(57)【要約】【課題】  装置規模や消費電力を増大させることなく、不要波を低減することができる電力増幅装置及び電力増幅方法を提供する。【解決手段】  入力されたベースバンド信号を変調器１１で基本周波数ｆ0に変調し、広帯域励振増幅器１３を介して電力増幅器１４で増幅し、方向性結合器１５で分配し、分配された信号を復調器１８で基本周波数ｆ0のｎ倍の周波数で復調してｎ倍波成分を抽出し、電力検出部２０で当該ｎ倍波成分の電力を検出し、制御部２１が、ｎ倍波成分の電力値が最小となるよう、振幅制御部２２及び位相制御部２３を制御して２倍波成分の振幅及び位相を調整し、変調器２４で基本周波数のｎ倍の周波数に変調して、加算器１２で、増幅前の基本周波数信号から、変調器２４からのｎ倍波成分を除去する電力増幅装置及び電力増幅方法としている。【選択図】        図１
2018019128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を電力増幅する電力増幅装置であって、
入力信号を特定の周波数で変調する第１の変調器と、
広帯域励振増幅器と、
電力増幅器と、
前記電力増幅器からの出力信号を分配する方向性結合器と、
前記方向性結合器からの信号を前記特定の周波数のｎ倍で復調する第１の復調器と、
前記第１の復調器から信号について低帯域を通過させる第１のフィルタと、
前記第１のフィルタから出力された信号の電力を検出する第１の電力検出部と、
前記第１のフィルタから出力された信号について、振幅を制御する第１の振幅制御部と、位相を制御する第１の位相制御部と、
前記第１の電力検出部で検出された電力値が最小となるよう前記第１の振幅制御部と前記第１の位相制御部に制御情報を出力する制御部と、
前記第１の振幅制御部で振幅が制御され、前記第１の位相制御部で位相が制御された信号を前記ｎ倍の周波数で変調する第２の変調器と、
前記第１の変調器の出力信号から前記第２の変調器の出力信号の成分を除去する第１の加算器とを有することを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
方向性結合器からの信号を特定の周波数のｍ倍で復調する第２の復調器と、
前記第２の復調器から信号について低帯域を通過させる第２のフィルタと、
前記第２のフィルタから出力された信号の電力を検出する第２の電力検出部と、
前記第２のフィルタから出力された信号について、振幅を制御する第２の振幅制御部と、位相を制御する第２の位相制御部と、
前記第２の振幅制御部で振幅が制御され、前記第２の位相制御部で位相が制御された信号を前記ｎ倍の周波数で変調する第３の変調器と、
第１の変調器の出力信号又は第１の加算器の出力信号から前記第３の変調器の出力信号の成分を除去する第２の加算器とを有し、
制御部が、前記第２の電力検出部で検出された電力値が最小となるよう前記第２の振幅制御部と前記第２の位相制御部に制御情報を出力することを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項３】
入力信号を電力増幅する電力増幅方法であって、
入力信号を特定の周波数で変調し、
前記変調された信号を広帯域励振増幅して電力増幅を行い、
電力増幅された信号を出力すると共に当該信号を前記特定の周波数のｎ倍で復調し、
前記復調された信号の低帯域の信号の電力を検出し、
前記検出された電力が最小となるよう振幅と位相を制御し、
前記位相と前記振幅が制御された信号を前記ｎ倍の周波数で変調し、
前記特定の周波数で変調した基本周波数信号から前記ｎ倍の周波数で変調した信号成分を除去して広帯域励振増幅と電力増幅を行うことを特徴とする電力増幅方法。
【請求項４】
電力増幅された信号を特定の周波数のｍ倍で復調し、
前記復調された信号の低帯域の信号の電力を検出し、
前記検出された電力が最小となるよう振幅と位相を制御し、
前記位相と前記振幅が制御された信号を前記ｍ倍の周波数で変調し、
前記特定の周波数で変調した基本周波数信号又は前記基本周波数信号から前記特定の周波数のｎ倍の周波数で変調した信号成分を除去した信号から、前記ｍ倍の周波数で変調した信号成分を除去して広帯域励振増幅と電力増幅を行うことを特徴とする請求項３記載の電力増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅装置及び電力増幅方法に係り、特に装置の大型化及び消費電力の増大を防ぎつつ、高調波信号成分の発生を抑制することができる電力増幅装置及び電力増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明：図７］
一般的な無線通信装置の構成について図７を用いて説明する。図７は、無線通信装置の送信部の概略構成ブロック図である。
図７に示すように、無線通信装置の送信部は、変調器１と、励振増幅器２と、電力増幅器３と、フィルタ４と、空中線５とを備えている。
【０００３】
変調器１は、入力された信号を所定の周波数の高周波信号に変調する。
励振増幅器２は、主増幅器（電力増幅器）３の前段で効率よく動作させるために入力信号を増幅する。
