放大器、信息通信設備及放大方法
2023-05-15 13:08:26
專利名稱：放大器、信息通信設備及放大方法
技術領域：
本發明涉及進行極坐標調製的放大器、信息通信設備及放大方法，尤其涉及以高頻運作方式進行極坐標調製的放大器、信息通信設備及放大方法。
背景技術：
便攜電話等移動終端中，電池工作壽命是大課題。尤其是無線電路中的發送部的放大器耗電大，對電池工作壽命影響大。作為減小該放大器耗電的方法，有極坐標調製。
圖7示出進行極坐標調製的已有放大器的組成(例如，參考美國專利第6366177號的說明書)。下面，參照圖7說明進行極坐標調製的已有的放大器。
已有的放大器包含調製編碼器701、相位信號組件702、振幅驅動器703、放大元件704、振幅監視器711、相位監視器712、以及調製信號控制器713。而且，振幅監視器711、相位監視器712和調製信號控制器713形成反饋環路710。
調製編碼器710是產生相位信號和振幅信號的電路。相位信號組件702是可作相位調整的電路。振幅驅動器703是輸入振幅信號和電平控制信號並按照輸入的電平控制信號從振幅信號產生振幅調製信號的電路。放大元件704是對相位調製信號和振幅調製信號進行混合併且在產生調製信號的同時放大該信號的電路。
振幅監視器711是監視放大元件704輸出的調製信號的振幅並輸出振幅信號的電路。相位監視器712是監視放大元件704輸出的調製信號的相位並輸出相位信號的電路。調製信號控制器713是按照校正表控制振幅驅動器703和相位信號組件702的電路。
接著，說明這種已有放大器的運作。
調製編碼器701對從外部輸入的聲音、字符、圖像等的數據或信號進行編碼，並產生相位信號和振幅信號。
將調製編碼器701產生的相位信號，輸入到可作相位調製的相位信號組件702。然後，相位信號組件702用輸入的相位信號進行相位調製，並產生相位調製信號。將相位信號組件702輸出的相位調製信號輸入到放大元件704，由放大元件704將其放大。
另一方面，將調製編碼器701產生的振幅信號，輸入到振幅驅動器703。而且，振幅驅動器703還同時接收電平控制信號。振幅驅動器703按照振幅信號和電平控制信號產生振幅調製信號，將其輸入到放大元件704的電源。
在放大元件704中，對相位信號和振幅信號進行混合，並且在產生調製信號的同時將其放大。這裡，如果能減小振幅驅動器703的耗電，就能在放大器取得高運作效率。
放大元件704一般對相位調製信號和振幅調製信號作非線性響應，因而由放大元件704產生並放大的調製信號產生失真。因此，採用由反饋環路710補償失真的方法。
反饋環路710中，在相位監視器712和振幅監視器711監視放大元件704輸出的調製信號，將其分為相位信號和振幅信號。然後，將分開的相位信號和振幅信號輸入到調製信號控制器713。調製信號控制器713按照校正表控制振幅驅動器703和載波發生組件702，調整振幅驅動器703和載波發生組件702各自輸出的振幅調製信號和相位調製信號，使放大元件704輸出的調製信號無失真。
將半導體電晶體用作放大元件時，非線性大。圖7所示的校正調製信號失真的已有方法中，導致電路規模和成本增大，而且難以用對調製速率足夠的速率補償失真。又，調製信號控制器713中的調製信號的校正量大時，校正表的規模變大，存在存儲器規模大的問題。
即，存在要減小放大元件輸出的調製信號失真、就不能避免電路規模和成本增大的課題。
又，將異質結雙極電晶體用作放大元件時，由於溫度，產生輸出功率的最小集電極電壓(即集電極閾值)變化，其結果造成放大元件輸出的調製信號的失真增大。
即，存在將異質結雙極電晶體等半導體電晶體用作放大元件時因溫度變化而產生調製信號失真的課題。
本發明解決上述課題，其目的在於，提供一種減小放大元件輸出的調製信號失真的放大器、信息通信設備及放大方法。
本發明的目的又在於提供一種能減小放大元件溫度變化造成的調製信號失真的放大器、信息通信設備及放大方法。
發明內容
為了解決上述課題，第1本發明是一种放大器，輸入分別對數據或信號進行編碼而產生的振幅數據和相位數據、並進行極坐標調製，具有根據指示振幅調製信號的電平的電平控制信號，從所述振幅數據產生所述振幅調製信號的電壓調整單元；從所述相位數據產生相位調製信號的相位調製器；以及具有輸入所述相位調製信號的輸入端子和輸入所述振幅調製信號的電源端子，並且輸出用輸入的所述相位調製信號和輸入的所述振幅調製信號進行極坐標調製後的調製信號的放大元件，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號決定直流偏壓，並產生施加有決定的直流偏壓的所述振幅調製信號。
