JP2000196372A - 線形電力増幅装置とその出力電力を調整する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイナミックレンジが割合に広くて、その全
体にわたって効率が良い線形電力増幅装置とその出力電
力を調整する方法に関する。 【解決手段】 線形電力増幅装置（１００）は、増幅さ
れるべき無線周波数信号に対して選択可能な量の増幅を
与えるために使われる。該装置は、第１並列増幅枝路
と、第２並列増幅枝路と、増幅されるべき信号を該並列
増幅枝路のうちの一方に選択的に導くための手段（１０
２，１０３）とを有する。更に、該装置は、該第１並列
増幅枝路に前置補償器（１０７）と非線形増幅器（１０
６）との直列接続を有し、前記前置補償器は前記非線形
増幅器の非線形性を補償するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線周波数送信装
置に用いられる電力増幅器（ＰＡ）の技術に関する。本
発明は、特に、大きなダイナミックレンジ全体にわたっ
て効率よく線形増幅を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力増幅器は、送信されるべき信号が無
線周波数送信装置の出力ポート（例えば、アンテナ・ポ
ート）に伝えられるのに充分な大電力レベルまで該信号
を増幅する無線周波数送信装置のコンポーネントであ
る。ディジタル線形変調方式を採用するシステムでは、
電力増幅器の線形性は非常に重要な要素である。ディジ
タル線形変調は送信されるべき信号が位相及び振幅の許
される状態を幾つか有することを意味し、その各々の許
される位相−振幅の組み合わせが、変調のソースとして
使われるビット・ストリームのあるビット・パターンを
表していて、位相−振幅図においていわゆる信号点配置
（constellation point ）を構成する。電力増幅器は、
信号点間の相対距離が歪まないように、送信されるべき
信号の位相−振幅の組み合わせを再現しなければならな
い。従って、電力増幅器の動作の線形性が厳しく求めら
れることになる。

【０００３】伝統的線形電力増幅器はいわゆるＡ級増幅
器であり、これは、増幅素子が駆動電圧の許される如何
なる値においても電流遮断を生じさせるようには駆動さ
れないことを意味する。もし駆動電圧が正弦波発振であ
れば、Ａ級増幅器の導通角は３６０°であると言われ
る。Ａ級増幅器の欠点は効率が悪いことであり、それは
理論上は５０％であり得るけれども、実際の殆どの回路
で２５〜３０％程度に落ち込む。ディジタル・セルラー
無線システムの移動端末装置を特徴づける大きなダイナ
ミックレンジが必要であるために、問題はいっそう悪く
なる。実例として、送信される電力の最低値及び最高値
の差が数十デシベルとなることのある移動電話機を考察
する。増幅半導体素子の構造パラメータを適宜選択する
ことによってダイナミックレンジの一端（普通は高い方
の端）で効率が最大となるように線形電力増幅器が設計
されているならば、ダイナミックレンジの他方の端（低
い方の端）での効率は悪くなるはずである。これに対応
して、ダイナミックレンジの後者の端で動作している間
は割合に大量の電気エネルギーが無駄に消費される。移
動電話機のような携帯用無線装置では、エネルギーを無
駄に使うということは、次にバッテリーの再充電が必要
になるまでの動作時間を無駄に短くするということを意
味する。

【０００４】欧州特許出願第９８６６００４４．３号
（１９９８年１２月に公表されており、参照として本書
に取り入れる。）から、少なくとも２つの並列増幅段か
ら成る装置が知られており、該増幅段のバイアス電圧を
適当な値にセットすることによって、何時でもそのうち
の一方だけが使用されるべく選択されるようになってい
る。この様な構造では、並列増幅段の各々は、該増幅装
置全体の所要ダイナミックレンジの部分集合である異な
る最適電力範囲を持つことができる。独立の制御回路
が、該増幅装置の瞬時所要出力電力に最も近い最適電力
範囲を有する増幅段を選んで使用する。線形電力増幅段
が１つだけの場合と比べると顕著な節約を達成すること
ができるけれども、連続的な最適動作が行われるとして
も効率が５０％を下回る値にとどまるという問題が残
る。また、選択された増幅枝路を変更した直後に出力信
号の位相に歪みが生じることが明らかになっており、そ
れは、連続位相変調方式を使用するシステムでは有害な
現象である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ダイ
ナミックレンジが割合に広くて、その全体にわたって効
率が良い電力増幅装置を提供することである。本発明の
他の目的は、本発明の増幅装置を少数の安価な素子で実
現することである。また、その様な電力増幅装置を該ダ
イナミックレンジ全体にわたって効率よく動作させる方
法を提供することも本発明の目的である。本発明の更に
他の目的は、電力増幅装置における位相歪みを減少させ
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、電力増
幅装置を少なくとも２つの並列増幅枝路で構成し、その
うちの少なくとも１つを非線形増幅器で構成し、その非
線形増幅器の入力信号を予め歪ませておくことによっ
て、達成される。目的の位相歪み減少は、並列増幅枝路
の少なくとも１つに調整可能な移相器を用いることによ
って達成される。

