JP2017143342A - Power amplifier and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンベロープトラッキング方式の電力増幅装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to an envelope tracking power amplifier and a control method thereof.
送信機の電力増幅装置(PA)における高周波増幅器には、その電力効率を高めるためにエンベロープトラッキング方式(ET方式)が用いられる。この方式は、ベースバンドの入力送信信号からエンベロープ(包絡線:変調信号の波形のピークを結んだ線)信号を生成し、このエンベロープ信号をもとに高周波増幅器に供給する電源電圧をRF(Radio Frequency:高周波)信号のエンベロープに合わせて制御することで、消費電力を抑え、高周波増幅器の電力付加効率(PAE:Power Added Efficiency:高周波増幅器で生成される高周波信号電力と、高周波増幅器で消費される直流電力の比率を表す。同一の出力電力であれば、電力付加効率が高い程低消費電力である)が向上する。 An envelope tracking method (ET method) is used for a high-frequency amplifier in a power amplifier (PA) of a transmitter in order to increase its power efficiency. In this method, an envelope (envelope: a line connecting the peaks of the waveform of the modulation signal) is generated from the baseband input transmission signal, and the power supply voltage supplied to the high-frequency amplifier based on the envelope signal is RF (Radio). By controlling according to the envelope of the frequency (frequency) signal, the power consumption is suppressed, and the power added efficiency (PAE: power added efficiency) of the high frequency amplifier is consumed by the high frequency amplifier. This represents the ratio of DC power, and the same output power, the higher the power added efficiency, the lower the power consumption).
このエンベロープトラッキング方式の電力増幅装置では、高周波増幅器に入力される増幅対象となる送信信号(RF信号)の位相と、エンベロープ信号をもとに生成されて高周波増幅器に印加される制御電源電圧の位相がずれると、送信信号(RF信号)の振幅に応じた電源電圧が供給されなくなり高周波増幅器から出力される送信信号に歪みが生じるので、それぞれの位相がずれないことが重要である。
この位相のずれは、入力送信信号が高周波増幅器に入力されるまでの電気回路の電気長(配線の長さを配線における電気信号の波長を基準に表わしたもの)や電子部品の特性と、入力送信信号からエンベロープ信号を生成し、そのエンベロープ信号をもとに高周波増幅器の制御電源電圧を生成して高周波増幅器に供給するまでの電気回路の電気長や電子部品の特性との差に起因するものである。このため位相のずれが生じないような回路設計が行われ、また、ある程度の位相のずれを見越して制御電源電圧の値に一定のマージンを持たせている。
In this envelope tracking type power amplifier, the phase of the transmission signal (RF signal) to be amplified input to the high frequency amplifier and the phase of the control power supply voltage generated based on the envelope signal and applied to the high frequency amplifier If there is a shift, the power supply voltage corresponding to the amplitude of the transmission signal (RF signal) is not supplied, and the transmission signal output from the high frequency amplifier is distorted. Therefore, it is important that the respective phases do not shift.
This phase shift is caused by the electrical length of the electrical circuit (the length of the wiring expressed with reference to the wavelength of the electrical signal in the wiring) until the input transmission signal is input to the high-frequency amplifier, the characteristics of the electronic component, and the input Due to the difference between the electrical length of the electric circuit and the characteristics of the electronic components from the generation of the envelope signal from the transmission signal to the generation of the control power supply voltage for the high frequency amplifier based on the envelope signal and the supply to the high frequency amplifier It is. For this reason, a circuit design is performed so as not to cause a phase shift, and a certain margin is given to the value of the control power supply voltage in anticipation of a certain phase shift.
実際には、電子部品を含めた個々の回路のばらつき、使用温度の変化、経年変化などによって高周波増幅器に入力される入力送信信号と印加される制御電源電圧の間に位相のずれが生じることから、定期的にテスト信号を用いて送信信号と制御電源電圧との位相を自動で調整する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Actually, a phase shift occurs between the input transmission signal input to the high-frequency amplifier and the applied control power supply voltage due to variations in individual circuits including electronic components, changes in operating temperature, aging, etc. A technique for automatically adjusting the phase between a transmission signal and a control power supply voltage using a test signal periodically has been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、この先行技術では、位相調整を行なう場合、テスト信号を用いて送信信号と制御電源電圧との位相を調整するようにしているので、送信中に位相調整することができない。従って、送信中に位相のずれが生じた場合には修正できないため、送信中の位相のずれを考慮すると制御電源電圧のマージンを小さくすることはできず、高周波増幅器の電力付加効率(PAE)について十分な電力効率の改善が望めないという問題があった。
そこで、本発明は、先行技術の問題点に着目してなされたものであり、テスト信号を用いずに送信中に送信信号と制御電源電圧の位相を調整できるようにして、制御電源電圧のマージンを縮小して電力付加効率(PAE)の改善が図れる電力増幅装置及びその制御方法を提供することを目的としている。
However, in this prior art, when phase adjustment is performed, the phase between the transmission signal and the control power supply voltage is adjusted using the test signal, so that phase adjustment cannot be performed during transmission. Therefore, if a phase shift occurs during transmission, it cannot be corrected. Therefore, considering the phase shift during transmission, the margin of the control power supply voltage cannot be reduced, and the power added efficiency (PAE) of the high-frequency amplifier can be reduced. There was a problem that sufficient power efficiency could not be improved.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the problems of the prior art, and allows the phase of the transmission signal and the control power supply voltage to be adjusted during transmission without using the test signal, so that the margin of the control power supply voltage can be adjusted. It is an object of the present invention to provide a power amplifying apparatus capable of improving power added efficiency (PAE) by reducing the power and a control method thereof.
