JP2009141411A

JP2009141411A - 電力増幅器

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Publication number: JP2009141411A
Application number: JP2007312431A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Yamauchi; 和久山内; Satoru Ishizaka; 哲石坂; Masatoshi Nakayama; 正敏中山; Kenichi Horiguchi; 健一堀口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP5100339B2

Abstract

【課題】特別な信号源の搭載を不要にして、回路の簡単化を図ることができるとともに、タイミングの調整精度を高めて、高効率化と低歪み化を実現することができるようにする。
【解決手段】ＲＦ電力増幅トランジスタ２により増幅されたＲＦ信号の電力を検波する電力検波装置７と、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出する位相制御装置８とを設け、入力タイミングのずれの検出結果に応じて制御信号ＡＦの位相を調整して、入力タイミングのずれを解消する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、ＲＦ信号などの帯域信号の電力を増幅する電力増幅器に関するものである。

近年、通信装置における通信容量は増大の一途をたどっており、これに伴って変調方式が改良されている。
変調方式によっては、電力増幅器に次のような問題を与える。
例えば、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）が無線通信信号として採用される場合、ＯＦＤＭは包絡線振幅変動が大きいため、電力増幅器には線形性が求められる。
線形性を得るためには、平均電力と最大瞬時電力の差（ピークファクタ）が大きいＯＦＤＭである場合、電力増幅器の動作電力を飽和電力の１／１０程度にする必要がある。
このため、電力増幅器の効率が最大効率に比べて大きく低下する問題が生じる。

バックオフを確保した領域でも高効率な特性を実現できる手法として、変調波の包絡線振幅に応じて電力増幅器のバイアス電圧値を変化させるバイアス変調方式が良く知られている。
このバイアス変調方式では、電力増幅器の性能（高効率・低歪み）を得るに際して、電力増幅器に入力されるＲＦ信号とバイアス変調信号との同期の確保が非常に重要である。
ここでのＲＦ信号とバイアス変調信号の同期は、バイアス変調信号を生成するためにＲＦ信号を分岐する分岐点から、ＲＦ信号が増幅器のドレイン電極に到達（バイアス変調信号経路）するまでの時間と、分岐されたＲＦ信号に基づいてバイアス制御信号が生成されて、そのバイアス制御信号が増幅器のドレイン電極に到達（帯域信号経路）するまでの時間が一致することである。

例えば、以下の特許文献１には、バイアス変調方式に分類されるＥＥＲ方式増幅器の低歪み化のために、バイアス変調信号に相当する振幅成分とＲＦ信号に相当する位相成分の伝送遅延差を最適化する方法を次のように提案している
即ち、電力増幅器の出力変調信号の歪み量が最小となるように振幅成分又は位相成分の遅延量を信号遅延手段によって変化させる。
もしくは、変調波信号の替わりにチャープ信号を用いて、変調信号が特定の周波数成分を有するように遅延量を変化させることによって、電力増幅器における位相成分と振幅成分の信号のタイミングを一致させて、変調スペクトラムのひずみを低減し、電力増幅器の効率を高めるようにしている。

しかしながら、下記の（１）〜（３）の問題がある。
（１）歪みを観測するためのコスト・回路規模が掛かる。即ち、特許文献１では、「復調したデジタル信号処理を施して歪み周波数成分のレベルを演算する手法や、アナログベースバンド信号に周波数変換した後に歪み成分をフィルタリングしてレベル検波する手法」を備える必要があり、特に後者のレベル検波手法については、信号によってはフィルタに高いスペックを要求することになり、実現が困難である。
（２）変調波を用いる歪み観測の場合、伝送時間の絶対量の初期値の決定が難しい。
（３）チャープ信号を用いる場合、新たな信号源を持つことになり、コスト・回路規模が大きくなる。

また、以下の特許文献２には、直交変調方式のＩ，Ｑ信号、ＥＥＲ方式のｒ，θ信号のように、異なる遅延量をもつ経路を通って変調された後に合成される２つの信号パスの遅延差を補正することで、送信信号の線形性を改善する方法を次のように提案している。
即ち、入力されたデジタル信号から分離された二つの信号又は分離されて入力された二つのデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換回路と、そのＤＡ変換回路で変換されたアナログ信号を合成する合成回路と、その合成回路により合成された信号の一部をフィードバック信号として取り出す分配回路と、そのフィードバック信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路と、そのＤＡ変換回路及びＡＤ変換回路に動作クロック信号を供給する発振回路と、そのＡＤ変換回路で変換されたフィードバック信号を二つの信号に分離する分離回路と、その分離回路により分離された入力信号と、その分離回路で分離されたフィードバック信号とを比較する比較回路とを有し、発振回路が比較回路による比較結果に基づいてその出力を制御する。