【０００７】本発明の電力増幅装置は、その第１並列増
幅枝路に前置補償器と非線形増幅器との直列接続を含ん
でいて、前記前置補償器が前記非線形増幅器の非線形性
を補償するようになっていることを特徴とする。

【０００８】本発明は、無線通信装置にも適用される。
その無線通信装置は、線形電力増幅装置において、第１
並列増幅枝路と、第２並列増幅枝路と、送信されるべき
無線周波数信号を前記並列増幅枝路のうちの一方に選択
的に導くための選択手段とを有し、該第１並列増幅枝路
において前置補償器と非線形増幅器との直列接続を有
し、前記前置補償器は前記非線形増幅器の非線形性を補
償するようになっており、該無線通信装置は、更に、送
信されるべき無線周波数信号の前記の第１又は第２の並
列増幅枝路を通しての導通を選択的に確立するために前
記選択手段の動作を制御する制御ブロックを含んでいる
ことを特徴とする。

【０００９】更に本発明は、第１並列増幅枝路を動作さ
せるべく選択し、該第１並列増幅枝路において、増幅さ
れるべき信号を非線形に前置補償し、その後に、その前
置補償と当該増幅の非線形性とが実質的に相殺し合うよ
うに、該信号を非線形に増幅するステップを有すること
を特徴とする方法にも適用される。

【００１０】選択可能な数個の並列増幅枝路で電力増幅
装置を構成するという一般的着想自体は、例えば、従来
技術の説明において上で引用した欧州特許出願から分か
るように、公知である。本発明では、その並列増幅枝路
のうちの少なくとも１つに少なくとも１つの非線形電力
増幅器を使用することによって、この基本原理を更に発
展させている。増幅器に非線形動作を行わせるようにバ
イアスすることにより、在来の線形Ａ級増幅器の場合よ
りも高い効率を得ることが可能である。増幅器固有の非
線形性を補償するために、反対符号の類似の非線形性を
実現する前置補償器が該増幅器の前に挿入される。その
前置補償器及び非線形増幅器の歪ませ効果は大幅に相殺
しあって、それらの組み合わせは線形電力増幅器と同様
に作用する。

【００１１】本発明は、電力増幅装置における並列増幅
枝路の個数を限定しない。また、非線形増幅器を伴う枝
路の個数は、その様な枝路が少なくとも１つ存在する限
りは、本発明によっては指定されない。与えられた任意
の時点で、増幅されるべき信号をいずれか１つの並列増
幅枝路を通して選択的に導くために、スイッチング装置
又は機能的に同等の回路が設けられる。機能的に同等の
回路は、例えば、従来技術の説明において上で引用した
欧州特許出願のバイアス装置である。増幅枝路の選択が
電力増幅装置の所要出力電力に応じて選択されるように
制御ブロックが該スイッチング装置の動作を制御する。

【００１２】選択されている増幅枝路を変更する瞬間に
付随する位相歪みを無くするために、本発明は、少なく
とも１つの位相検出器と少なくとも１つの移相器とから
成る位相検出補正装置を使用する。該位相検出器は、
“旧”増幅枝路から“新”増幅枝路への実際の変更が行
われる前の瞬間にその旧増幅枝路及び新増幅枝路の相対
位相差を比較する。該位相検出器の出力信号は少なくと
も１つの移相器に送り込まれ、この移相器は、検出され
た位相差をゼロの方へ追い込む。移相器のための好適な
位置は、各並列増幅枝路において、その枝路の増幅素子
の直前又は直後である。

