(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主増幅器の出力信号から歪成分を検出し、その検出された歪成分を補助増幅器を用いて増幅して前記主増幅器の出力経路に供給することにより前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分を除去し、その歪成分が除去された前記主増幅器の出力信号を出力端に出力するフィードフォワード増幅器において、外部信号により前記主増幅器の規定出力を切り換える指令信号を出力するＣＰＵと、その出力された指令信号により前記主増幅器の規定出力を切り換える一方、その切り換えられた規定出力に基づく前記主増幅器の出力信号と前記主増幅器の飽和出力との出力差であるバックオフ量が所定量を維持するように前記主増幅器に供給されるドレイン電圧を制御するドレイン電圧制御手段と、このドレイン電圧制御手段によりドレイン電圧が制御された前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分の歪レベルを検出する歪レベル検出回路と、この歪レベル検出回路により検出された歪レベルが所定レベルを維持するように前記主増幅器に供給されるゲート電圧を制御するゲート電圧制御手段とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項２】
主増幅器の出力信号から歪成分を検出し、その検出された歪成分を補助増幅器を用いて増幅して前記主増幅器の出力経路に供給することにより前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分を除去し、その歪成分が除去された前記主増幅器の出力信号を出力端に出力するフィードフォワード増幅器において、前記主増幅器の出力信号の出力レベルを検出する出力レベル検出手段と、その検出された出力レベルから前記主増幅器の出力信号と前記主増幅器の飽和出力との出力差であるバックオフ量を求め、このバックオフ量が所定量を維持するように前記主増幅器に供給されるドレイン電圧を制御するドレイン電圧制御手段と、このドレイン電圧制御手段によりドレイン電圧が制御された前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分の歪レベルを検出する歪レベル検出回路と、この歪レベル検出回路により検出された歪レベルが所定レベルを維持するように前記主増幅器に供給されるゲート電圧を制御するゲート電圧制御手段とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばデジタル移動体通信基地局用に使用される高出力低歪のトランジスタ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の増幅器としては特開平１０−２０９７７０号公報や特開平６−４５９９３号公報に開示されたものがある。これら従来技術では、ドレイン(コレクタ)電圧やゲート(ベース)電圧を可変制御によって任意に変化させることによって、トランジスタの飽和レベルやアイドルドレイン電流を変化させ、最大の電力付加効率を得ることを目的としている。また、特開平１０−２１５１３０号公報に開示されたものも、出力レベルをカプラと検波回路によって検出し、トランジスタの飽和レベルやアイドルドレイン電流を変化させ、最大の電力付加効率を得ることが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の装置の実運用面では、その良好な歪特性を得ることが困難である。また、量産時のＲＦトランジスタ素子の最大出力や歪特性のバラツキは、その使われるＲＦ増幅器の性能のバラツキを引き起こし、製品の歩留まりを劣化させていた。
【０００４】
この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ＲＦトランジスタ増幅器の多規定出力化、高効率化、低歪化などの性能を向上させようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るフィードフォワード増幅器は、主増幅器の出力信号から歪成分を検出し、その検出された歪成分を補助増幅器を用いて増幅して前記主増幅器の出力経路に供給することにより前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分を除去し、その歪成分が除去された前記主増幅器の出力信号を出力端に出力するフィードフォワード増幅器において、外部信号により前記主増幅器の規定出力を切り換える指令信号を出力するＣＰＵと、その出力された指令信号により前記主増幅器の規定出力を切り換える一方、その切り換えられた規定出力に基づく前記主増幅器の出力信号と前記主増幅器の飽和出力との出力差であるバックオフ量が所定量を維持するように前記主増幅器に供給されるドレイン電圧を制御するドレイン電圧制御手段と、このドレイン電圧制御手段によりドレイン電圧が制御された前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分の歪レベルを検出する歪レベル検出回路と、この歪レベル検出回路により検出された歪レベルが所定レベルを維持するように前記主増幅器に供給されるゲート電圧を制御するゲート電圧制御手段とを備えたものである。
