JPWO2011086752A1 - 増幅装置及び信号処理装置 - Google Patents

Abstract

デジタルフィルタによる位相調整によって、増幅装置における信号のタイミング調整を適切に行う。増幅装置は、増幅器と、増幅器の動作に関与する信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される振幅−電圧変換部１２と、増幅器に与えられる信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部１５ａと、を備えている。前記タイミング調整部１５ａは、振幅−電圧変換部１２によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行う。

Description

本発明は、増幅装置及び信号処理装置に関するものである。

高出力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）の電力効率を高めるため、増幅器の入力信号（ＲＦ信号）のエンベロープに合わせて、増幅器の電源電圧（ドレイン電圧）を変調するＥＴ（Envelope Tracking）方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。ドレイン電圧を可変にすることで、増幅器を高効率な領域で動作させることができる。
また、ＥＴ方式と同様に、エンベロープ信号を用いて電力効率を高める技術として、ＥＥＲ（envelope elimination and restoration）方式なども知られている。

特開２００９−２９０２８３号公報

ＥＴ方式やＥＥＲ方式のようにエンベロープ信号を用いる装置では、エンベロープ信号と増幅器への入力信号とのタイミングを一致させることが必要である。
一般に、増幅器の入力の手前に設けられた周波数変換部によって、ベースバンド信号から高周波の搬送波周波数への変換が実施される。このため、増幅器におけるエンベロープ信号と入力信号のタイミングの調整精度は、搬送波周波数できまる。

ここで、エンベロープ信号と増幅器への入力信号とのタイミングを調整するには、回路中の配線の電気長を調整するなどして、物理的に信号のタイミングをずらすことが考えられる。しかし、物理的なタイミング調整は、上手く設定できれば完全なタイミング調整が実現できるが、そのように設定するためには、高価な装置を使用するか、もしくは、電気的な配線長を1/(搬送波周波数)[m]の精度で調整しなければならず、製造コストが増大するという問題があった。

そこで、簡便にタイミング調整を行うため、デジタル信号処理を用いて、タイミングをずらした信号（エンベロープ信号又は入力信号）を生成することが考えられる。

そこで、本発明者は、デジタル信号処理によるタイミング調整のため、信号の振幅を変化させず、群遅延のみを変化させる全域通過フィルタ（All Pass Filter）を用いるという着想を得た。

図７は、位相調整によってタイミングを遅延させるための理想的な全域通過フィルタの特性（位相特性及び振幅特性）を示している。図７（ａ）に示すように位相特性は、線形的に右肩下がりの特性となり、図７（ｂ）に示すように振幅特性は、０［ｄＢ］でフラットな特性となる。図７に示す特性を持つフィルタを用いれば、信号の振幅を変化させることなく、信号のタイミングを適切に調整することができる。

しかし、デジタル信号処理において、完全に理想的な全域通過フィルタを作ることは不可能である。

群遅延を一定にするためには、全域にわたって線形な位相特性をＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタか、部分的に線形な位相特性をもつＩＩＲ(Infinite Impulse Response)フィルタ構造をとるが、図８に示すように、位相周波数特性及び振幅周波数特性が、理想特性からずれたものとなり、全周波数について良好な特性を得ることが困難である。具体的には、図８の特性図において実線で示すように、周波数の高い側で位相周波数特性及び振幅特性が劣化する。なお、振幅特性は、図８（ｂ）のように周波数の高い側でゲインが低下する場合のほか、図８（ｃ）のようにＧｉｂｂｓ現象と呼ばれるゲインが波打つ現象が現れる場合もある。

このように、デジタルフィルタの特性は、フィルタのタップ数を増やすことで理想的な全域通過フィルタの特性に近づけることは可能であるが装置コストの観点からは好ましくない。一方で、フィルタのタップ数を減らし、デジタルフィルタでタイミング調整をしようとしても、適切にタイミング調整できなかったり、好ましくない信号の振幅の変化が生じたりすることがある。

そこで、本発明は、デジタルフィルタによる位相調整によって、適切な信号のタイミング調整が行える増幅装置及び信号処理装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、増幅器と、増幅器の動作に関与する信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、増幅器に与えられる信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられていることを特徴とする増幅装置である。

