JP5642077B2

JP5642077B2 - ドハティアンプシステム及びこれを用いた送信機

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Publication number: JP5642077B2
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Inventors: 加藤　貴之; 貴之加藤; 敦志山岡; 恵一山口
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Filing date: 2009-08-27
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Description

本発明は、電力増幅器のウォームアップに関する。

非特許文献１などにおいて、高効率な電力増幅器としてドハティアンプ(Doherty amplifier)が提案されている。ドハティアンプは、キャリアアンプ及びピークアンプを備えている。キャリアアンプはドハティアンプの動作中に常時動作し、ピークアンプはドハティアンプの出力電力が高いときに動作する。キャリアアンプ及びピークアンプは、動作頻度及び動作効率が異なるので、その温度が異なりうる。

電力増幅器は、温度変化によって入出力特性が変化する。すなわち、電力増幅器の非線形性は温度に依存して変化するため、電力増幅器を所望の温度範囲内で使用するために、温度調整（ウォームアップなど）が行われる。例えば、特許文献１記載の送信増幅器は、温度検出手段、増幅部の自己発熱の促進手段などを備えており、温度検出結果に基づいて促進手段を制御してウォームアップを実現する。

特開２００４−３２８７１０号公報（第１６頁、第１図）

Peter B. kenington, "High Linearity RF Amplifier Design", Artech House Microwave Library, ISBN 1-58053-143-1

特許文献１に開示される技術では、キャリアアンプ及びピークアンプの各々に温度検出手段、増幅部の自己発熱の促進手段などの付加的な要素が必要となる。また、ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)通信可能な送信機は、複数の送信系統を必要とするために、その系統数に応じた数の電力増幅器が設けられる。即ち、ＭＩＭＯ通信可能な送信機における複数の電力増幅器を特許文献１記載の技術をドハティアンプに適用する場合には、上記付加的な要素が個々の電力増幅器に関して必要となる。これら付加的な要素は、回路規模及び消費電力の観点からすると好ましくない。

従って、本発明は電力増幅器の効率的なウォームアップを特別な付帯回路を必要とせずに提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るドハティアンプシステムは、基板と、前記基板の表面あるいは裏面に配置された第１キャリアアンプ及び前記基板の表面あるいは裏面に配置された第１ピークアンプを有する第１ドハティアンプと、前記基板の表面あるいは裏面に配置された第２キャリアアンプ及び前記基板の表面あるいは裏面に配置された第２ピークアンプを有する第２ドハティアンプと、を備え、前記第１キャリアアンプと前記第２キャリアアンプとの距離は、前記第１キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第１キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離のいずれよりも小さく、前記第１ピークアンプと前記第２ピークアンプとの距離は、前記第１キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第１キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離のいずれよりも小さい。

本発明によれば、電力増幅器の効率的なウォームアップを特別な付帯回路を必要とせずに提供できる。

一実施形態に係るドハティアンプシステムの平面図。図１のII−II'線における断面図。一実施形態に係るドハティアンプシステムの平面図。図３のIV−IV'線における断面図。一実施形態に係るドハティアンプシステムの平面図。図５のVI−VI'線における断面図。一実施形態に係るドハティアンプシステムの平面図。一実施形態に係るドハティアンプシステムにおけるキャリアアンプ群の実装例を示す図。一実施形態に係るドハティアンプシステムにおけるピークアンプ群の実装例を示す図。図１１におけるドハティアンプシステムを示すブロック図。一実施形態に係るドハティアンプシステムを用いた送信機を示すブロック図。図１１におけるベースバンド信号処理部を示すブロック図。図１１における無線処理部を示すブロック図。図１１における無線復調部を示すブロック図。電力増幅器の非線形性の温度変化例を示すグラフ図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態に係るドハティアンプシステムは、多層基板１１６と、この多層基板１１６上に配置されるキャリアアンプ群１０９及びピークアンプ群１２１とを含む。ここで、「ドハティアンプシステム」なる用語は、例えばＭＩＭＯ通信のための複数のドハティアンプの全体を指すものとする。キャリアアンプ群１０９は、上記複数のドハティアンプにおける複数のキャリアアンプを含む。これら複数のキャリアアンプは多層基板１１６上に互いに近接するように配置される。ピークアンプ群１２１は、上記複数のドハティアンプにおける複数のピークアンプを含む。これら複数のピークアンプは多層基板１１６上に互いに近接するように配置される。「複数のキャリアアンプが互いに近接している」とは、例えば、複数のキャリアアンプのうち任意の２つの間の距離が、複数のキャリアアンプのうち任意の１つと複数のピークアンプうち任意の１つとの間の距離よりも小さいということである。また、「複数のピークアンプが互いに近接している」とは、例えば、複数のピークアンプのうち任意の２つの間の距離が、複数のピークアンプのうち任意の１つと複数のキャリアアンプのうち任意の１つとの間の距離よりも小さいということである。以降の説明において、キャリアアンプ群１０９及びピークアンプ群１２１は２つのアンプを夫々含んでいるものとするが、３つ以上のアンプを夫々含んでもよい。また、以降の説明において、キャリアアンプ群１０９は多層基板１１６の一面に配置され、ピークアンプ群１２１はこの一面の反対面に配置されているものとするが、両者が同一面に配置されてもよい。

