増幅装置
【課題】高効率で増幅を行うと共に合成損失を最小限に抑える。
【解決手段】入力信号は、デジタル信号処理部１１で直交変調され周波数変換部１２でＲＦ信号に変換され、分配器９１により振幅補正回路１３と主増幅器１６−１、１６−２に２分配される。一方のＲＦ信号は、振幅補正回路１３で振幅補正され位相補正回路１４で位相補正されて主増幅器１６−１に出力される。主増幅器１６−１、１６−２はデジタル信号処理部１１で作成された包絡線信号で電源電圧を制御され、増幅信号を合成器９３に出力して合成させる。合成損失として終端抵抗９３０に現れるＲＦ信号は、方向性結合器１９と検波器１８を介し誤差信号として制御部１７に出力される。制御部１７は、デジタル信号処理部１１で作成された包絡線信号と誤差信号とによる誤差情報に基づき更新した振幅補正値と位相補正値とで振幅補正回路１３と位相補正回路１４を制御する。
【解決手段】入力信号は、デジタル信号処理部１１で直交変調され周波数変換部１２でＲＦ信号に変換され、分配器９１により振幅補正回路１３と主増幅器１６−１、１６−２に２分配される。一方のＲＦ信号は、振幅補正回路１３で振幅補正され位相補正回路１４で位相補正されて主増幅器１６−１に出力される。主増幅器１６−１、１６−２はデジタル信号処理部１１で作成された包絡線信号で電源電圧を制御され、増幅信号を合成器９３に出力して合成させる。合成損失として終端抵抗９３０に現れるＲＦ信号は、方向性結合器１９と検波器１８を介し誤差信号として制御部１７に出力される。制御部１７は、デジタル信号処理部１１で作成された包絡線信号と誤差信号とによる誤差情報に基づき更新した振幅補正値と位相補正値とで振幅補正回路１３と位相補正回路１４を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各増幅器で増幅されたそれぞれの出力電力を合成して出力する増幅器に係り、特に、高効率で増幅するとともに合成損失を減らすことができる増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送信機の最大出力電力を上げるために、複数の増幅器の出力電力を合成することが行われている。図９は、従来の平衡増幅器Ｚの構成を示す回路図である。
【０００３】
平衡増幅器Ｚは、入力信号を分配する分配器９１と、分配された信号をそれぞれ増幅する増幅器９２−１、９２−２と、増幅された信号を合成する合成器９３とで構成される。分配器９１と合成器９３とは、それぞれハイブリッドカプラにより構成されている。
【０００４】
分配器９１は、入力端から入力される入力信号を２分配し、一方の信号を増幅器９２−１に出力し、他方の信号を増幅器９２−２に出力する。ここで、増幅器９２−２に入力される信号の位相は、増幅器９２−１に入力される信号の位相に対して９０°遅れたものになる。また、分配器９１によって等分配されたそれぞれの信号は、入力信号に対して３ｄＢ減衰したものになる。また、分配器９１の一端は、終端抵抗９１０を介して接地される。
【０００５】
増幅器９２−１、９２−２は、ＡＢ級にバイアスされ、位相、振幅ともに同じ特性の増幅器である。増幅器９２−１、９２−２にそれぞれ分配された信号は、それぞれ同じ利得で増幅され、合成器９３に出力される。
【０００６】
合成器９３は、増幅器９２−２から出力される信号の位相に対し、増幅器９２−１から出力される信号の位相を９０°遅らせて両方を合成する。つまり、合成器９３は、増幅器９２−２から出力される信号に対し増幅器９２−１から出力される信号の位相を９０°遅らせることによって、増幅器９２−２の出力信号と増幅器９２−１の出力信号とを同相にして合成する。
【０００７】
合成された信号は、増幅器９２−１の出力信号と増幅器９２−２から出力されるそれぞれの電力の２倍（３ｄＢ）が加わった信号として出力される。つまり、図９の回路図では、分配器９１で３ｄＢ減衰するが、合成器９３で３ｄＢが加わるため総合的な利得が増幅器９２−１、９２−２単体の利得と同じになり、増幅器９２−１と増幅器９２−２とを合成しているため最大出力電力が２倍になる。
【０００８】
ここで、増幅器９２−１と増幅器９２−２とは、振幅、位相共に特性が一致している。そのため、増幅器９２−１から出力された信号と増幅器９２−２から出力された信号とは、合成器９３の終端抵抗９３０が接続された端子において１８０°の逆位相となって信号が現れず、終端抵抗９３０において電力が消費されない。よって合成器９３の損失は理論的には零である。なお、終端抵抗９３０は接地されている。
【０００９】
ところが、増幅素子の増幅度やプリント基板回路に実装されたときのストレー容量等の微小なアンバランス等により、増幅信号間で位相又は振幅の一部が相違することがある。このように、増幅器９２−１、９２−２の振幅、位相特性に差異があると、その差分のエネルギーが終端抵抗９３０で消費され、合成損失となる。
【００１０】
これに対し、第１増幅器から合成器に出力される増幅信号と第２増幅器から合成器に出力される増幅信号とにおける振幅、位相の差異による差分電力を吸収する吸収抵抗器が設けられ、この吸収抵抗器における第１増幅器側の吸収電力と第２増幅器側の吸収電力とを検出し、２つの増幅器による増幅信号の振幅、位相が同一になるよう制御する制御信号を第１補正保護回路と第２補正保護回路とに出力する制御部とが設けられた高周波電力増幅器が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１２９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、近年の無線通信システムでは、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の変調方式が用いられており、時間とともに高周波変調信号の振幅（包絡線）が変化する。このような高周波変調信号を高い線形性で増幅するためには、ピーク電力で波形が歪まないように、増幅器を電源電圧によって制限される飽和出力電力よりも十分に低い電力領域で余裕（バックオフ）を持って動作させる必要がある。
【００１３】
しかしながら、従来の平衡増幅器のように、ＡＢ級にバイアスされた増幅器で高周波信号を増幅する増幅方式では、バックオフが大きい電力領域で動作させると電力変換効率が低下する。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高効率で増幅を行うとともに、合成損失を最小限に抑えることができる技術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】
本発明の増幅装置は、複数の増幅器の出力を合成して出力する平衡増幅回路で増幅を行う増幅装置であって、前記合成される信号の一方又は両方を所定の補正特性で補正する補正手段と、前記複数の増幅器の出力信号を合成する合成器と、前記合成器の終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、前記増幅装置への入力信号の包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて、前記包絡線信号のレベル毎に前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高効率で増幅を行うとともに、合成損失を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る実施形態１の増幅装置Ｘの構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係る実施形態１の主増幅器１６−１、１６−２の振幅、位相特性の一例である。
【図３】本発明に係る実施形態１の包絡線信号の振幅に対する誤差信号の振幅をプロットした一例である。
【図４】本発明に係る実施形態１の振幅補正値の特性を示す一例である。
【図５】本発明に係る実施形態１の位相補正値の特性を示す一例である。
【図６】本発明に係る実施形態１の図３に示す誤差情報を図４の振幅補正特性や図５の位相補正特性の代表点に対応する区間に分割した図である
【図７】本発明に係る実施形態１の位相・振幅を補正する流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る実施形態２の増幅装置Ｙの構成を示す回路図である。
【図９】従来の平衡増幅器Ｚの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施形態１＞
