(57)【要約】  高周波電力増幅器の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器のオフセット電圧を補正することができる電源電圧形成装置（１００）。電源電圧形成装置（１００）は、アナログ変換された入力データのレベルを、高周波電力増幅器（２００）の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に基づいて調整するレベル調整部（１０３）と、アナログ変換されたオフセットデータを、前記レベル調整後の信号にアナログ加算するアナログ加算器（１０４）と、アナログ変換前の前記入力データに、オフセットデータをディジタル加算するディジタル加算器（１０１）と、出力レベル制御値に基づいて、アナログ加算器（１０４）による加算を行うか又はディジタル加算器（１０１）による加算を行うかを選択する選択部（１０６）と、を有する。
2008093665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データに基づいて、高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成する電源電圧形成装置であって、
前記入力データをディジタルアナログ変換する第１のディジタルアナログ変換器と、
アナログ変換された前記入力データのレベルを、前記高周波電力増幅器の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に基づいて調整するレベル調整部と、
オフセットデータをディジタルアナログ変換する第２のディジタルアナログ変換器と、
アナログ変換されたオフセットデータを、前記レベル調整後の信号にアナログ加算するアナログオフセット加算部と、
アナログ変換前の前記入力データに、前記オフセットデータをディジタル加算するディジタルオフセット加算部と、
前記アナログオフセット加算部による加算を選択する第１の加算選択モードと、前記ディジタルオフセット加算部による加算を選択する第２の加算選択モードとを有し、前記出力レベル制御値に基づいて前記第１又は第２の加算選択モードのいずれかを選択する選択部と、
を具備する電源電圧形成装置。
【請求項２】
前記選択部は、前記アナログオフセット加算部と前記ディジタルオフセット加算部との両方による加算を選択する第３の加算選択モードを、さらに有し、前記出力レベル制御値に基づいて前記第１から前記第３の加算選択モードのいずれかを選択する
請求項１に記載の電源電圧形成装置。
【請求項３】
前記出力レベル制御値に基づいて、前記オフセットデータを、ディジタル加算用オフセットデータとアナログ加算用オフセットデータとに変換するオフセットデータ変換部を、さらに具備する
請求項２に記載の電源電圧形成装置。
【請求項４】
前記ディジタルオフセット加算器に入力させる前記オフセットデータを、前記出力レベル制御値に基づいて、前記レベル調整部によるレベル調整量の逆数倍するオフセットスケーリング部を、さらに具備する
請求項１に記載の電源電圧形成装置。
【請求項５】
前記選択部は、前記出力レベル制御値を閾値判定し、判定結果に基づいて、前記第１又は前記第２の加算選択モードのいずれかを選択すると共に、前記閾値をオフセットデータに応じて変更する
請求項１に記載の電源電圧形成装置。
【請求項６】
前記選択部は、前記出力レベル制御値を閾値判定し、判定結果に基づいて、前記第１から第３の加算選択モードのいずれかを選択すると共に、前記閾値をオフセットデータに応じて変更する
請求項２に記載の電源電圧形成装置。
【請求項７】
上記入力データとしてベースバンド振幅信号を入力する、請求項１に記載の電源電圧形成装置と、
電源端子に前記電源電圧形成により形成された電源電圧を入力すると共に、信号入力端子に高周波位相変調信号を入力する高周波電力増幅器と、
を具備するポーラ変調送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力データに応じて高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成する電源電圧形成装置、及びこのような電源電圧形成装置を有するポーラ変調送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信装置の設計は、一般に、効率と線形性との間にトレードオフの関係がある。しかし、最近では、例えばポーラ変調送信技術のように、高効率と線形性とを両立可能とした技術が提案されている。【０００３】
図１に、ポーラ変調送信装置の構成例を示す。ポーラ変調送信装置１０は、振幅／位相データ形成部１１と、位相変調器１２と、高周波電力増幅器（いわゆるパワーアンプ）１４と、高周波電力増幅器１４の電源電圧ＶＣＣを形成する電源電圧形成装置１３とを有する。【０００４】
振幅／位相データ形成部１１は、入力された送信信号から、ベースバンド振幅信号Ｓ１及びベースバンド位相信号Ｓ２を形成する。ここで、ベースバンド振幅信号Ｓ１とは、送信信号の同相成分をＩ、直交成分をＱで表した場合、√（Ｉ２＋Ｑ２）で表される信号である。ベースバンド位相信号Ｓ２とは、送信信号の位相成分（例えば、変調シンボルとＩ軸のなす角度）である。【０００５】
位相変調器１２は、ベースバンド位相信号Ｓ２によってキャリア周波数信号を変調することで、高周波位相変調信号Ｓ３を形成し、これを高周波電力増幅器１４の信号入力端子に出力する。【０００６】
電源電圧形成装置１３は、ベースバンド振幅信号Ｓ１に基づいて、高周波電力増幅器１４の電源端子に供給する電源電圧ＶＣＣを形成する。【０００７】
これにより、高周波電力増幅器１４からは、電源電圧値ＶＣＣと高周波位相変調信号Ｓ３とを掛け合わされた信号が、高周波電力増幅器１４の利得分だけ増幅され、その結果として送信出力信号が出力される。送信出力信号はアンテナ（図示せず）から送信される。【０００８】
このようなポーラ変調送信技術を用いると、高周波電力増幅器１４に入力される高周波位相変調信号Ｓ３を、振幅方向の変動成分をもたない定包絡線信号とすることができるため、高周波電力増幅器１４として高効率の非線形増幅器を用いることができるようになる。【０００９】
ところで、このようなポーラ変調送信装置１０においては、ベースバンド振幅信号Ｓ１に基づいて形成された電源電圧値ＶＣＣと高周波電力増幅器１４の出力電圧（一般的に、図中の送信出力信号を５０Ωにかかる電圧に換算して求めたもの）とが比例関係になることが要求される。【００１０】
ここで、高周波電力増幅器１４に使用される素子としては、ＦＥＴ（Field effect transistor）系デバイスよりも高いゲインが得られ、小型化が容易なＨＢＴ（Hetero-junction Bipolar Transistor）系デバイスが使用されることが多い。ところが、ＨＢＴ系デバイスには、電源電圧値と出力電圧との間にオフセット電圧という特有のパラメータが存在する。【００１１】
図２に、高周波電力増幅器１４を、ＨＢＴ系デバイスを使用して構成した場合の、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を示す。図中実線が、ＨＢＴ系デバイスを使用した場合の電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を示すもので、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧は直線的に変化しているが、その直線は原点を通過していないため、比例関係にはなっていないことが分かる。オフセット電圧は出力が立ち上がるときの電源電圧値であり、図２においては、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を直線近似して、その直線とｘ軸との交点をオフセット電圧と定義している。【００１２】
従来、ポーラ変調送信装置１０では、高周波電力増幅器１４の出力パワー（すなわち送信出力信号のパワー）を制御するために、電源電圧形成装置１３によって、ベースバンド振幅信号Ｓ１のレベルを調整することにあわせて、図２に示したオフセット電圧をレベル調整後のベースバンド振幅信号に加えることで、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧とが比例関係になるように補正するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。このようにすることで、オフセットに起因した歪みの発生を回避することができる。【００１３】
この構成について、図３を用いて簡単に説明する。図３の電源電圧形成装置１３は、レベル調整部２１にベースバンド振幅信号Ｓ１を入力する。レベル調整部２１は、例えば送信電力制御部（図示せず）からのスケーリング係数に応じてベースバンド振幅信号Ｓ１のレベルを調整し、レベル調整後のベースバンド振幅信号をオフセット加算部２３に送出する。オフセット加算部２３は、レベル調整後のベースバンド振幅信号に、オフセット電圧生成部２２によって生成されたオフセット電圧を加算することで、高周波電力増幅器１４の電源電圧ＶＣＣを形成し、これを高周波電力増幅器１４の電源端子に供給する。
【特許文献１】米国特許第６，９９８，９１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図３のように、ベースバンド振幅信号Ｓ１のレベルを制御した後で、オフセット電圧を加算する方法は、通常、アナログ信号処理となるため、ベースバンド振幅信号Ｓ１を処理する経路から見ると、オフセット電圧生成部２２が負荷となる。この結果、特に、レベル調整後の信号レベルが大きいとき、すなわち高出力時に、高周波電力増幅器１４から出力される送信出力信号に歪が生じやすくなるという問題がある。【００１５】
