前端放大器的制造方法
【专利摘要】设置阻抗检测器10，根据由功率放大器2输出的高频信号和由天线7反射的高频信号，来检测从功率放大器2观察天线7侧时的阻抗，控制电路11判别由阻抗检测器10检测到的阻抗是否属于特定区域，在该阻抗属于特定区域时，控制功率放大器2的偏置条件或可变匹配电路5的阻抗的至少一方。
【专利说明】前端放大器
【技术领域】
[0001]本发明涉及前端放大器，该前端放大器放大作为输入信号的调制波信号，将放大后的调制波信号从天线放射至空间。
【背景技术】
[0002]图12为示出以下的非专利文件I公开的以往的前端放大器的结构图。
[0003]在以往的前端放大器中，从RF输入端子101输入的高频信号被供给至功率放大器102，功率放大器102将作为输入信号的高频信号放大。
[0004]由功率放大器102放大的高频信号被供给至与RF输出端子103连接的天线104，放大后的高频信号被从天线104放射至空间。
[0005]在功率放大器102的栅极或基极侧，设置供给直流电压及电流的偏置电路105，在功率放大器102的漏极或集电极侧，设置供给直流电压及电流的DC / DC转换器106，由偏置电路105和DC / DC转换器106来控制功率放大器102的偏置条件。
[0006]在以往的前端放大器中，以防止随着天线104的阻抗变化的功率放大器102的特性变化、功率放大器102的破坏为目的，功率放大器102与天线104之间连接有隔离器107。
[0007]通过连接隔离器107，将从功率放大器102观测天线104侧时的负载阻抗保持恒定。
[0008]现有技术文献
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1:野岛俊雄著，山尾泰著，《移动通信的无线电路技术》，电子信息通信学会，第49-50页，2007年。
【发明内容】
[0011]发明所要解决的技术问题
[0012]由于以往的前端放大器为如以上那样构成，从功率放大器102观察天线104侧时的负载阻抗保持恒定，能够防止随着天线104的阻抗变化的功率放大器102的特性变化、功率放大器102的破坏。然而，存在如下技术问题:在功率放大器102与天线104之间连接隔离器107的部分，产生高频信号功率的损耗，并且引起电路面积的增大、成本的上升等。
[0013]由于本发明是为了解决上述的技术问题而作成的，目的在于得到功率放大器与天线之间不连接隔离器、能够防止功率放大器的特性变化、功率放大器的破坏的前端放大器。
[0014]解决技术问题的技术方案
[0015]本发明所涉及的前端放大器，设置:功率放大器，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线；以及阻抗检测单元，根据由功率放大器输出的高频信号和由天线反射的高频信号，来检测从功率放大器观察天线侧时的阻抗，控制单元判别由阻抗检测单元检测到的阻抗是否属于作为至少相位或振幅在预先设定范围的区域的特定区域，在该阻抗属于特定区域时，控制功率放大器的偏置条件。[0016]发明效果
[0017]因为根据本发明，构成为设置:功率放大器，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线；以及阻抗检测装置，根据由功率放大器输出的高频信号和由天线反射的高频信号，来检测从功率放大器观察天线侧时的阻抗，控制单元判别由阻抗检测装置检测到的阻抗是否属于作为至少相位或振幅在预先设定范围的区域的特定区域，在该阻抗属于特定区域时，控制功率放大器的偏置条件，所以有如下效果:在功率放大器与天线之间不连接隔离器，能够防止功率放大器的特性变化、功率放大器的破坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为示出根据本发明实施方式I的前端放大器的结构图。
[0019]图2为示出特定的负载阻抗的史密斯图。
[0020]图3为示出特定相位范围的负载阻抗的史密斯图。
[0021]图4为示出特定振幅范围的负载阻抗的史密斯图。
[0022]图5为示出根据本发明实施方式2的前端放大器的结构图.[0023]图6为示出由瞬时振幅检测器21检测到的瞬时振幅与由峰值保持电路22保持的峰值电压的说明图。
[0024]图7为示出根据本发明实施方式3的前端放大器的结构图。
[0025]图8为示出根据本发明实施方式4的前端放大器的结构图。
[0026]图9为示出根据本发明实施方式5的前端放大器的结构图。
[0027]图10为示出根据本发明实施方式6的前端放大器的结构图。
[0028]图11为示出根据本发明实施方式7的前端放大器的结构图。
[0029]图12为示出非专利文献I所公开的以往的前端放大器的结构图。
[0030]附图标记:
[0031]1:RF输入端子、2:功率放大器、3、4:定向耦合器(阻抗检测单元)、5:可变匹配电路、6:RF输出端子、7:天线、8:输出波检波器(阻抗检测单元)、9:反射波检波器(阻抗检测单元)、10:阻抗检测器(阻抗检测单元)、11:控制电路(控制单元)、12:偏置电路(控制单元)、13:DC / DC转换器(控制单元)、21:瞬时振幅检测器、22:峰值保持电路、23:偏置电路(控制单元)、24:DC / DC转换器(控制单元)、31:定向耦合器(增益检测单元)、32:平均振幅检测器(增益检测单元)、33:定向耦合器(增益检测单元)、34:衰减器(增益检测单元)、35:平均振幅检测器(增益检测单元)、36:平均增益检测电路(增益检测单元)、37:偏置电路(控制单元)、38:可变增益放大器、39:平均增益检测电路(增益检测单元、控制单元)、41、42:瞬时振幅检测器(增益检测单元)、43:瞬时增益检测电路(增益检测单元)、44:偏置电路(控制单元)、45:瞬时增益检测电路(增益检测单元、控制单元)、50:失真补偿电路、51:控制电路(控制单元)、101:RF输入端子、102:功率放大器、103:RF输出端子、104:天线、105:偏置电路、106:DC / DC转换器、107:隔离器。