本実施形態の増幅装置Ｘは、入力信号の包絡線信号に複数の増幅器の電源電圧を追従させて入力信号を増幅させるとともに、各増幅器の増幅信号を合成する際の合成損失を最小限に抑えるよう増幅器の振幅、位相特性を制御している。つまり、各増幅器は、ＥＴ（Envelop Tracking）方式や、ＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）方式で構成されてもよい。以下、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の増幅装置Ｘの構成を示す回路図である。本実施形態において、従来の平衡増幅器Ｚと同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、従来の平衡増幅器Ｚの構成に対し、新たにデジタル信号処理部１１と周波数変換部１２と振幅補正回路１３と位相補正回路１４と包絡線増幅器１５−１、１５−２と制御部１７と検波器１８と方向性結合器１９とが追加されている。
【００２０】
デジタル信号処理部１１は、入力信号（ベースバンド信号）から包絡線信号を作成し、制御部１７と包絡線増幅器１５−１、１５−２に出力する。包絡線増幅器１５−１、１５−２は、包絡線信号を増幅し、主増幅器１６−１、１６−２の電源端子に入力して包絡線に沿って電源電圧を制御する。
【００２１】
また、デジタル信号処理部１１は、入力信号に直交変調をかけてＩＦ信号に変換する。デジタル信号処理部１１は、主増幅器１６−１、１６−２の非線形歪を補償するため、ＩＦ信号にＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）処理を行う。デジタル信号処理部１１は、ＤＰＤ処理を施したＩＦ信号をもう１つの出力端子から周波数変換部１２に出力する。
【００２２】
周波数変換部１２は、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、分配器９１に出力する。分配器９１は、ＲＦ信号を２分配し、それぞれを振幅補正回路１３と主増幅器１６−２とに出力する。ここで、主増幅器１６−２に出力されるＲＦ信号は、振幅補正回路１３に出力されるＲＦ信号に対し位相が９０°遅れている。
【００２３】
振幅補正回路１３は、制御部１７によって設定される振幅補正特性に従って、分配器９１から出力されるＲＦ信号の振幅を補正して位相補正回路１４に出力する。位相補正回路１４は、制御部１７によって設定される位相補正特性に従って、振幅補正回路１３から出力されるＲＦ信号の位相を補正して主増幅器１６−１に出力する。振幅補正回路１３と位相補正回路１４とは、可変減衰器や可変位相器を用いればよく、ＲＦ回路として一般的なものである。
【００２４】
主増幅器１６−１、１６−２は、入力されるＲＦ信号を増幅し、それぞれ合成器９３に出力する。主増幅器１６−１、１６−２は、入力されるＲＦ信号の包絡線に沿って電源電圧が変動するため、常に効率が最大となる飽和出力電力付近で動作する。これにより、高効率な電力増幅器の実現を可能としている。
【００２５】
合成器９３は、主増幅器１６−１、１６−２から出力されるＲＦ信号を合成して出力する。このとき、合成器９３は、主増幅器１６−２から出力されるＲＦ信号に対し、主増幅器１６−１から出力されるＲＦ信号の位相を９０°遅らせて同相合成する。しかしながら、この合成の際に、種々の要因により主増幅器１６−１の振幅・位相特性と主増幅器１６−２の振幅・位相特性とが異なると、合成器９３の終端抵抗９３０にＲＦ信号が出力され、合成損失が生じる。
【００２６】
図２は、主増幅器１６−１、１６−２における振幅・位相特性の一例であり、図２（ａ）は、入力振幅に対する主増幅器１６−１、１６−２の出力振幅を示した図であり、図２（ｂ）は、入力振幅に対する主増幅器１６−１、１６−２の出力位相を示した図である。図２（ａ）における振幅特性では横軸が入力振幅、縦軸が出力振幅を示し、図２（ｂ）における位相特性では横軸が入力振幅、縦軸が出力位相を示している。この主増幅器１６−１、１６−２における振幅・位相特性の差が、合成器９３における合成損失とＤＰＤによる歪補償の残留歪として現れる。特に、本実施形態では、増幅効率を向上させるため、主増幅器１６−１、１６−２に入力されるＲＦ信号の包絡線に沿って電源電圧を制御しているため、主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性のばらつきがＡＢ級にバイアスされた従来の増幅器９２−１、９２−２と比較して大きくなる。
【００２７】
図１に戻り、方向性結合器１９は、合成器９３の終端抵抗９３０が接続されている端子に設けられている。主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性に差異がある場合、完全な逆位相にならないため、終端抵抗９３０が接続された端子にその差異がＲＦ信号として現れる。方向性結合器１９は、主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性の差異として現れるＲＦ信号を終端抵抗９３０から取り出し、この信号を検波器１８に検波させて誤差信号を出力させるものである。方向性結合器１９はＲＦ回路としては一般的なものなので、具体的な説明は割愛する。
【００２８】
検波器１８は、方向性結合器１９から出力されるＲＦ信号を検波し、振幅情報を誤差信号として制御部１７に出力する。検波器１８はダイオード検波に代表されるようなＲＦ信号の包絡線を検出する回路であり、一般的なものである。
【００２９】
制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号の振幅に誤差信号の振幅を対応させ、誤差情報を取得する。なお、このときデジタル信号処理部１１から包絡線信号が出力されるまでの遅延時間と、検波器１８から誤差信号が出力されるまでの遅延時間とを一致させる必要があるが、本実施形態ではその遅延時間を調整する遅延回路の図示を省略している。図３は、包絡線信号の振幅に対する誤差信号の振幅をプロットしたものであり、制御部１７が取得する誤差情報の一例である。図３では、横軸を包絡線振幅、縦軸を誤差振幅で示している。制御部１７は、取得した誤差情報に基づいて、主増幅器１６−１、１６−２における振幅・位相特性の差異が最小になるように、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを制御する。
【００３０】
図３の誤差情報に例示したように、主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性の差異は、包絡線に対して線形であるとは限らず、非線形であることがほとんどである。よって、振幅補正回路１３と位相補正回路１４も非線形の特性で制御する必要がある。
【００３１】
図４は、振幅を補正するための振幅補正回路１３に設定される振幅補正値の特性を示す一例であり、横軸を包絡線振幅、縦軸を振幅補正値で示している。ここでは、振幅補正値として、振幅補正特性を近似するための６つの代表点Ａ（１）〜Ａ（６）が包絡線振幅と対応付けられている。各代表点の間は、例えばスプライン補間等の一般的な補間式により非線形に補間されている。振幅補正値と包絡線振幅との対応関係は、例えば不図示のメモリに振幅補正テーブルとして予め記憶されている。制御部１７は、補間された振幅補正特性で振幅補正回路１３を制御する。
【００３２】
また、図５は、位相を補正するための位相補正回路１４に設定される位相補正値の特性を示す一例であり、横軸を包絡線振幅、縦軸を位相補正値で示している。振幅補正値と同様に、位相補正値は、位相補正特性を近似するための６つの代表点Ｐ（１）〜Ｐ（６）が包絡線振幅と対応付けられている。各代表点の間は、一般的な補間式により非線形に補間されている。位相補正値と包絡線振幅との対応関係は、例えば不図示のメモリに位相補正テーブルとして予め記憶されている。制御部１７は、補間された位相補正特性で位相補正回路１４を制御する。なお、代表点の数は、適宜設定されればよい。振幅補正値についても同様である。
【００３３】
制御部１７は、誤差情報を取得すると、誤差情報が小さくなるように振幅補正値及び位相補正値を更新し、それぞれに基づく振幅補正特性、位相補正特性で振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを制御する。
【００３４】
