(57)【要約】広帯域線形増幅システム（２０８）が、入力信号（３０１）を増幅して、増幅出力信号（３６１）を生成する。包絡線検出器（３０２）が、入力信号に基づいて包絡線検出器信号（３０３）を決定する。増幅器バイアス制御装置（３０４）が、包絡線検出器信号に基づいて複数の制御信号（３０５）を生成する。プレディストーション信号ループ（３１０）が、複数の制御信号の第１制御信号に基づいて、随伴増幅段（３４２）を使用して入力信号を修正し、随伴増幅段によって導入されたひずみ成分を含むプレディストーション入力信号（３３１）を生成する。主要増幅段（３２０）が、プレディストーション入力信号を増幅して、複数の制御信号の第２制御信号に基づいて増幅出力信号を生成し、プレディストーション入力信号のひずみ成分が、主要増幅段によって増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する。
2006502599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に基づいて、包絡線検出器信号を決定する包絡線検出器と、
該包絡線検出器信号に基づいて複数の制御信号を生成する該包絡線検出器に動作可能に結合された増幅器バイアス制御装置と、
該増幅器バイアス制御装置に動作可能に結合され、かつ、随伴増幅段を有し、該複数の制御信号の第１制御信号に応答して、該随伴増幅段を使用して入力信号を修正し、該随伴増幅段によって導入されたひずみ成分を含むプレディストーション入力信号を生成するように動作するプレディストーション信号ループと、
該増幅器バイアス制御装置に動作可能に結合され、かつ該プレディストーション信号ループにさらに動作可能に結合され、該増幅器バイアス制御装置から該複数の制御信号の第２制御信号を受信して、該第２出力信号に基づいて、該プレディストーション入力信号を増幅して増幅出力信号を生成する主要増幅段であって、該プレディストーション入力信号の該ひずみ成分が、主要増幅段によって増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する主要増幅段と、からなる、入力信号を線形増幅して増幅出力信号を生成するシステム。
【請求項２】
前記増幅器バイアス制御装置が追跡電源であり、前記複数の制御信号の各制御信号が供給電圧である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記随伴増幅段が前記第１制御信号に基づいて第１動作点を実施し、前記主要増幅段が前記第２制御信号に基づいて第２動作点を実施し、前記随伴増幅段が該第１動作点において動作しているとき、該第２動作点において動作しているときの前記主要増幅段と同様のひずみ特性を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記プレディストーション信号ループが、主要信号回路と、前記随伴増幅段を備えるフィード・フォーワード信号回路とからなり、該フィード・フォーワード信号回路が、前記入力信号をサンプリングして減衰入力信号を生成し、前記随伴増幅段を使用して、該減衰入力信号を修正して、前記随伴増幅段によって導入されたひずみ成分を含むひずみ信号を生成し、該フィード・フォーワード信号回路が、該ひずみ信号を該主要信号回路に経路指定し、該主要信号回路が、該ひずみ信号および前記入力信号に基づいて、前記プレディストーション入力信号を生成し、前記随伴増幅段によって導入された該ひずみ成分を使用して、前記主要増幅器回路によって前記増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記増幅器バイアス制御装置が、バイアス／スイッチ制御装置からなり、前記主要増幅段が、
複数の無線周波数（ＲＦ）増幅器と、
前記プレディストーション信号ループと該複数のＲＦ増幅器の各ＲＦ増幅器との間に結合された信号分割器と、
複数の切替え装置であって、複数の切替え装置の各切替え装置が、該信号分割器と、該複数のＲＦ増幅器のＲＦ増幅器との間に結合され、かつ前記増幅器バイアス制御装置にさらに結合され、複数の切替え装置の少なくとも１つの切替え装置が、前記第２制御信号に基づいて可能になり、該可能切替え装置が、対応するＲＦ増幅器を該信号分割器に動作可能に結合する、複数の切替え装置とからなる請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記増幅器バイアス制御装置が、バイアス／スイッチ制御装置からなり、前記主要増幅段が、
複数の無線周波数（ＲＦ）増幅器と、
前記プレディストーション信号ループと該複数のＲＦ増幅器の各ＲＦ増幅器との間に結
合された信号分割器と、
該複数のＲＦ増幅器の各ＲＦ増幅器の出力に結合された信号コンバイナと、
複数の切替え装置であって、複数の切替え装置の各切替え装置が、該信号コンバイナと、該複数のＲＦ増幅器のＲＦ増幅器との間に結合され、かつ前記増幅器バイアス制御装置にさらに結合され、複数の切替え装置の少なくとも１つの切替え装置が、前記第２制御信号に基づいて可能になり、該可能切替え装置が、対応するＲＦ増幅器を該信号コンバイナに動作可能に結合する、複数の切替え装置とからな、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記入力信号が、搬送波成分を有し、前記減衰入力信号が、第１減衰入力信号からなり、前記随伴増幅段が、該第１減衰入力信号を増幅して搬送波成分およびひずみ成分を有する随伴増幅器出力信号を生成し、前記フィード・フォーワード信号回路が、
前記入力信号の第２減衰バージョンを受信し、前記入力信号の該第２減衰バージョンの利得と、前記入力信号の該第２減衰バージョンの位相との少なくとも一方を修正して、調節入力信号を生成する第１利得および位相調節装置と、
前記随伴増幅段ならびに該第１利得および位相調節装置に動作可能に結合され、前記随伴増幅段から前記随伴増幅器出力信号を受信し、該第１利得および位相調節装置から該調節入力信号を受信し、前記随伴増幅器出力信号の前記搬送波成分を少なくとも部分的に消去するために、前記随伴増幅器出力信号と該調節入力信号とを組み合わせる信号コンバイナとからなる、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記随伴増幅段が、調節可能出力負荷に結合されたＲＦ増幅要素を有する少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）増幅器からなり、前記主要増幅段が、調節可能出力負荷に結合されたＲＦ増幅要素を有する少なくとも１つのＲＦ増幅器からなり、前記随伴増幅段が、前記第１制御信号を使用して、前記随伴増幅段ＲＦ増幅器の該出力負荷を調節し、前記主要増幅段が、前記第２制御信号を使用して、前記主要増幅段ＲＦ増幅器の該出力負荷を調節する請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記随伴増幅段が、ＲＦ増幅要素および第１の複数出力負荷を有する少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）増幅器からなり、前記主要増幅段が、ＲＦ増幅要素および第２の複数の出力負荷を有する少なくとも１つのＲＦ増幅器からなり、前記随伴増幅段が、前記第１制御信号を使用して、該第１の複数の出力負荷の中から出力負荷を選択し、前記主要増幅段が、前記第２制御信号を使用して、該第２の複数の出力負荷の中から出力負荷を選択する請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
入力信号を包絡線検出して、包絡線検出器信号を決定する工程と、
該包絡線検出器信号に基づいて、複数の制御信号を生成する工程と、
入力信号をサンプリングして、減衰入力信号を生成する工程と、
随伴増幅段によって該減衰入力信号を増幅して、該複数の制御信号の第１制御信号に基づいて、随伴増幅器出力信号を生成する工程と、
該随伴増幅出力信号に基づいて、該随伴増幅段によって該随伴増幅器出力信号に導入されたひずみ成分を含むプレディストーション入力信号を生成する工程と、
主要増幅段によって、該複数の制御信号の第２制御信号に基づいて、該プレディストーション入力信号を増幅して、増幅出力信号を生成し、該プレディストーション入力信号の該ひずみ成分が、該主要増幅段によって該増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する工程と、を含む、搬送波成分を有する入力信号を線形増幅して増幅出力信号を生成する方法。
【請求項１１】
前記随伴増幅段が第１無線周波数（ＲＦ）増幅器からなり、前記主要増幅段が第２ＲＦ増幅器からなり、前記減衰入力信号を増幅する工程が、前記第１制御信号に基づいて、前記ＲＦ増幅器において第１動作点を実施する工程を含み、前記プレディストーション入力信
