(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を増幅する増幅装置において、
供給される電力によって前記信号を増幅する、電流コプラスの特性を有する増幅部と、
前記信号の包絡線に応じて、前記増幅部に供給する電力を可変する可変電源部と、
前記増幅部に光を照射して、前記電流コプラスによって生じる電流減少状態を改善する照射部と、
前記信号の包絡線の傾きに応じて、前記照射部の出力する光を制御する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記照射部の出力する光の照射期間と強度とを制御することを特徴とする請求項１記載の増幅装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記信号の包絡線の傾きが負のピークとなったとき、前記照射部が光を出力するように制御し、前記信号の包絡線の傾きが負から正へ変化したとき、前記照射部の光の出力を停止するように制御することを特徴とする請求項２記載の増幅装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記信号の包絡線の傾きの負のピークの大きさに基づいて、前記照射部の出力する光の強度を制御することを特徴とする請求項２記載の増幅装置。
【請求項５】
温度を検出する温度検出部をさらに有し、
前記制御部は、包絡線の傾きに加えてさらに、前記温度検出部の検出した温度に基づいて、前記照射部の出力する光を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の増幅装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記温度検出部の検出した温度が所定温度より高い場合、包絡線の傾きにかかわらず前記照射部が光を出力しないように制御し、前記温度検出部の検出した温度が所定温度以下の場合に、包絡線の傾きに応じた光の制御を行うこと特徴とする請求項５記載の増幅装置。
【請求項７】
前記増幅部のゲインを検出するゲイン検出部をさらに有し、
前記制御部は、包絡線の傾きに加えてさらに、前記ゲイン検出部の検出したゲインに基づいて、前記照射部の出力する光を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の増幅装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記ゲイン検出部の検出するゲインが所定値低下しない場合、包絡線の傾きにかかわらず前記照射部が光を出力しないように制御し、前記ゲイン検出部の検出するゲインが所定値低下した場合に、包絡線の傾きに応じた光の制御を行うことを特徴とする請求項７記載の増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、包絡線追従型の増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は、国際的な環境対策と相まって低消費電力化が求められている。例えば、携帯電話システムの基地局の送信部の最終段には、送信信号を増幅するための高周波増幅装置が設けられ、その高周波増幅装置の低消費電力化が求められている。
【０００３】
高周波増幅装置は、一般的に電力効率が悪い。そこで、電力効率を改善する増幅装置として、包絡線追従型の増幅装置がある。包絡線追従型の増幅装置は、増幅器で増幅する信号の包絡線の振幅に応じた電源電圧を増幅器に供給し、電力ロスを低減する技術である。
【０００４】
例えば、包絡線追従型の増幅装置は、増幅する信号の包絡線の振幅が所定の閾値以下の場合、高効率電源による固定電圧の電力のみを増幅器に供給する。そして、包絡線追従型の増幅装置は、増幅する信号の包絡線の振幅が所定の閾値を超える場合に、前記の固定電圧の電力供給に加え、増幅する信号の包絡線に応じた（追従した）可変電圧の電力を、低効率電源より増幅器に供給する。このように、包絡線追従型の増幅装置は、増幅する信号の包絡線の大きさに基づいて電源を切替えることにより、電力効率の改善を図っている。
【０００５】
包絡線追従型の増幅装置の増幅器には、例えば、シリコン素材のＬＤ−ＭＯＳ（Laterally Diffused-Metal Oxide Semiconductor）、ガリウムヒ素（ＧａＡＳ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）などを素材としたＦＥＴ（Field-Effect Transistor）、またはＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などが用いられる。なかでも、ＧａＮ−ＦＥＴは、他素子に比べて高い飽和性能、高周波ゲイン、電力効率を有し、近年増幅器への適用が増加している。
【０００６】
しかし、ＧａＮ−ＦＥＴは、電流コラプスと呼ばれる、ドレイン電流が低下する特性を有している。例えば、ＧａＮ−ＦＥＴは、ドレイン電圧が高く、ゲート電圧が低い（深い）場合、素子内部のゲート付近に電子がトラップされる。電子のトラップは、ＧａＮ−ＦＥＴ素子内の電子密度を低下させ、チャネル抵抗を高くさせる。これにより、ＧａＮ−ＦＥＴのドレイン電流は低下する。この電流コラプスは、増幅器の増幅度の低下や信号の歪を増大させる。
