CN101926088B

CN101926088B - 功率放大装置及通信装置

Info

Publication number: CN101926088B
Application number: CN2008801252746A
Authority: CN
Inventors: 长山昭
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP4714790B2; CN101926088A; US8207774B2; JP2011024270A; EP2246976A1; JPWO2009096132A1; EP2246976A4; TW200939616A; JP5106614B2; US20110285446A1; US8013652B2; US20110001541A1; WO2009096132A1

Abstract

本发明提供一种功率放大装置。通过检测第一中间信号(S1)的振幅的混频器(24)和检测第二中间信号(S2)的振幅的混频器(26)中的至少一个来检测所给予的基准信号的振幅，从而使采样保持电路(36)、(38)保持与这些振幅相关的电压。并且基于被保持的电压，校正混频器(24)、(26)的检测灵敏度。因此，在通过模拟信号处理生成对应于输入信号的两个恒定包络线信号的情况下，能够控制这些信号的振幅检测灵敏度的偏差。

Description

功率放大装置及通信装置

技术领域

本发明涉及一种功率放大装置及通信装置，特别是涉及一种将输入信号转换为两个恒定包络线信号之后，对这些恒定包络线信号进行放大，最后进行向量加法运算的功率放大装置及使用该功率放大装置的通信装置。

背景技术

在用于通信装置的发送信号的放大等的功率放大方式之中，在LINC(Linear Amplification with Nonlinear Component)方式中，将具有包络线变动的输入信号转换为具有对应于该输入信号的振幅的相位差的两个恒定包络线信号(中间信号)之后，分别使用非线性放大器对这些包络线信号进行放大。并且，通过对放大后的恒定包络线信号进行向量加法运算，从而获得放大后的输入信号。根据该方式，由于非线性放大器只要放大恒定包络线信号即可，因此能够提高功率放大效率(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特公平6-22302号公报

在上述专利文献1所公开的功率放大电路中，通过数字信号处理来将输入信号转换为两个恒定包络线信号。根据该构成，需要模拟-数字和数字-模拟转换器等，因此存在会增大电路规模的问题。

因此，本申请的申请人研究了通过模拟信号处理来将输入信号转换为两个恒定包络线信号的电路构成。具体而言，如图5所示，在这种新型的功率放大装置100中，通过移相器102，使输入信号Sin仅旋转π/2来获得正交信号，并且通过可变增益放大器104来生成对该信号进行放大而成的信号(第一恒定包络线向量生成信号e)，并通过在加法电路106中将该第一恒定包络线向量生成信号e和输入信号Sin进行向量加法运算，从而生成第一中间信号S1。此外，通过模拟信号处理，生成通过移相器110使第一恒定包络线向量生成信号e仅旋转π的反相信号(第二恒定包络线向量生成信号-e)，并且通过在加法电路108中将该第二恒定包络线向量生成信号-e和输入信号Sin进行向量加法运算，从而生成第二中间信号S2。并且，由混频器(振幅检测电路)116、118检测第一和第二中间信号的振幅(具体而言是振幅的平方)，之后由加法电路120生成这些振幅的合计值，并且由加法电路114生成与规定电压Vref的差电压。而且，使该值经过低通滤波器之后，经由未图示的缓冲放大器将其输出作为可变增益放大器104的增益控制信号来输入。根据该构成，按照第一和第二中间信号S1、S2的振幅的平方和成为由Vref所示的恒定值的方式反馈控制可变增益放大器104的增益，并且将第一和第二中间信号S1、S2的振幅设定为期望的值。由此，能够分别将第一和第二中间信号S1、S2设为恒定包络线信号。但是，在该构成中，若混频器116、118的第一和第二中间信号S1、S2的振幅的检测灵敏度中存在偏差，则有时很难获得正确的放大后的输入信号。此时，若使用这样的功率放大装置来构成通信装置，则存在会增大通信误差的隐患。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种能够抑制第一和第二中间信号的振幅检测灵敏度的偏差的功率放大装置以及使用该功率放大装置的通信装置。