【具体实施方式】
[0032]以下，为了更详 细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。
[0033]实施方式1.[0034]图1为示出根据本发明实施方式I的前端放大器的结构图。
[0035]在图1中，RF输入端子I为输入高频信号的端子。
[0036]功率放大器2为放大从RF输入端子I输入的高频信号、并输出放大后的高频信号的器件。
[0037]定向I禹合器3为提取从功率放大器2输出的高频信号的一部分、并将一部分的高频信号输出至输出波检波器8的器件。
[0038]定向耦合器4为在从RF输出端子6供给至天线7的高频信号中，提取由该天线7反射回来的高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至反射波检波器9的器件。
[0039]可变匹配电路5为连接在定向耦合器4与RF输出端子6之间、用以实现功率放大器2与天线7的阻抗匹配的器件。
[0040]输出波检波器8为对从定向I禹合器3输出的高频信号即输出波进行检波的器件。
[0041]反射波检波器9为对从定向耦合器4输出的高频信号即反射波进行检波的器件。
[0042]阻抗检测器10为根据输出波检波器8检测的输出波与反射波检波器9检测的反射波，检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗的器件。
[0043]此外，阻抗检测单元由定向耦合器3、4、输出波检波器8、反射波检波器9和阻抗检测器10构成。
[0044]控制电路11为这样的电路:判别由阻抗检测器10检测的负载阻抗是否属于特定区域(相位和振幅在预先设定范围的区域)，在该负载阻抗属于上述特定区域时，实施功率放大器2的偏置条件的控制(例如，无功电流的控制、电源电压的控制)、或是可变匹配电路5的阻抗的控制的至少一方。
[0045]偏置电路12为在控制电路11的指示下，通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的无功电流的电路。
[0046]DC / DC转换器13为在控制电路11的指示下，通过调整供给至功率放大器2的漏极或集电极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的电源电压的电路。
[0047]此外，控制单元由控制电路11、偏置电路12和DC / DC转换器13构成。
[0048]接下来对动作进行说明。
[0049]从RF输入端子I输入的高频信号被供给至功率放大器2，功率放大器2放大作为输入信号的高频信号。
[0050]由功率放大器2放大的高频信号被供给到与RF输出端子6连接的天线7，放大后的高频信号被从天线7放射至空间。
[0051]此时，天线7的阻抗并非总是恒定，例如，由于使用者接近、或接触天线7，而天线7的阻抗产生变化。
[0052]虽然理想的是从RF输出端子6供给至天线7的全部高频信号被放射至空间，但随着天线7的阻抗变化，此高频信号的一部分由天线7反射。反射的高频信号量与阻抗的变
化量有关。
[0053]在此实施方式I中，为了即使天线7的阻抗变化也防止功率放大器2的特性变化、功率放大器的破坏，实施以下的处理。
[0054]当功率放大器信号2输出放大后的高频信号时，定向耦合器3提取该高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至输出波检波器8。[0055]定向耦合器4在从RF输出端子6供给至天线7的高频信号中，提取由此天线7反射回来的高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至反射波检波器9。
[0056]当从定向耦合器3接收到高频信号时，输出波检波器8对此高频信号即输出波进行检波，并将该输出波输出至阻抗检测器10。
[0057]当从定向耦合器4接收到高频信号时，反射波检波器9对此高频信号即反射波进行检波，并输出该反射波至阻抗检测器10。
[0058]阻抗检测器10根据由输出波检波器8检测的输出波和由反射波检波器9检测的反射波，检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗。
[0059]根据输出波和反射波，检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗的处理本身为公知技术，因此省略详细的说明。
[0060]当阻抗检测器10检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗时，控制电路11判别此负载阻抗是否属于特定区域。
[0061]在此，图2为示出特定的负载阻抗(由阻抗检测器10检测到的负载阻抗)的史密斯图，图中，施加斜线的区域为特定区域。特定区域为考虑安装有图1的前端放大器的通信设备等的特性等而适当设定的。
[0062]控制电路11检测例如由阻抗检测器10检测到的负载阻抗的相位和振幅，如果此相位在特定区域的相位范围内，并且此振幅在特定区域的振幅范围内，则判断此负载阻抗属于特定区域。
[0063]当阻抗检测器10检测到的负载阻抗属于特定区域时，控制电路11实施功率放大器2的偏置条件的控制(例如，无功电流的控制、电源电压的控制)、或是可变匹配电路5的阻抗的控制的至少一方。
[0064]具体而言，如果由于阻抗检测器10检测到的负载阻抗属于特定区域，而功率放大器2的线性度恶化，则控制电路11控制偏置电路12以便增大无功电流而使线性度恢复。
[0065]偏置电路12在控制电路11的指示下，通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来使得功率放大器2的无功电流增大。
[0066]如果由于阻抗检测器10检测到的负载阻抗属于特定区域，而功率放大器2的饱和功率下降的话，则控制电路11控制DC / DC转换器13以便增加电源电压而使饱和功率恢复。