周波数が大きい範囲では特性が劣化しているデジタルフィルタであっても、比較的狭い周波数帯域では、理想特性に近い良好な特性が得られる。しかし、広帯域化した信号では、良好な特性を利用することが困難である。本発明者は、増幅装置に含まれる信号処理が信号を広帯域化していることに気付き、広帯域化される信号処理の前にタイミング調整を実施することで、良好な特性を利用することができることを見出した。
上記本発明によれば、信号が広帯域化される前の段階で前記信号のタイミング調整が行われるため、デジタルフィルタの良好な特性を利用して、タイミング調整を行うことができる。

（２）前記タイミング調整部によるタイミング調整は、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のタイミングと当該入力信号のエンベロープ信号のタイミングとを一致させるために行われるものとすることができる。この場合、入力信号とエンベロープ信号のタイミングをデジタルフィルタによって適切に調整することができる。

（３）前記信号処理部は、例えば、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のエンベロープ信号を、前記増幅器の電源電圧値に変換し、その変換の際に、前記エンベロープ信号が広帯域化するよう構成された変換部である。本発明によれば、かかる変換部が増幅装置に含まれていても、適切にタイミング調整が行える。

（４）前記エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部を備え、前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、前記検波部は、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されているのが好ましい。入力信号の正確な振幅は、（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2の演算により求められるものであるが、［（・）^1/2］の演算は信号を広帯域化させる。そこで、この演算を避けて、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算により得られた値を振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成し、そのエンベロープ信号に対してタイミング調整を行うことで、広帯域信号に対してタイミング調整を行うことを回避できる。

（５）前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号それぞれが入力され、入力されたＩ信号及びＱ信号から入力信号の振幅値を演算して前記エンベロープ信号を生成し、そのエンベロープ信号の帯域がＩ信号又はＱ信号よりも広帯域となる検波部を備え、前記タイミング調整部は、前記検波部に入力される前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号それぞれに対して、タイミング調整を行うよう設けられているのが好ましい。この場合、帯域が広帯域化する前のＩ信号及びＱ信号それぞれに対してタイミング調整が行われるため、広帯域信号に対してタイミング調整を行うことを回避できる。

（６）前記信号処理部は、例えば、前記増幅器の歪特性を補償するため前記増幅器の入力に与えられる入力信号に対する歪補償処理を行い、その歪補償処理の際に、前記入力信号が広帯域化するよう構成された歪補償部である。本発明では、かかる歪補償部が含まれていても、適切にタイミング調整を行える。

（７）他の観点からみた本発明は、増幅器と、エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部と、前記エンベロープ信号を前記増幅器の電源電圧値に変換する変換部と、前記エンベロープ信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記検波部は、前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されていることを特徴とする増幅装置である。
上記本発明によれば、検波部は、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算により得られた値を振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成する。（Ｉ²＋Ｑ²）の演算は、信号を広帯域化しないため、元のＩ・Ｑ信号の帯域が維持される。上記本発明では、狭帯域が維持されたエンベロープ信号に対してタイミング調整が行われ、広帯域信号に対してタイミング調整を行うことを回避できる。

（８）上記（１）〜（７）において、前記デジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内の信号については、位相を、タイミング調整のために所望されるとおり変化させるほぼ理想的な特性を有しており、前記タイミング調整部によってタイミング調整が行われる前記信号の周波数帯域は、実質的に、前記所定範囲の周波数帯域内に収まっている。

（９）他の観点からみた本発明は、信号処理装置であって、信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられていることを特徴とする信号処理装置である。
上記本発明によれば、信号が広帯域化される前の段階で前記信号のタイミング調整が行われるため、デジタルフィルタの良好な特性を利用して、タイミング調整を行うことができる。

（１０）更に他の観点からみた本発明は、信号処理装置であって、信号を狭帯域化する処理を行う狭帯域化信号処理部と、狭帯域化された前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備えていることを特徴とする信号処理装置である。
上記本発明によれば、信号を狭帯域化する処理を行い、狭帯域化された信号のタイミング調整を行うため、信号処理装置に広帯域の信号が入力されても、適切にタイミング調整が行える。

（１１）前記（９）において、信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部を更に備え、前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられているのが好ましい。この場合、信号が広帯域化される前の段階で前記信号のタイミング調整が行われるため、デジタルフィルタの良好な特性を利用して、タイミング調整を行うことができる。

