KR20010043939A

KR20010043939A - 송신기 및 수신기와 증폭 회로의 부하 변동 보상 방법

Info

Publication number: KR20010043939A
Application number: KR1020007013509A
Authority: KR
Inventors: 기노무라마사히로
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-05-25
Also published as: CA2333742A1; WO2000060736A1; JP2000295055A; AU3192100A; EP1093222A1; CN1297609A

Abstract

본 발명의 휴대 전화기는 안테나의 부하가 순간적으로 변동한 경우에, 그 부하 변동을 실시간으로 검출하여, 그 변동을 보상한다. 스미스 차트(Smith chart)상에, 전력 증폭기의 전력 효율이나 이득의 특성 곡선을 중첩하여 기재해 놓는다. 증폭기의 전류나 이득의 측정 결과로부터, 스미스 차트상에 있어서의 증폭기의 동작점의 존재 범위를 추정한다. 다음에, 스미스 차트가 갖는 임피던스 정보를 이용하여, 증폭기의 입력 임피던스의 변동 방향과, 그 변동의 레벨을 판정한다. 그리고, 그 변동을 보상하도록 가변 부하 회로를 제어한다.

Description

증폭 회로의 부하 변동 보상 방법{TRANSMITTER AND RECEIVER}

무선 송신기의 구성의 일례를 도 10에 나타낸다. 이러한 무선 송신기의 구성은, 예컨대, 일본 특허 공개 평성 제 7-254864 호 공보의 도 3에 기재되어 있다.

도 10의 무선 송신기에 있어서, 믹서(11)는 중간 주파 증폭 신호(IF)에 국부 발진 신호(Lo)를 혼합하여 고주파 신호(RF)로 변환한다. 고주파 신호는 드라이브 증폭기(12) 및 전력 증폭기(13)에 의해 증폭된다.

커플러(14)는 전력 증폭기(13)의 출력의 일부를 분기시켜, 전력 증폭기의 출력 모니터하기 위한 검출기(16)에 공급한다.

아이슬레이터(15)는 소정의 방향에 대해서는 전자파를 감쇠시키는 일없이 통과시켜, 그 역방향에 대해서는 전자파의 전력을 흡수하는 작용을 한다. 이에 의해, 안테나(18a, 18b)에서 수신한 신호가 전력 증폭기(13)로 진입하는 것이 방지된다.

또한, 아이슬레이터(15)가 존재하기 때문에, 안테나(18a, 18b)의 부하가 변동하였다고 해도, 그 악영향이 쟌력 증폭기(13)에 미치지 않고, 전력 증폭기(13)의 동작이 불안정하게 되는 일이 없다. 또한, 전력 증폭기(13)의 출력 신호의 S/N이 악화하는 것도 방지된다.

또, 안테나 공용기(17)는 적어도 하나의 안테나 소자에 대해, 송신과 수신을 전환하는 작용을 한다.

전술한 바와 같이, 도 l0의 무선 송신기에서는, 아이슬레이터(15)가 마련되어 있기 때문에, 전력 증폭기(13)의 특성의 안정화를 도모할 수 있다. 그러나, 아이슬레이터(15)를 삽입한 만큼, 전력 손실이 발생하여 회로의 점유 면적도 증대한다.

따라서, 그 손실을 예측하여 미리 전력 증폭기(13)의 출력 레벨을 증대시켜 놓을 필요가 있다. 전력 증폭기(13)의 출력 레벨이 증대하면, 전력 증폭기(13)의 소비 전력이 증대하여, 전력 증폭기의 왜곡량도 증대한다.

아이슬레이터(15)를 삭제하면, 전력 손실의 문제나 공간의 문제는 해소되지만, 그 한편, 전력 증폭기 특성의 불안정화를 초래하게 된다. 특히, 휴대 전화기와 같은 이동체 단말의 경우는, 사용 환경이 다양하게 변화되고, 이에 따라 전력 증폭기의 부하(안테나(18a, 18b)의 부하)는 간단하게 변동하게 된다.

예컨대, 통화시에 기기 본체를 인체에 접근시키거나, 혹은 금속 책상의 위에서 사용하는 것과 같은 경우, 휴대 전화기의 안테나가 인체나 금속판과 용량 결합함으로써 송신기의 부하가 크게 변동한다.

이러한 부하 변동은 안테나와 송신 신호 경로 사이의 임피던스의 부정합을 초래하여, 불필요한 반사파를 발생한다. 따라서, 안테나의 VSWR 특성이 열화하여 통신 품질이 저하한다.

