(57)【要約】【課題】  歪補償装置に故障が発生している状況下では電力増幅器の歪み電力を下げることができる一方、歪補償装置に故障が発生していない状況下では電力増幅器の消費電力を下げることができる送信電力増幅装置を得ることを目的とする。【解決手段】  歪補償装置１に故障が発生していない状況下では、送信電力増幅器２の歪み特性よりも、送信電力増幅器２の低消費電力化を優先して“電源電圧設定Ａ”を選択する。一方、歪補償装置１に故障が発生すると、送信電力増幅器２の低消費電力化よりも、送信電力増幅器２の歪み特性を優先して“電源電圧設定Ｂ”を選択する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号の電力を増幅する電力増幅器と、上記電力増幅器から発生する歪みを補償する歪補償装置と、上記歪補償装置に故障が発生すると、上記電力増幅器のバイアス電圧又は電源電圧を変更して、上記電力増幅器の歪み特性を改善する歪み特性切替手段とを備えた送信電力増幅装置。
【請求項２】
歪み特性切替手段は、歪補償装置に故障が発生していない状況下では電力増幅器の歪み特性よりも、上記電力増幅器の低消費電力化を優先して、上記電力増幅器のバイアス電圧又は電源電圧を設定することを特徴とする請求項１記載の送信電力増幅装置。
【請求項３】
送信信号の電力を増幅する電力増幅器と、上記電力増幅器から発生する歪みを補償する歪補償装置と、上記電力増幅器の入力インピーダンスと出力インピーダンスの整合を図る整合手段と、上記歪補償装置に故障が発生すると、上記整合手段による上記電力増幅器の入力インピーダンスと出力インピーダンスを変更して、上記電力増幅器の歪み特性を改善する歪み特性切替手段とを備えた送信電力増幅装置。
【請求項４】
歪み特性切替手段は、歪補償装置に故障が発生していない状況下では電力増幅器の歪み特性よりも、上記電力増幅器の低消費電力化を優先して、上記整合手段による上記電力増幅器の入力インピーダンスと出力インピーダンスを設定することを特徴とする請求項３記載の送信電力増幅装置。
【請求項５】
送信信号の電力を増幅する電力増幅器と、上記電力増幅器から発生する歪みを補償する第１の歪補償装置と、上記第１の歪補償装置に故障が発生すると、上記電力増幅器から発生する歪みの補償を開始する第２の歪補償装置とを備えた送信電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高度の線型性が求められる送信装置の電力増幅器（例えば、ＵＨＦ帯で使用されるデジタルテレビ送信機の電力増幅器）の歪みを補償する歪補償装置を備えた送信電力増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルテレビ放送では、ＯＦＤＭ変調信号が用いられており、これらの送信装置に用いられる送信部の電力増幅器には厳しい線型性が要求される。
一般に、電力増幅器では動作レベルが飽和電力に近づくと、電力増幅器の利得が低下し、電力増幅器から出力される変調信号の位相がずれる性質がある。変調信号の位相ずれには、進む場合と遅れる場合とがある。
【０００３】
このため、電力増幅器から出力される変調信号の動作レベルが電力増幅器の飽和電力に近づくと、振幅変調歪であるＡＭ−ＡＭ歪や、振幅位相変調歪であるＡＭ−ＰＭ歪が発生する。
このような変調歪の発生を防ぐためには、電力増幅器の飽和電力よりも、かなり低い信号レベルで、電力増幅器を使用すればよいが、この場合、電力増幅器が大型化して、消費電力が大きくなり、製品コストが高くなる傾向がある。
【０００４】
そこで、電力増幅器を飽和電力付近で動作させながら、電力増幅器で発生する歪みを補償する歪補償装置を搭載している送信電力増幅装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
歪補償装置を搭載している送信電力増幅装置は、その歪補償装置が故障していなければ、電力増幅器から発生する歪みを補償するが、その歪補償装置に故障が発生すると、電力増幅器から発生する歪みは補償されず、歪みが重畳されている送信信号を送信することになる。
【０００５】
しかし、歪補償装置が故障しても、放送機は放送を継続する必要があるため、歪補償装置が故障している状況下でも、放送に致命的な影響が無いように電力増幅器を設計する必要がある。