（１２）更に他の観点からみた本発明は、信号処理装置であって、信号に対する第１の処理を行う第１信号処理部と、前記第１処理部よりも後の段階で、前記信号に対する第２の処理を行う第２信号処理部と、前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との間の段階で、前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記タイミング調整部に入力される信号の帯域が、第１信号処理部に入力される信号の帯域又は前記第２信号処理部から出力される信号の帯域よりも、狭帯域とされていることを特徴とする信号処理装置である。
上記本発明によれば、第１信号処理部に入力される信号の帯域又は前記第２信号処理部から出力される信号の帯域の一方又は両方が広帯域であっても、タイミング調整部に入力される信号の帯域はそれより狭くなっている。したがって、上記本発明によれば、デジタルフィルタにおいて理想特性に近い良好な特性が得られる範囲を利用し易くなる。

本発明によれば、デジタルフィルタによる位相調整によって、適切な信号のタイミング調整が行える。

第１実施形態に係る増幅装置のブロック図である。 比較例に係る増幅装置のブロック図である。 （ａ）はベースバンドＩ信号及びＱ信号の振幅を示しており、（ｂ）はＩ信号又はＱ信号の帯域を示しており、（ｃ）は（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2の帯域を示している。 第２実施形態に係る増幅装置のブロック図である。 第３実施形態に係る増幅装置のブロック図である。 信号処理装置のブロック図である。 理想的な全域通過フィルタの特性図である。 ＦＩＲフィルタの特性図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

［１．タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第１実施形態及び比較例］
図１及び図２は、タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第１実施形態及び比較例を示している。図１及び図２に示す回路では、入力信号（ベースバンドＩ信号・Ｑ信号）検波及びタイミング調整以外の基本的構成は、共通している。そこで、まず、図１及び図２において共通する構成について説明し、その後、図１及び図２それぞれにおいて特有の構成について説明する。

［１．１ 図１及び図２に共通する構成］
図１及び図２に示す増幅装置１は、通信用の送信機に設けられるものであり、増幅器（ＨＰＡ）１１を備えている。この増幅装置１には、増幅器への入力信号（ベースバンドのＩ信号及びＱ信号）から得られたエンベロープ信号が示す信号振幅を、増幅器１１への電源電圧（ドレイン電圧）値に変換する振幅−電圧変換部１２と、振幅−電圧変換部１２から出力された電源電圧値に応じた電源電圧を増幅器１１に供給する可変電源１３と、を備えている。
増幅装置１は、前記変換部１２及び可変電源１３を備えることで、ＥＴ方式による高効率化が図られている。

また、増幅装置１には、増幅器１１の歪特性の補償を行うための歪補償部（ＤＰＤ：Digital Pre-Distorter）１４が設けられている。歪補償部１４は、増幅器１１の歪み特性に応じた歪補償処理を入力信号（ベースバンド信号）に施す。より具体的には、歪補償部１４は、増幅器１１の入出力信号を監視して、その入出力信号から増幅器１１の入出力特性を把握する。そして、歪補償部１４は、歪んだ増幅器入出力特性の逆特性を、入力信号に付加することで、増幅器１１における歪みを打ち消す。

振幅−電圧変換部１２において行われる振幅から電源電圧を変換する処理、及び歪補償部１４において行われる歪補償処理は、信号処理の容易のため、ベースバンド周波数で実施される。
歪補償部１４によって歪補償のなされた信号（ベースバンド信号）は、周波数変換部１４ａにて、ベースバンド周波数よりも高周波である搬送波周波数にて周波数変換され、増幅器１１の入力に与えられる。

［１．２ 図１（第１実施形態）の構成］
図１に示す増幅装置１では、エンベロープ信号に関する処理が行われるエンベロープ信号処理経路の途中に設けられた第１タイミング調整部１５ａと、増幅器１１に与えられる入力信号に関する処理が行われる入力信号処理経路の途中であって、エンベロープ信号生成のために入力信号が検波された位置よりも後段の位置に設けられた第２タイミング調整部１５ｂと、を備えている。これらのタイミング調整部１５ａ，１５ｂは、遅延調整を実施するためのものである。

第１タイミング調整部１５ａは、振幅−電圧変換部１２の直前に設けられており、振幅−電圧変換部１２に入力される信号（エンベロープ信号）のタイミング調整を行う。第２タイミング調整部１５ｂは、歪補償部１４の直前に設けられており、歪補償部１４に入力される信号（ベースバンドＩ信号及びＱ信号）のタイミング調整を行う。なお、タイミング調整は、第１及び第２タイミング調整１５ａ，１５ｂの一方だけでも行える。

