JP2022114190A - Power amplification apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号の電力を増幅する電力増幅装置に関する。 The present invention relates to a power amplification device that amplifies signal power.
分配器によって分配された2つの高周波信号をそれぞれ電力増幅部で増幅し、2つの電力増幅部で増幅された信号を電力合成器によって合成し、合成された一つの電力増幅信号を得る技術が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載された技術では、2つの電力増幅部の出力の位相又は振幅に差分が生じた場合には、検出回路に高周波信号が流れる。特許文献1には、検出回路に流れる信号を入力されたフィードバック回路は、電力合成器での合成損失を低減させるために、2つの電力増幅部の出力のレベルが所定の値になるように位相及び振幅の一部を補正することが記載されている。 A technique is known in which two high-frequency signals distributed by a distributor are amplified by power amplifiers, the signals amplified by the two power amplifiers are combined by a power combiner, and one combined power amplified signal is obtained. (For example, Patent Document 1). In the technique described in Patent Literature 1, a high-frequency signal flows to the detection circuit when there is a difference between the phases or amplitudes of the outputs of the two power amplifiers. In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100001, a feedback circuit that receives a signal flowing through a detection circuit adjusts the phase so that the output levels of two power amplifiers have a predetermined value in order to reduce the synthesis loss in a power combiner. and correcting part of the amplitude.
特許文献1に記載された技術では、2つの電力増幅部の出力の位相又は電力に差分が生じた場合に検出回路に高周波信号が流れるため、2つの電力増幅部の出力に電力差がある状態では、位相差の検出精度が低くなる。このため、電力増幅部の出力の位相を補正する精度が低くなり、電力合成の損失を十分に低減させることができないという問題があった。 In the technique described in Patent Document 1, when there is a difference in phase or power between the outputs of the two power amplifiers, a high-frequency signal flows through the detection circuit. Then, the detection accuracy of the phase difference becomes low. Therefore, there is a problem that the accuracy of correcting the phase of the output of the power amplifying section is lowered, and the power combining loss cannot be sufficiently reduced.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、電力合成の損失をより低減させることができる電力増幅装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power amplifying device capable of further reducing power combining loss.
本発明の第1の態様の電力増幅装置は、入力信号を増幅した第1増幅信号を生成する第1増幅器と、前記入力信号を増幅した第2増幅信号を生成する第2増幅器と、前記第1増幅信号と前記第2増幅信号とを合成した合成信号を生成する合成器と、前記合成器に入力された前記第1増幅信号の第1位相量を検出する第1位相検出回路と、前記合成器に入力された前記第2増幅信号の第2位相量を検出する第2位相検出回路と、前記第1位相量と前記第2位相量との差が小さくなるように前記第1位相量又は前記第2位相量を変化させる制御部と、を備える。 A power amplifying device according to a first aspect of the present invention includes a first amplifier that amplifies an input signal to generate a first amplified signal, a second amplifier that amplifies the input signal to generate a second amplified signal, and a combiner for generating a combined signal by combining the first amplified signal and the second amplified signal; a first phase detection circuit for detecting a first phase amount of the first amplified signal input to the combiner; a second phase detection circuit that detects a second phase amount of the second amplified signal input to the combiner; and a first phase amount that reduces a difference between the first phase amount and the second phase amount. or a control unit that changes the second phase amount.
前記第1増幅器は、増幅する前の前記入力信号の位相を所定の移相量だけ変化させる可変移相器を備え、前記制御部は、前記第1位相量と前記第2位相量との差が小さくなるように前記移相量を変化させてもよい。 The first amplifier includes a variable phase shifter that changes the phase of the input signal before amplification by a predetermined phase shift amount, and the control section controls the difference between the first phase amount and the second phase amount. The phase shift amount may be changed so that .
