(57)【要約】【課題】増幅される信号の位相の不連続性に起因した出力信号の歪を抑えること。【解決手段】増幅装置は、信号分離部と、複数の増幅器と、合成部と、選択部と、切替制御部とを備えた。信号分離部は、入力信号を分離して、入力信号の振幅の絶対値に応じて位相差が変動する複数の信号を生成する。複数の増幅器は、複数の信号をそれぞれ増幅する。合成部は、複数の増幅器の出力を合成して出力信号を生成する。選択部は、位相が反転された出力信号及び位相が反転されない出力信号のいずれかを選択して出力する。切替制御部は、入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点又は当該時点から所定時間ずれた他の時点に応じて、複数の信号の位相を反転させない状態で、選択部によって選択される出力信号を切り替える。【選択図】図３
2016119609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を分離して、前記入力信号の振幅の絶対値に応じて位相差が変動する複数の信号を生成する信号分離部と、
前記複数の信号をそれぞれ増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の出力を合成して出力信号を生成する合成部と、
位相が反転された前記出力信号及び位相が反転されない前記出力信号のいずれかを選択して出力する選択部と、
前記入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点又は当該時点から所定時間ずれた他の時点に応じて、前記複数の信号の位相を反転させない状態で、前記選択部によって選択される前記出力信号を切り替える切替制御部と
を備えたことを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記選択部は、
入力される信号の位相を１８０×（２ｎ−１）度（ただし、ｎは正の整数）シフトして該位相を反転させる移相器を有する第１の経路と、
前記第１の経路に並列に接続され、前記移相器を有さない第２の経路と、
前記合成部の接続先を前記第１の経路又は前記第２の経路へ切り替えるスイッチであって、前記合成部の接続先が前記第１の経路へ切り替えられる場合に、前記出力信号が前記第１の経路を通ることにより前記移相器で位相が反転された前記出力信号を前記第１の経路から出力させ、前記合成部の接続先が前記第２の経路へ切り替えられる場合に、前記出力信号が前記第２の経路を通ることにより位相が反転されない前記出力信号を前記第２の経路から出力させるスイッチと
を有し、
前記切替制御部は、
前記入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点又は当該時点から所定時間ずれた他の時点に応じて、前記複数の信号の位相を反転させない状態で、前記スイッチにおける前記第１の経路又は前記第２の経路の切り換えを制御することを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
【請求項３】
前記第１の経路は、
線路長がλ／４であり、前記移相器の入力端及び出力端にそれぞれ直列に接続された第１及び第２の伝送線路をさらに有し、
前記第２の経路は、
線路長がλ／４であり、互いに直列に接続された第３及び第４の伝送線路を有し、
前記スイッチは、
前記第１の伝送線路と前記移相器の入力端との接続部分と、グランドとの接続及び非接続を切り替える第１のスイッチ、前記第２の伝送線路と前記移相器の出力端との接続部分と、グランドとの接続及び非接続を切り替える第２のスイッチ、及び前記第３の伝送線路と前記第４の伝送線路との接続部分と、グランドとの接続及び非接続を切り替える第３のスイッチを有し、
前記切替制御部は、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを非接続に設定し、かつ、前記第３のスイッチを接続に設定することによって、前記合成部の接続先を前記第１の経路へ切り替え、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを接続に設定し、かつ、前記第３のスイッチを非接続に設定することによって、前記合成部の接続先を前記第２の経路へ切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の増幅装置。
【請求項４】
前記移相器は、
線路長がλ／２×（２ｎ−１）（ただし、λは入力される信号の波長、ｎは正の整数）である伝送線路であることを特徴とする請求項２又は３に記載の増幅装置。
【請求項５】
前記選択部は、
前記合成部に接続された第１のポートと、第２のポートと、第３のポートとを有し、前記第１のポートから入力される前記出力信号を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートから入力される信号を前記第３のポートに出力するサーキュレータと、
線路長がλ／４（ただし、λは前記出力信号の波長）であり、前記第２のポートに接続された伝送線路と、
前記伝送線路に接続され、前記伝送線路と、グランドとの接続及び非接続を切り替えるスイッチであって、前記伝送線路と前記グランドとが接続されない場合に、前記第２のポートから出力されて前記伝送線路と当該スイッチとの接続部分で反射された前記出力信号が前記伝送経路を通ることにより位相が反転された前記出力信号を前記第２のポートに入力させ、前記伝送線路と前記グランドとが接続される場合に、前記第２のポートから出力された前記出力信号が前記伝送線路と前記第２のポートとの接続部分で反射されることにより位相が反転されない前記出力信号を前記第２のポートに入力させるスイッチと
を有し、
前記切替制御部は、
前記入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点又は当該時点から所定時間ずれた他の時点に応じて、前記複数の信号の位相を反転させない状態で、前記スイッチにおける、前記伝送線路と、前記グランドとの接続及び非接続の切り換えを制御することを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、増幅器を飽和状態で動作させる増幅装置として、アウトフェージング方式の増幅装置（以下「アウトフェージング増幅器」という）がある。アウトフェージング増幅器は、並列の複数の増幅器と、複数の増幅器の出力を合成して出力信号を生成する合成部とを有している。複数の増幅器は、アウトフェージング増幅器への入力信号が分離されて生成される複数の信号をそれぞれ増幅する。増幅される複数の信号は、入力信号の振幅の絶対値に応じて位相差が変動する。
【０００３】
ここで、アウトフェージング増幅器において、入力信号として変調信号のような位相及び振幅が変動する信号が入力される場合、入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点で入力信号の位相が１８０度反転することがある。そこで、アウトフェージング増幅器では、入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点に応じて、複数の増幅器で増幅される複数の信号の位相を１８０度反転させる制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、増幅される信号の位相の不連続性に起因した出力信号の歪を抑えることまでは考慮されていない。
【０００６】
すなわち、従来技術では、入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点に応じて、複数の増幅器で増幅される信号の位相を１８０度反転させるので、増幅される信号は、位相が不連続となる部分を有することになる。位相が不連続となる部分を有する信号が増幅器で増幅されると、増幅器の出力が合成される場合に、生成される出力信号が劣化するので、出力信号に歪が発生することになる。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、増幅される信号の位相の不連続性に起因した出力信号の歪を抑える増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示する増幅装置は、一つの態様において、信号分離部と、複数の増幅器と、合成部と、選択部と、切替制御部とを備えた。信号分離部は、入力信号を分離して、前記入力信号の振幅の絶対値に応じて位相差が変動する複数の信号を生成する。複数の増幅器は、前記複数の信号をそれぞれ増幅する。合成部は、前記複数の増幅器の出力を合成して出力信号を生成する。選択部は、位相が反転された前記出力信号及び位相が反転されない前記出力信号のいずれかを選択して出力する。切替制御部は、前記入力信号の振幅の絶対値が最小となる時点又は当該時点から所定時間ずれた他の時点に応じて、前記複数の信号の位相を反転させない状態で、前記選択部によって選択される前記出力信号を切り替える。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する増幅装置の一つの態様によれば、増幅される信号の位相の不連続性に起因した出力信号の歪を抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、アウトフェージング方式の増幅装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１信号及び第２信号の位相差と、出力信号の電力及び増幅効率との関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、入力信号の波形の一例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、前提技術のアウトフェージング増幅器への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、前提技術のアウトフェージング増幅器への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。