【０００７】
トラップされた電子を放出するには、トラップされた電子に障壁を超えるエネルギーを与えるようにすればよい。例えば、ＧａＮ−ＦＥＴと発光素子とを光学的に結合し、結合した発光素子からＧａＮ−ＦＥＴに光を照射して、トラップされた電子にエネルギーを供給する。これにより、ＧａＮ−ＦＥＴは、電流コラプスによるオン抵抗の増加（電流減少）状態が改善される。
【０００８】
なお、従来、３族窒化物半導体電界効果型トランジスタと、このトランジスタに光を照射する光源およびその駆動回路の小型化を図った３族窒化物半導体電界効果型半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、従来、電界効果トランジスタの電流コラプスの影響をより効果的に低減することが可能な半導体装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−４７７６７号公報
【特許文献２】特開２００８−１９８７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、電流コラプスを改善するのに要するエネルギーに関係なく、増幅器のオン・オフに応じて光を照射した場合、無駄に電力が消費されるという問題点があった。
例えば、トラップされた電子を放出するのに要する強度以上の光を、増幅器がオンしている間照射した場合、無駄に電力が消費される。
【００１２】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、電流コラプスを適切に改善するとともに、光照射による消費電力を抑制することができる増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、信号を増幅する増幅装置が提供される。この増幅装置は、供給される電力によって前記信号を増幅する、電流コプラスの特性を有する増幅部と、前記信号の包絡線に応じて、前記増幅部に供給する電力を可変する可変電源部と、前記増幅部に光を照射して、前記電流コプラスによって生じる電流減少状態を改善する照射部と、前記信号の包絡線の傾きに応じて、前記照射部の出力する光を制御する制御部と、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
開示の増幅装置によれば、電流コラプスを適切に改善するとともに、光照射による消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る増幅装置の一例を示した図である。
【図２】第２の実施の形態に係る増幅装置の適用例を示した図である。
【図３】増幅装置の回路ブロック例を示した図である。
【図４】傾き判断回路のブロック例を示した図である。
【図５】傾き抽出回路の動作を説明する図である。
【図６】最小値検出回路の動作を説明する図である。
【図７】ゼロ検出回路の動作を説明する図である。
【図８】最小値保持回路の動作を説明する図である。
【図９】光照射駆動回路の動作を説明する図である。
【図１０】増幅装置の動作を示す図のその１である。
【図１１】増幅装置の動作を示す図のその２である。
【図１２】増幅器自身の熱による電流コラプスの回復を説明する図である。
【図１３】包絡線のピークで光を照射した場合の動作を説明する図である。
【図１４】傾き抽出回路の回路例を示した図である。
【図１５】最小値検出回路の回路例を示した図である。
【図１６】ゼロ検出回路の回路例を示した図である。
【図１７】最小値保持回路の回路例を示した図である。
【図１８】光照射駆動回路の回路例を示した図である。
【図１９】増幅装置の動作を示したフロー図である。
【図２０】第３の実施の形態に係る増幅装置の回路ブロック例を示した図である。
【図２１】第４の実施の形態に係る増幅装置の回路ブロック例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る増幅装置の一例を示した図である。図１に示すように、増幅装置は、包絡線抽出部１、増幅部２、可変電源部３、照射部４、および制御部５を有している。
【００１７】
包絡線抽出部１には、増幅部２で増幅される信号が入力される。増幅部２で増幅される信号は、例えば、無線周波数に周波数変換（変調）された無線信号である。包絡線抽出部１は、増幅部２で増幅される信号の包絡線を抽出する。
【００１８】
増幅部２は、可変電源部３から供給される電力によって、入力される信号を増幅する。
可変電源部３は、包絡線抽出部１から出力される包絡線に応じて、増幅部２に供給する電力を可変する。
【００１９】
照射部４は、増幅部２に光を照射する。
制御部５は、包絡線抽出部１から出力される包絡線の傾きに応じて、照射部４の出力する光を制御する。
【００２０】
ここで、増幅部２の光照射による電流コラプスの回復は、増幅部２で増幅される信号のエネルギー（以下、信号エネルギー）の減衰傾向によって変わる。信号エネルギーの減衰傾向は、増幅される信号の包絡線の傾きから分かる。そこで、制御部５は、例えば、信号の包絡線の傾きの程度を、電流コラプスの回復に要する程度とし、包絡線の傾きに応じた光の制御を行う。
