(57)【要約】【課題】携帯電話の基地局などで用いる歪補償増幅器において、経時変化に伴う基板の吸湿による位相変動が生じた際に、これを効率良く除湿するための自己送風機能が望まれる。【解決手段】受信した信号を所定のレベルに増幅する主増幅器と、該主増幅器で発生した歪成分を前記受信した信号を位相調整して検出する歪検出部と、該歪検出部で検出した歪成分を位相調整して前記主増幅部で増幅された信号と合成し前記歪成分を除去する歪除去部と、前記主増幅器をはじめとする各構成要素を除湿する複数の回転モードを有するＦＡＮユニットと、該ＦＡＮユニットの回転制御を行なう制御回路部とを有し、該制御回路部は、前記位相調整が所定の範囲を超えた場合には、前記ＦＡＮユニットの除湿効果を高めるよう回転制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した信号を増幅し歪を補償して送信するための歪補償増幅器であって、
前記受信した信号を送信に適した所定のレベルに増幅する主増幅器と、
該主増幅器で発生した歪成分を前記受信した信号を位相調整して検出する歪検出部と、
該歪検出部で検出した歪成分を位相調整して前記主増幅部で増幅された信号と合成し前記歪成分を除去する歪除去部と、
前記主増幅器をはじめとする各構成要素を除湿する複数の回転モードを有するＦＡＮユニットと、
該ＦＡＮユニットの回転制御を行なう制御回路部とを有し、
該制御回路部は、
前記歪検出部ないし歪除去部における位相調整量が所定の範囲を超えた場合には、前記ＦＡＮユニットの除湿効果を高めるよう回転制御することを特徴とする歪補償増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪補償増幅器に係わり、特に経時変化に伴う基板の吸湿による位相変動が生じた際に、これを効率良く除湿するための自己冷却機能を有する歪補償増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば携帯電話の無線基地局では、受信した広帯域なマルチキャリアの信号を増幅して送信する際に、主に増幅に伴って発生する歪成分を検出し、これを主信号と合成して除去するための歪補償増幅器が使用される。検出した歪成分を主信号と最適な振幅と位相で合成するため、合成前の主信号にパイロット信号を重畳し、演算後に検出されるパイロット信号を最小にするよう制御する技術も知られている。
【０００３】
特許文献１においては、歪検出ループと歪除去ループとを有するフィードフォワード方式の歪補償増幅器において、発振したパイロット信号を複数に分配しそれぞれの位相を線形に変調させて周波数シフトさせてから合成した、複数トーンの複合パイロット信号をカプラにより歪検出ループに注入し、歪除去ループの出力信号から検出した複数のパイロット信号のレベル、及び歪検出ループで検出された歪のレベルが最小となるように、歪除去ループ及び歪検出ループの位相及び振幅をそれぞれ制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７２４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した歪補償増幅器の制御においては、当然ながら制御可能な範囲は有限である。たとえば増幅器の温度や湿度の上昇など経時変化を所定の範囲内に抑えて、発生する歪の位相や振幅が著しく変化しないようにするための工夫が必要である。特に経時変化に伴う基板の吸湿による位相変動が問題になることがある。この位相変動は増幅器を設計する段階で特性を予測することが難しいうえ、小型化を要求される近年の状況では温度や湿度の上昇を起こし易く、したがい基板が吸湿し易くなる方向にある。
【０００６】
従来から、歪補償増幅器は冷却ユニット（ＦＡＮユニット）を備えることが多い。しかしながら、今後は単にＦＡＮで送風するというにとどまらず、状況に応じて効率良く送風して除湿する方法が課題となっている。
本発明の目的は前記した課題に鑑み、経時変化に伴う基板の吸湿による位相変動が生じた際に、これを効率良く除湿するための自己冷却機能を有する歪補償増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明は、受信した信号を増幅し歪を補償して送信するための歪補償増幅器であって、前記受信した信号を送信に適した所定のレベルに増幅する主増幅器と、該主増幅器で発生した歪成分を前記受信した信号を位相調整して検出する歪検出部と、該歪検出部で検出した歪成分を位相調整して前記主増幅部で増幅された信号と合成し前記歪成分を除去する歪除去部と、前記主増幅器をはじめとする各構成要素を除湿する複数の回転モードを有するＦＡＮユニットと、該ＦＡＮユニットの回転制御を行なう制御回路部とを有し、該制御回路部は、前記歪検出部ないし歪除去部における位相調整量が所定の範囲を超えた場合には、前記ＦＡＮユニットの除湿効果を高めるよう回転制御することを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、前記した歪補償増幅器において前記制御回路部は、ＦＡＮユニットの除湿効果を高める際に、前記歪補償増幅器の温度が上昇するように回転制御することを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、受信した信号を増幅し歪を補償して送信する歪補償増幅器であって、前記受信した信号を送信に適した所定のレベルに増幅する主増幅器と、該主増幅器で発生した歪成分を前記受信した信号を位相調整して検出する歪検出部と、該歪検出部で検出した歪成分を位相調整して前記主増幅部で増幅された信号と合成し前記歪成分を除去する歪除去部と、前記主増幅器をはじめとする各構成要素を冷却する複数の回転モードを有するＦＡＮユニットと、該ＦＡＮユニットの回転制御を行なう制御回路部とを有し、該制御回路部は、前記歪検出部ないし歪除去部における位相調整量が所定の範囲を超えた場合には、前記ＦＡＮユニットの冷却効果を高めるよう回転制御することを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、前記した各々の歪補償増幅器において、その温度が所定値よりも高いか否かに応じて前記制御回路部は、前記ＦＡＮユニットの除湿ないし冷却の効果が異なるよう制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、経時変化に伴う基板の吸湿による位相変動が生じた際に、これを効率良く除湿するための自己冷却機能を有する歪補償増幅器を提供することができ、たとえば携帯電話の基地局における歪補償増幅器の高性能化と省電力化に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例を示す歪補償増幅器の回路ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例を示す歪補償増幅器の送風方法のフローチャートである。
【図３】メモリ部に記憶する温度と位相変化量の特性データの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いながら説明する。
図１は本発明の一実施例を示す歪補償増幅器の回路ブロック図である。歪補償はフィードフォワード型の制御により行なっている。
【００１４】
一般にフィードフォワード型の歪補償増幅器は、図１に記したように、歪検出部と歪除去部を有している。
歪検出部では、入力信号をたとえば方向性結合器で第１の信号と第２の信号の二つに分岐して、第１の信号を所定のレベルまで増幅する。増幅に伴い増幅後の第１の信号には歪成分が発生する。残る第２の信号を逆位相で増幅後の第１の信号と合成し、歪成分を検出している。
歪除去部では、前記歪成分を含む増幅後の第１の信号と、前記検出した歪成分を逆位相で合成し、歪成分を除去した増幅後の第１の信号を生成している。
【００１５】
次に図１の全体的な動作について説明する。
入力端子１００からは、たとえば携帯電話の基地局で受信された微弱な受信信号が入力され、前置増幅器ユニット１に供給される。これは前記した歪補償を行なう前の段階で、微弱な受信信号を所定のレベルに増幅するための前置増幅器である。その出力信号は、後記する主増幅器７の出力信号に比べれば小さいものであり、問題となるような増幅に伴う大きな歪は発生しない。
【００１６】
前置増幅器ユニット１は、可変減衰器２と増幅器３を含んでいる。
可変減衰器２は、歪補償増幅器全体の利得を調整するものであり、アナログ電圧やディジタル信号を用いて減衰量を制御できる。温度特性の補償を含めて利得を制御することもできる。
増幅器３は、前記した増幅動作を行なう。所定のレベルに増幅された受信信号は、歪検出部に供給される。
【００１７】
歪検出部は、方向性結合器４、６および８、ベクトル調整器５、主増幅器７、遅延器９を含んでいる。
方向性結合器４は、前置増幅器ユニット１から供給された信号を二つに分岐する。このうちベクトル調整器５に供給される信号が前記した歪検出部の第１の信号であり、遅延器９に供給される信号が前記した歪検出部の第２の信号である。
【００１８】
ベクトル調整器５は、後記するように制御回路部１６により制御され、第１の信号の位相と振幅の調整を行なう。これは可変位相器や可変減衰器などを含んでいる。
方向性結合器６は、ベクトル調整器５の出力信号を受け、これと後記するパイロット信号送受信部１８からのパイロット信号を合成する。
【００１９】
主増幅器７は、歪補償増幅器のなかの主たる増幅器であって、方向性結合器６から供給されたパイロット信号を合成された第１の信号を増幅する。第１の信号は主増幅器７で、たとえば携帯電話の基地局から送信するだけのパワーを有するまで増幅される。このため第１の信号の基本周波数近傍に周波数成分を有する歪成分が発生する。この歪成分を伴う増幅された第１の信号は、方向性結合器８に供給される。なお、主増幅器７は温度センサを含んでおり、制御回路部１６に検波電圧を供給することにより歪補償増幅器の基板の温度を知らせている。