本発明の一態様に係る電力増幅装置は、エンベロープトラッキング方式の電力増幅装置であって、ベースバンドの入力送信信号から入力エンベロープ信号を生成する入力エンベロープ信号生成部と、入力送信信号及び入力エンベロープ信号のうちいずれか一方の位相を調整して送信信号及びエンベロープ信号としてそれぞれ出力する位相調整部と、エンベロープ信号の振幅を増幅して制御電源電圧を生成するエンベロープ信号処理部と、送信信号からRF信号を生成し制御電源電圧を電源電圧としてRF信号の信号レベルを増幅して出力送信信号を生成する送信信号処理部と、を備えている。そして、位相調整部は、RF信号と制御電源電圧の位相が一致するように入力送信信号及び入力エンベロープ信号のうちいずれか一方の位相を調整し、RF信号と制御電源電圧の位相が一致したときに、調整完了通知を入力エンベロープ信号生成部に出力する。入力エンベロープ信号生成部は、調整完了通知を受けるまでは入力送信信号をもとに生成した入力エンベロープ信号に所定のマージンを持たせた入力エンベロープ信号を生成し、調整完了通知を受けた後は所定のマージンを縮小したエンベロープ信号を生成する。 A power amplifying device according to an aspect of the present invention is an envelope tracking power amplifying device, an input envelope signal generating unit that generates an input envelope signal from a baseband input transmission signal, an input transmission signal, and an input envelope signal A phase adjustment unit that adjusts one of the phases and outputs a transmission signal and an envelope signal, an envelope signal processing unit that amplifies the amplitude of the envelope signal to generate a control power supply voltage, and an RF signal from the transmission signal And a transmission signal processing unit that amplifies the signal level of the RF signal using the control power supply voltage as the power supply voltage and generates an output transmission signal. The phase adjustment unit adjusts the phase of either the input transmission signal or the input envelope signal so that the phase of the RF signal and the control power supply voltage matches, and when the phase of the RF signal and the control power supply voltage matches The adjustment completion notification is output to the input envelope signal generation unit. The input envelope signal generation unit generates an input envelope signal in which a predetermined margin is given to the input envelope signal generated based on the input transmission signal until the adjustment completion notification is received, and after receiving the adjustment completion notification, An envelope signal with a reduced margin is generated.
本発明の一態様によれば、送信時に高周波増幅器に入力されるRF信号と制御電源電圧の位相が一致するように位相調整されるため、制御電源電圧のマージンを小さくすることができて電力増幅装置の電力付加効率(PAE)の改善が図れる。 According to one aspect of the present invention, the phase of the RF signal input to the high-frequency amplifier during transmission and the phase of the control power supply voltage are adjusted so that the margin of the control power supply voltage can be reduced and the power is amplified. The power added efficiency (PAE) of the apparatus can be improved.
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下の詳細な説明では、本発明の一実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても1つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Therefore, specific components should be determined in consideration of the following description.
Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the shape, structure, arrangement, etc. of components. It is not specified to the following. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one embodiment of the present invention. However, it will be apparent that one or more embodiments may be practiced without such specific details. In other instances, well-known structures and devices are schematically shown in order to simplify the drawing.
<第1実施形態>
以下に、本発明の第1実施形態に係る電力増幅装置について説明する。
(システム構成)
図1に示すように、第1実施形態に係る電力増幅装置10は、送信信号生成部1と、入力エンベロープ信号生成部2と、位相調整部3と、エンベロープ信号処理部4と、送信信号処理部5と、相関検出処理部6と、歪検出処理部7とを備える。
送信信号生成部1は、ベースバンドのデジタル信号である入力送信信号SITを生成し、生成した入力送信信号SITを入力エンベロープ信号生成部2及び位相調整部3に出力する。なお、送信信号生成部1は、第1実施形態に係る電力増幅装置10の外部に設けられていても良い。すなわち、送信信号は、第1実施形態に係る電力増幅装置10の外部からの入力信号でも良い。この場合、第1実施形態に係る電力増幅装置10は、外部の送信信号生成部1と接続するための入力部を有していれば良い。
<First Embodiment>
The power amplifying device according to the first embodiment of the present invention will be described below.
