JP6323466B2 - 送信装置及び送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、送信装置及び送信方法に関する。

携帯電話基地局や放送局等の無線通信装置には、高周波信号を増幅する高出力増幅器が設けられている。この高出力増幅器は、高周波信号を増幅した信号（希望波）だけでなく、高出力増幅器内で発生した相互変調歪（妨害波）も出力する。そのため、一般的に、比較的高い送信電力、例えば概ね数ワットから数十ワット級以上の電力を扱う無線通信システムに設けられた基地局等の無線通信装置には、高出力増幅器内で発生する相互変調歪を補償する歪補償方式として、例えばディジタルベースバンド信号の段階で相互変調歪を補償するディジタルプリディストーション（ＤＰＤ：Digital Pre-Distortion）方式が採用されている。

適応型ディジタルプリディストーション方式が採用された無線通信装置は、高出力増幅器の増幅信号であるＲＦ(Radio Frequency)信号をフィードバックしてディジタル信号に変換した後、そのディジタル信号に基づいて歪補償係数を算出する。そして、高出力増幅に入力されるディジタル信号に対し、歪補償係数を用いて複素乗算処理を行うことで、高出力増幅器にて発生する相互変調歪を補償する。

高出力増幅器の歪補償に関連する技術が特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１には、高出力増幅器の構成例が開示されている。特許文献２には、高出力増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪を補償する歪補償回路の例が示されている。

また、上記の無線通信装置では、周波数の効率的な利用のため、コスト低減のため、さらには、コンテンツ増大に伴うトラフィック増大に対応して通信容量を増加させるため、広帯域の信号を増幅して送信する要求が高まっている。この要求を満たすために信号の帯域幅が拡大するにつれて、相互変調歪の発生する周波数帯域幅も拡大している。

ところで、上記の高出力増幅器を構成する増幅素子であるトランジスタデバイスでは、ビデオ周波数帯（例えば、ベースバンド信号の周波数帯域と同等又はそれより広い帯域、具体的には、概ね数十メガヘルツから数百メガヘルツの範囲の帯域を有し、かつ、高周波信号の周波数より低い周波数、具体的には１００ＭＨｚ前後の周波数を含む周波数帯）にて共振が発生し、高周波信号増幅時に発生する相互変調歪に影響を及ぼすことが知られている。

例えば非特許文献１には、トランジスタデバイス内部の整合回路やバイアス回路に起因してビデオ周波数帯にて共振が発生し、それにより、ＤＰＤ歪補償特性が劣化することが開示されている。なお、非特許文献１の構成では、トランジスタ内部の整合回路やバイアス回路の構成を工夫してビデオ共振周波数を高くすることで、信号や歪によるビデオ周波数帯共振の励振を起こりにくくし、ＤＰＤ歪補償特性の劣化を防いでいる。また、例えば非特許文献２には、トランジスタにおけるビデオ周波数帯での共振による、送信相互変調歪の周波数依存性が開示されている。非特許文献２(Figure 8)によれば、ある特定の離調周波数近傍にて相互変調歪成分が増加している。

特開２０１２−１８６５６８号公報 特開平０１−２２５２３１号公報

Hussain H. Ladhani et al, "Improvements in the Instantaneous-Bandwidth Capability of RF Power Transistors using In-Package High-k Capacitors", IEEE MTT-S International Publication, 2011, pp1-4 freescale Semiconductor, Inc.、"Technical Data"、[online]、[2014年1月6日検索]、インターネット、<URL: http://www.freescale.com/files/rf_if/doc/data_sheet/MRF7S21080H.pdf>

このような背景のなか、高出力増幅器にて共振が発生する所定周波数（例えば１００ＭＨｚ前後のビデオ帯周波数；以下「共振周波数」と称する）成分が直接、又は、主に高周波信号や相互変調歪等の包絡線成分中に共振周波数成分を含む高周波信号が、高出力増幅器に入力されたり高出力増幅器から出力されたりした場合、その共振周波数にて発生する共振の影響により、ＤＰＤ歪補償特性が劣化するだけでなく、高出力増幅器の信頼性が低下してしまう可能性があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高出力増幅器の出力信号に含まれる共振周波数成分を制御又は抑圧することにより、あるいは、高出力増幅器の入力信号に含まれる共振周波数成分を減衰することにより、信頼性をさらに向上させることが可能な送信装置及び送信方法を提供することを目的とする。

