JPH09232890A - Power amplifier and transmitter - Google Patents
Power amplifier and transmitterInfo
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- JPH09232890A JPH09232890A JP8056675A JP5667596A JPH09232890A JP H09232890 A JPH09232890 A JP H09232890A JP 8056675 A JP8056675 A JP 8056675A JP 5667596 A JP5667596 A JP 5667596A JP H09232890 A JPH09232890 A JP H09232890A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 線形性が良く、高い電力効率が得られ、しか
も小型で安価な電力増幅器を提供すること。
【解決手段】 複数例えば4個の電界効果トランジスタ
T1〜T4を並列に接続し、各トランジスタT1〜T4
のゲート電極に、制御回路5から信号線L1〜L4を介
して、動作電圧または不動作電圧を入力するように構成
する。M16QAMの変調方式ではディジタル信号処理
部2から入力信号の振幅情報が直交変調器21に与えら
れるが、制御回路3は、この振幅を取り込み、振幅のレ
ベルに応じて、動作状態にするトランジスタの個数を制
御する。即ち振幅レベルが小さいときはトランジスタT
1のみを動作させ、振幅レベルが大きくなるにつれて、
ある設定されたレベルに基づいて順次残りのトランジス
タも動作させる。
(57) Abstract: To provide a power amplifier which has good linearity, high power efficiency, and is small in size and inexpensive. A plurality of, for example, four field effect transistors T1 to T4 are connected in parallel, and each of the transistors T1 to T4.
An operating voltage or a non-operating voltage is input to the gate electrode of the control circuit 5 through the signal lines L1 to L4. In the M16QAM modulation method, the amplitude information of the input signal is given from the digital signal processing unit 2 to the quadrature modulator 21, but the control circuit 3 takes in this amplitude and, according to the amplitude level, the number of transistors to be activated. To control. That is, when the amplitude level is small, the transistor T
When only 1 is operated and the amplitude level increases,
The remaining transistors are sequentially operated based on a set level.
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電力増幅器及びこ
れを利用した例えば移動体通信の送信装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier and a transmitter for mobile communication using the power amplifier.
【0002】[0002]
【従来の技術】移動体通信では、16値QAM(Qua
drature AmplitudeModulati
on)やπ/4シフトQPSK(Quadrature
Phase Shift Keying)などの変調
方式が用いられているが、このような振幅成分に変調を
必要とする通信装置においては、線形性の良い(歪の小
さい)電力増幅器が必要となる。この場合例えば電力増
幅器の出力が0.1W〜20Wの間で変わるとすると、
最大出力をカバーできるトランジスタ例えばFET(電
界効果型トランジスタ)を用いて、最大出力に見合うド
レイン電流が得られるように直流電圧をトランジスタの
ドレイン、ソース間に供給しなければならない。従って
通常のA級増幅器を用いた場合には、電力効率が低く、
消費電力が大きくなるので例えば携帯電話では電池の使
用時間が短くなってしまう問題がある。2. Description of the Related Art In mobile communication, 16-value QAM (Qua)
draw Amplitude Modulati
on) and π / 4 shift QPSK (Quadrature)
A modulation method such as Phase Shift Keying is used, but a communication device that requires modulation for such an amplitude component requires a power amplifier with good linearity (small distortion). In this case, for example, if the output of the power amplifier changes between 0.1 W and 20 W,
A direct current voltage must be supplied between the drain and source of the transistor so that a drain current matching the maximum output can be obtained by using a transistor capable of covering the maximum output, for example, an FET (field effect transistor). Therefore, when using a normal class A amplifier, the power efficiency is low,
Since power consumption increases, for example, in a mobile phone, there is a problem that the battery usage time is shortened.
【0003】そこで上述の通信装置に使用される電力増
幅器としては、図5に示す構成のものが知られている。
図5において11は波形生成回路、12は直交変調器、
13は振幅変調回路、14は飽和型増幅器、15は制御
回路、16は直流増幅器、17は検波器である。この電
力増幅器においては制御回路15は、波形生成回路11
から送られた入力信号の包絡線のレベルに応じた制御信
号を直流増幅器16に与え、直流増幅器16は、この制
御信号に基づいて飽和型増幅器を構成するトランジスタ
のドレイン電圧を変化させている。Therefore, as the power amplifier used in the above-mentioned communication device, the one having the configuration shown in FIG. 5 is known.
In FIG. 5, 11 is a waveform generation circuit, 12 is a quadrature modulator,
Reference numeral 13 is an amplitude modulation circuit, 14 is a saturation type amplifier, 15 is a control circuit, 16 is a DC amplifier, and 17 is a detector. In this power amplifier, the control circuit 15 includes the waveform generation circuit 11
The control signal according to the level of the envelope of the input signal sent from the DC amplifier 16 is applied to the DC amplifier 16, and the DC amplifier 16 changes the drain voltage of the transistor forming the saturation amplifier based on this control signal.
