(57)【要約】【課題】広いダイナミックレンジで送信電力制御を行いながら増幅器の電力効率を高くすることができるＬＩＮＣ方式の増幅回路を提供する。【解決手段】定包絡線信号生成部１０２で生成された定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２は第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂで増幅される。増幅された定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２をある閾値以上の送信電力で出力する場合は、第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂによって第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの経路を選択して送信し、合成回路１０９で合成して信号Ｓを出力する。また、ある閾値以下の送信電力で定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２を出力する場合は、第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂを制御して増幅器を有さない線路１０７ａ，１０７ｂの経路を選択し、合成回路１０９で合成した信号Ｓを出力する。【選択図】図１
2006314087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から２つの定包絡線信号を生成する定包絡線信号生成手段と、
前記２つの定包絡線信号をそれぞれ個別に増幅する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段のそれぞれの出力経路を、利得の異なる２つの経路に選択的に切り換える第１の選択手段及び第２の選択手段と、
前記２つの経路の少なくとも一方に存在する第２の増幅手段と、
前記第２の選択手段より出力された２つの定包絡線信号を合成して前記合成信号を出力する合成手段とを備え、
前記第１の選択手段及び前記第２の選択手段は、前記送信電力が所定の閾値より大きいときは利得の大きい経路に切り換え、前記送信電力が所定の閾値より小さいときは利得の小さい経路に切り換えることを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記合成手段の前段の終段増幅器の出力端から合成回路の出力端までの経路の電気長Ｌは、前記２つの定包絡線信号の周波数の波長λに対して、Ｌ＝｛（ｎ×λ／２）＋（λ／４）｝（但し、ｎは０又は自然数）となることを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
前記送信電力の制御に応じて前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のバイアス電源を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の増幅回路。
【請求項４】
前記２つの定包絡線信号が前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段で増幅されないときは、前記第１の増幅手段及び前記第２の増幅手段のバイアス電源を印加しない制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の増幅回路。
【請求項５】
前記入力信号の振幅値を算出する振幅算出手段と、
前記振幅算出手段により算出された振幅値に応じて２つの定包絡線信号の位相制御値または振幅制御値の少なくともどちらか一方を記憶する記憶手段と、
前記入力信号又は前記２つの定包絡線信号の少なくとも一方において、振幅もしくは位相の少なくとも一方を制御する歪み補償手段とを備え、
送信電力制御を行った際に、前記歪み補償手段は、送信電力制御に応じて前記記憶手段に記憶された歪み補償用の前記位相制御値または振幅制御値の少なくとも一方を切り替ることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の増幅回路。
【請求項６】
前記第一の選択手段及び前記第二の選択手段によって選択されるどちらか一方の経路間に抵抗を具備し、該抵抗を具備する経路を選択した場合は、選択された経路とその後段の選択手段と合成回路と前記抵抗が、ウィルキンソン合成器として動作することを特徴とする請求項５記載の増幅回路。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の増幅回路を備えたことを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信や放送などに用いられる送信装置の送信信号を増幅するための終段の増幅回路等に関し、特に、入力信号を２つに分岐して増幅した後に合成信号を出力するＬＩＮＣ(Linear Amplification with Nonlinear Components)方式の増幅回路及びこの増幅回路を用いた無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信及び放送に用いられる送信装置においてはディジタル変調された信号を送信する場合が多くなっている。これらの信号の多くは多値化が進み、振幅方向に情報が載せられるため、送信装置に用いられる増幅回路は線形性が求められている。一方では、送信装置の消費電力を削減するために増幅回路には高い電力効率も求められている。したがって、増幅回路における線形性と電力効率の向上を両立させるために、歪み補償や効率改善に関する様々な手法が提案されている。例えば、ＬＩＮＣ方式と呼ばれている従来の増幅回路では、送信信号を２つの定包絡線信号に分岐し、電力効率の高い非線形増幅器で増幅した後に信号を合成することで、線形性と高効率化の両立を図っている（例えば、特許文献１参照）。