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JP2008022513A - Amplifier with distortion control function - Google Patents

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JP2008022513A
JP2008022513A JP2006261342A JP2006261342A JP2008022513A JP 2008022513 A JP2008022513 A JP 2008022513A JP 2006261342 A JP2006261342 A JP 2006261342A JP 2006261342 A JP2006261342 A JP 2006261342A JP 2008022513 A JP2008022513 A JP 2008022513A
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signal
amplifier
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doherty amplifier
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JP2006261342A
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Japanese (ja)
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Manabu Nakamura
学 中村
Yasuhiro Takeda
康弘 武田
Naoki Motoe
直樹 本江
Yoichi Okubo
陽一 大久保
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifier with a distortion control function capable of approximating a distortion compensation amount to that of an AB class amplifier, in the case where doherty amplifier is coupled with a distortion compensator. <P>SOLUTION: A doherty amplifier 20 equipped with a carrier amplification circuit and a peak amplification circuit is coupled with a predistorter 102, for compensating nonlinear distortion of the doherty amplifier 20. An input signal of the doherty amplifier 20 is detected with a directional coupler 162 and a detecting circuit 163, which is inputted in a control part 117 through an A/D converter 164. The intermodulation distortion contained in the output signal of the doherty amplifier 20 is detected with a distortion detecting part 112 and is inputted in the control part 117. The control part 117 controls the predistorter 102 so that a distortion value detected with the distortion detecting part 112 comes smaller. It arbitrarily controls bias of the peak amplification circuit according to the output of the A/D converter 164 and the distortion value detected with the distortion detecting part 112, so that AM-AM conversion characteristics of the doherty amplifier 20 approaches AB class. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、携帯電話システム等の基地局において用いられる増幅装置に係り、特にドハティ増幅器(Doherty増幅器)の歪補償後の相互変調歪を一定にする歪制御機能付き増幅装置に関する。   The present invention relates to an amplifying apparatus used in a base station such as a cellular phone system, and more particularly to an amplifying apparatus with a distortion control function for making constant intermodulation distortion after distortion compensation of a Doherty amplifier (Doherty amplifier).

従来、CDMA信号やマルチキャリア信号を電力増幅する場合、共通増幅器に歪補償手段を付加し、共通増幅器の動作範囲を飽和領域付近まで広げることで低消費電力化を図っていた。歪補償手段として、フィードフォワード歪補償やプリディストーション歪補償などがあるが、歪補償だけでは低消費電力化に限界が近付いている。そのため近年、高効率増幅器としてドハティ増幅器が注目されている。   Conventionally, when power-amplifying a CDMA signal or a multi-carrier signal, distortion compensation means is added to the common amplifier, and the operation range of the common amplifier is extended to the vicinity of the saturation region to reduce power consumption. Distortion compensation means include feedforward distortion compensation and predistortion distortion compensation. However, distortion compensation alone is approaching the limit of low power consumption. Therefore, in recent years, Doherty amplifiers have attracted attention as high efficiency amplifiers.

しかし、ドハティ増幅器は、効率を良好にすればするほど、AM−AM(入力振幅レベル対出力振幅レベル)変換特性及びAM−PM(入力振幅レベル対出力位相回転量)変換特性が劣化し、従来のフィードフォワード歪補償やプリディストーション歪補償で歪を補償しきれない状態になる。   However, as the efficiency of the Doherty amplifier is improved, the AM-AM (input amplitude level to output amplitude level) conversion characteristic and the AM-PM (input amplitude level to output phase rotation amount) conversion characteristic are deteriorated. The feedforward distortion compensation and the predistortion distortion compensation cannot completely compensate for the distortion.

また、一般的なドハティ増幅器のAM−AM変換特性は、従来のABクラス増幅器と同等にならない。ドハティ増幅器は、動作クラスの異なる増幅器(キャリア増幅器、ピーク増幅器)を2つ組み合わせて構成しているためである。キャリア増幅器は通常ABクラスの動作であり、ピーク増幅器はCクラスの動作である。入力レベルが高い時のピーク増幅器は、入力レベルが高くなるにつれてゲインが増加するが、キャリア増幅器と同等にならない。このため最終的に動作クラスの異なる増幅器を合成した場合、飽和付近のゲインが低下する。   Further, the AM-AM conversion characteristic of a general Doherty amplifier is not equivalent to that of a conventional AB class amplifier. This is because the Doherty amplifier is configured by combining two amplifiers (carrier amplifier, peak amplifier) having different operation classes. The carrier amplifier is normally in AB class operation, and the peak amplifier is in C class operation. The peak amplifier when the input level is high increases in gain as the input level increases, but is not equivalent to the carrier amplifier. For this reason, when amplifiers having different operation classes are finally combined, the gain near saturation is lowered.

このような一般的なドハティ増幅器と一般的な歪補償器を組み合わせた場合の歪補償は、従来のABクラス増幅器の歪補償量と比較して、すなわち同一出力の場合におけるABクラス増幅器の歪補償量と比較して劣化する。飽和付近のゲインが低下しているために、ABクラス増幅器より非線形性が大きいからである。よって、歪補償後における相互変調歪の劣化のために効率を限界まで引き出せない状態になる。   The distortion compensation when combining such a general Doherty amplifier and a general distortion compensator is compared with the distortion compensation amount of the conventional AB class amplifier, that is, the distortion compensation of the AB class amplifier in the case of the same output. Degraded compared to the amount. This is because the nonlinearity is larger than that of the AB class amplifier because the gain near saturation is lowered. Therefore, the efficiency cannot be brought out to the limit due to the deterioration of the intermodulation distortion after distortion compensation.

ここで、従来のプリディストーション歪補償を行った電力増幅装置について、図13に示すブロック図を参照して説明する。   Here, a power amplifying apparatus that performs conventional predistortion distortion compensation will be described with reference to a block diagram shown in FIG.

図13において、102は非線形歪を補償するプリディストータで、入力端子101から入力される信号の歪補償を行い、D/A変換器103へ出力する。このD/A変換器103は、クロック信号CLK1に同期してデジタル信号をアナログ信号に変換し、直交変調器104へ出力する。この直交変調器104は、発振器105からの信号によって入力信号を直交変調する。上記直交変調器104で変調された信号は、電力増幅器106で増幅され、出力端子107から出力される。   In FIG. 13, reference numeral 102 denotes a predistorter that compensates for nonlinear distortion, performs distortion compensation for a signal input from the input terminal 101, and outputs the signal to the D / A converter 103. The D / A converter 103 converts the digital signal into an analog signal in synchronization with the clock signal CLK 1 and outputs the analog signal to the quadrature modulator 104. The quadrature modulator 104 quadrature modulates an input signal with a signal from the oscillator 105. The signal modulated by the quadrature modulator 104 is amplified by the power amplifier 106 and output from the output terminal 107.

また、電力増幅器106の出力信号の一部は、方向性結合器108を介して取り出され、ミキサ109に入力される。ミキサ109は、方向性結合器108により取り出された信号を発振器110からの発振周波数に基づいてIF周波数にダウンコンバートし、A/D変換器111へ出力する。A/D変換器111は、IF信号をクロック信号CLK2に同期してデジタル信号に変換し、歪検出部112へ出力する。歪検出部112は、高速フーリエ変換回路(FFT:Fast Fourier Transform)113及びIM(intermodulation:相互変調)演算回路114からなり、上記電力増幅器106から出力される信号の歪値を求め、制御部115へ出力する。制御部115は、歪検出部112で検出された歪値が小さくなるようにプリディストータ102を適応的に制御する。   A part of the output signal of the power amplifier 106 is taken out via the directional coupler 108 and input to the mixer 109. The mixer 109 down-converts the signal extracted by the directional coupler 108 to an IF frequency based on the oscillation frequency from the oscillator 110 and outputs it to the A / D converter 111. The A / D converter 111 converts the IF signal into a digital signal in synchronization with the clock signal CLK <b> 2 and outputs the digital signal to the distortion detection unit 112. The distortion detection unit 112 includes a fast Fourier transform circuit (FFT) 113 and an IM (intermodulation) calculation circuit 114, obtains a distortion value of the signal output from the power amplifier 106, and controls the control unit 115. Output to. The control unit 115 adaptively controls the predistorter 102 so that the distortion value detected by the distortion detection unit 112 becomes small.

上記の構成において、電力増幅器106から出力される信号の一部が方向性結合器108を介して取り出され、ミキサ109によりIF周波数にダウンコンバートされた後、A/D変換器111でデジタル信号に変換されて歪検出部112へ送られる。歪検出部112は、高速フーリエ変換回路113でIF信号のスペクトラムを求め、次いでIM演算回路114にて変調信号のキャリア数とその離調周波数から計算されるIM3(3次の相互変調歪)、IM5(5次の相互変調歪)の周波数における電力値を歪値とする。制御部115は、歪検出部112で検出された歪値が小さくなるようにプリディストータ102を適応的に制御する。そして、プリディストータ102で歪補償された信号がD/A変換器103でアナログ信号に変換された後、直交変調器104で直交変調され、電力増幅器106で増幅されて出力端子107から出力される。   In the above configuration, a part of the signal output from the power amplifier 106 is taken out via the directional coupler 108, down-converted to the IF frequency by the mixer 109, and then converted into a digital signal by the A / D converter 111. It is converted and sent to the distortion detector 112. The distortion detector 112 obtains the spectrum of the IF signal by the fast Fourier transform circuit 113, and then IM3 (third-order intermodulation distortion) calculated from the number of carriers of the modulation signal and its detuning frequency by the IM arithmetic circuit 114, A power value at a frequency of IM5 (fifth-order intermodulation distortion) is set as a distortion value. The control unit 115 adaptively controls the predistorter 102 so that the distortion value detected by the distortion detection unit 112 becomes small. The signal whose distortion has been compensated by the predistorter 102 is converted into an analog signal by the D / A converter 103, and then quadrature modulated by the quadrature modulator 104, amplified by the power amplifier 106, and output from the output terminal 107. The

次に、上記プリディストータ102の構成を図14に示すブロック図を参照して説明する。
電力増幅器106の非線形特性が相互変調歪として現れるのは、奇数次歪であるため、電力増幅器106の非線形の逆特性を付加するプリディストータ102は、[式1]で近似できる。
Next, the configuration of the predistorter 102 will be described with reference to the block diagram shown in FIG.
Since the nonlinear characteristic of the power amplifier 106 appears as intermodulation distortion is odd-order distortion, the predistorter 102 to which the nonlinear inverse characteristic of the power amplifier 106 is added can be approximated by [Equation 1].

[式1]
y=α*|x|*x+β*|x|*x+γ*|x|*x
ここで、x、yはプリディストータ102の入力信号及び出力信号で複素数である。制御部115は、歪検出部112で得られた歪値が小さくなるように摂動法を用いて、α、β、γの値を制御する。また、α、β、γは複素数で、
[式2]
α=A3*exp(j*φ3)
β=A5*exp(j*φ5)
γ=A7*exp(j*φ7)
と表され、αはA3とφ3で、βはA5とφ5で、γはA7とφ7で決まる。これらの係数をφ3→A3→φ5→A5→φ7→A7→φ3…という順番で変化させ、歪値が小さくなるようにα、β、γの値を更新する。
[Formula 1]
y = α * | x | 2 * x + β * | x | 4 * x + γ * | x | 6 * x
Here, x and y are complex numbers in the input signal and output signal of the predistorter 102. The control unit 115 controls the values of α, β, and γ using a perturbation method so that the strain value obtained by the strain detection unit 112 becomes small. Α, β, and γ are complex numbers.
[Formula 2]
α = A3 * exp (j * φ3)
β = A5 * exp (j * φ5)
γ = A7 * exp (j * φ7)
Where α is determined by A3 and φ3, β is determined by A5 and φ5, and γ is determined by A7 and φ7. These coefficients are changed in the order of φ3 → A3 → φ5 → A5 → φ7 → A7 → φ3... And the values of α, β, and γ are updated so that the distortion value becomes small.

上記のようにプリディストータ102は、上記[式1]で近似できるので、図14のように構成される。すなわち、入力端子101に入力される信号xに対し、「α*x」の演算を行う第1の演算系120、「β*x」の演算を行う第2の演算系130、「γ*x」の演算を行う第3の演算系140を設け、上記第1、第2、第3の演算系120、130、140の演算結果と入力信号xとを加算器150で加算し、その加算結果yを出力端子151から出力する。 Since the predistorter 102 can be approximated by the above [Equation 1] as described above, it is configured as shown in FIG. That is, for the signal x input to the input terminal 101, a first arithmetic system 120 that performs an operation of “α * x 3 ”, a second arithmetic system 130 that performs an operation of “β * x 5 ”, “γ * x 7 ”is provided, a third operation system 140 is provided, and the operation results of the first, second, and third operation systems 120, 130, and 140 and the input signal x are added by the adder 150, The addition result y is output from the output terminal 151.

第1の演算系120は、入力信号xと定数器121の出力|x|を乗算する乗算器122、及びこの乗算器122の出力と係数αとを乗算する乗算器123により構成される。 The first arithmetic system 120 includes a multiplier 122 that multiplies the input signal x and the output | x | 2 of the constant unit 121, and a multiplier 123 that multiplies the output of the multiplier 122 and the coefficient α.

