JP5527047B2 - 増幅装置 - Google Patents

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Description

本件は、信号を増幅する増幅装置に関する。
近年、移動体通信基地局の送信系高出力増幅器にドハティ回路が広く用いられている。ドハティ回路の利点としては、単体増幅器や並列接続増幅器より飛躍的に電力効率がよいことが挙げられる。
ドハティ回路は、キャリアアンプとピークアンプとを有し、キャリアアンプはA級〜AB級にバイアスされ、ピークアンプはC級にバイアスされる(例えば、特許文献1〜4参照)。入力信号は2つに分けられ、一方はキャリアアンプに、もう一方はλ/4線路を介してピークアンプに入力される。
ドハティ回路は、入力信号が小信号時にはキャリアアンプだけが動作し、ピークアンプは動作しない。しかし、入力信号がC級バイアスされたピークアンプのピンチオフ電圧を超えるとピークアンプが立ち上がり、その出力信号はλ/4線路を介したキャリアアンプの出力信号と同位相で合成される。このように、ドハティ回路は、小信号時にキャリアアンプのみが動作していることなどから電力効率がよい。
なお、ドハティ回路は線形性が崩れるため混変調歪がよくない。そこで、歪をキャンセルする技術として、デジタルプリディストーション(以下、DPD)を用いて歪補償を行うことが主流となっている。
特開2007−134977号公報 特開2008−147857号公報 特開2008−22513号公報 特表2000−513535号公報
しかし、ドハティ回路のゲートバイアスは固定であるため、温度変化によって最適動作点が変動すると、ゲートバイアスと最適動作点が異なり、電力効率が非効率になるという問題点があった。
また、入力される信号の周波数変化によって最適動作点が変動すると、ゲートバイアスと最適動作点が異なり、電力効率が非効率になるという問題点があった。
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、温度変化によって最適動作点が変動しても電力効率を高効率化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。
また、入力される信号の周波数変化によって最適動作点が変動しても電力効率を高効率化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。
上記課題を解決するために、信号を増幅する増幅装置が提供される。この増幅装置は、前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、温度変化を検出する検出部と、前記検出部の温度変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、を有する。
また、上記課題を解決するために、信号を増幅する増幅装置が提供される。この増幅装置は、前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、前記信号の周波数変化を検出する検出部と、前記検出部の周波数変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、を有する。
開示の装置によれば、温度変化によって最適動作点が変動しても電力効率を高効率化することができる。
また、入力される信号の周波数変化によって最適動作点が変動しても電力効率を高効率化することができる。
第1の実施の形態に係る増幅装置を示した図である。 第2の実施の形態に係る増幅装置を適用した送信機のブロック図である。 ドハティ回路の詳細を示した図である。 ドハティ回路の出力電力と電力効率の関係を示した図である。 ドハティ回路のゲートバイアスとACLRの関係およびゲートバイアスと電力効率の関係を説明する図である。 ゲートバイアス制御部のブロック図である。 GB回路を示した図である。 ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。 ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。 供給するゲートバイアスの大きさが異なる理由を説明する図である。 第3の実施の形態に係る増幅装置を適用した送信機のブロック図である。 ゲートバイアス制御部のブロック図である。 ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。 ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。 第4の実施の形態に係る増幅装置を適用した送信機のブロック図である。 ゲートバイアス制御部のブロック図である。 ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。 ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。
以下、第1の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、第1の実施の形態に係る増幅装置を示した図である。図1に示すように、増幅装置は、増幅部1、検出部2、算出部3、および制御部4を有している。
増幅部1は、第1の増幅器1aと第2の増幅器1bを有している。第1の増幅器1aは、入力される信号を増幅する。第2の増幅器1bは、入力される信号が所定レベル以上になると信号を増幅する。増幅部1は、例えば、ドハティ回路である。
検出部2は、温度変化を検出する。
算出部3は、検出部2の温度変化の検出により、増幅部1から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する。
制御部4は、算出部3によって算出された隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、第1の増幅器1aおよび第2の増幅器1bのゲートバイアスを制御する。例えば、制御部4は、隣接チャネル漏洩電力比が所定の閾値よりも小さく、かつ、その所定の閾値に近づくようにゲートバイアスを制御する。所定の閾値は、例えば、増幅部1に要求される隣接チャネル漏洩電力比である。これにより、制御部4は、温度変化によって変動した最適動作点にゲートバイアスを近づけることができる。
