JP2014518495A - 非標準フィードバックを使用した増幅器線形化 - Google Patents

Abstract

増幅装置を提供する。増幅装置は、第１の増幅器、第２の増幅器、第１のセンサ、第１の前置歪み構成部分、及び信号合成器を有する。第１の増幅器は第１の信号を増幅して第２の信号を生成する。第１のセンサは、第２の信号に基づいて第３の信号を生成する。第２の増幅器は、第４の信号の振幅が閾値振幅を超える場合にオン状態になり、第４の信号を増幅して第５の信号を生成し、第４の信号の振幅が閾値振幅未満である場合にオフ状態になる。第１の前置歪み構成部分は、第１の入力信号に基づいて、かつ、第３の信号に基づいて、かつ、第２の増幅器のオン・オフ状態に基づいて、第１の信号を生成する。信号合成器は、第２の信号及び第５の信号に基づいて増幅装置の出力を出力する。

Description

電力増幅器は、無線通信を含む種々の電子アプリケーションにおいて使用し得る。

概して、電力増幅器は、入力に対して振幅が増加した出力電気信号を生成するよう入力電気信号を増幅する。ベース・トランシーバ基地局、エンハンスド・ノードＢ、及び／又はセル・サイトは、アンテナ及び／又はアンテナ・アレイから送られる前に信号の電力を増加させるよう１つ又は複数の無線周波数電力増幅器を組み入れ得る。同様に、携帯型電子装置は、アンテナから送られる前に信号の電力を増加させるよう電力増幅器を組み入れ得る。電力増幅器の種々の動作パラメータが、無線環境において特別な関心事となっている。例えば、規制機関は、認可された周波数スペクトル外の擬似信号の発出に制約を加え、よって、疑似スペクトル発出を削減するための電力増幅器の重要性を高め得る。電力増幅器による余剰電力消費は望ましくない。これにより、携帯型電子装置の電池寿命が短くなり、上記装置に対するユーザ満足度が潜在的に低下し、かつ／又は、稼働中のベース・トランシーバ・サイト、エンハンスド・ノードＢ、及び／又は、セル・サイトの費用が増加するからである。

ドハティ増幅器アーキテクチャは、一部の無線通信アプリケーションにおいて電力増幅器として広く使用されている。ドハティ増幅器は、各種の構造において実現し得るが、一般に、ドハティ増幅器は、主増幅器及び補助増幅器（それぞれ搬送増幅器及びピーク増幅器としても知られている）を含む。状況によっては、主増幅器は搬送増幅器として表し得、補助増幅器はピーク増幅器として表し得る。補助増幅器は、ドハティ増幅器に対する入力が振幅閾値未満に留まっている間はオフ状態で動作し、ドハティ増幅器の出力はその場合、主増幅器出力のみによって供給される。補助増幅器は、ドハティ増幅器に対する入力が振幅閾値以上である間はオン状態で動作し、ドハティ増幅器の出力はその場合、主増幅器及び補助増幅器両方の出力の組み合わせによって供給される。通常のドハティ増幅器の補助増幅器は、クラスＣ動作用にバイアスされていると言え得る。

ＬＩＮＣ（非線形構成部分を備えた線形増幅）増幅器は、実質的に一定の振幅エンベロープを有する出力をそれぞれが生成する、２つの増幅器それぞれに対して、一定の振幅を有する入力を供給する信号スプリッタを特徴としている。入力の情報の内容は実質的に位相信号である。２つの増幅器の出力を合成してＬＩＮＣ増幅器装置の出力を生成し、この出力は、入力位相変調及び加算処理により、振幅が変動する。一定のエンベロープの入力信号により、高い効率が促進される。

一実施例では、増幅装置を開示する。増幅装置は、第１の増幅器と、第１のセンサと、第２の増幅器と、第１の前置歪み構成部分と、信号合成器とを備える。第１の増幅器は、第１の信号を増幅して第２の信号を生成するよう動作可能である。第１のセンサは、第２の信号に基づいて第３の信号を生成するよう動作可能である。第２の増幅器は、第４の信号の振幅が閾値振幅を超える場合にオン状態になり、第４の信号を増幅して第５の信号を生成し、第４の信号の振幅が閾値振幅未満である場合にオフ状態になるよう動作可能である。第１の前置歪み構成部分は、第１の入力信号に基づいて、かつ、第３の信号に基づいて、かつ、第２の増幅器のオン・オフ状態に基づいて、第１の信号を生成するよう動作可能である。信号合成器は、第２の信号及び第５の信号に基づいて増幅装置の出力を生成するよう動作可能である。

一実施例では、増幅装置を開示する。増幅装置は、第１の信号を受け取り、第２の信号を出力する第１の増幅器であって、第１の増幅器が、第１の信号を増幅して第２の信号を生成する第１の増幅器と、第２の信号を検知し、第３の信号を出力するセンサとを備え、第３の信号は第２の信号に基づく。増幅装置は、第４の信号を受け取り、第５の信号を出力する第２の増幅器であって、第２の増幅器が第４の信号を増幅して第５の信号を生成する第２の増幅器と、第３の信号に少なくとも部分的に基づいて前置歪み値を判定し、第１の入力信号及び前置歪み値に基づいて第１の信号を出力する前置歪み構成部分とを更に備える。増幅装置は信号合成器を更に備え、信号合成器は、第２の信号に基づいて、かつ、第５の信号に基づいて第６の信号を出力し、センサは、信号合成器と、第１の増幅器の出力との間に配置される。

一実施例では、増幅装置を開示する。増幅装置は、第１の増幅器、電流モニタ、第２の増幅器、前置歪み構成部分、及び信号合成器を有する。第１の増幅器は第１の信号を受け取り、第２の信号を出力する。第１の増幅器は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備え、電界効果トランジスタは第１の信号を増幅して第２の信号を生成する。電流モニタは第２の信号に関連付けられた電流を検知し、第３の信号を出力する。第２の増幅器は、第４の信号を受け取り、第４の信号に基づいて第５の信号を出力する。前置歪み構成部分は、第３の信号に基づいて、かつ、第２の増幅器の動作状態に基づいて前置歪み値を判定する。前置歪み構成部分は、第１の入力信号、及び前置歪み値に基づいて第１の信号を出力する。信号合成器は、第２の信号に基づいて、かつ、第５の信号に基づいて第６の信号を出力する。

