JP2010273212A - 増幅装置及び無線基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】経年劣化等に起因して回路特性が変化した場合であっても理想状態で動作させることが可能な増幅装置を得る。
【解決手段】ドハティ型増幅器１Ａは、入力信号Ｓ１を入力信号Ｓ２と入力信号Ｓ３とに分配する分配器８と、入力信号Ｓ２を増幅するメインアンプ４と、入力信号Ｓ１の信号レベルが所定値以上である場合に入力信号Ｓ３を増幅するピークアンプ５と、メインアンプ４から出力された出力信号Ｓ４と、ピークアンプ５から出力された出力信号Ｓ６とを合成して出力する出力部９と、出力信号Ｓ４に含まれる３次高調波成分と、出力信号Ｓ６に含まれる３次高調波成分との合成値を検出する検出部１１と、合成値が所定の閾値以下となるように、メインアンプ４及びピークアンプ５の少なくとも一方を制御する制御部１２Ａとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、増幅装置（特にドハティ型増幅装置）及びそれを備えた無線基地局に関する。

下記特許文献１には、ＲＦ入力信号から同相信号及び直交位相信号を生成する直交スプリッタと、同相信号を増幅するキャリア増幅器と、直交位相信号を増幅するピーク増幅器と、キャリア増幅器の出力及びピーク増幅器の出力を結合するコンバイナと、ＲＦ入力信号の電力レベルを検出する検出器と、検出器の検出信号に基づいてキャリア増幅器のゲートバイアス電圧を制御するキャリア増幅器バイアス制御回路と、検出器の検出信号に基づいてピーク増幅器のゲートバイアス電圧を制御するピーク増幅器バイアス制御回路とを備えるドハティ型増幅装置が開示されている。

キャリア増幅器バイアス制御回路及びピーク増幅器バイアス制御回路はそれぞれ、正入力及び負入力を有する演算増幅器と、負入力に接続された直列抵抗と、演算増幅器の出力と負入力とを接続する直列抵抗を有する負帰還回路とを用いて構成されている。正入力及び負入力の一方には検出器の検出信号が入力され、他方には所定の基準電圧が入力される。

特許第４２１０３３２号公報

上記特許文献１に開示されたドハティ型増幅装置によると、キャリア増幅器、ピーク増幅器、キャリア増幅器バイアス制御回路、及びピーク増幅器バイアス制御回路等の回路特性が、経年劣化等に起因して変化した場合には、ゲートバイアス電圧の制御によって企図している所望の利得調整を実現することができないという問題がある。

また、バイアス制御回路をアナログ回路によって構成するのではなく、ルックアップテーブル等を用いてソフトウェア処理によって実行する場合であっても、経年劣化等に起因する回路特性の変化を想定してルックアップテーブルを作成することは困難であるため、上記と同様の問題が生じる。

本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、経年劣化等に起因して回路特性が変化した場合であっても理想状態で動作させることが可能な増幅装置、及びそれを備えた無線基地局を得ることを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係る増幅装置は、入力信号を第１の入力信号と第２の入力信号とに分配する分配手段と、前記第１の入力信号を増幅する第１の増幅手段と、前記入力信号の信号レベルが所定値以上である場合に、前記第２の入力信号を増幅する第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段から出力された第１の出力信号と、前記第２の増幅手段から出力された第２の出力信号とを合成して出力する出力手段と、前記第１の出力信号に含まれる所定次数の第１の高調波成分と、前記第２の出力信号に含まれる前記所定次数の第２の高調波成分との合成値を検出する検出手段と、前記合成値が所定の閾値以下となるように、
前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。

第１の態様に係る増幅装置によれば、検出手段は、第１の出力信号に含まれる所定次数の第１の高調波成分と、第２の出力信号に含まれる所定次数の第２の高調波成分との合成値を検出する。そして、制御手段は、合成値が所定の閾値以下となるように、第１の増幅手段及び第２の増幅手段の少なくとも一方を制御する。従って、互いに打ち消し合う位相関係にある所定次数（例えば３次）の高調波成分を第１及び第２の高調波成分として選択し、それらの合成値が所定の閾値以下となるように第１及び／又は第２の増幅手段を制御することにより、経年劣化等に起因して回路特性が変化した場合であっても、増幅装置を理想状態で動作させることが可能となる。