【００１３】本発明を特徴づける新規な事項は特に特許
請求の範囲に記載されている。しかし、本発明自体は、
その構成及び作用方法の両方に関して、その付加的な目
的及び利点と共に、添付図面と関連させて特定の実施態
様についての以下の説明により最も良く理解されよう。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜７において、同様の部分は
同じ参照符号で示されている。

【００１５】図１は、本発明の或る線形電力増幅装置１
００の略ブロック図である。これは、変調されている無
線周波数信号を入力する入力ポート１０１と、この入力
信号を上側並列増幅枝路又は下側増幅枝路に向ける第１
スイッチ１０２と、上側並列増幅枝路又は下側増幅枝路
から増幅された信号を導き出す第２スイッチ１０３と、
増幅された入力信号を出力する出力ポート１０４とを含
んでいる。下側並列増幅枝路は、線形電力増幅装置１０
０のダイナミックレンジの下側の端で最適に動作するよ
うに設計されている線形電力増幅器１０５を含んでお
り、上側並列増幅枝路は、ダイナミックレンジの高い方
の端で最適に動作するように設計されている非線形電力
増幅器１０６と、該第１スイッチ１０２と非線形電力増
幅器１０６との間に結合されている前置補償器１０７と
を含んでいる。実際の電力増幅装置の外側に、スイッチ
１０２及び１０３を制御すると共に増幅器１０５及び１
０６の利得係数を調整する制御ブロック１０８がある。
“上側”及び“下側”という用語は、図１のレイアウト
に当てはまるだけであって、電力増幅装置の構造や動作
を如何なる意味でも制限するものではない。

【００１６】線形電力増幅器１０５は、それ自体として
は公知のＡ級増幅器であって良い。その構造パラメータ
は、その飽和電力レベルが全体としての線形電力増幅装
置１００の所要ダイナミックレンジの中の割合に低い方
に存在することとなるように、選択される。その構造パ
ラメータを選択することによって線形増幅器の飽和電力
レベルを選択することは、それ自体としては当業者に知
られている手法である。線形電力増幅器１０５は、線形
であるが故に、５０％を上回る効率を持っていない。し
かし、ダイナミックレンジ全体のために線形電力増幅器
が１つしかない従来技術の装置と比べれば、このことは
顕著な改善ではある。その様な従来技術の単一線形電力
増幅器の効率はダイナミックレンジの下側部分では１０
％を下回ることさえある。

【００１７】非線形電力増幅器１０６の選択のために、
いろいろな級及びデザインの増幅器を利用することがで
きる。図２（ａ）〜（ｄ）は、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級及び
Ｃ級の増幅器の理論上の導通サイクルをこの順序で示し
て比較している。ＡＢ級は３６０°よりは小さいけれど
も１８０°よりはかなり大きい導通角に関連しており、
Ｂ級はちょうど１８０°の導通角に関連しており、Ｃ級
は１８０°より小さい導通角に関連している。各図にお
いて、水平軸は時間を表し、垂直軸は増幅器の出力電流
を表す。これらの軸の単位は随意であって、以降の説明
とは関係がない。増幅器には正弦波信号が入力されると
仮定されている。概して正弦波形のグラフは出力電流の
変化を示している。図２（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）のグ
ラフの破線部分は、図を明瞭にするために、出力電流が
流れない時の正弦波形を示している。図２（ａ）及び
（ｂ）は、ゼロ入力電流のレベルも真っ直ぐな水平線と
して示している。

【００１８】図２（ｅ）は、非線形増幅器の代表的な出
力波形を示している。ここでは水平軸は時間を表し、垂
直軸は随意の単位で出力電圧を表している。波形の正の
各部分の減少している振幅は増幅器の非線形性を示して
いる。非線形性の効果を知ることは、前置補償器１０７
を選択するために、欠くことができない。非線形電力増
幅器１０６が図２（ｅ）のような出力波形を生成するタ
イプのものであるならば、前置補償器１０７は、信号が
非線形電力増幅器１０６に入力される前に、該信号の正
の各波形部分を過度に強調しなければならない。この様
にして前置補償器１０７及び非線形電力増幅器１０６の
非線形効果は相殺し合い、その直列接続は単一の線形電
力増幅器と同然になる。その様な相殺が生じるように非
線形電力増幅器と前置補償器とを選択することは整合と
称される。前置補償器を非線形電力増幅器に整合させる
手法はそれ自体としては当業者に知られている。２つの
非線形素子の周波数及び振幅依存性を互いに整合させる
ために注意しなければならない。

