JP2004080770A - 電力増幅方法、電力増幅器、通信機器 - Google Patents

電力増幅方法、電力増幅器、通信機器 Download PDF

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Abstract

　【課題】　電力増幅器で発生する低域側のＡＣＰと高域側のＡＣＰのレベル差を低減できなかった。
　【解決手段】　入力信号で変調した高周波信号を増幅するための増幅器１０６と、入力信号または高周波信号を利用して、その包絡線が反転された反転包絡線信号を生成するための反転包絡線生成回路１０８と、反転包絡線信号の振幅を調整するための利得可変増幅器１１１と、反転包絡線信号の位相を調整するための可変遅延回路１１０と、増幅された高周波信号の歪みまたは信号レベルに関する情報に基づいて、利得可変増幅器１１１および可変遅延回路１１０に制御信号を出力する制御回路１１４と、を備え、振幅または位相が調整された反転包絡線信号が、高周波信号または増幅された高周波信号に注入され、制御回路１１０は、増幅された高周波信号の歪みまたは信号レベルが最小となるように利得可変増幅器１１１または可変遅延回路１１０を制御する、電力増幅器。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、電力増幅器、電力増幅方法、およびプリディストーション歪み補償付き電力増幅器に関し、より特定的には、主として携帯電話等の無線通信基地局で使用され、信号を増幅し、かつその際に発生する歪みを低減することができる電力増幅器、電力増幅方法およびプリディストーション歪み補償付き電力増幅器、および上記電力増幅器を備えた通信機器に関するものである。
　近年、無線通信機器の基地局の送信装置には、多数の信号チャンネルを一括して増幅するために高効率でかつ線形性の高い電力増幅器が求められる。電力増幅器の線形性を高めるためには、例えばプリディストーション方式などの歪み補償回路の採用が不可欠である。
　図２９に従来のプリディストーション歪み補償付き電力増幅器のブロック図を示す。６０１は入力端子、６０２は出力端子、６０３は電力分配器、６０４は遅延回路、６０５は歪み発生回路、６０６は可変減衰器、６０７は可変位相器、６０８は電力合成器、６０９は増幅器、６１０は電力分配器、６１１は制御部である。
　上記のように構成されたプリディストーション歪み補償付き電力増幅器では、入力端子６０１から入力された変調キャリア信号が、電力分配器６０３で２分配される。２分配された一方の変調キャリア信号をもとに、歪み発生回路６０５が歪み信号を発生させる。この歪み信号は、可変減衰器６０６および可変位相器６０７で振幅および位相の調整を受けた後、電力合成器６０８に与えられる。電力分配器６０３で２分配された他方の変調キャリア信号は、遅延回路６０４で遅延された後、電力合成器６０８に入力される。電力合成器６０８は、これら歪み信号と変調キャリア信号を合成して増幅器６０９に入力させ、増幅器６０９は、入力された信号を増幅して、出力端子６０２より出力する。
　増幅器６０９と出力端子６０２との間には、電力分配器６１０が設けられており、そこで増幅器６０９の出力信号の一部が分岐され、制御回路６１１に与えられる。制御回路６１１は、電力合成器６０８に入力される歪み信号が、増幅器６０９が変調キャリア信号を増幅する際に発生する隣接チャネル漏洩歪み（以下、単に「歪み」あるいは「ＡＣＰ」と呼ぶ）と同振幅かつ逆位相となるように、可変減衰器６０６および可変位相器６０７を制御する。
　上記のように、図２９のプリディストーション歪み補償付き電力増幅器では、増幅器６０９で変調キャリア信号を増幅する際に発生するであろう歪みと同振幅かつ逆位相の歪み信号を発生させて、それを増幅器６０９へ入力しようとする変調キャリア信号にあらかじめ付加しておく（すなわち、発生歪みと同振幅かつ逆位相の歪み成分を増幅器に入力する）ことにより、増幅器６０９で発生する歪みを低減するようにしている。このような回路構成は例えば、特許文献１で開示されている。
特開２０００−２６１２５２号公報
　しかしながら、図２９に示されているような従来のプリディストーション歪み補償付き電力増幅器では、増幅器６０９で発生する、低周波側に発生する隣接チャネル漏洩歪み成分（以下ＡＣＰＬと記載）と、高周波側に発生する隣接チャネル漏洩歪み成分（以下ＡＣＰＵと記載）のレベル差が大きい場合、歪み発生回路６０５で発生するＡＣＰＬ、ＡＣＰＵの両方を、増幅器６０９で発生するＡＣＰＬ、ＡＣＰＵと同振幅かつ逆位相にすることが難しくなり、結果としてＡＣＰＬ、ＡＣＰＵの両方に対して大きな歪み抑圧量を実現するということができないという課題があった。
　本発明は上記問題点に鑑み、電力増幅器で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベル差を小さくすることができる、電力増幅方法、または電力増幅器、およびそれを利用した通信機器を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、第１の本発明は、入力信号で変調した高周波信号を増幅する工程と、
　前記入力信号または前記高周波信号を利用してその包絡線のうちの一方の包絡線が反転された反転包絡線信号を生成する工程と、
　前記反転包絡線信号を、前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入する工程と、を備える電力増幅方法である。
　第２の本発明は、前記増幅された高周波信号の信号レベルまたは前記高周波信号に含まれる変調周波数帯域の信号レベルに関する情報に基づいて、前記注入する工程の前に、（ａ）前記反転包絡線信号の振幅、および／または（ｂ）前記反転包絡線信号の位相もしくは前記高周波信号の位相を、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小化されるように調整する、第１の本発明の電力増幅方法である。
　第３の本発明は、入力信号で変調した高周波信号を増幅するための増幅手段と、
　前記入力信号または前記高周波信号を利用して、その包絡線のうちの一方の包絡線が反転された反転包絡線信号を生成するための反転包絡線生成手段と、を備え、
　前記反転包絡線信号が前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入される電力増幅器である。
　第４の本発明は、前記反転包絡線信号の振幅を調整するための第１の振幅調整手段と、
　前記高周波信号または前記反転包絡線信号の位相を調整するための第１の位相調整手段と、
　前記増幅された高周波信号の信号レベルまたは前記高周波信号に含まれる変調周波数帯域の信号レベルに関する情報に基づいて、前記第１の振幅調整手段および前記第１の位相調整手段に制御信号を出力する制御回路と、を備え、
　前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号が、前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入され、
　前記制御回路は、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように前記第１の振幅調整手段および／または前記第１の位相調整手段を制御する、第３の本発明の電力増幅器である。
　第５の本発明は、前記増幅手段から発生する歪みを打ち消すための歪み信号を発生させ、前記歪み信号を前記増幅手段の入力側までに注入する歪み発生回路をさらに備える、第４の本発明の電力増幅器である。
　第６の本発明は、前記反転包絡線信号が前記増幅された高周波信号に注入される、第５の本発明の電力増幅器である。
　第７の本発明は、前記反転包絡線信号が、前記歪み発生回路を経由して前記増幅手段に入力される高周波信号に注入される、第５の本発明の電力増幅器である。
　第８の本発明は、入力信号からＩ信号および前記Ｉ信号に直交するＱ信号を生成するベースバンド部、および前記増幅された高周波信号をＩ信号およびＱ信号に復調する復調部をさらに備え、前記歪み発生回路は、前記ベースバンド部で生成されたＩ信号およびＱ信号、ならびに前記復調部から出力されたＩ信号およびＱ信号に基づいて、前記増幅された高周波信号において歪みが打ち消されるような歪み信号を生成する、第５の本発明の電力増幅器である。
　第９の本発明は、前記歪み発生回路は、前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号が入力されて歪み信号を発生させる、第５の本発明の電力増幅器である。
　第１０の本発明は、前記反転包絡線生成手段が、前記高周波を包絡線検波するための包絡線検波器と、前記包絡線検波された信号の符号を反転させる符号反転回路と、を備え、前記包絡線検波され前記符号が反転された信号を反転包絡線信号として出力する、第４の本発明の電力増幅器である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　第１１の本発明は、前記反転包絡線生成手段から出力される反転包絡線信号が、前記増幅手段の入力側までに注入される、第１０の本発明の電力増幅器である。
