JP2011250164A - 増幅回路、及びこれを用いた無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度変化や、入力信号の周波数等に応じて生じるおそれのある入出力特性の歪を抑制することができる増幅回路、及びこれを用いた無線通信装置を提供する。
【解決手段】本発明の増幅回路1は、入力信号の電力を増幅する増幅器2と、増幅器2に電源電圧を付与する電源部3と、増幅器2の温度を検知するための温度センサ11と、入力信号の送信周波数を決定する周波数決定部8とを備えている。さらに、温度センサ11から得られる検知温度、及び周波数決定部8から得られる送信周波数に基づいて電源部3の電源電圧、及び入力信号の信号電力を調整する制御部10を備えている。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の増幅回路1は、入力信号の電力を増幅する増幅器2と、増幅器2に電源電圧を付与する電源部3と、増幅器2の温度を検知するための温度センサ11と、入力信号の送信周波数を決定する周波数決定部8とを備えている。さらに、温度センサ11から得られる検知温度、及び周波数決定部8から得られる送信周波数に基づいて電源部3の電源電圧、及び入力信号の信号電力を調整する制御部10を備えている。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えば無線送信機において信号電力を増幅するための増幅回路、及びこれを用いた無線通信装置に関する。
一般的に、高周波電力増幅器(HPA: High Power Amplifier、以下、単に増幅器又はHPAともいう)は、電力効率の観点から、入力信号のレンジの最大値が最大出力電力(飽和電力)に近い値となるように使用される。
これに対して、入出力特性の線形性は、飽和電力に近づけば近づくほど低下し、出力信号に歪を生じさせる。このような増幅器に現れる入出力特性の歪は、周波数領域では不要輻射、すなわち、隣接チャネル漏洩電力として現れ、隣接チャネルに対して影響を及ぼしたり、所望の出力が得られない場合がある。
そこで、このような増幅器の歪を補償するために、当該増幅器の入力信号に対して、増幅器の歪特性とは逆の、逆歪特性をデジタル信号処理により生成して増幅器の入力に付加する歪補償処理を施すことで、所望の増幅器出力を得る歪補償回路が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。
これに対して、入出力特性の線形性は、飽和電力に近づけば近づくほど低下し、出力信号に歪を生じさせる。このような増幅器に現れる入出力特性の歪は、周波数領域では不要輻射、すなわち、隣接チャネル漏洩電力として現れ、隣接チャネルに対して影響を及ぼしたり、所望の出力が得られない場合がある。
そこで、このような増幅器の歪を補償するために、当該増幅器の入力信号に対して、増幅器の歪特性とは逆の、逆歪特性をデジタル信号処理により生成して増幅器の入力に付加する歪補償処理を施すことで、所望の増幅器出力を得る歪補償回路が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。
Thesis by Lei Ding, "Digital predistortion of power amplifiers for wireless application", Georgia institute of Technology, March 2004
上記入出力特性の歪は、増幅器自身の特性に起因する歪の他、増幅器の温度変化や入力信号の周波数、経年劣化に起因して生じることがある。このような温度変化や入力信号の周波数に起因する入出力特性の歪は、主として、飽和電力の低下として現れ易く、その歪レベルは、増幅器自身の特性等に起因する歪と比較して大きく現れる。
特に、入力信号の周波数に起因する入出力特性の歪は、以下のような原因による。すなわち、上記増幅器は、入力側及び出力側に整合回路を備えているが、これら整合回路の整合特性は周波数によって変化するので、広帯域に亘って整合特性を一様にするのが困難である。このため、例えば、帯域中心を基準として整合特性が良好となるように設定したとしても、帯域端付近では整合特性が悪化する場合がある。このため、帯域端となる飽和電力近傍では、飽和電力に近づくことによる歪特性の悪化に加えて、整合回路の整合特性の悪化が合わさり、結果的に、飽和電力の大きな低下として現れる。
上記のような大きな歪が生じると、入力電力に対する出力信号の電力の変動が大きくなり、上記従来の歪補償回路では歪補償することが困難になる。このため、飽和電力の低下によって大きく現れる入出力特性の歪を抑制する方策が望まれていた。
特に、入力信号の周波数に起因する入出力特性の歪は、以下のような原因による。すなわち、上記増幅器は、入力側及び出力側に整合回路を備えているが、これら整合回路の整合特性は周波数によって変化するので、広帯域に亘って整合特性を一様にするのが困難である。このため、例えば、帯域中心を基準として整合特性が良好となるように設定したとしても、帯域端付近では整合特性が悪化する場合がある。このため、帯域端となる飽和電力近傍では、飽和電力に近づくことによる歪特性の悪化に加えて、整合回路の整合特性の悪化が合わさり、結果的に、飽和電力の大きな低下として現れる。
