(57)【要約】  【課題】  無線送信機に含まれる高周波電力増幅器の最大出力電力を低下させることなく、平均電力時の効率を改善する。  【解決手段】  ＯＦＤＭ信号生成手段１０１からの変調波信号の振幅成分電圧が（ＶＡ）平均出力電力に相当する範囲（Ｒ３）では、第１の電圧変換手段１０３の出力電圧（ベースまたはゲート印加電圧）を固定して、高周波電力増幅器１０５をＡＢ級動作させ、ＶＡがＲ３よりも大きい範囲（Ｒ４）では、第１の電圧変換手段１０３の出力電圧を増大させて、高周波電力増幅器１０５の動作級をＡＢ級からＡ級まで変動させ、ＶＡがＲ３よりも小さい範囲（Ｒ２）では、第１の電圧変換手段１０３の出力電圧を減少させて、高周波電力増幅器１０５の動作級をＡＢ級からＢ級まで変動させる。【選択図】  図１
2005167805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調波信号を発生する変調波信号生成手段と、
前記変調波信号生成手段により発生された前記変調波信号を位相成分と振幅成分とに分離する位相振幅分離手段と、
前記振幅成分に対してあらかじめ決められた電圧を出力し、前記振幅成分が最小値から最大値まで変動するのに対応して、出力電圧も同様に最小値から最大値まで変動させる第１の電圧変換手段と、
前記第１の電圧変換手段から出力される電圧に対して、あらかじめ決められた電圧を出力する第２の電圧変換手段と、
前記位相振幅分離手段から出力される位相成分を、送信する周波数に変換する周波数変換手段と、
高周波入力端子に前記周波数変換手段の出力信号が供給され、ベース端子またはゲート端子に前記第１の電圧変換手段の出力電圧が印加され、コレクタ端子またはドレイン端子に前記第２の電圧変換手段の出力電圧が印加され、振幅と位相とが掛け合わされた変調波を出力する高周波電力増幅器とを備えた送信機。
【請求項２】
変調波信号を発生する変調波信号発生手段と、
前記変調波信号生成手段により発生された前記変調波信号から振幅成分を生成する振幅成分生成手段と、
前記振幅成分に対してあらかじめ決められた電圧を出力し、前記振幅成分が最小値から最大値まで変動するのに対応して、出力電圧も同様に最小値から最大値まで変動させる第１の電圧変換手段と、
前記第１の電圧変換手段から出力される電圧に対して、あらかじめ決められた電圧を出力する第２の電圧変換手段と、
前記変調波信号生成手段から出力される前記変調波信号を、送信する周波数に変換する周波数変換手段と、
高周波入力端子に前記周波数変換手段の出力信号が供給され、ベース端子またはゲート端子に前記第１の電圧変換手段の出力電圧が印加され、コレクタ端子またはドレイン端子に前記第２の電圧変換手段の出力電圧が印加され、振幅と位相とが掛け合わされた変調波を出力する高周波電力増幅器とを備えた送信機。
【請求項３】
前記第１の電圧変換手段は、前記振幅成分が、複数の所定の電圧範囲のうち、どの電圧範囲に含まれるかを判定し、前記複数の所定の電圧範囲ごとに、出力する電圧レベルとしてあらかじめ設定した一定電圧を出力するか、あらかじめ設定された入出力間の電圧レベル変換を行い出力するかを選択する請求項１または２記載の送信機。
【請求項４】
前記送信機は、前記変調波信号生成手段に対して、出力電力レベルの指定を行う手段を備えた請求項１または２記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、振幅変調を伴う変調信号において、特にＱＡＭ（直交振幅変調）などの多値変調においては、アンテナへ電力を送信するための高周波電力増幅器には線形動作が必要となる。そのため、高周波電力増幅器の動作級としてはＡ級、あるいはＡＢ級などが用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、通信のブロードバンド化に伴い、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex；直交周波数分割多重）などマルチキャリアを用いる通信方式が利用され始め、従来のＡ級、ＡＢ級等の動作級の高周波電力増幅器では高効率化が期待できなくなった。