JP4037848B2

JP4037848B2 - フィードフォワード増幅器、無線基地局装置、温度制御方法および無線信号送信方法

Info

Publication number: JP4037848B2
Application number: JP2004165907A
Authority: JP
Inventors: 哲也宇崎
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: JP2005348130A

Description

本発明は、フィードフォワード増幅器、無線基地局装置、温度制御方法および無線信号送信方法に関し、特には、自己の発熱量を制御することが可能なフィードフォワード増幅器増幅器、無線基地局装置、温度制御方法および無線信号送信方法に関する。

電子部品は、予め設定された動作許容温度（部品仕様温度）内のときに正常に動作する。このため、例えば、電子部品を内蔵する移動体通信システムの無線基地局装置が寒冷地に設置される場合、ヒータなどの発熱体が無線基地局装置の筐体内に設けられ、その発熱体からの発熱によって、無線基地局装置の筐体内の温度が予め設定された動作許容温度に保持される。

特許文献１（特開平１０−２０９７６７号公報）には、電子部品の温度を調節するための加熱用ヒータおよび冷却用ファンとを備えたフィードフォワード増幅装置が記載されている。なお、特許文献１に記載のフィードフォワード増幅装置は、無線基地局装置に用いられる。

また、特許文献２（特開２００３−８４９３号公報）には、無線基地局装置の筐体内の温度を上げる手段として専用のヒータではなく送信増幅器を用いるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式移動通信用無線基地局装置が記載されている。

具体的には、無線基地局装置の筐体内の温度が低くなると、トラフィックチャネルの空チャネルにダミーデータが挿入されて送信増幅器の送信電力が大きくなる。送信増幅器は、送信電力の増大に伴い自己発熱量が大きくなる。無線基地局装置の筐体内の温度は、送信増幅器の自己発熱量の増大に伴って上昇する。
特開平１０−２０９７６７号公報特開２００３−８４９３号公報

特許文献１に記載のフィードフォワード増幅装置のように、専用の温度調節装置（加熱用ヒータおよび冷却用ファン）が設けられると、部品点数が多くなり、装置の原価が上がってしまう。また、専用の温度調節装置（加熱用ヒータおよび冷却用ファン）が設けられる場合、その温度調節装置の加熱能力または冷却能力を考慮してその温度調節装置の設置場所を決定しなければならず、設計が煩わしくなってしまう。

また、無線基地局装置内のフィードフォワード増幅装置の消費電力が無線基地局装置の運用状況に応じて変動するため、無線基地局装置の消費電力が規定されている場合、フィードフォワード増幅装置の消費電力の変動に応じて専用のヒータの消費電力を制御する回路が必要となり、さらに部品点数が増加し、原価が上昇してしまう。

なお、ファン等の冷却器を低温時に止めることで、無線基地局装置内の温度を上げることは可能であるが、例えば、極寒冷地では、冷却器の動作を止めるだけでは無線基地局装置の筐体内の温度が動作許容温度まで上がりきらず、無線基地局装置内の温度を動作許容温度に保持するには不十分であった。

そこで、特許文献２に記載のＣＤＭＡ方式移動通信用無線基地局装置のように、無線基地局装置の送信増幅器をヒータとして用いれば、専用のヒータを不要にすることが可能になり、部品点数の増加および設計の煩わしさといった問題を解消することが可能になる。

しかしながら、特許文献２に記載のＣＤＭＡ方式移動通信用無線基地局装置では、本来必要のないダミーデータが送信されるという問題が生じる。

本発明の目的は、専用の温度調節装置を用いることなく、かつ、不要なデータを送信することなく、装置の温度を調節することが可能なフィードフォワード増幅器、無線基地局装置、温度制御方法および無線信号送信方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明のフィードフォワード増幅器は、入力信号を受け付ける入力端子と、パイロット信号を出力する発振器と、前記入力信号および前記パイロット信号の振幅および位相を調整する第１ベクトル調整器と、前記第１ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する主増幅器と、前記主増幅器の出力信号を前記入力信号と合成して第１合成信号を出力する第１合成信号出力部と、前記第１合成信号の振幅および位相を調整する第２ベクトル調整器と、前記第２ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する補助増幅器と、前記主増幅器の出力信号を前記補助増幅器の出力信号と合成して第２合成信号を出力する第２合成出力部と、前記第１合成信号が、前記主増幅器で発生した歪信号と前記パイロット信号とを示すように、前記第１ベクトル調整器を制御し、かつ、前記第２合成信号が前記パイロット信号を含むことを抑制するように、前記第２ベクトル調整器を制御する制御回路と、を含むフィードフォワード増幅器において、周囲の温度を検出する温度センサーと、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力を調整する調整部と、をさらに含み、前記主増幅器は、入力信号の電力の増大に応じて発熱量が増大し、前記制御回路は、さらに、前記温度センサーが検出した周囲の温度が所定の温度より高い場合には、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力が所定の電力以下となり、該周囲の温度が該所定の温度以下の場合には、該パイロット信号の電力が該所定の電力より大きくなるように、前記調整部を制御する。

