(57)【要約】【課題】利得補償機能付き増幅器に関し、増幅デバイスの利得劣化に対して、増幅デバイスの劣化を加速させることなく利得補償を行い、増幅器の耐用性・耐久性を高める。【解決手段】増幅デバイス１００のドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを可変減衰器１０２に印加し、該電圧信号Ｖｃｏｎｔにより可変減衰器１０２の減衰量を制御し、増幅デバイス１００の利得を補償する。また、電圧信号Ｖｃｏｎｔを、上限値比較器１０３と下限値比較器１０４とに入力し、上限値比較器１０３及び下限値比較器１０４は、電圧信号Ｖｃｏｎｔが上限基準値以上又は下限基準値以下となったとき、論理“１”の出力信号を出力し、それらの出力信号は、ワイアードオアによる１つの論理和出力信号として合成され、上位装置に利得補償状態を知らせる利得補償状態通知信号として出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１段又は複数段の増幅デバイスを有する増幅器において、
前記１段又は複数段の増幅デバイスのドレイン電流の変化を検出する電流検出手段と、
いずれかの前記増幅デバイスの後段に接続した可変減衰器と、
前記電流検出手段により検出したドレイン電流の変化に応じた信号により、前記増幅デバイスの後段の可変減衰器の減衰量を、該ドレイン電流の増減に従って増減する利得調整手段と、
を備えたことを特徴とする増幅器。
【請求項２】
複数段の増幅デバイスを有する増幅器において、
前記複数段の各増幅デバイスの各ドレイン電流の変化を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出したドレイン電流の変化に応じた信号により、前記各増幅デバイスの後段又は前段の増幅デバイスの利得を、該ドレイン電流の増減変化と逆に増減変化するよう調整する利得調整手段と、
を備えたことを特徴とする利得補償機能付き増幅器。
【請求項３】
前記電流検出手段により検出した電流の変化に応じた信号のレベルが所定の基準値以上又は以下となったとき、上位装置に利得補償状態であることを通知する通知手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利得補償機能を有する増幅器に関し、例えば、無線通信装置等に使用される増幅において、利得性能の劣化を補償する増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の普及により無線通信装置が広範に行き渡り、無線通信装置には通信インフラストラクチャとして故障のない高信頼性が要求されている。一般的に通信装置等の増幅器に用いられる増幅デバイスとして電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）がある。
【０００３】
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）は、ゲート−ソース間電圧及びドレイン電流を変化させることにより、利得を制御することが可能である。また、この特性を活用し、増幅デバイスの利得低下をドレイン電流値から読み取ることが可能である。
【０００４】
図５は従来の増幅器の構成例を示す。同図は、初段増幅デバイス１００、中段増幅デバイス２００、後段増幅デバイス３００の３段構成の増幅器の構成例を示している。各段の増幅デバイス１００，２００，３００には、ゲートバイアス電圧Ｖｇ、ドレイン電圧Ｖｄが印加される。
【０００５】
初段増幅デバイス１００には、例えば送受信号を分離するアイソレータ(ＩＳＯ)１等からの入力信号を増幅し、その出力信号を初段減衰器１０１に入力する。初段減衰器１０１は、初段増幅デバイス１００の出力信号に一定の減衰を与え、その出力信号を中段増幅デバイス２００に入力する。
【０００６】
中段増幅デバイス２００は入力された信号を増幅し、その出力信号を中段減衰器２０１に入力する。中段減衰器２０１は入力された信号に一定の減衰を与え、その出力信号を後段増幅デバイス３００に入力する。後段増幅デバイス３００は入力された信号を増幅し、その出力信号を後段減衰器３０１に入力する。後段減衰器３０１は入力された信号に一定の減衰を与え、その出力信号を、例えば送受信号を分離するアイソレータ(ＩＳＯ)９９等に出力する。
【０００７】