すなわち、ＯＦＤＭでは、サブキャリアの重ねあわせによって、瞬間的に、全くランダムに大きな電力が発生し、平均電力とその瞬間最大電力との比、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）が大きい。そのため、平均電力よりかなり大きなピーク電力も線形に増幅できるよう、常に必要とされる最大出力電力を出力できる高周波電力増幅器の動作級を保持している必要がある。Ａ級動作では、効率（出力される高周波電力／コレクタ端子またはドレイン端子に加える直流電流により供給される電力）が最大でも５０％しかなく、特にＯＦＤＭの場合は、ＰＡＰＲが大きいためピーク電力が出力される以外の時間について、ピーク電力を補償するピーク電圧と瞬時電力を補償する瞬時電圧の差と電流の掛け算で与えられるコレクタ端子またはドレイン端子に加える直流電流により供給される電力はほとんど熱となって捨てられる。その結果、効率は大きく低下してしまう。
【０００４】
このため、例えば電源として電池を用いる携帯型の無線機では、連続使用可能時間が短くなり、実用上問題が生じる。
【０００５】
このような課題を解決すべく、たとえば、特許文献１に記載されているカーンの方法として知られる従来のＥＥＲ法（Envelope Elimination and Restoration）が提案されている。
【０００６】
図５は、ＥＥＲ法の概略を表す回路ブロック図である。図５において、ＯＦＤＭ信号生成手段５０１によって生成されたＯＦＤＭ信号は、位相振幅分離手段５０２によって位相成分と振幅成分に分けられる。具体的には、ＯＦＤＭ信号生成手段５０１によって生成されたＯＦＤＭの直交変調成分であるＩ、Ｑのベクトル波はその振幅成分√（Ｉ2＋Ｑ2）と位相成分ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）に分けられる。位相成分は、直交変調器５０４によってアップコンバートされ、高周波信号電力（ＲＦｉｎ）の形で高周波電力増幅器（ＰＡ）５０５のゲート端子に入力される。また、振幅成分は、直流直流変換器５０３を経て、高周波電力増幅器５０５の電源電圧（ＶＤＤ）としてソース端子に入力される。
【０００７】
ＯＦＤＭ波の例として、５ＧＨｚ帯域の無線ＬＡＮ用の規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａの場合、バックオフ量（飽和電力からどれだけ低いレベルで動作させるかを表す量）としては約７ｄＢ必要とされている。これは、高周波電力の平均レベルがピーク電力の１／５であることに相当する。すなわち、従来例では、ドレイン端子に加える直流電流により供給される電力に対し、出力される高周波電力が最大出力電力の１／５になるので、Ａ級アンプの場合、最大で５０%の効率に対し、１０％の効率しか実現できないことになる。このように、Ａ級あるいはＡＢ級動作の高周波電力増幅器を高効率で用いるには、逐次出力電力を補償するのに最低限必要な電源電圧を高周波電力増幅器に与え、バックオフ量を理想的には０ｄＢとすることが望ましい。
【０００８】
この問題を解決するため、ＥＥＲ法では、高周波電力増幅器５０５において、入力段トランジスタのゲートには、定包絡振幅の位相成分として、直交変調器５０４から出力される変調波を入力し、振幅成分はドレイン端子から入力する。振幅成分と位相成分は高周波電力増幅器５０５で掛け合わされ、ＯＦＤＭ信号（ＲＦｏｕｔ）が直交変調された変調波として高周波電力増幅器５０５から出力される。このようなドレイン電圧を、出力される変調波に同期して変動できる構成をとることにより、高周波電力増幅器がＡ級であっても、ピーク電圧と逐次電圧の差が小さくなり、理論上は最大効率に近い効率が実現できる。