또, 마찬가지의 문제가 수신기에 있어서도 발생한다.

본 발명은 이러한 불합리를 해소하기 위해 이루어진 것이다. 따라서, 그 목적은 아이슬레이터를 이용하는 일없이 부하의 변동을 억제하여, 송신기 또는 수신기의 저 왜곡화, 저 소비 전력화 및 공간 절약화를 도모하는 것이다.

발명의 개시

본 발명의 송신기나 수신기에서는, 증폭 회로에 관한 물리량, 즉 전류량이나 이득의 변동을 검출하는 것에 의해, 스미스 차트(Smith chart)상에 있어서의 동작점의 존재 범위를 추정한다. 이에 의해서, 송신기의 부하(증폭 회로의 출력 임피던스)의 변동의 방향이나 변동의 레벨, 혹은 노이즈 지수의 증감 등이 명확하게 된다.

즉, 증폭 회로의 전류량이나 이득의 변동을 검출한다고 하는 간단한 방법에 의해 송신기나 수신기의 부하의 변동을 실시간으로 검출할 수 있다.

그리고, 가변 부하 회로의 부하의 값을 조정하여, 증폭 회로의 입력측 혹은 출력측의 임피던스를 변화시킨다. 즉, 증폭 회로의 출력 임피던스에 관해서, 그 임피던스의 변동을 억제하도록 일종의 부귀환 제어를 행한다.

이에 의해, 송신기나 수신기의 부하의 변동이 완화되어, 통신 품질의 급격한 열화가 방지된다. 따라서, 아이슬레이터를 생략하는 것이 가능해진다. 따라서, 회로의 점유 면적을 감소시킬 수 있다. 또한, 회로의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

또한, 송신기의 부하의 변동에 대해 실시간의 보상이 이루어지기 때문에, 전력 증폭기의 특정이 안정화된다.

예컨대, 본 발명의 송신기의 일 형태에서는, 송신기의 임피던스의 변동을 증폭 회로의 동작 전류나 이득의 변동으로부터 검출하여, 그 임피던스의 변동을 실시간으로 보정한다. 이에 의해 안정한 특성을 얻을 수 있어, 아이슬레이터는 불필요하게 된다.

또한, 본 발명의 송신기의 다른 형태에서는, 전력 증폭기의 앞에 가변 이득 증폭기를 배치한다. 가변 이득 증폭기의 제어 정보를 이용하면, 전력 증폭기의 입력 신호의 레벨을 정확하게 알 수 있다. 이에 의해, 전력 증폭기의 이득을 보다 정확하게 알 수 있다. 따라서, 송신기의 부하 변동의 검출 정밀도가 향상된다.

본 발명의 송신기의 다른 형태에서는, 스미스 차트상에 있어서의 동작 부하점의 존재 범위를 추정하여, 동작 부하점의 변동을 완화하는 방향으로 가변 부하 회로의 부하를 조정한다.

즉, 스미스 차트에 의하면, 부하의 복소 임피던스의 궤적을 알 수 있다. 따라서, 증폭기의 전류나 이득으로부터 스미스 차트상에 있어서의 변동 후의 동작점의 존재 범위를 추정한다. 그리고, 그 변동을 보상하는 방향으로 가변 부하를 조정한다. 이에 의해, 간단한 구성의 회로를 갖고, 안테나와 송신 전송로간에 양호한 임피던스 정합을 실현할 수 있다.

본 발명의 송신기의 다른 형태에서는, 신호 선로에 병렬로 접속한 가변 부하 회로를 마련하여, 송신기의 임피던스를 조정한다.

휴대 전화기는 안테나와 인체 등과의 용량 결합의 영향을 받아 입출력 임피던스가 간단하게 변동하게 된다. 그러나, 본 발명의 송신기를 이용하면, 휴대 전화기에 있어서도, 항상 안정한 송신 특성을 얻을 수 있다.

본 발명의 수신기의 하나의 형태에서는, 수신기가 내장하는 증폭 회로의 입력 임피던스의 변동 방향 및 변동의 레벨을 증폭 회로의 소비 전류에 근거하여 검출한다. 그리고, 증폭 회로의 입력 임피던스의 변동을 보상하도록 가변 부하 회로의 부하를 조정한다.

