JP2011211655A

JP2011211655A - 高周波増幅器

Info

Publication number: JP2011211655A
Application number: JP2010079815A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takahashi; 博明高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20

Abstract

【課題】複数のドハティ増幅器に対して１つの歪補償器での歪補償が可能な高周波増幅器を提供する。
【解決手段】入力信号が供給される入力端子Ｐｉｎと、入力信号を分配する第1分配器２と、第２分配器５、キャリアアンプ６、ピークアンプ７、第２合成器１１、並びにドレイン電源８およびゲート電源１０を各々備え、複数設けられたドハティ増幅器４と、ドハティ増幅器４の各々の出力信号を合成する第１合成器１２と、入力端子Ｐｉｎと第１分配器３との間に設けられ、ドハティ増幅器４で発生する非線形歪の歪補償を入力信号に対して与える歪補償器２と、ピークアンプ７とドレイン電源８との間に設けられ、ドレイン電流を検出する電流検出器９と、電流検出器９においてピークアンプ７のうちの１つにドレイン電流が流れたことを検出した際、全ての前記ゲート電源１０を制御して全てのピークアンプ７を動作させるゲート電源制御器１３とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドハティ増幅器を用いた高周波増幅器に関する。

ドハティ増幅器は、入力信号を分配する分配器と、例えばＡ級またはＡＢ級にバイアスされ入力信号が小さい状態から動作するキャリア増幅器と、ドレイン電源とゲート電源と接続し、例えばこの２つの電源によりＢ級またはＣ級にバイアスされ、入力信号が十分大きい場合に動作するピーク増幅器と、を含んで構成されており、増幅された信号は合成器で合成された後、出力信号を出力する。

しかし、２つのアンプを介して増幅する際や、キャリアアンプのみの動作から２つのアンプでの動作へと切り替わる際などに、ＡＭ／ＡＭ（振幅−振幅）特性やＡＭ／ＰＭ（振幅−位相）特性の非線形性、メモリ効果などに起因する非線形歪が発生してしまう。そこで、非線形歪を軽減する歪補償器を用いたドハティ増幅器である高周波増幅器が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている高周波増幅器１０１は、図４に示すように、入力信号が供給されると、まず歪補償器１０２、第１分配器１０３を介して遅延調整部１０４とバイアス制御部１０６に入力信号が供給される。

そして、バイアス制御部１０６に供給された電力は、バイアス制御部１０６内に設けられ、入力信号が小さい場合にＣ級にバイアスし、入力信号が大きい場合にＡＢ級にバイアスするように、入力信号とゲート電源（図示せず）とを対応付けて記憶しているバイアス制御テーブルにより、供給された入力信号に応じてドハティ増幅器１０５のピークアンプのゲート電源を制御する。

また、遅延調整部１０４に供給された入力信号はドハティ増幅器１０５に供給され、増幅して出力信号を出力する。そして、出力信号は第２分配器１０７を介して歪検出部１０８へ供給され、出力信号の非線形歪を検出し、制御部１０９へ情報伝達する。その後、非線形歪の電力の情報に基づいてバイアス制御テーブルを適応的に更新し、同時に歪補償器１０２も適応的に更新する。

特開２００８−１３１１８６号

しかし、特許文献１に記載の高周波増幅器１０１では、出力信号を更に大きくする場合、複数のドハティ増幅器１０５を並列動作させ、複数のドハティ増幅器１０５に対して１つの歪補償器１０２を用いると、ピークアンプの動作するタイミングが個々のドハティ増幅器１０５によって異なるため、歪補償器１０２による歪補償量は、１つのドハティ増幅器に対して１つの歪補償器１０２を用いた際の歪補償量と比較すると低下してしまう。

そこで本発明では、複数のドハティ増幅器に対して１つの歪補償器で歪補償を可能とする高周波増幅器を提供する。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の高周波増幅器は、入力信号が供給される入力端子と、前記入力信号を分配する第１分配器と、前記第１分配器で分配された前記入力信号を分配する第２分配器、前記第２分配器で分配された前記入力信号を増幅するキャリアアンプおよびピークアンプ、前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプの出力信号を合成する第２合成器、並びに前記ピークアンプのバイアスを調整するドレイン電源およびゲート電源を各々備え、且つ互いに並列接続された複数のドハティ増幅器と、前記複数のドハティ増幅器の各々の出力信号を合成する第１合成器と、前記入力端子と前記第１分配器との間に設けられ、前記ドハティ増幅器で発生する非線形歪の歪補償を前記入力信号に対して与える歪補償器と、前記ドハティ増幅器の各々の前記ピークアンプと前記ドレイン電源との間に設けられ、前記ドレイン電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器において前記ピークアンプのうちの１つに前記ドレイン電流が流れたことを検出した際、全ての前記ゲート電源を制御して全ての前記ピークアンプを動作させるゲート電源制御器とを具備することを特徴としている。

