(57)【要約】  電力増幅器２より出力された高周波信号とアンテナ７により反射された高周波信号から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合のインピーダンスを検出するインピーダンス検出器１０を設け、制御回路１１が、インピーダンス検出器１０により検出されたインピーダンスが特定領域に属するか否かを判別し、そのインピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器２のバイアス条件又は可変整合回路５のインピーダンスの少なくとも一方を制御する。
2013054601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、上記電力増幅器より出力された高周波信号と上記アンテナにより反射された高周波信号から、上記電力増幅器から上記アンテナ側を見た場合のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、上記インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが、少なくとも位相又は振幅が予め設定された範囲の領域である特定領域に属するか否かを判別し、上記インピーダンスが上記特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件を制御する制御手段とを備えたフロントエンド増幅器。
【請求項２】
電力増幅器とアンテナの間に可変整合回路が接続されており、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件を制御する代わりに、上記可変整合回路のインピーダンスを制御する
ことを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項３】
電力増幅器とアンテナの間に可変整合回路が接続されており、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件又は上記可変整合回路のインピーダンスの少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項４】
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスの位相が予め設定された位相の範囲内である場合、あるいは、上記インピーダンスの振幅が予め設定された振幅の範囲内である場合、上記インピーダンスが特定領域に属していると判断することを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項５】
入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、上記電力増幅器より出力された高周波信号の瞬時振幅を検出する瞬時振幅検出回路と、上記瞬時振幅検出回路により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持するピークホールド回路と、上記ピークホールド回路により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を上記電力増幅器に供給し、逆に上記ピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を上記電力増幅器に供給する制御手段とを備えたフロントエンド増幅器。
【請求項６】
電力増幅器より出力された高周波信号の瞬時振幅を検出する瞬時振幅検出回路と、上記瞬時振幅検出回路により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持するピークホールド回路とを設け、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、可変整合回路のインピーダンスを制御する一方、上記ピークホールド回路により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を上記電力増幅器に供給し、逆に上記ピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を上記電力増幅器に供給することを特徴とする請求項２記載のフロントエンド増幅器。
【請求項７】
入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、上記入力信号と上記電力増幅器より出力された高周波信号から上記電力増幅器の平均利得又は瞬時利得を検出する利得検出手段と、上記利得検出手段により検出された平均利得又は瞬時利得が一定になるように上記電力増幅器に供給するバイアス電圧を制御する制御手段とを備えたフロントエンド増幅器。
【請求項８】
電力増幅器の前段に可変利得増幅器が接続されており、
利得検出手段は、入力信号と上記電力増幅器より出力された高周波信号から上記電力増幅器及び上記可変利得増幅器の合計平均利得又は合計瞬時利得を検出し、
制御手段は、上記電力増幅器に供給するバイアス電圧を制御する代わりに、上記利得検出手段により検出された合計平均利得又は合計瞬時利得が一定になるように上記可変利得増幅器の利得を制御する
ことを特徴とする請求項７記載のフロントエンド増幅器。
【請求項９】
電力増幅器で発生する非線形歪みを補償する歪補償回路が上記電力増幅器の入力側に接続されており、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件を制御する代わりに、上記歪補償回路のバイアス条件を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項１０】
歪補償回路は、ダイオード又はトランジスタを用いて構成されているアナログ回路であり、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記ダイオード又は上記トランジスタのバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項９記載のフロントエンド増幅器。
【請求項１１】
歪補償回路は、入力信号と出力信号の誤差を小さくするポーラーループフィードバック歪補償回路で構成されている
ことを特徴とする請求項９記載のフロントエンド増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力信号である変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号をアンテナから空間に放射するフロントエンド増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は以下の非特許文献１に開示されている従来のフロントエンド増幅器を示す構成図である。
従来のフロントエンド増幅器では、ＲＦ入力端子１０１から入力された高周波信号が電力増幅器１０２に供給され、電力増幅器１０２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器１０２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子１０３に接続されているアンテナ１０４に供給され、アンテナ１０４から増幅後の高周波信号が空間に放射される。【０００３】
電力増幅器１０２のゲート又はベース側には、直流電圧及び電流を供給するバイアス回路１０５が設けられ、電力増幅器１０２のドレイン又はコレクタ側には、直流電圧及び電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１０６が設けられており、バイアス回路１０５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０６によって、電力増幅器１０２のバイアス条件が制御されている。【０００４】
従来のフロントエンド増幅器では、アンテナ１０４のインピーダンス変化に伴う電力増幅器１０２の特性の変化や、電力増幅器１０２の破壊を防ぐ目的で、電力増幅器１０２とアンテナ１０４の間にアイソレータ１０７が接続されている。
アイソレータ１０７が接続されることで、電力増幅器１０２からアンテナ１０４側を見た場合の負荷インピーダンスが一定に保たれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】野島俊雄著，山尾泰著，「モバイル通信の無線回路技術」，電子情報通信学会，pp，49−50，2007年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のフロントエンド増幅器は以上のように構成されているので、電力増幅器１０２からアンテナ１０４側を見た場合の負荷インピーダンスが一定に保たれ、アンテナ１０４のインピーダンス変化に伴う電力増幅器１０２の特性の変化や、電力増幅器１０２の破壊を防ぐことができる。しかし、電力増幅器１０２とアンテナ１０４の間にアイソレータ１０７を接続する分だけ、高周波信号の電力の損失が発生するとともに、回路面積の増大やコストの上昇を招いてしまうなどの課題があった。【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電力増幅器とアンテナの間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器の特性変化や電力増幅器の破壊を防止することができるフロントエンド増幅器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るフロントエンド増幅器は、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、電力増幅器より出力された高周波信号とアンテナにより反射された高周波信号から、電力増幅器からアンテナ側を見た場合のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段とを設け、制御手段が、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが、少なくとも位相又は振幅が予め設定された範囲の領域である特定領域に属するか否かを判別し、そのインピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器のバイアス条件を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、電力増幅器より出力された高周波信号とアンテナにより反射された高周波信号から、電力増幅器からアンテナ側を見た場合のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段とを設け、制御手段が、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが、少なくとも位相又は振幅が予め設定された範囲の領域である特定領域に属するか否かを判別し、そのインピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器のバイアス条件を制御するように構成したので、電力増幅器とアンテナの間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器の特性変化や電力増幅器の破壊を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図２】特定の負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。
【図３】特定位相範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。
【図４】特定振幅範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図６】瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅とピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態６によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態７によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図１２】非特許文献１に開示されている従来のフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
図１において、ＲＦ入力端子１は高周波信号を入力する端子である。
電力増幅器２はＲＦ入力端子１から入力された高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力するデバイスである。
【００１２】
方向性結合器３は電力増幅器２から出力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を出力波検波器８に出力するデバイスである。