このように、増幅装置は、温度変化を検出すると隣接チャネル漏洩電力比を算出し、算出した隣接チャネル漏洩電力比に基づいて増幅部1のゲートバイアスを制御する。これにより、増幅装置は、温度変化によって変動した最適動作点にゲートバイアスを制御することができ、温度変化によって最適動作点が変動しても電力効率を高効率化することができる。
次に、第2の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図2は、第2の実施の形態に係る増幅装置を適用した送信機のブロック図である。図2に示すように送信機は、DPD11、DAC(Digital to Analog Converter)12、発振器13,19、乗算器14,20、増幅器15、ドハティ回路16、カプラ17、アイソレータ18、ADC(Analog to Digital Converter)21、温度センサ22、およびゲートバイアス制御部23を有している。図2に示す送信機は、例えば、第3世代、第3.9世代の携帯電話の基地局に適用される。
DPD11には、例えば、携帯電話などの受信機に送信するベースバンド信号(IQ信号)が入力される。また、DPD11には、カプラ17を介して、受信機に無線送信する信号のフィードバック信号が入力される。
受信機に無線送信する信号は、増幅器15およびドハティ回路16によって歪が生じる。DPD11は、受信機に無線送信する信号の歪補償をするための歪補償係数を算出し、入力されるベースバンド信号に算出した歪補償係数を乗算して信号の歪を補償する。DPD11は、入力されるベースバンド信号とフィードバック信号とに基づいて、歪補償係数を算出する。
DAC12は、DPD11から出力されるデジタルのベースバンド信号をアナログのベースバンド信号に変換し、乗算器14に出力する。
乗算器14は、DAC12から出力されるベースバンド信号に、発振器13から出力される発振信号を乗算し、DAC12から出力されるベースバンド信号を無線周波数に周波数変換する。発振器13は、例えば、PLL(Phase Locked Loop)発振器である。
増幅器15は、乗算器14から出力される信号を増幅する。ドハティ回路16は、増幅器15から出力される信号を所望の電力まで増幅し、カプラ17に出力する。
ドハティ回路16は、分配器16a、キャリアアンプ16b、λ/4線路(図中λ/4)16c,16d、およびピークアンプ16eを有している。
分配器16aは、増幅器15から出力される信号を電力分配し、キャリアアンプ16bとピークアンプ16eに出力する。
キャリアアンプ16bから出力される信号は、λ/4線路16cによって位相が90度遅らされる。λ/4線路16dは、ピークアンプ16eに入力される信号の位相を90度遅らせる。これにより、λ/4線路16cから出力される信号と、ピークアンプ16eから出力される信号は同相で合成され、カプラ17に出力される。
キャリアアンプ16bは、A級〜AB級で動作し、ピークアンプ16eは、高効率のC級で動作する。ドハティ回路16は、入力信号電圧がピークアンプ16eのピンチオフ電圧を超えるまでは、キャリアアンプ16bが単独で動作する。このとき、キャリアアンプ16bの出力から見たインピーダンスは、例えば、ドハティ回路16に接続される負荷のインピーダンスをZo/2とすると2Zoとなる。
ドハティ回路16は、入力信号のレベルがピークアンプ16eのピンチオフ電圧を超えると、ピークアンプ16eが動作し始め、キャリアアンプ16bとともに負荷を駆動する。このとき、キャリアアンプ16bの出力からみたインピーダンスはZoに減少し、キャリアアンプ16bは出力電圧を一定に維持するために最大効率で動作する。
カプラ17は、ドハティ回路16で増幅された信号をアイソレータ18に出力するとともに、その信号の一部を乗算器20に出力する。
アイソレータ18は、カプラ17から出力される信号をアンテナに出力する。また、アイソレータ18は、アンテナによって受信された信号を、図2に図示していない受信機に出力する。受信機は、例えば、アンテナで受信された携帯電話からの信号の復調処理を行い、基地局の上位装置へ出力する。
乗算器20は、カプラ17から出力される信号に、発振器19から出力される発振信号を乗算し、カプラ17から出力される信号をベースバンド信号の周波数に周波数変換する。
ADC21は、乗算器20から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、DPD11およびゲートバイアス制御部23へ出力する。
温度センサ22は、温度を測定する。ゲートバイアス制御部23は、以下で詳細に説明するが、温度センサ22によって測定された温度の変化に基づいて、ドハティ回路16のキャリアアンプ16bおよびピークアンプ16eのゲートバイアスを制御する。
ドハティ回路16について詳細に説明する。
図3は、ドハティ回路の詳細を示した図である。図3に示すように、ドハティ回路16は、分配器31、キャリアアンプ32、λ/4線路33,34、ピークアンプ35を有している。図3に示す分配器31、キャリアアンプ32、λ/4線路33,34、およびピークアンプ35のそれぞれは、図2のドハティ回路16の分配器16a、キャリアアンプ16b、λ/4線路16c,16d、およびピークアンプ16eのそれぞれに対応する。
キャリアアンプ32は、整合回路32a,32bおよびトランジスタM11を有している。整合回路32aは、分配器31とトランジスタM11のゲートのインピーダンスを整合している。整合回路32bは、トランジスタM11のドレインとλ/4線路33のインピーダンスを整合している。
トランジスタM11のドレインは電源に接続され、ソースはグランドに接続されている。トランジスタM11のゲートは、端子T11を介して、図2に示すゲートバイアス制御部23と接続されている。トランジスタM11のゲートには、ゲートバイアス制御部23から、トランジスタM11がA級〜AB級動作をするためのゲートバイアスが入力される。
ピークアンプ35は、整合回路35a,35bおよびトランジスタM12を有している。整合回路35aは、λ/4線路34とトランジスタM12のゲートのインピーダンスを整合している。整合回路35bは、トランジスタM12のドレインと負荷のインピーダンスを整合している。
