JP2015109600A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】増幅器の電力付加効率の向上を図ることが可能な、通信装置を提供する。
【解決手段】入力された入力信号を増幅し、入力信号が増幅された出力信号を出力する増幅器と、増幅器の出力側に接続され、出力信号に応じた信号を送信する第１アンテナと、増幅器の出力側に選択的に接続され、増幅器と接続されている場合に、出力信号に応じた信号を送信する、１または２以上の第２アンテナと、出力信号の電力に対応する制御信号に基づいて、増幅器に接続される第２アンテナの数を切り替え、増幅器の負荷インピーダンスを調整する調整部とを備える、通信装置が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置に関する。

複数の動作モード（mode）に対応するために、増幅器に接続される整合回路を切り替える技術が開発されている。上記増幅器に接続される整合回路を切り替える技術としては、例えば、特許文献１に記載の技術が挙げられる。

特表２０１３−５００６３８号公報

一般的な電力増幅器（以下、単に「増幅器」と示す。）は、入力される信号（以下、「入力信号」と示す。）の電力が大きくなるにつれて、出力される入力信号が増幅された信号（以下、「出力信号」と示す。）の電力が大きくなり、また、電力付加効率（Power Added Efficiency。ＰＡＥ）も向上する。しかしながら、出力信号の電力（以下、「出力電力」と示す。）が大きくなり、電力付加効率が向上すればする程、信号の歪みは大きくなる。

図１は、増幅器の特性を説明するための説明図である。図１のＡは、増幅器における入力信号と出力信号との関係の一例と、入力信号と電力付加効率との関係の一例とを示している。また、図１のＢは、入力信号と歪みとの関係の一例を示している。なお、図１のＢでは、歪みの一例として、隣接チャネル漏洩電力比（Adjacent Channel Leakage Ratio。ＡＣＬＲ）を示している。

例えば図１のＡに示すように、増幅器の出力が飽和する領域付近において、電力付加効率は最大となるが、一方で、例えば図１のＢに示すように、信号の歪みも大きくなる。そのため、増幅器の出力信号に応じた信号により通信を行う場合において、通信品質を確保するためには、上記歪みを抑えるために、出力をバックオフ（back off）する必要がある。

しかしながら、出力をバックオフする場合には、入力信号の電力がより小さくなるため、例えば図１のＡに示すように、出力電力は低下し、同時に電力付加効率も低下する。また、所望の出力を得るためには、より高出力の増幅器が必要となることから、例えば、消費電力の増加や、電源の大容量化、放熱機構の肥大化など、増幅器を含む装置（またはシステム（system））全体の大型化やコスト（cost）の増加を招く恐れがある。

ここで、例えば特許文献１に記載の技術が用いられる場合には、増幅器に接続される整合回路を切り替えるので、所望の出力に応じた電力付加効率および歪み性能を得ることができる可能性はある。しかしながら、例えば特許文献１に記載の技術が用いられる場合には、複数の整合回路と、各整合回路の入力側と出力側とにそれぞれ接続されるＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）スイッチ（switch）とを備える必要がある。よって、例えば特許文献１に記載の技術が用いられる場合には、信号の損失が生じ、また、回路構成が複雑となる恐れがある。

また、負荷を変えることによって電力付加効率を改善することが可能な増幅器としては、例えば、ドハティ増幅器（Doherty amplifier）が挙げられる。しかしながら、ドハティ増幅器は、増幅器が並列に２つ必要であり、また、インピーダンス変換器（impedance converter）も必要であることから、回路構成が複雑となる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、増幅器の電力付加効率の向上を図ることが可能な、新規かつ改良された通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、入力された入力信号を増幅し、上記入力信号が増幅された出力信号を出力する増幅器と、上記増幅器の出力側に接続され、上記出力信号に応じた信号を送信する第１アンテナと、上記増幅器の出力側に選択的に接続され、上記増幅器と接続されている場合に、上記出力信号に応じた信号を送信する、１または２以上の第２アンテナと、上記出力信号の電力に対応する制御信号に基づいて、上記増幅器に接続される上記第２アンテナの数を切り替え、上記増幅器の負荷インピーダンスを調整する調整部と、を備える、通信装置が提供される。