本発明の第２の態様に係る増幅装置は、第１の態様に係る増幅装置において特に、前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段への入力信号の信号レベルを制御することを特徴とするものである。

第２の態様に係る増幅装置によれば、第１及び第２の高調波成分の合成値が閾値以下となるように第１及び／又は第２の入力信号の信号レベルを制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置を理想状態で動作させることが可能となる。

本発明の第３の態様に係る増幅装置は、第１又は第２の態様に係る増幅装置において特に、前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段への入力信号の位相を制御することを特徴とするものである。

第３の態様に係る増幅装置によれば、第１及び第２の高調波成分の合成値が閾値以下となるように第１及び／又は第２の入力信号の位相を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置を理想状態で動作させることが可能となる。

本発明の第４の態様に係る増幅装置は、第１〜第３のいずれか一つの態様に係る増幅装置において特に、前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段のゲートバイアス電圧を制御することを特徴とするものである。

第４の態様に係る増幅装置によれば、第１及び第２の高調波成分の合成値が閾値以下となるように第１及び／又は第２の増幅手段のゲートバイアス電圧を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置を理想状態で動作させることが可能となる。

本発明の第５の態様に係る増幅装置は、第１〜第４のいずれか一つの態様に係る増幅装置において特に、前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段の駆動電圧を制御することを特徴とするものである。

第５の態様に係る増幅装置によれば、第１及び第２の高調波成分の合成値が閾値以下となるように第１及び／又は第２の増幅手段の駆動電圧を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置を理想状態で動作させることが可能となる。

本発明の第６の態様に係る増幅装置は、第１〜第５のいずれか一つの態様に係る増幅装置において特に、前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制
御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段の温度を制御することを特徴とするものである。

第６の態様に係る増幅装置によれば、第１及び第２の高調波成分の合成値が閾値以下となるように第１及び／又は第２の増幅手段の温度を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置を理想状態で動作させることが可能となる。

本発明の第７の態様に係る増幅装置は、第１〜第６のいずれか一つの態様に係る増幅装置において特に、前記閾値以下となる前記合成値が得られない場合、前記制御手段は、前記合成値が、前記検出手段によって検出された複数の前記合成値の中で最小となるように、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段の少なくとも一方を制御することを特徴とするものである。

第７の態様に係る増幅装置によれば、閾値以下となる合成値が得られない場合であっても、理想状態に最も近い状態で増幅装置を動作させることが可能となる。

本発明の第８の態様に係る無線基地局は、送信信号を生成する信号生成部と、第１〜第７のいずれか一つの態様に係る増幅装置と、前記増幅装置によって増幅された前記送信信号を送信するアンテナとを備えることを特徴とするものである。

第８の態様に係る無線基地局によれば、経年劣化等に起因して回路特性が変化した場合であっても増幅装置を理想状態で動作させることができるため、増幅装置によって適切に増幅された送信信号をアンテナから送信することが可能となる。

本発明によれば、経年劣化等に起因して回路特性が変化した場合であっても、増幅装置を理想状態で動作させることが可能となる。

無線基地局の構成を概略的に示す図である。 ドハティ型増幅器の構成を示す図である。 検出部及び制御部の構成を示す図である。 可変減衰器の制御電圧を決定するためにＣＰＵが実行する処理の流れを示すフローチャートである。 制御電圧の決定に際して、探索点が順次更新される様子を模式的に示す図である。 ドハティ型増幅器の構成を示す図である。 ドハティ型増幅器の構成を示す図である。 ドハティ型増幅器の構成を示す図である。 ドハティ型増幅器の構成を示す図である。 ピークアンプのデバイス構造を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

