(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、ピークファクタが大きな信号を、歪みを発生させることなくかつ高い電力効率で増幅することが可能とするためのデータ変換装置を提供することである。【解決手段】  第１の振幅データが所定値よりも大きい場合には、振幅データ生成手段１０４は、所定値以上の第１のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、位相データ生成手段１０４は、第１のデータ値を有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して新たな位相データを生成する。第２の振幅データが所定値よりも小さい場合には、振幅データ生成手段１０４は、第１のデータ値よりも小さい第２のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、位相データ生成手段１０４は、第２のデータ値を有する第２の振幅データ含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して新たな位相データとを生成するようにしている。【選択図】  図１ 
2005039725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の振幅データと第１の位相データとを含んだ入力信号を、第１および第２の出力信号に変換するための装置であって、
前記第１および第２の出力信号は、それぞれ同じ大きさの第２の振幅データを含み、
前記第１の振幅データが、所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、
前記第１の振幅データが前記所定値よりも大きいと前記判定手段が判断した場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、前記第１の振幅データが前記所定値以下であると前記判定手段が判断した場合には、前記第１のデータ値よりも小さい第２のデータ値を有する第２の振幅データを生成する振幅データ生成手段と、
前記第１の振幅データが前記所定値よりも大きい場合には、前記第１のデータ値を有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に、前記入力信号を分解して、当該第１の出力信号に含まれる第２の位相データと当該第２の出力信号に含まれる第３の位相データとを生成し、前記第１の振幅データが前記所定値以下であると前記判定手段が判定した場合には、前記第２のデータ値を有する第２の振幅データ含んだ第１および第２の出力信号に、前記入力信号を分解して、当該第２の位相データと当該第３の位相データとを生成する位相データ生成手段とを備える、データ変換装置。
【請求項２】
前記第２のデータ値は、前記第１のデータ値の１／２であることを特徴とする、請求項１に記載のデータ変換装置。
【請求項３】
前記入力信号の第１の振幅データが、予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する閾値判定手段と、
前記閾値判定手段が、前記第１の振幅データが前記閾値よりも大きいと判定した場合には、前記第１の振幅データを前記閾値に設定して、前記判定手段に出力する振幅制限手段とをさらに備える、請求項１に記載のデータ変換装置。
【請求項４】
前記第１の位相データと前記第２の位相データとの位相差および前記第１の位相データと前記第３の位相データとの位相差は、前記第１の振幅データを底辺とし、前記第２の振幅データの２倍の長さの斜辺を有する直角三角形の底辺と斜辺とに挟まれる角度と等しいことを特徴とする、請求項１に記載のデータ変換装置。
【請求項５】
第１の振幅データと第１の位相データとを含んだ入力信号を変調、増幅して送信する送信機であって、
前記入力信号を、それぞれ同じ大きさを有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に変換する変換手段を備え、
前記変換手段は、
前記第１の振幅データが、所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、
前記第１の振幅データが前記所定値よりも大きいと前記判定手段が判断した場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、前記第１の振幅データが前記所定値よりも小さいと前記判定手段が判断した場合には、前記第１のデータ値よりも小さい第２のデータ値を有する第２の振幅データを生成する振幅データ生成手段と、
前記第１の振幅データが前記所定値よりも大きい場合には、前記第１のデータ値を有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に、前記入力信号を分解して、当該第１の出力信号に含まれる第２の位相データと第２の出力信号に含まれる第３の位相データとを生成し、前記第１の振幅データが前記所定値よりも小さいと前記判定手段が判定した場合には、前記第２のデータ値を有する第２の振幅データ含んだ第１および第２の出力信号に、前記入力信号を分解して、当該第２の位相データと第３の位相データとを生成する位相データ生成手段とを含み、
前記振幅データ生成手段が生成した第２の振幅データと、前記位相データ生成手段が生成した第２の位相データとに基づいて、振幅変調および角度変調された第１の出力信号を生成し、前記振幅データ生成手段が生成し第２の振幅データと、前記位相データ生成手段が生成した第３の位相データとに基づいて、振幅変調および角度変調された第２の出力信号を生成する変調手段と、
前記変調手段が生成した第１の出力信号の振幅を増幅する第１の増幅手段と、
前記変調手段が生成した第２の出力信号の振幅を増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の増幅手段が増幅した第１の出力信号と、前記第２の増幅手段が増幅した第２の出力信号とを合成する合成手段とをさらに備える、送信機。
【請求項６】
前記第１の増幅手段の非線形性を補正するように、前記第２の振幅データおよび前記第２の位相データを補正し、前記第２の増幅手段の非線形性を補正するように、前記第２の振幅データおよび前記第３の位相データを補正する、データ補正手段をさらに備える、請求項５に記載の送信機。
【請求項７】
第１の振幅データと第１の位相データとを含んだ入力信号の第１の振幅データを増幅して送信する送信機であって、
前記入力信号を、それぞれ同じ大きさを有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に変換する変換手段を備え、
前記変換手段は、
前記第１の振幅データが、所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、
前記第１の振幅データが前記所定値よりも大きいと前記判定手段が判断した場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、前記第１の振幅データが前記所定値よりも小さいと前記判定手段が判断した場合には、前記第１のデータ値よりも小さい第２のデータ値を有する第２の振幅データを生成する振幅データ生成手段と、
前記第１の振幅データが前記所定値よりも大きい場合には、前記第１のデータ値を有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に、前記入力信号を分解して、当該第１の出力信号に含まれる第２の位相データと第２の出力信号に含まれる第３の位相データとを生成し、前記第１の振幅データが前記所定値よりも小さいと前記判定手段が判定した場合には、前記第２のデータ値を有する第２の振幅データ含んだ第１および第２の出力信号に、前記入力信号を分解して、当該第２の位相データと当該第３の位相データとを生成する位相データ生成手段とを含み、
前記位相データ生成手段が生成した第２の位相データに基づいて、角度変調された第１の角度変調波信号を生成し、前記位相データ生成手段が生成した第３の位相データに基づいて、角度変調された第２の角度変調波信号を生成する角度変調波信号生成手段と、
前記角度変調波信号生成手段が生成した第１の角度変調波信号を、前記第２の振幅データを用いて振幅変調し、第１の出力信号を生成する第１の振幅変調手段と、
前記角度変調波信号生成手段が生成した第２の角度変調波信号を、前記第２の振幅データを用いて振幅変調し、第２の出力信号を生成する第２の振幅変調手段と、
前記第１の振幅変調手段が生成した第１の出力信号と、前記第２の振幅変調手段が生成した第２の出力信号とを合成する合成手段とを備える、送信機。
【請求項８】
前記第１の振幅変調手段および前記第２の振幅変調手段は、トランジスタを含んだ増幅器により構成され、
前記第１の振幅変調手段の制御電極には、前記第１の角度変調波信号が入力され、前記第１の振幅変調手段の導通電極には、前記第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可され、
前記第２の振幅変調手段の制御電極には、前記第２の角度変調波信号が入力され、前記第２の振幅変調手段の導通電極には、前記第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可されることを特徴とする、請求項７に記載の送信機。
【請求項９】
前記第１の振幅変調手段および前記第２の振幅変調手段は、トランジスタを含んだ増幅器により構成され、
前記第１の振幅変調手段の制御電極には、前記第１の角度変調波信号および前記第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可され、
前記第２の振幅変調手段の制御電極には、前記第２の角度変調波信号および前記第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可されることを特徴とする、請求項６に記載の送信機。
【請求項１０】
前記第１の振幅変調手段は、第１の増幅器と当該第１の増幅器よりも小さな利得を有する第２の増幅器とを含み、
前記第２の振幅変調手段は、第３の増幅器と当該第３の増幅器よりも小さな利得を有する第４の増幅器とを含み、
