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CN101167256A - 无线发送装置、极性调制发送装置以及无线通信装置 - Google Patents

无线发送装置、极性调制发送装置以及无线通信装置 Download PDF

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CN101167256A
CN101167256A CNA200680014235XA CN200680014235A CN101167256A CN 101167256 A CN101167256 A CN 101167256A CN A200680014235X A CNA200680014235X A CN A200680014235XA CN 200680014235 A CN200680014235 A CN 200680014235A CN 101167256 A CN101167256 A CN 101167256A
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China
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signal
high frequency
modulation
power amplifier
frequency power
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Application number
CNA200680014235XA
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原义博
森本滋
松浦彻
足立寿史
石田薰
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

提供功率效率良好的多模式动作的无线发送装置。将开关(115)和(117)切换，以在GSM调制信号输出时，从高频信号处理电路(101)的无线GSM/EDGE(UB)信号形成电路(101－3)输出的调制信号被输出到高频功率放大器(104)，而在EDGE调制信号输出时，从高频信号处理电路(101)的无线GSM/EDGE(UB)信号形成电路(101－3)输出的调制信号被输出到高频功率放大器(105)。由此，对EDGE调制信号使用UMTS调制信号用的高频功率放大器(105)而进行功率放大，所以能够对EDGE调制方式的无线信号进行高效率的功率放大，所述UMTS调制信号为与EDGE调制信号在关于最大输出功率和有无包络线变动上具有相似性的调制信号。

Description

无线发送装置、极性调制发送装置以及无线通信装置
技术领域
本发明涉及能够发送如GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式那样的多种方式的无线信号的无线发送装置、极性调制发送装置以及无线通信装置。
背景技术
目前，作为移动电话的通信方式在世界上存在几种不同的通信方式，但是以近来移动电话在世界范围内的迅猛普及为背景之下，对不是对应单一的通信方式而是对应多种通信方式的、即多模式终端的要求急剧高涨。
作为多模式通信方式的一例，存在可进行UMTS调制方式和GSM-EDGE调制方式双方的通信的多模式通信方式。UMTS(Universal MobileTelecommunications System)方式是第三代(3G)的移动通信系统的一种方式，并且主要是欧洲和日本(W-CDMA)所采用的通信方式。此外，以欧洲和亚洲为中心的100多个国家利用GSM(Global System for MobileCommunications)方式，该方式是事实上的数字移动电话的世界标准方式，作为其频带利用850MHz、900MHz、1.8GHz以及1.9GHz等。此外，EDGE(Enhanced Data GSM Environment)调制方式是使用GSM方式的移动电话网的数据传输技术，并且是GPRS(General Packet Radio Service)调制方式的后继技术，被视为3G的一种调制方式。
能够以上述的UMTS调制方式和GSM-EDGE调制方式双方的调制方式进行通信的多模式移动终端已经商品化，例如，非专利文献1中的记载。
图1表示现有的对应UMTS方式和GSM-EDGE方式的多模式移动电话的发送系统的结构例。多模式移动电话100通过在基带信号处理电路120的基带GSM信号形成电路120-1、基带EDGE信号形成电路120-2以及基带UMTS信号形成电路120-3中进行对应各种方式的数字调制处理和成帧而形成基带的GSM信号、EDGE信号以及UMTS信号，并将它们输出到高频信号处理电路101。
高频信号处理电路101通过基带的GSM信号、EDGE信号以及UMTS信号来对高频载波信号进行调制，从而形成无线信号。具体而言，高频信号处理电路101具有无线GSM/EDGE(LB)信号形成电路101-1、无线UMTS(LB)信号形成电路101-2、无线GSM/EDGE(UB)信号形成电路101-3以及无线UMTS(UB)信号形成电路101-4，并且使用与各电路101-1～101-4的名称所对应的基带信号来对不同频率的高频载波信号进行调制。作为该调制例如进行正交调制。在此，从基带信号处理电路120至高频信号处理电路101的一根信号线分别由I信号(同相信号)和Q信号(正交信号)构成。在各电路101-1～101-4进行正交调制时，通过I信号(同相信号)和Q信号分别对彼此的相位为90度不同的载波进行调制后相加。另外，LB表示低频带，UB表示高频带。