上記のような大きな歪が生じると、入力電力に対する出力信号の電力の変動が大きくなり、上記従来の歪補償回路では歪補償することが困難になる。このため、飽和電力の低下によって大きく現れる入出力特性の歪を抑制する方策が望まれていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、温度変化や、入力信号の周波数等に応じて生じるおそれのある入出力特性の歪を抑制することができる増幅回路、及びこれを用いた無線通信装置を提供することを目的とする。
(1)本発明の増幅回路は、入力信号の電力を増幅する増幅器と、前記増幅器に電源電圧を付与する電源部と、前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記電源電圧を調整する制御部と、を備えていることを特徴としている。
上記構成の増幅回路によれば、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報に基づいて前記電源電圧を調整する制御部を備えているので、例えば、温度変化や入力信号の周波数といった要因の変化に応じて、増幅器の入出力特性に大きな歪が現れる可能性が生じたとしても、その要因の変化に応じて、歪が抑制される方向に電源電圧を調整することができる。この結果、増幅器の入出力特性に現れる歪を抑制することができる。
(2)上記増幅回路において、前記要因情報と、前記電源電圧の信号電力の調整に関する情報とを関連付けた対応テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照することで得られる、前記電源電圧の調整に関する情報に基づいて、前記電源電圧を調整するものであることが好ましい。
この場合、制御部は、特に複雑な演算等によって調整に必要な数値を求めることなく、対応テーブルを参照することで、前記電源電圧の調整に関する情報を取得することができ、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化に応じた電源電圧の調整を速やかに行うことができる。
この場合、制御部は、特に複雑な演算等によって調整に必要な数値を求めることなく、対応テーブルを参照することで、前記電源電圧の調整に関する情報を取得することができ、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化に応じた電源電圧の調整を速やかに行うことができる。
(3)また、本発明の増幅回路は、入力信号の電力を増幅する増幅器と、前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記入力信号の信号電力を調整する制御部と、を備えていることを特徴としている。
上記構成の増幅回路によれば、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報に基づいて前記入力信号の信号電力を調整する制御部を備えているので、例えば、温度変化や入力信号の周波数といった要因の変化に応じて、増幅器の入出力特性に大きな歪が現れる可能性が生じたとしても、その要因の変化に応じて、歪が抑制される方向に前記入力信号の信号電力を調整することができる。この結果、増幅器の入出力特性に現れる歪を抑制することができる。
(4)上記増幅回路において、前記要因情報と、前記入力信号の信号電力の調整に関する情報とを関連付けた対応テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照することで得られる、前記入力信号の信号電力の調整に関する情報に基づいて、前記入力信号の信号電力を調整するものであることが好ましい。
この場合、制御部は、特に複雑な演算等によって調整に必要な数値を求めることなく、対応テーブルを参照することで、前記入力信号の信号電力の調整に関する情報を取得することができ、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化に応じた入力信号の信号電力の調整を速やかに行うことができる。
この場合、制御部は、特に複雑な演算等によって調整に必要な数値を求めることなく、対応テーブルを参照することで、前記入力信号の信号電力の調整に関する情報を取得することができ、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化に応じた入力信号の信号電力の調整を速やかに行うことができる。
(5)また、本発明の増幅回路は、入力信号の電力を増幅する増幅器と、前記入力信号の電力に応じて所定の電圧範囲内で変調された電源電圧を、前記増幅器に付与する電源変調部と、前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記所定の電圧範囲の最大値を調整する制御部と、を備えていることを特徴としている。
上記構成の増幅回路によれば、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報に基づいて、電源電圧における所定の電圧範囲の最大値を調整する制御部を備えているので、例えば、温度変化や入力信号の周波数といった要因に応じて増幅器の入出力特性に大きな歪が現れる可能性が生じたとしても、その要因の変化に応じて、歪が抑制される方向に前記電圧範囲の最大値を調整することができる。この結果、入力信号の電力に応じて変調された電源電圧を増幅器に付与することによって電力効率の向上を図りつつ、入出力特性の歪を抑制することができる。
