JP2006314087A - Amplifier circuit and radio equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信や放送などに用いられる送信装置の送信信号を増幅するための終段の増幅回路等に関し、特に、入力信号を2つに分岐して増幅した後に合成信号を出力するLINC(Linear Amplification with Nonlinear Components)方式の増幅回路及びこの増幅回路を用いた無線装置に関する。 The present invention relates to a final-stage amplifier circuit and the like for amplifying a transmission signal of a transmission device used for wireless communication, broadcasting, and the like, and in particular, a LINC that outputs a synthesized signal after branching and amplifying an input signal into two. The present invention relates to a (Linear Amplification with Nonlinear Components) type amplifier circuit and a radio apparatus using the amplifier circuit.
近年、通信及び放送に用いられる送信装置においてはディジタル変調された信号を送信する場合が多くなっている。これらの信号の多くは多値化が進み、振幅方向に情報が載せられるため、送信装置に用いられる増幅回路は線形性が求められている。一方では、送信装置の消費電力を削減するために増幅回路には高い電力効率も求められている。したがって、増幅回路における線形性と電力効率の向上を両立させるために、歪み補償や効率改善に関する様々な手法が提案されている。例えば、LINC方式と呼ばれている従来の増幅回路では、送信信号を2つの定包絡線信号に分岐し、電力効率の高い非線形増幅器で増幅した後に信号を合成することで、線形性と高効率化の両立を図っている(例えば、特許文献1参照)。また、振幅変動のある送信変調波を非線形で高効率な増幅器で増幅すると共に、振幅波形をその増幅器の電源として用いることによって線形性と高効率化を図る技術も開示されている(例えば、特許文献2参照)。 In recent years, transmission apparatuses used for communication and broadcasting frequently transmit digitally modulated signals. Many of these signals are multi-valued and information is placed in the amplitude direction. Therefore, the amplifier circuit used in the transmission apparatus is required to have linearity. On the other hand, high power efficiency is also required for the amplifier circuit in order to reduce the power consumption of the transmission apparatus. Therefore, various methods relating to distortion compensation and efficiency improvement have been proposed in order to achieve both linearity and power efficiency improvement in the amplifier circuit. For example, in a conventional amplifier circuit called a LINC method, a transmission signal is branched into two constant envelope signals, amplified by a power-efficient nonlinear amplifier, and then combined to obtain linearity and high efficiency. (For example, refer patent document 1). Also disclosed is a technique for amplifying a transmission modulation wave with amplitude fluctuation with a nonlinear and high-efficiency amplifier, and using the amplitude waveform as a power source of the amplifier to achieve linearity and high efficiency (for example, patents). Reference 2).
図10は、従来のLINC方式の増幅回路の構成を示すブロック図である。図10に示す増幅回路10において、定包絡線信号生成部11は入力信号S(t)から、2つの定包絡線信号S1(t)、S2(t)を生成する。これらの定包絡線信号S1(t)、S2(t)を数式により説明する。入力信号S(t)が次の式(1)で表されるとき、2つの定包絡線信号S1(t)、S2(t)を式(2)及び式(3)で表わすとすれば、定包絡線信号S1(t)、S2(t)は振幅方向が定数の定包絡線信号となる。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional LINC amplifier circuit. In the
S(t)=V(t)・cos{ωct+φ(t)} (1)
S1(t)=Vmax/2・cos{ωct+ψ(t)} (2)
S2(t)=Vmax/2・cos{ωct+θ(t)} (3)
ただし、VmaxはV(t)の最大値、ωcは入力信号の搬送波の角周波数であり、
ψ(t)=φ(t)+α(t)
θ(t)=φ(t)−α(t)
とする。
S (t) = V (t) · cos {ωct + φ (t)} (1)
S1 (t) = Vmax / 2 · cos {ωct + ψ (t)} (2)
S2 (t) = Vmax / 2 · cos {ωct + θ (t)} (3)
Where Vmax is the maximum value of V (t), ωc is the angular frequency of the carrier wave of the input signal,
ψ (t) = φ (t) + α (t)
θ (t) = φ (t) −α (t)
And
図11は、図10に示す従来のLINC方式による増幅回路の信号を直交平面座標のベクトルで示す図である。つまり、図11は、図10の定包絡線信号生成部11の動作を直交変面座標上で信号ベクトルを用いて表したベクトル図である。図11に示すように、入力信号S(t)は、振幅がVmax/2の2つの定包絡線信号S1(t)、S2(t)のベクトル和で表されることが分かる。図10に示すように、2つの定包絡線信号S1(t)、S2(t)はそれぞれ増幅器12a及び増幅器12bで増幅される。このとき、増幅器12a及び増幅器12bの利得をそれぞれGとすると、増幅器12a及び増幅器12bの出力信号は、それぞれ、G×S1(t)及びG×S2(t)となる。これらの信号を合成回路13によってベクトル合成すると出力信号G×S(t)を得ることができる。ここで、増幅器12a及び増幅器12bはそれぞれ定包絡線信号を増幅している。したがって、増幅器12a及び増幅器12bの非線形領域すなわち飽和領域で増幅することが可能となるので、増幅器12a及び増幅器12bの電力効率を高くして使用することができる。