図１は、無線基地局４０の構成を概略的に示す図である。図１の接続関係で示すように、無線基地局４０は、送信信号生成部４１、増幅装置４２、及びアンテナ４３を備えて構成されている。送信信号生成部４１は、ベースバンドの送信信号を変調するための変調器等を有して構成されており、変調後の高周波の送信信号Ｓ２０を出力する。増幅装置４２
は、送信信号生成部４１から入力された送信信号Ｓ２０を増幅することにより、送信信号Ｓ２１として出力する。増幅装置４２から出力された送信信号Ｓ２１は、アンテナ４３から無線送信される。

図２は、図１に示した増幅装置４２の第１の構成例として、本実施の形態に係るドハティ型増幅器１Ａの構成を示す図である。図２の接続関係で示すように、ドハティ型増幅器１Ａは、入力端子２、出力端子３、メインアンプ４、ピークアンプ５、１／４波長線路６，７、分配器８、出力部９、カプラ１０、検出部１１、制御部１２Ａ、及び可変減衰器１３Ａを備えて構成されている。

入力端子２及び出力端子３は、図１に示した送信信号生成部４１及びアンテナ４３にそれぞれ接続されている。分配器８は、入力端子２から入力された送信信号Ｓ１（図１に示した送信信号Ｓ２０に相当する）を、入力信号Ｓ２，Ｓ３に分配する。

入力信号Ｓ２は、メインアンプ４に入力される。メインアンプ４は、Ａ級又はＡＢ級の動作を行うようにゲートバイアス電圧が設定されており、入力信号Ｓ１の信号レベル（瞬時入力電力）に関わらず電力増幅動作を行う。メインアンプ４は、入力信号Ｓ２を増幅することにより、出力信号Ｓ４として出力する。

入力信号Ｓ３は、１／４波長線路７及び可変減衰器１３Ａを経由することにより、入力信号Ｓ５としてピークアンプ５に入力される。ピークアンプ５は、Ｃ級の動作を行うようにゲートバイアス電圧が設定されており、入力信号Ｓ１の信号レベルが所定値以上である場合に電力増幅動作を行う。ピークアンプ５は、入力信号Ｓ５を増幅することにより、出力信号Ｓ６として出力する。

出力部９には、出力信号Ｓ４がメインアンプ４から１／４波長線路６を経由して入力されるとともに、ピークアンプ５が動作を行っている場合には、出力信号Ｓ６がピークアンプ５から入力される。出力部９は、出力信号Ｓ４，Ｓ６を合成することにより、出力信号Ｓ７（図１に示した送信信号Ｓ２１に相当する）として出力端子３から出力する。

なお、カプラ１０、検出部１１、制御部１２Ａ、及び可変減衰器１３Ａの動作については後述する。

図３は、図２に示した検出部１１及び制御部１２Ａの構成を示す図である。図３の接続関係で示すように、検出部１１は、ハイパスフィルタ２０、コンデンサ２１、ダイオード２２、及び抵抗２３を有して構成されている。また、制御部１２Ａは、ＡＤコンバータ２４、ＣＰＵ２５、及びＤＡコンバータ２６を有して構成されている。

検出部１１には、カプラ１０によって取り出された出力信号Ｓ７の一部が、出力信号Ｓ８として入力される。検出部１１は、出力信号Ｓ８に含まれる３次高調波成分の値（つまり、メインアンプ４から出力された出力信号Ｓ４に含まれる３次高調波成分と、ピークアンプ５から出力された出力信号Ｓ６に含まれる３次高調波成分との合成値）を検出する。ハイパスフィルタ２０のカットオフ周波数、コンデンサ２１の容量値、及び抵抗２３の抵抗値は、検出部１１によって３次高調波成分を検出できるように、各値がそれぞれ設定されている。そして、検出部１１によって検出された３次高調波成分の値は、信号Ｓ９（抵抗２３の両端電圧値）として検出部１１から出力される。

