JP2020534768A - 電力増幅器の性能補正方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本実施例は、入力信号源の如何なる組合せでも、常温及び温度変化時の出力の特性に対して個別的な補償が可能になるようにすることで、電力増幅器の出力特性を最大に補正することができ、これにより、電力増幅器に対する性能向上が行われるようにする電力増幅器の性能補正方法及びそのための装置に関する。【選択図】図１

Description

本実施例は、電力増幅器の性能補正方法及びそのための装置に関する。さらに詳しくは、入力信号のキャリア周波数の組合せによる適応的電力増幅器の性能補正方法及びそのための装置に関する。

以下に記述する内容は、単に本実施例に係る背景情報のみを提供するに留まり、従来の技術を構成するものではない。

移動通信機器の規格のうち、ＡＣＬＲ（Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｌｅａｋａｇｅ Ｒａｔｉｏ）動作周波数内に歪みの成分が一定レベル以上に大きくならないように規制する規格が存在し、これは通信機器の規格の中で最も重要な規格でもある。

一般的に、移動通信システムにおいて、電力増幅器は、一定の電力レベル（ｐｏｗｅｒ ｌｅｖｅｌ）のラジオ周波数（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、以下、「ＲＦ」と称す）出力信号を出力する。このような電力増幅器は、特定の電圧と特定の電流を受けるためのゲートバイアス（ｇａｔｅ ｂｉａｓ）の提供を受けて動作する。一方、電力増幅器に提供されるゲートバイアスが変更した場合、電力増幅器の出力の特性、例えば、ＡＣＬＲの特性が変化するようになる。

従来の場合、変調した信号源が一つの組合せ、すなわち、シングルキャリアの場合と、多重キャリアの組合せの場合、電力増幅器の出力特性がそれぞれの信号源に応じて異なる特性を有するようになり、同一のバイアスで信号源の組合せ特性をすべて満足できないという問題点が存在する。これを解決するために、すべての信号源の組合せ特性の平均値に補正する方法が用いられてきた。

また、温度変化による電力増幅器の出力特性の変化程度は、温度区間によって異なる場合がある。つまり、温度変化による電力増幅器の出力特性の変化程度において、低温から常温までの温度区間と常温から高温までの温度区間が互いに異なる場合がある。これにより、電力増幅器の温度補償範囲が制限され得るという問題点がある。これを補償するために、電力増幅器が温度に鈍感な電圧または電流を提供することで、電力増幅器の出力特性が温度に鈍感になるようにした。

しかし、前記のような従来の出力特性補償方式の場合、一つの信号源である場合は有効であるが、多重信号源の組合せで入力信号源の組合せが異なる場合は、各信号源の温度に応じた出力特性に対する温度補償は、信号源による補償平均補償勾配を適用するようになり、補償範囲が制限されてＡＣＬＲの特性もまた制限されるという問題点が存在する。

したがって、入力信号源の如何なる組合せでも適応的に電力増幅器の出力特性が最大に補正できるようにしながらも、常温及び温度変化時の出力特性の変化に対しても個別的な補償が可能になるような新しい技術を必要とする。

本実施例は、入力信号源の如何なる組合せでも、常温及び温度変化時の出力の特性に対して個別的な補償が可能になるようにすることで、電力増幅器の出力特性が最大に補正できるようにし、これにより、電力増幅器に対する性能向上が行われるようにするのにその目的がある。

本実施例は、外部から入力される入力信号を電力増幅するための電力増幅器と、前記入力信号のキャリア周波数に対する組合せ情報を収集する収集部、及び、互いに異なるキャリア周波数の組合せを有する複数個の信号源ごとに対応する補償情報を保存したルックアップテーブルを備え、前記ルックアップテーブル及び前記入力信号の前記組合せ情報に基づいて前記電力増幅器とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子で提供されるバイアスに対する電圧を適応的に制御する制御部と、を含むことを特徴とする電力増幅器の性能補正装置を提供する。

また、本実施例の他側面によると、電力増幅器の性能補正方法にて、外部から入力される入力信号のキャリア周波数に対する組合せ情報を収集するステップと、互いに異なるキャリア周波数の組合せを有する複数個の信号源ごとに対応する補償情報を保存したルックアップテーブルを活用し、前記入力信号の前記組合せ情報に対応する補償情報を抽出するステップ、及び、前記抽出するステップで抽出した補償情報に応じ、前記電力増幅器とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子で提供されるバイアスに対する電圧を適応的に制御するステップと、を含むことを特徴とする電力増幅器の性能補正方法を提供する。

