JPH07202581A

JPH07202581A - 電力増幅装置

Info

Publication number: JPH07202581A
Application number: JP35281293A
Authority: JP
Inventors: Koji Iino; 浩二飯野; Tadahiko Maeda; 忠彦前田; Shuichi Obayashi; 秀一尾林; Shuichi Sekine; 秀一関根
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、電力増幅部の制御回路を小型かつ
モノリシックで構成できると共に、電力増幅部の増幅特
性の変化に対する線形増幅特性が補償できる電力増幅装
置を提供することを目的とする。【構成】通信機における送信部の電力増幅装置におい
て、入力される変調信号を増幅して出力する電力増幅部
の出力信号の上側帯波と下側帯波の任意の周波数範囲に
おけるそれぞれの電力レベルの差を検出する検出手段
と、この検出手段で検出された電力レベル差を零とする
ように前記電力増幅部のバイアスを制御する制御手段と
を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は線形変調方式を採用する
無線通信システムで使用される無線機送信部の電力増幅
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、無線通信システムで線形変調方式
を採用するものがある。このような無線通信システムの
基地局及び移動局における無線送信装置の電力増幅部
は、無線機の消費電力の大部分を消費する。例えば、現
行のアナログセルラ電話機では６割程度の電力を消費す
る。このため、携帯機などの移動局では通話時間の延
長、電池の小形化及び電力消費に伴う発熱を小とする観
点から、電力増幅装置の電力効率を高めることが重要と
なる。電力効率を高める手段として、例えばアナログＦ
Ｍ無線通信システムではＣ級やＦ級といった高効率動作
の電力増幅部が使用されている。

【０００３】一方、近年になって無線通信は、従来のア
ナログ方式からディジタル方式への移行が急速に進めら
れるようになっている。このようなディジタル方式を採
用する無線通信システムで用いられる、基地局及び移動
局の無線機の、電力増幅装置は、ディジタル変調信号、
例えばＱＰＳＫ波を増幅するために線形増幅特性となる
ことが必須である。

【０００４】一般に線形増幅特性となるＡ級やＡＢ級動
作の電力増幅部は電力効率が低く、前述の高効率動作の
要求を満足できない。また、高効率となるＣ級やＦ級動
作の電力増幅部は非線形領域で動作するために線形増幅
特性が著しく劣化する。線形増幅特性と高効率動作はト
レードオフの関係にあり、これらを同時に実現すること
は困難であり、これらを同時に実現するためには電力増
幅部に何等かの制御手段を施す必要がある。

【０００５】このため、高効率で線形増幅特性を実現す
る技術として、リニアライザと呼ばれる線形増幅特性補
償装置が提案されている。このリニアライザの中でも、
ドレイン電圧制御リニアライザが電力効率の向上、小形
化の観点から有効な方法であると考えられる。この方法
では、素子の温度特性や増幅特性のばらつきなどによる
エラーを補償するため電力増幅部と制御回路とを含めて
モノリシックの構成とすることが望ましい。

【０００６】この観点から、アナログ回路で線形化のた
めの制御回路を構成し、制御関数を唯、一通りで固定と
するドレイン電圧制御リニアライザが提案された（特願
平４−３４９５２４号）。

【０００７】図１５に従来のドレイン電圧制御リニアラ
イザを示す。この図１５に示す構成は、バイアス制御部
１５の規模を小さくすること、電力増幅部１とバイアス
制御部１５をモノリシックで構成すること、という目的
から線形化を行う制御関数を唯、一通りで固定とし、バ
イアス制御部１５を簡易なアナログ回路で実現できる。
このため、複数の電力増幅部の製造ばらつきや経年及び
温度による電力増幅部の増幅特性の変化などに対して線
形増幅特性の補償を行う場合、以下に示すような欠点を
有していた。

【０００８】変調信号を入力した場合の電力増幅部の増
幅特性が、製造ばらつき、経年変化や温度特性によりそ
れぞれ異なるため、増幅特性を線形補償する制御関数の
適用範囲を越えてしまい線形増幅特性が著しく劣化する
こと、また、入力信号レベルが大である場合、例えば１
ｄＢ利得抑圧点を与える程度の入力レベルに対しては、
電力増幅部の出力における上側帯波の任意の周波数範囲
における電力レベルと下側帯波の任意の周波数範囲にお
ける電力レベルが著しく異なり、一方の相互変調歪レベ
ルが著しく劣化すること、という欠点である。

