JP2012504355A - 信号増幅器、基地局及び入力信号を増幅する方法 - Google Patents

Abstract

主増幅器及び補助増幅器用に別個独立したバイアス電源を有する改善されたドハティ増幅器が開示される。バイアス電源は、入力信号又はシステムの要請にしたがって増幅器の特性を変更するように制御可能であり可変である。改善された増幅器は、入力信号を分割及び整形し、合成された出力信号における非線形性を補償する信号準備ユニットを含む。

Description

本願は一般に信号を増幅する技術分野に関連し、特に増幅装置の効率及び特性を制御するための装置及び方法に関連する。

無線装置は情報を送信するために無線周波数（RF）を使用する。例えば、セルラ電話機は増幅したRF信号を使用して音声データを基地局へ送信し、これにより信号が通信ネットワークへ中継されるようにする。その他の既存の無線通信装置としては、ブルートゥース（Bluetooth）、ホームRF（HomeRF）及びWLAN等がある。従来の無線装置の場合、無線システム全体の電力のうちの多くを、電力増幅器が消費している。バッテリで動作するシステムの場合、電力増幅器の効率が低いと、与えられたバッテリ寿命の間に短い時間しか通信できなくなってしまう。連続出力型のシステム（continuous power system）の場合、効率の低下は使用電力の増加や、熱を除去する必要が生じ、システム全体に対する条件を厳しくし、運用コストを高くしてしまう。

このような理由から、RF電力増幅器の効率を改善するための多くの努力がなされている。改善された効率をもたらす増幅器のタイプの1つは、ドハティ型電力増幅器（Doherty−type power amplifier）である。通常のドハティ型電力増幅器の設計は、主増幅器と補助増幅器とを含む。主増幅器は、ある電力レベルに至る最適な効率を維持し、補助増幅器がそのレベルを超えて動作できるようにする。電力増幅器が高い出力レベルで動作する場合、増幅器は非常に圧迫され、増幅された信号に非線形成分が導入される。通常のドハティ型増幅器の場合、主及び補助増幅器は、同じ最大電力率を有する同じタイプの増幅器から構成される。これらのドハティ型増幅器は、最大電力の6dB低いピーク効率をもたらし、これは理論上システムの最大効率に等しい大きさである。

新しい増幅器のアーキテクチャ及び装置の技術により、効率のピークのバックオフ（back off）の位置が従来の6dB地点の近辺で動かされてもよいこと、及び大きさが最大圧縮システム効率を超えることを設計において可能にする。幅広い出力電力レベルにわたって優れた効率を示すドハティ型装置は、補助増幅器とは異なるサイズ又は材料による主増幅器の設計を用いて与えられる。しかしながら、製品が製造される場合に、そのような増幅器の材料や設計の選択がなされる必要があり、効率のピーク位置は大まかに徐々にしか変更できないかもしれない。システムアプリケーションにおける変動及び増幅を要する信号における変動に起因して、様々な信号出力電力レベル及びピーク対平均信号電力比に対して、ピーク効率で動作することが可能なドハティ型装置が望まれている。さらに、装置のハードウェアの修正を必要とせずに、システム条件に合致するように動的に構築可能な増幅装置が望まれている。

一実施例による信号増幅器は、
入力信号を前記主入力信号及び前記補助入力信号に分け、前記主入力信号及び前記補助入力信号に対して信号整形を施すデュアルドライブモジュールを含む信号準備ユニットと、
前記主入力信号を受信し、増幅された主信号を出力する主増幅器と、
前記主増幅器に主バイアス電圧を供給する主バイアス電源と、
前記補助入力信号を受信し、増幅された補助信号を出力する補助増幅器と、
前記補助増幅器に補助バイアス電圧を供給する補助バイアス電源と、
前記増幅された主信号及び前記増幅された補助信号を出力信号に合成する信号合成部と、
前記主バイアス電源及び前記補助バイアス電源を独立に制御する電圧制御モジュールと
を含み、前記主バイアス電源は前記補助バイアス電源と独立している、信号増幅器である。

改善された増幅器の一例を概略的に示す図。 改善された増幅器の別の例を概略的に示す図。 改善された増幅器のさらに別の例を概略的に示す図。 改善された増幅器の一例における出力電力とゲイン及び効率との関係を示すグラフ。 無線ネットワークの基地局の一例を示すブロック図。