また、振幅変動のある送信変調波を非線形で高効率な増幅器で増幅すると共に、振幅波形をその増幅器の電源として用いることによって線形性と高効率化を図る技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図１０は、従来のＬＩＮＣ方式の増幅回路の構成を示すブロック図である。図１０に示す増幅回路１０において、定包絡線信号生成部１１は入力信号Ｓ（ｔ）から、２つの定包絡線信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）を生成する。これらの定包絡線信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）を数式により説明する。入力信号Ｓ（ｔ）が次の式（１）で表されるとき、２つの定包絡線信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）を式（２）及び式（３）で表わすとすれば、定包絡線信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）は振幅方向が定数の定包絡線信号となる。
【０００４】
Ｓ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）・ｃｏｓ｛ωｃｔ＋φ（ｔ）｝                      （１）
Ｓ１（ｔ）＝Ｖｍａｘ／２・ｃｏｓ｛ωｃｔ＋ψ（ｔ）｝                （２）
Ｓ２（ｔ）＝Ｖｍａｘ／２・ｃｏｓ｛ωｃｔ＋θ（ｔ）｝                （３）
ただし、ＶｍａｘはＶ（ｔ）の最大値、ωｃは入力信号の搬送波の角周波数であり、
ψ（ｔ）＝φ（ｔ）＋α（ｔ）
θ（ｔ）＝φ（ｔ）−α（ｔ）
とする。
【０００５】
図１１は、図１０に示す従来のＬＩＮＣ方式による増幅回路の信号を直交平面座標のベクトルで示す図である。つまり、図１１は、図１０の定包絡線信号生成部１１の動作を直交変面座標上で信号ベクトルを用いて表したベクトル図である。図１１に示すように、入力信号Ｓ（ｔ）は、振幅がＶｍａｘ／２の２つの定包絡線信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）のベクトル和で表されることが分かる。図１０に示すように、２つの定包絡線信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）はそれぞれ増幅器１２ａ及び増幅器１２ｂで増幅される。このとき、増幅器１２ａ及び増幅器１２ｂの利得をそれぞれＧとすると、増幅器１２ａ及び増幅器１２ｂの出力信号は、それぞれ、Ｇ×Ｓ１（ｔ）及びＧ×Ｓ２（ｔ）となる。これらの信号を合成回路１３によってベクトル合成すると出力信号Ｇ×Ｓ（ｔ）を得ることができる。ここで、増幅器１２ａ及び増幅器１２ｂはそれぞれ定包絡線信号を増幅している。したがって、増幅器１２ａ及び増幅器１２ｂの非線形領域すなわち飽和領域で増幅することが可能となるので、増幅器１２ａ及び増幅器１２ｂの電力効率を高くして使用することができる。
【０００６】
また、近年の無線通信において、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Time Division Multiple Access- Time Division Duplex）方式の無線送信装置では、受信側の受信電力がある程度大きいと判断した場合には送信側の出力レベルを減衰させることがある。さらに、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式の無線送信装置では、受信側にて、各端末の信号レベルが一定となるようにそれぞれの端末において送信電力制御（ＴＰＣ：Transmit Power Control）を行うことがある。図１２は、送信電力制御を行う従来の送信回路の構成を示すブロック図である。すなわち、従来は図１２に示すような送信回路が用いられて送信器の出力レベルを制御している。図１２に示す無線送信装置の送信回路２０は、ベースバンド部２１、可変アッテネータ２２、周波数変換器２３、増幅器２４、帯域通過フィルタ２５、及びアンテナ２６によって構成されている。このような送信回路２０では、送信する電力レベルに応じてベースバンド部２１から可変アッテネータ２２の減衰量を制御することによって、アンテナ２６から出力される送信電力を高効率で制御している。
【特許文献１】特公平０６−２２３０２号公報
【特許文献２】特開平０８−１６３１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２に示すような送信回路を２つ用いて、図１０に示されるようなＬＩＮＣ方式の増幅回路を構成すると、小さいレベルの送信電力で出力する場合においては増幅器の電力効率が低下してしまう。つまり、小電力から大電力までの送信電力を出力する場合は小電力の領域で増幅器の電力効率が低下してしまう。したがって、増幅器の電力効率を落とさずに広いダイナミックレンジで送信電力の制御を行うことができない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行っても良好な線形性と高い電力効率を維持できるような増幅回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の増幅回路は、入力信号から２つの定包絡線信号を生成する定包絡線信号生成手段と、前記２つの定包絡線信号をそれぞれ個別に増幅する第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段のそれぞれの出力経路を、利得の異なる２つの経路に選択的に切り換える第１の選択手段及び第２の選択手段と、前記２つの経路の少なくとも一方に存在する第２の増幅手段と、前記第２の選択手段より出力された２つの定包絡線信号を合成して前記合成信号を出力する合成手段とを備え、前記第１の選択手段及び前記第２の選択手段は、前記送信電力が所定の閾値より大きいときは利得の大きい経路に切り換え、前記送信電力が所定の閾値より小さいときは利得の小さい経路に切り換える構成を採っている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２つの増幅手段でそれぞれを増幅した後に合成して送信信号を得るＬＩＮＣ方式の増幅回路において、送信電力制御を行う際に、所望の大きさの送信電力に応じて利得の違う２つの経路を選択している。