WO2007148753A1 - 送信回路及び通信機器 - Google Patents

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WO2007148753A1
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Masakatsu Maeda
Taichi Ikedo
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Panasonic Corporation
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L27/36Modulator circuits; Transmitter circuits
    • H04L27/361Modulation using a single or unspecified number of carriers, e.g. with separate stages of phase and amplitude modulation
    • HELECTRICITY
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    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/06Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection

Definitions

  • the present invention relates to a transmission circuit used for communication devices such as mobile phones and wireless LANs, and more particularly to a transmission circuit that operates with high efficiency and low distortion, and a communication device using the same.
  • Communication devices such as mobile phones and wireless LANs are required to operate with low power consumption while securing the linearity of transmission signals over a wide range of output levels.
  • a transmitter circuit operating with high efficiency and low distortion is used.
  • the conventional transmission circuit will be described below.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional transmission circuit 90 disclosed in Patent Document 1.
  • the conventional transmission circuit 90 includes an amplitude phase extraction unit 91, a phase modulation unit 92, an amplification unit 93, an output terminal 94, and an amplitude control unit 95.
  • the amplitude phase extraction unit 91 extracts amplitude data and phase data from input data.
  • the amplitude data is input to the amplitude control unit 95.
  • the amplitude control unit 95 supplies a voltage corresponding to the amplitude data to the amplification unit 93.
  • the phase data is also input to the phase modulator 92.
  • the phase modulation unit 92 performs phase modulation on the input phase data and outputs it as a phase modulation signal.
  • the phase modulation signal is input to the amplification unit 93.
  • the amplification unit 93 amplifies the phase modulation signal in accordance with the voltage supplied from the amplitude control unit 95.
  • the signal amplified by the amplification unit 93 is output from the output terminal 94 as a transmission signal.
  • Such a transmission circuit 90 is called a polar modulation circuit.
  • the conventional transmission circuit 90 has a problem that it can not always ensure the linearity of the transmission signal when the output level of the transmission signal is fluctuated in a wide range. .
  • the conventional transmission circuit 90 when applied to the UMTS standard, the conventional transmission circuit 90 is required to fluctuate the output level in a wide range of about 75 dB as compared with the standard such as GSM / EDGE. In such a case, the transmission circuit 90 needs to largely change the voltage supplied to the amplification unit 93 by the amplitude control unit 95.
  • the transmission circuit 90 can not freely set the DC bias voltage for operating the elements in the amplitude control unit 95, the linearity of the amplitude control unit 95 can be obtained when the DC bias voltage approaches VCC or GND potential. It was difficult to keep Therefore, when the output level of the transmission signal is varied in a wide range, the conventional transmission circuit 90 can not necessarily ensure the linearity of the transmission signal.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a transmitting circuit that operates with high efficiency and low distortion over a wide range of output levels, and a communication device using the same. is there.
  • the present invention is directed to a transmission circuit that generates and outputs a transmission signal based on input data.
  • the transmission circuit of the present invention includes an amplitude phase extraction unit for extracting input data amplitude data and phase data, and phase modulation for outputting phase modulation signals after phase modulation of the phase data.
  • an amplification unit that amplifies the phase modulation signal and outputs it as a transmission signal, and an amplitude control unit that supplies a voltage controlled according to the amplitude data to the amplification unit.
  • the amplitude control unit supplies, to the amplification unit, a voltage controlled according to the AC component represented by the fluctuation component of the amplitude data and the DC component represented by the average value level of the fluctuation component of the amplitude data.
  • the amplitude control unit outputs an AC component control unit that outputs a signal corresponding to an AC component represented by a fluctuation component of the amplitude data, and an average value level of fluctuation components of the amplitude data.
  • a DC component control unit that outputs a signal according to the DC component that is represented, an AC component control unit, a signal that is output S, and a signal that is output by the DC component control unit, And a voltage supply unit for supplying a controlled voltage to the amplification unit.
  • Power information indicating the magnitude of output power of the transmission circuit is input to the AC component control unit.
  • the AC component control unit converts the amplitude data into an analog signal and outputs the converted analog signal as an amplitude signal, a low-pass filter for removing spurious components from the amplitude signal output from the DA converter, and power information And a variable gain amplifier that amplifies or attenuates the amplitude signal output from the low-pass filter with a gain corresponding to the magnitude of the output power, and outputs the amplified signal as a signal corresponding to the AC component of the amplitude data.
  • the direct current component control unit detects an average level of fluctuation components of the amplitude data as a direct current component of the amplitude data, and multiplies the direct current component of the detected amplitude data by the value indicated by the power information to output. It has a component detection unit, and a DA converter that converts the signal output from the DC component detection unit into an analog signal and outputs the signal as a signal according to the DC component of the amplitude data.
  • the DC component detection unit detects and detects an average value level of amplitude data by adding differentially input amplitude data and dividing the added amplitude data by 2.
  • the average level is taken as the DC component of the amplitude data.
  • the direct current component detection unit cuts off the alternating current component of the amplitude data using a digital LPF that allows only the direct current component of the amplitude data to pass, and detects the passed direct current component as an average value level of the amplitude data. Then, the detected average level can be used as the DC component of the amplitude data.