本願は、ピーク効率を有するドハティ型増幅器を開示及び説明し、そのドハティ型増幅器は様々な信号特性に適合するものである。主増幅器及び補助増幅器は別個独立したバイアス電源によりバイアスされている。一実施例において、各バイアス電源は固定されており、それらは異なる電圧レベルを有する。一実施例において、各バイアス電源は可変であり、それらは異なるパフォーマンス特性を実現するように調整される。

本願における一形態として信号増幅器が説明される。信号増幅器は、入力信号を主入力信号及び補助入力信号に分ける信号準備ユニットを含み、信号準備ユニットは、主入力信号及び補助入力信号に対して信号整形又は信号変換を施すデュアルドライブモジュールを含む。信号増幅器は、主入力信号を受信し、増幅された主信号を出力する主増幅器と、主増幅器に主バイアス電圧を供給する主バイアス電源と、補助入力信号を受信し、増幅された補助信号を出力する補助増幅器と、補助増幅器に補助バイアス電圧を供給する補助バイアス電源と、増幅された主信号及び増幅された補助信号を出力信号に合成する信号合成部と、主バイアス電源及び補助バイアス電源を独立に制御する電圧制御モジュールとを含む。主バイアス電源は補助バイアス電源から独立している。

本願における別の形態として無線RF通信信号を送受信する基地局が説明される。基地局は、RFアンテナと、RFアンテナに接続され、RFアンテナから送信する送信信号をアップコンバート及び増幅するRF送信機と、RFアンテナに接続され、RFアンテナから受信したRF信号をダウンコンバートするRF受信機と、ネットワークとの間で通信信号を送受信するためのネットワークポートを備えた信号コントローラとを含み、信号コントローラは、RF受信機及びRF送信機に結合されそれらを制御する。RF受信機は信号増幅器を含む。

本願におけるさらに別の形態として入力信号を増幅する方法が説明される。本方法は、入力信号を主入力信号及び補助入力信号に分割し、主入力信号及び補助入力信号に対して信号整形又は信号変換を施し、主バイアス電源からの主バイアス電圧により主増幅器にバイアスを加え、補助バイアス電源からの補助バイアス電圧により補助増幅器にバイアスを加え、主増幅器を用いて主入力信号を増幅して増幅された主信号を生成し、補助増幅器を用いて補助入力信号を増幅して増幅された補助信号を生成し、増幅された主信号及び増幅された補助信号を合成して出力信号を生成し、電圧制御モジュールを用いて主バイアス電源及び補助バイアス電源を独立に制御するステップを含む。主バイアス電源は補助バイアス電源から独立している。

さらなる実施形態及び特徴が以下において添付図面とともに説明される。添付図面は実施例を説明するためのものである。

先ず始めに、本発明の実施例による具体例が以下において説明されるが、本システムは、現在知られている又は既存の任意の多くの技法を利用して実現されてもよいことが、理解されるべきである。本開示内容は、本願において説明及び図示された設計例及び実現手段を含む例示的な実現手段、図面及び説明された技法に限定されるものではなく、均等物とともに添付の特許請求の範囲内において修正されてもよい。

さらに、信号通信における結合された、接続された、電気的に接続された等のような本願において使用されている用語は、本願の文脈から明らかであるように、素子同士の間の直接的な接続、素子同士の間の間接的な接続、又は双方を包含することが、理解されるべきである。結合されるという用語は、限定ではないが、直接的な電気的な接続を含むものとする。送信する、送信される、送信している等の用語は、限定ではないが、ある装置から別の装置へ信号が電気的に送信されることを含むものとする。

図1を参照するに、改善された増幅器10の一例が示されている。改善された増幅器10はドハティ型（Doherty）として形成されており、主増幅器12と並列的に補助増幅器14とを有する。入力信号16は信号準備ユニット20により受信され、信号準備ユニットは、入力信号を主入力信号40及び補助入力信号42に分割し、それらは主増幅器12及び補助増幅器14にそれぞれ入力される。主増幅器12は主増幅信号44を信号合成部21に出力し、補助増幅器14は補助増幅信号46を信号合成部21に出力する。

