專利名稱：應(yīng)用大功率放大器的通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信設(shè)備，特別是，涉及一種使用低功耗型功率放大器的通信設(shè)備。
近來，在陸地移動通信中，如移動電話，便攜式電話或類似物中，由于用戶的增加，目前配給陸地移動通信用的無線電通信的無線電頻帶已經(jīng)變得不夠用了，于是，決定創(chuàng)辦各種新的陸地移動通信業(yè)務(wù)，這些新的業(yè)務(wù)是公用的，它們是通過使用0.8GHz至2GHz的準微波頻段的時分多路制數(shù)字通信而各自進行工作的。
由于對裝置主要考慮到其輕便性，所以這些陸地移動通信的終端裝置就必須做得小型化。因而，用于裝置中的電子部分集成化就成為最重要的問題。還有，由于終端裝置必須要由電池來驅(qū)動，因而減小裝置的電源電流就成為一重要條件，以便使電池的不充電時間周期加長。
關(guān)于電源電流，在傳輸階段由功率放大器集成電路所消耗的電流量較之終端裝置的其它部分上所消耗的電流大得多。因此，減小功率放大器集成電路所消耗的電流量已成為一重要問題。
常用的這種型式的移動通信終端裝置是按

圖1所示來構(gòu)成，圖1中所示的設(shè)備是在時分多路通信系統(tǒng)中所使用的移動通信終端裝置的一個例子。
參見圖1，一繼電器2連接在功率放大器4的一電源端與一電源3的一級之間，而其電源3的另一極在5處接地。由于采用了時分多路制，繼電器2根據(jù)來逢主控制器1的控制信號間歇地在電源3和功率放大器4之間進行通和斷，因此，終端裝置的功率放大器4只在配給終端裝置本身的時間間隙內(nèi)工作，從而使得由功率放大器4所消耗的電源電流量減小。
然而，這種常用的移動通信終端裝置具有下列兩個嚴重缺點。
第一個缺點是，功率放大器4的電源電壓是間歇地通和斷，在這種情況下，由于在功率放大器4的電源終端接入了許多是容器，因而就不可能在高速下接通和斷開電源電壓，使得功率放大器4分別在其本身的時間間隙相鄰的時隙內(nèi)被接通和斷開，然而，由于大量的對于功率放大器4無效的電源電流在相鄰時隙內(nèi)流過，從而發(fā)現(xiàn)不能節(jié)省電源電流的嚴重缺點。
第二個缺點是，由終端裝置的功率放大器4在其本身的時隙內(nèi)所消耗的功率是恒定的，它與傳輸功率的數(shù)量無關(guān)，在象便攜式電話這樣的系統(tǒng)中，其傳輸功率總是在變化，而平均傳輸功率是小的。然而，由于由功率放大器4所消耗的功率總是恒定的，使得終端裝置的平均效率就會降低，結(jié)果就會出現(xiàn)所消耗的電源電流量無謂地增加的嚴重缺點。
本發(fā)明的目的就是提供一種改進的通信設(shè)備，其中克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中所遇到的各種缺點。
特別是，本發(fā)明的目的就是提供一種通信設(shè)備，它能夠降低無謂消耗功率的數(shù)量。
按照本發(fā)明的一個方面，就是提供一種通信設(shè)備，它包括一使用結(jié)型場效應(yīng)晶體管的半導體功率放大器集成電路，其中晶體管具有由主控制器為其提供高頻信號的輸入端，和施加其上柵偏壓的柵偏壓端;一檢測器，用以從主控制器上提取部分所提供的高頻信號，并對所提取的高頻信號進行DC檢測，從而輸出一DC電壓;一偏壓發(fā)生器，用以將來自檢測器的DC電壓輸入其中并將輸入的DC電壓變換成一電壓從而產(chǎn)生一柵偏壓;和一加法器，它具有第一輸入端，用以將由主控制器所提供的一控制信號電壓輸入其中，和第二輸入端，用以將偏壓輸入其中，從而獲得輸入控制信號電壓和輸入偏壓的總和，并由此可將該電壓總和提供給半導體功率放大器集成電路的柵偏壓端。
根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備，由于柵偏壓可根據(jù)高頻信號所檢測的信號來控制，所以在不使用便攜式電話機的時候，即通信中斷或類似情況的時候，可減小功率消耗量。
再有，根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備，由于功率放大器在不配給該通信設(shè)備本身的時隙內(nèi)是被控制在非工作狀態(tài)，從而也可以減小功率消耗量。
本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點可結(jié)合附圖的閱讀而從下面實施例的詳細描述中明顯看到。
