CN1109664A

CN1109664A - 移动通信装置和方法

Info

Publication number: CN1109664A
Application number: CN94116491A
Authority: CN
Inventors: 小林邦雄; 安达彻朗; 谷刚
Original assignee: Hitachi Semiconductor East Ltd By Share Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Semiconductor East Ltd By Share Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-09-24
Publication date: 1995-10-04
Also published as: KR950010413A; EP0645899A2; KR100312367B1; JPH07143056A; EP0645899A3; TW247383B; MY111535A; US5574993A

Abstract

提供在高频功率放大器中能够和大输出功率时的线性同样维持小输出功率时线性的移动通信装置。在小功率输出时，用衰减器减小高频功率放大器的输入信号功率，由此而要降低的发送信号功率通过发送功率控制电路提高该高频功率放大电路的增益而补偿。在这种状态下，高频功率放大器就能够和大功率输出时一样在晶体管的线性区工作。由此，在发送功率使用范围的全域内可以保证该放大器的线性。

Description

本发明涉及移动通信装置，特别是需要比较大的输出功率范围和采用要求良好高频放大器线性的数字调制方式的移动无线通信装置和方法，例如，有关适用于蜂窝电话系统使用的汽车车载电话机和便携式无线电话机（以下称为便携式电话机）的有效的移动通信技术。

便携式电话机以这样的技术为基本点，即为了在由系统所分配的有限的频率资源中收容尽可能多的入网者而限制发送功率使电波不能较远地传播，于是在离开一定距离的场所，即在其它的蜂窝内能够利用同一个频率。在这样的便携式电话机中，发送方输出功率的大小取决于发送者和接收者之间的距离以及其间的电通信环境。如果以图10所示的着眼于1个基地台的蜂窝电话系统为例进行说明，则在电通信环境相互接近的基地台103和便携式电话机101之间的通信中，将发送功率减少到所要的范围，而像便携式电话机102那样与基地台103的距离较远时，就加大基地台103和便携式电话机102的通信功率。为此，在各个发送机101、102中必须以例如20dB的幅度控制发送输出功率。而且，各个发送机101、102使用何种电平的发送功率发送，要根据包含在从基地台发送来的接收波中的信号即发送功率信息的命令进行选择。这种发送功率的控制目的在于例如在收发距离较近时把因无用的较大的发送功率对其它区域进行通信的机器的影响减小到最小，以及把因无用的较大发送功率引起发送机电源电池的消耗减小到最小，进一步延长有限的电池容量下的通信时间。作为记载了关于这种发送功率控制的文献的例子，有1991年10月11日公开的JP-A-3-229526、1992年2月7日公开的JP-A-4-37323。

上述那种发送功率的控制能够简单地通过控制发送机高频功率放大器的增益而实现。然而本发明者发现，这时如果只进行输出功率的单一增益控制，由于高频功率放大器的输入信号功率固定，难于同时保持该放大器输出功率时的线性和大输出功率时的线性，而且调制输出信号有可能干扰邻近信道。

即，在蜂窝电话系统中，需要通过一个发送信号（一个调制信号）的窄带化去防止对邻近信道的干扰，为此，规定以载频为中心的旁频及各个频率的信号功率分布的频谱形状如图11A所示的那样，要求发送信号不能超过由其形状所规定的上限功率。作为减少对邻近信道的干扰的较好的调制方式，采用高斯最小移位键控（GM-SK;Gaussian Minimum Shift Keying）调制或π/4相移的QPSK调制等。另外，为满足那样的频谱标准，高频功率放大器还必须在所使用的功率范围内其输出功率对其输入功率具有良好的线性。

然而，由于小功率输出时半导体元件的非线性特性难于在使用功率的全范围内获得所需要的线性。例如，如图12所示，漏电流Id与MOS晶体管栅源间电压Vgs的关系当栅源间电压Vgs比较小时即使在非饱和区也明显地成为非线性（B级放大）。从而，在利用对MOS晶体管的栅极偏压控制进行的高频功率放大器的增益控制中，当减少该MOS晶体管的栅极偏压而要输出小功率时，若向其栅极送入输入信号，则输出信号波形就会发生畸变。由于这样的畸变，发送信号将偏离频谱的标准。