信号合成部21は、主増幅器12の出力経路において主増幅器インピーダンス変換部22を含む。多くの場合、主増幅器インピーダンス変換部22は、主増幅信号44において90度の位相シフトを形成するように選択される。また、主増幅器インピーダンス変換部22は、改善された増幅器10の出力ポートから見たインピーダンスの整合をとるように選択されている。当業者に知られているように、通常、出力経路は、90度の位相オフセットと、補助増幅器14がオフであった場合における適切なインピーダンス変換との双方をもたらすように設計されている。主増幅信号44及び補助増幅信号46は、出力信号18を生成する際に当業者に既知の技法を利用して、信号合成部21において合成される。

改善された増幅器10は、主増幅器12及び補助増幅器14に対する差動バイアス制御（differential bias control）を行う。この特徴は、ピーク効率点を特定の信号及びネットワーク条件に合わせる際に多大な柔軟性をもたらす。図1に示す例の場合、主増幅器12は主バイアス電源30に接続されて主バイアス電圧31を受け、補助増幅器12は補助バイアス電源32に接続されて補助バイアス電圧33を受ける。主バイアス電圧31は、補助バイアス電圧33と別個でありかつ独立している。多くの場合、主バイアス電圧31は、補助バイアス電圧33とは異なる電圧レベルに設定される。

多くの場合に、主バイアス電圧31及び補助バイアス電圧33は、入力信号16及び／又は出力信号18の予想される特性に基づいて、予め選択される又は予め決められている。例えば、バイアス電圧31、33の決定は、出力信号18の予想される平均出力電圧及び／又は出力信号18のピーク対平均電力比（PAR）に基づいていてもよい。平均電力及びPARに加えて又はそれに代えて他の特性を使用して、所与の用途に適切なバイアス電圧31、33を決定してもよい。特定の実現手段に対してバイアス電夏31、33が予め決められている場合、主バイアス電源30及び補助バイアス電源32は静的な（スタティック）DC電源でもよい。一実施例において、電源30、32は外部電源から得られる予め選択された電圧レベルを供給する電圧レールを含んでいてもよい。別の例において、ソース30、32は改善された増幅器10に特化した1つ以上の電源を含んでいてもよい。当業者は、2つの独立したバイアス電源30、32を実現することが可能な様々な電気手段を認めるであろう。

主増幅器12及び補助増幅器14は、異なる材料構成による、異なる設計による又は異なる材料構成と異なる設計との双方による半導体装置でもよい。主増幅器12に第1の半導体装置を使用し、補助増幅器14に第1の半導体装置とは同一でない第2の半導体装置を使用することで、増幅器10の効率を改善することができる。補助増幅器14とは異なる増幅器の設計を使用する主増幅器12を使用することで、増幅器10の動作効率を改善することができる。

主及び補助増幅器12、14に2つの異なるバイアス電圧を使用すると、増幅の過程で生じる非線形性を悪化させてしまうかもしれない。ドハティ型に形成された増幅器は、通常、非線形性を示す。なぜなら、主増幅器はAB級にバイアスされ、補助増幅器はC級にバイアスされ、双方とも入出力特性が非線形性を示すからである。主増幅器12及び補助増幅器14が異なる装置であった場合（異なる材料又は異なる設計による場合）、非線形性はさらに悪化するかもしれない。したがって、信号準備ユニット20は、増幅に先行する信号の準備を行う際、増幅段における非線形性を補償する。例えば、一実施例において、信号準備ユニット20は信号を整形又は変換する処理を実行し、増幅段における非線形性を部分的に補償する。信号の整形又は変換は、信号の適切な部分が分離され、主及び補助増幅器12、14にルーティングされることを可能にする。別の例の場合、信号準備ユニット20は、入力信号に加算を行う又は入力信号から減算を行うプレディストーションによる線形化（pre−distortion linearization）を行い、増幅段における非線形性による影響の分だけオフセットを加えようとする。他の予備増幅非線形補償技術又は処理が使用されてもよい。ドハティ型増幅器における非線形性を補償する又はオフセットを加える様々な処理及び構成については、特許文献1（西暦2006年9月29日付けで出願された「Enhanced Doherty Amplifier with Asymmetrical Semiconductors」と題する米国特許出願第11／537，087号）に記載されており、その出願の内容は本願のリファレンスに組み入れられる。

