(57)【要約】【課題】入力された信号を互いに位相が異なる２つの信号に分解して出力する信号分解装置において、当該２つの信号を増幅する際に生じる歪みを低減することを目的とする。【解決手段】複数の成分信号を含む入力ベクトル信号を互いに位相が異なる第１信号および第２信号に分解して出力する信号分解装置であって、入力ベクトル信号のベクトル絶対値が所定の値より小さいときには、第１信号の位相と第２信号の位相との間の差が所定の値より小さくなるよう入力ベクトル信号を分解することを特徴とする。【選択図】図１
2007325163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成分信号を含む入力ベクトル信号を互いに位相が異なる第１信号および第２信号に分解して出力する信号分解装置であって、
前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値が所定の値より小さいときには、前記第１信号の位相と前記第２信号の位相との間の差が所定の値より小さくなるよう前記入力ベクトル信号を分解することを特徴とする信号分解装置。
【請求項２】
前記第１信号を増幅する第１増幅部と、
前記第２信号を増幅する第２増幅部と、
前記第１増幅部が出力する信号と前記第２増幅部が出力する信号とを合成して出力する合成部と、
を含む信号増幅システム、
に設けられ、
前記第１増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第１増幅部の出力信号が飽和する特性、および前記第２増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第２増幅部の出力信号が飽和する特性に基づいて、前記入力ベクトル信号を分解することを特徴とする請求項１に記載の信号分解装置。
【請求項３】
入力ベクトル信号を互いに位相が異なる第１信号および第２信号に分解して出力する信号分解装置であって、
前記第１信号を増幅する第１増幅部と、
前記第２信号を増幅する第２増幅部と、
前記第１増幅部が出力する信号と前記第２増幅部が出力する信号とを合成して出力する合成部と、
を含む信号増幅システム、
に設けられ、
前記第１増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第１増幅部の出力信号が飽和する特性、および前記第２増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第２増幅部の出力信号が飽和する特性に基づいて、前記入力ベクトル信号を分解することを特徴とする信号分解装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の信号分解装置であって、
前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角と、前記第１信号の大きさおよび位相と、前記第２信号の大きさおよび位相と、を対応付けた分解テーブルと、
前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角を測定する信号測定部と、
前記信号測定部の測定結果に基づいて前記分解テーブルを参照し、前記第１信号および前記第２信号を生成して出力する信号生成部と、
を備えることを特徴とする信号分解装置。
【請求項５】
請求項１に記載の信号分解装置と、
前記第１信号を増幅する第１増幅部と、
前記第２信号を増幅する第２増幅部と、
前記第１増幅部が出力する信号と前記第２増幅部が出力する信号とを合成して出力する合成部と、
を含むことを特徴とする信号増幅システム。
【請求項６】
入力された信号を増幅して出力する信号増幅システムであって、
請求項２または請求項３に記載の信号分解装置と、前記第１増幅部と、前記第２増幅部と、前記合成部と、を含むことを特徴とする信号増幅システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の信号増幅システムであって、
前記信号分解装置は、
前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角と、前記第１信号の大きさおよび位相と、前記第２信号の大きさおよび位相と、を対応付けた分解テーブルと、
前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角を測定する信号測定部と、
前記信号測定部の測定結果に基づいて前記分解テーブルを参照し、前記第１信号および前記第２信号を生成して出力する信号生成部と、
を備えることを特徴とする信号増幅システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された信号を互いに位相が異なる２つの信号に分解して出力する信号分解装置、およびそのような信号分解装置を適用した信号増幅システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
