(57)【要約】電力制御ループ（１２）を含む無線周波電力増幅器回路（１０）を説明する。電力制御ループ（１２）は、無線周波電力増幅器（２２）の電力制御入力（３４）と電力供給入力（３６）の間に結合される少なくとも１つのフィードバック経路とともに、電力制御入力（３４）と電力供給入力（３６）を有する無線周波電力増幅器（２２）を含む。フィードバック経路は、制御端子（４６）を有し制御ループパラメータの変動を小さくするように構成された少なくとも１つの可変ループ素子（１８）を含む。
2005521286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力制御入力（３４）と電力供給入力（３６）を有する無線周波電力増幅器（２２）と、
前記無線周波電力増幅器（２２）の前記電力制御入力（３４）と前記電力供給入力（３６）の間に結合される少なくとも１つの可変ループ素子（１６、１８、２０、２４）であって、前記少なくとも１つの可変ループ素子（１８）は、制御ループパラメータ（ｄ、ｗn）の変動を小さくするように構成される制御入力（４６）を有している前記少なくとも１つの可変ループ素子と、
を備えた電力制御ループ（１２）を含む無線周波電力増幅器回路（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅器回路において、前記可変ループ素子（１８）の前記制御入力（４６）は、前記電力制御ループ（１２）または前記電力制御ループ（１２）の信号供給用分岐（１４）に結合されて前記可変ループ素子（１８）を含む内部制御ループ（１２’）を形成する前記電力増幅器回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力増幅器回路において、前記可変ループ素子は、可変フィルタ（１８）または可変電流検出素子（２４）である前記電力増幅器回路。
【請求項４】
請求項３に記載の電力増幅器回路において、前記可変フィルタ（１８）は、可変抵抗器と可変静電容量（Ｃvar）の少なくとも１つを含む前記電力増幅器回路。
【請求項５】
請求項１から請求項４の１つに記載の電力増幅器回路において、前記可変ループ素子（１８）は、バリキャップダイオード（Ｃvar）を含む前記電力増幅器回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５の１つに記載の電力増幅器回路において、前記可変ループ素子は、特性が可変の検出器（１６）である前記電力増幅器回路。
【請求項７】
請求項１から請求項６の１つに記載の電力増幅器回路であって、前記可変ループ素子（１８）の前記制御入力（４６）に結合される信号変換器（５０）を更に含む前記電力増幅器回路。
【請求項８】
請求項１から請求項７の１つに記載の電力増幅器回路において、前記可変ループ素子（１８）の前記制御入力（４６）、または前記信号変換器（５０）の制御端子（５２）は、デジタル制御インタフェースに結合される前記電力増幅器回路。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電力増幅器回路において、前記信号変換器（５０）とデジタル制御インタフェースの少なくとも１つは、内部制御ループ（１２’）の中に配置される前記電力増幅器回路。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の１つに記載の電力増幅器回路（１０）を含む無線通信網の構成要素。
【請求項１１】
電力制御ループ（１２）を使用して電力増幅器（２２）の電流消費のフィードバック信号特性を考慮する無線周波電力増幅器回路（１０）の出力電力を制御する方法であって、
制御入力（４６）を有するとともに特性が可変である少なくとも１つの可変ループ素子（１８）を与え、
制御ループパラメータ（ｄ、ｗn）の変動が小さくなるように、前記可変ループ素子（１８）の前記制御入力（４６）に制御信号を印加することによって、前記ループ素子（１８）の特性を変化させる、
ことを含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、前記ループ素子（１８）の特性は、電力増幅器定数（Ｋpa）の変動に起因する制御ループパラメータ（ｄ、ｗn）の変動を小さくするように変化する前記方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の方法において、前記電力制御ループ（１２）または前記信号供給用分岐（１４）から立ち上がるフィードバック信号は、前記可変ループ素子（１８）の前記制御入力（４６）に直接または信号変換後に供給される前記方法。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３の１つに記載の方法において、前記ループ素子（１８）の特性は、前記電力増幅器（１８）の電力制御信号（ＰＯＷＬＥＶ、ＰＡＲＥＧ）またはそれから取り出された信号によって制御される前記方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４の１つに記載の方法において、前記ループ素子（１８）の特性は、専用制御信号によって制御される前記方法。
【請求項１６】
