(57)【要約】【課題】  広い環境温度範囲においても一定の特性が得られる増幅装置を提供する【解決手段】  上記課題を解決するために、入力信号を増幅するキャリア増幅部及び入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅部から構成されるドハティ増幅器と、周囲の温度を検出する温度検出部と、キャリア増幅部及び前記ピーク増幅器のバイアス点を調整し、かつ各構成を制御する制御部とからなる増幅装置であって、制御部は、温度検出部により周囲温度を検出された温度情報を受け、受けた温度情報に応じてキャリア増幅部及びピーク増幅部のバイアス点を調整することを特徴とする増幅装置を提供する。【選択図】  図７
2006279707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅するキャリア増幅部及び入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅部から構成されるドハティ増幅器と、
周囲の温度を検出する温度検出部と、
前記キャリア増幅部及び前記ピーク増幅器のバイアス点を調整し、かつ各構成を制御する制御部とからなる増幅装置であって、
前記制御部は、前記温度検出部により周囲温度を検出された温度情報を受け、前記受けた温度情報に応じてキャリア増幅部及びピーク増幅部のバイアス点を調整することを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
入力信号を増幅するキャリア増幅部及び入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅部から構成されるドハティ増幅器と、
周囲の温度を検出する温度検出部と、
前記キャリア増幅部のバイアス点を調整し、かつ各構成を制御する制御部とからなる増幅装置であって、
前記制御部は、前記温度検出部により周囲温度を検出された温度情報を受け、前記受けた温度情報に応じてキャリア増幅部のバイアス点を調整することを特徴とする増幅装置。
【請求項３】
入力信号を増幅するキャリア増幅部及び入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅部から構成されるドハティ増幅器と、
周囲の温度を検出する温度検出部と、
前記ピーク増幅部のバイアス点を調整し、かつ各構成を制御する制御部とからなる増幅装置であって、
前記制御部は、前記温度検出部により周囲温度を検出された温度情報を受け、前記受けた温度情報に応じてピーク増幅部のバイアス点を調整することを特徴とする増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば移動体通信システムなどの無線通信システムに備えられる基地局装置や中継増幅装置などに増幅器に関するものである。特に装置の効率化をもたらすドハティ増幅器に関するものである。
【０００２】
ここで、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（ＰＨＳ：PersonＡl HＡndy Phone System）、それらのインフラを利用したデータ通信システムなどの種々なシステムが用いられてもよい。
【０００３】
また、通信方式としては、例えば、ＣＤＭＡ（Ｃode Division Multiple ＡＣＣess）方式
やＷ（Wide ＢＡnd）-ＣＤＭＡ方式やＴＤＭＡ(Time Division Multiple ＡＣＣess)方式やＦＤＭＡ(FrequenＣy Division Multiple ＡＣＣess)方式などの種々な方式が用いられてもよい。
【０００４】
ここで、本発明に係る増幅装置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。
【０００５】
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。
【背景技術】
【０００６】
近年無線通信分野において、携帯電話等の携帯端末に代表されるように装置の小型化が求められているが、基地局等においても同様であり、それに伴い全体の消費電力に影響する電力増幅器の高効率化が要求されている。特に基地局においては高周波増幅器、アンテナ間のケーブル損失の低減から近傍に設置する場合も多く、そのため高周波増幅器の小型化が計られ、さらに消費電力につながる高効率化が強く求められている。
【０００７】
Ｗ−ＣＤＭＡ等のデジタル変調方式を用いた通信においては、その原理上信号の復調を行うためには、増幅装置の平均出力電力に対して飽和電力を十分に大きくする、いわゆるバックオフを十分に取る必要がある。通常の増幅素子（以下ＦＥＴ）を用いた増幅器においてその効率は出力平均電力が飽和電力に近いほど高くなるためである。そのため、バックオフが大きいデジタル変調方式の増幅器の高効率化を図ることは困難であった。
