(57)【要約】      （修正有）【課題】一定のレベルの信号を送信する送信機において、高品質の信号を生成しつつ、消費電力を必要最小限に抑制することができる送信機および送信方法を提供する。【解決手段】送信機１０は、信号を生成して出力する信号生成手段２０、印加された駆動電圧によって駆動され、出力された信号を指示された利得によって増幅し、所定の信号レベルの送信信号を出力する増幅手段３０、出力された送信信号から抽出した２次高調波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、生成した電圧値に応じた利得を増幅手段へ出力する利得制御手段４０、および、出力された送信信号から抽出した３次高調波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた駆動電圧を増幅手段へ印加する電源制御手段５０を備える。【選択図】図１
2015220582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を生成して出力する信号生成手段と、
電源制御手段から印加された駆動電圧によって駆動され、前記出力された信号を利得制御手段からの指示に応じた利得によって増幅し、所定の信号レベルの送信信号を出力する増幅手段と、
前記出力された送信信号から２次高周波成分を抽出し、抽出した２次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた利得を前記増幅手段へ出力する利得制御手段と、
前記出力された送信信号から３次高周波成分を抽出し、抽出した３次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた駆動電圧を前記増幅手段へ印加する電源制御手段と、
を備える送信機。
【請求項２】
前記増幅手段は、ｎ個の増幅器を備え、
前記利得制御手段は、前記２次高周波成分の大きさに応じて生成された電圧値が大きくなるのに伴って駆動させる前記増幅器の数を増加させることにより、前記増幅手段の利得を制御する、
請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記増幅手段は、利得可変増幅器を備え、
前記利得制御手段は、前記２次高周波成分の大きさに応じて生成された電圧値が大きくなるのに伴って前記利得可変増幅器の利得を増加させることにより、前記増幅手段の利得を制御する、
請求項１に記載の送信機。
【請求項４】
前記電源制御手段は、前記３次高周波成分の大きさに応じて生成された電圧値が大きくなるのに伴って前記増幅手段へ印加する駆動電圧を大きくする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項５】
高調波成分調整手段をさらに備え、
前記高調波成分調整手段は、
前記信号生成手段の後段に配置され、互いに異なる次数を有する複数のローパスフィルタと、
前記複数のローパスフィルタの後段にそれぞれ配置され、選択された場合に対応するローパスフィルタから出力された信号を前記増幅手段へ出力する複数のスイッチと、
前記利得制御手段から２次高周波成分の大きさに応じた電圧値が入力すると共に前記電源制御手段から３次高周波成分の大きさに応じた電圧値が入力し、該入力した２つの電圧値に基づいて前記スイッチを選択する選択手段と、
を備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項６】
前記増幅手段は、前記送信信号の信号レベルを一定のレベルに調整する帰還抵抗を備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項７】
前記利得制御手段は、抽出した２次高周波成分の大きさに応じたアナログの電圧値を生成し、
前記電源制御手段は、抽出した３次高周波成分の大きさに応じたアナログの電圧値を生成する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の送信機。
【請求項８】
印加された駆動電圧によって駆動され、入力された信号を指示された利得によって増幅して所定の信号レベルの送信信号を出力する増幅手段を用いた送信信号の送信方法であって、
信号を生成して前記増幅手段へ出力し、
前記増幅手段から出力された送信信号から２次高周波成分を抽出し、抽出した２次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた利得を前記増幅手段へ出力し、