无线GSM/EDGE(LB)信号151、无线UMTS(LB)信号152、无线GSM/EDGE(UB)信号153以及无线UMTS(UB)信号154分别通过所对应的高频功率放大器102、103、104以及105而被功率放大。
在此，对各高频功率放大器102、103、104以及105分别进行了对应所输入的无线信号的调制方式和动作频率的最佳化设计。也就是说，高频功率放大器102被设计为最适合用于GSM-EDGE调制方式低频带(LB)，高频功率放大器103被设计为最适合用于UMTS调制方式低频带(LB)，高频功率放大器104被设计为最适合用于GSM-EDGE调制方式高频带(UB)并且高频功率放大器105被设计为最适合用于UMTS调制方式高频带(UB)。
在无线UMTS(LB)信号形成电路101-2和高频功率放大器103之间设置有带通滤波器106，无线UMTS(UB)信号形成电路101-4和高频功率放大器105之间设置有带通滤波器107，通过各带通滤波器106和107截断UMTS调制方式的接收频带的噪声。另外，在GSM调制方式中，根据无线GSM/EDGE信号形成电路101-1和101-3的电路形式，不需要与该电路有相同目的的带通滤波器。
为了抑制高频的杂散(spurious)分量，在用于GSM/EDGE调制方式的高频功率放大器102和104的输出端设有低通滤波器108和110。在GSM/EDGE调制方式中，通过天线开关112而随时间切换发送(Tx)和接收(Rx)(TDD方式)。
另一方面，UMTS调制方式为同时进行发送和接收的代码复用(CDMA)方式，并以频率来分离发送和接收(FDD方式)。因此，在高频功率放大器103和105的后级分别设有双工器(Duplexer)109和111，该双工器由分别对应于发送和接收的频带的两个带通滤波器构成。双工器109和111通过天线开关112与天线113连接。
如上所述，使用EDGE调制方式的数据通信是附带于移动电话方式的GSM调制方式的数据通信，因此，EDGE调制方式与GSM调制方式共用相同的高频功率放大器102和104。
(非专利文献1)ノキア·ヅヤパン株式会社2004年10月19日新闻发表
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述现有的无线发送装置中，从对EDGE调制方式的功率效率的观点存在以下所述问题。
首先，第一是，相对于GSM调制方式是频率(相位)调制方式，并且是高频调制波的包络线(在相同的输出功率设定中)不随时间而变化的调制方式，EDGE调制方式是向量(IQ)调制方式，并且是高频调制波的包络线(即使在相同的输出功率设定中也)随时间而变化的调制方式。这样为了无失真地放大包络线时刻变化的高频调制波，需要使高频功率放大器102和104线性地动作，因此需要使高频功率放大器进行所谓的A级动作。在A级动作中，放大的线性度优良，但是由于总是消耗基于偏置电流的功率，所以功率效率较低。
此外，第二是，在EDGE调制方式中其输出功率电平的最大值(例如在850MHz、功率级别：E2时为27dBm)与GSM调制方式中的输出功率电平的最大值(例如在850MHz、功率级别：4时为33dBm)(参照3GPP(3rd GenerationPartnership Project)的标准规格)相比很小，因此将高频功率放大器设计成使高频功率放大器的饱和功率大约为GSM调制方式中的最大功率。
图2表示高频功率放大器中的输出功率与功率效率的特性的一例。于是，功率效率随输出功率的增加而同时增高，并在饱和功率附近呈现最大效率。
使用图2说明在EDGE而功率效率降低的理由。在GSM方式中，为了使最大输出大而使用在高效率的点(Pg及ηg)(由于调制波为固定包络的信号所以在上述图中使用在一点)。另一方面，由于在EDGE方式中，最大输出小于GSM且调制波的包络线是变动的，所以使用在相对低效率的点(Peu～Pel及ηeu～ηel)，因此功率效率降低。
由于以上所述的两个理由，在现有的技术中存在的问题是：在EDGE调制方式中，只能获得功率效率为20％至29.％之内的低值。
本发明的目的在于，在将GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式的信号进行功率放大而无线发送的多模式对应的无线发送装置、极性调制发送装置以及无线通信装置中，在发送EDGE调制方式信号时也提高功率效率。
解决该问题的方案
本发明的无线发送装置的一种形态为将GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式的信号进行功率放大而无线发送，该无线发送装置采用的结构包括：形成GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式的无线信号的高频信号处理电路、对GSM调制方式的无线信号进行功率放大的第一高频功率放大器以及对UMTS调制方式及EDGE调制方式的无线信号进行功率放大的第二高频功率放大器。