图13中示出了作为评价放大器线性的参数之一的AM调制输出%。该图所示的特性是这样测定的：把915MHz的发送信号上加入了10KHz的5%振幅调制的信号输入到图14所示的用硅MOS晶体管构成的高频功率放大器中，调整该放大器的增益控制端电压以在输出功率方面得到所希望的增益，并测定在输出中有多少10KHz的振幅调制成分。例如把减小了栅极偏压的B级放大与增大了栅极偏压的A级放大（参照图12）相比，A级放大因为在输入的整个周期内流过漏电流，所以在放大输出振幅中所含有的调制成分比B级放大小，即减小了放大调制信号的畸变。由此可知上述AM调制输出%意味着该值越大调制信号的畸变就越大。本发明者发现了AM调制输出%的数值大与偏离上述频谱标准的频率成分多是等价的。这一点从图11B所示的倾向也可明了，AM调制输出%越大，频谱扩展部分的输出功率就越违原地增大。图13中代表性地示出了输入信号功率3dBm（dBm希望理解为把1mw的输出功率作为0dBm的分贝的绝对值符号）和-3dBm的情况。为满足便携式电话机的上述频谱等标准，AM调制输出%这样的参数在发送功率使用范围内（图13是15dBm～35dBm的情况）就必须在一定的使用界限以下，但是本发明者发现在图的斜线部分并不满足标准。因此，从图13可以看出，输入信号功率固定为3dBm时，在输出功率比较小时（MOSFET的栅极偏压小，功率放大率亦小），其波形就畸变了。尽管如此，但若像图13的-3dBm那样过分降低高频功率放大器的输入信号功率以图改善AM调制输出%，并不能从高频功率放大器的增益界限获得所需大小的输出功率。

如此，在使用从大到小的发送功率并且采用发送信号以放大器的线性为必要条件的调制方式时，在改变高频功率放大器的增益以得到所希望的输出功率而把输入信号功率固定的结构中，一般因小功率输出时半导体的非线性特性而不能够获得作为功率放大系统总体的所需线性。功率放大器的增益控制技术在1994年4月26日发行的Mitzlaff的美国专利5307512中也公开示出。

本发明的目的在于提供在高频功率放大器中能够和大输出功率时的线性一样地维持小输出功率时的线性的移动通信装置和方法。

本发明的另一个目的在于提供能够防止采用数字调制方法时调制输出信号干扰邻近信道的移动通信装置和方法，其中的数字调制方法具有比较大的输出功率范围并要求高频放大部分有良好的线性。

本发明的再一个目的在于提供能够进行高品质通信的数字通信方式的移动无线装置及其通信方法。

从本技术说明书的记述及附图能够明了本发明的上述及其他目的和新的特征。

本申请所展示的发明之中的代表性形式简单概括如下。

具有为控制发送功率而将调制信号进行功率放大的高频功率放大器的移动无线通信装置，包括：

根据从如基地台这样的外部设施发送来的接收信号中所含有命令（即发送功率信息）是相对地减少上述高频功率放大器输出功率的命令，例如令其小于指定的发送功率的命令，使该高频功率放大器的输入信号功率降低的单元，以及响应来自该信号功率降低单元的降低了的输入信号功率增加该高频功率放大器的增益的增益增加单元。

上述使输入信号功率降低的单元包括配置在高频功率放大器的输入级即调制器输出级的衰减器，或者，该降低单元包括预先减少调制器的输出功率以及根据上述发送功率信息将调制器的输出进行功率放大的前置放大器。

根据通信距离等通信环境增减控制发送功率的发送功率控制电路包括：按照来自外部的接收信号中所含的命令从多个电平中选择并指示高频功率放大器的输出功率的控制单元、检测高频功率放大器输出功率的检测单元、控制高频功率放大器的增益以使被检测单元所检测的功率与对应于来自上述控制单元的命令的功率相互一致的发送功率控制单元，这些共同构成上述增益增加单元。