トランジスタM12のドレインは電源に接続され、ソースはグランドに接続されている。トランジスタM12のゲートは、端子T12を介して、図2に示すゲートバイアス制御部23と接続されている。トランジスタM12のゲートには、ゲートバイアス制御部23から、トランジスタM12がC級動作をするためのゲートバイアスが入力される。
図4は、ドハティ回路の出力電力と電力効率の関係を示した図である。図4に示すグラフの横軸はドハティ回路16の出力電力を示し、縦軸は電力効率を示す。
ドハティ回路16は、出力電力が小さいとき(入力信号が小信号のとき)、キャリアアンプ32のみが動作する。ドハティ回路16は、入力信号が大きくなり、出力電力が図4の点線A11に示すピークアンプ立ち上がりポイントになると、ピークアンプ35が動作し始める。ドハティ回路16の電力効率は、出力信号が小信号時には、出力信号の上昇とともに上昇し、出力信号が大信号時には、ほぼ横ばいとなる。
ドハティ回路16のゲートバイアスとACLR(隣接チャネル漏洩電力比:Adjacent Channel Leakage Power Ratio)の関係およびゲートバイアスと電力効率の関係について説明する。
図5は、ドハティ回路のゲートバイアスとACLRの関係およびゲートバイアスと電力効率の関係を説明する図である。図5に示すグラフの横軸はドハティ回路16のゲートバイアスを示し、縦軸はACLRおよび電力効率を示す。以下では、説明を簡単にするために、ドハティ回路16のキャリアアンプ32とピークアンプ35のゲートバイアスを区別せずにゲートバイアスとして説明する場合がある。
図5に示す直線B11は、ゲートバイアスとACLRとの関係を示している。直線B11に示すように、ドハティ回路16はゲートバイアスを低くすると、ACLRは悪化し、ゲートバイアスを高くすると、ACLRはよくなる。
図5に示す直線B12は、ゲートバイアスと電力効率との関係を示している。直線B12に示すように、ドハティ回路16はゲートバイアスを低くすると、電力効率はよくなり、ゲートバイアスを高くすると電力効率は悪化する。
以上より、ACLRと電力効率は、ゲートバイアスに対してトレードオフの関係を有する。
ACLRは、3GPP(3rd Generation Partnership Project)やIEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.)において規格が定められている。ドハティ回路16のゲートバイアスの最適動作点は、キャリアアンプ32がA級〜AB級で動作し、ピークアンプ35がC級で動作し、ドハティ回路16がACLR規格を満足し、さらに電力効率が最も良くなるポイントである。
例えば、ドハティ回路16に設定するACLRは、図5の点線A21に示すように、ACLR規格より小さい値に設定する。これは、ACLRに対してマージンを持たせ、ドハティ回路16が温度変化等によってもACLR規格を満足するようにするためである。
ドハティ回路16の最適動作点は、ドハティ回路16のACLRがこの設定した点線A21のACLRより小さく、かつ、電力効率が最も良くなるポイントである。図5の場合、ゲートバイアスVb1が最適動作点となる。
ドハティ回路16のACLRおよび電力効率は温度によって変化する。例えば、図5の矢印に示すように、直線B11,B12は、温度によって上下に移動する。この場合、ゲートバイアスの最適動作点が変動する。
例えば、図5において、温度変化により、直線B11,B12が下方に移動したとする。この場合、ゲートバイアスの最適動作点は、図5に示すゲートバイアスVb1より低くなる。
そこで、図2に示したゲートバイアス制御部23は、温度変化を検出して、ドハティ回路16のゲートバイアスを、温度変化によって移動した最適動作点となるように制御する。これにより、ゲートバイアスがVb1のときよりも、電力効率を高効率化することができる。
図6は、ゲートバイアス制御部のブロック図である。図6に示すように、ゲートバイアス制御部23は、温度変化検出部41、FB(フィードバック)電力算出部42、FB電力記憶部43、FFT(Fast Fourier Transform)部44、ACLR算出部45、ACLR比較部46、GB(ゲートバイアス)セレクト部47、GB算出部48,51、GB記憶部49,52、およびGB回路50,53を有している。図6に示す温度変化検出部41、FB電力算出部42、FB電力記憶部43、FFT部44、ACLR算出部45、ACLR比較部46、GBセレクト部47、GB算出部48,51、およびGB記憶部49,52は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やメモリなどによって形成することができる。
温度変化検出部41には、温度センサ22によって測定された温度が入力される。温度変化検出部41は、温度センサ22からの温度に基づいて、温度変化を検出する。例えば、温度変化検出部41は、温度が所定温度上昇しまたは所定温度下降した場合、温度変化があったと検出する。
FB電力算出部42は、温度変化検出部41によって温度変化が検出されると、ADC21から出力されるフィードバック信号の電力を算出する。
FB電力記憶部43は、FB電力算出部42によって算出されたフィードバック信号の電力を記憶する。
FFT部44は、フィードバック信号のFFT処理を行い、タイムドメインのフィードバック信号を周波数ドメインのデータに変換する。
ACLR算出部45は、FFT部44によって算出された周波数ドメインのデータに基づいて、キャリア帯域電力と歪帯域電力を算出してACLRを算出する。
ACLR比較部46は、ACLR算出部45によって算出されたACLRと、ACLR閾値とを比較する。ACLR閾値は、ACLRの規格値に設定してもよいし、上記で説明したように、ACLR規格値にマージンを持たせた値であってもよい。
GBセレクト部47は、FB電力記憶部43に記憶されているフィードバック信号の電力に基づいて、ピークアンプ35が動作しているか否か判断する。GBセレクト部47は、フィードバック信号の電力によってドハティ回路16の出力電力を知ることができ、図4で説明したように、出力電力に基づいてピークアンプ16eが動作しているか否か判断することができる。