【特許文献１】米国特許第６２５６４８２Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術のＥＥＲ法では、ドレイン端子またはコレクタ端子に加える電圧を振幅成分に同期して変動させて効率を改善しているものの、高周波電力増幅器のベース端子またはゲート端子に加える電圧を一定にして高周波電力増幅器の動作級を固定していた。そのため、高周波電力増幅器の動作級は、必要とする最大出力電力を出力できる動作級に常に設定しておく必要があり、平均電力を含め、それ以下の電力を出力する時にも、ベース端子またはゲート端子の動作級はＡ級もしくはＡ級に近いＡＢ級の動作級のまま固定していた。このことにより、コレクタ端子またはドレイン端子に加えられるアイドル電流は、平均電力を含め、それ以下の電力を出力する時に、必要以上のアイドル電流を流す結果となり、平均電力で見た場合の効率を低下させる要因となっていた。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、高周波電力増幅器から出力される電力に対応して、ベース端子またはゲート端子に入力される電圧と共に、コレクタ端子またはドレイン端子に入力される電圧を制御し、高周波電力増幅器の動作級を可変設定することで、最大出力電力を低下させることなく、平均電力時の効率を改善した、ＥＥＲ法を有する送信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の送信機は、変調波信号を発生する変調波信号生成手段と、変調波信号生成手段により発生された変調波信号を位相成分と振幅成分とに分離する位相振幅分離手段と、振幅成分に対してあらかじめ決められた電圧を出力し、振幅成分が最小値から最大値まで変動するのに対応して、出力電圧も同様に最小値から最大値まで変動させる第１の電圧変換手段と、第１の電圧変換手段から出力される電圧に対して、あらかじめ決められた電圧を出力する第２の電圧変換手段と、位相振幅分離手段から出力される位相成分を、送信する周波数に変換する周波数変換手段と、高周波入力端子に周波数変換手段の出力信号が供給され、ベース端子またはゲート端子に第１の電圧変換手段の出力電圧が印加され、コレクタ端子またはドレイン端子に第２の電圧変換手段の出力電圧が印加され、振幅と位相とが掛け合わされた変調波を出力する高周波電力増幅器とを備えた構成を有している。
【００１２】
この構成によれば、第１の電圧変換手段を用いて、位相振幅分離手段から出力される振幅成分に対して、たとえば単調増加にベース端子またはゲート端子に印加する電圧を変化させることができるため、最大出力電力近くで、動作級をＡ級に設定でき、効率を改善したい平均出力電力近くで、動作級をよりＢ級、Ｃ級に近く設定できる。この時、ベース端子またはゲート端子に印加する電圧を変化させることで利得が変化してしまうが、出力電力の包絡線が、変調波信号生成手段から出力される変調波信号と同等な正しい変調信号と一致するように、第２の変換手段によりコレクタ端子またはドレイン端子に印加する電圧が調整される。
【００１３】
以上により、高周波電力増幅器から出力される電力に対応して、ベース端子またはゲート端子に入力する電圧と、コレクタ端子またはドレイン端子に入力する電圧を制御し、高周波電力増幅器の動作級を可変設定することで、最大出力電力を低下させることなく、平均電力出力時の効率を改善した、ＥＥＲ法を有する送信機を実現できる。
【００１４】
また、前記の目的を達成するため、本発明に係る第２の送信機は、変調波信号を発生する変調波信号生成手段と、変調波信号生成手段により発生された変調波信号から振幅成分を生成する振幅成分生成手段と、振幅成分に対してあらかじめ決められた電圧を出力し、振幅成分が最小値から最大値まで変動するのに対応して、出力電圧も同様に最小値から最大値まで変動させる第１の電圧変換手段と、第１の電圧変換手段から出力される電圧に対して、あらかじめ決められた電圧を出力する第２の電圧変換手段と、変調波信号生成手段から出力される変調波信号を、送信する周波数に変換する周波数変換手段と、高周波入力端子に周波数変換手段の出力信号が供給され、ベース端子またはゲート端子に第１の電圧変換手段の出力電圧が印加され、コレクタ端子またはドレイン端子に第２の電圧変換手段の出力電圧が印加され、振幅と位相とが掛け合わされた変調波を出力する高周波電力増幅器とを備えた構成を有している。
【００１５】