前記増幅手段から出力された送信信号から３次高周波成分を抽出し、抽出した３次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた駆動電圧を前記増幅手段へ印加する、
送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機および送信方法に関し、特に、一定のレベルの信号を送信する送信機および送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
線形増幅器等を用いて信号を増幅して出力する信号送信回路においては、製造バラツキ、経時劣化、周囲環境や送信の負荷条件等による歪や飽和の発生によって信号が劣化する。例えば、特許文献１、２には、非線形歪を低減すると共に消費電力を低減する線形増幅器を備えた信号送信回路が開示されている。
【０００３】
特許文献１には、信号送信回路内に２つのアンプを配置し、前段のアンプから出力された信号のレベルに応じて、後段のアンプの駆動条件を決定することにより、非線形歪の小さい高品質の信号を生成しつつ、消費電力を必要最小限に抑制する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、同じく信号送信回路内に２つのアンプを配置し、増幅される信号のレベルに応じて最適なアンプを選択することにより、非線形歪の小さい高品質の信号を生成しつつ、消費電力を必要最小限に抑制する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２の技術は、出力される信号レベルに応じてアンプを制御することから、一定のレベルの信号を送信する発振型の送信機等にそのまま適用することはできない。
【０００６】
一定のレベルの信号を送信する発振型の送信機に関する技術は、例えば、特許文献３に開示されている。特許文献３には、順方向部および帰還方向部を備える送信機において、出力信号のｎ次歪が大きい場合には帰還方向部に電源を供給する一方、出力信号のｎ次歪が小さい場合には帰還方向部への電源供給を停止することが開示されている。帰還方向部に電源を供給することによって送信機内でｎ次歪が補償され、高品質の信号が送信される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０９１８５１号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２５０９号公報
【特許文献３】特開２００３−１９８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３の技術は、不必要時に帰還方向部への電源供給を停止することによって消費電力を必要最小限に抑制することはできるものの、出力される信号の品質を改善することはできない。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、一定のレベルの信号を送信する送信機において、高品質の信号を生成しつつ、消費電力を必要最小限に抑制することができる送信機および送信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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る送信機は、信号を生成して出力する信号生成手段と、電源制御手段から印加された駆動電圧によって駆動され、出力された信号を利得制御手段からの指示に応じた利得によって増幅し、所定の信号レベルの送信信号を出力する増幅手段と、出力された送信信号から２次高周波成分を抽出し、抽出した２次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた利得を増幅手段へ出力する利得制御手段と、出力された送信信号から３次高周波成分を抽出し、抽出した３次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた駆動電圧を増幅手段へ印加する電源制御手段と、を備える。