專利名稱：高頻放大器、無線設(shè)備和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻放大器、無線設(shè)備和控制方法，并且特別涉及包括載頻放大器和峰值放大器在內(nèi)的多赫爾蒂(Doherty)型高頻放大器、無線設(shè)備和控制方法。
背景技術(shù)：
在近年來的寬帶通信系統(tǒng)中，所使用的信號的峰值功率和平均功率之比(PAR 峰均功率比)大約是10dB。在該情況下，為了無誤的發(fā)送信息，必須使用能夠發(fā)送比平均發(fā)送功率高IOdB以上的峰值功率的高頻放大器作為發(fā)送級的高頻放大器。一般地，對于放大器，峰值功率和平均發(fā)送功率之比(回退)越大，功率效率越低。另一方面，由于環(huán)境意識的提升，在無線系統(tǒng)中還要求較低的功耗。特別地，在移動電話的要求具有幾十W的高輸出的基站設(shè)備中，期望具有大功耗比的高頻放大器以提高效率。存在多赫爾蒂型放大器作為高效的高頻放大器，還存在采用漏極調(diào)制技術(shù)的放大器， 所述漏極調(diào)制技術(shù)將信號的包絡(luò)與放大元件的漏電壓同步。在多赫爾蒂型放大器中，只有載頻放大器工作在低輸出區(qū)中，載頻放大器和峰值放大器均工作在高輸出區(qū)中。在多赫爾蒂型放大器中，在峰值放大器開始工作的輸出電平處，效率可以達(dá)到最大，因而可以實現(xiàn)高效率。此外，通過改變載頻放大器和峰值放大器的飽和輸出電平比，可以改變效率變?yōu)樽畲髸r的輸出電平。然而，在低輸出區(qū)，多赫爾蒂型放大器的效率將是被偏置為AB類的載頻放大器的效率，因此，存在效率降低的問題。作為漏極調(diào)制技術(shù)的示例的包絡(luò)跟蹤放大器根據(jù)信號包絡(luò)改變放大元件的電源電壓。例如，當(dāng)包絡(luò)值較小時，降低電源電壓使得在任意時刻保持較低的回退狀態(tài)，從而實現(xiàn)高效操作。然而，在移動電話基站的高頻放大器中，信號頻帶為幾十MHz，并且放大元件的最大輸出將為幾百W。因此，對于向放大元件供應(yīng)電功率的漏極調(diào)制電源電路，同時要求大約IOOMHz的高速操作以及幾百W級別的高輸出操作，因而存在電路尺寸增加的問題。PTL 1描述了一種多赫爾蒂放大器，包括檢測器，檢測輸入信號的包絡(luò)；以及比較器，將包絡(luò)和參考電壓進(jìn)行比較。當(dāng)包絡(luò)大于或等于參考電壓時，輸出基于包絡(luò)的即時功率大小的脈沖信號，并且向載頻放大器供應(yīng)取決于輸出脈沖信號的電平的驅(qū)動信號。參考文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)PTL 1 日本待審專利申請公開No. 2008-227598

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題在PTL 1中，當(dāng)包絡(luò)超過參考值時，添加脈沖信號，然而，如在第0011段中描述的那樣，存在如下問題僅對電源進(jìn)行優(yōu)化，并且優(yōu)化發(fā)生的概率為大約1%。在這樣的環(huán)境下提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供高頻放大器、無線設(shè)備和控制方法，抑制電路尺寸增加同時改進(jìn)低輸出時的效率。
技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明一方面的高頻放大器，包括載頻放大器，放大輸入信號；峰值放大 器，放大輸入信號中具有預(yù)定幅度或更大幅度的輸入信號；包絡(luò)提取單元，提取所述輸入信 號的包絡(luò)信息；計算単元，根據(jù)包絡(luò)信息計算要供應(yīng)至載頻放大器的計算電壓；以及電源 調(diào)制單元，將所述計算電壓與閾值進(jìn)行比較，并改變要供應(yīng)至載頻放大器的電壓，其中，所 述高頻放大器將載頻放大器和峰值放大器的放大后的輸出進(jìn)行合并，并加以輸出。根據(jù)本發(fā)明一方面的控制方法是高頻放大器的控制方法，所述高頻放大器用于將 載頻放大器和峰值放大器的放大后的輸出進(jìn)行合并，并加以輸出，并且所述高頻放大器包 括載頻放大器和峰值放大器，所述載頻放大器放大輸入信號，所述峰值放大器放大輸入信 號中具有預(yù)定幅度或更大幅度的輸入信號，其中，所述控制方法包括提取所述輸入信號的 包絡(luò)信息；根據(jù)包絡(luò)信息計算要供應(yīng)至載頻放大器的計算電壓；將所述計算電壓與閾值進(jìn) 行比較，并改變要供應(yīng)至載頻放大器的電壓。技術(shù)效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供高頻放大器、無線設(shè)備和控制方法，在抑制電路尺寸増加的 同時改進(jìn)低輸出時的效率。


