JP2011249892A - Bias control amplifier - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress various deteriorations which cannot be compensated by a negative feedback loop constituted of a conventional single loop and to improve linearity and back-off efficiency as a whole bias control amplifier in a bias control amplifier having a negative feedback loop.SOLUTION: A bias control amplifier includes a high output amplifier 4 for amplifying an input signal, envelope amplifiers 5, 6 and 7 for controlling power supply voltage supplied to the high output amplifier 4 in accordance with an envelope line component of the input signal, first negative feedback loops 8 and 9 which negatively feed back the output of the envelope amplifiers to input of the envelope amplifiers, and second negative feedback loops 10, 11 and 12 which are arranged on an external side of the first negative feedback loops and negatively feed back the output of the envelope amplifiers to the input of the first negative feedback loops.

Description

この発明はバイアス制御増幅器に関し、特に、衛星通信、地上マイクロ波通信、または、移動体通信等で用いられるバイアス制御増幅器に関する。   The present invention relates to a bias control amplifier, and more particularly to a bias control amplifier used in satellite communication, terrestrial microwave communication, mobile communication, or the like.

衛星通信、地上マイクロ波通信、移動体通信等の無線通信では、高周波信号を高い効率で線形に増幅することが望まれている。近年、このような無線通信では、入力変調波信号の包絡線成分が時間とともに大きく変化するデジタル変調波信号が使われている。この様な信号を用いた場合、線形性を確保するためには、増幅器を飽和からバックオフをとった動作点で使用する必要がある。このため、増幅器ではバックオフを大きくとった領域での効率（バックオフ効率）を高めることが重要となる。   In wireless communications such as satellite communications, terrestrial microwave communications, and mobile communications, it is desired to amplify high-frequency signals linearly with high efficiency. In recent years, in such wireless communication, a digital modulation wave signal in which an envelope component of an input modulation wave signal changes greatly with time is used. When such a signal is used, in order to ensure linearity, it is necessary to use the amplifier at an operating point from the saturation to the back-off. For this reason, it is important to increase the efficiency (back-off efficiency) in a region where the back-off is large in the amplifier.

増幅器のバックオフ効率を高める手法として入力信号の包絡線変動にほぼ比例させて電圧を制御する手法がある（例えば、特許文献１参照）。図３に、従来のバイアス制御増幅器の構成を示す。図３において、１はＲＦ入力端子、２はＲＦ出力端子、３は包絡線入力端子、４は高出力増幅器（ＨＰＡ）、５はパルス幅変調器（ＰＷＭ）、６はスイッチング増幅器（ＳＷ）、７は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、８は比較器、９は減衰器（ＡＴＴ）である。このように構成された従来のバイアス制御増幅器では、入力信号である変調波信号の包絡線成分に応じて高出力増幅器４へ供給される電源電圧を動的に制御するために、入力信号の包絡線変動と連動して高出力増幅器４の飽和電力が増減されることで、高出力増幅器４を常に高い効率で動作させることが可能となる。また、このようなバイアス制御増幅器では、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７で生じる雑音や波形歪みによって波形劣化が生じる。このため、図３の構成においては、波形劣化を補償するために、低域通過フィルタ７の出力を減衰器９を介して比較器８にフィードバックする負帰還ループが設けられている。この様に、従来のバイアス制御増幅器では負帰還ループを適用することで、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７で生じる各種劣化を抑圧しながら、電源電圧の動的な制御により従来の増幅器と比較して高いバックオフ効率を実現している。   As a technique for increasing the back-off efficiency of the amplifier, there is a technique for controlling the voltage almost in proportion to the envelope fluctuation of the input signal (see, for example, Patent Document 1). FIG. 3 shows a configuration of a conventional bias control amplifier. In FIG. 3, 1 is an RF input terminal, 2 is an RF output terminal, 3 is an envelope input terminal, 4 is a high output amplifier (HPA), 5 is a pulse width modulator (PWM), 6 is a switching amplifier (SW), 7 is a low-pass filter (LPF), 8 is a comparator, and 9 is an attenuator (ATT). In the conventional bias control amplifier configured as described above, in order to dynamically control the power supply voltage supplied to the high output amplifier 4 in accordance with the envelope component of the modulated wave signal that is the input signal, the envelope of the input signal Since the saturation power of the high output amplifier 4 is increased or decreased in conjunction with the line fluctuation, the high output amplifier 4 can always be operated with high efficiency. In such a bias control amplifier, waveform deterioration is caused by noise and waveform distortion generated in the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low-pass filter 7. Therefore, in the configuration of FIG. 3, a negative feedback loop that feeds back the output of the low-pass filter 7 to the comparator 8 via the attenuator 9 is provided in order to compensate for the waveform deterioration. In this way, in the conventional bias control amplifier, by applying a negative feedback loop, the power supply voltage can be dynamically reduced while suppressing various kinds of deterioration caused by the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low-pass filter 7. High backoff efficiency is realized by simple control compared with the conventional amplifier.

