以下に添付図面を参照して、本発明にかかる増幅装置および制御方法の実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態1)
(実施の形態1にかかる増幅装置の構成)
図1は、実施の形態1にかかる増幅装置の構成の一例を示す図である。図1に示す増幅装置100は、入力された信号を増幅して出力する増幅装置である。具体的には、増幅装置100は、増幅部110と、測定部120と、算出部130と、制御部140と、を備えている。
増幅部110は、並列に接続された増幅器111,112(複数の増幅器)を含む。増幅器111,112のそれぞれは、増幅部110へ入力された信号を増幅して出力する。増幅器111,112から出力された信号は、合成されて増幅部110から出力される。
また、増幅部110は、出力電圧に対する増幅の効率(瞬時効率)の特性に、極大点(ピーク点)を複数有する(たとえば図6参照)。増幅の効率は、たとえば、入力に対する出力の比であり、一例としてはドレイン効率やPAE(Power Added Efficiency:電力付加効率)などである。増幅部110は、たとえばドハティ増幅器である。増幅部110は、増幅装置100へ入力された増幅対象の信号を増幅し、増幅した信号を出力する。
測定部120は、増幅部110へ入力される信号の瞬時電力の所定期間内の頻度分布121を測定する。具体的には、測定部120は、増幅部110へ入力される信号の瞬時電力を繰り返し検出し、所定期間内における瞬時電力の検出結果を集計することにより瞬時電力の頻度分布121を測定する。瞬時電力の頻度分布121は、たとえば、瞬時電力の値ごとに、所定期間内に検出された頻度(たとえば回数)を示す情報である。測定部120は、測定した頻度分布121を算出部130へ出力する。
算出部130は、測定部120から出力された頻度分布121における増幅部110の増幅の総合効率(x1,…)を、増幅部110の所定のパラメータの複数の候補値(p1,…)について算出する(符号131)。たとえば、増幅装置100のメモリには、増幅対象の信号の瞬時電力と、増幅部110の所定のパラメータの複数の候補値と、増幅部110の所定のパラメータの複数の候補値に対する増幅部110の増幅の効率の特性を示す効率特性情報(たとえば図6参照)が記憶されている。算出部130は、メモリに記憶された効率特性情報に基づいて、頻度分布121における増幅部110の増幅の所定期間の効率131を所定のパラメータの複数の候補値について算出する。
所定のパラメータは、たとえば増幅部110の出力電圧に対する瞬時効率の特性における中間効率ピーク点である。中間効率ピーク点は、出力電圧に対する瞬時効率の特性の複数の極大点に対応する複数の出力電圧のうちの最大ではない電圧である(たとえば図6参照)。
たとえば、増幅部110の増幅の効率は、出力電圧が電圧V1,V2(V1<V2)のときに極大になるとすると、所定のパラメータは、電圧V1,V2のうちの最大ではない電圧V1である。増幅の効率が極大点となる電圧V1の値は、たとえば増幅器111,112の少なくとも一方に供給される電圧によって制御することができる。
所定のパラメータが中間効率ピーク点である場合は、算出部130は、中間効率ピーク点の複数の候補値について、測定部120から出力された頻度分布121を前提とした場合の増幅部110の増幅の総合効率を算出する。算出部130は、複数の候補値について算出した総合効率を、複数の候補値と対応付けて制御部140へ出力する。
制御部140は、所定のパラメータの複数の候補値について算出部130から出力された総合効率に基づいて、増幅部110の所定のパラメータを制御する。たとえば、制御部140は、所定のパラメータの複数の候補値の中から、算出部130から出力された総合効率が所定の条件を満たす候補値を選択する。たとえば、制御部140は、総合効率が最も高くなる候補値を選択する。または、制御部140は、総合効率が所定の目標値に最も近くなる候補値を選択してもよい。
また、制御部140は、増幅部110の所定のパラメータが選択した候補値となるように制御を行う。たとえば、所定のパラメータが中間効率ピーク点である場合は、中間効率ピーク点の候補値ごとに算出された総合効率が算出部130から制御部140へ出力される。これに対して、制御部140は、中間効率ピーク点の複数の候補値の中から、算出部130から出力された総合効率が最も高い候補値を選択する。そして、制御部140は、増幅部110の中間効率ピーク点が選択した候補値となるように、増幅器111,112の少なくとも一方に供給される電圧を調整する。
図1に示した増幅装置100によれば、増幅対象の信号の瞬時電力の所定期間内の頻度分布121における増幅の総合効率が大きくなるように、増幅部110の所定のパラメータを制御することができる。これにより、増幅部110における増幅の効率を精度よく制御することができる。
なお、測定部120が瞬時電力の頻度分布を測定する場合について説明したが、測定部120は、増幅部110へ入力される信号の瞬時電圧の所定期間内の頻度分布を測定してもよい。具体的には、測定部120は、増幅部110へ入力される信号の瞬時電圧を繰り返し検出し、所定期間内における瞬時電圧の検出結果を集計することにより瞬時電圧の頻度分布を測定する。瞬時電圧の頻度分布は、たとえば、瞬時電圧の値ごとに、所定期間内に検出された頻度(たとえば回数)を示す情報である。測定部120は、測定した瞬時電圧の頻度分布を制御部140へ出力する。
図2は、増幅装置の具体的な構成の一例を示す図である。図2に示す増幅装置200は、図1に示した増幅装置100の一例である。増幅装置200は、ドハティ増幅器210と、出力負荷220と、電力検出器231と、メモリ232と、効率算出回路233と、メモリ234と、ピーク点選択回路235と、電圧値変換回路236と、電圧設定回路237と、を備えている。
図1に示した増幅部110は、たとえばドハティ増幅器210によって実現することができる。図1に示した測定部120は、たとえば電力検出器231、メモリ232および効率算出回路233によって実現することができる。図1に示した算出部130は、たとえば、効率算出回路233およびメモリ234によって実現することができる。図1に示した制御部140は、たとえばピーク点選択回路235、電圧値変換回路236および電圧設定回路237によって実現することができる。
また、効率算出回路233、ピーク点選択回路235および電圧値変換回路236は、たとえばFPGA(Field Programmable Gate Array)やCPU(Central Processing Unit:中央処理装置)などのデジタル回路によって実現することができる。増幅装置200による増幅対象の信号は、たとえば変調済みのRF(Radio Frequency:高周波)信号であり、ドハティ増幅器210および電力検出器231へ入力される。
ドハティ増幅器210は、キャリア増幅器211と、1/4波長線路212,213と、ピーク増幅器214と、を備えている。キャリア増幅器211およびピーク増幅器214のそれぞれは、たとえば、FET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)やBPT(Bipolar Transistor:バイポーラトランジスタ)などの半導体増幅器である。
キャリア増幅器211およびピーク増幅器214がFETである場合は、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214のドレイン電圧が電圧設定回路237から供給される。キャリア増幅器211およびピーク増幅器214がBPTである場合は、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214のコレクタ電圧が電圧設定回路237から供給される。以下、主に、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214がFETである場合について説明する。
ドハティ増幅器210へ入力された信号は、キャリア増幅器211および1/4波長線路213へ入力される。キャリア増幅器211(第一増幅器)は、入力された信号を、電圧設定回路237から供給されるドレイン電圧を用いて増幅する。そして、キャリア増幅器211は、増幅した信号を1/4波長線路212へ出力する。
1/4波長線路212,213(第一伝送線路および第二伝送線路)のそれぞれは、増幅装置200による増幅対象の信号の中心波長の1/4の長さの伝送線路である。1/4波長線路212は、キャリア増幅器211の後段に直列に接続されている。波長線路212は、キャリア増幅器211から出力された信号を通過させて出力する。1/4波長線路213は、ピーク増幅器214の前段に直列に接続されている。波長線路213は、入力された信号を通過させてピーク増幅器214へ出力する。
ピーク増幅器214(第二増幅器)は、1/4波長線路213から出力された信号を、電圧設定回路237から供給されるドレイン電圧を用いて増幅する。そして、ピーク増幅器214は、増幅した信号を出力する。ここで、1/4波長線路212から出力された信号の電流をi_caとする。また、ピーク増幅器214から出力された信号の電流をi_paとする。1/4波長線路212およびピーク増幅器214から出力された各信号は、合成されて出力負荷220へ出力される。