電力増幅器３は、所要の送信電力が得られるよう、入力された信号を増幅する。
フィルタ４は、所望の周波数帯域以外の周波数信号を減衰させる。
空中線５は、高周波信号を空中に放射する。
【０００４】
無線通信装置では、所要の高周波信号を放射するにあたり、必要周波数帯域以外の不要発射の量を規定量以下に抑える必要がある。
しかしながら、上述した構成部分の内、変調器１、励振増幅器２、電力増幅器３が比較的強い非線形性を備えており、必要周波数帯域以外の不要波を発生する。不要波としては、所望周波数の２倍の周波数信号（２倍波）、３倍の周波数信号（３倍波）といった高調波がある。
そのため、空中線５への出力の前段にフィルタ４を設け、不要波を減衰させる構成としている。
【０００５】
しかし、減衰量が多くなると、フィルタ自体の構造が複雑なものとなり、また、それに伴って信号成分の損失が増加してしまう。
更に、広帯域の無線周波数を使用する無線通信装置では、低周波数帯域での高調波が、使用する周波数帯域内に発生してしまう場合がある。その際には、使用する信号周波数に応じて複数のフィルタを切り替える必要があるため、構成がより複雑になり、装置規模が一層増大する。
【０００６】
フィルタにおける減衰量を低減するには、各要素で発生する不要波を低減すればよい。
変調器１の出力電力はあまり大きくないため、出力にフィルタを設けて不要波を低減することができるが、励振増幅器２の出力電力は比較的大きく、上述したように、フィルタの構成が複雑化して規模が増大してしまう。
【０００７】
また、励振増幅器２と電力増幅器３の出力飽和電力を大きくすれば、信号の直線性を保ち、不要波の出力レベルを低減できるものの、増幅器自体が大型化し、消費電力が増加するといった問題がある。
【０００８】
［関連技術］
尚、電力増幅装置を備えた無線通信装置の従来技術としては、特開２００６−３５２７６６号公報「送信機の振幅リミッタ回路」（株式会社日立国際電気、特許文献１）がある。
【０００９】
特許文献１には、励振増幅器及び電力増幅装置を備えた送信機において、ＦＰＧＡによるＩＦ段でのデジタル信号処理の中にＩＦリミッタを設け、電波形式毎の切り替えが可能で、リミッタの制限値及び応答速度が調整可能な振幅リミッタ回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３５２７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、従来の電力増幅装置及び電力増幅方法では、装置規模や消費電力を増大させることなく、不要波を低減することが困難であるという問題点があった。
【００１２】
尚、特許文献１には、増幅器出力から基本周波数のｎ倍の高調波成分を復調して電力を検出し、当該電力値が最小となるように、高調波成分の振幅及び位相を制御して、基本周波数のｎ倍の周波数で変調し、当該変調された信号を増幅器の入力信号から減算することは記載されていない。
【００１３】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、装置規模や消費電力を増大させることなく、不要波成分を低減することができる電力増幅装置及び電力増幅方法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】
【００１４】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、入力信号を電力増幅する電力増幅装置であって、入力信号を特定の周波数で変調する第１の変調器と、広帯域励振増幅器と、電力増幅器と、電力増幅器からの出力信号を分配する方向性結合器と、方向性結合器からの信号を特定の周波数のｎ倍で復調する第１の復調器と、第１の復調器から信号について低帯域を通過させる第１のフィルタと、第１のフィルタから出力された信号の電力を検出する第１の電力検出部と、第１のフィルタから出力された信号について、振幅を制御する第１の振幅制御部と、位相を制御する第１の位相制御部と、第１の電力検出部で検出された電力値が最小となるよう第１の振幅制御部と第１の位相制御部に制御情報を出力する制御部と、第１の振幅制御部で振幅が制御され、第１の位相制御部で位相が制御された信号をｎ倍の周波数で変調する第２の変調器と、第１の変調器の出力信号から第２の変調器の出力信号の成分を除去する第１の加算器とを有することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、上記電力増幅装置において、方向性結合器からの信号を特定の周波数のｍ倍で復調する第２の復調器と、第２の復調器から信号について低帯域を通過させる第２のフィルタと、第２のフィルタから出力された信号の電力を検出する第２の電力検出部と、第２のフィルタから出力された信号について、振幅を制御する第２の振幅制御部と、位相を制御する第２の位相制御部と、第２の振幅制御部で振幅が制御され、第２の位相制御部で位相が制御された信号をｎ倍の周波数で変調する第３の変調器と、第１の変調器の出力信号又は第１の加算器の