【0004】即ち飽和型増幅器のドレイン、ソース間電
圧は、入力信号の包絡線のレベルが高いときには大き
く、前記レベルが低いときには小さくなるように制御さ
れ、電力増幅器をあたかも包絡線とは無関係に飽和点で
動作させるようにしている。このような電力増幅器によ
れば、入力信号の振幅レベル(包絡線のレベル)に追従
してトランジスタのドレイン、ソース間電圧を変えてい
るので、高い電力効率が得られ、余分な電力消費が少な
いという利点がある。That is, the drain-source voltage of the saturation type amplifier is controlled so as to be large when the level of the envelope of the input signal is high and small when the level of the input signal is low, so that the power amplifier is saturated irrespective of the envelope. I am trying to make it work at the point. According to such a power amplifier, since the voltage between the drain and the source of the transistor is changed in accordance with the amplitude level (envelope level) of the input signal, high power efficiency is obtained and extra power consumption is reduced. There is an advantage.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の電
力増幅器に用いられる直流増幅器には、トランジスタの
ドレインに流れる数A程度の大電流を制御することので
きる高効率な大型のDC/DCコンバータが用いられる
ため、通信機が大型化してしまう上高価なものになって
しまう。更に入力信号の包絡線レベルに追従してドレイ
ン、ソース間電圧を制御しているので複雑な回路を必要
とする。However, a high-efficiency large DC / DC converter capable of controlling a large current of about several amperes flowing in the drain of a transistor is used for the DC amplifier used in the above-mentioned power amplifier. Therefore, the communication device becomes large and expensive. Furthermore, since the drain-source voltage is controlled by following the envelope level of the input signal, a complicated circuit is required.
【0006】本発明はこのような事情の下になされたも
のであり、その目的は、線形性が良くかつ高い電力効率
を確保することができ、しかも小型で安価な電力増幅器
を提供することにある。本発明の他の目的は、この電力
増幅器を用いることにより小型で消費電力の少ない送信
装置を提供することを目的とする。The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a small-sized and inexpensive power amplifier which has good linearity and can ensure high power efficiency. is there. Another object of the present invention is to provide a small-sized transmitting device with low power consumption by using this power amplifier.
【0007】[0007]
【課題を解決する手段】本発明は、複数の電力増幅部例
えばトランジスタを並列に接続し、入力信号の振幅レベ
ルに応じて、オンにする増幅部の数を制御するように、
つまり振幅レベルが小さいときには、例えば1個の増幅
部をオン状態にし、振幅レベルが大きくなるにつれてそ
の数を増やしていくようにしたものである。According to the present invention, a plurality of power amplification units, for example transistors, are connected in parallel and the number of amplification units to be turned on is controlled according to the amplitude level of an input signal.
That is, when the amplitude level is low, for example, one amplification unit is turned on and the number is increased as the amplitude level increases.
【0008】具体的には、本発明は、複数の電力増幅部
を並列に接続してなる増幅部並列回路と、前記増幅部を
オン状態またはオフ状態にするための制御信号を前記増
幅部の制御電極に印加すると共に、入力信号の振幅レベ
ルの大きさを取込み、前記増幅部並列回路の増幅部のう
ち、前記振幅レベルに応じた数の増幅部に対してオン状
態にするための制御信号を印加しその他の増幅部に対し
てはオフ状態にするための制御信号を印加する制御部
と、を備えてなることを特徴とする電力増幅器である。Specifically, according to the present invention, an amplifier parallel circuit in which a plurality of power amplifiers are connected in parallel and a control signal for turning the amplifier on or off are provided to the amplifier. A control signal for applying to the control electrode, taking in the magnitude of the amplitude level of the input signal, and turning on the number of amplifying units corresponding to the amplitude level among the amplifying units of the amplifying unit parallel circuit. And a control unit for applying a control signal for turning off the other amplification units to turn them off.
【0009】そしてトランジスタにより増幅部を構成し
た電力増幅器については、トランジスタの制御電極とカ
ソ−ド電極との間に入力信号を供給してカソ−ド電極及
びアノ−ド電極間から出力信号を取り出すものにおい
て、複数のトランジスタの制御電極を共通に信号入力端
に接続すると共に、各トランジスタのアノ−ド電極及び
カソ−ド電極間を並列に接続してなるトランジスタ並列
回路と、前記トランジスタの制御電極及びカソ−ド電極
間に、当該トランジスタをオン状態またはオフ状態にす
るための制御電圧を印加すると共に、入力信号の振幅デ
−タを取込み、前記トランジスタ並列回路のトランジス
タのうち、入力信号の振幅レベルに応じた数のトランジ
スタに対してオン状態にするための制御信号を印加しそ
の他のトランジスタに対してはオフ状態にするための制
御信号を印加する制御部と、を備えてなることを特徴と
する。In a power amplifier having an amplifying section composed of a transistor, an input signal is supplied between the control electrode and the cathode electrode of the transistor, and an output signal is taken out between the cathode electrode and the anode electrode. A transistor parallel circuit in which control electrodes of a plurality of transistors are commonly connected to a signal input terminal, and an anode electrode and a cathode electrode of each transistor are connected in parallel, and a control electrode of the transistor. And between the cathode electrodes, a control voltage for turning the transistor on or off is applied, and the amplitude data of the input signal is taken in, and the amplitude of the input signal among the transistors of the transistor parallel circuit is taken. Apply a control signal to turn on the number of transistors according to the level It is for which characterized by including a control unit for applying a control signal to the OFF state.
