JP2009200678A - 高効率フィードフォワード増幅器及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】歪検出回路(10)と歪除去回路(20)からなるフィードフォワード増幅器において、歪検出回路の主増幅器としてハーモニックリアクション増幅器(130)を使用し、フィードフォワード増幅器出力から制御部(43)で帯域外漏洩電力比(ACLR)と電力効率を求め、ACLRが基準値以下の条件で効率が最大となるようハーモニックリアクション増幅器の2つのマイクロ波トランジスタ(33A,33B)のゲートバイアス電圧を制御する。
【選択図】図2
Description
主増幅器経路と線形伝達経路を有する歪検出回路と、
入力信号を上記主増幅器経路と上記線形伝達経路に分配する分配器と、
上記主増幅器経路に主増幅器として挿入されたハーモニックリアクション増幅器と、
主増幅器出力伝達経路と歪注入経路を有する歪除去回路と、
上記歪注入経路に挿入された補助増幅器と、
入力信号を上記主増幅器経路と上記線形伝達経路に分配する分配器と、
上記主増幅器経路の出力と上記線形伝達経路の出力を合成し、上記主増幅器出力伝達経路と上記歪注入経路に分配する合成分配器と、
上記主増幅器出力伝達経路の出力と上記歪注入経路の出力を電力合成して出力する電力合成器と、
上記電力合成器の出力信号の一部を抽出する第1方向性結合器と、
上記第1方向性結合器により抽出された信号に基づいて上記ハーモニックリアクション増幅器の動作点を制御する制御部、
とを含むように構成される。
上記主増幅器経路の信号を2つに分配する第2分配器と、
分配された2つの信号がそれぞれゲートに与えられ、電力増幅を行なう第1及び第2マイクロ波トランジスタと、
上記第1及び第2マイクロ波トランジスタの出力間を2次高調波終端する2次高調波終端回路と、上記2次高調波終端された2つの信号を電力合成し、上記ハーモニックリアクション増幅器の出力とする第2電力合成器と、
上記第1及び第2マイクロ波トランジスタのゲートバイアス電圧を上記制御部の制御に従ってそれぞれ設定する2つのゲートバイアス設定回路、
とを含むように構成してもよい。
(a) 上記主増幅器経路の信号に対する減衰量と移相量を調整して上記歪検出回路のループ平衡を取る工程と、
(b) 上記歪注入経路の信号に対する減衰量と移相量を調整して上記歪除去回路のループ平衡を取る工程と、
(c) 上記高効率フィードフォワード増幅器の出力信号中の主波成分と帯域外漏洩成分を検出し、それらから計算した帯域外漏洩電力比が所定の基準値以下の条件で上記高効率フィードフォワード増幅器の電力効率を最大にするよう上記ハーモニックリアクション増幅器の上記第1及び第2マイクロ波トランジスタのゲートバイアス電圧を交互に制御する工程、
とを含む。
(d) 上記高効率フィードフォワード増幅器の出力信号中の主波成分と帯域外漏洩成分を検出し、それらから計算した帯域外漏洩電力比が所定の基準値以下の条件で上記高効率フィードフォワード増幅器の電力効率を最大にするよう上記第1及び第2マイクロ波トランジスタのドレインバイアス電圧を交互に制御する工程、
を含むようにしてもよい。
(e) さらに主波成分を周波数上で均一かつ最小にするように上記主増幅器経路の信号に対する減衰量と移相量を調整する工程と、
(f) 上記帯域外漏洩電力を最小にするように上記主増幅器経路の信号に対する移相量を調整する工程と、
(g) 上記帯域外漏洩電力を最小にするように上記歪注入経路の信号に対する減衰量と移相量を調整する工程と、
(h) 上記工程(f)と(g)を交互に複数回繰り返す工程、
とを含むようにしてもよい。
図2にこの発明による高効率フィードフォワード増幅器の第1実施例を示す。図1に示した従来のフィードフォワード増幅器における構成要素と対応するものには同じ参照番号を付けて示している。この発明によるフィードフォワード増幅器の最も重要な特徴は、主増幅器としてハーモニックリアクション増幅器(Harmonic Reaction Amplifier: HRA)130を使用することと、フィードフォワード増幅器の電力効率が最大となるようにそのHRA130の動作点を制御するように構成されていることである。その制御のために、フィードフォワード増幅器出力の一部を抽出する方向性結合器41と、その抽出信号中の送信主波成分と帯域外漏洩成分を検出する検出部42と、フィードフォワード増幅器の出力電力と供給電力を測定する電力測定部44と、検出部42の出力と電力測定部44による測定結果に基づいてフィードフォワード増幅器全体の電力効率を最大にするようHRA130の動作点を制御する制御部43が設けられている。