具体的には、制御部１７は、誤差情報を取得すると、図４の振幅補正値や図５の位相補正値の代表点に対応する区間に誤差情報を分割する。図６は、図３に示す誤差情報を図４の振幅補正特性の代表点や図５の位相補正特性の代表点に対応する区間に分割した図である。ここでは、誤差情報は、６つの代表点に対応して６つの区間Ｘ１〜Ｘ６に分割されている。各区間のＥ（１）〜Ｅ（６）は、それぞれＸ１〜Ｘ６に対応し、各区間内のサンプリングされた誤差が平均化された値である。
【００３５】
制御部１７は、各区間の平均誤差値Ｅ（１）〜Ｅ（６）を算出すると、区間Ｘ１〜Ｘ６のうち平均誤差値が最大の区間に対応する代表点を更新代表点として選択する。例えば、図６に示す誤差情報では、Ｅ（６）における誤差の平均が最大になるから、図４において、図６に示すＸ６の区間に対応するＡ（６）が振幅補正特性の更新代表点になる。なお、位相補正特性の場合では、図５において、図６に示すＸ６の区間に対応するＰ（６）が更新代表点である。制御部１７は、誤差の補正結果を確認しながら振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを順に制御する。
【００３６】
まず、制御部１７は、振幅補正特性の更新代表点に予め設定された振幅補正ステップ（変化量）ΔＡを加減算して、振幅補正特性における更新代表点の位置を更新する。制御部１７は、更新した更新代表点の位置に合わせて、更新代表点以外の点をスプライン補間などの一般的な補間式により補間する。制御部１７は、補間後の振幅補正特性で振幅補正回路１３を制御する。言い換えれば、制御部１７は、包絡線信号のレベル毎に誤差信号が最小となるように更新する補正特性で振幅補正回路１３を制御している。
【００３７】
その後、制御部１７は、再び誤差情報を取得し、誤差情報を分割した各区間の平均誤差値を算出する。ここで算出した最大平均誤差値が前回算出した最大平均誤差値より小さくなっていれば、主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性による差異が補正されたことになる。逆に、制御部１７は、算出した最大平均誤差値が前回算出した最大平均誤差値より大きくなっていれば、位相特性の差異が誤差情報として現れていると考えられるので、今度は同様の処理を位相補正回路１４に対して行う。制御部１７では、検波器１８から出力される誤差信号が振幅情報のみによるものなので、取得できる誤差情報が主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性の差異による誤差なのか位相特性の差異による誤差なのか分からない。そのため、制御部１７は、誤差の補正結果を確認しながら振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを順に制御している。
【００３８】
より具体的に、図７を参照して、制御部１７による振幅補正回路１３と位相補正回路１４とに対する制御の流れを説明する。なお、本実施形態では、一例として位相補正値、振幅補正値のそれぞれが６つの代表点で構成されることから、以下でｎは１〜６の値を取るものとしている。また、以下で、振幅補正値Ａ（ｎ）、位相補正値Ｐ（ｎ）、振幅補正ステップΔＡ、位相補正ステップΔＰは予め初期値が設定されているものとする。また、以下において、振幅補正値Ａ（ｎ）、位相補正値Ｐ（ｎ）、誤差Ｅｏ（ｎ）、補正後誤差Ｅ（ｎ）は配列であり、ｎが１〜６であることから、それぞれの配列の個数が６となっている。
【００３９】
まず、ステップＳ１０で、制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号の振幅と、検波器１８から取得する誤差信号の振幅とを対応させ、誤差情報を取得する。制御部１７は、取得した誤差情報を補正特性の代表点に対応する区間に分割して、各区間の誤差を平均化し、各区間の平均誤差をＥｏ（ｎ）にそれぞれ格納する。
【００４０】
次にステップＳ２０で、制御部１７は、配列Ｅｏ（ｎ）から最も平均誤差値が大きいＥｏ（ｎ）を選択し、更新代表点をｎとする。
【００４１】
続いて、制御部１７は、まず、振幅補正回路１３を制御し、次に位相補正回路１４を制御して誤差の解消を試みる。ステップＳ３０からステップＳ１２０までは、振幅補正回路１３に対する制御であり、ステップＳ１３０からステップＳ２２０までが、位相補正回路１４に対する制御である。
【００４２】
ステップＳ３０で、制御部１７は、更新代表点ｎに対応する振幅補正特性の代表点Ａ（ｎ）を取得し、振幅補正ステップΔＡを加算して振幅補正値Ａ（ｎ）を更新する。ステップＳ４０で、制御部１７は、更新した振幅補正値Ａ（ｎ）を基に、振幅補正値Ａ（ｎ）以外の点を補間処理により補間する。ステップＳ５０で、制御部１７は、補間した振幅補正特性で振幅補正回路１３を制御する。
【００４３】
次に、ステップＳ６０で、制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号と検波器１８から取得する誤差信号とに基づいて、再び誤差情報を取得し、誤差情報を分割した各区間の平均誤差値を配列Ｅ（ｎ）にそれぞれ格納する。ここで求められた各平均誤差値は、振幅補正後の誤差値である。
【００４４】
ステップＳ７０で、制御部１７は、補正後の誤差値Ｅ（ｎ）と前回の誤差値Ｅｏ（ｎ）とを比較する。なお、ここで比較される誤差値は、更新代表点に対応する誤差値同士でもよいし、予め設定されたｎ番目の誤差値同士でもよいし、各誤差値同士がそれぞれ比較されてもよい。
【００４５】
制御部１７は、ステップＳ７０でＮｏの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より大きければ誤差値が改善していないので、ステップＳ８０に進み、振幅補正ステップΔＡの極性を変えて（ΔＡに‘−１’を乗算して）、ステップＳ９０に進む。ここで再び誤差情報が大きくなった理由として、振幅補正回路１３に対する制御の極性が違った可能性がある。そのため、制御部１７が、ΔＡの極性を逆にして改めて振幅補正回路１３を制御したときに補正後の誤差値が小さくなれば、主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性による差異を補償できたことになる。
【００４６】
ステップＳ７０でＹｅｓの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より小さければ誤差値が改善しているので、制御部１７はステップＳ９０に進み、前回の平均誤差情報Ｅｏ（ｎ）を補正後の平均誤差情報Ｅ（ｎ）で置き換える。ステップＳ１００で、制御部１７は、更新回数Ｎをインクリメントする。
【００４７】
ステップＳ１１０で、制御部１７は、更新回数Ｎが予め決められた規定更新回数Ｎｍを超えるまで、ステップＳ３０からステップＳ１１０までを繰り返す。制御部１７は、ステップＳ１１０においてＹｅｓの場合、すなわち、規定更新回数Ｎｍを更新回数Ｎが超えれば、ステップＳ１２０に進み、更新回数Ｎをクリアする。
【００４８】
続くステップＳ１３０以降では、制御部１７は、位相補正回路１４に対する制御を行う。位相補正回路１４に対しても、振幅補正回路１３に対するものと同様に制御される。まず、ステップＳ１３０で、制御部１７は、ステップＳ２０で決定した更新代表点ｎに対応する位相補正値の代表点Ｐ（ｎ）を取得し、予め設定された位相補正ステップΔＰを加算して位相補正値Ｐ（ｎ）を更新する。ステップＳ１４０で、制御部１７は、更新した位相補正値Ｐ（ｎ）を基に、位相補正値Ｐ（ｎ）以外の点を補間処理により補間する。ステップＳ１５０で、制御部１７は、補間された位相補正特性で位相補正回路１４を制御する。
【００４９】
ステップＳ１６０で、制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号と検波器１８から取得する誤差信号とに基づいて、再び誤差情報を取得し、誤差情報を分割した各区間の平均誤差値を配列Ｅ（ｎ）にそれぞれ格納する。ここで求められた各平均誤差値は、位相補正後の誤差値である。
【００５０】
ステップＳ１７０で、制御部１７は、補正後の誤差値Ｅ（ｎ）と前回の誤差値Ｅｏ（ｎ）とを比較する。比較対象とする誤差値は適宜設定されればよい。
制御部１７は、ステップＳ１７０でＮｏの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より大きければ誤差値が改善していないので、ステップＳ１８０に進み、位相補正ステップΔＰの極性を変えて（ΔＰに‘−１’を乗算して）、ステップＳ１９０に進む。振幅補正回路１３に対する制御の場合と同様に、位相補正回路１４に対する制御の極性が逆である可能性があるからである。
