(57)【要約】【課題】線形送信機用増幅器の電源電圧を入力信号レベルに応じて切り替え、歪の少ない出力信号を高い増幅効率で出力する送信機における、増幅器の入力信号と電圧制御信号とのタイミングを調整すること。【解決手段】タイミング調整装置は、主信号経路からの送信信号を制御信号経路からの電圧制御信号に従って増幅する電力増幅手段と、増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、主信号経路及び制御信号経路間の位相差を求めるタイミング誤差検出手段と、位相差が相殺されるように主信号経路及び制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整する手段とを有する。タイミング誤差検出手段は、増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点を検出する手段と、検出された極性変化点を用いて位相差を測定する位相差測定手段とを有する。【選択図】図４
2007189438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主信号経路からの送信信号を制御信号経路からの電圧制御信号に従って増幅する電力増幅手段と、
増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、前記主信号経路及び前記制御信号経路間の位相差を求めるタイミング誤差検出手段と、
位相差が相殺されるように前記主信号経路及び前記制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整する手段と、
を有し、前記タイミング誤差検出手段は、
増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点を検出する手段と、
検出された極性変化点を用いて前記位相差を測定する位相差測定手段と、
を有することを特徴とするタイミング調整装置。
【請求項２】
前記位相差測定手段が、極性変化点どうしの間隔を測定する手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載のタイミング調整装置。
【請求項３】
前記位相差測定手段が、極性変化点の数を測定する手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載のタイミング調整装置。
【請求項４】
前記位相差測定手段が、
増幅前信号が増加する期間にわたって増幅前信号又はフィードバック信号を積分する第１積分手段と、
増幅前信号が減少する期間にわたって増幅前信号又はフィードバック信号を積分する第２積分手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載のタイミング調整装置。
【請求項５】
前記第１の積分手段が、増幅前信号が増加する期間にわたって増幅前信号及びフィードバック信号を積分し、
前記第２の積分手段が、増幅前信号が減少する期間にわたって増幅前信号及びフィードバック信号を積分する、
ことを特徴とする請求項４記載のタイミング調整装置。
【請求項６】
前記第１の積分手段が、増幅前信号が増加する期間にわたってフィードバック信号を積分し、
前記第２の積分手段が、増幅前信号が減少する期間にわたってフィードバック信号を積分する、
ことを特徴とする請求項４記載のタイミング調整装置。
【請求項７】
前記第１積分手段は、増幅前信号が増加する期間にわたって、増幅前信号及びフィードバック信号の差分の時間平均を算出し、
前記第２積分手段は、増幅前信号が減少する期間にわたって、増幅前信号及びフィードバック信号の差分の時間平均を算出する
ことを特徴とする請求項４記載のタイミング調整装置。
【請求項８】
送信信号の波形及び一定レベルの波形を極性変化点毎に切り替え、電圧制御信号として出力する手段
を更に有することを特徴とする請求項１記載のタイミング調整装置。
【請求項９】
送信信号の波形が電圧制御信号として出力されている場合にフィードバック信号を積分する第１積分手段と、
一定レベルの波形が電圧制御信号として出力されている場合にフィードバック信号を積分する第２積分手段と、
を有することを特徴とする請求項８記載のタイミング調整装置。
【請求項１０】
電力増幅器での増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、前記主信号経路及び前記制御信号経路間の位相差を求めるタイミング誤差検出ステップと、
位相差が相殺されるように前記主信号経路及び前記制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整するステップと、
主信号経路からの送信信号を制御信号経路から電圧制御信号に従って増幅する電力増幅ステップと
を有し、前記タイミング誤差検出ステップは、
増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点を検出するステップと、
検出された極性変化点を用いて前記位相差を測定する位相差測定ステップと、