各段の増幅デバイス１００，２００，３００の利得性能の劣化を検出するために、各段の増幅デバイス１００，２００，３００のドレイン電流の直流成分に比例した電圧信号を、それぞれ各段対応の電流変化判定回路に入力する。各段の電流変化判定回路は、ドレイン電流が上限基準値以上となったことを検出する上限値比較器１０３，２０３，３０３と、ドレイン電流が下限基準値以下となったことを検出する下限値比較器１０４，２０４，３０４とから成る。
【０００８】
各段の上限値比較器１０３，２０３，３０３及び下限値比較器１０４，２０４，３０４は、それぞれ各段の増幅デバイス１００，２００，３００のドレイン電流が、上限基準値以上又は下限基準値以下となったとき、論理“１”の出力信号を出力し、それらの出力信号は、ワイアードオアによる１つの論理和出力信号に合成され、上位装置に利得低下を知らせる利得低下アラーム信号として出力される。
【０００９】
増幅デバイスのドレイン電流を検出することにより、当該増幅デバイスの利得（又は減衰量）の変動を検知し、当該増幅デバイスのドレイン電流に対するフィードバック制御を行うにことより、利得（又は減衰量）を補償する技術は、例えば下記の特許文献等によって知られている。
【特許文献１】特開２００４−２６０２３２号公報
【特許文献２】特開平９−８５７８号公報
【特許文献３】特開昭５９−２３１９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の増幅器では、増幅デバイスの利得性能の劣化をドレイン電流から判定し検出した後、即ち、利得性能の劣化発生後に、上位装置に利得低下アラーム信号として利得劣化を報知するため、当該報知により増幅器の交換等の保守作業が行われるまで、利得劣化の状態で通信装置の増幅器が使用され、通信サービスに悪影響を及ぼすという問題があった。
【００１１】
また、劣化した増幅デバイスのドレイン電流の変動に対してフィードバック制御を行う従来の増幅器の利得補償は、性能が劣化した増幅デバイス自体に対して、当該増幅デバイスのドレイン電流の変動を強制的に矯正するよう駆動する。よって、劣化した増幅デバイスを無理に酷使することとなり、当該増幅デバイスの劣化を加速させる危険性を孕むものであった。そこで、増幅デバイスの利得劣化に対して、増幅デバイスの劣化を加速させることを抑制し、増幅器の耐用性・耐久性を高めることを目的とする。更に、増幅デバイスの利得劣化に対する計画的な保守を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
開示の増幅器は、１段又は複数段の増幅デバイスを有する増幅器において、前記１段又は複数段の増幅デバイスのドレイン電流の変化を検出する電流検出手段と、前記増幅デバイスの後段に接続した可変減衰器と、前記電流検出手段により検出したドレイン電流の変化に応じた信号により、前記増幅デバイスの後段の可変減衰器の減衰量を、該ドレイン電流の増減に従って増減するよう制御する利得調整手段と、を備えたものである。
【００１３】
また、複数段の増幅デバイスを有する増幅器において、前記複数段の各増幅デバイスの各ドレイン電流の変化を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出したドレイン電流の変化に応じた信号により、前記各増幅デバイスの後段又は前段の増幅デバイスの利得を、該ドレイン電流の増減変化と逆に増減変化するよう制御する利得調整手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
増幅デバイスの利得劣化時において、増幅デバイスの劣化を加速させることを抑制し、増幅器の耐用性・耐久性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は開示の増幅器の基本的な構成例を示す。この構成例では、増幅デバイス１００の後段に可変減衰器１０２を配置する。そして、増幅デバイス１００のドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを可変減衰器１０２に印加し、当該電圧信号Ｖｃｏｎｔにより可変減衰器１０２の減衰量を調整する。
【００１６】
即ち、増幅デバイス１００の利得性能の劣化を、増幅デバイス１００のドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔにより検出し、電圧信号Ｖｃｏｎｔで可変減衰器１０２の減衰量を調整することにより、増幅デバイス１００の利得補償を行う。
【００１７】