圖1是示出了根據(jù)第一示例實施例的高頻放大器的配置的示例的視圖；圖2是示出了根據(jù)第一示例實施例的高頻放大器的配置的示例的視圖；圖3是示出了根據(jù)第一示例實施例的高頻放大器的配置的另ー示例的視圖；圖4是說明根據(jù)第一示例實施例的高頻放大器的操作的流程圖；圖5是示出了根據(jù)第一示例實施例的高頻放大器的輸出電平效率的計算結(jié)果示 例的圖；圖6是示出了根據(jù)第二示例實施例的無線設(shè)備的配置的視圖；圖7是示出了根據(jù)第三示例實施例的無線設(shè)備的配置的視圖。附圖標(biāo)記說明1高頻信號輸入端子2方向性耦合器3包絡(luò)檢測器4偏置控制電路5延遲調(diào)整器6移相器7載頻放大器8峰值放大器9移相器10高頻信號輸出端子11基帶信號輸入端子12基帶信號處理功能単元13包絡(luò)信息提取功能単元
14頻率轉(zhuǎn)換器15閾值確定功能單元41計算單元42電源調(diào)制單元100高頻放大器200無線設(shè)備300無線設(shè)備
具體實施例方式第一示例實施例參照圖1說明根據(jù)本發(fā)明的第一示例實施例的高頻放大器。圖1是示出了根據(jù)該示例實施例的高頻放大器100的配置。如圖1所示，高頻放大器100具有包絡(luò)檢測器3、偏置控制電路4、載頻放大器7和峰值放大器8。根據(jù)該示例實施例的高頻放大器100具有多赫爾蒂放大器，所述多赫爾蒂放大器包括載頻放大器7和峰值放大器8。載頻放大器7對從外部輸入的輸入信號進(jìn)行放大，并且對峰值放大器8的輸入信號中具有預(yù)定幅度或更大幅度的輸入信號進(jìn)行放大。包絡(luò)檢測器3提取輸入信號的包絡(luò)信息。在偏置控制電路4中提供計算單元41 和電源調(diào)制單元42，所述計算單元41用于根據(jù)所提取的包絡(luò)信息計算要供應(yīng)至載頻放大器7的計算電壓，所述電源調(diào)制單元42將所述計算電壓與閾值進(jìn)行比較，并改變要供應(yīng)至載頻放大器的電壓。高頻放大器100將載頻放大器7和峰值放大器8的放大后的輸出進(jìn)行合并，并加以輸出。此處，參照圖2，說明圖1所示的高頻放大器100的具體配置。圖2是根據(jù)該示例實施例的高頻放大器100的配置的視圖。如圖2所示，高頻放大器100包括高頻信號輸入端子1、方向性耦合器2、包絡(luò)檢測器3、偏置控制電路4、延遲調(diào)整器5、移相器6和9、載頻放大器7、峰值放大器8以及高頻信號輸出端子10。方向性耦合器2將從高頻信號輸入端子1輸入的高頻信號分離至高頻信號路由 (Route和包絡(luò)路由。在高頻信號路由中提供延遲調(diào)整器5。延遲調(diào)整器5調(diào)整經(jīng)由方向性耦合器2輸入的高頻信號，以消除高頻信號路由和包絡(luò)路由之間的延遲差。受延遲調(diào)整器 5調(diào)整的高頻信號被分支至兩個路徑。在分支路徑之一中順序提供載頻放大器7和移相器9。載頻放大器7對分支高頻信號之一進(jìn)行放大，并且由移相器9調(diào)整相位。在另一路徑中順序提供移相器6和峰值放大器8。移相器6調(diào)整另一高頻信號的相位，然后峰值放大器8進(jìn)行放大。將來自移相器9 和峰值放大器8的信號進(jìn)行合并，并從高頻信號輸出端子10輸出。應(yīng)當(dāng)注意，如圖3所示，在高頻信號路由中，可以使用反相多赫爾蒂放大器，在反相多赫爾蒂放大器中，顛倒載頻放大器7和峰值放大器8的順序，還顛倒了移相器6和峰值放大器8的順序。在包絡(luò)路由中提供包絡(luò)檢測器3和偏置控制電路4。包絡(luò)檢測器3提取高頻信號輸入的包絡(luò)信息(包絡(luò)。偏置控制電路4根據(jù)在包絡(luò)檢測器3中提取的包絡(luò)信息，向載頻放大器7輸出驅(qū)動電壓。