JP2000068753A - 送信増幅器 - Google Patents
送信増幅器Info
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Abstract
形に生成し(12)、これら波形で直交変調し(1
3)、その変調出力の利得を振幅変調回路14で制御し
て、遅延回路42を通じてFET19のゲートに供給す
る。遅延回路42の入力(図1B)を分岐してバイアス
生成回路41へ供給する。図1Cに示すバイアス制御信
号を得てFETのゲートバイアスを制御する。図1B、
1Cの位相を遅延回路42で合わせる。
Description
に適用され、線形動作をする送信増幅器に関する。
子11からのデータ信号は波形生成回路12において、
例えばQPSK信号の同相成分信号と直交成分信号との
波形信号とされ、これら波形信号にて直交変調器13で
搬送波が直交変調され、その直交変調出力信号は振幅変
調回路14で必要に応じて利得(レベル)調整され、飽
和形増幅器、つまり送信増幅器15で出力増幅され、出
力端子16へ出力される。
に、入力端子17よりの信号はマッチング回路18を通
じてFET19のゲートへ供給され、FET19のソー
スは接地され、ドレインは負荷21を通じて電源端子2
2に接続され、またマッチング回路20を通じて出力端
子16に接続される。FET19のゲートはインピーダ
ンス素子23を通じて端子24に接続される。
をさせるため、従来においては図3に示すように、波形
生成回路12の出力を包絡線生成回路27へ供給して、
飽和形増幅器15の入力信号の包絡線と対応した信号を
生成し、この包絡線信号で直流増幅器28を制御し、端
子29の直流入力が直流増幅器28で制御され、飽和形
増幅器15の電源端子、例えば図4A中のドレイン電源
端子22へ供給される。このようにして飽和形増幅器1
5のドレイン電圧が直流増幅器28により制御されて、
飽和形増幅器15の飽和レベルを入力信号包絡線にダイ
ナミックに追従させて、効率のよい線形動作を実現して
いた。
ータを用いることもある。このように従来においてはド
レイン電圧を制御しているため、つまり増幅器15の出
力側の電圧を直接制御しているため、大きな電流が直流
増幅器(DC−DCコンバータ)28に流れ、しかも入
力信号(データ)が高速であるため、高速で大きな電流
を制御する必要があった。このため、直流増幅器を用い
た場合、直流増幅器の効率が劣化するため、送信増幅器
全体としてみた場合の効率が劣化する。またDC−DC
コンバータを使用した場合は、効率は良好であるが、直
流増幅器に比べ回路規模が大きくなる欠点の他に、変調
帯域がメガヘルツを超える高速広帯域の無線変調方式で
使用された場合、DC−DCコンバータの追従速度が間
に合わず使用することが困難であった。
対応する部分に同一符号を付けて示すように、包絡線生
成回路27の出力をバイアス生成回路31へ供給し、バ
イアス生成回路31の出力を端子24へ印加して、FE
T19のゲートバイアスを制御する。つまり振幅変調回
路14の出力信号が例えば図5Bに示すような場合、包
絡線生成回路27から図5Bの信号の包絡線信号が得ら
れ、バイアス生成回路31の出力バイアス制御信号は図
5Cに示すように、振幅変調回路14の出力の包絡の上
側と対応したものとなり、振幅変調回路14の出力、つ
まり飽和増幅器15の入力信号の振幅が大きければ、ゲ
ートバイアスが大きくなり、振幅が小さければゲートバ
イアスが小さくなる。
(図4A)のドレイン電流−ドレイン・ソース内電圧特
性において、増幅器15の入力信号振幅が大きい時の入
力33に対してはゲートバイアスはa点と大きくなり、
入力信号振幅が小さい時の入力34に対してはゲートバ
イアスがb点と小さくなる。つまり従来では、大振幅で
飽和しないように、ゲートバイアス点aと対応したドレ
イン電流Iaが流れるが、図5Aに示した制御により、
小振幅入力時には、ドレイン電流はバイアス点bと対応
したIbと小さくなり、それだけ、消費電力が小さくな
る。つまり図5Aに示した構成によれば、入力信号の振
幅に追従してゲートバイアスが制御され、つまり変調信
号の振幅値に合わせて一定のバックオフ値となり、高効
率が実現される。しかもバイアスの制御をドレイン側で
はなく、ゲート側で行うため、直流増幅器、又はDC−
DCコンバータを必要とせず、これらにもとづく効率の
劣化、追従速度の問題もなくなる。
