(57)【要約】      （修正有）【課題】簡略な構成を有する送信部の不安定現象を抑制する。【解決手段】高周波電力増幅器であるＰＡ部４には、３段構成パワーアンプ１１、可変ＡＴＴ（Attenuator）１２、検波回路１３、カプラ回路１４、及び５０Ω整合回路１５が設けられている。可変ＡＴＴ１２は、ＲＦ／ＩＦ部から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及び検波回路１３から出力されるパワーモニター信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａを可変減衰し、アッテネータ出力信号ＡＳを３段構成パワーアンプ１１に出力する。３段構成パワーアンプ１１は、可変ＡＴＴ１２から出力されるアッテネータ出力信号ＡＳを入力し、所望の範囲内に設定される出力信号を出力する。【選択図】図２
2007028420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の差動出力信号が入力され、その信号をピックアップするカプラ回路と、
前記カプラ回路から出力されるピックアップ信号が入力され、パワーモニター信号を生成する検波回路と、
前記第１の差動出力信号と位相が１８０度ずれた第２の差動出力信号及び前記パワーモニター信号が入力され、前記パワーモニター信号によりフィードフォワード制御され、前記第２の差動出力信号を可変減衰する可変アッテネータと、
前記可変アッテネータから出力される可変減衰信号が入力され、所望の範囲内に設定される出力信号を出力するパワーアンプと、
を具備することを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
第１の差動出力信号が入力され、その信号をピックアップするカプラ回路と、
前記カプラ回路から出力されるピックアップ信号が入力され、パワーモニター信号を生成する検波回路と、
前記検波回路から出力される前記パワーモニター信号が入力され、前記パワーモニター信号によりフィードフォワード制御され、前記第１の差動出力信号と位相が１８０度ずれた第２の差動出力信号とは逆位相になるように調整された歪成分を抽出する歪補償回路と、
前記第２の差動出力信号と前記歪補償回路から出力される歪成分信号とが入力され、歪補償された出力信号を出力するパワーアンプと、
を具備することを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項３】
第１の差動出力信号が入力され、その信号をピックアップするカプラ回路と、
前記カプラ回路から出力されるピックアップ信号が入力され、パワーモニター信号を生成する検波回路と、
前記第１の差動出力信号と位相が１８０度ずれた第２の差動出力信号及び前記パワーモニター信号が入力され、前記パワーモニター信号によりフィードフォワード制御され、前記第２の差動出力信号を可変減衰する可変アッテネータと、
前記検波回路から出力される前記パワーモニター信号が入力され、前記パワーモニター信号によりフィードフォワード制御され、前記第１の差動出力信号と位相が１８０度ずれた第２の差動出力信号とは逆位相になるように調整された歪成分を抽出する歪補償回路と、
前記可変アッテネータから出力される可変減衰信号と前記歪補償回路から出力される歪成分信号とが入力され、所望の範囲内に設定され、且つ歪補償された出力信号を出力するパワーアンプと、
を具備することを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項４】
前記歪補償回路から出力される歪成分信号は、前記パワーアンプの最終段に入力されることを特徴とする請求項２又は３に記載の高周波電力増幅器。
【請求項５】
前記カプラ回路から出力されるピックアップ信号は、整合回路によりインピ−ダンス整合されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高周波電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電力増幅器に係り、特に高周波信号を増幅して出力する高周波電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線通信装置としての携帯電話や無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）等のチップセットでは、送信（Ｔｘとも呼称される）部の高周波回路部（ＲＦ部）が平衡信号（両相信号とも呼称される）を出力し、この信号をバランを用いて不平衡信号に変換した後、高周波電力増幅器に入力して所望のパワーレベルに増幅する。このとき、波形品質の劣化や他の通信システムとの混信を避ける目的で、過大出力防止用として高周波電力増幅器の出力レベルをカプラや検波回路等を用いてモニターし、常に一定に保つように送信部の高周波回路部がフィードバック制御を行なっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところが、特許文献１などに記載される送信部では、フィードバックループ系が不安定になり発振などの現象が発生する可能性がある。また、無線通信装置の送信部の構造が複雑になり、無線通信装置のコストが上昇するという問題点がある。