수신기의 초단의 증폭 회로, 특히 로우 노이즈 증폭기는 입력 임피던스의 변동에 민감하며, 그 영향을 받아 특성이 변동하기 쉽다. 따라서, 본 발명과 같은 부귀환을 이용한 입력 임피던스의 안정화가 유효하다. 이에 의해, 휴대 전화기의 수신 특성을 안정화할 수 있다.

본 발명의 송신기와 수신기의 쌍방을 구비하는 통신 기기는 성능이 안정화되어 있기 때문에, 항상 양호한 송신과 수신이 확보된다.

본 발명은 송신기 및 수신기에 관한 것으로, 특히, 이동체 통신에 이용되는 휴대 가능한 송신기 및 수신기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 수신기의 주요부의 블럭도이고,

도 2는 실시예 l에 있어서의 가변 부하 회로 및 제어 회로의 주요부의 구체적 구성예를 나타내는 회로도이며,

도 3a는 실시예 1에 있어서의 스미스 차트상의 동작 부하점(변동 전)의 위치를 나타내는 도면이고,

도 3b는 실시예 1에 있어서의 스미스 차트상의 동작 부하점(변동 후)의 위치를 나타내는 도면이며,

도 4는 실시예 2에 따른 수신기의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이고,

도 5는 실시예 2에 있어서의 스미스 차트상의 동작 부하점의 위치(변동 전 및 변동 후)를 나타내는 도면이며,

도 6은 실시예 3에 따른 수신기의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이고,

도 7은 실시예 3에 있어서의 스미스 차트상의 동작 부하점의 위치(변동 전 및 변동 후)를 나타내는 도면이며,

도 8은 실시예 4에 따른 수신기의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이고,

도 9는 실시예 5에 따른 송신기의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이며,

도 10은 본 발명에 있어서의 송신기나 수신기의 부하 변동을 억제하기 위한 순서를 설명하기 위한 흐름도이고,

그리고, 도 1l은 종래의 송신기의 일례의 구성을 나타내는 블럭도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 실시예 1의 송신기의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다.

이 송신기는, 예컨대, 휴대 전화기에 내장되어 있다. 이 송신기는 도시되는 바와 같이, 중간 주파 신호(IF 신호)를 고주파 신호(RF 신호)로 변환하는 믹서(l1)와, RF 신호를 증폭하는 드라이브 증폭기(12)와, 전력 증폭기(전력 증폭 회로)(13)와, 안테나 공용기(17)와, 복수의 안테나 소자(18a, 18b)를 구비한다.

그리고, 또한 전력 증폭기(13)의 소비 전류(동작 전류 Idd)를 검출하는 전류 검출기(21)와, 가변 부하(19)와, 전류 검출기(21)의 검출 레벨에 근거하여 가변 부하(19)의 부하 전환을 제어하는 제어 회로(20)를 갖는다.

종래 예와 달리 아이슬레이터는 마련되어 있지 않다.

본 실시예에서는, 믹서(11)의 증폭율 및 드라이브 증폭기(12)의 증폭율은 모두 일정한 값으로 조정되어 있다. 따라서, 전력 증폭기(13)의 입력 신호의 전압 레벨은 일정한 레벨로 제어된다. 따라서, 전력 증폭기(13)의 출력 레벨을 검출하는 것에 의해, 전력 증폭기(13)의 이득을 알 수 있다.

전력 증폭기(13)의 특성은 출력측의 부하 특성에 크게 영향받는다. 따라서, 용도에 따라, 미리 출력측의 부하 특성을 정확하게 조정해 놓을 필요가 있지만, 휴대기의 경우에는, 전술한 바와 같이 안테나와 인체의 용량 결합 등에 의해 부하 특성이 급격하게 변화된다. 따라서, 이것을 보상하도록 제어 회로(20)가 가변 부하(19)를 제어(예컨대, 전환 제어)하는 것이다.

도 2는 부하의 전환 제어를 행하기 위한 구성예를 나타내는 회로도이다.

전력 증폭기(l3)의 동작 전류량을 검출하는 전류 검출기(21)는 전류/전압 변환용의 저항 R4와, 전압 측정기(30)를 갖는다. 전압 측정기(30)의 검출 신호는 제어 회로(20)에 공급된다.

제어 회로(20)의 스위치 회로(23)는 소정의 임계값 레벨과 전압 측정기(30)의 검출 출력의 레벨을 비교하여, 그 결과에 따라 스위치를 단자 S1에 접속할지, 혹은 S2에 접속할 지를 전환한다.

