JP2004266351A - 送信装置及びその調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することにより、安定して歪みの少ない出力信号を出力可能にする。
【解決手段】振幅位相抽出部２において、送信データ信号から振幅データと位相データとを抽出して出力する。そして、振幅変調部３で振幅データを振幅変調し、振幅変調信号を非線形増幅部５に電源電圧値として入力する。また、位相変調部４で位相データを位相変調し、位相変調信号を非線形増幅部５に入力信号として供給する。非線形増幅部５では、位相変調信号と振幅変調信号とが掛け合わされ、所定の利得だけ増幅されたＲＦ信号が出力される。ここで、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設け、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整して遅延量を一致させることにより、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させる。
【選択図】 図１
【解決手段】振幅位相抽出部２において、送信データ信号から振幅データと位相データとを抽出して出力する。そして、振幅変調部３で振幅データを振幅変調し、振幅変調信号を非線形増幅部５に電源電圧値として入力する。また、位相変調部４で位相データを位相変調し、位相変調信号を非線形増幅部５に入力信号として供給する。非線形増幅部５では、位相変調信号と振幅変調信号とが掛け合わされ、所定の利得だけ増幅されたＲＦ信号が出力される。ここで、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設け、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整して遅延量を一致させることにより、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信装置に係り、特に、包絡線変動成分を含む変調信号を低歪みかつ高効率で増幅する高周波電力増幅器を含む送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムの送信装置の出力部に設けられる電力増幅器は、低歪みと高効率の両立が要求される。電力増幅器には、トランジスタを電流源として使うかスイッチとして使うかという分類がある。トランジスタを電流源として使う増幅器にＡ級増幅器、ＡＢ級増幅器、Ｂ級増幅器、Ｃ級増幅器がある。また、トランジスタをスイッチとして使う増幅器にＤ級増幅器、Ｅ級増幅器、Ｆ級増幅器がある。
【０００３】
従来、包絡線変動成分を含む変調信号を増幅する高周波電力増幅器には、包絡線変動成分を線形に増幅するためにＡ級ないしはＡＢ級の線形増幅器が用いられてきた。しかし、線形増幅器の電力効率はＣ級ないしＥ級などの非線形増幅器に比べ電力効率が劣るという欠点があった。このため、電池を電源とする携帯電話機、携帯情報端末などの携帯型の無線装置に用いた場合、使用時間が短くなるという短所があった。また、大電力の送信装置を複数設置する移動体通信システムの基地局装置において、装置の大型化や発熱量の増大を招くという短所があった。
【０００４】
そこで、高効率の送信機能を有する送信装置として、振幅位相抽出部と、振幅変調部と、位相変調部と、非線形増幅部とを備え、非線形増幅部に一定の包絡線レベルの信号を入力し、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を使用する構成としたＥＥ＆Ｒ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）送信装置が提案されている。また、負帰還により、非線形増幅器の包絡線信号の非線形性を補償して振幅歪みを抑圧する送信装置も知られている。
【０００５】
図９は、第１従来例として上記のようなＥＥ＆Ｒ送信装置の構成を示すブロック図である。この第１従来例の送信装置は、送信データ入力端子１１１と、振幅位相抽出部１１２と、振幅変調部１１３と、位相変調部１１４と、非線形増幅部１１５と、送信出力端子１１６と、を備えた構成となっている。
【０００６】
図９において、送信データ入力端子１１１より入力された送信データ信号Ｓｉ（ｔ）を、
Ｓｉ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］ …（１）
とすると、振幅位相抽出部１１２によりＳｉ（ｔ）から振幅データａ（ｔ）と位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］が抽出される。この振幅データａ（ｔ）に基づき、振幅変調部１１３により非線形増幅部１１５の電源電圧値が設定される。一方、位相変調部１１４により搬送波角周波数ωｃを位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］で変調させた信号が生成されてＳｃとなり、非線形増幅部１１５に入力される。
Ｓｃ＝ｅｘｐ［ωｃｔ＋φ（ｔ）］ …（２）
【０００７】
非線形増幅部１１５の出力には、非線形増幅部１１５の電源電圧値ａ（ｔ）と位相変調部１１４の出力信号を掛け合わせた信号が非線形増幅部１１５の利得Ｇだけ増幅されたＲＦ信号Ｓｒｆが出力される。
Ｓｒｆ＝Ｇａ（ｔ）Ｓｃ＝Ｇａ（ｔ）ｅｘｐ［ωｃｔ＋φ（ｔ）］ …（３）
【０００８】
以上のように、非線形増幅部１１５に入力される信号は一定の包絡線レベルの信号であるので、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を使用できるので高効率の送信装置とすることができる。
【０００９】
この第１従来例において、振幅変調部１１３は、詳細は図示しないが、例えばＤＡ（ディジタル−アナログ）変換部、パルス幅変調部、スイッチ、低域通過フィルタを順に直列接続し、スイッチに電源電圧を入力する構成を用いる。この振幅変調部１１３では、ディジタル値である振幅データがＤＡ変換部でアナログ信号に変換され、パルス幅変調部でパルス幅変調される。スイッチは、パルス幅変調部のパルス出力に応じてスイッチングされる。スイッチの出力は低域通過フィルタで平滑化されて振幅変調信号となり、非線形増幅部１１５の電源電圧として印加される（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
また、位相変調部１１４は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いた構成を採用する。すなわち、詳細は図示しないが、例えば位相周波数比較部、低域通過フィルタ、電圧制御発振器を順に直列接続し、電圧制御発振器の出力の一部を帰還信号として分周器を介して位相周波数比較部に帰還するＰＬＬを設け、さらに上記分周器にΔΣ（デルタシグマ）変調部の出力を入力する構成とする。この位相変調部１１４では、電圧制御発振器の出力を分周器で分周した信号の周波数と基準周波数とが位相周波数比較部で比較され、両者の差分が出力される。この位相周波数比較部の出力は、低域通過フィルタを通して電圧制御発振器の制御電圧となり、電圧制御発振器の出力が所定の位相、周波数でロックされる。上記のＰＬＬにおいて、位相データをデルタシグマ変調した信号に応じて分周器の分周比を変化させることにより、電圧制御発振器の出力に位相変調をかけることができる（例えば、非特許文献２参照）。
【００１１】
図１０は、第２従来例として負帰還を備えた送信装置の構成を示すブロック図である。この第２従来例の送信装置は、送信データ入力端子１１１と、振幅位相抽出部１１２と、振幅変調部１１３と、位相変調部１１４と、非線形増幅部１１５と、送信出力端子１１６と、方向性結合部１１７と、包絡線検波部１１８と、ＡＤ（アナログディジタル）変換部１１９と、加算部１２０と、増幅部１２１と、を備えて構成される。なお、図９に示す送信装置と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００１２】
次に、第２従来例の送信装置の動作を説明する。第２従来例の送信装置は、図９に示す第１従来例の送信装置と同様の動作に加え、非線形増幅部１１５の出力であるＲＦ信号の包絡線成分の帰還を行う。非線形増幅部１１５の出力は方向性結合部１１７により分岐され、包絡線検波部１１８に入力されてＲＦ信号の包絡線信号が検波される。検波された包絡線信号はＡＤ変換部１１９でアナログディジタル変換され、加算部１２０で元の振幅データから減算された後、増幅部１２１で増幅されて振幅変調部１１３に入力される。以上のような負帰還により、非線形増幅部１１５の包絡線信号の非線形性を補償して振幅歪みを抑圧することができる（例えば、非特許文献３参照）。
【００１３】
【非特許文献１】
Ｐｅｔｅｒ Ｂ．Ｋｅｎｉｎｇｔｏｎ， 「ＨＩＧＨ−ＬＩＮＥＡＲＩＴＹ ＲＦ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＥＳＩＧＮ」第１版， ＡＲＴＥＣＨ ＨＯＵＳＥ，ＩＮＣ．， ２０００年， ｐ．４２６−４４３