一実施の形態によれば、送信装置は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調部と、前記高周波信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施す歪補償部と、歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰する第１フィルタと、を備える。

また、一実施の形態によれば、送信装置は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調部と、前記高周波信号を増幅する増幅器と、前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰するフィルタと、を備える。

また、一実施の形態よれば、送信装置は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調部と、前記高周波信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施す歪補償部と、歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち所定周波数成分を減衰する帯域阻止フィルタと、を備える。

また、一実施の形態によれば、送信方法は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力し、前記高周波信号を増幅器により増幅し、前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施し、歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰する。

前記一実施の形態によれば、高出力増幅器の出力信号に含まれる共振周波数成分を制御又は抑圧することにより、あるいは、高出力増幅器の入力信号に含まれる共振周波数成分を減衰することにより、信頼性をさらに向上させることが可能な送信装置及び送信方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる送信装置の概略を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる送信装置に設けられた高出力増幅器１４単体の入力信号及び出力信号の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる送信装置に設けられた歪補償部１１による歪補償方法を説明するための図である。 実施の形態１にかかる送信装置に設けられた高出力増幅器１４に入力される高周波信号の差周波数Δｆと、高出力増幅器１４から出力される高周波無線信号に含まれる出力歪（３次歪）との関係を示す図である。 実施の形態１にかかる送信装置の具体的な構成例を示すブロック図である。 各フィルタ１２，１５の特性を説明するための図である。 高出力増幅器１４の入出力信号の周波数と電力スペクトラムとの関係を示す図である。 フィルタ１２による共振周波数の減衰量の決定方法を説明するための図である。 フィルタ１２による共振周波数の減衰量の決定方法を説明するための図である。 実施の形態２にかかる送信装置の具体的な構成例を示すブロック図である。 フィードバック経路上に設けられた各フィルタ１１４，１１５の特性を説明するための図である。 フィードバック経路上に設けられた各フィルタ１１４ａ，１１５の特性を説明するための図である。 フィードバック経路上に設けられた各フィルタ１１４ｂ，１１５の特性を説明するための図である。 実施の形態３にかかる送信装置の概略を示すブロック図である。 実施の形態３にかかる送信装置の具体的な構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかる送信装置の概略を示すブロック図である。本実施の形態にかかる送信装置は、例えば、携帯電話基地局や放送局等の無線通信装置の送信部分に用いられ、高出力増幅器の入力信号に含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分（即ち、共振周波数成分）、を減衰するフィルタを備える。それにより、本実施の形態にかかる送信装置は、高出力増幅器にて共振が発生する周波数成分を抑制することができるため、信頼性を向上させることができる。以下、具体的に説明する。

なお、共振周波数成分そのものは、一般的には所望高周波信号の周波数と離れているため、高出力増幅器に入力される前にフィルタ等を用いて除去されることがほとんどである。そのため、以下では、共振周波数成分そのものが高出力増幅器に入力される場合については説明せず、高周波信号や相互変調歪等の包絡線成分中に共振周波数成分を含む高周波信号が高出力増幅器に入力される場合についてのみ説明する。

本実施の形態にかかる送信装置１は、歪補償部１１と、フィルタ（第１フィルタ；帯域阻止フィルタ）１２と、変調部１３と、高出力増幅器（増幅器）１４と、を備える。

変調部１３は、フィルタ１２を介して供給されたベースバンド信号（歪補償処理が施されたベースバンド信号）Ｉａ，Ｑａを変調して高周波信号を出力する。ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａの詳細については後述する。

高出力増幅器１４は、変調部１３から出力された高周波信号を増幅して高周波無線信号を出力する。この高周波無線信号はアンテナ（不図示）を介して外部に無線送信される。高出力増幅器１４は、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等のトランジスタデバイスで構成されている。