ここで、出力信号Ｓ４に含まれる３次高調波成分と、出力信号Ｓ６に含まれる３次高調波成分とは、理想状態では互いに打ち消し合う位相関係（つまり１８０度の位相差）を有している。そのため、メインアンプ４とピークアンプ５とで通過位相量や利得等の動作特
性が一致している理想状態に近いほど、これら二つの３次高調波成分の合成値は小さくなる。従って、出力信号Ｓ８に含まれる３次高調波成分の値を検出部１１によって検出することにより、メインアンプ４とピークアンプ５とのバランス状態を判断することができる。

なお、本実施の形態では３次高調波成分を利用する例について説明するが、互いに打ち消し合う位相関係にある高調波成分であれば、３次高調波成分以外にも例えば７次高調波成分を利用することも可能である。但し、７次高調波成分（又はそれよりも高次数の高調波成分）は信号レベルが小さくなるため、７次高調波成分よりも信号レベルの高い３次高調波成分を利用するほうが有利である。

また、本実施の形態では、出力部９によって合成された後の出力信号Ｓ８に含まれる３次高調波成分の値を検出する例について説明するが、出力部９によって合成される前の各３次高調波成分の値（つまり、１／４波長線路６の出力における３次高調波成分の値、及び、ピークアンプ５の出力における３次高調波成分の値）を別々に検出し、それらを加算することによって合成値を求めてもよい。

検出部１１から出力された信号Ｓ９は、制御部１２Ａに入力される。制御部１２Ａは、検出部１１によって検出された３次高調波成分の値が所定の閾値以下（又は最小）となるように、可変減衰器１３Ａの制御電圧を制御する。つまり、可変減衰器１３Ａへの入力信号Ｓ３の減衰量を可変減衰器１３Ａへの制御信号Ｓ１０Ａによって調整することにより、ピークアンプ５への入力信号Ｓ５の信号レベルを制御する。図３を参照して、ＡＤコンバータ２４は、アナログ信号である信号Ｓ９をディジタル信号に変換して、ＣＰＵ２５に入力する。また、ＤＡＣ２６は、ＣＰＵ２５から出力されたディジタル信号である制御信号を、アナログ信号である制御信号Ｓ１０Ａに変換して出力する。

なお、本実施の形態では、制御部１２Ａによってピークアンプ５を制御する例について説明するが、可変減衰器１３Ａを分配器８とメインアンプ４との間に接続することにより、メインアンプ４を制御してもよい。また、ピークアンプ５及びメインアンプ４の双方を制御してもよい。後述の図６〜９についても同様である。

図４は、可変減衰器１３Ａの制御電圧を決定するためにＣＰＵ２５が実行する処理の流れを示すフローチャートである。また、図５は、制御電圧の決定に際して、探索点が順次更新される様子を模式的に示す図である。

まずステップＰ０１において、制御電圧の探索範囲を設定する。つまり、可変減衰器１３Ａの制御電圧の探索範囲における、制御電圧の上限値ＸＨ及び下限値ＸＬを設定する。

次にステップＰ０２において、探索点の初期値を設定する。以下の例では、上限値ＸＨを最初の探索点として設定する。これにより、可変減衰器１３Ａの制御電圧が、上限値ＸＨに設定される。

次にステップＰ０３において、ステップＰ０２の設定条件における合成値を測定する。つまり、可変減衰器１３Ａの制御電圧を上限値ＸＨに設定した状態で、出力信号Ｓ８に含まれる３次高調波成分の値を検出部１１によって検出し、その検出結果である信号Ｓ９をＣＰＵ２５が検出部１１から取得する。

次にステップＰ０４において、合成値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。この閾値は、事前の実験又はシミュレーション等によって適切な値が予め設定されて、ＣＰＵ２５が参照可能なメモリ（図示しない）に記憶されている。合成値が閾値以下である場合
（つまりステップＰ０４における判定の結果が「ＹＥＳ」である場合）は、次にステップＰ１１において、制御電圧を決定する。具体的には、その合成値を取得した際の制御電圧を、可変減衰器１３Ａの制御電圧として決定する。

