JP4267435B2 - 送信増幅器 - Google Patents

Description

本発明は、送信対象となる信号を増幅する送信増幅器に関し、特に、温度が低い場合に、効率的に増幅部を暖める送信増幅器に関する。

例えば、増幅器は、通信分野などにおいて、信号を増幅するために使用されている。
一例として、屋外用の基地局装置の送信部で使用される送信増幅器では、通信相手となる移動局装置などに対して送信する対象となる信号を増幅することが行われている。

また、このような屋外用の基地局装置では、特に寒冷地においては、低温時における送信増幅器の動作の安定化を目的として、当該基地局装置にヒーターを取り付けるなどの対応が為されている。
送信増幅器の正常な性能が補償される温度範囲（性能補償温度範囲）の一例としては−１０℃〜＋５０℃となっており、性能補償温度範囲と比べて低い温度であるときには、特に寒冷地の場合には、仕様を満足させることが難しい。例えば、寒冷地における最低温度としては−３０℃程度まで考慮することが必要であり、誤動作を起こす可能性がある。

また、例えば、移動無線システムで使用されるフィードフォワード制御増幅器では、一般に、入力レベルに対する出力レベルの利得低下を避けるために、装置のウォームアップが必要である。そして、近年、立ち上がり時間短縮の要求から、ウォームアップに要する時間を短縮する方法が検討等されている。

なお、従来の技術例を示す。
従来では、バッテリ駆動の携帯型電子機器において、温度センサにより得られる温度情報に基づいてヒーターの電源をオン／オフ制御し、当該ヒーターにより液晶表示素子を暖めて液晶表示可能とすることが行われていた（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来では、歪補償増幅器において、増幅部の温度に応じて複数の補償値テーブルを切り替えて増幅部の歪補償を実行するに際して、増幅部の測定温度に基づいて増幅部の温度を補償値テーブルに対応する温度へ調整することにより、用意する補償値テーブルの数を低減して、小型化を図ることが行われていた（例えば、特許文献２参照。）。また、増幅部の温度を調整する手段としては、ペルチエ素子や、冷却ファンや、ヒーターが用いられていた（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１０−２５３９４７号公報 特開２００１−３２０２４６号公報

しかしながら、従来の送信増幅器などでは、増幅部を暖めるためにヒーターなどを追加する構成が用いられていたため、コストがかかってしまうといった不具合があった。また、更なる小型化が望まれていた。また、ウォーミングアップの効率化が望まれていた。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、効率的に増幅部を暖めることができる送信増幅器を提供することを目的とする。また、本発明は、例えば、コストの低減や、装置の小型化や、ウォーミングアップの効率化を図る。

上記目的を達成するため、本発明に係る送信増幅器では、信号を増幅する増幅部により送信対象となる信号を増幅するに際して、次のようにして、増幅部の温度を調整する。
すなわち、温度検出手段が温度を検出する。そして、増幅部自己発熱促進制御手段が、温度検出手段により検出される温度が所定の閾値未満又は所定の閾値以下である場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を行う。

従って、温度が低い場合には、増幅部による自己発熱が促進させられて、増幅部が暖められるため、温度が低い場合に効率的に増幅部を暖めることができ、例えばヒーターなどを追加する構成と比較して、コストを低減させることができ、小型化を図ることができる。

なお、増幅部自己発熱促進制御手段では、例えば、温度検出手段により検出される温度が所定の閾値未満である場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を行う構成が用いられてもよく、或いは、温度検出手段により検出される温度が所定の閾値以下である場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を行う構成が用いられてもよい。

ここで、送信増幅器としては、種々なものが用いられてもよい。
また、送信対象となる信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
また、増幅部としては、種々な構成のものが用いられてもよく、例えば、１個の増幅素子から構成されるものが用いられてもよく、或いは、複数個の増幅素子から構成されるものが用いられてもよい。

また、温度検出手段としては、例えば温度センサなど、種々なものが用いられてもよい。
また、温度検出手段が備えられる場所としては、種々な場所が用いられてもよく、例えば、増幅部の近傍や、増幅部と接触する位置や、増幅部の内部などに備えられるのが好ましい。

また、温度に関する所定の閾値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、増幅部を暖めることが必要となる境界的な温度の値が用いられる。
また、増幅部による自己発熱を促進させる制御としては、種々な制御が用いられてもよい。
また、増幅部の温度調整を行う時期としては、種々な時期が用いられてもよく、例えば、増幅部により送信対象となる信号が増幅されていない時期や、増幅部により増幅される送信対象となる信号の量が少ない時期や、或いは、他の時期を用いることができる。

また、本発明に係る送信増幅器では、一構成例として、増幅部自己発熱促進制御手段は、増幅部による自己発熱を促進させる制御として、増幅部のバイアス制御を行う。
従って、増幅部のバイアス制御といった簡易な制御により、増幅部の温度を調整することができる。

ここで、増幅部のバイアスを制御する態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
一例として、増幅部が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect
Transistor）から構成される場合に、当該電界効果トランジスタのゲートソース間電圧を大きくすることにより、当該電界効果トランジスタによる自己発熱を促進するような態様を用いることができる。

また、本発明に係る送信増幅器では、一構成例として、次のようにして、増幅部の温度を調整する。
すなわち、温度に関して、所定の第１の閾値を設けるとともに、当該第１の閾値と比べて低い所定の第２の閾値を設けた。
そして、増幅部自己発熱促進制御手段は、温度検出手段により検出される温度が第２の閾値未満又は第２の閾値以下である場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を行い、また、温度検出手段により検出される温度が第１の閾値を超えた場合又は第１の閾値以上となった場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を停止する。

従って、温度が第２の閾値に基づいて低い場合には、例えば継続的に、増幅部による自己発熱が促進させられて、増幅部が暖められ、そして、温度が第１の閾値に基づいて或る程度高くなった場合には、このような増幅部による自己発熱の促進制御が停止させられることにより、全体として効率的な増幅部の温度調整が実現される。

