WO2012023624A4 - 包絡線追跡型電源を用いたシレー電力増幅方法および送信機 - Google Patents

包絡線追跡型電源を用いたシレー電力増幅方法および送信機 Download PDF

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栗原 宏
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    • H03F2200/336A I/Q, i.e. phase quadrature, modulator or demodulator being used in an amplifying circuit

Definitions

  • the present invention relates to a power amplification method and transmitter for use in a base station or terminal of mobile radio (for example, for mobile phone in microwave band). Furthermore, the present invention relates to an Envelope Tracking transmitter, and more particularly, to envelope of a high frequency modulation signal in order to linearly amplify a high frequency modulation signal having a leading power such as a multicarrier signal larger than an average output power.
  • the present invention relates to a Chireix power amplification method and a transmitter operating at a drive voltage following a line.
  • the present invention relates to an envelope tracking transmitter (hereinafter referred to as "ET transmitter") according to the prior art, in which the power efficiency is increased if the tracking speed of the envelope tracking power source can not sufficiently track the rate of change of the envelope.
  • the problem of falling is solved by using the Siley offset technique which is a feature of another prior art Silay power amplification method.
  • the Siley offset technique which is a feature of another prior art Silay power amplification method.
  • a Silay transmitter is also called a LINC (LInear Amplification with Nonlinear Components) transmitter.
  • An ET transmitter is disclosed in, for example, Patent Document 1, and the operation principle thereof will be described using FIGS. 13 to 16.
  • FIG. 13 shows an example of the configuration of the ET transmitter 200, in which one set of baseband signals (I / Q) is orthogonally modulated by the orthogonal modulation section 290 to generate high frequency modulation signals (Si signals), and The amplifier 60 performs power amplification to output a transmitter output signal (So signal).
  • Power amplifier 60 is driven by an envelope tracking power supply output (V 2) which is an output of envelope tracking power supply unit 210.
  • the tracking drive voltage is a power supply voltage, and indicates the drain or collector voltage if the power amplifier 60 is a semiconductor amplifier, and the plate voltage if it is an electron tube.
  • the envelope tracking power supply unit 210 inputs a set of baseband signals (I / Q) or a high frequency modulation signal (Si signal) to the envelope detection unit 220 and is an envelope of the Si signal. It outputs an envelope signal (E signal).
  • the E signal is power amplified by the DC conversion unit 240, and the high frequency components are attenuated by the low pass filter unit 30, and the output of the low pass filter unit 30 is the envelope tracking power supply output of the power amplifier 60 Supplied as V2).
  • FIG. 14A shows the waveform (c71) of the envelope of the high frequency modulation signal (Si signal) output from the normal power amplifier 60 and the waveform (c72) of the tracking drive voltage (V0) supplied to the power amplifier 60. It is shown. As it shows that the magnitude of the waveform (c72) is constant, the drive voltage (V0) is constant, that is, the power supply voltage is constant.
  • FIG. 14 (b) shows the case of an ET transmitter in which the envelope tracking power supply output (V2) is changed according to the envelope of the high frequency modulation signal (Si signal) as shown by the waveform (c 73).
  • a high frequency modulation signal (Si signal) is a so-called multicarrier signal in which a plurality of narrow band modulation signals having different carrier frequencies are arranged on the frequency axis.
  • the envelope waveform fluctuates over a wide dynamic range.
  • a constant drive voltage (V0) exceeding the maximum value of the amplitude of the high frequency modulation signal (Si signal), that is, the power supply voltage To the power amplifier 60 As a result, a loss corresponding to the hatched portion (a74) in FIG. 14A is generated, and the power efficiency of the transmitter is reduced to, for example, about 10% to 20%.
  • the power efficiency of the power amplifier is most efficient at the operation near the saturation point. Since the operating point in FIG. 14 (a) is much lower than the saturation point, the power efficiency is also low.
  • the envelope tracking power supply output (V2) is changed following the envelope of the high frequency modulation signal (Si signal), the hatched portion (a75 in FIG. 14B). Since the loss corresponds to the above, the power efficiency of the transmitter can be increased (for example, to about 70% to 85%). In this case, the power amplifier operates near the power efficient saturation point.
  • the power efficiency of the ET transmitter 200 varies with the cut-off frequency (f1) of the low pass filter LPF 30, the factors for determining the cut-off frequency (f1) will be described, and then, depending on the cut-off frequency (f1) It will be described how the power efficiency of the ET transmitter 200 changes.
  • a class D amplifier for converting an input signal into a pulse train having a pulse width proportional to its magnitude is widely used for the DC conversion unit 240.
  • the low-pass filter 30 (LPF) is used to cut off the switching noise generated by the class D amplifier, but if the cut-off frequency (f1) of the LPF is reduced, the switching noise amount can be reduced, but by the LPF Linear distortion power is increased.
  • the cut-off frequency (f1) is determined, for example, such that the linear distortion power and the switching noise power are equal.
  • the curve c84 in FIG. 15 shows the voltage waveform v1 (t) of the input signal V1 of the LPF, and the curve c85 shows the voltage waveform v2 (t) of the envelope tracking power supply output (V2) which is the output of the LPF 30. It is In the example shown in this figure, v1 (t) and v2 (t) intersect at times t3, t4, t5, t6 and t7.
  • the time zone between times t4 and t5 is v2 (t ) Is a section where v1 (t) is exceeded and the drive power supply voltage is excessive (therefore, the power amplifier 60 is in linear operation).
  • v2 (t) is less than v1 (t) and the drive power supply voltage is insufficient (therefore, the power amplifier 60 is performing the non-linear operation) is there.
  • the input signal level of the power amplifier 60 is below the saturation point at which the power efficiency is maximum, so the amount of out-of-band leakage power is small, but the power efficiency decreases.
  • FIG. 16 shows the result of investigation of how the amount of out-of-band leakage power increases as the cutoff frequency (f1) decreases.
  • the horizontal axis of this figure is a value obtained by standardizing the difference f-fc between the frequency f and the center frequency fc of the high frequency modulation signal (Si) by the bandwidth 2fo of the high frequency modulation signal (Si). It is a spectral density (PSD; Power Spectrum Density).
  • the high frequency modulation signal (Si) used in the simulation is obtained by arranging eight QPSK modulation signals at equal intervals on the frequency axis.
  • This model is called a standard model and is often used in other simulations (FIG. 4, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 10, FIG. 12 and FIG. 20).
  • c80 shows an example of a PSD characteristic standard defined by a government agency of each country called "PSD (Power Spectrum Density) mask", and the PSD characteristic of the transmitter exceeds this mask. It is not supposed to be.
  • five curves other than the PSD mask are referred to as c81, c82, c83, c84 and c85 in order from the top.
  • the five PSD curves show the cases where the values of f1 are set to fo / 4, fo / 2, fo, 2fo and 4fo in the order of c81 to c85, respectively.
  • the cutoff frequency (f1) of the package connection line tracking power supply unit 210 needs to be 2fo or more in order to obtain the PSD characteristics below the PSD mask by the ET power amplifier 200. . If the cut-off frequency (f1) is too low to exceed the PSD mask, increase the envelope tracking power supply output (V2) of the power amplifier 60 at a constant ratio, or the input level of the power amplifier 60 at a constant ratio The smaller size can improve the PSD characteristics, but at the cost of degrading the average power efficiency.
  • FIG. 17 (a) shows the configuration of a conventional transmitter 300
  • FIG. 17 (b) shows the configuration of a Silay transmitter 400. As shown in FIG. In the conventional transmitter 300 shown in FIG.
  • the power amplifier 60 amplifies the power of the output signal (Si) obtained by orthogonally modulating one set of baseband modulation signals (I / Q) by the orthogonal modulator 90.
  • the output signal (So) of the transmitter is obtained at the output.
  • Reference numeral 1 in FIG. 17 shows that the signal waveform of the input signal of the power amplifier 60 largely fluctuates with time.
  • the Siley transmitter 400 shown in FIG. 17 shows that the signal waveform of the input signal of the power amplifier 60 largely fluctuates with time.
  • a signal component separation unit 660 receives a set of baseband modulation signals (I / Q), and the first constant envelope signal (hereinafter referred to as C1 signal) whose envelope does not change with time And a second constant envelope signal (hereinafter referred to as a C2 signal), a signal component separation unit 660, a power amplifier 61 for power amplifying the C1 signal, a power amplifier 62 for power amplifying the C2 signal, It comprises a power combining circuit 70 for power combining the output of the power amplifier 61 and the output of the power amplifier 62, and obtains the transmitter output (So) at the output of the power combining circuit 70.
  • the C1 signal is a signal obtained by combining a high frequency modulation signal (X signal) obtained by orthogonally modulating one set of baseband modulation signals (I / Q) and a support signal (Y signal) with a phase difference of 90 degrees
  • the C2 signal is a signal obtained by combining the X signal and the Y signal with a phase difference of -90 degrees.
  • FIG. 17 is a diagram showing the high frequency signal waveform of the output signal (So) of the Silay transmitter 400, in which the high frequency signal waveform shown in 1 of FIG. 17 is amplified.
  • the power amplifier 61 and the power amplifier 62 Operate at maximum power efficiency.
  • the Y signal amplified by the power amplifier 61 and the power amplifier 62 is canceled at the output point of the power combining circuit 70, and the output (So) of the high frequency modulation signal (Si) is power amplified without the Y signal component appearing at the output of the Silay transmitter 400.
  • the Silet transmitter 400 There are two types of the Silet transmitter 400: a type in which a support signal (Y signal) is generated by a high frequency circuit and a type in which a support signal (Y signal) is generated from a baseband signal. The present invention is applicable to any of these two types, which will be described with reference to FIGS.
  • the Silay transmitter 401 shown in FIG. 18 is of a type in which a support signal (Y signal) is generated by a high frequency circuit, and is composed of the following three elements.
  • a support signal (Y signal) is generated by a high frequency circuit, and is composed of the following three elements.
  • Quadrature signal generation unit 505 (2) Four-terminal network 710 (3) First-class Silay final-stage power amplification unit 600
  • the orthogonal signal generation unit 505 is a device which receives a set of baseband modulation signals (I / Q) as input signals and outputs a high frequency modulation signal (X signal) and a high frequency support signal (Y signal).
  • the X signal is a signal obtained by delaying a high frequency modulation signal (Si signal) obtained by subjecting a pair of baseband modulation signals (I / Q) to quadrature modulation by the quadrature modulator 90 for a predetermined time.
  • the Y signal is obtained as an output signal of the quadrature signal generation circuit 700 having the Si signal as an input signal.
  • the four-terminal network 710 inputs an X signal and a Y signal, and combines the X signal and the Y signal with a 90 degree phase difference, a first constant envelope signal (C1 signal), and an X signal.
  • a second constant envelope signal (C2 signal) which is a signal obtained by synthesizing the Y signal with a phase difference of -90 degrees, is output.
  • the first type Silay final-stage power amplification unit 600 receives the C1 signal and the C2 signal as input signals, amplifies the power of the C1 signal by the first power amplifier 61, and amplifies the power of the C2 signal by the second power amplifier 62,
  • the power combining circuit 70 combines the output of the power amplifier 61 and the output of the power amplifier 62 by power combining circuit 70, and outputs an output signal (So) which is a signal obtained by power amplification of the Si signal.
  • the circuit from the input point of the Si signal to the power combining circuit 70 is disclosed as a Silay (or LINC) power amplifier in Patent Document 2.
  • the envelope of the X signal is a function a (t) of time t
  • the envelope of the Y signal is a function b (t) of time t.
  • B (t) can be obtained from the following equation 1 from the condition that the C1 and C2 signals are generated by orthogonally combining the Y and Y signals.
  • the envelope amplitudes of the C1 signal and the C2 signal are set to 1 for simplicity.
  • the second type Silay last stage power amplification section 610 shown in FIG. 18 is defined as the second type Silay last stage power amplification section 610.
  • Silay transmitter 402 Takes an X signal and a Y signal as input signals, converts the X signal and the Y signal into a C1 signal and a C2 signal by a four-terminal network, inputs the C1 signal to the power amplifier 61, and converts the C2 signal to the power amplifier 62 It is the final stage of the Silay transmitter, which receives and combines the output of the power amplifier 61 and the output of the power amplifier 62 by the power combining circuit 70 and power amplifies the Si signal at the output to obtain the output signal So.
  • a Silay transmitter 402 of a type in which a support signal (Y signal) is generated by a baseband processing circuit will be described with reference to FIG.
  • the Silay transmitter 402 obtains a set of baseband support signals (Iy / Qy) by the baseband processing circuit, instead of performing the high frequency circuit operation by the orthogonal signal generation circuit 700 using the high frequency support signal (Y signal).
  • the Silay transmitter 402 takes a set of baseband modulation signals (I / Q) as an input signal and outputs a set of baseband modulation signals (Ix / Qx) and a set of baseband support signals (Iy / Qy)
  • the output signals of the baseband assistance signal generation unit 650 and the baseband assistance signal generation unit 650 are input signals, and the first constant envelope signal (C1 signal) and the second constant envelope signal (C2 signal) are output.
  • It comprises: a base band signal / high frequency signal conversion unit 630; and a first-type Silay final-stage power amplification unit 600 that receives the C1 signal and the C2 signal as input signals and outputs an output signal (So) of the Silay transmitter.
  • the baseband signal / high frequency signal conversion unit 630 orthogonally modulates a pair of baseband modulation signals (Ix / Qx) to be input, and outputs a high frequency modulation signal (X signal);
  • Y signal high frequency support signal
  • X and Y signals as input signals;
  • a constant envelope signal (C1 signal) of 1 and a second constant envelope signal (C2 signal) are output.
  • a Silay transmitter 402 shown in FIG. 19B is a transmitter in which the baseband signal / high frequency signal conversion unit 630 in the Silay transmitter 402 shown in FIG. 19A is replaced with an equivalent circuit of the same function.
  • the baseband signal / high frequency signal conversion unit 635 includes two sets of baseband modulation signals (Ix / Qx) and baseband support signals (Iy / Qy).
  • an equivalent baseband four terminal that outputs a first baseband constant envelope signal (I1 / Q1) and a second baseband constant envelope signal (I2 / Q2) that are baseband signals of the C1 signal Network 640 and a first quadrature modulator 91 and a second quadrature modulator 91 for quadrature modulating the first baseband fixed packet signal (I1 / Q1) and outputting a first constant envelope signal (C1 signal); It comprises: a second quadrature modulator 92 that quadrature-modulates the baseband fixed envelope signal (I2 / Q2) and outputs a second constant envelope signal (C1 signal).
  • the third type Silay last stage power amplification section 620 shown in FIG. 19 is defined as the third type Silay last stage power amplification section 620.
  • Is a high frequency modulation signal which is a signal obtained by quadrature-modulating the baseband modulation signal (Ix / Qx) with two pairs of baseband modulation signal (Ix / Qx) and baseband support signal (Iy / Qy) as input signals
  • the problem is that it is difficult to satisfy the out-of-band leakage power characteristic (or PSD characteristic) that is an indicator of the goodness of the transmitter in the Silet transmitter 401 or the Silet transmitter 402.
  • PSD characteristic out-of-band leakage power characteristic
  • the Y signal power-amplified by the power amplifier 61 and the Y signal power-amplified by the power amplifier 62 are completely obtained at the point p2.
  • the phase difference of 180 degrees is usually realized by setting the path length difference of the two paths from the point p1 to the two output points to a half wavelength, but the half wavelength line spreads over a wide band. It may be difficult to maintain a phase difference of 180 degrees.
  • FIG. 20 is a diagram showing the result of a simulation performed to know how the out-of-band leakage power spectrum changes according to the difference in the transmission characteristics of the first path and the second path. The simulation was performed using the standard model as before. c91 shows "PSD mask”. c 92 shows the spectrum of the Y signal at the output point of the power amplifier 61 for reference, in order to show the magnitude of the Y signal.
  • the three curves c92, c93 and c94 show PSD characteristics when the gain difference between the first and second paths is respectively 0.8 dB, 0.4 dB and 0.2 dB, respectively. is there.
  • the three gain differences are 5.5 degrees, 2.7 degrees and 1.3 degrees, respectively, in terms of phase deviation. This figure shows that it is necessary to set the gain difference to 0.2 dB or less or the phase deviation to 1.3 degrees or less in order to achieve the PSD characteristics below the "PSD mask". Since the "PSD mask" standard usually needs to be protected against a wide range of environmental temperature changes, it is extremely difficult to satisfy the standard shown in this example.
  • 5,959,015 discloses an active control technique in an ET transmitter in which the envelope tracking power supply adapts at high speed to fast changes of the envelope signal. Further, with regard to a technique for making the gain difference between the first path and the second path equal to or less than a predetermined value, which is a problem of the Silay transmitter, a part of the output of the Silay transmitter is Document 3 discloses a technique for controlling the gain of the path and the second path.
  • Patent Document 4 configures a DC conversion unit with a DC / DC converter, and sets the number of discrete values of the output of the DC / DC converter and the threshold value to the envelope size.
