(57)【要約】増幅器回路（１００）は、予備増幅と予備増幅された信号の出力のための少なくとも１台の能動デバイス（１４０）を備えた駆動段（１２０）と、予備増幅された信号のさらなる増幅と増幅された信号の出力のための少なくとも１台の能動デバイス（１８０）を備えた出力段（１６０）とを含む。検出器（１９０）は増幅された信号の順方向部分および反射部分のレベルを測定し、制御回路（１４５）は、負荷変動時の増幅器回路（１００）の直線性を実質的に維持するため、プレ増幅された信号および／または増幅された信号のＤＣレベルまたはオフセットを修正する。制御回路（１４５）は、さらに、負荷変動時の増幅器回路（１００）の直線性を実質的に維持するため、順方向信号および反射信号のレベルに応じて、駆動段および出力段（１２０，１６０）の能動デバイス（１４０，１８０）の入力でＤＣバイアスを独立かつ選択的に制御および調整する。
2006510258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備増幅のための信号を受信し、予備増幅された信号を出力する少なくとも１つの第１の能動デバイスを有する駆動段と、
さらなる増幅のための前記予備増幅された信号を受信し、増幅された信号を出力する少なくとも１つの第２の能動デバイスを有する出力段と、
前記増幅された信号の順方向信号のレベルおよび反射信号のレベルを測定する検出器と、
負荷変動時の前記増幅器回路の直線性を実質的に維持するために、前記順方向信号のレベルおよび前記反射信号のレベルに応じて前記予備増幅された信号および前記増幅された信号のうちの少なくとも一方のＤＣレベルを変更する制御回路とを具備する増幅器回路。
【請求項２】
前記制御回路は、前記負荷変動時の前記増幅器回路の前記直線性を実質的に維持するために、前記予備増幅された信号および前記増幅された信号の両方のＤＣレベルを変更することを特徴とする請求項１に記載の増幅器回路。
【請求項３】
前記出力段は、前記出力段と前記負荷との間に絶縁装置を介在させることなく負荷に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の増幅器回路。
【請求項４】
前記制御回路は、前記負荷変動時の前記増幅器回路の前記直線性を実質的に維持するために、前記順方向信号のレベルおよび反射信号のレベルに応じて前記少なくとも１つの第１の能動デバイスおよび前記少なくとも１つの第２の能動デバイスの利得をさらに調整することを特徴とする請求項１に記載の増幅器回路。
【請求項５】
前記出力段は、前記出力段と前記負荷との間に絶縁装置を介在させることなく負荷に結合されていることを特徴とする請求項４に記載の増幅器回路。
【請求項６】
前記制御回路は、前記第１の能動デバイスおよび前記第２の能動デバイスのそれぞれの前記利得を独立に調整することを特徴とする請求項４に記載の増幅器回路。
【請求項７】
前記第１の能動デバイスおよび前記第２の能動デバイスのうちの少なくとも一方は、ＮＰＮトランジスタであることを特徴とする請求項４に記載の増幅器回路。
【請求項８】
前記第１の能動デバイスおよび前記第２の能動デバイスは、ＮＰＮトランジスタであることを特徴とする請求項４に記載の増幅器回路。
【請求項９】
前記増幅器回路の入力と前記駆動段との間に結合され、前記増幅器回路の入力インピーダンスを前記入力に結合された装置の出力インピーダンスに整合させる入力整合回路をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の増幅器回路。
【請求項１０】
前記入力整合回路と前記駆動段との間に結合された少なくとも１つのキャパシタをさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の増幅器回路。
【請求項１１】
前記増幅器回路の入力と前記駆動段との間に結合された少なくとも１つのキャパシタをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の増幅器回路。
【請求項１２】
前記駆動段の出力と前記出力段の入力との間に結合され、前記出力段の入力インピーダンスを前記駆動段の出力インピーダンスに整合させる中間段整合回路をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の増幅器回路。
【請求項１３】
