发送装置及无线通信装置

摘要

一种发送器展示了高效率并且可以提供宽的输出控制可变宽度。在最大发送功率附近进行饱和模式操作。通过增加并固定大功率放大器(12)的输入级别，使得大功率放大器(12)在饱和状态下操作，而将响应于输出功率控制级别的范围内的调制信号的振幅成分输入到R输入端(33)，以对电源端子(25)的电源电压VDD进行振幅调制，由此进行高效率的极坐标调制。对于较小的发送功率进行线性模式操作。通过降低大功率放大器(12)的输入级别而使得大功率放大器(12)进行线性操作，而根据输出功率控制级别来改变电源端子25的电源电压VDD，由此进行发送功率控制。

权利要求

1.一种发送器，包括：

正交调制装置，用于输入输入调制信号的同相成分和正交成分，并且进 行正交调制；

可变增益放大装置，用于利用基于增益控制信号控制的增益来放大该正 交调制装置的输出；以及功率放大装置，用于对该可变增益放大装置的输出进行功率放大；

其中，该功率放大装置具有用于利用输入/输出功率特性中的线性操作 区来进行功率放大的线性模式，以及用于利用输入/输出功率特性中的饱和 操作区来进行功率放大的饱和模式，以及其中，如果发送输出功率等于或大于预定值，则调整该可变增益放大装 置的输出级别，在饱和模式下操作该功率放大装置，并且将基于该输入调制 信号的振幅成分而被振幅调制的发送输出控制信号输入到该功率放大装置的 输出控制输入端，以进行极坐标调制；如果发送输出功率小于预定值，则调 整该可变增益放大装置的输出级别，在线性模式下操作该功率放大装置，并 且将具有响应于该发送输出功率的预定级别的发送输出控制信号输入到该输 出控制输入端中以进行线性放大。

2.根据权利要求1的发送器，

其中，如果发送输出功率处于最大输出级别，则该功率放大装置进行极 坐标调制，以及如果发送输出功率小于该最大输出级别，则该功率放大装置 进行线性放大。

3.根据权利要求1或2的发送器，

其中，该功率放大装置包括用作该输出控制输入端的电源端子；

其中，该发送器还包括电源驱动器，该电源驱动器用于在线性模式下增 加所述预定级别的发送输出控制信号的电流容量，以及在饱和模式下增加所 述被振幅调制的发送输出控制信号的电流容量，并且向该电源端子提供电源。

4.根据权利要求1或2的发送器，

其中，该功率放大装置包括：

电源端子，向其输入固定的电源；以及

用作该输出控制输入端的放大电路偏置端子，其中在线性模式下向该放 大电路偏置端子输入所述预定级别的发送输出控制信号，在饱和模式下向该 放大电路偏置端子输入所述被振幅调制的发送输出控制信号。

5.根据权利要求1或2的发送器，还包括发送输出控制信号输入部分， 用于输入该发送输出控制信号，其中该发送输出控制信号输入部分包括用于 将该发送输出控制信号从数字信号转换成模拟信号的DA转换器，其中，该DA转换器可以改变操作时钟并且具有操作时钟切换功能，用 于仅当在功率放大装置中进行极坐标调制时才利用比当进行线性放大时的操 作时钟高的操作时钟来进行操作。

6.根据权利要求3的发送器，

其中，该电源驱动器的输入部分包括用于波形整形的运算放大器，以及其中，该运算放大器可以改变操作电流，并且具有操作电流切换功能， 用于仅当在功率放大装置中进行极坐标调制时才相比于当进行线性放大时的 操作电流来增加操作电流。

7.根据权利要求3的发送器，

其中，该电源驱动器包括线性调节器。

8.根据权利要求3的发送器，

其中，该电源驱动器包括开关调节器。

9.根据权利要求3的发送器，

其中，该电源驱动器包括：

线性调节器；

电压源；

限幅装置，通过开关组连接到多个开关调节器，用于以分段不同的电压 级别对该发送输出控制信号限幅；

该多个开关调节器，用于将该电压源的电源电压转换成具有分段不同的 值的电压；以及所述开关组，连接到该线性调节器，用于选择该多个开关调节器的输出 电压中的任何一个。

10.根据权利要求1、2、6到9的任一项的发送器，该发送器还包括：解调部分，用于解调该功率放大装置的输出，并产生解调信号；以及控制部分，用于基于该解调部分所提供的解调信号的信息，当在该功率 放大装置中进行极坐标调制时调整振幅调制的定时。

11.一种无线通信装置，包括如权利要求1到10中的任一项所述的发送 器。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以可变地控制其输出的发送器以及一种使用此发送器 的无线通信装置。