【非特許文献２】
Ｒ． Ａ． Ｍｅｙｅｒｓ ａｎｄ Ｐ． Ｈ． Ｗａｔｅｒｓ， 「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ｒｅｖｉｅｗ ｆｏｒ ＰＡＮ−Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｒａｄｉｏ」ｐｏｃ．ＩＥＥ Ｃｏｌｌｏｑｕｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ２ｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ， １９９０年， ｐ．８／１−８／８
【非特許文献３】
Ｐｅｔｅｒ Ｂ． Ｋｅｎｉｎｇｔｏｎ， 「ＨＩＧＨ−ＬＩＮＥＡＲＩＴＹ ＲＦ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＥＳＩＧＮ」第１版， ＡＲＴＥＣＨ ＨＯＵＳＥ，ＩＮＣ．， ２０００年， ｐ．１５６−１６１
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す第１従来例の送信装置においては、振幅信号と位相信号とは違う経路を介して非線形増幅部１１５に至るので、振幅変調の信号経路と位相変調の信号経路の遅延時間の違いにより出力信号が歪んでしまうという問題点があった。
【００１５】
また、図１０に示す第２従来例の送信装置は、負帰還ループにより振幅歪みを小さくする構成である。より振幅歪みの低減量を大きくするためにはループ利得を大きくする必要があるため、負帰還ループの安定性が悪くなるという欠点があった。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、電力効率が良く、安定して歪みの少ない信号を出力することが可能な送信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る送信装置は、入力される送信データから振幅データと位相データとを抽出する振幅位相抽出手段と、前記振幅データと前記位相データの少なくとも一方を遅延する遅延手段と、前記位相データを位相変調する位相変調手段と、前記位相変調手段からの位相変調信号を入力信号として高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅手段と、前記振幅データを振幅変調して、前記高周波増幅手段に印加する電源電圧を制御するための振幅変調信号を出力する振幅変調手段と、を備えたものである。
【００１８】
上記構成によれば、遅延手段により振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができるので、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みが少なくなる。したがって、位相変調信号と振幅変調信号とを用いた高周波増幅手段によって効率が良い電力増幅が可能で、かつ、遅延時間の調整により安定して歪みの少ない信号を出力することが可能となる。
【００１９】
また、他の態様として、前記高周波増幅手段の出力信号の包絡線成分を検波する包絡線検波手段と、前記振幅位相抽出手段により抽出した振幅データに対して前記包絡線成分を負帰還する負帰還ループと、を備えるものである。
【００２０】
上記構成では、負帰還ループによって包絡線成分を負帰還して包絡線成分と振幅データとを比較することで、出力信号の振幅歪みを抑圧できる。また、遅延手段により振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができるので、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みが少なくなる。またこの場合、負帰還ループのループ利得を下げることができるので安定性を向上させることができる。
【００２１】
また、他の態様として、前記遅延手段の遅延量を切替え制御する遅延量切替制御手段を備え、前記遅延量切替制御手段は、前記送信データとして信号帯域幅の異なる送信データを入力する場合に、前記信号帯域幅に応じた遅延量に切り替えるものである。
【００２２】
上記構成によれば、送信データの信号帯域幅の変化に応じて遅延量を切替えることにより、異なる信号帯域幅の送信データを切替えたときにも振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みが少なくなる。また、負帰還ループを設けた場合は、信号帯域幅に合わせた遅延時間の調整によって、負帰還ループの安定性を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、他の態様として、当該送信装置の状態に応じて予め設定した遅延量データを格納する遅延量テーブルと、前記遅延量テーブルの遅延量データに基づき前記遅延手段の遅延量を切替え制御する遅延量切替制御手段と、を備えるものである。
【００２４】
上記構成によれば、遅延量テーブルにおいて遅延量を設定しておき、送信装置の状態に応じた遅延量を読み出すことで、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、任意の動作状態において振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間の違いにより生じる歪みを減少できる。また、負帰還ループを設けた場合は、負帰還ループの安定性を向上できる。
【００２５】
また、他の態様として、前記高周波増幅手段の出力信号の特性を測定する高周波出力測定手段と、前記高周波出力測定手段の測定結果に基づいて所要の遅延量を算出し、前記遅延手段における遅延量を設定する遅延量算出手段と、を備えるものである。
【００２６】
上記構成では、高周波増幅手段の出力信号の特性として、例えば変調精度や隣接チャネル漏洩電力などを測定することで、出力信号の歪み量を検出できる。このため、測定結果に基づいて、送信装置の出力信号の歪みが少なくなる適切な遅延量を算出して、遅延量テーブルに設定することによって、送信装置における遅延手段の遅延量を適切に調整することができる。
【００２７】
本発明に係る送信装置の調整方法は、入力される送信データから抽出した振幅データと位相データの少なくとも一方を遅延する遅延手段と、これらの振幅データ及び位相データを変調した振幅変調信号と位相変調信号とを用いて高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅手段とを備えた送信装置の調整方法であって、当該送信装置における高周波増幅手段の出力信号の特性を測定する高周波出力信号測定ステップと、前記測定結果に基づいて適切な遅延量を算出し、前記遅延手段における遅延量を設定する遅延量算出ステップと、を有するものである。
【００２８】
上記手順により、高周波増幅手段の出力信号の特性として、例えば変調精度や隣接チャネル漏洩電力などを測定することで、出力信号の歪み量を検出できる。このため、測定結果に基づいて、送信装置の出力信号の歪みが少なくなる適切な遅延量を算出して、遅延量テーブルに設定することによって、送信装置における遅延手段の遅延量を適切に調整することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００３０】
第１実施形態の送信装置は、送信データ入力端子１と、振幅位相抽出部（振幅位相抽出手段に相当する）２と、振幅変調部（振幅変調手段に相当する）３と、位相変調部（位相変調手段に相当する）４と、非線形増幅部（高周波増幅手段に相当する）５と、送信出力端子６と、遅延部（遅延手段に相当する）１２及び１３と、を有して構成される。本実施形態の送信装置は、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００３１】
送信データ入力端子１より入力された送信データ信号は、振幅位相抽出部２において振幅データと位相データとが抽出されて出力される。振幅位相抽出部２より出力される振幅データは、遅延部１２で所定の遅延量の遅延がかけられた後、振幅変調部３で振幅変調された振幅変調信号が非線形増幅部５に電源電圧値として入力される。また、振幅位相抽出部２より出力される位相データは、遅延部１３で所定の遅延量の遅延がかけられた後、位相変調部４で位相変調された位相変調信号が非線形増幅部５に入力信号として供給される。
【００３２】
非線形増幅部５は、半導体増幅素子を備え、高周波増幅器を構成するものであり、この非線形増幅部５では、位相変調部４からの位相変調信号と電源電圧値である振幅変調部３からの振幅変調信号とが掛け合わされ、所定の利得だけ増幅されたＲＦ信号が送信出力端子６より出力される。ここで、非線形増幅部５への入力信号は一定の包絡線レベルの信号であるので、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を構成できる。
【００３３】