図9はフィードフォワード増幅器の第2の実施例を示し、図2の実施例において歪検出回路10と歪除去回路20のベクトル調整器12,22に対する調整を行なうための構成として、歪注入経路PDIのベクトル調整器22の入力側に方向性結合器45を挿入し、方向性結合器41と45の抽出信号をスイッチ46により選択して検出部42に与えるように構成している。
図11は図9の実施例において歪検出回路10と歪除去回路20のベクトル調整器12,22の調整制御を、パイロット信号を用いて行なうように構成したフィードフォワード増幅器の実施例を示す。この実施例は図9の構成に対し、更に、分配器11の入力側に方向性結合器8を挿入し、第1パイロット信号発生器9により発生された第1パイロット信号SP1を方向性結合器8を介して分配器11に注入する。また、HRA130の入力側に方向性結合器17が挿入され、第2パイロット信号発生器18により発生された第2パイロット信号SP2を方向性結合器17を介して主増幅器経路PMAに注入する。これらパイロット信号SP1, SP2は歪検出回路10と歪除去回路20のループ調整を行うために用いられる。
図12に図9で説明したフィードフォワード増幅器の構成での測定結果を示す。測定条件は、入力信号として周波数2.14GHz のW-CDMA一波を使用した。初期状態として、HRA130の2つのトランジスタ33A,33Bのドレイン電流が一致するようにゲートバイアス電圧VGB1, VGB2を設定し、その状態からゲートバイアス電圧を変化させることにより2つのドレイン電流の差を変化させ、電流差に対する5MHzオフセット及び10MHzオフセットでの隣接帯域外漏洩電力比(ACLR)と、フィードフォワード増幅器の電力効率を測定した。制御手順は、歪検出回路10と歪除去回路20の調整を行い、図8で説明したゲートバイアス電圧制御を行った。
Claims (8)
- 主増幅器経路と線形伝達経路を有する歪検出回路と、
入力信号を上記主増幅器経路と上記線形伝達経路に分配する分配器と、
上記主増幅器経路に主増幅器として挿入されたハーモニックリアクション増幅器と、
主増幅器出力伝達経路と歪注入経路を有する歪除去回路と、
上記歪注入経路に挿入された補助増幅器と、
入力信号を上記主増幅器経路と上記線形伝達経路に分配する分配器と、
上記主増幅器経路の出力と上記線形伝達経路の出力を合成し、上記主増幅器出力伝達経路と上記歪注入経路に分配する合成分配器と、
上記主増幅器出力伝達経路の出力と上記歪注入経路の出力を電力合成して出力する電力合成器と、
上記電力合成器の出力信号の一部を抽出する第1方向性結合器と、
上記第1方向性結合器により抽出された信号に基づいて上記ハーモニックリアクション増幅器の動作点を制御する制御部、
とを含むことを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器。 - 請求項1記載の高効率フィードフォワード増幅器において、上記ハーモニックリアクション増幅器は、
上記主増幅器経路の信号を2つに分配する第2分配器と、
分配された2つの信号がそれぞれゲートに与えられ、電力増幅を行なう第1及び第2マイクロ波トランジスタと、
上記第1及び第2マイクロ波トランジスタの出力間を2次高調波終端する2次高調波終端回路と、上記2次高調波終端された2つの信号を電力合成し、上記ハーモニックリアクション増幅器の出力とする第2電力合成器と、
上記第1及び第2マイクロ波トランジスタのゲートバイアス電圧を上記制御部の制御に従ってそれぞれ設定する2つのゲートバイアス設定回路、