根据该结构，使用UMTS调制方式的无线信号用的高频功率放大器对EDGE调制方式的无线信号进行功率放大，所以能够对EDGE调制方式的无线信号进行高效率的功率放大，所述UMTS调制方式的无线信号为与EDGE调制方式的无线信号在关于最大输出功率或有无包络线变动上具有相似性的无线信号。
本发明的无线发送装置的一种形态采用的结构为，使第一高频功率放大器在非线性区域进行放大动作，同时使第二高频功率放大器在线性区域进行放大动作。
根据该结构，包络线不变动的GSM调制方式的无线信号使高频功率放大器在非线性区域(饱和区域)进行动作，另一方面，包络线变动的UMTS调制方式及EDGE调制方式的无线信号使高频功率放大器在线性区域进行动作，所以能够进行适合于各种调制方式的高效率的功率放大。
本发明的无线发送装置的一种形态采用的结构为，根据从第二高频功率放大器输出的EDGE调制方式的无线信号的输出功率电平，将对EDGE调制方式的无线信号进行功率放大的高频功率放大器从第二高频功率放大器切换到第一高频功率放大器。
根据该结构，即使将第二高频功率放大器设计成使第二高频功率放大器的最大输出功率电平与UMTS调制方式的无线信号的最大输出功率电平匹配的情况下，也能够使用第一高频功率放大器而形成EDGE调制方式的无线信号。
本发明的无线发送装置的一种形态采用的结构为，高频信号处理电路的高频调制信号输出端子，由EDGE调制信号和UMTS调制信号共用输出端子，而GSM调制信号从其他的输出端子输出。
根据该结构，高频信号处理电路不需要外置的开关，所以能够减小装置尺寸，并能够实现低成本。
本发明的无线发送装置的一种形态采用的结构为，高频信号处理电路的高频调制信号输出端子的结构是由GSM调制信号和EDGE调制信号共用输出端子，而UMTS调制信号从其他的输出端子输出，无线发送装置还包括：第一开关，输入从GSM调制信号和EDGE调制信号的共用输出端子输出的信号，并将GSM调制信号输出到第一高频功率放大器端，同时将EDGE调制信号输出到第二高频功率放大器端；以及第二开关，输入从与共用输出端子不同的其他的输出端子输出的UMTS调制信号和从第一开关输出的EDGE调制信号，并选择任一方的调制信号而输出到第二高频功率放大器。
根据该结构，能够对UMTS调制方式的无线信号和EDGE调制方式的无线信号共用高频功率放大器，并能够提高对EDGE调制方式的无线信号的功率效率。
本发明的无线发送装置的一种形态采用的结构为，高频信号处理电路的高频调制信号输出端子的结构是由GSM调制信号和EDGE调制信号共用输出端子，而UMTS调制信号从其他的输出端子输出，无线发送装置还包括：第一开关，输入从GSM调制信号和EDGE调制信号的共用输出端子输出的信号，并将GSM调制信号输出到第一高频功率放大器端，同时将EDGE调制信号选择性地输出到第一高频功率放大器端或第二高频功率放大器端；以及第二开关，输入从与共用输出端子不同的其他的输出端子输出的UMTS调制信号和从第一开关输出的EDGE调制信号，并选择任一方的调制信号而输出到第二高频功率放大器。
根据该结构，能够对UMTS调制方式的无线信号和EDGE调制方式的无线信号共用高频功率放大器，并能够提高对EDGE调制方式的无线信号的功率效率。此外，通过第一开关，将EDGE调制信号选择性地输出到第一高频功率放大器端或第二高频功率放大器端，由此能够根据通过第二高频功率放大器将EDGE调制信号放大而产生的功率效率提高的部分和通过使EDGE调制信号通过第二开关而产生的功率损失的部分，选择是在第一高频功率放大器对EDGE调制信号进行放大还是在第二高频功率放大器对EDGE调制信号进行放大，所以能够进一步降低消耗电流。
本发明的无线发送装置的一种形态采用的结构为，包括：连接在第一和第二高频功率放大器后级的输出切换用开关、连接在输出切换用开关的后级的双工器以及连接在输出切换用开关的后级的低通滤波器，输出切换用开关输入第一及第二高频功率放大器的输出信号，并根据该输出信号的调制方式，将该输出信号输出到双工器或低通滤波器。
根据该结构，由EDGE调制方式的无线信号和UMTS调制方式的无线信号共用高频功率放大器时，即使在这些调制方式之间频带不同的情况下也不需要增加高频功率放大器的后级的双工器或低通滤波器，从而能够防止增大装置尺寸和成本。
本发明的极性调制发送装置的一种形态采用的结构包括：高频信号处理电路，从GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式的基带信号，形成关于该各种调制方式的信号的振幅信号及高频相位调制信号；第一高频功率放大器，将GSM调制方式的信号的振幅信号所对应的电压作为电源电压，对GSM调制方式的信号的高频相位调制信号进行功率放大；以及第二高频功率放大器，将UMTS调制方式及EDGE调制方式的信号的振幅信号所对应的电压作为电源电压，对UMTS调制方式和EDGE调制方式的信号的高频相位调制信号进行功率放大。
根据该结构，能够使用非线性的高频功率放大器来进行UMTS调制方式及EDGE调制方式的信号的功率放大，所以能够比上述无线发送装置进一步提高功率效率。此外，还存在以下优点，对于GSM调制方式专用的高频功率放大器，能够使电源电压为发送功率所对应的固定值，从而能够利用窄带的装置作为极性调制方式的振幅信号放大器。