方向性結合器４はＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号のうち、そのアンテナ７により反射されて戻ってきた高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を反射波検波器９に出力するデバイスである。
可変整合回路５は方向性結合器４とＲＦ出力端子６の間に接続され、電力増幅器２とアンテナ７のインピーダンス整合を図るデバイスである。
【００１３】
出力波検波器８は方向性結合器３から出力された高周波信号である出力波を検波するデバイスである。
反射波検波器９は方向性結合器４から出力された高周波信号である反射波を検波するデバイスである。
インピーダンス検出器１０は出力波検波器８により検波された出力波と反射波検波器９により検波された反射波から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出するデバイスである。
なお、方向性結合器３，４、出力波検波器８、反射波検波器９及びインピーダンス検出器１０からインピーダンス検出手段が構成されている。
【００１４】
制御回路１１はインピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域（位相及び振幅が予め設定された範囲の領域）に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが上記特定領域に属する場合、電力増幅器２のバイアス条件の制御（例えば、アイドル電流の制御、電源電圧の制御）、または、可変整合回路５のインピーダンスの制御の少なくとも一方を実施する回路である。
バイアス回路１２は制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２の電源電圧を制御する回路である。
なお、制御回路１１、バイアス回路１２及びＤＣ／ＤＣコンバータ１３から制御手段が構成されている。
【００１５】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００１６】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
ＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号の全てが空間に放射されることが理想であるが、アンテナ７のインピーダンスの変化に伴って、その高周波信号の一部がアンテナ７により反射される。反射される高周波信号の量はインピーダンスの変化量に関係する。
この実施の形態１では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００１７】
方向性結合器３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を出力波検波器８に出力する。
方向性結合器４は、ＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号のうち、そのアンテナ７により反射されて戻ってきた高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を反射波検波器９に出力する。
【００１８】
出力波検波器８は、方向性結合器３から高周波信号を受けると、その高周波信号である出力波を検波し、その出力波をインピーダンス検出器１０に出力する。
反射波検波器９は、方向性結合器４から高周波信号を受けると、その高周波信号である反射波を検波し、その反射波をインピーダンス検出器１０に出力する。
インピーダンス検出器１０は、出力波検波器８により検波された出力波と反射波検波器９により検波された反射波から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する。
出力波と反射波に基づいて、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００１９】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０が電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出すると、その負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別する。
ここで、図２は特定の負荷インピーダンス（インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンス）を示すスミスチャートであり、図中、斜線が施されている領域が特定領域である。特定領域は、図１のフロントエンド増幅器が実装される通信機器等の特性などが考慮されて適宜設定される。
制御回路１１は、例えば、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスの位相及び振幅を検出し、その位相が特定領域の位相範囲内であり、かつ、その振幅が特定領域の振幅範囲内であれば、その負荷インピーダンスが特定領域に属していると判断する。
【００２０】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器２のバイアス条件の制御（例えば、アイドル電流の制御、電源電圧の制御）、または、可変整合回路５のインピーダンスの制御の少なくとも一方を実施する。
具体的には、制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しているために、電力増幅器２の線形性が劣化していれば、アイドル電流を増大して線形性を回復させるべくバイアス回路１２を制御する。
バイアス回路１２は、制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を増大させる。
【００２１】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しているために、電力増幅器２の飽和電力が低下していれば、電源電圧を増加して飽和電力を回復させるべくＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２の電源電圧を増加させる。
【００２２】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しており、その負荷インピーダンスが初期状態から大きく外れていれば、その負荷インピーダンスが初期状態に近づくように可変整合回路５のインピーダンスを制御する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の線形性、飽和電力及び負荷インピーダンスが変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３又は可変整合回路５の制御が行われる。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器２より出力された高周波信号とアンテナ７により反射された高周波信号から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出器１０とを設け、制御回路１１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器２のバイアス条件又は可変整合回路５のインピーダンスの少なくとも一方を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００２４】
なお、この実施の形態１では、特定領域が、位相及び振幅が予め設定された範囲の領域である例を示したが、特定領域は、少なくとも位相又は振幅の一方から設定された範囲の領域であればよい。
図３は特定位相範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートであり、図中、斜線が施されている領域Ｂが特定領域である。
図３の例では、制御回路１１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスの位相を検出し、その位相が領域Ｂの範囲内であれば、その負荷インピーダンスが特定領域に属していると判断する。
【００２５】
また、図４は特定振幅範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートであり、図中、斜線が施されている領域Ｃが特定領域である。
図４の例では、制御回路１１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスの振幅を検出し、その振幅が領域Ｃの範囲内であれば、その負荷インピーダンスが特定領域に属していると判断する。
【００２６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
瞬時振幅検出器２１は方向性結合器３から出力された高周波信号の瞬時振幅を検出する回路である。
ピークホールド回路２２は瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持する回路である。
即ち、ピークホールド回路２２は保持中のピーク電圧よりも高い瞬時振幅のピーク電圧が瞬時振幅検出器２１により新たに検出されると、保持中のピーク電圧を新たに検出されたピーク電圧に変更する保持ピーク電圧の更新処理を行う一方、時間の経過に伴って保持中のピーク電圧を徐々に下げる保持ピーク電圧の更新処理を行う。
【００２７】
バイアス回路２３はピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４はピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する回路である。
なお、バイアス回路２３及びＤＣ／ＤＣコンバータ２４から制御手段が構成されている。
【００２８】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００２９】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態２では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００３０】
インピーダンス検出器１０は、出力波検波器８が出力波を検波し、反射波検波器９が反射波を検波すると、上記実施の形態１と同様に、その出力波と反射波から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する。
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０が電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出すると、上記実施の形態１と同様に、その負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別する。
【００３１】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、可変整合回路５のインピーダンスの制御を実施する。
即ち、制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しており、その負荷インピーダンスが初期状態から大きく外れていれば、その負荷インピーダンスが初期状態に近づくように可変整合回路５のインピーダンスを制御する。
この実施の形態２では、制御回路１１は、電力増幅器２のバイアス条件の制御（例えば、アイドル電流の制御、電源電圧の制御）を行わない。
【００３２】
瞬時振幅検出器２１は、方向性結合器３が増幅後の高周波信号の一部を抽出して、その高周波信号を出力すると、その高周波信号の瞬時振幅を検出する。
ピークホールド回路２２は、瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持する。
ここで、図６は瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅とピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧を示す説明図である。
ピークホールド回路２２は、図６からも明らかなように、保持中のピーク電圧よりも高い瞬時振幅のピーク電圧が瞬時振幅検出器２１により新たに検出されると、保持中のピーク電圧を新たに検出されたピーク電圧に変更する保持ピーク電圧の更新処理を行う。
また、ピークホールド回路２２は、時間の経過に伴って保持中のピーク電圧を徐々に下げる保持ピーク電圧の更新処理を行う。
【００３３】
バイアス回路２３は、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する。
【００３４】