これによって、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行うことができると共に、常に高い電力効率で増幅を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
《発明の概要》
本発明の増幅回路は、送信信号から２つの定包絡線信号を生成し、２つの増幅手段でそれぞれを個別に増幅して合成し送信信号を得るＬＩＮＣ方式の増幅回路において、送信電力制御を行う際に、所望の大きさの送信電力に応じて利得の異なる２つの経路を選択することにより、第１の増幅器及び第２の増幅器をそれぞれ電力効率のよい範囲で使用する。これによって、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行うことができると共に、高い電力効率で増幅を行うことができる。
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明における増幅回路の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。尚、各実施の形態に用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【００１３】
《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１における増幅回路の構成を示すブロック図である。図１に示す増幅回路１００は、ベースバンド部１０１、定包絡線信号生成部１０２、可変アッテネータ１０３ａ，１０３ｂ、第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂ、第１の選択部１０５ａ，１０５ｂ、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂ、線路１０７ａ，１０７ｂ、第２の選択部１０８ａ，１０８ｂ、及び合成回路１０９と、図示しないスイッチ制御部及びアッテネータ制御部とによって構成されている。
【００１４】
ベースバンド部１０１は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)などのディジタル信号処理回路で実現することができる。定包絡線信号生成部１０２は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡなどのディジタル信号処理回路とＤ／Ａ変換器と直交変調器とによって実現することができる。可変アッテネータ１０３ａ，１０３ｂは、例えばディジタル信号を用いて減衰量を決めるディジタルアッテネータＩＣや電圧で減衰量を決定するアナログアッテネータＩＣで実現することができる。選択部１０５ａ，１０５ｂ及び選択部１０８ａ，１０８ｂは、例えばＳＰＤＴ（単極双投）スイッチＩＣによって実現することができる。
【００１５】
線路１０７ａ、１０７ｂは、例えばマイクロストリップラインなどで実現することができる。増幅器１０４ａ，１０４ｂ及び増幅器１０６ａ，１０６ｂは、例えばＦＥＴやトランジスタによって実現することができる。合成回路１０９は、例えばマイクロストリップラインでできたウィルキンソン型合成回路、シレックス合成回路、または抵抗合成回路などで実現することができる。
【００１６】
次に、図１に示す増幅回路１００の動作について説明する。定包絡線信号生成部１０２は、ベースバンド部１０１に入力された受信信号Ｓから２つの定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。２つの定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２は、それぞれ、可変アッテネータ１０３ａ，１０３ｂによって所定のレベルに減衰された後に第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂで増幅される。そして、増幅されたそれぞれの定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２は、ある閾値以上の送信電力で信号を出力する場合は、第１の選択部１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択部１０８ａ，１０８ｂによって第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを有する経路を選択して送信される。
【００１７】
すなわち、ある閾値以上の送信電力で定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２を出力する場合は、ベースバンド部１０１による制御によって、第１の選択部１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択部１０８ａ，１０８ｂのコンタクトを、それぞれ、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの経路に選択する。そして、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂで定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ増幅した後、合成回路１０９によってそれらの定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２を合成し、最終増幅された信号Ｓを出力する。
