JP6252599B2 - 送信装置および送信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、送信装置および送信方法に関し、主として、無線通信で使用され、複数のキャリア周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）信号を送信する送信装置および送信方法に関する。
無線通信で使用される送信装置においては、送信するＲＦ信号を増幅する電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）が、送信装置の構成要素の中でも特に電力を消費する。そのため、送信装置の開発においては、電力増幅器の電力効率改善が重要課題とされている。近年の通信規格は、スペクトル効率改善のために線形変調方式が主流になっている。この線形変調方式は、信号歪に対する要求が厳しい。
そこで、電力増幅器においては、線形性を維持するために、瞬時最大出力電力（ピーク電力）が飽和出力電力以下になるように、平均出力電力が設定される。すなわち、電力増幅器においては、増幅する信号のピーク電力と平均電力との比（Peak-to-Average Ratio、以下、ＰＡＲと略称する）が大きい値を持つ場合ほど、線形性維持のために、平均出力電力を飽和出力電力から一層低く設定することが必要である。
しかしながら、一般に、電力増幅器は、平均出力電力を飽和出力電力から低く設定するほど、電力増幅器へ供給される供給電力と電力増幅器から取り出される出力電力との比（電力効率）が低下する性質を持っている。かくのごとき電力効率の低下は、省エネルギー化に反する問題である。
一方、ＲＦ信号のＰＡＲは、通信規格ごとに固有の値を有している。近年用いられているＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）、地上デジタル放送、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの高速無線通信においては、ＰＡＲはおよそ数ｄＢから十数ｄＢという大きな値となる。このようなＰＡＲの大きな値は、電力増幅器の電力効率を大きく低下させる要因となっている。
また、電力増幅器において、平均出力電力を低く設定した場合の電力効率の低下の問題を解決するために、ポーラ変調技術が近年盛んに研究されている。図１６は、従来の技術に基づくEnvelope Tracking（ＥＴ）方式の電力増幅器を備えた送信装置のブロック構成を示すブロック構成図であり、ポーラ変調技術の一種であるＥＴ方式の電力増幅器の構成例を示している。
ＥＴ方式の電力増幅器は、図１６に示すように、ポーラ変調器１１１の入力端子１０１に送信信号データを入力し、ポーラ変調器１１１の一方の出力端子１０２に送信信号データの振幅成分信号１０３を出力し、ポーラ変調器１１１の他方の出力端子１０７に送信信号データの振幅成分および位相成分を搬送波に載せたＲＦ変調信号１０８を出力する。ポーラ変調器１１１は、振幅成分信号１０３とＲＦ変調信号１０８との出力タイミングを個別に所望値に設定することができる機能も備えている。
電源変調器１０４は、ポーラ変調器１１１の一方の出力端子１０２から出力された振幅成分信号１０３を増幅した振幅成分信号１０５を出力し、振幅成分信号１０５によってＲＦ−ＰＡ（Radio Frequency Power Amplifier）１０６の電源端子１０９の電源電圧の変調を行う。ポーラ変調器１１１の他方の出力端子１０７から出力されたＲＦ変調信号１０８はＲＦ−ＰＡ１０６に入力される。その結果、ＲＦ−ＰＡ１０６の出力端子１１２からは、送信信号データの振幅成分および位相成分が搬送波に載り且つ増幅されたＲＦ変調信号１１０が出力される。
ＥＴ方式においては、出力されるＲＦ変調信号１１０の振幅に合わせて、ＲＦ−ＰＡ１０６の電源端子１０９の電源電圧を制御する。特に、ＲＦ変調信号１１０が低出力電力である場合は、それに合わせて、ＲＦ−ＰＡ１０６の電源端子１０９の電源電圧を低下させるので、低出力時に電源変調器１０４からＲＦ−ＰＡ１０６への供給電力を必要最低限の量に抑制し、無駄な消費電力を抑制することができる。
ＥＴ方式の電力増幅器とほぼ同じ技術として、図１７で示すＥＥＲ(Envelope Elimination and Restoration)方式の電力増幅器がある。ここで、図１７は、従来の技術に基づくＥＥＲ方式の電力増幅器を備えた送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。
ＥＥＲ方式の電力増幅器は、図１７に示すように、ポーラ変調器１１１の他方の出力端子１０７には、ＥＴ方式におけるＲＦ変調信号１０８の代わりに、送信信号データの位相成分を搬送波に載せたＲＦ位相変調信号１１３を出力し、出力したＲＦ位相変調信号１１３をＲＦ−ＰＡ１０６に入力する技術である。ＥＥＲ方式の場合も、ＥＴ方式の場合と同様、ＲＦ−ＰＡ１０６の電源端子１０９の電源電圧を振幅成分信号１０５で変調し、出力されるＲＦ変調信号１１０の振幅が低い時は、ＲＦ−ＰＡ１０６の電源電圧を下げ、低出力時の無駄な消費電力を抑制することができる。
一方で、近年の通信規格においては、さらなる高速無線通信の実現に向けて、非特許文献１の三木信彦他による“ＬＴＥ-Advancedにおける広帯域化を実現するCarrier Aggregation”にも示されているように、断片化した複数の帯域を集めて利用するCarrier Aggregation（ＣＡ）技術が用いられている。このＣＡ技術においては、複数の帯域を束ねることによって、広帯域を確保し、伝送速度を高速化することができる。
また、各キャリア周波数が大きく離れた（各キャリア周波数の差Δｆが各キャリアのＲＦ信号の変調帯域幅ｆＢＢよりも十分に大きい）状態になるInter-band Non-contiguous ＣＡモードにおいては、伝播特性の異なる複数のキャリア周波数で同時に通信することによって、通信の安定性を向上させることができる。また、ＣＡ技術を適用することによって、複数の事業者が断続的に帯域を割り当てる場合や、複数の事業者が帯域を共用する場合についても、これに対応した通信を行うことができる。
かくのごときＣＡ技術を用いた無線通信システムにおいては、複数の帯域（バンド）のＲＦ信号を送信することができる送信装置および送信方法が必要となる。さらに、そのような送信装置においても、電力効率の改善が求められる。
図１８は、特許文献１の特開２００６−３２４８７８号公報「無線通信機」に記載された送信装置のブロック構成を示すブロック構成図であり、無線通信機として該特許文献１に開示された送信装置の機能構成図を示している。図１８の送信装置は、複数バンドのＲＦ信号を送信する機能とともに、ポーラ変調技術の適用により電力効率を改善する機能も備えており、周波数発生器１１、プリアンプ１３、パス選択スイッチ１４、コントローラ１５、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）信号経路２０（ＧＳＭ用電力増幅器２１、ローパスフィルタ２２）、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）信号経路３０（ＵＭＴＳ用電力増幅器３１、デュプレクサ３３）、受信部３４、アンテナ切り替えスイッチ４１、共用アンテナ４２、変調信号発生器６１、ポーラ制御部６２、ＰＭ制御部６３、ＡＭ制御部６４の各部を備えている。
図１８に示された送信装置においては、変調信号発生器６１により発生させた変調信号は、ポーラ制御部６２において直交座標系の信号から極座標系の信号に変換され、位相情報を持つＰＭ信号と振幅情報を持つＡＭ信号とに分離される。分離されたＰＭ信号は、ＰＭ制御部６３により、周波数発生器１１に対する位相変調に用いられる。同様に、ＡＭ信号は、電源変調器となるＡＭ制御部６４により、ＧＳＭ用電力増幅器２１およびＵＭＴＳ用電力増幅器３１に対する電源変調に用いられる。すなわち、ＧＳＭ用電力増幅器２１およびＵＭＴＳ用電力増幅器３１の出力電力の増減に応じて、ＡＭ制御部６４からＧＳＭ用電力増幅器２１およびＵＭＴＳ用電力増幅器３１への供給電力を増減させるポーラ変調技術が適用される。これにより、平均出力電力を低く取った高バックオフ状態においても電力効率の低下が抑制される。
また、図１８に示された送信装置においては、ＧＳＭ用電力増幅器２１が設けられたＧＳＭ信号経路２０と、ＵＭＴＳ用電力増幅器３１が設けられたＵＭＴＳ信号経路３０と、を切り替えるパス選択スイッチ１４およびアンテナ切り替えスイッチ４１が備えられている。ＧＳＭ用電力増幅器２１はキャリア周波数ｆｃ１の無線通信システム（ＧＳＭ）のＲＦ信号を、ＵＭＴＳ用電力増幅器３１はキャリア周波数ｆｃ２の無線通信システム（ＵＭＴＳ）のＲＦ信号を、それぞれ増幅する。
キャリア周波数ｆｃ１の無線通信システム（ＧＳＭ）で通信を行う場合は、コントローラ１５からの制御信号により、ＧＳＭ用電力増幅器２１がＲＦ信号を入力および出力するようにパス選択スイッチ１４およびアンテナ切り替えスイッチ４１が切り替えられる。また、キャリア周波数ｆｃ２の無線通信システム（ＵＭＴＳ）で通信を行う場合は、コントローラ１５からの制御信号により、ＵＭＴＳ用電力増幅器３１がＲＦ信号を入力および出力するようにパス選択スイッチ１４およびアンテナ切り替えスイッチ４１が切り替えられる。
なお、図１８に示された送信装置は、２つの所望周波数成分ｆｃ１およびｆｃ２を同時に出力するＣＡ技術には対応していないが、時間的に、周波数成分ｆｃ１およびｆｃ２を切り替えていずれか一方の周波数に対する動作を行うマルチバンド動作の機能を備えている。
図１８に示された送信装置と同じく、使用バンド数と同数の電力増幅器（ＰＡ）を用意して、バンドごとに各電力増幅器（ＰＡ）を割り当て、また、電力増幅器（ＰＡ）の入力側もしくは出力側にバンド選択スイッチを設置し、使用中のバンドに対応する電力増幅器（ＰＡ）がＲＦ信号を入力ないし出力するようにバンド選択スイッチを切り替え、かつ、各電力増幅器（ＰＡ）に電源からの供給電力を制御するポーラ変調技術を適用して、平均出力電力を低く設定した場合であっても、電力効率を高く維持するようにした技術が、特許文献２の特表２０１１−５１２０９８号公報「複数モード電力増幅器」、特許文献３の特開２００５−２４４８２６号公報「高周波回路装置」、特許文献４の特開２００６−２７０９２３号公報「電力増幅器およびポーラ変調システム」、特許文献５の特開２００８−２０５８２１号公報「高周波電力増幅装置およびそれを用いた送信装置」においても開示されている。