【０００９】これらの欠点を解決するために、図１６に
示すように、入力線形変調信号と出力歪信号を逐次比較
し線形化のための制御関数を補正する構成とすることに
より線形増幅特性を補償する適応型のドレイン電圧制御
リニアライザも提案されている（特開平３−１７４８１
０号公報）。この図１６に示す構成では、入力信号と出
力信号の差分信号を制御関数の補正に使用し、複数の電
力増幅部の製造ばらつき、経年変化や温度特性による電
力増幅部の増幅特性の変化に対応できる。この構成の場
合には、以下に述べる欠点を有している。

【００１０】すなわち、この図１６に示す構成は、増幅
特性の変化に対応するための入力信号と出力信号を逐次
比較し線形化のための制御関数を補正する方式であるた
め、入力信号と出力信号と制御ループ遅延に対する補償
を精度良く行う必要がある。この制御ループ遅延を精度
良く補償するためには、制御手段が複雑となり、そのた
め制御回路の規模が大きくなるという欠点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、小形
化・モノリシック化を目的とした従来のドレイン電圧制
御リニアライザは、電力増幅部の増幅特性を変化するこ
とに起因して、変調信号に対する出力の上側帯波の任意
の周波数範囲における電力レベルと下側帯波の任意の周
波数範囲における電力レベルが異なり一方の相互変調歪
レベルが著しく劣化する場合があった。

【００１２】また、電力増幅部の増幅特性の変化に対応
して線形化のための制御関数を逐次補正する適応型のド
レイン電圧制御リニアライザの場合にも、制御ループ遅
延を精度良く補償する制御手段が複雑となり実現が困難
であった。

【００１３】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、電力増幅部の制御回路を小型かつモノリシックで構
成できると共に、電力増幅部の増幅特性の変化に対する
線形増幅特性が補償できる電力増幅装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、通信機における送信部の電力増幅装置におい
て、入力される変調信号を増幅して出力する電力増幅部
の出力信号の上側帯波と下側帯波の任意の周波数範囲に
おけるそれぞれの電力レベルの差を検出する検出手段
と、この検出手段で検出された電力レベル差を零とする
ように前記電力増幅部のバイアスを制御する制御手段と
を有することを要旨とする。

【００１５】好ましくは、電力増幅部の出力信号の上側
帯波の任意の周波数範囲における電力レベルと下側帯波
の任意の周波数範囲における電力レベルの差を検出し、
該電力レベル差に応じて電力増幅部の増幅素子のバイア
スを制御することにより増幅特性を変化させ、送信中心
周波数の電力レベルに対する上側帯波の任意の周波数範
囲における相対電力レベルと下側帯波の任意の周波数範
囲における相対電力が特定の域値以下となる範囲におい
て、上側帯波の任意の周波数範囲における電力レベルと
下側帯波の任意の周波数範囲における電力レベルの差を
零とすると良い。すなわち、等化的には電力増幅部の増
幅素子のバイアスを制御することにより線形化のための
制御関数を補正することになる。

【００１６】

【作用】本発明の電力増幅装置は、通信機における送信
部を構成する電力増幅部に、変調信号が入力されると、
この変調信号は増幅して出力される。このとき、当該電
力増幅部の出力信号の上側帯波と下側帯波の任意の周波
数範囲におけるそれぞれの電力レベルの差を検出手段で
検出し、この検出された電力レベル差を零とするように
電力増幅部のバイアスを制御することにより、当該電力
増幅部の線形化のための制御関数が補正される。すなわ
ち、線形化のための制御関数が唯一通りの固定であるた
め制御回路を小型・モノリシックで構成できるととも
に、上述の解決手段を施すことにより電力増幅部の増幅
特性の変化に対する線形増幅特性が補償できる。