包絡線が変動する変調信号を、包絡線が一定である２つの位相変調信号に分解して増幅する信号増幅システムが知られている。図７はそのような信号増幅システム１０６の構成を示す。信号増幅システム１０６は、信号分解部４０、第１増幅装置４２−１、第２増幅装置４２−２、および合成部１６を備えて構成される。
【０００３】
信号分解部４０にはＱＰＳＫ変調信号、ＱＡＭ変調信号等の包絡線が変動する変調信号が入力される。信号分解部４０は、入力された変調信号を振幅が一定値Ｒである第１位相変調信号および第２位相変調信号に分解して出力する。
【０００４】
図８に、変調信号を第１位相変調信号および第２位相変調信号に分解する様子をベクトルを以てｘｙ平面に示す。ただし、ｘｙ平面は、変調信号を示すベクトルの方向をｘ軸とし、変調信号を示すベクトルの方向と垂直な方向をｙ軸とする。信号の複素ベクトルによる表記に従えば、ｘｙ平面は、固定された絶対的な座標系において変調信号の位相の変化に従って原点Ｏを中心に回転する。
【０００５】
ある時刻ｔ１において変調信号が図８のベクトルＳ（ｔ１）で表されるとき、信号分解部４０は、ベクトルＳ（ｔ１）を絶対値がＲである互いにｘ軸について線対称なベクトルＳ１（ｔ１）およびベクトルＳ２（ｔ１）に分解し、それぞれベクトルＳ１（ｔ１）およびベクトルＳ２（ｔ１）で表される第１位相変調信号および第２位相変調信号を出力する。また、時刻ｔ２において変調信号が図８のベクトルＳ（ｔ２）で表されるとき、信号分解部４０は、ベクトルＳ（ｔ２）を絶対値がＲである互いにｘ軸について線対称なベクトルＳ１（ｔ２）およびベクトルＳ２（ｔ２）に分解し、それぞれベクトルＳ１（ｔ２）およびベクトルＳ２（ｔ２）で表される第１位相変調信号および第２位相変調信号を出力する。
【０００６】
このように変調信号を第１位相変調信号および第２位相変調信号に分解する場合、変調信号の大きさが０から２Ｒの範囲で変化するとき、第１位相変調信号を示すベクトル軌跡は原点Ｏを中心とする半径Ｒの円ＣＯのうちｙ成分の値が正である部分を描き、第２位相変調信号を示すベクトル軌跡は円ＣＯのうちｙ成分の値が負である部分を描く。また、変調信号の大きさが小さい程、第１位相変調信号と第２位相変調信号との間の位相差は大きくなる。
【０００７】
信号分解部４０は、第１位相変調信号を第１増幅装置４２−１に出力し、第２位相変調信号を第２増幅装置４２−２に出力する。第１増幅装置４２−１および第２増幅装置４２−２は信号を増幅して合成部１６に出力する。合成部１６は信号を加算して出力する。
【０００８】
一般に、増幅装置が出力することのできる信号の値には上限があり、出力信号の値が上限に達した状態は飽和状態と称される。増幅装置が飽和状態に至った状態では出力される信号の大きさが制限されるが、増幅装置の電力効率が高くなる。それぞれ第１増幅装置４２−１および第２増幅装置４２−２に出力される第１位相変調信号および第２位相変調信号は、包絡線が一定であり位相に情報を含む信号であるため、第１増幅装置４２−１および第２増幅装置４２−２によって大きさが制限されたとしても情報伝送の観点からは問題が生じない。したがって、信号増幅システム１０６では、第１位相変調信号の振幅Ｒおよび第２位相変調信号の振幅Ｒを大きくすることで、第１増幅装置４２−１および第２増幅装置４２−２の電力効率を高くすることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２９８３５７号公報
【特許文献２】特開２００５−０３９７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
信号増幅システム１０６では、第１位相変調信号と第２位相変調信号との間の位相差は、変調信号の大きさが大きいほど小さくなり、変調信号の大きさが小さいほど大きくなる。したがって、当該位相差は、変調信号の大きさの変動に応じて変動し、第１位相変調信号の位相および第２位相変調信号の位相もまた、変調信号の大きさの変動に応じて変動する。これによって、第１位相変調信号の占有周波数帯域幅および第２位相変調信号の占有周波数帯域幅は、元の変調信号が占有する周波数帯域幅よりも広くなる。
【００１１】
したがって、第１増幅装置４２−１および第２増幅装置４２−２が増幅することが可能な信号の周波数帯域幅が十分に広くない場合には、必要な周波数成分の欠落によりそれぞれが出力する信号に含まれる歪み成分が増加し、合成部１６から出力される信号に含まれる歪み成分が増加するという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、入力された信号を互いに位相が異なる２つの信号に分解して出力する信号分解装置において、当該２つの信号を増幅する際に生じる歪みを低減することを目的とする。