第2本發明是在第1本發明的放大器中，具有調整所述相位調製器產生的所述相位調製信號的電平的增益調整單元，並且在所述輸入端子輸入已調整電平的所述相位調製信號。
第3本發明是在第2本發明的放大器中，所述增益調整單元根據所述電平控制信號決定所述相位調製信號的輸出電平，調整所述相位調整期產生的所述相位調製信號的電平，使得所述相位調製器產生的所述相位調製信號為決定的所述輸出電平。
第4本發明是在第1本發明的放大器中，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號決定所述直流偏壓，使得所產生的所述調製信號的電壓電平對所述振幅信號的電壓電平的關係在至少一部分區域為線性關係。
第5本發明是在第1本發明的放大器中，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號使所述所述直流偏壓不同，以便所述已放大的調製信號的電壓電平對所述振幅信號的電壓電平的關係在整個區域實質上為線性關係。
第6本發明是在第1本發明的放大器中，具有檢測出溫度的溫度檢測單元，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號和檢測出的所述溫度兩者，決定所述直流偏壓。
第7本發明是一种放大器，輸入分別對數據或信號進行編碼而產生的振幅數據和相位數據、並進行極坐標調製，具有從所述振幅數據產生所述振幅調製信號的電壓調整單元；從所述相位數據產生相位調製信號的相位調製器；具有輸入所述相位調製信號的輸入端子和輸入所述振幅調製信號的電源端子，並且輸出用輸入的所述相位調製信號和輸入的所述振幅調製信號進行極坐標調製後的調製信號的放大元件；以及檢測出溫度的溫度檢測單元，所述電壓調整單元根據檢測出的所述溫度決定直流偏壓，並產生施加有決定的直流偏壓的所述振幅調製信號。
第8本發明是在第7本發明的放大器中，所述電壓調整單元根據檢測出的所述溫度決定所述直流偏壓，使得所產生的所述調製信號的電壓電平對所述振幅信號的電壓電平的關係在至少一部分區域為線性關係。
第9本發明是在第8本發明的放大器中，所述電壓調整單元以使所述直流偏壓對檢測出的所述溫度按線性函數變化的方式，決定該直流偏壓。
第10本發明是在第7本發明的放大器中，所述電壓調整單元根據檢測出的所述溫度使所述所述直流偏壓不同，以便所述已放大的調製信號的電壓電平對所述振幅信號的電壓電平的關係在整個區域實質上為線性關係。
第11本發明是在第1或第6本發明的放大器中，所述放大元件是異質結雙極電晶體。
第12本發明是在第11本發明的放大器中，所述異質結雙極電晶體在發射極使用AlGaAs，在基極使用GaAs；所述電壓調整單元利用使所述直流偏壓相對於所述檢測出的溫度以0.20mV/℃至0.70mV/℃的比率變化的方式，決定該直流偏壓。
第13本發明是在第11本發明的放大器中，所述異質結雙極電晶體在發射極使用InGaAs，在基極使用GaAs；所述電壓調整單元利用使所述直流偏壓相對於所述檢測出的溫度以0.20mV/℃至0.80mV/℃的比率變化的方式，決定該直流偏壓。
第14本發明是一種信息通信設備，具有輸出發送信號的發送電路；輸入天線上接收的接收信號的接收電路；以及將輸出的所述發送信號引導到所述天線、並將所述天線接收的所述接收信號引導到所述接收電路的天線共用器，而且所述發送電路使用第1本發明的放大器。
第15本發明是一種信息通信設備，其中具有輸出發送信號的發送電路；輸入天線上接收的接收信號的接收電路；以及將輸出的所述發送信號引導到所述天線、並將所述天線接收的所述接收信號引導到所述接收電路的天線共用器，而且所述發送電路使用第7本發明的放大器。
第16本發明是一种放大方法，用於輸入分別對數據或信號進行編碼而產生的振幅數據和相位數據、並進行極坐標調製的放大器，具有以下步驟根據指示振幅調製信號的電平的電平控制信號，從所述振幅數據產生所述振幅調製信號的電壓調整步驟；從所述相位數據產生相位調製信號的相位調製步驟；以及從放大元件的輸入端子輸入所述相位調製信號、從所述放大元件的電源端子輸入所述振幅調製信號，並且輸出用輸入的所述相位調製信號和輸入的所述振幅調製信號進行極坐標調製後的調製信號的放大步驟，
