(57)【要約】【課題】入力信号を高効率で実質的に線形に増幅する。【解決手段】信号演算器１２１は、入力信号を実質的に同一の所定の定振幅値を有しかつ所定の各位相を有する複数の定振幅信号に分解する。電力増幅器１３１−１〜１３１−Ｎはそれぞれ、入力される各定振幅信号を増幅する。また、電力合成器１４１は、増幅された複数の定振幅信号を合成して、電力増幅された変調信号として出力する。さらに、制御回路１１１は、変調信号の振幅値の単位時間期間内の平均値及び最大値を検出し、検出された平均値及び最大値に基づいて定振幅信号の定振幅値を単位時間期間毎に決定し、決定された定振幅値に基づいて各定振幅信号の各位相を決定し、信号演算器１２１を、入力信号を決定された定振幅値及び各位相をそれぞれ有する定振幅信号に分解するように制御する。【選択図】図１
2008028509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を、実質的に同一の所定の定振幅値及び互いに異なる所定の各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解する信号演算手段と、
上記複数Ｎ個の定振幅信号をそれぞれ実質的に同一の所定の動作条件で電力増幅する複数Ｎ個の電力増幅手段と、
上記電力増幅された複数Ｎ個の定振幅信号を電力合成して出力する電力合成手段と、
上記入力信号の振幅値を検出し、上記検出された入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号の振幅値の平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値を単位時間期間毎に検出し、上記検出された平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値に基づいて、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値を上記電力合成手段における合成損失を抑制するように上記単位時間期間毎に決定し、上記決定された定振幅値及び上記入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び互いに異なる各位相を有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように、上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相をそれぞれ決定し、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように上記信号演算手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする送信電力増幅器。
【請求項２】
上記検出された平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値と上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値との間の関係を示す第１のルックアップテーブルと、上記定振幅値及び上記入力信号の振幅値と上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相との間の関係を示す第２のルックアップテーブルとを予め格納するテーブルメモリ手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記第１及び第２のルックアップテーブルを参照して、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値及び上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相を決定することを特徴とする請求項１記載の送信電力増幅器。
【請求項３】
上記制御手段は、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値及び上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相を演算することにより決定することを特徴とする請求項１記載の送信電力増幅器。
【請求項４】
上記制御手段は、上記決定された定振幅値に基づいて、上記複数Ｎ個の電力増幅手段の各動作条件を、上記複数Ｎ個の電力増幅手段が最大効率点付近でそれぞれ動作するように、上記単位時間期間毎に決定し、上記決定された動作条件で動作するように上記複数Ｎ個の電力増幅手段を制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器。
【請求項５】
上記複数Ｎ個の電力増幅手段の動作条件は、上記複数Ｎ個の電力増幅手段の各バイアス点及び各電源電圧のうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器。
【請求項６】
上記複数Ｎ個の電力増幅手段はそれぞれ、直列に接続された複数の増幅手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器。
【請求項７】
上記複数Ｎ個の電力増幅手段はそれぞれ、並列に接続された複数の増幅手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器。
【請求項８】
互いに直交するＩ信号及びＱ信号を変調信号に変換して上記信号演算手段に上記入力信号として出力するデジタル変調手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記Ｉ信号及びＱ信号に基づいて上記入力信号の振幅値を検出するＩ／Ｑ成分デコーダを備えたことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器。
【請求項９】
入力されたデジタルデータを、互いに直交するＩ信号及びＱ信号に変換して出力するベースバンド手段と、
上記ベースバンド手段からの上記Ｉ信号及びＱ信号を変調信号に変換して上記信号演算手段に上記入力信号として出力するデジタル変調手段とをさらに備え、
上記制御手段は、上記入力信号の振幅値を上記デジタルデータに基づいて検出する変調振幅演算手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器。
【請求項１０】
入力信号を、実質的に同一の所定の定振幅値及び互いに異なる所定の各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解する信号演算処理を実行するステップと、
上記複数Ｎ個の定振幅信号をそれぞれ実質的に同一の所定の動作条件で電力増幅するステップと、
上記電力増幅された複数Ｎ個の定振幅信号を電力合成して出力するステップと、
上記入力信号の振幅値を検出し、上記検出された入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号の振幅値の平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値を単位時間期間毎に検出し、上記検出された平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値に基づいて、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値を上記電力合成するステップにおける合成損失を抑制するように上記単位時間期間毎に決定し、上記決定された定振幅値及び上記入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び互いに異なる各位相を有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように、上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相をそれぞれ決定し、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように上記信号演算処理を制御するステップとを含むことを特徴とする送信電力増幅器の制御方法。
【請求項１１】
所定の無線信号を発生して出力する送信回路と、
請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器であって、上記送信回路からの無線信号を電力増幅する送信電力増幅器とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１２】
所定の無線信号を発生して出力し、送信側からの無線信号を受信する送受信回路と、
請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器であって、上記送受信回路からの無線信号を電力増幅する送信電力増幅器とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無線通信装置に設けられ、入力される無線送信信号を電力増幅する送信電力増幅器とその制御方法及び上記送信電力増幅器を用いた無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信においては高速で大容量のデータを通信することが要求され、そのために多値化されたデジタル変調信号を送信する必要性が高くなっている。一般に、多値化されたデジタル変調信号においては、その位相成分のみならず振幅成分にも伝達情報が乗せられているため、多値化されたデジタル変調信号を送信する無線送信装置には非常に高い線形性が求められる。一方、携帯電話に代表される移動無線通信装置の普及にともない、無線送信装置の低消費電力化、すなわち送信電力増幅器の高効率動作が求められている。送信電力増幅器における線形性と高効率動作とは一般にトレードオフの関係にあり、線形性を重視して電力増幅する場合には電力付加効率が犠牲になり、一方、電力付加効率を重視して電力増幅する場合には線形性が犠牲になる傾向がある。
【０００３】
従来から、電力増幅器における線形性と高効率動作を両立させるためのさまざまな方法が提案されている。従来技術に係る電力増幅方法の一つに、非線形要素を用いた線形増幅方式（Linear Amplification using Nonlinear Components方式。以下、ＬＩＮＣ方式という。）がある。ＬＩＮＣ方式の増幅器においては、振幅成分が時間変化する変調信号を任意の位相差を持つ２つの定振幅信号にベクトル分解し、各定振幅信号を高効率増幅が可能な非線形増幅器を用いてそれぞれ増幅した後にベクトル合成することにより、線形性と高効率を両立する。なお、ＬＩＮＣ方式はディー・シー・コックス（D.C．Cox）によって提唱され、非特許文献１に開示されている。また、ＬＩＮＣ方式の増幅器の応用例は特許文献１−３に開示されている。
【０００４】