【００１８】
このとき、送信電力のレベルを決定するためのある閾値は、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの出力電力に対する電力効率から判断して、例えば５０％以上の電力効率で使える範囲としてその最低出力電力を閾値とする。あるいは、Ｄ級アンプやＦ級アンプを第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂとして用いる場合は、その増幅器の動作点を閾値とすることによって、第２の増幅器１０６ａ、１０６ｂにおいて電力効率のよい出力レベルの範囲で使用するようにする。
【００１９】
また、ある閾値以下の送信電力で定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２を出力する場合は、ベースバンド部１０１は、第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂを制御して増幅器を有さない線路１０７ａ，１０７ｂの経路を選択する。そして、定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２がそれぞれの線路１０７ａ，１０７ｂを通過した後に、合成回路１０９で定包絡線信号Ｓ１と定包絡線信号Ｓ２を合成して増幅された信号Ｓを出力する。
【００２０】
その際には、使用していない第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの電源はＯＦＦにしておく。このとき、第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂは、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの利得分だけ大きな電力を出力することになるので、電力効率のよい出力レベルの範囲で使用することになる。
【００２１】
また、送信電力が閾値以上であっても閾値以下であっても、アッテネータ１０３ａ，１０３ｂは、さらに細かい送信電力制御を行う際に、所望の送信電力に応じてベースバンド部１０１によって制御され、２つの定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２の振幅を減衰して送信電力を制御する。このようにして送信電力制御を行うと共に、送信電力が閾値以上のときは第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂで増幅した後に定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２を合成し、送信電力が閾値以下のときは第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂで増幅した後に定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２を合成することにより、広いダイナミックレンジで送信電力制御を行うと共に電力効率がよい出力レベルで増幅回路を使用することができる。
【００２２】
以上説明したように、本発明の実施の形態１による増幅回路によれば、２つの定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２は、第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂで増幅された後、所望の大きさの送信電力に応じて第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを経由させるか否かを決定する。すなわち、ある送信電力以上のときは第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂによって第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを有する経路を選択する。また、ある送信電力以下のときは第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを有しない経路を選択し、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの電源をＯＦＦにする。これにより、第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂ及び第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを電力効率のよい範囲で使用することができる。したがって、小さい送信電力の場合でも効率よく増幅して増幅回路のダイナミックレンジを広くすることができる。
【００２３】
なお、上記の説明では、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを有する経路と第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを有さない経路とを用いて送信電力を制御したが、これに限定されることなく、利得の異なる増幅器を有する２つの経路を用いて切り替えを行い、使用していない経路の増幅器の電源をＯＦＦするようにしても前述と同様の効果が得られる。
【００２４】
《実施の形態２》
