JP5441817B2 - 送信回路及び送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信機器に用いられる送信回路及び送信方法に関し、特に、ポーラ変調と直交変調の２つの変調方式を切り替える送信回路、及び送信方法に関する。

従来の送信回路としては、例えば、直交変調方式を利用して、送信信号を生成する送信回路があった。直交変調を行う送信回路については、広く知られているため説明を省略する。また、直交変調回路よりも高効率に動作する従来の送信回路として、ＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）変調方式やポーラ（Polar）変調方式を用いた変調回路が知られている。これらの変調方式では、入力信号を位相成分信号と振幅成分信号とに分離し、まず、位相成分信号を、発振器により生成された発振信号に乗算して定振幅な位相変調信号を生成する。次に、飽和アンプを用いて位相変調信号に振幅成分信号を増幅合成して送信信号を生成する。

ＥＥＲ変調方式においては、位相変調信号に振幅成分を合成する際、飽和アンプを用いることを特徴とする。この方式では、飽和アンプを飽和領域で動作させるため、高い電力効率で送信信号を生成できるという特徴がある。

しかし、ＥＥＲ変調方式では、送信信号の出力レベルが低い場合、アンプが飽和領域から外れることによる電力効率低下や、送信器全体の消費電力のうち、振幅変調部の占める割合が大きくなることによる電力効率低下が発生する。そこで、従来、高出力時には、ＥＥＲ変調を用い、低出力時には、直交変調方式を用いてアンプを線形動作させることで、電力効率を向上させる送信回路が提案されている（例えば、特許文献１（図６）参照）。特許文献１に開示される送信回路の動作について以下に説明する（特許文献１（図６）参照）。

ベースバンド部から直交方式用の信号である同相成分信号（Ｉ信号）及び直交成分信号（Ｑ信号）が、インタフェース部に入力される。インタフェース部内のＲθ変換部は、ベースバンド部からのＡＧＣ（Auto Gain Control）制御信号に基づいて、直交変調方式／ＥＥＲ変調方式の切り替えを行う。Ｒθ変換部は直交変調方式のときは信号処理を行わずにＩ信号及びＱ信号をスルー出力し、ＥＥＲ変調方式のときはＩ信号及びＱ信号から、振幅成分信号及び位相成分信号への変換処理（Ｒθ変換処理）を行う。Ｒθ変換処理はリミッタによる位相情報の抽出と包絡線検波によって行う。

ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）には直交変調方式の場合にはＩ信号、ＥＥＲ方式の場合には位相成分信号が入力される。また、ＤＡＣには直交変調方式の場合にはＱ信号、ＥＥＲ変調方式の場合には振幅成分信号が入力される。

スイッチは直交変調方式の場合にはＤＡＣの出力をＲＦ−ＩＣ（Radio Frequency-Integrated Circuit）のＱ成分用ベースバンドフィルタに接続し、ＥＥＲ変調方式の場合には同出力を振幅変調回路に接続する。

スイッチは直交変調方式の場合にはＩ信号及びＱ信号の和を、ＥＥＲ変調方式の場合には位相成分信号のみをＡＧＣアンプに接続する。スイッチは直交変調方式の場合にはＡＧＣアンプ出力を出力バッファに接続し、パワーアンプを経由せずにフロントエンド部に出力し、ＥＥＲ変調方式の場合には同出力をパワーアンプに接続し、増幅する。

直交変調時には、入力信号は、Ｉ信号とＱ成分信号とに変換される。発振器が生成した発振信号は、位相シフタによって２つに分離される。一方は、位相シフトされずにミキサに向けて出力され、ミキサにおいて、Ｉ信号が乗算される。もう一方は位相シフトされた後、ミキサに向けて出力され、ミキサにおいて、Ｑ信号が乗算される。これらのＩ信号及びＱ信号が乗算された各信号は、その後、加算器によって合成され、直交変調方式による変調波となる。

また、ＥＥＲ変調時には、入力信号は、振幅成分信号と位相成分信号とに変換される。発振器が生成した発振信号には、まず、位相成分信号が乗算され、位相変調信号が生成される。その後、パワーアンプによって、位相変調信号に振幅成分信号が増幅合成され、ＥＥＲ変調方式による変調波となる。

すなわち、送信回路は、信号の電力レベルが一定値より、低い場合は直交変調を行い、高い場合はＥＥＲ変調を行うよう変調方式を切り替える。このように、従来の送信回路は、直交変調方式とＥＥＲ変調方式とを組み合わせて使用し消費電力の低減を実現している。

特開２００４−１０４１９４号公報（図６）

しかしながら、例えば温度変化或いは個体ばらつきによる特性変化の感度は、直交変調方式とＥＥＲ変調方式との間で異なる。例えば、高周波増幅器（パワーアンプ）の出力パワーレベルに対する入力パワーレベルの感度に着目して考える。

直交変調方式では、高周波増幅器が線形動作をしているため、高周波増幅器に入力されるパワーレベルが変化すると、そのまま高周波増幅器の出力パワーレベルが変化する。これに対し、ＥＥＲ変調方式では、高周波増幅器が非線形動作をしているため、高周波増幅器に入力されるパワーレベルが変化しても、高周波増幅器の出力パワーレベルに大きな変化は見られない。

