(57)【要約】【課題】簡素な構成で信号の歪を補償するとともに、信号の出力電力の損失を最小限に抑える。【解決手段】歪補償増幅器１００は、送信信号を生成するＤＰＤ処理部１０４と、ＤＰＤ処理部１０４から出力された送信信号を増幅する高周波電力増幅部１１６と、高周波電力増幅部１１６から出力された送信信号が入力され、入力された送信信号をアンテナ１１８へ送るサーキュレータ１１２と、を備え、サーキュレータ１１２の漏れ信号をＤＰＤ処理部１０４へ送る。【選択図】図１
2013110693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号生成部から出力された送信信号を増幅する高周波電力増幅部と、
前記高周波電力増幅部から出力された送信信号が入力され、入力された送信信号をアンテナへ送るサーキュレータと、を備え、
前記サーキュレータの漏れ信号を前記送信信号生成部へ送ることを特徴とする、歪補償増幅器。
【請求項２】
送信時に前記サーキュレータの漏れ信号を前記送信信号生成部へ送り、受信時に前記アンテナが受信した受信信号を受信信号処理部へ送る送受信切換部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の歪補償増幅器。
【請求項３】
前記送信信号生成部は、前記サーキュレータの前記漏れ信号に基づいて送信信号の歪を補償することを特徴とする、請求項１又は２に記載の歪補償増幅器。
【請求項４】
前記送信信号生成部は、送信時に前記アンテナからの反射電力を、前記サーキュレータ及び前記送受信切換部を介して受信し、前記反射電力に基づいて前記アンテナの状態を監視することを特徴とする、請求項２又は３に記載の歪補償増幅器。
【請求項５】
前記サーキュレータは、
送信時に前記高周波電力増幅部から出力された送信信号が入力される第１の端子と、
送信時に前記送信信号を前記アンテナへ出力するとともに、受信時に前記アンテナが受信された受信信号が入力される第２の端子と、
受信時に前記受信信号を出力する第３の端子と、
を有し、
前記漏れ信号は、送信時に前記第１の端子から前記第３の端子に漏れる信号であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の歪補償増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪補償増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無線通信装置等で用いられる増幅器において、信号歪を補償するために方向性結合器を設けた構成が知られている。例えば、下記の特許文献１には、増幅器４とアンテナ９の送信経路に挿入された方向性結合器５が記載されている（図１）。また、特許文献２には、方向性結合器４、サーキュレータ５、反射波検出回路８を備えた構成が記載されている（段落００１１、図１等)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５７０１２公報
【特許文献２】特開２００６−１９７５４５公報
【特許文献３】特開２０１１−１９０２５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、信号歪を補償するために方向性結合器を設けた場合、方向性結合器によって信号の出力電力に損失が生じてしまい、消費電力効率が低下してしまう問題が発生する。このため、増幅器の高効率化を達成することは困難である。
【０００５】
また、上記従来の技術では、アンテナの反射電力を測定するために、反射電力検知回路を別途に設ける必要がある。このため、回路構成が複雑になるとともに、回路規模の大型化、製造コストの上昇といった問題が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡素な構成で信号の歪を補償するとともに、信号の出力電力の損失を最小限に抑えることが可能な、新規かつ改良された歪補償増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、送信信号を出力する送信信号生成部と、前記送信信号生成部から出力された送信信号を増幅する高周波電力増幅部と、前記高周波電力増幅部から出力された送信信号が入力され、入力された送信信号をアンテナへ送るサーキュレータと、を備え、前記サーキュレータの漏れ信号を前記送信信号生成部へ送る歪補償増幅器が提供される。