図２３は、従来技術に係るＬＩＮＣ方式増幅器１０の構成を示すブロック図である。また、図２４（ａ）は、図２３のＬＩＮＣ方式増幅器１０における合成出力信号の振幅値が大きい場合のベクトル合成の一例を示す図であり、図２４（ｂ）は、図２３のＬＩＮＣ方式増幅器１０における合成出力信号の振幅値が小さい場合のベクトル合成の一例を示す図である。図２３において、ＬＩＮＣ方式増幅器１０は、振幅値が時間変化する変調信号を２つの定振幅信号にベクトル分解する信号演算器２１と、各定振幅信号をそれぞれ増幅する電力増幅器３１，３２と、電力増幅器３１，３２からの各信号を合成して合成出力信号を発生して出力する電力合成器４１とを備えて構成される。ここで、ＬＩＮＣ方式増幅器１０に入力される変調信号Ｓ（ｔ）が以下の式（１）で表されるとき、信号演算器２１が電力増幅器３１，３２にそれぞれ出力する定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）は、図２４（ａ），図２４（ｂ）に示すように、以下の式（２），式（３）で表される。なお、当該明細書において、数式がイメージ入力された墨付き括弧の数番号を用いており、また、当該明細書での一連の数式番号として「式（１）」の形式を用いて数式番号を式の最後部に付与して（付与していない数式も存在する）用いることとする。
【０００５】
【数１】
2008028509.tif 000003
【０００６】
【数２】
2008028509.tif 000004
【０００７】
【数３】
2008028509.tif 000005
【０００８】
ここで、位相θ（ｔ）は以下の式（４）で表される。
【０００９】
【数４】
2008028509.tif 000006
【００１０】
式（１）〜（４）において、Ａ（ｔ）は変調信号Ｓ（ｔ）の振幅であり、ωｃは変調信号Ｓ（ｔ）の搬送波各周波数、φ（ｔ）は変調信号Ｓ（ｔ）の位相であり、Ａｍａｘは変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の最大値であり、θ（ｔ）は定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）と変調信号Ｓ（ｔ）との間の位相差である。以上のように、変調信号Ｓ（ｔ）は、一定の振幅Ａｍａｘ／２を有する２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）に分解されるので、電力増幅器３１，３２には高効率動作が可能な非線形増幅器を用いることができる。従って、従来技術に係るＬＩＮＣ方式増幅器１０によれば、高効率動作が可能な非線形増幅器を用いながらもＬＩＮＣ方式増幅器１０全体としては線形増幅動作を実現できる。
【００１１】
【特許文献１】特公平６−２２３０２号公報。
【特許文献２】特許第２７５８６８２号公報。
【特許文献３】米国特許第５２８７０６９号明細書。
【非特許文献１】Ｄ．Ｃ．Ｃｏｘ，”Ｌｉｎｅａｒ  ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”,ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｒｉｏｎｓ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １９７４，ＣＯＭ−２２，ｐｐ．１９４２−１９４５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術に係るＬＩＮＣ方式増幅器１０においては、例えば、入力される変調信号Ｓ（ｔ）が、振幅成分に伝達情報が乗っている多値化されたデジタル変調信号であり、かつ振幅の変化幅であるダイナミックレンジが広い場合やピーク電力対平均電力の比（Peak to Average Ratio。以下、ＰＡＲという。）が大きい場合などのように、低出力から高出力までの広い範囲にわたって合成出力信号を得る場合、特に低出力を得る場合に次のような問題点があった。すなわち、図２４（ｂ）に示すように、電力合成後の合成出力信号Ｅ（ｔ）の振幅が小さい場合、すなわち、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅が小さい場合は、２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）間の位相差が大きくなり、電力合成器４１における電力合成時の無効電力が増加して合成損失が大きくなる。従って、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）のそれぞれに対して高効率な非線形増幅を行ったとしても、ＬＩＮＣ方式増幅器１０全体の効率はそれほど高くならないという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、入力信号の振幅のダイナミックレンジが広い場合又はＰＡＲが大きい場合に、入力信号を高効率で実質的に線形に増幅できる送信電力増幅器とその制御方法及び上記送信電力増幅器を用いた無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明に係る送信電力増幅器は、
入力信号を、実質的に同一の所定の定振幅値及び互いに異なる所定の各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解する信号演算手段と、
上記複数Ｎ個の定振幅信号をそれぞれ実質的に同一の所定の動作条件で電力増幅する複数Ｎ個の電力増幅手段と、
上記電力増幅された複数Ｎ個の定振幅信号を電力合成して出力する電力合成手段と、
上記入力信号の振幅値を検出し、上記検出された入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号の振幅値の平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値を単位時間期間毎に検出し、上記検出された平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値に基づいて、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値を上記電力合成手段における合成損失を抑制するように上記単位時間期間毎に決定し、上記決定された定振幅値及び上記入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び互いに異なる各位相を有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように、上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相をそれぞれ決定し、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように上記信号演算手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、上記送信電力増幅器において、上記検出された平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値と上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値との間の関係を示す第１のルックアップテーブルと、上記定振幅値及び上記入力信号の振幅値と上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相との間の関係を示す第２のルックアップテーブルとを予め格納するテーブルメモリ手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記第１及び第２のルックアップテーブルを参照して、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値及び上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相を決定することを特徴とする。もしくは、上記送信電力増幅器において、上記制御手段は、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値及び上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相を演算することにより決定することを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記送信電力増幅器において、上記制御手段は、上記決定された定振幅値に基づいて、上記複数Ｎ個の電力増幅手段の各動作条件を、上記複数Ｎ個の電力増幅手段が最大効率点付近でそれぞれ動作するように、上記単位時間期間毎に決定し、上記決定された動作条件で動作するように上記複数Ｎ個の電力増幅手段を制御することを特徴とする。
【００１７】
またさらに、上記送信電力増幅器において、上記複数Ｎ個の電力増幅手段の動作条件は、上記複数Ｎ個の電力増幅手段の各バイアス点及び各電源電圧のうちの少なくとも一方であることを特徴とする。
【００１８】
また、上記送信電力増幅器において、上記複数Ｎ個の電力増幅手段はそれぞれ、直列に接続された複数の増幅手段を備えたことを特徴とする。もしくは、上記送信電力増幅器において、上記複数Ｎ個の電力増幅手段はそれぞれ、並列に接続された複数の増幅手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、上記送信電力増幅器において、互いに直交するＩ信号及びＱ信号を変調信号に変換して上記信号演算手段に上記入力信号として出力するデジタル変調手段をさらに備え、
上記制御手段は、上記Ｉ信号及びＱ信号に基づいて上記入力信号の振幅値を検出するＩ／Ｑ成分デコーダを備えたことを特徴とする。
【００２０】
またさらに、上記送信電力増幅器において、入力されたデジタルデータを、互いに直交するＩ信号及びＱ信号に変換して出力するベースバンド手段と、
上記ベースバンド手段からの上記Ｉ信号及びＱ信号を変調信号に変換して上記信号演算手段に上記入力信号として出力するデジタル変調手段とをさらに備え、
上記制御手段は、上記入力信号の振幅値を上記デジタルデータに基づいて検出する変調振幅演算手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
第２の発明に係る送信電力増幅器の制御方法は、
入力信号を、実質的に同一の所定の定振幅値及び互いに異なる所定の各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解する信号演算処理を実行するステップと、
上記複数Ｎ個の定振幅信号をそれぞれ実質的に同一の所定の動作条件で電力増幅するステップと、
上記電力増幅された複数Ｎ個の定振幅信号を電力合成して出力するステップと、