図3に示したものよりも効率がよいが、例えば図5Bに
示す信号中の大振幅状態36ではゲートバイアスは図5
Cに示すようにVgaに保持されている。この大振幅状
態36は瞬時的にみれば、そのピーク値Ppより大部分
は低い値であり、ゲートバイアス値Vgaはこのピーク
値Ppと対応している。この点で無駄にドレイン電流を
流している部分があると言え、つまり、効率改善の余地
があると言える。
送信増幅器の入力信号への瞬時振幅に追従したバイアス
制御信号がバイアス生成回路で生成され、そのバイアス
制御信号により、送信増幅器のバイアスが、送信信号と
瞬時振幅と同期して制御される。請求項2の発明によれ
ば、入力信号が逆歪特性増幅器へ供給されて逆歪特性が
与えられ、入力信号レベルが送信増幅器の出力−入力特
性の飽和レベルに近いしきい値以上か否か判定され、し
きい値以下と判定されると入力信号がそのまま送信増幅
器へ供給し、しきい値以上と判定される逆歪特性増幅器
を送信増幅器へ供給するように切替え手段により切替え
られる。
を示し、図3、図4Aと対応する部分に同一符号を付け
てある。この実施例においては振幅変調回路14の出力
信号が分岐されてバイアス生成回路41へ供給される。
バイアス生成回路41はその入力信号の振幅の瞬時値と
対応したバイアス制御信号を生成する。つまり振幅変調
回路14の出力信号が例えば図1Bに示すような場合
は、その周波数と、バイアス制御信号は図1Cに示すよ
うに同一であり、位相も同一であり、振幅も対応してい
る。ただバイアス制御信号の瞬時値の最低値はその振幅
が小さい時の値Qbも、振幅が大きい時の値Qaもほぼ
同一値とされている。振幅値は、出力信号の振幅が小さ
いPsbでは小さく、大きなPsaではこれに応じて大
きな振幅とされている。しかも、出力信号(図1B)と
バイアス制御信号(図1C)は同位相とされる。つまり
バイアス生成回路41でバイアス制御信号の生成に遅れ
を伴う場合は、その遅れ分の遅延が遅延回路42で振幅
変調回路14の出力信号に対して与えられて飽和増幅器
15、図1AではFET19のゲートへ供給される。バ
イアス制御信号はこの例ではFET19のゲートバイア
ス端子24へ印加される。
信号の瞬時レベルと、対応したゲートバイアスが飽和増
幅器15に印加され、瞬時的に見ても、常に適切なゲー
トバイアスが与えられ、図5Aに示したものよりも、更
に効率がよくなる。図2Aに請求項3の発明の実施例を
示し、図3、図4A、図5Aと対応する部分に同一符号
を付けてある。この実施例では振幅変調回路14の出力
は逆歪特性増幅器51へ供給される。逆歪特性増幅器の
出力−入力特性は図2Bに示すようなものである。つま
り飽和増幅器15は曲線52で示すように入力レベルが
大きくなると直線性から外れ徐々に飽和する。従って、
この徐々に飽和に近づき始める入力レベルVi1以上で
はその非直線性を補償して直線性特性曲線53に近づく
ような補正特性曲線54を入力信号に与えるように、逆
歪増幅器51の特性が選定される。つまり、増幅器15
の特性曲線52が非直線部分に入り、歪が生じるように
なるのを補償し、歪が生じないようにする逆歪特性曲線
54とされる。
定手段56に供給される。判定手段56では、飽和増幅
器15が飽和になり始める入力レベル、図2B中のVi
1をしきい値とし、これと振幅変調回路14の出力信号
とを比較し、この出力信号がしきい値Vi1より大であ
れば逆歪特性増幅器51の出力を選択し、Vi1より小
であれば、振幅変調回路14の出力信号を選択するよう
に、判定手段56の判定結果により切替え手段57が制
御される。
幅器15のFET19のゲートに供給されると共に分岐
されて包絡線検波器58で包絡線検波され、その検波出
力はバイアス生成回路31へ供給され、バイアス制御信
号が生成され、そのバイアス制御信号でFET19のゲ
ートバイアスが制御される。バイアス生成回路31から
は図5Cに示したようなバイアス制御信号が得られる。
力信号がしきい値Vi1以下であれば、そのまま飽和増
幅器15へ供給され、図2Bに示すように線形増幅され
る。振幅変調回路14の出力信号がしきい値Vi1以上
になると、この出力信号は逆歪特性増幅器51で図2B
の曲線54で示す補償が与えられ、入力が大きくなるに
従って、直線性以上に大きくなり、この逆歪特性増幅器
51の出力信号が増幅器15へ供給されるため、増幅器