請求項１１から請求項１５の１つに記載の方法において、前記無線周波電力増幅器（２２）は、複数の周波数帯域の中で動作可能であり、前記ループ素子（１８）の特性は各周波数帯域の中で個別に制御される前記方法。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１６のステップを実行するプログラムコード部分を含むコンピュータプログラム製品。
【請求項１８】
コンピュータ可読記録媒体上に格納される請求項１７に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）  
本発明は、無線周波出力電力の制御に関し、より詳細には無線周波電力増幅器を含む無線周波電力増幅器回路に関する。更に本発明は無線周波電力増幅器の出力電力を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（先行技術の説明）
無線通信装置のような最近の無線周波数の用途は、たとえば、高い電送品質を保証すると共に、出力信号の変動を各種標準で定義されている規格値以内に維持するため効率的な無線周波出力電力の制御を必要としている。
【０００３】
一般に無線周波出力電力の制御には、無線周波電力増幅器、無線周波電力増幅器と誤差増幅器（ｅｒｒｏｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の出力電力を検出する検出装置を含む電力制御ループが含まれている。そのような無線周波電力制御ループは、たとえば米国特許第５，３７８，９９６号で周知されている。
【０００４】
米国特許第５，３７８，９９６号で周知の電力増幅器は、制御入力、信号入力、無線周波電力出力および検出器出力を備えている。検出器出力における検出器の信号は、電力増幅器の無線周波電力出力と検出器出力との間に結合される検出器ダイオードの形をした検出器デバイスによって与えられる。検出器の出力は誤差増幅器の負の入力に結合され、誤差増幅器の出力は電力増幅器の制御入力に接続されている。したがって、電力増幅器、検出器および誤差増幅器は、負帰還を備えた電力制御ループを形成する。また誤差増幅器は、基準電圧が印加される正の入力を備えている。
【０００５】
米国特許第５，３７８，９９６号の中で説明されている無線周波出力電力の制御は、無線周波出力電力の測定に基づいている。しかし原理的には、無線周波出力電力の制御は、無線周波電力増幅器の電流の測定に基づいている。つまり、無線周波電力増幅器の電力消費または電流消費に基づいている。
【０００６】
無線周波電力増幅器の電流の測定に基づく無線周波出力電力の制御は、２００２年１月２１日発行のエレクトロニックデザイン、ページ３８、４０に記載のＡｓｈｏｋ  Ｂｉｎｄｒａによる論文「無線周波電力増幅器を期待通りに維持する巧みなバイアス電圧印加方法（Ｓｍａｒｔ  ｂｉａｓｉｎｇ  ｋｅｅｐｓ  Ｒ．Ｆ．  ｐｏｗｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｏｎ  ｔｒａｃｋ）」の中で説明されている。この論文の中で、無線周波電力増幅器の出力電力を安定化しかつ制御するモノリシックコントローラが説明されている。
【０００７】
このコントローラは、無線周波電力増幅器のゲートのバイアス電圧のキャリブレーションをリアルタイムモードで可能にする閉ループによる解決方法の主要な部分である。既知のコントローラを含む無線周波電力増幅器回路の模式的ブロック図が図１ａに示されている。図１ａから明らかになるとおり、無線周波電力増幅器回路１０は、電力制御ループ１２と信号供給用分岐１４を含む。電力制御ループ１２は、無線周波電力増幅器２２、抵抗器２４の形をした電流検出素子、コンパレータ１６の形をした検出器およびフィルタ１８を含む。
【０００８】
抵抗器２４は、無線周波電力増幅器２２のドレーン電流を検出するために使用される。ドレーン電流は外部の電圧基準と共に信号供給用分岐１４からコンパレータ１６に供給される電圧に変換される。コンパレータ１６の出力信号は、フィルタ１８によって濾波され、濾波された信号は、無線周波電力増幅器２２のゲートにバイアスをかける電圧を制御するために使用される。
【０００９】
無線周波電力増幅器２２の能率と直線性に影響する温度ドリフトと温度エージングに対処するため、電力制御ループ１２の外側の信号供給用分岐１４とコンパレータ１６の間に制御入力１４’が用意される。制御入力１４’に印加される制御信号によって、無線周波電力増幅器２２の出力電力ＰＯＵＴを制御することができる。
【００１０】
無線周波電力増幅器の電流を考慮した無線周波電力増幅器回路方式から離れると、電力制御方式の強力な実現を可能にする無線周波電力増幅器回路の必要性が存在する。またそのような無線周波電力増幅器回路の無線周波電力増幅器を制御する方法に対する必要性が存在する。
【００１１】
（発明の要約）
本発明によれば、電力制御入力と電力供給入力を備えた無線周波電力増幅器を含む電力制御ループと、電力増幅器の電力制御入力と電力供給入力との間に結合されるとともに、制御入力を備え制御ループのパラメータの変動を小さくするように構成される少なくとも１つの可変ループ素子とを含む無線周波電力増幅器回路１０が提供される。
【００１２】