本发明具体实例的移动通信装置包括天线、解调从天线接收到的接收信号的高频接收电路、调制应从天线发送的发送信号的调制电路、根据调制电路的输出激励天线的高频功率放大器、检测高频功率放大器输出功率的发送功率检测电路、使由发送功率检测电路所检测的功率和应发送的功率一致的形成高频功率放大器控制电压的发送功率控制电路以及根据包含在来自外部的接收信号之中的命令向上述发送功率控制电路给出发送功率电平命令的数据处理装置。该装置还包括响应上述数据处理装置输给发送功率控制电路的使待发送功率低于指定功率电平的命令而使该高频功率放大器的输入信号功率降低的单元、构成上述高频功率放大器的至少1个MOS晶体管电路以及响应上述使待发送的功率低于预定功率电平的命令以控制MOS晶体管放大器极偏压且包含在上述发送功率控制电路中的偏压控制单元。上述降低信号功率单元包括根据上述数据处理装置所给出的控制信号衰减调制信号的功率并将其输出到高频功率放大器的衰减器，或者包括以相应于上述数据处理装置所给出的控制信号的增益将调制信号功率放大并输出到高频功率放大器的前置放大器。

根据上述移动通信装置的结构，在指定的小功率输出时降低高频功率放大器的输入信号功率，这样要降低的发送输出功率便可通过提高该高频功率放大器的增益而得到补偿。在这种状态下，高频功率放大器就有可能在靠近大功率输出时的晶体管线性区域中工作。这样即使在小功率输出时也可以获得高频功率放大器放大工作的线性，换言之，既可在发送功率的整个使用范围保证该放大器的线性，又可防止采用具有比较宽的输出功率范围且要求高频放大部分线性良好的数字调制方法时调制输出信号对邻近信道的干扰。

在上述调制信号输出降低单元中采用衰减器时，如图4A、4B所示，在应该使高频功率放大器的输出功率小于指定功率时就增大衰减器的衰减率。采用前置放大器时，如图9A、9B所示，在应使高频功率放大器11的输出功率小于指定功率时就降低前置放大器的功率放大倍数。在前者情况下调制器的输出功率相对地较大，后者相对地较小。从阻抗匹配及线性角度考虑，前者的电路结构简单。

当高频功率放大器必须输出与来自控制单元或数字处理装置的命令相应的输出功率时，如果输入信号功率减小，由发送功率检测电路及发送功率控制电路构成的反馈控制系统就控制增大功率放大倍数;如果输入信号功率增大，就自动地进行相反的控制。这样的发送功率控制系统原本是为了根据包含在来自基地台等的接收信号之中的信号的命令从多个电平中选择控制相应于通信距离等通信环境的最佳发送功率的电路，但是在通过衰减器或前置放大器减小高频功率放大器的输入信号功率时该电路兼有增大该高频功率放大器功率放大增益的功能。从而，在具有这样的发送功率控制系统的移动通信装置中，使用追加选择性地降低高频功率放大器输入功率的电路这样极其简单的方法，就能够在发送功率的整个使用范围保证高频功率放大器的线性放大特性。

下面结合附图描述本发明。

图1是本发明1个实施例的便携式电话机的框图;

图2是图1实施例中高频功率放大器的一例的MOS晶体管电路图;

图3A、3B分别是图1的实施例中衰减器一例的电路图和衰减器的动作特性图;

图4A、4B分别通过发送功率检测电路和发送功率控制电路的环反馈控制高频功率放大器的输出功率、利用衰减器控制高频功率放大器的输入功率的第1实施例的核心部分的框图和说明其动作特性的特性图;

图5是为在高频功率放大器的输出信号中得到指定的功率而加入较大的控制电压和较小的控制电压时整个串联的3级的功率MOSFET的Vgs-Id特性的说明图;

图6是在本发明的实施例中把高频功率放大器的5%调制输入功率切换为-3dBm和3dBm时AM调制输出%的说明图;

图7是本发明另一实施例的便携式电话机的框图;

图8A、8B分别是图7的实施例所用的前置放大器一例的电路图和其工作特性图;

图9A、9B分别是通过发送功率检测电路及发送电力控制电路的环反馈控制高频功率放大器的输出功率、利用前置放大器控制高频功率放大器的输入功率另一实施例的核心部分的框图和说明其动作的特性图;

图10是蜂窝电话系统的简要说明图;

图11A、11B分别是频谱扩展和AM调制输出%间关系的例子的特性图;

图12是MOS晶体管的Vgs-Id的特性图;

图13是用AM调制输出%评价高频功率放大器的动作畸变例的特性图;

图14是简要表示图6及图13的测量状态的模式图。

图1是本发明一个实施例的便携式电话机的框图。首先，参照该图说明本实施例的概况。

图1中，基带部分18抑制从麦克风21输入的发送模拟声音信号中的高频噪音成分并变换为数字信号，通过对其进行数字信号处理而进行频带压缩，另外，与此相反，通过数字信号处理把被压缩的接收数字声音信号扩展为原来的频带并变换的模拟声音信号，这样，在抑制其中包含的高频成分的同时放大该信号，驱动扬声器20。

