JP2017163323A

JP2017163323A - 電力増幅装置および電力増幅装置の制御方法

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Publication number: JP2017163323A
Application number: JP2016045732A
Authority: JP
Inventors: 理人西森; Michihito Nishimori
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: US20170264247A1; US10008986B2; JP6589700B2

Abstract

【課題】補助増幅器で発生するしきい値シフトに対して適切な歪み補償を行うことができる電力増幅装置および電力増幅装置の制御方法の提供を図る。
【解決手段】入力信号を増幅する主増幅器１と、前記入力信号が所定レベルを超えたときに前記入力信号を増幅する補助増幅器２と、を含むドハティ型の電力増幅装置であって、前記補助増幅器２のしきい値シフトを検出する補助増幅器しきい値シフト検出部３，４と、検出された前記補助増幅器のしきい値シフトに基づいて、前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する補助増幅器バイアス電圧調整回路５と、を有する。
【選択図】図５

Description

この出願で言及する実施例は、電力増幅装置および電力増幅装置の制御方法に関する。

近年、無線通信における通信データ量の増大に伴って、例えば、基地局の送信出力の増大が求められている。そして、広帯域および高効率が可能なマイクロ波電力増幅器として、入力信号を増幅する主増幅器(キャリア増幅器)、および、入力信号が所定レベルを超えたときに入力信号を増幅する補助増幅器(ピーク増幅器)を含むドハティ型の電力増幅装置が注目されている。

ここで、例えば、基地局の電力増幅装置として、例えば、ＧaＮ(窒化ガリウム)デバイスが用いられることがある。ＧaＮデバイスは、他の半導体デバイス(例えば、Ｓi−ＬＤＭＯＳ(シリコン横方向拡散金属酸化膜半導体)やＧaＡs−ＦＥＴ(ガリウム砒素電界効果トランジスタ)等)と比較し、バンドキャップが広くて移動度も高いため、優れた高周波高出力特性を有する。

ところで、ＧaＮデバイスでは、入力電力が増加すると、アイドリング電流(すなわち、増幅器に信号入力が無い待機時のドレイン電流)が変動するＩｄｑドリフトと呼ばれる現象が発生することが知られている(例えば、特許文献１，２参照)。このＩｄｑドリフトが発生する原因の１つは、しきい値シフトと考えられている。

すなわち、しきい値シフトが発生すると、アイドリング電流が変化し、さらに、アイドリング電流が変動すると、利得の変動をきたすと考えられている。そのため、例えば、ＧaＮデバイスを適用した増幅器(電力増幅装置)では、ＤＰＤ(デジタルプレディストーション)などの歪み補償方式による利得補償が難しく、歪み補償の性能が劣化してしまうという問題がある。

このような問題を解決するため、例えば、アイドリング電流を監視し、アイドリング電流が規定の範囲に収まるようにバイアス電圧(ゲート電圧)を印加する手法が知られている。そして、例えば、ＲＦ動作(高周波増幅動作)時のドレイン電流値の最小値からアイドリング電流値を検知し、それに基づいて、バイアス電圧(ゲートバイアス)を印加して歪み補償を行う手法が提案されている(例えば、特許文献３参照)。

従来、ドハティ型の電力増幅装置およびＧaＮデバイスを適用した電力増幅装置としては、様々なものが提案されている。

特開２０１０−２６８３９３号公報特開２０１３−０７７９８０号公報特開２０１３−２４７５０１号公報特開２０１２−１９９７４６号公報特開２０１０−２７３０１８号公報

前述したように、例えば、ＧaＮデバイスを適用したドハティ型の電力増幅装置において、例えば、ＲＦ動作時のドレイン電流値の最小値からアイドリング電流値を検知し、それに基づいて、バイアス電圧を印加して歪み補償を行う手法が提案されている。

しかしながら、通常、主増幅器は、例えば、Ａ級またはＡＢ級で動作するため、ドレイン電流値の最小値からアイドリング電流値を検知できても、補助増幅器は、例えば、Ｃ級で動作するため、同様の手法でアイドリング電流値を検知するのは難しい。

すなわち、ドハティ型の電力増幅装置の補助増幅器で発生するしきい値シフトに対して、適切な歪み補償を行うのは困難なものとなっている。

一実施形態によれば、入力信号を増幅する主増幅器と、前記入力信号が所定レベルを超えたときに前記入力信号を増幅する補助増幅器と、を含むドハティ型の電力増幅装置が提供される。本実施形態のドハティ型の電力増幅装置は、補助増幅器しきい値シフト検出部と、補助増幅器バイアス電圧調整回路と、を有する。

前記補助増幅器しきい値シフト検出部は、前記補助増幅器のしきい値シフトを検出し、前記補助増幅器バイアス電圧調整回路は、検出された前記補助増幅器のしきい値シフトに基づいて、前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する。