特開２００６−３２４８７８号公報（第１０−１１頁） 特表２０１１−５１２０９８号公報（第８−１０頁） 特開２００５−２４４８２６号公報（第５−６頁） 特開２００６−２７０９２３号公報（第８−１０頁） 特開２００８−２０５８２１号公報（第６−８頁）
三木信彦他、"ＬＴＥ-Advancedにおける広帯域化を実現するCarrier Aggregation"，NTT DoCoMoテクニカルジャーナル，Vol．１８，No．２ P．Colantonio，et.al. ，"A Design Technique for Concurrent Dual-Band Harmonic Tuned Power Amplifier"， IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，vol．５６，no．１１，pp．２５４５−２５５５，２００８ S．Kousai，et.al. ，"An Octave-Range，Watt-Level，Fully-Integrated ＣＭＯＳ Switching Power Mixer Array for Linearization and Back-Off-Efficiency Improvement"， IEEE Journal of Solid-State Circuits，vol．４４，no．１２，pp．３３７６−３３９２，２００９ P．Saad，et.al. ，"Design of a Highly Efficient ２−４GHz Octave Bandwidth ＧａＮ-ＨＥＭＴ Power Amplifier"， IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，vol．５８，ｎｏ．７，ｐｐ．１６７７−１６８５，２０１０
しかしながら、前記特許文献１ないし前記特許文献５に記載の従来の技術の場合においては、使用バンド数と同数の電力増幅器を設置する必要がある。このことは、特に使用バンド数の多い無線通信システムにおいて、送信装置の回路サイズおよびコストの増大を招くという課題がある。
（本発明の目的）
本発明の目的は、前述の課題を解決するためになされたものであり、回路サイズおよびコストの低減が可能な送信装置および送信方法を提供することを、その目的としている。
前述の課題を解決するため、本発明による送信装置および送信方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
（１）本発明による送信装置は、
複数のキャリア周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）信号を発生させて出力するＲＦ信号発生器と、
前記ＲＦ信号発生器から出力された前記ＲＦ信号を増幅して出力する電力増幅器と、
前記電力増幅器から出力された前記ＲＦ信号のうちで最大の電力を持つキャリア周波数帯のＲＦ信号に該当する最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を発生させて出力する振幅信号発生器と、
前記振幅信号発生器から出力された前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を増幅して出力する電源変調器と
を少なくとも備え、
前記電源変調器からの出力信号により前記電力増幅器の電源端子の電源電圧を変調しつつ、前記電源電圧が変調された前記電力増幅器から出力される複数のキャリア周波数帯の前記ＲＦ信号を送信信号として送信する
ことを特徴とする。
（２）本発明による送信方法は、
ＲＦ信号発生器により発生させた複数のキャリア周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）信号を電力増幅器により増幅して出力するＲＦ信号増幅ステップと、
前記電力増幅器から出力された前記ＲＦ信号のうちで最大の電力を持つキャリア周波数帯のＲＦ信号に該当する最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を発生させて出力する振幅信号発生ステップと、
しかる後、前記振幅信号発生ステップにおいて出力された前記振幅信号を増幅させて、前記電力増幅器の電源端子に対して出力する電源変調ステップと
を少なくとも有し、
前記振幅信号発生ステップにおいて出力された前記振幅信号により前記電力増幅器の電源端子の電源電圧を変調しつつ、前記電源電圧が変調された前記電力増幅器から出力される複数のキャリア周波数帯の前記ＲＦ信号を送信信号として送信する
ことを特徴とする。
本発明の送信装置および送信方法によれば、以下のような効果を奏することができる。
すなわち、単一の電力増幅器によって複数のキャリア周波数帯のＲＦ信号を同時に増幅し、かつ、単一の電源変調器によって該電力増幅器の電源端子を変調することを可能にすることにより、複数の周波数のＲＦ信号を同時に増幅することが可能なＣＡ（Carrier Aggregation）技術に対応し、且つ、送信装置の回路サイズおよびコストを削減することができる。
本発明による第一、第二、第四および第五の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 図１の送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器とバンド選択器との内部構成の本発明による第一の実施の形態の一例を示すブロック構成図である。 図１の送信装置の電源変調器から出力される振幅信号の時間波形の一例を示す特性図である。 図１の送信装置において送信する２つのバンドのうち、出力電力が常に高いバンド１のＲＦ出力電力を固定し、バンド２のＲＦ出力電力をスイープした場合の電力増幅器の電力効率の変化の一例を示す特性図である。 本発明による第一の実施の形態の変形例における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 本発明による第二の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器とバンド選択器との内部構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明による第三の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 図７の送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器との内部構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明による第三の実施の形態の第一の変形例における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 本発明による第三の実施の形態の第二の変形例における送信装置送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器との内部構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明による第四の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器とバンド選択器との内部構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明による第五の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器とバンド選択器との内部構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明による第六の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 本発明による第六の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器とバンド選択器との内部構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明による第六の実施の形態の変形例における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 従来の技術に基づく、Envelope Tracking（ＥＴ）方式の電力増幅器を備えた送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 従来の技術に基づく、ＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）方式の電力増幅器を備えた送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。 特許文献１に記載された送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。
以下、本発明による送信装置および送信方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、かかる送信方法をコンピュータにより実行可能な送信プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、送信プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。また、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことも言うまでもない。
（本発明の概要）