背景技术

对于一种可以可变地控制其输出的发送器而言，评估传输函数中的功率 效率和线性度作为测量装置性能的指标。传输函数中的功率效率和线性度是 表示装置的性能的最重要的指标，尤其是在诸如移动电话的高频调制发送机 器中。
A类运算放大器被广泛地用作这样的高频调制发送机器的最后阶段的放 大器。A类放大器具有小的失真，即，线性度很好，但是提供小的功率效率， 这是因为其总是消耗伴随有直流偏置成分的功率。
然后，下述方法被设计为一种高效率地运行功率放大器的方法，该方法 利用晶体管的输入/输出功率特性的饱和区来响应于要放大的基带信号的振 幅成分而改变漏极电压或集电极电压(电源电压)。例如，当改变平均输出功 率时，与任何想要的平均输出功率成比例地改变上述的电源电压。作为这类 装置，例如，在日本专利No.3044057(专利文件1)中披露的输出可变的发 送器是可得到的。
图11是一方框图，示出了在相关领域例子中的一个输出可变的发送器的 配置。该输出可变的发送器包括：调制输入端101和102；载波振荡器104； 正交调制器103，用于按照载波振荡器104的输出频率来进行调制输入端101 和102的输出的正交调制；高频功率放大器105；发送输出端106；包络线 (envel ope)生成电路107，用于根据调制输入端101和102的输出来生成包 络线；指定(specification)信号输入端112；多级DC信号发生电路108，用 于从指定信号输入端112输入一个信号以便设置功率放大器105的平均输出 级别，并生成与此信号的输入值对应的DC信号；乘法电路109，用于将包络 线生成电路107的输出和多级DC信号生成电路108的输出相乘；电压控制电 路110，用于响应于乘法电路109的输出控制功率放大器105的漏极电压； 以及电源端子111。
正交调制器103根据从调制输入端101和102输入的I信号以及与I信 号正交的Q信号来调制从载波振荡器104提供的载波。包络线生成电路107 计算I信号和Q信号的振幅信号R。将与要输出到发送输出端106的发送输 出级别对应的输出级别指定信号输入到指定信号输入端112。多级DC信号生 成电路108根据来自指定信号输入端112的输出级别指定信号生成DC信号。
乘法电路109将包络线生成电路107的输出和多级DC信号生成电路108 的输出相乘。相应地，在乘法电路109的输出中得到与调制波的包络线成比 例的信号，而且该平均值随发送输出改变。电压控制电路110响应于乘法电 路109的输出而改变功率放大器105的漏极电压V0。结果，功率放大器105 的漏极电压与调制波的包络线成比例，而且平均值随发送输出改变。因此， 使用上述的极坐标调制系统的配置，功率放大器105可以进行线性放大同时 保持高效率的饱和状态，此外可以使得发送输出可变。
然而，在图11所示的相关领域例子中的输出可变的发送器中，振幅调制 和发送输出控制总是作为漏极电压控制被共同地执行，从而发送功率的输出 控制可变宽度受到功率放大器105的特性的限制。为了在实际的移动电话中 安装该相关领域示例中的输出可变的发送器，只能保障有限的控制电压范围 (例如，0.3伏到3.0伏)和功率放大器增益可变宽度(例如，20dB/dec)。 这样，在需要宽的输出控制可变宽度如在新近的移动电话标准(例如，在欧洲 的移动电话标准的EGPRS中，约为43dB+α)中的通信装置中，不能够充分 保障必要的发送输出级别范围。
使用最大发送输出来操作的移动电话的频率是比较低的。这是由如下事 实引起的，基站的命令将发送功率设置得较低以避免干扰并提高小区(cell) 的利用效率。因此，为了延长移动电话的可能的转换时间，不仅在最大发送 输出时而且在低发送输出时抑制功率消耗是一个重要的问题。
专利文件1：日本专利No.3044057(p1-p20，图1)
专利文件2：JP-A-2003-18026
专利文件3：JP-A-2003-51751
专利文件4：JP-A-2004-104194
专利文件5：JP-A-2004-173249
专利文件6：JP-A-3-276923