[0067]DC / DC转换器13在控制电路11的指示下，通过调整供给至功率放大器2的漏极或集电极的直流电压和电流，来使功率放大器2的电源电压增加。
[0068]如果阻抗检测器10检测到的负载阻抗属于特定区域，而此负载阻抗远离初期状态的话，则控制电路11控制可变匹配电路5的阻抗，以使此负载阻抗接近初期状态。
[0069]由此，由即使于天线7的阻抗变化，功率放大器2的线性度、饱和功率和负载阻抗变化，也进行偏置电路12、DC / DC转换器13或可变匹配电路5的控制，使得抵消此变化。
[0070]以上清楚可见，根据此实施方式1，设置:功率放大器2，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线7 ;以及阻抗检测器10，根据由功率放大器2输出的高频信号与由天线7反射的高频信号，检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗，控制电路11构成为:判别由阻抗检测器10检测到的负载阻抗是否属于特定区域，在该负载阻抗属于特定区域时，控制功率放大器2的偏置条件或可变匹配电路5的阻抗的至少一方，因此能够达到如下效果:在功率放大器2与天线7之间不连接隔离器，而能够防止功率放大器2的特性变化、功率放大器2的破坏。
[0071]此外，在此实施方式I中，虽然示出特定区域为相位和振幅在预先设定的范围的区域的例子，但特定区域只要是由至少相位或振幅的一方设定的范围的区域即可。
[0072]图3为示出特定相位范围的负载阻抗的史密斯图，图中，施加斜线的区域B为特定区域。
[0073]在图3的例子中，控制电路11检测由阻抗检测器10检测到的负载阻抗的相位，如果此相位在区域B的范围内，则判断此负载阻抗属于特定区域。
[0074]此外，图4为示出特定振幅范围的负载阻抗的史密斯图，图中，施加斜线的区域C为特定区域。
[0075]在图4的例子中，控制电路11检测阻抗检测器10检测到的负载阻抗的振幅，如果此振幅在区域C的范围内，则判断此负载阻抗属于特定区域。
[0076]实施方式2.[0077]图5为示出根据本发明实施方式2的前端放大器的结构图，图中，因为与图1相同的符号表示相同或相当部分，故省略说明。
[0078]瞬时振幅检测器21为检测从定向耦合器3输出的高频信号的瞬时振幅的电路。
[0079]峰值保持电路22为以一定时间保持由瞬时振幅检测器21检测的瞬时振幅的峰值电压的电路。
[0080]即，峰值保持 电路22在由瞬时振幅检测器21新检测到比保持中的峰值电压更高的瞬时振幅的峰值电压时，进行将保持中的峰值电压变更为新检测到的峰值电压的保持峰值电压的更新处理，另一方面，随着时间的经过，进行逐渐下降保持中的峰值电压的保持峰值电压的更新处理。
[0081]偏置电路23为这样的电路:因为峰值保持电路22保持的峰值电压越大，供给至功率放大器2的偏置电压越小，相反地，峰值电压越小，供给至功率放大器2的偏置电压越大，所以调整为使供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，例如与峰值保持电路22保持的峰值电压成反比。
[0082]DC / DC转换器24为这样的电路:因为峰值保持电路22保持的峰值电压越大，供给至功率放大器2的偏置电压越小，相反地，峰值电压越小，供给至功率放大器2的偏置电压越大，所以调整为使供给至功率放大器2的漏极或集电极的直流电压和电流，例如与峰值保持电路22保持的峰值电压成反比。
[0083]此外，控制单元由偏置电路23和DC / DC转换器24构成。
[0084]接下来对动作进行说明。
[0085]从RF输入端子I输入的高频信号被供给至功率放大器2，功率放大器2放大作为输入信号的高频信号。
[0086]由功率放大器2放大的高频信号被供给至与RF输出端子6连接的天线7，放大后的高频信号从天线7放射至空间。
[0087]此时，天线7的阻抗并非总是恒定，例如，由于使用者接近、或接触天线7，天线7的阻抗产生变化。
[0088]在此实施方式2中，为了即使天线7的阻抗变化也防止功率放大器2的特性变化、功率放大器的破坏，实施以下的处理。
[0089]阻抗检测器10在输出波检波器8对输出波进行检波，而反射波检波器9对反射波进行检波时，与上述实施方式I相同地根据此输出波与反射波，检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗。
[0090]控制电路11在阻抗检测器10检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗时，与上述实施方式I相同地，判别此负载阻抗是否属于特定区域。
[0091]控制电路11在阻抗检测器10检测到的负载阻抗属于特定区域时，实施可变匹配电路5的阻抗的控制。
[0092]S卩，如果阻抗检测器10检测的负载阻抗属于特定区域，而此负载阻抗远离初期状态，则控制电路11控制可变匹配电路5的阻抗，使得此负载阻抗接近初期状态。
[0093]在此实施方式2中，控制电路11不进行功率放大器2的偏置条件的控制(例如，偏置电流的控制、电源电压的控制)。
[0094]瞬时振幅检测器21在定向耦合器3提取放大后的高频信号的一部分，并输出此高频信号时，检测此高频信号的瞬时振幅。
[0095]峰值保持电路22在一定时间保持由瞬时振幅检测器21检测的瞬时振幅的峰值电压。
[0096]在此，图6为示出由瞬时振幅检测器21检测的瞬时振幅与由峰值保持电路22保持的峰值电压的说明图。
[0097]根据图6清楚得知，峰值保持电路22在由瞬时振幅检测器21新检测到比保持中的峰值电压更高的瞬时振幅的峰值电压时，进行将保持中的峰值电压变更为新检测到的峰值电压的保持峰值电压的更新处理。
[0098]另外，峰值保持电路22进行随着时间的经过而逐渐下降保持中的峰值电压的保持峰值电压的更新处理。
