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東芝、無線基地局向け高効率パワーアンプを開発

2019.06.18

世界最高レベルの電力効率で5G基地局の低消費電力化

株式会社東芝(以下、東芝)は無線基地局向けに、消費電力を従来から64%削減した世界最高レベルの電力効率の高効率パワーアンプを開発したことを2019年6月5日に発表した。

東芝は、高効率パワーアンプ開発に関連する技術を、米国ボストンで開催されるIEEE国際学会「IMS 2019」で6月5日(現地時間)にて発表した。

5G無線基地局での利用を目指すパワーアンプ

東芝が今回開発したパワーアンプでは、2種類の異なる高効率パワーアンプの構成を独自の技術により効率が最大化するよう組み合わせるとともに、高次高調波の負荷を最適化することでさらに効率を高め、平均電力でも70%の電力効率を達成した。

低出力電力でも高い電力効率で動作することで、消費電力を従来から64%削減することができ、基地局クラスの出力電力で、5Gでも使用されるピークの高い変調信号を用いて電力効率70%を達成したのは東芝が世界で初めてとなる。今回開発した高効率パワーアンプにより、今後設置が進む5G無線基地局の低消費電力化を目指している。

ドハティアンプ、アウトフェージングアンプでは対応できなかった電力効率への対応

これまでにも、ドハティアンプ、アウトフェージングアンプなどの複数のトランジスタを組み合わせることで、低い瞬時出力電力でも高い電力効率が実現可能なアーキテクチャが開発、実用化してきた。

だが、これらのアーキテクチャを採用した場合でも、ピーク電力の10分の1の平均電力で動作させた場合に達成できる電力効率は、およそ60%に留まっていた。

今後設置が進む5G基地局では、ピーク電力に比べて低い出力電力でのパワーアンプの効率改善が従来以上に大きな課題となっていることから、東芝は、ピーク電力の10分の1という低い平均電力における電力効率を改善するパワーアンプの開発に取り組んできた。

高次高調波の負荷を最適化することで実現した70%の電力効率

東芝が開発した高効率パワーアンプでは、アウトフェージングアンプで使用される2つのトランジスタを、それぞれ2個のトランジスタで構成されるドハティアンプに置き換え、4個のトランジスタを使用する構成を採用した。

このパワーアンプに対し、高次高調波の負荷を最適化することで、広い瞬時電力範囲に亘り非常に高い効率を実現することがでた。

開発したパワーアンプには2つの信号が入力され、効率を最大化するよう事前学習した分離処理により伝送信号を2つの信号に分離し、開発したパワーアンプに入力、増幅し、合成する。

これらを合成することで元の伝送信号の形を再生成する処理になっており、伝送信号を増幅した信号が合成信号として出力されます。本パワーアンプにより、高いピークを持つ変調信号をピーク電力の10分の1の平均電力で増幅した場合でも、70%の電力効率が得られた。
(画像はプレスリリースより)

▼外部リンク

消費電力を64%削減した無線基地局向け高効率パワーアンプを開発
http://www.toshiba.co.jp/rdc/detail/1906_01.htm

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