本发明的极性调制发送装置的一种形态采用的结构为，根据从第二高频功率放大器输出的EDGE调制方式的高频相位调制信号的输出功率电平，将对EDGE调制方式的高频相位调制信号进行功率放大的高频功率放大器从第二高频功率放大器切换到第一高频功率放大器。
根据该结构，即使将第二高频功率放大器设计成使第二高频功率放大器的最大输出功率电平与UMTS调制方式的无线信号的最大输出功率电平匹配的情况下，也能够使用第一高频功率放大器而形成EDGE调制方式的无线信号。
本发明的无线通信装置的一种形态采用的结构包括：上述任一个无线发送装置、对接收信号进行解调的接收装置、天线以及将从无线发送装置向天线供给发送信号与从天线向接收装置供给接收信号进行切换的发送接收切换单元。此外，本发明的无线通信装置的一种形态采用的结构包括：上述极性调制发送装置、对接收信号进行解调的接收装置、天线以及将从无线发送装置向天线供给发送信号与从天线向接收装置供给接收信号进行切换的发送接收切换单元。
根据该结构，由于发送装置的功率效率提高，所以能够延长所搭载的电池电源的使用期间，同时能够将发送装置的高频功率放大器小型化，从而能够实现无线通信装置的进一步的小型化。
发明的效果
这样，根据本发明，即使在EDGE调制信号发送时，也能够实现功率效率较好的无线发送装置、极性调制发送装置以及无线通信装置。
附图说明
图1是表示现有的能够以UMTS调制方式和GSM-EDGE调制方式的双方的调制方式发送的无线发送装置的结构例的方框图；
图2是表示高频功率放大器的输出功率与功率效率之间的关系的图；
图3是表示本发明实施方式1的无线发送装置的结构的方框图；
图4是表示高频信号处理电路的结构的方框图；
图5是表示实施方式1的无线发送装置中所设有的开关的动作状态的图；
图6是表示实施方式2的极性调制发送装置的结构的方框图；
图7是表示高频信号处理电路的结构的方框图；以及
图8是表示无线通信装置的示意结构的方框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图3是表示本发明实施方式1的无线发送装置的结构。另外，在图3中，与图1具有相同功能的功能块赋予相同的标号，并省略对它们的说明。
无线发送装置200是对GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式的信号进行无线发送即多模式对应的无线发送装置。
本实施方式的无线发送装置200的发送频率范围为，在低频带(LB)，GSM/EDGE及UMTS调制方式都为824-849MHz，但是在高频带(UB)，GSM-EDGE调制方式为1710-1785MHz，而UMTS调制方式为1850-1910MHz(参照3GPP的标准规格)。
无线发送装置200具有单输入双输出的切换开关114，该单输入双输出的切换开关114将从无线GSM/EDGE(LB)信号形成电路101-1输出的无线GSM/EDGE(LB)信号151中的无线GSM(LB)信号分配给高频功率放大器102，而将从无线GSM/EDGE(LB)信号形成电路101-1输出的无线GSM/EDGE(LB)信号151中的无线EDGE(LB)信号分配给高频功率放大器103。
此外，无线发送装置200具有单输入双输出的切换开关115，该单输入双输出的切换开关115将从无线GSM/EDGE(UB)信号形成电路101-3输出的无线GSM/EDGE(UB)信号153中的无线GSM(UB)信号分配给高频功率放大器104，而将从无线GSM/EDGE(UB)信号形成电路101-3输出的无线GSM/EDGE(UB)信号153中的无线EDGE(UB)信号分配给高频功率放大器105。
无线发送装置200还具有切换开关116和切换开关117，该切换开关116将由切换开关114分配的无线EDGE(LB)信号和由无线UMTS(LB)信号形成电路101-2形成的无线UMTS(LB)信号152作为输入，并选择其中一个信号而将其输出到高频功率放大器103，该切换开关117将由切换开关115分配的无线EDGE(UB)信号和由无线UMTS(UB)信号形成电路101-4形成的无线UMTS(UB)信号154作为输入，并选择其中一个信号而将其输出到高频功率放大器105。
无线发送装置200还具有开关119，该开关119将高频功率放大器104的输出信号157和高频功率放大器105的输出信号158作为输入，切换它们的路径后输出到低通滤波器110和双工器111。
在本实施方式的情况下，高频信号处理电路101中的无线GSM/EDGE(LB)信号形成电路101-1、无线UMTS(LB)信号形成电路101-2、无线GSM/EDGE(UB)信号形成电路101-3以及无线UMTS(UB)信号形成电路101-4分别通过正交调制方式形成无线信号。
图4表示各电路101-1～101-4的结构。由于各个电路101-1～101-4的结构相同，所以这里以无线GSM/EDGE(LB)信号形成电路101-1为代表进行说明。在发送EDGE信号时，无线GSM/EDGE(LB)信号形成电路101-1输入来自基带EDGE信号形成电路120-2的基带EDGE信号的I信号和Q信号，在乘法器214和215将这些信号分别乘以使用振荡器211而产生的彼此相位90°不同的两个载波212和213后，加法器216将它们相加，并通过在可变放大器217进行放大而获得无线GSM/EDGE(LB)信号151。无线GSM/EDGE(LB)信号形成电路101-1对来自基带GSM信号形成电路120-1的基带GSM信号进行相同的处理。