FIG. 11 is a diagram showing a signal of the amplifier circuit according to the conventional LINC system shown in FIG. That is, FIG. 11 is a vector diagram showing the operation of the constant envelope
また、近年の無線通信において、TDMA−TDD(Time Division Multiple Access- Time Division Duplex)方式の無線送信装置では、受信側の受信電力がある程度大きいと判断した場合には送信側の出力レベルを減衰させることがある。さらに、CDMA(Code Division Multiple Access)方式の無線送信装置では、受信側にて、各端末の信号レベルが一定となるようにそれぞれの端末において送信電力制御(TPC:Transmit Power Control)を行うことがある。図12は、送信電力制御を行う従来の送信回路の構成を示すブロック図である。すなわち、従来は図12に示すような送信回路が用いられて送信器の出力レベルを制御している。図12に示す無線送信装置の送信回路20は、ベースバンド部21、可変アッテネータ22、周波数変換器23、増幅器24、帯域通過フィルタ25、及びアンテナ26によって構成されている。このような送信回路20では、送信する電力レベルに応じてベースバンド部21から可変アッテネータ22の減衰量を制御することによって、アンテナ26から出力される送信電力を高効率で制御している。
しかしながら、図12に示すような送信回路を2つ用いて、図10に示されるようなLINC方式の増幅回路を構成すると、小さいレベルの送信電力で出力する場合においては増幅器の電力効率が低下してしまう。つまり、小電力から大電力までの送信電力を出力する場合は小電力の領域で増幅器の電力効率が低下してしまう。したがって、増幅器の電力効率を落とさずに広いダイナミックレンジで送信電力の制御を行うことができない。 However, if a LINC-type amplifier circuit as shown in FIG. 10 is configured by using two transmission circuits as shown in FIG. 12, the power efficiency of the amplifier is reduced when outputting with a small level of transmission power. End up. That is, when outputting transmission power from low power to high power, the power efficiency of the amplifier decreases in the low power region. Therefore, transmission power cannot be controlled in a wide dynamic range without reducing the power efficiency of the amplifier.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行っても良好な線形性と高い電力効率を維持できるような増幅回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an amplifier circuit capable of maintaining good linearity and high power efficiency even when transmission power control of a wide dynamic range is performed.
本発明の増幅回路は、入力信号から2つの定包絡線信号を生成する定包絡線信号生成手段と、前記2つの定包絡線信号をそれぞれ個別に増幅する第1の増幅手段と、前記第1の増幅手段のそれぞれの出力経路を、利得の異なる2つの経路に選択的に切り換える第1の選択手段及び第2の選択手段と、前記2つの経路の少なくとも一方に存在する第2の増幅手段と、前記第2の選択手段より出力された2つの定包絡線信号を合成して前記合成信号を出力する合成手段とを備え、前記第1の選択手段及び前記第2の選択手段は、前記送信電力が所定の閾値より大きいときは利得の大きい経路に切り換え、前記送信電力が所定の閾値より小さいときは利得の小さい経路に切り換える構成を採っている。 The amplifier circuit according to the present invention includes a constant envelope signal generation unit that generates two constant envelope signals from an input signal, a first amplification unit that individually amplifies the two constant envelope signals, and the first A first selection unit and a second selection unit that selectively switch the output paths of the amplification units to two paths having different gains; and a second amplification unit present in at least one of the two paths. And combining means for combining the two constant envelope signals output from the second selecting means and outputting the combined signal, wherein the first selecting means and the second selecting means include the transmission When the power is larger than a predetermined threshold, the path is switched to a path with higher gain, and when the transmission power is lower than the predetermined threshold, the path is switched to a path with lower gain.
本発明によれば、2つの増幅手段でそれぞれを増幅した後に合成して送信信号を得るLINC方式の増幅回路において、送信電力制御を行う際に、所望の大きさの送信電力に応じて利得の違う2つの経路を選択している。これによって、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行うことができると共に、常に高い電力効率で増幅を行うことができる。 According to the present invention, when performing transmission power control in a LINC-type amplifier circuit that obtains a transmission signal by amplifying each of the two amplification means and then combining them, the gain is increased according to the transmission power of a desired magnitude. Two different routes are selected. As a result, transmission power control with a wide dynamic range can be performed, and amplification can always be performed with high power efficiency.