即ち、歪補償装置が故障している状況下であっても、隣接の放送チャンネルを妨害することがないように、歪補償装置が無しの状態での電力増幅器の歪み電力を小さくしなければならない。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５３−８２１１０号公報（第３頁から第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の送信電力増幅装置は以上のように構成されているので、歪補償装置が故障したときを想定して、電力増幅器の歪み電力が小さくなるように、電力増幅器の歪み特性を設計する必要がある。しかし、電力増幅器の歪み電力が小さくなるように歪み特性を設計すると、電力増幅器の消費電力が大きくなってしまうなどの課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、歪補償装置に故障が発生している状況下では電力増幅器の歪み電力を下げることができる一方、歪補償装置に故障が発生していない状況下では電力増幅器の消費電力を下げることができる送信電力増幅装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る送信電力増幅装置は、歪補償装置に故障が発生すると、電力増幅器のバイアス電圧又は電源電圧を変更して、電力増幅器の歪み特性を改善する歪み特性切替手段を設けたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、歪補償装置に故障が発生すると、電力増幅器のバイアス電圧又は電源電圧を変更して、電力増幅器の歪み特性を改善するように構成したので、歪補償装置に故障が発生している状況下では電力増幅器の歪み電力を下げることができる一方、歪補償装置に故障が発生していない状況下では電力増幅器の消費電力を下げることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による送信電力増幅装置を示す構成図であり、図において、歪補償装置１は例えば放送機から送信された送信信号と、送信電力増幅器２による電力増幅後の送信信号とを比較して、その送信電力増幅器２から発生する歪みの波形を特定し、その歪みの波形と逆波形の歪みを送信信号に重畳して、送信電力増幅器２から発生する歪みを補償する。送信電力増幅器２は例えばトランジスタから構成され、歪補償装置１から出力された送信信号の電力を増幅して出力する。
バイアス電圧切替部３は歪補償装置１に故障が発生していない状況下では送信電力増幅器２の歪み特性よりも、送信電力増幅器２の低消費電力化を優先して、送信電力増幅器２のバイアス電圧を設定する一方、歪補償装置１に故障が発生すると、送信電力増幅器２のバイアス電圧を変更して、送信電力増幅器２の歪み特性を改善する歪み特性切替手段を構成している。
【００１２】
次に動作について説明する。
例えば、放送機から送信された送信信号は、送信電力増幅器２によって増幅されるが、送信電力増幅器２が歪み特性を有しているため、送信電力増幅器２が送信信号を電力増幅するに際して、送信電力増幅器２から歪みが発生する。
【００１３】
そこで、歪補償装置１は、送信電力増幅器２から発生する歪みを補償するため、例えば、放送機から送信された送信信号と、送信電力増幅器２による電力増幅後の送信信号とを比較して、その送信電力増幅器２から発生する歪みの波形を特定し、その歪みの波形と逆波形の歪みを送信信号に重畳する。
ここでは、送信電力増幅器２による電力増幅後の送信信号をフィードバックして、送信電力増幅器２から発生する歪みの波形を特定するものについて示したが、予め、送信電力増幅器２の歪み特性が分かっている場合には、送信電力増幅器２から発生する歪みの波形と逆波形の歪みを記憶し、逆波形の歪みを送信信号に重畳するようにしてもよい。
なお、歪みの補償方法は、これらに限るものではなく、他の方法を利用してもよいことは言うまでもない。
【００１４】
これにより、歪補償装置１が正常に動作すれば、送信電力増幅器２から発生する歪みを補償することができるが、歪補償装置１が故障した場合には、送信電力増幅器２から発生する歪みを補償することができなくなる。
ところが、歪補償装置１が故障しても、放送機は放送を継続する必要があるため、歪補償装置１が故障している状況下でも、放送に致命的な影響が無いように送信電力増幅器２を設計する必要がある。
即ち、歪補償装置１が故障したときを想定して、送信電力増幅器２の歪み電力が小さくなるように、送信電力増幅器２の歪み特性を設計する必要がある。
しかし、送信電力増幅器２の歪み電力が小さくなるように歪み特性を設計すると、送信電力増幅器２の消費電力が大きくなってしまう。
【００１５】
ここで、図２は送信電力増幅器２の歪み特性を示す説明図であり、図３は送信電力増幅器２の消費電力特性を示す説明図である。
図から明らかなように、送信電力増幅器２のバイアス電圧（送信電力増幅器２を構成するトランジスタのゲートに印加する電圧）を電圧値Ａに設定する“バイアス設定Ａ”を選択すると、電圧値Ｂに設定する“バイアス設定Ｂ”を選択した場合よりも、送信電力増幅器２の歪み特性は劣化するが（送信電力増幅器２から発生する歪みが大きくなる）、送信電力増幅器２の消費電力は小さくなる。