このように、高周波増幅器の出力パワーレベルに対する入力パワーレベルの感度は、直交変調方式とＥＥＲ変調方式との間で異なる。具体的には、直交変調方式では、高周波増幅器の出力パワーに対する入力パワーの感度が大きく、ＥＥＲ変調方式は、高周波増幅器の出力パワーに対する入力パワーの感度が小さい。

ここで、高周波増幅器の出力パワーレベルの安定性に注目すると、２つの変調方式が切り替わる前後において、高周波増幅器の出力パワーレベルが不連続となってしてしまう可能性がある。例えば、温度変化により可変利得増幅器の利得が変化してしまうと、高周波増幅器に入力されるパワーレベルが変化する。そして、２つの変調方式の間で出力パワーレベルに対する入力パワーレベルの感度が異なることから、出力パワーレベルの不連続が発生する。

図１は、高周波増幅器の設定パワーに対する出力パワーの変化の様子を示す図である。図１において、点線は、例えば工場出荷時に室温でゲイン調整された場合の高周波増幅器の設定パワーレベルに対する出力パワーレベルの変化の様子を示している。工場出荷時には、点線に示すように、動作モードの切り替え前後において出力パワーレベルが連続するよう室温で予めゲインが調整されている。一方、図１において、実線は、温度変化時の高周波増幅器の設定パワーレベルに対する出力パワーレベルの変化の様子を示している。温度変化時には、実線に示すように、可変利得増幅器の利得の温度変化に起因して、動作モードの切り替え前後において出力パワーレベルが不連続となる。不連続が発生するのは、直交変調方式では、高周波増幅器は線形動作するため、高周波増幅器の出力パワーレベルが大きく変化する一方、ＥＥＲ変調方式では、高周波増幅器は非線形動作するため、高周波増幅器の出力パワーレベルはほとんど変化しないことによる。このように、動作モードが切り替わる前後で発生する高周波増幅器の出力パワーレベルの不連続は、可変利得増幅器の利得の温度変化と、モード間で高周波増幅器の出力パワーレベルに対する入力パワーレベルの感度が異なることに起因する。

この不連続を抑制するために、高周波増幅器の出力パワーレベルを出力パワーレベルのばらつきに応じて補償をする必要がある。高周波増幅器の出力パワーレベルのばらつきの補償方法としては、例えば、高周波増幅器の出力パワーレベルを検出し、フィードバックすることで出力パワーレベルのばらつきを補償する方式が存在する。

しかしながら、この補償方法では、高パワーの高周波増幅器出力に検波回路を挿入する必要があり、検波回路による損失が大きくなってしまうこと、或いは、高周波周波数帯でパワーレベルを検出する検波回路が必要となるため回路規模が大きくなってしまうことが課題となる。

また、この補償方法では、出力パワーレベルを検出しフィードバックをするという一連の閉ループ制御を行うため、そのループ処理時間が発生する。そのため、例えばＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）のような、線形動作と非線形動作との切り替えに割り当てられる時間が短い方式の場合には、この補償方法を適用することが難しい。

本発明の目的は、動作モードとして線形動作モードと非線形動作モードとを切り替える送信回路において、回路規模を増大させずに、温度変化或いは個体バラツキに起因して動作モード切り替え時に発生する出力パワーレベルのばらつきを補償して、送信信号の品質低下を抑えることができる送信回路及び送信方法を提供することである。

本発明の送信回路は、動作モードとして、非線形増幅器として動作する非線形モードと、線形増幅器として動作する線形モードと、を有し、送信信号を出力する高周波電力増幅器を具備する送信回路であって、前記送信信号の設定パワーレベルに応じて、前記動作モードを前記非線形モード又は前記線形モードのいずれか一方に切り替えるモード設定手段と、前記モード設定手段により設定された動作モードの情報を含むモード信号に応じて、入力信号を第１信号及び第２信号に変換する信号生成手段と、前記第１信号に対応する電源電圧を前記高周波電力増幅器に印可する電源電圧制御手段と、前記第２信号を増幅する可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器により増幅された前記第２信号のパワーレベルを検出する検出手段と、前記動作モードに関わらず、前記可変利得増幅器を線形動作させる値であって、かつ、前記設定パワーレベルに応じた前記可変利得増幅器のターゲットパワーレベルと前記パワーレベルとの比較結果に応じた値に、前記可変利得増幅器のゲインを設定する第１のゲイン設定手段と、を具備する構成を採る。

本発明の送信方法は、動作モードとして、非線形増幅器として動作する非線形モードと、線形増幅器として動作する線形モードと、を有し、送信信号を出力する高周波電力増幅器を具備する送信回路における送信方法であって、前記送信信号の設定パワーレベルに応じて、前記動作モードを前記非線形モード又は前記線形モードのいずれか一方に切り替え、前記動作モードに応じて、入力信号を第１信号及び第２信号に変換し、前記第１信号に対応する電源電圧を前記高周波電力増幅器に印可し、可変利得増幅器を用いて前記第２信号を増幅し、前記可変利得増幅器により増幅された前記第２信号のパワーレベルを検出し、前記動作モードに関わらず、前記可変利得増幅器を線形動作させる値であって、かつ、前記設定パワーレベルに応じた前記可変利得増幅器のターゲットパワーレベルと前記パワーレベルとの比較結果に応じた値に、前記可変利得増幅器のゲインを調整する。