本実施例によると、入力信号源の如何なる組合せでも、常温及び温度変化時の出力の特性に対して個別的な補償が可能になるようすることで、電力増幅器の出力特性が最大に補正できるようにし、これにより、電力増幅器に対する性能改善が行われるようにする効果がある。

また、本実施例によると、それぞれの信号源に合った個別的な補償値の設定が可能で、これを基盤に電力増幅器の設計に用いられる電力増幅素子を少なく使用したり、下げて使用することを可能にすることで、電力増幅器の設計の価格低減と消費電力を削減する一方で、これを用いるシステムの性能向上と小型化が可能になるようにする効果がある。

本実施例に係る電力増幅器の性能補正装置を概略的に示すブロック構成図である。 本実施例に係る入力信号の組合せ情報を収集するための回路を例示した例示図である。 本実施例に係るルックアップテーブルを説明するための例示図である。 本実施例に係るルックアップテーブルを説明するための例示図である。 本実施例に係るゲートバイアス提供回路及び電力増幅器の回路を例示した例示図である。 本実施例に係る電力増幅器の性能補正方法を説明するためのフローチャートである。 本実施例に係る入力信号の組合せに応じた電力増幅器の出力特性を例示した例示図である。 本実施例に係る電力増幅器の性能補正方法による効果を説明するための例示図である。 本実施例に係る電力増幅器の性能補正方法による効果を説明するための例示図である。

以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を通じて詳しく説明する。

本発明は、電力増幅器の性能を向上させるための装置に関する。より詳しくは、入力信号源の如何なる組合せでも、常温及び温度変化時の出力の特性に対する個別的な補償が可能になるようすることで、電力増幅器の出力特性が最大に補正できるようにし、これにより、電力増幅器に対する性能向上が行われるようにする電力増幅器の性能補正装置に関する。

本実施例に係る電力増幅器の性能補正装置（以下、性能補正装置として例示して説明する）は、多様な形態の電力増幅器に適用することができる。例えば、性能補正装置は、電力増幅器に線形化器が用いられる構造でも使用が可能であり、電力増幅器の構成がバックオフ（Ｂａｃｋ Ｏｆｆ）、ドハティ（Ｄｏｈｅｒｔｙ）などの場合にも使用が可能である。また、クラスＡ、クラスＡＢ、クラスＣ、クラスＦなどのような多様な動作クラスを有する電力増幅器に対しても使用が可能である。本実施例では、性能補正装置が適用される電力増幅器の形態について特定の形態に限定されない。

図１は、本実施例に係る電力増幅器の性能補正装置を概略的に示すブロック構成図である。

本実施例に係る性能補正装置１００は、収集部１１０、制御部１２０、電源供給部１３０及び電力増幅器１４０を含む。このとき、本実施例に係る性能補正装置１００に含まれる構成要素は、必ずしもこれに限定するものではない。すなわち、図１の場合は、電力増幅器の性能補正のための構成要素だけを例示的に示したものであり、このような、性能補正装置１００は、図示したものよりも多い、もしくは少ない構成要素、または異なる構成要素の構成を有し得ることを認識しなければならない。

以下、図２ないし図５に示した図面を一緒に参照し、本実施例に係る性能補正装置１００の各構成要素の動作について説明する。

収集部１１０は、外部から入力される入力信号のキャリア周波数に対する組合せ情報を収集する機能を実行する。

一方、復調した信号源が多重キャリアの組合せである場合、それぞれのキャリア周波数は、可用な周波数範囲内にて多様な形態での組合せができる。例えば、信号源が５つのキャリア周波数の組合せを有する場合、それぞれのキャリア周波数がすべて満たされた組合せを有するか、中間のキャリア周波数が空く形での組合せが有し得る。これはつまり、信号源のキャリア周波数がどのような形で組合せをするかによって電力増幅器１４０の出力特性が異なる特性を有することを意味する。

この点に起因して、収集部１１０は、入力信号のキャリア周波数に対する組合せ情報（以下、入力信号の組合せ情報として例示して説明する）を収集し、これを電力増幅器１４０の性能を補正するための基準データとして制御部１２０に伝達する。

本実施例に係る収集部１１０は、入力信号の組合せ情報を、多様な方式を通じて収集することができる。例えば、収集部１１０は、システムの上位端から既に把握された信号源の情報を受信する方式を介して入力信号の組合せ情報を収集することができる。他の実施例にて、収集部１１０は、入力信号の組合せ情報を判断するための別途の回路を備え、備えられた回路を用いて前記の組合せの情報を直接算出することもできる。