스위치가 단자 S1에 접속될 때는, 제어 회로(20)에 있어서의 NPN 트랜지스터 Q1은 오프하고, 스위치가 단자 S2에 접속될 때는, NPN 트랜지스터 Q1은 온한다.

NPN 트랜지스터 Q1가 오프인 때에는, 제어 회로(19)내의 다이오드 D1의 양단 A, B의 전위는 모두 Vdd로 고정되어 있고, 다이오드 D1은 오프하고 있다. 이 상태에서는, 가변 부하(19)는 신호선 L1로부터 보아 하이 임피던스 상태(오픈 상태)이며, 전력 증폭기(13)의 출력 부하는 아무런 영향을 받지 않는다.

여기서, 스위치 회로(23)에 있어서, 스위치가 단자 S2에 접속되면, NPN 트랜지스터 Ql이 온한다. 그러면, 다이오드 D1의 캐소드(A 점)의 전위는 거의 0V로 된다. 고정 전압 Vdd는 0.7V 이상의 전압이다. 따라서, 다이오드 D1은 순바이어스되어 도통되고, 부하(24)가 직류 차단 콘덴서 C1, C2를 거쳐서 신호선 L1에 교류적으로 접속된다. 이에 의해서, 전력 증폭기(13)의 부하가 변화된다.

이러한 전환 회로를 이용하여, 예컨대, 용량이 상이한 복수의 부하의 신호선으로의 접속/비접속을 적절하게 전환한다. 이에 의해, 전력 증폭기(l3)의 출력측의 부하(송신기의 부하)의 변동을 보상하도록 가변 부하 회로(19)의 부하의 값을 변화시킬 수 있다.

여기서 문제로 되는 것은 전력 증폭기(13)의 출력측의 부하 변동의 방향과 레벨을 어떻게 하여 검출하는 것인가 하는 것이다.

이하, 이 점에 대해 검토한다.

송신기의 부하가 변동하면, 전력 증폭기(13)의 특성 자체가 그 변동의 영향을 받아 변화된다. 그 특성의 변동을 스미스 차트에 중첩시켜 보는 것에 의해, 부하의 변화 방향(즉, 증대인지 감소인지)과, 그 변동의 레벨을 추정하는 것이 가능하다.

도 3a, 도 3b는 스미스 차트상에 있어서, 전력 증폭기(l3)의 이득(도면 중, "Gain"라 기재됨), 전력 효율("eff"라 기재됨) 및 신호의 왜곡 특성("ACP"라 기재됨)의 각 특성선이 서로 어떠한 관계에 있는 가를 나타내는 도면이다.

즉, 전력 증폭기(13)에 관해서, 미리 출력측의 임피던스(부하)와, 이득, 전력 효율, 왜곡 특성의 각 특성과의 관계를 조사한 결과로 하여, 도 3과 같은 관계가 얻어지고 있는 것으로 한다.

또, 전력 증폭기(13)의 "이득"이란 입력 전압 레벨에 대한 출력 전압 레벨의 비이다.

또한, "전력 효율"이란 전력 증폭기(13)의 소비 전력에 대한 입력과 출력 전력의 비이고, 다음 수학식 (1)로 표현된다.

"전력 효율" = (출력 전력 - 입력 전력)/(Vdd×Idd)

여기서, Vdd는 전원 전압이고, Idd는 전력 증폭기의 동작 전류이다.

또, 전력 증폭기의 "입력 전력"은 입력 신호의 전압의 실효값인 것이다. 베이스 밴드 변조 신호의 진폭은 일정하다. 전력 증폭기(13)의 전단에 배치되어 있는 드라이브 증폭기(12)의 전압 이득이 일정하면, 전력 증폭기(13)의 입력 신호의 전력도 일의적으로 정해진다.

또한, 본 실시예에서는, 전력 증폭기(13)의 "출력 전력"은 일정한 것으로 가정한다.

전력 증폭기의 입력 신호의 레벨은 전술한 바와 같이 일정의 레벨이며 기지의 것이다. 또한, 전력 증폭기의 출력 레벨은 일정하다. 또한, 전원 전압 Vdd도 기지의 것이다.

따라서, 수학식 (1)로부터 명백한 바와 같이, "전력 효율"은 Idd(소비 전류)의 함수로 볼 수 있다. 즉, 전력 증폭기(13)의 소비 전류 Idd의 값을 알면, 전력효율(eff)도 알 수 있다고 하는 것이다.

또한, 왜곡 특성(ACP)은 인접 채널 누설 전력과 동의어이다. 즉, 송신 신호의 전력과, 그 송신 신호를 출력함으로써, 인접하는 채널에 상당하는 주파수 대역에 유기되는 신호 전력의 비이다.

