JP5853905B2 - Linc電力増幅器 - Google Patents
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Description
Multiple Access (W-CDMA),Long Term Evolution (LTE), Worldwide Interoperability
for Microwave Access (WiMAX: IEEE802.16-2004, IEEE802.16e等)を含む。さらに、通
信規格は、Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access (OFDMA)を含むことが
できる。
(t),S2(t)及びアウトフェイジング信号e(t)を示すベクトル図を示す。図1において、帯域通過波(帯域通過信号)の分離は、SCS(signal component separator)によって行われる。帯域が制限されたソースRF信号s(t)の複素表現は、以下の式(1)で可能である。
の二つのRF信号S1(t)及びS2(t)は、図2において図示されたベクトルで示すことができる。図2において、信号S1(t),S2(t)及び角度ψは、以下の式(2),式(3)及び式(4)で表すことができる。また、e(t)は、直角位相又はアウトフェイジング信号であり、以下の式(5)で表すことができる。
ンス補償(補償リアクタンス)によって、高効率の領域を低電力出力レベルに拡大する。Chireixは、補償サセプタンス(補償リアクタンス)の変動によって、異なるピーク対平
均電力比に適合するように効率曲線を変更することができる。
入力信号の振幅に基づき、上記少なくとも3つの電力増幅器に入力すべき少なくとも3つの部分信号から結合に用いる少なくとも2つの部分信号を選択するとともに、上記入力信号の振幅及び位相に基づき、上記少なくとも2つの部分信号の振幅及び位相を、電力増幅器が所定効率で動作する出力電力の範囲が拡張されるように決定する第1の回路と、
上記決定された振幅及び位相を有する上記少なくとも2つの部分信号を上記少なくとも3つの電力増幅器の対応する電力増幅器に入力する第2の回路と、
上記少なくとも2つの部分信号が前記対応する電力増幅器で増幅されることによって得られた信号を結合する結合器とを備える。
ィ増幅器の入力信号s(t)は、以下の式(7)で表現される。
t)及びS3(t)は、オリジナルの入力信号s(t)を構成する。特許文献1は、各電力増幅器の出力ポートに接続されたシャントサセプタンスによって各電力増幅器の無効な負荷を相殺することで、電力効率の向上を図る。すなわち、図4の参考図に示すように、3つの電力増幅器の出力1,2,及び3が同相で結合されるときに、最大の出力電力が得られる。また、図4に示すように、出力1,2,3のベクトルが異なる向きを持つときに、これらの合成ベクトルが出力電圧となるように調整され、出力2のベクトルと出力1及び出力3の合成ベクトルとの和が出力電圧となるように調整される。また、出力1,2及び3が角度120°を有するときに、出力電力はゼロになる。
最適化された位相角度の選択を行う。このため、小さな振幅を有する入力信号s(t)が高レベルのアウトフェイジング信号を有する問題を有している。すなわち、入力信号s(
t)はゼロ振幅(出力がゼロ)のときに、すべての3つの信号S1(t),S2(t),及びS3(t)が、図4に示すように、角度120°で結合される。この場合、信号S1(t),S2(
t),及びS3(t)からの全体の電力はアウトフェイジング電力、すなわちロスに変換される。
on load)12と、制御ネットワーク11と共通負荷12との間に配置された3つの高電
力増幅器(ハイパワーアンプ:HPA)1,2,3が配置されている。各HPA1,2及び3は、電力増幅器(PA)の一例である。共通負荷12は、個々のHPA1〜3に対して所望の出力インピーダンスRを提供する。
る。
る処理は、以下の(a)〜(d)のいずれかによって達成することができる。
(a)HPA入力をゼロに設定する。
(b)HPA入力を接地する。
(c)カットオフバイアスを設定する。
(d)HPA電力供給をオフに切り替える。
又は0]を有する。値kは、HPAの番号を示し、図5の例では、k=1,2又は3であ
る。重み係数αk=0は、カットオフモードにおけるk番目のHPAに対し、バイアス電
圧を供給することによって達成される。あるいは、k番目のHPA入力振幅に対し、ゼロを割り当てることによって、重み係数αk=0が達成される。
。これは、すべての分離信号が同じ振幅でなければならないことを要求する特許文献1の技術と異なる。
ある。
(B)信号s(t)再生のために選択されている信号S1(t),S2(t)及びS3(t)の間の最小角度Ψkを維持する。
ψ3を有する。そして、選択可能な重み係数(カットオフパラメータ)αkは、α1,α2及
びα3である。従って、HPA入力信号s(t)を構成するために取り得る信号S1(t),S2(t)及びS3(t)は、以下の式(9)で示される。
合には、最大HPA入力電圧Vmを得るために、三つの信号の振幅A1,A2,A3が選択される。このときのカットオフパラメータは、α1=α2=α3=1である。従って、三つの
信号の同相加算によって、最大入力電圧Vmが得られる(A1+A2+A3=Vm)。
位相ψ(式(4))を選択するためのオプションは一つであり、信号S1(t),S2(t)は
、以下の式(10)及び(11)で示される。
手法は次の通りである。
合