を有することを特徴とするタイミング調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯域で使用される増幅器の技術分野に関し、特に電力増幅器の入力信号と電圧制御信号とのタイミングを調整するための装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
線形送信装置では送信される信号は線形に増幅されて送信される。大小さまざまなレベルの信号を線形に増幅するには、大きなレベルの信号に合わせて増幅器に電力を供給しなければならない。しかしながら常に大きな電源電圧を増幅器に印加することにすると、小信号を増幅する場合に増幅効率が著しく低下してしまう問題がある。これは簡易な携帯通信装置や小型のバッテリを利用する装置で特に不利である。このような問題に対処するため、増幅しようとする信号レベルに応じて増幅器に印加する電源電圧を適宜切り替える技術がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１はそのような増幅制御の様子を説明するための図を示す。増幅器（アンプ）は送信信号を入力信号とし、電圧制御信号に応じてそれを増幅し、出力信号を出力する。電圧制御信号は、送信信号の振幅レベルに応じて変化する信号であり、エンベロープ検出器から導出される。振幅レベルを表す信号は包絡線信号やエンベロープ信号等と言及されてもよい。
【０００４】
図２は増幅器の模式的な入出力特性を示す図である。横軸は入力信号の電力レベルを表し、縦軸は出力信号の電力レベルを表す。図２には３種類のグラフが描かれている。１つは入力電力がa1以下ならば線形な入出力特性を示すがそれ以外では入出力特性は非線形になってしまう様子を示す。他の２つも同様に、入力電力がa2（a3）以下ならば線形な入出力特性を示すがそれ以外では入出力特性は非線形になってしまう様子を示す。
【０００５】
図１のエンベロープ検出器は、送信信号のレベルを測定し、それが小さい値であったならば、増幅器の電圧制御信号vをv1に設定する(v=v1)。これにより増幅器の入出力特性は図２の（１）のグラフのようになり、レベルがv1以下の小信号が線形に増幅される。逆に、送信信号のレベルが大きかったならば、エンベロープ検出器は増幅器の電圧制御信号vをv3に設定する(v=v3)。これにより増幅器の入出力特性は図２の（３）のグラフのようになり、大きなレベルの信号でも線形に増幅される。このように増幅器の電源電圧を入力信号に応じて適宜変更することで、線形に増幅された出力信号を高効率で得ることができる。実際にはv1,v2,v3だけでなく多数の電圧が連続的に又は段階的に増幅器に印加される。
【特許文献１】特開平３−１７４８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の手法は入力信号のレベルに応じて電源電圧を適宜変更するので、入力信号及び電圧制御信号のタイミングが適切に合っている必要がある。一方、素子の材料特性、製造プロセス、製造環境等に起因して、素子特性（特に、アナログ素子の特性）にある程度のばらつきが生じる。その結果、送信信号（入力信号）及び電圧制御信号の位相が若干ずれてしまうことが懸念される。
【０００７】
図３は増幅器の入力信号、出力信号及び電圧制御信号を示す。横軸は時間を表し、縦軸は振幅レベルを表す。図示の例では本来位相が合っているべき入力信号及び電圧制御信号が時間的にτで示される量だけずれており、その結果出力信号が本来の波形とは異なる波形になっている様子が示されている。例えばT1で示される期間では、入力信号より大きな電圧制御信号が供給されている。この場合、入力信号自体は線形に増幅されるかもしれないが、必要な電源電圧より大きな電圧が増幅器に印加されるので、増幅効率が下がってしまう。T2で示される期間では、増幅器で線形に増幅できる最大電圧を上回るレベルの信号が増幅器に入力される。従って増幅器の出力信号は入力信号を線形に増幅したものから逸脱し、非線形に増幅されたものになってしまう。また、図中P1で示されるように、出力信号は意図されない急激な変化を強いられるので、それに伴う不要な周波数成分が発生してしまうことも懸念される。このように入力信号と電圧制御信号とのタイミングが適切に符合していなかったならば、信号の劣化や不要波の輻射等が起こってしまう。このようなタイミングずれの問題は個々の製品毎に発生するので、その補償も個々に行う必要がある。しかしながらそのような補償や調整を自動的に効率的に行う手法は未だ見出されていない一方、それを手動で行うには手間がかかり、多くの製品を調整する用途には不向きである。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、線形送信機用増幅器の電源電圧を入力信号レベルに応じて切り替え、歪の少ない出力信号を高い増幅効率で出力する送信機における、増幅器の入力信号と電圧制御信号とのタイミングを調整する装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明で使用されるタイミング調整装置は、主信号経路からの送信信号を制御信号経路からの電圧制御信号に従って増幅する電力増幅手段と、増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、前記主信号経路及び前記制御信号経路間の位相差を求めるタイミング誤差検出手段と、位相差が相殺されるように前記主信号経路及び前記制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整する手段とを有する。