また、そのような信号分解装置を適用した信号増幅システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数の成分信号を含む入力ベクトル信号を互いに位相が異なる第１信号および第２信号に分解して出力する信号分解装置であって、前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値が所定の値より小さいときには、前記第１信号の位相と前記第２信号の位相との間の差が所定の値より小さくなるよう前記入力ベクトル信号を分解することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る信号分解装置においては、前記第１信号を増幅する第１増幅部と、前記第２信号を増幅する第２増幅部と、前記第１増幅部が出力する信号と前記第２増幅部が出力する信号とを合成して出力する合成部と、を含む信号増幅システム、に設けられ、前記第１増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第１増幅部の出力信号が飽和する特性、および前記第２増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第２増幅部の出力信号が飽和する特性に基づいて、前記入力ベクトル信号を分解する構成とすることが好適である。
【００１５】
また、本発明は、入力ベクトル信号を互いに位相が異なる第１信号および第２信号に分解して出力する信号分解装置であって、前記第１信号を増幅する第１増幅部と、前記第２信号を増幅する第２増幅部と、前記第１増幅部が出力する信号と前記第２増幅部が出力する信号とを合成して出力する合成部と、を含む信号増幅システム、に設けられ、前記第１増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第１増幅部の出力信号が飽和する特性、および前記第２増幅部の入力信号の大きさの増加に伴って前記第２増幅部の出力信号が飽和する特性に基づいて、前記入力ベクトル信号を分解することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る信号分解装置においては、前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角と、前記第１信号の大きさおよび位相と、前記第２信号の大きさおよび位相と、を対応付けた分解テーブルと、前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角を測定する信号測定部と、前記信号測定部の測定結果に基づいて前記分解テーブルを参照し、前記第１信号および前記第２信号を生成して出力する信号生成部と、を備える構成とすることが好適である。
【００１７】
また、本発明に係る信号増幅システムにおいては、前記信号分解装置と、前記第１信号を増幅する第１増幅部と、前記第２信号を増幅する第２増幅部と、前記第１増幅部が出力する信号と前記第２増幅部が出力する信号とを合成して出力する合成部と、を含む構成とすることが好適である。
【００１８】
また、本発明に係る信号増幅システムにおいては、前記信号分解装置は、前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角と、前記第１信号の大きさおよび位相と、前記第２信号の大きさおよび位相と、を対応付けた分解テーブルと、前記入力ベクトル信号のベクトル絶対値およびベクトル角を測定する信号測定部と、前記信号測定部の測定結果に基づいて前記分解テーブルを参照し、前記第１信号および前記第２信号を生成して出力する信号生成部と、を備える構成とすることが好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、入力された信号を互いに位相が異なる２つの信号に分解して出力する信号分解装置において、当該２つの信号を増幅する際に生じる歪みを低減することができる。また、入力された信号を互いに位相が異なる２つの信号に分解して増幅する信号増幅システムにおいて、当該２つの信号を増幅する際に生じる歪みを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に本発明の第１の実施形態に係る信号増幅システム１００の構成を示す。信号増幅システム１００は、信号分解部１０、第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１、第２増幅器１４−２、および合成部１６を備えて構成される。第１ミキサ１２−１および第２ミキサ１２−２には特性が同一のものを適用することが好適であり、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２には特性が同一のものを適用することが好適である。信号増幅システム１００は、２つの信号からなるベースバンド信号ＩＱを当該２つの信号とは異なる２つの信号に分解して増幅し、当該増幅された２つの信号を加算して出力するものである。
【００２１】
信号分解部１０は、信号測定部１８、分解ベクトル生成部２０、分解テーブル記憶部２２、信号変換部２４−１および２４−２を備えて構成される。信号測定部１８、分解ベクトル生成部２０、および分解テーブル記憶部２２はディジタル回路によって構成することが好適である。