例えば、GBセレクト部47は、フィードバック信号の電力が所定の電力閾値より小さい場合、ピークアンプ16eは動作していないと判断することができる。所定の電力閾値は、例えば、図4の点線A11に示すピークアンプ立ち上がりポイントから、PAPR(Peak to Average Power Ratio)を減算した値とする。
GBセレクト部47は、ピークアンプ35の動作判断結果に基づいて、キャリアアンプ16bのゲートバイアスを変化させるか、ピークアンプ16eのゲートバイアスを変化させるかを判断する。例えば、GBセレクト部47は、ピークアンプ35が動作していないと判断した場合、キャリアアンプ16bのゲートバイアスを変化させると判断し、ピークアンプ35が動作していると判断した場合、ピークアンプ16eのゲートバイアスを変化させると判断する。
図6に示す点線枠C11は、キャリアアンプ16bのゲートバイアスを変化させる制御部を示し、点線枠C12は、ピークアンプ16eのゲートバイアスを変化させる制御部を示している。
点線枠C11に示すGB算出部48は、GBセレクト部47によって、ピークアンプ16eが動作していないと判断された場合、キャリアアンプ16bに供給するゲートバイアスを算出する。GB算出部48は、ACLR比較部46の比較結果とGB記憶部49に記憶されているゲートバイアスに基づいて、キャリアアンプ16bのゲートバイアスを算出する。GB算出部48は、算出したゲートバイアスをGB回路50に出力し、GB記憶部49に記憶する。
例えば、GB算出部48は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値より小さいと判断された場合、GB記憶部49に記憶されているゲートバイアスから所定の値を減算する。すなわち、GB算出部48は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値より小さいと判断された場合、前回算出したゲートバイアスから所定の値を減算する。GB算出部48は、算出したゲートバイアスをGB回路50に出力し、GB記憶部49に記憶する。
一方、GB算出部48は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値以上と判断された場合、GB記憶部49に記憶されているゲートバイアスに所定の値を加算する。すなわち、GB算出部48は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値以上と判断された場合、前回算出したゲートバイアスに所定の値を加算する。GB算出部48は、算出したゲートバイアスをGB回路50に出力し、GB記憶部49に記憶する。
GB回路50は、GB算出部48によって算出されたデジタルのゲートバイアス値を電圧に変換してキャリアアンプ16bに出力する。
点線枠C12に示すGB算出部51は、GBセレクト部47によって、ピークアンプ16eが動作していると判断された場合、ピークアンプ16eに供給するゲートバイアスを算出する。GB算出部51は、ACLR比較部46の比較結果とGB記憶部52に記憶されているゲートバイアスに基づいて、ピークアンプ16eのゲートバイアスを算出する。GB算出部51は、算出したゲートバイアスをGB回路53に出力し、GB記憶部52に記憶する。
例えば、GB算出部51は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値より小さいと判断された場合、GB記憶部49に記憶されているゲートバイアスから所定の値を減算する。すなわち、GB算出部51は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値より小さいと判断された場合、前回算出したゲートバイアスから所定の値を減算する。GB算出部51は、算出したゲートバイアスをGB回路53に出力し、GB記憶部52に記憶する。
一方、GB算出部51は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値以上と判断された場合、GB記憶部52に記憶されているゲートバイアスに所定の値を加算する。すなわち、GB算出部51は、ACLR比較部46によって、ACLRがACLR閾値以上と判断された場合、前回算出したゲートバイアスに所定の値を加算する。GB算出部51は、算出したゲートバイアスをGB回路53に出力し、GB記憶部52に記憶する。
GB回路53は、GB算出部51によって算出されたデジタルのゲートバイアス値を電圧に変換してピークアンプ16eに出力する。
図7は、GB回路を示した図である。図7では、GB回路50について説明するが、GB回路53もGB回路50と同様の回路を有している。
図7に示すように、GB回路50は、抵抗R1とデジタルポテンショメータPM1を有している。抵抗R1とデジタルポテンショメータPM1は、電源とグランドの間に直列に接続され、抵抗R1とデジタルポテンショメータPM1の接続点は、図3に示した端子T11を介して、トランジスタM11のゲートに接続されている。
デジタルポテンショメータPM1には、GB算出部48によって算出されたデジタルのゲートバイアスが入力される。デジタルポテンショメータPM1は、入力されるデジタルのゲートバイアス値に応じて抵抗値が変化し、抵抗R1とデジタルポテンショメータPM1の接続点からは、ゲートバイアスに比例した値の電圧が出力される。
図8、図9は、ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。
[ステップS1]温度変化検出部41は、温度センサ22が測定した温度に基づいて、温度変化を検出する。例えば、温度変化検出部41は、温度センサ22が測定した温度が所定温度上昇しまたは所定温度下降した場合、温度変化があったと検出する。
[ステップS2]FB電力算出部42は、温度変化検出部41によって温度変化が検出されると、ADC21から出力されるフィードバック信号の電力を算出する。FB電力算出部42は、算出したフィードバック信号の電力をFB電力記憶部43に記憶する。
[ステップS3]FFT部44は、ADC21から出力されるフィードバック信号のFFT処理を行い、タイムドメインのフィードバック信号を周波数ドメインのデータに変換する。
[ステップS4]ACLR算出部45は、FFT部44によって算出された周波数ドメインのデータに基づいて、キャリア帯域電力と歪帯域電力を算出してACLRを算出する。
