(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２以上のバンドに配置されたＲＦ信号を増幅する、複数の増幅部と、
送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、前記複数の増幅部のうち、増幅動作を行う増幅部を選択する第１の制御部と、
送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定に保持しつつ、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する第２の制御部と、
前記選択された増幅部が出力するＲＦ信号を合成する合成部と、
を備え、
前記第２の制御部は、前記複数の増幅部ごと、且つ、バンドごとのＲＦ信号の振幅を調整するゲイン又はアッテネータを用いて、前記バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する、送信装置。
【請求項２】
前記第２の制御部は、前記選択された増幅部のそれぞれが飽和動作を行うように、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する請求項１の送信装置。
【請求項３】
前記第２の制御部は、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、前記複数の増幅部のうち、予め定めた増幅部に入力されるＲＦ信号の電力総和を連続値として変更し、他の増幅部を飽和動作させる請求項１又は２の送信装置。
【請求項４】
前記予め定めた増幅部の電源電圧を変更する電源制御部をさらに備える請求項３の送信装置。
【請求項５】
前記第２の制御部は、前記選択された増幅部のそれぞれから出力される、バンドごとのＲＦ信号の電力比が、それぞれの増幅部において同一となるように、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項６】
前記合成部は、前記複数の増幅部と同数のトランス素子により構成され、前記トランス素子の１次側と、対応する前記増幅部と、が接続されると共に、
前記複数のトランス素子の２次側は直列に接続される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項７】
前記合成部は、前記複数の増幅部と同数の伝送線路素子により構成され、前記伝送線路素子の一端は、対応する前記増幅部に接続されると共に、前記複数の伝送線路素子の他の一端は並列に接続される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の送信装置。
【請求項８】
前記伝送線路素子は、集中定数素子から構成される請求項７の送信装置。
【請求項９】
複数の増幅部によりＲＦ信号を増幅して、ＲＦ信号を送信する送信方法であって、
複数の増幅部において、少なくとも２以上のバンドに配置されたＲＦ信号を増幅する増幅工程と、
送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、前記複数の増幅部のうち、増幅動作を行う増幅部を選択する第１の制御工程と、
送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定に保持しつつ、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する第２の制御工程と、
前記選択された増幅部が出力するＲＦ信号を合成する合成工程と、
を含み、
前記第２の制御工程は、前記複数の増幅部ごと、且つ、バンドごとのＲＦ信号の振幅を調整するゲイン又はアッテネータを用いて、前記バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する、送信方法。
【請求項１０】
前記第２の制御工程は、前記選択された増幅部のそれぞれが飽和動作を行うように、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する請求項９の送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１３−１０３９３１号（２０１３年０５月１６日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、送信装置及び送信方法に関する。特に、無線通信で使用され、複数のバンドに配置されたＲＦ（Radio Frequency）信号を送信する送信装置及び送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機に用いられる送信信号の電力増幅器（ＰＡ；Power Amp）は、無線通信機の構成要素の中でも消費電力が高い。そのため、電力増幅器の電力効率改善が、無線通信機の開発において優先度の高い要求事項である。近年の無線通信規格（例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）規格）では、スペクトル効率改善のために線形変調が主として用いられる。線形変調は、信号歪に対する要求が高い。そこで、電力増幅器における線形性を維持するために、瞬時最大出力（ピーク）電力が飽和出力以下になるように、平均出力電力が飽和出力電力から下げた値に設定される。しかし、電力増幅器は、平均出力電力を飽和出力電力から低い比率に下げるほど、電力増幅器へのＤＣ（直流）供給電力と取り出される送信電力との比（電力効率）が低下する。電力効率の低下は、省電力化の観点から許容できない。【０００３】
このような問題の解決のため、電力増幅器の送信電力をデジタル的に制御する種々の方法が存在する。しかし、送信電力をデジタル的に制御すると、量子化誤差が生じるという問題が生じる。【０００４】
特許文献１及び非特許文献１において、複数の電力増幅器のうち、最小下位ビット（ＬＳＢ；Least Significant Bit）を担う電力増幅器に入力するＲＦ信号の振幅を連続的（アナログ的）に制御することで、他の電力増幅器から発生する量子化誤差を補正する制御方式が開示されている。【０００５】
特許文献２において、ＬＳＢを担う電力増幅器の電源電圧を、連続的（アナログ的）に制御することで、他の電力増幅器から発生する量子化誤差を補正するように、電力増幅器の出力電力を連続的（アナログ的）に制御する技術が開示されている。【０００６】
非特許文献２において、λ／４線路を使用し、電力増幅器の送信電力をデジタル的に制御する送信装置が開示されている。また、非特許文献３において、出力合成素子として使用可能なλ／４線路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−６３４５８号公報
【特許文献２】特開平４−３２１３０５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Gang Liu、 Peter Haldi、Tsu-Jae King Liu and Ali M. Niknejad "Fully Integrated CMOS Power Amplifier With Efficiency Enhancement at Power Back-Off" IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS、 VOL. 43 NO. 3 pp.600-609 MARCH 2008