かかる構成によって、増幅器の出力電力に対応して、増幅器と接続されるアンテナ数を切り替え、増幅器の負荷インピーダンスを変更することが可能となる。よって、かかる構成によって、増幅器の電力付加効率の向上を図ることができる。

また、上記調整部は、上記増幅器の出力側と上記第２アンテナとにそれぞれ接続され、上記制御信号に基づいて、接続されている上記第２アンテナと上記増幅器とを選択的に接続させる、上記第２アンテナの数と同数のスイッチング素子を有していてもよい。

また、上記調整部が有する１または２以上の上記スイッチング素子それぞれに対して、上記制御信号を伝達して、上記負荷インピーダンスを調整させる制御部をさらに備えていてもよい。

また、上記制御部は、上記出力信号の電力に関する、通信対象の外部装置から送信される信号の受信レベルに基づいて、１または２以上の上記スイッチング素子それぞれに対して上記制御信号を伝達してもよい。

また、上記制御部は、上記出力信号の電力に関する、上記入力信号の振幅に関する情報に基づいて、１または２以上の上記スイッチング素子それぞれに対して上記制御信号を伝達してもよい。

本発明によれば、増幅器の電力付加効率の向上を図ることができる。

増幅器の特性を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック（block）図である。 本発明の実施形態に係る通信装置が奏する効果の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る通信装置が奏する効果の一例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（本発明の実施形態に係る通信装置）
［１］本発明の実施形態に係る通信装置の概要
上述したように、増幅器の出力をバックオフさせた場合には、例えば図１のＡに示すように、出力電力は低下し、同時に電力付加効率も低下することから、増幅器を含む装置全体の大型化やコストの増加を招く恐れがある。また、例えば、特許文献１に記載の技術や、ドハティ増幅器が用いられる場合には、回路構成が複雑となってしまう。

そこで、本発明の実施形態に係る通信装置は、例えば、増幅器の出力電力に対応して、増幅器と接続されるアンテナ（antenna）数を切り替え、増幅器の負荷インピーダンスを変更する。ここで、増幅器の負荷インピーダンスを変更することは、整合条件を変更することに相当する。よって、本発明の実施形態に係る通信装置は、増幅器の出力電力に応じた幅広い出力電力範囲において、増幅器の電力付加効率の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る通信装置の構成について、より具体的に説明する。

［２］本発明の実施形態に係る通信装置の構成の一例
図２は、本発明の実施形態に係る通信装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すＡは、通信装置１００の一の状態を示しており、図２に示すＢは、通信装置１００の他の状態を示している。

通信装置１００は、例えば、増幅器１０２と、第１アンテナ１０４と、第２アンテナ１０６と、調整部１０８とを備える。

増幅器１０２は、入力信号を増幅し、入力信号が増幅された出力信号を出力する。増幅器１０２は、例えば、エミッタ接地増幅回路や、ソース接地増幅回路などで構成される。

ここで、増幅器１０２に入力される上記入力信号は、例えば、通信装置１００の外部装置において生成され、外部装置から有線または無線で増幅器１０２に伝達される。また、例えば、通信装置１００が、制御部（後述する）など他の構成要素を備える場合には、増幅器１０２に入力される上記入力信号は、通信装置１００が備える他の構成要素において生成され、他の構成要素から増幅器１０２に伝達されてもよい。本発明の実施形態に係る入力信号としては、例えば、ＲＦ（Radio Frequency）信号などが挙げられる。

第１アンテナ１０４は、増幅器１０２の出力側と接続され、出力信号に応じた信号を送信する。

ここで、本発明の実施形態に係る“一の構成要素と、他の構成要素とが、接続される”とは、“当該一の構成要素と当該他の構成要素とが、さらに他の構成要素を介さずに、電気的に接続されていること”、または、“当該一の構成要素と当該他の構成要素とが、さらに他の構成要素を介して、電気的に接続されていること”をいう。

図２では、第１アンテナ１０４と増幅器１０２とが、他の構成要素を介さずに接続されている例を示しているが、本発明の実施形態に係る通信装置の構成は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る通信装置では、第１アンテナ１０４から送信される信号と、第２アンテナから送信される信号との同期を図るために、第１アンテナ１０４と増幅器１０２との間に、移相器などの遅延回路（図示せず）がさらに備えられていてもよい。