调制电路12具有调制器30，该调制器30对可从上述基带部分18输出的发送用信号Sig进行适于无线传送的调制，例如GMSK调制或π/4相移QPSK调制等。对调制器30没有特别的限制，但是，是从电压控制振荡器31供给载波的。详细情况后面再作介绍。调制器30的输出功率通过衰减器32有选择地衰减后供给高频功率放大器11。便携式电话机一旦接通电源，则其固有的代码编号或者识别码就通过最接近的基地台登录到移动电话的主系统（未图示）中。主系统对于所登录的便携式电话机进行频率分配，并通过最接近的基地台通知该便携式电话机。便携式电话机根据由此而被分配的频率在电压控制振荡器中生成载波，接收到这个载波后，调制器30调制发送用信号Sig。

高频功率放大器11把从上述衰减器32输出的信号放大到指定的发送功率。被放大的信号通过带通滤波器这样的发送信号滤波器15激励天线23，发射出发送信号T_X。

从上述天线23接收的接收信号R_X通过带通滤波器这样的接收信号滤波器16供给高频接收电路17在放大接收信号的同时检波所希望的信号，从检波后的接收调制信号解调出原来的基本信号成分，供给上述基带部18。另外，拨号信号发生器、呼叫信号发生器、控制用微机19、时钟信号发生器等可以理解为包含在基带部18中。此外，便携式电话机还具有其它未图示的键盘以及以蓄电池为电源的电源电路。

本实施例中，通过发送功率检测电路例如耦合器13以及发送功率控制电路14的环反馈控制高频功率放大器11的输出功率。另外通过衰减器32控制高频功率放大器11的输入功率电平。各个控制量由控制用微机19根据包含在接收信号之中的命令即发送功率控制信息确定。该接收信号是基地台判定与该便携式电话机之间的电气或通信环境条件后发送至天线23的。以下详细地说明其功率控制。

首先，就高频功率放大器11的输出功率控制，即发送功率控制，进行说明。上述发送功率检测电路13是利用与高频功率放大器11的输出之间的电磁感应而检测发送功率的耦合器。由此而检出的信号供给发送功率控制电路14。在这个发送功率控制电路14中还从控制用微机19供给发送功率电平的命令信号φ1。由命令信号φ1所指示的发送功率电平没有特别限制，可以取20W、8W、5W、2W、0.8W这样阶梯状的电平。即发送功率控制电路14由运算放大器这样的比较电路构成，上述比较电路的一个输入接收来自耦合器13的模拟信号，上述比较电路的另一个输入接受以对应于所选择的发送功率电平的作为模拟信号的命令信号φ1。由此，发送功率控制电路14控制高频功率放大器的增益以使从高频功率放大器11所输出的发送功率与所命令的电平一致。例如，把15dBm～35dBm的范围分为多个是电平控制输出功率的增益。使用何种电平的发送功率要根据包含在从基地台等发送来的接收信号的命令（发送功率控制信息）选择。例如，基地台判定电气或通信环境条件后从天线23向控制用微机19通知关于适宜的发送功率的发送功率控制信息。控制用微机19根据这个通知，用命令信号φ1向发送功率控制电路14指示发送功率电平。还有，发送动作是数字传送方式时，由于可能做到时分复用，因而进行放大器11的增益控制以便也能够规定发送开始时的前沿波形，而且所需要的波形控制也和发送功率命令一起由控制用微机19向发送功率控制电路14传送。