인접 채널 누설 전력(왜곡 특성 : ACP)의 값이 작을수록, 송신 신호의 왜곡 량이 크게 된다.

여기서, 도 3a에서, 현재의 동작 부하점은 "A"점으로 한다. 이 경우, "전력 효율(eff)"은 20% 이상이고, "이득"은 10㏈ 이상이며, 또한, "ACP(왜곡)"은 -50dB 이하이다.

여기서, 부하 변동에 의해, 도 3b와 같이 동작점이 "B"점으로 이동한 것으로 한다.

이 경우, "ACP(왜곡)"은 -4O㏈ 이하로 되어, 왜곡은 급격하게 증대한다. 한편, "전력 효율(eff)"은 30% 이상으로 되어, 이전보다 증대한다. 전술한 수학식 (1)로부터 알 수 있는 바와 같이, "전력 효율(eff)"이 증대한다는 것은, 즉 전력 증폭기의 소비 전류 Idd가 감소하고 있는 것을 의미한다.

따라서, 도 1의 회로에 있어서, 전류 검출기(21)가 전류(ldd)의 양을 검출하면, 제어 회로(20)는 그 전류량이 감소하고 있는 것, 및 그 정도로부터 스미스 차트상에서, 전력 증폭기의 동작점이 "B"의 범위 근처에 있는 것을 추정할 수 있다.

스미스 차트는 신호 선로의 복소 임피던스(혹은 어드미턴스(admittance))의 궤적을 나타내고 있기 때문에, 동작점의 변동 방향과 대강의 변동량을 알면, 임피던스(부하)에 관해서도 그 증감과 정도를 알 수 있다. 따라서, 제어 회로(20)는 그 임피던스(부하) 변동을 보상하도록 가변 부하(19)를 전환 제어한다.

이와 같이, 송신기에 아이슬레이터를 마련하지 않더라도, 전력 증폭기의 소비 전류를 검출하는 것만으로, 부하 변동의 방향과 레벨을 추정할 수 있다. 그리고, 그 변동을 보상하도록 증폭기의 출력측의 부하가 제어된다.

이에 의해, 전력 증폭기의 특성이 안정화되어, 문제는 발생하지 않는다. 또한, 비교적 간단한 회로로 실현할 수 있다. 따라서, 회로의 점유 면적의 삭감이나 회로의 소비 전력의 저감도 도모할 수 있다.

(실시예 2)

도 4는 실시예 2에 따른 송신기의 블럭도이다. 도 4에 있어서, 도 1의 회로와 공통하는 부분에는 동일한 참조 부호가 부여되어 있다.

도 4의 송신기의 구성은 기본적으로 도 1의 회로와 마찬가지이다. 단, 도 1에서는 전류 검출기(21)가 마련되어 있는 데 비해, 도 4에서는 그 대신에, 전력 증폭기(13)의 출력 레벨을 검출하기 위한 레벨 검출기(16)가 마련되어 있는 점에서 상이하다.

레벨 검출기(16)는 전력 증폭기(13)의 출력 신호를 검파하여, 그 출력 신호의 전력을 검출하는 작용을 한다.

도 5에 도시하는 바와 같이 스미스 차트상에서, 동작 부하점이 "A"로부터 "B"로 이동하게 되면, 신호의 왜곡(ACP)은 급격하게 증대한다.

이 때, 전력 증폭기(13)의 이득은 10㏈ 이상으로부터 1l㏈ 이상으로 증대한다. 따라서, 전력 증폭기(13)의 이득을 관찰하는 것에 의해서도, 부하 변동의 방향과 레벨을 추정할 수 있다.

그래서, 도 4의 송신 회로에서는, 전력 증폭기(13)의 출력 신호의 일부를 커플러(14)에서 분기시켜, 그 분기된 신호의 전압 레벨(즉, 출력 전력)을 레벨 검출기(16)에서 검출한다. 전력 증폭기(l3)의 출력 레벨을 알면, 입력 전압 레벨은 일정하기 때문에, 전력 증폭기(13)의 이득을 알 수 있다.

제어 회로(20)는 전력 증폭기(13)의 이득이 갑자기 증대한 것에 의해 동작 부하점의 변동을 판정하여, 그 변동을 보상하도록 가변 부하(19)를 전환 제어한다. 이에 의해서, 실시예 1과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

(실시예 3)

도 6은 본 실시예의 수신기의 블럭도이다.