上述したように、Vm=A1+A2+A3である。ケース1における信号S1(t),S2(t),S3(t)及びΨ2(t)は、以下の式(12)及び(13)で表現される。Θはオリジナル信号(信号s(t))の位相である。
位相角度Ψと、増幅器の効率η(%)との関係を示す図である。ケース1における信号パラメータ選択による適正なシャントサセプタンス補償で、図6における60°未満の位相ψのための高HPA効率を提供することができる。
ケース2の範囲は、信号s(t)の中間振幅の領域を示す。この場合、信号S1(t)及び
S2(t)のみを使用することが合理的である。この場合、カットオフパラメータα1=α2 =1と、カットオフパラメータα3=0が使用される。これによって、振幅A2より高い振幅A1を有する信号S1(t)と、振幅A1より低い振幅(A2=A1/2)を有する信号S2(
t)とが使用される。一方、信号S3(t)は、カットオフモードとなる。信号S1(t)と、
信号S2(t)と、角度Ψ2(t)とは、以下の式(14)及び(15)によって表される。
ケース3では、アウトフェイジング電力を最小化するために、振幅A1より小さい振幅
を有する信号s(t)の領域において、信号S2(t)及びS3(t)のみを使用することが合理的である。この場合、カットオフパラメータα1=0と、カットオフパラメータα2 =α3=1が使用される。この結果、振幅A1より小さい振幅A2及びA3(A2=A3=A1/2)を有する信号S2(t)及びS3(t)が使用される。信号S1(t)はカットオフモードとなる
。ケース3における信号S2(t)と、信号S3(t)と、角度Ψ2(t)とは、以下の式(16
)及び(17)によって表される。
ψkが格納された複数のレコードを有し、振幅|s(t)|の値に対応するαk及びψkが選
択される。
た振幅A3とを有する定包絡線信号である信号S3(t)を生成し、決定したカットオフパラメータα3とともに出力する。パラメータ決定回路22A,22B,22Cは、第1の回
路の一例である。
αk(α1,α2又はα3)を受け取る。
成回路23Bは、信号S2(t)にカットオフパラメータα2を乗じたHPA入力信号α2・
S2(t)を生成し、カットオフパラメータα2とともに出力する。入力信号生成回路23Cは、信号S3(t)にカットオフパラメータα3を乗じたHPA入力信号α3・S3(t)を生成し、カットオフパラメータα3とともに出力する。但し、カットオフパラメータαkが“0”のとき、HPA入力信号は0になる。入力信号生成回路23A,23B,23Cは、第2の回路の一例である。
信号αk・sk(t)に対する増幅動作を行う。
t)の振幅の領域内に拡張されている。従って、n−ウェイ電力増幅器の平均効率が増加
する。
るカットオフパラメータα及び角度パラメータψの選択によって、LINC電力増幅器の出力信号の複数の表現(ケース1〜3(図7参照))が可能である。
を最小化するように行われる。また、カットオフパラメータαの選択は、信号間の位相角度Ψを最小化するように選択される。上記のようなカットオフパラメータα及び位相角度Ψの選択によって、LINC電力増幅器の高効率領域を拡張することができる。これによって、LINC電力増幅器が高効率で動作する出力電力の範囲を拡張することができる。
10・・・LINC(アウトフェイジング)電力増幅器
11・・・制御ネットワーク
20・・・コントローラ
21・・・振幅位相検出回路
22・・・パラメータ決定回路
23・・・入力信号生成回路
Claims (4)
- 少なくとも3つの電力増幅器と、
入力信号の振幅に基づき、前記少なくとも3つの電力増幅器に入力すべき少なくとも3つの部分信号から結合に用いる少なくとも2つの部分信号を選択するとともに、前記入力信号の振幅及び位相に基づき、前記少なくとも2つの部分信号の振幅及び位相を、電力増幅器が所定効率で動作する出力電力の範囲が拡張されるように決定する第1の回路と、
前記決定された振幅及び位相を有する前記少なくとも2つの部分信号を前記少なくとも3つの電力増幅器の対応する電力増幅器に入力する第2の回路と、
前記少なくとも2つの部分信号が前記対応する電力増幅器で増幅されることによって得られた信号を結合する結合器と
を備え、
前記少なくとも3つの電力増幅器が、第1の電力増幅器と、第2の電力増幅器と、第3の電力増幅器とを含み、
前記第1の回路は、前記第1の電力増幅器に入力すべき第1の部分信号と、前記第2の電力増幅器に入力すべき、前記第1の部分信号の振幅の半分の振幅を有する第2の部分信号と、前記第3の電力増幅器に入力すべき前記第2の部分信号の振幅と等しい振幅を有する第3の部分信号とを生成し、
前記入力信号の振幅が0より大きく且つ前記第1の部分信号の振幅より小さいときに、前記第1の回路が、前記少なくとも2つの部分信号として前記第2及び第3の部分信号を選択する
LINC電力増幅器。 - 前記第1の回路で選択されなかった部分信号に対応する電力増幅器の入力がゼロにされる請求項1に記載のLINC電力増幅器。
- 前記入力信号の振幅が前記第1の部分信号の振幅より大きく且つ前記第1の部分信号の振幅と前記第2の部分信号の振幅の和より小さい場合に、前記第1の回路が、前記少なくとも2つの部分信号として前記第1及び第2の部分信号を選択する
請求項1に記載のLINC電力増幅器。 - 前記入力信号の振幅が前記第1の部分信号の振幅と前記第2の部分信号の振幅の和より大きく且つ前記入力信号の最大振幅より小さい場合に、前記第1の回路が前記少なくとも2つの部分信号として前記第1から第3の部分信号を選択する
請求項3に記載のLINC電力増幅器。
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