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WO2015093021A1 - 送信装置および送信方法 - Google Patents

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WO2015093021A1
WO2015093021A1 PCT/JP2014/006206 JP2014006206W WO2015093021A1 WO 2015093021 A1 WO2015093021 A1 WO 2015093021A1 JP 2014006206 W JP2014006206 W JP 2014006206W WO 2015093021 A1 WO2015093021 A1 WO 2015093021A1
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WO
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bands
signal
power
signals
band
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/006206
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English (en)
French (fr)
Inventor
慎吾 山之内
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to JP2015553367A priority Critical patent/JP6481618B2/ja
Priority to US15/105,643 priority patent/US9813090B2/en
Publication of WO2015093021A1 publication Critical patent/WO2015093021A1/ja

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Definitions

  • the present invention relates to a transmission device and a transmission method.
  • the present invention relates to a transmission apparatus and a transmission method for transmitting RF (Radio Frequency) signals in a plurality of carrier frequency bands.
  • RF Radio Frequency
  • PA Power Amplifier
  • the average output power is set so that the instantaneous maximum output power (hereinafter, peak power) is equal to or lower than the saturated output power.
  • peak power The ratio between the peak power and the average output power is called PAR and serves as an index for controlling the power amplifier (PAR: Peak-to-Average Ratio).
  • PAR Peak-to-Average Ratio
  • the PAR of the RF signal has a unique value for each communication standard.
  • the PAR In high-speed wireless communication used in recent years, the PAR has a large value of about several dB to several tens of dB (dB: decibel).
  • examples of high-speed wireless communication include CDMA (Code Division Multiple Access), WLAN (Wireless Local Area Network), terrestrial digital broadcasting, LTE (Long Term Evolution), and the like.
  • the size of PAR in these high-speed wireless communication standards is a factor that greatly reduces the power efficiency of the power amplifier.
  • Outphasing technique In the power amplifier, in order to solve the problem of a decrease in power efficiency when the average output power is set low, an outphasing technique (Outphasing technique) has been actively studied in recent years.
  • the transmission signal is separated into two constant envelope signals (also called outfading signals), the two separated constant envelope signals are amplified, and the two amplified constant envelope signals are synthesized.
  • the transmission signal can be separated into two constant envelope signals that do not have amplitude fluctuation and do not need to take back-off. Therefore, the constant envelope signal is amplified using a power-efficient nonlinear amplifier. Can do. As a result, the transmission signal can be amplified while ensuring both linearity of the output signal and improvement in power efficiency.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for solving such problems in the out-fading type PA.
  • Patent Document 1 discloses a method in which a phase adjuster is installed in front of a power amplifier, and the out fading angle ⁇ is corrected by the phase adjustment function of the phase adjuster.
  • Patent Document 2 discloses a mode in which an RF signal having a constant amplitude is amplified by a power amplifier at the time of high output, and an RF modulation signal that varies in amplitude without performing the fading operation is output at a low output. A method of performing switching is disclosed.
  • Non-Patent Document 1 discloses Carrier Aggregation technology (hereinafter, CA technology) that collects and uses a plurality of fragmented bands.
  • CA technology Carrier Aggregation technology
  • a wide band can be secured by bundling a plurality of bands, and the transmission speed can be increased.
  • the CA technology can be applied, even when a plurality of operators intermittently allocate a band or when a plurality of operators share a band, communication corresponding to each can be performed.
  • the characteristics of a general out-fading type PA are narrow band, and usually only one band is supported. Therefore, in order to make the out-fading PA compatible with the CA technology, it is necessary to install the same number of power amplifiers as the number of bands used. For this reason, there is a problem in that the circuit size and cost increase when the outfading type PA is applied to a radio communication system with a large number of bands used. Further, in a wireless communication system using the CA technology, a transmission device that transmits RF signals in a plurality of bands (bands) is required, and there is a problem that such a transmission device is also required to improve power efficiency. .
  • the method of switching the mode between the high output and the low output as in Patent Document 2 has a problem that the power efficiency is lowered because the out fading operation is not performed at the low output.
  • the present invention provides a transmission apparatus and a transmission method capable of realizing a power-saving power amplifier corresponding to Carrier Aggregation technology using a plurality of bands at a small size and low cost while improving amplitude accuracy and power efficiency.
  • the purpose is to do.
  • the transmitter of the present invention is a transmitter that transmits RF signals of a plurality of bands, and generates first and second constant envelope signals having different phases from baseband signals corresponding to the plurality of bands.
  • the modulating means, the power amplifying means for amplifying each of the first and second constant envelope signals generated by the modulating means, and the first and second constant envelope signals amplified by the power amplifying means are combined.
  • the transmission method of the present invention is a transmission method for transmitting RF signals of a plurality of bands, and generates first and second constant envelope signals having different phases from baseband signals corresponding to each of the plurality of bands. And amplifying each of the first and second constant envelope signals generated by the modulating means, and combining the first and second constant envelope signals amplified by the power amplifying means, respectively. An RF signal in which the amplitude information included in the baseband signal corresponding to is reproduced is generated.
  • the transmission method of the present invention is a transmission method for transmitting RF signals of a plurality of bands.
  • a baseband signal of a band that is equal to or more than a set determination criterion For a baseband signal of a band that is equal to or more than a set determination criterion, a baseband signal corresponding to the plurality of bands is used.
  • First and second constant envelope signals having different phases are generated for each of a plurality of bands, and each of the first and second constant envelope signals generated for each of the plurality of bands is amplified, and each of the plurality of bands is amplified.
  • a plurality of bands according to the phase difference between the first and second constant envelope signals generated for each of the plurality of bands.
  • the quadrature modulation signal generated for each of the plurality of bands is generated by generating a quadrature modulation signal that is an RF signal, amplifying each of the quadrature modulation signals generated for each of the plurality of bands, and combining the amplified quadrature modulation signals
  • a linear amplification operation for generating an RF signal in which amplitude information contained in each of a plurality of baseband signals in a plurality of bands is reproduced according to the signal is selected.