また、本発明の温度制御方法は、入力信号を受け付ける入力端子と、パイロット信号を出力する発振器と、前記入力信号および前記パイロット信号の振幅および位相を調整する第１ベクトル調整器と、前記第１ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する主増幅器と、前記主増幅器の出力信号を前記入力信号と合成して第１合成信号を出力する第１合成信号出力部と、前記第１合成信号の振幅および位相を調整する第２ベクトル調整器と、前記第２ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する補助増幅器と、前記主増幅器の出力信号を前記補助増幅器の出力信号と合成して第２合成信号を出力する第２合成出力部と、前記第１合成信号が、前記主増幅器で発生した歪信号と前記パイロット信号とを示すように、前記第１ベクトル調整器を制御し、かつ、前記第２合成信号が前記パイロット信号を含むことを抑制するように、前記第２ベクトル調整器を制御する制御回路とを含むフィードフォワード増幅器が行う温度制御方法であって、周囲の温度を検出する温度検出ステップと、前記温度検出ステップで検出した周囲の温度が所定の温度より高い場合には、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力を所定の電力以下とし、該周囲の温度が該所定の温度以下の場合には、該パイロット信号の電力を該所定の電力より大きくする調整ステップとを含む。

上記の発明によれば、周囲の温度が所定の温度以下になると、パイロット信号の電力が所定の電力より大きくなる。パイロット信号は、第１ベクトル調整部を介して主増幅器に入力される。このため、周囲の温度が所定の温度以下になると、主増幅器に入力される信号の電力は大きくなる。主増幅器は入力電力が増大すると発熱量が増大するため、周囲の温度が所定の温度以下になると、フィードフォワード増幅器の温度は上昇し、フィードフォワード増幅器の動作が安定したものとなる。

パイロット信号はフィードフォワード増幅器から出力されることが抑制されるものであるため、パイロット信号の電力が変更されても、その変更がフィードフォワード増幅器の出力に悪影響を与えにくい。

したがって、上記の発明によれば、専用の温度調節装置を用いることなく、かつ、不要なデータを送信することなく、装置の温度を調節することが可能になる。

また、上記フィードフォワード増幅器において、前記制御回路は、前記第２合成信号の電力を検出し、前記周囲の温度が前記所定の温度以下でかつ前記第２合成信号の電力が所定値以下の場合に、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力が前記所定の電力より大きくなるように、前記調整部を制御することが望ましい。

また、上記温度制御情報において、前記第２合成信号の電力を検出する電力検出ステップをさらに含み、前記調整ステップは、前記温度検出ステップで検出した周囲の温度が前記所定の温度以下でかつ前記電力検出ステップで検出した第２合成信号の電力が所定値以下の場合に、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力を前記所定の電力より大きくすることが望ましい。

上記の発明によれば、周囲の温度が所定の温度以下になり、第２合成信号の電力が所定値以下の場合に、パイロット信号の電力が所定の電力より大きくなる。このため、第２合成信号の送信電力が小さい状態（例えば、入力信号が存在しないような状態）でも、装置の温度を調節することが可能になる。

また、上記フィードフォワード増幅器において、前記調整部は、前記入力端子と前記第１ベクトル調整器との間に接続された増幅器と、前記発振器から出力されるパイロット信号を前記増幅器の入力側と出力側とのいずれかに出力可能なスイッチとを含み、前記制御回路は、前記周囲の温度が前記所定の温度より高い場合および前記第２合成信号の電力が所定値より大きい場合には前記発振器から出力されるパイロット信号が前記増幅器の出力側に出力され、前記周囲の温度が前記所定の温度以下でかつ前記第２合成信号の電力が前記所定値以下の場合には前記パイロット信号が前記増幅器の入力側に出力されるように、前記スイッチを制御することが望ましい。

また、上記フィードフォワード増幅器において、前記調整部は、可変減衰器であることが望ましい。

また、本発明の無線基地局装置は、前記フィードフォワード増幅器と、前記フィードフォワード増幅器から出力される第２合成信号に応じた無線信号を送信する無線信号送信部とを含む。

また、本発明の無線信号送信方法は、前記温度制御方法と、前記第２合成信号に応じた無線信号を送信する無線信号送信ステップとを含む。

上記の発明によれば、上記フィードフォワード増幅器を有する無線基地局装置において、専用の温度調節装置を用いることなく、かつ、不要なデータを送信することなく、装置の温度を調節することが可能になる。

本発明によれば、周囲の温度が所定の温度以下になると、パイロット信号の電力が所定の電力より大きくなる。パイロット信号は、第１ベクトル調整部を介して主増幅器に入力される。このため、周囲の温度が所定の温度以下になると、主増幅器に入力される信号の電力は大きくなる。主増幅器は自己の入力電力が増大すると発熱量が増大するため、周囲の温度が所定の温度以下になると、フィードフォワード増幅器の温度は上昇し、フィードフォワード増幅器の動作が安定したものとなる。

したがって、専用の温度調節装置を用いることなく、かつ、不要なデータを送信することなく、装置の温度を調節することが可能になる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施例の無線基地局装置を示したブロック図である。図２は、フィードフォワード増幅器１００によって扱われる信号の一例を示した説明図である。