前記第２の振幅データが第１のデータ値である場合には、第１の増幅器に前記第１の角度変調波信号を増幅させ、かつ第３の増幅器に前記第２の角度変調波信号を増幅させ、前記第２の振幅データが第２のデータ値である場合には、前記第２の増幅器に前記第１の角度変調波信号を増幅させ、かつ前記第３の増幅器に前記第４の角度変調波信号を振幅増幅させるスイッチ制御手段をさらに備える、請求項６に記載の送信機。
【請求項１１】
前記第２の位相データは、前記第１の位相データに対して所定位相だけ大きく、
前記第３の位相データは、前記第１の位相データに対して所定位相だけ小さく、
前記第２の振幅データが、第１のデータ値である場合には、前記第２の位相データに０〜９０°の大きさを有する所定の位相を引き算し、前記第３の位相データに０〜９０°の大きさを有する所定の位相を足し算する第１の位相補正手段と、
前記第２の振幅データが、第１のデータ値である場合には、前記第１の角度変調波信号の位相に、前記０〜９０°の大きさを有する所定位相を足し算し、前記第２の角度変調波信号の位相に、前記０〜９０°の大きさを有する所定位相を引き算する第２の位相補正手段とをさらに備える、請求項７に記載の送信機。
【請求項１２】
前記所定位相は、前記第１のデータ値を斜辺とし前記第２のデータ値を底辺とする直角三角形の斜辺と底辺とに挟まれる角度であることを特徴とする、請求項１１に記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ変換装置に関し、より特定的には、第１の振幅データと第１の位相データとを含んだ入力信号を、第１および第２の出力信号に変換するためのデータ変換装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の送信機（以下、第１の従来の送信機と称す）においては、アンテナから大きな電力で信号を出力するために、変調信号を増幅している。ところが、包絡線の強度の変動が大きいすなわちピークファクタが大きい信号が増幅される場合には、包絡線の強度が大きいいわゆるピークの部分で、増幅器の非線形性を原因とする信号の歪みが発生してしまう。そのため、増幅器は、飽和電力より十分小さい電力において信号を増幅する必要がある。
【０００３】
しかしながら、飽和電力より小さい電力で増幅器を動作させた場合、当該増幅器の電力効率が低くなり、消費電力が増大してしまうという問題が存在する。そこで、増幅器を飽和電力で動作させて、当該増幅器の消費電力を低減する方式として、ＬＩＮＣ（Ｌｉｎｅａｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）という方式が存在する。以下に、図面を参照しながら、当該ＬＩＮＣが適用された送信回路（以下、ＬＩＮＣ送信回路と称す）について説明する。図１９は、当該ＬＩＮＣ送信回路の構成を示したブロック図である。
【０００４】
まず、入力端子１３０１には、２つのベースバンド信号が入力してくる。具体的には、式（１）に示す信号Ｓ（ｔ）に含まれる振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とが、ベースバンド信号として、入力信号１３０１に入力してくる。なお、当該式（１）に示すＳ（ｔ）の波形のイメージは、図２０（ａ）に示すように、時間的に一定でない強度を持つ包絡線信号である。また、ωは、角周波数である。
【０００５】
Ｓ（ｔ）＝Ｖ（ｔ）ｃｏｓ（ωｔ＋θ（ｔ））・・・（１）
次に、信号処理部１３０３は、入力してきた振幅データＶ（ｔ）および位相データθ（ｔ）を、包絡線の強度が時間経過と共に変化しない２組のベースバンド信号に変換する。具体的には、信号処理部１３０３は、振幅データＶ（ｔ）および位相データθ（ｔ）を、式（２）および式（３）に示す信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）に含まれる位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）および位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）の２つのベースバンド信号に変換する。そして、当該信号処理部１３０３は、当該Ｓ1（ｔ）の位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を、上の信号線からベースバンド信号としてベクトル変調器１３０４に出力し、Ｓ2（ｔ）の位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を、下の信号線からベースバンド信号としてベクトル変調器１３０４に出力する。なお、Ｓ（ｔ）とＳ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間には、Ｓ（ｔ）＝Ｓ1（ｔ）＋Ｓ2（ｔ）の関係が成立する。また、式（２）および式（３）のＡは、定数である。また、φ（ｔ）は、式（４）に示される。
【０００６】
Ｓ1（ｔ）＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋θ（ｔ）＋φ（ｔ））・・・（２）
Ｓ2（ｔ）＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋θ（ｔ）―φ（ｔ））・・・（３）
φ（ｔ）＝ｃｏｓ-1（Ｖ（ｔ）／２Ａ）・・・（４）
０°≦φ（ｔ）≦９０°
位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）および位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を受信したベクトル変調器１３０４は、これらのベースバンド信号を変調（例えば、直交変調）し、式（２）に示すような信号Ｓ1（ｔ）を、増幅器１３０５に出力し、式（３）に示すような信号Ｓ2（ｔ）を、増幅器１３０６に出力する。ここで、式（２）および式（３）に示す信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とは、それぞれ図２０（ｂ）に示すように、包絡線が一定の強度を持った信号である。
【０００７】
信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とを取得した増幅器１３０５および１３０６は、図２０（ｃ）に示すように、取得した信号の振幅を増幅して、合成器１３０７に出力する。
【０００８】
次に、合成器１３０７は、出力されてきた信号を合成し、図２０（ａ）の信号Ｓ（ｔ）を増幅した波形を有する図２０（ｄ）に示す信号を作成して、出力端子１３０２に出力する。ここで、合成器１３０７としては、例えば３ｄＢ結合器が使用される。これにより、増幅された信号が、送信回路から出力される。
【０００９】
ここで、増幅器１３０５および１３０６への入力信号Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）は、その包絡線の強度が時間とともに変化しない信号である。そのため、増幅器１３０５および１３０６の増幅特性が非線形であっても、当該入力信号Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）の近傍周波数に歪み成分が発生しない。したがって、通常、包絡線の強度が経時的に変化する信号を増幅する場合に用いることができないＣ級、Ｄ級、Ｅ級などの高効率増幅器を、送信回路の増幅器として用いることができる。このような高効率増幅回路は、電力効率が高いので、送信回路全体の消費電力を小さくすることができる。
【非特許文献１】Ｐ．Ｂ．Ｋｅｎｉｎｇｔｏｎ、“Ｈｉｇｈ−ｌｉｎｅａｒｉｔｙ  ＲＦ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｄｅｓｉｇｎ”、Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、米国、２０００年、ｐ４４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、包絡線の強度の時間的な変動が大きい、すなわちピークファクタが大きいときには、包絡線のピークにおいても信号の増幅を可能とするために、増幅器１３０５および１３０６は、十分大きな電力で動作する必要がある。そのため、出力端子１３０２からの瞬時電力が小さいときには増幅器１３０５および１３０６から出力された電力のほとんどが終端抵抗１３０８で熱となってしまう。その結果、全体の消費電力が大きくなってしまう。以下に、上記問題について図面を参照しながら説明する。ここで、図２１は、入力してくる瞬時電力が大きいときと小さいときとの２つの場合において、２つの増幅器１３０５および１３０６のそれぞれに入力してくる信号の強度および位相の関係を示した図である。
【００１１】
ここで、包絡線の強度が大きい場合には、Ｓ1（ｔ）のベースバンド信号（複素包絡線）とＳ（ｔ）のベースバンド信号とのなす角度およびＳ2（ｔ）とＳ（ｔ）とのなす角度であるφ（ｔ）は、図２１（ａ）に示すように、相対的に小さなものとなる。一方、包絡線の強度が小さい場合には、Ｓ1（ｔ）のベースバンド信号とＳ（ｔ）のベースバンド信号とのなす角度およびＳ2（ｔ）のベースバンド信号とＳ（ｔ）のベースバンド信号とのなす角度であるφ（ｔ）は、図２１（ｂ）に示すように、相対的に大きなものとなる。このように、包絡線の強度が大きい場合には、φ（ｔ）が大きくなってしまい、合成器１３０７でＳ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とが合成された場合に、大きなロスが生じてしまい、結果として、終端抵抗１３０８において熱に変わってしまう。以下に、具体的に、ＯＦＤＭ変調波に上記ＬＩＮＣ送信回路を適用したときを例として、上記ロスについて、図面を参照しながら定量的に評価する。ここで、本例における条件は、１次変調としてＱＰＳＫが適用され、ＦＦＴ長６４、５２本のサブキャリア、シンボルレート２０ＭＨｚとしている。なお、図２２は、変調波の複素包絡線（ＩＱ信号）を示した図である。縦軸は、Ｑ信号の強度を示しており、横軸は、I信号の強度を示している。また、図２３は、当該変調波のＣＣＤＦ（相補累積分布関数）を示した図である。具体的には、変調波の平均電力の信号よりも強度の大きい信号が、どれだけの割合で存在しているのかを示す図である。なお、横軸は、平均電力に対して何ｄＢ高いかを示し、縦軸は、各強度以上となる信号の存在確率を示している。