図２は、図１における振幅変調部３の構成例を示すブロック図である。振幅変調部３は、振幅変調部３は、ＤＡ（ディジタル−アナログ）変換部６０と、パルス幅変調部６１と、スイッチ６２と、電源電圧入力端子６３と、低域通過フィルタ６４と、を備えて構成される。この振幅変調部３は、ＤＡ変換部６０、パルス幅変調部６１、スイッチ６２、低域通過フィルタ６４が順に直列接続され、スイッチ６２には電源電圧入力端子６３より電源電圧が入力される構成となっている。
【００３４】
この振幅変調部３では、ディジタル値である振幅データがＤＡ変換部６０でアナログ信号に変換され、パルス幅変調部６１でパルス幅変調される。スイッチ６２は、パルス幅変調部６１のパルス出力に応じてスイッチングされる。スイッチ６２の出力は低域通過フィルタ６４で平滑化されて振幅変調信号となり、非線形増幅部５の電源電圧として印加される。
【００３５】
図３は、図１における位相変調部４の構成例を示すブロック図である。位相変調部４は、位相周波数比較部７０と、低域通過フィルタ７１と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）７２と、分周部７３と、ΔΣ（デルタシグマ）変調部７４と、を備えて構成される。この位相変調部４は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いた構成であり、位相周波数比較部７０、低域通過フィルタ７１、電圧制御発振器７２が順に直列接続され、電圧制御発振器７２の出力の一部が帰還信号として分周器７３を介して位相周波数比較部７０に帰還されるＰＬＬが設けられ、さらに上記分周器７３にはΔΣ（デルタシグマ）変調部７４の出力が入力されるようになっている。
【００３６】
この位相変調部４では、電圧制御発振器７２の出力を分周器７３で分周した信号の周波数と基準周波数とが位相周波数比較部７０で比較され、両者の差分が出力される。この位相周波数比較部７０の出力は、低域通過フィルタ７１を通して電圧制御発振器７２の制御電圧となり、電圧制御発振器７２の出力が所定の位相、周波数でロックされる。上記のＰＬＬにおいて、位相データをデルタシグマ変調部７４でデルタシグマ変調した信号に応じて分周器７３の分周比を変化させることにより、電圧制御発振器７２の出力に位相変調をかけることができる。
【００３７】
上記のように構成された送信装置において、振幅変調部３は、主に低域通過フィルタ６４により振幅変調信号に遅延が生じる。一方、位相変調部４は、主に低域通過フィルタ７１により位相変調信号に遅延が生じる。このため、振幅変調部３と位相変調部４のそれぞれにおける遅延量の違いにより、振幅と位相との間で相対的にズレが生じる。
【００３８】
第１実施形態では、振幅信号経路と位相信号経路にそれぞれ遅延部１２、１３を設けることで、例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００３９】
また、位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００４０】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。
【００４１】
遅延部１２、１３の具体的な遅延量設定手法としては、例えば、設計時に回路特性等に応じて設定したり、製造時に個体毎に適切な値に調整する方法などを用いることができる。
【００４２】
このように、第１実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設けることにより、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることが可能となる。
【００４３】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００４４】
第２実施形態の送信装置は、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、方向性結合部７と、包絡線検波部（包絡線検波手段に相当する）８と、ＡＤ変換部（アナログディジタル変換部）９と、加算部１０と、増幅部１１とを備えて構成される。その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態では、第１実施形態の動作に加えて、非線形増幅部５の出力であるＲＦ信号の包絡線成分の帰還を行う構成となっている。非線形増幅部５の出力は方向性結合部７により一部の信号成分が分岐され、包絡線検波部８に入力されてＲＦ信号の包絡線信号が検波される。検波された包絡線信号はＡＤ変換部９でディジタル信号に変換され、負号反転されて加算部１０に負成分として入力される。加算部１０では、元の振幅データから包絡線成分が減算された後、増幅部１１で所定レベルまで増幅されて振幅変調部３に入力される。
【００４６】
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、振幅変調部３と位相変調部４のそれぞれにおける遅延量の違いより、振幅と位相との間で相対的にズレが生じる。そこで、振幅信号経路と位相信号経路にそれぞれ遅延部１２、１３を設け、例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。また、位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００４７】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。
【００４８】
このように、第２実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設けることにより、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることが可能となる。また、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間の調整により振幅歪みを低減できるので、負帰還ループのループ利得を大きくする必要がなくなって、負帰還ループのループ利得を下げることが可能となり、高周波増幅器としての安定性を向上させることもできる。
【００４９】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００５０】
第３実施形態の送信装置は、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、遅延及び信号経路切替制御信号を入力する制御信号入力端子２０と、遅延量切替制御部（遅延量切替制御手段に相当する）２１と、振幅データ経路切替え部２２と、位相データ経路切替え部２３と、第２の振幅変調部２４と、第２の非線形増幅部２５と、第２の送信出力端子２６とを備えて構成される。その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
第３実施形態では、第１実施形態の動作に加えて、遅延量の切替が可能な構成となっている。第２の振幅変調部２４及び第２の非線形増幅部２５は、第１実施形態における第１の振幅変調部３及び第１の非線形増幅部５とは異なる送信データを送信するための構成要素であり、送信データの信号帯域幅も第１実施形態とは異なっている。
【００５２】
また、第２の振幅変調部２４の構成は図２に示した第１実施形態のものと同様であるが、送信データの信号帯域幅が異なるため、低域通過フィルタ６４の遮断周波数を変更したものとする。また、位相変調部４の構成は図３に示した第１実施形態のものと同様であるが、低域通過フィルタ７１の遮断周波数を送信データの信号帯域幅に合わせて変更する。
【００５３】
第３実施形態では、遅延量切替制御部２１により、使用する送信データの信号帯域幅に合わせて振幅データ経路切替え部２２と位相データ経路切替え部２３のスイッチを切り替え、第１の振幅変調部３及び第１の非線形増幅部５と第２の振幅変調部２４及び第２の非線形増幅部２５のいずれかを用いるように振幅信号経路及び位相信号経路を切り替えるようにする。
【００５４】
そして、振幅信号経路と位相信号経路にそれぞれ遅延部１２、１３を設け、例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。また、例えば位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００５５】
したがって、この第３実施形態では、遅延量切替制御部２１により振幅信号経路及び位相信号経路を切り替え、各経路の遅延量を調整することにより、使用する送信データの信号帯域幅に応じた遅延時間の調整が可能であり、遅延による歪みを低減することが可能である。
【００５６】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。また、上記第２実施形態の構成に第３実施形態の遅延量切替制御を適用することもできる。
【００５７】