図１において、無線基地局装置は、フィードフォワード増幅器１００と、無線信号送信部としてのアンテナ２００とを含む。

本発明の一実施例のフィードフォワード増幅器１００は、入力端子１と、方向性結合器（ｃｕｐ）２と、増幅器３と、発振器４と、スイッチ５と、ベクトル調整器６と、主増幅器７と、方向性結合器（ｃｕｐ）８と、遅延線９と、方向性結合器（ｃｕｐ）１０と、ベクトル調整器１１と、補助増幅器１２と、遅延線１３と、方向性結合器（ｃｕｐ）１４と、方向性結合器（ｃｕｐ）１５と、出力端子１６と、温度センサー１７と、制御回路１８とを含む。なお、増幅器３とスイッチ５は、ベクトル調整器６に入力されるパイロット信号の電力を調整する調整部１９に含まれる。

入力端子１は、入力信号としての無線用信号Ｓ１を受け付ける。図２（ａ）は、無線用信号Ｓ１の一例を示した説明図である。

方向性結合器２は、入力端子１に入力した無線用信号Ｓ１を、無線用信号Ｓ２と無線用信号Ｓ３とに分配する。図２（ｂ）は無線用信号Ｓ２の一例を示した説明図であり、図２（ｃ）は無線用信号Ｓ３の一例を示した説明図である。方向性結合器２は、無線用信号Ｓ２を増幅器３に供給し、無線用信号Ｓ３を遅延線９に供給する。

増幅器３は、入力される信号（例えば無線用信号Ｓ２）の電力を増幅する。

発振器４は、パイロット信号Ｓ４を生成し、その生成したパイロット信号Ｓ４を出力する。なお、パイロット信号Ｓ４は、公知のフィードフォワード増幅器において、歪量の最小化制御に使用されるパイロット信号である。

スイッチ５は、制御回路１８から供給される制御信号Ｓ５に基づいて、発振器４より出力されたパイロット信号Ｓ４を増幅器３の入力側または出力側のいずれか一方に供給する。

第１ベクトル調整器としてのベクトル調整器６は、制御回路１８から供給される制御信号Ｓ６に基づいて、増幅器３より出力された無線用信号Ｓ２とスイッチ５より出力されたパイロット信号Ｓ４との振幅および位相を調整する。図２（ｄ）はベクトル調整器６の出力信号の一例を示した説明図である。

なお、ベクトル調整器６は、スイッチ５より出力されたパイロット信号Ｓ４として、スイッチ５より直接出力されたパイロット信号Ｓ４を用いる場合と、スイッチ５より出力された後に増幅器３で電力増幅されたパイロット信号Ｓ４を用いる場合がある。

主増幅器７は、ベクトル調整器６より出力された無線用信号Ｓ２およびパイロット信号Ｓ４の電力を増幅し、それら無線用信号Ｓ２およびパイロット信号Ｓ４とを出力する。図２（ｅ）は主増幅器７の出力信号の一例を示した説明図である。

主増幅器７は、自己の出力信号の電力が増大すると発熱量が増大する。よって、主増幅器７は、、自己に入力する信号の電力が大きくなると、発熱量が増大する。なお、主増幅器７の出力信号は、無線用信号Ｓ２を増幅（電力増幅）した主信号ｅ１と、無線用信号Ｓ２を増幅（電力増幅）する際に主増幅器７で生じる歪成分（歪信号）ｅ２と、パイロット信号Ｓ４を増幅（電力増幅）したパイロット信号Ｓ４とを有する。

方向性結合器８は、主増幅器７の出力信号を、遅延線１３と方向性結合器１０とに供給する。図２（ｆ）は方向性結合器１０へ入力される方向性結合器８の出力信号の一例を示した説明図である。

遅延線９は、方向性結合器２より分配された無線用信号Ｓ３を遅延して、無線用信号Ｓ３の位相を反転する。図２（ｇ）は遅延線９の出力信号の一例を示した説明図である。

第１合成信号出力部としての方向性結合器１０は、遅延線９から出力された無線用信号Ｓ３を方向性結合器８より出力された主増幅器７の出力信号と合成して無線用信号Ｓ７を生成し、その生成した無線用信号Ｓ７を出力する。方向性結合器１０は、無線用信号Ｓ７をベクトル調整器１１および制御回路１８に供給する。図２（ｈ）は無線用信号Ｓ７の一例を示した説明図である。

第２ベクトル調整器としてのベクトル調整器１１は、制御回路１８から出力される制御信号Ｓ８に基づいて、無線用信号Ｓ７の振幅および位相を調整する。

補助増幅器１２は、ベクトル調整器１１の出力信号の電力を増幅する。図２（ｉ）は補助増幅器１２の出力信号の一例を示した説明図である。

遅延線１３は、方向性結合器８の出力信号を遅延して方向性結合器８の出力信号の位相を反転する。図２（ｊ）は遅延線１３の出力信号の一例を示した説明図である。

第２合成信号出力部としての方向性結合器１４は、遅延線１３の出力信号を補助増幅器１２の出力信号と合成して無線用信号Ｓ９を生成し、その生成した無線用信号Ｓ９を出力する。図２（ｋ）は無線用信号Ｓ９の一例を示した説明図である。

方向性結合器１５は、方向性結合器１４から出力された無線用信号Ｓ９を、出力端子１６と制御回路１８とに分配する。

出力端子１６は、方向性結合器１５から出力された無線用信号Ｓ９を、フィードフォワード増幅器１００の出力としてアンテナ２００に出力する。アンテナ２００は、出力端子１６から出力される無線用信号Ｓ９に応じた無線信号を送信する。