上記入力信号の振幅値を検出し、上記検出された入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号の振幅値の平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値を単位時間期間毎に検出し、上記検出された平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値に基づいて、上記複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値を上記電力合成するステップにおける合成損失を抑制するように上記単位時間期間毎に決定し、上記決定された定振幅値及び上記入力信号の振幅値に基づいて、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び互いに異なる各位相を有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように、上記複数Ｎ個の定振幅信号の各位相をそれぞれ決定し、上記入力信号を上記決定された定振幅値及び各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように上記信号演算処理を制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００２２】
第３の発明に係る無線通信装置は、所定の無線信号を発生して出力する送信回路と、上記の送信電力増幅器であって、上記送信回路からの無線信号を電力増幅する送信電力増幅器とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
第４の発明に係る無線通信装置は、所定の無線信号を発生して出力し、送信側からの無線信号を受信する送受信回路と、請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載の送信電力増幅器であって、上記送受信回路からの無線信号を電力増幅する送信電力増幅器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る送信電力増幅器によれば、入力信号を、実質的に同一の所定の定振幅値及び互いに異なる所定の各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解する信号演算手段を備え、所定の単位時間期間毎に入力信号の平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値を検出し、検出した平均値及び最大値又はピーク・ツー・ピーク値に基づいて、定振幅信号の振幅値を電力合成時の合成損失を抑制するように決定するので、入力信号の振幅のダイナミックレンジが広い場合又はＰＡＲが大きい場合にも、入力信号を高効率で実質的に線形に増幅できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００２６】
第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信電力増幅器１００の構成を示すブロック図である。また、図２は、図１の制御回路１１１の構成を示すブロック図であり、図３は、図１の複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の構成を示すブロック図である。図１において、送信電力増幅器１００は、方向性結合器１５１と、信号演算器１２１と、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎと、電力合成器１４１と、制御回路１１１と、テーブルメモリ１１９とを備えたことを特徴とする。また、図２において、制御回路１１１は、高周波振幅検出回路１１５と、ベクトル位相・ベクトル振幅値演算回路１１６と、バイアス点調整電圧供給回路１１７と、電圧制御回路１１８とを備えて構成される。さらに、図３において、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎはそれぞれ、直列接続された複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）を備えて構成される。本実施形態において、複数Ｍ段の各増幅器１３２−ｍはそれぞれ、エミッタ接地のトランジスタ電力増幅回路である。
【００２７】
本実施形態に係る送信電力増幅器１００は、入力信号の振幅値を検出し、検出された入力信号の振幅値に基づいて、入力信号の振幅値の平均値及び最大値を単位時間期間毎に検出し、検出された平均値及び最大値に基づいて、複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値を電力合成器１４１における合成損失を抑制するように単位時間期間毎に決定し、決定された定振幅値及び上記入力信号の振幅値に基づいて、入力信号を決定された定振幅値及び互いに異なる各位相を有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように、複数Ｎ個の定振幅信号の各位相をそれぞれ決定し、入力信号を上記決定された定振幅値及び各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解するように信号演算器１２１を制御する制御回路１１１を備えたことを特徴とする。
【００２８】
図８は、図１の送信電力増幅器１００に入力される変調信号の一例である、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex；直交周波数分割多重）方式を用いて変調されたデジタル変調信号３０１と、その単位時間期間毎の平均値３０２の一例を示すグラフである。図８に示すように、ＯＦＤＭ方式を用いて変調されたデジタル変調信号３０１は、他の変調方式を用いて変調された変調信号と比較してＰＡＲが大きいことを特徴とする。図１において、例えば、送信データに従ってＯＦＤＭ変調されたデジタル変調信号３０１である入力信号は、方向性結合器１５１を介して信号演算器１２１及び制御回路１１１に入力される。
【００２９】
また、信号演算器１２１は、制御回路１１１のベクトル位相・ベクトル振幅値演算回路１１６からの各定振幅信号の各位相を示す位相制御信号及び各定振幅信号の振幅値を示す定振幅値制御信号に基づいて、入力される変調信号を、実質的に同一の所定の定振幅値及び互いに異なる所定の各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号にベクトル分解し、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎにそれぞれ出力する。
【００３０】
さらに、複数Ｎ個の各電力増幅器１３１−ｎはそれぞれ、入力される定振幅信号を実質的に同一の所定の動作条件で電力増幅し、電力合成器１４１に出力する。ここで、所定の動作条件は、電力増幅器１３１−ｎを構成する複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍの各電源電圧及びその動作点である各バイアス点である。複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍはそれぞれ、制御回路１１１の電圧制御回路１１８からの電源電圧及びバイアス点調整電圧供給回路１１７からのバイアス点調整電圧に基づいて、最大効率点付近でそれぞれ動作するように所定の単位時間期間毎に制御される。ここで、バイアス点調整電圧供給回路１１７は、バイアス点調整電圧を各増幅器１３２−ｍに印加することにより、各増幅器１３２−ｍに所定のバイアス電流を供給する。なお、複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍの動作については、詳細後述する。またさらに、電力合成器１４１は、入力される増幅された各定振幅信号を電力合成して、電力増幅された変調信号を発生して出力する。
【００３１】
図４は、図２の制御回路１１１によって実行される制御信号発生処理を示すフローチャートである。また、図５（ａ）は図４のステップＳ３で参照される変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに対する定振幅値Ａｃｏｎｔの関係を示すルックアップテーブルの一例を示す図であり、図５（ｂ）は図４のステップＳ６で参照される、Ｎ＝２のときの変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及び定振幅値Ａｃｏｎｔに対する２つの定振幅信号間の位相差φの関係を示すルックアップテーブルの一例を示す図であり、図５（ｃ）は図４のステップＳ４で参照される定振幅値Ａｃｏｎｔに対する複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍのバイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖの関係を示すルックアップテーブルの一例を示す図である。ここで、図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）に示すルックアップテーブルはそれぞれ、以下に説明する方法によって作成され、図２に示すテーブルメモリ１１９に予め格納されている。
【００３２】
図５（ａ），図５（ｂ）に示した各ルックアップテーブルの作成方法を、図１の信号演算器１２１において、変調信号を２つ、３つ及び４つに分解するときについてそれぞれ具体的に説明する。
【００３３】
図６（ａ）は、図１の信号演算器１２１において、変調信号Ｓ（ｔ）を２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するときのベクトル図である。図６（ａ）において、変調信号Ｓ（ｔ）を以下の式（５）で表す。
【００３４】
【数５】
2008028509.tif 000007
【００３５】
ここで、Ａ（ｔ）は変調信号Ｓ（ｔ）の振幅を示し、ωｃは変調信号Ｓ（ｔ）の搬送波各周波数を示し、φ（ｔ）は変調信号Ｓ（ｔ）の位相を示す。このとき、定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）はそれぞれ定振幅値Ａｃｏｎｔを有し、図６（ａ）に示すように、以下の式（６）及び式（７）で表される。
【００３６】
【数６】
2008028509.tif 000008
【００３７】
【数７】
2008028509.tif 000009
【００３８】
ここで、変調信号Ｓ（ｔ）と定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）と間の位相差はそれぞれθ（ｔ）であり、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）間の位相差は２θ（ｔ）であり、位相差θ（ｔ）は以下の式（８）で表される。
【００３９】
【数８】
2008028509.tif 000010
【００４０】
このとき、単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに基づいて、当該単位時間期間における定振幅値Ａｃｏｎｔを、電力合成器１４１における合成損失を抑制するように、以下のように決定する。
（Ａ）単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の平均値ＡａｖｅがＡｍａｘ／２以上の場合は、Ａｃｏｎｔ＝Ａｍａｘ／２とする。