圖1是一電路方塊圖，它示出了常用通信設(shè)備的傳輸級主要部分的設(shè)置;
圖2是一電路方塊圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備傳輸級的第一實施例的設(shè)置;
圖3是一電路圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明的半導體功率放大器集成電路的第二實施例，它可用于圖2所示的通信設(shè)備中。
現(xiàn)參照圖2和3來描述根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備的實施例。
圖2是用來解釋根據(jù)本發(fā)明通信設(shè)備第一實施例的圖，它示出了時分多路通信系統(tǒng)傳輸部分的設(shè)置。
第一實施例中所使用的功率放大器11可象根據(jù)圖3所示的第二實施例的半導體功率放大器集成電路一樣來構(gòu)成。半導體功率放大器集成電路可采用下列方式來構(gòu)成，即如圖3所示，將結(jié)型鎵砷場效應(yīng)管(GaAsJFETs)(下面簡稱JEFTs))38，41和42以多級方式加以連接形式一放大器電路，該放大器電路被連接到一正電源上以便操作。
在相鄰的放大器級之間可提供供耦合電容器37和40，用以耦合相鄰的放大器級，從而使得各個放大器級按DC分量單獨工作。再有，為了調(diào)整信號的相位以防止振蕩，可在相鄰放大器級之間提供相位調(diào)整和阻抗匹配電路，它們分別由電容器和電阻器58，59和60構(gòu)成。
采用這種設(shè)置，使放大器電路即使增大各放大器級的JFETs的幅值也能穩(wěn)定地工作，從而可以通過增大放大器每一級幅值來減少放大器級的數(shù)量，結(jié)果，可使半導體功率放大器集成電路小型化，并且可減小集成電路所消耗的功率。
還有，在輸入端52的后級上可為半導體功率放大器集成電路提供一輸入阻抗匹配電路，它是由元件31至34構(gòu)成，并且在輸出端55的前級上提供一輸出阻抗匹配電路，它是由元件43至45構(gòu)成，以便于其它電路的連接。
對于連接到各放大器級的電源連接終端54，可在其前者和后者之間提供旁路電容器49至57，以便消除引線雜散電容的影響，從而便于與電源的連接，并可批量生產(chǎn)集成電路。
第一級放大器38使用一雙柵結(jié)型GaAsFET，施加到GaAsFET38第二電極上的電壓由外部引出控制端53通過一電阻器35而得到控制，從而可控制根據(jù)本發(fā)明的功率放大器的增益。
下一級放大器41是由一單柵結(jié)型GaSFET 41來構(gòu)成，其柵在增益方面通過一電阻器47而由第一柵偏壓端56來控制，F(xiàn)ET 41的偏極可通過一負載電阻39而與電源54連接。還有，最終形成一控制器的JFET 42的柵在增益方面也可通過一電阻而由外部控制端57改變偏壓來控制，JFET 42的偏級也可通過一負載電阻43而與電源54相連接。
可提供用以確定在各個放大器級上JFETs的工作點的柵偏壓終端，使得工作點可由外部來控制?？商峁┒鄠€或第一和第二柵偏壓端53和56，用以通過電阻46和47而連接到JFETs38和41的柵上，如圖3所示，從而使各個放大級的這樣的方式來控制，使得第一級放大器按具有優(yōu)良線性的A級放大器工作，而后級放大器按極小功耗的AB級放大器工作。
再回到圖2，下面將描述傳輸部分的工作。將高頻信號由主控制器14提供半導體功率放大器集成電路(下面簡稱功率放大器)，高頻信號由功率放大器11而放大，然后提供給發(fā)射天線16。
將部分由主控制器14所傳送的高頻信號提供給檢測器12，它將依次完成高頻信號的DC檢測，并輸出一DC電壓，然后將它提供給一柵偏壓發(fā)生器13，柵偏壓發(fā)生器13根據(jù)DC電壓產(chǎn)生一柵偏壓。
將柵偏壓提供給加法器15的第一輸入端，加法器15在其第二輸入端接收到來自主控制器14的控制信號電壓，由此獲得柵偏壓和控制信號電壓的總和，用以輸出該總和電壓。
將加法器15的一輸出端連接到功率放大器11的柵偏壓端17上。
下面將描述按照實施例而如此構(gòu)成的通信設(shè)備發(fā)送部分的工作情況。
將來自控制器14的高頻信號輸入到功率放大器11和檢測器12，功率放大器11將輸入的高頻信號放大并將放大的高頻信號發(fā)送到在后級上與其相連接的發(fā)射天線16。
檢測器12完成輸入的高頻信號的DC檢測以產(chǎn)生DC電壓，將DC電壓輸入柵偏壓發(fā)生器13，其依次將DC電壓變換成一電壓并將該變換電壓提供給加法器15的第一輸入端。