本発明では、複数のドハティ増幅器に対して１つの歪補償器で歪補償を可能とする高周波増幅器を提供する。

本発明の第１実施形態に係る高周波増幅器の概略図。本発明の第２実施形態に係る高周波増幅器の概略図。ドハティ増幅器の変形例の概略図。従来の高周波増幅器の概略図。

以下、本発明の実施形態に係る高周波増幅器を、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る高周波増幅器１について、図１を参照して説明する。図１に示すように、高周波増幅器１は、入力信号Ｐｉｎに非線形歪の逆特性を与える歪補償器２と、歪補償された入力信号をｎ分配する第１分配器３と、並列に配置され、ｎ分配された入力信号を各々、増幅する複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎと、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの出力を合成する第１合成器１２とを備えている。

複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの各々は、第１分配器３で分配された入力信号を２つの信号に分配する第２分配器５_１、５_２、…５_ｎと、第２分配器５_１、５_２、…５_ｎで分配された入力信号をそれぞれ増幅するキャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎおよびピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎと、キャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎおよびピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの出力信号を合成する第２合成器１１_１、１１_２、…１１_ｎと、ピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎに対して電力を供給するドレイン電源８_１、８_２、…８_ｎおよびゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎとを有する。

また、高周波増幅器１は、ドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの各々のピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎとドレイン電源８_１、８_２、…８_ｎとの間に設けられ、ピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎに流れるドレイン電流を検出する電流検出器９_１、９_２、…９_ｎと、電流検出器９_１、９_２、…９_ｎからの情報を基にドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの各々のゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎを制御するゲート電源制御器１３とで構成される。

次に、この高周波増幅器の動作を説明する。まず、入力端子Ｐｉｎに、振幅変動（包絡線変動）を伴う高周波信号が入力される。ここでの高周波信号は、所定の帯域を有する広帯域変調信号であり、例えば携帯電話のＷ−ＣＤＭＡ信号や地上デジタル放送用信号等を用いることができる。

そして、入力信号は歪補償器２に入力され、歪補償器２ではドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎによって発生する非線形歪に対する逆特性を入力信号に与えて歪補償を行う。ここで使用する歪補償器２は、第１合成器１２から出力される出力信号の非線形歪の情報を基に、適応的に更新しながら入力端子Ｐｉｎから入力された入力信号の歪補償を行っている。なお、出力信号の非線形歪の情報が無くとも歪補償を行うことが可能な歪補償器２を用いることも可能である。

歪補償器２で歪補償された入力信号は第１分配器３に入力され、第１分配器３で入力信号を複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎにｎ分配する。

第１分配器３でｎ分配された入力信号は、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの第２分配器５_１、５_２、…５_ｎに入力される。第２分配器５_１、５_２、…５_ｎでは、２つの入力信号に分配され、一方の入力信号がキャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎに入力され、キャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎで増幅され、他方の入力信号がピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎに入力され、ピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎで増幅される。

キャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎは、例えばＡ級またはＡＢ級にバイアスされており、ピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎは、電力を供給するドレイン電源８_１、８_２、…８_ｎとゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎにより、例えばＢ級またはＣ級にバイアスされている。

電流検出器９_１、９_２、…９_ｎは、ドレイン電源８_１、８_２、…８_ｎからピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎに流れるドレイン電流を検出し、その情報をゲート電源制御器１３へと伝達する。

そして、ゲート電源制御器１３は、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎに備えられた電流検出器９_１、９_２、…９_ｎの情報から、複数のピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎのうち１つが動作を開始した時点、すなわちドレイン電源８_１、８_２、…８_ｎからピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎへのいずれか１つに電流が流れ始めたことを検出すると、全てのドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎのピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎが動作するようにゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎの制御を行い、ピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの動作タイミングを揃える。

複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの各々のキャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎおよびピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎが動作し、キャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎとピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎで増幅された出力信号は、第２合成器１１により合成されてドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎから出力される。

次に、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎから出力された出力信号は第１合成器１２により、１つに合成され、出力端子Ｐｏへと出力される。

また、第１合成器１２の出力信号は、歪補償器２にフィードバックされ、第１合成器１２からの出力信号の非線形歪の情報を基に、適応的に更新しながら入力端子Ｐｉｎから入力された入力信号の歪補償を行う。

以上、第１実施形態によれば、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの各々のドレイン電源８_１、８_２、…８_ｎとピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎとの間に電流検出器９_１、９_２、…９_ｎをそれぞれ設けてピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの動作電流をゲート電源制御器１３へ伝達し、ゲート電源制御器１３でピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎのうちの１つが動作開始状態となったと判断されると、全てのピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎを動作させるためにとゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎの制御を行い、ピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの動作タイミングを揃えている。そのため、複数のピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの動作タイミングが揃えられるため、第１合成器１２の合成後の出力信号に含まれる複数のピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎから発生する非線形歪の発生タイミングを揃えることができるため、複数のドハティ増幅器に対して１つの歪補償器での歪補償が可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る高周波増幅器２０について、図２を参照して説明する。本実施形態は、歪補償器２と第１分配器３の間に入力信号検出器１４を設け、ゲート電源制御器１３は入力信号検出器１４からの情報を基に、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの全てのゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎの制御を行っている点で第１実施形態と異なり、その他の構成部分については、同様の構成を有している。従って、以下の説明においては、第１実施形態と同様の構成部分については、詳細説明を省略して異なる構成部分についてのみ説明する。