(6)上記増幅装置において、増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因としては、前記増幅器の温度、入力信号の周波数、前記増幅器の使用経過期間、及び、前記増幅器周囲の湿度の内、少なくともいずれか一つが選択される。
(7)また、本発明は、増幅回路を備えた無線通信装置であって、前記増幅回路は、入力信号の電力を増幅する増幅器と、前記増幅器に電源電圧を付与する電源部と、前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記電源電圧を調整する制御部と、を備えていることを特徴としている。
上記構成の無線通信装置によれば、増幅回路が上述の制御部を備えているので、例えば、温度変化や入力信号の周波数といった要因に応じて増幅器の入出力特性に大きな歪が現れる可能性が生じたとしても、その要因の変化に応じて、歪が抑制される方向に電源電圧を調整することができ、この結果、入出力特性の歪を抑制することができる。
(8)また、本発明は、増幅回路を備えた無線通信装置であって、前記増幅回路は、入力信号の電力を増幅する増幅器と、前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記入力信号の信号電力を調整する制御部と、を備えていることを特徴としている。
上記構成の無線通信装置によれば、増幅回路が上述の制御部を備えているので、例えば、温度変化や入力信号の周波数といった要因に応じて増幅器の入出力特性に大きな歪が現れる可能性が生じたとしても、その要因の変化に応じて、歪が抑制される方向に前記入力信号の信号電力を調整することができ、この結果、入出力特性の歪を抑制することができる。
以上のように、本発明の増幅回路、及びこれを用いた無線通信装置によれば、温度変化や、入力信号の周波数等により生じる入出力特性の歪を抑制することができる。
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1は、無線通信装置としての基地局装置BSと、同じく無線通信装置としての端末装置MS1,MS2,MS3とを有する無線通信システムの構成図の一例である。このシステムは、例えば、IEEE802.16に規定されるいわゆる「WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)」と呼ばれる無線通信システムに準拠して構成されており、基地局装置BS、及び、端末装置MS1〜MS3は、上記規定に準拠した無線通信が可能である。
図1は、無線通信装置としての基地局装置BSと、同じく無線通信装置としての端末装置MS1,MS2,MS3とを有する無線通信システムの構成図の一例である。このシステムは、例えば、IEEE802.16に規定されるいわゆる「WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)」と呼ばれる無線通信システムに準拠して構成されており、基地局装置BS、及び、端末装置MS1〜MS3は、上記規定に準拠した無線通信が可能である。
基地局装置BS、及び、端末装置MS1〜MS3は、それぞれ、無線信号を受信するための受信機R、無線信号を送信するための送信機S、及び、送受信信号の処理を行う処理部Pを備えている。
上記送信機Sは、線形変調信号を送信するものであり、線形変調信号を増幅する増幅回路1を有している。また、上記受信機Rは、線形変調信号を受信するものであり、線形変調信号を受信して増幅するための増幅回路1を有している。
増幅回路1の基本的構成は、送信機S及び受信機R共に同様であるので、以下、送信機Sの増幅回路1を一例として説明する。
増幅回路1の基本的構成は、送信機S及び受信機R共に同様であるので、以下、送信機Sの増幅回路1を一例として説明する。
図2は、本発明の第一の実施形態に係る増幅回路を示すブロック図である。この増幅回路1は、処理部Pから与えられる入力信号の電力を増幅するための増幅器(HPA)2と、増幅器2に電源電圧(ドレイン電圧)を付与する電源部3とを備えている。
増幅器2の出力端子には、アンテナAが接続されており、増幅器2が出力する出力信号は、送信信号としてアンテナAから送信される。
増幅器2の出力端子には、アンテナAが接続されており、増幅器2が出力する出力信号は、送信信号としてアンテナAから送信される。
また、増幅回路1は、処理部Pからの入力信号が増幅器2に与えられるまでの経路に、デジタル信号である入力信号の信号電力を調整するための信号電力調整部4と、デジタル/アナログ変換器(DAC)5と、デジタル/アナログ変換器5によりアナログ変換された入力信号を送信周波数に変換する変調部6と、前置増幅器7とを備えている。
変調部6は、周波数決定部8により決定される送信周波数に基づいて、入力信号の周波数を変換する。周波数決定部8は、所定の使用周波数帯域内で送信周波数を決定する。また周波数決定部8は、入力信号を決定した送信周波数に変換すべく、発振器9を介して、変調部6に高周波信号を与え周波数変換を行わせる。
また、周波数決定部8は、後述する制御部10に接続されており、決定した送信周波数を示す周波数情報を制御部10に対して出力する。