【図５】図５は、前提技術における信号分離部から出力される第１信号及び第２信号の波形の一例を示す図である。
【図６】図６は、前提技術のアウトフェージング増幅器からの出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図７】図７は、実施例１の増幅装置の構成例を示す図である。
【図８】図８は、スイッチの構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、スイッチの構成の他の例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例１における信号分離部から出力される第１信号及び第２信号の波形の一例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の合成部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の合成部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の合成部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の第１の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の第１の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の第１の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の第２の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の第２の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の第２の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の選択部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の選択部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の選択部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施例１の増幅装置における各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、前提技術のアウトフェージング増幅器における各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施例１の増幅装置からの出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【図１８】図１８は、実施例１の増幅装置における出力信号の出力処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、実施例１におけるスイッチの変形例１を示す図である。
【図２０】図２０は、実施例１におけるスイッチの変形例２を示す図である。
【図２１】図２１は、実施例２における選択部の構成例を示す図である。
【図２２】図２２は、スイッチの構成の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、切替制御部が合成部の接続先を第１の経路へ切り替える処理の一例を説明するための図である。
【図２４】図２４は、切替制御部が合成部の接続先を第２の経路へ切り替える処理の一例を説明するための図である。
【図２５】図２５は、実施例２の増幅装置における出力信号の出力処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、実施例２におけるスイッチの変形例を示す図である。
【図２７】図２７は、実施例３における選択部の構成例を示す図である。
【図２８】図２８は、実施例３の増幅装置における出力信号の出力処理の流れを示すフローチャートである。
【図２９】図２９は、入力信号の振幅値の最小値が０以外の値である場合の入力信号の波形の一例を示す図である。
【図３０Ａ】図３０Ａは、実施例１の増幅装置へ図２９に示した入力信号が入力された場合の、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。
【図３０Ｂ】図３０Ｂは、前提技術のアウトフェージング増幅器へ図２９に示した入力信号が入力された場合の、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。
【図３１】図３１は、振幅ゼロ点から所定時間ずれた他の時点を説明するための図である。
【図３２】図３２は、実施例１の増幅装置を用いて振幅ゼロ点から所定時間Δｔずれた他の時点に応じて出力信号を切り替えた場合の、増幅装置から出力される出力信号のスペクトラムの一例を示す図である。
【図３３】図３３は、出力信号の位相が（１８０±Δθ）度反転される状態を説明するための図である。
【図３４】図３４は、実施例１の増幅装置を用いて出力信号の位相を（１８０±Δθ）度反転した場合の、増幅装置から出力される出力信号のスペクトラムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する増幅装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する増幅装置が限定されるものではない。
【００１２】
まず、図１〜図６を参照して、本願の開示する増幅装置の前提となるアウトフェージング方式の増幅装置について説明する。図１は、アウトフェージング方式の増幅装置の構成例を示す図である。なお、以下では、アウトフェージング方式の増幅装置を「アウトフェージング増幅器」と呼ぶこととする。
【００１３】
図１に示すように、前提技術のアウトフェージング増幅器１０は、信号分離部１１と、直交変調器１２，１３と、増幅器１４，１５と、伝送線路１６，１７と、合成部１８とを有する。なお、図１では、直交変調器、増幅器及び伝送線路の組合せが２つ存在する例を示したが、これらの組合せは、３つ以上存在しても良い。
【００１４】
信号分離部１１は、入力端子から入力される入力信号を分離して、第１信号及び第２信号を生成する。第１信号及び第２信号は、それぞれ、直交座標で表されるＩ／Ｑ信号である。ここで、信号分離部１１に入力される入力信号は、変調信号のような位相及び振幅が変動する信号である。このため、信号分離部１１は、入力信号の振幅の絶対値に応じて位相差が変動する第１信号及び第２信号を生成する。生成される第１信号及び第２信号は、例えば、入力信号の振幅の絶対値に応じて変動する位相差を有する定包絡線信号である。
【００１５】
直交変調器１２は、信号分離部１１から出力される第１信号を所定の搬送波信号を用いてＲＦ信号に変調し、ＲＦ信号に変調された第１信号を増幅器１４へ出力する。直交変調器１３は、信号分離部１１から出力される第２信号を所定の搬送波信号を用いてＲＦ信号に変調し、ＲＦ信号に変調された第２信号を増幅器１５へ出力する。
【００１６】
増幅器１４は、直交変調器１２から出力された第１信号を増幅し、増幅した第１信号を伝送線路１６へ出力する。増幅器１５は、直交変調器１３から出力された第２信号を増幅し、増幅した第２信号を伝送線路１７へ出力する。
【００１７】
伝送線路１６、伝送線路１７は、合成部１８にて、増幅器１４の出力信号の位相と増幅器１５の出力信号の位相を所定の位相に合わすための線路である。伝送線路１６と、伝送線路１７とは、一般に線路長が異なる。図１の例では、伝送線路１７の線路長は、伝送線路１６の線路長よりも大きい。
【００１８】
合成部１８は、増幅器１４の出力と、増幅器１５の出力とを合成して出力信号を生成し、生成した出力信号を出力負荷からアウトフェージング増幅器１０の外部へ出力する。
【００１９】
次に、信号分離部１１から出力される第１信号及び第２信号の位相差の変動範囲について説明する。図２は、第１信号及び第２信号の位相差と、出力信号の電力及び増幅効率との関係の一例を示す図である。図２において、横軸は、第１信号及び第２信号の位相差［度］を示し、左側の縦軸は、出力負荷から出力される出力信号の電力［ｄＢｍ］を示し、右側の縦軸は、アウトフェージング増幅器１０の増幅効率［％］を示している。また、図２において、実線の曲線は、出力負荷へ出力される出力信号の電力の推移を示すグラフであり、破線の曲線は、アウトフェージング増幅器１０の増幅効率の推移を示すグラフである。
【００２０】
図２に示すように、アウトフェージング増幅器１０では、同一の出力信号の電力に対応する、第１信号及び第２信号の位相差が２つ存在する。これらの２つの位相差にそれぞれ対応する２つの増幅効率は、異なる。このため、アウトフェージング増幅器１０では、より高い増幅効率が得られるように、信号分離部１１が、第１信号及び第２信号の位相差の変動する範囲を制限する。
【００２１】
