JP5527047B2 - 増幅装置 - Google Patents
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Description
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、温度変化によって最適動作点が変動しても電力効率を高効率化することができる増幅装置を提供することを目的とする。
また、入力される信号の周波数変化によって最適動作点が変動しても電力効率を高効率化することができる。
図1は、第1の実施の形態に係る増幅装置を示した図である。図1に示すように、増幅装置は、増幅部1、検出部2、算出部3、および制御部4を有している。
算出部3は、検出部2の温度変化の検出により、増幅部1から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する。
図2は、第2の実施の形態に係る増幅装置を適用した送信機のブロック図である。図2に示すように送信機は、DPD11、DAC(Digital to Analog Converter)12、発振器13,19、乗算器14,20、増幅器15、ドハティ回路16、カプラ17、アイソレータ18、ADC(Analog to Digital Converter)21、温度センサ22、およびゲートバイアス制御部23を有している。図2に示す送信機は、例えば、第3世代、第3.9世代の携帯電話の基地局に適用される。
乗算器14は、DAC12から出力されるベースバンド信号に、発振器13から出力される発振信号を乗算し、DAC12から出力されるベースバンド信号を無線周波数に周波数変換する。発振器13は、例えば、PLL(Phase Locked Loop)発振器である。
ドハティ回路16は、分配器16a、キャリアアンプ16b、λ/4線路(図中λ/4)16c,16d、およびピークアンプ16eを有している。
キャリアアンプ16bから出力される信号は、λ/4線路16cによって位相が90度遅らされる。λ/4線路16dは、ピークアンプ16eに入力される信号の位相を90度遅らせる。これにより、λ/4線路16cから出力される信号と、ピークアンプ16eから出力される信号は同相で合成され、カプラ17に出力される。
アイソレータ18は、カプラ17から出力される信号をアンテナに出力する。また、アイソレータ18は、アンテナによって受信された信号を、図2に図示していない受信機に出力する。受信機は、例えば、アンテナで受信された携帯電話からの信号の復調処理を行い、基地局の上位装置へ出力する。
温度センサ22は、温度を測定する。ゲートバイアス制御部23は、以下で詳細に説明するが、温度センサ22によって測定された温度の変化に基づいて、ドハティ回路16のキャリアアンプ16bおよびピークアンプ16eのゲートバイアスを制御する。
図3は、ドハティ回路の詳細を示した図である。図3に示すように、ドハティ回路16は、分配器31、キャリアアンプ32、λ/4線路33,34、ピークアンプ35を有している。図3に示す分配器31、キャリアアンプ32、λ/4線路33,34、およびピークアンプ35のそれぞれは、図2のドハティ回路16の分配器16a、キャリアアンプ16b、λ/4線路16c,16d、およびピークアンプ16eのそれぞれに対応する。
ドハティ回路16は、出力電力が小さいとき(入力信号が小信号のとき)、キャリアアンプ32のみが動作する。ドハティ回路16は、入力信号が大きくなり、出力電力が図4の点線A11に示すピークアンプ立ち上がりポイントになると、ピークアンプ35が動作し始める。ドハティ回路16の電力効率は、出力信号が小信号時には、出力信号の上昇とともに上昇し、出力信号が大信号時には、ほぼ横ばいとなる。
ACLRは、3GPP(3rd Generation Partnership Project)やIEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)において規格が定められている。ドハティ回路16のゲートバイアスの最適動作点は、キャリアアンプ32がA級〜AB級で動作し、ピークアンプ35がC級で動作し、ドハティ回路16がACLR規格を満足し、さらに電力効率が最も良くなるポイントである。
FB電力記憶部43は、FB電力算出部42によって算出されたフィードバック信号の電力を記憶する。
ACLR算出部45は、FFT部44によって算出された周波数ドメインのデータに基づいて、キャリア帯域電力と歪帯域電力を算出してACLRを算出する。
点線枠C12に示すGB算出部51は、GBセレクト部47によって、ピークアンプ16eが動作していると判断された場合、ピークアンプ16eに供給するゲートバイアスを算出する。GB算出部51は、ACLR比較部46の比較結果とGB記憶部52に記憶されているゲートバイアスに基づいて、ピークアンプ16eのゲートバイアスを算出する。GB算出部51は、算出したゲートバイアスをGB回路53に出力し、GB記憶部52に記憶する。
図7は、GB回路を示した図である。図7では、GB回路50について説明するが、GB回路53もGB回路50と同様の回路を有している。
[ステップS1]温度変化検出部41は、温度センサ22が測定した温度に基づいて、温度変化を検出する。例えば、温度変化検出部41は、温度センサ22が測定した温度が所定温度上昇しまたは所定温度下降した場合、温度変化があったと検出する。