温度センサー１７は、周囲の温度として、例えば、フィードフォワード増幅器１００の筐体（不図示）内部、さらに言えば本無線基地局装置の筐体（不図示）内部の温度を測定し、測定した温度を示す温度信号Ｓ１０を出力する。

制御回路１８は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）等のコンピュータを含む。

制御回路１８は、温度センサー１７から出力される温度信号Ｓ１０、方向性結合器１０から出力される無線用信号Ｓ７および方向性結合器１５の出力信号とに基づいて、スイッチ５とベクトル調整器６およびベクトル調整器１１とを制御する。

例えば、制御回路１８は、無線用信号Ｓ７に基づいて、無線用信号Ｓ７が主増幅器７で発生した歪信号とパイロット信号とを示すようにベクトル調整器６を制御する。具体的には、制御回路１８は、無線用信号Ｓ７が主増幅器７で発生した歪信号およびパイロット信号のみを示すように、ベクトル調整器６がベクトル調整器６に入力する信号を調整することを指示する制御信号Ｓ６をベクトル調整器６に出力する。ベクトル調整器６は、制御信号Ｓ６に基づいて、ベクトル調整器６に入力する信号の振幅および位相を調整する。

また、制御回路１８は、方向性結合器１５の出力信号に基づいて、無線用信号Ｓ９がパイロット信号を含むことを抑制するようにベクトル調整器１１を制御する。例えば、制御回路１８は、無線用信号Ｓ９が主増幅器７で発生した歪信号とパイロット信号とを含むことを抑制するように、ベクトル調整器１１がベクトル調整器１１に入力する無線用信号Ｓ７を調整することを指示する制御信号Ｓ８をベクトル調整器１１に出力する。ベクトル調整器１１は、制御信号Ｓ８に基づいて、ベクトル調整器１１に入力する無線用信号Ｓ７の振幅および位相を調整する。

また、制御回路１８は、温度センサー１７から出力される温度信号Ｓ１０によって示される温度が所定の温度（例えば、無線基地局装置に使用されている部品の部品仕様温度の中で最も低い温度（本実施例では０度Ｃとする））より高い場合には、ベクトル調整器６に入力されるパイロット信号Ｓ４の電力が所定の電力以下となり、温度信号Ｓ１０によって示される温度が所定の温度以下の場合には、ベクトル調整器６に入力されるパイロット信号Ｓ４の電力が所定の電力より大きくなるように、調整部１９を制御する。

なお、本実施例では、制御回路１８は、方向性結合器１５の出力信号の電力を検出し、温度信号Ｓ１０によって示される温度が所定の温度以下でかつ方向性結合器１５の出力信号の電力が所定値以下の場合にのみ、ベクトル調整器６に入力されるパイロット信号Ｓ４の電力が所定の電力より大きくなるように、調整部１９を制御する。

具体的には、制御回路１８は、温度信号Ｓ１０によって示される温度が所定の温度より高い場合、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の出力側に供給されるようにスイッチ５を制御する制御信号Ｓ５を出力する。また、制御回路１８は、温度信号Ｓ１０によって示される温度が所定の温度以下でかつ方向性結合器１５の出力信号の電力が所定値以下の場合には、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の入力側に供給されるようにスイッチ５を制御する制御信号Ｓ５を出力する。

なお、フィードフォワード増幅器１００の中で、スイッチ５と、温度センサー１７と、制御回路１８が有する機能の中から温度センサー１７の出力に基づいてスイッチ５を制御する機能を除いた構成は、一般的なフィードフォワード方式の増幅器の構成と同じである。

次に、動作の概要を説明する。

無線用信号Ｓ１の入力電力が低い状態または無線用信号Ｓ１の無入力の状態では、主増幅器７の消費電力が小さくなるため、フィードフォワード増幅器１００内、さらに言えば無線基地局装置内の発熱量が低下する。この状態のとき、外気温が低いとフィードフォワード増幅器１００内の温度、さらに言えば無線基地局装置内の温度が、装置の部品の動作許容温度（部品仕様温度）より低くなるため、本実施例では、制御回路１８が、主増幅器７の消費電力を上昇させて主増幅器７の発熱量を上げるように制御する。

具体的には、低温環境下で、かつ、無線基地局装置の送信電力が低い場合または無線基地局装置が送信を停止している場合は、制御回路１８は、フィードフォワード方式で歪量の最小化制御に使用されるパイロット信号Ｓ４の電力を上げて、主増幅器７の入力電力を上げる。主増幅器７の入力電力が上がると、主増幅器７の出力電力も上がり、これに伴い、主増幅器７の消費電力が上がる。よって、低温環境下で、無線基地局装置の送信電力が低い場合または無線基地局装置が送信を停止している場合に主増幅器７の発熱量が上がる。

主増幅器７の発熱量が上がることによって、フィードフォワード増幅器１００の内部発熱量が上がり、低温環境下でも、フィードフォワード増幅器１００内の温度、さらに言えば無線基地局装置内の温度を、フィードフォワード増幅器１００の部品の動作許容温度（部品仕様温度）、さらに言えば無線基地局装置の部品の動作許容温度内に保つことが可能となる。

