増幅器電源電圧制御装置
【課題】増幅器２の電源電圧を制御する増幅器電源電圧制御装置を改良した。
【解決手段】増幅器の電源電圧を制御するために誤差電流を供給する誤差増幅回路２１、２２及び直流の電流（又は直流と低周波成分の電流）を供給する直流供給回路２２〜２５を有する電源電圧制御回路、増幅器による増幅対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段１２、１４、１５、抽出された高周波成分の信号に対してピーク保持処理を行うピーク保持手段１６、増幅器による増幅対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号とピーク保持処理の結果の信号とを加算して加算結果の信号を電源電圧制御回路に入力させる加算手段１３を備えた。
【解決手段】増幅器の電源電圧を制御するために誤差電流を供給する誤差増幅回路２１、２２及び直流の電流（又は直流と低周波成分の電流）を供給する直流供給回路２２〜２５を有する電源電圧制御回路、増幅器による増幅対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段１２、１４、１５、抽出された高周波成分の信号に対してピーク保持処理を行うピーク保持手段１６、増幅器による増幅対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号とピーク保持処理の結果の信号とを加算して加算結果の信号を電源電圧制御回路に入力させる加算手段１３を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンベロープ（包絡線）・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置に関し、特に、高効率を維持しつつ、電力増幅器に必要な電源電圧を供給することができ、電力増幅器の線形性を確保することが可能な増幅器電源電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のディジタル無線通信システムでは、伝送速度を高速化するために信号の平均電力とピーク電力が大きく異なる多値変調方式が用いられることが多い。
従来の電力増幅システムでは、このような信号を取り扱うとき、ピーク電力を出力することができるような一定電圧を電力増幅器に供給することで線形性を確保していた。
しかしながら、ピーク電力を出力している時間はごくわずかであり、結果として、増幅器の電源効率を低下させていた。
この問題を解決するための技術として、エンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムが知られている。
【０００３】
図６には、従来のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１０１、誤差増幅器（Ｅｒｒｏｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２１、抵抗器（Ｒ）２２、パルス幅変調器（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）２３、パルス増幅器（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２４、コイル（Ｌ）２５、遅延回路（Ｄｅｌａｙ）１、電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２を備えている。
なお、説明の便宜上から、図６では、後述する実施例で参照される図１に示されるのと同様な処理部については同一の符号を付してあるが、本発明を不要に限定する意図は無い。
【０００４】
本例の電力増幅システムにおいて行われる動作の一例を示す。
遅延回路１は、入力された変調信号を電力増幅器２までの処理過程で所定の時間遅延させる。電力増幅器２は、遅延回路１を経由してきた入力信号を増幅して出力する。
また、前記した変調信号は包絡線検波器１０１にも入力され、包絡線検波器１０１は当該変調信号の包絡線を検出して誤差増幅器２１へ出力する。
検出された包絡線は誤差増幅器２１に入力され、誤差増幅器２１は当該包絡線と電力増幅器２の電源電圧との誤差を所定の利得で増幅して出力する。
【０００５】
誤差増幅器２１の出力と電力増幅器２の電源電圧端子とは抵抗器２２で接続されており、パルス幅変調器２３は抵抗器２２の両端の電位差に応じてパルス幅変調信号を発生させてパルス増幅器２４へ出力する。
パルス増幅器２４はパルス幅変調器２３から入力されたパルス幅変調信号を増幅してコイル２５へ出力する。
コイル２５は、パルス増幅器２４からの出力と電力増幅器２の電源電圧端子とを接続する。
【０００６】
本例の回路構成では、入力された変調信号の包絡線に追従して電力増幅器２に印加する電源電圧を変化させるとともに、直流を含む低周波成分の電流については高効率なパルス増幅器２４から供給し、高周波成分の電流については誤差増幅器２１から供給して、電力増幅器２の効率を向上させている。
【０００７】
図７（Ａ）、（Ｂ）を参照して、従来例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの動作原理を説明する。
図７（Ａ）では、縦軸に誤差増幅器２１から出力される電流を表しており、横軸に時間の経過を表している。図７（Ｂ）では、縦軸にパルス増幅器２４から出力される電流を表しており、横軸に時間の経過を表している。
【０００８】
初めに、包絡線検波器１０１から直流成分が誤差増幅器２１に入力された場合について説明する。
まず、包絡線検波器１０１から直流電圧が入力された場合、誤差増幅器２１は、入力を所定の利得で増幅した電圧を出力するため、電力増幅器２へ電流を供給する（図７における時点ａ）。
これにより、抵抗器２２の両端の電位差が大きくなり、パルス幅変調器２３はパルス増幅器２４をオンにする。パルス増幅器２４がオンになると、コイル２５から電力増幅器２へ電流が供給されるようになり、誤差増幅器２１から供給される電流が減少していく（図７における区間ｂ）。
【０００９】
すると、誤差増幅器２１から供給する電流が減ることにより、抵抗器２２の両端の電位差が小さくなり、所定の電位差まで小さくなると、パルス幅変調器２３はパルス増幅器２４をオフにする（図７における区間ｃ）。
パルス増幅器２４がオフになると、コイル２５から電力増幅器２へ供給する電流が減少して、誤差増幅器２１から供給する電流が増加し、所定の電位差になると、パルス幅変調器２３は再びパルス増幅器２４をオンにする（図７における区間ｄ）
以上の動作を繰り返すことで、電力増幅器２に必要な電流が供給される。
【００１０】
ここで、直流電圧が入力された場合には、電流は主にパルス増幅器２４から供給されるが、パルス増幅器２４が出力する信号のうち、コイル２５で除去しきれない高周波成分については誤差増幅器２１が補償することになる。
なお、図７の例では、パルス増幅器２４がオンになる抵抗器２２の両端の電位差と、オフになる抵抗器２２の両端の電位差とで、ヒステリシス（Ｈｙｓｔｅｒｉｓｉｓ）を持たせている。
【００１１】
次に、包絡線検波器１０１から交流電圧が誤差増幅器２１に入力された場合について説明する。
パルス幅変調器２３の発振周波数は、ヒステリシスの幅やコイルの値で決まり、パルス幅変調器２３が追従することが可能な周波数に関しては、直流電圧の場合と同じ原理で動作する。
そして、パルス幅変調器２３では追従することができない周波数成分については全て、誤差増幅器２１から電流が供給されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−０９２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図６に示されるような従来のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムでは、図７を参照して上記で説明したように動作することから、例えば、高電圧な電力増幅器２や、広帯域な包絡線を取り扱うような場合には、誤差増幅器２１には広帯域、高スルーレートの性能が要求されるが、これを一般的な半導体で実現することは困難であった。このため、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給することができず、電力増幅器２の線形性が失われてしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、高効率を維持しつつ、電力増幅器に必要な電源電圧を供給することができ、電力増幅器の線形性を確保することが可能なエンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明では、増幅器の電源電圧を制御する増幅器電源電圧制御装置において、次のような構成とした。