【００２１】
例えば、包絡線の振幅が、大きい状態から小さい状態に急激に変化する場合、電流コラプスによる増幅部２のゲイン変化は大きく、増幅する信号に大きな歪が生じる。この場合、制御部５は、増幅部２が電流コラプスから早く回復するように、高輝度の光を出力するよう照射部４を制御する。
【００２２】
一方、包絡線の振幅が、大きい状態から小さい状態に緩やかに変化する場合、振幅が急激に小さい状態に変化する場合よりも包絡線の振幅の大きい状態が長く続くので、増幅部２自身で発生する発熱エネルギーが大きい。そのため、増幅部２の電流コラプスによるゲイン変化は小さくなり、増幅する信号の歪も小さい。この場合、増幅部２は、上記した高輝度の光より低い輝度の光で電流コラプスから回復することができ、制御部５は、輝度の低い光を出力するよう照射部４を制御する。
【００２３】
包絡線の振幅が急激に変化するかまたは緩やかに変化するかは、包絡線の傾きにより分かる。すなわち、制御部５は、包絡線の傾きに応じて、照射部４の出力する光を制御することにより、例えば、増幅する信号に歪が生じないよう適切に電流コラプスを改善することができ、光照射による消費電力を抑制することができる。
【００２４】
このように、制御部５は、増幅部２で増幅される信号の包絡線の傾きに応じて、照射部４の出力する光を制御する。これにより、増幅装置は、電流コラプスを適切に改善するとともに、光照射による消費電力を抑制することができる。
【００２５】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第２の実施の形態に係る増幅装置の適用例を示した図である。図２には、増幅装置を携帯電話システムの基地局に適用した場合の例を示している。図２に示すように、基地局１１は、ベースバンド信号生成回路１１ａ、変調回路１１ｂ、および増幅装置１１ｃを有している。また、図２には、基地局１１を制御する基地局ＮＷ（NetWork）制御装置１２が示してある。
【００２６】
ベースバンド信号生成回路１１ａは、基地局ＮＷ制御装置１２から送信される信号のベースバンド信号を生成する。ベースバンド信号生成回路１１ａは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＡ（Digital to Analog）変換回路等により実現することができる。
【００２７】
変調回路１１ｂは、ベースバンド信号生成回路１１ａによって生成されたベースバンド信号を無線信号に変調する。例えば、変調回路１１ｂは、ベースバンド信号を無線周波数に周波数変換する。
【００２８】
増幅装置１１ｃは、変調回路１１ｂから出力される無線信号を増幅する。増幅された無線信号は、例えば、アンテナを介して、携帯電話に無線送信される。
なお、変調回路１１ｂ、増幅回路１１ｃはアナログ回路により実現される。
【００２９】
図３は、増幅装置の回路ブロック例を示した図である。図３に示すように、増幅装置１１ｃは、包絡線抽出回路３１、可変電源回路３２、傾き抽出回路３３、傾き判断回路３４、光照射駆動回路３５、光照射部３６、および増幅器３７を有している。図３には、図２で説明したベースバンド信号生成回路１１ａおよび変調回路１１ｂも示してある。図３の包絡線抽出回路３１は、例えば、図１の包絡線抽出部１に対応する。増幅器３７は、例えば、図１の増幅部２に対応する。可変電源回路３２は、例えば、図１の可変電源部３に対応する。光照射部３６は、例えば、図１の照射部４に対応する。傾き抽出回路３３、傾き判断回路３４、および光照射駆動回路３５は、例えば、図１の制御部５に対応する。
【００３０】
包絡線抽出回路３１は、増幅器３７で増幅される無線信号の包絡線を抽出する。ここで、増幅器３７に入力される無線信号は、ベースバンド信号を無線周波数に変調した信号である。従って、ベースバンド信号生成回路１１ａから出力されるベースバンド信号は、増幅器３７で増幅される無線信号の包絡線といえる。すなわち、包絡線抽出回路３１は、無線信号の包絡線の生成や加工を行っているわけではなく、すでに存在している包絡線を取り出しているだけである（ベースバンド信号を可変電源回路３２に出力しているだけである）。なお、包絡線抽出回路３１には、変調回路１１ｂから出力される無線信号を入力するようにしてもよい。この場合、包絡線抽出回路３１は、無線信号からその包絡線を抽出することになる。
【００３１】
可変電源回路３２は、包絡線抽出回路３１から出力される包絡線に応じて、増幅器３７に供給する電力を可変する。例えば、可変電源回路３２は、包絡線の振幅が所定の閾値以下の場合、高効率電源による固定電圧の電力のみを増幅器に供給する。また、可変電源回路３２は、包絡線の振幅が所定の閾値を超える場合、前記の固定電圧の電力供給に加え、増幅する信号の包絡線に応じた可変電圧の電力を、低効率電源より増幅器に供給する。
【００３２】
傾き抽出回路３３は、包絡線抽出回路３１から出力される包絡線の傾きを抽出する。
傾き判断回路３４は、傾き抽出回路３３から出力される傾きの最小値を検出し、保持する。また、傾き判断回路３４は、傾き抽出回路３３から出力される傾きのゼロを検出する。
【００３３】