为了解决上述课题，本发明的功率放大装置特征在于，包括：第一中间信号生成电路，其生成第一中间信号，该第一中间信号是通过在输入信号上相加与所述输入信号正交的第一恒定包络线向量生成信号而形成的；第二中间信号生成电路，其生成第二中间信号，该第二中间信号是通过在所述输入信号上相加使所述第一恒定包络线向量生成信号反相之后的第二恒定包络线向量生成信号而形成的；第一振幅检测电路，其检测所述第一中间信号的振幅；第二振幅检测电路，其检测所述第二中间信号的振幅；振幅控制电路，其基于由所述第一和第二振幅检测电路检测出的振幅，使所述第一和第二恒定包络线向量生成信号的振幅的大小改变；第一放大电路，其对所述第一中间信号进行放大；第二放大电路，其对所述第二中间信号进行放大；加法电路，其对放大后的所述第一和第二中间信号进行加法运算，从而生成放大了所述输入信号的输出信号；电压保持电路，其通过使所述第一和第二振幅检测电路中的至少一个检测所给予的基准信号的振幅，从而保持与这些振幅相关的电压；和校正电路，其基于由所述电压保持电路保持的电压，对所述第一或第二振幅检测电路的检测灵敏度进行校正。

根据本发明，通过第一或第二振幅检测电路来检测所给予的基准信号的振幅，并在此时由电压保持电路保持与检测出的振幅相关的电压。被保持的电压可以是表示检测出的振幅本身的电压，也可以是表示检测出的振幅之差的电压。此外，也可以是表示检测出的振幅与规定值之差的电压。在本发明中，由于基于被保持的电压来校正第一或第二振幅检测电路的检测灵敏度，因此能够抑制其偏差。

此外，在本发明的一方式中，所述电压保持电路包括：第一电压保持电路，其使所述第一振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅，从而保持表示该振幅与所给予的基准振幅之间的偏差的电压；和第二电压保持电路，其使所述第二振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅，从而保持表示该振幅与所给予的基准振幅之间的偏差的电压，所述校正电路包括：第一校正电路，其基于由所述第一电压保持电路保持的电压，对所述第一振幅检测电路的检测灵敏度进行校正；和第二校正电路，其基于由所述第二电压保持电路保持的电压，对所述第二振幅检测电路的检测灵敏度进行校正。

在该方式中，在所述所给予的基准信号作为所述输入信号而被提供的情况下，所述第一电压保持电路通过使所述第一中间信号生成电路生成与所述所给予的基准信号相同的信号来作为所述第一中间信号，从而使所述第一振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅。由此，能够使第一振幅检测电路容易地检测所给予的基准振幅信号的振幅。

此外，在所述所给予的基准信号作为所述输入信号而被提供的情况下，所述第二电压保持电路通过使所述第二中间信号生成电路生成与所述所给予的基准信号相同的信号来作为所述第二中间信号，从而使所述第二振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅。由此，能够使第二振幅检测电路容易地检测所给予的基准振幅信号的振幅。

此外，该功率放大装置还可以包括平均电路，其求出通过所述第一振幅检测电路从所述所给予的基准信号中检测出的振幅、和通过所述第二振幅检测电路从所述所给予的基准信号中检测出的振幅的平均值，从而将该平均值作为所述所给予的基准振幅。

而且，本发明的通信装置特征在于包括上述的任一种功率放大装置、和连接在该功率放大装置上的天线以及通信控制装置。根据本发明，由于使用所述功率放大装置来进行发送信号的放大，因此能够防止通信误差的增大。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的功率放大装置的构成的框图。

图2是表示本发明的实施方式的信号转换电路的信号处理的IQ平面图。

图3是表示本发明的实施方式的信号转换电路的构成的框图。

图4是表示本发明的实施方式的通信装置的构成的框图。

图5是表示作为本发明的前提的信号转换电路的构成的框图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。

图1是本发明的一实施方式的功率放大装置的构成图。如图1所示，功率放大装置40构成为包括信号转换电路10、放大器42、44、向量加法运算电路46。信号转换电路10是若提供输入信号Sin就将其转换为第一中间信号S1和第二种间信号S2的模拟信号处理电路。如图2所示，第一中间信号S1和第二中间信号S2是具有恒定包络线的信号，第一中间信号S1具有相对于输入信号Sin前进了一定量的相位，第二中间信号S2具有相对于输入信号Sin后退了一定量的相位。并且，若将这些第一中间信号S1和第二中间信号S2进行向量合成，则可获得相位与原来的输入信号Sin相等且振幅为原来的输入信号Sin的规定倍(在这里为两倍)的信号。在本实施方式中，通过分别将第一恒定包络线向量生成信号e和第二恒定包络线向量生成信号-e与输入信号Sin进行向量加法运算，从而生成第一中间信号S1和第二中间信号S2。

回到图1，在该功率放大装置40中，分别由放大器42、44对从信号转换电路10输出的恒定包络线信号即第一中间信号S1和第二中间信号S2进行放大。放大器42、44只要是运算放大器等公知的非线性放大电路即可。由向量加法电路46对放大器42、44的输出进行向量加法运算，由此获得放大输出信号Sout。根据该功率放大装置40，即使输入信号Sin的振幅产生变化，由于放大器42、44只要放大恒定包络线信号即第一中间信号S1和第二中间信号S2即可，因此能够在宽的输入信号Sin的振幅范围内提高放大器42、44的功率放大效率。