《発明の概要》
本発明の増幅回路は、送信信号から2つの定包絡線信号を生成し、2つの増幅手段でそれぞれを個別に増幅して合成し送信信号を得るLINC方式の増幅回路において、送信電力制御を行う際に、所望の大きさの送信電力に応じて利得の異なる2つの経路を選択することにより、第1の増幅器及び第2の増幅器をそれぞれ電力効率のよい範囲で使用する。これによって、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行うことができると共に、高い電力効率で増幅を行うことができる。
<< Summary of Invention >>
The amplifier circuit of the present invention performs transmission power control in a LINC-type amplifier circuit that generates two constant envelope signals from a transmission signal, individually amplifies each of the signals by two amplification means, and obtains the transmission signal. At this time, by selecting two paths having different gains according to a desired amount of transmission power, each of the first amplifier and the second amplifier is used in a range where the power efficiency is good. As a result, transmission power control with a wide dynamic range can be performed, and amplification can be performed with high power efficiency.
以下、図面を用いて、本発明における増幅回路の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。尚、各実施の形態に用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。 Hereinafter, some embodiments of an amplifier circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings used in the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as much as possible.
《実施の形態1》
図1は、本発明の実施の形態1における増幅回路の構成を示すブロック図である。図1に示す増幅回路100は、ベースバンド部101、定包絡線信号生成部102、可変アッテネータ103a,103b、第1の増幅器104a,104b、第1の選択部105a,105b、第2の増幅器106a,106b、線路107a,107b、第2の選択部108a,108b、及び合成回路109と、図示しないスイッチ制御部及びアッテネータ制御部とによって構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an amplifier circuit according to
ベースバンド部101は、例えばASICやFPGA(Field Programmable Gate Array)などのディジタル信号処理回路で実現することができる。定包絡線信号生成部102は、例えばASICやFPGAなどのディジタル信号処理回路とD/A変換器と直交変調器とによって実現することができる。可変アッテネータ103a,103bは、例えばディジタル信号を用いて減衰量を決めるディジタルアッテネータICや電圧で減衰量を決定するアナログアッテネータICで実現することができる。選択部105a,105b及び選択部108a,108bは、例えばSPDT(単極双投)スイッチICによって実現することができる。
The
線路107a、107bは、例えばマイクロストリップラインなどで実現することができる。増幅器104a,104b及び増幅器106a,106bは、例えばFETやトランジスタによって実現することができる。合成回路109は、例えばマイクロストリップラインでできたウィルキンソン型合成回路、シレックス合成回路、または抵抗合成回路などで実現することができる。
The
次に、図1に示す増幅回路100の動作について説明する。定包絡線信号生成部102は、ベースバンド部101に入力された受信信号Sから2つの定包絡線信号S1,S2を生成する。2つの定包絡線信号S1,S2は、それぞれ、可変アッテネータ103a,103bによって所定のレベルに減衰された後に第1の増幅器104a,104bで増幅される。そして、増幅されたそれぞれの定包絡線信号S1,S2は、ある閾値以上の送信電力で信号を出力する場合は、第1の選択部105a,105b及び第2の選択部108a,108bによって第2の増幅器106a,106bを有する経路を選択して送信される。
Next, the operation of the
すなわち、ある閾値以上の送信電力で定包絡線信号S1,S2を出力する場合は、ベースバンド部101による制御によって、第1の選択部105a,105b及び第2の選択部108a,108bのコンタクトを、それぞれ、第2の増幅器106a,106bの経路に選択する。そして、第2の増幅器106a,106bで定包絡線信号S1,S2をそれぞれ増幅した後、合成回路109によってそれらの定包絡線信号S1,S2を合成し、最終増幅された信号Sを出力する。
That is, when the constant envelope signals S1 and S2 are output with transmission power equal to or higher than a certain threshold, the contacts of the
このとき、送信電力のレベルを決定するためのある閾値は、第2の増幅器106a,106bの出力電力に対する電力効率から判断して、例えば50%以上の電力効率で使える範囲としてその最低出力電力を閾値とする。あるいは、D級アンプやF級アンプを第2の増幅器106a,106bとして用いる場合は、その増幅器の動作点を閾値とすることによって、第2の増幅器106a、106bにおいて電力効率のよい出力レベルの範囲で使用するようにする。