電力検出器231は、入力された信号の瞬時電力を繰り返し検出する。電力検出器231は、検出した瞬時電力を、検出した時間と対応付けた瞬時電力系列をメモリ232へ書き込む(たとえば図3参照)。
効率算出回路233は、たとえば、所定の間隔(たとえば図4参照)によって、メモリ232に記憶された瞬時電力系列を読み出す。つぎに、効率算出回路233は、読み出した瞬時電力系列に基づく瞬時電力分布を算出する。瞬時電力分布は、たとえば図1に示した頻度分布121に対応する情報である。
効率算出回路233は、算出した瞬時電力分布に基づいて、ドハティ増幅器210の中間効率ピーク点の複数の候補値についてドハティ増幅器210の総合効率を算出する。たとえば、瞬時電力分布に基づく、ドハティ増幅器210の出力電圧がvとなる頻度をf(v)とする(たとえば図5参照)。
また、ドハティ増幅器210の中間効率ピーク点をαとした場合の出力電圧vに対する増幅の瞬時効率(たとえば図6参照)をηd(v,α)とする。ηd(v,α)は、上述した効率特性情報に対応する情報であり、たとえば増幅装置200のメモリに記憶されている。瞬時電力分布における、中間効率ピーク点をαとした場合のドハティ増幅器210の増幅の総合効率ηt(α)は、たとえば下記(1)式によって示すことができる。
上記(1)式の右辺の分母は、たとえばドハティ増幅器210の入力電力を示している。上記(1)式の右辺の分子は、たとえばドハティ増幅器210の出力電力を示している。効率算出回路233は、中間効率ピーク点αの複数の候補値について上記(1)式による総合効率ηt(α)を算出する。そして、効率算出回路233は、算出した総合効率ηt(α)と中間効率ピーク点αの候補値とを対応付けた対応情報をメモリ234へ書き込む(たとえば図7参照)。
また、効率算出回路233は、ドハティ増幅器210の総合効率ηt(α)を算出した後に、メモリ232に記憶された瞬時電力系列のうちの、以後の総合効率ηt(α)の算出に使用しない瞬時電力系列を削除するようにしてもよい。
ピーク点選択回路235は、メモリ234を検索し、最も高い総合効率ηt(α)に対応付けられた中間効率ピーク点αを選択する。そして、ピーク点選択回路235は、選択した中間効率ピーク点αを電圧値変換回路236へ出力する。
電圧値変換回路236は、ピーク点選択回路235から出力された中間効率ピーク点αを、キャリア増幅器211の電圧値に変換する。そして、電圧値変換回路236は、変換した電圧値を電圧設定回路237へ出力する。具体的には、電圧値変換回路236は、ドハティ増幅器210の中間効率ピーク点αが、ピーク点選択回路235から出力された中間効率ピーク点αとなるキャリア増幅器211の電圧値を導出する。
ドハティ増幅器210の出力電力が最大である場合の、1/4波長線路212から出力されるキャリア増幅器211からの信号の電流i_caと、ピーク増幅器214からの信号の電流i_paと、の合計電流が1となるように規格化した場合について説明する。この場合は、1/4波長線路212から出力されるキャリア増幅器211からの信号の電流i_caはαとなり、ピーク増幅器214からの信号の電流i_paは1−αとなる。
ここで、電圧設定回路237からピーク増幅器214へ供給される電圧をv_paとする。また、電圧設定回路237からキャリア増幅器211へ供給される電圧をv_caとする。この場合は、たとえばv_pa:v_ca=1−α:αとなる。したがって、キャリア増幅器211へ供給される電圧v_caは、たとえば下記(2)式によって示すことができる。
電圧値変換回路236は、たとえば、ピーク点選択回路235から出力された中間効率ピーク点αに基づいて、上記(2)式を満たす電圧v_ca,v_paを導出する。そして、電圧値変換回路236は、導出した電圧v_ca,v_paを電圧設定回路237へ出力する。
電圧設定回路237は、電圧値変換回路236から出力された電圧v_caを、キャリア増幅器211への供給電圧(たとえばドレイン電圧)として設定する。また、電圧設定回路237は、電圧値変換回路236から出力された電圧v_paを、ピーク増幅器214への供給電圧(たとえばドレイン電圧)として設定する。
(瞬時電力系列)
図3は、瞬時電力系列の一例を示す図である。図3に示す瞬時電力系列300は、図2に示したメモリ232に記憶される瞬時電力系列の一例である。瞬時電力系列300においては、電力検出器231によって測定された瞬時電力P1,P2,P3,…,Pnが、それぞれ時刻t1,t2,t3,…,tnと対応付けられている。効率算出回路233は、瞬時電力系列300から所定の測定区間の瞬時電力を読み出す。
たとえば、所定の測定区間が時刻t1〜t3であるとすると、効率算出回路233は、時刻t1〜t3に対応する瞬時電力P1〜P3をメモリ232から読み出す。そして、効率算出回路233は、読み出した瞬時電力P1〜P3における瞬時電力分布を導出する。たとえば、P1=P2=p1≠P3=p2である場合は、効率算出回路233は、瞬時電力p1が2回かつ瞬時電力p2が1回という瞬時電力分布を導出する。
(測定区間)
図4は、測定区間の一例を示す図である。図4において、横軸は時間の推移を示している。信号区間411は、増幅対象の信号の方式が送信方式Aである期間を示している。信号区間412は、増幅対象の信号の方式が、送信方式Aとは異なる送信方式Bである期間を示している。すなわち、図4は、増幅対象の信号の方式が送信方式Aから送信方式Bへ切り替わる状況を示している。
測定区間421〜429は、効率算出回路233が瞬時電力系列から瞬時電力を読み出す単位(所定の測定期間)を示している。測定区間421〜429のそれぞれは、上述した所定期間に対応する期間である。効率算出回路233は、測定区間421〜429のそれぞれについて、瞬時電力分布を導出し、導出した瞬時電力分布における、中間効率ピーク点αごとのドハティ増幅器210の総合効率を算出する。
図4に示すように、測定区間421〜429は、周期的な期間であり、かつ連続する各期間が互いに重複する期間を含む。これにより、各測定区間の時間を長くしつつ、測定の頻度を高くすることができる。各測定区間の時間を長くすることにより、各測定区間においてより多くの瞬時電力を検出し、増幅対象の信号の瞬時電力分布をより正確に測定することができる。
また、測定の頻度を高くすることにより、総合効率の算出およびドハティ増幅器210の制御の周期を短くし、たとえば増幅対象の信号の方式の変化に対するドハティ増幅器210の制御の応答を早くすることができる。このため、たとえば増幅対象の信号の方式の変化時におけるドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
(瞬時電力分布)
図5は、瞬時電力分布の一例を示す図である。図5においては、ドハティ増幅器210によって増幅される信号の瞬時電力分布を、ドハティ増幅器210からの出力電圧の分布として示している。図5の横軸は、ドハティ増幅器210の出力電圧v[V]を示している。また、図5の縦軸は出力電圧の発生の頻度を示している。
瞬時電力分布500は、ドハティ増幅器210における各出力電圧の頻度の分布を示している。瞬時電力分布500が示す、ドハティ増幅器210の出力電圧がvとなる頻度を、上記(1)式のf(v)とする。
(ドハティ増幅器の瞬時効率特性)
図6は、ドハティ増幅器の瞬時効率特性の一例を示す図である。図6の横軸はドハティ増幅器210の出力電圧v[V]を示している。ただし、横軸の出力電圧vは、最大値を1として規格化されている。瞬時効率特性600は、ドハティ増幅器210の出力電圧vに対する増幅の瞬時効率の特性を示している。
瞬時効率特性600は、出力電圧vの最大値である1[V]と、中間電圧α(0<α<1)と、において瞬時効率のピーク点を有する。瞬時効率特性600が示す、ドハティ増幅器210の中間効率ピーク点をαとした場合の出力電圧vに対する増幅の瞬時効率を、上記(1)式のηd(v,α)とする。
(総合効率の算出結果)
図7は、総合効率の算出結果の一例を示す図である。図7に示す算出結果700は、図2に示したメモリ234に記憶される、中間効率ピーク点αごとの総合効率の算出結果である。図7に示すように、算出結果700においては、中間効率ピーク点αのm個の候補値α1,α2,α3,…,αmに対してそれぞれ総合効率X1,X2,X3,…,Xmが対応付けられている。
ピーク点選択回路235は、候補値α1,α2,α3,…,αmの中から、総合効率X1,X2,X3,…,Xmのうちの最も高い総合効率に対応付けられた中間効率ピーク点αを選択する。たとえば総合効率X1,X2,X3,…,Xmのうちの総合効率X3が最も高い場合は、ピーク点選択回路235は、総合効率X3に対応付けられた候補値α3を、中間効率ピーク点αの値として選択する。
(増幅装置を適用した信号処理装置)
図8は、増幅装置を適用した信号処理装置の一例を示す図である。図8において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図8に示すように、信号処理装置800は、DAC811と、変調器812と、ドハティ増幅器210と、を備えている。ただし、図8においては、ドハティ増幅器210の構成のうちの電力検出器231について図示し、他の構成については図示を省略している。