例えば、出力信号の電力として４０ｄＢｍが用いられる場合を想定する。この場合、図２の例では、第１信号及び第２信号の位相差として、−２０度と９０度が採用され得る。位相差−２０度に対応する増幅効率は、２０％であり、位相差９０度に対応する増幅効率は、７５％である。より高い増幅効率を得る観点から、第１信号及び第２信号の位相差は、９０度を含む範囲で変動することが好ましい。したがって、信号分離部１１は、第１信号及び第２信号の位相差が入力信号の振幅の絶対値に応じて９０度を含む範囲で変動するように、第１信号及び第２信号を生成する。図２を参照すると、９０度を含む範囲とは、例えば、３０度から１８０度までの範囲、及び−１８０度から−７０度までの範囲である。
【００２２】
次に、入力信号が入力される場合のアウトフェージング増幅器１０の動作を説明する。まず、入力信号の波形を説明する。図３は、入力信号の波形の一例を示す図である。図３において、横軸は、時間を示している。以下では、振幅の絶対値を「振幅値」と呼び、入力信号の振幅値が０となる時点を「振幅ゼロ点」と呼ぶ。
【００２３】
図３に示すように、入力信号は、位相及び振幅が変動する信号である。そして、入力信号の振幅値は、時点５０１、時点５０３及び時点５０５において、最小の０となる。すなわち、時点５０１、時点５０３及び時点５０５が、振幅ゼロ点に相当する。入力信号の位相は、振幅ゼロ点で１８０度反転する。アウトフェージング増幅器１０では、振幅ゼロ点に応じて、増幅器１４，１５でそれぞれ増幅される第１信号及び第２信号の位相を１８０度反転させる制御が行われる。以下、図４Ａ及び図４Ｂを用いて、入力信号の振幅ゼロ点が到来する前後のアウトフェージング増幅器１０の動作を説明する。
【００２４】
図４Ａは、前提技術のアウトフェージング増幅器への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。図４Ｂは、前提技術のアウトフェージング増幅器への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。コンスタレーションとは、信号を２次元座標上にプロットしたものである。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、横軸は、Ｉ成分を示し、縦軸は、Ｑ成分を示している。また、図４Ａ及び図４Ｂでは、説明の便宜を図るため、信号に対応する点が矢印で表されている。信号分離部１１へ入力される入力信号は、矢印５１１で表される。また、信号分離部１１から出力される第１信号及び第２信号は、それぞれ、矢印５１３及び矢印５１５で表される。
【００２５】
上記のように、入力信号の位相は、振幅ゼロ点で１８０度反転する。アウトフェージング増幅器１０では、信号分離部１１が、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、振幅ゼロ点に応じて、第１信号及び第２信号の位相を１８０度反転させる。
【００２６】
次に、振幅ゼロ点に応じて第１信号及び第２信号の位相を反転させる場合の問題点について説明する。図５は、前提技術における信号分離部から出力される第１信号及び第２信号の波形の一例を示す図である。図５において、横軸は、時間を示している。振幅ゼロ点は、時点ｔ１で表される。信号分離部１１から出力される第１信号は、実線で表される信号５２１である。信号分離部１１から出力される第２信号は、破線で表される信号５２３である。信号分離部１１から出力される第１信号及び第２信号の位相は、図５に示すように、振幅ゼロ点（時点ｔ１）に応じて、反転される。そして、位相が反転された第１信号及び第２信号が増幅器１４，１５でそれぞれ増幅される。言い換えると、増幅器１４，１５でそれぞれ増幅される第１信号及び第２信号は、位相が不連続となる部分を有する。位相が不連続となる部分を有する第１信号及び第２信号が増幅器１４，１５でそれぞれ増幅されると、増幅器１４，１５の出力が合成される場合に、生成される出力信号が劣化するので、出力信号に歪が発生することになる。
【００２７】
図６は、前提技術のアウトフェージング増幅器からの出力信号のコンスタレーションを示す図である。図６において、横軸は、Ｉ成分を示し、縦軸は、Ｑ成分を示している。図６に示すように、アウトフェージング増幅器１０から出力される出力信号には、線状の歪が発生している。
【００２８】
このように、前提技術のアウトフェージング増幅器１０では、振幅ゼロ点に応じて、複数の増幅器で増幅される信号の位相が１８０度反転されるので、出力信号に歪が発生してしまい、出力信号の劣化を抑えることは困難であった。そこで、以下の実施例では、増幅される信号の位相の不連続性に起因した出力信号の歪を抑える増幅装置を提供する。
【実施例１】
【００２９】
図７は、実施例１の増幅装置の構成例を示す図である。図７に示すように、増幅装置１００は、信号分離部１０１と、直交変調器１０２，１０３と、増幅器１０４，１０５と、伝送線路１０６，１０７と、合成部１０８と、選択部１０９と、切替制御部１１０とを有する。なお、図７では、直交変調器、増幅器及び伝送線路の組合せが２つ存在する例を示したが、これらの組合せは、３つ以上存在しても良い。
【００３０】
増幅装置１００は、図１に示したアウトフェージング増幅器１０と基本的には同様の構成を有する。したがって、同様の構成要素には、末尾が同一の参照符号を付すとともに、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
具体的には、実施例１における信号分離部１０１と、直交変調器１０２，１０３と、増幅器１０４，１０５とは、図１に示した信号分離部１１と、直交変調器１２，１３と、増幅器１４，１５とにそれぞれ対応する。また、伝送線路１０６，１０７と、合成部１０８とは、図１に示した伝送線路１６，１７と、合成部１８とにそれぞれ対応する。
【００３２】
以下、実施例１に係る増幅装置１００と、前提技術のアウトフェージング増幅器１０との差異について説明する。
【００３３】
増幅装置１００の信号分離部１０１は、切替制御部１１０から後述する位相非反転指示を受け付けた場合には、振幅ゼロ点が到来した場合であっても、第１信号及び第２信号の位相を１８０度反転させない。
【００３４】
合成部１０８は、増幅器１０４の出力と、増幅器１０５の出力とを合成して出力信号を生成し、生成した出力信号を選択部１０９へ出力する。
【００３５】
選択部１０９は、位相が反転された出力信号及び位相が反転されない出力信号のいずれかを選択して出力負荷から増幅装置１００の外部へ出力する。具体的には、選択部１０９は、伝送路１１１，１１２と、スイッチ１１３とを有する。
【００３６】
伝送路１１１は、移相器１２１を有している。伝送路１１２は、伝送路１１１に並列に接続され、移相器を有していない。伝送路１１１，１１２は、それぞれ、第１の経路及び第２の経路の一例に相当する。
【００３７】
移相器１２１は、入力される信号の位相を１８０×（２ｎ−１）度（ただし、ｎは正の整数）だけシフトして信号の位相を１８０度反転させる移相器である。例えば、移相器１２１は、線路長がλ／２×（２ｎ−１）（ただし、λは入力される信号の波長、ｎは正の整数）である伝送線路である。
【００３８】
スイッチ１１３は、合成部１０８の接続先を伝送路１１１又は伝送路１１２へ切り替えるスイッチである。スイッチ１１３における伝送路１１１又は伝送路１１２の切り換えは、後述する切替制御部１１０によって制御される。スイッチ１１３は、合成部１０８の接続先が伝送路１１１に切り替えられる場合に、出力信号が伝送路１１１を通ることにより移相器１２１で位相が反転された出力信号を伝送路１１１から出力負荷へ出力させる。また、スイッチ１１３は、合成部１０８の接続先が伝送路１１２に切り替えられる場合に、出力信号が伝送路１１２を通ることにより位相が反転されない出力信号を伝送路１１２から出力負荷へ出力させる。
【００３９】
スイッチ１１３は、伝送路１１１の始端と伝送路１１２の始端との接続部分に配置されたスイッチ１１３ａと、伝送路１１１の終端と伝送路１１２の終端との接続部分に配置されたスイッチ１１３ｂとを有する。スイッチ１１３ａ及びスイッチ１１３ｂとしては、それぞれ、図８に示したようなスイッチＳＷを用いることができる。図８は、スイッチの構成の一例を示す図である。スイッチＳＷは、図８に示すように、端子ＴＥ１が共通であり、かつ、端子ＴＥ２，ＴＥ３のいずれかが選択可能なスイッチである。スイッチＳＷがスイッチ１１３ａであるとすると、端子ＴＥ１が合成部１０８に接続され、端子ＴＥ２が伝送路１１１の始端に接続され、端子ＴＥ３が伝送路１１２の始端に接続される。スイッチＳＷがスイッチ１１３ｂであるとすると、端子ＴＥ１が出力負荷に接続され、端子ＴＥ２が伝送路１１１の終端に接続され、端子ＴＥ３が伝送路１１２の終端に接続される。合成部１０８の接続先が伝送路１１１に切り替えられる場合には、スイッチ１１３ａの端子ＴＥ１の接続先として端子ＴＥ２が選択され、かつ、スイッチ１１３ｂの端子ＴＥ１の接続先として端子ＴＥ２が選択される。合成部１０８の接続先が伝送路１１２に切り替えられる場合には、スイッチ１１３ａの端子ＴＥ１の接続先として端子ＴＥ３が選択され、かつ、スイッチ１１３ｂの端子ＴＥ１の接続先として端子ＴＥ３が選択される。
【００４０】
なお、スイッチ１１３ａ及びスイッチ１１３ｂとしては、それぞれ、図９に示したようなスイッチＳＷ´を用いることもできる。図９は、スイッチの構成の他の例を示す図である。スイッチＳＷ´は、図９に示すように、端子ＴＥ１´が共通であり、かつ、端子ＴＥ１´と端子ＴＥ２´，ＴＥ３´とがオン／オフスイッチで接続されたスイッチである。スイッチＳＷ´がスイッチ１１３ａであるとすると、端子ＴＥ１´が合成部１０８に接続され、端子ＴＥ２´が伝送路１１１の始端に接続され、端子ＴＥ３´が伝送路１１２の始端に接続される。スイッチＳＷ´がスイッチ１１３ｂであるとすると、端子ＴＥ１´が出力負荷に接続され、端子ＴＥ２´が伝送路１１１の終端に接続され、端子ＴＥ３´が伝送路１１２の終端に接続される。合成部１０８の接続先が伝送路１１１に切り替えられる場合には、スイッチ１１３ａの端子ＴＥ１´と端子ＴＥ２´との接続がオンに設定され、かつ、スイッチ１１３ｂの端子ＴＥ１´と端子ＴＥ２´との接続がオンに設定される。合成部１０８の接続先が伝送路１１２に切り替えられる場合には、スイッチ１１３ａの端子ＴＥ１´と端子ＴＥ３´との接続がオンに設定され、かつ、スイッチ１１３ｂの端子ＴＥ１´と端子ＴＥ３´との接続がオンに設定される。