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明に係る送信方法は、印加された駆動電圧によって駆動され、入力された信号を指示された利得によって増幅して所定の信号レベルの送信信号を出力する増幅手段を用いた送信信号の送信方法であって、信号を生成して増幅手段へ出力し、増幅手段から出力された送信信号から２次高周波成分を抽出し、抽出した２次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた利得を増幅手段へ出力し、増幅手段から出力された送信信号から３次高周波成分を抽出し、抽出した３次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成し、該生成した電圧値に応じた駆動電圧を増幅手段へ印加する。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明の態様によれば、一定のレベルの信号を送信する送信機において、高品質の信号を生成しつつ、消費電力を必要最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る送信機１０のブロック構成図である。
【図２】第２の実施形態に係る信号送信装置１００の回路構成図である。
【図３】第２の実施形態に係る駆動アンプ３００から出力された送信信号の一例である。
【図４】第２の実施形態における、（ａ）パワー検出器４２０からの出力の一例、（ｂ）その時のコンパレータ４３１、４３２の動作の一例、を示すタイムチャートである。
【図５】第２の実施形態において、駆動アンプ３００へ印加する駆動アンプ電圧を調整した時の、信号波形の変化を示す図である。
【図６】第２の実施形態の変形例に係る信号送信装置１００Ｂの回路構成図である。
【図７】第３の実施形態に係る信号送信装置１００Ｃの回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る送信機のブロック構成図を図１に示す。図１において、送信機１０は、信号生成手段２０、増幅手段３０、利得制御手段４０および電源制御手段５０を備える。
【００１５】
信号生成手段２０は、送信信号の元となる信号を生成して増幅手段３０へ出力する。
【００１６】
増幅手段３０は、電源制御手段５０から印加された駆動電圧によって駆動され、信号生成手段２０から入力された信号を、利得制御手段４０から指示された利得によって増幅し、所定の信号レベルの送信信号を出力する。本実施形態に係る増幅手段３０は、ｎ個の増幅器３１−１、３１−２、…、３１−ｎおよび送信信号の信号レベルを所定の信号レベルに調整する帰還抵抗３２を備える。
【００１７】
ここで、増幅手段３０から出力される送信信号は、製造バラツキ、経時劣化、周囲環境や送信の負荷条件等による歪や飽和の発生によって劣化する。一般的に、信号の歪は２次高調波成分の増加として出現し、信号の飽和は３次高調波成分の増加として出現する。
【００１８】
利得制御手段４０は、増幅手段３０から出力された送信信号から２次高周波成分を抽出し、抽出した２次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成する。利得制御手段４０はさらに、生成した電圧値に応じた利得を増幅手段３０へ指示する。本実施形態に係る利得制御手段４０は、生成した電圧値に応じてｎ個の増幅器３１−１、３１−２、…、３１−ｎから駆動する増幅器を決定して増幅手段３０へ指示することにより、増幅手段３０の利得を制御する。具体的には、利得制御手段４０は、２次高周波成分の大きさに応じて生成された電圧値が大きくなるのに伴って、駆動する増幅器の数を増加させる。
【００１９】
電源制御手段５０は、増幅手段３０から出力された送信信号から３次高周波成分を抽出し、抽出した３次高周波成分の大きさに応じた電圧値を生成する。電源制御手段５０はさらに、生成した電圧値に応じた駆動電圧を増幅手段３０へ印加する。本実施形態に係る電源制御手段５０は、第１閾値および第２閾値を保持し、３次高周波成分の大きさに応じて生成された電圧値が第１閾値よりも大きい場合に増幅手段３０へ印加する駆動電圧を大きくし、第２閾値よりも小さい場合に増幅手段３０へ印加する駆動電圧を小さくする。
【００２０】
上記のように構成された送信機１０は、利得制御手段４０において、２次高調波成分の増減を監視し、２次高調波成分が大きい場合は増幅手段３０のオープンループゲイン（帰還を用いないときの出力オープン状態での素のゲイン）を大きくして歪の発生を抑制する一方、２次高調波成分が小さい場合は増幅手段３０のオープンループゲインを小さくして消費電力を必要最小限にする。
【００２１】
さらに、上記のように構成された送信機１０は、電源制御手段５０において、３次高調波成分の増減を監視し、３次高調波成分が大きい場合は増幅手段３０へ印加する駆動電圧を大きくして信号の飽和を抑制する一方、３次高調波成分が小さい場合は増幅手段３０へ印加する駆動電圧を小さくして消費電力を必要最小限にする。