【0010】このような電力増幅器を適用した送信装置
は、送信デ−タであるディジタル信号に基づいて振幅デ
−タを作成する信号処理部と、この信号処理部よりの振
幅デ−タに基づいて振幅成分を変調する変調部と、この
変調部の出力側に接続された上述の電力増幅器と、を備
えてなり、この場合制御部は、入力信号の振幅デ−タを
前記信号処理部から取込むことになる。A transmitting device to which such a power amplifier is applied is based on a signal processing section for creating amplitude data based on a digital signal which is transmission data, and on the basis of the amplitude data from this signal processing section. And a power amplifier described above connected to the output side of the modulation unit. In this case, the control unit controls the amplitude data of the input signal from the signal processing unit. Will be taken in.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の電力増幅器をM16値Q
AM(16値直交振幅変調方式)の送信装置に適用した
実施の形態について説明する。図1において2はディジ
タル信号処理部であり、送信すべきディジタルデータに
基づいて振幅位相データを作成する。M16値QAMの
場合、ディジタルデータと変調信号との関係が、例えば
「0000」では3・21/2 sin(ωt+45°)、
「0111」では21/2 sin(ωt+135°)とい
った具合に割り当てられていて、しかもM16値QAM
の場合は、それがマルチサブキャリア数だけ存在してい
るため、ディジタル信号処理部2では、入力されたディ
ジタルデータに基づいて、メモリ内から対応する変調信
号の振幅情報及び位相情報を直交変調器21に出力す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A power amplifier according to the present invention has an M16 value Q.
An embodiment applied to an AM (16-valued quadrature amplitude modulation) transmitter will be described. In FIG. 1, reference numeral 2 is a digital signal processing unit, which creates amplitude and phase data based on digital data to be transmitted. In the case of M16 value QAM, the relationship between the digital data and the modulation signal is 3.2 1/2 sin (ωt + 45 °) when “0000”,
In “0111”, the allocation is 2 1/2 sin (ωt + 135 °) and the M16 value QAM.
In this case, since there are as many sub-carriers as possible, the digital signal processing unit 2 calculates the amplitude information and phase information of the corresponding modulated signal from the memory based on the input digital data. 21 is output.
【0012】直交変調器21は、前記振幅情報及び位相
情報に基づいて変調信号を作成して電圧制御可変減衰器
22に出力する。電圧制御可変減衰器22は、後段の電
力増幅器3の出力信号の振幅の検出値に基づいて増幅器
3に入力される入力信号の振幅を調整し、全ての状態で
増幅器3の利得を一定にするためのものである。即ち電
力増幅器3の出力信号は、検波器41により検波され、
帰還量調整器42を経てディジタル信号処理部2に戻さ
れ、位相については当該ディジタル信号処理部2内にて
出力信号が予定の位相となるように調整されると共に、
振幅については、減衰器制御回路43にて、ディジタル
信号処理部2からのディジタルの調整信号をアナログ信
号に変換して、電圧制御可変減衰器22に与え、これに
より出力信号が予定の振幅になるように調整される。The quadrature modulator 21 creates a modulation signal based on the amplitude information and the phase information and outputs it to the voltage controlled variable attenuator 22. The voltage control variable attenuator 22 adjusts the amplitude of the input signal input to the amplifier 3 based on the detected value of the amplitude of the output signal of the power amplifier 3 in the subsequent stage, and keeps the gain of the amplifier 3 constant in all states. It is for. That is, the output signal of the power amplifier 3 is detected by the detector 41,
It is returned to the digital signal processing unit 2 via the feedback amount adjuster 42, and the phase is adjusted in the digital signal processing unit 2 so that the output signal has a predetermined phase.
Regarding the amplitude, the attenuator control circuit 43 converts the digital adjustment signal from the digital signal processing unit 2 into an analog signal and supplies the analog signal to the voltage control variable attenuator 22, whereby the output signal has a predetermined amplitude. Is adjusted.