図４は、傾き判断回路のブロック例を示した図である。図４に示すように、傾き判断回路３４は、最小値検出回路４１、ゼロ検出回路４２、および最小値保持回路４３を有している。
【００３４】
最小値検出回路４１には、傾き抽出回路３３によって抽出された包絡線の傾きが入力される。最小値検出回路４１は、抽出された包絡線の傾きの最小値を検出する。
ゼロ検出回路４２には、傾き抽出回路３３によって抽出された包絡線の傾きが入力される。ゼロ検出回路４２は、抽出された包絡線の傾きの負から正への変化を検出する。すなわち、ゼロ検出回路４２は、抽出された包絡線の傾きが負から正へ変化するときの傾きゼロを検出する。
【００３５】
最小値保持回路４３には、傾き抽出回路３３によって抽出された包絡線の傾きが入力される。また、最小値保持回路４３には、最小値検出回路４１の最小値検出結果と、ゼロ検出回路４２のゼロ検出結果が入力される。最小値保持回路４３は、最小値検出回路４１の最小値検出と、ゼロ検出回路４２のゼロ検出とに応じて、入力される包絡線の傾きを出力し、また、入力される包絡線の傾きの最小値を保持する。
【００３６】
例えば、最小値保持回路４３は、入力される包絡線の傾きを出力する。最小値保持回路４３は、最小値検出回路４１によって包絡線の傾きの最小値が検出されると、その傾きの最小値を保持する。最小値保持回路４３は、その後、ゼロ検出回路４２によって包絡線の傾きゼロが検出されると、入力される包絡線の傾きを出力する。
【００３７】
図３の説明に戻る。光照射駆動回路３５は、傾き判断回路３４のゼロ検出回路４２と最小値保持回路４３とから出力される信号に応じて、光照射部３６の出力する光を制御する。
【００３８】
例えば、光照射駆動回路３５は、最小値保持回路４３で保持された包絡線の傾きの最小値の大きさ（絶対値）に応じた駆動電流を光照射部３６に出力する。また、光照射駆動回路３５は、最小値保持回路４３から大きさゼロ（傾きゼロ）の信号が出力されると、駆動電流の出力を停止する。
【００３９】
光照射部３６は、光照射駆動回路３５から出力される駆動電流に応じて、増幅器３７に光を照射する。光照射部３６は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
増幅器３７は、変調回路１１ｂから出力される無線信号を増幅する。増幅器３７は、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴである。ＧａＮ−ＦＥＴの増幅器３７とＬＥＤの光照射部３６は、例えば、一体に形成される。増幅器３７は、光照射部３６から照射される光によって、電流コラプスが改善される。
【００４０】
以下、傾き抽出回路３３、最小値検出回路４１、ゼロ検出回路４２、最小値保持回路４３、および光照射駆動回路３５の動作について説明する。
図５は、傾き抽出回路の動作を説明する図である。図５に示す波形Ｗ１１は、傾き抽出回路３３に入力される信号を示している。すなわち、波形Ｗ１１は、増幅器３７で増幅される無線信号の包絡線（ベースバンド信号の波形）を示している。
【００４１】
波形Ｗ１２は、傾き抽出回路３３から出力される信号を示している。すなわち、波形Ｗ１２は、増幅器３７で増幅される無線信号の包絡線の傾きを示している。
なお、図５に示す一点鎖線は、波形Ｗ１１の傾きがゼロとなるポイントを示している。波形Ｗ１１の傾きがゼロのとき、波形Ｗ１２の値はゼロとなっている。
【００４２】
また、図５に示す二点鎖線は、波形Ｗ１１の変曲点を示し、波形Ｗ１２の極大値または極小値を示している。図５では、一部の変曲点でしか二点鎖線を示していない（全ての変曲点において二点鎖線を示していない）。
【００４３】
図６は、最小値検出回路の動作を説明する図である。図６に示す波形Ｗ２１は、包絡線抽出回路３１から出力される、無線信号の包絡線を示している。波形Ｗ２２は、傾き抽出回路３３から出力される、無線信号の包絡線の傾きを示している。すなわち、波形Ｗ２２は、波形Ｗ２１の傾きを示している。波形Ｗ２２に示す包絡線の傾きは、最小値検出回路４１に入力される。
【００４４】
最小値検出回路４１は、入力される波形Ｗ２２の下に凸となっている部分（傾きの負の部分）の最小値を検出する。すなわち、最小値検出回路４１は、包絡線の減少傾向にある傾きの、最も小さい値を検出する。例えば、最小値検出回路４１は、図６に示す最小値Ｍｉｎ１１，Ｍｉｎ１２を検出する。
【００４５】
図７は、ゼロ検出回路の動作を説明する図である。図７に示す波形Ｗ３１は、包絡線抽出回路３１から出力される、無線信号の包絡線を示している。波形Ｗ３２は、傾き抽出回路３３から出力される、無線信号の包絡線の傾きを示している。すなわち、波形Ｗ３２は、波形Ｗ３１の傾きを示している。波形Ｗ３２に示す包絡線の傾きは、ゼロ検出回路４２に入力される。
【００４６】
ゼロ検出回路４２は、波形Ｗ３２に示す包絡線の傾きが負から正へ変化するときの傾きゼロを検出する。例えば、ゼロ検出回路４２は、図７に示すゼロＺｒ１１，Ｚｒ１２を検出する。
【００４７】