出力信号から第３の変調器の出力信号の成分を除去する第２の加算器とを有し、制御部が、第２の電力検出部で検出された電力値が最小となるよう第２の振幅制御部と第２の位相制御部に制御情報を出力することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、入力信号を電力増幅する電力増幅方法であって、入力信号を特定の周波数で変調し、変調された信号を広帯域励振増幅して電力増幅を行い、電力増幅された信号を出力すると共に当該信号を特定の周波数のｎ倍で復調し、復調された信号の低帯域の信号の電力を検出し、検出された電力が最小となるよう振幅と位相を制御し、位相と振幅が制御された信号をｎ倍の周波数で変調し、特定の周波数で変調した基本周波数信号からｎ倍の周波数で変調した信号成分を除去して広帯域励振増幅と電力増幅を行うことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、上記電力増幅方法において、電力増幅された信号を特定の周波数のｍ倍で復調し、復調された信号の低帯域の信号の電力を検出し、検出された電力が最小となるよう振幅と位相を制御し、位相と振幅が制御された信号をｍ倍の周波数で変調し、特定の周波数で変調した基本周波数信号又は基本周波数信号から特定の周波数のｎ倍の周波数で変調した信号成分を除去した信号から、ｍ倍の周波数で変調した信号成分を除去して広帯域励振増幅と電力増幅を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、入力信号を電力増幅する電力増幅装置であって、入力信号を特定の周波数で変調する第１の変調器と、広帯域励振増幅器と、電力増幅器と、電力増幅器からの出力信号を分配する方向性結合器と、方向性結合器からの信号を特定の周波数のｎ倍で復調する第１の復調器と、第１の復調器から信号について低帯域を通過させる第１のフィルタと、第１のフィルタから出力された信号の電力を検出する第１の電力検出部と、第１のフィルタから出力された信号について、振幅を制御する第１の振幅制御部と、位相を制御する第１の位相制御部と、第１の電力検出部で検出された電力値が最小となるよう第１の振幅制御部と第１の位相制御部に制御情報を出力する制御部と、第１の振幅制御部で振幅が制御され、第１の位相制御部で位相が制御された信号をｎ倍の周波数で変調する第２の変調器と、第１の変調器の出力信号から第２の変調器の出力信号の成分を除去する第１の加算器とを有する電力増幅装置としているので、増幅器の出力飽和電力やフィルタの構成を増大させることなく、増幅器出力から任意の不要な高調波成分を除去することができる効果がある。
【００１９】
また、本発明によれば、方向性結合器からの信号を特定の周波数のｍ倍で復調する第２の復調器と、第２の復調器から信号について低帯域を通過させる第２のフィルタと、第２のフィルタから出力された信号の電力を検出する第２の電力検出部と、第２のフィルタから出力された信号について、振幅を制御する第２の振幅制御部と、位相を制御する第２の位相制御部と、第２の振幅制御部で振幅が制御され、第２の位相制御部で位相が制御された信号をｎ倍の周波数で変調する第３の変調器と、第１の変調器の出力信号又は第１の加算器の出力信号から第３の変調器の出力信号の成分を除去する第２の加算器とを有し、制御部が、第２の電力検出部で検出された電力値が最小となるよう第２の振幅制御部と第２の位相制御部に制御情報を出力する上記電力増幅装置としているので、増幅器の出力飽和電力やフィルタの構成を増大させることなく、増幅器出力から複数の高調波成分を除去することができる効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、入力信号を電力増幅する電力増幅方法であって、入力信号を特定の周波数で変調し、変調された信号を広帯域励振増幅して電力増幅を行い、電力増幅された信号を出力すると共に当該信号を特定の周波数のｎ倍で復調し、復調された信号の低帯域の信号の電力を検出し、検出された電力が最小となるよう振幅と位相を制御し、位相と振幅が制御された信号をｎ倍の周波数で変調し、特定の周波数で変調した基本周波数信号からｎ倍の周波数で変調した信号成分を除去して広帯域励振増幅と電力増幅を行う電力増幅方法としているので、増幅器の出力飽和電力やフィルタの構成を増大させることなく、増幅器出力から任意の高調波成分を除去することができる効果がある。
【００２１】
また、本発明によれば、電力増幅された信号を特定の周波数のｍ倍で復調し、復調された信号の低帯域の信号の電力を検出し、検出された電力が最小となるよう振幅と位相を制御し、位相と振幅が制御された信号をｍ倍の周波数で変調し、特定の周波数で変調した基本周波数信号又は基本周波数信号から特定の周波数のｎ倍の周波数で変調した信号成分を除去した信号から、ｍ倍の周波数で変調した信号成分を除去して広帯域励振増幅と電力増幅を行う上記電力増幅方法において、増幅器の出力飽和電力やフィルタの構成を増大させることなく、増幅器出力から複数の高調波成分を除去することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電力増幅装置の構成ブロック図である。