前記タイミング誤差検出手段は、増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点を検出する手段と、検出された極性変化点を用いて前記位相差を測定する位相差測定手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、線形送信機用増幅器の電源電圧を入力信号レベルに応じて切り替え、歪の少ない出力信号を高い増幅効率で出力する送信機における、増幅器の入力信号と電圧制御信号とのタイミングを適切にそろえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の様々な形態では、増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、主信号経路及び制御信号経路間の位相差を求め、その位相差が相殺されるように主信号経路及び制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整する送信機が使用される。増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点が検出され、検出された極性変化点を用いて前記位相差が測定される。
【００１２】
本発明の一形態では、極性変化点どうしの間隔及び／又は極性変化点の数を測定することで、位相差の有無が判別される。極性変化点は、減少する波形が増加する波形へ変化する点（落込み点）に対応してもよい。極性変化点のうち、所定の回数を上回る頻度で出現する極性変化点が選別され、後段の処理に使用されてもよい。
【００１３】
本発明の一形態では、増幅前信号が増加する期間にわたって増幅前信号及びフィードバック信号の双方又は一方が積分され、増幅前信号が減少する期間にわたって増幅前信号及びフィードバック信号の双方又は一方が積分される。積分値の異同に応じてタイミングずれの有無が適切に判定される。増幅前信号が増加する期間は、波形の勾配の極性が正の期間に対応し、増幅前信号が減少する期間は、波形の勾配の極性が負の期間に対応してもよい。
【００１４】
本発明の一形態では、増幅前信号が増加する期間にわたって、増幅前信号及びフィードバック信号の差分の第１の時間平均が算出され、増幅前信号が減少する期間にわたって、増幅前信号及びフィードバック信号の差分の第２の時間平均も算出される。第１及び第２の時間平均の差分を比較することでタイミングずれの有無を判別することができる。
【００１５】
本発明の一形態では、送信信号の波形及び一定レベルの波形を極性変化点毎に切り替え、電圧制御信号として出力される。送信信号の波形が電圧制御信号として出力されている場合にフィードバック信号を積分し、第１の積分値が算出される。一定レベルの波形が電圧制御信号として出力されている場合にフィードバック信号を積分し、第２の積分値が算出される。第１及び第２の積分値を比較することでタイミングずれを判別することができる。
【００１６】
送信信号として波形が既知のテスト信号が使用されてもよい。テスト信号はツートーン信号でもよい。
【実施例１】
【００１７】
図４は本発明の一実施例による送信機の部分ブロック図を示す。概して図４には送信信号を伝送する主信号経路４１、制御信号経路４２及び増幅器からのフィードバック信号経路４３が描かれている。主信号経路４１にはタイミング調整回路４１２と、変調器（Mod）４１４と、増幅器４１６とが設けられている。制御信号経路４２には電圧制御信号生成部４２２と、タイミング調整回路４２４とが設けられている。フィードバック経路４３には復調部４３２と、タイミング誤差検出部４３４とが設けられている。
【００１８】
増幅器４１６は、そこに印加される電圧制御信号の示す電圧レベルの下で送信信号を増幅する電力増幅器である。
【００１９】
電圧制御信号生成部４２２はそこに入力された信号の振幅レベルを算出又は測定する。信号が直交変調されていたならば、同相成分及び直交成分の二乗和の平方根を求めることで、信号の大きさが算出される。振幅レベルを表す信号は包絡線信号とも呼ばれる。電圧制御信号生成部４２２はそこに入力された信号の振幅レベルに応じて、増幅器４１６に与える電圧制御信号を導出する。この信号は図２の電圧制御信号（v）に相当する。
【００２０】
タイミング調整回路４２４は電圧制御信号生成部４２２から出力された電圧制御信号を、タイミング誤差検出部４３４からの指示に従って時間軸上で前後させることで電圧制御信号のタイミングを調整し、調整後の電圧制御信号を増幅器４１６に与える。本実施例では送信信号の振幅レベルに基づいて以下に説明されるようなタイミング調整がなされる。しかしながら本発明は振幅レベルの処理に限定されず、送信信号の電力（パワー）レベルに基づいてタイミング調整がなされてもよい。
【００２１】
主信号経路４１上のタイミング調整回路４１２はタイミング誤差検出部４３４からの指示に従って送信信号を時間軸上で前後させることで送信信号のタイミングを調整し、調整後の送信信号を変調器４１４に与える。
【００２２】
変調器４１４は送信信号を無線信号として送信するための周波数変換の処理を行う。
【００２３】