本発明によれば、動作モードとして線形動作モードと非線形動作モードとを切り替える送信回路において、回路規模を増大させずに、温度変化或いは個体バラツキに起因して動作モード切り替え時に発生する出力パワーレベルのばらつきを補償して、送信信号の品質低下を抑えることができる。

高周波増幅器の設定パワーに対する出力パワーの変化の様子を示す図 本発明の実施の形態１に係る送信回路の要部構成を示す図 送信信号の設定パワーレベル情報、可変利得増幅器のターゲットゲイン及び動作モードの対応関係を示す図 高周波電力増幅器の設定パワーレベルと出力パワーレベルとの関係を示した図 本発明の実施の形態２に係る送信回路の要部構成を示す図 本発明の実施の形態３に係る送信回路の要部構成を示す図 本発明の実施の形態４に係る送信回路の要部構成を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図２に、本発明の実施の形態に係る送信回路の要部構成を示す。図２において、送信回路１００は、モード設定部１１０、信号生成部１２０、電源電圧制御部１３０、可変利得増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amplifier）１４０、パワー検出部１５０、ゲイン設定部１６０、及び、高周波電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）１７０を備える。

本実施の形態では、本発明を、ポーラ変調方式及び直交変調方式をサポートする送信回路する送信装置に適用する場合について説明する。本実施の形態では、ポーラ変調方式では、送信回路１００は、高周波電力増幅器１７０を非線形増幅器として動作させて、高周波電力増幅器１７０の電源電圧に基づいて、送信信号の振幅変調及び平均出力パワーレベル制御する。一方、直交変調方式では、送信回路１００は、高周波電力増幅器１７０を線形増幅器として動作させて、高周波電力増幅器１７０の前段の可変利得増幅器１４０を用いて、送信信号の平均出力パワーレベルを制御する。

以下では、送信回路１００がポーラ変調を行い、高周波電力増幅器１７０を非線形増幅器として動作させるモードを非線形モードと呼び、送信回路１００が直交変調を行い、高周波電力増幅器１７０を線形増幅器として動作させるモードを線形モードと呼ぶ。すなわち、本実施の形態では、非線形モードでは、送信回路１００はポーラ変調を行い、線形モードでは、送信回路１００は直交変調を行う。なお、本発明は、ポーラ変調方式及び直交変調方式を用いた送信回路に限らず、送信パワーレベルの大きさに応じて、動作モードを、高周波電力増幅器１７０を非線形増幅器として動作させるモードと線形増幅器として動作させるモードとで切り替えて、送信パワーを制御する送信装置に広く適用可能である。

モード設定部１１０は、外部からの指示に応じて動作モードを設定し、設定した動作モードの情報をモード信号として信号生成部１２０に出力する。動作モードの設定方法については、後述する。

信号生成部１２０には、送信すべきデータとして変調データ（以下、入力信号と記す）及びモード信号が入力される。信号生成部１２０は、モード信号が示す動作モードに応じて、入力信号を次のように変換する。非線形モードでは、信号生成部１２０は、入力信号を位相変調信号と振幅変調信号とに分離し、位相変調信号を可変利得増幅器１４０に出力し、振幅変調信号を電源電圧制御部１３０に出力する。一方、線形モードでは、信号生成部１２０は、入力信号に応じて振幅位相変調信号及びＤＣ（Direct Current）信号を生成し、振幅位相変調信号を可変利得増幅器１４０に出力し、ＤＣ信号を電源電圧制御部１３０に出力する。

電源電圧制御部１３０は、信号生成部１２０から出力される振幅変調信号又はＤＣ信号（以下「振幅経路信号」ともいう）に応じて、高周波電力増幅器１７０の電源電圧を制御する。電源電圧制御部１３０は、例えば、レギュレータにより構成され、振幅経路信号に応じた電源電圧を高周波電力増幅器１７０に印可する。

可変利得増幅器１４０は、信号生成部１２０から出力される位相変調信号又は振幅位相変調信号（以下「位相経路信号」ともいう）を、後述のゲイン設定部１６０から出力されるゲイン情報に基づいて増幅し、増幅後の位相変調信号又は振幅位相変調信号を高周波電力増幅器１７０及びパワー検出部１５０に出力する。ゲイン情報には、可変利得増幅器１４０のターゲットゲインの情報が含まれている。ここで、ターゲットゲインは、可変利得増幅器１４０が設定すべきゲインである。

なお、本実施の形態では、動作モードに関わらず、可変利得増幅器１４０を、線形動作領域でのみ動作させる。すなわち、本実施の形態では、可変利得増幅器１４０に、ゲイン設定部１６０により設定される可能性があるターゲットゲインを線形動作領域に含む特性を有する増幅器を用いる。

パワー検出部１５０は、可変利得増幅器１４０から出力される位相変調信号又は振幅位相変調信号のパワーレベルをスロット毎に検出し、スロット毎に検出したパワーレベルをゲイン設定部１６０に出力する。

ゲイン設定部１６０は、可変利得増幅器１４０のゲインを設定する。具体的には、ゲイン設定部１６０には、スロット毎に、パワー検出部１５０により検出された実際の可変利得増幅器１４０の出力パワーレベルの情報と、スロット毎の出力設定パワーレベルの情報（以下「設定パワーレベル情報」という）とが入力される。ゲイン設定部１６０は、実際の可変利得増幅器１４０の出力パワーレベルと、設定パワーレベル情報から決まる理想的な可変利得増幅器１４０の出力パワーレベル（以下「設定パワーレベル」という）との比較を行い、比較結果として、設定パワーレベルに対する出力パワーレベルの誤差（以下「出力レベル誤差」という）を算出する。