ここで、高出力増幅器１４は、実際には、高周波信号を増幅した信号（希望波）だけでなく、高出力増幅器１４内で発生した歪（妨害波；以下、出力歪と称す）も含めて、高周波無線信号として出力する。以下、図２を参照して具体的に説明する。

図２は、高出力増幅器１４単体の入力信号及び出力信号の関係を模式的に示す図である。縦軸はスペクトラムを表し、横軸は周波数を表す。図２の例では、高出力増幅器１４は、Δｆの差分を有する２つの周波数成分を含む高周波信号（破線の矢印）を増幅して、高周波無線信号（実線の矢印）を出力している。

図２に示すように、高出力増幅器１４では、高周波信号が入力されると、当該高周波信号を増幅した信号（希望波）だけでなく出力歪（妨害波）も含めて高周波無線信号として出力される。なお、図２には、出力歪として３次歪（ＩＭ３）及び５次歪（ＩＭ５）のみが示されている。

図１に戻り、歪補償部１１は、高出力増幅器１４の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、ベースバンド信号Ｉ，Ｑに対して歪補償処理を施し、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａとして出力する。歪補償部１１は、所謂、デジタル型プリディストーション方式の歪補償を行う。以下、図３を参照して具体的に説明する。

図３は、歪補償部１１による歪補償方法を説明するための図である。図３に示すように、歪補償前の高出力増幅器１４の出力信号には出力歪（点線の矢印）が含まれている。そこで、歪補償部１１は、出力歪（点線の矢印）とは逆相の入力歪（一点鎖線の矢印）を高出力増幅器１４の入力とするような歪補償成分を、ベースバンド信号Ｉ，Ｑに付加して、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａとして出力する。それにより、歪補償前に高出力増幅器１４の出力信号に含まれていた出力歪が入力歪によって相殺される。そのため、高出力増幅器１４は、出力歪が抑制された精度の高い高周波無線信号（実線の矢印）を出力することができる。なお、ベースバンド信号の周波数は、変調後の高周波信号の帯域周波数と比較して約半分程度に小さいため、この点を考慮して歪補償等が行われる必要がある。図３の例では、被変調波（搬送波）が高周波無線信号（実線の矢印）の中央にあると考えると、高周波信号の場合にΔｆの離調周波数で表されるＩＭ３成分は、ベースバンド信号ではΔｆ／２の周波数となる。

図１に戻り、フィルタ１２は、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａに含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器１４にて発生する共振によって振幅が所定値以上になるような周波数成分及びその周辺周波数成分（即ち、共振周波数成分）を、その振幅が所定値未満になるまで減衰する。なお、前述の通り、ベースバンド信号の周波数は、変調後の高周波信号の帯域周波数と比較して約半分程度に小さいため、この点を考慮してフィルタリングが行われる必要がある。

前述のように、共振周波数成分（例えば、１００ＭＨｚ前後のビデオ帯周波数成分）が直接、又は、主に高周波信号や相互変調歪等の包絡線成分中に共振周波数成分を含む高周波信号が、高出力増幅器１４に入力されたり高出力増幅器１４から出力されたりした場合、その共振周波数にて発生する共振の影響により、高出力増幅器の信頼性が低下してしまう可能性があった。ここで、高出力増幅器１４は、一般的には高効率の動作を実現するために飽和電力付近の電力を出力するように駆動されている。したがって、高出力増幅器１４にて発生する共振によって生じる周波数成分の振幅が所定値以上に大きいと、トランジスタに印加される電圧は、希望波である信号振幅と、電源電圧と、共振周波数成分の振幅と、が加算されることでトランジスタの耐電圧に対して余裕度が減少したり、あるいは耐電圧を超えてしまう。その結果、トランジスタの特性が劣化したり、トランジスタが破壊したりする可能性がある。そこで、送信装置１は、フィルタ１２を用いて上記フィルタリングを行うことにより、高出力増幅器１４にて共振が発生する周波数成分（即ち、共振周波数成分）を抑制している。それにより、トランジスタの動作に対する余裕度がより高くなり特性劣化や破壊が抑制されるため、送信装置１の信頼性が向上する。また定常状態のみならず、たとえば歪引き込み動作中やトラフィックの急変などの過渡状態でもより一層の余裕度を確保することができ、送信装置１の信頼性の向上に寄与する。