【０００８】
上記構成によれば、サーキュレータの漏れ信号が送信信号生成部へフィードバックされることによって、漏れ信号には送信信号の歪成分が含まれているため、送信信号生成部にて送信信号の歪成分を補償することができる。
【０００９】
また、歪補償増幅器は、送信時に前記サーキュレータの漏れ信号を前記送信信号生成部へ送り、受信時に前記アンテナが受信した受信信号を受信信号処理部へ送る送受信切換部を備える。この構成よれば、送信時にサーキュレータの漏れ信号が送信信号生成部へ送られ、受信時にはアンテナが受信した受信信号が受信信号処理部へ送られるため、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ：時分割複信）方式で送受信を行う通信システムに適用することができる。
【００１０】
また、前記送信信号生成部は、前記サーキュレータの前記漏れ信号に基づいて送信信号の歪を補償する。この構成により、送信信号生成部から出力される送信信号から歪成分を除去することができる。
【００１１】
また、前記送信信号生成部は、送信時に前記アンテナからの反射電力を、前記サーキュレータ及び前記送受信切換部を介して受信し、前記反射電力に基づいて前記アンテナの状態を監視する。この構成により、送信信号生成部は、アンテナからの反射電力に基づいてアンテナの状態を監視することができる。
【００１２】
前記サーキュレータは、
送信時に前記高周波電力増幅部から出力された送信信号が入力される第１の端子と、送信時に前記送信信号を前記アンテナへ出力するとともに、受信時に前記アンテナが受信された受信信号が入力される第２の端子と、受信時に前記受信信号を出力する第３の端子と、を有し、前記漏れ信号は、送信時に前記第１の端子から前記第３の端子に漏れる信号である。この構成により、送信信号が入力される第１の端子から第３の端子に漏れる信号を送信信号生成部へ送ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡素な構成で信号の歪を補償するとともに、信号の出力電力の損失を最小限に抑えることが可能な歪補償増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る歪補償増幅器の構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態の比較例に係る歪補償増幅器の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る歪補償増幅器１００の構成を示す模式図である。実施形態に係る歪補償増幅器１００は、一例として、携帯電話などの通信システムにおける基地局装置に使用可能であり、基地局装置の送受信のパワーアンプの部分に適用することができる。また、歪補償増幅器１００は、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ：時分割複信）方式で送受信を行う通信システムに適用することができる。
【００１７】
図１に示すように、歪補償増幅器１００は、送受信デジタル信号処理部１０２、ＤＰＤ（デジタルプリディストーション）処理部１０４、Ｄ／Ａ変換部１０６、周波数変換部１０８、高周波電力増幅部１１０、サーキュレータ１１２、周波数変換部１１４、Ａ／Ｄ変換部１１６、アンテナ１１８、送受信切換部１２０、低雑音増幅部１２２を有して構成されている。図２に示す構成では、ＤＰＤ処理部１０４、Ｄ／Ａ変換部１０６、周波数変換部１０８、高周波電力増幅部１１０、周波数変換部１１４、Ａ／Ｄ変換部１１６によって、歪補償可能なＤＰＤアンプ回路１０１が構成されている。
【００１８】
送信時において、ＤＰＤ処理部（送信信号生成部）１０４から出力された送信信号は、Ｄ／Ａ変換部１０６にてアナログ信号に変換され、周波数変換部１０８にて周波数変換が行われて、高周波電力増幅器１１６へ入力される。ＤＰＤ処理部１０４は、例えばマルチキャリアＩ Ｑ 変調波信号を生成する機能を有し、また、後述する歪補償を行う機能を有している。周波数変換部１０８は、入力された信号を直交変調および高周波信号に周波数変換（ Ｕ Ｐ − Ｃ Ｏ Ｎ Ｖ ）する処理等を行う。高周波電力増幅器１１６では入力された送信信号を増幅し、増幅された送信信号はサーキュレータ１１２の端子１へ入力される。
