WO2005104352A1

WO2005104352A1 - 増幅器、情報通信機器、及び増幅方法

Info

Publication number: WO2005104352A1
Application number: PCT/JP2005/008073
Authority: WO
Inventors: Shigeru Morimoto; Hisashi Adachi; Toru Matsuura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2005-11-03
Also published as: US20060159198A1; EP1744449A4; JPWO2005104352A1; US7499502B2; JP4608487B2; CN100483929C; EP1744449A1; CN1860679A

Abstract

　従来、増幅器の変調信号の歪みを大幅に低減するためには、回路規模やコストが増大していた。　元の変調信号が入力され振幅信号および位相信号を発生する変調符号器１０１と、振幅信号から振幅変調信号を発生する電圧調整手段１１０と、位相信号から位相変調信号を発生する搬送波発生器１０２と、位相変調信号およびバイアス電圧として振幅変調信号が入力され、元の変調信号が復元されて増幅された変調信号を出力する増幅素子１０６と、を備えた増幅器において、電圧調整手段１１０は、振幅変調信号のレベルを指示するレベル制御信号に基づいてＤＣオフセット電圧を決定し、ＤＣオフセット電圧が加えられた振幅変調信号を発生する。

Description

明細書

増幅器、情報通信機器、及び増幅方法

技術分野

[0001] 本発明は、極座標変調を行う増幅器、情報通信機器、及び増幅方法に関し、特に

、高周波で動作して極座標変調を行う増幅器、情報通信機器、及び増幅方法に関する。

背景技術

[0002] 携帯電話などの携帯端末では、電池の寿命は大きな課題である。特に無線回路の送信部における増幅器は大きな電力を消費し、電池の寿命に大きく影響する。その増幅器の消費電力を低減する方法として極座標変調がある。

[0003] 図 7に、極座標変調を行う従来の増幅器の構成を示す (例えば、米国特許第 6366

177号明細書参照）。以下、図 7を参照して、極座標変調を行う従来の増幅器について説明する。

[0004] 従来の増幅器は、変調符号器 701、位相信号ブロック 702、振幅ドライバ 703、増幅素子 704、振幅モニタ 711、位相モニタ 712、及び変調信号制御器 713から構成される。そして、振幅モニタ 711、位相モニタ 712、及び変調信号制御器 713は、フィードバックループ 710を形成している。

[0005] 変調符号器 710は、位相信号および振幅信号を発生する回路である。位相信号ブロック 702は、位相変調が可能な回路である。振幅ドライバ 703は、振幅信号とレべル制御信号を入力し、入力したレベル制御信号に従って、振幅信号から振幅変調信号を発生する回路である。増幅素子 704は、位相変調信号と振幅変調信号とをミキシングし、変調信号を発生すると同時に増幅する回路である。

[0006] また、振幅モニタ 711は、増幅素子 704から出力された変調信号の振幅をモニタし、振幅信号を出力する回路である。位相モニタ 712は、増幅素子 704から出力された変調信号の位相をモニタし、位相信号を出力する回路である。変調信号制御器 713 は、補正テーブルに従って振幅ドライバ 703と位相信号ブロック 702とを制御する回路である回路である。 [0007] 次に、このような従来の増幅器の動作を説明する。

[0008] 変調符号器 701は、外部から入力される音声、文字、画像等のデータまたは信号を符号化して、位相信号及び振幅信号を発生する。

[0009] 変調符号器 701で発生された位相信号は、位相変調が可能な位相信号ブロック 7 02に入力される。そして、位相信号ブロック 702は、入力された位相信号を用いて位相変調を行い、位相変調信号を発生する。位相信号ブロック 702から出力された位相変調信号は、増幅素子 704に入力され、増幅素子 704により増幅される。

[0010] 一方、変調符号器 701で発生された振幅信号は、振幅ドライバ 703に入力される。

そして、振幅ドライバ 703は、同時にレベル制御信号を受ける。振幅ドライバ 703は、振幅信号とレベル制御信号に従って振幅変調信号を発生し、増幅素子 704の電源に入力する。

[0011] 増幅素子 704では、位相変調信号と振幅変調信号がミキシングされて、変調信号を発生すると同時に増幅する。ここで、振幅ドライバ 703の消費電力を小さくできれば、増幅器で高い動作効率を得ることが可能となる。

[0012] —般的に増幅素子 704は、位相変調信号や振幅変調信号に対して非線形に応答し、その結果、増幅素子 704によって発生 '増幅された変調信号には歪みが発生する。そこで、フィードバックループ 710により歪みを補償する手法が採用されている

[0013] フィードバックループ 710では、増幅素子 704から出力された変調信号は、位相モユタ 712と振幅モニタ 711でモニタされ、位相信号と振幅信号に分波される。そして、分波された位相信号と振幅信号とは、変調信号制御器 713に入力される。変調信号制御器 713は、補正テーブルに従って振幅ドライバ 703と搬送波発生ブロック 702を制御し、増幅素子 704から出力された変調信号が歪まないように、振幅ドライバ 703 と搬送波発生ブロック 702から各々出力される振幅変調信号と位相変調信号を調整する。

[0014] 増幅素子として半導体トランジスタを用いた場合は非線形性が大きい。図 7に示すような変調信号の歪みを補正する従来の手法では回路規模やコストの増大を招く上、変調速度に対して十分な速度での歪み補償が困難となる。また変調信号制御器 7 13での変調信号の補正量が大きいと、補正テーブルのサイズが大きくなりメモリーサィズが大きくなつてしまうという問題がある。