【００１２】
ここで、図２２に示すように、変調波の包絡線の強度は、中心付近に集中しており、図の中心から遠ざかるにつれて、その密度が疎になっている。これは、変調波の包絡線の強度が、比較的小さいところに集中しており、時々大きな強度の包絡線が存在していることを示している。具体的には、図２３に示すように、変調波の包絡線の強度の平均電力よりも最大で約１０ｄＢ大きいピークが存在し、例えば、平均電力よりも６ｄＢ高い信号の存在確率は、約１％程度と低い確率となっている。このような変調波を従来のＬＩＮＣ送信回路で送信する場合、増幅器の効率を１００％としても、約９０％が終端抵抗で熱となり、非常に電力効率が低くなってしまった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、ピークファクタが大きな包絡線信号を、歪みを発生させることなくかつ高い電力効率で増幅することが可能とするためのデータ変換装置および当該データ変換装置が適用された送信機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、第１および第２の出力信号は、それぞれ同じ大きさの第２の振幅データを含み、判定手段は、第１の振幅データが、所定値よりも大きいか否かを判定し、振幅データ生成手段は、第１の振幅データが所定値よりも大きいと判定手段が判断した場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、第１の振幅データが所定値以下であると判定手段が判断した場合には、第１のデータ値よりも小さい第２のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、位相データ生成手段は、第１の振幅データが所定値よりも大きい場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して、当該第１の出力信号に含まれる第２の位相データと当該第２の出力信号に含まれる第３の位相データとを生成し、第１の振幅データが所定値以下であると判定手段が判定した場合には、第２のデータ値を有する第２の振幅データ含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して、当該第２の位相データと当該第３の位相データとを生成するようにしている。
【００１５】
ここで、第２のデータ値は、第１のデータ値の１／２であることが望ましい。
【００１６】
また、上記データ変換装置は、入力信号の第１の振幅データが、予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する閾値判定手段と、閾値判定手段が、第１の振幅データが前記閾値よりも大きいと判定した場合には、第１の振幅データを前記閾値に設定して、判定手段に出力する振幅制限手段とをさらに備えていてもよい。
【００１７】
また、第１の位相データと第２の位相データとの位相差および第１の位相データと第３の位相データとの位相差は、第１の位相データを底辺とし、第２の位相データの２倍の長さの斜辺を有する直角三角形の底辺と斜辺とに挟まれる角度と等しいことが望ましい。
【００１８】
ここで、本発明は、データ変換装置のみならず、データ変換装置が含まれた送信機に対しても向けられている。具体的には、送信機において、入力信号を、それぞれ同じ大きさを有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に変換する変換手段を備え、変換手段は、第１の振幅データが、所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、第１の振幅データが所定値よりも大きいと判定手段が判断した場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、第１の振幅データが所定値よりも小さいと判定手段が判断した場合には、前記第１のデータ値よりも小さい第２のデータ値を有する第２の振幅データを生成する振幅データ生成手段と、第１の振幅データが所定値よりも大きい場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して、当該第１の出力信号に含まれる第２の位相データと第２の出力信号に含まれる第３の位相データとを生成し、第１の振幅データが所定値よりも小さいと判定手段が判定した場合には、第２のデータ値を有する第２の振幅データ含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して、当該第２の位相データと第３の位相データとを生成する位相データ生成手段とを含み、変調手段は、振幅データ生成手段が生成した第２の振幅データと、位相データ生成手段が生成した第２の位相データとに基づいて、振幅変調および位相変調された第１の出力信号を生成し、振幅データ生成手段が生成し第２の振幅データと、位相データ生成手段が生成した第３の位相データとに基づいて、振幅変調および角度変調された第２の出力信号を生成し、第１の増幅手段は、変調手段が生成した第１の出力信号の振幅を増幅し、第２の増幅手段は、変調手段が生成した第２の出力信号の振幅を増幅し、合成手段は、第１の増幅手段が増幅した第１の出力信号と、前記第２の増幅手段が増幅した第２の出力信号とを合成するようにしている。
【００１９】
上記送信機は、第１の増幅手段の非線形性を補正するように、前記第２の振幅データおよび前記第２の位相データを補正し、前記第２の増幅手段の非線形性を補正するように、前記第２の振幅データおよび前記第３の位相データを補正する、データ補正手段をさらに備えていることが望ましい。
【００２０】
また、本発明のその他の局面では、送信機において、変換手段は、入力信号を、それぞれ同じ大きさを有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に変換し、変換手段は、第１の振幅データが、所定値よりも大きいか否かを判定する判定手段と、第１の振幅データが所定値よりも大きいと判定手段が判断した場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを生成し、第１の振幅データが所定値よりも小さいと判定手段が判断した場合には、第１のデータ値よりも小さい第２のデータ値を有する第２の振幅データを生成する振幅データ生成手段と、第１の振幅データが所定値よりも大きい場合には、第１のデータ値を有する第２の振幅データを含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して、当該第１の出力信号に含まれる第２の位相データと第２の出力信号に含まれる第３の位相データとを生成し、第１の振幅データが所定値よりも小さいと判定手段が判定した場合には、第２のデータ値を有する第２の振幅データ含んだ第１および第２の出力信号に、入力信号を分解して、当該第２の位相データと当該第３の位相データとを生成する位相データ生成手段とを含み、角度変調波信号生成手段は、位相データ生成手段が生成した第２の位相データに基づいて、角度変調された第１の角度変調波信号を生成し、位相データ生成手段が生成した第３の位相データに基づいて、角度変調された第２の角度変調波信号を生成し、第１の振幅変調手段は、角度変調波信号生成手段が生成した第１の角度変調波信号を、第２の振幅データを用いて振幅変調し、第１の出力信号を生成し、第２の振幅変調手段は、角度変調波信号生成手段が生成した第２の角度変調波信号を、第２の振幅データを用いて振幅変調し、第２の出力信号を生成し、合成手段は、第１の振幅変調手段が生成した第１の出力信号と、第２の振幅変調手段が生成した第２の出力信号とを合成するようにしている。
【００２１】
ここで、第１の振幅変調手段および第２の振幅変調手段は、トランジスタを含んだ増幅器により構成され、第１の振幅変調手段の制御電極には、第１の角度変調波信号が入力され、第１の振幅変調手段の導通電極には、第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可され、第２の振幅変調手段の制御電極には、第２の角度変調波信号が入力され、第２の振幅変調手段の導通電極には、第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可されていてもよい。なお、制御電極とは、ＭＯＳトランジスタの場合には、ゲート電極であり、バイポーラトランジスタの場合には、ベース電極である。また、導通電極とは、ＭＯＳトランジスタの場合には、ドレイン電極であり、バイポーラトランジスタの場合には、コレクタ電極である。
【００２２】
また、第１の振幅変調手段および第２の振幅変調手段は、トランジスタを含んだ増幅器により構成され、第１の振幅変調手段の制御電極には、第１の角度変調波信号および第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可され、第２の振幅変調手段の制御電極には、第２の角度変調波信号および第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可されていてもよい。
【００２３】
また、第１の振幅変調手段は、第１の増幅器と当該第１の増幅器よりも小さな利得を有する第２の増幅器とを含み、第２の振幅変調手段は、第３の増幅器と当該第３の増幅器よりも小さな利得を有する第４の増幅器とを含み、スイッチ制御手段は、第２の振幅データが第１のデータ値である場合には、第１の増幅器に第１の角度変調波信号を増幅させ、かつ第３の増幅器に第２の角度変調波信号を増幅させ、第２の振幅データが第２のデータ値である場合には、第２の増幅器に第１の角度変調波信号を増幅させ、かつ第３の増幅器に第４の角度変調波信号を振幅増幅させるようにしている。
【００２４】
また、第１の位相データは、第２の位相データよりも大きな位相を有しており、第１の位相補正手段は、第２の振幅データが、第１のデータ値である場合には、第１の位相データに０〜９０°の大きさを有する所定の位相を足し算し、第２の位相データに０〜９０°の大きさを有する所定の位相を引き算し、第２の位相補正手段は、第２の振幅データが、第１のデータ値である場合には、第１の角度変調波信号の位相に、０〜９０°の大きさを有する所定位相を引き算し、第２の角度変調波信号の位相に、０〜９０°の大きさを有する所定位相を足し算するようにしてもよい。ここで、所定位相は、第１のデータ値を斜辺とし第２のデータ値を底辺とする直角三角形の斜辺と底辺とに挟まれる角度であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のデータ変換装置によれば、ピークファクタが大きな包絡線信号を、歪みを発生させることなくかつ高い電力効率で増幅することが可能となる。