フィードバック経路４３上の復調器４１６は増幅後の無線送信信号をベースバンドの信号に戻すための周波数変換やフィルタリング等の処理を行う。
【００２４】
タイミング誤差検出部４３４は復調部４３２からのフィードバック信号Fbに基づいて主信号経路４１とフィードバック経路４３の間の位相差に加えて、主信号経路４１と制御信号経路４２との位相差も求める。タイミング誤差検出部４３４はタイミング調整回路４１２，４２４に与える指示信号を生成する。指示信号の内容は、そこで算出された位相差が相殺されるようにするものである。
【００２５】
図中参照番号４０で示される枠内の要素は、説明の便宜上ディジタル信号処理を行う要素である。従ってブロック４０と増幅器４１６側との間にはディジタルアナログ変換器やアナログディジタル変換器等の要素が図示されてはいないが実際には存在する。但し、本発明はディジタル領域でもアナログ領域でも実現可能である。
【００２６】
図５は図４のタイミング誤差検出部４３４の詳細な機能ブロック図を示す。タイミング誤差検出部４３４は、遅延部５１、包絡線演算部５２，５３、落込み間隔情報抽出部５４，５５、誤差情報蓄積部５６及び指示信号生成部５７を有する。
【００２７】
遅延部５１は送信信号Txを一定期間遅らせる。遅らせる期間は、送信信号Txとフィードバック信号Fbとのタイミングが合うように調整される。
【００２８】
包絡線演算部５２，５３はそこに入力された信号の振幅レベルを算出又は測定する。信号が直交変調されていたならば、同相成分及び直交成分の二乗和の平方根を求めることで、信号の大きさを算出する。振幅レベルを表す信号は包絡線信号とも呼ばれる。
【００２９】
落込み間隔情報抽出部５４，５５は包絡線演算部５２，５３から取得した振幅情報に基づいて、送信信号を表す波形及びフィードバック信号を表す波形のピーク点及び／又は落込み点を特定する。落込み間隔情報抽出部５４，５５は、特定された落込み点同士の間の間隔（隣接する落込み点間の間隔）を算出する。本説明において落込み点とは信号波形の勾配（傾き）の極性が変化する点のうち、時間経過と共に負から正に極性が変化する点をいう。また、ピーク点とは信号波形の勾配の極性が変化する点のうち、時間経過と共に正から負に極性が変化する点をいう。
【００３０】
誤差情報蓄積部５６は落込み間隔情報抽出部５４，５５から得られた間隔情報を蓄積し、指示信号生成部５７に与える。得られた間隔情報の全てが指示信号生成部５７に与えられてもよいし、所定の閾値を上回る頻度で出現した間隔情報のみが指示信号生成部５７に与えられてもよい。信号処理の安定化を図る観点からは後者のようにすることが望ましい。
【００３１】
指示信号生成部５７は得られた間隔情報に基づいて、タイミング調整回路に与える指示信号を生成する。指示信号はタイミング調整回路の双方又は一方がどの程度の遅延を設定すればよいかを指示する。
【００３２】
図６Ａは送信信号又は電圧制御信号のエンベロープ波形を示す。図中、４つの円で囲まれた落込み点が示され、隣接する落込み点の間の落込み間隔は３つ示されている。仮に送信信号と電圧制御信号のタイミングが揃っていたならば、送信信号に関する落込み間隔と、フィードバック信号に関する落込み間隔は共に等しい。しかしながら、それらのタイミングがずれると、落込み間隔は異なった値になる。図６Ｂはフィードバック信号のエンベロープ波形を示し、送信信号と電圧制御信号のタイミングがτだけずれていることが想定されている。図６Ｂでは７つの落込み点が出現し、長短様々な落込み間隔が新たに出現していることが分かる。このように落込み間隔の種類や長さが変化したことに基づいて、送信信号及び電圧制御信号のタイミングがずれていることが判明する。指示信号生成部５７は、このタイミングずれを補償するような遅延（位相差）をタイミング調整回路４１２及び／又は４２４に与えるための指示信号を作成し、出力する。位相差の具体的な算出方法は以下で説明される。
【００３３】
図７は本発明の一実施例によるタイミング調整方法のフローチャートを示す。フローはステップＳ１から始まり、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では図４の増幅器４１６に与える電源電圧が、ある電圧レベルVCCに一定に維持される。この電圧レベルはどの送信信号の振幅レベルよりも大きいことが望ましい。このような電圧が増幅器４１６に印加されていると、増幅器４１６は如何なるレベルの送信信号も線形に増幅することができる。
【００３４】
ステップＳ３では何らかの送信信号を増幅器４１６に与え、送信信号Txとフィードバック信号Fbとの位相差が補償される。具体的には送信信号Tx及びフィードバック信号Fbの位相差が測定され、その位相差が補償されるように図４のタイミング調整回路４１２又は図５の遅延部５１の遅延量が調整される。
【００３５】
ステップＳ４ではタイミング調整回路４１２，４２４の双方又は一方を利用して、主信号経路及び制御信号経路の間に何らかの遅延が更に導入される。導入される遅延の初期値はゼロでもよいし、或いはかなり大きな値でもよい。
【００３６】
ステップＳ５ではフィードバック信号Fbに基づいて送信信号Tx及び電圧制御信号vの間にタイミングずれが存在するか否かが判定される。タイミングがずれていれば、フローはステップＳ４に戻り、経路間に別の遅延量が与えられる。以後タイミングずれが充分に小さくなるまで、説明済みの同様な手順が反復される。タイミングずれが充分に小さくなれば、フローは終了する。