このように、第３実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設け、送信データを切替えたとき、その送信データの切替えに対応して遅延量を切替えることによって、送信データの信号帯域幅に適合した振幅信号経路及び位相信号経路の遅延時間の調整が実現可能である。これにより、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることができる。また、第２実施形態の構成に適用した場合は、送信データの信号帯域幅に合わせた遅延時間の調整により、負帰還ループの安定性を向上させることが可能となる。
【００５８】
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００５９】
第４実施形態の送信装置は、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、遅延量切替制御部２１と、遅延量テーブルデータ切替え信号を入力する切替え信号入力端子４０と、遅延量テーブル４１とを備えて構成される。その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
第４実施形態では、第１実施形態の動作に加えて、遅延量テーブル４１に予め設定記憶された遅延量データによって遅延量の切り替えを行う構成となっている。切替え信号入力端子４０に入力された遅延量テーブルデータ切替え信号に応じて、遅延量テーブル４１に設定記憶された複数の遅延量の中から対応する遅延量データが読み出されて出力される。この遅延量データに基づき、切替制御部２１により遅延部１２及び１３における遅延量が切り替えられる。
【００６１】
遅延量テーブル４１には、送信装置の動作状態に応じた遅延量データを格納しておくことにより、送信装置の動作状態における遅延量の最適値を設定することが可能となる。
【００６２】
図７は、遅延量テーブル４１の一例を示したものである。遅延量テーブル４１は、データ番号８１と、送信装置の動作状態８２と、遅延量データ８３を有して構成される。送信装置の動作状態６２には送信装置の動作状態が格納され、遅延量データ６３には上記送信装置の動作状態に対応した最適な遅延量データが格納される。
【００６３】
例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。また、例えば位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００６４】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。また、上記第２実施形態または第３実施形態の構成に第４実施形態の遅延量切替制御を適用することもできる。
【００６５】
このように、第４実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設け、遅延量テーブル４１の遅延量データに基づき遅延量を適宜切替えることにより、送信装置の状態に応じた遅延量となるように振幅信号経路と位相信号経路のそれぞれの遅延時間を調整することができる。これにより、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることができる。また、第２実施形態の構成に適用した場合は、送信装置の動作状態に応じた遅延時間の調整により、負帰還ループの安定性を向上させることが可能となる。また、第３実施形態の構成に適用した場合は、送信データを切り替えたときにも送信データの信号帯域幅に合わせて遅延時間の調整が可能である。
【００６６】
（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００６７】
第５実施形態は、図７に示した第４実施形態の構成を持つ送信装置５０に、ＲＦ信号測定部（高周波出力測定手段に相当する）５１、遅延量算出部（遅延量算出手段に相当する）５２を有してなる調整装置を接続した構成となっている。その他の構成は第４実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
第５実施形態では、ＲＦ信号測定部５１及び遅延量算出部５２による調整装置を用いた遅延量の調整方法を例示する。図８において、ＲＦ信号出力端子６より出力された送信装置５０の出力信号は、ＲＦ信号測定部５１により、例えば、変調精度や隣接チャネル漏洩電力などが測定される。一般に、変調精度や隣接チャネル漏洩電力などの特性は、出力信号の歪みによって劣化する。このため、上記ＲＦ信号の特性の測定結果に基づき、出力信号の歪みの原因となる振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間のズレが少なくなるように遅延時間を調整する。このとき、変調精度や隣接チャネル漏洩電力が所望の値となるような遅延部１２及び１３の遅延時間を遅延量算出部５２により算出し、遅延量テーブル４１に格納する。そして、遅延量テーブルデータ切替え信号の入力に応じて、遅延量テーブル４１に格納した遅延量データを読み出して出力する。
【００６９】
例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させるような遅延量データを格納する。また、例えば位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させるような遅延量データを格納する。このように遅延量データを設定することにより、位相変調信号と振幅変調信号との遅延のズレによる歪みを少なくすることができる。
【００７０】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。また、上記第３実施形態の構成に第５実施形態の遅延量調整機能を適用することもできる。
【００７１】
このように、第５実施形態の送信装置及び調整装置の構成、並びに遅延量調整方法によれば、送信装置の出力信号の歪みが少なくなる適切な遅延量を算出して、遅延量テーブルに設定することができる。
【００７２】
上述した実施形態によれば、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整する遅延手段を設けて、両経路の遅延時間が等しくなるように調整することにより、両経路の遅延時間の違いにより生じる送信装置の出力信号の歪みを低減することができる。これにより、送信装置において、電力効率が良く、安定して歪みの少ない信号を出力することが可能な高周波電力増幅器を実現できる。
【００７３】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施し得るものである。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力効率が良く、安定して歪みの少ない信号を出力することが可能な送信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図２】本実施形態における振幅変調部の構成例を示すブロック図
【図３】本実施形態における位相変調部の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の第２実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図５】本発明の第３実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図６】本発明の第４実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図７】遅延量テーブルの一例を示す図
【図８】本発明の第５実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図９】第１従来例としてＥＥ＆Ｒ送信装置の構成を示すブロック図
【図１０】第２従来例として負帰還を備えた送信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 送信データ入力端子
２ 振幅位相抽出部
３、２４ 振幅変調部
４ 位相変調部
５、２５ 非線形増幅部
６、２６ 送信出力端子
７ 方向性結合部
８ 包絡線検波部
９ ＡＤ変換部
１０ 加算部
１１ 増幅部
１２、１３ 遅延部
２０ 制御信号入力端子
２１ 遅延量切替制御部
２２ 振幅データ経路切替え部
２３ 位相データ経路切替え部
４０ 切替え信号入力端子
４１ 遅延量テーブル
５１ ＲＦ信号測定部
５２ 遅延量算出部
６０ ＤＡ変換部
６１ パルス幅変調部
６２ スイッチ
６３ 電源電圧入力端子
６４、７１ 低域通過フィルタ
７０ 位相周波数比較部
７２ 電圧制御発振部
７３ 分周部
７４ ΔΣ変調部
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信装置に係り、特に、包絡線変動成分を含む変調信号を低歪みかつ高効率で増幅する高周波電力増幅器を含む送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムの送信装置の出力部に設けられる電力増幅器は、低歪みと高効率の両立が要求される。電力増幅器には、トランジスタを電流源として使うかスイッチとして使うかという分類がある。トランジスタを電流源として使う増幅器にＡ級増幅器、ＡＢ級増幅器、Ｂ級増幅器、Ｃ級増幅器がある。また、トランジスタをスイッチとして使う増幅器にＤ級増幅器、Ｅ級増幅器、Ｆ級増幅器がある。