なお、増幅部自己発熱促進制御手段では、例えば、温度検出手段により検出される温度が第２の閾値未満である場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を行う構成が用いられてもよく、或いは、温度検出手段により検出される温度が第２の閾値以下である場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を行う構成が用いられてもよい。

また、増幅部自己発熱促進制御手段では、例えば、温度検出手段により検出される温度が第１の閾値を超えた場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を停止する構成が用いられてもよく、或いは、温度検出手段により検出される温度が第１の閾値以上となった場合に、増幅部による自己発熱を促進させる制御を停止する構成が用いられてもよい。

ここで、温度に関する所定の第２の閾値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、増幅部を暖めることが必要となる境界的な温度の値が用いられる。 また、温度に関する所定の第１の閾値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、増幅部が十分に暖まって、増幅部を暖めることが不要となる境界的な温度の値が用いられる。

また、本発明に係る送信増幅器では、一構成例として、増幅部は、複数の増幅素子を用いて構成された。また、増幅部自己発熱促進制御手段は、増幅部による自己発熱を促進させる制御として、複数の増幅素子のバイアス制御を行う。
従って、複数の増幅素子のバイアス制御を行うことにより、増幅部の温度調整を実現することができる。

ここで、増幅部を構成する複数の増幅素子の数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、増幅素子としては、例えば電界効果トランジスタなど、種々なものが用いられてもよい。
また、複数の増幅素子のバイアス制御を行う態様としては、例えば、それぞれの増幅素子のバイアス制御を別個に行うような態様が用いられてもよく、或いは、２以上の増幅素子のバイアス制御をまとめて行うような態様が用いられてもよい。

また、本発明に係る送信増幅器では、一構成例として、増幅部自己発熱促進制御時信号減衰手段が、増幅部自己発熱促進制御手段により増幅部による自己発熱を促進させる制御が行われているときに、増幅部により増幅する対象となる信号を減衰させる。
従って、例えば継続的に増幅部自己発熱促進制御手段により増幅部による自己発熱を促進させる制御が行われている期間に、不要な信号が出力されてしまうことを防止することができる。

ここで、増幅部により増幅する対象となる信号としては、本発明では、送信対象となる信号が用いられており、例えば、増幅部に入力される前の信号が用いられる。
また、増幅部により増幅する対象となる信号を減衰させる程度としては、例えば実用上で有効な程度であれば、種々な程度が用いられてもよい。

以下で、更に、本発明に係る構成例を示す。
本発明に係る送信増幅器では、一構成例として、送信対象となる信号を増幅する構成において、前記信号を増幅する増幅部と、前記信号のレベルを検出する信号レベル検出手段と、前記増幅部に近い位置の温度を第１の温度として検出するとともに前記増幅部から遠い位置の温度を第２の温度として検出する温度検出手段と、前記増幅部に対するウォームアップ処理が行われるに際して前記温度検出手段により検出される第１の温度と第２の温度との差の大きさが前記信号レベル検出手段により検出される信号レベルに対応した閾値以上となった場合或いは閾値を超えた場合に当該ウォームアップ処理を停止させる増幅部ウォームアップ処理制御手段と、を備えた。

このような送信増幅器では、信号を増幅する増幅部により送信対象となる信号を増幅するに際して、次のような処理を行う。
すなわち、信号レベル検出手段が、増幅部による増幅対象となる信号のレベルを検出する。また、温度検出手段が、増幅部に近い位置の温度を第１の温度として検出するとともに、増幅部から遠い位置の温度を第２の温度として検出する。そして、増幅部ウォームアップ処理制御手段が、増幅部に対するウォームアップ処理が行われるに際して、温度検出手段により検出される第１の温度と第２の温度との差の大きさが信号レベル検出手段により検出される信号レベルに対応した閾値以上となった場合或いは閾値を超えた場合に、当該ウォームアップ処理を停止させる。

従って、増幅部に対するウォームアップ処理が行われるに際して、増幅部に近い位置の温度と増幅部から遠い位置の温度との差の大きさが、増幅部による増幅対象となる信号のレベルに対応した閾値となったときに、当該ウォームアップ処理が停止させられるため、増幅部による増幅対象となる信号のレベルに応じたウォーミングアップ処理を実行することができ、ウォーミングアップの効率化を図ることができる。

なお、増幅部ウォームアップ処理制御手段では、例えば、温度検出手段により検出される第１の温度と第２の温度との差の大きさが信号レベル検出手段により検出される信号レベルに対応した閾値以上となった場合に当該ウォームアップ処理を停止させる構成が用いられてもよく、或いは、温度検出手段により検出される第１の温度と第２の温度との差の大きさが信号レベル検出手段により検出される信号レベルに対応した閾値を超えた場合に当該ウォームアップ処理を停止させる構成が用いられてもよい。

ここで、信号のレベルとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、振幅のレベルや、電力のレベルなどを用いることができる。
また、増幅部に近い位置の温度（第１の温度）としては、種々な位置の温度が用いられてもよく、例えば、増幅部の温度変化が反映されるような温度が用いられ、また、増幅部自体の温度が用いられてもよく、或いは、増幅部から多少離隔した位置の温度が用いられてもよい。
また、増幅部から遠い位置の温度（第２の温度）としては、種々な位置の温度が用いられてもよく、例えば、増幅部の温度変化が反映されないような温度が用いられる。
なお、他の構成例として、増幅部からの離隔距離にかかわらず、増幅部の温度変化が反映される位置或いは増幅部の温度変化による影響が大きいような位置の温度を第１の温度として検出するとともに、増幅部の温度変化が反映されない位置或いは増幅部の温度変化による影響が小さいような位置の温度を第２の温度として検出するような構成を用いることも可能である。