　第１２の本発明は、前記歪み発生回路に入力される前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号の振幅をさらに調整するための第２の振幅調整手段と、
　前記歪み発生回路に入力される前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号の位相をさらに調整するための第２の位相調整手段と、を有し、
　前記第２の振幅調整手段および前記第２の位相調整手段により、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように、前記歪み発生回路に入力される信号の振幅および／または位相がさらに調整される、第９の本発明の電力増幅器である。
　第１３の本発明は、入力信号からＩ信号および前記Ｉ信号に直交するＱ信号を生成するベースバンド部をさらに備え、前記反転包絡線生成手段が、前記Ｉ信号および前記Ｑ信号から、前記反転包絡線信号として−（Ｉ２＋Ｑ２）１／２ を演算して出力する、第４の本発明の電力増幅器である。
　第１４の本発明は、前記歪み発生回路が前記ベースバンド部内に構成される、第８の本発明の電力増幅器である。
　第１５の本発明は、前記反転包絡線生成手段が前記ベースバンド部内に構成される、第１３の本発明の電力増幅器である。
　第１６の本発明は、前記増幅された高周波信号の信号レベルをレベル検出する第１のレベル検出手段をさらに有し、前記第１のレベル検出手段により得られた前記増幅された信号の信号レベルに関する情報に基づいて、前記制御回路により前記第１の振幅調整手段および／または前記第１の位相調整手段が制御される、第４の本発明の電力増幅器である。
　第１７の本発明は、前記増幅手段の出力側に接続されたローパスフィルタ、および前記ローパスフィルタの出力側に接続された第２のレベル検出手段をさらに備え、
　前記ローパスフィルタにより、前記増幅された高周波信号から前記変調周波数帯域の信号が取り出され、前記第２のレベル検出手段により、前記変調周波数帯域の信号レベルが検出され、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように、前記制御回路により前記第１の振幅調整手段および／または前記第１の位相調整手段が制御される、第４の本発明の電力増幅器である。
　第１８の本発明は、前記増幅された高周波信号の信号レベルをレベル検出する第１のレベル検出手段をさらに有し、前記第１のレベル検出手段により得られた前記増幅された信号の信号レベルに関する情報に基づいて、前記制御回路により前記第１の振幅調整手段、前記第１の位相調整手段、前記第２の振幅制御手段、および前記第２の位相制御手段の少なくともいずれかが制御される、第１２の本発明の電力増幅器である。
　第１９の本発明は、前記増幅手段の出力側に接続されたローパスフィルタ、および前記ローパスフィルタの出力側に接続された第２のレベル検出手段をさらに備え、
　前記ローパスフィルタにより、前記増幅された高周波信号から前記変調周波数帯域の信号が取り出され、前記第２のレベル検出手段により、前記変調周波数帯域の信号レベルが検出され、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように、前記制御回路により、前記第１の振幅制御手段、前記第１の位相制御手段、前記第２の振幅制御手段、および前記第２の位相制御手段が制御される、第１２の本発明の電力増幅器である。
　第２０の本発明は、前記増幅手段に入力される前の高周波信号の信号レベルをレベル検出する第３のレベル検出手段をさらに有し、前記レベル検出された信号に基づき、前記第１の振幅制御手段および／または前記第１の位相制御手段が制御される、第４の本発明の電力増幅器である。
　第２１の本発明は、前記増幅手段に入力される前の高周波信号の信号レベルをレベル検出する第３のレベル検出手段をさらに有し、前記レベル検出された信号に基づき、前記第１の振幅制御手段、前記第１の位相制御手段、前記第２の振幅制御手段、および前記第２の位相制御手段の少なくともいずれかが制御される、第１２の本発明の電力増幅器である。
　第２２の本発明は、前記入力信号の信号レベル、または前記電力増幅器から出力される信号の信号レベルに関する情報に基づいて、前記第２の振幅調整手段および／または前記第２の位相調整手段が制御される、第１２の本発明の電力増幅器である。
　第２３の本発明は、前記反転包絡線回路から生成された反転包絡線信号、または前記振幅もしくは位相が調整された反転包絡線信号が、コイルおよびコンデンサから構成される直列回路を介して、前記歪み発生回路または前記歪み発生回路の入力側までに入力される、第９の本発明の電力増幅器である。
　第２４の本発明は、前記反転包絡線回路から生成された反転包絡線信号、または前記振幅もしくは位相が調整された反転包絡線信号が、コイルおよびコンデンサから構成される直列回路を介して、前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入される、第４の本発明の電力増幅器である。
　第２５の本発明は、前記コイルに代えて抵抗が使用される、第２３または２４の本発明の電力増幅器である。
　第２６の本発明は、送信信号を送信し、第４の本発明の電力増幅器を有する送信機と、受信信号を受信する受信機とを備えた通信機器である。
　電力増幅器で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベル差を小さくすることができる、電力増幅方法、または電力増幅器、およびそれを利用した通信機器を提供することができる。
　また、歪み発生回路を備える場合は、電力増幅器で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベル差が大きい場合でも大きな歪み抑圧効果を得ることができる。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお全ての実施の形態および全ての図面において、同様の構成要素に対しては、同一の符号を付与する。以下で、第１〜第７の実施の形態について説明する。
　（第１の実施の形態）
　図１は本発明の第１の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。図１において、本電力増幅器は、入力端子１０１、出力端子１０２、ベースバンド部１０３、デジタル−アナログ（以下Ｄ／Ａ）変換器１０４、１０９、直交変調器１０５、本発明の増幅手段の一例である増幅器１０６、電力分配器１０７、本発明の反転包絡線生成手段の一例である反転包絡線生成回路１０８、本発明の第１の位相調整手段の一例である可変遅延回路１１０、本発明の第１の振幅調整手段の一例である利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２、本発明の第１のレベル検出手段の一例である信号レベル検波器１１３、制御回路１１４、局部発振器１１５を備えている。利得可変増幅器１１１には、例えばバイポーラトランジスタなどのトランジスタが用いられる。制御回路１１４は、例えばＲＯＭなどのメモリ（記憶装置）により構成される。
　図１において、入力端子１０１はベースバンド部１０３の入力に接続され、そこから２つの出力が出力される。ここでは一方をＩ出力、他方をＱ出力とする。Ｉ出力、Ｑ出力はともにＤ／Ａ変換器１０４に入力され、その２端子出力は直交変調器１０５の入力に接続される。また局部発振器１１５の出力端子も直交変調器１０５に接続される。直交変調器１０５の出力は増幅器１０６の入力に接続され、その出力は電力分配器１０７を介して出力端子１０２に接続される。
　ベースバンド部１０３のＩ出力、Ｑ出力は同時に反転包絡線生成回路１０８にも入力され、その出力はＤ／Ａ変換器１０９、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２を介して、増幅器１０６の出力端子に接続される。
　電力分配器１０７の出力の他端は、信号レベル検波器１１３の入力に接続され、その出力は制御回路１１４を介して可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１の制御端子に入力される。
　次に増幅器１０６の回路構成を図２に示す。図２において本増幅器は、入力端子２０１、入力側整合回路２１４、トランジスタ２１６、出力側整合回路２２６、出力端子２０２、入力側電源供給端子２０８、入力側電源供給回路２１５、出力側電源供給端子２２０、出力側電源供給回路２２７、反転包絡線注入端子２２３、反転包絡線注入回路２２８を備えている。
　入力端子２０１は入力側整合回路２１４に接続され、その出力はトランジスタ２１６の入力に接続される。トランジスタ２１６の出力は出力側整合回路２２６に接続され、その出力は出力端子２０２に接続される。また入力側電源供給回路２１５の一端はトランジスタ２１６の入力に接続され、他端は入力側電源供給端子２０８に接続される。同様に出力側電源供給回路２２７の一端はトランジスタ２１６の出力に接続され、他端は出力側電源供給端子２２０に接続される。また反転包絡線注入端子２２３は、反転包絡線注入回路２２８を介してトランジスタ２１６の出力に接続される。