第２アンテナ１０６は、増幅器１０２の出力側に選択的に接続される。第２アンテナ１０６は、増幅器１０２と接続されている場合に、出力信号に応じた信号を送信する。

ここで、第２アンテナ１０６としては、例えば、第１アンテナ１０２と同一のアンテナが挙げられる。なお、第２アンテナ１０６は、例えば、第１アンテナ１０２とアンテナサイズなどが異なるアンテナであっていてもよい。以下では、第２アンテナ１０６と第１アンテナ１０２とが、同一のアンテナである場合を例に挙げる。

また、図２では、通信装置１００が、１つの第２アンテナ１０６を備える例を示しているが、本発明の実施形態に係る通信装置の構成は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る通信装置は、複数の第２アンテナ１０６を備えていてもよい。つまり、本発明の実施形態に係る通信装置は、１または２以上の第２アンテナ１０６を備えることが可能である。

調整部１０８は、制御信号に基づいて、増幅器１０２に接続される第２アンテナ１０６の数を切り替える。

より具体的には、調整部１０８は、例えば、制御信号に基づいて、第２アンテナ１０６と増幅器１０２とを選択的に接続させて、増幅器１０２に接続されている第２アンテナ１０６の数を変える。ここで、調整部１０８が変える増幅器１０２に接続されている第２アンテナ１０６の数としては、例えば、０以上の整数が挙げられる。

また、調整部１０８が増幅器１０２に接続されている第２アンテナ１０６の数を変えることによって、増幅器１０２に接続されているアンテナ数は変わり、また、増幅器１０２に接続されているアンテナ数に応じて増幅器１０２の負荷インピーダンスも変わる。ここで、増幅器１０２に接続されているアンテナ数としては、第１アンテナ１０４と、選択的に接続される第２アンテナ１０６とを加えた、正の整数が挙げられる。

例えば、図２に示す構成において、第１アンテナ１０４、第２アンテナ１０６それぞれの負荷インピーダンスが“Ｚ_０”である場合を例に挙げて、増幅器１０２に接続されているアンテナ数に応じて増幅器１０２の負荷インピーダンスが変わることを示す。増幅器１０２に接続されているアンテナ数が１の場合（図２のＡの場合）には、増幅器１０２の負荷インピーダンスは、“Ｚ_０”となる。一方、増幅器１０２に接続されているアンテナ数が２の場合（図２のＢの場合）には、増幅器１０２の負荷インピーダンスは、第１アンテナ１０４の負荷インピーダンスと第２アンテナ１０６の負荷インピーダンスとの合成によって、増幅器１０２の負荷インピーダンスは、“Ｚ_０／２”となる。

よって、調整部１０８は、制御信号に基づいて、増幅器１０２に接続される第２アンテナ１０６の数を切り替えることによって、増幅器１０２の負荷インピーダンスを調整することができる。

調整部１０８は、例えば、増幅器１０２の出力側と第２アンテナ１０６とに接続されるスイッチング素子１１０（switching element）を有する。スイッチング素子１１０は、例えば、制御信号の信号レベルに基づいて、オン（on）状態とオフ（off）状態とが切り替わることによって、接続されている第２アンテナ１０６と増幅器１０２とを選択的に接続させる。図２のＡは、スイッチング素子１１０がオフ状態とされた場合を示しており、図２のＢは、スイッチング素子１１０がオフ状態とされた場合を示している。

ここで、スイッチング素子１１０としては、例えば、ゲート（gate）に印加される制御信号の信号レベル（signal level）に応じて選択的に導通する、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などのＦＥＴ（Field-Effect Transistor）が挙げられる。なお、スイッチング素子１１０は、ＦＥＴに限られない。スイッチング素子１１０としては、例えば、制御信号に基づいて、接続されている第２アンテナ１０６と増幅器１０２とを選択的に接続させることが可能な、１または２以上の任意の回路素子であってもよい。

なお、図２では、調整部１０８が、１つの第２アンテナ１０６に対応する１つのスイッチング素子１１０を有する例を示しているが、本発明の実施形態に係る調整部１０８の構成は、上記に限られない。

