CN1316134A - 功率放大装置和功率放大方法 - Google Patents

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Abstract

功率放大器101对高频信号进行放大,耦合器102对功率放大器101的放大信号功率Pmoni进行监视,检波器103对超过二极管的正向电压的某个一定以上的输入功率进行线性半波整流,由RC滤波器进行积分并生成检波电压Vdet,增益/偏置放大器104进行检波电压Vdet的放大和施加偏置电压的至少其中一个,将检波电压Vdet变换为期望的电压值,作为功率放大器101的选通电压。由此,在功率放大装置中,可以降低低功率区域中的消耗功率,并且可以实现削减硬件规模。

Description

功率放大装置和功率放大方法
技术领域
本发明涉及移动通信系统的通信装置中使用的功率放大装置及其功率放大方法。
背景技术
通常，如果功率放大器中选通电压一定，则即使降低输出功率电流也不低于一定值，所以效率低，消耗大于必需的电流。
因此，现有的功率放大装置通过使在输出功率的减少的同时降低选通电压，将电流削减的动态范围扩大至低功率区域，从而实现低功率区域中的功率消耗的降低。
作为现有的功率放大装置，已知披露于特开平7-307699号公报中的装置。以下，使用图1来说明现有的功率放大装置。图1表示现有的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。
在图1中，功率放大器11对选通(ゲ一ト)功率进行放大。该放大率是可变的，由控制电压来决定。耦合器(方向性耦合器)12对功率放大器11放大的信号电平进行监视，检波电路13生成检波电压。
控制电路14输出基准电压，误差放大电路15通过比较检波电路13生成的检波电压和按控制电路14的指示产生的基准电压输出来进行误差放大，生成功率放大器11的控制电压。
高频可变增益放大器16在耦合器12和检波电路13之间，按控制电路14指示的增益来放大监视器输出信号。采样保持电路17在检波电路13和误差放大电路15之间，根据控制电路14的指示来使检波电压通过和保持。
这样，现有的功率放大装置通过将与功率值对应的选通电压值预先制成表并进行保持(例：控制电路14)，从而在功率减少的情况下可降低选通电压值，使动态范围变宽和使低功率区域中的功率消耗降低。
但是，就现有的功率放大装置来说，为了扩大动态范围而设置高频可变增益放大器，通过控制电路对监视信号进行放大，使用采样保持电路等，需要复杂的反馈控制电路，存在硬件规模增大的问题。
此外，在高频可变功率放大器的增益量决定等方面需要一些控制信号，因而还存在功率消耗大这样的问题。
发明概述
本发明的目的在于提供一种功率放大装置和功率放大方法，进行实现硬件规模削减的降低低功率区域中功率消耗的控制。
该目的这样来实现，通过设置增益/偏置放大器，将检波电压变换为期望的电压值之后作为功率放大器的选通电压，在功率放大装置内自主地降低低功率区域中的功率消耗值，而不需要来自功率放大装置外部的控制信号。
附图的简单说明
图1表示现有的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图；
图2表示本发明实施例1的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图；
图3A表示本发明实施例1的功率放大装置的输入输出功率比和检波电压之间关系的一例的图；
图3B表示本发明实施例1的功率放大装置的输入输出电压比和检波电压之间关系的一例的图；
图4表示本发明实施例2的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图；
图5表示本发明实施例2的功率放大装置的输入输出功率比和检波电压之间关系的一例的图；
图6表示本发明实施例3的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。
图7A表示本发明实施例3的功率放大装置的输入输出功率比和检波电压及对数电压之间关系的一例的图；
图7B表示本发明实施例3的功率放大装置的输入输出功率比和检波电压及对数电压之间关系的一例的图；
图8表示本发明实施例4的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。
图9表示本发明实施例4的功率放大装置的检波器中的有效值和最大振幅值之间关系的一例的图；
图10表示本发明实施例5的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图；以及
图11表示本发明实施例5的功率放大装置的输入输出电压比和检波电压之间关系的代码复用数不同的一例的图。
实施发明的最好形式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
(实施例1)
本发明的实施例1在功率放大装置中设置增益/偏置放大器，将检波电压变换为期望的电压值后，作为功率放大器的选通电压。
图2表示本发明实施例1的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。
在图2中，功率放大器101具有至少一个以上的电流控制端子(例如，FET的选通端子)，对高频信号进行放大。耦合器102监视功率放大器101的放大信号功率Pmoni。
检波器103是由二极管、电容器、电阻等组成的包络线检波器，对超过二极管的正向电压的某个一定以上的输入电压(例如，Pmoni＞-5dBm)进行线性半波整流，由RC滤波器进行积分，生成检波电压Vdet。
增益/偏置放大器104进行检波电压Vdet的放大和施加偏置电压的至少某一个，将检波电压Vdet变换为期望的电压值。
下面说明具有上述结构的功率放大装置的操作。
图3A和图3B表示本发明实施例1的功率放大装置的输入输出电压比和检波电压之间关系的一例图。
用功率放大器101放大的信号通过耦合器102输入到检波器103，生成检波电压Vdet。此时的Pmoni/Pout和Vdet之间的关系示于图3A。
生成的检波电压Vdet通过增益/偏置放大器104被变换为期望的电压值，输入到功率放大器101的电流控制端子。其中，变换后的Pmoni/Pout和Vdet之间的关系示于图3B。这里，增益/偏置放大器104的增益和偏置量为固定值。
功率放大器101的电流控制端子上输入的选通电压因功率放大器的特性而异，在应该输出发送功率时将该选通电压设定在不发生失真特性恶化和增益特性下降等区域中。