  • Patent Document 3 provides a technique for reducing the out-of-band leakage power by feeding back part of the output of the Silay transmitter and controlling the gains of the front stage of the power amplifier 61 and the front stage of the power amplifier 61. Is disclosed. Similar to Patent Document 4, an active control circuit is required.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an average power efficiency even when the envelope tracking power supply can not sufficiently follow rapid changes in the envelope of the high frequency modulation signal (Si). Providing an envelope tracking transmitter that does not reduce
  • the present invention inputs a set of baseband signals (I / Q), and outputs a first fluctuation envelope signal (D1 signal) and a second fluctuation envelope signal (D2) at the output.
  • a signal component separation unit 500 that outputs a signal
  • a first power amplifier 51 which receives and amplifies the power of the first variation envelope signal (D1 signal);
  • a second power amplifier 52 for inputting and amplifying the power of the second fluctuation envelope signal (D2 signal);
  • a Silay transmitter comprising: a power combining circuit 72 that combines the power of the output of the first power amplifier 51 and the output of the second power amplifier 52 and outputs the combined power.
  • a set of baseband signals (I / Q) or a high frequency modulated signal (Si signal) obtained by orthogonally modulating the set of baseband signals (I / Q) is input to the envelope detection unit (20) And detecting and outputting an envelope signal (E signal) of the set of baseband signals (I / Q) or the high frequency modulation signal (Si signal);
  • the power of the envelope signal (E signal) is amplified by the DC conversion unit 40 to output a DC conversion signal (V3),
  • the DC conversion signal (V3) is input to the first low pass filtering unit 31 to attenuate high frequency components included in the DC conversion signal (V3) to obtain an envelope tracking power supply output (V4).
  • a support signal (B signal) having a phase difference of 90 degrees with respect to a high frequency modulation signal (A signal) which is a signal obtained by delaying the high frequency modulation signal (Si signal) for a predetermined time is synthesized to obtain the first variation envelope.
  • Line signal (D1 signal) The support signal (B signal) having a phase difference of -90 degrees with respect to the high frequency modulation signal (A signal) is synthesized to be the second variation envelope signal (D2 signal),
  • the amplitude of the support signal (B signal) is changed following the drive power supply voltage (v4) that changes with time.
  • the amplitude of the first fluctuation envelope signal (D1 signal) input to the first power amplifier 51 and the amplitude of the second fluctuation envelope signal (D2 signal) input to the second power amplifier 52 are the first power It is characterized in that the time varying saturation point input amplitudes of the amplifier 51 and the second power amplifier 52 are followed and matched.
  • the ET transmitter according to the prior art requires an envelope tracking power source which follows at high speed the envelope of the high frequency modulation signal (Si) input to the power amplifier.
  • the envelopes of the signals input to the two power amplifiers of the Silay transmitter are made to follow the low speed fluctuating tracking drive voltage, thus without the need for a high speed tracking envelope tracking power supply The reduction in power efficiency can be suppressed.
  • an active control technique is required to feed back part of the transmitter output.
  • the envelope tracking type Silay power amplifier according to the present invention can reduce the out-of-band leakage power without using a special control technique.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an envelope tracking type Silet transmitter 100 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a tracking drive voltage waveform of an envelope tracking transmitter.
  • FIG. 3 is a diagram for describing the configuration of the envelope tracking type Silet transmitter 101 of the present invention, focusing on the high frequency support signal generation unit 510.
  • FIG. 4 is a diagram showing the PSD characteristics of the envelope tracking type Silay transmitter 101 using a first order approximate solution as the support signal (B signal). The parameter is the backoff ratio.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the support signal generation unit 80 to which the secondary correction signal generation unit 65 is added.
  • FIG. 6 is a view showing PSD characteristics according to the approximate solution of the support signal generation unit 80.
  • FIG. 7 is a diagram showing PSD characteristics when there is a gain difference between the first and second paths in the envelope tracking type Silet transmitter 101 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for describing the configuration of the envelope tracking type Silet transmitter 102 according to the present invention, with emphasis on the baseband support signal generation unit 520.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the envelope tracking type Silet transmitter 103 according to the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing PSD characteristics for representing the effect of the direct current conversion unit 41 in the envelope tracking type Silet transmitter 103 of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the envelope tracking type Silet transmitter 104 of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing PSD characteristics for representing the effect of the square wave multiplication circuit 85 in the envelope tracking type Silay transmitter 104.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of an envelope tracking (ET) transmitter 200 according to the prior art.
  • FIG. 14A is a diagram for explaining the power efficiency of the transmitter when the drive voltage is constant.
  • FIG. 14B is a diagram for explaining the power efficiency of the ET transmitter in which the drive voltage is made to follow the envelope of the high frequency modulation signal.
  • FIG. 15 is a diagram showing a waveform (c84) when the drive voltage of the ET transmitter is ideal, and a waveform (c85) when band limiting is performed by the low pass filter unit 30 of the envelope tracking power supply is there.
  • FIG. 16 is a diagram showing PSD characteristics of the ET transmitter 200 with the cutoff frequency f1 of the envelope tracking power supply unit 210 as a parameter.
  • FIG. 17A shows a configuration of a transmitter 300 according to the prior art.
  • FIG. 17 (b) is a diagram showing the configuration of a Silay transmitter 400 according to the prior art.
  • 1 of FIG. 17 is a figure which shows the waveform of the high frequency modulation signal in the input of the power amplifier 60 in the transmitter 300.
  • FIG. 2 of FIG. 17 and 3 of FIG. 17 are diagrams showing waveforms of two constant envelope signals in the Silay transmitter 400.
  • FIG. 4 of FIG. 17 is a figure which shows the waveform of the output signal in the Siley transmitter 400. As shown in FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration of a Sylay transmitter 401 related to the prior art.
  • FIG. 19 is a diagram showing the configuration of a Sylay transmitter 402 related to the prior art.
  • FIG. 20 is a diagram showing PSD characteristics in the case where there is a gain difference between the first and second paths in the Siley transmitter 401 or the Silay transmitter 402. As shown in FIG.
  • the first embodiment relates to an envelope tracking Siret transmitter 100 (FIG. 1).
  • the envelope tracking Silet transmitter 100 comprises the following seven components.
  • a signal component separation unit which receives one set of baseband signals (I / Q) and outputs a first fluctuation envelope signal (D1 signal) and a second fluctuation envelope signal (D2 signal) at the output 500
  • the first variation amplifier (D1 signal) is input, and the first power amplifier 51 for power amplification and the second variation envelope signal (D2 signal) are input, and the second is power amplification Power amplifier 52
  • Power combining circuit 72 that combines the power of the output of first power amplifier 51 and the output of second power amplifier 52 and outputs the result (4)
  • a set of baseband signals (I / Q) or a high frequency modulation signal (Si signal) obtained by orthogonally modulating the set of baseband signals (I / Q) is input,
  • An envelope detection unit 20 that detects and outputs a set of baseband signals (I / Q) or an envelope signal (
  • the power efficiency as the ET transmitter is lowered as described above.
  • the input amplitude of the high frequency modulation signal (A signal) input to the two power amplifiers 51 and 52 is the two power amplifiers 51 and the power amplifier Even if the amplitude is lower than the saturation operating point amplitude of 52, the input amplitude of the D1 signal and D2 signal, which are signals combining the A signal and B signal orthogonally, is raised to the saturation point input amplitude by the support signal (B signal)
  • the two power amplifiers 51 and 52 are operated at the saturation operating point, and there is no reduction in power efficiency.
  • the envelope y (t) of the support signal (B signal) is a one-variable function of the envelope x (t) of the high frequency modulation signal (A signal),
  • the envelope tracking type Silay transmitter is obtained from Equation 1
  • the envelope x (t) of the high frequency modulation signal (A signal) and the driving power supply voltage v4 (t) fluctuating at a low speed
  • the task is to find it as a two-variable function.
  • this task changes the input levels of D1 and D2 signals to power amplifier 51 and power amplifier 52 in proportion to fluctuating drive power supply voltage v4 (t) of power amplifier 51 and power amplifier 52. It is necessary to keep track of the saturated operating point level to be matched.
  • only the B signal is controlled to follow the temporally changing drive power supply voltage (v4). This is because distortion (deterioration of the PSD characteristics) occurs when the A signal is controlled. is there.
  • the method of suppressing the degradation of the PSD characteristic by controlling only the B signal is the same as that of the conventional Silay transmitter, it is one of the distinctive methods of the present invention.
  • the envelope tracking power supply output (V4) is delayed by time ( ⁇ 1 + ⁇ 2) by the linear conversion unit 40 (delay time is ⁇ 1) and the first low pass filtering unit 31 (delay time is ⁇ 2). Since the time ⁇ 1 is a fairly large value (a typical example of a microwave band transmission output 100 W class envelope tracking type power supply is several tens of nanoseconds), the greatly delayed signal v4 (t It is impossible to determine the envelope y (t) of the support signal (B signal) from. A typical value of ⁇ 2 is about 10 nanoseconds, assuming that the cutoff frequency f 1 of the first low pass filter 31 is 10 MHz.
  • an envelope x (t ⁇ 2) obtained by delaying the envelope x (t) by time ⁇ 2 is The short interval from ⁇ 0.2 ms to +0.2 ms is as shown by c11 in FIG.
  • the output signal x 1 (t ⁇ 2) of the LPF 2 is c12.
  • c13 is a signal obtained by advancing x 1 (t- ⁇ 2) by time ⁇ 2
  • x 1 (t) c 14
  • 1.4 will be described later Is the value of ⁇ .
  • the first low-pass filter An envelope signal (E signal) to the second low pass filtering section 32 (LPF 2) having the same filtering characteristic as the low pass filtering characteristic of the section 31 (LPF 1) (therefore, the delay time is also equal)
  • LPF 2 the second low pass filtering section 32 (LPF 2) having the same filtering characteristic as the low pass filtering characteristic of the section 31 (LPF 1) (therefore, the delay time is also equal)
  • the instantaneous value of the envelope signal (E signal) of the A signal is x (t)
  • the instantaneous value of the similar-type drive voltage V5 which is an output signal obtained by inputting the E signal into the second low pass filtering unit 32.
  • x 1 (t ⁇ 2) indicating that there is a delay of ⁇ 2 at the same time as LPF 1).
  • the envelope tracking power supply output (V4) is a signal that is given a delay of ( ⁇ 1 + ⁇ 2) by the linear conversion unit 40 and the first low pass filtering unit 31, the envelope tracking power supply output (V4)
  • the instantaneous value v4 (t) of V4) is proportional to x 1 (t ⁇ 1 ⁇ 2).
  • the instantaneous value, x 1 (t- ⁇ 2) similar-shaped drive voltage V5 is proportional to the instantaneous value, x 1 and (t- ⁇ 1- ⁇ 2) proportional to the signal envelope tracking power supply output (V4) Since it is advanced by time ⁇ 1, it can be used as one variable for calculating the envelope y (t) of the support signal (B signal).
  • a signal obtained by delaying the E signal by time ⁇ 2 (instant value x (t- ⁇ 2)) and a signal obtained by transmitting the envelope y (t) of B signal by time ⁇ 2 (instantaneous value y (t- ⁇ 2)) are each 90 degrees
  • the condition to make the envelopes of D1 signal and D2 signal which are signals synthesized with a phase difference of -90 degrees to conformal drive voltage V5 (the instantaneous value is ⁇ x 1 (t- ⁇ 2), ⁇ is a proportionality constant)
  • the following equation 2 is obtained from If y (t ⁇ 2) is obtained from the equation 2, the following equation is obtained.
  • Equation 3 the envelope y (t) of the support signal (B signal) is the square of the instantaneous value v5 of the similar drive voltage output (V5) and the instantaneous value v1 of the envelope signal (E signal) It can be calculated as the square root of the difference with the square of.
  • the B signal is generated according to Equation 3
  • the envelopes of the D1 signal and the D2 signal are verified as being able to follow and be proportional to the fluctuating drive power output (v4).
  • the A signal and the B signal are functions a (t) and b (t) of time, respectively, they can be expressed by the following equations.
  • ⁇ and ⁇ (t) are carrier angular frequency and instantaneous phase, respectively, of the high frequency modulation signal (A signal).
  • the meaning of the number 5 is that the B signal is created by replacing the envelope x (t) of the A signal with y (t), but the specific method is described in Example 2.
  • the envelopes of d1 (t) and d2 (t) are obtained from the equations 6 and 7, the following equation is obtained.
  • Equation 8 The meaning of Equation 8 is that the envelopes of the D1 signal and the D2 signal created by combining the A signal and the B signal with phase differences of 90 degrees and -90 degrees, respectively, have similar driving voltages x 1 ( t) to be proportional. Since x 1 (t) is proportional to the drive power supply voltage v 4 (t) of power amplifier 51 and power amplifier 52 except for the delay time difference, power amplifier 51 and power amplifier 52 of D 1 and D 2 signals are eventually obtained. The input amplitude to the input matches the saturation operating point amplitude that is proportional to the power supply voltage v4 (t) of the power amplifier 51 and the power amplifier 52, and the power amplifier 51 and the power amplifier 52 always operate at maximum power efficiency.
  • An envelope tracking Siret transmitter 100 using a "slow power supply” has less degradation of average power efficiency than an ET transmitter using a "slow power supply”.
  • the second embodiment relates to an envelope tracking type Silet transmitter 101 of a type in which a support signal (B signal) is obtained by high frequency circuit operation, and will be described with reference to FIG.
  • the envelope tracking type Silay transmitter 101 comprises the following six components.
  • Quadrature modulation unit 95 which receives one set of baseband signals (I / Q), performs quadrature modulation, and outputs a high frequency modulation signal (Si signal)
  • a high frequency modulation signal (Si signal) is used as an input signal
  • a high frequency support signal generation unit 510 that outputs a high frequency modulation signal (A signal) and a support signal (B signal), which are signals obtained by delaying the high frequency modulation signal (Si) signal for a predetermined time, at the output.
  • Type 2 Silay final-stage power amplification unit 615 that outputs a transmitter output signal (So) (4)
  • One set of baseband signal (I / Q) or high frequency modulation signal (Si signal) is input, and one set of baseband signal (I / Q) or high frequency modulation signal (Si signal) is ,
  • the envelope signal (E signal) which is the output signal thereof, is input to the second low-pass filter unit 32, and the output thereof is output as the similar form drive voltage output (V5).
  • the Drive voltage generator 720 which outputs as (5) The DC conversion unit 40 that DC amplifies the envelope signal (E signal) and outputs a DC conversion signal (V3) (6)
  • a DC conversion signal (V3) is input to attenuate high frequency components contained in the DC conversion signal (V3) and output an envelope tracking power supply output (V4), and an envelope tracking power supply output (V4) )
  • v4 a common drive power supply voltage of the first power amplifier 51 and the second power amplifier 52 in the second-type Silay final-stage power amplification unit 615.
  • Wave 31 the configuration of the similar drive voltage generation unit 720 and the high frequency support signal generation unit 510, which are components unique to the envelope tracking type Silay transmitter according to the present invention (not in the conventional Silay transmitter), will be described. explain in detail.
  • the high frequency modulation signal (Si signal) is expressed by the following equation 9:
  • the envelope signal (E signal) of the Si signal is obtained as follows.
  • a (t) is multiplied by an amplitude suppression signal a0 (t) represented by the following equation with a signal in which the amplitude fluctuation of a (t) is suppressed.
  • a0 (t) which is a signal obtained by suppressing the amplitude fluctuation of a (t)
  • Equation 11 is that 2a (t) ⁇ a0 (t) consists of an envelope x (t) and a high frequency component of 2 ⁇ whose angular frequency is twice the carrier angular frequency ⁇ of the high frequency modulation signal (Si) Represents Therefore, the envelope x (t) can be obtained by passing a signal obtained by multiplying a (t) by a0 (t) through a low pass filter or a high pass filter.
  • the second low pass filtering section 32 (LPF 2) equalizes the low pass filtering characteristics with the first low pass filtering section 31 (LPF 1), so the delay time of the LPF 2 is the delay of the LPF 1 It is ⁇ 2 which is the same as time.
  • the envelope x (t) is an output signal of the similar drive voltage generation unit 720, and the instantaneous value v 5 of the similar drive voltage output (V 5) Can be represented by x 1 (t ⁇ 2).
  • the high frequency support signal generation unit 510 delays the high frequency modulation signal (Si signal) for a predetermined time, and outputs the high frequency modulation signal (A signal) at the output, the high frequency modulation signal (A signal), and the similar form Amplitude limiter 55 that inputs drive voltage output (V5) and outputs an envelope conversion signal (A1 signal) (described later) to the output, and inputs A signal and A1 signal to support output It is comprised from the assistance signal generation part 80 which outputs a signal (B signal).
  • the method of generating the envelope conversion signal (A1 signal) and the configuration of the support signal generation unit 80 which generates the B signal from the A signal and the A1 signal will be described.
  • the amplitude limiter 55 is a circuit also called a limiter, and outputs a high frequency signal whose magnitude is proportional to the drive voltage at the output even if the envelope of the input high frequency signal fluctuates.