可変ループ素子の制御入力は、電力増幅器の電流消費のフィードバック信号特性を考慮することによって制御ループを実際に制御することを可能にする。制御ループに関するこの制御は、望ましくは、静止状態を達成することによって出力電力を間接的に制御することを目的としているのに対して、先行技術による解決方法は、そのような静止状態を変化させることを目的としている。可変ループ素子は連続的にまたは段階的に同調できる素子でよい。フィードバック経路の中に配置される可変ループ素子の特性は、ループの減衰定数（ｄａｍｐｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）やループの固有周波数のようなループの動的パラメータの変動を小さくし、理想的には完全に補償されるように制御される。
【００１３】
したがって、第１に電力増幅器電流のフィードバック信号の特性に基づくことが提案され、第２に、フィードバック経路の中に１つまたは複数の可変ループ素子を与えることによって、その多くがフィードバック機構に特定的なループパラメータの変動を小さくすることが提案されている。可変ループ素子は、たとえば、制御パラメータが線形になるか静止するように、能動的または受動的に制御される。
【００１４】
制御ループパラメータの変動が小さくなると、より強力な出力電力制御が得られる。その上、とくに複数の周波数帯域で動作すべき電力増幅器回路の場合は、たとえば電力−時間−テンプレート（ｐｏｗｅｒ−ｔｉｍｅ−ｔｅｍｐｌａｔｅ）のキャリブレーションに必要なキャリブレーション時間を短くすることができる。
【００１５】
可変ループ素子は、電力増幅器回路で容易に使用可能な信号によって、あるいは望ましくは、外部から与えられ電力制御ループに供給される電力制御基準信号または電力増幅器回路の中で生成される電力制御信号のような出力電力制御に関する信号によって直接または信号変換後に制御される。それに加えてまたは代替方法として、可変ループ素子は、オフセット信号のような専用制御信号によって制御される。可変ループ素子は、出力電力制御に関して容易に使用可能な信号と、出力電力制御と専用制御信号とに関する信号とによって同時に制御されるように構成されることが望ましい。
【００１６】
可変ループ素子は、専用制御信号と、容易に使用可能であるが必要に応じ追加して処理される制御信号を供給する信号、またはそのいずれかを供給する制御入力を備えている。この制御入力は、たとえば、直接的または不連続的に可変ループ素子を同調させることを可能にする。とくにこの制御入力は、たとえば、電力増幅器の電力制御入力と電力供給入力の間の（外部）フィードバック経路の特定のノードに制御入力を結合することによって、さらなる（内部）フィードバック経路（つまり、可変ループ素子用の内部制御ループ）を生成することを可能にする。代替方法として、外部フィードバック経路の外側のノードに可変ループ素子の制御入力を結合することによって内部フィードバック経路を生成してもよい。たとえば、制御入力を電力制御ループの信号供給用分岐に結合してもよい。内部制御ループを使用すると、電力制御ループまたは信号供給用分岐から生成されたフィードバック信号を、直接または信号変換後、可変ループ素子の制御入力に供給することができる。
【００１７】
可変ループ素子の制御入力は、内部フィードバック経路の中に配置され、フィルタ回路、乗算器、レベル・シフター、バッファ、リミッタ、参照テーブルおよび電圧または電流源の少なくとも１つを含む信号変換器に結合される。望ましくは信号変換器は、変換器の入力信号を、制御入力を介して可変ループ素子に結合される変換器の出力信号に変換する。
【００１８】
変換器の入力信号は、容易に使用可能な電力制御信号、またはそれから取り出された信号であることが望ましい。信号変換器は、たとえば、電力制御信号またはそれから取り出された信号が供給される信号変換器自体の制御端子を備えている。代替方法として、そのような信号は、可変ループ素子の制御入力に直接結合されてもよい。デジタル制御インタフェースは、信号変換器の制御端子または直接可変ループ素子の制御入力のいずれかに結合されてもよい。デジタル制御インタフェースは、内部フィードバック経路の中に配置されるのが望ましい。
【００１９】
好適実施例における電力増幅器は、複数の周波数帯域で動作可能である。そのような場合、可変ループ素子は、各周波数帯域ごとに異なる方法で制御される。そのような個別制御は、全周波数帯域に対して同一のループパラメータが得られるように実行されることが望ましい。そのためには、周波数帯域に特定的な制御信号を可変ループ素子に対して供給してもよい。全周波数帯域に対して同一のループパラメータが使えると、迅速なキャリブレーションが可能になる。何故ならば、１つの周波数帯域に対して見付けたキャリブレーション値を（適切な制御信号とともに）残りの周波数帯域に対して同様に使用することができるからである。
【００２０】
制御ループパラメータの変動は、複数の仕組みによって発生する。出力電力制御が電力増幅器電流のフィードバック信号の特性に基づいている場合、電力増幅器定数の変動は、ループパラメータの変動に対する主な原因（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）である。電力増幅器定数は、電力増幅器の電流消費と制御電圧の関係を説明するものである。
【００２１】
可変ループ素子の特性が変わるように選択され、電力増幅器定数の変動の逆効果が小さくなるように変わる場合、またはそのいずれかが実行された場合は利点が多い。さらなる効果、またはループパラメータを変動させる他の効果が小さくなるように可変ループ素子の特性が変わりうるか、変えられうることは勿論である。