【００３７】
ステップＳ４で経路間に導入される遅延量は、あるステップ幅でゼロから徐々に増やしてもよいし、かなり大きな値から徐々に減らしてもよい。より効率的にタイミングずれを補償する観点からは、導入する遅延量を０，±α，±α±Ｔ，±α±２Ｔ，...のように変化させることが望ましい。ここで、αは落込み間隔の最小値であり、Ｔは送信信号のシンボル期間を表す。例えば、図６Ｂに示される例では、最小の落込み間隔αはτに等しい（α＝τ）。従って送信信号及び電圧制御信号の間の位相差をαだけ補償すれば、双方のタイミングをそろえることができる。
【実施例２】
【００３８】
図８は本発明の第２実施例で使用されるタイミング誤差検出部の機能ブロック図を示す。図５で説明済みの要素と同様な要素には同じ参照番号が付され、重複的な説明は省略される。タイミング誤差検出部は、包絡線演算部５２，５３及び誤差情報蓄積部５６の間に、落ち込み頻度カウンタ８１，８２と、比較部８３とを有する。
【００３９】
落込み頻度カウンタは８１は送信信号Txの落込み点の出現頻度を測定する。落込み頻度カウンタは８２はフィードバック信号Fbの落込み点の出現頻度を測定する。
【００４０】
比較部８３は送信信号及びフィードバック信号の落込み頻度を比較し、比較結果を誤差情報蓄積部５６に与える。
【００４１】
誤差情報蓄積部５６は落込み頻度に関する情報を蓄積し、それを指示信号生成部５７に与える。
【００４２】
図６Ａに示されるように、送信信号Tx及び電圧制御信号vのタイミングが揃っていると、送信信号の落込み点の出現頻度と、フィードバック信号の落込み点の出現頻度は等しくなるはずである。しかしながらそれらのタイミングがずれていると、出現頻度は等しくなくなる。より正確にはフィードバック信号に関する落込み頻度が、送信信号のものより多く観測されるようになる。従って送信信号及びフィードバック信号の落ち込み頻度を比較することによって、送信信号及び電圧制御信号のタイミングずれの有無を判定することができる。このような動作原理によって、タイミング誤差検出部はタイミング誤差を検出することができる。
【実施例３】
【００４３】
図９は本発明の第３実施例で使用されるタイミング誤差検出部の機能ブロック図を示す。図５で説明済みの要素と同様な要素には同じ参照番号が付され、重複的な説明は省略される。図９に示されるタイミング誤差検出部は、傾き検出部９１、積分器９３，９４、比較部９５を有する。
【００４４】
傾き検出部９１は送信信号を表す波形の傾き又は勾配を算出する。傾き検出部９１は第３実施例だけではなく、第１及び第２実施例のタイミング誤差検出部に備わっていてもよい。波形の傾き又は勾配は、波形を表す関数の微分係数として導出されてもよい。傾き検出部９１は積分器９３，９４での積分区間を規定する。本実施例では送信信号の波形から導出された積分区間が積分器９３，９４で使用されるが、別の実施例ではフィードバック信号の波形から導出された積分区間が積分器９３，９４で使用されてもよい。本実施例では、波形の勾配の極性が正である区間と、波形の勾配の極性が負である区間とが２種類の積分区間として用意される。前者は立上り区間又は増加区間と言及される。後者は立ち下がり区間又は減少区間と言及される。図１０Ａでは立上り区間がTodd＝T1,T3,T5,...で規定され、立下がり区間がTeven＝T2,T4,T6,...で規定される。
【００４５】
積分器９３は傾き検出部９１により規定された積分区間で送信信号Txを積分し、出力する。積分器９４は傾き検出部９１により規定された積分区間でフィードバック信号Fbを積分し、出力する。積分区間はTodd又はTevenである。図１０Ｂに示されるように、送信信号Txから導出された積分区間でフィードバック信号Fbが積分される点に留意を要する。
【００４６】
比較部９５は各積分器９３，９４から得られた積分値を比較し、比較結果を指示信号生成部５７に与える。
【００４７】
図１１Ａ，１１Ｂは送信信号Txと積分区間Todd，Tevenの関係を示す。送信信号Txの波形の勾配の極性が変化する毎に増加区間及び減少区間が交互に並んでいる様子が示されている。図１１Ａは、送信信号Txを増加区間Toddにわたって積分した値Sodd＝∫Todd(Tx)dtが、斜線部の面積に相当することを示す。図１１Ｂは、送信信号Txを減少区間Tevenにわたって積分した値Seven＝∫Teven(Tx)dtが、斜線部の面積に相当することを示す。図１１Ｃ，１１Ｄはフィードバック信号Fbと積分区間Todd，Tevenの関係を示す。この場合において、送信信号Tx及び電圧制御信号vのタイミングは若干ずれていることが想定されている。図１１Ｃは、フィードバック信号Txを増加区間Toddにわたって積分した値Sodd＝∫Todd(Fb)dtが、斜線部の面積に相当することを示す。図１１Ｄは、フィードバック信号Txを増加区間Tevenにわたって積分した値Seven＝∫Teven(Fb)dtが、斜線部の面積に相当することを示す。
【００４８】
上述したように送信信号Tx及び電圧制御信号vのタイミングが揃っていたならば、共通する積分区間（Todd又はTeven）で送信信号Txを積分してもフィードバック信号Fbを積分しても同様な値になることが予想される。また、長時間にわたって積分を行えば、積分区間Toddで積分した値と積分区間Tevenで積分した値も同様な値になることが予想される。しかしながら、送信信号Tx及び電圧制御信号vのタイミングがずれていると、積分値は異なる値になる。
