JP5614273B2 - 増幅装置 - Google Patents
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Description
また、エンベロープトラッキング型増幅器において、高効率を維持しつつ、小入力時においても非線形性歪の発生を低減することができる電力増幅器が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、電力効率の低下を抑制する増幅装置を提供することを目的とする。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る増幅装置の一例を示した図である。図1に示すように、増幅装置は、増幅部1、電源部2、電源部3、AS(Active Short)部4、合成部5、および電力ノードN1を有している。
このように、増幅装置は、電源部3が固定電圧電力モードにおいて、AS部4による電力ノードN1の電圧変化によって電力ノードN1に電力を供給しないように、エンベロープ信号にキャンセル信号を合成する。これにより、増幅装置の電源部3は、固定電圧電力モードにおいて、可変電圧による電力を増幅部1に供給しなくなり、電力効率の低減を抑制することができる。
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3は、第2の実施の形態に係る増幅装置の回路ブロックの一例を示した図である。図3に示すように、増幅装置は、デジタル信号処理部11、DAC(Digital to Analog Converter)12,16、発振器13、乗算器14、増幅器15、コンデンサC11〜C13、バイアス電源17、トランジスタM11,M12、インダクタL11、およびAS回路18を有している。図3の増幅装置は、例えば、携帯電話システムの基地局に適用される。
デジタル信号処理部11には、例えば、波形W11に示すような送信信号が入力される。送信信号は、例えば、携帯電話に無線送信しようとする信号である。送信信号は、デジタル値でデジタル信号処理部11に入力されるが、波形W11ではアナログの形で示している。デジタル信号処理部11は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)やCPU(Central Processing Unit)によって形成される。
DAC12は、デジタル信号処理部11から出力される送信信号をデジタル−アナログ変換する。波形W12は、DAC12でデジタル−アナログ変換された送信信号を示している。
図5は、電力効率の低減を説明する図である。図5には、図3に示した増幅装置の一部が示してある。また、図5には、リニアアンプに入力されるエンベロープ信号の波形W21が示してある。図5において、図3と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、AS回路18に示す抵抗R11は、トランジスタM12またはコンデンサC13に含まれる抵抗成分を示している。抵抗R11の抵抗値は、例えば、0.6Ωである。
AS回路18に抵抗成分がない場合、すなわち、図5に示した抵抗R11が存在しない場合、電力ノードN11に流れる電流は、図7に示す直線D11上で変化する。すなわち、電力ノードN11に流れる電流は、固定の電圧Vdcにおいて変化する。
エンベロープ信号出力部24は、エンベロープ抽出部21によって抽出された信号と、AS信号生成部22から出力されるAS信号とに基づいて、エンベロープ信号を出力する。例えば、エンベロープ信号出力部24は、AS信号がL状態のとき、エンベロープ抽出部21によって抽出された信号をエンベロープ信号として出力し、AS信号がH状態のとき、固定電圧(無信号、例えば、0V)をエンベロープ信号として出力する。すなわち、エンベロープ信号出力部24は、可変電圧電力モード(AS信号がL状態)のとき、エンベロープ抽出部21によって抽出された信号を出力し、固定電圧電力モード(AS信号がH状態)のとき、無信号を出力する。
図10は、図9の各部における信号波形を示した図である。図10の(A)は、エンベロープ抽出部21、AS信号生成部22、および歪補償処理部23に入力される送信信号の波形を示している。図10の(B)は、エンベロープ抽出部21から出力される信号の波形を示している。図10の(C)は、AS信号生成部22から出力されるAS信号の波形を示している。図10の(D)は、エンベロープ信号出力部24から出力されるエンベロープ信号の波形を示している。図10の(E)は、キャンセル信号生成部25から出力されるキャンセル信号の波形を示している。図10の(F)は、信号合成部26から出力されるエンベロープ信号の波形を示している。図10の(A)に示す閾値Vth1は、第1の閾値を示し、閾値Vth2は、第2の閾値を示す。Vth1<Vth2の関係がある。
