JP5444173B2

JP5444173B2 - 増幅器及びアンプ制御方法

Info

Publication number: JP5444173B2
Application number: JP2010201404A
Authority: JP
Inventors: 徹来島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2030-09-08
Also published as: JP2012060405A

Description

本発明の実施形態は、複数のアンテナから独立して信号を送信する送信機及びこの送信機で用いられるアンプ制御方法に関する。

近年、無線装置では、電力増幅器部分をアンテナ直下に配置するＲＲＨ（Remote Radio Head）と呼ばれる構成が主流になりつつある。この主の無線装置では、複数のアンテナに対応する場合、送信回路及び受信回路にアンテナを複数系統実装する場合がある。

ところで、送信機において送信信号を効率的に増幅するための機器として、ドハティ型の増幅器が知られている。ドハティ型の増幅器は、Ａ級、Ｂ級又はＡＢ級バイアスされたメインアンプと、Ｃ級バイアスされたピークアンプとが並列して配置されて成る。例えば、送信２系統のアンテナを有する送信機の場合、一般的には、それぞれのアンテナの直下に同一の飽和レベルのドハティ型増幅器が配置される。

しかしながら、システムによっては、一方のアンテナから送信する信号の電力を、他方のアンテナから送信する信号の電力よりも大きくしたい瞬間が発生する場合がある。このような場合、従来の送信機の構成では、各アンテナへ供給可能な最大電力の配分をフレキシブルに変更できないという問題がある。

特開２００６−３１１４８５号公報

以上のように、従来の送信機では、各アンテナへ供給可能な最大電力の配分をフレキシブルに変更できないという問題がある。

そこで、目的は、各アンテナへ供給可能な最大電力の配分をフレキシブルに変更可能な送信機及びこの装置で用いられるアンプ制御方法を提供することにある。

実施形態によれば、複数のアンテナから独立して信号を送信する送信機は、第１のアンプ、第２のアンプ、第３のアンプ、入力側スイッチ部、出力側スイッチ部及び切替制御部を具備する。第１のアンプは、前記複数のアンテナのうち第１のアンテナの第１の接続経路に接続され、第１の入力端子及び第１の出力端子を有する。第２のアンプは、前記複数のアンテナのうち第２のアンテナの第２の接続経路に接続され、第２の入力端子及び第２の出力端子を有する。第３のアンプは、第３の入力端子及び第３の出力端子を有する。入力側スイッチ部は、前記第１の入力端子と前記第３の入力端子との間を接続する第１の入力スイッチと、前記第２の入力端子と前記第３の入力端子との間を接続する第２の入力スイッチとを有し、前記第１及び第２の入力スイッチは入力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、前記第１及び第２の接続経路からの信号のうちいずれか一方を前記第３のアンプへ供給する。出力側スイッチ部は、前記第１の出力端子と前記第３の出力端子との間を接続する第１の出力スイッチと、前記第２の出力端子と前記第３の出力端子との間を接続する第２の出力スイッチとを有し、前記第１及び第２の出力スイッチは出力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、前記第３のアンプで増幅された信号を前記第１及び第２の接続経路のうちいずれか一方へ出力する。切替制御部は、前記入力切替信号及び前記出力切替信号を同期して前記入力側スイッチ部及び前記出力側スイッチ部へ出力することで、前記第３のアンプが前記第１及び第２のアンプのいずれかと接続するかを制御する。

本実施形態に係る送信機の機能構成を示すブロック図である。図１の増幅器の第２の状態を示すブロック図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る送信機の機能構成を示すブロック図である。図１に示す送信機は、増幅器１０及びアンテナ２０−１，２０−２を備える。

増幅器１０は、メインアンプ１１−１，１１−２、ピークアンプ１２−１，１２−２、整合回路（ＭＮ）１３−１〜１３−４、インピーダンス変換回路１４−１，１４−２、入力側スイッチ部１５、出力側スイッチ部１６及び切替制御部１７を具備する。