国際公開第ＷＯ２００７／０８０７４１号パンフレットInternational Publication No. WO2007 / 080741 Pamphlet

従来のバイアス制御増幅器では線形性をある程度維持しながらバックオフ効率の改善を図るために、上述のように、負帰還ループを適用することで、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７で発生する各種劣化を抑圧する手法がとられてきた。しかしながら、 負帰還ループ内の回路による波形劣化が激しい場合には、従来の様な負帰還ループを１つだけ用いる方法では、ループの安定性を考慮した場合、実現できるループ利得の大きさに制限が生じるため、各種歪みの抑圧量に限界があった。   In the conventional bias control amplifier, in order to improve the back-off efficiency while maintaining the linearity to some extent, by applying the negative feedback loop as described above, the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low Techniques have been taken to suppress various types of degradation that occur in the pass-pass filter 7. However, when the waveform degradation due to the circuit in the negative feedback loop is severe, the conventional method using only one negative feedback loop is limited to the loop gain that can be realized considering the loop stability. Therefore, there is a limit to the amount of suppression of various distortions.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、負帰還ループを有するバイアス制御増幅器において、従来の１重ループで構成される負帰還ループで補償しきれない各種劣化を抑圧し、バイアス制御増幅器全体として線形性とバックオフ効率の向上を図ることが可能なバイアス制御増幅器を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and in a bias control amplifier having a negative feedback loop, various kinds of deterioration that cannot be compensated for by a negative feedback loop constituted by a conventional single loop are suppressed. An object of the present invention is to obtain a bias control amplifier capable of improving linearity and backoff efficiency as a whole of the bias control amplifier.

この発明は、入力信号を増幅する高出力増幅器と、前記入力信号の包絡線成分に応じて前記高出力増幅器へ供給される電源電圧を制御するエンベロープ増幅器と、前記エンベロープ増幅器の出力を前記エンベロープ増幅器の入力に負帰還する第一の負帰還ループと、前記第一の負帰還ループの外側に設けられ、前記エンベロープ増幅器の出力を前記第一の負帰還ループの入力に負帰還する第二の負帰還ループとを備えたバイアス制御増幅器である。   The present invention relates to a high output amplifier for amplifying an input signal, an envelope amplifier for controlling a power supply voltage supplied to the high output amplifier in accordance with an envelope component of the input signal, and an output of the envelope amplifier to the envelope amplifier A first negative feedback loop that negatively feeds back to the input of the first negative feedback loop, and a second negative feedback loop that is provided outside the first negative feedback loop and feeds back the output of the envelope amplifier to the input of the first negative feedback loop. A bias control amplifier with a feedback loop.

この発明は、入力信号を増幅する高出力増幅器と、前記入力信号の包絡線成分に応じて前記高出力増幅器へ供給される電源電圧を制御するエンベロープ増幅器と、前記エンベロープ増幅器の出力を前記エンベロープ増幅器の入力に負帰還する第一の負帰還ループと、前記第一の負帰還ループの外側に設けられ、前記エンベロープ増幅器の出力を前記第一の負帰還ループの入力に負帰還する第二の負帰還ループとを備えたバイアス制御増幅器であるので、負帰還ループを有するバイアス制御増幅器において、従来の１重ループで構成される負帰還ループで補償しきれない各種劣化を抑圧し、バイアス制御増幅器全体として線形性とバックオフ効率の向上を図ることができる。   The present invention relates to a high output amplifier for amplifying an input signal, an envelope amplifier for controlling a power supply voltage supplied to the high output amplifier in accordance with an envelope component of the input signal, and an output of the envelope amplifier to the envelope amplifier A first negative feedback loop that negatively feeds back to the input of the first negative feedback loop, and a second negative feedback loop that is provided outside the first negative feedback loop and feeds back the output of the envelope amplifier to the input of the first negative feedback loop. Since the bias control amplifier has a feedback loop, the bias control amplifier having the negative feedback loop suppresses various deteriorations that cannot be compensated for by the conventional negative feedback loop composed of a single loop, and the entire bias control amplifier. As a result, the linearity and the back-off efficiency can be improved.

この発明の実施の形態１に係るバイアス制御増幅器の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the bias control amplifier which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２に係るバイアス制御増幅器の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the bias control amplifier which concerns on Embodiment 2 of this invention. 従来のバイアス制御増幅器の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional bias control amplifier.

実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るバイアス制御増幅器の構成図を示す。図１において、上述の図３に示した従来技術の構成と同一または相当するものには同一符号を付して説明する。図１において、１０は比較器、１１は減衰器（ＡＴＴ）、１２はドライバ増幅器（ＤＲＶ）である。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a configuration diagram of a bias control amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the same or equivalent components as those of the prior art shown in FIG. In FIG. 1, 10 is a comparator, 11 is an attenuator (ATT), and 12 is a driver amplifier (DRV).