また、増幅部に対するウォームアップ処理としては、例えば、増幅部を暖める処理が用いられる。また、ウォームアップ処理としては、種々な処理が用いられてもよく、例えば、増幅部のバイアス制御により増幅部による自己発熱を促進させるような処理が用いられてもよく、或いは、ヒーターなどにより増幅部を暖めるような処理が用いられてもよい。
また、信号レベル検出手段により検出される信号レベルに対応した閾値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、信号レベル検出手段により検出される信号レベルであるときにおいて、増幅部が暖まって送信増幅器或いは増幅部などが安定な状態となった場合における第１の温度と第２の温度との差の大きさの値又はそれに近いような値が用いられる。

また、一構成例として、送信増幅器では、信号レベルと上記した温度差に関する閾値（温度差閾値）との対応を記憶する信号レベル温度差閾値対応記憶手段を備える。増幅部ウォームアップ処理制御手段は、信号レベル温度差閾値対応記憶手段により記憶される対応の内容に基づいて、増幅部に対するウォームアップ処理を制御する。
また、一構成例として、増幅部ウォームアップ処理制御手段は、増幅部に対するウォームアップ処理が行われるに際して、所定の期間毎に、温度検出手段により検出される第１の温度と第２の温度との差の大きさを検出する。そして、増幅部ウォームアップ処理制御手段は、当該検出した差の大きさが信号レベル検出手段により検出される信号レベルに対応した閾値以上となった場合或いは閾値を超えた場合には、当該ウォームアップ処理を停止させる。
ここで、所定の期間としては、種々な期間が用いられてもよく、例えば、一定の期間が用いられてもよく、或いは、可変な期間が用いられてもよい。

以下で、更に、本発明に係る構成例を示す。
本発明に係る送信増幅器は、例えば、無線又は有線の通信装置の送信部や、無線又は有線の送信機に設けられる。
ここで、通信装置や、送信部や、送信機としては、それぞれ種々なものが用いられてもよい。
また、本発明に係る送信増幅器は、例えば、移動無線システムのフィードフォワード制御増幅器などのような歪補償増幅器に設けられる。

また、本発明に係る送信増幅器は、例えば、移動無線通信システム（移動体通信システム）又は固定無線通信システムなどの無線通信システムの基地局装置の送信部に設けられる。
ここで、移動無線通信システムとしては、例えば携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Personal Handy phone System）など、種々なものが用いられてもよい。
また、固定無線通信システムとしては、例えば加入者無線アクセスシステム（ＦＷＡ：Fixed Wireless Access）など、種々なものが用いられてもよい。

以下で、本発明に係る技術思想に関する他の構成例を示す。
本発明に係る技術思想は、例えば、歪補償送信増幅装置に適用することが可能である。
一例として、歪補償送信増幅装置では、複数の温度に対応した複数の歪補償テーブルを温度に応じて切り替えて、歪補償テーブルに設定された歪補償に関する制御情報に基づいて増幅部で発生する歪を補償するに際して、増幅部による自己発熱を促進させる制御を行うことにより、増幅部の温度を調整する。

また、本発明に係る技術思想は、例えば、種々な増幅器に適用することが可能である。
一例として、信号を増幅する増幅器において、信号を増幅する増幅部と、温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出される温度が所定の閾値未満又は所定の閾値以下である場合に増幅部による自己発熱を促進させる制御を行う増幅部自己発熱促進制御手段と、を備える。

また、本発明に係る技術思想は、例えば、種々な処理を行う種々な機器に適用することが可能である。
一例として、処理を行う機器において、処理を行う処理部と、温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出される温度が所定の閾値未満又は所定の閾値以下である場合に処理部による自己発熱を促進させる制御を行う処理部自己発熱促進制御手段と、を備える。

以上説明したように、本発明に係る送信増幅器によると、信号を増幅する増幅部により送信対象となる信号を増幅する構成において、例えば増幅部の温度を検出し、当該検出される温度が所定の閾値未満又は所定の閾値以下である場合には増幅部による自己発熱を促進させる制御を行うようにしたため、温度が低い場合に効率的に増幅部を暖めることができ、例えばヒーターなどを追加する構成と比較して、コストを低減させることができ、小型化を図ることができる。

また、本発明に係る送信増幅器では、増幅部による自己発熱を促進させる制御が行われているときに、増幅部により増幅する対象となる信号を減衰させるようにしたため、このようなときに、不要な信号が出力されてしまうことを防止することができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本実施例では、移動体通信システムにおいて屋外に設置される基地局装置で使用されるウォームアップ機能付きの送信増幅器に、本発明を適用した場合を示す。

第１実施例に係る送信増幅器を説明する。
図１には、本例の送信増幅器の構成例を示してある。
本例の送信増幅器には、増幅部１と、バイアス回路２と、アイソレータ３と、温度検知部４と、制御部５と、入力端子１１と、出力端子１２が備えられている。
本例の送信増幅器では、入力端子１１から入力される送信対象となる信号を増幅して、当該増幅信号を出力端子１２から出力する。当該出力信号は、例えば後段に備えられたアンテナ（図示せず）により無線送信される。

増幅部１は、例えば複数の増幅素子を直列などに接続して構成されており、入力端子１１から入力される信号を増幅して、当該増幅信号をアイソレータ３へ出力する。
バイアス回路２は、制御部５により制御される態様で、増幅部１を構成する各増幅素子のバイアスを制御する。

アイソレータ３は、本例では回り込み波の防止及び増幅部１の破損防止のために設けられており、増幅部１から入力される増幅信号を出力端子１２へ出力する。
温度検知部４は、例えば増幅部１の近傍に設けられており、増幅部１の温度或いは増幅部１の近傍の温度を検出して、当該検出結果を制御部５へ出力する。
制御部５は、各種の制御を行う機能を有しており、本例では、温度検知部４から入力される温度の検出結果に基づいてバイアス回路２を制御し、これにより、バイアス回路２により各増幅素子のバイアスを制御する態様を制御する。