第１及び第２タイミング調整部１５ａ，１５ｂは、それぞれ、ＦＩＲフィルタ構成のデジタルフィルタによって構成されており、図８に示すような特性を有しており、理想的な全域通過フィルタとはなっていない。ただし、第１実施形態に係る増幅装置では、第１及び第２タイミング調整部１５ａ，１５ｂは、振幅を変えることなく適切に位相調整を行って、信号を所定時間遅延させる処理を行えるように構成されている。

なお、タイミング調整部１５ａ，１５ｂによって調整される遅延量は、予め測定された遅延量（静的に決定された遅延量）であってもよいし、特許文献１に示すように、動的に決定された遅延量であってもよい。遅延量の動的な決定は、特許文献１に示すように、増幅器の入出力特性を取得し、その入出力特性に応じて、調整量（遅延量）を決定することにより行える。
タイミング調整量は、デジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ又はＩＩＲフィルタ）のフィルタ係数で決まるため、所望されるタイミング調整量を得るには、前記フィルタ係数を調整すればよい。

また、図１に示す増幅装置１では、入力信号（ベースバンド信号Ｉ信号及びＱ信号）に対する検波を行う検波部１６を備えている。この検波部１６では、Ｉ信号及びＱ信号の値を、それぞれ、Ｉ及びＱとしたときに、検出したＩの値及びＱの値から、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算を行って得られた値を信号の振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成する。前記第１タイミング調整部１５ａ，１５ｂでは、検波部１６から出力された信号（エンベロープ信号）に対して、タイミング調整が行われる。
この検波部１６の意義については、後述する。

［１．３ 図２（比較例）の構成］
比較例に係る増幅装置１においても、図１に示す第１及び第２タイミング調整部１５ａ，１５ｂと同様のタイミング調整部１７が設けられている。つまり、このタイミング調整部１７も、図８に示す特性を有するデジタルフィルタである。ただし、このタイミング調整部１７は、振幅−電圧変換部１２と可変電源１３の間に設けられている。つまり、このタイミング調整部１７は、振幅−電圧変換処理が施された後の信号（エンベロープ信号）に対して、タイミング調整を行う。
なお、図２の増幅装置１では、入力信号処理経路におけるタイミング調整部は、省略されている。

また、図２に示す増幅装置でも、入力信号（ベースバンドＩ信号及びＱ信号）に対する検波を行う検波部１８を備えている。この検波部１８では、Ｉ信号及びＱ信号の値を、それぞれ、Ｉ及びＱとしたときに、検出したＩの値及びＱの値から、（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2の演算を行って振幅値を求め、その振幅値の変化を示すエンベロープ信号を生成する。

図３（ａ）に示すように、ベースバンド入力信号の振幅は、（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2となるから、ベースバンド入力信号の検波を行うのであれば、この式に従って、ベースバンドＩ信号及びＱ信号から振幅を求めるべきである。図２の検波部１８における計算式：（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2は、入力信号（ベースバンド信号）の振幅を求めるという観点からは、自然なものとなっている。

［１．４ 図１と図２との比較］
比較例に係る図２の検波部１８では、［（・）^1/2］の演算（スクウェアルート演算）を行うため、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、検波部１８から出力される信号（エンベロープ信号）が、元のＩ信号又はＱ信号の帯域ｆよりも、広帯域化する。つまり、検波部１８は、Ｉ信号及びＱ信号から入力信号の振幅を演算してエンベロープ信号を生成する際に、そのエンベロープ信号を、元のＩ信号又はＱ信号の帯域ｆよりも周波数を広げて広帯域化してしまう非線形変換部となっている。

しかも、図２の場合、入力信号の振幅値を増幅器の電源電圧値に変換する処理を行う振幅−電圧変換部１２も、信号の非線形処理を行うため、信号の広帯域化を生じさせることがある。

