振幅レベル数に等しいＮ＞１の整数の
バイアス電圧レベルがあって、各バイアス電圧レベルは唯一の振幅レベルに関連
づけられ、適合させられている。その変形においては、例えば振幅レベルをいく
つもの隣接するレベルのグループにまとめることができる場合には、同一のバイ
アス電圧レベルを複数の振幅レベルに関連づけ、適合させることができる。

【００２８】 本発明において好ましくは、バイアス電圧の各レベルは、このバイアス電圧レ
ベルでバイアスされる各出力パワー・トランジスタの効率が、そこから発せられ
るＳＭＳ出力変調信号の振幅レベルに対して最適となるように、適合させられる
。さらに詳細には、本発明において好ましくは、バイアス電圧の各レベルは、こ
のバイアス電圧レベルでバイアスされる各出力パワー・トランジスタが出力パワ
ーを発し、該出力パワーがそこから発せられる出力変調信号の振幅レベルに対し
て飽和開始の出力程度であるように、適合させられる。本発明の送信器は好まし
くは、増幅手段の各出力パワー・トランジスタが、そのゲートの上で入力変調信
号を受けて、そのドレインの上で出力変調信号を発信する電界効果トランジスタ
であること、バイアス手段は、ドレインバイアスの離散的複数の電圧ＶＤを発生
させるために適合していること、そして転流手段は、各パワー・トランジスタの
ドレインバイアス電圧ＶＤの値を選択信号の値に応じて操作するために適合され
ていることを特徴とする。

【００２９】 さらに、本発明において好ましくは、バイアス手段も複数の離散的な、ゲート
のバイアス電圧ＶＧレベルを発生させることができるように適合されており、そ
して、転流手段は、各パワー・トランジスタのゲートバイアス電圧ＶＧの値を、
選択信号の値に応じて操作するために適合されている。そのようにして、振幅で
のトランジスタのゲインは、ドレインのバイアス電圧の変化に関わらず、少なく
ともほぼ一定に維持されうる。事実、ゲートバイアス電圧ＶＧにより、ドレイン
中の電流の平均的な強度を操作することができることがわかっている。その変形
として、入力変調信号に基づき、同一の効果を、少なくとも部分的には自動的に
得ることができ、この場合、パワー・トランジスタは動作の級に位置付けられ、
その級は例えばＢ級のように、ゲインの自動調整を可能にする。いずれにしても
、本発明により、ドレインのバイアス電圧とドレイン中の平均的電流強度を変化
させることができ、このドレインによって、最も微弱なレベルも含めて、各振幅
レベルについて最適の効率を得ることができる。

【００３０】 増幅手段に複数のパワー・トランジスタがある場合、本発明において好ましく
は、転流手段は選択信号の値に従って、各トランジスタの所定の状態における少
なくとも一つの端子（類似の方法で接続されたすべてのトランジスタと同一）の
バイアス電圧値の操作を行うために適合している。例えば、ソースを共通接続さ
れたトランジスタすべてのドレインのバイアス電圧の操作を行う。

【００３１】 同様に、増幅手段に複数の段階がある場合、本発明において好ましくは、各段
階の各パワー・トランジスタは選択信号によって操作される。しかし、送信器の
効率は特に出力の段階の効率に左右されることがわかっている。それゆえ、本発
明の変形例においては、転流手段は増幅手段の出力段階の各パワー・トランジス
タの操作のみを行うために適合していると想定できる。

【００３２】 そのような送信器には数多くの応用が考えられ、適応する周波帯も数多く考え
られる。にもかかわらず好ましくは、それは、マイクロ波の分野において一つの
搬送波付きの信号の送信に適合しており、毎秒１メガビットから１００メガビッ
トの伝送速度でデジタル・データを伝送するための適合している。

【００３３】 本発明が対象とする送信器はまた、前述し、または後述する特徴の全部または
一部を組み合わせたことを特徴とするものでもある。

【００３４】 本発明の他の目的、特徴、そして利点は、実施例を示す添付図面を参照しつつ
以下の説明を読むことにより明らかとなる。 −図１は本発明の送信器全体の概念図であり、 −図２は１６状態の振幅の変調に対応する複素数平面における配置の一例を示す
線図であり、 −図３は出力パワー曲線と、ソースを共通接続された電界効果パワー・トランジ
スタのドレインバイアス電圧ＶＤに応じて付加された効率との変化を示す線図で
あり、 −図４は本発明による送信器の一実施例の概念図である。