そして、ゲイン設定部１６０は、出力パワーレベル誤差を用いて、次のスロットの可変利得増幅器１４０のゲイン（ターゲットゲイン）を決定する。具体的には、ゲイン設定部１６０は、次のスロットにおいて、今のスロットの設定パワーレベルと、一つ前のスロットで算出した出力パワーレベル誤差とから、出力パワーレベル誤差をキャンセルするような可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを決定する。ゲイン設定部１６０は、決定した可変利得増幅器１４０のターゲットゲインの情報（ゲイン情報）を可変利得増幅器１４０に出力する。

高周波電力増幅器１７０は、可変利得増幅器１４０により増幅された位相信変調号又は振幅位相変調信号を、電源電圧制御部１３０から印可される電源電圧に応じて増幅する。高周波電力増幅器１７０は、例えば、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）、ＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）により構成される。

以上のように構成された送信回路１００の動作について説明する。

送信回路１００は、外部からの指示に応じて、動作モードを、線形モード又は非線形モードのうちいずれか一方に切り替える。すなわち、本実施の形態では、送信回路１００は、外部からの指示に応じて、変調方式を、直交変調方式又はポーラ変調方式のうちいずれか一方に切り替える。

外部からの指示としては、例えば基地局等からの指示が挙げられる。例えば、送信回路１００を搭載する通信機器が基地局と通信を行う場合、基地局は、通信状態が劣悪の場合、当該通信機器に対して送信信号の出力パワーレベルを上げるよう指示を出す。通信機器は、送信信号の設定パワーレベルを変更する指示（設定パワーレベル情報）を、内部の送信回路１００に伝達する。

送信回路１００は、設定パワーレベル情報を受けると、通信単位（スロット）の境界のタイミングで、送信信号の設定パワーレベルの変更を行う。また、設定パワーレベル変更の際に、動作モードの切り替えが必要な場合には、同じスロットの境界のタイミングで、変調モードと非線形モードとの切り替え、すなわち、直交変調方式／ポーラ変調方式の切り替えを同時に行う。

具体的には、送信回路１００において、モード設定部１１０が、この指示された設定パワーレベル情報に応じて、動作モードを線形モード又は非線形モードのいずれか一方に切り替える。例えば、モード設定部１１０は、設定パワーレベル情報が示す設定パワーレベルと所定の閾値とを比較し、設定パワーレベルが所定の閾値以上の場合、動作モードを非線形モードに切り替える。これにより、高周波電力増幅器１７０を非線形増幅器として動作させて、高周波電力増幅器１７０の電源電圧に基づいて送信信号の振幅変調及び平均出力パワーレベルを制御して、送信信号の出力パワーレベルを調整する。

一方、設定パワーレベル情報が示す設定パワーレベルが所定の閾値未満の場合、モード設定部１１０は、動作モードを線形モードに切り替える。これにより、高周波電力増幅器１７０を線形増幅器として動作させて、高周波電力増幅器１７０の電源電圧に基づいて送信信号を増幅して、送信信号の出力レベルを調整する。

このように、モード設定部１１０は、送信信号の設定パワーレベルに応じて動作モードを切り替え、動作モードを指示するモード信号を信号生成部１２０に出力する。

信号生成部１２０は、モード信号が示す動作モードに応じて入力信号を次のように変換する。非線形モードでは、信号生成部１２０は、入力信号を位相変調信号と振幅変調信号とに分離し、位相変調信号を可変利得増幅器１４０に出力し、振幅変調信号を電源電圧制御部１３０に出力する。

一方、線形モードでは、信号生成部１２０は、入力信号に応じて振幅位相変調信号及びＤＣ信号を生成し、振幅位相変調信号を可変利得増幅器１４０に出力し、ＤＣ信号を電源電圧制御部１３０に出力する。

これにより、線形モード（例えば、設定パワーレベルに低出力パワーレベルが指定される場合）では、可変利得増幅器１４０には振幅位相変調信号が入力され、電源電圧制御部１３０には振幅一定のＤＣ信号が入力される。一方、非線形モード（例えば、設定パワーレベルに高出力パワーレベルが指定される場合）では、可変利得増幅器１４０には位相変調信号が入力され、電源電圧制御部１３０には振幅変調信号が入力される。なお、例えば、送信信号の設定パワーレベルに変更がなく、外部から設定パワーレベル情報等の指示が入力されない場合、予め定めたいずれか一方の動作モードを用いることにしてもよい。

図３は、送信信号の設定パワーレベル情報、可変利得増幅器１４０のターゲットゲイン及び動作モードの対応関係を示す図である。上述したように、送信回路１００は、送信信号の設定パワーレベルが所定の閾値未満の場合、線形モードで動作する。線形モードでは、送信信号の設定パワーレベルに１対１に線形的に対応付けられたゲインが、可変利得増幅器１４０のターゲットゲインに設定される。これにより、ゲイン設定部１６０により、可変利得増幅器１４０のパワーレベルが、設定パワーレベルに基づいたパワーレベルに一致するように可変利得増幅器１４０のゲインが補正される。ここで、設定パワーレベルは、送信信号の平均出力パワーレベルである。