図８は、最小値保持回路の動作を説明する図である。図８に示す波形Ｗ４１は、包絡線抽出回路３１から出力される、無線信号の包絡線を示している。波形Ｗ４２は、傾き抽出回路３３から出力される、無線信号の包絡線の傾きを示している。すなわち、波形Ｗ４２は、波形Ｗ４１の傾きを示している。波形Ｗ４３は、最小値保持回路４３から出力される信号を示している。なお、波形Ｗ４２には、最小値検出回路４１で検出される最小値Ｍｉｎ１１，Ｍｉｎ１２とゼロ検出回路４２で検出されるゼロＺｒ１１，Ｚｒ１２が示してある。
【００４８】
最小値保持回路４３には、傾き抽出回路３３によって抽出された包絡線の傾き（図８に示す波形Ｗ４２）と、最小値検出回路４１の最小値検出結果と、ゼロ検出回路４２のゼロ検出結果とが入力される。最小値保持回路４３は、入力されている包絡線の傾きを出力し、最小値検出回路４１によって包絡線の傾きの最小値が検出されると、そのときに入力されている傾き（すなわち最小値の傾き）を保持して出力する。最小値保持回路４３は、その後、ゼロ検出回路４２によって包絡線の傾きゼロが検出されると、再び、入力されている包絡線の傾きを出力する。
【００４９】
例えば、波形Ｗ４３に示すように、最小値保持回路４３は、最小値検出回路４１によって、最小値Ｍｉｎ１１，Ｍｉｎ１２が検出されると、その傾きを保持して出力する。すなわち、最小値保持回路４３は、包絡線の傾きの負の部分における最小値を保持して出力する。最小値保持回路４３は、最小値を保持した後、ゼロ検出回路４２によって包絡線の傾きのゼロＺｒ１１，Ｚｒ１２が検出されると、入力されている包絡線の傾きを出力する。
【００５０】
図９は、光照射駆動回路の動作を説明する図である。図９に示す波形Ｗ４６は、最小値保持回路４３から出力される信号を示している。波形Ｗ４７は、光照射駆動回路３５から光照射部３６へ出力される駆動電流を示している。
【００５１】
光照射駆動回路３５には、最小値保持回路４３から出力される信号と、ゼロ検出回路４２から出力される信号とが入力される。光照射駆動回路３５は、最小値保持回路４３で保持された包絡線の傾きの大きさに応じた駆動電流を光照射部３６に出力する。
【００５２】
例えば、光照射駆動回路３５は、波形Ｗ４７に示すように、最小値保持回路４３で保持された最小値の大きさに応じた深さの矩形波の信号を出力する。光照射駆動回路３５は、ゼロ検出回路４２から傾きゼロの信号が出力されるまで、保持された最小値の大きさに応じた深さの矩形波の信号を出力する。光照射駆動回路３５は、ゼロ検出回路４２から傾きゼロの信号が出力されると、駆動電流の出力を停止する。
【００５３】
以下、増幅装置１１ｃの動作について説明する。
図１０は、増幅装置の動作を示す図のその１である。図１０の（Ａ）の波形Ｗ５１は、包絡線抽出回路３１から出力される包絡線を示している。すなわち、波形Ｗ５１は、増幅器３７で増幅される無線信号の包絡線を示している。
【００５４】
図１０の（Ｂ）の波形Ｗ５２は、波形Ｗ５１の傾きを示している。すなわち、波形Ｗ５２は、包絡線抽出回路３１から出力される包絡線の傾きを示している。
図１０の（Ｂ）の波形Ｗ５３は、光照射駆動回路３５から出力される駆動電流を示している。光照射駆動回路３５は、波形Ｗ５３に示すように、波形Ｗ５２の負のピークに応じた大きさの駆動電流を出力する。光照射駆動回路３５は、その後、波形Ｗ５２がゼロになるまで、負のピークに応じた大きさの駆動電流の出力を維持する。そして、光照射駆動回路３５は、波形Ｗ５２がゼロになると、駆動電流の出力を停止する。
【００５５】
波形Ｗ５３の信号は、光照射部３６に出力される。光照射部３６は、駆動電流に応じた光を増幅器３７に出力する。従って、波形Ｗ５３の下方向は、光照射部３６から出力される光の強度に対応する。また、波形Ｗ５３の負の期間は、光照射部３６から出力される光の照射期間を示している。
【００５６】
図１０の（Ｃ）の波形Ｗ５４は、増幅器３７に光を照射しないときの電流コラプスによるドレイン電流（Ｉｄｑ）の変化を示している。
図１０の（Ｃ）の波形Ｗ５５は、波形Ｗ５３の駆動電流で光照射部３６を駆動し、増幅器３７に光を照射したときの電流コラプスによるドレイン電流の変化を示している。波形Ｗ５４，Ｗ５５に示すように、増幅器３７のドレイン電流は、電流コラプスにより、急激に低下する。増幅器３７に光を照射しないときは、波形Ｗ５４に示すように、ドレイン電流は、徐々に回復する。一方、増幅器３７に光を照射したときは、ドレイン電流は、波形Ｗ５５に示すように、無照射時よりも早く回復する。
【００５７】
なお、包絡線の傾き（波形Ｗ５２）の負のピークで光照射を開始する場合、電流コラプスによるドレイン電流の低下から光照射の開始まで、増幅器３７に光を照射しない時間が存在する。しかし、その光照射がされない間、ドレインには、無線信号による電流が流れており、自己発熱による電流回復が期待される。つまり、光照射がされない間の電流コラプスによるドレイン電流の低下の影響は限定的である。
【００５８】
図１０の（Ｃ）の斜線部分は、光照射部３６で消費される電力を示している。例えば、ＬＥＤの発光電力を示している。ここで、増幅器３７が動作している間、光を照射した場合、すなわち、波形Ｗ５３の全区間で光を照射した場合、光照射部３６で消費される電力は、図１０の（Ｃ）の斜線を付していない部分と、斜線部分となる。これに対し、包絡線の傾きに応じて光を照射した場合は、図１０の（Ｃ）の斜線部分となる。従って、図３に示す増幅装置１１ｃは、消費電力を低減することができる。
【００５９】