図10は、供給するゲートバイアスの大きさが異なる理由を説明する図である。図10には、トランジスタのゲート−ソース間電圧Vgsとドレインを流れるドレイン電流Idとの関係が示してある。
例えば、図8、図9のフローチャートで説明したように、ピークアンプ16eのゲートバイアスは、0.1V単位で変化させるのに対し、キャリアアンプ16bのゲートバイアスは、それよりも小さい0.05V単位で変化させる。
図11の送信機は、ユーザの仕様に合わせて無線周波数を設定することができるようになっている。ユーザの設定した無線周波数は、DPD61から周波数制御情報として発振器62,63に出力される。周波数制御情報には、送信機に設定する無線周波数の情報が含まれている。
図12では、図6に対し周波数変化検出部71が異なる。周波数変化検出部71は、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて、発振器62,63の周波数変更があったか否か判断する。図12に示すFB電力算出部42、FB電力記憶部43、FFT部44、ACLR算出部45、ACLR比較部46、GBセレクト部47、GB算出部48,51、GB記憶部49,52、およびGB回路50,53は、周波数変化検出部71によって無線周波数の変化が検出されると、ゲートバイアスの最適動作点を算出して変更する。
[ステップS21]周波数変化検出部71は、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて、発振器62,63の周波数変更があったか否か判断する。例えば、周波数変化検出部71は、記憶している周波数制御情報と、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて無線周波数の変化を判断する。ゲートバイアス制御部64は、無線周波数の変化があった場合、以下のステップの処理を行って、ドハティ回路16のゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。
このように、送信機の増幅装置は、ドハティ回路16に入力される信号の周波数変化を検出すると、ACLRを算出し、算出したACLRとACLR閾値とを比較する。そして、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値より小さければ、ACLRがACLR閾値を満たす範囲でゲートバイアスを下げていき、ゲートバイアスをドハティ回路16の最適動作点に制御する。また、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値以上であれば、ACLRがACLR閾値を満たすようにゲートバイアスを上げていき、ドハティ回路16の最適動作点に制御する。これにより、増幅装置は、ゲートバイアスを周波数変化によって変動した最適動作点に制御することができ、電力効率を高効率化することができる。
図15に示す送信機は、ゲートバイアス制御部81を有している。ゲートバイアス制御部81は、図2で説明したゲートバイアス制御部23と図11で説明したゲートバイアス制御部64の機能を有している。すなわち、ゲートバイアス制御部81は、温度センサ22によって測定された温度により温度変化を検出し、ドハティ回路16へ出力するゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。また、ゲートバイアス制御部81は、DPD61から出力される周波数制御情報により無線周波数の変化を検出し、ドハティ回路16へ出力するゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。
図16に示すゲートバイアス制御部81は、温度変化検出部91および周波数変化検出部92を有している。温度変化検出部91は、図6で説明した温度変化検出部41と同様の機能を有している。周波数変化検出部92は、図12で説明した周波数変化検出部71と同様の機能を有している。図16に示すFB電力算出部42、FB電力記憶部43、FFT部44、ACLR算出部45、ACLR比較部46、GBセレクト部47、GB算出部48,51、GB記憶部49,52、およびGB回路50,53は、温度変化検出部91によって温度変化が検出されると、ゲートバイアスの最適動作点を算出して変更する。また、周波数変化検出部92によって無線周波数の変化が検出されると、ゲートバイアスの最適動作点を算出して変更する。
[ステップS41]温度変化検出部91は、温度センサ22によって測定された温度に基づき、温度変化があったか否か判断する。周波数変化検出部92は、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて、発振器62,63の周波数変更があったか否か判断する。例えば、周波数変化検出部92は、記憶している周波数制御情報と、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて無線周波数の変化を判断する。ゲートバイアス制御部81は、温度変化および無線周波数の両方または一方に変化があった場合、以下のステップの処理を行って、ドハティ回路16のゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。