ここで、タイミング調整部１７を構成するデジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内だけみると、図７に示す理想特性とほぼ同様の特性が得られる（図８参照）。つまり、デジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内では、信号の位相を、タイミング調整のために所望されるとおり変化させるほぼ理想的な特性を有している。
一方、図８に示すように、所定範囲の周波数帯域外（帯域ｆの左右両側）では、位相特性・振幅特性ともに理想特性に対して劣化した特性となっている。
ほぼ理想的な特性が得られる前記所定範囲の周波数帯域としては、Ｉ信号又はＱ信号の帯域ｆと等しいか、その帯域ｆよりもやや広い程度に抑えられている。つまり、デジタルフィルタが理想的に動作する帯域≧Ｉ信号又はＱ信号の帯域、であり、Ｉ信号又はＱ信号の帯域ｆは、前記所定範囲の周波数帯域内に収まっている。
なお、理想特性と同様の特性が得られる周波数帯域の大きさは、デジタルフィルタのタップ数（次数）によって定まる。タップ数を減らすとデジタルフィルタを簡易に構成できるが、理想特性と同様の特性が得られる周波数帯域が狭くなる。逆に、理想特性と同様の特性が得られる周波数帯域を広くするにはタップ数（次数）を大きくする必要が生じる。

良好な特性が得られる帯域が所定範囲の周波数帯域内に限られるタイミング調整部１７に対して、所定範囲の周波数帯域よりも広帯域化した信号（（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2）を入力すると、位相特性や振幅特性が理想的でないフィルタ処理をすることとなり、適切に遅延処理が行えなかったり、信号が歪んだりする問題が生じる。
図２の増幅装置において、この問題を解消しようとすると、デジタルフィルタのタップ数を増加させる必要があり、回路規模の大規模化を招く。

これに対し、第１実施形態に係る図１の検波部１６では、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算で止め、［（・）^1/2］の演算（スクウェアルート演算）を行わない。第１実施形態の検波部１６では、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算により得られた値を、入力信号の振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成する。この（Ｉ²＋Ｑ²）の演算は、元のＩ信号又はＱ信号に対する線形変換であり、信号の広帯域化を生じさせない。

このように、第１実施形態の検波部１６から出力される信号（エンベロープ信号）に関しては、［（・）^1/2］の演算（スクウェアルート演算）が行われていないため、比較例の検波部１８からの出力信号のように広帯域化しておらず、元のＩ信号又はＱ信号の狭い帯域ｆが維持される。

そして、第１実施形態の第１タイミング調整部１５ａでは、狭帯域ｆが維持された信号に対して、タイミング調整が行われる。タイミング調整部１５ａを構成するデジタルフィルタは、元のＩ信号又はＱ信号の帯域ｆ程度の狭帯域の範囲では、図７に示す理想特性と同様の特性が得られるため、適切に位相遅れを生じさせて、タイミング遅延処理を行うことができる。したがって、第１実施形態によれば、比較的小さい回路規模で、正確にタイミングを調整でき、かつ歪信号の放射が少ない送信機を実現することができる。

また、第１実施形態の第２タイミング調整部１５ｂでも同様に、狭帯域信号であるベースバンドＩ信号及びＱ信号それぞれに対して、タイミング調整が行われるため、適切な処理が行える。

なお、比較例の振幅−電圧変換部１２に入力される振幅値は、本来的な振幅値（（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2）であるのに対し、第１実施形態の振幅−電圧変換部１２に入力される値は、正確には振幅値の二乗値である。したがって、第１実施形態の振幅−電圧変換部１２は、厳密には、入力信号の振幅値の二乗値を増幅器の電源電圧値に変換しているものである。換言すれば、第１実施形態の振幅−電圧変換部１２は、検波部１６で行われるべきであった［（・）^1/2］の演算（スクウェアルート演算）を、タイミング調整の後で、検波部１６の代わりに実施するとともに比較例のような振幅−電圧変換を行っている、ということができる。

［２．タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る増幅装置１を示している。
図４の増幅装置では、入力信号の検波は、図２に示す比較例に係る検波部１８と同様の検波部１８によって行われる。つまり、第２実施形態の検波部１８は、（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2の演算によって振幅を求めてエンベロープ信号を生成する。

第２実施形態において、タイミング調整部１５ｃは、この検波部１８の直前に設けられている。タイミング調整部１５ｃ自体の構成は、第１実施形態のタイミング調整部１５ａ，１５ｂと同様である。
このタイミング調整部１５ｃは、検波部１８によって信号が広帯域化する手前の段階の信号であるベースバンドＩ信号及びＱ信号それぞれのタイミング調整を行うよう設けられている。したがって、タイミング調整部１５ｃは、狭帯域信号に対してタイミング調整を行うことになるため、適切に調整を行える。