変調部6は、周波数決定部8により決定される送信周波数に基づいて、入力信号の周波数を変換する。周波数決定部8は、所定の使用周波数帯域内で送信周波数を決定する。また周波数決定部8は、入力信号を決定した送信周波数に変換すべく、発振器9を介して、変調部6に高周波信号を与え周波数変換を行わせる。
また、周波数決定部8は、後述する制御部10に接続されており、決定した送信周波数を示す周波数情報を制御部10に対して出力する。
なお、WiMAXにおいては、送信信号の周波数帯域が、2496〜2690MHzの範囲で規定されており、実際には、この周波数帯域を分割して各事業者ごとに数10MHzの範囲が使用周波数帯域として割り当てられるが、本実施形態では、周波数決定部8は、少なくとも上記WiMAXで規定される範囲の一部を含む、所定の帯域幅で使用周波数帯域を設定し、その中で送信周波数を決定できるように構成されている。
増幅回路1は、電源部3及び信号電力調整部4を制御するための制御部10を備えている。制御部10は、電源部3及び信号電力調整部4を制御することで、増幅器2に与えられる電源電圧、及び入力信号の信号電力を調整する機能を有している。また、制御部10は、上述のように、周波数決定部8に接続されており、さらに、増幅器2の近傍に設けられた温度センサ11にも接続されている。
図3は、増幅器2の構成を示すブロック図である。図のように、本実施形態の増幅器2は、FET2aと、ゲート側に接続された入力整合回路2bと、ドレイン側に接続された出力整合回路2cとを備えている。入力整合回路2b、及び出力整合回路2cは、増幅器2に入力される入力信号及び増幅器2から出力される送信信号のインピーダンス整合を取るための機能を有している。
上記温度センサ11は、図3に示すように増幅器2の近傍に配置されており、増幅器2全体としての温度を検知する。温度センサ11は、サーミスタ等により構成されており、FET2a等の発熱によって変化する増幅器2全体としての温度を検知し、検知した検知温度を示す温度情報を、電気抵抗の変化として制御部10に出力する。
上記温度センサ11は、図3に示すように増幅器2の近傍に配置されており、増幅器2全体としての温度を検知する。温度センサ11は、サーミスタ等により構成されており、FET2a等の発熱によって変化する増幅器2全体としての温度を検知し、検知した検知温度を示す温度情報を、電気抵抗の変化として制御部10に出力する。
図2に戻って、制御部10は、周波数決定部8から周波数情報が出力されるとともに、温度センサ11から温度情報が出力される。
制御部10に出力されるこれら情報により示される送信周波数や、増幅器2の検知温度は、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因となる。
すなわち、入力信号の送信周波数が変化すると、上記従来例で述べたように、入力整合回路2bや出力整合回路2cの整合特性が悪化し、増幅器2の入出力特性の歪を生じさせることで飽和電力を低下させる場合がある。つまり、上記使用周波数帯域の範囲内における送信周波数の変化は、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因となる。
また、増幅器2の検知温度も同様であり、温度の変化に応じてFET2aの増幅特性は変化することから、増幅器2の温度変化は、当該増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因となる。
制御部10に出力されるこれら情報により示される送信周波数や、増幅器2の検知温度は、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因となる。
すなわち、入力信号の送信周波数が変化すると、上記従来例で述べたように、入力整合回路2bや出力整合回路2cの整合特性が悪化し、増幅器2の入出力特性の歪を生じさせることで飽和電力を低下させる場合がある。つまり、上記使用周波数帯域の範囲内における送信周波数の変化は、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因となる。
また、増幅器2の検知温度も同様であり、温度の変化に応じてFET2aの増幅特性は変化することから、増幅器2の温度変化は、当該増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因となる。
また、送信周波数を示す周波数情報、及び、増幅器2の検知温度を示す温度情報は、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報であり、周波数決定部8及び温度センサ11は、要因情報を取得するための取得部を構成している。
制御部10は、周波数決定部8及び温度センサ11から出力される要因情報としての周波数情報及び温度情報に基づいて、増幅器2に与えられる電源電圧、及び入力信号の信号電力を調整する。
具体的に、制御部10は、周波数情報及び温度情報が与えられると、当該制御部10に接続された記憶部12に記憶されたテーブルを参照し、各情報から把握される送信周波数及び検知温度に基づいて、調整を行うにあたっての調整値を取得する。
具体的に、制御部10は、周波数情報及び温度情報が与えられると、当該制御部10に接続された記憶部12に記憶されたテーブルを参照し、各情報から把握される送信周波数及び検知温度に基づいて、調整を行うにあたっての調整値を取得する。