所述電壓調整步驟根據所述電平控制信號決定直流偏壓，並產生施加有決定的直流偏壓的所述振幅調製信號。
第17本發明是一种放大方法，用於輸入分別對數據或信號進行編碼而產生的振幅數據和相位數據、並進行極坐標調製的放大器，具有以下步驟從所述振幅數據產生所述振幅調製信號的電壓調整步驟；從所述相位數據產生相位調製信號的相位調製步驟；從放大元件的輸入端子輸入所述相位調製信號、從所述放大元件的電源端子輸入所述振幅調製信號，並且輸出用輸入的所述相位調製信號和輸入的所述振幅調製信號進行極坐標調製後的調製信號的放大步驟；以及檢測出溫度的溫度檢測步驟，所述電壓調整步驟根據檢測出的所述溫度決定直流偏壓，並產生施加有決定的直流偏壓的所述振幅調製信號。
本發明可提供能大幅度減小失真又能抑制電路規模增大的放大器、信息通信設備和放大方法根據另一本發明，還可提供能減小放大元件溫度變化造成的調製信號失真的放大器、信息通信設備和放大方法。
圖1是本發明實施方式1的放大器組成圖。
圖2(a)是示出異質結雙極電晶體的集電極電壓與輸出電壓的理想關係的圖，(b)是示出異質結雙極電晶體的集電極電壓與輸出電壓的關係的圖。
圖3(a)是示出本發明實施方式1的放大器中異質結雙極電晶體的校正後振幅工作區的圖((a)電平控制信號大時)。
圖3(b)是示出本發明實施方式1的放大器中異質結雙極電晶體的校正後振幅工作區的圖((b)電平控制信號小而且相位調製信號電平足夠大時)。
圖3(c)是示出本發明實施方式1的放大器中異質結雙極電晶體的校正後振幅工作區的圖((c)電平控制信號小而且相位調製信號電平足夠小時)。
圖4是本發明實施方式2的放大器組成圖。
圖5是示出異質結雙極電晶體的集電極電壓與輸出電壓在溫度變化時的關係的圖。
圖6是示出本發明實施方式2的放大器中異質結雙極電晶體的校正後振幅工作區的圖。
圖7是已有的進行極坐標調製的放大器的組成圖。
圖8是本發明實施方式3的信息通信設備的組成圖。
標號說明101是調製編碼器，102是載波發生器，103是振幅信號線性化器，104是電源控制部，105是偏置產生電路，106是放大元件，107是可變增益放大器，110是電壓調整單元，111是偏置控制電路，401是調製編碼器，402是載波發生器，403是振幅信號線性化器，404是電源控制部，405是偏置產生電路，406是放大元件，407是可變增益放大器，410是電壓調整單元，411是偏置控制電路，701是調製編碼器，702是載波發生相位信號組件，703是振幅驅動器，704是放大元件，710是反饋環路，711是振幅監視器，712是相位監視器，713是調製信號控制器。
具體實施例方式
下面，參照
本發明的實施方式。
實施方式1首先說明實施方式1。
圖1示出本發明實施方式1的放大器的組成圖。
實施方式1的放大器的組成部分包含調製編碼器101、載波發生器102、可變增益放大器107、電壓調整單元110、以及放大元件106。而且，電壓調整單元110具有振幅信號線性化器103和電壓控制部104，電源控制部104具有偏置控制電路111、偏置產生電路105。
將調製編碼器101的一輸出連接到振幅信號線性化器103的輸入，振幅信號線性化器103的輸出連接到電源控制部104。將電源控制部104的輸出連接到放大器106的電源端子，放大元件106的輸出連接到輸出端子Vout。
另一方面，將調製編碼器101的另一輸出連接到載波發生器102的輸入，載波發生器102的輸出則連接到可變增益放大器107的輸入。然後，將可變增益放大器107的輸出連接到放大元件106的輸入端子。
振幅信號線性化器103、電源控制部104、可變增益放大器107分別具有輸入電平控制信號用的端子(未圖示)。
調製編碼器101是產生相位信號和振幅信號的電路。
載波發生電路102是可作相位調整的電路。
可變增益放大器107是調整相位調製信號的電平的電路。
振幅信號線性化器103是輸入振幅信號和控制信號並根據電平控制信號的各電平的校正表校正振幅信號的電路。
電源控制部104是按照電平控制信號和振幅信號線性化器103校正後的振幅信號產生振幅調製信號的電路。
放大元件106是綜合電源控制部104輸出的振幅調製信號和可變增益放大器107輸出的相位調製信號並且在產生調製信號的同時放大該信號後將其輸出的電路。
偏置控制電路111是根據電平控制信號輸出偏置控制信號的電路。偏置控制信號是指包含有關電平控制信號的電平的信息的信號。