号を増幅する前記工程が、前記第２制御信号に基づいて、前記第２ＲＦ増幅器において第２動作点を実施する工程をさらに含み、前記第１ＲＦ増幅器が、該第１動作点において動作しているとき、該第２動作点において動作しているときの該第２ＲＦ増幅器と同様のひずみ特性を有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記随伴増幅段が第１の複数の無線周波数（ＲＦ）増幅器からなり、前記主要増幅段が第２の複数のＲＦ増幅器からなり、前記減衰入力信号を増幅する前記工程が、前記複数の制御信号の第１制御信号に基づいて、該第１の複数のＲＦ増幅器の少なくとも１つのＲＦ増幅器を使用可能にする工程と、該少なくとも１つの可能随伴増幅段ＲＦ増幅器によって前記減衰入力信号を増幅して、随伴増幅器出力信号を生成する工程とを含み、前記プレディストーション入力信号を増幅する前記工程が、前記複数の制御信号の第２制御信号に基づいて、該第２の複数のＲＦ増幅器の少なくとも１つのＲＦ増幅器を使用可能にする工程と、該少なくとも１つの使用可能主要増幅段ＲＦ増幅器によって前記プレディストーション入力信号を増幅して、増幅出力信号を生成する工程とを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記随伴増幅段が、第１の複数の無線周波数（ＲＦ）増幅器からなり、前記主要増幅段が、第２の複数のＲＦ増幅器からなり、前記減衰入力信号を増幅する前記工程が、前記複数の制御信号の第１制御信号に基づいて、該第１の複数のＲＦ増幅器の少なくとも１つのＲＦ増幅器を選択する工程と、該選択随伴増幅段ＲＦ増幅器によって前記減衰入力信号を増幅して、随伴増幅器出力信号を生成する工程とを含み、前記プレディストーション入力信号を増幅する前記工程が、前記複数の制御信号の第２制御信号に基づいて、該第２の複数のＲＦ増幅器の少なくとも１つのＲＦ増幅器を選択する工程と、該選択主要増幅段ＲＦ増幅器によって前記プレディストーション入力信号を増幅して、増幅出力信号を生成する工程と、を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
入力信号を生成する情報源と、
該情報源に動作可能に結合され、随伴増幅段および主要増幅段からなり、該入力信号を受信し、該入力信号を修正して減衰入力信号を生成し、該随伴増幅段を使用して該減衰入力信号を修正して、ひずみ成分を含むプレディストーション入力信号を生成し、該プレディストーション入力信号を増幅して、増幅出力信号を生成する送信器であって、該プレディストーション入力信号の該ひずみ成分が、該主要増幅段によって該増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する送信器と、
該増幅信号を送信する該送信器に動作可能に結合されたアンテナと、からなる無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信装置に関し、具体的には、無線通信装置の線形電力増幅システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数（ＲＦ）電力増幅器など、無線伝送応用分野の電力増幅器は、広範な通信および他の電子機器に応用されている。理想的には、電力増幅器の入力出力伝達関数は線形であるはずであり、振幅が増幅された、入力信号の完全な複製が電力増幅器の出力部に出現するはずである。
【０００３】
さらに、効率をより向上させるために、セルラ・システムなど様々なＲＦシステムは、増幅器の実際の出力電力が最大定格電力出力レベルの直下である飽和レベルで、または飽和レベルの付近で、電力増幅器を動作させようと試みる。この電力出力レベルは、一般に電力増幅器への供給電圧（または供給電力）に関係し、したがって、より大きい供給電圧対応して、より大きい出力電力が増幅器から生成される。より高電力の入力信号の場合、増幅器を飽和または飽和の付近に維持するためには、対応するより大きい実電力出力が必要である。しかし、様々な従来の技術の増幅器では、電力増幅器への供給電圧が固定されている。通常の使用状況では、増幅器からの実電力出力が数桁の範囲で変動する可能性があることを考えると、出力電力が、しばしば最大値より１桁小さいので、固定供給電圧を使用することは非常に非効率であり、電力増幅器は、飽和レベルまたは飽和レベルの付近に維持されない。
【０００４】
電力増幅器を飽和または飽和付近において維持するように供給電力を変化させるために、様々な技法が開発された。１つのそのような技法は、電力供給変調（ＰＳＭ）であり、これは、入力信号が時間の経過に伴って変化している間、電力増幅器への供給電圧を変化させ、または変調し、電力増幅器を飽和または飽和付近において維持する。ＰＳＭでは、増幅器の供給電圧は、通常、追跡電源と共に信号検出器を使用して、入力信号の変化を追跡する。しかし、従来の技術では、様々なＰＳＭの技法は、一般に、狭帯域の応用分野に限定され、または不十分な効率特性を有する。
【０００５】
たとえば、「包絡線排除および回復（ＥＥＲ）」として既知の１つの従来の技術のＰＳＭ技法は、増幅器をハード・サチュレーション（ｈａｒｄ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）で維持し、かつ効率を向上させるために、リミッタを使用してほぼ一定の駆動レベルを電力増幅器に提供する。しかし、リミッタを使用することにより、増幅器へのＲＦ信号入力の帯域幅は大きく拡大され、入力信号包絡線を非常に正確に追跡することが必要になり、電源切替え周波数は、ＲＦ入力信号の帯域幅の約１０倍になる。これらの切替え周波数が増大するにつれて、追跡電源内のトランジスタは効率的でなくなり、過度な電力損を引き起こす。リミッタの帯域幅が結果的に拡大されることにより、増幅器の帯域幅能力も、入力信号の帯域幅より著しく大きくすることが要求され、ＥＥＲ構成は、振幅変調（ＡＭ）ＲＦブロードキャストなど、狭帯域幅の応用分野に限定される。
【０００６】
「包絡線追跡」（ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｔｒａｃｋｉｎｇ）として知られている他の従来の技術のＰＳＭ技法は、ＥＥＲのリミッタを使用せず、したがって、より高い帯域幅の応用分野に適している可能性がある。しかし、包絡線追跡を使用することにより利得ひずみ、位相ひずみ、および他の電圧寄生など、著しい非線形性が電力増幅器の出力信号に導入される。これらの非線形性により、追加の振幅成分および位相成分が当初の信号に導入されることになる。これらのひずみ特性が補償されない場合、相互変調ひずみ（「ＩＭＤ」
）が、多重搬送波の周波数分割多元接続（「ＦＤＭＡ」）システムまたは時分割多元接続（「ＴＤＭＡ」）システムにおいて生じ、スペクトル成長が、符合分割多元接続（「ＣＤＭＡ」）システムにおいて生じる。様々なひずみは、出力信号の質を低下させ、データ処理量の減少など、他の有害な影響を有する可能性がある。
【０００７】
包絡線追跡システムにおいて電力増幅器によって入力信号に導入されたひずみを相殺するために、増幅前にプレディストーション信号を入力信号の経路に注入する技法が開発された。プレディストーション信号は、電力増幅器によって導入されたひずみと等しくかつ反対の成分を含み、電力増幅器によって入力信号に導入されたひずみを消去するように設計される。たとえば、図１は、従来の技術の線形電力増幅システム１００のブロック図である。システム１００などの線形電力増幅システムの動作は、本発明の譲受人に譲渡され、かつ本願明細書に援用する「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」という名称の米国特許出願第０９／７６５，７４７号明細書に詳細に記載されている。システム１００には、包絡線検出器１０２と、包絡線検出器に結合された追跡電源１０４と、入力信号コンディショナ装置１２０と、電力増幅器（ＰＡ）１１０とが含まれる。電力増幅器１１０は、増幅された出力信号１１２の無線伝送用アンテナ（またはアンテナ・アレイ）に結合されることが好ましい。システム１００には、第１遅延回路１０６および第２遅延回路１０８も含まれる。
【０００８】
包絡線検出器１０２および追跡電源１０４を使用して、システム１００に入力された信号１０１を追跡し、可変供給電圧１０９を電力増幅器１１０に提供する。可変供給電圧１０９は、電力増幅器１１０を飽和または飽和の付近において維持し、かつ入力信号の広範な変動にわたって電力増幅器の効率を高めるように設計される。しかし、電力増幅器１１０に供給される供給電圧１０９の変動により、電力増幅器１１０によって増幅信号１１２に利得および位相のひずみが導入される。
【０００９】