すなわち、前記増幅器の電源電圧を制御するために誤差電流を供給する誤差増幅回路と、前記増幅器の電源電圧を制御するために直流の電流（又は、直流と低周波成分の電流）を供給する直流供給回路と、を有する電源電圧制御回路を備えた。
そして、高周波成分抽出手段が、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分を抽出する。ピーク保持手段が、前記高周波成分抽出手段により抽出された高周波成分の信号に対してピーク保持処理を行う。加算手段が、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号と前記ピーク保持手段によるピーク保持処理の結果の信号とを加算して、当該加算結果の信号を前記電源電圧制御回路に入力させる。
【００１６】
従って、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号に、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分の信号に対するピーク保持処理の結果の信号が加算されて、当該加算結果の信号により電源電圧制御回路が動作させられることにより、例えば、エンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置において、高効率を維持しつつ、増幅器（例えば、電力増幅器）に必要な電源電圧を供給することができ、増幅器（例えば、電力増幅器）の線形性を確保することが可能となる。
【００１７】
ここで、電源電圧制御回路が有する誤差増幅回路は、例えば、直流供給回路と比べて、高い周波数の電流を供給することが可能である。
また、電源電圧制御回路が有する直流供給回路は、例えば、誤差増幅回路と比べて、高効率を実現することが可能である。
また、電源電圧制御回路が有する誤差増幅回路や直流供給回路としては、それぞれ、種々な構成のものが用いられてもよい。
具体例として、直流供給回路としては、パルス増幅を用いた回路や、或いは、一定の電圧（或いは、一定の電流）を供給する回路、などを用いることができる。
【００１８】
また、高周波成分抽出手段としては、例えば、電源電圧制御回路（電源電圧制御回路が有する誤差増幅回路）により供給することができないような高い周波数成分を抽出するものが用いられる。
また、高周波成分抽出手段により抽出する所定の高周波成分の周波数特性としては、例えば、予め設定される。
また、高周波成分抽出手段としては、例えば、低域ろ波手段と減算手段を用いて構成することや、或いは、高域ろ波手段を用いて構成することができる。
また、ピーク保持処理としては、種々なものが用いられてもよい。
【００１９】
また、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線としては、例えば、当該信号の包絡線が用いられてもよく、或いは、当該信号に対してディジタルとアナログという形式や中間周波数や無線周波数など、１つ以上が異なるような信号の包絡線が用いられてもよい。
また、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号としては、例えば、当該包絡線の検出結果の信号に所定の処理を施した信号が用いられてもよく、或いは、当該包絡線の検出結果の信号が用いられてもよい。
【００２０】
本発明に係る増幅器電源電圧制御装置では、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、低域ろ波手段が、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の低周波成分を通過させる（つまり、所定の低周波成分を抽出する）。
前記加算手段は、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号として、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号が前記低域ろ波手段を通過した後の信号（つまり、抽出された所定の低周波成分の信号）を加算する。
【００２１】
従って、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の低周波成分の信号（低域ろ波手段の通過信号）に、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分の信号に対するピーク保持処理の結果の信号が加算されて、当該加算結果の信号により電源電圧制御回路が動作させられることにより、例えば、エンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置において、高効率を維持しつつ、増幅器（例えば、電力増幅器）に必要な電源電圧を供給することができ、増幅器（例えば、電力増幅器）の線形性を確保することが可能となる。
【００２２】
ここで、低域ろ波手段が通過させる所定の低周波成分の周波数特性としては、例えば、予め設定される。
また、低域ろ波手段が通過させる所定の低周波成分と、高周波成分抽出手段により抽出する所定の高周波成分としては、例えば、互いに補完するような態様を用いることができ、具体的には、所定の低周波数成分を決める境界の周波数と所定の高周波成分を決める境界の周波数が同一である（又は、近似する）ような態様を用いることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によると、例えば、エンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置において、高効率を維持しつつ、増幅器（例えば、電力増幅器）に必要な電源電圧を供給することができ、増幅器（例えば、電力増幅器）の線形性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図５】包絡線、低域ろ波器出力、加算器出力の時間波形の一例を示す図である。
【図６】従来例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は従来例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの動作原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本実施例に係る電力増幅システムは、例えば、ディジタルの無線通信システムにおいて、電力増幅器の電源電圧が高い基地局装置や中継局装置に適用するのに好適なものであり、また、他の種々なものに適用されてもよい。
本実施例に係る電力増幅システムでは、例えば、送信対象となる信号を入力して増幅して出力し、この信号は（例えば、電力増幅システムの外部の）アンテナにより無線送信される。
【実施例１】
【００２６】
本発明の第１実施例を説明する。
図１には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器１１、低域ろ波器（ＬＰＦ）１２、加算器１３、包絡線遅延回路（Ｄｅｌａｙ）１４、減算器（Ｓｕｂｓｔｒａｃｔ）１５、ピーク保持回路（Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ）１６、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２を備えている。
【００２７】
ここで、遅延回路１と包絡線検波器１１には、同じ信号が入力されるが、例えば、ディジタル／アナログや、周波数が異なっていてもよい。具体的には、例えば、両方にアナログ信号として入力される態様（図１、図３、図４の例）や、或いは、遅延回路１にはアナログ信号として入力されて包絡線検波器１１にはディジタル信号として入力される態様（図２の例）が用いられてもよく、また、例えば、両方に無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号として入力される態様や、或いは、遅延回路１には無線周波数信号として入力されて包絡線検波器１１には中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号として入力される態様が用いられてもよい。