前記中間段整合回路と前記出力段との間に結合された少なくとも１つのキャパシタをさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の増幅器回路。
【請求項１４】
前記中間段整合回路と前記出力段との間に結合された少なくとも１つのキャパシタをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の増幅器回路。
【請求項１５】
予備増幅のための信号を受信し、予備増幅された信号を出力する少なくとも１つの第１の能動デバイスを有する駆動段と、
さらなる増幅のための前記予備増幅された信号を受信し、増幅された信号を出力する少なくとも１つの第２の能動デバイスを有する出力段と、
前記増幅された信号の順方向信号のレベルおよび反射信号のレベルを測定する検出器と、
負荷変動時の前記増幅器回路の直線性を実質的に維持するために、前記順方向信号のレベルおよび前記反射信号のレベルに応じて前記予備増幅された信号および前記増幅された信号のうちの少なくとも一方のＤＣレベルを変更する制御回路とを具備する増幅器回路を有するワイヤレス通信装置。
【請求項１６】
前記制御回路は、前記負荷変動時の前記増幅器回路の前記直線性を実質的に維持するために、前記予備増幅された信号および前記増幅された信号の両方のＤＣレベルを変更することを特徴とする請求項１５に記載のワイヤレス通信装置。
【請求項１７】
前記出力段は、前記出力段と前記負荷との間に絶縁装置を介在させることなく負荷に結合されたことを特徴とする請求項１５に記載のワイヤレス通信装置。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記負荷変動時の前記増幅器回路の前記直線性を実質的に維持するために、前記順方向信号のレベルおよび反射信号のレベルに応じて前記少なくとも１つの第１の能動デバイスおよび前記少なくとも１つの第２の能動デバイスのオンとオフの切り替えをさらに制御することを特徴とする請求項１５に記載のワイヤレス通信装置。
【請求項１９】
増幅器回路の出力に結合された負荷の変動時に前記増幅器回路の直線性を実質的に維持する方法であって、
前記出力で順方向信号のレベルおよび反射信号のレベルを測定するステップと、
負荷変動時の前記増幅器回路の直線性を実質的に維持するために、前記順方向信号のレベルおよび反射信号のレベルに応じて前記増幅器回路の駆動段から供給された予備増幅された信号および前記増幅器回路の出力段から供給された増幅された信号のうちの少なくとも一方のＤＣレベルを変更するステップとを含む方法。
【請求項２０】
前記電力レベルに応じて前記駆動段の第１の能動デバイスと前記出力段の第２の能動デバイスのオンとオフとを独立に切り替えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、代表的にワイヤレス通信装置で使用され、負荷変動下で電力増幅器の直線性を維持するアイソレータ無しの電力増幅器回路に関する。より詳細には、直線性は電力増幅器回路の能動デバイスの入力および出力バイアスを動的に調整することにより維持される。
【背景技術】
【０００２】
電力増幅器は、無線周波数（ＲＦ）信号のような信号を増幅するために送信機で使用される。このような電力増幅器は、携帯電話機のようなワイヤレス通信装置の送信機に含まれる。電力増幅器は、典型的に増幅されたＲＦ信号を空中伝送のためにアンテナに供給する。
【０００３】
たとえば、携帯電話機に適用されるＲＦアンテナは、激しく変化する環境で動作し、その結果、アンテナ入力インピーダンスが変化し、４：１のＶＳＷＲ（電圧定在波比）は稀である。特に高出力レベルでは、これにより、たとえば、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）、非固定包絡線を有するエッジまたはＷ−ＣＤＭＡ変調搬送波信号に深刻な歪みが生じる。
【０００４】
直線性を維持するために携帯電話の電力増幅器をアンテナ不整合条件から保護するための従来の解決策は、負荷インピーダンス変動が電力増幅器の性能に与える影響を制限するために、電力増幅器とアンテナのような出力負荷との間に設置されたサーキュレータのようなアイソレータを使用することである。サーキュレータは、アイソレータまたは第３のサーキュレータポート終端で反射された電力を消滅することによりアンテナ不整合条件下で電力増幅器の適切な５０オーム負荷を確保する。電力フローの指向性は強磁性材料によって作られる。
