(57)【要約】増幅器の動作を制御する方法及び装置において、増幅器に加えるバイアスレベルを平均値に対するピーク値の比率が所望の値である出力信号を発生するように調整する。
2004513552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器の動作制御方法であって、
増幅器の出力信号特性を測定し、
特性のピーク値を測定し、
特性の時間平均値を測定し、
ピーク値を平均値と比較し、
平均値に対するピーク値の所要比率を表わす要求信号を発生させ、
平均値に対するピーク値の比較レベルが所要値である出力信号を発生するように増幅器にかけるバイアスレベルを調整するステップより成る増幅器の動作制御方法。
【請求項２】
増幅器からの信号の出力電力包絡線を検出し（１５、２６）、
出力電力包絡線を示す第１の値（２８）を導出し、
第１の値の平均値及びピーク値をそれぞれ表わす第２の値（４０）及び第３の値（４２）を導出し、
第３の値から第２の値を減算（４４）することにより差値（４６）を求め、
要求信号（１２）を供給して差値と比較することによりバイアス信号（１６）を導出し、
増幅器の出力信号の包絡線の平均値に対するピーク値の比率が所望の値となるように増幅器をバイアス信号に応じて制御するステップより成る請求項１の増幅器（１０）の制御方法。
【請求項３】
第１の値は出力電力包絡線の対数表示であり、第２の及び第３の値はそれぞれ出力電力包絡線の対数表示の平均値及びピーク値であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項４】
第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値の線形表示であり、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の差の線形表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項５】
第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値の線形表示であり、差値は出力電力包絡線の平均値に対するピーク値の比率の対数表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項６】
第１の値は出力電力包絡線の任意の多項表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項７】
第３の値（４２）は、第１の値（２８）を表わす信号をローパスフィルター（３６）及びピーク検出器（３８）を順次通過させることにより得られる請求項２乃至６のうち任意の請求項の方法。
【請求項８】
第２の値（４０）は、第１の値（２８）を表わす信号を積分器（３４）にかけることにより得られる請求項２乃至７のうち任意の請求項の方法。
【請求項９】
増幅器からの信号の出力電力包絡線を検出するステップは、検出前に下方変換するステップ（２２）より成る請求項２乃至８のうち任意の請求項の方法。
【請求項１０】
増幅器（１０）の出力信号包絡線の平均値に対するピーク値の比率を所望の値にするように増幅器を制御する装置であって、
増幅器からの信号（１４）の出力電力包絡線を表わす第１の値（２８）を導出する検出器（２６）と、
第１の値のピーク値（４２）を検出するピーク検出器（３０）と、
第１の値の平均値を検出する平均手段（３２）と、
ピーク値から平均値を減算して差値（４６）を得る減算器（４６）と、
要求信号（１２）から差値を減算してバイアス信号（１６）を発生させる減算器（４８）と、
バイアス信号を受けて、出力信号の平均値に対するピーク値の比率が所要の値となるように増幅器を差値と要求信号の差に応じて制御する増幅器入力とより成る増幅器の制御装置。
【請求項１１】
検出器は対数検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の対数表示であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項１０の装置。
【請求項１２】
検出器は線形検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整し、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の差を表わす請求項１０の装置。
【請求項１３】