以下、図２を一緒に参照し、収集部１１０が、入力信号の組合せ情報を収集する方法について例示する。一方、図２は、本実施例に係る収集部１１０が、入力信号の組合せ情報を収集するための別途の回路を備えた場合について例示した。

図２の（ａ）は、デジタル段での入力信号の組合せ情報を検出するための回路の構成図を例示し、図２の（ｂ）は、アナログ段での入力信号の組合せ情報を検出するための回路の構成図を例示した。

図２の（ａ）および図２の（ｂ）を参照すると、それぞれの回路が入力信号に対する変調処理を実行し、入力信号のキャリア周波数を検出し、これを基盤に、キャリア周波数に対する組合せ情報を計算することが確認できる。このようなそれぞれの回路は、入力信号をＲＦまたはＩＦのかたちで提供を受け、主信号の時間遅延が発生しないようにするくらいで具現できる。一方、本実施例では、入力信号の組合せ情報を検出するための回路について、特定の形態に限定されない。

制御部１２０は、入力信号の組合せ情報に基づいて電力増幅器１４０に対する適応的性能補正をリアルタイムで実行する装置を意味する。すなわち、本実施例に係る制御部１２０は、入力信号の任意の組合せでも電力増幅器１４０の出力特性が最大に補正できるようにする機能を実行する。このような制御１２０は、好ましくは、ＣＰＵである。

制御部１２０は、互いに異なるキャリア周波数の組合せを有する複数個の信号源ごとに対応する補償情報を保存したルックアップテーブルを備える。

このようなルックアップテーブルは、前記の複数個の信号源ごとに電力増幅器１４０の出力が既に定義された最適の出力特性を有するようにする補償情報を保存する。このとき、既に定義された最適な出力特性は、電力増幅器１４０の出力がＡＣＬＲ動作周波数内にて歪みの成分が一定レベル以上に大きくならないようすることを意味し、これに加え、温度変化による電力増幅器１４０の性能変化、例えば、動作電流の変化が最小限になるようにすることを意味する。本実施例では、既に定義された最適の出力特性について特定の特性に限定されない。

前記のように定義された最適な出力特性に応じ、本実施例に係るルックアップテーブルは、複数個の信号源のそれぞれに対して動作温度ごとに対応する補償情報を保存する。つまり、ルックアップテーブルは、低温から常温までの温度区間と常温から高温までの温度区間で温度変化による電力増幅器１４０の出力特性の変化を補償するための補償情報を保存する。

図３、図４の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本実施例に係るルックアップテーブルが複数個の信号源のそれぞれに対応する補償情報を保存し、このような補償情報を動作温度ごとに異なるようにして提供することを確認できる。

一方、本実施例に係るルックアップテーブルに格納する補償情報には、電力増幅器１４０とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供されるバイアスに対する補正値（Ｏｆｆｓｅｔ）であることが好ましいが、必ずしもこれに限定するものではない。

制御部１２０は、備えられたルックアップテーブルを活用して入力信号の組合せ情報に対応する補償情報を抽出する。

制御部１２０は、入力信号の組合せ情報に基づき、ルックアップテーブルに格納された複数個の信号源のうち、入力信号の組合せ情報と同じ組合せ情報を有する信号源を算出する。

制御部１２０は、算出した信号源とマッチングした補償情報を入力信号に対応する補償情報として算出する。例えば、制御部１２０は、算出した信号源にマッチングした補償情報のうち、現在の温度情報（＝電力増幅器の動作温度）に対応する補償情報を検索し、これを最終補償情報として算出することができる。このため、本実施例に係る性能補正装置１００は、温度センサー（図示せず）を構成要素として追加で備え得る。

制御部１２０は、算出した補正情報に基づいて電力増幅器１４０とつながったゲート端子とドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスに対する電圧を適応的に制御する。このため、制御部１２０は、算出した補正情報に基づいて電力増幅器１４０とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスに対する電圧値を示す制御信号を生成することができる。

制御部１２０は、生成した制御信号に基づいて特定の電圧値を有するゲートバイアスをゲート端子に提供する。本実施例に係る性能補正装置１００は、制御部１２０の制御信号に対応するゲートバイアスを電力増幅器１４０のゲート端子に提供する回路（図示せず）を備える。