なお、本例では、制御部５は、温度に関する第１の閾値Ｔｔｈ１及び第２の閾値Ｔｔｈ２を記憶する記憶部の機能と、温度検知部４から入力されるアナログ値の温度検出結果をデジタル値へ変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換部の機能を有している。そして、制御部５は、Ａ／Ｄ変換機能によりデジタル値へ変換された温度検出結果Ｔと、記憶機能により記憶されている第１の閾値Ｔｔｈ１や第２の閾値Ｔｔｈ２とを比較して、当該比較結果に応じて、各増幅素子のバイアス制御を行う。

図２には、増幅部１の一部の構成例を示してあり、本例では、１個の増幅素子に関する一般的な構成例を示してある。なお、本例では、増幅素子として、電界効果トランジスタＴ１が用いられている。
本例では、電界効果トランジスタＴ１のゲート（Ｇ）にコンデンサＣ１及びマイクロストリップ線路Ｌ１の一端が並列に接続されており、マイクロストリップ線路Ｌ１の他端には抵抗Ｒ１を介してバイアス回路２が接続されている。

また、電界効果トランジスタＴ１のソース（Ｓ）が接地されている。
また、電界効果トランジスタＴ１のドレイン（Ｄ）には、マイクロストリップ線路Ｌ２の一端及びマイクロストリップ線路Ｌ３の一端が並列に接続されており、マイクロストリップ線路Ｌ２の他端には電源及びコンデンサＣ３が接続されており、マイクロストリップ線路Ｌ３の他端にはコンデンサＣ２が接続されている。

このような構成において、制御部５は、例えばバイアス回路２により電界効果トランジスタＴ１のゲートに印加する電圧の大きさを制御することにより、電界効果トランジスタＴ１のゲートとソースとの間の電圧（ゲートソース間電圧）Ｖｇｓの大きさを制御することができ、これにより、電界効果トランジスタＴ１のドレイン電流Ｉｄｑの大きさを制御することができる。

図３には、上記図２に示した構成における、ゲートソース間電圧Ｖgsとドレイン電流Ｉｄｑとの関係の特性の一例を示してある。図３のグラフの横軸はゲートソース間電圧Ｖｇｓを示しており、縦軸はドレイン電流Ｉｄｑを示している。
同図に示されるように、ゲートソース間電圧Ｖｇｓが或る程度大きくなると、ゲートソース間電圧Ｖｇｓが大きくなるに従ってドレイン電流Ｉｄｑが大きくなる。

図４には、制御部５が、バイアス回路２を介して、温度検知部４により検出される温度に応じてゲートソース間電圧Ｖｇｓを制御する態様の特性の一例を示してある。同図のグラフの横軸は温度Ｔを示しており、縦軸はゲートソース間電圧Ｖｇｓを示している。

本例では、温度に関する第１の閾値Ｔｔｈ１として、増幅部１の動作が安定な状態となる温度が設定されており、また、温度に関する第２の閾値Ｔｔｈ２として、増幅部１の動作が不安定な状態となる温度が設定されている。なお、Ｔｔｈ１＞Ｔｔｈ２である。

また、本例では、増幅部１の動作が安定な状態において（通常時において）用いるゲートソース間電圧ＶｇｓとしてＶｇｓ１が設定されており、増幅部１の動作が不安定な状態において用いるゲートソース間電圧ＶｇｓとしてＶｇｓ２が設定されている。なお、Ｖｇｓ２＞Ｖｇｓ１である。また、（Ｖｇｓ２に対応するドレイン電流Ｉｄｑ２）＞（Ｖｇｓ１に対応するドレイン電流Ｄｄｑ１）である。

また、本例では、制御部５によりバイアス回路２が特に制御されない場合には、バイアス回路２により通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１がゲートソース間電圧Ｖｇｓとして印加される構成となっており、また、制御部５によりバイアス回路２が制御されることによりバイアス回路２により印加するゲートソース間電圧ＶｇｓをＶｇｓ２へ切り替えることが可能な構成となっている。

例えば、制御部５は、温度検知部４により検出される温度に基づいて、増幅部１の動作が安定状態となる温度Ｔｔｈ１以上である場合にはゲートソース間電圧Ｖｇｓが通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１となるようにし、その後、増幅部１の動作が不安定状態となる温度Ｔｔｈ２未満となった場合にはゲートソース間電圧Ｖｇｓを通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１からＶｇｓ２へ増加させるように制御して、増幅部１のドレイン電流Ｉｄｑを通常のドレイン電流Ｉｄｑ１からＩｄｑ２へ増加させることにより増幅部１自体の自己発熱量を増加させ、その後、増幅部１の動作が安定状態となる温度Ｔｔｈ１以上となった場合にはゲートソース間電圧ＶｇｓがＶｇｓ２から再び通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１へ減少させられるようにする。

このように、本例では、上記図４のグラフに示されるようなヒステリシスの特性を用いて、温度ＴがＴｔｈ１より高い温度から低くなる場合には温度ＴがＴｔｈ２未満となったときにバイアス電圧が変更されるようにし、また、温度ＴがＴｔｈ２より低い温度から高くなる場合には温度ＴがＴｔｈ１以上となったときにバイアス電圧が変更されるようにしてあり、これにより、誤動作を防止している。

また、本例では、電源投入時などの初期において、温度検知部４により検出される温度ＴがＴｔｈ１未満であってＴｔｈ２以上である場合には、制御部５は、ゲートソース間電圧Ｖｇｓが通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１となるようにする。
また、本例では、電源投入時などの初期において、温度検知部４により検出される温度ＴがＴｔｈ２未満である場合には、制御部５は、バイアス回路２を介して、ゲートソース間電圧ＶｇｓをＶｇｓ２に制御する。