検出器は線形検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、ピーク値及び平均値を対数表示に変換するための対数変換器が設けられており、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整し、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の比率の対数を表わす請求項１０の装置。
【請求項１４】
検出器は任意多項検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の対応する任意多項表示であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項１０の装置。
【請求項１５】
ピーク値は、第１の値を表わす信号をローパスフィルター（３６）及びピーク検出器（３８）を順次通過させることにより得られる請求項１０乃至１４のうち任意の請求項の装置。
【請求項１６】
平均値は、第１の値を表わす信号を積分器（３４）にかけることにより得られる請求項１４または１５の装置。
【請求項１７】
ダウンコンバーター（２２）は、出力電力包絡線の検出前に信号を下方変換するために設けられている請求項１０乃至１６のうち任意の請求項の装置。
【請求項１８】
増幅器はＲＦ増幅器である上記請求項のうち任意の請求項の方法または装置。
【請求項１９】
第１の信号（１４）の包絡線の平均値に対するピーク値の比率を得る方法であって、
第１の信号の包絡線を示す第２の信号（２８）を導出し、
第２の信号の平均値を示す第３の信号（４０）を導出し、
第２の信号のピーク値を示す第４の信号（４２）を導出し、
第４の信号から第３の信号を減算することにより、信号の包絡線の平均値に対するピーク値を示す第５の信号（４６）を導出するステップより成る方法。
【請求項２０】
第２の信号は第１の信号の包絡線の対数表示であり、第５の信号は第１の信号の包絡線の平均値に対するピーク値の比率の対数表示である請求項１９の方法。
【請求項２１】
信号は電気信号または光信号として伝送される上記請求項のうち任意の請求項の方法または装置。
【請求項２２】
信号はアナログレベルとして伝送されるかまたはデジタル符号化されるかもしくはパルス変調波形である上記請求項のうち任意の請求項の方法または装置。
【請求項２３】
添付図面に関連して説明しそして／または図示した増幅器の制御方法。
【請求項２４】
添付図面に関連して説明しそして／または図示した増幅器の制御装置。
【請求項２５】
添付図面に関連して説明しそして／または図示した包絡線の平均値に対するピーク値の比率を得る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、信号の包絡線比に応じて増幅器を制御する方法及び装置並びに信号の平均値に対するピーク値の包絡線比を求める装置及び方法に関する。本発明は、特に、ＵＭＴＳシステムに使用するような無線周波数（ＲＦ）信号に利用可能である。
【０００２】
現世代の移動体電話のＲＦ送信信号は包絡線が一定の形状であり、ＲＦ増幅器は一定の電力で動作する。しかしながら、次世代の移動体電話では、ＲＦ送信信号の包絡線が可変であるように動作させることが意図されている。ＲＦ増幅器を最大信号出力を発生させるに十分な高い電力で継続的に動作させることは可能である。例えば、必要に応じて１ワットの出力電力を発生できるようにするため、出力条件が１ミリワットにすぎないのにもかかわらず、１ワットの出力能力を与えるバイアスで増幅器を動作させることができる。しかしながら、ＲＦ増幅器に高い待機電流（バイアス）を常に印加する必要があるため、これは電力の浪費である。移動体電話は通常、充電可能な電池で作動される。移動体電話は、待機モードでも動作モードでも単一の電池でできるだけ長時間動作させる必要がある。従って、移動体電話の電力消費量をできるだけ少なくしなければならない。
【０００３】
出力信号の包絡線の瞬時値に応じてバイアス（待機時の電力消費量）を調整する試みがいくつかなされている。これにより増幅器の電力消費量が減少し電池の寿命が延びるが、ＲＦ信号の伝送を効率的に行うに十分な早さで包絡線の急速な変化を追跡することは不可能であることがわかっている。
【０００４】
従って、増幅器の電力消費量を効率的に測定し制御する方法及び装置が求められている。ＲＦシステムでは、送信機は、現実のネットワークにおける電力出力の統計的分布により比較的低い出力電力で動作する可能性が高い。従って、この方法及び装置は比較的低い出力電力で電力消費量が特に低くなるようにすることが好ましい。
【０００５】