  • the output signal is a constant envelope signal with a constant amplitude (hereinafter referred to as a limiter).
  • V5 the similar drive voltage output
  • x 1 (t ⁇ 2) the output of the LPF 2
  • the A signal which is an input signal of the amplitude limiter 55, is a signal obtained by delaying the high frequency modulation signal (Si), which is a signal obtained by orthogonally modulating the baseband modulation signal (I / Q) by. It can be expressed by the formula of.
  • the amplitude limiter 55 converts the envelope x (t- ⁇ 2) of the input signal into the driving power supply voltage x 1 (t- ⁇ 2)) and outputs it.
  • Equation 14 It becomes a signal that can be expressed by Envelope y assistance signal (B signal) (t- ⁇ 2), the envelope x 1 envelope x (t- ⁇ 2) and A1 signals A signal (t- ⁇ 2) and two variables, the number 3 determined as a function expressed by, but first in the number 3, by replacing the t-.tau.2 to t, expressed y (t) as a function of x (t) and x 1 (t), the following equation 14.
  • ⁇ 2 in Equation 3 is replaced with (1 + ⁇ 2 ) to facilitate the expression of mathematical expressions. Equation 14 requires square root processing in which y (t) is a function of two time variables of x (t) and x 1 (t).
  • the first derivative y (1) (x) and the second derivative y (2) (x) of y (x) are -x / y (x) and ⁇ y (x) -y (1), respectively.
  • Equation 17 means that the envelope of the support signal (B signal) is a linear combination of the envelope of the high frequency modulation signal (A signal) and the envelope of the envelope conversion signal (A1 signal) .
  • Approximate solution 2 As shown in Expression 15 or Expression 16, as y (x), the case of performing the approximation including up to second order terms, the coefficient of the second-order term includes but is the inverse of x 1, the x 1 It is not impossible to apply to a transmitter equipped with a digital signal processing circuit that can calculate reciprocals at high speed. However, realization by high frequency circuit operation requires a relatively complex high frequency circuit. To avoid this problem, let C 2 be a second-order term related to (x ⁇ x 1 ) in Eq.
  • K 1 is a long time average value of 1 / (2 ⁇ 1 ) or a reciprocal of a long time average value of 2 ⁇ 1 .
  • Long-term average value of 1 / (2x 1), type 1 / a (2x 1) in a low-pass wave filter is obtained as its output.
  • long-time average of 2x 1 is cut-off frequency as low pass filtering device enters a 2x 1 in the same low-pass wave filter is obtained as its output.
  • the envelope signal y (t) of the B signal is expressed by the following equation.
  • Approximate solution 3 Similar to the approximation solution 2, an approximation method which is modified as follows with respect to y (x) and which is a second-order term related to (x ⁇ x 1 ) is defined as an approximation solution 3.
  • K 2 is the long-term average value of
  • the envelope y (x) of the support signal B is equivalent to rewriting as follows according to the positive / negative of x ⁇ x 1 .
  • k 1 ⁇ 1 / ⁇ K 2 ( ⁇ + 1 / ⁇ ) / ⁇ 2
  • k 2 ( ⁇ + 1 / ⁇ ) (1 + K 2 / ⁇ 2 )
  • k 3 ⁇ 1 / ⁇ + K 2 ( ⁇ + 1 / ⁇ ) / ⁇ 2
  • k 4 ( ⁇ + 1 / ⁇ ) (1 ⁇ K 2 / ⁇ 2 )
  • Equation 22 the B signal (left side) is a linear combination of the A signal (first term on the right side) and the A1 signal (second term on the right side). Therefore, when the approximation solution 1 is applied, the support signal generation circuit 80 combines the signal of A signal multiplied by ( ⁇ 1 / ⁇ ) and the signal of A1 signal multiplied by ( ⁇ + 1 / ⁇ ) by the combining circuit to generate B It becomes a circuit which outputs as a signal.
  • FIG. 4 shows the PSD characteristics of the envelope tracking type Silay transmitter 101 in the case where the support signal generation circuit 80 is configured based on the approximation solution 1.
  • the conditions of the simulation are as follows.
  • the high frequency modulation signal (Si) is a standard model (eight QPSK modulation signals)
  • the power amplifier 51 and the power amplifier 52 are class B amplifiers
  • the cutoff frequency of the LPF 1 is fo (therefore "low speed as an envelope tracking power supply Belongs to "power supply”.
  • the backoff ratio (the relative amplitude ratio of the input signal to the saturation operating point amplitude), 1, 0 from c21 to c24, respectively
  • c25 is an example of a PSD mask when c (y) is calculated strictly.
  • the assistance signal B is configured based on the first order approximation solution 1, it is possible to obtain, for example, relatively strict PSD characteristics required of a base station for mobile communication, It is shown that changing the back-off ratio can further improve the PSD characteristics.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a support signal generation circuit 80 for obtaining a support signal (signal B) which can be expressed by Equation 23.
  • This circuit consists of the following three components.
  • a signal and an envelope converted signal (A1 signal) are input signals, and the sum C 0 + C 1 of the first order term C 1 of the support signal (B signal) and the zero order term and the first order term of the support signal (B signal) Primary approximation support signal generation unit 601 to output (2) A signal and the first-order terms C 1 of the B signal as an input signal, assist signal secondary correction signal generating circuit for outputting a quadratic term C 2 of the B 65 (3) The sum C 0 + C 1 of the zero-order term and the first-order term of the B signal and the second-order term C 2 of the B signal that is the output of the second-order correction signal generation unit 65 are input.
  • Synthesis circuit 607 that outputs a signal
  • the configuration of the secondary correction signal generation circuit 65 will be further described.
  • the amplitude suppression signal a0 (t) and the B signal which are signals obtained by passing the A signal which is one of the input signals through the amplitude limiter 602 and suppressing its envelope.
  • the first term C 1 of is multiplied by the multiplier 603 to obtain the next output.
  • Embodiment of Approximate Solution 3 the configuration of the support signal generation circuit 80 (FIG. 5) in the case of generating a support signal (B signal) based on the approximate solution 3 will be described.
  • approximate solution 3 it is determined whether the output signal of the low pass filter unit 604 is positive or negative between the low pass filter unit 604 and the multiplier 606 of the secondary correction signal generation circuit 65 in the approximate solution 2.
  • the positive / negative determination circuit 605 is inserted.
  • the output is represented by the following equation 2 of the B signal represented by the following equation with the absolute value of the difference between x (t) and x 1 (t) as the envelope.
  • the next correction signal is obtained.
  • the PSD characteristic of the envelope tracking type Silay transmitter 101 to which the approximate solution 3 is applied is obtained by simulation (the condition is the same as that in the case of FIG. 4), and it is c33 of FIG.
  • the low velocity envelope tracking power supply can be used, the first The advantage lies in the improvement of the average power efficiency, but it also brings about a second advantage, which in the prior art Sylay transmitter is before the B signal is dropped. From point (p1), the output of the Silay transmitter As the gain difference between the two paths up to (p2) increases, the out-of-band leakage power increases, but the out-of-band leakage power is proportional to the power of the B signal. The amount of power of the B signal can be reduced to a considerable extent by varying the drive power supply voltage by the device 101. As a result, the out-of-band leakage power can be significantly reduced. FIG.
  • FIG. 20 is a drawing depicting the PSD characteristics of a Silay transmitter (thus, the drive power supply voltage is constant) according to the prior art, using the gain difference between the first and second paths as a parameter;
  • Fig. 14 shows the PSD characteristics of the envelope tracking type Silet transmitter 101 (therefore changing the drive power supply voltage at "low speed") according to the present invention, wherein c41 is an example of a PSD mask, c42 is a power amplifier C 43, c 44 and c 45 are respectively the gain difference of 0.8 dB, 0.4 dB and 0.2 dB (2 dB) at the 51 or 52 output, c 43, c 44 and c 45 respectively. In this case, there is a difference in transmission characteristics between two paths. Referring to FIG.
  • the gain difference needs to be 0.2 dB or less to be lower than the PSD mask, which is practically difficult to realize.
  • the envelope tracking type Silay transmitter 101, 102 or 103 according to the present invention referring to FIG. 7, to make the PSD characteristic equal to or less than the PSD mask, the gain difference should be 0.8 dB or less It shows good things. Even in the case where it is impossible to make the PSD characteristics less than a predetermined PSD mask in the conventional Silay transmitter, the envelope tracking Siret transmitter according to the present invention makes it possible to realize Means.
  • the third embodiment relates to an envelope tracking Siret transmitter 102.
  • the envelope tracking Siret transmitter 101 described in the second embodiment generates the support signal (B signal) from the high frequency modulation signal (Si), while the envelope tracking according to the present invention is performed.
  • Type Silay transmitter 102 generates a baseband support signal (Ib / Qb) from the baseband modulation signal (I / Q) and quadrature modulates the B signal with the baseband support signal (Ib / Qb) It is characterized in that it generates by
  • the envelope tracking Silet transmitter 102 (FIG. 8) is composed of the following five elements.
  • Baseband assistance signal generation that inputs one pair of baseband signals (I / Q) and outputs two pairs of baseband modulation signals (Ia / Qa) and baseband assistance signals (Ib / Qb) at the output Part 520 (2)
  • a third type (defined using FIG.
  • a similar drive voltage generator 720 which outputs the output as a similar drive voltage output (V5).
  • the DC conversion unit 40 that DC amplifies the envelope signal (E signal) and outputs a DC conversion signal (V3) (5)
  • a DC conversion signal (V3) is input to attenuate high frequency components contained in the DC conversion signal (V3) and output an envelope tracking power supply output (V4), and an envelope tracking power supply output (V4) )
  • v4 a common drive power supply voltage of the first power amplifier 51 and the second power amplifier 52 in the third type Silay final-stage power amplification unit 625.
  • Wave 31 The baseband modulation signal (I / Q) is delayed ( ⁇ 2) by the delay unit 110 to be a baseband modulation signal (Ia / Qa).
  • the envelope detection unit 120 is configured to generate an envelope x (t) from a high frequency modulation signal (Si signal) which is an output signal obtained by orthogonally modulating a baseband signal (I / Q) to be input or a baseband signal (I / Q). Detect and output.
  • the relationship between the baseband signal (I / Q) and the envelope x (t) is as follows.
  • the baseband support signal generation unit 180 outputs x 1 (t ⁇ 2), which is an output signal of the second low pass filter 32, and an envelope signal x (t ⁇ ) of the baseband modulation signal (Ia / Qa).
  • Equation 14 Assuming that ⁇ 2) is two input signals, y (t) given by Equation 14 is calculated, and a baseband support signal (Ib / Qb) is output according to the following equation. Even if the envelope signal x (t ⁇ 2) is obtained from the baseband modulation signal (Ia / Qa) according to the following equation, the output signal x (t) of the envelope detection unit 120 is delayed by time ⁇ 2 It may be. FIG. 8 shows the former case.
  • the approximate solution 4 and the methods of the approximate solutions 1 to 3 described in the second embodiment can also be applied to the baseband support signal generation unit 520, so the description will be omitted, but only the baseband processing circuit can perform. The approximation method will be described next.
  • a method of obtaining the envelope y (x, x 1 ) of the support signal B (or baseband support signal Ib / Qb) given by Eq. 14 by digital signal processing is defined as an approximate solution 4.
  • the square root operation is included in Equation 14, it is possible to apply to a transmitter having a digital signal processing circuit.
  • the value of y (x, x 1 ) is stored in a memory at a position determined by two addresses of address 1 corresponding to x and address 2 corresponding to x 1 , and two time variables x and x
  • a two-dimensional look-up table (LUT) method can be applied to read out the value of y (x, x 1 ) according to 1 .
  • the baseband assist signal Ib / Qb is obtained by 4-bit digital operation as an example of the approximate solution 4, and a relatively good PSD characteristic although it is an operation with a small number of bits Is shown.
  • the reason is that although the baseband assistance signal Ib / Qb generated by digital operation includes a quantization error, the assistance signal including the error between the output of the power amplifier 51 and the output of the power amplifier 52 (B Since the signals) cancel each other, the PSD characteristics do not deteriorate.
  • the degradation of the PSD characteristic indicated by the curve c 34 is due to non-linear distortion by the power amplifiers 51 and 52.
  • the envelope y (x) of the support signal (B signal) (or the baseband support signal Ib / Qb) given by the approximate solution 5 and its example number 14 is represented by the equation 15 or 16
  • An approximate solution including up to a second-order term concerning (x ⁇ x 1 ) is defined as an approximate solution 5.
  • the approximate solution 5 means to calculate 1 / x 1 contained in the coefficient of the term of (x ⁇ x 1 ) 2 at high speed, but in digital signal processing (for example, Look Up Table method) It is possible to ask if Normally, the average power of the input high frequency modulation signal Si fluctuates (for example, when applied to mobile communication, the number of users, the number of channels, or the number of multicarriers changes when applied to mobile communication). Since it is necessary to have a memory capacity that can cope with a wide dynamic range, it is simpler and more convenient to apply any of the above-described approximate solutions 1 to 3.
  • the fourth embodiment relates to an envelope tracking type Silet transmitter 103 (FIG. 9).
  • the envelope tracking type Silay transmitter 103 inserts the second DC conversion section 41 on the input side of the second low pass filtering section 32 in the envelope tracking type Silay transmitter 100, 101 or 102.
  • the linear characteristics of the second DC converter 41 are made to match the linear characteristics of the first DC converter 40.
  • the matching of the two linear characteristics means the following. A characteristic that draws the “input amplitude” of an amplifier on the horizontal axis and the “relative output amplitude obtained by dividing the output amplitude by the voltage gain of the amplifier” on the vertical axis is defined as “relative input / output characteristics”.
  • the relative input / output characteristics of the converter 41 and the relative input / output characteristics of the first DC converter 41 are similar.
  • the direct current conversion unit 40 is configured by a 3-bit A / D converter, and It is a case where the conversion part 41 is also comprised with the A / D converter of the same bit number.
  • the input signal is a standard model
  • the gain difference between the power amplifiers 51 and 52 is 0.8 dB
  • the cutoff frequencies of the LPF1 and LPF2 are both fo (as an envelope tracking power supply belongs to a low speed power supply)
  • the unit 40 is implemented as a 3-bit A / D converter
  • c52 is a case where the second DC converter 41 is a linear amplifier
  • c53 is a first DC converter 41.
  • the second direct current conversion unit 41 also has a PSD characteristic when a 3-bit A / D converter is used. This figure shows an example of solving the problem that the PSD characteristic is deteriorated due to the non-linear characteristic of the DC converting unit 40 by providing the second low pass filtering unit 41.
  • the fifth embodiment relates to an envelope tracking type Silet transmitter 104 (FIG. 11).
  • the envelope tracking Silet transmitter 104 further improves the PSD characteristics near the carrier frequency fc in the envelope tracking Silet transmitter 101 (FIG. 3) or the envelope tracking Silet transmitter 102 (FIG. 8).
  • the envelope tracking type Silet transmitter 104 is connected to a path of a support signal (B signal) connecting between the high frequency support signal generation unit 510 and the second type Sylay final stage power amplification unit 61 in the envelope tracking type Silay transmitter 101.
  • B signal support signal
  • the reason for multiplying the B signal by the rectangular wave signal is that the out-of-band leakage power density can be reduced even if there is a gain difference between the two power amplifiers 51 and 52 by lowering the power density near the carrier frequency fc of the B signal.
  • the rectangular wave multiplication unit 85 multiplies the support signal (B signal) having the peak of the spectrum by the carrier frequency fc by a rectangular wave signal having a frequency component of an odd multiple of 1 / T to obtain a spread support signal (B1 signal). Because the spread assist signal (B1 signal) has a peak at a frequency of fc ⁇ (2 n -1) / T (n is an integer), and has a low power density in the vicinity of the carrier frequency fc. . The effect of converting the B signal into the B1 signal will be described with reference to FIG. 12, which is obtained under the same simulation conditions as when FIG. 7 is obtained.
  • c63, c64 and c65 are PSD characteristics of the envelope tracking type Silay transmitter 104 when the gain difference between the power amplifiers 51 and 52 is 0.8 dB, 0.4 dB and 0.2 dB, respectively, as shown in FIG. In contrast to the PSD characteristics shown in, it is shown that the PSD characteristics in the vicinity of the carrier frequency fc are significantly improved.
  • the peak of the spectrum of the spread support signal (B1 signal) is at the frequency fc ⁇ 1 / T, and the PSD in the vicinity of this frequency exceeds, for example, the PSD mask indicated by c61.
  • the problem is that at a frequency fc ⁇ 1 / T, there is some attenuation (about 20 dB in the example of FIG. 12), a band pass filter is inserted into the output stage of the transmitter and the frequency fc ⁇ 1 It is possible to solve by setting the PSD characteristics in the vicinity of / T below the "PSD mask".
  • the feature of the fifth embodiment is that the B signal is converted into a B1 signal by multiplying the rectangular wave signal, and therefore, it can be applied to the envelope tracking type Silay transmitter 102 (FIG. 8).
  • the B signal which is an output signal obtained by orthogonally modulating the baseband support signal (Ib / Qb), is multiplied by a rectangular wave to obtain a B1 signal.
  • the baseband support signal (Ib) is multiplied by a rectangular wave signal to form a baseband spread support signal (Ib1), and the baseband support signal (Qb) is multiplied by a rectangular wave signal to generate a baseband spread support signal (Qb1).
  • orthogonally modulate the baseband spread support signal (Ib1 / Qb1) to obtain a spread support signal B1 signal at the output.
  • the power efficiency is higher while having a circuit configuration simpler than before, it can be widely applied as a transmitter in a mobile communication system, a digital broadcast system, a satellite-mounted system, and the like.