この構成によれば、第１の電圧変換手段を用いて、振幅成分生成手段から出力される振幅成分に対して、たとえば単調増加にベース端子またはゲート端子に印加する電圧を変化させることができるため、最大出力電力近くで、動作級をＡ級に設定でき、効率を改善したい平均出力電力近くで、動作級をよりＢ級、Ｃ級に近く設定できる。この時、ベース端子またはゲート端子に印加する電圧を変化させることで利得が変化してしまうが、出力電力の包絡線が、変調波信号生成手段から出力される変調波信号と同等な正しい変調信号と一致するように、第２の変換手段によりコレクタ端子またはドレイン端子に印加する電圧が調整される。
【００１６】
以上により、高周波電力増幅器から出力される電力に対応して、ベース端子またはゲート端子に入力する電圧と、コレクタ端子またはドレイン端子に入力する電圧を制御し、高周波電力増幅器の動作級を可変設定することで、最大出力電力を低下させることなく、平均電力出力時の効率を改善した、ＥＥＲ法を有する送信機を実現できる。
【００１７】
また、第１の送信機における位相振幅分離手段では、位相成分をデジタル／アナログ変換器の帯域が許す範囲で、変調精度に影響を与えない程度にフィルタリングを行うため、フィルタリングによって位相成分の部分的なレベル低下が生じ、高周波電力増幅器の出力で、位相成分と振幅成分を合成した変調波の変調精度に顕著な劣化が生じるが、第２の送信機では、第１の送信機と比較し、位相振幅分離手段を用いずに、位相成分として、変調波信号生成手段からの変調波信号をそのまま用いるため、振幅成分と位相成分に分離するＥＥＲ法では避けることができなかった変調精度の劣化を回避できる。
【００１８】
また、従来のＥＥＲ法では、ピーク電力が入力されたときでも、高周波電力増幅器が十分飽和できるだけの入力レベルを注入していたため、高周波電力増幅器がＯＦＦ状態（振幅成分０Ｖ）のときのアイソレーション特性が良くない場合、期待されるレベルよりも高い電力が出力され、振幅成分と掛け合わされた結果、元の変調波を復元できなかった（ＥＶＭ性能の劣化を招いていた）が、本構成では、高周波電力増幅器がＯＦＦ状態（振幅成分０Ｖ）のとき、高周波電力増幅器に変調波信号も入力されないため、アイソレーション特性に依存せず正しい変調波が復元できる。
【００１９】
また、第１および第２の送信機において、第１の電圧変換手段は、振幅成分が、複数の所定の電圧範囲のうち、どの電圧範囲に含まれるかを判定し、複数の所定の電圧範囲ごとに、出力する電圧レベルとしてあらかじめ設定した一定電圧を出力するか、あらかじめ設定された入出力間の電圧レベル変換を行い出力するかを選択する構成を有している。
【００２０】
この構成によれば、平均電力を出力する振幅成分の電圧レベルが含まれる電圧範囲において、第１の電圧変換手段からの出力電圧を一定とし、高周波電力増幅器の動作級を振幅成分の電圧レベルによらず固定することで、動作級が変動し、変調精度や出力波形が劣化するのを最低限に抑えることができる。
【００２１】
さらに、第１および第２の送信機は、変調波信号生成手段に対して、出力電力レベルの指定を行う手段を備えた構成を有している。
【００２２】
この構成によれば、出力したい出力電力レベルを変調波信号生成手段に指定できるため、変調波信号生成手段でＩＱレベルを設定することで、出力電力レベルを自由に設定できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高周波電力増幅器から出力される電力に対応して、ベース端子またはゲート端子に入力される電圧と共に、コレクタ端子またはドレイン端子に入力される電圧を制御し、高周波電力増幅器の動作級を可変設定することで、最大出力電力を低下させることなく、平均電力時の効率を改善した、ＥＥＲ法を有する送信機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態では、変調波としてＯＦＤＭを想定する。ＯＦＤＭを用いるシステムとしては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の無線ＬＡＮシステムがある。無線ＬＡＮシステムでは、直交する５２本のサブキャリアのそれぞれに例えば６４ＱＡＭの変調を掛け、これを足し合わせて変調波信号を得る。５２本のサブキャリアは、それぞれ３１２．