図１、図５及び図７は、多層基板１１６におけるキャリアアンプ群１０９の配置面を示している。尚、図７は、多層基板１１６におけるピークアンプ群１２１の配置面の要素を破線で表示している。図２は、図１のII−II'線における断面を示している。図６は、図５のVI−VI'線における断面を示している。
キャリアアンプ群１０９は、第１のドハティアンプ５０５における第１のキャリアアンプ５０１と、第２のドハティアンプ５０６における第２のキャリアアンプ５０２とを含む。

第１の入力端子１０１は、第１のドハティアンプ５０５の入力信号を受け取る。第１の入力端子１０１によって受け取られた入力信号は、信号入力線路１０３を介して第１のキャリアアンプ５０１に供給されると共に、インピーダンス変換器１０５及び導通ビア１０７を介して多層基板１１６の反対面（ピークアンプ群１２１の配置面）に供給される。第１のキャリアアンプ５０１の出力信号はインピーダンス変換器１１０及び導通ビア１１２を介して多層基板１１６の反対面に供給される。

第２の入力端子１０２は、第２のドハティアンプ５０６の入力信号を受け取る。第２の入力端子１０２によって受け取られた入力信号は、信号入力線路１０４を介して第２のキャリアアンプ５０２に供給されると共に、インピーダンス変換器１０６及び導通ビア１０８を介して多層基板１１６の反対面に供給される。第２のキャリアアンプ５０２の出力信号はインピーダンス変換器１１１及び導通ビア１１３を介して多層基板１１６の反対面に供給される。

図３は、多層基板１１６におけるピークアンプ群１２１の配置面を示している。図４は、図３のIV−IV'線における断面を示している。
ピークアンプ群１２１は、第１のドハティアンプ５０５における第１のピークアンプ５０３と、第２のドハティアンプ５０６における第２のピークアンプ５０４とを含む。

導通ビア１０７を介して多層基板１１６の反対面（キャリアアンプ群１０９の配置面）から供給される入力信号は、インピーダンス変換器１２２を介して第１のピークアンプ５０３に供給される。第１のピークアンプ５０３の出力信号は、導通ビア１１２を介して多層基板１１６の反対面から供給される出力信号と合成され、信号出力線路１２６を介して第１の出力端子１１４から出力される。

導通ビア１０８を介して多層基板１１６の反対面から供給される入力信号は、インピーダンス変換器１２３を介して第２のピークアンプ５０４に供給される。第２のピークアンプ５０４の出力信号は、導通ビア１１３を介して多層基板１１６の反対面から供給される出力信号と合成され、信号出力線路１２７を介して第２の出力端子１１５から出力される。

以下、本実施形態に係るドハティアンプシステムの技術的意義を説明する。
図１５は、キャリアアンプ、ピークアンプなどの電力増幅器の非線形特性の温度変化の一例を示している。図１５において、横軸は入力電力Ｐinを表し、縦軸は電力増幅器の利得の非線形特性を示すＡＭ−ＡＭ特性を表している。図１５から明らかなように、電力増幅器の非線形特性は、電力増幅器の温度に応じて変化する。この非線形特性は後述する歪補償のために参照されるので、電力増幅器の温度が大きく変化すると歪を十分に補償できなくなるおそれがある。