【００１７】また、従来方式では入力電力レベルが大の
変調信号を電力増幅部に入力した場合、出力の上側帯波
の任意の周波数範囲における電力レベルと下側帯波任意
の周波数範囲における電力レベルのアンバランスが発生
し一方の相互変調歪レベルが著しく劣化するという欠点
があったが、上述の解決手段を施すことにより、出力の
上側帯波の任意の周波数範囲における電力レベルと下側
帯波の任意の周波数範囲における電力レベルのアンバラ
ンスを補償し相互変調歪レベルを抑圧できる。加えて、
出力の上側帯波の任意の周波数範囲における電力レベル
と下側帯波の任意の周波数範囲における電力レベルのア
ンバランスは、入力信号のレベルが大の場合に顕著に見
られるので、特定の入力電力レベル以下では上述の手段
は不要となり、簡易な従来の線形化のための制御だけで
十分である。

【００１８】さらに、従来の入力信号と出力信号を逐次
比較し線形化のため制御関数を補正して電力増幅部の増
幅特性の変化を補償する方式は、入力信号に対する出力
信号の利得を一定とする制御であり、双方の信号を比較
するタイミングを合わせる必要があった。そのため、制
御ループ遅延を補償するための複雑な制御手段が必須で
あった。本発明は時間的に電力レベルが変化する変調信
号に対する出力周波数スペクトルだけに基づき電力増幅
部の増幅特性を制御する方式であるため、従来方式の制
御ループ遅延を補償するための複雑な制御手段が不要で
ある。

【００１９】

【実施例】以下、本発明に係る一実施例を図面を参照し
て説明する。図１は本発明に係る電力増幅装置の第１の
実施例の構成を示したブロック図である。

【００２０】図１に示すように、入力端子Ｔ_Iから入力
される変調信号は電力増幅部１に入力される。この電力
増幅部１の出力端は信号分岐部３に接続され、この信号
分岐部３で当該増幅された変調信号は少なくとも３つに
分岐されその内の１つは出力端子Ｔ_Oに出力される。ま
た信号分岐部３で分岐された変調信号の１つは端子Ｔ₃
を介して帯域通過フィルタ５に出力され、他の１つは端
子Ｔ₅を介して帯域通過フィルタ７に出力される。帯域
通過フィルタ５に入力された変調信号は所定の帯域のみ
が通過して、電力レベル検出部９及び端子Ｔ₇を介して
電力レベル比較部１３に入力される。

【００２１】一方、帯域通過フィルタ７に入力された変
調信号は帯域通過フィルタ５とは異なる所定の帯域のみ
が通過して、電力レベル検出部１１及び端子Ｔ₉を介し
て電力レベル比較部１３に入力される。電力レベル検出
部９と電力レベル検出部１１のそれぞれから入力された
抽出信号は電力レベル比較部１３で比較され、端子Ｔ₁₁
を介してバイアス制御部１５に入力され、電力増幅部１
のバイアス制御に供される。

【００２２】以下、本実施例の動作及び作用を詳細に説
明する。まず、電力増幅部１の入力端子Ｔ_Iに変調信号
を入力し、得られる出力信号を信号分岐装置３により、
少なくとも３つ以上に分岐する。この電力増幅部１とし
ては、例えばリニアライザにより線形化制御が施されて
いる電力増幅手段でもよい。また信号分岐部３は、例え
ば方向性結合器、パワーデバイダ、パワースプリッタ等
で実現できる。信号分岐部３の出力端子Ｔ_Oへの出力信
号は無線機の送信出力とし、図示しないアンテナ等を介
して空中へ放射される。

【００２３】一方、信号分岐部３の端子Ｔ₃への出力信
号及び端子Ｔ₅への出力信号を帯域通過フィルタ（図
中、Ｂ．Ｐ．Ｆで示す）５及び帯域通過フィルタ７に入
力することにより、それぞれの出力信号の帯域通過フィ
ルタ５及び７の通過中心周波数の周波数成分が抽出され
る。帯域通過フィルタ５及び７の通過中心周波数は、例
えば一方が送信周波数の上側帯波の周波数、他方が送信
周波数の下側帯波の周波数となっている。

【００２４】これら帯域通過フィルタ５及び７で抽出さ
れた上側帯波と下側帯波の周波数成分の電力レベルを電
力レベル検出部９及び１１によりそれぞれ検出する。電
力レベル検出部９及び１１は、例えばダイオード検波器
と積分器を組合せればアナログ回路で簡易に構成でき、
モノリシックＩＣ化も可能である。検出したそれぞれの
電力レベルは電力レベル比較部１３の端子Ｔ₇及び端子
Ｔ₉に入力する。