【００４１】
切替制御部１１０は、入力信号の振幅ゼロ点に応じて、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、選択部１０９によって選択される出力信号を切り替える。具体的には、切替制御部１１０は、入力信号を受け付けると、入力信号の波形を取得する。切替制御部１１０は、取得した波形を解析し、振幅ゼロ点が到来した場合に、第１信号及び第２信号の位相を反転させない旨を信号分離部１０１に指示する位相非反転指示を信号分離部１０１へ出力する。そして、切替制御部１１０は、位相非反転指示を出力するとともに、スイッチ１１３における伝送路１１１又は伝送路１１２の切り換えを制御する。これにより、入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合であっても、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相が反転されず、第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない滑らかな信号となる。これらの第１信号及び第２信号の波形は、図１０のように表される。
【００４２】
図１０は、実施例１における信号分離部から出力される第１信号及び第２信号の波形の一例を示す図である。図１０において、横軸は、時間を示している。振幅ゼロ点は、時点ｔ１で表される。信号分離部１０１から出力される第１信号は、実線で表される信号５３１である。信号分離部１０１から出力される第２信号は、破線で表される信号５３３である。信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相は、図１０に示すように、振幅ゼロ点（時点ｔ１）が到来した場合であっても、反転されない。すなわち、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない滑らかな信号となっている。
【００４３】
次に、入力信号の振幅ゼロ点が到来する前後の増幅装置１００の動作を説明する。
【００４４】
図１１Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。図１１Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。図１１Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の入力信号、第１信号及び第２信号のコンスタレーションを示す図である。図１１Ａ〜図１１Ｃにおいて、横軸は、Ｉ成分を示し、縦軸は、Ｑ成分を示している。また、図１１Ａ〜図１１Ｃでは、説明の便宜を図るため、信号に対応する点が矢印で表されている。信号分離部１０１へ入力される入力信号は、矢印５４１で表される。また、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号は、それぞれ、矢印５４３及び矢印５４５で表される。
【００４５】
入力信号の位相は、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、振幅ゼロ点で１８０度反転する。ここで、上記のように、切替制御部１１０は、振幅ゼロ点が到来した場合に、信号分離部１０１へ位相非反転指示を出力するので、信号分離部１０１は、第１信号及び第２信号の位相を１８０度反転させない。これにより、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、振幅ゼロ点が到来した場合であっても、１８０度反転されない。
【００４６】
図１２Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の合成部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１２Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の合成部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１２Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の合成部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１２Ａ〜図１２Ｃにおいて、横軸は、Ｉ成分を示し、縦軸は、Ｑ成分を示している。また、図１２Ａ〜図１２Ｃでは、説明の便宜を図るため、信号に対応する点が矢印で表されている。合成部１０８から出力される出力信号は、矢印５５１で表される。
【００４７】
信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相は、振幅ゼロ点が到来した場合であっても、１８０度反転されない。そして、位相が反転されない第１信号及び第２信号が増幅器１０４，１０５でそれぞれ増幅され、増幅器１０４の出力と増幅器１０５の出力とが合成部１０８で合成される。このため、合成部１０８から出力される出力信号は、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、振幅ゼロ点が到来した場合であっても、１８０度反転されない。
【００４８】
図１３Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の第１の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１３Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の第１の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１３Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の第１の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。
【００４９】
図１４Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の第２の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１４Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の第２の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１４Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の第２の経路から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１３Ａ〜図１３Ｃ及び図１４Ａ〜図１４Ｃにおいて、横軸は、Ｉ成分を示し、縦軸は、Ｑ成分を示している。また、図１３Ａ〜図１３Ｃ及び図１４Ａ〜図１４Ｃでは、説明の便宜を図るため、信号に対応する点が矢印で表されている。図１３Ａ〜図１３Ｃにおいて、第１の経路である伝送路１１１から出力される出力信号は、矢印５６１で表される。図１４Ａ〜図１４Ｃにおいて、第２の経路である伝送路１１２から出力される出力信号は、矢印５７１で表される。なお、図１３Ａ〜図１３Ｃ及び図１４Ａ〜図１４Ｃでは、説明の便宜を図るため、入力信号の振幅ゼロ点が到来する前後のスイッチ１１３における伝送路１１１又は伝送路１１２の切り換えが行われないものとする。
【００５０】
伝送路１１１から出力される出力信号は、移相器１２１で位相が反転された出力信号である。このため、伝送路１１１から出力される出力信号の位相は、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、合成部１０８から出力される出力信号（図１２Ａ〜図１２Ｃに示した出力信号）の位相と比較して、１８０度反転されている。
【００５１】
これに対して、伝送路１１２から出力される出力信号は、位相が反転されない出力信号である。このため、伝送路１１２から出力される出力信号の位相は、図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、合成部１０８から出力される出力信号（図１２Ａ〜図１２Ｃに示した出力信号）の位相と同様である。
【００５２】
図１５Ａは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来する前の選択部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１５Ｂは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合の選択部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１５Ｃは、実施例１の増幅装置への入力信号の振幅ゼロ点が到来した後の選択部から出力される出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１５Ａ〜図１５Ｃにおいて、横軸は、Ｉ成分を示し、縦軸は、Ｑ成分を示している。また、図１５Ａ〜図１５Ｃでは、説明の便宜を図るため、信号に対応する点が矢印で表されている。選択部１０９から出力される出力信号は、矢印５８１で表される。