【００２２】
信号測定部１８には、ベースバンド信号ＩＱが入力される。ベースバンド信号ＩＱは、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑから構成され、同相信号Ｉの値および直交信号Ｑの値の組にはディジタル信号のディジタル値が対応付けられている。ディジタル値を同相信号Ｉおよび直交信号Ｑの組に対応付ける方式としては、ＢＰＳＫ方式、ＱＰＳＫ方式、ＱＡＭ方式等がある。本実施形態では、同相信号Ｉおよび直交信号Ｑを、独立した２つの信号として信号測定部１８に入力する構成としているが、同相信号Ｉの値を実数部とし直交信号Ｑの値を虚数部とした、いわゆる複素Ｉ／Ｑ信号を信号測定部１８に入力する構成としてもよい。
【００２３】
信号測定部１８は、同相信号Ｉの値を横軸にとり直交信号Ｑの値を縦軸にとったＩＱ平面上で定義されるベースバンド信号ＩＱのベクトルであるベースバンド信号ベクトルＳＢを求める。そして、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値Ａおよびベクトル角φを測定して分解ベクトル生成部２０に出力する。
【００２４】
分解ベクトル生成部２０は、ベースバンド信号ベクトルＳＢを互いに絶対値の等しい２つのベクトルに分解することで得られる、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２を求める。そして、第１分解ベクトルＳＢ１の成分値を信号変換部２４−１に出力し、第２分解ベクトルＳＢ２の成分値を信号変換部２４−２に出力する。ベクトルの成分値は、ベクトル絶対値およびベクトル角の組で表されるものであってもよいし、ＩＱ平面のＩ成分およびＱ成分の組で表されるものであってもよい。
【００２５】
分解ベクトル生成部２０が、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２を求める処理は、分解テーブル記憶部２２が記憶する分解テーブルＴＢを参照することで行う。分解テーブルＴＢは、ベースバンド信号ベクトルＳＢのある成分値に対し、第１分解ベクトルＳＢ１の成分値および第２分解ベクトルＳＢ２の成分値を、それぞれ、図２のｘｙ平面に示されるベクトル軌跡Ｔｃ１およびＴｃ２で示されるように対応付けたものである。
【００２６】
図２におけるベクトル軌跡Ｔｃ１およびＴｃ２は、それぞれ、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値Ａが０からＸｍａｘまで変化したときの、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２が描くベクトル軌跡である。ただし、ｘｙ平面は、ベースバンド信号ベクトルＳＢの方向をｘ軸とし、ベースバンド信号ベクトルＳＢの方向と垂直な方向をｙ軸とする。Ｘｍａｘはベクトル絶対値Ａがとりうる最大値である。
【００２７】
ベクトル絶対値Ａがｘ＝０からｘ＝Ｘ１まで変化するとき、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２は、ｘ＝０の原点Ｏからｘ軸上におけるｘ＝Ｘ１／２の位置にある点Ｔ１までの直線を描く。ベクトル絶対値Ａがｘ＝Ｘ１からｘ＝Ｘ２まで変化するとき、第１分解ベクトルＳＢ１は点Ｔ１から点Ｔ２−１に至る線分Ｌ１を描き、第２分解ベクトルＳＢ２は点Ｔ１から点Ｔ２−２に至る線分Ｌ２を描く。線分Ｌ１がｘ軸となす角および線分Ｌ２がｘ軸となす角は等しい。
【００２８】
ベクトル絶対値Ａがｘ＝Ｘ２からｘ＝Ｘｍａｘまで変化するとき、第１分解ベクトルＳＢ１は点Ｔ２−１から点Ｔ３に至る円弧Ｃ１を描き、第２分解ベクトルＳＢ２は点Ｔ２−２から点Ｔ３に至る円弧Ｃ２を描く。点Ｔ３はｘ軸上におけるｘ＝Ｘｍａｘ／２の位置にある。また、円弧Ｃ１およびＣ２は、原点Ｏを中心とする半径がＸｍａｘ／２の円の一部である。
【００２９】
なお、ここでは、ベクトル絶対値Ａが０からＸ１、Ｘ２、Ｘｍａｘの順で変化した場合について説明したが、ベクトル絶対値ＡがＸｍａｘからＸ２、Ｘ１、０の順で変化した場合については、ベクトル軌跡が描かれる方向を逆にすることで同様に説明することができる。
【００３０】
信号変換部２４−１は、第１分解ベクトルＳＢ１を、そのベクトル絶対値を信号の大きさとし、そのベクトル角を位相とするアナログ信号に変換し、第１分解信号として第１ミキサ１２−１に出力する。信号変換部２４−２は、第２分解ベクトルＳＢ２を、そのベクトル絶対値を信号の大きさとし、そのベクトル角を位相とするアナログ信号に変換し、第２分解信号として第２ミキサ１２−２に出力する。
【００３１】
第１ミキサ１２−１には、第１分解信号の他、所定の周波数のローカル信号ＳＬが入力される。第１ミキサ１２−１は、ローカル信号ＳＬと第１分解信号とを乗じることによって、第１分解信号の周波数を高域にシフトして第１増幅器１４−１に出力する。第２ミキサ１２−２には、第２分解信号の他、ローカル信号ＳＬが入力される。第２ミキサ１２−２は、ローカル信号ＳＬと第２分解信号とを乗じることによって、第２分解信号の周波数を高域にシフトして第２増幅器１４−２に出力する。第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２は、信号を増幅して合成部１６に出力する。合成部１６は、入力された２つの信号を加算して出力する。