【００２５】電力レベル比較部１３は端子Ｔ₇への出力
信号の電力レベルに対する端子Ｔ₉への出力信号の電力
レベルの差、または、端子Ｔ₉への出力信号の電力レベ
ルに対する端子Ｔ₇への出力信号の電力レベルの差を端
子Ｔ₁₁に出力する。例えば、端子Ｔ₇に入力された電力
レベルが−４０ｄＢｍ，端子Ｔ₉に入力される電力レベ
ルが−４５ｄＢｍである場合には、−５ｄＢという電力
レベル差を端子Ｔ₁₁に出力する。

【００２６】バイアス制御部１５は端子Ｔ₁₁に出力され
る電力レベルで定義される制御関数に基づき電力増幅部
１のバイアス端子Ｔ₁にバイアス制御信号を出力する。
バイアス制御信号は電力増幅部１のバイアスを制御し、
上側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数範囲における
電力レベルと下側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数
範囲における電力レベルを特定の域値以下で同じ絶対電
力レベルにする。

【００２７】上述した手順を、上側帯波の電力レベルに
対する下側帯波の電力レベルの差及び送信電力レベルに
対する上側帯波の相対電力レベルと下側帯波の相対電力
レベルが許容値以下になるまで繰り返し実行してもよ
い。バイアス制御部１５の制御関数は上側帯波の帯域通
過フィルタの通過周波数範囲における電力レベルに対す
る下側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数範囲におけ
る電力レベルの差で定義しているため、使用周波数帯域
において信号分岐部３の入力から端子Ｔ₇及び端子Ｔ₉
までの経路の減衰量は同じにする。または、信号分岐部
３の入力信号に対する端子Ｔ₃への出力信号の減衰量と
端子Ｔ₅への出力信号の減衰量が異なる場合には、端子
Ｔ₃から端子Ｔ₇まで及び端子Ｔ₅から端子Ｔ₉までの
経路での減衰量を調整してもよい。

【００２８】また、端子Ｔ₃から端子Ｔ₇まで及び端子
Ｔ₅から端子Ｔ₉までの経路はそれぞれに同じ回路素子
を使用して減衰量を同じとし、信号分岐部３の入力信号
に対する端子Ｔ₃への出力信号の減衰量と端子Ｔ₅への
出力信号の減衰量を同じとしてもよい。また、制御関数
は上側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数範囲におけ
る電力レベルに対する下側帯波の帯域通過フィルタの通
過周波数範囲における電力レベルの差で定義すると述べ
たが、下側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数範囲に
おける電力レベルに対する上側帯波の帯域通過フィルタ
の通過周波数範囲における電力レベルの差で定義しても
よい。

【００２９】図２はバイアス制御部１５における、制御
関数の特性の一例を示している。図２を用いて制御特性
を説明する。図２の横軸は、下側帯波の帯域通過フィル
タの通過周波数範囲における電力レベルに対する、上側
帯波の帯域通過フィルタの通過周波数範囲における電力
レベルの差である。また縦軸は制御ゲートバイアスであ
る。

【００３０】下側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数
範囲における電力レベルに対する上側帯波の帯域通過フ
ィルタの通過周波数範囲における電力レベルの差が正で
ある場合には、電力増幅装置の増幅素子のゲートバイア
スを大とし、同電力レベルの差が負である場合にはゲー
トバイアスを小とする単調増加の特性で制御関数を記述
する。

【００３１】実際のドレイン電圧制御リニアライザで
は、下側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数範囲にお
ける電力レベルに対する上側帯波の帯域通過フィルタの
通過周波数範囲における電力レベルの差が−１０ｄＢ以
上の場合があり、このとき増幅素子（電界効果トランジ
スタ）のゲートバイアスを０．２Ｖ程度大きくすると下
側帯波の帯域通過フィルタの通過周波数範囲における電
力レベルに対する上側帯波の帯域通過フィルタの通過周
波数範囲における電力レベルの差は−２ｄＢ程度となる
ことを確認した。