第2の演算系130は、入力信号xと定数器131の出力|x|を乗算する乗算器132、及びこの乗算器132の出力と係数βとを乗算する乗算器133により構成される。 The second arithmetic system 130 includes a multiplier 132 that multiplies the input signal x and the output | x | 4 of the constant unit 131, and a multiplier 133 that multiplies the output of the multiplier 132 and the coefficient β.

第3の演算系140は、入力信号xと定数器141の出力|x|を乗算する乗算器142、及びこの乗算器142の出力と係数γとを乗算する乗算器143により構成される。 The third arithmetic system 140 includes a multiplier 142 that multiplies the input signal x and the output | x | 6 of the constant unit 141, and a multiplier 143 that multiplies the output of the multiplier 142 and the coefficient γ.

上記のように制御部115は、歪検出部112で得られた歪値が小さくなるように摂動法を用いて係数α、β、γの値を制御し、電力増幅器106における非線形の逆特性を、べき級数を用いたプリディストータ102で近似することにより、歪補償が可能となる。   As described above, the control unit 115 controls the values of the coefficients α, β, and γ using the perturbation method so that the distortion value obtained by the distortion detection unit 112 becomes small, and the nonlinear inverse characteristic in the power amplifier 106 is obtained. Approximation by the predistorter 102 using a power series enables distortion compensation.

しかし、上記プリディストーション歪補償を行った増幅器は、上記したように歪補償だけでは低消費電力化に限界が近付いている。   However, the amplifier that has performed the predistortion distortion compensation is approaching the limit of reducing the power consumption only by the distortion compensation as described above.

図15は、従来のドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。
入力端子1に入力された信号は、分配器2で分配され、その一方の信号はキャリア増幅回路4に入力される。キャリア増幅回路4は、増幅素子42と、この増幅素子42の入力側と整合を取る入力整合回路41と、増幅素子42の出力側と整合を取る出力整合回路43から構成されている。キャリア増幅回路4の出力は、λ/4変成器61でインピーダンス変換される。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a conventional Doherty amplifier.
A signal input to the input terminal 1 is distributed by the distributor 2, and one of the signals is input to the carrier amplifier circuit 4. The carrier amplifier circuit 4 includes an amplifier element 42, an input matching circuit 41 that matches the input side of the amplifier element 42, and an output matching circuit 43 that matches the output side of the amplifier element 42. The output of the carrier amplifier circuit 4 is impedance-converted by a λ / 4 transformer 61.

上記分配器2で分配されたもう一方の信号は、移相器3で位相が90度遅延されてピーク増幅回路5に入力される。ピーク増幅回路5はキャリア増幅回路4と同様に、入力整合回路51と、増幅素子52と、出力整合回路53から構成されている。λ/4変成器61及びピーク増幅回路5の出力はノード(合成点)62において合成される。λ/4変成器61とノード62とを合わせて、ドハティ合成部6と呼ぶ。合成された信号は、出力負荷Zに整合するため、λ/4変成器7でインピーダンス変換され、出力端子8を介して負荷9に供給される。上記増幅素子42、52としては、通常、LD−MOS(Lateral Diffused MOS)、GaAs−FET、HEMT、HBT等の半導体デバイスが用いられる。 The other signal distributed by the distributor 2 is delayed by 90 degrees in the phase shifter 3 and input to the peak amplifier circuit 5. Like the carrier amplifier circuit 4, the peak amplifier circuit 5 includes an input matching circuit 51, an amplifier element 52, and an output matching circuit 53. The outputs of the λ / 4 transformer 61 and the peak amplifier circuit 5 are synthesized at a node (synthesis point) 62. The λ / 4 transformer 61 and the node 62 are collectively referred to as a Doherty synthesizer 6. The synthesized signal is impedance-converted by the λ / 4 transformer 7 to match the output load Z 0 and supplied to the load 9 via the output terminal 8. As the amplifying elements 42 and 52, semiconductor devices such as LD-MOS (Lateral Diffused MOS), GaAs-FET, HEMT, and HBT are usually used.

キャリア増幅回路4とピーク増幅回路5は、増幅素子42がAB級にバイアスされ、増幅素子52がB又はC級にバイアスされている点で異なる。そのため、増幅素子52が動作する入力までは増幅素子42は単独で動作し、増幅素子42が飽和領域に入り、増幅素子42の線形性が崩れ始めると、増幅素子52が動作し始め、増幅素子52の出力が負荷9に供給され、増幅素子42とともに負荷9を駆動する。このとき出力整合回路43の負荷線は、高い抵抗から低い抵抗へ移動するが、増幅素子42は飽和領域にあるので効率は良い。入力端子1からの入力が更に増加すると、ピーク増幅回路5の増幅素子52も飽和し始めるが、増幅素子42、52ともに飽和しているので、このときも効率は良い。   The carrier amplifying circuit 4 and the peak amplifying circuit 5 are different in that the amplifying element 42 is biased to class AB and the amplifying element 52 is biased to class B or C. Therefore, the amplifying element 42 operates alone until the input at which the amplifying element 52 operates, and when the amplifying element 42 enters the saturation region and the linearity of the amplifying element 42 starts to collapse, the amplifying element 52 starts to operate, and the amplifying element 52 The output of 52 is supplied to the load 9 and drives the load 9 together with the amplifying element 42. At this time, the load line of the output matching circuit 43 moves from a high resistance to a low resistance. However, since the amplifying element 42 is in the saturation region, the efficiency is good. When the input from the input terminal 1 further increases, the amplifying element 52 of the peak amplifying circuit 5 starts to saturate, but both the amplifying elements 42 and 52 are saturated, and at this time, the efficiency is good.

図16は、図15のドハティ増幅器における理論上のコレクタ効率(%)ないしドレイン効率(%)を示す図である。なお、ここでいうコレクタ効率とは、コレクタに印加される電源の電圧(直流)とその電源から供給される電流(直流)の積に対する、コレクタから取り出せる無線周波出力電力の割合の意味であり、ドレイン効率についても同様である。   FIG. 16 is a diagram showing theoretical collector efficiency (%) to drain efficiency (%) in the Doherty amplifier of FIG. The collector efficiency here means the ratio of the radio frequency output power that can be extracted from the collector to the product of the voltage (DC) of the power source applied to the collector and the current (DC) supplied from the power source, The same applies to the drain efficiency.

図16の横軸はバックオフ(dB)であり、増幅素子42、52の両方が飽和する最小の入力端子1への入力レベル、即ちコンプレッションポイントを0dBとし、入力レベルがコンプレッションポイントに対しどれだけ余裕があるかを示す数値である。   The horizontal axis of FIG. 16 is backoff (dB), and the input level to the minimum input terminal 1 where both of the amplifying elements 42 and 52 are saturated, that is, the compression point is 0 dB, and how much the input level is relative to the compression point. It is a numerical value indicating whether there is room.

図16において、実線は簡単なモデルにおけるドハティ増幅器の効率を示し、破線は一般的なB級増幅器の効率を示している。   In FIG. 16, a solid line indicates the efficiency of the Doherty amplifier in a simple model, and a broken line indicates the efficiency of a general class B amplifier.

入力レベルが小さく、バックオフが6dB以上の領域Aにあるときは、基本的にキャリア増幅回路4のみ動作する。バックオフが6dBになる付近でキャリア増幅回路4は飽和し始め、効率はB級増幅器の最大効率付近まで達する。ドハティ増幅器の最大出力をPとすると、このときキャリア増幅回路4の出力は約P/4である。 When the input level is small and the backoff is in the region A of 6 dB or more, only the carrier amplifier circuit 4 basically operates. The carrier amplifier circuit 4 starts to saturate near the backoff of 6 dB, and the efficiency reaches near the maximum efficiency of the class B amplifier. Assuming that the maximum output of the Doherty amplifier is P 0 , the output of the carrier amplifier circuit 4 at this time is about P 0/4 .

バックオフが6dB以下の領域Bでは、入力レベルが増加するに従い、キャリア増幅回路4の出力は約P/4からP/2へ増加し、ピーク増幅回路5の出力はほぼ0からP/2へ増加する。このときキャリア増幅回路4及びピーク増幅回路5の出力電力の和は、入力端子1への入力電力に対し、領域Aのときと同じ比例定数で比例する。ピーク増幅回路5が動作し始めると効率は一旦低下するが、ピーク増幅回路5も飽和し始めるコンプレッション点で再びピークを迎える。コンプレッション点において、キャリア増幅回路4とピーク増幅回路5の出力は等しくなる。 In the region B where the backoff is 6 dB or less, as the input level increases, the output of the carrier amplifier circuit 4 increases from about P 0/4 to P 0/2 , and the output of the peak amplifier circuit 5 increases from approximately 0 to P 0. Increase to / 2. At this time, the sum of the output powers of the carrier amplifier circuit 4 and the peak amplifier circuit 5 is proportional to the input power to the input terminal 1 with the same proportionality constant as in the region A. When the peak amplifier circuit 5 starts to operate, the efficiency once decreases, but reaches a peak again at the compression point at which the peak amplifier circuit 5 also starts to saturate. At the compression point, the outputs of the carrier amplifier circuit 4 and the peak amplifier circuit 5 are equal.

一般に、CDMA信号やマルチキャリア信号は高いピークファクタ、すなわちピーク電力と平均電力の比を有するが、通常の増幅器では7〜12dBのピークファクタに対応できるように、コンプレッション点からその分を下げた点を動作点としている。   In general, a CDMA signal and a multicarrier signal have a high peak factor, that is, a ratio of peak power to average power. However, in a normal amplifier, a point corresponding to 7 to 12 dB is reduced from the compression point. Is the operating point.

図15に戻り、各部のインピーダンスを説明する。出力負荷Zは一定に規定されているので、これを起点とする。ノード62からλ/4変成器7をみたインピーダンスZは、λ/4変成器7の特性インピーダンスをZとすると、
=Z /Z
となる。
Returning to FIG. 15, the impedance of each part will be described. Since the output load Z 0 is defined to be constant, this is the starting point. The impedance Z 7 when the λ / 4 transformer 7 is viewed from the node 62 is Z 2 , where the characteristic impedance of the λ / 4 transformer 7 is Z 2 .
Z 7 = Z 2 2 / Z 0
It becomes.

出力整合回路43からλ/4変成器61をみたインピーダンスZは、A領域においては出力整合回路53の出力インピーダンスが実質的に無限大となるために上記と同様に求まり、入力信号レベルが大きいC領域においては負荷を等しく分担するため、λ/4変成器61の負荷インピーダンス(ノード62での増幅回路4の寄与分)と出力整合回路53の負荷インピーダンスがそれぞれ2Zとなるので、

Figure 2008022513
The impedance Z 4 when the λ / 4 transformer 61 is viewed from the output matching circuit 43 is obtained in the same manner as described above because the output impedance of the output matching circuit 53 is substantially infinite in the A region, and the input signal level is high. Since the load is equally shared in the C region, the load impedance of the λ / 4 transformer 61 (contribution of the amplifier circuit 4 at the node 62) and the load impedance of the output matching circuit 53 are 2Z 7 respectively.
Figure 2008022513

Figure 2008022513
Figure 2008022513

となる。ただし、Zは、λ/4変成器61の特性インピーダンスである。インピーダンスZ及びZは、B領域ではA領域の時の値とC領域の時の値との間をそれぞれ遷移する。 It becomes. Where Z 1 is the characteristic impedance of the λ / 4 transformer 61. Impedances Z 4 and Z 5 each transition between a value in the A region and a value in the C region in the B region.

更にドハティ増幅器を周波数の高い領域に応用した場合について、以下に説明する。   Further, a case where the Doherty amplifier is applied to a high frequency region will be described below.

すなわち、インピーダンスZは入力信号のレベルが小さいとき(A領域)のインピーダンス値に対し、入力信号レベルが大きいとき(C領域)には半分になり、換言すれば2倍の負荷変動を起こす。例えば、Z=25Ω、Z=50Ωとすると、Zは100〜50Ωの間で変化する。従って増幅素子42の負荷インピーダンスも変動している。 That is, the impedance Z 4 whereas the impedance value when the level of the input signal is small (A region), halved but when the input signal level greater (C region), causing twice the load fluctuation in other words. For example, when Z 7 = 25Ω and Z 1 = 50Ω, Z 4 changes between 100 and 50Ω. Therefore, the load impedance of the amplifying element 42 also varies.

上述したドハティ増幅器は、図17で示すようなAB級の平衡増幅器と比較して飽和領域における出力電力が低下するという欠点がある。図17の平衡増幅器は、入力端子200から入力される信号を分配器201で2つの増幅回路210、220に分配し、この増幅回路210、220で増幅された信号を合成器202で合成し、出力端子203から出力負荷204に供給している。上記増幅回路210は、入力整合回路211、AB級にバイアスされた増幅素子212、出力整合回路213により構成され、増幅回路220は、入力整合回路221、AB級にバイアスされた増幅素子222、出力整合回路223により構成されている。   The Doherty amplifier described above has a drawback that the output power in the saturation region is lower than that of a class AB balanced amplifier as shown in FIG. The balanced amplifier of FIG. 17 distributes the signal input from the input terminal 200 to the two amplifier circuits 210 and 220 by the distributor 201, combines the signals amplified by the amplifier circuits 210 and 220 by the combiner 202, The output is supplied from the output terminal 203 to the output load 204. The amplifier circuit 210 includes an input matching circuit 211, an amplifier element 212 biased to class AB, and an output matching circuit 213. The amplifier circuit 220 has an input matching circuit 221 and an amplifier element 222 biased to class AB, and an output. The matching circuit 223 is used.

