CN101809864B - 功率放大电路及使用了该电路的发送机和无线通信机 - Google Patents

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Abstract

提供能够减轻在输入信号的振幅较小的情况下的输出信号的相位误差的功率放大电路以及使用该电路的发送机和无线通信机。恒包络线信号生成电路(20)将具有包络线变动的输入信号(Si)变换为振幅相互相等、相位不同的第1恒包络线信号(Sd1)和第2恒包络线(Sd2)，并分别输出。第1放大器(11)放大第1恒包络线信号(Sd1)，第2放大器(12)放大第2恒包络线信号(Sd2)。输出加法器(13)根据第1放大器(11)和第2放大器(12)所输出的放大信号，输出放大后的具有包络线变动的输出信号。振幅控制电路(参照电位控制电路(45))根据输入信号(Si)的振幅来控制第1恒包络线信号(Sd1)和第2恒包络线信号(Sd2)的振幅。

Description

功率放大电路及使用了该电路的发送机和无线通信机
技术领域
本发明涉及一种在无线通信机等中用于发送信号的放大等的功率放大电路，尤其涉及一种消耗功率小并且能够以高的功率附加效率来放大具有包络线变动的信号的功率放大电路及使用了该电路的发送机和无线通信机。
背景技术
在无线网络等无线通信中，使用数字调制后的信号进行通信的情况多，但在用于这些通信的信号的大多数中，由于在信号的振幅方向承载信息，所以成为具有包络线变动的信号。因此，在用于这些通信的无线通信机中，需要对具有包络线变动的信号进行放大。另一方面，在这种无线通信机中，为了确保通信时间而要求消耗功率小，并且对用于放大通信信号的放大器也要求低消耗功率和高的功率附加效率。但是，当使用功率附加效率高的非线性放大器来放大上述的具有包络线变动的信号时，会产生变形而存在使信号劣化的问题，为了以高的功率附加效率来放大具有包络线变动的信号而提出几种方法。
其中之一是被称为LINC(Linear Amplification with NonlinearComponent：用非线性元件的线性放大)方式的放大方式。在该方法中，将具有包络线变动的信号变换为2个恒包络线信号后，分别使用非线性放大器对2个恒包络线信号进行放大，通过对放大的2个恒包络线信号进行矢量相加运算，生成放大后的具有包络线变动的信号。由此，能够以高的功率附加效率来放大具有包络线变动的信号(例如参照专利文件1)。
专利文件1：日本特公平6-22302号公报
在上述的功率放大电路中，当在2个恒包络线信号之间产生振幅差异时，通过对2个恒包络线信号进行矢量相加运算而生成的放大信号(输出信号)与输入信号之间产生相位差。2个恒包络线信号间的相位差越大，该相位误差就越大。即，在2个恒包络线信号间的相位差较大的情况下，即使这些恒包络线信号间的振幅的差异较小，输出信号的相位误差也会较大。并且，随着输入信号的振幅变小，2个恒包络线信号间的相位差变大，所以在输入信号的振幅较小的情况下，输出信号的相位误差会较大。因此，例如在对依据动态范围大的调制方式的信号进行放大的情况下，需要解决降低上述的相位误差这样的课题。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种能够减轻在输入信号的振幅较小的情况下的输出信号的相位误差的功率放大电路以及使用该电路的发送机和无线通信机。
为了解决上述课题，本发明所涉及的功率放大电路包含：恒包络线信号生成电路，其将具有包络线变动的输入信号变换为振幅相互相等、相位不同的第1恒包络线信号和第2恒包络线信号，并分别输出；第1放大器，其对从所述恒包络线信号生成电路输入的所述第1恒包络线信号进行放大，并输出第1放大信号；第2放大器，其对从所述恒包络线信号生成电路输入的所述第2恒包络线信号进行放大，并输出第2放大信号；以及输出加法器，其根据从所述第1放大器输入的所述第1放大信号和从所述第2放大器输入的所述第2放大信号，输出放大后的具有包络线变动的输出信号，所述功率放大电路的特征在于：所述恒包络线信号生成电路包含振幅控制电路，该振幅控制电路根据所述输入信号的振幅来控制所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅。
并且，在本发明的一个方式中，可以是：所述振幅控制电路对所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅进行控制，使得所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅随着所述输入信号的振幅变小而阶段性地变小。
并且，在本发明的一个方式中，可以是：所述恒包络线信号生成电路包含：基本信号生成电路，其根据具有包络线变动的所述输入信号，生成振幅相互相等并且与所述输入信号具有预定的相位关系的第1基本信号和第2基本信号、以及与所述第1基本信号和所述第2基本信号具有恒定的相位关系的变换用基本信号；变换信号生成电路，其根据所述第1基本信号和/或所述第2基本信号的振幅X来放大所述变换用基本信号，由此生成第1变换信号和第2变换信号，所述第1变换信号具有满足Y2＝A2-X2的振幅Y、并且相位比所述第1基本信号超前π/2，所述第2变换信号具有所述振幅Y、并且相位比所述第2基本信号滞后π/2，其中，X为第1基本信号和第2基本信号的振幅，A为比X大的任意的恒定振幅；第1加法器，其对所述第1基本信号和所述第1变换信号进行矢量相加运算；以及第2加法器，其对所述第2基本信号和所述第2变换信号进行矢量相加运算，根据所述第1加法器所输出的信号来输出所述第1恒包络线信号，根据所述第2加法器所输出的信号来输出所述第2恒包络线信号，所述振幅控制电路控制在生成所述第1变换信号和所述第2变换信号时的增益，由此控制所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅。
并且，在本发明的一个方式中，可以是：所述变换信号生成电路包含：振幅检测信号生成电路，其生成具有直流电压α的振幅检测信号，该直流电压α与通过对所述第1基本信号和所述第1变换信号进行矢量相加运算所得的信号、以及通过对所述第2基本信号和所述第2变换信号进行矢量相加运算所得的信号的振幅相对应；减法器，其被输入具有比所述直流电压α大的任意直流电压β的参照用信号和所述振幅检测信号，并输出具有满足γ＝β-α的直流电压γ的信号；以及可变增益放大器，其根据基于从所述减法器输出的信号的增益控制信号来放大所述变换用基本信号，使得所述第1变换信号和所述第2变换信号的振幅Y满足Y2＝A2-X2，所述振幅控制电路根据所述输入信号的振幅来控制所述参照用信号具有的直流电压β，由此控制所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅。
并且，在本发明的一个方式中，可以是：所述功率放大电路包含如下的电路：与所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅变化同步地控制所述第1放大器和所述第2放大器，使得放大所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号时的动作点为饱和区域的电路。
并且，本发明的功率放大电路包含：恒包络线信号生成电路，其将具有包络线变动的输入信号变换为振幅相互相等、相位不同的第1恒包络线信号和第2恒包络线信号，并分别输出；第1放大器，其对从该恒包络线信号生成电路输入的所述第1恒包络线信号进行放大，并输出第1放大信号；第2放大器，其对从所述恒包络线信号生成电路输入的所述第2恒包络线信号进行放大，并输出第2放大信号；以及输出加法器，其对从所述第1放大器输入的所述第1放大信号和从所述第2放大器输入的所述第2放大信号进行矢量相加运算，输出放大后的具有包络线变动的输出信号，所述恒包络线信号生成电路包含：功率分配器，其根据具有包络线变动的所述输入信号，生成振幅和相位相互相等的第1分配信号和第2分配信号以及与所述第1分配信号和第2分配信号具有恒定的相位关系的变换用分配信号；变换信号生成电路，其根据所述变换用分配信号生成第1变换信号和第2变换信号，所述第1变换信号在将所述第1分配信号和所述第2分配信号的振幅设为X、将A设为比X大的任意的恒定振幅时，具有满足Y2＝A2-X2的振幅Y，并且相位比所述第1分配信号和所述第2分配信号超前π/2，所述第2变换信号的相位比所述第1分配信号和所述第2分配信号滞后π/2；第1加法器，其对所述第1分配信号和所述第1变换信号进行矢量相加运算，由此生成所述第1恒包络线信号；以及第2加法器，其对所述第2分配信号和所述第2变换信号进行矢量相加运算，由此生成所述第2恒包络线信号。
并且，本发明的功率放大电路在上述结构中，可以是：所述变换信号生成电路包含：移相电路，其使所述变换用分配信号的相位变化，以生成相位比所述第1分配信号和所述第2分配信号超前π/2的第1变换信号和相位比所述第1分配信号和所述第2分配信号滞后π/2的第2变换信号；以及变换用分配信号放大电路，其根据所述第1分配信号和所述第2分配信号的振幅X来放大所述变换用分配信号，使得所述第1变换信号和所述第2变换信号的振幅满足Y2＝A2-X2。