メインアンプ１１−１，１１−２は、アンテナ２０−１，２０−２と接続する第１及び第２の接続経路にそれぞれ配置される。メインアンプ１１−１は、第１の入力端子１１１−１及び第１の出力端子１１２−１を備える。同様にメインアンプ１１−２は、第２の入力端子１１１−２及び第２の出力端子１１２−２を備える。メインアンプ１１−１，１１−２は、Ｂ級、ＡＢ級又はＡ級で動作する。メインアンプ１１−１は、第１の接続経路に供給される第１の高周波信号を増幅し、整合回路１３−１へ出力する。メインアンプ１１−２は、第２の接続経路に供給される第２の高周波信号を増幅し、整合回路１３−２へ出力する。

ピークアンプ１２−１は、第３の入力端子１２１−１及び第３の出力端子１２２−１を備える。同様にピークアンプ１２−２は、第４の入力端子１２１−２及び第４の出力端子１２２−２を備える。ピークアンプ１２−１，１２−２は、Ｃ級で動作する。ピークアンプ１２−１，１２−２は、第１及び第２の接続経路から分配された第１及び第２の分配信号のうちいずれかを入力側スイッチ部１５を介して受信した場合、受信した第１又は第２の分配信号を増幅して出力する。

整合回路１３−１〜１３−４は、メインアンプ１１−１，１１−２及びピークアンプ１２−１，１２−２からの信号をそれぞれ整合する。整合回路１３−１，１３−２は、整合後の第１及び第２の高周波信号をインピーダンス変換回路１４−１，１４−２へそれぞれ出力する。整合回路１３−３，１３−４は、整合後の第１又は第２の分配信号を、出力側スイッチ部１６を介して第１又は第２の接続経路へ出力する。

入力側スイッチ部１５は、入力スイッチ１５１〜１５３を備える。入力スイッチ１５１は、第１の入力端子１１１−１と第３の入力端子１２１−１との間を接続する。入力スイッチ１５２は、第２の入力端子１１１−２と第４の入力端子１２１−２との間を接続する。入力スイッチ１５３は、第１の入力端子１１１−１と第４の入力端子１２１−２との間を接続する。また、入力スイッチ１５３は、第２の入力端子１１１−２と第３の入力端子１２１−１との間を接続する場合もある。

入力スイッチ１５１，１５３は、切替制御部１７からの入力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、第１及び第２の接続経路からの第１及び第２の分配信号のうちいずれか一方をピークアンプ１２−１へ供給する。入力スイッチ１５２，１５３は、切替制御部１７からの入力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、第１及び第２の接続経路からの第１及び第２の分配信号のうちいずれか一方をピークアンプ１２−２へ供給する。

出力側スイッチ部１６は、出力スイッチ１６１〜１６３を備える。出力スイッチ１６１は、第１の出力端子１１２−１と第３の出力端子１２２−１との間を接続する。出力スイッチ１６２は、第２の出力端子１１２−２と第４の出力端子１２２−２との間を接続する。出力スイッチ１６３は、第１の出力端子１１２−１と第４の出力端子１２２−２との間を接続する。また、出力スイッチ１６３は、第２の出力端子１１２−２と第３の出力端子１２２−１との間を接続する場合もある。

出力スイッチ１６１，１６３は、切替制御部１７からの出力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、ピークアンプ１２−１で増幅された信号を第１及び第２の接続経路のうちいずれか一方へ出力する。出力スイッチ１６２，１６３は、切替制御部１７からの出力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、ピークアンプ１２−２で増幅された信号を第１及び第２の接続経路のうちいずれか一方へ出力する。

インピーダンス変換回路１４−１から出力される第１の高周波信号は、出力側スイッチ部１６を介して、増幅された第１の分配信号が供給された場合、この第１の分配信号と合成されてアンテナ２０−１へ出力される。また、インピーダンス変換回路１４−２から出力される第２の高周波信号は、出力側スイッチ部１６を介して、増幅された第２の分配信号が供給された場合、この第２の分配信号と合成されてアンテナ２０−２へ出力される。