【００２６】
ここで、第２のデータ値を第１のデータ値の１／２とすることにより、第２のデータ値から第１のデータ値との切り替えが、第１の出力信号と第２の出力信号とのなす角度が０°のときに行われるようになる。すなわち、第１の振幅データが小さな領域では、できる限り広い領域において小さな出力である第２の出力信号が用いられるようになるので、装置全体の消費電力をより低減することが可能となる。
【００２７】
また、入力信号の第１の振幅データが、予め設定された閾値よりも大きい場合には、当該閾値に当該第１の振幅データが制限されるようにすることで、非常に大きな第１の振幅データが入力した場合には、当該第１の振幅データをカットすることが可能となる。これにより、他の構成部には、所定値以上の強度を持った信号が入力しなくなり、当該他の構成部の電力値の上限値を低減することができ、装置全体の消費電力をより低減することが可能となる。
【００２８】
また、本発明の送信機によれば、ピークファクタが大きな包絡線信号を、歪みを発生させることなくかつ高い電力効率で増幅することが可能となる。
【００２９】
特に、第１の増幅器および第２の増幅器の非線形性を補正するように、第２の振幅データ、第２の位相データおよび第３の位相データを補正することで、当該第１および第２の増幅器において発生する歪みをより低減することが可能となる。
【００３０】
また、本発明のその他の局面の送信機によっても、ピークファクタが大きな包絡線信号を、歪みを発生させることなくかつ高い電力効率で増幅することが可能となる。
【００３１】
特に、第１の振幅変調手段の制御電極には、第１の角度変調波信号が入力され、第１の振幅変調手段の導通電極には、第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可され、第２の振幅変調手段の制御電極には、第２の角度変調波信号が入力され、第２の振幅変調手段の導通電極には、第２の振幅データのデータ値に応じた電圧が印可されることにより、第１および第２の振幅変調手段には、連続的に変化しない離散的な強度を持った信号が入力するようになる。その結果、第１の振幅変調手段と第２の振幅変調手段において、歪みがより発生しにくくなる。
【００３２】
また、各振幅変調手段に、利得の異なる２つの増幅器を含ませ、第２の振幅データの値に応じて、使用する増幅器を切り替えているので、各振幅変調手段には、常に一定の強度を持った信号が入力する。その結果、各振幅変調手段において、より歪みが発生しにくくなる。
【００３３】
また、第２の振幅データが、第３のデータ値である場合には、所定位相を足し算あるいは引き算して、第２および第３の位相データを補正している。これにより、第２の振幅データが第１のデータ値から第２のデータ値に切り替わる瞬間における第２および第３の位相データの不連続な変化を小さくすることが可能となる。特に、上記所定位相が、前記第１のデータ値を斜辺とし前記第２のデータ値を底辺とする直角三角形の斜辺と底辺とに挟まれる角度であるときには、第２および第３の位相データの不連続な変化をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機について図面を参照しながら説明する。当該送信機は、式（１）に示す振幅データと位相データとを有する入力信号を増幅して出力するものである。ここで、図１は、当該送信機の全体構成を示したブロック図である。
【００３５】
上記送信機は、入力端子１０１、出力端子１０２、振幅制限部１０３、信号処理部１０４、ベクトル変調器１０５、ベクトル変調器１０６、増幅器１０７、増幅器１０８、合成器１０９および終端抵抗１１０を備える。
【００３６】
入力端子１０１には、式（１）に示す振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とがベースバンド信号として入力する。振幅制限部１０３は、閾値Ｖmax以上の大きさを有する振幅データＶ（ｔ）の大きさを、Ｖmaxに制限する。これは、入力信号の包絡線では、図２２および２３に示したように、大きなピーク値が出現する確率は低い。例えば、図２３によれば、入力信号の平均電力よりも８ｄＢ大きい信号は、全体の約０．１％程度である。そのため、ある閾値Ｖmaxよりも大きな強度を有する信号については、そのピーク値をＶmaxに抑制しても、大きな信号劣化とならないからである。なお、ＶmaxとＶ1でとの間には、Ｖmax＝２Ｖ1の関係が成立することが望ましい。ただし、Ｖmax＜２Ｖ1であってもよい。
【００３７】
信号処理部１０４は、振幅制限部１０３から出力される１組の振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とを、振幅データＶn、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）および位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）に変換し、振幅データＶnおよび位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）をベクトル変調器１０５に出力し、振幅データＶnおよび位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）をベクトル変調器１０６に出力する。以下に、当該信号処理部１０４が行う処理について、図面を参照しながら詳しく説明する。図２は、信号処理部１０４がデータ変換を行う際の変換の仕組みを示した図である。
【００３８】
信号処理部１０４は、式（１）に示す信号Ｓ（ｔ）のベースバンド信号、Ｖ（ｔ）、θ（ｔ）を、式（５）に示す信号Ｓ1（ｔ）のベースバンド信号、Ｖnおよびθ（ｔ）＋φ（ｔ）と式（６）に示す信号Ｓ2（ｔ）のベースバンド信号、Ｖnとθ（ｔ）−φ（ｔ）とに分解する。
【００３９】
Ｓ1（ｔ）＝Ｖn・ｃｏｓ（ωｔ＋θ（ｔ）＋φ（ｔ））・・・（５）
Ｓ2（ｔ）＝Ｖn・ｃｏｓ（ωｔ＋θ（ｔ）―φ（ｔ））・・・（６）
ここで、Ｓ（ｔ）とＳ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間には、Ｓ（ｔ）＝Ｓ1（ｔ）＋Ｓ2（ｔ）の関係が成立する。また、上記φ（ｔ）は、信号Ｓ（ｔ）と信号Ｓ1（ｔ）（または、信号Ｓ2（ｔ））とがなす角度を示しており、式（７）のようになる。
【００４０】
φ（ｔ）＝ｃｏｓ-1（Ｖ（ｔ）／２Ｖn）・・・（７）
０°≦φ（ｔ）≦９０°
また、Ｖnは、信号処理部１０４に予め設定された複数種類のデータ値（Ｖ1〜Ｖm（Ｖ1＞・・・＞Ｖm）であって、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさに応じて、Ｖnの値が変化する。具体的には、Ｖnの値は、Ｖ（ｔ）≦２Ｖnを満たす最小のＶnの値に設定される。以下に、この切り替えについて、ＶnがＶ1とＶ2との二つの値を取り得る場合について、図２を用いて説明する。
【００４１】
まず、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさがＶ2の２倍以上であるときには、Ｖn＝Ｖ1となる。この場合、図２（ａ）にしめすように、φ（ｔ）は、ｃｏｓ-1（Ｖ（ｔ）／２Ｖ1）となる。一方、入力してくるＶ（ｔ）の大きさがＶ2の２倍よりも小さいときには、図２（ｂ）に示すように、Ｖn＝Ｖ2となる。この場合、図２（ａ）にしめすように、φ（ｔ）は、ｃｏｓ-1（Ｖ（ｔ）／２Ｖ2）となる。このように、本実施形態では、振幅データＶ（ｔ）の大きさによって、用いられるＶnが変化する。具体的には、振幅データＶ（ｔ）が大きな場合には、相対的に大きなＶ1がＶnに用いられ、振幅データＶ（ｔ）が小さな場合には、相対的に小さなＶ2がＶnに用いられる。
【００４２】
ベクトル変調器１０５および１０６は、信号処理部１０４から出力される振幅データおよび位相データを変調（例えば、直交変調）する。増幅器１０７および１０８は、ベクトル変調器１０５および１０６が変調した信号の振幅を増幅する。合成器１０９は、増幅器１０７および１０８から出力されてくる信号を合成して、出力端子１０２に出力する。
【００４３】
以上のように構成された送信機について、以下に動作を説明する。なお、本実施形態で示す各処理は、コンピュータを用いてソフトウェア的に実現するか、あるいはそれら各処理を行う専用のハードウェア回路を用いて実現することができる。
【００４４】
まず、入力端子１０１には、２つのベースバンド信号が入力してくる。具体的には、式（１）に示す信号Ｓ（ｔ）に含まれる振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とが、ベースバンド信号として、入力信号１０１に入力してくる。なお、式（１）に示すＳ（ｔ）の波形のイメージは、図２０（ａ）に示すように、時間的に包絡線強度が一定でない信号となる。
【００４５】
次に、振幅制限部１０３と信号処理部１０４とが行う動作について、図面を参照しながら説明する。図３は、振幅制限部１０３と信号処理部１０４とが行う動作を示したフローチャートである。
【００４６】
入力端子１０１を介して振幅データＶ（ｔ）および位相データθ（ｔ）を取得した振幅制限部１０３は、取得した振幅データＶ（ｔ）の強度を参照する（ステップＳ１）。
【００４７】
次に、振幅制限部１０３は、振幅データＶ（ｔ）が、予め設定された閾値Ｖmaxよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。Ｖ（ｔ）がＶmaxよりも大きい場合には、本処理はステップＳ３に進む。一方、Ｖ（ｔ）がＶmaxよりも小さい場合には、本処理はステップＳ４に進む。
【００４８】
Ｖ（ｔ）がＶmaxよりも大きい場合、振幅制限部１０３は、振幅データＶ（ｔ）の大きさをＶmaxに設定する（ステップＳ３）。この後、本処理はステップＳ４に進む。
【００４９】