【００１９】図１の構造の動作は次の通りである。即
ち、制御ブロック１０８は、線形電力増幅装置１００の
現在必要とされている出力電力レベルに関する知識を取
得する。必要とされている出力電力レベルの大きさに応
じて、制御ブロック１０８は、上側又は下側の並列増幅
枝路が入力ポート１０１と出力ポート１０４との間の信
号路として利用可能となるようにスイッチ１０２及び１
０３をセットする。概して、所要の出力電力レベルが
（低電力）線形電力増幅器１０５の飽和電力レベルより
高ければ、上側の並列増幅枝路が選択され、所要の出力
電力レベルが前記飽和電力レベルより低ければ下側の並
列増幅枝路が選択される。本発明は、正しい並列増幅枝
路を選択するために制御ブロックが使うアルゴリズムを
制限しない。実際の出力電力レベルを必要な値になるべ
く近い値に微調整するために、制御ブロックは選択され
た並列増幅枝路の増幅器の利得係数を調整する。

【００２０】制御ブロック１０８がスイッチ１０２及び
１０３を“低”位置にセットしていれば、入力信号は入
力ポート１０１から第１スイッチ１０２を通して線形電
力増幅器１０５に供給されて所望の出力電力レベルに増
幅される（実際には第２スイッチ１０３での減衰を予測
して所望の出力電力レベルより高く）。得られた信号
は、第２スイッチ１０３を通して出力ポート１０４に供
給され、更に、装置１００が置かれている無線装置のア
ンテナ又は出力ラインに供給される。対応的に、もし制
御ブロック１０８がスイッチ１０２及び１０３を“高”
位置にセットしていれば、入力信号は入力ポート１０１
から第１スイッチ１０２を通して前置補償器１０７に供
給され、得られた前置補償されている信号は非線形電力
増幅器１０６に供給されて増幅される。得られた信号は
第２スイッチ１０３を通して出力ポート１０４に、そし
て更にアンテナ又は出力ラインに供給される。

【００２１】出力電力レベルが確実に所望の値にとどま
るようにするために、普通はフィードバック・ループが
設けられるけれども、その様なフィードバック・ループ
は図１には示されていない。それは、各増幅器１０５又
は１０６と第２スイッチ１０３との間、又は第２スイッ
チ１０３と出力ポート１０４との間、又は出力ポート１
０４を越えた位置に設けられる方向性結合器から成る。
更に、該フィードバック・ループはその方向性結合器か
ら制御ブロック１０８に至るフィードバック結線を含ん
でいる。その方向性結合器を用いることにより、制御ブ
ロックは、実際に達成されている出力電力レベルを絶え
ず監視して、測定される出力電力レベルがその所望の値
から所定の誤差範囲内にとどまるように、選択された並
列増幅枝路の増幅器を調整する。

【００２２】図３は、図１に示されている構造の一般化
を図解している。図３において、線形電力増幅装置３０
０は、入力ポート１０１と、第１多位置スイッチ３０１
と、第２多位置スイッチ３０２と、出力ポート１０４と
を含んでいる。多位置スイッチ３０１及び３０２の間
に、該装置はＭ＋Ｎ個の並列増幅枝路を有し、そのうち
のＭ個の枝路は線形電力増幅器ＬＰＡを含んでおり、Ｎ
個の枝路は前置補償器ＰＲＥＤと非線形電力増幅器ＮＰ
Ａとの直列接続を含んでいる。整数Ｍ及びＮは、Ｍがゼ
ロより大きいか又はゼロに等しくてＮがゼロより大きい
値であるように選択される。ＭとＮとは等しくなくても
良い。Ｍ＝１，Ｎ＝１を選択すれば、図１の構造が得ら
れる。制御ブロック３０３は、スイッチ３０１及び３０
２の動作を制御し、並列増幅枝路の増幅器を調整する。

【００２３】図３の構造では、全ての増幅器ＬＰＡ及び
ＮＰＡが異なる寸法の構造パラメータを持っていて、非
線形電力増幅器ＮＰＡのうちの１つは、それら全てのう
ちで最高の電力レベルで最適に動作するように寸法設計
されており、線形電力増幅器ＬＰＡのうちの１つは、そ
れら全てのうちで最低の電力レベルで最適に動作するよ
うに寸法設計されている。線形電力増幅装置３００全体
の所要ダイナミックレンジの中央のどこかに、全ての線
形電力増幅器の飽和電力レベルより大きいか又は等しく
て且つ全ての非線形電力増幅器の飽和電力レベルよりは
小さいか又は等しい限界が存在することとなるように、
他の増幅器の寸法はそれらの両極端の間に属する。図３
に示されている構造の動作は、制御ブロック３０３が並
列増幅枝路のうちの最適のものを選択するための選択肢
をより多く持っていることを除いて、図１に関する上の
解説に従う。