例えば、本発明の実施形態に係る通信装置が、複数の第２アンテナ１０６を備える場合には、本発明の実施形態に係る調整部１０８は、第２アンテナ１０６それぞれに対応して接続されたスイッチング素子１１０を有していてもよい。つまり、本発明の実施形態に係る通信装置が、複数の第２アンテナ１０６を備える場合には、本発明の実施形態に係る調整部１０８は、第２アンテナ１０６の数と同数のスイッチング素子１１０を有する構成をとることが可能である。

また、本発明の実施形態に係る通信装置が、複数の第２アンテナ１０６を備える場合、本発明の実施形態に係る調整部１０８は、例えば、制御信号に基づいて、増幅器１０２に接続される第２アンテナ１０６の数を切り替えることが可能な、任意の構成のスイッチング回路で構成されていてもよい。

ここで、本発明の実施形態に係る制御信号とは、増幅器１０２の出力電力に対応し、調整部１０８が有するスイッチング素子１１０のオン状態とオフ状態とを制御する信号である。

例えば、本発明の実施形態に係る通信装置が、制御信号を伝達する機能を有する制御部（図示せず）を備える場合、制御部（図示せず）が、調整部１０８に対して、制御信号を伝達する。

ここで、制御部（図示せず）は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や各種処理回路などで構成される。また、制御部（図示せず）は、本発明の実施形態に係る通信装置全体を制御する役目を果たしてもよい。

上述したように、調整部１０８は、例えば、伝達される制御信号に基づいて第２アンテナ１０６と増幅器１０２とを選択的に接続させて、増幅器１０２に接続される第２アンテナ１０６の数を切り替え、増幅器１０２の負荷インピーダンスを調整する。つまり、調整部１０８に対して制御信号を伝達する、本発明の実施形態に係る制御部（図示せず）は、本発明の実施形態に係る通信装置において、負荷インピーダンスを調整させる役目を果たす。

なお、本発明の実施形態に係る制御信号は、例えば、制御部（図示せず）と同様の機能を有する外部装置から有線または無線で調整部１０８に伝達されてもよい。

以下、本発明の実施形態に係る通信装置が備える調整部１０８が、１または２以上のスイッチング素子１１０を有する構成である場合を例に挙げて、制御部（図示せず）における処理の一例について説明する。

制御部（図示せず）は、例えば、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して、制御信号を伝達して、調整部１０８に負荷インピーダンスを調整させる。

制御部（図示せず）は、例えば、スイッチング素子１１０それぞれに対して、スイッチング素子１１０をオン状態とさせる信号レベルの制御信号、または、スイッチング素子１１０をオフ状態とさせる信号レベルの制御信号を伝達することによって、調整部１０８に負荷インピーダンスを調整させる。ここで、スイッチング素子１１０をオン状態とさせる信号レベルの制御信号と、スイッチング素子１１０をオフ状態とさせる信号レベルの制御信号との組み合わせとしては、例えば、“（オン状態とさせる信号レベルの制御信号，オフ状態とさせる信号レベルの制御信号）＝（ハイレベルの信号，ローレベルの信号）”や、“（オン状態とさせる信号レベルの制御信号，オフ状態とさせる信号レベルの制御信号）＝（ローレベルの信号，ハイレベルの信号）”が挙げられる。

（ｉ）制御部（図示せず）における処理の第１の例
制御部（図示せず）は、例えば、通信装置１００の通信対象の外部装置から送信される信号の受信レベルに基づいて、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して、制御信号を伝達する。ここで、本発明の実施形態に係る通信対象の外部装置としては、例えば、基地局を構成する装置や、携帯電話やスマートフォンなど、通信装置１００と通信を行うことが可能な、任意の装置（またはシステム）が挙げられる。

制御部（図示せず）は、例えば、受信レベルと、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数（または、増幅器１０２に接続させるアンテナ数。以下、同様とする。）とが対応付けられているテーブル（table）（または、データベース（database）。以下、同様とする。）を参照して、受信レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を特定する。ここで、上記テーブルには、例えば、受信レベルが小さい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を多くし、また、受信レベルが大きい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を少なくするようなデータが記憶される。