一実施例では、電子信号を増幅して無線周波数出力を生成する方法を開示する。方法は、第１の入力を増幅して第２の増幅器の出力を生成する工程であって、第２の増幅器は、オン状態で、又はオフ状態で動作する工程と、第１の増幅器の出力に基づいて、かつ、第２の増幅器がオン状態で動作しているか、又はオフ状態で動作しているかに基づいて第１の前置歪みを判定する工程とを含む。方法は、第２の入力を増幅して第１の増幅器の出力を生成する工程であって、第２の入力は第３の入力に基づき、かつ、第１の前置歪みに基づく工程と、第１の増幅器の出力及び第２の増幅器の出力を合成して無線周波数出力を生成する工程とを更に含む。

本開示の更に徹底的な理解のために、次に、添付図面、及び詳細な説明に関して解される以下の簡単な説明を参照し、同じ参照符号は同じ部分を表す。

本開示の実施例による無線通信システムを示す図である。 本開示の実施例による電力増幅器を示す図である。 本開示の実施例による電力増幅器の一部分における出力トランジスタを示す図である。 本開示の実施例による方法を示す図である。

前述及び他の構成は、添付図面、及び特許請求の範囲とともに、以下の詳細な説明を解することにより、更に明確に理解されよう。

１つ又は複数の実施例の例示的な実現形態を以下に示しているが、開示されたシステム及び方法が、現在知られているものであっても、まだ存在していないものであっても、何れかの数の手法を使用して実現し得るということを最初に理解すべきである。本開示は決して、以下に示す手法、図面、及び例示的な実現形態に限定されるべきでない一方、添付された特許請求の範囲記載の範囲、及びその均等物の完全な範囲内で修正し得る。

次に図１に移れば、無線通信システム１００を開示する。システム１００は、携帯電話機１０２、ベース・トランシーバ基地局１０４、及びネットワーク１０６を備える。第１の携帯電話機１０２ａは、例えば、ベース・トランシーバ基地局１０４及びネットワーク１０６を介して、音声会話を行うよう第２の携帯電話機１０２ｂと通信し得る。第１のベース・トランシーバ基地局１０４ａは、第１の携帯電話機１０２ａとの無線通信リンクを提供し、これをネットワーク１０６に結合する。第２のベース・トランシーバ基地局１０４ｂは、第２の携帯電話機１０２ｂとの無線通信リンクを提供し、これをネットワーク１０６に結合する。ネットワーク１０６は、１つ又は複数の公衆ネットワーク及び／若しくは１つ又は複数の専用ネットワークの何れかの組み合わせであり得る。

ベース・トランシーバ基地局１０４は、種々の無線通信プロトコル、例えば、限定でないが、符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）、グローバル移動通信システム（ＧＳＭ（登録商標））、ロングターム・エボリューション（ＬＴＥ）、ワイマックス（ＷｉＭＡＸ）、ＷｉＦｉ（ワイファイ）、又は他の無線通信プロトコルの何れかを使用して無線通信リンクを提供し得る。場合によっては、ベース・トランシーバ基地局１０４は、エンハンスド・ノードＢ、あるいは、セル・タワー若しくはアクセス・ポイント、又は特定の他の語として表し得る。本明細書及び特許請求の範囲で使用されるように、ベース・トランシーバ基地局１０４及び／又はセル・タワーは、アンテナ及びＢＴＳ電力増幅器（１０８）を含むと解される。携帯電話機１０２は携帯電力増幅器１１０を備える。一実施例では、電力増幅器１０８は、許容可能な品質の無線通信リンクを促進するレベルに、ベース・トランシーバ基地局１０４及び携帯電話機１０２それぞれの出力電力レベルを増大させる。図１の説明は携帯電話機１０２に基づいているが、他の携帯電子装置、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、メディア・プレイヤ、ラップトップ・コンピュータ又は他のポータブル・コンピュータに内蔵され、又は結合されたエア・インタフェース・カードは同様に、電力増幅器１１０を有し、ベース・トランシーバ基地局１０４によって提供される無線リンクを介してネットワーク１０６と無線通信を行い得る。

電力増幅器１０８、１１０の性能は、種々の態様でシステム１００に影響を及ぼし得る。ベース・トランシーバ基地局１０４の経済効率は、ＢＴＳ電力増幅器１０８の効率を増加させることにより、例えば、ベース・トランシーバ基地局１０４に関連付けられた電力消費の年間コストを削減することによって向上させ得る。連邦通信委員会（ＦＣＣ）無線スペクトル規制などの規制要件をベース・トランシーバ基地局１０４が遵守することは、ＢＴＳ電力増幅器１０８をよりうまく線形化することによって促進し得る。より効率的な携帯電力増幅器１１０を使用することにより、携帯電話機１０２の電池寿命を延長させ、それにより、顧客満足度を向上させ得る。本開示は、電力増幅器１０８、１１０を向上させ、それにより、システム１００の収益性及びサービスを向上させるための複数の手法を教示している。