  • the direct current component control unit may further include an offset correction unit that adds a predetermined offset value to the signal output from the direct current component detection unit to correct the offset generated in the amplification unit.
  • the voltage supply unit includes a power supply unit that outputs a voltage according to the signal output from the AC component control unit, a voltage output from the power supply unit, and a voltage according to the signal output from the DC component control unit. And an adder that supplies the added voltage to an amplification unit. [0015] Further, the voltage supply unit adds the signal output from the AC component control unit and the signal output from the direct current component control unit using a differential amplifier, and is controlled according to the added signal. A voltage may be supplied to the amplifier.
  • the voltage supply unit may include an error detection amplifier which constitutes negative feedback of the differential amplifier and corrects an offset generated by the differential amplifier.
  • the present invention is also directed to a communication device provided with the above-described transmission circuit.
  • the communication device includes a transmission circuit that generates a transmission signal, and an antenna that outputs the transmission signal generated by the transmission circuit. Also, the communication device processes a reception signal received from the antenna, and an antenna sharing unit that outputs the transmission signal generated by the transmission circuit to the antenna and outputs the reception signal received from the antenna to the reception circuit. May further be provided. Effect of the invention
  • the amplitude control unit performs control in accordance with the AC component represented by the fluctuation component of the amplitude data and the DC component represented by the average value level of the fluctuation component of the amplitude data.
  • the transmission circuit can operate the elements in the amplitude control unit in a region of good linearity regardless of the output level of the transmission signal.
  • the transmission circuit can operate the elements in the amplitude control unit in a region with good linearity, it is necessary to increase the size of the elements in the amplitude control unit and to increase the power consumption. Les. This allows the transmitter circuit to operate with high efficiency and low distortion over a wide range of output levels.
  • the communication device of the present invention can reduce power consumption while securing the linearity of the transmission signal in a wide range of power amplification by using the above-described transmission circuit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a transmission circuit 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a view for explaining a first method of detecting an average value level of amplitude data.
  • FIG. 2B is a view for explaining a second method of detecting an average level of amplitude data. is there.
  • FIG. 3A is a circuit diagram showing an example of the configuration of a voltage supply unit.
  • FIG. 3B is a diagram showing an example of a waveform of a voltage outputted by the voltage supply unit shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a configuration of a transmitter circuit 2 according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a transmission circuit 2a in which an error detection amplifier is constituted by digital components.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of a communication device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of a configuration of a conventional transmission circuit 90.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the transmission circuit 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the transmission circuit 1 includes an amplitude phase extraction unit 11, a phase modulation unit 12, an amplification unit 13, an output terminal 14, and an amplitude control unit 15.
  • the amplitude control unit 15 includes an AC component control unit, a DC component control unit, and a voltage supply unit.
  • the AC component control unit also includes a digital analog converter (DAC) 16, a low pass filter (LPF) 17, and a variable gain amplifier 18.
  • the DC component control unit includes a DC component detection unit 20 and a digital analog comparator (DAC) 21.
  • the voltage supply unit has a power supply unit 19 and an adder 22.
  • Modulation data (hereinafter referred to as input data) is input to the amplitude phase extraction unit 11 as data to be transmitted.
  • the amplitude phase extraction unit 11 extracts an amplitude component and a phase component, which are digital data, from input data, and outputs the result as amplitude data and phase data.
  • the amplitude data is input to the amplitude control unit 15.
  • the amplitude control unit 15 supplies the voltage controlled according to the amplitude data to the amplification unit 13. Details of the amplitude control unit 15 will be described later.
  • the phase data is input to the phase modulation unit 12.
  • the phase modulation unit 12 phase-modulates the input phase data and outputs it as a phase modulation signal.
  • the phase modulation signal is input to the amplification unit 13.
  • the amplification unit 13 amplifies the phase modulation signal according to the voltage supplied from the amplitude control unit 15.
  • the signal amplified by the amplification unit 13 is output from the output terminal 14 as a transmission signal.
  • the amplitude data is input to the AC component control unit and the DC component control unit.
  • the AC component control unit outputs a signal corresponding to the AC component represented by the fluctuation component of the amplitude data.
  • the DAC 16 converts the input amplitude data into an analog signal, and outputs the converted analog signal as an amplitude signal.
  • LPF 17 is a DA Remove the amplitude signal power spurious component output by C16.
  • the amplitude signal output from the LPF 17 is input to the variable gain amplifier 18.
  • power information P indicating the magnitude of the output power of the transmitter circuit 1 is input to the variable gain amplifier 18.
  • the power information P is generated in digital baseband based on the information from the base station.
  • the variable gain amplifier 18 amplifies or attenuates the input amplitude signal with a gain corresponding to the magnitude of the output power of the transmission circuit 1 indicated by the power information P.
  • the signal output from the variable gain amplifier 18 is input to the voltage supply unit as a signal corresponding to the AC component of the amplitude data.
  • the direct current component control unit outputs a signal corresponding to the direct current component represented by the average value level of the fluctuation component of the amplitude data.
  • the direct current component detection unit 20 receives amplitude data, power information P indicating the magnitude of output power of the transmission circuit 1, and a force S.