[0015] すなわち、増幅素子から出力される変調信号の歪みを低減するためには、回路規模ゃコストの増大を避けることが出来ないという課題がある。

[0016] また、増幅素子としてへテロ接合バイポーラトランジスタなどを用いた場合には、温度により、出力電力を発生する最小コレクタ電圧、すなわちコレクタ電圧のしきい値が変化し、その結果、増幅素子から出力される変調信号の歪みが増大する。

[0017] すなわち、増幅素子としてへテロ接合バイポーラトランジスタなどの半導体トランジスタを用いた場合には、温度変化によって変調信号の歪みが発生するという課題がある。

[0018] 本発明は、上記従来の課題を解決するもので、増幅素子から出力する変調信号の歪みを低減した増幅器、情報通信機器、及び増幅方法を、回路規模やコストの増大を抑制して提供することを目的とする。

[0019] また、本発明は、増幅素子の温度変化による変調信号の歪みを低減できる、増幅器、情報通信機器、及び増幅方法を提供することを目的とする。

発明の開示

[0020] 上述した課題を解決するために、第 1の本発明は、

データまたは信号を符号化してそれぞれ生成された振幅データ及び位相データを入力して極座標変調を行う増幅器であって、

前記振幅データから振幅変調信号のレベルを指示するレベル制御信号に基づいて前記振幅変調信号を発生する電圧調整手段と、

前記位相データから位相変調信号を発生する位相変調器と、

前記位相変調信号を入力する入力端子及び前記振幅変調信号を入力する電源端子を有し、入力された前記位相変調信号及び入力された前記振幅変調信号を用いて極座標変調された変調信号を出力する増幅素子とを備え、

前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号に基づいて、 DCオフセット電圧を決定し、決定した前記 DCオフセット電圧が加えられた前記振幅変調信号を発生する、増幅器である。 [0021] また、第 2の本発明は、

前記位相変調器が発生した前記位相変調信号のレベルを調整する利得調整手段を備え、

前記入力端子には、レベルが調整された前記位相変調信号が入力される、第 1の本発明の増幅器である。

[0022] また、第 3の本発明は、

前記利得調整手段は、前記レベル制御信号に基づいて前記位相変調信号の出力レベルを決定し、前記位相変調器が発生した前記位相変調信号が決定した前記出カレベルになるように前記位相変調器が発生した前記位相変調信号のレベルを調整する、第 2の本発明の増幅器である。

[0023] また、第 4の本発明は、

前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号に応じて、前記振幅信号の電圧レべルに対する発生された前記変調信号の電圧レベルの関係が、少なくとも一部の領域で線形の関係になるように、前記 DCオフセット電圧を決定する、第 1の本発明の増幅器である。

[0024] また、第 5の本発明は、

前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号に応じて、前記振幅信号の電圧レべルに対する前記増幅された変調信号の電圧レベルの関係が、全領域で実質上線形の関係になるように、前記 DCオフセット電圧を異ならせる、第 1の本発明の増幅器である。

[0025] また、第 6の本発明は、温度を検出する温度検出手段を備え、

前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号及び検出された前記温度の両方に基づいて前記 DCオフセット電圧を決定する、第 1の本発明の増幅器である。

[0026] また、第 7の本発明は、

前記振幅データから振幅変調信号を発生する電圧調整手段と、

前記位相データから位相変調信号を発生する位相変調器と、前記位相変調信号を入力する入力端子及び前記振幅変調信号を入力する電源端子を有し、入力された前記位相変調信号及び入力された前記振幅変調信号を用いて極座標変調された変調信号を出力する増幅素子と、

温度を検出する温度検出手段とを備え、

前記電圧調整手段は、検出された前記温度に基づいて、 DCオフセット電圧を決定し、決定した前記 DCオフセット電圧が加えられた前記振幅変調信号を発生する、増幅器である。

[0027] また、第 8の本発明は、

前記電圧調整手段は、検出された前記温度に応じて、前記振幅信号の電圧レべルに対する発生された前記変調信号の電圧レベルの関係が、少なくとも一部の領域で線形の関係になるように、前記 DCオフセット電圧を決定する、第 7の本発明の増幅器である。

[0028] また、第 9の本発明は、

前記電圧調整手段は、前記 DCオフセット電圧を、検出された前記温度に対して一次関数で変化させることにより決定する、第 8の本発明の増幅器である。

[0029] また、第 10の本発明は、

前記電圧調整手段は、検出された前記温度に応じて、前記振幅信号の電圧レべルに対する前記増幅された変調信号の電圧レベルの関係が、全領域で実質上線形の関係になるように、前記 DCオフセット電圧を異ならせる、第 7の本発明の増幅器である。

[0030] また、第 11の本発明は、

前記増幅素子は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタである、第ほたは 6の本発明の増幅器である。

[0031] また、第 12の本発明は、

前記へテロ接合バイポーラトランジスタは、コレクタに AlGaAsが用いられており、ベースに GaAsが用いられており、

前記電圧調整手段は、前記 DCオフセット電圧を、検出された前記温度に対して 0 . 50mV/°Cから 0. 70mV/°Cの割合で変化させることにより決定する、第 11の本発明の増幅器である。

[0032] また、第 13の本発明は、

前記へテロ接合バイポーラトランジスタは、コレクタに InGaAsが用いられており、ベースに GaAsが用いられており、

前記電圧調整手段は、前記 DCオフセット電圧を、検出された前記温度に対して 0 . 60mV/°Cから 0. 80mV/°Cの割合で変化させることにより決定する、第 11の本発明の増幅器である。