相應(yīng)地，偏置控制電路4根據(jù)包絡(luò)信息改變供應(yīng)至載頻放大器7的電壓。參照圖4說明根據(jù)該示例實施例的高頻放大器100的包絡(luò)路由中的具體操作。圖 4是用于說明高頻放大器100的操作的流程圖。當(dāng)由方向性耦合器2分離的高頻信號被輸入至包絡(luò)檢測器3時(步驟Si)，由包絡(luò)檢測器3執(zhí)行包絡(luò)檢測(步驟S2)，并提取包絡(luò)信息。所提取的包絡(luò)信息被輸入至偏置控制電路4。在偏置控制電路4中，計算漏電壓(A)(步驟S3)，應(yīng)根據(jù)包絡(luò)信息將所述漏電壓 (A)施加至載頻放大器7。接著，將所計算的漏電壓㈧與預(yù)先制定的閾值⑴進(jìn)行比較(步驟S4)。當(dāng)閾值(T)大于漏電壓(A)時，向載頻放大器7輸出所計算的漏電壓(A)，作為驅(qū)動電壓(步驟 S5)。另一方面，當(dāng)閾值(T)小于或等于漏電壓(T<=A)時，輸出閾值(T)作為驅(qū)動電壓 (步驟S6)。作為應(yīng)被施加于載頻放大器7的漏電壓(A)的計算方法，存在使用預(yù)先制定的包絡(luò)信息和漏電壓(A)的對照表的方法。以下示例是使用對照表的漏電壓㈧的計算方法。應(yīng)存儲包絡(luò)信息與漏電壓㈧ 的值相對應(yīng)的表，作為對照表。(1)計算單元41計算漏電壓(A)，所述漏電壓(A)對應(yīng)于對照表中的包絡(luò)值中同輸入的包絡(luò)值最為接近的值。(2)當(dāng)輸入的包絡(luò)值不同于對照表中的包絡(luò)值時，計算單元41計算漏電壓(A)，所述漏電壓(A)對應(yīng)于對照表中的包絡(luò)值中大于輸入的包絡(luò)值并且同輸入的包絡(luò)值最為接近的值。(3)當(dāng)輸入的包絡(luò)值不同于對照表中的包絡(luò)值時，計算單元41計算漏電壓(A)，所述漏電壓(A)對應(yīng)于小于輸入的包絡(luò)值并且同輸入的包絡(luò)值最為接近的值。(4)當(dāng)輸入的包絡(luò)值(BO)不同于對照表中的包絡(luò)值時，計算單元41讀取漏電壓 (Al)和漏電壓(A2)，所述漏電壓(Al)對應(yīng)于大于輸入的包絡(luò)值并且同輸入的包絡(luò)值最為接近的值(Bi)，所述漏電壓(A2)對應(yīng)于對照表中小于輸入的包絡(luò)值并且同輸入的包絡(luò)值最為接近的值(B2)；通過以下公式根據(jù)(Al)和(A2)進(jìn)行內(nèi)插；并計算漏電壓(A)。A = A2+( (A1-A2) / (B1-B2)) * (B0-B2)此外，作為漏電壓㈧的其他計算方法，可以使用以下方法對包絡(luò)信息和漏電壓 (A)之間的關(guān)系進(jìn)行多項式近似，并根據(jù)包絡(luò)信息獲得漏電壓(A)。例如，當(dāng)包絡(luò)信息為χ 時，可以使用以下公式獲得漏電壓(A)。A = aO+al · x+a2 · χ2+···+an · xn應(yīng)當(dāng)注意的是，aO至an是系數(shù)，η應(yīng)當(dāng)是自然數(shù)。圖5示出了輸出電平效率的計算結(jié)果示例。在圖5中，橫軸指示輸出電平(Pout)， 縱軸指示效率(效率)。黑點“可變電壓”是根據(jù)該示例實施例的高頻放大器100的結(jié)果， 并且白點“固定電壓”是傳統(tǒng)多赫爾蒂放大器的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)注意的是，對于傳統(tǒng)多赫爾蒂放大器，載頻放大器的漏電壓是固定的。根據(jù)圖5，可以看出在根據(jù)該示例實施例的高頻放大器100中，同傳統(tǒng)多赫爾蒂放大器相比，低輸出區(qū)(46daii或更低的輸出電平)中的效率有所改進(jìn)。例如，在35daii輸出電平處，提高了 20個百分點以上。因此，根據(jù)本發(fā)明，將根據(jù)包絡(luò)信息計算的漏電壓㈧和閾值⑴進(jìn)行比較，并確定要供應(yīng)至載頻放大器7的漏電壓。在PTL 1中，存在以下問題雖然當(dāng)包絡(luò)超過參考值時添加了脈沖信號，但只能對電源進(jìn)行優(yōu)化，并且優(yōu)化發(fā)生的概率為大約1 %。然而，在本發(fā)明中，當(dāng)其低于參考值時，可以根據(jù)包絡(luò)改變電源電壓。例如，當(dāng)參考值被指定為與PTL 1相同的值時，對于電源，以99%的發(fā)生概率優(yōu)化電源電壓。