JP2001274632A - 増幅装置及び消費電力制御方法 - Google Patents
増幅装置及び消費電力制御方法Info
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- JP2001274632A JP2001274632A JP2000087783A JP2000087783A JP2001274632A JP 2001274632 A JP2001274632 A JP 2001274632A JP 2000087783 A JP2000087783 A JP 2000087783A JP 2000087783 A JP2000087783 A JP 2000087783A JP 2001274632 A JP2001274632 A JP 2001274632A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓの可変制御及び
ドレイン電流Ｉｄの定電流化を伴わずに、ＦＥＴ増幅器
の消費電力を信号レベルに応じて低減できるようにす
る。 【解決手段】 ＦＥＴ Ｔｒを増幅素子として用いる増
幅器への信号入力レベルを示すレベル情報に基づき、制
御回路３８が電源電圧の値を決め、その結果に応じスイ
ッチ部４２を制御して電源電圧たるドレイン・ソース間
電圧Ｖｄｓを切り換える。
ドレイン電流Ｉｄの定電流化を伴わずに、ＦＥＴ増幅器
の消費電力を信号レベルに応じて低減できるようにす
る。 【解決手段】 ＦＥＴ Ｔｒを増幅素子として用いる増
幅器への信号入力レベルを示すレベル情報に基づき、制
御回路３８が電源電圧の値を決め、その結果に応じスイ
ッチ部４２を制御して電源電圧たるドレイン・ソース間
電圧Ｖｄｓを切り換える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、増幅素子たるＦＥ
Ｔ（電界効果トランジスタ）による消費電力を制御する
方法に関し、更には、その方法を実施するための手段を
備えた増幅装置に関する。
Ｔ（電界効果トランジスタ）による消費電力を制御する
方法に関し、更には、その方法を実施するための手段を
備えた増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話等に代表されるデジタル移動体
通信においては、基地局（ブースタ等の中継機を含む。
以下同様）を構成する電力増幅器に対して、直線性（低
歪特性）が要求される。そのため、後に説明するフォー
ドフォワード方式等の歪補償技術を用いる。同様の歪補
償技術は、例えば、近い将来日本で実施される予定のデ
ィジタル地上波テレビジョン放送における放送局・中継
局の電力増幅器でも、用いうる。しかし、放送向けの電
力増幅器への入力信号レベルがほぼ一定でありさほど時
間変動をみせないのに対し、移動体通信用基地局の電力
増幅器への入力信号レベルは、通常、通話量（本願では
「通話」に音声通話のみならずデータ通信等をも含め
る）に応じて時々刻々と変化する。電力増幅器にてＡ級
又はＡＢ級増幅を行っている場合、電力増幅すべき信号
のレベルが低いときや無信号時と、信号レベルが高いと
き（最大出力時）とを比較しても、増幅素子例えばＦＥ
Ｔにおける消費電流はさほど変化しないことから、（Ｆ
ＥＴから増幅出力される信号の電力）／（ＦＥＴに入力
される電力即ち消費電力）で与えられる効率は、電力増
幅すべき信号のレベルが低いときほど下がってしまう。
通信においては、基地局（ブースタ等の中継機を含む。
以下同様）を構成する電力増幅器に対して、直線性（低
歪特性）が要求される。そのため、後に説明するフォー
ドフォワード方式等の歪補償技術を用いる。同様の歪補
償技術は、例えば、近い将来日本で実施される予定のデ
ィジタル地上波テレビジョン放送における放送局・中継
局の電力増幅器でも、用いうる。しかし、放送向けの電
力増幅器への入力信号レベルがほぼ一定でありさほど時
間変動をみせないのに対し、移動体通信用基地局の電力
増幅器への入力信号レベルは、通常、通話量（本願では
「通話」に音声通話のみならずデータ通信等をも含め
る）に応じて時々刻々と変化する。電力増幅器にてＡ級
又はＡＢ級増幅を行っている場合、電力増幅すべき信号
のレベルが低いときや無信号時と、信号レベルが高いと
き（最大出力時）とを比較しても、増幅素子例えばＦＥ
Ｔにおける消費電流はさほど変化しないことから、（Ｆ
ＥＴから増幅出力される信号の電力）／（ＦＥＴに入力
される電力即ち消費電力）で与えられる効率は、電力増
幅すべき信号のレベルが低いときほど下がってしまう。
【０００３】増幅素子としてＦＥＴを用いる増幅器即ち
ＦＥＴ増幅器に関しては、この問題点を解決するため、
これまでにもいくつかの解決策が提案されている。第１
の解決策としては、図４に示すように、増幅素子である
電解効果トランジスタＴｒに対して電源１０から一定の
ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを印加し、電力増幅すべ
き信号のレベルを示す“制御入力”に応じ電源１２から
電解効果トランジスタＴｒに印加されるゲート・ソース
間電圧Ｖｇｓを変化させる方法がある。増幅用のＦＥＴ
ＴｒとしてＧａＡｓＦＥＴを用いている場合もＭＯＳ
ＦＥＴを用いている場合も、それぞれ図６（ａ）又は
（ｂ）のソース接地静特性に示されるように、ゲート・
ソース間電圧Ｖｇｓが変化するとドレイン電流Ｉｄが変
化するため、図４に示す電源制御回路を用いることによ
り、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄ
との乗算により求められる消費電力を、必要に応じて変
化させることができる。即ち、電力増幅すべき信号のレ