【００３２】
図３（ａ）は、第１増幅器１４−１または第２増幅器１４−２の入力信号Ｉｎの大きさを横軸にとり、第１増幅器１４−１または第２増幅器１４−２の出力信号Ｏｕｔの大きさを縦軸をとった理想的な入出力特性を示す。入力信号Ｉｎの大きさが０以上Ｘｍａｘ／２以下のときは、出力信号Ｏｕｔの大きさは入力信号Ｉｎの大きさに対して線形に変化する。そして、入力信号Ｉｎの大きさがＸｍａｘ／２より大きいときに第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２は飽和状態となり、出力信号Ｏｕｔの値は一定の飽和値Ｓａｔとなる。
【００３３】
このような構成によれば、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値ＡがＸ２より大きいときには、第１分解信号および第２分解信号のそれぞれの大きさはＸｍａｘ／２に至り、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２は飽和状態になる。このとき、ベースバンド信号ベクトルＳＢが有する情報は、第１分解信号および第２分解信号のそれぞれの位相によって表されることとなる。これによって、第１分解信号および第２分解信号が有する情報が失われることなく、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２の電力効率を高めることができる。
【００３４】
また、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値ＡがＸ２以下のときには、第１分解信号と第２分解信号との間の位相差は、原点Ｏと点Ｔ２−１との間を結ぶ直線Ｐ１と、原点Ｏと点Ｔ２−２との間を結ぶ直線Ｐ２とがなす制限角θ以下に抑えられる。これによって、第１分解信号の位相の変動および第２分解信号の位相の変動を小さく抑えることができ、第１分解信号の占有周波数帯域幅および第２分解信号の占有周波数帯域幅を狭くすることができる。したがって、第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２における周波数成分の欠落を回避することができ、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２が出力する信号に含まれる歪み成分を低減し、合成部１６から出力される信号に含まれる歪み成分を低減することができる。
【００３５】
次に、分解テーブルＴＢにおける成分値の対応付けを最適化した例として、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２の実際の入出力特性に適合するよう、ベースバンド信号ベクトルＳＢの成分値に対し、第１分解ベクトルＳＢ１の成分値および第２分解ベクトルＳＢ２の成分値を対応付けた場合について説明する。
【００３６】
図３（ｂ）は、実際に適用される第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２の入出力特性の例を示す。理想的な増幅器は、図３（ａ）に示されるように入力信号Ｉｎの大きさがＸｍａｘ／２以下の範囲で線形な特性を示す。ところが、実際には図３（ｂ）に示されるように、入力信号Ｉｎの大きさがＸｍａｘ／２より小さいＴＨを超えたところで線形性が失われ、出力信号Ｏｕｔの大きさが入力信号Ｉｎの大きさの増加と共に飽和値Ｓａｔに漸近し、入力信号Ｉｎの大きさがＸｓとなったところで出力信号Ｏｕｔの大きさが飽和値Ｓａｔに達する特性となることが多い。このような漸近特性は、合成部１６から出力される信号の歪み成分を増大させる。
【００３７】
そこで、分解テーブルＴＢにおいて、それぞれ、図４のｘｙ平面に示されるベクトル軌跡ＴＡ１およびＴＡ２で示されるよう、ベースバンド信号ベクトルＳＢの成分値に対し、第１分解ベクトルＳＢ１の成分値および第２分解ベクトルＳＢ２の成分値を対応付ける。
【００３８】
図４におけるベクトル軌跡ＴＡ１およびＴＡ２は、それぞれ、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値Ａが０からＸｍａｘまで変化したときの、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２が描くベクトル軌跡である。ベクトル軌跡ＴＡ１およびベクトル軌跡ＴＡ２はｘ軸について線対称である。図２に記載されているものと同一のものについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