入力信号検出器１４は、歪補償器２により歪補償が行われた入力信号の大きさ（レベル）を検出し、ゲート電源制御器１３へ伝達する。ゲート電源制御器１３では、基準信号レベルと入力信号レベルとを比較しており、入力信号がある一定以上の大きさ（基準信号レベル以上）になった時に全てのゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎを制御して、全てのピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎを動作させる。これにより、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎのピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの動作開始のタイミングを揃える。

以上、第２実施形態によれば、電流検出器９_１、９_２、…９_ｎからの情報の伝達だけでなく、歪補償器２と第１分配器３の間に入力信号検出器１４を設けて、入力信号の大きさを検出し、入力信号が一定以上の大きさになった時にゲート電源制御器１３により全てのゲート電源１０_１、１０_２、…１０_ｎを制御して、全てのピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎを動作させる。これにより、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎのピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの動作開始タイミングが揃うため、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎにより増幅された出力信号を全て同時に出力することが可能になるため、第１合成器１２で複数の出力信号を合成する際に非線形歪の発生を更に低減させることができるため、複数のドハティ増幅器に対して１つの歪補償器での歪補償が可能となる。

上記実施形態では、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの各々が、１つのキャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎと１つのピークアンプ７_１、７_２、…７_ｎの例で説明したが、図３に示すように、複数のドハティ増幅器４_１、４_２、…４_ｎの各々が、１つのキャリアアンプ６_１、６_２、…６_ｎと複数のピークアンプ７_ｎ−１、７_ｎ−２、…７_ｎ−ｍとで構成されても良い。この場合には、複数のピークアンプ７_ｎ−１、７_ｎ−２、…７_ｎ−ｍは、第３分配器１３_ｎと第３合成器１４_ｎとの間に並列に設けられる。

また、ここでは、ドレイン電源８、電流検出器９、ゲート電源１０については、図示を省略したが、ピークアンプ７_ｎ−１、７_ｎ−２、…７_ｎ−ｍの各々には、図１と同様に、ドレイン電源８_ｎ−１、８_ｎ−２、…８_ｎ−ｍ、電流検出器９_ｎ−１、９_ｎ−２、…９_ｎ−ｍ、ゲート電源１０_ｎ−１、１０_ｎ−２、…１０_ｎ−ｍが設けられている。

１、２０、１０１…高周波増幅器
２、１０２…歪補償器
３、１０３…第１分配器
４_１、４_２、４_ｎ、１０５…ドハティ増幅器
５_１、５_２、５_ｎ、１０７…第２分配器
６_１、６_２、６_ｎ…キャリアアンプ
７_１、７_２、７_ｎ、７_ｎ−１、７_ｎ−２、７_ｎ−ｍ…ピークアンプ
８_１、８_２、８_ｎ…ドレイン電源
９_１、９_２、９_ｎ…電流検出器
１０_１、１０_２、１０_ｎ…ゲート電源
１１_１、１１_２、１１_ｎ…第２合成器
１２…第１合成器
１３…ゲート電源制御器
１４…入力信号検出器
１３_ｎ…第３分配器
１４_ｎ…第３合成器
１０４…遅延調整部
１０６…バイアス制御部
１０８…歪検出部
１０９…制御部
Ｐｉｎ…入力端子
Ｐｏ…出力端子

Claims

入力信号が供給される入力端子と、
前記入力信号を分配する第1分配器と、
前記第1分配器で分配された前記入力信号を分配する第２分配器、前記第２分配器で分配された前記入力信号を増幅するキャリアアンプおよびピークアンプ、前記キャリアアンプおよび前記ピークアンプの出力信号を合成する第２合成器、並びに前記ピークアンプのバイアスを調整するドレイン電源およびゲート電源を各々備え、且つ互いに並列接続された複数のドハティ増幅器と、
前記ドハティ増幅器の各々の出力信号を合成する第１合成器と、
前記入力端子と前記第１分配器との間に設けられ、前記ドハティ増幅器で発生する非線形歪の歪補償を前記入力信号に対して与える歪補償器と、
前記ドハティ増幅器の各々の前記ピークアンプと前記ドレイン電源との間に設けられ、前記ドレイン電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器において前記ピークアンプのうちの１つに前記ドレイン電流が流れたことを検出した際、全ての前記ゲート電源を制御して全ての前記ピークアンプを動作させるゲート電源制御器と、
を具備することを特徴とする高周波増幅器。
更に、前記歪補償器と前記第１分配器との間に設けられ、前記入力端子に入力される前記入力信号の大きさを検出する入力信号検出器を備え、
前記ゲート電源制御器は、前記入力信号検出器で検出された前記入力信号が一定以上の大きさの時に、前記複数のドハティ増幅器の各々の前記ゲート電源を制御して全ての前記ピークアンプを動作させること、
を特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
前記第１合成器で合成された出力信号を前記歪補償器にフィードバックすることを特徴とする請求項１または２記載の高周波増幅器。