15の出力は図2B中の破線53で示すようにほぼ線形
特性になる。
バイアス生成回路31とにより図5で説明したと同様な
ゲートバイアス制御が、増幅信号の振幅に応じて行わ
れ、効率がよいものとなる。更に図2A中に破線で示す
ように、切替え手段57の出力を分岐して直線バイアス
生成回路41(図1A中のものと同一)へ入力し、その
バイアス制御信号でFET19のゲートバイアスを制御
する。この場合、増幅信号と、バイアス制御信号とが位
相同期するために、破線で示す遅延回路59で、その切
替え手段57で何れの信号を選択しても位相が一致する
ようになし、またバイアス生成回路41への分岐点と、
FET19のゲートとの間に遅延回路42を挿入する。
このようにすれば、図1について説明したように、効率
を一層高めることができる。
は41を省略しても、逆歪特性増幅器51、判定手段5
6、切替え手段57の使用により、歪の発生を抑圧する
ことができ、効率の低下を避けることができる。
れば、飽和増幅器のバイアスをその増幅信号の瞬時レベ
ルでこれと同位相で制御しているため、従来よりも効率
が高いものが得られる。請求項2の発明によれば、増幅
器の飽和に近い入力信号に対しては逆歪増幅により、非
直線性を補償するようにしているため、大きなレベルま
で直線的特性が得られ、それだけ歪の発生が少なく、効
率が高いものとなる。
も、大電流を使う直流増幅器やDC−DCコンバータを
用いないため小形に構成することができる。請求項3、
4の発明によれば、請求項2の発明よりも効率を一層高
くすることができる。
はその動作説明に用いる波形図である。
和増幅器15、逆歪増幅器51の入出力特性を示す図で
ある。
の動作特性を示す図である。
Cはその動作の説明に供する波形図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 無線通信機の送信増幅器において、 送信されるべき信号の瞬時振幅に追従したバイアス制御
信号を生成して、上記送信増幅器のバイアスを、上記送
信信号と同期して制御するバイアス生成回路を含むこと
を特徴とする送信増幅器。 - 【請求項2】 無線通信機の送信増幅器において、 上記送信増幅器の入力信号レベルが上記送信増幅器の出
力−入力特性の飽和レベルに近いしきい値以上か否か判
定する判定手段と、 上記入力信号に逆歪特性を与える逆歪特性増幅器と、 上記判定手段がしきい値以下と判定すると、上記入力信
号を上記送信増幅器へ直接供給し、上記判定手段がしき
い値以上と判定すると、上記逆歪特性増幅器の出力を上
記送信増幅器へ供給する切替え手段とを具備することを
特徴とする送信増幅器。 - 【請求項3】 上記切替え手段の出力信号の瞬時振幅に
追従したバイアス制御信号を生成して上記送信増幅器の
バイアスを制御するバイアス生成回路と、 上記バイアス制御信号の制御と、上記送信増幅器の入力
信号とを同期させる手段とを備えることを特徴とする請
求項2記載の送信増幅器。 - 【請求項4】 上記切替え手段の出力信号の包絡信号を
生成する手段と、上記包絡信号で上記送信増幅器のバイ
アスを制御するバイアス制御信号を生成するバイアス生
成回路とを備えることを特徴とする請求項2記載の送信
増幅器。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP23289398A JP3549182B2 (ja) | 1998-08-19 | 1998-08-19 | 送信増幅器 |
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ID=16946503
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-08-19 JP JP23289398A patent/JP3549182B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US8629717B2 (en) | 2009-07-03 | 2014-01-14 | Nec Corporation | Power consumption control circuit, amplifier circuit and power consumption control method |
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