JP2703667B2 - 電力増幅装置 - Google Patents

電力増幅装置

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JP2703667B2 JP3012496A JP1249691A JP2703667B2 JP 2703667 B2 JP2703667 B2 JP 2703667B2 JP 3012496 A JP3012496 A JP 3012496A JP 1249691 A JP1249691 A JP 1249691A JP 2703667 B2 JP2703667 B2 JP 2703667B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、変調された高周波
（以下、ＲＦという）信号を、当該ＲＦ信号の属性に応
じて、Ｃ級増幅のアナログモードあるいはＡ級増幅のデ
ィジタルモードで増幅する電力増幅装置、特にその自動
出力電力制御（以下、ＡＰＣという）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３はＣ級増幅動作を行う、ＡＰＣ機能
を備えた従来の電力増幅装置を示すブロック図である。
【０００３】図において、１は当該電力増幅装置によっ
て増幅される変調されたＲＦ信号であり、２は利得調整
端子に印加される信号によってその利得が可変され、前
記ＲＦ信号１を指定された利得で増幅する電力増幅器で
ある。３はこの電力増幅器２より出力されるＲＦ信号で
あり、４はこのＲＦ出力信号３を検波してそのレベルを
検波電圧として検出する検出器である。
【０００４】５はこの検出器４で検出した検波電圧を基
準電圧と比較して帰還制御信号となる信号を生成する比
較器である。６は当該電力増幅装置の出力レベルを切り
換えるための出力レベル切換信号であり、７はこの出力
レベル切換信号６に対応した基準電圧を発生し、前記比
較器に供給する基準電圧発生器である。８は比較器５か
ら出力される信号の雑音等の影響を除去するローパスフ
ィルタであり、９はローパスフィルタ８で雑音等の影響
が除去された帰還制御信号である。
【０００５】また、図４はＡ級増幅動作を行う、ＡＰＣ
機能を備えた従来の電力増幅装置を示すブロック図であ
り、図３に示すものに相当する部分には同一符号を付し
てその説明を省略する。
【０００６】図において、１０は減衰量調整端子に印加
される信号によってその減衰量が可変され、前記電力増
幅器２に入力されるＲＦ信号１に所定の減衰を与える可
変減衰器である。１１は前記電力増幅器２をＡ級の範囲
内で動作させるための適当なバイアス電圧を前記出力レ
ベル切換信号６に応じて切り換え、電力増幅器２の利得
調整端子に供給するバイアス電圧切換器である。
【０００７】次に動作について説明する。図３に示す電
力増幅装置では、変調されたＲＦ信号１は直接電力増幅
器２に入力され、電力増幅器２において所定の送信電力
まで増幅され、ＲＦ出力信号３として送出される。この
ＲＦ出力信号３のレベルは電力増幅器２へ入力されるＲ
Ｆ信号１のレベル変動、あるいは電源電圧の変動等が起
こった場合においても一定の範囲内でなければならな
い。
【０００８】従って、このＲＦ出力信号３のレベルを常
時監視して、その変動を抑制するように帰還をかける必
要がある。そのため、検出回路４にてこのＲＦ出力信号
３を検波し、そのレベルを検波電圧として検出する。こ
の検出された検波電圧は比較器５に入力され、出力レベ
ルに応じた基準電圧と比較される。
【０００９】ここで、この基準電圧は基準電圧発生器７
にて出力レベル切換信号６を基に生成され、比較器５に
与えられる。比較器５は検出器４からの検波電圧とこの
基準電圧の差分を出力する。この差分信号はローパスフ
ィルタ８を通過することにより、雑音等の影響が除去さ
れて帰還制御信号９となる。
【００１０】この帰還制御信号９は電力増幅器２の利得
調整端子に入力され、その利得の調整を行う。即ち、Ｒ
Ｆ出力信号３のレベルが低下した場合には電力増幅器２
の利得を大きくし、逆に増大した場合にはそれを小さく
する。これによって、各出力レベルにおけるＲＦ出力信
号３の送信電力は一定のレベルに保たれる。
【００１１】また、図４に示す電力増幅装置も、基本的
な動作は図３に示したものと同等である。図３に示す電
力増幅装置との差異は、帰還制御信号９が可変減衰器１