電力増幅器１１０によって導入された利得および位相のひずみを相殺するために、入力信号コンディショナ装置１２０は、入力信号１０１をプレディストーション信号にする、または調整する。入力信号コンディショナ装置１２０には、非線形位相マッピング装置１２２と、位相調節装置１２４と、非線形利得マッピング装置１２６と、利得調節装置１２８とが含まれる。出力信号１１２の利得および位相の変化は、電力増幅器１１０に供給される供給電圧１０９の関数と相関し、或いはその関数として生じる。出力信号１１２の利得および位相の変化は、非線形位相マッピング装置１２２および非線形利得マッピング装置１２６においてそれぞれ実施される非線形の位相および利得のマッピングを創出するために、較正することが可能であり、或いは、供給電圧１０５、１０９の関数として経験的に決定することが可能である。
【００１０】
次いで、非線形位相マッピング装置１２２および非線形利得マッピング装置１２６を使用して、電力増幅器１１０に供給される供給電圧１０９に基づいて、位相調節装置１２４および利得調節装置１２８の伝達関数をそれぞれ調節する。位相調節装置１２４および利得調節装置１２８の伝達関数を調節することによって、電力増幅器１１０によって変動する供給電圧において入力信号に導入された利得および位相のひずみを相殺するような方法で、入力信号１０１の位相および利得を調節することが可能である。
【特許文献１】米国特許出願第０９−７６５，７４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
システム１００などの線形電力増幅システムに付随する問題は、このシステムが、電力増幅器１１０の経年数および非線形マッピング装置１２２および１２６がセット・アップ
される動作温度など、ある環境条件下においてのみ最適な性能を提供することである。電力増幅器の性能は、増幅器の経年数および動作温度の両方に関して変動することが当技術分野では周知である。したがって、より内在的に自己調整式である、すなわち電力増幅器に対する経年数および動作温度の影響による電力増幅器１１０の性能の変動を自己補正する線形電力増幅システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
より内在的に自己調整式である、すなわち電力増幅器に対する経年数および動作温度の影響による電力増幅器性能の変動を自己補正する線形電力増幅システムの必要性に対処するために、入力信号を増幅して増幅出力信号を生成する広帯域線形増幅システムが提供される。包絡線検出器が入力信号に基づいて包絡線検出器信号を決定する。増幅器バイアス制御装置が、包絡線検出器信号に基づいて複数の制御信号を生成する。プレディストーション信号ループが、複数の制御信号の第１制御信号に基づいて、随伴増幅段（ｃｏｍｐａｎｉｏｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｓｔａｇｅ）を使用して入力信号を修正し、随伴増幅段によって導入されたひずみ成分を含むプレディストーション入力信号を生成する。主要増幅段が、プレディストーション入力信号を増幅して、複数の制御信号の第２制御信号に基づいて増幅出力信号を生成する。プレディストーション入力信号のひずみ成分は、主要増幅段によって増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する。
【００１３】
一般に、本発明の１実施形態は、増幅出力信号を生成するために、入力信号を線形増幅する線形電力増幅システムを含む。このシステムには、包絡線検出器と、包絡線検出器に動作可能に結合された増幅器バイアス制御装置と、増幅器バイアス制御装置に動作可能に結合されたプレディストーション信号ループと、増幅器バイアス制御装置およびプレディストーション信号ループのそれぞれに動作可能に結合された主要増幅段とが含まれる。包絡線検出器は、入力信号に基づいて包絡線検出器信号を決定する。増幅器バイアス制御装置は、包絡線検出器信号に基づいて複数の制御信号を生成する。プレディストーション信号ループは、随伴増幅段を含み、複数の制御信号の第１制御信号に応答して、随伴増幅段を使用して入力信号を修正し、随伴増幅段によって導入されたひずみ線分を含むプレディストーション入力信号を生成する。主要増幅段は、増幅器バイアス制御装置から複数の制御信号の第２制御信号を受信して、第２制御信号に基づいて、プレディストーション入力信号を増幅して増幅出力信号を生成する。プレディストーション入力信号のひずみ成分は、主要増幅段によって増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、搬送波成分を有する入力信号を線形増幅して、増幅出力信号を生成する方法を含む。この方法は、入力信号を包絡線検出して、包絡線検出器信号を決定する工程と、包絡線検出器信号に基づいて複数の制御信号を生成する工程とを含む。この方法は、入力信号をサンプリングして、減衰入力信号を生成する工程と、随伴増幅段によって、減衰入力信号を増幅して、複数の制御信号の第１制御信号に基づいて随伴増幅器出力信号を生成する工程とをさらに含む。この方法は、随伴増幅器出力信号に基づいて、随伴増幅段によって随伴増幅器出力信号に導入されたひずみ成分からなるプレディストーション入力信号を生成する工程と、主要増幅段によって、かつ複数制御信号の第２制御信号に基づいて、プレディストーション入力信号を増幅して、増幅出力信号を生成する工程とをさらに含む。プレディストーション入力信号のひずみ成分は、主要増幅段によって増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、情報源と、情報源に動作可能に結合された送信器と、情報源に動作可能に結合され、かつ随伴増幅段および主要増幅段を含む送信器と、送信器に動作可能に結合されたアンテナとを含む。情報源は、入力信号を生成する。送信器は、入力信号を受信し、入力信号をサンプリングして、減衰入力信号生成し、随伴増幅段を使用して
減衰入力信号を修正して、ひずみ成分を含むプレディストーション入力信号を生成し、プレディストーション入力信号を増幅して、増幅出力信号を生成する。プレディストーション入力信号のひずみ成分は、主要増幅段によって増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する。次いで、アンテナが、増幅信号を送信する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を、図２〜６を参照してより完全に記述する。図２は、本発明の実施形態による通信装置２００のブロック図である。通信装置２００は、基地送受信局（ＢＴＳ）からなることが好ましい。しかし、別法として、通信装置２００は、セルラ電話、無線電話、または無線モデムなど、情報を無線で送信することが可能である任意の無線通信装置でもよい。通信装置２００は、受信器２０４および送信器２０６のそれぞれに動作可能に結合されたアンテナ２０２を含む。通信装置２００は、受信器２０４および送信器２０６それぞれに動作可能に結合され、かつメモリ２１２および情報源２１４のそれぞれにさらに動作可能に結合された、マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのプロセッサ２１０をさらに備える。メモリ２１２は、通信装置２００を動作する際にプロセッサ２１０によって実行されるプログラムを記憶する。情報源２１４は、通信装置２００の外部の装置またはネットワークとのインタフェースを含んでもよく、または、セルラ電話もしくは無線電話の場合などの本発明の他の実施形態では、ユーザ・インタフェースを含むことが可能であり、あるいは、本発明の他の実施形態では、プロセッサ２１０において含むことが可能であり、かつプロセッサ上で実行されるアプリケーションとしてもよい。
【００１７】
情報源２１４または受信器２０４は、情報をプロセッサ２１０に供給する。プロセッサ２１０は、周知の信号処理技法に従って情報を処理し、次いで、処理済み情報からなる信号を送信器２０６に伝達する。送信器２０６は、情報を無線周波数（ＲＦ）搬送波に変調して、ＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号を、送信器に含まれる線形電力増幅システム２０８に経路指定する。線形電力増幅システム２０８は、アンテナ２０２を介して送信するために信号を増幅する。本発明の他の実施形態では、線形電力増幅システム２０８の１つまたは複数の構成要素は、通信装置２００において送信器２０６の外部に配置してもよい。
【００１８】