[0033] また、第 14の本発明は、

送信波を出力する送信回路と、

アンテナで受信された受信波を入力する受信回路と、

出力された前記送信波を前記アンテナに導き、前記アンテナで受信された前記受信波を前記受信回路に導くアンテナ共用器とを備え、

前記送信回路には、第 1の本発明の増幅器が用レ、られている、情報通信機器である。

[0034] また、第 15の本発明は、

送信波を出力する送信回路と、

アンテナで受信された受信波を入力する受信回路と、

前記送信回路には、第 7の本発明の増幅器が用レ、られている、情報通信機器である。

[0035] また、第 16の本発明は、

データまたは信号を符号化してそれぞれ生成された振幅データ及び位相データを入力して極座標変調を行う増幅器に用レ、られる増幅方法であって、

前記振幅データから振幅変調信号のレベルを指示するレベル制御信号に基づいて前記振幅変調信号を発生する電圧調整ステップと、

前記位相データから位相変調信号を発生する位相変調ステップと、

増幅素子の入力端子から前記位相変調信号を入力し、前記増幅素子の電源端子から前記振幅変調信号を入力し、入力された前記位相変調信号及び入力された前記振幅変調信号を用いて前記増幅素子により極座標変調された変調信号を出力する増幅ステップとを備え、

前記電圧調整ステップは、前記レベル制御信号に基づいて、 DCオフセット電圧を決定し、決定した前記 DCオフセット電圧が加えられた前記振幅変調信号を発生する、増幅方法である。

[0036] また、第 17の本発明は、

データまたは信号を符号化してそれぞれ生成された振幅データ及び位相データを入力して極座標変調を行う増幅器に用いられる増幅方法であって、

前記振幅データから振幅変調信号を発生する電圧調整ステップと、

増幅素子の入力端子から前記位相変調信号を入力し、前記増幅素子の電源端子から前記振幅変調信号をし、入力された前記位相変調信号及び入力された前記振幅変調信号を用いて前記増幅素子により極座標変調された変調信号を出力する増幅ステップと、

温度を検出する温度検出ステップとを備え、

前記電圧調整ステップは、検出された前記温度に基づいて、 DCオフセット電圧を決定し、決定した前記 DCオフセット電圧が加えられた前記振幅変調信号を発生する、増幅方法である。

[0037] 本発明は、変調信号の歪みを大幅に低減でき、回路規模やコストの増大を抑制できる、増幅器、情報通信機器、及び増幅方法を提供することが出来る。

[0038] また、別の本発明により、増幅素子の温度変化による変調信号の歪みを低減できる、増幅器、情報通信機器、及び増幅方法を提供できる。

発明を実施するための最良の形態

[0039] 以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

[0040] (実施の形態 1)

まず、実施の形態 1について説明する。

[0041] 図 1に、本発明の実施の形態 1に係る増幅器の構成を示す。 [0042] 実施の形態 1における増幅器は、変調符号器 101、搬送波発生器 102、利得可変増幅器 107、電圧調整手段 110、及び増幅素子 106から構成されている。そして、電圧調整手段 110は、振幅信号線形化器 103と電源制御部 104とを備えており、電源制御部 104は、オフセット制御回路 111、オフセット発生回路 105を備えている。

[0043] 変調符号器 101の一方の出力は、振幅信号線形化器 103の入力に接続され、振幅信号線形化器 103の出力は、電源電源制御部 104の入力に接続されている。また、電源制御部 104の出力は、増幅素子 106の電源端子に接続されており、増幅素子 106の出力は、出力端子 Voutに接続されている。

[0044] 一方、変調符号器 101の他方の出力は、搬送波発生器 102の入力に接続されており、搬送波発生器 102の出力は、利得可変増幅器 107の入力に接続されている。そして、利得可変増幅器 107の出力は、増幅素子 106の入力端子に接続されている

[0045] また、振幅信号線形化器 103、電源制御部 104、利得可変増幅器 107は、それぞれ、レベル制御信号を入力するための端子（図示せず）を有している。

[0046] 変調符号器 101は、位相信号及び振幅信号を発生する回路である。

[0047] 搬送波発生回路 102は、位相変調が可能な回路である。

[0048] 利得可変増幅器 107は、位相変調信号のレベルを調整する回路である。

[0049] 振幅信号線形化器 103は、振幅信号とレベル制御信号とを入力して、レベル制御信号の各レベルにおける補正テーブルに基づいて振幅信号を補正する回路である

[0050] 電源制御部 104は、レベル制御信号と振幅信号線形化器 103で補正された振幅信号に従って振幅変調信号を発生する回路である。

[0051] 増幅素子 106は、電源制御部 104から出力された振幅変調信号と、利得可変増幅素子 107から出力された位相変調信号とを合成して、変調信号を発生するとともに同時に増幅して出力する回路である。

[0052] オフセット制御回路 111は、レベル制御信号に基づいて、オフセット制御信号を出力する回路である。なお、オフセット制御信号とは、レベル制御信号のレベルに関する情報を含む信号である。 [0053] オフセット発生回路 105は、増幅素子 406の電源端子に印加する振幅変調信号に加える DCオフセット電圧を、オフセット制御回路 411力出力されたオフセット制御信号に応じて決定する回路である。

[0054] つまり、オフセット発生回路 105は、レベル制御信号のレベルに従って DCオフセット電圧を決定し、振幅変調信号にこの DCオフセット電圧を加えた信号を振幅変調信号として出力する回路である。

[0055] 次に、このような本実施の形態 1の動作を説明する。

[0056] まず、音声、文字、画像等のデータが、位相信号および振幅信号を発生する変調符号器 101に入力される。

[0057] なお、本実施の形態のデータとは、クロック信号を伝送するための少なくとも一つの信号線を含む複数の信号線から構成されるバスラインを用いて、そのクロック信号に同期して伝送される信号であって、離散的な数値を示す信号のこと意味している。従つて、変調符号器 101に入力される、音声、文字、画像等のデータとは、音声情報、文字情報、画像情報等の情報が離散的な数値で表されており、クロック信号に同期してバスラインから変調符号器 101に入力される信号のことを意味している。