【００５１】
ステップＳ１７０でＹｅｓの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より小さければ誤差値が改善しているので、制御部１７はステップＳ１９０に進み、前回の平均誤差情報Ｅｏ（ｎ）を補正後の平均誤差情報Ｅ（ｎ）に置き換える。ステップＳ２００で、制御部１７は、更新回数Ｎをインクリメントする。
【００５２】
ステップＳ２１０で、制御部１７は、更新回数Ｎが予め決められた規定更新回数Ｎｍを超えるまで、ステップＳ１３０からステップＳ２１０までを繰り返す。制御部１７は、ステップＳ２１０においてＹｅｓの場合、すなわち、規定更新回数Ｎｍを更新回数Ｎが超えれば、ステップＳ２２０に進み、更新回数Ｎをクリアして、ステップＳ１０に戻る。
【００５３】
以上のような流れで、制御部１７は、取得する誤差情報に基づいて振幅補正値と位相補正値とを更新し、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを順に制御する。制御部１７は、更新後の補正値で振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを制御した結果、補正後の誤差が補正前の誤差より改善すれば更に振幅補正回路１３や位相補正回路１４に対する制御量を増やして、誤差がゼロに近づくよう制御している。このように、制御部１７は、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とにおける補正特性を更新することにより、主増幅器１６−１、１６−２間の振幅・位相特性の差異を最小限に抑えることが可能となり、合成器９３による合成損失を減らすことができる。また、これに伴い、制御部１７は、誤差信号の中に含まれるＤＰＤ処理の残留歪をも補正することになるので、デジタル信号処理部１１のＤＰＤ処理による歪補償性能を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施形態により、増幅装置の電力効率を改善することができるので、電力損失によって発生する熱を放熱するための放熱フィンを小さくすることができ、増幅装置を搭載する送信装置の体積・重量を減らして小型・軽量化できるので、設置場所の制約や据付コストを低減させることができる。
【００５５】
また、制御部１７は、取得した誤差情報を補正特性の代表点に対応する区間に分割し、区間内の平均誤差値が最大となる区間に対応する代表点を更新代表点として選択している。制御部１７は、更新代表点に予め設定された補正ステップを加減算して更新代表点を更新し、更新代表点以外の点を補間処理により更新することで、最も誤差を生じている区間の補正特性を重点的に更新でき、効率的に誤差を解消することができる。なお、上記では、補正ステップであるΔＡやΔＰを固定値としたが、誤差の大きさにより適応的に変えてもよい。
【００５６】
また、本実施形態における制御部１７の各種処理は、制御部１７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。
【００５７】
なお、本実施形態では、振幅補正回路１３の後段に位相補正回路１４を配置しているが、振幅補正回路１３と位相補正回路１４の順番を逆にしてもよい。また、包絡線増幅器１５−１、１５−２も主増幅器１６−１、１６−２に対してそれぞれ設置したが、一つの包絡線増幅器からの出力を分配してそれぞれの主増幅器１６−１、１６−２に入力してもよい。また、本実施形態では、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを主増幅器１６−１の入力側に挿入したが、主増幅器１６−１の出力側に挿入してもよく、また、主増幅器１６−２の入力側、又は出力側に挿入してもよく、あるいは、主増幅器１６−１、１６−２のそれぞれの入力側、または、出力側の両方に挿入してもよい。
【００５８】
＜実施形態２＞
図８に実施形態２の増幅装置Ｙの構成を示す。図１の実施形態１の増幅装置Ｘとの違いは、振幅補正回路２３が包絡線増幅器１５−１の入力側に挿入している点である。ＥＴ方式やＥＥＲ方式では主増幅器１６−１、１６−２の電源電圧を制御する方式であるが、この電源電圧の制御に振幅補正回路２３を追加することにより、振幅を補正することが可能となる。制御方法などは、実施形態１と同じである。なお、主増幅器１６−１の電源電圧を制御する振幅補正回路２３のみで十分な振幅補正が行えない場合には、主増幅器１６−２の入力側に新たな振幅補正回路を挿入して、振幅補正回路２３と新たに挿入した振幅補正回路の両方で振幅補正を行うようにしてもよい。
【００５９】
なお、上記実施形態１，２では、２つの主増幅器１６−１、１６−２の出力電力を合成しているが、３つ以上の増幅器の出力電力を合成してもよく、そのときの振幅補正回路１３と位相補正回路１４は、合成する増幅器の数より１少ない数を具備してもよく、合成する増幅器と同じ数を具備してもよい。また、実施形態１，２では、振幅補正回路１３と位相補正回路１４の両方を具備しているが、主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性の差異だけが大きい場合には、振幅補正回路１３のみを具備してもよく、また、位相特性の差異だけが大きい場合には、位相補正回路１４のみを具備してもよい。
【００６０】
以上を概説すると、
（１）本実施形態の増幅装置は、複数の増幅器の出力を合成して出力する平衡増幅回路で増幅を行う増幅装置であって、前記合成される信号の一方又は両方を所定の補正特性で補正する補正手段と、前記複数の増幅器の出力信号を合成する合成器と、前記合成器の終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、前記増幅装置への入力信号の包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて、前記包絡線信号のレベル毎に前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
（２）また、本実施形態の増幅装置は、複数の増幅器の出力を合成して出力する増幅装置であって、所定の補正特性で入力信号を補正する補正手段と、入力信号の包絡線信号で電源電圧が制御される前記複数の増幅器と、前記複数の増幅器の出力信号を合成するハイブリッドカプラと、前記ハイブリッドカプラの終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、前記包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする増幅装置。
（３）前記増幅器は、ＥＥＲ方式又はＥＴ方式で構成され、前記補正手段は、前記電源電圧を制御する前記包絡線信号の振幅を補正してもよい。
（４）また、前記制御手段は、複数の位相補正値を非線形に補間した前記補性特性で前記補正手段を制御してもよい。
（５）また、前記制御手段は、複数の振幅補正値を非線形に補完した前記補正特性で前記補正手段を制御してもよい。
（６）また、前記制御手段は、前記包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて取得する誤差情報を前記補正特性に対応させ、前記補正特性を近似するための複数の代表補正値の中で、最も誤差量が大きい区間に対応する前記代表補正値を所定の変化量増減させ、他の代表補正値を補完して前記補正特性を更新してもよい。
（７）また、前記補正手段は、前記増幅器の入力信号又は出力信号又はその両方を補正してもよい。
【００６１】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。例えば、本実施形態では、分配器９１及び合成器９３を９０°ハイブリッドカプラにより構成したが、同相合成されれば適宜位相差を変えてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１１：デジタル信号処理部
１２：周波数変換部
１３、２３：振幅補正回路
１４：位相補正回路
１５−１、１５−２：包絡線増幅器
１６−１、１６−２：主増幅器
１７：制御部
１８：検波器
１９：方向性結合器
９１：分配器
９２−１、９２−２：増幅器
９３：合成器
９１０、９３０：終端抵抗
Ｘ、Ｙ：増幅装置
