(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
等分配されたベースバンド信号の一方である第１のベースバンド信号を入力して、前記第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて前記第１のベースバンド信号の振幅および位相を補正する第１の補正部と、
等分配された前記ベースバンド信号の他方である第２のベースバンド信号を入力して、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて、前記第２のベースバンド信号を、前記第１のベースバンド信号とは異なる振幅および位相に補正する第２の補正部と、
前記第１の補正部によって補正された前記第１のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第１のＤＡ変換部と、
前記第２の補正部によって補正された前記第２のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第２のＤＡ変換部と、
前記第１のＤＡ変換部によってアナログ信号に変換された前記第１のベースバンド信号を増幅する第１の電力増幅器と、
前記第２のＤＡ変換部によってアナログ信号に変換された前記第２のベースバンド信号を増幅する第２の電力増幅器と、
前記第１の電力増幅器によって増幅された前記第１のベースバンド信号が伝送される第１の伝送線路と、
前記第１の伝送線路とは異なる電気長を有し、前記第２の電力増幅器によって増幅された前記第２のベースバンド信号が伝送される第２の伝送線路と、
前記第１の伝送線路を伝送してきた前記第１のベースバンド信号と前記第２の伝送線路を伝送してきた前記第２のベースバンド信号とを合成する合成器と、
前記合成器によって合成された信号が伝送されて出力される第３の伝送線路と、
前記ベースバンド信号を等分配する分配部と、
前記第３の伝送線路からフィードバックされた信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部によってデジタル信号に変換された信号を、前記分配部によって等分配される前の前記ベースバンド信号と比較する比較部と、
前記比較部による比較の結果に応じた歪み補償係数を算出する係数算出部と、
前記係数算出部によって算出された歪み補償係数を用いて、前記分配部によって等分配される前の前記ベースバンド信号を歪み補償する歪み補償部と、
を備え、
前記第１の補正部は、前記第１のベースバンド信号の振幅および位相を、前記第１の電力増幅器とは逆特性となるように補正し、前記第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力以上である場合、前記第１のベースバンド信号の振幅および位相が一定になるように補正し、
前記第２の補正部は、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力未満である場合、前記第２のベースバンド信号の振幅を０または一定の割合で低くし、位相が一定になるように補正し、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力以上である場合は、前記第２のベースバンド信号の振幅を一定の割合で高くし、位相を、前記第２の電力増幅器とは逆特性に補正するか、あるいは、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対して一定の傾きで変化するように補正すること
を特徴とする送信機。
【請求項２】
等分配されたベースバンド信号の一方である第１のベースバンド信号を入力して、前記第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて前記第１のベースバンド信号の振幅および位相を補正する第１の補正部と、
等分配された前記ベースバンド信号の他方である第２のベースバンド信号を入力して、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて、前記第２のベースバンド信号を、前記第１のベースバンド信号とは異なる振幅および位相に補正する第２の補正部と、
前記第１の補正部によって補正された前記第１のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第１のＤＡ変換部と、
前記第２の補正部によって補正された前記第２のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第２のＤＡ変換部と、
前記第１のＤＡ変換部によってアナログ信号に変換された前記第１のベースバンド信号を増幅する第１の電力増幅器と、
前記第２のＤＡ変換部によってアナログ信号に変換された前記第２のベースバンド信号を増幅する第２の電力増幅器と、
前記第１の電力増幅器によって増幅された前記第１のベースバンド信号が伝送される第１の伝送線路と、
前記第１の伝送線路とは異なる電気長を有し、前記第２の電力増幅器によって増幅された前記第２のベースバンド信号が伝送される第２の伝送線路と、
前記第１の伝送線路を伝送してきた前記第１のベースバンド信号と前記第２の伝送線路を伝送してきた前記第２のベースバンド信号とを合成する合成器と、
前記合成器によって合成された信号が伝送されて出力される第３の伝送線路と、
前記ベースバンド信号を等分配する分配部と、
前記第３の伝送線路からフィードバックされた信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部によってデジタル信号に変換された信号を、前記分配部によって等分配される前の前記ベースバンド信号と比較する比較部と、
前記比較部による比較の結果に応じた歪み補償係数を算出する係数算出部と、
前記係数算出部によって算出された歪み補償係数を用いて、前記分配部によって等分配される前の前記ベースバンド信号を歪み補償する歪み補償部と、
を備え、
前記第１の補正部は、前記第１のベースバンド信号の振幅および位相を、前記第１の電力増幅器とは逆特性となるように補正し、前記第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力以上である場合、前記第１のベースバンド信号の振幅および位相が一定になるように補正し、
前記第２の補正部は、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力以上である場合、前記第２のベースバンド信号の振幅を一定の割合で高くし、位相を、前記第２の電力増幅器とは逆特性に補正するか、あるいは、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対して一定の傾きで変化するように補正し、
前記第２の電力増幅器は、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力未満である場合、動作を停止すること
を特徴とする送信機。
【請求項３】
前記第２の伝送線路は、前記合成器から前記第２の電力増幅器をみたインピーダンスがオープンになる電気長を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の送信機。
【請求項４】
前記第２の補正部は、前記第２のベースバンド信号のエンベロープが一定の大きさになるまで、前記第２のベースバンド信号の振幅を０または一定の割合で低くし、位相が一定になるように補正すること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の送信機。
【請求項５】
前記第２の補正部は、前記第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力未満である場合、前記第２のベースバンド信号の振幅を０または一定の割合で低くし、位相が一定になるように補正すること
を特徴とする請求項４記載の送信機。
【請求項６】
前記第１の補正部によって補正された前記第１のベースバンド信号の第１のエンベロープ信号を抽出する第１のエンベロープ抽出部と、
前記第２の補正部によって補正された前記第２のベースバンド信号の第２のエンベロープ信号を抽出する第２のエンベロープ抽出部と、
