JP2009536483A - 高周波電力増幅器 - Google Patents
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Abstract
Description
<利得圧縮>:例えば、増幅器の伝達特性の非線形性によって引き起こされる‘差分’または‘勾配’利得における減少と定義することができる。利得圧縮は、増幅器が最大の増幅におけるその飽和特性に近づくに連れて、線形の増幅からの逸脱の程度として理解することができる。
<バックオフ>:高い電力条件から離れ、より低い電力条件に向かうその動作特定に沿って増幅器の動作点が移動するに連れて、入力電力および出力電力が減少する量。
<効率性>:送信のための高周波出力電力の、電源によって供給されるDC入力電力に対する比率。
<線形性>:ここで説明されるように線形性の様々な基準が存在するが、共通の基準は搬送波対相互変調比(Carrier to Intermodulation Ratio)(C/I比 − 対象チャネルにおける電力の、マルチキャリアシステムの隣接チャネルにおける電力“漏洩”に対する比)
"Recent developments in solid state power amplifier technology and their applicability to third generation mobile space segment systems",Fourth International Conference on Satellite Systems for Mobile Communications and Navigation,1988年10月,p.264-268 D. Seymour,"L Band Power Amplifier Solutions for the INMARSAT Space Segment",IEE Seminar on Microwave and RF Power Amplifiers,2000年12月7日,p.6/1-6/6
第1の態様において、本発明は、
少なくとも電力出力段を含む単一の増幅経路を有する高周波増幅手段と、
前記高周波増幅手段の少なくとも前記電力出力段に給電するためのDC電圧の可変値を与えるための電力供給手段と、
制御入力として前記高周波増幅手段の入力電力の信号を受信し、前記制御入力に応答して、前記DC電圧の値を決定するために前記電力供給手段に電圧制御信号を与えるための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記高周波増幅手段の増幅の線形性、増幅の効率性、および、温度散逸のうち少なくとも1つを調整するために、前記入力電力の値を変動させるために前記高周波増幅手段の利得圧縮を制御するように前記電力出力段への前記DC電圧の値を変動させるように構成される、アンテナ素子に給電するための増幅システムを提供する。
少なくとも電力出力段を含む単一の増幅経路を有する高周波増幅手段と、
前記高周波増幅手段の少なくとも前記電力出力段に給電するためのDC電圧の可変値を与えるための電力供給手段と、
制御入力として前記高周波増幅手段から入力電力の信号を受信し、前記制御入力に応答して、前記DC電圧の値を決定するために前記電力供給手段に電圧制御信号を与えるための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記入力電力の値を変動させるための前記電圧制御信号の出力値を定義し、それによって前記DC電圧の値を変動させて前記高周波増幅手段の予め定められたパラメータを制御する制御ワードの集合を保持する記憶手段を含む、アンテナ素子に給電するための増幅システムを提供する。
・利得
・利得対周波数応答
・伝送位相
のうちいずれか、または、全てのパラメータとともに、
・線形性、および
・電力が付加された効率性
は、(ほぼ)一定レベルに、かつ、予め定められた閾値より上に、同時に自動的に維持され、増幅器は、出力電力レベルの広い範囲にわたって駆動され、温度の変化に従う。
まず、図10を参照すると、1つの典型的な形態における本発明の増幅システムは半導体電力増幅器(SSPA)として実現され、電力供給部は電子電力調整器(EPC)10を備え、高周波増幅部12は、前置増幅器14、ドライバ増幅器16(ドライバ段)、および、電力増幅器18(出力段)を含む増幅経路を有する。制御部はデジタル制御機構(DCS)20を備え、デジタル制御機構20は、前置増幅器14およびEPC10に制御出力を与える。特に、DCS20は、ライン22においてアナログ制御信号をEPC10に、ライン24においてデジタル信号を前置増幅器14内の位相制御26に(代わりに、アナログ位相制御を使用することが可能である)、ライン28においてアナログ制御信号を利得勾配制御30に、ライン32においてアナログ制御信号を前置増幅器14内の利得制御34に与える。EPC10は可変DC供給電圧36(ドレイン電圧またはドレイン−ソース電圧)を出力段18およびドライバ段16に与える。
・全体の利得
・伝送位相
・振幅対周波数応答
を達成するために使用される。
12 高周波増幅部
14 前置増幅器
16 ドライバ増幅器
18 電力増幅器
20 制御部
40 制御ASIC
42 EEPROM
Claims (17)
- 少なくとも電力出力段を含む単一の増幅経路を有する高周波増幅手段と、
前記高周波増幅手段の少なくとも前記電力出力段に給電するためのDC電圧の可変値を与えるための電力供給手段と、