  • a power-saving power amplifier corresponding to the Carrier Aggregation technology using a plurality of bands can be realized in a small size and at a low cost while improving amplitude accuracy and power efficiency.
  • N shown in the drawings represents an integer value of 2 or more.
  • components having the same function are numbered with a number (including N) at the end of the same symbol, but the number at the end of the symbol may be omitted in the description.
  • the main feature of the present invention is to realize a transmission apparatus including power amplification means corresponding to CA technology capable of simultaneously amplifying signals of a plurality of frequencies generated by a modulation means (signal generator).
  • CA Carrier Aggregation
  • the transmission apparatus 1 of the present invention includes a modulation unit 10, a power amplification unit 30, and a synthesis unit 50.
  • the power amplifying unit 30 includes first and second power amplifying units 31 and 32.
  • the modulation means 10 includes a plurality of baseband signal generation means 11 (11-1 to N), a plurality of constant envelope signal generation means 12 (12-1 to N), and two synthesizers 20 ( First and second combiners 21 and 22) are included.
  • the baseband signal is also called a BB signal (BB: Baseband).
  • the constant envelope signal generation means 12-i is based on the baseband signal of each band generated by the baseband signal generation means 11-i, and first and second constant envelopes that are two constant amplitude RF signals. Generate a line signal.
  • the first and second constant envelope signals have different phases with respect to the baseband signal. In the present embodiment, the phase of the first constant envelope signal is advanced compared to the baseband signal, whereas the phase of the second constant envelope signal is delayed compared to the baseband signal. .
  • the out-fading signal described later is a subordinate concept of the constant envelope signal.
  • the amplitude is constant, and there is no restriction on the phase.
  • the outfading signal has a constant amplitude and a constraint that a phase is given by Equation 4 described later.
  • the constant envelope signal is an out fading signal
  • the phase difference (out fading angle) between the first and second constant envelope signals with respect to the baseband signal is equal.
  • the phase difference between the first and second constant envelope signals may not necessarily be equal.
  • the first constant envelope signal of each band is synthesized by the first synthesizer 21 in the modulation means 10 and then inputted to the first power amplification means 31.
  • the second constant envelope signal of each band is synthesized by the second synthesizer 22 in the modulation means 10 and then inputted to the second power amplification means 32.
  • the first constant envelope signal amplified by the first power amplifying means 31 and the second constant envelope signal amplified by the second power amplifying means 32 were installed at the output of the power amplifying means 30.
  • the signals are synthesized by the synthesizing means 50, and the RF modulation signal of each band is reproduced.
  • the reproduced RF modulated signal of each band is used for transmission as a transmission signal.
  • the transmitter 1 of this outline includes a plurality of mode switching units 13 (13-1 to N) and a plurality of orthogonal modulation units 14 (14-1 to N) in the modulation unit 10. And may be further provided.
  • each mode switching unit 13 selects which one of the constant envelope signal generation unit 12 and the orthogonal modulation unit 14 processes the baseband signal for each band.
  • the constant envelope signal generation means 12 When a baseband signal is processed by the constant envelope signal generation means 12 in a certain band, two constant envelope signals are generated based on the baseband signal.
  • the generated two constant envelope signals are amplified by the first or second power amplifying means 31 and 32, respectively, and then combined by the combining means installed at the outputs of the first and second power amplifying means 31 and 32. 50, the RF modulated signal is reproduced.
  • an RF signal (orthogonal modulation signal) is generated by carrying the baseband signal to the carrier frequency of the band.
  • the quadrature modulation signal is amplified by the first and second power amplifying means 31 and 32 and then transmitted via the combining means 50 installed at the output of the first and second power amplifying means 31 and 32.
  • the first and second power amplifying means 31 and 32 amplify RF signals of a plurality of bands including a constant envelope signal or a quadrature modulation signal.
  • the mode switching means 13 selects the processing by the quadrature modulation means 14 for the band transmitted at a low output, and selects the processing by the constant envelope signal generation means 12 for the band transmitted at a high output.
  • the transmitter according to this outline having the configuration of FIG. 3 does not require a phase adjusting unit for adjusting the phase of the RF signal input to the power amplifying unit, so that the circuit is simplified and the phase adjusting unit itself is used. The effect that the resulting amplitude error does not occur is obtained.
  • the power amplifying means can always be operated in a state close to saturation, and power efficiency can be maintained high. That is, it is possible to achieve both the maintenance of the power efficiency and the suppression of the amplitude error at the time of low output.
  • RF signals in a plurality of carrier frequency bands are simultaneously amplified with a small number of power amplifiers, and high efficiency of the power amplifier is realized by an out-fading operation.
  • an apparatus that supports multiband transmission that is small in size, low in cost, and low in power consumption.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a signal waveform processed by the transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the transmission apparatus includes a modulator 110 (signal generator), two power amplifiers 113 and 114, and a combiner 117.
  • the modulator 110 includes a plurality of baseband signal generators 111 (111-1 to 111-N), a plurality of out-fading signal generators 112 (112-1 to N), and two combiners. 121 and 122.
  • N represents the number of bands to be transmitted, and N is an integer of 2 or more.
  • Each signal is represented by the following equations 1 to 3.
  • a i (t) and ⁇ i (t) are the amplitude and phase of the baseband signal carried by the RF modulation signal 118-i of band i, respectively, and depend on time t.
  • a max (i) is an amplitude of the constant amplitude RF signals 115-i and 116-i of the band i, and is a constant.
  • G i is the gain in band i of power amplifiers 113 and 114.
  • ⁇ i (t) is the out-fading angle of the RF signals 115-i and 116-i having constant amplitude in the band i.
  • the out fading angle ⁇ i (t) is set to a value given by the following expression 4 for each band.
