JPH06216680A - 増幅装置 - Google Patents
増幅装置Info
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- JPH06216680A JPH06216680A JP562993A JP562993A JPH06216680A JP H06216680 A JPH06216680 A JP H06216680A JP 562993 A JP562993 A JP 562993A JP 562993 A JP562993 A JP 562993A JP H06216680 A JPH06216680 A JP H06216680A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】増幅器において、規定の高調波減衰量の確保を
行いながら、平均消費電力を最小限に抑えることを目的
とする。 【構成】増幅器（１）の出力波中の高調波を検出する高
調波検出部（２）、高調波検出部で検出した高調波量を
許容値と比較するための基準値を持つ高調波基準値発生
部（３）、発生した高調波量と高調波基準値との比較を
行う比較器（４）、及び比較器（４）からの情報で作用
し、増幅器（１）内の増幅素子のバイアスを決定するバ
イアス制御部（５）を設けた増幅装置。 【効果】高調波減衰量を規定値にした場合の消費電力の
削減。電源の小規模化。移動体携帯端末など携帯端末の
小型化。携帯端末の連続使用時間の拡張。
行いながら、平均消費電力を最小限に抑えることを目的
とする。 【構成】増幅器（１）の出力波中の高調波を検出する高
調波検出部（２）、高調波検出部で検出した高調波量を
許容値と比較するための基準値を持つ高調波基準値発生
部（３）、発生した高調波量と高調波基準値との比較を
行う比較器（４）、及び比較器（４）からの情報で作用
し、増幅器（１）内の増幅素子のバイアスを決定するバ
イアス制御部（５）を設けた増幅装置。 【効果】高調波減衰量を規定値にした場合の消費電力の
削減。電源の小規模化。移動体携帯端末など携帯端末の
小型化。携帯端末の連続使用時間の拡張。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、増幅器に必要な高調波
減衰量の確保を行いながら、電源利用効率を高めること
を目的とするもので、電源容量の限られる電池を電源と
するような機器、即ち、移動体端末等に適し、特に無線
送信部の出力段等に適するものに関する。
減衰量の確保を行いながら、電源利用効率を高めること
を目的とするもので、電源容量の限られる電池を電源と
するような機器、即ち、移動体端末等に適し、特に無線
送信部の出力段等に適するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】増幅器を低消費電力でかつ、低歪とする
技術の中で、低周波向きのものでは、増幅素子の動作点
をＡＢ級やＢ級などにして消費電力の低減を図りながら
或る程度、裸特性の歪率を犠牲にし、目的の歪率を帰還
によって達成する技術が有る。しかし、高周波増幅器に
おいては、帰還部の電気長と周波数とで帰還信号の位相
が変化するために広帯域で位相裕余を確保することが困
難である。従って帰還量に制限があり、十分な低歪の実
現が困難である。そこで、高周波向けの低消費電力かつ
低歪な増幅器として、電力増幅器と負荷との間に方向性
結合器を挿入し、これより電力増幅器の送信出力の一部
を取り出し、これを検波し、ベ−スバンド部からの信号
と検波信号とを比較演算し、両者の差が最小となるまで
増幅素子の電源電圧を制御する技術があった。しかし電
源電圧の制御にＤＣ−ＤＣコンバ−タを用いる必要があ
り、ＤＣ−ＤＣコンバ−タの高効率化という課題を残し
ている。
技術の中で、低周波向きのものでは、増幅素子の動作点
をＡＢ級やＢ級などにして消費電力の低減を図りながら
或る程度、裸特性の歪率を犠牲にし、目的の歪率を帰還
によって達成する技術が有る。しかし、高周波増幅器に