【図２】第１の電力増幅装置の制御部２１における処理の概略を示す概略フローチャートである。
【図３】図２のＳ２に示した２倍波振幅調整処理のフローチャートである。
【図４】図２のＳ３に示した２倍波位相調整処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電力増幅装置の構成ブロック図である。
【図６】第２の電力増幅装置の制御部４２における概略処理を示すフローチャートである。
【図７】無線通信装置の送信部の概略構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る電力増幅装置及び電力増幅方法は、無線通信装置に用いられ、入力されたベースバンド信号を第１の変調器で基本周波数に変調し、広帯域励振増幅器を介して電力増幅器で増幅し、電力増幅器の出力段に方向性結合器を設けて分配し、分配された信号を第１の復調器で基本周波数の２倍の周波数で復調して２倍波成分を抽出し、電力検出部で当該２倍波成分の電力を検出し、制御部が、２倍波成分の電力値が最小となるよう、位相制御部及び振幅制御部を制御して２倍波成分の位相及び振幅を調整し、第２の変調器で基本周波数の２倍の周波数に変調して、第１の加算器で第１の変調器からの基本周波数信号から２倍の周波数信号成分を除去するようにしており、電力増幅器の出力飽和電力及びフィルタの構成を増大させることなく、不要波である２倍波成分を除去することができるものである。
【００２４】
また、本発明の実施の形態に係る電力増幅装置及び電力増幅方法は、更に、方向性結合器で分配された信号について、第２の復調器で３倍波の成分を復調し、電力検出部で３倍波成分の電力を検出し、制御部が、３倍波成分の電力値が最小となるよう、位相制御部及び振幅制御部を制御して３倍波成分の位相及び振幅を調整し、第３の変調器で基本周波数の３倍の周波数で変調して、第２の加算器で第１の加算器からの出力信号から第３の変調器の出力信号成分を除去するようにしており、電力増幅器の出力飽和電力及びフィルタの構成を増大させることなく、２倍波に加えて３倍波も除去することができるものである。
【００２５】
また、本発明の実施の形態に係る電力増幅装置及び電力増幅方法は、方向性結合器からの信号を基本周波数のｍ倍の周波数の信号で復調変調してｍ倍波成分を抽出する復調器と、位相及び振幅を調整されたｍ倍波成分を基本周波数のｍ倍の周波数に変調する変調器と、ｍ倍波成分の電力を検出する電力検出部を設け、制御部がｍ倍波成分の電力値が最小となるよう、位相制御部及び振幅制御部を制御して２倍波成分の位相及び振幅を調整して変調器に出力するようにして、任意の高調波成分を除去することができるものである。
【００２６】
特に、本実施の形態に係る電力増幅装置は、通信帯域が広くフィルタの構成が増大しやすい無線通信装置に適用すると効果が大きいものである。
【００２７】
［実施の形態に係る電力増幅装置の構成：図１］
本発明の第１の実施の形態に係る電力増幅装置（第１の電力増幅装置）について図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電力増幅装置の構成ブロック図である。
第１の電力増幅装置は、無線通信装置（第１の無線通信装置）の送信部に設けられ、送信信号を増幅すると共に、電力増幅器の出力に含まれる不要波である、基本波の２倍の周波数（２倍波）成分を除去するものである。
【００２８】
図１に示すように、第１の無線通信装置は、図５に示した従来の無線通信装置と同様の部分として、ｆ0（基本周波数）変調器１１と、フィルタ１６と、空中線１７とを備えている。
また、第１の電力増幅装置１０は、従来と同様の広帯域励振増幅器１３と、電力増幅器１４とを備えている。
【００２９】
そして、第１の電力増幅装置１０の特徴部分として、方向性結合器１５と、２ｆ0復調器１８と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１９と、電力検出部（図では「電力検出」）２０と、制御部２１と、振幅制御部（図では「振幅制御」）２２と、位相制御部（図では「位相制御」）２３と、２ｆ0変調器２４と、加算器１２とを備えている。
【００３０】
第１の無線通信装置の各部について説明する。
ｆ0変調器１１は、入力されたベースバンド信号を基本周波数（ｆ0）の高周波信号に変調する。ｆ0変調器１１は、請求項に記載した第１の変調器に相当している。
加算器１２は、基本周波数の信号に２倍波信号成分を負の値として加算する。つまり、増幅前の基本周波数の信号から２倍波信号成分を除去する。加算器１２は、請求項に記載した第１の加算器に相当している。
【００３１】
広帯域励振増幅器１３は、加算された信号を広帯域励振増幅する。
電力増幅器１４は、広帯域励振増幅器１３からの出力信号を所定の電力レベルまで増幅する。
ここで、第１の無線通信装置１０では、広帯域増幅器１３及び電力増幅器１４の出力飽和電力を大きくしておらず、消費電力の増大を抑えている。