(System configuration)
As shown in FIG. 1, the
The transmission
入力エンベロープ信号生成部2は、送信信号生成部1からの入力送信信号SITをもとに入力エンベロープ信号SIEを生成する。
このとき、入力エンベロープ信号生成部2は、送信開始時には後述する位相調整部3から調整完了通知SACを受けるまでは、入力送信信号SITをもとに生成されたエンベロープ信号の振幅に所定のマージンを加えた入力エンベロープ信号SIEを生成し、これを第2の入力エンベロープ信号SIE2とする。
この所定のマージンは、高周波増幅器に入力される増幅対象となる入力送信信号SITに基づくRF信号SRFの位相と、エンベロープ信号をもとに生成されて高周波増幅器に印加される制御電源電圧VCPの位相を一致させるために後述する位相調整部3で位相調整する際に位相がずれて制御電源電圧が電圧不足とならないように電圧マージンを考慮したものである。
The input envelope
At this time, the input envelope
The predetermined margin includes the phase of the RF signal SRF based on the input transmission signal SIT to be amplified input to the high frequency amplifier and the phase of the control power supply voltage VCP generated based on the envelope signal and applied to the high frequency amplifier. The voltage margin is taken into consideration so that the phase of the control power supply voltage does not become insufficient when the phase is adjusted by the
また、入力エンベロープ信号生成部2は、位相調整部3から調整完了通知SACを受けた後には、エンベロープ信号の振幅に加えた所定のマージンを縮小した最小マージン(ゼロを含む後述の歪が悪化する前の値まで)を加えた入力エンベロープ信号を生成し、これを第1の入力エンベロープ信号SIE1とする。
例えば、入力エンベロープ信号生成部2は、位相調整部3から調整完了通知SACを受けた後には、後述する歪検出処理部7からの歪検出信号をもとに、要求される隣接チャネル漏洩電力比(ACPR:Adjacent Channel Leakage Power Ratio)を確保した上で電力付加効率(PAE)が改善するような第1の入力エンベロープ信号SIE1を生成する。そして、入力エンベロープ信号生成部2は、生成した第1の入力エンベロープ信号SIE1または第2の入力エンベロープ信号SIE2を位相調整部3に出力する。
Further, after receiving the adjustment completion notification SAC from the
For example, after receiving the adjustment completion notification SAC from the
位相調整部3は、送信信号生成部1から入力された入力送信信号の位相を調整して送信信号を送信信号処理部5に出力する処理と、入力エンベロープ信号生成部2から入力された第1入力エンベロープ信号SIE1または第2の入力エンベロープ信号SIE2の位相を調整して第1のエンベロープ信号SE1または第2のエンベロープ信号SE2をエンベロープ信号処理部4に出力する処理を実行する。
位相調整部3は、後述する高周波増幅器5dに入力されるRF信号SRFと制御電源電圧VCPの位相を一致させて位相のずれをなくすために後述する相関検出処理部6から通知される相関値CVが最大値になるように、入力送信信号SITと第1の入力エンベロープ信号SIE1または第2の入力エンベロープ信号SIE2の位相に対して後述の位相調整が行われる。
The
The
そして、位相調整部3は、相関検出処理部6から通知される相関値CVが最大値になったときRF信号SRFと制御電源電圧VCPの位相が一致したとして位相調整が完了し、調整完了通知SACを入力エンベロープ信号生成部2に出力する。
エンベロープ信号処理部4は、位相調整部3からの第1のエンベロープ信号SE1または第2のエンベロープ信号SE2を増幅して制御電源電圧VCPを生成し、その制御電源電圧VCPを送信信号処理部5及び相関検出処理部6に出力する。なお、第1のエンベロープ信号SE1に基づいた制御電源電圧を第1の制御電源電圧VCP1とし、第2のエンベロープ信号SE2に基づいた制御電源電圧を第2の制御電源電圧VCP2として区別する。
Then, when the correlation value CV notified from the correlation detection processing unit 6 reaches the maximum value, the
The envelope
ここでは、一例として、エンベロープ信号処理部4は、D/Aコンバータ(以下、DACと称す)4aと、ローパスフィルタ(以下、LPFと称す)4bと、増幅器4cと、DC電源4dとを備える。
DAC4aは、位相調整部3からの第1のエンベロープ信号SE1または第2のエンベロープ信号SE2をデジタル信号からアナログ信号に変換して後段のLPF4bに出力する。LPF4bは、DAC4aからのエンベロープ信号に対し、遮断周波数より高い周波数の成分を減衰させて後段の増幅器4cに出力する。
Here, as an example, the envelope
The
増幅器4cは、DC電源4dから供給されたDC電圧を受けて動作し、LPF4bからの第1のエンベロープ信号SE1または第2のエンベロープ信号SE2を増幅して第1または第2の制御電源電圧を生成し、その第1の制御電源電圧VCP1または第2の制御電源電圧VCP2を送信信号処理部5と相関検出処理部6に出力する。
DC電源4dは、バッテリ等の直流電源である。なお、DC電源4dは、第1実施形態に係る電力増幅装置10の外部に設けられていても良い。この場合、第1実施形態に係る電力増幅装置10は、外部のDC電源4dと接続するための電源入力部を有していれば良い。