At this time, a certain threshold value for determining the transmission power level is determined from the power efficiency with respect to the output power of the
また、ある閾値以下の送信電力で定包絡線信号S1,S2を出力する場合は、ベースバンド部101は、第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bを制御して増幅器を有さない線路107a,107bの経路を選択する。そして、定包絡線信号S1,S2がそれぞれの線路107a,107bを通過した後に、合成回路109で定包絡線信号S1と定包絡線信号S2を合成して増幅された信号Sを出力する。
When the constant envelope signals S1 and S2 are output with a transmission power equal to or lower than a certain threshold, the
その際には、使用していない第2の増幅器106a,106bの電源はOFFにしておく。このとき、第1の増幅器104a,104bは、第2の増幅器106a,106bの利得分だけ大きな電力を出力することになるので、電力効率のよい出力レベルの範囲で使用することになる。
At that time, the power supplies of the
また、送信電力が閾値以上であっても閾値以下であっても、アッテネータ103a,103bは、さらに細かい送信電力制御を行う際に、所望の送信電力に応じてベースバンド部101によって制御され、2つの定包絡線信号S1,S2の振幅を減衰して送信電力を制御する。このようにして送信電力制御を行うと共に、送信電力が閾値以上のときは第2の増幅器106a,106bで増幅した後に定包絡線信号S1,S2を合成し、送信電力が閾値以下のときは第1の増幅器104a,104bで増幅した後に定包絡線信号S1,S2を合成することにより、広いダイナミックレンジで送信電力制御を行うと共に電力効率がよい出力レベルで増幅回路を使用することができる。
Even if the transmission power is greater than or less than the threshold, the
以上説明したように、本発明の実施の形態1による増幅回路によれば、2つの定包絡線信号S1,S2は、第1の増幅器104a,104bで増幅された後、所望の大きさの送信電力に応じて第2の増幅器106a,106bを経由させるか否かを決定する。すなわち、ある送信電力以上のときは第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bによって第2の増幅器106a,106bを有する経路を選択する。また、ある送信電力以下のときは第2の増幅器106a,106bを有しない経路を選択し、第2の増幅器106a,106bの電源をOFFにする。これにより、第1の増幅器104a,104b及び第2の増幅器106a,106bを電力効率のよい範囲で使用することができる。したがって、小さい送信電力の場合でも効率よく増幅して増幅回路のダイナミックレンジを広くすることができる。
As described above, according to the amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention, the two constant envelope signals S1 and S2 are amplified by the
なお、上記の説明では、第2の増幅器106a,106bを有する経路と第2の増幅器106a,106bを有さない経路とを用いて送信電力を制御したが、これに限定されることなく、利得の異なる増幅器を有する2つの経路を用いて切り替えを行い、使用していない経路の増幅器の電源をOFFするようにしても前述と同様の効果が得られる。
In the above description, the transmission power is controlled using the path having the
《実施の形態2》
図2は、本発明の実施の形態2における増幅回路の構成を示すブロック図である。図2に示す実施の形態2の増幅回路100aが図1に示す実施の形態1の増幅回路100と異なるところは、電気長調整用の線路である調整線路110a,110bと、サセプタンス111a、111bと、シレックス合成回路を構成する合成回路用線路112a,112bとが追加され、図1の合成回路109が削除されている点である。なお、図2の合成回路用線路112a,112bは、図1に示す実施の形態1の合成回路109にあたる部分である。
<<
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the amplifier circuit according to the second embodiment of the present invention. The difference between the
調整線路110a,110bはマイクロストリップライン等で実現することができる。サセプタンス111a,111bはインダクタ、コンデンサ、あるいはマイクロストリップライン等で実現することができる。合成回路用線路112a,112bは、例えばマイクロストリップライン等で実現することができる。
The
次に、図2に示す実施の形態2の増幅回路100aの動作について、実施の形態1の増幅回路100で説明した部分の重複説明を避けて説明する。合成回路用線路112a,112bは、信号の周波数λに対して電気長がλ/4の長さとなっており、増幅器106a,106b間の電気長がλ/2となり合成回路として最適な線路長となっている。増幅回路100aにて送信電力制御を行い、第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bが第2の増幅器106a,106bを選択した場合は、第2の増幅器106a,106bの出力から合成回路用線路112a,112bまでの線路110a,110bと選択回路108a,108bとを合わせた電気長Lがn×λ/2(nは0以上の整数)となるように、調整線路110a,110bの線路長が設計されている。これによって、第2の増幅器106a,106b間の電気長Lはn×λ+λ/2となり、合成回路である合成回路用線路112a,112bは最適な動作を行う。
Next, the operation of the
また、第2の増幅器106a,106bを選択しない場合は、合成回路用線路112a,112bの前段の終段増幅器は第1の増幅器104a,104bとなる。その際に、第1の選択回路105a,105bと線路107a,107bと第2の選択回路108a,108bのそれぞれの経路の電気長Lがn×λ/2(nは0以上の整数)となるように線路107a、107bを調整しておく。これにより、第2の増幅器106a,106bを有さない経路を選択した場合においても、終段の増幅器間の電気長Lはn×λ+λ/2となり、合成回路である合成回路用線路112a,112bは最適な動作を行う。