【0013】電圧制御可変減衰器22の後段の電力増幅
器3は、本実施の形態の特徴とする部分であり、4個の
増幅部である増幅素子例えば電界効果トランジスタT1
〜T4が並列に接続されて構成されると共に、各トラン
ジスタT1〜T4の制御電極であるゲート電極には制御
電圧を印加するための制御信号線L1〜L4が接続され
ている。これら制御信号線L1〜L4の一端は、トラン
ジスタT1〜T4を制御する制御部である制御回路5に
接続されている。The power amplifier 3 in the latter stage of the voltage controlled variable attenuator 22 is a characteristic part of this embodiment, and is an amplifying element which is four amplifying parts, for example, a field effect transistor T1.
To T4 are connected in parallel, and control signal lines L1 to L4 for applying a control voltage are connected to gate electrodes which are control electrodes of the transistors T1 to T4. One ends of these control signal lines L1 to L4 are connected to a control circuit 5 that is a control unit that controls the transistors T1 to T4.
【0014】前記電力増幅器3について図2を参照しな
がら述べると、電圧制御可変減衰器22の出力端は4個
に分岐され、夫々コンデンサC1を介してトランジスタ
T1〜T4のゲート電極に接続されており、電圧制御可
変減衰器22からトランジスタT1〜T4のゲート電極
G、カソ−ド電極であるソース電極S間に入力信号が供
給されるようになっている。なお記号の繁雑化を避ける
ため、各トランジスタT1〜T4に接続されたコンデン
サ及び抵抗の符号は共通なものを使用している。The power amplifier 3 will be described with reference to FIG. 2. The output end of the voltage controlled variable attenuator 22 is branched into four, which are respectively connected to the gate electrodes of the transistors T1 to T4 via the capacitor C1. Therefore, an input signal is supplied from the voltage control variable attenuator 22 between the gate electrodes G of the transistors T1 to T4 and the source electrode S which is a cathode electrode. In addition, in order to avoid complication of symbols, common symbols are used for capacitors and resistors connected to the transistors T1 to T4.
【0015】トランジスタT1〜T4のアノ−ド電極で
ある各ドレイン電極Dは共通に接続され、その接続端3
0はλ/4マイクロストリップラインM1を介して+8
Vの直流電源31に接続されている。トランジスタT1
〜T4のソース電極Sは接地されており、トランジスタ
T1〜T4のドレイン、ソース電極D、S間には前記直
流電源31からの直流電圧が印加されることになる。ま
た前記接続端30はコンデンサC2を介して図示しない
アンテナに接続される。The drain electrodes D, which are the anode electrodes of the transistors T1 to T4, are connected in common, and their connection ends 3
0 is +8 via the λ / 4 microstrip line M1
It is connected to a V DC power supply 31. Transistor T1
Source electrodes S of T4 to T4 are grounded, and a DC voltage from the DC power supply 31 is applied between the drains of the transistors T1 to T4 and the source electrodes D and S. The connecting end 30 is connected to an antenna (not shown) via a capacitor C2.
【0016】またトランジスタT1〜T4のゲート電極
Gには、一端が接地された抵抗R1の他端が夫々接続さ
れている。更にトランジスタT1〜T4のゲート電極G
は、抵抗R2、及びλ/4マイクロストリップラインM
2を介して既述の制御信号線L1〜L4により制御回路
5に接続されている。制御回路5は、ディジタル信号処
理部2から入力信号の振幅情報を取り込み、その振幅情
報に基づいて制御信号線L1〜L4に出力する電圧を制
御する機能を有する。即ち制御回路5は、例えばM16
値QAMの変調方式の場合、変調信号のとり得る振幅値
は3通りとマルチサブキャリア数の組み合わせで表わせ
るから、各振幅値とトランジスタT1〜T4のいずれを
動作状態にするのかという情報とを対応付けたテーブル
を有しており、取り込んだ振幅値に基づいて、オン状態
(動作状態)とするトランジスタT(T1〜T4)に係
る信号線L(L1〜L4)に対しては例えば−4.5V
の動作電圧を、またオフ状態(不動作状態)とするトラ
ンジスタT(T1〜T4)に係る制御信号線L(L1〜
L4)に対しては例えば−6.5Vの電圧を供給するよ
うに構成されている。The gate electrodes G of the transistors T1 to T4 are connected to the other end of a resistor R1 whose one end is grounded. Further, the gate electrodes G of the transistors T1 to T4
Is a resistor R2 and a λ / 4 microstrip line M
It is connected to the control circuit 5 via the control signal lines L1 to L4 described above. The control circuit 5 has a function of fetching the amplitude information of the input signal from the digital signal processing unit 2 and controlling the voltage output to the control signal lines L1 to L4 based on the amplitude information. That is, the control circuit 5 is, for example, M16.