しかしながら、特許文献２の場合、クロックタイミングを変化させることで位相を変化させる調整であり、その変化幅はＤＡ変換回路のサンプリング周波数で限定される。また、伝送時間が固定された後の調整方法に過ぎず、厳密に言えば位相を変化させており、伝送時間を変化させていない。
このため、変調波のように帯域を有する信号では、タイミングの調整精度が低下する問題を有する。

特開２００４−３５６８３５号公報（段落番号［００１８］から［００２１］、図１）特開２００５−２０３９６０号公報（段落番号［００２１］から［００３３］、図１）

従来の電力増幅器は以上のように構成されているので、特許文献１の場合、新たな信号源を配置する必要があり、コスト・回路規模が大きくなるなどの課題があり、また、特許文献２の場合、変調波のように帯域を有する信号では、タイミングの調整精度が低下するなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、特別な信号源の搭載を不要にして、回路の簡単化を図ることができるとともに、タイミングの調整精度を高めて、高効率化と低歪み化を実現することができる電力増幅器を得ることを目的とする。

この発明に係る電力増幅器は、電力増幅手段により増幅された帯域信号の電力を検波する電力検波手段と、電力検波手段により検波された帯域信号の電力から、電力増幅手段に対する帯域信号とバイアス変調信号の入力タイミングのずれを検出するずれ検出手段とを設け、入力タイミング制御手段がずれ検出手段の検出結果に応じて電力増幅手段に対するバイアス変調信号の入力タイミングを制御して、帯域信号とバイアス変調信号の入力タイミングのずれを解消するようにしたものである。

この発明によれば、電力増幅手段により増幅された帯域信号の電力を検波する電力検波手段と、電力検波手段により検波された帯域信号の電力から、電力増幅手段に対する帯域信号とバイアス変調信号の入力タイミングのずれを検出するずれ検出手段とを設け、入力タイミング制御手段がずれ検出手段の検出結果に応じて電力増幅手段に対するバイアス変調信号の入力タイミングを制御して、帯域信号とバイアス変調信号の入力タイミングのずれを解消するように構成したので、特別な信号源の搭載を不要にして、回路の簡単化を図ることができるとともに、タイミングの調整精度を高めて、高効率化と低歪み化を実現することができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電力増幅器を示す構成図であり、図において、ＲＦ電力増幅トランジスタ２はゲート電極がＲＦ信号入力端子１と接続され、ドレイン電極が電力分配器５と接続され、ソース電極がグランドと接続されており、電圧制御器１１から出力されるドレイン電圧信号によってドレイン電極が駆動されて、ＲＦ信号入力端子１から入力されたバースト信号であるＲＦ信号（帯域信号）の電力を増幅する。なお、ＲＦ電力増幅トランジスタ２は電力増幅手段を構成している。

ゲート電圧回路３はゲート電圧信号を発生し、そのゲート電圧信号をＲＦ電力増幅トランジスタ２のゲート電極に出力する回路である。
給電線路４，１２は高周波的にハイインピーダンスになるインダクタ等からなる線路である。
電力分配器５はＲＦ電力増幅トランジスタ２により増幅されたＲＦ信号の電力を分配し、そのＲＦ信号をＲＦ信号出力端子６及び電力検波装置７に出力する。
電力検波装置７は電力分配器５により分配されたＲＦ信号を検波する処理を実施する。
なお、電力分配器５及び電力検波装置７から電力検波手段が構成されている。

位相制御装置８は電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じた位相制御信号を位相可変装置１０に出力する処理を実施する。なお、位相制御装置８はずれ検出手段を構成している。
位相可変装置１０は制御信号入力端子９から矩形波信号である制御信号ＡＦ（バイアス変調信号）を入力し、位相制御装置８から出力された位相制御信号に応じて制御信号ＡＦの位相を調整する処理を実施する。
電圧制御器１１は位相可変装置１０から出力された位相調整後の制御信号ＡＦをドレイン電圧信号に変換し、そのドレイン電圧信号をＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極に印加する処理を実施する。
なお、位相可変装置１０及び電圧制御器１１から入力タイミング制御手段が構成されている。

次に動作について説明する。
ＲＦ信号入力端子１には、図２に示すようなＲＦ信号（バースト信号）が入力され、制御信号入力端子９には、バイアス変調信号である制御信号ＡＦ（矩形波信号）が入力される。

このとき、ＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極（地点Ａ）において、ＲＦ信号入力端子１から入力される幅ｔのＲＦ信号と、制御信号入力端子９から入力される幅ｔの制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号との入力タイミングが一致する場合、電力増幅器として最大の出力電力が得られる（状態Ｐを参照）。
しかしながら、制御信号入力端子９から入力される制御信号ＡＦが、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号よりも時間αだけ遅延が生じると、ＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極（地点Ａ）において、ＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号との入力タイミングにずれが発生して、電力増幅器として得られる出力電力が減少する（状態Ｑを参照）。