The
The
送信信号処理部5は、後述する発振器8からの発振信号を受けて、位相調整部3からの入力送信信号をRF(Radio Frequency:高周波)信号SRFに変換し、そのRF信号SRFをエンベロープ信号処理部4からの第1の制御電源電圧VCP1または第2の制御電源電圧VCP2が印加される高周波増幅器で増幅して出力送信信号を生成し、その出力送信信号を歪検出処理部7及びアンテナ9に出力する。
ここでは、一例として、送信信号処理部5は、DAC5aと、LPF5bと、ミキサ5cと、高周波増幅器5dとを備える。
The transmission
Here, as an example, the transmission
DAC5aは、位相調整部3からの送信信号STをデジタル信号からアナログ信号に変換して後段のLPF5bに出力する。LPF5bは、DAC5aからのアナログ送信信号に対し、遮断周波数より高い周波数の成分を減衰させて後段のミキサ5cに出力する。ミキサ5cは、LPF5bからのアナログ送信信号と、発振器8からの発振信号とを受けてアナログ送信信号の周波数をRF帯域(例えば260MHz〜270MHz帯域)の高周波数にアップコンバートしてRF信号SRFを生成し、そのRF信号SRFを後段の高周波増幅器5dに出力する。
The DAC 5a converts the transmission signal ST from the
高周波増幅器5dは、例えばNチャネルの電界効果トランジスタ(FET)を含んで構成され、ドレイン電極にエンベロープ信号処理部4から出力される第1の制御電源電圧VCP1または第2の制御電源電圧VCP2を印加する。特に所定のマージンを縮小した第1の制御電源電圧VCP1を印加しているときは、高周波増幅器5dの飽和電力点付近で動作することにより、ミキサ5cから出力されるRF信号SRFを高効率で増幅して出力送信信号SOTを生成する。そして、高周波増幅器5dは、この出力送信信号SOTを歪検出処理部7及びアンテナ9に出力する。
The
相関検出処理部6は、エンベロープ信号処理部4からの第2の制御電源電圧VCP2の波形と、送信信号処理部5からのRF信号SRFとの信号波形の相関値を検出し、その信号波形の相関値CVを位相調整部3に通知する。
ここでは、一例として、相関検出処理部6は、包絡線検波部6aと、A/Dコンバータ(以下、ADCと称す)6bと、ADC6cと、相関検出部6dとを備える。
包絡線検波部6aは、送信信号処理部5のミキサ5cから出力されるRF信号SRFを受けて、そのRF信号SRFを検波して包絡線(エンベロープ)信号SEDを生成する。そして、包絡線検波部6aは、生成した包絡線信号SEDを後段のADC6bに出力する。つまり、包絡線検波部6aは、ミキサ5cからの高周波数のRF信号SRFを検波して包絡線信号SEDを出力する。
The correlation detection processing unit 6 detects the correlation value of the signal waveform between the waveform of the second control power supply voltage VCP2 from the envelope
Here, as an example, the correlation detection processing unit 6 includes an
The
ADC6bは、包絡線検波部6aからの包絡線信号SEDをアナログ信号からデジタル信号に変換して後段の相関検出部6dに出力する。ADC6cは、エンベロープ信号処理部4の増幅器4cからの第2の制御電源電圧VCP2をアナログ信号からデジタル信号に変換して後段の相関検出部6dに出力する。
相関検出部6dは、ADC6bからの包絡線信号SEDと、ADC6cからの第2の制御電源電圧VCP2の信号波形の相関を検出し、その信号波形の相関値CVを位相調整部3に出力する。例えば、相関検出部6dは、ADC6bからの包絡線信号SEDの信号波形と、ADC6cからの第2の制御電源電圧VCP2の信号波形とをそれぞれ取り込み、これら2つの信号波形の例えばピーク値の相関をとり、包絡線信号SEDと第2の制御電源電圧VCP2のピーク値の一致度を表す相関値CVを位相調整部3に出力する。
The
The
歪検出処理部7は、後述する発振器8からの発振信号を受けて、送信信号処理部5からの出力送信信号SOTをベースバンド信号に変換し、そのベースバンド信号の信号波形の歪みを検出し、検出した歪値を入力エンベロープ信号生成部2に出力する。
ここでは、一例として、歪検出処理部7は、ミキサ7aと、LPF7bと、ADC7cと、歪検出部7dとを備える。
ミキサ7aは、発振器8からの発振信号と、高周波増幅器5dからの出力送信信号SOTとを受けて出力送信信号SOTの周波数をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、そのベースバンド信号を後段のLPF7bに出力する。LPF7bは、ミキサ7aからのベースバンド信号に対し、遮断周波数より高い周波数の成分を減衰させて後段のADC7cに出力する。ADC7cは、LPF7bからのベースバンド信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して後段の歪検出部7dに出力する。
歪検出部7dは、ADC7cからのベースバンド信号に対して高速フーリエ変換(FFT)を実行し、ベースバンド信号における隣接チャネルの周波数(例えばチャネル間隔が6.25kHzの場合、6.25kHz)付近に現れる波形の歪みを示す隣接チャネル漏洩電力比(ACPR)を歪検出値として検出し、その歪検出値(ACPR)を、入力エンベロープ信号生成部2に出力する。
The distortion detection processing unit 7 receives an oscillation signal from an oscillator 8 described later, converts the output transmission signal SOT from the transmission
Here, as an example, the distortion detection processing unit 7 includes a