【０００８】
以上のように、デジタル変調方式において、効率の高い増幅器を提供することは非常に困難であるが、それを実現する方式としてドハティ増幅器が提供されている。ドハティ増幅器については、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特許１２７９４４号公報  （第２−３頁、第１図）
【０００９】
ドハティ増幅器の基本的構成を図１を用いて説明する。
図１において101は入力端子、102は電力分配器、103はＡ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされたキャリアアンプ、104はキャリアアンプの入力整合回路、105はキャリアアンプの出力整合回路、106は1/4波長（λ/4）線路、107はλ/4線路、108はキャリアアンプよりも深くバイアスされＡＢ級、Ｂ級または、Ｃ級で動作するピークアンプ、109はピークアンプの入力整合回路、110はピークアンプの出力整合回路、111はドハティ合成点、112はドハティ合成点から負荷抵抗へのインピーダンス変換を行うλ/4線路、113は出力端子、114は増幅器の負荷抵抗である。
【００１０】
本構成において、入力レベルが低い場合には、ピークアンプ108がオフとなり、キャリアアンプ103のみが動作する。そのため、ピークアンプ出力側のインピーダンスは非常に高く見えるためにオープン状態とみなすことができ、図2のように接続していると考えられる。このときキャリアアンプ103から見た出力インピーダンスは、負荷に接続されたλ/4ライントランス112と、キャリアアンプ接続されたλ/4ライン106によって2Zoに見える。したがってこのときの本構成の増幅器の出力電力は、キャリアアンプの出力電圧をVoＣとするとVoＣ2/2Zoとなる。通常FETは、その出力電圧によって動作効率が決まりこれが高いほど効率が良くなっていく。したがって入力レベルが低い図2の状態においては、負荷インピーダンスZoが接続された状態のFETと比較して、1/2の出力電力において同じ効率を得ることができる。
【００１１】
入力電圧が徐々に高くなると、次第にピークアンプ108も動作を始めるようになる。このときピークアンプ108によって出力電力の供給がなされると同時に、キャリアアンプ108の負荷インピーダンスの2RoからRoへの低下をもたらす為、キャリアアンプ108は高い効率を維持したままその出力電力を増大させる。
【００１２】
入力電力が十分に高いレベルにおいては、キャリアアンプ103・ピークアンプ108ともに動作していると考えられるため、図1のように整合しているものと考えられる。このときキャリアアンプ・ピークアンプともに出力はZoに整合するようになりドハティ増幅器としての出力電力は通常の2合成の増幅器と同様に2×Vo2/Zoとなる。このようにして、ドハティアンプは従来のＡ級、ＡＢ級といったアンプと比較して、入力レベルの低いいわゆるバックオフの大きな状態での効率の上昇が可能となった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上説明したように、ドハティ増幅器はバックオフの大きい動作点において高効率となる特徴をもっているが、実際の携帯電話基地局等に適用する場合、設置場所の環境条件に合わせて、増幅器が十分に広い温度範囲で動作することが必要となる。ドハティ増幅器はその原理上、Ｂ級あるいはＣ級の低いバイアス点に設定された増幅器を有するため、一般的にその歪特性はＡクラスあるいはＡＢクラスの増幅器と比較して悪くなっており、また、その温度依存性も大きくなっている。
【００１４】
図３には、LDMOS-FETを用いた260Ｗ出力ドハティ増幅器に関して、キャリアアンプおよびピークアンプのゲートバイアス点をそれぞれ一定電圧にて動作した場合の、ゲイン・パワー付加効率（ＰＡＥ）、Ｃdma2000変調波のスペクトラムエミッションの出力特性を、温度をパラメータとして示す。図３から、ドハティ増幅器のゲートバイアスを固定とした場合、これらの特性の温度変化が大きいことがわかる。結果、上述したように、歪特性が悪くなる。
【００１５】
このような従来のドハティ増幅器に対して各種歪補償を適用する際にも、図３（ａ）のゲインや図３（ｃ）、（ｄ）に示すスペクトラムエミッションの温度変化がシステム構成上の問題となる。たとえば図4に示すフィードフォワード装置200を構成する際に、ドハティ増幅器を用いた1stループ201のレベル調整器205や位相調整器206の構成や制御を、温度検出部216により検出した温度の変化に対して考慮する必要があり、さらに歪補償用エラーアンプ213は、ドハティ増幅器を適用したメインアンプ207の温度変化による歪み増加量を考慮して、これを打ち消すことのできる大きな出力電力が必要となる。