본 실시예의 수신기의 기본적인 구성은 전술한 실시예와 동일하지만, 전류 검출기(21)와 레벨 검출기(16)를 병용하는 점이 상이하다.

즉, 전술의 실시예에서는, 전력 증폭기의 전류 또는 이득의 어느 하나를 이용하여 동작 부하점이 스미스 차트상의 어느 부근에 있는지를 추정하고 있다.

그러나, 어느 하나의 파라미터에서는, 그 추정의 정밀도가 반드시 높지 않다. 그래서, 본 실시예에서는, 쌍방의 물리량(파라미터)을 사용하기로 하였다.

예컨대, 전력 증폭기의 이득의 변화만으로 출력측의 부하 상태를 추정하는 경우에는, 도 5의 동작 부하점 "B"과 "C"를 판별할 수 없다. 이것은 2개의 부하점이 모두 이득이 1l㏈ 이상인 점에서 공통하고 있기 때문이다.

그래서, 전류 검출기(21)와 레벨 검출기(16)의 쌍방을 병용하여, 전력 증폭기의 전류와 이득의 2개의 파라미터의 조합에 의해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 보다 상세하게 동작 부하점의 존재 범위(존재 영역)를 추정할 수 있다.

즉, 도 7에 도시하는 바와 같이, 미리 전력 증폭기의 전류(즉, "전력 효율"임), 이득, 송신 신호의 왜곡(ACP)의 각각과, 전력 증폭기의 출력측의 부하의 값과의 관계를 조사하여, 그 정보를 스미스 차트상에 기재한다. 이에 의해, 스미스 차트상의 영역은 2개의 파라미터에 의해서 "W1∼W11"까지의 11개의 영역으로 구분된다.

이와 같이 스미스 차트상에서 영역이 상세하게 분할되어 있으면, 스미스 차트상에 있어서의 동작 부하점 "B"과 "C"를 명확하게 구별하여 검출할 수 있다. 따라서, 부하 변동의 검출 정밀도가 향상된다. 이에 의해, 그 변동을 보상하기 위한 가변 부하(19)의 제어의 정밀도가 향상된다. 또한, 전력 증폭기의 출력 부하의 특성이 보다 안정화된다.

(실시예 4)

도 8은 실시예 4의 수신기의 블럭도이다.

기본적 구성은 전술의 실시예와 동일하다. 단, 본 실시예에서는, 전력 증폭기(13)의 전단에 이득 제어 증폭 회로(가변 이득 증폭기 : GCA)(22)가 마련되어 있다.

그리고, 그 가변 이득 증폭기(22)의 이득 제어 정보를 전력 증폭기(13)의 " 전력 효율(eff)"을 구할 때의 보조적인 정보로서 사용하는 것에 의해, "전력 효율(eff)"의 계산을 보다 정확하게 실행한다.

즉, 전력 증폭기의 "전력 효율(eff)"은 전술한 수학식 (1)에 의해 구해진다. 따라서, 전력 효율(eff)을 구할 때는, 전력 증폭기의 입력 전압이 기지의 것이 아니면 안 된다.

그러나, CDMA 방식의 통신기와 같은 동적 범위가 넓은 시스템에 있어서는, 전력 증폭기에 입력되는 레벨이 변화되는 것이 통상적이며, 그 입력 레벨을 정확하게 아는 것은, 현실적으로는 어려운 경우가 있다.

그래서, 전력 증폭기(l3)의 전단에 마련된 가변 이득 증폭기(GCA)(22)의 이득 제어 전압의 정보를 이용하는 것에 의해, 전력 증폭기(13)의 입력 전압 레벨을 정확하게 알 수 있다.

또한, 전력 증폭기(13)의 출력 레벨은 도 8의 레벨 검출기(16)에 의해 검출된다. 또한, 전력 증폭기(13)의 동작 전류(Idd)는 도 8의 전류 검출기(21)에 의해 알 수 있다.

따라서, 전력 증폭기(13)의 "전력 효율(eff)"을 정확하게 구할 수 있다. 따라서, 스미스 차트상에 있어서의 동작 부하점의 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있다.

또한, 전력 증폭기(13)의 입력 전압과 출력 전압이 정확하게 검출되어 있기 때문에, 전력 증폭기(13)의 "이득"도 정확하게 구할 수 있다. 따라서, "전력 효율(eff)"과 "이득"의 두개의 정보를 이용하면, 스미스 차트상에 있어서의 동작 부하점의 위치를 또한 정확하게 추정할 수 있다.