　図２に示すように入力側整合回路２１４は、コンデンサ２０３、２０５、２０７、伝送線路２０４、抵抗２０６で構成され、出力側整合回路２２６はコンデンサ２１７、２１９、伝送線路２１８で構成される。また入力側電源供給回路２１５は、コイル２０９、２１０、コンデンサ２１１、２１３、抵抗２１２で構成され、出力側電源供給回路２２７はコイル２２１、コンデンサ２２２で構成される。また反転包絡線注入回路２２８はコンデンサ２２４、コイル２２５で構成される。
　このように構成された本実施の形態における電力増幅器の動作を図１を用いて説明する。入力端子１０１には音声、データなどのデジタルデータが入力され、これがベースバンド部１０３で直交信号であるＩ信号とＱ信号に変換される。このＩ信号、Ｑ信号はＤ／Ａ変換器１０４でアナログのＩ信号、Ｑ信号に変換される。このアナログＩＱ信号は局部発振器１１５を用いて直交変調器１０５で直交変調され、これが増幅器１０６の入力端子に入力される。
　一方、ベースバンド部１０３で生成されたＩＱ信号は、反転包絡線生成回路１０８にも入力される。ここで演算−（Ｉ２＋Ｑ２）１／２で演算された値による信号が出力される。この信号はＤ／Ａ変換器１０９でアナログ信号に変換され、可変遅延回路１１０で遅延時間を調整され、利得可変増幅器１１１で信号レベルを調整され、低域通過フィルタ１１２でスプリアス成分が除去される。これらの処理が行われた信号が、増幅器１０６の出力端子に注入される。
　本実施の形態では、増幅器１０６に入力される信号の下側の包絡線成分が（上側の包絡線成分を反転することにより）、反転包絡線生成回路１０８で生成され（図３１参照。）、本発明の包絡線信号の一例である、この反転された包絡線成分が増幅器１０６の出力端子に注入される。この反転された包絡線成分の有無、およびこの反転された包絡線成分が増幅器１０６の出力端子に注入されるときの振幅、位相により増幅器１０６で発生する歪み特性が変化する。増幅器１０６に広帯域変調信号で変調されたキャリア信号が入力された場合に、増幅器１０６で発生する歪み成分の周波数スペクトラムを図３に示す。図３でｆｃはキャリア周波数、ｆｍは変調周波数の最高の周波数を表す。例えば反転された包絡線成分を増幅器１０６に注入しない場合は、増幅器１０６で発生するＡＣＰ成分は、図３（ａ）に示すようにＡＣＰＬとＡＣＰＵで約３ｄＢの差が発生する（Ｕ１−Ｌ１）。また、低周波帯域である変調周波数帯域（ＤＣ〜周波数ｆｍ）にも歪み成分が発生する（本発明の変調周波数帯域の信号は、この歪み成分に一例として対応する。）。しかし、本実施の形態のように反転された包絡線成分の注入レベル（すなわち振幅）および注入経路遅延（すなわち位相）を、利得可変増幅器１１１および可変遅延回路１１０によって調整し、増幅器１０６で発生する変調周波数帯域歪み成分と同レベルになるようにし（すなわち振幅を調整し）、注入経路の遅延時間を調整して（すなわち位相を調整して）注入することによって、図３（ｂ）に示すように、増幅器１０６で発生する変調周波数帯域歪み成分を低減できる。また、それと同時に、増幅器１０６で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵはほぼレベルが等しくなる（Ｌ２＝Ｕ２）。さらにＡＣＰの絶対レベルも、反転された包絡線成分注入なしの場合に比べて約８ｄＢ低減させることができる（Ｕ２−Ｕ１）。
　本実施の形態では、反転された包絡線成分が図２に示す反転包絡線注入回路２２８を介して増幅器１０６に注入されているが、この反転包絡線注入回路２２８中のコイル２２５は、変調周波数帯域に対しては十分インピーダンスが低く、高周波信号周波数に対しては十分インピーダンスが高いものを用いている。このようにすることで、高周波信号周波数に対してほとんど影響を与えずにかつ効果的に反転された包絡線成分を注入することができる。またコンデンサ２２４は、バイアス電流が反転包絡線注入回路２２８に流れ込むのを防ぐ役割を果たしている。
　増幅器１０６で増幅された出力信号は電力分配器１０７で２分配され、一方の出力信号は出力端子１０２に出力される。また電力分配器１０７の他方の出力信号は、信号レベル検波器１１３でレベル検波され、その検波された信号が制御回路１１４に入力される。この検波された信号は、本発明の増幅された高周波信号の信号レベルに関する情報の一例に対応する。制御回路１１４からは、その入力レベルに応じた制御電圧が出力され、その制御電圧は可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１の制御端子に入力され、可変遅延回路１１０の遅延時間、および利得可変増幅器１１１の利得を制御する。このようにすることで、増幅器１０６の動作点（出力電力レベル）が変化した場合でも、その変化に応じて、増幅器１０６の出力端子に注入する反転された包絡線成分のレベルと遅延時間が最適になるように制御することができる。
　このように本実施の形態の構成とすることで、信号帯域の両側に発生する歪み成分のレベル差を小さくすることができる。
　また本実施の形態のように、デジタルのＩＱ信号を用いて入力信号の反転された包絡線成分を生成する構成とすることにより、低周波数帯域での信号処理で反転された包絡線成分を生成できるため、高い精度で反転された包絡線成分を生成でき、また回路構成や制御も容易になる。
　なお本実施の形態では変調信号が１波の場合を例にとって説明したが、変調信号が複数波の場合でも同様の動作をし、同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態の増幅器１０６には図２に示す回路を用いたが、これを図４に示すような、コンデンサ２２４と抵抗２２９を介して反転された包絡線成分を注入する構成とすることも可能である。その場合抵抗２２９には、負荷インピーダンスに対してある程度高い抵抗値のものを用いることが望ましい。
　なお本実施の形態では利得可変増幅器１１１を用いたが、反転包絡線生成回路１０８からの出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、図５に示すように利得可変増幅器の代わりに、本発明の第１の振幅調整手段の一例として可変減衰器１１６を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では可変遅延回路１１０を用いたが、その代わりに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれをベースバンド部１０３から増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御しているが、次のような方法で可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御することも可能である。図６の構成では、電力分配器１０７で２分配した他方の出力を低域通過フィルタ１１７を介して本発明の第２のレベル検出手段の一例である信号レベル検波器３１３に接続している。このようにすることで、増幅器１０６の出力信号のうち変調周波数帯域（低周波帯域）の歪み成分のみを抽出し、そのレベル（本発明の増幅された高周波信号に含まれる変調周波数帯域の信号レベルに関する情報に対応する。）を検出することができる。この検出したレベルに応じて制御回路１１４で制御電圧が出力され、この制御電圧により可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御することができる。具体的には、検出されるレベルが最小となるように制御電圧が決定される。またそれ以外にも図７に示すように、出力電力レベル、あるいは利得可変増幅器１１９の利得に関する情報をあらかじめ制御信号端子１１８から入手し、その情報を用いて制御回路１１４で制御電圧を発生させ、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１を制御することも可能である。その場合、増幅器１０６の出力に接続されている電力分配器１０７は不要になるので、増幅器１０６の出力回路の損失を低減できる。
（第２の実施の形態）
　図８は、本発明の第２の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。図８において第１の実施の形態と同じ構成要素には図１と同一の符号を付与している。以下には第１の実施の形態と異なる箇所だけを説明する。
　第１の実施の形態では、ベースバンド部１０３で発生させたデジタルのＩＱ信号を反転包絡線生成回路１０８に入力することで、反転された包絡線成分を生成していたが、本実施の形態では反転包絡線生成回路、およびＤ／Ａ変換器の機能もベースバンド部４０３に含めている点が異なっており、それ以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
　本実施の形態の動作原理は第１の実施の形態の動作と同じであり、その結果、第１の実施の形態の場合と同様の効果が得られる。さらに１パッケージのベースバンド部４０３に上記した複数機能を含めることで、第１の実施の形態の場合よりも小型化を図ることができる。