ベクトル絶対値Ａがｘ＝０からｘ＝Ｘ１まで変化するとき、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２は、ｘ＝０の原点Ｏからｘ軸上におけるｘ＝Ｘ１／２の位置にある点Ｔ１までの直線を描く。ベクトル絶対値Ａがｘ＝Ｘ１からｘ＝Ｘｔｈまで変化するとき、第１分解ベクトルＳＢ１は点Ｔ１から点ＴＨ−１に至る線分Ｋ１を描き、第２分解ベクトルＳＢ２は点Ｔ１から点ＴＨ−２に至る線分Ｋ２を描く。点ＴＨ−１は、原点Ｏからの距離がＴＨである線分Ｌ１上の点であり、点ＴＨ−２は、原点Ｏからの距離がＴＨである線分Ｌ２上の点である。
【００４０】
ベクトル絶対値Ａがｘ＝Ｘｔｈからｘ＝Ｘ２まで変化するとき、第１分解ベクトルＳＢ１は点ＴＨ−１から点Ｑ−１に至る曲線ＣｒＡ−１を描き、第２分解ベクトルＳＢ２は点ＴＨ−２から点Ｑ−２に至る曲線ＣｒＡ−２を描く。曲線ＣｒＡ−１は原点Ｏ、点Ｔ２−１、および点Ｑ−１を通る直線Ｗ１よりも下側を通る曲線であり、曲線ＣｒＡ−２は原点Ｏ、点Ｔ２−２、および点Ｑ−２を通る直線Ｗ２よりも上側を通る曲線である。ベクトル絶対値Ａがｘ＝Ｘ２からｘ＝Ｘｍａｘまで変化するとき、第１分解ベクトルＳＢ１は点Ｑ−１からｘ軸上におけるｘ＝Ｘｓの位置にある点ＱＥに至る円弧ＣｒＢ−１を描き、第２分解ベクトルＳＢ２は点Ｑ−２から点ＱＥに至る円弧ＣｒＢ−２を描く。円弧ＣｒＢ−１およびＣｒＢ−２は、原点Ｏを中心とする半径がＸｓの円の一部である。直線Ｗ１とｘ軸とがなす角と、直線Ｗ２とｘ軸とがなす角は等しい。また、直線Ｗ１と直線Ｗ２とは制限角θをなす。
【００４１】
なお、ここでは、ベクトル絶対値Ａが０からＸ１、Ｘｔｈ、Ｘ２、Ｘｍａｘの順で変化した場合について説明したが、ベクトル絶対値ＡがＸｍａｘからＸ２、Ｘｔｈ、Ｘ１、０の順で変化した場合については、ベクトル軌跡が描かれる方向を逆にすることで同様に説明することができる。
【００４２】
ベクトル軌跡ＴＡ１の曲線ＣｒＡ−１の部分によって規定される第１分解ベクトルＳＢ１は、ベクトル軌跡Ｔｃ１によって規定される第１分解ベクトルＳＢ１に比してその絶対値が大きい。その差は、第１分解ベクトルＳＢ１が点ＴＨ−１にあるときは零であるが、点ＴＨ−１を離れ点Ｑ−１に至るに従って大きくなり、点Ｑ−１に至ったときにＸｓ−Ｘｍａｘ／２となる。同様に、ベクトル軌跡ＴＡ２の曲線ＣｒＡ−２の部分によって規定される第２分解ベクトルＳＢ２は、ベクトル軌跡Ｔｃ２によって規定される第２分解ベクトルＳＢ２に比してその絶対値が大きい。その差は、第２分解ベクトルＳＢ２が点ＴＨ−２にあるときは零であるが、点ＴＨ−２を離れ点Ｑ−２に至るに従って大きくなり、点Ｑ−２に至ったときにＸｓ−Ｘｍａｘ／２となる。これによって、図３（ｂ）に示す入出力特性にみられる漸近特性を補償することができ、合成部１６から出力される信号の歪み成分を低減することができる。
【００４３】
ベクトル軌跡ＴＡ１およびＴＡ２に従えば、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値ＡがＸ２以下であるときには、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２の入出力特性にみられる漸近特性が補償される。そして、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値ＡがＸ２より大きくなったときには、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２のそれぞれの大きさはＸｓで一定値となり、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２は飽和状態に至る。このとき、ベースバンド信号ベクトルＳＢが有する情報は、第１分解信号および第２分解信号のそれぞれの位相によって表されることとなる。これによって、第１分解信号および第２分解信号が有する情報が失われることなく、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２の電力効率を高めることができる。
【００４４】
また、ベクトル軌跡ＴＡ１およびＴＡ２に従えば、第１分解ベクトルＳＢ１と第２分解ベクトルＳＢ２とがなす角が制限角θ以下に抑えられ、第１分解信号と第２分解信号との間の位相差が制限角θ以下に抑えられる。そのため、第１分解信号の位相の変動および第２分解信号の位相の変動を小さく抑えることができ、第１分解信号の占有周波数帯域幅および第２分解信号の占有周波数帯域幅を狭くすることができる。これによって、第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１および第２増幅器１４−２が出力する信号に含まれる歪み成分を低減し、合成部１６から出力される信号に含まれる歪み成分を低減することができる。
【００４５】
次に、図５に示す本発明の第２の実施形態に係る信号増幅システム１０２について説明する。信号増幅システム１０２は、信号分解部１０Ａ、第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１、第２増幅器１４−２、合成部１６、方向性結合器３４、第３ミキサ１２−３、およびレベル調整極性反転器３６を備えて構成される。図１の信号増幅システム１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