图2示出上述高频功率放大器11的一个例子。高频功率放大器11没有特别的限制，电源即第1电源Vdd、接地即第2电源GND以及功率控制电压V_apc都可通用，该高频功率放大器11包含有前级的漏极连接到后级的栅极的3级串联的各功率MOSFET111～113。各功率MOSFET例如可以使用日立产品PF0120、PF0130、PF0140、PF0150。第1级功率MOSFGT111的栅极连接到从调制电路部12供给较低功率功率的已调制的高频信号（高频输入信号）Pin的输入端子114，最后1级的功率MOSFET113的漏极连接到已进行功放的高频信号（高频输出信号）Pout的输出端子115。各个功率MOSFET111～113的栅极共同连接到施加功率控制电压Vapc的控制端子116。配置在功率MOSFET电路的各级中的电容C₁、电感L₁以及电阻R₁是为了取得功率MOSFET111～113各级间的阻抗匹配而设置的。为了防止电波泄漏而常用的穿心式电容器C₂阻步高频成分漏向电源Vdd，功率控制电压Vapc是从功率控制电路14供给的直流电压，作为功率MOSFET111～113的栅极偏压。高频输出信号Pout的功率随栅极偏压的增加而增大。上述发送功率控制电路14输出能够获得以来自控制用微机19的控制信号φ1所通知的发送功率电平的模拟级的功率控制电压Vapc。从而，高频功率放大器11得到符合于命令信号φ1所指定的输出功率时，由发送功率检测电路13以及发送功率控制电路14构成的反馈控制系统在输入信号功率减小时就自动控制功率控制电压Vapc以增大功率放大率，在输入信号功率增大时就自动地进行相反的控制。

图3A示出了上述衰减器32的构成例。以此作为一个例子说明高频功率放大器11的输入功率控制。衰减器32的构成如下：具有负极与输入（in）、正极与输出（out）相连接的PIN二极管320，其负极通过电阻321与接地GND相连，控制电压Vattc通过微波带状线路322供给PIN二极管的正极。该图中作为控制电压Vattc示出了典型的3种电压Va、Vb、Vc、（Va＞Vb＞Vc）。由于PIN二极管320通过正方向的直流电流能够在保持信号线性的情况下改变其高频串联电阻成分，所以，越降低控制电压Vattc就越能够衰减信号功率。这种关系通过电压Va、Vb、Vc与衰减率之间的关系例示在图3B中。

当对发送功率控制电路14的发送功率电平的命令低于指定电平，例如命令0.8W的发送功率时，与此相应，控制用微机19向衰减器32发出降低控制电压Vattc、衰减高频功率放大器11的输入信号功率的命令。换言之，基带部18中的控制用微机19检测出包含在从基地台等发送来的接收信号中的发送功率电平命令信号，并把该发送电平的命令输给发送功率控制电路14的同时，当该发送电平小于指定电平时向衰减器32发出降低控制电平Vattc指定相对较大的衰减率，衰减高频功率放大器11的输入信号功率。即如图4A所例示的那样，应减小高频功率放大器11的高频输出信号Pout的功率时，增大衰减器32的衰减率，减小高频功率放大器11的输入信号Pin的功率。当输入信号Pin的功率减小时，为了得到由控制信号φ1指定的指定发送功率，发送功率控制电路14增大高频功率放大器11的控制电压Vapc以使其功率放大率增加。如上所述，这一控制是通过包括发送功率检测电路13以及发送功率控制电路14的反馈环系统自动地进行的。另外，图4B中Sg是调制器30的输出信号。

应减少高频功率放大器11中的功率放大率时，由控制电压Vapc所给出的功率MOSFET的栅极偏压相对地取较低的电平。因而，功率MOSFET的工作如图12所示，在非线性区工作，畸变增大。这时，为了得到指定的输出功率，如果减小高频功率放大器11的输入信号功率，高频功率放大器11就必须以较大的功率放大率工作。换言之，通过其反馈控制系统所给出的控制电压Vapc增大，结果，功率MOSFET111～113的栅极偏压提高，成为在图12所示的线性区的动作，即畸变小的区域内的动作。由此，即使在发送功率较小时也能够保证高频功率放大器11中放大动作的线性。

图5中示出了为在高频功率放大器11中使高频输出信号Pout获得指定的功率，在施加相对较大的控制电压Vapc1时和施加相对较小的控制电压Vapc2时串联的3级功率MOSFET111～113总体的Vgs-Id特性。该图中高频输出信号Pout应得到的功率如果从阶梯状的发送功率范围（例如20W、8W、5W、2W、0.8W）考虑则可假设为相对小的功率（例如0.8W）。这时，设通过衰减器32输入的功率未减小时的输入信号为Pin1，通过衰减器32输入的功率减小时的输入信号为Pin2。高频输出信号Pout得到指定功率时，由于不衰减输入信号功率（Pin）时就可以使高频功率放大器11的功率放大率比较小，因而可以如特性曲线A所示那样在非线性区内进行放大动作。与此相反，若衰减输入信号功率（Pin2）时，为了使输出信号Pout得到指定的功率，应将比Vapc1大的栅极偏压Vapc2加到功率MOSFET111～113上，从而如特性曲线B所示的那样，在线性区进行放大动作。如从这个放大特性图可以看出，发送或率小时也能够保持放大动作的线性。