DAC811(Digital/Analog Converter:デジタル/アナログ変換器)にはベースバンドデジタル信号が入力される。DAC811は、入力されたベースバンドデジタル信号をベースバンドアナログ信号に変換する。DAC811は、変換したベースバンドアナログ信号を変調器812へ出力する。
変調器812は、DAC811から出力されたベースバンドアナログ信号に基づく高周波の変調を行う。変調器812は、変調により得られたRF信号をドハティ増幅器210へ出力する。ドハティ増幅器210は、変調器812から出力されたRF信号を増幅して出力する。たとえば、電力検出器231は、変調器812から出力されたRF信号の瞬時電力を検出する。
図8に示した信号処理装置800によれば、入力されたベースバンドデジタル信号をRF信号に変換し、変換したRF信号を増幅して出力することができる。信号処理装置800は、たとえば、無線送信装置に設けられる。この場合は、信号処理装置800から出力された信号は、たとえば、無線送信装置のアンテナによって無線送信される。
このように、実施の形態1にかかる増幅装置200によれば、増幅対象の信号の瞬時電力または瞬時電圧の所定期間内の頻度分布における増幅の総合効率が最大になるようにドハティ増幅器210の中間ピーク点を制御することができる。これにより、ドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2について、実施の形態1と異なる部分について説明する。実施の形態2にかかる増幅装置100(図1参照)において、所定のパラメータは、たとえば増幅器111,112のうちの少なくとも一方への供給電圧である。
この場合は、算出部130は、供給電圧の複数の候補値について、測定部120から出力された頻度分布121における増幅部110の増幅の総合効率を算出する。制御部140は、複数の候補値について算出部130から出力された総合効率に基づいて、増幅器111,112のうちの少なくとも一方への供給電圧を制御する。
(実施の形態2にかかる増幅装置の構成)
図9は、実施の形態2にかかる増幅装置の構成の一例を示す図である。図9において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図9に示すように、実施の形態2にかかる増幅装置200は、図2に示したピーク点選択回路235および電圧値変換回路236に代えて、メモリ901と、電圧選択回路902と、を備えている。
メモリ901には、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの組み合わせと、ドハティ増幅器210の増幅の瞬時効率と、の対応情報が、瞬時電力ごとに記憶されている(たとえば図10参照)。
効率算出回路233は、算出した瞬時電力分布における、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの複数の組み合わせごとのドハティ増幅器210の増幅の総合効率を算出する。具体的には、ドハティ増幅器210の増幅の総合効率は、瞬時電力、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される各直流電圧および各直流電流から求めることができる。
たとえば、図5の瞬時電力分布500によって示した、ドハティ増幅器210の出力電圧vに対する発生頻度の関数f(v)を、電力pに対する発生頻度の関数f(p)に換算する。また、図6の瞬時効率特性600に示した、出力電圧vに対する瞬時効率ηd(v,α)を、電力p、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paに対する総合効率ηd(p,v_ca,v_pa)に変換する。
ηd(p,v_ca,v_pa)は、上述した効率特性情報に対応する情報であり、たとえば増幅装置200のメモリに記憶されている(たとえば図10参照)。電圧v_ca,v_paに対するドハティ増幅器210の増幅の総合効率ηt(v_ca,v_pa)は、たとえば下記(3)式によって示すことができる。
上記(3)式の右辺の分母は、たとえばドハティ増幅器210の入力電力を示している。上記(3)式の右辺の分子は、たとえばドハティ増幅器210の出力電力を示している。効率算出回路233は、電圧v_ca,v_paの複数の組み合わせについて上記(3)式による総合効率ηt(v_ca,v_pa)を算出する。そして、効率算出回路233は、算出した総合効率ηt(v_ca,v_pa)と電圧v_ca,v_paの組み合わせと対応付けた対応情報とをメモリ234へ書き込む(たとえば図11参照)。
また、効率算出回路233は、ドハティ増幅器210の総合効率ηt(v_ca,v_pa)を算出した後に、メモリ232に記憶された瞬時電力系列のうちの、以後の総合効率ηt(v_ca,v_pa)の算出に使用しない瞬時電力系列を削除してもよい。
(ドハティ増幅器の瞬時電力ごとの瞬時効率特性)
図10は、ドハティ増幅器の瞬時電力ごとの瞬時効率特性の一例を示す図である。図10に示す対応情報1000は、図9に示したメモリ901に記憶された対応情報である。対応情報1000には、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの各組み合わせに瞬時効率η(v_ca,v_pa)が対応付けられた対応情報が、瞬時電力P1,P2,…のそれぞれについて格納されている。
また、対応情報1000においては、キャリア増幅器211へ供給される電圧v_ca,v_paの各組み合わせに対して、キャリア増幅器211へ供給される電流I_ca,I_paも対応付けられている。
(総合効率の算出結果)
図11は、総合効率の算出結果の一例を示す図である。図11に示す算出結果1100は、図9に示したメモリ234に記憶される、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの組み合わせごとの総合効率の算出結果である。算出結果1100においては、キャリア増幅器211の電圧v_caとピーク増幅器214の電圧v_paの各組み合わせに対して、それぞれ総合効率X1,X2,X3,…,Xmが対応付けられている。
電圧選択回路902は、キャリア増幅器211の電圧v_caとピーク増幅器214の電圧v_paの各組み合わせの中から、総合効率X1,X2,X3,…,Xmのうちの最も高い総合効率に対応付けられた組み合わせを選択する。たとえば総合効率X1,X2,X3,…,Xmのうちの総合効率X3が最も高い場合は、ピーク点選択回路235は、総合効率X3に対応付けられた電圧v_3ca,v_3paを電圧v_ca,v_paとして選択する。
(実施の形態2にかかる増幅装置の変形例)
図12は、実施の形態2にかかる増幅装置の変形例を示す図である。図12において、図2または図9に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図12に示すように、増幅装置200は、図9に示した構成に加えて、図2に示したピーク点選択回路235および電圧値変換回路236を備えていてもよい。
図12に示す増幅装置200は、図2に示した増幅装置200と、図9に示した増幅装置200と、を組み合わせた構成である。図12に示す増幅装置200においては、制御対象のドハティ増幅器210の所定のパラメータは、中間効率ピーク点αと、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給する電圧v_ca,v_paと、を含む。
効率算出回路233は、中間効率ピーク点αごとの総合効率の算出結果と、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の各電圧の組み合わせごとの総合効率の算出結果と、の両方をメモリ234へ書き込む。
ピーク点選択回路235は、メモリ234に記憶された中間効率ピーク点αごとの総合効率の算出結果に基づいて、最も高い総合効率に対応付けられた中間効率ピーク点αを選択して電圧値変換回路236へ出力する。さらに、ピーク点選択回路235は、選択した中間効率ピーク点αに対応する総合効率を電圧設定回路237へ通知してもよい。
電圧選択回路902は、メモリ234に記憶された、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の各電圧の組み合わせごとの総合効率に基づいて、最も高い総合効率に対応付けられた組み合わせを選択して電圧設定回路237へ出力する。さらに、電圧選択回路902は、選択した組み合わせに対応する総合効率を電圧設定回路237へ通知してもよい。
電圧設定回路237は、電圧値変換回路236および電圧選択回路902のうちのいずれかから出力された各電圧の組み合わせをキャリア増幅器211およびピーク増幅器214に設定する。たとえば、電圧設定回路237は、電圧値変換回路236および電圧選択回路902のうち、より高い効率を通知した方から出力された各電圧の組み合わせをキャリア増幅器211およびピーク増幅器214に設定する。
このように、実施の形態2にかかる増幅装置100,200によれば、増幅対象の信号の瞬時電力または瞬時電圧の所定期間内の頻度分布における増幅の総合効率が最大になるようにドハティ増幅器210への供給電圧を制御することができる。これにより、ドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