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Abstract

従来のET送信機が、電力増幅器に入力する高周波変調信号(Si)の包絡線に、包絡線追跡電源出力V2を高速度で追随させていたのに対して、本発明の包絡線追跡型シレー送信機では、2つの電力増幅器に入力する変動包絡線信号(D1信号とD2信号)の包絡線を、低速度で変動する包絡線追跡電源出力V4に、追随させる。包絡線追跡電源出力V4は一定時間遅延しているため、包絡線追跡電源出力V4よりは遅延時間が短く、電圧の低い"相似形"駆動電圧出力V5を使ってD1信号とD2信号を近似的に作り出す。

Description

包絡線追跡型電源を用いたシレー電力増幅方法および送信機
 本発明は、移動無線(例えば、マイクロ波帯の携帯電話用)の基地局または端末に用いられる電力増幅方法および送信機に関する。
 さらに、本発明は、包絡線追跡(Envelope Tracking)送信機に関し、さらに詳しくは、マルチキャリア信号等の先頭電力が平均出力電力に比べて大きな高周波変調信号を線形増幅するために高周波変調信号の包絡線に追随した駆動電圧で動作するシレー(Chireix)電力増幅方法および送信機に関し、送信電力効率を従来より改善するものである。
[規則91に基づく訂正 18.10.2011] 
 本発明は、従来技術に係る包絡線追跡(Envelope Tracking)送信機(以下「ET送信機」という。)において、包絡線追跡電源の追跡速度が包絡線の変化速度に十分追跡できないと電力効率が低下するという問題を、他の従来技術であるシレー電力増幅方法の特徴であるシレー相殺技術を利用して解決するものである。先行技術として、先ずET送信機について、次にシレー送信機について説明する。尚、シレー送信機は、LINC(LInear Amplification with Nonlinear Components)送信機とも呼ばれる。
 ET送信機は、例えば、特許文献1に開示されているが、その動作原理を図13から図16までを使って説明する。図13は、ET送信機200の構成例を示したもので、1組のベースバンド信号(I/Q)を、直交変調部290で直交変調して、高周波変調信号(Si信号)とし、電力増幅器60で電力増幅器して送信機出力信号(So信号)を出力する。電力増幅器60は、包絡線追跡電源部210の出力である包絡線追跡電源出力(V2)によって駆動される。尚、追跡駆動電圧は電源電圧であって、電力増幅器60が半導体増幅器の場合は、ドレインまたはコレクタ電圧を、電子管の場合は、プレート電圧を指す。
 図13において、包絡線追跡電源部210は、1組のベースバンド信号(I/Q)または、高周波変調信号(Si信号)を、包絡線検出部220に入力し、Si信号の包絡線である包絡線信号(E信号)を出力する。E信号は、直流変換部240で電力増幅され、低域通過ろ波部30で高域周波成分を減衰させ、低域通過ろ波部30の出力が、電力増幅器60の包絡線追跡電源出力(V2)として供給される。
 次に、電力増幅器60の包絡線追跡電源出力(V2)を、高周波変調信号(Si信号)の包絡線に比例させることによって、電力増幅器60の電力効率が改善される理由について、図14(a)と図14(b)を使って説明する。図14(a)は、通常の電力増幅器60から出力される高周波変調信号(Si信号)の包絡線の波形(c71)と電力増幅器60に供給する追跡駆動電圧(V0)の波形(c72)を示したものである。波形(c72)の大きさが一定であることが示すように、駆動電圧(V0)を一定、すなわち、電源電圧を一定にした場合である。図14(b)は、波形(c73)が示すように包絡線追跡電源出力(V2)を高周波変調信号(Si信号)の包絡線に従って変化させたET送信機の場合を示す。
 図14に示す包絡線波形(c71)は、高周波変調信号(Si信号)を、キャリア周波数の違う複数の狭帯域変調信号を周波数軸上に並べた、いわゆるマルチキャリア信号とした場合の例で、包絡線波形は、広いダイナミックレンジに亘って変動する。マルチキャリア信号を線形増幅するためには、通常、図14(a)に示したように、高周波変調信号(Si信号)の振幅の最大値を超える一定の駆動電圧(V0)、すなわち、電源電圧を電力増幅器60に供給する。この結果、図14(a)の斜線で示した部分(a74)に相当する損失が生じて、送信機の電力効率は、例えば10%~20%相当程度に低下してしまう。一般に、電力増幅器の電力効率は、飽和点付近での動作がもっとも電力効率がよいことが知られている。図14(a)の動作点は、飽和点よりはるかに低いので、電力効率も低いものとなる。
 一方、図14(b)に示すように、包絡線追跡電源出力(V2)を高周波変調信号(Si信号)の包絡線に追随して変化させると、図14(b)の斜線の部分(a75)に相当する損失となるので、送信機の電力効率を、大きく(例えば、70%~85%程度に)引き上げることが可能となる。この場合、電力増幅器は、電力効率のよい飽和点付近での動作となる。
 ET送信機200の電力効率は、低域通過ろ波器LPF30の遮断周波数(f1)によって変わるので、遮断周波数(f1)を決定する要因について説明し、次に、遮断周波数(f1)に応じてET送信機200の電力効率がどう変わるかについて説明する。直流変換部240には、通常、入力信号をその大きさに比例するパルス幅をもつパルス列に変換するD級増幅器が広く用いられる。低域通過ろ波器30(LPF)は、D級増幅器が発生するスイッチング雑音を遮断するために用いられるが、LPFの遮断周波数(f1)を小さくすると、スイッチング雑音量を小さくできるものの、LPFによる線形歪み電力は、大きくなる。このために、遮断周波数(f1)は、例えば、線形歪み電力とスイッチング雑音電力が等量となるように決められる。
 図15の曲線c84は、LPFの入力信号V1の電圧波形v1(t)を、曲線c85は、LPF(30)の出力である包絡線追跡電源出力(V2)の電圧波形v2(t)を描いたものである。この図に示した例では、v1(t)とv2(t)は、時刻t3,t4,t5,t6およびt7で交差するが、例えば、時刻t4とt5の間の時間帯は、v2(t)が、v1(t)を上回っていて、駆動電源電圧が過剰な(従って、電力増幅器60が線形動作を行っている)区間である。一方、時刻t5とt6の間の時間帯では、v2(t)がv1(t)を下回っていて、駆動電源電圧が不足して(従って、電力増幅器60が非線形動作を行っている)区間である。線形動作区間では、電力増幅器60の入力信号レベルが、電力効率が最大になる飽和点以下なので、帯域外漏洩電力の発生量は少ないものの、電力効率は低下する。一方、非直線動作間では、電力効率は、最大電力効率から大幅に低下しないものの、電力増幅器60の非直線動作によって帯域外漏洩電力量が増える。
 遮断周波数(f1)が小さくなるに従って、帯域外漏洩電力量が増える様子を、シミュレーションで調べた結果を図16に示す。この図の横軸は、周波数fと高周波変調信号(Si)の中心周波数fcとの差f−fcを、高周波変調信号(Si)の帯域幅2foで規格化した値で、縦軸は、電力スペクトル密度(PSD;Power Spectrum Density)である。シミュレーションに使用した高周波変調信号(Si)は、8波のQPSK変調信号を周波数軸上に等間隔に配置したものである。尚、このモデルは、標準モデルと呼んで、他のシミュレーションでもしばしば用いることとする(図4,図6,図7、図10,図12および図20)。図16において、c80は、「PSD(Power Spectrum Density)マスク」と呼ばれる、各国の政府機関によって定められるPSD特性規格の一例を示したもので、送信機のPSD特性は、このマスクを超えてはならないことになっている。
 図16において、PSDマスク以外の5本の曲線を上から順に、c81、c82、c83、c84およびc85とする。5本のPSD曲線はc81からc85の順に、f1の値を、それぞれfo/4,fo/2、fo、2foおよび4foとした場合を示している。図16のc84を参照すれば、ET電力増幅器200によって、PSDマスク以下のPSD特性を得るには、包連絡線追跡電源部210の遮断周波数(f1)を2fo以上とする必要があることが分かる。もし、遮断周波数(f1)が小さ過ぎてPSDマスクを超えてしまう場合は、電力増幅器60の包絡線追跡電源出力(V2)を一定比率で大きくするか、電力増幅器60の入力レベルを一定比率で小さくすることで、PSD特性を改善することができるが、その代償として、平均電力効率が劣化する。例えば、f1=fo/4(c81)の場合に、PSDマスク以下のPSD特性が得られるように、高周波変調信号(Si)の入力レベルを小さくすると、電力増幅器60の最大電力効率に対する平均電力効率は、約73%に低下する(シミュレーションは、前記標準モデルを使って行った)。
 本発明は、これまでに説明したET送信機200と、次に説明するシレー送信機とを組み合わせるので、次に、図17から図20までの図に従って、シレー送信機の構成と動作原理を説明する。図17(a)は、従来の送信機300の構成を、図17(b)は、シレー送信機400の構成を示す図である。図17(a)に示した従来の送信機300では、1組のベースバンド変調信号(I/Q)を直交変調器90によって直交変調した出力信号(Si)を、電力増幅器60によって電力増幅して、出力に送信機の出力信号(So)を得る。図17の1は、電力増幅器60の入力信号の信号波形が、時間と共に大きく変動する様子を示す。
 図17(b)に示したシレー送信機400は、1組のベースバンド変調信号(I/Q)を入力し、包絡線が時間とともに変化しない第1の定包絡線信号(以下、C1信号という。)および第2の定包絡線信号(以下、C2信号という。)を出力する信号成分分離部660と、C1信号を電力増幅する電力増幅器61と、C2信号を電力増幅する電力増幅器62と、電力増幅器61の出力と電力増幅器62の出力とを電力合成する電力合成回路70とから構成され、電力合成回路70の出力に送信機出力(So)を得る。C1信号は、1組のベースバンド変調信号(I/Q)を直交変調して得られる高周波変調信号(X信号)と支援信号(Y信号)とを90度の位相差で合成した信号で、C2信号は、X信号とY信号とを−90度の位相差で合成した信号である。
 次に、シレー送信機の基本原理である、シレー相殺技術について説明する。図17の2にC1信号の信号波形を、図17の3にC2信号の信号波形をに示したが、共に包絡線が変化しない定包絡線信号であることを表している。図17の4は、シレー送信機400の出力信号(So)の高周波信号波形を示した図で、図17の1に示した高周波信号波形が増幅された形になっている。支援信号(Y信号)を、電力増幅器61および電力増幅器62の入力に加えることによって、C1信号とC2信号を定包絡線信号とし、飽和点で動作させるため、電力増幅器61および電力増幅器62は、最大電力効率で動作する。また、電力増幅器61と電力増幅器62の入力に加えられた2つの支援信号(Y)の位相は、互いに180度異なることから、電力増幅器61で増幅されたY信号と、電力増幅器62で増幅されたY信号とは、電力合成回路70の出力点で相殺され、シレー送信機400の出力には、Y信号成分は現れずに、高周波数変調信号(Si)を電力増幅した出力(So)のみが現れる。
 シレー送信機400には、支援信号(Y信号)を、高周波回路で作り出すタイプと、ベースバンド信号から作り出すタイプの2つのタイプがある。本発明は、これら2つのタイプのいずれにも適用できるので、それらを図18から図20までを参照して説明する。図18に示したシレー送信機401は、支援信号(Y信号)を、高周波回路で作り出すタイプのもので、次の3つの要素から構成される。
(1)直交信号生成部505
(2)4端子回路網710
(3)第1種シレー終段電力増幅部600
 直交信号生成部505は、1組のベースバンド変調信号(I/Q)を入力信号とし、高周波変調信号(X信号)および高周波支援信号(Y信号)を出力する装置である。X信号は、1組のベースバンド変調信号(I/Q)を直交変調器90で直交変調して得られる高周波変調信号(Si信号)を所定時間遅延させた信号である。Y信号は、Si信号を入力信号とする直交信号生成回路700の出力信号として得られる。
 4端子回路網710は、X信号とY信号を入力して、X信号とY信号を90度の位相差で合成した信号である第1の定包絡線信号(C1信号)と、X信号とY信号を−90度の位相差で合成した信号である第2の定包絡線信号(C2信号)とを出力する。
 第1種シレー終段電力増幅部600は、C1信号およびC2信号を入力信号とし、C1信号を第1の電力増幅器61で電力増幅し、C2信号を第2の電力増幅器62で電力増幅し、電力増幅器61の出力と電力増幅器62の出力を電力合成回路70で電力合成して、Si信号を電力増幅した信号である出力信号(So)を出力する。
 Si信号の入力点から電力合成回路70までの回路は、シレー(またはLINC)電力増幅器として特許文献2に開示されている。最も重要な構成要素である、直交信号生成回路700においては、X信号の包絡線を時間tの関数a(t)とし、Y信号の包絡線を時間tの関数b(t)すると、X信号とY信号を直交合成してC1信号とC2信号を生成する条件から、b(t)は、下記数1から求められる。尚、C1信号とC2信号の包絡線振幅は、簡単のため1とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