发明内容

本发明要解决的技术问题
因而本发明的一个目的是提供一种能够以高效率提供宽的输出控制可变 宽度的发送器和无线通信装置。
解决技术问题的技术方案
根据本发明，提出了一种发送器，包括：正交调制装置，用于输入输入 调制信号的同相成分和正交成分，并且进行正交调制；可变增益放大装置， 用于利用基于增益控制信号控制的增益来放大该正交调制装置的输出；以及 功率放大装置，用于对该可变增益放大装置的输出进行功率放大；其中，该 功率放大装置具有用于利用输入/输出功率特性中的线性操作区来进行功率 放大的线性模式，以及用于利用输入/输出功率特性中的饱和操作区来进行 功率放大的饱和模式；以及其中，如果发送输出功率等于或大于预定值，则 调整该可变增益放大装置的输出级别，在饱和模式下操作该功率放大装置， 并且将基于该输入调制信号的振幅成分而被振幅调制的发送输出控制信号输 入到该功率放大装置的输出控制输入端以进行极坐标调制；如果发送输出功 率小于预定值，则调整该可变增益放大装置的输出级别，在线性模式下操作 该功率放大装置，并且将具有响应于该发送输出功率的预定级别的发送输出 控制信号输入到该输出控制输入端中以进行线性放大。
根据此配置，如果发送输出功率等于或大于预定值，则进行高效率的极 坐标调制，并且如果发送输出功率小于预定值，则可以进行线性放大；根据 这两种类型的操作，可以加宽输出控制可变宽度。因此，极坐标调制中的振 幅调制和发送功率控制可以被分开来控制，并且可以减轻在极坐标调制系统 中的动态范围短缺，并且使得可以以高效率提供宽的输出控制可变宽度。
作为本发明的一种形式，在此发送器中，如果发送输出功率处于最大输 出级别或者在最大输出级别的附近，则该功率放大装置进行极坐标调制，以 及如果发送输出功率小于该最大输出级别或者该最大输出级别的附近值，则 该功率放大装置进行线性放大。
根据此配置，在发送输出功率的最大输出级别附近进行高效率的极坐标 调制，并在较小的发送输出功率中进行线性放大，由此可能在最大输出级别 附近进行根据极坐标调制的高效率放大，并且如果输出级别较小，则可能通 过线性放大在宽的输出级别范围内进行发送输出控制。这样，例如，在此功 率放大装置中在这样的超过增益可变宽度的宽范围内的发送输出控制也是容 易地可能的。
作为本发明的一种形式，在此发送器中，该功率放大装置包括用作该输 出控制输入端的电源端子；该发送器还包括电源驱动器，该电源驱动器用于 增加预定级别的信号或者基于该输入调制信号的振幅成分被振幅调制的信号 的电流容量，并且向该电源端子提供电源作为该发送输出控制信号。
根据此配置，电源驱动器增强根据输入调制信号的振幅成分被振幅调制 的信号的电流容量，并作为发送输出控制信号提供给功率放大装置的电源端 子，由此如果发送输出功率等于或大于预定值，则可以进行高效率的极坐标 调制。
作为本发明的一种形式，在此发送器中，功率放大装置包括：电源端子， 向其输入固定的电源；以及用作该输出控制输入端的放大电路偏置端子，向 该放大电路偏置端子输入该发送输出控制信号。
根据此配置，将固定的电源输入到功率放大装置的电源端子，并将根据 输入调制信号的振幅成分被振幅调制的信号作为发送输出控制信号输入到偏 置端子，由此如果发送输出功率等于或大于预定值，则可以进行高效率的极 坐标调制。在此配置中，消除了对提高电流容量的电源驱动器的需要，并且 与对功率放大装置的电源进行振幅调制的情况相比，可以简化装置配置。
作为本发明的一种形式，发送器还包括发送输出控制信号输入部分，用 于输入该发送输出控制信号，其中该发送输出控制信号输入部分包括用于将 数字信号转换成模拟信号的DA转换器，以及其中，该DA转换器可以改变 操作时钟并且具有操作时钟切换功能，用于仅当在功率放大装置中进行极坐 标调制时才利用比当进行线性放大时的操作时钟高的操作时钟来进行操作。
根据此配置，仅当在功率放大装置中进行极坐标调制时才用高的操作时 钟来操作发送输出控制信号输入部分的DA转换器，由此仅在极坐标调制操 作时提高操作电流，并且使得可以进行适当的振幅调制，并且可以在线性放 大操作时减小操作电流并降低整体功率消耗。
作为本发明的一种形式，在此发送器中，该电源驱动器的输入部分包括 用于波形整形的运算放大器，以及该运算放大器可以改变操作电流，并且具 有操作电流切换功能，用于仅当在功率放大装置中进行极坐标调制时才相比 于当进行线性放大时的操作电流来增加操作电流。
根据此配置，仅当在功率放大装置中进行极坐标调制时才增加电源驱动 器的输入部分的运算放大器的操作电流，由此在极坐标调制操作时可以利用 大的操作电流进行适当的振幅调制，并且在线性放大操作时可以减小操作电 流并降低整体功率消耗。
作为本发明的一种形式，在此发送器中，线性调节器用作电源驱动器。
作为本发明的一种形式，在此发送器中，开关调节器用作电源驱动器。
作为本发明的一种形式，在此发送器中，电源驱动器包括：限幅装置， 用于以分段不同的电压级别对该发送输出控制信号限幅；多个开关调节器， 用于将电源电压转换成具有分段不同的值的电压：以及开关组，用于选择该 多个开关调节器的输出电压中的任何一个。
作为本发明的一种形式，此发送器进而包括：解调部分，用于解调该功 率放大装置的输出；控制部分，用于基于该解调部分所提供的解调信号的信 息当在该功率放大装置中进行极坐标调制时调整振幅调制的定时。
根据此配置，使得可以根据由解调功率放大装置的输出提供的信息(例 如，EVM(误差矢量数量)(指示调制精度的值)，等等)，在极坐标调制时进行 幅度信息和相位信息的定时调整，并且使得可以减少发送器的输出的失真。
根据本发明，提出了一种包括上述任一发送器的无线通信装置。在本配 置的无线通信装置中，大的发送输出功率的高效放大是可能的，并且在宽的 级别上的发送功率控制是可能的；如果将本发明用在诸如移动电话的小型移 动无线通信装置中，本发明更有效。
本发明的技术效果
根据本发明，可以提供一种发送器和无线通信装置，它们能够以高效率 提供大的输出控制可变宽度。