記憶部12は、温度センサ11が増幅器2の温度として検知した検知温度と、電源電圧の調整値とを対応付けた第一テーブル、及び、周波数決定部8から得られる送信周波数と、電源電圧の調整値とを対応付けた第二テーブルを記憶している。
図4は、記憶部12に記憶されているテーブルの内容の一例を示す図であり、(a)は第一テーブル、(b)は第二テーブルを示している。図4(a)に示すように、第一テーブルには、検知温度と、対応する検知温度における増幅器2の定格電圧値を基準とした調整値を示す電圧調整値ΔVDtとが関連付けて登録されている。また、図4(b)に示すように、第二テーブルには、送信周波数と、対応する送信周波数における電圧調整値ΔVDfとが関連付けて登録されている。これら両テーブルに登録されている調整に関する情報としての電圧調整値ΔVDt,ΔVDfは、予め、送信周波数及び検知温度の変化に対する増幅器2の入出力特性を検証把握しておき、その検証結果に基づいて、入出力特性に現れる歪をできるだけ抑制することができる値に設定される。
図4は、記憶部12に記憶されているテーブルの内容の一例を示す図であり、(a)は第一テーブル、(b)は第二テーブルを示している。図4(a)に示すように、第一テーブルには、検知温度と、対応する検知温度における増幅器2の定格電圧値を基準とした調整値を示す電圧調整値ΔVDtとが関連付けて登録されている。また、図4(b)に示すように、第二テーブルには、送信周波数と、対応する送信周波数における電圧調整値ΔVDfとが関連付けて登録されている。これら両テーブルに登録されている調整に関する情報としての電圧調整値ΔVDt,ΔVDfは、予め、送信周波数及び検知温度の変化に対する増幅器2の入出力特性を検証把握しておき、その検証結果に基づいて、入出力特性に現れる歪をできるだけ抑制することができる値に設定される。
また、記憶部12は、増幅器2の定格電圧値も記憶しており、制御部10は、増幅器2の定格電圧値を取得するとともに、両テーブルを参照して、周波数情報及び温度情報から把握される送信周波数及び検知温度に対応する電圧調整値ΔVDt,ΔVDfを取得する。そして、制御部10は、定格電圧値に両電圧調整値ΔVDt,ΔVDfを加算した値を電源電圧とし、この電源電圧が増幅器2に付与されるように電源部3を制御する。
なお、一般的に、増幅器2の温度が上昇すれば、その飽和電力は低下するため、図4(a)中の電圧調整値ΔVDtは、温度の上昇に応じて電源電圧を上昇させるように設定されており、これによって、飽和電力の低下を抑え、入出力特性に生じる歪を抑制している。
また、送信周波数については、増幅回路1に設定される使用周波数帯域の内の中心周波数で整合回路等の特性が良好となるように設定されている場合には、帯域端に近づくにしたがって、飽和電力は低下する。従って、この場合、仮に使用周波数帯域が2500〜2700MHzと設定されているとすると、図4(b)に示すように、その使用周波数帯域の帯域端に近づくにしたがって、電源電圧を上昇させるように電圧調整値ΔVDfを、設定する。これによって、帯域端における飽和電力の低下を抑え、入出力特性に生じる歪を抑制することができる。
また、送信周波数については、増幅回路1に設定される使用周波数帯域の内の中心周波数で整合回路等の特性が良好となるように設定されている場合には、帯域端に近づくにしたがって、飽和電力は低下する。従って、この場合、仮に使用周波数帯域が2500〜2700MHzと設定されているとすると、図4(b)に示すように、その使用周波数帯域の帯域端に近づくにしたがって、電源電圧を上昇させるように電圧調整値ΔVDfを、設定する。これによって、帯域端における飽和電力の低下を抑え、入出力特性に生じる歪を抑制することができる。
さらに、記憶部12は、検知温度と、入力信号の信号電力調整値とを対応付けた第三テーブル、及び、送信周波数と、入力信号の信号電力調整値とを対応付けた第四テーブルを記憶している。
図5は、記憶部12に記憶されているテーブルの内容の一例を示す図であり、(a)は第三テーブル、(b)は第四テーブルを示している。図5(a)に示すように、第三テーブルには、検知温度と、対応する検知温度における入力信号の信号電力の調整値である信号電力調整値ΔPtとが関連付けて登録されている。また、図5(b)に示すように、第四テーブルには、送信周波数と、対応する送信周波数における信号電力調整値ΔPfとが関連付けて登録されている。これら両テーブルに登録されている調整に関する情報としての信号電力調整値ΔPt,ΔPfについても、予め、送信周波数及び検知温度の変化に対する増幅器2の入出力特性を検証把握しておき、その検証結果に基づいて、入出力特性に表れる歪をできるだけ抑制することができる設定される。
図5は、記憶部12に記憶されているテーブルの内容の一例を示す図であり、(a)は第三テーブル、(b)は第四テーブルを示している。図5(a)に示すように、第三テーブルには、検知温度と、対応する検知温度における入力信号の信号電力の調整値である信号電力調整値ΔPtとが関連付けて登録されている。また、図5(b)に示すように、第四テーブルには、送信周波数と、対応する送信周波数における信号電力調整値ΔPfとが関連付けて登録されている。これら両テーブルに登録されている調整に関する情報としての信号電力調整値ΔPt,ΔPfについても、予め、送信周波数及び検知温度の変化に対する増幅器2の入出力特性を検証把握しておき、その検証結果に基づいて、入出力特性に表れる歪をできるだけ抑制することができる設定される。