開示の電力増幅装置および電力増幅装置の制御方法は、補助増幅器で発生するしきい値シフトに対して適切な歪み補償を行うことができるという効果を奏する。

図１は、電力増幅装置の一例を示すブロック図である。図２は、図１に示す電力増幅装置におけるしきい値シフトを説明するための図である。図３は、図１に示す電力増幅装置における主増幅器のしきい値シフトを説明するための図である。図４は、図１に示す電力増幅装置における補助増幅器のしきい値シフトを説明するための図である。図５は、電力増幅装置の一実施形態を示すブロック図である。図６は、電力増幅装置の第１実施例における動作の一例を説明するための図(その１)である。図７は、電力増幅装置の第１実施例における動作の一例を説明するための図(その２)である。図８は、本実施形態の電力増幅装置の効果を説明するための図である。図９は、電力増幅装置の第２実施例における動作の一例を説明するための図である。図１０は、電力増幅装置の他の実施形態を示すブロック図である。図１１は、図１０に示す電力増幅装置の動作の一例を説明するための図(その１)である。図１２は、図１０に示す電力増幅装置の動作の一例を説明するための図(その２)である。

まず、電力増幅装置および電力増幅装置の制御方法の実施例を詳述する前に、電力増幅装置の一例、並びに、その問題点を図１〜図４を参照して説明する。図１は、電力増幅装置の一例を示すブロック図であり、ドハティ型の電力増幅装置(ドハティアンプ)を簡略化して示すものである。

図１に示されるように、ドハティ型の電力増幅装置は、入力信号を増幅する主増幅器(キャリア増幅器)101、および、入力信号が所定レベルを超えたときに入力信号を増幅する補助増幅器(ピーク増幅器)102を含む。図１において、参照符号161〜163は、λ／４伝送線路(１／４波長伝送線路)を示す。

ここで、例えば、主増幅器101には、ＧaＮデバイス101aが適用され、補助増幅器102には、ＧaＮデバイス102aが適用されている。なお、通常、主増幅器101は、Ａ級またはＡＢ級で動作し、補助増幅器102は、Ｂ級またはＣ級で動作する。

ところで、前述したように、ＧaＮデバイスでは、入力電力が増加すると、アイドリング電流(待機時のドレイン電流)が変動するＩｄｑドリフトと呼ばれる現象が発生し、この原因の１つとして、しきい値シフトがあると考えられている。

図２は、図１に示す電力増幅装置におけるしきい値シフトを説明するための図であり、図１の電力増幅装置(ドハティアンプ)における補助増幅器102のしきい値シフト(Ｖthシフト)を説明するためのものである。

ここで、図２(a)は、しきい値シフトが生じていない場合(Ｖthシフトが発生する前)を示し、図２(b)は、しきい値シフトが生じた場合(Ｖthシフトが発生した後)を示す。さらに、図２(c)は、補助増幅器102のＶthシフトが発生する前と後におけるドハティアンプの出力電力の特性変化を示す。

なお、図２(a)および図２(b)において、縦軸は、出力電力を示し、横軸は、入力電力を示す。また、参照符号Ｌ11は、主増幅器101の特性(入力電力−出力電力特性)を示し、Ｌ12およびＬ12aは、補助増幅器102の特性を示し、そして、Ｌ13およびＬ13aは、主増幅器101と補助増幅器102の各出力電力を合成したドハティアンプの特性を示す。

さらに、図２(c)において、縦軸は、利得(ｄＢ)を示し、横軸は、出力電力(ｄＢｍ)を示す。また、参照符号ＣＬ10は、補助増幅器102のＶthシフトが発生する前の特性(出力電力−利得特性)を示し、ＣＬ10aは、補助増幅器102のＶthシフトが発生した後の特性を示す。

図２(a)に示されるように、例えば、入力信号(入力電力)が所定レベルＰ11以下の領域では、主増幅器101だけが増幅動作を行い、主増幅器101の出力電力Ｌ11がドハティアンプ(電力増幅装置)の出力電力(Ｌ13)となる。そして、入力電力がＰ11を超えると、補助増幅器102が増幅動作を開始し、ドハティアンプの出力電力Ｌ13は、主増幅器101の出力電力Ｌ11と補助増幅器102の出力電力Ｌ12を合成(加算)したものになる。ここで、図２(a)に示されるように、例えば、補助増幅器102のＶthシフトが生じていない場合、ドハティアンプの特性は、線型的に変化する。

次に、図２(b)に示されるように、補助増幅器102にＶthシフトが発生すると、例えば、補助増幅器102のしきい値電圧(Ｖth)が高レベル側にシフトすると、補助増幅器102が増幅動作を開始する入力電力レベルは、Ｐ11からＰ12へ変化する。すなわち、補助増幅器102は、入力電力がＰ11を超えても直ちに増幅動作を開始せず、Ｐ12を超えてから増幅動作を開始する。そのため、図２(b)に示されるように、例えば、補助増幅器102にＶthシフトが発生すると、ドハティアンプの特性は、非線型的に変化することになる。