図１１は、増幅装置の動作を示す図のその２である。図１１の（Ａ）〜（Ｃ）に示す波形Ｗ６１〜Ｗ６５は、図１０の（Ａ）〜（Ｃ）で説明した波形Ｗ５１〜Ｗ５５と同様である。以下では、波形Ｗ６１〜Ｗ６５の波形Ｗ５１〜Ｗ５５と異なる部分について説明する。
【００６０】
図１１の（Ａ）の波形Ｗ６１は、図１０の波形Ｗ５１に対し、包絡線のピークからの下がり方が異なっている。例えば、波形Ｗ６１は、図１１の（Ａ）の区間Ｌ１１に示すように、波形Ｗ５１に対し、緩やかに低下している。
【００６１】
波形Ｗ６１は、波形Ｗ５１に対し、緩やかに低下しているので、傾きの負のピークも、波形Ｗ５１の傾きの負のピークより小さい。例えば、図１１の（Ｂ）に示す波形Ｗ６２の右側の負のピークは、図１０の波形Ｗ５２の右側の負のピークより、その絶対値が小さい。このため、図１１の（Ｂ）の波形Ｗ６３の右側の下向き凸は、図１０の波形Ｗ５３の右側の下向き凸より浅くなっている。
【００６２】
光照射駆動回路３５は、波形Ｗ６３の駆動電流を出力する。従って、図１１の例の場合、光照射駆動回路３５は、図１０の例の場合より絶対値の小さい駆動電流を出力し、光照射部３６は、図１０の例の場合より強度の弱い光を増幅器３７に照射する。
【００６３】
図１２は、増幅器自身の熱による電流コラプスの回復を説明する図である。図１２の（Ａ）には、図１０の（Ｃ）が示してある。図１２の（Ｂ）には、図１１の（Ｃ）が示してある。図１２において、図１０、図１１と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
光照射駆動回路３５は、包絡線が緩やかに低下する場合、包絡線が急激に低下する場合より、絶対値の小さい駆動電流を光照射部３６に出力する。すなわち、包絡線が緩やかに低下する場合、増幅器３７には、包絡線が急激に低下する場合より、輝度の小さい光が照射される。
【００６５】
図１２の（Ｂ）の輝度は、図１２の（Ａ）より小さいが、包絡線の低下が小さい分、増幅器３７で電力が消費され、電流コラプスの回復は、光と熱で進められる。図１２の（Ｂ）の斜線部Ｅ１１は、増幅器３７自身の熱による回復期待分を示している。
【００６６】
すなわち、増幅器３７は、包絡線が緩やかに低下する場合（包絡線の傾きの負のピークが小さい場合）、低い輝度の光で電流コラプスから回復することができる。つまり、増幅装置１１ｃは、光照射部３６の消費電力を抑制することができる。
【００６７】
図１３は、包絡線のピークで光を照射した場合の動作を説明する図である。図１３の（Ａ）〜（Ｃ）に示す波形Ｗ７１〜Ｗ７５は、図１０の（Ａ）〜（Ｃ）で説明した波形Ｗ５１〜５５と同様である。以下では、波形Ｗ７１〜Ｗ７５の波形Ｗ５１〜Ｗ５５と異なる部分について説明する。
【００６８】
図１３の（Ｃ）の斜線部Ｅ２１ａ，Ｅ２１ｂは、包絡線のピークで所定の強度の光照射を開始し、包絡線の所定の値で光照射を停止した場合の消費電力を示している。なお、図１３の（Ｃ）の斜線部Ｅ２２ａ〜Ｅ２２ｃは、包絡線の傾きに応じて光照射を制御した場合の消費電力を示している。
【００６９】
包絡線のピークに基づいて光照射を制御する場合、包絡線の低下が緩やかで、増幅器３７自身の熱による電流コラプスによる回復の期待がある場合でも、所定強度の光を照射することになる。そのため、包絡線のピークに基づいて光照射を制御した場合、無駄に電力を消費する場合がある。例えば、増幅器３７は、斜線部Ｅ２２ｂの消費電力で電流コラプスが適切に改善されるにもかかわらず、斜線部Ｅ２１ｂの消費電力で電流コラプスが改善されることになる。
【００７０】
また、包絡線のピークに基づいて光照射を制御した場合、不要な点灯期間が生じる。例えば、区間Ｌ２１に示すように、不要な点灯期間が生じる。
このように、増幅装置１１ｃは、包絡線のピークに基づいて光照射を制御する場合に比べ、消費電力が抑制される。また、増幅装置１１ｃは、包絡線の傾きの負のピークに応じた強度で光を照射し、包絡線の傾きに応じた期間、光を照射するので、増幅する無線信号に歪が生じないよう適切に電流コラプスを改善できる。
【００７１】
以下、傾き抽出回路３３、最小値検出回路４１、ゼロ検出回路４２、最小値保持回路４３、および光照射駆動回路３５の回路例について説明する。
図１４は、傾き抽出回路の回路例を示した図である。図１４に示すように、傾き抽出回路３３は、遅延素子５１、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４、および差動増幅器Ｚ１１を有している。遅延素子５１および抵抗Ｒ１２には、包絡線抽出回路３１から出力される包絡線が入力される。
【００７２】
傾き抽出回路３３は、例えば、ベースバンド信号のチップレート周期（例えば、cdmaOneでは1.2288MHz、WCDMAでは3.84MHz）の複数倍の間隔ごとに、包絡線の振幅値について、今回値から前回値を減算する演算処理を行う。遅延素子５１は、例えば、前記の周期の複数倍の間隔で入力される包絡線を遅延し、抵抗Ｒ１１に出力する。
【００７３】
これにより、傾き抽出回路３３は、例えば、図５に示す波形Ｗ１１の包絡線の傾きを示す波形Ｗ２２を得ることができる。なお、図１４の回路例の他に、差動増幅器を備えた微分回路によって傾き抽出回路３３を形成することもできる。