【非特許文献２】Alireza Shirvani、David K. Su and Bruce A. Wooley "A CMOS RF Power Amplifier With Parallel Amplification for Efficient Power Control" IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS、 VOL. 37 NO. 6 pp.684-693 JUNE 2002
【非特許文献３】Paul Saad、 Paolo Colantonio、 Luca Piazzon、 Franco Giannini、 Kristoffer Andersson and Christian Fager "Design of a Concurrent Dual-Band 1.8-2.4-GHz GaN-HEMT Doherty Power Amplifier" IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES、 VOL. 60 NO. 6 pp.1840-1849 JUNE 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。【００１０】
近年の無線通信規格では、複数のバンドを信号の送受信に用いるマルチバンド化が要求される。送信装置をマルチバンド化することで、通信の高速化や通信断の無い高い信頼性を備えた通信が実現できるためである。送信装置のマルチバンド化を実現する方法には、例えば、図２０に示すように、単一のバンドを送信する送信装置を個別に設置する方法が考えられる。【００１１】
図２０に示す送信装置２００−１は、バンド１（キャリア周波数ｆ１）のＲＦ信号３４を送信する。また、送信装置２００−２は、バンド２（キャリア周波数ｆ２）のＲＦ信号３５を送信する。図２０に示すように、２つの送信装置２００−１及び２００−２を用いることで、デュアルバンド（２バンド送信）に対応できる。また、送信装置の数に比例して対応できるバンド数も増えるので、送信装置を３つ以上並べれば３バンド以上の送信も可能である。【００１２】
しかし、図２０に示す送信装置では、概ねバンドの数（即ち、送信装置の数）に比例して、その内部に配置された複数の電力増幅器が出力する波形を合成する出力合成素子（例えば、トランス素子）の数が増加する。例えば、図２０の場合、装置全体としては、送信装置１つあたりに含まれる出力合成素子の２倍の数の出力合成素子が必要となる。さらに、バンドの数に比例して送信装置の数も増えるため、必要な電力増幅器の個数もまたバンドの数に比例して増加する。【００１３】
さらに、出力合成素子のサイズは大きく、送信装置をマルチバンド化した際に問題が生じる。例えば、上記の出力合成素子をディスクリート部品で実装した場合は、出力合成素子の数が増えた分、送信装置のサイズが大きくなる。あるいは、出力合成素子をＩＣ（Integrated Circuit）上に実装した場合は、出力合成素子の数が増えた分、ＩＣの面積とコストが増大する。【００１４】
以上の事情を鑑み、本発明は、送信装置をマルチバンド化した場合において、出力合成素子の個数増加を抑制すると共に、省電力化を実現することに寄与する送信装置及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】
【００１５】
本発明の第１の視点によれば、少なくとも２以上のバンドに配置されたＲＦ信号を増幅する、複数の増幅部と、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、前記複数の増幅部のうち、増幅動作を行う増幅部を選択する第１の制御部と、送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定に保持しつつ、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する第２の制御部と、前記選択された増幅部が出力するＲＦ信号を合成する合成部と、を備え、前記第２の制御部は、前記複数の増幅部ごと、且つ、バンドごとのＲＦ信号の振幅を調整するゲイン又はアッテネータを用いて、前記バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する、送信装置が提供される。
【００１６】
本発明の第２の視点によれば、複数の増幅部によりＲＦ信号を増幅して、ＲＦ信号を送信する送信方法であって、複数の増幅部において、少なくとも２以上のバンドに配置されたＲＦ信号を増幅する増幅工程と、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、前記複数の増幅部のうち、増幅動作を行う増幅部を選択する第１の制御工程と、送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定に保持しつつ、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する第２の制御工程と、前記選択された増幅部が出力するＲＦ信号を合成する合成工程と、を含み、前記第２の制御工程は、前記複数の増幅部ごと、且つ、バンドごとのＲＦ信号の振幅を調整するゲイン又はアッテネータを用いて、前記バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する、送信方法が提供される。
なお、本方法は、ＲＦ信号を増幅する増幅部という特定の機械に結びつけられている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の各視点によれば、送信装置をマルチバンド化した場合において、出力合成素子の個数増加を抑制すると共に、省電力化を実現することに寄与する送信装置及び送信方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態に係る送信装置１０の回路構成を示す図である。
【図３】送信装置１０の出力電力を決定する際の制御を説明するための図である。
【図４】送信装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】送信装置１０の負荷１５に出力されるバンド１の電圧振幅波形の一例を示す図である。
【図６】バンド１においてＷＣＤＭＡ（登録商標）−ＤＬ信号を送信した場合における、動作させる電力増幅器１１の個数ｎと、負荷１５に出力されるバンド１の信号歪量を示す図である。
【図７】バンド２においてＷＣＤＭＡ−ＤＬ信号を送信した場合における、動作させる電力増幅器１１の個数ｎと、負荷１５に出力されるバンド２の信号歪量を示す図である。
【図８】電力増幅器の送信電力をデジタル的に制御する送信装置２００の回路構成の一例を示す図である。
【図９】送信装置２００の負荷１５に出力される電圧振幅波形の一例を示す図である。
【図１０】送信装置２００において、ＷＣＤＭＡ−ＤＬ信号を送信した場合における、動作させる電力増幅器１１の個数ｎと、負荷１５に出力される信号の信号歪量を示す図である。
【図１１】電力増幅器の送信電力をデジタル的に制御する送信装置２００ａの回路構成の一例を示す図である。
【図１２】第１の実施形態の第１の変形例に係る送信装置１０ａの回路構成の一例を示す図である。
【図１３】第１の実施形態の第２の変形例に係る送信装置１０ｂの回路構成の一例を示す図である。
【図１４】λ／４線路の回路構成の一例を示す図である。