なお、第２実施形態における他の構成に関して、振幅−電圧変換部１２については比較例と同様のものが採用され、それ以外の構成については、第１実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。

［３．タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第３実施形態］
図５は、第３実施形態に係る増幅装置１を示している。図５の増幅装置１は、ポーラー変調方式（ＥＥＲ方式）を用いたものであり、ポーラー信号発生器２０を備えている。ポーラー信号発生器２０は、Ｉ信号及びＱ信号に基づいて、振幅情報（（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2）を示す信号（エンベロープ信号）と位相情報を示す信号とを出力する。

振幅情報を示す信号及び位相情報を示す信号は、それぞれタイミング調整部１５ａ，１５ｂによってタイミング調整がなされる。第３実施形態のタイミング調整部１５ａ，１５ｂの構成は、第１実施形態のタイミング調整部１５ａ、１５ｂの構成と同様である。
ここで、振幅情報を示す信号は、（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2であり、スクエアールート演算が施されたものであるから、Ｉ信号又はＱ信号の帯域に比べて広帯域化している。そこで、ポーラー信号発生器２０から出力された振幅情報を示す信号は、タイミング調整部１５ａに入力される前に、２乗計算部２１によって、２乗計算（ｘ²）が行われ、（Ｉ²＋Ｑ²）の信号となる。（Ｉ²＋Ｑ²）の信号は、（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2の帯域よりも帯域化した信号（デジタルフィルタが理想的に動作する帯域より狭い帯域の信号）となる。

タイミング調整部１５ａでは、２乗計算部２１によって狭帯域化された信号に対してタイミング調整が行われるため、適切なタイミング調整が行える。
タイミング調整部１５ａから出力されたタイミング調整済の信号（Ｉ²＋Ｑ²）は、スクエアールート計算部２２によってスクエアールート演算が行われ、（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2の信号に戻される。
（Ｉ²＋Ｑ²）^1/2の信号（振幅情報を示す信号；エンベロープ信号）は、振幅−電圧変換部２４によって、増幅器１１への電源電圧（ドレイン電圧）値に変換され、その電源電圧値に応じた電源電圧が可変電源１３から増幅器１１に供給される。

なお、ポーラー信号発生器２０から出力された位相情報を示す信号も、タイミング調整部１５ｂによってタイミング調整がなされた後に、位相歪補償装置２５に与えられ、位相歪補償装置２５の出力が増幅器１１の入力に与えられる。

［４．タイミング調整技術の信号処理装置全般への適用］
狭帯域信号でタイミング調整を行う本発明は、増幅装置に限られるものではなく、タイミング調整が必要とされる信号処理装置１０１に対して広く適用することができる。

図６（ａ）〜（ｄ）は、タイミング調整部１１５を有する信号処理装置１０１のバリエーションを示している。このタイミング調整部１１５は、第１実施形態のタイミング調整部１５ａ，１５ｂと同様の構成である。つまり、タイミング調整部１１５は、ＦＩＲフィルタもしくはＩＩＲフィルタ構成のデジタルフィルタによって構成されており、図８に示すような特性を有しており、理想的な全域通過フィルタとはなっていないが、フィルタが理想的に動作する所定範囲の周波数帯域内では、振幅を変えることなく適切に位相調整を行って、信号を所定時間ほど遅延させる処理を行えるように構成されている。

図６に示す４つの信号処理装置１０１は、入力及び出力の少なくともいずれか一方が、タイミング調整部１１５で適切に処理できる帯域よりも広帯域である広帯域信号となっている。

例えば、図６（ａ）の信号処理装置１０１には、狭帯域信号（フィルタが理想的に動作する所定範囲の周波数帯域と同じ又は当該帯域より小さい帯域）が入力として与えられ、タイミング調整を含む信号処理が行われて、広帯域信号が出力される。
図６（ａ）の信号処理装置は、信号処理装置１０１に与えられた狭帯域信号の帯域を広域化させずに維持（又はさらに狭帯域化する）狭帯域信号維持信号処理部（第１信号処理部）１１６と、その処理部１１６の後段に設けられたタイミング調整部１１５と、タイミング調整部１１５の後段に設けられて、信号の広帯域化を伴う信号処理を行う広帯域化処理部（第２信号処理部）２２０と、を備えている。