まずはじめに、図１の各構成について説明する。ＲＦ入力端子１は、入力信号を入力する端子である。ＲＦ出力端子２は、ＲＦ入力端子１から入力されて高出力増幅器４により増幅された信号を出力する端子である。また、包絡線入力端子３は、ＲＦ入力端子１に入力される入力信号の包絡線成分を入力するための端子である。高出力増幅器４は、ＲＦ入力端子１から入力される入力信号を増幅する増幅器である。   First, each configuration in FIG. 1 will be described. The RF input terminal 1 is a terminal for inputting an input signal. The RF output terminal 2 is a terminal that outputs a signal input from the RF input terminal 1 and amplified by the high-power amplifier 4. The envelope input terminal 3 is a terminal for inputting an envelope component of an input signal input to the RF input terminal 1. The high output amplifier 4 is an amplifier that amplifies an input signal input from the RF input terminal 1.

パルス幅変調器５は、入力信号の包絡線成分の振幅の大きさにほぼ比例したパルス幅を有するパルス列を生成するものである。また、スイッチング増幅器６はパルス幅変調器５で生成されたパルス列を増幅するものである。低域通過フィルタ７は、予め設定された所定の周波数（カットオフ周波数）より低い信号だけを通過させるフィルタから構成され、スイッチング増幅器６で増幅されたパルス列の波形整形を行って、入力信号の包絡線成分の変動にほぼ比例した電源電圧を高出力増幅器４に対して印加するものである。この構成により、入力信号の包絡線成分の変動に連動して、高出力増幅器４の飽和電力が増減されるので、入力信号の包絡線成分に応じて高出力増幅器４へ供給される電源電圧が動的に制御され、高出力増幅器４を常に高い効率で動作させることが可能となる。なお、ここで、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７は、直列接続されて、エンベロープ増幅器を構成している。   The pulse width modulator 5 generates a pulse train having a pulse width substantially proportional to the amplitude of the envelope component of the input signal. The switching amplifier 6 amplifies the pulse train generated by the pulse width modulator 5. The low-pass filter 7 is composed of a filter that passes only a signal lower than a predetermined frequency (cut-off frequency) set in advance, performs waveform shaping of the pulse train amplified by the switching amplifier 6, and envelopes the input signal A power supply voltage substantially proportional to the fluctuation of the line component is applied to the high-power amplifier 4. With this configuration, the saturation power of the high output amplifier 4 is increased or decreased in conjunction with the fluctuation of the envelope component of the input signal, so that the power supply voltage supplied to the high output amplifier 4 according to the envelope component of the input signal is It is dynamically controlled and the high-power amplifier 4 can always be operated with high efficiency. Here, the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low-pass filter 7 are connected in series to constitute an envelope amplifier.

減衰器９は、低域通過フィルタ７の出力の一部が入力されて、それを減衰して、比較器８の−入力端子に入力するものである。比較器８は、２つの入力端子を有し、一方の−入力端子に、低域通過フィルタ７の出力の一部が減衰器９を介して入力され、他方の＋入力端子に、後述する比較器１０とドライバ増幅器１２とを介して、入力信号の包絡線成分が入力されて、それらの差分を求めて、パルス幅変調器５に対して出力するものである。なお、減衰器９と比較器８とは、エンベロープ増幅器の出力をエンベロープ増幅器の入力に負帰還する第一の負帰還ループを構成している。エンベロープ増幅器では、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７で生じる雑音や波形歪みによって波形劣化が生じるため、第一の負帰還ループは、当該波形劣化を補償するために設けられたフィードバック回路であり、エンベロープ増幅器の出力と入力信号の包絡線成分とが入力され、それらを比較して、両者が一致するように負帰還処理を行って、エンベロープ増幅器で生じる波形劣化を補償するものである。   The attenuator 9 receives a part of the output of the low-pass filter 7, attenuates it, and inputs it to the negative input terminal of the comparator 8. The comparator 8 has two input terminals. A part of the output of the low-pass filter 7 is input to one of the − input terminals via the attenuator 9, and a comparison described later is applied to the other + input terminal. The envelope component of the input signal is input via the amplifier 10 and the driver amplifier 12, and the difference between them is obtained and output to the pulse width modulator 5. The attenuator 9 and the comparator 8 constitute a first negative feedback loop that negatively feeds back the output of the envelope amplifier to the input of the envelope amplifier. In the envelope amplifier, waveform degradation occurs due to noise and waveform distortion generated in the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low-pass filter 7, so the first negative feedback loop compensates for the waveform degradation. This is a feedback circuit provided. The envelope amplifier's output and the envelope component of the input signal are input, and they are compared. Negative feedback processing is performed so that they match, and waveform degradation caused by the envelope amplifier is reduced. To compensate.