Ｚ：平衡増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各増幅器で増幅されたそれぞれの出力電力を合成して出力する増幅器に係り、特に、高効率で増幅するとともに合成損失を減らすことができる増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送信機の最大出力電力を上げるために、複数の増幅器の出力電力を合成することが行われている。図９は、従来の平衡増幅器Ｚの構成を示す回路図である。
【０００３】
平衡増幅器Ｚは、入力信号を分配する分配器９１と、分配された信号をそれぞれ増幅する増幅器９２−１、９２−２と、増幅された信号を合成する合成器９３とで構成される。分配器９１と合成器９３とは、それぞれハイブリッドカプラにより構成されている。
【０００４】
分配器９１は、入力端から入力される入力信号を２分配し、一方の信号を増幅器９２−１に出力し、他方の信号を増幅器９２−２に出力する。ここで、増幅器９２−２に入力される信号の位相は、増幅器９２−１に入力される信号の位相に対して９０°遅れたものになる。また、分配器９１によって等分配されたそれぞれの信号は、入力信号に対して３ｄＢ減衰したものになる。また、分配器９１の一端は、終端抵抗９１０を介して接地される。
【０００５】
増幅器９２−１、９２−２は、ＡＢ級にバイアスされ、位相、振幅ともに同じ特性の増幅器である。増幅器９２−１、９２−２にそれぞれ分配された信号は、それぞれ同じ利得で増幅され、合成器９３に出力される。
【０００６】
合成器９３は、増幅器９２−２から出力される信号の位相に対し、増幅器９２−１から出力される信号の位相を９０°遅らせて両方を合成する。つまり、合成器９３は、増幅器９２−２から出力される信号に対し増幅器９２−１から出力される信号の位相を９０°遅らせることによって、増幅器９２−２の出力信号と増幅器９２−１の出力信号とを同相にして合成する。
【０００７】
合成された信号は、増幅器９２−１の出力信号と増幅器９２−２から出力されるそれぞれの電力の２倍（３ｄＢ）が加わった信号として出力される。つまり、図９の回路図では、分配器９１で３ｄＢ減衰するが、合成器９３で３ｄＢが加わるため総合的な利得が増幅器９２−１、９２−２単体の利得と同じになり、増幅器９２−１と増幅器９２−２とを合成しているため最大出力電力が２倍になる。
【０００８】
ここで、増幅器９２−１と増幅器９２−２とは、振幅、位相共に特性が一致している。そのため、増幅器９２−１から出力された信号と増幅器９２−２から出力された信号とは、合成器９３の終端抵抗９３０が接続された端子において１８０°の逆位相となって信号が現れず、終端抵抗９３０において電力が消費されない。よって合成器９３の損失は理論的には零である。なお、終端抵抗９３０は接地されている。
【０００９】
ところが、増幅素子の増幅度やプリント基板回路に実装されたときのストレー容量等の微小なアンバランス等により、増幅信号間で位相又は振幅の一部が相違することがある。このように、増幅器９２−１、９２−２の振幅、位相特性に差異があると、その差分のエネルギーが終端抵抗９３０で消費され、合成損失となる。
【００１０】
これに対し、第１増幅器から合成器に出力される増幅信号と第２増幅器から合成器に出力される増幅信号とにおける振幅、位相の差異による差分電力を吸収する吸収抵抗器が設けられ、この吸収抵抗器における第１増幅器側の吸収電力と第２増幅器側の吸収電力とを検出し、２つの増幅器による増幅信号の振幅、位相が同一になるよう制御する制御信号を第１補正保護回路と第２補正保護回路とに出力する制御部とが設けられた高周波電力増幅器が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１２９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、近年の無線通信システムでは、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の変調方式が用いられており、時間とともに高周波変調信号の振幅（包絡線）が変化する。このような高周波変調信号を高い線形性で増幅するためには、ピーク電力で波形が歪まないように、増幅器を電源電圧によって制限される飽和出力電力よりも十分に低い電力領域で余裕（バックオフ）を持って動作させる必要がある。
【００１３】
しかしながら、従来の平衡増幅器のように、ＡＢ級にバイアスされた増幅器で高周波信号を増幅する増幅方式では、バックオフが大きい電力領域で動作させると電力変換効率が低下する。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高効率で増幅を行うとともに、合成損失を最小限に抑えることができる技術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】
本発明の増幅装置は、複数の増幅器の出力を合成して出力する平衡増幅回路で増幅を行う増幅装置であって、前記合成される信号の一方又は両方を所定の補正特性で補正する補正手段と、前記複数の増幅器の出力信号を合成する合成器と、前記合成器の終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、前記増幅装置への入力信号の包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて、前記包絡線信号のレベル毎に前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高効率で増幅を行うとともに、合成損失を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る実施形態１の増幅装置Ｘの構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係る実施形態１の主増幅器１６−１、１６−２の振幅、位相特性の一例である。
【図３】本発明に係る実施形態１の包絡線信号の振幅に対する誤差信号の振幅をプロットした一例である。
【図４】本発明に係る実施形態１の振幅補正値の特性を示す一例である。
【図５】本発明に係る実施形態１の位相補正値の特性を示す一例である。
【図６】本発明に係る実施形態１の図３に示す誤差情報を図４の振幅補正特性や図５の位相補正特性の代表点に対応する区間に分割した図である
【図７】本発明に係る実施形態１の位相・振幅を補正する流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る実施形態２の増幅装置Ｙの構成を示す回路図である。
【図９】従来の平衡増幅器Ｚの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施形態１＞
本実施形態の増幅装置Ｘは、入力信号の包絡線信号に複数の増幅器の電源電圧を追従させて入力信号を増幅させるとともに、各増幅器の増幅信号を合成する際の合成損失を最小限に抑えるよう増幅器の振幅、位相特性を制御している。つまり、各増幅器は、ＥＴ（Envelop Tracking）方式や、ＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）方式で構成されてもよい。以下、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の増幅装置Ｘの構成を示す回路図である。本実施形態において、従来の平衡増幅器Ｚと同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、従来の平衡増幅器Ｚの構成に対し、新たにデジタル信号処理部１１と周波数変換部１２と振幅補正回路１３と位相補正回路１４と包絡線増幅器１５−１、１５−２と制御部１７と検波器１８と方向性結合器１９とが追加されている。
【００２０】
デジタル信号処理部１１は、入力信号（ベースバンド信号）から包絡線信号を作成し、制御部１７と包絡線増幅器１５−１、１５−２に出力する。包絡線増幅器１５−１、１５−２は、包絡線信号を増幅し、主増幅器１６−１、１６−２の電源端子に入力して包絡線に沿って電源電圧を制御する。
【００２１】
また、デジタル信号処理部１１は、入力信号に直交変調をかけてＩＦ信号に変換する。デジタル信号処理部１１は、主増幅器１６−１、１６−２の非線形歪を補償するため、ＩＦ信号にＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）処理を行う。デジタル信号処理部１１は、ＤＰＤ処理を施したＩＦ信号をもう１つの出力端子から周波数変換部１２に出力する。
【００２２】