The
The
発振器8は、一定の周波数を持つ発振信号を発生させ、発生させた発振信号を送信信号処理部5及び歪検出処理部7に出力する。なお、発振器8は、第1実施形態に係る電力増幅装置10の外部に設けられていても良い。この場合、第1実施形態に係る電力増幅装置10は、外部の発振器8と接続するための入力部を有していれば良い。
アンテナ9は、送信信号処理部5からの出力送信信号SOTを電波(電磁波)として空間に放射することで、その出力送信信号SOTを第1実施形態に係る電力増幅装置10の外部に送信する装置である。なお、アンテナ9は、第1実施形態に係る電力増幅装置10の外部に設けられていても良い。この場合、第1実施形態に係る電力増幅装置10は、外部のアンテナ9と接続するための出力部を有していれば良い。
The oscillator 8 generates an oscillation signal having a constant frequency, and outputs the generated oscillation signal to the transmission
The
(位相調整及びエンベロープ信号生成処理)
次に、第1実施形態に係る電力増幅装置10による送信開始時の高周波増幅器5dに入力されるRF信号SRFと第2の制御電源電圧VCP2の位相を一致させるための位相調整及びエンベロープ信号生成の処理の流れについて図2に基づいて説明する。
送信信号生成部1は、ベースバンドの入力送信信号SITを生成し、生成した入力送信信号SITを入力エンベロープ信号生成部2及び位相調整部3に出力する(ステップS101)。
(Phase adjustment and envelope signal generation processing)
Next, phase adjustment and envelope signal generation for matching the phases of the RF signal SRF and the second control power supply voltage VCP2 input to the high-
The transmission
入力エンベロープ信号生成部2は、送信開始時には、位相調整部3からの調整完了通知SACを受けていないため(ステップS102でNo)、位相調整する際に送信信号に対して高周波増幅器5dの制御電源電圧が電圧不足とならないように図3に示すように送信信号に対して高周波増幅器5dの制御電源電圧が電圧マージンを持たせる必要があり、この電圧マージンを持たせるために入力送信信号SITをもとに生成されたエンベロープ信号の振幅に所定のマージンを加えた第2の入力エンベロープ信号SIE2を生成して、位相調整部3に出力する(ステップS103)。
Since the input envelope
位相調整部3は、送信開始時には相関検出処理部6から相関値CVの通知を受けていないため位相の調整を行わないで送信信号STを送信信号処理部5に出力し、第2のエンベロープ信号SE2をエンベロープ信号処理部4に出力する(ステップS104)。
エンベロープ信号処理部4は、位相調整部3からの第2のエンベロープ信号SE2をもとに第2の制御電源電圧VCP2を生成する(ステップS105)。
送信信号処理部5は、位相調整部3からの送信信号STからRF信号SRFを生成する(ステップS106)。
The
The envelope
The transmission
相関検出処理部6は、エンベロープ信号処理部4からの第2の制御電源電圧VCP2の波形と、送信信号処理部5からのRF信号SRFの波形の相関値CVを検出し、その相関値CVを位相調整部3に出力する(ステップS107)。
位相調整部3は、相関検出処理部6から相関値CVの通知を受けたとき、相関値CVが最大値か否かを判定する(ステップS108)。なお、相関値CVが最大値か否かを判定するには、前回の相関値CVn−1と今回相関値CVnとを比較し、今回の相関値CVnが前回の相関値CVn−1より大きい場合(CVn>CVn−1)には最大値と判断せずに再度位相調整を行ない、今回の相関値がCVn前回の相関値CVn−1より小さくなった場合(CVn<CVn−1)には前回の位相調整時が相関値CVの最大値と判定し、前回の位相調整時のエンベロープ信号SE及び送信信号STを出力する。
The correlation detection processing unit 6 detects the correlation value CV between the waveform of the second control power supply voltage VCP2 from the envelope
When receiving the notification of the correlation value CV from the correlation detection processing unit 6, the
相関値が最大値でないと判定した場合(ステップS108でNo)には、相関値が最大値となるように入力送信信号SIT及び第2の入力エンベロープ信号SIE2のうちいずれか一方の位相を調整する(ステップS109)。ここでは、位相調整部3は、入力送信信号SITと第2の入力エンベロープ信号SIE2の信号波形の相関値CVが最大となるように、入力送信信号SIT及び第2の入力エンベロープ信号SIE2のうち位相進み側の位相を遅延させて調整する。
そして、位相調整部3は、送信信号STを送信信号処理部5に出力し、第2のエンベロープ信号SE2をエンベロープ信号処理部4に出力して、ステップS105に移行してから再度ステップS108で相関値CVが最大値か否かの判定が行われる。なお、入力送信信号SIT及び第2の入力エンベロープ信号SIE2のうち位相進み側を判定するには、最初の相関値より2回目の相関値(今回の相関値)が小さい場合に位相を調整した方が遅れ側となり、大きい場合に進み側と判定できる。
If it is determined that the correlation value is not the maximum value (No in step S108), the phase of either the input transmission signal SIT or the second input envelope signal SIE2 is adjusted so that the correlation value becomes the maximum value. (Step S109). Here, the
