(57)【要約】【課題】デバイス特性のばらつきに関わらず増幅効率を向上すること。【解決手段】増幅装置１０は、分配器１１と、増幅部１５と、増幅部１６と、反射係数算出部２０、２１と、制御回路２２とを有する。分配器１１は、入力信号を第１信号と第２信号とに分解する。増幅部１５は、第１信号を増幅して出力する。増幅部１６は、第２信号を増幅して出力する。反射係数算出部２０、２１は、増幅部１５からの出力と、増幅部１６からの出力とにより定まる各々の反射係数を算出する。制御回路２２は、反射係数算出部２０、２１により算出された各々の反射係数を用いて、第２信号の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する。【選択図】図１
2017169146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を第１信号と第２信号とに分解する分解部と、
前記第１信号を増幅して出力する第１増幅部と、
前記第２信号を増幅して出力する第２増幅部と、
前記第１増幅部からの出力と、前記第２増幅部からの出力とにより定まる各々の反射係数を算出する算出部と、
前記算出部により算出された各々の反射係数を用いて、前記第２信号の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する制御部と
を有することを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記反射係数は、複素反射係数であり、前記制御部は、前記第１増幅部側の複素反射係数の虚部と、前記第２増幅部側の複素反射係数の虚部とが減少する様に、前記第２信号の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
【請求項３】
前記第１増幅部へ入力される前記第１信号の位相を調整する位相調整器と、
前記第２増幅部の出力側インピーダンスを調整するインピーダンス変換器と
をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動通信システムの基地局を始めとする種々の電子機器において、送信電力を増幅する増幅装置が用いられている。特に近年では、通信の高速化に伴い、消費電力の抑制等の観点から、より高い効率で送信電力を増幅することが期待されている。増幅装置の効率は、出力飽和状態（非線形状態）において、最も高いことが知られており、これに対応した増幅装置として、ドハティ型の増幅装置（以下、「ドハティ増幅装置」と記す。）が提案されている。ドハティ増幅装置は、並列に接続されたキャリア増幅器（ＣＡ：Carrier  Amplifier）とピーク増幅器（ＰＡ：Peak  Amplifier）とを有し、ＣＡ及びＰＡは、入力電力の増加に伴って順次動作する。
【０００３】
ドハティ増幅装置では、ＰＡのＡＭ−ＡＭ特性又はＡＭ−ＰＭ特性が所望の値からずれると、ドハティ増幅装置全体の増幅効率が低下することがある。また、ドハティ増幅装置では、ＣＡのＡＭ−ＡＭ特性又はＡＭ−ＰＭ特性が所望の値からずれると、ドハティ増幅装置全体の増幅効率が低下することがある。これに対して、ＰＡのＡＭ−ＡＭ特性又はＡＭ−ＰＭ特性を予め測定して得られた測定値を所定の記憶手段に記憶し、該測定値とＰＡからの出力との比較結果を用いて、ＰＡの振幅又は位相を調整する従来技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、測定値とＰＡからの出力との比較結果を用いて、ＰＡの振幅又は位相を調整する従来技術では、使用されるＰＡのデバイス特性のばらつきに起因して測定値にばらつきが存在する。このため、従来技術では、使用されるＰＡが異なる場合、測定値とＰＡからの出力との比較結果の精度が低下し、ドハティ増幅装置全体の増幅効率が低下するという問題があった。
【０００６】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、デバイス特性のばらつきに関わらず増幅効率を向上することができる増幅装置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】
【０００７】