  • the DC component detection unit 20 detects an average level (that is, a DC component) of the input amplitude data at predetermined time intervals, multiplies the detected average level by the value indicated by the power information P, and outputs the result. .
  • the signal output from the DC component detection unit 20 is converted to an analog signal by the DAC 21 and input to the voltage supply unit as a signal corresponding to the DC component of the amplitude data.
  • the DC component detection unit 20 detects the average value level of the amplitude data using the first method shown in FIG. 2A or the second method shown in FIG. 2B.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining a first method of detecting an average value level of amplitude data.
  • DC component detection unit 20 differentially inputs amplitude data, adds the differentiated amplitude data at predetermined time intervals, and divides the summed amplitude data by 2 That is, averaging is performed to detect an average value level of amplitude data at predetermined time intervals.
  • the time interval for detecting the average value level of the amplitude data is a time interval (for example, slot time interval) in which the output power of the transmission circuit 1 is controlled.
  • FIG. 2B is a diagram for explaining a second method of detecting an average value level of amplitude data.
  • DC component detection unit 20 blocks the AC component of the amplitude data using a digital LPF that allows only the component with low frequency (ie, DC component) to pass, and causes the DC component to pass. Output as an average level of data.
  • digital LPF A certain amount of time is required to output the correct DC component. This fixed time depends on the order, size, operating clock frequency, etc. of the circuit. For example, in the GSM / EDGE and UMTS standards, it is necessary to converge the output DC component to a desired value within about 30 / i sec.
  • the voltage supply unit receives a signal output from the AC component control unit and a signal output from the DC component control unit.
  • the voltage supply unit supplies the voltage controlled according to the signal output from the AC component control unit and the signal output from the DC component control unit to the amplification unit 13.
  • the power supply unit 19 outputs a voltage corresponding to the signal output from the AC component control unit
  • the adder 22 outputs the voltage output from the power supply unit 19 and the DC component
  • the voltage output from the control unit is added, and the added voltage is supplied to the amplification unit 13.
  • FIG. 3A is a circuit diagram showing an example of the configuration of a voltage supply unit.
  • a signal corresponding to the AC component of the amplitude data is input from the AC component control unit (variable gain amplifier 18) to the input terminal of the voltage supply unit.
  • a signal corresponding to the DC component of the amplitude data is input as VREF from the DC component control unit (DAC 21) to the positive side input terminal of the voltage supply unit.
  • FIG. 3B is a diagram showing an example of the waveform of the voltage output from the voltage supply unit shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 3B, the voltage supply unit supplies, to the amplification unit 13, a voltage that fluctuates around VREF.
  • the amplitude control unit 15 converts an AC component represented by a fluctuation component of amplitude data and a fluctuation component of amplitude data. Since the voltage controlled according to the DC component represented by the average value level of V.sub.2 is supplied to the amplification unit 13, the DC bias voltage for operating the elements in the amplitude control unit 15 can be freely set. Therefore, the transmission circuit 1 can operate the elements in the amplitude control unit 15 in a region with good linearity regardless of the output level of the transmission signal.
  • the transmission circuit 1 can operate the elements in the amplitude control unit 15 in a region with good linearity, the size of the elements in the amplitude control unit 15 can be increased, and the power consumption can be increased. Necessary ,. As a result, the transmitter circuit 1 can operate with high efficiency and low distortion over a wide range of output levels.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the transmission circuit 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the configuration of the amplitude control unit 15a is different from that of the first embodiment.
  • the DC component control unit further includes an offset correction unit 23.
  • the voltage supply unit further includes an error detection amplifier 24 in the circuit configuration of the voltage supply unit (differential amplifier) shown in FIG. 3A.
  • the PA offset correction value is input to the offset correction unit 23.
  • the offset correction unit 23 adds the PA offset correction value to the signal output from the DC component detection unit 20 and corrects the DC offset generated in the amplification unit (PA) 13.
  • the PA offset correction value is set to an optimum value for correcting the DC offset generated by the amplifier 13 at the time of shipment from the factory or when the power is turned on.
  • the offset correction unit 23 may be connected to the front stage of the DC component detection unit 20.
  • the error detection amplifier 24 constitutes negative feedback of the differential amplifier, and generates a DC offset generated in the voltage supply unit (differential amplifier).
  • the transmission circuit 2 As described above, according to the transmission circuit 2 according to the second embodiment of the present invention, it is possible to correct the DC offset generated in the amplification unit 13 and the DC offset generated in the voltage supply unit. It is possible to output a transmission signal with a high degree of linearity.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a transmission circuit 2a in which the error detection amplifier is constituted by digital parts.
  • the transmission circuit 2a includes an error detection amplifier 24a composed of digital components between the offset correction unit 23 and the DAC 21. Further, the voltage converted from the AD converter 25 into a digital signal is fed back to the error detection amplifier 24a. Even when the error detection amplifier 24a is formed of digital components, the transmission circuit 2a can obtain the same effect S as the transmission circuit 2 described above.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of a communication device according to the third embodiment of the present invention.
  • the communication device 200 according to the third embodiment includes a transmitter circuit 210 and a receiver circuit 210.
  • the communication circuit 220, the antenna common part 230, and the antenna 240 are provided.