ドハティ増幅器の飽和領域における出力電力は、AB級にバイアスされた平衡増幅器より小さい。これはドハティ増幅器の飽和領域における出力電力が、AB級のキャリア増幅回路4とC級のピーク増幅回路5の合成であり、C級はAB級と比較して利得が低下することに起因する。この飽和領域における出力電力の低下は、更に増幅器を追加し合成することで対処することになるが、平衡増幅器と比較して多くの増幅器が必要になり、コスト高になる。   The output power in the saturation region of the Doherty amplifier is smaller than the balanced amplifier biased to class AB. This is because the output power in the saturation region of the Doherty amplifier is a combination of the class AB carrier amplifier circuit 4 and the class C peak amplifier circuit 5, and the class C has a lower gain than the class AB. This reduction in output power in the saturation region can be dealt with by adding and synthesizing more amplifiers. However, more amplifiers are required compared to balanced amplifiers, resulting in higher costs.

上記ドハティ増幅器の飽和領域における電力の低下を改善する方法として、入力レベルに応じてピーク増幅回路のゲートバイアス電圧を制御することで、特性の劣化を補償した図18に示すようなドハティ増幅器が考えられている。このドハティ増幅器と図15に示した従来のドハティ増幅器との違いは、入力端子1と分配器2との間に方向性結合器17を設け、この方向性結合器17から取り出した信号をピーク増幅回路5のゲートバイアス制御回路18に入力してピーク増幅回路5のバイアスを制御するようにした点である。   As a method for improving the power reduction in the saturation region of the Doherty amplifier, a Doherty amplifier as shown in FIG. 18 in which the deterioration of characteristics is compensated by controlling the gate bias voltage of the peak amplifier circuit according to the input level is considered. It has been. The difference between this Doherty amplifier and the conventional Doherty amplifier shown in FIG. 15 is that a directional coupler 17 is provided between the input terminal 1 and the distributor 2, and the signal extracted from the directional coupler 17 is peak amplified. This is the point that the bias of the peak amplification circuit 5 is controlled by inputting to the gate bias control circuit 18 of the circuit 5.

ゲートバイアス制御回路18は、方向性結合器17から得られた信号をダイオード検波し、図19に一例を示すゲートバイアス電圧制御特性のようなゲートバイアス電圧を出力する。入力レベルが低いA領域では、ピーク増幅回路5をC級動作させているので、従来のドハティ増幅器と同じであるが、ピーク増幅回路5も飽和し始めるコンプレッション点では、キャリア増幅回路4と同じAB級動作であるため、AB級の平衡増幅器と同等の飽和電力が得られる。B領域では、A領域のときの値とC領域のときの値との間を遷移するような特性になっている。このようなゲートバイアス制御により、高効率で飽和電力が低下しないドハティ増幅器を実現できる。   The gate bias control circuit 18 diode-detects the signal obtained from the directional coupler 17 and outputs a gate bias voltage such as a gate bias voltage control characteristic shown in FIG. In the A region where the input level is low, the peak amplifying circuit 5 is operated in class C, so that it is the same as the conventional Doherty amplifier. Because of class operation, saturation power equivalent to that of a class AB balanced amplifier can be obtained. The B region has a characteristic that makes a transition between the value in the A region and the value in the C region. By such gate bias control, it is possible to realize a Doherty amplifier that is highly efficient and does not reduce saturation power.

ゲートバイアス制御回路18は、ダイオード検波によるアナログ回路が考えられるが、製品化する際にはダイオードの個体の特性バラツキにより同じゲートバイアス特性を実現するのは困難であり、また、調整により特性をほぼ一定にしてもその調整工数により、製造コストが増大する。この問題を解決する方法としてデジタル回路でゲートバイアス制御回路18を実現することは容易に考えられる。   The gate bias control circuit 18 may be an analog circuit based on diode detection, but it is difficult to realize the same gate bias characteristics due to variations in individual characteristics of the diodes when the product is commercialized, and the characteristics are substantially adjusted by adjustment. Even if it is fixed, the manufacturing cost increases due to the adjustment man-hours. As a method for solving this problem, it is easily conceivable to realize the gate bias control circuit 18 with a digital circuit.

図20は、デジタル回路によるゲートバイアス制御回路を備えたドハティ増幅器を送信機に適用した場合の構成を示すブロック図である。ベースバンドI相信号(同相成分)及びベースバンドQ相信号(直交成分)は、入力端子231、232より歪補償を行うデジタルプリディストータ233を介してデジタル直交変調器234に入力される。この直交変調器234は、乗算器235、236、NCO(Numerical Controlled Oscillator)237及び加算器238からなり、上記プリディストータ233で歪補償された信号を変調する。直交変調器234で変調された信号は、D/A変換器239でデジタル信号からアナログ信号に変換され、ローパスフィルタ(LPF)240を介してアップコンバータ241に入力され、RF信号(高周波信号)に変換される。このRF信号は、ドライバアンプ242で増幅された後、ドハティ増幅器243の入力端子1に入力される。このドハティ増幅器243は、上記図18に示したものと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。   FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration when a Doherty amplifier including a gate bias control circuit using a digital circuit is applied to a transmitter. The baseband I-phase signal (in-phase component) and the baseband Q-phase signal (quadrature component) are input from the input terminals 231 and 232 to the digital quadrature modulator 234 via the digital predistorter 233 that performs distortion compensation. The quadrature modulator 234 includes multipliers 235 and 236, an NCO (Numerical Controlled Oscillator) 237 and an adder 238, and modulates the distortion-compensated signal by the predistorter 233. The signal modulated by the quadrature modulator 234 is converted from a digital signal to an analog signal by a D / A converter 239 and input to an up-converter 241 via a low-pass filter (LPF) 240 to be converted into an RF signal (high-frequency signal). Converted. This RF signal is amplified by the driver amplifier 242 and then input to the input terminal 1 of the Doherty amplifier 243. Since this Doherty amplifier 243 has the same configuration as that shown in FIG. 18, a detailed description thereof will be omitted.

また、上記プリディストータ233から出力されるベースバンドI相信号及びベースバンドQ相信号は、パワーディテクタ244に入力されて「√(I+Q)」の演算により包絡線が計算される。このパワーディテクタ244の演算結果は、ゲートバイアス制御特性が記憶されているLUT(Look Up Table)245に入力される。このLUT245から出力されるゲートバイアス制御信号は、D/A変換器246でデジタル信号からアナログ信号に変換された後、ローパスフィルタ(LPF)247及びバッファアンプ248を介してドハティ増幅器243のピーク増幅回路5に入力され、そのバイアスを制御する。上記ドハティ増幅器243の出力端子8から出力される信号は、負荷9に供給される。 The baseband I-phase signal and the baseband Q-phase signal output from the predistorter 233 are input to the power detector 244, and the envelope is calculated by the calculation of “√ (I 2 + Q 2 )”. The calculation result of the power detector 244 is input to an LUT (Look Up Table) 245 in which gate bias control characteristics are stored. The gate bias control signal output from the LUT 245 is converted from a digital signal to an analog signal by the D / A converter 246, and then the peak amplification circuit of the Doherty amplifier 243 via the low-pass filter (LPF) 247 and the buffer amplifier 248. 5 to control the bias. A signal output from the output terminal 8 of the Doherty amplifier 243 is supplied to the load 9.

ゲートバイアス制御回路18をデジタル回路で実現するもう1つの利点としてゲートバイアス制御特性をLUT245に書き込むことで、バイアス制御を自由に設定できることが上げられる。   Another advantage of realizing the gate bias control circuit 18 with a digital circuit is that the bias control can be freely set by writing the gate bias control characteristic into the LUT 245.

そして、上記ドハティ増幅器243の出力信号の一部を方向性結合器251により分岐して取り出し、ダウンコンバータ252でIF信号に変換する。このIF信号は、ローパスフィルタ253を介してA/D変換器254に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換されて歪検出回路255へ送られる。この歪検出回路255は、A/D変換器254でサンプリングされた信号から歪を検出し、その検出信号を制御回路256へ出力する。制御回路256は、歪検出回路255で検出された歪が小さくなるようにプリディストータ233を適応制御する。   A part of the output signal of the Doherty amplifier 243 is branched out by the directional coupler 251 and converted into an IF signal by the down converter 252. This IF signal is input to the A / D converter 254 via the low-pass filter 253, converted from an analog signal to a digital signal, and sent to the distortion detection circuit 255. The distortion detection circuit 255 detects distortion from the signal sampled by the A / D converter 254 and outputs the detection signal to the control circuit 256. The control circuit 256 adaptively controls the predistorter 233 so that the distortion detected by the distortion detection circuit 255 is reduced.

また、本発明に関連する公知技術として、主増幅器と補助増幅器からなるドハティ増幅器において、補助増幅器のバイアスを制御して歪の発生を低減し、また、入力信号の帯域を広げずに済むようにした歪制御機能付き増幅器が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
米国特許出願公開第2006/0049870号明細書
Further, as a known technique related to the present invention, in a Doherty amplifier comprising a main amplifier and an auxiliary amplifier, the bias of the auxiliary amplifier is controlled to reduce the occurrence of distortion, and it is not necessary to widen the bandwidth of the input signal. An amplifier with a distortion control function is known (for example, refer to Patent Document 1).
US Patent Application Publication No. 2006/0049870

一般的なドハティ増幅器と一般的な歪補償器を組み合わせた場合の歪補償は、従来のABクラス増幅器の歪補償量と比較して劣化する。飽和付近のゲインが低下しているために、ABクラス増幅器より非線形性が大きくなり、歪補償後における相互変調歪の劣化のために効率を限界まで引き出すことが困難である。   Distortion compensation when a general Doherty amplifier and a general distortion compensator are combined is degraded as compared with the distortion compensation amount of a conventional AB class amplifier. Since the gain near saturation is reduced, the nonlinearity becomes larger than that of the AB class amplifier, and it is difficult to bring out the efficiency to the limit due to the deterioration of the intermodulation distortion after distortion compensation.

また、従来のドハティ増幅器は、効率を良好にすればするほど、AM−AM(入力振幅レベル対出力振幅レベル)変換特性及びAM−PM(入力振幅レベル対出力位相回転量)変換特性が劣化し、また、歪制御機能付き増幅器においても歪の低減が十分でなく、効率を限界まで引き出すことができないという問題がある。   Further, in the conventional Doherty amplifier, as the efficiency is improved, the AM-AM (input amplitude level to output amplitude level) conversion characteristic and the AM-PM (input amplitude level to output phase rotation amount) conversion characteristic deteriorate. Further, the amplifier with the distortion control function has a problem that the distortion is not sufficiently reduced and the efficiency cannot be brought out to the limit.

また、図20に示した送信機では、入力端子231、232からのベースバンドI相信号、Q相信号が、プリディストータ233を介して乗算器235、236へ分岐されてRF信号に変換され、ピーク増幅回路5における増幅素子52のゲート端子(増幅素子52をFETにより構成した場合)に入力されるまでの遅延時間τ1と、プリディストータ233からパワーディテクタ244へ分岐された信号がゲートバイアス制御信号となってピーク増幅回路5における増幅素子52のゲート端子に達するまでの遅延時間τ2に差があると、RF信号とゲートバイアス制御信号にタイミングずれが発生し、ドハティ増幅器243の歪以外に、タイミングずれによる歪が発生してしまうという問題がある。   In the transmitter shown in FIG. 20, the baseband I-phase signal and Q-phase signal from the input terminals 231 and 232 are branched to the multipliers 235 and 236 via the predistorter 233 and converted into RF signals. The delay time τ1 until the signal is input to the gate terminal of the amplifying element 52 in the peak amplifying circuit 5 (when the amplifying element 52 is configured by an FET) and the signal branched from the predistorter 233 to the power detector 244 are gate biased. If there is a difference in the delay time τ 2 until it becomes a control signal and reaches the gate terminal of the amplifying element 52 in the peak amplifier circuit 5, a timing shift occurs between the RF signal and the gate bias control signal, and in addition to the distortion of the Doherty amplifier 243. There is a problem that distortion due to timing deviation occurs.

上記RF信号とゲートバイアス制御信号のタイミングのずれによる歪について以下に説明する。例えばIQベースバンド信号からピーク増幅回路5における増幅素子52のゲート端子に達するまでのRF信号の遅延時間τ1とゲートバイアス制御信号の遅延時間τ2が等しい場合と異なっている場合のイメージ波形を図21に示す。図21(a)は「τ1=τ2」でのイメージ波形、同図(b)は「τ1<τ2」のときのイメージ波形で、それぞれRF信号の包絡線とゲートバイアス制御信号の時間波形であり、横軸に時間、縦軸に振幅を表示している。   The distortion caused by the timing difference between the RF signal and the gate bias control signal will be described below. For example, FIG. 21 shows an image waveform when the delay time τ1 of the RF signal from the IQ baseband signal to the gate terminal of the amplifying element 52 in the peak amplifier circuit 5 is different from the delay time τ2 of the gate bias control signal. Shown in FIG. 21A is an image waveform when “τ1 = τ2”, and FIG. 21B is an image waveform when “τ1 <τ2”, which are an RF signal envelope and a time waveform of a gate bias control signal, respectively. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude.