附图说明

图1是一方框图，示出根据本发明的第一实施例的发送器的配置。
图2示出了在欧洲移动电话标准的900-MHz波段EGPRS系统中的发送 功率控制标准。
图3示出了在本实施例中的大功率放大器的输入/输出特性。
图4是本实施例中的大功率放大器的电源电压对功率输出级别的特性 图。
图5是一方框图，示出了根据本发明的第二实施例的发送器的配置。
图6是一方框图，示出了根据本发明的第三实施例的发送器的配置。
图7是一方框图，示出了根据本发明的第四实施例的发送器的配置。
图8是一方框图，示出了根据本发明的第五实施例的无线通信装置的配 置。
图9是一方框图，示出了根据本发明的第六实施例的无线通信装置的配 置。
图10是一方框图，示出了根据本发明的第七实施例的发送器的配置。
图11是一方框图，示出了相关领域示例中的输出可变的发送器的配置。
附图标号说明
10，40，50，60，200  发送部分
11  线性调制器
12，62  大功率放大器
13，41，51，61，201  振幅调制部分
14，15，2  1  固定时钟输入DA转换器(DAC)
16，17，22，76，77  低通滤波器(LPF)
18  正交调制器
19  中等功率放大器
20  本地振荡器
23，52  高速运算放大器
24，53，203  电源驱动器
25，63  电源端子
30，80  控制部分
31  I输入端
32  Q输入端
33  R输入端
34，93  增益控制端子
35  输出端
36  时钟切换端子
37  电流切换端子
42  可变时钟输DA转换器
64  偏置端子
65  固定电源
70  接收部分
71  带通滤波器(BPF)
72  低噪声放大器
73  正交解调器
74、75  基带放大器
78、79  AD转换器(ADC)
81  天线开关
82  天线
91  I输出端
92  Q输出端
204  限幅(Amplitude slice)装置
205、206  开关
207  线性调节器
208、209  开关调节器
210  电压源
300  模式选择部分
301  传输输出控制信号
302  振幅计算部分