另外，本发明的功率放大电路在上述结构中，可以是：所述变换用分配信号放大电路包含：振幅检测信号生成电路，其生成具有直流电压α的振幅检测信号，该直流电压α与所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅成正比；减法器，其被输入具有比所述直流电压α大的任意直流电压β的参照用信号和所述振幅检测信号，输出具有满足γ＝β-α的直流电压γ的增益控制信号；以及可变增益放大器，其根据所述增益控制信号来放大所述变换用分配信号，使得所述第1变换信号和所述第2变换信号的振幅Y满足Y2＝A2-X2。
另外，本发明的功率放大电路在上述结构中，可以是：所述振幅检测信号生成电路将具有与所述第1恒包络线信号或所述第2恒包络线信号的振幅成正比的振幅的2个同相信号输入给混频器，并且将具有与所述第1恒包络线信号或所述第2恒包络线信号的振幅成正比的直流电压成分的混频器所输出的信号用于生成所述振幅检测信号。
本发明的发送机的特征在于，天线经由上述各结构的任意一个功率放大电路连接在发送电路上。
本发明的无线通信机的特征在于，天线经由上述各结构的任意一个功率放大电路连接在发送电路上，接收电路连接在该天线上。
根据本发明，能够减轻输入信号的振幅较小的情况下的输出信号的相位误差。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的一例的框图。
图2是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的一例的电路图。
图3是说明本发明的实施方式所涉及的功率放大电路中的恒包络线信号生成的基本原理的矢量图。
图4是说明本发明的实施方式所涉及的功率放大电路中的恒包络线信号生成的基本原理的矢量图。
图5是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的另一个例子的电路图。
图6是用于对本发明的实施方式所涉及的功率放大电路所解决的课题进行说明的图。
图7是用于对本发明的实施方式所涉及的功率放大电路所解决的课题进行说明的图。
图8是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的再一个例子的电路图。
图9是用于对参照电位控制电路的动作进行说明的图。
图10是用于对参照电位控制电路的动作进行说明的图。
图11是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的再一个例子的电路图。
图12是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的再一个例子的电路图。
图13是用于对参照电位控制电路的结构的一例进行说明的图。
图14是用于对参照电位控制电路的动作进行说明的图。
图15是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的再一个例子的电路图。
图16是示意性地示出使用了本发明的功率放大电路的复合放大电路的实施方式的一例的框图。
图17是示意性地示出使用了本发明的功率放大电路的发送机的实施方式的一例的框图。
图18是示意性地示出使用了本发明的功率放大电路的无线通信机的实施方式的一例的框图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式所涉及的功率放大电路进行详细说明。
(实施方式的第1例)
图1和图2是表示本发明的功率放大电路的实施方式的一例的框图和电路图。图3和图4是用于说明在本实施方式所涉及的功率放大电路的恒包络线信号生成电路中将变动包络线信号变换为2个恒包络线信号的机理的图。
本实施方式所涉及的功率放大电路如图1所示，包含恒包络线信号生成电路20、第1放大器11、第2放大器12和输出加法器13。恒包络线信号生成电路20将具有包络线变动的输入信号Si变换为振幅相等、相位不同的第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2，并分别输出。第1放大器11对从恒包络线信号生成电路20输入的第1恒包络线信号Sd1进行放大并输出第1放大信号Sh1。第2放大器12对从恒包络线信号生成电路20输入的第2恒包络线信号Sd2进行放大并输出第2放大信号Sh2。输出加法器13通过对从第1放大器11输入的第1放大信号Sh1和从第2放大器12输入的第2放大信号Sh2进行矢量相加运算，输出被放大的具有包络线变动的高频信号、即输出信号So。
并且，本例的功率放大电路中的恒包络线信号生成电路20如图2所示，包含功率分配器23、变换信号生成电路30、第1加法器21和第2加法器。在恒包络线信号生成电路20中，根据具有包络线变动的输入信号Si，生成振幅相互相等并且与输入信号Si具有预定的相位关系的第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2、以及与第1基本信号和第2基本信号具有恒定的相位关系的变换用基本信号Sb。在图2所示的恒包络线信号生成电路20中，使用功率分配器23(基本信号生成电路)根据具有包络线变动的输入信号Si，生成振幅和相位均相互相等的第1分配信号和第2分配信号、以及与第1分配信号和第2分配信号具有恒定的相位关系的变换用分配信号。并且，这些第1分配信号、第2分配信号和变换用分配信号分别被用作第1基本信号Sa1、第2分配信号Sa2和变换用分配信号Sb。变换信号生成部30根据变换用基本信号Sb生成第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2，所述第1变换信号Sc1具有满足Y2＝A2-X2(X：第1基本信号Sa1和第2基本信号S2的振幅；A：比X大的任意的恒定振幅)的振幅Y，并且相位比第1基本信号Sa1超前π/2，所述第2变换信号Sc2具有振幅Y，并且相位比第2基本信号Sa2滞后π/2。第1加法器21对第1基本信号Sa1和第1变换信号Sc1进行矢量相加运算。第2加法器22对第2基本信号Sa2和第2变换信号Sc2进行矢量相加运算。根据来自第1加法器21的输出信号，从恒包络线信号生成电路20输出第1恒包络线信号Sd1，根据来自第2加法器22的输出信号，从恒包络线信号生成电路20输出第2恒包络线信号Sd2。在图2所示的恒包络线信号生成电路20中，来自第1加法器21的输出信号被作为第1恒包络线信号Sd1输出，来自第2加法器22的输出信号被作为第2恒包络线信号Sd2输出。
这里，使用图3和图4对在本例的功率放大电路的恒包络线信号生成电路20中根据具有包络线变动的输入信号Si来生成第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的原理进行说明。图3和图4对具有包络线变动的输入信号Si、第1基本信号Sa1、第2基本信号Sa2、第1变换信号Sc1、第2变换信号Sc2、第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线Sd2各自间的关系进行了矢量显示。这里，为了容易说明，将第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅设定为具有包络线变动的输入信号Si的振幅的1/2，将第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的相位设定为与具有包络线变动的输入信号Si的相位相等。
本例的功率放大电路中的恒包络线信号生成电路20如图3所示，将具有包络线变动的输入信号Si分配成振幅和相位相互相等的第1分配信号和第2分配信号。第1分配信号、第2分配信号的相位与输入信号Si相等，分别被用作第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2。并且，通过对第1基本信号Sa1和相位比第1基本信号Sa1超前π/2的第1变换信号Sc1进行矢量相加运算，生成第1恒包络线信号Sd1。并且，通过对第2基本信号Sa2和相位比第2基本信号Sa2滞后π/2的第2变换信号Sc2进行矢量相加运算，生成第2恒包络线信号Sd2。这里，如果将第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅设为X、将第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅设为Y、将第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅设为B，则它们之间的X2+Y2＝B2的关系成立。