[ステップS5]ACLR比較部46は、ACLR算出部45によって算出されたACLRと、ACLR閾値とを比較する。ACLR比較部46は、算出されたACLRがACLR閾値より小さい場合、電力効率を向上させるためステップS6へ進む。ACLR比較部46は、算出されたACLRがACLR閾値以上の場合、ドハティ回路16がACLR閾値を満たすようにするためステップS9へ進む。
[ステップS6]GBセレクト部47は、FB電力記憶部43に記憶されているフィードバック信号の電力に基づいて、ドハティ回路16の出力電力が大信号であるか否か判断する。すなわち、GBセレクト部47は、ピークアンプ35が動作しているか否か判断する。GBセレクト部47は、ドハティ回路16の出力電力が大信号であると判断した場合、ピークアンプ16eのゲートバイアスを制御するためステップS7へ進む。GBセレクト部47は、ドハティ回路16の出力電力が大信号でないと判断した場合、すなわち、小信号であると判断した場合、キャリアアンプ16bのゲートバイアスを制御するためステップS8へ進む。
[ステップS7]GB算出部51は、ピークアンプ16eに供給するゲートバイアスを算出する。GB算出部51は、ステップS5にてACLRがACLR閾値より小さいと判断されているので、GB記憶部52に記憶されている、現在ピークアンプ16eに出力されているゲートバイアスから、所定の値を減算する。
例えば、GB算出部51は、ピークアンプ16eに出力されている現在のゲートバイアス電圧が0.1V低くなるように、GB記憶部52に記憶されているゲートバイアスから、所定の値を減算する。算出されたゲートバイアスは、GB回路53に出力され、現在より0.1V低いゲートバイアス電圧がピークアンプ16eのトランジスタのゲートに出力される。
GB算出部51は、算出したゲートバイアスをGB記憶部52に記憶し、算出したゲートバイアスでドハティ回路16がACLR閾値を満たすかどうか判断するためにステップS3へ進む。
[ステップS8]GB算出部48は、キャリアアンプ16bに供給するゲートバイアスを算出する。GB算出部48は、ステップS5にてACLRがACLR閾値より小さいと判断されているので、GB記憶部49に記憶されている、現在キャリアアンプ16bに出力されているゲートバイアスから、所定の値を減算する。
例えば、GB算出部48は、キャリアアンプ16bに出力されている現在のゲートバイアス電圧が0.05V低くなるように、GB記憶部49に記憶されているゲートバイアスから、所定の値を減算する。算出されたゲートバイアスは、GB回路50に出力され、現在より0.05V低いゲートバイアス電圧がキャリアアンプ16bのトランジスタM11のゲートに出力される。
GB算出部48は、算出したゲートバイアスをGB記憶部49に記憶し、算出したゲートバイアスでドハティ回路16がACLR閾値を満たすかどうか判断するためにステップS3へ進む。
[ステップS9]GBセレクト部47は、FB電力記憶部43に記憶されているフィードバック信号の電力に基づいて、ドハティ回路16の出力電力が大信号であるか否か判断する。すなわち、GBセレクト部47は、ピークアンプ35が動作しているか否か判断する。GBセレクト部47は、ドハティ回路16の出力電力が大信号であると判断した場合、ピークアンプ16eのゲートバイアスを制御するためステップS10へ進む。GBセレクト部47は、ドハティ回路16の出力電力が大信号でないと判断した場合、すなわち、小信号であると判断した場合、キャリアアンプ16bのゲートバイアスを制御するためステップS11へ進む。
[ステップS10]GB算出部51は、ピークアンプ16eに供給するゲートバイアスを算出する。GB算出部51は、ステップS5にてACLRがACLR閾値以上と判断されているので、GB記憶部52に記憶されている、現在ピークアンプ16eに出力されているゲートバイアスに所定の値を加算する。
例えば、GB算出部51は、ピークアンプ16eに出力されている現在のゲートバイアス電圧が0.1V高くなるように、GB記憶部52に記憶されているゲートバイアスに所定の値を加算する。算出されたゲートバイアスは、GB回路53に出力され、現在より0.1V高いゲートバイアス電圧がピークアンプ16eのトランジスタM12のゲートに出力される。
GB算出部51は、算出したゲートバイアスをGB記憶部52に記憶し、算出したゲートバイアスでドハティ回路16がACLR閾値を満たすかどうか判断するためにステップS12へ進む。
[ステップS11]GB算出部48は、キャリアアンプ16bに供給するゲートバイアスを算出する。GB算出部48は、ステップS5にてACLRがACLR閾値以上と判断されているので、GB記憶部49に記憶されている、現在キャリアアンプ16bに出力されているゲートバイアスに所定の値を加算する。
例えば、GB算出部48は、キャリアアンプ16bに出力されている現在のゲートバイアス電圧が0.05V高くなるように、GB記憶部49に記憶されているゲートバイアスに所定の値を加算する。算出されたゲートバイアスは、GB回路50に出力され、現在より0.05V高いゲートバイアス電圧がキャリアアンプ16bのトランジスタM11のゲートに出力される。
GB算出部48は、算出したゲートバイアスをGB記憶部49に記憶し、算出したゲートバイアスでドハティ回路16がACLR閾値を満たすかどうか判断するためにステップS12へ進む。
[ステップS12]FFT部44は、ADC21から出力されるフィードバック信号のFFT処理を行い、タイムドメインのフィードバック信号を周波数ドメインのデータに変換する。
[ステップS13]ACLR算出部45は、FFT部44によって算出された周波数ドメインのデータに基づいて、キャリア帯域電力と歪帯域電力を算出してACLRを算出する。
[ステップS14]ACLR比較部46は、ACLR算出部45によって算出されたACLRと、ACLR閾値とを比較する。ACLR比較部46は、算出されたACLRがACLR閾値より小さい場合、処理を終了する。ACLR比較部46は、算出されたACLRがACLR閾値以上の場合、ドハティ回路16がACLR閾値を満たすようにするためステップS9へ進む。
次に、キャリアアンプ16bとピークアンプ16eによってゲートバイアスの変化させる大きさが異なる理由について説明する。