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の線形性、飽和電力及び負荷インピーダンスが変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路２３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４又は可変整合回路５の制御が行われる。
【００３５】
ここでは、バイアス回路２３及びＤＣ／ＤＣコンバータ２４の双方が、電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御しているものを示しているが、バイアス回路２３又はＤＣ／ＤＣコンバータ２４の少なくとも一方が電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御するようにすればよい。
また、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するために、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように直流電圧及び電流を調整するものを示したが、ピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給すればよく、必ずしもピーク電圧と反比例するように直流電圧及び電流を調整するものに限るものではない。
【００３６】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器２より出力された高周波信号の瞬時振幅を検出する瞬時振幅検出器２１と、瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持するピークホールド回路２２とを設け、バイアス回路２３又はＤＣ／ＤＣコンバータ２４の少なくとも一方が、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００３７】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
方向性結合器３１はＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を平均振幅検出器３２に出力するデバイスである。
平均振幅検出器３２は方向性結合器３１から出力された高周波信号の平均振幅を検出するデバイスである。
【００３８】
方向性結合器３３は電力増幅器２から出力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力するデバイスである。
減衰器３４は方向性結合器３３から出力された高周波信号の信号レベルを減衰するデバイスである。
平均振幅検出器３５は減衰器３４により信号レベルが減衰された高周波信号の平均振幅を検出するデバイスである。
【００３９】
平均利得検出回路３６は平均振幅検出器３２により検出された電力増幅器２の入力側の平均振幅と平均振幅検出器３５により検出された電力増幅器２の出力側の平均振幅とから電力増幅器２の平均利得を検出する回路である。
なお、方向性結合器３１、平均振幅検出器３２、方向性結合器３３、減衰器３４、平均振幅検出器３５及び平均利得検出回路３６から利得検出手段が構成されている。
【００４０】
バイアス回路３７は平均利得検出回路３６により検出された平均利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する回路である。なお、バイアス回路３７は制御手段を構成している。
【００４１】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００４２】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態３では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００４３】
方向性結合器３１は、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を平均振幅検出器３２に出力する。
平均振幅検出器３２は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３６に出力する。
【００４４】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を平均振幅検出器３５に出力する。
例えば、電力増幅器２の増幅率に対応する減衰率で高周波信号の信号レベルを減衰するものであり、電力増幅器２の特性が変化していなければ、減衰器３４によるレベル減衰後の高周波信号の平均振幅は、電力増幅器２による増幅前の高周波信号の平均振幅と一致する。
平均振幅検出器３５は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３６に出力する。
【００４５】
平均利得検出回路３６は、平均振幅検出器３２から電力増幅器２の入力側の平均振幅を受け、平均振幅検出器３５から電力増幅器２の出力側の平均振幅を受けると、入力側の平均振幅と出力側の平均振幅とから電力増幅器２の平均利得を検出する。
平均利得＝出力側の平均振幅／入力側の平均振幅
【００４６】
バイアス回路３７は、平均利得検出回路３６が電力増幅器２の平均利得を検出すると、その平均利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路３７は、平均利得検出回路３６により検出された電力増幅器２の平均利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２の利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、平均利得検出回路３６により検出された電力増幅器２の平均利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得が変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路３７が動作する。
【００４７】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、その入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２の平均利得を検出する平均利得検出回路３６とを設け、バイアス回路３７が、平均利得検出回路３６により検出された平均利得が一定になるように電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００４８】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変利得増幅器３８は利得調整用の増幅器であり、電力増幅器２の前段に接続されている。
平均利得検出回路３９は平均振幅検出器３２により検出された電力増幅器２の入力側の平均振幅と平均振幅検出器３５により検出された電力増幅器２の出力側の平均振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出し、その合計平均利得が一定になるように、バイアス回路３７又は可変利得増幅器３８を制御する回路である。なお、平均利得検出回路３９は利得検出手段及び制御手段を構成している。
【００４９】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００５０】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態４では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００５１】
方向性結合器３１は、上記実施の形態３と同様に、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を平均振幅検出器３２に出力する。
平均振幅検出器３２は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３９に出力する。
【００５２】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を平均振幅検出器３５に出力する。
平均振幅検出器３５は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３９に出力する。
【００５３】
平均利得検出回路３９は、平均振幅検出器３２から電力増幅器２の入力側の平均振幅を受け、平均振幅検出器３５から電力増幅器２の出力側の平均振幅を受けると、入力側の平均振幅と出力側の平均振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出する。
合計平均利得＝出力側の平均振幅／入力側の平均振幅
【００５４】
平均利得検出回路３９は、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出すると、その合計平均利得が一定になるように、バイアス回路３７又は可変利得増幅器３８を制御する。
平均利得検出回路３９がバイアス回路３７を制御する場合、バイアス回路３７が、その合計平均利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路３７は、平均利得検出回路３９により検出された合計平均利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、平均利得検出回路３９により検出された合計平均利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
【００５５】
平均利得検出回路３９が可変利得増幅器３８を制御する場合、その合計平均利得が一定になるように、可変利得増幅器３８の利得を調整する。
即ち、平均利得検出回路３９は、その合計平均利得が基準利得より高ければ、可変利得増幅器３８の利得を下げ、その合計平均利得が基準利得より低ければ、可変利得増幅器３８の利得を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得が変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路３７又は可変利得増幅器３８が動作する。
【００５６】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器の前段に接続されている可変利得増幅器３８と、上記入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出する平均利得検出回路３９とを設け、平均利得検出回路３９が、その合計平均利得が一定になるように可変利得増幅器３８の利得を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００５７】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
瞬時振幅検出器４１は方向性結合器３１から出力された高周波信号の瞬時振幅を検出するデバイスである。
瞬時振幅検出器４２は減衰器３４により信号レベルが減衰された高周波信号の瞬時振幅を検出するデバイスである。
瞬時利得検出回路４３は瞬時振幅検出器４１により検出された電力増幅器２の入力側の瞬時振幅と瞬時振幅検出器４２により検出された電力増幅器２の出力側の瞬時振幅とから電力増幅器２の瞬時利得を検出する回路である。
なお、方向性結合器３１，３３、減衰器３４、瞬時振幅検出器４１，４２及び瞬時利得検出回路４３から利得検出手段が構成されている。
【００５８】
バイアス回路４４は瞬時利得検出回路４３により検出された瞬時利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する回路である。なお、バイアス回路４４は制御手段を構成している。
【００５９】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００６０】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態５では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００６１】
方向性結合器３１は、上記実施の形態３と同様に、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を瞬時振幅検出器４１に出力する。
瞬時振幅検出器４１は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４３に出力する。
【００６２】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を瞬時振幅検出器４２に出力する。
瞬時振幅検出器４２は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４３に出力する。
【００６３】