そこで、この実施の形態１では、入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じて制御信号ＡＦの位相を調整（制御信号ＡＦの位相を進める調整、または、制御信号ＡＦの位相を遅らせる調整）して、入力タイミングのずれを解消することにより、電力増幅器として最大の出力電力が得られるようにしている。

ＲＦ電力増幅トランジスタ２は、ＲＦ信号入力端子１から入力された幅ｔのＲＦ信号がゲート電極に与えられ、ゲート電圧回路３からゲート電圧信号がゲート電極に与えられると、電圧制御器１１から出力されるドレイン電圧信号によってドレイン電極が駆動されて、そのＲＦ信号の電力を増幅する。
電力分配器５は、ＲＦ電力増幅トランジスタ２により増幅されたＲＦ信号の電力を分配し、そのＲＦ信号をＲＦ信号出力端子６及び電力検波装置７に出力する。

電力検波装置７は、電力分配器５からＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号を検波する。
位相制御装置８は、電力検波装置７がＲＦ信号を検波すると、そのＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出する。
以下、位相制御装置８の処理内容を具体的に説明する。

ＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号の入力タイミングがずれている場合、図２に示すように、ＲＦ信号の電力が最大電力Ｐ_maxになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間が発生し、ＲＦ信号の電力が最大電力Ｐ_maxになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間との時間差αが、ＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号との入力タイミングのずれに相当する。

そこで、位相制御装置８は、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力を監視して、ＲＦ信号の電力が最大電力Ｐ_maxになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間とを検出し、ＲＦ信号の電力が最大電力Ｐ_maxになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間との時間差αを算出する。
次に、位相制御装置８は、制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号がＲＦ信号より時間差αだけ遅れていれば、時間差αだけ制御信号ＡＦの位相を進ませる旨を示す位相制御信号を位相可変装置１０に出力する。
一方、制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号がＲＦ信号より時間差αだけ進んでいれば、時間差αだけ制御信号ＡＦの位相を遅らせる旨を示す位相制御信号を位相可変装置１０に出力する。

位相可変装置１０は、制御信号入力端子９から矩形波信号である制御信号ＡＦを入力し、位相制御装置８から出力された位相制御信号を受けると、その位相制御信号に応じて制御信号ＡＦの位相を調整する。
即ち、位相可変装置１０は、位相制御信号が時間差αだけ制御信号ＡＦの位相を進ませる旨を示していれば、制御信号ＡＦの位相を時間差αだけ進める調整を行う。
一方、位相制御信号が時間差αだけ制御信号ＡＦの位相を遅らせる旨を示していれば、制御信号ＡＦの位相を時間差αだけ遅らせる調整を行う。

電圧制御器１１は、位相可変装置１０から位相調整後の制御信号ＡＦを受けると、その制御信号ＡＦをドレイン電圧信号に変換し、そのドレイン電圧信号をＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極に印加する。
これにより、ＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極（地点Ａ）において、ＲＦ信号とドレイン電圧信号との入力タイミングが一致する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＲＦ電力増幅トランジスタ２により増幅されたＲＦ信号の電力を検波する電力検波装置７と、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出する位相制御装置８とを設け、入力タイミングのずれの検出結果に応じて制御信号ＡＦの位相を調整して、入力タイミングのずれを解消するように構成したので、特別な信号源（例えば、チャープ信号を発生する信号源）の搭載を不要にして、回路の簡単化を図ることができるとともに、タイミングの調整精度を高めて、高効率化と低歪み化を実現することができる効果を奏する。
なお、ＲＦ信号の電力を評価するに際して、電力検波装置７を実装する必要があるが、電力増幅器を搭載しているシステム内に、例えば、ＡＬＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＬｅｖｅｌＣｏｎｔｒｏｌ）などの電力検出機能を有する装置があれば、この装置を利用することができる。

また、この実施の形態１によれば、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に入力される制御信号ＡＦ（バイアス変調信号）が矩形波信号であり、ＲＦ信号がバースト信号であるので、周波数に関わらず、時間差αを把握することができる効果を奏する。
即ち、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に入力されるＲＦ信号が変調波の包絡線であり、制御信号ＡＦ（バイアス変調信号）が上記包絡線に基づく変調信号である場合、変調波には帯域幅に亘る周波数成分が存在し、低い周波数成分が支配的であれば、電力増幅器の出力電力がこの低周波数成分に依存して、時間差αの検出精度が劣化することがあるが、ＲＦ信号として、バースト信号を用いれば、周波数に関わらず、時間差αを把握することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、ＲＦ信号入力端子１から幅ｔのＲＦ信号が入力され、制御信号入力端子９から幅ｔの制御信号ＡＦが入力されるものについて示したが、図３に示すように、制御信号入力端子９から入力される幅ｔの制御信号ＡＦが、ＲＦ信号に対応する部分の電圧が零で、他の部分がＨレベルの電位を有している信号（信号レベルが反転されている図２のＲＦ信号に相当する信号）であってもよい。