[0058] 変調符号器 101は、入力されたデータを符号化することによって、振幅データ及び位相データを生成して出力する。なお、変調符号器 101から出力される振幅データ及び位相データも、上述したデータである。

[0059] 変調符号器 101の出力の一方から出力された位相信号は、位相変調が可能な搬送波発生器 102に入力される。そして、搬送波発生器 102は、入力された位相信号と、図示していない局部発振器で発生された搬送波とを用いて位相変調を行って位相変調信号を発生し、発生した位相変調信号を出力する。なお、搬送波発生器 102 で発生された位相変調信号は、上記のデータではなぐデータとしての位相信号が示す離散的な数値に対応する電圧を有する電気信号である。

[0060] 搬送波発生器 102から出力された位相変調信号は、利得可変増幅器 107に入力される。利得可変増幅器 107は、入力された位相変調信号のレベルを調整する。そして、レベルが調整された位相変調信号は、増幅素子 106の入力端子に出力される [0061] 一方、変調符号器 101の出力の他方から出力された振幅信号は、電圧調整手段 1 10に入力される。電圧調整手段 110は、振幅信号を入力するのと同時にレベル制御信号を受け、入力された振幅信号と入力されたレベル制御信号に従って振幅変調信号を発生する。そして、電圧調整手段 110は、発生した振幅変調信号を、増幅素子 1 06の電源端子に出力する。

[0062] ここで、電圧調整手段 110は、図 1に示すように、補正テーブルを有する振幅信号線形化器 103と、オフセット発生回路 105を有する電源制御部 104とで構成されている。この点に着目して電圧調整手段 110の動作をさらに詳細に説明する。

[0063] すなわち、振幅信号線形化器 103は、変調符号器 101の出力の他方から出力された振幅信号が入力されると共にレベル制御信号を受ける。このレベル制御信号は、増幅器の出力レベルを制御する信号である。つまり、レベル制御信号は、従来は、増幅素子 106の入力端子に入力される振幅変調信号のレベルを調整する目的のためにのみ用いられていた。しかしながら、本実施の形態 1では、振幅変調信号のレベルを調整することはもちろんそれ以外の用途にもレベル制御信号を用いる。

[0064] すなわち、振幅信号線形化器 103は、上述したように、レベル制御信号の各レベル毎に振幅信号を補正するための補正テーブルを有している。すなわち、振幅信号線形化器 103は、複数の補正テーブルを有している。そして、振幅信号線形化器 103 は、レベル制御信号が示すレベルに対応する補正テーブルを、振幅制御信号の各レベルに対応する複数の補正テーブルから選択して、選択した補正テーブルに基づレ、て振幅信号を補正する。そして、振幅信号線形化器 103で補正された振幅信号は、電源制御部 104に出力される。

[0065] 電源制御部 104は、振幅信号線形化器 103で補正された振幅信号を入力すると共に、レベル制御信号を受ける。そして、電源制御部 104は、レベル制御信号と補正された振幅信号に従って振幅変調信号を発生する。なお、この振幅変調信号は、データとしての補正された振幅信号が示す数値に対応する電圧を有する電気信号である。そして、電源制御部 104が振幅変調信号を発生するのと同時に、オフセット発生回路 105は、レベル制御信号のレベルを示すオフセット制御信号をオフセット制御回路 111から受け取り、そのオフセット制御信号に従って DCオフセット電圧を決定する。そして、電源制御部 104は、オフセット発生回路 105により決定された DCオフセット電圧を発生し、電源制御部 104は、振幅変調信号にこの DCオフセット電圧をカ卩えた信号を振幅変調信号として出力し、増幅素子 106の電源を駆動する。このように、本実施の形態 1の増幅器は、レベル制御信号を DCオフセット電圧を決定するのにも用いている。

[0066] 増幅素子 106では、この電源制御部 104から出力された振幅変調信号と、利得可変増幅素子 107から出力された位相変調信号が合成されて、極座標変調された変調信号が発生される。そして、増幅素子 106は、極座標変調された変調信号を発生するとともに、その変調信号を増幅して、出力する。

[0067] 図 2は、図 1に示す増幅素子 106の電源電圧 Vinと出力電圧 Voutの関係を示している。図 2 (a)は増幅素子 106が理想的な線形特性であって、入力された振幅変調信号に対して歪まずに変調信号が出力される様子が示されている。図 2 (b)は、増幅素子 106がへテロ接合バイポーラトランジスタを多段接続したパワーアンプであって、十分に大きな位相変調信号が入力されて飽和動作状態にあり、また電源電圧 Vinがコレクタ端子に与えられるものとする。出力電圧 Voutは、コレクタ電圧 Vinがある電圧 AVを超えると増加し始め、ほぼコレクタ電圧 Vinにほぼ比例して増加する。電圧 Δν は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのヘテロ接合部におけるコンダクシヨンバンドの不連続性に起因している。また、低出力電圧 Voutではコレクタ電圧 Vinに完全には比例していない。増幅素子 106はこの 2点において線形特性から逸脱している。増幅素子 106に何も手をカ卩えない振幅変調信号を入力すれば、出力される変調信号は歪み、 P 接チャネル漏洩電力の増加や変調精度の劣化を招いてしまう。

[0068] 図 3 (a)、 (b)、 (c)に、レベル制御信号が大きい場合と小さい場合における、本実施の形態 1の変調信号の補正の原理を示している。

[0069] 図 3 (a)はレベル制御信号が大きい場合のコレクタ端子への入力振幅変調信号と出力変調信号の関係である。入力振幅変調信号 Veをそのまま増幅素子 106に入力すれば、所望の出力変調信号 Vo'より小さく歪んだ出力変調信号 Voが出力される。そこで、オフセット発生回路 105で決定される DCオフセット電圧 AVHを振幅変調信号 Veに加えた振幅変調信号 Ve'をコレクタに印加することにより所望の変調信号 Vo' が出力される。その結果、入力された振幅変調信号 Ve'と出力された変調信号 Vo' がほぼ線形の関係となり、増幅素子 106から出力される変調信号 Vo'は歪まない。