瞬時利得検出回路４３は、瞬時振幅検出器４１から電力増幅器２の入力側の瞬時振幅を受け、瞬時振幅検出器４２から電力増幅器２の出力側の瞬時振幅を受けると、入力側の瞬時振幅と出力側の瞬時振幅とから電力増幅器２の瞬時利得を検出する。
瞬時利得＝出力側の瞬時振幅／入力側の瞬時振幅
【００６４】
バイアス回路４４は、瞬時利得検出回路４３が電力増幅器２の瞬時利得を検出すると、その瞬時利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路４４は、瞬時利得検出回路４３により検出された電力増幅器２の瞬時利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２の利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、瞬時利得検出回路４３により検出された電力増幅器２の瞬時利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得の非線形特性（ＡＭ−ＡＭ特性）に起因する歪みが発生しても、その歪みを打ち消すようにバイアス回路４４が動作する。
【００６５】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、上記入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２の瞬時利得を検出する瞬時利得検出回路４３とを設け、バイアス回路４４が、瞬時利得検出回路４３により検出された瞬時利得が一定になるように電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００６６】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図８及び図９と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
瞬時利得検出回路４５は瞬時振幅検出器４１により検出された電力増幅器２の入力側の瞬時振幅と瞬時振幅検出器４２により検出された電力増幅器２の出力側の瞬時振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出し、その合計瞬時利得が一定になるように、バイアス回路４４又は可変利得増幅器３８を制御する回路である。なお、瞬時利得検出回路４５は利得検出手段及び制御手段を構成している。
【００６７】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００６８】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態６では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００６９】
方向性結合器３１は、上記実施の形態５と同様に、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を瞬時振幅検出器４１に出力する。
瞬時振幅検出器４１は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４５に出力する。
【００７０】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を瞬時振幅検出器４２に出力する。
瞬時振幅検出器４２は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４５に出力する。
【００７１】
瞬時利得検出回路４５は、瞬時振幅検出器４１から電力増幅器２の入力側の瞬時振幅を受け、瞬時振幅検出器４２から電力増幅器２の出力側の瞬時振幅を受けると、入力側の瞬時振幅と出力側の瞬時振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出する。
合計瞬時利得＝出力側の瞬時振幅／入力側の瞬時振幅
【００７２】
瞬時利得検出回路４５は、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出すると、その合計瞬時利得が一定になるように、バイアス回路４４又は可変利得増幅器３８を制御する。
瞬時利得検出回路４５がバイアス回路４４を制御する場合、バイアス回路４４が、その合計瞬時利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路４４は、瞬時利得検出回路４５により検出された合計瞬時利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、瞬時利得検出回路４５により検出された合計瞬時利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
【００７３】
瞬時利得検出回路４５が可変利得増幅器３８を制御する場合、その合計瞬時利得が一定になるように、可変利得増幅器３８の利得を調整する。
即ち、瞬時利得検出回路４５は、その合計瞬時利得が基準利得より高ければ、可変利得増幅器３８の利得を下げ、その合計瞬時利得が基準利得より低ければ、可変利得増幅器３８の利得を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得の非線形特性（ＡＭ−ＡＭ特性）に起因する歪みが発生しても、その歪みを打ち消すようにバイアス回路４４又は可変利得増幅器３８が動作する。
【００７４】
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器の前段に接続されている可変利得増幅器３８と、上記入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出する瞬時利得検出回路４５とを設け、瞬時利得検出回路４５が、その合計瞬時利得が一定になるように可変利得増幅器３８の利得を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００７５】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
歪補償回路５０は例えばダイオード又はトランジスタを用いて構成されているアナログデバイス（アナログ回路）であり、電力増幅器２の入力側に接続されている。
歪補償回路５０はＲＦ入力端子１から入力された高周波信号に非線形特性を与えることで、電力増幅器２で発生する非線形歪みを補償する回路である。
【００７６】
制御回路５１はインピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域（位相及び振幅が予め設定された範囲の領域）に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが上記特定領域に属する場合、歪補償回路５０のバイアス条件（例えば、歪補償回路５０を構成しているダイオード又はトランジスタのバイアス電圧）の制御を実施する回路である。なお、制御回路５１は制御手段を構成している。
【００７７】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は、歪補償回路５０を経由して電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００７８】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
ＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号の全てが空間に放射されることが理想であるが、アンテナ７のインピーダンスの変化に伴って、その高周波信号の一部がアンテナ７により反射される。反射される高周波信号の量はインピーダンスの変化量に関係する。
この実施の形態７では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００７９】
制御回路５１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、歪補償回路５０のバイアス条件の制御を実施する。
具体的には、制御回路５１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しているために、電力増幅器２の線形性が劣化していれば、電力増幅器２の線形性の劣化を補うように歪補償回路５０のバイアス条件を制御することで非線形特性を制御する。
例えば、負荷インピーダンスが特定領域に属することで、電力増幅器２が入力電力の増加に対して利得が減少するような非線形特性を有するときには、歪補償回路５０では、その逆の特性、即ち、入力電力の増加に対して利得が増加する非線形特性を有するように、歪補償回路５０のバイアス条件を制御する。
【００８０】
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器２より出力された高周波信号とアンテナ７により反射された高周波信号から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出器１０とを設け、制御回路５１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、歪補償回路５０のバイアス条件を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００８１】
なお、この実施の形態７では、特定領域が、位相及び振幅が予め設定された範囲の領域である例を示したが、特定領域は、少なくとも位相又は振幅の一方から設定された範囲の領域であればよい。それ以外の動作および効果については、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００８２】
この実施の形態７では、歪補償回路５０が、ダイオード又はトランジスタを用いて構成されているアナログデバイスである例を示したが、歪補償回路５０が、以下に示すような回路であってもよい。
即ち、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号（入力信号）の振幅成分及び位相成分を検出するとともに、電力増幅器２により増幅された高周波信号又はＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号（出力信号）の振幅成分及び位相成分を検出し、その入力信号及び出力信号における振幅成分の誤差と、その入力信号及び出力信号における位相成分の誤差がそれぞれ小さくなるようなフィードバック回路で構成されているポーラーループフィードバック歪補償回路であってもよい。
【００８３】
なお、制御回路５１は、歪補償回路５０が上記のポーラーループフィードバック歪補償回路で構成されている場合、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが上記特定領域に属する場合に限り、上記のポーラーループフィードバック歪補償回路を動作させるように制御してもよい。
【００８４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
この発明は、入力信号である変調波信号を増幅して、増幅後の変調波信号をアンテナから空間に放射する際、電力増幅器の特性変化や電力増幅器の破壊を防止する必要性があるフロントエンド増幅器に適している。
【符号の説明】
【００８６】
１  ＲＦ入力端子、２  電力増幅器、３，４  方向性結合器（インピーダンス検出手段）、５  可変整合回路、６  ＲＦ出力端子、７  アンテナ、８  出力波検波器（インピーダンス検出手段）、９  反射波検波器（インピーダンス検出手段）、１０  インピーダンス検出器（インピーダンス検出手段）、１１  制御回路（制御手段）、１２  バイアス回路（制御手段）、１３  ＤＣ／ＤＣコンバータ（制御手段）、２１  瞬時振幅検出器、２２  ピークホールド回路、２３  バイアス回路（制御手段）、２４  ＤＣ／ＤＣコンバータ（制御手段）、３１  方向性結合器（利得検出手段）、３２  平均振幅検出器（利得検出手段）、３３  方向性結合器（利得検出手段）、３４  減衰器（利得検出手段）、３５  平均振幅検出器（利得検出手段）、３６  平均利得検出回路（利得検出手段）、３７  バイアス回路（制御手段）、３８  可変利得増幅器、３９  平均利得検出回路（利得検出手段、制御手段）、４１，４２  瞬時振幅検出器（利得検出手段）、４３  瞬時利得検出回路（利得検出手段）、４４  バイアス回路（制御手段）、４５  瞬時利得検出回路（利得検出手段、制御手段）、５０  歪補償回路、５１  制御回路（制御手段）、１０１  ＲＦ入力端子、１０２  電力増幅器、１０３  ＲＦ出力端子、１０４  アンテナ、１０５  バイアス回路、１０６  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０７  アイソレータ。
【図１】
2013054601.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013054601.tif 000009