図６（ａ）の信号処理装置１０１は、図１に示す増幅装置１の検波部１６から振幅−電圧変換部１２までの信号処理を行う機能に相当する。つまり、図１の検波部１６は図６（ａ）の狭帯域維持信号処理部１１６に対応し、図１の第１タイミング調整部１５ａは図６（ａ）のタイミング調整部１１５に対応し、図１の振幅−電圧変換部１２は図６（ａ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。

図６（ａ）の信号処理装置１０１では、図１に示す第１実施形態の増幅装置１について説明したように、信号処理装置１０１に入力された狭帯域信号に対する狭帯域を維持する信号を行った上で、狭帯域信号を広帯域化させる処理の手前の段階で、タイミング調整が行われるため、適切にタイミング調整を行える帯域が狭帯域ｆに制限されたデジタルフィルタをタイミング調整部１１５として用いても、適切にタイミング調整を行うことができる。

図６（ｂ）の信号処理装置１０１には、図６（ａ）と同様に狭帯域信号が入力として与えられ、タイミング調整を含む信号処理が行われて、広帯域信号が出力される。
図６（ｂ）の信号処理装置は、信号処理装置１０１に入力として与えられた狭帯域信号に対してタイミング調整を行うタイミング調整部１１５と、タイミング調整部１１５の後段に設けられて、信号の広帯域化を伴う信号処理を行う広帯域化処理部２２０と、を備えている。

図６（ｂ）の信号処理装置１０１は、図１に示す増幅装置１の第２タイミング調整部１５ｂ及び歪補償部１４の機能や、図４に示す増幅装置１のタイミング調整１５ｃ及び検波部１８（振幅−電圧変換部１２を含めても良い）の機能に相当する。
つまり、図１の第２タイミング調整部１５ｂは図６（ｂ）のタイミング調整部１１５に対応し、図１の歪補償部１４は、図６（ｂ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。
また、図４のタイミング調整部１５ｃは図６（ｂ）のタイミング調整部１１５に対応し、図４の検波部１８（振幅−電圧変換部１２を含めても良い）は、図６（ｂ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。

図６（ｂ）の信号処理装置１０１でも、図１又は図４に示す増幅装置１について説明したように、信号を広帯域化させる処理の手前の段階で、タイミング調整が行われるため、適切にタイミング調整を行える帯域が狭帯域ｆに制限されたデジタルフィルタをタイミング調整部１１５として用いても、適切にタイミング調整を行うことができる。

図６（ｃ）及び図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、信号処理装置１０１への入力として広帯域信号が入力される。このため、図６（ｃ）及び図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、広帯域信号を、タイミング調整部１１５を構成するデジタルフィルタが適切にタイミング調整を行える帯域（又はそれ以下）に狭帯域化する狭帯域化信号処理部２１０を備えている。

図６（ｃ）及び図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、狭帯域化信号処理部２１０によって狭帯域化された信号に対して、タイミング調整部１１５によるタイミング調整が行われるため、適切にタイミング調整を行える帯域が狭帯域ｆに制限されたデジタルフィルタをタイミング調整部１１５として用いても、適切にタイミング調整を行うことができる。

図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、タイミング調整後の狭い帯域信号が、そのまま、信号処理装置１０１の出力となるのに対し、図６（ｃ）の信号処理装置１０１では、タイミング調整後の信号は、広帯域化処理部２２０によって広帯域化される。広帯域化処理部２２０では、好ましくは、信号処理装置１０１に入力された広帯域信号と同じ帯域にまで広帯域化される。

図６（ｃ）の狭帯域化信号処理部（第１信号処理部）２１０における処理は、広帯域化信号処理部（第２信号処理部）２２０における処理を関数とみなしたときに、その関数の逆関数となっているのが好ましい。この場合、狭帯域化信号処理部２１０では、入力された広帯域信号に含まれる情報を消失させることなく帯域を狭帯域化した狭帯域信号を生成し、広帯域化信号処理部２２０では、タイミング調整された狭帯域信号の帯域を元の広帯域に戻すことになる。
信号処理の対象となる信号として広帯域信号しか存在しない信号処理装置においても、タイミング調整部１１５の前後に、上記のような狭帯域化処理部２１０及び広帯域化処理部２２０を配置することで、その他の信号処理に影響を与えることなく、広帯域信号のタイミング調整を行うことができる。