【００２２】
従って、本実施形態に係る送信機１０は、所定のレベルの送信信号を送信する場合においても、高品質の送信信号を生成しつつ、消費電力を必要最小限に抑制することができる。
【００２３】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る信号送信装置の回路構成図を図２に示す。図２において、信号送信装置１００は、信号生成器２００、駆動アンプ３００、出力制御部４００および電源制御部５００を備える。
【００２４】
信号生成器２００は、信号送信装置１００から出力される送信信号の元となる信号を生成して駆動アンプ３００へ出力する。
【００２５】
駆動アンプ３００は、信号生成器２００から入力された信号を所定の出力電圧まで増幅して送信信号として出力する。本実施形態に係る駆動アンプ３００は、第１アンプ３１１、第２アンプ３１２、第１スイッチ３２１、第２スイッチ３２２、第３スイッチ３２３、第４スイッチ３２４、出力ドライバ３３０および帰還抵抗３４０を備える。
【００２６】
第１アンプ３１１は、出力制御部４００からの指示によって、シャットダウンと通常動作状態とが切り替えられる。第１アンプ３１１は、通常動作状態の場合、信号生成器２００から入力された信号を増幅して出力する。
【００２７】
第２アンプ３１２は、出力制御部４００からの指示によって、シャットダウンと通常動作状態とが切り替えられる。第２アンプ３１２は、通常動作状態の場合、第１アンプ３１１から入力された信号を増幅して出力する。
【００２８】
スイッチ３２１−３２４は、第１制御部４００からの指示によって、ＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。図２に示すように、第２スイッチ３２２は、第１アンプ３１１および第１スイッチ３２１と並列に配置され、第４スイッチ３２４は、第２アンプ３１２および第３スイッチ３２３と並列に配置されている。
【００２９】
第１スイッチ３２１がＯＮ状態および第２スイッチ３２２がＯＦＦ状態の場合、信号生成器２００から入力された信号は第１アンプ３１１を通過した後、後段へ出力される。一方、第１スイッチ３２１がＯＦＦ状態および第２スイッチ３２２がＯＮ状態の場合、信号生成器２００から入力された信号は第１アンプ３１１へ入力されることなくそのまま後段へ出力される。
【００３０】
第３スイッチ３２３がＯＮ状態および第４スイッチ３２４がＯＦＦ状態の場合、後段へ出力された信号は第２アンプ３１２を通過した後、出力ドライバ３３０へ出力される。一方、第３スイッチ３２３がＯＦＦ状態および第４スイッチ３２４がＯＮ状態の場合、後段へ出力された信号は第２アンプ３１２へ入力されることなくそのまま出力ドライバ３３０へ出力される。
【００３１】
出力ドライバ３３０は、低インピーダンスを駆動可能なドライバであり、入力された信号を増幅して出力する。
【００３２】
帰還抵抗３４０は、出力ドライバ３３０の出力および入力と、ＧＮＤ端子とに接続され、出力ドライバ３３０から出力される信号の出力電圧が所定の電圧となるように、抵抗値が設計される。
【００３３】
ここで、駆動アンプ３００から出力された送信信号の一例を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すように、駆動アンプ３００から出力された送信信号の信号波形は、製造バラツキ、経時劣化、周囲環境や送信の負荷条件等による歪や飽和の発生によって劣化する。そして、図３（ｂ）に示すように、信号の歪は２次高調波成分の増加として出現し、信号の飽和は３次高調波成分の増加として出現する。２次高調波成分および３次高調波成分が出現することにより、通信品質が劣化し、各通信規格によるスペクトラムマスクを超えたりする。また、製造バラツキによって規格割れが多くなることにより、信号送信装置１００のコストが増大する。
【００３４】
図２の説明に戻る。出力制御部４００は、ＢＰＦ(band pass filter)４１０、パワー検出器４２０および制御回路４３０を備え、駆動アンプ３００から出力された送信信号の２次高調波成分のパワーを計測し、計測結果に基づいて駆動アンプ３００のオープンループゲインをフィードバック制御する。
【００３５】
ＢＰＦ４１０は、駆動アンプ３００から出力された送信信号から２次高調波成分を抽出してパワー検出器４２０へ出力する。
【００３６】
