(57)【要約】      （修正有）【課題】増幅装置に用いていた複数の検波器を統一し、増幅装置の小型化低コスト化を目的とする。【解決手段】増幅装置の増幅器４０１と、前記増幅器の前段に設けた入力レベル検波用カプラ４０２と、前記増幅器の後段に設けた出力レベル検波用カプラ４０４と、前記入力レベル検波用カプラと前記出力レベル検波用カプラのレベルを検出する検波器１０３と、端子の一方は前記出力検波用カプラと前記入力検波用カプラのいずれかに接続され、もう一方の端子は前記検波器に接続されている切換部１０１と、前記入力レベル検波用カプラと前記切換部との間に設けられたアイソレータ１０２から構成される増幅装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器と、前記増幅器の前段に設けた入力レベル検波用カプラと、前記増幅器の後段に設けた出力レベル検波用カプラと、前記入力レベル検波用カプラと前記出力レベル検波用カプラのレベルを検出する検波器と、端子の一方は前記出力検波用カプラと前記入力検波用カプラのいずれかに接続され、もう一方の端子は前記検波器に接続されている切換部と、前記入力レベル検波用カプラと前記切換部との間に設けられたアイソレータから構成される増幅装置。
【請求項２】
前記入力レベル検波用カプラと前記増幅器の間に設けた前記増幅器のゲインを調整するアッテネータと、前記アッテネータを前記検波器の出力に応じて調整する制御部とを設けたことを特徴とする請求項２記載の増幅器。
【請求項３】
入力信号等を分波する複数の分波部と前記分波部からの信号レベルを検出する検出部と、前記検出部と前記複数の分波部の間に設けられ、端子の一方はいずれかの分波部に接続され、もう一方の端子は検波部に接続された切換部と、前記切換部を制御する制御部から構成される増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば無線システムの基地局及び中継機に用いられる高周波増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年無線を利用したシステムは携帯電話に代表されるように非常に普及されている。そして、その利用形態から、インフラ設備には高い信頼性、低コスト化、小型化が要求されている。
【０００３】
図４は従来の増幅装置の一形態であり、いわゆる中継増幅装置や基地局に用いられるものである。以下に従来の増幅装置について説明する。
４０１は高周波を増幅する増幅器である。４０２は高周波入力レベルを取り出す入力レベル検波用カプラ、３は入力レベル検波用カプラ４０２から出力された信号の電圧を検波する第一の検波器である。４０４は増幅器からの出力、つまり増幅された信号の電圧を取り出す出力レベル検波用カプラ、４０５は出力レベル検波用カプラ４０４から出力した信号のレベルを検波する第二の検波器である。
さらに、４０６は第一と第二の検波器で検波した電圧をマイコンで読みこめるようにデジタルデータとして出力するＡ／Ｄ変換機、４０７はそれぞれの構成を制御する制御部、４０８は制御するための動作プログラムや各設定値を格納するメモリ、４０９は増幅器に入力される信号のゲインを調整する可変アッテネータ４１０を調整するための調整値を出力するＤ／Ａ変換器、４１１は現在の温度を検知するための温度検知部である。
【０００４】
増幅器４０１は周囲の環境、特に温度に応じてゲインが変化してしまうことがある。これに対し、ゲインを固定にしなくてはいけないため、このようなゲインの変化に対し何らかの形で補正しなければならない。その手段として、入出力の高周波レベルを検出し、入出力の高周波レベルの差文が一定になる用に可変アッテネータ４１０を制御して一定のゲインを保つようにする必要がある。しかしながら、検波器の特性を表した図５からもわかるように、検波器の特性は温度によってばらつきがあり、且つ個々の検波器の特性にもばらつきがあるため、調整時に装置１台ごとに検波器のばらつきを補正するための値を温度、入力レベルから設定し、メモリ４０８に書きこみ、動作時には温度検知器４１１で周囲の温度を読みこみ、検波器のばらつきを補正する必要があった。
【０００５】
次に図４の増幅装置のフローチャートについて説明する。
入力レベル検出用カプラ４０２、第一の検波器４０３にて入力レベルを読みこみ、さらに出力レベル検出用カプラ４０４、第二の検波器４０５により出力レベルを読みこむ（Ｓ６１）。続いて温度検知器４１１により周囲の温度を読みこむ（Ｓ６３）。検知した温度値から入出力レベル検出電圧を補正し（Ｓ６４）、入出力レベルを比較してゲインのレベルについて判断し（Ｓ６５）、ゲインが高ければゲインを下げるよう可変アッテネータ４１０を設定し（Ｓ６６）、ゲインが低いと判断すれば可変アッテネータ４１０を上げるよう設定を行う（Ｓ６７）。
【０００６】