具体实施方式

在每个实施例中，用于移动电话的配置例子是作为包括发送器的无线通 信装置的例子而示出的。
[第一实施例]
图1是一方框图，用于示出根据本发明的第一实施例的发送器的配置。 实现第一实施例的发送器的发送部分10包括线性调制器11、用于对从线性 调制器11输出的发送信号进行功率放大的大功率放大器12、用于生成提供 给大功率放大器12的功率的振幅调制部分13。
线性调制器11包括：固定时钟输入DA转换器(DAC)14和15，用于根 据固定频率的操作时钟执行数字-模拟转换；低通滤波器(LPF)16和17； 正交调制器(MOD)18，用于在本地振荡器20的输出频率上对低通滤波器16 和17的输出执行正交调制并执行向RF波段的频率转换；以及中等功率放大 器19，用于放大正交调制器10的输出。
振幅调制部分13包括固定时钟输入DA转换器21、低通滤波器22、包括 用于在输出部分中进行波形整形的高速运算放大器(OPAMP)23的电源驱动 器24。固定时钟输入DA转换器21和低通滤波器22变成为发送输出控制信 号的输入部分，用于输入后面描述的发送输出控制信号。
发送部分10具有：同相成分输入端的I输入端31；正交相位成分输入 端的Q输入端32；R输入端33，用于输入发送输出控制信号以指定控制目标 的发送输出功率；增益控制端子34，用于输入增益控制信号以控制中等功率 放大器19的放大增益；以及用于输出经功率放大的发送信号的输出端35。 控制部分30连接到各个端子并且输出发送调制信号和各种控制信号等以控 制无线通信操作。控制部分30包括：振幅计算部分302，用于基于I信号和 Q信号计算输入调制信号的振幅成分；模式选择部分300，用于选择给定级别 的发送输出控制信号301和由振幅计算部分302计算得到的输入调制信号的 振幅成分中的任一个，以选择操作模式。
在发送部分10中，将要发送的基带的正交调制数字信号的同相包络线成 分(I信号)和正交包络线成分(Q信号)分别输入到I输入端31和Q输入端 32。由DA转换器14将输入到I输入端31的同相成分的I信号转换为模拟电 压，并通过低通滤波器16除去模拟电压的不必要的谐波成分，然后，将转换 成模拟电压的I信号输入到正交调制器18中。同样地，由DA转换器15将输 入到Q输入端32的正交成分的Q信号转换为模拟电压，并通过低通滤波器 17除去模拟电压的不必要的谐波成分，然后，将转换成模拟电压的Q信号输 入到正交调制器18中。
与正交调制装置的例子对应的正交调制器18利用输入的I信号和Q信号 对从本地振荡器20提供的高频信号执行正交调制，由此生成和输出经过根据 I信号和Q信号的相位调制的RF波段的高频信号。与可变增益放大装置的例 子对应的中等功率放大器19响应于从增益控制端子34输入的增益控制信号 的级别按预定的增益放大正交调制器18的输出信号。中等功率放大器19的 输出成为线性调制器11的输出，其作为发送调制信号被输入到大功率放大器 12中。
将用于发送输出控制的数字信号从控制部分30输入到R输入端33。由 DA转换器21将输入到R输入端33的发送输出控制信号转换为模拟电压，并 通过低通滤波器22除去模拟电压的不必要的谐波成分，然后，由电源驱动器 24在电流容量上增加转换成模拟电压的发送输出控制信号以强化。电源驱动 器24的输出成为振幅调制部分13的输出，其作为电压可以改变的电源提供 给大功率放大器12。
与功率放大装置的例子对应的大功率放大器12是由多级放大电路构成 的功率放大器，例如，如图所示，该功率放大器的输出响应于作为输出控制 输入端的电源端子25的输入级别受控。要进行功率放大，大功率放大器12 对从线性调制器11输出的发送调制信号执行下述的线性模式下的线性放大 或者饱和模式下的振幅调制(极坐标调制)以进行功率放大，并从输出端35 上输出作为发送信号的信号。
在此实施例中，如果发送输出功率是小于预定值的低输出，例如为了使 用其输出小于最大发送功率的发送器，则通过模式选择部分300将给定级别 的发送输出控制信号301选择性地输入到R输入端33，并在线性模式下运行 线性调制器11和大功率放大器12，由此独立于基于I信号和Q信号的输入 调制信号的振幅成分的动态范围来进行发送功率控制。另一方面，如果发送 输出功率是等于或大于预定值的高输出，例如为了在最大发送功率附近(例 如，在-2到4dB或在-6dB之内)使用发送器，则在饱和模式下运行大功 率放大器12，并且由振幅计算部分302计算得到的基于I信号和Q信号的输 入调制信号的振幅成分被通过模式选择部分300选择性地输入到R输入端33， 并在大功率放大器12中进行极坐标调制。这就是说，此实施例的发送部分 10包括两阶段放大装置，即线性调制器11，用于在正交调制之后进行线性放 大，大功率放大器12，用于进行通常的线性放大或使用极坐标调制的饱和状 态下的放大。通过来自控制部分30的控制信号控制放大装置。
下面，将详细讨论上述的发送部分10的操作。在下面的说明中，用欧洲 移动电话标准的900MHz波段的EGPRS系统作为例子。
图2是示出了在欧洲移动电话标准的900MHz波段的EGPRS系统中的发送 功率控制标准的图。首先，将讨论图2中所示的每个功率控制级别的功率控 制操作。在900MHz波段的EGPRS系统中，在最大发送功率的规定中的称为 E2类(ClassE2)的类别中，需要从功率控制级别8到19以2dB的步长(step) 改变级别。在无线通信装置(移动站)的终端中，考虑在开始传输之前来自基 站的命令，基带控制部分向发送部分以12阶段(step)发送功率控制级别的控 制值。在图2的例子中，假设在图1所示的发送部分的输出端35到天线端子 之间，天线切换等的损耗为1dB。
在图2中，从功率控制级别8(+28dBm)到级别10(+24dBm)，利用从增益 控制端子34输入的增益控制信号将中等功率放大器19的输出级别固定为 +5dBm，并将大功率放大器12的输入级别保持在饱和操作区中，由此在饱和 模式(极坐标调制系统)中操作大功率放大器12。此时，调制信号的振幅成分 的电压值在响应于功率控制级别所变换的级别范围内被输入到R输入端33。 通过电源驱动器24将电源提供给大功率放大器12，该大功率放大器12的电 源端子25的电压(电源电压VDD)被振幅调制，由此进行高效率的极坐标调 制。