図４は、高出力増幅器１４に入力される高周波信号の差周波数Δｆと、高出力増幅器１４から出力される高周波無線信号に含まれる出力歪（３次歪）との関係を示す図である。縦軸はＤ／Ｕ比（希望波と妨害波の強さの比）を表し、横軸は差周波数Δｆを表している。

図４に示すように、差周波数Δｆが共振周波数（例えば、１００ＭＨｚ前後のビデオ帯周波数）の場合、Ｄ／Ｕ比が劣化（３次歪が増大）しているのがわかる。これは、前述のように、共振周波数成分（本例では、差周波数Δｆが共振周波数である２つの周波数成分）を含む高周波信号が、非線形性を有する高出力増幅器１４に入力されたことで、当該高出力増幅器１４に設けられたトランジスタにおいて共振周波数での共振が起こり励振されたためである。

これは、３次歪を補償するための入力歪の差周波数Δｆが共振周波数である場合にも同様のことが言える。そこで、本実施の形態にかかる送信装置１は、差周波数Δｆが共振周波数である３次歪補償用の入力歪を、フィルタ１２により減衰させている。それにより、高出力増幅器１４にて共振が発生する周波数成分は抑制され、トランジスタの特性劣化や破壊が抑制されるため、送信装置１の信頼性が向上する。このとき、高出力増幅器１４から出力される３次歪成分は、フィルタ１２を設けない場合と比較すると歪補償部１１によって補償されないが、例えば、後段にバンドパスフィルタを設ける等して、他の手段によって抑圧することができる。

なお、フィルタ１２によるフィルタリングは、基本的には、３次歪を補償する入力歪に対して実施すれば足りるが、当然ながら、それ以外の高次歪を補償する入力歪に対しても、例えば複数のノッチ帯域を設けるなどして、実施してもよい。

このように、本実施の形態にかかる送信装置１は、高出力増幅器１４の入力信号に含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器１４にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分（即ち、共振周波数成分）、を減衰するフィルタ１２を備える。それにより、本実施の形態にかかる送信装置１は、高出力増幅器１４にて共振が発生する周波数成分を抑制してトランジスタの動作に対する余裕度をより高め、あるいは特性劣化や破壊を抑制することができるため、信頼性を向上させることができる。トラフィック増加対策で今後無線通信に利用される周波数帯域が拡大される機会がますます増加するような市場状況においては、歪補償帯域内に、高出力増幅器１４にて共振が発生するような周波数成分（即ち、共振周波数成分）が入り込んでしまう可能性が高くなるため、本実施の形態にかかる送信装置１は特に有効である。

（送信装置１の具体的構成例）
図５は、本実施の形態にかかる送信装置１の具体的な構成例を送信装置１ａとして示すブロック図である。図５に示す送信装置１ａは、歪補償部１１、フィルタ１２、変調部１３、高出力増幅器１４に加え、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１６、周波数変換器１７、バンドパスフィルタ１８、アンテナ１９及び局部発振器２０をさらに備える。歪補償部１１は、周波数変換器１１１、ＡＤコンバータ１１２、復調部１１３、ローパスフィルタ１１５、歪算出部１１６、電力計算部１１７、メモリ１１８及び信号処理部１１９を有する。

ローパスフィルタ１５は、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａに含まれる不要な高周波成分を除去してフィルタ１２に対して出力する。なお、ローパスフィルタ１５は、フィルタ１２の後段に設けられてもよい。あるいは、フィルタ１２とローパスフィルタ１５とによって一つのフィルタが構成されていてもよい。あるいは、フィルタ１２及びローパスフィルタ１５は、歪補償部１１の一部に組み込まれてもよい。