次に、動作を説明する。

図３は、本実施例の特徴となる動作を説明するためのフローチャートである。以下、図３を参照して、本実施例の特徴となる動作を説明する。

ステップＡ１では、温度センサー１７は、例えば、フィードフォワード増幅器１００の筐体内部、さらに言えば無線基地局装置の筐体内部の温度を測定し、その測定した温度を示す温度信号Ｓ１０を制御回路１８に出力する。制御回路１８は、温度信号Ｓ１０によって示される温度が、制御回路１８に予め設定されている所定の温度（例えば、無線基地局装置に使用されている部品の部品仕様温度の下限値である０度Ｃ）以下か否かを判断する。

制御回路１８は、温度信号Ｓ１０によって示される温度が所定の温度以下でないと判断するとステップＡ４を実行し、温度信号Ｓ１０によって示される温度が所定の温度以下であると判断するとステップＡ２を実行する。

ステップＡ４では、制御回路１８は、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の出力側に供給されるようにスイッチ５を制御する制御信号Ｓ５を出力する。スイッチ５は、制御信号Ｓ５に基づいて、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４を増幅器３の出力側に供給する。制御回路１８は、ステップＡ４を終了すると、ステップＡ１を実行する。

ステップＡ２では、制御回路１８は、方向性結合器１５の出力信号（無線用信号Ｓ９）の電力を検出し、その検出した電力が所定値（例えば、最大定格（２０Ｗ）に対して１０Ｗ低い値）以下か否かを判断する。

制御回路１８は、方向性結合器１５の出力信号の電力が所定値（例えば、１０Ｗ）以下でないと判断するとステップＡ４を実行し、方向性結合器１５の出力信号の電力が所定値以下であると判断するとステップＡ３を実行する。

ステップＡ３では、制御回路１８は、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の入力側に供給されるようにスイッチ５を制御する制御信号Ｓ５を出力する。スイッチ５は、制御信号Ｓ５に基づいて、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４を増幅器３の入力側に供給する。制御回路１８は、ステップＡ４を終了すると、ステップＡ１を実行する。

増幅器３の出力側に供給されたパイロット信号Ｓ４は、増幅器３によって電力増幅されずにベクトル調整器６を介して主増幅器７に供給される。一方、増幅器３の入力側に供給されたパイロット信号Ｓ４は、増幅器３によって電力増幅された後にベクトル調整器６を介して主増幅器７に供給される。

このため、主増幅器７に供給されるパイロット信号Ｓ４の電力は、パイロット信号Ｓ４が増幅器３の入力側に供給される場合、パイロット信号Ｓ４が増幅器３の出力側に供給される場合よりも大きくなる。

したがって、主増幅器７の出力電力は、パイロット信号Ｓ４が増幅器３の入力側に供給される場合、パイロット信号Ｓ４が増幅器３の出力側に供給される場合よりも大きくなる。

なお、本実施例では、主増幅器７として、電力効率を上げるために移動体通信の無線基地局装置で使用されている増幅器であるＢ級増幅器が用いられる。この場合、主増幅器７は、出力電力（入力電力）の増加に応じて消費電力が増加し、消費電力の増加に応じて、自己発熱量が上昇する。

本実施例では、低温時に、出力端子１６から出力される信号の出力電力に関わらず常に高い消費電力を保持することが可能となる。

図４は、主増幅器７の出力電力−消費電力特性の一例を示した説明図である。図４において、特性線４１は低温（所定の温度以下の温度）以外の出力電力−消費電力特性を示し、特性線４２は低温時の出力電力−消費電力特性を示している。

なお、日本の外気温を考えた場合、極低温になるのは、北海道などの一部の地域でかつ冬の一時期だけである。そのために、パイロット信号の電力をあらかじめ高く設定し、常時消費電力を高く設定することはエネルギーコスト増となるため適切ではない。

よって、例えば、発振器４より出力されるパイロット信号Ｓ４の電力が０．５ｍＷ程度に設定され、増幅器３の利得が３０ｄＢ程度に設定され、主増幅器７の利得が１３ｄＢ程度に設定される。

低温環境下で、無線基地局装置の送信電力が低い場合または無線基地局装置が送信を停止している場合に、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の入力側に供給されると、このパイロット信号Ｓ４に起因する無線基地局装置の送信出力は電力換算１０Ｗ相当の電力になり高い消費電力が得られ、かつ、無線用信号Ｓ９の電力が１０Ｗ近くまで上がっても合計電力が２０Ｗとなり、消費電力の最大定格（２０Ｗ）を超えず、かつ、歪特性の劣化を抑えることが可能となる。

通常運用時では、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の出力側に供給され、このパイロット信号Ｓ４に起因する無線基地局装置の送信出力は電力換算１０ｍＷ相当の電力に設定になり、その送信出力が消費電力の過度な上昇および歪特性の劣化を起こすことを抑制できる。

発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の出力側に供給された場合、主増幅器７に入力するパイロット信号Ｓ４の電力が３０ｄＢ上がるが、歪成分同様、方向性結合器１４が、逆位相で同電力のパイロット信号が含まれる無線用信号Ｓ７（補助増幅器１２の出力）を遅延線１３より出力されたパイロット信号Ｓ４と合成するため、無線用信号Ｓ９のパイロット信号成分の出力電力はスプリアス輻射の規定を満足させることができる。