ベルが低いときにゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを下げて
消費電力を低減するといった処置が可能になる。
ＦＥＴ増幅器に関しては、この問題点を解決するため、
これまでにもいくつかの解決策が提案されている。第１
の解決策としては、図４に示すように、増幅素子である
電解効果トランジスタＴｒに対して電源１０から一定の
ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを印加し、電力増幅すべ
き信号のレベルを示す“制御入力”に応じ電源１２から
電解効果トランジスタＴｒに印加されるゲート・ソース
間電圧Ｖｇｓを変化させる方法がある。増幅用のＦＥＴ
ＴｒとしてＧａＡｓＦＥＴを用いている場合もＭＯＳ
ＦＥＴを用いている場合も、それぞれ図６（ａ）又は
（ｂ）のソース接地静特性に示されるように、ゲート・
ソース間電圧Ｖｇｓが変化するとドレイン電流Ｉｄが変
化するため、図４に示す電源制御回路を用いることによ
り、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄ
との乗算により求められる消費電力を、必要に応じて変
化させることができる。即ち、電力増幅すべき信号のレ
ベルが低いときにゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを下げて
消費電力を低減するといった処置が可能になる。
【０００４】増幅すべき信号のレベルが低いときに効率
が下がるという問題に対する第２の解決策としては、特
開平７−３２１５６１号公報に記載されている方法があ
る。この方法は、図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１４及び定電流回路１６を用いる手法である。ＤＣ
／ＤＣコンバータ１４は、ＦＥＴ Ｔｒにて増幅すべき
信号のレベルを与える“制御入力”に応じた値の直流電
圧へと、外部から与えられる直流の“電源入力”を変換
するための回路である。定電流回路１６は、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ１４から与えられる直流電圧をＦＥＴ Ｔｒ
のドレイン・ソース間に印加する。定電流回路１６は、
同時に、ＦＥＴ Ｔｒのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを
自動制御することにより、ドレイン電流Ｉｄを一定値に
保つ（定電流化する）。このような電源制御回路によっ
ても、ＦＥＴ Ｔｒにて増幅すべき信号のレベルが低い
ときに、ＦＥＴ Ｔｒにおける消費電力を低減させるこ
とができる。
が下がるという問題に対する第２の解決策としては、特
開平７−３２１５６１号公報に記載されている方法があ
る。この方法は、図５に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１４及び定電流回路１６を用いる手法である。ＤＣ
／ＤＣコンバータ１４は、ＦＥＴ Ｔｒにて増幅すべき
信号のレベルを与える“制御入力”に応じた値の直流電
圧へと、外部から与えられる直流の“電源入力”を変換
するための回路である。定電流回路１６は、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ１４から与えられる直流電圧をＦＥＴ Ｔｒ
のドレイン・ソース間に印加する。定電流回路１６は、
同時に、ＦＥＴ Ｔｒのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを
自動制御することにより、ドレイン電流Ｉｄを一定値に
保つ（定電流化する）。このような電源制御回路によっ
ても、ＦＥＴ Ｔｒにて増幅すべき信号のレベルが低い
ときに、ＦＥＴ Ｔｒにおける消費電力を低減させるこ
とができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第１及び第２の解決策には、それぞれ問題点がある。
た第１及び第２の解決策には、それぞれ問題点がある。
【０００６】まず、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに対す
るドレイン電流Ｉｄのばらつきは、出力の大きなＦＥＴ
ほど（大型のＦＥＴほど）大きい。そのため、大出力用
のＦＥＴを電力増幅用の素子として用い第１の解決策を
施したＦＥＴ増幅器を生産する場合、ＦＥＴ間にある上
述の特性ばらつきに対処するための微調整が必要にな
る。これは、低価格での量産を実現する上で、支障とな
る。また、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを変化させる
と、即ちゲートバイアス条件を変化させると、ＦＥＴ
Ｔｒの動作点が大きく変わり、その結果として増幅器の
振幅周波数特性や通過位相特性が変化する。他方で、フ
ィードフォワード方式、プリディストーション方式等の
歪補償技術を使用して低歪化を実現する歪補償増幅器に
おいては、歪補償のため信号の振幅や位相を調整する。
従って、この種の歪補償増幅器にて第１の解決策を採用
すると、歪補償のための振幅・位相調整を広い振幅・位
相範囲に亘って実施しなければならなくなり、歪補償制
御に困難性が生まれる。
るドレイン電流Ｉｄのばらつきは、出力の大きなＦＥＴ
ほど（大型のＦＥＴほど）大きい。そのため、大出力用
のＦＥＴを電力増幅用の素子として用い第１の解決策を
施したＦＥＴ増幅器を生産する場合、ＦＥＴ間にある上
述の特性ばらつきに対処するための微調整が必要にな
る。これは、低価格での量産を実現する上で、支障とな
る。また、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを変化させる