　なお本実施の形態の場合も第１の実施の形態の場合と同様、変調信号が１波でも複数波の場合でも、高周波信号帯域の両側に発生する歪み成分のレベル差を小さくすることができる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、利得可変増幅器１１１を用いたが、反転包絡線生成回路１０８からの出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、第１の実施の形態で図５に示したのと同様に利得可変増幅器の代わりに可変減衰器１１６を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０を用いたが、その代わりに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれをベースバンド部１０３から増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。その場合でも同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御しているが、これを第１の実施の形態で図６、図７を用いて説明したのと同様の制御を行う構成にすることも可能である。
　（第３の実施の形態）
　図９は、本発明の第３の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。図９において、１２１は電力分配器、１２２は包絡線検波器、１２３は符号反転回路であり、それ以外の第１の実施の形態と同じ構成要素には図１と同一の符号を付与している。包絡線検波器１２２および符号反転回路１２３は、本発明の反転包絡線生成手段の別の構成例として対応する。第１の実施の形態と同様、増幅器１０６には例えば図２に示す回路を用い、利得可変増幅器１１１には、例えばバイポーラトランジスタなどのトランジスタを用いる。制御回路１１４は、例えばＲＯＭなどのメモリ（記憶装置）により構成される。
　図９において、入力端子１０１は電力分配器１２１の入力に接続され、その出力の一端は増幅器１０６の入力に接続される。その出力は電力分配器１０７を介して出力端子１０２に接続される。一方、電力分配器１２１の出力の他端は、包絡線検波器１２２の入力に接続され、その出力は符号反転回路１２３、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２を介して、増幅器１０６の出力端子に接続される。
　電力分配器１０７の出力の他端は、信号レベル検波器１１３の入力に接続され、その出力は制御回路１１４を介して可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１の制御端子に入力される。
　このように構成された本実施の形態における電力増幅器の動作を説明する。本実施の形態の入力端子１０１には、ベースバンドデータにより変調された高周波信号が入力される。それが電力分配器１２１で２分配され、一方は増幅器１０６に入力される。電力分配器１２１の分配出力の他方は、包絡線検波器１２２に入力され、ここで入力信号の包絡線成分が抽出される。この包絡線成分の符号を符号反転回路１２３で反転させて、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１でその遅延時間、レベルを調整され、低域通過フィルタ１１２でスプリアス成分が除去される。これらの処理が行われた信号が、増幅器１０６の出力端子に注入される。あとの動作は、第１の実施の形態と同様である。このように、第１の実施の形態ではデジタルＩＱ信号を用いて反転された包絡線成分を生成しているのに対し、本実施の形態では、変調された高周波信号から反転された包絡線成分を生成している点が、第１の実施の形態と異なる点である。
　このように本実施の形態の構成とすることで、第１の実施の形態と同様の効果が得られる回路を、高周波回路部分だけで構成することができ、第１の実施の形態に比べて回路構成の簡単化、小型化を図ることができる。
　なお本実施の形態の場合も第１の実施の形態の場合と同様、変調信号が１波でも複数波の場合でも、信号帯域の両側に発生する歪み成分のレベル差を小さくすることができる。
　なお本実施の形態では利得可変増幅器１１１を用いたが、反転包絡線生成回路１０８からの出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、第１の実施の形態の場合と同様、図５に示すように利得可変増幅器の代わりに可変減衰器１１６を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０を用いたが、その代わりに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれを電力分配器１２１と増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。その場合でも同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御しているが、これを第１の実施の形態で図６、図７を用いて説明したのと同様の制御を行う構成にすることも可能である。さらには、図１０に示すような、包絡線検波器１２２の出力の一部を制御回路１１４に入力し、そこでそのレベルに応じた制御電圧を発生させ、それを用いて可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御することも可能である。すなわち、包絡線検波器１２２が増幅器１０６に入力される前の高周波信号の信号レベルを検出し、検出された信号に基づき、可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１等を制御することも可能である。この場合、包絡線検波器１２２は、本発明の第３のレベル検出手段の一例として対応する。その場合も増幅器１０６の出力に接続されている電力分配器１０７は不要になり、増幅器１０６の出力回路の損失を低減できる。
　（第４の実施の形態）
　図１１は、本発明の第４の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。図１１において、第１の実施の形態と同じ構成要素には図１と同一の符号を付与している。以下には第１の実施の形態と異なる箇所だけを説明する。
　第１の実施の形態では、低域通過フィルタ１１２の出力端子が増幅器１０６の出力端子に接続されていたが、本実施の形態では、低域通過フィルタ１１２の出力端子が増幅器１０６の入力端子に接続されており、反転包絡線生成回路１０８で生成された反転された包絡線成分が増幅器１０６の入力端子に注入される構成になっている。すなわち、振幅または位相が調整された反転された包絡線信号が、増幅される前の高周波信号に注入される構成である。
　このように本実施の形態の構成にすることで、第１の実施の形態と同様の効果を得るのに、注入する反転された包絡線成分のレベルを小さくすることができ、第１の実施の形態に比べて低消費電力化を図ることができる。
　なお本実施の形態の場合も第１の実施の形態の場合と同様、変調信号が１波でも複数波の場合でも、信号帯域の両側に発生する歪み成分のレベル差を小さくすることができる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、利得可変増幅器１１１を用いたが、反転包絡線生成回路１０８からの出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、第１の実施の形態の場合と同様、図５に示すように利得可変増幅器の代わりに可変減衰器１１６を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０を用いたが、その代わりに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第１の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれをベースバンド部１０３から増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。その場合でも同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御しているが、これを第１の実施の形態で図６、図７を用いて説明したのと同様の制御を行う構成にすることも可能である。
（第５の実施の形態）
　図１２は、本発明の第５の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。図１２において、第２の実施の形態と同じ構成要素には図８と同一の符号を付与している。以下には第２の実施の形態と異なる箇所だけを説明する。
　第２の実施の形態では、低域通過フィルタ１１２の出力端子が増幅器１０６の出力端子に接続されていたが、本実施の形態では、低域通過フィルタ１１２の出力端子が増幅器１０６の入力端子に接続されており、ベースバンド部４０３で生成された反転された包絡線成分が増幅器１０６の入力端子に注入される構成になっている。
　このように本実施の形態の構成にすることで、第２の実施の形態と同様の効果を得るのに、注入する反転された包絡線成分のレベルを小さくすることができ、第２の実施の形態に比べて低消費電力化を図ることができる。