上記ステップＳ４において、振幅制限部１０３は、信号処理部１０４に振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とを出力する（ステップＳ４）。応じて、信号処理部１０４は、振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とを取得する。
【００５０】
振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とを取得した信号処理部１０４は、取得した振幅データＶ（ｔ）を参照する（ステップＳ５）。次に、信号処理部１０４は、振幅データＶ（ｔ）の強度が、予め設定されたＶ2の強度の２倍以下か否かを判定する（ステップＳ６）。Ｖ（ｔ）が２Ｖ2以下でない場合には、本処理はステップＳ７に進む。一方、Ｖ（ｔ）が２Ｖ2以下である場合には、本処理はステップＳ８に進む。
【００５１】
Ｖ（ｔ）が２Ｖ2以下でない場合、信号処理部１０４は、ＶnをＶ1に設定し、さらに、φ（ｔ）をｃｏｓ-1（Ｖ（ｔ）／２Ｖ1）に設定する（ステップＳ７）。この後、信号処理部１０４は、Ｖ1とθ（ｔ）＋φ（ｔ）とをベクトル変調器１０５に出力し、Ｖ1とθ（ｔ）−φ（ｔ）とをベクトル変調器１０６に出力する（ステップＳ９）。
【００５２】
一方、Ｖ（ｔ）が２Ｖ2以下である場合、信号処理部１０４は、ＶnをＶ2に設定し、さらに、φ（ｔ）をｃｏｓ-1（Ｖ（ｔ）／２Ｖ2）に設定する（ステップＳ８）。この後、信号処理部１０４は、Ｖ2とθ（ｔ）＋φ（ｔ）とをベクトル変調器１０５に出力し、Ｖ2とθ（ｔ）−φ（ｔ）とをベクトル変調器１０６に出力する（ステップＳ１０）。以上で、振幅制限部１０３と信号処理部１０４の動作が終了する。なお、以上の処理は、所定の時間ステップ（Δｔ）毎に行われる。この処理と以降の変調および増幅処理は同時進行で行われる。
【００５３】
信号処理部１０４からＶnとθ（ｔ）＋φ（ｔ）とを取得したベクトル変調器１０５は、これらのデータを変調（例えば直交変調）する。これにより、ベクトル変調器１０５からは、式（５）に示す信号Ｓ1（ｔ）が増幅器１０７に出力される。一方、  信号処理部１０４からＶnとθ（ｔ）−φ（ｔ）とを取得したベクトル変調器１０６は、これらのデータを変調（例えば直交変調）する。これにより、ベクトル変調器１０６からは、式（６）に示す信号Ｓ2（ｔ）が増幅器１０８に出力される。なお、信号Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）は、図４（ａ）に示すように、角度変調された信号の包絡線が時間経過に伴ってＶ1とＶ2とに切り替わった波形を有する。
【００５４】
ベクトル変調器１０５から包絡線信号Ｓ1（ｔ）を取得した増幅器１０７は、取得した信号Ｓ1（ｔ）を増幅して合成器１０９に出力する。同様に、ベクトル変調器１０６から信号Ｓ2（ｔ）を取得した増幅器１０８は、取得した信号Ｓ2（ｔ）を増幅して合成器１０９に出力する。なお、増幅器１０７および１０８から出力される信号の波形は、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の信号を増幅したものである。
【００５５】
最後に、合成部１０９は、取得した信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とを合成し、出力端子１０２から外部へ出力する。なお、合成部１０９が作成する変調信号の波形は、図２０（ｄ）に示すような信号である。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機によれば、増幅器に入力する信号が、離散的に変化する強度を持った信号であるので、当該信号を増幅した場合に、歪みが発生しにくい。具体的には、ＬＩＮＣが適用されていない従来の送信機（背景技術で最初に説明した第１の従来の送信機）では、増幅器に入力する包絡線信号の強度は、連続的に変化していた。そのため、増幅器は、包絡線信号の最大値と最小値との間で常に線形性を有していなけれならなかった。これに対して、本実施形態では、増幅器に入力する信号の強度は、２段階にしか変化しない。そのため、少なくとも入力し得る二点の強度の間において線形性が成立していれば、増幅後の信号に歪みが発生することがない。その結果、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機は、従来の送信機と比較して、増幅後の歪みが発生しにくいという利点を有する。以下に、従来技術と同様に、ＯＦＤＭ変調波において、本実施形態を適用した場合の結果を示す。図５は、２つの増幅器に入力する増幅前の変調波の複素包絡線（ＩＱ信号）を示した図である。図６は、増幅および合成後の変調波の複素包絡線（ＩＱ信号）を示した図である。なお、簡単のため、Ｖ2＝２Ｖ1の関係が成立するとする。
【００５７】
図５に示すように、２つの増幅器１０７および１０８に入力する包絡線信号の強度は、内側の円と外側の円との２つの強度のみしか存在しないことがわかる。これは、増幅器１０７および１０８に入力する信号がＶ1とＶ2の２種類の強度しか存在しないことを示している。このような信号が、増幅器１０７および１０８で増幅され、さらに合成器１０９で合成されると、図６に示すような複素包絡線を有するようになる。ここで、増幅後の複素包絡線を示す図６と、増幅前の複素包絡線を示す図２２とを比較すると、互いに形状が一致していることがわかる。すなわち、本実施形態に係る変調および増幅を行っても、入力信号と出力信号との波形が変化しておらず、歪みが発生していないことを示している。
【００５８】
また、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機によれば、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との振幅Ｖnが多段階の値に変化するので、電力効率が向上する。これについて、詳しく説明する。従来では、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との振幅は、常に一定であったので、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさが小さくなると、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間の角度が大きくなってしまっていた。その結果、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間で互いに打ち消し合う成分が大きくなってしまい、電力効率が悪化するという問題が存在していた。
【００５９】
しかしながら、本実施形態では、上述したように、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との振幅Ｖnが、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさに応じて、多段階の値に変化する。そのため、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさが小さくなった場合には、小さな振幅Ｖnを用いて、Ｖ（ｔ）を表現することが可能となり、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とのなす角度を小さくすることができる。その結果、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間で打ち消し合う成分を小さくすることができ、電力効率を向上させることが可能となる。以下に、従来技術と同様に、ＯＦＤＭ変調波において、本実施形態を適用した場合の結果を示す。図７は、Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）の包絡線信号の各強度における存在確率を示している。横軸は、包絡線信号の強度を示し、縦軸は、包絡線信号の存在確率を示している。なお、本実施形態では、Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）は、Ｖ1とＶ2との２値をとりうる。そのため、図７のグラフでは、二本のピークが出現しており、左側のピークは、Ｖ2の強度の包絡線信号の存在確率を示し、右側のピークは、Ｖ1の強度の包絡線信号の存在確率を示している。なお、簡単のため、Ｖ2＝２Ｖ1の関係が成立するとする。
【００６０】
図７に示すように、増幅器に入力する信号Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）は、９０％以上の確率でＶ2の強度を持っている。すなわち、ピークが出現する確率は小さく、ほとんどの時刻においては瞬時電力が小さくなっており、このとき増幅器への入力電力が小さくできるので、終端抵抗での電力損失が小さくできる。具体的には、増幅器の効率を１００％としたときに、電力効率は、３２％であった。従来のＬＩＮＣ方式では、電力効率が１０％であったので、本実施形態では、大きく電力効率が向上しているといえる。
【００６１】
なお、Ｖ（ｔ）をＶmaxで振幅制限する処理（ステップＳ２および３）は、省略されてもかまわない。
【００６２】
なお、本実施形態では、信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との強度は、２値であるとしているが、信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とが取り得る強度は、３値以上であってもよい。信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とが取り得る強度が多くなれば、より電力効率を向上させることが可能となる。なお、以下に、包絡線信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との取り得る強度が、３値である場合について簡単に説明する。
【００６３】