【００４９】
本実施例では、フィードバック信号Fbを一方の積分区間Toddで積分したものと、フィードバック信号Fbを他方の積分区間Tevenで積分したものとが使用される。タイミングずれがなければこれらは等しい値になるはずである。従ってそれらの差分ΔＳが充分に小さいか否かを判定することで（或いは積分値の大小を比較することで）、送信信号Tx及び電圧制御信号vのタイミングずれの有無を検出することができる。
【００５０】
ΔＳ＝∫Todd(Fb)dt−∫Teven(Fb)dt
また、∫Todd(Fb)dtと∫Teven(Fb)dtの大小比較を行うことで（ΔＳの極性又は符号を判定することで）、タイミングずれの方向を予測することもできる。例えば図１１Ａ−Ｄを参照すると、図１１Ｃの斜線部の面積は、図１１Ｄの斜線部の面積に比較して小さく、図１１Ａの斜線部の面積から大きく減少している。図１１Ｄの斜線部の面積は図１１Ｂの斜線部の面積から大して減少していない。このような面積の大小関係と、送信信号Tx及びフィードバック信号Fbの位相関係から、送信信号Tx及び電圧制御信号vのタイミングのずれた方向を推測することができる。
【００５１】
なお、タイミングずれの有無だけなら、送信信号Txを全区間で積分したものと、フィードバック信号Fbを全区間で積分したものの差分が充分に小さいか否かを検討することで判定できる。このようにすると、Todd及びTevenの積分区間を用意しなくて済むが、フィードバック信号Fbだけでなく送信信号Txも積分する必要がある。
【００５２】
ΔＳ＝∫全区間(Tx)dt−∫全区間(Fb)dt
【実施例４】
【００５３】
本発明の第４実施例では送信信号Tx及びフィードバック信号Fbの差分の時間平均が、各区間Todd及びTevenで算出され、それらが等しいか否かが判定される。すなわち、
ΔＳ＝Sodd−Seven
Sodd=Σ1/(Todd)∫Todd(Tx-Fb)dt
Seven=Σ1/(Teven)∫Teven(Tx-Fb)dt
が算出される。ΔＳが充分に小さいか否かを判定することで、タイミングずれの有無を判定することができる。また、Sodd=∫Todd(Tx-Fb)dtの部分は図１２Ａに示される斜線部の面積に相当し、Seven=∫Teven(Tx-Fb)dtの部分は図１２Ｂに示される斜線部の面積に相当する。従って、Sodd及びSeven、即ち差分の時間平均はタイミングが揃っていればゼロになるべき量である。本実施例によれば、Sodd及びSevenの何れがゼロにより近いか、及びΔＳが充分に小さいか否かを判別することで、タイミングずれの有無及び方向を検出することができる。
【実施例５】
【００５４】
第１乃至第４実施例での電圧制御信号vはタイミングがずれているかもしれない点を除いて、送信信号Txと同一形状の波形であった。本発明の第５実施例では、波形の修正された電圧制御信号v'が使用される。一例として、図１３に示されるようなスイッチが、図４の電圧制御信号生成部４２２の入力部に、又はタイミング調整回路４２４及び増幅器４１６の間に設けられる。このスイッチは、送信信号波形の勾配の極性変化点が訪れる度に、レベルが変化する信号と一定の電源レベルVCCとを切り替えることで信号v'を作成し、それを増幅器４１６に与えるようにする。
【００５５】
図１４Ａ上側の波形vは送信信号Txから導出された電圧制御信号vを示す。図１４Ａ下側の波形v'は送信信号の増加区間ではそれを制御信号とし、減少区間では固定レベルVCCを制御信号とすることで生成された電圧制御信号を示す。図１４Ａ下側にはタイミングのずれた送信信号Txも描かれている。修正された電圧制御信号v'を用いて送信信号Txを増幅すると、図１４Ａ下側の縦縞模様で示されるような波形のフィードバック信号Fb'が得られる。図１４Ｂ上側の波形vは送信信号Txから導出された電圧制御信号vを示し、図１４Ａ上側の波形と同じである。図１４Ｂ下側の波形v"は送信信号の減少区間ではそれを制御信号とし、増加区間では固定レベルVCCを制御信号とすることで生成された電圧制御信号を示す。図１４Ｂ下側にはタイミングのずれた送信信号Txも描かれている。修正された電圧制御信号v"を用いて送信信号Txを増幅すると、図１４Ｂ下側の横縞模様で示されるような波形のフィードバック信号Fb"が得られる。
【００５６】
２種類のフィードバック信号Fb',Fb"を比較するに、図１４Ａのフィードバック信号Fb'は送信信号波形から比較的大きく逸脱し、図１４Ｂのフィードバック信号Fb"は送信信号波形に比較的近いことが分かる。図中太線で囲まれた領域は、送信信号波形からのずれを表す。従ってフィードバック信号Fb'の全区間にわたる積分値と、フィードバック信号Fb"の全区間にわたる積分値とを比較すると、前者より後者が大きくなることが予想される。このような大小関係に基づいて、送信信号及び電圧制御信号のタイミングのずれを検出することができる。
【００５７】
より具体的には、図１４Ａに示されるような電圧制御信号v'を増幅器に印加しながらフィードバック信号Fb'を積分し、第１の積分値が算出される。次に図１４Bに示されるような電圧制御信号v"を増幅器に印加しながらフィードバック信号Fb"を積分し、第２の積分値が算出される。そして、第１及び第２の積分値の比較を行うことでタイミングずれの有無が判定される。