(a)「τ1=τ2」では、RF信号とゲートバイアス制御信号のタイミングのずれがないが、(b)「τ1<τ2」では、RF信号とゲートバイアス制御信号のタイミングのずれにより、RF信号の包絡線振幅が時間とともに増加するときのゲートバイアス電圧と、時間とともに減少するときのゲートバイアス電圧に違いがある。これは、RF信号が増加するときと減少するときで、ピーク増幅回路5の動作クラスが違うことになり、歪の発生要因となる。   (A) In “τ1 = τ2”, there is no shift in timing between the RF signal and the gate bias control signal. In (b) “τ1 <τ2,” the RF signal is shifted due to a shift in timing between the RF signal and the gate bias control signal. There is a difference between the gate bias voltage when the envelope amplitude increases with time and the gate bias voltage when it decreases with time. This is because when the RF signal increases and decreases, the operation class of the peak amplifier circuit 5 is different, which causes distortion.

一般的に増幅器は、動作クラス(ゲートバイアス電圧)によって、利得、歪特性(AM−AM特性、AM−PM特性)に違いがあるので、RF信号が増加するときと減少するときで動作クラスに違いがあれば歪が大きくなる。   In general, an amplifier has a difference in gain and distortion characteristics (AM-AM characteristics, AM-PM characteristics) depending on an operation class (gate bias voltage), and therefore, an amplifier is classified into an operation class when an RF signal increases and decreases. If there is a difference, distortion will increase.

ゲートバイアス制御回路をデジタル回路で実現する際には、このタイミングのずれを補正するのに、デジタル回路のクロック周波数の単位で調整することが可能である。つまり、図21(b)の「τ1<τ2」では、RF信号の遅延時間を大きくするために、例えば加算器238の後段にフリップフロップを追加することにより、τ1をτ2に近付けることが可能である。また、D/A変換器239の後段に同軸線路などの遅延線を配置し、アナログ信号で遅延時間τ1とτ2を合わせることが可能となる。   When the gate bias control circuit is realized by a digital circuit, it can be adjusted in units of the clock frequency of the digital circuit in order to correct this timing shift. That is, in “τ1 <τ2” in FIG. 21B, in order to increase the delay time of the RF signal, for example, by adding a flip-flop after the adder 238, τ1 can be brought close to τ2. is there. In addition, a delay line such as a coaxial line is disposed after the D / A converter 239, and the delay times τ1 and τ2 can be matched with an analog signal.

しかし、デジタル回路のフリップフロップによる遅延時間の調整は、デジタル回路のクロック周波数の単位でしか調整できない。また、アナログ回路の遅延線で遅延時間を調整するのは、一般的に線路長が長くなり、小型化、原価低減の面から不利になってしまう。   However, the adjustment of the delay time by the flip-flop of the digital circuit can be adjusted only in units of the clock frequency of the digital circuit. Also, adjusting the delay time with the delay line of the analog circuit generally increases the line length, which is disadvantageous in terms of miniaturization and cost reduction.

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、一般的なドハティ増幅器及び歪補償器を組み合わせた場合における歪補償量をABクラス増幅器の歪補償量に近付けることができ、効率を限界まで引き出すことができる歪制御機能付き増幅装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem. The distortion compensation amount in the case of combining a general Doherty amplifier and a distortion compensator can be brought close to the distortion compensation amount of the AB class amplifier, thereby limiting the efficiency. An object of the present invention is to provide an amplifying apparatus with a distortion control function that can be pulled out to a maximum.

また、本発明は、ゲートバイアス制御機能を備えたドハティ増幅器と歪補償器を組み合わせた場合において、RF信号とゲートバイアス制御信号のタイミングのずれを精度良く調整できる歪制御機能付き増幅装置を提供することを目的とする。   In addition, the present invention provides an amplification device with a distortion control function capable of accurately adjusting a timing shift between an RF signal and a gate bias control signal when a Doherty amplifier having a gate bias control function and a distortion compensator are combined. For the purpose.

第1の発明に係る歪制御機能付き増幅装置は、AB級で動作する増幅素子を備えたキャリア増幅回路と、制御端子から入力される制御信号により増幅動作が制御される増幅素子を備えたピーク増幅回路と、前記キャリア増幅回路及びピーク増幅回路で増幅された信号を合成して出力する合成手段とからなるドハティ増幅器と、
前記ドハティ増幅器の非線形歪を補償するプリディストータと、前記ドハティ増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪を検出する歪検出部と、前記歪検出部で検出された歪値が小さくなるように前記プリディストータを制御すると共に、前記歪検出部で検出された歪値及び前記ドハティ増幅器の入力信号のレベルに応じて前記ピーク増幅回路のバイアスを任意に制御し、前記ドハティ増幅器の入力振幅レベル対出力振幅レベル変換特性がAB級に近付くように制御する制御部とからなるプリディストーション歪補償回路とを具備することを特徴とする。
An amplification device with a distortion control function according to a first aspect of the present invention includes a carrier amplification circuit including an amplification element that operates in class AB, and a peak including an amplification element whose amplification operation is controlled by a control signal input from a control terminal. A Doherty amplifier comprising: an amplifier circuit; and a combining unit that combines and outputs the signals amplified by the carrier amplifier circuit and the peak amplifier circuit;
A predistorter that compensates for non-linear distortion of the Doherty amplifier; a distortion detection unit that detects intermodulation distortion included in an output signal of the Doherty amplifier; and the distortion value detected by the distortion detection unit is reduced. The predistorter is controlled, the bias of the peak amplifier circuit is arbitrarily controlled according to the distortion value detected by the distortion detector and the input signal level of the Doherty amplifier, and the input amplitude level pair of the Doherty amplifier is controlled. And a predistortion distortion compensation circuit including a control unit that controls the output amplitude level conversion characteristics to approach class AB.

第2の発明に係る歪制御機能付き増幅装置は、AB級で動作する増幅素子を備えたキャリア増幅回路と、制御端子から入力されるバイアス制御信号により増幅動作が制御される増幅素子を備えたピーク増幅回路と、前記キャリア増幅回路及びピーク増幅回路で増幅された信号を合成して出力する合成手段とからなるドハティ増幅器と、
増幅対象となる入力信号について、前記ドハティ増幅器で発生する非線形歪を補償するプリディストータと、前記プリディストータで補償された信号を高周波信号に変換して前記ドハティ増幅器の信号入力端子に入力する第1の信号系統と、前記プリディストータから出力される信号を分岐して取り出し、該信号のレベル及び予め設定されたバイアス制御特性に基づいてバイアス制御信号を生成して前記ドハティ増幅器の制御端子に入力する第2の信号系統と、前記第1の信号系統と第2の信号系統の少なくとも一方に設けられる遅延調整回路と、前記ドハティ増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪を検出する歪検出部と、前記歪検出部で検出された歪値が小さくなるように前記プリディストータを制御すると共に前記遅延調整回路の信号遅延量を制御する制御部とを具備したことを特徴とする。
An amplifying apparatus with a distortion control function according to a second aspect of the present invention includes a carrier amplifying circuit including an amplifying element that operates in class AB, and an amplifying element whose amplifying operation is controlled by a bias control signal input from a control terminal. A Doherty amplifier comprising a peak amplifying circuit and combining means for combining and outputting the signals amplified by the carrier amplifying circuit and the peak amplifying circuit;
For an input signal to be amplified, a predistorter that compensates for non-linear distortion generated in the Doherty amplifier, and a signal compensated by the predistorter is converted into a high-frequency signal and input to a signal input terminal of the Doherty amplifier. A signal output from the first signal system and the predistorter is branched and extracted, a bias control signal is generated based on the level of the signal and a preset bias control characteristic, and the control terminal of the Doherty amplifier A second signal system that is input to the signal, a delay adjustment circuit provided in at least one of the first signal system and the second signal system, and distortion detection that detects intermodulation distortion included in the output signal of the Doherty amplifier And a signal of the delay adjustment circuit that controls the predistorter so that a distortion value detected by the distortion detector decreases. Characterized in that it has a control unit for controlling the extension amount.

第1の発明によれば、歪検出部で検出された歪値が小さくなるようにプリディストータを制御すると共に、歪検出部で検出された歪値及びドハティ増幅器の入力信号レベルに応じてピーク増幅回路のバイアスを任意に制御し、ドハティ増幅器の入力振幅レベル対出力振幅レベル変換特性がAB級に近付くように制御することで、一般的なドハティ増幅器及びプリディストータを組み合わせた場合の歪補償量をABクラス増幅器の歪補償量に近付けることができ、効率を限界まで引き出すことができる。また、歪補償量のバラツキもバイアスを任意に変えることにより吸収できる。   According to the first aspect of the invention, the predistorter is controlled so that the distortion value detected by the distortion detection unit becomes small, and the peak is determined according to the distortion value detected by the distortion detection unit and the input signal level of the Doherty amplifier. Distortion compensation when combining a general Doherty amplifier and predistorter by arbitrarily controlling the bias of the amplifier circuit and controlling the input amplitude level to output amplitude level conversion characteristic of the Doherty amplifier to approach class AB The amount can be brought close to the distortion compensation amount of the AB class amplifier, and the efficiency can be brought out to the limit. Also, variations in distortion compensation amount can be absorbed by arbitrarily changing the bias.

第2の発明によれば、ドハティ増幅器に対する高周波信号を伝送する第1の信号系統とバイアス制御信号を伝送する第2の信号系統の少なくとも一方に遅延調整回路を設け、歪検出部で検出された歪値が小さくなるように遅延調整回路の信号遅延量を調整することで、第1の信号系統における高周波信号と第2の信号系統におけるバイアス制御信号のタイミングずれを無くして歪の発生を抑圧することができる。   According to the second aspect of the present invention, the delay adjustment circuit is provided in at least one of the first signal system that transmits the high-frequency signal to the Doherty amplifier and the second signal system that transmits the bias control signal, and is detected by the distortion detector. By adjusting the signal delay amount of the delay adjustment circuit so as to reduce the distortion value, the timing difference between the high-frequency signal in the first signal system and the bias control signal in the second signal system is eliminated, and the occurrence of distortion is suppressed. be able to.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る歪制御機能付き増幅装置の構成を示すブロック図であり、プリディストーション歪補償回路100とドハティ増幅器20を組み合わせて構成したものである。図2はドハティ増幅器20の詳細な構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an amplification device with a distortion control function according to a first embodiment of the present invention, which is configured by combining a predistortion distortion compensation circuit 100 and a Doherty amplifier 20. FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the Doherty amplifier 20.

図1に示すように、プリディストーション歪補償回路100への入力信号は、入力端子101よりプリディストータ102に入力される。プリディストータ102は、上記図14に示したものと同様の構成であるので詳細な説明は省略する。プリディストータ102は、入力信号の非線形歪を補償してD/A変換器103へ出力する。D/A変換器103は、クロック信号CLK1に同期してデジタル信号をアナログ信号に変換し、直交変調器104へ出力する。この直交変調器104は、発振器105からの信号によって入力信号を直交変調し、遅延補正回路161を介してドハティ増幅器20へ出力する。上記遅延補正回路161は、後述する制御部117における信号の遅延に合わせて、上記変調信号を遅延させるためのもので、例えば伝送線路や遅延フィルタなどで構成される。上記遅延補正回路161で遅延補正された変調波は、ドハティ増幅器20で増幅され、出力端子107から出力される。   As shown in FIG. 1, the input signal to the predistortion distortion compensation circuit 100 is input from the input terminal 101 to the predistorter 102. The predistorter 102 has the same configuration as that shown in FIG. The predistorter 102 compensates for the nonlinear distortion of the input signal and outputs it to the D / A converter 103. The D / A converter 103 converts the digital signal into an analog signal in synchronization with the clock signal CLK 1 and outputs the analog signal to the quadrature modulator 104. This quadrature modulator 104 performs quadrature modulation on the input signal with the signal from the oscillator 105 and outputs it to the Doherty amplifier 20 via the delay correction circuit 161. The delay correction circuit 161 is for delaying the modulation signal in accordance with the delay of the signal in the control unit 117 described later, and is configured by, for example, a transmission line or a delay filter. The modulated wave subjected to delay correction by the delay correction circuit 161 is amplified by the Doherty amplifier 20 and output from the output terminal 107.

また、ドハティ増幅器20の出力信号の一部は、方向性結合器108を介して取り出され、ミキサ109に入力される。ミキサ109は、方向性結合器108から取り出された信号を発振器110からの発振周波数に基づいてIF周波数にダウンコンバートする。ミキサ109でダウンコンバートされたIF信号は、A/D変換器111でデジタル信号に変換されて歪検出部112へ送られる。この歪検出部112は、高速フーリエ変換回路(FFT)113及びIM演算回路114からなり、上記ドハティ増幅器20から出力される信号の歪値を求め、制御部117へ出力する。   A part of the output signal of the Doherty amplifier 20 is taken out via the directional coupler 108 and input to the mixer 109. The mixer 109 down-converts the signal extracted from the directional coupler 108 to the IF frequency based on the oscillation frequency from the oscillator 110. The IF signal down-converted by the mixer 109 is converted into a digital signal by the A / D converter 111 and sent to the distortion detector 112. The distortion detection unit 112 includes a fast Fourier transform circuit (FFT) 113 and an IM operation circuit 114, obtains a distortion value of the signal output from the Doherty amplifier 20, and outputs the distortion value to the control unit 117.