切替制御部１７は、ＷｉＭＡＸやＬＴＥ等で用いられる制御装置、又は、ＭＩＭＯのコントロール局等から制御情報を受け取り、この制御情報に基づいて入力側スイッチ部１５を制御するための入力切替信号と、出力側スイッチ部１６を制御するための出力切替信号とを生成する。切替制御部１７は、入力切替信号と、出力切替信号とを同期させて入力側スイッチ部１５及び出力側スイッチ部１６へ出力する。

以下に、上記構成の増幅器１０の入力スイッチ１５１〜１５３と、出力スイッチ１６１〜１６３との切替例を示す。

例えば、図１に示すように、入力スイッチ１５１，１５２及び出力スイッチ１６１，１６２の接続が短絡されており、入力スイッチ１５３及び出力スイッチ１６３の接続が解放されている場合、ピークアンプ１２−１に第１の分配信号が供給され、ピークアンプ１２−２に第２の分配信号が供給される。ピークアンプ１２−１は、第１の分配信号を増幅し、増幅した第１の分配信号を出力スイッチ１６１を介して第１の接続経路へ出力する。ピークアンプ１２−２は、第２の分配信号を増幅し、増幅した第２の分配信号を出力スイッチ１６２を介して第２の接続経路へ出力する。

また、図２に示すように、入力スイッチ１５１，１５３及び出力スイッチ１６１，１６３の接続が短絡されており、入力スイッチ１５２及び出力スイッチ１６２の接続が解放されている場合、ピークアンプ１２−１，１２−２に第１の分配信号が供給される。ピークアンプ１２−１，１２−２は、第１の分配信号を増幅し、増幅した第１の分配信号を出力スイッチ１６１，１６３を介して第１の接続経路へ出力する。

以上のように、上記実施形態では、入力側スイッチ部１５及び出力側スイッチ部１６を切り替えることで、メインアンプ１１−１，１１−２に対するピークアンプ１２−１，１２−２の並列接続数を変化させるようにしている。

これにより、図１の場合には、増幅器１０は、第１及び第２の接続経路それぞれで２ウェイタイプのドハティアンプとして動作する。このため、アンテナ２０−１，２０−２から送信される送信信号の最大送信電力は相互に同様となる。一方、図２の場合には、増幅器１０は、第１の接続経路では３ウェイタイプのドハティアンプとして動作し、第２の接続経路ではＡ級、Ｂ級又はＡＢ級のアンプとして動作する。このため、アンテナ２０−１からは図１のときの１．５倍の電力量の送信信号が送信可能となり、アンテナ２０−２からは図１のときの半分の電力量の送信信号が送信可能となる。例えば、図１のアンテナ２０−１，２０−２から２０Ｗの送信信号が出力される場合、図２のアンテナ２０−１からは３０Ｗの送信信号が送信され、アンテナ２０−２からは１０Ｗの送信信号が送信される。

このように、サブアンプであるピークアンプ１２−１，１２−２は、入力側スイッチ部１５及び出力側スイッチ部１６の接続が切り替えられることにより、２つの独立したメインアンプ１１−１，１１−２の何れか一方に接続されることになる。これにより、各系統の最大出力を調整可能にしている。

したがって、本実施形態に係る送信機は、各アンテナへ供給可能な最大電力の配分をフレキシブルに変更することができる。これにより、例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）のシステムで、フレーム毎にアンテナに送信できる最大電力を可変することが可能となる。

なお、上記実施形態では、増幅器１０がメインアンプ１１−１，１１−２及びピークアンプ１２−１，１２−２を具備し、ドハティアンプを構成する場合を例に説明した。しかしながら、増幅器１０は、これに限定される訳ではない。例えば、増幅器１０は、一般的なアンプを複数備え、入力側スイッチ部及び出力側スイッチ部の切り替えにより並列接続数を操作することで、最大送信電力量をフレキシブルに変化させるようにしても構わない。