と、即ちゲートバイアス条件を変化させると、ＦＥＴ
Ｔｒの動作点が大きく変わり、その結果として増幅器の
振幅周波数特性や通過位相特性が変化する。他方で、フ
ィードフォワード方式、プリディストーション方式等の
歪補償技術を使用して低歪化を実現する歪補償増幅器に
おいては、歪補償のため信号の振幅や位相を調整する。
従って、この種の歪補償増幅器にて第１の解決策を採用
すると、歪補償のための振幅・位相調整を広い振幅・位
相範囲に亘って実施しなければならなくなり、歪補償制
御に困難性が生まれる。
【０００７】次に、第２の解決策では、ドレイン電流Ｉ
ｄを定電流化しているため、入力信号の大小・有無に応
じてドレイン電流Ｉｄが変化するＡＢ級やＢ級での増幅
は行えない。即ち、Ａ級増幅は線形性は良好であるもの
の効率が低く発熱が多くなりやすいため、大電力増幅と
良好な線形性とが同時に要求される電力増幅器例えば移
動体通信用基地局の電力増幅器では、無信号時・低出力
時における効率が比較的よく発熱が比較的少ないＡＢ級
増幅或いはＢ級増幅を行いたいが、図５に示す回路では
Ａ級増幅しか行えない。
ｄを定電流化しているため、入力信号の大小・有無に応
じてドレイン電流Ｉｄが変化するＡＢ級やＢ級での増幅
は行えない。即ち、Ａ級増幅は線形性は良好であるもの
の効率が低く発熱が多くなりやすいため、大電力増幅と
良好な線形性とが同時に要求される電力増幅器例えば移
動体通信用基地局の電力増幅器では、無信号時・低出力
時における効率が比較的よく発熱が比較的少ないＡＢ級
増幅或いはＢ級増幅を行いたいが、図５に示す回路では
Ａ級増幅しか行えない。
【０００８】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ＦＥＴ間の特性ば
らつきを補うための微調整をなくすことができ、歪補償
増幅器にも適用でき、ＡＢ級やＢ級でも動作させられる
よう、ＦＥＴを増幅素子として用いる増幅装置における
消費電力制御方法を改善することを目的とする。
とを課題としてなされたものであり、ＦＥＴ間の特性ば
らつきを補うための微調整をなくすことができ、歪補償
増幅器にも適用でき、ＡＢ級やＢ級でも動作させられる
よう、ＦＥＴを増幅素子として用いる増幅装置における
消費電力制御方法を改善することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る増幅装置は、（１）増幅素子と
してソース接地ＦＥＴを有するＦＥＴ増幅器と、（２）
上記ＦＥＴのドレイン・ソース間に電源電圧を印加する
電源回路と、（３）上記ＦＥＴのドレイン・ソース間電
圧に対して当該ＦＥＴのドレイン電流が飽和（ピンチオ
フ）している飽和領域が増幅に使用されるよう、かつ、
上記ＦＥＴにて増幅される信号のレベルが高いときには
高くまた低いときには低くなるよう、上記電源電圧を制
御する制御回路と、を備えることを特徴とする。例え
ば、電源回路は、いずれも上記飽和領域に属する複数通
りの電源電圧を発生させる電源部と、これら複数通りの
電源電圧の中からいずれかを出力すべく制御信号により
制御されるスイッチ部とを有する構成とし、制御回路
は、上記ＦＥＴにて増幅される信号のレベルに応じて上
記制御信号を発生させることにより、上記電源電圧を制
御する構成とする。そして、本発明に係る消費電力制御
方法は、（１）ソース接地ＦＥＴのドレイン・ソース間
電圧に対して当該ＦＥＴのドレイン電流が飽和している
飽和領域を用いて、当該ＦＥＴによる信号の電力増幅を
行う際に、（２）当該信号のレベルに応じて当該ＦＥＴ
のドレイン・ソース間電圧を変化させることにより、上
記ＦＥＴにより消費される電力を上記信号のレベルの変
動に追従して変化させることを特徴とする。
るために、本発明に係る増幅装置は、（１）増幅素子と
してソース接地ＦＥＴを有するＦＥＴ増幅器と、（２）
上記ＦＥＴのドレイン・ソース間に電源電圧を印加する
電源回路と、（３）上記ＦＥＴのドレイン・ソース間電
圧に対して当該ＦＥＴのドレイン電流が飽和（ピンチオ
フ）している飽和領域が増幅に使用されるよう、かつ、
上記ＦＥＴにて増幅される信号のレベルが高いときには
高くまた低いときには低くなるよう、上記電源電圧を制
御する制御回路と、を備えることを特徴とする。例え
ば、電源回路は、いずれも上記飽和領域に属する複数通
りの電源電圧を発生させる電源部と、これら複数通りの
電源電圧の中からいずれかを出力すべく制御信号により
制御されるスイッチ部とを有する構成とし、制御回路
は、上記ＦＥＴにて増幅される信号のレベルに応じて上
記制御信号を発生させることにより、上記電源電圧を制
御する構成とする。そして、本発明に係る消費電力制御
方法は、（１）ソース接地ＦＥＴのドレイン・ソース間
電圧に対して当該ＦＥＴのドレイン電流が飽和している
飽和領域を用いて、当該ＦＥＴによる信号の電力増幅を
行う際に、（２）当該信号のレベルに応じて当該ＦＥＴ
のドレイン・ソース間電圧を変化させることにより、上
記ＦＥＴにより消費される電力を上記信号のレベルの変
動に追従して変化させることを特徴とする。
【００１０】ＧａＡｓＦＥＴやＭＯＳＦＥＴを例として
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＦＥＴのドレイン
電流Ｉｄはドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓがある値を上
回ると飽和し（ピンチオフ）、ドレイン・ソース間電圧
Ｖｄｓを変えてもほとんど変化しなくなる。そのため、
ピンチオフ電圧より高い電圧領域内でドレイン・ソース
間電圧Ｖｄｓを変化させることにより、ＦＥＴにおける
消費電力を変化させることができる。ＦＥＴ増幅器のド
レイン・ソース間電圧対出力電力特性（図６（Ｃ）参