このように、送信機の増幅装置は、温度変化またはドハティ回路16に入力される信号の周波数変化を検出すると、ACLRを算出し、算出したACLRとACLR閾値とを比較する。そして、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値より小さければ、ACLRがACLR閾値を満たす範囲でゲートバイアスを下げていき、ゲートバイアスをドハティ回路16の最適動作点に制御する。また、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値以上であれば、ACLRがACLR閾値を満たすようにゲートバイアスを上げていき、ドハティ回路16の最適動作点に制御する。これにより、増幅装置は、ゲートバイアスを温度変化または周波数変化によって変動した最適動作点に制御することができ、電力効率を高効率化することができる。
(付記1) 信号を増幅する増幅装置において、
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
温度変化を検出する検出部と、
前記検出部の温度変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第1の増幅器のゲートバイアスを算出する第1のゲートバイアス算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と前記所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第2の増幅器のゲートバイアスを算出する第2のゲートバイアス算出部と、
を有することを特徴とする付記1記載の増幅装置。
前記電力算出部の電力算出結果に基づいて、前記第1のゲートバイアス算出部および前記第2のゲートバイアス算出部の一方がゲートバイアスの算出を行うように選択する選択部と、
を有することを特徴とする付記2乃至4のいずれかに記載の増幅装置。
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
前記信号の周波数変化を検出する検出部と、
前記検出部の周波数変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
温度変化を検出する温度変化検出部と、
前記信号の周波数変化を検出する周波数変化検出部と、
前記温度変化検出部の温度変化および前記周波数変化検出部の周波数変化の両方または一方の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
1a 第1の増幅器
1b 第2の増幅器
2 検出部
3 算出部
4 制御部
Claims (7)
- 信号を増幅する増幅装置において、
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
温度変化を検出する検出部と、
前記検出部の温度変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて前記ゲートバイアスを増加させるか、減少させるかを判断する
ことを特徴とする増幅装置。 - 前記制御部は、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第1の増幅器のゲートバイアスを算出する第1のゲートバイアス算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と前記所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第2の増幅器のゲートバイアスを算出する第2のゲートバイアス算出部と、
を有する
ことを特徴とする請求項1記載の増幅装置。 - 前記第1のゲートバイアス算出部および前記第2のゲートバイアス算出部は、前回算出したゲートバイアスに所定の値を加減算してゲートバイアスを算出する
ことを特徴とする請求項2記載の増幅装置。 - 前記第1のゲートバイアス算出部の加減算する所定の値は、前記第2のゲートバイアス算出部の加減算する所定の値より小さい
ことを特徴とする請求項3記載の増幅装置。 - 前記増幅部から出力される前記出力信号の電力を算出する電力算出部と、
前記電力算出部の電力算出結果に基づいて、前記第1のゲートバイアス算出部および前記第2のゲートバイアス算出部の一方がゲートバイアスの算出を行うように選択する選択部と、
を有する
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の増幅装置。 - 信号を増幅する増幅装置において、
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
前記信号の周波数変化を検出する検出部と、
前記検出部の周波数変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて前記ゲートバイアスを増加させるか、減少させるかを判断する
ことを特徴とする増幅装置。 - 信号を増幅する増幅装置において、
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
温度変化を検出する温度変化検出部と、
前記信号の周波数変化を検出する周波数変化検出部と、
前記温度変化検出部の温度変化および前記周波数変化検出部の周波数変化の両方または一方の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて前記ゲートバイアスを増加させるか、減少させるかを判断する
ことを特徴とする増幅装置。
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