用另一个具体实例进一步说明上述输入信号功率的控制。例如，如图6所示，在命令发送功率电平为20dBm以上时把输入信号功率取为3dBm，在发送功率电平低于20dBm时使输入信号功率下降到-3dBm。这样，在15dBm～35dBm发送功率的整个范围内，AM调制输出%在使用界限之下。即，输入信号功率为3dBm时在发送功率使用范围下限近旁的功率增益比较小，这个状态对应于高频功率放大器11的功率MOSFET111～113的低栅极偏压状态，是MOSFET111～113的栅漏间电压与漏电流间的关系为非线性的区域。在这样的区域中，如果把输入信号功率取为-3dBm，随之发送功率控制电路14就控制提高高频功率放大器11的增益。这个状态对应于提高了高频功率放大器11的功率MOSFET111～113栅极偏压的状态，如图12所示，是MOS晶体管的栅漏间电压与漏电流间的关系为线性的区域。由此，能够在发送功率使用范围的全域保证高频功率放大器11的线性。

图7是本发明另一实施例的便携式电话机的框图。该图所示的实施例与上述实施例的区别在于：预先减小调制器30的输出功率，用前置放大器33代替衰减器32接收这一输出功率，与减少高频功率放大器11的输出功率相对应，该前置放大器33的功率放大率也减少。该实施例的其它结构与图1的实施例相同，具有同一功能的电路框图上标注相同的符号并省略其详细的说明。

图8A示出了上述前置放大器33的一例。该前置放大器33的结构是在电源Vdd和接地GND之间具有1级功率MOSFET331。功率MOSFET331的栅级接受调制器30的输出，功率MOSFET331的漏极被连接到高频功率放大器11的输入端。功率MOSFET的栅极上施加控制电压Vgc。配置在电路各部分的电容C₁和电感L₁是为得到功率MOSFET331的输入、输出级的阻抗匹配而配置的，电源Vdd的通路上设有穿心式电容器。控制电压Vgc是直流电压，对功率MOS-FET331作为栅极偏压。输出信号功率随着栅极偏压增大而增加。该图中，作为控制电压Vgc代表性地示出3种电压Va、Vb、Vc（Va＞Vb＞Vc）。前置放大器33能够随栅极偏压的加大而增大输出信号功率，也能够随控制电压Vgc的加大而增大输出信号功率。通过图8B中电压Va、Vb、Vc与增益的关系例示了这种关系。

如图9A所示，与图1及图4A所说明的第1实施例的情况相比，在本实施例中减小了调制器30的输出信号Sg的功率。如图4A所示，在第1实施例中，要减小高频功率放大器11的输出功率时就增大衰减器32的衰减率。在图7及图9A所示的第2实施例中，在应减小高频功率放大器11的输出功率时，与此相地降低前置放大器33的功率放大率。结果，可以理解为前置放大器33的输出功率与衰减器32的输出功率同样变化。图4B和图9B例示出高频输入信号Pin的输入功率分别具有相同的变化。

控制用微机19指示发送功率控制电路14的发送功率电平越小，就越降低前置放大器33的控制电压Vgc的电平，从而使高频功率放大器11的输入信号功率越小。换言之，基带部18中的控制用微机19检测出包含在从基地台等传送来的接收信号之中的发送功率电平命令信号，并把这个发送电平的命令传送给发送功率控制电路14，同时，随着该发送电平的减小而把控制电压Vgc的电平设定得较低以使高频功率放大器11的输入信号功率减小。即如图9B所示那样，在高频功率放大器11的输出信号Pout的功率较小时，减小前置放大器33的功率放大率，从而减小高频功率放大器11的输入信号Pin的功率。当输入信号Pin的功率减小时，为了得到由控制命令φ1所指定的指定发送功率，发送功率控制电路14增大高频功率放大器11的控制电压Vapc从而增大功率放大率。如上所述这样的控制是通过反馈环自动地进行的。因此，和上述第1实施例一样，能够在发送功率较小时也保证高频功率放大器11放大动作的线性。