おいては、帰還部の電気長と周波数とで帰還信号の位相
が変化するために広帯域で位相裕余を確保することが困
難である。従って帰還量に制限があり、十分な低歪の実
現が困難である。そこで、高周波向けの低消費電力かつ
低歪な増幅器として、電力増幅器と負荷との間に方向性
結合器を挿入し、これより電力増幅器の送信出力の一部
を取り出し、これを検波し、ベ−スバンド部からの信号
と検波信号とを比較演算し、両者の差が最小となるまで
増幅素子の電源電圧を制御する技術があった。しかし電
源電圧の制御にＤＣ−ＤＣコンバ−タを用いる必要があ
り、ＤＣ−ＤＣコンバ−タの高効率化という課題を残し
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】移動体端末などに用い
る電源は２次電池等の電池類である。これの充電一回あ
たりでの稼動可能時間、電池の容積等は端末の回路電流
量に依存する。つまり、端末の省消費電力化によって、
端末の連続稼働時間を拡大でき、端末の体積を抑えるこ
とが可能である。こうした、稼働可能時間の確保、端末
小型化の要となる端末消費電力の中でも、とりわけ消費
電力の大きい高周波送信部の消費電力を抑えることが課
題となっている。本発明は、特に、高周波送信部の消費
電力を抑えつつ且つ、送信部の高調波を抑制することを
目的とする。
る電源は２次電池等の電池類である。これの充電一回あ
たりでの稼動可能時間、電池の容積等は端末の回路電流
量に依存する。つまり、端末の省消費電力化によって、
端末の連続稼働時間を拡大でき、端末の体積を抑えるこ
とが可能である。こうした、稼働可能時間の確保、端末
小型化の要となる端末消費電力の中でも、とりわけ消費
電力の大きい高周波送信部の消費電力を抑えることが課
題となっている。本発明は、特に、高周波送信部の消費
電力を抑えつつ且つ、送信部の高調波を抑制することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】増幅器の非飽和領域にお
ける出力波の（Ｎ次高調波電流／基本波電流）の比率
は、増幅器の増幅素子のバイアス電流と基本波電流の比
によって決定される。例として、２次高調波出力電流は
（基本波出力電流／バイアス電流）に比例し、３次高調
波出力電流は（基本波出力電流／バイアス電流）2に比
例する。故に、ある一定の基本波電流を出力する条件の
基で、バイアス電流を、素子の飽和領域でない範囲で多
く流せば、有害である高調波電流の発生を抑える事が可
能となる。その反面に消費電力が大きくなる。一般に高
調波抑制を第一目的とする増幅器の設計では、バイアス
電流の増加を無視して、増幅素子の直線性の良い動作領
域を用いる。これに対して本発明は、出力電流が一定で
ない用途の場合に限り、その出力電流に応じて高調波減
衰量を確保するための必要最低限のバイアス電流を与え
ることで電源効率を高めることを目的とする。つまり、
あらゆる出力電流に対して（基本波電流／バイアス電
流）値を、高調波量の許容値の許す範囲で最大とするよ
うに随時調整することで、平均消費電力を下げようとす
るものである。
ける出力波の（Ｎ次高調波電流／基本波電流）の比率
は、増幅器の増幅素子のバイアス電流と基本波電流の比
によって決定される。例として、２次高調波出力電流は
（基本波出力電流／バイアス電流）に比例し、３次高調
波出力電流は（基本波出力電流／バイアス電流）2に比
例する。故に、ある一定の基本波電流を出力する条件の
基で、バイアス電流を、素子の飽和領域でない範囲で多
く流せば、有害である高調波電流の発生を抑える事が可
能となる。その反面に消費電力が大きくなる。一般に高
調波抑制を第一目的とする増幅器の設計では、バイアス
電流の増加を無視して、増幅素子の直線性の良い動作領
域を用いる。これに対して本発明は、出力電流が一定で
ない用途の場合に限り、その出力電流に応じて高調波減
衰量を確保するための必要最低限のバイアス電流を与え
ることで電源効率を高めることを目的とする。つまり、
あらゆる出力電流に対して（基本波電流／バイアス電
流）値を、高調波量の許容値の許す範囲で最大とするよ