【００１９】
サーキュレータ１１２は、端子１に入力された信号を端子２から出力し、端子２に入力された信号を端子３に出力する機能を有しており、原則としてこの逆方向には信号を通過させない機能を有している。このため、サーキュレータ１１２は、端子１に入力された送信信号を端子２から出力し、送信信号はアンテナ１１８へ送られる。そして、アンテナ１１８から送信信号が他の端末に向けて送信される。
【００２０】
一方、受信時においては、アンテナ１１８で受信された受信信号が、サーキュレータ１１２の端子２へ入力される。サーキュレータ１１２は、端子２に入力された受信信号を端子３から出力し、受信信号は送受信切換部１２０に送られる。受信時において、送受信切換部１２０の端子４は端子５と接続されている。このため、受信信号は、送受信切換部１２０から低雑音増幅部１２２に送られて、送受信デジタル信号処理部１０２へ送られる。
【００２１】
このような構成において、高周波電力増幅器１１６で増幅されてアンテナ１１８から送信される信号には、歪が含まれている場合がある。この信号の歪は、高周波電力増幅器１１６による信号増幅等の要因によって発生する。このため、本実施形態に係る歪補償増幅器１００は、送信時にサーキュレータ１１２の端子１から端子３へ漏れ出る信号を歪補償に利用する。上述したように、サーキュレータ１１２は端子１に入力された信号を端子２へ出力する機能を有しているが、端子１に入力された信号の一部は漏れ信号として端子３へ出力される。
【００２２】
この漏れ信号を利用するために、送信時においては、送受信切換部１２０の端子４は端子６へ接続されている。これにより、送信時において、漏れ信号は周波数変換部１１４に入力され、Ａ／Ｄ変換部１１６からＤＰＤ処理部１０４へフィードバックされる。
【００２３】
サーキュレータ１１２からの漏れ信号には、送信信号の希望波と、歪成分が含まれている。漏れ信号は、周波数変換部１１４にて周波数変換が行われた後、Ａ／Ｄ変換部１１６にてデジタル信号に変換されて、ＤＰＤ処理部１０４へと送られる。
【００２４】
ＤＰＤ処理部１０４は、デジタル処理により歪を補償する処理を行う。ＤＰＤ処理部１０４では、漏れ信号に含まれる送信信号の歪成分に基づいて、送信信号の歪を補償する。具体的には、ＤＰＤ処理部１０４では、歪信号の位相を反転させて、送信信号に重畳する処理を行う。これにより、ＤＰＤ処理部１０４から出力される送信信号の歪を補償することができ、高周波電力増幅部１１０から出力される送信信号の歪を確実に除去することが可能である。
【００２５】
また、送信時において、アンテナ１１８の状態が悪いときには、アンテナ１１８から電力の反射が生じる。この場合、電力の反射は、アンテナ１１８からサーキュレータ１１２の端子２へ入り、端子３から出力される。送信時には送受信切換部１２０の端子４が端子６と接続されているため、アンテナ１１８における電力の反射も送受信切換部１２０から周波数変換部１１４、Ａ／Ｄ変換部１１６へ送られて、ＤＰＤ処理部１０４へフィードバックされる。
【００２６】
アンテナ１１８からの電力の反射が生じると、サーキュレータ１１２から送受信切換部１２０を介してＤＰＤ処理部１０４へ送られる信号のレベルが大きく増加する。従って、ＤＰＤ処理部１０４では、ＤＰＤ処理部１０４へ送られる信号のレベルを監視することで、アンテナ１１８からの電力反射が生じたか否かを検出することができ、アンテナ１１８の状態を監視することが可能である。従って、本実施形態では、送信時にＤＰＤ処理部１０４でアンテナ１１８からの反射電力を測定することが可能となり、アンテナ１１８の整合状態を監視することができる。これにより、アンテナ１１８の電力反射を検出した場合に適切な処理を行うことができる。
【００２７】