[0070] 一方、図 3 (b)はレベル制御信号が小さい場合である。オフセット発生回路 105で決定される DCオフセット電圧 Δ VHが振幅変調信号 Veに加えた Ve'を印加した場合に得られる出力変調信号 Vo'は、理想特性から得られる所望の Voとは異なる。これは、動作領域において増幅素子 106の電源電圧 Vinと出力電圧 Voutが比例関係に無いからである。

[0071] そこで利得可変増幅器 107により増幅素子 106に入力する位相変調信号レベルを低下し、増幅素子への入力を低下する。その結果、増幅素子の特性は、 DCオフセット電圧が Δ VLに変化すると共に Voutが発生し始める Vinの最低レベルも低下する。なお、増幅素子 406の入力端子に入力する位相変調信号レベルを低下すると、増幅素子 406の特性が上記のように変化する事実は、本願発明によって独自に発見した事実である。その結果、入力される振幅変調信号 Veに DCオフセット電圧 AVLを印加した振幅変調信号 Ve'をコレクタに入力すれば、振幅変調信号 Ve'の変動範囲では、コレクタ電圧 Vinと出力電圧 Voutがほぼ線形の関係となり、増幅素子 106から出力される変調信号は歪まず所望の Vo'が得られる。

[0072] このように、出力変調信号のレベルに応じて増幅素子 106への位相変調信号の入カレベルを変化しつつ、電源制御部 104が出力する振幅変調信号の DCオフセット電圧を変化することにより、増幅素子 106から出力される変調信号の歪みを大幅に低減させることができる。

[0073] 従って、図 7の従来の増幅器は、増幅素子 704から出力される変調信号の歪みを低減するためにフィードバックループ 710を設ける必要があった力本実施の形態 1 の増幅器では、フィードバックループ 710を設けなくても、増幅素子 106から出力される歪みを大幅に低減することが出来る。

[0074] なお、図 7の従来の増幅器は、変調信号制御器 713に補正テーブルを備え、本実施の形態 1の増幅器は、振幅信号線形化器 103に補正テーブルを備えており、テーブルを有している点では両者は同様である。しかし、本実施の形態 1においては、ォフセット発生回路 105等が余分に必要にはなるものの、これによる回路規模の増加は極めて小さぐそれに対して、このオフセット発生回路 105を備えることにより、振幅線形化器 103の補正テーブルが必要とするメモリ量を十分小さくすることが出来るので、トータルの回路規模で考えると、従来例に比べて回路規模を小さくすることが出来るという効果がある。

[0075] このように本実施の形態 1の増幅器は、増幅素子から出力される歪みを大幅に低減することが出来る上、回路規模を削減することが出来るという効果も得ることが出来る

[0076] なお、本実施の形態 1では、搬送波発生器 102と、増幅素子 106の間に利得可変増幅器 107を設けるとして説明したが、これに限らない。搬送波発生器 102と増幅素子 106との間に利得可変増幅器 107を設けず、搬送波発生器 102の出力を増幅素子 106の入力端子に接続しても構わない。このようにした場合であっても、増幅素子 106から出力される変調信号の歪みを大幅に低減させることが出来る。

[0077] さらに、本実施の形態 1では、変調符号器 101は、データを入力して入力したデータを符号化することにより、振幅信号及び位相信号を生成するとして説明したが、これに限らない。変調符号器 101は、音声や画像等を示すアナログ信号を入力してそのアナログ信号を一旦データに変換した後、変換したデータを符号化して、振幅信号及び位相信号を生成しても構わなレ、。

[0078] さらに、本実施の形態 1では、オフセット発生回路 105がレベル制御信号に応じて DCオフセット電圧を変化させるとして説明した力これに限らない。レベル制御信号が所定の値より小さい場合は、増幅素子 106からの出力信号の電力も小さくなる。このように出力信号の電力が小さい場合には、増幅素子 106からの出力信号が多少歪んでも問題にならない。従って、レベル制御信号が所定の値より小さい場合には、ォフセット発生回路 105の機能を停止し、レベル制御信号が所定の値以上である場合には、オフセット発生回路 105を動作させるようにしても構わない。

[0079] さらに、本実施の形態 1では、増幅器が振幅信号線形化器 103を備えているとして説明したが、増幅器が振幅信号線形化器 103を備えていない構成であってもよい。特に、増幅素子 106の DCオフセット電圧を変化させることのみにより、増幅素子 106 をその線形領域で動作させることが可能になる場合には、振幅信号線形化器 103を用いる必要はない。従って、このような場合には、増幅器が、振幅信号線形化器 103 を用いない場合であっても、本実施の形態 1と同等の効果を得ることが出来る。

[0080] さらに、本実施の形態 1では、オフセット制御回路 111がレベル制御信号を受け取り、レベル制御信号のレベルを示すオフセット制御信号を出力するとして説明したが、これに限らなレ、。オフセット制御回路 111を設けず、レベル制御信号を直接オフセット発生回路 105に入力し、オフセット発生回路 105が、入力されたレベル制御信号に基づいて、 DCオフセット電圧を決定しても構わない。

[0081] さらに、本実施の形態の振幅信号は、本発明の振幅データの例であり、本実施の形態の位相信号は本発明の位相データの例である。

[0082] (実施の形態 2)