上記テーブルは、例えば、通信装置１００が備える記録媒体（図示せず）や、通信装置１００に接続されている外部記録媒体に記憶され、制御部（図示せず）は、記録媒体（図示せず）などからテーブルを読み出して参照する。本発明の実施形態に係る記録媒体や外部記録媒体としては、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）や、フラッシュメモリ（flash memory）などの不揮発性メモリ（nonvolatile memory）などが挙げられる。

そして、制御部（図示せず）は、特定された増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数に基づいて、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して、それぞれに対応する信号レベルの制御信号を伝達する。制御部（図示せず）は、例えば、特定された増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数分の第２アンテナ１０６に対して、スイッチング素子１１０をオン状態とさせる信号レベルの制御信号を伝達し、他の第２アンテナ１０６に対しては、スイッチング素子１１０をオフ状態とさせる信号レベルの制御信号を伝達する。

なお、本発明の実施形態に係る制御部（図示せず）における、受信レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数の特定方法は、上記テーブルを参照する方法に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る制御部（図示せず）は、通信対象の外部装置から送信される信号の受信レベルと、１または２以上の閾値とを用いた閾値処理によって、受信レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を特定することも可能である。本発明の実施形態に係る閾値は、例えば、予め設定されている固定値であってもよいし、ユーザ操作などに基づき変更可能な可変値であってもよい。

また、例えば、第２アンテナ１０６それぞれに対して、番号などのアンテナを識別することが可能な識別情報が対応付けられている場合には、本発明の実施形態に係る制御部（図示せず）は、受信レベルと、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の識別情報とが対応付けられているテーブルを用いて、受信レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６を特定してもよい。増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６が特定された場合には、制御部（図示せず）は、例えば、特定された第２アンテナ１０６に対してスイッチング素子１１０をオン状態とさせる信号レベルの制御信号を伝達し、他の第２アンテナ１０６に対してスイッチング素子１１０をオフ状態とさせる信号レベルの制御信号を伝達する。

制御部（図示せず）は、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して制御信号を伝達することによって、例えば、受信レベルが小さい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を多くさせて、増幅器１０２の負荷インピーダンスを小さくさせる。受信レベルが小さい程、増幅器１０２の負荷インピーダンスを小さくさせる理由は、例えば、受信レベルが小さい程、増幅器１０２の出力が飽和する領域に対応する出力電力を大きくして、通信対象の外部装置との間で通信が行える可能性をより高めるためである。増幅器１０２が負荷インピーダンスを変えることによる効果の一例については、後述する。

また、制御部（図示せず）は、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して制御信号を伝達することによって、例えば、受信レベルが大きい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を少なくさせて、増幅器１０２の負荷インピーダンスを大きくさせる。受信レベルが大きい程、増幅器１０２の負荷インピーダンスを大きくさせる理由は、例えば、受信レベルが大きい程、増幅器１０２の出力が飽和する領域に対応する出力電力を小さくして増幅器１０２の効率をより高め、通信対象の外部装置との間で通信が行える可能性をより高めるためである。増幅器１０２が負荷インピーダンスを変えることによる効果の一例については、後述する。

制御部（図示せず）は、例えば上記のように、通信対象の外部装置から送信される信号の受信レベルに基づいて、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して制御信号を伝達する。ここで、上記のように、通信対象の外部装置から送信される信号の受信レベルは、増幅器１０２の出力電力に影響を及ぼすので、出力信号の電力に関するものであるといえる。

（ｉｉ）制御部（図示せず）における処理の第２の例
制御部（図示せず）は、例えば、入力信号の振幅に関する情報に基づいて、１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して制御信号を伝達する。ここで、本発明の実施形態に係る入力信号の振幅に関する情報としては、例えば、ＲＦ入力振幅の包絡線情報など、入力信号の振幅レベル（または、振幅の大きさ。以下、同様とする。）を把握することが可能なデータが挙げられる。