その理由は、パイロット信号Ｓ４は無変調であるため、容易にパイロット信号Ｓ４と逆位相でかつパイロット信号Ｓ４と同電力の信号を生成することができ、このため、方向性結合器１４は、パイロット信号Ｓ４を歪成分以上に削除することが可能であり、無線用信号Ｓ９に含まれるパイロット信号成分の出力電力は低減される。

次に、図２を参照して、無線用信号Ｓ９に含まれるパイロット信号成分の出力電力が低減される動作を説明する。

入力端子１から入力された無線用信号Ｓ１（図２（ａ）参照）は、方向性結合器２により無線用信号Ｓ２（図２（ｂ）参照）と無線用信号Ｓ３（図２（ｃ）参照）とに分配される。方向性結合器２は、無線用信号Ｓ２を増幅器３に供給し、無線用信号Ｓ３を遅延線９に供給する。増幅器３は、無線用信号Ｓ２を電力増幅する。

ベクトル調整器６は、制御回路１８から供給される制御信号Ｓ６に基づいて、増幅器３より出力された無線用信号Ｓ２とスイッチ５より出力されたパイロット信号Ｓ４の振幅および位相を調整する（図２（ｄ）参照）。

主増幅器７は、ベクトル調整器６より出力された無線用信号Ｓ２およびパイロット信号Ｓ４を電力増幅し、それら無線用信号Ｓ２およびパイロット信号Ｓ４とを出力する。なお、主増幅器７は、ベクトル調整器６の出力信号を電力増幅すると、歪成分（歪信号）を発生する（図２（ｅ）参照）。

方向性結合器８は、主増幅器７の出力信号を、遅延線１３と方向性結合器１０とに供給する（図２（ｆ）参照）。

遅延線９は、方向性結合器２より分配された無線用信号Ｓ３を遅延して、無線用信号Ｓ３の位相を反転する（図２（ｇ）参照）。

方向性結合器１０は、遅延線９から出力された無線用信号Ｓ３を方向性結合器８より出力された主増幅器７の出力信号と合成して無線用信号Ｓ７を生成し、その生成した無線用信号Ｓ７（図２（ｈ）参照）を出力する。

このとき、方向性結合器１０は、方向性結合器８より出力された主増幅器７の出力信号（主増幅器７で歪が発生した無線用信号Ｓ２およびパイロット信号Ｓ４）を、遅延線９から出力された無線用信号Ｓ３（無線用信号Ｓ１と逆位相かつ無線用信号Ｓ１と同電力で、さらに歪に無い無線用信号Ｓ３）と合成することにより、主増幅器７で発生した歪成分（歪信号）およびパイロット信号Ｓ４だけを含む無線用信号Ｓ４を抽出することができる。

ベクトル調整器１１は、制御回路１８から出力される制御信号Ｓ８に基づいて、無線用信号Ｓ７の振幅および位相を調整する。

補助増幅器１２は、ベクトル調整器１１の出力信号を増幅（電力増幅）する（図２（ｉ）参照）。

遅延線１３は、方向性結合器８の出力信号を遅延して方向性結合器８の出力信号の位相を反転する（図２（ｊ）参照）。

方向性結合器１４は、遅延線１３の出力信号を補助増幅器１２の出力信号と合成して無線用信号Ｓ９を生成し、その生成した無線用信号Ｓ９を出力する（図２（ｋ）参照）。

このとき、方向性結合器１４は、補助増幅器１２の出力信号（主増幅器７で発生した歪成分およびパイロット信号だけを増幅した信号）を遅延線１３の出力信号（主増幅器７で歪んだ信号を遅延線１３で逆位相にした信号）と合成することにより、遅延線１３の出力信号から、主増幅器７で発生した歪成分と発振器４で生成したパイロット信号のみ消去した無線用信号Ｓ９を生成することができる。

方向性結合器１５は、無線用信号Ｓ９を、出力端子１６と制御回路１８に分配する。

制御回路１８は、方向性結合器１０から出力された無線用信号Ｓ７を解析し、無線用信号Ｓ７が歪成分およびパイロット信号Ｓ４のみを示しているか確認する。

無線用信号Ｓ７が歪成分およびパイロット信号Ｓ４のみを示していない場合は、制御回路１８は、無線用信号Ｓ７が主増幅器７で発生した歪信号およびパイロット信号のみを示すように、ベクトル調整器６がベクトル調整器６に入力する信号を調整することを指示する制御信号Ｓ６をベクトル調整器６に出力する。

ベクトル調整器６は、制御信号Ｓ６に基づいて、ベクトル調整器６に入力する信号の振幅および位相を調整する。

また、制御回路１８は、方向性結合器１５の出力信号を解析し、方向性結合器１５の出力信号から、パイロット信号、さらに言えばパイロット信号と歪成分とが除去されている確認する。

方向性結合器１５の出力信号（無線用信号Ｓ９）から、パイロット信号、さらに言えばパイロット信号と歪成分とが除去されていない場合、制御回路１８は、無線用信号Ｓ９がパイロット信号、さらに言えばパイロット信号と歪成分とを含むことを抑制するように、ベクトル調整器１１がベクトル調整器１１に入力する無線用信号Ｓ７を調整することを指示する制御信号Ｓ８をベクトル調整器１１に出力する。ベクトル調整器１１は、制御信号Ｓ８に基づいて、ベクトル調整器１１に入力する無線用信号Ｓ７の振幅および位相を調整する。