図３に示すような制御信号ＡＦが入力される場合、ＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極（地点Ａ）において、ＲＦ信号入力端子１から入力される幅ｔのＲＦ信号と、その制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号との入力タイミングが一致する場合、電力増幅器として出力電力が得られない（状態Ｒを参照）。
しかしながら、制御信号入力端子９から入力される制御信号ＡＦが、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号よりも時間αだけ遅延が生じると、ＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極（地点Ａ）において、ＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号との入力タイミングにずれが発生して、電力増幅器として得られる出力電力が増加する（状態Ｓを参照）。

そこで、この実施の形態２では、入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じて制御信号ＡＦの位相を調整（制御信号ＡＦの位相を進める調整、または、制御信号ＡＦの位相を遅らせる調整）して、入力タイミングのずれを解消することにより、電力増幅器として出力電力が得られないようにしている。
ただし、電力増幅器として出力電力が得られないようにするのは、入力タイミングのずれを解消する電力増幅器の初期設定時に限るものであり、入力タイミングのずれが解消された後は、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号の信号レベルを反転して、図２に示すようなＲＦ信号に戻して、電力増幅器として最大の出力電力が得られるようにする。

ＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号の入力タイミングがずれている場合、図３に示すように、ＲＦ信号の電力が最小電力Ｐ_minになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間が発生し、ＲＦ信号の電力が最小電力Ｐ_minになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間との時間差αが、ＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号との入力タイミングのずれに相当する。

そこで、位相制御装置８は、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力を監視して、ＲＦ信号の電力が最小電力Ｐ_minになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間とを検出し、ＲＦ信号の電力が最小電力Ｐ_minになる時間と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間との時間差αを算出する。
次に、位相制御装置８は、制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号がＲＦ信号より時間差αだけ遅れていれば、時間差αだけ制御信号ＡＦの位相を進ませる旨を示す位相制御信号を位相可変装置１０に出力する。
一方、制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号がＲＦ信号より時間差αだけ進んでいれば、時間差αだけ制御信号ＡＦの位相を遅らせる旨を示す位相制御信号を位相可変装置１０に出力する。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様に、特別な信号源（例えば、チャープ信号を発生する信号源）の搭載を不要にして、回路の簡単化を図ることができるとともに、タイミングの調整精度を高めて、高効率化と低歪み化を実現することができる効果を奏する。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による電力増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
位相制御装置１３は電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じた位相制御信号を位相可変装置１４に出力する処理を実施する。
なお、位相制御装置１３はずれ検出手段を構成している。
位相可変装置１４はＲＦ信号入力端子１からＲＦ信号を入力し、位相制御装置８から出力された位相制御信号に応じてＲＦ信号の位相を調整する処理を実施する。
なお、位相可変装置１４は入力タイミング制御手段を構成している。

次に動作について説明する。
位相制御装置１３及び位相可変装置１４以外は、上記実施の形態１，２と同様であるため、ここでは、位相制御装置１３及び位相可変装置１４の動作のみを説明する。

位相制御装置１３は、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力を監視して、ＲＦ信号の電力が最大電力Ｐ_maxになる時間（または、最小電力Ｐ_minになる時間）と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間とを検出し、ＲＦ信号の電力が最大電力Ｐ_maxになる時間（または、最小電力Ｐ_minになる時間）と、ＲＦ信号の電力が規定電力Ｐ_regになる時間との時間差αを算出する。
次に、位相制御装置１３は、制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号がＲＦ信号より時間差αだけ遅れていれば、時間差αだけＲＦ信号の位相を遅らせる旨を示す位相制御信号を位相可変装置１４に出力する。
一方、制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号がＲＦ信号より時間差αだけ進んでいれば、時間差αだけＲＦ信号の位相を進ませる旨を示す位相制御信号を位相可変装置１４に出力する。

位相可変装置１４は、制御信号入力端子９からＲＦ信号を入力し、位相制御装置１３から出力された位相制御信号を受けると、その位相制御信号に応じてＲＦ信号の位相を調整する。
即ち、位相可変装置１４は、位相制御信号が時間差αだけＲＦ信号の位相を遅らせる旨を示していれば、ＲＦ信号の位相を時間差αだけ遅らせる調整を行う。
一方、位相制御信号が時間差αだけＲＦ信号の位相を進ませる旨を示していれば、ＲＦ信号の位相を時間差αだけ進ませる調整を行う。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、ＲＦ電力増幅トランジスタ２により増幅されたＲＦ信号の電力を検波する電力検波装置７と、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号と制御信号ＡＦに対応するドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出する位相制御装置８とを設け、入力タイミングのずれの検出結果に応じてＲＦ信号の位相を調整して、入力タイミングのずれを解消するように構成したので、特別な信号源（例えば、チャープ信号を発生する信号源）の搭載を不要にして、回路の簡単化を図ることができるとともに、タイミングの調整精度を高めて、高効率化と低歪み化を実現することができる効果を奏する。