また、必要に応じて、遅延回路１と電力増幅器２との間に、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換器や、周波数変換器や、ろ波器や、増幅器などが配置されてもよい。
【００２８】
本例の電力増幅システムにおいて行われる動作の一例を示す。
遅延回路１は、入力された変調信号を電力増幅器２までの処理過程で所定の時間遅延させる。電力増幅器２は、遅延回路１を経由してきた入力信号を増幅して出力する。
【００２９】
また、前記した変調信号は包絡線検波器１１にも入力され、包絡線検波器１１は、当該変調信号の包絡線を検出して、検出した包絡線を低域ろ波器１２及び包絡線遅延回路１４へ出力する。
低域ろ波器１２は、包絡線検波器１１から入力された包絡線の信号の低周波成分のみを抽出して、加算器１３及び減算器１５へ出力する。
【００３０】
包絡線遅延回路１４は、包絡線検波器１１から入力された包絡線の信号を所定の時間だけ遅延させて、減算器１５へ出力する。ここで、包絡線遅延回路１４における遅延量は、低域ろ波器１２における遅延量と等しくなるように設定されており、つまり、減算器１５への入力タイミングが一致するように調整されている。
減算器１５は、包絡線遅延回路１４から入力された信号から、低域ろ波器１２から入力された信号（低周波成分の信号）を減算して、高周波成分のみを抽出して、ピーク保持回路１６へ出力する。
【００３１】
ピーク保持回路１６は、減算器１５から入力される信号（高周波成分の信号）のピークを保持して、加算器１３へ出力する。このピークの保持により、包絡線の高周波成分が直流や低周波成分へ変換される。
加算器１３は、低域ろ波器１２から入力された信号とピーク保持回路１６から入力された信号とを加算して、その結果を誤差増幅器２１へ出力する。
【００３２】
誤差増幅器２１は、加算器１３から入力された信号の電圧と電力増幅器２の電源電圧との誤差を所定の利得で増幅して、抵抗器２２へ出力する。
抵抗器２２は、誤差増幅器２１の出力（出力端子）と電力増幅器２の電源電圧端子とを接続する。
パルス幅変調器２３は、抵抗器２２の両端の電位差に応じてパルス幅変調信号を発生させてパルス増幅器２４へ出力する。
パルス増幅器２４は、パルス幅変調器２３から入力されたパルス幅変調信号を増幅して、コイル２５へ出力する。
コイル２５は、パルス増幅器２４からの出力と電力増幅器２の電源電圧端子とを接続する。
【００３３】
以上のように、本例では、入力された変調信号の包絡線に追従して電力増幅器２に印加する電源電圧を変化させるエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムにおいて、入力された信号を増幅する電力増幅器２と、入力された変調信号を電力増幅器２までの処理過程で所定の時間遅延させる遅延回路１と、変調信号の包絡線を検出する包絡線検波器１１と、包絡線検波器１１の出力から低周波成分のみを抽出する低域ろ波器１２と、包絡線検波器１１の出力を遅延させる包絡線遅延回路１４と、包絡線遅延回路１４の出力から低域ろ波器１２の出力を減算して高周波成分を抽出する減算器１５と、減算器１５の出力のピーク信号を保持するピーク保持回路１６と、低域ろ波器１２の出力とピーク保持回路１６の出力を加算する加算器１３と、加算器１３の出力と電力増幅器２の電源電圧との誤差を所定の利得で増幅する誤差増幅器２１と、誤差増幅器２１の出力と電力増幅器２の電源電圧端子を接続する抵抗器２２と、抵抗器２２の両端の電位差に応じてパルス幅変調信号を発生させるパルス幅変調器２３と、パルス幅変調器２３が出力するパルス幅変調信号を増幅するパルス増幅器２４と、パルス増幅器２４の出力と電力増幅器２の電源電圧端子を接続するコイル２５と、から構成される。
【００３４】
そして、本例のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムでは、入力された変調信号の包絡線に追従して電力増幅器２に印加する電源電圧を変化させるとともに、直流を含む低周波成分の電流については高効率なパルス幅変調器２３から電力増幅器２へ供給し、高周波成分の電流については誤差増幅器２１から電力増幅器２へ供給し、また、誤差増幅器２１で供給することができない包絡線の高周波成分については、ピーク保持回路１６にて直流又は低周波成分に変換することにより、電力増幅器２に必要な電源電圧を確保することができる。
【００３５】
従って、本例のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムでは、誤差増幅器２１では追従することができない包絡線の高周波成分を直流成分や低周波成分へ変換することにより、例えば、電力増幅器２の高効率を維持しつつ、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給することができるため、電力増幅器２の線形性を確保することが可能になり、低歪且つ高効率な電力増幅システムを実現することができる。
【００３６】
ここで、本例では、ピーク保持回路１６は、一定時間ピークを保持する単純な構成としたが、他の構成例として、時定数を持たせてピーク信号の振幅を減少させていくピーク保持回路など、様々な種類のピーク保持回路が用いられてもよい。
【００３７】
なお、本例の電力増幅システムでは、包絡線検波器１１と遅延回路１と電力増幅器２以外の処理部から増幅器電源電圧制御装置が構成されており、誤差増幅器２１や抵抗器２２により電源電圧制御回路の誤差増幅回路が構成されており、抵抗器２２やパルス幅変調器２３やパルス増幅器２４やコイル２５により電源電圧制御回路の直流（低周波成分を含んでもよい）供給回路が構成されており、低域ろ波器１２の機能により低域ろ波手段が構成されており、低域ろ波器１２や包絡線遅延回路１４や減算器１５の機能により高周波成分抽出手段が構成されており、ピーク保持回路１６の機能によりピーク保持手段が構成されており、加算器１３の機能により加算手段が構成されている。
また、本例では、電力増幅器２が電源電圧を制御する対象となっており、包絡線検波器１１の機能により包絡線検波手段が構成されている。
【実施例２】
【００３８】
本発明の第２実施例を説明する。
図２には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器１１、低域ろ波器１２、加算器１３、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２、ディジタル信号をアナログ信号へ変換するＤ／Ａ変換器３１を備えている。
【００３９】
ここで、本例の電力増幅システムの構成や動作は、加算器１３と誤差増幅器２１との間にＤ／Ａ変換器３１が備えられている点を除いては、図１に示されるものと同様であり、同様な部分については詳しい説明を省略する。また、説明の便宜上から、図２では、図１に示されるものと同様な処理部については同一の符号を付してある。
【００４０】
本例では、包絡線検波器１１、低域ろ波器１２、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３をディジタルで処理する構成としてあり、Ｄ／Ａ変換器３１が加算器１３から出力される信号を入力してディジタル信号からアナログ信号へ変換して誤差増幅器２１に入力する。
本例の動作原理は、図１に示されるものと同様であるが、上記の機能をディジタル化することにより、回路の調整が不要になるため、実現が容易になるという利点がある。
【実施例３】
【００４１】
本発明の第３実施例を説明する。
図３には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器４１、低域ろ波器４２、加算器４３、高域ろ波器（ＨＰＦ）４４、ピーク保持回路４５、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２を備えている。
【００４２】
ここで、本例の電力増幅システムの構成や動作は、包絡線検波器４１、低域ろ波器４２、加算器４３、高域ろ波器４４、ピーク保持回路４５といった部分を除いては、図１に示されるものと同様であり、同様な部分については詳しい説明を省略する。また、説明の便宜上から、図３では、図１に示されるものと同様な処理部については同一の符号を付してある。
具体的には、図１や図２に示される構成では、包絡線の高周波成分を抽出するために、包絡線遅延回路１４の出力から低域ろ波器１２の出力を減算していたのに対して、本例の構成では、高域ろ波器４４を用いて包絡線の高周波成分の抽出を実現している。
なお、図３に示される回路は、図１や図２に示される回路と等価である。
【００４３】