【００２２】
可変ループ素子は、ループパラメータの変動を小さくするためだけにフィードバック経路の中に配置される専用部品である。それに加えてまたは代替方法として、たとえば、フィルタ、感知素子または検出器のようなフィードバック経路の中に既に存在している部品は、その部品が、本来の用途だけでなくループパラメータの変動を慎重に減少させるように構成されてもよい。
【００２３】
可変ループ素子は、電力制御ループのループフィルタのような可変フィルタまたは低域フィルタによって構成されることが望ましい。可変フィルタは、可変抵抗器と可変静電容量の少なくとも１つを含むことができる。その上、能動フィルタの場合、ループパラメータの変動を小さくする専用制御ルーチンを実行することができる。
【００２４】
可変ループ素子は、バリキャップダイオードで構成されるか、バリキャップダイオードを含むことができる。そのようなバリキャップダイオードは、アノードとカソードの間の電圧によって制御される可変静電容量を提供する。したがって、バリキャップダイオードは、ループ制御信号によって、より詳細にはループ制御電圧によって制御される。さらなる制御信号をバリキャップダイオードのいずれか１つまたは双方に印加すると、さらなる制御パラメータを導入することができる。
【００２５】
フィルタの配置で使用された場合、バリキャップダイオードは、フィルタ変数を提供する。しかし、バリキャップダイオードは、ループ検出器のような他の可変ループ素子とともに使用されうる。バリキャップダイオードの代わりに、またはバリキャップダイオードに加えて、ループ検出器の可変利得は、ループパラメータの変動が小さくなるように制御される。
【００２６】
上に説明した本発明は、ハードウエアによる解決方法またはソフトウエアによる解決方法として実施される。ソフトウエアによる解決方法の場合、本発明は、本発明の各種ステップを実行するプログラムコード部分を含むコンピュータプログラム製品の形で実施されうる。このコンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読記録媒体上に格納されうる。
【００２７】
本発明の好適実施例によれば、本発明の無線周波電力増幅器回路は、無線通信用の（たとえば、多帯域の移動電話機のような）移動端末または移動通信網の基地局の駆動ステージのような通信網の構成要素の中に配置される。
【００２８】
（好適実施例の説明）
本発明のさらなる態様と利点は、以下に示す本発明の詳細な説明を読むことと、添付の図面を参照することにより明らかになるであろう。
【００２９】
以下、可変ループフィルタの形をした可変ループ素子を含む無線周波電力増幅器回路について例示的に説明する。しかし原理的には、電力制御ループの何らかの他の素子が、可変ループフィルタに加えて、または可変ループフィルタの代わりとして機能するように、その素子を改造することができることに注意すべきである。その上、本発明は、可変ループコンデンサとともに例示的に説明されているが、可変抵抗器のような他の可変部品と可変検出器の利得のような他の可変パラメータを使用して、可変ループ素子を実現することもできる。
【００３０】
更に好適実施例に関する以下の考察は、可変コンデンサの温度ドリフトや、可変コンデンサを正しくバイアスするための条件を考慮していない。実際に実現する場合、温度ドリフトを補償する適切な手段と可変コンデンサを正しくバイアスする手段を提供しなければならないであろう。
【００３１】
本発明による例示的な無線周波電力増幅器回路１０のブロック図が図１ｂに示されている。電力増幅器回路１０は、電力制御ループ１２と、電力制御ループ１２に結合される信号供給用分岐１４を含む。
【００３２】
電力制御ループ１２は、検出器回路１６、ループフィルタ１８、オプションとしての低域フィルタ２０、電力増幅器２２および電流検出素子２４を含む。図１ｂを参照して説明する例示的実施例における検出器回路１６は、負の入力２６と正の入力２８を備えた誤差増幅器（ｅｒｒｏｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含む。正の入力２８は、検出器回路１６の正の入力２８と交信する第１のパルス整形フィルタ３２、第１のパルス整形フィルタ３２に結合される出力を備えた指数電力増幅器３０および指数電力増幅器３０の入力に結合される第２のパルス整形フィルタ２８を含む基準電圧供給用分岐１４に結合される。
【００３３】
検出器回路１６の出力は、制御入力４６を備えループパラメータの変動を小さくするように構成されたループフィルタ１８に結合される。ループフィルタ１８は、低域フィルタ２０を介して電力制御入力３４に結合される。電力増幅器２２は、電力供給入力３６、無線周波電力出力３８および図１ｂに示されていない無線周波信号入力を更に備えている。電流検出素子２４は、電力増幅器２２の電源入力３６と電流供給源（Ｖｂａｔ）の間に結合される抵抗器によって構成される。
【００３４】
図１ｂに示す電力増幅器回路１０の基本動作は以下の通りである。
【００３５】