另外，在图3中，用不同的功能块表示各电路101-1～101-4，但是基本上各个电路101-1～101-4为相同的正交调制器结构，所以即使在不同的调制方式之间例如在各个频带等也可以适当地共用。此外，关于GSM调制方式，由于包络线为一定的相位调制信号，所以也可以由使用PLL的相位调制电路构成。
接着，说明本实施方式的无线发送装置200的动作。首先，说明高频带(UB)端的动作。
从无线GSM/EDGE(UB)信号形成电路101-3输出的无线GSM/EDGE(UB)信号153，在GSM信号输出时，通过开关115将其供给到高频功率放大器104，在EDGE信号输出时，通过开关115将其供给到高频功率放大器105。此外，开关117选择并输出无线EDGE信号和无线UMTS信号中的任一个信号。此外，在GSM信号输出时，开关119将从高频功率放大器104输出的无线GSM信号输出到低通滤波器110；在EDGE信号输出时，开关119将从高频功率放大器105输出的无线EDGE信号输出到低通滤波器110；在UMTS信号输出时，开关119将从高频功率放大器105输出的无线UMTS信号输出到双工器111。
这样在EDGE信号输出时，使高频功率放大器105输出的无线EDGE信号从高频功率放大器105端返回到高频功率放大器104端的路径，这是因为EDGE调制方式与UMTS调制方式的频带不同，在相同频带使用它们时，不一定需要像这样返回路径。
图5表示汇总了输出(发送)以上所述的各种调制方式的信号时的开关115、117以及119的切换的状态。
接着，说明低频带(LB)端的动作。在低频带(LB)端，与上述的高频带(UB)相比，不同之处在于没有相当于切换开关119的切换开关，其他的部分与上述的高频带(UB)端的结构相同。在低频带(LB)端，由于EDGE调制方式和UMTS调制方式的频带完全相同，所以在这样的情况下，能够使用双工器109作为EDGE调制方式的发送接收切换开关，这样就能够不需要相当于开关119的切换开关。
根据3GPP的标准规格，各种调制方式中的输出功率由于频带而不同，例如，850MHz中的EDGE调制方式(功率级别：E2)的最大输出为27dBm、850MHz中的GSM调制方式(功率级别：4)的最大输出为33dBm以及在所有频带上UMTS调制方式(功率级别：3)中的最大输出为24dBm，EDGE调制方式的最大输出比GSM调制方式的最大输出更接近于UMTS调制方式的最大输出。
进而，由于EDGE调制方式的最大输出大于UMTS调制方式，所以通过在EDGE调制方式和UMTS调制方式下使用相同的高频功率放大器103，从而能够在EDGE信号输出时，在更接近饱和输出的状态下使用高频功率放大器103，并且根据在上面使用图2说明过的理由能够提高功率效率。
此外，由于EDGE调制方式是与UMTS调制方式相同、包络线时刻在变化的调制方式，所以使用例如A级放大器那样的线性放大器为优选。
在本实施方式的无线发送装置200中，着眼于这方面，并不是由针对GSM调制信号而进行了最佳设计的高频功率放大器102对EDGE调制信号进行功率放大，而是在EDGE调制信号和UMTS调制信号之间共用线性的高频功率放大器103和105。由此，能够使用失真较少且在功率效率上也进行了最佳设计的高频功率放大器。另外，设计了GSM调制信号用的高频功率放大器102和104，以使其在饱和区域动作，功率效率非常好。
如上所述，根据本实施方式，设有对GSM调制方式的无线信号进行功率放大的第一高频功率放大器102(104)和对EDGE调制方式及UMTS调制方式的无线信号进行功率放大的第二高频功率放大器103(105)，并通过将EDGE调制方式的无线信号和UMTS调制方式的无线信号在相同的高频功率放大器103(105)进行功率放大，从而实现即使在发送EDGE调制方式信号时也能够提高功率效率的无线发送装置200。
实际上，在本实施方式结构的无线发送装置200中，能够将相对于EDGE调制信号的高频功率放大器103和105的功率提高到40％左右，即使考虑了在高频带的后级的开关114、116、115、117以及119中的功率损失，与以往的方式相比，也是能够显著提高EDGE调制信号输出时的功率效率的非常有用的装置。
此外，由于将高频功率放大器102和104作为GSM调制方式专用来使用，所以能够仅在非线性区域(饱和区域)使用高频功率放大器102和104。由此，能够削减在线性区域动作时所特别需要的用于抑制功率放大器的负荷变动的影响的隔离器(isolator)。其结果，相应于该部分而能够将装置小型化，同时能够削减成本。
另外，在上述的实施方式中，叙述了通过开关114和116(开关115和117)将EDGE调制信号供给到高频功率放大器103(105)的情况，但是也适用于根据EDGE调制信号的输出功率电平，切换对EDGE调制信号进行放大的高频功率放大器的结构。这是因为，根据高频功率放大器103(105)的结构条件，不能形成所期望的输出功率电平的EDGE调制方式的无线信号。此外，这是因为，根据输出功率电平，存在由于开关116和117所产生的功率损失大于通过高频功率放大器103(105)对EDGE调制信号进行放大所产生的功率效率的提高部分的情况。在这样的情况下，通过开关114(115)将EDGE调制信号输出到高频功率放大器102(104)端为优选。
