JP5499794B2

JP5499794B2 - 電力増幅装置

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Publication number: JP5499794B2
Application number: JP2010057957A
Authority: JP
Inventors: 慎司柿崎; 学村上; 雅明斉藤; 勝彦川崎; 暢英蜂谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011193259A

Description

本発明は、電力増幅装置に関する。

携帯電話機等の通信装置では、人体等の障害物がアンテナに近接又は接触すると、アンテナのインピーダンスが変動する。そして、アンテナのインピーダンスが変動すると、アンテナから通信装置内部の電力増幅器に向けた信号の反射（以下「反射波」という）が発生し、その結果、電力増幅器の隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＬＲ：Adjacent Channel Leakage Ratio）が劣化する。このような事態を防止するため、従来の通信装置では、反射波を遮断するアイソレータを電力増幅器とアンテナとの間に配置していた。

しかしながら、アイソレータは、その取り付け面積が比較的に大きく装置の小型化を阻害するため、最近では、アイソレータを省略したアイソレータレス構成を実現することが望まれている。

ここで、図９を用いてアイソレータレス化を図った従来の電力増幅装置の一例について説明する。図９は、アイソレータレス化を図った従来の電力増幅装置１０の構成を示す図である。同図に示すように、従来の電力増幅装置１０は、可変利得増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amplifier）１１と、電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）１２と、検出部１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、制御部１５と、アンテナ１６とを有する。

ＶＧＡ１１は、ベースバンド信号が上位から入力されると、制御部１５によって設定されたゲイン値を用いてベースバンド信号を増幅する。ＰＡ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４により印加される電源電圧に応じて、ＶＧＡ１１から入力される信号を増幅し、増幅後の信号をアンテナ１６へ出力する。

検出部１３は、ＰＡ１２によってアンテナ１６へ出力された信号である進行波信号と当該進行波信号の一部がアンテナ１６からＰＡ１２へ向けて反射された信号である反射波信号とを個別に検出する。具体的には、検出部１３は、進行波用カプラ２１と、進行波用ダイオード２２と、進行波用ＡＤＣ（Analog Digital Convertor）２３と、反射波用カプラ２４と、反射波用ダイオード２５と、反射波用ＡＤＣ２６とを有する。

進行波用カプラ２１は、ＰＡ１２の出力端とアンテナ１６との間に接続され、ＰＡ１２からアンテナ１６へ向かう進行波信号を取得する。進行波用ダイオード２２は、進行波用カプラ２１によって取得された進行波信号をアナログ電圧に変換する。進行波用ＡＤＣ２３は、進行波用ダイオード２２によってアナログ電圧に変換された進行波信号をデジタル電圧に変換し、変換後の進行波信号を制御部１５へ出力する。

反射波用カプラ２４は、ＰＡ１２の出力端とアンテナ１６との間に接続され、アンテナ１６からＰＡ１２へ向かう反射波信号を取得する。反射波用ダイオード２５は、反射波用カプラ２４によって取得された反射波信号をアナログ電圧に変換する。反射波用ＡＤＣ２６は、反射波用ダイオード２５によってアナログ電圧に変換された進行波信号をデジタル電圧に変換し、変換後の進行波信号を制御部１５へ出力する。

制御部１５は、検出部１３によって検出された進行波信号を用いてアンテナ１６からの出力レベルを所望の値に保持するＡＰＣ（Auto Power Control）処理を実行する。具体的には、制御部１５は、検出部１３によって検出された進行波信号の電圧に予め対応付けられたゲイン値を所定のメモリから読み出し、読み出したゲイン値をＶＧＡ１１に設定する。ゲイン値を設定されたＶＧＡ１１は、当該ゲイン値を用いてベースバンド信号を増幅し、ＰＡ１２に入力される信号の電力を調整する。これにより、アンテナ１６からの出力レベルが所望の値に保持される。