其中，功率放大器101中，如果使选通电压下降，则栅极与源极之间电压下降，漏极电流减少，所以增益/偏置放大器104进行如上述图3B所示的使检波电压下降的处理，通过将该检波电压作为功率放大器101的选通电压，来实现降低低功率区域中的消耗电流。
这样，根据本实施例，通过设置增益/偏置放大器，将检波电压变换为期望的电压值后作为功率放大器的选通电压，在功率放大装置内可以自主地降低低功率区域中的功率消耗，而不需要来自功率放大装置外部的控制信号。并且，可以大幅度地削减功率放大装置的硬件规模。
(实施例2)
其中，如果在正向电压提供的振幅足够大(大功率)时，则在线性区域中可以充分地进行检波，但在小振幅(小功率)时，却变成在二极管的非线性区域中进行检波，出现因不能产生充分的检波电压而不能进行包络线检波的情况。
本发明的实施例2用于解决该问题，在具有与实施例1相同结构的功率放大装置中，对检波二极管的正极端子施加偏置电压。
图4表示本实施例的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。再有，在图4中，凡与图2相同的结构附以相同的符号，并省略其详细说明。
如图4所示，在本实施例中，在检波器103内的检波二极管的正极端上连接新的二极管301，对该二极管301的正极端施加偏置电压Vbaias。
这里，偏置电压Vbaias为固定值，根据发送功率的检波范围，需要预先调整到最佳点。
图5表示本实施例的功率放大装置的输入输出电压比和检波电压之间关系的一例图。如图5所示，通过在输出功率Pmoni上附加偏置电压来提高检波工作点，所以可以扩大发送功率检波电压的、特别是低功率区域侧的动态范围。例如，从Pmoni=-20dBm左右以上开始就可以检波，在从最大发送功率开始30dB左右的动态范围中，可以对各功率进行选通电压的控制。
这样，根据本实施例，通过在检波二极管的正极端子上施加偏置电压来提高检波工作点，所以可以进一步扩大选通电压控制的动态范围。
(实施例3)
其中，一般来说，输入功率按使用对数的绝对值表示方式[dBm]来处理。针对检波器103中使用的二极管具有线性的检波特性，如果按绝对值[dBm]来考虑检波输入功率，则输入功率与检波电压之间也有对数特性。
而且，在进行功率放大器的电流控制情况下，如果仍有对数特性，则低功率时的检波电压特性大致为一定值，难以进行电流削减控制。
本发明的实施例3用于解决该问题，在具有与实施例1相同结构的功率放大装置中，在检波二极管的输出端设置偏移电路和对数放大器，将检波电压特性变换为线性特性。
图6表示本实施例的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。再有，在图6中，凡与图2相同的结构附以相同的符号，并省略其详细说明。此外，图7A和图7B表示本实施例的功率放大装置的输入输出电压比和检波电压及对数电压之间关系的一例图。
在图6中，偏移电路501由运算放大器组成，被设置在检波器103的输出端，将规定的电压值相加到检波电压Vdet上。
如实施例2所示，如果为了检波二极管的工作点提高，而提高设定Vbasis的值时，则因为用检波器103检测出的检波电压Vdet具有按Vdet=Pmoni 2+α来表示的特性，所以产生用后述的对数放大器502不能充分进行线性特性变换的情况。因此，通过偏移电路501将规定电压值(这里为-α)预先相加到检波电压Vdet上。该状态示于图7A。
此外，对数放大器502是反转型的对数放大器，被设置在偏移电路501的输出端上，将检波电压Vdet变换为对Pmoni/Pout具有线性的Vlog。该状态示于图7B。对数放大器502例如为将运算放大器101的负载置换为具有对数特性的非线性电路的结构。
通过采用这样的结构，可以将具有图7A所示的对数特性的检波电压Vdet变换为具有线性特性的检波电压Vlog。
这样，根据本实施例，通过设置偏移电路和对数放大器，可以将具有对数特性的检波电压变换为具有线性特性，所以可以容易地进行低功率区域中的检波电压变化量的检测。
(实施例4)
其中，在以CDMA方式的状态进行代码复用的通信中，检波电压的有效值相同，但因代码复用数不同，振幅的最大值也不同。因此，如果通过检波器103来进行包络线检波，即使功率相同时，因代码复用数不同，检波电压也不同，因此难以进行稳定的电流削减控制。
本发明的实施例4用来解决该问题，在具有与实施例3相同结构的功率放大装置中，用有效值检波代替包络检波。
图8表示本实施例的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。再有，在图8中，凡与图6相同的结构附以相同的符号，并省略其详细说明。
如图8所示，在本实施例中，代替进行包络检波的检波器103，采用进行有效值检波的有效值检波器701。
图9表示本实施例的功率放大装置的检波器中的有效值和最大振幅值之间关系的一例图。
这样，根据本实施例，用有效值检波代替包络检波，所以即使在代码复用时，也可以获得稳定的检波特性，而不依赖于振幅的最大值。
(实施例5)
本发明实施例5是将具有与实施例3相同结构的功率放大装置的移位电路中的偏移电压量根据代码复用数来改变。
图10表示本实施例的功率放大装置的示意结构的主要部分方框图。再有，在图10中，与图6相同的结构附以相同的符号，省略其详细说明。
在图10中，控制电路901产生表示代码复用时代码复用数的代码复用控制信号，输出到偏移电路902。偏移电路902预先保持与各代码复用数n中的包络线检波时的检波电压对应的偏移电压量α(α1、α2、…、αn)，根据输入的代码复用控制信号来控制偏移电压量。
图11表示本实施例的功率放大装置的输入输出电压比和检波电压之间关系的代码复用数的不同的一例图。
这样，根据本实施例，通过按照代码复用数来改变移位电压量，即使在检波电压变化的情况下，也可以对同一输出功率输出同一检波电压，所以可以进行稳定的电流削减，而不依赖于代码复用数。
再有，在从上述实施例1至实施例5中，在没有发送输出的情况下，将检波电压设定为漏电流不流动方向上的电压，所以还具有作为功率放大器保护电路的功能。
由以上的说明可知，根据本发明，在功率放大装置内可以自主地降低低功率区域中的消耗功率，而不需要来自功率放大装置外部的控制信号，所以可以大幅度地削减功率放大装置的硬件规模。
本说明书基于1999年7月16日申请的特愿平11-203000。其内容全部包含于此。
产业上的可利用性
本发明适用于实现移动通信系统中削减通信装置的硬件规模和降低消耗功率。