偏置產生電路105是根據偏置控制電路411輸出的偏置控制信號決定加到施加在放大元件406的電源端子的振幅調製信號的直流偏壓的電路。
即，偏置產生電路105按照電平控制信號的電平決定直流偏壓並將振幅調製信號上施加有該直流偏壓的信號作為振幅調製信號輸出的電路。
接著，說明本實施方式1的運作。
首先，將聲音、字符、圖像等的數據輸入到產生相位信號和振幅信號的調製編碼器101。
本實施方式的數據的含義為用包含傳送時鐘信號用的至少一條信號線的多條信號線構成的總線與該時鐘信號同步傳送，而且表示離散值的信號。因此，輸入到調製編碼器101的聲音、字符、圖像等的數據含義為以離散值表示聲音信息、字符信息、圖像信息等信息且從總線與時鐘信號同步輸入到調製編碼器101的信號。
調製編碼器101通過將輸入的數據編碼，產生並輸出振幅數據和相位數據。調製編碼器101輸出的振幅數據和相位數據也是上述數據。
將從調製編碼器101的一輸出端輸出的相位信號輸入到可作相位調製的載波發生器102。然後，載波發生器102用輸入的相位信號和未圖示的本機振蕩器產生的載波進行相位調製以產生相位調製信號，並輸出產生的相位調製信號。載波發生器102產生的相位調製信號不是上述數據，而是具有與作為數據的相位信號表示的離散數值對應的電壓的電信號。
將載波發生器102輸出的相位調製信號輸入到可變增益放大器107。可變增益放大器107調整輸入的相位調製信號的電平。然後，將電平得到調整的相位調製信號輸出的放大元件106的輸入端子。
另一方面，將從調製編碼器101的另一輸出端輸出的振幅信號輸入到電壓調整單元110。電壓調整單元110輸入振幅信號，並同時接收電平控制信號，按照輸入的振幅信號和輸入的電平控制信號產生振幅調製信號。然後，電壓調整單元110將產生的振幅調製信號輸出端放大元件106的電源端子。
這裡，如圖1所示，電壓調整單元110的組成部分包含具有校正表的振幅信號線性化器103和具有偏置產生電路105的電源控制部104。著眼於這點，進一步詳細說明電壓調整單元110的運作。
即，振幅信號線性化器103輸入調製編碼器101另一輸出端輸出的振幅信號，並同時接收電平控制信號。該電平控制信號是控制放大器輸出電平的信號。也就是說，以往將電平控制信號僅用於達到調整輸入到放大元件106的輸入端子的振幅調製信號的電平的目的；然而，本實施方式1中，調整振幅調製信號的電平當然用電平控制信號，並且還將該信號作其它用途。
即，如上文所述，振幅信號線性化器103具有對電平控制信號的每一電平校正振幅信號用的校正表。也就是說，振幅信號線性化器103具有多個校正表。於是，振幅信號線性化器103從與振幅控制信號的各電平對應的多個校正表選擇與電平控制信號表示的電平對應的校正表，並根據選擇的校正表校正振幅信號。然後，將振幅信號線性化器103校正後的振幅信號輸出到電源控制部104。
電源控制部104輸入振幅信號線性化器103校正後的振幅信號，並同時接收電平控制信號。然後，電源控制部104按照電平控制信號和校正後的振幅信號產生振幅調製信號。該振幅調製信號是具有與作為數據的校正後的振幅信號表示的數值對應的電壓的電信號。然後，電源控制部104產生振幅調製信號，與此同時，偏置產生電路105從偏置控制電路111接收表示電平控制信號的電平的偏置控制信號，並按照該偏置控制信號決定直流偏壓。於是，電源控制部104產生由偏置產生電路105決定的直流偏壓。電源控制部104將振幅調製信號上施加有該直流偏壓的信號作為振幅調製信號輸出，以驅動放大元件106的電源。這樣，本實施方式1的放大器將電平控制信號用於決定直流偏壓。
放大元件106綜合該電源控制部104輸出的振幅調製信號和可變增益放大元件107輸出的相位調製信號，並產生極坐標調製後的調製信號。然後，放大元件106在產生極坐標調製後的調製信號的同時，還放大該調製信號並將其輸出。
圖2示出圖1所示放大元件106的電源電壓Vin與輸出電壓Vout的關係。圖2(a)示出放大元件106為理想的線性特性並且對輸入的振幅調製信號無失真地輸出調製信號的狀況。圖2(b)設放大元件106是連接多級異質結雙極電晶體的功率放大器，輸入充分大的相位調製信號，處於飽和工作狀態，並且對集電極端子供給電源電壓Vin。集電極電壓Vin超過某電壓ΔV時，輸出電壓Vout開始增加，並且與集電極電壓Vin大致成正比地增大。電壓ΔV起因於異質結雙極電晶體的異質結部的導帶的不連續性。低輸出電壓Vout不完全與集電極電壓Vin成正比。放大元件106在該2個點脫離線性特性。如果對放大元件106輸入不作任何加工的振幅調製信號，則輸出的調製信號失真，導致相鄰頻道洩漏功率增加和調製精度變差。