一方、合成値が閾値を超える場合（つまりステップＰ０４における判定の結果が「ＮＯ」である場合）は、次にステップＰ０５において、探索点を更新する。具体的には、図５の（Ａ）を参照して、可変減衰器１３Ａの制御電圧を、上限値ＸＨよりも所定の更新幅の電圧Ｗ１だけ小さい制御電圧Ｘ１１に更新する。これにより、可変減衰器１３Ａの制御電圧が、更新後の制御電圧Ｘ１１に設定される。

次にステップＰ０６において、ステップＰ０５の設定条件における合成値を測定する。つまり、可変減衰器１３Ａの制御電圧を制御電圧Ｘ１１に設定した状態で、出力信号Ｓ８に含まれる３次高調波成分の値を検出部１１によって検出し、その検出結果である信号Ｓ９をＣＰＵ２５が検出部１１から取得する。

次にステップＰ０７において、今回取得した合成値が上記閾値以下であるか否かを判定する。合成値が閾値以下である場合（つまりステップＰ０７における判定の結果が「ＹＥＳ」である場合）は、次にステップＰ１１において、制御電圧を決定する。具体的には、その合成値を取得した際の制御電圧を、可変減衰器１３Ａの制御電圧として決定する。

一方、合成値が閾値を超える場合（つまりステップＰ０７における判定の結果が「ＮＯ」である場合）は、次にステップＰ０８において、今回取得した合成値が、前回取得した合成値よりも小さいか否かを判定する。この時点では、制御電圧Ｘ１１に対応する合成値Ｙ１１は、上限値ＸＨに対応する合成値ＹＨよりも小さい。従って、ステップＰ０８における判定の結果は「ＹＥＳ」となる。この場合、ステップＰ０５に戻って上記と同様の処理が繰り返される。図５の（Ａ）に示した例では、制御電圧Ｘ１２に対応する合成値Ｙ１２は、制御電圧Ｘ１１に対応する合成値Ｙ１１よりも小さく、また、制御電圧Ｘ１３に対応する合成値Ｙ１３は、制御電圧Ｘ１２に対応する合成値Ｙ１２よりも小さい。従って、可変減衰器１３Ａの制御電圧は、閾値以下の合成値が得られない場合には、電圧Ｗ１の更新幅で制御電圧Ｘ１１→Ｘ１２→Ｘ１３→Ｘ１４の順に更新される。

また、図５の（Ａ）に示した例では、制御電圧Ｘ１４に対応する合成値Ｙ１４は、制御電圧Ｘ１３に対応する合成値Ｙ１３よりも大きい。従って、制御電圧Ｘ１４まで更新されることにより、ステップＰ０８における判定の結果は「ＮＯ」となる。

この場合、次にステップＰ０９において、更新幅が規定回数変更されたか否かを判定する。この時点では、更新幅は一度も変更されていない。従って、ステップＰ０９における判定の結果は「ＮＯ」となる。この場合、次にステップＰ１０において更新幅が変更される。図５の（Ｂ）には、図５の（Ａ）における合成値の最小値近傍領域を拡大して示している。ステップＰ１０において、制御電圧の更新幅は、電圧Ｗ１よりも小さい電圧Ｗ２に更新される。その後、ステップＰ０５に戻って上記と同様の処理が繰り返される。その際には、探索の始点は制御電圧Ｘ１３に設定され、また、前回の探索とは逆方向（つまり電圧値が大きくなる方向）に向かって制御電圧が順に更新される。

図５の（Ｂ）に示した例では、制御電圧Ｘ２１に対応する合成値Ｙ２１は、制御電圧Ｘ１３に対応する合成値Ｙ１３よりも小さく、また、制御電圧Ｘ２２に対応する合成値Ｙ２２は、制御電圧Ｘ２１に対応する合成値Ｙ２１よりも小さく、また、制御電圧Ｘ２３に対応する合成値Ｙ２３は、制御電圧Ｘ２２に対応する合成値Ｙ２２よりも小さい。従って、可変減衰器１３Ａの制御電圧は、閾値以下の合成値が得られない場合には、電圧Ｗ２の更新幅で制御電圧Ｘ２１→Ｘ２２→Ｘ２３→Ｘ２４の順に更新される。