０に帰還され、電力増幅器２の利得調整端子にはバイア
ス電圧切換器１１よりバイアス電圧が入力されている点
である。
【００１２】変調されたＲＦ信号１は、帰還制御信号９
によってその減衰量が制御される可変減衰器１０にてレ
ベル制御された後、電力増幅器２に入力される。この電
力増幅器２の利得調整端子には前途のようにバイアス電
圧が入力されている。バイアス電圧切換器１１は電力増
幅器２が常にＡ級増幅動作を行うように、出力レベル切
換信号６にてこのバイアス電圧の設定を制御している。
【００１３】従って、ＲＦ出力信号３のレベルが低下し
た場合は可変減衰器１０の減衰量が小さくなり、増大し
た場合にはそれが大きくなる。これによって、各出力レ
ベルにおけるＲＦ出力信号３の送信電力は一定のレベル
に保たれる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の電力増幅装置は
以上のように構成されているので、図３に示すものでは
線形性が保証されず、π／４シフト４相位相偏移変調
（以下、π／４シフトＱＰＳＫという）などのディジタ
ルモードの増幅に適用した場合には歪が生じ、また、図
４に示すものでは線形増幅が行われて、定包絡線を有す
る周波数変調（以下、ＦＭ変調という）などのアナログ
モードの増幅に適用した場合には効率の点で難点であ
り、ディジタル／アナログ両モードに対応できる電力増
幅装置が得られないという課題があった。
【００１５】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、１つの電力増幅器で、ディジタル
モードとアナログモードの両モードに対応できる電力増
幅装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電力増幅
装置は、アナログモードで動作する時には帰還制御信号
を電力増幅器の利得調整端子に帰還するとともに、可変
減衰器の減衰量調整端子には所定の固定バイアスを入力
し、また、ディジタルモードで動作する時には帰還制御
信号を可変減衰器の減衰量調整端子に帰還するととも
に、電力増幅器の利得調整端子には当該電力器をＡ級で
動作させるためのバイアス電圧を入力する切換手段を設
けたものである。
【００１７】
【作用】この発明における切換手段は、アナログモード
動作時とディジタルモード動作時とで帰還制御信号の帰
還先を切り換え、アナログモードで動作する場合には帰
還制御信号で電力増幅器の利得を制御することによって
効率の良い増幅動作を可能とし、ディジタルモードで動
作する場合には帰還制御信号で電力増幅器の入力側に設
けた可変減衰器の減衰量を制御することで線形増幅動作
を行わせることにより、ディジタル／アナログ両モード
に対応可能な電力増幅装置を実現する。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１はＲＦ信号、２は電力増幅器、
３はＲＦ出力信号、４は検出器、５は比較器、６は出力
レベル切換信号、７は基準電圧発生器、９は帰還制御信
号、１０は可変減衰器、１１はバイアス電圧切換器であ
り、図３および図４に同一符号を付した従来のそれらと
同一、あるいは相当部分であるため詳細な説明は省略す
る。
【００１９】１２はアナログモードとディジタルモード
との切り換えを指示するアナログ／ディジタル切換信号
であり、１３はこのアナログ／ディジタル切換信号１２
にてその時定数が切り換えられ、帰還制御信号９の雑音
の影響を除去するローパスフィルタである。
【００２０】１４はアナログ／ディジタル切換信号１２
に従って作動し、帰還制御信号９の帰還先を切り換える
マルチプレクサである。１５はマルチプレクサ１４が出
力する帰還制御信号９とバイアス電圧切換器１１からの
バイアス電圧とを、アナログ／ディジタル切換信号１２
に従って切り換えるセレクタである。１６はマルチプレ
クサ１４が出力する帰還制御信号９と可変減衰器１０の
固定バイアスとを、アナログ／ディジタル切換信号１２
に従って切り換えるセレクタである。
【００２１】１７はこのマルチプレクサ１４とセレクタ
１５および１６とで構成され、アナログモード時には電
力増幅器２の利得調整端子に帰還制御信号９、可変減衰
器１０の減衰量調整端子に固定バイアスを、また、ディ
ジタルモード時には電力増幅器２の利得調整端子にそれ