由主控制器14提供給加法器15第二輸入端的控制信號電壓在配給其通信設(shè)備的時隙內(nèi)是處于高電平，從而使得在這種情況下，在功率放大器11的工作范圍內(nèi)加法器15的輸出端上現(xiàn)的柵偏壓下降。
在這時，當來自主控制器14的高頻信號功率較小時，使得由偏壓發(fā)生器13輸出的DC電壓也變低，因此，提供給功率放大器11的柵偏壓也變低，由此也減小了流過功率放大器11的電源電流。
相反，當來自主控制器14的高頻信號功率較大時，由偏壓發(fā)生器13輸出的DC電壓就變高，因此，提供給功率放大器11的柵偏壓也變高了，從而增加了流過功率放大器11的電源電流。
結(jié)果，由于當發(fā)送輸出變小時功率放大器11的電源電流也變小，所以防止了功率放大器效率的降低。
在配給通信設(shè)備本身以外的其它時隙內(nèi)，由于將來自主控制器14的控制信號電壓的電壓設(shè)置到低于功率放大器11中所用GaAsJFETs的夾斷電壓，所以由加法器15提供給功率放大器11柵偏壓端17的柵偏壓就較低，因此，功率放大器11的JFET就處于關(guān)狀態(tài)，所以，流過功率放大器11的電源電流變?yōu)榱恪?br> 如上所述，按照本發(fā)明的通信設(shè)備，由于功率放大器在發(fā)送操作過程中才工作，而在不進行發(fā)送時則不工作，所以可減少功率消耗量。
再有，由于按照本發(fā)明功率放大器根據(jù)發(fā)送功率數(shù)量那使在信號發(fā)送時也能控制流過的電源電流量，因此功率放大器總能在高效狀態(tài)下使用。
還有，在時分多路制中，由于功率放大器可通過改變提供給其柵偏壓端的電壓來接通和斷開，所以就可使功率放大器在高速下轉(zhuǎn)換，因此，本發(fā)明的優(yōu)點就在于，對功率放大器無效的電源電流在相鄰的時隙內(nèi)就不會經(jīng)其流過。
當將根據(jù)本發(fā)明的半導體功率放大器集成電路用于便攜式電話時，上述優(yōu)點將會更明顯。
參照附圖已對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，可以理解，本發(fā)明不限于這些具體的實施例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通專業(yè)人員均可對其進行各種變化和改型，但其均離不開由后續(xù)權(quán)利要求所限定的本發(fā)明新穎原理的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種通信設(shè)備，它包括一半導體功率放大器集成電路，它使用一結(jié)型場效應(yīng)晶體管，其具有一輸入端，可將來自主控制器的高頻信號對其提供，和一柵偏壓端，可對其提供柵偏壓；一檢測器，用以提取部分由主控制器所提供的所述高頻信號，并將所提取的高頻信號進行DC檢測，由此輸出一DC電壓；一偏壓發(fā)生器，用以由所述檢測器對其輸入DC電壓，并將輸入的DC電壓進行電壓變換，由此產(chǎn)生一柵偏壓電壓；和一加法器，它具有第一輸入端，用以對其提供來自所述主控制器的控制信號電壓，和第二輸入端，用以對其提供所述偏壓，以獲得輸入控制信號電壓和輸入偏壓的總和，并由此將該總和電壓提供給所述半導體功率放大器集成電路的所述柵偏壓端。
2.按照權(quán)利要求1的通信設(shè)備，其中所述半導體功率放大器集成電路包括一多級放大器，其具有結(jié)型場效應(yīng)晶體管，并且提供給所述結(jié)型場效應(yīng)結(jié)晶體管的柵偏壓端的偏壓可以由外部設(shè)置。
3.按照權(quán)利要求2的通信設(shè)備，其中所述多級放大器的前級放大器是按A級放大器工作，而所述多級放大器的后級放大器是按AB級放大器工作。
4.按照權(quán)利要求1的通信設(shè)備，其中所述半導體功率放大器集成電路是由GaAs場效應(yīng)晶體管來構(gòu)成。
全文摘要
一種低功耗的通信設(shè)備，其適用于便攜式無線電通信設(shè)備中。通信設(shè)備包括一半導體功率放大器集成電路，其使用了一G
文檔編號H04B1/04GK1098574SQ9410695
公開日1995年2月8日 申請日期1994年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月28日
發(fā)明者楠繁雄 申請人:索尼公司