[0099]偏置电路23因为峰值保持电路22保持的峰值电压越大，供给至功率放大器2的偏置电压越小，相反地，峰值电压越小，供给至功率放大器2的偏置电压越大，所以进行调整使得供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流例如与峰值保持电路22保持的峰值电压成反比。
[0100]DC / DC转换器24因为峰值保持电路22保持的峰值电压越大，供给至功率放大器2的偏置电压越小，相反地，峰值电压越小，供给至功率放大器2的偏置电压越大，所以进行调整使得供给至功率放大器2的漏极或集电极的直流电压和电流例如与峰值保持电路22保持的峰值电压成反比。
[0101]由此，即使由于天线7的阻抗变化，而功率放大器2的线性度、饱和功率和负载阻抗变化，也进行偏置电路23、DC / DC转换器24或可变匹配电路5的控制，以便抵消此变化。
[0102]在此，虽然示出偏置电路23和DC / DC转换器24这双方控制供给至功率放大器2的偏置电压的情况，但只要偏置电路23或DC / DC转换器24至少一方控制供给至功率放大器2的偏置电压即可。
[0103]此外，虽然示出因为峰值保持电路22保持的峰值电压越大，供给至功率放大器2的偏置电压越小，相反地，峰值电压越小，供给至功率放大器2的偏置电压越大，所以调整直流电压和电流使得与峰值保持电路22保持的峰值电压成反比，但只要峰值电压越大，供给至功率放大器2的偏置电压越小，相反地，峰值电压越小，供给至功率放大器2的偏置电压越大即可，并不限定为一定以与峰值电压成反比的方式调整直流电压和电流。
[0104]由以上清楚得知，根据此实施方式2，因为设置:功率放大器2，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线7 ;瞬时振幅检测器21，检测由功率放大器2输出的高频信号的瞬时振幅；以及峰值保持电路22，以一定时间保持由瞬时振幅检测器21检测的瞬时振幅的峰值电压，偏置电路23或DC / DC转换器24的至少一方构成为峰值保持电路22保持的峰值电压越大，供给至功率放大器2的偏置电压越小，相反地，峰值电压越小，供给至功率放大器2的偏置电压越大，所以能够达到如下效果:在功率放大器2与天线7之间不连接隔离器，而能够防止功率放大器2的特性变化、功率放大器2的破坏。
[0105]实施方式3
[0106]图7为示出根据本发明实施方式3的前端放大器的结构图，在图中，因为与图1相同的符号表示相同或相当部分，故省略说明。
[0107]定向I禹合器31为提取从RF输入端子I输入的高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至平均振幅检测器32的器件。
[0108]平均振幅检测器32为检测从定向耦合器31输出的高频信号的平均振幅的器件。
[0109]定向I禹合器33为提取从功率放大器2输出的高频信号的一部分,并输出一部分的高频信号至衰减器34的器件。
[0110]衰减器34为衰减从定向耦合器33输出的高频信号的信号电平的器件。
[0111]平均振幅检测器35为检测由衰减器34而信号电平被衰减的高频信号的平均振幅的器件。
[0112]平均增益检测电路36为这样的电路:根据由平均振幅检测器32检测的功率放大器2的输入侧的平均振幅和由平均振幅检测器35检测的功率放大器2的输出侧的平均振幅，来检测功率放大器2的平均增益。
[0113]此外，由定向耦合器31、平均振幅检测器32、定向耦合器33、衰减器34、平均振幅检测器35和平均增益检测电路36构成增益检测单元。
[0114]偏置电路37为如下电路:通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的无功电流，以使得由平均增益检测电路36检测的平均增益恒定。此外，偏置电路37构成控制单元。
[0115]接下来对动作进行说明。
[0116]从RF输入端子I输入的高频信号被供给至功率放大器2，功率放大器2放大作为输入信号的高频信号。
[0117]由功率放大器2放大的高频信号被供给至与RF输出端子6连接的天线7，放大后的高频信号被从天线7放射至空间。
[0118]此时，天线7的阻抗并非总是恒定，例如，由于使用者接近、或接触天线7，天线7的阻抗产生变化。
[0119]在此实施方式3中，为了即使天线7的阻抗变化也防止功率放大器2的特性变化、功率放大器的破坏，实施以下的处理。
[0120]定向I禹合器31提取从RF输入端子I输入的高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至平均振幅检测器32。
[0121]当从定向耦合器31接收到高频信号时，平均振幅检测器32检测此高频信号的平均振幅，并输出此平均振幅至平均增益检测电路36。
[0122]当功率放大器2输出放大后的高频信号时，定向耦合器33提取此高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至衰减器34。[0123]当从定向耦合器33接收到高频信号时，衰减器34对此高频信号的信号电平进行衰减，并输出电平衰减后的高频信号至平均振幅检测器35。
[0124]例如，如果以与功率放大器2的放大率对应的衰减率来衰减高频信号的信号电平，功率放大器2的特性没变化，则由衰减器34进行电平衰减后的高频信号的平均振幅与由功率放大器2进行放大前的高频信号的平均振幅一致。
[0125]当从衰减器34接收到电平衰减后的高频信号时，平均振幅检测器35检测此高频信号的平均振幅，并输出此平均振幅至平均增益检测电路36。
[0126]当从平均振幅检测器32接收到功率放大器2的输入侧的平均振幅，并从平均振幅检测器35接收到功率放大器2的输出侧的平均振幅时，平均增益检测电路36根据输入侧的平均振幅和输出侧的平均振幅，检测功率放大器2的平均增益。
[0127]平均增益=输出侧的平均振幅/输入侧的平均振幅