一実施例では、電力増幅器１０８、１１０は、複数の電力増幅器経路として実現し得る。例えば、電力増幅器１０８、１１０は、主増幅器及び補助増幅器を有するドハティ型の増幅装置として実現し得、増幅装置の出力は、主増幅器及び補助増幅器の出力の合成に基づく。あるいは、電力増幅器１０８、１１０は第１の増幅器経路及び第２の増幅器経路を有するＬＩＮＣ増幅装置として実現し得、増幅装置の出力は第１の増幅器経路及び第２の増幅器経路の出力の合成に基づく。更に、電力増幅器１０８、１１０の他のアーキテクチャが本開示によって想定され、増幅装置は２つ以上の増幅経路を有し、対象の増幅装置の出力は、２つ以上の増幅経路の出力の合成に基づく。本開示は、増幅装置の出力を生成するよう合成する前に、２つ以上の増幅器経路の出力を検知する工程、及び、検知された経路出力を経路適合器構成部分、例えば、前置歪み構成部分に供給して、対象の増幅器経路の性能を適合させることを促進する工程を教示する。ＬＩＮＣ増幅装置、ドハティ増幅装置、及び２つの増幅器経路を有する他の増幅装置などの、２つの増幅器経路を有する増幅装置は、第１の増幅器及び第２の増幅器を有しているということができる。以下の開示では、ドハティ型増幅器に関連する前述の新しい電力増幅器の概念の適用を説明するが、この同じ検知・適合の概念は、２つ以上の増幅経路を特徴とする他の増幅装置アーキテクチャにおいて使用されることが想定されるものとする。

次に図２に移れば、電力増幅器１０８の実施例の詳細を説明する。電力増幅器１０８の説明は、携帯電話機１０２において実施された電力増幅器１１０に同等に適用し得る。一実施例では、電力増幅器１０８は、信号スプリッタ１６０、主増幅器１６２、出力変換器１６４、入力位相器１６６、補助増幅器１６８、及び出力合成器１７０を備える。場合によっては、主増幅器１６２は第１の増幅器として表し得、補助増幅器１６８は第２の増幅器として表し得る。上述した構成部分は、実質的に、通常のドハティ型増幅装置に対応する。電力増幅器１０８に対する入力は分割し得、入力信号の第１の部分は、入力信号の第１の部分を増幅する主増幅器１６２に伝搬する。入力信号の第２の部分は入力位相器１６６に伝搬する。入力位相器１６６は、入力信号の第１の部分の位相に対して入力信号の位相の第２の部分の位相を偏移させる。一実施例では、入力位相器１６６によって生じる位相偏移は、約９０度及び／又は１／４波長であり得る。

しかし、他の実施例では、例えば、主増幅器１６２の出力トランジスタ及び補助増幅器１６８の出力トランジスタが互いに、異なる材料でできており、かつ／又は、異なる半導体ファミリでできており、入力位相器１６６によって生じる位相偏移は、９０度及び／又は１／４波長と異なり得る。第１の材料組成を有し、第１の半導体ファミリに属する第１の材料でできた主増幅器の出力トランジスタ、及び第２の材料組成を有し、第２の半導体ファミリに属する第２の材料でできた補助増幅器の出力トランジスタを有する電力増幅装置の製造及び使用であって、第１の材料組成の少なくとも１つが第２の材料組成と異なり、第１の半導体ファミリが第２の半導体ファミリと異なる、電力増幅装置の製造及び使用は、その全部を本明細書及び特許請求の範囲に、参照によって援用する、Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｂｏｗｌｅｓらによる、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｏｈｅｒｔｙ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｗｉｔｈ Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」と題する、西暦２００９年６月２日付で交付された、西暦２００６年９月２９日付出願の米国特許第７５４１８６６号に詳細に説明されている。

一動作モードでは、例えば、ＯＮ動作モードで動作している補助増幅器１６８に関連付けられた閾値振幅を入力信号が超える場合、入力信号の第１の部分は主増幅器１６２によって増幅され、入力信号の第２の部分は補助増幅器１６８によって増幅される。主増幅器１６２の出力は出力変換器１６４によって変換される。一実施例では、出力変換器１６４は、電力増幅器１０８の出力からアンテナへの無線信号（ＲＦ）信号伝搬を促進するよう主増幅器１６２をマッチングする。出力変換器１６４は、主増幅器１６２の出力に位相偏移、例えば、約９０度及び／又は１／４波長の位相偏移をもたらす。入力位相器１６６により、入力信号の第２の部分にもたらされる位相偏移により、出力合成器１７０において出力変換器１６４の出力が、実質的に同相で補助増幅器１６８の出力と合成される。電力増幅器１０８の動作の説明が抽象的であり、更に以下に述べる一部の詳細を割愛しているということを理解されたい。

一実施例では、電力増幅器１０８の出力が、入力に対して実質的に線形的に相関していることが望ましい。あるいは、別の実施例では、電力増幅器１０８の出力が、入力に対して、特定の他の非線形であるが、所定の関係を有していることが望ましい。電力増幅器１０８の入力と出力との間の関係は、場合によっては、電力増幅器１０８の伝達関数として表し得る。増幅器１６２、１６８のバイアス・ポイント及び／又は構成部分の制限が理由で、かつ、変化する環境条件が理由で、かつ、他の要因が理由で、電力増幅器１０８の伝達関数は、補正手段が使用されない場合、所望の伝達関数と、容認できないほどに外れ得る。したがって、電力増幅器１０８は、電力増幅器１０８が、所望の伝達関数を実現することを促進するよう経路毎の前置歪みを組み入れている。「経路毎の前置歪み」という語は、電力増幅器１０８の２つ以上の増幅経路それぞれに対して前置歪曲を別個に行うということを意味する。

経路毎の前置歪みは、全体としての電力増幅器１０８の所望の伝達関数の実現を促進し得る。更に、経路毎の前置歪みは、主増幅器１６２の所望の第１の伝達関数、及び補助増幅器１６８の第２の伝達関数の実現を促進し得る。経路毎の前置歪みを使用した補助増幅器１６８の伝達関数の適合とは別個に主増幅器１６２の伝達関数を適合させることができることにより、全体としての電力増幅器１０８の所望の伝達関数に対する更に高い忠実度の実現が促進され得る。更に、経路毎の前置歪みを使用した主増幅器１６２及び補助増幅器１６８の伝達関数の別個の適合により、そうでなければ達成することが難しい、新たな増幅の特徴が促進され得る。