【０００５】
従来技術の上記の面は、サーキュレータ１４を用いて不整合アンテナ１６から絶縁された電源１２のために使用される配置１０の基本的なブロック図を表す図１を参照して詳細に説明される。電流源１８およびそのインピーダンスＺ０は理想的な電源（ＲＦ−トランジスタ）１２を表す。整合回路２０はアンテナ１６と電源１２との間に接続され、別の端子２２が接地される。
【０００６】
整合回路２０からサーキュレータ１４への電力Ｐｉｎｃ＿ｃｉｒｃの一部分はＰｉｎｃ＿ａｎｔとしてアンテナ１６へ供給され、アンテナ１６で一部の電力Ｐｒｅｆｌ＿ａｎｔが反射してサーキュレータ１４へ戻される。サーキュレータ１４があるため、アンテナ１６から反射された電力Ｐｒｅｆｌ＿ａｎｔはソース１２に向かって反射されることがなく、サーキュレータ負荷Ｐｄｉｓｓで消滅する。その結果として、サーキュレータ１４から反射されて電源１２へ向かう電力Ｐｒｅｆｌ＿ｃｉｒｃおよび整合回路２０から反射されて電源１２へ向かう電力Ｐｒｅｆｌ＿ｓｏｕｒｃｅはゼロである。これは、入射波と反射波が同相で足し合わされるときに起こる極端な状況を回避する。しかし、電力増幅器の直線性を維持し、（基地局の電界強度表示の制御下で）Ｐｒａｄを一定に保つことが望ましいので、電源１２における信号電圧および電流を増大させる反射損失を解決するために、電源１２からの入射電力Ｐｉｎｃ＿ｓｏｕｒｃｅを増加させ、これにより、ワット損を増加させることが必要である。かくして、サーキュレータ１４は、アンテナ不整合条件下では電力増幅器の直線性を一部しか維持できない。その上、ワット損および消費は高い状態のままであるため、携帯電話機のバッテリ充電を必要とし、バッテリ寿命を短縮し、同時に、効率を低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アンテナ１６に接続されたアイソレータまたはサーキュレータ１４を取り除くことが望ましい。しかし、アイソレータの除去は、負荷インピーダンス変動が電力増幅器の性能、たとえば、直線性に悪影響を与えることを許してしまう。したがって、アイソレータが取り除かれた場合に、増幅器の性能および直線性が負荷インピーダンス変動にもかかわらず維持される電力増幅器が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、電力増幅器の直線性電力出力は、負荷変動にもかかわらず、負荷にアイソレータが接続されていなくても実質的に維持される。これは、所定の負荷不整合条件下で直線性の補正スキームとして、アイソレータ無しの電力増幅器回路内の能動デバイスのバイアスおよび給電を動的に調整することによって実現される。かくして、直線性出力電力は、実質的に効率を低下させることなく、動作のダイナミックレンジ全域で所定の負荷デルタに対して常に一定に保たれる。より詳細には、直線性は、能動デバイスの入力における直流（ＤＣ）バイアス、並びに、能動デバイスの出力におけるＤＣ給電を独立かつ選択的に調整することにより、負荷変動にもかかわらず実質的に一定に維持され、出力信号に希望のオフセットが与えられる。
【０００９】
本発明による一実施形態において、増幅器の直線性を維持する増幅器回路が提供される。増幅器回路は、たとえば、ワイヤレス通信装置で使用され得る。増幅器回路は、予備増幅および予備増幅された信号の出力を行う少なくとも１つの能動デバイスを備えた駆動段と、予備増幅された信号のさらなる増幅および増幅された信号の出力を行う能動デバイスを備えた出力段とを含む。検出器は増幅された信号の順方向部分および反射部分のレベルを測定し、制御回路は、負荷変動時の増幅器回路の直線性を実質的に維持するために、プレ増幅された信号および／または増幅された信号のＤＣレベルを修正する。制御回路は、負荷変動時の増幅器回路の直線性を実質的に維持するために、順方向信号および反射信号のレベルに応じて、駆動段および出力段の能動デバイスの入力においてＤＣバイアスをさらに独立かつ選択的に制御および調整する。
【００１０】