因此，为了使X2+Y2＝A2(A：比X大的任意的恒定振幅)的关系始终成立，在第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅X因具有包络线变动的输入信号Si的振幅的变化而变化时，与其对应地，使第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅Y按照满足Y2＝A2-X2的方式变化，由此能够使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅B成为恒定的振幅A。由此，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2像其名字那样为振幅恒定的恒包络线信号。
例如，如图4所示，在通过减小具有包络线变动的输入信号Si的振幅而减小了第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅X时，与其对应地，第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅Y增大，以满足Y2＝A2-X2。由此，能够使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅B不变而保持恒定。
这样，本实施方式所涉及的功率放大电路中的恒包络线信号生成电路20能够将具有包络线变动的输入信号Si变换为第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的2个恒包络线信号。另外，从图3和图4也能明确，当对这样生成的第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2进行矢量相加运算时，成为原来的具有包络线变动的输入信号Si，可知：能够将具有包络线变动的输入信号Si准确地分解为由第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2构成的2个恒包络线信号。实际上，由于从具有包络线变动的输入信号Si中也取出变换用基本信号Sb，所以第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅X比具有包络线变动的输入信号Si的振幅的1/2小，作为其结果，对第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2进行了矢量相加运算所得的信号的振幅比具有包络线变动的输入信号Si的振幅小，但由于是分别放大的信号，所以不是问题。
另外，本例的功率放大电路中的变换信号生成电路30如图2所示，包含移相电路60和变换用基本信号放大电路40。移相电路60使变换用基本信号Sb的相位变化，以生成相位比第1基本信号Sa1超前π/2的第1变换信号Sc1和相位比第2基本信号Sa2滞后π/2的第2变换信号Sc2。变换用基本信号放大电路40按照第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅X对变换用基本信号Sb进行放大，使得第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅满足Y2＝A2-X2。
另外，本例的功率放大电路中的变换用基本信号放大电路40如图2所示，包含振幅检测信号生成电路50、减法器41和可变增益放大器42。振幅检测信号生成电路50生成具有直流电压α的振幅检测信号Se，该直流电压α与第1加法器21所输出的信号Sd1和第2加法器22所输出的信号Sd2的振幅相对应。直流电压α按照信号Sd1、Sd2的振幅的增加而增加，按照信号Sd1、Sd2的振幅的减小而减小。例如，直流电压α与信号Sd1和信号Sd2的振幅成正比。减法器41被输入具有比直流电压α大的任意的直流电压β的参照用信号Sf和振幅检测信号Se，输出具有满足γ＝β-α的直流电压γ的信号。根据从减法器41输出的信号，生成增益控制信号Sg，并输入给可变增益放大器42。可变增益放大器42根据增益控制信号Sg来放大变换用基本信号Sb，使得第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅Y满足Y2＝A2-X2。
这里，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅可以根据参照用信号Sf的直流电压β的值来控制。例如，当将直流电压β设定得较大时，输入给可变增益放大器42的增益控制信号Sg增加，放大变换用基本信号Sb时的增益增加，所以第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅变大。如上所述，由于第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅(X)、第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅(Y)、第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅(B)之间的X2+Y2＝B2的关系成立，所以当第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅变大时，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅也变大。因此，当将直流电压β设定得较大时，能够使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅变大。同样，当将直流电压β设定得较小时，能够使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅变小。
另外，在本例的功率放大电路中的振幅检测信号生成电路50中，如图2所示，具有与第1加法器21所输出的信号Sd1或第2加法器22所输出的信号Sd2的振幅成正比的振幅的2个同相信号被输入给混频器51。从混频器51中输出具有与第1加法器21所输出的信号Sd1或第2加法器22所输出的信号Sd2的振幅对应的直流电压成分的信号。即，来自混频器51的输出信号所具有的直流电压成分按照信号Sd1或信号Sd2的振幅的增加而增加，按照信号Sd1或信号Sd2的振幅的减小而减小。例如，来自混频器51的输出信号所具有的直流电压成分与信号Sd1或信号Sd2的振幅成正比。该信号用于振幅检测信号Se的生成。
在本例的功率放大电路中，具有包络线变动的输入信号Si被功率分配器23分配成振幅和相位相互相等的第1分配信号和第2分配信号以及变换用分配信号，并分别用作第1基本信号Sa1、第2基本信号Sa2、变换用基本信号Sb。另外，第1基本信号Sa1、第2基本信号Sa2和变换用基本信号Sb的相位全部与具有包络线变动的输入信号Si的相位相等。并且，第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2分别被输入给第1加法器21和第2加法器22。变换用基本信号Sb通过构成移相电路60的一部分的移相器61使相位超前π/2后，通过可变增益放大器42来放大。此后，对变换用基本信号Sb进行2分割，其一方作为第1变换信号Sc1输入给第1加法器21，另一方通过构成移相电路60的一部分的移相器62使相位超前π后，作为第2变换信号Sc2输入给第2加法器22。
在第1加法器21中，对第1基本信号Sa1和第1变换信号Sc1进行矢量相加运算而输出第1恒包络线信号Sd1，在第2加法器22中，对第2基本信号Sa2和第2变换信号Sc2进行矢量相加运算而输出第2恒包络线信号Sd2。第1加法器21所输出的第1恒包络线信号Sd1被输入给第1放大器11，但在其之前分支出一部分，进一步进行2分割而输入给混频器51。从混频器51输出具有与第1恒包络线信号Sd1的振幅对应的直流电压成分的信号，并输入给振幅检测信号生成电路50的振幅检测信号生成用加法器52。同样，第2加法器22所输出的第2恒包络线信号Sd2被输入给第2放大器12，但在其之前分支出一部分，进一步进行2分割而输入给混频器51。从混频器51输出具有与第2恒包络线信号Sd2的振幅对应的直流电压成分的信号，并输入给振幅检测信号生成电路50的振幅检测信号生成用加法器52。
在振幅检测信号生成用加法器52中，对所输入的具有与第1恒包络线信号Sd1的振幅对应的直流电压成分的信号和具有与第2恒包络线信号Sd2的振幅对应的直流电压成分的信号进行相加，作为振幅检测信号Se输出给减法器41。在减法器41中，将通过其他途径输入的参照用信号Sf减去振幅检测信号Se所得的信号作为输出信号而输出给低通滤波器43。在低通滤波器43中，包含第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的频率的2倍的频率的高频成分被衰减，将直流电压成分几乎占了全部的输出信号输入给缓冲放大器44。在缓冲放大器44中，对所输入的信号进行了放大后，作为增益控制信号Sg而输出给可变增益放大器42。