図10は、供給するゲートバイアスの大きさが異なる理由を説明する図である。図10には、トランジスタのゲート−ソース間電圧Vgsとドレインを流れるドレイン電流Idとの関係が示してある。
図10に示すように、トランジスタをC級で動作させた場合と、AB級で動作させた場合とでは、ゲート−ソース間電圧Vgsの変化に対するドレイン電流Idの変化の大きさが異なる。例えば、図10に示すように、AB級の方が、C級に対し、ゲート−ソース間電圧Vgsの変化に対するドレイン電流Idの変化が大きい。
そこで、A級〜AB級で動作するキャリアアンプ16bのゲートバイアスを変化させる大きさは、C級で動作するピークアンプ16eより小さくする。これにより、キャリアアンプ16bのトランジスタのドレイン電流を、ピークアンプ16eと同じように細かく制御できるようになる
例えば、図8、図9のフローチャートで説明したように、ピークアンプ16eのゲートバイアスは、0.1V単位で変化させるのに対し、キャリアアンプ16bのゲートバイアスは、それよりも小さい0.05V単位で変化させる。
このように、送信機の増幅装置は、温度変化を検出すると、ACLRを算出し、算出したACLRとACLR閾値とを比較する。そして、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値より小さければ、ACLRがACLR閾値を満たす範囲でゲートバイアスを下げていき、ゲートバイアスをドハティ回路16の最適動作点に制御する。また、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値以上であれば、ACLRがACLR閾値を満たすようにゲートバイアスを上げていき、ドハティ回路16の最適動作点に制御する。これにより、増幅装置は、ゲートバイアスを温度変化によって変動した最適動作点に制御することができ、電力効率を高効率化することができる。
次に、第3の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、増幅装置は温度変化に基づいてドハティ回路のゲートバイアスを変化させた。第3の実施の形態では、増幅装置は周波数変化に基づいてドハティ回路のゲートバイアスを変化させる。なお、ドハティ回路の最適動作点は、図5で説明したように、温度によって変化するが、入力される信号の周波数によっても変化する。例えば、図5に示した直線B11,B12は、ドハティ回路に入力される信号の周波数によって上下に移動する。
図11は、第3の実施の形態に係る増幅装置を適用した送信機のブロック図である。図11において図2と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図11の送信機は、ユーザの仕様に合わせて無線周波数を設定することができるようになっている。ユーザの設定した無線周波数は、DPD61から周波数制御情報として発振器62,63に出力される。周波数制御情報には、送信機に設定する無線周波数の情報が含まれている。
発振器62,63は、DPD61から出力される周波数制御情報に応じて、ユーザの設定する無線周波数の発振信号を出力する。発振器62,63は、例えば、PLL発振器である。
送信機は、初期設定として所定の無線周波数が設定されている。例えば、送信機は、工場出荷時に所定の(初期設定の)無線周波数が設定される。ユーザは、工場出荷時と異なる無線周波数で送信機を使用したい場合には、電源投入前または電源投入後に使用したい無線周波数を送信機に設定する。
DPD61から出力される周波数制御情報は、ゲートバイアス制御部64にも出力される。ゲートバイアス制御部64は、周波数制御情報に基づいて、発振器62,63に設定される周波数の変化を検出し、ドハティ回路16のゲートバイアスを変化させる。
ゲートバイアス制御部64は、例えば、工場出荷時に、初期設定された無線周波数において、最適動作点のゲートバイアスを出力するようになっている。このため、例えば、ユーザが電源投入前に送信機の無線周波数を変更した場合、ゲートバイアス制御部64から出力されるゲートバイアスは最適動作点とは異なってしまう。そこで、ゲートバイアス制御部64は、初期設定された周波数制御情報と、DPD61から出力される周波数制御情報の周波数制御情報との違いによって無線周波数の変化を検出し、ゲートバイアスをユーザの設定する無線周波数に対応した最適動作点となるように変化させる。
また、電源投入後にユーザが送信機の無線周波数を変更した場合、DPD61からは、ユーザが変更した無線周波数に対応した周波数制御情報が出力される。ゲートバイアス制御部64は、変更前の周波数制御情報と変更後の周波数制御情報の違いによって、無線周波数の変化を検出し、ゲートバイアスをユーザの設定する無線周波数に対応した最適動作点となるように変化させる。
図12は、ゲートバイアス制御部のブロック図である。図12において図6と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図12では、図6に対し周波数変化検出部71が異なる。周波数変化検出部71は、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて、発振器62,63の周波数変更があったか否か判断する。図12に示すFB電力算出部42、FB電力記憶部43、FFT部44、ACLR算出部45、ACLR比較部46、GBセレクト部47、GB算出部48,51、GB記憶部49,52、およびGB回路50,53は、周波数変化検出部71によって無線周波数の変化が検出されると、ゲートバイアスの最適動作点を算出して変更する。
周波数変化検出部71は、周波数変化があった場合、DPD61から出力された周波数制御情報を記憶する。周波数変化検出部71は、次にDPD61から周波数制御情報が出力されると、その周波数制御情報と記憶した周波数制御情報とに基づいて、無線周波数の変更があったか否かを判断する。
図13、図14は、ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。
[ステップS21]周波数変化検出部71は、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて、発振器62,63の周波数変更があったか否か判断する。例えば、周波数変化検出部71は、記憶している周波数制御情報と、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて無線周波数の変化を判断する。ゲートバイアス制御部64は、無線周波数の変化があった場合、以下のステップの処理を行って、ドハティ回路16のゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。