【００３２】また、下側帯波の帯域通過フィルタの通過
周波数範囲における電力レベルに対する上側帯波の帯域
通過フィルタの通過周波数範囲における電力レベルの差
が−１０ｄＢ以上の場合においてゲートバイアスを０．
４Ｖ程度大きくすると下側帯波の帯域通過フィルタの通
過周波数範囲における電力レベルに対する上側帯波の帯
域通過フィルタ通過周波数範囲における電力レベルの差
は＋５ｄＢ程度となることを確認した。

【００３３】制御関数は、変調方式や電力増幅装置の増
幅特性に対応して単調減少の特性としてもよい。単調増
加及び単調減少の制御関数は、オペアンプ１個程度の簡
単なアナログ回路で実現できるため、モノリシックＩＣ
化も可能である。さらに、電力増幅装置の増幅素子が電
解効果トランジスタの場合、ドレインバイアスを制御し
てもよいし、増幅素子がバイポーラトランジスタの場合
には、ベースバイアス、または、コレクタバイアスを制
御してもよい。さらに、片方のバイアスだけでなくゲー
トバイアスとドレインバイアス、または、ベースバイア
スとコレクタバイアスの両方を制御してもよい。

【００３４】図３は本発明に係る第２の実施例を示すブ
ロック図である。図３を用いて動作原理を説明する。電
力増幅部１の出力信号を信号分岐部１７に入力し、少な
くとも２つ以上の信号に分岐する。端子Ｔ_Oへの出力信
号は、上述した第１の実施例と同じである。端子Ｔ₁₃へ
の出力信号を信号分岐部１９により少なくとも２つ以上
の信号に分岐する。

【００３５】図３に示す構成の場合、信号分岐部１７
は、例えば方向性結合器を使用すれば端子Ｔ_Oへの電力
を損なうことなく、端子Ｔ₁₃に電力を分岐すること可能
となる。また、信号分岐部１９は、例えばパワースプリ
ッタを使用すれば、端子Ｔ₁₃から同じ減衰量で端子Ｔ₃
と端子Ｔ₅に電力を分岐できる。

【００３６】この信号分岐部１９の端子Ｔ₃及び端子Ｔ
₅以降の、上側帯波の周波数成分と下側帯波の周波数成
分の抽出、双方の電力レベルの検出、両者の電力レベル
の比較、電力増幅装置のバイアス制御の動作原理は上述
した第１の実施例と同じである。さらに、端子Ｔ₁₃から
端子Ｔ₃への減衰量と端子Ｔ₁₃から端子Ｔ₅への減衰量
も上述した第１の実施例と同じである。

【００３７】図４は、本発明に係る第３の実施例を示す
ブロック図である。図４を用いて動作原理を説明する。
信号分岐部３までの動作原理は上述した第１の実施例と
同じである。

【００３８】本実施例では、帯域通過フィルタ５及び帯
域通過フィルタ７でそれぞれ抽出した上側帯波の周波数
成分と下側帯波の周波数成分とを信号加算部２１で加算
する。この信号加算部２１の出力信号を電力レベル検出
部９で、例えば下側帯波の帯域通過フィルタの通過周波
数範囲における電力レベルに対する上側帯波の帯域通過
のフィルタの通過周波数範囲における電力レベルの差を
検出する。または、上側帯波の帯域通過フィルタの通過
周波数範囲における電力レベルに対する下側帯波の帯域
通過フィルタの通過周波数範囲における電力レベルの差
を検出しても動作原理は同じである。

【００３９】電力レベル検出部９の端子Ｔ₁₁以降の、電
力増幅装置のバイアス制御の動作原理の上述した第１の
実施例と同じである。さらに、信号分岐部３の入力から
信号加算部２１への減衰量は両経路とも上述した第１の
実施例と同じである。