照）から明らかなように、出力電力が小さいとき即ち増
幅される信号のレベルが低いときには、ドレイン・ソー
ス間電圧は低くてもよい。本発明においては、この点に
着目し、増幅される信号のレベルに応じスイッチ部の制
御等の手法でドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを変化させ
るようにしている。即ち、増幅される信号のレベルが低
いときにはドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを低い電圧に
下げる、といった電源電圧制御を行い、増幅する信号の
レベルが低いときでも効率がさほど下がらない又は維持
されるようにしている。
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＦＥＴのドレイン
電流Ｉｄはドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓがある値を上
回ると飽和し（ピンチオフ）、ドレイン・ソース間電圧
Ｖｄｓを変えてもほとんど変化しなくなる。そのため、
ピンチオフ電圧より高い電圧領域内でドレイン・ソース
間電圧Ｖｄｓを変化させることにより、ＦＥＴにおける
消費電力を変化させることができる。ＦＥＴ増幅器のド
レイン・ソース間電圧対出力電力特性（図６（Ｃ）参
照）から明らかなように、出力電力が小さいとき即ち増
幅される信号のレベルが低いときには、ドレイン・ソー
ス間電圧は低くてもよい。本発明においては、この点に
着目し、増幅される信号のレベルに応じスイッチ部の制
御等の手法でドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを変化させ
るようにしている。即ち、増幅される信号のレベルが低
いときにはドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを低い電圧に
下げる、といった電源電圧制御を行い、増幅する信号の
レベルが低いときでも効率がさほど下がらない又は維持
されるようにしている。
【００１１】かかる制御においては、ゲート・ソース間
電圧Ｖｇｓを変化させる必要がないため、量産時におい
て、ＦＥＴ間の特性ばらつきを補うための微調整をなく
すことができ、より低コストでの量産が可能になる。ま
た、振幅周波数特性や通過位相特性に現れる変化は、Ｆ
ＥＴをピンチオフ領域で使用しているためゲート・ソー
ス間電圧Ｖｇｓを変化させたときほどには大きくないか
ら、歪補償増幅器における振幅や位相の調整に際し、格
別、困難性は生じない。更に、ドレイン電流Ｉｄを定電
流化する必要がないため、ＡＢ級やＢ級でも動作させら
れる大電力・高周波用の電力増幅器を提供できる。
電圧Ｖｇｓを変化させる必要がないため、量産時におい
て、ＦＥＴ間の特性ばらつきを補うための微調整をなく
すことができ、より低コストでの量産が可能になる。ま
た、振幅周波数特性や通過位相特性に現れる変化は、Ｆ
ＥＴをピンチオフ領域で使用しているためゲート・ソー
ス間電圧Ｖｇｓを変化させたときほどには大きくないか
ら、歪補償増幅器における振幅や位相の調整に際し、格
別、困難性は生じない。更に、ドレイン電流Ｉｄを定電
流化する必要がないため、ＡＢ級やＢ級でも動作させら
れる大電力・高周波用の電力増幅器を提供できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。なお、図４及び図５に示し
た従来技術と同様の又は同一の構成には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。
関し図面に基づき説明する。なお、図４及び図５に示し
た従来技術と同様の又は同一の構成には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。
【００１３】図１に、本発明の一実施形態に係る方法を
適用したフィードフォワード歪補償増幅器の構成を示
す。この図に示す増幅器は、移動体通信例えば携帯電話
向けの基地局にて、送信信号を電力増幅する高周波段の
増幅器として用いられるものであり、低歪増幅という要
請に対してはフィードフォワード方式による歪補償を以
て、また、消費電力低減という要請に対してはレベル情
報に基づく電源電圧制御を以て、対処する構成を有して
いる。増幅すべき信号は、図中左端に記されている入力
端子から入力され、カプラ１８を介して主増幅器２０に
入力され、主増幅器２０にて電力増幅される。増幅され
た信号は、カプラ２２、遅延線路２４及びカプラ２６を
介し、図中右端に示されている出力端子から、後段の回
路例えばアンテナ（或いはその前段のフィルタ）に供給
される。
適用したフィードフォワード歪補償増幅器の構成を示
す。この図に示す増幅器は、移動体通信例えば携帯電話
向けの基地局にて、送信信号を電力増幅する高周波段の
増幅器として用いられるものであり、低歪増幅という要
請に対してはフィードフォワード方式による歪補償を以
て、また、消費電力低減という要請に対してはレベル情
報に基づく電源電圧制御を以て、対処する構成を有して
いる。増幅すべき信号は、図中左端に記されている入力
端子から入力され、カプラ１８を介して主増幅器２０に
入力され、主増幅器２０にて電力増幅される。増幅され
た信号は、カプラ２２、遅延線路２４及びカプラ２６を
介し、図中右端に示されている出力端子から、後段の回
路例えばアンテナ（或いはその前段のフィルタ）に供給
される。
【００１４】主増幅器２０においては、その非線形性に
よる歪が発生する。例えば、その周波数が近接している
多数のキャリアを同時に増幅すると、混変調や相互変調
等が発生する。このように主増幅器２０又はその周辺の