本発明の目的は、高周波電力増幅器の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器のオフセット電圧を補正することができる電源電圧形成装置及びポーラ変調送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の電源電圧形成装置は、入力データに基づいて高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成する電源電圧形成装置であって、前記入力データをディジタルアナログ変換する第１のディジタルアナログ変換器と、アナログ変換された前記入力データのレベルを、前記高周波電力増幅器の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に基づいて調整するレベル調整部と、オフセットデータをディジタルアナログ変換する第２のディジタルアナログ変換器と、アナログ変換されたオフセットデータを、前記レベル調整後の信号にアナログ加算するアナログオフセット加算部と、アナログ変換前の前記入力データに、前記オフセットデータをディジタル加算するディジタルオフセット加算部と、前記アナログオフセット加算部による加算を選択する第１の加算選択モードと、前記ディジタルオフセット加算部による加算を選択する第２の加算選択モードとを有し、前記出力レベル制御値に基づいて前記第１又は第２の加算選択モードのいずれかを選択する選択部と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出力レベル制御値に基づいて、オフセット値をディジタル加算するか又はアナログ加算するかを切り換えるようにしたので、高出力時には、オフセットをアナログ加算するモードからディジタル加算するモードに切り換えることができるようになる。この結果、高周波電力増幅器の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器のオフセット電圧を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図
【図２】ＨＢＴ系デバイスを使用した場合の電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を示す特性図
【図３】従来の電源電圧形成装置の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態２の電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２の電源電圧形成装置の加算動作切換の説明に供する図
【図７】実施の形態３の電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３の電源電圧形成装置の加算動作切換の説明に供する図
【図９】実施の形態４の電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態４の電源電圧形成装置の加算動作切換の説明に供する図
【図１１】本発明の電源電圧形成装置を搭載したポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。【００２０】
（実施の形態１）
図４に、本発明の実施の形態に係る電源電圧形成装置の基本構成を示す。電源電圧形成装置１００は、高周波電力増幅器２００の電源端子に供給する電源電圧ＶＣＣを形成するものである。なお、高周波電力増幅器２００は、ＨＢＴ系デバイスによって構成されている。【００２１】
電源電圧形成装置１００は、入力データをディジタル加算器１０１に入力する。この入力データは、電源電圧形成装置１００をポーラ変調送信装置に用いる場合には、ベースバンド振幅信号に相当するものである。【００２２】
ディジタル加算器１０１は、入力データにオフセットデータを加算する。オフセットデータとは、図２に示したオフセット電圧に相当するデータであり、図示しないメモリ等に予め格納されている。ディジタル加算器１０１の出力は、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）１０２を介してレベル調整部１０３に送出される。【００２３】
レベル調整部１０３は、高周波電力増幅器２００の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に応じて、ディジタルアナログ変換器１０２の出力信号レベルを調整する。ここで出力レベル制御値は、図示しない送信電力制御部により形成された信号である。レベル調整部１０３によりレベルが調整された信号は、アナログ加算器１０４に送出される。【００２４】
アナログ加算器１０４には、レベル調整部１０３からの信号に加えて、オフセットデータがディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）１０５を介して入力される。これにより、アナログ加算器１０４は、レベル調整部１０３から出力されたアナログ信号に、アナログ変換されたオフセット電圧をアナログ加算する。【００２５】
かかる構成に加えて、電源電圧形成装置１００は、ディジタル加算器１０１によってオフセットデータを加算するか、又はアナログ加算器１０４によってオフセット電圧を加算するかを選択する選択部１０６を有する。選択部１０６は、出力レベル制御値に基づいて、上記選択を行う。【００２６】
具体的には、選択部１０６は、出力レベル制御値が所定値以上の場合（すなわち、高出力時）には、スイッチ１０７をＯＮ制御することでディジタル加算器１０１によってオフセットデータを加算させると共に、スイッチ１０８をＯＦＦ制御することでアナログ加算器１０４での加算を行わせない。ここでいう出力レベル制御値が所定値以上の場合とは、高周波電力増幅器２００の出力レベルが大きく、アナログ加算器１０４でオフセット電圧をアナログ加算すると、送信出力信号に歪が生じやすい場合をさす。【００２７】
これに対して、選択部１０６は、出力レベル制御値が所定値未満の場合（すなわち、低出力時）には、スイッチ１０７をＯＦＦ制御することでディジタル加算器１０１の加算を行わせないと共に、スイッチ１０８をＯＮ制御することでアナログ加算器１０４によってオフセット電圧を加算させる。ここでいう出力レベル制御値が所定値未満の場合とは、高周波電力増幅器２００の出力レベルが小さく、アナログ加算器１０４でオフセット電圧をアナログ加算しても、送信出力信号に与える影響が少ない場合をさす。【００２８】
このように、高出力時（レベル調整部１０３の出力レベルが高い場合、換言すれば高周波電力増幅器２００の出力レベルが高い場合）には、オフセットデータをディジタル加算し、それ以外はアナログ加算するようにしたことにより、高周波電力増幅器２００の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器２００のオフセットを補正することができる。【００２９】
ここで、高出力時には、レベル調整部１０３から高周波電力増幅器２００への信号経路から見ると、オフセット電圧発生回路（図４の場合には、ディジタルアナログ変換器１０５）が負荷となるので、高周波電力増幅器２００に供給する電源電圧ＶＣＣに歪みが生じ、その結果、高周波電力増幅器２００の出力信号の歪み特性も劣化する。【００３０】
しかしながら、本実施の形態の電源電圧形成装置１００においては、高出力時には、アナログ加算器１０４とディジタルアナログ変換器１０５との経路をスイッチ１０８により遮断するので、歪みは生じない。また、オフセットは、ディジタル加算器１０１によるディジタル加算によって補正されるので、オフセットによる歪みも生じない。【００３１】
一方、低出力時には、ディジタルアナログ変換器１０２による変換前に、ディジタル加算器１０１によりオフセットデータをディジタル加算すると、レベル調整部１０３の減衰量を見越したオフセットデータをディジタル加算しなければならない。例えば、レベル調整部１０３によって信号レベルを２０ｄＢ減衰させる場合には、ディジタル加算器１０１によってその１０倍の電圧に相当するオフセットデータを加算する必要があり、現実的でない。【００３２】
しかしながら、本実施の形態の電源電圧形成装置１００においては、低出力時には、ディジタル加算器１０１によるオフセットデータの加算を行わずに、アナログ加算器１０４によるオフセット電圧の加算を行うので、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算することなく、オフセットを補正できる。【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、入力データをディジタルアナログ変換する第１のディジタルアナログ変換器１０２と、アナログ変換された入力データのレベルを、高周波電力増幅器２００の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に基づいて調整するレベル調整部１０３と、オフセットデータをディジタルアナログ変換する第２のディジタルアナログ変換器１０５と、アナログ変換されたオフセットデータを、前記レベル調整後の信号にアナログ加算するアナログ加算器１０４と、アナログ変換前の前記入力データに、オフセットデータをディジタル加算するディジタル加算器１０１と、出力レベル制御値に基づいて、アナログ加算器１０４による加算を行うか又はディジタル加算器１０１による加算を行うかを選択する選択部１０６と、を設けたことにより、入力データ及び出力レベル制御値に応じた電源電圧を形成する場合に、アナログ加算に起因する歪みの発生を回避しつつ、高周波電力増幅器２００のオフセットを補正できる電源電圧ＶＣＣを形成できる。【００３４】
また、実際上アナログ加算による歪みの小さい低出力時（出力レベル制御値が小さい場合）には、オフセットデータをディジタル加算せずに、アナログ加算したことにより、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算しなくて済むので、ディジタル加算器１０１の構成を簡単化できる。【００３５】
（実施の形態２）
図５に、実施の形態２の電源電圧形成装置の構成を示す。本実施の形態の電源電圧形成装置３００は、基本的には電源電圧形成装置１００と同様の動作を行うものであるが、構成上いくつかの工夫が加えられている。【００３６】
ディジタル加算器３０１は、入力データが入力されると共に、選択部３０６からオフセットスケーリング部３０７の出力データ又は全て“０”のデータが選択的に入力され、入力データに、オフセットスケーリング後のデータ又は全て“０”のデータを加算する。ディジタル加算器３０１の出力は、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０２を介して可変アッテネータ（ＡＴＴ）３０３に送出される。【００３７】