（Ｂ）単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の平均値ＡａｖｅがＡｍａｘ／２未満の場合は、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）間の位相差が大きくなり電力合成器１４１での合成損失が増大する（例えば、図２４（ｂ）参照）。このため、定振幅値Ａｃｏｎｔを、平均値Ａａｖｅの大きさに応じて、システム全体に許容される非線形性起因のエラー率等が所定の範囲内の値を有する範囲内で、Ａｍａｘ／２よりも小さくする。本実施形態において、Ａａｖｅ＜Ａｍａｘ／２の場合は、Ａｃｏｎｔ＝Ａｍａｘ／２−Ｃ２・｜Ａａｖｅ｜とする。ここで、Ｃ２は、０＜Ｃ２＜Ａｍａｘ／２｜Ａａｖｅ｜を満たす所定の定数である。
【００４１】
さらに、決定された定振幅値Ａｃｏｎｔ及び変調信号Ｓ（ｔ）の振幅値Ａ（ｔ）に基づいて、式（８）を用いて変調信号Ｓ（ｔ）と定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）と間の位相差θ（ｔ）を算出し、定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）の互いに異なる各位相φ（ｔ）＋θ（ｔ）及びφ（ｔ）−θ（ｔ）をそれぞれ算出する。これにより、変調信号Ｓ（ｔ）を決定された定振幅値Ａｃｏｎｔ及び互いに異なる各位相φ（ｔ）＋θ（ｔ）及びφ（ｔ）−θ（ｔ）をそれぞれ有する２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するように、定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）の各位相を算出できる。
【００４２】
以上説明した定振幅値Ａｃｏｎｔの決定方法に基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅを、例えばＡｍａｘ１，Ａｍａｘ２，…，ＡｍａｘＩ及びＡａｖｅ１，Ａａｖｅ２，…，ＡａｖｅＪのように変化させ、各最大値Ａｍａｘｉ（ｉ＝１，２，…，Ｉ）及び各平均値Ａａｖｅｊ（ｊ＝１，２，…，Ｊ）に対する各定振幅値Ａｃｏｎｔｉｊを算出し、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに対する定振幅値Ａｃｏｎｔの関係を示す図５（ａ）のルックアップテーブルを作成し、テーブルメモリ１１９に予め格納する。
【００４３】
さらに、以上説明した定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）の位相差の算出方法に基づいて、各定振幅値Ａｃｏｎｔ１，Ａｃｏｎｔ２，…，ＡｃｏｎｔＬ及び変調信号Ｓ（ｔ）の各振幅Ａ１，Ａ２，…，ＡＫに対する定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）間の各位相差φｋｌ（ｋ＝１，２，…，Ｋ；ｌ＝１，２，…，Ｌ）を、式（８）を用いてそれぞれ算出し、算出された各位相差φｋｌに基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及び定振幅値Ａｃｏｎｔに対する２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）間の位相差φの関係を示す図５（ｂ）のルックアップテーブルを作成し、テーブルメモリ１１９に予め格納する。
【００４４】
図１の信号演算器１２１において、変調信号を３つ以上の定振幅信号に分解するとき、ベクトル分解の方法は無限に存在する。本実施形態においては、変調信号ベクトルに対して対称な定振幅信号ベクトルを得るように、定振幅信号の振幅値及び各定振幅信号間の各位相を決定する。
【００４５】
図６（ｂ）は、図１の信号演算器１２１において、式（５）で表される変調信号Ｓ（ｔ）を、変調信号Ｓ（ｔ）と同一の位相φ（ｔ）を有する定振幅信号Ｓ３（ｔ）及び定振幅信号Ｓ３（ｔ）に対して対称な２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）に分解するときのベクトル図である。図６において、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）及びＳ３（ｔ）は定振幅値Ａｃｏｎｔをそれぞれ有し、図６（ｂ）に示すように、以下の式（９）、式（１０）及び式（１１）でそれぞれ表される。
【００４６】
【数９】
2008028509.tif 000011
【００４７】
【数１０】
2008028509.tif 000012
【００４８】
【数１１】
2008028509.tif 000013
【００４９】
ここで、変調信号Ｓ（ｔ）又は定振幅信号Ｓ（３）と定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）と間の位相差はそれぞれθ（ｔ）であり、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）間の位相差は２θ（ｔ）であり、位相差θ（ｔ）は以下の式（１２）で表される。
【００５０】
【数１２】
2008028509.tif 000014
【００５１】
このとき、単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに基づいて、当該単位時間期間における定振幅値Ａｃｏｎｔを、電力合成器１４１における合成損失を抑制するように、以下のように決定する。
（Ａ）単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の平均値ＡａｖｅがＡｍａｘ／３以上の場合は、Ａｃｏｎｔ＝Ａｍａｘ／３とする。
（Ｂ）単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の平均値ＡａｖｅがＡｍａｘ／３未満の場合は、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）間の位相差が大きくなり電力合成器１４１での合成損失が増大する。このため、定振幅値Ａｃｏｎｔを、平均値Ａａｖｅの大きさに応じて、システム全体に許容される非線形性起因のエラー率等が所定の範囲内の値を有する範囲内で、Ａｍａｘ／３よりも小さくする。本実施形態において、Ａａｖｅ＜Ａｍａｘ／３の場合は、Ａｃｏｎｔ＝Ａｍａｘ／３−Ｃ３・｜Ａａｖｅ｜とする。ここで、Ｃ３は、０＜Ｃ３＜Ａｍａｘ／２｜Ａａｖｅ｜を満たす所定の定数である。
【００５２】
さらに、決定された定振幅値Ａｃｏｎｔ及び変調信号Ｓ（ｔ）の振幅値Ａ（ｔ）に基づいて、式（１２）を用いて変調信号Ｓ（ｔ）と定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）と間の位相差θ（ｔ）を算出し、定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）の互いに異なる各位相φ（ｔ）＋θ（ｔ）及びφ（ｔ）−θ（ｔ）をそれぞれ算出する。これにより、変調信号Ｓ（ｔ）を決定された定振幅値Ａｃｏｎｔ及び互いに異なる各位相φ（ｔ）＋θ（ｔ），φ（ｔ）−θ（ｔ）及びφ（ｔ）を有する３つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）及びＳ３（ｔ）に分解するように、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）及びＳ（３）の各位相をそれぞれ算出できる。
【００５３】
以上説明した定振幅値Ａｃｏｎｔの決定方法に基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）を２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するときと同様に、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに対する定振幅値Ａｃｏｎｔの関係を示すルックアップテーブルを作成し、テーブルメモリ１１９に予め格納する。さらに、以上説明した定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）及びＳ３（ｔ）の各位相の算出方法に基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）を２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するときと同様に、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及び定振幅値Ａｃｏｎｔに対する３つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）及びＳ３（ｔ）の各位相の関係を示すルックアップテーブルを作成し、テーブルメモリ１１９に予め格納する。
【００５４】
図７は、図１の信号演算器１２１において、式（５）で表される変調信号Ｓ（ｔ）を、４つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）〜Ｓ４（ｔ）に分解するときのベクトル図である。図７において、式（５）で表される変調信号Ｓ（ｔ）を、変調信号Ｓ（ｔ）に対して対称で位相差ψを有する２つの信号Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）に分解した後、信号Ｅ１（ｔ）を信号Ｅ１（ｔ）に対して対称な２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するとともに、信号Ｅ２（ｔ）を信号Ｅ２（ｔ）に対して対称な２つの定振幅信号Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）に分解して４つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）〜Ｓ４（ｔ）を得る。ここで、信号Ｅ１（ｔ），Ｅ２（ｔ）間の位相差ψは、以下の式（１１）を満たす所定の値である。
【００５５】
【数１３】
2008028509.tif 000015
【００５６】
定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）は定振幅値Ａｃｏｎｔをそれぞれ有し、図７に示すように、以下の式（１４）、式（１５），式（１６）及び式（１７）でそれぞれ表される。
【００５７】
【数１４】
2008028509.tif 000016
【００５８】
【数１５】
2008028509.tif 000017
【００５９】
【数１６】
2008028509.tif 000018
【００６０】
【数１７】
2008028509.tif 000019
【００６１】
但し、上記の式（１４）〜式（１７）において、信号Ｅ１（ｔ）と定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）との間の位相差及び信号Ｅ２（ｔ）と定振幅信号Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）との間の位相差はθ（ｔ）であり、位相差θ（ｔ）は以下の式（１８）を満たす。