本例では、包絡線検波器４１は、入力された変調信号の包絡線を検出して、検出した包絡線を低域ろ波器４２及び高域ろ波器４４へ出力する。
低域ろ波器４２は、包絡線検波器４１から入力された包絡線の信号の低周波成分のみを抽出して、加算器４３へ出力する。
高域ろ波器４４は、包絡線検波器４１から入力された包絡線の信号の高周波成分のみを抽出して、ピーク保持回路４５へ出力する。
【００４４】
ピーク保持回路４５は、高域ろ波器４４から入力される信号（高周波成分の信号）のピークを保持して、加算器４３へ出力する。
加算器４３は、低域ろ波器４２から入力された信号とピーク保持回路４５から入力された信号とを加算して、その結果を誤差増幅器２１へ出力する。
【００４５】
ここで、本例の構成においても、図１や図２に示される構成と同じ原理で動作する。
なお、例えば、低域ろ波器４２の遅延量と高域ろ波器４４の遅延量とが異なる場合には、遅延量が小さい方に、両者の遅延量が等しくなるような遅延回路を挿入することが必要となる。
【００４６】
なお、本例の電力増幅システムにおける増幅器電源電圧制御装置では、図１に示されるものとは異なる符号を付した部分に関して、低域ろ波器４２の機能により低域ろ波手段が構成されており、高域ろ波器４４の機能により高周波成分抽出手段が構成されており、ピーク保持回路４５の機能によりピーク保持手段が構成されており、加算器４３の機能により加算手段が構成されている。
【実施例４】
【００４７】
本発明の第４実施例を説明する。
図４には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器５１、包絡線遅延回路５２、加算器５３、低域ろ波器５４、減算器５５、ピーク保持回路５６、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２を備えている。
【００４８】
ここで、本例の電力増幅システムの構成や動作は、包絡線検波器５１、包絡線遅延回路５２、加算器５３、低域ろ波器５４、減算器５５、ピーク保持回路５６といった部分を除いては、図１に示されるものと同様であり、同様な部分については詳しい説明を省略する。また、説明の便宜上から、図４では、図１に示されるものと同様な処理部については同一の符号を付してある。
【００４９】
包絡線検波器５１は、入力された変調信号の包絡線を検出して、検出した包絡線を包絡線遅延回路５２及び低域ろ波器５４へ出力する。
低域ろ波器５４は、包絡線検波器５１から入力された包絡線の信号の低周波成分のみを抽出して、減算器５５へ出力する。
【００５０】
包絡線遅延回路５２は、包絡線検波器５１から入力された包絡線の信号を所定の時間だけ遅延させて、減算器５５及び加算器５３へ出力する。ここで、包絡線遅延回路５２における遅延量は、低域ろ波器５４における遅延量と等しくなるように設定されており、つまり、減算器５５への入力タイミングが一致するように調整されている。
減算器５５は、包絡線遅延回路５２から入力された信号から、低域ろ波器５４から入力された信号（低周波成分の信号）を減算して、高周波成分のみを抽出して、ピーク保持回路５６へ出力する。
【００５１】
ピーク保持回路５６は、減算器５５から入力される信号（高周波成分の信号）のピークを保持して、加算器５３へ出力する。このピークの保持により、包絡線の高周波成分が直流や低周波成分へ変換される。
加算器５３は、包絡線遅延回路５２から入力された信号とピーク保持回路５６から入力された信号とを加算して、その結果を誤差増幅器２１へ出力する。
【００５２】
ここで、図１〜図３に示される構成では、包絡線の低周波成分にその高周波成分のピーク保持結果を加算したが、本例では、包絡線にその高周波成分のピーク保持結果を加算している。本例の加算結果は、図１〜図３の場合と比べて大きくなると考えられるが、例えば、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給するという点では、実用上で有効であると考えられる。
【００５３】
なお、本例の電力増幅システムにおける増幅器電源電圧制御装置では、図１に示されるものとは異なる符号を付した部分に関して、包絡線遅延回路５２と低域ろ波器５４と減算器５５の機能により高周波成分抽出手段が構成されており、ピーク保持回路５６の機能によりピーク保持手段が構成されており、加算器５３の機能により加算手段が構成されている。
【実施例５】
【００５４】
本発明の第５実施例を説明する。
本例では、図１に示される電力増幅システムを例として、具体的に、効果を説明する。なお、図２や図３に示される構成においても、同様な効果が得られる。
本例では、実際のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を例として、低域ろ波器１２、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３による処理を説明する。
【００５５】
図５には、包絡線（ａ）、低域ろ波器１２の出力（ｂ）、加算器１３の出力（ｃ）について、それぞれの時間波形の一例を示してある。横軸はサンプル数によって正規化された時間を表しており、縦軸は最大出力電圧によって正規化された振幅を表している。
なお、図５に示される時間波形は、基本的には図３に示される構成を想定して計算したものであるが、図１や図２に示される構成の場合においても、適用することが可能である。
【００５６】
本例で使用したＯＦＤＭ信号の包絡線の時間波形は、図５（ａ）のように示される。
また、この包絡線から低域ろ波器１２で低周波成分のみを抽出したものの時間波形は、図５（ｂ）のように示される。
更に、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３までの処理を行った結果の時間波形は、図５（ｃ）のように示される。
【００５７】
本例では、低域ろ波器１２は、正規化された周波数０．０３１２５以上を十分に減衰させる特性としてある。
また、本例では、ピーク保持回路１６は、正規化された時間０．０６２５だけピークが保持されるように構成してあり、正規化された時間０．０６２５までの過渡的な応答は図には表されていない。
【００５８】
また、図５に示される時間波形について考えると、低域ろ波器１２によって高周波成分を減衰させた低域ろ波器出力（ｂ）は、入力された包絡線（ａ）と比較して、出力電圧が小さくなってしまう部分がある。つまり、電力増幅器２に必要な電源電圧が出力されない時間が存在することになる。
これに対して、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３までの処理を行った加算器出力（ｃ）では、入力された包絡線（ａ）と等しいかそれ以上の電圧が出力されている。つまり、包絡線のレベル（例えば、電圧）に応じたレベル以上のレベルをいずれのところ（例えば、高い周波数のところ）においても供給することができる。
従って、本例では、高効率を維持しつつ、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給することができるため、電力増幅器２の線形性を確保することが可能になる。
【００５９】
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・遅延回路、 ２・・電力増幅器、 １１、４１、５１、１０１・・包絡線検波器、 １２、４２、５４・・低域ろ波器、 １３、４３、５３・・加算器、 １４、５２・・包絡線遅延回路、 １５、５５・・減算器、 １６、４５、５６・・ピーク保持回路、 ２１・・誤差増幅器、 ２２・・抵抗器、 ２３・・パルス幅変調器、 ２４・・パルス増幅器、 ２５・・コイル、 ３１・・Ｄ／Ａ変換器、 ４４・・高域ろ波器、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンベロープ（包絡線）・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置に関し、特に、高効率を維持しつつ、電力増幅器に必要な電源電圧を供給することができ、電力増幅器の線形性を確保することが可能な増幅器電源電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のディジタル無線通信システムでは、伝送速度を高速化するために信号の平均電力とピーク電力が大きく異なる多値変調方式が用いられることが多い。
従来の電力増幅システムでは、このような信号を取り扱うとき、ピーク電力を出力することができるような一定電圧を電力増幅器に供給することで線形性を確保していた。