下面说明其理由。通常由于UMTS的最大输出小于EDGE的最大输出，所以在比EDGE的功率效率更加重视UMTS的功率效率时，将高频功率放大器103(105)设计成使高频功率放大器103(105)的最大输出与UMTS的最大输出匹配。此时，对在UMTS的最大输出以上的EDGE信号输出，在高频功率放大器103(105)不能获得所期望的输出功率电平的EDGE调制方式的无线信号，所以使用高频功率放大器102(104)。由此，即使将高频功率放大器103(105)设计成使使高频功率放大器103(105)的最大输出功率电平与UMTS调制方式的无线信号的最大输出功率电平匹配的情况下，也能够使用高频功率放大器102(104)而形成EDGE调制方式的无线信号。
(实施方式2)
图6表示本实施方式2的极性调制发送装置的结构，对与图3对应部分赋予相同的标号而表示在图6中。
本实施方式的极性调制发送装置300与实施方式1的无线发送装置200的不同之处有以下两处。
第一处为，相对于在实施方式1中在高频信号处理电路101进行正交调制，在本实施方式中高频信号处理电路310进行基于极性调制方式的信号处理。
第二处为，本实施方式中的发送频率范围在GSM/EDGE及UMTS调制方式的任一种方式中都是，低频带(LB)为824-849MHz，而高频带(UB)为1850-1910MHz(参照3GPP的标准规格)。
极性调制方式为，从基带的I信号和Q信号提取出基带的振幅信号和相位信号，通过将高频相位调制信号乘以振幅分量来进行振幅调制的方式，该高频相位调制信号为基于相位信号对载波进行调制而获得的信号，并且由于能够使高频功率放大器以饱和模式动作，所以该极性调制方式是能够进行高功率效率且线性度优良的调制的调制方式。在本实施方式中，在高频功率放大器102、103、104以及105将高频相位调制信号与振幅分量相乘。
高频信号处理电路310具有多个处理单元310-1～310-4。图7示出各处理单元310-1～310-4的结构。由于各处理单元310-1～310-4的结构相同，所以在这里以处理单元310-2为代表进行说明。
处理单元310-2具有振幅相位分离单元21、相位调制单元22以及可变增益放大器23。在发送EDGE信号时，振幅相位分离单元21输入来自基带EDGE信号形成电路120-2的基带EDGE信号的I信号和Q信号，从该I信号和Q信号形成作为其振幅分量的振幅信号162和作为相位分量的相位信号204。相位调制单元22通过以相位信号204对载波频率信号进行调制而形成高频相位调制信号152。相位调制单元22由可变控制发信器(VCO)、相位比较器以及由低通滤波器构成的PLL电路等构成。
GSM调制方式是频率(相位)调制方式，所以高频调制信号的包络线的电平即振幅信号(GSM(LB)_PC和GSM(UB)_PC)161和163的大小为一定值，但是在EDGE调制方式及UMTS调制方式中，包络线的电平即振幅信号(UMTS/EDGE(LB)_AM和UMTS/EDGE(UB)_AM)162和164的大小时刻都在变化。
关于EDGE调制信号及UMTS调制信号，从高频信号处理电路310的输出端子输出该振幅信号(UMTS/EDGE(LB)_AM和UMTS/EDGE(UB)_AM)162和164。在本实施方式中，对于各个频带，由EDGE调制信号和UMTS调制信号共用振幅信号的输出端子，图6及图7中的振幅信号UMTS/EDGE(LB)_AM)162和振幅信号(UMTS/EDGE(UB)_AM)164分别从相同的端子被输出。
由振幅信号放大器121和122根据发送功率控制信号而对从高频信号处理电路310输出的振幅信号162和164进行放大后，将其输入到高频功率放大器103和105的电源端子。由此，由高频功率放大器103和105将高频相位调制信号152和154与基带的振幅信号162和164相乘。
此外，关于GSM调制信号，从高频信号处理电路310输出一定值的振幅信号(GSM(LB)_PC和GSM(UB)_PC)161和163，由DC(直流)放大器123和124根据发送功率控制信号而对该一定值的振幅信号161和163进行放大后，将其输入到高频功率放大器102和104。由此，由高频功率放大器102和104将高频相位调制信号151和153与振幅信号161和163相乘。
另外，上述的发送功率控制(具体而言，是将基带振幅信号161～164与发送功率控制信号相乘)也可以基于来自基带信号处理电路120的控制信号，由高频信号处理电路310来进行。
在本实施方式中的极性调制方式的高频信号处理电路310中，通过将GSM调制信号的输出端子与EDGE调制信号及UMTS调制信号的输出端子分离，从而能够使放大器123和124为直流放大器。由此，取得极性调制特有的效果，该极性调制特有的效果为由于能够使放大器123和124为窄带的放大器，从而使设计简单。
此外，对于各个频率及调制方式，高频相位调制信号151、152、153以及154从高频信号处理电路310的输出端被输出(EDGE调制信号和UMTS调制信号共用输出端子)。
在极性调制方式中，由于以上述的相位调制单元22的低通滤波器等对接收频带的噪声进行频带限制，所以也可以是去除带通滤波器106和107的结构。此外，在本实施方式中，发送频率范围在低频带(LB)及高频带(UB)都是相同的，所以不需要实施方式1中所使用的切换开关119。
接着，用算式详细说明本实施方式的极性调制发送装置300的动作。