図2を参照するに、改善された増幅器の別の例が示されている。主バイアス電源30及び補助バイアス電源32は、主増幅器12及び補助増幅器14にそれぞれ独立したバイアス電源を提供する。この例の場合、バイアス電源30、32は可変電圧源である。改善された増幅器10は、バイアス電源30、32に結合された電圧制御モジュール34を含み、主バイアス電圧31及び補助バイアス電圧33の設定値を独立に制御する。電圧制御モジュール34は、制御信号35を主バイアス電源30に出力して主バイアス電圧31を設定し、補助制御信号36を補助バイアス電源32に出力して補助バイアス電圧33を設定する。バイアス電源30、32はシステムが動作している間に信号特性又はシステム状態の変更に適合するように変動し、あるいはそれらはリセット又は電源投入の際に初期化されてもよい。

改善された増幅器10はフィードバックループを含む。出力信号18からのフィードバック信号60は、信号準備ユニット20に戻される。フィードバック信号60は、出力信号18に関する情報を提供し、信号準備ユニット20が様々な信号特性を監視できるようにし、その信号特性に基づいて、信号準備ユニット20は様々なパラメータ又は動作を制御する。例えば、フィードバック信号60を利用して、信号準備ユニット20は、出力信号18の電力レベルを監視（モニタ）し、平均出力電圧、ピーク対平均電力比等に関する統計値を収集する。そのような統計値に基づいて、信号準備ユニットは、必要に応じて、信号整形（信号変換）又はプレディストーション線形処理を制御する。

図2に示されているように、電圧制御モジュール34はフィードバック信号60を受信する。これは、電圧制御モジュール34がバイス電圧31、33を調整し、出力信号の信号特性における変化を引き起こすようにすることができる。一実施例において、フィードバック信号60は電圧制御モジュール34が直接的には受信せず、その代わり電圧制御モジュール34は信号の統計的な情報又はデータを信号準備ユニット20から受信又は取得してもよい。電圧制御モジュール34は、必ずしも信号準備ユニット20とは別個のスタンドアローンモジュールとして実現される必要はなく、場合によっては信号準備ユニット20内に組み込まれてもよいことが、理解されるであろう。他の変形例も当業者に認められるであろう。

主及び補助バイアス電源30、32は、当業者が容易に実現できる高効率可変電圧源として設計されてもよい。例えば、40％の効率を有する60W増幅器は、28Vのバイアス電圧を提供するために、150W又は約5．4Aの平均的なDC電源を必要とする。多くの例において、可変電圧源の効率は、主及び補助増幅器12、14の効率を劣化させない程度に高く設定されているべきである。当業者は、具体的な製品用途について適切な可変電圧源の特性を決定することができる。

主バイアス電圧30及び補助バイアス電圧32を独立に制御又は変更できる機能により、改善された増幅器10の動作は、所定の出力電力（Pout）レベルにおいて、最適な効率及びゲインをもたらすように改善される。例えば、平均電力が高くないシステム又は実現手段において、バイアス電圧31、33は低い電力レベルにおいて効率的なピークをもたらすように変動する。

図3を参照するに、改善された増幅器10のさらに別の例が示されている。この例の場合、電圧制御モジュール34は、信号準備ユニット20とともに実現されるように示されている。信号準備ユニット20は、フィードバック信号60を受信し、統計値（例えば、平均出力電力及びPAR等）を収集し、その統計値に基づいて信号準備ユニット20におけるプレディストーション及び信号整形処理（信号変換処理）を制御する。バイアス電源30、32を制御するために同じ統計値が電圧制御モジュール34により使用されてもよい。一実施例において、主バイアス電圧31の大きさは平均出力電力P_out(ave)に比例し、補助バイアス電圧33の大きさはピーク出力電力P_out(peak)に比例してもよい。

図3に示されているように、信号準備ユニット20は、入力信号16を主入力信号40及び補助入力信号42に分割する。入力信号16を分割する際、信号準備ユニット20は、主及び補助増幅器12、14の非対称ドハティ構成により導入されてしまう非線形性を補償する所定の処理を実行する。