本発明の具体的な実施形態の説明に先立って、本発明の概要をまず説明する。本発明は、ＲＦ信号発生器により発生させた複数のキャリア周波数帯（バンド）のＲＦ（Radio Frequency）信号を同時に増幅することが可能なＣＡ（Carrier Aggregation）技術に対応した電力増幅器を備え、且つ、回路サイズおよびコストの低減が可能な送信装置を実現していることを主要な特徴としている。
すなわち、本発明の送信装置は、複数のキャリア周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）信号を送信する送信装置において、複数のキャリア周波数帯のＲＦ信号を発生させて出力するＲＦ信号発生器と、前記ＲＦ信号発生器から出力された前記ＲＦ信号を増幅して出力する電力増幅器と、前記電力増幅器から出力された前記ＲＦ信号のうちで最大の電力を持つキャリア周波数帯のＲＦ信号に該当する最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を発生させて出力する振幅信号発生器と、前記振幅信号発生器から出力された前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を増幅して出力する電源変調器と、を少なくとも備えた送信装置であって、前記電源変調器からの出力信号により前記電力増幅器の電源端子の電源電圧を変調しつつ、前記電源電圧が変調された前記電力増幅器から出力される複数のキャリア周波数帯の前記ＲＦ信号を送信信号として送信する、ことを主要な特徴とする。
もしくは、本発明の送信装置は、前記送信装置において、前記電力増幅器から出力された前記ＲＦ信号の中から前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号を検知する制御器と、前記振幅信号発生器から出力された前記振幅信号のうち、前記制御器により検知された前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を被選択振幅信号として選択して出力するバンド選択器と、をさらに備えた送信装置であって、前記バンド選択器から出力された前記被選択振幅信号を前記電源変調器によって増幅して、前記電源変調器から前記電力増幅器の電源端子に出力し、前記電源変調器からの出力信号により前記電力増幅器の電源端子の電源電圧を変調する、ことも主要な特徴とする。
以上のように、本発明の送信装置においては、単一の電力増幅器によって複数のキャリア周波数帯のＲＦ信号を同時に増幅することを可能にしているので、増幅するキャリア周波数帯のＲＦ信号の個数によらず、電力増幅器の数は一つのみで良い。さらに、本発明の送信装置においては、単一の電力増幅器しか用いないため、電源変調器も一つのみで良い。したがって、本発明の送信装置においては、前記特許文献１ないし前記特許文献５に記載のいずれの送信装置に比べても、より少ない数の電力増幅器および電源変調器によって高電力効率の送信装置を構成することができ、回路サイズおよびコストを削減することができる。
また、本発明の送信装置においては、単一の電力増幅器によって複数のキャリア周波数帯のＲＦ信号を同時に増幅するため、該電力増幅器の入力ないし出力に使用周波数帯を切り替えるためのスイッチを設置する必要がない。したがって、本発明の送信装置においては、このような切り替え用のスイッチの設置により回路サイズおよびコストが増大したり、スイッチの挿入損失により送信装置全体の電力効率が低下したりすることを回避することができる。
また、本発明の送信装置においては、複数のキャリア周波数帯のＲＦ信号を同時に増幅し同時に出力することが可能であるので、本発明の送信装置においては、ＣＡ技術への対応が可能である。
（第一の実施の形態）
次に、本発明の送信装置に関する第一の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明による第一の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。図１に示す第一の実施の形態における送信装置は、ＲＦ信号発生器２０１と、電力増幅器２０２と、振幅信号発生器２０３と、バンド選択器２０４と、電源変調器２０５と、制御器２０８と、を少なくとも含んで構成される。ＲＦ信号発生器２０１と電力増幅器２０２とは端子２０７を介して接続されている。バンド選択器２０４と電源変調器２０５とは端子２１０を介して接続されている。電源変調器２０５と電力増幅器２０２とは端子２１１を介して接続されている。
ＲＦ信号発生器２０１は、キャリア周波数fc1、fc2、・・・、fcNのＮ個（Ｎ：正整数）のＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎを発生させて端子２０７に向けて出力する。ＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎは、端子２０７を経由して電力増幅器２０２に入力される。ＲＦ信号発生器２０１において発生されたＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎは、電力増幅器２０２において増幅されて、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎとして端子２０６に向けて出力される。
なお、本第一の実施の形態においては、電力増幅器２０２として、複数（ｎ個）のキャリア周波数fc1、fc2、…、fcNに対応して設計された、マルチバンド電力増幅器を用いることが望ましい。例えば、電力増幅器２０２には、前述の非特許文献の項に記載した非特許文献２のP．Colantonio他による“A Design Technique for Concurrent Dual-Band Harmonic Tuned Power Amplifier”において開示されているような、２つ以上の周波数で入出力の整合設計を行った電力増幅器を用いても良い。
もしくは、電力増幅器２０２には、キャリア周波数fc1からfcNまでの波数範囲をカバーするような広帯域の電力増幅器を用いても良い。広帯域の電力増幅器の構成は、例えば、前述の非特許文献の項に記載した非特許文献３のS．Kousai他による“An Octave-Range，Watt-Level，Fully-Integrated ＣＭＯＳ Switching Power Mixer Array for Linearization and Back-Off-Efficiency Improvement”または非特許文献４のP．Saad他による“Design of a Highly Efficient ２−４GHz Octave Bandwidth ＧａＮ-ＨＥＭＴ Power Amplifier”等に開示されている構成を採用しても良い。
振幅信号発生器２０３は、ＲＦ信号発生器２０１にて生成されたＮ個のＲＦ信号２２１１、２２１２、・・・、２２１Ｎそれぞれに関する振幅信号を生成し、生成したＮ個の前記振幅信号を制御器２０８およびバンド選択器２０４に対してそれぞれ出力する。制御器２０８およびバンド選択器２０４は、入力されたＲＦ信号２２１１、２２１２、・・・、２２１Ｎの振幅信号に基づいて、ＲＦ信号２２１１、２２１２、・・・、２２１Ｎの振幅信号のうちいずれか一つの振幅信号例えば最大の電力を持つＲＦ信号２２１ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）の振幅信号を選択して、振幅信号２２３として端子２１０に出力する。振幅信号２２３は端子２１０を経由して電源変調器２０５に入力される。振幅信号２２３すなわちＶＡＭ＿ＩＮ（ｔ）は電源変調器２０５において増幅されて、振幅信号２２４すなわちＶＡＭ＿ＯＵＴ（ｔ）として端子２１１に出力される。端子２１１は電力増幅器２０２の電源端子であり、電力増幅器２０２の電源電圧は、振幅信号２２４すなわちＶＡＭ＿ＯＵＴ（ｔ）によって変調される。つまり、電源変調器２０５は、振幅信号発生器２０３から出力された振幅信号２２３すなわちＶＡＭ＿ＩＮ（ｔ）を増幅させて、振幅信号２２４すなわちＶＡＭ＿ＯＵＴ（ｔ）として電力増幅器２０２の電源端子に対して出力する機能（電源変調ステップの機能）を有し、電力増幅器２０２の電源電圧は、振幅信号２２４すなわちＶＡＭ＿ＯＵＴ（ｔ）によって変調される。
以上のように、本第一の実施の形態の送信装置においては、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅し、且つ、該電力増幅器２０２の電源電圧に変調を掛ける場合においては、電力増幅器２０２の電源電圧を変調する信号として、複数バンドのＲＦ信号のうちいずれか一つのバンドのＲＦ信号２２１ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）例えば最大の電力を持つバンドのＲＦ信号２２１ｉの振幅信号を選択して用いるという点に特徴がある。
図２は、図１の送信装置のＲＦ信号発生器２０１と振幅信号発生器２０３とバンド選択器２０４との内部構成の本発明による第一の実施の形態の一例を示すブロック構成図である。図２において、ＲＦ信号発生器２０１は、Ｎ個のベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎと、Ｎ個の局所発振（ＬＯ）信号発生器２３２１、２３２２、…、２３２Ｎと、Ｎ個のミキサ２３３１、２３３２、…、２３３Ｎと、一つの合成器２３４とによって構成されている。
ベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎのそれぞれは、各バンドで送信するベースバンド信号をそれぞれ発生させる。局所発振（ＬＯ）信号発生器２３２１、２３２２、…、２３２Ｎのそれぞれは、各バンドのキャリア周波数fc1、fc2、…、fcNの局所発振（ＬＯ）信号をそれぞれ発生させる。ミキサ２３３１、２３３２、…、２３３Ｎのそれぞれは、ベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎのそれぞれから出力されたベースバンド信号と、局所発振（ＬＯ）信号発生器２３２１、２３２２、…、２３２Ｎのそれぞれから出力された局所発振（ＬＯ）信号とをミキシングして、ＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎをそれぞれ生成する。ミキサ２３３１、２３３２、…、２３３Ｎのそれぞれにおいて生成されたＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎは、合成器２３４において合成されて、端子２０７へと出力される。
ベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎのそれぞれにおいて生成されるベースバンド信号は、振幅信号発生器２０３にも出力される。振幅信号発生器２０３は、その内部にＮ個の振幅検波器２４１１、２４１２、…、２４１Ｎを備えている。振幅検波器２４１１、２４１２、…、２４１Ｎは、ベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎのそれぞれから出力されたベースバンド信号それぞれに関する振幅信号をそれぞれ生成する。ベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎのそれぞれから出力されたベースバンド信号に関する振幅信号は、ミキサ２３３１、２３３２、…、２３３Ｎのそれぞれにおいて生成されたＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎのそれぞれの振幅信号に相当するものである。振幅検波器２４１１、２４１２、…、２４１Ｎのそれぞれにおいて生成された振幅信号は、制御器２０８およびバンド選択器２０４の双方に出力される。
制御器２０８は、振幅検波器２４１１、２４１２、…、２４１Ｎのそれぞれにおいて生成された振幅信号に基づいて、いずれか一つのバンド例えば電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのバンドのうち最大の電力を持つバンドのＲＦ信号を最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号として検知する機能（検知ステップの機能）を有している。バンド選択器２０４は、その内部にＮ個のバンドスイッチ２５１１、２５１２、…、２５１Ｎを備えている。制御器２０８は、バンド選択器２０４内のＮ個のバンドスイッチ２５１１、２５１２、…、２５１Ｎのうち、選択した一つのバンドの振幅信号が入力されるスイッチのみをオン状態にして、選択した一つのバンドの振幅信号のみが端子２１０に出力され、電源変調器２０５に入力されるようにする。つまり、バンド選択器２０４は、振幅信号発生器２０３から出力された振幅信号のうち、制御器２０８において選択されたいずれか一つのバンド例えば制御器２０８において検知された前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を被選択振幅信号として選択して出力する機能（選択ステップの機能）を有している。なお、制御器２０８は、バンド選択器２０４内のＮ個のバンドスイッチ２５１１、２５１２、…、２５１Ｎのうち、選択したバンド以外の振幅信号が入力されるスイッチは全てオフ状態にする。かくのごとき動作により、本第一の実施の形態においては、選択したいずれか一つのバンドのＲＦ信号の振幅信号を用いて、電力増幅器２０２の電源電圧の変調を行うことが可能になる。
なお、本第一の実施の形態においては、前述において例示したように、制御器２０８およびバンド選択器２０４において、電力増幅器２０２から出力されるＮ個のＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２ＮのＮ個のバンドのうち、最大の電力を持つバンドが選択されて、電源変調器２０５に入力され、該バンドの振幅信号が電力増幅器２０２の電源電圧の変調に用いられることが望ましい。ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのそれぞれの電力は、事前に測定された電力増幅器２０２の各周波数における利得と、振幅検波器２４１１、２４１２、…、２４１Ｎのそれぞれにおいて生成された振幅信号の強度とから見積もることができる。ここで、バンドの選択に用いられるＲＦ信号２２２１、２２２２、・・・、２２２Ｎのそれぞれの電力は、瞬時電力と平均電力とのいずれを用いても良い。また、該平均電力を求める際の平均時間は任意の時間を用いて構わない。
複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号の電力が最大となるバンドが、電力増幅器２０２の電力効率に最も大きな影響を与える。したがって、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号の電力が最大となるバンドに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うことによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合においても、電力増幅器２０２の電力効率を高く維持することができる。言い換えると、ＲＦ出力信号すなわち電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号の電力が最大となるバンド以外に対して電力増幅器２０２の電源変調を行わなくても、電力増幅器２０２の電力効率を高く維持することが可能になるということを意味している。
以下、本第一の実施の形態における効果を示すために、送信装置の特性について開示する。ここで、送信装置は、バンド１（キャリア周波数８００ＭＨｚ）とバンド２（キャリア周波数２，０００ＭＨｚ）との２バンドの信号を送信するものと仮定する。また、バンド１のＲＦ信号には変調帯域幅１ＭＨｚの正弦変調波が搬送され、バンド２のＲＦ信号には変調帯域幅２．４ＭＨｚの正弦変調波が搬送されるものと仮定する。また、バンド２のＲＦ出力信号に比べ、バンド１のＲＦ出力信号の方が常に高い電力を持つものと仮定する。この場合、電源変調器２０５から出力される振幅信号２２４として、バンド１の変調帯域幅１ＭＨｚの正弦変調波が常に選択されて、図３に示すような正弦変調波が出力される。図３は、図１の送信装置の電源変調器２０５から出力される振幅信号２２４の時間波形の一例を示す特性図である。
図４は、図１の送信装置において送信する２つのバンドのうち、出力電力が常に高いバンド１のＲＦ出力電力（平均出力電力）を１５．３ｄＢｍに固定し、バンド２のＲＦ出力電力（平均出力電力）をスイープした場合の電力増幅器２０２の電力効率の変化の一例を示す特性図である。図４の特性図に示すように、出力電力が常に低い方のバンド２のＲＦ出力電力が低下した状態においても、電力増幅器２０２の電力効率は高く維持されている。かくのごとく、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、ＲＦ出力信号の電力が最大となるバンドのみに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うように制御することによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合であっても、電力増幅器２０２の電力効率を高く維持することが可能であることが分かる。
（第一の実施の形態の変形例）
次に、本発明の送信装置の第一の実施の形態の変形例について図５を用いて説明する。電力増幅器２０２の電源変調において、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち選択したバンドのＲＦ信号２２２ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）と、振幅信号２２４とは同期が取られている必要がある。図５は、本発明による第一の実施の形態の変形例における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。
図５に示す送信装置においては、図１で示した送信装置に対して遅延器２１２と遅延器２１３とがさらに追加されている。遅延器２１２は、ＲＦ信号発生器２０１と電力増幅器２０２との間に設置され、ＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１ＮのそれぞれをτＲＦずつ遅延させる。一方、遅延器２１３は、バンド選択器２０４と電源変調器２０５との間に設置され、振幅信号２２３をτＡＭ遅延させる。
図５に示す送信装置においては、遅延器２１２と遅延器２１３とを用いて、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち振幅信号２２４の生成用として選択したバンドのＲＦ信号２２２ｉと、振幅信号２２４とのそれぞれの間の遅延量を調整することにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち選択したバンドのＲＦ信号２２２ｉと、振幅信号２２４との同期を取ることが可能になる。つまり、遅延器２１２、遅延器２１３は、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち選択したバンドのＲＦ信号２２２ｉ例えば最大の電力を持つ最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号に対応する信号として電力増幅器２０２に入力されるＲＦ信号２２１ｉと電源変調器２０５に入力される当該ＲＦ信号２２１ｉに関する振幅信号との双方の信号間の遅延量を調整して、双方の信号間の同期を取る機能（遅延ステップの機能）を有している。
図５に示す本変形例においては、遅延器２１２と遅延器２１３との両方を設置した場合を説明したが、遅延器２１２と遅延器２１３とのいずれか一方のみを設置するようにしても良い。また、ベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎのそれぞれからベースバンド信号を出力するタイミングをそれぞれ調整することにより、ＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎ間の同期を調整するようにしても良い。