ＭＩＭＯ通信モードでは複数のドハティアンプが使用され、ＳＩＳＯ通信モードでは１つのドハティアンプが使用される。ここで、ドハティアンプシステムを用いる送信機が、ＭＩＭＯ通信モードからＳＩＳＯ(Single Input Single Output)通信モードに移行し、更にＭＩＭＯ通信モードに移行するという状況を仮定する。最初のＭＩＭＯ通信モードでは複数のドハティアンプが動作し、これらに応じた逆歪特性が歪補償のためにデジタル信号処理部のメモリなどに保持されることになる。そして、ＳＩＳＯ通信モードへ移行すると、１つのドハティアンプは動作を継続するものの、残りのドハティアンプは動作を停止する。ＳＩＳＯ通信モードにおいて動作を停止しているドハティアンプの温度は低下し続ける。そして、再びＭＩＭＯ通信モードに移行すると、ＳＩＳＯ通信において動作を停止していたドハティアンプが動作を再開する。しかしながら、動作を再開したドハティアンプは、ＳＩＳＯ通信モードにおいて温度が低下しているため、前回のＭＩＭＯ通信モードにおいて保持されている逆歪特性を利用したとしてもドハティアンプの歪を十分に補償できないおそれがある。

一方、前述したように、本実施形態に係るドハティアンプシステムは、複数のキャリアアンプを互いに近接するように配置してキャリアアンプ群１０９を構成し、複数のピークアンプを互いに近接するように配置してピークアンプ群１２１を構成している。即ち、複数のドハティアンプにおける複数のキャリアアンプが互いに近接するように配置され、複数のドハティアンプにおける複数のピークアンプが互いに近接するように配置される。故に、ＳＩＳＯ通信モードにおいて、動作中の１つのドハティアンプにおけるキャリアアンプ及びピークアンプにおいて発生する熱が、多層基板１１６を介して伝導し、動作停止中のドハティアンプにおけるキャリアアンプ及びピークアンプをウォームアップする。ウォームアップの程度は、キャリアアンプ間の距離、多層基板１１６の熱伝導率などに依存する。

一般に、熱源と測定点との2点間の温度差は以下の数式（１）で表される。

よって、温度差は、熱源の熱量と熱源から測定点までの熱が伝わる媒体の長さと断面積により決定する。

本実施形態では、例えば熱源は動作しているキャリアアンプまたはピークアンプであり、測定点は動作していないキャリアアンプまたはピークアンプである。電力増幅器の歪補償の方法および歪の仕様に依存して2つのアンプの温度差、すなわちウォームアップする温度を決定する。ウォームアップする温度を決めた後、本実施形態における互いに近接するための距離、すなわち2つのアンプの配置位置を決定する。

たとえば、2つのアンプの温度差を50℃、キャリアアンプの動作効率50%、キャリアアンプの平均出力電力を50Wとすると、平均発熱量は50Wであり、数式（１）より熱抵抗は1[℃/W]となる。この熱抵抗を満たすように2つのキャリアアンプまたはピークアンプを実装する。

なお、熱源として、動作しているキャリアアンプだけでなく、基板の裏面に実装された動作しているピークアンプも含む場合には，これら2個のアンプを2個の熱源としてウォームアップするアンプまでの各々の距離を同様に計算する。

ウォームアップの効率を高めるために、キャリアアンプ群１０９及びピークアンプ群１２１におけるキャリアアンプ及びピークアンプの配列を工夫してもよい。例えば、動作頻度が高いほどキャリアアンプ及びピークアンプの発生する熱量は大きいので、この性質をキャリアアンプ及びピークアンプの配列に利用できる。具体的には、動作頻度の最も高いキャリアアンプ及びピークアンプの位置から離れるに従って動作頻度のより低いキャリアアンプ及びピークアンプを配列すれば、動作頻度の高いキャリアアンプ及びピークアンプを好適な温度に維持しやすくなる。