一実施例では、第１のセンサ１８０は、補助増幅器１６８の出力の振幅及び位相を検出し、第１の前置歪み構成部分１８２にこの振幅及び位相の表示を提供する。入力信号の第２の部分に基づき、かつ、第１のセンサ１８０によって供給される、補助増幅器１６８によって出力された振幅及び位相の表示に基づいて、第１の前置歪み構成部分１８２は、補助増幅器１６８の所望の伝達関数が実質的に達成されるような、補助増幅器１６８に入力すべき前置歪曲値を判定する。一実施例では、第２のセンサ１８４は、主増幅器１６２の出力の振幅及び位相を検出し、第２の前置歪み構成部分１８６にこの振幅及び位相の表示を提供する。入力信号の第１の部分に基づき、かつ、第２のセンサ１８４によって供給される、主増幅器１６２によって出力された振幅及び位相出力の表示に基づいて、第２の前置歪み構成部分１８６は、主増幅器１８２の所望の伝達関数が実質的に達成されるような、主増幅器１６２に入力すべき前置歪み値を判定する。

第２の前置歪み構成部分１８６は、第１のセンサ１８０によって供給された補助増幅器１６８によって出力された振幅及び位相の表示を使用して、補助増幅器１６８の動作状態を判定する。例えば、一実施例では、第２の前置歪み構成部分１８６は、第１のセンサ１８０によって提供される補助増幅器によって出力された振幅及び位相の表示を使用して、補助増幅器１６８が、ＯＮ動作状態にあるか、又はＯＦＦ動作状態にあるかを判定する。補助増幅器１６８が、ＯＦＦ動作状態で動作する場合、補助増幅器１６８の出力トランジスタはその出力において高いインピーダンスを示し、主増幅器１６２は第１のインピーダンスを認識する。

本明細書及び特許請求の範囲で使用されるように、ＯＮ動作状態という語は、補助増幅器１６８が、単にＤＣ電流の伝導でなく、かなりの利得をもたらす、補助増幅器１６８の動作状態を表す。例えば、補助増幅器１６８は、少なくとも３ｄＢの利得をもたらす場合に、ＯＮ動作状態にあるとみなし得る。あるいは、補助増幅器１６８は、少なくとも９ｄＢの利得をもたらす場合に、ＯＮ動作状態にあるとみなし得る。あるいは、補助増幅器１６８は、少なくとも１８ｄＢの利得をもたらす場合に、ＯＮ動作状態にあるとみなし得る。あるいは、補助増幅器１６８は、少なくとも２７ｄＢの利得をもたらす場合に、ＯＮ動作状態にあるとみなし得る。あるいは、補助増幅器１６８のＯＮ動作状態を区別する特定の他の利得閾値を規定し得る。補助増幅器１６８は、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間の中間動作状態を経ることがあり得るものとする。あるいは、一実施例では、補助増幅器１６８のＯＮ動作状態は、閾値ＡＣ電流振幅に基づいて規定し得る。

補助増幅器１６８が、ＯＮ動作状態で動作する場合、補助増幅器１６８の出力トランジスタはその出力において低いインピーダンスを示し、主増幅器１６２は第２のインピーダンスを認識する。第２の前置歪み構成部分１８６は、主振幅器１６２によって認識されるインピーダンス（帰属インピーダンス、及び／又は、主増幅器１６２によって認識された推定インピーダンスとして表し得る）の知識に基づいて第２のセンサ１８４によって提供される主増幅器１６２によって出力された振幅及び位相の表示を解釈する。例えば、一実施例では、第２のセンサ１８４は、電流モニタを備え、第２の前置歪み構成部分１８６に対して電流の表示を提供する。第２の前置歪み構成部分１８６は、オームの法則（直流電流条件では、電圧＝電流×抵抗［Ｖ＝ＩＲ］であり、交流電流条件では、電圧＝電流×インピーダンス［Ｖ＝ＩＺ］である）に基づいて、かつ、主増幅器１６２によって認識されるインピーダンス（Ｚ）の帰属値（帰属インピーダンス値は、補助増幅器１６８のＯＮ状態及びＯＦＦ状態に基づいて変化する）に基づいて、電流（Ｉ）の表示を電圧（Ｖ）の表示に変換する。

実際には、補助増幅器１６８がＯＦＦ状態とＯＮ状態との間で遷移する場合、補助増幅器１６８の出力トランジスタによって示されるインピーダンスは、ＯＦＦ状態において認識される高インピーダンス値とＯＮ状態において認識される低インピーダンス値との間にある一定の範囲のインピーダンス値をとる。一部の実施例では、前述の遷移インピーダンス値は無視され、第２の前置歪み構成部分１８６は、補助増幅器１６８に帰属させられる高インピーダンス及び低インピーダンスの一方のみに基づいて主増幅器１６２に対して入力されるべき前置歪み値を求める。しかし、別の実施例では、第２の前置歪み構成部分１８６は、主増幅器１６２によって認識された帰属インピーダンスに、第１のセンサ１８０によって提供される補助増幅器１６８の振幅及び位相の表示をマッピングし、又は変換する補助増幅器１６８のモデルを備える。前述のインピーダンス・マッピングは、補助増幅器１６８が、完全にＯＦＦ状態にある訳でなく、完全にＯＮ状態にある訳でない場合に認識された中間遷移インピーダンス値を規定し、それにより、主増幅器１６２に供給すべき前置歪み入力値の更に正確な判定を促進することが可能である。当然、インピーダンス・マッピングは更に、完全にＯＦＦ状態のインピーダンス、及び完全にＯＮ状態のインピーダンスも含み得る。本実施例では、第２の前置歪み構成部分１８６は、上記インピーダンス・マッピングに基づいて求められた帰属インピーダンス値及び／又は推定インピーダンス値に基づいて主増幅器１６２に入力すべき前置歪み値を求める。