在低于上述级别的功率控制级别11(+22dBm)中，将预定的控制电压值 输入到R输入端33，并将大功率放大器12的电源端子25的电源电压VDD固 定为0.99伏，并利用从增益控制端子34输入的增益控制信号将中等功率放 大器19的输出级别降低到-4dBm，由此在线性模式(正交调制系统)中运行大 功率放大器12。这样，从功率控制级别11(+22dBm)到级别19(+6dBm)， 利用从增益控制端子34输入的增益控制信号将中等功率放大器19的输出级 别，也就是大功率放大器12的输入级别，设置为-4dBm，用于将大功率放大 器12的输入级别保持在线性操作区中，由此在线性模式中操作大功率放大器 12。此时，将响应于功率控制级别的控制电压值输入到R输入端33，并响应 于功率控制级别改变电源端子25的电源电压VDD，由此进行发送功率控制。
下面将参照图3和图4来讨论在线性模式和饱和模式下的大功率放大器 12的操作。图3是示出了大功率放大器12的输入/输出特性(Pin-Pout特 性)的图，其中以施加到电源端子25的电源电压VDD作为参数，图4是当将 大功率放大器12的功率输入级别固定为+5dBm时电源电压VDD对输出功率 Pout的特性图。
在图3中，多条曲线指示关于不同的电源电压VDD的大功率放大器12 的输入/输出特性(Pin-Pout特性)。如果相对于如图3中的每个电源电压 VDD，输入功率Pin较小，则输出功率Pout随着输入功率Pin增加而线性地 增加(线性操作区)，但是，如果输入功率Pin等于或大于一个值，则饱和出 现响应于每个电源电压VDD的输出功率Po(饱和操作区)中。饱和输出功率 Po(W)与电源电压VDD的平方成比例。大功率放大器12操作在线性模式还是 饱和模式是由大功率放大器12的输入级别即中等功率放大器19的输出级别 决定的。
在图3的输入/输出特性中，例如，如果将大功率放大器12的输入级别 设置为+5dBm，则大功率放大器12操作在饱和操作区中。此时，在响应于功率 公知级别所变换的级别范围内，调制信号的振幅成分的电压值被输入到R输 入端33，由此对电源端子25的电源电压VDD进行振幅调制，执行极坐标调 制，并进行高效率的功率放大同时控制发送功率。
在此情况下，例如，在功率控制级别8上，如果将大功率放大器12的输 入级别定为+5dBm，则在0.31伏到1.96伏的范围内改变电源端子25的电源 电压VDD并对其进行振幅调制，得到了作为大功率放大器12的输出级别的、 在约为+15dBm到+31dBm范围内变化的调制放大信号。这样，在饱和操作区中 运行大功率放大器12，并执行极坐标调制，由此能够以高效率来放大输入调 制信号。饱和模式下的电源电压VDD的控制范围当电压控制级别为8时为0.31 伏到1.96伏，当电压控制级别为9时为0.25伏到1.56伏，或者在电压控制 级别为10时为0.20伏到1.24伏；每个都几乎等于调制信号的振幅动态范围 (大约16dB)。
另一方面，在图3的输入/输出特性中，例如，如果将大功率放大器12 的输入级别设置为-4dBm，则大功率放大器12操作在线性操作区中。此时， 例如，在功率控制级别11上，如果将电源端子25的电源电压VDD固定到0.99 伏，并且输入通过正交调制器18和中等功率放大器19的正交调制信号，则 从大功率放大器12获得平均输出级别大约为22dBm的放大信号。这样，在线 性模式下操作大功率放大器12，并响应于功率控制级别改变电源端子25的 电源电压VDD，由此可以独立于调制信号的振幅动态范围(约为16dB)地进行 发送功率控制。
在上面给出的描述中，用于在线性模式中操作大功率放大器12的发送功 率控制是利用从R输入端33输入的发送输出控制信号来进行的，但是也可以 使用从增益控制端子34上输入的增益控制信号作为发送输出控制信号来进 行。
具有图3和图4所示的输入/输出特性的大功率放大器以比最大发送功 率低4dB的级别在饱和模式和线性模式之间切换，这是因为增益可变宽度大 约仅为20dB，并且EGPRS系统的调制信号的振幅动态范围约为16dB，但本发 明并不局限于此。对于比最大发送功率低4dB的值，如果大功率放大器的增 益可变宽度大，则可以设置4dB或更大，如果增益可变宽度小，则可以设置 4dB或更小。
在图1中，作为示例，大功率放大器的三级上的全部电源被连接到一点， 在如图3所示的线性区域中响应于电源电压小信号增益改变；然而，只改变 在最后一级或最后两级上的电源电压，如果电源电压改变，小信号增益不改 变。在此情况下，可以通过控制中等功率放大器的输出来进行线性模式下的 增益控制。
这样，在第一实施例中，在发送部分的高频功率放大器中，在功率消耗 最大的最大输出附近进行高效率的极坐标调制，并在较低的输出级别上进行 线性放大，由此，能够加大输出控制可变宽度。在如上面例子所述的大功率 放大器中在超过增益可变宽度的这样的宽范围的发送功率控制也容易地成为 可能。因而，仅当在最大发送功率附近使用发送器时才进行极坐标调制，由 此可以分别地进行极坐标调制和发送功率控制，可以减轻在极坐标调制系统 中的动态范围短缺，并且可以涵盖大范围的输出级别。
(第二实施例)
图5是一方框图，示出了根据本发明的第二实施例的发送器的配置。在 部分配置上，第二实施例的发送部分40不同于第一实施例的发送部分；改 变了振幅调制部分的配置，提供了时钟切换端子36，并且使得可以通过改变 DA转换器的操作时钟来控制操作电流。
振幅调制部分41包括可变时钟输入DA转换器(DAC)42，其可以根据来 自在发送输出控制信号输入部分中的时钟切换端子36的切换信号来改变操 作时钟。其它的组件与第一实施例中的相似，并用相同的标号来表示类似的 组件，在此不再加以讨论。
具有操作时钟切换功能的可变时钟输入DA转换器42可以响应于从控制 部分30到时钟切换端子36的切换信号的输入而改变操作时钟，并且可以根 据操作时钟的频率来改变操作电流。