  • ⁇ i (t) cos ⁇ 1 [A i (t) / G i A max (i) ] (4)
  • the amplitude of the RF modulation signal 118-i obtained by combining the RF signals 115-i and 116-i having a constant amplitude is set to the amplitude A i (t) of the baseband to be carried. It becomes possible.
  • the power amplifiers 113 and 114 amplify a plurality of bands of RF signals.
  • a condition for operating the power amplifiers 113 and 114 in a saturated state is given by the following Expression 5.
  • [G 1 A max (1) ] 2 + [G 2 A max (2) ] 2 +... + [G N A max (N) ] 2 P sat (5)
  • P sat is a constant determined by the saturation power of the power amplifiers 113 and 114.
  • An example of the synthesizer 117 having the above characteristics will be described in comparison with related technology.
  • FIG. 6 is an example of a circuit configuration from the modulator 101 (signal generator) to the synthesizer 107 in the out-fading PA according to the related art.
  • 6 includes a ⁇ / 4 line 221 and 222 (1 ⁇ 4 wavelength transmission line), an inductor element 223, and a capacitive element 224.
  • the outputs of the power amplifiers 113 and 114 are combined via the ⁇ / 4 line 221 or 222.
  • a capacitor element 224 is added in order to maintain the load impedance viewed from the power amplifiers 113 and 114 even when the amplitude of the RF modulation signal (that is, the out fading angle ⁇ ) changes.
  • a capacitor element 224 is added. In this way, a synthesis method for keeping the load impedance viewed from the power amplifier at an optimum value is called Chireix synthesis.
  • FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing an example of the internal configuration of the synthesizer 117 according to the present embodiment.
  • the combiner 117 includes transmission lines 131 and 132 and reactance element circuits 133 and 134.
  • the transmission lines 131 and 132 in the combiner 117 shown in FIG. 7 correspond to the ⁇ / 4 lines 221 and 222 in the combiner 107 of the transmission apparatus according to the related technology shown in FIG.
  • the ⁇ / 4 lines 221 and 222 in the related art combiner 107 have an electrical length of 1 ⁇ 4 wavelength in a single band.
  • the transmission lines 131 and 132 in the combiner 117 in the present invention shown in FIG. 7 are configured to have an electrical length of 1 ⁇ 4 wavelength in a plurality of bands.
  • the transmission lines 131 and 132 shown in FIG. 7 are configured by three transmission lines (161-1, 161-2, 162-2), respectively, so as to have an electrical length of ⁇ / 4 wavelength in two bands. can do.
  • reactance element circuits 133 and 134 in the combiner 117 shown in FIG. 7 correspond to the inductor element 223 and the capacitive element 224 in the combiner 107 of the transmitting apparatus according to the related technology shown in FIG.
  • the values of the inductor element 223 and the capacitive element 224 in the combiner 107 according to the related technique shown in FIG. 6 are designed to give reactance necessary for Chireix combining. However, the inductor element 223 and the capacitive element 224 in the related art are given a desired reactance value only in a single band.
  • the reactance element circuits 133 and 134 in the combiner 117 according to the present embodiment shown in FIG. 7 are designed to have reactance element values necessary for Chireix combining in a plurality of bands.
  • the reactance element circuits 133 and 134 shown in FIG. 7 are each composed of two reactance elements (capacitance element 171 and inductor element 172, capacitance element 173 and inductor element 174). Therefore, it can be designed to have a desired reactance element value in two bands. In the present embodiment, it is desirable to design the reactance values of the reactance element circuits 133 and 134 so that the absolute values are the same and the signs are different in the two bands to be transmitted.
  • the configuration of the synthesizer 117 shown in FIG. 7 is an example of a synthesizer that realizes Chireix synthesis corresponding to two bands.
  • the transmission lines 131 and 132 are as shown in FIG. 8
  • the reactance element circuit 133 is as shown in FIG. 9
  • the reactance element circuit 134 is as shown in FIG. Should be expanded as follows.
  • the transmission lines 131 and 132 shown in FIG. 8 can be designed to have an electrical length of ⁇ / 4 wavelength in more bands by increasing the number of constituent transmission lines 161-i and 162-i. it can.
  • the reactance element circuits 133 and 134 can be designed to have reactance element values necessary for Chireix synthesis in more bands by increasing the number of capacitive elements and inductor elements as constituent elements.
  • the number R of capacitive elements and inductor elements constituting the reactance element circuits 133 and 134 is equal to N / 2
  • reactance element values necessary for Chireix synthesis can be realized in N bands.
  • it is desirable that the reactance values of the reactance element circuits 133 and 134 are designed to have the same absolute value and different positive and negative signs in a plurality of bands to be transmitted.
  • the ⁇ / 4 line inside the synthesizer 107 is a factor for narrowing the PA characteristics. Therefore, when the related technology outphasing type PA is adapted to the CA technology, it is necessary to install the same number of power amplifiers as the number of bands used.
  • the transmission apparatus in the present embodiment, it can be changed according to the number of bands using the ⁇ / 4 line inside the combiner 117. Therefore, the PA characteristic can be widened. Therefore, it is not necessary to increase the number of power amplifiers even if the number of bands used increases, so that it is possible to realize a multiband transmission-compatible device that achieves miniaturization and cost reduction and reduced power consumption.
  • the output of the power amplifiers 113 and 114 is connected to the two primary terminals of the transformer element 141 in the synthesizer 117-2 of the first modification.
  • a ground terminal 143 and an output terminal 144 are connected to the two secondary terminals of the transformer element 141, respectively.
  • the output of the power amplifier 113 is connected to one end on the primary side of the transformer element 141, and the output of the power amplifier 114 is connected to one end on the secondary side of the transformer element 141.
  • the transformer element has two terminals on the input side (primary side) and the output side (secondary side), respectively, so there are a total of four terminals.
  • the output terminals of the power amplifiers 113 and 114 are connected to different ends of the transformer element, respectively, and the remaining two ends are connected to the output terminal or the ground terminal 143 of the transmitter.