（第二の実施の形態）
次に、本発明の送信装置に関する第二の実施の形態について詳細に説明する。本発明による第二の実施の形態における送信装置の全体の構成については、第一の実施の形態として図１に示した送信装置と同様であるが、ＲＦ信号発生器の内部構成が、第一の実施の形態として図２に示したＲＦ信号発生器２０１の内部構成と異なっている。
図６は、本発明による第二の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器２０１Ａと振幅信号発生器２０３とバンド選択器２０４との内部構成の一例を示すブロック構成図である。図６に示すＲＦ信号発生器２０１Ａの内部構成においては、第一の実施の形態として図２に示したＲＦ信号発生器２０１の内部構成に対してＮ個のリミッタ２３５１、２３５２、…、２３５Ｎが新たに追加されている。Ｎ個のリミッタ２３５１、２３５２、…、２３５Ｎのそれぞれは、Ｎ個のベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１ＮとＮ個のミキサ２３３１、２３３２、…、２３３Ｎとのそれぞれの間に配置され、Ｎ個のベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎのそれぞれから出力されるＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１Ｎの振幅を事前に定めた一定の値に規制することができる。
本第二の実施の形態においては、第一の実施の形態の場合と同じく、制御器２０８が最大の電力を持つバンドとして選択した一つのバンドのＲＦ信号の振幅信号を用いて、電力増幅器２０２の電源電圧の変調を行う。且つ、Ｎ個のリミッタ２３５１、２３５２、…、２３５Ｎのうち、制御器２０８が選択したバンドに関連する一つのリミッタ２３５ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）のみを動作させて、ＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１ＮのＮ個のバンドのうち制御器２０８が選択した当該バンドのＲＦ信号のみを一定振幅に規制された位相変調信号の波形に変形する。つまり、動作させたリミッタ２３５ｉは、選択した一つのバンドのＲＦ信号例えば最大の電力を持つバンドのＲＦ信号すなわち最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号を、当該バンドのＲＦ信号例えば当該最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅が事前に定めた一定の値に規制された状態で、ＲＦ信号発生器２０１から電力増幅器２０２に出力させる機能（振幅規制ステップの機能）を有している。かくのごとき動作により、本第二の実施の形態においては、制御器２０８により選択されたバンドに対してＥＥＲ(Envelope Elimination and Restoration)動作が実現されることになる。
また、本第二の実施の形態においては、Ｎ個のリミッタ２３５１、２３５２、…、２３５Ｎのうち、制御器２０８が選択していないバンドに対するリミッタは動作させず、ＲＦ信号２２１１、２２１２、…、２２１ＮのＮ個のバンドのうち制御器２０８が選択していないバンドのＲＦ信号は、振幅の規制を受けずそのまま通過するものとする。
なお、本第二の実施の形態においても、第一の実施の形態の場合と同じく、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、ＲＦ出力信号の電力が最大となるバンドのみに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うことによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合においても、電力効率を高く維持することができる。
また、本第二の実施の形態においても、第一の実施の形態の変形例と同じく、遅延器２１２をＲＦ信号発生器２０１Ａと電力増幅器２０２との間に設置しても良く、遅延器２１３をバンド選択器２０４と電源変調器２０５との間に設置しても良い。あるいは、遅延器２１２と遅延器２１３とのいずれか一方のみを設置するようにしても良い。遅延器２１２、遅延器２１３の双方またはいずれか一方をさらに追加して備えることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち選択したバンドのＲＦ信号２２２ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）と、振幅信号２２４との間の遅延量を調整することを可能にし、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち振幅信号２２４の生成用として選択したバンドのＲＦ信号２２２ｉと、振幅信号２２４との同期を取ることができる。
（第三の実施の形態）
次に、本発明の送信装置に関する第三の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図７は、本発明による第三の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。図７に示す第三の実施の形態における送信装置は、図１に示した第一の実施の形態における送信装置からバンド選択器２０４と制御器２０８とが省かれて構成されている。
図１に示した第一の実施の形態における送信装置においては、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２ＮのＮ個のバンドのうち、制御器２０８がいずれかのバンド例えば電力の変化に応じて最大の電力を持つバンドの選択ないし変更を行うことを可能としていた。これに対して、本第三の実施の形態においては、バンドの選択機能を省くことによって、第一の実施の形態の場合よりも送信装置の構成を簡素化している。
本第三の実施の形態における送信装置は、最大の電力を持つバンドが変化することなく常に固定されており、且つ、当該バンドが既知の場合に好適に適用することができる。例えば、２．４ＧＨｚ帯のバンドを用いて１００ｍＷの送信電力で送信する無線ＬＡＮと、９００ＭＨｚ帯のバンドを用いて１０ｍＷの送信電力で送信するセンサとを扱う送信装置の場合、常に、無線ＬＡＮの２．４ＧＨｚ帯が最大の出力電力を送信するバンドとなるので、図７に示す本第三の実施の形態の送信装置を適用することが望ましい。この場合、電力増幅器２０２は、最大の出力電力となる無線ＬＡＮ（２．４ＧＨｚ帯）の振幅信号によって電源変調を受けることになる。
図８は、図７の送信装置のＲＦ信号発生器２０１と振幅信号発生器２０３Ａとの内部構成の一例を示すブロック構成図であり、常に最大の電力を持つバンドがバンドＫに固定されている場合を例示している。図８に示す本第三の実施の形態においては、図２に示した第一の実施の形態における振幅信号発生器２０３の場合とは異なり、振幅信号発生器２０３Ａの内部には一つの振幅検波器２４１Ｋのみが備えられている。振幅検波器２４１Ｋは、ＲＦ信号発生器２０１内のベースバンド信号発生器２３１Ｋと接続されている。ベースバンド信号発生器２３１ＫはバンドＫのＲＦ信号２２１Ｋに搬送させるベースバンド信号を生成する。ここで、電力増幅器２０２から出力されるバンドＫのＲＦ信号２２２Ｋは、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎの中で常に最大の電力を持つものとしている。つまり、本第三の実施の形態における振幅信号発生器２０３Ａは、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうちで最大の電力を持つキャリア周波数帯のＲＦ信号に該当する最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を発生させて出力させる機能（振幅信号発生ステップの機能）を有している。
振幅検波器２４１Ｋは、ＲＦ信号２２１Ｋの振幅信号２２３を生成して、端子２１０に出力する。しかる後、第一の実施の形態の場合と同様に、第三の実施の形態においても、振幅信号２２３は端子２１０を経由して電源変調器２０５に入力される。振幅信号２２３すなわちＶＡＭ＿ＩＮ（ｔ）は電源変調器２０５において増幅されて、振幅信号２２４すなわちＶＡＭ＿ＯＵＴ（ｔ）として端子２１１に出力される。端子２１１は電力増幅器２０２の電源端子であり、電力増幅器２０２の電源電圧は、振幅信号２２４すなわちＶＡＭ＿ＯＵＴ（ｔ）によって変調される。
以上のように、本第三の実施の形態の送信装置においても、第一の実施の形態の送信装置と同様に、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、ＲＦ出力信号の電力が最大となるバンドのみに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うことによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合においても、電力効率を高く維持することができる。
（第三の実施の形態の第一の変形例）
また、本第三の実施の形態においても、第一の実施の形態の変形例と同じく、図９に示すように、遅延器２１２をＲＦ信号発生器２０１と電力増幅器２０２との間に設置しても良い。また、遅延器２１３を振幅信号発生器２０３Ａと電源変調器２０５との間に設置しても良い。ここで、図９は、本発明による第三の実施の形態の第一の変形例における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。あるいは、遅延器２１２と遅延器２１３とのいずれか一方のみを設置するようにしても良い。遅延器２１２、遅延器２１３の双方またはいずれか一方をさらに追加して備えることにより、電源変調用の振幅信号２２４が生成されるバンドのＲＦ信号２２２Ｋと、振幅信号２２４との間の遅延量を調整することを可能にし、ＲＦ信号２２２Ｋと、振幅信号２２４との同期を取ることができる。