部材にて発生した歪の補償は、次のような方式即ちフィ
ードフォワード方式により実行する。
よる歪が発生する。例えば、その周波数が近接している
多数のキャリアを同時に増幅すると、混変調や相互変調
等が発生する。このように主増幅器２０又はその周辺の
部材にて発生した歪の補償は、次のような方式即ちフィ
ードフォワード方式により実行する。
【００１５】まず、カプラ１８は、入力される信号の一
部を分岐し、遅延線路２８を介してカプラ２２に供給す
る。カプラ２２は、主増幅器２０により増幅された信号
の一部を分岐し、遅延線路２８経由でカプラ１８から供
給される信号とこの分岐した信号とを結合させ、その結
果得られる信号を補助増幅器３２に供給する。主増幅器
２０にて増幅された信号には主増幅器２０にて発生した
歪成分が含まれており遅延線路２８経由でカプラ１８か
ら供給される信号には含まれていないため、両信号が結
合に際し同タイミング・同振幅・逆位相となるように、
両信号間の時間差を遅延線路２８で、振幅差及び位相差
をベクトル調整器３０でそれぞれ打ち消せば、カプラ２
２における結合処理にて、歪成分を示す信号を得ること
ができる。
部を分岐し、遅延線路２８を介してカプラ２２に供給す
る。カプラ２２は、主増幅器２０により増幅された信号
の一部を分岐し、遅延線路２８経由でカプラ１８から供
給される信号とこの分岐した信号とを結合させ、その結
果得られる信号を補助増幅器３２に供給する。主増幅器
２０にて増幅された信号には主増幅器２０にて発生した
歪成分が含まれており遅延線路２８経由でカプラ１８か
ら供給される信号には含まれていないため、両信号が結
合に際し同タイミング・同振幅・逆位相となるように、
両信号間の時間差を遅延線路２８で、振幅差及び位相差
をベクトル調整器３０でそれぞれ打ち消せば、カプラ２
２における結合処理にて、歪成分を示す信号を得ること
ができる。
【００１６】補助増幅器３２はこの信号を増幅してカプ
ラ２６に供給する。カプラ２６は、主増幅器２０により
増幅され遅延線路２４経由で供給される信号に、カプラ
２２における結合により生じ補助増幅器３２にて増幅さ
れた信号とを結合させ、出力端子から出力する。その
際、結合の対象となる２種類の信号中の歪成分が同タイ
ミング・同振幅・逆位相となるように、両信号間の時間
差を遅延線路２４で、振幅差及び位相差をベクトル調整
器３４でそれぞれ打ち消せば、カプラ２６における結合
処理にて、歪成分を含まない増幅出力を得ることができ
る。
ラ２６に供給する。カプラ２６は、主増幅器２０により
増幅され遅延線路２４経由で供給される信号に、カプラ
２２における結合により生じ補助増幅器３２にて増幅さ
れた信号とを結合させ、出力端子から出力する。その
際、結合の対象となる２種類の信号中の歪成分が同タイ
ミング・同振幅・逆位相となるように、両信号間の時間
差を遅延線路２４で、振幅差及び位相差をベクトル調整
器３４でそれぞれ打ち消せば、カプラ２６における結合
処理にて、歪成分を含まない増幅出力を得ることができ
る。
【００１７】本実施形態の特徴に係る動作、即ちレベル
情報に基づく電源電圧制御は、電源回路３６及び制御回
路３８により実現されている。図２に示すように、電源
回路３６は、＋８Ｖ、＋９Ｖ及び＋１０Ｖという３種類
の電圧を出力できる電源部４０と、この電圧のうちいず
れかを主増幅器２０内の増幅素子であるソース接地ＦＥ
Ｔ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加するスイッチ部４
２とを、有している。制御回路３８は、レベル情報に応
じてスイッチ部４２を制御することにより、＋８Ｖ、＋
９Ｖ及び＋１０Ｖという３種類の電圧のうちいずれか
を、ＦＥＴ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加させる。
情報に基づく電源電圧制御は、電源回路３６及び制御回
路３８により実現されている。図２に示すように、電源
回路３６は、＋８Ｖ、＋９Ｖ及び＋１０Ｖという３種類
の電圧を出力できる電源部４０と、この電圧のうちいず
れかを主増幅器２０内の増幅素子であるソース接地ＦＥ
Ｔ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加するスイッチ部４
２とを、有している。制御回路３８は、レベル情報に応
じてスイッチ部４２を制御することにより、＋８Ｖ、＋
９Ｖ及び＋１０Ｖという３種類の電圧のうちいずれか
を、ＦＥＴ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加させる。
【００１８】制御回路３８に入力されるレベル情報は、
ＦＥＴ Ｔｒにより増幅される信号のレベルを示す情報
であり、入力信号のレベルを検出した結果、増幅出力の
レベルを検出した結果、図示しない入力信号の信号源か
ら受け取る情報等を、レベル情報として制御回路３８に
入力する。制御回路３８によるスイッチ部４２の制御
は、この情報に基づき行われる。
ＦＥＴ Ｔｒにより増幅される信号のレベルを示す情報
であり、入力信号のレベルを検出した結果、増幅出力の
レベルを検出した結果、図示しない入力信号の信号源か
ら受け取る情報等を、レベル情報として制御回路３８に
入力する。制御回路３８によるスイッチ部４２の制御
は、この情報に基づき行われる。
【００１９】例えば、カプラ１８或いは主増幅器２０に
入力される信号のレベルを検出し、検出されたレベルが
所定の下側しきい値より低いとき（信号が検出されない
ときを含む）には＋８Ｖを、所定の上側しきい値より高
いときには＋１０Ｖを、下側しきい値より高く上側しき
い値より低いときには＋９Ｖを、ＦＥＴ Ｔｒのドレイ
ン・ソース間に印加する（図３参照）。また例えば、主
増幅器２０或いはカプラ２６から出力される信号のレベ