【特許文献１】特開２００５―７２０３１号公報（頁１６、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、簡略な構成を有する送信部の不安定現象を抑制できる高周波電力増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の高周波電力増幅器は、第１の差動出力信号が入力され、その信号をピックアップするカプラ回路と、前記カプラ回路から出力されるピックアップ信号が入力され、パワーモニター信号を生成する検波回路と、前記第１の差動出力信号と位相が１８０度ずれた第２の差動出力信号及び前記パワーモニター信号が入力され、前記パワーモニター信号によりフィードフォワード制御され、前記第２の差動出力信号を可変減衰する可変アッテネータと、前記可変アッテネータから出力される可変減衰信号が入力され、所望の範囲内に設定される出力信号を出力するパワーアンプとを具備することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の他態様の高周波電力増幅器は、第１の差動出力信号が入力され、その信号をピックアップするカプラ回路と、前記カプラ回路から出力されるピックアップ信号が入力され、パワーモニター信号を生成する検波回路と、前記検波回路から出力される前記パワーモニター信号が入力され、前記パワーモニター信号によりフィードフォワード制御され、前記第１の差動出力信号と位相が１８０度ずれた第２の差動出力信号とは逆位相になるように調整された歪成分を抽出する歪補償回路と、前記第２の差動出力信号と前記歪補償回路から出力される歪成分信号とが入力され、歪補償された出力信号を出力するパワーアンプとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡略な構成を有する送信部の不安定現象を抑制できる高周波電力増幅器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、本発明の実施例１に係る高周波電力増幅器について、図面を参照して説明する。図１はＰＡ（Power  Amplifier）部が用いられる５ＧＨｚ無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）システムの概略構成を示すブロック図、図２はＰＡ部を示すブロック図である。本実施例では、ＰＡ部にカプラ回路、検波回路、及び可変ＡＴＴ（アッテネータ）を設けている。
【００１０】
図１に示すように、無線ＬＡＮシステム２０では、アンテナ１、ＳＷ（スイッチ）２、ＬＮＡ（Low  Noise  Amplifier）３、ＰＡ部４、ＲＦ／ＩＦ部５、及びベースバンド部６が設けられている。
【００１１】
アンテナ１は、外部電波を受信し、あわせて無線ＬＡＮシステム２０の送信部から出力される高周波アナログ信号を外部に送信する役目をする。
【００１２】
ＳＷ２は、ＳＰＤＴ（Single  Pole  Double  Throw）スイッチからなり、アンテナ１とＬＮＡ３及びＰＡ部４の間に設けられ、アンテナ１で受信した外部電波信号を図示しないフィルタを介して無線ＬＡＮシステム２０の受信部のＬＮＡ３に出力する。また、無線ＬＡＮシステム２０の送信部のＰＡ部４から出力される高周波アナログ信号を図示しないフィルタを介してアンテナ１に出力する。
【００１３】
ＬＮＡ３は、ＳＷ２とＲＦ／ＩＦ部５の間に設けられ、アンテナ１で受信した微弱な外部電波信号をＳＷ２から入力し、増幅動作を行ない、その信号をＲＦ／ＩＦ部５に出力する。
【００１４】
ＰＡ部４は、ＳＷ２とＲＦ／ＩＦ部５の間に設けられ、ＲＦ／ＩＦ部５から出力される平衡信号（両相信号とも呼称される）である差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及びＶｏｕｔ−Ｂを入力し、所定のパワーレベルに増幅した信号をＳＷ２を介してアンテナ１に出力する。ここで、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａは、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂと比べ位相が１８０度ずれている。
【００１５】
ＲＦ／ＩＦ部５は、ＬＮＡ３及びＰＡ部４とベースバンド部６の間に設けられ、ＬＮＡ３から出力される高周波アナログ信号を入力し、中間周波数まで低周波化し、信号処理したアナログ信号をベースバンド部６に出力する。また、ベースバンド部６で信号処理された種々のアナログ信号を入力し、高周波化及び信号処理して平衡信号である差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及びＶｏｕｔ−ＢをＰＡ部４に出力する。
【００１６】
ここで、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及びＶｏｕｔ−Ｂは、ＲＦ／ＩＦ部５内に設けられ、ＩＦ部から出力された中間周波数信号をアップコンバートする、例えば、図示しないミキサから出力される。或いは、ミキサから出力される信号を増幅動作する図示しない差動増幅回路から出力される。
【００１７】
ベースバンド部６は、ＲＦ／ＩＦ部５から出力されるＩＦ信号を入力し、アナログ信号をデジタル信号に変換して音声信号、映像信号、及びデジタルデータなどの情報信号の変調及び復調処理を行なう。また、変調及び復調処理されたデジタル信号をアナログ信号に変換してＲＦ／ＩＦ部５に出力する。
【００１８】
図２に示すように、ＰＡ部４には、３段構成パワーアンプ１１、可変ＡＴＴ（Attenuator）１２、検波回路１３、カプラ回路１４、及び５０Ω整合回路１５が設けられている。
【００１９】
カプラ回路１４は、例えば、インダクタ及びコンデンサから構成され、ＲＦ／ＩＦ部５から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂを入力し、その信号をピックアップする。このときピックアップされた信号は、５０Ω整合回路１５により、例えば、５０Ωインピーダンス整合される。
【００２０】
検波回路１３は、温度補償されたショットキ・ダイオードを内蔵し、カプラ回路１４と可変ＡＴＴ１２の間に設けられ、カプラ回路１４から出力されるピックアップされた信号を入力し、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂの電圧を検出した信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを可変ＡＴＴ１２に出力する。
【００２１】
可変ＡＴＴ１２は、検波回路１３と３段構成パワーアンプ１１の間に設けられ、ＲＦ／ＩＦ部５から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及び検波回路１３から出力されるパワーモニター信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａを可変減衰し、アッテネータ出力信号ＡＳを３段構成パワーアンプ１１に出力する。ここで、可変ＡＴＴ１２は検波出力信号Ｖｄｅｔによりフィードフォワード制御されることになる。