【図１５】λ／４線路の回路構成の一例を示す図である。
【図１６】伝送線路の回路構成の一例を示す図である。
【図１７】第２の実施形態に係る送信装置４０の回路構成の一例を示す図である。
【図１８】送信装置４０の出力電力を決定する際の制御を説明するための図である。
【図１９】第２の実施形態の第２の変形例に係る送信装置４０ｂの回路構成の一例を示す図である。
【図２０】２つの送信装置を使用するマルチバンド対応の送信装置の一例を示す図である。
【図２１】図２０に示す送信装置の制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
【００２０】
上述のように、送信装置をマルチバンド化した場合において、出力合成素子の個数増加を抑制すると共に、省電力化を実現する送信装置が望まれる。換言するならば、送信装置の消費電力を低く抑えながら、送信装置のマルチバンド化を実現することが望まれる。  
【００２１】
そこで、一例として図１に示す送信装置１００を提供する。送信装置１００は、少なくとも２以上のバンドに配置されたＲＦ信号を増幅する、複数の増幅部１０１と、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、複数の増幅部１０１のうち、増幅動作を行う増幅部１０１を選択する第１の制御部１０２と、送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、選択された増幅部１０１のそれぞれにおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定に保持しつつ、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する第２の制御部１０３と、選択された増幅部１０１が出力するＲＦ信号を合成する合成部１０４と、を備える。
【００２２】
送信装置１００は、第１の制御部１０２により、送信するＲＦ信号の出力電力総和の大きさを離散的（デジタル的）に制御することで、消費電力を低減する。さらに、第２の制御部１０３により、選択された増幅部１０１のそれぞれが飽和動作を行うように、入力されるＲＦ信号の電力総和を一定に保持する制御を行う。増幅部１０１が飽和動作することで、それぞれの増幅部１０１において高い電力効率により、ＲＦ信号の増幅を行うことができる。即ち、各増幅部１０１において、複数のバンドに配置されたＲＦ信号の電力総和を一定値（例えば、飽和出力電力）にすることで、送信装置１００の消費電力を低く抑えながら、送信装置１００のマルチバンド化を実現できる。
【００２３】
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００２５】
なお、以降に示す各図面において、同一又は相当部分の部位については、同一符号を付して示すこととし、その説明は繰り返さないことにする。
【００２６】
図２は、第１の実施形態に係る送信装置１０の回路構成を示す図である。図２を参照すると、送信装置１０は、複数の電力増幅器１１−１〜１１−ｎと、複数のスイッチ１２−１〜１２−ｎと、複数のトランス素子１３−１〜１３−ｎと、フィルタ１４と、負荷１５と、信号発生制御部１６と、を少なくとも含んで構成される。但し、ｎは正の整数であって、以降の説明においても同様とする。
【００２７】
また、以降の説明において、電力増幅器１１−１〜１１−ｎを区別する特別な理由がないときは、「電力増幅器１１」と表記する。スイッチ１２−１〜１２−ｎ及びトランス素子１３−１〜１３−ｎについても同様に、「スイッチ１２」や「トランス素子１３」と表記する。さらに、後述するλ／４線路１８−１〜１８−ｎについても同様に、「λ／４線路１８」と表記する。
【００２８】
送信装置１０において、複数の電力増幅器１１の出力がトランス素子１３により合成される。トランス素子１３により合成された電力増幅器１１の合成出力は、フィルタ１４を介して、負荷１５であるアンテナから出力される。このように、送信装置１０は、複数の電力増幅器１１と同数のトランス素子１３からなる合成部を備える。各トランス素子１３の１次側と、対応する電力増幅器１１と、が接続されると共に、トランス素子１３の２次側は直列に接続される。
【００２９】
信号発生制御部１６は、送信装置１０に接続された上位の信号源（図示せず）から供給される送信データを、２つのバンドに含まれる搬送波を用いて変調する変調部としての役割を担い、複数バンドに配置されたＲＦ信号を生成する。第１の実施形態においては、信号発生制御部１６は、電力増幅器１１のそれぞれに対し、２つのバンドに含まれるＲＦ信号を出力する。各ＲＦ信号は、それぞれ、電力増幅器１１において増幅され、対応するトランス素子１３に出力される。即ち、送信装置１０は、少なくとも２以上のバンドに配置されたＲＦ信号を増幅する電力増幅器１１を複数、備える。
【００３０】
図２において、電力増幅器１１−ｉ（ｉは１〜ｎのいずれかの整数、以下同じ）から、バンド１（キャリア周波数ｆ１）のＲＦ信号２０−ｉと、バンド２（キャリア周波数ｆ２）のＲＦ信号２１−ｉと、がそれぞれ出力される。電力増幅器１１−ｉから出力されるバンド１のＲＦ信号２０−ｉは、トランス素子１３において他のＲＦ信号と合成され、フィルタ１４を介してバンド１の合成ＲＦ信号３１として負荷１５に出力される。
【００３１】
また、電力増幅器１１−ｉから出力されるバンド２のＲＦ信号２１−ｉは、トランス素子１３において他のＲＦ信号と合成され、フィルタ１４を介してバンド２の合成ＲＦ信号３２として負荷１５に出力される。
【００３２】
送信装置１０において、各電力増幅器１１は、常時、飽和出力電力を出力するオン状態か、又は、電力を出力しないオフ状態に制御される。即ち、信号発生制御部１６は、複数の電力増幅器１１の中から動作させる電力増幅器１１を選択することで、負荷１５に対する出力電力を離散的（デジタル的）に制御する。電力増幅器１１のオン／オフの状態を切り替える手段として、信号発生制御部１６と電力増幅器１１の入力端子との間に設置されたスイッチ１２を用いる。なお、信号発生制御部１６とスイッチ１２は図示しない制御線により接続されており、信号発生制御部１６からスイッチ１２のオン／オフの状態を切り替えることができる。
【００３３】
信号発生制御部１６は、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、スイッチ１２のオン／オフを切り替えることで、複数の電力増幅器１１のうち、増幅動作を行う電力増幅器１１を選択する第１の制御を行う。また、信号発生制御部１６は、送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、選択された電力増幅器１１のそれぞれにおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定に保持しつつ、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する第２の制御を行う。信号発生制御部１６は、第１の制御と第２の制御を組み合わせることで、無線通信のマルチバンド化に対応しつつ、量子化誤差を所望値以下に抑制し、送信装置１０の省電力化を実現する。即ち、信号発生制御部１６は、動作させる電力増幅器１１の選択による離散的な出力電力の制御と、バンドごとの出力電力比に応じて、バンドごとの連続的な電力比の制御という２つの出力電力制御を実施する。このように、信号発生制御部１６は、第１の制御部と、第２の制御部と、を含んで構成される。