また、具体的な一例として、温度に関する第１の閾値ＴｔＨ１及び第２の閾値Ｔｔｈ２としては、第１の閾値Ｔｔｈ１を送信増幅器の性能補償温度範囲の下限値である−１０℃に設定し、第２の閾値Ｔｔｈ２を当該第１の閾値Ｔｔｈ１と比べて低い値に設定するような態様を用いることができる。
また、具体的な他の例として、温度に関する第１の閾値ＴｔＨ１及び第２の閾値Ｔｔｈ２としては、第２の閾値Ｔｔｈ２を送信増幅器の性能補償温度範囲の下限値である−１０℃に設定し、第１の閾値Ｔｔｈ１を当該第２の閾値Ｔｔｈ２と比べて高い値に設定するような態様を用いることができる。

図５には、制御部５により、バイアス回路２を介して、温度に応じて増幅部１のバイアスを制御する処理の手順の一例を示してある。
送信増幅器では、まず、電源が投入されると（ステップＳ１）、温度検知部４により温度を検出する（ステップＳ２）。そして、制御部５は、当該検出された温度（検出温度）と第２の閾値Ｔｔｈ２との大小を比較し（ステップＳ３）、当該検出温度が第２の閾値Ｔｔｈ２以上であった場合には、本処理を終了して、増幅部１のゲートソース間電圧Ｖｇｓとして通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１が印加されるようにする。

一方、上記の比較結果において（ステップＳ３）、当該検出温度が第２の閾値Ｔｔｈ２未満であった場合には、制御部５は、バイアス回路２を介して、増幅部１のゲートソース間電圧ＶｇｓがＶｇｓ２となるように制御する（ステップＳ４）。すると、増幅部１では、発熱量が多くなって暖まり、温度検知部４により検出される温度が上昇していく。

その後、制御部５は、温度検知部４により検出される温度を監視し、当該検出温度と第１の閾値Ｔｔｈ１との大小を比較して（ステップＳ５）、当該検出温度が第１の閾値Ｔｔｈ１以上となった場合には、増幅部１のバイアス制御を停止することにより（ステップＳ６）、増幅部１のゲートソース間電圧Ｖｇｓとして通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１が印加されるようにする。

また、上記では、送信増幅器の電源投入時における増幅部１の温度調整について示したが、例えば、夜間や低トラフィック時などのように送信増幅器の運用時において送信増幅器内の温度が低下したようなときに増幅部１の温度調整を行うことも可能である。具体的には、制御部５が、温度検知部４により検出される温度を監視して、当該検出温度や閾値Ｔｔｈ１、Ｔｔｈ２に基づいて増幅部１のバイアス制御を行う。

以上のように、本例の送信増幅器では、増幅部１に対して温度検知部４を設け、温度検知部４により検出される温度が予め定められた閾値（本例では、第２の閾値Ｔｔｈ２）と比べて低い場合には、増幅部１を構成する複数の増幅素子に対してバイアスの制御を実行することにより、当該複数の増幅素子の自己発熱を促進させる制御が行われる。

また、本例の送信増幅器では、温度に関して第１の閾値Ｔｔｈ１及びそれより低い第２の閾値Ｔｔｈ２を設け、温度検知部４により検出される温度が第２の閾値Ｔｔｈ２と比べて低い場合には増幅部１の自己発熱を促進させるように制御し、当該検出温度が第１の閾値Ｔｔｈ１以上となった場合には増幅部１に対する当該自己発熱促進制御を停止することが行われる。

従って、本例の送信増幅器では、環境温度が低いときにおいても、増幅部１のバイアスが制御されて、増幅部１のアイドル電流が増加させられる結果として、増幅部１の自己発熱量が増加させられて、増幅部１を暖めることができ、これにより、例えば早く当該送信増幅器を温度的に動作安定状態へ移行させることができる。このように、本例の送信増幅器では、増幅部１の自己発熱により内部温度の上昇を促進させる構成であるため、必ずしも予熱用のヒーターなどは必要なく、このため、低コスト化が可能であり、小型化が可能である。

ここで、本例では、温度に関して２つの閾値Ｔｔｈ１、Ｔｔｈ２を設けて増幅部１の温度調整を行う構成を示したが、例えば、温度に関して１つの閾値Ｔｔｈのみを設けるような構成とすることも可能である。一例として、温度検知部４により検出される温度が閾値Ｔｔｈ未満（又は、閾値Ｔｔｈ以下）である場合には増幅部１のゲートソース間電圧ＶｇｓをＶｇｓ２に制御する一方で当該検出温度が当該閾値Ｔｔｈ以上である（又は、当該閾値Ｔｔｈを超える）場合には増幅部１のゲートソース間電圧Ｖｇｓが通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１となるようにする構成を用いることができる。

なお、本例では、温度検知部４が増幅部１の近傍の温度を検出する機能により温度検出手段が構成されており、制御部５がバイアス回路２を介して増幅部１のバイアス（本例では、ゲートソース間電圧Ｖｇｓ）を制御する機能により増幅部自己発熱促進制御手段が構成されている。

第２実施例に係る送信増幅器を説明する。
図６には、本例の送信増幅器の構成例を示してあり、また、本例の送信増幅器の前段に設けられた変調部２２を示してある。また、同図では、上記第１実施例の図１に示した送信増幅器と同様な構成部分１〜５、１１、１２については、同一の符号を付してある。

同図に示されるように、本例の送信増幅器では、上記図１に示した送信増幅器の構成において、更に、入力端子１１と増幅部１との間に可変減衰器（可変ＡＴＴ）２１が備えられており、制御部５により可変減衰器２１を制御することが可能な構成となっている。