  • the transmitter circuit 210 is the transmitter circuit according to any one of the above-described first and second embodiments.
  • the antenna sharing unit 230 transmits the transmission signal output from the transmission circuit 210 to the antenna 240 and prevents the transmission signal from leaking to the reception circuit 220. Also, the antenna sharing unit 230 transmits the reception signal input from the antenna 240 to the reception circuit 220, and prevents the reception signal from leaking to the transmission circuit 210.
  • the transmission signal is output from the transmission circuit 210 and emitted from the antenna 240 into space via the antenna sharing unit 230.
  • the received signal is received by the antenna 240 and received by the receiving circuit 220 via the antenna sharing unit 230.
  • the communication device 200 according to the third embodiment uses the transmission circuits according to the first and second embodiments to realize low distortion as a wireless device while securing the linearity of a transmission signal. Can.
  • there is no branch such as a directional coupler at the output of the transmission circuit 210, it is possible to reduce the loss from the transmission circuit 210 to the antenna 240, which can reduce the power consumption at the time of transmission.
  • the communication device 200 may be configured to include only the transmission circuit 210 and the antenna 240.
  • the transmission circuit according to the present invention can be applied to communication devices such as mobile phones and wireless LANs.

Abstract

 高効率かつ低歪みで動作する送信回路を提供する。振幅位相抽出部(11)は、入力データから振幅データと位相データとを抽出する。位相変調部(12)は、位相データを位相変調して位相変調信号として出力する。増幅部(13)は、位相変調信号を増幅して、送信信号として出力する。振幅制御部(15)は、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部(13)に供給する。

Description

明 細 書
送信回路及び通信機器
技術分野
[0001] 本発明は、携帯電話や無線 LAN等の通信機器に用いられる送信回路に関し、より 特定的には、高効率かつ低歪みで動作する送信回路、及びそれを用いた通信機器 に関する。
背景技術
[0002] 携帯電話や無線 LAN等の通信機器は、広い出力レベルの範囲に渡って送信信 号の線形性を確保しつつ、かつ低消費電力で動作することが求められている。そして 、このような通信機器には、高効率かつ低歪みで動作する送信回路が用いられる。 以下に、従来の送信回路について説明する。
[0003] 従来の送信回路としては、例えば、直交変調等の変調方式を利用して、送信信号 を生成する送信回路 (以下、直交変調回路と記す)があった。なお、直交変調回路に ついては、広く知られているため説明を省略する。また、直交変調回路よりも高効率 に線形性の高い送信信号を出力する従来の送信回路としては、例えば、特許文献 1 の図 9に開示されている送信回路があった。図 7は、特許文献 1に開示されている従 来の送信回路 90の構成の一例を示すブロック図である。図 7において、従来の送信 回路 90は、振幅位相抽出部 91、位相変調部 92、増幅部 93、出力端子 94、及び振 幅制御部 95を備える。