【００２０】
遅延器９は、方向性結合器４から与えられた前記第２の信号を受け、これを必要な量だけ時間遅延させて方向性結合器８に供給している。さきの第１の信号は、歪検出部において特に主増幅器７で時間遅延が発生する。これに相当する時間遅延を第２の信号に与えることで、後記する方向性結合器８での合成動作を良好に行なえるようにしている。
【００２１】
方向性結合器８は、主増幅器７からの出力信号を、そのまま後記する歪除去部の遅延器１０に供給する。また、主増幅器７からの出力信号と、遅延器９からの出力信号を逆位相で合成する。後者は主増幅器７による歪成分を含まないため、合成の結果、前者の含む歪成分が抽出される。抽出された歪成分は歪除去部の方向性結合器１２に供給される。
【００２２】
歪除去部は、方向性結合器８、１１および１２、遅延器１０、ベクトル調整器１３、誤差増幅器１４を含んでいる。
方向性結合器１２は、方向性結合器８で抽出された歪成分を与えられ、これを分岐してベクトル調整器１３に供給するとともに、検波器１７にも供給する。なお、検波器１７は歪成分を検波して、制御回路部１６へ知らせている。
【００２３】
ベクトル調整器１３は、後記するように制御回路部１６により制御され、方向性結合器１２から与えられた歪成分の位相と振幅の調整を行なう。これは可変位相器や可変減衰器などを含んでいる。
誤差増幅器１４は、ベクトル調整器１３で位相や振幅を調整された歪成分を増幅し、方向性結合器１１に供給する。
【００２４】
一方、遅延器１０は、方向性結合器８から与えられた歪成分を含む増幅された前記第１の信号を遅延させて方向性結合器１１に供給している。さきの歪成分は、歪除去部において特に誤差増幅器１４で時間遅延が発生する。これに相当する時間遅延を歪成分に与えることで、後記する方向性結合器１１での合成動作を良好に行なえるようにしている。
【００２５】
方向性結合器１１は、遅延器１０から与えられた歪成分を含む増幅された第１の信号と、誤差増幅器１４で増幅された歪成分を逆位相で合成することで、歪成分が除去された第１の信号を得て、方向性結合器１５に供給する。なお、方向性結合器１１では図示しない一方の出力端子には、終端抵抗が接続されている。
【００２６】
方向性結合器１５は、方向結合器１１から与えられた歪成分が除去された第１の信号を出力端子２００に供給して、たとえば携帯電話の基地局から送信できるようにし、またパイロット信号送受信部１８にも分岐している。
なお、パイロット信号送受信部１８は、さきに歪検出部の方向性結合器６で加えられたパイロット信号の、方向性結合器１５でのレベルを相関検出し、そのレベルを制御回路部１６へ知らせている。
【００２７】
前記したベクトル調整器５と１３は、当然ながら位相、振幅とも調整範囲が有限である。そこで最初に歪補償増幅器を作成して調整する際は、所定の環境条件のもとでは調整範囲の中心で最適となるように、遅延器９と１０の遅延量を設定するようにしている。
【００２８】
制御回路部１６は、ベクトル調整器５と１３における位相と振幅の調整量を制御する制御信号を生成する。検波器１７における歪成分の検波レベルが最小となるようにベクトル調整器５を制御し、パイロット信号送受信部１８におけるパイロット信号の検出が最小（原理的には０）となるようにベクトル調整器１３を制御することで、各々の調整量を最適に設定することができる。
【００２９】
また、制御回路部１６は必要に応じてＦＡＮユニット１９に指令を送り、これを回転させて除熱や除湿をするようにしている。特に前記した各構成要素のヒートシンク（図示せず）に送風し、特に発熱量の大きい主増幅器７や誤差増幅器１４を除熱し、或いはこれらを搭載した基板を除湿している。
本発明においては、制御回路部１６には主増幅器７が含む温度センサからの温度情報が与えられており、これに基づき制御回路部１６は、ＦＡＮユニット１９の回転速度を制御することが特徴の一つとなっている。
【００３０】
前記したようにベクトル調整器５と１３の調整範囲は有限であるが、温度上昇や吸湿による変動範囲は予め予測することが難しいことが多い。また装置の小型化に伴い、さらに変動範囲が広がる可能性もある。一方で、送風用のＦＡＮユニットを常に一定速度で回転させることは、電力消費のうえで無駄が多いため、効率の良く送風し除湿することが重要である。
【００３１】
そこで本発明においては、図１の制御回路部１６が内蔵するメモリ部１６１に後記する情報を記憶しておき、図２のフローチャートに基づいてＦＡＮユニット１９を制御し、効率良く送風し除湿するようにしている。ＦＡＮユニット１９は、一例として高速、中速、低速の三つの回転モードを有するものとする。