比較器１０は、２つの入力端子を有し、一方の−入力端子に低域通過フィルタ７の出力の一部が減衰器１１を介して入力され、他方の＋入力端子に入力信号の包絡線成分が入力されて、それらの差分を求めて、ドライバ増幅器１２に対して出力するものである。また、減衰器１１は、低域通過フィルタ７の出力の一部が入力されて、それを減衰するものである。ドライバ増幅器１２は、比較器１０からの出力が入力されて、それを増幅して、比較器８の＋入力端子に入力する増幅器である。なお、比較器１０、減衰器１１、および、ドライバ増幅器１２は、第一の負帰還ループの外側に設けられ、エンベロープ増幅器の出力を第一の負帰還ループの入力に負帰還するための第二の負帰還ループを構成している。第二の負帰還ループは、第一の負帰還ループによって補償されたエンベロープ増幅器の出力と入力信号の包絡線成分とを比較して、両者が一致するように負帰還処理を行うことにより、エンベロープ増幅器で生じて第一の負帰還ループで補償しきれなかった波形劣化を補償するためのフィードバック回路である。   The comparator 10 has two input terminals. One of the outputs of the low-pass filter 7 is input to the − input terminal via the attenuator 11, and the input signal envelope is input to the other + input terminal. The components are input, the difference between them is obtained and output to the driver amplifier 12. The attenuator 11 receives a part of the output of the low-pass filter 7 and attenuates it. The driver amplifier 12 is an amplifier that receives the output from the comparator 10, amplifies it, and inputs it to the + input terminal of the comparator 8. The comparator 10, the attenuator 11, and the driver amplifier 12 are provided outside the first negative feedback loop, and the second is for negative feedback of the output of the envelope amplifier to the input of the first negative feedback loop. This constitutes a negative feedback loop. The second negative feedback loop compares the output of the envelope amplifier compensated by the first negative feedback loop and the envelope component of the input signal, and performs a negative feedback process so that the two coincide with each other. This is a feedback circuit for compensating for the waveform degradation that has occurred in the amplifier and could not be compensated for by the first negative feedback loop.

次に、このように構成された本実施の形態１に係るバイアス制御増幅器の動作について説明する。ＲＦ入力端子１から入力された入力信号は高出力増幅器４により増幅されてＲＦ出力端子２から出力される。また、包絡線入力端子３から入力された当該入力信号の包絡線成分は、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７から構成されるエンベロープ増幅器により増幅されて、入力信号の包絡線変動にほぼ比例した電源電圧として、高出力増幅器４に対して印加される。また、低域通過フィルタ７の出力は高出力増幅器４に対して印加されるだけでなく、その一部は、減衰器９を介して、エンベロープ増幅器の入力側に設けられた比較器８の−入力端子へ入力され、第一の負帰還ループを構成し、エンベロープ増幅器で生じた波形劣化を補償する。更に、低域通過フィルタ７の出力の他の一部は、減衰器１１を介して、比較器８の入力側に設けられた比較器１０の−入力端子へ入力され、第二の負帰還ループを構成し、第一の負帰還ループで補償しきれずに残留した波形劣化を補償する。   Next, the operation of the bias control amplifier according to the first embodiment configured as described above will be described. The input signal input from the RF input terminal 1 is amplified by the high output amplifier 4 and output from the RF output terminal 2. An envelope component of the input signal input from the envelope input terminal 3 is amplified by an envelope amplifier including a pulse width modulator 5, a switching amplifier 6, and a low-pass filter 7, and the input signal Is applied to the high-power amplifier 4 as a power supply voltage that is substantially proportional to the envelope fluctuation. In addition, the output of the low-pass filter 7 is not only applied to the high-power amplifier 4, but a part of the output is − via the attenuator 9 of the comparator 8 provided on the input side of the envelope amplifier. The first negative feedback loop is input to the input terminal and compensates for the waveform deterioration caused by the envelope amplifier. Further, the other part of the output of the low-pass filter 7 is input to the negative input loop of the comparator 10 provided on the input side of the comparator 8 via the attenuator 11 and the second negative feedback loop. And the remaining waveform deterioration that cannot be compensated for by the first negative feedback loop is compensated.

本実施の形態１では、このように、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７で生じる波形劣化が、まずはじめに、第一の負帰還ループによって補償され、その後、そこで補償しきれずに残留した波形劣化が、第二の負帰還ループによって補償される。第一の負帰還ループにおけるループ利得をＡdBとし、第二の負帰還ループによるループ利得をＢdBとすると、本実施の形態１では、両者の合計ループ利得（Ａ＋Ｂ）dBによって波形劣化の補償を行うことができ、１重の負帰還ループによって構成される従来のバイアス制御と比較して、より線形性の高い状態で、バックオフ効率の改善を図ることができる。   In the first embodiment, the waveform deterioration caused in the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low-pass filter 7 is first compensated by the first negative feedback loop, and then there. Waveform deterioration remaining without being compensated for is compensated for by the second negative feedback loop. Assuming that the loop gain in the first negative feedback loop is AdB and the loop gain by the second negative feedback loop is BdB, in the first embodiment, the waveform deterioration is compensated by the total loop gain (A + B) dB of both. In comparison with the conventional bias control configured by a single negative feedback loop, it is possible to improve the back-off efficiency in a more linear state.