前記第１のエンベロープ信号の大きさが、前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力未満である場合、前記第１のエンベロープ信号の大きさに応じて前記第１の電力増幅器に印加するバイアス電圧を変調する電源変調部と、
前記第２のエンベロープ信号の大きさが前記第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力未満である場合、前記第２のエンベロープ信号の大きさに応じて前記第２の電力増幅器へのバイアス電圧の印加をオンオフする電源制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の送信機。
【請求項７】
前記第１の電力増幅器の出力信号の周波数特性を補正する第１のＦＩＲフィルタと、
前記第２の電力増幅器の出力信号の周波数特性を補正する第２のＦＩＲフィルタと、
を備えたことを特徴とする請求項６記載の送信機。
【請求項８】
温度変化または前記ベースバンド信号の周波数の変化に応じた複数の補正係数、あるいは、複数の前記補正係数が温度変化または前記ベースバンド信号の周波数の変化に対応付けられて設定された複数のテーブルを備え、
前記第１の補正部、前記第２の補正部、前記第１のＦＩＲフィルタおよび前記第２のＦＩＲフィルタは、複数の前記補正係数または複数の前記テーブルのうち、温度変化または前記ベースバンド信号の周波数の変化に対応した前記補正係数または前記テーブルに切り替えて補正を行うこと
を特徴とする請求項７記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調波信号を増幅して送信する送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信に用いられる送信機が備える電力増幅器は、高い電力効率が求められ、入出力特性に高い線形性が求められる。電力増幅器の電力効率と線形性とは相反の関係にあり、電力効率を上げると、線形性が低くなる。従来の送信機では、最終段に設けた電力増幅器の電力効率を上げ、これに伴って低くなった線形性を歪み補償技術によって高めていた。【０００３】
送信機の最終段に設けた電力増幅器の電力効率を上げる場合、電力増幅器の出力飽和電力での効率よりも、出力飽和電力から数ｄＢのバックオフをとった電力での効率が重要である。出力飽和電力からバックオフをとった電力での効率を上げるために、従来の送信機では、最終段にドハティ増幅器を設けることがある。【０００４】
例えば、特許文献１に記載されるドハティ増幅器は、キャリアアンプとピークアンプを備え、キャリアアンプおよびピークアンプの各々を構成する増幅素子に供給する制御電圧を変化させることで、出力飽和電力からバックオフをとった電力（以下、バックオフ電力と記載する）での効率を上げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−４６７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の電力増幅器は、バックオフ電力での効率は向上するが、それに伴って線形性が大きく低下するという課題があった。【０００７】
本発明は上記課題を解決するものであり、電力効率の向上と線形性の向上を両立させることができる送信機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る送信機は、等分配されたベースバンド信号の一方である第１のベースバンド信号を入力して、第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて第１のベースバンド信号の振幅および位相を補正する第１の補正部と、等分配されたベースバンド信号の他方である第２のベースバンド信号を入力して、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて、第２のベースバンド信号を、第１のベースバンド信号とは異なる振幅および位相に補正する第２の補正部と、第１の補正部によって補正された第１のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第１のＤＡ変換部と、第２の補正部によって補正された第２のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第２のＤＡ変換部と、第１のＤＡ変換部によってアナログ信号に変換された第１のベースバンド信号を増幅する第１の電力増幅器と、第２のＤＡ変換部によってアナログ信号に変換された第２のベースバンド信号を増幅する第２の電力増幅器と、第１の電力増幅器によって増幅された第１のベースバンド信号が伝送される第１の伝送線路と、第１の伝送線路とは異なる電気長を有し、前記第２の電力増幅器によって増幅された第２のベースバンド信号が伝送される第２の伝送線路と、第１の伝送線路を伝送してきた第１のベースバンド信号と第２の伝送線路を伝送してきた第２のベースバンド信号とを合成する合成器と、合成器によって合成された信号が伝送されて出力される第３の伝送線路と、ベースバンド信号を等分配する分配部と、第３の伝送線路からフィードバックされた信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部によってデジタル信号に変換された信号を、分配部によって等分配される前のベースバンド信号と比較する比較部と、比較部による比較の結果に応じた歪み補償係数を算出する係数算出部と、係数算出部によって算出された歪み補償係数を用いて、分配部によって等分配される前のベースバンド信号を歪み補償する歪み補償部とを備え、第１の補正部は、第１のベースバンド信号の振幅および位相を、第１の電力増幅器とは逆特性となるように補正し、第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力以上である場合、第１のベースバンド信号の振幅および位相が一定になるように補正し、第２の補正部は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力未満である場合、第２のベースバンド信号の振幅を０または一定の割合で低くし、位相が一定になるように補正し、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが第１の電力増幅器の０．５ｄＢ利得圧縮点から３ｄＢ利得圧縮点の間の電力以上である場合は、第２のベースバンド信号の振幅を一定の割合で高くし、位相を、第２の電力増幅器とは逆特性に補正するか、あるいは、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対して一定の傾きで変化するように補正する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、等分配された第１のベースバンド信号および第２のベースバンド信号のそれぞれのエンベロープの大きさに応じて互いに異なる振幅および位相に補正して、第１のベースバンド信号を第１の電力増幅器に入力し、第２のベースバンド信号を第２の電力増幅器に入力することで、電力効率を向上させたときに付随的に発生する線形性の劣化が抑制される。これにより、電力効率の向上と線形性の向上を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る送信機の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。
【図３】図３Ａは、第１の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の出力電力の関係を示すグラフである。図３Ｂは、第１の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の利得の関係を示すグラフである。図３Ｃは、第１の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の位相の関係を示すグラフである。
【図４】図４Ａは、第２の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の出力電力の関係を示すグラフである。図４Ｂは、第２の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の位相の関係を示すグラフである。図４Ｃは、第２の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の振幅の関係を示すグラフである。