由于通常发送功率控制速度小于调制信号的振幅改变速度，所以当在线 性模式下进行正交调制和线性放大的时候，DA转换器42不需要高操作时钟。 这样，可以仅当进行极坐标调制时才用高操作时钟来操作DA转换器42。因 此，当在饱和模式中操作大功率放大器12以进行极坐标调制时，增加可变时 钟输入DA转换器42的操作电流并提高操作时钟。另一方面，当在线性模式 下操作大功率放大器12以进行正交调制和线性放大时，减小可变时钟输入 DA转换器42的操作电流并降低操作时钟。
这样，根据第二实施例，仅当进行极坐标调制时才提高可变时钟输入DA 转换器42的操作时钟并增加操作电流，由此除了第一实施例中的优点以外， 还可以减小线性模式操作时的操作电流并可以降低整体功率消耗。
(第三实施例)
图6是一方框图，用于示出根据本发明的第三实施例的发送器的配置。 第三实施例的发送部分50在部分配置上不同于第二实施例的发送部分；改变 了振幅调制部分的配置，提供了电流切换端子37，并且使得可以控制电源驱 动器的高速运算放大器的操作电流。
振幅调制部分51具有包括包括高速运算放大器(OPAMP)52的电源驱动 器53，该高速运算放大器(OPAMP)52可以根据来自输入部分中的电流切换 端子37的切换信号来改变操作电流。其它的组件与第一和第二实施例中的相 似，用相同的标号来表示类似的组件，在此不再加以讨论。
具有操作电流切换功能的高速运算放大器52可以响应于从控制部分30 到电流切换端子37的切换信号的输入而改变操作电流。
由于通常发送功率控制速度通常低于调制信号的振幅改变速度，因此， 当在线性模式下进行正交调制和线性放大时，在电源驱动器53的输入级处的 用于波形整形的高速运算放大器52不需要大的操作电流。这样，仅当进行极 坐标调制时才以大的操作电流来操作高速运算放大器52。因而，当在饱和模 式下操作大功率放大器12以进行极坐标调制时，增加高速运算放大器52的 操作电流；当在线性模式下操作大功率放大器12以进行正交调制和线性放大 时，降低高速运算放大器52的操作电流。
这样，根据第三实施例，仅当进行极坐标调制时才增加高速运算放大器 52的操作电流，由此可以减小线性模式操作时的操作电流，并可以比第二实 施例更多地降低整体功率消耗。
(第四实施例)
图7是一方框图，用于示出根据本发明的第四实施例的发送器的配置。 第四实施例的发送部分60在部分配置上不同于第二实施例的发送部分；改变 了振幅调制部分和大功率放大器的配置，使得通过偏置调整而不是电源电压 来进行大功率放大器的输出控制。
振幅调制部分61包括可变时钟输入DA转换器42和低通滤波器22。大 功率放大器62包括电源端子63，用于从固定电源65输入电源电压，还包括 偏置端子64，用于输入从振幅调制部分61输出的发送输出控制信号(增益控 制信号)。在此实施例中，大功率放大器62中的偏置端子64变成为输出控制 输入端。其它的组件与第一实施例中的相似，用相同的标号来表示类似的组 件，在此不再加以讨论。
在大功率放大器62中，放大元件的漏极或集电极成为电源端子63，栅 极或基极成为偏置端子64。在此配置中，通过输入到偏置端子64的增益控 制信号进行当执行极坐标调制时的发送功率控制，并且这样与直接通过输入 到电源端子63的电源来进行发送功率控制的情况相比，振幅调制部分61不 需要包含用以增强电源电流容量的电源驱动器。
当大功率放大器62放大来自线性调制器11的输入调制信号时，将固定 的电源电压从固定电源65提供到电源端子63，并将来自振幅调制部分61的 固定级别的增益控制信号或调制信号输入到偏置端子64，并调整输出级别。
在上述例子中，在振幅调制部分61的输入级处的DA转换器42使得可以 通过来自时钟切换端子36的切换信号来改变操作时钟和操作电流，但是可以 如在第一实施例中那样提供固定时钟输入DA转换器21，以便以固定的操作 时钟来进行操作。
这样，根据第四实施例，通过大功率放大器的偏置调整来进行发送功率 控制，由此与在第一到第三实施例中的电路系统相比可以消除在振幅调制部 分中用电源驱动器增强电源电流容量的需要，并且可以进一步简化电路。
(第五实施例)
图8是一方框图，用于示出根据本发明的第五实施例的无线通信装置的 配置。第五实施例的无线通信装置包括与第三实施例中的类似的发送部分50、 接收部分70、控制部分80、天线开关81、天线82。
接收部分70包含解调部分，并且包括：带通滤波器(BPF)71；用于调 整带通滤波器71的输出级别的低噪声放大器72；正交解调器(DEM)73，用于 利用本地振荡器20的高频信号对低噪声放大器72的输出执行正交解调并且 执行向基带的频率转换；基带放大器(BBAMP)74和75，用于分别放大正交解 调器73的输出的同相成分和正交成分；低通滤波器76和77；以及用于进行 模拟-数字转换的AD转换器78和79。
接收部分70具有：同相成分输出端的I输出端91；正交成分输出端的 Q输出端92；以及增益控制端子93，用于输入增益控制信号，以控制低噪声 放大器72的放大增益。
将控制部分80连接到以下部件：发送部分50的I输入端31、Q输入端 32、R输入端33、增益控制端子34、时钟切换端子36和电流切换端子37， 接收部分70的I输出端91、Q输入端92、增益控制端子93，并输出发送调 制信号，输入接收解调信号，输出各种控制信号等，并控制无线通信操作。
在第五实施例中，发送部分50的输出由接收部分70监控，并基于解调 信号所提供的信息执行在极坐标调制时的振幅信息和相位信息的定时 (timing)调整。这样，提供了其中可以进行传输-接收同时操作的操作模式， 即使对于不涉及传输-接收同时操作的TDMA系统而言，也是如此。