また、上述したように、送信回路１００は、送信信号の設定パワーレベルが所定の閾値以上の場合、非線形モードで動作する。非線形モードでは、送信信号の設定パワーレベルに関わらず一律のゲインが、可変利得増幅器１４０のターゲットゲインに設定される。これにより、ゲイン設定部１６０により、可変利得増幅器１４０のパワーレベルが、送信信号の設定パワーレベルに関わらず一律のパワーレベルに調整される。

このようにして、設定パワーレベルが所定の閾値Ｔｇ未満の場合には、送信回路１００は線形モードで動作し、設定パワーレベルが所定の閾値Ｔｇ以上の場合には、送信回路１００は非線形モードで動作する。

なお、ゲイン設定部１６０は、動作モードの切り替えが発生した場合にも、同様にして可変利得増幅器１４０のゲインを調整する。すなわち、送信回路１００を非線形モードから線形モードに切り替える場合には、非線形モードで算出した出力誤差レベルに基づいて、線形モードでの可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを設定する。また、線形モードから非線形モードに切り替える場合には、線形モードで算出した出力誤差レベルに基づいて、非線形モードでの可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを設定する。

本実施の形態では、ゲイン設定部１６０は、動作モードに関わらず、可変利得増幅器１４０が線形動作する領域で、送信信号の設定パワーレベルに応じたゲインを、可変利得増幅器１４０のターゲットゲインとして設定する。すなわち、本実施の形態では、送信信号の設定パワーレベルとして想定されるレベルに応じたターゲットゲインの全てが、線形動作領域に含まれるような特性を有する可変利得増幅器を、可変利得増幅器１４０に用いる。

このように、本実施の形態では、可変利得増幅器１４０が動作モードに関わらず線形動作するため、動作モードが切り替わった場合においても、一方の動作モードで算出された出力誤差レベルに基づいて、他方の動作モードでの可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを調整（補正）することができる。

図４は、本実施の形態における高周波電力増幅器１７０の設定パワーレベルと出力パワーレベルとの関係を示した図である。図４に示すように、本実施の形態では、線形モードにおける出力パワーレベルと設定パワーレベルとの差が減少し、動作モード間での出力パワーレベルの不連続性が改善される。

以上のように、本実施の形態では、ゲイン設定部１６０は、可変利得増幅器１４０を線形動作させる値であって、かつ、送信信号の設定パワーレベルに応じた可変利得増幅器１４０のターゲットレベルと、パワー検出部１５０により検出された可変利得増幅器１４０の出力信号のパワーレベルとの比較結果（出力誤差レベル）に応じ値に、可変利得増幅器１４０のゲイン（ターゲットゲイン）を設定する。そして、可変利得増幅器１４０は、ゲイン設定部１６０により設定されたターゲットゲインに応じて、振幅位相変調信号又は位相変調信号（位相経路信号）を増幅する。

これにより、ゲイン設定部１６０は、動作モード切り替え時においても、切り替え前の動作モードで算出した出力誤差レベルに基づいて、切り替え後の動作モードでの可変利得増幅器１４０のゲインを調整することができる。この結果、動作モードを切り替える送信回路１００において、回路規模を増大させずに、温度変化或いは個体バラツキに起因する可変利得増幅器１４０のゲイン変動を抑え、可変利得増幅器１４０のゲイン変動が高周波電力増幅器１７０に与える影響を低減することができる。これにより、動作モード切り替え時に発生する出力パワーレベルのばらつきが補正されて、送信信号の品質低下を抑えることができる。

また、可変利得増幅器１４０は、動作モードに関わらず線形動作するので、動作モードを切り替えるスロットの直前のスロットにおいて検出した出力誤差レベルを用いて、直後のスロットにおけるゲインを調整することができ、短い時間でフィードバック制御することができる。

また、本実施の形態では、パワー検出部１５０は、高周波電力増幅器１７０の出力パワーに比べ、低出力の可変利得増幅器１４０の出力パワーを検出する。そのため、パワー検出部１５０を高周波電力増幅器１７０の後段に設ける場合に比べ、信号損失を抑えることができる。また、パワー検出部１５０を可変利得増幅器１４０の後段に設けることにより、パワー検出部１５０は、低出力の出力パワーレベルを検出できればよいので、高周波電力増幅器１７０の後段に設けて高出力パワーレベルを検出する場合に比べ、回路規模の小型化及び回路全体の低消費電力化を図ることができる。

（実施の形態２）
図５に、本発明の実施の形態に係る送信回路の要部構成を示す。なお、図５の本実施の形態に係る送信回路において、図２と共通する構成部分には、図２と同一の符号を付して説明を省略する。図５の送信回路２００は、図２の送信回路１００に対して、モード設定部１１０及びゲイン設定部１６０に代えて、モード設定部２１０及びゲイン設定部２２０を有する構成を採る。

モード設定部２１０は、モード設定部１１０と同様に、外部からの指示に応じて動作モードを設定する。そして、モード設定部２１０は、設定した動作モードの情報をモード信号として信号生成部１２０及びゲイン設定部２２０に出力する。