また、本実施形態に係るドハティアンプシステムのように、多層基板１１６の一面にキャリアアンプ群１０９を配置し、反対面にピークアンプ群１２１を配置する構成によれば多層基板１１６を介してキャリアアンプ群１０９の熱をピークアンプ群１２１に伝導できる。一般的に、常時動作するキャリアアンプに比べて間欠動作するピークアンプの温度は低くなりがちであるが、このような構成によればピークアンプ群１２１を好適な温度に維持しやすくなる。

本実施形態に係るドハティアンプシステムにおけるウォームアップ性能を更に向上させるために、図８に示すように、キャリアアンプ群１０９に含まれるキャリアアンプ５０１及びキャリアアンプ５０２を、多層基板１１６に比べて熱伝導性の高い筐体１３０に収容することが望ましい。筐体１３０の素材は、例えば窒化アルミニウムである。窒化アルミニウムの熱伝導率は、概ね１００〜３００［Ｗ／ｍＫ］程度である。筐体１３０に要求される熱伝導率は、キャリアアンプ群１０９に要求されるウォームアップ性能に依存するが、少なくとも８０［Ｗ／ｍＫ］程度であることが望ましい。

また、本実施形態に係るドハティアンプシステムにおけるウォームアップ性能を更に向上させるために、図９に示すように、ピークアンプ群１２１に含まれるピークアンプ５０３及びピークアンプ５０４を、多層基板１１６に比べて熱伝導性の高い筐体１４０に収容することが望ましい。筐体１４０の素材は、例えば筐体１３０と同じである。

図１１に示すように、本実施形態に係るドハティアンプシステムを用いて送信機を構成することもできる。図１１の送信機は、ベースバンド信号処理部３０１、無線処理部３０２、ドハティアンプシステム３０３、電力分配部３０４、アンテナ３０５，３０６及び無線復調部３０７を有する。図１１の送信機は、ＳＩＳＯ通信モード及びＭＩＭＯ通信モードの両方で動作可能である。尚、本例ではＭＩＭＯ通信における入出力数を「２」としているが、「３」以上であってもよい。

ベースバンド信号処理部３０１は、送信対象となるベースバンド信号の信号処理を行う。ベースバンド信号処理部３０１は、例えば図１２に示すように、ベースバンド信号処理部３０１は、ベースバンド信号生成部６０１、歪補償部６０２、信号出力端子６０３，６０４及び信号入力端子６０５，６０６を有する。

ベースバンド信号生成部６０１は、送信対象となるベースバンド信号を生成する。送信対象となるベースバンド信号は、例えばＩＱ複素ベースバンド信号である。ベースバンド信号生成部６０１は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて第１のベースバンド信号を生成し、歪補償部６０２に入力する。ベースバンド信号生成部６０１は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号を生成し、歪補償部６０２に入力する。

歪補償部６０２は、ドハティアンプシステム３０３によって与えられる非線形歪特性を補償する処理をベースバンド信号生成部６０１からのベースバンド信号に対して施す。より具体的には、歪補償部６０２は、ドハティアンプシステム３０３の非線形歪特性に対応する逆歪特性をベースバンド信号に乗じる。本例では、ドハティアンプシステム３０３は第１のドハティアンプ５０５及び第２のドハティアンプ５０６を含むので、歪補償部６０２はこれら第１のドハティアンプ５０５及び第２のドハティアンプ５０６に対応する逆歪特性をメモリに個別に記憶させておく。この逆歪特性は、第１のドハティアンプ５０５及び第２のドハティアンプ５０６の非線形歪特性を夫々監視することにより、適宜更新される。この更新処理の具体的内容は後述する。

歪補償部６０２は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて第１のベースバンド信号に対して第１のドハティアンプ５０５に対応する逆歪特性を乗じ、第１の信号出力端子６０３より出力する。また、歪補償部６０２は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて第１のドハティアンプ５０５の非線形特性を第１の信号入力端子６０５からの入力信号に基づいて監視する。歪補償部６０２は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて、第１のベースバンド信号に対して第１のドハティアンプ５０５に対応する逆歪特性を乗じて第１の信号出力端子６０３より出力し、第２のベースバンド信号に対して第２のドハティアンプ５０６に対応する逆歪特性を乗じて第２の信号出力端子６０４より出力する。また、歪補償部６０２は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて第１のドハティアンプ５０５及び第２のドハティアンプ５０６の非線形歪特性を第１の信号入力端子６０５及び第２の信号入力端子６０６からの入力信号に基づいて監視する。