信号準備ユニット20は、入力信号16をメイン部分50及び補助部分52に分割する信号分割部24を含む。信号分割部24は入力信号16を必ずしも同じ複数の部分に分割する必要はない。すなわち、信号分割部24は、入力信号16を不均等に分割し、主及び補助増幅器12、14の状態に依存して分け方を変えてもよい。特に、入力信号の全部又は大部分が、圧縮に至るまでは（until it is driven into compression）主増幅器12に当初は仕向けられており、その後信号分割部24は補助部分52の大きさを増やすように分け方を変更してもよい。

信号準備ユニット20は主信号整形部26及び補助信号整形部28も含んでいる。信号整形部26、28は、信号整形技術（信号変換技術）を適用し、増幅器10の効率を改善し、一実施例において、信号準備ユニット20は、フィルタリング及びその他のプレディストーションの処理を、メイン部分50及び補助部分52に適用し、非線形性を補償する。一実施例において、主信号整形部26がメイン部分50を主増幅器12が増幅する入力信号16のベース部分に整形又は変換し、かつ補助信号整形部28が補助部分52を補助増幅器14が増幅する入力信号16のピーク部分に整形又は変換するように、信号整形部26、28は形成される。当業者は他の整形、変換及び補償の処理が行われてもよいことを認めるであろう。

信号分割部24及び信号整形部26、28は、まとめてデュアルドライブモジュール90として言及される。一実施例において、デュアルドライブモジュール90は、アナログ素子を用いて実現されてもよい。多くの例において、デュアルドライブモジュール90はディジタル的に実現されてもよい。例えば、デュアルドライブモジュール90は、ディジタル信号プロセッサ（DSP）、適切にプログラムされたマイクロコントローラ、又は特定用途向け集積回路（ASIC）等を用いて実現されてもよい。本願において説明される機能を実現するようにそのような装置を適切にプログラムすることは、当業者にとって可能なことである。

多くの例において、デュアルドライブモジュール90はベースバンドアナログ信号又はディジタル信号を処理するように形成される。したがって、信号準備ユニット20は、RF主入力信号40及びRF補助入力信号42を生成するメインアップコンバータ80及び補助アップコンバータ82を含む。あるいは、信号準備ユニット20は、RF主入力信号40及びRF補助入力信号42を提供するために、ディジタル信号から無線周波数信号へ直接的に変換された信号を使用する直接的なRF手段を用いて実現されてもよい。

信号準備ユニット20はプレディストーションリニアライザ70をさらに含んでもよい。プレディストーションリニアライザ70は、プレディストーション（予備歪）を入力信号16に適用し、改善された増幅器10の非線形動作によって生じた非線形成分を補償する又は補償するようにオフセットを加える。フィードバック信号60は、プレディストーションリニアライザ70を動的に調整、制御又は構築する情報を提供する。

改善された増幅器10の所与の実現手段において、ピーク効率の場所は、電力掃引を行うことで判定されてもよい。一実施例において、約100Wの能力を有する主増幅器12及び約200Wの能力を有する補助増幅器の最大電力の比率の観点からは、主及び補助増幅器12、14は非対称である。主増幅器12は、LDMOS−FETを含み、標準的な28V供給電圧及び5ないし35Vにわたって変化するメインドレインバイアスに基づいて、AB級にバイアスされている。補助増幅器14もLDMOS−FETを含み、一定の28Vにおける補助ドレインバイアス電圧とともに「深く（deep）」バイアスされたC級（Vgs＝0．50V）でもよい。メインドレインバイアス電圧が増加すると、ピーク効率の位置が、約34dBmから丁度50dBmまで後退して増加する。バックオフにおけるピーク効率の大きさは、メインドレインバイアス電圧及び利得の大きさが増えるにつれて増加する。達成可能な最大電力は、メインドレインバイアス電圧が増えるにつれて僅かに増加する。

別の例において、主増幅器12が約100Wの能力を有し、補助増幅器14が200Wの能力を有していた場合、補助ドレインバイアス電圧は変動してもよい。この例の場合、主増幅器12は、LDMOS−FETを含み、AB級にバイアスされ、メインドレインバイアス電圧は28Vに固定される。補助増幅器14も、LDMOS−FETを含み、標準的な28Vの供給電圧及び5ないし35Vにわたって変化する補助ドレインバイアス電圧に基づいて、C級に「深く」バイアスされる（Vgs＝0．50V）。この例の場合、いったん或る閾値に達すると、約15Vにおいて、バックオフにおけるゲイン及び効率は一定のままである。達成可能な最大電力は、補助増幅器のドレインバイアス電圧が増加するにつれて顕著に増加する。遷移する位置及び深さは、補助増幅器のドレインバイアス電圧が増加するにつれて増加する。