[0004] 振幅位相抽出部 91は、入力データから振幅データ及び位相データを抽出する。振 幅データは、振幅制御部 95に入力される。振幅制御部 95は、振幅データに応じた 電圧を増幅部 93に供給する。また、位相データは、位相変調部 92に入力される。位 相変調部 92は、入力された位相データを位相変調して位相変調信号として出力す る。位相変調信号は、増幅部 93に入力される。増幅部 93は、位相変調信号を振幅 制御部 95から供給された電圧に応じて増幅する。増幅部 93で増幅された信号は、 出力端子 94から送信信号として出力される。このような送信回路 90をポーラ変調回 路という。 特許文献 1 :特開 2004— 266351号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、従来の送信回路 90は、送信信号の出力レベルを広い範囲で変動さ せる場合に、必ずしも送信信号の線形性を確保することができないとレ、う課題があつ た。例えば、従来の送信回路 90は、 UMTS規格に適用された場合は、 GSM/ED GEといった規格と比較して、 75dB程度といった広い範囲で出力レベルを変動させ ることが求められる。このような場合、送信回路 90は、振幅制御部 95が増幅部 93に 供給する電圧を大きく変動させる必要があった。しかし、送信回路 90は、振幅制御部 95の内部の素子を動作させる DCバイアス電圧を自由に設定できなかったので、 DC バイアス電圧が VCC、あるいは GND電位に近づくと、振幅制御部 95の線形性を保 つことが難しかった。そのため、従来の送信回路 90は、送信信号の出力レベルを広 い範囲で変動させる場合には、必ずしも送信信号の線形性を確保することができな かった。
[0006] それ故に、本発明の目的は、上記課題を解決し、広い出力レベルの範囲に渡って 、高効率かつ低歪みに動作する送信回路、及びそれを用いた通信機器を提供する ことである。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、入力データに基づいて送信信号を生成して出力する送信回路に向けら れている。そして、上記目的を達成するために、本発明の送信回路は、入力データ 力 振幅データ及び位相データを抽出する振幅位相抽出部と、位相データを位相変 調して位相変調信号として出力する位相変調部と、位相変調信号を増幅して、送信 信号として出力する増幅部と、振幅データに応じて制御された電圧を増幅部に供給 する振幅制御部とを備える。振幅制御部は、振幅データの変動成分によって表され る交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分と に応じて制御された電圧を増幅部に供給する。
[0008] 好ましくは、振幅制御部は、振幅データの変動成分によって表される交流成分に応 じた信号を出力する交流成分制御部と、振幅データの変動成分の平均値レベルによ つて表される直流成分に応じた信号を出力する直流成分制御部と、交流成分制御部 力 S出力した信号と、直流成分制御部が出力した信号とを加算し、加算した信号に応 じて制御された電圧を増幅部に供給する電圧供給部とを含む。
[0009] 交流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力され る。交流成分制御部は、振幅データをアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号 を振幅信号として出力する DAコンバータと、 DAコンバータが出力した振幅信号から スプリアス成分を除去するローパスフィルタと、電力情報が示す出力電力の大きさに 応じた利得で、ローパスフィルタが出力した振幅信号を増幅または減衰し、振幅デー タの交流成分に応じた信号として出力する可変利得増幅器とを有する。
[0010] 直流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力され る。直流成分制御部は、振幅データの変動成分の平均値レベルを振幅データの直 流成分として検出し、検出した振幅データの直流成分と、電力情報が示す値とを掛 け算して出力する直流成分検出部と、直流成分検出部が出力した信号をアナログ信 号に変換し、振幅データの直流成分に応じた信号として出力する DAコンバータとを 有する。
[0011] 好ましくは、直流成分検出部は、差動化して入力された振幅データを加算し、加算 した振幅データを 2で除算することで、振幅データの平均値レベルを検出し、検出し た平均値レベルを振幅データの直流成分とする。
[0012] また、直流成分検出部は、振幅データの直流成分のみを通過させるデジタル LPF を用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過させた直流成分を振幅データの平 均値レベルとして検出し、検出した平均値レベルを振幅データの直流成分としてもよ レ、。
[0013] また、直流成分制御部は、直流成分検出部が出力した信号に所定のオフセット値 を加算して、増幅部で発生するオフセットを補正するオフセット補正部をさらに有して あよい。
[0014] 好ましくは、電圧供給部は、交流成分制御部が出力した信号に応じた電圧を出力 する電源部と、電源部が出力した電圧と、直流成分制御部が出力した信号に応じた 電圧とを加算し、加算した電圧を増幅部に供給する加算器とを有する。 [0015] また、電圧供給部は、差動アンプを用いて、交流成分制御部が出力した信号と、直 流成分制御部が出力した信号とを加算し、加算した信号に応じて制御された電圧を 増幅部に供給してもよい。
[0016] また、電圧供給部は、差動アンプの負帰還を構成し、差動アンプで発生するオフセ ットを補正する誤差検出アンプを有してもよい。
[0017] また、本発明は、上述した送信回路を備える通信機器にも向けられている。通信機 器は、送信信号を生成する送信回路と、送信回路で生成された送信信号を出力する アンテナとを備える。また、通信機器は、アンテナから受信した受信信号を処理する 受信回路と、送信回路で生成された送信信号をアンテナに出力し、アンテナから受 信した受信信号を受信回路に出力するアンテナ共用部とをさらに備えてもよい。 発明の効果
[0018] 以上のように本発明においては、振幅制御部が、振幅データの変動成分によって 表される交流成分と、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流 成分とに応じて制御された電圧を増幅部に供給するので、振幅制御部の内部の素 子を動作させる DCバイアス電圧を自由に設定することができる。そのため、送信回 路は、送信信号の出力レベルに関わらず、振幅制御部の内部の素子を線形性のよ い領域で動作させることができる。また、送信回路は、振幅制御部の内部の素子を線 形性のよい領域で動作させることができるので、振幅制御部の内部の素子のサイズ を大きくしたり、消費電力を増加させる必要がなレ、。これによつて、送信回路は、広い 出力レベルの範囲に渡って、高効率かつ低歪みに動作することができる。