一実施例では、インピーダンス・マッピングは、ルックアップ・テーブルにおける対応するエントリに記憶された帰属インピーダンスに直接、ルックアップ・テーブル・マップにおけるエントリをマッチングさせ、第１のセンサ１８０によって検知された位相及び振幅の値が、ルックアップ・テーブルのエントリ間に収まる第１のセンサ１８０によって検知される位相及び振幅の値が、ルックアップ・テーブルのバウンディング位相及び振幅エントリに関連付けられた帰属インピーダンス値間で線形外挿されるルックアップ・テーブルによって規定し得る。ルックアップ・テーブルに規定されたエントリ又はポイントの数は、増加したメモリ消費、及び／又は、より大きな計算量のコストに対する、より大きな数のエントリに関連付けられた増加した忠実度及び／又は精度のレベルの値のバランスをとることに基づいて求めることが可能である。一実施例では、インピーダンス・マッピングは、オフセット係数及び乗算係数の所定の定数を有する多項式関数などの関数によって規定し得る。別の実施例では、帰属インピーダンス値に対して、第１のセンサ１８０によって検知された位相及び振幅値をマッピングさせる更に他の処理も第２の前置歪み構成部分１８６によって使用し得る。

一実施例では、第２の前置歪み構成部分１８６は、主増幅器１６２によって出力された算出信号に対する、入力信号の第１の部分の位相差、及び振幅差の判定に基づいて前置歪み値を求める。第２のセンサ１８４によって供給される主増幅器１６２の出力の検知された振幅は、主増幅器１６２の出力の増幅されたレベルと入力信号の第１の部分の非増幅レベルとの間の適切な比較を促進するよう適切にスケーリングし得る。第２の前置歪み構成部分１８６又は第２のセンサ１８４はスケーリングを提供し得る。一実施例では、スケーリングは、上記インピーダンス・マッピングに基づいた、電流表示子から電圧表示子への変換と合成し得る。あるいは、スケーリングは、電圧表示への電流表示の変換の前又は後の直列動作として行い得る。

振幅差は、入力信号の第１の部分を増大させる振幅前置歪み値を求めるために使用され、位相差は、入力信号の第１の部分を位相偏移させる位相前置歪み値を求めるために使用される。第２の前置歪み構成部分１８６は、ルックアップ・テーブルに、入力信号の第１の部分の複数の値それぞれに関連付けられた前置歪み値を記憶し得る。入力信号の第１の部分の値に対応する、ルックアップ・テーブルに索引化するために選択された値は、入力信号の第１の部分がとり得る値の範囲にわたって均等に分布し得る。あるいは、ルックアップ・テーブルに索引化されるために選択された値は、例えば、所望の前置歪み値を正確に捕捉する（例えば、所望の前置歪み値が最もすばやく変化する入力信号の第１の部分の局所領域において更に密に値を選択する）ために、特定の他の態様で分布し得る。ルックアップ・テーブルにおけるエントリの数は別々の実施例において変動し得る。本開示と組み合わせて、当業者は、メモリ空間を節減し、前置歪み値算出処理負荷を削減することに対して、正確な前置歪みを与える旨の要求をバランスさせるためにルックアップ・テーブルに含める対象のエントリの数を判定することが容易にできるであろう。

第２の前置歪み構成部分１８６は、周期的に、又は、ルックアップ・テーブルに記憶された前置歪み値に対する前置歪み値の現在の算出の閾値変化量の超過に基づいて、場合によっては、前置歪み値のルックアップ・テーブルを更新し得る。主増幅器１６２の伝達関数は、熱などの環境条件の変化に応じて、かつ、電子構成部分の物理的変遷に応じて、かつ、他の要因に応じて経時的に変化し得る。この変化する伝達関数は、場合によっては、前置歪み値のルックアップ・テーブルを更新することによって調節し得る。

入力信号の第１の部分は、第２の前置歪み構成部分１８６の位相変調構成部分、及び第２の前置歪み構成部分１８６の振幅変調構成部分に対象前置歪み値を渡して、ルックアップ・テーブルからの前置歪み値を選択するために使用される。振幅変調構成部分は、入力信号の第１の部分を受け取り、振幅前置歪み値によって規定された量で増大又は減衰させた導き出された信号を出力する。位相変調構成部分は、振幅変調構成部分によって出力された導かれた信号を受け取り、位相前置歪みによって規定された方向において、かつ、一定量だけ位相偏移させられた導き出された信号を出力する。位相変調構成部分の出力は主増幅器１６２に供給される。入力信号の第１の部分の適合は、アナログ領域において無線周波数で行い、次いで、主増幅器に供給し得る。あるいは、入力信号の第１の部分の適合は、アナログ領域においてベースバンド周波数で行い、その後、主増幅器１６２に供給される前に、アップコンバートし得る。あるいは、入力信号の第１の部分はベースバンド・ディジタル信号であり得、適合はディジタル領域で行い得、適合された信号は次いで、ディジタル・アナログ変換され、主増幅器１６２に供給される前に無線周波数にアップコンバートされ得る。別の実施例では、ディジタル領域とアナログ領域との間、及び、無線周波数、中間周波数、及びベースバンド周波数間の他の遷移が想定される。例えば、ディジタル・アナログ変換器の出力を無線周波数の中間周波数とすることができ、中間周波数及び無線周波数はディジタル領域において生成し得る。場合によっては、入力信号の第１の部分の適合は、前置歪曲されているということができる。しかし、場合によっては、通常の線形化前置歪曲に加え、入力信号の第１の部分の更なる適合を行い得る。