実施の形態４．
上記実施の形態１では、ＲＦ信号入力端子１から幅ｔのＲＦ信号が入力され、制御信号入力端子９から幅ｔの制御信号ＡＦが入力されるものについて示したが、図５に示すように、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号のバースト幅が段階的に狭められる場合（図５の例では、ＲＦ信号のバースト幅が周期Ｔから周期Ｔ／２に狭められている）、位相可変装置１０が位相制御装置８の指示の下で、制御信号ＡＦの矩形波幅を段階的に狭めるようにしてもよい（図５の例では、制御信号ＡＦの矩形波幅が周期Ｔから周期Ｔ／２に狭められている）。

以下、具体的に処理内容を説明する。
入力タイミングのずれを解消する電力増幅器の初期設定時において、最初は時間差αが不明であるため、位相制御装置８から出力される位相制御信号の初期値を適切に決定する必要がある。
そこで、初期設定時の最初の段階では、分解時間能は粗くても、広範囲に亘って時間差αを探索することができるようにするために、ＲＦ信号入力端子１からバースト幅が広いＲＦ信号（バースト幅が周期ＴのＲＦ信号）が入力される。
位相可変装置１０は、位相制御装置８の指示の下、初期設定時の最初の段階では、制御信号ＡＦの矩形波幅を周期Ｔに設定する。
以降、上記実施の形態１と同様にして、時間差αが算出されて、位相制御装置８から位相制御信号の初期値が出力される。
このときの時間差αの分解時間能は分解時間ｂであるが（図５を参照）、広範囲に亘って時間差αが探索される。

上記のようにして、位相制御装置８から位相制御信号の初期値が出力されると、時間差αの分解時間能を高めるため、ＲＦ信号入力端子１からバースト幅が狭いＲＦ信号（バースト幅が周期Ｔ／２のＲＦ信号）が入力される。
位相可変装置１０は、位相制御装置８の指示の下、制御信号ＡＦの矩形波幅を周期Ｔ／２に狭める。
以降、上記実施の形態１と同様にして、時間差αが算出されて、位相制御装置８から位相制御信号が出力される。
このときの時間差αの分解時間能は分解時間ａであり（図５を参照）、最初の段階より、時間差αの分解時間能が高められる。
図５の例では、ＲＦ信号のバースト幅及び制御信号ＡＦの矩形波幅を１回だけ狭めているものを示しているが、２回以上狭めるようにしてもよい。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号のバースト幅が段階的に狭められる場合、位相可変装置１０が位相制御装置８の指示の下で、制御信号ＡＦの矩形波幅を段階的に狭めるように構成したので、確実に時間差αが収束に向かうようになり、その結果、時間差αの算出時間を短縮することができるとともに、時間差αの算出精度を高めて、入力タイミングのずれの解消精度を高めることができる効果を奏する。

なお、この実施の形態４では、図１の電力増幅器に適用されるものであって、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号のバースト幅が段階的に狭められる場合、位相可変装置１０が位相制御装置８の指示の下で、制御信号ＡＦの矩形波幅を段階的に狭めるものについて示したが、図４の電力増幅器に適用されるようにしてもよい。
即ち、制御信号入力端子９から入力される制御信号ＡＦの矩形波幅が段階的に狭められる場合（図５の例では、制御信号ＡＦの矩形波幅が周期Ｔから周期Ｔ／２に狭められている）、位相可変装置１４が位相制御装置１３の指示の下で、ＲＦ信号のバースト幅を段階的に狭めるようにしてもよい（図５の例では、ＲＦ信号のバースト幅が周期Ｔから周期Ｔ／２に狭められている）。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号がバースト信号であり、制御信号入力端子９から入力される制御信号ＡＦが矩形波信号であるものについて示したが、図６に示すように、ＲＦ信号入力端子１から入力されるＲＦ信号が変調波の包絡線（変調波が重畳されたＲＦ信号）であり、制御信号入力端子９から入力される制御信号ＡＦが上記包絡線に基づく変調信号であってよい（図中、実線の制御信号ＡＦは入力タイミングが一致しており、点線の制御信号ＡＦは入力タイミングがずれている）。
この場合も、上記実施の形態１〜４と同様の処理で、入力タイミングのずれを解消して、高効率化と低歪み化を実現することができる。