図３は、本発明の実施形態による線形電力増幅システム２０８のブロック図である。線形電力増幅システム２０８は、包絡線検出器３０２と、包絡線検出器に結合された増幅器バイアス制御装置３０４と、遅延回路３０８を介して増幅器バイアス制御装置に結合された主要増幅段３６０とを備える。線形電力増幅システム２０８は、増幅器バイアス制御装置３０４および主要増幅段３６０のそれぞれに結合されたプレディストーション信号ループ３１０をさらに含む。図５に示すように、主要増幅段３６０は、電力トランジスタなどのＲＦ増幅要素５０６を有する少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）電力増幅器５０２と、入力整合回路５０４および出力整合回路５０８と、ＲＦ増幅要素の機能を可能にし、かつＲＦ増幅要素をＡＢ級でバイアスするために必要なバイアスおよびデカプリング回路とが含まれる。しかし、当業者なら、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、Ａ級、Ｂ級、またはＣ級など、他のバイアスをこの場合に使用することが可能であることを理解するであろう。
【００１９】
搬送波成分からなるＲＦ信号３０１が、線形電力増幅システム２０８に入力される。線形電力増幅システム２０８は、入力信号３０１を、包絡線検出器３０２と、遅延回路３０６を介してプレディストーション信号ループ３１０とに経路指定する。遅延回路３０６を使用して、入力信号３０１のあるバージョンを遅延させ、それにより同期させる。入力信号３０１のバージョンは、増幅器バイアス制御装置３０４によって主要増幅段に供給された対応する制御信号３０９と共に、主要増幅段３６０に入力される。包絡線検出器３０２は、入力信号３０１の包絡線を追跡または検出して、通常電圧である包絡線検出器信号３
０３を生成する。次いで、増幅器バイアス制御装置３０４を使用して、包絡線検出器電圧または信号３０３をさらに追跡（または量子化）し、制御信号３０５を調節する。制御信号３０５は、入力信号３０１の包絡線に基づいており、増幅器バイアス制御装置によって、主要増幅段３６０および「随伴」増幅段３４２のそれぞれに供給される。
【００２０】
本発明の１実施形態では、増幅器バイアス制御装置３０４は、追跡電源であり、制御信号３０５は、遅延回路３０８を介して主要増幅段３６０に供給される供給電圧である。より迅速な動作のため、また、より優れた帯域幅能力のために、追跡電源３０４は、ステップ式または切替え式にして、量子化された電源電圧または信号３０５を提供することが可能である。追跡電源３０４によって出力される電圧３０５は、包絡線検出器電圧３０３のほぼステップ化または量子化されたバージョンまたは複製であり、また、様々なリンギング、オーバーシュート、および他の電圧ひずみを含む可能性もある。入力信号３０１を追跡することによって、包絡線検出器３０２および追跡電源３０４は、可変供給電圧３０５を主要増幅段３６０に提供し、入力信号３０１の広範な大きさにわたって主要増幅段を飽和またはその付近において維持することを可能にし、それにより、入力信号の非常に効率的な増幅を可能にする。
【００２１】
しかし、上記で記述したように、可変供給電圧を主要増幅段３６０に提供するために、包絡線検出器３０２および増幅器バイアス制御装置３０４によってそのように包絡線追跡することにより、利得ひずみおよび位相ひずみなど、主要増幅段３６０によって出力される信号３６１に著しい非線形性が通常導入される。非線形性を補償するために、プレディストーション信号ループ３１０は、入力信号３０１を修正してプレディストーション入力信号３３１を生成する。この信号は、プレディストーション信号ループ３１０によって主要増幅段３６０に伝達される。プレディストーション入力信号３３１は、主要増幅段によって増幅された信号に主要増幅段３６０によって導入されたひずみを補償し、かつ消去することを意図した入力信号３０１に対する修正を含む。主要増幅段３６０は、プレディストーション入力信号３３１を増幅して、出力信号３６１を生成する。主要増幅段３６０によって増幅信号３６１に導入されたひずみは、入力信号３０１に対する修正によって消去され、これは、プレディストーション信号ループ３１０によって実施され、その結果、出力信号３６１は、入力信号３０１の非常に正確なアナログ複製となる。
【００２２】
プレディストーション信号ループ３１０には、主要信号回路３２０およびフィード・フォーワード信号回路３４０が含まれる。遅延回路３０６によって遅延された入力信号３０１は、主要信号回路３２０に入力され、主要信号回路に含まれる第１信号カプラ３２２に経路指定される。指向性カプラであることが好ましい第１信号カプラ３２２は、入力信号をサンプリングして、第１減衰入力信号３２３を生成する。この信号は、フィード・フォーワード信号回路３４０に含まれる「随伴」増幅段３４２に伝達される。図４に示すように、随伴増幅段３４２には、電力トランジスタなどのＲＦ増幅要素４０６を有する少なくとも１つのＲＦ増幅器４０２と、入力整合回路４０４および出力整合回路４０８と、ＲＦ増幅要素の機能を可能にするために必要なバイアスおよびデカプリング回路とが含まれる。
【００２３】
第１信号カプラ３２２は、また、第１主要信号回路遅延回路３２４を介して、入力信号３０１を主要信号回路３２０の第２信号カプラ３２６に伝達する。指向性カプラであることが好ましい第２信号カプラ３２６は、入力信号をサンプリングして、第２減衰入力信号３２７を生成し、この信号は、フィード・フォーワード信号回路３４０に含まれる第１利得および位相調節装置３４４に伝達される。第２信号カプラ３２６は、また、第２主要信号回路遅延回路３２８を介して、指向性カプラであることが好ましい主要信号回路３２０の信号コンバイナ３３０に入力信号３０１を伝達する。
【００２４】
第２信号カプラ３２６から入力信号３０１を受信することに加えて、信号コンバイナ３３０は、フィード・フォーワード信号回路３４０からプレディストーション信号３５１を受信する。プレディストーション信号３５１は、増幅器バイアス制御装置３０４によって供給された制御信号３０５の関数であるひずみ成分を含む。プレディストーション信号３５１に含まれるひずみ成分は、主要増幅段３６０の少なくとも１つのＲＦ増幅要素の動作温度および経年数に関係なく、主要増幅段に供給される制御信号３０５の変化のために主要増幅段３６０によって増幅信号に導入されるひずみ成分に対応し、かつこれを消去する。信号コンバイナ３３０は、プレディストーション信号３５１と、第２遅延回路３２８から受信した入力信号３０１の遅延バージョンとを組み合わせて、プレディストーション入力信号３３１を生成する。プレディストーション入力信号３３１は、プレディストーション信号３５１のひずみ成分を含み、このひずみ成分は、上記で指摘したように、主要増幅段３６０によって増幅信号に導入されたひずみ成分を消去する。その結果、プレディストーション入力信号３３１を増幅することによって、主要増幅段３６０は、出力信号３６１を生成する。この信号は、主要増幅段３６０に供給された制御信号３０５の変化、または主要増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅要素の動作温度および経年数に関係なく、入力信号３０１のほぼ線形の増幅された複製であり、位相または利得のひずみがない。信号コンバイナ３３０は、プレディストーション信号３５１を、第２遅延回路３２８から受信した入力信号３０１の遅延バージョンと組み合わせて、プレディストーション入力信号３３１を生成する。プレディストーション入力信号３３１は、プレディストーション信号３５１のひずみ成分を含み、このひずみ成分は、上記で指摘したように、主要増幅段３６０によって増幅信号に導入されたひずみ成分を消去する。その結果、プレディストーション入力信号３３１を増幅することによって、主要増幅段３６０は、出力信号３６１を生成する。この出力信号は、主要増幅段３６０に提供された制御信号３０５の変化、または主要増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅要素の動作温度および経年数に関係なく、入力信号３０１のほぼ線形の増幅された複製であり、位相または利得のひずみがない。
【００２５】
プレディストーション信号３５１は、以下のように、フィード・フォーワード信号回路３４０によって生成される。上記で記述したように、フィード・フォーワード信号回路３４０の随伴増幅段３４２は、第１信号カプラ３２２から減衰入力信号３２３を受信する。随伴増幅段３４２は、また、入力信号３０１の検出包絡線に基づく少なくとも１つの制御信号３０５を増幅器バイアス制御回路３０４から受信する。制御信号３０５に基づいて、随伴増幅段３４２は、減衰入力信号３２３を増幅して、随伴増幅器出力信号３４３を生成する。
【００２６】
上記で指摘したように、本発明の１実施形態では、制御信号３０５は、随伴増幅段３４２および主要増幅段３６０のそれぞれのＲＦ増幅要素４０６、５０６について、同様の零入力電流など、同様の動作点を実施する供給電圧からなる。その結果、理想的には、随伴増幅段３４２は、主要増幅段３６０と同一のひずみ特性を有する。さらに、理想的には、増幅段３４２および３６０のＲＦ増幅要素４０６、５０６は、経年数が同様であり、かつ同様な温度で動作し、やはり、各増幅段についてほぼ同一のひずみ特性が得られる。実際には、ひずみ特性が同一となる可能性は低い。しかし、これは、増幅段のＲＦ増幅要素間の相違が適度に小さく、かつ時間および温度にわたって安定である限り、問題ではない。同じ制御信号３０５を随伴増幅段３４２および主要増幅段３６０のそれぞれに供給することによって、２つの増幅段は、信号、すなわち、時間および温度にわたって同様のひずみ特性を有する信号３４３および３６１をそれぞれ出力する。
