前馈放大器以及其控制方法技术

提供一种前馈放大器以及其控制方法。在由失真检测电路(10)和失真 去除电路(20)构成的前馈放大器中，作为失真检测电路的主放大器而使用 谐波反馈放大器(130)，控制单元(43)根据前馈放大器输出求出频带外泄 漏功率比(ACLR)和功率效率，并控制谐波反馈放大器的两个晶体管(33A、 33B)的栅极偏压，使得ACLR在基准值以下的条件下效率成为最大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高效率的前馈(feedforward)放大器以及其控制方法。
技术介绍
近年来，为了确保伴随移动通信的迅速普及的服务区域，需要设置多个 基站用装置。根据基站装置设置的情况，还需要将多个基站用装置设置在同 一个场所。此外，还需要削减基站装置的功率消耗。基于这样的背景，需要 基站用装置的小型化和省功率化。基站用装置一般包括调制解调装置、发送 放大器、放热器、各种控制装置等。由于基站用装置的消耗功率的大半被发 送放大器所占据，所以关注着发送放大器的省功率化。在通信用基站用装置中使用的发送放大器中，由于(1 )需要多载波的同 时放大和(2 )需要满足在移动通信方式中要求的频带外泄露功率等的标准值， 从而使用线性化技术。这样的线性化技术之一是前馈放大器。图1表示前馈 放大器的基本结构。前馈放大器100包括失真检测电路10和失真去除电路 20 (非专利文献l)。非专利文献1: N.Pothecary， Feedforward linear power amplifiers, Artech House, 1999.失真检测电路10包括将前馈放大器100的输入信号分配给两个路径的 分配器11、矢量调整器12、主放大器13、延迟线路14、以及合成分配器15。 包括矢量调整器12和主放大器13的路径是主放大器路径PM,，包括延迟线 路14的路径是线性传送路径Pj。合成分配器15 —般由方向性耦合器构成， 具有相当于主放大器路径的增益的耦合度。主放大器13放大矢量调整器12的输出信号。合成分配器15对主放大器 路径P^的输出信号(假设在这里是由作为前馈放大器的输入信号的主波分 量和在主放大器中产生的失真分量所构成的信号)和线性传送路径P^的输 出信号进行合成。在这里，矢量调整器12调整主放大器13的输入信号的振 幅和相位(称为失真检测电路10的环路调整)，使得输出到失真注入路径足够大。另外，没有图示在失真检测电路10的环路调整所需 的信号提取单元和控制单元。失真分量成为对失真注入^^径PD/的输入信号。然后，合成分配器15对失真去除电路20的一个路径(后述的主放大器输出传送路径p,,)输出主波分量和失真分量。失真去除电路20包括延迟线路21、矢量调整器22、辅助放大器23 以及功率合成器24。包括延迟线路21的路径是主放大器输出传送路径， 包括矢量调整器22和辅助放大器23的路径是失真注入路径P。,。矢量调整器 22调整输入到失真注入路径P。,的失真分量的振幅和相位(称为失真去除电 路20的环路调整)，使得后述的功率合成器24输出的输出信号的相邻频带 外泄露功率比(ACLR)足够小。另外，没有图示在失真去除电路20的环路 调整所需的信号提取单元和控制单元。辅助放大器23对矢量调整器22的输 出信号进行放大。功率合成器24以等振幅/反相位/等延迟对主放大器输出传 送路径PM,的输出信号和失真注入路径PD/的输出信号进行功率合成。这样， 失真分量被去除，主波分量从前馈放大器IOO输出。这样，失真检测电路IO检测在主放大器13中产生的失真分量，失真去 除电路20以等振幅/反相位/等延迟，将所检测的失真分量注入到主放大器的 输出信号。通过这个动作，前馈放大器IOO补偿在主放大器13中产生的失真 分量。在前馈放大器的其他部分没有有效电路的情况下，前馈放大器100的消 耗功率由作为有效电路的主放大器13以及辅助放大器23的消耗功率所决定。 前馈放大器的功率效率是前馈放大器的输出功率和其消耗功率之比。提高前馈放大器100的功率效率的方法是，在维持规定的线性的同时削 减前馈放大器内的有效电路的消耗功率。但若削减主放大器13和辅助放大器 23的消耗功率，则成为削减对各个放大元件提供的电流，所以在各个放大元 件产生的失真分量增加。这样，削减消耗功率和产生失真具有折衷选择的关 系。