图3是信号转换电路10的电路框图。如图3所示，在信号转换电路10中，将输入信号Sin输入至向量加法电路14、16以及移相器12。移相器12是使输入信号Sin的相位仅前进π/2的电路，并且其输出被输入至可变增益放大器18。在可变增益放大器18中，经由未图示的缓冲放大器将低通滤波器20的输出信号作为增益控制信号来输入，并且通过该增益控制信号控制放大增益。将可变增益放大器18的输出作为第一恒定包络线向量生成信号e来提供给向量加法电路14，并由该向量加法电路14对该第一恒定包络线向量生成信号e和输入信号Sin进行加法运算。由此，从向量加法电路14输出第一中间信号S1。此外，还将第一恒定包络线向量生成信号e提供给反相电路17，由该反相电路17生成使第一恒定包络线向量生成信号e反相而形成的第二恒定包络线向量生成信号-e。将该第二恒定包络线向量生成信号-e提供给向量加法电路16，由该向量加法电路16对该第二恒定包络线向量生成信号-e和输入信号Sin进行加法运算。由此，从向量加法电路16输出第二中间信号S2。

将向量加法电路14的输出分配给第一振幅检测电路即混频器24，由该混频器24生成表示第一中间信号S1的振幅的平方值的直流电压信号。同样地，将向量加法电路16的输出分配给第二振幅检测电路即混频器26，由该混频器26生成表示第二中间信号S2的振幅的平方值的直流电压信号。混频器24、26例如可以采用吉伯(Gilbert)单元型混频器。并且，将混频器24、26的输出提供给加法电路28，由该加法电路28生成表示这些输出的加法运算值的电压信号。将该电压信号输入至加法电路22，在加法电路22中生成电压信号，该电压信号表示从基准电压Vref减去加法电路28的输出电压之后的值。基准电压Vref的值对应于第一中间信号S1和第二种间信号S2的振幅的目标值(相当于在图2的相位平面中表示的圆的半径)的平方和。使加法电路22的输出信号经由低通滤波器20和未图示的缓冲放大器，如上所述那样作为增益控制信号而提供给可变增益放大器18。

根据这样的构成，加法电路28的输出超过基准电压Vref时，根据其超过的量来减小可变增益放大器18对移相器12的输出的放大量。此外，加法电路28的输出低于基准电压Vref时，根据其不足的量来增加可变增益放大器18对移相器12的输出的放大量。通过采用这样的反馈电路构成，第一中间信号S1和第二种间信号S2的振幅接近于与基准电压Vref对应的恒定值。

在信号转换电路10中，进一步向加法器32反转输入混频器24的输出，并且向加法器34反转输入混频器26的输出。此外加法电路28的输出的电压值被衰减器30衰减至1/2，将该衰减后的信号作为基准振幅而输入到加法器32、34。即，加法电路28和衰减器30作为生成由混频器24、26检测出的振幅的平均值的平均电路的作用，将由该电路生成的平均值作为基准振幅。

加法器32输出电压信号，该电压信号表示从基准振幅减去混频器24的输出之后的值，并将其提供给采样保持电路36，由该电路36保持所给予时刻的输入电压。将由采样保持电路36保持的电压信号提供给混频器24，通过该信号控制作为第一电压检测电路来使用的混频器24的检测灵敏度。

同样，加法器34输出电压信号，该电压信号表示从基准振幅减去混频器26的输出之后的值，并将其提供给采样保持电路38，由该电路38保持所给予时刻的输入电压。将由采样保持电路38保持的电压信号提供给混频器26，通过该信号控制作为电压检测电路来使用的混频器26的检测灵敏度。

本实施方式中，在功率放大装置40的初始化时刻等规定的时刻，通过未图示的控制电路，将规定振幅的基准信号作为输入信号Sin输入至信号转换电路10中。并且，构成为在其间停止对向量加法电路14、16输入第一恒定包络线向量生成信号e和第二恒定包络线向量生成信号-e。此外，该控制电路继续向采样保持电路36、38指示保持加法器32、34的输出电压信号。此时，从向量加法电路14、16都输出基准信号本身，混频器24、26输出对应于相同信号的振幅的直流电压信号(校正信号)。并且，在这些校正信号中存在差异时，意味着混频器24、26的检测灵敏度中存在差异。在信号转换电路10中，将表示校正信号的平均值(基准振幅)和各校正信号之差的电压信号保持在采样保持电路36、38中，并通过所保持的信号来控制混频器24、26的检测灵敏度。