また、上記実施形態では、アンテナが２本の場合を例に説明したが、アンテナの数は２本に限定されるわけではなく、３本以上であっても構わない。アンテナが３本以上ある場合、それぞれのアンテナの接続経路にメインアンプが配置されることとなる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…増幅器
１１−１，１１−２…メインアンプ
１１１−１，１１１−２，１２１−１，１２１−２…入力端子
１１２−１，１１２−２，１２２−１，１２２−２…出力端子
１２−１，１２−２…ピークアンプ
１３−１〜１３−４…整合回路
１４−１，１４−２…インピーダンス変換回路
１５…入力側スイッチ部
１５１〜１５３…入力スイッチ
１６…出力側スイッチ部
１６１〜１６３…出力スイッチ
１７…切替制御部
２０−１，２０−２…アンテナ

Claims

複数のアンテナから独立して信号を送信する送信機において、
前記複数のアンテナのうち第１のアンテナの第１の接続経路に接続され、第１の入力端子及び第１の出力端子を有する第１のアンプと、
前記複数のアンテナのうち第２のアンテナの第２の接続経路に接続され、第２の入力端子及び第２の出力端子を有する第２のアンプと、
第３の入力端子及び第３の出力端子を有する第３のアンプと、
前記第１の入力端子と前記第３の入力端子との間を接続する第１の入力スイッチと、前記第２の入力端子と前記第３の入力端子との間を接続する第２の入力スイッチとを有し、前記第１及び第２の入力スイッチは入力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、前記第１及び第２の接続経路からの信号のうちいずれか一方を前記第３のアンプへ供給する入力側スイッチ部と、
前記第１の出力端子と前記第３の出力端子との間を接続する第１の出力スイッチと、前記第２の出力端子と前記第３の出力端子との間を接続する第２の出力スイッチとを有し、前記第１及び第２の出力スイッチは出力切替信号に従って接続を解放／短絡することで、前記第３のアンプで増幅された信号を前記第１及び第２の接続経路のうちいずれか一方へ出力する出力側スイッチ部と、
前記入力切替信号及び前記出力切替信号を同期して前記入力側スイッチ部及び前記出力側スイッチ部へ出力することで、前記第３のアンプが前記第１及び第２のアンプのいずれかと接続するかを制御する切替制御部と
を具備し、
前記第１及び第２のアンプは、Ａ級、Ｂ級又はＡＢ級で動作し、
前記第３のアンプは、Ｃ級で動作することを特徴とする送信機。
前記第３のアンプは、ドハティアンプのピークアンプとして動作することを特徴とする請求項１記載の送信機。
複数のアンテナと、前記複数のアンテナのうち第１のアンテナの第１の接続経路に接続され、第１の入力端子及び第１の出力端子を有する第１のアンプと、前記複数のアンテナのうち第２のアンテナの第２の接続経路に接続され、第２の入力端子及び第２の出力端子を有する第２のアンプと、第３の入力端子及び第３の出力端子を有する第３のアンプと、前記第１の入力端子と前記第３の入力端子との間を接続する第１の入力スイッチ及び前記第２の入力端子と前記第３の入力端子との間を接続する第２の入力スイッチとを有する入力側スイッチ部と、前記第１の出力端子と前記第３の出力端子とに間を接続する第１の出力スイッチ及び前記第２の出力端子と前記第３の出力端子との間を接続する第２の出力スイッチとを有する出力側スイッチ部とを具備し、前記第１及び第２のアンプは、Ａ級、Ｂ級又はＡＢ級で動作し、前記第３のアンプは、Ｃ級で動作する送信機で用いられるアンプ制御方法において、
制御部により、前記第１及び第２の入力スイッチの解放／短絡を切り替える入力切替信号と、前記第１及び第２の出力スイッチの解放／短絡を切り替える出力切替信号とを同期して生成することで、前記第３のアンプが前記第１及び第２のアンプのいずれかと接続するかを制御し、
前記入力側スイッチ部により、前記第１及び第２の接続経路からの信号のうちいずれか一方を前記第３のアンプへ供給し、
前記出力側スイッチ部により、前記第３のアンプで増幅された信号を前記第１及び第２の接続経路のうちいずれか一方へ出力することを特徴とするアンプ制御方法。