[0019] また、本発明の通信機器は、上述した送信回路を用いることで、広いパワー増幅の 範囲で送信信号の線形性を確保しつつ、かつ消費電力を低減することができる。 図面の簡単な説明
[0020] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る送信回路 1の構成の一例を示すブロッ ク図である。
[図 2A]図 2 Aは、振幅データの平均値レベルを検出する第 1の方法を説明する図で ある。
[図 2B]図 2Bは、振幅データの平均値レベルを検出する第 2の方法を説明する図で ある。
[図 3A]図 3Aは、電圧供給部の構成の一例を示す回路図である。
[図 3B]図 3Bは、図 3Aに示す電圧供給部が出力する電圧の波形の一例を示す図で ある。
[図 4]図 4は、本発明の第 2の実施形態に係る送信回路 2の構成の一例を示すブロッ ク図である。
[図 5]図 5は、誤差検出アンプをデジタル部品で構成した送信回路 2aの一例を示す ブロック図である。
[図 6]図 6は、本発明の第 3の実施形態に係る通信機器の構成の一例を示すブロック 図である。
[図 7]図 7は、従来の送信回路 90の構成の一例を示すブロック図である。
符号の説明
1 , 2, 2a、 90 送信回路
11 , 91 振幅位相抽出部
12, 92 位相変調部
13, 93 増幅部
14, 94 出力端子
15, 95 振幅制御部
16, 21 デジタルアナログコン 'バータ(DAC)
17 ローパスフィルタ(LPF)
18 可変利得増幅器
19 電源部
20 直流成分検出部
22 加算器
23 オフセット補正部
24, 24b 誤差検出アンプ
25 アナログデジタルコンバー -タ(ADC)
200 通信機器 210 送信回路
220 受信回路
230 アンテナ共用部
240 アンテナ
発明を実施するための最良の形態
[0022] (第 1の実施形態)
図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る送信回路 1の構成の一例を示すブロック図 である。図 1において、送信回路 1は、振幅位相抽出部 11、位相変調部 12、増幅部 13、出力端子 14、及び振幅制御部 15を備える。振幅制御部 15は、交流成分制御 部、直流成分制御部、及び電圧供給部を含む。また、交流成分制御部は、デジタル アナログコンバータ(DAC) 16、ローパスフィルタ(LPF) 17、及び可変利得増幅器 1 8を有する。直流成分制御部は、直流成分検出部 20、及びデジタルアナログコンパ ータ(DAC) 21を含む。電圧供給部は、電源部 19及び加算器 22を有する。
[0023] 振幅位相抽出部 11には、送信すべきデータとして変調データ(以下、入力データと 記す)が入力される。振幅位相抽出部 11は、入力データからデジタルデータである 振幅成分及び位相成分を抽出し、振幅データ及び位相データとして出力する。振幅 データは、振幅制御部 15に入力される。振幅制御部 15は、振幅データに応じて制 御された電圧を増幅部 13に供給する。振幅制御部 15の詳細については後述する。 位相データは、位相変調部 12に入力される。位相変調部 12は、入力された位相デ ータを位相変調して位相変調信号として出力する。位相変調信号は、増幅部 13に 入力される。増幅部 13は、位相変調信号を振幅制御部 15から供給された電圧に応 じて増幅する。増幅部 13で増幅された信号は、出力端子 14から送信信号として出力 される。
[0024] 次に、振幅制御部 15の詳細について説明する。振幅制御部 15において、振幅デ ータは、交流成分制御部及び直流成分制御部に入力される。交流成分制御部は、 振幅データの変動成分によって表される交流成分に応じた信号を出力する。具体的 には、交流成分制御部において、 DAC16は、入力された振幅データをアナログ信 号に変換し、当該変換したアナログ信号を振幅信号として出力する。 LPF17は、 DA C16が出力した振幅信号力 スプリアス成分を除去する。 LPF17が出力した振幅信 号は、可変利得増幅器 18に入力される。また、可変利得増幅器 18には、送信回路 1 の出力電力の大きさを示す電力情報 Pが入力される。電力情報 Pは、基地局からの 情報に基づき、デジタルベースバンドで生成される。可変利得増幅器 18は、電力情 報 Pが示す送信回路 1の出力電力の大きさに応じた利得で、入力された振幅信号を 増幅又は減衰させる。可変利得増幅器 18が出力した信号は、振幅データの交流成 分に応じた信号として、電圧供給部に入力される。
[0025] また、直流成分制御部は、振幅データの変動成分の平均値レベルによって表され る直流成分に応じた信号を出力する。具体的には、直流成分制御部において、直流 成分検出部 20には、振幅データと、送信回路 1の出力電力の大きさを示す電力情報 Pと力 S入力される。直流成分検出部 20は、入力された振幅データの平均値レベル( すなわち、直流成分)を所定時間毎に検出し、当該検出した平均値レベルに電力情 報 Pが示す値を乗算して出力する。直流成分検出部 20が出力した信号は、 DAC21 でアナログ信号に変換され、振幅データの直流成分に応じた信号として電圧供給部 に入力される。
[0026] ここで、直流成分検出部 20が振幅データの平均値レベルを検出する方法につい て詳細に説明する。直流成分検出部 20は、図 2Aに示す第 1の方法、あるいは図 2B に示す第 2の方法を用いて振幅データの平均値レベルを検出する。
[0027] 図 2Aは、振幅データの平均値レベルを検出する第 1の方法を説明する図である。