逆に、“バイアス設定Ｂ”を選択すると、送信電力増幅器２の消費電力は大きくなるが、送信電力増幅器２の歪み特性は改善する（送信電力増幅器２から発生する歪みが小さくなる）。
【００１６】
なお、バイアス設定Ａ，Ｂが設定する電圧値Ａ，Ｂは、送信電力増幅器２を構成するトランジスタの特性に応じて決定するが、一般的には、電圧値Ａ＜電圧値Ｂとなるように決定する。
ただし、電圧値Ｂを大きくし過ぎると、送信電力増幅器２のバイアス電圧を電圧値Ａに設定した場合よりも、送信電力増幅器２の歪み特性が劣化することがある。
【００１７】
そこで、バイアス電圧切替部３は、歪補償装置１に故障が発生していない状況下では、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償するので、送信電力増幅器２の歪み特性よりも、送信電力増幅器２の低消費電力化を優先して、送信電力増幅器２のバイアス電圧を電圧値Ａに設定する“バイアス設定Ａ”を選択する。
一方、歪補償装置１に故障が発生すると、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償することができなくなるので、送信電力増幅器２の低消費電力化よりも、送信電力増幅器２の歪み特性を優先して、送信電力増幅器２のバイアス電圧を電圧値Ｂに設定する“バイアス設定Ｂ”を選択する。
【００１８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、歪補償装置１に故障が発生すると、送信電力増幅器２のバイアス電圧を変更して、送信電力増幅器２の歪み特性を改善するように構成したので、歪補償装置１に故障が発生している状況下では送信電力増幅器２の歪み電力を下げることができる一方、歪補償装置１に故障が発生していない状況下では送信電力増幅器２の消費電力を下げることができる効果を奏する。
【００１９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による送信電力増幅装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
電源電圧切替部４は歪補償装置１に故障が発生していない状況下では送信電力増幅器２の歪み特性よりも、送信電力増幅器２の低消費電力化を優先して、送信電力増幅器２の電源電圧を設定する一方、歪補償装置１に故障が発生すると、送信電力増幅器２の電源電圧を変更して、送信電力増幅器２の歪み特性を改善する歪み特性切替手段を構成している。
【００２０】
図５は送信電力増幅器２の入出力電力特性を示す説明図であり、図６は送信電力増幅器２の歪み特性を示す説明図であり、図７は送信電力増幅器２の消費電力特性を示す説明図である。
図から明らかなように、送信電力増幅器２の電源電圧（送信電力増幅器２を構成するトランジスタのコレクタに印加する電圧）を電圧値Ａに設定する“電源電圧設定Ａ”を選択すると、電圧値Ｂに設定する“電源電圧設定Ｂ”を選択した場合よりも、送信電力増幅器２の歪み特性は劣化するが（送信電力増幅器２から発生する歪みが大きくなる）、送信電力増幅器２の消費電力は小さくなる。
逆に、“電源電圧設定Ｂ”を選択すると、送信電力増幅器２の消費電力は大きくなるが、送信電力増幅器２の歪み特性は改善する（送信電力増幅器２から発生する歪みが小さくなる）。
なお、電源電圧設定Ａ，Ｂが設定する電圧値Ａ，Ｂは、送信電力増幅器２を構成するトランジスタの特性に応じて決定するが、一般的には、電圧値Ａ＜電圧値Ｂとなるように決定する。
【００２１】
そこで、電源電圧切替部４は、歪補償装置１に故障が発生していない状況下では、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償するので、送信電力増幅器２の歪み特性よりも、送信電力増幅器２の低消費電力化を優先して、送信電力増幅器２の電源電圧を電圧値Ａに設定する“電源電圧設定Ａ”を選択する。
一方、歪補償装置１に故障が発生すると、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償することができなくなるので、送信電力増幅器２の低消費電力化よりも、送信電力増幅器２の歪み特性を優先して、送信電力増幅器２の電源電圧を電圧値Ｂに設定する“電源電圧設定Ｂ”を選択する。
【００２２】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、歪補償装置１に故障が発生すると、送信電力増幅器２の電源電圧を変更して、送信電力増幅器２の歪み特性を改善するように構成したので、歪補償装置１に故障が発生している状況下では送信電力増幅器２の歪み電力を下げることができる一方、歪補償装置１に故障が発生していない状況下では送信電力増幅器２の消費電力を下げることができる効果を奏する。