第２のパルス整形フィルタ２８に供給される離散的制御電圧ＰＯＷＬＥＶ＊は、基準電圧供給用分岐１４の中で検出器回路１６の正の入力２８に印加される電力増幅器の連続する基準電圧ＰＯＷＬＥＶに変換される。検出器回路１６におけるこの電力増幅器基準電圧ＰＯＷＬＥＶは、電流検出素子２４によって発生するフィードバック信号と比較される。この差信号は検出器回路１６によって増幅され、ループフィルタ１８と低域フィルタ２０を介して電力増幅器２２の電力制御入力３４に電力増幅器の制御電圧ＰＡＲＥＧの形で供給される。電力増幅器２２は、電力増幅器の制御電圧ＰＡＲＥＧに従って無線周波入力信号を増幅し、この増幅した信号を自身の電力出力３８を介して出力する。
【００３６】
図１ｂから判るように、電力制御ループ１２は、電力増幅器２２の電力制御入力３４と電力増幅器２２の電力供給入力３６の間に結合されるフィードバック経路を含む。このフィードバック経路は、電流検出素子２４、検出器回路１６、ループフィルタ１８および低域フィルタ２０を含む。
【００３７】
電力増幅器２２の電力供給入力３６にフィードバック経路を結合することによって、電力増幅器２２の出力電力制御は、電力増幅器２２の電流消費のフィードバック信号特性に基づくことになる。出力電力制御が電力増幅器２２の電流消費のフィードバック信号特性に基づいているという事実の結果、電力増幅器２２の電流消費と制御電圧ＰＡＲＥＧの関係を説明する電力増幅器定数Ｋｐａは、電力制御ループ１２の動的パラメータに影響を及ぼす。これは電力制御ループ１２の伝達関数Ｈ（ｓ）から明らかであり、この伝達関数は
2005521286.tif 000003
と書くことができる。ここでループフィルタ１８の伝達関数Ｈｆ（ｓ）は、
2005521286.tif 000004
と例示的に書かれ、低域フィルタ２０の伝達関数Ｈｌｐ（ｓ）は、
2005521286.tif 000005
と書かれ、電流検出素子２４の伝達関数Ｋｓｅｎｓｅは
2005521286.tif 000006
と書かれ、検出器回路１６の伝達関数Ｋｄｅｔｅｃｔｏｒは
2005521286.tif 000007
と書くことができる。
【００３８】
以下の説明で、電力制御ループ１２に特定的な２つの制御ループパラメータ、つまりループの減衰定数ｄとループの固有周波数ｗｎについてより詳細に例示的に検討する。これらの制御ループパラメータは、
2005521286.tif 000008
および
2005521286.tif 000009
と書くことができる。
【００３９】
式（６）と式（７）から、電力制御ループ１２のループ減衰定数ｄとループ帯域幅のような動的特性が電力増幅器定数Ｋｐａの変動に大きく依存することは明らかである。しかし、電力増幅器定数Ｋｐａは、電力増幅器制御電圧ＰＡＲＥＧによって大きく変わる。この事実は、電力増幅器定数Ｋｐａと、電力増幅器のモデルに基づいて取り出される電力増幅器制御電圧ＰＡＲＥＧの関数関係を描いたグラフを示す図２から明らかである。
【００４０】
移動通信グローバルシステムの９００ＭＨｚ帯域の代表的な電力増幅器（ＧＳＭ９００）の電力増幅器定数Ｋｐａが１．６Ａ／Ｖと０．９６Ａ／Ｖの間で変わることと、代表的な３帯域ＧＳＭ９００／ＧＳＭ１８００／ＧＳＭ１９００電力増幅器の電力増幅器定数Ｋｐａが３Ａ／Ｖと０．２Ａ／Ｖの間の範囲にあり、さらに２帯域電力増幅器の電力増幅器定数Ｋｐａが６Ａ／Ｖもの高さになりうることが、実験的に判明している。
【００４１】
上記から明らかになるように、電力増幅器制御電圧ＰＡＲＥＧと電力増幅器定数Ｋｐａの関係は高度に非線形である。この結果、ループの減衰定数ｄとループの固有周波数ｗｎのような制御ループの代表的な動的パラメータは、電力増幅器制御電圧ＰＡＲＥＧによって大きく変化する。
【００４２】
そのような制御ループパラメータの変動は、電力制御ループの設計を非常に困難にしている。電力制御ループの設計は、一方では、パルス整形が電力制御ループパラメータとは独立の状態を続けることを保証するため、ループ帯域幅がパルス整形フィルタ２８、３２の帯域幅よりも広いことを保証しなければならない。他方、雑音を小さくするため、電力制御ループの帯域幅は（一定の減衰定数に対して）可能な限り小さくすべきである。その上、キャリブレーションの観点からは一定の制御ループパラメータが有利である。電力制御ループの設計は、上で考察した全態様の折衷案を見付けることを目的としている。しかし、このためには制御ループパラメータの変動を可能な限り大幅に小さくする必要がある。
【００４３】
図１ｂを参照して考察した本発明の例示的実施例によれば、制御入力を備え電力増幅器定数Ｋｐａの変動の結果得られたループパラメータの変動を小さくする可変ループ素子が提供される。追加されるパラメータや、電力増幅器定数Ｋｐａとは別の他のパラメータは本発明に従って補償され、制御ループパラメータを線形にすることができることは勿論である。
【００４４】
原理的には、式（６）と式（７）における電力増幅器定数Ｋｐａの変動は、式（６）と式（７）の１つまたは複数の他のパラメータを可変にするとともに、これらの１つまたは複数の他のパラメータを適切に変化させることによって補償される。これが意味することは、基本的には可変電流検出素子２４の形をした可変ループ素子、可変検出器回路１６、可変ループフィルタ１８および可変低域フィルタ２０またはそれらのいずれかを与えることができることである。それに加えてまたは代替方法として、電力制御ループ１２の中に専用の可変ループ素子を導入してもよい。
【００４５】