信号増幅システム１０２は、互いに異なる複数の分解テーブルを備え、信号増幅システム１０２が出力する信号に含まれる歪み成分に基づいて、当該複数の分解テーブルのうちの１つを選択して用いるものである。
【００４７】
方向性結合器３４は合成部１６が出力する信号の一部を取り出して、第３ミキサ１２−３に出力する。第３ミキサ１２−３は、ローカル信号ＳＬと方向性結合器３４が出力する信号とを乗じることによって、方向性結合器３４が出力する信号の周波数をシフトし、信号分解部１０Ａが備える直交変調器２６が出力する信号の周波数と一致させてレベル調整極性反転器３６に出力する。レベル調整極性反転器３６は信号の大きさを所定の値に調整し、極性を反転させて信号分解部１０Ａに出力する。信号の大きさの調整は、直交変調器２６が出力する信号の大きさの平均値と、レベル調整極性反転器３６が出力する信号の大きさの平均値とが等しくなるように行われる。
【００４８】
信号分解部１０Ａは、信号測定部１８、分解ベクトル生成部２０、テーブル群記憶部３２、信号変換部２４−１および２４−２、直交変調器２６、加算器３０、テーブル選択部２８を備えて構成される。図１の信号分解部１０と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
ベースバンド信号ＩＱは、信号測定部１８および直交変調器２６に入力される。直交変調器２６は、ベースバンド信号ベクトルＳＢのベクトル絶対値Ａおよびベクトル位相角φをそれぞれ信号の大きさおよび位相に対応付けた直交変調信号を生成し加算器３０に出力する。
【００５０】
加算器３０は、レベル調整極性反転器３６から出力された信号と直交変調信号とを加算し、誤差信号としてテーブル選択部２８に出力する。
【００５１】
テーブル群記憶部３２は、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２がｘｙ平面で描く軌跡を異ならしめる複数の分解テーブルＴＢ１〜ＴＢｎを記憶する。ここで、ｎはテーブル群記憶部３２が記憶する分解テーブルの数を示す正の整数である。分解テーブルＴＢ１〜ＴＢｎは、例えば、それぞれ互いに制限角θが異なるベクトル軌跡を規定するものとすることが好適である。また、互いに形状が異なる曲線のベクトル軌跡を規定するものとしてもよい。
【００５２】
テーブル選択部２８は、誤差信号の大きさの平均値（以下、誤差平均値とする。）を測定し、当該誤差平均値に基づいて分解テーブルを選択する。分解ベクトル生成部２０は、テーブル選択部２８が誤差平均値に基づいて選択した分解テーブルを参照することで、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２を求め、それぞれ信号変換部２４−１および２４−２に出力する。
【００５３】
第１の実施形態に係る信号増幅システム１００が行う処理と同様の処理によって、合成部１６からは、テーブル選択部２８が選択した分解テーブルに基づいて生成された第１分解信号および第２分解信号を増幅して加算した信号が出力され、加算器３０からは合成部１６が出力する信号に基づいた誤差信号が出力される。
【００５４】
テーブル選択部２８が実行する分解テーブルの選択処理は、例えば、分解テーブルＴＢ１〜ＴＢｎを所定の時間間隔で順に選択し、それぞれに基づいて測定された誤差平均値ｅ１〜ｅｎのうち最小のものがｅｉ（ｉは１〜ｎの整数）であった場合には、分解テーブルＴＢｉを選択するという処理に従えばよい。
【００５５】
このような構成によれば、合成部１６から出力される信号に含まれる歪み成分に応じて、分解テーブルＴＢ１〜ＴＢｎのうち、誤差平均値が最も小さくなる分解テーブルが選択される。これによって、温度の変化等によって、第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１または第２増幅器１４−２の歪み特性が変化した場合でも、信号増幅システム１０２が出力する信号に含まれる歪み成分の温度の変化による増加を抑圧することができる。また、信号増幅システム１０２を大量生産する場合には、第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１または第２増幅器１４−２の特性に製造ばらつきがある場合であっても、ハードウエア設計仕様が同一の信号分解部１０Ａを適用することができるため、設計および製造コストを低減することができる。
【００５６】
次に、図６に示す本発明の第３の実施形態に係る信号増幅システム１０４について説明する。信号増幅システム１０４は、信号分解部１０Ｂ、第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１、第２増幅器１４−２、合成部１６、方向性結合器３４、第３ミキサ１２−３、およびレベル調整極性反転器３６を備えて構成される。信号増幅システム１００および１０２と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