ルを検出し、検出されたレベルが下側しきい値より低い
とき（信号が検出されないときを含む）には＋８Ｖを、
上側しきい値より高いときには＋１０Ｖを、下側しきい
値より高く上側しきい値より低いときには＋９Ｖを、Ｆ
ＥＴ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加する。また例え
ば、信号源から与えられる情報から見て使用中のキャリ
アの個数が下側しきい値より少ないとき等には＋８Ｖ
を、上側しきい値より多いときには＋１０Ｖを、下側し
きい値より多く上側しきい値より少ないときには＋９Ｖ
を、ＦＥＴ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加する。
入力される信号のレベルを検出し、検出されたレベルが
所定の下側しきい値より低いとき（信号が検出されない
ときを含む）には＋８Ｖを、所定の上側しきい値より高
いときには＋１０Ｖを、下側しきい値より高く上側しき
い値より低いときには＋９Ｖを、ＦＥＴ Ｔｒのドレイ
ン・ソース間に印加する（図３参照）。また例えば、主
増幅器２０或いはカプラ２６から出力される信号のレベ
ルを検出し、検出されたレベルが下側しきい値より低い
とき（信号が検出されないときを含む）には＋８Ｖを、
上側しきい値より高いときには＋１０Ｖを、下側しきい
値より高く上側しきい値より低いときには＋９Ｖを、Ｆ
ＥＴ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加する。また例え
ば、信号源から与えられる情報から見て使用中のキャリ
アの個数が下側しきい値より少ないとき等には＋８Ｖ
を、上側しきい値より多いときには＋１０Ｖを、下側し
きい値より多く上側しきい値より少ないときには＋９Ｖ
を、ＦＥＴ Ｔｒのドレイン・ソース間に印加する。
【００２０】更に、本実施形態においては、電源回路３
６から出力可能な電源電圧値を、図６（ａ）及び（ｂ）
に例示されている特性上、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄ
ｓに対してドレイン電流Ｉｄが飽和している領域、即ち
ピンチオフ電圧より高電圧側の領域に属する値とする。
例えば、ＦＥＴ Ｔｒとして図６（ａ）に示す特性を有
するＧａＡｓＦＥＴを用い、電源１２Ａにより供給され
るゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを−１．０Ｖに固定する
ものとする。この場合、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ
が約８Ｖ以上の領域では、ドレイン電流Ｉｄが約２Ａで
飽和するため、電源回路３６を、８Ｖ以上の適当な電圧
例えば＋８Ｖ、＋９Ｖ及び＋１０Ｖを、選択的に出力で
きるように設計する。ドレイン電流Ｉｄが飽和している
領域では、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓの制御により
消費電力をドレイン・ソース間電圧に比例して線形的に
制御できる。本実施形態においては、この点に鑑み、電
源回路３６から出力可能な電源電圧をドレイン電流Ｉｄ
が飽和している領域内におき、図３に示す段階的な消費
電力制御を実行している。電源電圧＝＋８Ｖのときには
消費電力は＋８Ｖ×２Ａ＝１６Ｗ、＋９Ｖのときには１
８Ｗ、＋１０Ｖのときには２０Ｗになる。
６から出力可能な電源電圧値を、図６（ａ）及び（ｂ）
に例示されている特性上、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄ
ｓに対してドレイン電流Ｉｄが飽和している領域、即ち
ピンチオフ電圧より高電圧側の領域に属する値とする。
例えば、ＦＥＴ Ｔｒとして図６（ａ）に示す特性を有
するＧａＡｓＦＥＴを用い、電源１２Ａにより供給され
るゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを−１．０Ｖに固定する
ものとする。この場合、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ
が約８Ｖ以上の領域では、ドレイン電流Ｉｄが約２Ａで
飽和するため、電源回路３６を、８Ｖ以上の適当な電圧
例えば＋８Ｖ、＋９Ｖ及び＋１０Ｖを、選択的に出力で
きるように設計する。ドレイン電流Ｉｄが飽和している
領域では、ドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓの制御により
消費電力をドレイン・ソース間電圧に比例して線形的に
制御できる。本実施形態においては、この点に鑑み、電
源回路３６から出力可能な電源電圧をドレイン電流Ｉｄ
が飽和している領域内におき、図３に示す段階的な消費
電力制御を実行している。電源電圧＝＋８Ｖのときには
消費電力は＋８Ｖ×２Ａ＝１６Ｗ、＋９Ｖのときには１
８Ｗ、＋１０Ｖのときには２０Ｗになる。
【００２１】このように、本実施形態においては、前述
した第１の解決策と異なり、ゲート・ソース間電圧Ｖｇ
ｓを変化させていないため、量産時において、ＦＥＴ間
の特性ばらつきを補うための微調整を行う必要が無く、
より低コストでの量産が可能である。また、電源電圧制
御により振幅周波数特性や通過位相特性が変化するもの
の、この変化は、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを変化さ
せることにともなう振幅周波数特性や通過位相特性の変
化に比べ格段に小さく、ベクトル調整器３０等における
振幅や位相の調整に困難性をもたらすものではない。更
に、第２の解決策と異なりドレイン電流Ｉｄを定電流化
する必要がないため、ＡＢ級やＢ級でも動作させられ、