パワー検出器４２０は、ＢＰＦ４１０から入力された２次高調波成分の電力パワーに応じたアナログ電圧値を生成して制御回路４３０へ出力する。
【００３７】
制御回路４３０は、アナログ処理もしくはアナログ−デジタル変換やＣＰＵによるデジタル処理等により、パワー検出器４２０から出力された２次高調波成分に応じたアナログ電圧値を用いて駆動アンプ３００内のスイッチをＯＮ／ＯＦＦし、駆動アンプ３００内において動作させるアンプの数を制御する。
【００３８】
具体的には、本実施形態に係る制御回路４３０は、パワー検出器４２０から出力されたアナログ電圧値が第１の閾値電圧よりも小さい場合、第１スイッチ３２１をＯＦＦ状態および第２スイッチ３２２をＯＮ状態にすると共に、第３スイッチ３２３をＯＦＦ状態および第４スイッチ３２４をＯＮ状態にする。これにより、駆動アンプ３００内において、信号生成器２００から入力された信号はそのまま出力ドライバ３３０へ出力され、出力ドライバ３３０のみによるループが行われる。
【００３９】
一方、制御回路４３０は、パワー検出器４２０から出力されたアナログ電圧値が第１の閾値電圧よりも大きく第２の閾値電圧よりも小さい場合、第１スイッチ３２１をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替えると共に第２スイッチ３２２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。これにより、駆動アンプ３００内において、信号生成器２００から入力された信号は第１アンプ３１１を通過した後で出力ドライバ３３０へ出力される。すなわち、第１アンプ３１１および出力ドライバ３３０によってオープンループゲインを１段階上昇させ、送信信号に含まれる歪を低減する。
【００４０】
さらに、制御回路４３０は、パワー検出器４２０から出力されたアナログ電圧値が第２の閾値電圧よりも大きい場合、第３スイッチ３２３をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り替えると共に第４スイッチ３２４をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。これにより、駆動アンプ３００内において、信号生成器２００から入力された信号は、第１アンプ３１１および第２アンプ３１２を通過した後で出力ドライバ３３０へ出力される。すなわち、第１アンプ３１１、第２アンプ３１２および出力ドライバ３３０によってオープンループゲインを２段階上昇させ、送信信号に含まれる歪をさらに低減する。
【００４１】
ここで、図２に示すように、制御回路４３０は、例えば、第１コンパレータ４３１、第２コンパレータ４３２、第１ＩＮＶ（Inverter）４３３および第２ＩＮＶ４３４によって構成することができる。この場合、第１コンパレータ４３１の一方の入力端子４３１ａにパワー検出器４２０から出力されたアナログ電圧値が入力され、他方の入力端子４３１ｂに第１の閾値電圧（Ｒｅｆα）が入力される。また、第２コンパレータ４３２の一方の入力端子４３２ａにパワー検出器４２０から出力されたアナログ電圧値が入力され、他方の入力端子４３２ｂに第２の閾値電圧（Ｒｅｆβ）が入力される。
【００４２】
図４（ａ）にパワー検出器４２０からの出力されたアナログ電圧値の一例を、図４（ｂ）にその時のコンパレータ４３１、４３２の動作の一例を示す。図４において、パワー検出器４２０から出力されたアナログ電圧値がＲｅｆαよりも小さい場合、コンパレータ４３１、４３２は共にＬｏを出力する。これにより、第１スイッチ３２１および第３スイッチ３２３がＯＦＦ状態、第２スイッチ３２２および第４スイッチ３２４がＯＮ状態になる。すなわち、出力ドライバ３３０のみが動作状態になる。
【００４３】
そして、アナログ電圧値がＲｅｆαよりも大きくなった場合、コンパレータ４３１はＨｉ、コンパレータはＬｏを出力する。これにより、第２スイッチ３２２および第３スイッチ３２３がＯＦＦ状態、第１スイッチ３２１および第４スイッチ３２４がＯＮ状態になる。すなわち、第１アンプ３１１も動作状態になり、第１アンプ３１１のゲインが駆動アンプ３００のオープンループゲインに追加される。
【００４４】
さらに、アナログ電圧値がＲｅｆβよりも大きくなった場合、コンパレータ４３１、４３２は共にＨｉを出力する。これにより、第１スイッチ３２１および第３スイッチ３２３がＯＮ状態、第２スイッチ３２２および第４スイッチ３２４がＯＦＦ状態になる。すなわち、第２アンプ３１２も動作状態になり、第２アンプ３１２のゲインが駆動アンプ３００のオープンループゲインにさらに追加される。