また、制御部１５は、検出部１３によって検出された反射波信号を用いてＰＡ１２のＡＣＬＲ値の劣化を抑制するための処理を実行する。具体的には、制御部１５は、検出部１３によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、反射波信号に起因してＰＡ１２の線形領域を外れた進行波信号の電力をＰＡ１２の線形領域内に収まるまで調整する。例えば、制御部１５は、反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、ＶＧＡ１１に設定されるゲイン値を減少し、ＰＡ１２に入力される信号の電力を減少させることで、進行波信号の電力をＰＡ１２の線形領域内に収まるまで調整する。或いは、制御部１５は、反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４を制御してＰＡ１２に印加される電源電圧を増加させることで、進行波信号の電力をＰＡ１２の線形領域内に収まるまで調整する。これにより、ＰＡ１２のＡＣＬＲ値の劣化が抑制される。

特開２００３−３３８７１４号公報特開２００６−３１９５０８号公報

しかしながら、進行波信号と反射波信号とを個別に検出する従来の技術では、アイソレータを省略する一方で、信号を検出するための部品数が余分に増えるため、装置の小型化が阻害されるという問題がある。例えば、図９に示した例では、信号を検出するための部品としてカプラ、ダイオード及びＡＤＣが各２個ずつ設けられており、これらの部品数を更に削減することが求められている。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の小型化を実現す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。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示の電力増幅装置は、電力増幅器が、入力される信号を増幅してアンテナへ出力する。そして、検出部が、電力増幅器によってアンテナへ出力された信号である進行波信号と当該進行波信号の一部がアンテナから電力増幅器に向けて反射された信号である反射波信号とを交互に検出する。そして、調整部が、検出部によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、反射波信号に起因して電力増幅器の線形領域を外れた進行波信号の電力を電力増幅器の線形領域内に収まるまで調整する。

開示の電力増幅装置によれば、装置の小型化を実現することができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る電力増幅装置の構成を示す図である。図２は、実施例２に係る電力増幅装置の構成を示す図である。図３は、実施例２に係る電力増幅装置による処理手順を示すフローチャートである。図４は、実施例３に係る電力増幅装置の構成を示す図である。図５は、実施例３に係る電力増幅装置による処理手順を示すフローチャートである。図６は、実施例４に係る電力増幅装置の構成を示す図である。図７は、ＰＡの出力電力の減少量とアンテナの負荷ＶＳＷＲとの関係を示す図である。図８は、実施例４に係る電力増幅装置による処理手順を示すフローチャートである。図９は、アイソレータレス化を図った従来の電力増幅装置の構成を示す図である。

以下に、本願の開示する電力増幅装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する電力増幅装置が限定されるものではない。

まず、実施例１に係る電力増幅装置の構成を説明する。図１は、実施例１に係る電力増幅装置１００の構成を示す図である。同図に示すように、実施例１に係る電力増幅装置１００は、電力増幅器１０１と、検出部１０２と、調整部１０３とを有する。

電力増幅器１０１は、入力される信号を増幅してアンテナ１０４へ出力する。例えば、電力増幅器１０１は、可変利得増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amplifier）から入力される信号を増幅し、増幅後の信号をアンテナ１０４へ出力する。

検出部１０２は、電力増幅器１０１によってアンテナ１０４へ出力された信号である進行波信号と当該進行波信号の一部がアンテナ１０４から電力増幅器１０１へ向けて反射された信号である反射波信号とを交互に検出する。例えば、検出部１０２は、進行波信号と反射波信号とを時分割で交互に選択するスイッチ等を用いて、進行波信号と反射波信号とを交互に検出する。

調整部１０３は、検出部１０２によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、反射波信号に起因して電力増幅器１０１の線形領域を外れた進行波信号の電力を電力増幅器１０１の線形領域内に納まるまで調整する。例えば、調整部１０３は、反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、ＶＧＡに設定されるゲイン値を減少し、電力増幅器１０１に入力される信号の電力を減少させることで、進行波信号の電力を電力増幅器１０１の線形領域内に収まるまで調整する。