しかしながら、ピーク電力を出力している時間はごくわずかであり、結果として、増幅器の電源効率を低下させていた。
この問題を解決するための技術として、エンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムが知られている。
【０００３】
図６には、従来のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１０１、誤差増幅器（Ｅｒｒｏｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２１、抵抗器（Ｒ）２２、パルス幅変調器（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）２３、パルス増幅器（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２４、コイル（Ｌ）２５、遅延回路（Ｄｅｌａｙ）１、電力増幅器（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２を備えている。
なお、説明の便宜上から、図６では、後述する実施例で参照される図１に示されるのと同様な処理部については同一の符号を付してあるが、本発明を不要に限定する意図は無い。
【０００４】
本例の電力増幅システムにおいて行われる動作の一例を示す。
遅延回路１は、入力された変調信号を電力増幅器２までの処理過程で所定の時間遅延させる。電力増幅器２は、遅延回路１を経由してきた入力信号を増幅して出力する。
また、前記した変調信号は包絡線検波器１０１にも入力され、包絡線検波器１０１は当該変調信号の包絡線を検出して誤差増幅器２１へ出力する。
検出された包絡線は誤差増幅器２１に入力され、誤差増幅器２１は当該包絡線と電力増幅器２の電源電圧との誤差を所定の利得で増幅して出力する。
【０００５】
誤差増幅器２１の出力と電力増幅器２の電源電圧端子とは抵抗器２２で接続されており、パルス幅変調器２３は抵抗器２２の両端の電位差に応じてパルス幅変調信号を発生させてパルス増幅器２４へ出力する。
パルス増幅器２４はパルス幅変調器２３から入力されたパルス幅変調信号を増幅してコイル２５へ出力する。
コイル２５は、パルス増幅器２４からの出力と電力増幅器２の電源電圧端子とを接続する。
【０００６】
本例の回路構成では、入力された変調信号の包絡線に追従して電力増幅器２に印加する電源電圧を変化させるとともに、直流を含む低周波成分の電流については高効率なパルス増幅器２４から供給し、高周波成分の電流については誤差増幅器２１から供給して、電力増幅器２の効率を向上させている。
【０００７】
図７（Ａ）、（Ｂ）を参照して、従来例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの動作原理を説明する。
図７（Ａ）では、縦軸に誤差増幅器２１から出力される電流を表しており、横軸に時間の経過を表している。図７（Ｂ）では、縦軸にパルス増幅器２４から出力される電流を表しており、横軸に時間の経過を表している。
【０００８】
初めに、包絡線検波器１０１から直流成分が誤差増幅器２１に入力された場合について説明する。
まず、包絡線検波器１０１から直流電圧が入力された場合、誤差増幅器２１は、入力を所定の利得で増幅した電圧を出力するため、電力増幅器２へ電流を供給する（図７における時点ａ）。
これにより、抵抗器２２の両端の電位差が大きくなり、パルス幅変調器２３はパルス増幅器２４をオンにする。パルス増幅器２４がオンになると、コイル２５から電力増幅器２へ電流が供給されるようになり、誤差増幅器２１から供給される電流が減少していく（図７における区間ｂ）。
【０００９】
すると、誤差増幅器２１から供給する電流が減ることにより、抵抗器２２の両端の電位差が小さくなり、所定の電位差まで小さくなると、パルス幅変調器２３はパルス増幅器２４をオフにする（図７における区間ｃ）。
パルス増幅器２４がオフになると、コイル２５から電力増幅器２へ供給する電流が減少して、誤差増幅器２１から供給する電流が増加し、所定の電位差になると、パルス幅変調器２３は再びパルス増幅器２４をオンにする（図７における区間ｄ）
以上の動作を繰り返すことで、電力増幅器２に必要な電流が供給される。
【００１０】
ここで、直流電圧が入力された場合には、電流は主にパルス増幅器２４から供給されるが、パルス増幅器２４が出力する信号のうち、コイル２５で除去しきれない高周波成分については誤差増幅器２１が補償することになる。
なお、図７の例では、パルス増幅器２４がオンになる抵抗器２２の両端の電位差と、オフになる抵抗器２２の両端の電位差とで、ヒステリシス（Ｈｙｓｔｅｒｉｓｉｓ）を持たせている。
【００１１】
次に、包絡線検波器１０１から交流電圧が誤差増幅器２１に入力された場合について説明する。
パルス幅変調器２３の発振周波数は、ヒステリシスの幅やコイルの値で決まり、パルス幅変調器２３が追従することが可能な周波数に関しては、直流電圧の場合と同じ原理で動作する。
そして、パルス幅変調器２３では追従することができない周波数成分については全て、誤差増幅器２１から電流が供給されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−０９２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図６に示されるような従来のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムでは、図７を参照して上記で説明したように動作することから、例えば、高電圧な電力増幅器２や、広帯域な包絡線を取り扱うような場合には、誤差増幅器２１には広帯域、高スルーレートの性能が要求されるが、これを一般的な半導体で実現することは困難であった。このため、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給することができず、電力増幅器２の線形性が失われてしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、高効率を維持しつつ、電力増幅器に必要な電源電圧を供給することができ、電力増幅器の線形性を確保することが可能なエンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明では、増幅器の電源電圧を制御する増幅器電源電圧制御装置において、次のような構成とした。
すなわち、前記増幅器の電源電圧を制御するために誤差電流を供給する誤差増幅回路と、前記増幅器の電源電圧を制御するために直流の電流（又は、直流と低周波成分の電流）を供給する直流供給回路と、を有する電源電圧制御回路を備えた。
そして、高周波成分抽出手段が、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分を抽出する。ピーク保持手段が、前記高周波成分抽出手段により抽出された高周波成分の信号に対してピーク保持処理を行う。加算手段が、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号と前記ピーク保持手段によるピーク保持処理の結果の信号とを加算して、当該加算結果の信号を前記電源電圧制御回路に入力させる。
【００１６】
従って、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号に、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分の信号に対するピーク保持処理の結果の信号が加算されて、当該加算結果の信号により電源電圧制御回路が動作させられることにより、例えば、エンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置において、高効率を維持しつつ、増幅器（例えば、電力増幅器）に必要な電源電圧を供給することができ、増幅器（例えば、電力増幅器）の線形性を確保することが可能となる。
【００１７】
ここで、電源電圧制御回路が有する誤差増幅回路は、例えば、直流供給回路と比べて、高い周波数の電流を供給することが可能である。
また、電源電圧制御回路が有する直流供給回路は、例えば、誤差増幅回路と比べて、高効率を実現することが可能である。
また、電源電圧制御回路が有する誤差増幅回路や直流供給回路としては、それぞれ、種々な構成のものが用いられてもよい。
具体例として、直流供給回路としては、パルス増幅を用いた回路や、或いは、一定の電圧（或いは、一定の電流）を供給する回路、などを用いることができる。
【００１８】