本発明の１つの局面によると、増幅器の動作制御方法は、増幅器の出力信号特性を測定し、特性のピーク値を測定し、特性の時間平均値を測定し、ピーク値を平均値と比較し、平均値に対するピーク値の所要比率を表わす要求信号を発生させ、平均値に対するピーク値の比較レベルが所要値である出力信号を発生するように増幅器にかけるバイアスレベルを調整するステップより成る。
【０００６】
本発明の一実施例では、信号の平均値に対するピーク値の包絡線比を求める。この平均値は比較的長い期間にわたって計算するが、ピーク値も比較的長い期間について求め、保持する。従って、信号の平均値に対するピーク値の比率は、包絡線それ自体の変化率と比べると比較的ゆっくりと変化する。
【０００７】
従って、本発明は、平均値に対するピーク値の比率検出器と、かかるピーク検出器を有する増幅器の制御装置、増幅器の制御方法及び包絡線の平均値に対するピーク値の比率を求める方法を提供する。
【０００８】
本発明の１つの局面を詳述すると、増幅器の制御方法は、増幅器からの信号の出力電力包絡線を検出し、出力電力包絡線を示す第１の値を導出し、第１の値の平均値及びピーク値をそれぞれ表わす第２の値及び第３の値を導出するステップより成る。第３の値から第２の値を減算して差値を求める。
要求信号を供給して差値と比較することによりバイアス信号を導出する。増幅器の出力信号の包絡線の平均値に対するピーク値の比率が所望の値となるように増幅器をバイアス信号に応じて制御する。
【０００９】
本発明の実施例によると、第１の値は出力電力包絡線の対数表示であり、第２の及び第３の値はそれぞれ出力電力包絡線の対数表示の平均値及びピーク値であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する。
【００１０】
本発明の実施例によると、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値の線形表示であり、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の差の線形表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する。
【００１１】
本発明の実施例によると、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値の線形表示であり、差値は出力電力包絡線の平均値に対するピーク値の比率の対数表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する。
【００１２】
本発明の実施例によると、第１の値は出力電力包絡線の任意の多項表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する。
【００１３】
第３の値は、第１の値を表わす信号をローパスフィルター及びピーク検出器を順次通過させることにより得られる。
【００１４】
第２の値は、第１の値を表わす信号を積分器にかけることにより得られる。
【００１５】
増幅器からの信号の出力電力包絡線を検出するステップは、検出前に下方変換するステップより成る。
【００１６】
本発明の１つの局面によると、増幅器の出力信号包絡線の平均値に対するピーク値の比率を所望の値にするように増幅器を制御する装置は、増幅器からの信号の出力電力包絡線を表わす第１の値を導出する検出器と、第１の値のピーク値を検出するピーク検出器と、第１の値の平均値を検出する平均手段とより成る。第１の減算器を設けて、ピーク値から平均値を減算して差値を得る。第２の減算器を設けて、要求信号から差値を減算してバイアス信号を発生させる。増幅器入力を設けて、バイアス信号を受け、出力信号の平均値に対するピーク値の比率が所要の値となるように増幅器を差値と要求信号の差に応じて制御する。
【００１７】
検出器は対数検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の対数表示であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する。
【００１８】
あるいは、検出器は線形検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整し、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の差を表わす。
【００１９】