(実施の形態3)
(実施の形態3にかかる増幅装置の構成)
図13は、実施の形態3にかかる増幅装置の構成の一例を示す図である。図13において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図13に示すように、実施の形態3にかかる増幅装置200は、ドハティ増幅器210と、出力負荷220と、メモリ1301と、電圧設定回路1302と、を備えている。
メモリ1301には、瞬時電力分布番号と、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの組み合わせと、が対応付けられた対応情報が記憶されている。瞬時電力分布番号は、増幅装置200へ入力される信号の変調方式、多重方式、送信パラメータなどに応じて異なる番号である(たとえば図14参照)。
電圧設定回路1302には、たとえば増幅装置200を備える通信装置の上位プロトコルから、瞬時電力分布番号が入力される。電圧設定回路1302は、メモリ1301から、入力された瞬時電力分布番号に対応する、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの組み合わせを読み出す。そして、電圧設定回路1302は、読み出した電圧v_caをキャリア増幅器211への供給電圧として設定する。また、電圧設定回路237は、読み出した電圧v_paをピーク増幅器214への供給電圧として設定する。
(信号の特徴と瞬時電力分布番号との関係)
図14は、信号の特徴と瞬時電力分布番号との関係の一例を示す図である。図14に示す関係情報1400は、図13に示したメモリ1301に記憶された、増幅対象の信号の各方式や送信信号情報と瞬時電力分布番号との関係の一例を示している。関係情報1400に示すように、関係情報1400においては、増幅対象の信号の多重方式、変調方式、送信信号情報、測定区間の組み合わせごとに、瞬時電力分布番号が対応付けられている。
(瞬時電力分布番号と各電圧の組み合わせとの対応情報)
図15は、瞬時電力分布番号と各電圧の組み合わせとの対応情報の一例を示す図である。図15に示す対応情報1500は、図13に示したメモリ1301に記憶される、瞬時電力分布番号と、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの組み合わせと、が対応付けられた対応情報の一例である。
たとえば、設計者は、増幅対象の信号の多重方式、変調方式、送信信号情報、測定区間の組み合わせを変化させながら、増幅対象の信号における瞬時電力分布を導出する。そして、設計者は、導出した瞬時電力分布においてドハティ増幅器210の総合効率が最大となる、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214へ供給される電圧v_ca,v_paの組み合わせを算出する。
つぎに、設計者は、算出した組み合わせと瞬時電力分布番号とを対応付け、対応情報1500として電圧設定回路1302に記憶しておく。このとき、同一または類似の瞬時電力分布についての電圧v_ca,v_paの組み合わせには、同一の瞬時電力分布番号が対応付けられる。これにより、瞬時電力分布番号を、瞬時電力分布に応じて異なる情報にすることができる。
このように、実施の形態3にかかる増幅装置200においては、信号の瞬時電力分布を示す瞬時電力分布番号と、ドハティ増幅器210の総合効率が最大となる電圧v_ca,v_paの組み合わせと、の対応情報1500を記憶しておく。そして、入力される信号の瞬時電力分布を示す瞬時電力分布番号を取得し、取得した瞬時電力分布番号に対応する電圧v_ca,v_paを選択し、選択した電圧v_ca,v_paをドハティ増幅器210に設定する。これにより、入力される信号の瞬時電力分布を測定しなくても、増幅の総合効率が最大になるようにドハティ増幅器210の供給電圧を制御することができる。これにより、ドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
(各実施の形態の変形例)
以下、上述した各実施の形態の変形例について説明する。
(信号処理装置の変形例)
図16−1は、信号処理装置の変形例1を示す図である。図16−1において、図8に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図16−1に示すように、電力検出器231は、DAC811から変調器812へ出力されるベースバンドアナログ信号に基づく電力を検出してもよい。
図16−2は、信号処理装置の変形例2を示す図である。図16−2において、図8に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図16−2に示すように、電力検出器231は、DAC811へ入力されるベースバンドデジタル信号に基づく電力を検出してもよい。
図16−3は、信号処理装置の変形例3を示す図である。図16−3において、図8に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図16−3に示すように、信号処理装置800は、図8に示した構成に加えてIF変換器1631を備えていてもよい。IF変換器1631は、信号処理装置800へ入力されたベースバンドデジタル信号をIF(Intermediate Frequency:中間周波数)帯域のIFデジタル信号に変換する。IF変換器1631は、変換したIFデジタル信号をDAC811へ出力する。
DAC811は、IF変換器1631から出力されたIFデジタル信号をIFアナログ信号に変換する。DAC811は、変換したIFアナログ信号を変調器812へ出力する。変調器812は、DAC811から出力されたIFアナログ信号に基づく高周波の変調を行う。電力検出器231は、たとえば、DAC811から変調器812へ出力されるIFアナログ信号に基づく電力を検出する。
図16−4は、信号処理装置の変形例4を示す図である。図16−4において、図16−3に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図16−4に示すように、電力検出器231は、IF変換器1631からDAC811へ出力されるIFデジタル信号に基づく電力を検出してもよい。
図16−1〜図16−4に示した各変形例は、たとえば、上述した各実施の形態に適用することができる。図16−1〜図16−4に示したように、ベースバンドアナログ信号、ベースバンドデジタル信号、IFアナログ信号またはIFデジタル信号から瞬時電力系列を取得してもよい。
(測定区間の変形例)
図17−1は、測定区間の変形例1を示す図である。図17−1において、図4に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図17−1に示すように、測定区間421〜429は、互いに重ならずに連続する各測定区間であってもよい。これにより、たとえば図4に示した測定区間によるドハティ増幅器210の制御よりも処理量を低減することができる。
図17−2は、測定区間の変形例2を示す図である。図17−2において、図4に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図17−2に示すように、測定区間421〜429は、周期的な測定区間であり、かつ互いに間隔を有する各測定区間であってもよい。このように、瞬時電力分布の測定を断続的に行うことにより、たとえば図17−1に示した測定区間によるドハティ増幅器210の制御よりも処理量を低減することができる。
図17−3は、測定区間の変形例3を示す図である。図17−3において、図4に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図17−3に示すように、測定区間421〜429は、周期的な測定区間であり、かつ連続する区間が時間的に重なりを有する各測定区間である。さらに、測定区間421〜429(第一期間)とは別に、測定区間421〜429と時間的に重なる測定区間431〜435(第二期間)が設定されてもよい。
測定区間431〜435は、それぞれ測定区間421〜429よりも短い測定区間である。また、測定区間431〜435の各周期は、測定区間421〜429の各周期よりも短い。増幅装置200は、測定区間421〜429の瞬時電力分布に基づくドハティ増幅器210の制御と、測定区間431〜435の瞬時電力分布に基づくドハティ増幅器210の制御と、を切り替えて行う。
たとえば、増幅装置200は、まず測定区間421の瞬時電力分布に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを設定する。これにより、たとえば測定区間421より短い測定区間431の瞬時電力分布に基づいてパラメータを設定するよりも、より正確な瞬時電力分布に基づいてパラメータを設定することができる。このため、ドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