本発明の第2の態様の電力増幅装置は、複数の増幅器により入力信号を増幅した複数の増幅信号を合成した第1合成信号を生成する第1合成器と、複数の増幅器により前記入力信号を増幅した複数の増幅信号を合成した第2合成信号を生成する第2合成器と、前記第1合成信号と前記第2合成信号とを合成した第3合成信号を生成する第3合成器と、前記第3合成器に入力される前記第1合成信号の第1合成位相量を検出する第1合成位相検出回路と、前記第3合成器に入力される前記第2合成信号の第2合成位相量を検出する第2合成位相検出回路と、前記第1合成位相量と前記第2合成位相量との差が小さくなるように前記第1合成位相量又は前記第2合成位相量を変化させる制御部と、を備える。 A power amplifying device according to a second aspect of the present invention includes: a first combiner for generating a first combined signal by combining a plurality of amplified signals obtained by amplifying an input signal by a plurality of amplifiers; a second combiner for generating a second combined signal by combining a plurality of amplified amplified signals; a third combiner for generating a third combined signal by combining the first combined signal and the second combined signal; a first combined phase detection circuit for detecting a first combined phase amount of the first combined signal input to the third combiner; and a second combined phase of the second combined signal input to the third combiner. and a control for changing the first synthesized phase amount or the second synthesized phase amount so that the difference between the first synthesized phase amount and the second synthesized phase amount is reduced. and
本発明によれば、電力合成の損失をより低減させるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in reducing the loss of electric power combination more.
[電力増幅装置の構成]
図1は、本実施形態の電力増幅装置100の構成を示す図である。電力増幅装置100は、信号発生器10、増幅器21から増幅器24及び合成器30を備える。電力増幅装置100は、高周波信号等の信号を所定電力まで増幅させる。所定電力は、例えば電力増幅装置100の後段の回路で必要な電力に基づいて決定されている。
[Configuration of power amplifier]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a power amplifying
信号発生器10は、高周波信号等の入力信号を発生させる。信号発生器10は、例えば同軸ケーブルを介して、複数の増幅器21から増幅器24に入力信号を入力する。増幅器21(第1増幅器に相当)は、入力信号を増幅した第1増幅信号を生成する。増幅器21の増幅度は、例えば、2.3~2.7dB程度である。増幅器22(第2増幅器に相当)は、増幅器21と同様に、入力信号を増幅した第2増幅信号を生成する。増幅器23及び増幅器24についても増幅器21と同様に増幅信号を生成する。
A
合成器30は、複数の増幅器21~増幅器24が生成した増幅信号を合成することにより電力増幅した合成信号を生成する。合成器30は、増幅器21が生成する第1増幅信号の第1位相量と、増幅器22が生成する第2増幅信号の第2位相量とを検出する。同様にして、合成器30は、増幅器23及び増幅器24が生成する増幅信号の位相量をそれぞれ検出する。
The
合成器30は、図1中の破線で示すように、増幅器21が生成する第1増幅信号の第1位相量を変化させるための移相量を増幅器21に通知する。同様にして、合成器30は、増幅器22が生成する第2増幅信号の第2位相量を変化させるための移相量を増幅器22に通知する。合成器30は、増幅器23及び増幅器24が生成する増幅信号の位相量を変化させるための移相量をそれぞれ増幅器23及び増幅器24へ通知する。
The
合成器30は、検出した第1位相量と、検出した第2位相量との差が小さくなるように第1位相量又は第2位相量を変化させる。このようにして、合成器30は、第1増幅信号と第2増幅信号とを合成する際の電力合成の損失をより低減させることができる。このため、合成器30は、電力合成の損失を補うために複数の増幅器21~増幅器24が生成する増幅信号の電力を増加させる必要がなく、合成損失に起因する発熱により合成器30全体が高温になることを抑制することができる。
The
[増幅器の構成]
図2は、複数の増幅器21~増幅器24の構成を示す図である。増幅器21は、可変移相器211、増幅部212及び信号処理回路213を備える。可変移相器211は、増幅部212が増幅する前の入力信号の位相を所定の移相量だけ変化させる。増幅部212は、可変移相器211により位相が調整された入力信号を電力増幅することにより、第1増幅信号を生成する。
[Amplifier configuration]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a plurality of amplifiers 21-24. The
信号処理回路213は、増幅部212が増幅する前の入力信号の位相を所定の移相量だけ可変移相器211により変化させる。所定の移相量は、例えば、合成器30により通知される。信号処理回路213は、例えば、合成器30から通知された移相量に対応する電圧の信号を可変移相器211に入力することにより、可変移相器211による位相調整を制御する。