  • the synthesizer 117 including the transformer elements shown in FIG. 11 or FIG. 12, it is possible to perform an out fading operation in a wide band, and the load impedance viewed from the power amplifier is appropriately set according to the output power. Modulated.
  • FIG. 13 shows an example in which outputs of the power amplifiers 113 and 114 are combined by a combiner 117-4 configured by transmission lines 151 and 152 having different lengths.
  • the synthesizer 117-4 in FIG. 13 it is possible to perform an out fading operation, and the load impedance viewed from the power amplifier is appropriately modulated according to the output power.
  • the first embodiment of the present invention it is possible to simultaneously transmit a plurality of bands of RF signals by the two power amplifiers 113 and 114 regardless of the number of bands to be transmitted. is there. That is, in this embodiment, it is not necessary to increase the number of power amplifiers even if the number of bands to be transmitted increases.
  • the number of necessary power amplifiers can be reduced as compared with related technology that requires the same number of power amplifiers as the number of transmission bands.
  • the cost and size of the transmission apparatus can be reduced.
  • the effect of this embodiment is greater as the number of transmission bands is larger. Therefore, the transmission apparatus according to the present embodiment is suitable as a communication apparatus compatible with CA technology.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a functional configuration of a transmission apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the transition of the waveform of a signal processed in the transmission apparatus according to the second embodiment of FIG.
  • the mode switch 123-i switches the output signal of the baseband signal generator 111-i so that it is input to either the quadrature modulator 124-i or the out-fading signal generator 112-i.
  • FIG. 14 shows an example of switching the mode switch 123 by performing an out fading operation using the band 1 and the band N and linearly amplifying the RF modulation signal using the band 2. By switching the switch inside the mode switch 123, the signal from the baseband signal generator 111 is input to the out fading signal generator 112 or the quadrature modulator 124.
  • Quadrature modulator 124-i outputs the RF modulated signal obtained by frequency conversion of baseband signals output from the baseband signal generator 111-i to the carrier frequency f cm band i.
  • the quadrature modulator 124-i performs a linear amplification operation that amplifies an RF modulation signal whose amplitude varies without performing an out-fading operation. That is, the quadrature modulator 124-i modulates the baseband signal generated by the baseband signal generator 111-i into a quadrature modulation signal that is an RF signal that is carried on a carrier for each of a plurality of bands.
  • the mode switch 123-k corresponding to the band k outputs the baseband signal output from the baseband signal generator 111-k corresponding to the band k to the out-fading signal generator 112-k.
  • the subsequent operation is the same as that of the first embodiment. That is, according to the transmitter of the second embodiment, two out-fading RF signals 115-k and 116-k are generated from the out-fading signal generator 112-k.
  • the RF signals 115-k and 116-k are not necessarily limited to a constant amplitude in order to cause the power amplifiers 113 and 114 to saturate.
  • the RF signals 115-k and 116-k for the out-fading operation are input to the power amplifier 113 or 114 via the combiner 121 or 122.
  • the RF signals 115-k and 116-k are amplified by the power amplifier 113 or 114, and then synthesized by the synthesizer 117 to reproduce the RF modulation signal 118-k of band k.
  • Quadrature modulator 124-m outputs an RF modulated signal obtained by frequency conversion of baseband signals output from the baseband signal generator 111-m to the carrier frequency f cm band m.
  • the RF modulation signal output from the quadrature modulator 124-m is input to both the power amplifiers 113 and 114 via both the combiners 121 and 122.
  • the RF modulation signal 115-m and the RF modulation signal 116-m input to the power amplifier 113 or 114 are the same signal.
  • the RF modulation signal output from the quadrature modulator 124-m is amplified by the power amplifiers 113 and 114, and then output as the RF modulation signal 118-m of band m via the synthesizer 117.
  • the RF modulation signals 115-m and 116-m output from the quadrature modulator 124-m have a linear relationship with the RF modulation signal 118-m of the band m.
  • the mode switch 123 switches, for example, an out fading operation and a linear amplification operation based on a determination criterion (threshold value) set as shown below. Note that the following criteria (threshold values) are merely examples, and the switching operation of the mode switch 123 is not limited to the following method.
  • the mode switch 123 switches so that a baseband signal in a band lower than the band number threshold is output to the quadrature modulator 124, and a baseband signal in a band equal to or higher than the band number threshold is output to the out fading signal generator 112. To work.
  • BQ are the numbers of the bands performing the out-fading operation
  • B (Q + 1),..., BN are the numbers of the bands performing the linear operation (Q is an integer smaller than N).
  • the amplitudes A in (m) (t) of the RF signals 115-m and 116-m input to the power amplifier 113 or 114 in the band m performing the linear amplification operation are output from the baseband signal generator 111-m. Determined by the amplitude of the baseband signal.
  • the amplitudes A in (k) (t) of the RF signals 115-k and 116-k input to the power amplifier 113 or 114 in the band k performing the out-fading operation are saturated with the power amplifiers 113 and 114. It is desirable to set as follows.
  • the amplitude A k (t) of the RF modulation signal 118-k to be transmitted is output from the baseband signal generator 111-k by controlling the out fading angle ⁇ k (t). Determined to be proportional to the amplitude of the baseband signal.
  • the out fading angle ⁇ k (t) is controlled based on the equations 1 to 4 shown in the first embodiment. Therefore, the amplitude A in (k) (t) of the RF signals 115-k and 116-k is equal to the amplitude of the baseband signal output from the baseband signal generator 111-k as long as the following Expression 7 is satisfied. It can be set independently.
  • the RF signal in the band k with respect to the time variation of the amplitude A in (m) (t) of the RF signal 115-m (116-m) input to the power amplifier 113 (114) in the band m.
  • the amplitude A in (k) (t) of 115-k (116-k) may be changed over time.
  • the saturation operation condition of Equation 6 is satisfied.