【００２４】上の解説では、送信されるべき信号を一度
に並列増幅枝路のうちの１つだけを通して伝導する装置
としてもっぱらスイッチだけに言及している。スイッチ
は、電気回路の一定の部分同士の間で信号を選択的に伝
導する最も容易に理解できる手段を代表するけれども、
本発明は、この点に関して何ら制限を課すものではな
い。並列増幅枝路の選択は、例えば、並列増幅枝路中の
何らかの能動素子を適宜バイアスすることによっても達
成され得る。バイアスに基づく実施態様を実現するに
は、制御ブロックを図１及び３のスイッチに接続する制
御ラインを、制御ユニットから対応する能動素子へのバ
イアス・ラインと置き換えなければならない。

【００２５】制御機能は、単一の制御ブロックに組み込
まれているものとして図１及び３に示されているけれど
も、同じ機能を線形電力増幅装置の周りの回路中の２つ
以上の場所に分散させることは可能である。

【００２６】図１又は図３の装置が連続的位相変調信号
の増幅に使われるならば、選択されている並列増幅枝路
の変更と関連して位相歪みが生じる可能性があるという
問題が発生する。図４は、その様な位相歪みを無視でき
る値まで減少させる方法を示している。図を明瞭にする
ために、図４の線形電力増幅装置は、２つの並列増幅枝
路のみから成っている。同じアイデアを図３のそれのよ
うな多枝路装置に容易に一般化し得ることは当業者にと
っては明らかなことである。

【００２７】図４の線形電力増幅装置は、入力ポート１
０１，第１スイッチ４０１，第２スイッチ４０２，第３
スイッチ４０３及び出力ポート１０２を含んでいる。第
１及び第２のスイッチ４０１及び４０２は、図１の第１
スイッチ１０２または図３の第１多位置スイッチ３０１
に取って代わっている。第１スイッチ４０１と第３スイ
ッチ４０３との間には低電力線形電力増幅器ＬＰＡを含
む下側増幅枝路があり、第２スイッチ４０２と第３スイ
ッチ４０３との間には前置補償器ＰＲＥＤと高電力非線
形電力増幅器ＮＰＡとを含む上側増幅枝路がある。両方
の枝路が更に調整可能な移相器４０４及び４０５を含ん
でおり、各枝路から位相検出器４０６に至る結線があ
り、その出力信号は、移相器４０４又は移相器４０５に
より実行される移相を調整するようになっている。調整
される移相器の選択は、選択スイッチ４０７の位置に従
って行われる。位相検出器４０６への接続が、信号の進
行に関してそれぞれの枝路の移相器より後の点からなさ
れる限りは（換言すれば、移相器より前で信号の位相を
測定することは無意味である）、各並列増幅枝路におけ
る素子同士の順序は本発明にとって重要ではない。制御
ブロック４０８は、スイッチをセットすると共に増幅器
を調整するようになっている。

【００２８】図４に示されている装置の動作は次の通り
である。即ち、条件を不変にしておいて、スイッチ４０
１及び４０２の一方を閉じると共に他方を開き、選択さ
れた枝路から信号を出力ポート１０４に導くように第３
スイッチ４０３をセットすることによって、並列増幅枝
路のうちの１つが選択され使用される。選択されている
枝路を変更しなければならないことに制御ブロック４０
８が気づくと、該ブロックは、いわゆる位相補正モード
を開始することによって、その変更を開始する。このモ
ードの間、第１スイッチ４０１及び第２スイッチ４０２
は共に閉じられていて、入力信号の電力の半分が各並列
増幅枝路に供給される。入力電力の減少を補償するため
に旧枝路の増幅器の利得係数が増やされる。これは制御
ブロックにより実行される自動的処理手順であって良
く、或いは、図４には示されていないけれども上で既に
説明したフィードバック制御ループの普通の動作に従っ
て行われる。