　なお本実施の形態の場合も第２の実施の形態の場合と同様、変調信号が１波でも複数波の場合でも、信号帯域の両側に発生する歪み成分のレベル差を小さくすることができる。
　なお本実施の形態でも第２の実施の形態の場合と同様、利得可変増幅器１１１を用いたが、ベースバンド部４０３からの反転された包絡線成分の出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、第２の実施の形態の場合と同様、図５に示すように利得可変増幅器の代わりに可変減衰器１１６を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第２の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０を用いたが、その代わりに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第２の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれをベースバンド部４０３から増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。その場合でも同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御しているが、これを第１の実施の形態で図６、図７を用いて説明したのと同様の制御を行う構成にすることも可能である。
　（第６の実施の形態）
　図１３は、本発明の第６の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。図１３において、第３の実施の形態と同じ構成要素には図９と同一の符号を付与している。以下には第３の実施の形態と異なる箇所だけを説明する。
　第３の実施の形態では、低域通過フィルタ１１２の出力端子が増幅器１０６の出力端子に接続されていたが、本実施の形態では、低域通過フィルタ１１２の出力端子が増幅器１０６の入力端子に接続されており、包絡線検波器１２２と符号反転回路１２３で生成された反転された包絡線成分が増幅器１０６の入力端子に注入される構成になっている。
　このように本実施の形態の構成にすることで、第３の実施の形態と同様の効果を得るのに、注入する反転された包絡線成分のレベルを小さくすることができ、第３の実施の形態に比べて低消費電力化を図ることができる。
　なお本実施の形態の場合も第３の実施の形態の場合と同様、変調信号が１波でも複数波の場合でも、信号帯域の両側に発生する歪み成分のレベル差を小さくすることができる。
　なお本実施の形態でも第３の実施の形態の場合と同様、利得可変増幅器１１１を用いたが、符号反転回路１２３からの反転された包絡線成分の出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、第３の実施の形態の場合と同様、図５に示すように利得可変増幅器の代わりに可変減衰器１１６を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第３の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０を用いたが、その代わりに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でも第３の実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれを電力分配器１２１と増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。その場合でも同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０および利得可変増幅器１１１（図５の構成の場合だと可変減衰器１１６）を制御しているが、これを第３の実施の形態で図６、図７、図１０を用いて説明したのと同様の制御を行う構成にすることも可能である。
　（第７の実施の形態）
　図１４は、本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器のブロック図である。図１４において、第１の実施の形態と同じ構成要素には図１と同一の符号を付与している。以下には第１の実施の形態と異なる箇所だけを説明する。
　本実施の形態では直交変調器１０５と増幅器１０６の間に歪み発生回路１３１が挿入された構成になっている。そして反転包絡線生成回路１０８の出力がＤ／Ａ変換器１０９、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２を介して電力分配器１３２の入力に接続される。電力分配器１３２の出力の一端は増幅器１０６の出力端子に接続され、電力分配器１３２の出力の他端は、本発明の第２の振幅調整手段の一例である可変減衰器１３３、本発明の第２の位相調整手段の一例である可変遅延回路１３４を介して歪み発生回路１３１に接続されている。それ以外の構成要素は第１の実施の形態と同じである。すなわち、本実施の形態の電力増幅器は、実施の形態１に記載の電力増幅器に、歪み発生回路１３１、可変減衰器１３３、可変遅延回路１３４等による、プリディストーション歪み補償機能が付加されたものである。
　ここで、本実施の形態における歪み発生回路１３１の構成を図１５を用いて説明する。
　図１５は歪み発生回路１３１のブロック図である。図１５の歪み発生回路は、入力端子１４１、出力端子１４２、電力分配器１４３、１４５、１５３、遅延回路１４４、１４６、歪み発生素子１４７、可変減衰器１４８、１５１、可変位相器１４９、１５２、電力合成器１５０、１５４、信号レベル検波器１５５、制御回路１５６、制御端子１５７を備えている。歪み発生素子１４７には、例えば電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）などのトランジスタを用いる。
　図１５において、入力端子１４１は電力分配器１４３の入力に接続され、その出力の一端は遅延回路１４４を介して電力合成器１５４の入力の一端に接続される。一方、電力分配器１４３の出力の他端は、電力分配器１４５の入力に接続され、その出力の一端は遅延回路１４６を介して電力合成器１５０の入力の一端に接続される。一方、電力分配器１４５の出力の他端は、歪み発生素子１４７の入力に接続される。歪み発生素子１４７の出力は、可変減衰器１４８、可変位相器１４９を介して電力合成器１５０の入力の他端に接続される。
　電力合成器１５０の出力は、可変減衰器１５１、可変位相器１５２を介して電力分配器１５３の入力に接続される。電力分配器１５３の出力の一端は電力合成器１５４の入力の他端に接続される。電力合成器１５４の出力は出力端子１４２に接続される。一方、電力分配器１５３の出力の他端は信号レベル検波器１５５の入力に接続され、その出力は制御回路１５６を介して可変減衰器１４８、可変位相器１４９の制御端子に入力される。また制御端子１５７には図１４に示す可変遅延回路１３４からの信号が入力される。
　このように構成された、本実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の動作を説明する。本実施の形態も、入力信号の条件は第１の実施の形態と同様のものを考える。
　図１６（ａ）は本実施の形態の増幅器１０６単体部分の動作を表す図である。第１の実施の形態と同様、反転された包絡線成分を出力端子に注入した増幅器１０６に、図１６（ａ）に示すような変調がかけられた信号を入力すると、出力に現れるＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベル差はほとんどなくなる（Ｌ３＝Ｕ３）。
　一方、図１６（ｂ）は本実施の形態の動作を表す図である。本実施の形態においては歪み発生回路１３１で歪み成分を発生させるので、増幅器１０６への入力信号のスペクトラムは図１６（ｂ）に示すように、信号成分と歪み成分が含まれたものになる。ここで、歪み発生回路１３１中の歪み発生素子１４７の出力端子にも反転包絡線生成回路１０８で生成された反転された包絡線成分が注入されているので、図１６（ｂ）に示すように、歪み発生回路１３１で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベル差もほとんどなくなる（Ｌ４＝Ｕ４）。
　その結果、歪み発生回路１３１で発生する歪み、および増幅器１０６で発生する歪みとも、ＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベル差がほとんどなくなる。このように増幅器１０６へ入力する歪み成分を、増幅器１０６で発生する歪み成分と同振幅、逆位相とすることにより、図１６（ｂ）に示すように第１の実施の形態の場合に比べてさらに１０ｄＢ以上大きな歪み抑圧を得ることができる（Ｕ５−Ｕ３）。
　このように、増幅器にプリディストーション歪み補償回路を接続することにより、増幅器単体の場合と比べて１８ｄＢ以上の大きな歪み抑圧を実現することができ、増幅器全体の電力効率も２倍以上に向上させることができる。