将基带信号以复数表示并设为Si(t)时，用下式表示基带信号Si(t)。
Si(t)＝a(t)exp[jφ(t)]………(1)
其中，a(t)表示振幅数据，exp[j(t)]表示相位数据。
通过振幅相位分离单元21从Si(t)提取出振幅数据a(t)和相位数据exp[j(t)]。在此，振幅数据a(t)与基带振幅信号162(161、163、164)对应，相位数据exp[j(t)]与基带相位信号152(151、153、154)对应。
关于EDGE调制信号及UMTS调制信号，由振幅信号放大器121和122对振幅数据a(t)进行放大后，将其提供给高频功率放大器103和105。由此，基于振幅数据a(t)设定高频功率放大器103和105的电源电压值。另一方面，关于GSM调制信号，由于高频调制信号的包络线的电平即振幅信号的大小一定，所以高频功率放大器102和104的电源端子以与各自的发送功率对应的固定电压值来驱动。
相位调制单元22生成以相位数据exp[j(t)]对载波角频率ωc进行调制而获得的高频相位调制信号152(151、153、154)。然后，该高频相位调制信号151～154被输入到高频功率放大器102～105。在此，将高频相位调制信号151～154设为信号Sc，用下式表示高频相位调制信号Sc。
Sc＝exp[ωct+φ(t)]………(2)
然后，从高频功率放大器102～105输出通过高频功率放大器102～105将高频功率放大器102～105的电源电压值a(t)与高频相位调制信号151～154相乘所得的发送输出信号。
这里，将发送输出信号设为RF信号Srf，可以用下式表示Srf。
Srf＝a(t)Sc＝a(t)exp[ωct+φ(t)]………(3)
如上所述，在极性调制发送装置300中，输入到高频功率放大器102～105的信号是不具有振幅方向的变动分量的高频相位调制信号151～154，所以为定包络线信号。因此，由于作为高频功率放大器102～105能够使用效率良好的非线性放大器，所以能够提高功率效率。
对实施方式1的无线发送装置200与本实施方式的极性调制发送装置300在功率效率方面进行比较，关于对GSM调制信号进行功率放大的高频功率放大器102和104，即使在无线发送装置200中也是使其在饱和区域动作，所以能够获得与本实施方式相同程度的功率效率。另一方面，关于对UMTS调制信号及EDGE调制信号进行功率放大的高频功率放大器103和105，相对于在无线发送装置200中使其线性动作，在本实施方式的极性调制发送装置300中使其饱和动作(非线性动作)，所以本实施方式的极性调制发送装置300具有更好的功率效率。因此，本实施方式的极性调制发送装置300能够比实施方式1的无线发送装置200更进一步提高功率效率。
此外，在本实施方式中，关于高频信号处理电路310的高频调制信号输出端子，由EDGE调制信号和UMTS调制信号共用输出端子，而GSM调制信号从其他的输出端子输出，所以不需要设有图3的切换开关114～117。其结果，能够简化装置结构，能够实现低成本的装置。
另外，关于GSM调制信号，也可以考虑以下结构，并不是如图7所示那样从基带的I信号和Q信号通过振幅相位分离单元21来提取出相位信号，而是从基带GSM信号形成电路120-1直接接收相位信号，并且不通过振幅相位分离单元21而直接输入到相位调制单元22后进行相位调制。此时，图7中的振幅信号161和163为一定值，在此情况下也能够获得与上述的本实施方式相同的效果。
另外，在图6中，用不同的功能块表示各电路310-1～310-4，但是基本上各电路310-1～310-4为相同的极性调制器结构，所以在不同的调制方式之间、例如各个频带等也可以适当地共用。
其他实施例
此外，也可以将实施方式1的无线发送装置200和实施方式2的极性调制发送装置300应用于无线通信装置。图8表示搭载了无线发送装置200和极性调制发送装置300的无线通信装置30的示意结构。无线通信装置30具有搭载了无线发送装置200和极性调制发送装置300的发送装置31和接收装置32，它们通过发送接收切换单元33与天线34连接。在此，无线通信装置30例如是移动电话和具有通信功能的移动信息终端等的移动无线终端装置或无线基站等。
在发送时，无线通信装置30生成通过发送装置31而进行了功率放大的发送输出信号，通过发送接收切换单元33而从天线34辐射。另一方面，在接收时，以天线34接收到的接收信号通过发送接收切换单元33输入到接收装置32，通过接收装置32对接收信号进行解调。
这样，根据搭载了实施方式1的无线通信装置200或实施方式2的极性调制发送装置300的无线通信装置30，通过由EDGE调制方式和UMTS调制方式共用高频功率放大器，从而能够提高EDGE调制方式中的功率效率。其结果，在移动无线终端装置等中能够防止电池的消耗，从而能够相应地延长发送装置和通信装置的使用时间。此外，高频功率放大器能够相应于功率效率被提高的部分而被小型化，另外能够降低发热量，从而能够实现搭载该高频功率放大器的无线通信装置的小型化。
此外，如果将本发明的无线发送装置或极性调制发送装置适用于设置有多个大功率的发送装置的无线系统的基站装置，则由于提高高频功率放大器的高输出功率时的功率效率，所以能够将高频功率放大器小型化，同时降低发热量。其结果，能够防止设备的大型化，能够提高节省空间性。