本発明による他の実施形態において、負荷変動下で増幅器の直線性を実質的に維持する方法が提供される。この方法は、増幅器出力で順方向信号および反射信号のレベルを測定するステップと、負荷変動時の増幅器回路の直線性を実質的に維持するために、測定された順方向信号および反射信号の差もしくはそれらの比のような測定されたレベルに応じて、増幅器回路の駆動段から供給された予備増幅された信号および増幅器回路の出力段から供給された増幅された信号のうちの少なくとも一方の出力ＤＣレベルを修正するステップと、を含む。この方法は、負荷変動時の増幅器回路の直線性を実質的に維持するために、順方向信号および反射信号のレベルに応じて駆動段および／または出力段の能動デバイスの入力におけるＤＣバイアスを独立かつ選択的に調整するステップをさらに含む。
【００１１】
本発明のさらなる特徴および効果は以下の説明の考察からより容易に明白になるであろう。
【００１２】
添付図面は本発明の好ましい実施形態を特定し説明し、同じ要素はすべての図面を通じて同一の参照符号によって指定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、付随する効果と共に、以下の本発明の好ましい実施例の詳細な説明を、添付図面と共に、参照することによって最もよく理解されるであろう。
【００１４】
たとえば、ワイヤレス通信装置で使用するための増幅器回路が記載され、実例として、ＲＦ電力増幅器がＲＦアンテナ回路に使用される。以下の説明中、様々な具体的な細部、たとえば、トランジスタの具体的なタイプおよび数は、本発明の十分な理解が得られるように記載されている。しかし、当業者に明らかであるように、本発明はこれらの具体的な細部を用いることなく実施され得る。その他の例では、周知の回路は、本発明を不必要に分かりにくくしないために詳細に記載されていない。
【００１５】
ワイヤレス通信装置は、たとえば、携帯電話機もしくはコードレス電話機、ポケットベル、インターネット機器、または、その他の消費者装置でよく、代表的には通信システムの一部である。図２は、主局もしくは基地局（ＢＳ）５０と複数台の副局もしくは移動局（ＭＳ）６０を具備する携帯電話システム４０のようなワイヤレス通信システムを表す。基地局５０は、送受信機５４に結合されたコンピュータのようなネットワークコントローラ５２を具備し、送受信機５４は次にアンテナ５６のような無線伝送手段に結合されている。ワイヤ５８のような接続手段はコントローラ５２を公衆網または私設網に結合する。
【００１６】
各移動局６０は、マイクロコントローラ（μＣ）および／またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のようなプロセッサ６２を具備する。代表的に、ＤＳＰは音声信号を処理し、一方、μＣは移動局６０の動作を管理する。プロセッサ６２は、無線伝送手段、たとえば、アンテナ６６に結合された送受信機手段６４に結合される。ＥＰＲＯＭおよびＲＡＭのようなメモリ６８は、プロセッサ６２に結合され、移動局６０の動作および構成に関するデータを記憶する。基地局５０から移動局６０への通信は下りリンクチャネル７２で行われ、一方、移動局６０から基地局５０への通信は上りリンクチャネル７４で行われる。移動局６０はまた、キーボードおよびスクリーンのようなユーザインタフェース、並びに、送受信機６４の送信部門すなわち送信部に結合されたマイクロホン、および、送受信機６４の受信部に結合されたスピーカを含む。
【００１７】
送受信機６４の送信部は上りリンクチャネル７４を介して信号を送信し、送受信機６４の受信部は下りリンクチャネル７２を介して信号を受信する。送受信機６４は送信部の電力増幅器（ＰＡ）または受信部の低雑音増幅器（ＬＮＡ）をアンテナ６６へ選択的に結合するために選択手段を含む。一例として、選択手段は、周波数レンジをそれぞれ送信および受信するために調整されたデュプレクサまたは帯域通過フィルタを含む。技術的によく知られているように、送受信機６４は、また、受信された無線周波数（ＲＦ）信号を中間周波数および／またはベースバンド信号へ変換するダウンコンバータと、復調器／復号器のようなその他の回路を受信部に含む。これに対して、送受信機６４の送信部はアップコンバータおよび変調器／符号器を含む。アナログ形式とデジタル形式との間を変換する変換器は、また、代表的には送受信機６４に設けられる。
【００１８】