圖3(a)、(b)、(c)示出電平控制信號大時及小時的本實施方式1的調製信號校正原理。
圖3(a)是電平控制信號大時對集電極端子的輸入振幅調製信號和輸出調製信號的關係。如果將輸入振幅調製信號Ve原樣輸入到放大元件106，則輸出小於期望的輸出調製信號Vo』且失真的輸出調製信號Vo。因此，通過對集電極施加振幅調製信號Ve加上偏置產生電路105決定的直流偏壓ΔVH的振幅調製信號Ve』，輸出期望的調製信號Vo』。結果，輸入的振幅調製信號Ve』與輸出的調製信號Vo』形成大致線性關係，放大元件輸出的調製信號Vo』無失真。
另一方面，圖3(b)是電平控制信號小的情況。施加振幅調製信號Ve加上偏置產生電路105決定的直流偏壓ΔVH時獲得的輸出調製信號Vo』與從理想特性得到的期望Vo不同。這是因為工作區中放大元件106的電源電壓Vin與輸出電壓Vout無正比關係。
因此，由可變增益放大器107減小輸入到放大元件106的相位調製信號電平，使對放大元件的輸入減小。結果，放大元件的特性在直流偏壓變化ΔVL的同時，開始產生Vout的Vin的最低電平減小。減小輸入到放大元件406的輸入端子的相位調製信號電平時，放大元件406的特性如上述那樣變化的事實是由本申請發明獨自發現的事實。結果，對集電極輸入在輸入的振幅調製信號Ve上施加直流偏壓ΔVL的振幅調製信號Ve』，則振幅調製信號Ve』的變動範圍中，集電極電壓Vin與輸出電壓Vout形成大致線性的關係，放大元件106輸出的調製信號不失真，獲得期望的Vo』。
這樣，一面使對放大元件106的相位調製信號的輸入電平隨輸出調製信號的電平變化，一面使電源控制部104輸出的振幅調製信號的直流偏壓變化，從而能使放大元件106輸出的調製信號的失真大幅度減小。
因此，圖7的已有放大器為了減小放大元件704輸出的調製信號失真，需要設置反饋環路710，但本實施方式1的放大器不設置反饋環路710也能大幅度減小放大元件106輸出的失真。
圖7的已有放大器在調製信號控制器713中具有校正表，本實施方式1的放大器在振幅信號線性化器103具有校正表，在具有校正表方面兩者相同。然而，本實施方式1中，雖然偏置產生電路105等需要餘量，但其造成的電路規模增加極小，通過相對於這點設置該偏置產生電路105，能充分減小振幅線性化器103的校正表需要的存儲量，因而具有按總電路規模考慮時電路規模能比已有例的小的效果。
這樣，本實施方式1的放大器可取得能大幅度減小放大元件輸出的失真而且能減小電路規模的效果。
本實施方式1中，設載波發生器102與放大元件106之間設置可變增益放大器106，進行了說明，但不限於此。也可不在載波發生器102與放大元件106之間設置可變增益放大器107，並將載波發生器102的輸出連接到放大元件106的輸入端子。這樣做的情況下，也能大幅度減小放大元件106輸出的調製信號的失真。
此外，本實施方式1中，設調製編碼器101通過輸入數據並對輸入的數據編碼，產生振幅信號和相位信號，進行了說明，但不限於此。調製編碼器101也可輸入表示聲音和圖像等的模擬信號，將該模擬信號暫且變換成數據後，對該變換所得的數據進行編碼，從而產生振幅信號和相位信號。
此外，本實施方式1中，設偏置產生電路105使直流偏壓隨電平控制信號變化，進行了說明，但不限於此。電平控制信號小於規定值時，放大元件106的輸出信號的功率變小。這樣輸出信號的功率小的情況下，即使放大元件106的輸出信號有些失真也不成問題。因此，可做成電平控制信號小於規定值時，偏置產生電路105的功能停止；電平控制信號大於或等於規定值時，使偏置產生電路105工作。
此外，本實施方式1中，設放大器具有振幅信號線性化器103，進行了說明，但也可構成放大器不設置振幅信號線性化器103。尤其在僅利用使放大元件106的直流偏壓變化就能使放大元件106在其線性區工作的情況下，不必使用振幅信號線性化器103。因此，此情況下，即使放大器不用振幅信號線性化器103時，也能取得與本實施方式1相同的效果。
此外，本實施方式1中，設偏置控制電路111接收電平控制信號，並輸出表示電平控制信號的電平的偏置控制信號，進行了說明，但不限於此。也可不設置偏置控制電路111，直接將電平控制信號輸入到偏置產生電路105，並且偏置產生電路105根據輸入的電平控制信號決定直流偏壓。