Then, the
位相調整部3は、相関検出処理部6から相関値CVの通知を受けたとき、相関値CVが最大値と判定した場合(ステップS108でYes)には、最大値となった位相を出力するとともに調整完了通知SACを入力エンベロープ信号生成部2に出力する(ステップS110)。
入力エンベロープ信号生成部2は、位相調整部3から位相完了通知SACを受けた後には(ステップS102でYes)、図3に示すようにRF信号SRFに対して高周波増幅器5dの第2の制御電源電圧VCP2に電圧マージンを持たせるために、ステップS103で設定した第2の入力エンベロープ信号VCP2における所定のマージンを縮小して第1の入力エンベロープ信号SIE2を出力する(ステップS111)。縮小する際は、後述する歪みの検出結果(歪検出値)を見ながら段階的に縮小して、図4に示すようなRF信号に対する電圧マージンにする。
When the
After receiving the phase completion notification SAC from the phase adjustment unit 3 (Yes in step S102), the input envelope
入力エンベロープ信号生成部2は、歪検出処理部7から所定のマージンを縮小後の歪検出値ACPRの通知を受ける(ステップS112)。
入力エンベロープ信号生成部2は、歪検出処理部7からの歪検出値ACPRが要求される性能を満たす歪値を予め定めた設定値以下か否か判定し(ステップS113)、設定値より大きい(要求される性能を満たしていない)場合(ステップS113でNo)、第1の入力エンベロープ信号SIE1のマージンを前回の縮小前のマージンに戻して(ステップS115)、一連の処理を終了する。
The input envelope
The input envelope
また、入力エンベロープ信号生成部2は、歪検出処理部7からの歪検出値ACPRが設定値以下である(要求される性能を満たしている)場合(ステップS113でYes)、第1の入力エンベロープ信号SIE1に縮小できるマージンがまだ残っているか否か判定する(ステップS114)。その判定方法は、第2の入力エンベロープ信号SIE2で加えたマージンが残っているか否かで判定する。縮小できるマージン分が残っていれば(ステップS114でYes)、ステップS111に戻って第1の入力エンベロープ信号SIE1のマージンをさらに縮小する。
反対に縮小できるマージンが残っていなければ(ステップS114でNo)、上記の一連の処理を終了する。
In addition, when the distortion detection value ACPR from the distortion detection processing unit 7 is equal to or less than the set value (satisfies the required performance) (Yes in step S113), the input envelope
On the contrary, if there is no remaining margin that can be reduced (No in step S114), the above series of processing ends.
(第1実施形態による効果)
以下に、第1実施形態による効果について説明する。
従来方式では、入力エンベロープ生成部で生成するエンペロープ信号をもとに高周波増幅器に供給する制御電源電圧は、図3に示すように、RF信号に対して電圧マージンを取る必要がある。
第1実施形態では、図3のように第2の制御電源電圧VCP2に電圧マージンを取った状態で、RF信号SRFと第2の制御電源電圧VCP2との位相が一致するように位相調整し、位相が一致して調整が完了すると、図4に示すようにマージンを縮小した第1の制御電源電圧VCP1とすることができるため、より高い電力付加効率(PAE)の電力増幅装置を提供することができる。したがって、バッテリ等の直流電源の消費電力を抑制することができる。
(Effect by 1st Embodiment)
Below, the effect by 1st Embodiment is demonstrated.
In the conventional method, the control power supply voltage supplied to the high frequency amplifier based on the envelope signal generated by the input envelope generation unit needs to have a voltage margin with respect to the RF signal as shown in FIG.
In the first embodiment, the phase is adjusted so that the phase of the RF signal SRF and the second control power supply voltage VCP2 coincide with each other in a state where the second control power supply voltage VCP2 has a voltage margin as shown in FIG. When the phase is matched and the adjustment is completed, the first control power supply voltage VCP1 with a reduced margin can be obtained as shown in FIG. 4, and therefore a power amplifying device with higher power added efficiency (PAE) is provided. Can do. Therefore, power consumption of a DC power source such as a battery can be suppressed.