その結果、図２(c)に示されるように、補助増幅器102のＶthシフトが発生する前の出力電力−利得の特性曲線ＣＬ10は、Ｖthシフトが発生すると(Ｖthが高レベル側にシフトすると)、特性曲線ＣＬ10aのように(利得が小さくなるように)変化する。

図３は、図１に示す電力増幅装置における主増幅器のしきい値シフトを説明するための図である。ここで、図３(a)は、主増幅器101にＶthシフトが発生する前後における、バイアス電圧(ゲート電圧)Ｖgと、主増幅器101を流れる電流(主増幅器101のドレイン電流)Ｉd1の関係を示し、図３(b)は、時間ｔと、ドレイン電流Ｉd1の関係を示す。

図３(a)において、参照符号ＶＬ10は、主増幅器101のＶthシフトが発生する前の特性(ゲート電圧−ドレイン電流特性)を示し、ＶＬ10aは、主増幅器101のＶthシフトが発生した後の特性を示す。

また、図３(b)において、参照符号ＴＬ10は、主増幅器101のＶthシフトが発生する前の特性(時間−ドレイン電流特性)を示し、ＴＬ10aは、主増幅器101のＶthシフトが発生した後の特性を示す。

ここで、特性曲線ＴＬ10の最小値(Ｉdqp10：基準値)は、主増幅器101のＶthシフトが発生する前のアイドリング電流に相当し、特性曲線ＴＬ10aの最小値(Ｉdqp11)は、主増幅器101のＶthシフトが発生した後のアイドリング電流に相当する。

図３(a)に示されるように、例えば、主増幅器101のＶthが高レベル側にシフトすると、アイドリング電流(ドレイン電流)Ｉd1は、Ｉdqp10からＩdqp11へ変化する。ここで、主増幅器101は、例えば、Ａ級またはＡＢ級で動作しているため、通常、図３(b)に示されるように、Ｉdqp10とＩdqp11のレベルを識別することができる。

すなわち、主増幅器101には、アイドリング時でもある程度の電流が流されているため、例えば、Ｖthが高レベル側にシフトして、アイドリング電流Ｉd1がＩdqp10からＩdqp11へ低下する場合でも、Ｉdqp10とＩdqp11のレベルの違いを判別することが可能である。

そして、主増幅器101のアイドリング電流の低下(Ｉdqp10−Ｉdqp11)に基づいてＶthシフトの発生を認識し、例えば、ゲート電圧Ｖg1を、Ｖg10からＶg11となるように変更して、Ｖthシフトを補償(修正)することができる。

このように、例えば、アイドリング電流値を一定以上の大きさに設定して動作するＡＢ級動作やＡ級動作の主増幅器101において、Ｖthシフトが発生しても、アイドリング電流(ドレイン電流)の変動量からＶthシフトの量(大きさ)を検知することができる。そして、例えば、Ｖthシフト量と同程度のゲート電圧(バイアス電圧)を印加することにより、歪み補償を行うことが可能になる。

図４は、図１に示す電力増幅装置における補助増幅器のしきい値シフトを説明するための図である。ここで、図４(a)は、補助増幅器102にＶthシフトが発生する前後における、バイアス電圧(ゲート電圧)Ｖg2と、補助増幅器102を流れる電流(補助増幅器102のドレイン電流)Ｉd2の関係を示し、図4(b)は、時間ｔと、ドレイン電流Ｉd2の関係を示す。

図４(a)において、参照符号ＶＬ20は、補助増幅器102のＶthシフトが発生する前の特性(ゲート電圧−ドレイン電流特性)を示し、ＶＬ20aは、補助増幅器102のＶthシフトが発生した後の特性を示す。また、図４(b)において、参照符号ＴＬ20は、補助増幅器102のＶthシフトが発生する前の特性(時間−ドレイン電流特性)を示し、ＴＬ20aは、補助増幅器102のＶthシフトが発生した後の特性を示す。

図４(a)および図4(b)と、図３(a)および図３(b)の比較から明らかなように、補助増幅器102は、例えば、Ｃ級で動作しているため、Ｖthシフトの発生に関わらず、アイドリング電流の初期値Ｉdq20は、零(Ｉdq20＝０［Ａ］)となっている。

そのため、補助増幅器102では、Ｖthシフトが発生する前の特性曲線ＴＬ20の最小値(Ｉdqp20)と、Ｖthシフトが発生した後の特性曲線ＴＬ20aの最小値(Ｉdqp20)のレベルの識別は容易ではない。

すなわち、例えば、Ｃ級動作の補助増幅器102において、Ｖthシフトが発生しても、そのＶthシフトによる歪みを補償することは難しく、その結果、利得変動によりドハティアンプの性能劣化を招く虞がある。

以下、電力増幅装置および電力増幅装置の制御方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。図５は、電力増幅装置の一実施形態を示すブロック図であり、主増幅器(キャリア増幅器)および補助増幅器(ピーク増幅器)を含むドハティ型の電力増幅装置を示すものである。