The
増幅器22は、可変移相器221、増幅部222及び信号処理回路223を備える。可変移相器221は、可変移相器211と同様である。増幅部222は、可変移相器221により位相調整された入力信号を電力増幅することにより、第2増幅信号を生成する。信号処理回路223は、信号処理回路213と同様である。
The
増幅器23は、可変移相器231、増幅部232及び信号処理回路233を備える。増幅器23の可変移相器231、増幅部232及び信号処理回路233は、それぞれ増幅器21の可変移相器211、増幅部212、信号処理回路213と同様である。増幅器24は、可変移相器241、増幅部242及び信号処理回路243を備える。増幅器24の可変移相器241、増幅部242及び信号処理回路243は、それぞれ増幅器21の可変移相器211、増幅部212、信号処理回路213と同様である。
The
[合成器の構成]
図3は、合成器30の構成を示す図である。合成器30は、カプラ301からカプラ304、第1合成器305、第2合成器306、カプラ307、カプラ308、第3合成器309、位相検出回路310から位相検出回路315及び制御部316を備える。
[Configuration of combiner]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
カプラ301は、増幅器21から入力された第1増幅信号の一部を位相検出回路310に入力し、それ以外の第1増幅信号を第1合成器305に入力する。カプラ302は、増幅器22から入力された第2増幅信号の一部を位相検出回路311に入力し、それ以外の第2増幅信号を第1合成器305に入力する。カプラ303は、増幅器23から入力された増幅信号の一部を位相検出回路312に入力し、それ以外の増幅信号を第2合成器306に入力する。カプラ304は、増幅器24から入力された増幅信号の一部を位相検出回路313に入力し、それ以外の増幅信号を第2合成器306に入力する。
The
第1合成器305は、例えば、ウィルキンソン合成器である。第1合成器305には、複数の増幅器により入力信号を増幅した複数の増幅信号が入力される。第1合成器305は、入力された複数の増幅信号を合成した第1合成信号を生成する。図3の例では、第1合成信号は、増幅器21が生成した第1増幅信号と、増幅器22が生成した第2増幅信号とを合成した信号である。第1合成器305には、吸収抵抗51が設けられている。第1合成器305による合成において第1位相量と第2位相量とが一致しない場合、合成損失が生じる。この合成損失は、吸収抵抗51により熱に変換される。
The
第2合成器306は、例えば、ウィルキンソン合成器である。第2合成器306には、複数の増幅器により入力信号を増幅した複数の増幅信号が入力される。第2合成器306は、入力された複数の増幅信号を合成した第2合成信号を生成する。図3の例では、第2合成信号は、増幅器23が生成した増幅信号と、増幅器24が生成した増幅信号とを合成した信号である。第2合成器306には、吸収抵抗61が設けられている。吸収抵抗61は、吸収抵抗51と同様である。
The
カプラ307は、第1合成器305から入力された第1合成信号の一部を位相検出回路314に入力し、それ以外の第1合成信号を第3合成器309に入力する。カプラ308は、第2合成器306から入力された第2合成信号の一部を位相検出回路315に入力し、それ以外の第2合成信号を第3合成器309に入力する。
The
第3合成器309は、例えば、ウィルキンソン合成器である。第3合成器309は、第1合成信号と第2合成信号とを合成した第3合成信号を生成する。第3合成器309は、生成した第3合成信号を外部装置(不図示)へ出力する。第3合成器309には、吸収抵抗91が設けられている。吸収抵抗91は、吸収抵抗51と同様である。
The
[位相量の検出]
位相検出回路310(第1位相検出回路に相当)は、合成器30に入力された第1増幅信号の第1位相量を検出する。位相検出回路310には、カプラ301により第1増幅信号の一部が入力される。位相検出回路310は、入力された信号の位相量を検出する。
[Phase amount detection]
A phase detection circuit 310 (corresponding to a first phase detection circuit) detects a first phase amount of the first amplified signal input to the
位相検出回路311(第2位相検出回路に相当)は、位相検出回路310と同様にして、合成器30に入力された第2増幅信号の第2位相量を検出する。位相検出回路312は、位相検出回路310と同様にして、合成器30に入力された増幅器23の増幅信号の位相量を検出する。位相検出回路313は、位相検出回路310と同様にして、合成器30に入力された増幅器24の増幅信号の位相量を検出する。
A phase detection circuit 311 (corresponding to a second phase detection circuit) detects the second phase amount of the second amplified signal input to the
位相検出回路314(第1合成位相検出回路に相当)は、位相検出回路310と同様にして、第3合成器309に入力される第1合成信号の第1合成位相量を検出する。位相検出回路315(第2合成位相検出回路に相当)は、位相検出回路310と同様にして、第3合成器309に入力される第2合成信号の第2合成位相量を検出する。
A phase detection circuit 314 (corresponding to a first combined phase detection circuit) detects the first combined phase amount of the first combined signal input to the
[位相量の制御]
制御部316は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。制御部316は、位相検出回路310から位相検出回路315による電力の検出結果に基づいて、増幅器21~増幅器24が生成する増幅信号の位相量を変化させる。
[Control of Phase Amount]
The