【００２７】
随伴増幅段３４２は、随伴増幅器出力信号３４３を、指向性カプラであることが好ましいフィード・フォーワード信号回路信号コンバイナ３４６に伝達する。信号コンバイナ３４６は、また、第２減衰入力信号３２７の利得および／または位相調節バージョン、すなわち信号３４５を第１利得および位相調節装置３４４から受信する。信号コンバイナ３４
６は、利得および／または位相調節入力信号３４５と随伴増幅器出力信号３４３とを組み合わせて、プレディストーション信号３４７を生成する。信号３４３および３４５の搬送波成分は、互いを少なくとも部分的に消去し、それにより、プレディストーション信号３４７は、主に随伴増幅段３４２によって随伴増幅器出力信号３４３に導入されたひずみ成分からなる。遅延回路３２４は、随伴増幅段３４２によって減衰入力信号３２３に導入された遅延と、利得および位相調節装置３４４によって減衰入力信号３２７に導入された遅延との差を整合させ、それにより、コンバイナ３４６によって信号３４３と３４５との組み合わせを同期させて、信号の搬送波成分の消去を最適化するように設計される。
【００２８】
第１利得および位相調節装置３４４は、プレディストーション信号３４７の電力レベルを最小限に抑えるように、第２減衰入力信号３２７の利得および／または位相を調節することによって、利得および／または位相調節入力信号３４５を生成する。プレディストーション信号３４７の電力レベルを最小限に抑えることによって、利得および位相調節装置３４４は、随伴増幅器出力信号３４３と、利得および／または位相調節入力信号３４５との搬送波成分の消去を最適化する。
【００２９】
第１利得および位相調節装置３４４は、利得および位相調節装置３４４に結合された、マイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であることが好ましい利得および位相調節装置制御装置３７０から受信した制御信号３７２を基準にすることによって、第２減衰入力信号３２７の利得および／または位相を調節する。制御装置３７０および信号コンバイナ３４６の出力に結合されたＲＦ検出器３４８が、プレディストーション信号３４７のＲＦ電力を検出する。ＲＦ検出器３４８は、検出電力に対応する信号を制御装置３７０に伝達する。検出電力に基づいて、制御装置３７０は、複数の制御信号３７２を利得および／または調節装置３４４に伝達する。利得および位相調節装置３４４に含まれる電圧可変減衰装置または可変利得増幅器（図示せず）が、複数制御信号３７２の第１制御信号に基づいて減衰入力信号３２７の利得を調節する。利得および位相調節装置３４４に含まれる電圧可変位相シフタ（図示せず）が、複数の制御信号３７２の第２制御信号に基づいて信号３２７の位相を調節する。次いで、利得および／または位相調節減衰入力信号３４５は、信号コンバイナ３４６に伝達される。
【００３０】
フィード・フォーワード信号回路信号コンバイナ３４６は、プレディストーション信号３４７を第２フィード・フォーワード信号回路利得および／または位相調節装置３５０に伝達する。利得および位相調節装置３５０は、プレディストーション信号３４７の利得および／または位相を調節して、利得および／または位相調節プレディストーション信号３５１を生成する。利得および位相調節装置３５０は、利得および／または位相調節プレディストーション信号３５１を、好ましくは指向性カプラであるフォーワード信号回路信号コンバイナ３３０に伝達する。上記で記述したように、調節プレディストーション信号３５１を受信することに加えて、信号コンバイナ３３０は、遅延回路３２８を介して信号カプラ３２６から入力信号３０１を受信する。信号コンバイナ３３０は、利得および／または位相調節プレディストーション信号３５１と、遅延回路３２８から受信した遅延入力信号とを組み合わせて、プレディストーション入力信号３３１を生成する。次いで、信号コンバイナ３３０は、プレディストーション入力信号３３１を主要増幅段３６０に伝達する。遅延回路３２８は、利得および位相調節装置３４４および３５０によって減衰入力信号３２７に導入された遅延を整合させ、それにより、利得および位相調節プレディストーション信号３５１と入力信号３０１の遅延バージョンとの組合わせを同期させるように設計される。
【００３１】
利得および位相調節装置３５０は、プレディストーション信号３４７の利得および／または位相を調節し、それにより、主要増幅段３６０に入力されるプレディストーション入力信号３３１は、主要増幅段３６０によって増幅信号に導入されたひずみ成分に対応し、
かつそれを消去するひずみ成分を含む。これは、帯域外信号など、出力信号３６１のひずみレベルを最小限に抑えるように、プレディストーション信号３４７の利得および／または位相を調節する利得および位相調節装置３５０によって達成されることが好ましい。利得および位相調節装置３５０が出力信号３６１のひずみレベルを最小限に抑えるために、主要増幅段３６０の出力に結合された出力信号カプラ３６２が、出力信号３６１をサンプリングして、減衰出力信号３６３を生成する。信号カプラ３６２は、減衰出力信号３６３を利得および位相調節装置３５０に伝達する。利得および位相調節装置３５０は、減衰出力信号３６３のひずみレベルを決定し、ひずみの決定レベルを基準にして、プレディストーション信号３４７の利得および／または位相を調節する。
【００３２】
利得および位相調節装置３５０の動作は、当技術分野では周知である。たとえば、利得および位相調節装置３５０は、スペクトル分析機能を実施するマイクロプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などのプロセッサ（図示せず）からなることが可能である。プロセッサは、減衰出力信号３６３を周波数領域に変換して、信号３６３に含まれる帯域外信号を決定する。減衰出力信号３６３、したがって出力信号３６１に含まれる帯域外信号を低減するように、利得および位相調節装置３５０に含まれる電圧可変減衰装置または可変利得増幅器（図示せず）が、プレディストーション信号３４７の利得を調節し、利得および位相調節装置に含まれる電圧可変位相シフタ（図示せず）が、プレディストーション信号３４７の位相を調節する。
【００３３】
別法として、スペクトル分析機能は、利得および位相調節装置制御装置３７０において実現することが可能である。利得および位相調節装置３５０は、次いで、減衰出力信号３６３を制御装置３７０に伝達することが可能である。制御装置３７０は、減衰出力信号３６３のひずみレベルを決定し、決定ひずみレベルに基づいて、複数制御信号３７４を利得および位相調節装置３５０に伝達する。出力信号３６３に含まれる帯域外信号を低減するように、利得および位相調節装置３５０に含まれる電圧可変減衰装置または可変利得増幅器が、複数制御信号３７４の第１制御信号に基づいてプレディストーション信号３４７の利得を調節し、利得および位相調節装置３５０に含まれる電圧可変位相シフタが、複数制御信号３７４の第２制御信号に基づいて、プレディストーション信号３４７の位相を調節する。
【００３４】
他の例として、出力信号のひずみレベルを最小限に抑える利得および位相調節装置の動作は、本発明の譲受人に譲渡され、かつ本願明細書に援用する米国特許第５，６２１，３５４号明細書に詳細に記載されている。
【００３５】
プレディストーション信号ループ３１０による利得および位相の決定および調節中に生じるあらゆる遅延に対応するために、少なくとも１つの制御信号３０５の経路にある遅延回路３０８を使用して、制御信号３０５を遅延させ、それにより、対応するプレディストーション入力信号３３１と同期させる。主要増幅段３６０に提供される少なくとも１つの制御信の遅延バージョン号、すなわち信号３０９は、制御信号３０５と同じ値であり、制御信号３０５は、随伴増幅段３４２に供給され、減衰入力信号３２３を予歪させて随伴増幅器出力信号３４３を生成するために使用される。その結果、同期制御信号３０９を使用して電力増幅器３６０によってプレディストーション入力信号３３１を増幅することにより、位相または利得のひずみがない、入力信号３０１のほぼ線形の増幅された複製である出力信号３６１が生成される。
【００３６】
本発明の他の実施形態である調節可能負荷の実施形態では、随伴増幅段３４２および主要増幅段３６０の各ＲＦ増幅器４０２、５０２の出力整合回路４０８、５０８は、調節可能な負荷回路を含むことが可能である。調節可能な負荷回路は、当技術分野では周知であり、詳細には記述しない。たとえば、制御信号に応答して負荷インピーダンスを調節する