【００２９】位相補正モードの間、位相検出器４０６は
新枝路における信号の位相を旧枝路における信号の位相
と比較する。両方のスイッチ４０１及び４０２を閉じる
のと同時に、或いは殆ど同時に、制御ブロック４０８は
位相検出器４０６の出力信号を新枝路の移相器に導くよ
うに選択スイッチ４０７をセットする。位相検出器４０
６は、検出された位相差に比例する出力信号を生成す
る。新枝路の調整可能な移相器に導かれたとき、この出
力信号は、二つの枝路における位相が等しくなるように
新枝路における位相をシフトさせる。位相差が無くなっ
た後にはじめて制御ブロックは位相補正モードを終え
て、第３スイッチ４０３の位置を変更することによって
実際に新枝路を選択する。その後（或いは同時に）、制
御ブロックは、スイッチ４０１及び４０２のうちの、旧
枝路に通じる方を開くと共に、今や全入力電力が新枝路
に導かれるので、同時に新枝路の増幅器の利得係数を減
少させる。利得係数調整は予めプログラミングされてい
る処理手順として、或いは普通のフィードバック・ルー
プ電力制御の結果として、行われて良い。

【００３０】位相補正モードが終了した後も、選択され
た枝路の移相器についての正しい制御信号値を保持する
適当なラッチ装置が容易に構成される。図１及び３の装
置と同様に、当業者は、スイッチの代わりに、回路中の
所望の場所と場所との間で信号を導く他の公知手段を容
易に用いることができる。位相検出器＋移相器の装置が
位相差を無くするのに充分な長さの予めプログラミング
されている時間が経過した後に位相補正モードを終わら
せても良いし、或いは適当な位相補正が確立された瞬間
を制御ブロックに示すために位相検出器から制御ブロッ
クへの接続があっても良い。後者の構成は、回路の実際
の動作を考慮する上で比較的に柔軟性に富むけれども、
複雑さの程度が僅かに上回る構造を必要とする。

【００３１】位相検出器４０６及び移相器４０４及び４
０５として用いるのに適する構成自体は、従来技術から
幾つか知られている。図５は位相検出器として使用する
こともできるミキサーを示している。これは、第１イン
ダクタンス５０１と、該第１インダクタンスに電磁的に
結合されている第２インダクタンス５０２とを含んでい
る。第１インダクタンスの一端と第２インダクタンスの
中点とは接地されており、直列に接続されているダイオ
ード５０３及び５０４の対が第２インダクタンスの両端
を接続している。このミキサー／位相検出器の入力点
は、該第１インダクタンスの他方の端５０５と、ダイオ
ード接続の中点５０６とにある。出力信号は、第３イン
ダクタンス５０８を通してダイオード接続の中点に結合
されている出力ポート５０７から得られる。入力５０５
及び５０６にもたらされる信号が同じ周波数を有すると
きには、出力ポート５０７からＤＣ信号が得られる。こ
のＤＣ信号のレベルは、入力信号同士の位相差に比例す
る。

【００３２】図４の回路に使用することのできる単純な
調整可能移相器が図６に示されており、それは、入力ポ
ート６０１と、出力ポート６０２と、該入力ポート及び
出力ポートの間のリアクタンス６０３と、該出力ポート
とグランド電位との間に逆向きに接続されているキャパ
シタンス・ダイオード６０４と、このキャパシタンス・
ダイオードのカソードの整調ポート６０５とを含んでい
る。入力ポートから出力ポートに至る経路で信号が被る
位相シフトは、該整調ポートにもたらされるＤＣ電圧の
値に比例する。

【００３３】図７は、本発明を適用することのできる代
表的無線通信装置としての移動電話機の略ブロック図で
ある。この移動電話機は、アンテナ７０１と、二重化
（duplexing ）ブロック７０２と、受信枝路７０３と、
音声デコーダ７０４と、スピーカー７０５と、マイクロ
ホン７０６と、音声エンコーダ７０７と、送信枝路７０
８と、制御ブロック７０９とを含んでいる。この移動電
話機は、当然に、他の多数の機能ブロックを含むことが
できる。本発明に従って、送信枝路７０８は、その他の
点では従来技術の移動電話機の送信枝路と類似している
けれども、送信枝路７０８と二重化ブロック７０２との
間の結線の前の最終増幅段として、前述した本発明の線
形電力増幅装置７１０を含んでいる。制御ブロック７０
９は、特に、該移動電話機が動作するように整えられて
いるセルラー無線システムの基地局と電力制御メッセー
ジを交換するようになっている。基地局（図示されてい
ない）から電力制御メッセージを受け取った後、制御ブ
ロックは、その電力制御メッセージが該移動電話機の送
信電力レベルを変更することを命じる命令を含んでいる
ために線形電力増幅装置７１０で選択されている枝路を
変更しなければならないかどうかをチェックする。もし
変更が必要ならば、制御ブロックは、図１，３及び４の
実施態様に関して既に説明した制御ブロックに割り当て
られている機能を実行することによって、その変更を実
行する。