図4は、合成損失と位相差との関係を示す図である。図4の縦軸は、第1合成器305、第2合成器306及び第3合成器309が2つの信号を合成する際の合成損失をデシベル(dB)値で示す。図4の横軸は、合成器に入力される2つの信号の位相差を示す。図4に示すように、第1合成器305等に入力される2つの信号の位相差が0度であれば、合成損失は0dBとなる。一方、位相差が大きくなるほど合成損失は大きくなり、180度付近では-20dBに達する。制御部316は、信号の合成による合成損失を低減するために、第1合成器305等に入力される2つの信号の位相差が小さくなるように信号の位相を調整する。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between combined loss and phase difference. The vertical axis of FIG. 4 indicates the synthesis loss in decibel (dB) value when the
制御部316は、第1増幅信号の第1位相量と、第2増幅信号の第2位相量との差を特定する。制御部316は、特定した差が小さくなるように可変移相器211又は可変移相器221の移相量を変化させる。本明細書の例では、制御部316は、可変移相器221の移相量を固定した状態において可変移相器211の移相量を変化させる。制御部316は、第1位相量と第2位相量とが一致する場合の可変移相器211の移相量を算出する。制御部316は、算出した可変移相器211の移相量を信号処理回路213へ通知する。
制御部316は、同様にして、増幅器23による増幅信号の位相量と増幅器24による増幅信号の位相量との差が小さくなるように、可変移相器231又は可変移相器241の移相量を変化させる。制御部316は、可変移相器241の移相量を固定した状態において可変移相器231の移相量を変化させる。制御部316は、増幅器23による増幅信号の位相量と増幅器24による増幅信号の位相量とが一致する場合の可変移相器231の移相量を算出する。制御部316は、算出した可変移相器231の移相量を信号処理回路233へ通知する。
Similarly, the
制御部316は、第1合成位相量と第2合成位相量との差が小さくなるように第1合成位相量又は第2合成位相量を変化させる。制御部316は、第1合成位相量と第2合成位相量とが一致する場合の可変移相器211、可変移相器221、可変移相器231及び可変移相器241の移相量をそれぞれ算出する。より詳しくは、制御部316は、第1増幅信号の第1位相量と、第2増幅信号の第2位相量とを変化させることにより、第1増幅信号及び第2増幅信号を合成した第1合成信号の第1合成位相量を変化させる。
The
このとき、制御部316は、第1位相量と第2位相量との差が生じないように第1位相量と第2位相量とを同じ移相量だけ変化させる。制御部316は、第1合成位相量と第2合成位相量とを一致させる場合の可変移相器211、可変移相器221、可変移相器231及び可変移相器241の移相量をそれぞれ算出する。制御部316は、算出した移相量を信号処理回路213、信号処理回路223、信号処理回路233及び信号処理回路243へそれぞれ通知する。
At this time, the
[合成器による信号の合成の処理手順]
図5は、制御部316による第1位相量と第2位相量との制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、例えば、第1合成器305が第1増幅信号と第2増幅信号とを合成している間に開始される。
[Processing Procedure for Combining Signals by Combiner]
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure for controlling the first phase amount and the second phase amount by the
まず、制御部316は、位相検出回路310が検出した第1位相量と、位相検出回路311が検出した第2位相量とを取得する(S101)。制御部316は、第1位相量と第2位相量との差を特定する(S102)。制御部316は、第1位相量と第2位相量とが一致する場合の可変移相器211の移相量を算出する(S103)。
First, the
制御部316は、算出した可変移相器211の移相量を信号処理回路213へ通知する(S104)。信号処理回路213は、通知された移相量だけ可変移相器211により入力信号の位相を変化させる。制御部316は、第1増幅信号と第2増幅信号との合成の終了を指示するユーザの操作を受け付けたか否かを判定する(S105)。
The
制御部316は、第1増幅信号と第2増幅信号との合成の終了を指示するユーザの操作を受け付けたと判定した場合に(S105のYES)、処理を終了する。制御部316は、S105の判定において第1増幅信号と第2増幅信号との合成の終了を指示するユーザの操作を受け付けていないと判定した場合に(S105のNO)、S101の処理に戻る。
If the
[電力増幅装置による効果]
制御部316は、検出した第1位相量と、検出した第2位相量との差が小さくなるように第1位相量又は第2位相量を変化させる。このようにして、制御部316は、第1増幅信号と第2増幅信号とを合成する際の電力合成の損失をより低減させることができる。このため、制御部316は、電力合成の損失を補うために複数の増幅器21~増幅器24が生成する増幅信号の電力を増加させる必要がなく、合成損失に起因する発熱により合成器30全体が高温になることを抑制することができる。
[Effect of power amplifier]
The
制御部316は、位相検出回路310及び位相検出回路311による高精度の検出結果を利用して第1位相量及び第2位相量を変化させることにより、第1増幅信号と第2増幅信号との合成の損失をより低減させることができる。その結果、吸収抵抗により生じる発熱量が減少するので、電力増幅装置100が過熱することを抑制できる。また、位相検出回路310及び位相検出回路311が第1位相量及び第2位相量を常時検出しているので、環境温度の変化によるレベル変動の影響を抑制することもできる。
The
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed and integrated in arbitrary units. In addition, new embodiments resulting from arbitrary combinations of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment caused by the combination has the effect of the original embodiment.