なお、本実施の形態１においては、第一および第二の２つの負帰還ループを設ける例について説明したが、その場合に限らず、波形劣化の補償能力のさらなる向上を図るために、第二の負帰還ループの外側に、更に複数（Ｎ個）の負帰還ループを設ける構成としても良い。   In the first embodiment, the example in which the first and second negative feedback loops are provided has been described. However, the present invention is not limited to this example, and in order to further improve the waveform deterioration compensation capability, the second is provided. Further, a plurality of (N) negative feedback loops may be provided outside the negative feedback loop.

以上のように、本実施の形態１に係るバイアス制御増幅器は、入力信号を増幅する高出力増幅器４と、当該入力信号の包絡線成分に応じて高出力増幅器４へ供給される電源電圧を制御するエンベロープ増幅器と、エンベロープ増幅器の出力をエンベロープ増幅器の入力に負帰還する第一の負帰還ループと、第一の負帰還ループの外側に設けられ、エンベロープ増幅器の出力を第一の負帰還ループの入力に負帰還する第二の負帰還ループとを設けるようにしたので、エンベロープ増幅器で生じた波形劣化がまずはじめに第一の負帰還ループで補償され、その後、そこで補償しきれずに残留した波形劣化を第二の負帰還ループで補償するため、従来においては補償しきれなかった各種劣化を抑圧し、バイアス制御増幅器全体として線形性とバックオフ効率の改善を図ることができる。   As described above, the bias control amplifier according to the first embodiment controls the high output amplifier 4 that amplifies the input signal and the power supply voltage supplied to the high output amplifier 4 according to the envelope component of the input signal. An envelope amplifier, a first negative feedback loop that negatively feeds back the output of the envelope amplifier to the input of the envelope amplifier, and an output of the envelope amplifier that is provided outside the first negative feedback loop. Since a second negative feedback loop that negatively feeds back to the input is provided, the waveform degradation caused by the envelope amplifier is first compensated by the first negative feedback loop, and then the waveform degradation remaining without being compensated there. Is compensated by the second negative feedback loop, so that various degradations that could not be compensated for in the past are suppressed, and the linearity and back-up of the entire bias control amplifier are suppressed. It is possible to improve the full efficiency.

実施の形態２．
図２に、この発明の実施の形態２に係るバイアス制御増幅器の構成図を示す。図中、図１または図３と同一のものには同一符号を付して示し、ここではその説明を省略する。図２において、２０は比較器、２１は高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、２２は減衰器（ＡＴＴ）、２３は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）である。図１との構成の違いは、図２においては、図１で示した、比較器１０、減衰器１１、および、ドライバ増幅器１２が設けられておらず、代わりに、比較器２０、高域通過フィルタ２１、減衰器２２、低域通過フィルタ２３が設けられている点である。従って、図２においては、比較器８の＋入力端子への入力は、比較器１０およびドライバ増幅器１２を介さずに、包絡線入力端子３から直接入力される。他の構成は、図１と同じである。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 shows a configuration diagram of a bias control amplifier according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 1 or 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here. In FIG. 2, 20 is a comparator, 21 is a high-pass filter (HPF), 22 is an attenuator (ATT), and 23 is a low-pass filter (LPF). The configuration difference from FIG. 1 is that the comparator 10, the attenuator 11, and the driver amplifier 12 shown in FIG. 1 are not provided in FIG. A filter 21, an attenuator 22, and a low-pass filter 23 are provided. Therefore, in FIG. 2, the input to the + input terminal of the comparator 8 is directly input from the envelope input terminal 3 without passing through the comparator 10 and the driver amplifier 12. Other configurations are the same as those in FIG.

まずはじめに、図２の構成について説明する。比較器２０は、入力端子を２つ有しており、その一方の−入力端子に、包絡線入力端子３からの入力信号の包絡成分が入力されて、他方の＋入力端子に低域通過フィルタ２３からの信号が入力され、それらの差分を求めるものである。高域通過フィルタ２１は、予め設定された所定の周波数（カットオフ周波数）より高い信号のみを通過させるフィルタから構成され、比較器２０からの出力が入力され、それの波形整形を行うものである。減衰器２２は、高域通過フィルタ２１からの出力とパルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７で構成されるエンベロープ増幅器からの出力とが合成された合成信号が入力され、当該合成信号を減衰させて、低域通過フィルタ２３に向けて出力するものである。低域通過フィルタ２３は、予め設定された所定の周波数（カットオフ周波数）より低い信号だけを通過させるフィルタから構成されており、減衰器２２から入力された合成信号の波形整形を行って、比較器２０の＋入力端子に入力するものである。   First, the configuration of FIG. 2 will be described. The comparator 20 has two input terminals, and the envelope component of the input signal from the envelope input terminal 3 is input to one of the − input terminals, and the low-pass filter is input to the other + input terminal. The signal from 23 is input and the difference between them is obtained. The high-pass filter 21 is composed of a filter that allows only a signal higher than a predetermined frequency (cut-off frequency) set in advance to pass therethrough, and an output from the comparator 20 is input to perform waveform shaping thereof. . The attenuator 22 receives a synthesized signal obtained by synthesizing the output from the high-pass filter 21 and the output from the envelope amplifier composed of the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low-pass filter 7. The synthesized signal is attenuated and output to the low-pass filter 23. The low-pass filter 23 is composed of a filter that passes only a signal lower than a predetermined frequency (cut-off frequency) set in advance, and performs waveform shaping of the synthesized signal input from the attenuator 22 to perform comparison. Is input to the + input terminal of the device 20.