無線処理部３０２は、ベースバンド信号処理部３０１からのベースバンド信号を無線周波数帯信号（ＲＦ信号）に変換する信号処理を行う。無線処理部３０２は、例えば図１３に示すように、信号入力端子７０１，７０２、低域通過型フィルタ群７０３、ミキサ群７０４、帯域通過型フィルタ群７０５、ドライバアンプ群７０６及び信号出力端子７０７，７０８を含む。

低域通過型フィルタ群７０３は、ベースバンド信号処理部３０１からのベースバンド信号に対して高域成分を抑圧して低域成分を抽出するフィルタ処理を行う。具体的には、低域通過型フィルタ群７０３は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて第１の信号入力端子７０１から入力される第１のベースバンド信号に対してフィルタ処理を行う。また、低域通過型フィルタ群７０３は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて第１の信号入力端子７０１から入力される第１のベースバンド信号及び第２の信号入力端子７０２から入力される第２のベースバンド信号に対して夫々フィルタ処理を行う。

ミキサ群７０４は、いわゆる周波数変換器群（アップコンバータ群）である。ミキサ群７０４は、低域通過型フィルタ群７０３からのベースバンド信号に対してローカル信号を乗算し、乗算信号を得る。具体的には、ミキサ群７０４は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて低域通過型フィルタ群７０３から入力される第１のベースバンド信号に対して第１のローカル信号を乗算し、第１の乗算信号を得る。また、ミキサ群７０４は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて低域通過型フィルタ群７０３から入力される第１のベースバンド信号及び第２のベースバンド信号に対して第１のローカル信号及び第２のローカル信号を夫々乗算し、第１の乗算信号及び第２の乗算信号を夫々得る。

帯域通過型フィルタ群７０５は、ミキサ群７０４からの乗算信号に対して帯域外成分を抑圧して帯域内成分を抽出するフィルタ処理を行って、ＲＦ信号を得る。具体的には、帯域通過型フィルタ群７０５は、ＳＩＳＯ通信モードにおいてミキサ群７０４から入力される第１の乗算信号に対してフィルタ処理を行って、第１のＲＦ信号を得る。また、帯域通過型フィルタ群７０５は、ＭＩＭＯ通信モードにおいてミキサ群７０４から入力される第１の乗算信号及び第２の乗算信号に対して夫々フィルタ処理を行って、第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号を夫々得る。

ドライバアンプ群７０６は、帯域通過型フィルタ群７０５からのＲＦ信号の電力を増幅する。具体的には、ドライバアンプ群７０６は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて帯域通過型フィルタ群７０５から入力される第１のＲＦ信号の電力を増幅し、第１の信号出力端子７０７より出力する。また、ドライバアンプ群７０６は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて帯域通過型フィルタ群７０５から入力される第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号の電力を夫々増幅し、第１の信号出力端子７０７及び第２の信号出力端子７０８より夫々出力する。

ドハティアンプシステム３０３は、例えば図１乃至図７に示すドハティアンプシステムである。ドハティアンプシステム３０３は、無線処理部３０２から入力されるＲＦ信号の電力を増幅する。ドハティアンプシステム３０３は、例えば図１０に示すように、第１のドハティアンプ５０５及び第２のドハティアンプ５０６を含む。ドハティアンプシステム３０３は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて無線処理部３０２から入力される第１のＲＦ信号の電力を第１のドハティアンプ５０５によって増幅する。また、ドハティアンプシステム３０３は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて無線処理部３０２から入力される第１のＲＦ信号の電力を第１のドハティアンプ５０５によって増幅し、第２のＲＦ信号の電力を第２のドハティアンプ５０６によって増幅する。