【００３５】 図１に概略を示された本発明の送信器はデジタル制御信号１と呼ばれるデジタ
ル・データを受けて、図示された例においてＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４の四つのビ
ットを送信するものである。デジタル制御信号１は、デジタル／アナログ・コン
バータ２に供給されて、そのコンバータ２が二つのアナログ信号Ｉ、Ｑを積分で
発信し、それが今度は、変調回路３に供給される。その変調回路３の出力が、発
振器４が変調回路３に発信する搬送波の上で変調された入力変調信号ＳＭＥと呼
ばれる信号を発生させる。入力変調信号ＳＭＥはパワー・トランジスタ６を少な
くとも一つ備えたパワー増幅器５に供給される。その出力パワー・トランジスタ
の少なくとも一つが、送信アンテナ（図示されていない）に供給される出力変調
信号ＳＭＳを発生させる。

【００３６】 増幅手段５の各パワー・トランジスタ６をバイアスするのはバイアス手段７で
あり、そのバイアス手段７が電界効果パワー・トランジスタ６のドレイン電圧Ｖ
Ｄとゲート電圧ＶＧを供給する。これらのバイアス手段７には、例えば人工衛星
に搭載された安定化されていない母線であったり、蓄電池であったり、または乾
電池であったりする連続電圧源８と、ドレインバイアス電圧及び／またはグリッ
トバイアス電圧用の別々の離散的複数のレベルのバイアス電圧を発生させること
ができるように適合したＰＷＭスイッチングコンバータ手段９と、コンバータ手
段９から出るバイアス電圧をバイアスする各端子の上に各瞬時に印加するに適合
した転流手段１０がある。論理分析手段１１は、デジタル制御信号１を採取する
もので、デジタル制御信号の瞬時値に基づき、このデジタル制御信号１の瞬時値
に対応して送信すべき出力変調信号ＳＭＳがとる筈の瞬時振幅レベルを表す瞬時
値をもつ選択信号ＳＳを、リアルタイムで生成するに適合している。

【００３７】 図２の例においては、変調回路３は、１６ＱＡＭと呼ばれる変調器であり、１
６状態の振幅の変調を行う。図２に見られるように、信号の振幅はＡ１，Ａ２，
Ａ３の三つの別々の値をとりうる。それゆえ、デジタル制御信号１の四つのビッ
トＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４がとる値に応じて、そして、コンバータ２から出る信
号Ｉ及びＱの値に応じて、論理的手段で、出力変調信号ＳＭＳがとる筈のレベル
Ａ１，Ａ２，Ａ３がどのようなものかを決定することができる。この組み合わせ
論理計算を行うのは分析論理回路１１であり、そこから発せられる選択信号ＳＳ
は三つの制御ビットＢ１，Ｂ２，Ｂ３で形成されているが、そのそれぞれが、振
幅レベルＡ１，Ａ２，Ａ３のそれぞれに対応している。各瞬時において、制御ビ
ットＢ１，Ｂ２，Ｂ３のうちのただ一つが１に等しく、その結果、選択信号ＳＳ
は、出力変調信号ＳＭＳの振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３のレベルを表している。この選
択信号ＳＳが転流手段１０に供給される。

【００３８】 図４は、増幅手段５にドレインバイアス電圧ＶＤを送ることのできる回路をさ
らに詳細に示すものである。コンバータ手段９は、コンバータ手段によって調節
され、出力変調信号ＳＭＳの振幅レベルＡ１，Ａ２，Ａ３に対応する、三つの別
々のバイアス電圧ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３を供給するに適合している。これらの
バイアス電圧の値は、パワー・トランジスタ６が、そのトランジスタがゲート上
に受ける入力パワーＰｅに応じて、効率が最高になるように適合した動作をする
ように決定することができる。この実施例においては、入力変調信号の振幅を変
調するのは変調回路３であり、それゆえ、出力変調信号ＳＭＳの三つの振幅レベ
ルＡ１，Ａ２，Ａ３に対応する、別々の三つの振幅レベルもある。