如上所述，可以優(yōu)化要供應(yīng)至載頻放大器7的漏電壓。此時，可以改進(jìn)低輸出區(qū)中的效率。此外，在本發(fā)明中，由于作為調(diào)制電源單元的偏置控制電路4可以僅操作載頻放大器7，因此可以輸出飽和輸出(在圖5所示的示例中為53.3dBm = 214W)的一半(在圖5 所示的示例中為107W)。另一方面，在諸如傳統(tǒng)的包絡(luò)跟蹤等漏極調(diào)制方法中，要求輸出達(dá)到飽和輸出。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以減小調(diào)制電源單元的電路尺寸。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然上述描述假定FET (場效應(yīng)管)作為載頻放大器7，并將供電端子解釋為漏極，但其不限于此。例如，雙極晶體管可以作為放大器，并且在該情況下，在以上說明中，將漏極替換為集電極。第二示例實施例參照圖6說明根據(jù)本發(fā)明的第二示例實施例的無線設(shè)備的配置。圖6是示出了根據(jù)該示例實施例的無線設(shè)備200的配置的視圖。在圖6中，以相同的標(biāo)記標(biāo)示與圖2中類似的組件，并且省略了相應(yīng)的說明。如圖6所示，無線設(shè)備200包括偏置控制電路4、延遲調(diào)整器5、移相器6和9、載頻放大器7、峰值放大器8、高頻信號輸出端子10、基帶信號輸入端子11、基帶信號處理功能單元12、包絡(luò)信息提取功能單元13和頻率轉(zhuǎn)換器14。根據(jù)該示例實施例的無線設(shè)備200 包括多赫爾蒂放大器。在該示例實施例中，在基帶信號處理功能單元12中提供包絡(luò)信息提取功能單元 13。包絡(luò)信息提取功能單元13提取基帶信號中包括的包絡(luò)信息。在該示例實施例中，偏置控制電路4通過數(shù)字信號處理改變根據(jù)包絡(luò)信息供應(yīng)至載頻放大器7的電壓。在這樣的情況下，由于可以通過如上所述將包絡(luò)信息看作基帶信號，以數(shù)字信號處理來實現(xiàn)偏置控制電路4中的信號處理，電路配置可以是簡單的。第三示例實施例參照圖7說明根據(jù)本發(fā)明第三示例實施例的無線設(shè)備的配置。圖7是示出了根據(jù)該示例實施例的無線設(shè)備300的配置的視圖。在圖7中，以相同的標(biāo)記標(biāo)示與圖2和5中類似的組件，并且省略了相應(yīng)的說明。如圖7所示，除了圖6所示的無線設(shè)備200，無線設(shè)備300還包括閾值確定功能單元15。在基帶信號處理功能單元12中提供閾值確定功能單元15。閾值確定功能單元15 通過諸如PAR和必要的EVM(誤差向量量值)等信號信息，來確定保持在偏置控制電路4中的閾值。閾值確定功能單元15所確定的閾值設(shè)置信號被發(fā)送至偏置控制電路4。該閾值設(shè)置信號改變偏置控制電路4中的閾值(T)。例如，在發(fā)送不同的已調(diào)信號的無線設(shè)備中，最佳PAR可能根據(jù)信號改變，并且最佳放大器的飽和輸出可能相關(guān)聯(lián)地改變。當(dāng)閾值(T)增加時，載頻放大器7的飽和輸出電平增加，從而可以增加整個高頻放大器的飽和輸出。相反地，由于當(dāng)閾值(T)降低時載頻放大器7的飽和功率電平降低，高頻放大器的飽和輸出也降低。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠改進(jìn)低輸出區(qū)內(nèi)的效率，同時可以減小電路尺寸。此外，通過根據(jù)PAR和必要的EVM等改變閾值，可以增加飽和輸出。本發(fā)明不限于上述示例實施例，相反，可以在不背離本發(fā)明范圍的前提下適當(dāng)修改。本申請基于并要求于2009年1月沈日遞交的日本專利申請No. 2009-014147的優(yōu)先權(quán)，后者的全部內(nèi)容被并入于此作為參考。工業(yè)實用性本發(fā)明可應(yīng)用于使用多赫爾蒂型高頻放大器的設(shè)備，所述多赫爾蒂型高頻放大器包括載頻放大器和峰值放大器。
權(quán)利要求