　増幅器１０６で増幅された出力信号は電力分配器１０７で２分配され、その一方の出力信号は信号レベル検波器１１３でレベル検波され、その検波された信号が制御回路１１４に入力される。制御回路１１４からは、その入力レベルに応じた制御電圧が出力され、その制御電圧は可変遅延回路１１０、１３４、利得可変増幅器１１１、可変減衰器１３３の制御端子に入力され、可変遅延回路１１０、１３４の遅延時間、利得可変増幅器１１１の利得、および可変減衰器１３３の減衰量を制御する。このようにすることで、増幅器１０６の動作点（出力電力レベル）が変化した場合でも、その変化に応じて、増幅器１０６の出力端子、および歪み発生回路１３１中の歪み発生素子１４７の出力端子に注入する反転された包絡線成分のレベルと遅延時間が最適になるように制御することができる。
　なお本実施の形態では、歪み発生回路として図１５の構成のものを用いたが、これを例えば図１７に示すような他の構成を用いることも可能である。図１７は歪み発生回路１３１の他の実施の形態の一例であり、入力端子１６１から入力した信号に対して、ダイオード１６７で歪みを発生させ、それを出力端子１６２から取り出す回路である。１６４は電源供給端子であり、ダイオード１６７にバイアスを与えている。１７０は制御端子であり、ここには図１４に示す可変遅延回路１３４からの信号（増幅器１０６への入力信号の反転された包絡線成分）が入力される。このような構成の歪み発生回路を用いても、本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では、第１の実施の形態のブロック構成を基本として、そこに歪み発生回路１３１を挿入する構成としたが、これを図１８〜図１９に示すような、第２あるいは第３の実施の形態の構成に歪み発生回路１３１を挿入することも可能である。
　なお本実施の形態では、反転された包絡線成分を歪み発生素子１４７および増幅器１０６の出力端子に注入する構成としたが、これをどちらか一方、あるいは両方ともをそれぞれの入力端子に注入することも可能である。これは上記した図１８〜図１９のブロック構成に対してもあてはめることができる。
　なお本実施の形態では、反転された包絡線成分を歪み発生素子１４７および増幅器１０６の両方の出力端子に注入する構成としたが、これをいずれか一方のみに入力する構成とすることも可能である。例えば、増幅器１０６で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵにはレベル差が出るが、歪み発生回路１３１で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵにはほとんどレベル差が発生しない場合、反転された包絡線成分を増幅器１０６のみに入力する構成とすることも可能である。その場合も、本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では変調信号が１波の場合を例にとって説明したが、変調信号が複数波の場合でも同様の動作をし、同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でもこれまでの実施の形態の場合と同様、利得可変増幅器１１１を用いたが、反転包絡線生成回路１０８からの反転された包絡線成分の出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、利得可変増幅器１１１の代わりに可変減衰器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でもこれまでの実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、１３４を用いたが、その代わりにいずれか一方、あるいは両方ともに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でもこれまでの実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。同様に可変減衰器１３３、可変遅延回路１３４の順序も、この順である必要はない。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれを電力分配器１２１と増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。その場合でも同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１（あるいは可変減衰器）および可変遅延回路１３４、可変減衰器１３３を制御しているが、これを第１および第３の実施の形態で説明したように、図２０に示す低域通過フィルタ１１７により出力信号の低周波成分を検出してそれを用いて制御する構成、図２１に示す出力電力レベルあるいは利得可変増幅器１１９の利得に関する情報をあらかじめ制御信号端子１１８から入手しそれを用いて制御する構成、あるいは図２２に示す包絡線検波器１２２の出力の一部を用いて制御する構成とすることも可能である。その場合、それらの回路の動作原理は、第１および第３の実施の形態で説明した、図６、図７、図１０と同じである。
　（第８の実施の形態）
　図２３は、本発明の第８の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器のブロック図である。図２３において、第７の実施の形態と同じ構成要素には図１４と同一の符号を付与している。以下には第７の実施の形態と異なる箇所だけを説明する。
　第７の実施の形態では、直交変調器１０５で直交変調をかけた信号を用いて歪み発生回路１３１で歪み信号を発生させてそれを増幅器１０６に入力していたが、本実施の形態ではベースバンド部１０３の出力に、本発明の歪み発生回路の一例であるベースバンド歪み発生回路１８１が接続されている点、および電力分配器１０７から得られる増幅された高周波信号をＩ信号およびＱ信号に復調するための本発明の復調部の一例である復調器１８２を有する点が第７の実施の形態とは異なる。
　このように構成された本実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の動作を説明する。本実施の形態も、入力信号の条件は第１の実施の形態と同様のものを考える。
　入力端子１０１に入力されたデジタルデータに従ってベースバンド部１０３でＩＱ信号が生成される。その一方はベースバンド歪み発生回路１８１に入力され、他方は反転包絡線生成回路１０８に入力される。反転包絡線生成回路に入力された信号は、以降は第７の実施の形態で説明したのと同様の動作を示す。
　一方、ベースバンド歪み発生回路１８１に入力されたＩＱ信号は、直交変調器１０５で高周波信号に変換される際に歪みを発生するよう、変換を受ける。つまりベースバンド歪み発生回路１８１は、増幅器１０６で信号が増幅される際に発生する歪み成分を打ち消すための歪み信号が増幅器１０６への入力信号に含まれるように、入力されたＩＱ信号を変換する。すなわち、ベースバンド歪み発生回路１８１は、ベースバンド部１０３で生成されたＩ信号およびＱ信号、ならびに復調器１８２から出力されたＩ信号およびＱ信号に基づいて、増幅器１０６により増幅された高周波信号において歪みが打ち消されるような歪み信号を生成する。ここで、ベースバンド歪み発生回路１８１で変換されたＩＱ信号を、歪んだＩＱ信号と呼ぶ。
　歪んだＩＱ信号を直交変調器１０５で変調するとその出力は、第７の実施の形態で説明した、図１６（ｂ）の歪み発生回路１３１の出力におけるスペクトラムと同じになる。つまり、歪んだＩＱ信号を直交変調器１０５で変調した出力は、本来のＩＱ信号を直交変調した信号が増幅器１０６で増幅される際に発生する歪みと、同振幅、逆位相の成分を含んだスペクトラムになり、またそのＡＣＰＬとＡＣＰＵは同じレベルになる。あとは、第７の実施の形態と同様の動作原理により、図１６（ｂ）に示すように増幅器１０６の出力では歪み成分が抑圧された信号が得られる。
　増幅器１０６の出力信号は電力分配器１０７で３分配され、そのうちの１つは復調部１８２に入力される。復調部１８２では、その入力された信号がＩＱ信号に復調される。その復調されたＩＱ信号はベースバンド歪み発生回路１８１に入力され、ベースバンド部１０３で発生されたＩＱ信号と比較され、その結果によりベースバンド歪み発生回路１８１から出力されるＩＱ信号が変更される。
　以上のように、本実施の形態においても第７の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態では直交変調器１０５の出力で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベルは必ず等しくなるので、これまでの実施の形態で説明したような、歪み発生素子１４７に反転された包絡線成分を注入する構成は不要である。
　なお本実施の形態では、図１４の構成を基本としたが、これを図２４、図２５に示すような構成にすることも可能である。これらは第７の実施の形態で図１８や図１９を用いて説明したのと同様の構成であり、同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では、反転された包絡線成分を増幅器１０６の出力端子に注入する構成としたが、これを入力端子に注入することも可能である。これは上記した図２４、図２５の構成に対してもあてはめることができる。