【図５】図５Ａは、連続波（ＣＷ）信号の入力電力と利得との関係を示すグラフである。図５Ｂは、ＣＷ信号の入力電力と位相との関係を示すグラフである。図５Ｃは、ＣＷ信号の出力電力と電力付加効率（ＰＡＥ）との関係を示すグラフである。
【図６】図６Ａは、変調波信号の出力電力と隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＰＲ）との関係を示すグラフである。図６Ｂは、６ｄＢバックオフ点における変調波信号の正規化周波数と信号電力レベルとのスペクトルを示すグラフである。図６Ｃは、変調波信号の出力電力とＰＡＥとの関係を示すグラフである。
【図７】実施の形態２に係る送信機の構成を示すブロック図である。
【図８】図８Ａは、実施の形態２における第２の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の出力電力の関係を示すグラフである。図８Ｂは、実施の形態２における第２の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の振幅の関係を示すグラフである。図８Ｃは、実施の形態２における第２の補正部によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の位相の関係を示すグラフである。
【図９】図９Ａは、ＣＷ信号の入力電力と利得との関係を示すグラフである。図９Ｂは、ＣＷ信号の入力電力と位相との関係を示すグラフである。図９Ｃは、ＣＷ信号の出力電力とＰＡＥとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０Ａは、変調波信号の出力電力とＡＣＰＲとの関係を示すグラフである。図１０Ｂは、変調波信号の正規化周波数と電力レベルとのスペクトルを示すグラフである。図１０Ｃは、変調波信号の出力電力とＰＡＥとの関係を示すグラフである。
【図１１】デジタルプリディストーションを施した出力信号の正規化周波数と信号電力レベルとのスペクトルを示すグラフである。
【図１２】実施の形態２に係る送信機の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態３に係る送信機の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態３に係る送信機の変形例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る送信機の構成を示すブロック図である。図１に示す送信機は、変調波信号を増幅して送信する送信機であって、第１の補正部１、第２の補正部２、ＤＡＣ３、ＤＡＣ４、主増幅器５、補助増幅器６、線路７、線路８、コンバイナ９および線路１０を備える。ＤＡＣ３と主増幅器５の間とＤＡＣ４と補助増幅器６の間はそれぞれ直接接続されてもよいが、他の構成要素を介在して接続されてもよい。図１は、これらの間の構成要素の記載を省略している。以下、図１に示す送信機が、主増幅器５の出力信号と補助増幅器６の出力信号とをコンバイナ９で合成して出力するドハティ増幅器であるものとして説明する。
【００１２】
第１の補正部１は、等分配されたベースバンド信号の一方である第１のベースバンド信号を入力して、第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて、第１のベースバンド信号の振幅および位相を補正する。第２の補正部２は、等分配されたベースバンド信号の他方である第２のベースバンド信号を入力して、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて、第２のベースバンド信号を、第１のベースバンド信号とは異なる振幅および位相に補正する。
【００１３】
ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）３は、第１の補正部１から入力した第１のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第１のＤＡ変換部である。アナログ信号に変換された第１のベースバンド信号は、ＤＡＣ３から主増幅器５に出力される。ＤＡＣ４は、第２の補正部２から入力した第２のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する第２のＤＡ変換部である。アナログ信号に変換された第２のベースバンド信号は、ＤＡＣ４から補助増幅器６に出力される。
【００１４】
ＤＡＣ３およびＤＡＣ４をＲＦＤＡＣ（無線周波デジタルアナログコンバータ）とし、ＤＡＣからの出力信号の周波数を所望の周波数に変換してもよい。ＤＡＣと電力増幅器との間で、ＤＡＣから出力されたＩＦ信号（中間周波信号）を、ミクサで周波数変換してもよい。ＤＡＣから出力されたＩＱアナログベースバンド信号を、直交変調器で周波数変換してもよい。出力電力を所望のレベルに上げるドライバ増幅器を設けてもよいし、出力信号の周波数帯域を制限する帯域制限フィルタを設けてもよい。
【００１５】
主増幅器５は、ＤＡＣ３によってアナログ信号に変換された第１のベースバンド信号を増幅する第１の電力増幅器であって、例えば、ドハティ増幅器のキャリア増幅器である。主増幅器５によって増幅された第１のベースバンド信号は、線路７に伝送される。
補助増幅器６は、ＤＡＣ４によってアナログ信号に変換された第２のベースバンド信号を増幅する第２の電力増幅器であって、例えば、ドハティ増幅器のピーク増幅器である。補助増幅器６によって増幅された第２のベースバンド信号は、線路８に伝送される。
【００１６】
補助増幅器６に入力される第２のベースバンド信号は、ベースバンド信号の波長をλとした場合、通常、主増幅器５に入力される第１のベースバンド信号よりも、λ／４線路の電気長（９０度位相分）で遅れている。主増幅器５はＡ級またはＡＢ級でバイアスされ、補助増幅器６にはＣ級またはＢ級に近いバイアスが設定されている。
【００１７】
線路７は、主増幅器５によって増幅された第１のベースバンド信号が伝送される第１の伝送線路である。線路８は、補助増幅器６によって増幅された第２のベースバンド信号が伝送される第２の伝送線路である。線路８は、線路７とは異なる電気長を有する。コンバイナ９は、線路７を伝送してきた第１のベースバンド信号と線路８を伝送してきた第２のベースバンド信号とを合成する合成器である。線路１０は、コンバイナ９によって合成された信号が伝送されて出力端から出力される第３の伝送線路である。
【００１８】
入力されるベースバンド信号の電力が低いとき、主増幅器５のみが動作して、補助増幅器６は動作しない。補助増幅器６の動作が停止している状態をオフ状態と呼ぶ。補助増幅器６がオフ状態であり、コンバイナ９から補助増幅器６をみたインピーダンスがオープンであると、コンバイナ９での合成損失がなくなり、主増幅器５の出力信号はそのまま出力される。
【００１９】
通常、補助増幅器６の整合回路が入力信号の位相を回転させるので、補助増幅器６の出力信号が伝送される線路８は、コンバイナ９から補助増幅器６をみたインピーダンスがオープンになるように電気長が設定される。補助増幅器６がオフ状態である場合、主増幅器５は、線路７および線路１０によって負荷インピーダンス１００Ωに変成される。理想的には、線路７は特性インピーダンス５０Ωで構成され、線路１０は、特性インピーダンス５０Ωであり、電気長がλ／４の伝送線路として構成される。
【００２０】
入力されるベースバンド信号の電力が上がると、理想的には、主増幅器５の出力電力が飽和すると同時に補助増幅器６が動作する。補助増幅器６が動作している状態をオン状態と呼ぶ。補助増幅器６がオン状態であると、主増幅器５の出力信号と補助増幅器６の出力信号とがコンバイナ９によって合成される。このとき、主増幅器５は、線路７および線路１０によって負荷インピーダンス５０Ωに変性される。
【００２１】
次に従来のドハティ増幅器について説明する。