【００２２】
３段構成パワーアンプ１１は、可変ＡＴＴ１２から出力されるアッテネータ出力信号ＡＳを入力し、所望の範囲内に設定される出力信号を出力する。
【００２３】
次に、無線ＬＡＮシステムのＰＡ部の動作について図３を参照して説明する。図３はＰＡ部の動作の説明を示す図である。ここで、出力ノードの信号波形はＡＳＫ（Amplitude  Shift  Keying）変調した場合のものである。
【００２４】
図３に示すように、ＲＦ／ＩＦ部５から出力される平衡信号である差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及びＶｏｕｔ−Ｂは、振幅レベル１を有し、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂは、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂと比べ位相が１８０度ずれている。差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂは、カプラ回路１４でピックアップされ、検波回路１３でパワーモニター信号である検波出力信号Ｖｄｅｔが検出される。そして、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａは、可変ＡＴＴ１２により、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて可変減衰され、所望の範囲内に設定された振幅レベル１よりも小さな振幅レベル２のアッテネータ出力信号ＡＳとなる。
【００２５】
上述したように、本実施例の高周波電力増幅器では、ＲＦ／ＩＦ部５から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂを入力し、その信号をピックアップするカプラ回路１４と、カプラ回路１４から出力されるピックアップされた信号を入力し、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂの電圧を検出した信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを可変ＡＴＴ１２に出力する検波回路１３と、ＲＦ／ＩＦ部５から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及び検波回路１３から出力されるパワーモニター信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａを可変減衰し、アッテネータ出力信号ＡＳを３段構成パワーアンプ１１に出力する可変ＡＴＴ１２とが設けられている。
【００２６】
このため、３段構成パワーアンプ１１から出力される出力信号は、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて適切にフィードフォワード制御され、出力レベルが所望の範囲内に設定される。
【００２７】
したがって、高周波電力増幅器の出力レベルをカプラや検波回路等を用いてモニターし、常に一定に保つように送信部の高周波回路部がフィードバック制御を行なう方法と比較し、フィードバックループに起因する発振などの不安定現象を抑制することができる。また、回路構成を簡略化することができるので、無線通信装置のコストを低減することができる。
【００２８】
なお、本実施例では、５ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムの高周波電力増幅器に適用したが、２．４ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムの高周波電力増幅器や携帯電話用高周波電力増幅器等にも適用できる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明の実施例２に係る高周波電力増幅器について、図面を参照して説明する。図４はＰＡ部を示すブロック図である。本実施例では、ＰＡ部にカプラ回路、検波回路、及び歪補償回路を設けている。
【００３０】
以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３１】
図４に示すように、ＰＡ部４ａは、３段構成パワーアンプ１１ａ、検波回路１３、カプラ回路１４、５０Ω整合回路１５、及び歪補償回路１６が設けられている。
【００３２】
歪補償回路１６は、検波回路１３と３段構成パワーアンプ１１ａの間に設けられ、検波回路１３から出力される検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、歪成分である歪補償回路の出力信号ＨＳを抽出する。このとき、この歪成分は、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａの歪成分とは逆相になるように調整される。ここで、歪補償回路１６は検波出力信号Ｖｄｅｔによりフィードフォワード制御されることになる。
【００３３】
３段構成パワーアンプ１１ａは、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａを入力し、歪補償回路１６から出力される歪補償回路の出力信号ＨＳを最終段に入力し、適切に歪補償された出力信号を出力する。
【００３４】
上述したように、本実施例の高周波電力増幅器では、検波回路１３から出力される検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、歪成分である歪補償回路の出力信号ＨＳを抽出する歪補償回路１６が設けられている。このため、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて歪補償量が適切にフィードフォワード制御される。