【００５３】
切替制御部１１０は、振幅ゼロ点が到来した場合に、位相非反転指示を出力するとともに、スイッチ１１３における伝送路１１１又は伝送路１１２の切り換えを制御する。具体的には、切替制御部１１０は、振幅ゼロ点が到来した場合に、合成部１０８の接続先が伝送路１１１であるならば、伝送路１１１を伝送路１１２へ切り替え、合成部１０８の接続先が伝送路１１２であるならば、伝送路１１２を伝送路１１１へ切り替える。すなわち、伝送路１１１を通ることにより移相器１２１で位相が反転された出力信号、又は、伝送路１１２を通ることにより位相が反転されない出力信号のいずれかが選択部１０９から出力される。これにより、選択部１０９から出力される出力信号の位相は、図１５Ａ〜図１５Ｃに示すように、振幅ゼロ点が到来した場合に、１８０度反転される。
【００５４】
図１６Ａは、実施例１の増幅装置における各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。図１６Ｂは、前提技術のアウトフェージング増幅器における各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。図１６Ａ及び図１６Ｂにおいて、横軸は、周波数を示し、縦軸は、電力を示している。
【００５５】
実施例１の増幅装置１００では、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない。このため、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号では、図１６Ａに示すように、点６１１のように最大の振幅レベルを有する中心周波数を除く周波数帯の雑音成分が比較的に小さい。例えば、図１６Ａの例では、周波数８（ＭＨｚ）に対応する雑音成分６１３は、約−７０（ｄＢｍ）である。
【００５６】
これに対して、前提技術のアウトフェージング増幅器１０では、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有する。このため、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号では、図１６Ｂに示すように、点６２１のように最大の振幅レベルを有する中心周波数を除く周波数帯の雑音成分が比較的に大きい。例えば、図１６Ｂの例では、周波数８（ＭＨｚ）に対応する雑音成分６２３は、約−３０（ｄＢｍ）である。すなわち、実施例１の増幅装置１００では、前提技術のアウトフェージング増幅器１０と比較して、各増幅器に入力される信号の劣化を抑えることができる。
【００５７】
図１７は、実施例１の増幅装置からの出力信号のコンスタレーションを示す図である。図１７において、横軸は、Ｉ成分を示し、縦軸は、Ｑ成分を示している。増幅装置１００では、増幅される信号の劣化が抑えられるので、増幅装置１００から出力される出力信号における線状の歪は、図１７に示すように、抑えられている。
【００５８】
次に、実施例１の増幅装置１００における出力信号の出力処理について説明する。図１８は、実施例１の増幅装置における出力信号の出力処理の流れを示すフローチャートである。
【００５９】
図１８に示すように、切替制御部１１０は、入力信号を受け付けると、入力信号の波形を取得する（ステップＳ１０１）。切替制御部１１０は、取得した波形を解析し、入力信号の振幅ゼロ点が到来していない場合には（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、待機する。
【００６０】
切替制御部１１０は、入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合には（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、位相非反転指示を信号分離部１０１へ出力する（ステップＳ１０３）。信号分離部１０１は、切替制御部１１０から位相非反転指示を受け付けた場合には、振幅ゼロ点が到来した場合であっても、第１信号及び第２信号の位相を１８０度反転させない。
【００６１】
切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が第１の経路である伝送路１１１である場合には（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が伝送路１１１から第２の経路である伝送路１１２へ切り替えられるようスイッチ１１３を制御する（ステップＳ１０５）。スイッチ１１３は、合成部１０８の接続先が伝送路１１２へ切り替えられる場合に、出力信号が伝送路１１２を通ることにより位相が反転されない出力信号を伝送路１１２から出力負荷へ出力させる。
【００６２】
一方、切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が第２の経路である伝送路１１２である場合には（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、以下の処理を行う。すなわち、切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が伝送路１１２から第１の経路である伝送路１１１へ切り替えられるようスイッチ１１３を制御する（ステップＳ１０６）。スイッチ１１３は、合成部１０８の接続先が伝送路１１１へ切り替えられる場合に、出力信号が伝送路１１１を通ることにより移相器１２１で位相が反転された出力信号を伝送路１１１から出力負荷へ出力させる。
【００６３】
以上、実施例１の増幅装置１００では、入力信号の振幅ゼロ点に応じて、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、位相が反転された出力信号及び位相が反転されない出力信号のいずれかを選択的に出力する。このため、入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合であっても、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない滑らかな信号となる。その結果、実施例１によれば、増幅される信号の位相の不連続性に起因した出力信号の歪を抑えることができる。
【００６４】
なお、上記実施例１では、伝送路１１１の始端と伝送路１１２の始端との接続部分にスイッチ１１３ａが配置され、伝送路１１１の終端と伝送路１１２の終端との接続部分にスイッチ１１３ｂが配置される例を説明したが、開示技術はこれには限られない。例えば、図１９に示すように、スイッチ１１３ｂが省略され、かつ、伝送路１１１の終端と伝送路１１２の終端とが直接接続されても良い。図１９は、実施例１におけるスイッチの変形例１を示す図である。図１９の例において、スイッチ１１３ａによって合成部１０８の接続先が伝送路１１２へ切り替えられる場合には、伝送路１１１の移相器１２１は出力負荷に対するオープンスタブとして機能する。
【００６５】
また、図２０に示すように、スイッチ１１３ａが省略され、かつ、伝送路１１１の始端と伝送路１１２の始端とが直接接続されても良い。図２０は、実施例１におけるスイッチの変形例２を示す図である。図２０の例において、スイッチ１１３ｂによって合成部１０８の接続先が伝送路１１２へ切り替えられる場合には、伝送路１１１の移相器１２１は出力負荷に対するオープンスタブとして機能する。
【実施例２】
【００６６】
実施例２は、選択部の構造と、選択部によって選択される出力信号の切り換え手法とが、実施例１と異なる。そこで、以下では、選択部の構造と、選択部によって選択される出力信号の切り換え手法とについて主に説明する。
【００６７】
図２１は、実施例２における選択部の構成例を示す図である。なお、実施例２の増幅装置の全体構成は実施例１と同様に図７で表される。また、実施例２において実施例１と同様の符号を有する各部は、特に説明の無い限り実施例１と同様の機能を有するものとする。
【００６８】
図２１に示すように、実施例２の増幅装置において、選択部２０９は、伝送路２１１，２１２と、スイッチ２１３とを有する。
【００６９】
伝送路２１１は、移相器１２１と、伝送線路２２１，２２２とを有している。移相器１２１は、実施例１における移相器１２１と同様の機能を有する。伝送線路２２１は、線路長がλ／４であり、移相器１２１の入力端に直列に接続されている。伝送線路２２２は、線路長がλ／４であり、移相器１２１の出力端に直列に接続されている。伝送線路２２１，２２２は、それぞれ、第１及び第２の伝送線路の一例に相当する。
【００７０】
伝送路２１２は、伝送路２１１に並列に接続され、移相器を有していない。伝送路２１２は、伝送線路２２３，２２４を有している。伝送線路２２３，２２４は、いずれも線路長がλ／４であり、互いに直列に接続されている。伝送線路２２３，２２４は、それぞれ、第３及び第４の伝送線路の一例に相当する。
【００７１】
なお、以下では、伝送線路２２１及び伝送線路２２３と、合成部１０８との接続部分を「接続部分ａ」と表記し、伝送線路２２２及び伝送線路２２４と、出力負荷との接続部分を「接続部分ｂ」と表記するものとする。また、以下では、伝送線路２２１と、移相器１２１の入力端との接続部分を「接続部分ｃ」と表記し、伝送線路２２２と、移相器１２１の出力端との接続部分を「接続部分ｄ」と表記するものとする。また、以下では、伝送線路２２３と、伝送線路２２４との接続部分を「接続部分ｅ」と表記するものとする。
【００７２】