次に、実施の形態 2について説明する。

[0083] 図 4に、本発明の実施の形態 2に係る増幅器の構成を示す。

[0084] 図 4に示した増幅器の、図 1に示した実施の形態 1の増幅器との相違点は、電源制御部 404が、オフセット制御回路 411と、オフセット発生回路 405とを備えており、増幅素子 406の温度をモニタする機能を有している点である。

[0085] すなわち、オフセット制御回路 411は、増幅素子 406の温度 Tをモニタする機能を有する回路である。すなわち、オフセット制御回路 411は、増幅素子 406の温度を検出する温度センサからの信号に基づいて、オフセット制御信号を出力する回路である。なお、オフセット制御信号とは、増幅素子 406の温度に関する情報を含む信号である。

[0086] また、オフセット発生回路 405は、増幅素子 406の電源端子に印加する振幅変調信号に加える DCオフセット電圧を、オフセット制御回路 411から出力されたオフセット制御信号に応じて決定する回路である。

[0087] 本実施の形態 2の増幅器は、上記以外は、実施の形態 1の増幅器と同様であるので説明を省略する。

[0088] なお、本実施の形態 2のオフセット制御回路 411が有する増幅素子 406の温度 Tをモニタする機能は、本発明の温度検出手段の例である。

[0089] なお、変調符号器 401、搬送波発生器 402、振幅信号線形化器 403は、利得可変増幅器 407は、それぞれ、図 1に示す実施の形態 1の、変調符号器 101、搬送波発生器 102、振幅信号線形化器 103、利得可変増幅器 107と同じものである。また、振幅信号線形化器 403と電源制御部 404により、電圧調整手段 410を構成してレ、る。

[0090] 次に、このような実施の形態 2の動作を実施の形態 1との相違点を中心に説明する

[0091] 本実施の形態 2における増幅器は、実施の形態 1の増幅器と同様にレベル制御信号に基づいて内部振幅信号に印加する DCオフセット電圧を決定する代わりに、増幅素子 406の温度に応じて DCオフセット電圧を決定する。

[0092] すなわち、オフセット制御信号 411は、増幅素子 411の温度を検知する図示していない温度センサからの信号を入力し、温度センサの温度を示すオフセット制御信号をオフセット発生回路 405に出力する。

[0093] オフセット発生回路 405は、オフセット制御信号に応じて DCオフセット電圧を決定する。そして、電源制御部 404は、内部振幅信号にこの最終的に決定した DCオフセット電圧を印加する。

[0094] このように、実施の形態 2の電源制御部 404は、増幅素子 406の温度に応じて DC オフセット電圧を決定し、決定した DCオフセット電圧を内部振幅信号に印加して生成した振幅信号を出力する。

[0095] 図 5は、図 4に示す増幅素子 406が単段のへテロ接合バイポーラトランジスタである場合において、増幅素子 406の温度が変化した時の、増幅素子 406のコレクタ電圧 Vinと出力電圧 Voutの関係を示している。出力電圧 Voutは、コレクタ電圧 Vinがあるしきい電圧を超えると増加し始め、ほぼコレクタ電圧に比例して増加する力温度に応じてしきい電圧 Δνは変化する。 Δνの温度に対する変化量は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのコレクタとベースに仕様する材料によって異なる。ェミッタに AlGaA sを、ベースに GaAsを用いた場合は Δνはおよそ 0. 2〜0. 7mVZ°Cで変化し、エミッタに InGaAsを、ベースに GaAsを用いた場合は Δνはおよそ 0. 2〜0. 8mV/°C で変化することが分かっている。

[0096] 図 6に、増幅素子 406がコレクタに AlGaAsを、ベースに GaAsを用いたヘテロ接合ノくイポーラトランジスタであり、温度が常温の場合と高温の場合における、本実施の形態 2の出力電圧 Voutの補正の原理を示している。

[0097] 増幅素子 406が常温 25°Cの場合には、電源制御部 404の温度モニタつきオフセット発生回路 405で決定される DCオフセット電圧 AVRとしておよそ 0. 2Vが振幅変調信号に加えられた振幅変調信号 Veが増幅素子 406のコレクタ電圧 Vinに印加される。その結果、増幅素子 406のコレクタ電圧 Vinと出力電圧 Voutが、理想特性に一致する完全に線形の関係となり、出力変調信号 Voは歪まない。

[0098] 一方、高温の場合には、増幅素子 406のオフセット電圧は 0. 6mVZ°Cの割合で変化し、高温 85°Cの場合には AVxとして + 36mV変化する。オフセット発生回路 40 5で決定される DCオフセット電圧 ΔνΤとして、 AVRO. 2Vに、 AVx + 36mVをカロえた 0. 236Vが振幅変調信号に加えられる。その結果、振幅変調信号 Ve'が増幅素子 406のコレクタ電圧 Vinとして印加され、増幅素子 406のコレクタ電圧 Vinと出力電圧 Voutが理想特性に一致する完全に線形の関係となり、出力変調信号 Voは歪まなレ、。

[0099] このように、増幅素子 406の温度に応じて振幅変調信号に DCオフセット電圧をカロえて、増幅素子 406のコレクタ電圧 Vinに与えることにより、温度が変化しても常に增幅素子 406から出力される変調信号の歪みを大幅に低減することができる。温度変化によるオフセットのシフト量はほぼ比例しているため、オフセット発生回路 405が発生する DCオフセットを、増幅素子 406の温度 Tに比例して変化すればよ複雑な参照テーブルをもつ必要はない。オフセット発生回路 405が発生する DCオフセット変化量は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのェミッタに AlGaAsを、ベースに GaA sを用いた場合は Δνはおよそ 0. 2〜0. 7mV/。Cであり、ェミッタに InGaAsを、ベースに GaAsを用いた場合は Δνはおよそ 0. 2〜0. 8mV/°Cに設定すればよい。