【０００３】
従来、包絡線変動成分を含む変調信号を増幅する高周波電力増幅器には、包絡線変動成分を線形に増幅するためにＡ級ないしはＡＢ級の線形増幅器が用いられてきた。しかし、線形増幅器の電力効率はＣ級ないしＥ級などの非線形増幅器に比べ電力効率が劣るという欠点があった。このため、電池を電源とする携帯電話機、携帯情報端末などの携帯型の無線装置に用いた場合、使用時間が短くなるという短所があった。また、大電力の送信装置を複数設置する移動体通信システムの基地局装置において、装置の大型化や発熱量の増大を招くという短所があった。
【０００４】
そこで、高効率の送信機能を有する送信装置として、振幅位相抽出部と、振幅変調部と、位相変調部と、非線形増幅部とを備え、非線形増幅部に一定の包絡線レベルの信号を入力し、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を使用する構成としたＥＥ＆Ｒ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）送信装置が提案されている。また、負帰還により、非線形増幅器の包絡線信号の非線形性を補償して振幅歪みを抑圧する送信装置も知られている。
【０００５】
図９は、第１従来例として上記のようなＥＥ＆Ｒ送信装置の構成を示すブロック図である。この第１従来例の送信装置は、送信データ入力端子１１１と、振幅位相抽出部１１２と、振幅変調部１１３と、位相変調部１１４と、非線形増幅部１１５と、送信出力端子１１６と、を備えた構成となっている。
【０００６】
図９において、送信データ入力端子１１１より入力された送信データ信号Ｓｉ（ｔ）を、
Ｓｉ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］ …（１）
とすると、振幅位相抽出部１１２によりＳｉ（ｔ）から振幅データａ（ｔ）と位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］が抽出される。この振幅データａ（ｔ）に基づき、振幅変調部１１３により非線形増幅部１１５の電源電圧値が設定される。一方、位相変調部１１４により搬送波角周波数ωｃを位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］で変調させた信号が生成されてＳｃとなり、非線形増幅部１１５に入力される。
Ｓｃ＝ｅｘｐ［ωｃｔ＋φ（ｔ）］ …（２）
【０００７】
非線形増幅部１１５の出力には、非線形増幅部１１５の電源電圧値ａ（ｔ）と位相変調部１１４の出力信号を掛け合わせた信号が非線形増幅部１１５の利得Ｇだけ増幅されたＲＦ信号Ｓｒｆが出力される。
Ｓｒｆ＝Ｇａ（ｔ）Ｓｃ＝Ｇａ（ｔ）ｅｘｐ［ωｃｔ＋φ（ｔ）］ …（３）
【０００８】
以上のように、非線形増幅部１１５に入力される信号は一定の包絡線レベルの信号であるので、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を使用できるので高効率の送信装置とすることができる。
【０００９】
この第１従来例において、振幅変調部１１３は、詳細は図示しないが、例えばＤＡ（ディジタル−アナログ）変換部、パルス幅変調部、スイッチ、低域通過フィルタを順に直列接続し、スイッチに電源電圧を入力する構成を用いる。この振幅変調部１１３では、ディジタル値である振幅データがＤＡ変換部でアナログ信号に変換され、パルス幅変調部でパルス幅変調される。スイッチは、パルス幅変調部のパルス出力に応じてスイッチングされる。スイッチの出力は低域通過フィルタで平滑化されて振幅変調信号となり、非線形増幅部１１５の電源電圧として印加される（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
また、位相変調部１１４は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いた構成を採用する。すなわち、詳細は図示しないが、例えば位相周波数比較部、低域通過フィルタ、電圧制御発振器を順に直列接続し、電圧制御発振器の出力の一部を帰還信号として分周器を介して位相周波数比較部に帰還するＰＬＬを設け、さらに上記分周器にΔΣ（デルタシグマ）変調部の出力を入力する構成とする。この位相変調部１１４では、電圧制御発振器の出力を分周器で分周した信号の周波数と基準周波数とが位相周波数比較部で比較され、両者の差分が出力される。この位相周波数比較部の出力は、低域通過フィルタを通して電圧制御発振器の制御電圧となり、電圧制御発振器の出力が所定の位相、周波数でロックされる。上記のＰＬＬにおいて、位相データをデルタシグマ変調した信号に応じて分周器の分周比を変化させることにより、電圧制御発振器の出力に位相変調をかけることができる（例えば、非特許文献２参照）。
【００１１】
図１０は、第２従来例として負帰還を備えた送信装置の構成を示すブロック図である。この第２従来例の送信装置は、送信データ入力端子１１１と、振幅位相抽出部１１２と、振幅変調部１１３と、位相変調部１１４と、非線形増幅部１１５と、送信出力端子１１６と、方向性結合部１１７と、包絡線検波部１１８と、ＡＤ（アナログディジタル）変換部１１９と、加算部１２０と、増幅部１２１と、を備えて構成される。なお、図９に示す送信装置と同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００１２】
次に、第２従来例の送信装置の動作を説明する。第２従来例の送信装置は、図９に示す第１従来例の送信装置と同様の動作に加え、非線形増幅部１１５の出力であるＲＦ信号の包絡線成分の帰還を行う。非線形増幅部１１５の出力は方向性結合部１１７により分岐され、包絡線検波部１１８に入力されてＲＦ信号の包絡線信号が検波される。検波された包絡線信号はＡＤ変換部１１９でアナログディジタル変換され、加算部１２０で元の振幅データから減算された後、増幅部１２１で増幅されて振幅変調部１１３に入力される。以上のような負帰還により、非線形増幅部１１５の包絡線信号の非線形性を補償して振幅歪みを抑圧することができる（例えば、非特許文献３参照）。
【００１３】
【非特許文献１】
Ｐｅｔｅｒ Ｂ．Ｋｅｎｉｎｇｔｏｎ， 「ＨＩＧＨ−ＬＩＮＥＡＲＩＴＹ ＲＦ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＥＳＩＧＮ」第１版， ＡＲＴＥＣＨ ＨＯＵＳＥ，ＩＮＣ．， ２０００年， ｐ．４２６−４４３
【非特許文献２】
Ｒ． Ａ． Ｍｅｙｅｒｓ ａｎｄ Ｐ． Ｈ． Ｗａｔｅｒｓ， 「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ｒｅｖｉｅｗ ｆｏｒ ＰＡＮ−Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｒａｄｉｏ」ｐｏｃ．ＩＥＥ Ｃｏｌｌｏｑｕｉｕｍ ｏｎ ＶＬＳＩ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ２ｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ， １９９０年， ｐ．８／１−８／８
【非特許文献３】
Ｐｅｔｅｒ Ｂ． Ｋｅｎｉｎｇｔｏｎ， 「ＨＩＧＨ−ＬＩＮＥＡＲＩＴＹ ＲＦ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＤＥＳＩＧＮ」第１版， ＡＲＴＥＣＨ ＨＯＵＳＥ，ＩＮＣ．， ２０００年， ｐ．１５６−１６１
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す第１従来例の送信装置においては、振幅信号と位相信号とは違う経路を介して非線形増幅部１１５に至るので、振幅変調の信号経路と位相変調の信号経路の遅延時間の違いにより出力信号が歪んでしまうという問題点があった。
【００１５】
また、図１０に示す第２従来例の送信装置は、負帰還ループにより振幅歪みを小さくする構成である。より振幅歪みの低減量を大きくするためにはループ利得を大きくする必要があるため、負帰還ループの安定性が悪くなるという欠点があった。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、電力効率が良く、安定して歪みの少ない信号を出力することが可能な送信装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る送信装置は、入力される送信データから振幅データと位相データとを抽出する振幅位相抽出手段と、前記振幅データと前記位相データの少なくとも一方を遅延する遅延手段と、前記位相データを位相変調する位相変調手段と、前記位相変調手段からの位相変調信号を入力信号として高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅手段と、前記振幅データを振幅変調して、前記高周波増幅手段に印加する電源電圧を制御するための振幅変調信号を出力する振幅変調手段と、を備えたものである。