をＡ級の範囲内で動作させるための適当なバイアス電
圧、可変減衰器１０の減衰量調整端子に帰還制御信号９
を、それぞれ切り換えて供給する切換手段である。
【００２２】１８はセレクタ１６に前記固定バイアスを
供給するバイアス電源である。
【００２３】次に動作について説明する。ここでは動作
をわかりやすくするために、アナログモード時とディジ
タルモード時を分けて説明する。
【００２４】まずアナログモード時の場合であるが、Ｆ
Ｍ変調されたＲＦ信号１は電力増幅器２において必要な
送信電力まで増幅され、ＲＦ出力信号３として出力され
る。このＲＦ出力信号３のレベルは検出器４にて電圧と
して検出され、比較器５において出力レベル切換信号６
に応じて基準電圧発生器７より与えられる基準電圧との
差分を得る。
【００２５】この差分信号は雑音等の影響を除去するた
めの、ローパスフィルタ１３を通って、帰還制御信号９
となり、その帰還先を切り換えるマルチプレクサ１４に
入力される。このマルチプレクサ１４は、アナログ／デ
ィジタル切換信号１２によりこの帰還制御信号９の帰還
先を切り換える。
【００２６】今、アナログモードであるので、この帰還
制御信号９はセレクタ１５へ出力される。このセレクタ
１５はアナログ／ディジタル切換信号１２がアナログモ
ードであるので、マルチプレクサ１４からの帰還制御信
号９を選択して電力増幅器２の利得調整端子に入力す
る。
【００２７】一方セレクタ１６は、アナログ／ディジタ
ル切換信号１２によりバイアス電源１８からの固定バイ
アスを選択し、可変減衰器の減衰量調整端子に入力す
る。これにより可変減衰器１０の減衰量は、一定とな
り、ＡＰＣ動作とは無関係となる。
【００２８】従って、ＲＦ出力信号３、すなわち送信電
力の制御は、電力増幅器２の利得調整端子に加えられ
た、帰還制御信号９にて行われ、全体として出力レベル
が低下した場合には電力増幅器２の利得を大きくし、出
力レベルが増加した場合には利得を小さくすることによ
り、一定レベルのＲＦ出力信号３を得ることができる。
以上のようにアナログモードではＦＭ変調といった定包
絡線変調であるため、増幅の動作点を問題にせず、効率
の良い増幅を行うことができる。
【００２９】次にディジタルモードの場合であるが、π
／４シフトＱＰＳＫは線形変調であり、その包絡線は一
定とならない為、アナログモードの場合と同じ増幅動作
では、歪が生じる。
【００３０】ここで、比較器５によって基準電圧発生器
７からの基準電圧との差分を得るまでは基本的にアナロ
グモードの場合と同様である。得られた差分信号はロー
パスフィルタ１３に入力される。このローパスフィルタ
１３は、変調に伴う検波電圧、すなわち基準電圧との差
分信号の変動による影響を除去するために、アナログ／
ディジタル切換信号１２により、アナログモード時より
も時定数を大きくする。
【００３１】ローパスフィルタ１３により、変調に伴う
変動の除かれた帰還制御信号９はその帰還先を切り換え
るマルチプレクサ１４に入力される。今、アナログ／デ
ィジタル切換信号１２はディジタルモードであるため、
帰還制御信号９はセレクタ１６へ出力される。セレクタ
１６は、アナログ／ディジタル切換信号１２がディジタ
ルモードであるので、マルチプレクサ１４からの帰還制
御信号９を選択して可変減衰器１０の減衰量調整端子に
帰還する。
【００３２】一方、セレクタ１５はアナログ／ディジタ
ル切換信号１２により、バイアス電圧切換器１１側を選
択し、電力増幅器２の利得調整端子に所定のバイアス電
圧を加える。なお、このバイアス電圧は出力レベルに応
じてＡ級増幅の範囲（歪が生じないよう、線形性を保つ
範囲）で効率が良くなるよう、出力レベル切換信号６に
より、バイアス電圧切換器１１にて選択される。
【００３３】従って、同一出力レベルにおけるＲＦ出力
信号３、すなわち送信電力の制御は、電力増幅器２の入
力側に配された可変減衰器１０にて行われ、全体として
平均出力電力が増大した場合には、可変減衰器１０の減
衰量が大きくなり、出力が低下した場合には、減衰量が
小さくなるように動作して、一定の平均電力のＲＦ出力
信号３を得ることができる。
【００３４】図２は、この発明の他の実施例を示すブロ
ック図である。本実施例では、ディジタルモード時にお
けるＲＦ出力検波電圧の、変調に伴う変動の除去を行う
回路を設けて、アナログモード時と同一のローパスフィ
ルタ８を用いた点が異っている。