【００３９】 図３に示された様々な曲線は、様々なバイアス電圧ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３に
ついての、出力の電界効果パワー・トランジスタの入力パワーＰｅに応じた出力
パワーＰｓを表している。入力パワーのある値に基づき、パワー・トランジスタ
は飽和現象を呈する。図３にはまた、入力パワーＰｅに応じたパワー・トランジ
スタの付加効率ηａｊの変化が示されている。見て分かるように、ドレインバイ
アス電圧ＶＤが変化するとき、付加効率ηａｊの最大値は変化せず、その効率の
最大値が常にトランジスタの飽和開始の近傍に位置している状態で、ずれていく
。トランジスタの付加効率ηａｊは、マイクロ波の領域で使用される効率の基準
であり、ηａｊ＝（Ｐｓ−Ｐｅ）／Ｐａｌｉｍという式で得られる。この式でＰ
ａｌｉｍはドレインの上の供給パワーを示し、それはつまり、ドレインバイアス
電圧ＶＤに対応する電流ＩＤを掛けた積に等しい。それゆえ、バイアス電圧ＶＤ
３（より大きな値）を、最も高い振幅レベルＡ３に対応する出力パワーＰｓ（Ａ
３）が飽和開始出力パワーの値をとるように、選択する。そのとき、付加効率は
最大となる。同様に、バイアス電圧ＶＤ２は、出力パワーＰｓ（Ａ２）が飽和の
開始点に位置し、このバイアス電圧ＶＤについての付加効率が最高値をとるよう
に、適合させる。そして、最も低い振幅レベルの出力パワーＰｓ（Ａ１）が飽和
の限度値に位置する電圧ＶＤ１について、同様のことを行い、そのとき、付加効
率は依然として最大値にある。

【００４０】 これらの様々な値ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３は、様々な値ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ
３を送り出す、一次コイル一つといくつかの二次コイルを持つ単一の電圧コンバ
ータから得ることもできるし、できれば、電圧源８から、三つの値ＶＤ１，ＶＤ
２，ＶＤ３を供給する三つの別々のコンバータから得るのが望ましい。転流手段
１０には転流回路１２があり、コンバータ９から出る様々な電圧値ＶＤ１，ＶＤ
２，ＶＤ３と、選択信号ＳＳとを、整合回路１３を介して受けて、整合回路１３
は、転流回路１２の転流器で用いられる三つの電界効果トランジスタ１４の転流
制御を行うことができる。これらの三つのトランジスタ１４はＭＯＳＦＥＴトラ
ンジスタであって、コンバータ９から出る電圧を、逆流防止ダイオード１５を介
して、それらトランジスタのソースで受けとる。整合回路１３は、選択信号ＳＳ
の三つのデジタル信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を受け、それらのそれぞれにつき、増幅
器１６が一つあって、その増幅器は、エミッタがアースに接続されており、コレ
クタは対応するＭＯＳＦＥＴトランジスタ１４のゲートにつながれた、バイポー
ラトランジスタ１７のベースに給電し、抵抗１８を介して、ＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタ１４とダイオード１５の間に給電する。そのようにして、ビットＢ１が１
に等しい場合には、対応する転流トランジスタ１４は通過状態にあり、転流回路
は電圧ＶＤ１を供給する。ビットＢ２及びＢ３は二つともゼロに等しく、他の二
つのトランジスタ１４はブロックされた状態にある。トランジスタ１４の三つの
ドレインは出力１９において共通の節点１９につながれ、この節点１９が受けと
るのはバイアス電圧ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３のうちの一つだけであり、しかも、
それは選択信号ＳＳのビットＢ１，Ｂ２，Ｂ３の値に応じて行われ、その値自体
は、出力変調信号ＳＭＳの振幅レベルＡ１，Ａ２，Ａ３を表すように決定されて
いる。それゆえ、転流手段１０は節点１９において出力パワー・トランジスタ６
のための最適なドレインバイアス電圧レベルを選んで印加する。これらの条件で
、パワー・トランジスタ６の付加効率ηａｊが常に最適となることが理解される
。

【００４１】 特筆すべきは、転流手段１０とコンバータ手段９と、さらにその上、論理分析
回路１１も極めて単純な回路であって、高周波信号は全然伝達しないということ
である。

【００４２】 本発明は上述し図示された実施例の様々な変形例を対象にすることもできる。特
に、ゲートバイアス電圧ＶＧも類似の方法で操作ができるようにして、その結果
、出力変調信号ＳＭＳの振幅が、ドレインバイアス電圧ＶＤの変化に従って変更
されないようにしてもよい。この結果もまた、少なくとも部分的には、出力パワ
ー・トランジスタ６の動作の級を、例えばＢ級というように、適切に選択するこ
とによって、得ることが可能である。