なお、上記実施形態では、送信開始時に高周波増幅器に入力される増幅対象となる入力送信信号の位相と、エンベロープ信号をもとに生成されて高周波増幅器に印加される制御電源電圧の位相を一致させるために位相調整を行うようにしているが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、所定時間毎に相関検出処理部6を動作させて位相調整部3の位相調整を行なうようにしても良い。この場合には、送信時間が長い場合に、送信中にRF信号と制御電源電圧とのずれを補償することができ、より高い電力付加効率(PAE)の電力増幅を行なうことができる。
In the above embodiment, the phase of the input transmission signal to be amplified input to the high frequency amplifier at the start of transmission is matched with the phase of the control power supply voltage generated based on the envelope signal and applied to the high frequency amplifier. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について図5及び図6を参照して説明する。
この第2実施形態では、送信中の出力送信信号の歪みを監視して、歪検出値が予め設定した設定値以上となったときに高周波増幅器に入力される増幅対象となるRF信号の位相と、エンベロープ信号をもとに生成されて高周波増幅器に印加される制御電源電圧の位相を一致させるために位相調整を行なうようにしたものである。
すなわち、第2実施形態では、図5に示すように、前述した第1実施形態の図1の構成において、入力エンベロープ信号生成部2から位相調整部3へ位相調整を開始する調整開始信号を設けている。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the distortion of the output transmission signal being transmitted is monitored, and the phase of the RF signal to be amplified that is input to the high frequency amplifier when the distortion detection value is equal to or higher than a preset setting value. The phase adjustment is performed to match the phase of the control power supply voltage generated based on the envelope signal and applied to the high frequency amplifier.
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, in the configuration of FIG. 1 of the first embodiment described above, an adjustment start signal for starting phase adjustment is provided from the input envelope
第2実施形態では、位相調整部3は、前述した第1実施形態と同様に送信開始時に第2の入力エンベロープ信号SIE2又は入力送信信号SITの位相の調整を行なうとともに、送信中に歪検出値ACPRを監視し、歪検出値ACPRをもとに第2の入力エンベロープ信号SIE2又は入力送信信号SITの位相を調整する。
その他の構成については、前述した第1実施形態と同様の構成を有するので、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
入力エンベロープ信号生成部2では、図6に示す歪抑制処理を所定時間毎に実行する。
In the second embodiment, the
Since other configurations have the same configurations as those of the first embodiment described above, the same reference numerals are given to corresponding portions to those in FIG. 1, and detailed descriptions thereof will be omitted.
The input envelope
この歪抑制処理では、先ず、歪検出処理部7の歪検出部7dから出力される歪検出値ACPRを読込み(ステップS201)、次いで歪検出値が予め定めた設定値(例えば、−55dB)以上であるか否かを判定する(ステップS202)。なお、歪検出部7dから出力される歪検出値は、隣接チャネル漏洩電力比(ACPR)とし、予め定めた設定値は要求される性能を満たす値に設定する。
ステップS202の判定結果において、歪検出値ACPRが設定値未満である場合には(ステップS202でNo)、入力送信信号SITと第1の入力エンベロープ信号SIE1との位相が適正であり、出力送信信号SOTの歪みが抑制されているものと判断し、そのまま終了する。
In this distortion suppression process, first, the distortion detection value ACPR output from the
When the distortion detection value ACPR is less than the set value in the determination result in step S202 (No in step S202), the phase of the input transmission signal SIT and the first input envelope signal SIE1 is appropriate, and the output transmission signal It is determined that SOT distortion is suppressed, and the process ends.
また、ステップS202の判定結果において、歪検出値ACPRが設定値以上の場合(ステップS202でYes)、入力エンベロープ信号生成部2は、位相調整部3へ位相調整を開始する調整開始信号SASを通知し(ステップS203)、図2のフローチャートのステップ103に移行して、所定のマージンを持たせた第2の入力エンベロープ信号SIE2を生成し(ステップS103)、上記で説明した図2のフローチャートの通り、第2の入力エンベロープ信号SIE2又は入力送信信号SITの位相調整を行って、高周波増幅器5dに入力される増幅対象となるRF信号の位相と、エンベロープ信号をもとに生成されて高周波増幅器5dに印加される第2の制御電源電圧VCP2の位相を一致させて歪み劣化を解消する。
When the distortion detection value ACPR is equal to or larger than the set value in the determination result in step S202 (Yes in step S202), the input envelope
(第2実施形態による効果)
この第2実施形態によると、送信中に、入力エンベロープ信号生成部2で出力送信信号SOTの歪検出値を監視することにより、出力送信信号SOTの歪みが予め定めた設定値以上に大きくなった場合、位相調整を実行して、出力送信信号の歪みを抑制して隣接チャネル漏洩電力比(ACPR)を設定値未満に確実に保持することができるともに、電力増幅装置の電力付加効率(PAE)を常に効率の良い状態にできる。
以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これらの説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。したがって、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。
(Effect by 2nd Embodiment)
According to the second embodiment, during the transmission, the distortion of the output transmission signal SOT becomes larger than a predetermined set value by monitoring the distortion detection value of the output transmission signal SOT by the input envelope
While the present invention has been described with reference to specific embodiments, it is not intended that the invention be limited by these descriptions. From the description of the invention, other embodiments of the invention will be apparent to persons skilled in the art, along with various variations of the disclosed embodiments. Therefore, it is to be understood that the claims encompass these modifications and embodiments that fall within the scope and spirit of the present invention.