あるいは、検出器は線形検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、ピーク値及び平均値を対数表示に変換するための対数変換器が設けられており、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整し、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の比率の対数を表わす。
【００２０】
あるいは、検出器は任意多項検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の対応する任意多項表示である。この場合、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する。
【００２１】
かかる装置において、ピーク値は、第１の値を表わす信号をローパスフィルター及びピーク検出器を順次通過させることにより得られる。平均値は、第１の値を表わす信号を積分器にかけることにより得られる。
【００２２】
ダウンコンバーター（２２）を設けて、出力電力包絡線の検出前に信号を下方変換する。
【００２３】
本発明のある特定の実施例では、増幅器はＲＦ増幅器である。
【００２４】
本発明の別の局面によると、第１の信号の包絡線の平均値に対するピーク値の比率を得る方法は、第１の信号の包絡線を示す第２の信号を導出し、第２の信号の平均値を示す第３の信号を導出し、第２の信号のピーク値を示す第４の信号を導出し、第４の信号から第３の信号を減算することにより、信号の包絡線の平均値に対するピーク値を示す第５の信号（４６）を導出するステップより成る。
【００２５】
かかる方法において、第２の信号は第１の信号の包絡線の対数表示であり、第５の信号は第１の信号の包絡線の平均値に対するピーク値の比率の対数表示である。
【００２６】
これらの信号は、電気信号または光信号として伝送されるが、アナログレベルとして伝送されるかまたはデジタル符号化されるかもしくはパルス変調波形である。
【００２７】
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面を参照して、本発明を例示するものに過ぎないある特定の実施例についての以下の説明を読めば明らかになるであろう。
【００２８】
ＵＭＴＳシステムのような一部の無線周波数システムでは、包絡線の平均値に対するピーク値の比率が所望の値である信号を用意することが必要である。所要帯域幅のＲＦスペクトルから高いデータ速度を得るためには、包絡線が一定でない信号を用いて平均値に対するピーク値の比率を高くすることが必要とされる。
【００２９】
包絡線が可変のＲＦ信号を発生させるには、線形の電力増幅器が必要であり、これらは出力信号に対してあるレベルのクリッピングを行うように構成可能である。ある程度クリッピングを行うことにより、増幅器の電力消費量を低くし、電池の寿命を増加させることができる。
【００３０】
電力消費量、従って、最大出力電力を決定するバイアス点を設定するバイアス入力を有する線形電力増幅器が知られている。バイアスが低いと、出力電力のピーク値が低くなる。バイアスによる利得への影響もあるがそれほど強くなく、従って出力電力の平均値が影響を受ける。
【００３１】
線形増幅器が線形であるのは圧縮点までにすぎず、この圧縮点はバイアスに左右される。図１Ａは、種々のバイアス点での線形増幅器の出力電力Ｐｏｕｔと入力電力Ｐｉｎとの関係を示す。曲線１０１は、比較的高いバイアスで動作する線形増幅器の入力電力対出力電力の関係を示し、曲線１０２は比較的低いバイアスで動作する同じ増幅器の関係である。入力電力の平均値Ｐｉｍ及び出力電力平均値Ｐｏｍを、入力電力のピーク値Ｐｉｐ及びそれに対応する低バイアス及び高バイアスでの出力電力のピーク値Ｐｏｐ、Ｐｏｐ´と共に示す。低バイアス１０２のケースでは、平均値に対するピーク値の比率（Ｐｏｐ／Ｐｏｍ）は増幅器における圧縮により減少する。高バイアス点１０１は、平均値に対するピーク値の比率（Ｐｏｐ´／Ｐｏｍ）が高くなるように、そして入力信号の一体性が保持されるように選択しなければならない。しかしながら、入力信号（Ｐｉｍ、そして特にＰｉｐ）が低いと、低いバイアス１０２で十分である。必要とされるよりも大きい入力信号に対処するために高いバイアス１０１を選択すると、電流が無駄に消費される。
【００３２】
平均値に対するピーク値の所要の比率の選択は、その結果得られる信号に対して、効率を最大にするに十分なクリッピングであるが、スペクトルこぼれ限界を超えるほどのクリッピングが起こらないように行わなければならない。平均値に対するピーク値の比率を選択することにより、増幅器が入力信号をある特定のクリッピングレベルで増幅する、即ち、入力信号のレベルがどうであれ増幅器を最適電力消費量で動作させるに丁度十分な能力を有するように増幅器のバイアスを設定することができる。