In the case of the modulation method of the value QAM, the amplitude values that the modulated signal can take can be represented by a combination of three types and the number of multi-subcarriers, and therefore, each amplitude value and information as to which of the transistors T1 to T4 is to be operated is provided. For example, -4 is provided for the signal lines L (L1 to L4) associated with the transistors T (T1 to T4) that are brought into the ON state (operating state) based on the captured amplitude value. .5V
Control voltage lines L (L1 to L4) related to the transistors T (T1 to T4) that bring the operating voltage of
For example, a voltage of -6.5 V is supplied to L4).
【0017】前記トランジスタは、動作電圧−4.5V
がL1〜L4に与えられるとA級動作となり、また不動
作電圧−6.5Vが与えられるとC級動作となる。即ち
入力信号のレベルに応じて線形増幅器(トランジスタ)
のゲート電圧を各々独立して制御することにより各トラ
ンジスタをA級動作からC級動作に切り替えることにな
る。The transistor has an operating voltage of -4.5V.
Is applied to L1 to L4, class A operation is performed, and when a non-operating voltage of −6.5 V is applied, class C operation is performed. That is, depending on the level of the input signal, a linear amplifier (transistor)
By independently controlling the gate voltage of each of the transistors, each transistor is switched from class A operation to class C operation.
【0018】一例を挙げれば、入力信号の振幅値が2
6.5dBm以下であればトランジスタT1のみオンに
し、26.5dBmを越えて29.5dBmまではトラ
ンジスタT1及びT2をオンにし、29.5dBmを越
えて31.3dBmまではトランジスタT1、T2及び
T3をオンにし、31.3dBmを越えると全てのトラ
ンジスタT1〜T4がオンになるように、制御回路5に
てトランジスタの個数制御の設定が行われる。As an example, the amplitude value of the input signal is 2
If it is 6.5 dBm or less, only the transistor T1 is turned on, the transistors T1 and T2 are turned on up to 29.5 dBm over 26.5 dBm, and the transistors T1, T2 and T3 are turned on up to 31.3 dBm over 29.5 dBm. The control circuit 5 sets the number of transistors so that all the transistors T1 to T4 are turned on when the power is turned on and exceeds 31.3 dBm.
【0019】次に上述の送信装置の動作について説明す
る。先ず送信すべきディジタルデータがディジタル信号
処理部2に入力されると、対応する振幅情報及び位相情
報が直交変調器21に与えられ、ここから変調信号が電
圧制御可変減衰器22を介して電力増幅器3に入力され
る。ここで図3は、電圧制御可変減衰器22の入力側の
入力信号(入力電力)の振幅レベル、各トランジスタT
1〜T4の状態(オン、オフ状態の区別)、直流電源3
1からトランジスタT1〜T4に流れ込む消費電流、出
力信号(出力電力)の振幅レベル、及び電力効率の関係
を示す図である。入力信号の振幅レベルがいくつのとき
にどのトランジスタが動作状態になるかという設定は、
既述の具体例の通りである。入力信号として実線で示し
てあるカーブaは、M16QAMの変調信号の包絡線で
ある。Next, the operation of the above-mentioned transmitter will be described. First, when the digital data to be transmitted is input to the digital signal processing unit 2, the corresponding amplitude information and phase information are given to the quadrature modulator 21, from which the modulated signal is transmitted via the voltage control variable attenuator 22 to the power amplifier. Input to 3. Here, FIG. 3 shows the amplitude level of the input signal (input power) on the input side of the voltage controlled variable attenuator 22, each transistor T
1 to T4 state (on / off state distinction), DC power supply 3
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the consumption current flowing from 1 to the transistors T1 to T4, the amplitude level of the output signal (output power), and the power efficiency. The setting of which transistor is in operation when the amplitude level of the input signal is
This is the same as the specific example described above. A curve a shown as a solid line as an input signal is an envelope of the M16QAM modulation signal.
【0020】この例に係る送信装置の変調方式は、M1
6QAMであるので、入力電力の振幅レベルの偏移は、
25dBm〜32.5dBm(0.316W〜1.77
8W)であり、入力電圧の偏移は3.975V〜9.4
29V(入力インピーダンス50Ω)である。図3から
分かるように入力電圧の振幅レベルが小さいときは例え
ば25dBmのときは、ディジタル信号処理部2から制
御回路5にこの振幅情報が与えられるので、制御回路3
から信号線L1に動作電圧である−4.5Vが、また他
の信号線L2〜L4に不動作電圧である−6.5Vが出
力され、トランジスタT1のみが動作状態になる。The modulation method of the transmitter according to this example is M1.
Since it is 6QAM, the deviation of the amplitude level of the input power is
25 dBm to 32.5 dBm (0.316W to 1.77)
8W) and the deviation of the input voltage is 3.975V to 9.4V.
It is 29 V (input impedance 50 Ω). As can be seen from FIG. 3, when the amplitude level of the input voltage is small, for example, 25 dBm, the amplitude information is given from the digital signal processing unit 2 to the control circuit 5, so that the control circuit 3
The operating voltage of -4.5 V is output from the signal line L1 and the non-operating voltage of -6.5 V is output to the other signal lines L2 to L4, and only the transistor T1 is in the operating state.