とを含むことを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器。 - 請求項2の高効率フィードフォワード増幅器において、更に上記第1方向性結合器で抽出された信号から主波成分と帯域外漏洩成分を検出する検出部と、上記フィードフォワード増幅器への供給電力を測定する電力測定部とを含み、上記制御部は検出された上記主波成分と帯域外漏洩成分から計算した帯域外漏洩電力比が所定の基準値以下の条件で、上記フィードフォワード増幅器の出力電力と上記測定した供給電力とから計算した電力効率が最大となるよう上記ハーモニックリアクション増幅器の上記第1及び第2ゲートバイアス設定回路を制御することを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器。
- 請求項3記載の高効率フィードフォワード増幅器において、更に上記ハーモニックリアクション増幅器は、上記第1及び第2マイクロ波トランジスタのドレインバイアス電圧を上記制御部の制御に従って設定する第1及び第2ドレインバイアス設定回路を含み、上記制御部は検出された上記主波成分と帯域外漏洩成分から計算した帯域外漏洩電力比が上記基準値以下の条件で、上記フィードフォワード増幅器の出力電力と上記測定した供給電力とから計算した電力効率が最大となるよう上記ハーモニックリアクション増幅器の上記第1及び第2ドレインバイアス設定回路を制御することを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器。
- 請求項1乃至4の何れか記載の高効率フィードフォワード増幅器において、上記歪検出回路は更に上記ハーモニックリアクション増幅器の入力側において上記主増幅器経路に挿入された第1ベクトル調整器を含み、上記歪除去回路は更に上記補助増幅器の入力側において上記歪注入経路に挿入された第2ベクトル調整器と上記第2ベクトル調整器の入力側において上記歪注入経路の信号の一部を抽出する第2方向性結合器を含み、上記制御部は上記第2方向性結合器により抽出された信号に基づいて上記第1ベクトル調整器による減衰量と移相量を調整し、上記第1方向性結合器による抽出信号に基づいて上記第2ベクトル調整器による減衰量と移相量を調整することを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器。
- 請求項2記載の高効率フィードフォワード増幅器の制御方法であり、
(a) 上記主増幅器経路の信号に対する減衰量と移相量を調整して上記歪検出回路のループ平衡を取る工程と、
(b) 上記歪注入経路の信号に対する減衰量と移相量を調整して上記歪除去回路のループ平衡を取る工程と、
(c) 上記高効率フィードフォワード増幅器の出力信号中の主波成分と帯域外漏洩成分を検出し、それらから計算した帯域外漏洩電力比が所定の基準値以下の条件で上記高効率フィードフォワード増幅器の電力効率を最大にするよう上記ハーモニックリアクション増幅器の上記第1及び第2マイクロ波トランジスタのゲートバイアス電圧を交互に制御する工程、
とを含むことを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器の制御方法。 - 請求項6記載の方法において、更に、
(d) 上記高効率フィードフォワード増幅器の出力信号中の主波成分と帯域外漏洩成分を検出し、それらから計算した帯域外漏洩電力比が所定の基準値以下の条件で上記高効率フィードフォワード増幅器の電力効率を最大にするよう上記第1及び第2マイクロ波トランジスタのドレインバイアス電圧を交互に制御する工程、
を含むことを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器の制御方法。 - 請求項6また7記載の方法において、更に、
(e) さらに主波成分を周波数上で均一かつ最小にするように上記主増幅器経路の信号に対する減衰量と移相量を調整する工程と、
(f) 上記帯域外漏洩電力を最小にするように上記主増幅器経路の信号に対する移相量を調整する工程と、
(g) 上記帯域外漏洩電力を最小にするように上記歪注入経路の信号に対する減衰量と移相量を調整する工程と、
(h) 上記工程(f)と(g)を交互に複数回繰り返す工程、
とを含むことを特徴とする高効率フィードフォワード増幅器の制御方法。
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