可変アッテネータ３０３は、図４のレベル調整部１０３に相当するもので、スケーリング係数に応じて、ディジタルアナログ変換器３０２の出力信号を減衰させる。なお、スケーリング係数は、図４の出力レベル制御値に相当するもので、例えば送信電力制御部により形成された信号である。可変アッテネータ３０３によりレベルが調整された信号は、アナログ加算器３０４に送出される。【００３８】
アナログ加算器３０４には、可変アッテネータ３０３からの信号に加えて、選択部３０８から、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５によってアナログ変換されたオフセット電圧又は０［Ｖ］の電圧値が選択的に入力される。これにより、アナログ加算器３０４は、可変アッテネータ３０３からの信号に、オフセット電圧又は０［Ｖ］をアナログ加算する。【００３９】
ここで、オフセットスケーリング部３０７は、オフセットデータ及びスケーリング係数を入力し、出力レベル制御値に基づいて、オフセットデータを、レベル調整部（本実施の形態の場合、可変アッテネータ３０３）によるレベル調整量の逆数倍するようになっている。換言すれば、オフセットスケーリング部３０７は、オフセットデータを可変アッテネータ３０３の減衰量で割った値を、オフセットスケーリング後のディジタルデータとして出力する。これにより、ディジタル加算後のオフセット電圧が可変アッテネータ３０３によって減衰されたときに、この減衰後のオフセット電圧値をオフセットデータに相当する所望のオフセット電圧とすることができる。【００４０】
選択部３０６は、スケーリング係数が所定値以上の場合（すなわち高出力時）には、オフセットスケーリング部３０７の出力を選択して、ディジタル加算器３０１に供給する。また、選択部３０８は、スケーリング係数が所定値以上の場合、接地電圧（ＧＮＤ）を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、高出力時には、オフセット電圧は、実質上、ディジタル加算器３０１によってディジタル加算され、アナログ加算器３０４によるアナログ加算は行われない。この結果、高出力時に、アナログ加算による歪みを生じさせずに、ディジタル加算によってオフセット電圧を補正できる。【００４１】
一方、選択部３０６は、スケーリング係数が所定値未満の場合（すなわち低出力時）には、ディジタル加算器３０１に全て“０”のディジタルデータを供給する。また、選択部３０８は、スケーリング係数が所定値未満の場合、ディジタルアナログ変換器３０５から出力されるオフセット電圧を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、低出力時には、オフセット電圧は、実質上、アナログ加算器３０４によってアナログ加算され、ディジタル加算器３０１によるディジタル加算は行われない。この結果、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算することなく、アナログ加算によってオフセット電圧を補正できる。【００４２】
図６を用いて、上述したディジタル加算とアナログ加算の切り換えについて、具体的に説明する。図６は、入力データがポーラ変調におけるベースバンド振幅信号（図中の振幅信号）である場合の例である。また、図６は、振幅信号の最大ダイナミックレンジが１［Ｖpp］、オフセット電圧の最大調整レンジが０．２［Ｖ］、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジが０〜１．４［Ｖ］の場合の例を示している。また、図６において、振幅信号レンジとは、オフセット電圧を除いた範囲とする。また、図６では、全てアナログ値に換算して示している。【００４３】
図６は、振幅信号（入力データ）に０．２［Ｖ］のオフセット電圧をディジタル加算する場合に、スケーリング前後の各信号のダイナミックレンジが可変アッテネータのスケーリング量に応じて、どのように変化するかを示したものである。【００４４】
オフセットデータをディジタル加算する場合の限界は、ディジタル加算後のトータル信号レンジが、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジを超えないことである。この例の場合、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−６［ｄＢ］程度までなら、ディジタル加算後のトータル信号レンジがディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジ１．４［Ｖ］を超えない。そこで、スケーリング量が−６［ｄＢ］以上の場合にはディジタル加算を行い、スケーリング量がそれ未満の場合にはアナログ加算を行う。【００４５】
つまり、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の構成により、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。【００４６】
加えて、スケーリング係数（実施の形態１の出力レベル制御値に相当する）を閾値判定し、判定結果に応じてオフセットデータをディジタル加算するか又はオフセット電圧をアナログ加算するかを切り換える場合に、ディジタルアナログ変換器３０２のダイナミックレンジを加味した閾値設定を行うことにより、ディジタルアナログ変換器３０２での信号劣化を抑制することができる。【００４７】
さらに、スケーリング係数に基づいて、オフセットデータを、可変アッテネータ３０３によるレベル調整量の逆数倍したデータに相当するようにスケーリングするオフセットスケーリング部３０７を設けたことにより、可変アッテネータ３０３を通過した後のオフセット電圧値を、オフセットデータに相当する所望のオフセット電圧とすることができる。【００４８】
（実施の形態３）
図５との対応部分に同一符号を付して示す図７に、実施の形態３の電源電圧形成装置の構成を示す。【００４９】
電源電圧形成装置４００は、選択部４０１，４０２に、スケーリング係数に加えて、オフセットデータを入力する。選択部４０１，４０２は、スケーリング係数とオフセットデータの両方に基づいて、オフセットデータをディジタル加算するか又はオフセット電圧をアナログ加算するかを切り換えるようになっている。【００５０】
具体的には、第１のオフセットデータの場合には、第１のスケーリング係数を切り換え閾値として設定し、第１のオフセットデータと異なる第２のオフセットデータの場合には、第１のスケーリング係数と異なる第２のスケーリング係数を切り換え閾値として設定する。【００５１】
すなわち、実施の形態２では、図６を用いて、最大のオフセットデータ（０．２［Ｖ］）に対応するスケーリング量（−６［ｄＢ］）を切り換え閾値とする例を述べたが、本実施の形態では、オフセットデータに応じて閾値として用いるスケーリング量も変更するようになっている。【００５２】
これにより、単純にオフセットデータの最大値に合わせてディジタル加算とアナログ加算を切り換える場合と比較して、オフセットの大きさに応じて、ディジタル加算する領域を無理なく広げることができる。【００５３】
図８に、オフセットデータの値（図中“ＡＴＴ通過後のオフセット電圧）が０．１［Ｖ］の場合における、ディジタル加算とアナログ加算の切り換えの様子を示す。図８は、基本的には図６と同様の条件下での動作を示すものである。【００５４】
図８に示すように、オフセット電圧（オフセットデータが示す値）が０．１［Ｖ］の場合、スケーリング量（ＡＴＴの設定値）が−１２［ｄＢ］程度までなら、ディジタル加算後のトータル信号レンジがディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジ１．４［Ｖ］を超えない。そこで、本実施の形態の電源電圧形成装置４００は、スケーリング量が−１２［ｄＢ］以上の場合にはディジタル加算を行い、スケーリング量がそれ未満の場合にはアナログ加算を行う。【００５５】
なお、電源電圧形成装置４００は、設定するオフセット電圧が０．２［Ｖ］のときには、図６に示したように、スケーリング量が−６［ｄＢ］以上の場合にはディジタル加算を行い、スケーリング量がそれ未満の場合にはアナログ加算を行う。【００５６】
このように、本実施の形態によれば、スケーリング量を閾値判定し判定結果に基づいて、オフセット電圧をアナログ加算器３０４によって加算するか又はオフセットデータをディジタル加算器３０１によって加算するかを切り換えると共に、前記閾値をオフセットデータに応じて変更するようにしたことにより、実施の形態１及び実施の形態２の効果に加えて、ディジタル加算の領域を最大限に広げることができるようになる。【００５７】
（実施の形態４）
図５との対応部分に同一符号を付して示す図９に、実施の形態４の電源電圧形成装置の構成を示す。【００５８】
図５を用いて説明した実施の形態２の電源電圧形成装置３００は、選択部３０６，３０８がアナログ加算器３０４による加算を選択する第１の加算選択モードと、ディジタル加算器３０１による加算を選択する第２の加算選択モードとを有し、スケーリング係数（つまり出力レベル制御値）に基づいて第１又は第２の加算選択モードのいずれかを選択するものであった。【００５９】
本実施の形態の電源電圧形成装置６００は、選択部６０１，６０２が、上記第１及び第２の加算選択モードに加えて、アナログ加算器３０４とディジタル加算器３０１との両方による加算を選択する第３の加算選択モードを、さらに有し、スケーリング係数（つまり出力レベル制御値）に基づいて第１から第３の加算選択モードのいずれかを選択するようになされている。【００６０】
また、本実施の形態の電源電圧形成装置６００は、オフセットデータ変換部６０３を有する。オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数に基づいて、オフセットデータを、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５に入力されるアナログ加算用オフセットデータと、オフセットスケーリング部３０７に入力されるディジタル加算用オフセットデータとに変換する。【００６１】