【００３４】終わりに、図８を参照して本発明の方法の
好適な実施態様を要約する。ここで、位相歪み補正操作
を適用すること、並びに、利得係数調整は該方法の予め
プログラミングされている一部分であることを仮定す
る。段階８０１において、線形電力増幅装置の出力電力
レベルを変更する必要があることが了解される。段階８
０２において、その変更が、選択されていた旧増幅枝路
から新増幅枝路への変更を意味するものか否かチェック
される。否であることが分かると、段階８０３において
現在選択されている増幅枝路で調整が行われ、次に終了
段階８９９に移行する。段階８０２で肯定の判定がなさ
れたならば、システムは位相補正モードに入り、入力信
号が旧枝路及び新枝路の両方に導かれると共に段階８０
４で旧枝路の利得係数が調整される。段階８０５及び８
０６を通るループで位相差が無くされる。段階８０６の
後に、段階８０７で新枝路が使用されるべく選択され、
段階８０８で旧枝路が切り離されると共に新枝路の増幅
器の利得係数が調整される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を使用する好適な構造を示す図で
ある。

【図２】（ａ）から（ｅ）は、いろいろにバイアスされ
た増幅器の導通サイクルと、得られた１つの波形とを示
す図である。

【図３】図１の構造の一般化した図である。

【図４】本発明の構造における好適な位相検出補正装置
を示す図である。

【図５】図４の構造の細部を示す図である。

【図６】図４の構造の別の細部を示す図である。

【図７】本発明の無線通信装置を示す図である。

【図８】本発明の方法を示す流れ図である。

【符号の説明】

１００，３００…線形電力増幅装置 １０２，１０３，３０１，３０２，４０１，４０２，４
０３…スイッチ １０６…非線形増幅器 １０７…前置補償器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リスト ベーイセーネン フィンランド国，エフイーエン−24100 サロ，ベーヘーシランカトゥ 10 ベ５