ここまでに説明した増幅器の入出力のゲインの比較については、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１の図７には、本願従来技術の項で記載したように、増幅器の入出力を検波し、ゲインを比較し、増幅器により正常に増幅されているのかどうかを確認する技術が開示されている。
【０００７】
さらに特許文献１の図１には、特許文献１の図７を改良して、検波器を少なくした構成が開示されている。これは、入力レベル検波用カプラからの出力と、出力レベル検波用カプラからの出力を、スイッチにより切り換えて検波する技術が開示されている。
【０００８】
次に別の増幅装置について７を用いて説明する。図７はフィードフォワード増幅装置と呼ばれている歪補償増幅装置であり、例えば図４の増幅器を含めた構成となっている。ここでフィードフォワード増幅装置（以下ＦＦ増幅装置）の動作について説明する。図７において、７０１は入力端子、７０２はレベル検出器、７０３は方向性結合器、７０４はベクトル調整器、７０５は主増幅器、７０６は遅延線、７０７は方向性結合器であり、入力側の方向性結合器７０３から主増幅器７０５の後段の方向性結合器７０７までを歪検出ループという。
【０００９】
同図において、７０８は遅延線、７０９はベクトル調整器、７１０は補助増幅器、７１１は出力側の方向性結合器、７１２は出力端子であり、方向性結合器７０７から出力側方向性結合器７１１までを歪除去ループという。また、７１３はパイロット信号発生器、７１４はレベル検出器、７１５はパイロット信号レベル検出器、７１６は出力レベル検出器、７１７は制御回路、７１８はサーキュレータである。制御回路７１７には、装置全体を制御する制御部、制御するためのプログラムやデータが格納されている記憶部から構成されている。
【００１０】
入力端子７０１に入力される複数チャネルの入力信号ａは、入力側方向性結合器７０３によって信号ｂと信号ｃの２つに分配される。その一方の信号ｂはベクトル調整器７０４を経て主増幅器７０５にて増幅されるが、このとき主増幅器７０５の非線形特性によって相互変調歪が発生する。この歪を含んだ信号は方向性結合器７０７に逆相で入力される。一方、遅延線７０６を流れる信号ｃは、無歪のまま信号ｂの経路の遅延時間と同じ時間遅延して方向性結合器７０７に入力される。方向性結合器７０７は結合度を設定することにより送信入力信号を抑圧し、歪成分だけを一方の出力ｅとして出力する。遅延線７０８を通る他方の出力ｄは主増幅器７０５によって増幅された歪成分を含む主信号である。
【００１１】
方向性結合器７０７から出力される歪成分信号ｅは、ベクトル調整器７０９を経て補助増幅器７１０（誤差増幅器ともいう）で増幅される。この増幅度は、方向性結合器７０７の他方の端子から出力される歪を含んだ主信号ｄの歪成分と同じレベルになるように設定され、逆相にして出力側方向性結合器７１１に入力される。一方、主信号ｄは、歪成分信号ｅの経路の遅延時間と同じ時間、遅延線７０８で遅延して出力側方向性結合器７１１に入力される。出力側方向性結合器７１１では、主信号ｄと補助増幅器７１０で増幅された逆相信号とが加算され歪成分が相殺された歪のない送信出力信号ｇが出力される。このようにして、送信入力信号ａを主増幅器７０５で増幅する際に発生する相互変調歪が補償される。
【００１２】
ベクトル調整器７０４と７０９は、上記歪補償動作を最適状態にするため制御回路７１７によって減衰量と移相量を調整するように制御される部分である。
【００１３】
上記のＦＦ増幅装置の利得監視は、入力端子７０１の部分に設けられたレベル検出器７０２で検出される送信入力信号ａのレベルと、出力端子７１２の部分に設けられたパイロットレベル検出器１５でパイロットレベルの検出器７１５と出力信号ｇのレベルを検出する出力レベル検出器７１６の出力でータを制御回路７１７で比較して利得を算出する方法で行っている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−２５２５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図４や図７のような増幅装置を用いた場合、部品自体のばらつきを吸収するため全ての装置で温度試験を行い補正する必要があり、また検波器のばらつきを補正するため、装置１台１台を全て温度特性を見ながら補正するため生産工数が増加してしまうという問題があった。
【００１６】
さらに、上記の問題点と共に、検波する項目が多いほど検波器の数が多くなり、装置全体が大きくなってしまう、またコストが高くなってしまうという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、ばらつきのある検波器を検波する項目より少なくする、例えば一つにすることにより、生産工数の削減を図ると共に、装置の小型化、低コスト化を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では上記問題点を解決するために、増幅器と、前記増幅器の前段に設けた入力レベル検波用カプラと、前記増幅器の後段に設けた出力レベル検波用カプラと、前記入力レベル検波用カプラと前記出力レベル検波用カプラのレベルを検出する検波器と、端子の一方は前記出力検波用カプラと前記入力検波用カプラのいずれかに接続され、もう一方の端子は前記検波器に接続されている切換部と、前記入力レベル検波用カプラと前記切換部との間に設けられたアイソレータから構成される増幅装置を提供する。