再者，本實施方式的振幅信號是本發明的振幅數據的例子，本實施方式的相位信號是本發明的相位數據的例子。
實施方式2接著，說明實施方式2。
圖4示出本發明實施方式2的放大器的組成。
圖4所示的放大器的與圖1所示的實施方式1的放大器的不同點是電源控制部404設置偏置控制電路411和偏置產生電路405，並且具有監視放大元件406的溫度的功能。
即，偏置控制電路411是具有監視放大器406的溫度T的功能的電路。也就是說，偏置控制電路411是根據來自檢測出放大元件406的溫度的溫度傳感器的信號輸出偏置控制信號的電路。偏置控制信號是指包含有關放大元件406的溫度的信息的信號。
偏置產生電路405是根據偏置控制電路411輸出的偏置控制信號決定對放大元件406的電源端子施加的加在振幅調製信號上的直流偏壓的電路。
本實施方式2的放大器除上述方面外，與實施方式1的放大器相同，因而省略說明。
本實施方式2的偏置控制電路411具有的監視放大元件406的溫度T的功能是本發明的溫度檢測單元的例子。
調製編碼器401、載波發生器402、振幅信號線性化器403和可變增益放大器407分別與圖1所示實施方式1的調製編碼器101、載波發生器102、振幅信號線性化器103和可變增益放大器107相同。而且，由振幅信號線性化器403和電源控制部404構成電壓調整單元410。
接著，以與實施方式1的不同點為中心，說明本實施方式2的運作。
本實施方式2的放大器根據放大元件406的溫度決定直流偏壓，以代替與實施方式1的放大器同樣根據電平控制信號決定加在內部振幅信號上的直流偏壓。
即，偏置控制信號411輸入來自探測放大元件411的溫度的未圖示的溫度傳感器的信號，並將表示溫度傳感器的溫度的偏置控制信號輸出到偏置產生電路405。
偏置產生電路405根據偏置控制信號決定直流偏壓。然後，電源控制部404將該最終決定的直流偏壓加到內部振幅信號上。
這樣，實施方式2的電源控制部404根據放大元件406的溫度決定直流偏壓，並輸出將決定的直流偏壓加到內部振幅信號後產生的振幅信號。
圖5示出圖4所示的放大元件406為單級異質結雙極電晶體的情況下，放大元件406的溫度變化時的放大元件406的集電極電壓Vin與輸出電壓Vout的關係。集電極電壓Vin超過某門限電壓時，輸出電壓Vout開始增加，並且與集電極電壓大致成正比地增大，但門限電壓ΔV隨溫度變化。ΔV相對於溫度的變化量因異質結雙極電晶體的集電極和基極規範的材料而不同。判明發射極使用AlGaAs並且基極使用GaAs時，ΔV按大致0.2～0.7mV/℃變化；發射極使用InGaAs並且基極使用GaAs時，ΔV按大致0.2～0.8mV/℃變化。
圖6示出放大元件406是集電極使用AlGaAs並且基極使用GaAs的異質結雙極電晶體並且溫度為常溫時和高溫時的本實施方式2的輸出電壓Vout的校正原理。
放大元件406為常溫25℃時，將振幅調製信號加約0.2V作為電源控制部404的帶有溫度監視器的偏置產生電路405決定的直流偏壓ΔVR後得到的振幅調製信號Ve加到放大元件406的集電極電壓Vin上。結果，放大器406的集電極電壓Vin和輸出電壓Vout形成與理想特性完全一致的線性關係，輸出調製信號Vo無失真。
另一方面，高溫時，放大元件406的偏壓按0.6mV/℃的比率變化，並且在85℃高溫的情況下，作為ΔVx變化+36mV。對振幅調製信號施加ΔVR0.2V加上ΔVx+36mV後得到的0.236V，作為偏置產生電路405決定的直流偏壓ΔVT。結果，施加振幅調製信號Ve』作為放大元件406的集電極電壓Vin，放大元件406的集電極電壓Vin和輸出電壓Vout形成與理想特性完全一致的線性關係，輸出調製信號Vo無失真。
這樣，根據放大元件406的溫度對振幅調製信號加直流偏壓，並將該信號加給放大元件406的集電極電壓Vin，從而即使溫度變化也總能大幅度減小放大元件406輸出的調製信號的失真。由於溫度變化造成的偏置偏移量大致成正比，使偏置產生電路405產生的直流偏壓與放大元件406的溫度T成正比地變化即可，不需要複雜的參考表。可將偏置產生電路405產生的直流偏置的變化量設定成在異質結雙極電晶體的發射極使用AlGaAs並且基極使用GaAs時，ΔV為約0.2～0.7mV/℃；發射極使用InGaAs並且基極使用GaAs時，ΔV為約0.2～0.8mV/℃。