制御部（図示せず）は、例えば、振幅レベルと、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数とが対応付けられているテーブルを参照して、入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を特定する。ここで、上記テーブルには、例えば、振幅レベルが小さい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を多くし、また、振幅レベルが大きい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を少なくするようなデータが記憶される。上記テーブルは、例えば、通信装置１００が備える記録媒体（図示せず）や、通信装置１００に接続されている外部記録媒体に記憶され、制御部（図示せず）は、記録媒体（図示せず）などからテーブルを読み出して参照する。

そして、制御部（図示せず）は、特定された増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数に基づいて、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して、それぞれに対応する信号レベルの制御信号を伝達する。

なお、本発明の実施形態に係る制御部（図示せず）における、振幅レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数の特定方法は、上記テーブルを参照する方法に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る制御部（図示せず）は、入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルと、１または２以上の閾値とを用いた閾値処理によって、振幅レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を特定することも可能である。

また、例えば、第２アンテナ１０６それぞれに対して識別情報が対応付けられている場合には、本発明の実施形態に係る制御部（図示せず）は、振幅レベルと、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の識別情報とが対応付けられているテーブルを用いて、入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルに対応する増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６を特定してもよい。増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６が特定された場合には、制御部（図示せず）は、例えば、特定された第２アンテナ１０６に対してスイッチング素子１１０をオン状態とさせる信号レベルの制御信号を伝達し、他の第２アンテナ１０６に対してスイッチング素子１１０をオフ状態とさせる信号レベルの制御信号を伝達する。

制御部（図示せず）は、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して制御信号を伝達することによって、例えば、入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルが小さい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を多くさせて、増幅器１０２の負荷インピーダンスを小さくさせる。入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルが小さい程、増幅器１０２の負荷インピーダンスを小さくさせる理由は、例えば、振幅レベルが小さい程、増幅器１０２の出力が飽和する領域に対応する出力電力を大きくして、通信対象の外部装置において送信される信号が受信される可能性をより高めるためである。増幅器１０２が負荷インピーダンスを変えることによる効果の一例については、後述する。

また、制御部（図示せず）は、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して制御信号を伝達することによって、例えば、入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルが大きい程、増幅器１０２に接続させる第２アンテナ１０６の数を少なくさせて、増幅器１０２の負荷インピーダンスを大きくさせる。入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルが大きい程、増幅器１０２の負荷インピーダンスを大きくさせる理由は、例えば、振幅レベルが大きい程、増幅器１０２の出力が飽和する領域に対応する出力電力を小さくして増幅器１０２の効率をより高め、通信対象の外部装置において送信される信号が受信される可能性をより高めるためである。増幅器１０２が負荷インピーダンスを変えることによる効果の一例については、後述する。

制御部（図示せず）は、例えば上記のように、入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルに基づいて、調整部１０８が有する１または２以上のスイッチング素子１１０それぞれに対して制御信号を伝達する。ここで、上記のように、入力信号の振幅に関する情報に基づく振幅レベルは、増幅器１０２の出力電力に影響を及ぼすので、入力信号の振幅に関する情報は、出力信号の電力に関するものであるといえる。

例えば上記のように、制御部（図示せず）が、入力信号の振幅に関する情報に基づいて調整部１０８に対して制御信号を伝達することによって、通信装置１００は、例えば、６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などの平均電力と最大瞬間電力の比が大きな変調信号に対しても、増幅器１０２の電力付加効率の向上を図ることが可能となる。

通信装置１００は、例えば、図２に示す構成によって、増幅器１０２の出力電力に対応して増幅器１０２と接続されるアンテナ数を切り替え、増幅器１０２の負荷インピーダンスを変更する。よって、通信装置１００は、例えば、図２に示す構成によって、増幅器１０２の出力電力に応じた幅広い出力電力範囲において、電力付加効率の向上を図ることができる。

なお、上述したように、本発明の実施形態に係る通信装置の構成は、図２に示す構成に限られない。

例えば、本発明の実施形態に係る通信装置は、２つ以上の第２アンテナ１０６を備えていてもよい。また、２つ以上の第２アンテナ１０６を備える場合、調整部１０８は、増幅器１０２と対応する第２アンテナ１０６とに接続される、第２アンテナ１０６の数と同数のスイッチング素子１１０を有していてもよい。