【００６２】
【数１８】
2008028509.tif 000020
【００６３】
このとき、単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに基づいて、当該単位時間期間における定振幅値Ａｃｏｎｔを、電力合成器１４１における合成損失を抑制するように、以下のように決定する。
（Ａ）単位時間期間内の変調信号の振幅の平均値ＡａｖｅがＡｍａｘ／４以上の場合は、定振幅値Ａｃｏｎｔを以下の式（１９）で表される値とする。
【００６４】
【数１９】
2008028509.tif 000021
【００６５】
（Ｂ）単位時間期間内の変調信号の振幅の平均値ＡａｖｅがＡｍａｘ／４未満の場合は、定振幅信号Ｓ１（１）〜Ｓ４（ｔ）間の位相差が大きくなり電力合成器１４１での合成損失が増大する。このため、定振幅値Ａｃｏｎｔを、平均値Ａａｖｅの大きさに応じて、システム全体に許容される非線形性起因のエラー率等が所定の範囲内の値を有する範囲内で、式（１９）で表される値よりも小さくする。本実施形態において、Ａａｖｅ＜Ａｍａｘ／４の場合は、定振幅値Ａｃｏｎｔを以下の式（２０）で表される値とする。
【００６６】
【数２０】
2008028509.tif 000022
【００６７】
ここで、Ｃ４は以下の式（２１）を満たす所定の定数である。
【００６８】
【数２１】
2008028509.tif 000023
【００６９】
さらに、決定された定振幅値Ａｃｏｎｔ及び変調信号Ｓ（ｔ）の振幅値Ａ（ｔ）に基づいて、式（１８）を用いて、信号Ｅ１（ｔ）と定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）との間の位相差及び信号Ｅ２（ｔ）と定振幅信号Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）との間の位相差θ（ｔ）を算出し、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）の互いに異なる各位相φ（ｔ）＋ψ／２＋θ（ｔ），φ（ｔ）＋ψ／２−θ（ｔ），φ（ｔ）−ψ／２＋θ（ｔ）及びφ（ｔ）−ψ／２−θ（ｔ）をそれぞれ算出する。これにより、変調信号Ｓ（ｔ）を決定された定振幅値Ａｃｏｎｔ及び互いに異なる各位相φ（ｔ）＋ψ／２＋θ（ｔ），φ（ｔ）＋ψ／２−θ（ｔ），φ（ｔ）−ψ／２＋θ（ｔ）及びφ（ｔ）−ψ／２−θ（ｔ）を有する４つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）に分解するように、定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）の各位相をそれぞれ算出できる。
【００７０】
以上説明した定振幅値Ａｃｏｎｔの決定方法に基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）を２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するときと同様に、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに対する定振幅値Ａｃｏｎｔの関係を示すルックアップテーブルを作成し、テーブルメモリ１１９に予め格納する。さらに、以上説明した定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）の各位相の算出方法に基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）を２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するときと同様に、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及び定振幅値Ａｃｏｎｔに対する４つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）及びＳ４（ｔ）の各位相の関係を示すルックアップテーブルを作成し、テーブルメモリ１１９に予め格納する。
【００７１】
さらに、以下同様に、定振幅信号を５つ以上の奇数個又は偶数個の定振幅信号に分解しても良い。ここで、（Ｎ−１）回のベクトル分解により、定振幅信号を複数Ｎ個の定振幅信号に分解できる。変調信号をより多くの定振幅信号に分解することにより、一定振幅信号あたりのハンドリングパワーをより減少させることができ、各定振幅信号を処理するための周辺回路の負担は低下し、集積回路への適用などにおいては好都合である。
【００７２】
ここで、変調信号を、同一の定振幅値及び互いに異なる各位相をそれぞれ有する複数Ｎ個の定振幅信号に分解する場合、定振幅値を変調信号の単位時間期間内の最大振幅値Ａｍａｘの１／Ｎ程度とすることが望ましい。しかしながら、単位時間期間内の変調信号の振幅の平均値Ａａｖｅの値がＡｍａｘ／Ｎ未満の場合は、定振幅信号間の位相差が大きくなり電力合成器１４１での合成損失が増大するため、定振幅値Ａｃｏｎｔを、平均値Ａａｖｅの大きさに応じて、システム全体に許容される非線形性起因のエラー率等が所定の範囲内の値を有する範囲内でＡｍａｘ／Ｎよりも小さくして、電力合成器１４１における合成損失を抑制する。
【００７３】
以上述べたＡｃｏｎｔの算出方法に基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに対する定振幅値Ａｃｏｎｔの関係を示すルックアップテーブル（図５（ａ）参照）を予め作成して、テーブルメモリ１１９に格納する。さらに、定振幅信号の振幅値Ａｃｏｎｔに基づいて各定振幅信号の各位相をそれぞれ決定し、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及び定振幅値Ａｃｏｎｔに対する各位相の関係を示すルックアップテーブルを予め作成して、テーブルメモリ１１９に格納する。以上説明したように、本実施形態においては、変調信号の単位時間期間内の振幅平均値及び最大値に基づいて、定振幅信号の振幅値を電力合成器１４１における合成損失を抑制するように決定するので、変調信号を高効率でかつ実質的に線形に電力増幅できる。
【００７４】
次に、図５（ｃ）に示したルックアップテーブルの作成方法及び複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍの動作を、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、図３の各増幅器１３２−ｍであるエミッタ接地のトランジスタ電力増幅回路のコレクタ電流−コレクタ電圧特性曲線４０１とバイアス電流の変化による負荷線４０２ａ〜４０２ｄの変化の一例を示すグラフである。なお、高周波増幅動作の場合、一般に負荷はリアクタンス成分を含むので負荷線は楕円形となるが、ここでは理解しやすくするために純抵抗成分を有する負荷を仮定し、負荷線４０２ａ〜４０２ｄを直線とする。さらに、一般に増幅動作の振幅中心点はその動作級により負荷線４０２ａ〜４０２ｄ上の任意の場所に存在するが、ここでは理解しやすくするために振幅中心点は負荷線４０２ａ〜４０２ｄの中央付近にあるものとする。また、図１２は、図３の各増幅器１３２−ｍであるエミッタ接地のトランジスタ電力増幅回路のバイアス電流及び電源電圧のうちの少なくとも一方、すなわちバイアス点の変化に伴う電力増幅器の入出力特性の変化の一例を示すグラフである。
【００７５】
エミッタ接地のトランジスタ電力増幅回路である増幅器１３２−ｍにおいて、電源電圧であるコレクタ電圧を図１１の電圧範囲４０４のように変化させること又はベース電流であるバイアス電流を図１１の電流範囲４０５のように変化させることは、コレクタ電流−コレクタ電圧特性曲線４０１上で負荷線４０２ａ〜４０２ｄ又はバイアス点４０３ａ〜４０３ｄをその変化に応じてスライドさせることに対応する。例えば、電源電圧を減少させたりバイアス電流を減少させたりすると、負荷線が少しずつ短くなる。このとき、図１２に示すように、増幅器１３２−ｍの出力電力は負荷線の変化に応じて飽和出力が徐々に低下するような入出力特性４０６ａ〜４０６ｄとなる。また、増幅器１３２−ｍの電力付加効率は各入出力特性４０６ａ〜４０６ｄの飽和点付近で常に効率が最大となるような特性４０８ａ〜４０８ｄとなる。つまり、増幅器１３２−ｍにおいて電力付加効率を高く維持したまま出力電力を可変させるためには電力増幅器１３２−ｍのバイアス点を常に飽和点付近の増幅動作領域を維持するように制御すればよい。従って、本実施形態においては、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎに入力される電力である定振幅信号の振幅値Ａｃｏｎｔに応じて、複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍが最大効率点付近で動作する電源電圧及びバイアス電流を決定することにより、定振幅値Ａｃｏｎｔに対する複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍのバイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖの関係を示すルックアップテーブル（図５（ｃ）参照）を予め作成して、テーブルメモリ１１９に格納する。
【００７６】
図４を参照し、制御回路１１が実行する制御信号発生処理を説明する。ここで、制御回路１１１は、図４の制御信号発生処理を数１０ｍｓ〜数１００ｍｓ毎に実行する。図４において、はじめに、ステップＳ１において、高周波振幅検出回路１１５は方向性結合器１５１から変調信号Ｓ（ｔ）を受信する。さらに、ステップＳ２において、受信した変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の平均値Ａａｖｅ及び単位時間期間内のピーク・ツー・ピーク値Ａｗを検出し、ピーク・ツー・ピーク値Ａｗに基づいて単位時間期間内の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅の最大値Ａｍａｘを算出し、ベクトル位相・ベクトル振幅値検出回路１１６に出力する。ここで、単位時間期間の長さは、例えば数ｍｓである。
【００７７】
次に、ステップＳ３において、ベクトル位相・ベクトル振幅値検出回路１１６は、ステップＳ２において検出された変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の平均値Ａａｖｅ及び最大値Ａｍａｘに基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに対する定振幅値Ａｃｏｎｔの関係を示すルックアップテーブル（図５（ａ）参照）を参照し、定振幅値Ａｃｏｎｔを決定する。ここで、ステップＳ３において参照されるルックアップテーブルは、上述のように予め作成されてテーブルメモリ１１９に格納されているので、複数Ｎ個の定振幅信号の定振幅値Ａｃｏｎｔを、電力合成器１４１における合成損失を抑制するように決定される。