When the
以上説明したように、図2に示すような本発明の実施の形態2の増幅回路100aによれば、利得の異なる2つの経路(つまり、第2の増幅器106a,106bの経路と線路107a、107bの経路)のいずれを選択しても、最終段となる増幅器間の電気長Lがn×λ+λ/2となるように線路を調整して、合成回路(つまり、合成回路用線路112a,112b)として最適に動作させることができる。そのため、2つの定包絡線信号S1,S2の合成時に出力信号Sに歪みが生じないため、経路の切り替えを行っても良好な線形性を保ちながら電力効率よく送信電力制御を行うことができる。
As described above, according to the
《実施の形態3》
図3は、本発明の実施の形態3における増幅回路の構成を示すブロック図である。図3に示す実施の形態3の増幅回路100bが図2に示す実施の形態2の増幅回路100aと異なるところは、図2の線路107a、107bの経路を、図3では第三の増幅器106c,106dと線路110c、110dの経路に置き換えた点である。
<< Embodiment 3 >>
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the amplifier circuit according to Embodiment 3 of the present invention. The
つまり、利得の異なる増幅器を有する2つの経路を用いて切り替えを行う構成の増幅回路では、図2に示すような第2の増幅器106a,106bの経路と線路107a、107bの経路との切り換えではなくて、図3に示すように第2の増幅器106a,106b及び第3の増幅器106c,106dの出力端にそれぞれ調整線路110a〜110dを設け、調整線路110a〜110dと選択回路108a,108bの電気長Lがn×λ/2(nは0以上の整数)となるように調整線路110a〜110dを調整しておくことにより、図2の実施の形態2と同様に合成回路(つまり、合成回路用線路112a,112b)を最適に動作させることができる。
That is, in the amplifier circuit configured to switch using two paths having amplifiers having different gains, the switching between the path of the
なお、図2の増幅回路100a、図3の増幅回路100bのいずれにおいても、第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bの各々の通過経路の電気長Lが信号の波長λに対して十分に短い場合は、これらの選択回路(つまり、第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108b)の電気長Lを無視することができる。そのため、図3のような線路110a〜110dを用いずに合成回路(つまり、合成回路用線路112a,112b)を最適に動作させることができる。また、図2に示すような線路107a,107bの電気長Lをn×λ/2とすることによって合成回路(つまり、合成回路用線路112a,112b)を最適に動作させることができる。
In each of the
《実施の形態4》
図4は、本発明の実施の形態4における増幅回路の構成を示すブロック図である。図4に示す実施の形態4の増幅回路100cが、図1に示す実施の形態1の増幅回路100と異なるところは、図4の増幅回路100cでは図1の可変アッテネータ103a,103bと図示しないアッテネータ制御部を取り除いた点である。したがって、図4に示す実施の形態4の増幅回路100cでは、ベースバンド部101から直接第1の増幅器104a,104b及び第2の増幅器106a,106bのバイアスを制御することができる。
<< Embodiment 4 >>
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an amplifier circuit according to Embodiment 4 of the present invention. The difference between the
次に、図4に示す実施の形態4の増幅回路100cの動作について重複を避けて説明する。ある閾値以上の送信電力を出力する場合は、第2の増幅器106a,106bで増幅される経路を第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bで選択する。この閾値以上の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部101から所望の送信電力値に応じて第2の増幅器106a,106bのバイアス電源を制御する。
Next, the operation of the
また、ある閾値以下の送信電力を出力する場合は、増幅器を有さない線路107a,107bの経路を第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bで選択する。この閾値以下の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部101から所望の送信電力値に応じて第1の増幅器104a,104bのバイアス電源を制御し、送信電力を制御する。このようにして第1の増幅器104a,104bのバイアス電源を制御することによって、電力効率を落とさずに送信電力を制御することができる。以上説明したように、本発明の実施の形態4の増幅回路によれば、広いダイナミックレンジで細かく送信電力を制御する場合においても、増幅回路の電力効率が高い状態で送信電力制御を行うことができる。
When outputting transmission power below a certain threshold, the
《実施の形態5》
実施の形態5では上記各発明の増幅回路を用いた無線送受信装置などの無線装置について説明する。図5は、本発明の実施の形態5における無線装置の構成を示すブロック図である。なお、図5において、増幅回路100は前述した実施の形態1の増幅回路であるのでその動作の説明は省略する。
<< Embodiment 5 >>
In the fifth embodiment, a wireless device such as a wireless transmission / reception device using the amplifier circuit of each of the above inventions is described. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a radio apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 5, the
