JP5081612B2 - 電源回路並びにそれを用いた電力増幅器及び基地局装置 - Google Patents
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Description
図1に、本実施例に係る広帯域電源回路のブロック図を示す。広帯域電源回路1は、入力端子、スイッチングレギュレータ2、第1のコンパレータ6、第2のコンパレータ7、高周波増幅器8、線形増幅器9、電流−電圧変換器10及び出力端子を備えている。DC成分や低い周波数成分から高い周波数成分までを含む広帯域の入力信号11が、入力端子から線形増幅器9に入力される。符号12は出力信号を示している。
ENVO=ENVIN、
I_ENVO=ENVO/Rload となる。
I_LINEAR+I_EOUT となる。
I_ERR → DC成分=0 となり、I_ERRはAC成分のみとなる。
インバータの出力電流 I_DOUT=(1/L)∫(Vdd−ENVO)dt となる。
このとき、I_ERR<0
HIN=Rsense*I_ERR<0となる。
HIN=−hまで行くと、
COMPO−1=Hになる。
次に、図7に(2)として示すように、COMPO−1=Hのときは、
DOUT=0
I_DOUT=(1/L)∫(0−ENVO)dt
I_ERR>0,
HIN=Rsense*I_ERR>0 となる。
HIN=hまで行くと、
COMPO−1=Lなる。
このように、電源回路1内を流れる電流I_ERRは、図7の(b)のように変化する。
このI_ERRは、線形増幅器9、あるいは線形増幅器9と高周波増幅器8とにより抵抗10に供給される電流に相当する。また、このI_ERRは、高速時にI_DOUTに含まれるスイッチングレギュレータの動作に伴う雑音成分(リップル電流)をキャンセルする電流でもある。図6に示すように、第1のフィードバックループ及び第2のフィードバックループを介してこのリップル電流がフィードバックされることにより、I_ERRパワーアンプPAへの入力電流 I_ENVO−にはこのリップル電流が含まれなくなる。
b:線形増幅器9の増幅効率
b+α:高周波増幅器8の増幅効率
x:増幅器8,9の増幅寄与率
B:増幅器8,9を組み合わせたときの増幅効率とすると、
増幅器8,9を組み合わせたときの増幅効率Bは、次式のようになる。
例えば、b=20%,x=40%,(b+α)=100%と仮定すると、B=b+α(1−x)=68%となる。
図9に示すEER型増幅器は、実施例1に記載した広帯域電源回路1を用いたEER型増幅器である。EER型増幅器18は、包絡線検波手段15とリミッタ16と電源回路1と搬送波増幅器17から構成されている。電源回路1には、上記実施例1で述べた広帯域電源回路1を採用する。
高周波信号である入力信号から、包絡線検波手段15によって振幅情報(AM)が抽出される。一方、リミッタ16によって入力信号から位相情報(PM)が抽出される。振幅情報(AM)は電源回路1で増幅されて搬送波増幅器17の電源端子に供給される。また、位相情報(PM)は搬送波増幅器17の入力端子に供給される。
なお、AM−PM歪やAM−AM歪等を補正するために、搬送波増幅器17の出力信号と入力信号を比較するフィードバックを行ってもよい。さらには、プリディストーションを行ってもよい。
送信情報はベースバンド部19にて処理をされた後、変復調装置20にて変調され、EER型増幅器18によって増幅されアンテナ23に送信される。EER型増幅器18は上記実施例1記載の広帯域電源回路1を用いたEER増幅器であるため、従来のEER型増幅器では対応できないような、WiMAXのような広帯域な無線方式にも高効率な動作を実現することができる。
Claims (20)
- 入力端子から広帯域の入力信号が入力される線形増幅器と、
前記線形増幅器の出力側と出力端子との間に配置された電流−電圧変換器と、
該電流−電圧変換器に生じる電圧差を増幅して電流に変換して前記出力端子に出力するスイッチングレギュレータと、
前記電流−電圧変換器に生じる電圧差を増幅して電流に変換して出力する高周波増幅器とを備えて成り、
前記高周波増幅器の出力電流が前記線形増幅器の出力電流に加算されて前記電流−電圧変換器に供給されるように構成され、
前記高周波増幅器は、前記入力信号の高周波帯域において増幅寄与率が最大になるように構成されている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項1において、
前記電流−電圧変換器に生じる電圧を各々入力電圧とする第1のコンパレータ及び第2のコンパレータとを備えて成り、
前記第1のコンパレータの出力が前記スイッチングレギュレータに入力され、
前記第2のコンパレータの出力が前記高周波増幅器に入力され、
前記高周波増幅器の出力電流が前記線形増幅器の出力側と前記電流−電圧変換器の間に供給され、
前記スイッチングレギュレータの出力電流が、前記電流−電圧変換器と前記出力端子との間に供給されるように構成されている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項1において、
前記高周波増幅器は、デジタル増幅器である
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項1において、
前記広帯域の入力信号は、DC成分から高周波数成分までを含む
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項1において、