本願の開示する増幅装置は、一つの態様において、分解部と、第１増幅部と、第２増幅部と、算出部と、制御部とを有する。前記分解部は、入力信号を第１信号と第２信号とに分解する。前記第１増幅部は、前記第１信号を増幅して出力する。前記第２増幅部は、前記第２信号を増幅して出力する。前記算出部は、前記第１増幅部からの出力と、前記第２増幅部からの出力とにより定まる各々の反射係数を算出する。前記制御部は、前記算出部により算出された各々の反射係数を用いて、前記第２信号の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する。
【発明の効果】
【０００８】
本願の開示する増幅装置の一つの態様によれば、デバイス特性のばらつきに関わらず増幅効率を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、従来のドハティ増幅装置における位相調整線路及びインピーダンス変換線路の配置例を示す図である。
【図３】図３は、各増幅部の入力振幅及び入力位相が固定値である場合における反射係数Ｒ１の軌跡を示す図である。
【図４】図４は、増幅装置により、増幅装置全体の増幅効率が改善する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本願の開示する増幅装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。また、実施例において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【実施例】
【００１１】
まず、本願の開示する一実施例に係る増幅装置１０の構成を説明する。図１は、実施例に係る増幅装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示す様に、増幅装置１０は、分配器１１と、位相調整線路１２と、可変位相器１３と、可変振幅器１４と、増幅部１５、１６と、方向性結合器１７、１８と、インピーダンス変換線路１９とを有する。また、増幅装置１０は、反射係数算出部２０、２１と、制御回路２２とを有する。なお、増幅装置１０は、ドハティ型の増幅装置である。
【００１２】
分配器１１は、入力信号を、所定の振幅値をそれぞれ有する２つの信号に分解し、分解により得られた２つの信号の一方を上の系（増幅部１５の系）に出力し、他方を下の系（増幅部１６の系）に出力する。
【００１３】
位相調整線路１２は、増幅部１５へ入力される信号の位相を調整する。
【００１４】
可変位相器１３は、制御回路２２からの指示に従って、分配器１１から増幅部１６へ入力される信号の位相を調整する。
【００１５】
可変振幅器１４は、制御回路２２からの指示に従って、分配器１１から増幅部１６へ入力される信号の振幅を調整する。
【００１６】
増幅部１５は、入力整合部３１と、ＣＡ３２と、出力整合部３３と、位相調整線路３４とを有する。入力整合部３１は、ＣＡ３２の入力側インピーダンスを整合する。ＣＡ３２は、入力電力が所定値よりも小さい場合における線形性を備えたアンプであり、入力信号を増幅する。出力整合部３３は、ＣＡ３２の出力側インピーダンスを整合する。位相調整線路３４は、ＣＡ３２の出力端から増幅部１５の出力と増幅部１６の出力との合成点（以下適宜「合成点」と呼ぶ）までの経路の位相を調整する。
【００１７】
増幅部１６は、入力整合部４１と、ＰＡ４２と、出力整合部４３と、位相調整線路４４とを有する。入力整合部４１は、ＰＡ４２の入力側インピーダンスを整合する。ＰＡ４２は、入力電力が所定値以上である場合にのみオンとなるアンプであり、入力信号を増幅し、増幅後の信号を合成点へ向けて出力する。出力整合部４３は、ＰＡ４２の出力側インイーダンスを整合する。位相調整線路４４は、ＰＡ４２の出力端から合成点までの経路の位相を調整する。合成点では、入力電力が所定値よりも小さい場合は、増幅部１５（ＣＡ３２）からの出力で出力信号が生成され、入力電力が所定値以上である場合は、増幅部１５（ＣＡ３２）からの出力と増幅部１６（ＰＡ４２）からの出力とが合成されて出力信号が生成される。
【００１８】
方向性結合器１７は、上の系（増幅部１５）からの出力を進行波として、所定の結合量で、信号線１７ａから出力すると共に、下の系（増幅部１６）からの出力を反射波として、信号線１７ｂから出力する。
【００１９】
方向性結合器１８は、下の系（増幅部１６の系）からの出力を進行波として、所定の結合量で、信号線１８ａから出力すると共に、上の系（増幅部１５の系）からの出力を反射波として、信号線１８ｂから出力する。
【００２０】