【図８】
2013054601.tif 000010
【図９】
2013054601.tif 000011
【図１０】
2013054601.tif 000012
【図１１】
2013054601.tif 000013
【図１２】
2013054601.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月25日(2013.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力信号である変調波信号を増幅し、増幅後の変調波信号をアンテナから空間に放射するフロントエンド増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は以下の非特許文献１に開示されている従来のフロントエンド増幅器を示す構成図である。
従来のフロントエンド増幅器では、ＲＦ入力端子１０１から入力された高周波信号が電力増幅器１０２に供給され、電力増幅器１０２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器１０２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子１０３に接続されているアンテナ１０４に供給され、アンテナ１０４から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【０００３】
電力増幅器１０２のゲート又はベース側には、直流電圧及び電流を供給するバイアス回路１０５が設けられ、電力増幅器１０２のドレイン又はコレクタ側には、直流電圧及び電流を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１０６が設けられており、バイアス回路１０５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０６によって、電力増幅器１０２のバイアス条件が制御されている。
【０００４】
従来のフロントエンド増幅器では、アンテナ１０４のインピーダンス変化に伴う電力増幅器１０２の特性の変化や、電力増幅器１０２の破壊を防ぐ目的で、電力増幅器１０２とアンテナ１０４の間にアイソレータ１０７が接続されている。
アイソレータ１０７が接続されることで、電力増幅器１０２からアンテナ１０４側を見た場合の負荷インピーダンスが一定に保たれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】野島俊雄著，山尾泰著，「モバイル通信の無線回路技術」，電子情報通信学会，pp，49−50，2007年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のフロントエンド増幅器は以上のように構成されているので、電力増幅器１０２からアンテナ１０４側を見た場合の負荷インピーダンスが一定に保たれ、アンテナ１０４のインピーダンス変化に伴う電力増幅器１０２の特性の変化や、電力増幅器１０２の破壊を防ぐことができる。しかし、電力増幅器１０２とアンテナ１０４の間にアイソレータ１０７を接続する分だけ、高周波信号の電力の損失が発生するとともに、回路面積の増大やコストの上昇を招いてしまうなどの課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電力増幅器とアンテナの間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器の特性変化や電力増幅器の破壊を防止することができるフロントエンド増幅器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るフロントエンド増幅器は、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、電力増幅器より出力された高周波信号とアンテナにより反射された高周波信号から、電力増幅器からアンテナ側を見た場合のインピーダンスの位相及び振幅を検出するインピーダンス検出手段とを設け、制御手段が、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが、少なくとも位相又は振幅が予め設定された範囲の領域である特定領域に属するか否かを判別し、そのインピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器のバイアス条件を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、電力増幅器より出力された高周波信号とアンテナにより反射された高周波信号から、電力増幅器からアンテナ側を見た場合のインピーダンスの位相及び振幅を検出するインピーダンス検出手段とを設け、制御手段が、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが、少なくとも位相又は振幅が予め設定された範囲の領域である特定領域に属するか否かを判別し、そのインピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器のバイアス条件を制御するように構成したので、電力増幅器とアンテナの間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器の特性変化や電力増幅器の破壊を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図２】特定の負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。
【図３】特定位相範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。
【図４】特定振幅範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図６】瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅とピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態６によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態７によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【図１２】非特許文献１に開示されている従来のフロントエンド増幅器を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるフロントエンド増幅器を示す構成図である。
図１において、ＲＦ入力端子１は高周波信号を入力する端子である。
電力増幅器２はＲＦ入力端子１から入力された高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力するデバイスである。
【００１２】
方向性結合器３は電力増幅器２から出力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を出力波検波器８に出力するデバイスである。
方向性結合器４はＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号のうち、そのアンテナ７により反射されて戻ってきた高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を反射波検波器９に出力するデバイスである。
可変整合回路５は方向性結合器４とＲＦ出力端子６の間に接続され、電力増幅器２とアンテナ７のインピーダンス整合を図るデバイスである。
【００１３】
出力波検波器８は方向性結合器３から出力された高周波信号である出力波を検波するデバイスである。
反射波検波器９は方向性結合器４から出力された高周波信号である反射波を検波するデバイスである。
インピーダンス検出器１０は出力波検波器８により検波された出力波と反射波検波器９により検波された反射波から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出するデバイスである。
なお、方向性結合器３，４、出力波検波器８、反射波検波器９及びインピーダンス検出器１０からインピーダンス検出手段が構成されている。
【００１４】
制御回路１１はインピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域（位相及び振幅が予め設定された範囲の領域）に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが上記特定領域に属する場合、電力増幅器２のバイアス条件の制御（例えば、アイドル電流の制御、電源電圧の制御）、または、可変整合回路５のインピーダンスの制御の少なくとも一方を実施する回路である。
バイアス回路１２は制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２の電源電圧を制御する回路である。
なお、制御回路１１、バイアス回路１２及びＤＣ／ＤＣコンバータ１３から制御手段が構成されている。
【００１５】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００１６】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
ＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号の全てが空間に放射されることが理想であるが、アンテナ７のインピーダンスの変化に伴って、その高周波信号の一部がアンテナ７により反射される。反射される高周波信号の量はインピーダンスの変化量に関係する。
この実施の形態１では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００１７】
方向性結合器３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を出力波検波器８に出力する。
方向性結合器４は、ＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号のうち、そのアンテナ７により反射されて戻ってきた高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を反射波検波器９に出力する。
【００１８】
出力波検波器８は、方向性結合器３から高周波信号を受けると、その高周波信号である出力波を検波し、その出力波をインピーダンス検出器１０に出力する。
反射波検波器９は、方向性結合器４から高周波信号を受けると、その高周波信号である反射波を検波し、その反射波をインピーダンス検出器１０に出力する。
インピーダンス検出器１０は、出力波検波器８により検波された出力波と反射波検波器９により検波された反射波から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する。
出力波と反射波に基づいて、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００１９】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０が電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出すると、その負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別する。
ここで、図２は特定の負荷インピーダンス（インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンス）を示すスミスチャートであり、図中、斜線が施されている領域が特定領域である。特定領域は、図１のフロントエンド増幅器が実装される通信機器等の特性などが考慮されて適宜設定される。
制御回路１１は、例えば、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスの位相及び振幅を検出し、その位相が特定領域の位相範囲内であり、かつ、その振幅が特定領域の振幅範囲内であれば、その負荷インピーダンスが特定領域に属していると判断する。
【００２０】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器２のバイアス条件の制御（例えば、アイドル電流の制御、電源電圧の制御）、または、可変整合回路５のインピーダンスの制御の少なくとも一方を実施する。
具体的には、制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しているために、電力増幅器２の線形性が劣化していれば、アイドル電流を増大して線形性を回復させるべくバイアス回路１２を制御する。
バイアス回路１２は、制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を増大させる。