周波数変換部１２は、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、分配器９１に出力する。分配器９１は、ＲＦ信号を２分配し、それぞれを振幅補正回路１３と主増幅器１６−２とに出力する。ここで、主増幅器１６−２に出力されるＲＦ信号は、振幅補正回路１３に出力されるＲＦ信号に対し位相が９０°遅れている。
【００２３】
振幅補正回路１３は、制御部１７によって設定される振幅補正特性に従って、分配器９１から出力されるＲＦ信号の振幅を補正して位相補正回路１４に出力する。位相補正回路１４は、制御部１７によって設定される位相補正特性に従って、振幅補正回路１３から出力されるＲＦ信号の位相を補正して主増幅器１６−１に出力する。振幅補正回路１３と位相補正回路１４とは、可変減衰器や可変位相器を用いればよく、ＲＦ回路として一般的なものである。
【００２４】
主増幅器１６−１、１６−２は、入力されるＲＦ信号を増幅し、それぞれ合成器９３に出力する。主増幅器１６−１、１６−２は、入力されるＲＦ信号の包絡線に沿って電源電圧が変動するため、常に効率が最大となる飽和出力電力付近で動作する。これにより、高効率な電力増幅器の実現を可能としている。
【００２５】
合成器９３は、主増幅器１６−１、１６−２から出力されるＲＦ信号を合成して出力する。このとき、合成器９３は、主増幅器１６−２から出力されるＲＦ信号に対し、主増幅器１６−１から出力されるＲＦ信号の位相を９０°遅らせて同相合成する。しかしながら、この合成の際に、種々の要因により主増幅器１６−１の振幅・位相特性と主増幅器１６−２の振幅・位相特性とが異なると、合成器９３の終端抵抗９３０にＲＦ信号が出力され、合成損失が生じる。
【００２６】
図２は、主増幅器１６−１、１６−２における振幅・位相特性の一例であり、図２（ａ）は、入力振幅に対する主増幅器１６−１、１６−２の出力振幅を示した図であり、図２（ｂ）は、入力振幅に対する主増幅器１６−１、１６−２の出力位相を示した図である。図２（ａ）における振幅特性では横軸が入力振幅、縦軸が出力振幅を示し、図２（ｂ）における位相特性では横軸が入力振幅、縦軸が出力位相を示している。この主増幅器１６−１、１６−２における振幅・位相特性の差が、合成器９３における合成損失とＤＰＤによる歪補償の残留歪として現れる。特に、本実施形態では、増幅効率を向上させるため、主増幅器１６−１、１６−２に入力されるＲＦ信号の包絡線に沿って電源電圧を制御しているため、主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性のばらつきがＡＢ級にバイアスされた従来の増幅器９２−１、９２−２と比較して大きくなる。
【００２７】
図１に戻り、方向性結合器１９は、合成器９３の終端抵抗９３０が接続されている端子に設けられている。主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性に差異がある場合、完全な逆位相にならないため、終端抵抗９３０が接続された端子にその差異がＲＦ信号として現れる。方向性結合器１９は、主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性の差異として現れるＲＦ信号を終端抵抗９３０から取り出し、この信号を検波器１８に検波させて誤差信号を出力させるものである。方向性結合器１９はＲＦ回路としては一般的なものなので、具体的な説明は割愛する。
【００２８】
検波器１８は、方向性結合器１９から出力されるＲＦ信号を検波し、振幅情報を誤差信号として制御部１７に出力する。検波器１８はダイオード検波に代表されるようなＲＦ信号の包絡線を検出する回路であり、一般的なものである。
【００２９】
制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号の振幅に誤差信号の振幅を対応させ、誤差情報を取得する。なお、このときデジタル信号処理部１１から包絡線信号が出力されるまでの遅延時間と、検波器１８から誤差信号が出力されるまでの遅延時間とを一致させる必要があるが、本実施形態ではその遅延時間を調整する遅延回路の図示を省略している。図３は、包絡線信号の振幅に対する誤差信号の振幅をプロットしたものであり、制御部１７が取得する誤差情報の一例である。図３では、横軸を包絡線振幅、縦軸を誤差振幅で示している。制御部１７は、取得した誤差情報に基づいて、主増幅器１６−１、１６−２における振幅・位相特性の差異が最小になるように、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを制御する。
【００３０】
図３の誤差情報に例示したように、主増幅器１６−１、１６−２の振幅・位相特性の差異は、包絡線に対して線形であるとは限らず、非線形であることがほとんどである。よって、振幅補正回路１３と位相補正回路１４も非線形の特性で制御する必要がある。
【００３１】
図４は、振幅を補正するための振幅補正回路１３に設定される振幅補正値の特性を示す一例であり、横軸を包絡線振幅、縦軸を振幅補正値で示している。ここでは、振幅補正値として、振幅補正特性を近似するための６つの代表点Ａ（１）〜Ａ（６）が包絡線振幅と対応付けられている。各代表点の間は、例えばスプライン補間等の一般的な補間式により非線形に補間されている。振幅補正値と包絡線振幅との対応関係は、例えば不図示のメモリに振幅補正テーブルとして予め記憶されている。制御部１７は、補間された振幅補正特性で振幅補正回路１３を制御する。
【００３２】
また、図５は、位相を補正するための位相補正回路１４に設定される位相補正値の特性を示す一例であり、横軸を包絡線振幅、縦軸を位相補正値で示している。振幅補正値と同様に、位相補正値は、位相補正特性を近似するための６つの代表点Ｐ（１）〜Ｐ（６）が包絡線振幅と対応付けられている。各代表点の間は、一般的な補間式により非線形に補間されている。位相補正値と包絡線振幅との対応関係は、例えば不図示のメモリに位相補正テーブルとして予め記憶されている。制御部１７は、補間された位相補正特性で位相補正回路１４を制御する。なお、代表点の数は、適宜設定されればよい。振幅補正値についても同様である。
【００３３】
制御部１７は、誤差情報を取得すると、誤差情報が小さくなるように振幅補正値及び位相補正値を更新し、それぞれに基づく振幅補正特性、位相補正特性で振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを制御する。
【００３４】
具体的には、制御部１７は、誤差情報を取得すると、図４の振幅補正値や図５の位相補正値の代表点に対応する区間に誤差情報を分割する。図６は、図３に示す誤差情報を図４の振幅補正特性の代表点や図５の位相補正特性の代表点に対応する区間に分割した図である。ここでは、誤差情報は、６つの代表点に対応して６つの区間Ｘ１〜Ｘ６に分割されている。各区間のＥ（１）〜Ｅ（６）は、それぞれＸ１〜Ｘ６に対応し、各区間内のサンプリングされた誤差が平均化された値である。
【００３５】
制御部１７は、各区間の平均誤差値Ｅ（１）〜Ｅ（６）を算出すると、区間Ｘ１〜Ｘ６のうち平均誤差値が最大の区間に対応する代表点を更新代表点として選択する。例えば、図６に示す誤差情報では、Ｅ（６）における誤差の平均が最大になるから、図４において、図６に示すＸ６の区間に対応するＡ（６）が振幅補正特性の更新代表点になる。なお、位相補正特性の場合では、図５において、図６に示すＸ６の区間に対応するＰ（６）が更新代表点である。制御部１７は、誤差の補正結果を確認しながら振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを順に制御する。
【００３６】
まず、制御部１７は、振幅補正特性の更新代表点に予め設定された振幅補正ステップ（変化量）ΔＡを加減算して、振幅補正特性における更新代表点の位置を更新する。制御部１７は、更新した更新代表点の位置に合わせて、更新代表点以外の点をスプライン補間などの一般的な補間式により補間する。制御部１７は、補間後の振幅補正特性で振幅補正回路１３を制御する。言い換えれば、制御部１７は、包絡線信号のレベル毎に誤差信号が最小となるように更新する補正特性で振幅補正回路１３を制御している。
【００３７】