図５の（ａ）は、本実施例に係るゲートバイアス提供回路を例示した例示図である。このようなゲートバイアス提供回路は、好ましくは、スイッチングトランジスタ回路で具現することができる。

図５の（ａ）を参照すると、制御部１２０の制御信号に対応するゲートバイアスがスイッチングトランジスタ回路を介して電力増幅器１４０のゲート端子に伝達されることを確認できる。

一方、制御部１２０は、ドレイン端子に提供するバイアスの場合には、制御部１２０自らが大きな電流を作れないので、生成した制御信号を電源供給部１３０に提供する。

電源供給部１３０は、制御信号に対応する直流電圧を生成し、生成した直流電圧をドレイン端子に提供する。

電力増幅器１４０は、外部から入力される入力信号を電力増幅して出力する装置を意味する。本実施例に係る電力増幅器１４０は、制御部１２０の制御により、電力増幅器１４０とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスに対する電圧が適応的に制御され、これにより、装置に対する性能が向上する。

すなわち、本実施例の場合、電力増幅器１４０は、入力信号の組合せ情報に基づいて電力増幅器１４０とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスの電圧が異なるように調整することができる。このような電力増幅器１４０は、入力信号源の如何なる組合せにおいても、その出力特性を最大に補正することができる一方で、温度変化に鈍感になる。

一方、図５の（ｂ）は、本実施例に係る電力増幅器１４０の回路を例示した。

図５の（ｂ）を参照すると、本実施例に係る制御部１２０を介して決定されたバイアス値がそれぞれメイントランジスタの各バイアスラインに伝達されることを確認できる。

図６は、本実施例に係る電力増幅器の性能補正方法を説明するためのフローチャートである。

性能補正装置１００は、入力信号のキャリア周波数に対する組合せ情報を収集する（Ｓ６０２）。ステップＳ６０２で、性能補正装置１００は、システムの上位段から前記の組合せ情報の提供を受け取る。他の実施例において、性能補正装置１００は、装置内に備えられた回路を介して自らが前記の組合せ情報を算出することもできる。

性能補正装置１００は、装置内に備えられたルックアップテーブルを活用してステップＳ６０２で収集した入力信号の組合せ情報に対応する補償情報を抽出する（Ｓ６０４）。ステップＳ６０４において、性能補正装置１００は、ステップＳ６０２で収集した入力信号の組合せ情報に基づき、ルックアップテーブルに格納された複数個の信号源のうち、入力信号の組合せ情報と同じ組合せ情報を有する信号源を検索する。以降、性能補正装置１００は、検出した信号源とマッチングした補償情報を入力信号に対応する補償情報として算出する。

性能補正装置１００は、現在の温度情報を確認し（Ｓ６０６）、確認の結果に基づいてステップＳ６０４で算出した補正信号のうち、現在の温度情報に対応する補償情報を最終補償情報として算出する（Ｓ６０８）。

性能補正装置１００は、ステップＳ６０８で算出した補正情報に基づいて電力増幅器１４０とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスの電圧値を補正する（Ｓ６１０）。

ここで、ステップＳ６０２ないしＳ６１０は、先に説明した性能補正装置１００の各構成要素の動作に対応するので、これ以上の詳しい説明は省く。

図６では、それぞれのステップを順次実行することを記載しているが、必ずしもこれに限定するものではない。つまり、図６に記載したステップを変更して実行したり、１つ以上のステップを並列的に実行することで適用可能であるので、図６は、時系列的な順序に限定するものではない。

前述したように、図６に記載した電力増幅器の性能補正方法は、プログラムで具現することができ、コンピュータのソフトウェアを利用して読み取る記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、メモリカード、ハードディスク、光磁気ディスク、ストレージデバイスなど）に記録できる。

図７は、本実施例に係る入力信号の組合せに応じた電力増幅器の出力特性を例示した例示図である。

図７に示すように、復調された信号源が多重キャリアの組合せである場合、それぞれのキャリア周波数は、可用な周波数範囲内において多様な形で組合せることができる。これはつまり、信号源のキャリア周波数がどのような形で組合せるかによって電力増幅器１４０の出力特性が異なる特性を有することを意味する。

本実施例に係る性能補正装置の性能補正方法による場合に、信号源の任意の組合せでも、それぞれの信号源に合った個別的な補償値を設定可能であり、電力増幅器１４０の設計に用いられる電力増幅素子を少なく使用したり、低くすることができるようになる。これにより、電力増幅器１４０設計の価格低減と消費電力を減らすことができ、これを使用するシステムの性能向上と小型化が可能になるという効果がある