【００２１】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しているために、電力増幅器２の飽和電力が低下していれば、電源電圧を増加して飽和電力を回復させるべくＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、制御回路１１の指示の下、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２の電源電圧を増加させる。
【００２２】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しており、その負荷インピーダンスが初期状態から大きく外れていれば、その負荷インピーダンスが初期状態に近づくように可変整合回路５のインピーダンスを制御する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の線形性、飽和電力及び負荷インピーダンスが変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３又は可変整合回路５の制御が行われる。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器２より出力された高周波信号とアンテナ７により反射された高周波信号から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出器１０とを設け、制御回路１１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、電力増幅器２のバイアス条件又は可変整合回路５のインピーダンスの少なくとも一方を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００２４】
なお、この実施の形態１では、特定領域が、位相及び振幅が予め設定された範囲の領域である例を示したが、特定領域は、少なくとも位相又は振幅の一方から設定された範囲の領域であればよい。
図３は特定位相範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートであり、図中、斜線が施されている領域Ｂが特定領域である。
図３の例では、制御回路１１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスの位相を検出し、その位相が領域Ｂの範囲内であれば、その負荷インピーダンスが特定領域に属していると判断する。
【００２５】
また、図４は特定振幅範囲の負荷インピーダンスを示すスミスチャートであり、図中、斜線が施されている領域Ｃが特定領域である。
図４の例では、制御回路１１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスの振幅を検出し、その振幅が領域Ｃの範囲内であれば、その負荷インピーダンスが特定領域に属していると判断する。
【００２６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
瞬時振幅検出器２１は方向性結合器３から出力された高周波信号の瞬時振幅を検出する回路である。
ピークホールド回路２２は瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持する回路である。
即ち、ピークホールド回路２２は保持中のピーク電圧よりも高い瞬時振幅のピーク電圧が瞬時振幅検出器２１により新たに検出されると、保持中のピーク電圧を新たに検出されたピーク電圧に変更する保持ピーク電圧の更新処理を行う一方、時間の経過に伴って保持中のピーク電圧を徐々に下げる保持ピーク電圧の更新処理を行う。
【００２７】
バイアス回路２３はピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する回路である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４はピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する回路である。
なお、バイアス回路２３及びＤＣ／ＤＣコンバータ２４から制御手段が構成されている。
【００２８】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００２９】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態２では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００３０】
インピーダンス検出器１０は、出力波検波器８が出力波を検波し、反射波検波器９が反射波を検波すると、上記実施の形態１と同様に、その出力波と反射波から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する。
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０が電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出すると、上記実施の形態１と同様に、その負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別する。
【００３１】
制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、可変整合回路５のインピーダンスの制御を実施する。
即ち、制御回路１１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しており、その負荷インピーダンスが初期状態から大きく外れていれば、その負荷インピーダンスが初期状態に近づくように可変整合回路５のインピーダンスを制御する。
この実施の形態２では、制御回路１１は、電力増幅器２のバイアス条件の制御（例えば、アイドル電流の制御、電源電圧の制御）を行わない。
【００３２】
瞬時振幅検出器２１は、方向性結合器３が増幅後の高周波信号の一部を抽出して、その高周波信号を出力すると、その高周波信号の瞬時振幅を検出する。
ピークホールド回路２２は、瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持する。
ここで、図６は瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅とピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧を示す説明図である。
ピークホールド回路２２は、図６からも明らかなように、保持中のピーク電圧よりも高い瞬時振幅のピーク電圧が瞬時振幅検出器２１により新たに検出されると、保持中のピーク電圧を新たに検出されたピーク電圧に変更する保持ピーク電圧の更新処理を行う。
また、ピークホールド回路２２は、時間の経過に伴って保持中のピーク電圧を徐々に下げる保持ピーク電圧の更新処理を行う。
【００３３】
バイアス回路２３は、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するため、電力増幅器２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧及び電流が、例えば、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように調整する。
【００３４】
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の線形性、飽和電力及び負荷インピーダンスが変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路２３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４又は可変整合回路５の制御が行われる。
【００３５】
ここでは、バイアス回路２３及びＤＣ／ＤＣコンバータ２４の双方が、電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御しているものを示しているが、バイアス回路２３又はＤＣ／ＤＣコンバータ２４の少なくとも一方が電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御するようにすればよい。
また、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するために、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧と反比例するように直流電圧及び電流を調整するものを示したが、ピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給すればよく、必ずしもピーク電圧と反比例するように直流電圧及び電流を調整するものに限るものではない。
【００３６】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器２より出力された高周波信号の瞬時振幅を検出する瞬時振幅検出器２１と、瞬時振幅検出器２１により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持するピークホールド回路２２とを設け、バイアス回路２３又はＤＣ／ＤＣコンバータ２４の少なくとも一方が、ピークホールド回路２２により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を電力増幅器２に供給し、逆にピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を電力増幅器２に供給するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００３７】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
方向性結合器３１はＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を平均振幅検出器３２に出力するデバイスである。
平均振幅検出器３２は方向性結合器３１から出力された高周波信号の平均振幅を検出するデバイスである。
【００３８】
方向性結合器３３は電力増幅器２から出力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力するデバイスである。
減衰器３４は方向性結合器３３から出力された高周波信号の信号レベルを減衰するデバイスである。
平均振幅検出器３５は減衰器３４により信号レベルが減衰された高周波信号の平均振幅を検出するデバイスである。
【００３９】
平均利得検出回路３６は平均振幅検出器３２により検出された電力増幅器２の入力側の平均振幅と平均振幅検出器３５により検出された電力増幅器２の出力側の平均振幅とから電力増幅器２の平均利得を検出する回路である。
なお、方向性結合器３１、平均振幅検出器３２、方向性結合器３３、減衰器３４、平均振幅検出器３５及び平均利得検出回路３６から利得検出手段が構成されている。
【００４０】
バイアス回路３７は平均利得検出回路３６により検出された平均利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する回路である。なお、バイアス回路３７は制御手段を構成している。
【００４１】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００４２】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態３では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００４３】
方向性結合器３１は、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を平均振幅検出器３２に出力する。
平均振幅検出器３２は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３６に出力する。
【００４４】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を平均振幅検出器３５に出力する。
例えば、電力増幅器２の増幅率に対応する減衰率で高周波信号の信号レベルを減衰するものであり、電力増幅器２の特性が変化していなければ、減衰器３４によるレベル減衰後の高周波信号の平均振幅は、電力増幅器２による増幅前の高周波信号の平均振幅と一致する。
平均振幅検出器３５は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３６に出力する。
【００４５】
平均利得検出回路３６は、平均振幅検出器３２から電力増幅器２の入力側の平均振幅を受け、平均振幅検出器３５から電力増幅器２の出力側の平均振幅を受けると、入力側の平均振幅と出力側の平均振幅とから電力増幅器２の平均利得を検出する。