うに随時調整することで、平均消費電力を下げようとす
るものである。
【０００５】
【作用】請求項１に関する概念図を図１に示す。増幅器
１の出力より高調波検出部２で高調波成分を検出し、こ
の値と、高調波量基準値発生部３が与える、規定済みの
高調波量許容値、または他部からの情報によって得られ
る高調波許容値を、比較器４によって比較演算し、その
結果が高調波許容値以下であるときにはバイアス電流を
下げる方向に、許容値上であるときにはバイアス電流を
上げる方向にバイアス制御部５が作用する。以上によっ
て、規定の高調波減衰量を確保すべく一定のバイアス電
流を増幅素子に流す方式よりも平均消費電力を抑える事
が可能となる。
１の出力より高調波検出部２で高調波成分を検出し、こ
の値と、高調波量基準値発生部３が与える、規定済みの
高調波量許容値、または他部からの情報によって得られ
る高調波許容値を、比較器４によって比較演算し、その
結果が高調波許容値以下であるときにはバイアス電流を
下げる方向に、許容値上であるときにはバイアス電流を
上げる方向にバイアス制御部５が作用する。以上によっ
て、規定の高調波減衰量を確保すべく一定のバイアス電
流を増幅素子に流す方式よりも平均消費電力を抑える事
が可能となる。
【０００６】請求項２に関する概念図を図２に示す。増
幅器１の入力側に検出部（１）６を設け、これによって
入力電力の一部を取り出し振幅を検出する。一方、増幅
器１の出力側に検出部（２）７を設けて、これによって
出力電力の一部を取り出し振幅を検出する。以上の二つ
の検出出力は、増幅器本体の扱う入出力信号に比べ、周
波数が著しく低いために、位相の扱いが容易であるため
に両者の演算が容易となる。検出部（１）６の出力と検
出部（２）７の出力とを比較器４によって比較演算を行
い出力波中の高調波成分の量を演算する。この演算結果
に応じて増幅素子のバイアス電流を決定するバイアス制
御部５を設けることで、高調波成分が規定値以上発生す
る場合にバイアス電流を増加させる方向に、この増幅器
は状態変化する。逆に高調波成分が規定値以下に収まっ
ている場合は規定値を越えない範囲でバイアス電流を減
少させるよう、増幅器は状態変化する。以上の動作によ
って、本増幅器は規定の高調波減衰量を確保しながら平
均消費電力を下げるよう作用する。
幅器１の入力側に検出部（１）６を設け、これによって
入力電力の一部を取り出し振幅を検出する。一方、増幅
器１の出力側に検出部（２）７を設けて、これによって
出力電力の一部を取り出し振幅を検出する。以上の二つ
の検出出力は、増幅器本体の扱う入出力信号に比べ、周
波数が著しく低いために、位相の扱いが容易であるため
に両者の演算が容易となる。検出部（１）６の出力と検
出部（２）７の出力とを比較器４によって比較演算を行
い出力波中の高調波成分の量を演算する。この演算結果
に応じて増幅素子のバイアス電流を決定するバイアス制
御部５を設けることで、高調波成分が規定値以上発生す
る場合にバイアス電流を増加させる方向に、この増幅器
は状態変化する。逆に高調波成分が規定値以下に収まっ
ている場合は規定値を越えない範囲でバイアス電流を減
少させるよう、増幅器は状態変化する。以上の動作によ
って、本増幅器は規定の高調波減衰量を確保しながら平
均消費電力を下げるよう作用する。
【０００７】請求項３に関する概念図を図３に示す。増
幅器１の出力側に出力波中の基本波電流を検出する検出
部８を持ち、これによって増幅器１出力中の基本波電流
が負荷抵抗にどの程度流出しているかを検出する。バイ
アス制御部５によって、この基本波電流値に応じて、或
る特定の次数の高調波を規定値内に抑えるためのバイア
ス電流値を決定する。以上の動作によって、本増幅器は
特定次数の高調波を規定値内に抑えながら、平均消費電
力を最小限に抑えるよう作用する。
幅器１の出力側に出力波中の基本波電流を検出する検出
部８を持ち、これによって増幅器１出力中の基本波電流
が負荷抵抗にどの程度流出しているかを検出する。バイ
アス制御部５によって、この基本波電流値に応じて、或