由此可知，上述各实施例具有以下的长处：

（1）与高频功率放大器11的输出功率低于指定值相对应，像图1及图4A所示的第1实施例那样用衰减器32衰减该高频功率放大器11的输入信号功率，或者像图7及图9A所示的第2实施例那样降低对调制器30输出进行功率放大的前置放大器33的功率放大率，与此对应地用通过发送功率控制电路14的负反馈控制增大该高频功率放大器11的增益。例如，在小于20dBm的指定小功率输出时，把高频功率放大器11的输入信号功率减少到例如-3dBm，由此而要降低的发送信号功率通过提高该高频功率放大器11的增益而补偿。在这种状态，高频功率放大器11能够和例如20dBm以上那样的大功率输出时同样地在晶体管的线性区工作。

（2）根据上述，既能在发送功率使用范围的全域内保证高频功率放大器11的线性，又能在采用具有较大的输出功率范围且要求高频放大部分线性良好的调制方法时，防止调制输出信号对邻近信道的干扰。

（3）在高频功率放大器11的输出功率小于指定功率时，作为减小该高频功率放大器11的输入信号功率的方法，通过采用衰减器32，完全不必考虑采用前置放大器33时所需要的阻抗匹配及线性放大动作，故能简化电路结构。

（4）在高频功率放大器必须输出符合来自控制用微机19的命令的输出功率时，如果输入信号功率减小，由发送功率检测电路13及发送功率控制电路14构成的反馈控制系统就自动地控制增大功率放大率;如果输入信号功率增大，就自动进行相反的控制。这样的发送功率控制系统原本是为根据包含在来自基地台等的接收信号之中的信号的命令、从多个电平中选择控制与通信距离等通信环境相适应的最佳发送功率的电路，但在通过衰减器32和前置放大器33减小高频功率放大器11的输入信号功率时兼有增大该高频功率放大器11的功率增益的功能。因此，在具有这样的发送功率控制系统的便携式电话机中，只通过追加选择性地减少高频功率放大器11的输入功率的回路这种极其简单的方法，就能够在发送功率使用范围的全域内保证高频功率放大器11放大动作的线性。

（5）由于发送功率的命令由来自基地台等的接收信号中所含的信号的命令给出，所以，便携式电话机完全不需要自身检测接收状态以及自己形成发送功率命令的复杂电路。

（6）在上述对于高频功率放大器11输出功率的命令低于指定功率时，通过采用加大衰减器32的衰减率的控制，可以利用控制用微机19同步地进行高频功率放大器11输出功率的控制和衰减器32衰减率的控制，控制十分简单。特别是，如果把衰减器32的衰减率的选择取为2个值，可使结构最简单。

以上根据实施例具体地说明了本发明，然而本发明并不限定于上述实例，不言而喻，在不脱离其主旨的范围内，本发明能够有各种变更。

例如，晶体管的非线性特性，不仅MOS晶体管，双极型晶体管同样也存在，因而，高频功率放大器并不限于MOS电路，也可以是GaAs FET电路、双极型晶体管电路以及BI-CMOS电路。高频功率放大器输入信号功率的减少也并不限于采用衰减器32的结构，也可采用控制电压控制振荡器31自身的输出功率等种种控制形态的各种电路结构。还有，在图6中所说明的发送功率使用范围和使用界限只是一个例子，本发明并没有限于该标准。因此，降低高频功率放大器输入功率的控制不限于图6那样的2个阶段，还可以按图3A和图4A所示的多个阶段进行。究竟选择哪一种，最好兼顾所需要的电路规模以及由此而得到的放大动作线性的改善情况而决定。即使是图6那样的2个阶段切换，实用上也能够毫无影响地实现线性。另外，对衰减器32这种电路的功率衰减的命令和对于发送功率控制电路14的发送功率电平的命令由控制用微机19形成，但是也可以分别设置专用的控制逻辑。还有，不言而喻，上述微机19和控制逻辑能够用门阵列构成。

在以上的说明中，主要就适用于以本发明者的发明为背景的应用领域即蜂窝电话系统的汽车电话机和便携式电话机的情况进行了说明，然而本发明不限于这些，还能够应泛地适用于无绳电话、飞机感应所利用的无线、以及船舶用无线等各种移动通信装置。本发明在有效的条件下，至少能够广泛地用于提高放大器的线性特性。