このように、実施例１に係る電力増幅装置１００は、反射波信号の検出結果を基に進行波信号の電力を増幅器の線形領域内に調整するに際して、進行波信号と反射波信号とを交互に検出する。このため、実施例１によれば、進行波信号と反射波信号とを一つのカプラで検出することができ、信号を検出するための部品数を削減することができる。その結果、信号を検出するための部品としてカプラ等を各２個ずつ用いる従来の手法と比べて装置の小型化を容易に実現することができる。

次に、実施例２に係る電力増幅装置の構成の一例について説明する。図２は、実施例２に係る電力増幅装置２００の構成を示す図である。同図に示すように、電力増幅装置２００は、ＶＧＡ２０１と、電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）２０２と、検出部２０３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４と、制御部２０５と、アンテナ２０６とを有する。

ＶＧＡ２０１は、ベースバンド信号が上位から入力されると、制御部２０５によって設定されたゲイン値を用いてベースバンド信号を増幅する。ＰＡ２０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４により印加される電源電圧に応じて、ＶＧＡ２０１から入力される信号を増幅し、増幅後の信号をアンテナ２０６へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４は、制御部２０５からの制御信号に応じてＰＡ２０２へ固定値の電源電圧を印加する。

検出部２０３は、ＰＡ２０２によってアンテナ２０６へ出力された信号である進行波信号と当該進行波信号の一部がアンテナ２０６からＰＡ２０２へ向けて反射された信号である反射波信号とを交互に検出する。具体的には、検出部２０３は、カプラ２１１と、スイッチ２１２と、ダイオード２１３と、ＡＤＣ（Analog Digital Convertor）２１４と、終端抵抗器２１５、２１６とを有する。

カプラ２１１は、ＰＡ２０２の出力端とアンテナ２０６との間に接続され、ＰＡ２０２からアンテナ２０６へ向かう進行波信号と、アンテナ２０６からＰＡ２０２へ向かう反射波信号とを取得する。スイッチ２１２は、カプラ２１１によって取得された進行波信号と反射波信号とを時分割で交互に選択する。ダイオード２１３は、スイッチ２１２によって選択された進行波信号又は反射波信号をアナログ電圧に変換する。

ＡＤＣ２１４は、ダイオード２１３によってアナログ電圧に変換された進行波信号又は反射波信号をデジタル電圧に変換し、変換後の進行波信号又は反射波信号を制御部２０５へ出力する。終端抵抗器２１５、２１６は、カプラ２１１によって取得された進行波信号及び反射波信号のうちスイッチ２１２によって選択されていない方の信号を終端するための５０Ωの抵抗器である。

制御部２０５は、所定の時間が経過するごとに、信号の選択を切り替えるよう指示するためのスイッチ切替信号を検出部２０３のスイッチ２１２に対して出力する。このスイッチ切替信号を用いて検出部２０３は、進行波信号と反射波信号とを交互に検出する処理を行う。なお、検出部２０３が進行波信号と反射波信号とを交互に検出する動作については、後に詳細に説明する。

また、制御部２０５は、検出部２０３によって検出された進行波信号を用いてアンテナ２０６からの出力レベルを所望の値に保持するＡＰＣ（Auto Power Control）処理を実行する。具体的には、制御部２０５は、検出部２０３によって検出された進行波信号の電圧に予め対応付けられたゲイン値を所定のメモリから読み出し、読み出したゲイン値をＶＧＡ２０１に設定する。ゲイン値を設定されたＶＧＡ２０１は、当該ゲイン値を用いてベースバンド信号を増幅し、ＰＡ２０２に入力される信号の電力を調整する。これにより、アンテナ２０６からの出力レベルが所望の値に保持される。