这样，与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的增减相反地增减的增益控制信号Sg的直流电压成分作为偏置电压被施加给可变增益放大器42。因此，可变增益放大器42的放大量与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的增减相反地增减。作为其结果，变换用基本信号Sb被可变增益放大器42放大所生成的第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅也与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的增减相反地增减。通过形成这种循环电路，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅保持恒定，分别成为像文字所说那样的恒包络线信号。
并且，第1放大器11对所输入的第1恒包络线信号Sd1进行放大，作为第1放大信号Sh1而输出给输出加法器13，第2放大器12对所输入的第2恒包络线信号Sd2进行放大，作为第2放大信号Sh2而输出给输出加法器13。输出加法器13对所输入的第1放大信号Sh1和第2放大信号Sh2进行矢量相加运算，输出具有包络线变动的输出信号So。
这样，本例的功率放大电路将所输入的具有包络线变动的输入信号Si变换为第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2，并分别被第1放大器11和第2放大器12以高的功率附加效率放大之后，通过输出加法器13来合成，由此能够输出被放大的具有包络线变动的输出信号So。
根据具有这种结构的本例的功率放大电路，由于被第1放大器11和第2放大器12放大的是恒包络线信号，所以作为第1放大器11和第2放大器12能够使用功率附加效率高的非线性放大器。因此，能够以高的功率附加效率来放大具有包络线变动的信号。
并且，根据本例的功率放大电路，不进行复杂的计算，只通过对第1基本信号Sa1和第1变换信号Sc1进行矢量相加运算、以及对第2基本信号Sa2和第2变换信号Sc2进行矢量相加运算，就能生成第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2。因此，由于能够由消耗功率小的简单的模拟电路来构成恒包络线信号生成电路20，所以能够降低功率放大电路整体的消耗功率，作为功率放大电路整体能够提高功率附加效率。
另外，在本例的功率放大电路中，按照与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅成正比而增减的直流电压α，增益控制信号Sg的直流电压γ与直流电压α的增减相反地增减。并且，与增益控制信号Sg的直流电压γ的增减对应地增减利用可变增益放大器42的变换用基本信号Sb的放大量，由此来增减第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅Y。这样，按照第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的增减，第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅Y与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的增减相反地增减。由此，形成使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅与以前相反地增减的循环电路。与成为第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅增减的原因的、第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅X变化的速度相比，通过使该循环电路的响应速度足够快，能够抑制第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的变化而成为像文字所说那样的恒包络线信号。这样，能够通过简单的模拟电路来生成在第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2的振幅X与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅Y之间Y2+X2＝A2(恒定)的关系始终成立的第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2。
在本例的功率放大电路中，作为输出加法器13、第1加法器21和第2加法器22等加法器，例如可以使用图像抑制型的双平衡混频器等。并且，作为减法器41，例如可以使用运算放大器等。
另外，在以上的说明中，将第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2设为与输入信号Si具有相同相位的信号，但第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2只要是与输入信号Si具有预定的相位关系的信号即可。例如，第1基本信号Sa1可以是与输入信号Si相同相位的信号，第2基本信号Sa2可以是相位比输入信号Si超前π的信号。即，可以将从输入信号Si分配的第1分配信号作为第1基本信号Sa1，将从输入信号Si分配的第2分配信号的相位超前了π所得的信号作为第2基本信号Sa2。在该情况下，功率分配器23和用于将第2分配信号的相位超前π的移相器相当于“基本信号生成电路”。并且，在该情况下，能够省略移相器62。另外，在该情况下，也可以在将来自第2加法器22的输出信号的相位超前π之后(即，根据第2基本信号Sa2和输入信号Si的相位关系使来自第2加法器22的输出信号的相位变化后)，将该信号作为第2恒包络线信号Sd2输出。或者，也可以将从第2加法器22输出的信号按照原来的相位作为第2恒包络线信号Sd2输出，将第2放大器22放大后的信号的相位超前π(即，可以根据第2基本信号Sa2和输入信号Si的相位关系使第2放大器22放大后的信号的相位变化)。或者，也可以将来自第2加法器22的输出信号按照原来的相位作为第2恒包络线信号Sd2输出，并且将第2放大器22放大后的信号按照原来的相位输入给输出加法器13，将来自输出加法器13的输出信号的相位滞后π/2后(即，根据第2基本信号Sa2和输入信号Si的相位关系使来自输出加法器13的输出信号的相位变化后)，作为输出信号So输出。即使这样也能获得被放大的具有包络线变动的输出信号So。
另外，如本实施方式那样，由于当将第1基本信号Sa1和第2基本信号Sa2变为与输入信号Si相同相位的信号时，不需要使来自第1加法器21或第2加法器22的输出信号、第1放大器11或第2放大器12放大后的信号、来自输出加法器13的输出信号的相位变化，所以是合适的。
(实施方式的第2例)
图5是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的另一个例子的电路图。另外，对与第1例相同的构成要素赋予同一参照符号并省略说明。
首先，对本实施方式所涉及的功率放大电路所解决的课题进行说明。在输入信号Si的振幅较小的情况下，与振幅较大的情况相比，由于满足Y2＝A2-X2的第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的振幅(Y)变大，所以必须对变换用基本信号Sb进行更加放大。因此，当输入信号Si的振幅变小时，因放大变换用基本信号Sb时的增益不足，有时会变为不能生成满足Y2＝A2-X2的第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2的状态。图6和图7是用于对该状态进行说明的图。如图6和图7所示，当变为上述的状态时，随着输入信号Si的振幅变小，信号Sd1、Sd2的振幅会产生在使这些信号Sd1、Sd2间的相位差保持恒定角度的状态下变小的现象。即，信号Sd1、Sd2不是恒包络线信号。
如图5所示，本实施方式所涉及的功率放大电路与第1例的不同点在于包含环路增益调整电路100。环路增益调整电路100包含混频器101、低通滤波器102、减法器103和加法器104。在本例的功率放大电路中从输入信号Si中也分配信号Sj。信号Sj被2分割而输入给混频器101。混频器101输出包含与信号Sj的振幅对应的直流电压Va的信号Sk。直流电压Va按照信号Sj的振幅的增加而增加，按照信号Sj的振幅的减小而减小。直流电压Va与信号Sj的振幅成正比。在低通滤波器102中高频成分被衰减，将直流电压成分几乎占了全部的信号输入给减法器103。减法器103被输入通过低通滤波器102衰减了高频成分的信号Sk和具有预定的直流电压Vb的参照用信号Sm。减法器103输出具有满足Vc＝Vb-Va的直流电压Vc的信号Sn。在Va＜Vb的情况下(即，输入信号Si的振幅比预定的振幅小的情况下)，信号Sn的直流电压Vc随着输入信号Si的振幅减小而增大。另外，在Va≥Vb的情况下(即，输入信号Si的振幅大于等于预定振幅的情况下)，信号Sn的直流电压Vc为0。加法器104被输入通过缓冲放大器44将具有直流电压γ的信号放大所得的信号Sp和具有直流电压Vc的信号Sn。加法器104将对信号Sp、Sn相加所得的信号作为增益控制信号Sg而输入给可变增益放大器41。