【００３４】
信号発生制御部１６は、各スイッチ１２のオン／オフに係る制御を、バイナリコードに関連付けて行う。例えば、図２において、電力増幅器１１及びスイッチ１２の個数が３（ｎ＝３）であって、３桁のバイナリコード（０００〜１１１）を用いてスイッチ１２のオン／オフを制御する場合を考える。この場合、バイナリコードのＬＳＢをスイッチ１２−１に対応させ（電力増幅器１１−１にＬＳＢを担わせ）、ＭＳＢをスイッチ１２−３に対応させる。その上で、スイッチ１２−１をオンする場合には、バイナリコードに「００１」を設定し、スイッチ１２−１のオン状態を制御し、管理する。なお、信号発生制御部１６は、電力増幅器１１のうち、オン状態とする電力増幅器１１に対してＲＦ信号を出力し、オフ状態とする電力増幅器１１に対してはＲＦ信号を非出力としてもよい。
【００３５】
信号発生制御部１６は、電力増幅器１１ごとに、バンドごとのＲＦ信号の振幅を調整するゲイン又はアッテネータを備え、ＲＦ信号の出力電圧（出力電力）を個別に可変する。
【００３６】
信号発生制御部１６の出力電力制御において、例えば、バンド数が２の場合を考える。送信装置１０の負荷１５におけるバンド１の負荷電圧Ｖｏｕｔ（１）と、バンド２の負荷電圧Ｖｏｕｔ（２）の組み合わせは、図３に示す複数の円周上に量子化される。なお、図３において、負荷電圧Ｖｏｕｔ（１）及びＶｏｕｔ（２）の最大値は１に規格化（正規化）して表示している。また、図３では、一例として、３ビットのバイナリコードで量子化した場合、即ち、振幅範囲を８分割（２３＝８）した場合を示す。
【００３７】
図３に示す円周は、各バンドの出力電力比を変化させつつ、各バンドごとの出力電力総和を一定値に保つ状態を表現している。例えば、円周４１−１と図３の横軸との交点は、バンド２の負荷電圧Ｖｏｕｔ（２）は非出力とすることを意味する。あるいは、円周４１−１と、図３の角度θが４５°とした場合の直線４３−１と、の交点４２−１は、バンド１のＲＦ信号の出力電力とバンド２のＲＦ信号の出力電力が一致する（出力電力比が０．５）ことを意味する。
【００３８】
図３における円周が複数存在することは、各バンドの出力電力総和が、複数の離散的な値を取ることを表す。つまり、図３において、各円周の半径が長くなればなるほど、各バンドの出力電力総和が増加していることを意味する。
【００３９】
図３において、例えば、バンド１及びバンド２における合成ＲＦ信号の出力電力総和と、各バンドの出力電力比の目標値が目標点４０−１である場合を考える。この場合、目標点４０−１に最も近い円周４１−１と、原点と目標点４０−１を結ぶ直線４３−１の交点である交点４２−１により表せる負荷電圧の組み合わせ（Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２））が送信装置１０から出力される。
【００４０】
その際、信号発生制御部１６は、図３の円周４１−１を実現するスイッチ１２のオン／オフを制御する。より具体的には、図３の円周４１−１はバイナリコード「１０１＝５」で実現できるので、スイッチ１２−１とスイッチ１２−３をオン、スイッチ１２−２はオフに制御する。
【００４１】
また、電力増幅器１１−ｉにおいて、バンド１のＲＦ信号２０−ｉの出力電力と、バンド２のＲＦ信号２１−ｉの出力電力の和が、電力増幅器１１−ｉの飽和出力電力に達すると、電力増幅器１１−ｉは飽和状態となる。即ち、各バンドの出力電力の総和が、電力増幅器１１固有の一定値（飽和出力電力）に達すると、電力増幅器１１は飽和状態となる。従って、動作させる電力増幅器１１のそれぞれにおいて、入力される各バンドのＲＦ信号の電力総和を一定値（飽和出力電力）に保ちながら、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変化させることで、高い電力効率が得られる飽和状態にて電力増幅器を動作させ、且つ、各バンドの出力電力を連続的に変更できる。信号発生制御部１６は、第１の制御により選択された電力増幅器１１のそれぞれおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定値（飽和出力電力）に保持しつつ、送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、選択された電力増幅器１１のそれぞれにおいて、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変化させる第２の制御を実施する。例えば、上述のように、図３に示す角度θが４５°であれば、バンド１に配置されたＲＦ信号の出力電力と、バンド２に配置されたＲＦ信号の出力電力と、が等しくなるように、電力増幅器１１に出力するＲＦ信号の振幅を制御する。なお、このような信号発生制御部１６における第２の制御は、図３を参照すると、角度θに応じて、各電力増幅器１１に入力する各バンドのＲＦ信号の電力を設定することに相当する。
【００４２】
ここで、送信装置１０において、各電力増幅器１１の出力端子から見える負荷インピーダンスは、他の電力増幅器１１のオン／オフにより変化する。負荷インピーダンスの変化は、各電力増幅器１１の電力効率の悪化を招来する可能性があることから、各電力増幅器１１のうちの１つの電力増幅器１１から見る負荷インピーダンスを、他の電力増幅器１１のオン／オフが切り替わったとしても、電力効率が劣化しないように、変化させることが望まれる。そこで、信号発生制御部１６は、各電力増幅器１１が出力する各バンドの出力電力比を、それぞれの電力増幅器１１において揃えるように制御する。即ち、信号発生制御部１６は、選択された電力増幅器１１のそれぞれから出力される、バンドごとのＲＦ信号の電力比が、それぞれの電力増幅器１１において同一となるように、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する制御を行う。
【００４３】
このように、送信装置１０は、複数の電力増幅器１１から、動作させる電力増幅器１１を選択することにより、送信装置１０が出力する負荷電圧の組み合わせ（Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２））である交点４２−１が存在する円周を切り替える。交点４２−１が存在する円周を切り替えることで、送信するＲＦ信号の出力電力総和の大きさを制御する（第１の制御を実施する）。また、各電力増幅器１１の飽和状態を維持しながら、バンドごとのＲＦ信号の出力電力比を連続的に変化させることで、バンドごとのＲＦ信号の出力電力比を制御する（第２の制御を実施する）。
【００４４】
なお、図３を用いて説明した信号発生制御部１６の動作は、半径ｒに基づいて、複数の電力増幅器１１から、動作させる電力増幅器１１を選択し、角度θに基づいて、各バンドにおけるＲＦ信号の出力電力比を連続的に変化させていると説明できる。
【００４５】
ここで、以上の説明した送信装置１０の動作は、図４に示すフローチャートのように概説できる。
【００４６】