[0128]当平均增益检测电路36检测到功率放大器2的平均增益时，偏置电路37通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的无功电流，以使得此平均增益恒定。
[0129]即，偏置电路37以如下方式进行调整:如果平均增益检测电路36所检测的功率放大器2的平均增益比基准增益(例如，功率放大器2的特性没变化时的功率放大器2的增益)高，则降低供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，如果平均增益检测电路36所检测的功率放大器2的平均增益比基准增益低，则提高供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流。
[0130]由此，即使由于天线7的阻抗变化而功率放大器2的增益变化，偏置电路37也以抵消此变化的方式进行动作。
[0131]由以上清楚得知，根据此实施方式3，由于设置:功率放大器2，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线7 ;以及平均增益检测电路36，根据该输入信号和由功率放大器2输出的高频信号，检测功率放大器2的平均增益，偏置电路37构成为以使平均增益检测电路36检测的平均增益恒定的方式控制供给至功率放大器2的偏置电压，因此起到如下效果:功率放大器2与天线7之间不连接隔离器，而能够防止功率放大器2的特性变化、功率放大器2的破坏。
[0132]实施方式4.[0133]图8为示出根据本发明实施方式4的前端放大器的结构图，在图中，因为与图7相同的符号表示相同或相当部分，故省略说明。
[0134]可变增益放大器38为增益调整用的放大器，连接于功率放大器2的前级。
[0135]平均增益检测电路39为这样的电路:根据由平均振幅检测器32检测的功率放大器2的输入侧的平均振幅和由平均振幅检测器35检测的功率放大器2的输出侧的平均振幅，检测功率放大器2和可变增益放大器38的合计平均增益，以使此合计平均增益恒定的方式来控制偏置电路37或可变增益放大器38。此外，平均增益检测电路39构成增益检测单元和控制单元。
[0136]接下来对动作进行说明。
[0137]从RF输入端子I输入的高频信号被供给至功率放大器2，功率放大器2放大作为输入信号的高频信号。
[0138]由功率放大器2放大的高频信号被供给至连接到RF输出端子6的天线7，放大后的高频信号被从天线7放射至空间。
[0139]此时，天线7的阻抗并非总是恒定，例如，由于使用者接近、或接触天线7，天线7的阻抗产生变化。
[0140]在此实施方式4中，为了即使天线7的阻抗变化也防止功率放大器2的特性变化、功率放大器的破坏，实施以下的处理。
[0141]定向耦合器31与上述实施方式3相同地，提取从RF输入端子I输入的高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至平均振幅检测器32。
[0142]当从定向耦合器31接收到高频信号时，平均振幅检测器32与上述实施方式3相同地，检测此高频信号的平均振幅，并输出此平均振幅至平均增益检测电路39。
[0143]当功率放大器2输出放大后的高频信号时，定向耦合器33与上述实施方式3相同地，提取此高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至衰减器34。
[0144]当从定向耦合器33接收到高频信号时，衰减器34与上述实施方式3相同地，对此高频信号的信号电平进行衰减，并输出电平衰减后的高频信号至平均振幅检测器35。
[0145]当从衰减器34接收到电平衰减后的高频信号时，平均振幅检测器35与上述实施方式3相同地，检测此高频信号的平均振幅，并输出此平均振幅至平均增益检测电路39。
[0146]当从平均振幅检测器32接收到功率放大器2的输入侧的平均振幅，并且从平均振幅检测器35接收到功率放大器2的输出侧的平均振幅时，平均增益检测电路39根据输入侧的平均振幅和输出侧的平均振幅，检测功率放大器2和可变增益放大器38的合计平均增
Mo
[0147]合计平均增益=输出侧的平均振幅/输入侧的平均振幅
[0148]当检测功率放大器2和可变增益放大器38的合计平均增益时，平均增益检测电路39控制偏置电路37或可变增益放大器38，使此合计平均增益恒定。
[0149]平均增益检测电路39控制偏置电路37时，偏置电路37通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的偏置电流，以使得此合计平均增益恒定。
[0150]即，偏置电路37进行如下调整:如果平均增益检测电路39检测的合计平均增益比基准增益(例如，功率放大器2的特性没变化时的功率放大器2和可变增益放大器38的合计增益)高，则降低供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，如果平均增益检测电路39所检测的合计平均增益比基准增益低，则提高供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流。
[0151]平均增益检测电路39控制可变增益牧大器38时，调整可变增益放大器38的增益，使此合计平均增益恒定。
[0152]S卩，平均增益检测电路39进行如下调整:如果此合计平均增益比基准增益高，则降低可变增益放大器38的增益，如果此合计平均增益比基准增益低，则提高可变增益放大器38的增益。
[0153]由此，即使由于天线7的阻抗变化，功率放大器2的增益变化，偏置电路37或可变增益放大器38也以抵消此变化的方式进行动作。
[0154]由以上清楚地得知，根据此实施方式4，由于设置:功率放大器2，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线7 ;可变增益放大器38，连接于功率放大器的前级；以及平均增益检测电路39，根据上述输入信号和由功率放大器2输出的高频信号，检测功率放大器2和可变增益放大器38的合计平均增益，平均增益检测电路39构成为控制可变增益放大器38的增益，使此合计平均增益恒定，因此起到如下效果:功率放大器2与天线7之间不连接隔离器，而能够防止功率放大器2的特性变化、功率放大器2的破坏。