インピーダンス変換線路１９は、増幅部１６の出力側インピーダンスを調整する。すなわち、インピーダンス変換線路１９は、増幅部１５からの出力及び増幅部１６からの出力を取り出す方向性結合器１７、１８に起因して生じる上下の系間の位相ずれが減少する様に、位相調整線路１２と協働して増幅部１６の出力側インピーダンスを調整する。
【００２１】
図２は、従来のドハティ増幅装置における位相調整線路及びインピーダンス変換線路の配置例を示す図である。図２に示すように、従来のドハティ増幅装置１０ａにおいて、方向性結合器１７、１８は、上下の系（増幅部１５の系、増幅部１６の系）に配置されていない。また、従来のドハティ増幅装置１０ａにおいて、位相調整線路１２ａは、増幅部１６の入力端に配置され、増幅部１６へ入力される信号の位相を調整する。また、従来のドハティ増幅装置１０ａにおいて、インピーダンス変換線路１９ａは、増幅部１５の出力端に配置され、増幅部１５の出力側インピーダンスを調整する。
【００２２】
これに対して、本実施例の増幅装置１０では、図１に示すように、増幅部１５からの出力及び増幅部１６からの出力を取り出すために、方向性結合器１７、１８が、上下の系（増幅部１５の系、増幅部１６の系）に配置される。しかしながら、この方向性結合器１７、１８の配置に起因して、上下の系（増幅部１５の系、増幅部１６の系）間の位相ずれが生じてしまう。そこで、本実施例の増幅装置１０では、位相調整線路１２が、増幅部１５の入力端に配置され、インピーダンス変換線路１９が、増幅部１６の出力端に配置され、位相調整線路１２及びインピーダンス変換線路１９が協働して、上記の位相ずれが減少する様に、増幅部１６の出力側インピーダンスを調整する。
【００２３】
反射係数算出部２０は、方向性結合器１７から入力される反射波を、方向性結合器１７から入力される進行波により除算した値を、上の系（増幅部１５）側の反射係数ｂ／ａとして制御回路２２へ出力する。反射係数ｂ／ａは、複素数である。
【００２４】
反射係数算出部２１は、方向性結合器１８から入力される反射波を、方向性結合器１８から入力される進行波により除算した値を、下の系（増幅部１６）側の反射係数ｂ’／ａ’として制御回路２２へ出力する。反射係数ｂ’／ａ’は複素数である。なお、本実施例では、反射係数算出部２０及び反射係数算出部２１を２つの機能部として実現しているが、これに限定されるものではなく、１つの機能部で実現しても良い。
【００２５】
制御回路２２は、反射係数算出部２０、２１から入力される反射係数の虚部が減少する様に、入力信号の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する旨を、可変位相器１３及び可変振幅器１４の少なくともいずれか一方に指示する。
【００２６】
図３は、各増幅部１５、１６の入力振幅及び入力位相が固定値である場合における反射係数Ｒ１の軌跡を示す図である。図３において、下側の図は、各増幅部１５、１６の出力端側から合成点の入力側を見た場合の反射係数Ｒ１の軌跡を示すスミスチャートである。また、図３において、上側の図は、各増幅部１５、１６の出力電力と、各増幅部１５、１６の増幅効率との関係を等高線としてスミスチャート上に表示した図である。
【００２７】
図３の上側の図に示す様に、各増幅部１５、１６の出力電力の最大値に対応する負荷インピーダンスと、各増幅部１５、１６の増幅効率の最大値に対応する負荷インピーダンスとは共に、反射係数Ｒ１の実部に対応するスミスチャートの実軸上に存在する。言い換えると、２つの系（増幅部１５の系及び増幅部１６の系）の反射係数Ｒ１の虚部が０となる場合に、反射係数Ｒ１の軌跡は、各増幅部１５、１６の出力電力の最大値と各増幅部１５、１６の増幅効率の最大値とを結ぶ最短経路と一致する。ここで、各増幅部１５、１６の入力振幅及び入力位相が固定値である場合には、２つの系の反射係数Ｒ１の虚部は、図３の下側の図に示す様に、各増幅部１５、１６の出力電力の増大に伴って、一時的に増大し、反射係数Ｒ１は、上記の最短経路から離間する。
【００２８】
これに対して、制御回路２２は、２つの系の反射係数Ｒ２の虚部が減少して０に収束（近接）するまで、片方の系（図１の増幅部１６側の系）の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する。これにより、各増幅部１５、１６における負荷インピーダンスが反射係数Ｒ２に示す値となり、反射係数Ｒ２は、上記の最短経路に近接する。その結果、各増幅部１５、１６の出力電力及び各増幅部１５、１６の増幅効率が最大となる。
【００２９】