図４を参照すると、送信装置１０は、複数の電力増幅器１１によりＲＦ信号を増幅して、ＲＦ信号を送信する送信方法を実行する。送信装置１０は、複数の電力増幅器１１において、少なくとも２以上のバンドに配置されたＲＦ信号を増幅する（ステップＳ１０１）。さらに、送信装置１０は、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、複数の電力増幅器１１のうち、増幅動作を行う電力増幅器１１を選択する第１の制御を実行する（ステップＳ１０２）。その後、送信装置１０は、送信するＲＦ信号のバンドごとの電力比に応じて、選択された電力増幅器１１のそれぞれにおいて、入力するＲＦ信号の電力総和を一定に保持しつつ、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する第２の制御を実行する（ステップＳ１０３）。その後、送信装置１０は、選択された電力増幅器１１が出力するＲＦ信号を、トランス素子１３を用いて合成する（ステップＳ１０４）。なお、図４に示すフローチャートによる送信方法は、例示であって、実行する処理の順序等を限定する趣旨ではない。例えば、第１の制御（ステップＳ１０２）と第２の制御（ステップＳ１０３）の順序を入れ替えてもよい。あるいは、ステップＳ１０３の後にステップＳ１０１を実行してもよい。
【００４７】
図５は、送信装置１０の負荷１５に出力されるバンド１（キャリア周波数ｆ１）の電圧振幅波形の一例を示す図である。なお、図５の実線は送信装置１０の電圧振幅波形を示し、破線は誤差のない電圧振幅波形（目標波形）を示している。送信装置１０では、図３に示す２次元的な量子化（離散的な円周上に出力が限定される）が実施されるため、図５に示す出力波形には目標波形に対して量子化誤差が発生している。なお、図５において、送信信号はＷＣＤＭＡ−ＤＬ（Wideband Code Division Multiple Access−Down Link）信号を用いた。
【００４８】
図５の結果は、以下の条件の下で取得される。
・各電力増幅器１１のデバイスサイズは、２０：２１：・・・：２Ｎ−１の比率とする。
・電力増幅器１１の動作時にトランス素子１３の２次側に出力される電圧振幅は、２０：２１：・・・：２Ｎ−１の比率とする。
・電力増幅器１１のオン／オフによる送信電力の制御を、バイナリコードを用いて行う。
・電力増幅器１１のオン／オフを制御する際のサンプリングレートは、３０．７２ＭＨｚとする。
なお、電力増幅器１１及びトランス素子１３の個数ｎは、送信装置１０の制御に用いられるバイナリコードのビット数（桁数）に等しく、図３においては「ｎ＝３」とする。
【００４９】
図５を参照すると、量子化誤差が存在するものの、送信装置１０は、所望の振幅に近い電圧波形を得ることができる。
【００５０】
図６は、バンド１においてＷＣＤＭＡ−ＤＬ信号を送信した場合における、動作させる電力増幅器１１の個数ｎと、負荷１５に出力されるバンド１の信号歪量（ＡＣＰＲ；Adjacent Channel Power Ratio）を示す図である。図７は、バンド２においてＷＣＤＭＡ−ＤＬ信号を送信した場合における、動作させる電力増幅器１１の個数ｎと、負荷１５に出力されるバンド２の信号歪量（ＡＣＰＲ）を示す図である。なお、電力増幅器１１の個数ｎは、信号発生制御部１６の使用するバイナリコードのビット数に一致する。
【００５１】
図６及び図７の結果は、以下の条件の下で取得される。
・各電力増幅器１１のデバイスサイズは、２０：２１：・・・：２Ｎ−１の比率とする。
・電力増幅器１１の動作時にトランス素子１３の２次側に出力される電圧振幅は、２０：２１：・・・：２Ｎ−１の比率とする。
・電力増幅器１１のオン／オフによる送信電力の制御を、バイナリコードを用いて行う。
・電力増幅器１１のオン／オフを制御する際のサンプリングレート（ＳＲ；Sampling Rate）は、３０．７２ＭＨｚ、１２２．８８ＭＨｚの２種とする。
・信号歪量の算出は、高域側のバンド（図６及び図７の三角付の点線）と低域側のバンド（図６及び図７の丸付の実線）にて行う。
【００５２】
図６及び図７を参照すると、送信装置１０は、２つのバンドにおいて、ほぼ同程度の信号歪量を持つことがわかる。
［比較例］
次に、第１の実施形態に係る送信装置１０と比較する比較例について説明する。
【００５３】
図８は、電力増幅器の送信電力をデジタル的に制御する送信装置２００の回路構成の一例を示す図である。図２に示す送信装置１０と送信装置２００の相違点は、信号発生制御部１７がマルチバンド通信に対応していない点である。
【００５４】
送信装置２００は、複数の電力増幅器１１の中から動作させる電力増幅器１１を選択することで、負荷１５に対する出力電力を制御する。負荷１５に出力される出力電力Ｐｏｕｔは、以下の式（１）により与えられる。
Ｐｏｕｔ＝α１Ｐｓａｔ（１）＋・・・＋αＮＰｓａｔ（ｎ）  ・・・（１）
なお、Ｐｓａｔ（ｉ）は電力増幅器１１−ｉの飽和出力である。また、係数α（ｉ）は、電力増幅器１１−ｉを動作させる場合に「α（ｉ）＝１」と設定され、電力増幅器１１−ｉをオフにして電力を非出力とさせる場合に「α（ｉ）＝０」と設定される。
【００５５】
送信装置２００の信号発生制御部１７は、式（１）に示す出力電力Ｐｏｕｔが、所望の値となるように（所望の値に近づくように）、係数α（ｉ）の設定を決定する。換言するならば、信号発生制御部１７は、出力電力Ｐｏｕｔが所望の値となるように、電力増幅器１１のオン／オフを制御する。信号発生制御部１７からは、複数の電力増幅器１１の各々を飽和動作させる振幅を持つＲＦ信号が出力され、各電力増幅器１１に出力される。なお、複数のスイッチ１２をオン／オフする制御に代えて、信号発生制御部１７からのＲＦ信号の出力／非出力により電力増幅器１１を制御してもよい。
【００５６】
送信装置２００では、各電力増幅器１１は、常時、高い電力効率が得られる飽和出力で動作するか、又は、消費電力が生じないオフ状態として制御されるので、省電力化が実現できる。
【００５７】
ここで、各電力増幅器１１の出力端子から見える負荷インピーダンスは、他の電力増幅器１１のオン／オフにより変化する。図８に示す送信装置２００のように、トランス素子１３を用いて、各電力増幅器１１の出力を直列合成した場合、複数の電力増幅器１１の１つから見える負荷インピーダンスは、他の電力増幅器１１のオン／オフが切り替わったとしても、電力効率が劣化しないように変化する。そのため、図８に示す送信装置２００は消費電力の観点から有利である。
【００５８】
なお、送信装置２００において、出力電力Ｐｏｕｔは、複数の電力増幅器１１から生成される離散値となる。従って、所望の出力電力値と実際の出力電力Ｐｏｕｔとの間には、量子化誤差が生じる。
【００５９】
図９は、送信装置２００の負荷１５に出力される電圧振幅波形の一例を示す図である。図９では、図５と同様に、誤差の無い電圧振幅波形（目標波形）を示す。図９を参照すると、送信装置２００の電圧振幅波形は離散的な一定の値しか取れないため、目標波形に対して量子化誤差が生じている。なお、図９に示す電圧振幅波形を取得する際の条件は、図５に示す電圧振幅波形を取得する際の条件と同一とする。
【００６０】
量子化誤差の影響を低減する方法として、電力増幅器の個数を増やす手法が考えられる。電力増幅器の個数を増やすことで、出力信号のダイナミックレンジが拡張され、量子化誤差の影響が低減できる。
【００６１】
図１０は、ＷＣＤＭＡ−ＤＬ信号を送信した場合における、動作させる電力増幅器１１の個数ｎと、負荷１５に出力される信号の信号歪量（ＡＣＰＲ）を示す図である。なお、図１０に示す信号歪量を取得する際の条件は、図６及び７に示す信号歪量を取得する際の条件と同一とする。図１０を参照すると、電力増幅器１１の個数（バイナリビット数）を増やすことにより、信号歪量（ＡＣＰＲ）が低減することがわかる。
【００６２】