図６（ｃ）の信号処理装置１０１は、具体的には、図５に示す、２乗計算部２１からスクエアールート計算部２２までの機能に対応する。すなわち、図５の２乗計算部２１は図６（ｃ）の狭帯域化信号処理部２１０に対応し、図５のタイミング調整部１５ａは図６（ｃ）のタイミング調整部１１５に対応し、図５のスクエアールート計算部２２は図６（ｃ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。図５の２乗計算部２１及びスクエアールート計算部２２による演算は互いに逆関数となっている。

また、図６（ｃ）の信号処理装置１は、具体的には、図５において、タイミング調整部１５ａの出力を直接、可変電源１３に与える構成に相当する。すなわち、図５の２乗計算部２１は図６（ｄ）の狭帯域化信号処理部２１０に対応し、図５のタイミング調整部１５ａは図６（ｄ）のタイミング調整部１１５に対応する。この場合の可変電源１３は、（Ｉ²＋Ｑ²）の信号に基づいて、直接、電源電圧値を決定できる機能を有するものとすればよい。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及びその範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１：増幅装置
１１：増幅器
１２：振幅−電圧変換部
１３：可変電源
１４：歪補償部
１５ａ：タイミング調整部
１５ｂ：タイミング調整部
１５ｂ：タイミング調整部
１６：検波部
１８：検波部
２１：２乗計算部
２２：スクエアールート計算部
２２０：広帯域化信号処理部（第２信号処理部）
１１５：タイミング調整部
１１６：狭帯域維持信号処理部（第１信号処理部）
２１０：狭帯域化信号処理部（第１信号処理部）

Claims (12)

1. 増幅器と、
   増幅器の動作に関与する信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、
   増幅器に与えられる信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
   を備え、
   前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられている
   ことを特徴とする増幅装置。
2. 前記タイミング調整部によるタイミング調整は、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のタイミングと当該入力信号のエンベロープ信号のタイミングとを一致させるために行われる
   請求項１記載の増幅装置。
3. 前記信号処理部は、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のエンベロープ信号を、前記増幅器の電源電圧値に変換し、その変換の際に、前記エンベロープ信号が広帯域化するよう構成された変換部である
   請求項１又は２記載の増幅装置。
4. 前記エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部を備え、
   前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、前記検波部は、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されている
   請求項３記載の増幅装置。
5. 前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号それぞれが入力され、入力されたＩ信号及びＱ信号から入力信号の振幅値を演算して前記エンベロープ信号を生成し、そのエンベロープ信号の帯域がＩ信号又はＱ信号よりも広帯域となる検波部を備え、
   前記タイミング調整部は、前記検波部に入力される前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号それぞれに対して、タイミング調整を行うよう設けられている
   請求項３記載の増幅装置。
6. 前記信号処理部は、前記増幅器の歪特性を補償するため前記増幅器の入力に与えられる入力信号に対する歪補償処理を行い、その歪補償処理の際に、前記入力信号が広帯域化するよう構成された歪補償部である
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の増幅装置。
7. 増幅器と、
   エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部と、
   前記エンベロープ信号を前記増幅器の電源電圧値に変換する変換部と、
   前記エンベロープ信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
   を備え、
   前記検波部は、前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、（Ｉ²＋Ｑ²）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されている
   ことを特徴とする増幅装置。
8. 前記デジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内の信号については、位相を、タイミング調整のために所望されるとおり変化させるほぼ理想的な特性を有しており、
   前記タイミング調整部によってタイミング調整が行われる前記信号の周波数帯域は、実質的に、前記所定範囲の周波数帯域内に収まっている
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の増幅装置。
9. 信号処理装置であって、
   信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、
   前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
   を備え、
   前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられている
   ことを特徴とする信号処理装置。
10. 信号処理装置であって、
    信号を狭帯域化する処理を行う狭帯域化信号処理部と、
    狭帯域化された前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
    を備えていることを特徴とする信号処理装置。
11. 信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部を更に備え、
    前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられている
    請求項１０記載の信号処理装置。
12. 信号処理装置であって、
    信号に対する第１の処理を行う第１信号処理部と、
    前記第１処理部よりも後の段階で、前記信号に対する第２の処理を行う第２信号処理部と、
    前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との間の段階で、前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
    を備え、
    前記タイミング調整部に入力される信号の帯域が、第１信号処理部に入力される信号の帯域又は前記第２信号処理部から出力される信号の帯域よりも、狭帯域とされている
    ことを特徴とする信号処理装置。

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