大電力での高周波低歪増幅により適した装置が得られ
る。
した第１の解決策と異なり、ゲート・ソース間電圧Ｖｇ
ｓを変化させていないため、量産時において、ＦＥＴ間
の特性ばらつきを補うための微調整を行う必要が無く、
より低コストでの量産が可能である。また、電源電圧制
御により振幅周波数特性や通過位相特性が変化するもの
の、この変化は、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを変化さ
せることにともなう振幅周波数特性や通過位相特性の変
化に比べ格段に小さく、ベクトル調整器３０等における
振幅や位相の調整に困難性をもたらすものではない。更
に、第２の解決策と異なりドレイン電流Ｉｄを定電流化
する必要がないため、ＡＢ級やＢ級でも動作させられ、
大電力での高周波低歪増幅により適した装置が得られ
る。
【００２２】なお、以上の説明では、フィードフォワー
ド方式による歪補償を例示したが、他の方式による歪補
償を行う増幅装置にも本発明を適用できる。また、歪補
償を実現するための回路の細部の構成に、限定を要する
ものでもない。例えば、本発明の効果が得られる限りに
おいて、図１に示した回路に各種の変形を施してもかま
わない。更に、図２に示した回路では３段階の電源電圧
制御であるが、２段階の電源電圧制御、４段階以上の電
源電圧制御、連続的な電源電圧制御等でもよい。使用す
るＦＥＴとしてＧａＡｓＦＥＴを示し具体的な電圧値を
示したが、ピンチオフ或いは飽和現象を伴う特性を有す
る限り、他種のＦＥＴを用いてもよいし、電源電圧を他
の値に設定してもよい。そして、本発明に係る増幅装置
の用途は、移動体通信の基地局向け電力増幅器に限られ
るものではない。
ド方式による歪補償を例示したが、他の方式による歪補
償を行う増幅装置にも本発明を適用できる。また、歪補
償を実現するための回路の細部の構成に、限定を要する
ものでもない。例えば、本発明の効果が得られる限りに
おいて、図１に示した回路に各種の変形を施してもかま
わない。更に、図２に示した回路では３段階の電源電圧
制御であるが、２段階の電源電圧制御、４段階以上の電
源電圧制御、連続的な電源電圧制御等でもよい。使用す
るＦＥＴとしてＧａＡｓＦＥＴを示し具体的な電圧値を
示したが、ピンチオフ或いは飽和現象を伴う特性を有す
る限り、他種のＦＥＴを用いてもよいし、電源電圧を他
の値に設定してもよい。そして、本発明に係る増幅装置
の用途は、移動体通信の基地局向け電力増幅器に限られ
るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るフィードフォワー
ド歪補償増幅器の構成を示すブロック図である。
ド歪補償増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２】 この実施形態における電源回路の詳細構成を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図３】 この実施形態における電源電圧制御の態様を
示す特性図である。
示す特性図である。
【図４】 一従来技術に係るＦＥＴ増幅器の電源制御回
路の構成を示す回路図である。
路の構成を示す回路図である。
【図５】 他の従来技術に係るＦＥＴ増幅器の電源制御
回路の構成を示すブロック図である。
回路の構成を示すブロック図である。
【図６】 ＦＥＴの特性例を示す図であり、特に（ａ）
はＧａＡｓＦＥＴの電圧電流特性の例を、（ｂ）はＭＯ
ＳＦＥＴの電圧電流特性の例を、（ｃ）はＦＥＴ増幅器
のドレイン・ソース間電圧対出力電力特性の例を、それ
ぞれ示す図である。
はＧａＡｓＦＥＴの電圧電流特性の例を、（ｂ）はＭＯ
ＳＦＥＴの電圧電流特性の例を、（ｃ）はＦＥＴ増幅器
のドレイン・ソース間電圧対出力電力特性の例を、それ
ぞれ示す図である。
２０ 主増幅器、３６ 電源回路、３８ 制御回路、４
０ 電源部、４２ スイッチ部、Ｔｒ ＦＥＴ。
０ 電源部、４２ スイッチ部、Ｔｒ ＦＥＴ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 AA51 CA21 CA36 CA81 CA87 FA04 FA18 FA20 GN02 GN05 GN07 HA09 HA29 HA38 HN15 KA12 KA15 KA48 KA49 MA14 MA20 MA23 SA14 TA01 TA02 5J092 AA01 AA41 AA51 CA21 CA36 CA81 CA87 FA04 FA18 FA20 GR05 HA09 HA29 HA38 KA12 KA15 KA48 KA49 MA14 MA20 MA23 SA14 TA01 TA02
Claims (3)
- 【請求項１】 増幅素子としてソース接地ＦＥＴを有す
るＦＥＴ増幅器と、 上記ＦＥＴのドレイン・ソース間に電源電圧を印加する
電源回路と、 上記ＦＥＴのドレイン・ソース間電圧に対して当該ＦＥ
Ｔのドレイン電流が飽和している飽和領域が増幅に使用
されるよう、かつ、上記ＦＥＴにて増幅される信号のレ
ベルが高いときには高くまた低いときには低くなるよ
う、上記電源電圧を制御する制御回路と、 を備えることを特徴とする増幅装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の増幅装置において、 電源回路が、いずれも上記飽和領域に属する複数通りの
電源電圧を発生させる電源部と、これら複数通りの電源
電圧の中からいずれかを出力すべく制御信号により制御
されるスイッチ部とを有し、 制御回路が、上記ＦＥＴにて増幅される信号のレベルに
応じて上記制御信号を発生させることにより、上記電源
電圧を制御することを特徴とする増幅装置。 - 【請求項３】 ソース接地ＦＥＴのドレイン・ソース間