在本实施方式所涉及的功率放大电路中，在输入信号Si的振幅小于预定振幅的情况下(即，Va＜Vb的情况下)，提供给可变增益放大器41的增益控制电压增加和提高了Vc(Vc＝Vb-Va)。作为其结果，放大变换用基本信号Sb时的增益增大。根据本实施方式所涉及的功率放大电路，即使输入信号Si的振幅较小，也不会使放大变换基本信号Sb时的增益不足。其结果，很难发生上述的现象，即使输入信号Si的振幅较小，也能确保信号Sd1、Sd2为恒包络线信号。例如，在未设置环路增益调整电路100的状态下，假定上述的现象在输入信号Si的振幅在某振幅Xa以下时发生。该情况下，通过设置环路增益调整电路100，当输入信号Si的振幅为小于振幅Xa的振幅Xb时，发生上述现象，在输入信号Si的振幅到Xb之前，不发生上述现象。另外，在本实施方式所涉及的功率放大电路中，通过调整参照用信号Sm的直流电压Vb的值能够控制发生上述现象的输入信号Si的振幅。例如，也能设定为在输入信号Si的振幅为期望的振幅的情况下发生上述现象。并且，也能够设定为通过使参照用信号Sm的直流电压Vb的值为较大的值，即使减小输入信号Si的振幅也不会发生上述的现象。
(实施方式的第3例)
图8是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的另一个例子的电路图。另外，在本例中只对与上述的第1例不同的点进行说明，对相同的构成要素使用同一参照符号并省略重复说明。
本例的功率放大电路具备输入第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的一部分而输出参照用信号Sf的参照电位控制电路45。
根据本例的功率放大电路，使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的一部分分别分支而输入给参照电位控制电路45，在确认了第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的变动幅度之后能够决定参照用信号Sf的直流电压β。如上所述，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅按照输入信号Si的振幅的变化而变化。并且第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅被直流电压β的值控制。因此，参照电位控制电路45(振幅控制电路)可以称作根据输入信号Si的振幅来控制第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的电路。通过具备参照电位控制电路45，即使在电源电压和具有包络线变动的输入信号Si的振幅大不相同的多个系统中，也能使参照用信号Sf的直流电压β最佳化，能够获得通用性更高的功率放大电路。
(实施方式的第3-1例)
第2例所解决的课题也能够通过图8所示的功率放大电路(参照电位控制电路45)来解决。该情况下的参照电位控制电路45在输入信号Si的振幅小于预定振幅的情况下，使参照用信号Sf的直流电压β增加。例如，参照电位控制电路45在输入信号Si的振幅小于预定振幅的情况下，随着输入信号Si的振幅减小而使参照用信号Sf的直流电压β逐渐增大。如上所述，将与具有满足γ＝β-α的直流电压γ的信号对应的增益控制信号Sg输入给可变增益放大器42。因此，当参照用信号Sf具有的直流电压β增大时，能够使放大变换用基本信号Sb时的增益增大。
根据该情况下的参照电位控制电路45，在输入信号Si的振幅小于预定振幅的情况下，控制为使放大变换用分配信号Sb时的增益变得更大。因此，即使输入信号Si的振幅较小，也不会使放大变换用基本信号Sb时的增益不足。作为其结果，即使输入信号Si的振幅较小，也能确保信号Sd1、Sd2为恒包络线信号。
(实施方式的第3-2例)
根据图8所示的功率放大电路(参照电位控制电路45)，也能够解决下述说明的课题。当第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间存在振幅差异时，通过对第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2进行矢量相加运算而生成的输出信号So与输入信号Si之间产生相位差。第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间的相位差越大该相位误差就越大。即，在第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间的相位差较大的情况下，即使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间的振幅的差异较小，输出信号So的相位误差也较大。如上所述，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间的相位差随着输入信号Si的振幅变小而增大，接近180度。因此，在输入信号Si的振幅较小的情况下，输出信号So的相位误差较大。例如，在对依据动态范围大的调制方式的信号进行放大的情况下，需要解决上述课题。
图9和图10是用于对解决上述课题的参照电位控制电路45(振幅控制电路)的动作进行说明的图。参照电位控制电路45对参照用信号Sf的直流电压β进行控制，使得参照用信号Sf的直流电压β如图9所示，随着输入信号Si的振幅变小而阶段性地变小。在图9所示的例子中，在输入信号Si的振幅是X1以上的情况下，参照电位控制电路45将参照用信号Sf的直流电压β设定为V1。并且，在输入信号Si的振幅是X2以上且不足X1的情况下，参照电位控制电路45将参照用信号Sf的直流电压β设定为比V1小的V2。该情况下的第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅比输入信号Si的振幅为X1以上的情况下小。并且，在输入信号Si的振幅不足X2的情况下，参照电位控制电路45将参照用信号Sf的直流电压β设定为比V2小的V3。该情况下的第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅比输入信号Si的振幅为X2以上的情况下小。这样，根据该情况下的参照电位控制电路45，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而阶段性地变小。如图10所示，当第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅变小时(图10中的Sd1a、Sd2a)，与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅大的情况(图10中的Sd1b、Sd2b)相比，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间的相位差变小。因此，根据该情况下的参照电位控制电路45，能够进行控制，使得第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间的相位差不变大，能够实现输出信号So的相位误差的减轻。
另外，该情况下的参照电位控制电路45控制第1放大器11和第2放大器12，使得放大第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2时的动作点为第1放大器11和第2放大器12的饱和区域。即，参照电位控制电路45与参照用信号Sf具有的直流电压β的变化(换句话说，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的变化)同步地，控制第1放大器11和第2放大器12的栅极电压和栅极宽度。该情况下，例如通过并联连接多个相同动作点的放大器而构成第1放大器11。第2放大器12也同样构成。并且，参照电位控制电路45与第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的变化同步地，通过对第1放大器11中包含的多个放大器进行选择性地导通/截止来控制第1放大器11的栅极宽度，同样，通过对第2放大器12中包含的多个放大器进行选择性地导通/截止来控制第2放大器12的栅极宽度。这样，能够确保利用高的功率放大效率的放大。
这里，通过根据输入信号Si的振幅控制参照用信号Sf的直流电压β，来阶段性地降低第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅。然而，也可以通过根据输入信号Si的振幅控制用于放大变换用基本信号Sb的环路部分的增益，来阶段性地降低第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅。例如，也可以通过根据输入信号Si的振幅控制第1加法器21、第2加法器22、减法器41、可变增益放大器42、缓冲放大器44、混频器51中的至少一个的增益，来阶段性地降低第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅。另外，如本实施方式那样，由于在采用控制参照用信号Sf的直流电压β的方法时能够比较容易地实现第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而阶段性地变小，所以是合适的。