また、制御部２０５は、検出部２０３によって検出された反射波信号を用いてＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化を抑制するための処理を実行する。具体的には、制御部２０５は、検出部２０３によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、反射波信号に起因してＰＡ２０２の線形領域を外れた進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する。一般に、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値は、進行波信号の電力がＰＡ２０２の線形領域を外れると劣化し、進行波信号の電力がＰＡ２０２の線形領域内にあると改善することが分かっている。なお、ＰＡ２０２の線形領域とは、ＰＡ２０２への入力電力が線形に増幅される領域である。

そこで、制御部２０５は、反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、ＶＧＡ２０１に設定されるゲイン値を減少し、ＰＡ２０２に入力される信号の電力を減少させることで、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域に収まるまで調整する。上述した通り、本実施例では、ＰＡ２０２へ印加される電源電圧は固定値であり、ＰＡ２０２の線形領域は固定の領域である。ＰＡ２０２に入力される信号の電力が減少すると、ＰＡ２０２の出力電力、すなわち、進行波信号の電力が、ＰＡ２０２の線形領域内に遷移する。これにより、進行波信号の波形の歪みが改善され、その結果、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化が抑制される。

ここで、検出部２０３が進行波信号と反射波信号とを交互に検出する動作を詳細に説明する。以下では、カプラ２１１が進行波信号と反射波信号との両方を取得しているものとする。進行波信号を検出する場合には、スイッチ２１２は、制御部２０５からのスイッチ切替信号に応じて、カプラ２１１の進行波信号用の端子をダイオード２１３の入力端子に接続し、カプラ２１１の反射波信号用の端子を終端抵抗器２１５に接続する。これにより、スイッチ２１２は、カプラ２１１によって取得された進行波信号を選択する。そして、スイッチ２１２により選択された進行波信号は、ダイオード２１３及びＡＤＣ２１４を経由して制御部２０５に入力される。このようにして、検出部２０３は、進行波信号を検出する。

一方、反射波信号を検出する場合には、スイッチ２１２は、制御部２０５からのスイッチ切替信号に応じて、カプラ２１１の反射波信号用の端子をダイオード２１３の入力端子に接続し、カプラ２１１の反射波信号用の端子を終端抵抗器２１６に接続する。これにより、スイッチ２１２は、カプラ２１１によって取得された反射波信号を選択する。そして、スイッチ２１２により選択された反射波信号は、ダイオード２１３及びＡＤＣ２１４を経由して制御部２０５に入力される。このようにして、検出部２０３は、反射波信号を検出する。

なお、図２に示した制御部２０５は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array)などの集積回路である。

次に、実施例２に係る電力増幅装置２００による処理手順について説明する。図３は、実施例２に係る電力増幅装置２００による処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、電力増幅装置２００の検出部２０３は、まず、進行波信号を検出する（ステップＳ１１）。つまり、スイッチ２１２は、制御部２０５からのスイッチ切替信号に応じて、カプラ２１１の進行波信号用の端子をダイオード２１３の入力端子に接続することで、カプラ２１１によって取得された進行波信号を選択する。そして、スイッチ２１２により選択された進行波信号は、ダイオード２１３及びＡＤＣ２１４を経由して制御部２０５に入力される。

続いて、制御部２０５は、検出部２０３によって検出された進行波信号を用いてＡＰＣ処理を実行する（ステップＳ１２）。その後、検出部２０３は、反射波信号を検出する（ステップＳ１３）。つまり、スイッチ２１２は、制御部２０５からのスイッチ切替信号に応じて、カプラ２１１の反射波信号用の端子をダイオード２１３の入力端子に接続することで、カプラ２１１によって取得された反射波信号を選択する。そして、スイッチ２１２により選択された反射波信号は、ダイオード２１３及びＡＤＣ２１４を経由して制御部２０５に入力される。

続いて、制御部２０５は、検出部２０３によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１４）。反射波信号の電圧が所定の閾値を超えると（ステップＳ１４肯定）、制御部２０５は、ＶＧＡ２０１に設定されるゲイン値を減少し、ＰＡ２０２に入力される信号の電力を減少させる（ステップＳ１５）。これにより、制御部２０５は、反射波信号に起因してＰＡ２０２の線形領域を外れた進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する。したがって、進行波信号の波形の歪みが改善され、その結果、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化が抑制される。