另外，在上述实施方式中，叙述了EDGE调制方式、UMTS调制方式以及GSM调制方式的情况，但并不是仅在这些特定的调制方式中才能获得本发明的效果。在最大输出功率值的大小关系，和有无调制方式造成的包络线变动的关系具有上述那样的关系时，并不限于上述的实施方式的调制方式，也可以适用本发明。
此外，各种调制方式的频带也并不限于本实施方式中所述的频带，通过由UMTS调制方式和EDGE调制方式共用高频功率放大器，从而能够获得相同的效果。
另外，本发明并不限于上述实施方式，在不偏离其要旨的范围内，也可以通过其他的各种方式来实施具体的结构、功能、作用以及效果。
本说明书基于2005年4月27日申请的日本专利特愿2005-130538。其内容全部包含于此。
产业上的可利用性
本发明具有在多模式的发送装置中提高功率效率的效果，对移动电话和移动信息终端等的移动终端装置和无线基站等的无线通信装置等极为有用。

Claims (11)

1.一种无线发送装置，对GSM调制方式、EDGE调方式以及UMTS调制方式的信号进行功率放大后无线发送，该无线发送装置包括：
高频信号处理电路，形成GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式的无线信号；
第一高频功率放大器，对所述GSM调制方式的无线信号进行功率放大；以及
第二高频功率放大器，对所述UMTS调制方式及所述EDGE调制方式的无线信号进行功率放大。
2.如权利要求1所述的无线发送装置，其中，使所述第一高频功率放大器在非线性区域进行放大动作，同时使所述第二高频功率放大器在线性区域进行放大动作。
3.如权利要求1所述的无线发送装置，其中，根据从所述第二高频功率放大器输出的所述EDGE调制方式的无线信号的输出功率电平，将对所述EDGE调制方式的无线信号进行功率放大的高频功率放大器从所述第二高频功率放大器切换到所述第一高频功率放大器。
4.如权利要求1所述的无线发送装置，其中，所述高频信号处理电路的高频调制信号输出端子，由GSM调制信号和EDGE调制信号共用输出端子，而UMTS调制信号从其他的输出端子输出。
5.如权利要求1所述的无线发送装置，其中，所述高频信号处理电路的高频调制信号输出端子的结构为，由GSM调制信号和EDGE调制信号共用输出端子，而UMTS调制信号从其他的输出端子输出，
所述无线发送装置还包括：
第一开关，输入从GSM调制信号和EDGE调制信号的所述共用输出端子输出的信号，将GSM调制信号输出到所述第一高频功率放大器端，同时将EDGE调制信号输出到(所述)第二高频功率放大器端；以及
第二开关，输入从与所述共用输出端子不同的其他输出端子输出的UMTS调制信号及从所述第一开关输出的EDDGE调制信号，并选择任一个调制信号而将其输出到所述第二高频功率放大器。
6.如权利要求3所述的无线发送装置，其中，所述高频信号处理电路的高频调制信号输出端子的结构为，由GSM调制信号和EDGE调制信号共用输出端子，而UMTS调制信号从其他的输出端子输出，
所述无线发送装置还包括：
第一开关，输入从GSM调制信号和EDGE调制信号的所述共用输出端子输出的信号，将GSM调制信号输出到所述第一高频功率放大器端，同时将EDGE调制信号选择性地输出到所述第一高频功率放大器端或所述第二高频功率放大器端；以及
第二开关，输入从与所述共用输出端子不同的其他输出端子输出的UMTS调制信号及从所述第一开关输出的EDDGE调制信号，并选择任一个调制信号而将其输出到所述第二高频功率放大器。
7.如权利要求1所述的无线发送装置，其中，还包括；
连接在所述第一及第二高频功率放大器的后级的输出切换用开关；
连接在所述输出切换用开关的后级的双工器；以及
连接在所述输出切换用开关的后级的低通滤波器，
所述输出切换用开关输入所述第一以及第二高频功率放大器的输出信号，并根据该输出信号的调制方式，将该输出信号输出到所述双工器或所述低通滤波器。
8.一种极性调制发送装置，包括：
高频信号处理电路，从GSM调制方式、EDGE调制方式以及UMTS调制方式的基带信号，形成关于该各种调制方式的信号的振幅信号及高频相位调制信号；
第一高频功率放大器，将所述GSM调制方式的信号的振幅信号所对应的电压作为电源电压，对所述GSM调制方式的信号的高频相位调制信号进行功率放大；以及
第二高频功率放大器，将所述UMTS调制方式以及所述EDGE调制方式的信号的振幅信号所对应的电压作为电源电压，对所述UMTS调制方式及所述EDGE调制方式的信号的高频相位调制信号进行功率放大。
9.如权利要求8所述的极性调制发送装置，其中，根据从所述第二高频功率放大器输出的所述EDGE调制方式的高频相位调制信号的输出功率电平，将对所述EDGE调制方式的高频相位调制信号进行功率放大的高频功率放大器从所述第二高频功率放大器切换到所述第一高频功率放大器。
10.一种无线通信装置，包括：
如权利要求1所述的无线发送装置；
接收装置，对接收信号进行解调；
天线；以及
发送接收切换单元，进行从所述无线发送装置向所述天线供给发送信号与从所述天线向所述接收装置供给接收信号的切换。
11.一种无线通信装置，包括：
如权利要求8所述的极性调制发送装置；
接收装置，对接收信号进行解调；
天线；以及
发送接收切换单元，进行从所述无线发送装置向所述天线供给发送信号与从所述天线向所述接收装置供给接收信号的切换。
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