また、増幅装置200は、測定区間421〜429だけでなく、より短い周期の測定区間431〜435においても瞬時電力分布を測定している。このため、送信方式が送信方式Bへ切り替わるときは、測定区間431〜435の瞬時電力分布に基づいて信号の方式等の変化を迅速に検出することができる。たとえば測定区間434の瞬時電力分布に基づいて信号の方式を検出した場合は、増幅装置200は、測定区間434の瞬時電力分布に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを設定する。
これにより、たとえば測定区間434より長い測定区間427に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを設定する場合に比べて、信号の方式等の変化前の瞬時電力による影響を小さくすることができる。このため、ドハティ増幅器210の増幅の効率を、信号の方式等の変化後の特徴に応じて精度よく制御することができる。
また、測定区間434の瞬時電力分布に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを設定した後は、増幅装置200は、測定区間421〜429のうちの測定区間434より後の測定区間428の瞬時電力分布に基づいてパラメータを設定する。これにより、信号の方式等の変化前の瞬時電力による影響を排除することができる。また、たとえば測定区間428より短い測定区間435の瞬時電力分布に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを設定するよりも、より正確な瞬時電力分布に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを設定することができる。このため、ドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
このように、効率算出回路233は、測定区間421〜429の瞬時電力分布に基づくドハティ増幅器210の総合効率(第一効率)と、測定区間431〜435の瞬時電力分布に基づくドハティ増幅器210の総合効率(第二効率)と、のそれぞれを算出する。そして、効率算出回路233は、算出した第一効率によってパラメータを制御する第一制御と、算出した第二効率によってパラメータを制御する第二制御と、を切り替えて行う。
なお、測定区間421〜429および測定区間431〜435のそれぞれが、連続する各区間が時間的に重なりを有する各測定区間である場合について説明したが、連続する各区間が時間的に重なりを有する場合に限らない。たとえば、測定区間421〜429および測定区間431〜435の少なくとも一方は、連続する各区間が互いに重複も間隔も有していなかったり(たとえば図17−1参照)、連続する各区間が間隔を有していたり(たとえば図17−2参照)してもよい。
図18は、図17−3に示した測定区間による制御のための動作の一例を示すフローチャートである。図18において、測定区間Aは、図17−3に示した測定区間421〜429(比較的長い測定区間)を示している。また、図18において、測定区間Bは、図17−3に示した測定区間431〜435(比較的短い測定区間)を示している。測定区間A設定フラグおよび測定区間B設定フラグは、増幅装置200のメモリに記憶され、たとえば効率算出回路233によってアクセス可能な情報である。
ここでは、図2に示した増幅装置200の効率算出回路233による動作の一例について説明する。まず、効率算出回路233は、測定区間A(たとえば測定区間421)の瞬時電力分布の測定を開始する(ステップS1801)。また、効率算出回路233は、測定区間B(たとえば測定区間431)の瞬時電力分布の測定を開始する(ステップS1802)。つぎに、効率算出回路233は、測定区間B(たとえば測定区間431)の瞬時電力分布の測定を終了したか否かを判断する(ステップS1803)。
ステップS1803において、測定区間Bの測定を終了した場合(ステップS1803:Yes)は、効率算出回路233は、終了した測定区間Bの瞬時電力分布の測定結果に基づく中間効率ピーク点αごとの総合効率を算出する。そして、ピーク点選択回路235が、効率算出回路233によって算出された総合効率が最も高い中間効率ピーク点αが、前回の算出結果から変化したか否かを判断する(ステップS1804)。これにより、信号の方式等の変化による、信号の瞬時電力分布の変化を検出することができる。なお、前回の算出結果は、メモリ234から取得することができる。
ステップS1804において、総合効率が最も高い中間効率ピーク点αが変化していない場合(ステップS1804:No)は、信号の瞬時電力分布が変化していないと判断することができる。このため、効率算出回路233は、ステップS1802へ戻る。
ステップS1804において、総合効率が最も高い中間効率ピーク点αが変化した場合(ステップS1804:Yes)は、信号の瞬時電力分布が変化したと判断することができる。このため、効率算出回路233は、ステップS1803において終了した測定区間Bの瞬時電力分布の測定結果に基づいて算出した中間効率ピーク点αごとの総合効率をメモリ234に書き込む。
これにより、ピーク点選択回路235によって中間効率ピーク点αが選択され、電圧設定回路237によってキャリア増幅器211およびピーク増幅器214の各電圧が設定される(ステップS1805)。つぎに、ピーク点選択回路235が、測定区間B設定フラグをONに設定し(ステップS1806)、ステップS1802へ戻る。
ステップS1803において、測定区間Bの測定を終了していない場合(ステップS1803:No)は、効率算出回路233は、測定区間Aの測定を終了したか否かを判断する(ステップS1807)。測定区間Aの測定を終了していない場合(ステップS1807:No)は、効率算出回路233はステップS1803へ戻る。
ステップS1807において、測定区間Aの測定を終了した場合(ステップS1807:Yes)は、効率算出回路233は、測定区間B設定フラグがONに設定されているか否かを判断する(ステップS1808)。測定区間B設定フラグがONに設定されていない場合(ステップS1808:No)は、測定区間Bの瞬時電力分布の測定結果に基づいて瞬時電力分布の変化が検出されていないと判断することができ、測定区間Aは、瞬時電力分布の変化前、あるいは、瞬時電力分布の変化後の期間であると判断することができる。この場合は、効率算出回路233は、ステップS1807において終了した測定区間Aの瞬時電力分布の測定結果に基づいて算出した中間効率ピーク点αごとの総合効率をメモリ234に書き込む。
これにより、ピーク点選択回路235によって中間効率ピーク点αが選択され、電圧設定回路237によってキャリア増幅器211およびピーク増幅器214の各電圧が設定される(ステップS1812)。これにより、測定区間Bより長い測定区間Aの瞬時電力分布に基づく各電圧の制御を行うことができる。
ステップS1808において、測定区間B設定フラグがONに設定されている場合(ステップS1808:Yes)は、測定区間Bの瞬時電力分布の測定結果に基づいて瞬時電力分布の変化が検出されたと判断することができる。この場合は、効率算出回路233は、測定区間A設定フラグがONに設定されているか否かを判断する(ステップS1809)。
ステップS1809において、測定区間A設定フラグがONに設定されていない場合(ステップS1809:No)は、瞬時電力分布の変化が検出されたが、ステップS1807において測定が終了した測定区間Aに、瞬時電力分布の変化前の期間が含まれていると判断することができる。測定区間Aの瞬時電力分布に基づく総合効率は正しいものではないため、効率算出回路233は、測定区間Aの総合効率の算出結果を破棄する(ステップS1810)。つぎに、効率算出回路233は、測定区間A設定フラグをONに設定し(ステップS1811)、ステップS1814へ移行する。
ステップS1809において、測定区間A設定フラグがONに設定されている場合(ステップS1809:Yes)は、瞬時電力分布の変化が検出されたが、ステップS1807において測定が終了した測定区間Aは、瞬時電力分布の変化後の期間であると判断することができる。この場合は、効率算出回路233は、ステップS1807において終了した測定区間Aの瞬時電力分布の測定結果に基づいて算出した中間効率ピーク点αごとの総合効率をメモリ234に書き込む。
これにより、ピーク点選択回路235によって中間効率ピーク点αが選択され、電圧設定回路237によってキャリア増幅器211およびピーク増幅器214の各電圧が設定される(ステップS1812)。これにより、瞬時電力分布の変化後の、測定区間Bより長い測定区間Aの瞬時電力分布に基づく各電圧の制御を行うことができる。
つぎに、効率算出回路233は、測定区間A設定フラグおよび測定区間B設定フラグをOFFに設定(クリア)する(ステップS1813)。つぎに、効率算出回路233は、測定区間Aの測定を開始し(ステップS1814)、ステップS1803へ戻る。
以上の各ステップにより、比較的短い測定区間Bを用いて信号の瞬時電力分布の変化を迅速に検出し、信号の瞬時電力分布の変化に対して増幅装置200への供給電圧を迅速に制御することができる。そして、増幅装置200は、瞬時電力分布の変化の検出時においては、瞬時電力分布の変化前の期間を含む測定区間Aに基づく制御は行わず、測定区間Bに基づく制御を行う。これにより、瞬時電力分布の変化後の信号の特徴に応じてドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