ことが可能である調節可能負荷回路が、本発明の譲受人に譲渡され、かつ本願明細書に援用する「Ｄｕａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｆｏｒ  Ｒａｄｉｏｔｅｌｅｐｈｏｎｅ」という名称の米国特許第５，０６０，２９４号明細書に詳細に記載されている。調節可能負荷の実施形態では、増幅器バイアス制御装置３０４は、バイアス／スイッチ制御装置であることが好ましく、増幅器バイアス制御装置によって生成された複数制御信号３０５を使用して、ＲＦ増幅器に提供された供給電圧を調節することに加えて、またはその代わりに、各ＲＦ増幅器４０２、５０２のＲＦ増幅要素４０６、５０６に呈示されたインピーダンスを制御することが可能である。各ＲＦ増幅器４０２、５０２の負荷回路４０８、５０８のインピーダンスを調節することによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、ＲＦ増幅器の望ましい動作点を実施することが可能である。
【００３７】
随伴増幅段３４２および主要増幅段３６０のＲＦ増幅器４０２、５０２のそれぞれの出力負荷回路４０８、５０８を同様に調節し、それにより動作点を調節することによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、増幅段によって増幅信号に導入されたひずみ成分を制御することが可能である。その結果、プレディストーション信号ループ３１０は、プレディストーション入力信号３３１を生成することが可能である。この信号は、主要増幅段のＲＦ増幅器の動作温度および経年数に関係なく、主要増幅段３６０によって増幅信号に導入されたひずみ成分に対応し、かつそれを消去するひずみ成分を含む。
【００３８】
本発明の他の実施形態である複数負荷の実施形態では、増幅段３４２および３６０の各ＲＦ増幅器４０２、５０２の出力整合回路４０８、５０８は、複数の並列負荷回路を含む。各ＲＦ増幅器４０２、５０２は、ＰＩＮダイオードまたはＧＡＳＦＥＴスイッチなど、複数のＲＦ切替え装置をさらに含み、複数ＲＦ切替え装置の各ＲＦ切替え装置は、複数の並列負荷回路４０８、５０８の負荷回路とＲＦ増幅器のＲＦ増幅要素４０６、５０６との間に結合される。各ＲＦ切替え装置は、増幅器バイアス制御装置３０４にさらに結合される。
【００３９】
複数負荷の実施形態では、好ましくはバイアス／スイッチ制御装置である増幅器バイアス制御装置３０４によって生成された複数制御信号３０５は、各ＲＦ増幅器４０２、５０２のＲＦ増幅要素４０６、５０６に結合された複数の切替え装置の１つまたは複数に伝達される。次いで、複数の制御信号３０５を使用して、対応する切替え装置を可能および不能にし、各ＲＦ増幅器４０２、５０２の出力整合回路４０８、５０８に含まれる複数の負荷の中から特定の負荷を選択する。ＲＦ増幅要素４０６、５０６に結合された複数の負荷の中から特定の負荷を選択することによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、各ＲＦ増幅器４０２、５０２のＲＦ増幅要素４０６、５０６に呈示されるインピーダンスを制御することが可能であり、それにより、ＲＦ増幅器の望ましい動作点を実施することが可能である。随伴増幅段３４２および主要増幅段３６０のＲＦ増幅器４０２、５０２のそれぞれの出力負荷回路４０８、５０８を同様に調節し、それにより動作点を調節することによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、増幅段によって増幅信号に導入されたひずみ成分を制御することが可能である。
【００４０】
本発明の他の実施形態である「切替え電力増幅器」の実施形態では、随伴増幅段および主要増幅段は、それぞれ、複数のＲＦ増幅器を含む。図６および７は、それぞれ、切替え電力増幅器実施形態による随伴増幅段６００および主要増幅段７００のブロック図である。随伴増幅段６００は、複数の並列ＲＦ増幅器６０４、６０６（２つを示す）を含み、これらは、それぞれ、増幅器の入力において信号分割器６０２に動作可能に結合され、かつ増幅器の出力において信号コンバイナ６０８に動作可能に結合される。同様に、主要増幅段７００は、複数の並列ＲＦ増幅器７０４、７０６（２つを示す）を含み、これらは、それぞれ、増幅器の入力において信号分割器に結合され、かつ増幅器の出力において信号コンバイナ７０８に結合される。信号分割器６０２および７０２のそれぞれは、それぞれの
増幅段６００、７００に入力された信号をその段の複数のＲＦ電力増幅器の間で等しく分割するハイブリッド分割器であり、信号コンバイナ６０８および７０８は、それぞれ、ハイブリッド・コンバイナであることが好ましい。
【００４１】
ここで図３、６、および７を参照すると、増幅器バイアス制御装置３０４は、バイアス／スイッチ制御装置であることが好ましく、複数の制御信号３０５を、随伴増幅段６００と、遅延回路３０８を介した主要増幅段７００とのそれぞれに供給する。本発明の１実施形態では、複数の制御信号３０５の各制御信号は、随伴増幅段６００および主要増幅段７００の複数のＲＦ増幅器６０４、６０６、７０４、７０６の１つに結合され、かつ増幅器の動作点を設定するためにそれによって使用される。本発明の他の実施形態では、複数制御信号３０５の各制御信号を使用して、対応する増幅器６０４、６０６、７０４、７０６を、対応する増幅段に入力された信号（すなわち、随伴増幅段６００に関する信号３２３および主要増幅段７００に関する信号３３１）のフォーワード経路の内外に切り替える。
【００４２】
複数の制御信号３０５の制御信号のそれぞれは、入力信号３０１の検出包絡線に基づく供給電圧であることが好ましい。供給電圧または公称電圧もしくはゼロ電圧を複数のＲＦ増幅器６０４、６０６、７０４、７０６のそれぞれに供給することによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、対応する増幅器を可能または不能にすることが可能であり、各可能増幅器について望ましい動作点を実施することがさらに可能である。各可能増幅器について同様の動作点を実施することによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、随伴増幅段６００および主要増幅段７００によってそれぞれ増幅信号３４３および３６１に導入されたひずみ成分を制御することが可能であり、同様のひずみ成分が各増幅信号に導入されることが保証される。その結果、上記で記述したように、プレディストーション信号ループ３１０によって生成されたプレディストーション入力信号３３１は、主要増幅段増幅器の動作温度および経年数に関係なく、主要増幅段増幅器７０４、７０６のそれぞれによって増幅信号に導入されたひずみ成分に対応し、かつそれを消去するひずみ成分を含む。
【００４３】
切替え電力増幅器実施形態の他の実施形態では、随伴増幅段６００および主要増幅段７００のそれぞれは、複数のＲＦ切替え装置６１０、６１２（２つを示す）および７１０、７１２をそれぞれさらに含む。各ＲＦ切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２は、対応する増幅段６００、７００のそれぞれのＲＦ増幅器６０４、６０６、７０４、７０６と対応する信号分割器６０２、７０２との間に挿入される。別法として、各ＲＦ切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２は、対応する増幅段６００、７００のそれぞれのＲＦ増幅器６０４、６０６、７０４、７０６と対応する信号コンバイナ６０８、７０８との間に挿入することも可能である。各ＲＦ切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２は、増幅器バイアス制御装置３０４にさらに結合され、増幅器バイアス制御装置から複数の制御信号３０５の制御信号を受信する。次いで、複数の制御信号３０５の各制御信号を使用して、対応するＲＦ切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２を可能または不能にする。さらに、各ＲＦ増幅器６０４、６０６、７０４、７０６は、供給電圧を増幅器に供給する電源（図示せず）に結合される。
【００４４】
選択された切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２を複数の制御信号３０５および３０９を介して可能および／または不能にすることによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、随伴増幅段６００および主要増幅段７００の各々にそれぞれ含まれるＲＦ増幅器６０４、６０６および７０４、７０６の１つまたは複数を、対応する増幅段に入力された信号を増幅するために個別に選択することが可能である。入力信号３０１の包絡線に基づいて選択切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２を可能および／または不能にすることによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、信号を増幅するのに適切な数の増幅器を割り当てることが可能である。たとえば、より大きな検出入力信号包絡線では、増幅器バイアス制御装置３０４は、それぞれの増幅段の複数のＲＦ増幅器６０４、６０６および７