【００３３】
本発明の１つの局面によると、出力信号の包絡線の平均値に対するピーク値の比率を、比較的長い期間にわたって得られる平均値と、比較的長い期間にわたって検出され保持されるピーク値とを用いて測定する。従って、本発明の方法及び装置により求められる平均値に対するピーク値の比率は、比較的ゆっくりと変化する。本発明の方法及び装置は、増幅器のバイアスレベルをＲＦ信号のリアルタイムの変化に応じて変化させようとはしない。
【００３４】
従って、増幅器のバイアスは、包絡線のサイズが急激に減少した後のある期間は過大になるか、または、包絡線のサイズが急激に増加した後のある期間は過小評価されることがある。しかしながら、動作は満足できるものであり、電力消費量が有意に減少することが判明している。本発明の装置及び方法は、増幅器の入力信号のレベルが急激に変化する場合は変数の再設定を可能にする。
【００３５】
本発明は、特に、信号包絡線の平均値に対するピーク値の比率を求める効率的な方法及び平均値に対するピーク値の比率検出器を用いる増幅器の制御装置に関する。
【００３６】
本発明の平均値に対するピーク値の比率検出器は、増幅器出力信号の平均値に対するピーク値の比率を要求値にするように線形電力増幅器のバイアスを設定可能にするシステム概念である。これにより、システム全体の電力消費量を最小限に抑えることができる。平均値に対するピーク値の所要の制御は、出力信号の履歴に基づきバイアスを変化させる長期制御サーボである。変調率で制御しようとしないため、狭帯域及び広帯域の変調方式に等しく利用できる。
【００３７】
本発明の装置の最も重要な部分は、平均値に対するピーク値の比率検出器である。これは、出力信号の包絡線のピーク値と平均値とを予測し、増幅器の制御に使用する出力信号の平均値に対するピーク値の比率の測定値として作用する比率出力を発生させる回路である。
【００３８】
広く認識されるように、数学的割算の動作は電子回路または他の制御回路での実現が困難であるが、加算及び減算のプロセスは比較的容易である。従って、本発明の１つの局面によると、割算をせずに平均値に対するピーク値の比率を得る方法が提供される。
【００３９】
本発明のある特定の実施例によると、２つの量の比率の対数を２つの量の対数の減算として表わすことのできる数学的演算が使用される。
【００４０】
ｌｏｇｘ（Ａ／Ｂ）＝ｌｏｇｘ（Ａ）−ｌｏｇｘ（Ｂ）
従って、包絡線の平均値に対するピーク値の比率の対数は、包絡線のピーク値の対数と包絡線の平均値の対数の差に等しい。
【００４１】
添付図面の図２を参照して、線形電力増幅器１０はバイアス信号１６により設定されるが、このバイアス信号は出力信号１４に適用される、平均値に対するピーク値の要求比率を表わす入力信号１２に従って決定される。この要求比率は、受け入れ可能なクリッピングレベルを考慮して決定する。これは、装置設計の際容易にシミュレーションまたは測定可能であり、送信機により発生されるチャンネルの数の関数だけであるべきである。ＵＭＴＳには、最小限、常に１つのパイロットチャンネルと、１つのデータ／ボイスチャンネルとがある。データチャンネルをさらに追加する場合、平均値に対するピーク値の比率が増加し、平均値に対するピーク値の異なる要求比率が必要である。出力の平均値に対するピーク値の比率の基準は、出力信号が関連のスペクトル条件を、また「ベクトルエラーの大きさ」または変調精度条件を満足することである。カップラー、方向性結合器または抵抗性タップのようなサンプリング装置１５は、増幅器からの出力信号エネルギーの一部を本発明の平均値に対するピーク値比率検出器２０へ送る。出力信号１４の周波数に応じてダウンコンバーター２２を設けることにより、信号１４をさらに適当な周波数の信号２４へ変換する。
【００４２】
ダウンコンバーター２２を設けた場合、これは、信号をミキサー２２ｂへ供給する隔離増幅器２２ａを有する。ミキサー２２ｂは、局部発振器２２ｄからの局部発振器信号２２ｃを受けて混合済み信号２２ｅを発生し、この信号を必要な周波数帯域のバンドパスフィルター２２ｆに通過させる。
【００４３】
ダウンコンバーターの出力または増幅器の出力は、周波数が適当であれば対数増幅器検出器２６へ加えられる。これは、信号１４の包絡線の対数を表わす信号２８を与える。例えば、スペクトル分析器またはレーダー受信機に使用されるような適当な対数増幅器検出器が知られている。
【００４４】
信号２８はその後、ピーク検出手段３０と平均手段３２に並列に加えられる。平均手段は、信号２８を受けて信号１４の包絡線の対数の平均値を表わす値４０を出力する積分器３４を含む。ピーク検出手段は通常、ローパスフィルター３６及びピーク検出器３８より成り、これらはその順序に直列接続されている。