実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６による電力増幅器を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信号品質監視装置２１は電力分配器５により分配されたＲＦ信号の信号品質を監視する処理を実施する。なお、信号品質監視装置２１は信号品質監視手段を構成している。
位相制御装置２２は図１の位相制御装置８と同様に、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じた位相制御信号を位相可変装置２３に出力するほか、位相可変装置２３により制御信号ＡＦの位相調整が行われたのち、信号品質監視装置２１の監視結果に応じて入力タイミングの微調整を指示する微調整信号を位相可変装置２３に出力する処理を実施する。なお、位相制御装置２２はずれ検出手段を構成している。

位相可変装置２３は図１の位相可変装置１０と同様に、制御信号入力端子９から矩形波信号である制御信号ＡＦを入力し、位相制御装置２２から出力された位相制御信号に応じて制御信号ＡＦの位相を調整するほか、位相制御装置２２から出力された微調整信号に応じて制御信号ＡＦの位相を微調整する処理を実施する。なお、位相可変装置２３は入力タイミング制御手段を構成している。

次に動作について説明する。
ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを零にすることができれば、通常、信号品質も最良になる。
しかしながら、ＲＦ信号経路の周波数振幅特性をはじめとする信号品質の劣化要因は多岐にわたり、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれが零でも、信号品質が最良にならないことがある。
そこで、この実施の形態６では、上記実施の形態１と同様にして、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを解消してから、ＲＦ信号の信号品質（例えば、誤り特性ＢＥＲ，ＥＶＭ（ＥｒｒｏｒＶｅｃｔｏｒＭａｇｎｉｔｕｄｅ））を監視する信号品質監視装置２１の監視結果に応じて入力タイミングの微調整を行うようにする。

以下、具体的に処理内容を説明する。
位相制御装置２２は、図１の位相制御装置８と同様に、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じた位相制御信号を位相可変装置２３に出力する。
位相可変装置２３は、図１の位相可変装置１０と同様に、制御信号入力端子９から矩形波信号である制御信号ＡＦを入力し、位相制御装置２２から出力された位相制御信号に応じて制御信号ＡＦの位相を調整する。

信号品質監視装置２１は、電力分配器５により分配されたＲＦ信号の信号品質（例えば、誤り特性ＢＥＲ，ＥＶＭ）を監視し、その監視結果を位相制御装置２２に出力する。
位相制御装置２２は、位相可変装置２３が制御信号ＡＦの位相を調整したのち、信号品質監視装置２１から信号品質の監視結果を受けると、その監視結果に応じて入力タイミングの微調整を指示する微調整信号を位相可変装置２３に出力する。
位相可変装置２３は、位相制御装置２２から微調整信号を受けると、その微調整信号に応じて制御信号ＡＦの位相を微調整する。
位相制御装置２２及び位相可変装置２３の処理は、ＲＦ信号の信号品質が最良になるまで、制御信号ＡＦの位相を繰り返し微調整する。
なお、微調整の幅は、予め、位相可変装置２３に設定されていてもよいし、位相制御装置２２が出力する微調整信号に微調整の幅を含めるようにしてもよい。

以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを解消してから、ＲＦ信号の信号品質を監視する信号品質監視装置２１の監視結果に応じて入力タイミングの微調整を行うように構成したので、ＲＦ信号の信号品質を最良に保つことができる効果を奏する。

実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７による電力増幅器を示す構成図であり、図において、図４及び図７と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
位相制御装置２４は図４の位相制御装置１３と同様に、電力検波装置７により検波されたＲＦ信号の電力から、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じた位相制御信号を位相可変装置２５に出力するほか、位相可変装置２５によりＲＦ信号の位相調整が行われたのち、信号品質監視装置２１の監視結果に応じて入力タイミングの微調整を指示する微調整信号を位相可変装置２５に出力する処理を実施する。なお、位相制御装置２４はずれ検出手段を構成している。
位相可変装置２５は図４の位相可変装置１４と同様に、ＲＦ信号入力端子１からＲＦ信号を入力し、位相制御装置２４から出力された位相制御信号に応じてＲＦ信号の位相を調整するほか、位相制御装置２４から出力された微調整信号に応じてＲＦ信号の位相を微調整する処理を実施する。なお、位相制御装置２４は入力タイミング制御手段を構成している。

上記実施の形態６では、図１の電力増幅器に適用されるものについて示したが、図８に示すように、信号品質監視装置２１を実装して、図４の電力増幅器に適用されるようにしてもよい。
この実施の形態７によれば、ＲＦ電力増幅トランジスタ２に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを解消してから、ＲＦ信号の信号品質を監視する信号品質監視装置２１の監視結果に応じて入力タイミングの微調整を行うように構成したので、上記実施の形態６と同様に、ＲＦ信号の信号品質を最良に保つことができる効果を奏する。