図８ないし図９は、本実施例に係る電力増幅器の性能補正方法による効果を説明するための例示図である。

図８は、本実施例に係る電力増幅器の性能補正方法に応じ、５ＦＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）及び６ＦＡソースの組合せを有する信号源のそれぞれに対して設定した補償値を示したグラフである。

図９の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれの信号源に図８の補償値を適用する前、後の電力増幅器の出力特性を例示した例示図である。ここで６ＦＡソースの組合せを有する信号源に対しては、ＦＡがすべて満たされている場合と、中間のＦＡが空の場合に対し、５ＦＡソースの組合せを有する信号源に対しては、ＦＡがすべて満たされている場合と、中間のＦＡが空の場合に対して本実施例に係る性能補正方法を適用した場合の結果を例示した。

図９の（ａ）と（ｂ）を確認すると、６ＦＡソースの組合せを有する信号源の場合、４６．４ｄＢｃから５１ｄＢｃに、３．６ｄＢの性能向上となり、５ＦＡソースの組合せを有する信号源の場合、３．９ｄＢの性能向上があったことを確認できる。

以上の説明は、本実施例の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本実施例の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能である。したがって、本実施例は、本実施例の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例により、本実施例の技術思想の範囲が限定されるものではない。本実施例の保護範囲は請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本実施例の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１００：電力増幅器の性能補正装置
１１０：収集部
１２０：制御部
１３０：電源供給
１４０：電力増幅器

Claims (10)

1. 外部から入力される入力信号を電力増幅するための電力増幅器と、
   前記入力信号のキャリア周波数に対する組合せ情報を収集する収集部、及び、互いに異なるキャリア周波数の組合せを有する複数個の信号源ごとに対応する補償情報を保存したルックアップテーブルを備え、前記ルックアップテーブル及び前記入力信号の前記組合せ情報に基づいて前記電力増幅器とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスに対する電圧を適応的に制御する制御部と、を含むことを特徴とする電力増幅器の性能補正装置。
2. 前記ルックアップテーブルは、前記複数個の信号源ごとに前記電力増幅器の出力が既に定義された最適の出力特性を有するようにする前記補償情報を格納することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器の性能補正装置。
3. 前記ルックアップテーブルは、前記複数個の信号源のそれぞれに対して動作温度ごとに対応する前記補償情報を保存し、
   前記制御部は、現在の温度情報を追加で考慮して前記バイアスに対する電圧を制御することを特徴とする請求項２に記載の電力増幅器の性能補正装置。
4. 前記補償情報は、前記電力増幅器とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスに対する補償値であることを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器の性能補正装置。
5. 前記制御部の制御信号に対応する直流電圧を生成し、生成した直流電圧を、前記電力増幅器とつながったドレイン端子に提供する電源供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器の性能補正装置。
6. 前記収集部は、前記収集部内の前記組合せ情報を判断するための別途の回路を備え、備えた回路を用いて前記組合せ情報を直接算出することを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器の性能補正装置。
7. 電力増幅器の性能補正方法において、外部から入力される入力信号のキャリア周波数に対する組合せ情報を収集するステップと、
   互いに異なるキャリア周波数の組合せを有する複数個の信号源ごとに対応する補償情報を保存したルックアップテーブルを活用し、前記入力信号の前記組合せ情報に対応する補償情報を抽出するステップ、及び、前記抽出するステップで抽出した補償情報によって前記電力増幅器とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスに対する電圧を適応的に制御するステップと、を含むことを特徴とする電力増幅器の性能補正方法。
8. 前記ルックアップテーブルは、前記複数個の信号源ごとに前記電力増幅器の出力が既に定義された最適の出力特性を有するようにする前記補償情報を格納することを特徴とする請求項７に記載の電力増幅器の性能補正方法。
9. 前記ルックアップテーブルは、前記複数個の信号源のそれぞれに対し、動作温度ごとに対応する前記補償情報を保存し、前記抽出するステップは、現在の温度情報を追加で考慮して前記入力信号の前記組合せ情報に対応する補償情報を抽出することを特徴とする請求項８に記載の電力増幅器の性能補正方法。
10. 前記制御するステップは、前記抽出するステップで抽出した補償情報によって前記電力増幅器とつながったゲート端子及びドレイン端子のうちの少なくとも一つの端子に提供するバイアスに対する電圧値を示す制御信号を生成することを特徴とする請求項８に記載の電力増幅器の性能補正方法。