平均利得＝出力側の平均振幅／入力側の平均振幅
【００４６】
バイアス回路３７は、平均利得検出回路３６が電力増幅器２の平均利得を検出すると、その平均利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路３７は、平均利得検出回路３６により検出された電力増幅器２の平均利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２の利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、平均利得検出回路３６により検出された電力増幅器２の平均利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得が変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路３７が動作する。
【００４７】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、その入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２の平均利得を検出する平均利得検出回路３６とを設け、バイアス回路３７が、平均利得検出回路３６により検出された平均利得が一定になるように電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００４８】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変利得増幅器３８は利得調整用の増幅器であり、電力増幅器２の前段に接続されている。
平均利得検出回路３９は平均振幅検出器３２により検出された電力増幅器２の入力側の平均振幅と平均振幅検出器３５により検出された電力増幅器２の出力側の平均振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出し、その合計平均利得が一定になるように、バイアス回路３７又は可変利得増幅器３８を制御する回路である。なお、平均利得検出回路３９は利得検出手段及び制御手段を構成している。
【００４９】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００５０】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態４では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００５１】
方向性結合器３１は、上記実施の形態３と同様に、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を平均振幅検出器３２に出力する。
平均振幅検出器３２は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３９に出力する。
【００５２】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を平均振幅検出器３５に出力する。
平均振幅検出器３５は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の平均振幅を検出し、その平均振幅を平均利得検出回路３９に出力する。
【００５３】
平均利得検出回路３９は、平均振幅検出器３２から電力増幅器２の入力側の平均振幅を受け、平均振幅検出器３５から電力増幅器２の出力側の平均振幅を受けると、入力側の平均振幅と出力側の平均振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出する。
合計平均利得＝出力側の平均振幅／入力側の平均振幅
【００５４】
平均利得検出回路３９は、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出すると、その合計平均利得が一定になるように、バイアス回路３７又は可変利得増幅器３８を制御する。
平均利得検出回路３９がバイアス回路３７を制御する場合、バイアス回路３７が、その合計平均利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路３７は、平均利得検出回路３９により検出された合計平均利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、平均利得検出回路３９により検出された合計平均利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
【００５５】
平均利得検出回路３９が可変利得増幅器３８を制御する場合、その合計平均利得が一定になるように、可変利得増幅器３８の利得を調整する。
即ち、平均利得検出回路３９は、その合計平均利得が基準利得より高ければ、可変利得増幅器３８の利得を下げ、その合計平均利得が基準利得より低ければ、可変利得増幅器３８の利得を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得が変化しても、その変化を打ち消すようにバイアス回路３７又は可変利得増幅器３８が動作する。
【００５６】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器の前段に接続されている可変利得増幅器３８と、上記入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計平均利得を検出する平均利得検出回路３９とを設け、平均利得検出回路３９が、その合計平均利得が一定になるように可変利得増幅器３８の利得を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００５７】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
瞬時振幅検出器４１は方向性結合器３１から出力された高周波信号の瞬時振幅を検出するデバイスである。
瞬時振幅検出器４２は減衰器３４により信号レベルが減衰された高周波信号の瞬時振幅を検出するデバイスである。
瞬時利得検出回路４３は瞬時振幅検出器４１により検出された電力増幅器２の入力側の瞬時振幅と瞬時振幅検出器４２により検出された電力増幅器２の出力側の瞬時振幅とから電力増幅器２の瞬時利得を検出する回路である。
なお、方向性結合器３１，３３、減衰器３４、瞬時振幅検出器４１，４２及び瞬時利得検出回路４３から利得検出手段が構成されている。
【００５８】
バイアス回路４４は瞬時利得検出回路４３により検出された瞬時利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する回路である。なお、バイアス回路４４は制御手段を構成している。
【００５９】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００６０】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態５では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００６１】
方向性結合器３１は、上記実施の形態３と同様に、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を瞬時振幅検出器４１に出力する。
瞬時振幅検出器４１は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４３に出力する。
【００６２】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、上記実施の形態３と同様に、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を瞬時振幅検出器４２に出力する。
瞬時振幅検出器４２は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４３に出力する。
【００６３】
瞬時利得検出回路４３は、瞬時振幅検出器４１から電力増幅器２の入力側の瞬時振幅を受け、瞬時振幅検出器４２から電力増幅器２の出力側の瞬時振幅を受けると、入力側の瞬時振幅と出力側の瞬時振幅とから電力増幅器２の瞬時利得を検出する。
瞬時利得＝出力側の瞬時振幅／入力側の瞬時振幅
【００６４】
バイアス回路４４は、瞬時利得検出回路４３が電力増幅器２の瞬時利得を検出すると、その瞬時利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路４４は、瞬時利得検出回路４３により検出された電力増幅器２の瞬時利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２の利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、瞬時利得検出回路４３により検出された電力増幅器２の瞬時利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得の非線形特性（ＡＭ−ＡＭ特性）に起因する歪みが発生しても、その歪みを打ち消すようにバイアス回路４４が動作する。
【００６５】
以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、上記入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２の瞬時利得を検出する瞬時利得検出回路４３とを設け、バイアス回路４４が、瞬時利得検出回路４３により検出された瞬時利得が一定になるように電力増幅器２に供給するバイアス電圧を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００６６】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図８及び図９と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
瞬時利得検出回路４５は瞬時振幅検出器４１により検出された電力増幅器２の入力側の瞬時振幅と瞬時振幅検出器４２により検出された電力増幅器２の出力側の瞬時振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出し、その合計瞬時利得が一定になるように、バイアス回路４４又は可変利得増幅器３８を制御する回路である。なお、瞬時利得検出回路４５は利得検出手段及び制御手段を構成している。
【００６７】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００６８】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
この実施の形態６では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００６９】
方向性結合器３１は、上記実施の形態５と同様に、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を瞬時振幅検出器４１に出力する。
瞬時振幅検出器４１は、方向性結合器３１から高周波信号を受けると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４５に出力する。
【００７０】
方向性結合器３３は、電力増幅器２が増幅後の高周波信号を出力すると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の一部を抽出し、一部の高周波信号を減衰器３４に出力する。
減衰器３４は、方向性結合器３３から高周波信号を受けると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の信号レベルを減衰し、レベル減衰後の高周波信号を瞬時振幅検出器４２に出力する。
瞬時振幅検出器４２は、減衰器３４からレベル減衰後の高周波信号を受けると、上記実施の形態５と同様に、その高周波信号の瞬時振幅を検出し、その瞬時振幅を瞬時利得検出回路４５に出力する。
【００７１】
瞬時利得検出回路４５は、瞬時振幅検出器４１から電力増幅器２の入力側の瞬時振幅を受け、瞬時振幅検出器４２から電力増幅器２の出力側の瞬時振幅を受けると、入力側の瞬時振幅と出力側の瞬時振幅とから、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出する。
合計瞬時利得＝出力側の瞬時振幅／入力側の瞬時振幅
【００７２】
瞬時利得検出回路４５は、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出すると、その合計瞬時利得が一定になるように、バイアス回路４４又は可変利得増幅器３８を制御する。
瞬時利得検出回路４５がバイアス回路４４を制御する場合、バイアス回路４４が、その合計瞬時利得が一定になるように、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を調整することで、電力増幅器２のアイドル電流を制御する。