以上説明したように、増幅装置１０は、分配器１１と、増幅部１５と、増幅部１６と、反射係数算出部２０、２１と、制御回路２２とを有する。分配器１１は、入力信号を第１信号と第２信号とに分解する。増幅部１５は、上記第１信号を増幅して出力する。増幅部１６は、上記第２信号を増幅して出力する。反射係数算出部２０、２１は、増幅部１５からの出力と、増幅部１６からの出力とにより定まる反射係数を算出する。例えば、反射係数算出部２０は、増幅部１５からの出力（進行波）と増幅部１６からの出力（反射波）とにより定まる、増幅部１５の出力端から合成点を見たときの反射係数（つまり、増幅部１５側の反射係数）を算出する。増幅部１５側の反射係数は、例えば、増幅部１５からの出力（進行波）に対する増幅部１６からの出力（反射波）の比を示す反射係数ｂ／ａである。また、例えば、反射係数算出部２１は、増幅部１５からの出力（反射波）と増幅部１６からの出力（進行波）とにより定まる、増幅部１６の出力端から合成点を見たときの反射係数（つまり、増幅部１６側の反射係数）を算出する。増幅部１６側の反射係数は、例えば、増幅部１６からの出力（進行波）に対する増幅部１５からの出力（反射波）の比を示す反射係数ｂ’／ａ’である。制御回路２２は、反射係数算出部２０、２１により算出された反射係数の虚部を用いて、増幅部１６の入力信号（上記第２信号）の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する。例えば、制御回路２２は、増幅部１５側の反射係数の虚部と、増幅部１６側の反射係数の虚部とが減少する様に、増幅部１６の入力信号の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する。
【００３０】
この増幅装置１０の構成により、増幅部１６（ＰＡ４２）のデバイス特性のばらつきが存在する場合であっても、各増幅部１５、１６の反射係数の虚部が減少して０に収束（近接）する様に、片方の系の位相及び振幅の少なくともいずれか一方を調整する。これにより、デバイス特性のばらつきに関わらず、各増幅部１５、１６の出力電力及び各増幅部１５、１６の増幅効率が最大となる。その結果、デバイス特性のばらつきに関わらず、ドハティ型の増幅装置である増幅装置１０全体の増幅効率を向上することができる。
【００３１】
続いて、図４を参照して、上記実施例に係る増幅装置１０の効果を説明する。図４は、増幅装置１０により、増幅装置１０全体の増幅効率が改善する様子を示す図である。図４において、横軸は、出力電力（ｄＢｍ）を示し、縦軸は、増幅装置１０全体の増幅効率の指標である電力付加効率（ＰＡＥ：Power  Added  Efficiency）を示す。また、図４において、グラフ１０１は、増幅装置１０による位相制御及び振幅制御の両方が実行されない場合の増幅効率を示し、グラフ１０２は、増幅装置１０による位相制御が実行される場合の増幅効率を示す。図４に示す様に、出力電力が約３７ｄＢｍ未満である場合、増幅装置１０による位相制御に関わらず、増幅効率の低下が発生しない。しかしながら、増幅装置１０による位相制御が実行されない場合、出力電力が約３７ｄＢｍ以上である範囲において、増幅効率が低下している。これに対して、増幅装置１０による位相制御が実行される場合、出力電力が約３７ｄＢｍ以上である範囲における増幅効率の低下が回避されている。これにより、ドハティ型の増幅装置である増幅装置１０全体の増幅効率が向上する。
【００３２】
なお、上記実施例に係る増幅装置１０では、反射係数算出部２０、２１は、反射係数の全部分を算出したが、必ずしも反射係数の全部分を算出しなくてもよく、反射係数の虚部のみを算出するものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  増幅装置
１１  分配器
１２、３４、４４  位相調整線路
１３  可変位相器
１４  可変振幅器
１５、１６  増幅部
１７、１８  方向性結合器
１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ  信号線
１９  インピーダンス変換線路
２０、２１  反射係数算出部
２２  制御回路
３１、４１  入力整合部
３２  ＣＡ
３３、４３  出力整合部
４２  ＰＡ
【図１】
2017169146.tif 000003
【図２】
2017169146.tif 000004
【図３】
2017169146.tif 000005
【図４】
2017169146.tif 000006