WO2004091093A1

WO2004091093A1 - 送信増幅器

Info

Publication number: WO2004091093A1
Application number: PCT/JP2004/003962
Authority: WO
Inventors: Junichiro Yamakawa; Junya Dosaka
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc.
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-10-21
Also published as: EP1615337A4; EP1615337A1; JP4267435B2; JP2004328710A; US7375588B2; US20060214730A1

Abstract

送信対象となる信号を増幅する送信増幅器で、温度が低い場合に効率的に増幅部を暖める。増幅部１が信号を増幅する構成において、温度検出手段４が温度を検出する。そして、増幅部自己発熱促進制御手段２、５が、温度検出手段４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１による自己発熱を促進させる制御を行う。また、増幅部自己発熱促進制御手段２、５は、増幅部１による自己発熱を促進させる制御として、例えば、増幅部１のバイアス制御を行う。

Description

技術分野本発明は、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。

明

背景技術

書

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。

—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ィヒを目的として、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保証される温度範囲（性能保証温度範囲）の一例としては _ 1 0 °C〜+ 5 0 °Cとなっており、性能保証温度範囲と比べて低！、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一 3 0 °C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ヮ一ド制御増幅器では、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ノ J、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、ペルチェ素子や、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。）。

特許文献 1

特開平 1 0— 2 5 3 9 4 7号公報

特許文献 2

特開 2 0 0 1— 3 2 0 2 4 6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。発明の開示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、増幅部自己癸熱促進制御手段は、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（F E T： 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レ、。

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ァ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、増幅部により增幅する対象となる信号を減衰させる。

従つて、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ツ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ツプ処理を停止させる増幅部ウォームアツプ処理制御手段と、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カ、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、当該ウォームァ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ツプ処理を実行することができ、ウォーミングアツ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ツ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ツ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つた場合における第 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ツプ処理を制御する。

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、増幅部ゥオ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つた場合或レ、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レヽ。

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ヮ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（P H S ： 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、例えば加入者無線ァクセスシステム（ F WA： 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 —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。

—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。図面の簡単な説明第 1図は、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。第 2図は、増幅部の一部の構成例を示す図である。

第 3図は、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。

第 4図は、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。

第 5図は、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。

第 6図は、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。第 7図は、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。第 8図は、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。第 9図は、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。第 1 0図は、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。

第 1 1図は、判定基準テーブルの一例を示す図である。

第 1 2図は、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。

第 1 3図は、ヒーターを用いた送信増幅器の構成例を示す図である。発明を実施するための最良の形態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。第 1図には、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、ァイソレータ 3と、温度検知部 4と、制御部 5と、入力端子 1 1と、出力端子 1 2が備えられている。

本例の送信増幅器では、入力端子 1 1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 1 2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、例えば複数の增幅素子を直列などに接続して構成されており、入力端子 1 1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 1 2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、バィァス回路 2により各増幅素子のパイァ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 T t h 1及び第 2の閾値 T t h 2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口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、 AZD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 T t h 1や第 2 の閾値 T t h 2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。第 2図には、増幅部 1の一部の構成例を示してあり、本例では、 1個の増巾; 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 T 1が用いられている。

本例では、電界効果トランジスタ T 1のゲート（G) にコンデンサ C 1及ぴマイクロストリツプ線路 L 1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 L 1の他端には抵抗 R 1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 T 1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 T 1のドレイン（D) には、マイクロストリップ線路 2の一端及びマイクロストリップ線路 L 3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 L 2の他端には電源及びコンデンサ C 3が接続されており、マイクロストリップ線路 L 3の他端にはコンデンサ C 2が接続されている。

このような構成において、制御部 5は、例えばバイァス回路 2により電界効果トランジスタ T 1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 T 1のゲートとソースとの間の電圧（ゲートソース間電圧） V g s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 T 1のドレィン電流 I d qの大きさを制御することができる。

第 3図には、上記第 2図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 I d qとの関係の特性の一例を示してある。第 3図のグラフの横軸はゲートソース間電圧 V g sを示しており、縦軸はドレイン電流 I d q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 V g sが或る程度大きくなると、ゲートソース間電圧 V g sが大きくなるに従ってドレイン電流 I d qが大きくな第 4図には、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 V g s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 Vg sを示している。

本例では、温度に関する第 1の閾値 T t h 1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 T t h 2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、 T t h 1 >T t h 2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 Vg sとして Vg s 1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 Vg sとして Vg s 2が設定されている。なお、 Vg s 2〉Vg s 1である。また、（Vg s 2に対応するドレイン電流 I d q 2) > (V g s 1に対応するドレイン電流 D d q 1) である。