 尚、本発明に係わるシレー送信機の説明において、しばしば言及するので、図18に示す、第2種シレー終段電力増幅部610について定義しておくと、第2種シレー終段電力増幅部610は、X信号とY信号を入力信号とし、X信号とY信号を4端子回路網によって、C1信号とC2信号に変換し、C1信号を電力増幅器61に入力し、C2信号を電力増幅器62に入力し、電力増幅器61の出力と電力増幅器62の出力とを電力合成回路70で合成して、出力にSi信号を電力増幅して出力信号Soを得る、シレー送信機の終段部である。
 次に、支援信号(Y信号)を、ベースバンド処理回路で作り出すタイプのシレー送信機402について、図19(a)により、説明する。このシレー送信機402は、高周波支援信号(Y信号)を、直交信号生成回路700によって高周波回路演算を行う代わりに、1組のベースバンド支援信号(Iy/Qy)をベースバンド処理回路によって求める。シレー送信機402は、1組のベースバンド変調信号(I/Q)を入力信号とし、1組のベースバンド変調信号(Ix/Qx)および1組のベースバンド支援信号(Iy/Qy)を出力するベースバンド支援信号生成部650と、ベースバンド支援信号生成部650の出力信号を入力信号とし、第1の定包絡線信号(C1信号)および第2の定包絡線信号(C2信号)を出力するベースバンド信号/高周波信号変換部630と、C1信号およびC2信号を入力信号とし、シレー送信機の出力信号(So)を出力する第1種シレー終段電力増幅部600から構成される。ベースバンド信号/高周波信号変換部630は、入力する1組のベースバンド変調信号(Ix/Qx)を直交変調して、高周波変調信号(X信号)を出力する第1の直交変調器91と、入力する1組のベースバンド支援信号(Iy/Qy)を直交変調して、高周波支援信号(Y信号)を出力する第2の直交変調器92と、X信号とY信号を入力信号とし、第1の定包絡線信号(C1信号)および第2の定包絡線信号(C2信号)を出力する。
 図19(b)に示すシレー送信機402は、図19(a)に示すシレー送信機402におけるベースバンド信号/高周波信号変換部630を、同一機能の等価回路で置き換えた送信機である。前記等価回路をベースバンド信号/高周波信号変換部635とすると、ベースバンド信号/高周波信号変換部635は、2組のベースバンド変調信号(Ix/Qx)およびベースバンド支援信号(Iy/Qy)とを入力信号とし、C1信号のベースバンド信号である第1のベースバンド定包絡線信号(I1/Q1)および第2のベースバンド定包絡線信号(I2/Q2)を出力する等価ベースバンド4端子回路網640と、第1のベースバンド定包連線信号(I1/Q1)を直交変調して第1の定包絡線信号(C1信号)を出力する第1の直交変調器91および第2のベースバンド定包連線信号(I2/Q2)を直交変調して第2の定包絡線信号(C1信号)を出力する第2の直交変調器92とから構成される。
 尚、本発明に係わるシレー送信機の説明において、しばしば言及するので、図19に示す、第3種シレー終段電力増幅部620について定義しておくと、第3種シレー終段電力増幅部620は、2組のベースバンド変調信号(Ix/Qx)およびベースバンド支援信号(Iy/Qy)とを入力信号とし、前記ベースバンド変調信号(Ix/Qx)を直交変調した信号である高周波変調信号(Si)を電力増幅した出力信号(So)を得る、シレー送信機の終段電力増幅部620である。
 次に、シレー送信機401およびシレー送信機402の問題点について説明する。その問題点とは、シレー送信機401またはシレー送信機402においては、送信機の良さの指標となる帯域外漏洩電力特性(または、PSD特性)を満足させることが難しいことである。この問題を解決する技術が、例えば特許文献3に開示されているが、先ずは、問題点の背景から説明する。
 上記問題は、シレー送信機401とシレー送信機402に共通なので、シレー送信機401を示した図18に則して説明する。この図において、直交信号生成回路700の出力点をp1とし、電力合成回路70の出力点をp2とし、点p1から電力増幅器61を経由して点p2に至る経路を第1の経路とし、点p1から電力増幅器62を経由して点p2に至る経路を第2の経路とすると、電力増幅器61によって電力増幅されるY信号と電力増幅器62によって電力増幅されるY信号とを点p2で完全に相殺するには、第1の経路の周波数利得特性と第2の経路の周波数利得特性を完全に一致させ、2つの経路の位相差を、180度とする必要がある。180度の位相差は、通常、点p1から2つの出力点に至る2つの経路の経路長差を1/2波長とすることによって実現されるが、1/2波長線路によって、広い帯域に亘って180度の位相差を保つことは困難な場合がある。また、比較的大きな電力を出力する送信機にあっては、電力増幅器61と電力増幅器62の特性を、環境温度の変化があっても一致させることも現実には相当程度難しいことである。特に、この発明が主に使用される移動無線用のマイクロ波帯では、このことが顕著である。
 図20は、第1の経路と第2の経路の伝送特性の違いに応じて、帯域外漏洩電力スペクトルがどのように変わるかを知るために行ったシミュレーションの結果を示した図である。尚、シミュレーションは、これまでと同様に標準モデルで行った。c91は、「PSDマスク」を示す。c92は、Y信号の大きさを示すために、参考までに電力増幅器61の出力点におけるY信号のスペクトルを示したものである。c92、c93およびc94の3本の曲線は、それぞれ、第1の経路と第2の経路の利得差が、それぞれ0.8dB,0.4dBおよび0.2dBの場合のPSD特性を示したものである。尚、前記3つの利得差は、位相偏差に換算すると、それぞれ、5.5度、2.7度および1.3度となる。この図は、「PSDマスク」以下のPSD特性を達成するためには、利得差を0.2dB以下または位相偏差を1.3度以下とする必要があることを示している。通常「PSDマスク」規格は、広い環境温度の変化に対しても守る必要があるので、この例で示した規格を満足するのは極めて困難である。
 特許文献4は、ET送信機において、包絡線信号の速い変化に対して包絡線追跡電源が高速で適応する能動的制御技術を開示している。また、シレー送信機の課題である、第1の経路と第2の経路の利得差を所定の値以下にするための技術については、シレー送信機の出力の1部をフィードバックし、第1の経路と第2の経路の利得を制御する技術が文献3に開示されている。
US Patent No.US 6,256,482 B2,Jul.3,2001 US Patent No.US 5,287,069,Feb.15,1994 US Patent No.US 6,633,200 B2,Oct.14,2003 特表2005−513943、平成22年4月2日公開
 上記のように、従来技術に係わるET送信機200(図13)においては、電力増幅器60の包絡線追跡電源出力(V2)を生成する包絡線追跡電源部210の遮断周波数が低くなるに従って、または高周波変調信号Siの帯域幅が広くなるに従って、高周波変調信号Siの包絡線の速い変化に駆動電源電圧が追随できなくなり、送信機の重要な性能指標である平均電力効率が低下するという問題がある。特許文献4は、この問題を解決するために、直流変換部をDC/DC変換器で構成し、DC/DC変換器の出力の離散的値の数と閾値とを、包絡線の大きさに応じて適応的に変化させることによって、電力効率の低下を抑える技術を開示しているが、能動的な制御回路が必要になる。
 他の従来技術であるシレー送信機401(図18)または402(図19)においては、電力増幅器61の出力電力と電力増幅器62の出力電力を等しくできないと、帯域外漏洩電力量が増えるという問題がある。特許文献3は、上記問題を解決するため、シレー送信機の出力の1部をフィードバックし、電力増幅器61の前段と電力増幅器61の前段の利得を制御することによって、帯域外漏洩電力を減らす技術を開示しているが。特許文献4と同様に、能動的制御回路が必要になる。
 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高周波変調信号(Si)の包絡線の速い変化に、包絡線追跡電源が充分に追従できない場合でも、平均電力効率を低下させない包絡線追跡型送信機を提供することにある。
本発明は、前記課題を解決するために、1組のベースバンド信号(I/Q)を入力し、出力に第1の変動包絡線信号(D1信号)および第2の変動包絡線信号(D2信号)を出力する信号成分分離部500と、
 上記第1の変動包絡線信号(D1信号)を入力し、電力増幅する第1の電力増幅器51と、
 上記第2の変動包絡線信号(D2信号)を入力し、電力増幅する第2の電力増幅器52と,
 第1の電力増幅器51の出力と第2の電力増幅器52の出力とを電力合成して出力する電力合成回路72とから構成されるシレー送信機であって、
 1組のベースバンド信号(I/Q)、または、前記1組のベースバンド信号(I/Q)を直交変調して得られる高周波変調信号(Si信号)を包絡線検出部(20)に入力して、該1組のベースバンド信号(I/Q)、または、該高周波変調信号(Si信号)の包絡線信号(E信号)を検出して出力し、
 上記包絡線信号(E信号)を直流変換部40で電力増幅して直流変換信号(V3)を出力し、
 上記直流変換信号(V3)を第1の低域通過ろ波部31に入力して、前記直流変換信号(V3)に含まれる高域周波数成分を減衰させて包絡線追跡電源出力(V4)を出力し、該包絡線追跡電源出力(V4)を第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の共通の駆動電源電圧(v4)として供給し、
 上記高周波変調信号(Si信号)を一定時間遅延させた信号である高周波変調信号(A信号)に対して90度の位相差のある支援信号(B信号)を合成して前記第1の変動包絡線信号(D1信号)とし、
 前記高周波変調信号(A信号)に対して−90度の位相差のある前記支援信号(B信号)を合成して前記第2の変動包絡線信号(D2信号)とし、
 前記信号成分分離部500において、前記支援信号(B信号)の振幅を時間的に変化する前記駆動電源電圧(v4)に追随して変化させて、
 第1の電力増幅器51に入力する第1の変動包絡線信号(D1信号)の振幅および第2の電力増幅器52に入力する第2の変動包絡線信号(D2信号)の振幅を第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の時間的に変化する飽和点入力振幅に追随して一致させたことを特徴とする。
 本発明に関わる包絡線追跡型シレー電力増幅器では、従来技術に関わるET送信機が、電力増幅器に入力する高周波変調信号(Si)の包絡線に高速度で追随する包絡線追跡電源を必要とするのに対して、シレー送信機の2つの電力増幅器に入力する信号の包絡線を、低速度で変動する追跡駆動電圧に、追随させるので、高速度で追随する包絡線追跡電源を必要とせずに、電力効率の低下を抑えられる。また、従来技術に係わるシレー送信機においては、2つの電力増幅器の利得差に起因する帯域外漏洩電力を小さくするために、送信機の出力の一部をフィードバックする能動的制御技術を必要とするのに対して、本発明に関わる包絡線追跡型シレー電力増幅器では、特別な制御技術を用いなくても、帯域外漏洩電力を小さくすることが可能となる。
[規則91に基づく訂正 18.10.2011] 
 図1は、本発明の包絡線追跡型シレー送信機100の構成を示す図である。
 図2は、包絡線追跡型送信機の追跡駆動電圧波形を示す図である。
 図3は、本発明の包絡線追跡型シレー送信機101の構成を、高周波支援信号生成部510に重点をおいて説明するための図である。
 図4は、支援信号(B信号)として、1次近似解を用いた包絡線追跡型シレー送信機101のPSD特性を示す図である。パラメータは、バックオフ比である。
 図5は、2次補正信号生成部65を付加した支援信号生成部80の構成を示す図である。
 図6は、支援信号生成部80の近似解に応じたPSD特性を示す図である。
 図7は、本発明の包絡線追跡型シレー送信機101において、第1と第2の経路に利得差がある場合のPSD特性を示す図である。
 図8は、本発明の包絡線追跡型シレー送信機102の構成を、ベースバンド支援信号生成部520に重点をおいてに説明するための図である。
 図9は、本発明の包絡線追跡型シレー送信機103の構成を示す図である。
 図10は、本発明の包絡線追跡型シレー送信機103における、直流変換部41の効果を表すためのPSD特性を示す図である。
 図11は、本発明の包絡線追跡型シレー送信機104の構成を示す図である。
 図12は、包絡線追跡型シレー送信機104における、矩形波乗算回路85の効果を表すためのPSD特性を示す図である。
 図13は、従来技術に係る包絡線追跡(ET)送信機200の構成を示す図である。
 図14(a)は、駆動電圧が一定の場合の送信機の電力効率を説明するための図である。
 図14(b)は、駆動電圧を、高周波変調信号の包絡線に追随させたET送信機の電力効率を説明するための図である。
 図15は、ET送信機の駆動電圧が理想的な場合の波形(c84)と、包絡線追跡電源の低域通過ろ波部30によって帯域制限を受けた場合の波形(c85)を示す図である。
 図16は、包絡線追跡電源部210の遮断周波数f1をパラメータとするET送信機200のPSD特性を示す図である。
 図17(a)は、従来技術に係る送信機300の構成を示す図である。
 図17(b)は、従来技術に関わるシレー送信機400の構成を示す図である。
 図17の1は、送信機300における電力増幅器60の入力における高周波変調信号の波形を示す図である。
 図17の2と図17の3は、シレー送信機400における2つの定包絡線信号の波形を示す図である。
 図17の4は、シレー送信機400における出力信号の波形を示す図である。
 図18は、従来技術に関わるシレー送信機401の構成を示す図である。
 図19は、従来技術に関わるシレー送信機402の構成を示す図である。
 図20は、シレー送信機401または、シレー送信機402において、第1と第2の経路に利得差があった場合のPSD特性を示す図である。
 以下、本発明を実施するための実施例について、図面を参照して詳しく説明する。
 実施例1は、包絡線追跡型シレー送信機100(図1)に関する。包絡線追跡型シレー送信機100は、次の7つの構成要素から成り立つ。
(1)1組のベースバンド信号(I/Q)を入力し、出力に第1の変動包絡線信号(D1信号)および第2の変動包絡線信号(D2信号)を出力する信号成分分離部500
(2)上記第1の変動包絡線信号(D1信号)を入力し、電力増幅する第1の電力増幅器51と上記第2の変動包絡線信号(D2信号)を入力し、電力増幅する第2の電力増幅器52
(3)第1の電力増幅器51の出力と第2の電力増幅器52の出力とを電力合成して出力する電力合成回路72
(4)1組のベースバンド信号(I/Q)、または、前記1組のベースバンド信号(I/Q)を直交変調して得られる高周波変調信号(Si信号)を入力して、該1組のベースバンド信号(I/Q)、または、該高周波変調信号(Si信号)の包絡線信号(E信号)を検出して出力する包絡線検出部20
(5)上記包絡線信号(E信号)を電力増幅して直流変換信号(V3)を出力する直流変換部40
(6)上記直流変換信号(V3)を入力して、前記直流変換信号(V3)に含まれる高域周波数成分を減衰させて、第1の電力増幅器51および第2の電力増幅器52の駆動電源として、包絡線追跡電源出力(V4)を出力する第1の低域通過ろ波部31
(7)第1の低域通過ろ波部(31)と低域通過ろ波特性が等しい、第2の低域通過ろ波部32
 本発明に係わる包絡線追跡型シレー送信機100の特徴は、包絡線追跡電源の包絡線追跡速度が遅い(従って、包絡線追跡電源部の遮断周波数が、通常のET送信機に要求される値よりは小さい)包絡線追跡電源(このような電源を“低速電源”と呼ぶこととする)を、シレー送信機の2つの電力増幅器51と電力増幅器52の共通の駆動電源として使用することである。
 従来のET送信機200に、“低速電源”を適用すると、既に説明したように、ET送信機としての電力効率が低下する。それに対して“低速電源”をシレー送信機に適用した場合には、2つの電力増幅器51と電力増幅器52に入力する高周波変調信号(A信号)の入力振幅が前記2つの電力増幅器51と電力増幅器52の飽和動作点振幅よりも低くても、支援信号(B信号)によって、A信号とB信号を直交して合成した信号であるD1信号とD2信号の入力振幅を、飽和点入力振幅まで引き上げることによって、2つの電力増幅器51と電力増幅器52を、飽和動作点で動作させるため、電力効率の低下がない。
 “低速電源”をシレー送信機に適用するには、新たな課題を生むので、その課題を解決する必要がある。その課題とは、従来のシレー送信機にあっては、支援信号(B信号)の包絡線y(t)は、高周波変調信号(A信号)の包絡線x(t)の1変数関数として、例えば、数1から求めたのに対して、包絡線追跡型シレー送信機では、高周波変調信号(A信号)の包絡線x(t)と、低速度で変動する駆動電源電圧v4(t)の2変数関数として求めるという課題である。この課題は、後述するように、D1信号とD2信号の電力増幅器51と電力増幅器52への入力レベルを、電力増幅器51と電力増幅器52の変動する駆動電源電圧v4(t)に比例して変動する飽和動作点レベルに追随して一致させる必要があることである。この場合、後述するように、B信号のみを時間的に変化する駆動電源電圧(v4)に追随制御しているが、これはA信号を制御すると歪み(PSD特性の劣化)が発生するためである。B信号のみを制御することで、PSD特性の劣化を抑える方法は、従来のシレー送信機でも同様であるが、本発明の特徴ある方法のひとつである。
包絡線追跡電源出力(V4)は、直線変換部40(遅延時間をτ1とする)と第1の低域通過ろ波部31(遅延時間をτ2とする)によって、時間(τ1+τ2)だけ遅れた信号で、時間τ1は、相当程度大きな値となる(マイクロ波帯の送信出力100W級の包絡線追跡型電源の典型的例では、数10ナノ秒となる)ので、大きく遅れた信号v4(t)から支援信号(B信号)の包絡線y(t)を求めることは不可能である。τ2の典型的値は、第1の低域通過ろ波部31の遮断周波数f1を10MHzとすると、約10ナノ秒である。
 シミュレーションに使う標準モデル(8波のQPSK信号)の高周波帯域幅(2fo)を、20MHzとしたときの、包絡線x(t)を、時間τ2だけ遅らせた包絡線x(t−τ2)を、−0.2ミリ秒から+0.2ミリ秒までの短い区間で示すと、図2のc11のようになる。併せて、LPF2の出力信号x(t−τ2)を示すと、c12となる。c13は、x(t−τ2)を時間τ2だけ進ませたx(t)、c14は、x(t−τ2)を1.4倍した信号で、1.4は、後で説明するβの値である。
 本発明では、大きく遅れた信号v4(t)から支援信号(B信号)の包絡線y(t)を求めることは不可能であるという問題を解決するために、第1の低域通過ろ波部31(LPF1)の低域通過ろ波特性と同じろ波特性をもった(従って、遅延時間も等しい)第2の低域ろ波部32(LPF2)に包絡線信号(E信号)を入力し、LPF2の出力に、相似形駆動電圧V5を作り出す(相似形と形容した理由は、後で述べる)。A信号の包絡線信号(E信号)の瞬時値をx(t)とすると、E信号を第2の低域通過ろ波部32に入力した出力信号である、相似形駆動電圧V5の瞬時値は、x(t−τ2)と表すことができる(LPF1と同じ時間τ2の遅延があることを表している)。包絡線追跡電源出力(V4)は、直線変換部40と第1の低域通過ろ波部31によって、(τ1+τ2)の遅延を与えられて出力される信号であるため、包絡線追跡電源出力(V4)の瞬時値v4(t)は、x(t−τ1−τ2)に比例する。
 上記から、瞬時値が、x(t−τ2)に比例する相似形駆動電圧V5は、瞬時値が、x(t−τ1−τ2)に比例する信号包絡線追跡電源出力(V4)を、時間τ1だけ進めたものなので、支援信号(B信号)の包絡線y(t)を演算するための、1つの変数として使うことが可能となる。E信号を時間τ2遅らせた信号(瞬時値x(t−τ2))とB信号の包絡線y(t)を時間τ2送らせた信号(瞬時値y(t−τ2))を、それぞれ90度および−90度の位相差で合成した信号であるD1信号とD2信号の包絡線を、相似形駆動電圧V5(瞬時値は、βx(t−τ2)、βは比例定数)に一致させる条件から、次の数2が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
数2から、y(t−τ2)を求めると、次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
数3の意味するところは、支援信号(B信号)の包絡線y(t)は、相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5の自乗と、包絡線信号(E信号)の瞬時値v1の自乗との差の平方根として演算できることである。
 次に、数3に従って、B信号を生成すれば、D1信号とD2信号の包絡線を、変動する駆動電源出力(v4)に、追随して比例できることについて検証する。A信号とB信号を、それぞれ時間の関数a(t)およびb(t)とすると、それらは次の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
ここに、ωおよびφ(t)は、高周波変調信号(A信号)の、それぞれキャリア角周波数および瞬時位相である。
数5の意味するところは、B信号は、A信号の包絡線x(t)をy(t)と置換することによって作られる、ということであるが、具体的作り方については、実施例2で説明する。
D1信号とD2信号を、それぞれ、d1(t)およびd2(t)で表すと、それらは、次の式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
数6と数7から、d1(t)とd2(t)の包絡線を求めてみると、次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
数8の意味するところは、A信号とB信号とを、それぞれ90度および−90度の位相差で合成することによって作ったD1信号とD2信号の包絡線は、相似形駆動電圧x(t)に比例することである。
 x(t)は、遅延時間差を除いて、電力増幅器51と電力増幅器52の駆動電源電圧v4(t)に比例するので、結局のところ、D1信号とD2信号の電力増幅器51と電力増幅器52への入力振幅は、電力増幅器51と電力増幅器52の駆動電源電圧v4(t)に比例する飽和動作点振幅に一致し、電力増幅器51と電力増幅器52は常に最大電力効率で動作する。“低速電源”を用いた包絡線追跡型シレー送信機100は、“低速電源”を用いたET送信機よりも平均電力効率の劣化が少なくなる。
[規則91に基づく訂正 18.10.2011]  
 実施例2は、支援信号(B信号)を、高周波回路演算によって求めるタイプの、包絡線追跡型シレー送信機101に関するもので、図3を使って説明する。包絡線追跡型シレー送信機101は、次の6つの構成要素から成り立つ。
(1)1組のベースバンド信号(I/Q)を入力し、直交変調して、高周波変調信号(Si信号)を出力する直交変調部95
(2)高周波変調信号(Si信号)を入力信号とし、
出力に、高周波変調信号(Si)信号を所定時間遅延させた信号である高周波変調信号(A信号)および支援信号(B信号)を出力する高周波支援信号生成部510
(3)高周波変調信号(A信号)および高周波支援信号(B信号)の2つの信号を入力し、
送信機出力信号(So)を出力する、第2種シレー終段電力増幅部615
(4)1組のベースバンド信号(I/Q)、または、高周波変調信号(Si信号)を入力し、1組のベースバンド信号(I/Q)、または、高周波変調信号(Si信号)を、包絡線検出部20に入力し、その出力信号である包絡線信号(E信号)を、第2の低域通過ろ波部32に入力し、その出力を、相似形駆動電圧出力(V5)として出力する、相似形駆動電圧生成部720
(5)包絡線信号(E信号)を直流増幅して直流変換信号(V3)を出力ずる、直流変換部40
(6)直流変換信号(V3)を入力して、直流変換信号(V3)に含まれる高域周波数成分を減衰させて包絡線追跡電源出力(V4)を出力し、包絡線追跡電源出力(V4)を、第2種シレー終段電力増幅部615の中にある第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の共通の駆動電源電圧(v4)として供給する、第1の低域通過ろ波部31
 次に、本発明に係わる包絡線追跡型シレー送信機に固有の(従来のシレー送信機にはない)構成要素である、相似形駆動電圧生成部720および高周波支援信号生成部510の構成についてより詳しく説明する。高周波変調信号(Si信号)を、次の数9で表すと、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009