一方、検出部２０３によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値以下である場合（ステップＳ１４否定）や、ステップＳ１５の処理を終了した場合には、制御部２０５は、処理をステップＳ１１に戻し、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を繰り返す。

上述したように、実施例２に係る電力増幅装置２００は、反射波信号の検出結果を基に進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に調整するに際して、進行波信号と反射波信号とを交互に検出する。具体的には、検出部２０３は、カプラ２１１により進行波信号と反射波信号とを取得し、取得した進行波信号と反射波信号とをスイッチ２１２により時分割で交互に選択することで、進行波信号と反射波信号とを交互に検出する。このため、実施例２によれば、各一個ずつのカプラ２１１、ダイオード２１３及びＡＤＣ２１４を用いて進行波信号と反射波信号とを検出することができ、信号を検出するための部品数を削減することができる。その結果、信号を検出するための部品としてカプラ等を各２個ずつ用いる従来の手法と比べて装置の小型化を容易に実現することができる。

また、電力増幅装置２００は、ＰＡ２０２に入力される信号の電力を減少させることによって、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する。このため、電力増幅装置２００は、装置の小型化を実現しつつ、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化を抑制することができる。

上記実施例２では、ＰＡ２０２に入力される信号の電力を減少させることによって、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する例を示した。しかし、ＰＡ２０２に印加される電源電圧を増加させることによって、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整するようにしてもよい。そこで、実施例３では、ＰＡ２０２に印加される電源電圧を増加させることによって、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する例について説明する。

図４は、実施例３に係る電力増幅装置３００の構成を示す図である。なお、以下では、実施例２で既に説明した構成部位と同様の部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

同図に示すように、電力増幅装置３００は、図２に示した制御部２０５の代わりに、制御部３０５を新たに有する。制御部３０５は、図２に示した制御部２０５と基本的には同様の処理を行うが、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化を抑制するための処理内容が異なる。

制御部３０５は、検出部２０３によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４を制御してＰＡ２０２に印加される電源電圧を増加させることで、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域に収まるまで調整する。ＰＡ２０２に印加される電源電圧が増加すると、ＰＡ２０２の線形領域が拡大する。そして、ＰＡ２０２の線形領域が拡大すると、ＰＡ２０２の出力電力、すなわち、進行波信号の電力が、拡大後の線形領域内に遷移する。これにより、進行波信号の波形の歪みが改善され、その結果、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化が抑制される。なお、図４に示した制御部３０５は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array)などの集積回路である。

次に、実施例３に係る電力増幅装置３００による処理手順について説明する。図５は、実施例３に係る電力増幅装置３００による処理手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ２１〜Ｓ２４は、実施例２における電力増幅装置２００による処理手順のステップＳ１１〜１４に対応するので、以下、簡単に説明する。

同図に示すように、電力増幅装置３００の検出部２０３は、まず、進行波信号を検出する（ステップＳ２１）。続いて、制御部３０５は、検出部２０３によって検出された進行波信号を用いてＡＰＣ処理を実行する（ステップＳ２２）。その後、検出部２０３は、反射波信号を検出する（ステップＳ２３）。

続いて、制御部３０５は、検出部２０３によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２４）。反射波信号の電圧が所定の閾値を超えると（ステップＳ２４肯定）、制御部３０５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０４を制御してＰＡ２０２に印加される電源電圧を増加させる（ステップＳ２５）。これにより、制御部３０５は、反射波信号に起因してＰＡ２０２の線形領域を外れた進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する。したがって、進行波信号の波形の歪みが改善され、その結果、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化が抑制される。

一方、検出部２０３によって検出された反射波信号の電圧が所定の閾値以下である場合（ステップＳ２４否定）や、ステップＳ２５の処理を終了した場合には、制御部３０５は、処理をステップＳ２１に戻し、ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を繰り返す。