【００４５】
図２の説明に戻る。電源制御部５００は、ＢＰＦ５１０、パワー検出器５２０、制御回路５３０、電源５４０およびＤＣＤＣコンバータ５５０を備え、駆動アンプ３００から出力された送信信号の３次高調波成分のパワーを計測し、計測結果に基づいて駆動アンプ３００の駆動アンプ電圧をフィードバック制御する。
【００４６】
ＢＰＦ５１０は、駆動アンプ３００から出力された送信信号から３次高調波成分を抽出してパワー検出器５２０へ出力する。
【００４７】
パワー検出器５２０は、ＢＰＦ５１０から入力された３次高調波成分の電力パワーに応じたアナログ電圧値を生成して制御回路５３０へ出力する。
【００４８】
制御回路５３０は、パワー検出器５２０から入力されたアナログ電圧値に応じて、駆動アンプ３００から出力される送信信号が飽和しない必要最小限の駆動アンプ電圧を算出してＤＣＤＣコンバータ５５０へ出力する。
【００４９】
具体的には、制御回路５３０は、パワー検出器５２０から出力されたアナログ電圧値が大きい場合に大きな駆動アンプ電圧を出力し、アナログ電圧値が小さい場合に小さな駆動アンプ電圧を出力する。これにより、アナログ電圧値が大きい場合には駆動アンプ電圧が引き上げられて送信信号の飽和が低減され、アナログ電圧値が小さい場合には駆動アンプ電圧が引き下げられて信号送信装置１００の消費電力が低減される。
【００５０】
ＤＣＤＣコンバータ５５０は、制御回路５３０から入力された駆動アンプ電圧に基づいて必要な電源を電源５４０から取得し、駆動アンプ電圧を駆動アンプ３００へ印加する。
【００５１】
パワー検出器５２０から出力されたアナログ電圧値に応じて、駆動アンプ３００へ印加する駆動アンプ電圧を調整した時の、信号レベルの変化の一例を図５に示す。
【００５２】
図５（ａ）は、通常状態における信号波形および駆動アンプ電圧である。通常状態の場合、信号レベルは中心電圧を中心に駆動アンプ電圧レベルとＧＮＤレベルとの間に収まっている。
【００５３】
一方、図５（ｂ）に示すように、信号レベルが飽和している場合、信号レベルは駆動アンプ電圧レベルおよびＧＮＤレベルよりも大きく、飽和分は３次高調波成分として出現する。そして、３次高調波成分のパワーが大きくなることによって駆動アンプ３００へ印加される駆動アンプ電圧が上昇することにより、信号レベルが駆動アンプ電圧レベルおよびＧＮＤレベル内に収まるようになる。
【００５４】
さらに、図５（ｃ）において、駆動アンプ３００から出力された送信信号に含まれる３次高調波成分のパワーが小さい場合、駆動アンプ３００へ印加される駆動アンプ電圧が必要最低レベルまで下降する。
【００５５】
以上のように、本実施形態に係る信号送信装置１００において、出力制御部４００は、駆動アンプ３００から出力された送信信号に含まれる２次高調波成分のパワーに応じたアナログ電圧値に基づいて、駆動アンプ３００内において動作させるアンプの数を制御する。動作させるアンプの数を増やしてオープンゲインを上昇させることにより、利得が不十分であることによって信号歪が発生し、２次高調波が生じることを抑制することができる。一方、２次高調波が小さく利得が十分な場合には、必要最小限のアンプのみ動作させ、消費電力を必要最小限にできる。
【００５６】
さらに、本実施形態に係る信号送信装置１００において、電源制御部５００は、駆動アンプ３００から出力された送信信号に含まれる３次高調波成分のパワーに応じたアナログ電圧値に基づいて、駆動アンプ３００へ印加する駆動アンプ電圧レベルを制御する。これにより、駆動アンプ電圧レベルが不十分であることに起因する飽和が発生して３次高調波成分が出現することを抑制できると共に、３次高調波成分が出現しない必要最小限の電源電圧に自動的に調整して駆動アンプ３００の消費電流を小さくし、消費電力を低減できる。
【００５７】
本実施形態に係る信号送信装置１００は、出力制御部４００および電源制御部５００によってそれぞれ独立に、駆動アンプ３００内において動作させるアンプの数および駆動アンプ３００へ印加する駆動アンプ電圧レベルを制御する。これにより、信号送信装置１００は、所定のレベルの送信信号を出力する場合においても、歪の抑制と信号飽和の抑制とを同時に行い、送信信号のスペクトラムを改善することができると共に、消費電力を必要最小限に抑制することができる。また、アナログ処理を行うことにより、信号成分へのデジタルノイズの回り込みを防止することができる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、出力制御部４００および電源制御部５００は、それぞれ２次高調波レベルおよび３次高調波レベルをアナログ電圧値に変換してアナログ的に処理したが、出力制御部４００および電源制御部５００において高調波レベルをデジタル的に処理することもできる。この場合、デジタルノイズが送信信号に乗らないように考慮する必要がある。また、上記構成は、無線によるデータ通信、有線によるデータ通信に、それぞれ適用できる。