【００２３】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による送信電力増幅装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
入力整合回路５は送信電力増幅器２の入力インピーダンスを設定し、出力整合回路６は送信電力増幅器２の出力インピーダンスを設定する。なお、入力整合回路５及び出力整合回路６から整合手段が構成されている。
制御回路７は歪補償装置１に故障が発生していない状況下では送信電力増幅器２の歪み特性よりも、送信電力増幅器２の低消費電力化を優先して、入力整合回路５及び出力整合回路６による送信電力増幅器２の入力インピーダンスと出力インピーダンスを設定する一方、歪補償装置１に故障が発生すると、入力整合回路５及び出力整合回路６による送信電力増幅器２の入力インピーダンスと出力インピーダンスを変更して、送信電力増幅器２の歪み特性を改善する歪み特性切替手段を構成している。
【００２４】
図９はこの発明の実施の形態３による送信電力増幅装置の入力整合回路５の内部構成を示す構成図である。
図から明らかなように、入力整合回路５はインダクタンス５ａと可変キャパシタンス５ｂ，５ｃがπ型結合されて構成されている。
図９は入力整合回路５の内部構成を示しているが、出力整合回路６も入力整合回路５と同様に構成されているものとする。ただし、図９の構成図は一例であり、他の内部構成でもよいことは言うまでもない。
【００２５】
次に動作について説明する。
入力整合回路５は、歪補償装置１から送信信号を受けると、その送信信号を送信電力増幅器２に出力するが、制御回路７の指示の下、送信電力増幅器２の入力インピーダンスを任意の値に設定する。
出力整合回路６は、送信電力増幅器２から電力増幅後の送信信号を受けると、その送信信号を出力するが、制御回路７の指示の下、送信電力増幅器２の出力インピーダンスを任意の値に設定する。
【００２６】
ここで、図１０は送信電力増幅器２のインピーダンス特性を示す説明図である。
図から明らかなように、送信電力増幅器２の入力インピーダンスをインピーダンスＡに設定する“インピーダンス設定Ａ”と、出力インピーダンスをインピーダンスＣに設定する“インピーダンス設定Ｃ”とを選択すると、入力インピーダンスをインピーダンスＢに設定する“インピーダンス設定Ｂ”と、出力インピーダンスをインピーダンスＤに設定する“インピーダンス設定Ｄ”とを選択した場合よりも、送信電力増幅器２の歪み特性は劣化するが（送信電力増幅器２から発生する歪みが大きくなる）、送信電力増幅器２の消費電力は小さくなる。
逆に、“インピーダンス設定Ｂ”と“インピーダンス設定Ｄ”とを選択すると、送信電力増幅器２の消費電力は大きくなるが、送信電力増幅器２の歪み特性は改善する（送信電力増幅器２から発生する歪みが小さくなる）。
【００２７】
なお、インピーダンス設定Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設定するインピーダンスＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、送信電力増幅器２を構成するトランジスタの特性に応じて決定するが、ここでは、インピーダンスＡ，Ｃが容量性で、インピーダンスＢ，Ｄが誘導性であるとする。
【００２８】
そこで、制御回路７は、歪補償装置１に故障が発生していない状況下では、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償するので、送信電力増幅器２の歪み特性よりも、送信電力増幅器２の低消費電力化を優先して、送信電力増幅器２の入力インピーダンスをインピーダンスＡに設定する“インピーダンス設定Ａ”と、出力インピーダンスをインピーダンスＣに設定する“インピーダンス設定Ｃ”とを選択する。
即ち、制御回路７は、入力整合回路５の可変キャパシタンス５ｂ，５ｃの容量値を可変して、“インピーダンス設定Ａ”となる容量値に調整し、出力整合回路６の可変キャパシタンスの容量値を可変して、“インピーダンス設定Ｃ”となる容量値に調整する。
【００２９】
一方、歪補償装置１に故障が発生すると、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償することができなくなるので、送信電力増幅器２の低消費電力化よりも、送信電力増幅器２の歪み特性を優先して、送信電力増幅器２の入力インピーダンスをインピーダンスＢに設定する“インピーダンス設定Ｂ”と、出力インピーダンスをインピーダンスＤに設定する“インピーダンス設定Ｄ”とを選択する。