また、本例では、制御部 5によりバイァス回路 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 Vg s 1がゲートソース間電圧 Vg s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 Vg sを Vg s 2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 T t h 1以上である場合にはゲートソース間電圧 Vg sが通常のバイアス電圧 Vg s 1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 T t h 2未満となった場合にはゲートソース間電圧 Vg sを通常のバイアス電圧 Vg s 1から Vg s 2へ増加させるように制御して、増幅部 1のドレイン電流 I d qを通常のドレイン電流 I d q lから I d q 2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 T t h 1以上となった場合にはゲートソース間電圧 Vg sが V g s 2から再ぴ通常のバイアス電圧 V g s 1へ減少させられるようにする。このように、本例では、上記第 4図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 T t h 1より高い温度から低くなる場合には温度 Tが T t h 2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 T t h 2より低い温度から高くなる場合には温度 Tが T t h 1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 T t h 1未満であって T t h 2以上である場合には、制御部 5は、ゲートソース間電圧 V g sが通常のバイアス電圧 V g s 1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 T t h 2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 V g sを V g s 2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 T t H I及び第 2の閾値 T t h 2としては、第 1の閾値 T t h 1を送信増幅器の性能補償温度範囲の下限値である一 1 0 °Cに設定し、第 2の閾値 T t h 2を当該第 1の閾値 T t h 1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 T t H 1及び第 2の閾値 T t h 2としては、第 2の閾値 T t h 2を送信増幅器の性能補償温度範囲の下限値である一 1 0 °Cに設定し、第 1の閾値 T t h 1を当該第 2の閾値 T t h 2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。

第 5図には、制御部 5により、バイアス回路 2を介して、温度に応じて増部 1のバイァ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 S l )、温度検知部 4 により温度を検出する (ステップ S 2 )。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 T t h 2との大小を比較し（ステップ S 3 )、当該検出温度が第 2の閾値 T t h 2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 V g sとして通常のバイアス電圧 V g s 1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 S 3 )、当該検出温度が第 2の閾値 T t h 2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 V g sが V g s 2となるように制御する（ステップ S 4 )。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 T t h 1との大小を比較して（ステップ S 5 )、当該検出温度が第 1の閾値 T t h 1以上となつた場合には、増幅部 1のバイァス制御を停止することにより（ステップ S 6 )、増幅部 1のゲートソース間電圧 V g sとして通常のバイアス電圧 V g s 1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增幅部 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 T t h 1 , T t h 2に基づいて増幅部 1のパイァス制御を行う。 ' 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 T t h 2 ) 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ァ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 T t h 1及びそれより低い第 2の閾値 T t h 2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 T t h 2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 T t h 1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、環境温度が低レ、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 T t h 1、 T t h 2を設けて増幅部 1の温度調整を行う構成を示した力例えば、温度に関して 1つの閾値 T t h 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 T t h未満（又は、閾値 T t h以下）である場合には増幅部 1のゲートソース間電圧 V g sを V g s 2に制御する一方で当該検出温度が当該閾値 T t h以上である（又は、当該閾値 T t hを超える）場合には増幅部 1のゲートソース間電圧 V g sが通常のバイアス電圧 V g s 1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がバイァス回路 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 V g s ) 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。

第 6図には、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 2 2を示してある。また、同図では、上記第 1実施例の第 1図に示した送信増幅器と同様な構成部分 1〜5、 1 1、 1 2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、上記第 1図に示した送信増幅器の構成において、更に、入力端子 1 1と増幅部 1との間に可変減衰器 (可変 A T T ) 2 1が備えられており、制御部 5により可変減衰器 2 1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 1 1から入力される信号が可変減衰器 2 1 に入力され、可変減衰器 2 1から出力される信号が增幅部 1に入力される。また、可変減衰器 2 1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 1 1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 V g sが通常のバイアス電圧 V g s 1である場合には、例えば可変減衰器 2 1の減衰量をゼロ或いはゼロに近い値として、可変減衰器 2 1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 1 1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のバイァスが制御されてゲートソース間電圧 V g sが V g s 2に制御されている場合には、例えば可変減衰器 2 1 の減衰量を大きな値に制御して、可変減衰器 2 1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 2 2から入力される変調信号は、可変減衰器 2 1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 2 1 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 2 1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 2 2からの入力信号が可変減衰器 2 1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 2 1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。

第 7図には、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実施例の第 1図に示した送信増幅器と同様な構成部分 1 〜 4 、 1 1 、 1 2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、上記第 1図に示した送信増幅器の構成において、制御部 3 3と温度検知部 4との間に A/D変換器 3 1が備えられているとともに、制御部 3 3の外部にメモリ 3 2が備えられており、必ずしも制御部 3 3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 T t h 1及び第 2の閾値 T t h 2がメモリ 3 2に設定されて記憶される。