式（６）と式（７）から明らかになるように、ループフィルタ１８の静電容量Ｃｃと検出器回路１６の利得Ｇｍは、電力増幅器定数Ｋｐａを変えることによって誘起する制御ループパラメータの変動を補償するために非常に有利に使用できるパラメータである。下記の中で、可変静電容量Ｃｃとともに電力制御ループ１２の線形化を例示的に説明する。
【００４６】
一方では電力増幅器定数Ｋｐａと、図２に示す制御電圧ＰＡＲＥＧとの関係から離れ、他方では、式（６）と式（７）の個々のパラメータの代表的な値から離れると、減衰定数ｄと制御ループの固有周波数ｗｎを次表の中で示すように変化させることができる。
2005521286.tif 000010
【００４７】
減衰定数ｄと制御ループの固有周波数ｗｎに関する上記変化は、電力増幅器定数Ｋｐａの変化と同じ比率で変化するその可変静電容量Ｃｃを使用する可変ループフィルタを導入することによって、電力増幅器定数Ｋｐａの変動にあまり依存せずにつくられる。しかし、可変ループフィルタの実現を考察する前に、図３と図４を参照して、可能な（静的（ｓｔａｔｉｃ））実施例を検討する。
【００４８】
第１の変形によれば、検出器回路は信号混合（ｍｉｘｅｄ  ｓｉｇｎａｌ）ＡＳＩＣの一部としての増幅器の形で実現され、受動的ループフィルタは、図３に示すＰＩループフィルタを形成する個別静電容量Ｃと個別抵抗器Ｒ’によって生成される。図３から明らかになるように、個別コンデンサＣは１測だけが接地される。
【００４９】
図３に示すループフィルタの伝達関数Ｈｆ（ｓ）は、次式のように書くことができる。
2005521286.tif 000011
【００５０】
式（８）は基本的に式（２）に対応しており、この結果として式（６）と式（７）を書き直すことができる。
【００５１】
第２の変形によれば、図４に示すように増幅器ステージ４０とドライバステージ４２として検出器回路とループフィルタを実現することができる。増幅器ステージ４０とドライバステージ４２は、双方とも信号混合ＡＳＩＣの一部であり、ループフィルタのコンデンサＣは個別部品のままである。図４に示す増幅器ステージ４０とドライバステージ４２が結合された回路の伝達関数Ｆ（ｓ）は、
2005521286.tif 000012
と書くことができる。
【００５２】
図４に示す実施例には利点がある。何故ならば、図３に示す実施例と比較してループフィルタに必要な外部抵抗器がないからである。
【００５３】
可変ループフィルタ１８の第１の変形が図５ａに示されている。図５ａから判るように、可変ループフィルタ１８は、抵抗器Ｒ’とバリキャップダイオードの形をした可変ループコンデンサＣｖａｒを含む。図５ａに示すループコンデンサＣｖａｒは、図３に示すループコンデンサＣと等価であるが、ループコンデンサＣｖａｒの静電容量は可変であり、基本的には増幅器の制御電圧ＰＡＲＥＧによって制御される。つまり、ループコンデンサＣｖａｒは電力増幅器定数Ｋｐａが変わる比率と同じ比率で変わる。
【００５４】
可変ループフィルタ１８には、一方では可変ループコンデンサＣｖａｒのカソードと、他方では抵抗器Ｒ’が接続されている共通ノードとの間に結合される制御入力４６がある。外部抵抗器Ｒ’’もこの共通ノードに結合され、制御信号を検出器回路１６から可変ループフィルタ１８の制御入力４６に与える。したがって、可変ループコンデンサＣｖａｒを含む内部制御ループが形成される。制御ループ１２の内部制御信号は、抵抗器Ｒ’’を介して立ち上げられ（ｔａｐｐｅｄ）可変ループコンデンサＣｖａｒに結合される制御入力４６に供給される。
【００５５】
原理的には、図５ａに示す並列抵抗器Ｒ’、Ｒ’’を１つの抵抗器Ｒに結合することができる。図５ａの可変ループフィルタ１８に対応する等価回路は、図５ｂに示されている。
【００５６】
図５ａと図５ｂに示す可変ループフィルタ１８は、可変コンデンサＣｖａｒのために「Ｉ」部分が可変になっている受動ＰＩループフィルタを構成する。ループフィルタ１８の伝達関数Ｈｆ（ｓ）は、Ｃｖａｒの両端子間の電圧Ｕｃｖａｒの関数になる。これにより、電力増幅器定数Ｋｐａの変動によって生じる制御ループパラメータの変動を小さくすることができる。
【００５７】
図６は、図５ａ、５ｂに示すものと同じであるが、可変ループコンデンサＣｖａｒのアノードと、アースに対して直流をブロックするために追加されたコンデンサＣ０との間に結合されるループコンデンサＣｖａｒ用制御端子４６があるＰＩループフィルタの構成を示している。制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔの形をした制御信号は、可変ループフィルタ１８の制御入力４６に印加される。Ｕｏｆｆｓｅｔが存在していると、Ｃｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔの値は増幅器の制御電圧ＰＡＲＥＧと制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔの差によって決定される。したがって、制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔは、制御ループパラメータの変動を更に小さくするため、ループコンデンサＣｖａｒを調整することを可能にする。
【００５８】
図６に示すループフィルタ１８の伝達関数Ｈｆ（ｓ）は、増幅器の制御電圧ＰＡＲＥＧと制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔの差、Ｕｃｖａｒの関数であり、