ＤＡコンバータ１６は、変調部１３の出力信号（ここでは、中間信号）をＤＡ変換して出力する。周波数変換器１７は、ＤＡコンバータ１６の出力信号（中間信号）と局部発振器２０からのローカル信号ＬＯとをミキシングして高周波信号を出力する。

バンドパスフィルタ１８は、高出力増幅器１４から出力された高周波無線信号に含まれる不要成分を除去して出力する。バンドパスフィルタ１８を通過した高周波無線信号は、アンテナ１９を介して外部に無線送信される。

歪補償部１１において、周波数変換器１１１は、高出力増幅器１４から出力された高周波無線信号と、局部発振器２０からのローカル信号ＬＯと、をミキシングして中間信号を出力する。ＡＤコンバータ１１２は、周波数変換器１１１の出力信号（中間信号）をＡＤ変換して出力する。復調部１１３は、ＡＤコンバータ１１２の出力信号（中間信号）を復調してベースバンド信号（フィードバック信号）Ｉｂ，Ｑｂを出力する。ローパスフィルタ１１５は、ベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる不要な高周波成分を除去して出力する。

歪算出部１１６は、ベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂから、高出力増幅器１４の出力信号に含まれる出力歪を算出する。例えば、歪算出部１１６は、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａとベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂとを比較して、その差分を出力歪として算出する。電力計算部１１７は、ベースバンド信号Ｉ，Ｑの電力を算出する。メモリ１１８は、歪補償係数を複数格納しており、歪算出部１１６及び電力計算部１１７のそれぞれの算出結果に基づいて選択された何れかの歪補償係数を信号処理部１１９に出力する。信号処理部１１９は、メモリ１１８から読み出された歪補償係数を用いて、ベースバンド信号Ｉ，Ｑに対して歪補償処理を施し、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａとして出力する。換言すると、信号処理部１１９は、ベースバンド信号Ｉ，Ｑに出力歪を補償する歪補償成分を付加して、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａとして出力する。

図６は、各フィルタ１２，１５の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ１２，１５の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ｉａ，Ｑａの周波数（Δｆ／２）を表している。なお、図６には、図４で説明した高周波信号の差周波数ΔｆとＩＭ３成分との関係を示す図がさらに示されている。

図６に示すように、ローパスフィルタ１５は、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａに含まれる周波数成分のうち、２００ＭＨｚ以上の不要な高周波成分を除去している。これは、高出力増幅器１４に入力される高周波信号の差周波数Δｆで言うと、約４００ＭＨｚ以上の差周波数Δｆを除去していることと等価である。そのため、ローパスフィルタ１５は、信号帯域だけでなく、例えば信号帯域の５〜７倍程度の歪補償帯域まで通過させている。

さらに、フィルタ１２は、ベースバンド信号Ｉａ，Ｑａに含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器１４にて発生する共振によって振幅が所定値以上になるような周波数成分及びその周辺周波数成分（即ち、共振周波数成分）を、その振幅が所定値未満になるまで減衰している。具体的には、フィルタ１２は、高出力増幅器１４にて共振が発生する５０ＭＨｚ前後の周波数成分を減衰している。これは、高出力増幅器１４に入力される高周波信号の差周波数Δｆで言うと、１００ＭＨｚ前後の差周波数Δｆを減衰していることと等価である。そのため、高出力増幅器１４にて共振が発生する周波数成分（即ち、共振周波数成分）が抑制される。その結果、トランジスタの動作に対する余裕度がより高くなり特性劣化や破壊が抑制されるため、送信装置１の信頼性が向上する。

なお、フィルタ１２は共振周波数成分を完全に除去しないことが好ましい。
以下、図７を参照して、フィルタ１２により共振周波数成分が完全に除去された場合の問題点について説明する。図７は、高出力増幅器１４の入出力信号の周波数と電力スペクトラムとの関係を示す図である。