図５に示されるように、電力増幅装置は、主増幅器１、補助増幅器２、電流検出回路(補助増幅器電流検出回路)３、しきい値シフト判定回路(補助増幅器しきい値シフト判定回路)４およびバイアス電圧調整回路(補助増幅器バイアス電圧調整回路)５を含む。図５において、参照符号６１〜６３は、λ／４伝送線路(１／４波長伝送線路)を示す。

ここで、例えば、主増幅器１には、ＧaＮデバイス１aが適用され、補助増幅器２には、ＧaＮデバイス２aが適用されている。なお、通常、主増幅器１は、Ａ級またはＡＢ級で動作し、補助増幅器２は、Ｂ級またはＣ級で動作する。

電流検出回路３およびしきい値シフト判定回路４は、しきい値シフト検出部(補助増幅器しきい値シフト検出部)として機能し、補助増幅器２のしきい値シフトを検出する。電流検出回路３は、補助増幅器２の所定の入力電力に対して、補助増幅器２を流れる電流値を検出する。

しきい値シフト判定回路４は、補助増幅器２を流れる電流値が、補助増幅器２の所定の入力電力に対する基準値からずれているとき、補助増幅器２のしきい値シフトを判定する。すなわち、しきい値シフト判定回路４は、補助増幅器２を流れる電流値を、補助増幅器２の複数の入力電力に対して補助増幅器２を流れる電流のそれぞれの基準値と比較し、補助増幅器２のしきい値シフトを判定する。

バイアス電圧調整回路５は、補助増幅器２の入力電力に対して、補助増幅器２を流れる電流値を、補助増幅器２の入力電力に対する補助増幅器２を流れる電流の基準値に近づけるように、補助増幅器２のバイアス電圧(ゲート電圧Ｖg)を調整する。

ここで、補助増幅器２を流れる電流(ドレイン電流Ｉdp)の基準値、および、補助増幅器２のしきい値シフトを補償する補助増幅器２のゲート電圧(Ｖg)は、後に詳述するように、複数の入力電力に対して予め学習して準備する。

バイアス電圧調整回路５は、所定の入力電力に対する電流値が基準値よりも小さく、しきい値電圧が基準となるしきい値電圧よりも低いとき、補助増幅器２の電流値を基準値に近づけるようにゲート電圧の初期値を上昇させるように、ゲート電圧の調整を行う。なお、補助増幅器２の所定の入力電力に対して、補助増幅器２を流れる電流値は、電流検出回路３により検出される。また、補助増幅器２のしきい値電圧は、しきい値シフト判定回路４により判定される。

図６および図７は、電力増幅装置の第１実施例における動作の一例を説明するための図であり、第１実施例の電力増幅装置では、補助増幅器２における或る１つの入力電力(Ｐp1)に対して、補助増幅器２のドレイン電流値(Ｉdp)の変化を予め学習する。

ここで、図６は、補助増幅器２の特性(入力電力−補助増幅器２を流れる電流(ドレイン電流Ｉdp)の特性)を示し、図７(a)は、時間ｔと、入力電力の関係を示し、図７(b)は、時間ｔと、ドレイン電流Ｉdpの関係を示す。

まず、図６に示されるように、例えば、補助増幅器２の入力電力がＰp1に対して、補助増幅器２のゲート電圧(バイアス電圧)Ｖgを順次変化させて入力電力−ドレイン電流特性ＰＬ11〜ＰＬ17を予め学習する。

具体的に、例えば、特性曲線ＰＬ11はゲート電圧Ｖgが０［Ｖ］のとき(Ｖg＝０)，ＰＬ12はＶg＝＋0.001［Ｖ］，ＰＬ13はＶg＝＋0.002［Ｖ］，…として、各ゲート電圧Ｖgに対する入力電力−ドレイン電流特性ＰＬ11〜ＰＬ17を予め学習する。ここで、Ｖg＝０のときは、補助増幅器２のしきい値シフトが生じておらず、ゲート電圧の調整による利得の補償が不要な場合に相当する。

なお、特性曲線ＰＬ11〜ＰＬ17を求める場合、入力電力Ｐp1は、補助増幅器２のゲート電圧Ｖgの変化に対して、補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpが緩やかに変化する個所で学習の処理を行うのが好ましい。これにより、補助増幅器２の各ゲート電圧Ｖgに対する入力電力−ドレイン電流特性(ＰＬ11〜ＰＬ17)を準備しておくことができる。

そして、電力増幅装置(ドハティアンプ)が動作(ＲＦ動作)している時、時間ｔに対して、補助増幅器２の入力電力は、図７(a)に示されるように変化するが、例えば、補助増幅器２の入力電力の極大値がＰp1となる個所(ＣＰ11，ＣＰ12)をチェックする。

このとき、図７(b)に示されるように、補助増幅器２にしきい値シフトが生じていなければ(特性曲線ＴＬ1)、例えば、チェック個所(ドレイン電流の検出個所)ＣＰ11，ＣＰ12における補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpは、基準値Ｉdp1となる。