【0021】そして入力信号の振幅レベルが大きくなる
につれて、制御回路3により順次トランジスタT2、T
3、T4のゲート電極に動作電圧が供給されてこれらト
ランジスタT2、T3、T4が動作状態になる。このと
き直流電源31からトランジスタに流れ込む消費電流、
つまり各トランジスタT1〜T4のドレイン、ソース間
の電流の合計値は、実線b1で示すようにトランジスタ
T1のみが動作状態のときにはほぼ1Aであるが、トラ
ンジスタT2、T3、T4が順次動作状態になるにつれ
て段階的に増加し、全部のトランジスタT1〜T4が動
作状態になるとおよそ4A程度になる。即ち入力電力の
振幅レベルが大きくなると、その振幅に見合う数のトラ
ンジスタが動作状態になり、それらトランジスタの並列
回路により、全体としてA級動作を行うことになる。Then, as the amplitude level of the input signal increases, the control circuit 3 sequentially causes the transistors T2, T
An operating voltage is supplied to the gate electrodes of T3, T4, and these transistors T2, T3, T4 are put into an operating state. At this time, the consumption current flowing from the DC power supply 31 into the transistor,
That is, the total value of the currents between the drain and the source of each of the transistors T1 to T4 is about 1 A when only the transistor T1 is in the operating state as shown by the solid line b1, but the transistors T2, T3 and T4 are sequentially in the operating state. As the number of transistors T1 to T4 becomes operational, it becomes about 4 A. That is, when the amplitude level of the input power increases, the number of transistors commensurate with the amplitude is activated, and the parallel circuit of these transistors causes class A operation as a whole.
【0022】従って出力電力の振幅レベルは、実線cに
示すようにリニアなものになり、その偏移は35dBm
〜42.5dBm(3.162W〜17.782W)と
なり、出力電圧の偏移は12.573V〜29.817
V(出力インピーダンス50Ω)である。なお出力電力
の振幅レベルを示すグラフの途中に、比較例として、入
力電力の振幅の大きさにかかわらずトランジスタT1の
みを動作状態にした場合、トランジスタT1、T2を動
作状態にした場合、トランジスタT1〜T3を動作状態
にした場合の夫々の振幅レベルを示してある。Therefore, the amplitude level of the output power becomes linear as shown by the solid line c, and its deviation is 35 dBm.
~ 42.5 dBm (3.162 W ~ 17.782 W), the output voltage deviation is 12.573 V ~ 29.817.
V (output impedance 50Ω). In the middle of the graph showing the amplitude level of the output power, as a comparative example, regardless of the amplitude of the input power, only the transistor T1 is in the operating state, the transistors T1 and T2 are in the operating state, and the transistor T1 is in the operating state. The respective amplitude levels when T3 to T3 are activated are shown.
【0023】このように上述の電力増幅器によれば良好
な線形性が得られ、また入力電力の振幅レベルに応じ
て、動作状態するトランジスタの個数を制御しているの
で、高い電力効率が得られる。図3の実線b2は、入力
電力の振幅のレベルにかかわらず4個のトランジスタT
1〜T4を全て動作状態にした場合のトランジスタに流
れ込む消費電流であり、点線d1、d2は夫々トランジ
スタの個数を制御した場合(本発明実施の形態のもの)
としない場合との電力効率を示すものである。As described above, according to the power amplifier described above, good linearity is obtained, and since the number of operating transistors is controlled according to the amplitude level of the input power, high power efficiency can be obtained. . The solid line b2 in FIG. 3 indicates that the four transistors T are independent of the level of the amplitude of the input power.
The consumption currents flowing into the transistors when 1 to T4 are all in the operating state, and the dotted lines d1 and d2 indicate the numbers of transistors respectively (in the embodiment of the present invention)
It shows the power efficiency with and without.
【0024】電力効率は、入力電力、出力電力をPi、
Poとし、トランジスタのドレイン電流及びゲート電流
をId、Igとし、トランジスタのドレイン、ソース間
電圧及びゲート、ソース間電圧をVds、Vgsとする
と、(1)式で表せる。The power efficiency is defined by input power, output power Pi,
Let Po be the drain current and gate current of the transistor be Id and Ig, and the drain-source voltage and the gate-source voltage of the transistor be Vds and Vgs.
【0025】 効率=(Po−Pi)/(Vds×Id)+(Vgs×Ig) …(1) ただしIgはIdに比べて無視できるくらいに小さいの
で、結局(2)式で表される。Efficiency = (Po-Pi) / (Vds × Id) + (Vgs × Ig) (1) However, since Ig is so small that it can be ignored as compared with Id, it is eventually expressed by equation (2).