図７の例では、フィルタ１２を用いて共振周波数成分を完全に除去した信号成分が高出力増幅器１４に入力されている。この場合、確かに高出力増幅器１４には共振周波数成分が入力されないが、その結果、高出力増幅器１４にて発生する歪のうち共振周波数付近の出力歪の補償が行われなくなってしまう。そのため、補償されず残留した共振周波数付近の出力歪の影響で、トランジスタの耐圧に対する動作余裕度が減少したり、特性劣化や破壊が起きる可能性がある。

要するに、フィルタ１２を用いて共振周波数成分を完全に除去した信号成分を高出力増幅器１４に入力した場合には、残留する共振周波数付近の出力歪の影響で、トランジスタの耐圧に対する動作余裕度が減少したり、特性劣化や破壊が起きる可能性がある。一方で、フィルタ１２を用いずに出力歪をほぼ補償できる程度の入力歪をそのまま高出力増幅器１４に入力した場合には、共振周波数付近の入力歪が共振を励振してしまい、その影響でトランジスタの耐圧に対する動作余裕度が減少したり、特性劣化や破壊が起きる可能性もある。つまり、補償されずに残留する出力歪と、入力歪による励振と、あるいはその両方とでトランジスタのビデオ帯共振周波数成分が励振される場合がある。したがって、フィルタ１２による共振周波数の減衰量はその点を考慮して決定されることが望ましい。

図８は、フィルタ１２による共振周波数の減衰量の決定方法を説明するための図である。図８において、ベクトルＩＭｏは、高出力増幅器１４の歪補償前の出力歪のベクトルを表し、ベクトルＩＭｉｎは、共振周波数付近の出力歪を補償するための入力歪を出力側に換算したベクトルを表し、ベクトルＩＭｏｕｔは、高出力増幅器１４の歪補償後の出力歪のベクトルを表す。

図８に示すように、ベクトルＩＭｏをベクトルＩＭｉｎで相殺する場合、キャンセル量Ｃ［ｄＢ］は、α＝｜ＩＭｉｎ｜／｜ＩＭｏ｜とすると、以下のように表される。

Ｃ＝１０×ｌｏｇ（１＋α^２−２・α・ｃｏｓ（Δθ））

真値では、Ｃ＝（１＋α^２−２・α・ｃｏｓ（Δθ））

説明を簡単にするため、θ＝０ｄｅｇとし、ベクトルＩＭｉｎの絶対値を、歪補償を行わない場合のベクトルＩＭｏｕｔの絶対値で規格化すると、図９のように表される。図９に示すように、ベクトルＩＭｉｎの絶対値を、本来補償すべき値であるベクトルＩＭｏと等しい値にするのではなく、その半分（即ち、α＝０．５）にした場合に、入力歪及び出力歪の大きさが等しくなる。具体的には、出力歪では−６ｄＢの補償が得られ、入力歪では−６ｄＢの励振成分の低減が得られる。これは入力側の歪励振レベルを下げつつ、出力歪も補償をするための一例であって、使用するトランジスタの特性や、あるいは歪補償の方法や歪補償の動作速度などに応じて入力歪及び出力歪が総合的に抑制され、トランジスタの耐圧に対する動作余裕度をより高めるように、フィルタ１２による共振周波数の減衰量を決定することが好ましい。なお、フィルタ１２の減衰量決定は静的なものに限らず動的なものであってもよい。

＜実施の形態２＞
図１０は、実施の形態２にかかる送信装置１ｂの具体的な構成例を示すブロック図である。図１０に示す送信装置１ｂは、図５に示す送信装置１ａと比較して、歪補償部１１に代えて歪補償部１１ｂを備える。歪補償部１１ｂは、フィルタ（第２フィルタ）１１４をさらに備える。送信装置１ｂのその他の構成及び動作については、送信装置１ａと同様であるため、その説明を省略する。

フィルタ１１４は、復調部１１３によって復調されたベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、フィルタ１２によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分、を減衰する。それにより、歪補償部１１ｂに、当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させることができる。その結果、その後の歪補償部１１ｂによる処理負担が軽減する。

このように、本実施の形態にかかる送信装置１ｂは、実施の形態１にかかる送信装置１ａと同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態にかかる送信装置１ｂは、フィードバック経路上に、フィルタ１２によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分を減衰するフィルタ１１４を備える。それにより、本実施の形態にかかる送信装置１ｂは、歪補償部１１ｂに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部１１ｂによる処理負担を軽減させることができる。