ここで、補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpは、例えば、図５における電流検出回路３により検出され、Ｉdp＝Ｉdp1は、図６を参照して説明した特性曲線ＰＬ11に対応し、その場合、Ｖg＝０、すなわち、ゲート電圧Ｖgによる利得補償は行わない。

これに対して、図７(b)に示されるように、補助増幅器２にしきい値シフトが生じていると(特性曲線ＴＬ1a)、例えば、チェック個所ＣＰ11において、電流検出回路３により検出されたドレイン電流Ｉdpが基準値Ｉdp1よりもΔＩdp1だけ低くなる。また、例えば、チェック個所ＣＰ12において、電流検出回路３により検出されたドレイン電流Ｉdpが基準値Ｉdp1よりもΔＩdp2だけ低くなる。

このように、ドレイン電流Ｉdpの基準値Ｉdp1との差ΔＩdp1，ΔＩdp2が分かると、予め学習して準備しておいた特性曲線ＰＬ11〜ＰＬ17に基づいて、利得補償を行うのに適した補助増幅器２のゲート電圧Ｖgが得られる。すなわち、図５におけるしきい値シフト判定回路４は、補助増幅器２を流れる電流値(Ｉdp)が基準値(Ｉdp1)からずれているとき、補助増幅器２のしきい値シフトを判定し、補助増幅器２のゲート電圧Ｖgを求める。

そして、バイアス電圧調整回路５は、補助増幅器２の入力電力に対して、補助増幅器２のドレイン電流値(Ｉdp)を、補助増幅器２の入力電力に対するドレイン電流の基準値(Ｉdp1)に近づけるように、補助増幅器２のゲート電圧Ｖgを調整する。これにより、補助増幅器２で発生するしきい値シフトに対して、適切な歪み補償を行うことが可能となる。

図８は、本実施形態の電力増幅装置の効果を説明するための図であり、図８(a)は、本実施形態を適用しない電力増幅装置の動作を示し、図８(b)は、本実施形態の電力増幅装置の動作を示す。ここで、図８(a)および図８(b)は、横軸の時間ｔに対する、しきい値，ゲート電圧(バイアス電圧)Ｖgおよび利得の変化を模式的に示すものである。

まず、本実施形態を適用しない電力増幅装置では、図８(a)に示されるように、例えば、補助増幅器(102)におけるしきい値が高レベル側にシフトすると、そのしきい値シフト量に従って利得が減少する。

これに対して、本実施形態の電力増幅装置では、図８(b)に示されるように、例えば、補助増幅器２におけるしきい値が高レベル側にシフトしても、そのしきい値シフト量を打ち消す(補償する)ようにゲート電圧Ｖgが変化する。これにより、補助増幅器２にしきい値シフトが発生しても利得を一定に保つことが可能となる。

図９は、電力増幅装置の第２実施例における動作の一例を説明するための図であり、図９(a)は、時間ｔと、入力電力の関係を示し、図９(b)は、時間ｔと、ドレイン電流Ｉdpの関係を示す。ここで、図９と、前述した図７の比較から明らかなように、第２実施例の電力増幅装置では、第１実施例における１つの基準値Ｉdp1を、２つの基準値Ｉdp1，Ｉdp2としている。

第２実施例の電力増幅装置では、補助増幅器２における複数(２つ)の入力電力(Ｐp1，Ｐp2)に対して、補助増幅器２のドレイン電流値(Ｉdp)の変化量を検知して補助増幅器２のゲート電圧Ｖgを調整する。すなわち、ドレイン電流Ｉdpの変化が図７の基準値Ｉdp1から大きく乖離した場合を考慮し、さらに、入力電力Ｐp2に対する基準値Ｐp2を追加し、ドレイン電流Ｉdpの変化量の検知およびゲート電圧Ｖgの調整を行うようになっている。

従って、補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpのチェック個所としては、図７を参照して説明したＣＰ11，ＣＰ12だけでなく、例えば、補助増幅器２の入力電力の極大値がＰp2となるＣＰ21，ＣＰ22，ＣＰ23も加えられることになる。

ここで、補助増幅器２にしきい値シフトが生じていなければ(特性曲線ＴＬ1)、例えば、チェック個所ＣＰ21，ＣＰ22，ＣＰ23における補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpは、基準値Ｉdp2となる。

なお、補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpの基準値をＩdp1およびＩdp2の２つにした場合、それぞれの基準値に関して、各ゲート電圧Ｖgに対する入力電力−ドレイン電流特性の学習を予め行うことになる。

このように、第２実施例の電力増幅装置によれば、例えば、第１実施例の電力増幅装置と比較して、補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpの検出個所(チェック個所)が増えるため、より正確に、しきい値シフト量を補償するゲート電圧Ｖgの調整が可能となる。なお、補助増幅器２のドレイン電流Ｉdpの基準値は、Ｉdp1およびＩdp2の２つだけでなく、３つ以上であってもよいのはもちろんである。