図３は、一例として、ワイヤレス通信装置内でＲＦ信号を増幅するために電力増幅器回路として使用される、本発明による実施形態に従った増幅器回路１００を示す図である。たとえば、増幅器回路１００は図２に示された移動局６０の送受信機６４の一部であり、より詳細には、送信機６４の送信部にある。代表的に、増幅器回路の入力は変調器に結合され、増幅のための変調されたＲＦ信号を受信する。増幅器出力は、アンテナ６６のような負荷に結合され、そのアンテナ６６では、増幅されたＲＦ信号が、たとえば、上りリンクチャネル７４で空中伝送される。
【００１９】
図３に示されるように、増幅器回路１００は、増幅器回路１００の入力を一時的に記憶し、その入力インピーダンスを、そこに結合された回路、たとえば、変調器の出力インピーダンスとマッチングさせる入力整合回路１１０を具備する。入力整合回路１１０の出力は、少なくとも１つのＤＣ阻止キャパシタ１３０を介して駆動段１２０に結合される。変調された信号のような増幅されるべき信号は、入力整合回路１１０によってキャパシタ１３０へ供給され、キャパシタ１３０は続いてＤＣ成分を阻止し、実質的にＤＣオフセットを含まない信号を駆動段１２０へ供給する。
【００２０】
駆動段１２０は、トランジスタ１４０のような少なくとも１つの能動デバイスを具備し、この能動デバイスは、キャパシタ１３０から実質的にＤＣを含まない信号を受け取り、第１のレベルまで予備増幅する。一例として、予備増幅トランジスタは、キャパシタ１３０に結合されたベース１４２を有するＮＰＮトランジスタ１４０のようなバイポーラトランジスタである。ベース１４２は、適切なＤＣバイアス信号を供給するバイアス制御回路１４５にも結合される。これは、バイアス制御回路１４５がトランジスタ１４０の入力でＤＣバイアスを制御すること、たとえば、これを調整することを可能にする。トランジスタ１４０のエミッタはグランドと結合され、一方、トランジスタ１４０の出力すなわちコレクタ１４７は、バッファリングと、駆動段１２０と出力段１６０の入力との間のインピーダンス整合とのために用いられる中間段整合回路１５０に結合される。
【００２１】
駆動段１２０からの予備増幅された信号は、中間段整合回路１５０と、ＤＣ阻止キャパシタ１３０と同様にＤＣ信号を実質的に阻止する少なくとも１つのＤＣ阻止キャパシタ１７０とを介して、出力段１６０の入力へ供給される。
【００２２】
出力段１６０は、駆動段１２０と類似し、キャパシタ１７０から実質的にＤＣを含まない信号を受けて、出力レベルまで増幅する少なくとも１つのトランジスタ１８０をさらに具備する。一例として、出力トランジスタ１８０は、キャパシタ１７０に結合されたベース１８２を有するＮＰＮトランジスタのようなバイポーラトランジスタである。出力トランジスタ１８０のベース１８２は、適切なＤＣバイアス信号を出力トランジスタ１８０に供給するようにバイアス制御回路１４５にも結合されている。トランジスタ１８０のエミッタはグランドに結合され、一方、トランジスタ１８０の出力すなわちコレクタ１８７は、アイソレータを介在させることなく、負荷へ直接的にまたは間接的に結合されている。さらに、各能動デバイス１４０，１８０のエミッタ領域は、所与の負荷、中間段および電源条件に対して最適性能が得られるように選択される。
【００２３】
その上、各トランジスタ１４０、１８０の出力すなわちコレクタ１４７、１８７は、また、バイアス制御回路１４５へ独立して結合されている。これは、バイアス制御回路１４５が、トランジスタ１４０の出力１４７における予備増幅された信号のＤＣレベルすなわちオフセット、および／または、トランジスタ１８０の出力１８７における増幅された信号のＤＣレベルすなわちオフセットを独立かつ選択的に変更可能とする。さらに、各入力／制御ポート、たとえば、トランジスタ１４０、１８０のベース１４２、１８２をバイアス制御回路１４５へ独立に結合することにより、バイアス制御回路１４５は、トランジスタ１４０、１８０の入力のＤＣバイアスを独立かつ選択的に制御すること、たとえば、これを独立かつ選択的に調整することが可能になり、したがって、駆動段および出力段１２０、１６０の増幅度すなわち利得を修正することが可能になる。
【００２４】
一例として、電力増幅器が３０ｄＢｍの出力電力を５０オーム負荷に供給する場合を考える。電力増幅器の最終段の出力が直線性動作のために１．４ボルトのピーク電圧振幅を有するならば、負荷と電力増幅器を分離する無損失インピーダンス整合ネットワークは５１：１のインピーダンス変換比をもつ必要がある。
【００２５】