【００４０】図５は、本発明に係る第４の実施例を示す
ブロック図である。図５を用いて動作原理を説明する。
信号分岐部１７までの動作原理は上述した第２の実施例
と同じである。本実施例では、端子Ｔ₁₃への出力信号を
周波数変換部２３により周波数発振器２５で発生する周
波数ｆｃに応じて周波数変換する。周波数発振器２５
は、例えば無線機のローカル周波数発振器を共用して使
用しても良く、新たに周波数発振器を設けてもよい。周
波数変換した後に信号分岐部１９により少なくとも２つ
以上の信号に分岐する。これらの信号を帯域通過フィル
タ５及び７に入力することにより通過中心周波数の周波
数成分を抽出する。帯域通過フィルタ、または、低域通
過フィルタは所望の帯域の周波数成分を抽出する機能を
有するとともに、周波数変換の際に生じる高次高調波を
除去する機能も有している。帯域通過フィルタ５及び７
の通過中心周波数は、一方が上側帯波の周波数と周波数
発振器２５の周波数ｆｃとの差の周波数，他方が下側帯
波の周波数と周波数発振器２５の周波数ｆｃとの差の周
波数である。

【００４１】帯域通過フィルタ５及び７以降の、上側帯
波の周波数成分の電力レベルと下側帯波の周波数成分の
電力レベルの検出、両者の電力レベルの比較、電力増幅
装置のバイアス制御の動作原理は上述した第１の実施例
と同じである。さらに、端子Ｔ₃から端子Ｔ₇への減衰
量と端子Ｔ₅から端子Ｔ₉への減衰量は上述した第１の
実施例と同じである。

【００４２】図６は本発明に係る第５の実施例を示すブ
ロック図である。図６を用いて動作原理を説明する。信
号分岐部３までの動作原理は上述した第１の実施例と同
じである。本実施例では、信号分岐部３の端子Ｔ₃への
出力信号は周波数変換部２３と周波数発振器２５により
周波数変換し、端子Ｔ₅への出力信号は周波数変換部２
７と周波数発振器２９により周波数変換する。周波数発
振器２５の発振周波数ｆ_c1と周波数発振器２９の発振周
波数ｆ_c2は、例えば上側帯波の周波数と下側帯波の周波
数の差だけ異なる周波数であっても良く、上側帯波の周
波数と下側帯波の周波数でも良い。

【００４３】周波数発振器２５及び２９の発振周波数ｆ
_c1及び発振周波数ｆ_c2が上側帯波の周波数と下側帯波の
周波数である場合には、帯域通過フィルタ５及び７を使
用しなくても、周波数変換部２３及び２７により上側帯
波の周波数成分と下側帯波の周波数成分を抽出できる。
この場合、周波数変換に伴い発生する高次高調波を除去
するために、帯域通過フィルタよりも簡単な構成で実現
できる低域通過フィルタを使用できる。

【００４４】帯域通過フィルタ５及び７以降の、上側帯
波の周波数成分と下側帯波の周波数成分の抽出、双方の
電力レベルの検出、両者の電力レベルの比較、電力増幅
装置のバイアス制御の動作原理は上述した第１の実施例
と同じである。また、図７に示すがごとく周波数発振器
２５を１つとした構成でもよく、動作原理は上述した第
４の実施例と同じである。さらに、端子Ｔ₃から端子Ｔ
₇への減衰量Ｔ₅から端子Ｔ₉への減衰量は上述した第
１の実施例と同じである。

【００４５】図８は本発明に係る第６の実施例を示すブ
ロック図である。図８を用いて動作原理を説明する。信
号分岐部１７までの動作原理は本発明の第１の実施例と
同じである。本実施例においては、信号分岐部１７の端
子Ｔ₁₃への出力信号は、周波数変換部２３及び周波数発
振器２５により周波数変換する。周波数発振器２５は、
図９に示すがごとく時分割で異なる周波数を発生する特
性を有している。また、この周波数発振器２５から出力
される周波数信号は後述する遅延部３５にも出力され
る。

【００４６】以下、図９を参照して、周波数発振器２５
の周波数発生特性を説明する。図９の横軸は時間軸であ
る。タイミングＴ１では周波数ｆ１を、タイミングＴ２
では周波数ｆ２とタイミング毎に順次異なる周波数を発
生し、タイミングＴｎでは周波数ｆｎを発生する。例え
ば、時分割で上側帯波の周波数と下側帯波の周波数を発
生してもよい。