【００５９】
＜第２の実施形態の変形例＞
第２の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係る信号送信装置の回路構成図を図６に示す。図６において、信号送信装置１００Ｂは、信号生成器２００、駆動アンプ３００Ｂ、出力制御部４００Ｂおよび電源制御部５００を備える。信号生成器２００および電源制御部５００は、第２の実施形態で説明した図２の信号送信装置１００の信号生成器２００および電源制御部５００と同様に機能する。
【００６０】
駆動アンプ３００Ｂは、信号生成器２００から入力された信号を所定の出力電圧まで増幅して送信信号として出力する。本実施形態に係る駆動アンプ３００Ｂは、図６に示すように、第１可変アンプ３５１Ｂ、第２可変アンプ３５２Ｂ、出力ドライバ３３０Ｂおよび帰還抵抗３４０Ｂを備える。
【００６１】
第１可変アンプ３５１Ｂおよび第２可変アンプ３５２Ｂは、出力制御部４００Ｂによってゲインがそれぞれ制御される。第１可変アンプ３５１Ｂは、信号生成器２００から入力された信号を増幅して第２可変アンプ３５２Ｂへ出力し、第２可変アンプ３５２Ｂは、第１可変アンプ３５１Ｂから入力された信号を増幅して出力ドライバ３３０Ｂへ出力する。
【００６２】
出力ドライバ３３０Ｂは、第２可変アンプ３５２Ｂから入力された信号を増幅して出力する。
【００６３】
帰還抵抗３４０Ｂは、駆動アンプ３００Ｂから出力される送信信号の出力電圧が所望の電圧となるように、抵抗値が設計されている。
【００６４】
出力制御部４００Ｂは、ＢＰＦ４１０Ｂ、パワー検出器４２０Ｂおよび制御回路４３０Ｂを備え、駆動アンプ３００Ｂから出力された送信信号の２次高調波成分のパワーを計測し、計測結果に基づいて駆動アンプ３００Ｂのオープンループゲインをフィードバック制御する。
【００６５】
具体的には、出力制御部４００Ｂの制御回路４３０Ｂは、２次高調波成分のパワーに応じたアナログ電圧値を取得し、取得したアナログ電圧値が大きい場合（２次高調波が大きい）、利得が不十分であることから第１可変アンプ３５１Ｂおよび第２可変アンプ３５２Ｂのゲインを大きくする。一方、制御回路４３０Ｂは、取得したアナログ電圧値が小さい場合、利得が十分であることから第１可変アンプ３５１Ｂおよび第２可変アンプ３５２Ｂのゲインを小さくする。
【００６６】
上記のように構成された信号送信装置１００Ｂは、第２の実施形態で説明した図２の信号送信装置１００と比較して省電力への寄与は少なくなるものの、オープンループゲインをよりきめ細かに調整することができる。
【００６７】
なお、本実施形態に係る信号送信装置１００Ｂにおいて、電源制御部５００が、駆動アンプ３００Ｂから出力された送信信号に含まれる３次高調波成分のパワーに応じて駆動アンプ電圧レベルを制御する手順は、第２の実施形態に係る信号送信装置１００と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６８】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る信号送信装置の回路構成図を図７に示す。図７において、信号送信装置１００Ｃは、第２の実施形態で説明した信号送信装置１００に高調波成分調整部６００Ｃを追加することによって構成される。すなわち、信号送信装置１００Ｃは、信号生成器２００、駆動アンプ３００、出力制御部４００、電源制御部５００および高調波成分調整部６００Ｃを備える。以下、第２の実施形態に係る信号送信装置１００と異なる点を中心に説明する。
【００６９】
出力制御部４００のＢＰＦ４１０において抽出され、パワー検出器４２０からアナログ電圧値として出力された送信信号の２次高調波成分は、出力制御部４００の制御回路４３０および高調波成分調整部６００Ｃの制御回路６３０Ｃへ出力される。
【００７０】
一方、電源制御部５００のＢＰＦ５１０において抽出され、パワー検出器５２０からアナログ電圧値として出力された送信信号の３次高調波成分は、電源制御部５００の制御回路５３０および高調波成分調整部６００Ｃの制御回路６３０Ｃへ出力される。