まず、信号Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）とが取り得る強度として、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3が存在する。ここで、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ2の間には、Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ2の関係が成立するものとする。さらに、簡単のため、Ｖ1＝２Ｖ2、Ｖ2＝２Ｖ3の関係が成立するものとする。この場合、信号処理部１０４は、Ｖ（ｔ）≧２Ｖ2のときには、振幅データをＶ1に設定し、２Ｖ1≦Ｖ（ｔ）＜２Ｖ2のときには、振幅データをＶ2に設定し、Ｖ（ｔ）＜２Ｖ1のときには、振幅データをＶ2に設定する。
【００６４】
なお、出力データとして、２Ｖn≧Ｖ（ｔ）を満たす最小のＶnとしたが、２Ｖn≧Ｖ（ｔ）さえ満たせば最小のものでなくてもかまわない。更に、Ｖnの振幅として、上記の実数倍のものであってもかまわない。すなわち出力振幅データとして、ａＶn（ａは実数）でもかまわない。
【００６５】
ここで、本実施形態では、増幅器に入力する包絡線信号の強度は、時間経過に伴って、離散的な値の間を変動するため、常に一定値ではない。そのため、増幅器が非線形性をもつと、それにより増幅後の信号が歪んでしまう可能性がある。このような問題を解決する場合には、増幅器の非線形特性と逆特性にベースバンド信号を予め歪ませておくことにより、増幅器の非線形性を補償すればよい。ここで述べた例では、送信機は、包絡線が２値なのでこれらの出力時の利得および通過位相のデータを取得しておき、ベースバンド信号で逆特性をもたせるようにすればよい。なお、ベースバンドでの歪み補償データは、テーブルとしてメモリに格納しておけばよい。これにより、従来の歪み補償と比べてメモリの容量が小さくてすむ。
【００６６】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機では、増幅器に入力される信号が、第１の実施形態と異なる。ここで、図８は、上記送信機の構成を示したブロック図である。
【００６７】
図８に示す送信機は、入力端子８０１、出力端子８０２、振幅制限部８０３、信号処理部８０４、角度変調器８０５、角度変調器８０６、振幅変調器８０７、振幅変調器８０８、合成器８０９および終端抵抗８１０とを備える。
【００６８】
なお、入力端子８０１、出力端子８０２、振幅制限部８０３、合成部８０９および終端抵抗８１０については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
ここで、本実施形態に係る信号処理部８０４は、信号の出力の仕方において、第１の実施形態と相違点を有する。具体的には、第１の実施形態に係る信号処理部１０４は、振幅データＶn、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）をベクトル変調器１０５に出力し、振幅データＶn、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）をベクトル変調器１０６に出力していた。これに対して、本実施形態に係る信号処理部８０４は、振幅データＶnについては、振幅変調器８０７および８０８に出力し、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）については、角度変調器８０５に出力し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）については、角度変調器８０６に出力する。なお、振幅データＶn、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）およびθ（ｔ）−φ（ｔ）の生成方法については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
角度変調器８０５は、出力されてきた位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を角度変調し、振幅が一定であり、位相が連続的に変化する２つの角度変調波信号を生成する。角度変調器８０６は、出力されてきた位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を角度変調し、振幅が一定であり、位相が連続的に変化する２つの角度変調波信号を生成する。位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を変調してえられた角度変調波信号は、振幅変調器８０７に出力され、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を変調してえられた角度変調波信号は、振幅変調器８０８に出力される。
【００７１】
振幅変調器８０７および８０８は、例えば、ＭＯＳトランジスタを含む回路により実現され、取得した角度変調波信号を、振幅データＶnで振幅変調する。ここで、当該振幅変調器８０７および８０８の構成について図面を参照しながら説明する。図９は、振幅変調器８０７および８０８の構成を示した図である。また、図１０は、各端子に入出力する信号の波形を示した図である。
【００７２】
上記振幅変調器８０７および８０８は、入力端子９０１、出力端子９０２、ＭＯＳトランジスタ９０３、整合回路９０４、整合回路９０５、バイアス回路９０６、バイアス回路９０７、ゲート電圧供給端子９０８およびドレイン電圧供給端子９０９を備える。
【００７３】
入力端子９０１は、角度変調器８０５または８０６と接続されており、図１０（ａ）に示す角度変調波信号が入力してくる。ゲート電圧供給端子９０８には、ＭＯＳトランジスタ９０３において、所望の利得が得られるように、直流電圧が印加される。ドレイン電圧供給端子９０９は、信号処理部８０４と接続されており、図１０（ｂ）に示す振幅データＶnが入力してくる。ＭＯＳトランジスタ９０３は、角度変調波信号を増幅し、さらに、増幅した角度変調波信号を振幅データＶnにより振幅変調する。出力端子９０２からは、図１０（ｃ）に示す信号が出力される。なお、整合回路９０４および９０５と、バイアス回路９０６および９０７とは、一般的な振幅変調器にも設けられているものであり、詳細な説明を省略する。
【００７４】
以上のように構成された、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機について、以下にその動作について説明する。
【００７５】
入力端子８０１に、振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とが入力してくるところから、信号処理部８０４で振幅データＶn、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）および位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）が生成されるところまでは、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
振幅データＶn、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）および位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を生成した信号処理部８０４は、振幅データＶnを振幅変調器８０７および８０８に出力し、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を角度変調器８０５に出力し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を角度変調器８０６に出力する。
【００７７】
次に、角度変調器８０５は、取得した位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を、角度変調して、図１０（ａ）に示すような包絡線の強度が時間経過に対して一定である信号を生成する。同様に、角度変調器８０６は、取得した位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を、角度変調して、図１０（ａ）に示すような包絡線の強度が時間経過に対して一定である信号を生成する。そして、当該角度変調器８０５は、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を変調して得られた信号を、振幅変調器８０７に出力する。また、角度変調器８０６は、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を変調して得られた信号を、振幅変調器８０８に出力する。
【００７８】
振幅変調器８０７は、上述したように、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を変調して得られた信号と、振幅データＶnとを用いて、振幅変調を行い、図１０（ｃ）に示すような波形を有する包絡線信号を合成器８０９に出力する。同様に、振幅変調器８０８は、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を変調して得られた信号と、振幅データＶnとを用いて、振幅変調を行い、図１０（ｃ）に示すような波形を有する信号を合成器８０９に出力する。この後、合成器８０９で行われる処理は第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７９】
以上のように、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機によれば、図９に示すように、トランジスタのドレインに、離散的な強度を持った振幅データが印加されることにより、信号の増幅および振幅変調が行われている。トランジスタが飽和出力で動作していても、ドレイン電圧に対する出力の線形性は確保しやすい。その結果、本実施形態では、第１の実施形態に比べて、トランジスタの非線形性による出力信号の歪みがより発生しにくい。
【００８０】