また、上記直交変調器104から出力される変調信号の一部は、方向性結合器162を介して取り出され、検波回路163に入力される。この検波回路163は、例えばショットキーダイオードなどで構成された一般的な検波回路であり、変調波の電力の大きさに応じた電圧を出力する。検波回路163から出力される電圧は、A/D変換器164でアナログ信号からデジタル信号に変換されて制御部117へ送られる。上記A/D変換器164は、検波回路163から出力される電圧(アナログ信号)をクロック信号CLK3に同期してデジタル信号に変換する。   A part of the modulation signal output from the quadrature modulator 104 is extracted via the directional coupler 162 and input to the detection circuit 163. The detection circuit 163 is a general detection circuit configured by, for example, a Schottky diode, and outputs a voltage corresponding to the magnitude of the modulated wave power. The voltage output from the detection circuit 163 is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converter 164 and sent to the control unit 117. The A / D converter 164 converts the voltage (analog signal) output from the detection circuit 163 into a digital signal in synchronization with the clock signal CLK3.

制御部117は、歪検出部112で検出された歪値が小さくなるようにプリディストータ102を適応的に制御すると共に、歪検出部112で検出された相互変調歪が目標値になるように、検波回路163からA/D変換器164を介して送られてくる信号をそのまま用いたり、また、任意(例えば図4の検波電圧が元であれば、A領域を上下させたり、B領域の傾きを急峻にしたり、緩やかにしたり、C領域を上下させること)に変更した電圧でドハティ増幅器20のバイアスを制御し、歪補償量を改善する。この場合、制御部117から出力されるドハティ増幅器20に対する制御信号(デジタル信号)は、D/A変換器116によりクロック信号CLK4に同期してアナログ信号に変換されてドハティ増幅器20へ送られ、図2に示すようにピーク増幅回路5内の増幅素子52のゲート端子11に入力される。また、制御部117は、上記検波回路163からA/D変換器164を介して送られてくる信号に基づいてドハティ増幅器20のバイアスを制御し、歪補償量を改善する。   The control unit 117 adaptively controls the predistorter 102 so that the distortion value detected by the distortion detection unit 112 becomes small, and the intermodulation distortion detected by the distortion detection unit 112 becomes a target value. The signal sent from the detection circuit 163 via the A / D converter 164 is used as it is, or arbitrarily (for example, if the detection voltage in FIG. The bias of the Doherty amplifier 20 is controlled with a voltage changed to make the slope steep, gentle, or move the C region up and down, thereby improving the distortion compensation amount. In this case, a control signal (digital signal) for the Doherty amplifier 20 output from the control unit 117 is converted into an analog signal in synchronization with the clock signal CLK4 by the D / A converter 116 and sent to the Doherty amplifier 20, 2, the signal is input to the gate terminal 11 of the amplifying element 52 in the peak amplifying circuit 5. Further, the control unit 117 controls the bias of the Doherty amplifier 20 based on the signal sent from the detection circuit 163 via the A / D converter 164, and improves the distortion compensation amount.

すなわち、制御部117は、歪補償を行いながら上記検波回路163からA/D変換器164を介して入力される信号レベルに応じて上記ピーク増幅回路5内の増幅素子52のバイアス電圧を変化させることにより、飽和付近のゲインの低下を補い、ABクラス増幅器と同等の歪補償可能な非線形性を確保している。   That is, the control unit 117 changes the bias voltage of the amplification element 52 in the peak amplification circuit 5 according to the signal level input from the detection circuit 163 via the A / D converter 164 while performing distortion compensation. As a result, a decrease in gain near saturation is compensated for, and non-linearity capable of compensating for distortion equivalent to that of an AB class amplifier is ensured.

次にドハティ増幅器20の詳細な構成について図2を参照して説明する。
ドハティ増幅器20の入力端子1には、図1に示した直交変調器104で変調された信号が入力される。この入力端子1に入力された信号は、分配器2で分配され、その一方の信号はキャリア増幅回路4に入力される。キャリア増幅回路4は、増幅素子42と、この増幅素子42の入力側と整合を取る入力整合回路41と、増幅素子42の出力側と整合を取る出力整合回路43から構成されている。キャリア増幅回路4の出力は、λ/4変成器61でインピーダンス変換される。
Next, a detailed configuration of the Doherty amplifier 20 will be described with reference to FIG.
A signal modulated by the quadrature modulator 104 shown in FIG. 1 is input to the input terminal 1 of the Doherty amplifier 20. The signal input to the input terminal 1 is distributed by the distributor 2, and one of the signals is input to the carrier amplifier circuit 4. The carrier amplifier circuit 4 includes an amplifier element 42, an input matching circuit 41 that matches the input side of the amplifier element 42, and an output matching circuit 43 that matches the output side of the amplifier element 42. The output of the carrier amplifier circuit 4 is impedance-converted by a λ / 4 transformer 61.

上記分配器2で分配されたもう一方の信号は、移相器3で位相が90度遅延されてピーク増幅回路5に入力される。ピーク増幅回路5は、増幅素子52と、この増幅素子52の入力側と整合を取る入力整合回路51と、増幅素子52の出力側と整合を取る出力整合回路53から構成される。上記増幅素子52は、制御端子であるゲート端子11を備え、このゲート端子11に上記図1に示したD/A変換器116から出力されるゲートバイアス電圧が入力される。上記増幅素子42、52としては、通常、LD−MOS(Lateral Diffused MOS)、GaAs−FET、HEMT、HBT等の半導体デバイスが用いられる。なお、増幅素子52としてFETを用いた場合は、ゲートバイアス電圧により動作が制御されるが、増幅素子52としてトランジスタを用いた場合はベースバイアス電圧により動作が制御される。   The other signal distributed by the distributor 2 is delayed by 90 degrees in the phase shifter 3 and input to the peak amplifier circuit 5. The peak amplifying circuit 5 includes an amplifying element 52, an input matching circuit 51 that matches the input side of the amplifying element 52, and an output matching circuit 53 that matches the output side of the amplifying element 52. The amplification element 52 includes a gate terminal 11 as a control terminal, and a gate bias voltage output from the D / A converter 116 shown in FIG. As the amplifying elements 42 and 52, semiconductor devices such as LD-MOS (Lateral Diffused MOS), GaAs-FET, HEMT, and HBT are usually used. When an FET is used as the amplifying element 52, the operation is controlled by the gate bias voltage. However, when a transistor is used as the amplifying element 52, the operation is controlled by the base bias voltage.

そして、上記λ/4変成器61及びピーク増幅回路5の出力は、ノード62において合成される。上記λ/4変成器61及びノード62によりドハティ合成部6を構成している。ノード62で合成された信号は、出力負荷Zに整合するため、λ/4変成器7でインピーダンス変換され、出力端子8を介して図1に示した出力端子107へ送られる。 The outputs of the λ / 4 transformer 61 and the peak amplifier circuit 5 are combined at a node 62. The λ / 4 transformer 61 and the node 62 constitute a Doherty synthesizer 6. The signal synthesized at the node 62 is impedance-converted by the λ / 4 transformer 7 to match the output load Z 0 , and sent to the output terminal 107 shown in FIG.

次に上記実施形態に係る歪制御機能付き増幅装置の動作を説明する。
入力端子101より入力された信号は、プリディストータ102により非線形歪が補償され、D/A変換器103でアナログ信号に変換された後、直交変調器104で直交変調される。この直交変調器104で変調された信号は、遅延補正回路161により制御部117の処理時間に合わせて遅延補正され、ドハティ増幅器20により増幅されて出力端子107から出力される。
Next, the operation of the amplification device with a distortion control function according to the above embodiment will be described.
The signal input from the input terminal 101 is compensated for nonlinear distortion by the predistorter 102, converted to an analog signal by the D / A converter 103, and then orthogonally modulated by the orthogonal modulator 104. The signal modulated by the quadrature modulator 104 is delay-corrected by the delay correction circuit 161 in accordance with the processing time of the control unit 117, amplified by the Doherty amplifier 20, and output from the output terminal 107.

このときドハティ増幅器20で増幅された信号の一部が方向性結合器108を介して取り出され、ミキサ109によりIF周波数にダウンコンバートされた後、A/D変換器111でデジタル信号に変換されて歪検出部112へ送られる。歪検出部112は、高速フーリエ変換回路113でIF信号のスペクトラムを求め、次いでIM演算回路114にて変調信号のキャリア数とその離調周波数から計算されるIM3(3次の相互変調歪)、IM5(5次の相互変調歪)の周波数における電力値を歪値とする。制御部117は、歪検出部112で検出された歪値が小さくなるようにプリディストータ102を適応的に制御する。   At this time, a part of the signal amplified by the Doherty amplifier 20 is taken out through the directional coupler 108, down-converted to an IF frequency by the mixer 109, and then converted into a digital signal by the A / D converter 111. It is sent to the distortion detector 112. The distortion detector 112 obtains the spectrum of the IF signal by the fast Fourier transform circuit 113, and then IM3 (third-order intermodulation distortion) calculated from the number of carriers of the modulation signal and its detuning frequency by the IM arithmetic circuit 114, A power value at a frequency of IM5 (fifth-order intermodulation distortion) is set as a distortion value. The control unit 117 adaptively controls the predistorter 102 so that the distortion value detected by the distortion detection unit 112 becomes small.

上記制御部117の上記プリディストータ102に対する制御動作を図3に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、更新対象係数、設定回数、前回の歪値、ピーク増幅回路5内の増幅素子52に対するゲートバイアス電圧(図4内のa、b、c)等について初期設定を行う(ステップA1)。例えば更新する対象の係数Kをφ3に設定し、歪検出部112で計算された歪値を、前回の歪値と比較する(ステップA2)。歪値が前回の値より小さくなっていれば、更に同じ方向に係数を更新し、すなわち、「K=K+Step」の処理により係数を更新し(ステップA4)、歪値が大きくなっていれば「Step=Step * (−1)」の処理により更新方向を反転させ(ステップA3)、その後、ステップA4に進んで係数の更新を行う。次に同じ係数φ3を連続して何回更新したかをカウントし(ステップA5)、検出した歪値を保存する(ステップA6)。この保存した歪値は、次回の歪値比較で用いる。ここで保存した歪値が目標値もしくはABクラスとほぼ同等の歪値になった場合は、パラメータを固定する。但し、現在の歪値が劣化しはじめたら、またステップA2から開始する。
A control operation for the predistorter 102 by the control unit 117 will be described with reference to a flowchart shown in FIG.
First, initial setting is performed on the update target coefficient, the set number of times, the previous distortion value, the gate bias voltage (a 0 , b 0 , c 0 in FIG. 4) for the amplification element 52 in the peak amplification circuit 5 (step A1). ). For example, the coefficient K to be updated is set to φ3, and the distortion value calculated by the distortion detector 112 is compared with the previous distortion value (step A2). If the distortion value is smaller than the previous value, the coefficient is further updated in the same direction, that is, the coefficient is updated by the process of “K = K + Step” (step A4), and if the distortion value is larger, “ The update direction is reversed by the processing of “Step = Step * (− 1)” (step A3), and then the process proceeds to step A4 to update the coefficient. Next, it is counted how many times the same coefficient φ3 has been continuously updated (step A5), and the detected distortion value is stored (step A6). This stored distortion value is used in the next distortion value comparison. When the stored distortion value becomes a distortion value almost equal to the target value or the AB class, the parameter is fixed. However, when the current distortion value starts to deteriorate, the process starts again from step A2.

次に、更新回数と予め設定した設定回数を比較し(ステップA7)、更新回数が設定回数以下であればステップA2に戻ってφ3の係数更新を繰り返す。また、更新回数が設定回数を超えると、更新対象係数を変更する(ステップA8)。つまり、係数Kをφ3からA3に変更し、更新回数をクリアする(ステップA9)。その後、ステップA2に戻り、上記の動作を繰り返して実行する。更に歪値がほぼ収束(歪値が前回の歪値より小さくならない:A2をモニタすることで分かる)した場合、ピーク増幅回路5内の増幅素子52に対するゲートバイアス電圧を動かす(A〜C領域のa、a、a、b、b、b、c、c、cを任意に変更していく)(ステップA10)。その後、従来の動作をまた繰り返す。制御部115は、このような制御の流れで歪値が小さくなるようにプリディストータ102の係数やピーク増幅回路5内の増幅素子52に対するゲートバイアス電圧を制御する。 Next, the number of updates is compared with a preset number of times (step A7). If the number of updates is equal to or less than the set number, the process returns to step A2 and the coefficient update of φ3 is repeated. When the number of updates exceeds the set number, the update target coefficient is changed (step A8). That is, the coefficient K is changed from φ3 to A3, and the number of updates is cleared (step A9). Then, it returns to step A2 and repeats said operation | movement. Furthermore, when the distortion value is almost converged (the distortion value does not become smaller than the previous distortion value: it can be found by monitoring A2), the gate bias voltage for the amplifying element 52 in the peak amplifying circuit 5 is moved (in the areas A to C). a 0 , a 1 , a 2 , b 0 , b 1 , b 2 , c 0 , c 1 , c 2 are arbitrarily changed) (step A10). Thereafter, the conventional operation is repeated again. The control unit 115 controls the coefficient of the predistorter 102 and the gate bias voltage for the amplifying element 52 in the peak amplifying circuit 5 so that the distortion value is reduced by such a control flow.