第１のドハティアンプ５０５及び第２のドハティアンプ５０６の具体的な動作内容は、設計的に定められてよい。例えば、ドハティアンプの動作中に、キャリアアンプは常時動作し、ピークアンプはドハティアンプの飽和出力レベルから６ｄＢ下がったレベル以上の高電力信号を出力するときに限って動作する。この高電力信号の増幅時において、キャリアアンプ及びピークアンプの電力分配比は例えば１：１である。

第１のドハティアンプ５０５は、入力端子１０１、キャリアアンプ５０１、ピークアンプ５０３、インピーダンス変換回路４０１，４０３及び出力端子１１４を含む。インピーダンス変換回路４０１は、前述したインピーダンス変換器１０５、導通ビア１０７及びインピーダンス変換器１２２に相当する。インピーダンス変換回路４０３は、前述したインピーダンス変換器１１０、導通ビア１１２及びインピーダンス変換器１２４を含む。望ましくは、インピーダンス変換回路４０１及びインピーダンス変換回路４０３のインピーダンス変換機能は略等しく、例えば第１のドハティアンプ５０５が増幅する信号の波長の１／４倍の電気長の伝送線路と同等である。また、望ましくは、インピーダンス変換器１０５，１１０，１２２，１２４のインピーダンス変換機能は略等しい。

第２のドハティアンプ５０６は、入力端子１０２、キャリアアンプ５０２、ピークアンプ５０４、インピーダンス変換回路４０２，４０４及び出力端子１１５を含む。インピーダンス変換回路４０２は、前述したインピーダンス変換器１０６、導通ビア１０８及びインピーダンス変換器１２３に相当する。インピーダンス変換回路４０４は、前述したインピーダンス変換器１１１、導通ビア１１３及びインピーダンス変換器１２５を含む。望ましくは、インピーダンス変換回路４０２及びインピーダンス変換回路４０４のインピーダンス変換機能は略等しく、例えば第２のドハティアンプ５０６が増幅する信号の波長の１／４倍の電気長の伝送線路と同等である。また、望ましくは、インピーダンス変換器１０６，１１１，１２３，１２５のインピーダンス変換機能は略等しい。

電力分配部３０４は、ドハティアンプシステム３０３からの増幅信号の電力を分配する。電力分配部３０４は、例えば方向性結合器によって実現できる。具体的には、電力分配部３０４は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて、ドハティアンプシステム３０３から入力される第１の増幅信号の電力の一部（例えば１／１０）を無線復調部３０７に出力し、残部をアンテナ３０５に出力する。また、電力分配部３０４は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて、ドハティアンプシステム３０３から入力される第１の増幅信号の電力の一部及び第２の増幅信号の電力の一部を無線復調部３０７に夫々出力し、残部をアンテナ３０５及び３０６に夫々出力する。

アンテナ３０５は、ＳＩＳＯ通信モード及びＭＩＭＯ通信モードにおいて、電力分配部３０４から入力される第１のＲＦ信号を空間に放出する。アンテナ３０６は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて電力分配部３０４から入力される第２のＲＦ信号を空間に放出する。

無線復調部３０７は、電力分配部３０４からのＲＦ信号を復調する。無線復調部３０７は、例えば図１４に示すように、信号入力端子８０１，８０２、アッテネータ群８０３、ミキサ群８０４、低域通過型フィルタ群８０５及び信号出力端子８０６，８０７を有する。

アッテネータ群８０３は、電力分配部３０４から入力されるＲＦ信号の電力を減衰させる。具体的には、アッテネータ群８０３は、ＳＩＳＯ通信モードにおいて、第１の信号入力端子８０６から入力される第１のＲＦ信号の電力を減衰させる。また、アッテネータ群８０３は、ＭＩＭＯ通信モードにおいて、第１の信号入力端子８０６から入力される第１のＲＦ信号及び第２の信号入力端子８０７から入力される第２のＲＦ信号の電力を夫々減衰させる。