請求項２の発明に係るフィードフォワード増幅器は、主増幅器の出力信号から歪成分を検出し、その検出された歪成分を補助増幅器を用いて増幅して前記主増幅器の出力経路に供給することにより前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分を除去し、その歪成分が除去された前記主増幅器の出力信号を出力端に出力するフィードフォワード増幅器において、前記主増幅器の出力信号の出力レベルを検出する出力レベル検出手段と、その検出された出力レベルから前記主増幅器の出力信号と前記主増幅器の飽和出力との出力差であるバックオフ量を求め、このバックオフ量が所定量を維持するように前記主増幅器に供給されるドレイン電圧を制御するドレイン電圧制御手段と、このドレイン電圧制御手段によりドレイン電圧が制御された前記主増幅器の出力信号に含まれた歪成分の歪レベルを検出する歪レベル検出回路と、この歪レベル検出回路により検出された歪レベルが所定レベルを維持するように前記主増幅器に供給されるゲート電圧を制御するゲート電圧制御手段とを備えたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るＲＦトランジスタ増幅器を示すもので、図において、１はＲＦトランジスタ、１ａはそのドレイン（コレクタ）、１ｂはそのゲート（ベース）、２は増幅器の入力端、３は出力端である。４はＲＦトランジスタ１のドレイン１ａの回路に電圧を供給するドレイン電圧発生回路、５はＲＦトランジスタ１のゲート１ｂの回路に電圧を供給するゲート電圧発生回路、６は上記ドレイン電圧発生回路４とゲート電圧発生回路５の出力電圧を制御する制御回路である。７は、増幅器の入力端２と出力端３にそれぞれ接続された分波器９、１０からの信号を入力し、それを検波回路８で検波する歪レベル検出回路である。上記制御回路６には上記歪レベル検出回路７の出力と、出力端３に接続された分波器（出力レベル検出手段）１１の出力が与えられる。
【０００７】
次にその動作を図１、図２により説明する。ＲＦトランジスタ素子１のＲＦ最大出力値２０は、そのドレイン電圧値によって決定付けられる。一方、ＲＦトランジスタ素子１の効率２１は、ＲＦ最大出力値２０からのバックオフ量（飽和出力と動作出力との差）２２によって決まる。従って、異なる規定出力を必要とする場合や、変化するＲＦ出力電力において、常に最大の効率を維持するためには、常に同じバックオフ量を保つ必要がある。また、最小の歪みレベル２３を維持するためには、ゲート電圧によって制御することの出来るアイドルドレイン電流値(デバイス動作点)を最適化する必要がある。
【０００８】
上記図１の回路において、ＲＦトランジスタ素子１のドレイン電圧発生回路４にドレイン電圧可変機能を付加し、制御回路６に、外部からの異なるＲＦ規定出力や、変化するトランジスタ１の出力端３の出力を分波器１１から加えて、ドレイン電圧発生回路４のドレイン電圧を変化させ、常に最大の効率２１が得られるようにする。と同時に、歪レベル検出回路７でその歪みレベルも検出し、最小の歪みレベルが得られるように、歪レベル検出回路７の出力によって制御回路６から、ゲート電圧発生回路５のゲート電圧可変機能により、異なるＲＦ規定出力や変化するＲＦ出力に対して、ゲート電圧を制御する。
【０００９】
以上のように、例えば多段ＲＦ増幅器の最終段増幅器に用いられるＲＦトランジスタ素子１のＲＦ飽和出力値と歪み特性のバラツキを、ドレイン電圧発生回路４とゲート電圧発生回路５によって吸収する。これにより、多段ＲＦ増幅器の性能のバラツキを軽減することができる。
【００１０】
実施の形態２．
図３はこの発明をフィードフォワード増幅器に実施した実施の形態２を示すものである。図において、３０はフィードフォワード増幅器、３１はその入力端、３２は出力端である。３３は最終段増幅器、３４は補助増幅器である。
【００１１】
フィードフォワード増幅器３０のＲＦ最大出力電力と歪み特性が最終段増幅器３３によって決づけられるように、その前段増幅器３５のバックオフ量を取っておく。前段増幅器３５は最終段増幅器３３に比べ消費電力が十分小さいので、バックオフ量を大きく取っても全体の効率には大きく影響はしない。
【００１２】
最終段増幅器３３のドレイン回路３３ａへの給電回路３６は、電源回路３７の他、ドレイン電圧可変回路３８とドレイン電圧制御回路３９で構成される。また、最終段増幅器３３のゲート回路３３ｂへの給電回路４０は、電源回路４１の他、ゲート電圧可変回路４２とゲート電圧制御回路４３で構成される。歪レベル検出回路４４は補助増幅器３４の前段の分波器４５から歪レベルを検出し、その出力で制御回路３９、４３を制御する。４６はＣＰＵ、４７は外部信号、４８は前段増幅器３５の電源回路である。