[ステップS22〜S34]ステップS22〜S34の処理は、図8、図9で説明したフローチャートのステップS2〜S14と同様の処理を行い、その説明を省略する。
このように、送信機の増幅装置は、ドハティ回路16に入力される信号の周波数変化を検出すると、ACLRを算出し、算出したACLRとACLR閾値とを比較する。そして、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値より小さければ、ACLRがACLR閾値を満たす範囲でゲートバイアスを下げていき、ゲートバイアスをドハティ回路16の最適動作点に制御する。また、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値以上であれば、ACLRがACLR閾値を満たすようにゲートバイアスを上げていき、ドハティ回路16の最適動作点に制御する。これにより、増幅装置は、ゲートバイアスを周波数変化によって変動した最適動作点に制御することができ、電力効率を高効率化することができる。
次に、第4の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、増幅装置は温度変化に基づいてドハティ回路のゲートバイアスを変化させた。第3の実施の形態では、増幅装置は周波数変化に基づいてドハティ回路のゲートバイアスを変化させた。第4の実施の形態では、増幅装置は温度変化と周波数変化の両方または一方に基づいてドハティ回路のゲートバイアスを変化させる。
図15は、第4の実施の形態に係る増幅装置を適用した送信機のブロック図である。図15において図2、図11と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図15に示す送信機は、ゲートバイアス制御部81を有している。ゲートバイアス制御部81は、図2で説明したゲートバイアス制御部23と図11で説明したゲートバイアス制御部64の機能を有している。すなわち、ゲートバイアス制御部81は、温度センサ22によって測定された温度により温度変化を検出し、ドハティ回路16へ出力するゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。また、ゲートバイアス制御部81は、DPD61から出力される周波数制御情報により無線周波数の変化を検出し、ドハティ回路16へ出力するゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。
図16は、ゲートバイアス制御部のブロック図である。図16において図6、図12と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図16に示すゲートバイアス制御部81は、温度変化検出部91および周波数変化検出部92を有している。温度変化検出部91は、図6で説明した温度変化検出部41と同様の機能を有している。周波数変化検出部92は、図12で説明した周波数変化検出部71と同様の機能を有している。図16に示すFB電力算出部42、FB電力記憶部43、FFT部44、ACLR算出部45、ACLR比較部46、GBセレクト部47、GB算出部48,51、GB記憶部49,52、およびGB回路50,53は、温度変化検出部91によって温度変化が検出されると、ゲートバイアスの最適動作点を算出して変更する。また、周波数変化検出部92によって無線周波数の変化が検出されると、ゲートバイアスの最適動作点を算出して変更する。
図17、図18は、ゲートバイアス制御部の動作を示したフローチャートである。
[ステップS41]温度変化検出部91は、温度センサ22によって測定された温度に基づき、温度変化があったか否か判断する。周波数変化検出部92は、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて、発振器62,63の周波数変更があったか否か判断する。例えば、周波数変化検出部92は、記憶している周波数制御情報と、DPD61から出力される周波数制御情報に基づいて無線周波数の変化を判断する。ゲートバイアス制御部81は、温度変化および無線周波数の両方または一方に変化があった場合、以下のステップの処理を行って、ドハティ回路16のゲートバイアスが最適動作点となるように制御する。
[ステップS42〜S54]ステップS42〜S54の処理は、図8、図9で説明したフローチャートのステップS2〜S14と同様の処理を行い、その説明を省略する。
このように、送信機の増幅装置は、温度変化またはドハティ回路16に入力される信号の周波数変化を検出すると、ACLRを算出し、算出したACLRとACLR閾値とを比較する。そして、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値より小さければ、ACLRがACLR閾値を満たす範囲でゲートバイアスを下げていき、ゲートバイアスをドハティ回路16の最適動作点に制御する。また、増幅装置は、算出したACLRがACLR閾値以上であれば、ACLRがACLR閾値を満たすようにゲートバイアスを上げていき、ドハティ回路16の最適動作点に制御する。これにより、増幅装置は、ゲートバイアスを温度変化または周波数変化によって変動した最適動作点に制御することができ、電力効率を高効率化することができる。
以上の実施の形態に開示された技術には、以下の付記に示す技術が含まれる。
(付記1) 信号を増幅する増幅装置において、
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
温度変化を検出する検出部と、
前記検出部の温度変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