なお、測定区間Bは測定区間が短いため、増幅対象の信号の方式等が切り替わっていなくても、効率が最も高い中間効率ピーク点が変化することが考えられる。これに対して、たとえば、ステップS1804において、効率算出回路233によって算出された効率が最も高い中間効率ピーク点が所定量以上変化したか否かを判断してもよい。そして、効率が最も高い中間効率ピーク点の変化量が所定量未満である場合は、効率が最も高い中間効率ピーク点が変化していないと判断してもよい。
また、ここでは、図2に示した増幅装置200による動作の一例について説明したが、たとえば図9に示した増幅装置200においても同様の処理によって、図17−3に示した測定区間による制御を実現することができる。
図17−1〜図17−3および図18に示した測定区間の各変形例は、たとえば、上述した実施の形態1,2に適用することができる。
(効率算出回路の動作の変形例)
図19は、効率算出回路の動作の変形例を示す図である。図19において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図19に示すように、効率算出回路233には、測定開始トリガ信号が入力されてもよい。
測定開始トリガ信号は、増幅装置200へ入力される信号の変調方式、多重方式、送信パラメータなどの、信号の瞬時電力分布に影響を与える性質が変化するときに入力される信号である。また、測定開始トリガ信号は、たとえば増幅装置200を備える通信装置の上位プロトコルから効率算出回路233へ入力される。
効率算出回路233は、測定開始トリガ信号が入力されると、瞬時電力分布の測定を新たに開始する。これにより、信号の瞬時電力分布が変化した直後に瞬時電力分布の測定を行い、測定結果をドハティ増幅器210の制御に反映させることができる。このため、増幅装置200へ入力される信号の瞬時電力分布が変化したときに、変化後の瞬時電力分布に応じたドハティ増幅器210のパラメータを迅速に行い、ドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
このように、信号の方式の変化のタイミングを示す測定開始トリガ信号に基づいて、信号の性質が変化した直後の期間の頻度分布を測定することにより、ドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。図19に示した変形例は、たとえば、上述した各実施の形態に適用することができる。
(ドハティ増幅器の制御の変形例)
図20−1は、ドハティ増幅器の制御の変形例1を示す図である。図20−1においては、一例として、増幅装置200がOFDMの信号を増幅する場合について説明する。図20−1の横軸は、増幅装置200の増幅対象の信号のシンボル(時間)を示している。図20−1の縦軸は、増幅装置200の増幅対象の信号の周波数を示している。図20−1に示すように、増幅装置200の増幅対象の信号は、プリアンブルのシンボル2011、制御情報のシンボル2012、データのシンボル2013〜2017の順に変化する。
たとえば、プリアンブルのシンボル2011の期間内においては、信号の瞬時電力分布の変動は小さい。このため、増幅装置200は、シンボル2011の最初の区間2021において測定した瞬時電力分布に基づいて、シンボル2011の残りの期間2031におけるドハティ増幅器210のパラメータの制御を行ってもよい。この場合は、期間2031の瞬時電力分布の測定およびドハティ増幅器210の総合効率の算出を行わなくてもよいため、処理量を低減することができる。
同様に、増幅装置200は、制御情報のシンボル2012の最初の区間2022において測定した瞬時電力分布に基づいて、シンボル2012の残りの期間2032におけるドハティ増幅器210のパラメータの制御を行ってもよい。また、増幅装置200は、データのシンボル2013の最初の区間2023において測定した瞬時電力分布に基づいて、シンボル2013の残りの期間2033におけるドハティ増幅器210のパラメータの制御を行ってもよい。シンボル2014〜2017についても同様である。
信号の形式やサブキャリアの数はシンボルごとに変化するため、瞬時電力分布もシンボルごとに変わる可能性が高い。このため、増幅装置200は、同一のシンボル内におけるドハティ増幅器210のパラメータの制御を、シンボルの先頭において測定した瞬時電力分布に基づいて行う。これにより、瞬時電力分布の測定および総合効率の算出の頻度を低くし、処理量を低減することができる。
図20−1に示した制御は、たとえば、図19に示した増幅装置200において、測定開始トリガ信号をシンボルの開始時に入力するようにすることにより実現できる。効率算出回路233は、たとえば、測定開始トリガ信号が入力された直後の区間の瞬時電力分布を測定し、つぎに測定開始トリガ信号が入力されるまでは瞬時電力分布の測定を行わない。これにより、シンボルの開始にのみ瞬時電力分布の測定を行うことができる。
図20−2は、ドハティ増幅器の制御の変形例2を示す図である。図20−2において、図20−1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図20−2に示すように、増幅装置200の増幅対象の信号は、データのシンボル2013〜2017のつぎに、プリアンブルのシンボル2041、制御情報のシンボル2042、データのシンボル2043〜2047の順に変化するとする。
たとえば、シンボル2011〜2017の信号が、シンボル2041〜2047の信号と同一または類似の信号である場合は、プリアンブルのシンボル2041の瞬時電力分布は、前回のプリアンブルのシンボル2011の瞬時電力分布に近い可能性が高い。
したがって、増幅装置200は、シンボル2011の最初の区間2021において測定した瞬時電力分布に基づいて、シンボル2041の区間2051におけるドハティ増幅器210のパラメータの制御を行ってもよい。この場合は、区間2051の瞬時電力分布の測定およびドハティ増幅器210の総合効率の算出を行わなくてもよいため、処理量を低減することができる。
同様に、増幅装置200は、制御情報のシンボル2012の最初の区間2022において測定した瞬時電力分布に基づいて、制御情報のシンボル2042の区間2052におけるドハティ増幅器210のパラメータの制御を行ってもよい。この場合は、区間2052の瞬時電力分布の測定およびドハティ増幅器210の総合効率の算出を行わなくてもよいため、処理量を低減することができる。
図20−1および図20−2に示した変形例は、たとえば、上述した各実施の形態に適用することができる。
(電力の検出方法の変形例)
図21は、電力の検出方法の変形例を示す図である。図21において、図8に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図21に示すように、信号処理装置800は、IFFT2111と、パラレルシリアル変換器2112と、をさらに備えていてもよい。IFFT2111(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)には、パラレルの信号が入力される。
IFFT2111は、入力されたパラレルの信号を逆フーリエ変換する。IFFT2111は、逆フーリエ変換により得られたパラレルの信号をパラレルシリアル変換器2112へ出力する。たとえばドハティ増幅器210の増幅対象の信号がOFDMの信号である場合は、IFFT2111へ入力されるパラレルの信号は、周波数(サブキャリア)ごとのデータを示す信号である。この場合は、IFFT2111へ入力された周波数ごとの信号は、時間系列の信号に変換されてパラレルシリアル変換器2112へ出力される。
パラレルシリアル変換器2112は、IFFT2111から出力された時間的に順番があるパラレルの信号を時間順に並べ替える。パラレルシリアル変換器2112は、並べ替えたベースバンドデジタル信号をDAC811へ出力する。DAC811は、パラレルシリアル変換器2112から出力されたベースバンドデジタル信号をベースバンドアナログ信号に変換する。
この場合は、電力検出器231は、IFFT2111からパラレルシリアル変換器2112へ出力されるパラレルの信号の各電力を検出してもよい。これにより、ドハティ増幅器210の増幅対象の信号の各瞬時電力を検出することができる。このように、電力検出器231は、ドハティ増幅器210の増幅対象の信号の各瞬時電力を、同時に得られるパラレルの信号に基づいて検出してもよい。
図22は、図21に示した電力の検出方法のタイミングの一例を示す図である。図22の横軸は、時間の推移を示している。送信データ2201は、ある時刻においてIFFT2111から出力されたパラレルの信号が、パラレルシリアル変換器2112によってシリアル変換され、DAC811および変調器812を経由してドハティ増幅器210へ入力された一連のデータである。期間T1は、送信データ2201が増幅装置200へ入力される期間を示している。この場合は、上述した所定期間は、たとえば期間T1となる。