別の実施例において、約100Wの能力を有する主増幅器12及び約200Wの能力を有する補助増幅器14の最大電力の比率の観点から、主及び補助増幅器は非対称であってもよい。主増幅器は、LDMOS−FETを含み、AB級にバイアスされ、メインドレインバイアス電あるが15Vの減少したレベルに維持される。補助増幅器14も、LDMOS−FETを含み、35Vの増加したレベルに一定に維持される補助ドレインバイアス電圧とともに「軽く（light）」C級にバイアスされている（Vgs＝3．30V）。この例の場合、入力信号の整形により、バックオフにおけるゲインは通常のドハティの場合のレベルより上に維持される。図4を参照するに、出力電力に対するゲインのグラフ100及び出力電力に対する効率のグラフ102が示されている。グラフ102に示されているように、バックオフにおける第1のピーク効率104の位置は約41dBmに減少しており、バックオフにおける第1のピーク効率の大きさは35−40％の間に減少している。ドハティ遷移（Doherty transition）の間におけるゲインの大きさは、約15dB近辺においていくらか一定しており、最大圧縮電力レベルPmaxは、約2dBから57dBm以上に増加している。この例の場合、典型的に7．78dBの分離度を有する素子を使用することで、物理的な設計を変更せずに、16dBのピーク効率の分離を実現できる。

上述の及び図示された例において、主及び補助増幅器12、14のパフォーマンスが変化すると、増幅信号に遅延及び位相変動が導入される。主増幅信号44から生成された出力信号18、主増幅器インピーダンス変換部22及び補助増幅信号46は、同相であるべきである。これは当業者に既知の方法により実現可能であり、限定ではないが、例えば、ベースバンド／ディジタル遅延技術を用いて位相を整合させることができる。ベースバンド／ディジタル遅延技術は、任意の遅延技術を含む概念であり、例えば、信号の伝搬をディジタル的に遅延させる技術を含むがこれに限定されない。信号準備ユニット20においてベースバンド／ディジタル遅延技術を使用すると、主及び補助バイアス電源12、14を変化させることで、入力信号の動的な制御を実行し、導入された非線形性や変動に対処することができる。フィードバック信号線60は、信号準備ユニット20が改善された増幅ユニット10から出力される信号を監視できるようにし、かつプレディストーションリニアライザ70又はデュアルドライブモジュール90に対する調整を可能にする。一実施例において、補助経路の位相オフセットが適切な素子（図示せず）を用いて導入されてもよい。補助経路の位相オフセットは一定であってもよいし、可変であってもよい。

図5を参照するに、改善された増幅器144を組み込んだ無線ネットワークの基地局130の一例が示されている。基地局130は、固定された位置において、高電力マルチチャネル双方向無線装置に対する介在物である。あるいは、図示の装置は、低電力シングルチャネル双方向無線機又は無線装置（移動電話、携帯電話及び無線ルータ等）により使用されてもよい。基地局130は、送信部134及び受信部136に結合された信号コントローラ132を有する。送信部134及び受信部136（又は統合されたトランシーバ）はさらにアンテナ138に結合されている。基地局130においてディジタル信号は信号コントローラ132により処理される。ディジタル信号は、無線通信システムの信号であり、例えば、音声又はデータを移動端末（図示せず）宛に搬送するための信号である。基地局130は適切な如何なる無線技術又は標準仕様を使用してもよく、例えば、2G、2．5G、3G、GSM、IMT−2000、UMTS、iDEN、GPRS、EV−DO、EDGE、DECT、PDC、TDMA、FDMA、CDMA、W−CDMA、TD−CDMA、TD−SCDMA、GMSK、OFDM等の技術又は標準仕様を使用してもよい。信号コントローラ132は、チャネル処理回路140を含む送信部134にディジタル信号を送る。チャネル処理回路140は各々のディジタル信号をエンコードし、無線周波数（RF）生成部142はエンコードされた信号をRF信号に変調する。そしてRF信号は改善された増幅器ユニット10において増幅される。その結果の出力信号はアンテナ138を介して移動端末に送信される。アンテナ138は移動端末から基地局136に送信されてきた信号を受信する。アンテナ138は受信した信号を受信部136に送り、受信部はそれをディジタル信号に復調し、それらを信号コントローラ132に送り、それらの信号は外部ネットワーク146に中継される。基地局130は、基地局130から熱を除去するための冷却ファン又は空調部のような補助処理部も備えている。