(付記2) 前記制御部は、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第1の増幅器のゲートバイアスを算出する第1のゲートバイアス算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と前記所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第2の増幅器のゲートバイアスを算出する第2のゲートバイアス算出部と、
を有することを特徴とする付記1記載の増幅装置。
(付記3) 前記第1のゲートバイアス算出部および前記第2のゲートバイアス算出部は、前回算出したゲートバイアスに所定の値を加減算してゲートバイアスを算出することを特徴とする付記2記載の増幅装置。
(付記4) 前記第1のゲートバイアス算出部の加減算する所定の値は、前記第2のゲートバイアス算出部の加減算する所定の値より小さいことを特徴とする付記3記載の増幅装置。
(付記5) 前記増幅部から出力される前記出力信号の電力を算出する電力算出部と、
前記電力算出部の電力算出結果に基づいて、前記第1のゲートバイアス算出部および前記第2のゲートバイアス算出部の一方がゲートバイアスの算出を行うように選択する選択部と、
を有することを特徴とする付記2乃至4のいずれかに記載の増幅装置。
(付記6) 前記選択部は、前記電力算出部の算出した電力が所定の閾値より大きい場合、前記第2のゲートバイアス算出部を選択することを特徴とする付記5記載の増幅装置。
(付記7) 信号を増幅する増幅装置において、
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
前記信号の周波数変化を検出する検出部と、
前記検出部の周波数変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
(付記8) 信号を増幅する増幅装置において、
前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
温度変化を検出する温度変化検出部と、
前記信号の周波数変化を検出する周波数変化検出部と、
前記温度変化検出部の温度変化および前記周波数変化検出部の周波数変化の両方または一方の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
1 増幅部
1a 第1の増幅器
1b 第2の増幅器
2 検出部
3 算出部
4 制御部

Claims (7)

  1. 信号を増幅する増幅装置において、
    前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
    温度変化を検出する検出部と、
    前記検出部の温度変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
    前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて前記ゲートバイアスを増加させるか、減少させるかを判断する
    ことを特徴とする増幅装置。
  2. 前記制御部は、
    前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第1の増幅器のゲートバイアスを算出する第1のゲートバイアス算出部と、
    前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比と前記所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第2の増幅器のゲートバイアスを算出する第2のゲートバイアス算出部と、
    を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の増幅装置。
  3. 前記第1のゲートバイアス算出部および前記第2のゲートバイアス算出部は、前回算出したゲートバイアスに所定の値を加減算してゲートバイアスを算出する
    ことを特徴とする請求項2記載の増幅装置。
  4. 前記第1のゲートバイアス算出部の加減算する所定の値は、前記第2のゲートバイアス算出部の加減算する所定の値より小さい
    ことを特徴とする請求項3記載の増幅装置。
  5. 前記増幅部から出力される前記出力信号の電力を算出する電力算出部と、
    前記電力算出部の電力算出結果に基づいて、前記第1のゲートバイアス算出部および前記第2のゲートバイアス算出部の一方がゲートバイアスの算出を行うように選択する選択部と、
    を有する
    ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の増幅装置。
  6. 信号を増幅する増幅装置において、
    前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
    前記信号の周波数変化を検出する検出部と、
    前記検出部の周波数変化の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
    前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて前記ゲートバイアスを増加させるか、減少させるかを判断する
    ことを特徴とする増幅装置。
  7. 信号を増幅する増幅装置において、
    前記信号を増幅する第1の増幅器と前記信号が所定レベル以上になると前記信号を増幅する第2の増幅器とを備えた増幅部と、
    温度変化を検出する温度変化検出部と、
    前記信号の周波数変化を検出する周波数変化検出部と、
    前記温度変化検出部の温度変化および前記周波数変化検出部の周波数変化の両方または一方の検出により前記増幅部から出力される出力信号の隣接チャネル漏洩電力比を算出する算出部と、
    前記算出部によって算出された前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて、前記第1の増幅器および前記第2の増幅器のゲートバイアスを制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記隣接チャネル漏洩電力比に基づいて前記ゲートバイアスを増加させるか、減少させるかを判断する
    ことを特徴とする増幅装置。
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