図２は、従来のドハティ増幅器の構成を示すブロック図である。図２に示すドハティ増幅器は、スプリッタ１００、線路１０１、主増幅器１０２、補助増幅器１０３、線路１０４、線路１０５、コンバイナ１０６、および線路１０７を備える。スプリッタ１００は、変調波信号を主増幅器１０２と補助増幅器１０３とに等分配する。主増幅器１０２は、ドハティ増幅器のキャリア増幅器であり、Ａ級またはＡＢ級でバイアスされる。補助増幅器１０３は、ドハティ増幅器のピーク増幅器であり、Ｃ級またはＢ級に近いバイアスが設定される。
【００２２】
例えば、線路１０１の特性インピーダンスを５０Ωとし、電気長を６０度とする。線路１０４の特性インピーダンスを５０Ωとし、電気長を１８０度とする。線路１０５の特性インピーダンスを５０Ωとし、電気長を１２０度とする。線路１０７の特性インピーダンスを３４．５Ωとし、電気長を９０度とする。
【００２３】
補助増幅器１０３に入力される第２のベースバンド信号は、λ／６線路である線路１０１によって、主増幅器１０２に入力される第１のベースバンド信号よりも遅れている。補助増幅器１０３がオン状態であるとき、主増幅器１０２の出力信号と補助増幅器１０３の出力信号とがコンバイナ１０６によって合成される。コンバイナ１０６によって合成された信号は、線路１０７を伝送して出力端から出力される。
【００２４】
入力される信号の電力が低いとき、主増幅器１０２のみが動作し、補助増幅器１０３はオフ状態となる。補助増幅器１０３がオフ状態であると、コンバイナ１０６での合成損失がなくなり、主増幅器１０２の出力信号はそのまま出力される。入力される信号の電力が上がると、理想的には、主増幅器１０２の出力電力が飽和すると同時に補助増幅器１０３が動作する。
【００２５】
しかしながら、従来の補助増幅器１０３は、主増幅器１０２の出力電力が飽和するよりも早く立ち上がるか、あるいは、遅く立ち上がることがある。主増幅器１０２の飽和出力電力付近で補助増幅器１０３が早く立ち上がった場合、ドハティ増幅器の電力効率が劣化する。一方、主増幅器１０２の飽和出力電力付近で補助増幅器１０３が遅く立ち上がった場合、ドハティ増幅器の出力の線形性が大きく劣化する。
【００２６】
図３Ａは、第１の補正部１によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の出力電力の関係を示すグラフである。図３Ｂは、第１の補正部１によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の利得の関係を示すグラフである。図３Ｃは、第１の補正部１によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の位相の関係を示すグラフである。
【００２７】
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃにおいて、実線で示す特性が、図１に示した第１の補正部１によって補正された第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対する挙動である。なお、破線で示す特性は、図２に示した主増幅器１０２に入力される信号のエンベロープの大きさに対する挙動である。矢印は、主増幅器５の２ｄＢ利得圧縮点（以下、Ｐ２ｄＢと記載する）である。Ｐ２ｄＢは、主増幅器５の出力電力が線形に増加する理想的な特性に対して２ｄＢ利得が低下、すなわち、２ｄＢの利得圧縮が起こる出力電力レベルである。
【００２８】
図４Ａは、第２の補正部２によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の出力電力の関係を示すグラフである。図４Ｂは、第２の補正部２によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の位相の関係を示すグラフである。図４Ｂにおいて、補助増幅器６に入力される信号は、理想的にはλ／４線路（９０度位相分）の電気長で遅れているが、通常、数十度異なることが多い。図４Ｂの例では、補助増幅器６に入力される信号が−６０度位相が遅れているものとする。図４Ｃは、第２の補正部２によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の振幅の関係を示すグラフである。
【００２９】
図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃにおいて、実線で示す特性が、図１に示した第２の補正部２によって補正された第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対する挙動である。なお、破線で示す特性は、図２に示した補助増幅器１０３に入力される信号のエンベロープの大きさに対する挙動である。矢印は、主増幅器５の１ｄＢ利得圧縮点（以下、Ｐ１ｄＢと記載する）である。
【００３０】
ドハティ増幅器における電力効率の劣化は、補助増幅器がオフ状態からオン状態に切り替わるときに補助増幅器の立ち上がりが早いまたは遅いことに起因する。
そこで、実施の形態１に係る送信機では、第２の補正部２が、主増幅器５の出力電力が飽和したときに補助増幅器６がオン状態になるように、第２のベースバンド信号の振幅を補正する。例えば、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５の出力飽和電力付近である０．５ｄＢ利得圧縮点（以下、Ｐ０．５ｄＢと記載する）から３ｄＢ利得圧縮点（以下、Ｐ３ｄＢと記載する）の間における、Ｐ１ｄＢ以上になったときに補助増幅器６が立ち上がるように第２のベースバンド信号の振幅特性と位相特性を補正する。
【００３１】
なお、ドハティ増幅器が理想的に動作している場合、主増幅器のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢは、ドハティ増幅器のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢとオーバラップしている。
そこで、第２の補正部２が、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５を備えるドハティ増幅器のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力以上になったときに補助増幅器６が立ち上がるように第２のベースバンド信号の振幅特性と位相特性を補正してもよい。
【００３２】
図３Ａに示すように、第１の補正部１は、第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ２ｄＢ未満であるとき、第１のベースバンド信号を、そのエンベロープの大きさに対して線形に出力する。第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ２ｄＢ以上である場合、第１の補正部１は、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、振幅と位相とが一定になるように第１のベースバンド信号を補正して出力する。このように、第１の補正部１は、第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５の出力飽和電力付近であるＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力以上である場合に、第１のベースバンド信号の振幅特性および位相特性が一定になるように補正する。
【００３３】
第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ１ｄＢ未満である場合、Ｐ１ｄＢ以上の場合に比べて、第２のベースバンド信号の振幅が一定の割合で低く、位相が一定になるように補正する。例えば、図４Ｃに示すように、第２のベースバンド信号は、振幅が２０ｄＢ低く、図４Ｂに示すように、その位相が一定になるように補正される。
【００３４】
前述したように、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープが一定の大きさ、例えば主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力以上になるまで第２のベースバンド信号の振幅を一定の割合で低くし、その位相が一定になるように補正する。このとき、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号の振幅を０に補正してもよい。