一実施例では、第２の前置歪み構成部分１８６との間の入力及び出力は無線周波数（ＲＦ）アナログであるが、第２の前置歪み構成部分１８６はディジタル・ベースバンド周波数でその内部処理を行う。本実施例では、第２の前置歪み構成部分１８６に対する入力は、ダウンコンバートされ、アナログ・ディジタル変換され、出力は、アナログ・ディジタル変換され、次いで、アップコンバートされる。別の実施例では、入力信号の第１の部分はベースバンド・ディジタルであり得る。本開示が、入力信号及び出力信号の第２の前置歪み構成部分１８６のコンディショニングの更に他の配置を想定しているということが理解されるであろう。前置歪みを与えるために想定された一手法の更なる詳細については、その全部を本明細書及び特許請求の範囲に、参照によって援用する、Ｄａｖｉｄ Ｎ． Ｗｅｓｓｅｌらによる、「Ｌｉｎｅａｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ」と題する、西暦２００１年８月１４日付で交付された、西暦１９９８年１２月１０日付出願の米国特許第６，２７５，６８５号を参照されたい。本開示が、他の方法、又は、入力信号の第１の部分の前置歪み及び／若しくは適合の判定、記憶、及び供給と整合し、他の方法、又は、入力信号の第１の部分の前置歪み及び／若しくは適合の判定、記憶、及び供給を想定しているものとする。

前述の第２の前置歪み構成部分１８６による、前置歪み値の判定の説明では、前置歪み値は、主増幅器１６２のスケーリングされ、コンディショニングされた出力と、入力信号の第１の部分との間の差に基づいて判定された。出力に対して入力を比較することのみから流れる、前置歪みによる単純な補正は、主増幅器１６２の線形化を促進する。しかし、一実施例では、主増幅器１６２の所望の伝達関数は更に複雑である。この場合、主増幅器１６２の出力を、コンディショニングされていない入力以外の値と比較して前置歪み値を判定し得る。例えば、一実施例では、信号入力の第１の部分を、まず、所望の伝達関数に応じて処理し得、この変換された値を次いで、主増幅器１６２のコンディショニングされた出力と比較して、前置歪み値を判定し得る。

第１の前置歪み構成部分１８６の挙動は、第２の前置歪み構成部分１８２の挙動と概ね同様であるが、例外があり、これを次に説明する。一実施例では、入力信号の第２の部分の振幅が所定の閾値を超えた場合にのみ、ＯＮ状態にするようバイアスされる。例えば、一実施例では、補助増幅器１６８は、クラスＣ動作用にバイアスさせ得る。

あるいは、一実施例では、補助増幅器１６８はクラスＢ動作用にバイアスし得、信号スプリッタ１６０は入力信号シェーピングを行い得る。例えば、信号スプリッタ１６０は、第２の前置歪み構成部分１８６及び主増幅器１６２に入力信号の第１の部分として入力信号の一定の部分を供給し得るが、入力信号が閾値を超えた場合にのみ、入力信号の第２の部分を第１の前置歪み構成部分１８２及び補助増幅器１６８に供給し得る。この種の入力コンディショニングは、入力信号シェーピングとして表し得、補助増幅器１６８が、完全なＯＦＦ状態から完全なＯＮ状態に遷移する場合、及び完全なＯＮ状態から完全なＯＦＦ状態に遷移する場合に遭遇し得る不要な効果の一部を除外するために使用することが可能である。信号シェーピングについての更なる詳細については、その全部を本明細書及び特許請求の範囲において、参照によって援用する、Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｊ． Ｂｏｗｌｅｓらによる、「Ｄｏｈｅｒｔｙ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｏｆ」と題する、西暦２００９年６月１０日付出願の米国特許出願第１２／４８２１１０号を参照されたい。あるいは、一実施例では、信号シェーピング機能は、信号スプリッタ１６０によって行うことができないが、その代わりに、第１の前置歪み構成部分１８２によって供給される前置歪み処理に組み入れるか、又は、第１の前置歪み構成部分１８２によって供給される前置歪み処理と一体化し得る。複数の増幅経路増幅装置において前置歪みを与える旨の上記説明は、ドハティ型増幅器アーキテクチャに関するものであるが、上記新たな構成の多くは、例えば、ＬＩＮＣ増幅器における他の複数の増幅経路増幅装置に適用可能であり得る。ＬＩＮＣ増幅装置の場合、入力信号の第１の部分の前置歪曲及び／又は適合は、ＬＩＮＣ増幅装置の動作の原理（例えば、第１の増幅器及び第２の増幅器それぞれに対して実質的に一定の振幅入力）に鑑みて、位相のみの適合に関し得る。一方、ＬＩＮＣ増幅装置においても、振幅前置歪曲によって補償し得る別個の増幅器経路の振幅経路の小さな不均衡があり得る。

次に図３に移れば、増幅器の出力段の実施例の詳細を説明する。一実施例では、図３に示す出力段は、主増幅器１６２の出力段及び／又は補助増幅器１６８の出力段を実現するために使用し得る。出力トランジスタ２００は、出力バイアス２０４に、かつ、電源Ｖｄｄに結合されたドレイン、入力信号Ａに入力バイアス２０２を介して結合されたゲート、及び、接地されたソースを有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）として示す。しかし、別の実施例では、増幅器の出力段は、ＦＥＴ出力トランジスタを使用して実現されない場合がある。一実施例では、増幅器の出力段は、バイジャンクション・トランジスタ（ＢＪＴ）を使用して実現し得る。出力トランジスタ２００は、出力バイアス２０４を介して出力信号Ｂを供給する。出力トランジスタ２００のドレインに結合され、振幅及び位相の表示Ｃを出力する第２のセンサ１８４を示す。図面を雑然とさせることのないよう図３に示していないが、出力トランジスタ２００は、無線周波数の範囲内で動作し、適切な絶縁回路（例えば、接地されたＤＣブロッキング・コンデンサや、インライン・インダクタ及び／又はチョーク）により、Ｖｄｄの直流電流と絶縁させるものとする。同様に、適切な無線周波数入力マッチング・ラインは入力信号Ａを出力トランジスタ２００に出力し得、無線周波数出力マッチング・ラインは出力信号Ｂを出力変換器１６４に結合し得る。

一実施例では、第２のセンサ１８４は電流センサである。一実施例では、第２のセンサ１８４は変換器電流センサとして実現し得る。あるいは、第２のセンサ１８４は、低抵抗（例えば、約１オーム）として実現し得、抵抗を介する電流の表示である電圧値を出力し得る。