具体而言，混频器24、26是吉伯单元型混频器等、输出与来自恒定电流源的供给电流量成比例的电压的电路，在本实施方式中，根据由采样保持电路36、38保持的电压信号来增减该供给电流量。由此，当基准振幅比混频器24的输出大且基准振幅比混频器26的输出小时，使来自混频器24的恒定电流源的供给电流量增加，由此来增加混频器24的检测灵敏度，并且使来自混频器26的恒定电流源的供给电流量减少，由此来减小混频器26的检测灵敏度。相反地，当基准振幅比混频器24的输出小且基准振幅比混频器26的输出大时，使来自混频器24的恒定电流源的供给电流量减少，由此来减小混频器24的检测灵敏度，并且使来自混频器26的恒定电流源的供给电流量增加，由此来增加混频器26的检测灵敏度。通过这样的构成，能够使混频器24、26的检测灵敏度一致。另外，这里构成为控制两个混频器24、26的检测灵敏度，但是也可以控制混频器24、26中的一方的检测灵敏度，从而实现两个混频器24、26的检测灵敏度的一致。

图4是使用上述功率放大装置40的通信装置的构成例。图4所示的通信装置50通过通信控制装置52生成根据发送信息而进行振幅调制之后的信号，并且将其作为输入信号Sin提供给功率放大装置40。并且，功率放大装置40上连接有发送天线54，通过该发送天线54无线发送放大输出Sout。

根据以上所说明的功率放大装置40，由于混频器24、26的检测灵敏度被一致化，因此能够适当地放大输入信号Sin。此外，通过使用该功率放大装置40来构成通信装置50，能够降低通信误差。

Claims

1.一种功率放大装置，其特征在于，包括：

第一中间信号生成电路，其生成第一中间信号，该第一中间信号是通过在输入信号上相加与所述输入信号正交的第一恒定包络线向量生成信号而形成的；

第二中间信号生成电路，其生成第二中间信号，该第二中间信号是通过在所述输入信号上相加使所述第一恒定包络线向量生成信号反相之后得到的第二恒定包络线向量生成信号而形成的；

第一振幅检测电路，其检测所述第一中间信号的振幅；

第二振幅检测电路，其检测所述第二中间信号的振幅；

振幅控制电路，其基于由所述第一和第二振幅检测电路检测出的振幅，使所述第一和第二恒定包络线向量生成信号的振幅的大小改变；

第一放大电路，其对所述第一中间信号进行放大；

第二放大电路，其对所述第二中间信号进行放大；

加法运算电路，其对放大后的所述第一和第二中间信号进行加法运算，从而生成放大了所述输入信号的输出信号；和

电压保持电路，其通过使所述第一和第二振幅检测电路中的至少一个检测所给予的基准信号的振幅，从而保持与这些振幅相关的电压，

所述功率放大装置基于由所述电压保持电路保持的电压，对所述第一或第二振幅检测电路的检测灵敏度进行控制。

2.根据权利要求1所述的功率放大装置，其特征在于，

所述电压保持电路包括：

第一电压保持电路，其使所述第一振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅，从而保持表示该振幅与所给予的基准振幅之间的偏差的电压；和

第二电压保持电路，其使所述第二振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅，从而保持表示该振幅与所述所给予的基准振幅之间的偏差的电压。

3.根据权利要求2所述的功率放大装置，其特征在于，

所述第一电压保持电路在所述所给予的基准信号作为所述输入信号而被提供的情况下，通过使所述第一中间信号生成电路生成与所述所给予的基准信号相同的信号来作为所述第一中间信号，从而使所述第一振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅。

4.根据权利要求2所述的功率放大装置，其特征在于，

所述第二电压保持电路在所述所给予的基准信号作为所述输入信号而被提供的情况下，通过使所述第二中间信号生成电路生成与所述所给予的基准信号相同的信号来作为所述第二中间信号，从而使所述第二振幅检测电路检测所述所给予的基准信号的振幅。

5.根据权利要求2所述的功率放大装置，其特征在于，

该功率放大装置还包括平均电路，其求出通过所述第一振幅检测电路从所述所给予的基准信号中检测出的振幅、和通过所述第二振幅检测电路从所述所给予的基准信号中检测出的振幅的平均值，从而将该平均值作为所述所给予的基准振幅。

6.一种通信装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的功率放大装置；和

天线及通信控制装置，连接在该功率放大装置上。