０４、７０６のより多くをそれぞれの信号３２３、３３１の経路に結合することが可能であり、一方、より小さい検出入力信号包絡線では、増幅器バイアス制御装置３０４は、各増幅段の複数のＲＦ増幅器６０４、６０６および７０４、７０６のより少数を増幅段に結合することが可能である。増幅段６００、７００のそれぞれにおいて適切な数の増幅器を割り当てることによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、それぞれの増幅段６００および７００によって、増幅信号３４３および３６１のそれぞれに導入されたひずみを制御することが可能である。
【００４５】
一般に、線形増幅出力信号３６１を生成するために入力信号３０１を増幅する線形増幅システム２０８を含む無線通信装置２００が提供される。線形増幅システム２０８に含まれる包絡線検出器３０２が、入力信号３０１に基づいて包絡線検出器信号３０３を決定する。線形増幅システム２０８に含まれ、包絡線検出器３０２に動作可能に結合された増幅器バイアス制御装置３０４が、包絡線検出器信号３０３に基づいて複数制御信号３０５を生成する。増幅器バイアス制御装置３０４に動作可能に結合されたプレディストーション信号ループ３１０が、随伴増幅段３４２を含む。複数の制御信号３０５の第１制御信号に応答して、プレディストーション信号ループ３１０は、随伴増幅段３４２を使用して入力信号の減衰バージョン３２３を修正して、随伴増幅段によって導入されたひずみ成分を含むプレディストーション入力信号３３１を生成する。線形増幅システム２０８に含まれ、かつ増幅器バイアス制御装置３０４およびプレディストーション信号ループ３１０のそれぞれに動作可能に結合された主要増幅段３６０が、増幅器バイアス制御装置から複数制御信号３０５の第２制御信号を受信し、第２制御信号に基づいて、プレディストーション入力信号３３１を増幅して、増幅出力信号３６１を生成する。プレディストーション入力信号３３１のひずみ成分は、主要増幅段３６０によって増幅出力信号３６１に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去し、それにより、出力信号３６１を線形にする。
【００４６】
本発明の１実施形態では、増幅器バイアス制御装置３０４は、追跡電源を含み、複数の制御信号３０５の各制御信号は、供給電圧からなる。したがって、供給電圧は、第１動作点を設定するために随伴増幅段３４２によって使用し、かつ第２動作点を設定するために主要増幅段３６０によって使用することが可能である。主要増幅段３６０によって設定された動作点のひずみ特性と同様のひずみ特性を有する随伴増幅段３４２の動作点を設定することによって、主要増幅段３６０によって増幅出力信号３６１に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去するひずみ成分を含むプレディストーション入力信号３３１を、プレディストーション信号ループ３１０によって生成することが可能である。さらに、理想的には、増幅段３４２および３６０のそれぞれに含まれるＲＦ増幅要素４０６、５０６は、経年数が同じであり、かつ同じ温度で動作する。その結果、２つの増幅段は、時間および温度にわたって同様のひずみ特性を有する信号、すなわち信号３４３および３６１をそれぞれ出力する。
【００４７】
本発明の他の実施形態では、増幅器バイアス制御装置３０４は、バイアス／スイッチ制御装置を含み、随伴増幅段および主要増幅段のそれぞれは、複数のＲＦ増幅器６０４、６０６および７０４、７０６をそれぞれ含む。随伴増幅段の各ＲＦ増幅器６０４および６０６は、増幅器の入力において信号分割器６０２に結合され、増幅器の出力において信号コンバイナ６０８に結合される。同様に、主要増幅段の各ＲＦ増幅器７０４および７０６は、増幅器の入力において信号分割器７０２に結合され、増幅器の出力において信号コンバイナ７０８に結合される。随伴増幅段および主要増幅段のそれぞれは、複数の切替え装置６１０、６１２および７１０、７１２をそれぞれさらに含み、これらの切替え装置は、それぞれ、ＲＦ増幅器と対応する信号分割器との間、またはＲＦ増幅器と対応する信号コンバイナとの間に結合することが可能である。
【００４８】
次いで、複数の制御信号３０５の各制御信号を使用して、対応するＲＦ切替え装置６１
０，６１２、７１０、７１２を可能または不能にする。選択された切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２を複数の制御信号３０５を介して可能および／または不能にすることによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、随伴増幅段および主要増幅段のそれぞれに含まれるＲＦ増幅器６０４、６０６、７０４、７０６の１つまたは複数を、対応する増幅段に入力された信号を増幅するために個別に選択することが可能である。入力信号３０１の包絡線に基づいて、選択された選択切替え装置６１０、６１２、７１０、７１２を可能および／または不能にすることによって、増幅器バイアス制御装置３０４は、随伴増幅段および主要増幅段のそれぞれに入力された信号を増幅するのに適切な数の増幅器を割り当て、それにより、各段によって増幅信号に導入されたひずみ成分を、また、出力信号３６１のひずみ成分の消去を制御することが可能である。
【００４９】
図８は、本発明の実施形態による、主要増幅段によって増幅信号に導入されたひずみを補正するために線形電力増幅システムによって実施される工程の論理流れ図８００である。線形電力増幅システムには、包絡線検出器と、随伴増幅段を有するプレディストーション信号ループと、プレディストーション信号ループに結合され、かつ少なくとも１つのＲＦ電力増幅器からなる主要増幅段とが含まれる。随伴増幅器および各主要段の増幅器は、それぞれ、電力トランジスタなどのＲＦ増幅要素を有する少なくとも１つのＲＦ増幅器と、入力整合回路および出力整合回路と、ＲＦ増幅要素の機能を可能にするために必要なバイアスおよびデカプリング回路とを含むことが好ましい。線形電力増幅システムは、追跡電源またはバイアス／スイッチ制御装置など、増幅器バイアス制御装置をさらに含む。この増幅器バイアス制御装置は、包絡線検出器、プレディストーション信号ループ、および主要増幅段のそれぞれに結合され、随伴増幅段および主要増幅段の動作を制御することが可能である複数の制御信号を生成する。
【００５０】
論理流れ図８００の開始（８０２）は、包絡線検出器が、搬送波成分を含む入力信号を包絡線追跡して、好ましくは電圧である包絡線検出器信号を生成することである（８０４）。包絡線検出器信号を増幅器バイアス制御装置によって量子化して、複数の制御信号を生成する（８０６）。複数の制御信号の各制御信号は、随伴増幅器もしくは主要増幅器に提供される供給電圧とすることが可能であり、または、随伴増幅段に含まれるＲＦ増幅器もしくは主要増幅段に含まれるＲＦ増幅器の負荷を調節するために使用される電圧とすることが可能である。次いで、増幅器制御装置は、複数制御信号の第１制御信号をプレディストーション信号ループ、具体的には随伴増幅段に伝達する（８０８）。
【００５１】
入力信号は、随伴増幅段に供給された複数の制御信号の第１制御信号と同期され（８１０）、これはプレディストーション信号ループに結合された第１遅延回路によることが好ましく、減衰入力信号を生成するためにサンプリングされる（８１２）。第１制御信号に基づいて、随伴増幅段は、減衰入力信号を増幅して、随伴増幅出力信号を生成する（８１４）。次いで、プレディストーション信号ループは、随伴増幅器出力信号に基づいてプレディストーション入力信号を生成し（８１６）、プレディストーション入力信号を主要増幅段に伝達する（８１８）。
【００５２】
減衰入力信号を増幅して随伴増幅器出力信号を生成する工程（８１４）は、以下の工程を含むことが好ましい。入力信号は、第１遅延回路によって遅延され、次いで、減衰入力信号すなわち第１減衰入力信号を生成するために、第１信号カプラによってサンプリングされる。第１減衰入力信号は、随伴増幅段に伝達される。随伴増幅段に伝達される。増幅器バイアス制御装置は、第１制御信号を随伴増幅段に伝達し、第１制御信号の受信に応答して、随伴増幅段は、ＲＦ増幅器動作点を実施する。次いで、第１減衰入力信号を随伴増幅段によって増幅して、随伴増幅器出力信号を生成する。
【００５３】
本発明の１実施形態では、随伴増幅段のＲＦ増幅器動作点を実施する工程は、供給電圧