本実施の形態においては、比較器２０、高域通過フィルタ２１、減衰器２２、低域通過フィルタ２３が、第一の負帰還ループの外側に設けられ、第一の負帰還ループで補償しきれずに残留した波形劣化を補償するための第二の負帰還ループを構成している。第二の負帰還ループは、入力信号の包絡線成分を比較器２０の−入力端子に入力するとともに、比較器２０からの出力を高域通過フィルタ２１に入力し、高域通過フィルタ２１からの出力にエンベロープ増幅器の出力信号を合成させた合成信号を生成して、当該合成信号を減衰器２２および低域通過フィルタ２３を介して比較器２０の＋入力端子に入力してフィードバックし、比較器２０において当該合成信号と入力信号の包絡線成分との比較を行い、両者が一致するように負帰還処理を行うように構成されている。   In the present embodiment, the comparator 20, the high-pass filter 21, the attenuator 22, and the low-pass filter 23 are provided outside the first negative feedback loop and cannot be compensated for by the first negative feedback loop. A second negative feedback loop is formed to compensate for the waveform deterioration remaining in the circuit. The second negative feedback loop inputs the envelope component of the input signal to the − input terminal of the comparator 20, and inputs the output from the comparator 20 to the high-pass filter 21. A synthesized signal obtained by synthesizing the output signal of the envelope amplifier with the output is generated, and the synthesized signal is input to the positive input terminal of the comparator 20 via the attenuator 22 and the low-pass filter 23 and fed back, and the comparator In 20, the composite signal is compared with the envelope component of the input signal, and negative feedback processing is performed so that they match.

次に、このように構成された本実施の形態２に係るバイアス制御増幅器の動作について説明する。ＲＦ入力端子１から入力される信号は、高出力増幅器４により増幅されて、ＲＦ出力端子２から出力される。また、包絡線入力端子３から入力される当該入力信号の包絡線成分は、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７から構成されるエンベロープ増幅器により増幅されて、入力信号の包絡線変動にほぼ比例した電源電圧として高出力増幅器４に対して印加される。なお、パルス幅変調器５では入力した信号包絡線の振幅の大きさに比例したパルス幅を有するパルス列を生成し、生成されたパルス列はスイッチング増幅器６で増幅された後、低域通過フィルタ７によって波形整形される。   Next, the operation of the bias control amplifier according to the second embodiment configured as described above will be described. A signal input from the RF input terminal 1 is amplified by the high output amplifier 4 and output from the RF output terminal 2. An envelope component of the input signal input from the envelope input terminal 3 is amplified by an envelope amplifier including a pulse width modulator 5, a switching amplifier 6, and a low-pass filter 7, and the input signal Is applied to the high-power amplifier 4 as a power supply voltage substantially proportional to the envelope fluctuation. The pulse width modulator 5 generates a pulse train having a pulse width proportional to the amplitude of the input signal envelope. The generated pulse train is amplified by the switching amplifier 6, and is then filtered by the low-pass filter 7. Waveform shaping.

低域通過フィルタ７の出力は高出力増幅器４に対して印加されるだけでなく、その一部は、減衰器９を介して、エンベロープ増幅器の入力側に設けられた比較器８の−入力端子に入力され、第一の負帰還ループを構成する。また、低域通過フィルタ７の出力の他の一部は、減衰器２２および低域通過フィルタ２３を介して比較器２０の＋入力端子に入力される。比較器２０の出力は、高域通過フィルタ２１に入力され、その後、エンベロープ増幅器の出力信号と合成されて、減衰器２２および低域通過フィルタ２３を介して比較器２０の＋入力端子に入力され、第二の負帰還ループを構成する。   The output of the low-pass filter 7 is not only applied to the high-power amplifier 4, but part of it is connected via the attenuator 9 to the negative input terminal of the comparator 8 provided on the input side of the envelope amplifier. To form a first negative feedback loop. The other part of the output of the low-pass filter 7 is input to the + input terminal of the comparator 20 via the attenuator 22 and the low-pass filter 23. The output of the comparator 20 is input to the high-pass filter 21, and then combined with the output signal of the envelope amplifier and input to the + input terminal of the comparator 20 via the attenuator 22 and the low-pass filter 23. , Constituting a second negative feedback loop.