이에 의해, 가변 부하(19)의 전환 제어를 보다 적확하게 실행할 수 있다.

(실시예 5)

도 9는 실시예 5에 따른 수신기의 주요부의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도시되는 바와 같이, 이 수신기는 믹서(l1)와, 안테나 공용기(17)와, 안테나 소자(18a, 18b)와, 가변 부하(19)와, 제어 회로(20)와, 전류 검출기(21)와, 로우 노이즈 증폭기(저 잡음 회로)(23)를 갖는다.

안테나 소자(18a, 18b)에서 수신한 신호를 증폭하는 로우 노이즈 증폭기(23)는 입력측의 부하 특성에 의해 잡음 지수(NF)가 크게 변화된다. 로우 노이즈 증폭기의 잡음 지수는 수신기의 수신 성능에 큰 영향을 주기 때문에, 입력 부하 특성을 안정화시키는 것은, 특히 휴대 전화기 등에 있어서는 중요하다.

로우 노이즈 증폭기(23)는 그 동작 전류(소비 전류)가 입력측 부하의 상태에 따라 변화된다고 하는 특성을 갖는다. 이 특성을 이용하여, 전술한 실시예와 마찬가지로, 로우 노이즈 증폭기(23)의 동작 전류의 변화로부터, 로우 노이즈 증폭기(23)의 입력측의 부하 특성의 변동을 검출한다. 그리고, 제어 회로(20)가 그 변동을 보상하도록 가변 부하(l9)를 전환 제어한다.

이에 의해, 안테나의 부하 특성이 변동한 경우에도, 로우 노이즈 증폭기의 잡음 지수(NF) 특성은 안정화되어, 양호한 수신 상태를 항상 실현할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

본 발명의 송신기 및 수신기를 함께 갖는 통신 기기(특히, 휴대 기기)는 안테나의 부하 변동이 발생하더라도, 항상 안정한 송수신을 얻을 수 있다. 또한, 송신 회로로부터 아이슬레이터를 제거할 수 있기 때문에, 회로 점유 면적의 삭감의 면에서도 유리하다.

증폭기의 소비 전류와 이득의 2개의 정보를 이용하여, 송신기 및 수신기의 부하의 변동을 보상하기 위한 순서를 도 10에 나타낸다.

즉, 미리 스미스 차트상에 있어서의 증폭 회로의 전력 효율(eff) 또는 이득의 특성의 정보를 취득해 놓는다(단계(50)). 그리고, 증폭 회로의 동작 전류(소비 전류)를 검출하여, 검출된 전류값에 근거하여 증폭 회로의 전력 효율(eff)을 구한다(단계(51)).

또한, 증폭 회로의 이득을 검출한다(단계(52)). 그리고, 스미스 차트상에 있어서의 증폭 회로의 동작점의 존재 범위를 추정한다(단계(53)). 다음에, 증폭 회로의 입력측 또는 출력측의 임피던스의 변동의 방향과 레벨을 검출한다(단계(54)). 그리고, 그 임피던스의 변동을 보상하도록 가변 부하 회로의 부하값을 조정한다(단계(55)).

이상, 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 각종 변형, 응용이 가능하다.

예컨대, 광대역 CDMA(W-CDMA) 시스템과 같은 이동체 통신 방식에서는, 송신과 수신을 동시에 실행하는 것도 많다. 송신과 수신을 동시에 실행하고 있는 상황 하에서는, 송신용 전력 증폭기에 의해 검출된 소비 전류 및 이득 정보를 이용하여, 수신용의 로우 노이즈 증폭기의 입력 부하 특성의 변동을 보상할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는, 증폭 회로의 출력 부하 혹은 입력측부하의 변동을 증폭 회로의 대표적인 파라미터(물리적 특성)를 이용하여 구하고, 그 변동에 맞추어, 부하 특성을 안정화시키기 위한 부귀환 제어를 실행한다. 이에 의해, 안정한 송신/수신 특성을 얻을 수 있다. 또한, 송신기로서는, 아이슬레이터를 삭제할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

이 출원은 1999년 4월 1일에 출원된 일본 특허 출원 평 11-95425 호에 근거하여 작성되어 있다. 그 모든 내용이 본 명세서에 포함되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 이동체 통신에 있어서의 송신기 및 수신기에 특히 적용 가능하고, 유익하다.