また、 A/D変換器 3 1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 3 3へ出力する。

そして、制御部 3 3は、 AZD変換器 3 1から入力されるデジタル値の温度検出結果 Tと、メモリ 3 2に記憶されている第 1の閾値 T t h 1や第 2の閾値 T t h 2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 実施例の第 1図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ぉレ、ても、例えば上記第 2実施例の第 6図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ヮ一ド制御増幅器では、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。

第 8図には、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 4 1と、増幅部 4 2と、検波回路 4 3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 ) 4 4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 ) 4 5と、制御部 4 6と、入力端子 5 1と、出力端子 5 2が備えられている。

本例では、増幅部 4 2の間近に第 1の温度検出部 4 4を配置して増幅部 4 2と熱的に結合させておく。一方、増幅器装置内で増幅部 4 2から離れた位置に第 2の温度検出部 4 5を配置して増幅部 4 2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 I C

(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。

第 9図には、増幅部 4 2に入力される信号のレベル P iに対する第 1の温度検出部 4 4により検出される第 1の温度 T 1及び第 2の温度検出部 4 5により検出される第 2の温度 T 2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 4 2への入力信号のレベル P iを示しており、縦軸は温度 Tを示しており、第 1の温度 T 1に関する特性 Q 1及び第 2の温度 T 2に関する特性 Q 2を示してある。

同図に示されるように、第 1の温度 T 1は、入力レベル P iが増加すると増幅部 4 2自体の発熱が増加するため、上昇する。一方、第 2の温度 T 2は、増幅部 4 2と熱的に疎結合な状態にあるため、入力レベル P iとは無関係となる。

本例では、増幅部 42への入力レベル P i =P i 0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 T 1と第 2の温度 T 2との温度差 ΔΤ=ΔΤ 0とする。同様に、増幅部 42への入力レベル P i =P i 1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 T 1と第 2の温度 T 2との温度差 ΔΤ-ΔΤ 1とする。同様に、増幅部 42への入力レベル P i =P i 2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 T 1と第 2の温度 T 2との温度差 ΔΤ=ΔΤ 2とする。

第 1 0図には、本例の送信増幅器に関して、入力レベル P i =P i 0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 T 1に関する特性 Q t 1及び第 2の温度 T 2に関する特性 Q t 2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 ΔΤ (=T 1 -Τ 2) 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 Δ Τが大きくなり、十分な時間が経過すると所定の値 Δ Τ 0となる。

本例の送信増幅器では、上記第 9図に示したような入力レベル P iと温度差 AT iとの関係を、入力レベル P iに対応した温度差 ΔΤ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。

第 1 1図には、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、 "P i 0 <入力レベル P iく P i 1" であるときと温度差 "ΔΤ 0" とが対応付けられており、 "P i 1く入力レベル P i <P i 2" であるときと温度差 "ΔΤ 1" とが対応付けられており、 "P i 2く入力レベル P i " であるときと温度差 "厶 T 2，' 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、 P i 0、 P i 1、 P i 2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、 A B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 5 1から入力される信号が増幅部 1 2により増幅されて出力端子 5 2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 4 1により取得されて、検波回路 4 3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 P iの情報が制御部 4 6に入力される。また、第 1の温度検出部 4 4により検出される第 1の温度 T 1の情報及び第 2 の温度検出部 4 5により検出される第 2の温度 T 2の情報が制御部 4 6に入力される。制御部 4 6は、増幅部 4 2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 4 3から通知される入力レベル P iに対応した温度差 Δ丁に関する閾値 Δ Τ iを特定して、 2つの温度検出部 4 4、 4 5から通知される温度 T 1、 T 2の差 Δ Τが当該閾値 Δ Τ i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。

第 1 2図には、本例の送信増幅器により行われるウォームアツ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 S 1 1 )、第 1の温度検出部 4 4により第 1の温度 T 1を読み取るとともに（ステップ S 1 2 )、第 2の温度検出部 4 5により第 2の温度 T 2を読み取り（ステップ S 1 3 )、また、検波回路 4 3により増幅部 4 2への入力レベル P iを検出する (ステップ S 1 4 )。そして、制御部 4 6により、第 1の温度 T 1と第 2の温度 T 2との温度差 Δ Τが入力レベル P iに対応した閾値（本例では、上記第 1 1図に示した入カレべル P iに対応する温度差厶 T i ) 以上であるか否かを判定し (ステップ S 1 5 )、そうである場合（つまり、 Δ Τ A T i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 S 2 0 )、装置の運用を開始させる（ステップ S 2 1 )。一方、第 1の温度 T 1と第 2の温度 Τ 2との温度差 Δ Τが入力レベル P iに対応した閾値 (本例では、 Δ T i ) 未満である場合 (つまり、 Δ Tく Δ T iである場合）には (ステップ S 1 5 )、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 S 1 6 )、第 1の温度検出部 4 4により第 1の温度 T 1を読み取るとともに（ステップ S 1 7 )、第 2の温度検出部 4 5により第 2の温度 T 2を読み取り (ステップ S 1 8 )、また、検波回路 4 3により増幅部 4 2への入力レベル P iを検出して (ステップ S 1 9 )、再び、上記と同様にウォームアップ処理を終了するか杏かの判定処理などを行う（ステップ S 1 5〜ステップ S 2 1 )。