本例の送信増幅器では、入力端子１１から入力される信号が可変減衰器２１に入力され、可変減衰器２１から出力される信号が増幅部１に入力される。また、可変減衰器２１では、制御部５により制御される可変な減衰量で、入力端子１１から入力される信号を減衰させて増幅部１へ出力する。

そして、制御部５は、低温時ではないときにおいて増幅部１のゲートソース間電圧Ｖｇｓが通常のバイアス電圧Ｖｇｓ１である場合には、例えば可変減衰器２１の減衰量をゼロ或いはゼロに近い値として、可変減衰器２１により信号を減衰させないように制御する。この場合、入力端子１１から入力される信号はそのまま或いは少ない減衰をもって増幅部１に入力されて、通常の増幅動作が行われる。

一方、制御部５は、低温時において増幅部１のバイアスが制御されてゲートソース間電圧ＶｇｓがＶｇｓ２に制御されている場合には、例えば可変減衰器２１の減衰量を大きな値に制御して、可変減衰器２１により信号を減衰させるように制御する。この場合、変調部２２から入力される変調信号は、可変減衰器２１による減衰の程度に応じて、増幅されなくなる。

以上のように、本例の送信増幅器では、増幅部１の入力側に可変減衰器２１を設け、増幅素子のバイアスを制御して増幅部１の自己発熱を促進させる制御中においては、可変減衰器２１により入力信号を減衰させることが行われる。
従って、本例の送信増幅器では、低温時であって増幅素子のバイアス制御中においては、変調部２２からの入力信号が可変減衰器２１により減衰させられるため、不要波を出力しないようにすることができる。

なお、本例では、増幅部１のバイアス制御中に可変減衰器２１が制御部５により制御されて入力信号を減衰させる機能により増幅部自己発熱促進制御時信号減衰手段が構成されている。

第３実施例に係る送信増幅器を説明する。
図７には、本例の送信増幅器の構成例を示してある。なお、同図では、上記第１実施例の図１に示した送信増幅器と同様な構成部分１〜４、１１、１２については、同一の符号を付してある。

同図に示されるように、本例の送信増幅器では、上記図１に示した送信増幅器の構成において、制御部３３と温度検知部４との間にＡ／Ｄ変換器３１が備えられているとともに、制御部３３の外部にメモリ３２が備えられており、必ずしも制御部３３にＡ／Ｄ変換機能や記憶機能が内蔵されなくともよい構成となっている。

本例では、例えば予め、温度に関する第１の閾値Ｔｔｈ１及び第２の閾値Ｔｔｈ２がメモリ３２に設定されて記憶される。
また、Ａ／Ｄ変換器３１は、温度検知部４からアナログ信号として出力される温度検出結果をデジタル信号へ変換して制御部３３へ出力する。
そして、制御部３３は、Ａ／Ｄ変換器３１から入力されるデジタル値の温度検出結果Ｔと、メモリ３２に記憶されている第１の閾値Ｔｔｈ１や第２の閾値Ｔｔｈ２とを比較して、当該比較結果に応じて、各増幅素子のバイアス制御を行う。

以上のように、本例のような送信増幅器の構成においても、例えば上記第１実施例の図１に示した送信増幅器と同様な効果を得ることができる。
また、本例のような送信増幅器の構成においても、例えば上記第２実施例の図６に示したのと同様に、入力信号を減衰させる可変減衰器を備える構成を用いることが可能である。

第４実施例に係る送信増幅器を説明する。
例えば、移動無線システムで使用されるフィードフォワード制御増幅器では、一般に、入力レベルに対する出力レベルの利得低下を避けるために、装置のウォームアップが必要であり、近年、立ち上がり時間短縮の要求から、ウォームアップ短縮方法が検討等されている。しかしながら、入力レベルに応じて熱平衡状態となる温度差が異なるため、温度差の判定基準を効果的に設定することが必要である。

図８には、本例の送信増幅器の構成例を示してある。
本例の送信増幅器には、方向性結合器４１と、増幅部４２と、検波回路４３と、温度センサから構成された第１の温度検出部（温度検出部１）４４と、温度センサから構成された第２の温度検出部（温度検出部２）４５と、制御部４６と、入力端子５１と、出力端子５２が備えられている。
本例では、増幅部４２の間近に第１の温度検出部４４を配置して増幅部４２と熱的に結合させておく。一方、増幅器装置内で増幅部４２から離れた位置に第２の温度検出部４５を配置して増幅部４２と熱的には疎結合状態としておく。
温度を検出する機能としては、例えば、温度に応じた電圧を出力する温度ＩＣ（Integrated Circuit）を使用する構成が一般的であるが、他の機能として、サーミスタなどを使用する構成を用いることも可能である。

図９には、増幅部４２に入力される信号のレベルＰｉに対する第１の温度検出部４４により検出される第１の温度Ｔ１及び第２の温度検出部４５により検出される第２の温度Ｔ２の関係の一例を示してある。同図のグラフでは、横軸は増幅部４２への入力信号のレベルＰｉを示しており、縦軸は温度Ｔを示しており、第１の温度Ｔ１に関する特性Ｑ１及び第２の温度Ｔ２に関する特性Ｑ２を示してある。
同図に示されるように、第１の温度Ｔ１は、入力レベルＰｉが増加すると増幅部４２自体の発熱が増加するため、上昇する。一方、第２の温度Ｔ２は、増幅部４２と熱的に疎結合な状態にあるため、入力レベルＰｉとは無関係となる。
本例では、増幅部４２への入力レベルＰｉ＝Ｐｉ０である場合に、熱平衡状態となるときにおける第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との温度差ΔＴ＝ΔＴ０とする。同様に、増幅部４２への入力レベルＰｉ＝Ｐｉ１である場合に、熱平衡状態となるときにおける第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との温度差ΔＴ＝ΔＴ１とする。同様に、増幅部４２への入力レベルＰｉ＝Ｐｉ２である場合に、熱平衡状態となるときにおける第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との温度差ΔＴ＝ΔＴ２とする。