一定ＶＳＷＲの位相全体に対して最悪ケースの不整合条件を想定する。インピーダンスの両極端は高負荷と低負荷である。前者のケースでは、高電圧振幅が最終段の出力の向こう側に現れ、高ＡＣインピーダンスの始まりを原因とするクリッピングの形態で非直線性を引き起こす。後者のケースでは、出力電流に対する要求は低ＡＣインピーダンスの始まりを原因として高まる。入射電力レベルおよび反射電力レベルを監視することにより、インピーダンス条件の測定が図４のブロック２００に示されるように得られる。次にブロック２１０において、インピーダンスレベルまたは不整合が検査され、正常すなわち整合レベルが得られるならば、正常な整合動作がブロック２２０で継続される。インピーダンスレベルが正常ではない、即ち、不整合であるならば、測定された順方向信号と反射信号の差または比が大きく、順方向信号が比較的大きいことを示すか、または、差または比が小さく、順方向信号が比較的小さいことを示すかがブロック２３０において決定される。次に、ブロック２４０、２５０において、ドライバおよび出力トランジスタのそれぞれの入力と出力との両方でＤＣバイアスは、ブロック２３０で測定された比が大きいかまたは小さいかに応じて、一方の方向または他方の方向へ独立かつ選択的に調整される。次に、インピーダンス条件がブロック２００へ戻って再測定され、これらの動作は、整合レベルがブロック２１０で得られるまで繰り返され、正常の整合動作がブロック２２０で継続される。ブロック２００におけるインピーダンスの監視および測定は、連続的にまたは断続的に検査され、ブロック２２０の整合条件へ達するよう必要に応じて、調整が行われる。
【００２６】
図３を参照すると、電力検出器１９０のような検出器がまたトランジスタ１８０の出力１８７に結合され、出力段１６０の出力で増幅されたＲＦ信号のレベル、たとえば、電力レベルを検出する。電力検出器１９０は次にバイアス制御回路１４５に結合される。増幅器回路１００の出力１９５はアイソレータを介在させることなくアンテナに結合される。
【００２７】
電力検出器１９０は、ＤＣバイアス制御回路１４５に増幅器回路１００の順方向電力および反射出力電力の測定量を供給する。順方向電力レベルおよび反射電力レベルに応じて、ＤＣバイアス制御回路１４５は、負荷変動時の増幅器回路１００の一定の直線性を実質的に維持するために、駆動段トランジスタ１４０の出力１４７で予備増幅された信号のＤＣレベル、および／または、出力段トランジスタ１８０の出力１８７で増幅された信号のＤＣレベルを独立かつ選択的に変更する。制御回路１４５は、増幅器回路１００の出力１９５に結合された負荷のインピーダンス変動とは無関係に、増幅器回路１００の直線性を実質的に一定に維持するために、順方向信号および反射信号に応じて、駆動段１２０および出力段１６０の能動デバイス１４０、１８０の入力１４２、１８２におけるＤＣバイアスをさらに独立かつ選択的に制御し調整する。
【００２８】
特に、バイアス制御回路１４５は、順方向電力レベルと反射電力レベルの差に応じて、ドライバトランジスタ１４０および出力トランジスタ１６０のそれぞれの入力、たとえば、ベース１４２、１８２、および、それぞれの出力、たとえば、コレクタ１４７、１８７の両方でＤＣバイアスを独立かつ選択的に調整する。これにより、電力増幅器回路の出力段を大幅に変更することなく、負荷変動とは無関係に直線性出力電力が実質的に維持される。
【００２９】
一つの解決策を例示するために、コレクタの最適な実際のインピーダンスは、コレクタ電源電圧の二乗の半分と出力電力の比に比例し、Ｒｏｐｔ〜ＶＣＣ２／（２×Ｐｏｕｔ）である。したがって、負荷インピーダンスの変化は、必要なＰｏｕｔおよび直線性に従って、Ｒｏｐｔと入力バイアスの変化によって適応される。
【００３０】
当業者に周知であるように、電力検出器１９０によって測定された順方向電力レベルおよび反射電力レベルの変化は、負荷インピーダンスの変化、たとえば、図２に示されたアンテナ６６のインピーダンスの変化に関連付けられる。特に、増幅器回路１００の出力の出力インピーダンスに実質的に整合した負荷インピーダンスの場合に、順方向電力レベルと反射電力レベルとの間の比または差は大きく、一方、実質的に整合しないインピーダンスの場合には、その比または差は小さい。参照によって本明細書にその全内容が組み入れられた米国特許第５，４２３，０８２号は、アイソレータ無しで可変アンテナ負荷を補償することが可変利得段の利得を調整することにより一定の全体的なループ利得を維持するために反射出力エネルギーを考慮して達成された閉ループフィードバックを含む送信機を開示している。