（第三の実施の形態の第二の変形例）
また、本第三の実施の形態においても、第二の実施の形態と同じく、図１０に示すように、リミッタ２３５Ｋをベースバンド信号発生器２３１Ｋとミキサ２３３Ｋとの間に設置しても良い。ここで、図１０は、本発明による第三の実施の形態の第二の変形例における送信装置送信装置のＲＦ信号発生器と振幅信号発生器との内部構成の一例を示すブロック構成図である。図１０に示すような構成とすることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２ＮのＮ個のバンドのうち、バンドＫに対してＥＥＲ(Envelope Elimination and Restoration)動作を実現することができる。而して、第一の実施の形態の場合と同じく、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、ＲＦ出力信号の電力が最大となるバンドのみに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うことによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合においても、電力効率を高く維持することができる。
（第四の実施の形態）
次に、本発明の送信装置に関する第四の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明による第四の実施の形態における送信装置の全体の構成については、第一の実施の形態として図１に示した送信装置と同様であるが、バンド選択器の内部構成が、第一の実施の形態として図２に示したバンド選択器２０４の内部構成と異なっている。
図１１は、本発明による第四の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器２０１と振幅信号発生器２０３とバンド選択器２０４Ａとの内部構成の一例を示すブロック構成図である。図１１に示すバンド選択器２０４Ａの内部構成においては、第一の実施の形態として図２に示したバンド選択器２０４の内部構成に対してスイッチ２５２と直流電源２５３とが新たに追加されている。
例えば、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち、出力電力が最大となるバンドをバンドＫとする。かかる場合、本第四の実施の形態においても、第一の実施の形態の場合と同じく、出力電力が最大となるバンドＫのＲＦ信号２２２Ｋの振幅信号を用いて電力増幅器２０２の電源変調を行うことという点に関しては同じである。ただし、本第四の実施の形態においては、当該バンドＫのＲＦ信号２２２Ｋの電力が事前に定めた閾値以下になった場合には、バンド選択器２０４Ａ内のバンドスイッチ２５１１、２５１２、…、２５１Ｎは全てオフ状態になり、且つ、スイッチ２５２がオン状態となり、直流電源２５３から事前に定めた一定の電圧が端子２１０に供給されるという機能が、第一の実施の形態から新たに追加されている。
電力増幅器２０２の電源電圧が極端に低くなると、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎの信号波形が歪んでしまい、信号の誤差が問題となる。そこで、出力電力が最大となるバンドＫのＲＦ信号２２２Ｋの電力が前記閾値以下に低下した場合には、直流電源２５３から事前に定めた一定の電圧を端子２１０に供給することによって、電力増幅器２０２の電源電圧が極端に低くなることを防いでいる。
なお、本第四の実施の形態においても、第一の実施の形態の変形例と同じく、遅延器２１２をＲＦ信号発生器２０１と電力増幅器２０２との間に設置しても良いし、遅延器２１３をバンド選択器２０４Ａと電源変調器２０５との間に設置しても良い。あるいは、遅延器２１２と遅延器２１３とのいずれか一方のみを設置するようにしても良い。遅延器２１２、遅延器２１３の双方またはいずれか一方をさらに追加して備えることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち選択したバンドのＲＦ信号と、振幅信号２２４との間の遅延量を調整することを可能にし、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち振幅信号２２４の生成用として選択したバンドのＲＦ信号と、振幅信号２２４との同期を取ることができる。
また、本第四の実施の形態においても、第二の実施の形態と同じく、リミッタ２３５ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）をＲＦ信号発生器２０１内のベースバンド信号発生器２３１ｉとミキサ２３３ｉとの間に設置しても良い。かくのごとき構成とすることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２ＮのＮ個のバンドのうち、出力電力が最大になるバンドｉに対してＥＥＲ(Envelope Elimination and Restoration)動作を実現することができる。而して、第一の実施の形態の場合と同じく、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、ＲＦ出力信号の電力が最大となるバンドｉのみに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うことによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合においても、電力効率を高く維持することができる。
（第五の実施の形態）
次に、本発明の送信装置に関する第五の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明による第五の実施の形態における送信装置の全体の構成については、第一の実施の形態として図１に示した送信装置と同様であるが、振幅信号発生器とバンド選択器との内部構成が、第一の実施の形態として図２に示した振幅信号発生器２０３とバンド選択器２０４との内部構成と異なっている。
図１２は、本発明による第五の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器２０１と振幅信号発生器２０３Ｂとバンド選択器２０４Ｂとの内部構成の一例を示すブロック構成図であり、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち最大の出力電力となるバンドがバンドＫである場合を例示している。本第五の実施の形態として図１２に示す振幅信号発生器２０３Ｂの内部構成においては、バンドＫに対応する振幅検波器２４１Ｋのみを備え、バンドＫ以外のバンドｉ（ｉ≠Ｋ）に対応する振幅検波器２４１ｉは削除され、また、バンド選択器２０４Ｂの内部構成においては、バンドＫに対応するバンドスイッチ２５１Ｋのみを備えてバンドＫ以外のバンドｉ（ｉ≠Ｋ）に対応するバンドスイッチ２５１ｉ（ｉ≠Ｋ）は削除されるとともに、スイッチ２５２と直流電源２５３とが新たに追加されている。
ここで、図１２に示す本第五の実施の形態においては、第三の実施の形態の場合と同じく、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち最大の電力を持つバンドは、バンドＫから変化することなく常に固定されており、当該バンドＫのＲＦ信号２２２Ｋの振幅信号を用いて電源変調を掛ける点に特徴がある。したがって、本第五の実施の形態においては、第三の実施の形態と同じく、電力増幅器２０２から出力されるＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち最大の電力を持つバンドが固定されており、且つ、当該バンドが既知の場合に好適に適用することができる。
また、本第五の実施の形態においては、第四の実施の形態の場合と同じく、出力電力が最大となるバンドＫのＲＦ信号２２２Ｋの電力が事前に定めた閾値以下になった場合には、バンド選択器２０４Ａ内のバンドスイッチ２５１Ｋはオフ状態になり、且つ、スイッチ２５２がオン状態となり、直流電源２５３から事前に定めた一定の電圧が端子２１０に供給されるという機能が備えられている。すなわち、本第五の実施の形態においても、第四の実施の形態の場合と同じく、出力電力が最大となるバンドＫのＲＦ信号２２２Ｋの電力が前記閾値以下に低下した場合には、直流電源２５３から事前に定めた一定の電圧を端子２１０に供給することによって、電力増幅器２０２の電源電圧が極端に低くなることを防いでいる。
また、本第五の実施の形態においても、第一の実施の形態の変形例と同じく、遅延器２１２をＲＦ信号発生器２０１と電力増幅器２０２との間に設置しても良いし、遅延器２１３をバンド選択器２０４Ｂと電源変調器２０５との間に設置しても良い。あるいは、遅延器２１２と遅延器２１３とのいずれか一方のみを設置するようにしても良い。遅延器２１２、遅延器２１３の双方またはいずれか一方をさらに追加して備えることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち選択したバンドＫのＲＦ信号２２２Ｋと、振幅信号２２４との間の遅延量を調整することを可能にし、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち振幅信号２２４の生成用として選択したバンドＫのＲＦ信号２２２Ｋと、振幅信号２２４との同期を取ることができる。
