JP2000509229A - 送信機結合器配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は送信機結合器配置に関し、より特定的には、例えばフェーズド・アレー・アンテナを有するマルチローブ通信システムの基地局にて、広いダイナミックレンジを持つ信号を送信する通信システムにおいて、使用可能な送信機結合器配置に関する。本発明による送信機配置は、順次結合されたシングルキャリア・パワー増幅器（ＳＣＰＡ）と結合器ネットワークに接続された高出力マルチキャリア・パワー増幅器（ＭＣＰＡ）を結合したハイブリッド配置によって、高い効率で低又は高レベルの増幅を可能ならしめる。

Description

【発明の詳細な説明】 送信機結合器配置 発明の分野 本発明は送信機結合器配置に関し、より特定的には、フェーズド・アレー・ア ンテナを有するマルチローブ(multilobe)通信システムの基地局にて使用可能な 送信機結合器配置に関する。しかしながら、本発明はこのようなシステムに限定 されるものではなく、１１０ｄＢ又はそれ以上の大きなダイナミックレンジを有 するシステムにとっても非常に有用なものである。本発明による送信機配置は、 効率的なシングルキャリア・パワー増幅器（ＳＣＰＡ）と高出力マルチキャリア ・パワー増幅器（ＭＣＰＡ）を結合したハイブリッド配置によって、高い効率で 低又は高レベルの増幅を可能ならしめる。 技術の状況 シングルキャリア・パワー増幅器は、最大出力において高い効率を持つ周知の 増幅回路であり、勿論、同時に１つのキャリア周波数に対してのみ使用されてい る。今日、このようなＳＣＰＡとフィルタ結合器を結合することも従来からある 。また、３ｄＢ結合器と共にＳＣＰＡを使用することも従来からある。しかしな がら、結合器においてパワーが損失し結果的に低効率で高い電流消費を生じ、高 コストを来すことになる。 マルチキャリア・パワー増幅器は、高出力で低効率を有する周知の増幅回路で ある。この回路の利点は多くのチャンネルに適応可能なことである。しかしなが ら、これは高価であり、パワー制御がフ ェーズド・アレー・アンテナにて使用されるときのように、種々のキャリアが種 々のレベルにあるときに実行することが困難である。 上述の問題は、３ｄＢ結合器・増幅器に比較して効率を高める順次に結合した シングルキャリア・パワー増幅器を使用することにより、本発明により解消され る。これは、低パワーキャリアに対するマルチキャリア・パワー増幅器と結合さ れる。これは高パワーＭＣＰＡに比較して充分にコストを低減する。本発明は拡 張された容量に対して拡張された入力を特徴とする。 発明の要約 従って、本発明は、順次結合されたシングルキャリア・パワー増幅器及び結合 器ネットワークに接続されたマルチキャリア・パワー増幅器のハイブリッドを具 備する送信機結合器配置を提供する。 本発明は添付の請求の範囲において詳細に記載される。 図面の簡単な説明 本発明は添付の図面に関連して以下に説明される。 図１は、順次結合されたシングルキャリア・パワー増幅器及び結合器ネットワ ークに接続されたマルチキャリア・パワー増幅器を含む本発明の第１の実施形態 のブロック図である。 図２は、シングルキャリア・パワー増幅器がフィルタ・バンクに接続された本 発明の他の実施形態のブロック図である。 図３は、シングルキャリア・パワー増幅器がフィルタ・バンク及び３ｄＢ結合 器に接続された本発明のさらに他の実施形態のブロック図である。 図４Ａは、本発明によるシングルキャリア・パワー増幅器の好適な実施形態の ブロック図である。 図４Ｂは、シングルキャリア・パワー増幅器の可能なインプリメントを示すブ ロック図である。 好適な実施形態の詳細な説明 上述のように、本発明による送信機結合器配置は広いダイナミックレンジで信 号を送信する通信システムに適切に使用される。フェーズド・アレー・アンテナ を備えたマルチローブ通信システムにおいて、パワーは多くの放射エレメントに 分配され、低いサイド・ローブを得るために、種々の放射エレメントに送られる パワーは３０ｄＢで変化する。基地局において、必要以上のパワー、即ち、有用 なパワーは約８０ｄＢ、を送らないためにパワー制御をすることが望ましい。こ のことは１１０ｄＢのダイナミックレンジを要件とすることにつながる。相互変 調の抑止に対する要件としては、適用にも依るが６０〜７０ｄＢであり、このダ イナミックレンジと共に相互変調積の抑止に対する要件は、１７０〜１８０ｄＢ であり、この値は通常のＭＣＰＡでは達成できない。 基地局は、フェーズド・アレー・アンテナに対して信号を制御するローブ整形 ユニットを含む。基地局コントローラは順番に通信システムの基地局を制御する 。ローブ整形ユニット及び基地局コントローラは本発明の如何なる部分も形成し ない。 図１には本発明の好適な実施形態が示される。図示から明らかなように、送信 機配置は、同じ減衰ステップを持ってステップ配置された従来のウイルキンソン (Wilkinson)３ｄＢタイプの送信機結合器回路ＷＩＬＫＤ３ＤＢに接続された幾 つかのＳＣＰＡを含む。従って、頂部のＳＣＰＡは最も低い出力パワーを供給す ることができる。ＳＣＰＡの前段には複数の可変減衰器ＶＶＡが配置される。種 々のＳＣＰＡへの入力は、正しい出力パワーがその出力にて得られ るように、入力レベル又はパワー要件に従って配置される。 頂部の送信機結合器において、さらに追加した低パワーチャンネルのための拡 張入力が配置される。 