【００７４】
図１５は、最小値検出回路の回路例を示した図である。図１５に示すように、最小値検出回路４１は、遅延素子５２、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２４、および差動増幅器Ｚ２１を有している。遅延素子５２および抵抗Ｒ２３には、傾き抽出回路３３から出力される信号が入力される。
【００７５】
最小値検出回路４１は、入力される信号の下に凸となっている部分の最小値を検出する。最小値検出回路４１は、今回の値と前回の値とを比較する演算処理を行って、下に凸となっている部分の最小値を検出する。遅延素子５２は、例えば、傾き抽出回路３３の比較周期の整数倍の間隔で入力される信号を遅延し、抵抗Ｒ２２に出力する。これにより、最小値検出回路４１は、例えば、図６に示す波形Ｗ２２の最小値Ｍｉｎ１１，Ｍｉｎ１２を検出することができる。
【００７６】
図１６は、ゼロ検出回路の回路例を示した図である。図１６に示すように、ゼロ検出回路４２は、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２および差動増幅器Ｚ３１を有している。抵抗Ｒ３２には、傾き抽出回路３３から出力される信号が入力される。ゼロ検出回路４２は、傾き抽出回路３３から出力される包絡線の傾きの負から正に変化するタイミングを検出する。これにより、ゼロ検出回路４２は、例えば、図７に示す波形Ｗ３２のゼロＺｒ１１，Ｚｒ１２を検出することができる。
【００７７】
図１７は、最小値保持回路の回路例を示した図である。図１７に示すように、最小値保持回路４３は、ダイオードＤ１１，Ｄ１２、抵抗Ｒ４１、アナログスイッチ５３、コンデンサＣ１１、および差動増幅器Ｚ４１を有している。アナログスイッチ５３には、傾き抽出回路３３から出力される包絡線の傾きが入力される。ダイオードＤ１１には、最小値検出回路４１から出力される信号が入力される。ダイオードＤ１２には、ゼロ検出回路４２から出力される信号が入力される。
【００７８】
アナログスイッチ５３は、傾き抽出回路３３から出力される包絡線の傾きを出力する。アナログスイッチ５３は、ダイオードＤ１１に最小値検出回路４１から信号が入力されると、そのときに入力されている包絡線の傾き（最小値の傾き）を保持して出力するようにする。また、アナログスイッチ５３は、ダイオードＤ１２にゼロ検出回路から信号が入力されると、入力される包絡線の傾きを出力するようにする。これにより、最小値保持回路４３は、例えば、図８に示す波形Ｗ４３の信号を出力する。
【００７９】
図１８は、光照射駆動回路の回路例を示した図である。図１８に示すように、光照射駆動回路３５は、基準電圧電源部５４、抵抗Ｒ５１〜Ｒ５４、および差動増幅器Ｚ５１を有している。抵抗Ｒ５１には、最小値保持回路４３から出力される信号が入力され、抵抗Ｒ５３には、ゼロ検出回路４２から出力される信号が入力される。これにより、光照射駆動回路３５は、例えば、図９に示す波形Ｗ４７の信号を出力する。
【００８０】
図１９は、増幅装置の動作を示したフロー図である。図１９には、図３で説明した可変電源回路３２、光照射駆動回路３５、光照射部３６、および増幅器３７を示している。
処理Ｓ１１に示すように、包絡線抽出回路３１は、増幅器３７で増幅される無線信号の包絡線を抽出する。無線信号の包絡線は、可変電源回路３２に出力され、可変電源回路３２は、包絡線に応じた電力を増幅器３７に出力する。
【００８１】
処理Ｓ１２に示すように、傾き抽出回路３３は、包絡線抽出回路３１で抽出された包絡線の傾きを抽出する。
処理Ｓ１３に示すように、最小値検出回路４１は、包絡線の傾きの最小となるタイミングを検出する。
【００８２】
処理Ｓ１４に示すように、最小値保持回路４３は、包絡線の傾きの最小値を保持する。
処理Ｓ１５に示すように、ゼロ検出回路４２は、包絡線の傾きがゼロとなるタイミングを検出する。
【００８３】
光照射駆動回路３５は、最小値保持回路４３から出力される包絡線の傾きの最小値と、ゼロ検出回路４２から出力される傾きゼロ検出結果とに基づいて駆動電流を出力する。駆動電流は、光照射部３６に出力され、光照射部３６は、駆動電流に応じた光を増幅器３７に照射する。
【００８４】
以上説明したように、増幅装置１１ｃは、包絡線の傾きに応じて、増幅器３７に照射する光の強度と照射時間とを制御する。これにより、増幅装置１１ｃは、適切に電流コラプスを改善するとともに、光照射による消費電力を抑制することができる。
【００８５】
また、増幅装置１１ｃは、増幅器３７自体の発熱による電流コラプスの回復が期待される場合（包絡線が緩やかに低下する場合）、光照射の強度を弱くするので、消費電力を抑制することができる。また、増幅装置１１ｃは、消費電力を抑制しながら、電流コラプスからの回復時間を短縮することができる。
【００８６】