図5において、無線送受信装置200は、増幅回路100、アンテナ201、アンテナ共用器202、無線受信回路203、及び変復調部204を備えた構成となっている。アンテナ201は無線信号を送信または受信するアンテナである。アンテナ共用器202は1つのアンテナを送信と受信で共用するアンテナ共用部であり、増幅回路100が出力する信号をアンテナ201へ出力するとともに、アンテナ201で受信した信号を無線受信回路203に取り込む機能を備えている。
In FIG. 5, the wireless transmission /
無線受信回路203は、アンテナ共用器202の出力した信号から希望の受信信号を取り出す回路であり、例えば、低雑音増幅器、周波数変換を行うミキサ、フィルタ、可変利得増幅器、またはA/D変換器などで構成されている。変復調部204は、音声、映像、データなどの信号を無線で送信するための信号に変調したり、無線で受信した信号から音声、映像、データなどの信号に復調する機能を備えている。増幅回路100は実施の形態1で示した信号を増幅する増幅回路である。
The
実施の形態5の無線送受信装置200は、送信の増幅を実施の形態1で示した増幅回路100を使用する構成として、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行い、かつ電力効率よく増幅を行うことができる。このように、実施の形態5によれば無線送受信装置200に搭載したLINC方式の増幅回路100において広いダイナミックレンジの送信電力制御を行いながら高い電力効率で増幅を行うことができる。また、実施の形態5に記載の無線送受信装置は、基地局装置や通信端末装置などに適用することもできる。
The wireless transmission /
《実施の形態6》
図6は、本発明の実施の形態6における増幅回路の構成を示すブロック図である。図6に示す実施の形態6の増幅回路100dが、図4に示す実施の形態4の増幅回路100cと異なるところは、図6の増幅回路100dでは、元の信号における振幅値を算出する振幅算出部113と、その振幅値に応じて2つの定包絡線信号の位相制御値を記憶するメモリ114と、その制御する値に応じて2つの定包絡線信号の位相を制御する可変位相部115a及び115bを具備する点である。したがって、図6に示す実施の形態6の増幅回路100dでは、元の信号の振幅値に応じて歪み補償に必要となる位相制御を行うことができる。また、メモリ114は、記憶する位相制御値をベースバンド部101から入力される送信電力制御値に応じて変更する機能を有する。
<< Embodiment 6 >>
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an amplifier circuit according to Embodiment 6 of the present invention. The difference between the
上記、可変位相部115a及び115bは、アナログ可変位相器もしくはディジタル信号処理によって二つの定包絡線信号の位相を変化させることで実現できる。
The
次に、図6に示す実施の形態6の増幅回路100dの動作について重複を避けて説明する。振幅算出部113は、ベースバンド部101から出力された変調信号Sの振幅値を算出する。算出された振幅値は、メモリ114へ送られ、振幅値に応じて、保存された位相制御値が読み出され、可変位相部115a及び115bへ送られる。このメモリ114に保存されている位相制御値について図7を用いて説明を行う。図7は、2つの定包絡線信号としてSin波をそれぞれ入力し、その2つの定包絡線信号の位相差を変えた場合における出力レベルを表している。例えば、第2の増幅器106a,106bのバイアス電源をV1とした場合に、図7に示すように理想の出力レベルより低下する。これは合成器を構成する線路112a及び線路112bによって第2の増幅器106a,106bが接続されており、それぞれのアイソレーションがない場合に発生する現象である。この出力レベルの低下があるため、変調信号を出力した場合に、変調信号に歪みを生じる。そこで、第2の増幅器106a,106bにおいて、増幅された信号Sが歪まないように補償するため、逆歪み特性がかかるように、図7から電源バイアスがV1の時の出力線上で、理想出力となる位相値を求め、その位相値になるように、メモリ114には2つの定包絡線信号の位相を狭くするように制御を行う位相制御値がテーブルとして保存されている。
Next, the operation of the
また、実施の形態4で説明を行ったように、この増幅器100dでは、ある閾値以上の送信電力を出力する場合は、第2の増幅器106a,106bで増幅される経路を第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bで選択しておき、この閾値以上の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部101から所望の送信電力値に応じて第2の増幅器106a,106bのバイアス電源を制御する。例えば、バイアス電源をV1からV2に変更した場合において、図7に示すように、位相差に対する理想出力レベルからの低下の度合いが違う場合がある。この際は、歪みを補償するための逆歪み特性を得るために必要となる位相制御値が変わってしまうので、それぞれの位相制御値に応じたテーブルをメモリ114の内部に保存しておき、ベースバンド部101からバイアス制御情報をメモリ114に送り、その値に応じてテーブルを切り換える動作を行う。これにより出力される信号は歪みがないものとなり、通信品質の劣化を抑えることができる。また、線路107a及び107bを選択した場合においても同様に歪み補償するための位相制御値が変わることがある。この際もメモリ114に別途テーブルを持っておき、送信電力制御に応じてテーブルを選択することで歪みを補償することができる。なお、ベースバンド部101は、歪み補償手段として機能する。
Further, as described in the fourth embodiment, in the
以上説明したように、本発明の実施の形態6の増幅回路100dによれば、第2の増幅器106a,106bにおいて歪みが生じても、広いダイナミックレンジで細かく送信電力を制御する場合それぞれに対応したテーブルをメモリ114に保持しておくことで、効率が高くかつ線形性よく信号を増幅する事ができる。
As described above, according to the