ゲイン設定部２２０は、可変利得増幅器１４０のゲインを設定する。具体的には、ゲイン設定部２２０には、スロット毎に、パワー検出部１５０により検出された実際の可変利得増幅器１４０の出力パワーレベルの情報と、スロット毎の出力設定パワーレベルの情報（設定パワーレベル情報）と、モード信号とが入力される。ゲイン設定部２２０は、モード信号に応じて、動作モードを判定する。そして、ゲイン設定部２２０は、動作モードが線形モードを示す場合のみ、可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを設定する。なお、ゲイン設定部２２０におけるターゲットゲインの設定方法は、ゲイン設定部１６０と同様のため、説明を省略する。

そして、ゲイン設定部２２０は、動作モードが線形モードの場合のみ、設定した可変利得増幅器１４０のターゲットゲインの情報（ゲイン情報）を可変利得増幅器１４０に出力する。

以上のように構成された送信回路２００の動作について、ゲイン設定部２２０の動作を中心に説明する。

送信回路１００と同様に、送信回路２００は、送信信号の設定パワーレベルが所定の閾値以上の場合、非線形モードで動作する。非線形モードでは、高周波電力増幅器１７０は飽和領域で動作し、送信信号の設定パワーレベルは、高周波電力増幅器１７０の電源電圧により調整される。そのため、非線形モードでは、高周波電力増幅器１７０に入力される位相変調信号のパワーレベルが一律でなく多少の変動があっても、設定パワーレベルに対する出力パワーレベルの誤差が少ない。このように、非線形モードでは、可変利得増幅器１４０の利得のばらつきによる出力パワーレベルの変動が小さいため、ゲイン調整を行ったとしても、元々の設定パワーレベルに対する出力パワーレベルの誤差が小さいため、ほとんど改善が見られない。

そこで、本実施の形態では、ゲイン設定部２２０は、非線形モードでは、可変利得増幅器１４０のゲイン調整を行わず、線形モードでのみ、可変利得増幅器１４０のゲイン調整を行う。これにより、高周波電力増幅器１７０に与える影響が大きい線形モードにおいて、可変利得増幅器１４０のゲイン変動を抑え、可変利得増幅器１４０のゲイン変動が高周波電力増幅器１７０に与える影響を低減することができる。また、高周波電力増幅器１７０に与える影響が小さい非線形モードでは、ゲイン設定部２２０は、可変利得増幅器１４０のゲインを調整しないので、実施の形態１に比べ、演算量を低減することができる。

以上のように、本実施の形態では、ゲイン設定部２２０は、動作モードが線形モードの場合のみ、送信信号の設定パワーレベルに応じた可変利得増幅器１４０のターゲットレベルと、パワー検出部１５０により検出された可変利得増幅器１４０の出力信号のパワーレベルとの比較結果（出力誤差レベル）に応じて、可変利得増幅器１４０のゲイン（ターゲットゲイン）を調整する。

これにより、実施の形態１に比べ、演算量を低減しつつ、高周波電力増幅器１７０に与える影響が大きい線形モードにおいて、可変利得増幅器１４０のゲイン変動を抑え、可変利得増幅器１４０のゲイン変動が高周波電力増幅器１７０に与える影響を低減することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１及び実施の形態２では、動作モードに関わらず可変利得増幅器を線形動作させて、動作モード切り替え前後においても、異なる動作モードでの出力誤差レベルを用いて、可変利得増幅器のゲインを調整できるようにした。

可変利得増幅器は常に線形動作するのに対し、高周波電力増幅器は、設定パワーレベルに応じて、線形動作又は非線形動作する。一般に、送信回路の動作環境を考えた場合、周囲温度が変化すると、高周波電力増幅器の特性が変動する。例えば、高周波電力増幅器が線形動作する場合と非線形動作する場合とで、高周波電力増幅器の温度変化時の利得変動が異なるため、出力パワーレベルの変動が異なってしまう。

本実施の形態では、温度変化時に動作モード間で発生する高周波電力増幅器の出力パワーレベルの変動を抑える送信回路について説明する。

図６に、本発明の実施の形態に係る送信回路の要部構成を示す。なお、図６の本実施の形態に係る送信回路において、図５と共通する構成部分には、図５と同一の符号を付して説明を省略する。図６の送信回路３００は、図５の送信回路２００に対して、ゲイン設定部１６０に代えて、ゲイン設定部３２０を有し、高周波電力増幅器１７０の周囲温度を測定する温度検出部３１０を追加した構成を採る。

温度検出部３１０は、高周波電力増幅器１７０の付近の温度もしくは周辺温度を測定し、測定結果を温度情報として、ゲイン設定部３２０に出力する。

ゲイン設定部３２０は、可変利得増幅器１４０のゲインを設定する。ゲイン設定部３２０には、スロット毎に、パワー検出部１５０により検出された実際の可変利得増幅器１４０の出力パワーレベルの情報と、スロット毎の出力設定レベルの情報（設定パワーレベル情報）と、モード信号とが入力される。ゲイン設定部３２０は、ゲイン設定部１６０と同様に、パワー検出部１５０で検出した実際の出力パワーレベルと、設定パワーレベル情報から決まる理想的な出力パワーレベル（設定パワーレベル）の比較を行い、ゲイン設定部１６０と同様に、設定パワーレベルに対する出力パワーレベルの誤差（出力レベル誤差）を算出する。