由于在削减了辅助放大器23的消耗功率的情况下，失真检测电路10所 检测的失真分量在辅助放大器23中被进一步失真，所以成为与应除去的失真 分量不同的失真分量。其结果，不能充分地除去在主放大器13中产生的失真 分量。这样，辅助放大器23需要对失真检测电路10所检测的失真分量进行 线性放大。因此，辅助放大器23 —般使用A级放大器，不能大幅地削减其消耗功率。为了提高主放大器的功率效率，提出了适用了高效率放大技术的主放大 器。其之一是多赫蒂放大器(专利文献1)。多赫蒂放大器包括载波放大器 和峰值放大器(非专利文献2)。若多赫蒂放大器的输入功率超过某个一定 值，则峰值放大器动作，峰值放大器输出与载波放大器输出合成。在峰值放 大器动作的输入功率的区域中，载波放大器进行饱和动作，所以多赫蒂放大 器可达到高的功率效率。通过将多赫蒂放大器作为主放大器使用，报告了可以将W-CDMA方式用2GHz频带前馈放大器的功率效率改善2。/。的情况(非 专利文献3)。专利文献1:日本特开2000-286645号公报(美国专利号6.320.464)非专利文献2: S.C.Cripps， Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design, Artech House,2002.非专利文献3: K-J.Cho,J画H.Kim，and S.P.Stapleton,，，A highly efficient Doherty feed-forward linear power amplifier for W-CDMA base-station applications", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，vol.53,no.l，Jan.2005.多赫蒂放大器的非线性特性在峰值放大器动作的区域和不动作的区域的 产生原理不同。在峰值放大器不动作的区域中，载波放大器的非线性特性成 为多赫蒂放大器的非线性特性。此外，在峰值放大器动作的区域中，载波放 大器和峰值放大器各自的非线性特性之和成为多赫蒂放大器的非线性特性。 虽然多赫蒂放大器可在峰值放大器动作的区域中达到高的功率效率，但多赫 蒂放大器的非线性特性与载波放大器单体的非线性特性相比，比较复杂。将多赫蒂放大器作为主放大器使用的前馈放大器必须是4卜偿多赫蒂放大 器的复杂的非线性特性的器件。若前馈放大器的失真补偿理想地进行，则在 多赫蒂放大器的输出信号中包含的失真分量被全部去除。但实际的前馈放大 器不能完全去除主放大器所产生的失真分量。这是因为，在失真检测电路和 失真去除电路中达到等振幅、反相位、等延迟的调整存在界限，此外，失真 检测电路和失真去除电路的各个频率特性不能完全应对在多赫蒂放大器中产 生的复杂的非线性特性的频率特性。这样在峰值放大器动作的状况中可达到 高的功率效率，但存在由于是复杂的非线性特性所以不能进行充分的失真补 偿的问题。由于以无线方式所限定的频带外泄漏功率成为标准值以下，所以即使在主放大器中采用多赫蒂放大器也需要5dB左右的输出补偿(back off)， 不能提高功率效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种可以不会产生复杂的非线性失真，实现高 的功率效率的前馈放大器以及那样控制前馈放大器的方法。 本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前馈放大器，包括：　分配器，将输入信号分配给插入了主放大器的主放大器路径和线性传送路径；　合成分配器，合成所述主放大器路径的输出信号和所述线性传送路径的输出信号，生成对主放大器输出传送路径的输入信号和对插入了辅助放大器的失真注入路径的输入信号；以及　功率合成器，合成所述主放大器输出传送路径的输出信号和所述失真注入路径的输出信号并将其输出，　所述主放大器是谐波反馈放大器，　所述前馈放大器还包括：　第１方向性耦合器，提取所述功率合成器的输出信号的一部分；以及　控制单元，基于通过所述第１方向性耦合器所提取的信号，控制所述谐波反馈放大器的动作点。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木恭宜，楢桥祥一，
申请(专利权)人：株式会社NTT都科摩，
类型：发明
国别省市：JP