また、本発明の実施形態に係る通信装置は、例えば、増幅器１０２の負荷インピーダンスを調整させる制御部（図示せず）をさらに備えていてもよい。

［３］本発明の実施形態に係る通信装置が奏する効果の一例
次に、図２に示す通信装置１００を例に挙げて、本発明の実施形態に係る通信装置が奏する効果の一例を示す。

図３、図４は、本発明の実施形態に係る通信装置１００が奏する効果の一例を示す説明図である。

図３は、増幅器１０２がエミッタ接地増幅回路で構成される場合における、エミッタ接地増幅回路が含むバイポーラトランジスタ（bipolar transistor）のコレクタ−エミッタ間の電圧Ｖｃｅと、コレクタ（collector）−エミッタ（emitter）間に流れる電流Ｉｃとの関係の一例と、増幅器１０２の負荷インピーダンスとの関係の一例を示している。

また、図４は、増幅器１０２の負荷インピーダンスが“Ｚ_０”の場合と“Ｚ_０／２”の場合とにおける、増幅器１０２における入力信号と出力信号との関係の一例と、入力信号と電力付加効率との関係の一例とを示している。図４のＡ１は、増幅器１０２の負荷インピーダンスが“Ｚ_０／２”の場合における、増幅器１０２における入力信号と出力信号との関係の一例を示しており、図４のＢ１は、負荷インピーダンスが“Ｚ_０／２”の場合における、入力信号と電力付加効率との関係の一例を示している。また、図４のＡ２は、増幅器１０２の負荷インピーダンスが“Ｚ_０”の場合における、増幅器１０２における入力信号と出力信号との関係の一例を示しており、図４のＢ２は、負荷インピーダンスが“Ｚ_０”の場合における、入力信号と電力付加効率との関係の一例を示している。

例えば図３に示すように、例えば、増幅器１０２の負荷インピーダンスが大きくなればなる程、増幅器１０２の出力電力における飽和電力は小さくなる。

通信装置１００が、増幅器１０２を小信号出力で使用する場合には、通信装置１００は、図２のＡに示すように、増幅器１０２に接続されるアンテナ数を最小とする。上記の場合には、増幅器１０２の負荷インピーダンスは“Ｚ_０”となることから、例えば、増幅器における入力信号と出力信号との関係は図４のＡ２となり、入力信号と電力付加効率との関係は図４のＢ２となる。

一方、通信装置１００が、増幅器１０２を上記小信号出力よりも大きな大信号出力で使用する場合には、通信装置１００は、図２のＢに示すように、増幅器１０２に接続されるアンテナ数を最大とする。上記の場合には、増幅器１０２の負荷インピーダンスは“Ｚ_０／２”となることから、例えば、増幅器における入力信号と出力信号との関係は図４のＡ１となり、入力信号と電力付加効率との関係は図４のＢ１となる。

例えば入力信号が図４に示すＰｉｎ_Ｘである場合を例に挙げると、通信装置１００が増幅器１０２に接続されるアンテナ数を最小とすれば、増幅器１０２の負荷インピーダンスは高くなり、飽和電力は小さいが高効率となることが分かる。また、例えば入力信号が図４に示すＰｉｎ_Ｘである場合を例に挙げると、通信装置１００が増幅器１０２に接続されるアンテナ数を最大とすれば、増幅器１０２の負荷インピーダンスは低くなり、飽和電力が大きくなることが分かる。

なお、図３、図４では、増幅器１０２に接続されるアンテナ数が１または２である例（本発明の実施形態に係る通信装置が図２に示す構成である例）を示したが、上述したように、本発明の実施形態に係る通信装置において増幅器１０２に接続されるアンテナ数は、３以上であってもよい。つまり、本発明の実施形態に係る通信装置は、増幅器１０２に接続されるアンテナ数によって、増幅器１０２の負荷インピーダンスを段階的に調整し、段階的に負荷条件を変えることができる。よって、本発明の実施形態に係る通信装置は、増幅器の出力電力に応じた幅広い出力電力範囲において、電力付加効率の向上を図ることができる。

［４］本発明の実施形態に係る通信装置の構成、効果のまとめ
以上のように、本発明の実施形態に係る通信装置は、増幅器に接続されるアンテナ数を切り替えて負荷条件（整合条件）を切り替える。