実施の形態８．
上記実施の形態１〜７では、アナログ信号処理で入力タイミングのずれを解消するものについて示したが、図１、図４、図７や図８の電力検波装置７、位相制御装置８（または、１３，２２，２４）及び位相可変装置１０（または，１４，２３，２５）をデジタル信号処理装置で構成して、デジタル信号処理で入力タイミングのずれを解消するようにしてもよい。

図９はデジタル信号処理装置を図１の電力増幅器に適用する例を示す構成図である。
図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ＲＦ電力増幅トランジスタ３０は図１のＲＦ電力増幅トランジスタ２と同様に、ＲＦ信号の電力を増幅する処理を実施する。
低周波濾波器であるＬＰＦ３１は電力分配器５の出力信号からＲＦ信号を濾波して、そのＲＦ信号をデジタル信号処理装置３２に出力する。
デジタル信号処理装置３２のＡＤＣ３３はＬＰＦ３１から出力されたＲＦ信号を量子化し、その量子化結果である量子化帯域信号を電力検知部３４に出力する処理を実施する。
電力検知部３４はＡＤＣ３３から出力された量子化帯域信号を振幅信号に変換し、その振幅信号を位相制御部３５に出力する。
なお、ＬＰＦ３１、ＡＤＣ３３及び電力検知部３４は、図１の電力検波装置７に相当している。

位相制御部３５は電力検知部３４から出力された振幅信号から、ＲＦ電力増幅トランジスタ３０に対するＲＦ信号とドレイン電圧信号の入力タイミングのずれを検出し、ずれの検出結果に応じた位相制御信号をシフトレジスタ３６、ＦＩＲ３７及びクロック発振器３８に出力する処理を実施する。
なお、位相制御部３５は、図１の位相制御装置８に相当している。

シフトレジスタ３６は位相制御部３５から出力された位相制御信号にしたがって量子化制御信号（制御信号ＡＦが量子化された信号）をシフトして、その量子化制御信号をＦＩＲ３７に出力する。
デジタルフィルタであるＦＩＲ３７は位相制御部３５から出力された位相制御信号にしたがって、シフトレジスタ３６から出力された量子化制御信号に遅延を与える処理を実施する。
ＤＡＣ３９はクロック発振器３８から出力されるクロックに同期して、ＦＩＲ３７により遅延された量子化制御信号を逆量子化する処理を実施する。
なお、シフトレジスタ３６、ＦＩＲ３７、クロック発振器３８及びＤＡＣ３９は、図１の位相可変装置１０に相当している。

クロックフェーズシフタ４０はクロック発振器３８から出力されるクロックの位相を変化させる処理を実施するものであり、例えば、上記実施の形態６，７のように、入力タイミングを微調整する場合に、位相制御部３５から出力される微調整信号にしたがってＤＡＣ３９又はＤＡＣ４１に与えるクロックの位相を変化させるようにする。
ＤＡＣ４１はクロックフェーズシフタ４０から出力されるクロックに同期して、量子化帯域信号（ＲＦ信号が量子化された信号）を逆量子化する処理を実施する。

ＬＰＦ４２はデジタル信号処理装置３２におけるＤＡＣ３９の出力信号から制御信号ＡＦを濾波して、その制御信号ＡＦを電圧制御器１１に出力する。
ＬＰＦ４３はデジタル信号処理装置３２におけるＤＡＣ４１の出力信号からＲＦ信号を濾波して、そのＲＦ信号をＲＦ電力増幅トランジスタ３０に出力する。

図８のように、図１の電力検波装置７、位相制御装置８及び位相可変装置１０をデジタル信号処理装置３２で構成して、デジタル信号処理で入力タイミングのずれを解消するようにしても、上記実施の形態１と同様に、高効率化と低歪み化を実現することができるほか、回路規模を小さくすることができる効果を奏する。

実施の形態９．
上記実施の形態１〜８では、例えば、電圧制御器１１が位相可変装置１０から出力された位相調整後の制御信号ＡＦをドレイン電圧信号に変換し、そのドレイン電圧信号をＲＦ電力増幅トランジスタ２のドレイン電極に印加するものについて示したが、図１０に示すように、電圧制御器１１が位相可変装置１０から出力された位相調整後の制御信号ＡＦをゲート電圧信号に変換し、そのゲート電圧信号をＲＦ電力増幅トランジスタ５０のゲート電極（地点Ｂ）に印加するようにしてもよく、上記実施の形態１〜８と同様の効果を奏することができる。