【００１８】
上記構成によれば、遅延手段により振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができるので、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みが少なくなる。したがって、位相変調信号と振幅変調信号とを用いた高周波増幅手段によって効率が良い電力増幅が可能で、かつ、遅延時間の調整により安定して歪みの少ない信号を出力することが可能となる。
【００１９】
また、他の態様として、前記高周波増幅手段の出力信号の包絡線成分を検波する包絡線検波手段と、前記振幅位相抽出手段により抽出した振幅データに対して前記包絡線成分を負帰還する負帰還ループと、を備えるものである。
【００２０】
上記構成では、負帰還ループによって包絡線成分を負帰還して包絡線成分と振幅データとを比較することで、出力信号の振幅歪みを抑圧できる。また、遅延手段により振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができるので、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みが少なくなる。またこの場合、負帰還ループのループ利得を下げることができるので安定性を向上させることができる。
【００２１】
また、他の態様として、前記遅延手段の遅延量を切替え制御する遅延量切替制御手段を備え、前記遅延量切替制御手段は、前記送信データとして信号帯域幅の異なる送信データを入力する場合に、前記信号帯域幅に応じた遅延量に切り替えるものである。
【００２２】
上記構成によれば、送信データの信号帯域幅の変化に応じて遅延量を切替えることにより、異なる信号帯域幅の送信データを切替えたときにも振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みが少なくなる。また、負帰還ループを設けた場合は、信号帯域幅に合わせた遅延時間の調整によって、負帰還ループの安定性を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、他の態様として、当該送信装置の状態に応じて予め設定した遅延量データを格納する遅延量テーブルと、前記遅延量テーブルの遅延量データに基づき前記遅延手段の遅延量を切替え制御する遅延量切替制御手段と、を備えるものである。
【００２４】
上記構成によれば、遅延量テーブルにおいて遅延量を設定しておき、送信装置の状態に応じた遅延量を読み出すことで、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、任意の動作状態において振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間の違いにより生じる歪みを減少できる。また、負帰還ループを設けた場合は、負帰還ループの安定性を向上できる。
【００２５】
また、他の態様として、前記高周波増幅手段の出力信号の特性を測定する高周波出力測定手段と、前記高周波出力測定手段の測定結果に基づいて所要の遅延量を算出し、前記遅延手段における遅延量を設定する遅延量算出手段と、を備えるものである。
【００２６】
上記構成では、高周波増幅手段の出力信号の特性として、例えば変調精度や隣接チャネル漏洩電力などを測定することで、出力信号の歪み量を検出できる。このため、測定結果に基づいて、送信装置の出力信号の歪みが少なくなる適切な遅延量を算出して、遅延量テーブルに設定することによって、送信装置における遅延手段の遅延量を適切に調整することができる。
【００２７】
本発明に係る送信装置の調整方法は、入力される送信データから抽出した振幅データと位相データの少なくとも一方を遅延する遅延手段と、これらの振幅データ及び位相データを変調した振幅変調信号と位相変調信号とを用いて高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅手段とを備えた送信装置の調整方法であって、当該送信装置における高周波増幅手段の出力信号の特性を測定する高周波出力信号測定ステップと、前記測定結果に基づいて適切な遅延量を算出し、前記遅延手段における遅延量を設定する遅延量算出ステップと、を有するものである。
【００２８】
上記手順により、高周波増幅手段の出力信号の特性として、例えば変調精度や隣接チャネル漏洩電力などを測定することで、出力信号の歪み量を検出できる。このため、測定結果に基づいて、送信装置の出力信号の歪みが少なくなる適切な遅延量を算出して、遅延量テーブルに設定することによって、送信装置における遅延手段の遅延量を適切に調整することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００３０】
第１実施形態の送信装置は、送信データ入力端子１と、振幅位相抽出部（振幅位相抽出手段に相当する）２と、振幅変調部（振幅変調手段に相当する）３と、位相変調部（位相変調手段に相当する）４と、非線形増幅部（高周波増幅手段に相当する）５と、送信出力端子６と、遅延部（遅延手段に相当する）１２及び１３と、を有して構成される。本実施形態の送信装置は、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００３１】
送信データ入力端子１より入力された送信データ信号は、振幅位相抽出部２において振幅データと位相データとが抽出されて出力される。振幅位相抽出部２より出力される振幅データは、遅延部１２で所定の遅延量の遅延がかけられた後、振幅変調部３で振幅変調された振幅変調信号が非線形増幅部５に電源電圧値として入力される。また、振幅位相抽出部２より出力される位相データは、遅延部１３で所定の遅延量の遅延がかけられた後、位相変調部４で位相変調された位相変調信号が非線形増幅部５に入力信号として供給される。
【００３２】
非線形増幅部５は、半導体増幅素子を備え、高周波増幅器を構成するものであり、この非線形増幅部５では、位相変調部４からの位相変調信号と電源電圧値である振幅変調部３からの振幅変調信号とが掛け合わされ、所定の利得だけ増幅されたＲＦ信号が送信出力端子６より出力される。ここで、非線形増幅部５への入力信号は一定の包絡線レベルの信号であるので、高周波増幅器として効率の良い非線形増幅器を構成できる。
【００３３】
図２は、図１における振幅変調部３の構成例を示すブロック図である。振幅変調部３は、振幅変調部３は、ＤＡ（ディジタル−アナログ）変換部６０と、パルス幅変調部６１と、スイッチ６２と、電源電圧入力端子６３と、低域通過フィルタ６４と、を備えて構成される。この振幅変調部３は、ＤＡ変換部６０、パルス幅変調部６１、スイッチ６２、低域通過フィルタ６４が順に直列接続され、スイッチ６２には電源電圧入力端子６３より電源電圧が入力される構成となっている。
【００３４】
この振幅変調部３では、ディジタル値である振幅データがＤＡ変換部６０でアナログ信号に変換され、パルス幅変調部６１でパルス幅変調される。スイッチ６２は、パルス幅変調部６１のパルス出力に応じてスイッチングされる。スイッチ６２の出力は低域通過フィルタ６４で平滑化されて振幅変調信号となり、非線形増幅部５の電源電圧として印加される。
【００３５】
図３は、図１における位相変調部４の構成例を示すブロック図である。位相変調部４は、位相周波数比較部７０と、低域通過フィルタ７１と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）７２と、分周部７３と、ΔΣ（デルタシグマ）変調部７４と、を備えて構成される。この位相変調部４は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を用いた構成であり、位相周波数比較部７０、低域通過フィルタ７１、電圧制御発振器７２が順に直列接続され、電圧制御発振器７２の出力の一部が帰還信号として分周器７３を介して位相周波数比較部７０に帰還されるＰＬＬが設けられ、さらに上記分周器７３にはΔΣ（デルタシグマ）変調部７４の出力が入力されるようになっている。
【００３６】
この位相変調部４では、電圧制御発振器７２の出力を分周器７３で分周した信号の周波数と基準周波数とが位相周波数比較部７０で比較され、両者の差分が出力される。この位相周波数比較部７０の出力は、低域通過フィルタ７１を通して電圧制御発振器７２の制御電圧となり、電圧制御発振器７２の出力が所定の位相、周波数でロックされる。上記のＰＬＬにおいて、位相データをデルタシグマ変調部７４でデルタシグマ変調した信号に応じて分周器７３の分周比を変化させることにより、電圧制御発振器７２の出力に位相変調をかけることができる。
【００３７】
上記のように構成された送信装置において、振幅変調部３は、主に低域通過フィルタ６４により振幅変調信号に遅延が生じる。一方、位相変調部４は、主に低域通過フィルタ７１により位相変調信号に遅延が生じる。このため、振幅変調部３と位相変調部４のそれぞれにおける遅延量の違いにより、振幅と位相との間で相対的にズレが生じる。