前記電流−電圧変換器は、抵抗値の小さい抵抗体である
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項2において、
前記第1のコンパレータ及び前記スイッチングレギュレータは、共にD級の増幅器で構成されている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項6において、
前記第1のコンパレータはヒステリシスコンパレータである
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項6において、
前記第1のコンパレータはPWMコンパレータである
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項6において、
前記スイッチングレギュレータは、入力側が前記第1のコンパレータに接続されたインバータと、該インバータの出力端子に接続されたインダクタとを備えている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項9において、
前記インバータは、一対のCMOSトランジスタで構成されている
ことを特徴とする広帯域電源回路。 - 請求項1において、
前記線形増幅器は、B級もしくはC級の増幅器で構成されている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項1において、
前記高周波増幅器は、前記線形増幅器および前記スイッチングレギュレータよりも高い周波数帯域で、電力増幅の寄与率が大きくなるように構成されている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項12において、
前記高周波増幅器は、前記高い周波数帯域で、増幅効率が最大となるように構成されている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項1において、
前記入力信号がDC成分から周波数の低い帯域にかけての第1の周波帯域では前記スイッチングレギュレータの電力増幅の寄与率を最大とし、
前記第1の周波帯域よりも周波数の高い第2の周波帯域では、前記線形増幅器の電力増幅の寄与率を最大とし、
周波数がさらに高い第3の周波帯域では、前記高周波増幅器の電力増幅の寄与率が最大となるように構成されている
ことを特徴とする電源回路。 - 請求項14おいて、
前記DC成分から前記第3の周波帯域の高周波数成分までの広帯域の周波数成分を含む前記入力信号に対して、電力密度がほぼ一定の特性を有する
ことを特徴とする電源回路。 - 入力信号の振幅情報を抽出する包絡線検波手段と、
該入力信号の位相情報を抽出するリミッタと、
前記包絡線検波手段の検波出力信号を処理する広帯域電源回路と、
前記リミッタのリミッタ出力信号を入力として、該広帯域電源回路の変換出力信号を電源として前記入力信号の電力を増幅する搬送波増幅とを有して成り、
前記広帯域電源回路は、
入力端子から広帯域の入力信号が入力される線形増幅器と、
前記線形増幅器の出力側と出力端子との間に配置された電流−電圧変換器と、
該電流−電圧変換器に生じる電圧差を増幅して電流に変換して前記出力端子に出力するスイッチングレギュレータと、
前記電流−電圧変換器に生じる電圧差を増幅して電流に変換して出力する高周波増幅器とを備えて成り、
前記高周波増幅器の出力電流が前記線形増幅器の出力電流に加算されて前記電流−電圧変換器に供給されるように構成され、
前記高周波増幅器は、前記入力信号の高周波帯域において増幅寄与率が最大になるように構成されている
ことを特徴とする電力増幅器。 - 請求項16において、
前記高周波増幅器は、デジタル増幅器である
ことを特徴とする電力増幅器。 - 請求項16において、
前記高周波増幅器は、WiMAX用の通信システムに対応したEER型増幅器である
ことを特徴とする電力増幅器。 - 送信情報を処理するベースバンド部と、
当該ベースバンド部で処理した信号を変復調する変復調装置と、
当該変復調装置で処理された信号の電力を増幅してアンテナに出力する電力増幅器とを備えて成り、
前記電力増幅器は、
入力信号の振幅情報を抽出する包絡線検波手段と、
該入力信号の位相情報を抽出するリミッタと、
前記包絡線検波手段の検波出力信号を処理する広帯域電源回路と、
前記リミッタのリミッタ出力信号を入力として、該広帯域電源回路の変換出力信号を電源として前記入力信号の電力を増幅する搬送波増幅とを有して成り、
前記電力増幅器の広帯域電源回路は、
入力端子から広帯域の入力信号が入力される線形増幅器と、
前記線形増幅器の出力側と出力端子との間に配置された電流−電圧変換器と、
該電流−電圧変換器に生じる電圧差を増幅して電流に変換して前記出力端子に出力するスイッチングレギュレータと、
前記電流−電圧変換器に生じる電圧差を増幅して電流に変換して出力する高周波増幅器とを備えて成り、
前記高周波増幅器の出力電流が前記線形増幅器の出力電流に加算されて前記電流−電圧変換器に供給されるように構成され、
前記高周波増幅器は、前記入力信号の高周波帯域において増幅寄与率が最大になるように構成されている
ことを特徴とする基地局装置。 - 請求項19において、
前記高周波増幅器は、WiMAX用の通信システムに対応したEER型増幅器である
ことを特徴とする基地局装置。
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