JP4439868B2 - 増幅器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の共通増幅器の出力を合成して大電力を得ることを目的とする増幅器に関するものであり、特に、最適な歪みの除去を行う増幅器に関するものである。

シングルキャリアまたはマルチキャリアを用いた携帯電話の無線基地局用の増幅器では、大電力を得るために複数の共通増幅器を用いて構成される。このような増幅器の中には、トラフィックの少ない時に消費電力を低減する等の目的のために、共通増幅器の合成数を切り替える機能を有するものがある。また、共通増幅器においては、主増幅器の非線形性により歪みが生じる。この歪みの補償方式として、フィードフォワード方式、プリディストーション方式、アダプティブ・プリディストーション方式が用いられる。

ここで、従来の増幅器の構成について図３を用いて説明する。図３に示すように、従来の増幅器４は、入力信号をｎ個の共通増幅器へ分配する分配器１と、分配器１の出力を増幅し、増幅信号として出力するｎ個の共通増幅器２と、ｎ個の増幅信号を合成し、合成増幅信号として外部へ出力する合成器３から構成される。

次に、従来の共通増幅器２の構成について図４を用いて説明する。ここでは、フィードフォワード方式を用いた共通増幅器を例に挙げて説明する。図４に示すように、従来の共通増幅器２は、方向性結合器１０１，１０５，１０９と、ベクトル調整器１０２，１０７と、主増幅器１０３と、遅延線１０４，１０６と、誤差増幅器１０８と、検波部１１０と、受信部１１１と、制御部１１２から構成される。

まず、従来の共通増幅器２における歪み検出の動作について説明する。分配器１の出力は、方向性結合器１０１によりベクトル調整器１０２と遅延線１０４へ分配される。ベクトル調整器１０２は、制御部１１２の制御に従って、方向性結合器１０１の出力の位相と振幅を調整し、主増幅器１０３へ出力する。主増幅器１０３は、ベクトル調整器１０２の出力を増幅し、方向性結合器１０５へ出力する。ここで、主増幅器１０３の出力は増幅時に発生する歪み成分を含んでいる。一方、遅延線１０４は、方向性結合器１０１の出力を遅延させ、方向性結合器１０５へ出力する。方向性結合器１０５は、主増幅器１０３の出力を主増幅器出力として遅延線１０６へ出力するとともに、主増幅器１０３の出力と遅延線１０４の出力を逆相加算することにより得られる歪み成分をベクトル調整器１０７へ出力する。検波部１１０は、方向性結合器１０５から出力される歪み成分を検波してＤＣ電圧へ変換し、歪み成分検波電圧として制御部１１２へ出力する。制御部１１２は、歪み成分検波電圧が最小となるようにベクトル調整器１０２の制御を行う。

次に、従来の共通増幅器２における歪み除去の動作について説明する。ベクトル調整器１０７は、制御部１１２の制御に従って、歪み成分の位相と振幅を調整し、誤差増幅器１０８へ出力する。誤差増幅器１０８は、ベクトル調整器１０７の出力を所要の電力まで増幅し、方向性結合器１０９へ出力する。一方、遅延線１０６は、主増幅器出力を遅延させ、方向性結合器１０９へ出力する。方向性結合器１０９は、誤差増幅器１０８の出力と遅延線１０６の出力を逆相加算し、歪みを除去した増幅信号を合成器３へ出力する。受信部１１１は、方向性結合器１０９から出力される増幅信号に含まれる残留歪みを検波してＤＣ電圧に変換し、残留歪み検波電圧として制御部１１２へ出力する。制御部１１２は、残留歪み検波電圧が最小となるようにベクトル調整器１０７の制御を行う。以上により、共通増幅器２から出力される増幅信号の歪みは最小となるように抑圧される。

上述したようなフィードフォワード方式を用いた歪み補償増幅器がいくつか提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、利得監視機能を持つ歪み補償増幅器の例を示す。
特開２００２−１８５２６６号公報 （第３−４頁、第１図）

図３に示す増幅器４において、ｎ個の共通増幅器２から出力される増幅信号は合成器３により合成される。そのため、各増幅信号に含まれる残留歪みの位相の相対関係によっては合成増幅信号の残留歪みのレベルが増大し、残留歪みは外部へ出力されてしまう。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、合成増幅信号に含まれる残留歪みを効果的に抑圧することができる増幅器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る増幅器は、入力信号を複数に分配する分配手段と、外部からの制御電圧に基づいて歪み補償の制御を行い、前記分配手段の出力に対して増幅と歪み補償を行った結果を出力する複数の共通増幅器と、複数の前記共通増幅器の出力を合成し、外部へ出力する合成手段と、前記合成手段の出力から残留歪みを検波し、前記制御電圧として複数の前記共通増幅器へ出力する受信手段とを備えたことを特徴とするものである。なお、本実施の形態における分配手段とは分配器１のことであり、合成手段とは合成器３のことであり、受信手段とは受信部５のことであり、制御電圧とは残留歪み検波電圧のことである。