スイッチ２１３は、合成部１０８の接続先を伝送路２１１又は伝送路２１２へ切り替えるスイッチである。スイッチ２１３における伝送路２１１又は伝送路２１２の切り換えは、切替制御部１１０によって制御される。スイッチ２１３は、合成部１０８の接続先が伝送路２１１に切り替えられる場合に、出力信号が伝送路２１１を通ることにより移相器１２１で位相が反転された出力信号を伝送路２１１から出力負荷へ出力させる。また、スイッチ２１３は、合成部１０８の接続先が伝送路２１２に切り替えられる場合に、出力信号が伝送路２１２を通ることにより位相が反転されない出力信号を伝送路２１２から出力負荷へ出力させる。
【００７３】
スイッチ２１３は、スイッチ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃを有している。スイッチ２１３ａは、接続部分ｃと、グランドとの接続及び非接続を切り替えるスイッチである。スイッチ２１３ｂは、接続部分ｄと、グランドとの接続及び非接続を切り替えるスイッチである。スイッチ２１３ｃは、接続部分ｅと、グランドとの接続及び非接続を切り替えるスイッチである。スイッチ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃは、それぞれ、第１〜第３のスイッチの一例である。スイッチ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃとしては、それぞれ、図２２に示したようなスイッチＳＷ´´を用いることができる。図２２は、スイッチの構成の一例を示す図である。スイッチＳＷ´´は、図２２に示すように、端子ＴＥ４と、グランドとがオン／オフスイッチで接続されたスイッチである。端子ＴＥ４は、接続部分ｃ、接続分ｄ又は接続部分ｅに接続される。
【００７４】
また、実施例２の増幅装置において、切替制御部１１０は、入力信号の振幅ゼロ点に応じて、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、選択部２０９によって選択される出力信号を切り替える。具体的には、切替制御部１１０は、入力信号を受け付けると、入力信号の波形を取得する。切替制御部１１０は、取得した波形を解析し、振幅ゼロ点が到来した場合に、第１信号及び第２信号の位相を反転させない旨を信号分離部１０１に指示する位相非反転指示を信号分離部１０１へ出力する。そして、切替制御部１１０は、位相非反転指示を出力するとともに、スイッチ２１３における伝送路２１１又は伝送路２１２の切り換えを制御する。これにより、入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合であっても、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相が反転されず、第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない滑らかな信号となる。
【００７５】
ここで、切替制御部１１０がスイッチ２１３における伝送路２１１又は伝送路２１２の切り換えを制御する処理についてさらに詳細に説明する。まず、切替制御部１１０が合成部１０８の接続先を第１の経路である伝送路２１１へ切り替える場合について説明する。図２３は、切替制御部が合成部の接続先を第１の経路へ切り替える処理の一例を説明するための図である。切替制御部１１０は、図２３に示すように、スイッチ２１３ａ及びスイッチ２１３ｂを非接続に設定し、かつ、スイッチ２１３ｃを接続に設定することによって、合成部１０８の接続先を伝送路２１１へ切り替える。スイッチ２１３ｃが接続に設定されると、接続部分ｅがショートとなるので、接続部分ｅからλ／４離れた接続部分ａ及び接続部分ｂがオープンとなり、伝送路２１２は存在しないとみなされる。一方、スイッチ２１３ａ及びスイッチ２１３ｂが非接続に設定されると、伝送路２１１は、接続部分ａと接続部分ｂとを接続しているとみなされる。
【００７６】
続いて、切替制御部１１０が合成部１０８の接続先を第２の経路である伝送路２１２へ切り替える場合について説明する。図２４は、切替制御部が合成部の接続先を第２の経路へ切り替える処理の一例を説明するための図である。切替制御部１１０は、図２４に示すように、スイッチ２１３ａ及びスイッチ２１３ｂを接続に設定し、かつ、スイッチ２１３ｃを非接続に設定することによって、合成部１０８の接続先を伝送路２１２へ切り替える。スイッチ２１３ａ及びスイッチ２１３ｂが接続に設定されると、接続部分ｃ及び接続部分ｄがショートとなるので、接続部分ｃからλ／４離れた接続部分ａと、接続部分ｄからλ／４離れた接続部分ｂとがオープンとなり、伝送路２１１は存在しないとみなされる。一方、スイッチ２１３ｃが非接続に設定されると、伝送路２１２は、接続部分ａと接続部分ｂとを接続しているとみなされる。
【００７７】
次に、実施例２の増幅装置における出力信号の出力処理について説明する。図２５は、実施例２の増幅装置における出力信号の出力処理の流れを示すフローチャートである。
【００７８】
図２５に示すように、切替制御部１１０は、入力信号を受け付けると、入力信号の波形を取得する（ステップＳ２０１）。切替制御部１１０は、取得した波形を解析し、入力信号の振幅ゼロ点が到来していない場合には（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、待機する。
【００７９】
切替制御部１１０は、入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合には（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、位相非反転指示を信号分離部１０１へ出力する（ステップＳ２０３）。信号分離部１０１は、切替制御部１１０から位相非反転指示を受け付けた場合には、振幅ゼロ点が到来した場合であっても、第１信号及び第２信号の位相を１８０度反転させない。
【００８０】
切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が第１の経路である伝送路２１１である場合には（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。すなわち、切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が伝送路２１１から第２の経路である伝送路２１２へ切り替えられるようスイッチ２１３を制御する（ステップＳ２０５）。このとき、切替制御部１１０は、スイッチ２１３ａ及びスイッチ２１３ｂを接続に設定し、かつ、スイッチ２１３ｃを非接続に設定することによって、合成部１０８の接続先を伝送路２１２へ切り替える。スイッチ２１３は、合成部１０８の接続先が伝送路２１２へ切り替えられる場合に、出力信号が伝送路２１２を通ることにより位相が反転されない出力信号を伝送路２１２から出力負荷へ出力させる。
【００８１】
一方、切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が第２の経路である伝送路２１２である場合には（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、以下の処理を行う。すなわち、切替制御部１１０は、合成部１０８の接続先が伝送路２１２から第１の経路である伝送路２１１へ切り替えられるようスイッチ２１３を制御する（ステップＳ２０６）。このとき、切替制御部１１０は、スイッチ２１３ａ及びスイッチ２１３ｂを非接続に設定し、かつ、スイッチ２１３ｃを接続に設定することによって、合成部１０８の接続先を伝送路２１１へ切り替える。スイッチ２１３は、合成部１０８の接続先が伝送路２１１へ切り替えられる場合に、出力信号が伝送路２１１を通ることにより移相器１２１で位相が反転された出力信号を伝送路２１１から出力負荷へ出力させる。
【００８２】
以上、実施例２の増幅装置では、入力信号の振幅ゼロ点に応じて、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、スイッチ２１３ａ、スイッチ２１３ｂ及びスイッチ２１３ｃを用いて伝送路２１１又は伝送路２１２の切り換えを制御する。このため、伝送路どうしの接続部分にスイッチを配置することなく合成部１０８の接続先を切り替えることができる。その結果、実施例２によれば、実施例１の増幅装置の効果に加えて、伝送路どうしの接続部分における信号の減衰を抑えることができるので、実施例１の増幅装置に比べて出力信号の劣化をより軽減することができる。
【００８３】
なお、上記実施例２では、スイッチ２１３が、スイッチ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃを有している例を説明したが、開示技術はこれには限られない。例えば、図２６に示すように、スイッチ２１３ｂが省略されても良い。図２６は、実施例２におけるスイッチの変形例を示す図である。図２６の例において、切替制御部１１０が合成部１０８の接続先を第２の経路である伝送路２１２へ切り替える場合を想定する。この場合、切替制御部１１０は、スイッチ２１３ａを接続に設定し、かつ、スイッチ２１３ｃを非接続に設定することによって、合成部１０８の接続先を伝送路２１２へ切り替える。スイッチ２１３ａが接続に設定されると、接続部分ｃがショートとなるので、接続部分ｃからλ／４離れた接続部分ａと、接続部分ｄから３λ／４離れた接続部分ｂとがオープンとなり、伝送路２１１は存在しないとみなされる。一方、スイッチ２１３ｃが非接続に設定されると、伝送路２１２は、接続部分ａと接続部分ｂとを接続しているとみなされる。
【実施例３】
【００８４】
実施例３は、選択部の構造と、選択部によって選択される出力信号の切り換え手法とが、実施例１と異なる。そこで、以下では、選択部の構造と、選択部によって選択される出力信号の切り換え手法とについて主に説明する。
【００８５】