図21に示したように、電力検出器231がIFFT2111から出力されたパラレルの信号の各電力を検出する場合は、期間T1の開始時刻taにおいて、期間T1における送信データ2201の各瞬時電力を得ることができる。このため、たとえばパラレルシリアル変換器2112によってシリアルに変換された信号に基づいて電力を検出する場合に比べて、期間T1における送信データ2201の各瞬時電力を迅速に検出することができる。このため、増幅対象の信号の瞬時電力分布の変化に対して、ドハティ増幅器210のパラメータの制御を迅速に行うことができる。したがって、増幅対象の信号の方式等の変化時のドハティ増幅器210の増幅の効率を精度よく制御することができる。
このように、増幅装置200による増幅対象の信号が、複数系統の信号からシリアル変換された一系統の信号である場合は、所定時刻における複数系統の信号の各瞬時電力または各瞬時電圧の分布を測定する。これにより、増幅対象の信号の所定期間の頻度分布を、所定期間の終了時刻より前に測定することができる。図21および図22に示した変形例は、たとえば、上述した各実施の形態に適用することができる。
(増幅装置の変形例)
図23は、増幅装置の変形例1を示す図である。図23において、図9に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図23に示すように、増幅装置200は、図9に示した構成に加えて、電流計2301,2302と、更新回路2303と、をさらに備えていてもよい。更新回路2303は、たとえばFPGAやCPUなどのデジタル回路によって実現することができる。
電流計2301は、電圧設定回路237によってキャリア増幅器211へ供給される電流値を測定する。電流計2301は、測定した電流値を更新回路2303へ出力する。電流計2302は、電圧設定回路237によってピーク増幅器214へ供給される電流値を測定する。電流計2302は、測定した電流値を更新回路2303へ出力する。
更新回路2303は、増幅装置200へ入力される信号の現在の瞬時電力と、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の現在の各設定電圧と、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の現在の各電流値と、を取得する。
具体的には、更新回路2303は、現在の瞬時電力を電力検出器231から取得することができる。また、更新回路2303は、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の現在の各設定電圧を電圧設定回路237から取得することができる。また、更新回路2303は、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の現在の各電流値をそれぞれ電流計2301,2302から取得することができる。そして、更新回路2303は、取得した瞬時電力、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の現在の各設定電圧および各電流値を対応付けてメモリ901(記憶部)に書き込む。
効率算出回路233は、電力検出器231によってメモリ232に現在の瞬時電力が書き込まれると、書き込まれた現在の瞬時電力を読み出す。つぎに、効率算出回路233は、読み出した現在の瞬時電力におけるドハティ増幅器210の瞬時効率を算出する。そして、効率算出回路233は、算出した瞬時効率を、更新回路2303によってメモリ901に書き込まれた最新の瞬時電力、各設定電圧および各電流値と対応付けてメモリ901に記憶する。これにより、メモリ901に記憶された、電圧v_ca,v_paの各組み合わせに瞬時効率η(v_ca,v_pa)が対応付けられた対応情報1000(たとえば図10参照)を、実測値に基づいて更新することができる。
このように、ある瞬時電力の時の実際の電流値を計測し、メモリ901の電流値を実測値に置き換えてもよい。これにより、たとえば増幅装置200の環境等の変化に応じてドハティ増幅器210のパラメータを制御し、増幅装置200の環境等の変化によるドハティ増幅器210の増幅の効率の変動を抑えることができる。
図24は、増幅装置の変形例2を示す図である。図24において、図13または図23に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図24に示すように、増幅装置200は、図13に示した構成に加えて、電流計2301,2302と、更新回路2303と、をさらに備えていてもよい。図24に示す構成においても、たとえば増幅装置200の環境等の変化に応じてドハティ増幅器210のパラメータを制御し、増幅装置200の環境等の変化によるドハティ増幅器210の増幅の効率の変動を抑えることができる。
図25は、図23または図24に示した増幅装置の更新動作の一例を示すフローチャートである。たとえば初期状態において、メモリ901には、たとえば、設計等により決めた対応情報の初期値が記憶されている場合について説明する。まず、更新回路2303が、増幅対象の信号の現在の瞬時電力、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の現在の各設定電圧および各電流値を取得する(ステップS2501)。
つぎに、更新回路2303は、ステップS2501によって取得した瞬時電力、キャリア増幅器211およびピーク増幅器214の現在の各設定電圧および各電流値を対応付けてメモリ901に書き込む(ステップS2502)。
つぎに、効率算出回路233が、電力検出器231によって検出されてメモリ232に書き込まれた現在の瞬時電力に基づくドハティ増幅器210の瞬時効率を算出する(ステップS2503)。つぎに、効率算出回路233が、ステップS2503によって算出した瞬時効率を、ステップS2502によって書き込まれた各情報と対応付けてメモリ901に書き込み(ステップS2504)、ステップS2501へ戻る。
以上の各ステップにより、メモリ901に記憶された、電圧v_ca,v_paの各組み合わせに瞬時効率η(v_ca,v_pa)が対応付けられた対応情報1000を、実測値に基づいて更新することができる。
また、たとえば図24に示した増幅装置200は、まず、中間効率ピーク点αごとに算出した総合効率に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを制御するようにしてもよい。このときは、メモリ901の対応情報が記憶されていなくてもよい。中間効率ピーク点αごとに算出した総合効率に基づいて制御することにより、制御後の、電圧v_ca,v_paの各組み合わせに瞬時効率ηが対応付けられた対応情報1000がメモリ901に記憶される。つぎに、増幅装置200は、記憶された対応情報1000に基づいて、電圧v_ca,v_paの組み合わせごとに算出した期間効率に基づいてドハティ増幅器210のパラメータを制御することができる。
図23〜図25に示した変形例は、たとえば上述した実施の形態2に適用することができる。
(総合効率の算出の変形例)
たとえば図4のように、瞬時電力の各測定区間が互いに重複する区間を有する場合は、測定区間の瞬時電力分布に基づく総合効率を算出する場合に、前回の測定区間の瞬時電力分布に基づく総合効率の算出結果を利用することができる。
たとえば、図4に示した測定区間421に含まれる時刻は時刻t(1),t(2),…,t(n)であるとする。また、測定区間421のつぎの測定区間422に含まれる時刻は時刻t(3),t(2),…,t(n+2)であるとする。また、測定区間421の時刻t(1),t(2),…,t(n)における瞬時電力を瞬時電力P(1),P(2),…,P(n)とする。
また、測定区間421の瞬時電力P(1),P(2),…,P(n)におけるドハティ増幅器210の瞬時効率をそれぞれη(1),η(2),…,η(n)とする。また、測定区間421の瞬時効率η(1),η(2),…,η(n)に基づくドハティ増幅器210の総合効率をηtとする。
また、測定区間422の瞬時電力P(3),P(2),…,P(n+2)におけるドハティ増幅器210の瞬時効率をそれぞれη(3),η(2),…,η(n+2)とする。この場合は、測定区間422の瞬時効率η(3),η(2),…,η(n+2)に基づくドハティ増幅器210の総合効率ηt_newは、たとえば下記(4)式によって示すことができる。
ηt_new=ηt−P(1)・η(1)−P(2)・η(2)
+P(n+1)・η(n+1)+P(n+2)・η(n+2) …(4)
効率算出回路233は、上記(4)式によって総合効率ηt_newを算出することができる。すなわち、効率算出回路233は、算出済みの測定区間421の総合効率ηtから、測定区間421のうちの測定区間422には含まれていない時刻t(1),t(2)における効率P(1)・η(1)および効率P(2)・η(2)を減算する。また、効率算出回路233は、減算後の総合効率ηtに、測定区間422のうちの測定区間421には含まれていない時刻t(n+1),t(n+2)における効率P(n+1)・η(n+1)および効率P(n+2)・η(n+2)を加算する。
このように、効率算出回路233は、測定区間422における総合効率を、測定区間422より前の測定区間421について算出済みの総合効率と、測定区間421および測定区間422のうちの互いに重複していない期間における総合効率と、に基づき算出する。これにより、たとえば測定区間422の時刻t(3),t(2),…,t(n+2)のそれぞれの効率に基づいて測定区間422の総合効率を算出するよりも処理量を低減することができる。