代替的な前置歪曲及びセンサのアーキテクチャも本開示によって想定されている。例えば、一実施例では、図２に示す第１の前置歪み構成部分１８２及び第１のセンサ１８０なしで済ませ得、代わりに、センサ（図示せず）が、出力信号合成器１７０の出力を検知し、これを前置歪み構成部分（図示せず）に供給する。前置歪み構成部分は、出力信号合成器１７０の出力に基づいて、信号スプリッタ１６０に入力された信号を前置歪曲させ、それにより、電力増幅器１０８周りの前置歪みループを提供し得る。別の実施例では、第２のセンサ１８４を割愛し得、主増幅器１６２の出力は、減算及びモデリングに基づき、かつ、出力信号合成器１７０の出力上のセンサ、及び第１のセンサ１８０の出力に基づいて推定し得る。主増幅器１６２の推定出力は次いで、第２のセンサ１８４の出力の代わりに、第２の前置歪み構成部分１８６に入力し得る。第１の増幅器及び第２の増幅器を有する電力増幅器１０８を参照して本明細書及び特許請求の範囲に記載された手法及び構造を３つ以上の増幅器を有する他の電力増幅器に適用することが可能である。

次に図４に移れば、方法３００を説明する。ブロック３０２では、補助増幅器の出力を生成するよう第１の入力が増幅され、補助増幅器はＯＮ状態で、又はＯＦＦ状態で動作する。ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間の遷移の間、補助増幅器は、上述したように中間状態で動作し得る。一実施例では、ブロック３０２の補助増幅器は、上記補助増幅器１６８に対応する。補助増幅器のＯＮ状態、ＯＦＦ状態、及び中間状態は、補助増幅器にかけられた増幅器バイアスによるか、ゲート・イネーブル信号によるか、信号シェーピングによるか、又はそれらの組み合わせによって判定し得る。

ブロック３０４では、第１の前置歪みが、主増幅器の出力に基づいて、かつ、補助増幅器がオン状態で動作しているか、オフ状態で動作しているかに基づいて判定される。例えば、主増幅器は上記主増幅器１６２に対応し、第１の前置歪みは、補助増幅器のＯＮ状態又はＯＦＦ状態によって帰属させられたような、主増幅器１６２によって認識されたインピーダンスの値に基づいて判定される。一実施例では、第１の前置歪みは例えば、例えばインピーダンス・マッピングを参照して上述したように、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間の補助増幅器遷移として主増幅器によって評価されたインピーダンス値を帰属させることにより、更に複雑な処理によって判定し得る。第１の前置歪みの判定は更に、主増幅器への入力の値（例えば、入力信号の第１の部分）に基づき得る。第１の前置歪みの判定は更に、主増幅器の所望の伝達関数に基づき得る。一実施例では、主増幅器の所望の伝達関数は、実質的な線形伝達関数から外れている。一実施例では、第１の前置歪み、及び別々の動作点で判定される他の前置歪みの値がルックアップ・テーブルに記憶される。

ブロック３０６では、主増幅器の出力を生成するよう第２の入力が増幅され、第２の入力は第３の入力に基づき、かつ、第１の前置歪みに基づく。実施例では、第２の入力は、図２を参照して上述した第２の前置歪み構成部分１８６の振幅及び位相変調器構成部分の出力である。第３の入力は、入力信号の第１の部分であり得、第２の前置歪み構成部分１８６の振幅変調器構成部分により、かつ、位相変調器構成部分によって変調し得る。第３の入力は、第１の前置歪みを選択するために第２の前置歪み構成部分１８６によって使用し得る。

ブロック３０８では、無線周波数出力を生成するために、主増幅器の出力及び補助増幅器の出力が合成される。例えば、主増幅器の出力は、補助増幅器の出力と実質的に同相で合成される。

いくつかの実施例を本開示において設けているが、開示されたシステム及び方法は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、他の多くの特定の形態で実施し得る。本実施例は、例証的であり、限定的でないものと解されるべきであり、その意図は本明細書及び特許請求の範囲記載の詳細に限定されるべきでない。例えば、種々の要素又は構成部分を別のシステムにおいて合成若しくは一体化し得、又は、特定の構成を割愛するか、又は実現しない場合がある。

更に、個別又は別個のものとして種々の実施例において説明し、例証する手法、システム、サブシステム、及び方法は、本開示の範囲から逸脱しない限り、他のシステム、モジュール、手法、又は方法と合成又は一体化し得る。互いに通信し合うか、又は直接結合されるものとして示しているか、又は述べている他の事項も、電気的にであっても、機械的にであっても、その他の態様であっても、特定のインタフェース、装置、又は中間構成部分を介して、間接的に結合されるか、又は、通信し合う場合がある。変更、置換、及び改変の他の例は、当業者によって確かめることが可能であり、本明細書及び特許請求の範囲記載の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、行うことが可能である。

Claims (20)