これにより、補助増幅器６が、主増幅器５の出力飽和電力付近で早く立ち上がっても、第２の補正部２によって、補助増幅器６が立ち上がっていない状態における信号の振幅と位相の特性になるように補正される。
【００３５】
一方、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ１ｄＢ以上である場合、図４Ａに示すように、第２のベースバンド信号を、そのエンベロープの大きさに対して線形に出力する。このとき、第２の補正部２は、図４Ｃに示すように、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ１ｄＢ未満である場合に比べて、第２のベースバンド信号の振幅が一定の割合（図４Ｃでは、２０ｄＢ）で高くなるように補正する。
【００３６】
第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力以上である場合、第２のベースバンド信号の振幅が一定の割合で高くなるように補正する。このように、補助増幅器６が、主増幅器５の出力飽和電力付近から遅れて立ち上がった状態にならないように、第２の補正部２によって、補助増幅器６が立ち上がった状態の信号の振幅特性と位相特性になるように補正される。
【００３７】
また、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ１ｄＢ以上になった場合に、第２の補正部２は、図４Ｂに示すように、第２のベースバンド信号の位相を２．８ｄｅｇ／ｄＢの傾きで変化するように補正する。
このように、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力以上である場合、第２のベースバンド信号の位相を第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対して一定の傾きで変化するように補正する。このとき、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号の位相を、補助増幅器６とは逆特性に補正してもよい。
【００３８】
図５Ａは、連続波（ＣＷ）信号の入力電力と利得との関係を示すグラフである。図５Ｂは、ＣＷ信号の入力電力と位相との関係を示すグラフである。図５Ｃは、ＣＷ信号の出力電力と電力付加効率（ＰＡＥ）との関係を示すグラフである。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃにおいて、実線が、図１に示した送信機にＣＷ信号を入力したときの特性であり、破線が、図２に示した従来のドハティ増幅器にＣＷ信号を入力したときの特性である。図５Ｃの矢印は、主増幅器の飽和電力から６ｄＢのバックオフをとった電力であり、この電力を６ｄＢバックオフ点と記載する。図５Ｃに示すように、６ｄＢバックオフ点で電力効率の第１のピークを有し、さらに高電力側に第２のピークを有する。
【００３９】
図６Ａは、変調波信号の出力電力と隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＰＲ）との関係を示すグラフである。図６Ｂは、６ｄＢバックオフ点における、変調波信号の正規化周波数と信号電力レベルとのスペクトルを示すグラフである。図６Ｂにおいて、スペクトル２００が、図１に示した送信機のスペクトルであり、スペクトル２０１が、図２に示した従来のドハティ増幅器のスペクトルである。図６Ｃは、変調波信号の出力電力とＰＡＥとの関係を示すグラフである。図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃにおいて、実線が、図１に示した送信機に変調波信号を入力したときの特性であり、破線が図２に示した従来のドハティ増幅器に変調波信号を入力したときの特性である。図６Ｃの矢印は、主増幅器の６ｄＢのバックオフ点である。変調波信号には２５６ＱＡＭ（α＝０．３）の変調波信号を用いた。
【００４０】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、ＣＷ特性では、従来のドハティ増幅器と図１の送信機との間で利得と位相が大きく変わらないが、図５Ｃに示すように、６ｄＢバックオフ点よりも高い電力では、図１の送信機の電力効率が大きく上昇している。エラーベクトル振幅（ＥＶＭ）特性について、従来のドハティ増幅器と図１の送信機との間でほぼ変わらない。一方、図６Ａに示すように、ＡＣＰＲ特性も、従来のドハティ増幅器と図１の送信機との間でほぼ変わらない。ただし、図６Ｃに示すように、図１の送信機の効率は、６ｄＢバックオフ点よりも小さい電力から、従来のドハティ増幅器よりも高くなっている。
【００４１】
図６Ｂに示すように、６ｄＢバックオフ点における正規化周波数と出力レベルのスペクトルは、図１の送信機のスペクトル２００と従来のドハティ増幅器のスペクトル２０１とでほぼ一致している。このように、第１の補正部１および第２の補正部２によってベースバンド信号を補正することで効率が向上する。さらに、第２の補正部２が、主増幅器５の出力電力が飽和したときに補助増幅器６がオン状態になるように、第２のベースバンド信号の振幅および位相を補正することで、出力の線形性が向上する。
【００４２】
以上のように、実施の形態１に係る送信機において、等分配された第１のベースバンド信号および第２のベースバンド信号のそれぞれのエンベロープの大きさに応じて互いに異なる振幅および位相に補正して、第１のベースバンド信号を主増幅器５に入力し、第２のベースバンド信号を補助増幅器６に入力することで、バックオフ電力での電力効率を向上させたときに付随的に発生する線形性の劣化が抑制される。これにより、電力効率の向上と線形性の向上とを両立させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る送信機の構成を示すブロック図である。図７において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図７に示す送信機は、変調波信号を増幅して送信する送信機であり、第１の補正部１、第２の補正部２、ＤＡＣ３、ＤＡＣ４、主増幅器５、補助増幅器６、線路７、線路８、コンバイナ９、線路１０、フィードバックパス１３、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）１４、比較部１５、係数算出部１６、遅延調整部１７、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１８、歪み補償部１９およびスプリッタ２０を備える。
【００４４】
フィードバックパス１３は、線路１０に伝送された信号をＡＤＣ１４にフィードバックするパスである。ＡＤＣ１４は、フィードバックパス１３を介してフィードバックされた信号を、デジタル信号に変換するＡＤ変換部である。比較部１５は、フィードバックパス１３を介してフィードバックされた信号を、スプリッタ２０によって等分配される前のベースバンド信号と比較する。係数算出部１６は、比較部１５による比較の結果に応じた歪み補償係数を算出する。
【００４５】
遅延調整部１７は、ＤＳＰ１８から出力されたベースバンド信号に対して遅延τを調整して歪み補償部１９に出力する。ＤＳＰ１８は、スプリッタ２０によって等分配される前のベースバンド信号を出力する。歪み補償部１９は、係数算出部１６によって算出された補償係数を用いて、スプリッタ２０によって等分配される前のベースバンド信号を歪み補償する。スプリッタ２０は、歪み補償部１９によって歪み補償されたベースバンド信号を第１の補正部１と第２の補正部２とに等分配する分配部である。
【００４６】
例えば、遅延調整部１７は、ＤＳＰ１８から出力されてスプリッタ２０によって等分配される前のベースバンド信号を入力し、入力したベースバンド信号の時間を、フィードバックパス１３を介してフィードバックされるベースバンド信号と合うように遅延τを付与して調整する。比較部１５は、遅延調整部１７によって遅延調整されたベースバンド信号とフィードバックパス１３を介してフィードバックされるベースバンド信号と比較して、両者の誤差を示す差信号を生成し、生成した差信号を係数算出部１６に出力する。
【００４７】