【００４５】
図１Ｂは、時間ｔにおける包絡線ｅの値の一例である。曲線１０３は包絡線の典型的な時間的変化を示し、ピーク値があることがわかるが、平均値は予測可能である。包絡線の波形１０３には所謂「スーパーピーク」１０４、即ち、包絡線の通常のピーク値よりも格段に大きいピーク値が生じることがある。これは比較的まれな現象であり、立上がり時間が非常に早く、狭いピークである。それらは滅多に発生しないものであるため、クリッピングしても、性能が劣化せず、通常は問題がない。ローパスフィルター３６は、これらの狭いピークをフィルタリングして除去し（スーパーピークのクリッピング）、それによりピーク検出器３８が過負荷状態にならないようにする。
【００４６】
付随的な機能として、ローパスフィルターは、好ましくは、高周波数、例えばＲＦ成分を除去するようになっており、包絡線だけをピーク検出器３８へ通過させる。
【００４７】
ピーク検出器３８はその後、入力信号２８の包絡線の最大値を検出し、その値を出力信号４２として保持する。ピーク検出器は、この値を比較的長い時間保持する。ピーク検出器は、信号１４の包絡線の大部分のピークを検出すると共に、その減衰率はできるだけ遅いものでなければならない。移動体電話用の典型的なＲＦ信号では、ピーク値は１０ナノ秒程度持続するに過ぎないが、減衰率は十分に遅いため、平均値検出器３４における平均化に用いるのと同じ時間である数ミリ秒の間ピーク値を保持する。
【００４８】
その後、信号４０（信号１４の包絡線の対数の平均値を表わす）及び信号４２（信号１４の包絡線の対数の最大値を表わす）を減算器４４へ加えて、信号４２の値から信号４０の値を減算し、信号１４の包絡線の平均値に対するピーク値の比率の対数を表わす差信号４６を発生させる。
【００４９】
第２の減算器４８は、差信号４６を受けて、要求信号１２から減算する。２つの信号の差はエラー信号５０として出力する。エラー信号５０は、好ましくは（必要条件ではないが）バイアス制御信号１６として使用する前に、平滑化回路（積分器５２）へ加える。積分器５２は、制御特性を決定して、ループの応答がオーバーシュートせずゼロエラーで落ち着くようにする。
【００５０】
上述の実施例では、対数検出器２６を用いる。即ち、包絡線の値を検出し、同時にその対数を取り出して、包絡線の対数を表わす出力信号２８を直接発生させる。従って、減算器４４の出力４６は、包絡線の対数のピーク値と包絡線の対数の平均値との差を表わす。包絡線の対数の平均値は包絡線の平均値の対数とわずかに異なるため、信号４６の値は包絡線の平均値の対数を正確には表さない。しかしながら、この差は、平均値に対するピーク値のある特定の比率を要求するために加える要求信号１２の値を変化させて補償することができる。
【００５１】
別の実施例において、包絡線検出機能を対数取り出し機能から分離することが可能である。例えば、ダイオード検出器を用いて包絡線を線形表示させ、その後対数コンバーターを適用することができる。対数コンバーターは、ダイオード検出器と平均検出器及びピーク検出器との間に配置してもよい。検出器に個々の対数コンバーターを用いるか、または単一の対数コンバーターによりピーク検出器及び平均検出器の両方へ送られる単一の出力を発生させることが可能である。さらに別の実施例によると、各ピーク検出器及び平均検出器の後に個々の対数コンバーターを配置して、ピーク値及び平均値の線形値を対数値に変換することができる。これらの実施例において、減算器４４により発生される信号４６は平均値に対するピーク値の比率の実際の対数を表わす。
【００５２】
本発明のさらに別の実施例において、対数変換を完全に回避することが可能である。例えば、ダイオード変換をピーク検出器及び平均検出器に直接使用し、包絡線のピーク値と平均値とを減算器に加えることができる。減算器により供給される信号４６はもはやピーク値と平均値の比率を表さず、ピーク値と平均値の差を表わす。
【００５３】
本発明の原理は、減算器が発生する差信号４６が平均値に対するピーク値の比率の対数を表わすかまたはピーク値と平均値の対数の差を表わすかもしくは何か他の関数の差を表わすかには無関係に利用できる。第２の減算器４８に加えられる要求信号１２は、使用する差信号の種類に対応するように構成する必要がある。
【００５４】
例えば、要求信号１２は、差信号４６と直接比較できるように包絡線の平均値に対するピーク値の所要の比率の対数を表わす。あるいは、線形要求信号を、減算器４８に加える（１２）前に対数コンバーター（図示せず）へ供給することが可能である。さらに別の例として、差信号４６を、減算器４８へ加える前に線形信号に変換し、線形要求信号１２を使用する。