【0026】 効率=(Po−Pi)/Vds×Id …(2) 実線b1、b2を比較して分かるようにまた点線d1、
d2を比較して分かるように本発明実施の形態によれば
消費電流が少なく、高い電力効率が得られることがわか
る。Efficiency = (Po-Pi) / Vds × Id (2) As can be seen by comparing the solid lines b1 and b2, the dotted lines d1 and d2
As can be seen by comparing d2, according to the embodiment of the present invention, the current consumption is small and high power efficiency can be obtained.
【0027】そして従来のように振幅レベルに応じてト
ランジスタのドレイン電流をダイナミックに変化させる
のではなく、動作状態にするトランジスタの個数を制御
しているため、制御回路5には個数切り替えの機能を持
たせればよいので複雑な回路を必要としない。更にこの
実施の形態の優れた点は、トランジスタのゲート電圧を
制御しているので、ゲート電圧の制御信号線(L1〜L
4)に流れる電流は数mAと非常に小さく(従来例では
ドレイン電流を制御するので数A程度の大電流を制御す
る必要があった)、このため小信号のスイッチング回路
を組み込めばよいので、装置の小型化、低価格を図るこ
とができ、例えばディジタル携帯電話などの携帯用送信
装置として好適である。Since the number of transistors to be activated is controlled instead of dynamically changing the drain current of the transistors according to the amplitude level as in the conventional case, the control circuit 5 has a function of switching the number. Since it is sufficient to have it, a complicated circuit is not required. Further, the advantage of this embodiment is that since the gate voltage of the transistor is controlled, the control signal lines (L1 to L1) for the gate voltage are controlled.
The current flowing in 4) is as small as a few mA (the drain current is controlled in the conventional example, so a large current of about several A has to be controlled). Therefore, since a small signal switching circuit may be incorporated, The device can be downsized and the price can be reduced, and is suitable as a portable transmission device such as a digital mobile phone.
【0028】ここで上述の実施の形態では、1個のトラ
ンジスタにより1個の増幅部をなし、これら増幅部の4
個を並列に接続しているが、増幅部の数は4個に限定さ
れるものではない。また本発明は、複数のトランジスタ
により1個の増幅部を構成してもよく、例えば図4に示
すように2個のトランジスタT1、T2を並列に接続し
て、これを1個の増幅部とし、4個の増幅部A1〜A4
を並列に接続して電力増幅器を構成してもよい。この場
合2個のトランジスタT11、T12は、信号線L1
1、L12からの制御電圧により同時に動作状態または
不動作状態とされる。Here, in the above-mentioned embodiment, one amplifying section is formed by one transistor, and four amplifying sections of these amplifying sections are provided.
Although the number of amplifiers is connected in parallel, the number of amplifiers is not limited to four. Further, in the present invention, one amplifying section may be composed of a plurality of transistors. For example, as shown in FIG. 4, two transistors T1 and T2 are connected in parallel to form one amplifying section. Four amplifiers A1 to A4
May be connected in parallel to form a power amplifier. In this case, the two transistors T11 and T12 are connected to the signal line L1.
The control voltage from L1 and L12 simultaneously sets the operating state and the non-operating state.
【0029】更にまたトランジスタとしては、バイポ−
ラトランジスタを用いてもよい。なお本発明の電力増幅
器は、M16QAMの他π/4シフトQPSKなどの振
幅成分に変調を必要とする送信装置に適用することがで
きるが、このような送信装置に限らず受信機入力電圧が
ある値以上になった時の送信電力制御や、また従来のA
M、SSBのアナログ変調方式などにも適用することが
できる。Furthermore, as a transistor, a bipolar
Alternatively, a transistor may be used. The power amplifier of the present invention can be applied to a transmitter that requires modulation for amplitude components such as π / 4 shift QPSK in addition to M16QAM, but is not limited to such a transmitter and has a receiver input voltage. Transmission power control when the value exceeds the value, and the conventional A
It can also be applied to M and SSB analog modulation systems.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明によれば、高い効率の線形増幅器
であって、小型で安価な電力増幅器が得られ、例えば送
信装置の小型化、低価格化を図ることができる。According to the present invention, a highly efficient linear amplifier, which is small and inexpensive, can be obtained. For example, the transmitter can be downsized and the cost can be reduced.
【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施の形態の要部を示す回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施の形態の動作を示す動作特性図
である。FIG. 3 is an operation characteristic diagram showing the operation of the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の他の実施の形態の概略を示す回路図で
ある。FIG. 4 is a circuit diagram schematically showing another embodiment of the present invention.
【図5】従来の電力増幅器を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a conventional power amplifier.