1…送信信号生成部、2…入力エンベロープ信号生成部、3…位相調整部、4…エンベロープ信号処理部、4a…DAC、4b…LPF、4c…増幅器、4d…DC電源、5…送信信号処理部、5a…DAC、5b…LPF、5c…ミキサ、5d…高周波増幅器、6…相関検出処理部、6a…包絡線検波部、6b、6c…ADC、6d…相関検出部、7…歪検出処理部、7a…ミキサ、7b…LPF、7c…ADC、7d…歪検出部、8…発振器、9…アンテナ、10…電力増幅装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ベースバンドの入力送信信号から入力エンベロープ信号を生成する入力エンベロープ信号生成部と、
前記入力送信信号及び前記入力エンベロープ信号のうちいずれか一方の位相を調整して送信信号及びエンベロープ信号としてそれぞれ出力する位相調整部と、
前記エンベロープ信号を増幅して制御電源電圧を生成するエンベロープ信号処理部と、
前記送信信号からRF信号を生成し前記制御電源電圧を電源電圧としてRF信号を増幅して出力送信信号を生成する送信信号処理部と、
を備え、
前記位相調整部は、前記RF信号と前記制御電源電圧の位相が一致するように前記入力送信信号または前記入力エンベロープ信号の位相を調整し、前記RF信号と前記制御電源電圧の位相が一致したときに、調整完了通知を前記入力エンベロープ信号生成部に出力し、
前記入力エンベロープ信号生成部は、前記調整完了通知を受けるまでは前記送信信号をもとに生成した入力エンベロープ信号に所定のマージンを持たせた入力エンベロープ信号を生成し、前記調整完了通知を受けた後は前記所定のマージンを縮小した前記入力エンベロープ信号を生成することを特徴とする電力増幅装置。 An envelope tracking type power amplification device,
An input envelope signal generator for generating an input envelope signal from a baseband input transmission signal;
A phase adjustment unit that adjusts the phase of either the input transmission signal or the input envelope signal and outputs the signal as a transmission signal and an envelope signal, and
An envelope signal processing unit for amplifying the envelope signal to generate a control power supply voltage;
A transmission signal processing unit that generates an RF signal from the transmission signal and amplifies the RF signal using the control power supply voltage as a power supply voltage to generate an output transmission signal;
With
The phase adjustment unit adjusts the phase of the input transmission signal or the input envelope signal so that the phase of the RF signal and the control power supply voltage match, and when the phase of the RF signal and the control power supply voltage match Then, an adjustment completion notification is output to the input envelope signal generation unit,
The input envelope signal generation unit generates an input envelope signal in which a predetermined margin is given to the input envelope signal generated based on the transmission signal until receiving the adjustment completion notification, and receives the adjustment completion notification Thereafter, the input envelope signal in which the predetermined margin is reduced is generated.
前記包絡線と前記制御電源電圧の波形との相関値を検出する相関検出部から成る相関検出処理部とを更に備え、
前記位相調整部は、前記相関検出処理部からの相関値をもとに前記入力送信信号及び前記入力エンベロープ信号のうちいずれか一方の位相を調整することを特徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。 An envelope detector for detecting an envelope from the RF signal;
A correlation detection processing unit comprising a correlation detection unit for detecting a correlation value between the envelope and the waveform of the control power supply voltage;
2. The power according to claim 1, wherein the phase adjustment unit adjusts a phase of one of the input transmission signal and the input envelope signal based on a correlation value from the correlation detection processing unit. Amplification equipment.
前記入力エンベロープ信号生成部は、前記位相調整部からの調整完了通知を受けた後に、前記歪検出処理部からの歪検出値をもとに、隣接チャネル漏洩電力比を確保した上で前記所定のマージンを縮小する前記入力エンベロープ信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。 A distortion detection processing unit that detects distortion of the signal waveform of the output transmission signal output from the transmission signal processing unit and outputs a distortion detection value;
After receiving the adjustment completion notification from the phase adjustment unit, the input envelope signal generation unit secures the adjacent channel leakage power ratio based on the distortion detection value from the distortion detection processing unit and The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the input envelope signal for reducing a margin is generated.
ベースバンドの入力送信信号をもとに生成した入力エンベロープ信号に所定のマージンを持たせた入力エンベロープ信号を生成し、
前記エンベロープ信号の振幅を増幅して制御電源電圧を生成し、
前記入力送信信号からRF信号を生成し、
前記制御電源電圧を電源電圧として前記RF信号の信号レベルを増幅して出力送信信号を生成し、
前記RF信号と前記制御電源電圧の位相が一致するように、前記入力送信信号または前記入力エンベロープ信号の位相を調整し、
前記位相が一致して調整が完了した後に前記マージンを縮小した前記エンベロープ信号を生成することを特徴とする電力増幅装置の制御方法。 A phase control method for an envelope tracking type power amplification device,
Generate an input envelope signal with a predetermined margin to the input envelope signal generated based on the baseband input transmission signal,
Amplifying the amplitude of the envelope signal to generate a control power supply voltage;
Generating an RF signal from the input transmission signal;
Amplifying a signal level of the RF signal using the control power supply voltage as a power supply voltage to generate an output transmission signal;
Adjusting the phase of the input transmission signal or the input envelope signal so that the phase of the RF signal and the control power supply voltage match,
A control method for a power amplifying apparatus, comprising: generating the envelope signal in which the margin is reduced after the phase is matched and adjustment is completed.
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