【００３２】
方向性結合器１５は、電力増幅器１４の出力を分配し、一方をフィルタ１６に出力すると共に、他方をフィードバックして２ｆ0復調器１８に出力する。
フィルタ１６は、従来と同様に、所望周波数以外の不要波成分を減衰させる。
空中線１７は、フィルタ１６から出力された高周波を空中に放射する。
【００３３】
第１の電力増幅装置の特徴部分について説明する。
２ｆ0復調器１８は、フィードバックされた信号を基本周波数ｆ0の２倍の周波数（２ｆ0）で復調し、基本周波数の２倍波成分を抽出する。２ｆ0復調器１８は、請求項に記載した第１の復調器に相当し、ｎ＝２の場合である。
ＬＰＦ１９は、２ｆ0復調器１８から出力される２倍波成分から、２倍波以外の不要な成分を除去する。ＬＰＦ１９は、請求項に記載した第１のフィルタに相当する。
【００３４】
電力検出部２０は、２倍波成分の電力を検出し、電力値を出力する。電力検出部２０は、請求項に記載した第１の電力検出部に相当する。
振幅制御部２２は、制御部２１からの指示に従って、２倍波成分の振幅を調整する。振幅制御部２２は、請求項に記載した第１の振幅制御部に相当する。
位相制御部２３は、制御部２１からの指示に従って、２倍波成分の位相を調整する。位相制御部２３は、請求項に記載した第１の位相制御部に相当する。
【００３５】
制御部２１は、電力検出部２０からの２倍波成分の電力値が最小となるよう、振幅制御部２２及び位相制御部２３に振幅設定値及び位相設定値を設定する。振幅設定値及び位相設定値は請求項に記載した制御情報に相当する。
電力検出部２０、振幅制御部２２、位相制御部２３、制御部２１はデジタル回路で構成されている。
【００３６】
２ｆ0変調器２４は、振幅と位相が調整された２倍波成分を周波数２ｆ0で変調し、加算器１２に出力する。２ｆ0変調器２４は、請求項に記載した第２の変調器に相当し、ｎ＝２の場合である。
【００３７】
［第１の無線通信装置における動作：図１］
次に、第１の無線通信装置における動作について図１を用いて説明する。
ベースバンドの入力信号がｆ0変調器１１に入力されると、基本周波数ｆ0の高周波信号に変調され、加算器１２で２ｆ0変調器２４から出力される２倍波成分が減算されて、広帯域励振増幅器１３で増幅され、電力増幅器１４で更に所定のレベルまで増幅される。
電力増幅器１４からの出力には、広帯域励振増幅器１３及び電力増幅器１４で発生した２倍波成分が含まれる。
【００３８】
電力増幅器１４からの出力信号は、方向性結合器１５で２つに分配され、一方はフィルタ１６で不要波成分が除去されて、空中線１７から放射される。
方向性結合器１５から出力された他方の信号は、２ｆ0復調器１８で基本周波数の２倍の２ｆ0の２倍波成分が復調され、ＬＰＦ１９で２倍波以外の不要波が除去される。
【００３９】
ＬＰＦ１９からの出力信号（２倍波成分）は、振幅制御部２２と電力検出部２０に入力され、電力検出部２０において、電力値が検出される。
そして、制御部２１が、電力検出部２０からの電力値に基づいて、２倍波成分の電力値が最小となるよう、振幅制御部２２における振幅の値と位相制御部２３における位相の値を制御する。
【００４０】
ＬＰＦ１９からの２倍波成分は、振幅制御部２２と位相制御部部２３で、振幅と位相を調整され、２ｆ0変調器２４に出力される。
振幅制御部２２と位相制御部２３の配置を逆にしてもよい。
そして、２ｆ0変調器２４において、周波数２ｆ0で変調されて、負の値として加算器１２に入力され、ｆ0変調器１１からの出力に加算される。
【００４１】
すなわち、第１の電力増幅装置では、フィードバックされた電力増幅器１４の出力信号から抽出した２倍波成分の電力が最小となるよう、２倍波成分の位相及び振幅を調整して、増幅前の基本波成分から減算するものである。
【００４２】
加算器１２で２倍波成分を減算することで、広帯域励振増幅器１３及び電力増幅器１４で発生する２倍波成分を打ち消すものであり、これにより、第１の電力増幅装置１０では、広帯域励振増幅器１３及び電力増幅器１４から出力される２倍波成分を最小とすることができ、広帯域励振増幅器１３及び電力増幅器１４の出力飽和電力を大きくしたり、フィルタ１６の構成を増大させることなく不要波である２倍波成分を低減することができるものである。
【００４３】
［第１の電力増幅装置における制御部２１の処理：図２］
次に、第１の電力増幅装置の制御部２１における処理について図２を用いて説明する。図２は、第１の電力増幅装置の制御部２１における処理の概略を示す概略フローチャートである。
図２に示すように、まず、制御部２１は、初期設定として、位相制御部２３の２倍波位相設定値と、振幅制御部２２の２倍波振幅設定値に初期値を設定する（Ｓ１）。初期値は、例えば、予め実験によって求めておく。
【００４４】
そして、制御部２１は、電力検出部２０からの電力値に基づいて、２倍波振幅調整処理を行って２倍波振幅設定値を調整し、最適な２倍波振幅設定値とする（Ｓ２）。
続いて、制御部２１は、電力検出部２０からの電力値に基づいて、２倍波位相調整処理を行って２倍波位相設定値を調整し、最適な２倍波位相設定値とする（Ｓ３）。そして、処理Ｓ２に戻って２倍波振幅設定値と２倍波位相設定値の調整を繰り返す。