【００３１】
参照によって本明細書にその全内容が組み入れられた米国特許第５，４４２，３２２号および第５，７１２，５９３号に開示されているようなバイアス制御回路もまた技術的に周知である。米国特許第５，４４２，３２２号において、バイアス制御回路はバイアス制御電圧を能動デバイス内の電流を表す値と比較し、能動デバイスの動作点を制御するために制御信号を能動デバイスの制御端子に供給する。電力増幅器のバイアス点は、米国特許第５，７１２，５９３号では、基準値をＲＦ出力信号のフィルタリングされた部分と比較した結果に応じて制御回路によって同様に制御される。増幅器のバイアス点の変更は、負荷インピーダンス変動が増幅器の性能に与える影響を制限する。参照によって本明細書にその全内容が組み入れられた米国特許第６，０６４，２６６号は、同様に負荷インピーダンス変動が増幅器の性能に与える影響の制限に関連し、この制限は、閾値検出器が所定の値を上回る負荷インピーダンスの変動を検出したときに出力インピーダンスと並列である抵抗器に切り替えることによって、ＤＣバイアスではなく、ＲＦ出力信号パスを変更することによって達成される。
【００３２】
本増幅器回路１００のバイアス制御回路１４５は、電力検出器１９０によって測定された順方向電力レベルおよび反射電力レベルを少なくとも１個の閾値と比較するプロセッサまたはコンパレータを含む。この比較に基づいて、ＤＣバイアス制御回路１４５は、負荷変動時の増幅器回路１００の直線性を実質的に一定に維持するために、必要に応じて、すなわち、順方向信号および反射信号のレベルに応じて、駆動段および出力段のトランジスタ１４０、１８０によって与えられた予備増幅および／または増幅された信号のＤＣレベルまたはオフセットを変更する。バイアス制御回路１４５は、さらに、負荷変動時の増幅器回路の直線性を実質的に一定に維持するために、順方向信号および反射信号のレベルに応じて、駆動段および出力段のトランジスタ１４０、１８０の入力におけるＤＣバイアスを独立かつ選択的に制御し調整する。
【００３３】
図５は本発明によるアイソレータ無しの増幅器回路の性能を維持する方法のフローチャート３００を表す。ブロック３１０において、電力検出器は、増幅器回路の出力で順方向電力レベルおよび反射電力レベルを測定し、この情報をバイアス制御回路１４５へ提供する。測定された順方向電力レベルおよび反射電力レベルに応じて、例えば、これらの差または比の値に応じて、ブロック３２０において、制御回路１４５は、負荷変動時の増幅器回路１００の直線性を実質的に一定に維持するために、必要に応じて、すなわち、順方向信号および反射信号のレベルに応じて、駆動段および出力段のトランジスタ１４０、１８０によって供給された予備増幅および／または増幅された信号のＤＣレベルまたはオフセットを選択的かつ独立に変更する。バイアス制御回路１４５は、さらに、負荷変動時の増幅器回路１００の直線性を実質的に一定に維持するために、順方向信号および反射信号のレベルに応じて、駆動段および出力段のトランジスタ１４０、１８０の入力でＤＣバイアスを独立かつ選択的に制御し調整する。
【００３４】
本発明はその特定の例示的な実施形態を参照して特に詳細に説明されているが、様々な変形および変更が請求項に記載された本発明のより広義の意図された精神および範囲から逸脱することなくそれらの実施形態に加えられ得ることもまた認識されるべきである。明細書および図面は、したがって、例示のための様態として考慮されるべきであり、請求項に記載された事項の範囲を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】サーキュレータを用いて不整合アンテナから絶縁された従来技術の電源のブロック図である。
【図２】本発明によるワイヤレス通信システムを表す図である。
【図３】本発明によるアイソレータ無しの増幅器回路を表す図である。
【図４】本発明によるアイソレータ無しの増幅器回路の性能、たとえば、直線性を維持する方法のフローチャートである。
【図５】本発明によるアイソレータ無しの増幅器回路の性能、たとえば、直線性を維持する方法の要約されたフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
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