図２は、本発明の実施の形態２における増幅回路の構成を示すブロック図である。図２に示す実施の形態２の増幅回路１００ａが図１に示す実施の形態１の増幅回路１００と異なるところは、電気長調整用の線路である調整線路１１０ａ，１１０ｂと、サセプタンス１１１ａ、１１１ｂと、シレックス合成回路を構成する合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂとが追加され、図１の合成回路１０９が削除されている点である。なお、図２の合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂは、図１に示す実施の形態１の合成回路１０９にあたる部分である。
【００２５】
調整線路１１０ａ，１１０ｂはマイクロストリップライン等で実現することができる。サセプタンス１１１ａ，１１１ｂはインダクタ、コンデンサ、あるいはマイクロストリップライン等で実現することができる。合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂは、例えばマイクロストリップライン等で実現することができる。
【００２６】
次に、図２に示す実施の形態２の増幅回路１００ａの動作について、実施の形態１の増幅回路１００で説明した部分の重複説明を避けて説明する。合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂは、信号の周波数λに対して電気長がλ／４の長さとなっており、増幅器１０６ａ，１０６ｂ間の電気長がλ／２となり合成回路として最適な線路長となっている。増幅回路１００ａにて送信電力制御を行い、第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂが第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを選択した場合は、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの出力から合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂまでの線路１１０ａ，１１０ｂと選択回路１０８ａ，１０８ｂとを合わせた電気長Ｌがｎ×λ／２（ｎは０以上の整数）となるように、調整線路１１０ａ，１１０ｂの線路長が設計されている。これによって、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂ間の電気長Ｌはｎ×λ＋λ／２となり、合成回路である合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂは最適な動作を行う。
【００２７】
また、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを選択しない場合は、合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂの前段の終段増幅器は第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂとなる。その際に、第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂと線路１０７ａ，１０７ｂと第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂのそれぞれの経路の電気長Ｌがｎ×λ／２（ｎは０以上の整数）となるように線路１０７ａ、１０７ｂを調整しておく。これにより、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂを有さない経路を選択した場合においても、終段の増幅器間の電気長Ｌはｎ×λ＋λ／２となり、合成回路である合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂは最適な動作を行う。
【００２８】
以上説明したように、図２に示すような本発明の実施の形態２の増幅回路１００ａによれば、利得の異なる２つの経路（つまり、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの経路と線路１０７ａ、１０７ｂの経路）のいずれを選択しても、最終段となる増幅器間の電気長Ｌがｎ×λ＋λ／２となるように線路を調整して、合成回路（つまり、合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂ）として最適に動作させることができる。そのため、２つの定包絡線信号Ｓ１，Ｓ２の合成時に出力信号Ｓに歪みが生じないため、経路の切り替えを行っても良好な線形性を保ちながら電力効率よく送信電力制御を行うことができる。
【００２９】
《実施の形態３》
図３は、本発明の実施の形態３における増幅回路の構成を示すブロック図である。図３に示す実施の形態３の増幅回路１００ｂが図２に示す実施の形態２の増幅回路１００ａと異なるところは、図２の線路１０７ａ、１０７ｂの経路を、図３では第三の増幅器１０６ｃ，１０６ｄと線路１１０ｃ、１１０ｄの経路に置き換えた点である。
【００３０】
つまり、利得の異なる増幅器を有する２つの経路を用いて切り替えを行う構成の増幅回路では、図２に示すような第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂの経路と線路１０７ａ、１０７ｂの経路との切り換えではなくて、図３に示すように第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂ及び第３の増幅器１０６ｃ，１０６ｄの出力端にそれぞれ調整線路１１０ａ〜１１０ｄを設け、調整線路１１０ａ〜１１０ｄと選択回路１０８ａ，１０８ｂの電気長Ｌがｎ×λ／２（ｎは０以上の整数）となるように調整線路１１０ａ〜１１０ｄを調整しておくことにより、図２の実施の形態２と同様に合成回路（つまり、合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂ）を最適に動作させることができる。
【００３１】