ミキサ群８０４は、いわゆる周波数変換器群（ダウンコンバータ群）である。ミキサ群８０４は、アッテネータ群８０３から入力されるＲＦ信号に対してローカル信号を乗算し、乗算信号を得る。具体的には、ミキサ群８０４は、ＳＩＳＯ通信モードにおいてアッテネータ群８０３から入力される第１のＲＦ信号に対して第１のローカル信号を乗算し、第１の乗算信号を得る。また、ミキサ群８０４は、ＭＩＭＯ通信モードにおいてアッテネータ群８０３から入力される第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号に対して第１のローカル信号及び第２のローカル信号を夫々乗算し、第１の乗算信号及び第２の乗算信号を夫々得る。

低域通過型フィルタ群８０５は、ミキサ群８０４から入力される乗算信号に対して高域成分を抑圧して低域成分を抽出するフィルタ処理を行う。具体的には、低域通過型フィルタ群８０５は、ＳＩＳＯ通信モードにおいてミキサ群８０４から入力される第１の乗算信号に対してフィルタ処理を行って、第１の復調ＩＱベースバンド信号として第１の信号出力端子８０６より出力する。また、低域通過型フィルタ群８０５は、ＭＩＭＯ通信モードにおいてミキサ群８０４から入力される第１の乗算信号及び第２の乗算信号に対して夫々フィルタ処理を行って、第１の復調ＩＱベースバンド信号及び第２の復調ＩＱベースバンド信号として第１の信号出力端子８０６及び第２の信号出力端子８０７より夫々出力する。

前述したように、歪補償部６０２は、ドハティアンプシステム３０３の非線形歪特性を監視する。信号出力端子８０６，８０７から出力される復調ＩＱベースバンド信号は、信号入力端子６０５，６０６を介して歪補償部６０２に入力される。歪補償部６０２は、この復調ＩＱベースバンド信号とベースバンド信号生成部６０１から入力されたＩＱベースバンド信号とを比較し、ドハティアンプシステム３０３の非線形歪特性を計算する。そして、復調ＩＱベースバンド信号の歪成分が所定の範囲内となるようにメモリに保持している逆歪特性を更新する。この所定の範囲は、例えば図１１の送信機に仕様として要求されている歪範囲である。

以上説明したように、本実施形態に係るドハティアンプシステムは、複数のキャリアアンプを互いに近接するように配置してキャリアアンプ群１０９を構成し、複数のピークアンプを互いに近接するように配置してピークアンプ群１２１を構成している。従って、本実施形態に係るドハティアンプシステムによれば、一部のドハティアンプが動作停止中であったとしても、動作中のキャリアアンプ及びピークアンプが動作停止中のキャリアアンプ及びピークアンプをウォームアップできる。即ち、従来のような温度検知手段、発熱促進手段などを設けなくても、電力増幅器を効率的にウォームアップできる。故に、一部のドハティアンプを間欠的に動作させる場合にも、動作停止前の非線形性を動作停止中に亘って維持しやすいため高い歪補償性能を実現できる。

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、上記実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。

１０１，１０２・・・入力端子
１０３，１０４・・・信号入力線路
１０５，１０６・・・インピーダンス変換器
１０７，１０８・・・導通ビア
１０９・・・キャリアアンプ群
１１０，１１１・・・インピーダンス変換器
１１２，１１３・・・導通ビア
１１４，１１５・・・出力端子
１１６・・・多層基板
１２１・・・ピークアンプ群
１２２，…，１２５・・・インピーダンス変換器
１２６，１２７・・・信号出力線路
１３０，１４０・・・筐体
３０１・・・ベースバンド信号処理部
３０２・・・無線処理部
３０３・・・ドハティアンプシステム
３０４・・・電力分配部
３０５，３０６・・・アンテナ
３０７・・・無線復調部
４０１，…，４０４・・・インピーダンス変換回路
５０１，５０２・・・キャリアアンプ
５０３，５０４・・・ピークアンプ
５０５，５０６・・・ドハティアンプ
６０１・・・ベースバンド信号生成部
６０２・・・歪補償部
６０３，６０４・・・信号出力端子
６０５，６０６，７０１，７０２・・・信号入力端子
７０３・・・低域通過型フィルタ群
７０４・・・ミキサ群
７０５・・・帯域通過型フィルタ群
７０６・・・ドライバアンプ群
７０７，７０８・・・信号出力端子
８０１，８０２・・・信号入力端子
８０３・・・アッテネータ群
８０４・・・ミキサ群
８０５・・・低域通過型フィルタ群
８０６，８０７・・・信号出力端子