選択部６０１は、スケーリング係数が第１の所定値以上の場合（すなわち高出力時）には、オフセットスケーリング部３０７の出力を選択して、ディジタル加算器３０１に供給する。また、選択部６０２は、スケーリング係数が第１の所定値以上の場合、接地電圧（ＧＮＤ）を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、高出力時には、オフセット電圧は、実質上、ディジタル加算器３０１によってディジタル加算され、アナログ加算器３０４によるアナログ加算は行われない。この結果、高出力時に、アナログ加算による歪みを生じさせずに、ディジタル加算によってオフセット電圧を補正できる。【００６２】
また、選択部６０１は、スケーリング係数が第１の所定値未満かつ第２の所定値以上の場合（すなわち中出力時）には、オフセットスケーリング部３０７の出力を選択して、ディジタル加算器３０１に供給する。また、選択部６０２は、スケーリング係数が第１の所定値未満かつ第２の所定値以上の場合、ディジタルアナログ変換器３０５から出力されるオフセット電圧を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、中出力時には、ディジタル加算器３０１とアナログ加算器３０４との両方によって加算が行われる。つまり、オフセット電圧は、実質上、ディジタル加算器３０１によってディジタル加算され、さらにアナログ加算器３０４によってもアナログ加算される。【００６３】
さらに、選択部６０１は、スケーリング係数が第２の所定値未満の場合（すなわち低出力時）には、ディジタル加算器３０１に全て“０”のディジタルデータを供給する。また、選択部６０２は、スケーリング係数が第２の所定値未満の場合、ディジタルアナログ変換器３０５から出力されるオフセット電圧を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、低出力時には、オフセット電圧は、実質上、アナログ加算器３０４によってアナログ加算され、ディジタル加算器３０１によるディジタル加算は行われない。この結果、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算することなく、アナログ加算によってオフセット電圧を補正できる。【００６４】
オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数が第１の所定値以上の場合（すなわち高出力時）には、オフセットデータをそのままオフセットスケーリング部３０７に供給する。同様に、オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数が第２の所定値未満の場合（すなわち低出力時）には、オフセットデータをそのままディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５に出力する。【００６５】
これに対して、オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数が第１の所定値未満かつ第２の所定値以上の場合（すなわち中出力時）には、オフセットデータを、アナログ加算用オフセットデータに変換してディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５に出力すると共に、ディジタル加算用オフセットデータに変換してオフセットスケーリング部３０７に出力供給する。【００６６】
図１０を用いて、上述したディジタル加算とアナログ加算の切り換えについて、具体的に説明する。図１０は、入力データがポーラ変調におけるベースバンド振幅信号（図中の振幅信号）である場合の例である。また、図１０は、振幅信号の最大ダイナミックレンジが１［Ｖpp］、オフセット電圧の最大調整レンジが０．２［Ｖ］、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジが０〜１．４［Ｖ］の場合の例を示している。また、図１０において、振幅信号レンジとは、オフセット電圧を除いた範囲とする。また、図１０では、全てアナログ値に換算して示している。【００６７】
図１０では、振幅信号（入力データ）にスケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−６［ｄＢ］より大きい範囲では、０．２［Ｖ］のオフセット電圧をディジタル加算する場合が示されている。また図１０では、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−６［ｄＢ］から−１２［ｄＢ］の範囲では、０．１［Ｖ］のオフセット電圧をディジタル加算すると共に、０．１［Ｖ］のオフセット電圧をアナログ加算する場合が示されている。また図１０では、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−１２［ｄＢ］より小さい範囲では、０．２［Ｖ］のオフセット電圧をアナログ加算する場合が示されている。さらに図１０では、ディジタル加算のみを行った場合、ディジタル加算とアナログ加算との両方を行った場合、アナログ加算のみを行った場合の各場合において、スケーリング前後の各信号のダイナミックレンジがＡＴＴ３０３のスケーリング量に応じて、どのように変化するかが示されている。【００６８】
オフセットデータをディジタル加算する場合の限界は、ディジタル加算後のトータル信号レンジが、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジを超えないことである。図１０の例の場合、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）全域で、ディジタル加算後のトータル信号レンジがディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジ１．４［Ｖ］を超えない。【００６９】
さらに、実施の形態２では、−６［ｄＢ］のスケーリング量を境に、アナログ加算されるオフセット電圧が０［Ｖ］から０．２［Ｖ］まで変化するのに対して、本実施の形態では、アナログ加算されるオフセット電圧が［０］Ｖから０．１［Ｖ］までの変化となり、オフセット電圧の変化が実施の形態２と比較して半減していることがわかる。【００７０】
電圧変化が急峻であるほど、収束までの応答時間が長くなることは明らかであり、本実施例ではこのような過渡応答の影響を低減することができる。【００７１】
なお、本実施の形態では、説明を簡略化するため、スケーリング量の閾値を−６［ｄＢ］と−１２［ｄＢ］の２箇所にしているが、オフセット電圧のディジタル加算分とアナログ加算分の配分を細かく変えることで、閾値の数をさらに増やすことも可能である。つまり、図１０では、ディジタル加算用オフセットデータと、アナログ加算用オフセットデータを、共に０．１［Ｖ］に設定した場合が示されているが、ディジタル加算用オフセットデータの値と、アナログ加算用オフセットデータの値とを等しくする必要はなく、配分を変えてもよい。要は、ディジタル加算用オフセットデータとアナログ加算用オフセットデータとの合計が、オフセットデータ変換部６０３に入力されるオフセットデータに等しくなればよい。【００７２】
このように、本実施の形態によれば、アナログ加算器３０４による加算を選択する第１の加算選択モードと、ディジタル加算器３０１による加算を選択する第２の加算選択モードとに加えて、アナログ加算器３０４とディジタル加算器３０１との両方による加算を選択する第３の加算選択モードを設けたことにより、モード切り換え時に、アナログ加算される電圧が変化することで発生する過渡応答の影響を緩和することができる。【００７３】
なお、本実施の形態に実施の形態３の内容を加えて構成することにより、ディジタル加算の領域を最大限に広げることができるようになることは言うまでもない。【００７４】
（他の実施の形態）
図１１に、上述した実施の形態１〜４の電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）を搭載したポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置５００は、振幅／位相データ形成部５０１と、位相変調器５０２と、送信電力制御部５０３と、高周波電力増幅器（いわゆるパワーアンプ）２００と、実施の形態１〜４で説明した電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）とを有する。【００７５】
振幅／位相データ形成部５０１は、入力された送信信号から、ベースバンド振幅信号及びベースバンド位相信号を形成する。位相変調器５０２は、ベースバンド位相信号によってキャリア周波数信号を変調することで、高周波位相変調信号を形成し、これを高周波電力増幅器２００の信号入力端子に出力する。【００７６】
電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）は、ベースバンド振幅信号に基づいて、高周波電力増幅器２００の電源端子に供給する電源電圧ＶＣＣを形成する。ここで、ベースバンド振幅信号は、図４、図５，図７及び図９におけるディジタル加算器１０１（３０１）への入力データに相当する。また、電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）には、図４の出力レベル制御値、図５、図７及び図９のスケーリング係数に相当する、送信電力制御部５０３からの送信電力制御信号が入力される。【００７７】
実施の形態１〜４の電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）を搭載したポーラ変調送信装置５００においては、高周波電力増幅器２００の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器２００のオフセットを補正することができるので、高品質の送信出力信号を得ることができる。【００７８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で変更して実施可能である。【００７９】