図 2Aを参照して、直流成分検出部 20は、振幅データを差動化して入力し、所定時 間毎に、差動化した振幅データを加算し、加算した振幅データを 2で除算する (すな わち、平均化する)ことで、所定時間毎の振幅データの平均値レベルを検出する。な お、振幅データの平均値レベルを検出する時間間隔としては、送信回路 1の出力電 力が制御される時間間隔 (例えば、スロット時間間隔)であることが望ましい。
[0028] 図 2Bは、振幅データの平均値レベルを検出する第 2の方法を説明する図である。
図 2Bを参照して、直流成分検出部 20は、周波数が低い成分 (すなわち、直流成分) のみを通過させるデジタル LPFを用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過さ せる直流成分を振幅データの平均値レベルとして出力する。なお、デジタル LPFが 正しい直流成分を出力するまでには、一定の時間が必要になる。この一定の時間は 、回路の次数、規模、動作クロック周波数等に依存する。例えば、 GSM/EDGE及 び UMTS規格では、出力する直流成分を約 30 /i sec以内に、所望の値まで収束さ せる必要がある。
[0029] 電圧供給部には、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分制御部が出力した 信号とが入力される。電圧供給部は、交流成分制御部が出力した信号と、直流成分 制御部が出力した信号とに応じて制御された電圧を増幅部 13に供給する。具体的 な一例としては、電圧供給部において、電源部 19は、交流成分制御部が出力した信 号に応じた電圧を出力し、加算器 22は、電源部 19が出力した電圧と、直流成分制 御部が出力した電圧とを加算し、加算した電圧を増幅部 13に供給する。
[0030] なお、電圧供給部は、図 3Aに示すような差動アンプを用いても構成することができ る。図 3Aは、電圧供給部の構成の一例を示す回路図である。図 3Aを参照して、電 圧供給部の入力端子には、交流成分制御部(可変利得増幅器 18)から振幅データ の交流成分に応じた信号が入力される。また、電圧供給部のプラス側の入力端子に は、直流成分制御部(DAC21)から振幅データの直流成分に応じた信号が VREFと して入力される。図 3Bは、図 3Aに示す電圧供給部が出力する電圧の波形の一例を 示す図である。図 3Bに示すように、電圧供給部は、 VREFを中心に変動する電圧を 、増幅部 13に供給する。
[0031] 以上のように、本発明の第 1の実施形態に係る送信回路 1によれば、振幅制御部 1 5が、振幅データの変動成分によって表される交流成分と、振幅データの変動成分 の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御された電圧を増幅部 13に 供給するので、振幅制御部 15の内部の素子を動作させる DCバイアス電圧を自由に 設定することができる。そのため、送信回路 1は、送信信号の出力レベルに関わらず 、振幅制御部 15の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることができる。また、 送信回路 1は、振幅制御部 15の内部の素子を線形性のよい領域で動作させることが できるので、振幅制御部 15の内部の素子のサイズを大きくしたり、消費電力を増加さ せる必要がなレ、。これによつて、送信回路 1は、広い出力レベルの範囲に渡って、高 効率かつ低歪みに動作することができる。 [0032] (第 2の実施形態)
図 4は、本発明の第 2の実施形態に係る送信回路 2の構成の一例を示すブロック図 である。図 4において、送信回路 2は、振幅制御部 15aの構成が第 1の実施形態と異 なる。具体的には、振幅制御部 15aにおいて、直流成分制御部は、オフセット補正部 23をさらに有する。また、電圧供給部は、図 3Aで示した電圧供給部(差動アンプ)の 回路構成に、誤差検出アンプ 24をさらに有する。
[0033] 直流成分制御部において、オフセット補正部 23には、 PAオフセット補正値が入力 される。オフセット補正部 23は、直流成分検出部 20が出力した信号に PAオフセット 補正値をカ卩算して、増幅部(PA) 13で発生する DCオフセットを補正する。 PAオフセ ット補正値は、工場出荷時や電源投入時などに、増幅部 13で発生する DCオフセット を補正するのに最適な値が設定される。なお、オフセット補正部 23は、直流成分検 出部 20の前段に接続されていてもよい。電圧供給部において、誤差検出アンプ 24 は、差動アンプの負帰還を構成し、電圧供給部(差動アンプ)で発生する DCオフセ ットをネ 正する。
[0034] 以上のように、本発明の第 2の実施形態に係る送信回路 2によれば、増幅部 13で 発生する DCオフセット、及び電圧供給部で発生する DCオフセットを補正することが できるので、より線形性の高レ、送信信号を出力することができる。
[0035] なお、上述した送信回路 2は、誤差検出アンプ 24をアナログ部品で構成していたが 、誤差検出アンプ 24をデジタル部品で構成してもよい。図 5は、誤差検出アンプをデ ジタル部品で構成した送信回路 2aの一例を示すブロック図である。図 5において、送 信回路 2aは、オフセット補正部 23と DAC21との間に、デジタル部品で構成された誤 差検出アンプ 24aを備える。また、誤差検出アンプ 24aには、 ADコンバータ 25から デジタル信号に変換された電圧がフィードバックされる。送信回路 2aは、誤差検出ァ ンプ 24aをデジタル部品で構成した場合も、上述した送信回路 2と同様の効果を得る こと力 Sできる。
[0036] (第 3の実施形態)
図 6は、本発明の第 3の実施形態に係る通信機器の構成の一例を示すブロック図 である。図 6を参照して、第 3の実施形態に係る通信機器 200は、送信回路 210、受 信回路 220、アンテナ共用部 230、及びアンテナ 240を備える。送信回路 210は、上 述した第 1〜2のいずれかに記載の送信回路である。アンテナ共用部 230は、送信 回路 210から出力された送信信号をアンテナ 240に伝達し、受信回路 220に送信信 号が漏れるのを防ぐ。また、アンテナ共用部 230は、アンテナ 240から入力された受 信信号を受信回路 220に伝達し、受信信号が送信回路 210に漏れるのを防ぐ。