Claims

デジタル信号処理を用いた歪補償機能を有する送信機に搭載されるドハティアンプシステムにおいて、
基板と、
前記基板の表面あるいは裏面に配置された第１キャリアアンプ及び前記基板の表面あるいは裏面に配置された第１ピークアンプを有し、ＳＩＳＯ通信モードおよびＭＩＭＯ通信モードにおいて動作する第１ドハティアンプと、
前記基板の表面あるいは裏面に配置された第２キャリアアンプ及び前記基板の表面あるいは裏面に配置された第２ピークアンプを有し、ＳＩＳＯ通信モードにおいて動作を停止しＭＩＭＯ通信モードにおいて動作する第２ドハティアンプと、を備え、
前記第１キャリアアンプと前記第２キャリアアンプとの距離は、前記第１キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第１キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離のいずれよりも小さく、
前記第１ピークアンプと前記第２ピークアンプとの距離は、前記第１キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第１キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第１ピークアンプとの距離、前記第２キャリアアンプと前記第２ピークアンプとの距離のいずれよりも小さく、
ＳＩＳＯ通信モードにおいて前記第１ドハティアンプによって発生する熱が前記第２ドハティアンプに伝導し、ＳＩＳＯ通信モードの後のＭＩＭＯ通信モードにおいて動作する前記第２ドハティアンプがウォームアップされる
ことを特徴とするドハティアンプシステム。
前記基板よりも熱伝導性が高く、前記第１キャリアアンプ及び前記第２キャリアアンプ、または、前記第１ピークアンプ及び前記第２ピークアンプを収容する筐体を更に具備する請求項１記載のドハティアンプシステム。
前記基板の表面あるいは裏面に配置された第３キャリアアンプ及び前記基板の表面あるいは裏面に配置された第３ピークアンプを有し、前記第１ドハティアンプ及び前記第２ドハティアンプよりも動作頻度の高い第３ドハティアンプを更に具備し、
前記第３キャリアアンプは前記第１キャリアアンプ及び前記第２キャリアアンプの間に配置され、または、前記第３ピークアンプは前記第１ピークアンプ及び前記第２ピークアンプの間に配置される請求項２記載のドハティアンプシステム。
前記第１キャリアアンプ及び前記第２キャリアアンプは前記基板の一面に配置され、前記第１ピークアンプ及び前記第２ピークアンプは前記基板の前記一面の反対面に配置される請求項２記載のドハティアンプシステム。
前記一面に配置される第１のインピーダンス変換器と、前記反対面に配置され前記第１のインピーダンス変換器とインピーダンス変換機能が略等しい第２のインピーダンス変換器と、前記第１のインピーダンス変換器及び前記第２のインピーダンス変換器を導通するビアを含む複数のインピーダンス変換回路を更に具備する請求項４記載のドハティアンプシステム。
ＭＩＭＯ通信モードにおいて２つのベースバンド信号に対する信号処理を行い、ＳＩＳＯ通信モードにおいて１つのベースバンド信号に対する信号処理を行う信号処理部と、
前記ＭＩＭＯ通信モードにおいて前記２つのベースバンド信号を２つの無線周波数帯信号に変換する処理を行い、前記ＳＩＳＯ通信モードにおいて前記１つのベースバンド信号を１つの無線周波数帯信号に変換する処理を行う無線処理部と、
前記ＭＩＭＯ通信モードにおいて前記２つの無線周波数帯信号の電力を前記第１ドハティアンプ及び前記第２ドハティアンプによって増幅して２つの増幅信号を出力し、前記ＳＩＳＯ通信モードにおいて前記１つの無線周波数帯信号の電力を前記第１ドハティアンプによって増幅して１つの増幅信号を出力する請求項１記載のドハティアンプシステムと、
前記ＭＩＭＯ通信モードにおいて前記２つの増幅信号を送信し、前記ＳＩＳＯ通信モードにおいて前記１つの増幅信号を送信するアンテナ群と
を具備する送信機。