その後、制御部１７は、再び誤差情報を取得し、誤差情報を分割した各区間の平均誤差値を算出する。ここで算出した最大平均誤差値が前回算出した最大平均誤差値より小さくなっていれば、主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性による差異が補正されたことになる。逆に、制御部１７は、算出した最大平均誤差値が前回算出した最大平均誤差値より大きくなっていれば、位相特性の差異が誤差情報として現れていると考えられるので、今度は同様の処理を位相補正回路１４に対して行う。制御部１７では、検波器１８から出力される誤差信号が振幅情報のみによるものなので、取得できる誤差情報が主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性の差異による誤差なのか位相特性の差異による誤差なのか分からない。そのため、制御部１７は、誤差の補正結果を確認しながら振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを順に制御している。
【００３８】
より具体的に、図７を参照して、制御部１７による振幅補正回路１３と位相補正回路１４とに対する制御の流れを説明する。なお、本実施形態では、一例として位相補正値、振幅補正値のそれぞれが６つの代表点で構成されることから、以下でｎは１〜６の値を取るものとしている。また、以下で、振幅補正値Ａ（ｎ）、位相補正値Ｐ（ｎ）、振幅補正ステップΔＡ、位相補正ステップΔＰは予め初期値が設定されているものとする。また、以下において、振幅補正値Ａ（ｎ）、位相補正値Ｐ（ｎ）、誤差Ｅｏ（ｎ）、補正後誤差Ｅ（ｎ）は配列であり、ｎが１〜６であることから、それぞれの配列の個数が６となっている。
【００３９】
まず、ステップＳ１０で、制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号の振幅と、検波器１８から取得する誤差信号の振幅とを対応させ、誤差情報を取得する。制御部１７は、取得した誤差情報を補正特性の代表点に対応する区間に分割して、各区間の誤差を平均化し、各区間の平均誤差をＥｏ（ｎ）にそれぞれ格納する。
【００４０】
次にステップＳ２０で、制御部１７は、配列Ｅｏ（ｎ）から最も平均誤差値が大きいＥｏ（ｎ）を選択し、更新代表点をｎとする。
【００４１】
続いて、制御部１７は、まず、振幅補正回路１３を制御し、次に位相補正回路１４を制御して誤差の解消を試みる。ステップＳ３０からステップＳ１２０までは、振幅補正回路１３に対する制御であり、ステップＳ１３０からステップＳ２２０までが、位相補正回路１４に対する制御である。
【００４２】
ステップＳ３０で、制御部１７は、更新代表点ｎに対応する振幅補正特性の代表点Ａ（ｎ）を取得し、振幅補正ステップΔＡを加算して振幅補正値Ａ（ｎ）を更新する。ステップＳ４０で、制御部１７は、更新した振幅補正値Ａ（ｎ）を基に、振幅補正値Ａ（ｎ）以外の点を補間処理により補間する。ステップＳ５０で、制御部１７は、補間した振幅補正特性で振幅補正回路１３を制御する。
【００４３】
次に、ステップＳ６０で、制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号と検波器１８から取得する誤差信号とに基づいて、再び誤差情報を取得し、誤差情報を分割した各区間の平均誤差値を配列Ｅ（ｎ）にそれぞれ格納する。ここで求められた各平均誤差値は、振幅補正後の誤差値である。
【００４４】
ステップＳ７０で、制御部１７は、補正後の誤差値Ｅ（ｎ）と前回の誤差値Ｅｏ（ｎ）とを比較する。なお、ここで比較される誤差値は、更新代表点に対応する誤差値同士でもよいし、予め設定されたｎ番目の誤差値同士でもよいし、各誤差値同士がそれぞれ比較されてもよい。
【００４５】
制御部１７は、ステップＳ７０でＮｏの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より大きければ誤差値が改善していないので、ステップＳ８０に進み、振幅補正ステップΔＡの極性を変えて（ΔＡに‘−１’を乗算して）、ステップＳ９０に進む。ここで再び誤差情報が大きくなった理由として、振幅補正回路１３に対する制御の極性が違った可能性がある。そのため、制御部１７が、ΔＡの極性を逆にして改めて振幅補正回路１３を制御したときに補正後の誤差値が小さくなれば、主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性による差異を補償できたことになる。
【００４６】
ステップＳ７０でＹｅｓの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より小さければ誤差値が改善しているので、制御部１７はステップＳ９０に進み、前回の平均誤差情報Ｅｏ（ｎ）を補正後の平均誤差情報Ｅ（ｎ）で置き換える。ステップＳ１００で、制御部１７は、更新回数Ｎをインクリメントする。
【００４７】
ステップＳ１１０で、制御部１７は、更新回数Ｎが予め決められた規定更新回数Ｎｍを超えるまで、ステップＳ３０からステップＳ１１０までを繰り返す。制御部１７は、ステップＳ１１０においてＹｅｓの場合、すなわち、規定更新回数Ｎｍを更新回数Ｎが超えれば、ステップＳ１２０に進み、更新回数Ｎをクリアする。
【００４８】
続くステップＳ１３０以降では、制御部１７は、位相補正回路１４に対する制御を行う。位相補正回路１４に対しても、振幅補正回路１３に対するものと同様に制御される。まず、ステップＳ１３０で、制御部１７は、ステップＳ２０で決定した更新代表点ｎに対応する位相補正値の代表点Ｐ（ｎ）を取得し、予め設定された位相補正ステップΔＰを加算して位相補正値Ｐ（ｎ）を更新する。ステップＳ１４０で、制御部１７は、更新した位相補正値Ｐ（ｎ）を基に、位相補正値Ｐ（ｎ）以外の点を補間処理により補間する。ステップＳ１５０で、制御部１７は、補間された位相補正特性で位相補正回路１４を制御する。
【００４９】
ステップＳ１６０で、制御部１７は、デジタル信号処理部１１から取得する包絡線信号と検波器１８から取得する誤差信号とに基づいて、再び誤差情報を取得し、誤差情報を分割した各区間の平均誤差値を配列Ｅ（ｎ）にそれぞれ格納する。ここで求められた各平均誤差値は、位相補正後の誤差値である。
【００５０】
ステップＳ１７０で、制御部１７は、補正後の誤差値Ｅ（ｎ）と前回の誤差値Ｅｏ（ｎ）とを比較する。比較対象とする誤差値は適宜設定されればよい。
制御部１７は、ステップＳ１７０でＮｏの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より大きければ誤差値が改善していないので、ステップＳ１８０に進み、位相補正ステップΔＰの極性を変えて（ΔＰに‘−１’を乗算して）、ステップＳ１９０に進む。振幅補正回路１３に対する制御の場合と同様に、位相補正回路１４に対する制御の極性が逆である可能性があるからである。
【００５１】
ステップＳ１７０でＹｅｓの場合、すなわち、補正後の誤差値が前回の誤差値より小さければ誤差値が改善しているので、制御部１７はステップＳ１９０に進み、前回の平均誤差情報Ｅｏ（ｎ）を補正後の平均誤差情報Ｅ（ｎ）に置き換える。ステップＳ２００で、制御部１７は、更新回数Ｎをインクリメントする。
【００５２】
ステップＳ２１０で、制御部１７は、更新回数Ｎが予め決められた規定更新回数Ｎｍを超えるまで、ステップＳ１３０からステップＳ２１０までを繰り返す。制御部１７は、ステップＳ２１０においてＹｅｓの場合、すなわち、規定更新回数Ｎｍを更新回数Ｎが超えれば、ステップＳ２２０に進み、更新回数Ｎをクリアして、ステップＳ１０に戻る。
【００５３】
以上のような流れで、制御部１７は、取得する誤差情報に基づいて振幅補正値と位相補正値とを更新し、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを順に制御する。制御部１７は、更新後の補正値で振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを制御した結果、補正後の誤差が補正前の誤差より改善すれば更に振幅補正回路１３や位相補正回路１４に対する制御量を増やして、誤差がゼロに近づくよう制御している。このように、制御部１７は、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とにおける補正特性を更新することにより、主増幅器１６−１、１６−２間の振幅・位相特性の差異を最小限に抑えることが可能となり、合成器９３による合成損失を減らすことができる。また、これに伴い、制御部１７は、誤差信号の中に含まれるＤＰＤ処理の残留歪をも補正することになるので、デジタル信号処理部１１のＤＰＤ処理による歪補償性能を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施形態により、増幅装置の電力効率を改善することができるので、電力損失によって発生する熱を放熱するための放熱フィンを小さくすることができ、増幅装置を搭載する送信装置の体積・重量を減らして小型・軽量化できるので、設置場所の制約や据付コストを低減させることができる。