本実施の形態２では、パルス幅変調器５、スイッチング増幅器６、および、低域通過フィルタ７で生じる波形劣化は、まずはじめに、第一の負帰還ループによって補償され、その後、補償しきれずに残留する波形劣化は、第二の負帰還ループによって補償される。このため、１重の負帰還ループによって構成される従来のバイアス制御と比較してより線形性の高い状態で、バックオフ効率の改善を図ることができる。   In the second embodiment, the waveform degradation caused by the pulse width modulator 5, the switching amplifier 6, and the low-pass filter 7 is first compensated by the first negative feedback loop, and then remains without being compensated. Waveform degradation that occurs is compensated by the second negative feedback loop. For this reason, it is possible to improve the back-off efficiency in a more linear state as compared with the conventional bias control configured by a single negative feedback loop.

また、本実施の形態２では、低域通過フィルタ７のカットオフ周波数をＦｃ１、低域通過フィルタ２３のカットオフ周波数をＦｃ２、高域通過フィルタ２１のカットオフ周波数をＦｃ３とした場合、これら３つのフィルタのカットオフ周波数は、
Ｆｃ３＜Ｆｃ１＜Ｆｃ２ （１）
の関係を満たすように設定されている。 In the second embodiment, when the cutoff frequency of the low-pass filter 7 is Fc1, the cutoff frequency of the low-pass filter 23 is Fc2, and the cutoff frequency of the high-pass filter 21 is Fc3, these 3 The cutoff frequency of the two filters is
Fc3 <Fc1 <Fc2 (1)
It is set to satisfy the relationship.

このため、低域通過フィルタ７および高域通過フィルタ２１の働きにより、直流近傍の低周波成分は高効率であるが低速で動作するエンベロープ増幅器で増幅され、包絡線信号近傍の高周波成分は効率は低いが高速で動作する第二の負帰還ループで増幅されるため、全体として高速で高効率な動作が可能となる。   For this reason, the low-pass filter 7 and the high-pass filter 21 function to amplify the low-frequency component near the direct current with an envelope amplifier that operates at a low speed but with high efficiency, and the high-frequency component near the envelope signal is efficient. Since it is amplified by the second negative feedback loop that operates at a low speed at a low speed, an overall high-speed and high-efficiency operation is possible.

また、低域通過フィルタ７と高域通過フィルタ２１の通過域は互いに重複するため、信号帯域内に位置する重複周波数範囲の波形劣化の補償を第一の帰還ループと第二の帰還ループの両方で行うことができるため、波形劣化の補償能力を向上することが可能となる。更に、低域通過フィルタ２３のカットオフ周波数(Ｆｃ２)を、第二の負帰還ループの安定性を考慮して設定することで、高域周波数成分の安定動作が可能となる。   Further, since the passbands of the low-pass filter 7 and the high-pass filter 21 overlap each other, both the first feedback loop and the second feedback loop compensate for waveform degradation in the overlapping frequency range located within the signal band. Therefore, it is possible to improve the waveform deterioration compensation capability. Furthermore, by setting the cut-off frequency (Fc2) of the low-pass filter 23 in consideration of the stability of the second negative feedback loop, the high-frequency component can be stably operated.

１ ＲＦ入力端子、２ ＲＦ出力端子、３ 包絡線入力端子、４ 高出力増幅器（ＨＰＡ）、５ パルス幅変調器（ＰＷＭ）、６ スイッチング増幅器、７，２３ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、８，１０，２０ 比較器、９，１１，２２ 減衰器、１２ ドライバ増幅器、２１ 高域通過フィルタ（ＨＰＦ）。   1 RF input terminal, 2 RF output terminal, 3 envelope input terminal, 4 high power amplifier (HPA), 5 pulse width modulator (PWM), 6 switching amplifier, 7, 23 low pass filter (LPF), 8, 10,20 Comparator, 9,11,22 Attenuator, 12 Driver amplifier, 21 High pass filter (HPF).

Claims (5)