係数算出部１６は、比較部１５から入力した差信号に基づいて、遅延調整部１７によって遅延調整されたベースバンド信号と、フィードバックパス１３を介してフィードバックされるベースバンド信号との誤差が最小となる歪み補償係数を算出する。歪み補償部１９は、係数算出部１６によって算出された歪み補償係数を用いて、ベースバンド信号の歪み補償を行う。
【００４８】
図７において、ＤＡＣ３と主増幅器５の間とＤＡＣ４と補助増幅器６の間はそれぞれ直接接続されてもよいが、他の構成要素を介在して接続されてもよい。図１は、これらの間の構成要素の記載を省略している。以下、図７に示す送信機が、主増幅器５の出力信号と補助増幅器６の出力信号とをコンバイナ９で合成して出力するドハティ増幅器であるものとして説明する。
【００４９】
図７において、フィードバックパス１３とＡＤＣ１４との間は直接接続されてもよい。また、ＡＤＣ１４が、高周波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してもよいし、ミクサを配置して高周波信号をＩＦ信号に周波数変換してもよいし、帯域制限フィルタを配置して高周波信号の帯域を制限してもよい。以下、図７に示す送信機が、主増幅器５の出力信号と補助増幅器６の出力信号とをコンバイナ９で合成して出力するドハティ増幅器であるものとして説明する。
【００５０】
ドハティ増幅器では、主増幅器５の利得圧縮点付近から出力特性の線形性が急激に劣化する。補助増幅器６がオン状態であってもＣ級動作であるため、補助増幅器６の出力信号が主増幅器５の出力信号と合成されても、増幅器全体の出力の線形性にはほとんど寄与しない。すなわち、ドハティ増幅器では、主増幅器５の利得圧縮による出力の線形性の劣化が支配的であり、このドハティ増幅器を通信に使用する場合には、歪み補償を行う必要がある。
【００５１】
実施の形態１と同様に、第１の補正部１は、図３Ａに示したように、入力した第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ２ｄＢ未満であるとき、第１のベースバンド信号を、そのエンベロープの大きさに対して線形に出力する。
入力した第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ２ｄＢ以上になった場合、第１の補正部１は、図３Ｂおよび図３Ｃに示したように、振幅および位相が一定になるように第１のベースバンド信号を補正して出力する。
このように、第１の補正部１は、第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力以上である場合、第１のベースバンド信号の振幅特性および位相特性が一定になるように補正する。
【００５２】
図８Ａは、第２の補正部２によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の出力電力の関係を示すグラフである。図８Ｂは、第２の補正部２によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の振幅の関係を示すグラフである。図８Ｃは、第２の補正部２によって補正された信号のエンベロープの大きさに対する当該信号の位相の関係を示すグラフである。
【００５３】
図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃにおいて、実線が、図７に示した第２の補正部２によって補正された第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対する挙動である。なお、破線は、図２に示した補助増幅器１０３に入力される変調波信号のエンベロープの大きさに対する挙動である。図８Ａおよび図８Ｂの矢印は、主増幅器５のＰ０．５ｄＢである。また、図８Ｃにおいて、矢印ａは主増幅器５のＰ０．５ｄＢであり、矢印ｂは主増幅器５のＰ１ｄＢである。
【００５４】
第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５のＰ０．５ｄＢ未満であるとき、第２のベースバンド信号の振幅が一定の割合で低く、位相が一定になるように補正する。例えば、図８Ｂに示すように、補助増幅器１０３から出力される信号に対して、第２のベースバンド信号の振幅が２０ｄＢ低く補正され、図８Ｃに示すように、その位相が一定になるように補正される。第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ０．５ｄＢ以上になると、第２の補正部２は、図８Ｂに示すように、補助増幅器１０３から出力される信号に対して、４ｄＢ利得伸張するように第２のベースバンド信号の振幅を補正する。
【００５５】
さらに、第２の補正部２は、図８Ｃに示すように、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ０．５ｄＢ（ａ点）未満である場合、および主増幅器５のＰ０．５ｄＢ以上Ｐ１ｄＢ（ｂ点）未満である場合に、第２のベースバンド信号の位相が一定になるように補正する。このように、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープが一定の大きさ、例えば、主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力以上になるまで、第２のベースバンド信号の振幅を一定の割合で低くし、位相が一定になるように補正する。このとき、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号の振幅を０に補正してもよい。
【００５６】
第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが主増幅器５のＰ１ｄＢ以上になった場合、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号の位相を２．８ｄｅｇ／ｄＢの傾きで変化するように補正する。このように、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさが、主増幅器５のＰ０．５ｄＢ利からＰ３ｄＢの間の電力以上である場合、第２のベースバンド信号の位相を第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対して一定の傾きで変化するように補正する。このとき、第２の補正部２は、第２のベースバンド信号の位相を、補助増幅器６とは逆特性に補正してもよい。
【００５７】
図９Ａは、連続波（ＣＷ）信号の入力電力と利得との関係を示すグラフである。図９Ｂは、ＣＷ信号の入力電力と位相との関係を示すグラフである。図９Ｃは、ＣＷ信号の出力電力と電力付加効率（ＰＡＥ）との関係を示すグラフである。図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃにおいて、実線が図１に示した送信機にＣＷ信号を入力したときの特性であり、破線が図２に示した従来のドハティ増幅器にＣＷ信号を入力したときの特性である。図９Ｃ中の矢印は、主増幅器の飽和電力から６ｄＢのバックオフをとった電力を示している。以下、この電力を６ｄＢバックオフ点と記載する。図９Ｃに示すように、６ｄＢバックオフ点で電力効率の第１のピークを有し、さらに高電力側に第２のピークを有する。
【００５８】
図１０Ａは、変調波信号の出力電力とＡＣＰＲとの関係を示すグラフである。図１０Ｂは、６ｄＢバックオフ点における変調波信号の正規化周波数と信号電力レベルとのスペクトルを示すグラフである。図１０Ｂにおいて、スペクトル２００が、図１に示した送信機のスペクトルであり、スペクトル２０１が、図２に示した従来のドハティ増幅器のスペクトルである。図１０Ｃは、変調波信号の出力電力とＰＡＥとの関係を示すグラフである。図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃにおいて、実線が、図７に示した送信機に変調波信号を入力したときの特性であり、破線が、図２に示した従来のドハティ増幅器に変調波信号を入力したときの特性である。図１０Ｃ中の矢印は、主増幅器の６ｄＢのバックオフ点である。変調波信号には、２５６ＱＡＭ（α＝０．３）の変調波信号を用いた。
【００５９】
図９Ａに示すように、ＣＷ特性において、実施の形態１に係る送信機と異なり、従来のドハティ増幅器よりも、図７の送信機は、高出力域まで利得が増えており、図９Ｂに示すように、位相の回転量が少ないことが分かる。さらに、図９Ｃに示すように、６ｄＢバックオフ点よりも低い電力では、図７の送信機よりも従来のドハティ増幅器の方がＰＡＥのピークは高いが、従来のドハティ増幅器よりも図７の送信機の方が、ピークからのへこみ具合が少なくなっていることが分かる。