本発明はこれらの状況を鑑み、広い環境温度範囲においても一定の特性が得られる増幅装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上述した課題を達成するために、入力信号を増幅するキャリア増幅部及び入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅部から構成されるドハティ増幅器と、周囲の温度を検出する温度検出部と、キャリア増幅部及びピーク増幅器のバイアス点を調整し、かつ各構成を制御する制御部とからなる増幅装置であって、制御部は、温度検出部により周囲温度を検出された温度情報を受け、受けた温度情報に応じてキャリア増幅部及びピーク増幅部のバイアス点を調整することを特徴とする増幅装置を提供する。
【００１７】
また、入力信号を増幅するキャリア増幅部及び入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅部から構成されるドハティ増幅器と、周囲の温度を検出する温度検出部と、キャリア増幅部のバイアス点を調整し、かつ各構成を制御する制御部とからなる増幅装置であって、制御部は、温度検出部により周囲温度を検出された温度情報を受け、受けた温度情報に応じてキャリア増幅部のバイアス点を調整することを特徴とする増幅装置を提供する。
【００１８】
さらに、入力信号を増幅するキャリア増幅部及び入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅部から構成されるドハティ増幅器と、周囲の温度を検出する温度検出部と、ピーク増幅部のバイアス点を調整し、かつ各構成を制御する制御部とからなる増幅装置であって、制御部は、温度検出部により周囲温度を検出された温度情報を受け、受けた温度情報に応じてピーク増幅部のバイアス点を調整することを特徴とする増幅装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、周囲環境温度の変化に対して、キャリアアンプおよびピークアンプのバイアス点を個別に調整することにより、広い温度範囲においても一定の特性を得ることができる。特にキャリアアンプについてRF無入力状態でのドレイン電流を常温時と同一とし、ピークアンプについて規定出力時のドレイン電流が常温時と同一となる様にバイアス点を調整することにより、広い温度範囲で一定の効率・歪み特性をもつことができる。
さらに、フィードフォワード増幅装置において、高効率、低歪の特徴を持ち、広い温度範囲にわたって一定の特性で動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について図５、図６、図７を参照しつつ説明する。図５、図７において図３及び図４と同符号のものは同様の構成であり、説明を省略する。
【００２１】
図５は図１のドハティ増幅器に新たにキャリアアンプゲート端子115、ピークアンプゲート端子116を設けている。また、図７は図４のフィードフォワード増幅装置に対して、メインアンプのバイアス点を調整するために制御部と接続している点で異なる。
【００２２】
ドハティ増幅器におけるキャリアゲートバイアス電圧とピークバイアス電圧を周囲環境温度に応じて各々独立に変動させることにより、ドハティ増幅器の特性を一定に保ったまま動作温度範囲を広くすることが可能となる。一例として、そのキャリアアンプのバイアス点を周囲環境温度変化に対してRF無入力時のドレイン電流が一定となるように制御し、かつピークアンプのバイアス点を規定出力時（たとえば飽和出力からのバックオフ10dB時）に常温時と同等のピークアンプドレイン電流となるように制御する。
【００２３】
これらのバイアス点の制御は、例えば、温度センサ216により現在の温度を検知し、これを制御部２１７で判断し、キャリアアンプ・ピークアンプのそれぞれに対してあらかじめメモリ上に記憶された各周囲環境温度に対する適切なバイアス電圧値を読み込み、これをキャリアアンプ・ピークアンプのゲート電圧として出力することによって可能となる。このとき、例えば温度とゲート電圧の関係をテーブルとして登録し、制御を行ってもよい。
あるいは簡単に抵抗とサーミスタを用いて、各温度のバイアス電圧が所望の値となるようにしてもよく、その形態には特にこだわらない。
【００２４】
図6には前記ドハティ回路について、上記例示したバイアス制御を施した場合、すなわちキャリアアンプのバイアス点を、周囲環境温度変化に対してバイアス電流が一定となるように図5に示すドハティアンプのキャリアアンプゲート端子115の電圧を制御し、かつピークアンプのバイアス点を、ドハティ増幅器の規定出力時において一定のピークアンプドレイン電流となるようにピークアンプゲートバイアスゲート端子116の電圧を制御した場合の、ゲイン・cdma2000変調波のスペクトラムエミッション・効率の出力特性を、温度をパラメータとしたグラフを示す。