この総合効率の算出の変形例は、たとえば、上述した実施の形態1,2に適用することができる。
以上説明したように、増幅装置および制御方法によれば、増幅対象の信号の瞬時電力の分布に基づいて増幅部110のパラメータを制御することにより、信号の特徴が変化しても、増幅の効率を精度よく制御することができる。
たとえば平均電力に基づいてパラメータを制御する場合は、平均電力は同一で瞬時電力分布が異なるような各状態に対して同一のパラメータを設定してしまい、増幅の効率を高くすることができない。これに対して、瞬時電力の分布に基づいてパラメータを制御することにより、平均電力は同一で瞬時電力分布が異なるような各状態に対して、瞬時電力の分布に応じてそれぞれ増幅の効率がより高くなるパラメータを設定することができる。
上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)並列に接続された複数の増幅器を含む増幅部と、
前記増幅部によって増幅される信号の瞬時電力または瞬時電圧の所定期間の頻度分布を測定する測定部と、
前記測定部によって測定された頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率を、前記増幅部の所定のパラメータの複数の候補値について算出する算出部と、
前記算出部によって前記複数の候補値について算出された効率に基づいて前記所定のパラメータを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする増幅装置。
(付記2)前記算出部は、前記増幅部によって増幅される信号の瞬時電力または瞬時電圧と、前記所定のパラメータの複数の候補値と、に対する増幅の効率の特性を示す情報に基づいて、前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率を前記複数の候補値について算出することを特徴とする付記1に記載の増幅装置。
(付記3)前記制御部は、前記所定のパラメータの複数の候補値のうちの前記算出された効率が所定の条件を満たす候補値によって前記所定のパラメータを制御することを特徴とする付記1または2に記載の増幅装置。
(付記4)前記増幅部は、出力電圧に対する増幅の効率の特性に極大点を複数有し、
前記所定のパラメータは、前記複数の極大点に対応する複数の前記出力電圧のうちの最大ではない中間電圧を含み、
前記制御部は、前記複数の増幅器のうちの少なくとも一方の増幅器への供給電圧を変化させることにより前記中間電圧を制御することを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記5)前記所定のパラメータは、前記複数の増幅器のうちの少なくとも一方の増幅器への供給電圧を含むことを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記6)前記増幅部は、出力側の直流電圧に対する増幅の効率の特性に極大点を複数有し、
前記所定のパラメータは、前記複数の極大点に対応する複数の前記出力電圧のうちの最大ではない中間電圧を含み、
前記算出部は、前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率を前記中間電圧の複数の候補値について算出するとともに、前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率を前記供給電圧の複数の候補値について算出し、
前記制御部は、前記算出部によって前記中間電圧の複数の候補値について算出された効率と、前記算出部によって前記供給電圧の複数の候補値について算出された効率と、のいずれかに基づいて前記供給電圧を制御することを特徴とする付記5に記載の増幅装置。
(付記7)前記所定期間は周期的な期間であり、
前記測定部は、前記周期的な期間のそれぞれについて前記頻度分布を測定することを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記8)前記周期的な期間のうちの連続する各期間は互いに重複する期間を含むことを特徴とする付記7に記載の増幅装置。
(付記9)前記測定部は、周期的な第一期間のそれぞれの前記頻度分布を測定すると同時に、前記第一期間より周期が短い周期的な第二期間のそれぞれの前記頻度分布を測定し、
前記算出部は、前記第一期間の前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の第一効率と、前記第二期間の前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の第二効率と、のそれぞれを前記複数の候補値について算出し、
前記制御部は、前記算出部によって算出された第一効率に基づいて前記所定のパラメータを制御する第一制御において、前記算出部によって算出された第二効率に基づいて前記信号の瞬時電力の頻度分布の変化を検出した場合に、前記算出部によって算出された第二効率に基づいて前記所定のパラメータを制御する第二制御に切り替えることを特徴とする付記1〜8のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記10)前記制御部は、前記信号の瞬時電力の頻度分布の変化を検出して前記第二制御に切り替えた後に、前記信号の瞬時電力の頻度分布の変化の検出より後に始まった前記第一期間の前記頻度分布に基づいて前記算出部によって算出された前記第一効率に基づく前記第一制御を行うことを特徴とする付記9に記載の増幅装置。
(付記11)前記測定部は、前記信号の性質の変化のタイミングを示す情報に基づいて、前記信号の性質が変化した直後の期間の前記頻度分布を測定することを特徴とする付記1〜10のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記12)前記測定部は、前記直後の期間の前記頻度分布を測定した場合に、前記タイミングを示す情報に基づいて、前記信号の性質がつぎに変化するまでは前記頻度分布の測定を行わないことを特徴とする付記11に記載の増幅装置。
(付記13)前記信号は、複数系統の信号からシリアル変換された一系統の信号であり、
前記測定部は、所定時刻における前記複数系統の信号の各瞬時電力または各瞬時電圧の分布を測定することにより、前記一系統の信号の前記所定期間の頻度分布を測定することを特徴とする付記1〜12のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記14)前記制御部は、制御した前記供給電圧と、前記瞬時電力または前記瞬時電圧と、前記瞬時電力または前記瞬時電圧における前記増幅部の増幅の効率と、を対応付けた対応情報を記憶部に記憶し、
前記算出部は、前記記憶部に記憶した対応情報に基づいて、前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率を前記複数の候補値について算出することを特徴とする付記5に記載の増幅装置。
(付記15)前記制御部は、
前記算出部によって前記中間電圧の複数の候補値について算出された前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率に基づいて前記供給電圧を制御し、
制御した前記供給電圧と、前記瞬時電力または前記瞬時電圧と、前記瞬時電力または前記瞬時電圧における前記増幅部の増幅の効率と、を対応付けた対応情報を記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶した対応情報に基づいて前記算出部によって前記供給電圧の複数の候補値について算出された前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率に基づいて、前記供給電圧を制御することを特徴とする付記6に記載の増幅装置。
(付記16)前記算出部は、第一の所定期間における前記増幅部の増幅の効率を、前記第一の所定期間より前の、前記第一の所定期間と重複する期間を有する第二の所定期間の前記頻度分布に基づいて算出済みの前記増幅部の増幅の効率と、前記第一の所定期間および前記第二の所定期間のうちの互いに重複していない期間における前記増幅部の増幅の効率と、に基づいて算出することを特徴とする付記1〜15のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記17)前記増幅部は、第一増幅器と、前記第一増幅器の後段に直列に接続され、前記信号の中心波長の1/4の長さの第一伝送線路と、前記第一増幅器および前記第一伝送線路に対して並列に接続された第二増幅器と、前記第二増幅器の前段に直列に接続され前記長さの第二伝送線路と、を含むことを特徴とする付記1〜16のいずれか一つに記載の増幅装置。
(付記18)並列に接続された複数の増幅器を含む増幅部の制御方法において、
前記増幅部によって増幅される信号の瞬時電力または瞬時電圧の所定期間の頻度分布を測定し、
測定した前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率を、前記増幅部の所定のパラメータの複数の候補値について算出し、
前記複数の候補値について算出した前記頻度分布に基づく前記増幅部の増幅の効率に基づいて前記所定のパラメータを制御することを特徴とする制御方法。