上述したように、実施例３に係る電力増幅装置３００は、ＰＡ２０２に印加される電源電圧を増加させることによって、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する。このため、電力増幅装置３００は、装置の小型化を実現しつつ、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化を抑制することができる。

上記実施例２及び３では、反射波信号の検出結果を基に進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に調整する例を示した。しかし、進行波信号と反射波信号とを合成した信号の検出結果を基に進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に調整するようにしてもよい。そこで、実施例４では、進行波信号と反射波信号とを合成した信号の検出結果を基に進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に調整する例について説明する。

図６は、実施例４に係る電力増幅装置４００の構成を示す図である。なお、以下では、実施例２で既に説明した構成部位と同様の部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。同図に示すように、電力増幅装置４００は、図２に示した検出部２０３、制御部２０５の代わりに、検出部４０３、制御部４０５を新たに有する。

検出部４０３は、ＰＡ２０２からアンテナ２０６へ向かう進行波信号とアンテナ２０６からＰＡ２０２へ向かう反射波信号とを合成した信号である合成信号を検出する。具体的には、検出部４０３は、カプラ２１１と、減衰器（ＡＴＴ：Attenuator）４１１と、進行波用ダイオード４１２と、反射波用ダイオード４１３と、加算器４１４と、ＡＤＣ４１５とを有する。このうち、カプラ２１１は、図２に示したカプラ２１１に対応する。

ＡＴＴ４１１は、カプラ２１１によって取得された進行波信号を所定の減衰量だけ減衰させる。ＡＴＴ４１１の減衰量は、電力増幅装置４００の設計者等によって、ＰＡ２０２出力電力の減少量とアンテナ２０６の負荷ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）との関係を考慮した上で予め設定される。

ここで、ＡＴＴ４１１の減衰量の設定手法の一例について説明する。図７は、ＰＡ２０２の出力電力の減少量とアンテナ２０６の負荷ＶＳＷＲとの関係を示す図である。図７の縦軸は、ＰＡ２０２の出力電力の減少量を示し、横軸はアンテナ２０６の負荷ＶＳＷＲを示す。図７に例示するように、ＰＡ２０２の出力電力の減少量は、アンテナ２０６の負荷ＶＳＷＲが高くなるにつれて増大する。また、ＰＡ２０２の出力電力の減少量は、ＡＴＴ４１１の減衰量が大きくなるにつれて増大する。そして、電力増幅装置４００の設計者等は、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値が規格値以下となるように、ＡＴＴ４１１の減衰量を設定する。例えば、アンテナ２０６の負荷ＶＳＷＲが３であり、ＰＡ２０２の出力電力が５ｄＢ以上減少した場合にＰＡ２０２のＡＣＬＲ値が規格値以下となるとすると、設計者等は、ＡＴＴ４１１の減衰量を１０ｄＢに設定する。また、アンテナ２０６の負荷ＶＳＷＲが３であり、ＰＡ２０２の出力電力が２ｄＢ以上減少した場合にＰＡ２０２のＡＣＬＲ値が規格値以下となるとすると、設計者等は、ＡＴＴ４１１の減衰量を５ｄＢに設定する。

図６に戻って、進行波用ダイオード４１２は、ＡＴＴ４１１によって減衰された進行波信号をアナログ電圧に変換する。反射波用ダイオード４１３は、カプラ２１１によって取得された反射波信号をアナログ電圧に変換する。加算器４１４は、進行波用ダイオード４１２によってアナログ電圧に変換された進行波信号と、反射波用ダイオード４１３によってアナログ電圧に変換された反射波信号とを合成し、合成後の信号である合成信号をＡＤＣ４１５へ出力する。ＡＤＣ４１５は、加算器４１４から出力された合成信号をデジタル電圧に変換し、変換後の合成信号を制御部４０５へ出力する。