制御部10は、両テーブルを参照して、周波数情報及び温度情報から把握される送信周波数及び検知温度に対応する信号電力調整値ΔPt,ΔPfを取得する。そして、制御部10は、両信号電力調整値ΔPt,ΔPfを加算した値を、信号電力調整部4に調整を行わせる調整値とし、この調整値に基づいて入力信号を調整するように信号電力調整部4を制御する。
なお、一般的に、増幅器2の温度が上昇すれば、その飽和電力は低下するため、図5(a)中の信号電力調整値ΔPtは、温度の上昇に応じて入力信号の信号電力を低下させるように設定されており、これによって、大きく歪が生じる可能性のある飽和電力領域近傍の使用を回避し、入出力特性に生じる歪を抑制している。
また、送信周波数については、増幅回路1に設定される使用周波数帯域の内の中心周波数で整合回路等の特性が良好となるように設定されている場合には、帯域端に近づくにしたがって大きく歪が現れる可能性が生じる。従って、この場合、仮に使用周波数帯域が2500〜2700Hzと設定されているとすると、図5(b)に示すように、その使用周波数帯域の帯域端に近づくにしたがって、入力信号の信号電力を低下させるように電圧調整値ΔVDfを設定する。これによって、大きく歪が生じる可能性のある領域の使用を回避でき、入出力特性に生じる歪を抑制することができる。
また、送信周波数については、増幅回路1に設定される使用周波数帯域の内の中心周波数で整合回路等の特性が良好となるように設定されている場合には、帯域端に近づくにしたがって大きく歪が現れる可能性が生じる。従って、この場合、仮に使用周波数帯域が2500〜2700Hzと設定されているとすると、図5(b)に示すように、その使用周波数帯域の帯域端に近づくにしたがって、入力信号の信号電力を低下させるように電圧調整値ΔVDfを設定する。これによって、大きく歪が生じる可能性のある領域の使用を回避でき、入出力特性に生じる歪を抑制することができる。
なお、上述の増幅回路1の構成要素のうち、増幅器2並びにその周辺でアナログ信号を扱う電源部3、デジタル/アナログ変換器5、変調部6及び前置増幅器7を除く他の要素は、デジタル回路要素であり、例えばDSPによってソフトウェアで構成することができる。デジタル回路要素については、機能上の要素の存在を示すものであり、各要素は必ずしも分離独立したものでなくてもよい。
上記のように構成された増幅回路1によれば、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因(送信周波数及び増幅器2の温度)の変化を示す周波数情報及び温度情報に基づいて電源電圧、及び、入力信号の信号電力を調整する制御部10を備えているので、送信周波数や増幅器2の温度の変化に応じて、増幅器の入出力特性に大きな歪が現れる可能性が生じたとしても、その変化に応じて、歪が抑制される方向に電源電圧、及び、入力信号の信号電力を調整することができる。この結果、増幅器2の入出力特性に現れる歪を抑制することができる。
また、本実施形態の増幅回路1では、検知温度及び送信周波数と電源電圧の調整値とを関連付けた第一及び第二テーブル、及び、検知温度及び送信周波数と送信信号の信号電力調整値とを関連付けた第三及び第四テーブルを記憶した記憶部12を備え、制御部10は、これらテーブルを参照することで得られる、電圧調整値及び信号電力調整値に基づいて、電源電圧、及び、入力信号の信号電力を調整するように構成したので、制御部10は、特に複雑な演算等によって調整に必要な数値を求めることなく、対応テーブルを参照することで、電源電圧、及び、入力信号の信号電力の調整に関する情報を取得することができ、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化に応じた電源電圧、及び、入力信号の電力の調整を速やかに行うことができる。
図6は、本発明の第二の実施形態に係る増幅回路を示すブロック図である。本実施形態と第一の実施形態との相違点は、電源部3に代えて、入力信号のエンベロープ信号に応じて変調された電源電圧を、増幅器2に付与するエンベロープトラッキング機能を有する電源変調部13を備えている点である。その他の点については、上記第一の実施形態と同様なので説明を省略する。
電源変調部13は、入力信号を検波してエンベロープ信号を取り出す検波部13aと、取り出したエンベロープ信号に対して電力−電圧変換及びD/A変換を行い増幅器2に電源電圧を付与する電圧制御部13bとを備えている。
電圧制御部13bは、エンベロープ信号に応じた電源電圧を、所定の電圧範囲内で変調して増幅器2に付与する。電圧制御部13bは、エンベロープ信号の電力が比較的低いときは、電源電圧を抑え、エンベロープ信号の電力が比較的高いときは、それに応じて電源電圧を上げるように制御することで電力効率を高める、いわゆるエンベロープトラッキング方式によって電源電圧を制御する。
電圧制御部13bは、エンベロープ信号に応じた電源電圧を、所定の電圧範囲内で変調して増幅器2に付与する。電圧制御部13bは、エンベロープ信号の電力が比較的低いときは、電源電圧を抑え、エンベロープ信号の電力が比較的高いときは、それに応じて電源電圧を上げるように制御することで電力効率を高める、いわゆるエンベロープトラッキング方式によって電源電圧を制御する。
ここで、電圧制御部13bが電源電圧を制御する際の所定の電圧範囲における最大値は、制御部10によって調整される。