[0155]实施方式5
[0156]图9为示出根据本发明实施方式5的前端放大器的结构图，在图中，因为与图7相同的符号示出相同或相当部分，故省略说明。
[0157]瞬时振幅检测器41为检测从定向耦合器31输出的高频信号的瞬时振幅的器件。
[0158]瞬时振幅检测器42为检测由衰减器34衰减信号电平的高频信号的瞬时振幅的器件。
[0159]瞬时增益检测电路43为根据由瞬时振幅检测器41检测的功率放大器2的输入侧的瞬时振幅，以及由瞬时振幅检测器42检测的功率放大器2的输出侧的瞬时振幅，来检测功率放大器2的瞬时增益的电路。
[0160]此外，由定向耦合器31、33、衰减器34、瞬时振幅检测器41、42和瞬时增益检测电路43构成增益检测单元。
[0161]偏置电路44为这样的电路:通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的无功电流，以使得由瞬时增益检测电路43检测的瞬时增益恒定。此外，偏置电路44构成控制单元。
[0162]接下来对动作进行说明。
[0163]从RF输入端子I输入的高频信号被供给至功率放大器2，功率放大器2放大作为输入信号的高频信号。
[0164]由功率放大器2放大的高频信号被供给至与RF输出端子6连接的天线7，放大后的高频信号被从天线7放射至空间。
[0165]此时，天线7的阻抗并非总是恒定，例如，由于使用者接近、或接触天线7，天线7的阻抗产生变化。
[0166]在此实施方式5中，为了即使天线7的阻抗变化也防止功率放大器2的特性变化、功率放大器的破坏，实施以下的处理。
[0167]定向耦合器31与上述实施方式3相同地，提取从RF输入端子I输入的高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至瞬时振幅检测器41。
[0168]瞬时振幅检测器41在从定向耦合器31接收到高频信号时，检测此高频信号的瞬时振幅，并输出此瞬时振幅至瞬时增益检测电路43。
[0169]当功率放大器2输出放大后的高频信号时，定向耦合器33与上述实施方式3相同地，提取此高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至衰减器34。[0170]衰减器34在从定向耦合器33接收到高频信号时，与上述实施方式3相同地，衰减此高频信号的信号电平，并输出电平衰减后的高频信号至瞬时振幅检测器42。
[0171]瞬时振幅检测器42在从衰减器34接收到电平衰减后的高频信号时，检测此高频信号的瞬时振幅，并输出此瞬时振幅至瞬时增益检测电路43。
[0172]瞬时增益检测电路43在从瞬时振幅检测器41接收到功率放大器2的输入侧的瞬时振幅，以及从瞬时振幅检测器42接收到功率放大器2的输出侧的瞬时振幅时，根据输入侧的瞬时振幅和输出侧的瞬时振幅，检测功率放大器2的瞬时增益。
[0173]瞬时增益=输出侧的瞬时振幅/输入侧的瞬时振幅
[0174]偏置电路44在瞬时增益检测电路43检测到功率放大器2的瞬时增益时，通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的无功电流，以使得此瞬时增益恒定。
[0175]即，偏置电路44以如下方式进行调整:如果瞬时增益检测电路43所检测的功率放大器2的瞬时增益比基准增益(例如，功率放大器2的特性没变化时的功率放大器2的增益)高，则降低供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，如果瞬时增益检测电路43所检测的功率放大器2的平均增益比基准增益低，则提高供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流。
[0176]由此，即使由于天线7的阻抗变化，产生由功率放大器2的增益的非线性特性(AM-AM特性)引起的失真，偏置电路44也以抵消此失真的方式进行动作。
[0177]由以上清楚地得知，根据此实施方式5，因为设置:功率放大器2，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线7 ;以及瞬时增益检测电路43，根据上述输入信号和功率放大器2输出的高频信号，检测功率放大器2的瞬时增益，偏置电路44构成为控制供给至功率放大器2的偏置电压，以使得由瞬时增益检测电路43检测的瞬时增益恒定，所以起到如下效果:功率放大器2与天线7之间不连接隔离器，而能够防止功率放大器2的特性变化、功率放大器2的破坏。
[0178]实施方式6.[0179]图10为示出根据本发明实施方式6的前端放大器的结构图，在图中，因为与图8和图9相同的符号表不相同或相当部分，故省略说明。
[0180]瞬时增益检测电路45为这样的电路:根据由瞬时振幅检测器41检测的功率放大器2的输入侧的瞬时振幅以及由瞬时振幅检测器42检测的功率放大器2的输出侧的瞬时振幅，来检测功率放大器2和可变增益放大器38的合计瞬时增益，并控制偏置电路44或可变增益放大器38，以使得此合计瞬时增益恒定。此外，瞬时增益检测电路45构成增益检测单元和控制单元。
[0181 ] 接下来对动作进行说明。
[0182]从RF输入端子1输入的高频信号被供给至功率放大器2，功率放大器2放大作为输入信号的高频信号。
[0183]由功率放大器2放大的高频信号被供给至与RF输出端子6连接的天线7，放大后的高频信号被从天线7放射至空间。
[0184]此时，天线7的阻抗并非总是恒定，例如，由于使用者接近、或接触天线7，天线7的阻抗产生变化。[0185]在此实施方式6中，为了即使天线7的阻抗变化也防止功率放大器2的特性变化、功率放大器的破坏，实施以下的处理。