したがって、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が、増幅器３の入力側または出力側に供給されても、無線用信号Ｓ９に含まれるパイロット信号成分の出力電力は低減される。

次に、本実施例が、移動体通信の無線基地局装置で用いられているＷ−ＣＤＭＡ方式の無線基地局装置に適用される例を説明する。

Ｗ−ＣＤＭＡ方式の無線基地局装置は、トラフィックが多い場合および遠距離の移動端末装置と通信している場合に、送信電力を上げるため、この場合、外気温が低くても発熱量が高くなり、無線基地局装置の内部の温度は、部品仕様温度（例えば、０度Ｃ）以上に保たれることが可能となる。

しかし、無線基地局装置のエリアは、無線基地局装置のサービスエリア（セル）に収容できる最大移動端末装置数を基準としてエリア設計されているため、トラフィックが少ない場合および近距離の移動端末装置との通信では、無線基地局装置は送信電力を下げて運用される。そのため、通常運用時、無線基地局装置は、送信電力が低い状態で運用されていることがほとんどのため、外気温が低いと無線基地局装置の内部温度が低下し、部品仕様温度を下回ってしまう可能性がある。

本実施例の低温の動作時は、送信出力電力に関わらず、内部温度上昇値を上げていられるため、装置の内部温度を高く設定し維持することが可能となる。

図５は、フィードフォワード増幅器１００の出力電力−内部温度上昇値特性の一例を示した説明図である。図５において、特性線５１は低温（所定の温度以下の温度）以外の出力電力−内部温度上昇値特性を示し、特性線５２は低温時の出力電力−内部温度上昇値特性を示している。

図６は、無線基地局装置の筐体内部の温度と外気温との関係の一例を示した説明図である。図６において、特性線６１は低温（所定の温度以下の温度）以外の筐体内部の温度と外気温との関係を示し、特性線６２は低温時の筐体内部の温度と外気温との関係を示している。なお、無線基地局装置に使用されている部品の部品仕様温度の最低温度が０℃であり、発振器４から出力されるパイロット信号Ｓ４が増幅器３の出力側に供給されている状態で外気温が−２０℃のときに無線基地局装置の筐体内部温度が０℃になるとする。

例えば、パイロット信号Ｓ４が増幅器３の入力側に供給されると、無線基地局装置の筐体内部温度が２０℃上昇する場合、無線基地局装置の筐体内部温度が０℃以下になった際に、パイロット信号Ｓ４が増幅器３の入力側に供給されるようにすれば、外気温が―４０度Ｃ以上の場合、無線基地局装置の内部温度を０℃以上に保つことが可能となる。

本実施例によれば、以下の効果を奏する。

第１の効果は、低温環境下で、かつ、無線基地局装置の送信電力が低い場合または無線基地局装置が送信を停止している場合に、フィードフォワード増幅器の温度または無線基地局装置内の温度低下を防ぐことが可能ということである。その理由は、低温環境下で、かつ、無線基地局装置の送信電力が低い場合または無線基地局装置が送信を停止している場合に、フィードフォワード増幅器のパイロット信号の出力電力を上げ主増幅器の消費電力を上昇させることにより発熱量を上昇させることができるからである。

第２の効果は、若干のコストアップで内部温度低下を防ぐことができるということである。その理由は、従来のフィードフォワード方式の増幅器にスイッチと温度制御機能を追加するだけでよいためである。

次に、本発明の他の実施例を説明する。

図７は、本発明の他の実施例を示したブロック図である。なお、図７において、図１に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。

図７に示した実施例は、調整部として可変減衰器２０を用いている。

装置内部温度が部品仕様温度（０℃）より高い場合および無線用信号Ｓ９の出力が１０Ｗより高い場合、制御回路１８は、パイロット信号Ｓ４を３０ｄＢ減衰させることを指示する制御信号Ｓ５を可変減衰器１９に送出する。可変減衰器１９は、この制御信号Ｓ５を受け付けると、パイロット信号Ｓ４を３０ｄＢ減衰させ、そのパイロット信号Ｓ４を増幅器３の入力側に供給する。この場合、パイロット信号Ｓ４の電力が低いため、パイロット信号Ｓ４に起因する主増幅器７の消費電力は低くなる。

装置内部の温度が０℃を下回り、かつ、無線用信号Ｓ９が１０Ｗ以下の送信電力であれば、制御回路１８は、パイロット信号Ｓ４を減衰させないことを指示する制御信号Ｓ５を可変減衰器１９に送出する。可変減衰器１９は、この制御信号Ｓ５を受け付けると、パイロット信号Ｓ４を減衰させずに増幅器３の入力側に供給する。この場合、パイロット信号Ｓ４の電力が高くなるため、パイロット信号Ｓ４に起因する主増幅器７の消費電力は高くなる。以上の動作により装置の内部温度を上げることが可能となる。

なお、図７に示した例では、可変減衰器２０は、パイロット信号Ｓ４を増幅器３の入力側に供給するようにしたが、パイロット信号Ｓ４を増幅器３の出力側に供給してもよい。

以上説明した各実施例において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

本発明の一実施例の無線基地局装置を示したブロック図である。図１に示した無線基地局の動作を説明するための波形図である。図１に示した無線基地局の動作を説明するためのフローチャートである。本実施例の出力電力と消費電力との関係の一例を示した説明図である。本実施例の出力電力と温度上昇度との関係の一例を示した説明図である。本実施例の外気温と内部温度との関係の一例を示した説明図である。本発明の他の実施例の無線基地局を示したブロック図である。