２００７年１月３１日出願の特願２００７−０２２０００の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、高周波電力増幅器をＨＢＴ系デバイスを使用して構成した場合でも、歪み特性を劣化させずに、オフセットを補正することができ、例えば携帯電話機等の高周波電力増幅器を用いる種々の無線機器に広く適用可能である。
【図１】
2008093665.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月18日(2009.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データに基づいて、高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成する電源電圧形成装置であって、
前記入力データをディジタルアナログ変換する第１のディジタルアナログ変換器と、
アナログ変換された前記入力データのレベルを、前記高周波電力増幅器の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に基づいて調整するレベル調整部と、
オフセットデータをディジタルアナログ変換する第２のディジタルアナログ変換器と、
アナログ変換されたオフセットデータを、前記レベル調整後の信号にアナログ加算するアナログオフセット加算部と、
アナログ変換前の前記入力データに、前記オフセットデータをディジタル加算するディジタルオフセット加算部と、
前記アナログオフセット加算部による加算を選択する第１の加算選択モードと、前記ディジタルオフセット加算部による加算を選択する第２の加算選択モードとを有し、前記出力レベル制御値に基づいて前記第１又は第２の加算選択モードのいずれかを選択する選択部と、
を具備する電源電圧形成装置。
【請求項２】
前記選択部は、前記アナログオフセット加算部と前記ディジタルオフセット加算部との両方による加算を選択する第３の加算選択モードを、さらに有し、前記出力レベル制御値に基づいて前記第１から前記第３の加算選択モードのいずれかを選択する
請求項１に記載の電源電圧形成装置。
【請求項３】
前記出力レベル制御値に基づいて、前記オフセットデータを、ディジタル加算用オフセットデータとアナログ加算用オフセットデータとに変換するオフセットデータ変換部を、さらに具備する
請求項２に記載の電源電圧形成装置。
【請求項４】
前記ディジタルオフセット加算器に入力させる前記オフセットデータを、前記出力レベル制御値に基づいて、前記レベル調整部によるレベル調整量の逆数倍するオフセットスケーリング部を、さらに具備する
請求項１に記載の電源電圧形成装置。
【請求項５】
前記選択部は、前記出力レベル制御値を閾値判定し、判定結果に基づいて、前記第１又は前記第２の加算選択モードのいずれかを選択すると共に、前記閾値をオフセットデータに応じて変更する
請求項１に記載の電源電圧形成装置。
【請求項６】
前記選択部は、前記出力レベル制御値を閾値判定し、判定結果に基づいて、前記第１から第３の加算選択モードのいずれかを選択すると共に、前記閾値をオフセットデータに応じて変更する
請求項２に記載の電源電圧形成装置。
【請求項７】
上記入力データとしてベースバンド振幅信号を入力する、請求項１に記載の電源電圧形成装置と、
電源端子に前記電源電圧形成により形成された電源電圧を入力すると共に、信号入力端子に高周波位相変調信号を入力する高周波電力増幅器と、
を具備するポーラ変調送信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力データに応じて高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成する電源電圧形成装置、及びこのような電源電圧形成装置を有するポーラ変調送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信装置の設計は、一般に、効率と線形性との間にトレードオフの関係がある。しかし、最近では、例えばポーラ変調送信技術のように、高効率と線形性とを両立可能とした技術が提案されている。
【０００３】
図１に、ポーラ変調送信装置の構成例を示す。ポーラ変調送信装置１０は、振幅／位相データ形成部１１と、位相変調器１２と、高周波電力増幅器（いわゆるパワーアンプ）１４と、高周波電力増幅器１４の電源電圧ＶＣＣを形成する電源電圧形成装置１３とを有する。
【０００４】
振幅／位相データ形成部１１は、入力された送信信号から、ベースバンド振幅信号Ｓ１及びベースバンド位相信号Ｓ２を形成する。ここで、ベースバンド振幅信号Ｓ１とは、送信信号の同相成分をＩ、直交成分をＱで表した場合、√（Ｉ２＋Ｑ２）で表される信号である。ベースバンド位相信号Ｓ２とは、送信信号の位相成分（例えば、変調シンボルとＩ軸のなす角度）である。
【０００５】
位相変調器１２は、ベースバンド位相信号Ｓ２によってキャリア周波数信号を変調することで、高周波位相変調信号Ｓ３を形成し、これを高周波電力増幅器１４の信号入力端子に出力する。
【０００６】
電源電圧形成装置１３は、ベースバンド振幅信号Ｓ１に基づいて、高周波電力増幅器１４の電源端子に供給する電源電圧ＶＣＣを形成する。
【０００７】
これにより、高周波電力増幅器１４からは、電源電圧値ＶＣＣと高周波位相変調信号Ｓ３とを掛け合わされた信号が、高周波電力増幅器１４の利得分だけ増幅され、その結果として送信出力信号が出力される。送信出力信号はアンテナ（図示せず）から送信される。
【０００８】
このようなポーラ変調送信技術を用いると、高周波電力増幅器１４に入力される高周波位相変調信号Ｓ３を、振幅方向の変動成分をもたない定包絡線信号とすることができるため、高周波電力増幅器１４として高効率の非線形増幅器を用いることができるようになる。
【０００９】
ところで、このようなポーラ変調送信装置１０においては、ベースバンド振幅信号Ｓ１に基づいて形成された電源電圧値ＶＣＣと高周波電力増幅器１４の出力電圧（一般的に、図中の送信出力信号を５０Ωにかかる電圧に換算して求めたもの）とが比例関係になることが要求される。
【００１０】
ここで、高周波電力増幅器１４に使用される素子としては、ＦＥＴ（Field effect transistor）系デバイスよりも高いゲインが得られ、小型化が容易なＨＢＴ（Hetero-junction Bipolar Transistor）系デバイスが使用されることが多い。ところが、ＨＢＴ系デバイスには、電源電圧値と出力電圧との間にオフセット電圧という特有のパラメータが存在する。
【００１１】
図２に、高周波電力増幅器１４を、ＨＢＴ系デバイスを使用して構成した場合の、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を示す。図中実線が、ＨＢＴ系デバイスを使用した場合の電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を示すもので、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧は直線的に変化しているが、その直線は原点を通過していないため、比例関係にはなっていないことが分かる。オフセット電圧は出力が立ち上がるときの電源電圧値であり、図２においては、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を直線近似して、その直線とｘ軸との交点をオフセット電圧と定義している。
【００１２】
従来、ポーラ変調送信装置１０では、高周波電力増幅器１４の出力パワー（すなわち送信出力信号のパワー）を制御するために、電源電圧形成装置１３によって、ベースバンド振幅信号Ｓ１のレベルを調整することにあわせて、図２に示したオフセット電圧をレベル調整後のベースバンド振幅信号に加えることで、電源電圧値ＶＣＣと出力電圧とが比例関係になるように補正するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。このようにすることで、オフセットに起因した歪みの発生を回避することができる。
【００１３】
この構成について、図３を用いて簡単に説明する。図３の電源電圧形成装置１３は、レベル調整部２１にベースバンド振幅信号Ｓ１を入力する。レベル調整部２１は、例えば送信電力制御部（図示せず）からのスケーリング係数に応じてベースバンド振幅信号Ｓ１のレベルを調整し、レベル調整後のベースバンド振幅信号をオフセット加算部２３に送出する。オフセット加算部２３は、レベル調整後のベースバンド振幅信号に、オフセット電圧生成部２２によって生成されたオフセット電圧を加算することで、高周波電力増幅器１４の電源電圧ＶＣＣを形成し、これを高周波電力増幅器１４の電源端子に供給する。
【特許文献１】米国特許第６，９９８，９１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図３のように、ベースバンド振幅信号Ｓ１のレベルを制御した後で、オフセット電圧を加算する方法は、通常、アナログ信号処理となるため、ベースバンド振幅信号Ｓ１を処理する経路から見ると、オフセット電圧生成部２２が負荷となる。この結果、特に、レベル調整後の信号レベルが大きいとき、すなわち高出力時に、高周波電力増幅器１４から出力される送信出力信号に歪が生じやすくなるという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、高周波電力増幅器の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器のオフセット電圧を補正することができる電源電圧形成装置及びポーラ変調送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の電源電圧形成装置は、入力データに基づいて高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成する電源電圧形成装置であって、前記入力データをディジタルアナログ変換する第１のディジタルアナログ変換器と、アナログ変換された前記入力データのレベルを、前記高周波電力増幅器の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に基づいて調整するレベル調整部と、オフセットデータをディジタルアナログ変換する第２のディジタルアナログ変換器と、アナログ変換されたオフセットデータを、前記レベル調整後の信号にアナログ加算するアナログオフセット加算部と、アナログ変換前の前記入力データに、前記オフセットデータをディジタル加算するディジタルオフセット加算部と、前記アナログオフセット加算部による加算を選択する第１の加算選択モードと、前記ディジタルオフセット加算部による加算を選択する第２の加算選択モードとを有し、前記出力レベル制御値に基づいて前記第１又は第２の加算選択モードのいずれかを選択する選択部と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出力レベル制御値に基づいて、オフセット値をディジタル加算するか又はアナログ加算するかを切り換えるようにしたので、高出力時には、オフセットをアナログ加算するモードからディジタル加算するモードに切り換えることができるようになる。この結果、高周波電力増幅器の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器のオフセット電圧を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図４に、本発明の実施の形態に係る電源電圧形成装置の基本構成を示す。電源電圧形成装置１００は、高周波電力増幅器２００の電源端子に供給する電源電圧ＶＣＣを形成するものである。なお、高周波電力増幅器２００は、ＨＢＴ系デバイスによって構成されている。