【００１９】
さらに、入力信号等を分波する複数の分波部と前記分波部からの信号レベルを検出する検出部と、前記検出部と前記複数の分波部の間に設けられ、端子の一方はいずれかの分波部に接続され、もう一方の端子は検波部に接続された切換部と、前記切換部を制御する制御部から構成される増幅装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
これにより、例えば、検波器のばらつきを補正するため、従来装置１台１台を全て温度特性をみながら補正するため生産工数が増加してしまっていたが、本発明を適用することによりそれらの工数が削減できるという効果がある。
【００２１】
検波器のばらつきによる個々の補正が少なくなるため、安定した特性を得ることが可能となる。また、検波器個々に使用していた電力を使う必要がなくなるため、消費電力を低下することができる。
【００２２】
さらに、検波する項目が多いほど検波器の数が多くなり、装置全体が大きくなってしまう、またコストが高くなってしまうという問題があったが、本発明を適用することにより検波器が少なくなり、温度ＩＣが削除されるので、装置全体の小型化、コストの低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に実施例を説明する。第一の実施例は、図４の増幅装置を改良したものであり、第二の実施例は図７の増幅装置を改良したものである。
【実施例１】
【００２４】
実施例１を図１を用いて説明する。
図１は図４の構成に対し、高周波リレーを設け、検波器を一つにし、さらにアイソレータを設け、また温度検知器を削除したものである。尚、ここで図４と同様の番号が付されているものは、図４と同様の構成であるため、説明を省略する。
１０１は高周波リレー、１０２は入力レベル検波用カプラ４０２と高周波リレー１０１の間に設けたアイソレータである。高周波リレー１０１は増幅装置４０１の入力信号側、また増幅装置４０１からの出力信号側へ切り替えるものである。例えば半導体を利用した高周波リレーが存在する。
アイソレータ１０２は、出力側の高周波が高周波リレー１０１を経由して高周波入力側に結合して発振することを防止するためのものである。ここではアイソレータを用いたが、それに限るものではなく、出力側の高周波が高周波リレーを経由して入力側に結合することを防止するものであればよい。
さらに、増幅器への入力信号、出力信号のレベルを検波することが可能な検波器１０３を有している。
【００２５】
続いて図２を用いて動作を説明する。
入力信号が入力されると、高周波リレー１０１を入力側に切り替える（Ｓ２２）。入力レベル検出用カプラ４０２で入力信号を取り込み、さらに検波器１０３で検波し、入力レベルを取得し（Ｓ２３）、入力レベル取得後高周波リレー１０１を出力側に切り替える（Ｓ２４）。ここで出力レベル検出用カプラ４０４で出力信号を取り込み、さらに検波器１０３で検波し、出力レベルを取得する（Ｓ２５）。ここで、制御部４０７は入力信号のレベルと出力信号のレベルを比較し、ゲインを確認する（Ｓ２６）。ゲインが通常より高い場合はゲインを下げるよう可変アッテネータ４１０を設定し（Ｓ２７）、ゲインが通常より高くなければゲインを上げるよう可変アッテネータを設定する（Ｓ２８）。ここではゲインが通常の場合が記載されていないが、この場合は可変アッテネータを調整しないこととなる。
【００２６】
これにより、検波器に入る電力が仮に同じであれば、検波後の電圧に絶対値に差があっても、入力側検波電圧と出力側検波電圧の差が同じになるため、一定値になるように可変アッテネータを制御することができ、温度が可変しても必ずゲインを保持することができる。
【実施例２】
【００２７】
続いて第二の実施例を図３を用いて説明する。
第二の実施例は図７の増幅装置を応用したものである。図７は、従来技術である図７のＦＦ増幅装置の入力レベル検出器７０２、レベル検出器７１４、パイロット信号レベル検出器７１５、出力レベル検出器７１６を一つの検出器にまとめたものである。
【００２８】
図３の説明において、図７と同様の番号が付されているものは同様の構成であるため説明を省略する。３０１は切替器であり、３０２は検波器である。
切替器３０１の端子の一方は、入力端７０１と方向性結合器７０３の間と、方向性結合器７０７とベクトル調整器７０９の間と、方向性結合器７１１と出力端７１２の間に接続されている。他方は検波回路３０２に接続されている。