【００４３】 逆に、変調回路３は振幅変調回路ではなく、つまり、ＰＳＫタイプの位相の変
調だけを行うことを想定し、その結果、入力変調信号ＳＭＥが常にほぼ同一の振
幅レベルを呈するようにすることも可能である。その場合、パワー・トランジス
タ６用の節点１９に届けられる様々な電圧レベルの適切な値を選択して、振幅の
変調を増幅手段５によって行うことも可能である。実際、ドレインバイアス電圧
の様々なレベルは、デジタル制御信号１のように、そして出力変調信号ＳＭＳ用
の対応する振幅レベルのように、変化する。それゆえ、その場合には、変調手段
は、部分的には増幅手段５と、分析手段１１と転流手段１０で形成される。

【００４４】 さらに、本発明は１６─ＱＡＭ変調ではない他のタイプの変調にも応用可能で
あり、特にもっと大きな数の状態（３２─ＱＡＭ，６４─ＱＡＭ，．．．）を持
つ変調でも応用できる。

【００４５】 他のもう一つの変形例においては、例えば、これらの様々な振幅レベルを近接
するレベルでグループにまとめることができる場合、また、いくつかの振幅レベ
ルについて、ドレインバイアス電圧が完全に最適でなくともよい場合には、出力
変調信号の振幅レベルの数よりも小さい数のドレインバイアス電圧レベルを供給
することが可能である。例えば、最も微弱ないくつかの振幅レベル（特に大きな
数の状態をもつ変調を使う場合に）に対してただ一つのバイアス電圧レベルしか
使わないようにすることも可能であろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J091 AA01 AA41 CA36 CA87 FA18 HA02 HA09 HA18 HA19 HA25 HA29 HA33 HA35 KA12 KA29 KA32 KA33 KA34 KA49 KA53 SA14 TA01 TA02 5J092 AA01 AA41 CA36 CA87 FA18 GR05 HA02 HA09 HA18 HA19 HA25 HA29 HA33 HA35 KA12 KA29 KA32 KA33 KA34 KA49 KA53 SA14 TA01 TA02 5K060 CC11 FF06 HH01 HH06 JJ08 LL11 MM00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともその振幅が、デジタル制御信号（１）に基づき、離
   散的複数の別々の所定振幅レベル（Ａ１，Ａ２，Ａ３）によって変調される、出
   力変調信号（ＳＭＳ）と呼ばれる無線信号の送信器であって、 −デジタル制御信号（１）を、入力変調信号（ＳＭＥ）と呼ばれる変調信号に変
   換するように適合させた変調手段（３）と、 −少なくともパワー・トランジスタを一つ備え、その内の少なくとも一つの出力
   パワー・トランジスタ（６）が出力変調信号（ＳＭＳ）を発信するソリッドステ
   ートパワー増幅手段（５）と、 −電圧源を少なくとも一つ備え、増幅手段（５）の各パワー・トランジスタをバ
   イアスさせるように適合させたバイアス手段（７）とからなり、 バイアス手段（７）が、増幅手段（５）の出力の各パワー・トランジスタ（６）
   の少なくともひとつのバイアス端子につき、所定の離散的複数の別々のレベルの
   バイアス電圧（ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３）を発生させることができ、各レベルの
   バイアス電圧が前記出力変調信号（ＳＭＳ）の振幅レベル（Ａ１，Ａ２，Ａ３）
   の少なくとも一つに関連づけられ、適合させられていることを特徴としており、
   −分析手段と呼ばれる手段であり、該手段がデジタル制御信号（１）の瞬時値か
   らリアルタイムで選択信号（ＳＳ）と呼ばれる信号を生成するように適合し、該
   選択信号の瞬時値が、デジタル制御信号（１）の瞬時値に対応して発する、出力
   変調信号（ＳＭＳ）がとる瞬時増幅レベル（Ａ１，Ａ２，Ａ３）を表しており、
   選択信号（ＳＳ）の瞬時値は、出力変調信号の変調レベルに対応する複数の離散
   的な値に従って、デジタル制御信号（１）とともに変化する、分析手段（１１）
   と、 −転流手段（１０）であって、選択信号（ＳＳ）を受けて、各瞬時において前記
   バイアス端子上で、バイアス手段（７）によって発せられるバイアス電圧を選択
   し印加するために適合させられており、該バイアス電圧の値が選択信号（ＳＳ）