【００６０】
変調波特性において、従来のドハティ増幅器よりも、図７の送信機の方が、図１０Ａに示すように、ＡＣＰＲ特性が向上しており、ＡＣＰＲが５ポイントほど高くなっている。
図１０Ｂに示すように、従来のドハティ増幅器のスペクトル２０１よりも、図７の送信機のスペクトル２００では、６ｄＢバックオフ点でのスペクトルの歪みが全体的に下がっている。このように、図７の送信機では、第１の補正部１と第２の補正部２によるベースバンド信号の補正により、電力効率を保ちつつ、出力電力の線形性が向上している。
【００６１】
図１１は、デジタルプリディストーションを施した出力信号の正規化周波数と電力レベルとのスペクトルを示すグラフである。図１１において、出力信号の正規化周波数と電力レベルとのスペクトル２００は、図７の送信機にデジタルプリディストーションを施した結果を示している。スペクトル２０１は、図２に示したドハティ増幅器にデジタルプリディストーションを施した結果を示している。デジタルプリディストーションには、一般的なＭＰ（メモリポリノミナル）方式を用い、通常の使用範囲内の次数としている。
【００６２】
スペクトル２００とスペクトル２０１は、いずれも６ｄＢバックオフ点のスペクトルである。図１１から明らかなように、図７の送信機の方が、図２のドハティ増幅器よりも、電力効率が高いにもかかわらず、多くの歪み補償量が得られていることが分かる。
このように、実施の形態２に係る送信機では、歪み補償に複雑な補償方式を用いなくても歪み補償量が得られるので、複雑な演算処理が不要であることから、歪み補償のようなデジタル信号の演算処理に必要な記憶領域を小さくできる。
【００６３】
次に、実施の形態２に係る送信機の変形例について説明する。
主増幅器５および補助増幅器６は、変調波信号の変調波帯域が広いほど、メモリ効果による歪みが増加する。メモリ効果は、様々な要因で発生するが、特に、周波数特性によるところが大きい。コンバイナ９では、補助増幅器６がオフ状態であるときと、オン状態であるときでインピーダンスが異なり、さらに、補助増幅器６がオン状態である間は、入力電力が増えるにつれて補助増幅器６のインピーダンスが変化する。このように、ドハティ増幅器では、主増幅器５と補助増幅器６の動作級がことなるため、ドハティ増幅器以外の種類の増幅器と比べてメモリ効果が発生しやすい。
【００６４】
図１２は、実施の形態２に係る送信機の変形例の構成を示すブロック図である。図１２において、図７と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図１２に示す送信機は、前述したメモリ効果による歪みを補償するために、図７に示した構成における第１の補正部１とＤＡＣ３との間にＣＦＩＲ２１を有し、第２の補正部２とＤＡＣ４との間にＣＦＩＲ２２を有する。ＣＦＩＲ２１は、主増幅器５の出力信号の周波数特性を補正する第１のＦＩＲフィルタである。ＣＦＩＲ２２は、補助増幅器６の出力信号の周波数特性を補正する第２のＦＩＲフィルタである。なお、ＣＦＩＲは、複素ＦＩＲを略した表記である。
【００６５】
ＣＦＩＲ２１が主増幅器５の出力信号の周波数特性を補正し、ＣＦＩＲ２２が補助増幅器６の出力信号の周波数特性を補正することによって、主増幅器５および補助増幅器６のそれぞれの周波数特性に起因したメモリ効果を低減することができ、コンバイナ９で変調波信号を合成するときのメモリ効果を低減できる。すなわち、ＣＦＩＲ２１およびＣＦＩＲ２２を備えることで、実施の形態２に係る送信機の出力信号における歪みが補償され、ＣＦＩＲを有さない送信機に比べて、デジタルプリディストーションによる歪み補償量がさらに改善される。
【００６６】
以上のように、実施の形態２に係る送信機は、図７に示した構成要素を有することで、歪み補償に複雑な補償方式を用いなくても歪み補償量が得られるので、複雑な演算処理が不要であることから、歪み補償のようなデジタル信号の演算処理に必要な記憶領域を小さくできる。
【００６７】
実施の形態２に係る送信機において、第１の補正部１とＤＡＣ３との間にＣＦＩＲ２１を有し、第２の補正部２とＤＡＣ４との間にＣＦＩＲ２２を有する。これらを有することにより、実施の形態２に係る送信機の出力信号における歪みが補償され、ＣＦＩＲを有さない送信機に比べて、デジタルプリディストーションによる歪み補償量がさらに改善される。
【００６８】
実施の形態３．
図１３は、実施の形態３に係る送信機の構成を示すブロック図である。図１３において、図１２と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。図１３に示す送信機は、変調波信号を増幅して送信する送信機であり、第１の補正部１、第２の補正部２、ＤＡＣ３、ＤＡＣ４、主増幅器５、補助増幅器６、線路７、線路８、コンバイナ９、線路１０、フィードバックパス１３、ＡＤＣ１４、比較部１５、係数算出部１６、遅延調整部１７、ＤＳＰ１８、歪み補償部１９、スプリッタ２０、ＣＦＩＲ２１、ＣＦＩＲ２２、エンベロープ抽出部２３、エンベロープ抽出部２４、電源制御部２５、ＤＡＣ２６、ＤＡＣ２７、電源２８、電源２９、電源変調部３０およびスイッチ３１を備える。
【００６９】
エンベロープ抽出部２３は、第１の補正部１によって補正された第１のベースバンド信号のエンベロープ信号を抽出する第１のエンベロープ抽出部である。エンベロープ抽出部２４は、第２の補正部２によって補正された第２のベースバンド信号のエンベロープ信号を抽出する第２のエンベロープ抽出部である。ＤＡＣ２６は、エンベロープ抽出部２３によって抽出されたエンベロープ信号をアナログの第１のエンベロープ信号に変換する。ＤＡＣ２７は、電源制御部２５からの制御信号をアナログの制御信号に変換する。
【００７０】
電源２８は、主増幅器５に印加するバイアス電圧を出力する電源であり、電源２９は、補助増幅器６に印加するバイアス電圧を出力する電源である。電源変調部３０は、ＤＡＣ２６によって変換された第１のエンベロープ信号の大きさが主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力未満である場合、第１のエンベロープ信号の大きさに応じて、電源２８から主増幅器５に印加するバイアス電圧を変調する。
【００７１】
スイッチ３１は、電源２９から補助増幅器６へ印加するバイアス電圧へのバイアス電圧をオン（印加）とオフ（遮断）とを切り換えるスイッチである。電源制御部２５は、ＤＡＣ２７によって変換された第２のエンベロープ信号の大きさが主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力未満である場合、第２のエンベロープ信号の大きさに応じてスイッチ３１を制御することで、補助増幅器６へのバイアス電圧の印加をオンオフ制御する。
【００７２】
補助増幅器６が電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと記載する）によって構成されている場合、補助増幅器６がオフ状態であると、通常、ＦＥＴのドレイン電圧は印加されたまま、ゲート電圧でその動作級が決定される。Ｃ級動作に決定された補助増幅器６は、オフ状態であるときにインピーダンスが低い場合がある。この場合、補助増幅器６がオフ状態であるときのインピーダンスＺｏｆｆによる電力損失Ｌｏｓｓは、下記式（１）で表すことができる。
Ｌｏｓｓ＝１０ｌｏｇ（Ｚｏｆｆ／（Ｚｏｆｆ＋２５））      ・・・（１）
【００７３】
上記式（１）から分かるように、補助増幅器６がオフ状態であるときのインピーダンスＺｏｆｆが小さくなるほど電力損失Ｌｏｓｓが大きくなり、電力効率が低下する。この傾向を抑制するため、補助増幅器６がオフ状態である場合、補助増幅器６を構成するＦＥＴのゲート電圧およびドレイン電圧を０Ｖとし、補助増幅器６がオフ状態であるときのインピーダンスＺｏｆｆを大きくする。ゲート電圧とドレイン電圧を０Ｖにした補助増幅器６は、Ｃ級動作であるときに比べて、第２のベースバンド信号のエンベロープの大きさに対する出力信号の振幅および位相の変化傾向が異なる。このため、第２の補正部２が、第２のベースバンド信号の振幅および位相を補正する。
【００７４】