また、増幅デバイス１００の利得性能の劣化を反映するドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを電流変化判定回路に入力する。電流変化判定回路は、電圧信号Ｖｃｏｎｔが上限基準値以上となったたことを検出する上限値比較器１０３と、電圧信号Ｖｃｏｎｔが下限基準値以下となったことを検出する下限値比較器１０４とを含む。
【００１８】
上限値比較器１０３及び下限値比較器１０４は、それぞれ上述の電圧信号Ｖｃｏｎｔが上限基準値以上又は下限基準値以下となったとき、論理“１”の出力信号を出力し、それらの出力信号は、ワイアードオアによる１つの論理和出力信号として合成され、上位装置に利得補償状態（利得補償を行っている状態）であることを知らせる通知信号として出力される。
【００１９】
図２を参照して実施例の増幅器の動作を説明する。図２の（ａ）は、増幅デバイスのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓと利得との関係を、直線２−１により示している。ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを増大させると、ドレイン電流Ｉｄが増大し、利得も増大する。
【００２０】
従来の利得補償増幅器は、利得劣化によるドレイン電流Ｉｄの減少に対して、劣化した増幅デバイス自体のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓへのフィードバック制御により、ドレイン電流Ｉｄを増大させて利得を補償する。これに対して実施例の増幅器では、劣化した増幅デバイス自体のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓにより補償を行うことなく、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは、固定値のまま動作させる。
【００２１】
図２の（ｂ）は、前述の電圧信号Ｖｃｏｎｔと可変減衰器の減衰量との関係を、折れ線２−２により示している。同図に示すように、電圧信号Ｖｃｏｎｔが高くなるにつれて、可変減衰器の減衰量を大きくし、電圧信号Ｖｃｏｎｔが低くなるにつれて、可変減衰器の減衰量を小さくするよう、可変減衰器を制御する。
【００２２】
また、電圧信号Ｖｃｏｎｔの正常動作領域と異常動作領域（アラーム領域）との間に利得補償を行う利得補償領域を設け、電圧信号Ｖｃｏｎｔが正常動作領域から利得補償領域に移る境界を、上限基準値及び下限基準値として、前述の上限値比較器１０３及び下限値比較器１０４にそれぞれ設定する。
【００２３】
図２の（ｃ）は増幅デバイスのドレイン電流Ｉｄと実施例の増幅器の利得の関係を、曲線２−３により示している。同図に示すように、ドレイン電流Ｉｄが増大すると可変減衰器の減衰量を大きくし、ドレイン電流Ｉｄが減少すると可変減衰器の減衰量を小さくすることにより、増幅器の利得を調整する。
【実施例１】
【００２４】
図３は実施例１の増幅器の構成を示す。実施例１では増幅デバイスを３個使用した３段構成の増幅器の例を示しているが、増幅器の構成は３段に限らず、一般にＮ（Ｎは任意の整数）段の構成とすることができる。実施例１では、各段の増幅デバイス１００，２００，３００の後部にそれぞれ可変減衰器１０２，２０２，３０２を配置し、各可変減衰器１０２，２０２，３０２の減衰量を調整して利得補償を行う。
【００２５】
各段の増幅デバイス１００，２００，３００のドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを、それぞれ各段の可変減衰器１０２，２０２，３０２に印加し、当該電圧信号Ｖｃｏｎｔにより各段の可変減衰器１０２，２０２，３０２の減衰量をそれぞれ調整する。
【００２６】
また、各段の増幅デバイス１００，２００，３００の利得性能の劣化を反映するドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを、各段の電流変化判定回路に入力する。各段の電流変化判定回路は、電圧信号Ｖｃｏｎｔが上限基準値以上となったことを検出する上限値比較器１０３，２０３，３０３と、電圧信号Ｖｃｏｎｔが下限基準値以下となったことを検出する下限値比較器１０４，２０４，３０４とを含む。
【００２７】