また、高周波成分抽出手段としては、例えば、電源電圧制御回路（電源電圧制御回路が有する誤差増幅回路）により供給することができないような高い周波数成分を抽出するものが用いられる。
また、高周波成分抽出手段により抽出する所定の高周波成分の周波数特性としては、例えば、予め設定される。
また、高周波成分抽出手段としては、例えば、低域ろ波手段と減算手段を用いて構成することや、或いは、高域ろ波手段を用いて構成することができる。
また、ピーク保持処理としては、種々なものが用いられてもよい。
【００１９】
また、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線としては、例えば、当該信号の包絡線が用いられてもよく、或いは、当該信号に対してディジタルとアナログという形式や中間周波数や無線周波数など、１つ以上が異なるような信号の包絡線が用いられてもよい。
また、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号としては、例えば、当該包絡線の検出結果の信号に所定の処理を施した信号が用いられてもよく、或いは、当該包絡線の検出結果の信号が用いられてもよい。
【００２０】
本発明に係る増幅器電源電圧制御装置では、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、低域ろ波手段が、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の低周波成分を通過させる（つまり、所定の低周波成分を抽出する）。
前記加算手段は、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号として、前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号が前記低域ろ波手段を通過した後の信号（つまり、抽出された所定の低周波成分の信号）を加算する。
【００２１】
従って、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の低周波成分の信号（低域ろ波手段の通過信号）に、増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分の信号に対するピーク保持処理の結果の信号が加算されて、当該加算結果の信号により電源電圧制御回路が動作させられることにより、例えば、エンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置において、高効率を維持しつつ、増幅器（例えば、電力増幅器）に必要な電源電圧を供給することができ、増幅器（例えば、電力増幅器）の線形性を確保することが可能となる。
【００２２】
ここで、低域ろ波手段が通過させる所定の低周波成分の周波数特性としては、例えば、予め設定される。
また、低域ろ波手段が通過させる所定の低周波成分と、高周波成分抽出手段により抽出する所定の高周波成分としては、例えば、互いに補完するような態様を用いることができ、具体的には、所定の低周波数成分を決める境界の周波数と所定の高周波成分を決める境界の周波数が同一である（又は、近似する）ような態様を用いることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によると、例えば、エンベロープ・トラッキング方式の増幅器電源電圧制御装置において、高効率を維持しつつ、増幅器（例えば、電力増幅器）に必要な電源電圧を供給することができ、増幅器（例えば、電力増幅器）の線形性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図５】包絡線、低域ろ波器出力、加算器出力の時間波形の一例を示す図である。
【図６】従来例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示す図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は従来例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの動作原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本実施例に係る電力増幅システムは、例えば、ディジタルの無線通信システムにおいて、電力増幅器の電源電圧が高い基地局装置や中継局装置に適用するのに好適なものであり、また、他の種々なものに適用されてもよい。
本実施例に係る電力増幅システムでは、例えば、送信対象となる信号を入力して増幅して出力し、この信号は（例えば、電力増幅システムの外部の）アンテナにより無線送信される。
【実施例１】
【００２６】
本発明の第１実施例を説明する。
図１には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器１１、低域ろ波器（ＬＰＦ）１２、加算器１３、包絡線遅延回路（Ｄｅｌａｙ）１４、減算器（Ｓｕｂｓｔｒａｃｔ）１５、ピーク保持回路（Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ）１６、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２を備えている。
【００２７】
ここで、遅延回路１と包絡線検波器１１には、同じ信号が入力されるが、例えば、ディジタル／アナログや、周波数が異なっていてもよい。具体的には、例えば、両方にアナログ信号として入力される態様（図１、図３、図４の例）や、或いは、遅延回路１にはアナログ信号として入力されて包絡線検波器１１にはディジタル信号として入力される態様（図２の例）が用いられてもよく、また、例えば、両方に無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号として入力される態様や、或いは、遅延回路１には無線周波数信号として入力されて包絡線検波器１１には中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号として入力される態様が用いられてもよい。
また、必要に応じて、遅延回路１と電力増幅器２との間に、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換器や、周波数変換器や、ろ波器や、増幅器などが配置されてもよい。
【００２８】
本例の電力増幅システムにおいて行われる動作の一例を示す。
遅延回路１は、入力された変調信号を電力増幅器２までの処理過程で所定の時間遅延させる。電力増幅器２は、遅延回路１を経由してきた入力信号を増幅して出力する。
【００２９】
また、前記した変調信号は包絡線検波器１１にも入力され、包絡線検波器１１は、当該変調信号の包絡線を検出して、検出した包絡線を低域ろ波器１２及び包絡線遅延回路１４へ出力する。
低域ろ波器１２は、包絡線検波器１１から入力された包絡線の信号の低周波成分のみを抽出して、加算器１３及び減算器１５へ出力する。
【００３０】
包絡線遅延回路１４は、包絡線検波器１１から入力された包絡線の信号を所定の時間だけ遅延させて、減算器１５へ出力する。ここで、包絡線遅延回路１４における遅延量は、低域ろ波器１２における遅延量と等しくなるように設定されており、つまり、減算器１５への入力タイミングが一致するように調整されている。
減算器１５は、包絡線遅延回路１４から入力された信号から、低域ろ波器１２から入力された信号（低周波成分の信号）を減算して、高周波成分のみを抽出して、ピーク保持回路１６へ出力する。
【００３１】
ピーク保持回路１６は、減算器１５から入力される信号（高周波成分の信号）のピークを保持して、加算器１３へ出力する。このピークの保持により、包絡線の高周波成分が直流や低周波成分へ変換される。
加算器１３は、低域ろ波器１２から入力された信号とピーク保持回路１６から入力された信号とを加算して、その結果を誤差増幅器２１へ出力する。
【００３２】
誤差増幅器２１は、加算器１３から入力された信号の電圧と電力増幅器２の電源電圧との誤差を所定の利得で増幅して、抵抗器２２へ出力する。
抵抗器２２は、誤差増幅器２１の出力（出力端子）と電力増幅器２の電源電圧端子とを接続する。
パルス幅変調器２３は、抵抗器２２の両端の電位差に応じてパルス幅変調信号を発生させてパルス増幅器２４へ出力する。
パルス増幅器２４は、パルス幅変調器２３から入力されたパルス幅変調信号を増幅して、コイル２５へ出力する。
コイル２５は、パルス増幅器２４からの出力と電力増幅器２の電源電圧端子とを接続する。
【００３３】