【００５５】
上述した対数増幅器のような一部の対数コンバーターは、温度安定性を得るのが容易でない。包絡線を取り出すために使用する場合の温度安定化は差の対を使用する場合ほど重要でなく、温度の変動による影響は比較的少ない。しかしながら、独立型対数コンバーターとして用いる場合、温度安定化が重要になる。
【００５６】
第２の別の実施例において、ピーク検出手段３０及び平均手段３２はそれぞれ、図示のコンポーネントの上流に配置された、２６で示すものと同じ対数検出器を含む。その場合、対数増幅器コンバーター２６は不要であろう。
【００５７】
第３の実施例において、第２の実施例に関して述べた対数増幅器検出器は、図示のそれぞれのコンポーネントの下流に位置する。この実施例の減算器には、包絡線の平均値の対数と包絡線のピーク値の対数とが供給されるが、他の実施例の減算器には、包絡線の対数の平均値と包絡線の対数のピーク値とが供給される。かかる実施例において、要求信号１２の値は正確に選択しなければならない。それは、対数の単なる差ではなくて差の対数に関連すべきである。これは、依然として単なる電圧である。エラー電圧の方が小さいため、この場合、要求入力に対する感度がわずかに増加する。
【００５８】
本発明を限られた数の実施例に関連して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形例及び設計変更が可能である。例えば、本発明はＲＦ信号に特に利用可能であるが、他の波長の信号にも実質的な変形を施すことなく適用可能である。
【００５９】
前の説明は「対数」だけに言及したが、本発明は、底が１０、ｅ、２、１６または他の任意の数である対数を用いても等しく良好に機能する。このため、上述の公式は底がｘの対数として表されている。上述したように、対数関数を有さない構成にも適用可能である。
【００６０】
上述の信号は、電気信号、光信号、機械信号または他の適当な信号に応答するように設計された回路におけるかかる信号として実現可能である。これらの信号は、アナログ値（例えば、定常電圧、定常光強度、定常圧力）またはある種のデジタル符号化（例えば、１６進法）値もしくはパルス符号化システム（例えば、表される値がデジタルインパルスの瞬時周波数と関連がある）値として表わすことが可能である。信号処理のために信号の種類間の変換が必要であろう（例えば、光信号または機械信号１４は処理前に電気信号へ変換する必要があるかもしれない）。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ａは、典型的な線形増幅器における入力電力と出力電力の関係を表わす。
【図１Ｂ】
図１Ｂは、典型的な包絡線波形を表わす。
【図２】
図２は、本発明の方法に従って作動可能な、本発明による平均値に対するピーク値の比率検出器を組み込んだ本発明の増幅器制御装置を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年11月8日(2002.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器の動作制御方法であって、
増幅器の出力信号特性を測定し、
特性のピーク値を測定し、
特性の時間平均値を測定し、
ピーク値を平均値と比較し、
平均値に対するピーク値の所要比率を表わす要求信号を発生させ、
平均値に対するピーク値の比較レベルが所要値である出力信号を発生するように増幅器にかけるバイアスレベルを調整するステップより成る増幅器の動作制御方法。
【請求項２】
増幅器からの信号の出力電力包絡線を検出し（１５、２６）、
出力電力包絡線を示す第１の値（２８）を導出し、
第１の値の平均値及びピーク値をそれぞれ表わす第２の値（４０）及び第３の値（４２）を導出し、
第３の値から第２の値を減算（４４）することにより差値（４６）を求め、
要求信号（１２）を供給して差値と比較することによりバイアス信号（１６）を導出し、
増幅器の出力信号の包絡線の平均値に対するピーク値の比率が所望の値となるように増幅器をバイアス信号に応じて制御するステップより成る請求項１の増幅器（１０）の制御方法。
【請求項３】
第１の値は出力電力包絡線の対数表示であり、第２の及び第３の値はそれぞれ出力電力包絡線の対数表示の平均値及びピーク値であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項４】