　なお本実施の形態では変調信号が１波の場合を例にとって説明したが、変調信号が複数波の場合でも同様の動作をし、同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でもこれまでの実施の形態の場合と同様、利得可変増幅器１１１を用いたが、反転包絡線生成回路１０８からの反転された包絡線成分の出力レベルが増幅器１０６への所望注入レベルに足りているときは、利得可変増幅器１１１の代わりに可変減衰器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でもこれまでの実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、１３４を用いたが、その代わりにいずれか一方、あるいは両方ともに可変位相器を用いることも可能である。その場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態でもこれまでの実施の形態の場合と同様、可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１、低域通過フィルタ１１２はこの順に配置したが、これの順序はどのようにすることも可能である。また、今回は可変遅延回路１１０を反転された包絡線成分を伝送する経路に挿入したが、場合によってはこれを電力分配器１２１と増幅器１０６の間の経路に挿入する方がよい場合もある。その場合でも同様の効果が得られる。
　なお本実施の形態では低域通過フィルタ１１２を用いたが、スプリアス帯域の信号レベルが十分低いときは省略することも可能である。
　なお本実施の形態では、出力電力レベルを信号レベル検波器１１３で検出することによって、そのレベルに応じて可変遅延回路１１０、利得可変増幅器１１１（あるいは可変減衰器）を制御しているが、これを第７の実施の形態で説明したように、図２６に示す出力信号の低周波成分を検出してそれを用いて制御する構成、図２７に示す出力電力レベルあるいは利得可変増幅器１１９の利得に関する情報をあらかじめ制御信号端子１１８から入手しそれを用いて制御する構成、あるいは図２８に示す包絡線検波器１２２の出力の一部を用いて制御する構成とすることも可能である。その場合、それらの回路の動作原理は、第１および第３の実施の形態で説明した、図６、図７、図１０と同じである。
　また、以上までの説明において、各検波手段は、増幅器１０６の出力側に接続された電力分配器を介して接続されているとしたが、各検波手段は、増幅器１０６の出力側に接続されていれば、その出力信号を取り出すことができるので、電力分配器が無い構成も考えられる。ここで、増幅器１０６の出力側とは、増幅器１０６の出力に接続される経路のすべてを指す。　
　また、以上までの説明において、各制御回路は、増幅器１０６からの歪み信号、または所定の信号レベルが最小になるように、各振幅調整手段、各位相調整手段を制御する、と説明してきたが、歪み信号または所定の信号レベルは最小でなくても実質上最小であるように制御される場合も上記と同様の効果を得ることができる。
　さらに、以上までの説明においては、増幅された高周波信号の信号レベルまたは前記高周波信号に含まれる変調周波数帯域の信号レベルに関する情報に基づいて、（ａ）反転包絡線信号の振幅、および／または（ｂ）反転包絡線信号の位相もしくは増幅された高周波信号の位相を、変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小化されるように調整した後に、上記反転包絡線を注入すると説明してきたが、本発明は、入力信号で変調した高周波信号を増幅し、上記反転包絡線信号を、入力信号で変調した高周波信号または増幅された上記高周波信号に注入するのみの構成であっても、上記の課題を解決する場合もあり得る。
　また、本発明には、送信信号を送信し、以上までに説明してきた電力増幅器を有する送信機３０３、ならびにこのような送信機３０３、および受信信号を受信する受信機３０２を備えた通信機器３０１もその範囲に含まれる。図３０にこのような構成の通信機器３０１の一例を示す。
　本発明にかかる電力増幅方法、電力増幅器によれば、電力増幅器で発生するＡＣＰＬとＡＣＰＵのレベル差を小さくでき、通信機器等として有用である。
本発明の第１の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き増幅器の各端子における信号スペクトラムを表す図である。 本発明の第１の実施の形態における電力増幅器で発生する歪み成分の周波数スペクトラムを表す図である。　（ａ）増幅器１０６に反転された包絡線成分を注入しない場合である。　（ｂ）増幅器１０６に反転された包絡線成分を注入する場合である。 本発明の第１の実施の形態における電力増幅器中の増幅器の他の回路構成を表す図である。 本発明の第１の実施の形態における電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。 本発明の第３の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。 本発明の第３の実施の形態における電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。 本発明の第５の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。 本発明の第６の実施の形態における電力増幅器のブロック図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器のブロック図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器中の歪み発生回路のブロック図である。 （ａ）本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器中の増幅器単体の動作を表す図である。　（ｂ）本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の動作を表す図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器中の歪み発生回路の他の構成を表す回路図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第７の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第８の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器のブロック図である。 本発明の第８の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第８の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第８の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第８の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 本発明の第８の実施の形態におけるプリディストーション歪み補償付き電力増幅器の他の構成を表すブロック図である。 従来のプリディストーション歪み補償付き電力増幅器のブロック図である。 本発明の、電力増幅器を利用した通信機器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の１の電力増幅器の動作原理を示す説明図である。
符号の説明
１０１、１４１、１６１、２０１　入力端子
１０２、１４２、１６２、２０２　出力端子
１０３、４０３　ベースバンド部
１０４、１０９　デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器
１０５　直交変調器
１０６　増幅器
１０７、１２１、１３２、１４３、１４５、１５３　電力分配器
１０８　反転包絡線生成回路
１１０、１３４　可変遅延回路
１１１、１１９　利得可変増幅器
１１２、１１７　低域通過フィルタ
１１３、１５５、３１３　信号レベル検波器
１１４、１５６　制御回路
１１５　局部発振器
１１６、１３３、１４８、１５１　可変減衰器
１２２　包絡線検波器
１２３　符号反転回路
１３１　歪み発生回路
１４４、１４６　遅延回路
１４７　歪み発生素子
１４９、１５２　可変位相器
１５０、１５４　電力合成器
１１８、１５７、１７０　制御端子
１６３、１６６、１６９、２０３、２０５、２０７、２１１　コンデンサ
２１３、２１７、２１９、２２２、２２４　コンデンサ
１６４　電源供給端子
１６５、１６８、２０６、２１２、２２９　抵抗
１６７　ダイオード
１８１　ベースバンド歪み発生回路
１８２　復調部
２０４、２１８　伝送線路
２０８　入力側電源供給端子
２０９、２１０、２２１、２２５　コイル
２１４　入力側整合回路
２１５　入力側電源供給回路
２１６　トランジスタ
２２０　出力側電源供給端子
２２３　反転包絡線注入端子
２２６　出力側整合回路
２２７　出力側電源供給回路
２２８　反転包絡線注入回路
