JP2013168753A - 増幅装置および増幅方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】増幅部1は、トランジスタ1aを有し、入力される信号を増幅する。制御部2は、電源が投入されたとき、トランジスタ1aのゲートにピンチオフ電圧を印加してからトランジスタ1aのドレインにドレインバイアス電圧を印加し、トランジスタ1aのゲートにゲートバイアス電圧を印加する。
【選択図】図1
Description
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る増幅装置を説明する図である。図1に示すように、増幅装置は、増幅部1および制御部2を有している。図1に示す増幅装置の下方には、ゲートバイアス電圧、ピンチオフ電圧、ドレインバイアス電圧、およびドレインバイアス電流のタイミングチャートが示してある。
制御部2は、増幅装置の電源が投入されたとき、増幅部1が有するトランジスタ1aのゲートにピンチオフ電圧を印加してからトランジスタ1aのドレインにドレインバイアス電圧を印加し、ゲートにゲートバイアス電圧を印加する。
制御部2は、タイミングチャートのドレインバイアス電圧に示すように、時間t1(t1>t0)において、トランジスタ1aのドレインにドレインバイアス電圧を印加する。
次に、第2の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図3は、第2の実施の形態に係る増幅装置を示した図である。図3に示すように、増幅装置は、デジタル信号処理部11、DAC(Digital to Analog Convertor)12、発振器13,19、乗算器14,20、増幅器15、ドハティ増幅器16、カプラ17、アイソレータ18、ADC(Analog to Digital Convertor)21、ゲート電圧生成部22、およびドレイン電圧生成部23を有している。図3に示す増幅装置は、例えば、eNBやRRHに搭載される。
乗算器14は、DAC12から出力されるベースバンド信号に、発振器13から出力される発振信号を乗算し、DAC12から出力されるベースバンド信号を無線周波数に周波数変換する。発振器13は、例えば、PLL(Phase Locked Loop)発振器である。
ドハティ増幅器16は、増幅器15から出力される信号を所望の電力まで増幅し、カプラ17に出力する。ドハティ増幅器16は、分配器16a、キャリアアンプ16b、λ/4線路(図中λ/4)16c,16d、およびピークアンプ16eを有している。
アイソレータ18は、カプラ17から出力される信号をアンテナに出力する。また、アイソレータ18は、アンテナによって受信された信号を、図3に図示していない受信機に出力する。受信機は、例えば、アンテナで受信された無線端末からの信号の復調処理を行い、eNBまたはRRHの上位装置へ出力する。
ゲート電圧生成部22は、デジタル信号処理部11の制御に応じて、増幅器15が有するトランジスタと、ドハティ増幅器16のキャリアアンプ16bおよびピークアンプ16eが有するトランジスタのピンチオフ電圧およびゲートバイアス電圧を生成する。ゲート電圧生成部22は、DAC22aおよびオペアンプ回路22bを有している。以下では、増幅器15が有するトランジスタと、ドハティ増幅器16のキャリアアンプ16bおよびピークアンプ16eが有するトランジスタの3つのトランジスタを、単に増幅器のトランジスタまたは3つのトランジスタと呼ぶことがある。
なお、図3に示す増幅器15およびドハティ増幅器16は、例えば、図1に示す増幅部1に対応する。また、図3に示すデジタル信号処理部11、ゲート電圧生成部22、およびドレイン電圧生成部23は、例えば、図1に示す制御部2に対応する。
次いで、デジタル信号処理部11は、増幅器のトランジスタのドレインにドレインバイアス電圧を印加するよう、ドレイン電圧生成部23を制御する。
これにより、増幅器のトランジスタのI−Vカーブは、例えば、図2の軌跡A3a,A3bに示すように変化し、トランジスタのドレインには、Idsq設定電圧に応じた、ドレインバイアス電流が流れる。
オペアンプ回路22bは、入力される制御信号を次の式(1)に基づいて増幅する。