また、図５の（Ｂ）に示した例では、制御電圧Ｘ２４に対応する合成値Ｙ２４は、制御電圧Ｘ２３に対応する合成値Ｙ２３よりも大きい。従って、制御電圧Ｘ２４まで更新されることにより、ステップＰ０８における判定の結果は「ＮＯ」となる。

更新幅の変更回数が規定回数に達すると、ステップＰ０９における判定の結果は「ＹＥＳ」となる。この場合、次にステップＰ１１において、制御電圧を決定する。具体的には、これまでの探索によって取得された複数の合成値のうち、合成値が最小となった制御電圧を、可変減衰器１３Ａの制御電圧として決定する。図５に示した例では、制御電圧Ｘ２３に対応する合成値Ｙ２３が最小である。従って、可変減衰器１３Ａの制御電圧は、制御電圧Ｘ２３に設定されることとなる。

ＣＰＵ２５は、可変減衰器１３Ａの制御電圧を決定するための上述の処理を、内蔵のタイマを用いて定期的に実行する。あるいは、ある特定のイベントが発生する度に不定期的に実行する。あるいは、オペレータからの実行命令を受けて定期的又は不定期的に実行する。

図６は、図１に示した増幅装置４２の第２の構成例として、本実施の形態に係るドハティ型増幅器１Ｂの構成を示す図である。図６の接続関係で示すように、ドハティ型増幅器１Ｂは、入力端子２、出力端子３、メインアンプ４、ピークアンプ５、１／４波長線路６，７、分配器８、出力部９、カプラ１０、検出部１１、制御部１２Ｂ、及び可変移相器１３Ｂを備えて構成されている。

制御部１２Ｂは、検出部１１によって検出された３次高調波成分の値が閾値以下（又は最小）となるように、可変移相器１３Ｂの通過位相量を制御する。つまり、可変移相器１３Ｂへの入力信号Ｓ３の位相を可変移相器１３Ｂへの制御信号Ｓ１０Ｂによって調整することにより、ピークアンプ５への入力信号Ｓ５の位相を制御する。可変移相器１３Ｂの通過位相量は、図４に示したフローチャートと同様に、探索点の更新と更新幅の変更とを繰り返すことによって決定することができる。

図７は、図１に示した増幅装置４２の第３の構成例として、本実施の形態に係るドハティ型増幅器１Ｃの構成を示す図である。図７の接続関係で示すように、ドハティ型増幅器１Ｃは、入力端子２、出力端子３、メインアンプ４、ピークアンプ５、１／４波長線路６，７、分配器８、出力部９、カプラ１０、検出部１１、制御部１２Ｃ、及び可変電圧電源装置１３Ｃを備えて構成されている。

制御部１２Ｃは、検出部１１によって検出された３次高調波成分の値が閾値以下（又は最小）となるように、可変電圧電源装置１３Ｃの制御電圧を制御する。つまり、ピークアンプ５のゲートバイアス電圧を可変電圧電源装置１３Ｃへの制御信号Ｓ１０Ｃによって調整することにより、ピークアンプ５の利得を制御する。可変電圧電源装置１３Ｃの制御電圧は、図４に示したフローチャートと同様に、探索点の更新と更新幅の変更とを繰り返すことによって決定することができる。

図８は、図１に示した増幅装置４２の第４の構成例として、本実施の形態に係るドハティ型増幅器１Ｄの構成を示す図である。図８の接続関係で示すように、ドハティ型増幅器１Ｄは、入力端子２、出力端子３、メインアンプ４、ピークアンプ５、１／４波長線路６，７、分配器８、出力部９、カプラ１０、検出部１１、制御部１２Ｄ、及び可変電圧電源装置１３Ｄを備えて構成されている。