【００２５】
図５（ａ）より、上記バイアス制御を行った本発明のドハティ増幅器のゲイン特性は、周囲環境温度に対しての出力レベルの変動はほぼ線形となり、また各周囲環境温度における出力電力の変化に対するゲインの変動量は一定に保たれていることがわかる。増幅器システムを考えた場合、ドハティ増幅器と直列にアッテネータを接続しこれを制御することで、システム全体のゲインを広い温度範囲にわたって一定とすることが可能となる。例として、温度変化にリニアに変動するように電圧制御可能な電子アッテネータの使用あるいは抵抗とサーミスタを用いたπ型アッテネータ等を用いて容易に実現可能であることが推察できる。また、図５（ｂ）より本発明のドハティ増幅器は広い範囲にて一定の高い効率が得られていることがわかる。また、図５（ｃ）、（ｄ）よりスペクトラムエミッションおよび効率については、温度変化がある場合においても一定に保たれていることがわかる。
したがって、本発明のドハティ増幅器は従来のドハティ増幅器と比較して広い温度範囲にわたって一定の特性を得ることが可能となることが了解できる。
【００２６】
図６に本発明のドハティ増幅器をフィードフォワード方式歪補償増幅装置に適用した場合の構成図を示す。本発明のドハティ増幅器によれば、温度変化に対してゲインのみが線形的に変動するのであるから、これを用いたフィードフォワード方式の増幅器を構成する為には、1ｓｔキャンセルループ中に、従来のレベル調整器205と位相調整器206からなるベクトル調整器の他に、温度補償用のレベル調整器218を持つだけでよい。これは、前述したように、温度変化にリニアに変動するように電圧制御可能な電子アッテネータの使用あるいは抵抗とサーミスタを用いたπ型アッテネータ等を用いて容易に実現可能である。また、この温度補償用のレベル調整器218は、従来のレベル調整器205の動作範囲を広くすることで単一の部品とすることも可能であり、このようにすれば、従来のフィードフォワード回路に対してなんら変化を加えることなく、容易にフィードフォワード回路が構成できる。また本発明のドハティ増幅器はスペクトラムエミッション（歪）の温度に対する変化がほとんどない為、歪消去用のエラーアンプに関しては従来のものからなんら変化を加える必要がない。
【００２７】
したがって、本発明のドハティ増幅器を使用することにより、高効率、低歪の特徴を持つドハティフィードフォワード増幅器を、従来のフィードフォワード増幅器の構成からほとんど変更することなく構成可能であり、さらに本ドハティフィードフォワード増幅器は、広い温度範囲にわたって一定の特性で動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ドハティ増幅器の説明図
【図２】ドハティ増幅器の説明図。
【図３ａ】特性図
【図３ｂ】特性図
【図３ｃ】特性図
【図３ｄ】特性図
【図４】従来のフィードフォワード増幅装置
【図５】本発明のドハティ増幅器
【図６ａ】本発明の特性図
【図６ｂ】本発明の特性図
【図６ｃ】本発明の特性図
【図６ｄ】本発明の特性図
【図７】本発明のドハティ増幅器を採用したフィードフォワード増幅装置
【符号の説明】
【００２９】
101・・・入力端子、102・・・電力分配器、103・・・キャリアアンプ
104・・・キャリアアンプ入力整合回路、105・・・キャリアアンプ出力整合回路
106、107、112…λ/4線路、108・・・ピークアンプ
109・・・ピークアンプ入力整合回路、110・・・ピークアンプ出力整合回路
111・・・ドハティ合成点、113・・・出力端子、114・・・負荷抵抗
115・・・キャリアアンプゲート端子、116・・・ピークアンプゲート端子
200・・・フィードフォワード装置、
201・・・1stキャンセルループ、202・・・2ndキャンセルループ
203・・・入力端子、204、209、214・・・ カプラ、205、211・・・レベル調整器
206、212 ・・・位相調整器、207・・・メインアンプ、208、210・・・遅延線
213・・・エラーアンプ、215・・・出力端子、
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
2006279707.tif 000007
【図３ｄ】
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【図４】
2006279707.tif 000009
【図５】
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【図６ａ】
2006279707.tif 000011
【図６ｂ】
2006279707.tif 000012
【図６ｃ】
2006279707.tif 000013
【図６ｄ】
2006279707.tif 000014
【図７】
2006279707.tif 000015