制御部４０５は、検出部４０３によって検出された合成信号を用いてＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化を抑制するための処理を実行する。具体的には、制御部４０５は、合成信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、反射波信号に起因してＰＡ２０２の線形領域を外れた進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する。例えば、制御部４０５は、合成信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、ＶＧＡ２０１に設定されるゲイン値を減少し、ＰＡ２０２に入力される信号の電力を減少させることで、進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域に収まるまで調整する。なお、図６に示した制御部４０５は、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどの集積回路である。

次に、実施例４に係る電力増幅装置４００による処理手順について説明する。図８は、実施例４に係る電力増幅装置４００による処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、電力増幅装置４００の検出部４０３は、まず、合成信号を検出する（ステップＳ３１）。つまり、加算器４１４は、進行波用ダイオード４１２から入力される進行波信号と、反射波ダイオード４１３から入力される反射波信号とを合成して合成信号とし、この合成信号をＡＤＣ４１５を経由して制御部４０５へ出力する。

続いて、制御部４０５は、検出部４０３によって検出された合成信号の電圧が所定の閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３２）。合成信号の電圧が所定の閾値を超えると（ステップＳ３２肯定）、制御部４０５は、ＶＧＡ２０１に設定されるゲイン値を減少し、ＰＡ２０２に入力される信号の電力を減少させる（ステップＳ３３）。これにより、制御部４０５は、反射波信号に起因してＰＡ２０２の線形領域を外れた進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に収まるまで調整する。したがって、進行波信号の波形の歪みが改善され、その結果、ＰＡ２０２のＡＣＬＲ値の劣化が抑制される。

一方、検出部４０３によって検出された合成信号の電圧が所定の閾値以下である場合（ステップＳ３２否定）や、ステップＳ３３の処理を終了した場合には、制御部４０５は、処理をステップＳ３１に戻し、ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を繰り返す。

上述したように、実施例４に係る電力増幅装置４００は、進行波信号と反射波信号とを合成した合成信号の検出結果を基に進行波信号の電力をＰＡ２０２の線形領域内に調整する。このため、電力増幅装置４００は、進行波信号と反射波信号とを交互に選択するスイッチを省略することができ、更なる装置の小型化を実現することができる。

１００、２００、３００、４００電力増幅装置
１０１、２０２電力増幅器
１０２、２０３、４０３検出部
１０３調整部
１０４、２０６アンテナ
２０１可変利得増幅器
２０４ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０５、３０５、４０５制御部
２１１カプラ
２１２スイッチ
２１３ダイオード
２１５、２１６終端抵抗器
４１１減衰器
４１２進行波用ダイオード
４１３反射波用ダイオード
４１４加算器

Claims

入力される信号を増幅してアンテナへ出力する電力増幅器と、
前記電力増幅器によって前記アンテナへ出力された進行波信号と当該進行波信号の一部が前記アンテナから前記電力増幅器へ向けて反射された反射波信号とを合成した信号である合成信号を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された合成信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、前記反射波信号に起因して前記電力増幅器の線形領域を外れた前記進行波信号の電力を前記電力増幅器の線形領域内に収まるまで調整する調整部と
を備え、
前記検出部は、
前記電力増幅器の出力端と前記アンテナとの間に接続され、前記進行波信号と前記反射波信号とを取得するカプラと、
前記カプラによって取得された前記進行波信号を所定の減衰量だけ減衰させる減衰器と、
前記減衰器によって減衰された前記進行波信号と、前記カプラによって取得された前記反射波信号とを合成することによって、前記合成信号を出力する加算器と
を備え、
前記調整部は、前記合成信号の電圧が所定の閾値を超えた場合に、前記所定の減衰量と、前記アンテナの負荷ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）との対応関係から求められる減少量だけ、前記電力増幅器に入力される信号の電力を減少させることによって、前記進行波信号の電力を前記電力増幅器の線形領域内に収まるまで調整する
ことを特徴とする電力増幅装置。