以上のように、本例では、入力された変調信号の包絡線に追従して電力増幅器２に印加する電源電圧を変化させるエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムにおいて、入力された信号を増幅する電力増幅器２と、入力された変調信号を電力増幅器２までの処理過程で所定の時間遅延させる遅延回路１と、変調信号の包絡線を検出する包絡線検波器１１と、包絡線検波器１１の出力から低周波成分のみを抽出する低域ろ波器１２と、包絡線検波器１１の出力を遅延させる包絡線遅延回路１４と、包絡線遅延回路１４の出力から低域ろ波器１２の出力を減算して高周波成分を抽出する減算器１５と、減算器１５の出力のピーク信号を保持するピーク保持回路１６と、低域ろ波器１２の出力とピーク保持回路１６の出力を加算する加算器１３と、加算器１３の出力と電力増幅器２の電源電圧との誤差を所定の利得で増幅する誤差増幅器２１と、誤差増幅器２１の出力と電力増幅器２の電源電圧端子を接続する抵抗器２２と、抵抗器２２の両端の電位差に応じてパルス幅変調信号を発生させるパルス幅変調器２３と、パルス幅変調器２３が出力するパルス幅変調信号を増幅するパルス増幅器２４と、パルス増幅器２４の出力と電力増幅器２の電源電圧端子を接続するコイル２５と、から構成される。
【００３４】
そして、本例のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムでは、入力された変調信号の包絡線に追従して電力増幅器２に印加する電源電圧を変化させるとともに、直流を含む低周波成分の電流については高効率なパルス幅変調器２３から電力増幅器２へ供給し、高周波成分の電流については誤差増幅器２１から電力増幅器２へ供給し、また、誤差増幅器２１で供給することができない包絡線の高周波成分については、ピーク保持回路１６にて直流又は低周波成分に変換することにより、電力増幅器２に必要な電源電圧を確保することができる。
【００３５】
従って、本例のエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムでは、誤差増幅器２１では追従することができない包絡線の高周波成分を直流成分や低周波成分へ変換することにより、例えば、電力増幅器２の高効率を維持しつつ、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給することができるため、電力増幅器２の線形性を確保することが可能になり、低歪且つ高効率な電力増幅システムを実現することができる。
【００３６】
ここで、本例では、ピーク保持回路１６は、一定時間ピークを保持する単純な構成としたが、他の構成例として、時定数を持たせてピーク信号の振幅を減少させていくピーク保持回路など、様々な種類のピーク保持回路が用いられてもよい。
【００３７】
なお、本例の電力増幅システムでは、包絡線検波器１１と遅延回路１と電力増幅器２以外の処理部から増幅器電源電圧制御装置が構成されており、誤差増幅器２１や抵抗器２２により電源電圧制御回路の誤差増幅回路が構成されており、抵抗器２２やパルス幅変調器２３やパルス増幅器２４やコイル２５により電源電圧制御回路の直流（低周波成分を含んでもよい）供給回路が構成されており、低域ろ波器１２の機能により低域ろ波手段が構成されており、低域ろ波器１２や包絡線遅延回路１４や減算器１５の機能により高周波成分抽出手段が構成されており、ピーク保持回路１６の機能によりピーク保持手段が構成されており、加算器１３の機能により加算手段が構成されている。
また、本例では、電力増幅器２が電源電圧を制御する対象となっており、包絡線検波器１１の機能により包絡線検波手段が構成されている。
【実施例２】
【００３８】
本発明の第２実施例を説明する。
図２には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器１１、低域ろ波器１２、加算器１３、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２、ディジタル信号をアナログ信号へ変換するＤ／Ａ変換器３１を備えている。
【００３９】
ここで、本例の電力増幅システムの構成や動作は、加算器１３と誤差増幅器２１との間にＤ／Ａ変換器３１が備えられている点を除いては、図１に示されるものと同様であり、同様な部分については詳しい説明を省略する。また、説明の便宜上から、図２では、図１に示されるものと同様な処理部については同一の符号を付してある。
【００４０】
本例では、包絡線検波器１１、低域ろ波器１２、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３をディジタルで処理する構成としてあり、Ｄ／Ａ変換器３１が加算器１３から出力される信号を入力してディジタル信号からアナログ信号へ変換して誤差増幅器２１に入力する。
本例の動作原理は、図１に示されるものと同様であるが、上記の機能をディジタル化することにより、回路の調整が不要になるため、実現が容易になるという利点がある。
【実施例３】
【００４１】
本発明の第３実施例を説明する。
図３には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器４１、低域ろ波器４２、加算器４３、高域ろ波器（ＨＰＦ）４４、ピーク保持回路４５、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２を備えている。
【００４２】
ここで、本例の電力増幅システムの構成や動作は、包絡線検波器４１、低域ろ波器４２、加算器４３、高域ろ波器４４、ピーク保持回路４５といった部分を除いては、図１に示されるものと同様であり、同様な部分については詳しい説明を省略する。また、説明の便宜上から、図３では、図１に示されるものと同様な処理部については同一の符号を付してある。
具体的には、図１や図２に示される構成では、包絡線の高周波成分を抽出するために、包絡線遅延回路１４の出力から低域ろ波器１２の出力を減算していたのに対して、本例の構成では、高域ろ波器４４を用いて包絡線の高周波成分の抽出を実現している。
なお、図３に示される回路は、図１や図２に示される回路と等価である。
【００４３】
本例では、包絡線検波器４１は、入力された変調信号の包絡線を検出して、検出した包絡線を低域ろ波器４２及び高域ろ波器４４へ出力する。
低域ろ波器４２は、包絡線検波器４１から入力された包絡線の信号の低周波成分のみを抽出して、加算器４３へ出力する。
高域ろ波器４４は、包絡線検波器４１から入力された包絡線の信号の高周波成分のみを抽出して、ピーク保持回路４５へ出力する。
【００４４】
ピーク保持回路４５は、高域ろ波器４４から入力される信号（高周波成分の信号）のピークを保持して、加算器４３へ出力する。
加算器４３は、低域ろ波器４２から入力された信号とピーク保持回路４５から入力された信号とを加算して、その結果を誤差増幅器２１へ出力する。
【００４５】
ここで、本例の構成においても、図１や図２に示される構成と同じ原理で動作する。
なお、例えば、低域ろ波器４２の遅延量と高域ろ波器４４の遅延量とが異なる場合には、遅延量が小さい方に、両者の遅延量が等しくなるような遅延回路を挿入することが必要となる。
【００４６】
なお、本例の電力増幅システムにおける増幅器電源電圧制御装置では、図１に示されるものとは異なる符号を付した部分に関して、低域ろ波器４２の機能により低域ろ波手段が構成されており、高域ろ波器４４の機能により高周波成分抽出手段が構成されており、ピーク保持回路４５の機能によりピーク保持手段が構成されており、加算器４３の機能により加算手段が構成されている。
【実施例４】
【００４７】
本発明の第４実施例を説明する。
図４には、本発明の一実施例に係るエンベロープ・トラッキング方式の電力増幅システムの構成例を示してある。
本例の電力増幅システムは、包絡線検波器５１、包絡線遅延回路５２、加算器５３、低域ろ波器５４、減算器５５、ピーク保持回路５６、誤差増幅器２１、抵抗器２２、パルス幅変調器２３、パルス増幅器２４、コイル２５、遅延回路１、電力増幅器２を備えている。
【００４８】
ここで、本例の電力増幅システムの構成や動作は、包絡線検波器５１、包絡線遅延回路５２、加算器５３、低域ろ波器５４、減算器５５、ピーク保持回路５６といった部分を除いては、図１に示されるものと同様であり、同様な部分については詳しい説明を省略する。また、説明の便宜上から、図４では、図１に示されるものと同様な処理部については同一の符号を付してある。
【００４９】
包絡線検波器５１は、入力された変調信号の包絡線を検出して、検出した包絡線を包絡線遅延回路５２及び低域ろ波器５４へ出力する。