【００４７】信号分岐部１７の端子Ｔ₁₃への出力信号
を、タイミングＴｉにおいて周波数ｆｉにより周波数変
換部２３で周波数変換する。周波数変換した信号を帯域
通過フィルタ５を介すことにより所望の周波数帯域の成
分を抽出する。図８に示す構成では、帯域通過フィルタ
の代わりに低域通過フィルタを使用しても同じ動作原理
となる。

【００４８】帯域通過フィルタ５により抽出した周波数
成分の電力レベルを電力レベル検出部９により検出し、
このとき切替スイッチ３１は記憶部３３側に切り替えら
れており、この電力レベル検出信号は記憶部３３に記憶
される。この電力レベル検出信号は周波数ｆｉと比較す
る対象の周波数ｆｊが発生するタイミングＴｊまで記憶
部３３に記憶される。

【００４９】タイミングＴｊにおいては切替スイッチ３
１を電力レベル比較部１３の端子Ｔ₇側に切り替える。
記憶部３３からはタイミングＴｉにおいて検出した電力
レベルを読み出して電力レベル比較部１３の端子Ｔ₉に
入力し、電力レベル比較部１３の端子Ｔ₂に入力される
タイミングＴｊにおいて検出した電力レベルと比較す
る。

【００５０】これにより、電力レベル比較部１３の端子
Ｔ₁₁にはタイミングＴｉで検出した電力レベルに対する
タイミングＴｊで検出した電力レベルの差が出力され
る。または、タイミングＴｊで検出した電力レベルに対
するタイミングＴｉで検出した電力レベルの差を出力し
ても動作原理は同じである。

【００５１】電力レベル比較部１３の端子Ｔ₁₁へ出力さ
れる電力レベルの差で定義されるバイアス制御部１５の
制御関数に基づきバイアス制御信号が電力増幅部１の端
子Ｔ₁に出力され、電力増幅部１の増幅素子のバイアス
が制御される。

【００５２】尚、切替スイッチ３１の動作は、同期部３
７によって制御される。この同期部３７は、周波数発振
器２５の周波数信号を遅延部３５で遅延した信号を入力
すると共にクロック３９からのクロック信号を入力して
切替スイッチ３１の動作タイミングを計る。

【００５３】また、周波数発振器２５が図１０に示すが
ごとく、タイミングＴ１では上側帯波の周波数ｆ_UBを、
タイミングＴ２では下側帯波の周波数ｆ_LBを連続して発
生する特性を有している場合には、タイミングＴ１で上
側帯波の周波数成分の電力レベルを検出し、タイミング
Ｔ２で下側帯波の周波数成分の電力レベルを検出できる
ため、切替スイッチ３１と記憶部３３は、オペアンプ１
個程度規模の簡易なアナログのホールド回路で構成で
き、モノリシックＩＣ化も可能である。図１０において
タイミングＴ１で下側帯波の周波数ｆ_LBを、タイミング
Ｔ２では上側帯波の周波数ｆ_UBを連続して発生する特性
でも動作原理は同じである。

【００５４】さらに、図１１の示すがごとく連続したタ
イミングで周波数発振器の周波数切替幅をｂａｕｄレー
トの自然数倍の上側帯波の周波数の下側帯波の周波数を
発生する特性を有していれば、全ての奇数次の相互変調
歪に対してオペアンプ１個程度の規模の簡易なアナログ
のホールド回路で歪補償が可能となり、モノリシックＩ
Ｃ化も可能となる。図８に示す構成では、帯域通過フィ
ルタ５の通過中心周波数と電力レベル検出部９の検出特
性は周波数発振器２５で発振する周波数に関係なく、そ
れぞれ唯、一通りの特性を有していればよい。

【００５５】図１２は本発明に係る第７の実施例を示す
ブロック図である。図１２を用いて動作原理を説明す
る。信号分岐部１７までの動作原理は本発明の第１の実
施例と同じである。この図１２に示す構成では、信号分
岐部１７の端子Ｔ₁₃への出力信号の上側帯波の周波数の
電力レベルと下側帯波の周波数の電力レベルを検出する
手段として周波数弁別部４１を使用する。周波数弁別部
４１は図１４に示すがごとく、設計中心周波数ｆｃで出
力が零、下側帯波の周波数帯で出力が負、上側帯波の周
波数帯で出力が正となる出力特性を有している。信号分
岐部１７の端子Ｔ₁₃の出力信号を周波数弁別部４１に入
力すると、使用周波数帯域の全ての周波数成分の電力レ
ベルが周波数に対して検出される。