Si信号の包絡線信号(E信号)は、次のようにして求められる。先ず、a(t)にa(t)の振幅変動を抑圧した信号で、次式で表せる振幅抑圧信号a0(t)を乗じる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010

a(t)の振幅変動を抑圧した信号であるa0(t)は、例えば、a(t)を振幅制限部(リミタ)に入力して、その出力として得られる。2a(t)とa0(t)を乗じると、次の関係式が得られる。
Figure WO-DOC-MATHS-11

数11は、2a(t)・a0(t)は、包絡線x(t)と、角周波数が、高周波変調信号(Si)のキャリア角周波数ωの2倍である2ωの高周波成分から成り立つことを表している。従って、a(t)にa0(t)を乗じた信号を、低域通過ろ波器または高域阻止ろ波器に通せば、包絡線x(t)を得ることができる。
 第2の低域通過ろ波部32(LPF2)は、第1の低域通過ろ波部31(LPF1)と低域通過ろ波特性を等しくするので、LPF2の遅延時間は、LPF1の遅延時間と同じτ2である。包絡線x(t)を、LPF2に通した信号をx(t−τ2)と表すと、相似形駆動電圧生成部720の出力信号である、相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5は、x(t−τ2)で表せる。
 高周波支援信号生成部510は、高周波変調信号(Si信号)を、所定時間遅延させて、出力に高周波変調信号(A信号)を出力する遅延部10と、高周波変調信号(A信号)および相似形駆動電圧出力(V5)を入力して出力に、(後で説明する)包絡線変換信号(A1信号)を出力する振幅制限器55と、A信号とA1信号とを入力して、出力に支援信号(B信号)を出力する、支援信号生成部80とから構成される。
 次に、包絡線変換信号(A1信号)の生成方法と、A信号とA1信号からB信号を生成する支援信号生成部80の構成について説明する。振幅制限器55は、リミタとも呼ばれる回路で、入力高周波信号の包絡線が変動しても、出力に、包絡線の大きさが駆動電圧に比例する高周波信号を出力する。通常は、前記駆動電圧を一定にして使うことが多いので、出力する信号は、振幅が一定(リミタと呼ばれる所以)の定包絡線信号となる。本発明においては、振幅制限器55を、LPF2の出力である相似形駆動電圧出力(V5)(瞬時値は、x(t−τ2))で駆動するので、振幅制限器55の出力は変動包絡線信号となる。振幅制限器55の入力信号であるA信号は、ベースバンド変調信号(I/Q)を直交変調した信号である高周波変調信号(Si)を、遅延部10によって、τ2時間遅延した信号なので、次の数式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012

前述したように、振幅制限器55は、入力信号の包絡線x(t−τ2)を駆動電源電圧x(t−τ2))に変換して出力するので、A1信号は、次の数13で表せる信号となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013

 支援信号(B信号)の包絡線y(t−τ2)は、A信号の包絡線x(t−τ2)とA1信号の包絡線x(t−τ2)を2つの変数とする、数3で表せる関数として求めるが、先ず数3において、t−τ2をtに置き換えて、y(t)をx(t)とx(t)の関数として表すと、次の数14となる。尚、今後、数式の表記を容易にするために、数3におけるβは、(1+α)と置き換える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014

数14は、y(t)が、x(t)とx(t)の2つの時変数の関数である上、平方根処理を必要とする。従って、厳密に求めるのは、比較的難しい(特に高周波回路による場合)が、本発明は、新しい重要な局面の一つとして、数14を近似的に解く方法を提供する。x(t)を略記してxとし、同様にx(t)も、略記してxとすると、数14を、時変数xの関数y(x)と書き換え、x=x近傍で、テイラー展開し、3次以上の高次項を省略すると、次のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015

y(x)の1次導関数y(1)(x)と2次導関数y(2)(x)は、それぞれ、−x/y(x)および{y(x)−y(1)(x)x}/y(x)となるので、これらを数15に代入すると、次の式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
近似解1
 数16において、(x−x)に関する2次以上の項を無視した場合を、近似解1と定義すると、近似解1では、支援信号(B信号)の包絡線y(x)は、次式で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017

数式17が、意味するところは、支援信号(B信号)の包絡線は、高周波変調信号(A信号)の包絡線と包絡線変換信号(A1信号)の包絡線とを線形結合したものである。
近似解2
 数15または数16に示されるように、y(x)として、2次の項まで含めた近似を行った場合は、2次の項の係数にxの逆数が含まれるが、xの逆数を高速に演算できるデジタル信号処理回路を備えた送信機に適用することは不可能ではない。しかし、高周波回路演算によって実現するには、比較的複雑な高周波回路を必要とする。この問題を回避するため、数16の(x−x)に関する2次の項を、Cとすると、1/(2x)に比例する時変数であるCの係数を長時間平均値に置き換えて、Cを次の近似式で近似する方法を近次解3と定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018

ここに、Kは、1/(2x)の長時間平均値、または2xの長時間平均値の逆数である。1/(2x)の長時間平均値は、1/(2x)を低域通過ろ波器に入力して、その出力として得られる。同様に、2xの長時間平均値は、該低域通過ろ波器と遮断周波数が同じ低域通過ろ波器に2xを入力し、その出力として得られる。
 Cに0次の項と1次の項を加えると、B信号の包連絡線y(t)は、次の式で表される。
Figure WO-DOC-MATHS-19

近似解3
 近似解2と同様に、y(x)について、(x−x)に関する2次の項を、次のように変形する近似法を近似解3と定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020

ここに、Kは、|x−x|の長時間平均値/(2x)の長時間平均値である。
近似解3の場合、支援信号Bの包絡線y(x)は、x−xの正負に応じて、次のように書き換えたのと等価である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021