る特定の次数の高調波を規定値内に抑えるためのバイア
ス電流値を決定する。以上の動作によって、本増幅器は
特定次数の高調波を規定値内に抑えながら、平均消費電
力を最小限に抑えるよう作用する。
【０００８】
【実施例】実施例１の具体例を図４の高周波増幅器を用
いて説明する。出力段増幅素子８の出力は方向性結合器
１１を介して出力端へと送られる。方向性結合器１１よ
り取り出された出力の一部はハイパスフィルタ１２によ
って高調波成分のみ取り出される。この高調波成分は検
波器１４によって検波され平滑器１５に送られる。平滑
器15は検波信号をＤＣ電圧値に置き換えて、この電圧値
を比較器４に送る。比較器４は基準電圧発生器１３の発
生する電圧と、このＤＣ出力とを引き算し、引き算出力
で増幅素子８のバイアス制御電圧とする。以上の構成に
よって、定常状態から出力段増幅素子８の出力中の高調
波成分増加したときに、この高調波成分の積分値が増加
し、バイアス制御電圧が増加する方向に働く。従って、
出力段増幅素子８のバイアス電流は増加し、高調波を減
少させる方向に働き、再び定常状態へと戻る。逆に高調
波成分が規定値以下となった場合には、バイアス電流を
減少させる方向へと状態変化し、高調波成分が規定値と
なったときに定常状態となる。
いて説明する。出力段増幅素子８の出力は方向性結合器
１１を介して出力端へと送られる。方向性結合器１１よ
り取り出された出力の一部はハイパスフィルタ１２によ
って高調波成分のみ取り出される。この高調波成分は検
波器１４によって検波され平滑器１５に送られる。平滑
器15は検波信号をＤＣ電圧値に置き換えて、この電圧値
を比較器４に送る。比較器４は基準電圧発生器１３の発
生する電圧と、このＤＣ出力とを引き算し、引き算出力
で増幅素子８のバイアス制御電圧とする。以上の構成に
よって、定常状態から出力段増幅素子８の出力中の高調
波成分増加したときに、この高調波成分の積分値が増加
し、バイアス制御電圧が増加する方向に働く。従って、
出力段増幅素子８のバイアス電流は増加し、高調波を減
少させる方向に働き、再び定常状態へと戻る。逆に高調
波成分が規定値以下となった場合には、バイアス電流を
減少させる方向へと状態変化し、高調波成分が規定値と
なったときに定常状態となる。
【０００９】実施例２の具体例を図５で説明する。増幅
素子８の入力端に方向性結合器１１を設け、入力信号の
一部を取りだし、この信号を検波器１４により検波す
る。一方で、増幅素子８の出力端に設けた方向性結合器
１１によって出力信号の一部を取りだし、この信号も検
波器１４によって検波する。以上の２検波信号を比較器
４によって引き算しこの引き算結果を整流器１５にてＤ
Ｃ電圧値に置き換え、このＤＣ電圧値を増幅素子８のバ
イアス制御電圧に用いる。以上の構成で、或る安定状態
から高調波出力が増加する方向へと変化したときに、出
力波と入力波の検波信号の差が、規定値を超えてバイア
ス電流を増やす方向に作用し、高調波出力が規定の高調
波出力値を下回るまでこの動作を継続した後に安定状態
へ移る。逆に、入力波の検波信号と出力波の検波信号と
の差が規定値に比べ少ない場合は平滑器１５のＤＣ出力
が下がり、バイアス電流が少ない方向へと状態変化し、
同じく、規定の高調波発生量になって安定状態に移る。
素子８の入力端に方向性結合器１１を設け、入力信号の
一部を取りだし、この信号を検波器１４により検波す
る。一方で、増幅素子８の出力端に設けた方向性結合器
１１によって出力信号の一部を取りだし、この信号も検
波器１４によって検波する。以上の２検波信号を比較器
４によって引き算しこの引き算結果を整流器１５にてＤ
Ｃ電圧値に置き換え、このＤＣ電圧値を増幅素子８のバ
イアス制御電圧に用いる。以上の構成で、或る安定状態
から高調波出力が増加する方向へと変化したときに、出
力波と入力波の検波信号の差が、規定値を超えてバイア
ス電流を増やす方向に作用し、高調波出力が規定の高調
波出力値を下回るまでこの動作を継続した後に安定状態
へ移る。逆に、入力波の検波信号と出力波の検波信号と