以上のように、本例の送信増幅器では、増幅部（増幅器） 4 2のウォームァ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 4 2の近傍の位置に第 1の温度検出部 4 4を設けるとともに、当該第 1の温度検出部 4 4の配設位置と比べて増幅部 4 2からの距離が遠方の位置であり且つ増幅部 4 2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 4 5を設け、また、増幅部 4 2の入力段に検波回路 4 3を設けた。また、第 1の温度検出部 4 4の配設位置における第 1 の温度 T 1と第 2の温度検出部 4 5の配設位置における第 2の温度 T 2との温度差 Δ Τ iであり且つ検波回路 4 3により検出される信号レベル P iに対応する温度差 Δ Τ i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） Δ Τ iに関する情報を制御部 4 6内のメモリにより記憶する。そして、制御部 4 6により、第 1の温度検出部 4 4及び第 2の温度検出部 4 5のそれぞれからの信号と検波回路 4 3からの信号を読み取って、第 1の温度検出部 4 4 及び第 2の温度検出部 4 5のそれぞれの配設位置における温度 T 1、 T 2の温度差 Δ Τ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 4 3による信号レベル P iに対応した閾値（温度差） Δ Τ iと当該信号レベル P iに対応した当該算出した温度差 Δ Tとを比較し、当該算出した温度差 Δ Tが判定基準となる温度差 Δ Τ i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） 4 2の入力レベル P iに対応して温度差 Δ Tに関する判定基準 Δ T iを最適化することが行われるため、ゥオームアップの効率化を図ることができ、例えば、増幅部 4 2に関して、入カレべ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 P i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 Δ Τ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、装置をいつたんリセットさせて再ぴ運用を開始するような場合などには、ウォームアツ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 4 3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 T 1を検出する第 1の温度検出部 4 4の機能及び第 2の温度 T 2を検出する第 2の温度検出部 4 5の機能により温度検出手段が構成されており、ウォームアツプ処理の制御を行う制御部 4 6の機能により増幅部ゥオームアツ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 4 6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。

第 1 3図には、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 6 1と、バイアス回路 6 2と、アイソレータ 6 3と、温度検知部 6 4と、ヒーター 6 5と、制御部 6 6と、入力端子 7 1と、出力端子 7 2が備えられている。そして、温度検知部 6 4による温度検出結果に基づいて、制御部 6 6による制御により、ヒーター 6 5により増幅部 6 1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ェア資源においてプロセッサが R OM (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ダラムを格納したフロッピー（登録商標）デイスクゃ C D (Compact Disc) —R OM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。産業上の利用の可能性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。

Claims

請求の範囲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、

温度を検出する温度検出手段と、

前記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前記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、

を備えたことを特徴とする送信増幅器。

請求の範囲第 1項に記載の送信増幅器において、

前記増幅部自己発熱促進制御手段は、前記増幅部による自己発熱を促進させる制御として、前記増幅部のバイアス制御を行う、

ことを特徴とする送信増幅器。

請求の範囲第 1項又は請求の範囲第 2項に記載の送信増幅器において、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、

前記増幅部自己発熱促進制御手段は、前記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前記増幅部による自己発熱を促進させる制御を行い、前記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前記増幅部による自己発熱を促進させる制御を停止する、

ことを特徴とする送信増幅器。

求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 3項のいずれか 1項に記載の送信増幅器にぉヽヽ

前記増幅部は、複数の増幅素子を用いて構成され、

前記増幅部自己発熱促進制御手段は、前記増幅部による自己発熱を促進させる制御として、前記複数の増幅素子のバイアス制御を行う、

ことを特徴とする送信増幅器。求の範囲第 1項乃至請求の範囲第 4項のいずれか 1項に記載の送信増幅器において、

前記増幅部自己発熱促進制御手段により前記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、前記増幅部により増幅する対象となる信号を減衰させる増幅部自己発熱促進制御時信号減衰手段を備えた、

ことを特徴とする送信増幅器。