【実施例６】
【００５８】
上記の各実施例では何らかの波形の送信信号が使用されていた。しかしながら、本発明の第６実施例では、特定の波形を有するテスト信号が使用され、タイミング調整がなされる。図１５Ａはそのようなテスト信号に使用されてもよいツートーン(2tone)信号を示す。このような信号が利用されると、図１５Ｂに示されるように信号波形のピーク、落込み、落込み間隔等を正確に判別することができ、これは測定精度を向上させる観点から好ましい。上述したようにフィードバック信号波形の落込み間隔の最小値αは、送信信号と電圧制御信号のタイミングずれτと一定の関係（τ＝±α，±α±Ｔ，...）を有する。従ってツートーン信号の周期がタイミングずれよりも小さいと（周波数が高すぎると）、その一定の関係を用いて効果的にタイミングずれを補正することが困難になる。従ってより現実的には、先に低周波数のツートーン信号を使用してタイミングずれを概算し、後に高周波数のツートーン信号を使用してタイミングずれを微調整することが望ましい。テスト信号はツートーン信号に限らず他の様々な信号が利用されてもよい。例えばパルス信号がテスト信号に使用されてもよい。
【００５９】
以上本発明が様々な実施例を通じて説明されてきたが、各実施例は単独に使用されてもよいし適切ならば組み合わせて使用されてもよい。また、各実施例の要素の全部又は一部はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。
【００６０】
以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。
【００６１】
（付記１）
主信号経路からの送信信号を制御信号経路からの電圧制御信号に従って増幅する電力増幅手段と、
増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、前記主信号経路及び前記制御信号経路間の位相差を求めるタイミング誤差検出手段と、
位相差が相殺されるように前記主信号経路及び前記制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整する手段と、
を有し、前記タイミング誤差検出手段は、
増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点を検出する手段と、
検出された極性変化点を用いて前記位相差を測定する位相差測定手段と、
を有することを特徴とするタイミング調整装置。
（付記２）
前記位相差測定手段が、極性変化点どうしの間隔を測定する手段を有する
ことを特徴とする付記１記載のタイミング調整装置。
（付記３）
前記位相差測定手段が、極性変化点の数を測定する手段を有する
ことを特徴とする付記１記載のタイミング調整装置。
（付記４）
前記極性変化点は、減少する波形が増加する波形へ変化する点に対応する
ことを特徴とする付記１記載のタイミング調整装置。
【００６２】
（付記５）
極性変化点のうち、所定の回数を上回る頻度で出現する極性変化点が選別される
ことを特徴とする付記１記載のタイミング調整装置。
【００６３】
（付記６）
前記位相差測定手段が、
増幅前信号が増加する期間にわたって増幅前信号又はフィードバック信号を積分する第１積分手段と、
増幅前信号が減少する期間にわたって増幅前信号又はフィードバック信号を積分する第２積分手段と、
を有することを特徴とする付記１記載のタイミング調整装置。
（付記７）
増幅前信号が増加する期間は、波形の勾配の極性が正の期間である
ことを特徴とする付記６記載のタイミング調整装置。
【００６４】
（付記８）
増幅前信号が減少する期間は、波形の勾配の極性が負の期間である
ことを特徴とする付記５記載のタイミング調整装置。
【００６５】
（付記９）
前記第１の積分手段が、増幅前信号が増加する期間にわたって増幅前信号及びフィードバック信号を積分し、
前記第２の積分手段が、増幅前信号が減少する期間にわたって増幅前信号及びフィードバック信号を積分する、
ことを特徴とする付記６記載のタイミング調整装置。
（付記１０）
前記第１の積分手段が、増幅前信号が増加する期間にわたってフィードバック信号を積分し、
前記第２の積分手段が、増幅前信号が減少する期間にわたってフィードバック信号を積分する、
ことを特徴とする付記６記載のタイミング調整装置。
（付記１１）
前記第１積分手段は、増幅前信号が増加する期間にわたって、増幅前信号及びフィードバック信号の差分の時間平均を算出し、
前記第２積分手段は、増幅前信号が減少する期間にわたって、増幅前信号及びフィードバック信号の差分の時間平均を算出する
ことを特徴とする付記６記載のタイミング調整装置。
（付記１２）
送信信号の波形及び一定レベルの波形を極性変化点毎に切り替え、電圧制御信号として出力する手段
を更に有することを特徴とする付記１記載のタイミング調整装置。
（付記１３）
送信信号の波形が電圧制御信号として出力されている場合にフィードバック信号を積分する第１積分手段と、
一定レベルの波形が電圧制御信号として出力されている場合にフィードバック信号を積分する第２積分手段と、
を有することを特徴とする付記１２記載のタイミング調整装置。