【００７１】
高調波成分調整部６００Ｃは、出力制御部４００から入力された２次高調波成分に応じたアナログ電圧値および３次高調波成分に応じたアナログ電圧値に基づいて、信号生成器２００から出力された信号から高周波成分を除去し、駆動アンプ３００へ出力する。本実施形態では、高調波成分調整部６００Ｃを、第１ＬＰＦ(low pass filter)６１１Ｃ、第２ＬＰＦ６１２Ｃ、第３ＬＰＦ６１３Ｃ、第１スイッチ６２１Ｃ、第２スイッチ６２２Ｃ、第３スイッチ６２３Ｃおよび制御回路６３０Ｃによって構成する。
【００７２】
第１ＬＰＦ６１１Ｃ、第２ＬＰＦ６１２Ｃおよび第３ＬＰＦ６１３Ｃは、それぞれ異なる次数のＬＰＦである。本実施形態では、第１ＬＰＦ６１１Ｃが最も低い次数を有し、第２ＬＰＦ６１２Ｃが中間の次数、第３ＬＰＦ６１３Ｃが最も高い次数を有する。
【００７３】
第１スイッチ６２１Ｃ、第２スイッチ６２２Ｃおよび第３スイッチ６２３Ｃは、第１ＬＰＦ６１１Ｃ、第２ＬＰＦ６１２Ｃおよび第３ＬＰＦ６１３Ｃの後段にそれぞれ配置され、制御回路６３０ＣによってＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。スイッチがＯＮされることにより、対応するＬＰＦを通過した信号が駆動アンプ３００へ出力される。
【００７４】
制御回路６３０Ｃは、出力制御部４００から２次高調波成分に応じたアナログ電圧値が、電源制御部５００から３次高調波成分に応じたアナログ電圧値が入力する。制御回路６３０Ｃは、入力された２次高調波成分の電圧値および３次高調波成分の電圧値をデジタル処理し、ＬＰＦの次数を決定する。制御回路６３０Ｃは、決定した次数を有するＬＰＦの後段に接続されたスイッチをＯＮにし、その他のスイッチをＯＦＦにする。
【００７５】
本実施形態に係る制御回路６３０Ｃは、通常は、第２スイッチ６２２ＣをＯＮに、第１スイッチ６２１Ｃおよび第３スイッチ６２３ＣをＯＦＦにすることにより、信号生成器２００から出力された信号を、中間の次数を有する第２ＬＰＦ６１２Ｃを通過させた後で駆動アンプ３００へ出力する。
【００７６】
一方、制御回路６３０Ｃは、出力制御部４００および電源制御部５００が機能しているにもかかわらず、高調波成分のアナログ電圧値が十分に低減されない場合、第３スイッチ６２３ＣをＯＮに切り替える。これにより、信号生成器２００から出力された信号は最も大きな次数を有する第３ＬＰＦ６１３Ｃを通過し、信号に含まれる高調波成分が機械的に取り除かれた後、駆動アンプ３００へ出力される。
【００７７】
反対に、制御回路６３０Ｃは、高調波成分のアナログ電圧値が所望のレベルよりも小さい場合、第１スイッチ６２１ＣをＯＮに切り替える。これにより、信号生成器２００から出力された信号は最も小さな次数を有する第１ＬＰＦ６１１Ｃを通過して駆動アンプ３００へ出力される。この場合、信号が効率よく増幅されて送信信号として出力され、省電力化に寄与することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、信号生成器２００と駆動アンプ３００との間に次数が異なる３つのＬＰＦを配置したが、配置するＬＰＦの数は３に限定されず、制御レベルに応じて最適な数のＬＰＦを配置することができる。
【００７９】
本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１０    送信機
２０    信号生成手段
３０    増幅手段
４０    利得制御手段
５０    電源制御手段
１００、１００Ｂ、１００Ｃ    信号送信装置
２００    信号生成器
３００、３００Ｂ    駆動アンプ
３１１、３１２    アンプ
３２１、３２２、３２３、３２４    スイッチ
３３０、３３０Ｂ    出力ドライバ
３４０、３４０Ｂ    帰還抵抗
３５１Ｂ、３５２Ｂ    可変アンプ
４００、４００Ｂ    出力制御部
４１０、４１０Ｂ    ＢＰＦ
４２０、４２０Ｂ    パワー検出器
４３０、４３０Ｂ    制御回路
５００    電源制御部
５１０    ＢＰＦ
５２０    パワー検出器
５３０    制御回路
５４０    電源
５５０    ＤＣＤＣコンバータ
【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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