さらに、本第五の実施の形態においても、第二ないし第三の実施の形態と同じく、バンドＫに対応するリミッタ２３５ＫをＲＦ信号発生器２０１内のベースバンド信号発生器２３１Ｋとミキサ２３３Ｋとの間に設置しても良い。かくのごとき構成とすることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２ＮのＮ個のバンドのうち、出力電力が最大になるバンドＫに対してＥＥＲ(Envelope Elimination and Restoration)動作を実現することができる。而して、第一の実施の形態の場合と同じく、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、ＲＦ出力信号の電力が最大となるバンドＫのみに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うことによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合においても、電力効率を高く維持することができる。
（第六の実施の形態）
次に、本発明の送信装置に関する第六の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１３は、本発明による第六の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。図１３に示す第六の実施の形態における送信装置は、図１に示した第一の実施の形態における送信装置のように単一の電源変調器２０５のみが設置されている場合とは異なり、電源変調器２０５１、２０５２、…、２０５Ｎと複数個備えられている場合を示している。
第一の実施の形態における送信装置においては、例えば、電源変調に用いる振幅信号２２３を切り替えた場合、振幅信号２２３の変調帯域幅の変化により、電源変調器２０５の電力効率の低下が生じるおそれがある。そこで、本第六の実施の形態における送信装置においては、各バンドのＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎの振幅信号に対して最適に設計された電源変調器２０５１、２０５２、…、２０５Ｎをそれぞれ設置するとともに、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのそれぞれの振幅信号を電源変調器２０５１、２０５２、…、２０５Ｎのそれぞれに対して出力するバンド選択器２０４Ｃを設置することによって、振幅信号２２３を切り替えた場合であっても、電源変調器２０５の電力効率が低下することを確実に回避することを可能にしている。
図１４は、本発明による第六の実施の形態における送信装置のＲＦ信号発生器２０１と振幅信号発生器２０３とバンド選択器２０４Ｃとの内部構成の一例を示すブロック構成図である。図１４で示す本第六の実施の形態におけるバンド選択器２０４Ｃの内部構成は、第一の実施の形態として図２に示したバンド選択器２０４とは異なり、バンドスイッチ２５１１、２５１２、…、２５１Ｎのそれぞれに異なる出力端子２１０１、２１０２、…、２１０Ｎが設置され、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのそれぞれの振幅信号を、出力端子２１０１、２１０２、…、２１０Ｎにそれぞれ出力することができる。図１３に示すように、Ｎ個の出力端子２１０１、２１０２、…、２１０Ｎは、それぞれ、Ｎ個の電源変調器２０５１、２０５２、…、２０５Ｎに接続される。
（第六の実施の形態の変形例）
また、本第六の実施の形態においても、第一の実施の形態の変形例と同じく、図１５に示すように、遅延器２１２をＲＦ信号発生器２０１と電力増幅器２０２との間に設置しても良い。また、Ｎ個の遅延器２１３１、２１３２、…、２１３Ｎをバンド選択器２０４Ｃのバンドスイッチ２５１１、２５１２、…、２５１ＮとＮ個の電源変調器２０５１、２０５２、…、２０５Ｎとのそれぞれの間に設置しても良い。ここで、図１５は、本発明による第六の実施の形態の変形例における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。あるいは、場合によっては、遅延器２１２とＮ個の遅延器２１３１、２１３２、…、２１３Ｎとのいずれか一方のみを設置するようにしても良い。遅延器２１２と、Ｎ個の遅延器２１３１、２１３２、…、２１３Ｎとの双方またはいずれか一方をさらに追加して備えることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち振幅信号２２４の生成用として選択したバンドｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）のＲＦ信号２２２Ｋと、振幅信号２２４との間の遅延量を調整することを可能にし、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２Ｎのうち選択したバンドｉのＲＦ信号２２２Ｉと、振幅信号２２４との同期を取ることができる。
また、本第六の実施の形態においても、第二の実施の形態と同じく、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２ＮのＮ個のバンドそれぞれに対応するリミッタ２３５１、２３５２、…、２３５ＮのそれぞれをＲＦ信号発生器２０１内のベースバンド信号発生器２３１１、２３１２、…、２３１Ｎとミキサ２３３１、２３３２、・・・、２３３Ｎとのそれぞれの間に設置しても良い。かくのごとき構成とすることにより、ＲＦ信号２２２１、２２２２、…、２２２ＮのＮ個のバンドのうち、出力電力が最大になるバンドｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）に対してＥＥＲ(Envelope Elimination and Restoration)動作を実現することができる。而して、第一の実施の形態の場合と同じく、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器２０２によって増幅する場合、ＲＦ出力信号の電力が最大となるバンドｉのみに対して電力増幅器２０２の電源変調を行うことによって、電力増幅器２０２の出力電力が変化した場合においても、電力効率を高く維持することができる。
（本発明による各実施の形態における効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本発明による各実施の形態における送信装置は、前記特許文献１ないし前記特許文献５において開示されている送信装置に比べて、以下のような効果が得られる。
前記特許文献１ないし前記特許文献５に記載の送信装置の場合、一つの電力増幅器では一つのキャリア周波数帯のＲＦ信号のみを増幅するような構成であるため、複数個（ｎ個）のキャリア周波数帯のＲＦ信号を増幅する場合には、複数個（ｎ個）の電力増幅器が必要となる。また、一つの電力増幅器ごとに個別に電源変調（ポーラ変調）を適用するために、複数個（ｎ個）の電源変調器が必要になる。
これに対して、本発明による各実施の形態における送信装置の場合には、単一の電力増幅器２０２によって複数個（ｎ個）のキャリア周波数帯のＲＦ信号を同時に増幅することが可能であるので、増幅するキャリア周波数帯のＲＦ信号の個数（ｎ個）の如何によらず、電力増幅器２０２の個数は一つのみで良い。これは、本発明による全ての実施の形態において共通の利点である。さらに、本発明による実施の形態における送信装置の場合には、単一の電力増幅器２０２しか用いないので、電源変調（ポーラ変調）を行うための電源変調器２０５も、第六の実施の形態の場合を除き、１個のみで良い。
したがって、前記特許文献１ないし前記特許文献５に記載の送信装置に比べ、本発明による各実施の形態における送信装置においては、より少ない個数の電力増幅器２０２および電源変調器２０５によって高電力効率の送信装置を構成することができるため、回路サイズとコストとを削減することができる。これは、本発明による第六の実施形態以外の全ての実施の形態において実現される利点である。
また、前記特許文献１ないし前記特許文献５に記載の送信装置の場合、電力増幅器の入力ないし出力に使用バンドを切り替えるためのバンド切り替え用のスイッチを設置する必要がある。このようなバンド切り替え用のスイッチの使用は、部品点数の増加による回路サイズおよびコストの増大という問題に加え、バンド切り替え用のスイッチの挿入損失により送信装置全体の電力効率が低下するという問題の原因にもなっていた。
これに対して、本発明による実施の形態における送信装置の場合は、電力増幅器の入力ないし出力に使用バンドを切り替えるためのバンド切り替え用のスイッチを設置する必要がないので、余分のスイッチの使用による回路サイズおよびコストの増大の問題や、余分のスイッチの挿入損失による送信装置全体の電力効率の低下の問題を回避することができる。
さらに、前記特許文献１ないし前記特許文献５に記載の送信装置の場合、バンド切り替えスイッチによって使用する電力増幅器を切り替える方式であり、送信装置が対応している全てのバンドのＲＦ信号を同時には出力することができないという制約がある。かくのごとき制約のため、前記特許文献１ないし前記特許文献５に記載の送信装置は、複数個のバンドを同時に用いて通信するＣＡ技術には適さないという問題があった。
これに対して、本発明による実施の形態における送信装置の場合は、任意の個数のバンドのＲＦ信号を同時に出力することが可能であり、ＣＡ技術への対応が可能であるという効果が得られる。
以上のように、本発明による各実施の形態における送信装置は、部品点数を削減しながら、ＣＡ技術に対応し、且つ、電力増幅器の電源変調による電力効率の改善を図ることができるという効果が得られる。