  • the amplitude error can be suppressed by performing the linear amplification operation instead of the outphasing operation in which the amplitude error is a problem in the band m where the output amplitude is low. .
  • the phase adjustment of the RF signal input to the power amplifiers 113 and 114 is performed. There is no need for a phase adjuster for performing. Therefore, the circuit is simplified as compared with the related art of Patent Document 1, and there is an effect that an amplitude error caused by the phase adjuster itself does not occur.
  • Patent Document 2 International Publication No. 2008-093404.
  • it operates by only one band, performs an out fading operation at a high output, and performs a linear amplification operation at a low output. Amplitude error at low output can be suppressed.
  • the related art of Patent Document 2 has a problem in that the power efficiency is lowered because the out fading operation is not performed at the time of low output.
  • the second embodiment of the present invention while a plurality of bands of RF signals are amplified by a single power amplifier, a low-power band performs linear operation, but out-fading is performed in other high-power bands.
  • the operation can be performed.
  • the power amplifier can always be operated in saturation while satisfying the condition of Equation 6, and the power efficiency can be maintained high. That is, unlike the related art of Patent Document 2, the second embodiment of the present invention has an effect that it is possible to simultaneously suppress the amplitude error at the time of low output and maintain the power efficiency.
  • the number of necessary power amplifiers can be reduced, especially when the number of transmission bands is large, as compared with the transmission apparatus according to the related art.
  • the effect of reducing the cost and size of the transmission device can be obtained.
  • the third embodiment is realized by a transmitter having the same configuration as that of the second embodiment shown in FIG.
  • Performing an out fading operation in BQ) is the same as in the second embodiment.
  • the following equation 8 is used instead of equation 6 as a condition satisfied by the amplitude A in (k) of the RF signals 115-k and 116-k in the out-fading operation.
  • the power amplifiers 113 and 114 perform the saturation operation. Not performed.
  • the power efficiency is substantially determined by the amplitudes of the RF signals 115-k and 116-k in the high-power band k that performs an out-fading operation.
  • the amplitudes of the RF signals 115-m and 116-m in the low-power band m that performs the linear amplification operation hardly affect the power efficiency. Therefore, even when the RF signals 115-m and 116-m of the band m performing the linear amplification operation are backed off and deviated from the saturation condition of Expression 8, the power efficiency is almost changed from the state satisfying the saturation condition of Expression 8. High power efficiency is maintained without.
  • FIG. 16 is a configuration diagram of a transmission apparatus according to a related technique (Patent Document 2) using an out-fading technique.
  • the transmitter shown in FIG. 16 includes a modulator 101 including a baseband signal generator 111 and an out-fading signal generator 112, two power amplifiers 113 and 114, and a combiner 117.
  • the transmission apparatus according to the related technique of FIG. 16 will be described in detail later.
  • FIG. 17 shows the power efficiency (drain efficiency) of the transmission apparatus of the related technology shown in FIG.
  • the transmission apparatus transmits only one band (800 MHz) RF signal, performs an out fading operation at a high output (15 dBm or more), and performs a linear amplification operation at a low output (15 dBm or less).
  • the left side of the alternate long and short dash line performs a linear amplification operation
  • the right side performs an out fading operation.
  • the power efficiency is improved from the theoretical value of the power efficiency of the class B PA.
  • the power efficiency is almost the same as the theoretical value of class B PA, and the power efficiency decreases as the output power decreases.
  • FIG. 18 shows the power efficiency (drain efficiency) of the transmission apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the power efficiency of the transmission device based on the present invention and the power efficiency of the transmission device based on the related technology of Patent Document 2 are plotted in the same graph.
  • the transmission apparatus transmits RF signals of two bands (800 MHz and 2 GHz) simultaneously in parallel.
  • the 2 GHz band (band 2)
  • an out fading operation is performed, and the output power is fixed at 16 dBm.
  • the 800 MHz band (band 1)
  • linear amplification operation is performed, and sweeping is performed with the values described on the horizontal axis of the graph.
  • the power efficiency of the transmission apparatus is hardly decreased.
  • the power amplifiers 113 and 114 are maintained in saturation or close to the state by performing operation of high output power in another band. This is because power efficiency can be maintained at a high level.
  • FIG. 19 and 20 are block diagrams showing a functional configuration of a transmission apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a matching circuit 201 is inserted between the synthesizer 117 and the output terminal 204 in order to achieve impedance matching between the synthesizer 117 and the output terminal 204 as shown in FIG. .
  • the power amplifiers 113 and 114 and the combiner 117 are connected.
  • Each matching circuit 202 is inserted.
  • the transmission apparatus is characterized in that it includes a matching circuit that performs impedance matching on either of the inputs and outputs of the synthesizer 117.
  • the configuration and operation of the transmission apparatus according to the fourth embodiment are the same as those of the first to third embodiments except that either the matching circuit 201 or 202 is inserted. According to the fourth embodiment of the present invention, the same advantages as in the first to third embodiments can be obtained.
  • FIGS. 21 and 22 are block diagrams showing a functional configuration of a transmission apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the transmission apparatus according to this embodiment includes an antenna (transmission unit) that transmits RF modulation signals of a plurality of bands.
  • the transmission means can transmit an RF signal of at least one band (also referred to as a band).
  • the demultiplexer 213 installed at the output of the synthesizer 117 separates the RF modulation signal 118-i for each frequency band, and then demultiplexes.
  • the RF modulation signal 118-i is transmitted by the antenna 212-i installed at the output of the device 213.
  • the demultiplexer 213 is also called demultiplexing means.
  • an RF modulation signal 118-i having one frequency is transmitted by one antenna 212-i.
  • RF signals of a plurality of bands are transmitted simultaneously in parallel by two power amplifiers regardless of the number of bands to be transmitted. Things are possible.