また、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機によれば、第１の実施形態と同様に、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との振幅Ｖnが、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさに応じて、多段階の値に変化する。そのため、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさが小さくなった場合には、小さな振幅Ｖnを用いて、Ｖ（ｔ）を表現することが可能となり、Ｓ1（ｔ）のベースバンド信号とＳ2（ｔ）のベースバンド信号とのなす角度を小さくすることができる。その結果、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間で打ち消し合う成分を小さくすることができ、電力効率を向上させることが可能となる。
【００８１】
なお、本実施形態では、ゲート電圧供給端子９０８には、直流電圧が印加されており、さらに、ドレイン電圧供給端子９０９には、振幅データＶnが入力されているが、これの代わりに、ゲート電圧供給端子９０８に振幅データＶnを入力し、ドレイン電圧供給端子９０９に直流電圧を印加するようにしてもよい。
【００８２】
なお、振幅変調器８０７および８０８は、ＭＯＳトランジスタを含む回路により実現されるとしているが、ＭＥＳ―ＦＥＴやバイポーラトランジスタでもあってもよい。
【００８３】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機について、図面を参照しながら説明する。当該送信機は、第２の実施形態での送信機と、振幅変調器の構成が異なる。ここで、図１１は、当該送信機の構成を示したブロック図である。なお、第２の実施形態の送信機と同じ部分については、同じ参照符号が付してある。
【００８４】
図１１に示す送信機は、入力端子８０１、出力端子８０２、振幅制限部８０３、信号処理部８０４、角度変調器８０５、角度変調器８０６、合成器８０９、終端抵抗８１０、スイッチ制御部１０００、振幅変調器１００１および振幅変調器１００２を備える。
【００８５】
なお、入力端子８０１、出力端子８０２、振幅制御部８０３、角度変調器８０５、角度変調器８０６、合成器８０９および終端抵抗８１０については、第２の実施形態で説明したものと同じであるので、説明を省略する。
【００８６】
振幅変調器１００１および１００２は、角度変調器８０５および８０６から出力される角度変調波信号を、振幅データＶnで振幅変調する。ここで、当該振幅変調器１００１および１００２は、図１２に示す構造を有する。
【００８７】
振幅変調器１００１および１００２は、入力端子１００５、スイッチ１００６、スイッチ１００７、増幅器１００８、増幅器１００９、スイッチ１０１０、スイッチ１０１１および出力端子１０１２を備える。
【００８８】
スイッチ１００６、１００７、１０１０および１０１１は、増幅器１００８および１００９の動作をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチであり、スイッチ制御部１０００の制御に基づいて動作する。増幅器１００８は、相対的に大きな利得を有するアンプであり、振幅データＶnがＶ1のときに、スイッチ１００６および１０１０がＯＮになることにより動作し、入力してくる角度変調波信号の振幅を増幅する。また、増幅器１００９は、相対的に小さな利得を有するアンプであり、振幅データＶnがＶ2のときに、スイッチ１００７および１０１１がＯＮになることにより動作し、入力してくる角度変調波信号の振幅を増幅する。なお、本実施形態では、２Ｖ2＝Ｖ1としているので、増幅器１００８の出力電力は増幅器１００９の出力電力より６ｄＢ大きくなる。
【００８９】
スイッチ制御部１０００は、信号処理部８０４から出力されてくる振幅データＶnに基づいて、スイッチ１００６、１００７、１０１０および１０１１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。具体的には、振幅データＶnがＶ1のときには、スイッチ制御部１０００は、スイッチ１００６および１０１０をＯＮにする。また、振幅データＶnがＶ2のときには、スイッチ制御部１０００は、スイッチ１００７および１０１１をＯＮにする。
【００９０】
以上のように構成された本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機において、以下にその動作について説明する。
【００９１】
入力端子８０１に、振幅データＶ（ｔ）と位相データθ（ｔ）とが入力してくるところから、信号処理部８０４で振幅データＶn、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）および位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）が生成されるところまでは、第１および第２の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９２】
振幅データＶn、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）および位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を生成した信号処理部８０４は、振幅データＶnをスイッチ制御部１０００に出力し、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を角度変調器８０５に出力し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を角度変調器８０６に出力する。
【００９３】
次に、角度変調器８０５は、取得した位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を、角度変調して、図１０（ａ）に示すような包絡線の強度が時間経過に対して一定である包絡線信号を生成する。同様に、角度変調器８０６は、取得した位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を、角度変調して、図１０（ａ）に示すような包絡線の強度が時間経過に対して一定である包絡線信号を生成する。そして、当該角度変調器８０５は、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を変調して得られた信号を、振幅変調器１００１に出力する。また、角度変調器８０６は、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）を変調して得られた信号を、振幅変調器１００２に出力する。
【００９４】
振幅変調器１００１は、上述したように、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）を変調して得られた信号を、スイッチ制御部１０００の制御に基づいて、振幅変調および増幅し、図１０（ｃ）に示すような波形を有する包絡線信号を合成器８０９に出力する。具体的には、振幅変調器１００１は、スイッチ制御部１０００に入力する振幅データＶnがＶ1のときには、取得した信号を、増幅器１００８を用いて、相対的に大きく増幅して出力し、スイッチ制御部１０００に入力する振幅データＶnがＶ2のときには、取得した信号を、増幅器１００９を用いて、相対的に小さく増幅して出力する。なお、振幅変調器１００２の動作については、振幅変調器１００１の動作と同じであるので、説明を省略する。また、この後、合成器８０９が行う動作については、第１および第２の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【００９５】
以上のように、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機によれば、振幅データＶnの大きさに応じて、使用される増幅器が切り替えられる。そのため、送信機に含まれるそれぞれの増幅器は、常に一定の利得で信号を増幅すればよい。そのため、増幅器が非線形性を有していたとしても、出力信号に歪みが発生しにくくなる。さらに、常に一定の利得で増幅器が動作するので、増幅器を常に飽和電力において動作させることが可能となる。その結果、送信機全体の電力効率が向上する。
【００９６】
また、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機によれば、第１の実施形態と同様に、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との振幅Ｖnが、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさに応じて、多段階の値に変化する。そのため、入力してくる振幅データＶ（ｔ）の大きさが小さくなった場合には、小さな振幅Ｖnを用いて、Ｖ（ｔ）を表現することが可能となり、Ｓ1（ｔ）のベースバンド信号とＳ2（ｔ）のベースバンド信号とのなす角度を小さくすることができる。その結果、Ｓ1（ｔ）とＳ2（ｔ）との間で打ち消し合う成分を小さくすることができ、電力効率を向上させることが可能となる。
【００９７】
図１３は、振幅データＶnの強度と時間との関係を示したグラフである。縦軸は、振幅データのＶnの強度を示し、横軸は、経過時間を示している。また、図１４は、振幅データＶnが、図１３に示すような変化をしたときのＳ1（ｔ）の位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）の時間的変化を示したグラフである。縦軸は、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）の大きさを示し、横軸は、経過時間を示している。
【００９８】
図１３に示すように、振幅データＶnの強度の強度がＶ1からＶ2へまたはＶ2からＶ1へ切り替わると、図１４に示すように、位相が約６０°不連続に変化する。これについて以下に、図面を参照しながら説明する。図１５は、振幅データＶnの強度の強度がＶ1からＶ2へまたはＶ2からＶ1へ切り替わるときの、Ｓ（ｔ）とＳ1（ｔ）（またはＳ2（ｔ））とがなす角φ（ｔ）の様子を示した図である。
【００９９】
ここで、図１５に示すように、Ｖ（ｔ）が２Ｖ2のときにおいて、振幅データＶnがＶ1からＶ2へまたはＶ2からＶ1へ切り替わる。この場合、Ｓ（ｔ）とＳ1（ｔ）（またはＳ2（ｔ））とがなす角φ（ｔ）は、不連続に６０°変化することになる。このようなφ（ｔ）の不連続な変化は、角度変調器８０５および８０６が、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）を用いた変調をする場合において、問題を生じさせる。以下に具体的に説明する。