1. 増幅装置であって、
   第１の増幅器であって、第１の信号を増幅して第２の信号を生成するよう動作可能である第１の増幅器と、
   第１のセンサであって、前記第２の信号に基づいて第３の信号を生成するよう動作可能である第１のセンサと、
   第２の増幅器であって、第４の信号の振幅が閾値振幅を超える場合にオン状態になり、前記第４の信号を増幅して第５の信号を生成し、前記第４の信号の振幅が前記閾値振幅未満である場合にオフ状態になるよう動作可能である第２の増幅器と、
   第１の前置歪み構成部分であって、第１の入力信号に基づいて、かつ、第３の信号に基づいて、かつ、前記第２の増幅器のオン・オフ状態に基づいて、前記第１の信号を生成するよう動作可能である第１の前置歪み構成部分と、
   信号合成器であって、前記第２の信号及び前記第５の信号に基づいて前記増幅装置の出力を生成するよう動作可能である信号合成器と
   を備える増幅装置。
2. 請求項１記載の増幅装置であって、前記第２の増幅器がクラスＢ増幅器としてバイアスされる増幅装置。
3. 請求項１記載の増幅装置であって、前記第１のセンサは、前記信号合成器と前記第１の増幅器の出力との間に配置された無線周波数結合器である増幅装置。
4. 請求項１記載の増幅装置であって、前記第１のセンサは、前記信号合成器と前記第１の増幅器の出力との間に配置された電流モニタであり、前記第１のセンサは、前記第１の増幅器によって出力された電流に基づいて前記第３の信号を生成する増幅装置。
5. 請求項１記載の増幅装置であって、ドハティ増幅器を備えた増幅装置。
6. 請求項５記載の増幅装置であって、
   第２のセンサであって、前記第５の信号に基づいて第６の信号を生成するよう動作可能である第２のセンサと、
   第２の前置歪み構成部分であって、第２の入力信号に基づいて、かつ、前記第６の信号に基づいて前記第４の信号を生成するよう動作可能である第２の前置歪み構成部分と
   を備える増幅装置。
7. 請求項１記載の増幅装置であって、
   前記第１の増幅器は、第１の材料組成を有し、第１の半導体ファミリに属する少なくとも１つの半導体から形成され、
   前記第２の増幅器は、第２の材料組成を有し、第２の半導体ファミリに属する少なくとも１つの半導体から形成され、
   前記第１の材料組成のうちの少なくとも１つが前記第２の材料組成と異なり、前記第１の半導体ファミリが前記第２の半導体ファミリと異なる増幅装置。
8. 増幅装置であって、
   第１の信号を受け取り、第２の信号を出力する第１の増幅器であって、前記第１の信号を増幅して前記第２の信号を生成する第１の増幅器と、
   前記第２の信号を検知し、第３の信号を出力するセンサであって、前記第３の信号が前記第２の信号に基づくセンサと、
   第４の信号を受け取り、第５の信号を出力する第２の増幅器であって、前記第４の信号を増幅して前記第５の信号を生成する第２の増幅器と、
   前記第３の信号に少なくとも部分的に基づいて前置歪み値を判定し、前記前置歪み値及び第１の入力信号に基づいて前記第１の信号を出力する前置歪み構成部分と、
   信号合成器であって、前記第２の信号に基づいて、かつ、前記第５の信号に基づいて第６の信号を出力する信号合成器とを備え、前記センサは、前記信号合成器と、前記第１の増幅器の出力との間に配置される増幅装置。
9. 請求項８記載の増幅装置であって、前記第２の信号を位相偏移させる位相偏移構成部分を更に備え、前記位相偏移構成部分が前記センサと前記信号合成器との間に配置された増幅装置。
10. 請求項８記載の増幅装置であって、前記第１の信号及び前記第４の信号が、実質的に一定の振幅信号である増幅装置。
11. 請求項８記載の増幅装置であって、前記前置歪み構成部分は、前記第２の増幅器の動作状態に更に基づいて前記前置歪み値を判定する増幅装置。
12. 請求項１１記載の増幅装置であって、前記第３の信号は前記第１の増幅器の出力トランジスタにおける電流を示し、前記前置歪み構成部分は、前記第３の信号の電流表示の電圧表示への変換に基づいて前記前置歪み値を判定し、前記電流表示の電圧表示への変換は、前記第２の増幅器の第１の動作状態中に前記第１の増幅器によって認識される第１の既知の出力インピーダンスに基づき、かつ、前記第２の増幅器の第２の動作状態中に前記第１の増幅器によって認識される第２の既知の出力インピーダンスに基づく増幅装置。
13. 請求項８記載の増幅装置であって、前記前置歪み構成部分は、複数の前置歪み値を判定する適合器構成部分、及び前記複数の前置歪み値から選択された少なくとも１つの前置歪み値に基づいて前記第１の入力信号を修正する補正構成部分を備え、前記少なくとも１つの前置歪み値は、前記第１の入力信号に基づいて前記複数の前置歪み値から選択される増幅装置。
14. 請求項１３記載の増幅装置であって、前記補正構成部分は、前置歪み利得値に基づき、かつ、前記複数の前置歪み値から選択された前置歪み位相値に基づいて前記第１の入力信号を修正する増幅装置。
15. 電子信号を増幅して無線周波数出力を生成する方法であって、
    第１の入力を増幅して第２の増幅器の出力を生成する工程であって、前記第２の増幅器はオン状態で、又はオフ状態で動作する工程と、
    第１の前置歪みを、第１の増幅器の出力に基づいて、かつ、前記第２の増幅器が前記オン状態で動作しているか、前記オフ状態で動作しているかに基づいて判定する工程と、
    第２の入力を増幅して第１の増幅器の出力を生成する工程であって、前記第２の入力は、第３の入力に基づき、かつ、前記第１の前置歪みに基づく工程と、
    前記第１の増幅器の出力と、前記第２の増幅器の出力とを合成して無線周波数出力を生成する工程と
    を含む方法。
16. 請求項１５記載の方法であって、前記第１の前置歪みは、前記第２の増幅器が前記オン状態で動作している場合に前記第１の増幅器によって認識された第１の出力インピーダンスに基づいて、かつ、前記第２の増幅器が前記オフ状態で動作している場合に前記第１の増幅器によって認識された第２の出力インピーダンスに基づいて判定される方法。
17. 請求項１６記載の方法であって、前記第１の前置歪みは、前記第１の増幅器の出力が、前記第２の増幅器の出力と合成されて前記無線周波数信号を生成する場所の上流にある、前記第１の増幅器の出力に基づいて判定される方法。
18. 請求項１５記載の方法であって、前記第１の増幅器及び前記第２の増幅器がドハティ増幅器構成に配置される方法。
19. 請求項１５記載の方法であって、前記第１の前置歪みの判定は更に前記第３の入力に基づく方法。
20. 請求項１９記載の方法であって、前記第２の増幅器の出力に基づき、かつ、前記第１の入力に基づいて第２の前置歪みを判定する工程を更に含み、前記第２の増幅器は、前記第２の増幅器の出力を生成する場合に前記第２の前置歪みを更に増幅する方法。

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