【００７８】
さらにステップＳ４において、ステップＳ３において決定された定振幅値Ａｃｏｎｔに基づいて、定振幅値Ａｃｏｎｔに対する複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍのバイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖの関係を示すルックアップテーブルを参照し、複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍのバイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖを決定する（図５（ｃ）参照）。なお、本実施形態において、全ての電力増幅器１３１−１〜１３１−Ｎの全ての増幅器１３２−１〜１３２−Ｍにおいて、共通のバイアス点調整電圧及び電源電圧を使用する。
【００７９】
また、ステップＳ５において、ベクトル位相・ベクトル振幅値検出回路１１６は、ステップＳ４において決定されたバイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖを、バイアス点調整電圧供給回路１１７及び電圧制御回路１１８を介して、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍにそれぞれ出力する。複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍはそれぞれ、バイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖを印加されて動作する。ここで、ステップＳ４において参照されるルックアップテーブルは、上述のように予め作成されてテーブルメモリ１１９に格納されているので、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍはそれぞれ最大効率点付近で動作し、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎはそれぞれ最大効率点付近で動作する。
【００８０】
またさらに、ステップＳ６において、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及びステップＳ３において決定された定振幅値Ａｃｏｎｔに基づいて、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及び定振幅値Ａｃｏｎｔに対する各定振幅信号の各位相の関係を示すルックアップテーブル（Ｎ＝２の場合は、例えば図５（ｂ）参照）を参照し、各定振幅信号の各位相を決定する。
【００８１】
さらに、ステップＳ７において、ベクトル位相・ベクトル振幅値検出回路１１６は、ステップＳ６において決定された各位相に基づいて位相制御信号を発生するとともに、定振幅値Ａｃｏｎｔに基づいて定振幅値制御信号を発生し、位相制御信号及び定振幅値制御信号を信号演算器１２１にそれぞれ出力する。信号演算器１２１は、入力される位相制御信号及び定振幅値制御信号に応じて、方向性結合器１５１からの変調信号を、ステップＳ３において決定された実質的に同一の定振幅値Ａｃｏｎｔ及びステップＳ６において決定された互いに異なる各位相を有する複数Ｎ個の定振幅信号にベクトル分解する。
【００８２】
なお、本実施形態においては、図４の制御信号発生処理において、例えば図５（ａ），図５（ｂ）に示す各ルックアップテーブルを参照して複数の定振幅信号の定振幅値Ａｃｏｎｔ及び各位相を決定したが、本発明はこれに限らず、これらの値を変調信号Ｓ（ｔ）の振幅値の最大値及び平均値に基づいて演算することにより逐次リアルタイムで求めても良い。ただし、この場合は演算回路の規模及び演算処理時間が増大するので、演算処理速度が変調信号の伝送レートを上回るように制御する必要がある。また、本実施形態においては、変調信号の単位時間期間内の平均値及び最大値に基づいて定振幅値を決定したが、本発明はこれに限らず、変調信号の単位時間期間内の平均値及びピーク・ツー・ピーク値に基づいて定振幅値を決定しても良い。
【００８３】
さらに、本実施形態においては、図４の制御信号発生処理において、例えば図５（ｃ）に示すルックアップテーブルを参照して複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍのバイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖを決定したが、本発明はこれに限らず演算により逐次リアルタイムで求めても良い。ただし、この場合は演算回路の規模及び演算処理時間が増大するので、演算処理速度が変調信号の伝送レートを上回るように制御する必要がある。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によれば、定振幅値を、定振幅信号の振幅値を変調信号の振幅の単位時間期間内の平均値及び最大値に基づいて、電力合成器１４１における合成損失を抑制するように決定し、さらに、各定振幅信号を増幅するための各電力増幅器のバイアス点をそれぞれ、定振幅信号の振幅値に基づいて飽和点付近の電力付加効率の高い動作点に設定するので、高効率で実質的に線形な電力増幅が可能である。
【００８５】
次に、図８〜図１０を参照し、送信データに基づいてＯＦＤＭ変調した図８に示すデジタル変調信号３０１を、本実施形態に係る送信電力増幅器１００によって電力増幅したときの送信電力増幅器１００の動作の一例を説明する。図９は、図８のデジタル変調信号３０１において単位時間期間毎に検出されたピーク・ツー・ピーク値３０３の一例を示すグラフである。また、図１０は、図８のデジタル変調信号３０１を図１の信号演算器１２１によって２つの定振幅信号に分解した場合及び、図２３の従来技術に係るＬＩＮＣ方式増幅器１０の信号演算器２１によって２つの定振幅信号に分解した場合（以下、従来例という。）を示す図である。ＯＦＤＭ方式は、周波数利用効率が高く、変復調回路を容易に構成でき、マルチパスに強いなどのメリットを持つ。しかしながら、変調信号の振幅の変動が大きいため、従来は、線形性を維持したまま高効率に変調信号を電力増幅することが難しかった。
【００８６】
図８及び図９に示すように、制御回路１１１は、デジタル変調信号３０１の振幅の単位時間期間内の平均値３０２及び単位時間期間内のピーク・ツー・ピーク値３０３を検出する。デジタル変調信号３０１の全体の時間期間における振幅変化幅３０４が非常に広い場合でも、デジタル変調信号３０１の振幅変化を単位時間期間毎に検出することにより、デジタル変調信号３０１を、緩やかに変化する振幅平均値３０２の上に乗った振幅変化幅の比較的小さなデジタル変調信号３０３の集合とみなすことができる。
【００８７】
図１０において、中央の時間期間においてその両側の時間期間に比較して、電力合成後の合成出力信号の振幅の平均値が小さい、すなわち、デジタル変調信号３０１の振幅の平均値が小さい。このとき、従来例においては、中央の時間期間においてその両側の時間期間と同じ定振幅信号の振幅値を用いてデジタル変調信号３０１を分解するため、定振幅信号間の位相が大きく、電力合成器１４１においてベクトル合成損失がおきる。しかし、本実施形態においては、単位時間期間毎にデジタル変調信号３０１の振幅の最大値と平均値に基づいて定振幅信号の振幅値を決定し、図１０の中央の時間期間においてその両側の時間期間よりも小さい定振幅信号の振幅値を使用して、全時間期間にわたって定振幅信号間の位相を実質的に一定に保つ。従って、デジタル変調信号３０１の振幅平均値が他の時間期間での振幅平均値に比べて小さい時間期間においても電力合成器１４１でのベクトル合成損失が小さい。さらに、各定振幅信号はそれぞれ対応する電力増幅器によって、常に飽和点付近の高効率な動作条件で増幅される。従って、本実施形態に係る送信電力増幅器１００は、振幅のダイナミックレンジが広いＯＦＤＭ方式を用いて変調されたデジタル変調信号３０１を高効率で実質的に線形に増幅できる。
【００８８】
ただし、入力されるデジタル変調信号３０１の振幅が高速に変化する場合、デジタル変調信号３０１の振幅変化に対して、定振幅信号の定振幅値及び位相の演算及び電力増幅器のバイアス点を常に追従させることは、高速かつ巨大で複雑な演算回路と電源回路が必要となるため実用的でない。すなわち、図９における単位時間期間以内の比較的変化幅の小さい振幅値変化３０３に対しては定振幅信号のベクトル合成による位相変調が対応し、比較的変化の遅い平均振幅値の変化３０２に対して定振幅信号振幅値の可変制御と増幅のバイアス制御を適用することにより、全体としてベクトル合成損失の発生を抑制しながら実質的に線形で高効率な増幅を実現することができる。
【００８９】
図１３は、図３の複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎの変形例である電力増幅器１３１ａ−ｎの構成を示すブロック図である。図１３において電力増幅器１３１ａ−ｎは、並列に接続され信号演算器１２１からの定振幅信号をそれぞれ入力して増幅する複数Ｍ個の増幅器１３２−ｍと、複数Ｍ個の増幅器１３２−ｍからの信号を加算して電力合成器１４１に出力する加算器１３３とを備えて構成される。複数Ｍ個の増幅器１３２−ｍはそれぞれ、バイアス点調整電圧供給回路１１７及び電圧制御回路１１８からのバイアス点調整電圧及び電源電圧に基づいて、最大効率点付近で動作するように制御される。
【００９０】
なお、図３の複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎを構成する複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍのうち任意の増幅器の構成を、複数の増幅器を並列接続した構成としてもよい。また、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎは複数の定振幅信号をそれぞれ電力増幅するだけであるので、複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎとして多種多様な高効率動作を行う非線形増幅器を用いることが出来る。
【００９１】
第１の実施形態の変形例．
図１４は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る送信電力増幅器１００ａの構成を示すブロック図である。また、図１５は、図１４の制御回路１１１ｂの構成を示すブロック図であり、図１６は、図１４の電力増幅器１３１ｂ−１の構成を示すブロック図である。
【００９２】
図１４において、本変形例に係る送信電力増幅器１００ａは、第１の実施形態に係る送信電力増幅器１００に比較して、制御回路１１１に代えて制御回路１１１ｂを備えたこと、及び複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎに代えて２つの電力増幅器１３１ｂ−１，１３１ｂ−２を備えたことを特徴とする。また、図１５において、制御回路１１１ｂは、第１の実施形態に係る制御回路１１１に比較して、バイアス点調整電圧供給回路１１７に代えてバイアス点調整電圧供給回路１１７ｂを備え、電圧制御回路１１８に代えて電圧制御回路１１８ｂを備える。さらに、図１６において、電力増幅器１３１ｂ−１は、直列接続された３段の増幅器１３２−１〜１３２−３を備えて構成される。なお、電力増幅器１３１ｂ−２は、電力増幅器１３１ｂ−１と同様の構成を有する。以下、第１の実施形態との相違点を説明する。