５ｋＨｚだけ分離しており、５２×３１２．５＝１６．２５ＭＨｚを占有する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるＥＥＲ法を実現する送信機の一構成例を示す回路ブロック図である。この送信機は、図１に示すように、変調波信号生成手段としてのＯＦＤＭ信号生成手段１０１と、位相振幅分離手段１０２と、位相振幅分離手段１０２からの振幅成分を入力電圧とし、振幅成分の電圧レベルに応じて出力電圧レベルを変動させる第１の電圧変換手段１０３、第２の電圧変換手段１０４と、ベース端子またはゲート端子に第１の電圧変換手段１０３の出力電圧が印加され、コレクタ端子またはドレイン端子に第２の電圧変換手段１０４の出力電圧が印加される高周波電力増幅器１０５と、周波数変換手段としての直交変調器１０６と、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１に出力電力レベルを指定する出力電力指定手段１０７とで構成されている。
【００２６】
次に、このように構成された送信機の動作について説明する。
【００２７】
図１において、ＯＦＤＭ信号は、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１により生成され、位相振幅分離手段１０２により位相成分と振幅成分とに分離される。
【００２８】
分離された振幅成分は、第１の電圧変換手段１０３および第２の電圧変換手段１０４にそれぞれ供給される。
【００２９】
第１の電圧変換手段１０３では、入力される振幅成分の電圧レベルに対応して、あらかじめ決められた出力電圧レベルを出力し、高周波電力増幅器１０５のベース端子またはゲート端子に接続した際に、駆動できる電圧、電流を供給する。
【００３０】
また、第１の電圧変換手段１０３は、入力される振幅成分が最小値から最大値まで変動するのに対応して、出力電圧も同様に最小値から最大値まで変動するように入出力電圧間の電圧レベル変換を行う。
【００３１】
第２の電圧変換手段１０４では、第１の電圧変換手段１０３と同様に、入力される振幅成分を基準値とすることで、第１の電圧変換手段１０３の出力電圧変動に対して、あらかじめ決められた出力電圧レベルを出力することができ、高周波電力増幅器１０５のコレクタ端子またはドレイン端子に接続した際に、駆動できる電圧、電流を供給する。
【００３２】
また、本構成では、第２の電圧変換手段１０４の基準値を振幅成分としたが、電圧変換手段１０３の出力電圧を直接基準値に設け、入出力電圧間の電圧レベル変換の精度をさらに上げることも可能である。
【００３３】
この結果、第１の電圧変換手段１０３は、入力される振幅成分の電圧レベルに対して、ベース端子またはゲート端子に加える出力電圧を変化させて、高周波電力増幅器１０５の動作級を振幅成分の電圧レベルに応じて可変することができる。
【００３４】
また、第１の電圧変換手段１０３が動作級を変化させて高周波電力増幅器１０５のゲインが変動した場合でも、出力電力の包絡線が、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１から出力される変調波信号と同等な正しい変調信号と一致するように、第２の電圧変換手段１０４により、振幅成分は、入出力電圧間で電圧レベルを変換され、コレクタ端子またはドレイン端子に印加される。これにより、高周波電力増幅器１０５の出力電力では、歪みのない線形な出力電力範囲を保持することができる。
【００３５】
また、高周波電力増幅器１０５は、振幅成分を、第２の電圧変換手段１０４からコレクタ端子またはドレイン端子に印加され、位相成分を直交変調器１０６により、出力する周波数に変換して加えることで、高周波電力増幅器１０５は、位相と振幅とが掛け合わされた変調信号を出力できる。
【００３６】
また、出力電力指定手段１０７は、ＭＡＣ（Media Access Control）などからの送信電力制御に関する指定を受け付けることで、送信する電力を制御することもできる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、高周波電力増幅器１０５から出力される電力に対応して、ベース端子またはゲート端子に入力される電圧と共に、コレクタ端子またはドレイン端子に入力される電圧を制御し、高周波電力増幅器１０５の動作級を可変設定することで、最大出力電力を低下させることなく、平均電力時の効率を改善した、ＥＥＲ法を有する送信機を実現できる。