図１０には、本例の送信増幅器に関して、入力レベルＰｉ＝Ｐｉ０である場合における電源投入からの経過時間ｔと温度Ｔとの関係の一例を示してある。同図のグラフでは、横軸は時間を示しており、縦軸は温度を示しており、第１の温度Ｔ１に関する特性Ｑｔ１及び第２の温度Ｔ２に関する特性Ｑｔ２を示してある。
同図に示されるように、電源投入時においては温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）の大きさはゼロ或いは非常に小さいが、時間が経過するに従って温度差ΔＴが大きくなり、十分な時間が経過すると所定の値ΔＴ０となる。

本例の送信増幅器では、上記図９に示したような入力レベルＰｉと温度差ΔＴｉとの関係を、入力レベルＰｉに対応した温度差ΔＴの判定基準として、制御部４６内のメモリにあらかじめ記憶させておく。
図１１には、制御部４６内のメモリに記憶される判定基準テーブルの一例を示してある。本例の判定基準テーブルでは、“Ｐｉ０＜入力レベルＰｉ＜Ｐｉ１”であるときと温度差“ΔＴ０”とが対応付けられており、“Ｐｉ１＜入力レベルＰｉ＜Ｐｉ２”であるときと温度差“ΔＴ１”とが対応付けられており、“Ｐｉ２＜入力レベルＰｉ”であるときと温度差“ΔＴ２”とが対応付けられている。
なお、このような入力レベルに応じた判定基準としては、例えば、増幅器の種類により区分けされることが望ましい。本例では、Ｐｉ０、Ｐｉ１、Ｐｉ２を用いて３段階の区分を設けたが、例えば、増幅器の動作クラスにより適時区分を考慮するのが望ましい。一例として、ＡＢクラスの増幅器では、入力レベルによる消費電力の変化が大きいため、入力レベルの区分を多くするのが望ましい。

本例の送信増幅器では、入力端子５１から入力される信号が増幅部１２により増幅されて出力端子５２から出力される。また、当該入力信号の一部が方向性結合器４１により取得されて、検波回路４３により当該取得される信号が検波されて、これにより検出される当該入力信号のレベルＰｉの情報が制御部４６に入力される。また、第１の温度検出部４４により検出される第１の温度Ｔ１の情報及び第２の温度検出部４５により検出される第２の温度Ｔ２の情報が制御部４６に入力される。制御部４６は、増幅部４２を温めるようにウォーミングアップ処理を行っているときに、検波回路４３から通知される入力レベルＰｉに対応した温度差ΔＴに関する閾値ΔＴｉを特定して、２つの温度検出部４４、４５から通知される温度Ｔ１、Ｔ２の差ΔＴが当該閾値ΔＴｉ以上となった場合には当該ウォーミングアップ処理を停止させる制御を行う。

図１２には、本例の送信増幅器により行われるウォームアップ処理の制御手順の一例を示してある。
本例の送信増幅器では、ウォームアップ制御が開始されると（ステップＳ１１）、第１の温度検出部４４により第１の温度Ｔ１を読み取るとともに（ステップＳ１２）、第２の温度検出部４５により第２の温度Ｔ２を読み取り（ステップＳ１３）、また、検波回路４３により増幅部４２への入力レベルＰｉを検出する（ステップＳ１４）。そして、制御部４６により、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との温度差ΔＴが入力レベルＰｉに対応した閾値（本例では、上記図１１に示した入力レベルＰｉに対応する温度差ΔＴｉ）以上であるか否かを判定し（ステップＳ１５）、そうである場合（つまり、ΔＴ≧ΔＴｉである場合）には、ウォームアップ処理を停止させて終了し（ステップＳ２０）、装置の運用を開始させる（ステップＳ２１）。

一方、第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との温度差ΔＴが入力レベルＰｉに対応した閾値（本例では、ΔＴｉ）未満である場合（つまり、ΔＴ＜ΔＴｉである場合）には（ステップＳ１５）、所定の期間として設定されている例えば１秒間待機して（ステップＳ１６）、第１の温度検出部４４により第１の温度Ｔ１を読み取るとともに（ステップＳ１７）、第２の温度検出部４５により第２の温度Ｔ２を読み取り（ステップＳ１８）、また、検波回路４３により増幅部４２への入力レベルＰｉを検出して（ステップＳ１９）、再び、上記と同様にウォームアップ処理を終了するか否かの判定処理などを行う（ステップＳ１５〜ステップＳ２１）。

以上のように、本例の送信増幅器では、増幅部（増幅器）４２のウォームアップされた状態を判定する機能を有している。具体的には、増幅部４２の近傍の位置に第１の温度検出部４４を設けるとともに、当該第１の温度検出部４４の配設位置と比べて増幅部４２からの距離が遠方の位置であり且つ増幅部４２より大きな発熱源が存在しない位置に第２の温度検出部４５を設け、また、増幅部４２の入力段に検波回路４３を設けた。また、第１の温度検出部４４の配設位置における第１の温度Ｔ１と第２の温度検出部４５の配設位置における第２の温度Ｔ２との温度差ΔＴｉであり且つ検波回路４３により検出される信号レベルＰｉに対応する温度差ΔＴｉであってウォームアップを必要とするか否かを判定するための基準となる閾値（温度差）ΔＴｉに関する情報を制御部４６内のメモリにより記憶する。そして、制御部４６により、第１の温度検出部４４及び第２の温度検出部４５のそれぞれからの信号と検波回路４３からの信号を読み取って、第１の温度検出部４４及び第２の温度検出部４５のそれぞれの配設位置における温度Ｔ１、Ｔ２の温度差ΔＴを算出し、前記メモリに判定基準として記憶されている検波回路４３による信号レベルＰｉに対応した閾値（温度差）ΔＴｉと当該信号レベルＰｉに対応した当該算出した温度差ΔＴとを比較し、当該算出した温度差ΔＴが判定基準となる温度差ΔＴｉ以上である場合には、ウォームアップを終了して、装置の運用の開始を指示する。