10 信号発生器
21 増幅器
22 増幅器
23 増幅器
24 増幅器
30 合成器
51 吸収抵抗
61 吸収抵抗
91 吸収抵抗
100 電力増幅装置
211 可変移相器
212 増幅部
213 信号処理回路
221 可変移相器
222 増幅部
223 信号処理回路
231 可変移相器
232 増幅部
233 信号処理回路
241 可変移相器
242 増幅部
243 信号処理回路
301 カプラ
302 カプラ
303 カプラ
304 カプラ
305 第1合成器
306 第2合成器
307 カプラ
308 カプラ
309 第3合成器
310 位相検出回路
311 位相検出回路
312 位相検出回路
313 位相検出回路
314 位相検出回路
315 位相検出回路
316 制御部
10
Claims (3)
前記入力信号を増幅した第2増幅信号を生成する第2増幅器と、
前記第1増幅信号と前記第2増幅信号とを合成した合成信号を生成する合成器と、
前記合成器に入力された前記第1増幅信号の第1位相量を検出する第1位相検出回路と、
前記合成器に入力された前記第2増幅信号の第2位相量を検出する第2位相検出回路と、
前記第1位相量と前記第2位相量との差が小さくなるように前記第1位相量又は前記第2位相量を変化させる制御部と、
を備える電力増幅装置。 a first amplifier that generates a first amplified signal by amplifying the input signal;
a second amplifier that generates a second amplified signal by amplifying the input signal;
a combiner that generates a combined signal by combining the first amplified signal and the second amplified signal;
a first phase detection circuit for detecting a first phase amount of the first amplified signal input to the combiner;
a second phase detection circuit for detecting a second phase amount of the second amplified signal input to the combiner;
a control unit that changes the first phase amount or the second phase amount so that the difference between the first phase amount and the second phase amount becomes small;
A power amplifier device comprising:
前記制御部は、前記第1位相量と前記第2位相量との差が小さくなるように前記移相量を変化させる、
請求項1に記載の電力増幅装置。 The first amplifier includes a variable phase shifter that changes the phase of the input signal before amplification by a predetermined phase shift amount,
The control unit changes the phase shift amount so that a difference between the first phase amount and the second phase amount becomes smaller.
The power amplifier device according to claim 1.
複数の増幅器により前記入力信号を増幅した複数の増幅信号を合成した第2合成信号を生成する第2合成器と、
前記第1合成信号と前記第2合成信号とを合成した第3合成信号を生成する第3合成器と、
前記第3合成器に入力される前記第1合成信号の第1合成位相量を検出する第1合成位相検出回路と、
前記第3合成器に入力される前記第2合成信号の第2合成位相量を検出する第2合成位相検出回路と、
前記第1合成位相量と前記第2合成位相量との差が小さくなるように前記第1合成位相量又は前記第2合成位相量を変化させる制御部と、
を備える電力増幅装置。 a first combiner for generating a first combined signal by combining a plurality of amplified signals obtained by amplifying an input signal by a plurality of amplifiers;
a second synthesizer for generating a second synthesized signal by synthesizing a plurality of amplified signals obtained by amplifying the input signal by a plurality of amplifiers;
a third combiner for generating a third combined signal by combining the first combined signal and the second combined signal;
a first combined phase detection circuit for detecting a first combined phase amount of the first combined signal input to the third combiner;
a second combined phase detection circuit for detecting a second combined phase amount of the second combined signal input to the third combiner;
a control unit that changes the first synthesized phase amount or the second synthesized phase amount such that a difference between the first synthesized phase amount and the second synthesized phase amount is reduced;
A power amplifier device comprising:
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