電力増幅器１１のオン／オフを制御するサンプリングレートを高めることでも、信号歪量は低減できる。図１０を参照すると、電力増幅器１１をオン／オフする制御するサンプリングレートを、３０．７２ＭＨｚとする場合、ＷＣＤＭＡ−ＤＬの信号歪の規格量（ＡＣＰＲ＜−４４．２ｄＢｃ）を満たすには、電力増幅器１１の個数（バイナリビット数）を７以上とする必要がある。一方、サンプリングレートを１２２．８８ＭＨｚとする場合、ＷＣＤＭＡ−ＤＬの信号歪の規格量を満たすには、電力増幅器１１の個数は５以上であればよいことがわかる。
【００６３】
なお、特許文献１、特許文献２及び非特許文献１が開示する量子化誤差を低減する手法について、電力増幅器１１−１がＬＳＢを担う場合を想定し、説明する。この場合、式（１）において、係数α（１）が０から１の間の連続値とし、係数α（１）を除く他の係数α（ｉ）は０又は１の離散値とする制御に相当する。しかし、このような電力増幅器１１の出力電力を連続的（アナログ的）に制御する方式では、量子化誤差が補正できるが、アナログ動作を行う電力増幅器の消費電力が増大する問題がある。
【００６４】
次に、非特許文献２が開示する送信装置について概説する。
【００６５】
図１１は、電力増幅器の送信電力をデジタル的に制御する送信装置２００ａの回路構成の一例を示す図である。送信装置２００と送信装置２００ａの相違点は、トランス素子１３−１〜１３−ｎに代えて、λ／４線路１８−１〜１８−ｎを用いて、電力増幅器１１の出力を合成する点である。送信装置２００では、複数の電力増幅器１１の出力がトランス素子１３により直列合成されているが、送信装置２００ａでは、複数の電力増幅器１１の出力がλ／４線路１８により並列合成される。この相違点を除ければ、送信装置２００と送信装置２００ａは同等の動作を行う。
【００６６】
なお、図１１に示す送信装置２００ａにおいても、送信装置２００と同様に、電力増幅器１１の１つから見える負荷インピーダンスは、他の電力増幅器１１のオン／オフが切り替わったとしても、電力効率が劣化しないように変化する。
【００６７】
次に、送信装置２００や送信装置２００ａを用いたマルチバンド通信について説明する。上述のように、図２０に示す送信装置は、２つの送信装置２００を用いることで、マルチバンド通信を実現している。送信装置２００−１は、バンド１（キャリア周波数ｆ１）のＲＦ信号３４を送信する。送信装置２００−２は、バンド２（キャリア周波数ｆ２）のＲＦ信号３５を送信する。図２０に示すように、２つの送信装置２００−１及び２００−２を設置することで、デュアルバンド（２バンド送信）に対応できる。
【００６８】
図２０に示すマルチバンド対応の送信装置において、送信装置２００−１の負荷１５におけるバンド１の負荷電圧Ｖｏｕｔ（１）と、送信装置２００−２の負荷１５におけるバンド２の負荷電圧Ｖｏｕｔ（２）と、の組み合わせは、図２１に示す離散点に量子化される。なお、図２１において、負荷電圧Ｖｏｕｔ（１）及びＶｏｕｔ（２）の最大値は１に規格化して表示している。また、図２１では、一例として、３ビットのバイナリコードで量子化した場合、即ち、振幅範囲を８（２３=８）分割した場合を示す。
【００６９】
送信装置２００−１及び２００−２の各々において、電力増幅器１１のなかから動作させる電力増幅器１１を選択することで、負荷電圧の組み合わせ（Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２））は、図２１に示す離散点のなかで目標点に最も近接するものが選択され、出力される。例えば、図２１において、目標点４０−２に最も近い離散点である離散点４２−２で表される負荷電圧の組み合わせ（Ｖｏｕｔ（１）、Ｖｏｕｔ（２））が、送信装置２００−１及び２００−２から出力される。また、離散点４２−２の信号を出力する場合、Ｖｏｕｔ（１）は最大振幅（＝１）であるので、バンド１の信号を送信する送信装置２００−１に含まれる電力増幅器１１は全てオン状態となる。同様に、離散点４２−２の信号を出力する場合、Ｖｏｕｔ（２）は、最大振幅から１つ分の量子化間隔だけ低いので、バンド２の信号を送信する送信装置２００−２の電力増幅器１１から、ＬＳＢを担う電力増幅器１１に限りオフし、他の電力増幅器１１はオンとなる。
【００７０】
なお、図２０において、送信装置２００に代えて送信装置２００ａを用いて、通信のマルチバンド化を実現することもできる。
【００７１】
以上のように、２つの送信装置２００を使用してマルチバンド通信を実現することができる。しかし、このような方法による通信のマルチバンド化には、必要な電力増幅器１１やトランス素子１３の数が増加する問題点があるのは上述のとおりである。
【００７２】
次に、第１の実施形態に係る送信装置１０と送信装置２００の量子化誤差について比較する。
【００７３】
送信装置１０の電圧振幅波形を示す図５と、送信装置２００の電圧振幅波形を示す図９を比較すると、送信装置１０と送信装置２００では、ほぼ同等の量子化誤差が生じていることがわかる。換言するならば、マルチバンド通信に対応したとしても、送信装置１０の量子化誤差に関する性能は、送信装置２００に対して劣化しない。
【００７４】
２つの送信装置２００を用いるマルチバンド通信には、バンドの数に比例して装置及び出力合成素子（例えば、トランス素子１３）の数が増えるという問題がある。一方、第１の実施形態に係る送信装置１０では、バンドの数が増加したとしても、出力合成素子（例えば、トランス素子１３）の数は増加しない。
【００７５】
さらに、図６及び図７は、送信装置１０において、電力増幅器１１のサンプリングレートを１２２．８８ＭＨｚとすれば、バンド１及びバンド２の両者でＷＣＤＭＡ−ＤＬの信号歪の規格量（ＡＣＰＲ＜−４４．２ｄＢｃ）を満たすために必要な電力増幅器１１の個数ｎは５以上必要であることを示す。即ち、図６及び図７は、５つの電力増幅器１１を含む送信装置１０を１つ使用すれば、２つのバンドを使用したマルチバンド通信が可能であることを示す。
【００７６】
送信装置２００の信号歪量に関する特性を示す図１０は、電力増幅器１１のサンプリングレートを１２２．８８ＭＨｚとした場合、１つのバンドでＷＣＤＭＡ−ＤＬの信号歪の規格量（ＡＣＰＲ＜−４４．２ｄＢｃ）を満たすには、電力増幅器１１の個数ｎは５以上必要であることを示している。必要な電力増幅器１１の個数ｎは同じであるが、２つのバンドに対応させる場合、送信装置２００を２つ用意する必要があるため、必要な電力増幅器１１の個数はｎ＝５の２倍にあたる１０以上となる。さらに、トランス素子１３の個数もまたバンドの数に比例して増大する。
【００７７】
以上のように、第１の実施形態に係る送信装置１０では、マルチバンド通信に対応する際、量子化誤差を所望値以下に抑制し、省電力化を実現すると共に、必要な電力増幅器及び出力合成素子の数を低減できる。この事は、出力合成素子をディスクリート部品で実装する場合において、マルチバンド化した際の装置サイズの増大を抑制できると利点がある。また、出力合成素子をＩＣ上に実装する場合においては、マルチバンド化した際のＩＣの面積とコストの増大を抑制できる。
【００７８】
次に、第１の実施形態に係る送信装置１０の変形例について説明する。
【００７９】
［第１の変形例］
図１２は、送信装置１０ａの回路構成の一例を示す図である。送信装置１０ａは、３バンドの信号の送信に対応している。送信装置１０と送信装置１０ａでは、各電力増幅器１１に入力するＲＦ信号の数が相違する。
【００８０】
図１２に示すように、送信装置１０ａでは、各電力増幅器１１に３バンドのＲＦ信号を入力することで、通信のマルチバンド化を実現している。図１２を参照すると、各電力増幅器１１−ｉから出力されるＲＦ信号２０−ｉ、２１−ｉ及び２３−ｉは、トランス素子１３において、キャリア周波数ごとに合成され、フィルタ１４を介して負荷１５に出力される。