低域ろ波器５４は、包絡線検波器５１から入力された包絡線の信号の低周波成分のみを抽出して、減算器５５へ出力する。
【００５０】
包絡線遅延回路５２は、包絡線検波器５１から入力された包絡線の信号を所定の時間だけ遅延させて、減算器５５及び加算器５３へ出力する。ここで、包絡線遅延回路５２における遅延量は、低域ろ波器５４における遅延量と等しくなるように設定されており、つまり、減算器５５への入力タイミングが一致するように調整されている。
減算器５５は、包絡線遅延回路５２から入力された信号から、低域ろ波器５４から入力された信号（低周波成分の信号）を減算して、高周波成分のみを抽出して、ピーク保持回路５６へ出力する。
【００５１】
ピーク保持回路５６は、減算器５５から入力される信号（高周波成分の信号）のピークを保持して、加算器５３へ出力する。このピークの保持により、包絡線の高周波成分が直流や低周波成分へ変換される。
加算器５３は、包絡線遅延回路５２から入力された信号とピーク保持回路５６から入力された信号とを加算して、その結果を誤差増幅器２１へ出力する。
【００５２】
ここで、図１〜図３に示される構成では、包絡線の低周波成分にその高周波成分のピーク保持結果を加算したが、本例では、包絡線にその高周波成分のピーク保持結果を加算している。本例の加算結果は、図１〜図３の場合と比べて大きくなると考えられるが、例えば、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給するという点では、実用上で有効であると考えられる。
【００５３】
なお、本例の電力増幅システムにおける増幅器電源電圧制御装置では、図１に示されるものとは異なる符号を付した部分に関して、包絡線遅延回路５２と低域ろ波器５４と減算器５５の機能により高周波成分抽出手段が構成されており、ピーク保持回路５６の機能によりピーク保持手段が構成されており、加算器５３の機能により加算手段が構成されている。
【実施例５】
【００５４】
本発明の第５実施例を説明する。
本例では、図１に示される電力増幅システムを例として、具体的に、効果を説明する。なお、図２や図３に示される構成においても、同様な効果が得られる。
本例では、実際のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号を例として、低域ろ波器１２、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３による処理を説明する。
【００５５】
図５には、包絡線（ａ）、低域ろ波器１２の出力（ｂ）、加算器１３の出力（ｃ）について、それぞれの時間波形の一例を示してある。横軸はサンプル数によって正規化された時間を表しており、縦軸は最大出力電圧によって正規化された振幅を表している。
なお、図５に示される時間波形は、基本的には図３に示される構成を想定して計算したものであるが、図１や図２に示される構成の場合においても、適用することが可能である。
【００５６】
本例で使用したＯＦＤＭ信号の包絡線の時間波形は、図５（ａ）のように示される。
また、この包絡線から低域ろ波器１２で低周波成分のみを抽出したものの時間波形は、図５（ｂ）のように示される。
更に、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３までの処理を行った結果の時間波形は、図５（ｃ）のように示される。
【００５７】
本例では、低域ろ波器１２は、正規化された周波数０．０３１２５以上を十分に減衰させる特性としてある。
また、本例では、ピーク保持回路１６は、正規化された時間０．０６２５だけピークが保持されるように構成してあり、正規化された時間０．０６２５までの過渡的な応答は図には表されていない。
【００５８】
また、図５に示される時間波形について考えると、低域ろ波器１２によって高周波成分を減衰させた低域ろ波器出力（ｂ）は、入力された包絡線（ａ）と比較して、出力電圧が小さくなってしまう部分がある。つまり、電力増幅器２に必要な電源電圧が出力されない時間が存在することになる。
これに対して、包絡線遅延回路１４、減算器１５、ピーク保持回路１６、加算器１３までの処理を行った加算器出力（ｃ）では、入力された包絡線（ａ）と等しいかそれ以上の電圧が出力されている。つまり、包絡線のレベル（例えば、電圧）に応じたレベル以上のレベルをいずれのところ（例えば、高い周波数のところ）においても供給することができる。
従って、本例では、高効率を維持しつつ、電力増幅器２に必要な電源電圧を供給することができるため、電力増幅器２の線形性を確保することが可能になる。
【００５９】
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・遅延回路、 ２・・電力増幅器、 １１、４１、５１、１０１・・包絡線検波器、 １２、４２、５４・・低域ろ波器、 １３、４３、５３・・加算器、 １４、５２・・包絡線遅延回路、 １５、５５・・減算器、 １６、４５、５６・・ピーク保持回路、 ２１・・誤差増幅器、 ２２・・抵抗器、 ２３・・パルス幅変調器、 ２４・・パルス増幅器、 ２５・・コイル、 ３１・・Ｄ／Ａ変換器、 ４４・・高域ろ波器、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器の電源電圧を制御する増幅器電源電圧制御装置において、
前記増幅器の電源電圧を制御するために誤差電流を供給する誤差増幅回路と、前記増幅器の電源電圧を制御するために直流の電流又は直流と低周波成分の電流を供給する直流供給回路と、を有する電源電圧制御回路と、
前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、
前記高周波成分抽出手段により抽出された高周波成分の信号に対してピーク保持処理を行うピーク保持手段と、
前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号と前記ピーク保持手段によるピーク保持処理の結果の信号とを加算して、当該加算結果の信号を前記電源電圧制御回路に入力させる加算手段と、
を備えたことを特徴とする増幅器電源電圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅器電源電圧制御装置において、
前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の低周波成分を通過させる低域ろ波手段を備え、
前記加算手段は、前記低域ろ波手段を通過した後の信号と前記ピーク保持手段によるピーク保持処理の結果の信号とを加算する、
ことを特徴とする増幅器電源電圧制御装置。
【請求項１】
増幅器の電源電圧を制御する増幅器電源電圧制御装置において、
前記増幅器の電源電圧を制御するために誤差電流を供給する誤差増幅回路と、前記増幅器の電源電圧を制御するために直流の電流又は直流と低周波成分の電流を供給する直流供給回路と、を有する電源電圧制御回路と、
前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の高周波成分を抽出する高周波成分抽出手段と、
前記高周波成分抽出手段により抽出された高周波成分の信号に対してピーク保持処理を行うピーク保持手段と、
前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果に基づく信号と前記ピーク保持手段によるピーク保持処理の結果の信号とを加算して、当該加算結果の信号を前記電源電圧制御回路に入力させる加算手段と、
を備えたことを特徴とする増幅器電源電圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅器電源電圧制御装置において、
前記増幅器により増幅される対象となる信号に関する包絡線の検出結果の信号に含まれる所定の低周波成分を通過させる低域ろ波手段を備え、
前記加算手段は、前記低域ろ波手段を通過した後の信号と前記ピーク保持手段によるピーク保持処理の結果の信号とを加算する、
ことを特徴とする増幅器電源電圧制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−４９７５４（Ｐ２０１１−４９７５４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５５０５（Ｐ２００９−１９５５０５）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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