（付記１４）
前記送信信号として波形が既知のテスト信号が使用される
ことを特徴とする付記１記載のタイミング調整装置。
【００６６】
（付記１５）
前記テスト信号が、ツートーン信号である
ことを特徴とする付記１４記載のタイミング調整装置。
【００６７】
（付記１６）
電力増幅器での増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、前記主信号経路及び前記制御信号経路間の位相差を求めるタイミング誤差検出ステップと、
位相差が相殺されるように前記主信号経路及び前記制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整するステップと、
主信号経路からの送信信号を制御信号経路から電圧制御信号に従って増幅する電力増幅ステップと
を有し、前記タイミング誤差検出ステップは、
増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点を検出するステップと、
検出された極性変化点を用いて前記位相差を測定する位相差測定ステップと、
を有することを特徴とするタイミング調整方法。
（付記１７）
電力増幅器での増幅前の送信信号の振幅又は電力を表す増幅前信号及び増幅後の信号の振幅又は電力を表すフィードバック信号に基づいて、前記主信号経路及び前記制御信号経路間の位相差を求めるタイミング誤差検出ステップと、
位相差が相殺されるように前記主信号経路及び前記制御信号経路の双方又は一方の遅延量を調整するステップと、
主信号経路からの送信信号を制御信号経路から電圧制御信号に従って増幅する電力増幅ステップと、
をデータ処理装置に実行させるソフトウエアであって、前記タイミング誤差検出ステップは、
増幅前信号又はフィードバック信号の波形の勾配の極性変化点を検出するステップと、
検出された極性変化点を用いて前記位相差を測定する位相差測定ステップと、
を有することを特徴とするソフトウエア。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来の増幅制御方法を説明するための図を示す。
【図２】増幅器の模式的な入出力特性を示す図である。
【図３】増幅器の入力信号、出力信号及び制御信号を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による送信機の部分ブロック図を示す。
【図５】図４のタイミング誤差検出部の詳細な機能ブロック図を示す。
【図６Ａ】送信信号又は電圧制御信号の落込み及び落込み間隔を示す図である。
【図６Ｂ】フィードバック信号の落込み及び落込み間隔を示す図である。
【図７】本発明の一実施例によるタイミング調整方法のフローチャートを示す。
【図８】本発明の一実施例で使用されるタイミング誤差検出部の機能ブロック図を示す。
【図９】本発明の一実施例で使用されるタイミング誤差検出部の機能ブロック図を示す。
【図１０Ａ】送信信号と積分区間との関係を示す図である。
【図１０Ｂ】送信信号、電圧制御信号及びフィードバック信号と積分区間との関係を示す図である。
【図１１Ａ】送信信号と積分区間との関係を示す図である。
【図１１Ｂ】送信信号と積分区間との関係を示す図である。
【図１１Ｃ】送信信号、電圧制御信号及びフィードバック信号と積分区間との関係を示す図である。
【図１１Ｄ】送信信号、電圧制御信号及びフィードバック信号と積分区間との関係を示す図である。
【図１２Ａ】差信号の時間平均に関連する領域を示す図である。
【図１２Ｂ】差信号の時間平均に関連する領域を示す図である。
【図１３】スイッチの一例を示す図である。
【図１４Ａ】修正前後の電圧制御信号、送信信号及びフィードバック信号を示す図である。
【図１４Ｂ】修正前後の電圧制御信号、送信信号及びフィードバック信号を示す図である。
【図１５Ａ】ツートーン信号を示す図である。
【図１５Ｂ】ツートーン信号から導出されたフィードバック信号を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
４１  主信号経路
４２  制御信号経路
４３  フィードバック信号経路
４１２，４２４  タイミング調整回路
４１４  変調部
４１６  増幅器
４２２  電圧制御信号生成部
４３２  復調部
４３４  タイミング誤差検出部
５１  遅延部
５２，５３  包絡線演算部
５４，５５  落込み間隔情報抽出部
５６  誤差情報蓄積部
５７  指示信号生成部
８１，８２  落込み頻度カウンタ
８３  比較部
９１  傾き検出部
９３，９４  積分器
９５  比較部
【図１】
2007189438.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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2007189438.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
2007189438.tif 000015
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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