更に、本実施の形態では、ゲイン設定部３２０は、温度検出部３１０により取得された温度情報に基づいて、高周波電力増幅器１７０の利得変動量を推定する。具体的には、ゲイン設定部３２０は、２つの動作モードごとに、温度変化と、温度変化に起因して高周波電力増幅器１７０の利得が変動する量である、利得変動量とが対応付けられたテーブルを有し、テーブルから温度変化に対応付けられた利得変動量を読み出す。そして、ゲイン設定部３２０は、２つの動作モード間での利得変動量の差分（以下「利得差分」という）を算出する。

そして、ゲイン設定部３２０は、出力誤差レベル、利得差分及びモード信号を用いて、次のスロットの可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを設定する。

具体的には、ゲイン設定部３２０は、次のスロットにおいて、今のスロットの設定パワーレベルと、一つ前のスロットで算出した出力誤差レベルとから、出力誤差レベルをキャンセルし、かつ、動作モードが切り替わるタイミングでは、利得差分に基づいて２つの動作モード間での利得変動量の差分をキャンセルするような可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを設定する。ゲイン設定部３２０は、設定した可変利得増幅器１４０のターゲットゲインの情報（ゲイン情報）を可変利得増幅器１４０に出力する。

以上のように、本実施の形態では、温度検出部３１０は、高周波電力増幅器１７０の付近の温度もしくは周辺温度を測定する。そして、ゲイン設定部３２０は、設定パワーレベルに対する出力パワーレベルの誤差（出力誤差レベル）を算出する。ゲイン設定部３２０は、更に、温度変化に基づいて高周波電力増幅器１７０の利得変動量を推定し、動作モード間での利得変動量の差分に基づいて、動作モード切り替え時の可変利得増幅器１４０のターゲットゲインを調整する。

このようにして、送信回路３００は、可変利得増幅器１４０のゲイン変動に加え、高周波電力増幅器１７０の温度特性によるゲイン変動を動作モード毎に補正する。これにより、動作モードにより異なる高周波電力増幅器１７０の温度特性によるゲイン変動を抑え、温度変化に起因する歪み成分を補償し、信号品質の劣化を抑圧することができる。

（実施の形態４）
実施の形態３では、高周波電力増幅器が線形動作する場合と非線形動作する場合とで、高周波電力増幅器の温度変化時の利得の変動量が異なるために出力パワーレベルの変動が異なることに着目し、温度変化時に動作モード間で発生する高周波電力増幅器の利得変動に起因する出力パワーレベルの変動を抑える送信回路について説明した。温度変化時には、高周波電力増幅器の出力パワーレベルが変動する以外に、高周波電力増幅器に供給される電源電圧も変動する場合がある。

そこで、本実施の形態では、温度変化時に、高周波電力増幅器に供給される電源電圧を調整して、高周波電力増幅器に供給される電源電圧を一定に維持する送信回路について説明する。

図７に、本実施の形態に係る送信回路の要部構成を示す。なお、図７の本実施の形態に係る送信回路において、図６と共通する構成部分には、図６と同一の符号を付して説明を省略する。図７の送信回路４００は、図６の送信回路３００に対して、温度検出部３１０に代えて、温度検出部４１０を有し、ゲイン設定部４２０及びゲイン調整器４３０を追加した構成を採る。

温度検出部４１０は、温度検出部３１０と同様に、高周波電力増幅器１７０の付近の温度もしくは周辺温度を測定する。温度検出部４１０は、測定結果を温度情報として、ゲイン設定部３２０及びゲイン設定部４２０に出力する。

ゲイン設定部４２０は、ゲイン調整器４３０のゲインを設定する。ゲイン設定部４２０には、スロット毎に、温度検出部４１０により取得された温度情報が入力される。

ゲイン設定部４２０は、温度情報に基づいて、信号生成部１２０から電源電圧制御部１３０に出力される振幅成分信号に対し、電源電圧制御部１３０から出力されるべき理想的な電源電圧と、実際の電源電圧との電圧差（以下「電圧変動量」という）を推定する。具体的には、ゲイン設定部４２０は、温度変化と、温度変化に起因して電源電圧制御部１３０から出力される電源電圧が変動する電圧変動量とが対応付けられたテーブルを有し、テーブルから温度変化に対応付けられた電圧変動量を読み出す。

そして、ゲイン設定部４２０は、電圧変動量を用いて、次のスロットでのゲイン調整器４３０のゲインを設定する。具体的には、ゲイン設定部４２０は、推定した電圧変動量を補正するよう、ゲイン調整器４３０のゲインを設定する。ゲイン設定部４２０は、例えば、設定したゲインに応じたゲイン係数をゲイン調整器４３０に出力する。

ゲイン調整器４３０は、ゲイン設定部４２０より設定されたゲインに基づいて、信号生成部１２０から出力される振幅成分信号のレベルを調整し、調整後の振幅成分信号を電源電圧制御部１３０に出力する。

ゲイン調整器４３０は、例えば、掛算器により構成される。ゲイン調整器４３０は、掛算器を用いて、振幅成分信号にゲイン設定部４２０により設定されるゲイン調整器４３０のゲインに応じたゲイン係数を乗算することにより、振幅成分信号のレベルを調整する。これにより、温度変化に起因して電源電圧制御部１３０から出力される電源電圧が変動する電圧変動量を抑えることができる。