図１１は、フィードバック経路上に設けられた各フィルタ１１４，１１５の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ１１４，１１５の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂの周波数（Δｆ／２）を表している。

図１１に示すように、ローパスフィルタ１１５は、復調部１１３によって復調されたベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、２００ＭＨｚ以上の不要な高周波成分を除去している。これは、高出力増幅器１４から出力される高周波信号の差周波数Δｆで言うと、約４００ＭＨｚ以上の差周波数Δｆを除去していることと等価である。そのため、ローパスフィルタ１１５は、信号帯域だけでなく、例えば信号帯域の５〜７倍程度の歪補償帯域まで通過させている。

さらに、フィルタ１１４は、復調部１１３によって復調されたベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、フィルタ１２によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯（本例では、５０ＭＨｚ前後）の周波数成分を減衰している。これは、高出力増幅器１４から出力される高周波信号の差周波数Δｆで言うと、１００ＭＨｚ前後の差周波数Δｆを除去していることと等価である。それにより、歪補償部１１ｂに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部１１ｂによる処理負担を軽減させることができる。

なお、フィルタ１１４の構成は上記に限られない。例えば、フィルタ１１４は、ベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、フィルタ１２によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分、を除去する構成であってもよい。以下、このような構成のフィルタ１１４をフィルタ１１４ａと称す。

図１２は、各フィルタ１１４ａ，１１５の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ１１４ａ，１１５の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂの周波数（Δｆ／２）を表している。

図１２に示すように、フィルタ１１４ａは、復調部１１３によって復調されたベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、フィルタ１２によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯（本例では、５０ＭＨｚ前後）の周波数成分を除去している。それにより、フィルタ１１４ａは、フィルタ１１４の場合と同様に、歪補償部１１ｂに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部１１ｂによる処理負担を軽減させることができる。

また、フィルタ１１４は、その後の歪補償部１１ｂの処理内容や、増幅に用いるトランジスタの回路構成特にビデオ帯共振にかかわる回路にあわせて、ベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、フィルタ１２によって減衰された周波数成分と同じ周波数成分、を増幅する構成であってもよい。以下、このような構成のフィルタ１１４をフィルタ１１４ｂと称す。

図１３は、各フィルタ１１４ｂ，１１５の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ１１４ｂ，１１５の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂの周波数（Δｆ／２）を表している。

図１３に示すように、フィルタ１１４ｂは、復調部１１３によって復調されたベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、フィルタ１２によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯（本例では、５０ＭＨｚ前後）の周波数成分を増幅している。このような構成でも、歪補償部１１ｂに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部１１ｂによる処理負担を軽減させることができる場合がある。

さらに、歪補償部１１ｂは、フィルタ１１４を備える代わりに、ベースバンド信号Ｉｂ，Ｑｂに含まれる周波数成分のうち、フィルタ１２によって減衰された周波数成分の周波数帯における出力歪を補償の対象から除外して処理を行う構成であってもよい。

＜実施の形態３＞
図１４は、実施の形態３にかかる送信装置２の概略を示すブロック図である。図１４に示す送信装置２は、図１に示す送信装置１と比較して、歪補償部１１を備えていない。図１４に示す送信装置２のその他の構成及び動作については、図１に示す送信装置１と同様であるため、その説明を省略する。

図１４に示す送信装置２は、例えば、共振周波数成分（例えば、１００ＭＨｚ前後のビデオ帯周波数の成分）を含む高周波信号が意図せず高出力増幅器１４に入力されないように、フィルタ１２にて当該共振周波数成分を減衰している。

それにより、本実施の形態にかかる送信装置２は、実施の形態１の場合と同等の効果を奏することができる。

（送信装置２の具体的構成例）
図１５は、実施の形態３にかかる送信装置２の具体的構成例を送信装置２ａとして示すブロック図である。図１５に示す送信装置２ａは、図５に示す送信装置１ａと比較して、歪補償部１１を備えていない。図１５に示す送信装置２ａのその他の構成及び動作については、図５に示す送信装置１ａと同様であるため、その説明を省略する。