式(1)のGは利得を示す。R1は抵抗22baの抵抗値を示し、R2は抵抗22bbの抵抗値を示す。
図3に示す増幅装置は、図5に示す時間t0において、電源が投入されたとする。デジタル信号処理部11は、電源投入後、図5のピンチオフ電圧に示すように、3つのトランジスタのそれぞれのゲートにピンチオフ電圧が印加されるようにする。
図6は、トランジスタが不安定となる電圧制御を示したフローチャートである。図3のデジタル信号処理部11は、本来、図6のフローチャートの動作を行わないが、トランジスタが不安定となる電圧制御を説明するために、以下の動作を行うものとする。デジタル信号処理部11は、増幅装置の電源投入後、以下に示すステップ処理を実行する。
[ステップS2]デジタル信号処理部11は、3つのトランジスタのドレインにドレインバイアス電圧を印加する。
以上の動作により、トランジスタのドレインバイアス電流は、電源投入後、図2に示した軌跡A1のように変化し、2点鎖線A2に示す不安定領域を通過する。そのため、トランジスタの動作は不安定となり、増幅装置は、トランジスタと所定の増幅機能を実現するための周辺回路とによって発振条件を満たす場合がある。増幅装置は、発振条件を満たして発振すると、瞬間的なスプリアスを発生する場合がある。瞬間的なスプリアスの発生は、電波法を違反する可能性がある。
[ステップS12]デジタル信号処理部11は、3つのトランジスタのドレインにドレインバイアス電圧を印加する。
以上の動作により、トランジスタのドレインバイアス電流は、電源投入後、図2に示す軌跡A3a,A3bのように変化し、2点鎖線A2に示す不安定領域内を通過しない。
また、増幅装置は、トランジスタの発振を回避することにより、スプリアスの発生および電流上昇によるアラーム発生を回避できる。また、スプリアスの発生および電流上昇によるアラーム発生を回避できることにより、電波法の違反および増幅装置の稼動状態への妨げを回避できる。
なお、上記では、増幅器15とドハティ増幅器16の3つのトランジスタの電圧を制御するようにしたが、増幅器15とドハティ増幅器16とのどちらかのトランジスタの電圧を制御するようにしてもよい。例えば、デジタル信号処理部11は、増幅器15において、トランジスタが不安定になっても発振条件を満たすことがなければ、ドハティ増幅器16のトランジスタのみを電圧制御するようにしてもよい。
また、上記では、BB信号を処理するデジタル信号処理部11によって、トランジスタの電圧制御を行うようにしたが、デジタル信号処理部11とは別の制御部が、トランジスタの電圧制御を行うようにしてもよい。この場合、制御部は、例えば、ASIC、FPGA、CPU、またはDSPによって形成することができる。
1a トランジスタ
2 制御部
Claims (4)
- 信号を増幅する増幅装置において、
トランジスタを有し、前記信号を増幅する増幅部と、
電源が投入されたとき、前記トランジスタのゲートにピンチオフ電圧を印加してから前記トランジスタのドレインにドレインバイアス電圧を印加し、前記トランジスタのゲートにゲートバイアス電圧を印加する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。 - 前記制御部の制御に応じて、前記ピンチオフ電圧、前記ドレインバイアス電圧、および前記ゲートバイアス電圧を生成する生成部をさらに有することを特徴とする請求項1記載の増幅装置。
- 前記増幅部は、
無線周波数に変換された前記信号を増幅する無線信号増幅器と、
前記無線信号増幅器で増幅された前記信号を増幅するドハティ増幅器と、を備え、
前記生成部は、前記無線信号増幅器の前記トランジスタおよび前記ドハティ増幅器の前記トランジスタのそれぞれの前記ピンチオフ電圧、前記ドレインバイアス電圧、および前記ゲートバイアス電圧を生成することを特徴とする請求項2記載の増幅装置。 - 信号を増幅する増幅装置の増幅方法において、
電源が投入されたとき、前記信号を増幅する増幅部が有するトランジスタのゲートにピンチオフ電圧を印加し、
前記トランジスタのドレインにドレインバイアス電圧を印加し、
前記トランジスタのゲートにゲートバイアス電圧を印加する、
ことを特徴とする増幅方法。
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