【００４５】
これにより、電力増幅器１４の出力飽和電力及びフィルタ１６の構成を増大させることなく、増幅器出力に含まれる２倍波成分の電力値が最小となるよう調整するものである。
２倍波振幅調整処理（Ｓ２）と２倍波位相調整処理（Ｓ３）の順番は逆であっても構わない。２倍波振幅調整処理と２倍波位相調整処理については後述する。
【００４６】
［２倍波振幅調整処理：図３］
次に、制御部２１における２倍波振幅調整処理について図３を用いて説明する。図３は、図２のＳ２に示した２倍波振幅調整処理のフローチャートである。
図３に示すように、制御部は、２倍波振幅調整処理が開始されると、まず、電力検出部２０から２倍波電力値（Pf(2)_1）を取得し、保持する（１００）。
【００４７】
そして、制御部２１は、内部に保持している２倍波振幅設定値（at(2)）を読み出し（１０２）、２倍波振幅設定値に１を加算して（at(2)＝at(2)＋１）保持すると共に、振幅制御部２２に設定する（１０４）。
そして、制御部２１は、２倍波電力値（Pf(2)_2）を取得し（１０６）、新たに取得した２倍波電力値が、保持している２倍波電力値（Pf(2)_1）より小さいかどうかを判断する（Pf(2)_2＜Pf(2)_1）（１０８）。
【００４８】
Pf(2)_2＜Pf(2)_1であれば（Yesの場合）、制御部２１は、新たに取得した２倍波電力値で保持している２倍波電力値を更新して保持し（Pf(2)_1＝Pf(2)_2）（１１０）、処理１０４に移行して、２倍波振幅設定値に更に１を加算する。２倍波電力値が小さくなる方向で推移している場合には、２倍波振幅設定値を大きくしていく。
【００４９】
また、処理１０８でPf(2)_2＜Pf(2)_1ではない（Pf(2)_2≧Pf(2)_1となった）場合には（Noの場合）、制御部２１は、一旦２倍波振幅設定値を１つ前の値に戻し（at(2)＝at(2)−１）（１１２）、更にその値から１を減算して（at(2)＝at(2)−１）振幅制御部２２に設定する（１１４）。
【００５０】
そして、制御部２１は、２倍波電力値（Pf(2)_2）を取得し（１０６）、新たに取得した２倍波電力値が保持している２倍波電力値（Pf(2)_1）より小さいかどうか（Pf(2)_2＜Pf(2)_1）を判断する（１１８）。
【００５１】
処理１１８で、新たに取得した電力値のほうが小さければ（Pf(2)_2＜Pf(2)_1）（Yesの場合）、制御部２１は、新たに取得した２倍波電力値で保持している２倍波電力値を更新して保持し（Pf(2)_1＝Pf(2)_2）（１２０）、処理１１４に移行して、２倍波振幅設定値から更に１を減算して設定する。
そして、処理１１８でPf2＜Pf1でなければ（Noの場合）、制御部２１は、２倍波振幅設定値を１つ前の値に戻して（at(2)＝at(2)＋１）（１２２）、処理を終了する。
このようにして、２倍波電力値が最小となる最適な２倍波振幅設定値を求める２倍波振幅調整処理が行われるものである。
【００５２】
［２倍波位相設定処理：図４］
次に、図２の処理Ｓ３に示した２倍波位相設定処理について図４を用いて説明する。図４は、図２のＳ３に示した２倍波位相調整処理のフローチャートである。
図４に示すように、制御部２１は、２倍波電力値を取得し（２００）、位相制御部２３から２倍波位相設定値（at(2)）を読み出す（２０２）。
そして、制御部２１は、２倍波位相設定値に１を加算する（at(2)＝at(2)＋１）（２０４）。
【００５３】
制御部２１は、再び２倍波電力値（Pf(2)_2）を取得し（２０６）、前回取得した電力値と新たに取得した電力値とを比較し、今回のほうが小さいかどうか（Pf(2)_2＜Pf(2)_1）を判断する（２０８）。
【００５４】
そして、処理２０８で今回取得した電力値のほうが小さければ（Pf(2)_2＜Pf(2)_1）（Yesの場合）、今回の２倍波電力値で保持している２倍波電力値を更新して保持し（Pf(2)_1＝Pf(2)_2）（２１０）、処理２０４に移行する。
【００５５】
また、処理２０８で、今回取得した電力値のほうが小さくなければ（Noの場合）、制御部２１は、２倍波位相設定値を一旦前の値に戻してから（at(2)＝at(2)−１）（２１２）、更にその値から１を減算して（at(2)＝at(2)−１）位相制御部２３に設定する（２１４）。
【００５６】
そして、制御部２１は、再び２倍波電力値を取得して（２１６）、取得した電力値のほうが保持している電力値より小さいかどうかを判断し（２１８）、今回取得した電力値のほうが小さければ（Yesの場合）、今回取得した電力値で保持している電力値を更新し（Pf(2)_1＝PF(2)_2）（２２０）、処理２１４に移行する。
【００５７】
処理２１８で、今回取得した電力値のほうが小さくなければ（Noの場合）、制御部２１は、２倍波位相設定値を前の値に戻して（at(2)＝at(2)＋１）、処理を終わる。
このようにして、２倍波電力値を最小とする最適な位相値が設定される位相調整処理が行われるものである。