即ち、制御回路７は、入力整合回路５の可変キャパシタンス５ｂ，５ｃの容量値を可変して、“インピーダンス設定Ｂ”となる容量値に調整し、出力整合回路６の可変キャパシタンスの容量値を可変して、“インピーダンス設定Ｄ”となる容量値に調整する。
【００３０】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、歪補償装置１に故障が発生すると、入力整合回路５と出力整合回路６による送信電力増幅器２の入力インピーダンスと出力インピーダンスを変更して、送信電力増幅器２の歪み特性を改善するように構成したので、歪補償装置１に故障が発生している状況下では送信電力増幅器２の歪み電力を下げることができる一方、歪補償装置１に故障が発生していない状況下では送信電力増幅器２の消費電力を下げることができる効果を奏する。
【００３１】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４による送信電力増幅装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
簡易型歪補償器８は例えばダイオードから構成され、第１の歪補償装置である歪補償装置１に故障が発生すると、送信電力増幅器２から発生する歪みの補償を開始する第２の歪補償装置を構成している。
【００３２】
図１２は簡易型歪補償器８の入り切りに伴う歪み特性の変化を示す説明図である。
図から明らかなように、簡易型歪補償器８がＯＮしているときは、簡易型歪補償器８がＯＦＦしているときよりも、歪み特性が低歪み化している。
そこで、簡易型歪補償器８は、歪補償装置１に故障が発生していない状況下では、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償するので、ＯＦＦ状態になり、歪補償装置１から出力された送信信号の補償を行うことなく、その送信信号を送信電力増幅器２に出力する。
簡易型歪補償器８は、歪補償装置１に故障が発生すると、歪補償装置１が送信電力増幅器２から発生する歪みを補償することができなくなるので、ＯＮ状態になり、歪補償装置１から出力された送信信号を補償して、その送信信号を送信電力増幅器２に出力する。
【００３３】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、歪補償装置１に故障が発生すると、簡易型歪補償器８が送信電力増幅器２から発生する歪みの補償を開始するように構成したので、歪補償装置１に故障が発生している状況下でも、送信電力増幅器２の歪み電力を下げることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態１による送信電力増幅装置を示す構成図である。
【図２】送信電力増幅器の歪み特性を示す説明図である。
【図３】送信電力増幅器の消費電力特性を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による送信電力増幅装置を示す構成図である。
【図５】送信電力増幅器の入出力電力特性を示す説明図である。
【図６】送信電力増幅器の歪み特性を示す説明図である。
【図７】送信電力増幅器の消費電力特性を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３による送信電力増幅装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３による送信電力増幅装置の入力整合回路の内部構成を示す構成図である。
【図１０】送信電力増幅器のインピーダンス特性を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による送信電力増幅装置を示す構成図である。
【図１２】簡易型歪補償器の入り切りに伴う歪み特性の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  歪補償装置（第１の歪補償装置）、２  送信電力増幅器、３  バイアス電圧切替部（歪み特性切替手段）、４  電源電圧切替部（歪み特性切替手段）、５  入力整合回路（整合手段）、５ａ  インダクタンス、５ｂ  可変キャパシタンス、５ｃ  可変キャパシタンス、６  出力整合回路（整合手段）、７  制御回路（歪み特性切替手段）、８  簡易型歪補償器（第２の歪補償装置）。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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