符号の説明

１入力端子
２方向性結合器
３増幅器
４発振器
５スイッチ
６ベクトル調整器
７主増幅器
８方向性結合器
９遅延線
１０方向性結合器
１１ベクトル調整器
１２補助増幅器
１３遅延線
１４方向性結合器
１５方向性結合器
１６出力端子
１７温度センサー
１８制御回路
１９調整部
２０可変減衰器
１００フィードフォワード増幅器
２００アンテナ

Claims

入力信号を受け付ける入力端子と、
パイロット信号を出力する発振器と、
前記入力信号および前記パイロット信号の振幅および位相を調整する第１ベクトル調整器と、
前記第１ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する主増幅器と、
前記主増幅器の出力信号を前記入力信号と合成して第１合成信号を出力する第１合成信号出力部と、
前記第１合成信号の振幅および位相を調整する第２ベクトル調整器と、
前記第２ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する補助増幅器と、
前記主増幅器の出力信号を前記補助増幅器の出力信号と合成して第２合成信号を出力する第２合成出力部と、
前記第１合成信号が、前記主増幅器で発生した歪信号と前記パイロット信号とを示すように、前記第１ベクトル調整器を制御し、かつ、前記第２合成信号が前記パイロット信号を含むことを抑制するように、前記第２ベクトル調整器を制御する制御回路と、を含むフィードフォワード増幅器において、
周囲の温度を検出する温度センサーと、
前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力を調整する調整部と、をさらに含み、
前記主増幅器は、入力信号の電力の増大に応じて発熱量が増大し、
前記制御回路は、さらに、前記温度センサーが検出した周囲の温度が所定の温度より高い場合には、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力が所定の電力以下となり、該周囲の温度が該所定の温度以下の場合には、該パイロット信号の電力が該所定の電力より大きくなるように、前記調整部を制御することを特徴とするフィードフォワード増幅器。
請求項１に記載のフィードフォワード増幅器において、
前記制御回路は、
前記第２合成信号の電力を検出し、
前記周囲の温度が前記所定の温度以下でかつ前記第２合成信号の電力が所定値以下の場合に、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力が前記所定の電力より大きくなるように、前記調整部を制御する、フィードフォワード増幅器。
請求項２に記載のフィードフォワード増幅器において、
前記調整部は、
前記入力端子と前記第１ベクトル調整器との間に接続された増幅器と、
前記発振器から出力されるパイロット信号を前記増幅器の入力側と出力側とのいずれかに出力可能なスイッチとを含み、
前記制御回路は、前記周囲の温度が前記所定の温度より高い場合および前記第２合成信号の電力が所定値より大きい場合には前記発振器から出力されるパイロット信号が前記増幅器の出力側に出力され、前記周囲の温度が前記所定の温度以下でかつ前記第２合成信号の電力が前記所定値以下の場合には前記パイロット信号が前記増幅器の入力側に出力されるように、前記スイッチを制御する、フィードフォワード増幅器。
請求項２に記載のフィードフォワード増幅器において、
前記調整部は、可変減衰器である、フィードフォワード増幅器。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のフィードフォワード増幅器と、
前記フィードフォワード増幅器から出力される第２合成信号に応じた無線信号を送信する無線信号送信部とを含む、無線基地局装置。
入力信号を受け付ける入力端子と、パイロット信号を出力する発振器と、前記入力信号および前記パイロット信号の振幅および位相を調整する第１ベクトル調整器と、前記第１ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する主増幅器と、前記主増幅器の出力信号を前記入力信号と合成して第１合成信号を出力する第１合成信号出力部と、前記第１合成信号の振幅および位相を調整する第２ベクトル調整器と、前記第２ベクトル調整器の出力信号の電力を増幅する補助増幅器と、前記主増幅器の出力信号を前記補助増幅器の出力信号と合成して第２合成信号を出力する第２合成出力部と、前記第１合成信号が、前記主増幅器で発生した歪信号と前記パイロット信号とを示すように、前記第１ベクトル調整器を制御し、かつ、前記第２合成信号が前記パイロット信号を含むことを抑制するように、前記第２ベクトル調整器を制御する制御回路とを含むフィードフォワード増幅器が行う温度制御方法であって、
周囲の温度を検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップで検出した周囲の温度が所定の温度より高い場合には、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力を所定の電力以下とし、該周囲の温度が該所定の温度以下の場合には、該パイロット信号の電力を該所定の電力より大きくする調整ステップと、を含む温度制御方法。
請求項６に記載の温度制御情報において、
前記第２合成信号の電力を検出する電力検出ステップをさらに含み、
前記調整ステップは、前記温度検出ステップで検出した周囲の温度が前記所定の温度以下でかつ前記電力検出ステップで検出した第２合成信号の電力が所定値以下の場合に、前記第１ベクトル調整器に入力されるパイロット信号の電力を前記所定の電力より大きくする、温度制御方法。
請求項６または７に記載の温度制御方法と、
前記第２合成信号に応じた無線信号を送信する無線信号送信ステップと、を含む無線信号送信方法。