【００８１】
トランス素子は、通常、広帯域特性を備えており、広い周波数範囲に分布した複数のＲＦ信号の合成を行うことが容易である。図１２に示す送信装置１０ａにおいても、動作させる電力増幅器１１の選択による離散的な出力電力の制御と、各バンドの出力電力比の変更による連続的な出力電力の制御という２つの出力電力制御を実施する。その結果、送信装置１０と同様に、マルチバンド化した際のトランス素子１３の数の増大を抑制できる。
【００８２】
［第２の変形例］
図１３は、送信装置１０ｂの回路構成の一例を示す図である。送信装置１０と送信装置１０ｂでは、トランス素子１３に代えて、λ／４線路１８を使用する。つまり、送信装置１０ｂは、複数の電力増幅器１１と同数の伝送線路素子（λ／４線路）からなる合成部を備える。λ／４線路１８の一端は、対応する電力増幅器１１に接続されると共に、複数のλ／４線路１８の他の一端は並列に接続される。
【００８３】
図１３に示す送信装置１０ｂのように、トランス素子１３に代えて、λ／４線路１８を使用したとしても、送信装置１０と同一の制御を実施することで、マルチバンド化した際に出力合成素子の数の増大を抑制できる。
【００８４】
ここで、送信装置１０ｂに含まれるλ／４線路１８は、送信する複数のバンドに対応する必要がある。しかしながら、広帯域特性が得られるトランス素子と異なり、λ／４線路の帯域は狭いのが通常である。λ／４線路１８を複数のバンドに対応させることは、以下の説明により実現できる。
【００８５】
上述のように、非特許文献３は、出力合成素子として使用可能なλ／４線路を開示する。非特許文献３は、２バンドに対応するλ／４線路１８に相当する回路が、特性インピーダンスＺ１と電気長θ１を持つ伝送線路３０１と、特性インピーダンスＺ２と電気長θ２を持つ伝送線路３０２及び３０３と、により構成できることを開示する（図１４参照）。あるいは、２バンドに対応したλ／４線路１８に相当する回路は、特性インピーダンスＺ１と電気長θ１を持つ伝送線路３０４及び３０５と、特性インピーダンスＺ２と電気長θ２を持つ伝送線路３０６と、により構成できることが、非特許文献３において開示されている（図１５参照）。なお、３バンド以上に対するλ／４線路１８は、図１４又は図１５に示す回路を複数、直列接続し、設計パラメータ（特性インピーダンスと電気長）の数を増やすことで実現できる。
【００８６】
伝送線路３０１〜３０６は、図１６に示す集中定数素子により構成できる。即ち、伝送線路３０１〜３０６は、図１６に示す回路構成のように、インダクタンス素子３０７と容量素子３０８及び３０９を用いた集中定数素子により構成できる。図１３に示す送信装置１０ｂにおいても、動作させる電力増幅器１１の選択による離散的な出力電力の制御と、各バンドの出力電力比の変更による連続的な出力電力の制御という２つの出力電力制御を実施する。その結果、送信装置１０と同様に、マルチバンド化した際のλ／４線路１８の数の増大を抑制できる。
【００８７】
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００８８】
図１７は、第２の実施形態に係る送信装置４０の回路構成の一例を示す図である。第１の実施形態に係る送信装置１０と送信装置４０の相違点は、信号発生制御部１９の制御が信号発生制御部１６とは異なる点である。
【００８９】
送信装置４０は、電力増幅器１１−１にアナログ動作させる。電力増幅器１１−１以外の電力増幅器１１−２〜１１ｎは、第１の実施形態と同様に、飽和状態で動作するか、動作状態がオフとされるオン／オフ動作（デジタル制御）を行う。
【００９０】
送信装置４０の動作を、図１８を参照しつつ、説明する。送信装置４０は、オン／オフ動作（デジタル動作）を行う電力増幅器１１−２〜１１−ｎの合成出力は、動作させる電力増幅器の選択により、図１８に示す円周上の値を取る。
【００９１】
図１８において、所望の出力電圧を、目標点４０−３と表記する。目標点４０−３の位置よりも半径が短く、かつ、目標点４０−３に最も近い円周４１−２と、目標点４０−３と原点を結ぶ直線４３−２と円周４１−２の交点を４２−２とする。この時、電力増幅器１１−２〜１１−ｎの合成出力が、交点４２−２となるように、電力増幅器１１−２〜１１−ｎのオン／オフが制御される。
【００９２】
信号発生制御部１９は、アナログ動作を行う電力増幅器１１−１の出力電力が、目標点４０−３と交点４２−２の差分に相当する出力電圧となるように制御する。換言するならば、信号発生制御部１９は、電力増幅器１１−１における信号増幅後のＲＦ信号の電力が、目標点４０−３と交点４２−２の差分の電力に相当するように、電力増幅器１１−１に供給するＲＦ信号の振幅を制御する。
【００９３】
一方、目標点４０−３の位置よりも半径が長く、かつ、目標点４０−３に最も近い円周４１−３と、目標点４０−３と原点を結ぶ直線４３−２と円周４１−３の交点を交点４２−３とする。信号発生制御部１９は、アナログ動作を行う電力増幅器１１−１を制御することで、送信装置４０の出力電圧の範囲を、交点４２−２から交点４２−３の間に設定できる。信号発生制御部１９は、電力増幅器１１−１に出力するＲＦ信号の振幅をアナログ制御することで、電力増幅器１１−１の消費電力が増加するが、送信装置４０は、誤差が実質的に存在しない目標点４０−３に相当する信号が出力できる。
【００９４】
ここで、オン／オフ制御（デジタル制御）を行う電力増幅器１１−２〜１１−ｎの合成出力（点４２−２）と、目標点４０−３の差分が大きくなると、アナログ動作を行う電力増幅器１１−１の消費電力も増加する。一方で、上述したように、オン／オフ動作行う電力増幅器１１−２〜１１−ｎの数（ｎ−１）を増やすほど、合成出力と理想信号の差分が減少するため、アナログ動作を行う電力増幅器１１−１の消費電力も低下する。換言するならば、オン／オフ動作（デジタル制御）を行う電力増幅器の個数と、アナログ制御を行う電力増幅器の消費電力と、の間にはトレードオフの関係がある。
【００９５】
第１の実施形態において説明したように、対応しようとするバンド数と同数の送信装置２００を用意し、マルチバンド通信を実現する場合と、１つの送信装置１０によりマルチバンド通信を実現する場合とでは、量子化誤差（即ち、合成出力と目標点の差分）はほぼ一致する。そのため、送信装置２００において電力増幅器１１−１をアナログ動作させる場合と、送信装置４０において電力増幅器１１−１をアナログ動作させる場合と、消費電力はほぼ同一となる。
【００９６】
消費電力が同じ状況下において、送信装置２００ではバンドの数に比例して、出力合成素子（例えば、トランス素子）の数が増えるのに対して、送信装置４０ではバンドの数が増えても出力合成素子の数は増えないという利点がある。即ち、オン／オフ動作を行う電力増幅器１１の数（ｎ−１個）と、アナログ動作を行う電力増幅器の消費電力のトレードオフの関係は、送信装置４０の方が有利となる。さらに、この送信装置４０の優位性は、対応するバンドの数が増加するほどに高まる。なお、図１２及び図１３を用いて説明した送信装置１０ａ及び１０ｂにおいて、電力増幅器１１−１をアナログ制御することで、誤差を低減することができる。
【００９７】