各段の上限値比較器１０３，２０３，３０３及び下限値比較器１０４，２０４，３０４は、それぞれ上述の電圧信号Ｖｃｏｎｔが上限基準値以上又は下限基準値以下となったとき、論理“１”の出力信号を出力し、それらの出力信号は、ワイアードオアによる１つの論理和出力信号に合成し、上位装置に利得補償状態であることを知らせる通知信号として出力する。
【実施例２】
【００２８】
図４は実施例２の増幅器の構成を示す。実施例２では増幅デバイスを３個使用した３段構成の増幅器の例を示しているが、増幅器の構成は３段に限らず、一般にＮ（Ｎは任意の整数）段の構成とすることができる。実施例２では、前段の増幅デバイスの利得低下を後段の増幅デバイスにより利得補償を行う構成例を示している。なお、最終段の増幅デバイスの利得低下に対しては、可変減衰器を配備し、可変減衰器により利得補償を行う。
【００２９】
１段目の増幅デバイス１００のドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを、反転増幅器１０５に入力し、反転増幅器１０５から出力される反転電圧信号を、２段目の増幅デバイス２００のゲートバイアス電圧に印加する。こうすることにより、１段目の増幅デバイス１００の利得低下を、２段目の増幅デバイス２００の利得を増大させることによって補償することができる。
【００３０】
同様に、２段目の増幅デバイス２００のドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを、反転増幅器２０５に入力し、反転増幅器２０５から出力される反転電圧信号を、３段目の増幅デバイス３００のゲートバイアス電圧に印加する。こうすることにより、２段目の増幅デバイス２００の利得低下を、３段目の増幅デバイス３００の利得を増大させることによって補償することができる。
【００３１】
また、３段目の増幅デバイス３００のドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを、可変減衰器３０２に印加して減衰量をそれぞれ調整し、３段目の増幅デバイス３００の利得低下を、可変減衰器３０２の減衰量の調整によって補償する。
【００３２】
さらに、各段の増幅デバイス１００，２００，３００の利得性能の劣化を反映するドレイン電流Ｉｄの直流成分に比例した電圧信号Ｖｃｏｎｔを、各段の電流変化判定回路に入力する。各段の電流変化判定回路の構成は実施例１と同様であり、重複した説明は省略する。
【００３３】
なお、実施例２は、前段の増幅デバイスの利得低下をその後段の増幅デバイスにより利得補償を行う構成例であったが、後段の増幅デバイスの利得低下をその前段の増幅デバイスにより利得補償を行う構成としても同様に機能する。即ち、利得の劣化した増幅デバイス以外の増幅デバイスにより利得補償を行うことにより、増幅デバイスの劣化を加速させることを抑制し、利得補償を行うことができる。
【００３４】
また、増幅デバイスの利得劣化の兆候の発生の段階で利得補償を行うと共に、当該利得劣化の兆候発生の検出の際に、上位装置に利得補償状態（補償動作中の状態）であることを通知することにより、事前に増幅デバイスの利得劣化に対する計画的な保守を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例の増幅器の基本的な構成例を示す図である。
【図２】実施例の増幅器の動作の説明図である。
【図３】実施例１の増幅器の構成を示す図である。
【図４】実施例２の増幅器の構成を示す図である。
【図５】従来の増幅器の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  入力側アイソレータ（ＩＳＯ）
９９  出力側アイソレータ（ＩＳＯ）
１００  増幅デバイス（ＡＭＰ）
１０１  固定減衰器（ＡＴＴ）
１０２  可変減衰器（ＶＡＴＴ）
１０３  上限値比較器（ＣＯＭＰ）
１０４  下限値比較器（ＣＯＭＰ）
１０５  反転増幅器（ＯＰＡＭＰ）
２００  増幅デバイス（ＡＭＰ）
２０１  固定減衰器（ＡＴＴ）
２０２  可変減衰器（ＶＡＴＴ）
２０３  上限値比較器（ＣＯＭＰ）
２０４  下限値比較器（ＣＯＭＰ）
２０５  反転増幅器（ＯＰＡＭＰ）
３００  増幅デバイス（ＡＭＰ）
３０１  固定減衰器（ＡＴＴ）
３０２  可変減衰器（ＶＡＴＴ）
３０３  上限値比較器（ＣＯＭＰ）
３０４  下限値比較器（ＣＯＭＰ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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