  • the transmission apparatus according to the embodiment of the present invention can reduce the number of necessary power amplifiers and reduce the cost of the transmission apparatus. There is an effect that the size can be reduced. In particular, when the number of transmission bands is large, the effect of the transmission apparatus according to the present embodiment is exhibited.
  • the transmission apparatus according to the embodiment of the present invention has the following improvement effects compared to the transmission apparatus disclosed in the related art (Patent Document 1 or 2).
  • the transmission device of the present invention has an effect that it is possible to maintain both power efficiency and suppress an amplitude error at low output.
  • Out fading technology (Out fading technology)
  • LINC LINear amplification with Nonlinear Components
  • the out fading signal generator 112 generates two constant amplitude (constant envelope) RF signals from the baseband signal output from the baseband signal generator 111.
  • the two constant amplitude RF signals are amplified by the power amplifier 113 or 114, respectively.
  • the RF signal amplified by the power amplifier 113 or 114 is synthesized by the synthesizer 117. Through synthesis in the synthesizer 117, an RF modulation signal carrying a baseband signal is reproduced from two constant amplitude RF signals.
  • the RF modulation signal is transmitted as a transmission signal.
  • the RF modulation signal is S (t), and the two constant amplitude RF signals are S a (t) and S b (t), respectively.
  • each signal is expressed by the following equations 9 to 11.
  • S (t) A (t) cos (2 ⁇ f c t + ⁇ (t)) (9)
  • S a (t) GA max cos (2 ⁇ f c t + ⁇ (t) + ⁇ (t)) (10)
  • S b (t) GA max cos (2 ⁇ f c t + ⁇ (t) ⁇ (t)) (11)
  • a (t) and ⁇ (t) are the amplitude and phase of the baseband signal carried in the RF modulation signal, respectively.
  • a max is a constant indicating the amplitude of two constant amplitude RF signals.
  • G is the gain of the power amplifiers 113 and 114.
  • the amplitude GA max of the RF signal output from the power amplifiers 113 and 114 is set to a value at which the power amplifiers 113 and 114 are saturated.
  • ⁇ (t) is a phase called an out fading angle.
  • the out fading angle ⁇ (t) plays a role of controlling the amplitude of the signal S a (t) + S b (t) obtained when two RF signals having a constant amplitude are synthesized.
  • FIG. 23 and FIG. 24 are diagrams showing the baseband signals carried in the two constant amplitude RF signals S a (t) and S b (t) and the RF modulation signal S (t) in a vector diagram. As shown in FIGS.
  • the power amplifiers 113 and 114 amplify an RF signal having a constant amplitude. Therefore, the power amplifiers 113 and 114 can always maintain a saturation operation without taking back-off, and can maintain high power efficiency. Furthermore, since the RF modulation signal is reproduced by the synthesizer 117, linearity is maintained at the same time.
  • FIG. 25 shows the relationship between the amplitude (backoff amount) of the RF modulation signal and the out fading angle ⁇ of the two constant amplitude RF signals.
  • the relationship in FIG. 25 is calculated based on Equation 12. According to FIG. 25, it can be seen that the amplitude of the RF modulation signal is reduced by increasing the out fading angle ⁇ . However, in the region where the out fading angle ⁇ is large (80 to 90 degrees), the amplitude changes greatly with a slight change in ⁇ . This means that a large error occurs in the amplitude with a slight error in the out fading angle ⁇ at the time of low amplitude.
  • a transmission device that transmits RF signals of a plurality of bands, Modulation means for generating first and second constant envelope signals having different phases from a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands; Power amplification means for amplifying each of the first and second constant envelope signals generated by the modulation means; Combining the first and second constant envelope signals amplified by the power amplification means to generate an RF signal in which amplitude information included in a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands is reproduced A transmission device.
  • the modulating means includes A plurality of baseband signal generating means for generating a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands; A plurality of constant envelope signal generating means for generating the first and second constant envelope signals for each of the plurality of bands based on a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands;
  • the power amplification means includes First power amplification means for amplifying the first constant envelope signal; Second power amplifying means for amplifying the second constant envelope signal;
  • the synthesis means includes A plurality of RF signals amplified by the first and second power amplifying means are combined to generate an RF signal in which amplitude information included in a baseband signal corresponding to the plurality of bands is reproduced;
  • the transmitting apparatus according to appendix 1.
  • the modulating means includes Quadrature modulation that modulates a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands into an orthogonal modulation signal that is an RF signal carried on a carrier for each of the plurality of bands, and outputs the modulated signal to the first and second power amplification units Means, (Supplementary note 2) Mode switching means for switching to one of the constant envelope signal generation means and the quadrature modulation means based on a determination criterion in which an output destination of a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands is set The transmitting device according to 1. (Appendix 4) The mode switching means is Outputting a baseband signal of a band less than the criterion to the orthogonal modulation means; 4.
  • the transmission apparatus wherein switching is performed so that a baseband signal in a band equal to or greater than the determination criterion is output to the constant envelope signal generation unit.
  • the mode switching means is Based on the power threshold set for each of the plurality of bands, A baseband signal corresponding to a band in which the power of the RF signal output from the combining unit is less than the power threshold is output to the quadrature modulation unit;
  • the transmission apparatus according to appendix 3 or 4, wherein switching is performed so that a baseband signal corresponding to a band in which the power of the RF signal output from the synthesizing unit is equal to or greater than the power threshold is output to the constant envelope signal generating unit.
  • the mode switching means is A band number threshold is set by ranking each of the plurality of bands in order of the magnitude of the power of the RF signal output from the combining means, Outputting the baseband signal of a band in a rank lower than the band number threshold to the orthogonal modulation means; 6.
  • the transmission device according to claim 3, wherein the baseband signal in a band having a rank equal to or higher than the band number threshold is switched to be output to the constant envelope signal generation unit.
  • the modulating means includes By controlling the sum of power over the entire band of the RF signal output from the first and second power amplifying means to a constant value, the amplitude of the RF signal output to the first and second power amplifying means is adjusted.