【００９３】
一般に、電力増幅器１３１ｂ−１を構成する増幅器１３２−１〜１３２−３の電力付加効率への寄与の度合いは、後段ほど高い。本変形例において、バイアス点調整電圧供給回路１１７ｂ及び電圧制御回路１１８ｂは、電力増幅器１３１ｂ−１，１３１ｂ−２を構成する中段及び後段の増幅器１３２−２，１３２−３のみに、バイアス点調整電圧及び電源電圧を出力する。
【００９４】
図１５において、信号演算器１２１は、制御回路１１１のベクトル位相・ベクトル振幅値演算回路１１６からの２つの定振幅信号間の位相を示す位相制御信号及び各定振幅信号の振幅値を示す定振幅値制御信号に基づいて、入力される変調信号を２個の定振幅信号にベクトル分解し、電力増幅器１３１ｂ−１，１３１ｂ−２にそれぞれ出力する。一方、ベクトル位相・ベクトル振幅値演算回路１１６は、定振幅信号の振幅値に基づいて電力増幅器１３１ｂ−１，１３１ｂ−２内の中段及び後段の増幅器１３２−２，１３２−３のバイアス点調整電圧及び電源電圧を実施形態１と同様に決定し、バイアス点調整電圧供給回路１１７ｂ及び電圧制御回路１１８ｂを介して、増幅器１３２−２，１３２−３に出力する。増幅器１３２−２，１３２−３はそれぞれ、バイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖを印加されて動作する。
【００９５】
以上のように構成された第１の実施形態の変形例に係る送信電力増幅器１００ａは、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、電力増幅器１３１ｂ−１を構成する増幅器１３２−１〜１３２−３毎に、バイアス点調整電圧及び電源電圧を異ならせても良い。また、上記の実施形態及び変形例において、複数Ｎ個の電力増増幅器１３１−ｎ内の複数のＭ個の増幅器１３２−ｍのバイアス電流及び電源電圧をそれぞれ変化させたが、いずれか一方のみを変化させても良い。
【００９６】
第２の実施形態．
図１７は、本発明の第２の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｃの構成を示すブロック図である。また、図１８は図１７の制御回路１１１ｃの構成を示すブロック図である。第２の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｃは、第１の実施形態に係る送信電力増幅器１００に比較して、制御回路１１１に代えて制御回路１１１ｃを備え、方向性結合器１５１に代えて、互いに直交するＩ信号及びＱ信号を受信するデジタル変調器１６１を備えたことを特徴とする。ここで、デジタル変調器１６１は、受信したＩ信号及びＱ信号を低域通過ろ波した後制御回路１１１ｃにそれぞれ出力するとともに、位相成分及び振幅成分に伝送情報を持つデジタル変調信号に変換して信号演算器１２１に出力する。以下、第１の実施形態との相違点について詳述する。
【００９７】
図１８において、デジタル変調器１６１は、受信したＩ信号を低域通過ろ波する低域通過フィルタ１０と、低域通過ろ波されたＩ信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１２と、受信したＱ信号を低域通過ろ波する低域通過フィルタ１１と、低域通過ろ波されたＱ信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１３と、Ｄ／Ａ変換器１２，１３からの信号を合成し、局部発振器１５からの局部発信信号と混合して中間周波信号に変換する混合器１４と、中間周波信号を帯域通過ろ波する中間周波フィルタ１６と、中間周波フィルタ１６からの信号を増幅する増幅器１７と、増幅器１７からの信号と局部発振器１９からの局部発信信号とを混合して無線変調信号を発生して帯域通過フィルタ２０及び増幅器２１を介して信号演算器１２１に出力する混合器１８とを備えて構成される。
【００９８】
また、図１８において制御回路１１１ｃは図２の制御回路１１１に比較して、高周波振幅検出回路１１５に代えてＩ／Ｑ成分デコーダ１６２を備えたことを特徴とする。Ｉ／Ｑ成分デコーダ１６２は、デジタル変調器１６１の低域通過フィルタ１０，１１からの低域通過ろ波後のＩ信号及びＱ信号に基づいて変調信号Ｓ（ｔ）の振幅値を演算し、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の平均値Ａａｖｅ及び単位時間期間内のピーク・ツー・ピーク値Ａｗを第１の実施形態と同様に検出し、ピーク・ツー・ピーク値Ａｗから振幅の最大値Ａｍａｘを第１の実施形態と同様に算出し、ベクトル位相・ベクトル振幅値検出回路１１６に出力する。
【００９９】
以上のように構成された第２の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｃは、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１００】
第３の実施形態．
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｄの構成を示すブロック図である。また、図２０は図１９の制御回路１１１ｄの構成を示すブロック図である。第３の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｄは、第２の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｃに比較して、制御回路１１１ｃに代えて制御回路１１１ｄを備え、ベースバンド回路１７１をさらに備えたことを特徴とする。ここで、ベースバンド回路１７１は、送信データを受信し、受信した送信データに基づいて互いに直交するＩ信号及びＱ信号を発生してデジタル変調器１６１に出力するとともに、Ｉ信号及びＱ信号の発生に使用されたデジタルデータを制御回路１１１ｄに出力する。以下、第２の実施形態との相違点について詳述する。
【０１０１】
図２０において、ベースバンド回路１７１は、受信した送信データを量子化するＡ／Ｄ変換器６０と、Ａ／Ｄ変換器６０からの信号に対してエラー訂正処理を行い、シンボルエンコーダ６２及び制御回路１１１ｄの変調振幅演算回路１７２に出力するエラー訂正処理回路６１と、エラー訂正処理回路６１からの信号に基づいて互いに直交するＩ信号及びＱ信号を発生して出力するシンボルエンコーダ６２と、シンボルエンコーダ６２からのＩ信号及びＱ信号をそれぞれ低域通過ろ波してデジタル変調器１６１に出力する低域通過フィルタ６３，６４とを備えて構成される。
【０１０２】
また、図２０において制御回路１１１ｄは図１８の制御回路１１１ｃに比較して、Ｉ／Ｑ成分デコーダ１６２に代えて変調振幅演算回路１７２を備えたことを特徴とする。変調振幅演算回路１７２は、ベースバンド回路１７１からのデジタルデータに基づいて変調信号Ｓ（ｔ）の振幅値を演算し、変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の平均値Ａａｖｅ及び単位時間期間内のピーク・ツー・ピーク値Ａｗを第１の実施形態と同様に検出し、ピーク・ツー・ピーク値Ａｗから振幅の最大値Ａｍａｘを第１の実施形態と同様に算出し、ベクトル位相・ベクトル振幅値検出回路１１６に出力する。
【０１０３】
以上のように構成された第３の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｄは、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１０４】
第４の実施形態．
図２１は、本発明の第４の実施形態に係る、複数Ｆ個の送信電力増幅器１０００−ｆ（ｆ＝１，２，…，Ｆ）を備えた無線通信基地局装置６００の構成を示すブロック図である。第４の実施形態に係る無線通信基地局装置６００は、上述の各実施形態に係る複数Ｆ個の送信電力増幅器１０００−ｆ）を用いて無線通信基地局装置６００を構成したことを特徴としている。
【０１０５】
図２１において、無線通信基地局装置６００は、複数Ｆ個の無線送受信装置６０１−ｆと、複数Ｇ個の無線制御装置６０２−ｇ（ｇ＝１，２，…，Ｇ）と、バスライン６０３と、ＡＴＭインターフェース６０４と、基地局制御及び交換装置７００と、ＡＴＭ／ＩＰ変換装置７０１とを備えて構成される。ここで、複数Ｆ個の無線送受信装置６０１−ｆはそれぞれ、アンテナ７０４−ｆと、フィルタ共用器６１１−ｆと、送受信回路６１０−ｆと、送信電力増幅器１０００−ｆとを備えて構成される。
【０１０６】
図２１において、無線通信基地局装置７００の無線送信時において、基地局制御及び交換装置７００は、公衆網７０２からの送信データをＡＴＭインターフェース６０４及びバスライン６０３を介して、複数Ｇ個の無線制御装置６０２−ｇのうち送信すべき１つの無線制御装置に出力する。また、ＡＴＭ／ＩＰ変換装置７０１は、ＩＰ網７０３からの送信データをＡＴＭインターフェース６０４及びバスライン６０３を介して複数Ｇ個の無線制御装置６０２−ｇのうち送信すべき１つの無線制御装置に出力する。さらに、複数Ｇ個の無線制御装置６０２−ｇはそれぞれ、入力される送信データを複数Ｆ個の無線送受信装置６０１−ｆのうち送信すべき１つの無線送受信装置に出力する。またさらに、複数Ｆ個の無線送受信装置６０１−ｆの送受信回路６１０−ｆはそれぞれ、入力される送信データに基づいて無線送信信号を発生して、送信電力増幅器１０００−ｆ、フィルタ共用器６１１−ｆ及びアンテナ７０４−ｆを介して無線送信する。
【０１０７】
図２１において、無線通信基地局装置７００の無線受信時において、複数Ｆ個の無線送受信装置６０１−ｆの送受信回路６１０−ｆはそれぞれ、アンテナ７０４−ｆ及びフィルタ共用器６１１−ｆを介して無線受信信号を受信し、ベースバンド信号に復調した後、複数Ｇ個の無線制御装置６０２−ｇのうち送信すべき１つの無線制御装置に出力する。また、複数Ｇ個の無線制御装置６０２−ｇはそれぞれ、入力されるベースバンド信号を、公衆網７０２に接続された通信端末装置に対しては、バスライン６０３、ＡＴＭインターフェース６０４、基地局制御及び交換装置７００及び公衆網７０２を介して出力し、一方、ＩＰ網７０３に接続された通信端末装置に対しては、バスライン６０３、ＡＴＭインターフェース６０４、ＡＴＰ／ＩＰ変換装置７０１及びＩＰ網７０３を介して出力する。
【０１０８】
本実施形態に係る無線通信基地局装置７００によれば、無線送信信号を広い信号振幅ダイナミックレンジにわたって低消費電力で高効率に電力増幅できる。
【０１０９】
以上の実施形態において、無線通信基地局装置６００は基地局制御及び交換装置７００及びＡＴＭ／ＩＰ変換装置７０１を備えたが、本発明はこれに限らず、いずれか一方のみを備えても良い。
【０１１０】
第５の実施形態．