以上のように、第２の実施形態に係る送信装置４０は、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、複数の電力増幅器１１のうち、予め定めた電力増幅器（例えば、電力増幅器１１−１）に入力されるＲＦ信号の電力総和を連続値として変更し、他の電力増幅器１１−２〜１１−ｎは飽和動作させる。その結果、送信装置４０は、量子化誤差が実質的に存在しない信号を出力できる。
【００９８】
次に、第２の実施形態に係る送信装置４０の変形例について説明する。
【００９９】
［第１の変形例］
送信装置４０に含まれる電力増幅器１１−１〜１１−ｎを、アナログ動作を行うアナログアンプとして実装するのが、送信装置４０ａである。また、スイッチ１２−１〜１２−ｎにより、電力増幅器１１−１〜１１−ｎのなかで動作させる電力増幅器が選択される。
【０１００】
図１８を用いて、送信装置４０ａの動作について説明する。送信装置４０ａにおいて、ｋ（ｋは２以上ｎ未満の整数、以下同じ）個の電力増幅器１１−ｉ（ｉ＝２〜ｋ）が飽和状態で動作することで、交点４２−２の信号が負荷１５に出力され、ｋ＋１個の電力増幅器１１−ｉ（ｉ＝２〜ｋ＋１）が飽和状態で動作することで交点４２−３の信号が、負荷１５に出力されるものとする。
【０１０１】
所望する信号が、交点４２−２と交点４２−３の間に存在する目標点４０−３である時、ｋ＋１個の電力増幅器１１が同じ比率で出力電力を飽和出力から下げる（バックオフをとる）ことで、所望する信号（目標点４０−３）を出力するように、ＲＦ信号の出力振幅を設定する。
【０１０２】
所望する信号が円周４１−３と円周４１−４の間にある場合には、動作する電力増幅器１１の数をｋ＋２個に増やし、同じ電力増幅器１１−ｉ（ｉ＝２〜ｋ＋２）が同じ比率でバックオフを取ることで、送信装置４０ａは所望する信号（目標点４０−３）を出力するように、ＲＦ信号の出力振幅を設定する。
【０１０３】
送信装置４０ａにおいても、送信装置４０と同様に、対応するバンド数が増加しても、出力合成素子数が増加することがない。
【０１０４】
［第２の変形例］
図１９は、送信装置４０ｂの回路構成の一例を示す図である。図１７に示す送信装置４０と送信装置４０ｂの相違点は、電力増幅器１１−１に電源制御部５０が接続されている点である。電源制御部５０は、電力増幅器１１−１の電源電圧を制御する。電源制御部５０は、入力されるＲＦ信号の電力総和が連続値として変更される電力増幅器１１−１の電源電圧を変更する。
【０１０５】
送信装置４０ｂにおいて、電力増幅器１１−１は飽和動作を行う。この時、電力増幅器１１−１の飽和出力（ＲＦ信号２０−１とＲＦ信号２１−１の電力合計値）は、電力増幅器１１−１の電源電圧の２乗に比例して連続的（アナログ的）に変化させることができる。即ち、第２の実施形態に係る送信装置４０では、電力増幅器１１−１に入力するＲＦ信号の振幅により電力増幅器１１−１の出力信号の振幅を制御するのに対し、送信装置４０ｂでは、電力増幅器１１−１の電源電圧に変化により電力増幅器１１−１の出力信号の振幅を制御する。
【０１０６】
なお、図１９に示す出力合成素子として、トランス素子１３に代えて、λ／４線路を使用することができる。
【０１０７】
第２の実施形態に係る送信装置４０と異なり、送信装置４０ｂでは、電力増幅器１１−１自身は飽和動作を行うので、アナログ動作を行う電力増幅器１１−１の消費電力を低く抑えることができる。ただし、アナログ動作を行う電力増幅器１１−１の出力電力が大きいと、電源制御部５０の消費電力が増加する。そのため、アナログ動作を行う電力増幅器１１−１の出力電力の増加要因となる、オン／オフ動作（デジタル動作）を行う電力増幅器１１−ｉ（ｉ＝２〜ｎ）の合成出力の誤差は小さい方が望ましい。
【０１０８】
送信装置４０ｂにおいても、送信装置４０と同様に、対応するバンド数が増加しても、出力合成素子数が増加することがない。
【０１０９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【０１１０】
［付記１］
上述の第１の視点に係る送信装置のとおりである。
［付記２］
前記第２の制御部は、前記選択された増幅部のそれぞれが飽和動作を行うように、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する付記１の送信装置。
［付記３］
前記第２の制御部は、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、前記複数の増幅部のうち、予め定めた増幅部に入力されるＲＦ信号の電力総和を連続値として変更し、他の増幅部を飽和動作させる付記１又は２の送信装置。
［付記４］
前記予め定めた増幅部の電源電圧を変更する電源制御部をさらに備える付記３の送信装置。
［付記５］
前記第２の制御部は、前記選択された増幅器のそれぞれから出力される、バンドごとのＲＦ信号の電力比が、それぞれの増幅器において同一となるように、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する付記１乃至４のいずれか一に記載の送信装置。
［付記６］
前記合成部は、前記複数の増幅器と同数のトランス素子により構成され、前記トランス素子の１次側と、対応する前記増幅器と、が接続されると共に、
前記複数のトランス素子の２次側は直列に接続される、付記１乃至５のいずれか一に記載の送信装置。
［付記７］
前記合成部は、前記複数の増幅器と同数の伝送線路素子により構成され、前記伝送線路素子の一端は、対応する前記増幅器に接続されると共に、前記複数の伝送線路素子の他の一端は並列に接続される、付記１乃至５のいずれか一に記載の送信装置。
［付記８］
前記伝送線路素子は、集中定数素子から構成される付記７の送信装置。
［付記９］
上述の第２の視点に係る送信方法のとおりである。
［付記１０］
前記第２の制御工程は、前記選択された増幅部のそれぞれが飽和動作を行うように、前記選択された増幅部のそれぞれにおいて、バンドごとのＲＦ信号の電力比を変更する付記９の送信方法。
［付記１１］
前記第２の制御工程は、送信するＲＦ信号の電力総和に応じて、前記複数の増幅部のうち、予め定めた増幅部に入力されるＲＦ信号の電力総和を連続値として変更し、他の増幅部を飽和動作させる付記９又は１０の送信方法。
［付記１２］
前記予め定めた増幅部の電源電圧を変更する工程をさらに含む付記１１の送信方法。
【０１１１】
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０、１０ａ、１０ｂ、４０、４０ａ、４０ｂ、１００、２００、２００ａ、２００−１、２００−２  送信装置
１１、１１−１〜１１−ｎ  電力増幅器（ＰＡ；Power Amp）
１２、１２−１〜１２−ｎ  スイッチ
１３、１３−１〜１３−ｎ  トランス素子
１４  フィルタ
１５  負荷
１６、１７、１９  信号発生制御部
１８、１８−１〜１８−ｎ  λ／４線路
２０−１〜２０−ｎ、２１−１〜２１−ｎ、２２−１〜２２−ｎ、２３−１〜２３−ｎ  ＲＦ信号
３１〜３５  合成ＲＦ信号
４０−１〜４０−３  目標点
４１−１〜４１−４  円周
４２−１、４２−３  交点
４２−２  離散点
４３−１、４３−２  直線
５０  電源制御部
１０１  増幅部
１０２  第１の制御部
１０３  第２の制御部
１０４  合成部
３０１〜３０６  伝送線路
３０７  インダクタンス素子
３０８、３０９  容量素子
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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