図２７は、実施例３における選択部の構成例を示す図である。なお、実施例３の増幅装置の全体構成は実施例１と同様に図７で表される。また、実施例３において実施例１と同様の符号を有する各部は、特に説明の無い限り実施例１と同様の機能を有するものとする。
【００８６】
図２７に示すように、実施例３の増幅装置において、選択部３０９は、サーキュレータ３１１と、伝送線路３１２と、スイッチ３１３とを有する。
【００８７】
サーキュレータ３１１は、ポート３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃを有している。ポート３１１ａは、合成部１０８に接続されている。ポート３１１ｂは、伝送線路３１２に接続されている。ポート３１１ｃは、出力負荷に接続されている。サーキュレータ３１１は、ポート３１１ａから入力される出力信号をポート３１１ｂに出力し、ポート３１１ｂから入力される信号をポート３１１ｃに出力する。ポート３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃは、それぞれ、第１〜第３のポートの一例である。
【００８８】
伝送線路３１２は、線路長がλ／４であり、ポート３１１ｂに接続されている。
【００８９】
スイッチ３１３は、伝送線路３１２に接続され、伝送線路３１２と、グランドとの接続及び非接続を切り替えるスイッチである。スイッチ３１３における伝送線路３１２と、グランドとの接続及び非接続の切り換えは、切替制御部１１０によって制御される。スイッチ３１３としては、例えば、図２２に示したようなスイッチＳＷ´´を用いることができる。この場合、スイッチＳＷ´´の端子ＴＥ４は、伝送線路３１２に接続される。
【００９０】
なお、以下では、伝送線路３１２と、スイッチ３１３との接続部分を「接続部分ｆ」と表記し、伝送線路３１２と、サーキュレータ３１１のポート３１１ｂとの接続部分を「接続部分ｇ」と表記するものとする。
【００９１】
スイッチ３１３は、伝送線路３１２と、グランドとが接続されない場合に、ポート３１１ｂから出力されて接続部分ｆで反射された出力信号が伝送線路３１２を通ることにより位相が反転された出力信号をポート３１１ｂへ入力させる。すなわち、伝送線路３１２と、グランドとが接続されない場合に、接続部分ｆはオープンとなる。すると、ポート３１１ｂから出力された出力信号は、伝送線路３１２を通ることにより位相が９０度だけシフトされ、接続部分ｆで反射され、伝送線路３１２を再度通ることにより位相がさらに９０度だけシフトされ、最終的に、ポート３１１ｂへ入力される。すなわち、出力信号の位相は、出力信号が伝送線路３１２を２度通ることにより、反転される。
【００９２】
また、スイッチ３１３は、伝送線路３１２と、グランドとが接続される場合に、ポート３１１ｂから出力された出力信号が接続部分ｇで反射されることにより位相が反転されない出力信号をポート３１１ｂへ入力させる。すなわち、伝送線路３１２と、グランドとが接続される場合に、接続部分ｆはショートとなるので、接続部分ｆからλ／４離れたポート３１１ｂはオープンとなる。すると、ポート３１１ｂから出力された出力信号は、接続部分ｇで反射され、ポート３１１ｂへ入力される。すなわち、出力信号の位相は、出力信号が伝送線路３１２を通ることなくポート３１１ｂへ入力されるので、反転されない。
【００９３】
また、実施例３の増幅装置において、切替制御部１１０は、入力信号の振幅ゼロ点に応じて、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、選択部３０９によって選択される出力信号を切り替える。具体的には、切替制御部１１０は、入力信号を受け付けると、入力信号の波形を取得する。切替制御部１１０は、取得した波形を解析し、振幅ゼロ点が到来した場合に、第１信号及び第２信号の位相を反転させない旨を信号分離部１０１に指示する位相非反転指示を信号分離部１０１へ出力する。そして、切替制御部１１０は、位相非反転指示を出力するとともに、スイッチ３１３における、伝送線路３１２とグランドとの接続及び非接続の切り換えを制御する。これにより、入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合であっても、信号分離部１０１から出力される第１信号及び第２信号の位相が反転されず、第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない滑らかな信号となる。
【００９４】
次に、実施例３の増幅装置における出力信号の出力処理について説明する。図２８は、実施例３の増幅装置における出力信号の出力処理の流れを示すフローチャートである。
【００９５】
図２８に示すように、切替制御部１１０は、入力信号を受け付けると、入力信号の波形を取得する（ステップＳ３０１）。切替制御部１１０は、取得した波形を解析し、入力信号の振幅ゼロ点が到来していない場合には（ステップＳ３０２；Ｎｏ）、待機する。
【００９６】
切替制御部１１０は、入力信号の振幅ゼロ点が到来した場合には（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）、位相非反転指示を信号分離部１０１へ出力する（ステップＳ３０３）。信号分離部１０１は、切替制御部１１０から位相非反転指示を受け付けた場合には、振幅ゼロ点が到来した場合であっても、第１信号及び第２信号の位相を１８０度反転させない。
【００９７】
切替制御部１１０は、スイッチ３１３によって伝送線路３１２と、グランドとが接続されている場合には（ステップＳ３０４；Ｙｅｓ）、伝送線路３１２と、グランドとの接続が解除されるようスイッチ３１３を制御する（ステップＳ３０５）。スイッチ３１３は、伝送線路３１２と、グランドとの接続が解除された場合に、ポート３１１ｂから出力されて接続部分ｆで反射された出力信号が伝送線路３１２を通ることにより位相が反転された出力信号をポート３１１ｂへ入力させる。サーキュレータ３１１は、ポート３１１ｂから入力される、位相が反転された出力信号をポート３１１ｃに出力する。
【００９８】
一方、切替制御部１１０は、スイッチ３１３によって伝送線路３１２と、グランドとが接続されていない場合には（ステップＳ３０４；Ｎｏ）、伝送線路３１２と、グランドとが接続されるようスイッチ３１３を制御する（ステップＳ３０６）。スイッチ３１３は、伝送線路３１２と、グランドとが接続される場合に、ポート３１１ｂから出力された出力信号が接続部分ｇで反射されることにより位相が反転されない出力信号をポート３１１ｂへ入力させる。サーキュレータ３１１は、ポート３１１ｂから入力される、位相が反転されない出力信号をポート３１１ｃに出力する。
【００９９】
以上、実施例３の増幅装置では、入力信号の振幅ゼロ点に応じて、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、スイッチ３１３における、伝送線路３１２とグランドとの接続及び非接続の切り換えを制御する。このため、並列に接続された複数の経路を用いることなく位相が反転された出力信号を出力することができる。その結果、実施例３によれば、実施例１の増幅装置の効果に加えて、出力信号を出力するための経路の数を削減することができるので、装置を小型化することができる。
【実施例４】
【０１００】
これまで本願の開示する増幅装置の実施例について説明したが、上述した実施例以外にも種々の異なる形態にて実施されてもよいものである。そこで、以下では実施例４として実施例の変形例を説明する。
【０１０１】
［１］実施例１〜３では、出力信号を切り替えるタイミングとして入力信号の振幅ゼロ点が用いられる例を説明したが、開示技術はこれに限られない。例えば、入力信号の振幅値の最小値が０以外の値である場合には、出力信号を切り替えるタイミングとして、入力信号の振幅値が最小値となる時点が用いられても良い。すなわち、切替制御部１１０は、入力信号の振幅値が最小値となる時点に応じて、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、選択部によって選択される出力信号を切り替える。
【０１０２】
図２９は、入力信号の振幅値の最小値が０以外の値である場合の入力信号の波形の一例を示す図である。図２９において、横軸は、時間を示し、縦軸は、入力信号の振幅（電圧値）を示している。
【０１０３】
図２９に示す入力信号の振幅値は、時点６３１において、最大振幅０．９５に対して最小値である０．０５となる。すなわち、時点６３１が、入力信号の振幅値が最小値となる時点に相当する。このような入力信号が入力される場合には、切替制御部１１０は、時点６３１に応じて、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、選択部によって選択される出力信号を切り替える。これにより、入力信号の振幅値が最小値となる時点が到来した場合であっても、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない滑らかな信号となる。
【０１０４】
図３０Ａは、実施例１の増幅装置へ図２９に示した入力信号が入力された場合の、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。図３０Ｂは、前提技術のアウトフェージング増幅器へ図２９に示した入力信号が入力された場合の、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号のスペクトラムの一例を示す図である。図３０Ａ及び図３０Ｂにおいて、横軸は、周波数を示し、縦軸は、電力を示している。なお、以下では、説明の便宜を図るため、実施例１の増幅装置へ入力信号が入力された場合の効果を説明するが、実施例２又は実施例３の増幅装置へ入力信号が入力された場合にも同様の効果が得られる。