【００２０】
電源電圧形成装置１００は、入力データをディジタル加算器１０１に入力する。この入力データは、電源電圧形成装置１００をポーラ変調送信装置に用いる場合には、ベースバンド振幅信号に相当するものである。
【００２１】
ディジタル加算器１０１は、入力データにオフセットデータを加算する。オフセットデータとは、図２に示したオフセット電圧に相当するデータであり、図示しないメモリ等に予め格納されている。ディジタル加算器１０１の出力は、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）１０２を介してレベル調整部１０３に送出される。
【００２２】
レベル調整部１０３は、高周波電力増幅器２００の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に応じて、ディジタルアナログ変換器１０２の出力信号レベルを調整する。ここで出力レベル制御値は、図示しない送信電力制御部により形成された信号である。レベル調整部１０３によりレベルが調整された信号は、アナログ加算器１０４に送出される。
【００２３】
アナログ加算器１０４には、レベル調整部１０３からの信号に加えて、オフセットデータがディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）１０５を介して入力される。これにより、アナログ加算器１０４は、レベル調整部１０３から出力されたアナログ信号に、アナログ変換されたオフセット電圧をアナログ加算する。
【００２４】
かかる構成に加えて、電源電圧形成装置１００は、ディジタル加算器１０１によってオフセットデータを加算するか、又はアナログ加算器１０４によってオフセット電圧を加算するかを選択する選択部１０６を有する。選択部１０６は、出力レベル制御値に基づいて、上記選択を行う。
【００２５】
具体的には、選択部１０６は、出力レベル制御値が所定値以上の場合（すなわち、高出力時）には、スイッチ１０７をＯＮ制御することでディジタル加算器１０１によってオフセットデータを加算させると共に、スイッチ１０８をＯＦＦ制御することでアナログ加算器１０４での加算を行わせない。ここでいう出力レベル制御値が所定値以上の場合とは、高周波電力増幅器２００の出力レベルが大きく、アナログ加算器１０４でオフセット電圧をアナログ加算すると、送信出力信号に歪が生じやすい場合をさす。
【００２６】
これに対して、選択部１０６は、出力レベル制御値が所定値未満の場合（すなわち、低出力時）には、スイッチ１０７をＯＦＦ制御することでディジタル加算器１０１の加算を行わせないと共に、スイッチ１０８をＯＮ制御することでアナログ加算器１０４によってオフセット電圧を加算させる。ここでいう出力レベル制御値が所定値未満の場合とは、高周波電力増幅器２００の出力レベルが小さく、アナログ加算器１０４でオフセット電圧をアナログ加算しても、送信出力信号に与える影響が少ない場合をさす。
【００２７】
このように、高出力時（レベル調整部１０３の出力レベルが高い場合、換言すれば高周波電力増幅器２００の出力レベルが高い場合）には、オフセットデータをディジタル加算し、それ以外はアナログ加算するようにしたことにより、高周波電力増幅器２００の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器２００のオフセットを補正することができる。
【００２８】
ここで、高出力時には、レベル調整部１０３から高周波電力増幅器２００への信号経路から見ると、オフセット電圧発生回路（図４の場合には、ディジタルアナログ変換器１０５）が負荷となるので、高周波電力増幅器２００に供給する電源電圧ＶＣＣに歪みが生じ、その結果、高周波電力増幅器２００の出力信号の歪み特性も劣化する。
【００２９】
しかしながら、本実施の形態の電源電圧形成装置１００においては、高出力時には、アナログ加算器１０４とディジタルアナログ変換器１０５との経路をスイッチ１０８により遮断するので、歪みは生じない。また、オフセットは、ディジタル加算器１０１によるディジタル加算によって補正されるので、オフセットによる歪みも生じない。
【００３０】
一方、低出力時には、ディジタルアナログ変換器１０２による変換前に、ディジタル加算器１０１によりオフセットデータをディジタル加算すると、レベル調整部１０３の減衰量を見越したオフセットデータをディジタル加算しなければならない。例えば、レベル調整部１０３によって信号レベルを２０ｄＢ減衰させる場合には、ディジタル加算器１０１によってその１０倍の電圧に相当するオフセットデータを加算する必要があり、現実的でない。
【００３１】
しかしながら、本実施の形態の電源電圧形成装置１００においては、低出力時には、ディジタル加算器１０１によるオフセットデータの加算を行わずに、アナログ加算器１０４によるオフセット電圧の加算を行うので、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算することなく、オフセットを補正できる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、入力データをディジタルアナログ変換する第１のディジタルアナログ変換器１０２と、アナログ変換された入力データのレベルを、高周波電力増幅器２００の出力レベルを制御するための出力レベル制御値に基づいて調整するレベル調整部１０３と、オフセットデータをディジタルアナログ変換する第２のデ
ィジタルアナログ変換器１０５と、アナログ変換されたオフセットデータを、前記レベル調整後の信号にアナログ加算するアナログ加算器１０４と、アナログ変換前の前記入力データに、オフセットデータをディジタル加算するディジタル加算器１０１と、出力レベル制御値に基づいて、アナログ加算器１０４による加算を行うか又はディジタル加算器１０１による加算を行うかを選択する選択部１０６と、を設けたことにより、入力データ及び出力レベル制御値に応じた電源電圧を形成する場合に、アナログ加算に起因する歪みの発生を回避しつつ、高周波電力増幅器２００のオフセットを補正できる電源電圧ＶＣＣを形成できる。
【００３３】
また、実際上アナログ加算による歪みの小さい低出力時（出力レベル制御値が小さい場合）には、オフセットデータをディジタル加算せずに、アナログ加算したことにより、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算しなくて済むので、ディジタル加算器１０１の構成を簡単化できる。
【００３４】
（実施の形態２）
図５に、実施の形態２の電源電圧形成装置の構成を示す。本実施の形態の電源電圧形成装置３００は、基本的には電源電圧形成装置１００と同様の動作を行うものであるが、構成上いくつかの工夫が加えられている。
【００３５】
ディジタル加算器３０１は、入力データが入力されると共に、選択部３０６からオフセットスケーリング部３０７の出力データ又は全て“０”のデータが選択的に入力され、入力データに、オフセットスケーリング後のデータ又は全て“０”のデータを加算する。ディジタル加算器３０１の出力は、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０２を介して可変アッテネータ（ＡＴＴ）３０３に送出される。
【００３６】
可変アッテネータ３０３は、図４のレベル調整部１０３に相当するもので、スケーリング係数に応じて、ディジタルアナログ変換器３０２の出力信号を減衰させる。なお、スケーリング係数は、図４の出力レベル制御値に相当するもので、例えば送信電力制御部により形成された信号である。可変アッテネータ３０３によりレベルが調整された信号は、アナログ加算器３０４に送出される。
【００３７】
アナログ加算器３０４には、可変アッテネータ３０３からの信号に加えて、選択部３０８から、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５によってアナログ変換されたオフセット電圧又は０［Ｖ］の電圧値が選択的に入力される。これにより、アナログ加算器３０４は、可変アッテネータ３０３からの信号に、オフセット電圧又は０［Ｖ］をアナログ加算する。
【００３８】
ここで、オフセットスケーリング部３０７は、オフセットデータ及びスケーリング係数を入力し、出力レベル制御値に基づいて、オフセットデータを、レベル調整部（本実施の形態の場合、可変アッテネータ３０３）によるレベル調整量の逆数倍するようになっている。換言すれば、オフセットスケーリング部３０７は、オフセットデータを可変アッテネータ３０３の減衰量で割った値を、オフセットスケーリング後のディジタルデータとして出力する。これにより、ディジタル加算後のオフセット電圧が可変アッテネータ３０３によって減衰されたときに、この減衰後のオフセット電圧値をオフセットデータに相当する所望のオフセット電圧とすることができる。
【００３９】