【００２９】
ここでは、順に入力信号レベル、増幅後の歪レベル、歪補償後の歪レベル、出力レベルをそれぞれ検出することとなる。
入力信号レベルは、入力端７０１と方向性結合器７０３の間と接続されている一方の端子と、検波回路３０２に接続されている他方の端子を接続し、検波回路３０２で入力信号ａの入力レベルを検波し、その後検波回路３０２の出力を制御回路７１７で読みこむ。
増幅後の歪レベルは、方向性結合器７０７とベクトル調整器７０９の間と接続されている一方の端子と、検波回路３０２に接続されている他方の端子を接続し、検波回路３０２で増幅後の歪成分ｅの歪レベルを検波し、その後検波回路３０２の出力を制御回路７１７で読みこむ。
出力レベルの場合は、方向性結合器７１１と出力端７１２の間と接続されている一方の端子と、検波回路３０２に接続されている他方の端子を接続し、検波回路３０２で方向性結合器７１１からの出力信号ｇの信号レベルを検波し、その後検波回路３０２の出力を制御回路７１７で読みこむ。
歪補償後の歪レベルは、方向性結合器７１１と出力端７１２の間に設けたサーキュレータ７１８と接続されている一方の端子と、検波回路３０２に接続されている他方の端子を接続し、検波回路３０２で方向性結合器７１１の出力信号ｇのパイロット信号のレベルを検波し、その後検波回路３０２の出力を制御回路７１７で読みこむ。  
これら読みこんだ値を元にして、制御回路７１７は装置全体を監視することとなる。
図７では検波回路をダイオードとしたが、それに限るものではなく、各信号のレベルを検波できるものであればよい。
【００３０】
入力端と方向性結合器７０３の間、方向性結合器７０７とベクトル調整器７０９の間、方向性結合器７１１と出力端７１２の間等、それぞれ監視するポイントを変更するときは、まず制御回路７１７から切替器３０１に対して切替信号を出力し、切替器３０１の接続状態を変更する。これらの変更は時分割方式で行う。
【００３１】
ここで、増幅器により増幅する対象となる信号としては、種々な信号が用いられてもよく、例えば無線により送信する対象となる信号などを用いることができる。
また、増幅器としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、１つの増幅素子から構成されるものが用いられてもよく、或いは、複数の増幅素子が組み合わされて構成されるようなものが用いられてもよい。
【００３２】
また、入力信号や歪成分等検出される信号の大きさとしては、種々な大きさが検出されてもよく、例えば、電力などのレベルの大きさを検出することができる。
【００３３】
なお、増幅装置により行われる歪補償の方式としては、必ずしもフィードフォワード方式に限られず、他の方式が用いられてもよい。一例として、歪補償の方式として、アダプティブプリディストーション方式（ＡＰＤ方式）やディジタルプリディストーション方式（ＤＰＤ方式）を用いることもでき、この場合、本発明は、それら歪補償増幅装置の複数の検出器を一つにすることに応用することができ、またそれらの増幅装置に用いられている増幅器の前後に実施例１の構成を応用することができる。
【００３４】
また、本発明に係る増幅装置は、例えば、移動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適用することが可能である。
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）などの種々なシステムが用いられてもよい。
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。
【００３５】
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。
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。
【００３６】
また、本発明に係る増幅装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第一の実施例
【図２】本発明の第一の実施例のフローチャート
【図３】本発明の第二の実施例
【図４】従来の増幅装置
【図５】検波器の特性
【図６】従来の増幅装置のフローチャート
【図７】従来の増幅装置
【符号の説明】
【００３８】
１０１…高周波リレー
１０２…アイソレータ
１０３…検波器
３０１…切替器
３０２…検波器
４０１…増幅器
４１０…アッテネータ
７０５…主増幅器
７０９…副増幅器
７１７…制御回路
【図１】
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【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】
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