【００３８】
また、高周波電力増幅器１０５の動作級をＡ級からＢ級、Ｃ級まで変更し、高周波電力増幅器１０５のゲインが使用する動作級により変動しても、出力電力の包絡線が、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１から出力される変調波信号と同等な正しい変調信号と一致するように、コレクタ端子またはドレイン端子に加える振幅成分を変動させることで、高周波電力増幅器１０５で使用する線形な出力電力範囲を大きくすることができる。
【００３９】
また、位相振幅分離手段１０２からの振幅成分が０Ｖ付近の電圧である場合に、高周波電力増幅器１０５の動作級をＢ級、Ｃ級等の動作級に変更することで、高周波電力増幅器のアイソレーション特性を改善することができる。
【００４０】
また、位相振幅分離手段１０２からの振幅成分に対応して高周波電力増幅器１０５の出力電力が線形性を保持できるように、第１の電圧変換手段１０３および第２の電圧変換手段１０４の出力電圧を調整することで、高周波電力増幅器１０５の出力電力の歪み成分を補正することができる。
【００４１】
また、コレクタ端子またはドレイン端子に入力する電圧がベース端子またはゲート端子に入力する電圧より低くならないように制御することにより、高周波電力増幅器１０５の耐破壊性を改善することができる。
【００４２】
また、出力電力指定手段１０７により、出力したい出力電力レベルをＯＦＤＭ信号生成手段１０１に指定できるため、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１でその入力信号であるＩＱ信号レベルを設定することで、出力電力レベルを自由に設定できる。
【００４３】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２によるＥＥＲ法を実現する送信機の一構成例を示す回路ブロック図である。なお、図２において、図１に示す実施の形態１と同じ構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態の送信機は、図２に示すように、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１から出力される変調波信号を直接、直交変調器１０６に供給し、また変調波信号から振幅成分を抽出するために振幅成分生成手段１０８を用いて、位相振幅分離手段１０２を省略した点が実施の形態１と異なる。
【００４５】
この構成によれば、直交変調器１０６の入力信号として、位相成分ではなく、変調波信号をそのまま用いるため、振幅と位相変調成分に分離して行うＥＥＲ法では避けられなかった、変調精度（Error Vector Magnitude：ＥＶＭ）の劣化が回避できる。すなわち、位相成分を用いた場合、位相成分をデジタル／アナログ変換器の帯域が許す範囲で、またＥＶＭに影響を与えない程度にフィルタリングを行うが、フィルタリングによって生じる位相成分の部分的な振幅低下は、高周波電力増幅器の出力で位相成分が振幅成分と合成されたときにＥＶＭの顕著な劣化を生じさせていた。また、変調波信号から分離された位相成分にくらべて、変調波信号は必要帯域幅が１／６ほど小さいため、デジタル／アナログ変換器や、デジタル／アナログ変換によって生じるスプリアス成分を抑圧するアンチエリアスフィルタの帯域幅を狭くすることができるため、デジタル／アナログ変換器の低消費電力化や、それ以降の回路の低コスト化に有利である。
【００４６】
また、従来のＥＥＲ法では、ピーク電力が入力されたときでも高周波電力増幅器が十分飽和できるだけの入力レベルを注入していたため、高周波電力増幅器がＯＦＦ状態（振幅成分０Ｖ）のときのアイソレーション特性が良くない場合、振幅成分と掛け合わせが正確に行われず、元の変調波を復元できなかった（ＥＶＭ性能の劣化を招いていた）。しかしながら、本構成では、高周波電力増幅器がＯＦＦ状態（振幅成分０Ｖ）のとき、高周波電力増幅器に変調波信号も入力されないため、アイソレーション特性に依存せず、正しい変調波が復元できる。