制御部１２Ｄは、検出部１１によって検出された３次高調波成分の値が閾値以下（又は
最小）となるように、可変電圧電源装置１３Ｄの制御電圧を制御する。つまり、ピークアンプ５のドレイン電圧（駆動電圧）を可変電圧電源装置１３Ｄへの制御信号Ｓ１０Ｄによって調整することにより、ピークアンプ５の利得及び出力信号Ｓ６の位相を制御する。ドレイン電圧が高いほど、ピークアンプ５の利得は上がり、出力信号Ｓ６の位相は進む。可変電圧電源装置１３Ｄの制御電圧は、図４に示したフローチャートと同様に、探索点の更新と更新幅の変更とを繰り返すことによって決定することができる。

図９は、図１に示した増幅装置４２の第５の構成例として、本実施の形態に係るドハティ型増幅器１Ｅの構成を示す図である。図９の接続関係で示すように、ドハティ型増幅器１Ｅは、入力端子２、出力端子３、メインアンプ４、ピークアンプ５、１／４波長線路６，７、分配器８、出力部９、カプラ１０、検出部１１、制御部１２Ｅ、及びペルチェ素子等の温度制御部１３Ｅを備えて構成されている。

図１０は、ピークアンプ５のデバイス構造を模式的に示す断面図である。放熱板３０の上面にペルチェ素子３１が固定されており、ピークアンプ素子３２はペルチェ素子３１上に固定されている。電圧制御によってペルチェ素子３１の内部に所定方向の電位を発生させることにより、ピークアンプ素子３２のデバイス温度を上昇させることができる。また、ペルチェ素子３１の内部に逆方向の電位を発生させることによって、ピークアンプ素子３２のデバイス温度を下降させることができる。

制御部１２Ｅは、検出部１１によって検出された３次高調波成分の値が閾値以下（又は最小）となるように、ピークアンプ素子３２のデバイス温度を制御する。つまり、ピークアンプ素子３２のデバイス温度を温度制御部１３Ｅへの制御信号Ｓ１０Ｅによって調整することにより、ピークアンプ５の利得を制御する。デバイス温度が低いほど、ピークアンプ５の利得は上がる。温度制御部１３Ｅの制御電圧は、図４に示したフローチャートと同様に、探索点の更新と更新幅の変更とを繰り返すことによって決定することができる。

なお、上述した第１の構成例における入力信号の信号レベルの制御（図２）、第２の構成例における入力信号の位相の制御（図６）、第３の構成例におけるゲートバイアス電圧の制御（図７）、第４の構成例における駆動電圧の制御（図８）、及び第５の構成例における温度の制御（図９）は、任意に組み合わせて適用することも可能である。例えば入力信号の位相の制御とゲートバイアス電圧の制御とを組み合わせる場合には、まず、位相を適当な値に固定した状態でゲートバイアス電圧を順次更新することにより、ゲートバイアス電圧に関する最適値を決定する。次に、ゲートバイアス電圧をその最適値に固定した状態で入力信号の位相を順次更新することにより、位相に関する最適値を決定する。これにより、ゲートバイアス電圧の最適値と入力信号の位相の最適値とを順に決定することができる。他の組合せについても同様である。

このように本実施の形態に係る増幅装置４２（ドハティ型増幅器１Ａ〜１Ｅ）によれば、検出部１１は、出力信号Ｓ４に含まれる３次高調波成分と、出力信号Ｓ６に含まれる３次高調波成分との合成値を検出する。そして、制御部１２Ａ〜１２Ｅは、検出部１１による検出の結果に基づいて、その合成値が所定の閾値以下となるようにピークアンプ５を制御する。従って、経年劣化等に起因してメインアンプ４やピークアンプ５の回路特性が変化した場合であっても、増幅装置４２を理想状態で動作させることが可能となる。