[ステップS1]AS信号生成部22は、入力される送信信号が閾値Vth1より大きいか否か判断する。AS信号生成部22は、入力される送信信号が閾値Vth1より大きければ、ステップS2へ進む。AS信号生成部22は、入力される送信信号が閾値Vth1以下であれば、ステップS4へ進む。
[ステップS4]AS信号生成部22は、H状態のAS信号を生成する。
図12は、エンベロープ信号の生成動作を説明するフローチャートである。
[ステップS12]エンベロープ抽出部21は、入力した送信信号が閾値Vth1より大きいか否か判断する。エンベロープ抽出部21は、入力した送信信号が閾値Vth1より大きければ、ステップS13へ進む。エンベロープ抽出部21は、入力した送信信号が閾値Vth1以下であれば、ステップS14へ進む。
[ステップS14]エンベロープ抽出部21は、無信号を出力する。以下のステップS15a〜17aの処理とステップS15b〜17bの処理は、並行して行われる。
[ステップS17a]エンベロープ信号出力部24は、無信号を信号合成部26に出力する。
[ステップS18]信号合成部26は、エンベロープ信号出力部24から出力されるエンベロープ信号に、キャンセル信号生成部25から出力されるキャンセル信号を合成し、リニアアンプに出力する。
図14に示すように、送信部30は、ベースバンド処理部31、デジタル処理部32、DVC(Dynamic Voltage Control)電源部33、およびRF(Radio Frequency)部34を有している。デジタル処理部32は、DVC信号処理部32a、DAC32b,32d、歪補償処理部32c、変調部32e、周波数変換部32f、およびADC(Analog to Digital Converter)32gを有している。DVC電源部33は、電源33aを有している。RF部34は、増幅器34aを有している。
デジタル処理部32のDVC信号処理部32aおよび歪補償処理部32cは、例えば、図3のデジタル信号処理部11に対応する。DAC32b,32dは、例えば、図3のDAC16,12に対応する。変調部32eは、例えば、図3の発振器13および乗算器14に対応する。
2,3 電源部
4 AS部
5 合成部
N1 電力ノード
Claims (6)
- 信号を増幅する増幅装置において、
電力ノードに供給される電力によって入力信号を増幅する増幅部と、
前記電力ノードに固定電圧の電力を供給する第1の電源部と、
前記入力信号のエンベロープに基づくエンベロープ信号と前記電力ノードの電圧とに基づいて、前記電力ノードに可変電圧の電力を供給する第2の電源部と、
前記第1の電源部が前記電力ノードに電力を供給し、前記第2の電源部が前記電力ノードに電力を供給しない固定電圧電力モードにおいて、前記電力ノードのインピーダンスを下げる制御を行うアクティブショート部と、
前記固定電圧電力モードにおいて、前記第2の電源部が前記アクティブショート部による前記電力ノードの電圧変化によって前記電力ノードに電力を供給しないように、前記エンベロープ信号を打ち消すためのキャンセル信号を当該エンベロープ信号に合成する合成部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
- 所定の閾値より大きい前記入力信号のエンベロープを抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された信号と前記アクティブショート部のインピーダンスを制御するアクティブショート信号とに基づいて、前記エンベロープ信号を出力する出力部と、
をさらに有することを特徴とする請求項1記載の増幅装置。 - 前記入力信号のエンベロープが、第1の閾値より大きい区間において前記第1の閾値より大きい第2の閾値を超えている場合、前記第1の閾値より大きい区間において、前記アクティブショート部が前記電力ノードの低インピーダンス状態から開放する前記アクティブショート信号を生成するアクティブショート信号生成部をさらに有することを特徴とする請求項2記載の増幅装置。
- 前記アクティブショート信号生成部から出力される前記アクティブショート信号と前記抽出部から出力される信号とに基づいて前記キャンセル信号を生成するキャンセル信号生成部をさらに有することを特徴とする請求項3記載の増幅装置。
- 前記キャンセル信号生成部は、前記アクティブショート信号生成部からインピーダンスを下げる前記アクティブショート信号が出力されているとき、前記抽出部から出力される信号を反転し、振幅調整して前記キャンセル信号を生成することを特徴とする請求項4記載の増幅装置。
- 前記キャンセル信号は、前記固定電圧電力モードにおける前記電力ノードの電圧変化と同様の変化をする信号であることを特徴とする請求項1記載の増幅装置。
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