【００５５】
また、制御部１７は、取得した誤差情報を補正特性の代表点に対応する区間に分割し、区間内の平均誤差値が最大となる区間に対応する代表点を更新代表点として選択している。制御部１７は、更新代表点に予め設定された補正ステップを加減算して更新代表点を更新し、更新代表点以外の点を補間処理により更新することで、最も誤差を生じている区間の補正特性を重点的に更新でき、効率的に誤差を解消することができる。なお、上記では、補正ステップであるΔＡやΔＰを固定値としたが、誤差の大きさにより適応的に変えてもよい。
【００５６】
また、本実施形態における制御部１７の各種処理は、制御部１７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。
【００５７】
なお、本実施形態では、振幅補正回路１３の後段に位相補正回路１４を配置しているが、振幅補正回路１３と位相補正回路１４の順番を逆にしてもよい。また、包絡線増幅器１５−１、１５−２も主増幅器１６−１、１６−２に対してそれぞれ設置したが、一つの包絡線増幅器からの出力を分配してそれぞれの主増幅器１６−１、１６−２に入力してもよい。また、本実施形態では、振幅補正回路１３と位相補正回路１４とを主増幅器１６−１の入力側に挿入したが、主増幅器１６−１の出力側に挿入してもよく、また、主増幅器１６−２の入力側、又は出力側に挿入してもよく、あるいは、主増幅器１６−１、１６−２のそれぞれの入力側、または、出力側の両方に挿入してもよい。
【００５８】
＜実施形態２＞
図８に実施形態２の増幅装置Ｙの構成を示す。図１の実施形態１の増幅装置Ｘとの違いは、振幅補正回路２３が包絡線増幅器１５−１の入力側に挿入している点である。ＥＴ方式やＥＥＲ方式では主増幅器１６−１、１６−２の電源電圧を制御する方式であるが、この電源電圧の制御に振幅補正回路２３を追加することにより、振幅を補正することが可能となる。制御方法などは、実施形態１と同じである。なお、主増幅器１６−１の電源電圧を制御する振幅補正回路２３のみで十分な振幅補正が行えない場合には、主増幅器１６−２の入力側に新たな振幅補正回路を挿入して、振幅補正回路２３と新たに挿入した振幅補正回路の両方で振幅補正を行うようにしてもよい。
【００５９】
なお、上記実施形態１，２では、２つの主増幅器１６−１、１６−２の出力電力を合成しているが、３つ以上の増幅器の出力電力を合成してもよく、そのときの振幅補正回路１３と位相補正回路１４は、合成する増幅器の数より１少ない数を具備してもよく、合成する増幅器と同じ数を具備してもよい。また、実施形態１，２では、振幅補正回路１３と位相補正回路１４の両方を具備しているが、主増幅器１６−１、１６−２の振幅特性の差異だけが大きい場合には、振幅補正回路１３のみを具備してもよく、また、位相特性の差異だけが大きい場合には、位相補正回路１４のみを具備してもよい。
【００６０】
以上を概説すると、
（１）本実施形態の増幅装置は、複数の増幅器の出力を合成して出力する平衡増幅回路で増幅を行う増幅装置であって、前記合成される信号の一方又は両方を所定の補正特性で補正する補正手段と、前記複数の増幅器の出力信号を合成する合成器と、前記合成器の終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、前記増幅装置への入力信号の包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて、前記包絡線信号のレベル毎に前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
（２）また、本実施形態の増幅装置は、複数の増幅器の出力を合成して出力する増幅装置であって、所定の補正特性で入力信号を補正する補正手段と、入力信号の包絡線信号で電源電圧が制御される前記複数の増幅器と、前記複数の増幅器の出力信号を合成するハイブリッドカプラと、前記ハイブリッドカプラの終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、前記包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする増幅装置。
（３）前記増幅器は、ＥＥＲ方式又はＥＴ方式で構成され、前記補正手段は、前記電源電圧を制御する前記包絡線信号の振幅を補正してもよい。
（４）また、前記制御手段は、複数の位相補正値を非線形に補間した前記補性特性で前記補正手段を制御してもよい。
（５）また、前記制御手段は、複数の振幅補正値を非線形に補完した前記補正特性で前記補正手段を制御してもよい。
（６）また、前記制御手段は、前記包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて取得する誤差情報を前記補正特性に対応させ、前記補正特性を近似するための複数の代表補正値の中で、最も誤差量が大きい区間に対応する前記代表補正値を所定の変化量増減させ、他の代表補正値を補完して前記補正特性を更新してもよい。
（７）また、前記補正手段は、前記増幅器の入力信号又は出力信号又はその両方を補正してもよい。
【００６１】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。例えば、本実施形態では、分配器９１及び合成器９３を９０°ハイブリッドカプラにより構成したが、同相合成されれば適宜位相差を変えてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１１：デジタル信号処理部
１２：周波数変換部
１３、２３：振幅補正回路
１４：位相補正回路
１５−１、１５−２：包絡線増幅器
１６−１、１６−２：主増幅器
１７：制御部
１８：検波器
１９：方向性結合器
９１：分配器
９２−１、９２−２：増幅器
９３：合成器
９１０、９３０：終端抵抗
Ｘ、Ｙ：増幅装置
Ｚ：平衡増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の増幅器の出力を合成して出力する平衡増幅回路で増幅を行う増幅装置であって、
前記合成される信号の一方又は両方を所定の補正特性で補正する補正手段と、
前記複数の増幅器の出力信号を合成する合成器と、
前記合成器の終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、
前記増幅装置への入力信号の包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて、前記包絡線信号のレベル毎に前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする増幅装置。
【請求項１】
複数の増幅器の出力を合成して出力する平衡増幅回路で増幅を行う増幅装置であって、
前記合成される信号の一方又は両方を所定の補正特性で補正する補正手段と、
前記複数の増幅器の出力信号を合成する合成器と、
前記合成器の終端抵抗に現れる誤差信号を取り出す検出手段と、
前記増幅装置への入力信号の包絡線信号と前記誤差信号とに基づいて、前記包絡線信号のレベル毎に前記誤差信号が最小となるように更新する前記補正特性で前記補正手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする増幅装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６５１２４（Ｐ２０１２−１６５１２４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８７９（Ｐ２０１１−２２８７９）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【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２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【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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