   の瞬時値によって表される変調レベルに関連付けられ、適合させられたバイアス
   電圧レベルと等しい、転流手段（１０）とを有することを特徴とする、送信器。
2. 【請求項２】分析手段（１１）は論理電子回路（１１）から形成されており
   、該論理電子回路（１１）は、デジタル制御信号（１）の瞬時デジタル値に基づ
   き、前記瞬時振幅レベルを決定するに適合しており、この瞬時振幅レベルを表す
   選択信号（ＳＳ）を生成するに適合していることを特徴とする、請求項１に記載
   の送信器。
3. 【請求項３】変調回路（３）を含む送信器であって、該変調回路（３）は所
   定の別々の離散的複数の振幅レベルに応じて、デジタル制御信号（１）を変調ア
   ナログ信号に、少なくとも振幅に変換するために適合しており、分析手段（１１
   ）は、変調回路（３）の発する信号の瞬時振幅レベルを表す瞬時値をもつ選択信
   号（ＳＳ）を、デジタル制御信号（１）に基づき、生成し発生させるために適合
   していることを特徴とする、請求項１または２に記載の送信器。
4. 【請求項４】変調手段（３）は、Ｍが２の累乗であり、Ｍ状態で積分するＭ
   −ＱＡＭ振幅変調手段であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに
   記載の送信器。
5. 【請求項５】前記離散的複数のバイアス電圧レベルには、出力変調信号（Ｓ
   ＭＳ）の前記離散的複数の振幅レベルの振幅レベル数（Ａ１，Ａ２，Ａ３）に等
   しいＮ＞１の整数のバイアス電圧レベル（ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３）があって、
   各バイアス電圧レベルは唯一の振幅レベルに関連づけられ、適合させられている
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の送信器。
6. 【請求項６】バイアス電圧の各レベルは、このバイアス電圧レベルでバイア
   スされる各出力パワー・トランジスタ（６）の効率が、そこから発せられる出力
   変調信号（ＳＭＳ）の振幅レベルに対して最適となるように、適合させられるこ
   とを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の送信器。
7. 【請求項７】バイアス電圧の各レベルは、このバイアス電圧レベルでバイア
   スされる各出力パワー・トランジスタ（６）が出力パワー（Ｐｓ）を発し、該出
   力パワーがそこから発せられる出力変調信号（ＳＭＳ）の振幅レベルに対して飽
   和開始の出力程度であるように、適合させられることを特徴とする、請求項１〜
   ６のいずれか一つに記載の送信器。
8. 【請求項８】増幅手段（５）の各出力パワー・トランジスタ（６）が、その
   ゲートの上で入力変調信号（ＳＭＥ）を受けて、そのドレインの上で出力変調信
   号（ＳＭＳ）を発信する電界効果トランジスタであること、バイアス手段（７）
   は、ドレインバイアスの離散的複数の電圧ＶＤを発生させるに適合したものであ
   ること、そして、転流手段（１０）は、各パワー・トランジスタ（６）のドレイ
   ンバイアス電圧ＶＤの値を選択信号（ＳＳ）の値に応じて操作するに適合したも
   のであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の送信器。
9. 【請求項９】増幅手段（５）の各出力パワー・トランジスタ（６）が、その
   ゲートの上で入力変調信号（ＳＭＥ）を受けて、そのドレインの上で出力変調信
   号（ＳＭＳ）を発信する電界効果トランジスタであること、バイアス手段（７）
   は、複数の離散的な、ゲートのバイアス電圧ＶＧレベルを発生させることができ
   るように適合されており、そして、転流手段（１０）は、各パワー・トランジス
   タ（６）のゲートバイアス電圧ＶＧの値を、選択信号（ＳＳ）の値に応じて操作
   するために適合されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一つに
   記載の送信器。
10. 【請求項１０】マイクロ波の分野において一つの搬送波付きの信号の送信に
    適合しており、毎秒１メガビットから１００メガビットの伝送速度でデジタル・
    データを伝送するための適合していることを特徴とする、請求項１〜９のいずれ
    か一つに記載の送信器。