以上のように、上記実施の形態１〜３にかかる送信装置は、高出力増幅器１４に入力される周波数成分のうち高出力増幅器１４にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分を減衰するフィルタ１２を備える。それにより、上記実施の形態１〜３にかかる送信装置は、高出力増幅器１４にて共振が発生する周波数成分を抑制して、トランジスタの動作に対する余裕度をより高めたり、特性劣化や破壊を抑制することができるため、信頼性を向上させることができる。

上記実施の形態１〜３では、フィルタ１２が変調部１３よりも前段に設けられた場合を例に説明したが、これに限られない。フィルタ１２は、変調部１３よりも後段に設けられてもよい。

なお、通常ＤＰＤ方式が採用された送信装置のＩＱベースバンド帯域に挿入されるフィルタは、信号帯域と歪補償帯域とを通過帯域とするようなローパスフィルタであって、歪補償能力を発揮するために通過帯域内の周波数特性は平坦にされるのが一般的である。それに対し、上記実施の形態にかかる送信装置は、通過帯域内において増幅素子のビデオ帯周波数近傍の周波数特性を意図的に減衰させたり増幅させたりする一方で、通過帯域内のその他の帯域では概ね歪補償能力を維持することで、送信装置の信頼性をより向上させている。

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、２０１４年２月４日に出願された日本出願特願２０１４−０１９５０３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。

１，１ａ，１ｂ 送信装置
２，２ａ 送信装置
１１ 歪補償部
１１ｂ 歪補償部
１２ フィルタ（第１フィルタ）
１３ 変調部
１４ 高出力増幅器
１５ ローパスフィルタ
１６ ＤＡコンバータ
１７ 周波数変換器
１８ フィルタ
１９ アンテナ
２０ 局部発振器
１１１ 周波数変換器
１１２ ＡＤコンバータ
１１３ 復調部
１１４ フィルタ（第２フィルタ）
１１４ａ フィルタ
１１４ｂ フィルタ
１１５ ローパスフィルタ
１１６ 歪算出部
１１７ 電力計算部
１１８ メモリ
１１９ 信号処理部

Claims (8)

1. ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調手段と、
   前記高周波信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施す歪補償手段と、
   歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上になるような周波数成分、を減衰する第１フィルタと、を備えた送信装置。
2. 前記第１フィルタは、歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が前記所定値以上になるような周波数成分を、前記振幅が前記所定値未満になるまで減衰する、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記歪補償手段は、
   前記増幅器の出力信号を復調してフィードバック信号を出力する復調手段と、
   前記フィードバック信号に含まれる周波数成分のうち、前記第１フィルタによって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分、に所定の利得を与える第２フィルタと、を備え、
   前記歪補償手段は、前記第２フィルタを通過した前記フィードバック信号から、前記増幅器の出力信号に含まれる前記出力歪を求める、請求項１又は２に記載の送信装置。
4. 前記第２フィルタは、前記フィードバック信号に含まれる周波数成分のうち、前記第１フィルタによって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分、を減衰する、請求項３に記載の送信装置。
5. 前記歪補償手段は、前記第１フィルタによって減衰された周波数成分の周波数帯における前記出力歪を補償の対象から除外する、請求項１又は２に記載の送信装置。
6. 前記歪補償手段は、前記出力歪を補償する入力歪を前記ベースバンド信号に付加し、
   前記第１フィルタによって減衰される周波数成分の減衰量は、当該周波数成分における前記入力歪と、当該入力歪により補償された後の前記出力歪と、のそれぞれの大きさに基づいて決定される、請求項１〜４の何れか一項に記載の送信装置。
7. ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調手段と、
   前記高周波信号を増幅する増幅器と、
   前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰するフィルタと、を備えた送信装置。
8. ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力し、
   前記高周波信号を増幅器により増幅し、
   前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施し、
   歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰する、送信方法。

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