本實施方式2中，設偏置控制電路411具有監視放大元件406的溫度的功能，進行了說明，但不限於此。也可監視設在使用實施方式2的放大器的信息通信設備殼體內的溫度傳感器探測的溫度，以代替監視放大元件406的溫度T。即，偏置控制電路411可監視使用實施方式2的信息通信設備殼體內的溫度，以代替放大元件406的溫度接收。也就是說，準確探測放大元件406的溫度屬於理想，實際上由於安裝放大器的電路板上的空間的制約，多數情況難以將溫度傳感器安裝成直接接觸放大元件406。即使在這種情況下，在殼體內的剩餘空間設置溫度傳感器，探測殼體內的溫度，將該探測到的溫度當作放大元件406的溫度T，進行上述運作，也能取得與實施方式2相同的效果。
此外，本實施方式2中，設在載波發生器402與放大元件406之間設置可變增益放大器407，進行了說明，但不限於此。也可不在載波發生器402與放大元件406之間設置可變增益放大器407，並將載波發生器402的輸出連接到放大元件406的輸入端子。這樣做的情況下，也能大幅度減小放大元件406輸出的調製信號的失真。
此外，本實施方式2中，設偏置產生電路405使直流偏壓隨電平控制信號變化，進行了說明，但不限於此。電平控制信號小於規定值時，放大元件406的輸出信號的功率變小。這樣輸出信號的功率小的情況下，即使放大元件406的輸出信號有些失真也不成問題。因此，可做成電平控制信號小於規定值時，偏置產生電路405的功能停止；電平控制信號大於或等於規定值時，使偏置產生電路405工作。
綜上所述，根據本實施方式2，則對放大元件的振幅調製信號的非線性大的情況下，也能大幅度減小對振幅調製信號的校正量。而且，能抑制電路規模和成本的增大。
對各實施方式著眼於振幅信號進行了說明，未記述相位信號的校正。根據工作條件等，有時需要進行相位信號校正；這時，各實施方式的組成中可用已有的校正相位信號的方法。例如，圖1、圖4所示的各實施方式的組成中可用圖7所示的已有組成的校正相位的部分。
以極坐標調製的放大器的情況說明了各實施方式，但本發明對極坐標以外的調製方法的放大器也能用。
此外，還可以使實施方式1的放大器具有實施方式2說明的監視放大元件的溫度的功能，並根據電平控制信號和放大元件的溫度兩者，決定直流偏壓。偏置產生電路405產生的直流偏置變化量通常隨可變增益放大器406的輸出電平變化，並將直流偏置變化量設定成獨立於放大元件406的溫度T。可變增益放大器407的輸出電平極度變化時，使直流偏置對溫度的變化量在上述範圍變化。這樣也有效。
實施方式3接著，說明實施方式3。
實施方式3中，說明使用實施方式1或實施方式2說明的放大器的信息通信設備。
圖8是示出包含實施方式1說明的圖1所示的放大器或實施方式2說明的圖4所示的放大器的信息通信設備820的概略組成的框圖。信息通信設備820的組成部分包含發送裝置821和接收裝置822，它們通過天線共用器823連接天線824。發送裝置821中使用實施方式1說明的放大器或實施方式2說明的放大器。這裡，信息通信設備820包含例如便攜電話機和具有通信功能的便攜無線終端裝置、無線基站等。信息通信設備820也可以是PDA、無線LAN等的通用電路卡。
接著，說明本實施方式的運作。
發送時，發送裝置821從圖中未圖示的基帶部輸入聲音、字符、圖像等的數據。將輸入的數據輸入到實施方式1或實施方式2說明的放大器。用實施方式1或實施方式2說明的放大進行極坐標調製後，輸出受到極坐標調製的調製信號。發送裝置821將輸出的調製信號當作發送信號輸出到天線共用器823。天線共用器823將發送裝置821輸出的發送信號引導到天線824，從天線824將引導到天線824的發送信號發射到空中。
另一方面，在接收時，由天線共用器823將天線824接收的接收信號引導到接收裝置822。接收裝置822輸入來自天線共用器823的接收信號，並將其解調成基帶信號。然後，接收裝置822將解調所得的基帶信號輸出到未圖示的基帶部。
這樣在實施方式3的信息通信設備中使用實施方式1或實施方式2說明的放大器，從而可實現能發送大幅度減小失真的調製信號的信息通信設備。
工業上的實用性本發明的放大器、信息通信設備及放大方法，具有能大幅度減小調製信號失真又能抑制電路規模和成本增大的效果，在進行極坐標調製的放大器、信息通信設備及放大方法等中有用，尤其在以高頻運作方式進行極坐標調製的放大器、信息通信設備及放大方法中有用。
本發明的放大器、信息通信設備及放大方法，還具有能減小放大元件的溫度變化造成的調製信號失真的效果，在進行極坐標調製的放大器、信息通信設備及放大方法等中有用，尤其在以高頻運作方式進行極坐標調製的放大器、信息通信設備-及放大方法中有用。