  • the transmission device according to any one of appendices 2 to 6 to be set.
  • the modulating means includes The transmission according to any one of appendices 2 to 7, wherein an amplitude of an RF signal output to the first and second power amplifying means is set by causing the first and second power amplifying means to perform a saturation operation. apparatus.
  • the transmitting apparatus according to any one of appendices 1 to 8, further comprising a matching circuit that performs impedance matching on at least one of the input and output of the combining unit.
  • the transmitting apparatus according to any one of appendices 1 to 9, further comprising a matching circuit that performs impedance matching on an output signal of the combining unit.
  • the transmission device according to claim 1. (Appendix 12) Comprising transmission means capable of transmitting an RF signal of at least one band; The transmission means includes The transmitting apparatus according to any one of appendices 1 to 11, which transmits the RF signal generated by the synthesizing unit.
  • a demultiplexing means for separating the RF signal for each band;
  • a plurality of antennas for transmitting the output of the branching means,
  • the branching means is Separating the RF signals of the plurality of bands output from the synthesizing unit for each frequency band and outputting them to each of the plurality of antennas;
  • the plurality of antennas are: The transmission device according to any one of appendices 1 to 12, which transmits an RF signal output from the demultiplexing unit.
  • the synthesis means includes A first reactance element circuit having the output of the first power amplification means as an input; A first transmission line connected to an output terminal using the output of the first reactance element circuit as an input; A second reactance element circuit having the output of the second power amplification means as an input; A second transmission line connected to the output terminal using the output of the second reactance element circuit as an input;
  • the first and second transmission lines are:
  • Each of the plurality of bands has a characteristic equivalent to a transmission line having an electrical length of a quarter wavelength
  • the first and second reactance element circuits are: 14.
  • the transmission device according to any one of appendices 2 to 13, wherein each of the plurality of bands has a reactance value having the same absolute value and different signs.
  • the synthesizing means is composed of a transformer element, The output terminals of the first and second power amplifying means are respectively connected to different ends of the transformer element, 15.
  • the transmitter according to any one of appendices 2 to 14, wherein the remaining two ends of the transformer element are connected to an output terminal or a ground terminal of the transmitter, respectively.
  • the synthesizing means is composed of a transformer element, Output terminals of the first or second power amplifying means are respectively connected to two primary ends of the transformer element,
  • the transmission device according to any one of appendices 2 to 15, wherein an output terminal or a ground terminal of the transmission device is connected to each of two end portions on the secondary side of the transformer element.
  • the synthesizing means is composed of a transformer element, An output terminal of the first or second power amplifying means is connected to one end of the primary side and the secondary side of the transformer element, 16.
  • the transmission device according to any one of appendices 2 to 15, wherein an output terminal or a ground terminal of the transmission device is connected to the other ends of the primary side and the secondary side of the transformer element, respectively.
  • the combining means is composed of two transmission lines having different lengths, One end of the two transmission lines is connected to the output terminal of the transmitter, and the other end is connected to the output terminal of either the first or second power amplifying means, respectively.
  • the transmitter according to the item.
  • a transmission method for transmitting RF signals of a plurality of bands Generating first and second constant envelope signals having different phases from a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands; Amplifying each of the first and second constant envelope signals generated by the modulating means; Synthesizing the first and second constant envelope signals amplified by the power amplification means to generate an RF signal in which amplitude information included in a baseband signal corresponding to each of the plurality of bands is reproduced;
  • (Appendix 20) A transmission method for transmitting RF signals of a plurality of bands, For baseband signals in the band above the set criterion, First and second constant envelope signals having different phases from baseband signals corresponding to the plurality of bands are generated for each of the plurality of bands, and the first and second generated for each of the plurality of bands The first and second generated for each of the plurality of bands by amplifying each of the constant envelope signals and combining the first and second constant envelope signals amplified for each of the plurality of bands.
  • a quadrature modulation signal which is an RF signal carried on a carrier wave for each of the plurality of bands, is generated, each of the quadrature modulation signals generated for each of the plurality of bands is amplified, and the amplified quadrature modulation signal is synthesized.
  • a linear amplification operation for generating an RF signal in which amplitude information included in each of the baseband signals of the plurality of bands is reproduced according to the quadrature modulation signal generated for each of the plurality of bands is selected. And sending method.