【００３５】
したがって、３段構成パワーアンプ１１から出力される出力信号の線形性及び効率が改善され、電流値を抑制することができる。また、回路構成を簡略化することができるので、無線通信装置のコストを低減することができる。
【実施例３】
【００３６】
次に、本発明の実施例３に係る高周波電力増幅器について、図面を参照して説明する。図５はＰＡ部を示すブロック図である。本実施例では、ＰＡ部にカプラ回路、検波回路、可変ＡＴＴ（アッテネータ）、及び歪補償回路を設けている。
【００３７】
以下、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３８】
図５に示すように、ＰＡ部４ｂは、３段構成パワーアンプ１１ｂ、可変ＡＴＴ１２、検波回路１３、カプラ回路１４、５０Ω整合回路１５、及び歪補償回路１６が設けられている。
【００３９】
可変ＡＴＴ１２は、検波回路１３と３段構成パワーアンプ１１ｂの間に設けられ、ＲＦ／ＩＦ部５から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及び検波回路１３から出力されるパワーモニター信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａを可変減衰し、アッテネータ出力信号ＡＳを３段構成パワーアンプ１１ｂに出力する。
【００４０】
歪補償回路１６は、検波回路１３と３段構成パワーアンプ１１ｂの間に設けられ、検波回路１３から出力される検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、歪成分である歪補償回路の出力信号ＨＳを抽出する。このとき、この歪成分は、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａの歪成分とは逆相になるように調整される。ここで、可変ＡＴＴ１２及び歪補償回路１６は検波出力信号Ｖｄｅｔによりフィードフォワード制御されることになる。
【００４１】
３段構成パワーアンプ１１ｂは、可変ＡＴＴ１２から出力されるアッテネータ出力信号ＡＳを入力し、所望の範囲内に設定された出力信号を出力する。このとき、この出力信号は、歪補償回路１６から出力される歪補償回路の出力信号ＨＳを最終段に入力し、適切に歪補償されている。
【００４２】
上述したように、本実施例の高周波電力増幅器では、ＲＦ／ＩＦ部５から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂを入力し、その信号をピックアップするカプラ回路１４と、カプラ回路１４から出力されるピックアップされた信号を入力し、差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂの電圧を検出した信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを可変ＡＴＴ１２に出力する検波回路１３と、ＲＦ／ＩＦ部５から出力された差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ｂと位相が１８０度ずれた差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａ及び検波回路１３から出力されるパワーモニター信号である検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて差動出力信号Ｖｏｕｔ−Ａを可変減衰し、アッテネータ出力信号ＡＳを３段構成パワーアンプ１１に出力する可変ＡＴＴ１２と、検波回路１３から出力される検波出力信号Ｖｄｅｔを入力し、歪成分である歪補償回路の出力信号ＨＳを抽出する歪補償回路１６とが設けられている。
【００４３】
このため、３段構成パワーアンプ１１から出力される出力信号は、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて適切にフィードフォワード制御され、出力レベルが所望の範囲内に設定される。また、検波出力信号Ｖｄｅｔにもとづいて適切に歪補償量が適切にフィードフォワード制御される。
【００４４】
したがって、３段構成パワーアンプ１１の出力レベルを所望の範囲内にでき、且つ、３段構成パワーアンプ１１から出力される出力信号の線形性及び効率が改善され、電流値を抑制することができる。また、回路構成を簡略化することができるので、無線通信装置のコストを低減することができる。
【００４５】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００４６】
例えば、実施例では、パワーアンプを３段構成にしているが、利得及び出力に応じて段数を変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１に係るＰＡ部が用いられる５ＧＨｚ無線ＬＡＮシステムの概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例１に係るＰＡ部を示すブロック図。
【図３】本発明の実施例１に係るＰＡ部の動作の説明を示す図。
【図４】本発明の実施例２に係るＰＡ部を示すブロック図。
【図５】本発明の実施例３に係るＰＡ部を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４８】
１  アンテナ
２  スイッチ
３  ＬＮＡ
４、４ａ、４ｂ  ＰＡ部
５  ＲＦ／ＩＦ部
６  ベースバンド部
１１、１１ａ、１１ｂ  ３段構成パワーアンプ
１２  可変ＡＴＴ
１３  検波回路
１４  カプラ回路
１５  ５０Ω整合回路
１６  歪補償回路
ＡＳ  アッテネータ出力信号
ＨＳ  歪補償回路の出力信号
Ｖｄｅｔ  検波出力信号
Ｖｏｕｔ−Ａ、Ｖｏｕｔ−Ｂ  差動出力信号
【図１】
2007028420.tif 000003
【図２】
2007028420.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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