【０１００】
ＰＬＬを用いた変調をする場合、角度変調器８０５および８０６中にはローパスフィルタが設けられる。当該ローパスフィルタは、通過する信号に対して遅延を発生させやすいという性質を有する。そのため、上述したような大きく不連続に位相が変化すると、ローパスフィルタは、当該位相の変化に追従することができない。その結果、角度変調された信号の波形に歪みが発生してしまう。
【０１０１】
そこで、角度変調器８０５および８０６でＰＬＬを用いた変調がされるときには、図１６に示すように、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機に、位相補正部１２００が設けられることが望ましい。さらに、これに伴って、図１７に示すように、振幅変調器１２０１内に、位相器１２５０が設けられ、図１８に示すように、振幅変調器１２０２内に、位相器１２５１が設けられることが望ましい。
【０１０２】
ここで、当該位相補正部１２００は、信号処理部８０４から出力されてくる振幅データＶnがＶ1である場合に、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）から６０°引き算して角度変調器８０５に出力し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）に６０°足し算して角度変調器８０６に出力する回路である。これは、上述したように、振幅データＶnがＶ2からＶ1へ切り替わる場合には、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）が不連続に６０°増加し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）が不連続に６０°減少する。このような場合、振幅データＶnがＶ1であるときに、位相補正部１２００が位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）から６０°引き算し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）に６０°足し算することで、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）およびθ（ｔ）−φ（ｔ）が連続的に変化したようにみなすことができるようになる。さらに、振幅データがＶ1のとき、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）が入力する振幅変調器１２０１に含まれる増幅器１００８に位相を６０°進める（すなわち、位相を６０°加える）位相器１２５０が設けられ、振幅データがＶ1のとき、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）が入力する振幅変調器１２０２に含まれるの増幅器１００８に位相を６０°遅らせる（すなわち、位相を６０°減じる）位相器１２５１が設けられることにより、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）およびθ（ｔ）−φ（ｔ）は、もとのデータに戻ることになる。このように、角度変調器８０５および８０６の前において、位相をずらし、角度変調器８０５および８０６の後において、ずらした位相を元に戻すことで、本実施形態に係るデータ変換装置が適用された送信機にＰＬＬを用いた角度変調を適用することが可能となる。
【０１０３】
なお、ここでは、振幅データＶnがＶ1である場合に、位相補正部１２００において、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）から６０°引き算し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）に６０°足し算し、さらに、位相器１２５０において、位相を６０°足し算し、位相器１２５１において、位相を６０°引き算しているが、位相補正の方法は、これに限らない。具体的には、振幅データＶnがＶ2である場合に、位相補正部１２００において、位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）に６０°足し算し、位相データθ（ｔ）−φ（ｔ）から６０°引き算し、さらに、位相器１２５０において、位相を６０°引き算し、位相器１２５１において、位相を６０°足し算してもよい。ただし、ピークファクタが大きい信号の場合には、振幅データＶnは、Ｖ2である可能性の方が高い。そのため、このようなピークファクタが大きい信号が入力してきた場合には、振幅データＶnがＶ1ときに位相補正が加えられるようにするほうが、送信機全体の処理負担を軽減する観点から好ましい。
【０１０４】
なお、位相器１２５１が位相を６０°引き算することは困難である。そこで、実際には、４つの増幅器に対して６０°の位相を足し算（オフセット）することにより実現される。
【０１０５】
また、ここでは、位相データＶnが取り得る値は、Ｖ1とＶ2との２値であるが、位相データＶnが取り得る値は、これに限らない。さらに、Ｖ1とＶ2との間には、Ｖ1＝２Ｖ2の関係が成立していたが、当該関係はこれに限らない。但し、Ｖ1とＶ2との間に、Ｖ1＝ａＶ2（ａは定数）の関係が成立する場合には、６０°の代わりにα（α＝ｃｏｓ-1（１／ａ）、０°＜α＜９０°）が用いられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明に係るデータ変換装置は、ピークファクタが大きな包絡線信号を、歪みを発生させることなくかつ高い電力効率で増幅することができ、第１の振幅データと第１の位相データとを含んだ入力信号を、第１および第２の出力信号に変換するためのデータ変換装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る送信機の全体構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の信号処理部がデータ変換を行う際の変換の仕組みを示した図である。
【図３】振幅制限部と信号処理部とが行う動作を示したフローチャートである。
【図４】増幅前後の包絡線信号Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）の波形を示した図である。
【図５】２つの増幅器に入力する増幅前の変調波の複素包絡線（ＩＱ信号）を示した図である。
【図６】増幅および合成後の変調波の複素包絡線（ＩＱ信号）を示した図である。
【図７】Ｓ1（ｔ）およびＳ2（ｔ）の包絡線信号の各強度における存在確率を示している。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る送信機の全体構成を示したブロック図である。
【図９】図９の送信器に含まれる振幅変調器の詳細な構成を示したブロック図である。
【図１０】図９の振幅変調器の各端子に入出力する信号の波形を示した図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る送信器の全体構成を示したブロック図である。
【図１２】図１１の送信器に含まれる振幅変調器の詳細な構成を示したブロック図である。
【図１３】振幅データＶnの強度と時間との関係を示したグラフである。
【図１４】振幅データＶnが、図１３に示すような変化をしたときのＳ1（ｔ）の位相データθ（ｔ）＋φ（ｔ）の時間的変化を示したグラフである。
【図１５】振幅データＶnの強度の強度がＶ1からＶ2へまたはＶ2からＶ1へ切り替わるときの、Ｓ（ｔ）とＳ1（ｔ）（またはＳ2（ｔ））とがなす角φ（ｔ）の様子を示した図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態のその他の例の送信器の全体構成を示したブロック図である。
【図１７】図１６に示す送信機の振幅変調器の詳細な構成を示したブロック図である。
【図１８】図１６に示す送信機の振幅変調器の詳細な構成を示したブロック図である。
【図１９】従来の送信機の構成を示したブロック図である。
【図２０】従来の送信機における入力信号および出力信号の波形を示した図である。
【図２１】入力してくる瞬時電力が大きいときと小さいときとの２つの場合において、２つの増幅器のそれぞれに入力してくる信号の強度および位相の関係を示した図である。
【図２２】２つの増幅器に入力する増幅前の変調波の複素包絡線（ＩＱ信号）を示した図である。
【図２３】変調波の包絡線の強度の分布を示した図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０３、８０３  振幅制御部
１０４、８０４  信号処理部
１０５、１０６  ベクトル変調器
１０７、１０８  増幅器
１０９、８０９  合成器
１１０、８１０  終端抵抗
８０５、８０６  角度変調器
８０７、８０８、１００１、１００２、１２０１、１２０２  振幅変調器
９０３  ＭＯＳトランジスタ
９０４、９０５  整合回路
９０６、９０７  バイアス回路
１０００  スイッチ制御部
１００６、１００７、１０１０、１０１１  スイッチ
１００８、１００９  増幅器
１３００、１３０１  位相器
【図１】
2005039725.tif 000003
【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】
2005039725.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005039725.tif 000016
【図１５】
2005039725.tif 000017
【図１６】
2005039725.tif 000018
【図１７】
2005039725.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2005039725.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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