以上のように、本実施の形態では、温度検出部４１０は、高周波電力増幅器１７０の付近の温度もしくは周辺温度を測定する。そして、ゲイン設定部４２０は、温度情報に基づいて、振幅成分信号に対応する理想的な電源電圧と、振幅成分信号に対応する実際の電源電圧との差分である電圧変動量を推定し、当該電圧変動量に基づいて、ゲイン調整器４３０により調整される振幅成分信号のゲインを設定する。

このようにして、送信回路４００は、可変利得増幅器１４０のゲイン変動、及び、高周波電力増幅器１７０の温度特性によるゲイン変動の補正に加え、電源電圧制御部１３０の温度変化による電圧変動量を補正する。これにより、電源電圧制御部１３０の温度特性による電圧変動を抑え、温度変化に起因する歪み成分を補償し、信号品質の劣化を抑圧することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。その要旨を逸脱しない範囲において、他の種々の形態によっても実施することが可能である。

本発明に係る送信回路及び送信方法は、動作モードとして線形動作モードと非線形動作モードとを切り替える送信回路において、回路規模を増大させずに、温度変化或いは個体バラツキに起因して、動作モード切り替え時に発生する出力パワーのばらつきを補償して、送信信号の品質低下を抑えることができ、例えば、携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器に有用である。

１００，２００，３００，４００ 送信回路
１１０，２１０ モード設定部
１２０ 信号生成部
１３０ 電源電圧制御部
１４０ 可変利得増幅器
１５０ パワー検出部
１６０，２２０，３２０，４２０ ゲイン設定部
１７０ 高周波電力増幅器
３１０，４１０ 温度検出部
４３０ ゲイン調整器

Claims (7)

1. 動作モードとして、非線形増幅器として動作する非線形モードと、線形増幅器として動作する線形モードと、を有し、送信信号を出力する高周波電力増幅器を具備する送信回路であって、
   前記送信信号の設定パワーレベルに応じて、前記動作モードを前記非線形モード又は前記線形モードのいずれか一方に切り替えるモード設定手段と、
   前記モード設定手段により設定された動作モードの情報を含むモード信号に応じて、入力信号を第１信号及び第２信号に変換する信号生成手段と、
   前記第１信号に対応する電源電圧を前記高周波電力増幅器に印可する電源電圧制御手段と、
   前記第２信号を増幅する可変利得増幅器と、
   前記可変利得増幅器により増幅された前記第２信号のパワーレベルを検出する検出手段と、
   前記動作モードに関わらず、前記可変利得増幅器を線形動作させる値であって、かつ、前記設定パワーレベルに応じた前記可変利得増幅器のターゲットパワーレベルと前記パワーレベルとの比較結果に応じた値に、前記可変利得増幅器のゲインを設定する第１のゲイン設定手段と、を具備する、
   送信回路。
2. 前記信号生成手段は、非線形モードではポーラ変調を行うために、前記入力信号の振幅変調信号を前記第１信号として生成し、前記入力信号の位相変調信号を前記第２信号として生成する、
   請求項１に記載の送信回路。
3. 前記信号生成手段は、線形モードでは直交変調を行うために、ＤＣ信号を前記第１信号として生成し、前記入力信号の振幅位相変調信号を前記第２信号として生成する、
   請求項１に記載の送信回路。
4. 前記第１のゲイン設定手段は、前記動作モードが前記線形モードの場合にのみ、前記可変利得増幅器のゲインを設定する、
   請求項１に記載の送信回路。
5. 前記高周波電力増幅器の付近の温度もしくは周辺温度を測定する温度検出手段、を更に具備し、
   前記第１のゲイン設定手段は、
   温度の測定結果に基づいて前記高周波電力増幅器の利得変動量を推定し、前記動作モード間での前記利得変動量の差分に基づいて前記動作モード切り替え時に前記可変利得増幅器のゲインを設定する、
   請求項１に記載の送信回路。
6. 前記第１信号のゲインを調整する利得調整器と、
   温度の測定結果に基づいて、前記第１信号に対応する理想的な電源電圧と、前記第１信号に対応する実際の電源電圧との差分である電圧変動量を推定し、前記電圧変動量に基づいて、前記利得調整器により調整される前記ゲインを設定する第２のゲイン設定手段と、を更に具備する、
   請求項５に記載の送信回路。
7. 動作モードとして、非線形増幅器として動作する非線形モードと、線形増幅器として動作する線形モードと、を有し、送信信号を出力する高周波電力増幅器を具備する送信回路における送信方法であって、
   前記送信信号の設定パワーレベルに応じて、前記動作モードを前記非線形モード又は前記線形モードのいずれか一方に切り替え、
   前記動作モードに応じて、入力信号を第１信号及び第２信号に変換し、
   前記第１信号に対応する電源電圧を前記高周波電力増幅器に印可し、
   可変利得増幅器を用いて前記第２信号を増幅し、
   前記可変利得増幅器により増幅された前記第２信号のパワーレベルを検出し、
   前記動作モードに関わらず、前記可変利得増幅器を線形動作させる値であって、かつ、前記設定パワーレベルに応じた前記可変利得増幅器のターゲットパワーレベルと前記パワーレベルとの比較結果に応じた値に、前記可変利得増幅器のゲインを調整する、
   送信方法。
   

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