の差が規定値に比べ少ない場合は平滑器１５のＤＣ出力
が下がり、バイアス電流が少ない方向へと状態変化し、
同じく、規定の高調波発生量になって安定状態に移る。
【００１０】実施例３の具体例を３次高調波成分を抑え
る仕様の高周波増幅器である図６で説明する。増幅素子
８の出力側に方向性結合器１１を設け、方向性結合器の
出力をバンドパスフィルタ１６を通して出力信号中の基
本波成分のみ取り出す。この基本波成分を検波器１４に
入力して検波し、検波出力をＡ／Ｄ変換器１７によって
ディジタル値に置き換えてＣＰＵ１８にこの情報を受け
渡す。前述の通り、３次高調波出力電流は（基本波出力
電流／バイアス電流)2に比例するので、この値が一定に
なるように、ＣＰＵ１８は演算し、Ｄ／Ａ変換器１９出
力を制御する。以上の構成によって、或る安定状態か
ら、出力電流の増加にともない、増幅素子８のバイアス
電流が増加して（基本波出力電流／バイアス電流)2値を
一定に保つ方向に状態変化する。（基本波出力電流／バ
イアス電流)2値が規定範囲内に収まったときにこの状態
変化は止まり、再び別の安定状態に入る。逆に、出力電
流が減少したときには、或る安定状態から（基本波出力
電流／バイアス電流)2値が安定状態のときの値と同じ値
になるまで状態変化（バイアス電流を減らす方向）を行
い、（基本波出力電流／バイアス電流)2値が規定範囲内
に収まったときを持って再び別の安定状態に遷移する。
る仕様の高周波増幅器である図６で説明する。増幅素子
８の出力側に方向性結合器１１を設け、方向性結合器の
出力をバンドパスフィルタ１６を通して出力信号中の基
本波成分のみ取り出す。この基本波成分を検波器１４に
入力して検波し、検波出力をＡ／Ｄ変換器１７によって
ディジタル値に置き換えてＣＰＵ１８にこの情報を受け
渡す。前述の通り、３次高調波出力電流は（基本波出力
電流／バイアス電流)2に比例するので、この値が一定に
なるように、ＣＰＵ１８は演算し、Ｄ／Ａ変換器１９出
力を制御する。以上の構成によって、或る安定状態か
ら、出力電流の増加にともない、増幅素子８のバイアス
電流が増加して（基本波出力電流／バイアス電流)2値を
一定に保つ方向に状態変化する。（基本波出力電流／バ
イアス電流)2値が規定範囲内に収まったときにこの状態
変化は止まり、再び別の安定状態に入る。逆に、出力電
流が減少したときには、或る安定状態から（基本波出力
電流／バイアス電流)2値が安定状態のときの値と同じ値
になるまで状態変化（バイアス電流を減らす方向）を行
い、（基本波出力電流／バイアス電流)2値が規定範囲内
に収まったときを持って再び別の安定状態に遷移する。
【００１１】
【発明の効果】本発明によって、出力が一定値でない用
途の増幅器の規定高調波減衰量の確保をさせながら平均
消費電力を抑える事が可能となる。特に、携帯機器に本
発明を用いた場合には、携帯機器の体積を決定する電池
の体積を縮小できるので、携帯機器の体積を縮小でき、
また、連続使用可能時間を拡大できる。
途の増幅器の規定高調波減衰量の確保をさせながら平均
消費電力を抑える事が可能となる。特に、携帯機器に本
発明を用いた場合には、携帯機器の体積を決定する電池
の体積を縮小できるので、携帯機器の体積を縮小でき、
また、連続使用可能時間を拡大できる。
【図１】請求項１に関する概念図である。
【図２】請求項２に関する概念図である。
【図３】請求項３に関する概念図である。
【図４】本発明実施例１の説明図である。
【図５】本発明実施例２の説明図である。
【図６】本発明実施例３の説明図である。
１…増幅器、２…高調波検出部、３…高調波量基準値発
生部、４…比較器、５…バイアス制御部、６…検出部
１、７…検出部２、８…検出部、９…チョ−クコイル、
１０…整合回路、１１…方向性結合器、１２…ハイパス
フィルタ、１３…基準電圧発生器、１４…検波器、１
５．平滑器、１６…バンドパスフィルタ、１７…Ａ／Ｄ
変換器、１８…ＣＰＵ、１９…Ｄ／Ａ変換器
生部、４…比較器、５…バイアス制御部、６…検出部
１、７…検出部２、８…検出部、９…チョ−クコイル、