なお、上記実施の形態6では逆歪み特性を与えるために、位相制御のみを行う場合について説明を行ったが、位相制御部115a及び115bにおいては、位相ではなく振幅制御のみ、もしくは位相と振幅の両方を制御し逆歪み特性を与えても同様の効果が得られる。また、上記実施の形態6では、2つの定包絡線信号について両方の位相を制御する構成について説明を行ったが、どちらか一方の定包絡線について制御を行っても同様の効果が得られる。
In the sixth embodiment, the case where only the phase control is performed in order to give the inverse distortion characteristic has been described. However, in the
また、図8に示すように、図6において2つの定包絡線信号の位相制御行う位相制御部115a及び115bを除き、ベースバンド部101の後段に振幅補正部116を設け、メモリ114に保存されている逆歪み特性を与えるための振幅制御値に応じて元の信号Sの振幅を制御することで、同様の効果を得ることができる。
Also, as shown in FIG. 8, an
なお、図8において、逆歪み特性を与えるために、振幅制御のみを行っているが、歪みに応じて、位相制御のみ、もしくは位相と振幅の両方を制御し逆歪み特性を与えても同様の効果が得られる。 In FIG. 8, only the amplitude control is performed to give the reverse distortion characteristic. However, depending on the distortion, only the phase control or both the phase and amplitude are controlled to give the reverse distortion characteristic. An effect is obtained.
なお、実施の形態2から実施の形態6においては、増幅器間の電気長がλ/2の整数倍にするように設計しているが、15%程度のずれがあっても効果を得ることが出来る。 In the second to sixth embodiments, the electrical length between the amplifiers is designed to be an integral multiple of λ / 2, but the effect can be obtained even if there is a deviation of about 15%. I can do it.
《実施の形態7》
図9は、本発明の実施の形態7における増幅回路の構成を示すブロック図である。図9に示す実施の形態7の増幅回路100fが、図6に示す実施の形態6の増幅回路100dと異なるところは、図9の増幅回路100dでは、線路107aと選択器108aの間と、線路107bと選択器108bとの間を、抵抗117で接続しており、線路107a及び107bの一部と、選択器108a及び108bとで、図1に示す実施の形態1の合成回路109に当たる合成回路109を構成すると、抵抗117とが、ウィルキンソン合成器として動作することである。
<< Embodiment 7 >>
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an amplifier circuit according to Embodiment 7 of the present invention. The
次に、図9に示す実施の形態7の増幅回路100fの動作について重複を避けて説明する。この増幅回路100fでは、ある閾値以下の送信電力を出力する場合は、線路107a及び107bを通過する経路を第1の選択回路105a,105b及び第2の選択回路108a,108bで選択しておき、この閾値以下の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部101から所望の送信電力値に応じて第1の増幅器104a及び104bのバイアス電源を制御する。この際に、線路107a及び線路107bの途中、もしくは後段に接続されている抵抗117と、選択器108a及び選択器108b、合成器109と、抵抗117とがウィルキンソン合成器として動作している。これは抵抗117が接続されているポイントの後段から出力端までの電気長がキャリア周波数の波長に対してλ/4の整数倍の長さとすることで実現できる。ウィルキンソン合成器で合成した場合には、第2の増幅器106a,106b間のアイソレーションが取れるため、図7に示すような信号レベルの低下がなくなる。これにより、ある閾値以下の送信電力時には、メモリ114のテーブルがいらなくなるため、メモリ量を削減することが出来る。
Next, the operation of the
以上説明したように、本発明の実施の形態7の増幅回路100fによれば、ある閾値以下の送信電力時には、合成回路109がウィルキンソン合成器として動作するため、歪みの発生がなく、その補償に必要となるメモリ量を削減することができる。
As described above, according to the
なお、上記実施の形態6増幅回路100d及び実施の形態7の増幅回路100fを用いて、実施の形態5の図5に示した無線送受信装置などの無線装置を構成することができる。この場合、無線装置のブロック図である図5において、増幅回路100を前述した実施の形態6の増幅回路100d及び実施の形態7の増幅回路100fとすることができる。
Note that a wireless device such as the wireless transmission / reception device illustrated in FIG. 5 of the fifth embodiment can be configured using the
上記のような無線装置の構成とすることによって、実施の形態5の無線送受信装置200と同様の動作を行い、無線送受信装置200に搭載したLINC方式の増幅回路100において広いダイナミックレンジの送信電力制御を行いながら高い電力効率で増幅を行うことができる。かつ、その増幅の線形性がよく、通信品質の劣化を抑えることがてきる。また、上記のような無線送受信装置は、基地局装置や通信端末装置などに適用することもできる。
With the configuration of the wireless device as described above, the same operation as that of the wireless transmission /