送信機配置は、さらにマルチキャリア・パワー増幅器を備える。ＭＣＰＡの前 段には、送信機結合器又は抵抗性の結合器ネットワークからなる結合器ネットワ ークが配置される。結合器ネットワークは、増幅器を介した利得が入力ポートで 独立して同じであるように好ましくは対称である。ＭＣＰＡは、これらが重要な 相互変調積を発生しないので、多くの低レベルを増幅する上で適切である。 ＳＣＰＡ及びＭＣＰＡは最終段の送信機結合器において結合される。 ＭＣＰＡの出力において、コントロールユニットに情報を提供する検出器が配 置される。コントロールユニットは、正しい入力電圧及び入力電流、即ち、増幅 器ユニットのバイアス、を提供することにより、ＳＣＰＡ及びＭＣＰＡの種々の 増幅器ユニットを制御する。かくして、増幅器の効率は最適化される。本発明に よる送信機結合器配置がこのような通信システムの一部を形成するならば、コン トロールユニットは、ベースサイトコントローラ及びローブ整形ユニットから入 力情報を受ける。 図２には、本発明の他の実施形態が示される。本実施形態において、ＳＣＰＡ はフィルタバンクによって最終段の送信機結合器に接続される。フィルタバンク のフィルタは、λ／４及びλ／２送信ラインによって、結合器における正しい補 助のために結合器に接続される。 図３には、フィルタと結合したＳＣＰＡのみを特徴とする本発明の実施形態が 示される。この実施形態は、多くの類似の高レベル信号を増幅することを望むと きに有用である。以下に図４Ａ及び図４ Ｂで説明することは、本発明によるシングルキャリア・パワー増幅器の好適な実 施形態において特に有利である。 図４Ａには、種々のパワー及び増幅レベルを持つシングルキャリア・パワー増 幅器の特に有利な形態が示される。図示のように、増幅器は、対応する数のスイ ッチをセットすることによりイネーブルされる幾つかの増幅器ユニットＡＭＰを 具備する。最も左側の増幅器ユニットは低信号レベルのみを出力することができ る。より高い信号レベルが要求されるときには、中間段の増幅器は、中間の出力 レベルを供給することができるようにイネーブルされる。高出力レベルにおいて 、最も右側の増幅器ユニットは高出力レベルを供給できるようにイネーブルされ る。中間又は右側の増幅器がディスインーブルされるときは、これらのバイアス はオフされ、その結果、パワー消費は著しく低減され信号はバイパスされる。こ のような配置において、増幅器の効率は出力信号レベルから独立して適切に維持 される。また、増幅器配置は６０ｄＢの利得制御を達成する。これは増幅器のバ イアスを変化させることにより達成される。電圧可変減衰器ＶＶＡは利得の微調 整に使用される。 図４Ｂは、スイッチ可能なＰＩＮ及びλ／４送信ラインＭＴＲＬを含む増幅器 回路の可能なインプリメントを示す。 本発明は、開示した実施形態に関して非常に詳しく記載されている。しかしな がら、本実施形態の多くの変形例及び修正例が当業者において認められる。本発 明は以下の請求の範囲によってのみ制限される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．順次結合されたシングルキャリア・パワー増幅器（ＳＣＰＡ）と結合器ネ ットワークに接続されたマルチキャリア・パワー増幅器（ＭＣＰＡ）のハイブリ ッドを特徴とする送信機結合器配置。 ２．前記シングルキャリア・パワー増幅器が、例えばウイルキンソン・タイプ の送信機結合器によって、等しいステップで結合されたことを特徴とする請求項 １に記載の送信機結合器配置。 ３．前記マルチキャリア・パワー増幅器の結合器ネットワークは、前記マルチ キャリア・パワー増幅器チャンネルの同じ増幅に対して対称であることを特徴と する請求項１又は２に記載の送信機結合器配置。 ４．多くのシングルキャリア・パワー増幅器を追加するための拡張入力を有す ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の送信機結合器配置。 ５．前記シングルキャリア・パワー増幅器及び前記マルチキャリア・パワー増 幅器の増幅器ユニットのバイアスを制御するために、コントロールユニットが、 前記シングルキャリア・パワー増幅器及び前記マルチキャリア・パワー増幅器の 出力に接続された検出器から情報を受けることを特徴とする請求項１乃至４のい ずれかに記載の送信機結合器配置。 ６．前記コントロールユニットは、ベースサイトコントローラ（ＢＳＣ）及び ／又はマルチローブ通信システムのローブ整形ユニットから情報を受けることを 特徴とする請求項５に記載の送信機結合器配置。 ７．フィルタバンクに結合されたシングルキャリア・パワー増幅器（ＳＣＰＡ ）及び結合器ネットワークに接続されたマルチキャリ ア・パワー増幅器（ＭＣＰＡ）のハイブリッドを有すること特徴とする送信機結 合器配置。 ８．入力レベルの変化に対して高い効率を有する複数の増幅器ユニットのアセ ンブリであって、前記増幅器ユニットは出力パワーの変化に対して切り換えるこ とにより順次にイネーブルされることを特徴とするシングルキャリア・パワー増 幅器。 ９．前記増幅器回路のスイッチは、切り換え可能なＰＩＮダイオード及びλ／ ４送信ライン（ＭＴＲＬ）を含むことを特徴とする請求項８に記載のシングルキ ャリア・パワー増幅器。 １０．請求項８又は９に記載のシングルキャリア・パワー増幅器を特徴とする 請求項１乃至７のいずれかに記載の送信機結合器配置。