(实施方式的第4例)
在图8所示的参照电位控制电路45中，根据从第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2分支出的信号来检测了输入信号Si的振幅的大小，但也可以根据从输入信号Si分配的信号来检测输入信号Si的振幅的大小。图11是表示该情况下的功率放大电路的电路图。另外，图11所示的功率放大电路(参照电位控制电路45a)具有用于解决与第2例和第3-1例所解决的课题相同课题的结构。以下对参照电位控制电路45a的动作进行说明。另外，对与第1例相同的构成要素赋予同一参照符号并省略说明。
如图11所示，该情况下的参照电位控制电路45a包含混频器111、低通滤波器112、减法器113、减法器114和镜像电源电路115。在该情况下的功率放大电路中，从输入信号Si中也分配信号Sj。信号Sj被2分割而输入给混频器111。混频器111输出具有与信号Sj的振幅对应的直流电压Va的信号Sk。即，直流电压Va按照信号Sj的振幅的增加而增加，按照信号Sj的振幅的减小而减小。例如，直流电压Va与信号Sj的振幅成正比。在低通滤波器112中高频成分被衰减，输出直流电压成分几乎占了全部的信号。减法器113被输入通过低通滤波器112衰减了高频成分的信号Sk和具有预定的直流电压Vb的参照用信号Sm。减法器113输出具有满足Vc＝Vb-Va的直流电压Vc的信号Sn。在Va＜Vb的情况下(即，输入信号Si的振幅比预定的振幅小的情况下)，信号Sn的直流电压Vc随着输入信号Si的振幅减小而增大。另外，在Va≥Vb的情况下(即，输入信号Si的振幅大于等于预定振幅的情况下)，信号Sn的直流电压Vc为0。
减法器114从减法器113输入具有直流电压Vc的信号Sn，具有直流电压Vd的参照用信号Sq例如从抽样保持电路(未图示)输入。减法器114将具有满足Ve＝Vd-Vc的直流电压Ve的信号Sr输出给镜像电源电路115。镜像电源电路115的FET 116流过起因于恒电流源118的电流i和起因于施加直流电压Ve的电流Δi之间的和电流i+Ai。并且，电流i+Ai也流过另一方的FET 117。并且，具有满足Vg＝Vf-(i+Ai)*Ra的直流电压Vg的信号St作为增益控制信号被输入给缓冲放大器44。另外，缓冲放大器44构成为能够改变增益。并且，具有满足β＝Vf-(i+Δi)*(Ra+Rb)的直流电压β的参照用信号Sf被输入给减法器41。
在参照电位控制电路45a中，在输入信号Si的振幅小于预定振幅的情况下(即，Va＜Vb的情况下)，提供给镜像电源电路115的信号Sr的直流电压Ve变小，流过镜像电源电路115的电流也变小。其结果，在输入信号Si的振幅小于预定振幅的情况下(即，Va＜Vb的情况下)，作为增益控制信号提供给缓冲放大器44的信号St的直流电压Vg和提供给减法器41的参照用信号Sf的直流电压β变大。因此，提供给可变增益放大器42的增益控制信号Sg变大，放大变换用基本信号Sb时的增益变大。因此，即使输入信号Si的振幅较小，也不会使放大变换基本信号Sb时的增益不足。作为其结果，即使输入信号Si的振幅较小，也能确保信号Sd1、Sd2为恒包络线信号。另外，通过调整参照用信号Sm具有的直流电压Vb和参照用信号Sq具有的直流电压Vd，能够调整放大变换用基本信号Sb时的增益开始提高的定时和放大变换用基本信号Sb时的增益的增加量。
(实施方式的第5例)
图12所示的功率放大电路也是根据从输入信号Si分配的信号来检测输入信号Si的振幅大小的情况下的例子。另外，图12所示的功率放大电路(参照电位控制电路45b)具有用于解决与第3-2例所解决的课题相同课题的结构。以下对参照电位控制电路45b(振幅控制电路)的动作进行说明。另外，对与第1例相同的构成要素赋予同一参照符号并省略说明。并且，图12所示的功率放大电路包含与第2例(图5)同样的环路增益调整电路100。
如图12所示，该情况下的参照电位控制电路45b包含混频器101a、低通滤波器102a、减法器103a和控制电路120。如下面说明的那样，混频器101a、低通滤波器102a和减法器103a进行与环路增益调整电路100中包含的混频器101、低通滤波器102和减法器103相类似的动作。在该情况下的功率放大电路中，从输入信号Si中进一步分配信号Su。信号Su被2分割而输入给混频器101a。混频器101a输出具有与信号Su的振幅对应的直流电压Va’的信号Sv。即，直流电压Va’按照信号Su的振幅的增加而增加，按照信号Su的振幅的减小而减小。例如，直流电压Va’与信号Su的振幅成正比。在低通滤波器102a中高频成分被衰减，输出直流电压成分几乎占了全部的信号。减法器103a被输入通过低通滤波器102a衰减了高频成分的信号Sv和具有预定的直流电压Vb’的参照用信号Sw。减法器103a输出具有满足Vc’＝Vb’-Va’的直流电压Vc’的信号Sx。在Va’＜Vb’的情况下(即，输入信号Si的振幅比预定的振幅小的情况下)，信号Sx的直流电压Vc’随着输入信号Si的振幅减小而增大。另外，在Va’≥Vb’的情况下(即，输入信号Si的振幅大于等于预定振幅的情况下)，信号Sx的直流电压Vc’为0。来自减法器103a的输出信号Sx被输入给控制电路120。
控制电路120根据来自减法器103a的输出信号Sx来控制参照用信号Sf的直流电压β。控制电路120控制参照用信号Sf的直流电压β，使得参照用信号Sf的直流电压β如图9所示随着输入信号Si的振幅变小而阶段性地变小。图13是表示用于控制参照用信号Sf的直流电压β的结构的一例的图。如图13所示，控制电路120包含分压电路121、抽样保持电路122、电压比较电路123和加法电路126。分压电路121对作为信号Sx而输入的直流电压Vc’进行分割，将电压Vc1(Vc1＝2*Vc’/3)和电压Vc2(Vc2＝Vc’/3)输出给电压比较电路123。
电压比较电路123包含第1比较器124和第2比较器125。第1比较器124对分压电路121所输出的电压Vc1和从抽样保持电路122输入的基准电压Vref进行比较，输出表示其比较结果的电压Vo1。在电压Vc1比基准电压Vref高的情况下，第1比较器124输出H电平的电压(Vhigh)，在电压Vc1不比基准电压Vref高的情况下，第1比较器124输出L电平的电压(Vlow)。这里，将H电平的电压(Vhigh)设为比0大的预定电压(例如电源电压)，将L电平的电压(Vlow)设为0V。第2比较器125对分压电路121所输出的电压Vc2和从抽样保持电路122输入的基准电压Vref进行比较，输出表示其比较结果的电压Vo2。在电压Vc2比基准电压Vref高的情况下，第2比较器125输出H电平的电压(Vhigh)，在电压Vc2不比基准电压Vref高的情况下，第2比较器125输出L电平的电压(Vlow)。
加法电路126被输入来自第1比较器124和第2比较器125的输出电压Vo1和Vo2。另外，在图13中，加法电路126中包含的3个电阻具有相同的电阻值。因此，加法电路126输出具有从偏置电压Voff中减去来自第1比较器124和第2比较器125的输出电压Vo1和Vo2的和所得的电压的信号。该信号作为参照用信号Sf被输入给减法器41。即，具有直流电压(Voff-(Vo1+Vo2))的参照用信号Sf被输入给减法器41。
如图14所示，在Vc1和Vc2都不比基准电压Vref高的情况下(即，从第1比较器124和第2比较器125输入L电平的电压的情况下)，参照用信号Sf的直流电压β被设定为Voff。并且，在Vc1比基准电压Vref高并且Vc2不比基准电压Vref高的情况下(即，从第1比较器124输入H电平的电压，并且从第2比较器125输入L电平的电压的情况下)，参照用信号Sf的直流电压β被设定为(Voff-Vhigh)。另外，在Vc1和Vc2都比基准电压Vref高的情况下(即，从第1比较器124和第2比较器125输入H电平的电压的情况下)，参照用信号Sf的直流电压β被设定为(Voff-2*Vhigh)。
例如，只要按照如下方式来设定基准电压Vref等就能实现图9所示的动作，该方式为：在输入信号Si的振幅为X1以上的情况下，Vc1和Vc2都为Vref以下，在输入信号Si的振幅为大于等于X2且小于X1的情况下，Vc1大于Vref，并且Vc2小于等于Vref，在输入信号Si的振幅小于X2的情况下，Vc1和Vc2都大于Vref。
这样，根据图13所示的结构，随着作为信号Sx而输入的直流电压Vc’变大(即，随着输入信号Si的振幅变小)，参照用信号Sf的直流电压β阶段性地变小。其结果，随着输入信号Si的振幅变小，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅阶段性地变小。