【００５６】その出力信号を積分器４３で周波数に対し
て積分すれば、上側帯波の周波数の電力レベルに対する
下側帯波の周波数の電力レベルの差が検出できる。例え
ば、上側帯波の周波数の電力レベルが下側帯波の周波数
の電力レベルよりも大である場合には、周波数弁別部４
１の出力の積分器４３による積分値は正となる。また
は、下側帯波の周波数の電力レベルに対する上側帯波の
周波数の電力レベルの差を検出しても動作原理は同じで
ある。また、積分する周波数範囲と送信中心周波数に対
してｂａｕｄレートの自然数倍だけ上側帯波の周波数と
下側帯波の周波数の範囲とすれば、全ての奇数次の相互
変調歪に対する補償が可能となる。さらに、図１３に示
すがごとく、周波数分岐装置１７の端子Ｔ₁₃への出力信
号を周波数変換部２３により周波数変換を行った後に周
波数弁別部４１に入力しても動作原理は上述した第７の
実施例と同じである。

【００５７】上述してきたように、上記各実施例によれ
ば、製造に起因する素子ばらつきによる電力増幅装置の
増幅特性の変化、温度や経年による電力増幅装置の増幅
特性の変化、により線形化技術を施した電力増幅装置の
増幅特性の線線形化が劣化する場合や、入力電力レベル
が大である場合に出力の上側帯波の任意の周波数範囲に
おける電力レベルと下側帯波の任意の周波数範囲におけ
る電力レベルが異なる場合に対しても線形増幅特性の補
償を簡易なアナログ回路で実現でき、制御回路のモノリ
シック化が可能である。

【００５８】また、唯一通りの線形化のための制御関数
で増幅特性が異なる電力増幅装置に対する線形特性補償
が可能であるため、制御回路と電力増幅装置をモノリシ
ックＩＣで構成できる。

【００５９】さらに、従来の入力信号と出力信号とを逐
次比較し、線形化のための制御関数を補正して電力増幅
装置の増幅特性の変化に対応する方式とは異なり、本実
施例では出力信号だけを制御に使用するため、制御ルー
プ遅延を精度良く補償するための複雑な制御手段が不要
となる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電力増幅
部の制御回路を小型かつモノリシックで構成できると共
に、電力増幅部の増幅特性の変化に対する線形増幅特性
を補償できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】バイアス制御関数の特性を示す図である。

【図３】本発明に係る第２の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明に係る第３の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図５】本発明に係る第４の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】本発明に係る第５の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図７】本発明に係る第５の実施例の周波数発振器を
１つとした場合の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明に係る第６の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図９】周波数発振器の発振周波数の時間変化の一例
を示す図である。

【図１０】周波数発振器の発振周波数の時間変化の一
例を示す図である。

【図１１】周波数発振器の発振周波数の時間変化の一
例を示す図である。

【図１２】本発明に係る第７の実施例の構成を示すブ
ロック図である。

【図１３】本発明に係る第７の実施例に周波数変換部
を使用した場合の構成例を示す図である。

【図１４】周波数弁別部の出力特性を示す図である。

【図１５】リニアライザの従来例を示す図である。

【図１６】適応型リニアライザの従来例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１電力増幅部３，１７信号分岐部５，７帯域通過フィルタ９，１１電力レベル検出部１３電力レベル比較部１５バイアス制御部２１信号加算部２３，２７周波数変換部２５，２９周波数発振器３１切替スイッチ３３記憶部３５遅延部３７同期部３９クロック４１周波数弁別部４３積分器Ｔ_I 入力端子Ｔ_O 出力端子Ｔ₁ バイアス端子

フロントページの続き (72)発明者関根秀一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信機における送信部の電力増幅装置に
おいて、入力される変調信号を増幅して出力する電力増幅部の出
力信号の上側帯波と下側帯波の任意の周波数範囲におけ
るそれぞれの電力レベルの差を検出する検出手段と、この検出手段で検出された電力レベル差を零とするよう
に前記電力増幅部のバイアスを制御する制御手段とを有
すること特徴とする電力増幅装置。