即ち、バイアス回路４４は、瞬時利得検出回路４５により検出された合計瞬時利得が基準利得（例えば、電力増幅器２の特性が変化していない場合の電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計利得）より高ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を下げ、瞬時利得検出回路４５により検出された合計瞬時利得が基準利得より低ければ、電力増幅器２のゲート又はベースに供給する直流電圧及び電流を上げるように調整する。
【００７３】
瞬時利得検出回路４５が可変利得増幅器３８を制御する場合、その合計瞬時利得が一定になるように、可変利得増幅器３８の利得を調整する。
即ち、瞬時利得検出回路４５は、その合計瞬時利得が基準利得より高ければ、可変利得増幅器３８の利得を下げ、その合計瞬時利得が基準利得より低ければ、可変利得増幅器３８の利得を上げるように調整する。
これにより、アンテナ７のインピーダンスが変化することで、電力増幅器２の利得の非線形特性（ＡＭ−ＡＭ特性）に起因する歪みが発生しても、その歪みを打ち消すようにバイアス回路４４又は可変利得増幅器３８が動作する。
【００７４】
以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器の前段に接続されている可変利得増幅器３８と、上記入力信号と電力増幅器２より出力された高周波信号から、電力増幅器２及び可変利得増幅器３８の合計瞬時利得を検出する瞬時利得検出回路４５とを設け、瞬時利得検出回路４５が、その合計瞬時利得が一定になるように可変利得増幅器３８の利得を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００７５】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７によるフロントエンド増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
歪補償回路５０は例えばダイオード又はトランジスタを用いて構成されているアナログデバイス（アナログ回路）であり、電力増幅器２の入力側に接続されている。
歪補償回路５０はＲＦ入力端子１から入力された高周波信号に非線形特性を与えることで、電力増幅器２で発生する非線形歪みを補償する回路である。
【００７６】
制御回路５１はインピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域（位相及び振幅が予め設定された範囲の領域）に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが上記特定領域に属する場合、歪補償回路５０のバイアス条件（例えば、歪補償回路５０を構成しているダイオード又はトランジスタのバイアス電圧）の制御を実施する回路である。なお、制御回路５１は制御手段を構成している。
【００７７】
次に動作について説明する。
ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号は、歪補償回路５０を経由して電力増幅器２に供給され、電力増幅器２が入力信号である高周波信号を増幅する。
電力増幅器２により増幅された高周波信号は、ＲＦ出力端子６に接続されているアンテナ７に供給され、アンテナ７から増幅後の高周波信号が空間に放射される。
【００７８】
このとき、アンテナ７のインピーダンスは常に一定ではなく、例えば、ユーザがアンテナ７に近づいたり、触れたりすることで変化する。
ＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号の全てが空間に放射されることが理想であるが、アンテナ７のインピーダンスの変化に伴って、その高周波信号の一部がアンテナ７により反射される。反射される高周波信号の量はインピーダンスの変化量に関係する。
この実施の形態７では、アンテナ７のインピーダンスが変化しても、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止するために、以下の処理を実施する。
【００７９】
制御回路５１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、歪補償回路５０のバイアス条件の制御を実施する。
具体的には、制御回路５１は、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属しているために、電力増幅器２の線形性が劣化していれば、電力増幅器２の線形性の劣化を補うように歪補償回路５０のバイアス条件を制御することで非線形特性を制御する。
例えば、負荷インピーダンスが特定領域に属することで、電力増幅器２が入力電力の増加に対して利得が減少するような非線形特性を有するときには、歪補償回路５０では、その逆の特性、即ち、入力電力の増加に対して利得が増加する非線形特性を有するように、歪補償回路５０のバイアス条件を制御する。
【００８０】
以上で明らかなように、この実施の形態７によれば、入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナ７に出力する電力増幅器２と、電力増幅器２より出力された高周波信号とアンテナ７により反射された高周波信号から、電力増幅器２からアンテナ７側を見た場合の負荷インピーダンスを検出する負荷インピーダンス検出器１０とを設け、制御回路５１が、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが特定領域に属する場合、歪補償回路５０のバイアス条件を制御するように構成したので、電力増幅器２とアンテナ７の間にアイソレータを接続することなく、電力増幅器２の特性変化や電力増幅器２の破壊を防止することができる効果を奏する。
【００８１】
なお、この実施の形態７では、特定領域が、位相及び振幅が予め設定された範囲の領域である例を示したが、特定領域は、少なくとも位相又は振幅の一方から設定された範囲の領域であればよい。それ以外の動作および効果については、上記実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００８２】
この実施の形態７では、歪補償回路５０が、ダイオード又はトランジスタを用いて構成されているアナログデバイスである例を示したが、歪補償回路５０が、以下に示すような回路であってもよい。
即ち、ＲＦ入力端子１から入力された高周波信号（入力信号）の振幅成分及び位相成分を検出するとともに、電力増幅器２により増幅された高周波信号又はＲＦ出力端子６からアンテナ７に供給された高周波信号（出力信号）の振幅成分及び位相成分を検出し、その入力信号及び出力信号における振幅成分の誤差と、その入力信号及び出力信号における位相成分の誤差がそれぞれ小さくなるようなフィードバック回路で構成されているポーラーループフィードバック歪補償回路であってもよい。
【００８３】
なお、制御回路５１は、歪補償回路５０が上記のポーラーループフィードバック歪補償回路で構成されている場合、インピーダンス検出器１０により検出された負荷インピーダンスが特定領域に属するか否かを判別し、その負荷インピーダンスが上記特定領域に属する場合に限り、上記のポーラーループフィードバック歪補償回路を動作させるように制御してもよい。
【００８４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  ＲＦ入力端子、２  電力増幅器、３，４  方向性結合器（インピーダンス検出手段）、５  可変整合回路、６  ＲＦ出力端子、７  アンテナ、８  出力波検波器（インピーダンス検出手段）、９  反射波検波器（インピーダンス検出手段）、１０  インピーダンス検出器（インピーダンス検出手段）、１１  制御回路（制御手段）、１２  バイアス回路（制御手段）、１３  ＤＣ／ＤＣコンバータ（制御手段）、２１  瞬時振幅検出器、２２  ピークホールド回路、２３  バイアス回路（制御手段）、２４  ＤＣ／ＤＣコンバータ（制御手段）、３１  方向性結合器（利得検出手段）、３２  平均振幅検出器（利得検出手段）、３３  方向性結合器（利得検出手段）、３４  減衰器（利得検出手段）、３５  平均振幅検出器（利得検出手段）、３６  平均利得検出回路（利得検出手段）、３７  バイアス回路（制御手段）、３８  可変利得増幅器、３９  平均利得検出回路（利得検出手段、制御手段）、４１，４２  瞬時振幅検出器（利得検出手段）、４３  瞬時利得検出回路（利得検出手段）、４４  バイアス回路（制御手段）、４５  瞬時利得検出回路（利得検出手段、制御手段）、５０  歪補償回路、５１  制御回路（制御手段）、１０１  ＲＦ入力端子、１０２  電力増幅器、１０３  ＲＦ出力端子、１０４  アンテナ、１０５  バイアス回路、１０６  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０７  アイソレータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号である高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号をアンテナに出力する電力増幅器と、上記電力増幅器より出力された高周波信号と上記アンテナにより反射された高周波信号から、上記電力増幅器から上記アンテナ側を見た場合のインピーダンスの位相及び振幅を検出するインピーダンス検出手段と、上記インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが、少なくとも位相又は振幅が予め設定された範囲の領域である特定領域に属するか否かを判別し、上記インピーダンスが上記特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件を制御する制御手段とを備えたフロントエンド増幅器。
【請求項２】
電力増幅器とアンテナの間に可変整合回路が接続されており、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件を制御する代わりに、上記可変整合回路のインピーダンスを制御する
ことを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項３】
電力増幅器とアンテナの間に可変整合回路が接続されており、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件又は上記可変整合回路のインピーダンスの少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項４】
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスの位相が予め設定された位相の範囲内である場合、あるいは、上記インピーダンスの振幅が予め設定された振幅の範囲内である場合、上記インピーダンスが特定領域に属していると判断することを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項５】
電力増幅器より出力された高周波信号の瞬時振幅を検出する瞬時振幅検出回路と、上記瞬時振幅検出回路により検出された瞬時振幅のピーク電圧を一定時間保持するピークホールド回路とを設け、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、可変整合回路のインピーダンスを制御する一方、上記ピークホールド回路により保持されているピーク電圧が大きい程、小さなバイアス電圧を上記電力増幅器に供給し、逆に上記ピーク電圧が小さい程、大きなバイアス電圧を上記電力増幅器に供給することを特徴とする請求項２記載のフロントエンド増幅器。
【請求項６】
電力増幅器で発生する非線形歪みを補償する歪補償回路が上記電力増幅器の入力側に接続されており、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記電力増幅器のバイアス条件を制御する代わりに、上記歪補償回路のバイアス条件を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のフロントエンド増幅器。
【請求項７】
歪補償回路は、ダイオード又はトランジスタを用いて構成されているアナログ回路であり、
制御手段は、インピーダンス検出手段により検出されたインピーダンスが特定領域に属する場合、上記ダイオード又は上記トランジスタのバイアス電圧を制御する
ことを特徴とする請求項６記載のフロントエンド増幅器。
【請求項８】
歪補償回路は、入力信号と出力信号の誤差を小さくするポーラーループフィードバック歪補償回路で構成されている
ことを特徴とする請求項６記載のフロントエンド増幅器。
【国際調査報告】
2013054601.tif 000015
2013054601.tif 000016
2013054601.tif 000017
2013054601.tif 000018