エンベロープ抽出部２４は、補助増幅器６に入力される第２のベースバンド信号の第２のエンベロープ信号を抽出して、第２のエンベロープ信号を電源制御部２５に出力する。電源制御部２５は、第２のエンベロープ信号の大きさに応じた補助増幅器６のオンオフ制御信号を生成し、生成したオンオフ制御信号をＤＡＣ２７に出力する。
【００７５】
ＤＡＣ２７は、電源制御部２５から入力したオンオフ制御信号を、アナログ信号のオンオフ制御信号に変換する。スイッチ３１は、ＤＡＣ２７から入力したオンオフ制御信号に応じて電源２９から補助増幅器６へのバイアス電圧の印加をオンオフする。例えば、電源制御部２５は、第２のエンベロープ信号の大きさが主増幅器５のＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間の電力であるとき、第２のエンベロープ信号に対して閾値と比較し、比較の結果に応じてスイッチ３１を制御する。
【００７６】
また、ドハティ増幅器は、理想的には出力電力が予め設定されたバックオフ電力であるときに効率が最大になり、バックオフ点から出力電力が増加するにつれて効率が低下し、最終的に出力飽和電力で効率が最大になる。通常、バックオフ電力が６ｄＢであるとき、これよりも大きなバックオフ電力では、ドハティ増幅器の効率が主増幅器５の効率に依存する。
【００７７】
実施の形態３に係る送信機は、予め設定されたバックオフ電力よりも大きなバックオフ電力で効率を上げるために、エンベロープトラッキングと呼ばれる方法を採用している。エンベロープトラッキングでは、第１のベースバンド信号から抽出した第１のエンベロープ信号を用いて、電源２８から主増幅器５へ印加するバイアス電圧を変調する。
【００７８】
例えば、エンベロープ抽出部２３が、第１の補正部１から出力された第１のベースバンド信号からエンベロープ信号を抽出し、抽出したエンベロープ信号をＤＡＣ２６に出力する。ＤＡＣ２６は、エンベロープ抽出部２３から入力したエンベロープ信号を、アナログの第１のエンベロープ信号に変換し、第１のエンベロープ信号を電源変調部３０に出力する。電源変調部３０は、第１のエンベロープ信号を用いて、主増幅器５が常に飽和動作するように、電源２８から主増幅器５へ印加されるバイアス電圧を変調する。このようにすることで、主増幅器５へ印加するバイアス電圧によって、出力電力レベルを決定することができ、高い効率を得ることができる。
【００７９】
エンベロープトラッキングを採用して主増幅器５が飽和動作しているときに、主増幅器５の入力信号の振幅および位相を常に一定に保つことで高い効率と高い線形性を得ることができる。しかしながら、実際には、主増幅器５自身が有する寄生成分によって入力信号の振幅および位相が変動して、線形性が低下し、周波数特性が大きくなる。
【００８０】
そこで、実施の形態３に係る送信機では、第１の補正部１が、第１のベースバンド信号のエンベロープの大きさに応じて、主増幅器５における入力信号の振幅および位相の変動成分を補正する。例えば、第１の補正部１は、主増幅器５に印加される最大バイアス電圧であるＰ０．５ｄＢからＰ３ｄＢの間まで入力信号の振幅および位相の変動を補正して、これによりも大きなエンベロープ信号に対しては主増幅器５への入力電力を一定にする。さらに、エンベロープトラッキングにおいては、主増幅器５の周波数特性が大きくなるので、実施の形態２と同様に、ＣＦＩＲ２１によって周波数特性の補正が行われる。
【００８１】
次に、実施の形態３に係る送信機の変形例について説明する。
図１４は、実施の形態３に係る送信機の変形例の構成を示すブロック図である。図１４において、図１３と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。図１４に示す送信機は、変調波信号を増幅して送信する送信機であり、第１の補正部１Ａ、第２の補正部２Ａ、ＤＡＣ３、ＤＡＣ４、主増幅器５、補助増幅器６、線路７、線路８、コンバイナ９、線路１０、フィードバックパス１３、ＡＤＣ１４、比較部１５、係数算出部１６、遅延調整部１７、ＤＳＰ１８、歪み補償部１９、スプリッタ２０、ＣＦＩＲ２１Ａ、ＣＦＩＲ２２Ａ、エンベロープ抽出部２３、エンベロープ抽出部２４、電源制御部２５、ＤＡＣ２６、ＤＡＣ２７、電源２８、電源２９、電源変調部３０およびスイッチ３１を備えている。
【００８２】
第１の補正部１Ａは、複数の補正係数または複数のテーブルを用いて、第１のベースバンド信号の振幅および位相を補正する。複数の補正係数は、温度変化または第１のベースバンド信号の周波数の変化に応じた振幅および位相の補正係数群である。複数のテーブルは、複数の補正係数が温度変化または第１のベースバンド信号の周波数の変化に対応付けられた複数のテーブルデータである。例えば、複数の補正係数または複数のテーブルは、第１の補正部１Ａから読み出し可能なメモリに予め用意される。
【００８３】
第２の補正部２Ａは、複数の補正係数または複数のテーブルを用いて、第２のベースバンド信号の振幅および位相を補正する。複数の補正係数は、温度変化または第２のベースバンド信号の周波数の変化に応じた振幅および位相の補正係数群である。複数のテーブルは、複数の補正係数が温度変化または第２のベースバンド信号の周波数の変化に対応付けられた複数のテーブルデータである。例えば、複数の補正係数または複数のテーブルは、第２の補正部２Ａから読み出し可能なメモリに予め用意される。
【００８４】
ＣＦＩＲ２１Ａは、複数の補正係数または複数のテーブルを用いて、主増幅器５の出力信号の周波数特性を補正する第１のＦＩＲフィルタである。複数の補正係数は、温度変化または第１のベースバンド信号の周波数の変化に応じた周波数特性の補正係数群である。複数のテーブルは、複数の補正係数が温度変化または第１のベースバンド信号の周波数の変化に対応付けられた複数のテーブルデータである。例えば、複数の補正係数または複数のテーブルは、ＣＦＩＲ２１Ａから読み出し可能なメモリに予め用意される。
【００８５】
ＣＦＩＲ２２Ａは、複数の補正係数または複数のテーブルを用いて、補助増幅器６の出力信号の周波数特性を補正する第２のＦＩＲフィルタである。複数の補正係数は、温度変化または第２のベースバンド信号の周波数の変化に応じた周波数特性の補正係数群である。複数のテーブルは、複数の補正係数が温度変化または第２のベースバンド信号の周波数の変化に対応付けられた複数のテーブルデータである。例えば、複数の補正係数または複数のテーブルは、ＣＦＩＲ２２Ａから読み出し可能なメモリに予め用意される。
【００８６】
第１の補正部１Ａ、第２の補正部２Ａ、ＣＦＩＲ２１ＡおよびＣＦＩＲ２２Ａは、複数の補正係数または複数のテーブルのうち、温度変化またはベースバンド信号の周波数の変化に対応した補正係数またはテーブルに切り替えて補正を行う。これにより、補正のたびに温度変化またはベースバンド信号の周波数の変化に対応した補正係数を算出する必要がなく、補正における演算負荷を軽減できる。
【００８７】
以上のように、実施の形態３に係る送信機は、図１３および図１４に示した構成要素を有することで、実施の形態３に係る送信機は、高い効率を保ったまま、線形性を向上させることができ、さらにデジタルプリディストーションを増幅器に施したときの歪み補償量も改善する。
【００８８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る送信機は、バックオフ電力での電力効率の向上と線形性の向上とを両立させることができるので、様々な通信システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１，１Ａ  第１の補正部、２，２Ａ  第２の補正部、３，４，２６，２７  ＤＡＣ、５，１０２  主増幅器、６，１０３  補助増幅器、７，８，１０，１０１，１０４，１０５，１０７  線路、９，１０６  コンバイナ、１３  フィードバックパス、１４  ＡＤＣ、１５  比較部、１６  係数算出部、１７  遅延調整部、１９  歪み補償部、２０，１００  スプリッタ、２１，２１Ａ，２２，２２Ａ  ＣＦＩＲ、２３，２４  エンベロープ抽出部、２５  電源制御部、２８，２９  電源、３０  電源変調部、３１  スイッチ、２００，２０１  スペクトル。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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