制御部10は、周波数決定部8及び温度センサ11から出力される周波数情報及び温度情報に基づいて、入力信号の信号電力を調整するとともに、所定の電圧範囲における最大値(最大電圧値)を調整する機能を有している。
制御部10は、周波数決定部8及び温度センサ11から出力される周波数情報及び温度情報に基づいて、入力信号の信号電力を調整するとともに、所定の電圧範囲における最大値(最大電圧値)を調整する機能を有している。
制御部10は、周波数情報及び温度情報が与えられると、当該制御部10に接続された記憶部12に記憶された上述のテーブルを参照し、各情報から把握される送信周波数及び検知温度に基づいて、調整を行うにあたっての調整値を取得する。
この場合、図4に示す第一及び第二テーブルには、検知温度及び送信周波数と、これらに対応する電圧最大値に関する電圧調整値ΔVDt,ΔVDfが登録されている。
制御部10は、取得した調整値に基づいて、所定の電圧範囲における最大電圧値を調整する。
この場合、図4に示す第一及び第二テーブルには、検知温度及び送信周波数と、これらに対応する電圧最大値に関する電圧調整値ΔVDt,ΔVDfが登録されている。
制御部10は、取得した調整値に基づいて、所定の電圧範囲における最大電圧値を調整する。
上記のように構成された増幅回路1によれば、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因(送信周波数及び増幅器2の温度)の変化を示す周波数情報及び温度情報に基づいて、増幅器2に付与される電源電圧における所定の電圧範囲の最大電圧値を調整する制御部10を備えているので、送信周波数や増幅器2の温度の変化に応じて、増幅器2の入出力特性に大きな歪が現れる可能性が生じたとしても、その変化に応じて、歪が抑制される方向に最大電圧値を調整することができる。この結果、エンベロープトラッキングによって電力効率の向上を図りつつ、入出力特性の歪を抑制することができる。
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されることはない。上記各実施形態において、制御部10は、電源部3(電源変調部13)を制御することによって電源電圧(の最大値)を調整するとともに、信号電力調整部4を制御することによって入力信号の信号電力を調整するように構成したが、電源電圧、又は、入力信号の信号電力の内、いずれか一方のみを調整するように構成してもよい。
また、上記各実施形態では、入力信号の信号電力を調整するために、デジタル信号の領域で入力信号の処理を行う信号電力調整部4を用いた場合を例示したが、この信号電力調整部4に代えて、例えば、可変減衰器や、可変利得アンプを用い、アナログ信号の領域で入力信号の信号電力を調整する構成とすることもできる。なお、可変減衰器を用いる場合には、図2及び図6中、アナログ信号の領域である変調部6と前置増幅器7との間、又は、前置増幅器7と増幅器2との間に当該可変減衰器を配置することができる。また、可変利得アンプを用いる場合には、図2及び図6中、前置増幅器7に代えて当該可変利得アンプを変調部6と増幅器7との間に配置することができる。
また、上記各実施形態では、制御部10は、増幅器2の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報として、入力信号の送信周波数と、増幅器2の温度とに基づいた制御を行う場合を示したが、要因情報として、例えば、増幅器2の使用経過期間や、増幅器2周囲の湿度等を用いることもできる。増幅器2は、その使用によって経年劣化し、飽和電力の低下等が生じるからである。
増幅器2の使用経過期間を取得するには、増幅器2の動作時間を積算するタイマ等を備え、このタイマによって増幅器2の使用経過期間を取得することができる。また、増幅器2周囲の湿度については、上記実施形態の温度センサ11と同様、増幅器2の近傍に湿度を測定する湿度センサを配置することで取得することができる。
さらに、要因情報として、上記で挙げた入力信号の送信周波数や、増幅器2の温度、増幅器2の使用経過期間、増幅器2周囲の湿度の内、少なくともいずれか一つを取得し、それを用いた制御を行っても良いし、これら要因情報の内、いずれか複数を選択して制御を行うこともできる。
さらに、要因情報として、上記で挙げた入力信号の送信周波数や、増幅器2の温度、増幅器2の使用経過期間、増幅器2周囲の湿度の内、少なくともいずれか一つを取得し、それを用いた制御を行っても良いし、これら要因情報の内、いずれか複数を選択して制御を行うこともできる。
また、上記各実施形態では、本発明をWiMAXに準拠した無線通信システム(基地局装置、端末装置)に適用した場合を例示したが、これに限定されるものでなく、LTE(Long Term Evolution)等、他の広帯域を用いる通信システムに適用することができる。
本発明に関して、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 増幅回路
2 増幅器
3 電源部
8 周波数決定部(取得部)
10 制御部
11 温度センサ(取得部)
12 記憶部
13 電源変調部
BS 基地局装置(無線通信装置)
MS1〜3 端末装置(無線通信装置)
2 増幅器
3 電源部
8 周波数決定部(取得部)
10 制御部
11 温度センサ(取得部)
12 記憶部
13 電源変調部