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅されるべき無線周波数信号に選択可
   能な量の増幅を与える線形電力増幅装置（１００，３０
   ０）であって、第１並列増幅枝路と、第２並列増幅枝路
   と、増幅されるべき無線周波数信号を該並列増幅枝路の
   うちの一方に選択的に導くための手段（１０２，１０
   ３，３０１，３０２，４０１，４０２，４０３）とを含
   んでおり、前置補償器（１０７，ＰＲＥＤ）と非線形増
   幅器（１０６，ＮＰＡ）との直列接続を該第１並列増幅
   枝路に有し、前記前置補償器は前記非線形増幅器の非線
   形性を補償するようになっていることを特徴とする線形
   電力増幅装置。
2. 【請求項２】 線形増幅器（１０５，ＬＰＡ）を該第２
   並列増幅枝路に有することを特徴とする請求項１に記載
   の線形電力増幅装置。
3. 【請求項３】 前置補償器（ＰＲＥＤ）と非線形増幅器
   （ＮＰＡ）との直列接続を該第２並列増幅枝路に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の線形電力増幅装置。
4. 【請求項４】 低い端から高い端までにわたって広がる
   一定の増幅ダイナミックレンジを有し、該第１並列増幅
   枝路は該ダイナミックレンジの高い端で最大の効率を発
   揮するように寸法設計され、該第２並列増幅枝路は該ダ
   イナミックレンジの低い端で最大の効率を発揮するよう
   に寸法設計されていることを特徴とする請求項１に記載
   の線形電力増幅装置。
5. 【請求項５】 前置補償器（ＰＲＥＤ）及び非線形増幅
   器（ＮＰＡ）の別々の直列接続を各々伴うゼロでない整
   数個の並列増幅枝路を含んでおり、更に、線形増幅器
   （ＬＰＡ）を各々伴う整数個の並列増幅枝路を含むこと
   を特徴とする請求項１に記載の線形電力増幅装置。
6. 【請求項６】 該第１並列増幅枝路に第１の調整可能な
   移相器（４０５）を有し、該第２並列増幅枝路に第２の
   調整可能な移相器（４０４）を有し、更に、その第１及
   び第２の並列増幅枝路における信号の位相を比較して、
   前記の位相の比較に対する応答として前記の第１及び第
   ２の調整可能な移相器のうちの少なくとも一方を調整す
   るようになっている位相検出器（４０７）を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の線形電力増幅装置。
7. 【請求項７】 無線周波数信号を処理して選択可能な送
   信電力で送信する無線通信装置であって、該無線周波数
   信号を選択された電力レベルまで増幅する線形電力増幅
   装置（７１０）を含んでおり、該無線通信装置は、 該線形電力増幅装置の中に、 第１並列増幅枝路と、第２並列増幅枝路と、送信される
   べき該無線周波数信号を該並列増幅枝路のうちの一方に
   選択的に導くための選択手段（１０２，１０３，３０
   １，３０２，４０１，４０２，４０３）とを有し、 該第１並列増幅枝路の中に前置補償器（１０７，ＰＲＥ
   Ｄ）と非線形増幅器（１０６，ＮＰＡ）との直列接続を
   有し、前記前置補償器は前記非線形増幅器の非線形性を
   補償するようになっており、 送信されるべき無線周波数信号の、前記の第１又は第２
   の並列増幅枝路のいずれかを通しての導通を選択的に確
   立する前記選択手段の動作を制御する制御ブロック（１
   ０８，３０３，４０８，７０９）を有することを特徴と
   する無線通信装置。
8. 【請求項８】 該無線通信装置は、数個の基地局を含む
   セルラー無線システムの端末装置であり、前記制御ブロ
   ックは、基地局から受信した電力制御メッセージを処理
   し、その処理した電力制御メッセージに基づいて該線形
   電力増幅装置において新しい並列増幅枝路を選択する必
   要を確証するようになっていることを特徴とする請求項
   ７に記載の無線通信装置。
9. 【請求項９】 該無線通信装置は連続位相変調を使用す
   るセルラー無線システムの端末装置であり、該無線通信
   装置は、該線形電力増幅装置と連携して、該第１並列増
   幅枝路に第１の調整可能な移相器（４０５）を有し、該
   第２並列増幅枝路に第２の調整可能な移相器（４０４）
   を有すると共に、その第１及び第２の並列増幅枝路にお
   ける信号の位相を比較して、前記の位相比較に対する応
   答として前記の第１及び第２の調整可能な移相器のうち
   の少なくとも一方を調整するようになっている位相検出
   器（４０６）を有することを特徴とする請求項８に記載
   の無線通信装置。
10. 【請求項１０】 第１並列増幅枝路及び第２並列増幅枝
    路を含む線形電力増幅装置の出力電力を調整する方法で
    あって、 第１並列増幅枝路を動作させるべく選択し、 該第１並列増幅枝路において、増幅されるべき信号を非
    線形に前置補償し、その後に、その前置補償と当該増幅
    の非線形性とが実質的に相殺し合うように該信号を非線
    形に増幅するステップを含むことを特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 該第１並列増幅枝路を動作させるべく
    選択する前に、該第２並列増幅枝路を動作させるべく選
    択させ、 増幅されるべき信号の該第１並列増幅枝路及び該第２並
    列増幅枝路の両方への導通を確立し（８０４）、 該第１並列増幅枝路及び該第２並列増幅枝路における該
    信号の位相差を測定し、 該第１並列増幅枝路の信号の位相を該第２並列増幅枝路
    の信号の位相と一致させるべくシフトし（８０５，８０
    ６）、 該第１並列増幅枝路で増幅された信号を該線形電力増幅
    装置からその出力信号として導き出し（８０７）、 増幅されるべき信号の該第２並列増幅枝路への導通を不
    可能にする（８０８）ことからなるステップを更に含む
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 増幅されるべき信号の該第１並列増幅
    枝路及び該第２並列増幅枝路の両方への伝導を可能にす
    る動作と連携して、該第２並列増幅枝路の利得係数を増
    大させ（８０４）、 増幅されるべき信号の該第２並列増幅枝路への導通を不
    可能にする動作と連携して、該第１並列増幅枝路の利得
    係数を減少させる（８０８）ことからなるステップを更
    に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。