并且，控制电路120根据来自减法器103a的输出信号Sx来控制第1放大器11和第2放大器12，使得放大第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2时的动作点为第1放大器11和第2放大器12的饱和区域。即，控制电路120与参照用信号Sf具有的直流电压β的变化(换句话说，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的变化)同步地，控制第1放大器11和第2放大器12的栅极电压和栅极宽度。用于控制第1放大器11和第2放大器12的栅极宽度的结构例如通过以下的结构来实现。即，通过并联连接多个相同动作点的放大器而构成第1放大器11。第2放大器12也同样构成。并且，控制电路120与参照用信号Sf具有的直流电压β的变化(第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅的变化)同步地，通过对第1放大器11中包含的多个放大器进行选择性地导通/截止来控制第1放大器11的栅极宽度，同样，通过对第2放大器12中包含的多个放大器进行选择性地导通/截止来控制第2放大器12的栅极宽度。并且，用于控制第1放大器11和第2放大器12的栅极电压的结构例如通过与用于根据来自减法器103a的输出信号Sx来控制参照用信号Sf的直流电压β的结构(参照图13)相同的结构来实现。另外，用于控制第1放大器11和第2放大器12的栅极电压的结构在第3-2例的参照电位控制电路45中也能够使用同样的结构。
另外，控制电路120根据来自减法器103a的输出信号Sx来控制参照用信号Sm的直流电压Vb。控制电路120对参照用信号Sm的直流电压Vb进行控制，使得参照用信号Sm的直流电压Vb与阶段性地减小参照用信号Sf的直流电压β同步地阶段性地减小。用于根据来自减法器103a的输出信号Sx来控制参照用信号Sm的直流电压Vb的结构例如通过与用于根据来自减法器103a的输出信号Sx来控制参照用信号Sm的直流电压β的结构(参照图13)相同的结构来实现。
根据图12和图13所示的功率放大电路，能够实现下面说明的动作。
例如，在输入信号Si的振幅为预定振幅X1以上的情况下(即，Vc1和Vc2都在Vref以下的情况下)，将参照用信号Sf的直流电压β设定为预定电压V1。该情况下，第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅为预定振幅B 1。并且，在该情况下，也控制第1放大器11和第2放大器12的栅极电位或栅极宽度，以符合第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅B1(即，使得动作点为饱和区域)。并且，参照用信号Sm的直流电压Vb被设定为在输入信号Si的振幅小于X1的情况下产生“来自第1加法器21和第2加法器22的输出信号Sd1、Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而在将信号Sd1、Sd2的相位差保持为恒定的状态下变小”这样的现象。
在上述设定的状态下，如果输入信号Si的振幅小于X1，则来自第1加法器21和第2加法器22的输出信号Sd1、Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而在将信号Sd1、Sd2的相位差保持为恒定的状态下变小。在该情况下，控制电路120在信号Sd1、Sd2的振幅为预定振幅B2(B2＜B1)时，将参照用信号Sf的直流电压β设定为预定电压V2(V2＜V1)，使得信号Sd1、信号Sd2的振幅恒定为B2(使得信号Sd1、Sd2为振幅B2的恒包络线信号)。另外，在该情况下，由于信号Sd1、Sd2的振幅从B1逐渐变化为B2，所以能够确保调制信号的连续性。并且，在该情况下，控制第1放大器11和第2放大器12的增益电位或栅极宽度，以符合第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅B2(即，使得动作点为饱和区域)。并且，参照用信号Sm的直流电压Vb被设定为在输入信号Si的振幅小于X2(X2＜X1)的情况下产生“来自第1加法器21和第2加法器22的输出信号Sd1、Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而在将信号Sd1、Sd2的相位差保持为恒定的状态下变小”这样的现象。
在上述设定的状态下，如果输入信号Si的振幅小于X2，则来自第1加法器21和第2加法器22的输出信号Sd1、Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而在将信号Sd1、Sd2的相位差保持为恒定的状态下变小。在该情况下，控制电路120在信号Sd1、Sd2的振幅为预定振幅B3(B3＜B2)时，将参照用信号Sf的直流电压β设定为预定电压V3(V3＜V2)，使得信号Sd1、信号Sd2的振幅恒定为B3(使得信号Sd1、Sd2为振幅B3的恒包络线信号)。另外，在该情况下，由于信号Sd1、Sd2的振幅从B2逐渐变化为B3，所以能够确保调制信号的连续性。并且，在该情况下，控制第1放大器11和第2放大器12的栅极电位或栅极宽度，以符合第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅B3(即，使得动作点为饱和区域)。并且，参照用信号Sm的直流电压Vb被设定为在输入信号Si的振幅小于X3(X3＜X2)的情况下产生“来自第1加法器21和第2加法器22的输出信号Sd1、Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而在将信号Sd1、Sd2的相位差保持为恒定的状态下变小”这样的现象。
在上述设定的状态下，如果输入信号Si的振幅大于等于X2，则控制电路120将参照用信号Sf的直流电压β更新为V2，使得信号Sd1、Sd2的振幅恒定为预定的振幅值B2(使得信号Sd1、Sd2为振幅B2的恒包络线信号)。并且，在该情况下，控制第1放大器11和第2放大器12的增栅极电位或栅极宽度，以符合第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅B2(即，使得动作点为饱和区域)。并且，参照用信号Sm的直流电压Vb被设定为在输入信号Si的振幅小于X2的情况下产生“来自第1加法器21和第2加法器22的输出信号Sd1、Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而在将信号Sd1、Sd2的相位差保持为恒定的状态下变小”这样的现象。
在上述设定的状态下，如果输入信号Si的振幅大于等于X1，则控制电路120将参照用信号Sf的直流电压β更新为V1，使得信号Sd1、Sd2的振幅恒定为预定的振幅值B1(使得信号Sd1、Sd2为振幅B2的恒包络线信号)。并且，在该情况下，控制第1放大器11和第2放大器12的增益电位或栅极宽度，以符合第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅B1(即，使得动作点为饱和区域)。并且，参照用信号Sm的直流电压Vb被设定为在输入信号Si的振幅小于X1的情况下产生“来自第1加法器21和第2加法器22的输出信号Sd1、Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而在将信号Sd1、Sd2的相位差保持为恒定的状态下变小”这样的现象。
根据图12所示的功率放大电路，与第3-2例同样，能够控制为即使输入信号Si的振幅变小也不会使第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2间的相位差变得过大。即，即使输入信号Si的振幅变小也能将输出信号So的相位误差抑制得较低。作为其结果，能够合适地进行依据动态范围大的调制方式的信号的放大。并且，也能够确保用高的功率附件效率的放大。
并且，在图12所示的功率放大电路中，也与第3-2例同样，通过根据输入信号Si的振幅控制用于放大变换用基本信号Sb的环路部分的增益，来阶段性地降低第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅。例如，也可以通过根据输入信号Si的振幅控制第1加法器21、第2加法器22、减法器41、可变增益放大器42、缓冲放大器44、混频器51中的至少一个的增益，来阶段性地降低第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅。另外，如本实施方式那样，由于在采用控制参照用信号Sf的直流电压β的方法时能够比较容易地实现第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅随着输入信号Si的振幅变小而阶段性地变小，所以是合适的。
并且，这里根据来自减法器103a的输出信号Sx来控制参照用信号Sf的直流电压β、参照用信号Sm的直流电压Vb、第1放大器11和第2放大器，但例如也可以根据来自混频器101a的输出信号Sv来控制参照用信号Sf的直流电压β、参照用信号Sm的直流电压Vb、第1放大器11和第2放大器。另外，例如也可以对减法器103和减法器103a分配通过低通滤波器102衰减了高频成分的信号Sk。该情况下，能够省略混频器101a和低通滤波器102a。