BS 基地局装置(無線通信装置)
MS1〜3 端末装置(無線通信装置)
Claims (8)
- 入力信号の電力を増幅する増幅器と、
前記増幅器に電源電圧を付与する電源部と、
前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記電源電圧を調整する制御部と、を備えていることを特徴とする増幅回路。 - 前記要因情報と、前記電源電圧の信号電力の調整に関する情報とを関連付けた対応テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照することで得られる、前記電源電圧の調整に関する情報に基づいて、前記電源電圧を調整する請求項1に記載の増幅回路。 - 入力信号の電力を増幅する増幅器と、
前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記入力信号の信号電力を調整する制御部と、を備えていることを特徴とする増幅回路。 - 前記要因情報と、前記入力信号の信号電力の調整に関する情報とを関連付けた対応テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照することで得られる、前記入力信号の信号電力の調整に関する情報に基づいて、前記入力信号の信号電力を調整する請求項3に記載の増幅回路。 - 入力信号の電力を増幅する増幅器と、
前記入力信号の電力に応じて所定の電圧範囲内で変調された電源電圧を、前記増幅器に付与する電源変調部と、
前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記所定の電圧範囲の最大値を調整する制御部と、を備えていることを特徴とする増幅回路。 - 前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因が、前記増幅器の温度、入力信号の周波数、前記増幅器の使用経過期間、及び、前記増幅器周囲の湿度の内、少なくともいずれか一つである請求項1〜5のいずれか一項に記載の増幅回路。
- 増幅回路を備えた無線通信装置であって、
前記増幅回路は、
入力信号の電力を増幅する増幅器と、
前記増幅器に電源電圧を付与する電源部と、
前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記電源電圧を調整する制御部と、を備えていることを特徴とする無線通信装置。 - 増幅回路を備えた無線通信装置であって、
前記増幅回路は、
入力信号の電力を増幅する増幅器と、
前記増幅器の入出力特性に変化を生じさせる要因の変化を示す要因情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記要因情報に基づいて前記入力信号の信号電力を調整する制御部と、を備えていることを特徴とする無線通信装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010121633A JP2011250164A (ja) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | 増幅回路、及びこれを用いた無線通信装置 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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JP2010121633A Pending JP2011250164A (ja) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | 増幅回路、及びこれを用いた無線通信装置 |
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JP (1) | JP2011250164A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013128969A1 (ja) * | 2012-03-02 | 2013-09-06 | Necカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 通信装置、通信方法および記録媒体 |
JP2014027661A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Huwei Device Co Ltd | 電力増幅器上の電力消費を減少させる装置、方法、及びモバイル端末 |
JP2016184908A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 古河電気工業株式会社 | 増幅装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007173982A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Toshiba Corp | 温度補償増幅器 |
-
2010
- 2010-05-27 JP JP2010121633A patent/JP2011250164A/ja active Pending
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