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。例えば、前述の各特許文献等に開示されている内容を、本発明による送信装置に引用をもって繰り込むことも可能である。また、本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることも、当業者には容易に理解できよう。つまり、本発明の全開示（特許請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施の形態の変更・調整が可能である。また、本発明の特許請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせあるいは選択も可能である。以上のように、本発明は、特許請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって、当業者であればなし得ることが可能な各種変形、修正を含むことが当然であることは言うまでもない。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１３年１２月１６日に出願された日本出願特願２０１３−２５９２１１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１１ 周波数発生器
１３ プリアンプ
１４ パス選択スイッチ
１５ コントローラ
２０ ＧＳＭ信号経路
２１ ＧＳＭ用電力増幅器
２２ ローパスフィルタ
３０ ＵＭＴＳ信号経路
３１ ＵＭＴＳ用電力増幅器
３３ デュプレクサ
３４ 受信部
４１ アンテナ切り替えスイッチ
４２ 共用アンテナ
６１ 変調信号発生器
６２ 制御部
６３ ＰＭ制御部
６４ ＡＭ制御部
１０１ 入力端子
１０２ 出力端子
１０３ 振幅成分信号
１０４ 電源変調器
１０５ 振幅成分信号
１０６ ＲＦ−ＰＡ（Radio Frequency Power Amplifier）
１０７ 出力端子
１０８ ＲＦ変調信号
１０９ 電源端子
１１０ ＲＦ変調信号
１１１ ポーラ変調器
１１２ 出力端子
１１３ ＲＦ位相変調信号
２０１、２０１Ａ ＲＦ信号発生器
２０２ 電力増幅器
２０３、２０３Ａ、２０３Ｂ 振幅信号発生器
２０４、２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃ バンド選択器
２０５ 電源変調器
２０６、２０７、２１０、２１１ 端子
２０８ 制御器
２１２、２１３ 遅延器
２２１、２２２ ＲＦ信号
２２３、２２４ 振幅信号
２３１ ベースバンド信号発生器
２３２ 局所発振（ＬＯ）信号発生器
２３３ ミキサ
２３４ 合成器
２３５ リミッタ
２４１ 振幅検波器
２５１ バンドスイッチ
２５２ スイッチ
２５３ 直流電源

Claims (10)

  1. 複数のキャリア周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）信号を発生させて出力するＲＦ信号発生手段と、
    前記ＲＦ信号発生手段から出力された前記ＲＦ信号を増幅して出力する電力増幅手段と、
    前記電力増幅手段から出力された前記ＲＦ信号のうちで最大の電力を持つキャリア周波数帯のＲＦ信号に該当する最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を発生させて出力する振幅信号発生手段と、
    前記振幅信号発生手段から出力された前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を増幅して出力する電源変調手段と
    を少なくとも備え、
    前記電源変調手段からの出力信号により前記電力増幅手段の電源端子の電源電圧を変調しつつ、前記電源電圧が変調された前記電力増幅手段から出力される複数のキャリア周波数帯の前記ＲＦ信号を送信信号として送信する
    ことを特徴とする送信装置。
  2. 前記電力増幅手段から出力された前記ＲＦ信号の中から前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号を検知する制御手段と、
    前記振幅信号発生手段から出力された前記振幅信号のうち、前記制御手段により検知された前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を被選択振幅信号として選択して出力するバンド選択手段と
    をさらに備え、
    前記バンド選択手段から出力された前記被選択振幅信号を前記電源変調手段によって増幅して、前記電源変調手段から前記電力増幅手段の電源端子に出力し、
    前記電源変調手段からの出力信号により前記電力増幅手段の電源端子の電源電圧を変調する
    ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
  3. 前記電源変調手段として複数の電源変調手段を備え、
    複数の前記電源変調手段のうち、前記被選択振幅信号の選択結果に応じて使用する電源変調手段を切り替える
    ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
  4. 前記電力増幅手段の前段、前記電源変調手段の前段の双方またはいずれか一方に遅延手段をさらに備え、
    前記遅延手段により、前記電力増幅手段に入力される前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号と前記電源変調手段に入力される該最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号に関する前記振幅信号との双方の信号間の遅延量を調整して、双方の信号間の同期を取る
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の送信装置。
  5. 前記ＲＦ信号発生手段から出力するＲＦ信号の振幅を事前に定めた一定の値に規制するリミッタをさらに備え、
    前記リミッタは、前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号に対して動作し、前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号は、当該最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅が前記一定の値に規制された状態で、前記ＲＦ信号発生手段から前記電力増幅手段に出力される
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の送信装置。
  6. 直流電源と、前記直流電源のオン・オフ状態を制御するスイッチと、を前記電源変調手段の前段にさらに備え、
    前記電力増幅手段から出力された前記最大電力キャリア周波数帯のＲＦ信号の電力が事前に定めた閾値以下になる場合は、前記スイッチにより前記直流電源をオン状態に設定することにより、前記直流電源から出力される直流電圧が前記電源変調手段に対して入力されるように制御し、
    一方、前記電力増幅手段から出力される前記最大電力キャリア周波数帯のＲＦ信号の電力が前記閾値よりも大きくなる場合は、前記スイッチにより前記直流電源をオフ状態に設定することにより、前記最大電力キャリア周波数帯の振幅信号が前記電源変調手段に対して入力されるように制御する
    ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の送信装置。
  7. ＲＦ信号発生手段により発生させた複数のキャリア周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）信号を電力増幅手段により増幅して出力するＲＦ信号増幅ステップと、
    前記電力増幅手段から出力された前記ＲＦ信号のうちで最大の電力を持つキャリア周波数帯のＲＦ信号に該当する最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を発生させて出力する振幅信号発生ステップと、
    しかる後、前記振幅信号発生ステップにおいて出力された前記振幅信号を増幅させて、前記電力増幅手段の電源端子に対して出力する電源変調ステップと
    を少なくとも有し、
    前記振幅信号発生ステップにおいて出力された前記振幅信号により前記電力増幅手段の電源端子の電源電圧を変調しつつ、前記電源電圧が変調された前記電力増幅手段から出力される複数のキャリア周波数帯の前記ＲＦ信号を送信信号として送信する
    ことを特徴とする送信方法。
  8. 前記電力増幅手段から出力された前記ＲＦ信号の中から前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号を検知する検知ステップと、
    前記振幅信号発生ステップにおいて出力された前記振幅信号のうち、前記検知ステップにおいて検知された前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅信号を被選択振幅信号として選択して出力する選択ステップと
    をさらに有し、
    前記選択ステップにおいて選択された前記被選択振幅信号を、前記電源変調ステップにおいて、増幅させて、前記電力増幅手段の電源端子に対して出力し、
    前記電源変調ステップにおいて出力された前記被選択振幅信号により前記電力増幅手段の電源端子の電源電圧を変調する
    ことを特徴とする請求項７に記載の送信方法。
  9. 前記電力増幅手段に入力される前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号と前記電源変調ステップにおいて増幅される該前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号に関する前記振幅信号との双方の信号間の遅延量を調整して、双方の信号間の同期を取る遅延ステップをさらに有する
    ことを特徴とする、請求項７または８に記載の送信方法。
  10. 前記最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号を、当該最大電力キャリア周波数帯ＲＦ信号の振幅が事前に定めた一定の値に規制された状態で、前記ＲＦ信号発生手段から前記電力増幅手段に出力させる振幅規制ステップをさらに有する
    ことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の送信方法。
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