Claims (8)

1、一种功率放大装置，包括：功率放大部件，有至少一个控制端子；检波部件，对该功率放大部件的输出进行检波；以及电压变换部件，在将从该检波部件输出的检波电压的值变换为基于对上述功率放大部件输入功率值的期望值后，输出到上述控制端子。
2、如权利要求1所述的功率放大装置，其中，检波部件对正极端施加固定的直流偏置电压。
3、如权利要求1所述的功率放大装置，其中，电压变换部件对检波部件检波过的检波电压进行偏移并进行对数变换。
4、如权利要求1所述的功率放大装置，其中，检波部件进行有效值检波。
5、如权利要求3所述的功率放大装置，其中，电压变换部件按照代码复用数来设定偏移电压量，将检波部件检波的检波电压按所述偏移电压量来偏移，并进行对数变换。
6、一种配有功率放大装置的通信终端装置，其中，上述功率放大装置包括：功率放大部件，有至少一个控制端子；检波部件，对该功率放大部件的输出进行检波；以及电压变换部件，在将从该检波部件输出的检波电压的值变换为基于对上述功率放大部件输入功率值的期望值后，输出到上述控制端子。
7、一种配有功率放大装置的基站装置，其中，上述功率放大装置包括：功率放大部件，有至少一个控制端子；检波部件，对该功率放大部件的输出进行检波；以及电压变换部件，在将从该检波部件输出的检波电压的值变换为基于对上述功率放大部件输入功率值的期望值后，输出到上述控制端子。
8、一种功率放大方法，包括以下步骤：功率放大步骤，放大输入功率值；检波步骤，对该放大处理后的输出进行检波；以及电压变换步骤，在将从该检波部件输出的检波电压的值变换为基于对上述功率放大步骤的输入功率值的期望值后，作为上述功率放大步骤的控制端子输入电压。
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