【００３８】
第１実施形態では、振幅信号経路と位相信号経路にそれぞれ遅延部１２、１３を設けることで、例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００３９】
また、位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００４０】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。
【００４１】
遅延部１２、１３の具体的な遅延量設定手法としては、例えば、設計時に回路特性等に応じて設定したり、製造時に個体毎に適切な値に調整する方法などを用いることができる。
【００４２】
このように、第１実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設けることにより、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることが可能となる。
【００４３】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００４４】
第２実施形態の送信装置は、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、方向性結合部７と、包絡線検波部（包絡線検波手段に相当する）８と、ＡＤ変換部（アナログディジタル変換部）９と、加算部１０と、増幅部１１とを備えて構成される。その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態では、第１実施形態の動作に加えて、非線形増幅部５の出力であるＲＦ信号の包絡線成分の帰還を行う構成となっている。非線形増幅部５の出力は方向性結合部７により一部の信号成分が分岐され、包絡線検波部８に入力されてＲＦ信号の包絡線信号が検波される。検波された包絡線信号はＡＤ変換部９でディジタル信号に変換され、負号反転されて加算部１０に負成分として入力される。加算部１０では、元の振幅データから包絡線成分が減算された後、増幅部１１で所定レベルまで増幅されて振幅変調部３に入力される。
【００４６】
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、振幅変調部３と位相変調部４のそれぞれにおける遅延量の違いより、振幅と位相との間で相対的にズレが生じる。そこで、振幅信号経路と位相信号経路にそれぞれ遅延部１２、１３を設け、例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。また、位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００４７】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。
【００４８】
このように、第２実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設けることにより、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整することができ、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることが可能となる。また、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間の調整により振幅歪みを低減できるので、負帰還ループのループ利得を大きくする必要がなくなって、負帰還ループのループ利得を下げることが可能となり、高周波増幅器としての安定性を向上させることもできる。
【００４９】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００５０】
第３実施形態の送信装置は、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、遅延及び信号経路切替制御信号を入力する制御信号入力端子２０と、遅延量切替制御部（遅延量切替制御手段に相当する）２１と、振幅データ経路切替え部２２と、位相データ経路切替え部２３と、第２の振幅変調部２４と、第２の非線形増幅部２５と、第２の送信出力端子２６とを備えて構成される。その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
第３実施形態では、第１実施形態の動作に加えて、遅延量の切替が可能な構成となっている。第２の振幅変調部２４及び第２の非線形増幅部２５は、第１実施形態における第１の振幅変調部３及び第１の非線形増幅部５とは異なる送信データを送信するための構成要素であり、送信データの信号帯域幅も第１実施形態とは異なっている。
【００５２】
また、第２の振幅変調部２４の構成は図２に示した第１実施形態のものと同様であるが、送信データの信号帯域幅が異なるため、低域通過フィルタ６４の遮断周波数を変更したものとする。また、位相変調部４の構成は図３に示した第１実施形態のものと同様であるが、低域通過フィルタ７１の遮断周波数を送信データの信号帯域幅に合わせて変更する。
【００５３】
第３実施形態では、遅延量切替制御部２１により、使用する送信データの信号帯域幅に合わせて振幅データ経路切替え部２２と位相データ経路切替え部２３のスイッチを切り替え、第１の振幅変調部３及び第１の非線形増幅部５と第２の振幅変調部２４及び第２の非線形増幅部２５のいずれかを用いるように振幅信号経路及び位相信号経路を切り替えるようにする。
【００５４】
そして、振幅信号経路と位相信号経路にそれぞれ遅延部１２、１３を設け、例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。また、例えば位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００５５】
したがって、この第３実施形態では、遅延量切替制御部２１により振幅信号経路及び位相信号経路を切り替え、各経路の遅延量を調整することにより、使用する送信データの信号帯域幅に応じた遅延時間の調整が可能であり、遅延による歪みを低減することが可能である。
【００５６】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。また、上記第２実施形態の構成に第３実施形態の遅延量切替制御を適用することもできる。
【００５７】
このように、第３実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設け、送信データを切替えたとき、その送信データの切替えに対応して遅延量を切替えることによって、送信データの信号帯域幅に適合した振幅信号経路及び位相信号経路の遅延時間の調整が実現可能である。これにより、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることができる。また、第２実施形態の構成に適用した場合は、送信データの信号帯域幅に合わせた遅延時間の調整により、負帰還ループの安定性を向上させることが可能となる。
【００５８】
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００５９】
第４実施形態の送信装置は、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、遅延量切替制御部２１と、遅延量テーブルデータ切替え信号を入力する切替え信号入力端子４０と、遅延量テーブル４１とを備えて構成される。その他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
第４実施形態では、第１実施形態の動作に加えて、遅延量テーブル４１に予め設定記憶された遅延量データによって遅延量の切り替えを行う構成となっている。切替え信号入力端子４０に入力された遅延量テーブルデータ切替え信号に応じて、遅延量テーブル４１に設定記憶された複数の遅延量の中から対応する遅延量データが読み出されて出力される。この遅延量データに基づき、切替制御部２１により遅延部１２及び１３における遅延量が切り替えられる。
【００６１】
遅延量テーブル４１には、送信装置の動作状態に応じた遅延量データを格納しておくことにより、送信装置の動作状態における遅延量の最適値を設定することが可能となる。
【００６２】
図７は、遅延量テーブル４１の一例を示したものである。遅延量テーブル４１は、データ番号８１と、送信装置の動作状態８２と、遅延量データ８３を有して構成される。送信装置の動作状態６２には送信装置の動作状態が格納され、遅延量データ６３には上記送信装置の動作状態に対応した最適な遅延量データが格納される。
【００６３】
例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、振幅変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。また、例えば位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させる。これにより、位相変調信号の遅延による歪みを少なくすることができる。