制御入力として前記高周波増幅手段の入力電力の信号を受信し、前記制御入力に応答して、前記DC電圧の値を決定するために前記電力供給手段に電圧制御信号を与えるための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記高周波増幅手段の増幅の線形性、増幅の効率性、および、温度散逸のうち少なくとも1つを調整するために、前記入力電力の値を変動させるために前記高周波増幅手段の利得圧縮を制御するように前記電力出力段への前記DC電圧の値を変動させるように構成される、アンテナ素子に給電するための増幅システム。 - 前記増幅の線形性は、所望の範囲にわたって、一定に、または、予め定められた限界の範囲内に維持される請求項1に記載の増幅システム。
- 前記制御手段は、さらなる制御入力として前記高周波増幅手段の温度信号を有し、
前記制御手段は、前記温度信号および前記入力電力の信号の両方に依存して前記電力供給手段に前記電圧制御信号を与えるように構成される請求項1または2に記載の増幅システム。 - 前記高周波増幅手段は、増幅の利得、増幅の利得勾配、および、伝送位相のうち少なくとも1つを変動させる手段を有する前置増幅手段を含み、
前記制御手段は、増幅の利得、増幅の利得勾配、および、伝送位相のうち少なくとも1つの制御のために少なくとも1つの制御出力信号を与える請求項1から3のいずれか1項に記載の増幅システム。 - 前記高周波増幅手段はドライバ段を含み、
前記電力供給手段は、前記ドライバ段にDC電圧の可変値を与えるように構成される請求項1から4のいずれか1項に記載の増幅システム。 - 前記制御手段は、前記DC電圧の値を決定するために前記電力供給手段に遠隔命令信号を与えるように構成される請求項1から5のいずれか1項に記載の増幅システム。
- 前記制御手段は、前記入力電力の値を変動させるための前記電圧制御信号の値を定義する制御ワードの集合を保持する記憶手段を含む請求項1から6のいずれか1項に記載の増幅システム。
- 前記制御ワードの集合は、前記入力電力の信号および前記温度信号の両方の値を変動させるための電圧制御信号の値を定義し、
前記制御手段は、入力電力の信号および温度信号の前記制御入力を受信し、それに応答して、前記制御ワードのうち1つにアクセスするために前記記憶手段にアドレス指定し、前記1つの制御ワードによって決定される値を用いて前記電圧制御信号を与えるための回路手段を含む請求項3に従属する請求項7に記載の増幅システム。 - 前記制御ワードの集合は、前記入力電力の信号および/または前記温度信号の値を変動させるために前記1つの制御出力信号の値を定義する請求項4に従属する請求項7または8に記載の増幅システム。
- 少なくとも電力出力段を含む単一の増幅経路を有する高周波増幅手段と、
前記高周波増幅手段の少なくとも前記電力出力段に給電するためのDC電圧の可変値を与えるための電力供給手段と、
制御入力として前記高周波増幅手段から入力電力の信号を受信し、前記制御入力に応答して、前記DC電圧の値を決定するために前記電力供給手段に電圧制御信号を与えるための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記入力電力の値を変動させるための前記電圧制御信号の出力値を定義し、それによって前記DC電圧の値を変動させて前記高周波増幅手段の予め定められたパラメータを制御する制御ワードの集合を保持する記憶手段を含む、アンテナ素子に給電するための増幅システム。 - 前記制御手段は、さらなる制御入力として前記高周波増幅手段の温度信号を有し、
前記制御ワードの集合は、前記入力電力の信号および前記温度信号の両方の値を変動させるための前記電圧制御信号の値を定義し、
前記制御手段は、入力電力の信号および温度信号の前記制御入力を受信し、それに応答して、前記制御ワードのうち1つにアクセスするために前記記憶手段にアドレス指定し、前記1つの制御ワードによって決定される値を用いて前記電圧制御信号を与えるための回路手段を含む請求項10に記載の増幅システム。 - 前記高周波増幅手段は、増幅の利得、増幅の利得勾配、および、伝送位相のうち少なくとも1つを変動させる手段を有する前置増幅手段を含み、
前記制御手段は、増幅の利得、増幅の利得勾配、および、伝送位相のうち少なくとも1つの制御のために少なくとも1つの制御出力信号を与え、
前記制御ワードの集合は、前記入力電力の信号および/または前記温度信号の値を変動させるために前記1つの制御出力信号の値を定義する請求項10または11に記載の増幅システム。 - 前記電力出力段は少なくとも1つの電力トランジスタを含む請求項1から12のいずれか1項に記載の増幅システム。
- 前記1つの電力トランジスタはFETである請求項13に記載の増幅システム。
- 半導体電力増幅器を備え、1つまたは複数の回路基板上に搭載された前記高周波増幅手段および前記制御手段を含み、
前記電力供給手段は電子電力調整器を備える請求項1から14のいずれか1項に記載の増幅システム。 - 前記アンテナは複数素子のアンテナの単一素子である請求項1から15のいずれか1項に記載の増幅システム。
- 少なくとも電力出力段を含む単一の増幅経路を有する高周波増幅手段と、
前記高周波増幅手段の少なくとも前記電力出力段に給電するためのDC電圧を与えるための電力供給手段と、
を備える、アンテナ素子に給電するための増幅システムにおいて、
前記高周波増幅手段への入力電力を監視するステップと、
前記入力電力に応答して前記DC電圧の値を変動させ、それによって、前記高周波増幅手段の増幅の線形性、増幅の効率性、および、温度散逸のうち少なくとも1つを調整するために、前記入力電力の値を変動させるために前記高周波増幅手段の利得圧縮を制御するステップと、
を有する前記高周波増幅手段を制御する方法。
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