1.一種高頻放大器，包括載頻放大器，放大輸入信號；峰值放大器，放大輸入信號中具有預(yù)定幅度或更大幅度的輸入信號；包絡(luò)提取單元，提取輸入信號的包絡(luò)信息；計算單元，根據(jù)包絡(luò)信息計算要供應(yīng)至載頻放大器的計算電壓；以及電源調(diào)制單元，將所述計算電壓與閾值進(jìn)行比較，并改變要供應(yīng)至載頻放大器的電壓，其中，所述高頻放大器將載頻放大器和峰值放大器的放大后的輸出進(jìn)行合并并加以輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻放大器，其中，當(dāng)包絡(luò)信息低于閾值時，所述電源調(diào)制單元輸出隨包絡(luò)信息波動的計算電壓，當(dāng)包絡(luò)信息高于閾值時，輸出恒定閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高頻放大器，其中，所述計算單元通過對照表確定計算電壓，所述對照表是對應(yīng)于包絡(luò)信息而存儲的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高頻放大器，其中，所述計算單元根據(jù)包絡(luò)信息，使用多項式來確定計算電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻放大器，其中，載頻放大器和峰值放大器構(gòu)成多赫爾蒂放大器或反相多赫爾蒂放大器。
6.一種無線設(shè)備，包括基帶處理功能單元；以及根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的高頻放大器，其中，所述包絡(luò)信息提取單元是在基帶處理功能單元中提供的，并且提取基帶信號中包括的包絡(luò)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線設(shè)備，還包括閾值確定功能單元，根據(jù)來自基帶處理功能單元的信號信息而改變閾值。
8.一種高頻放大器的控制方法，所述高頻放大器用于將載頻放大器和峰值放大器的放大后的輸出進(jìn)行合并并加以輸出，所述高頻放大器包括載頻放大器和峰值放大器，所述載頻放大器放大輸入信號，所述峰值放大器放大輸入信號中具有預(yù)定幅度或更大幅度的輸入信號，所述控制方法包括提取所述輸入信號的包絡(luò)信息；根據(jù)包絡(luò)信息計算要供應(yīng)至載頻放大器的計算電壓；以及將所述計算電壓與閾值進(jìn)行比較，并改變要供應(yīng)至載頻放大器的電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其中包括當(dāng)包絡(luò)信息低于閾值時，輸出隨包絡(luò)信息波動的計算電壓，當(dāng)包絡(luò)信息高于閾值時，輸出恒定閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的控制方法，其中，所述計算電壓是通過對照表來確定的， 所述對照表是對應(yīng)于包絡(luò)信息而存儲的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的控制方法，其中，所述計算電壓是使用多項式并根據(jù)包絡(luò)信息來確定的。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的控制方法，其中，輸入信號是基帶信號，并且提取基帶信號中包括的包絡(luò)信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制方法，其中，所述閾值根據(jù)基帶信號信息而改變。
全文摘要
一種高頻放大器，具有改進(jìn)的低輸出時效率，但電路尺寸增加最小。所述高頻放大器具有載頻放大器(7)，放大輸入信號；峰值放大器(8)，放大輸入信號中具有預(yù)定幅度或更大幅度的輸入信號；包絡(luò)檢測器(3)，提取所述輸入信號的包絡(luò)信息；以及偏置控制電路(4)，基于包絡(luò)信息計算要供應(yīng)至載頻放大器(7)的計算電壓，將所述計算電壓與閾值進(jìn)行比較，并改變要供應(yīng)至載頻放大器(7)的計算電壓。
文檔編號H03F3/189GK102282761SQ20098015481
公開日2011年12月14日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月26日
發(fā)明者村尾洋二 申請人:日本電氣株式會社