１０…整合回路、１１…方向性結合器、１２…ハイパス
フィルタ、１３…基準電圧発生器、１４…検波器、１
５．平滑器、１６…バンドパスフィルタ、１７…Ａ／Ｄ
変換器、１８…ＣＰＵ、１９…Ｄ／Ａ変換器
Claims (3)
- 【請求項１】増幅器（１）の出力波中の高調波を検出す
る高調波検出部（２）、高調波検出部で検出した高調波
量を許容値と比較するための基準値を持つ高調波量基準
値発生部（３）、発生した高調波量と高調波基準値との
比較を行う比較器（４）、及び比較器（４）からの情報
で作用し、増幅器（１）内の増幅素子のバイアスを決定
するバイアス制御部（５）を設けたことを特徴とする増
幅装置。 - 【請求項２】増幅器（１）に於いて入力信号の振幅を検
出する検出部１（６）、出力信号の振幅を検出する検出
部２（７）、両検出部の出力を比較する比較器（４）、
比較器出力によって動作する増幅素子用のバイアス制御
部（５）を設けたことを特徴とする増幅装置。 - 【請求項３】増幅器（１）の出力信号の基本波電流を検
出する検出部（８）と、検出部(８)出力を或る演算法則
によって演算し、増幅器増幅素子のバイアス電流を決定
するバイアス制御部（５）を設けたことを特徴とする増
幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP562993A JPH06216680A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP562993A JPH06216680A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216680A true JPH06216680A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=11616452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP562993A Pending JPH06216680A (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06216680A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7737736B2 (en) | 2007-03-09 | 2010-06-15 | Nec Corporation | Interface circuit and signal output adjusting method |
| JP2010273212A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 増幅装置及び無線基地局 |
| JP2012191367A (ja) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Nec Engineering Ltd | 信号送信回路 |
| JP2013098854A (ja) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 受信システム |
| US8847681B2 (en) | 2009-10-23 | 2014-09-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Combiner for Doherty amplifier |
| WO2016013093A1 (ja) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | 富士通株式会社 | 無線通信装置、無線通信制御方法及び無線通信制御プログラム |
-
1993
- 1993-01-18 JP JP562993A patent/JPH06216680A/ja active Pending
Cited By (7)
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