また、閾値以下の合成値が得られない場合には、制御部１２Ａ〜１２Ｅは、検出部１１によって順次検出された複数の合成値の中で合成値が最小となるように、ピークアンプ５を制御する。従って、閾値以下となる合成値が得られない場合であっても、理想状態に最も近い状態で増幅装置４２を動作させることが可能となる。

また、第１の構成例に係るドハティ型増幅器１Ａ（図２）によれば、３次高調波成分の合成値が閾値以下（又は最小）となるように入力信号Ｓ５の信号レベルを制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置４２を理想状態で動作させることが可能となる。

また、第２の構成例に係るドハティ型増幅器１Ｂ（図６）によれば、３次高調波成分の合成値が閾値以下（又は最小）となるように入力信号Ｓ５の位相を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置４２を理想状態で動作させることが可能となる。

また、第３の構成例に係るドハティ型増幅器１Ｃ（図７）によれば、３次高調波成分の合成値が閾値以下（又は最小）となるようにピークアンプ５のゲートバイアス電圧を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置４２を理想状態で動作させることが可能となる。

また、第４の構成例に係るドハティ型増幅器１Ｄ（図８）によれば、３次高調波成分の合成値が閾値以下（又は最小）となるようにピークアンプ５のドレイン電圧を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置４２を理想状態で動作させることが可能となる。

また、第５の構成例に係るドハティ型増幅器１Ｅ（図９）によれば、３次高調波成分の合成値が閾値以下（又は最小）となるようにピークアンプ５のデバイス温度を制御するという簡易かつ確実な手法によって、増幅装置４２を理想状態で動作させることが可能となる。

また、本実施の形態に係る無線基地局４０によれば、経年劣化等に起因して回路特性が変化した場合であっても増幅装置４２を理想状態で動作させることができるため、増幅装置４２によって適切に増幅された送信信号Ｓ２１をアンテナ４３から送信することが可能となる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１Ａ〜ＩＥ ドハティ型増幅器
４ メインアンプ
５ ピークアンプ
８ 分配器
９ 出力部
１１ 検出部
１２Ａ〜１２Ｅ 制御部
１３Ａ 可変減衰器
１３Ｃ，１３Ｄ 可変電圧電源装置
１３Ｂ 可変移相器
１３Ｅ 温度制御部
４０ 無線基地局
４１ 送信信号生成部
４２ 増幅装置
４３ アンテナ

Claims (8)

1. 入力信号を第１の入力信号と第２の入力信号とに分配する分配手段と、
   前記第１の入力信号を増幅する第１の増幅手段と、
   前記入力信号の信号レベルが所定値以上である場合に、前記第２の入力信号を増幅する第２の増幅手段と、
   前記第１の増幅手段から出力された第１の出力信号と、前記第２の増幅手段から出力された第２の出力信号とを合成して出力する出力手段と、
   前記第１の出力信号に含まれる所定次数の第１の高調波成分と、前記第２の出力信号に含まれる前記所定次数の第２の高調波成分との合成値を検出する検出手段と、
   前記合成値が所定の閾値以下となるように、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段の少なくとも一方を制御する制御手段と
   を備える、増幅装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段への入力信号の信号レベルを制御する、請求項１に記載の増幅装置。
3. 前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段への入力信号の位相を制御する、請求項１又は２に記載の増幅装置。
4. 前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段のゲートバイアス電圧を制御する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の増幅装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段の駆動電圧を制御する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の増幅装置。
6. 前記制御手段は、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のうち制御対象である増幅手段に関して、前記合成値が前記閾値以下となるように当該増幅手段の温度を制御する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の増幅装置。
7. 前記閾値以下となる前記合成値が得られない場合、前記制御手段は、前記合成値が、前記検出手段によって検出された複数の前記合成値の中で最小となるように、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段の少なくとも一方を制御する、請求項１〜６のいずれか一つに記載の増幅装置。
8. 送信信号を生成する信号生成部と、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の増幅装置と、
   前記増幅装置によって増幅された前記送信信号を送信するアンテナと
   を備える、無線基地局。
   
   

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