2005521286.tif 000013
に対して、
2005521286.tif 000014
と書くことができる。
【００５９】
可変ループフィルタ１８の制御入力４６に制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔが印加される結果として、増幅器の制御電圧ＰＡＲＥＧ対Ｃｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔの曲線はＸ軸に沿ってシフトされる。そのような調整は、Ｃｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔの特性を電力増幅器定数Ｋｐａの特性に一致させるために非常に有用である。
【００６０】
ＣｖａｒとＣｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔの特性が図７に示されている。図７から明らかになるように、Ｃｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔは、シフトされたＣｖａｒの複製である。
【００６１】
固定静電容量Ｃをもつループフィルタの減衰定数ｄと、図６に示すように調整された可変ループフィルタの静電容量Ｃｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔをもつ可変ループフィルタ１８の減衰定数ｄの比較が図８に示されている。可変ループフィルタ１８を使用すると、ほぼ２分の１だけ減衰定数の変動を小さくすることができる。この事実は次表からも明らかになる。 
2005521286.tif 000015
【００６２】
電力増幅器定数Ｋｐａの特性により良く一致する静電容量特性を持つバリキャップダイオードを使用するとともに、制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔを活発に制御することによって、さらなる同意（ａｐｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ）を得ることができる。
【００６３】
電力増幅器定数Ｋｐａは周波数によって変化するから、電力増幅器定数Ｋｐａの特性は各種周波数帯域に対して異なるであろう。したがって、制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔを使用して周波数帯域ごとに個別にＣｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔを調整し、全周波数帯域に対して同一の制御ループパラメータを得ることができる。制御ループパラメータが同一の場合、複数帯域移動電話機の電力−時間−テンプレートが迅速にキャリブレートされる。何故ならば、１つの周波数帯用として見付けたキャリブレーション値は、（適切な制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔが印加されると）残りの周波数帯域にも同様に使用できるからである。この結果として、３帯域移動電話機のキャリブレーション時間を５０％以上短くすることができる。
【００６４】
図９に示すように、たとえば、フィルタ動作のために可変ループフィルタ１８に抵抗器Ｒｃを追加してもよい。抵抗器Ｒｃが制御端子４６に結合されると、抵抗器Ｒｃに修正された制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔ＊を印加しなければならない。
【００６５】
図１０に示すように、制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔ＊は、バリキャップダイオードのＣｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔの特性を電力増幅器定数Ｋｐａの特性により良く一致させる役目をする信号変換器５０によって与えられる。信号変換器５０は、制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔ＊＊を受信する制御端子５２と、抵抗器Ｒｃに結合される出力端子５４を含む。原理的には図１０に示す抵抗器Ｒｃを除いてもよく、信号変換器５０の出力端子５４を制御端子４６に直接結合してもよい。
【００６６】
信号変換器５０は、Ｕｏｆｆｓｅｔ＊＝ｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（Ｕｏｆｆｓｅｔ＊＊）という関係に従って制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔ＊が線形または非線形になるように制御電圧Ｕｏｆｆｓｅｔ＊＊を変換する。信号変換器５０は、フィルタ回路、乗算器、レベル・シフター、バッファ、リミッタ、参照テーブルまたは電圧源／電流源を含むことができる。
【００６７】
Ｃｖａｒ＿ｏｆｆｓｅｔの片面が接地されている可変ループフィルタ１８の代替可能な実施例が図１１に示されている。
【００６８】