上記のような摂動法によって増幅器における非線形の逆特性を、べき級数を用いたプリディストータ102で近似することにより、ドハティ増幅器20の非線形歪を補償することができる。なお、図2では説明を容易にするため省略したが、ドハティ増幅器20の前段にドライブ増幅器を設けても良いし、直交変調器104の後段にドライブ増幅器を設けても良い。また、最適アルゴリズムは特に規定している訳ではなく他にもある。   The nonlinear distortion of the Doherty amplifier 20 can be compensated by approximating the nonlinear inverse characteristics of the amplifier by the predistorter 102 using a power series by the perturbation method as described above. Although omitted in FIG. 2 for ease of explanation, a drive amplifier may be provided before the Doherty amplifier 20, or a drive amplifier may be provided after the quadrature modulator 104. In addition, there are other optimal algorithms that are not specified.

また、上記制御部117には、直交変調器104から出力される変調信号の一部が方向性結合器162を介して取り出され、検波回路163で検波されて変調波の電力の大きさに応じた電圧となり、A/D変換器164でアナログ信号からデジタル信号に変換されて入力される。制御部117は、歪検出部112で検出された歪値及び検波回路163からA/D変換器164を介して入力される信号レベルに応じてピーク増幅回路5内の増幅素子52のゲートバイアス電圧を図4の制御特性に示すように変化させ、ドハティ増幅器20のAM−AM変換特性をAB級に近付けることにより、飽和付近のゲインの低下を補い、ABクラス増幅器と同等の歪補償可能な非線形性を確保する。   Further, the control unit 117 extracts a part of the modulation signal output from the quadrature modulator 104 via the directional coupler 162 and detects it by the detection circuit 163 in accordance with the magnitude of the power of the modulation wave. The A / D converter 164 converts the analog signal into a digital signal and inputs it. The control unit 117 controls the gate bias voltage of the amplification element 52 in the peak amplification circuit 5 according to the distortion value detected by the distortion detection unit 112 and the signal level input from the detection circuit 163 via the A / D converter 164. As shown in the control characteristic of FIG. 4, the AM-AM conversion characteristic of the Doherty amplifier 20 is brought close to the class AB to compensate for a decrease in gain near saturation, and the nonlinearity capable of compensating for distortion equivalent to the class AB amplifier. Ensure sex.

図4は、ピーク増幅回路5内の増幅素子52に対するゲートバイアス電圧の制御例(図4のa、b、cの例)を示したもので、横軸に入力電力(dBm)をとり、縦軸に出力電圧(V)をとって示した。制御部117は、直交変調器104から出力される変調信号の電力が低レベルの範囲、すなわちドハティ増幅器20が飽和し始めるまでは図4のA領域に示すようにゲートバイアス電圧を低レベルに保持し、ドハティ増幅器20が飽和し始めるとB領域に示すように入力電力に応じてゲートバイアス電圧を上昇させ、ドハティ増幅器20が飽和点に達するとC領域に示すようにゲートバイアス電圧の上昇を抑えた制御特性としている。 FIG. 4 shows an example of controlling the gate bias voltage for the amplifying element 52 in the peak amplifying circuit 5 (examples of a 0 , b 0 , c 0 in FIG. 4), and the horizontal axis represents the input power (dBm). The vertical axis represents the output voltage (V). The control unit 117 maintains the gate bias voltage at a low level as shown in the area A of FIG. 4 until the power of the modulation signal output from the quadrature modulator 104 is in a low level range, that is, until the Doherty amplifier 20 starts to saturate. When the Doherty amplifier 20 begins to saturate, the gate bias voltage is increased according to the input power as shown in the B region, and when the Doherty amplifier 20 reaches the saturation point, the increase in the gate bias voltage is suppressed as shown in the C region. Control characteristics.

制御部117から出力される増幅素子52のゲートバイアス電圧を図4に示した特性図のように変化させるとにより、ドハティ増幅器20の飽和付近のゲインを図5のAM−AM変換特性に示すようにABクラスの増幅器と同等にすることができる。なお、図4は、増幅素子52に対するゲートバイアス制御の一例を示したもので、制御部117にて任意の制御特性に変換することが可能である。   When the gate bias voltage of the amplifying element 52 output from the control unit 117 is changed as shown in the characteristic diagram shown in FIG. 4, the gain near the saturation of the Doherty amplifier 20 is shown in the AM-AM conversion characteristic of FIG. It can be equivalent to an AB class amplifier. FIG. 4 shows an example of gate bias control for the amplifying element 52, which can be converted into an arbitrary control characteristic by the control unit 117.

図5は、ドハティ増幅器及びABクラス増幅器のAM−AM変換特性の例を示したもので、横軸に入力(dBm)をとり、縦軸にゲイン(dB)をとって示した。図5において、aは上記実施形態におけるドハティ増幅器20のAM−AM変換特性、bは一般的なドハティ増幅器のAM−AM変換特性、cはABクラス増幅器のAM−AM変換特性である。一般的なドハティ増幅器は、特性bに示すように入力信号のレベルが増大した場合、入力電力が比較的低いレベルで飽和してしまう。これに対し上記実施形態に示したドハティ増幅器20は、特性aに示すように入力信号のレベルが増大して一般的なドハティ増幅器の飽和付近に達しても、増幅素子52のゲートバイアス電圧を制御してゲインの低下を補うことにより、ABクラス増幅器の特性cと同等の特性とすることができる。   FIG. 5 shows an example of AM-AM conversion characteristics of the Doherty amplifier and the AB class amplifier. The horizontal axis represents input (dBm), and the vertical axis represents gain (dB). In FIG. 5, a is the AM-AM conversion characteristic of the Doherty amplifier 20 in the above embodiment, b is the AM-AM conversion characteristic of a general Doherty amplifier, and c is the AM-AM conversion characteristic of the AB class amplifier. In a general Doherty amplifier, when the level of an input signal increases as shown by the characteristic b, the input power is saturated at a relatively low level. On the other hand, the Doherty amplifier 20 shown in the above embodiment controls the gate bias voltage of the amplifying element 52 even when the level of the input signal increases and reaches the vicinity of saturation of a general Doherty amplifier as shown by the characteristic a. By compensating for the decrease in gain, it is possible to obtain a characteristic equivalent to the characteristic c of the AB class amplifier.

図6はドハティ増幅器及びABクラス増幅器の歪補償特性例を示したもので、aは上記実施形態におけるドハティ増幅器20の歪補償特性、bは一般的なドハティ増幅器の歪補償特性、cはABクラス増幅器の歪補償特性である。また、図6において、fは中心周波数である。上記図6からも明らかなように上記実施形態に係るドハティ増幅器20の歪補償をABクラス増幅器の歪補償と同等のものとすることができる。 FIG. 6 shows an example of distortion compensation characteristics of the Doherty amplifier and the AB class amplifier, where a is the distortion compensation characteristic of the Doherty amplifier 20 in the above embodiment, b is the distortion compensation characteristic of a general Doherty amplifier, and c is the AB class. This is a distortion compensation characteristic of the amplifier. In FIG. 6, f 0 is the center frequency. As apparent from FIG. 6, the distortion compensation of the Doherty amplifier 20 according to the above embodiment can be equivalent to the distortion compensation of the AB class amplifier.

上記実施形態で示したように歪検出部112で検出されたドハティ増幅器20の歪値が小さくなるようにプリディストータ102を制御すると共に、歪検出部112で検出された歪値及び方向性結合器162、検波回路163、A/D変換器164で検出されたドハティ増幅器20の入力信号レベルに応じてピーク増幅回路5のバイアスを制御し、ドハティ増幅器20のAM−AM変換特性がAB級に近付くように制御することで、一般的なドハティ増幅器及び歪補償器を組み合わせた場合の歪補償量をABクラス増幅器の歪補償量に近付けることができ、効率を限界まで引き出すことができる。   As shown in the above embodiment, the predistorter 102 is controlled so that the distortion value of the Doherty amplifier 20 detected by the distortion detection unit 112 becomes small, and the distortion value detected by the distortion detection unit 112 and the directional coupling are controlled. The bias of the peak amplifier circuit 5 is controlled in accordance with the input signal level of the Doherty amplifier 20 detected by the detector 162, the detector circuit 163, and the A / D converter 164, and the AM-AM conversion characteristics of the Doherty amplifier 20 are set to class AB. By controlling so as to approach, the distortion compensation amount when a general Doherty amplifier and a distortion compensator are combined can be brought close to the distortion compensation amount of the AB class amplifier, and the efficiency can be drawn to the limit.

なお、上記実施形態におけるプリディストーション歪補償回路100は、一例を示したものであり、他の構成であっても良い。
また、ドハティ増幅器20も一例を示したもので、他の構成であっても良い。
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態に係る歪制御機能付き増幅装置について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る歪制御機能付き増幅装置を送信機に適用した場合の構成を示すブロック図である。この第2実施形態に係る増幅装置は、図20に示した送信機において、直交変調器234における加算器238とD/A変換器239との間に第1の粗調整遅延回路261を設けると共に、LUT245とD/A変換器246との間に第2の粗調整遅延回路262及び微調整遅延回路263を設け、これら第1の粗調整遅延回路261、第2の粗調整遅延回路262及び微調整遅延回路263の遅延量を制御回路256Aからの制御信号によって制御するようにしたものである。その他の構成は図20に示した送信機と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
Note that the predistortion distortion compensation circuit 100 in the above embodiment shows an example, and may have other configurations.
The Doherty amplifier 20 is also an example, and may have other configurations.
(Second Embodiment)
Next, an amplifying apparatus with a distortion control function according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration when the amplifying apparatus with a distortion control function according to the second embodiment of the present invention is applied to a transmitter. In the amplifying apparatus according to the second embodiment, in the transmitter shown in FIG. 20, a first coarse adjustment delay circuit 261 is provided between an adder 238 and a D / A converter 239 in the quadrature modulator 234. , A second coarse adjustment delay circuit 262 and a fine adjustment delay circuit 263 are provided between the LUT 245 and the D / A converter 246, and the first coarse adjustment delay circuit 261, the second coarse adjustment delay circuit 262, and the fine adjustment delay circuit 262 are provided. The delay amount of the adjustment delay circuit 263 is controlled by a control signal from the control circuit 256A. Since other configurations are the same as those of the transmitter shown in FIG. 20, the same parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

上記第1の粗調整遅延回路261及び第2の粗調整遅延回路262は、デジタル回路のクロック周波数の単位で遅延を調整するもので、図8に示すように構成される。また、微調整遅延回路263は、クロック周波数の単位以下で調整するもので、図9に示すように構成される。   The first coarse adjustment delay circuit 261 and the second coarse adjustment delay circuit 262 adjust the delay in units of the clock frequency of the digital circuit, and are configured as shown in FIG. Further, the fine adjustment delay circuit 263 adjusts the clock frequency in units or less, and is configured as shown in FIG.

上記第1の粗調整遅延回路261及び第2の粗調整遅延回路262は、図8に示すように前段回路から入力端子271に入力される信号を複数段のフリップフロップ272a〜272nによってクロック単位で遅延させ、各フリップフロップ272a〜272nの出力をセレクタ273に入力する。また、セレクタ273には、制御回路256Aから制御端子274を介して制御信号が与えられる。セレクタ273は、フリップフロップ272a〜272nの出力信号の中から、制御回路256Aからの制御信号により指示されたクロック分だけ遅延した信号を選択し、出力端子275より出力する。   As shown in FIG. 8, the first coarse adjustment delay circuit 261 and the second coarse adjustment delay circuit 262 receive a signal input from the previous stage circuit to the input terminal 271 by a plurality of stages of flip-flops 272a to 272n in units of clocks. The outputs of the flip-flops 272a to 272n are input to the selector 273 with delay. The selector 273 is supplied with a control signal from the control circuit 256A via the control terminal 274. The selector 273 selects from the output signals of the flip-flops 272a to 272n a signal delayed by the clock instructed by the control signal from the control circuit 256A, and outputs it from the output terminal 275.

上記のように第1の粗調整遅延回路261及び第2の粗調整遅延回路262は、制御回路256Aから指示された分だけクロック単位で遅延させる。   As described above, the first coarse adjustment delay circuit 261 and the second coarse adjustment delay circuit 262 delay each clock unit by an amount instructed by the control circuit 256A.

また、微調整遅延回路263は、FIR(Finite Response Filter)フィルタを用いて構成したもので、図9に示すように前段回路から入力端子281に入力される信号を複数段のフリップフロップ282a〜282nで遅延させ、遅延したそれぞれの信号に、制御回路256Aから係数入力端子283に与えられる係数を乗算器284a〜284nで掛け合わせ、その乗算結果を加算器285で加算して出力端子286から出力する。   Further, the fine adjustment delay circuit 263 is configured using a FIR (Finite Response Filter) filter. As shown in FIG. 9, a signal input from the preceding circuit to the input terminal 281 is input into a plurality of stages of flip-flops 282a to 282n. The multipliers 284a to 284n multiply the delayed signals by the multipliers 284a to 284n, add the multiplication results by the adder 285, and output the result from the output terminal 286. .