Claims

고주파 신호를 증폭하는 전력 증폭 회로와,

상기 전력 증폭 회로의 출력단에 접속된 적어도 하나의 가변 부하 회로와,

상기 전력 증폭 회로의 출력측의 부하 상태가 변동하면, 상기 변동 방향 및 레벨을 상기 전력 증폭 회로의 동작 전류 또는 이득 중 적어도 하나에 근거하여 검출하고, 상기 변동을 보상하도록 상기 가변 부하 회로의 부하를 조정하는 제어 회로와,

상기 전력 증폭 회로에서 증폭된 신호를 송신하기 위한 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는

송신기.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 회로는 스미스 차트상에 있어서의 증폭 회로의 동작점의 존재 범위를 추정하여 그 동작점의 변동을 완화하도록, 상기 가변 부하 회로의 부하를 조정하는 송신기.
제 1 항에 있어서,

상기 가변 부하 회로는 상기 전력 증폭 회로의 출력단과 기준 전위 사이에 마련되어 있는 송신기.
제 1 항에 기재된 송신기를 탑재한 이동체 통신기.
이득 제어 신호에 의해 이득을 제어할 수 있는 이득 제어 증폭 회로와,

상기 이득 제어 증폭 회로에 의해 증폭된 신호를 더욱 증폭하는 전력 증폭 회로와,

상기 전력 증폭 회로의 출력단에 접속된 적어도 하나의 가변 부하 회로와 상기 전력 증폭 회로의 출력측의 부하 상태가 변동하면, 상기 변동 방향 및 레벨을 상기 전력 증폭 회로의 동작 전류 및 상기 이득 제어 증폭 회로에 있어서의 상기 이득 제어 신호를 이용하여 검출하고, 상기 변동을 보상하도록 상기 가변 부하 회로의 부하를 조정하는 제어 회로와,

상기 전력 증폭 회로에서 증폭된 신호를 송신하기 위한 적어도 하나의 안테나 소자를 포함하는

송신기.
제 5 항에 있어서,

상기 제어 회로는 스미스 차트상에 있어서의 증폭 회로의 동작점의 존재 범위를 추정하여, 그 동작점의 변동을 완화하도록 상기 가변 부하 회로의 부하를 조정하는 송신기.
제 5 항에 있어서,

상기 가변 부하 회로는 상기 전력 증폭 회로의 출력단과 기준 전위 사이에 마련되어 있는 송신기.
제 5 항에 기재된 송신기를 탑재한 이동체 통신기.
송신되어 온 신호를 수신하는 안테나 소자와,

상기 안테나 소자에 의해 수신된 신호를 증폭하는 증폭 회로와,

상기 증폭 회로의 입력단에 접속된 적어도 하나의 가변 부하 회로와,

상기 증폭 회로의 입력측의 부하의 상태가 변동하면, 상기 변동 방향 및 레벨을 상기 증폭 회로의 동작 전류에 근거하여 검출하고, 상기 변동을 보상하도록 상기 가변 부하 회로의 부하를 조정하는 제어 회로를 포함하는

수신기.
제 9 항에 기재된 수신기를 탑재한 이동체 통신기.
증폭 회로의 입력측의 부하, 혹은 출력측의 부하의 변동을 보상하는 방법에 있어서,

스미스 차트상에 있어서의 상기 증폭 회로의 전력 효율 또는 이득의 특성 정보를 미리 취득하는 단계와,

상기 증폭 회로의 동작 전류를 검출하여, 검출된 전류값을 이용하여 상기 전력 효율을 구하는 단계와,

상기 증폭 회로의 이득을 검출하는 단계와,

구해진 상기 전력 효율 및 상기 이득을 이용하여, 스미스 차트상에 있어서의 상기 증폭 회로의 동작점의 존재 범위를 추정하는 단계와,

추정된 동작점의 존재 범위의 정보로부터 상기 증폭 회로의 입력측 혹은 출력측의 임피던스의 변동 방향과 레벨을 검출하는 단계와,

임피던스의 변동을 보상하도록 상기 증폭 회로의 입력단 또는 출력단에 접속되어 있는 가변 부하 회로의 부하값을 조정하는 단계를 포함하는

증폭 회로의 부하 변동 보상 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 증폭 회로의 전력 효율을 구하기 위해서, 상기 증폭 회로의 전류값 뿐만 아니라, 상기 증폭 회로의 앞에 마련된 이득 제어 증폭 회로의 이득 제어 정보도 이용하는 증폭 회로의 부하 변동 보상 방법.