入力信号を増幅する高出力増幅器と、
前記入力信号の包絡線成分に応じて前記高出力増幅器へ供給される電源電圧を制御するエンベロープ増幅器と、
前記エンベロープ増幅器の出力を前記エンベロープ増幅器の入力に負帰還する第一の負帰還ループと、
前記第一の負帰還ループの外側に設けられ、前記エンベロープ増幅器の出力を前記第一の負帰還ループの入力に負帰還する第二の負帰還ループと
を備えたことを特徴とするバイアス制御増幅器。 A high-power amplifier that amplifies the input signal;
An envelope amplifier that controls a power supply voltage supplied to the high-power amplifier according to an envelope component of the input signal;
A first negative feedback loop for negatively feeding back the output of the envelope amplifier to the input of the envelope amplifier;
A bias control amplifier, comprising: a second negative feedback loop provided outside the first negative feedback loop and negatively feeding back an output of the envelope amplifier to an input of the first negative feedback loop . 前記第二の負帰還ループの外側に、前記エンベロープ増幅器の出力を前記第二の負帰還ループの入力に負帰還する１以上の負帰還ループをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のバイアス制御増幅器。   The one or more negative feedback loops for further negatively feeding back the output of the envelope amplifier to the input of the second negative feedback loop outside the second negative feedback loop. Bias control amplifier. 前記エンベロープ増幅器は、パルス幅変調器とスイッチング増幅器と低域通過フィルタの直列接続により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のバイアス制御増幅器。   3. The bias control amplifier according to claim 1, wherein the envelope amplifier is configured by a series connection of a pulse width modulator, a switching amplifier, and a low-pass filter. 入力信号を増幅する高出力増幅器と、
パルス幅変調器とスイッチング増幅器と第一の低域通過フィルタの直列接続により構成され、前記入力信号の包絡線成分に応じて前記高出力増幅器へ供給される電源電圧を制御するエンベロープ増幅器と、
前記エンベロープ増幅器の出力を前記エンベロープ増幅器の入力に負帰還する第一の負帰還ループと、
前記第一の負帰還ループの外側に設けられ、比較器と高域通過フィルタと第二の低域通過フィルタとを有する第二の負帰還ループと
を備え、
前記第二の負帰還ループは、前記入力信号の包絡線成分を前記比較器に入力するとともに、前記比較器からの出力を前記高域通過フィルタに入力し、前記高域通過フィルタの出力を前記エンベロープ増幅器の出力信号に合成させた出力合成信号を生成し、前記出力合成信号を前記第二の低域通過フィルタを介して前記比較器にフィードバックすることで、前記入力信号の包絡線成分との比較を行い、両者が一致するように負帰還処理を行う
ことを特徴とするバイアス制御増幅器。 A high-power amplifier that amplifies the input signal;
An envelope amplifier configured by connecting a pulse width modulator, a switching amplifier, and a first low-pass filter in series, and controlling a power supply voltage supplied to the high-power amplifier according to an envelope component of the input signal;
A first negative feedback loop for negatively feeding back the output of the envelope amplifier to the input of the envelope amplifier;
A second negative feedback loop provided outside the first negative feedback loop and having a comparator, a high-pass filter, and a second low-pass filter;
The second negative feedback loop inputs an envelope component of the input signal to the comparator, inputs an output from the comparator to the high-pass filter, and outputs an output of the high-pass filter to the comparator. An output synthesized signal synthesized with the output signal of the envelope amplifier is generated, and the output synthesized signal is fed back to the comparator via the second low-pass filter, so that an envelope component of the input signal is obtained. A bias control amplifier characterized in that comparison is performed and negative feedback processing is performed so that the two coincide. 前記第一の低域通過フィルタのカットオフ周波数をＦｃ１、前記第二の低域通過フィルタのカットオフ周波数をＦｃ２、前記高域通過フィルタのカットオフ周波数をＦｃ３とすると、各カットオフ周波数Ｆｃ１、Ｆｃ２、および、Ｆｃ３は、
Ｆｃ３ ＜ Ｆｃ１ ＜ Ｆｃ２
の関係を満たすように設定されることを特徴とする請求項４に記載のバイアス制御増幅器。 When the cutoff frequency of the first low-pass filter is Fc1, the cutoff frequency of the second low-pass filter is Fc2, and the cutoff frequency of the high-pass filter is Fc3, each cutoff frequency Fc1, Fc2 and Fc3 are
Fc3 <Fc1 <Fc2
The bias control amplifier according to claim 4, wherein the bias control amplifier is set so as to satisfy the relationship:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016529822A (en) * 2013-08-09 2016-09-23 サリー大学 Predistortion in satellite signal transmission systems.
WO2019026669A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 株式会社日立国際電気 Wireless device and wireless output amplification method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001503575A (en) * 1996-10-31 2001-03-13 バング・アンド・オルフセン・エイ エス Pulse modulated power amplifier with enhanced cascade control method
JP2005102146A (en) * 2003-08-29 2005-04-14 Renesas Technology Corp Amplifier, and high frequency power amplifier using the same
JP2007215158A (en) * 2006-01-10 2007-08-23 Nec Corp Amplifying device
WO2008105073A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Panasonic Corporation Transmitter
WO2009101905A1 (en) * 2008-02-14 2009-08-20 Nec Corporation Power amplifier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001503575A (en) * 1996-10-31 2001-03-13 バング・アンド・オルフセン・エイ エス Pulse modulated power amplifier with enhanced cascade control method
JP2005102146A (en) * 2003-08-29 2005-04-14 Renesas Technology Corp Amplifier, and high frequency power amplifier using the same
JP2007215158A (en) * 2006-01-10 2007-08-23 Nec Corp Amplifying device
WO2008105073A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Panasonic Corporation Transmitter
WO2009101905A1 (en) * 2008-02-14 2009-08-20 Nec Corporation Power amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016529822A (en) * 2013-08-09 2016-09-23 サリー大学 Predistortion in satellite signal transmission systems.
WO2019026669A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 株式会社日立国際電気 Wireless device and wireless output amplification method

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