上記FIRフィルタによる遅延回路の動作を図10を参照して説明する。   The operation of the delay circuit using the FIR filter will be described with reference to FIG.

図10は、ローパスフィルタのインパルス応答であるが、このフィルタ特性をFIRフィルタにより実現するには、例えば黒丸の点を係数として図9の係数入力端子283に設定すればよい。   FIG. 10 shows an impulse response of the low-pass filter. In order to realize this filter characteristic by the FIR filter, for example, a black dot may be set as a coefficient at the coefficient input terminal 283 in FIG.

上記微調整遅延回路263において、ここでの目的であるクロック周波数単位より更に短い単位で遅延調整を行うためには、図10の白丸に示すようにインパルス応答のサンプリングする位置をずらした点を係数として図9の係数入力端子283に設定すればよい。図10の黒丸を基準にすれば、白丸はクロック周波数の半周期分だけ遅延する。ここでは、クロック周波数の半周期を例にしたが、黒丸から1/4周期だけずらした点をサンプリングした係数を上記係数入力端子283に設定すれば、クロック周波数の1/4だけ遅延させることが可能になる。   In the fine adjustment delay circuit 263, in order to perform delay adjustment in units shorter than the clock frequency unit which is the object here, as shown by the white circles in FIG. Is set to the coefficient input terminal 283 in FIG. Using the black circle in FIG. 10 as a reference, the white circle is delayed by a half cycle of the clock frequency. Here, a half cycle of the clock frequency is taken as an example. However, if a coefficient obtained by sampling a point shifted by a 1/4 cycle from the black circle is set in the coefficient input terminal 283, the clock frequency can be delayed by 1/4. It becomes possible.

上記のように、FIRフィルタにおけるインパルス応答のサンプリングする位相を変えることによって、クロック周波数よりも短い単位で遅延量を制御することが可能になる。必要な精度でサンプリングした結果をFIRフィルタの係数としてメモリに保存しておき、その係数を切替えることにより、遅延量をクロック周波数単位以下で制御することが可能になる。   As described above, by changing the sampling phase of the impulse response in the FIR filter, the delay amount can be controlled in units shorter than the clock frequency. The result of sampling with the required accuracy is stored in the memory as a coefficient of the FIR filter, and by switching the coefficient, the delay amount can be controlled in units of clock frequency or less.

なお、図7に示した実施形態では、微調整遅延回路263をゲートバイアス制御回路側の第2の粗調整遅延回路262の後段に配置しているが、RF信号側の第1の粗調整遅延回路261の後段に配置しても良い。   In the embodiment shown in FIG. 7, the fine adjustment delay circuit 263 is arranged after the second coarse adjustment delay circuit 262 on the gate bias control circuit side, but the first coarse adjustment delay on the RF signal side is arranged. You may arrange | position in the back | latter stage of the circuit 261.

また、粗調整遅延回路261、262及び微調整遅延回路263は、プリディストータ233の出力の分岐点からD/A変換器239、246までのどこに配置しても良い。仮にRF信号の遅延時間τ1とゲートバイアス制御信号の遅延時間τ2のどちらの遅延時間大きいか事前に分かっていれば、遅延時間の大きい方の粗調整遅延回路は削除し、遅延時間の小さい方に粗調整遅延回路と微調整遅延回路を配置すればよい。   The coarse adjustment delay circuits 261 and 262 and the fine adjustment delay circuit 263 may be arranged anywhere from the branch point of the output of the predistorter 233 to the D / A converters 239 and 246. If it is known in advance whether the delay time τ1 of the RF signal or the delay time τ2 of the gate bias control signal is larger, the coarse adjustment delay circuit having the larger delay time is deleted, and the delay time is decreased. A coarse adjustment delay circuit and a fine adjustment delay circuit may be arranged.

次に、粗調整遅延回路261、262及び微調整遅延回路26の遅延時間の調整について、図11を参照して説明する。図11(a)はτ1<τ2の場合の説明図、図11(b)はτ1>τ2の場合の説明図である。   Next, adjustment of delay times of the coarse adjustment delay circuits 261 and 262 and the fine adjustment delay circuit 26 will be described with reference to FIG. FIG. 11A is an explanatory diagram in the case of τ1 <τ2, and FIG. 11B is an explanatory diagram in the case of τ1> τ2.

図11(a)のτ1<τ2の場合では、クロック周期を一単位としたときに、遅延時間τ1が「3」、遅延時間τ2が「6.5」である。τ1とτ2を一致させるためには、第1の粗調整遅延回路261で「4」、微調整遅延回路263で「0.5」の遅延を発生させることで、「τ1=τ2=7」となり、ドハティ増幅器のゲートバイアス制御方式におけるRF信号とゲートバイアス制御信号のタイミングずれによる歪を抑えることができる。   In the case of τ1 <τ2 in FIG. 11A, the delay time τ1 is “3” and the delay time τ2 is “6.5” when the clock cycle is taken as one unit. In order to make τ1 and τ2 coincide with each other, a delay of “4” is generated by the first coarse adjustment delay circuit 261 and “0.5” is generated by the fine adjustment delay circuit 263, so that “τ1 = τ2 = 7”. The distortion due to the timing difference between the RF signal and the gate bias control signal in the gate bias control system of the Doherty amplifier can be suppressed.

また、図11の(a)−gは、第1の粗調整遅延回路261の遅延量D1を変えた場合の歪値を示している。第1の粗調整遅延回路261の遅延量D1を増加するにつれて(τ1=τ2に近付くにつれて)歪値が減少するが、τ1>τ2となった時点で歪値が増加する。この時点で、微調整遅延回路263の遅延量D3を制御し、クロック単位以下の遅延調整を行う。   11A to 11G show distortion values when the delay amount D1 of the first coarse adjustment delay circuit 261 is changed. The distortion value decreases as the delay amount D1 of the first coarse adjustment delay circuit 261 is increased (closer to τ1 = τ2), but the distortion value increases when τ1> τ2. At this point, the delay amount D3 of the fine adjustment delay circuit 263 is controlled to perform delay adjustment in units of clocks or less.

図11(b)のτ1>τ2の場合では、遅延時間τ1が「6.5」、遅延時間τ2が「3」である。τ1とτ2を一致させるためには、第2の粗調整遅延回路262で「3」、微調整遅延回路263で「0.5」の遅延を発生させることで、「τ1=τ2=6.5」と調整が可能である。   In the case of τ1> τ2 in FIG. 11B, the delay time τ1 is “6.5” and the delay time τ2 is “3”. In order to make τ1 and τ2 coincide with each other, a delay of “3” is generated by the second coarse adjustment delay circuit 262 and “0.5” is generated by the fine adjustment delay circuit 263, thereby “τ1 = τ2 = 6.5. Can be adjusted.

また、図11の(b)−gは、第2の粗調整遅延回路262の遅延量D2を変えた場合の歪値を示したもので、遅延量D2を0から1づつ増加していくと歪値が減少するが、τ1<τ2となった時点で、歪値が増加する。ここで、図11(b)においては、遅延量D2から「1」引いた後で、第2の粗調整遅延回路262の遅延量D3を制御し、クロック単位以下の遅延調整を行う。   Further, (b) -g in FIG. 11 shows a distortion value when the delay amount D2 of the second coarse adjustment delay circuit 262 is changed, and when the delay amount D2 is increased from 0 by one. Although the strain value decreases, the strain value increases when τ1 <τ2. Here, in FIG. 11B, after subtracting “1” from the delay amount D2, the delay amount D3 of the second coarse adjustment delay circuit 262 is controlled to perform delay adjustment in units of clocks or less.

次に、第1の粗調整遅延回路261、第2の粗調整遅延回路262及び微調整遅延回路263に対する制御回路256Aの制御動作について、図12の制御フローを参照して説明する。この制御フローで用いているパラメータを次のように定義する。第1の粗調整遅延回路261の遅延量をD1、第2の粗調整遅延回路262の遅延量をD2、微調整遅延回路263の遅延量をD3とし、歪検出回路255で検出する歪値(I)のIは、検出した順番を表わすインデックスで、I=1は1回目に検出した歪値を歪値(1)と表す。   Next, the control operation of the control circuit 256A for the first coarse adjustment delay circuit 261, the second coarse adjustment delay circuit 262, and the fine adjustment delay circuit 263 will be described with reference to the control flow of FIG. The parameters used in this control flow are defined as follows. The delay amount of the first coarse adjustment delay circuit 261 is D1, the delay amount of the second coarse adjustment delay circuit 262 is D2, and the delay amount of the fine adjustment delay circuit 263 is D3. I in I) is an index representing the order of detection, and I = 1 represents the first detected strain value as strain value (1).

上記図11で説明した通り、(a)τ1<τ2と、(b)τ1>τ2では制御の仕方が違うため、先ずτ1とτ2のどちらの遅延量が大きいかを判断する。   As described with reference to FIG. 11, since the control method is different between (a) τ1 <τ2 and (b) τ1> τ2, it is first determined which of τ1 and τ2 has the larger delay amount.

初期値設定(ステップB1)で、各遅延量D1〜D3について、D1=0、D2=0、D3=0とパラメータの初期値を設定し、歪値(1)を読込み(ステップB2)、D=1に設定(ステップB3)した後、再び歪値(2)の読込みを行う(ステップB4)。   In the initial value setting (step B1), for each delay amount D1 to D3, D1 = 0, D2 = 0, D3 = 0 and initial parameter values are set, and the distortion value (1) is read (step B2). = 1 (step B3), the strain value (2) is read again (step B4).

次にD1=0のときの歪値(1)とD1=1のときの歪値(2)を比較し(ステップB5)、歪値(2)<歪値(1)であるならば、第1の粗調整遅延回路261の遅延量D1を増加すれば良いことになる。よって、この場合には、D1=D1+1の演算(ステップB6)、歪値(I)の読込み(ステップB7)、歪値(I)<歪値(I−1)(ステップB8)の処理を、ステップB8の判定においてNoとなるまで繰り返して実行する。   Next, the distortion value (1) when D1 = 0 and the distortion value (2) when D1 = 1 are compared (step B5). If distortion value (2) <distortion value (1), It is sufficient to increase the delay amount D1 of one coarse adjustment delay circuit 261. Therefore, in this case, the calculation of D1 = D1 + 1 (step B6), reading of the distortion value (I) (step B7), distortion value (I) <distortion value (I-1) (step B8), It repeats until it becomes No in determination of step B8.

上記ステップB8の判定結果がNoになれば、クロック単位の第1の粗調整遅延回路261の遅延量D1の調整は終了したことになるので、ステップB15からの微調整遅延回路263の制御に移る。   If the determination result in Step B8 is No, the adjustment of the delay amount D1 of the first coarse adjustment delay circuit 261 in units of clocks has been completed, and the process proceeds to the control of the fine adjustment delay circuit 263 from Step B15. .

また、上記ステップB5の判定結果がNoであれば、第2の粗調整遅延回路262の遅延量D2を増加すれば良いことになるが、ステップB3でD1=1にしているので、D1=0に戻し(ステップB9)、歪値(I)を読込み(ステップB10)、その後、第2の粗調整遅延回路262の遅延量D2を制御する。すなわち、D2=D2+1の演算(ステップB11)、歪値(I)の読込み(ステップB12)、歪値(I)<歪値(I−1)(ステップB13)の処理を、ステップB13の判定においてNoとなるまで繰り返して実行する。   If the determination result in Step B5 is No, the delay amount D2 of the second coarse adjustment delay circuit 262 may be increased. However, since D1 = 1 in Step B3, D1 = 0. (Step B9), the distortion value (I) is read (step B10), and then the delay amount D2 of the second coarse adjustment delay circuit 262 is controlled. That is, the calculation of D2 = D2 + 1 (step B11), reading of the distortion value (I) (step B12), distortion value (I) <distortion value (I-1) (step B13) is performed in the determination of step B13. Repeat until No.

上記ステップB13の判定結果がNoになれば、クロック単位の第2の粗調整遅延回路262の遅延量D2の調整は終了したことになるが、図11でも説明した通り、「1」引く必要があるので、ステップB14で「D2=D2−1」の処理を行い、ステップB15からの微調整遅延回路263の制御に移る。   If the determination result in Step B13 is No, the adjustment of the delay amount D2 of the second coarse adjustment delay circuit 262 in units of clocks has been completed, but it is necessary to subtract “1” as described in FIG. Therefore, the process of “D2 = D2-1” is performed in step B14, and the process proceeds to control of the fine adjustment delay circuit 263 from step B15.

上記ステップB15で歪値(I)の読込みを行った後、D3=D3+0.1の演算(ステップB16)、歪値(I)の読込み(ステップB17)、歪値(I)<歪値(I−1)(ステップB18)の処理をステップB18の判定においてNoとなるまで繰り返して実行する。   After reading the distortion value (I) in step B15, calculation of D3 = D3 + 0.1 (step B16), reading of the distortion value (I) (step B17), distortion value (I) <distortion value (I -1) The process of (Step B18) is repeatedly executed until No is determined in the determination of Step B18.