ここに、k=−1/α−K(α+1/α)/α
    k=(α+1/α)(1+K/α
    k=−1/α+K(α+1/α)/α
    k=(α+1/α)(1−K/α
近似解1の実施例
 この実施例は、支援信号(B信号)を、近似解1に基づいた高周波回路演算によって比較的簡単に生成する方法と、支援信号生成回路80の構成について説明する。数17の両辺に、数10で表せる振幅抑圧信号a0(t)を乗じると、次式が得られる。尚、B信号の包絡線は、数17では、xの関数として表しているが、ここでは、tの関数として表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022

数22が意味するところは、B信号(左辺)は、A信号(右辺第1項)とA1信号(右辺第2項)を線形結合したものである。従って、近似解1を適用する場合の支援信号生成回路80は、A信号を(−1/α)倍した信号とA1信号を(α+1/α)倍した信号とを合成回路で合成してB信号として出力する回路となる。このような簡単な回路を使った場合でも、包絡線追跡型シレー送信機101のPSD特性と平均電力効率は、B信号の包絡線y(t)を厳密に演算した場合に比べて、比較的小さな劣化で済むことを、シミュレーションによって確認したので、その結果を、図4を使って説明する。
 図4は、支援信号生成回路80を近似解1に基づいて構成した場合の包絡線追跡型シレー送信機101のPSD特性を示したもので、シミュレーションの条件は、次の通りである。高周波変調信号(Si)は、標準モデル(8波のQPSK変調信号)、電力増幅器51と電力増幅器52は、B級増幅器、LPF1の遮断周波数はfo(従って包絡線追跡電源としては、“低速度電源”に属する)。5本の曲線は、上から順に、c21、c22、c23、c24およびc25とすると、c21からc24までは、それぞれ、バックオフ比(入力信号の飽和動作点振幅に対する相対振幅比)、1、0.98,0.96,0.94の場合、c25は、y(t)を厳密に演算した場合、c20は、PSDマスクの例である。この図は、支援信号Bを1次近似した近似解1に基づいて構成した場合であっても、例えば移動通信用の基地局に要求される比較的厳格なPSD特性を得ることが可能で、バックオフ比を変えれば、PSD特性を更に改善できることを示している。前記4つのバックオフ比に対応する、相対平均電力効率(平均電力効率に対するバックオフ比1の場合の平均電力効率)をシミュレーションによって求めた結果は、それぞれ、99.8%、98.9%、97.5%および95.8%である。この結果は、簡単な1次近似であっても、平均電力効率を僅かに犠牲にすれば、比較的良好なPSD特性が得られることを示している。
近似解2の実施例
 この実施例は、支援信号(B信号)を高周波回路を近似解2に基づいて高周波回路演算によって比較的簡単に生成する方法と、支援信号生成回路80の具体的な構成について説明する。数19の両辺に、数10で表せる振幅抑圧信号a0(t)を乗じると、B信号を表す次式が得られる。
Figure WO-DOC-MATHS-23

ここに、cos{・}は、cos{ωt+φ(t)}を略記したものである。
 図5は、数23で表せる支援信号(B信号)を求める支援信号生成回路80の構成例を示した図である。この回路は、次の3つの構成要素から成り立っている。
(1)A信号と包絡線変換信号(A1信号)を入力信号とし、支援信号(B信号)の1次項Cおよび支援信号(B信号)の0次項と1次項の和C+Cを出力する1次近似支援信号生成部601
(2)A信号と、B信号の1次項Cを入力信号とし、支援信号Bの2次項Cを出力する2次補正信号生成回路65
(3)B信号の0次項と1次項の和C+Cと、2次補正信号生成部65の出力であるB信号の2次項Cとを入力して、それらの合成信号であるB信号を出力する合成回路607
 2次補正信号生成回路65の構成を更に説明すると、入力信号のひとつであるA信号を振幅制限器602に通して、その包絡線を抑圧した信号である振幅抑圧信号a0(t)とB信号の1次項Cとを乗算器603で乗算すると、次の出力を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024

上記出力信号を低域通過ろ波部604に通すと、角周波数が2ωである成分が除去されて出力に、B信号の1次項Cの包絡線{x(t)−x(t)}が得られる。前記信号と、1次補正信号Cとを、乗算器606で乗算すると、出力に次の式で表せるB信号の2次項Cを得る(点線で表記した正負判定器605については、近次解4の実施例で説明する)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025

 近似解2に基づいた包絡線追跡型シレー送信機101のPSD特性を、シミュレーションによって求めた結果を図6のc32に示す(シミュレーション条件は、図4を求めたときと同じである)。c31は、近似解1の場合(従って、図4のc21と同じ)で、c31とc32とを比較すれば、2次の項を含めることによるPSD特性の改善効果は、10dB以上あることを示している。尚、c33、c34およびc35は、後の実施例の中で説明する。
近似解3の実施例
 この実施例では、支援信号(B信号)を、近似解3に基づいて生成する場合の支援信号生成回路80(図5)の構成について説明する。近似解3(数20)では、近似解2における2次補正信号生成回路65の低域通過ろ波部604と乗算器606との間に低域通過ろ波部604の出力信号の正負を判定する正負判定回路605を挿入する。正負判定回路605の出力は、x(t)がx(t)よりも大きいとき1、x(t)がx(t)よりも小さいとき−1とすると、正負判定回路605の出力とB信号の1次項Cとを、乗算器606で乗算すると、その出力に、x(t)とx(t)の差の絶対値を包絡線とする、次式で表せるB信号の2次補正信号が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026

 近似解3を適用した包絡線追跡型シレー送信機101のPSD特性をシミュレーション(条件は、図4の場合と同じ)で求めた結果を示すと、図6のc33となる。この図は、近似解3によれば、帯域外漏洩電力密度が−70dBc以下という良好なPSD特性が得られることを示している。
 以上、従来技術に係わるET送信機200が、電力増幅器60に入力する高周波変調信号(Si)の“包絡線に、包絡線追跡電源出力(V2)を高速度で追随させる必要があったのに対して、本発明に係わる包絡線追跡型シレー送信機101では、2つの電力増幅器51と52に入力する第1の変動包絡線信号(D1信号)と第2の変動包絡線信号(D1信号)の包絡線を、”低速度“で変動する包絡線追跡電源出力(V4)に、追随させる方法について、具体的に説明した。”低速度“包絡線追跡電源を使えるようにした、第1の利点は、平均電力効率を改善することにあるが、第2の利点を生むことにもなる。第2の利点とは、従来技術に関わるシレー送信機においては、B信号が分岐される前の点(p1)から、該シレー送信機の出力点(p2)までの2つの経路の利得差が大きくなると、帯域外漏洩電力が増大することは既に説明したが、帯域外漏洩電力は、B信号の電力に比例するので、包絡線追跡型シレー送信機101によって、駆動電源電圧を変動させれば、B信号の電力量を相当程度小さくできる。その結果として、帯域外漏洩電力量を大幅に減らせる、という利点が生まれる。
 図20は、従来技術に関わるシレー送信機(従って、駆動電源電圧は一定)のPSD特性を、第1と第2の経路の利得差をパラメータにして描いた図であるが、図7は、本発明に関わる包絡線追跡型シレー送信機101(従って、駆動電源電圧を”低速度“で変動させた)のPSD特性を示したもので、c41は、PSDマスクの例、c42は、電力増幅器51または52の出力における、B信号(従って、シレー相殺を起こす前のB信号)のスペクトル図、c43,c44,c45は、それぞれ、0.8dB,0.4dBおよび0.2dBの利得差(2つの経路の伝送特性差)があった場合である。図20を参照すると、既に説明したように、従来のシレー送信機では、PSDマスクを下回るには、利得差を0.2dB以下にする必要があって、実際には実現が困難である。それに対して、本発明に係わる包絡線追跡型シレー送信機101、102または103では、図7を参照すれば、PSD特性をPSDマスク以下とするには、利得差を0.8dB以下とすればよいこと示している。従来のシレー送信機にあって、PSD特性を所定のPSDマスク以下とすることが不可能な場合であっても、本発明に係わる包絡線追跡型シレー送信機によれば、実現可能となることを意味している。
[規則91に基づく訂正 18.10.2011] 
 実施例3は、包絡線追跡型シレー送信機102に関する。この送信機は、実施例2で説明した包絡線追跡型シレー送信機101が、支援信号(B信号)を、高周波変調信号(Si)から生成したのに対して、本発明に係わる包絡線追跡型シレー送信機102では、ベースバンド支援信号(Ib/Qb)を、ベースバンド変調信号(I/Q)から生成して、B信号は、ベースバンド支援信号(Ib/Qb)を直交変調することによって生成する点に特徴がある。
 包絡線追跡型シレー送信機102(図8)は、次の5つの要素から構成される。
(1)1組のベースバンド信号(I/Q)を入力し、出力に2組のベースバンド変調信号(Ia/Qa)およびベースバンド支援信号(Ib/Qb)を出力するベースバンド支援信号生成部520
(2)ベースバンド変調信号(Ia/Qa)およびベースバンド支援信号(Ib/Qb)を入力信号とし、送信機出力信号(So)を出力する、(図19を使って定義した)第3種シレー終段電力増幅部625
(3)1組のベースバンド信号(I/Q)、または、1組のベースバンド信号(I/Q)を直交変調した出力信号である高周波変調信号(Si信号)を入力し、1組のベースバンド信号(I/Q)、または、高周波変調信号(Si信号)の包絡線信号(E信号)を包絡線検出部120に入力し、前記E信号を、第2の低域通過ろ波部32に入力し、その出力を、相似形駆動電圧出力(V5)として出力する、相似形駆動電圧生成部720
(4)包絡線信号(E信号)を直流増幅して直流変換信号(V3)を出力ずる、直流変換部40
(5)直流変換信号(V3)を入力して、直流変換信号(V3)に含まれる高域周波成分を減衰させて包絡線追跡電源出力(V4)を出力し、包絡線追跡電源出力(V4)を、第3種シレー終段電力増幅部625の中にある第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の共通の駆動電源電圧(v4)として供給する、第1の低域通過ろ波部31
 ベースバンド変調信号(I/Q)は、遅延部110で遅延(τ2)させ、ベースバンド変調信号(Ia/Qa)とする。包絡線検出部120は、入力するベースバンド信号(I/Q)、または、ベースバンド信号(I/Q)を直交変調した出力信号である高周波変調信号(Si信号)から包絡線x(t)を検出して出力する。ベースバンド信号(I/Q)と包絡線x(t)の関係は、次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027

ベースバンド支援信号生成部180は、第2の低域通過ろ波部32の出力信号であるx(t−τ2)と、ベースバンド変調信号(Ia/Qa)の包絡線信号x(t−τ2)を2つの入力信号とし、数14で与えられるy(t)を演算し、次の式に従ってベースバンド支援信号(Ib/Qb)を出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029

 包絡線信号x(t−τ2)は、次式に従って、ベースバンド変調信号(Ia/Qa)から求めても、包絡線検出部120の出力信号x(t)を、時間τ2遅延させた信号であってもよい。図8は、前者の場合を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
近似解4とその実施例
 実施例2で説明した近似解1から3の方法は、ベースバンド支援信号生成部520にも適用可能なので、説明を省略するが、ベースバンド処理回路でのみ実施可能な近似法について、次に説明する。数14で与えられる支援信号B(またはベースバンド支援信号Ib/Qb)の包絡線y(x,x)をデジタル信号処理によって求める方法を、近似解4と定義する。数14には、平方根演算が含まれるが、デジタル信号処理回路を持つ送信機であれば、適用することは可能である。例えば、xに対応するアドレス1とxに対応するアドレス2の2つのアドレスによって定まる位置のメモリーに、y(x,x)の値を記憶しておいて、2つの時変数xとxとに応じて、y(x,x)の値を読み出す2次元参照表(Look Up Table、LUT)方式が適用できる。図6のc34は、近似解4の例として、ベースバンド支援信号Ib/Qbを4ビットのデジタル演算によって求めた場合のPSD特性で、小さなビット数の演算でありながら、比較的良好なPSD特性を示している。その理由は、デジタル演算によって生成されたベースバンド支援信号Ib/Qbには量子化誤差が含まれるが、電力増幅器51の出力と電力増幅器52の出力とで、前記誤差を含んだ支援信号(B信号)同士が相殺されるため、PSD特性が劣化しない。尚、曲線c34が示すPSD特性の劣化は、電力増幅器51および52による非線形歪によるものである。
近似解5とその実施例
 数14で与えられる支援信号(B信号)(または、ベースバンド支援信号Ib/Qb)の包絡線y(x)を、数15、または数16で表したように、(x−x)に関する2次の項まで含ませる近似解を、近似解5と定義する。近似解5は、(x−xの項の係数に含まれる、1/xを高速に演算することを意味するが、デジタル信号処理(例えば参照表(Look Up Table)方式)によれば求めることが可能である。通常、入力高周波変調信号Siの平均電力が変動する(例えば、移動通信に適用した場合、ユーザ数、チャネル数またはマルチキャリア数が変わる)ので、近似解5を適用する場合には、参照表として、広いダイナミックレンジに対応できるメモリー容量が必要となるので、既に説明した近似解1から3までの何れかを適用する方が、簡単で便利である。
 実施例4は、包絡線追跡型シレー送信機103(図9)に関する。包絡線追跡型シレー送信機103は、包絡線追跡型シレー送信機100,101または102における第2の低域通過ろ波部32の入力側に、第2の直流変換部41を挿入する。更に、第2の直流変換部41の直線特性を、第1の直流変換部40の直線特性に一致させる。2つ直線特性を一致させることは、次のことを意味する。増幅器の「入力振幅」を横軸に、「出力振幅を該増幅器の電圧利得で割った相対出力振幅」を縦軸に描いた特性を、「相対入出力特性」と定義すると、第2の直流変換部41の相対入出力特性と第1の直流変換部41の相対入出力特性は、相似する。第1の直流変換部40と第2の直流変換部41が相似の関係にある具体的な例を挙げると、直流変換部40を3ビットのA/D変換器で構成し、、第2直流変換部41も同じビット数のA/D変換器で構成した場合である。
 第1の直流変換部40の相対入出力特性と第2の直流変換部41の相対入出力特性とを相似形にする理由は、相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5(t)と、包絡線追跡電源出力(V4)の瞬時値v4(t−τ2が、相似する必要があるからである。ところが、直流変換部40が非直線特性を示すと、v5(t)に従って変わる、電力増幅器51と電力増幅器52への入力信号(D1信号とD2信号)の包絡線と、v4(t−τ2)に従って変わる電力増幅器51と電力増幅器52の飽和動作点振幅とが、一致しなくなるので、包絡線追跡型シレー送信機100.101または102のPSD特性、または/および平均電力効率特性が劣化する。
 前記劣化の程度を、具体的に調べるために行ったシミュレーションの結果を図10に示す。シミュレーションは、入力信号を標準モデル、電力増幅器51と52の利得差を0.8dBとし、LPF1とLPF2の遮断周波数は、共にfoとし(包絡線追跡電源としては、低速電源に属する)、直流変換部40は、3ビットのA/D変換器として行ったもので、c52は、第2の直流変換部41が線形増幅器の場合で、c53は、第2の直流変換部41を、第1の直流変換部40に相似させるため、第2の直流変換部41としても、3ビットのA/D変換器を使った場合のPSD特性である。この図は、直流変換部40が非直線特性を示すことによってPSD特性が劣化するという問題を、第2の低域通過ろ波部41を設けることによって解決する例を示している。
[規則91に基づく訂正 18.10.2011] 
 実施例5は、包絡線追跡型シレー送信機104(図11)に関する。包絡線追跡型シレー送信機104は、包絡線追跡型シレー送信機101(図3)または包絡線追跡型シレー送信機102(図8)における、キャリア周波数fc近傍のPSD特性を更に改善することを目的とする。包絡線追跡型シレー送信機104は、包絡線追跡型シレー送信機101における、高周波支援信号生成部510と第2種シレー終段電力増幅部61の間を結ぶ支援信号(B信号)の経路に、矩形波乗算部85を挿入する点に特徴がある。B信号に矩形波信号を乗じる理由は、B信号のキャリア周波数fc近傍の電力密度を下げることによって、2つの電力増幅器51と52の間に利得差があった場合でも、帯域外漏洩電力密度を、包絡線追跡型シレー送信機101よりも更に下げることである。
 矩形波乗算部85は、入力する支援信号(B信号)に、矩形波信号を乗じて、拡散支援信号(B1信号)として出力する。周期Tの矩形波信号をq(t)で表すと、次の有限級数で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031