信号増幅システム１０４は、信号増幅システム１０４が出力する信号に含まれる歪み成分に基づいて、分解テーブルＴＢの内容を適応的に変化させるものである。
【００５８】
信号分解部１０Ｂは、信号測定部１８、分解ベクトル生成部２０、分解テーブル記憶部２２、信号変換部２４−１および２４−２、直交変調器２６、加算器３０、テーブル調整部３８を備えて構成される。図５の信号分解部１０Ａと同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
加算器３０は、レベル調整極性反転器３６から出力された信号と直交変調信号とを加算し、誤差信号としてテーブル調整部３８に出力する。
【００６０】
テーブル調整部３８は誤差平均値を測定し、当該誤差平均値に基づいて分解テーブル記憶部２２に記憶されている分解テーブルＴＢの内容を調整する。分解ベクトル生成部２０は、分解テーブル記憶部２２に記憶されている分解テーブルＴＢを参照することで、第１分解ベクトルＳＢ１および第２分解ベクトルＳＢ２を求め、それぞれ信号変換部２４−１および２４−２に出力する。
【００６１】
テーブル調整部３８が実行する分解テーブルＴＢの内容を調整する処理は次のようにして行うことが好適である。分解テーブルＴＢでは、図４に示すベクトル軌跡ＴＡ１およびＴＡ２について、その形状を定める複数の形状パラメータが数値によって定義されている。形状パラメータとしては、制限角θ、点Ｔ１のｘ軸上の位置、線分Ｋ１とｘ軸とのなす角および線分Ｋ２とｘ軸とのなす角、線分Ｋ１の長さおよび線分Ｋ２の長さ、曲線ＣｒＡ−１の形状、曲線ＣｒＡ−２の形状等があり、ベクトル軌跡ＴＡ１およびＴＡ２の形状を規定するものとして様々なものが考えられる。
【００６２】
テーブル調整部３８は、所定の時間間隔で分解テーブルＴＢの形状パラメータを変化させつつ誤差平均値を測定する。そして形状パラメータを変化させる前の誤差平均値と、形状パラメータを変化させた後の誤差平均値とを比較することにより、誤差平均値が最も小さくなる形状パラメータを決定する。
【００６３】
このような構成によれば、合成部１６から出力される信号に含まれる歪み成分に応じて、誤差平均値が最も小さくなるよう分解テーブルＴＢの内容が調整される。これによって、温度の変化等によって第１ミキサ１２−１、第２ミキサ１２−２、第１増幅器１４−１または第２増幅器１４−２の特性が変化した場合でも、信号増幅システム１０４が出力する信号に含まれる歪み成分の温度の変化による増加を抑圧することができる。また、信号増幅システム１０２と同様、信号増幅システム１０４を大量生産する際の設計および製造コストを低減することができる。
【００６４】
なお、第１〜第３の実施形態では、ベースバンド信号ＩＱを信号分解部に入力する構成としている。このような構成の他、直交復調器を信号分解部に前置し、大きさおよび位相にディジタル信号のディジタル値が対応付けられた直交変調信号を入力する構成とすることも可能である。当該直交復調器は、直交変調信号から同相信号Ｉおよび直交信号Ｑを抽出して信号分解部に出力する。このような構成は、ベースバンドＩＱに基づいて生成された直交変調信号を増幅する場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施形態に係る信号増幅システムの構成を示す図である。
【図２】ベクトル軌跡Ｔｃ１およびＴｃ２をｘｙ平面に示した図である。
【図３】第１増幅器または第２増幅器の入出力特性を示す図である。
【図４】ベクトル軌跡ＴＡ１およびＴＡ２をｘｙ平面に示した図である。
【図５】第２の実施形態に係る信号増幅システムの構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る信号増幅システムの構成を示す図である。
【図７】信号増幅システムの構成を示す図である。
【図８】変調信号を第１位相変調信号および第２位相変調信号に分解する様子をベクトルを以てｘｙ平面に示した図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，４０  信号分解部、１２−１  第１ミキサ、１２−２  第２ミキサ、１２−３  第３ミキサ、１４−１  第１増幅器、１４−２  第２増幅器、１６  合成部、１８  信号測定部、２０  分解ベクトル生成部、２２  分解テーブル記憶部、２４−１，２４−２  信号変換部、２６  直交変調器、２８  テーブル選択部、３０  加算器、３２  テーブル群記憶部、３４  方向性結合器、３６  レベル調整極性反転器、３８  テーブル調整部、４２−１  第１増幅装置、４２−２  第２増幅装置、１００，１０２，１０４，１０６  信号増幅システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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