【００１３】
本フィードフォワード増幅器３０は、４５ｗと３０ｗのＲＦ規定出力を持ち合わせており、予め検出した歪み特性とのトレードオフのなかで、最大の効率と最小の歪みになるように決められたドレイン電圧とゲート電圧になるよう、制御回路３９、４３を設定しておく。外部信号４７によるＲＦ規定出力切換の信号を受けたＣＰＵ４６が制御回路３９、４３に指令を与え、制御回路３９、４３は設定したドレイン電圧とゲート電圧を切り換える。その結果、それぞれの規定出力において、同様値の効率と歪みレベルが実現される。
【００１４】
実施の形態３．
図４はこの発明をフィードフォワード増幅器に実施した実施の形態３を示すものである。図において、実施の形態１の図３と同一機能の要素には同一符号を付して説明を省略する。図４において、４９は出力端３２に設けられた分波器５０に接続された検波回路である。
【００１５】
フィードフォワード増幅器３０のＲＦ最大出力電力と歪み特性が最終段増幅器３３によって決づけられるように、その前段増幅器３５のバックオフ量を取っておく。前段増幅器３５は最終段増幅器３３に比べ消費電力は十分小さいので、バックオフ量を大きく取っても全体の効率には大きく影響はしない。
【００１６】
最終段増幅器３３のドレイン回路３３ａへの給電回路３６は、電源回路３７の他、ドレイン電圧可変回路３８とドレイン電圧制御回路３９で構成される。また、最終段増幅器３３のゲート回路３３ｂへの給電回路４０は、電源回路４１の他、ゲート電圧可変回路４２とゲート電圧制御回路４３で構成される。
【００１７】
フィードフォワード増幅器３０は任意のＲＦ出力レベルを持ち合わせており、最大効率と最小の歪み特性が得られるように、出力端３２に設けられた分波器５０によって分波された出力信号を検波回路４９により検波した情報と、歪レベル検出回路４４によって得られた情報から、ドレイン電圧とゲート電圧が最大効率でかつ低歪み特性の状態を実現するように、制御回路３９、４３を設定しておく。その結果、様々な出力レベルにおいて、最大の効率と最小の歪みレベルを実現できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、量産時のトランジスタ素子の最大出力や歪特性のバラツキにより生ずるフィードフォワード増幅器の性能のバラツキを抑え、フィードフォワード増幅器の多規定出力化、高効率化、低歪化などの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係るＲＦトランジスタ増幅器を示す回路構成図である。
【図２】  実施の形態１の動作を説明する図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に係るＲＦトランジスタ増幅器を示す回路構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態３に係るＲＦトランジスタ増幅器を示す回路構成図である。
【符号の説明】
１  ＲＦトランジスタ、              １ａ  ドレイン、
１ｂ  ゲート、                          ２  入力端、
３  出力端、                          ４  ドレイン電圧発生回路、
５  ゲート電圧発生回路、              ６  制御回路、
７  歪レベル検出回路、                ８  検波回路、
９  分波器、                        １０  分波器、
１１  分波器、                        ３０  フィードフォワード増幅器、
３１  入力端、                        ３２  出力端、
３３  最終段増幅器、                ３３ａ  ドレイン回路、
３３ｂ  ゲート回路、                    ３４  補助増幅器、
３５  前段増幅器、                    ３６  制御回路、
３７  電源回路、                      ３８  ドレイン電圧可変回路、
３９  制御回路、                      ４０  制御回路、
４１  電源回路、                      ４２  ゲート電圧可変回路、
４３  ゲート電圧制御回路、            ４４  歪レベル検出回路、
４５  分波器、                        ４６  ＣＰＵ、
４７  外部信号、                      ４８  電源回路、
４９  検波回路、                      ５０  分波回路。
【図１】
0003951804.tif 000002
【図２】
0003951804.tif 000003
【図３】
0003951804.tif 000004
【図４】
0003951804.tif 000005