【０１０５】
実施例１の増幅装置では、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有さない。このため、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号では、図３０Ａに示すように、点６４１のように最大の振幅レベルを有する中心周波数を除く周波数帯の雑音成分が比較的に小さい。例えば、図３０Ａの例では、周波数−５０（ＭＨｚ）に対応する雑音成分６４３は、約−５０（ｄＢｍ）である。
【０１０６】
これに対して、前提技術のアウトフェージング増幅器では、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号は、位相に不連続な部分を有する。このため、各増幅器に入力される第１信号及び第２信号では、図３０Ｂに示すように、点６５１のように最大の振幅レベルを有する中心周波数を除く周波数帯の雑音成分が比較的に大きい。例えば、図３０Ｂの例では、周波数−５０（ＭＨｚ）に対応する雑音成分６５３は、約−２５（ｄＢｍ）である。すなわち、実施例１の増幅装置では、入力信号の振幅値の最小値が０以外の値である場合であっても、前提技術のアウトフェージング増幅器と比較して、各増幅器に入力される信号の劣化を抑えることができることが分かった。
【０１０７】
［２］実施例１〜３では、出力信号を切り替えるタイミングとして入力信号の振幅ゼロ点が用いられる例を説明したが、開示技術はこれに限られない。例えば、出力信号を切り替えるタイミングとして、振幅ゼロ点から所定時間ずれた他の時点が用いられても良く、また、入力信号の振幅値が最小値となる時点から所定時間ずれた他の時点が用いられても良い。一例として、振幅ゼロ点から所定時間ずれた他の時点が用いられる場合を想定する。この場合、切替制御部１１０は、振幅ゼロ点から所定時間ずれた他の時点に応じて、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、選択部によって選択される出力信号を切り替える。なお、所定時間は、入力信号の振幅値が最大値よりも小さい所定の範囲内に収まるように、予め決定される。
【０１０８】
図３１は、振幅ゼロ点から所定時間ずれた他の時点を説明するための図である。図３１において、横軸は、時間を示し、縦軸は、入力信号の振幅（電圧値）を示している。
【０１０９】
図３１に示す入力信号の振幅値は、時点６６１において、最小の０となる。また、入力信号の振幅値は、時点６６１から所定時間Δｔずれた時点６６３において、最大値１よりも小さい０．０７となる。すなわち、時点６６１が、振幅ゼロ点に相当し、時点６６３が、振幅ゼロ点から所定時間Δｔずれた他の時点に相当する。図３１の例では、所定時間Δｔは、入力信号の振幅値が最大値よりも小さい０．０７となるように、予め決定される。この場合、切替制御部１１０は、時点６６３に応じて、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号の位相を反転させない状態で、選択部によって選択される出力信号を切り替える。これにより、振幅ゼロ点から所定時間ずれた他の時点が到来した場合に、各増幅器へ入力される第１信号及び第２信号は、位相の不連続な部分が抑えられた信号となる。
【０１１０】
図３２は、実施例１の増幅装置を用いて振幅ゼロ点から所定時間Δｔずれた他の時点に応じて出力信号を切り替えた場合の、増幅装置から出力される出力信号のスペクトラムの一例を示す図である。図３２において、横軸は、周波数を示し、縦軸は、電力を示している。また、図３２において、所定時間Δｔは、入力信号の振幅値が最大値よりも小さい０．０７となるように、予め決定されるものとする。なお、以下では、説明の便宜を図るため、実施例１の増幅装置を用いた場合の効果を説明するが、実施例２又は実施例３の増幅装置を用いた場合にも同様の効果が得られる。
【０１１１】
図３２に示すように、実施例１の増幅装置では、振幅ゼロ点から所定時間Δｔずれた他の時点に応じて出力信号が切り替えられた場合に、主信号の周波数を除く周波数帯の雑音成分は、約−５０（ｄＢｍ）である。これは、あるシステムにおいて、主信号に対する雑音成分の電力として−５０（ｄＢｍ）以下の電力が許容される場合に、出力信号を切り替えるタイミングとして、振幅ゼロ点から所定時間Δｔずれた他の時点が採用され得ることを意味する。
【０１１２】
［３］実施例１〜３では、出力信号の位相が１８０度反転される例を説明したが、開示技術はこれに限られない。例えば、出力信号の位相は（１８０±Δθ）度反転されても良い。Δθは、１８０度を基準とした誤差である。すなわち、「出力信号の位相が反転される」ことには、「出力信号の位相が（１８０±Δθ）度反転」されることが含まれる。
【０１１３】
図３３は、出力信号の位相が（１８０±Δθ）度反転される状態を説明するための図である。図３３において、横軸は、時間を示し、縦軸は、出力信号の位相を示している。
【０１１４】
図３３に示すように、出力信号の位相は、２．５（μｓｅｃ）において１７６度反転され、その後７．５（μｓｅｃ）において１７６度反転されている。この場合、１８０度を基準とした誤差Δθは、１８０−１７６＝４度である。
【０１１５】
図３４は、実施例１の増幅装置を用いて出力信号の位相を（１８０±Δθ）度反転した場合の、増幅装置から出力される出力信号のスペクトラムの一例を示す図である。図３４において、１８０度を基準とした誤差Δθは、４度であるものとする。なお、以下では、説明の便宜を図るため、実施例１の増幅装置を用いた場合の効果を説明するが、実施例２又は実施例３の増幅装置を用いた場合にも同様の効果が得られる。
【０１１６】
図３４に示すように、実施例１の増幅装置では、出力信号の位相が（１８０±Δθ）度反転された場合に、主信号の周波数を除く周波数帯の雑音成分は、約−５０（ｄＢｍ）である。これは、あるシステムにおいて、主信号に対する雑音成分の電力として−５０（ｄＢｍ）以下の電力が許容される場合に、１８０度を基準とした誤差Δθとして４度が容認され得ることを意味する。
【符号の説明】
【０１１７】
１００  増幅装置
１０１  信号分離部
１０４、１０５  増幅器
１０８  合成部
１０９、２０９、３０９  選択部
１１０  切替制御部
１１１、１１２、２１１、２１２  伝送路
１１３、１１３ａ、１１３ｂ、２１３、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、３１３  スイッチ
１２１  移相器
２２１、２２２、２２３、２２４  伝送線路
３１１  サーキュレータ
３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ  ポート
３１２  伝送線路
【図１】
2016119609.tif 000003
【図２】
2016119609.tif 000004
【図３】
2016119609.tif 000005
【図４Ａ】
2016119609.tif 000006
【図４Ｂ】
2016119609.tif 000007
【図５】
2016119609.tif 000008
【図６】
2016119609.tif 000009
【図７】
2016119609.tif 000010
【図８】
2016119609.tif 000011
【図９】
2016119609.tif 000012
【図１０】
2016119609.tif 000013
【図１１Ａ】
2016119609.tif 000014
【図１１Ｂ】
2016119609.tif 000015
【図１１Ｃ】
2016119609.tif 000016
【図１２Ａ】
2016119609.tif 000017
【図１２Ｂ】
2016119609.tif 000018
【図１２Ｃ】
2016119609.tif 000019
【図１３Ａ】
2016119609.tif 000020
【図１３Ｂ】
2016119609.tif 000021
【図１３Ｃ】
2016119609.tif 000022
【図１４Ａ】
2016119609.tif 000023
【図１４Ｂ】
2016119609.tif 000024
【図１４Ｃ】
2016119609.tif 000025
【図１５Ａ】
2016119609.tif 000026
【図１５Ｂ】
2016119609.tif 000027
【図１５Ｃ】
2016119609.tif 000028
【図１６Ａ】
2016119609.tif 000029
【図１６Ｂ】
2016119609.tif 000030
【図１７】
2016119609.tif 000031
【図１８】
2016119609.tif 000032
【図１９】
2016119609.tif 000033
【図２０】
2016119609.tif 000034
【図２１】
2016119609.tif 000035
【図２２】
2016119609.tif 000036
【図２３】
2016119609.tif 000037
【図２４】
2016119609.tif 000038
【図２５】
2016119609.tif 000039
【図２６】
2016119609.tif 000040
【図２７】
2016119609.tif 000041
【図２８】
2016119609.tif 000042
【図２９】
2016119609.tif 000043
【図３０Ａ】
2016119609.tif 000044
【図３０Ｂ】
2016119609.tif 000045
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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