本発明によれば、合成増幅信号の残留歪みのレベルが最小となるように抑圧することにより、増幅器全体としての最適な歪み補償を行うことができる。また、個々の共通増幅器に搭載していた受信部を増幅器内において１つに集約することにより、増幅器全体の製造コストを低減することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

まず、本実施の形態における増幅器の構成について図１を用いて説明する。図１において、図３と同一符号は図３に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。図１に示すように、本実施の形態における増幅器４０は、図３に示した増幅器４における共通増幅器２の代わりに共通増幅器２０を備え、新たに受信部５を備える。

次に、本実施の形態に係る共通増幅器２０の構成について図２を用いて説明する。図２において、図４と同一符号は図４に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。図２に示すように、本実施の形態における共通増幅器２０は、共通増幅器２における制御部１１２の代わりに制御部２０１を備え、受信部１１１を省いた構成とする。

以下、増幅器４０における受信部５と制御部２０１の動作について説明する。受信部５は、合成器３から出力される合成増幅信号に含まれる残留歪みを検波してＤＣ電圧に変換し、残留歪み検波電圧として複数の制御部２０１へ出力する。ここで、受信部５は、事前に得られたキャリアの周波数情報に基づいて、残留歪みを検波する周波数を決定する。キャリアの周波数情報は、例えば制御信号として、外部に存在する監視局から無線基地局経由で増幅器４０へ送信される。検波する周波数の決定方法は変調方式により異なるが、キャリアに重ならない周波数とする。例えばＷ−ＣＤＭＡの場合、キャリアの中心周波数から３．５ＭＨｚ等離れた周波数を、受信部５が検波するものとする。

また、ベクトル調整器１０７は、受信部５と制御部２０１により残留歪み検波電圧を下げるように制御される。ここで、ベクトル調整器１０７の制御方法について例を挙げて説明する。

まず、第１の制御方法について説明する。受信部５は各制御部２０１へ残留歪み電圧を出力する。各制御部２０１は残留歪み検波電圧に対する閾値を持ち、残留歪み検波電圧が各閾値以下になるまでベクトル調整器１０７の制御を行う。ここで、制御部２０１毎に閾値は異なる。制御部２０１毎に異なる閾値を持つことにより、共通増幅器毎の歪み発生量に応じた補償量を与えるとともに、増幅器全体としての最適な歪み補償を行うことができる。

次に、第２の制御方法について説明する。受信部５は、残留歪み検波電圧に対する閾値を持ち、残留歪み検波電圧が閾値を超えたか否かの判定を行い、閾値を超えている場合のみ、各制御部２０１へ残留歪み検波電圧を出力する。各制御部２０１は、残留歪み検波電圧に応じてベクトル調整器１０７の制御量を変化させる。残留歪み検波電圧が閾値を超えていない場合、各制御部２０１は、ベクトル調整器１０７の制御量を一定とする。ここで、制御量は制御部２０１毎に異なる。制御部２０１毎に異なる制御量を持つことにより、共通増幅器毎の歪み発生量に応じた補償量を与えるとともに、増幅器全体としての最適な歪み補償を行うことができる。

なお、本実施の形態における増幅器４０において、分配器１が分配数を、合成器３が合成数を切り替える機能を備えていても良い。この場合、全ての無線基地局の増幅器を監視する監視局が外部に存在し、各共通増幅器２０の増幅動作の状態を監視する。このとき受信部５は、監視局からの制御に従って、増幅動作を行っている共通増幅器２０に対してのみ残留歪み検波電圧を出力する。また、プリディストーション方式、アダプティブ・プリディストーション方式を用いた共通増幅器であっても、受信部からの残留歪み検波電圧に従って制御部は同様にして歪み補償を行う。

以上により、各増幅信号に含まれる残留歪みの位相の相対関係による残留歪みの増大を防ぎ、増幅器全体としての最適な歪み補償を行うことができる。

本実施の形態における増幅器の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る共通増幅器の構成の一例を示すブロック図である。 従来の増幅器の構成の一例を示すブロック図である。 従来の共通増幅器の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 分配器、２０ 共通増幅器、３ 合成器、４０ 増幅器、５ 受信部、１０１，１０５，１０９ 方向性結合器、１０２，１０７ ベクトル調整器、１０３ 主増幅器、１０４，１０６ 遅延線、１０８ 誤差増幅器、１１０ 検波部、２０１ 制御部。

Claims (1)

1. 入力信号を複数に分配する分配手段と、
   外部からの制御電圧に基づいて歪み補償の制御を行い、前記分配手段の出力に対して増幅と歪み補償を行った結果を出力する複数の共通増幅器と、
   複数の前記共通増幅器の出力を合成し、外部へ出力する合成手段と、
   前記合成手段の出力から残留歪みを検波し、前記制御電圧として複数の前記共通増幅器へ出力する受信手段とを備え、
   前記複数の共通増幅器のそれぞれは、前記残留歪みの検波電圧を下げるための調整器と、前記受信手段からの前記制御電圧と閾値とに基づいて前記調整器を制御する制御部とを備えるとともに、
   前記複数の共通増幅器の各制御部は、共通増幅器毎の歪み発生量に応じた補償量を与える前記閾値を保持していることを特徴とする増幅器。

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