なお、図２の増幅回路１００ａ、図３の増幅回路１００ｂのいずれにおいても、第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂの各々の通過経路の電気長Ｌが信号の波長λに対して十分に短い場合は、これらの選択回路（つまり、第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂ）の電気長Ｌを無視することができる。そのため、図３のような線路１１０ａ〜１１０ｄを用いずに合成回路（つまり、合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂ）を最適に動作させることができる。また、図２に示すような線路１０７ａ，１０７ｂの電気長Ｌをｎ×λ／２とすることによって合成回路（つまり、合成回路用線路１１２ａ，１１２ｂ）を最適に動作させることができる。
【００３２】
《実施の形態４》
図４は、本発明の実施の形態４における増幅回路の構成を示すブロック図である。図４に示す実施の形態４の増幅回路１００ｃが、図１に示す実施の形態１の増幅回路１００と異なるところは、図４の増幅回路１００ｃでは図１の可変アッテネータ１０３ａ，１０３ｂと図示しないアッテネータ制御部を取り除いた点である。したがって、図４に示す実施の形態４の増幅回路１００ｃでは、ベースバンド部１０１から直接第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂ及び第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂのバイアスを制御することができる。
【００３３】
次に、図４に示す実施の形態４の増幅回路１００ｃの動作について重複を避けて説明する。ある閾値以上の送信電力を出力する場合は、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂで増幅される経路を第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂで選択する。この閾値以上の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部１０１から所望の送信電力値に応じて第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂのバイアス電源を制御する。
【００３４】
また、ある閾値以下の送信電力を出力する場合は、増幅器を有さない線路１０７ａ，１０７ｂの経路を第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂで選択する。この閾値以下の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部１０１から所望の送信電力値に応じて第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂのバイアス電源を制御し、送信電力を制御する。このようにして第１の増幅器１０４ａ，１０４ｂのバイアス電源を制御することによって、電力効率を落とさずに送信電力を制御することができる。以上説明したように、本発明の実施の形態４の増幅回路によれば、広いダイナミックレンジで細かく送信電力を制御する場合においても、増幅回路の電力効率が高い状態で送信電力制御を行うことができる。
【００３５】
《実施の形態５》
実施の形態５では上記各発明の増幅回路を用いた無線送受信装置などの無線装置について説明する。図５は、本発明の実施の形態５における無線装置の構成を示すブロック図である。なお、図５において、増幅回路１００は前述した実施の形態１の増幅回路であるのでその動作の説明は省略する。
【００３６】
図５において、無線送受信装置２００は、増幅回路１００、アンテナ２０１、アンテナ共用器２０２、無線受信回路２０３、及び変復調部２０４を備えた構成となっている。アンテナ２０１は無線信号を送信または受信するアンテナである。アンテナ共用器２０２は１つのアンテナを送信と受信で共用するアンテナ共用部であり、増幅回路１００が出力する信号をアンテナ２０１へ出力するとともに、アンテナ２０１で受信した信号を無線受信回路２０３に取り込む機能を備えている。
【００３７】
無線受信回路２０３は、アンテナ共用器２０２の出力した信号から希望の受信信号を取り出す回路であり、例えば、低雑音増幅器、周波数変換を行うミキサ、フィルタ、可変利得増幅器、またはＡ／Ｄ変換器などで構成されている。変復調部２０４は、音声、映像、データなどの信号を無線で送信するための信号に変調したり、無線で受信した信号から音声、映像、データなどの信号に復調する機能を備えている。増幅回路１００は実施の形態１で示した信号を増幅する増幅回路である。
【００３８】
実施の形態５の無線送受信装置２００は、送信の増幅を実施の形態１で示した増幅回路１００を使用する構成として、広いダイナミックレンジの送信電力制御を行い、かつ電力効率よく増幅を行うことができる。このように、実施の形態５によれば無線送受信装置２００に搭載したＬＩＮＣ方式の増幅回路１００において広いダイナミックレンジの送信電力制御を行いながら高い電力効率で増幅を行うことができる。また、実施の形態５に記載の無線送受信装置は、基地局装置や通信端末装置などに適用することもできる。
【００３９】
《実施の形態６》
図６は、本発明の実施の形態６における増幅回路の構成を示すブロック図である。図６に示す実施の形態６の増幅回路１００ｄが、図４に示す実施の形態４の増幅回路１００ｃと異なるところは、図６の増幅回路１００ｄでは、元の信号における振幅値を算出する振幅算出部１１３と、その振幅値に応じて２つの定包絡線信号の位相制御値を記憶するメモリ１１４と、その制御する値に応じて２つの定包絡線信号の位相を制御する可変位相部１１５ａ及び１１５ｂを具備する点である。したがって、図６に示す実施の形態６の増幅回路１００ｄでは、元の信号の振幅値に応じて歪み補償に必要となる位相制御を行うことができる。また、メモリ１１４は、記憶する位相制御値をベースバンド部１０１から入力される送信電力制御値に応じて変更する機能を有する。