Claims

1、移动通信装置，具有用于放大应通信的信号的调制信号以控制发送功率的高频功率放大器，该移动通信装置包括：

根据包含在来自外部的接收信号之中并使上述高频功率放大器的输出功率相对减少的命令信息降低上述高频功率放大器输入信号功率的单元，以及根据上述特定信息而增加高频功率放大器增益的单元。

2、按权利要求1中记载的移动通信装置，其中，上述使输入信号功率降低的单元包括衰减器，该衰减器按照根据包含在接收信号之中的命令信息而生成的控制信号将上述调制信号的功率衰减并输出到高频功率放大器。

3、按权利要求1中记载的移动通信装置，其中，上述使输入信号功率降低的单元包括前置放大器，该前置放大器按照根据包含在接收信号中的命令信息而生成的控制信号所确定的增益放大上述调制信号并将其输出到高频功率放大器。

4、权利要求1中记载的移动通信装置，其中，上述增加高频功率放大器增益的单元包括：

按照来自外部的接收信号中所包含的命令信息从多个电平中选择并指示高频功率放大器输出功率的控制单元;

检测上述高频功率放大器输出功率的检测器;以及控制高频功率放大器增益使由该检测器检测的功率与来自上述控制单元的命令规定的功率一致的发送功率控制器。

5、移动通信装置，包括：

天线;

用于解调从天线所接收的信号的高频接收电路;

用于调制应从天线发送的信号的调制电路;

根据该调制电路的输出激励天线的高频功率放大器;

形成该高频功率放大器控制电压的发送功率控制电路;

根据来自外部的接收信号中所含的信号的命令向上述发送功率控制电路供给发送功率命令的数据处理器;

根据表示上述数据处理器供给上述发送功率控制电路的指令的信息使上述高频功率放大器的输入信号功率电平降低的单元;以及

按照供给上述发送功率控制电路的上述命令信息改变该放大器的偏压以增大上述高频功率放大器的增益的单元。

6、权利要求5中记载的移动通信装置，其中，上述使输入信号功率电平降低的单元包括衰减器，该衰减器根据上述数据处理器给出的控制信号衰减上述调制信号的功率并将其输出到高频功率放大器。

7、如权利要求6中记载的移动通信装置，其中，当供给上述发送功率控制电路的发送功率的命令低于指定功率时，上述数据处理器指示衰减器增大其衰减量。

8、权利要求5中记载的移动通信装置，其中，使上述输入信号功率电平降低的单元包括一前置放大器，该前置放大器以和上述数据处理器供给的控制信号对应的增益对调制信号进行功率放大并将其输出到高频功率放大器。

9、如权利要求5的移动通信装置，还包括检测上述高频功率放大器输出功率的发送功率检测电路和用于上述高频功率放大器的反馈回路，该反馈回路包括上述发送功率检测电路和上述发送功率控制电路以使由该发送功率检测电路所检出的功率与应发送的功率一致。

10、如权利要求5的移动通信装置，其中，上述高频功率放大器包括级联的多个MOS晶体管放大器、将上述降低输入信号功率单元的输出加到构成输入放大器的MOS晶体管的栅极的电路、用于从输出放大器的MOS晶体管的源极或漏极输出被放大的功率的输出端子、共同连接上述各放大器的MOS晶体管的栅极并从上述发送功率控制电路可变地施加增益控制偏压的偏压电路。

11、移动通信终端的发送功率的控制方法，该终端具有放大应发送信号中的数字调制信号的高频功率放大器，该方法包括如下步骤：

检测包含在由管理与另一方进行相互通信的电台所发送的接收信号之中、并使终端发送输出相对地减小的特定命令信息;

根据该检测到的命令信息，使由待发送的信号调制、并在终端发生的高频数字调制信号的功率电平选择性地衰减一预定量;

把该衰减后的功率电平的上述高频信号调制信号至少输入到1个由至少一个高频MOSFET构成的上述高频功率放大器中，并根据上述检测到的命令信息使该MOSFET的栅极偏压发生变化以增大上述高频MOSFET的增益。

12、移动通信装置发送功率的控制方法，所述移动通信装置具有通过放大由应发送的电话信号所调制的高频数字调制信号而获得发送功率的高频功率放大器，该控制方法包括如下步骤：

从来自管理移动通信装置的外部的通信管理台的接收信号中检测命令该装置的发送输出相对减少的发送输出命令信息;

根据该命令信息衰减上述高频功率放大器的输入功率;

根据该命令信息，增加上述高频功率放大器的增益。