以上説明したように、本発明の増幅回路は、広いダイナミックレンジで送信電力制御を行うと共に高い電力効率で線形性のよい増幅を行うことができるので、無線送受信装置や基地局装置や通信端末装置などに有効に利用することができる。 As described above, the amplifier circuit of the present invention can perform transmission power control in a wide dynamic range and perform amplification with high power efficiency and good linearity, so that a radio transmission / reception device, a base station device, and a communication terminal device can be used. It can be used effectively.
100,100a,100b,100c,100d,100e,100f 増幅回路
101 ベースバンド部
102 定包絡線信号生成部
103a,103b 可変アッテネータ
104a,104b 第1の増幅器
105a,105b 第1の選択回路
106a,106b 第2の増幅器
106c,106d 第3の増幅器
107a,107b 線路
108a,108b 第2の選択回路
109 合成回路
110a,110b,110c,110d 調整線路
111a,111b サセプタンス
112a,112b 合成回路用線路
113 振幅算出部
114 メモリ
115a,115b 可変位相部
116 振幅補正部
117 抵抗
200 無線送受信装置
201 アンテナ
202 アンテナ共用器
203 無線受信回路
204 変復調部
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e,
Claims (7)
前記2つの定包絡線信号をそれぞれ個別に増幅する第1の増幅手段と、
前記第1の増幅手段のそれぞれの出力経路を、利得の異なる2つの経路に選択的に切り換える第1の選択手段及び第2の選択手段と、
前記2つの経路の少なくとも一方に存在する第2の増幅手段と、
前記第2の選択手段より出力された2つの定包絡線信号を合成して前記合成信号を出力する合成手段とを備え、
前記第1の選択手段及び前記第2の選択手段は、前記送信電力が所定の閾値より大きいときは利得の大きい経路に切り換え、前記送信電力が所定の閾値より小さいときは利得の小さい経路に切り換えることを特徴とする増幅回路。 Constant envelope signal generation means for generating two constant envelope signals from the input signal;
First amplification means for individually amplifying the two constant envelope signals,
First and second selection means for selectively switching the output paths of the first amplification means to two paths having different gains;
Second amplification means present in at least one of the two paths;
Combining means for combining the two constant envelope signals output from the second selection means and outputting the combined signal;
The first selection unit and the second selection unit switch to a path with a large gain when the transmission power is larger than a predetermined threshold, and switch to a path with a small gain when the transmission power is smaller than a predetermined threshold. An amplifier circuit characterized by that.
前記振幅算出手段により算出された振幅値に応じて2つの定包絡線信号の位相制御値または振幅制御値の少なくともどちらか一方を記憶する記憶手段と、
前記入力信号又は前記2つの定包絡線信号の少なくとも一方において、振幅もしくは位相の少なくとも一方を制御する歪み補償手段とを備え、
送信電力制御を行った際に、前記歪み補償手段は、送信電力制御に応じて前記記憶手段に記憶された歪み補償用の前記位相制御値または振幅制御値の少なくとも一方を切り替ることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の増幅回路。 Amplitude calculating means for calculating an amplitude value of the input signal;
Storage means for storing at least one of a phase control value or an amplitude control value of two constant envelope signals according to the amplitude value calculated by the amplitude calculation means;
Distortion compensation means for controlling at least one of amplitude or phase in at least one of the input signal or the two constant envelope signals;
When the transmission power control is performed, the distortion compensation unit switches at least one of the phase control value or the amplitude control value for distortion compensation stored in the storage unit according to the transmission power control. The amplifier circuit according to any one of claims 2 to 4.
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