ステップB16で、D3=D3+0.1としたのは、微調整遅延回路263におけるFIRフィルタの係数を、クロックの1/10単位で制御できるように設定したことを仮定しての例である。そして、ステップB18の判定結果がNoになれば、その前の値が最もτ1=τ2という条件に近く歪値が小さいといえるので、ステップB19で、D3=D3−0.1の演算を行って処理を終了する。   In step B16, D3 = D3 + 0.1 is an example on the assumption that the coefficient of the FIR filter in the fine adjustment delay circuit 263 is set so that it can be controlled in units of 1/10 of the clock. If the determination result in Step B18 is No, it can be said that the previous value is closest to the condition of τ1 = τ2 and the distortion value is small. Therefore, in Step B19, the calculation of D3 = D3-0.1 is performed. The process ends.

以上の処理を行うことにより、RF信号とゲートバイアス制御信号のタイミングずれによる歪の発生を抑圧することが可能になり、この後は、プリディストータ233によるドハティ増幅器の歪補償を行う。   By performing the above processing, it is possible to suppress the occurrence of distortion due to the timing difference between the RF signal and the gate bias control signal. Thereafter, distortion compensation of the Doherty amplifier is performed by the predistorter 233.

従って、上記第2実施形態によれば、ドハティ増幅器のゲートバイアス制御方式におけるRF信号とゲートバイアス制御信号のタイミングずれによる歪を抑圧するための遅延調整を、高精度に、低コストで実現することが可能となる。   Therefore, according to the second embodiment, the delay adjustment for suppressing the distortion due to the timing shift between the RF signal and the gate bias control signal in the gate bias control system of the Doherty amplifier can be realized with high accuracy and at low cost. Is possible.

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.

本発明の第1実施形態に係る歪制御機能付き増幅装置の全体の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall configuration of an amplification device with a distortion control function according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態におけるドハティ増幅器の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the Doherty amplifier in the same embodiment. 同実施形態における制御部の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of the control part in the embodiment. 同実施形態において、ピーク増幅回路内の増幅素子に対するゲートバイアス電圧の制御例を示す図である。In the same embodiment, it is a figure which shows the example of control of the gate bias voltage with respect to the amplification element in a peak amplifier circuit. 同実施形態におけるドハティ増幅器及びABクラス増幅器のAM−AM変換特性例を示す図である。It is a figure which shows the AM-AM conversion characteristic example of the Doherty amplifier and AB class amplifier in the same embodiment. 同実施形態におけるドハティ増幅器及びABクラス増幅器の歪補償特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a distortion compensation characteristic of the Doherty amplifier and AB class amplifier in the same embodiment. 本発明の第2実施形態に係る歪制御機能付き増幅装置を送信機に適用した場合の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure at the time of applying the amplifier with a distortion control function which concerns on 2nd Embodiment of this invention to a transmitter. 同実施形態における第1及び第2の粗調整遅延回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 1st and 2nd coarse adjustment delay circuit in the embodiment. 同実施形態における微調整遅延回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fine adjustment delay circuit in the same embodiment. 同実施形態におけるFIRフィルタによる遅延回路の動作を説明するためのローパスフィルタのインパルス応答波形図である。It is an impulse response waveform diagram of the low-pass filter for explaining the operation of the delay circuit by the FIR filter in the same embodiment. 同実施形態における第1及び第2の粗調整遅延回路及び微調整遅延回路の遅延時間の調整動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the adjustment operation of the delay time of the 1st and 2nd coarse adjustment delay circuit in the same embodiment, and a fine adjustment delay circuit. 同実施形態における第1及び第2の粗調整遅延回路及び微調整遅延回路の制御動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing control operations of the first and second coarse adjustment delay circuits and the fine adjustment delay circuit in the same embodiment. 従来のプリディストーション歪補償を行った電力増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier which performed the conventional predistortion distortion compensation. 図13の電力増幅装置におけるプリディストータの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the predistorter in the power amplification apparatus of FIG. 従来のドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional Doherty amplifier. 従来のドハティ増幅器における理論上のコレクタ効率ないしドレイン効率を示す図である。It is a figure which shows the theoretical collector efficiency thru | or drain efficiency in the conventional Doherty amplifier. 従来のAB級平衡増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional class AB balanced amplifier. ゲートバイアス制御方式によるドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the Doherty amplifier by a gate bias control system. ゲートバイアス制御特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of a gate bias control characteristic. ゲートバイアス制御回路を備えたドハティ増幅器を送信機に適用した場合の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure at the time of applying the Doherty amplifier provided with the gate bias control circuit to a transmitter. (a)は図20の送信機において、RF信号の遅延時間τ1がゲートバイアス制御信号の遅延時間τ2に等しいときのRF信号の包絡線とゲートバイアス制御信号の時間波形を示す図、(b)はRF信号の遅延時間τ1が遅延時間τ2より小さいときのRF信号の包絡線とゲートバイアス制御信号の時間波形を示す図である。20A is a diagram illustrating an envelope of an RF signal and a time waveform of the gate bias control signal when the delay time τ1 of the RF signal is equal to the delay time τ2 of the gate bias control signal in the transmitter of FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an envelope of an RF signal and a time waveform of a gate bias control signal when the delay time τ1 of the RF signal is smaller than the delay time τ2.

符号の説明Explanation of symbols

1…入力端子、2…分配器、3…移相器、4…キャリア増幅回路、5…ピーク増幅回路、6…ドハティ合成部、7…変成器、8…出力端子、9…負荷、11…ゲート端子、20…ドハティ増幅器、41…入力整合回路、42…増幅素子、43…出力整合回路、51…入力整合回路、52…増幅素子、53…出力整合回路、61…変成器、62…ノード(合成点)、100…プリディストーション歪補償回路、101…入力端子、102…プリディストータ、103…D/A変換器、104…直交変調器、105…発振器、106…電力増幅器、107…出力端子、108…方向性結合器、109…ミキサ、110…発振器、111…A/D変換器、112…歪検出部、113…高速フーリエ変換回路(FFT)、114…IM演算回路、115…制御部、116…D/A変換器、117…制御部、161…遅延補正回路、162…方向性結合器、163…検波回路、164…A/D変換器、231、232…入力端子、233…プリディストータ、234…デジタル直交変調器、235、236…乗算器、237…NCO、238…加算器、239…A変換器、240…ローパスフィルタ(LPF)、241…アップコンバータ、242…ドライバアンプ、243…ドハティ増幅器、244…パワーディテクタ、245…LUT、246…D/A変換器、247…ローパスフィルタ(LPF)、248…バッファアンプ、251…方向性結合器、252…ダウンコンバータ、253…ローパスフィルタ(LPF)、254…A/D変換器、255…歪検出回路、256、256A…制御回路、261…第1の粗調整遅延回路、262…第2の粗調整遅延回路、263…微調整遅延回路、271…入力端子、272a〜272n…フリップフロップ、273…セレクタ、274…制御端子、275…出力端子、281…入力端子、282a〜282n…フリップフロップ、283…係数入力端子、284a〜284n…乗算器、285…加算器、286…出力端子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input terminal, 2 ... Divider, 3 ... Phase shifter, 4 ... Carrier amplifier circuit, 5 ... Peak amplifier circuit, 6 ... Doherty synthesis part, 7 ... Transformer, 8 ... Output terminal, 9 ... Load, 11 ... Gate terminal 20 ... Doherty amplifier 41 ... Input matching circuit 42 ... Amplifying element 43 ... Output matching circuit 51 ... Input matching circuit 52 ... Amplifying element 53 ... Output matching circuit 61 ... Transformer 62 ... Node (Composite point), 100 ... predistortion distortion compensation circuit, 101 ... input terminal, 102 ... predistorter, 103 ... D / A converter, 104 ... quadrature modulator, 105 ... oscillator, 106 ... power amplifier, 107 ... output Terminals 108 ... Directional coupler 109 ... Mixer 110 ... Oscillator 111 ... A / D converter 112 ... Distortion detector 113 ... Fast Fourier transform circuit (FFT) 114 ... IM arithmetic circuit 11 Control unit 116 D / A converter 117 Control unit 161 Delay correction circuit 162 Directional coupler 163 Detection circuit 164 A / D converter 231, 232 Input terminal 233 ... Predistorter, 234 ... Digital quadrature modulator, 235, 236 ... Multiplier, 237 ... NCO, 238 ... Adder, 239 ... A converter, 240 ... Low pass filter (LPF), 241 ... Up converter, 242 ... Driver amplifier, 243 ... Doherty amplifier, 244 ... Power detector, 245 ... LUT, 246 ... D / A converter, 247 ... Low pass filter (LPF), 248 ... Buffer amplifier, 251 ... Directional coupler, 252 ... Down converter, 253 ... Low pass filter (LPF), 254 ... A / D converter, 255 ... Strain detection circuit, 256, 256A ... Control circuit, 261: first coarse adjustment delay circuit, 262: second coarse adjustment delay circuit, 263: fine adjustment delay circuit, 271: input terminal, 272a to 272n ... flip-flop, 273 ... selector, 274 ... control terminal 275: Output terminal, 281: Input terminal, 282a to 282n ... Flip-flop, 283 ... Coefficient input terminal, 284a-284n ... Multiplier, 285 ... Adder, 286 ... Output terminal

Claims (2)

AB級で動作する増幅素子を備えたキャリア増幅回路と、制御端子から入力される制御信号により増幅動作が制御される増幅素子を備えたピーク増幅回路と、前記キャリア増幅回路及びピーク増幅回路で増幅された信号を合成して出力する合成手段とからなるドハティ増幅器と、
前記ドハティ増幅器の非線形歪を補償するプリディストータと、前記ドハティ増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪を検出する歪検出部と、前記歪検出部で検出された歪値が小さくなるように前記プリディストータを制御すると共に、前記歪検出部で検出された歪値及び前記ドハティ増幅器の入力信号のレベルに応じて前記ピーク増幅回路のバイアスを任意に制御し、前記ドハティ増幅器の入力振幅レベル対出力振幅レベル変換特性がAB級に近付くように制御する制御部とからなるプリディストーション歪補償回路と、
を具備することを特徴とする歪制御機能付き増幅装置。
Carrier amplification circuit including an amplification element operating in class AB, peak amplification circuit including an amplification element whose amplification operation is controlled by a control signal input from a control terminal, and amplification by the carrier amplification circuit and the peak amplification circuit A Doherty amplifier comprising combining means for combining and outputting the generated signals;
A predistorter that compensates for non-linear distortion of the Doherty amplifier; a distortion detection unit that detects intermodulation distortion included in an output signal of the Doherty amplifier; and the distortion value detected by the distortion detection unit is reduced. The predistorter is controlled, the bias of the peak amplifier circuit is arbitrarily controlled according to the distortion value detected by the distortion detector and the input signal level of the Doherty amplifier, and the input amplitude level pair of the Doherty amplifier is controlled. A predistortion distortion compensation circuit comprising a control unit for controlling the output amplitude level conversion characteristics to approach class AB,
An amplifying device with a distortion control function, comprising:
AB級で動作する増幅素子を備えたキャリア増幅回路と、制御端子から入力されるバイアス制御信号により増幅動作が制御される増幅素子を備えたピーク増幅回路と、前記キャリア増幅回路及びピーク増幅回路で増幅された信号を合成して出力する合成手段とからなるドハティ増幅器と、
増幅対象となる入力信号について、前記ドハティ増幅器で発生する非線形歪を補償するプリディストータと、前記プリディストータから出力される信号を高周波信号に変換して前記ドハティ増幅器の信号入力端子に入力する第1の信号系統と、前記プリディストータで補償された信号を分岐して取り出し、該信号のレベル及び予め設定されたバイアス制御特性に基づいてバイアス制御信号を生成して前記ドハティ増幅器の制御端子に入力する第2の信号系統と、前記第1の信号系統と第2の信号系統の少なくとも一方に設けられる遅延調整回路と、前記ドハティ増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪を検出する歪検出部と、前記歪検出部で検出された歪値が小さくなるように前記プリディストータを制御すると共に前記遅延調整回路の信号遅延量を制御する制御部と、
を具備したことを特徴とする歪制御機能付き増幅装置。
A carrier amplifier circuit including an amplifier element operating in class AB, a peak amplifier circuit including an amplifier element whose amplification operation is controlled by a bias control signal input from a control terminal, and the carrier amplifier circuit and the peak amplifier circuit. A Doherty amplifier comprising combining means for combining and outputting the amplified signals;
For an input signal to be amplified, a predistorter that compensates for non-linear distortion generated in the Doherty amplifier, and a signal output from the predistorter is converted into a high-frequency signal and input to a signal input terminal of the Doherty amplifier. The signal compensated by the first signal system and the predistorter is taken out and a bias control signal is generated based on the level of the signal and a preset bias control characteristic to control the Doherty amplifier. A second signal system that is input to the signal, a delay adjustment circuit provided in at least one of the first signal system and the second signal system, and distortion detection that detects intermodulation distortion included in the output signal of the Doherty amplifier And a signal of the delay adjustment circuit that controls the predistorter so that a distortion value detected by the distortion detector decreases. A control unit for controlling the extension amount,
An amplification device with a distortion control function, comprising:
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