【００３５】図において、２０は検出器４の出力する検
波電圧を、アナログ／ディジタル切換信号１２によって
切り換えるマルチプレクサ、２１はこのマルチプレクサ
２０より出力されるアナログ検波信号、２２はマルチプ
レクサ２０と連動するセレクタ、２３はディジタルモー
ド時にマルチプレクサ１０の出力する信号より変調に伴
う変動成分を除去する変動成分除去回路、２４はこの変
動成分除去回路２３より出力されるディジタル検波信号
であり、他は図１に同一符号を付したものと同等であ
る。
【００３６】アナログモード時には、検出器４で検出さ
れた検波電圧は、マルチプレクサ２０によりアナログ時
検波信号２１としてそのまま出力され、かつ、セレクタ
２２により選択されて比較器５に送られ、基準電圧との
差分を得る。
【００３７】一方、ディジタルモード時には前記検波電
圧は、マルチプレクサ２０により変動成分除去回路２３
へ入力される。この変動成分除去回路２３としては、例
えばベースバンド信号より一定のＲＦ出力が得られるタ
イミングを抽出し、このタイミングで検波電圧をサンプ
ル・ホールドする方法が実施されており有効である。他
に、ベースバンド信号から計算して求めた包絡線とＲＦ
出力検波信号の包絡線を比較する方法なども考えられ
る。
【００３８】いずれにせよ、変動成分除去回路２３から
の出力は、変調に伴う変動はない。したがって、ローパ
スフィルタ８の時定数は、定包絡線変調時と同様に小さ
くできるため、アナログモード時と同一のローパスフィ
ルタ８を用いることができる。ローパスフィルタ８を通
過した帰還制御信号９は、マルチプレクサ１４にて帰還
先を切り換えられ、図１に示した実施例の場合と同様の
動作をする。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、アナ
ログモードとディジタルモードとで帰還制御信号の帰還
先を切り換え、アナログモード時には帰還制御信号で電
力増幅器の利得を制御し、ディジタルモード時には帰還
制御信号で電力増幅器の入力側に配された可変減衰器の
減衰量を制御するように構成したので、アナログモード
時には効率の良いＣ級増幅動作を、ディジタルモード時
には歪の少ない線形増幅動作を行わせることが可能とな
り、ディジタルモードとアナログモードの双方を１つの
電力増幅器で実現できる電力増幅装置が得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による電力増幅装置を示す
ブロック図である。
【図２】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。
【図３】従来のＣ級動作を行う電力増幅装置を示すブロ
ック図である。
【図４】従来のＡ級動作を行う電力増幅装置を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
１ ＲＦ信号 ２ 電力増幅器 ３ ＲＦ出力信号 ４ 検出器 ５ 比較器 ９ 帰還制御信号 １０ 可変減衰器 １７ 切換手段 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 利得調整端子に印加される信号によって
    利得が可変され、入力される変調された高周波信号１を
    増幅し、高周波出力信号３として出力する電力増幅器２
    と、減衰量調整端子に印加される信号によって減衰量が
    可変され、前記電力増幅器に入力される高周波信号に所
    定の減衰を与える可変減衰器１０と、前記高周波出力信
    号のレベルを検出する検出器４と、検出された前記高周
    波出力信号のレベルを基準電圧と比較して帰還制御信号
    ９を生成する比較器５と、アナログモードで動作する時
    には、前記電力増幅器の利得調整端子に前記帰還制御信
    号、前記可変減衰器の減衰量調整端子に所定の固定バイ
    アスを、また、ディジタルモードで動作する時には、前
    記電力増幅器の利得調整端子に当該電力増幅器をＡ級で
    動作させるためのバイアス電圧、前記可変減衰器の減衰
    量調整端子に前記帰還制御信号を、それぞれ切り換えて
    供給する切換手段１７とを備えた電力増幅装置。
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