従って、本例の送信増幅器では、増幅部（増幅器）４２の入力レベルＰｉに対応して温度差ΔＴに関する判定基準ΔＴｉを最適化することが行われるため、ウォームアップの効率化を図ることができ、例えば、増幅部４２に関して、入力レベルによって熱平衡状態となるまでの温度差の違いを解消することができる。例えば、入力レベルＰｉに応じてウォームアップ処理に要する時間を効果的に短縮することが可能であり、これにより、装置の運用開始又は無線特性等の測定開始までの時間を短縮することが可能であり、具体的には、装置の電源投入時などにおける温度差ΔＴに基づいて熱平衡状態となったかどうかを判定することから、例えば、装置をいったんリセットさせて再び運用を開始するような場合などには、ウォームアップ完了までに長い時間を待つことなく、すぐに或いは短い時間で装置の運用が可能となる。また、本例では、絶対的な温度の値ではなく、温度差という相対的な値を使用して判定を行うことから、装置の設置場所の温度に影響を受けない。

なお、本例の送信増幅器では、検波回路４３の機能により信号レベル検出手段が構成されており、第１の温度Ｔ１を検出する第１の温度検出部４４の機能及び第２の温度Ｔ２を検出する第２の温度検出部４５の機能により温度検出手段が構成されており、ウォームアップ処理の制御を行う制御部４６の機能により増幅部ウォームアップ処理制御手段が構成されており、信号レベルと温度差に関する閾値（温度差）との対応を記憶する制御部４６内のメモリの機能により信号レベル温度差閾値対応記憶手段が構成されている。

次に、本実施例（上記第１実施例〜上記第３実施例）に係る送信増幅器に対する比較例として、ヒーターを用いて増幅部を暖める送信増幅器の一例を示しておく。なお、本比較例に係る送信増幅器についての説明は、必ずしも全てが従来技術であるとは限らない。
図１３には、本比較例に係る送信増幅器の構成例を示してある。
本比較例に係る送信増幅器には、増幅部６１と、バイアス回路６２と、アイソレータ６３と、温度検知部６４と、ヒーター６５と、制御部６６と、入力端子７１と、出力端子７２が備えられている。そして、温度検知部６４による温度検出結果に基づいて、制御部６６による制御により、ヒーター６５により増幅部６１を暖める。

ここで、本発明に係る送信増幅器などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。例えば、本発明に係る技術思想は、必ずしも送信増幅器に限られず、屋外に設置されるような種々な機器に適用することも可能である。

また、本発明に係る送信増幅器などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の第１実施例に係る送信増幅器の構成例を示す図である。 増幅部の一部の構成例を示す図である。 増幅部におけるゲートソース間電圧とドレイン電流との関係の一例を示す図である。 増幅部に関して温度に応じてゲートソース間電圧を制御する態様の一例を示す図である。 増幅部に関して温度に応じてバイアスを制御する処理の手順の一例を示す図である。 本発明の第２実施例に係る送信増幅器の構成例を示す図である。 本発明の第３実施例に係る送信増幅器の構成例を示す図である。 本発明の第４実施例に係る送信増幅器の構成例を示す図である。 増幅器への入力レベルと温度との関係の一例を示す図である。 所定の入力レベルであるときにおける時間と温度との関係の一例を示す図である。 判定基準テーブルの一例を示す図である。 ウォームアップ制御の処理の手順の一例を示す図である。 ヒーターを用いた送信増幅器の構成例を示す図である。

符号の説明

１、４２、６１・・増幅部、 ２、６２・・バイアス回路、 ３、６３・・アイソレータ、 ４、６４・・温度検知部、 ５、３３、４６、６６・・制御部、 １１、５１、７１・・入力端子、 １２、５２、７２・・出力端子、 ２１・・可変減衰器、 ２２・・変調部、 ３１・・Ａ／Ｄ変換器、 ３２・・メモリ、 ４１・・方向性結合器、 ４３・・検波回路、 ４４、４５・・温度検出部、 ６５・・ヒーター、 Ｔ１・・電界効果トランジスタ、 Ｒ１・・抵抗、 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・コンデンサ、 Ｌ１〜Ｌ３・・マイクロストリップ線路、

Claims (3)

1. 送信対象となる信号を増幅する送信増幅器において、
   前記信号を増幅する増幅部と、
   前記信号のレベルを検出する信号レベル検出手段と、
   前記増幅部に熱的に結合した位置の温度を第１の温度として検出するとともに前記増幅部から熱的に疎結合状態である位置の温度を第２の温度として検出する温度検出手段と、
   前記増幅部に対するウォームアップ処理が行われるに際して前記温度検出手段により検出される第１の温度と第２の温度との差の大きさが前記信号レベル検出手段により検出される信号レベルに対応した閾値以上となった場合或いは閾値を超えた場合に当該ウォームアップ処理を停止させる増幅部ウォームアップ処理制御手段と、
   を備えたことを特徴とする送信増幅器。
2. 請求項１に記載の送信増幅器において、
   信号レベルと温度差に関する閾値との対応を記憶する信号レベル温度差閾値対応記憶手段を備え、
   前記増幅部ウォームアップ処理制御手段は、前記信号レベル温度差閾値対応記憶手段により記憶される対応の内容に基づいて、前記増幅部に対するウォームアップ処理を制御する、
   ことを特徴とする送信増幅器。
3. 請求項１に記載の送信増幅器において、
   前記増幅部ウォームアップ処理制御手段は、所定の期間毎に、前記温度検出手段により検出される第１の温度と第２の温度との差の大きさを検出する、
   ことを特徴とする送信増幅器。

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