[0100] なお、本実施の形態 2では、オフセット制御回路 411は、増幅素子 406の温度 Tをモニタする機能を有しているとして説明した力これに限らない。増幅素子 406の温度 Tをモニタする代わりに、実施の形態 2の増幅器が用いられている情報通信機器の筐体内に設けられた温度センサが検知した温度をモニタしても構わない。すなわち、オフセット制御回路 411は、増幅素子 406の温度モニタする代わりに、実施の形態 2の増幅器が用いられている情報通信機器の筐体内の温度をモニタしても構わなレ、。すなわち、増幅素子 406の温度を正確に検知することが理想的である力現実には、増幅器を実装する回路基板上の空間の制約などから、温度センサを増幅素子 406に直接接触させて実装することが困難な場合も多レ、。このような場合であっても、筐体内の余った空間に温度センサを設置し、筐体内の温度を検知し、この検知した温度を増幅素子 406の温度 Tであるとみなして上記のような動作を行っても実施の形態 2と同等の効果を得ることが出来る。

[0101] さらに、本実施の形態 2では、搬送波発生器 402と、増幅素子 406の間に利得可変増幅器 407を設けるとして説明したが、これに限らない。搬送波発生器 402と増幅素子 406との間に利得可変増幅器 407を設けず、搬送波発生器 402の出力を増幅素子 406の入力端子に接続しても構わない。このようにした場合であっても、増幅素子 406から出力される変調信号の歪みを大幅に低減させることが出来る。

[0102] さらに、本実施の形態 2では、オフセット発生回路 405がレベル制御信号に応じて DCオフセット電圧を変化させるとして説明した力 S、これに限らない。レベル制御信号が所定の値より小さい場合は、増幅素子 406からの出力信号の電力も小さくなる。このように出力信号の電力が小さい場合には、増幅素子 406からの出力信号が多少歪んでも問題にならない。従って、レベル制御信号が所定の値より小さい場合には、ォフセット発生回路 405の機能を停止し、レベル制御信号が所定の値以上である場合には、オフセット発生回路 405を動作させるようにしても構わない。

[0103] 以上説明したように、本実施の形態によれば、増幅素子の振幅変調信号に対する非線形性が大きい場合においても、振幅変調信号に対する補正量を大幅に低減できる。また、回路規模やコストの増大を抑制できる。

[0104] なお、各実施の形態については、振幅信号に着目して説明を行っており、位相信号の補正については記載していない。動作条件等によっては位相信号の補正も行う必要があるが、その場合には、各実施の形態の構成に、従来の位相信号を補正する方法を適用すればよい。例えば、図 1、図 4に示す各実施の形態の構成に、図 7に示す従来の構成の位相信号を補正する部分を適用することもできる。

[0105] また、各実施の形態は極座標変調の増幅器の場合で説明したが、本発明は、極座標変調以外の変調方法の増幅器についても適用できる。 [0106] また、実施の形態 1の増幅器に、実施の形態 2で説明した増幅素子の温度をモニタする機能も備えさせ、レベル制御信号と増幅素子の温度の両方に基づいて、 DCォフセット電圧を決定させるようにしてもよい。通常は、オフセット発生回路 405が発生する DCオフセット変化量は、利得可変増幅器 407の出力レベルに応じても変化し、 DCオフセット変化量は増幅素子 406の温度 Tとは独立に設定する。なお、利得可変増幅器 407の出力レベルが極度に変化する場合、温度に対する DCオフセット変化量を上述した範囲で変化することも有効である。

[0107] (実施の形態 3)

次に、実施の形態 3について説明する。

[0108] 実施の形態 3では、実施の形態 1または実施の形態 2で説明した増幅器を用いた情報通信機器について説明する。

[0109] 図 8は、実施の形態 1で説明した図 1に示す増幅器または実施の形態 2で説明した図 4に示す増幅器を含む情報通信機器 820の概略構成を示したブロック図である。情報通信機器 820は、送信装置 821と受信装置 822から構成され、これらはアンテナ共用器 823を介してアンテナ 824と接続されている。送信装置 821には、実施の形態 1で説明した増幅器または実施の形態 2で説明した増幅器が用いられる。ここで、情報通信機器 820は、たとえば携帯電話機や通信機能を備えた携帯情報端末等の携帯無線端末装置や、無線基地局等を含む。また、情報通信機器 820は、 PDA 、無線 LANなどの通信用カードなどであってもよい。

[0110] 次に、このような本実施の形態の動作を説明する。

[0111] 送信時には、送信装置 821は、図示していないベースバンド部から音声、文字、画像等のデータを入力する。入力されたデータは、実施の形態 1または実施の形態 2で説明した増幅器に入力される。送信装置 821に用いられている実施の形態 1または実施の形態 2の増幅で極座標変調されて、極座標変調された変調信号が出力される。送信装置 821は、出力された変調信号を送信信号として、アンテナ共用器 823に出力する。アンテナ共用器 823は、送信装置 821から出力された送信信号をアンテナ 824に導き、アンテナ 824に導かれた送信信号は、アンテナ 824から空中に放射される。 [0112] 一方、受信時には、アンテナ 824で受信された受信信号は、アンテナ共用器 823 によって、受信装置 822に導かれる。受信装置 822は、アンテナ共用器 823からの受信信号を入力して、ベースバンド信号に復調する。そして、受信装置 822は、復調したベースバンド信号を図示していないベースバンド部に出力する。

[0113] このように、実施の形態 3の情報通信機器に、実施の形態 1または実施の形態 2で説明した増幅器を用いることにより、歪みを大幅に低減した変調信号を送信できる情報通信機器を実現できる。