次に、図２に基づいて、本実施形態の比較例について説明する。図２は、本実施形態の比較例に係る歪補償増幅器２００の構成を示す模式図である。図２に示す歪補償増幅器２００は、高周波電力増幅部１１０の後段に方向性結合器２０２を備えている。方向性結合器２０２は、高周波電力増幅部１１０から入力された送信信号をサーキュレータ１１２へ送るとともに、送信信号を周波数変換部１１４にも送る機能を有している。図２に示す構成では、ＤＰＤ処理部１０４、Ｄ／Ａ変換部１０６、周波数変換部１０８、高周波電力増幅部１１０、周波数変換部１１４、Ａ／Ｄ変換部１１６、及び方向性結合器２０２によって、ＤＰＤアンプ回路２０１が構成されている。
【００２８】
方向性結合器２０２から周波数変換部１１４に送られた送信信号は、周波数変換部１１４にて周波数変換が行われた後、Ａ／Ｄ変換部１１６にてデジタル信号に変換されて、ＤＰＤ処理部１０４へと送られる。このため、図２の回路においても、歪信号の位相を反転して送信信号の歪を補償することが可能である。
【００２９】
しかし、図２の歪補償増幅器２００では、方向性結合器２０２を設けたことにより、高周波電力増幅部１１０から出力された送信信号（高周波出力）に損失が生じてしまい、この結果、歪補償増幅器２００の電力効率が低下してしまう問題がある。このため、消費電力効率が低下してしまい、高効率化を達成することは困難である。
【００３０】
一方、本実施形態の歪補償増幅器２００によれば、サーキュレータ１１２の漏れ信号を用いて歪補償を行うことができるため、方向性結合器２０２を設けた場合における損失が発生しない。従って、同じ出力電力時の消費電力効率を大幅に改善することが可能である。
【００３１】
また、図２の歪補償増幅器２００の場合、サーキュレータ１１２とアンテナ１１８との間に反射電力検知回路２０４を設ける必要がある。反射電力検知回路２０４は、アンテナ１１８の反射電力を検知するために設けられている。更に、図２の歪補償増幅器２００の場合、送受信切換部１２０の端子４は端子６に接続されるが、端子６には５０オーム終端器２０６を接続しておき、アンテナ１１８の反射電力を吸収する必要がある。
【００３２】
以上のように、図２の歪補償増幅器２００の場合、図１の歪補償増幅器１００と比較して、反射電力検知回路２０４と５０オーム終端器２０６を新たに設けておく必要がある。このため、回路構成が複雑となり、製造コストが上昇してしまう問題がある。
【００３３】
一方、本実施形態の歪補償増幅器１００によれば、サーキュレータ１１２のアンテナ１１８に反射電力が発生した場合は、ＤＰＤ処理部１０４でこれを検出することができる。従って、反射電力検知回路２０４を設ける必要がなく、回路構成をより簡素にすることができる。また、反射電力をＤＰＤ処理部１０４で検出するため、５０オーム終端器２０６を設ける必要がなく、回路構成をより簡素にすることが可能である。
【００３４】
以上説明したように本実施形態によれば、サーキュレータ１１２の漏れ信号を用いて送信信号の歪を補償することができる。従って、方向性結合器２０２を設けた場合と比較すると、送信信号に損失が生じることを確実に抑えることができ、電力効率の高い歪補償増幅器１００を構成することができる。また、本実施形態によれば、方向性結合器２０２を設けた図２の回路に比べて、大きな回路変更を行う必要がなく、より簡素な構成で送信信号の高周波出力の損失を抑えることができる。
【００３５】
また、本実施形態の歪補償増幅器１００によれば、アンテナ１１８の反射電力を送受信切換部１２０からＤＰＤ処理部１０４に送ることで、反射電力をＤＰＤ処理部１０４で検出することができる。従って、反射電力検知回路２０４を設ける必要がなく、５０オーム終端器２０６を設ける必要も無いため、回路構成をより簡素にすることが可能である。従って、本実施形態の歪補償増幅器１００によれば、方向性結合器２０２、反射電力検知回路２０４、及び５０オーム終端器２０６を設ける必要が無いため、部品点数の削減、小型化、及び製造コストの低減等を達成することが可能である。
【００３６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００３７】
１００    歪補償増幅器
１０４    ＤＰＤ処理部
１１２    サーキュレータ
１１６    高周波電力増幅器
１１８    アンテナ
１２０    送受信切換部
【図１】
2013110693.tif 000003
【図２】
2013110693.tif 000004