【００４０】
上記、可変位相部１１５ａ及び１１５ｂは、アナログ可変位相器もしくはディジタル信号処理によって二つの定包絡線信号の位相を変化させることで実現できる。
【００４１】
次に、図６に示す実施の形態６の増幅回路１００ｄの動作について重複を避けて説明する。振幅算出部１１３は、ベースバンド部１０１から出力された変調信号Ｓの振幅値を算出する。算出された振幅値は、メモリ１１４へ送られ、振幅値に応じて、保存された位相制御値が読み出され、可変位相部１１５ａ及び１１５ｂへ送られる。このメモリ１１４に保存されている位相制御値について図７を用いて説明を行う。図７は、２つの定包絡線信号としてＳｉｎ波をそれぞれ入力し、その２つの定包絡線信号の位相差を変えた場合における出力レベルを表している。例えば、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂのバイアス電源をＶ１とした場合に、図７に示すように理想の出力レベルより低下する。これは合成器を構成する線路１１２ａ及び線路１１２ｂによって第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂが接続されており、それぞれのアイソレーションがない場合に発生する現象である。この出力レベルの低下があるため、変調信号を出力した場合に、変調信号に歪みを生じる。そこで、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂにおいて、増幅された信号Ｓが歪まないように補償するため、逆歪み特性がかかるように、図７から電源バイアスがＶ１の時の出力線上で、理想出力となる位相値を求め、その位相値になるように、メモリ１１４には２つの定包絡線信号の位相を狭くするように制御を行う位相制御値がテーブルとして保存されている。
【００４２】
また、実施の形態４で説明を行ったように、この増幅器１００ｄでは、ある閾値以上の送信電力を出力する場合は、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂで増幅される経路を第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂで選択しておき、この閾値以上の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部１０１から所望の送信電力値に応じて第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂのバイアス電源を制御する。例えば、バイアス電源をＶ１からＶ２に変更した場合において、図７に示すように、位相差に対する理想出力レベルからの低下の度合いが違う場合がある。この際は、歪みを補償するための逆歪み特性を得るために必要となる位相制御値が変わってしまうので、それぞれの位相制御値に応じたテーブルをメモリ１１４の内部に保存しておき、ベースバンド部１０１からバイアス制御情報をメモリ１１４に送り、その値に応じてテーブルを切り換える動作を行う。これにより出力される信号は歪みがないものとなり、通信品質の劣化を抑えることができる。また、線路１０７ａ及び１０７ｂを選択した場合においても同様に歪み補償するための位相制御値が変わることがある。この際もメモリ１１４に別途テーブルを持っておき、送信電力制御に応じてテーブルを選択することで歪みを補償することができる。なお、ベースバンド部１０１は、歪み補償手段として機能する。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施の形態６の増幅回路１００ｄによれば、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂにおいて歪みが生じても、広いダイナミックレンジで細かく送信電力を制御する場合それぞれに対応したテーブルをメモリ１１４に保持しておくことで、効率が高くかつ線形性よく信号を増幅する事ができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態６では逆歪み特性を与えるために、位相制御のみを行う場合について説明を行ったが、位相制御部１１５ａ及び１１５ｂにおいては、位相ではなく振幅制御のみ、もしくは位相と振幅の両方を制御し逆歪み特性を与えても同様の効果が得られる。また、上記実施の形態６では、２つの定包絡線信号について両方の位相を制御する構成について説明を行ったが、どちらか一方の定包絡線について制御を行っても同様の効果が得られる。
【００４５】
また、図８に示すように、図６において２つの定包絡線信号の位相制御行う位相制御部１１５ａ及び１１５ｂを除き、ベースバンド部１０１の後段に振幅補正部１１６を設け、メモリ１１４に保存されている逆歪み特性を与えるための振幅制御値に応じて元の信号Ｓの振幅を制御することで、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
なお、図８において、逆歪み特性を与えるために、振幅制御のみを行っているが、歪みに応じて、位相制御のみ、もしくは位相と振幅の両方を制御し逆歪み特性を与えても同様の効果が得られる。
【００４７】
なお、実施の形態２から実施の形態６においては、増幅器間の電気長がλ/２の整数倍にするように設計しているが、１５％程度のずれがあっても効果を得ることが出来る。
【００４８】
《実施の形態７》
図９は、本発明の実施の形態７における増幅回路の構成を示すブロック図である。図９に示す実施の形態７の増幅回路１００ｆが、図６に示す実施の形態６の増幅回路１００ｄと異なるところは、図９の増幅回路１００ｄでは、線路１０７ａと選択器１０８ａの間と、線路１０７ｂと選択器１０８ｂとの間を、抵抗１１７で接続しており、線路１０７a及び１０７ｂの一部と、選択器１０８ａ及び１０８ｂとで、図１に示す実施の形態１の合成回路１０９に当たる合成回路１０９を構成すると、抵抗１１７とが、ウィルキンソン合成器として動作することである。