【００４７】
なお、本構成では、直交変調器１０６を用いて、変調波信号を変調波に変換していたが、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１が変調波を出力する場合には、直交変調器１０６は不要になる。この場合、振幅成分生成手段１０８は、変調波の振幅を検波して、振幅成分を抽出する。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、高周波電力増幅器から出力される電力に対応して、ベース端子またはゲート端子に入力される電圧と共に、コレクタ端子またはドレイン端子に入力される電圧を制御し、高周波電力増幅器の動作級を可変設定することで、最大出力電力を低下させることなく、平均電力時の効率を改善した、ＥＥＲ法を有する送信機を実現できる。
【００４９】
また、実施の形態１の位相振幅分離手段を用いずに、位相成分として、変調波信号生成手段からの変調波信号をそのまま用いるため、振幅成分と位相成分に分離するＥＥＲ法では避けることができなかった変調精度の劣化を回避できる。
【００５０】
また、高周波電力増幅器がＯＦＦ状態（振幅成分０Ｖ）のとき、高周波電力増幅器に変調波信号も入力されないため、高周波増幅器から出力がなくなり、アイソレーション特性に依存せず、正しい変調波信号が復元できる。
【００５１】
また、変調波信号から分離された位相成分に比べて、変調波信号は必要帯域幅が１／６ほど小さいため、デジタル／アナログ変換器や、デジタル／アナログ変換によって生じるスプリアス成分を抑圧するアンチエリアスフィルタの帯域幅を狭くすることができるため、デジタル／アナログ変換器の低消費電力化や、フィルタに用いるインダクタの小型化や低コスト化が達成できる。
【００５２】
また、出力電力指定手段１０７により、出力したい出力電力レベルをＯＦＤＭ信号生成手段１０１に指定できるため、ＯＦＤＭ信号生成手段１０１でその入力信号であるＩＱ信号レベルを設定することで、出力電力レベルを自由に設定できる。
【００５３】
（実施の形態３）
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の実施の形態３による送信機における第１の電圧変換手段１０３（図１、図２）の具体的な動作例を説明するためのグラフであり、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、従来の送信機における動作を説明するためのグラフである。以下、まず従来例の送信機における動作条件について説明し、次に、本実施の形態による送信機の動作について説明する。
【００５４】
高周波電力増幅器の動作級の違いによる効率は、理想条件では、Ａ級動作で、最大効率は５０％であり、Ｂ級動作では、最大効率は７８．５％で、Ｂ級動作のゲインはＡ級動作級から６ｄＢ低い値となる。そのため、通常は効率とゲインの双方の特性を考慮し、動作級をＡＢ級とする高周波電力増幅器が多くなっている。
【００５５】
この例では、一般的な設定で説明するために、たとえば、従来のＥＥＲ方式の高周波電力増幅器を飽和領域で使用し、図４Ａに示すように、動作級の設定をＡＢ級で固定（ベース端子またはゲート端子に印加する電圧ＶｂをＶｂ２として固定）した場合、高周波電力増幅器の特性が、図４Ｂに示すように、振幅成分の電圧ＶＡがＶＡａで出力電力Ｐｏｕｔが最大飽和出力電力となり、その時の最大飽和出力電力を２２ｄＢｍとし、図４Ｃに示すように、振幅成分電圧ＶＡがＶＡａであるとき電源効率ηが最大効率６０％となり、ゲインがＡ級の動作級と比較し、３ｄＢ低くなるように設定された高周波電力増幅器を例にとって説明する。
【００５６】