[0186]定向耦合器31与上述实施方式5相同地，提取从RF输入端子I输入的高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至瞬时振幅检测器41。
[0187]瞬时振幅检测器41在从定向耦合器31接收到高频信号时，与上述实施方式5相同地，检测此高频信号的瞬时振幅，并输出此瞬时振幅至瞬时增益检测电路45。
[0188]定向I禹合器33在功率放大器2输出放大后的高频信号时,与上述实施方式5相同地，提取此高频信号的一部分，并输出一部分的高频信号至衰减器34。
[0189]衰减器34在从定向耦合器33接收到高频信号时，与上述实施方式5相同地，衰减此高频信号的信号电平，并输出电平衰减后的高频信号至瞬时振幅检测器42。
[0190]瞬时振幅检测器42在从衰减器34接收到电平衰减后的高频信号时，与上述实施方式5相同地，检测此高频信号的瞬时振幅，并输出此瞬时振幅至瞬时增益检测电路45。
[0191]瞬时增益检测电路45在从瞬时振幅检测器41接收到功率放大器2的输入侧的瞬时振幅，并且从瞬时振幅检测器42接收到功率放大器2的输出侧的瞬时振幅时，根据输入侧的瞬时振幅和输出侧的瞬时振幅，检测功率放大器2以及可变增益放大器38的合计瞬时增益。
[0192]合计瞬时增益=输出侧的瞬时振幅/输入侧的瞬时振幅
[0193]瞬时增益检测电路45在检测到功率放大器2和可变增益放大器38的合计瞬时增益时，控制偏置电路44或可变增益放大器38，以使得此合计瞬时增益恒定。
[0194]在瞬时增益检测电路45控制偏置电路44时，偏置电路44，通过调整供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，来控制功率放大器2的无功电流，以使得此合计瞬时增益恒定。
[0195]S卩，偏置电路44进行如下调整:如果瞬时增益检测电路45所检测的合计瞬时增益比基准增益(例如，功率放大器2的特性没变化时的功率放大器2和可变增益放大器38的合计增益)高，则降低供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流，如果瞬时增益检测电路45所检测的合计瞬时增益比基准增益低，则提高供给至功率放大器2的栅极或基极的直流电压和电流。
[0196]瞬时增益检测电路45控制可变增益放大器38时，调整可变增益放大器38的增益，以使得其合计瞬时增益恒定。
[0197]S卩，瞬时增益检测电路45进行如下调整:如果此合计瞬时增益比基准增益高，则降低可变增益放大器38的增益，如果此合计瞬时增益比基准增益低，则提高可变增益放大器38的增益。
[0198]由此，即使由于天线7的阻抗变化，而发生由功率放大器2的增益的非线性特性(AM — AM特性)的引起的失真，偏置电路44或可变增益放大器38也以抵消此失真的方式进行动作。
[0199]由以上清楚地得知，根据此实施方式6，由于设置:功率放大器2，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线7 ;可变增益放大器38，连接于功率放大器的前级；以及瞬时增益检测电路45，根据上述输入信号与由功率放大器2输出的高频信号，检测功率放大器2和可变增益放大器38的合计瞬时增益，瞬时增益检测电路45构成为控制可变增益放大器38的增益，以使得此合计瞬时增益恒定，所以起到如下效果:功率放大器2与天线7之间不连接隔离器，而能够防止功率放大器2的特性变化、功率放大器2的破坏。
[0200]实施方式7.[0201]图11为示出根据本发明实施方式7的前端放大器的结构图，在图中，因为与图1相同的符号表示相同或相当部分，故省略说明。
[0202]失真补偿电路50为使用例如二极管或晶体管而构成的模拟装置(模拟电路)，连接于功率放大器2的输入侧。
[0203]失真补偿电路50为通过对从RF输入端子I输入的高频信号赋予非线性特性，来对在功率放大器2中发生的非线性失真进行补偿的电路。
[0204]控制电路51为这样的电路:判别阻抗检测器10检测的负载阻抗是否属于特定区域(相位和振幅在预先设定范围的区域)，在此负载阻抗属于上述特定区域时，实施失真补偿电路50的偏置条件(例如，构成失真补偿电路50的二极管或晶体管的偏置电压)的控制。此外，控制电路51构成控制单元。
[0205]接下来对动作进行说明。
[0206]从RF输入端子I输入的高频信号经由失真补偿电路50供给至功率放大器2，功率放大器2放大作为输入信号的高频信号。
[0207]由功率放大器2放大的高频信号被供给至与RF输出端子6连接的天线7，放大后的高频信号被从天线7放射至空间。
[0208]此时，天线7的阻抗并非总是恒定，例如，由于使用者接近、或接触天线7，天线7的阻抗产生变化。
[0209]虽然理想的是从RF输出端子6供给至天线7的高频信号全部放射到空间，但随着天线7的阻抗变化，此高频信号的一部分由天线7反射。反射的高频信号量与阻抗变化量有关。
[0210]在此实施方式7中，为了即使天线7的阻抗变化也防止功率放大器2的特性变化、功率放大器的破坏，实施以下的处理。
[0211]控制电路51在由阻抗检测器10检测的负载阻抗属于特定区域时，实施失真补偿电路50的偏置条件的控制。
[0212]具体而言，如果因为阻抗检测器10检测的负载阻抗属于特定区域，而功率放大器2的线性度恶化，则控制电路51通过控制失真补偿电路50的偏置条件以使得补偿功率放大器2的线性度恶化，来控制非线性特性。
[0213]例如，由于负载阻抗属于特定区域,而功率放大器2具有相对输入功率的增加而增益减少的非线性特性时，在失真补偿电路50中，控制失真补偿电路50的偏置条件使得具有与之相反的特性，即，相对输入功率的增加而增益增加的非线性特性。