図２２は、本発明の第５の実施形態に係る、送信電力増幅器１００１を備えた無線通信端末装置８００の構成を示すブロック図である。第５の実施形態に係る無線通信端末装置８００は、上述の各実施形態に係る送信電力増幅器１００１を用いて無線通信端末装置８００を構成したことを特徴としている。
【０１１１】
図２２において、無線通信端末装置８００は、無線送受信部８０１と、制御及びインターフェース部８０２とを備えて構成される。また、無線送受信部８０１は、アンテナ８０３と、フィルタ共用器８０４と、送受信回路８０５と、送信電力増幅器１００１と、アナログベースバンド回路８０７とデジタルベースバンド回路８０８とを備えたベースバンド回路８０６とを備えて構成される。さらに、制御及びインターフェース部８０２は、ＣＰＵ及びメモリ８０９と、ディスプレイ８１０と、スピーカ及びマイク８１１と、入力装置８１２とを備えて構成される。
【０１１２】
無線通信端末装置８００の無線送信時において、ベースバンド回路８０６は、制御及びインターフェース部８０２のＣＰＵ及びメモリ８０９、ディスプレイ８１０、スピーカ及びマイク８１１、又は入力装置８１２から入力される送信データに基づいてベースバンド信号を発生して、送受信回路８０５に出力する。送受信回路８０５は、入力されるベースバンド信号に基づいて無線送信信号を発生して、送信電力増幅器１００１，フィルタ共用器８０４及びアンテナ８０３を介して無線送信する。
【０１１３】
無線通信端末装置８００の無線受信時において、送受信回路８０５はアンテナ８０３及びフィルタ共用器８０４を介して送信側からの無線受信信号を受信し、ベースバンド信号に復調してベースバンド回路８０６に出力する。ベースバンド回路８０６は、入力されるベースバンド信号に対して所定の処理を行い、制御及びインターフェース部８０２のＣＰＵ及びメモリ８０９、ディスプレイ８１０、スピーカ及びマイク８１１、又は入力装置８１２に出力する。
【０１１４】
無線通信端末装置８００は電池（図示しない。）で駆動されるため、低消費電力動作を行う必要がある。本実施形態に係る無線通信端末装置８００によれば、無線送信信号を広い信号振幅ダイナミックレンジにわたって低消費電力で高効率に電力増幅できる。
【０１１５】
なお、本実施形態に係る無線通信端末装置８００は送受信回路８０５を備えたが、本発明はこれに限らず、所定の無線信号を発生して出力する送信回路を備えても良い。
【０１１６】
上記の各実施形態及びその変形例においてはテーブルメモリ１１９を制御回路１１１，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄの外部に設けたが、本発明はこれに限らず、制御回路１１１，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ内に設けて集積しても良い。
【０１１７】
上記の各実施形態及びその変形例においては、各増幅器１３２−１〜１３２−Ｍはエミッタ接地のトランジスタ電力増幅回路であったが、本発明はこれに限らず、他の接地形式のトランジスタ電力増幅回路又は電界効果トランジスタ等の他の能動素子を用いた電力増幅回路であってもよい。例えば、各増幅器１３２−１〜１３２−Ｍが電界効果トランジスタ等のユニポーラトランジスタを用いた電力増幅回路である場合、ゲート電圧を変化させることによりバイアス点を変化させることができ、ドレイン電圧を変化させることにより電源電圧を変化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上詳述したように、本発明に係る送信電力増幅器は、入力信号の振幅のダイナミックレンジが広い場合又はＰＡＲが大きい場合にも、入力信号を高効率で実質的に線形に増幅できる送信電力増幅器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る送信電力増幅器１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の制御回路１１１の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の構成を示すブロック図である。
【図４】図２の制御回路１１１によって実行される制御信号発生処理を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は図４のステップＳ３で参照される変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）の単位時間期間内の最大値Ａｍａｘ及び平均値Ａａｖｅに対する定振幅値Ａｃｏｎｔの関係を示すルックアップテーブルの一例を示す図であり、（ｂ）は図４のステップＳ６で参照される、Ｎ＝２の場合の変調信号Ｓ（ｔ）の振幅Ａ（ｔ）及び定振幅値Ａｃｏｎｔに対する２つの定振幅信号間の位相差φの関係を示すルックアップテーブルの一例を示す図であり、（ｃ）は図４のステップＳ４で参照される定振幅値Ａｃｏｎｔに対する複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎ内の複数Ｍ段の増幅器１３２−ｍのバイアス点調整電圧Ｂ及び電源電圧Ｖの関係を示すルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図６】（ａ）は、図１の信号演算器１２１において、変調信号Ｓ（ｔ）を２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）及びＳ２（ｔ）に分解するときのベクトル図である。（ｂ）は、図１の信号演算器１２１において、式（５）で表される変調信号Ｓ（ｔ）を、変調信号Ｓ（ｔ）と同一の位相を有する定振幅信号Ｓ３（ｔ）及びＳ３（ｔ）に対して対称な２つの定振幅信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）に分解するときのベクトル図である。
【図７】図１の信号演算器１２１において、式（５）で表される変調信号Ｓ（ｔ）を、４つの定振幅信号Ｓ１（ｔ）〜Ｓ４（ｔ）に分解するときのベクトル図である。
【図８】図１の送信電力増幅器１００に入力される変調信号の一例である、ＯＦＤＭ方式を用いて変調されたデジタル変調信号３０１と、その単位時間期間毎の平均値３０２の一例を示すグラフである。
【図９】図８のデジタル変調信号３０１において単位時間期間毎に検出されたピーク・ツー・ピーク値３０３の一例を示すグラフである。
【図１０】図８のデジタル変調信号３０１を図１の信号演算器１２１によって２つの定振幅信号に分解した場合及び、図２３の従来技術に係るＬＩＮＣ方式増幅器１０の信号演算器２１によって２つの定振幅信号に分解した場合を示す図である。
【図１１】図３の各増幅器１３２−ｍであるエミッタ接地のトランジスタ電力増幅回路のコレクタ電流−コレクタ電圧特性曲線４０１とバイアス点の変化による負荷線４０２ａ〜４０２ｄの変化の一例を示すグラフである。
【図１２】図３の各増幅器１３２−ｍであるエミッタ接地のトランジスタ電力増幅回路のバイアス点の変化に伴う電力増幅器の入出力特性の変化の一例を示すグラフである。
【図１３】図３の複数Ｎ個の電力増幅器１３１−ｎの変形例である電力増幅器１３１ａ−ｎの構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の変形例に係る送信電力増幅器１００ａの構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４の制御回路１１１ｂの構成を示すブロック図である。
【図１６】図１３の電力増幅器１３１ｂ−１の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｃの構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７の制御回路１１１ｃの構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る送信電力増幅器１００ｄの構成を示すブロック図である。
【図２０】図１８の制御回路１１１ｄの構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係る、複数Ｆ個の送信電力増幅器１０００−ｆ（ｆ＝１，２，…，Ｆ）を備えた線通信基地局装置６００の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第５の実施形態に係る、送信電力増幅器１００１を備えた無線通信端末装置８００の構成を示すブロック図である。
【図２３】従来技術に係るＬＩＮＣ方式増幅器１０の構成を示すブロック図である。
【図２４】（ａ）は、図２３のＬＩＮＣ方式増幅器１０における合成出力信号の振幅値が大きい場合のベクトル合成の一例を示す図であり、（ｂ）は、図１６のＬＩＮＣ方式増幅器１０における合成出力信号の振幅値が小さい場合のベクトル合成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１００，１００ａ，１００ｃ，１００ｄ，１０００−１〜１０００−Ｆ…送信電力増幅器、
１１１，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ…制御回路、
１１５…高周波振幅検出回路、
１１６…ベクトル位相・ベクトル振幅値演算回路、
１１７，１１７ｂ…バイアス点調整電圧供給回路、
１１８，１１８ｂ…電圧制御回路、
１１９…テーブルメモリ、
１２１…信号演算器、
１３１−１〜１３１−Ｎ，１３１ａ−ｎ，１３１ｂ−１，１３１ｂ−２…電力増幅器、
１３２−１〜１３２−Ｍ…増幅器、
１３３…加算器
１４１…電力合成器、
１５１…方向性結合器、
１６１…デジタル変調器、
１６２…Ｉ／Ｑ成分デコーダ、
１７１，８０６…ベースバンド回路、
１７２…変調振幅演算回路、
６００…無線通信基地局装置、
６００−１〜６０２−Ｆ…無線送受信回路、
６０２−１〜６０２−Ｇ…無線制御装置、
６０３…バスライン、
６０４…ＡＴＭインターフェース、
６１０−１〜６１０−Ｆ，８０５…送受信回路、
６１１−１〜６１１−Ｆ，８０４…フィルタ共用器、
７００…基地局制御及び交換装置、
７０１…ＡＴＭ／ＩＰ変換装置、
７０４−１〜７０４−Ｆ，８０３…アンテナ、
８００…無線通信端末装置、
８０１…無線送受信部、
８０２…制御及びインターフェース部、
８０７…アナログベースバンド回路、
８０８…デジタルベースバンド回路、
８０９…ＣＰＵ及びメモリ、
８１０…ディスプレイ、
８１１…スピーカ及びマイク、
８１２…入力装置。
【図１】
2008028509.tif 000024
【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】
2008028509.tif 000039
【図１７】
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【図１８】
2008028509.tif 000041
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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