産業上の利用可能性

[0114] 本発明にかかる増幅器、情報通信機器、及び増幅方法は、変調信号の歪みを大幅に低減でき、回路規模やコストの増大を抑制できるという効果を有し、極座標変調を行う増幅器、情報通信機器、及び増幅方法等に有用であり、特に、高周波で動作して極座標変調を行う増幅器、情報通信機器、及び増幅方法に有用である。

[0115] また、本発明にかかる増幅器、情報通信機器、及び増幅方法は、増幅素子の温度変化による変調信号の歪みを低減できるという効果を有し、極座標変調を行う増幅器、情報通信機器、及び増幅方法等に有用であり、特に、高周波で動作して極座標変調を行う増幅器、情報通信機器、及び増幅方法に有用である。

図面の簡単な説明

[0116] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る増幅器の構成図

[図 2] (a)ヘテロ接合バイポーラトランジスタのコレクタ電圧と出力電圧の理想的な関係を示す図（b)ヘテロ接合バイポーラトランジスタのコレクタ電圧と出力電圧の関係を示す図

[図 3(a)]本発明の実施の形態 1に係る増幅器における、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの補正後の振幅動作領域を示す図（（a)レベル制御信号が大きレ、場合） [図 3(b)]本発明の実施の形態 1に係る増幅器における、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの補正後の振幅動作領域を示す図（ (b)レベル制御信号が小さくかつ十分位相変調信号レベルが大きレ、場合）

[図 3(c)]本発明の実施の形態 1に係る増幅器における、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの補正後の振幅動作領域を示す図（（c)レベル制御信号が小さくかつ十分位 o 相1—変調信号レベルが小さレ、場合）

〇

園 4]1—本発明の実施の形態 2に係る増幅器の構成図

園 5]ヘテロ接合バイポーラトランジスタのコレクタ電圧と出力電圧の温度変化時における関係を示す図

園 6]本発明の実施の形態 2に係る増幅器における、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの補正後の振幅動作領域を示す図

[図 7]従来の、極座標変調を行う増幅器の構成図

園 8]本発明の実施の形態 3における情報通信機器の構成図

符号の説明

変調符号器

102 搬送波発生器

103 振幅信号線形化器

104 電源制御部

105 オフセット発生回路

106 増幅素子

107 利得可変増幅器

110 電圧調整手段

111 オフセット制御回路

401 変調符号器

402 搬送波発生器

403 振幅信号線形化器

404 電源制御部

405 オフセット発生回路

406 増幅素子

407 利得可変増幅器

410 電圧調整手段

411 オフセット制御回路

701 変調符号器 702 搬送波発生ブロック

703 振幅ドライバ

704 増幅素子

710 フィードバックループ

711 振幅モニタ

712 位相モニタ

713 変調信号制御器

Claims

請求の範囲

[1] データまたは信号を符号化してそれぞれ生成された振幅データ及び位相データを入力して極座標変調を行う増幅器であって、

前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号に基づいて、 DCオフセット電圧を決定し、決定した前記 DCオフセット電圧が加えられた前記振幅変調信号を発生する、増幅器。

[2] 前記位相変調器が発生した前記位相変調信号のレベルを調整する利得調整手段を備え、

前記入力端子には、レベルが調整された前記位相変調信号が入力される、請求の範囲第 1項記載の増幅器。

[3] 前記利得調整手段は、前記レベル制御信号に基づいて前記位相変調信号の出力レベルを決定し、前記位相変調器が発生した前記位相変調信号が決定した前記出カレベルになるように前記位相変調器が発生した前記位相変調信号のレベルを調整する、請求の範囲第 2項記載の増幅器。

[4] 前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号に応じて、前記振幅信号の電圧レべルに対する発生された前記変調信号の電圧レベルの関係が、少なくとも一部の領域で線形の関係になるように、前記 DCオフセット電圧を決定する、請求の範囲第 1項記載の増幅器。

[5] 前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号に応じて、前記振幅信号の電圧レべルに対する前記増幅された変調信号の電圧レベルの関係が、全領域で実質上線形の関係になるように、前記 DCオフセット電圧を異ならせる、請求の範囲第 1項記載の増幅器。

[6] 温度を検出する温度検出手段を備え、

前記電圧調整手段は、前記レベル制御信号及び検出された前記温度の両方に基づいて前記 DCオフセット電圧を決定する、請求の範囲第 1項記載の増幅器。

[7] 前記増幅素子は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタである、請求の範囲第 1または

6項に記載の増幅器。

[8] 前記へテロ接合バイポーラトランジスタは、ェミッタに AlGaAsが用いられており、ベースに GaAsが用いられており、

前記電圧調整手段は、前記 DCオフセット電圧を、検出された前記温度に対して 0 . 20mV/°Cから 0. 70mV/°Cの割合で変化させることにより決定する、請求の範囲第 7項記載の増幅器。

[9] 前記へテロ接合バイポーラトランジスタは、ェミッタに InGaAsが用いられており、ベースに GaAsが用いられており、

前記電圧調整手段は、前記 DCオフセット電圧を、検出された前記温度に対して 0 . 20mV/°Cから 0. 80mV/°Cの割合で変化させることにより決定する、請求の範囲第 7項記載の増幅器。

[10] 送信波を出力する送信回路と、

アンテナで受信された受信波を入力する受信回路と、

前記送信回路には、請求の範囲第 1項記載の増幅器が用レ、られている、情報通信機器。

[11] データまたは信号を符号化してそれぞれ生成された振幅データ及び位相データを入力して極座標変調を行う増幅器に用レ、られる増幅方法であって、

前記電圧調整ステップは、前記レベル制御信号に基づいて、 DCオフセット電圧を決定し、決定した前記 DCオフセット電圧が加えられた前記振幅変調信号を発生する、増幅方法。