【００５８】
尚、第１の実施の形態では、２倍波成分を除去する構成を示したが、任意のｎ倍波の成分を除去するように構成してもよい。
この場合、方向性結合器１５からのフィードバック信号についてｎ倍波成分を復調する復調器と、位相と振幅が調整されたｎ倍波成分を基本周波数のｎ倍の周波数に変調する変調器とを備え、フィードバック信号に含まれるｎ倍波成分の電力値を検出して、電力値が最小となるようｎ倍波成分の位相及び振幅を調整し、再びｎ倍波の周波数に変調して、加算器１２で基本波成分から減算するよう構成する。
また、図３、図４の処理では、振幅設定値及び位相設定値の調整幅を±１としたが、調整幅に係数を乗じて、±３、±５など異なる調整幅としてもよい。
【００５９】
［第２の実施の形態に係る電力増幅装置の構成：図５］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電力増幅装置（第２の電力増幅装置）について図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電力増幅装置の構成ブロック図である。
図５に示すように、第２の電力増幅装置３０は、無線通信装置（第２の無線通信装置）に設けられ、増幅器出力から、２倍波成分だけでなく基本波の３倍の周波数成分である３倍波成分も除去するものである。
【００６０】
図５に示すように、第２の電力増幅装置３０は、図１に示した第１の電力増幅装置１０の構成に加えて、３倍波成分を除去するための構成として、加算器３１と、３ｆ0復調器３２と、ＬＰＦ３３と、電力検出部３４と、振幅制御部３５と、位相制御部３６と、３ｆ0変調器３７とを備えている。
また、制御部４２の動作が第１の電力増幅装置１０の制御部２１とは一部異なっている。
尚、図１と同様の構成部分については同一の符号を付しており、それらの構成及び動作は第１の電力増幅装置１０のものと同じであるため、説明は省略する。
【００６１】
第２の電力増幅装置３０の特徴部分について説明する。
３ｆ0復調器３２は、方向性結合器１５からフィードバックされた信号を基本周波数ｆ0の３倍の周波数で復調し、基本周波数の３倍波成分を抽出する。３ｆ0復調器３２は、請求項に記載した第２の復調器に相当し、ｍ＝３の場合である。
ＬＰＦ３３は、３ｆ0復調器３２の出力から、３倍波以外の不要な成分を除去する。
【００６２】
電力検出部３４は、３倍波成分の電力を検出する。
振幅制御部３５は、制御部４２からの指示に従って、３倍波成分の振幅を調整する。振幅制御部３５は、請求項に記載した第２の振幅制御部に相当する。
位相制御部３６は、制御部４２からの指示に従って、３倍波成分の位相を調整する。位相制御部３６は、請求項に記載した第２の位相制御部に相当する。
【００６３】
制御部４２は、第１の電力増幅装置１０と同様に２倍波成分の位相及び振幅を調整する処理を行うと共に、３倍波成分の位相及び振幅を調整する処理を行う。
３ｆ0変調器３７は、振幅及び位相が調整された３倍波成分を３ｆ0で変調して加算器３１に出力する。
加算器３１は、２倍波成分が低減された加算器１２の出力から、３ｆ0変調器３７の出力信号を減算する。
【００６４】
これにより、第２の電力増幅装置では、電力増幅器１４の出力に含まれる２倍波成分及び３倍波成分を除去して、不要波成分を低減することができるものである。
また、図５では２倍波成分を低減する加算器１２の出力段に３倍波成分を低減する加算器３１を設けているが、加算器１２と加算器３１の順序を逆にしてもよい。
【００６５】
［第２の電力増幅装置における動作：図５］
次に、第２の電力増幅装置の内、３倍波成分の除去に関する部分の動作について図５を用いて説明する。
図５に示すように、電力増幅器１４の出力が方向性結合器１５によって分岐され、分岐された信号が３ｆ0復調器３２で復調されて、３倍波成分が抽出される。
抽出された３倍波成分は、ＬＰＦ３３で低帯域以外の不要な成分が除去され、振幅制御部３５と電力検出部３４に出力される。
【００６６】
そして、電力検出部３４で３倍波成分の電力が検出され、制御部４２が、第１の電力増幅装置１０と同様に振幅制御部２２及び位相制御部２３を制御すると共に、３倍波成分の電力値を最小とするよう、振幅制御部３５及び位相制御部３６を制御する。
【００６７】
ＬＰＦ３３から出力された３倍波成分は、振幅制御部３５で振幅が調整され、位相制御部３６で位相が調整されて、３ｆ0変調器３７に出力されて、基本周波数の３倍の周波数で変調され、加算器３１に入力される。
加算器３１では、２倍波成分が除去された加算器１２の出力信号から、３ｆ0変調器３７の出力信号成分が除去される。
これにより、広帯域励振増幅器１３、電力増幅器１４で発生する２倍波成分及び３倍波成分を低減することができるものである。
【００６８】
［制御部４２の処理：図６］
次に、制御部４２の処理について図６を用いて説明する。図６は、第２の電力増幅装置の制御部４２における概略処理を示すフローチャートである。