權利要求
1.一种放大器，輸入分別對數據或信號進行編碼而產生的振幅數據和相位數據、並進行極坐標調製，其特徵在於，具有根據指示振幅調製信號的電平的電平控制信號，從所述振幅數據產生所述振幅調製信號的電壓調整單元；從所述相位數據產生相位調製信號的相位調製器；以及具有輸入所述相位調製信號的輸入端子和輸入所述振幅調製信號的電源端子，並且輸出用輸入的所述相位調製信號和輸入的所述振幅調製信號進行極坐標調製後的調製信號的放大元件，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號決定直流偏壓，並產生施加有決定的直流偏壓的所述振幅調製信號。
2.如權利要求1中所述的放大器，其特徵在於，具有調整所述相位調製器產生的所述相位調製信號的電平的增益調整單元，並且在所述輸入端子輸入已調整電平的所述相位調製信號。
3.如權利要求2中所述的放大器，其特徵在於，所述增益調整單元根據所述電平控制信號決定所述相位調製信號的輸出電平，調整所述相位調製器產生的所述相位調製信號的電平，使得所述相位調製器產生的所述相位調製信號為決定的所述輸出電平。
4.如權利要求1中所述的放大器，其特徵在於，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號決定所述直流偏壓，使得所產生的所述調製信號的電壓電平對所述振幅信號的電壓電平的關係在至少一部分區域為線性關係。
5.如權利要求1中所述的放大器，其特徵在於，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號使所述所述直流偏壓不同，以便所述已放大的調製信號的電壓電平對所述振幅信號的電壓電平的關係在整個區域實質上為線性關係。
6.如權利要求1中所述的放大器，其特徵在於，具有檢測出溫度的溫度檢測單元，所述電壓調整單元根據所述電平控制信號和檢測出的所述溫度兩者，決定所述直流偏壓。
7.如權利要求6中所述的放大器，其特徵在於，所述放大元件是異質結雙極電晶體。
8.如權利要求7中所述的放大器，其特徵在於，所述異質結雙極電晶體在發射極使用AlGaAs，在基極使用GaAs；所述電壓調整單元利用使所述直流偏壓相對於所述檢測出的溫度以0.20mV/℃至0.70mV/℃的比率變化的方式，決定該直流偏壓。
9.如權利要求7中所述的放大器，其特徵在於，所述異質結雙極電晶體在發射極使用InGaAs，在基極使用GaAs；所述電壓調整單元利用使所述直流偏壓相對於所述檢測出的溫度以0.20mV/℃至0.80mV/℃的比率變化的方式，決定該直流偏壓。
10.一種信息通信設備，其特徵在於，具有輸出發送信號的發送電路；輸入天線上接收的接收信號的接收電路；以及將輸出的所述發送信號引導到所述天線、並將所述天線接收的所述接收信號引導到所述接收電路的天線共用器，而且所述發送電路使用權利要求1中所述的放大器。
11.一种放大方法，用於輸入分別對數據或信號進行編碼而產生的振幅數據和相位數據、並進行極坐標調製的放大器，其特徵在於，具有以下步驟根據指示振幅調製信號的電平的電平控制信號，從所述振幅數據產生所述振幅調製信號的電壓調整步驟；從所述相位數據產生相位調製信號的相位調製步驟；以及從放大元件的輸入端子輸入所述相位調製信號、從所述放大元件的電源端子輸入所述振幅調製信號，並且輸出用輸入的所述相位調製信號和輸入的所述振幅調製信號進行極坐標調製後的調製信號的放大步驟，所述電壓調整步驟根據所述電平控制信號決定直流偏壓，並產生施加有決定的直流偏壓的所述振幅調製信號。
全文摘要
以往，為了大量減小放大器調製信號失真，電路規模和成本增大。在具有輸入原調製信號並產生振幅信號和相位信號的調製編碼器(101)、從振幅信號產生振幅調製信號的電壓調整單元(110)、從相位信號產生相位調製信號的載波發生器(102)、以及輸入相位調製信號及輸入振幅調製信號作為偏壓並且輸出對原調製信號進行復原和放大後得到的調製信號的放大元件(106)的放大器中，電壓調整單元(110)根據指示振幅調製信號的電平的電平控制信號決定直流偏壓，並產生施加有直流偏壓的振幅調製信號。
文檔編號H03F3/20GK1860679SQ20058000107
公開日2006年11月8日 申請日期2005年4月27日 優先權日2004年4月27日
發明者森本滋, 足立壽史, 松浦徹 申請人:松下電器產業株式會社