図１０は、電力増幅装置の他の実施形態を示すブロック図である。図１０と、前述した図５の比較から明らかなように、図１０に示す電力増幅装置(ドハティアンプ)は、主増幅器１に対しても、補助増幅器２と同様に、電流検出回路７、しきい値シフト判定回路８およびバイアス電圧調整回路９が設けられている。

すなわち、ドハティアンプにおいて、通常、主増幅器１は、Ａ級またはＡＢ級で動作し、ある程度の電流(ドレイン電流Ｉdc)が流れるようになっており、例えば、しきい値シフトが生じる前後のドレイン電流Ｉdcの変化を識別できるようになっている。すなわち、主増幅器１は、アイドリング電流(ドレイン電流Ｉdc)が一定値以上であるため、ＲＦ動作時のドレイン電流値の最小値からアイドリング電流値が分かり、しきい値シフト量の検出が可能となっている。

しかしながら、主増幅器１においても、例えば、省電力化のためにドレイン電流(アイドリング電流)Ｉdcを小さく抑え、或いは、しきい値シフト量が或るレベル以上になると、補助増幅器２と同様に、ドレイン電流Ｉdcがほぼ０［Ａ］になることがある。この場合、主増幅器１においても、ドレイン電流Ｉdcの最小値から、しきい値シフトを判定するのが難しくなる。

そこで、主増幅器１に対しても、補助増幅器２と同様に、電流検出回路(主増幅器電流検出回路)７、しきい値シフト判定回路(主増幅器しきい値シフト判定回路)８およびバイアス電圧調整回路(主増幅器バイアス電圧調整回路)９を設けるようになっている。

ここで、電流検出回路７およびしきい値シフト判定回路８は、しきい値シフト検出部(主増幅器しきい値シフト検出部)として機能し、主増幅器１のしきい値シフトを検出する。電流検出回路７は、主増幅器１の所定の入力電力に対して、主増幅器１を流れる電流値を検出する。

なお、主増幅器１に関しても、例えば、予め入力電力と主増幅器１のドレイン電流値Ｉdcの関係について学習、すなわち、それぞれの入力電力とドレイン電流値の関係がどのように変化するかを、補助増幅器２の場合と同様に、学習しておくことができる。

これにより、例えば、しきい値シフトが大きく、ドレイン電流Ｉdcの最小値から、しきい値シフトを判定するのが難しい場合でも、しきい値シフト量を検出することができ、主増幅器１のゲート電圧を調整して適切な歪み補償を行うことが可能になる。

図１１および図１２は、図１０に示す電力増幅装置の動作の一例を説明するための図である。ここで、図１１は、主増幅器１の特性(入力電力−主増幅器１を流れる電流(ドレイン電流Ｉdc)の特性)を示し、図１２(a)は、時間ｔと、入力電力の関係を示し、図１２(b)は、時間ｔと、ドレイン電流Ｉdcの関係を示す。

主増幅器１に関する図１１は、補助増幅器２に関する図６に対応し、主増幅器１に関する図１２(a)および図１２(b)は、補助増幅器２に関する図７(a)および図７(b)に対応する。すなわち、図１１に示されるように、例えば、主増幅器１の入力電力がＰc1に対して、主増幅器１のゲート電圧を順次変化させて入力電力−ドレイン電流特性を予め学習する。

なお、図６を参照して説明したのと同様に、特性曲線を求める(入力電力−ドレイン電流特性学習する)ときの主増幅器１のドレイン電流Ｉdcとしては、主増幅器１のゲート電圧の変化に対して、主増幅器１のドレイン電流Ｉdcが緩やかに変化する個所が好ましい。

図１１に示されるように、主増幅器１においても、例えば、主増幅器１のドレイン電流Ｉdcがほぼ０［Ａ］になることがあるが、この場合、主増幅器１においても、ドレイン電流Ｉdcの最小値からしきい値シフトを判定するのが難しくなる。

そこで、図１２(b)に示されるように、主増幅器１に対しても、図６および図７を参照して説明したのと同様に、チェック個所ＣＰ31，ＣＰ32において、主増幅器１のドレイン電流Ｉdcと基準値Ｉdc1との比較を行って、しきい値シフトを判定する。

すなわち、主増幅器１のドレイン電流Ｉdcは、例えば、図１０における電流検出回路７により検出され、主増幅器１におけるしきい値シフトの判定は、しきい値シフト判定回路８により行われる。そして、主増幅器１のバイアス電圧調整回路９は、図５における補助増幅器２のバイアス電圧調整回路５と同様に、主増幅器１のゲート電圧の調整を行うことになる。

これにより、例えば、主増幅器１のドレイン電流Ｉdcがほぼ０［Ａ］になるような場合でも、主増幅器１で発生するしきい値シフトに対して、適切な歪み補償を行うことが可能となる。なお、図１０〜図１２に示す電力増幅装置においても、図９を参照して説明したのと同様に、主増幅器１に関するドレイン電流Ｉdcの基準値を複数とすることもできるのはいうまでもない。