ここに、p=4/π、Ω=2π/Tで、mは整数である。
矩形波乗算部85は、キャリア周波数fcにスペクトルのピークをもつ支援信号(B信号)に対して、1/Tの奇数倍の周波数成分をもつ矩形波信号を乗じて、拡散支援信号(B1信号)として出力するので、拡散支援信号(B1信号)は、周波数がfc±(2n−1)/T(nは整数)でピークをもち、キャリア周波数fcの近傍では、電力密度の低い信号となる。
 B信号をB1信号に変換したことによる効果を、図7を求めたときと同じシミュレーション条件で求めた図12を使って説明する。図12の線c62は、1/T=8foとして、電力増幅器51または52の出力点におけるB1信号のスペクトルを示したもので、包絡線追跡型シレー送信機101のB信号のスペクトル(図7のc42)と対比すると、キャリア周波数fcの近傍の電力密度が約15dB下がっていることを示している。c63,c64およびc65は、それぞれ、電力増幅器51と52の利得差を、0.8dB,0.4dB、0.2dBとした場合の、包絡線追跡型シレー送信機104のPSD特性で、図7に示したPSD特性と対比すると、キャリア周波数fc近傍のPSD特性を著しく改善していることを示している。包絡線追跡型シレー送信機104は、拡散支援信号(B1信号)のスペクトルのピークが、周波数fc±1/Tにあって、この周波数近傍のPSDは、例えばc61で示したPSDマスクを超えるという問題がある。しかしながら、この問題は、周波数fc±1/Tで、ある程度の減衰がある(図12の例では、約20dB)、帯域通過ろ波器を、送信機の出力段に挿入し、周波数fc±1/T近傍のPSD特性が「PSDマスク」を下回るようにすれば解決できる。
 実施例5の特徴は、B信号に矩形波信号を乗じることによってB1信号に変換することにあるので、包絡線追跡型シレー送信機102(図8)にも適用可能である。このときは、次の2つの構成法がある。
(1)ベースバンド支援信号(Ib/Qb)を直交変調した出力信号であるB信号に矩形波を乗じて、B1信号とする。
(2)ベースバンド支援信号(Ib)に矩形波信号を乗じて、ベースバンド拡散支援信号(Ib1)とし、ベースバンド支援信号(Qb)に矩形波信号を乗じて、ベースバンド拡散支援信号(Qb1)とし、ベースバンド拡散支援信号(Ib1/Qb1)を直交変調して、出力に拡散支援信号B1信号を得る。
 従来よりも簡単な回路構成でありながら、電力効率がより高いため、移動通信システム、デジタル放送システム、衛星搭載システムなどにおける送信機として、幅広く適用できる。
[規則91に基づく訂正 18.10.2011] 
10             遅延部
20             包絡線検出部
30、31,32、604   低域通過ろ波部
40、41、240      直流変換部
51、52          電力増幅器
55、602         振幅制限器
60,61,62       電力増幅器
65             2次補正信号生成部
70、72          電力合成回路
75             2次近似支援信号生成回路
80             支援信号生成部
85             矩形波乗算回路
90、91、92、95    直交変調部
100、101、102    包絡線追跡シレー送信機
103、104        包絡線追跡シレー送信機
110            遅延部
120、220        包絡線検出部
180            ベースバンド支援信号生成部
210            包絡線追跡電源部
290            直交変調部
300            送信機
400、401、402    シレー送信機
500、660        信号成分分離部
505            直交信号生成部
510            高周波支援信号生成部
520、650        ベースバンド支援信号生成部
600、608        第1種シレー終段電力増幅部
601            1次近似支援信号生成部
602            振幅制限増幅部
603,606        乗算器
605            正負判定回路
607            合成回路
610、615        第2種シレー終段電力増幅部
620、625        第3種シレー終段電力増幅部
630,635        ベースバンド信号/高周波信号変換部
640            ベースバンド等価4端子網
650            ベースバンド支援信号生成部
660            信号成分分離部
700            直交信号生成回路
710            4端子回路網
720            相似形駆動電圧生成部

Claims (11)

  1. 1組のベースバンド信号(I/Q)を入力し、出力に第1の変動包絡線信号(D1信号)および第2の変動包絡線信号(D2信号)を出力する信号成分分離部500と、
     上記第1の変動包絡線信号(D1信号)を入力し、電力増幅する第1の電力増幅器51と、
     上記第2の変動包絡線信号(D2信号)を入力し、電力増幅する第2の電力増幅器52と,
     第1の電力増幅器51の出力と第2の電力増幅器52の出力とを電力合成して出力する電力合成回路72とから構成されるシレー送信機であって、
     1組のベースバンド信号(I/Q)、または、前記1組のベースバンド信号(I/Q)を直交変調して得られる高周波変調信号(Si信号)を包絡線検出部(20)に入力して、該1組のベースバンド信号(I/Q)、または、該高周波変調信号(Si信号)の包絡線信号(E信号)を検出して出力し、
     上記包絡線信号(E信号)を直流変換部40で電力増幅して直流変換信号(V3)を出力し、
     上記直流変換信号(V3)を第1の低域通過ろ波部31に入力して、前記直流変換信号(V3)に含まれる高域周波数成分を減衰させて包絡線追跡電源出力(V4)を出力し、該包絡線追跡電源出力(V4)を第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の共通の駆動電源電圧(v4)として供給し、
     上記高周波変調信号(Si信号)を一定時間遅延させた信号である高周波変調信号(A信号)に対して90度の位相差のある支援信号(B信号)を合成して前記第1の変動包絡線信号(D1信号)とし、
     前記高周波変調信号(A信号)に対して−90度の位相差のある前記支援信号(B信号)を合成して前記第2の変動包絡線信号(D2信号)とし、
     前記信号成分分離部500において、前記支援信号(B信号)の振幅を時間的に変化する前記駆動電源電圧(v4)に追随して変化させて、
     第1の電力増幅器51に入力する第1の変動包絡線信号(D1信号)の振幅および第2の電力増幅器52に入力する第2の変動包絡線信号(D2信号)の振幅を第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の時間的に変化する飽和点入力振幅に追随して一致させたことを特徴とする包絡線追跡電力増幅方法。
  2.  前記直流変換部40の入力から前記第1の低域通過ろ波部31の出力までの低域通過ろ波特性と同じ低域通過ろ波特性を有する第2の低域通過ろ波部32の入力に、前記包絡線信号(E信号)を入力し、
     第2の低域通過ろ波部32の出力に、
    前記包絡線追跡電源出力(V4)に対して、相対的に時間遅れの少ない時間波形をもつ、相似形駆動電圧出力(V5)を出力し、
     前記支援信号(B信号)の包絡線を、前記相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5の自乗と、前記包絡線信号(E信号)の瞬時値v1の自乗との差の平方根として演算したことを特徴とする請求項1に記載する包絡線追跡電力増幅方法。
  3.  前記支援信号(B信号)の包絡線を、前記包絡線信号(E信号)の瞬時値v1と前記相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5との差である、v1−v5によって多項式に展開し、
     該多項式の高次項を切り捨てることで近似的に演算したことを特徴とする請求項2に記載する包絡線追跡電力増幅方法。
  4.  前記支援信号生成部510において、1組のベースバンド信号(I/Q)を入力し、直交変調して、高周波変調信号(Si信号)を出力する直交変調部95と、
    前記高周波変調信号(Si信号)を入力信号とし、
    出力に、前記高周波変調信号(Si信号)を所定時間遅延させた信号である高周波変調信号(A信号)および支援信号(B信号)を出力する支援信号生成部510と、
     上記高周波変調信号(A信号)および上記支援信号(B信号)の2つの信号を入力し、
    送信機出力信号(So)を出力する、第2種シレー終段電力増幅部615と、
     上記1組のベースバンド信号(I/Q)、または、上記高周波変調信号(Si信号)を入力し、該1組のベースバンド信号(I/Q)、または、該高周波変調信号(Si信号)の包絡線信号(E信号)を検出して出力する、包絡線検出部(20)と、
     上記包絡線信号(E信号)を直流増幅して直流変換信号(V3)を出力ずる、直流変換部(40)と、
     上記直流変換信号(V3)を入力して、前記直流変換信号(V3)に含まれる高域周波数成分を減衰させて包絡線追跡電源出力(V4)を出力し、該包絡線追跡電源出力(V4)を、前記第2種シレー終段電力増幅部615の中にある第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の共通の駆動電源電圧(v4)として供給する、第1の低域通過ろ波部31とで構成した、送信機であって、
     上記高周波変調信号(Si信号)を一定時間遅延させた信号である高周波変調信号(A信号)に対して90度の位相差のある支援信号(B信号)を合成して前記第1の変動包絡線信号(D1信号)とし、
     前記高周波変調信号(A信号)に対して−90度の位相差のある前記支援信号(B信号)を合成して前記第2の変動包絡線信号(D2信号)とし、
     上記支援信号(B信号)の振幅を時間的に変化する上記駆動電源電圧(v4)に従って変化させて、
     第1の電力増幅器51に入力する第1の変動包絡線信号(D1信号)の振幅および第2の電力増幅器52に入力する第2の変動包絡線信号(D2信号)の振幅を、第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の時間的に変化する飽和点入力振幅に追随して一致させたことを特徴とする包絡線追跡型シレー送信機。
  5.  前記直流変換部40の入力から前記第1の低域通過ろ波部31の出力までの低域通過ろ波特性と同じ低域通過ろ波特性を有する第2の低域通過ろ波部32を追加し、
     第2の低域通過ろ波部32に、前記包絡線信号(E信号)を入力し、
     前記包絡線追跡電源出力(V4)に対して、相対的に時間遅れの少ない時間波形をもつ、相似形駆動電圧出力(V5)を出力し、
     前記支援信号(B信号)の振幅を、前記包絡線信号(E信号)の瞬時値v1の自乗と前記相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5の自乗の差の平方根として、高周波回路演算した請求項4に記載する包絡線追跡型シレー送信機。
  6.  前記支援信号(B信号)の包絡線を、前記包絡線信号(E信号)の瞬時値v1と前記相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5の差である、v1−v5によって多項式に展開し、
     該多項式の高次項を切り捨てることによって近似的に求めたことを特徴とする請求項5に記載する包絡線追跡型シレー送信機。
  7.  前記支援信号生成部510において、1組のベースバンド信号(I/Q)を入力し、出力に2組のベースバンド変調信号(Ia/Qa)およびベースバンド支援信号(Ib/Qb)を出力するベースバンド支援信号生成部520と、
    上記ベースバンド変調信号(Ia/Qa)および上記ベースバンド支援信号(Ib/Qb)を入力信号とし、送信機出力信号(So)を出力する、第3種シレー終段電力増幅部625と、
     上記1組のベースバンド信号(I/Q)、または、該1組のベースバンド信号(I/Q)を直交変調した出力信号である高周波変調信号(Si信号)を入力し、該1組のベースバンド信号(I/Q)、または、該高周波変調信号(Si信号)の包絡線信号(E信号)を検出して出力する、包絡線検出部120と、
     上記包絡線信号(E信号)を直流増幅して直流変換信号(V3)を出力ずる、直流変換部40と、
     上記直流変換信号(V3)を入力して、前記直流変換信号(V3)に含まれる高域周波成分を減衰させて包絡線追跡電源出力(V4)を出力し、該包絡線追跡電源出力(V4)を、前記第3種シレー終段電力増幅部の中にある第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の共通の駆動電源電圧(v4)として供給する、第1の低域通過ろ波部31とで構成した、送信機であって、
     上記高周波変調信号(Si信号)を一定時間遅延させた信号である高周波変調信号(A信号)に対して90度の位相差のある支援信号(B信号)を合成して前記第1の変動包絡線信号(D1信号)とし、
     前記高周波変調信号(A信号)に対して−90度の位相差のある前記支援信号(B信号)を合成して前記第2の変動包絡線信号(D2信号)とし、
     上記支援信号(B信号)の振幅を時間的に変化する上記駆動電源電圧(v4)に追随して変化させて、
     第1の電力増幅器51に入力する第1の変動包絡線信号(D1信号)の振幅および第2の電力増幅器52に入力する第2の変動包絡線信号(D2信号)の振幅を、第1の電力増幅器51と第2の電力増幅器52の時間的に変化する飽和点入力振幅に追随して一致させたことを特徴とする包絡線追跡型シレー送信機。
  8.  前記直流変換部(40)の入力から前記第1の低域通過ろ波部(31)の出力までの低域通過ろ波特性と同じ低域通過ろ波特性を有する第2の低域通過ろ波部32を追加し、
     第2の低域通過ろ波部32に、前記包絡線信号(E信号)を入力し、
     前記包絡線追跡電源出力(V4)に対して、相対的に時間遅れの少ない時間波形をもつ、相似形駆動電圧出力(V5)を出力し、
     前記支援信号(B信号)の振幅を、前記包絡線信号(E信号)の瞬時値v1の自乗と前記相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5の自乗の差の平方根として、高周波回路演算した請求項7に記載する包絡線追跡型シレー送信機。
  9.  前記ベースバンド支援信号(B信号)の振幅を、前記包絡線信号(E信号)の振幅v1と前記相似形駆動電圧出力(V5)の瞬時値v5の差である、v1−v5によって多項式に展開し、
     該多項式の高次項を切り捨てることで近似的に求めたことを特徴とする請求項8に記載する包絡線追跡型シレー送信機。
  10.  上記支援信号(B信号)に対して、上記高周波変調信号(A信号)のキャリア周波数(f0)より低い周波数の矩形波信号を乗じることによって、
     該キャリア周波数(f0)近傍の帯域外漏洩電力密度を小さくしたことを特徴とする前記請求項4から6までのいずれか1項に記載の包絡線追跡型シレー送信機。
  11.  上記1組のベースバンド支援信号(Ib/Qb)に対して、上記高周波変調信号(A信号)のキャリア周波数(f0)より低い周波数の矩形波信号を乗じることによって、
     該キャリア周波数(f0)近傍の帯域外漏洩電力密度を小さくしたことを特徴とする前記請求項7から9までのいずれか1項に記載の包絡線追跡型シレー送信機。
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JP2014082749A (ja) * 2012-09-28 2014-05-08 Fordan Kk 複合電力増幅器を有する複合送信機
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JP6466563B2 (ja) * 2015-06-26 2019-02-06 株式会社東芝 増幅器回路および前記増幅器回路を使用して信号を増幅するための方法
DE102015212149A1 (de) 2015-06-30 2017-01-05 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Leistungsversorgungssystem und Verfahren zur Einstellung einer Ausgangsgröße der Verstärkerstufe eines Leistungsversorgungssystems
CN112703677B (zh) 2018-09-07 2021-12-28 华为技术有限公司 信号处理方法及系统
CN113691221B (zh) * 2021-05-11 2022-06-07 陕西亚成微电子股份有限公司 一种包络追踪电源的采样方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006333167A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Japan Radio Co Ltd 高周波増幅回路
JP2008028509A (ja) * 2006-07-19 2008-02-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 送信電力増幅器とその制御方法及び無線通信装置
JP2008167289A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Samsung Electronics Co Ltd 送信装置

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