３０１　通信機器
３０２　受信機
３０３　送信機
３０４　アンテナ

Claims (26)

  1. 入力信号で変調した高周波信号を増幅する工程と、
    　前記入力信号または前記高周波信号を利用してその包絡線のうちの一方の包絡線が反転された反転包絡線信号を生成する工程と、
    　前記反転包絡線信号を、前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入する工程と、を備える電力増幅方法。
  2. 前記増幅された高周波信号の信号レベルまたは前記高周波信号に含まれる変調周波数帯域の信号レベルに関する情報に基づいて、前記注入する工程の前に、（ａ）前記反転包絡線信号の振幅、および／または（ｂ）前記反転包絡線信号の位相もしくは前記高周波信号の位相を、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小化されるように調整する、請求項１に記載の電力増幅方法。
  3. 入力信号で変調した高周波信号を増幅するための増幅手段と、
    　前記入力信号または前記高周波信号を利用して、その包絡線のうちの一方の包絡線が反転された反転包絡線信号を生成するための反転包絡線生成手段と、を備え、
    　前記反転包絡線信号が前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入される電力増幅器。
  4. 前記反転包絡線信号の振幅を調整するための第１の振幅調整手段と、
    　前記高周波信号または前記反転包絡線信号の位相を調整するための第１の位相調整手段と、
    　前記増幅された高周波信号の信号レベルまたは前記高周波信号に含まれる変調周波数帯域の信号レベルに関する情報に基づいて、前記第１の振幅調整手段および前記第１の位相調整手段に制御信号を出力する制御回路と、を備え、
    　前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号が、前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入され、
    　前記制御回路は、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように前記第１の振幅調整手段および／または前記第１の位相調整手段を制御する、請求項３に記載の電力増幅器。
  5. 前記増幅手段から発生する歪みを打ち消すための歪み信号を発生させ、前記歪み信号を前記増幅手段の入力側までに注入する歪み発生回路をさらに備える、請求項４に記載の電力増幅器。
  6. 前記反転包絡線信号が前記増幅された高周波信号に注入される、請求項５に記載の電力増幅器。
  7. 前記反転包絡線信号が、前記歪み発生回路を経由して前記増幅手段に入力される高周波信号に注入される、請求項５に記載の電力増幅器。
  8. 入力信号からＩ信号および前記Ｉ信号に直交するＱ信号を生成するベースバンド部、および前記増幅された高周波信号をＩ信号およびＱ信号に復調する復調部をさらに備え、前記歪み発生回路は、前記ベースバンド部で生成されたＩ信号およびＱ信号、ならびに前記復調部から出力されたＩ信号およびＱ信号に基づいて、前記増幅された高周波信号において歪みが打ち消されるような歪み信号を生成する、請求項５に記載の電力増幅器。
  9. 前記歪み発生回路は、前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号が入力されて歪み信号を発生させる、請求項５に記載の電力増幅器。
  10. 前記反転包絡線生成手段が、前記高周波を包絡線検波するための包絡線検波器と、前記包絡線検波された信号の符号を反転させる符号反転回路と、を備え、前記包絡線検波され前記符号が反転された信号を反転包絡線信号として出力する、請求項４に記載の電力増幅器。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
  11. 前記反転包絡線生成手段から出力される反転包絡線信号が、前記増幅手段の入力側までに注入される、請求項１０に記載の電力増幅器。
  12. 前記歪み発生回路に入力される前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号の振幅をさらに調整するための第２の振幅調整手段と、
    　前記歪み発生回路に入力される前記振幅または位相が調整された反転包絡線信号の位相をさらに調整するための第２の位相調整手段と、を有し、
    　前記第２の振幅調整手段および前記第２の位相調整手段により、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように、前記歪み発生回路に入力される信号の振幅および／または位相がさらに調整される、請求項９に記載の電力増幅器。
  13. 入力信号からＩ信号および前記Ｉ信号に直交するＱ信号を生成するベースバンド部をさらに備え、前記反転包絡線生成手段が、前記Ｉ信号および前記Ｑ信号から、前記反転包絡線信号として−（Ｉ２＋Ｑ２）１／２ を演算して出力する、請求項４に記載の電力増幅器。
  14. 前記歪み発生回路が前記ベースバンド部内に構成される、請求項８に記載の電力増幅器。
  15. 前記反転包絡線生成手段が前記ベースバンド部内に構成される、請求項１３に記載の電力増幅器。
  16. 前記増幅された高周波信号の信号レベルをレベル検出する第１のレベル検出手段をさらに有し、前記第１のレベル検出手段により得られた前記増幅された信号の信号レベルに関する情報に基づいて、前記制御回路により前記第１の振幅調整手段および／または前記第１の位相調整手段が制御される、請求項４に記載の電力増幅器。
  17. 前記増幅手段の出力側に接続されたローパスフィルタ、および前記ローパスフィルタの出力側に接続された第２のレベル検出手段をさらに備え、
    　前記ローパスフィルタにより、前記増幅された高周波信号から前記変調周波数帯域の信号が取り出され、前記第２のレベル検出手段により、前記変調周波数帯域の信号レベルが検出され、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように、前記制御回路により前記第１の振幅調整手段および／または前記第１の位相調整手段が制御される、請求項４に記載の電力増幅器。
  18. 前記増幅された高周波信号の信号レベルをレベル検出する第１のレベル検出手段をさらに有し、前記第１のレベル検出手段により得られた前記増幅された信号の信号レベルに関する情報に基づいて、前記制御回路により前記第１の振幅調整手段、前記第１の位相調整手段、前記第２の振幅制御手段、および前記第２の位相制御手段の少なくともいずれかが制御される、請求項１２に記載の電力増幅器。
  19. 前記増幅手段の出力側に接続されたローパスフィルタ、および前記ローパスフィルタの出力側に接続された第２のレベル検出手段をさらに備え、
    　前記ローパスフィルタにより、前記増幅された高周波信号から前記変調周波数帯域の信号が取り出され、前記第２のレベル検出手段により、前記変調周波数帯域の信号レベルが検出され、前記変調周波数帯域の信号レベルが実質上最小となるように、前記制御回路により、前記第１の振幅制御手段、前記第１の位相制御手段、前記第２の振幅制御手段、および前記第２の位相制御手段が制御される、請求項１２に記載の電力増幅器。
  20. 前記増幅手段に入力される前の高周波信号の信号レベルをレベル検出する第３のレベル検出手段をさらに有し、前記レベル検出された信号に基づき、前記第１の振幅制御手段および／または前記第１の位相制御手段が制御される、請求項４に記載の電力増幅器。
  21. 前記増幅手段に入力される前の高周波信号の信号レベルをレベル検出する第３のレベル検出手段をさらに有し、前記レベル検出された信号に基づき、前記第１の振幅制御手段、前記第１の位相制御手段、前記第２の振幅制御手段、および前記第２の位相制御手段の少なくともいずれかが制御される、請求項１２に記載の電力増幅器。
  22. 前記入力信号の信号レベル、または前記電力増幅器から出力される信号の信号レベルに関する情報に基づいて、前記第２の振幅調整手段および／または前記第２の位相調整手段が制御される、請求項１２に記載の電力増幅器。
  23. 前記反転包絡線回路から生成された反転包絡線信号、または前記振幅もしくは位相が調整された反転包絡線信号が、コイルおよびコンデンサから構成される直列回路を介して、前記歪み発生回路または前記歪み発生回路の入力側までに入力される、請求項９に記載の電力増幅器。
  24. 前記反転包絡線回路から生成された反転包絡線信号、または前記振幅もしくは位相が調整された反転包絡線信号が、コイルおよびコンデンサから構成される直列回路を介して、前記高周波信号または前記増幅された高周波信号に注入される、請求項４に記載の電力増幅器。
  25. 前記コイルに代えて抵抗が使用される、請求項２３または２４に記載の電力増幅器。
  26. 送信信号を送信し、請求項４に記載の電力増幅器を有する送信機と、受信信号を受信する受信機とを備えた通信機器。
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