以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。

以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
（付記１）
入力信号を増幅する主増幅器と、前記入力信号が所定レベルを超えたときに前記入力信号を増幅する補助増幅器と、を含むドハティ型の電力増幅装置であって、
前記補助増幅器のしきい値シフトを検出する補助増幅器しきい値シフト検出部と、
検出された前記補助増幅器のしきい値シフトに基づいて、前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する補助増幅器バイアス電圧調整回路と、を有する、
ことを特徴とする電力増幅装置。

（付記２）
前記補助増幅器しきい値シフト検出部は、
前記補助増幅器の所定の入力電力に対して、前記補助増幅器を流れる電流値を検出する補助増幅器電流検出回路と、
検出された前記補助増幅器を流れる電流値が前記補助増幅器の所定の入力電力に対する基準値からずれているとき、前記補助増幅器のしきい値シフトを判定する補助増幅器しきい値シフト判定回路と、を含む、
ことを特徴とする付記１に記載の電力増幅装置。

（付記３）
前記補助増幅器しきい値シフト判定回路は、検出された前記補助増幅器を流れる電流値を、前記補助増幅器の複数の入力電力に対して前記補助増幅器を流れる電流のそれぞれの基準値と比較し、前記補助増幅器のしきい値シフトを判定する、
ことを特徴とする付記２に記載の電力増幅装置。

（付記４）
前記補助増幅器バイアス電圧調整回路は、前記補助増幅器の入力電力に対して、検出された前記補助増幅器を流れる電流値を、前記補助増幅器の入力電力に対する前記補助増幅器を流れる電流の基準値に近づけるように前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する、
ことを特徴とする付記２または付記３に記載の電力増幅装置。

（付記５）
前記補助増幅器を流れる電流の基準値、および、前記補助増幅器のしきい値シフトを補償する前記補助増幅器のバイアス電圧は、複数の入力電力に対して予め学習して準備される、
ことを特徴とする付記４に記載の電力増幅装置。

（付記６）
前記補助増幅器バイアス電圧調整回路は、
前記補助増幅器の所定の入力電力に対して、前記補助増幅器電流検出回路により検出された前記補助増幅器を流れる電流値が前記基準値よりも小さく、前記補助増幅器しきい値シフト判定回路により判定された前記補助増幅器のしきい値電圧が基準となるしきい値電圧よりも低いとき、前記補助増幅器の電流値を前記基準値に近づけるように、前記補助増幅器のバイアス電圧の初期値を上昇させる、
ことを特徴とする付記４または付記５に記載の電力増幅装置。

（付記７）
さらに、
前記主増幅器のしきい値シフトを検出する主増幅器しきい値シフト検出部と、
検出された前記主増幅器のしきい値シフトに基づいて、前記主増幅器のバイアス電圧を調整する主増幅器バイアス電圧調整回路と、を有する、
ことを特徴とする付記１乃至付記６のいずれか１項に記載の電力増幅装置。

（付記８）
前記主増幅器しきい値シフト検出部は、
前記主増幅器の所定の入力電力に対して、前記主増幅器を流れる電流値を検出する主増幅器電流検出回路と、
検出された前記主増幅器を流れる電流値が前記主増幅器の所定の入力電力に対する基準値からずれているとき、前記主増幅器のしきい値シフトを判定する主増幅器しきい値シフト判定回路と、を含む、
ことを特徴とする付記７に記載の電力増幅装置。

（付記９）
前記主増幅器しきい値シフト判定回路は、検出された前記主増幅器を流れる電流値を、前記主増幅器の複数の入力電力に対する、前記主増幅器を流れる電流のそれぞれの基準値と比較し、前記主増幅器のしきい値シフトを判定する、
ことを特徴とする付記８に記載の電力増幅装置。

（付記１０）
前記主増幅器バイアス電圧調整回路は、前記主増幅器の入力電力に対して、検出された前記主増幅器を流れる電流値を、前記主増幅器の入力電力に対する前記主増幅器を流れる電流の基準値に近づけるように前記主増幅器のバイアス電圧を調整する、
ことを特徴とする付記８または付記９に記載の電力増幅装置。

（付記１１）
前記電力増幅装置には、ＧaＮデバイスが用いられ、
前記主増幅器は、Ａ級またはＡＢ級で動作し、
前記補助増幅器は、Ｂ級またはＣ級で動作する、
ことを特徴とする付記１乃至付記１０のいずれか１項に記載の電力増幅装置。

（付記１２）
入力信号を増幅する主増幅器と、前記入力信号が所定レベルを超えたときに前記入力信号を増幅する補助増幅器と、を含むドハティ型の電力増幅装置の制御方法であって、
前記補助増幅器のしきい値シフトを検出し、
検出された前記しきい値シフトに基づいて、前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する、
ことを特徴とする電力増幅装置の制御方法。

（付記１３）
前記しきい値シフトを検出することは、
前記補助増幅器の所定の入力電力に対して、前記補助増幅器を流れる電流値を検出し、
検出された前記補助増幅器を流れる電流値が前記補助増幅器の所定の入力電力に対する基準値からずれているとき、前記補助増幅器のしきい値シフトを判定すること、を含む、
ことを特徴とする付記１２に記載の電力増幅装置の制御方法。