2 ディジタル信号処理部 21 直交変調器 22 電圧制御可変減衰器 3 電力増幅器 T1〜T4、T11、T12 増幅部であるトランジ
スタ L1〜L4 制御電圧の信号線 31 直流電源 5 制御回路2 Digital Signal Processing Unit 21 Quadrature Modulator 22 Voltage Controlled Variable Attenuator 3 Power Amplifier T1 to T4, T11, T12 Transistor L1 to L4 which is an Amplifying Unit Signal Line of Control Voltage 31 DC Power Supply 5 Control Circuit
Claims (3)
増幅部並列回路と、 前記増幅部をオン状態またはオフ状態にするための制御
信号を前記増幅部の制御電極に印加すると共に、入力信
号の振幅レベルの大きさを取込み、前記増幅部並列回路
の増幅部のうち、前記振幅レベルに応じた数の増幅部に
対してオン状態にするための制御信号を印加しその他の
増幅部に対してはオフ状態にするための制御信号を印加
する制御部と、を備えてなることを特徴とする電力増幅
器。1. An amplifier parallel circuit, which is formed by connecting a plurality of power amplifiers in parallel, and a control signal for turning the amplifier on or off is applied to a control electrode of the amplifier. Taking in the magnitude of the amplitude level of the input signal and applying a control signal for turning on the number of the amplification units of the amplification unit parallel circuit corresponding to the amplitude level to the other amplification units. And a control unit that applies a control signal for turning off the power amplifier.
との間に入力信号を供給してカソ−ド電極及びアノ−ド
電極間から出力信号を取り出す電力増幅器において、 複数のトランジスタの制御電極を共通に信号入力端に接
続すると共に、各トランジスタのアノ−ド電極及びカソ
−ド電極間を並列に接続してなるトランジスタ並列回路
と、 前記トランジスタの制御電極及びカソ−ド電極間に、当
該トランジスタをオン状態またはオフ状態にするための
制御電圧を印加すると共に、入力信号の振幅デ−タを取
込み、前記トランジスタ並列回路のトランジスタのう
ち、入力信号の振幅レベルに応じた数のトランジスタに
対してオン状態にするための制御信号を印加しその他の
トランジスタに対してはオフ状態にするための制御信号
を印加する制御部と、を備えてなることを特徴とする電
力増幅器。2. A power amplifier for supplying an input signal between a control electrode and a cathode electrode of a transistor to extract an output signal from between the cathode electrode and the anode electrode. A transistor parallel circuit that is commonly connected to the signal input terminal and that is connected in parallel between the anode electrode and cathode electrode of each transistor, and the transistor between the control electrode and cathode electrode of the transistor. A control voltage for turning on or off is applied, and the amplitude data of the input signal is taken in, and among the transistors of the transistor parallel circuit, the number of transistors corresponding to the amplitude level of the input signal is applied. A control unit that applies a control signal for turning on and a control signal for turning off other transistors. , Power amplifier and characterized in that it comprises a.
いて振幅デ−タを作成する信号処理部と、この信号処理
部よりの振幅デ−タに基づいて振幅成分を変調する変調
部と、この変調部の出力側に接続された電力増幅器と、
を備え、 前記電力増幅器は、トランジスタの制御電極とカソ−ド
電極との間に入力信号を供給してカソ−ド電極及びアノ
−ド電極間から出力信号を取り出す電力増幅器であっ
て、 複数のトランジスタの制御電極を共通に信号入力端に接
続すると共に、各トランジスタのアノ−ド電極及びカソ
−ド電極間を並列に接続してなるトランジスタ並列回路
と、 前記トランジスタの制御電極及びカソ−ド電極間に、当
該トランジスタをオン状態またはオフ状態にするための
制御電圧を印加すると共に、入力信号の振幅デ−タを前
記信号処理部から取込み、前記トランジスタ並列回路の
トランジスタのうち、入力信号の振幅レベルに応じた数
のトランジスタに対してオン状態にするための制御信号
を印加しその他のトランジスタに対してはオフ状態にす
るための制御信号を印加する制御部と、を備えてなるこ
とを特徴とする送信装置。3. A signal processing section for creating amplitude data based on a digital signal which is transmission data, and a modulation section for modulating an amplitude component based on the amplitude data from this signal processing section. A power amplifier connected to the output side of this modulator,
Wherein the power amplifier is a power amplifier that supplies an input signal between a control electrode and a cathode electrode of a transistor to extract an output signal from between the cathode electrode and the anode electrode, A transistor parallel circuit in which the control electrodes of the transistors are commonly connected to the signal input terminal, and the anode electrodes and cathode electrodes of the respective transistors are connected in parallel, and the control electrodes and cathode electrodes of the transistors In between, a control voltage for turning the transistor on or off is applied, and the amplitude data of the input signal is fetched from the signal processing unit, and the amplitude of the input signal among the transistors in the transistor parallel circuit is input. Apply a control signal to turn on the number of transistors corresponding to the level and turn off the other transistors. Transmitting apparatus characterized in that it comprises a control unit applying a control signal for.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
- 1996-02-20 JP JP05667596A patent/JP3231992B2/en not_active Expired - Fee Related
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