図２は、本発明の一実施例を示す歪補償増幅器の送風方法のフローチャートである。図３は、図１のメモリ部１６１に記憶する温度と位相変化量の特性データの一例である。これらを用いて、本発明の歪補償増幅器の送風方法を説明する。
まず歪補償増幅器における、所定の湿度範囲（たとえば３０％前後）における温度Ｔｍと、制御回路部１６がベクトル増幅器５ないし１３に対して与える位相変化量Ｐｍの特性を予め実測する。これをメモリ部１６１に、たとえば図３で示すように記憶する。なおＰｍは、ある程度の誤差を含むものである。
【００３２】
実際に歪補償増幅器が稼動すると、図２に示すフローチャートが開始される。ステップＳ２０１では、制御回路部１６は主増幅器７が含む温度センサからの温度情報を用いて温度の確認を行なう。ステップＳ２０２では、制御回路部１６はステップＳ２０１で得た現在の温度Ｔｍに対する予め実測された位相変化量Ｐｍをメモリ部１６１から読取る。さらに現在ベクトル調整器５ないし１３に与えている位相変化量Ｐと比較し、ＰとＰｍがおおよそ等しいか（たとえば１０％以内か）を判定する。
【００３３】
ＰがＰｍとおおよそ等しい場合には（図中のＹｅｓ）、所定の範囲の環境にあると判断しステップＳ２０１へ戻る。ＰがＰｍと大きく異なる場合には（図中のＮｏ）、環境が所定の範囲から外れており、たとえば湿度が高く増幅器の基板などが吸湿状態にあると判断し、以下のように制御回路部１６は、ＦＡＮユニット１９を回転制御する。
【００３４】
ステップＳ２０３では、制御回路部１６はステップＳ２０１で得た現在の温度Ｔｍと所定の温度Ｔｄを比較し、大小関係を判定する。ここにＴｄは歪補正増幅器内の各構成要素が温度上昇により破壊されることなく、かつ正常な動作を保証できる動作温度範囲で定められる。
【００３５】
ＴｍがＴｄよりも大きい場合には（図中のＹｅｓ、等しい場合を含んでも良い）、最も送風を必要とするため、ステップＳ２０４では、制御回路部１６はＦＡＮユニット１９を高速モードで回転させ、増幅器へ送風し基板を吸湿状態から開放するようにする。ＴｍがＴｄよりも小さい場合には（図中のＮｏ）、さきの場合よりは緊急度が低いものの、やはり除湿を必要とするため、ステップＳ２０５では、制御回路部１６はＦＡＮユニット１９を低速モードで回転させ、装置内の温度を適度に上昇させることにより、基板を吸湿状態から開放するようにする。低速モードであるために、さきの高速モードを用いる場合よりはＦＡＮユニット１９の消費電力を大幅に低減することができ、効率の良い送風効果を得ることができる。
【００３６】
ステップＳ２０４ないしＳ２０５の後にステップＳ２０７では、ステップＳ２０３からＳ２０７に到るループを所定回数Ｎだけ行なったか否かを判定する。Ｎは増幅器へ送風し基板を吸湿状態から開放するために必要なループの回数で定められる。具体的には単位時間に対し、その何倍（図中のＮ）の時間だけ送風したかをタイムカウンタでカウント（図中のＣＯＵＮＴ）しても良い。
【００３７】
ステップＳ２０７でカウント数がＮよりも多い場合には（図中のＹｅｓ、等しい場合を含んでも良い）、必要な時間だけＦＡＮユニット１９を用いて送風したため、ステップＳ２０８で制御回路部１６はＦＡＮユニット１９を中速モードに切替えて引続き所定範囲の湿度を保つようにし、ステップＳ２０９でさきのカウント数を０にリセットして、ステップＳ２０１に戻る。ＦＡＮユニット１９の消費電力は前記した高速モードによる送風時よりも低減される。
【００３８】
ステップＳ２０７でカウント数がＮより小さい場合には（図中のＮｏ）、まだ送風が不充分な場合があるため、ステップＳ２０６でカウント数を１だけ増加してステップＳ２０３へ戻り、再度温度の判定を行なう。
以上のようにすることで、制御回路部１６で増幅器の状況を判断して自動的に効率の良い冷却や除湿を行なうことができる。
【００３９】
なお、以上の実施形態はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、ＦＡＮユニット１９の回転モードは三つに限らず、二つのみ、もしくは四つ以上であっても良い。また基板が吸湿している場合には、前記したように温度を上昇させて除湿することが有効な場合もある。この場合は、ＦＡＮユニット１９を前記したように低速で回転させるか、或いは、高速で回転させながら温度の高い空気を送込むことも考えられる。この他さらに多くの異なる実施形態が考えられるが、いずれも本発明の範疇にある。
【符号の説明】
【００４０】
１：前置増幅器ユニット、２：可変減衰器、３：増幅器、４，６，８，１１，１２，１５：方向性結合器、５，１３：ベクトル調整器、７：主増幅器、９，１０：遅延器、１４：誤差増幅器、１６：制御回路部、１７：検波器、１８：パイロット信号送受信部、１９：ＦＡＮユニット、１６１：メモリ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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