切换天线开关81以将天线开关82连接到接收部分70，并且根据天线开 关81的隔离特性来削减发送部分50的输出(通常约为20dB)，并将其发送到 带通滤波器71。在带通滤波器71中，在使用相同的频率来进行发送和接收 的TDD系统和使用分开的频率来进行发送和接收的FDD系统之间，出现了大 的衰减量差别，并进一步减弱了发送部分50的输出。在低噪声放大器72中， 通过来自增益控制端子93的增益控制信号来调整增益，并将带通滤波器71 的输出削减到不会使正交解调器73失真的级别上。正交解调器73使用从与 发送部分50相同的本地振荡器20输入的高频信号来对低噪声放大器72的输 出信号执行正交解调，并且基带放大器74和75分别放大正交解调器73的输 出信号的同相成分(I信号)和正交成分(Q信号)。I信号和Q信号分别通过低 通滤波器76和77来除去不必要的谐波成分，然后，通过AD转换器78和79 分别将I信号和Q信号转换为数字信号以输出。
控制部分80基于来自I输出端91的I信号和来自Q输出端92的Q信号 所提供的解调信号的信息而控制这些信号，使得在发送部分50中提供适当的 输出特性。例如，调整输入到R输入端33的发送输出控制信号以及输入到I 输入端31和Q输入端32的I信号和Q信号的定时，使得EVM(error vector magnitude误差矢量数量(指示调制精度的值))变得最小。相应地，可以调 整当在大功率放大器12中进行极坐标调制的振幅调制的定时。
在上述的例子中，本地振荡器20为发送和接收所共用；然而，为了将本 发明应用到需要本地振荡器对发送和接收单独地具有相同地参考信号源的系 统诸如W-CDMA，并不需要使得该电路共用，而只需要使振荡频率相同。
这样，根据第五实施例，使得可以根据解调信号的信息来进行极坐标调 制时的振幅信息和相位信息的定时调整，其中该解调信号是通过利用天线开 关81将发送部分50的输出连接到接收部分70并且解调发送部分50的输出 而提供的，并且与第三实施例相比可以进一步地减少在发送部分中的失真。
(第六实施例)
图9是一方框图，用于示出根据本发明的第六实施例的无线通信装置的 配置。第六实施例的无线通信装置包括与第四实施例相似的发送部分60、接 收部分70、控制部分80、天线开关81和天线82。即，将上述的第五实施例 中的发送部分改变为如第四实施例中的那样通过偏置调整进行大功率放大器 的输出控制的发送部分60。接收部分70和控制部分80的配置和操作与第五 实施例中的相似，在此不再加以讨论。
在执行极坐标调制时，通过输入到偏置端子64中的增益控制信号来进行 当执行极坐标调制时的发送部分60的发送功率控制，并且这样与直接通过输 入到电源端子63中的电源来直接进行发送功率控制的情况相比，振幅调制部 分61不需要包含用以增强电源电流容量的电源驱动器。
在上述例子中，在振幅调制部分61的输入级的DA转换器使得可以通过 来自时钟切换端子36的切换信号来改变操作时钟和操作电流，但是可以如在 第一实施例中那样提供固定时钟输入DA转换器21，以便以固定的操作时钟 来操作。
这样，根据第六实施例，通过大功率放大器的偏置调整来进行发送功率 控制，由此可以消除在振幅调制部分中用电源驱动器增强电源电流容量的需 要，并且除了第五实施例的优点而外，还可以进一步简化电路。
(第七实施例)
图10是一方框图，用于示出本发明的第七实施例的发送器的配置。第七 实施例的发送部分200在部分配置上不同于第一实施例的发送部分；改变了 振幅调制部分201的电源驱动器203的配置。电源驱动器203包括：限幅 (amplitude slice)装置204，用于以分段(stepwise)不同的电压级别对发送 输出控制信号限幅(slice)；线性调节器207；电压源210；开关调节器 (switching regulator)208和209，用于将电压源210的电源电压转换为具 有分段不同值的电压；开关组205和206，用于选择开关调节器208和209 的输出电压申的任何一个。其它的组件与第一实施例中的相似，用相同的标 号来表示类似的组件，在此不再加以讨论。
将低通滤波器22的输出划分成两个分支，并将该两个分支输入到限幅装 置204和线性调节器207。限幅装置204以分段不同的分级电压级别对低通 滤波器22的输出限幅，每个都被实现为DC-DC转换器等的开关调节器208和 209将电压源210的电源电压转换成具有分段不同的值(stepwise different value)的电压。在线性调节器207中，在电压源210的输出与低通滤波器22 的输出之间的差成为一损耗，但是，如果低通滤波器22为低，则由开关组 205、206来选择其输出电压高于并且最接近于低通滤波器22的输出的开关 调节器，由此可以使损耗最小化。
这样，根据第七实施例，将多个开关调节器和线性调节器结合起来用作 电源驱动器203，由此可以减少在极坐标调制时的操作电流，而且，与第一 实施例相比，可以更多地降低整体功率消耗。
如上所述，根据此实施例，可以在功率消耗最大的最大输出附近独立于 与发送功率控制地执行高效率的极坐标调制。仅当在最大发送功率附近使用 此装置时才进行极坐标调制，由此减缓依赖于功率放大器的性能的动态范围 短缺，并且可以加大输出控制可变宽度同时执行根据极坐标调制系统的高效 的输出功率放大。
在上述的实施例中，通过举例示出了将本发明用于欧洲移动电话标准的 900-MHz波段EGRPS系统的移动电话的情况，但是，本发明并不限于这种情 况。本发明也可以应用于GSM、W-CDMA等的各种移动电话、其它无线终端、 无线基站装置、用于如IEEE802.11a、802.11b的无线局域网的无线通信装置 等的发送部分。
尽管参照具体实施例详细说明了本发明，但是显然对于本领域技术人员 而言，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以进行各种变形和修改。
本专利申请说明书基于2004年1月27日提交的日本专利申请书 No.2004-017955以及2004年12月6日提交的日本专利申请书 No.2004-352464，现将通过引用其内容全部包含于此。
产业上的可利用性
本发明的具有下述优点，其可以提供一发送部分，该发送部分能够以高 效率提供宽的输出控制可变宽度，并且可用于能够可变地控制其输出的发送 器和使用此发送器的无线通信装置。