選択部３０６は、スケーリング係数が所定値以上の場合（すなわち高出力時）には、オフセットスケーリング部３０７の出力を選択して、ディジタル加算器３０１に供給する。また、選択部３０８は、スケーリング係数が所定値以上の場合、接地電圧（ＧＮＤ）を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、高出力時には、オフセット電圧
は、実質上、ディジタル加算器３０１によってディジタル加算され、アナログ加算器３０４によるアナログ加算は行われない。この結果、高出力時に、アナログ加算による歪みを生じさせずに、ディジタル加算によってオフセット電圧を補正できる。
【００４０】
一方、選択部３０６は、スケーリング係数が所定値未満の場合（すなわち低出力時）には、ディジタル加算器３０１に全て“０”のディジタルデータを供給する。また、選択部３０８は、スケーリング係数が所定値未満の場合、ディジタルアナログ変換器３０５から出力されるオフセット電圧を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、低出力時には、オフセット電圧は、実質上、アナログ加算器３０４によってアナログ加算され、ディジタル加算器３０１によるディジタル加算は行われない。この結果、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算することなく、アナログ加算によってオフセット電圧を補正できる。
【００４１】
図６を用いて、上述したディジタル加算とアナログ加算の切り換えについて、具体的に説明する。図６は、入力データがポーラ変調におけるベースバンド振幅信号（図中の振幅信号）である場合の例である。また、図６は、振幅信号の最大ダイナミックレンジが１［Ｖpp］、オフセット電圧の最大調整レンジが０．２［Ｖ］、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジが０〜１．４［Ｖ］の場合の例を示している。また、図６において、振幅信号レンジとは、オフセット電圧を除いた範囲とする。また、図６では、全てアナログ値に換算して示している。
【００４２】
図６は、振幅信号（入力データ）に０．２［Ｖ］のオフセット電圧をディジタル加算する場合に、スケーリング前後の各信号のダイナミックレンジが可変アッテネータのスケーリング量に応じて、どのように変化するかを示したものである。
【００４３】
オフセットデータをディジタル加算する場合の限界は、ディジタル加算後のトータル信号レンジが、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジを超えないことである。この例の場合、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−６［ｄＢ］程度までなら、ディジタル加算後のトータル信号レンジがディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジ１．４［Ｖ］を超えない。そこで、スケーリング量が−６［ｄＢ］以上の場合にはディジタル加算を行い、スケーリング量がそれ未満の場合にはアナログ加算を行う。
【００４４】
つまり、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の構成により、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
加えて、スケーリング係数（実施の形態１の出力レベル制御値に相当する）を閾値判定し、判定結果に応じてオフセットデータをディジタル加算するか又はオフセット電圧をアナログ加算するかを切り換える場合に、ディジタルアナログ変換器３０２のダイナミックレンジを加味した閾値設定を行うことにより、ディジタルアナログ変換器３０２での信号劣化を抑制することができる。
【００４６】
さらに、スケーリング係数に基づいて、オフセットデータを、可変アッテネータ３０３によるレベル調整量の逆数倍したデータに相当するようにスケーリングするオフセットスケーリング部３０７を設けたことにより、可変アッテネータ３０３を通過した後のオフセット電圧値を、オフセットデータに相当する所望のオフセット電圧とすることができる。
【００４７】
（実施の形態３）
図５との対応部分に同一符号を付して示す図７に、実施の形態３の電源電圧形成装置の構成を示す。
【００４８】
電源電圧形成装置４００は、選択部４０１，４０２に、スケーリング係数に加えて、オフセットデータを入力する。選択部４０１，４０２は、スケーリング係数とオフセットデータの両方に基づいて、オフセットデータをディジタル加算するか又はオフセット電圧をアナログ加算するかを切り換えるようになっている。
【００４９】
具体的には、第１のオフセットデータの場合には、第１のスケーリング係数を切り換え閾値として設定し、第１のオフセットデータと異なる第２のオフセットデータの場合には、第１のスケーリング係数と異なる第２のスケーリング係数を切り換え閾値として設定する。
【００５０】
すなわち、実施の形態２では、図６を用いて、最大のオフセットデータ（０．２［Ｖ］）に対応するスケーリング量（−６［ｄＢ］）を切り換え閾値とする例を述べたが、本実施の形態では、オフセットデータに応じて閾値として用いるスケーリング量も変更するようになっている。
【００５１】
これにより、単純にオフセットデータの最大値に合わせてディジタル加算とアナログ加算を切り換える場合と比較して、オフセットの大きさに応じて、ディジタル加算する領域を無理なく広げることができる。
【００５２】
図８に、オフセットデータの値（図中“ＡＴＴ通過後のオフセット電圧）が０．１［Ｖ］の場合における、ディジタル加算とアナログ加算の切り換えの様子を示す。図８は、基本的には図６と同様の条件下での動作を示すものである。
【００５３】
図８に示すように、オフセット電圧（オフセットデータが示す値）が０．１［Ｖ］の場合、スケーリング量（ＡＴＴの設定値）が−１２［ｄＢ］程度までなら、ディジタル加算後のトータル信号レンジがディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジ１．４［Ｖ］を超えない。そこで、本実施の形態の電源電圧形成装置４００は、スケーリング量が−１２［ｄＢ］以上の場合にはディジタル加算を行い、スケーリング量がそれ未満の場合にはアナログ加算を行う。
【００５４】
なお、電源電圧形成装置４００は、設定するオフセット電圧が０．２［Ｖ］のときには、図６に示したように、スケーリング量が−６［ｄＢ］以上の場合にはディジタル加算を行い、スケーリング量がそれ未満の場合にはアナログ加算を行う。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、スケーリング量を閾値判定し判定結果に基づいて、オフセット電圧をアナログ加算器３０４によって加算するか又はオフセットデータをディジタル加算器３０１によって加算するかを切り換えると共に、前記閾値をオフセットデータに応じて変更するようにしたことにより、実施の形態１及び実施の形態２の効果に加えて、ディジタル加算の領域を最大限に広げることができるようになる。
【００５６】
（実施の形態４）
図５との対応部分に同一符号を付して示す図９に、実施の形態４の電源電圧形成装置の構成を示す。
【００５７】
図５を用いて説明した実施の形態２の電源電圧形成装置３００は、選択部３０６，３０８がアナログ加算器３０４による加算を選択する第１の加算選択モードと、ディジタル加算器３０１による加算を選択する第２の加算選択モードとを有し、スケーリング係数（つまり出力レベル制御値）に基づいて第１又は第２の加算選択モードのいずれかを選択するものであった。
【００５８】
本実施の形態の電源電圧形成装置６００は、選択部６０１，６０２が、上記第１及び第２の加算選択モードに加えて、アナログ加算器３０４とディジタル加算器３０１との両方による加算を選択する第３の加算選択モードを、さらに有し、スケーリング係数（つまり出力レベル制御値）に基づいて第１から第３の加算選択モードのいずれかを選択するようになされている。
【００５９】
また、本実施の形態の電源電圧形成装置６００は、オフセットデータ変換部６０３を有する。オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数に基づいて、オフセットデータを、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５に入力されるアナログ加算用オフセットデータと、オフセットスケーリング部３０７に入力されるディジタル加算用オフセットデータとに変換する。
【００６０】
選択部６０１は、スケーリング係数が第１の所定値以上の場合（すなわち高出力時）には、オフセットスケーリング部３０７の出力を選択して、ディジタル加算器３０１に供給する。また、選択部６０２は、スケーリング係数が第１の所定値以上の場合、接地電圧（ＧＮＤ）を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、高出力時には、オフセット電圧は、実質上、ディジタル加算器３０１によってディジタル加算され、アナログ加算器３０４によるアナログ加算は行われない。この結果、高出力時に、アナログ加算による歪みを生じさせずに、ディジタル加算によってオフセット電圧を補正できる。
【００６１】
また、選択部６０１は、スケーリング係数が第１の所定値未満かつ第２の所定値以上の場合（すなわち中出力時）には、オフセットスケーリング部３０７の出力を選択して、ディジタル加算器３０１に供給する。また、選択部６０２は、スケーリング係数が第１の所定値未満かつ第２の所定値以上の場合、ディジタルアナログ変換器３０５から出力されるオフセット電圧を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、中出力時には、ディジタル加算器３０１とアナログ加算器３０４との両方によって加算が行われる。つまり、オフセット電圧は、実質上、ディジタル加算器３０１によってディジタル加算され、さらにアナログ加算器３０４によってもアナログ加算される。
【００６２】