（付記１４）
前記補助増幅器のしきい値シフトを判定することは、検出された前記補助増幅器を流れる電流値を、前記補助増幅器の複数の入力電力に対する、前記補助増幅器を流れる電流のそれぞれの基準値と比較し、前記補助増幅器のしきい値シフトを判定する、
ことを特徴とする付記１３に記載の電力増幅装置の制御方法。

（付記１５）
前記補助増幅器のバイアス電圧を調整することは、前記補助増幅器の入力電力に対して、検出された前記補助増幅器を流れる電流値を、前記補助増幅器の入力電力に対する前記補助増幅器を流れる電流の基準値に近づけるように前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する、
ことを特徴とする付記１３または付記１４に記載の電力増幅装置の制御方法。

１，101 主増幅器(キャリア増幅器)
２，102 補助増幅器(ピーク増幅器)
３電流検出回路(補助増幅器電流検出回路)
４しきい値シフト判定回路(補助増幅器しきい値シフト判定回路)
５バイアス電圧調整回路(補助増幅器バイアス電圧調整回路)
７電流検出回路(主増幅器電流検出回路)
８しきい値シフト判定回路(主増幅器しきい値シフト判定回路)
９バイアス電圧調整回路(主増幅器バイアス電圧調整回路)
６１，６２，６３，161，162，163 λ／４伝送線路(１／４波長伝送線路)

Claims

入力信号を増幅する主増幅器と、前記入力信号が所定レベルを超えたときに前記入力信号を増幅する補助増幅器と、を含むドハティ型の電力増幅装置であって、
前記補助増幅器のしきい値シフトを検出する補助増幅器しきい値シフト検出部と、
検出された前記補助増幅器のしきい値シフトに基づいて、前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する補助増幅器バイアス電圧調整回路と、を有する、
ことを特徴とする電力増幅装置。
前記補助増幅器しきい値シフト検出部は、
前記補助増幅器の所定の入力電力に対して、前記補助増幅器を流れる電流値を検出する補助増幅器電流検出回路と、
検出された前記補助増幅器を流れる電流値が前記補助増幅器の所定の入力電力に対する基準値からずれているとき、前記補助増幅器のしきい値シフトを判定する補助増幅器しきい値シフト判定回路と、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅装置。
前記補助増幅器しきい値シフト判定回路は、検出された前記補助増幅器を流れる電流値を、前記補助増幅器の複数の入力電力に対して前記補助増幅器を流れる電流のそれぞれの基準値と比較し、前記補助増幅器のしきい値シフトを判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力増幅装置。
前記補助増幅器バイアス電圧調整回路は、前記補助増幅器の入力電力に対して、検出された前記補助増幅器を流れる電流値を、前記補助増幅器の入力電力に対する前記補助増幅器を流れる電流の基準値に近づけるように前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電力増幅装置。
前記補助増幅器を流れる電流の基準値、および、前記補助増幅器のしきい値シフトを補償する前記補助増幅器のバイアス電圧は、複数の入力電力に対して予め学習して準備される、
ことを特徴とする請求項４に記載の電力増幅装置。
さらに、
前記主増幅器のしきい値シフトを検出する主増幅器しきい値シフト検出部と、
検出された前記主増幅器のしきい値シフトに基づいて、前記主増幅器のバイアス電圧を調整する主増幅器バイアス電圧調整回路と、を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電力増幅装置。
前記主増幅器しきい値シフト検出部は、
前記主増幅器の所定の入力電力に対して、前記主増幅器を流れる電流値を検出する主増幅器電流検出回路と、
検出された前記主増幅器を流れる電流値が前記主増幅器の所定の入力電力に対する基準値からずれているとき、前記主増幅器のしきい値シフトを判定する主増幅器しきい値シフト判定回路と、を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の電力増幅装置。
前記電力増幅装置には、ＧaＮデバイスが用いられ、
前記主増幅器は、Ａ級またはＡＢ級で動作し、
前記補助増幅器は、Ｂ級またはＣ級で動作する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の電力増幅装置。
入力信号を増幅する主増幅器と、前記入力信号が所定レベルを超えたときに前記入力信号を増幅する補助増幅器と、を含むドハティ型の電力増幅装置の制御方法であって、
前記補助増幅器のしきい値シフトを検出し、
検出された前記しきい値シフトに基づいて、前記補助増幅器のバイアス電圧を調整する、
ことを特徴とする電力増幅装置の制御方法。
前記しきい値シフトを検出することは、
前記補助増幅器の所定の入力電力に対して、前記補助増幅器を流れる電流値を検出し、
検出された前記補助増幅器を流れる電流値が前記補助増幅器の所定の入力電力に対する基準値からずれているとき、前記補助増幅器のしきい値シフトを判定すること、を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載の電力増幅装置の制御方法。