【００６４】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。また、上記第２実施形態または第３実施形態の構成に第４実施形態の遅延量切替制御を適用することもできる。
【００６５】
このように、第４実施形態の構成によれば、遅延部１２を振幅変調部３の前段に、遅延部１３を位相変調部４の前段にそれぞれ設け、遅延量テーブル４１の遅延量データに基づき遅延量を適宜切替えることにより、送信装置の状態に応じた遅延量となるように振幅信号経路と位相信号経路のそれぞれの遅延時間を調整することができる。これにより、両経路の遅延時間の違いによって生じる歪みを減少させることができる。また、第２実施形態の構成に適用した場合は、送信装置の動作状態に応じた遅延時間の調整により、負帰還ループの安定性を向上させることが可能となる。また、第３実施形態の構成に適用した場合は、送信データを切り替えたときにも送信データの信号帯域幅に合わせて遅延時間の調整が可能である。
【００６６】
（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。
【００６７】
第５実施形態は、図７に示した第４実施形態の構成を持つ送信装置５０に、ＲＦ信号測定部（高周波出力測定手段に相当する）５１、遅延量算出部（遅延量算出手段に相当する）５２を有してなる調整装置を接続した構成となっている。その他の構成は第４実施形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
第５実施形態では、ＲＦ信号測定部５１及び遅延量算出部５２による調整装置を用いた遅延量の調整方法を例示する。図８において、ＲＦ信号出力端子６より出力された送信装置５０の出力信号は、ＲＦ信号測定部５１により、例えば、変調精度や隣接チャネル漏洩電力などが測定される。一般に、変調精度や隣接チャネル漏洩電力などの特性は、出力信号の歪みによって劣化する。このため、上記ＲＦ信号の特性の測定結果に基づき、出力信号の歪みの原因となる振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間のズレが少なくなるように遅延時間を調整する。このとき、変調精度や隣接チャネル漏洩電力が所望の値となるような遅延部１２及び１３の遅延時間を遅延量算出部５２により算出し、遅延量テーブル４１に格納する。そして、遅延量テーブルデータ切替え信号の入力に応じて、遅延量テーブル４１に格納した遅延量データを読み出して出力する。
【００６９】
例えば振幅信号経路の遅延量が多い場合、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量をゼロとし、位相信号経路の遅延部１３の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させるような遅延量データを格納する。また、例えば位相信号経路の遅延量が多い場合、位相信号経路の遅延部１３の遅延量をゼロとし、振幅信号経路の遅延部１２の遅延量を調整して振幅と位相の信号経路の遅延量を一致させるような遅延量データを格納する。このように遅延量データを設定することにより、位相変調信号と振幅変調信号との遅延のズレによる歪みを少なくすることができる。
【００７０】
なお、上記の説明では、遅延部１２、１３において、どちらか一方の遅延量をゼロとするとしたが、位相信号経路と振幅信号経路のいずれか一方の経路の遅延量で粗い調整を行い、他方の経路の遅延量で細かい調整を行っても良い。また、上記第３実施形態の構成に第５実施形態の遅延量調整機能を適用することもできる。
【００７１】
このように、第５実施形態の送信装置及び調整装置の構成、並びに遅延量調整方法によれば、送信装置の出力信号の歪みが少なくなる適切な遅延量を算出して、遅延量テーブルに設定することができる。
【００７２】
上述した実施形態によれば、振幅信号経路と位相信号経路の遅延時間を調整する遅延手段を設けて、両経路の遅延時間が等しくなるように調整することにより、両経路の遅延時間の違いにより生じる送信装置の出力信号の歪みを低減することができる。これにより、送信装置において、電力効率が良く、安定して歪みの少ない信号を出力することが可能な高周波電力増幅器を実現できる。
【００７３】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施し得るものである。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力効率が良く、安定して歪みの少ない信号を出力することが可能な送信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図２】本実施形態における振幅変調部の構成例を示すブロック図
【図３】本実施形態における位相変調部の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の第２実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図５】本発明の第３実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図６】本発明の第４実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図７】遅延量テーブルの一例を示す図
【図８】本発明の第５実施形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図
【図９】第１従来例としてＥＥ＆Ｒ送信装置の構成を示すブロック図
【図１０】第２従来例として負帰還を備えた送信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 送信データ入力端子
２ 振幅位相抽出部
３、２４ 振幅変調部
４ 位相変調部
５、２５ 非線形増幅部
６、２６ 送信出力端子
７ 方向性結合部
８ 包絡線検波部
９ ＡＤ変換部
１０ 加算部
１１ 増幅部
１２、１３ 遅延部
２０ 制御信号入力端子
２１ 遅延量切替制御部
２２ 振幅データ経路切替え部
２３ 位相データ経路切替え部
４０ 切替え信号入力端子
４１ 遅延量テーブル
５１ ＲＦ信号測定部
５２ 遅延量算出部
６０ ＤＡ変換部
６１ パルス幅変調部
６２ スイッチ
６３ 電源電圧入力端子
６４、７１ 低域通過フィルタ
７０ 位相周波数比較部
７２ 電圧制御発振部
７３ 分周部
７４ ΔΣ変調部
Claims (6)
- 入力される送信データから振幅データと位相データとを抽出する振幅位相抽出手段と、
前記振幅データと前記位相データの少なくとも一方を遅延する遅延手段と、
前記位相データを位相変調する位相変調手段と、
前記位相変調手段からの位相変調信号を入力信号として高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅手段と、
前記振幅データを振幅変調して、前記高周波増幅手段に印加する電源電圧を制御するための振幅変調信号を出力する振幅変調手段と、
を備えた送信装置。 - 前記高周波増幅手段の出力信号の包絡線成分を検波する包絡線検波手段と、
前記振幅位相抽出手段により抽出した振幅データに対して前記包絡線成分を負帰還する負帰還ループと、
を備えた請求項１に記載の送信装置。 - 前記遅延手段の遅延量を切替え制御する遅延量切替制御手段を備え、前記遅延量切替制御手段は、前記送信データとして信号帯域幅の異なる送信データを入力する場合に、前記信号帯域幅に応じた遅延量に切り替える請求項１または２に記載の送信装置。
- 当該送信装置の状態に応じて予め設定した遅延量データを格納する遅延量テーブルと、
前記遅延量テーブルの遅延量データに基づき前記遅延手段の遅延量を切替え制御する遅延量切替制御手段と、
を備えた請求項１または２に記載の送信装置。 - 前記高周波増幅手段の出力信号の特性を測定する高周波出力測定手段と、
前記高周波出力測定手段の測定結果に基づいて所要の遅延量を算出し、前記遅延手段における遅延量を設定する遅延量算出手段と、
を備えた請求項１から４のいずれかに記載の送信装置。 - 入力される送信データから抽出した振幅データと位相データの少なくとも一方を遅延する遅延手段と、これらの振幅データ及び位相データを変調した振幅変調信号と位相変調信号とを用いて高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅手段とを備えた送信装置の調整方法であって、
当該送信装置における高周波増幅手段の出力信号の特性を測定する高周波出力信号測定ステップと、
前記測定結果に基づいて適切な遅延量を算出し、前記遅延手段における遅延量を設定する遅延量算出ステップと、
を有する送信装置の調整方法。
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