よって、本発明の実施形態に係る通信装置は、増幅器の出力電力に応じた幅広い出力電力範囲において、電力付加効率の向上を図ることができる。

また、本発明の実施形態に係る通信装置は、例えば、選択的に増幅器に接続される１または２以上の第２アンテナと増幅器との経路上に調整部を備えることによって、上記負荷条件の切り替えを実現する。ここで、本発明の実施形態に係る調整部は、例えば、増幅器の出力側と第２アンテナとに接続される、第２アンテナの数と同数のスイッチング素子で構成される。また、増幅器に接続される第１アンテナと増幅器との経路上には、調整部は設けられない。そのため、例えば、本発明の実施形態に係る調整部がスイッチング素子で構成される場合には、本発明の実施形態に係る通信装置では、本発明の実施形態に係る通信装置が備えるアンテナ（第１アンテナおよび第２アンテナ）の数よりも、１つ少ない数のスイッチング素子を備えていればよい。

よって、本発明の実施形態に係る通信装置は、回路構成をより簡易化することができ、信号の損失をより低く抑えることができる。また、本発明の実施形態に係る通信装置は、回路構成をより簡易化することが可能であるので、本発明の実施形態に係る通信装置全体が大型化する可能性やコストが増加する可能性を低減することができる。

また、本発明の実施形態に係る通信装置において、増幅器に複数のアンテナ（第１アンテナおよび１または２以上の第２アンテナ）が接続される場合、増幅器に接続される複数のアンテナから送信される信号（電力）は、空間で合成されるため、合成損失は少ない。

また、本発明の実施形態に係る通信装置は、例えば、６４ＱＡＭやＯＦＤＭなどの平均電力と最大瞬間電力の比が大きな変調信号に対しても、増幅器に接続されるアンテナ数を切り替えることによって、電力付加効率の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施形態として、通信装置を挙げて説明したが、本発明の実施形態は、かかる形態に限られない。本発明の実施形態は、例えば、携帯電話や、スマートフォン、タブレット型の装置、テレビ受像機、表示装置、映像／音楽再生装置（または映像／音楽記録再生装置）、ゲーム機、ＰＣ（Personal Computer）などのコンピュータなど、無線で通信を行う機能を有する様々な機器に適用することができる。また、本発明の実施形態は、例えば、上記のような機器に組み込むことが可能な、処理ＩＣ（Integrated Circuit）に適用することもできる。

また、上記では、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 通信装置
１０２ 増幅器
１０４ 第１アンテナ
１０６ 第２アンテナ
１０８ 調整部
１１０ スイッチング素子

Claims (5)

1. 入力された入力信号を増幅し、前記入力信号が増幅された出力信号を出力する増幅器と、
   前記増幅器の出力側に接続され、前記出力信号に応じた信号を送信する第１アンテナと、
   前記増幅器の出力側に選択的に接続され、前記増幅器と接続されている場合に、前記出力信号に応じた信号を送信する、１または２以上の第２アンテナと、
   前記出力信号の電力に対応する制御信号に基づいて、前記増幅器に接続される前記第２アンテナの数を切り替え、前記増幅器の負荷インピーダンスを調整する調整部と、
   を備えることを特徴とする、通信装置。
2. 前記調整部は、前記増幅器の出力側と前記第２アンテナとにそれぞれ接続され、前記制御信号に基づいて、接続されている前記第２アンテナと前記増幅器とを選択的に接続させる、前記第２アンテナの数と同数のスイッチング素子を有することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記調整部が有する１または２以上の前記スイッチング素子それぞれに対して、前記制御信号を伝達して、前記負荷インピーダンスを調整させる制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記制御部は、前記出力信号の電力に関する、通信対象の外部装置から送信される信号の受信レベルに基づいて、１または２以上の前記スイッチング素子それぞれに対して前記制御信号を伝達することを特徴とする、請求項３に記載の通信装置。
5. 前記制御部は、前記出力信号の電力に関する、前記入力信号の振幅に関する情報に基づいて、１または２以上の前記スイッチング素子それぞれに対して前記制御信号を伝達することを特徴とする、請求項３に記載の通信装置。
   

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