さらに、選択部６０１は、スケーリング係数が第２の所定値未満の場合（すなわち低出力時）には、ディジタル加算器３０１に全て“０”のディジタルデータを供給する。また、選択部６０２は、スケーリング係数が第２の所定値未満の場合、ディジタルアナログ変換器３０５から出力されるオフセット電圧を選択して、アナログ加算器３０４に供給する。これにより、低出力時には、オフセット電圧は、実質上、アナログ加算器３０４によってアナログ加算され、ディジタル加算器３０１によるディジタル加算は行われない。この結果、大きな桁数のオフセットデータをディジタル加算することなく、アナログ加算によってオフセット電圧を補正できる。
【００６３】
オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数が第１の所定値以上の場合（すなわち高出力時）には、オフセットデータをそのままオフセットスケーリング部３０７に供給する。同様に、オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数が第２の所定値未満の場合（すなわち低出力時）には、オフセットデータをそのままディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５に出力する。
【００６４】
これに対して、オフセットデータ変換部６０３は、スケーリング係数が第１の所定値未満かつ第２の所定値以上の場合（すなわち中出力時）には、オフセットデータを、アナログ加算用オフセットデータに変換してディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０５に出力すると共に、ディジタル加算用オフセットデータに変換してオフセットスケーリング部３０７に出力供給する。
【００６５】
図１０を用いて、上述したディジタル加算とアナログ加算の切り換えについて、具体的に説明する。図１０は、入力データがポーラ変調におけるベースバンド振幅信号（図中の振幅信号）である場合の例である。また、図１０は、振幅信号の最大ダイナミックレンジが１［Ｖpp］、オフセット電圧の最大調整レンジが０．２［Ｖ］、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジが０〜１．４［Ｖ］の場合の例を示している。また、図１０において、振幅信号レンジとは、オフセット電圧を除いた範囲とする。また、図１０では、全てアナログ値に換算して示している。
【００６６】
図１０では、振幅信号（入力データ）にスケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−６［ｄＢ］より大きい範囲では、０．２［Ｖ］のオフセット電圧をディジタル加算する場合が示されている。また図１０では、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−６［ｄＢ］から−１２［ｄＢ］の範囲では、０．１［Ｖ］のオフセット電圧をディジタル加算すると共に、０．１［Ｖ］のオフセット電圧をアナログ加算する場合が示されている。また図１０では、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）が−１２［ｄＢ］より小さい範囲では、０．２［Ｖ］のオフセット電圧をアナログ加算する場合が示されている。さらに図１０では、ディジタル加算のみを行った場合、ディジタル加算とアナログ加算との両方を行った場合、アナログ加算のみを行った場合の各場合において、スケーリング前後の各信号のダイナミックレンジがＡＴＴ３０３のスケーリング量に応じて、どのように変化するかが示されている。
【００６７】
オフセットデータをディジタル加算する場合の限界は、ディジタル加算後のトータル信号レンジが、ディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジを超えないことである。図１０の例の場合、スケーリング量（ＡＴＴ３０３の設定値）全域で、ディジタル加算後のトータル信号レンジがディジタルアナログ変換器３０２の最大ダイナミックレンジ１．４［Ｖ］を超えない。
【００６８】
さらに、実施の形態２では、−６［ｄＢ］のスケーリング量を境に、アナログ加算されるオフセット電圧が０［Ｖ］から０．２［Ｖ］まで変化するのに対して、本実施の形態では、アナログ加算されるオフセット電圧が［０］Ｖから０．１［Ｖ］までの変化となり、オフセット電圧の変化が実施の形態２と比較して半減していることがわかる。
【００６９】
電圧変化が急峻であるほど、収束までの応答時間が長くなることは明らかであり、本実施例ではこのような過渡応答の影響を低減することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、説明を簡略化するため、スケーリング量の閾値を−６［ｄＢ］と−１２［ｄＢ］の２箇所にしているが、オフセット電圧のディジタル加算分とアナログ加算分の配分を細かく変えることで、閾値の数をさらに増やすことも可能である。つまり、図１０では、ディジタル加算用オフセットデータと、アナログ加算用オフセットデータを、共に０．１［Ｖ］に設定した場合が示されているが、ディジタル加算用オフセットデータの値と、アナログ加算用オフセットデータの値とを等しくする必要はなく、配分を変えてもよい。要は、ディジタル加算用オフセットデータとアナログ加算用オフセットデータとの合計が、オフセットデータ変換部６０３に入力されるオフセットデータに等しくなればよい。
【００７１】
このように、本実施の形態によれば、アナログ加算器３０４による加算を選択する第１の加算選択モードと、ディジタル加算器３０１による加算を選択する第２の加算選択モードとに加えて、アナログ加算器３０４とディジタル加算器３０１との両方による加算を選択する第３の加算選択モードを設けたことにより、モード切り換え時に、アナログ加算される電圧が変化することで発生する過渡応答の影響を緩和することができる。
【００７２】
なお、本実施の形態に実施の形態３の内容を加えて構成することにより、ディジタル加算の領域を最大限に広げることができるようになることは言うまでもない。
【００７３】
（他の実施の形態）
図１１に、上述した実施の形態１〜４の電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）を搭載したポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置５００は、振幅／位相データ形成部５０１と、位相変調器５０２と、送信電力制御部５０３と、高周波電力増幅器（いわゆるパワーアンプ）２００と、実施の形態１〜４で説明した電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）とを有する。
【００７４】
振幅／位相データ形成部５０１は、入力された送信信号から、ベースバンド振幅信号及びベースバンド位相信号を形成する。位相変調器５０２は、ベースバンド位相信号によってキャリア周波数信号を変調することで、高周波位相変調信号を形成し、これを高周波電力増幅器２００の信号入力端子に出力する。
【００７５】
電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）は、ベースバンド振幅信号に基づいて、高周波電力増幅器２００の電源端子に供給する電源電圧ＶＣＣを形成する。ここで、ベースバンド振幅信号は、図４、図５，図７及び図９におけるディジタル加算器１０１（３０１）への入力データに相当する。また、電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）には、図４の出力レベル制御値、図５、図７及び図９のスケーリング係数に相当する、送信電力制御部５０３からの送信電力制御信号が入力される。
【００７６】
実施の形態１〜４の電源電圧形成装置１００（３００，４００，６００）を搭載したポーラ変調送信装置５００においては、高周波電力増幅器２００の歪み特性を劣化させずに、高周波電力増幅器２００のオフセットを補正することができるので、高品質の送信出力信号を得ることができる。
【００７７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で変更して実施可能である。
【００７８】
２００７年１月３１日出願の特願２００７−０２２０００の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、高周波電力増幅器をＨＢＴ系デバイスを使用して構成した場合でも、歪み特性を劣化させずに、オフセットを補正することができ、例えば携帯電話機等の高周波電力増幅器を用いる種々の無線機器に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】従来のポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図
【図２】ＨＢＴ系デバイスを使用した場合の電源電圧値ＶＣＣと出力電圧との関係を示す特性図
【図３】従来の電源電圧形成装置の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態２の電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２の電源電圧形成装置の加算動作切換の説明に供する図
【図７】実施の形態３の電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３の電源電圧形成装置の加算動作切換の説明に供する図
【図９】実施の形態４の電源電圧形成装置の構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態４の電源電圧形成装置の加算動作切換の説明に供する図
【図１１】本発明の電源電圧形成装置を搭載したポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008093665.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008093665.tif 000021
【図９】
2008093665.tif 000022
【図１０】
2008093665.tif 000023
【図１１】
2008093665.tif 000024
【国際調査報告】
2008093665.tif 000025
2008093665.tif 000026