第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値の線形表示であり、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の差の線形表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項５】
第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値の線形表示であり、差値は出力電力包絡線の平均値に対するピーク値の比率の対数表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項６】
第１の値は出力電力包絡線の任意の多項表示であり、第２及び第３の値はそれぞれ第１の値の平均値及びピーク値であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項２の方法。
【請求項７】
第３の値（４２）は、第１の値（２８）を表わす信号をローパスフィルター（３６）及びピーク検出器（３８）を順次通過させることにより得られる請求項２乃至６のうち任意の請求項の方法。
【請求項８】
第２の値（４０）は、第１の値（２８）を表わす信号を積分器（３４）にかけることにより得られる請求項２乃至７のうち任意の請求項の方法。
【請求項９】
増幅器からの信号の出力電力包絡線を検出するステップは、検出前に下方変換するステップ（２２）より成る請求項２乃至８のうち任意の請求項の方法。
【請求項１０】
増幅器（１０）の出力信号包絡線の平均値に対するピーク値の比率を所望の値にするように増幅器を制御する装置であって、
増幅器からの信号（１４）の出力電力包絡線を表わす第１の値（２８）を導出する検出器（２６）と、
第１の値のピーク値（４２）を検出するピーク検出器（３０）と、
第１の値の平均値を検出する平均手段（３２）と、
ピーク値から平均値を減算して差値（４６）を得る減算器（４６）と、
要求信号（１２）から差値を減算して、出力信号の平均値に対するピーク値の比率が所要の値となるように増幅器を差値と要求信号の差に応じて制御するためのバイアス信号（１６）を発生させる減算器（４８）とより成る増幅器の制御装置。
【請求項１１】
検出器は対数検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の対数表示であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項１０の装置。
【請求項１２】
検出器は線形検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整し、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の差を表わす請求項１０の装置。
【請求項１３】
検出器は線形検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の線形表示であり、ピーク値及び平均値を対数表示に変換するための対数変換器が設けられており、要求信号は、増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整し、差値は出力電力包絡線のピーク値と平均値の比率の対数を表わす請求項１０の装置。
【請求項１４】
検出器は任意多項検出器であり、第１の値は出力電力包絡線の対応する任意多項表示であり、要求信号は増幅器を必要に応じて制御するように差値に作用してバイアス信号を所要の如く調整する請求項１０の装置。
【請求項１５】
ピーク値は、第１の値を表わす信号をローパスフィルター（３６）及びピーク検出器（３８）を順次通過させることにより得られる請求項１０乃至１４のうち任意の請求項の装置。
【請求項１６】
平均値は、第１の値を表わす信号を積分器（３４）にかけることにより得られる請求項１４または１５の装置。
【請求項１７】
ダウンコンバーター（２２）は、出力電力包絡線の検出前に信号を下方変換するために設けられている請求項１０乃至１６のうち任意の請求項の装置。
【請求項１８】
増幅器はＲＦ増幅器である上記請求項のうち任意の請求項の方法または装置。
【請求項１９】
信号は電気信号または光信号として伝送される上記請求項のうち任意の請求項の方法または装置。
【請求項２０】
信号はアナログレベルとして伝送されるかまたはデジタル符号化されるかもしくはパルス変調波形である上記請求項のうち任意の請求項の方法または装置。
【国際調査報告】
2004513552.tif 000034
2004513552.tif 000035
2004513552.tif 000036