電圧に対して当該ＦＥＴのドレイン電流が飽和している
飽和領域を用いて、当該ＦＥＴによる信号の電力増幅を
行う際に、当該信号のレベルに応じて当該ＦＥＴのドレ
イン・ソース間電圧を変化させることにより、上記ＦＥ
Ｔにより消費される電力を上記信号のレベルの変動に追
従して変化させることを特徴とする消費電力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000087783A JP2001274632A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 増幅装置及び消費電力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000087783A JP2001274632A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 増幅装置及び消費電力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001274632A true JP2001274632A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18603742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000087783A Pending JP2001274632A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 増幅装置及び消費電力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001274632A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003324323A (ja) * | 2002-05-01 | 2003-11-14 | Nec Corp | 高出力増幅回路 |
| JP2006279275A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 携帯電話機、電圧切替制御方法、プログラム |
| US7248846B2 (en) | 2003-03-28 | 2007-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Feedforward amplifier and radio communication apparatus with the amplifier |
| JP2010233247A (ja) * | 2010-06-09 | 2010-10-14 | Kyocera Corp | 携帯電話機、電圧切替制御方法、プログラム |
| JP2012044598A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2015532579A (ja) * | 2012-10-16 | 2015-11-09 | ゼットティーイー コーポレーションＺｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 電源及び電源電圧調整方法 |
| US11047937B2 (en) | 2018-07-02 | 2021-06-29 | Canon Medical Systems Corporation | Radio frequency power supply and magnetic resonance imaging apparatus |
-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000087783A patent/JP2001274632A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003324323A (ja) * | 2002-05-01 | 2003-11-14 | Nec Corp | 高出力増幅回路 |
| US7248846B2 (en) | 2003-03-28 | 2007-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Feedforward amplifier and radio communication apparatus with the amplifier |
| JP2006279275A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 携帯電話機、電圧切替制御方法、プログラム |
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| JP2012044598A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2015532579A (ja) * | 2012-10-16 | 2015-11-09 | ゼットティーイー コーポレーションＺｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 電源及び電源電圧調整方法 |
| US11047937B2 (en) | 2018-07-02 | 2021-06-29 | Canon Medical Systems Corporation | Radio frequency power supply and magnetic resonance imaging apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040427 |