一実施例において、改善された増幅器10（図3）は、全部でない場合、ブロック142及び144の一部として基地局130に組み込まれてもよく、これにより基地局130の資本コスト及び電力使用量を減らすことができる。電力増幅器は、入力された電力全体に対する利用可能な出力信号電力を効率的に測定する。出力信号を生成するのに使用されない電力は、通常、熱として散逸する。基地局130のような大きなシステムの場合、増幅により生じる熱に対して、冷却ファン及びその他の冷却装置が必要となり、冷却ファン及び冷却装置により、基地局130のコストは増加し、余分な電力が必要になり、基地局のハウジングの全体的なサイズを大きくし、頻繁にメンテナンスを行う必要が生じてしまう。基地局130における改善された増幅器10により効率を増進しかつ制御を改善することで、冷却装置の全部又は一部の必要性を排除することができる。さらに、改善された増幅器10への供給電力は、よりいっそう効率的に利用可能な信号に変換されるので少なくなる。改善された増幅器10において別個のバイアス電源12、14を実現するのにスペース及びリソースが必要なことは、装置のパフォーマンスを制御できること及び高効率な特徴という利点により埋め合わせられる。基地局130の物理的なサイズ及び保守点検（メンテナンス）の必要性は、冷却装置が減少したことで小さくなる。これは、基地局130の機器を基地局塔（タワー）の最上部に移動できるようにし、使用する伝送ケーブルの短縮化及びコスト削減を図ることができる。一実施例において、基地局130は800MHzないし3．5GHzの範囲内の動作周波数を有する。

改善された増幅器が図示の実施例の観点から説明されてきたが、上記の説明から、多くの代替例、修正例及び変形例が当業者にとって自明であることは明らかである。したがって、そのような代替例、修正例及び変形例の全てが本発明の精神及び範囲内に含まれることが意図されている。

米国特許出願公開第2008／0088369号明細書

Claims (18)