また、高周波の増幅装置では、高い歪性能が求められる。一般に、増幅装置は、ゲートバイアスを小さくしてドレイン電流を多く流すと、歪性能が改善する。ここで、ゲートバイアスをＬＥＤの点灯制御に用いると、強度の強い光を照射するには、ゲートバイアスを大きくするようにする。しかし、ゲートバイアスを大きくすると、前記したように増幅装置の歪性能は低下する。これに対し、増幅装置１１ｃは、増幅器３７のゲート回路と光照射部３６とが切り離されている。例えば、増幅装置１１ｃは、増幅器３７のゲートバイアス電圧を光照射部３６の点灯制御に用いていない。このため、増幅装置１１ｃは、歪性能を低下させることなく、適切な光を増幅器３７に照射することができる。また、増幅装置１１ｃは、ゲートバイアス電圧とＬＥＤの点灯制御とが独立しているため、電波法等に基づくスプリアス強度規定を満たす高い歪性能を満たすように、ゲートバイアス電圧を設定することができる。
【００８７】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、増幅装置の温度を検出し、検出した温度に基づいて、増幅器に照射する光を制御する。
【００８８】
図２０は、第３の実施の形態に係る増幅装置の回路ブロック例を示した図である。図２０において、図３と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図２０に示すように、増幅装置１１ｃは、温度検出回路６１を有している。温度検出回路６１は、増幅装置１１ｃの温度を検出する。温度検出回路６１は、例えば、サーミスタである。
【００８９】
光照射駆動回路３５は、第２の実施の形態で説明した光照射駆動回路３５と同様の機能を有しているが、さらに、温度検出回路６１の検出した温度に基づいて、光照射部３６の出力する光を制御する。例えば、光照射駆動回路３５は、温度検出回路６１の検出した温度が所定温度より高い場合、光照射部３６から光が出力されないように制御する。すなわち、光照射駆動回路３５は、温度検出回路６１の検出した温度が所定温度以下の場合に、包絡線の傾きに応じた光の制御を行う。
【００９０】
所定温度は、例えば、増幅器３７のトラップされた電子を放出するのに用いられる熱エネルギーが供給されにくい温度である。例えば、所定温度は、０度である。
このように、増幅装置１１ｃは、電流コラプスからの回復が遅れやすい温度環境下において、包絡線の傾きに応じた光の制御を行う。これにより、増幅装置１１ｃは、消費電力を抑制することができる。
【００９１】
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第４の実施の形態では、増幅器のゲインを検出し、検出したゲインに基づいて、増幅器に照射する光を制御する。
【００９２】
図２１は、第４の実施の形態に係る増幅装置の回路ブロック例を示した図である。図２１において、図３と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図２１に示すように、増幅装置１１ｃは、ゲイン検出回路７１を有している。ゲイン検出回路７１は、増幅器３７のゲインを検出する。ゲイン検出回路７１は、例えば、増幅器３７の出力電力と、増幅器３７に供給される電力との差分を求めることにより、増幅器３７のゲインを検出（推定）する。
【００９３】
光照射駆動回路３５は、第２の実施の形態で説明した光照射駆動回路３５と同様の機能を有しているが、さらに、ゲイン検出回路７１の検出したゲインに基づいて、光照射部３６の出力する光を制御する。例えば、光照射駆動回路３５は、ゲイン検出回路７１の検出するゲインが所定値低下した場合、包絡線の傾きに応じた光の制御を行う。光照射駆動回路３５は、ゲイン検出回路７１の検出するゲインが所定値低下しない場合、光照射部３６から光が出力されないように制御する。すなわち、光照射駆動回路３５は、増幅器３７のゲイン低下が電流コラプスによるものと考えられる場合に、包絡線の傾きに応じた光の制御を行う。
【００９４】
このように、増幅装置１１ｃは、電流コラプスによるゲイン低下がある場合に、包絡線の傾きに応じた光の制御を行う。これにより、増幅装置１１ｃは、消費電力を抑制することができる。
【００９５】
なお、増幅装置１１ｃは、増幅器３７で生じる信号の歪を補償するプリディストーション回路を具備している場合がある。この場合、光照射駆動回路３５は、プリディストーション回路が有するゲイン検出回路の検出するゲインを用いて、包絡線の傾きに応じた光の制御を行ってもよい。この場合、ゲイン検出回路７１は、不要となり、回路規模を抑制することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  包絡線抽出部
２  増幅部
３  可変電源部
４  照射部
５  制御部
【図１】
0005655654.tif 000002
【図２】
0005655654.tif 000003
【図３】
0005655654.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005655654.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005655654.tif 000017
【図１７】
0005655654.tif 000018
【図１８】
0005655654.tif 000019
【図１９】
0005655654.tif 000020
【図２０】
0005655654.tif 000021
【図２１】
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