この発明の実施の形態１による電力増幅器を示す構成図である。ＲＦ信号と制御信号ＡＦの入力タイミングと出力電力の関係などを示す説明図である。ＲＦ信号と制御信号ＡＦの入力タイミングと出力電力の関係などを示す説明図である。この発明の実施の形態３による電力増幅器を示す構成図である。ＲＦ信号のバースト幅及び制御信号ＡＦの矩形波幅を段階的に狭める例を示す説明図である。ＲＦ信号が変調波の包絡線であり、制御信号ＡＦが上記包絡線に基づく変調信号である例を示す説明図である。この発明の実施の形態６による電力増幅器を示す構成図である。この発明の実施の形態７による電力増幅器を示す構成図である。デジタル信号処理装置を図１の電力増幅器に適用する例を示す構成図である。この発明の実施の形態９による電力増幅器を示す構成図である。

符号の説明

１ＲＦ信号入力端子、２，３０，５０ＲＦ電力増幅トランジスタ（電力増幅手段）、３ゲート電圧回路、４，１２給電線路、５電力分配器（電力検波手段）、６ＲＦ信号出力端子、７電力検波装置（電力検波手段）、８，１３，２２，２４位相制御装置（ずれ検出手段）、９制御信号入力端子、１０，１４，２３，２５位相可変装置（入力タイミング制御手段）、１１電圧制御器（入力タイミング制御手段）、２１信号品質監視装置（信号品質監視手段）、３１，４２，４３ＬＰＦ、３２デジタル信号処理装置、３３ＡＤＣ、３４電力検知部、３５位相制御部、３６シフトレジスタ、３７ＦＩＲ、３８クロック発振器、３９，４１ＤＡＣ、４０クロックフェーズシフタ。

Claims

バイアス変調信号にしたがって帯域信号の電力を増幅する電力増幅手段と、上記電力増幅手段により増幅された帯域信号の電力を検波する電力検波手段と、上記電力検波手段により検波された帯域信号の電力から、上記電力増幅手段に対する上記帯域信号と上記バイアス変調信号の入力タイミングのずれを検出するずれ検出手段と、上記ずれ検出手段の検出結果に応じて上記電力増幅手段に対する上記バイアス変調信号の入力タイミングを制御して、上記帯域信号と上記バイアス変調信号の入力タイミングのずれを解消する入力タイミング制御手段とを備えた電力増幅器。
バイアス変調信号にしたがって帯域信号の電力を増幅する電力増幅手段と、上記電力増幅手段により増幅された帯域信号の電力を検波する電力検波手段と、上記電力検波手段により検波された帯域信号の電力から、上記電力増幅手段に対する上記帯域信号と上記バイアス変調信号の入力タイミングのずれを検出するずれ検出手段と、上記ずれ検出手段の検出結果に応じて上記電力増幅手段に対する上記帯域信号の入力タイミングを制御して、上記帯域信号と上記バイアス変調信号の入力タイミングのずれを解消する入力タイミング制御手段とを備えた電力増幅器。
電力増幅手段に入力されるバイアス変調信号が矩形波信号であり、帯域信号がバースト信号であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力増幅器。
ずれ検出手段は、帯域信号とバイアス変調信号の入力タイミングのずれとして、電力検波手段により検波された帯域信号の電力が最大になる時間と、上記帯域信号の電力が規定電力になる時間との時間差を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電力増幅器。
ずれ検出手段は、帯域信号とバイアス変調信号の入力タイミングのずれとして、電力検波手段により検波された帯域信号の電力が最小になる時間と、上記帯域信号の電力が規定電力になる時間との時間差を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電力増幅器。
入力タイミング制御手段は、電力増幅手段に入力されるバイアス変調信号が矩形波信号であり、帯域信号がバースト信号である場合において、上記帯域信号のバースト幅が段階的に狭められる場合、上記バイアス変調信号の矩形波幅を段階的に狭めることを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
入力タイミング制御手段は、電力増幅手段に入力されるバイアス変調信号が矩形波信号であり、帯域信号がバースト信号である場合において、上記バイアス変調信号の矩形波幅が段階的に狭められる場合、上記帯域信号のバースト幅を段階的に狭めることを特徴とする請求項２記載の電力増幅器。
電力増幅手段に入力される帯域信号が変調波の包絡線であり、バイアス変調信号が上記包絡線に基づく変調信号であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力増幅器。
電力増幅手段により増幅された帯域信号の信号品質を監視する信号品質監視手段を設け、タイミング制御手段が上記電力増幅手段に対するバイアス変調信号の入力タイミングを制御したのち、上記信号品質監視手段の監視結果に応じて当該入力タイミングを微調整することを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
電力増幅手段により増幅された帯域信号の信号品質を監視する信号品質監視手段を設け、タイミング制御手段が上記電力増幅手段に対する帯域信号の入力タイミングを制御したのち、上記信号品質監視手段の監視結果に応じて当該入力タイミングを微調整することを特徴とする請求項２記載の電力増幅器。
電力検波手段、ずれ検出手段及び入力タイミング制御手段がデジタル信号処理装置から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の電力増幅器。