1. 入力信号を前記主入力信号及び前記補助入力信号に分け、前記主入力信号及び前記補助入力信号に対して信号整形を施すデュアルドライブモジュールを含む信号準備ユニットと、
   前記主入力信号を受信し、増幅された主信号を出力する主増幅器と、
   前記主増幅器に主バイアス電圧を供給する主バイアス電源と、
   前記補助入力信号を受信し、増幅された補助信号を出力する補助増幅器と、
   前記補助増幅器に補助バイアス電圧を供給する補助バイアス電源と、
   前記増幅された主信号及び前記増幅された補助信号を出力信号に合成する信号合成部と、
   前記主バイアス電源及び前記補助バイアス電源を独立に制御する電圧制御モジュールと
   を含み、前記主バイアス電源は前記補助バイアス電源と独立している、信号増幅器。
2. 前記電圧制御モジュールが、前記主バイアス電圧を設定するために主制御信号を前記主バイアス電源に出力し、前記補助バイアス電圧を設定するために補助制御信号を前記補助バイアス電源に出力する、請求項1記載の信号増幅器。
3. 前記主バイアス電圧が前記補助バイアス電圧と実質的に異なっている、請求項1又は2に記載の信号増幅器。
4. 当該信号増幅器が、前記信号準備ユニットに前記出力信号を供給するために前記信号準備ユニットに至るフィードバック経路をさらに有し、前記信号準備ユニットは1つ以上の出力信号特性を算出する、請求項1−3の何れか1項に記載の信号増幅器。
5. 前記電圧制御モジュールが、前記出力信号特性に応じて前記主バイアス電圧を調整する、請求項4記載の信号増幅器。
6. 前記電圧制御モジュールが、前記出力信号特性に応じて前記補助バイアス電圧を調整する、請求項4又は5に記載の信号増幅器。
7. 前記信号合成部が、前記増幅された主信号の位相を調整するメインパス位相オフセットインピーダンス部を含む、請求項1−6の何れか1項に記載の信号増幅器。
8. 前記信号合成部が、プレディストーションリニアライザを含む、請求項1−7の何れか1項に記載の信号増幅器。
9. 前記主増幅器及び補助増幅器がRF電力増幅器を有し、前記出力信号がRF信号を有し、前記信号準備ユニットが、前記主入力信号を主RF入力信号にアップコンバートするメインアップコンバート部と、前記補助入力信号を補助RF入力信号にアップコンバートする補助アップコンバート部とを含む、請求項1−8の何れか1項に記載の信号増幅器。
10. 無線RF通信信号を送受信する基地局であって、
    RFアンテナと、
    前記RFアンテナに接続され、前記RFアンテナから送信する送信信号をアップコンバート及び増幅するRF送信機と、
    前記RFアンテナに接続され、前記RFアンテナから受信したRF信号をダウンコンバートするRF受信機と、
    ネットワークとの間で通信信号を送受信するためのネットワークポートを備えた信号コントローラと
    を含み、前記信号コントローラは、前記RF受信機及び前記RF送信機に結合されかつ前記RF受信機及び前記RF送信機を制御し、前記RF送信機は改善された増幅器を含み、該改善された増幅器は、
    入力信号を前記主入力信号及び前記補助入力信号に分け、前記主入力信号及び前記補助入力信号に対して信号整形を施すデュアルドライブモジュールを含む信号準備ユニットと、
    前記主入力信号を受信し、増幅された主信号を出力する主増幅器と、
    前記主増幅器に主バイアス電圧を供給する主バイアス電源と、
    前記補助入力信号を受信し、増幅された補助信号を出力する補助増幅器と、
    前記補助増幅器に補助バイアス電圧を供給する補助バイアス電源と、
    前記増幅された主信号及び前記増幅された補助信号を出力信号に合成する信号合成部と、
    前記主バイアス電源及び前記補助バイアス電源を独立に制御する電圧制御モジュールと
    を含み、前記主バイアス電源は前記補助バイアス電源と独立している、基地局。
11. 前記主バイアス電源及び前記補助バイアス電源を独立に制御する電圧制御モジュールをさらに有する、請求項10記載の基地局。
12. 前記電圧制御モジュールが、前記主バイアス電圧を設定するために主制御信号を前記主バイアス電源に出力し、前記補助バイアス電圧を設定するために補助制御信号を前記補助バイアス電源に出力する、請求項11記載の基地局。
13. 前記主バイアス電圧が前記補助バイアス電圧と実質的に異なっている、請求項10記載の基地局。
14. 入力信号を増幅する方法であって、
    入力信号を主入力信号及び補助入力信号に分割し、前記主入力信号及び前記補助入力信号に対して信号整形を施し、
    主バイアス電源からの主バイアス電圧により主増幅器にバイアスを加え、
    補助バイアス電源からの補助バイアス電圧により補助増幅器にバイアスを加え、
    前記主増幅器を用いて前記主入力信号を増幅して増幅された主信号を生成し、
    前記補助増幅器を用いて前記補助入力信号を増幅して増幅された補助信号を生成し、
    前記増幅された主信号及び前記増幅された補助信号を合成して出力信号を生成し、
    電圧制御モジュールを用いて前記主バイアス電源及び前記補助バイアス電源を独立に制御するステップ
    を含み、前記主バイアス電源は補助バイアス電源から独立している、方法。
15. 前記主バイアス電圧を設定するために、主制御信号を前記電圧制御モジュールから前記主バイアス電源に供給し、前記補助バイアス電圧を設定するために補助制御信号を前記電圧制御モジュールから前記補助バイアス電源に供給するステップをさらに有する、請求項14記載の方法。
16. 前記主バイアス電圧が前記補助バイアス電圧と実質的に異なっている、請求項14又は15に記載の方法。
17. 前記出力信号から1つ以上の出力信号特性を算出し、該出力信号特性に応じて前記主バイアス電圧を制御するステップをさらに有する請求項14−16の何れか1項に記載の方法。
18. 前記出力信号から1つ以上の出力信号特性を算出し、該出力信号特性に応じて前記補助バイアス電圧を制御するステップをさらに有する請求項14−17の何れか1項に記載の方法。

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