原理的には、可変ループフィルタ１８の制御入力４６は、増幅器の制御電圧ＰＡＲＥＧ、または増幅器の基準電圧ＰＯＷＬＥＶまたはＰＯＷＬＥＶ＊のような他の電力制御信号に直接または間接的に接続されてもよい。この点に関し、図１２は、信号変換器５０のＰＡＲＥＧ信号に結合される制御端子５２とともに内部制御ループ１２’をつくる電力制御ループ１２のブロック図を例示的に示している。可変ループフィルタ１８またはどれか他の（たとえば、電流検出素子２４または検出器回路１６のような）可変ループ素子は、パルス整形フィルタ２８と検出器回路１６の間、または検出器回路１６とループフィルタ１８の間に配置されるノードに結合されてもよい。Ｕｏｆｆｓｅｔ、Ｕｏｆｆｓｅｔ＊またはＵｏｆｆｓｅｔ＊＊は、アナログ・デジタル変換器のようなデジタル制御インタフェースから直接供給されることは勿論である。
【００６９】
図１３は、移動電話機の基板上で実行される実際の測定のために可変ループフィルタが使用される回路を示している。図１３の回路は、静的ループフィルタに対する図４の回路に基づいている。
【００７０】
図１３に戻ると、抵抗器Ｒｄは、バリキャップダイオードＣｖａｒ用の直流経路を与えるために使用される。静電容量Ｃｄｃは、信号Ｕｏｆｆｓｅｔ＊＊の直流デカップリングとなるために使用される。信号Ｕｏｆｆｓｅｔ＊＊は、外部の可変電圧源から供給される。図１４のグラフは、図１３の回路に対して測定された、増幅器の出力電力対制御電圧ＰＯＷＬＥＶを示している。図１４から明らかになることは、図１３に示すループフィルタの構成は、図１４に示す未修正回路と比較したとき、出力電力におけるオーバーシュートを小さくすることに役立つことである。
【００７１】
図１５ａ、１５ｂは、図４と図１３に示す未修正回路と修正済み回路の出力電力対ステップ応答（ｔｉｍｅ  ｓｔｅｐ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）をそれぞれ示している。電力の最大オーバーシュートが、およそ７５％以上も小さくなっていることが明瞭に判る。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１ａ】先行技術による無線周波電力増幅器回路のブロック図である。
【図１ｂ】本発明による無線周波電力増幅器回路のブロック図である。
【図２】電力増幅器定数と電力増幅器制御電圧の関係を示す図である。
【図３】静的ループフィルタの第１の実施例を示す図である。
【図４】静的ループフィルタの第２の実施例を示す図である。
【図５ａ】可変ループフィルタの形をした可変ループ素子に関する本発明の第１の実施例を模式的に示す図である。
【図５ｂ】可変ループフィルタの形をした可変ループ素子に関する本発明の第１の実施例を模式的に示す図である。
【図６】可変ループフィルタの形をした可変ループ素子に関する本発明の第２の実施例を模式的に示す図である。
【図７】図５，６に示す２つの実施例の可変静電容量と電力増幅器の制御電圧の関係を示す図である。
【図８】先行技術によるループフィルタの静電容量と本発明によるループフィルタの静電容量とに対する電力増幅器の制御電圧によって決まる減衰定数の変動を示す図である。
【図９】可変ループフィルタの形をした可変ループ素子に関する本発明による第３の実施例を模式的に示す図である。
【図１０】可変ループフィルタの形をした可変ループ素子に関する本発明による第４の実施例を模式的に示す図である。
【図１１】可変ループフィルタの形をした可変ループ素子に関する本発明による第５の実施例を模式的に示す図である。
【図１２】図１１または図１２に示す可変ループ素子を含む無線周波電力増幅器回路のブロック図を示す図である。
【図１３】可変ループフィルタにおける可変ループフィルタの実際の配置を示す図である。
【図１４】図１３に示す配置に対する電力増幅器の出力電力と電力増幅器の制御電圧の関係を示す図である。
【図１５ａ】先行技術による電力増幅器回路と本発明による電力増幅器回路のステップ応答の関数として電力増幅器の出力電力を示す図である。
【図１５ｂ】先行技術による電力増幅器回路と本発明による電力増幅器回路のステップ応答の関数として電力増幅器の出力電力を示す図である。
【図１ａ】
2005521286.tif 000016
【図１ｂ】
2005521286.tif 000017
【図２】
2005521286.tif 000018
【図３】
2005521286.tif 000019
【図４】
2005521286.tif 000020
【図５ａ】
2005521286.tif 000021
【図５ｂ】
2005521286.tif 000022
【図６】
2005521286.tif 000023
【図７】
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【図８】
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【図９】
2005521286.tif 000026
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005521286.tif 000030
【図１４】
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【図１５ａ】
2005521286.tif 000032
【図１５ｂ】
2005521286.tif 000033
【国際調査報告】
2005521286.tif 000034
2005521286.tif 000035