【００４９】
次に、図９に示す実施の形態７の増幅回路１００ｆの動作について重複を避けて説明する。この増幅回路１００ｆでは、ある閾値以下の送信電力を出力する場合は、線路１０７ａ及び１０７ｂを通過する経路を第１の選択回路１０５ａ，１０５ｂ及び第２の選択回路１０８ａ，１０８ｂで選択しておき、この閾値以下の範囲で送信電力をさらに制御する場合は、ベースバンド部１０１から所望の送信電力値に応じて第１の増幅器１０４ａ及び１０４ｂのバイアス電源を制御する。この際に、線路１０７ａ及び線路１０７ｂの途中、もしくは後段に接続されている抵抗１１７と、選択器１０８ａ及び選択器１０８ｂ、合成器１０９と、抵抗１１７とがウィルキンソン合成器として動作している。これは抵抗１１７が接続されているポイントの後段から出力端までの電気長がキャリア周波数の波長に対してλ／４の整数倍の長さとすることで実現できる。ウィルキンソン合成器で合成した場合には、第２の増幅器１０６ａ，１０６ｂ間のアイソレーションが取れるため、図７に示すような信号レベルの低下がなくなる。これにより、ある閾値以下の送信電力時には、メモリ１１４のテーブルがいらなくなるため、メモリ量を削減することが出来る。
【００５０】
以上説明したように、本発明の実施の形態７の増幅回路１００ｆによれば、ある閾値以下の送信電力時には、合成回路１０９がウィルキンソン合成器として動作するため、歪みの発生がなく、その補償に必要となるメモリ量を削減することができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態６増幅回路１００ｄ及び実施の形態７の増幅回路１００ｆを用いて、実施の形態５の図５に示した無線送受信装置などの無線装置を構成することができる。この場合、無線装置のブロック図である図５において、増幅回路１００を前述した実施の形態６の増幅回路１００ｄ及び実施の形態７の増幅回路１００ｆとすることができる。
【００５２】
上記のような無線装置の構成とすることによって、実施の形態５の無線送受信装置２００と同様の動作を行い、無線送受信装置２００に搭載したＬＩＮＣ方式の増幅回路１００において広いダイナミックレンジの送信電力制御を行いながら高い電力効率で増幅を行うことができる。かつ、その増幅の線形性がよく、通信品質の劣化を抑えることがてきる。また、上記のような無線送受信装置は、基地局装置や通信端末装置などに適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本発明の増幅回路は、広いダイナミックレンジで送信電力制御を行うと共に高い電力効率で線形性のよい増幅を行うことができるので、無線送受信装置や基地局装置や通信端末装置などに有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１における増幅回路の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における増幅回路の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態３における増幅回路の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態４における増幅回路の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態５における無線装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態６における増幅回路の構成を示すブロック図
【図７】２つの定包絡線信号の位相差に対する出力レベルを示すグラフ
【図８】本発明の実施の形態６における他の増幅回路の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態７における増幅回路の構成を示すブロック図
【図１０】従来のＬＩＮＣ方式の増幅回路の構成を示すブロック図
【図１１】図１０に示す従来のＬＩＮＣ方式による増幅回路の信号を直交平面座標のベクトルで示す図
【図１２】送信電力制御を行う従来の送信回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５５】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ  増幅回路
１０１  ベースバンド部
１０２  定包絡線信号生成部
１０３ａ，１０３ｂ  可変アッテネータ
１０４ａ，１０４ｂ  第１の増幅器
１０５ａ，１０５ｂ  第１の選択回路
１０６ａ，１０６ｂ  第２の増幅器
１０６ｃ，１０６ｄ  第３の増幅器
１０７ａ，１０７ｂ  線路
１０８ａ，１０８ｂ  第２の選択回路
１０９  合成回路
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ  調整線路
１１１ａ，１１１ｂ  サセプタンス
１１２ａ，１１２ｂ  合成回路用線路
１１３  振幅算出部
１１４  メモリ
１１５ａ，１１５ｂ  可変位相部
１１６  振幅補正部
１１７  抵抗
２００  無線送受信装置
２０１  アンテナ
２０２  アンテナ共用器
２０３  無線受信回路
２０４  変復調部
【図１】
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【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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【図１２】
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