からなる第１制御信号を随伴増幅段に含まれる少なくとも１つのＲＦ増幅器に伝達する工程を含む。本発明の他の実施形態では、動作点を実施する工程は、第１制御信号に基づいて、調節可能な負荷回路を調節することによって、または、複数の代替出力負荷回路の中から適切な出力負荷回路をＲＦ増幅要素に結合することによって、第１制御信号に基づいて随伴増幅段の少なくとも１つの増幅器に含まれるＲＦ増幅要素の出力負荷を調節する工程を含む。
【００５４】
随伴増幅段のＲＦ増幅器の動作点を制御することによって、増幅器バイアス制御装置は、随伴増幅器によって随伴増幅器出力信号に導入されたひずみ成分を制御することが可能である。随伴増幅器出力信号のひずみ成分を制御することによって、プレディストーション信号ループは、少なくとも１つの主要増幅段ＲＦ増幅器の動作温度および経年数に関係なく、主要増幅段に含まれる少なくとも１つのＲＦ増幅器によって増幅された信号に導入されたひずみ成分に対応し、かつそれを消去するひずみ成分を含むプレディストーション入力信号を生成することが可能である。
【００５５】
プレディストーション入力信号を生成する工程（８１６）は、次いで、以下の工程を含むことが好ましい。入力信号は、第２遅延回路によってさらに遅延され、次いで、第２減衰入力信号を生成するために、第２信号カプラによってサンプリングされる。第２減衰入力信号は、利得および位相を調節され、次いで、プレディストーション信号を生成するために、好ましくは第１信号コンバイナによって、随伴増幅器出力信号と組み合わされる。第２遅延回路による入力信号のさらなる遅延と、第２減衰入力信号の利得および位相の調節とは、利得および位相調節第２減衰入力信号が、随伴増幅器出力信号と組み合わされたとき、搬送波の消去を最適化するように設計される。その結果、プレディストーション信号は、随伴増幅器によって随伴増幅器出力信号に導入されたひずみ成分を主に含む。
【００５６】
次いで、プレディストーション信号は、利得および位相調節され、プレディストーション入力信号を生成するために、好ましくは第２信号コンバイナによって、第３遅延回路によってさらにいっそう遅延された入力信号のバージョンと組み合わされる。第３遅延回路による入力信号のさらなる遅延は、利得および位相調節プレディストーション信号と、第３遅延回路によって遅延された入力信号のバージョンとの組み合わせを同期させるように設計される。プレディストーション信号の利得および位相調節は、主要増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅器によって主要増幅段出力信号に導入されたひずみ成分をプレディストーション入力信号によって消去するのを最適化するように設計される。
【００５７】
増幅器バイアス制御装置は、また、複数の制御信号の第２制御信号を主要増幅段に伝達する（８２０）。本発明の１実施形態では、第２制御信号に基づいて、主要増幅段は、主要増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅器について第２動作点を実施する。第１動作点および第２動作点は、随伴増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅器が、第１動作点において動作しているとき、第２動作点において動作しているときの主要増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅器と同様のひずみ特性を有するというものである。理想的には、随伴増幅段および主要増幅段のＲＦ増幅器は、それぞれ、経年数が同じであり、かつ同じ温度で動作するＲＦ増幅要素を含む。ＲＦ増幅器のそれぞれについて、各ＲＦ増幅器について同様のひずみ特性をもたらす動作点を設定することによって、ＲＦ増幅器は、ほぼ同一のひずみ成分を増幅信号に導入する。
【００５８】
随伴増幅器において第１動作点を実施する工程と同様に、本発明の１実施形態では、主要増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅器において第２動作点を実施する工程は、供給電圧からなる第２制御信号を、増幅器バイアス制御装置によってＲＦ増幅器に伝達する工程を含む。本発明の他の実施形態では、第２動作点を実施する工程は、第２制御信号に基づいて少なくとも１つの主要増幅段ＲＦ増幅器に含まれるＲＦ増幅要素の出力負荷を調節する
工程を含む。ＲＦ増幅器の出力負荷は、調節可能な負荷回路を調節することによって、またはＲＦ増幅器のＲＦ増幅要素を複数の代替出力負荷回路の中から適切な出力負荷回路に結合することによって、調節することが可能である。
【００５９】
第２制御信号は、第４遅延回路によりプレディストーション信号ループによって生成されたプレディストーション入力信号と同期される（８２２）。増幅器バイアス制御装置から受信した第２制御信号に基づいて、主要増幅段は、プレディストーション入力信号を増幅して、アンテナを介して伝送するように主要増幅段出力信号を生成する（８２４）。主要増幅段の少なくとも１つのＲＦ増幅器によって主要増幅段出力信号に導入されたひずみは、入力信号に対する修正によって消去される。この修正は、プレディストーション入力信号を生成する際にプレディストーション信号ループによって実施され、その結果、主要増幅段出力信号は、入力信号の非常に正確なアナログ複製となる。次いで、論理の流れ８００は終了する（８２６）。
【００６０】
本発明の他の実施形態では、随伴増幅段および主要増幅段は、それぞれ、その段に含まれる少なくとも１つのＲＦ増幅器をその段に入力される信号に動作可能に結合する少なくとも１つのＲＦ切替え装置を含む。各ＲＦ切替え装置は、増幅器バイアス制御装置にさらに結合される。減衰入力信号を増幅して随伴増幅器出力信号を生成する工程（８１４）は、少なくとも１つの随伴増幅段ＲＦ増幅器に結合されたＲＦ切替え装置を第１制御信号に基づいて可能にする工程と、可能切替え装置を介して第１減衰入力信号を随伴増幅段ＲＦ増幅器に結合する工程とをさらに備える。同様に、プレディストーション入力信号を増幅する工程（８２４）は、主要増幅段ＲＦ増幅器に結合された切替え装置を第２制御信号に基づいて可能にする工程と、可能切替え装置を介してプレディストーション入力信号を主要増幅段ＲＦに結合する工程とをさらに含む。
【００６１】
要するに、入力信号を線形増幅して増幅出力信号を生成するシステムおよび方法が提供される。線形増幅システムは、随伴増幅段を有するプレディストーション信号ループを含む。増幅器バイアス制御装置によって生成された複数の制御信号の第１制御信号に応答して、随伴増幅段は、随伴増幅器出力信号を生成する。随伴増幅器出力信号は、随伴増幅段によって導入されたひずみ成分を含み、主要増幅段に入力されるプレディストーション入力信号を生成するために使用される。次いで、主要増幅段は、プレディストーション入力信号を増幅して、増幅出力信号を生成する。随伴増幅段によって導入されたひずみ成分は、主要増幅段によって増幅出力信号に導入されたひずみ成分を少なくとも部分的に消去する。経年数が同じであり、かつ同じ動作温度において動作する随伴増幅段および主要増幅段のそれぞれにおいてＲＦ増幅要素を使用することによって、２つの増幅段は、時間および温度にわたって同様のひずみ特性を有する信号を出力し、それにより、時間および温度にわたるひずみ消去を最適化する。
【００６２】
特定の実施形態を参照して、本発明を具体的に示し、述べてきたが、当業者なら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更を加え、均等物をその諸要素に代えることが可能であることを理解するであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況および材料を本発明の教示に対して適合させるために、多くの修正を加えることが可能である。したがって、本発明は、本明細書に開示されている特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の技術の線形電力増幅システムのブロック図。
【図２】本発明の実施形態による通信装置のブロック図。
【図３】本発明の実施形態による図２の線形電力増幅器システムのブロック図。
【図４】本発明の実施形態による随伴増幅段のブロック図。
【図５】本発明の実施形態による主要増幅段のブロック図。
【図６】本発明の他の実施形態による随伴増幅段のブロック図。
【図７】本発明の他の実施形態による主要増幅段のブロック図。
【図８】本発明の実施形態による、増幅信号に導入されたひずみを補正するために、線形電力増幅システムによって実施される工程の論理流れ図。
【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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【国際調査報告】
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2006502599.tif 000012