図６に示すように、制御部４２は、まず初期設定として、振幅制御部２２の２倍波振幅設定値、位相制御部２３の２倍波位相設定値、振幅制御部３５の３倍波振幅設定値、位相制御部３６の３倍波位相設定値に初期値を設定する（Ｓ１１）。
【００６９】
そして、制御部４２は、図３に示した２倍波振幅調整処理を行い（Ｓ１２）、図４に示した２倍波位相調整処理を行う（Ｓ１３）。
それに続いて、制御部４２は、３倍波成分の電力値が最小となるように、振幅制御部３５の３倍波位相設定値を最適化する３倍波振幅調整処理を行い（Ｓ１４）、位相制御部３６の３倍波振幅設定値を最適化する３倍波位相調整処理を行って（Ｓ１５）、処理Ｓ１２に戻る。
【００７０】
３倍波振幅調整処理は、図３に示した２倍波振幅調整処理と同様の処理を３倍波成分について行うものであり、３倍波位相調整処理は、図４に示した２倍波位相調整処理と同様の処理を３倍波成分について行うものであるため、ここでは説明は省略する。
【００７１】
これにより、第２の電力増幅装置では、フィルタの構成や消費電力を増大させることなく、電力増幅器１４の出力に含まれる２倍波成分及び３倍波成分を除去することができるものである。
尚、２倍波振幅調整処理（Ｓ１２）と２倍波位相調整処理（Ｓ１３）の順序、及び３倍波振幅調整処理（Ｓ１４）と３倍波位相調整処理（Ｓ１５）の順序は逆でも構わない。
また、図６では、２倍波成分の調整を先に行って、３倍波成分の調整を後で行うようにしているが、逆の順であっても構わない。
【００７２】
更に、ここでは、２倍波の位相及び振幅の調整処理と３倍波の位相及び振幅の調整処理を連続して行うように記載したが、並行して行うようにしてもよい。
また、第２の電力増幅装置では、２倍波成分と３倍波成分を除去する構成を示したが、電力増幅器の特性に応じて、例えば３倍波と５倍波といったように、任意の高調波成分を低減させるように構成してもよい。
【００７３】
また、除去する高調波は２種類に限らず、任意の複数種類の高調波成分を除去するように構成してもよい。
更にまた、上記構成で電力増幅器の高調波出力を低減した結果、電力増幅器からの不要発射の量が規定量以下となる場合には、図１、図５の構成からフィルタ１６を除いても構わない。
【００７４】
［実施の形態の効果］
本発明の第１の実施の形態に係る電力増幅装置（第１の電力増幅装置）及び電力増幅方法によれば、入力されたベースバンド信号をｆ0変調器１１で基本周波数ｆ0に変調し、広帯域励振増幅器１３を介して電力増幅器１４で増幅し、方向性結合器１５で分配し、分配された信号を２ｆ0復調器１８で基本周波数ｆ0の２倍の周波数で復調して２倍波成分を抽出し、電力検出部２０で当該２倍波成分の電力を検出し、制御部２１が、２倍波成分の電力値が最小となるよう、振幅制御部２２及び位相制御部２３を制御して２倍波成分の振幅及び位相を調整し、２ｆ0変調器２４で基本周波数の２倍の周波数に変調して、加算器１２で、増幅前の基本周波数信号から、２ｆ0変調器からの２倍波成分を除去するようにしているので、広帯域励振増幅器１３及び電力増幅器１４の出力飽和電力及びフィルタ１６の構成を増大させることなく、不要波である２倍波成分を除去することができる効果がある。
【００７５】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電力増幅装置及び電力増幅方法によれば、第１の電力増幅装置に加え、方向性結合器１５で分配された信号を３ｆ0復調器３２で基本周波数の３倍の周波数で復調して３倍波成分を抽出し、電力検出部２０で３倍波成分の電力を検出し、制御部４２が、３倍波成分の電力値が最小となるよう、振幅制御部３５及び位相制御部３６を制御して、３倍波成分の位相及び振幅を調整し、３ｆ0変調器２４で基本周波数の３倍の周波数に変調して、加算器３１で、加算器１２の出力信号から、３ｆ0変調器３７からの３倍波成分を除去するようにしているので、消費電力や装置規模を増大させることなく、２倍波に加えて３倍波も除去することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、装置規模や消費電力を増大させることなく、不要波成分を低減することができる電力増幅装置及び電力増幅方法に適している。
【符号の説明】
【００７７】
１...変調器、  ２...励振増幅器、  ３...電力増幅器、  ４...フィルタ、  ５...空中線、  １０...第１の電力増幅装置、  １１...ｆ0変調器、  １２，３１...加算器、  １３...広帯域励振増幅器、  １４...電力増幅器、  １５...方向性結合器、  １６...フィルタ、  １７...空中線、  １８...２ｆ0復調器、  １９，３３...ＬＰＦ、  ２０，３４...電力検出部、  ２１...制御部、  ２２，３５...振幅制御部、  ２３，３６...位相制御部、  ２４...２ｆ0変調器、  ３０...第２の電力増幅装置、  ３２...３ｆ0復調器、  ３７...３ｆ0変調器
【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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