図１または図２に示す第１の電圧変換手段１０３において、たとえば、振幅成分電圧ＶＡの閾値を、図３Ａに示すように、振幅成分電圧ＶＡがＶＡｃであるとき、ベース端子またはゲート端子に印加する電圧ＶｂがＶｂ１でありＢ級動作となり、振幅成分電圧ＶＡがＶＡｂであるとき、ベース端子またはゲート端子に印加する電圧ＶｂがＶｂ３でありＡ級動作となり、振幅成分電圧ＶＡがＶＡａであるとき、ベース端子またはゲート端子に印加する電圧ＶｂがＶｂ２となるＡＢ級動作をＶＡｄからＶＡａまで保持する設定であったとする。
【００５７】
このときに、第１の電圧変換手段１０３が制御する範囲は、
領域Ｒ１：振幅成分電圧がＶＡｃ以下のＢ級動作、
領域Ｒ２：振幅成分電圧がＶＡｃとＶＡｄ間のＢ級動作に近いＡＢ級動作、
領域Ｒ３：振幅成分電圧がＶＡｄとＶＡａ間のＡＢ級動作、
領域Ｒ４：振幅成分電圧がＶＡａとＶＡｂ間のＡ級動作に近いＡＢ級動作、
領域Ｒ５：振幅成分電圧がＶＡｂ以上のＡ級動作、
の５つの制御範囲に区別される。
【００５８】
第１の電圧変換手段１０３の制御を図３Ａに示した範囲で行うことにより、図３Ｂに示すように、領域Ｒ４において、ベース端子またはゲート端子に印加する電圧ＶｂをＶｂ２からＶｂ３に変動させて、高周波電力増幅器１０５の動作級をＡＢ級からＡ級まで変動させる。このため、本具体例の場合は、最大出力電力は２２ｄＢｍから３ｄＢ分増加せさて２５ｄＢｍにすることができる。
【００５９】
また、第１の電圧変換手段１０３の制御を図３Ａに示した範囲で行うことにより、図３Ｃに示すように、領域Ｒ２において、ベース端子またはゲート端子に印加する電圧ＶｂをＶｂ２からＶｂ１に変動させて、高周波電力増幅器１０５の動作級をＡＢ級からＢ級まで変動させる。このため、本具体例の場合は、領域Ｒ１における最大効率を理想的には、Ｂ級動作の７８．５％まで改善させることができ、高周波電力増幅器１０５から出力される変調信号の効率を改善することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態によれば、最大出力電力を低下させることなく、平均電力時の効率を改善することができる。また、平均電力を出力する振幅成分の電圧レベルが含まれる電圧範囲において、第１の電圧変換手段１０３からの出力電圧を一定とし、高周波電力増幅器１０５の動作級を振幅成分の電圧レベルによらず固定することができ、動作級が変動し、変調精度、出力波形が劣化するのを最低限に抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係る送信機は、最大出力電力を低下させることなく、平均電力時の効率を改善できるという利点を通し、位相成分と振幅成分を掛け合わせて変調波を出力する高周波電力増幅器を塔載した、各種変調方式を採用する携帯型の無線機等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１による送信機の一構成例を示す回路ブロック図
【図２】本発明の実施の形態２による送信機の一構成例を示す回路ブロック図
【図３Ａ】本発明の実施の形態３による送信機における振幅成分電圧ＶＡに対するベースまたはゲートに印加する電圧Ｖｂの特性を示すグラフ
【図３Ｂ】本発明の実施の形態３による送信機における振幅成分電圧ＶＡに対する出力電力Ｐｏｕｔの特性を示すグラフ
【図３Ｃ】本発明の実施の形態３による送信機における振幅成分電圧ＶＡに対する電源効率ηの特性を示すグラフ
【図４Ａ】従来の送信機における振幅成分電圧ＶＡに対するベースまたはゲートに印加する電圧Ｖｂの特性を示すグラフ
【図４Ｂ】従来の送信機における振幅成分電圧ＶＡに対する出力電力Ｐｏｕｔの特性を示すグラフ
【図４Ｃ】従来の送信機における振幅成分電圧ＶＡに対する電源効率ηの特性を示すグラフ
【図５】従来の送信機の構成例を示す回路ブロック図
【符号の説明】
【００６３】
１０１  ＯＦＤＭ信号生成手段（変調波信号生成手段）
１０２  位相振幅分離手段
１０３  第１の電圧変換手段
１０４  第２の電圧変換手段
１０５  高周波電力増幅器
１０６  直交変調器（周波数変換手段）
１０７  出力電力指定手段
１０８  振幅生成手段
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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