[0214]由以上清楚地得知，根据此实施方式7，设置:功率放大器2，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线7 ;以及负载阻抗检测器10，根据由功率放大器2输出的高频信号和由天线7反射的高频信号，检测从功率放大器2观察天线7侧时的负载阻抗，控制电路51构成为判别阻抗检测器10检测的阻抗是否属于特定区域，且在上述负载阻抗属于特定区域时，控制失真补偿电路50的偏置条件，所以起到如下效果:功率放大器2与天线7之间不连接隔离器，而能够防止功率放大器2的特性变化、功率放大器2的破坏。
[0215]在此实施方式7中，虽然示出特定区域为相位和振幅在预先设定的范围的区域的例子，但特定区域只要至少相位或振幅其中一方在设定的范围的区域即可。有关除此以外的动作和效果，由于与上述实施方式I相同，故省略详细的说明。
[0216]此外，在此实施方式7中，虽然示出失真补偿电路50是使用二极管或晶体管构成的模拟器件的例子，但失真补偿电路50也可以是以下所示的电路。
[0217]S卩，也可以是如下的极环(polar loop)反馈失真补偿电路:检测从RF输入端子I输入的高频信号(输入信号)的振幅分量和相位分量，并且检测由功率放大器2放大的高频信号或从RF输出端子6供给至天线7的高频信号(输出信号)的振幅分量和相位分量，使此输入信号和输出信号中振幅分量的误差、与此输入信号和输出信号中相位分量的误差分别变小的反馈电路所构成。
[0218]此外，当失真补偿电路50由上述极环反馈失真补偿电路所构成时，控制电路51也可以进行控制，使得判别由阻抗检测器10检测的负载阻抗是否属于特定区域，只有当此负载阻抗属于上述特定区域时，才使上述极环反馈失真补偿电路动作。
[0219]此外，本申请发明在本发明范围内，可以是各实施例的自由组合，或各实施例的任意构成要素的变形或者各实施例中省略任意的构成要素。
[0220]产业上的可利用性
[0221]本发明适用于前端放大器，该前端放大器放大作为输入信号的调制波信号，并在从天线放射放大后的调制波信号至空间时，需要防止功率放大器的特性变化、功率放大器的破坏。
【权利要求】
1.一种前端放大器,包括: 功率放大器，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线； 阻抗检测单元，根据由所述功率放大器输出的高频信号和由所述天线反射的高频信号，检测从所述功率放大器观察所述天线侧时的阻抗；以及 控制单元，判别由所述阻抗检测单元检测到的阻抗是否属于作为至少相位或振幅在预先设定的范围的区域的特定区域，在所述阻抗属于所述特定区域时，控制所述功率放大器的偏置条件。
2.根据权利要求1所述的前端放大器，其特征在于， 功率放大器与天线之间连接有可变匹配电路， 控制单元在由阻抗检测单元检测到的阻抗属于特定区域时，控制所述可变匹配电路的阻抗，而不是控制所述功率放大器的偏置条件。
3.根据权利要求1所述的前端放大器，其特征在于， 功率放大器与天线之间连接有可变匹配电路， 控制单元在由阻抗检测单元检测到的阻抗属于特定区域时，控制所述功率放大器的偏置条件或所述可变匹配电路的阻抗中的至少一方。
4.根据权利要求1所述的前端放大器，其特征在于， 控制单元在由阻抗检测单元检测到的阻抗的相位在预先设定的相位的范围内时，或所述阻抗的振幅在预先设定的振幅的范围内时，判断所述阻抗属于特定区域。
5.—种前端放大器,包括: 功率放大器，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线； 瞬时振幅检测电路，检测由所述功率放大器输出的高频信号的瞬时振幅； 峰值保持电路，以一定时间保持由所述瞬时振幅检测电路检测到的瞬时振幅的峰值电压；以及 控制单元，所述峰值保持电路保持的峰值电压越大，供给至所述功率放大器的偏置电压越小，相反地，所述峰值电压越小，供给至所述功率放大器的偏置电压越大。
6.根据权利要求2所述的前端放大器，其特征在于，设置: 瞬时振幅检测电路，检测由功率放大器输出的高频信号的瞬时振幅；以及 峰值保持电路，以一定时间保持由所述瞬时振幅检测电路检测到的瞬时振幅的峰值电压， 控制单元在由阻抗检测单元检测到的阻抗属于特定区域时，控制可变匹配电路的阻抗，另一方面，由所述峰值保持电路保持的峰值电压越大，供给至所述功率放大器的偏置电压越小，相反地，所述峰值电压越小，供给至所述功率放大器的偏置电压越大。
7.—种前端放大器,包括: 功率放大器，放大作为输入信号的高频信号，并输出放大后的高频信号至天线； 增益检测单元，根据所述输入信号和由所述功率放大器输出的高频信号，来检测所述功率放大器的平均增益或瞬时增益；以及 控制单元，控制供给至所述功率放大器的偏置电压，以使得由所述增益检测单元检测到的平均增益或瞬时增益恒定。
8.根据权利要求7所述的前端放大器，其特征在于，可变增益放大器连接于功率放大器的前级， 增益检测单元根据输入信号和由所述功率放大器输出的高频信号，来检测所述功率放大器以及所述可变增益放大器的合计平均增益或合计瞬时增益， 控制单元控制所述可变增益放大器的增益而不是控制供给至所述功率放大器的偏置电压，以使得由所述增益检测单元检测到的合计平均增益或合计瞬时增益恒定。
9.根据权利要求1所述的前端放大器，其特征在于， 补偿在功率放大器中产生的非线性失真的失真补偿电路连接于所述功率放大器的输入侧， 控制单元在由阻抗检测单元检测到的阻抗属于特定区域时，控制所述补偿电路的偏置条件，而不是控制所述功率放大器的偏置条件。
10.根据权利要求9所述的前端放大器，其特征在于， 失真补偿电路为使用二极管或晶体管构成的模拟电路， 控制单元在由阻抗检测单元检测到的阻抗属于特定区域时，控制所述二极管或所述晶体管的偏置电压。
11.根据权利要求9所述的前端放大器，其特征在于， 失真补偿电路由缩小输入信号与输出信号的误差的极环反馈失真补偿电路所构成。
【文档编号】H04B1/04GK103636121SQ201280031516
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2011年10月13日
【发明者】堀口健一, 嘉藤胜也, 向井谦治, 松永直子, 桧枝护重, 森一富 申请人:三菱电机株式会社