(实施方式的第6例)
图15是示意性地示出本发明的功率放大电路的实施方式的另一例子的电路图。另外，在本例中只对与上述的第1例不同的点进行说明，对相同的构成要素使用同一参照符号，并省略重复说明。
本例的功率放大电路的结构为：将来自输入了第1恒包络线信号Sd1的一部分的混频器51的输出信号的一部分加到第2加法器22的驱动电流上，来自输入了第2恒包络线信号Sd2的一部分的混频器51的输出信号的一部分加到第1加法器21的驱动电流上。
根据本例的功率放大电路，当第1恒包络线信号Sd1的振幅增大时，来自第2加法器22的输出信号的振幅变大，当第2恒包络线信号Sd2的振幅增大时，来自第1加法器21的输出信号的振幅变大。其结果，在因第1加法器21和第2加法器22的性能的偏差等而使第1恒包络线信号Sd1的振幅和第2恒包络线Sd2的振幅之间产生了差异的情况下，能够减少该差异。
(实施方式的第7例)
图16是示意性地示出使用2个本发明的功率放大电路来构成复合放大电路的例子的框图。
本例的复合放大电路具备正交信号生成电路90、2个功率放大电路10和合成电路91。正交信号生成电路90将具有包络线变动的输入信号S变换为具有2个包络线变动的正交信号I和Q。功率放大电路10是本实施方式所涉及的功率放大电路，通过将具有包络线变动的正交信号I或Q分别变换为2个恒包络线信号来放大之后再进行合成，输出被放大的具有包络线变动的正交信号I’或Q’。合成电路91通过合成被放大的具有包络线变动的正交信号I’或Q’来合成具有包络线变动的输出信号S’。
根据本例的复合放大电路，能够直接利用在通信机中广泛使用的IQ信号来进行放大。
(实施方式的第8例)
图17是示意性地示出使用本发明的功率放大电路来构成发送机的例子的框图。
本发明的发送机的天线96经由本发明的功率放大电路10连接在发送电路95上。
根据本发明的发送机，由于能够通过消耗功率小、功率附加效率高的本发明的功率放大电路10来放大来自发送电路的具有包络线变动的发送信号，所以能够获得消耗功率小、发送时间长的发送机。
(实施方式的第9例)
图18是示意性地示出使用本发明的功率放大电路来构成无线通信机的例子的框图。
本发明的无线通信机的天线96经由本发明的功率放大电路10连接在发送电路95上，接收电路97连接在天线上。并且，天线96与发送电路95和接收电路97之间插入有切换收发的开关电路98。
根据本发明的无线通信机，由于能够通过消耗功率小、功率附加效率高的本发明的功率放大电路10来放大来自发送电路的具有包络线变动的发送信号，所以能够获得消耗功率小、通信时间长的无线通信机。
(变形例)
本发明不限于上述的实施方式的第1例～第9例，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更和改良。
例如，在上述的实施方式的例子中示出了使用低通滤波器43和缓冲放大器44的例子，但也可以代替它们而使用运算放大器。
并且，在上述的实施方式的例子中，变换用分配信号Sb通过构成移相电路60的一部分的移相器61使相位超前π/2之后，通过可变增益放大器42来放大。通过可变增益放大器42放大的信号被2分割，其一方作为第1变换信号Sc1输入给第1加法器21，另一方通过构成移相电路60的一部分的移相器62使相位超前π后，作为第2变换信号Sc2输入给第2加法器22。但是，例如也可以将变换用分配信号Sb通过移相器使相位超前π/2后进行2分割。并且，也可以利用移相器将其一方的相位超前π后，利用可变增益放大器来分别放大，由此生成第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2。
另外，在上述的实施方式中，使用混频器51检测了第1恒包络线信号Sd1和第2恒包络线信号Sd2的振幅，但也可以代替混频器51，例如使用二极管检波器。
另外，在上述的实施方式的例子中，作为移相电路60，使用了使相位超前π/2的移相器61和使相位超前π的移相器62，但是，例如如果从可变增益放大器42输出差动信号，则可以省略使相位超前π的移相器62。并且，可以在使用第1功率分配器将具有包络线变动的输入信号Si分配为第1分配信号Sa1和第2分配信号Sa2后，进一步通过第2和第3功率分配器从各自中取出第1和第2变换用分配信号。然后，也可以使一方的相位超前π/2，使另一方的相位滞后π/2，利用第1和第2可变增益放大器分别进行放大，由此生成第1变换信号Sc1和第2变换信号Sc2。在这种情况下，第1～第3功率分配器相当于本发明的实施方式中的功率分配器23。这样，作为具体的电路，能够进行各种变形。

Claims (6)

1.一种功率放大电路，其包含：
恒包络线信号生成电路，其将具有包络线变动的输入信号变换为振幅相互相等、相位不同的第1恒包络线信号和第2恒包络线信号，并分别输出；
第1放大器，其对从所述恒包络线信号生成电路输入的所述第1恒包络线信号进行放大，并输出第1放大信号；
第2放大器，其对从所述恒包络线信号生成电路输入的所述第2恒包络线信号进行放大，并输出第2放大信号；以及
输出加法器，其根据从所述第1放大器输入的所述第1放大信号和从所述第2放大器输入的所述第2放大信号，输出放大后的具有包络线变动的输出信号，
所述功率放大电路的特征在于：
所述恒包络线信号生成电路包含振幅控制电路，该振幅控制电路根据所述输入信号的振幅来控制所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅，
所述恒包络线信号生成电路包含：
基本信号生成电路，其根据具有包络线变动的所述输入信号，生成振幅相互相等并且与所述输入信号具有预定的相位关系的第1基本信号和第2基本信号、以及与所述第1基本信号和所述第2基本信号具有恒定的相位关系的变换用基本信号；
变换信号生成电路，其根据所述第1基本信号和/或所述第2基本信号的振幅X来放大所述变换用基本信号，由此生成第1变换信号和第2变换信号，所述第1变换信号具有满足Y2＝A2-X2的振幅Y、并且相位比所述第1基本信号超前π/2，所述第2变换信号具有所述振幅Y、并且相位比所述第2基本信号滞后π/2，其中，X为第1基本信号和第2基本信号的振幅，A为比X大的任意的恒定振幅；
第1加法器，其对所述第1基本信号和所述第1变换信号进行矢量相加运算；以及
第2加法器，其对所述第2基本信号和所述第2变换信号进行矢量相加运算，
根据所述第1加法器所输出的信号来输出所述第1恒包络线信号，根据所述第2加法器所输出的信号来输出所述第2恒包络线信号，
所述振幅控制电路控制在生成所述第1变换信号和所述第2变换信号时的增益，由此控制所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅。
2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，
所述振幅控制电路对所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅进行控制，使得所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅随着所述输入信号的振幅变小而阶段性地变小。
3.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，
所述变换信号生成电路包含：
振幅检测信号生成电路，其生成具有直流电压α的振幅检测信号，该直流电压α与通过对所述第1基本信号和所述第1变换信号进行矢量相加运算所得的信号、以及通过对所述第2基本信号和所述第2变换信号进行矢量相加运算所得的信号的振幅相对应；
减法器，其被输入具有比所述直流电压α大的任意直流电压β的参照用信号和所述振幅检测信号，并输出具有满足γ＝β-α的直流电压γ的信号；以及
可变增益放大器，其根据基于从所述减法器输出的信号的增益控制信号来放大所述变换用基本信号，使得所述第1变换信号和所述第2变换信号的振幅Y满足Y2＝A2-X2，
所述振幅控制电路根据所述输入信号的振幅来控制所述参照用信号具有的直流电压β，由此控制所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅。
4.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，
所述功率放大电路包含如下的电路：与所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号的振幅变化同步地控制所述第1放大器和所述第2放大器，使得放大所述第1恒包络线信号和所述第2恒包络线信号时的动作点为饱和区域的电路。
5.一种发送机，其特征在于，
天线经由权利要求1～4中任一项所述的功率放大电路连接在发送电路。
6.一种无线通信机，其特征在于，
天线经由权利要求1～4中任一项所述的功率放大电路连接在发送电路，接收电路连接在该天线。
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