[0037] 従って、送信信号は、送信回路 210から出力され、アンテナ共用部 230を介してァ ンテナ 240から空間に放出される。受信信号は、アンテナ 240で受信され、アンテナ 共用部 230を介して受信回路 220で受信される。第 3の実施形態に係る通信機器 20 0は、第 1〜2の実施形態に係る送信回路を用いることで、送信信号の線形性を確保 しつつ、かつ無線装置としての低歪みを実現することができる。また、送信回路 210 の出力に方向性結合器などの分岐がないため、送信回路 210からアンテナ 240まで の損失を低減することが可能であり、送信時の消費電力を低減することができ、無線 通信機器として、長時間の使用が可能となる。なお、通信機器 200は、送信回路 210 とアンテナ 240とのみを備えた構成であってもよい。
産業上の利用可能性
[0038] 本発明に係る送信回路は、携帯電話や無線 LANなどの通信機器等に適用するこ とができる。

Claims

請求の範囲
[1] 入力データに基づいて送信信号を生成して出力する送信回路であって、
前記入力データから振幅データ及び位相データを抽出する振幅位相抽出部と、 前記位相データを位相変調して位相変調信号として出力する位相変調部と、 前記位相変調信号を増幅して、前記送信信号として出力する増幅部と、 前記振幅データに応じて制御された電圧を前記増幅部に供給する振幅制御部とを 備え、
前記振幅制御部は、前記振幅データの変動成分によって表される交流成分と、前 記振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分とに応じて制御 された電圧を前記増幅部に供給することを特徴とする、送信回路。
[2] 前記振幅制御部は、
前記振幅データの変動成分によって表される交流成分に応じた信号を出力する 交流成分制御部と、
前記振幅データの変動成分の平均値レベルによって表される直流成分に応じた 信号を出力する直流成分制御部と、
前記交流成分制御部が出力した信号と、前記直流成分制御部が出力した信号と を加算し、当該加算した信号に応じて制御された電圧を前記増幅部に供給する電圧 供給部とを含むことを特徴とする、請求項 1に記載の送信回路。
[3] 前記交流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力 され、
前記交流成分制御部は、
前記振幅データをアナログ信号に変換し、当該変換したアナログ信号を振幅信号 として出力する DAコンバータと、
前記 DAコンバータが出力した振幅信号力 スプリアス成分を除去するローパスフ イノレタと、
前記電力情報が示す出力電力の大きさに応じた利得で、前記ローパスフィルタが 出力した振幅信号を増幅または減衰し、前記振幅データの交流成分に応じた信号と して出力する可変利得増幅器とを有することを特徴とする、請求項 2に記載の送信回 路。
[4] 前記直流成分制御部には、送信回路の出力電力の大きさを示す電力情報が入力 され、
前記直流成分制御部は、
前記振幅データの変動成分の平均値レベルを前記振幅データの直流成分として 検出し、当該検出した振幅データの直流成分と、前記電力情報が示す値とを掛け算 して出力する直流成分検出部と、
前記直流成分検出部が出力した信号をアナログ信号に変換し、前記振幅データ の直流成分に応じた信号として出力する DAコンバータとを有することを特徴とする、 請求項 2に記載の送信回路。
[5] 前記直流成分検出部は、差動化して入力された前記振幅データを加算し、当該カロ 算した振幅データを 2で除算することで、前記振幅データの平均値レベルを検出し、 当該検出した平均値レベルを前記振幅データの直流成分とすることを特徴とする、 請求項 4に記載の送信回路。
[6] 前記直流成分検出部は、前記振幅データの直流成分のみを通過させるデジタル L
PFを用いて、振幅データの交流成分を遮断し、通過させた直流成分を振幅データ の平均値レベルとして検出し、当該検出した平均値レベルを前記振幅データの直流 成分とすることを特徴とする、請求項 4に記載の送信回路。
[7] 前記直流成分制御部は、前記直流成分検出部が出力した信号に所定のオフセット 値を加算して、前記増幅部で発生するオフセットを補正するオフセット補正部をさら に有することを特徴とする、請求項 4に記載の送信回路。
[8] 前記電圧供給部は、
前記交流成分制御部が出力した信号に応じた電圧を出力する電源部と、 前記電源部が出力した電圧と、前記直流成分制御部が出力した信号に応じた電 圧とを加算し、当該加算した電圧を前記増幅部に供給する加算器とを有することを特 徴とする、請求項 2に記載の送信回路。
[9] 前記電圧供給部は、差動アンプを用いて、前記交流成分制御部が出力した信号と
、前記直流成分制御部が出力した信号とを加算し、当該加算した信号に応じて制御 された電圧を前記増幅部に供給することを特徴とする、請求項 2に記載の送信回路。
[10] 前記電圧供給部は、前記差動アンプの負帰還を構成し、前記差動アンプで発生す るオフセットを補正する誤差検出アンプを有することを特徴とする、請求項 9に記載の 送信回路。
[11] 通信機器であって、
送信信号を生成する送信回路と、
前記送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備え、
前記送信回路は、請求項 1に記載の送信回路であることを特徴とする、通信機器。
[12] 前記アンテナから受信した受信信号を処理する受信回路と、
前記送信回路で生成された送信信号を前記アンテナに出力し、前記アンテナから 受信した受信信号を前記受信回路に出力するアンテナ共用部とをさらに備えることを 特徴とする、請求項 11に記載の通信機器。
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