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Abstract

　複数の帯域を使用するＣａｒｒｉｅｒ　Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ技術に対応する省電力の電力増幅器を、振幅精度と電力効率の向上を図りながら小型・低コストで実現するため、本発明の送信装置は、複数の帯域に対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を生成する変調手段と、変調手段によって生成された第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅する電力増幅手段と、電力増幅手段によって増幅された第１および第２の定包絡線信号を合成して複数の帯域に対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する合成手段とを備える。

Description

送信装置および送信方法
　本発明は、送信装置および送信方法に関する。特に、複数のキャリア周波数帯のＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を送信する送信装置および送信方法に関する。
　無線通信で使用される送信装置においては、送信するＲＦ信号を増幅する電力増幅器（ＰＡとも呼ぶ）における電力消費量が大きい（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）。そのため、送信装置の開発においては、電力増幅器の電力効率改善が重要課題とされている。また、近年の通信規格においては、スペクトル効率改善のために、信号歪に対する要求が厳しい線形変調が主流になっている。
　電力増幅器においては、線形性を維持するため、瞬時最大出力電力（以下、ピーク電力）が飽和出力電力以下になるように平均出力電力が設定される。ピーク電力と平均出力電力との比はＰＡＲと呼ばれ、電力増幅器を制御する際の指標となる（ＰＡＲ：Ｐｅａｋ－ｔｏ－Ａｖｅｒａｇｅ　Ｒａｔｉｏ）。一般に、電力増幅器においては、増幅する信号のＰＡＲが大きい値を持つ場合ほど、線形性維持のために平均出力電力を飽和出力電力から一層低く設定する（バックオフを取る）ことが必要となる。
　しかしながら、一般的な電力増幅器では、平均出力電力を飽和出力電力から低い比率に下げるほど、電力増幅器へ供給される供給電力と、電力増幅器から取り出される出力電力との比である電力効率が低下するという問題点がある。
　ＲＦ信号のＰＡＲは、通信規格毎に固有の値を有している。近年用いられている高速無線通信において、ＰＡＲはおよそ数ｄＢから十数ｄＢという大きな値となる（ｄＢ：ｄｅｃｉｂｅｌ）。なお、高速無線通信としては、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、地上デジタル放送、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などが挙げられる。これらの高速無線通信の通信規格におけるＰＡＲの大きさが、電力増幅器の電力効率を大きく低下させる要因となっている。
　電力増幅器において、平均出力電力を低く設定した場合の電力効率の低下の問題を解決するため、アウトフェージング技術（Ｏｕｔｐｈａｓｉｎｇ技術）が近年盛んに研究されている。
　アウトフェージング技術では、送信信号を二つの定包絡線信号（アウトフェージング信号ともよぶ）に分離し、分離した二つの定包絡線信号を増幅し、増幅した二つの定包絡線信号を合成する。アウトフェージング技術によれば、振幅変動がなく、バックオフを取る必要がない二つの定包絡線信号に送信信号を分離できるため、定包絡線信号を電力効率の高い非線形増幅器を用いて増幅することができる。その結果、出力信号の線形性の確保と電力効率の向上との両立を図りつつ送信信号を増幅できる。
　しかしながら、アウトフェージング技術には、低出力時に振幅誤差が大きくなるという問題点がある。このようなアウトフェージング型ＰＡにおける問題点を解決する技術が特許文献１および２に開示されている。
　特許文献１には、電力増幅器の前段に位相調整器を設置し、その位相調整器の位相調整機能によってアウトフェージング角αを補正する方法が開示されている。
　特許文献２には、高出力時は一定振幅のＲＦ信号を電力増幅器で増幅するアウトフェージング動作を行い、低出力時はアウトフェージング動作を行わずに振幅変動するＲＦ変調信号をそのまま増幅するというモード切替を行う方法が開示されている。
　また、無線通信の他の重要な課題として、マルチバンド化が挙げられる。マルチバンド化した通信の例として、断片化した複数の帯域を集めて利用するＣａｒｒｉｅｒ　Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ技術（以下、ＣＡ技術）が非特許文献１に開示されている。ＣＡ技術においては、複数の帯域を束ねることによって広帯域を確保し、伝送速度を高速化することができる。例えば、各キャリア周波数が大きく離れたＩｎｔｅｒ－ｂａｎｄ　Ｎｏｎ－ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ　ＣＡモードにおいては、伝播特性の異なる複数のキャリア周波数で同時に通信することによって、通信の安定性を向上させることができる。ＣＡ技術を適用できれば、複数の事業者が断続的に帯域を割り当てる場合や、複数の事業者が帯域を共用する場合であっても、それぞれに対応した通信を行うことができる。
特開２０１３－０４６３５２号公報 国際公開第２００８／０９３４０４号
三木信彦他、「ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄにおける広帯域化を実現するＣａｒｒｉｅｒ　Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ」、ＮＴＴ　ＤｏＣｏＭｏテクニカルジャーナル、２０１０年７月、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．２、ｐ．１２－２１
　一般的なアウトフェージング型ＰＡの特性は狭帯域であり、通常は１バンドのみに対応している。そのため、アウトフェージング型ＰＡをＣＡ技術に対応させるには、使用バンド数と同数の電力増幅器を設置する必要があった。そのため、使用バンド数の多い無線通信システムに対してアウトフェージング型ＰＡを適用させる場合には、回路サイズとコストが増大するという問題点があった。また、ＣＡ技術を用いた無線通信システムにおいては、複数の帯域（バンド）のＲＦ信号を送信する送信装置が必要となり、そのような送信装置においても電力効率の改善が求められるという課題があった。
　また、特許文献１のように電力増幅器の前段に位相調整器を設置する方式では、位相調整器に高い精度が要求される。さらに、電力増幅器に入力されるＲＦ信号と、位相調整器の制御信号とを同期させる必要があり、制御が難しくなるという問題点があった。
　また、特許文献２のように高出力時と低出力時とでモード切替を行う方法では、低出力時にはアウトフェージング動作を行わないために電力効率が低下するという問題点があった。
　本発明は、複数の帯域を使用するＣａｒｒｉｅｒ　Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ技術に対応する省電力の電力増幅器を、振幅精度と電力効率の向上を図りながら小型・低コストで実現することができる送信装置および送信方法を提供することを目的とする。
　本発明の送信装置は、複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信装置であって、複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を生成する変調手段と、変調手段によって生成された第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅する電力増幅手段と、電力増幅手段によって増幅された第１および第２の定包絡線信号を合成して複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する合成手段とを備える。
　本発明の送信方法においては、複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信方法であって、複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を生成し、変調手段によって生成された第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅し、電力増幅手段によって増幅された第１および第２の定包絡線信号を合成して複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する。
　本発明の送信方法においては、複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信方法であって、設定された判定基準以上の帯域のベースバンド信号に対しては、複数の帯域に対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を複数の帯域毎に生成し、複数の帯域毎に生成された第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅し、複数の帯域毎に増幅された第１および第２の定包絡線信号を合成することによって複数の帯域毎に生成された第１および第２の２つの定包絡線信号間の位相差に応じて複数の帯域のベースバンド信号のそれぞれに含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成するアウトフェージング動作を選択し、設定された判定基準未満の帯域のベースバンド信号に対しては、複数の帯域毎の搬送波に搬送させたＲＦ信号である直交変調信号を生成し、複数の帯域毎に生成された直交変調信号のそれぞれを増幅し、増幅された直交変調信号を合成することによって複数の帯域毎に生成された直交変調信号に応じて複数の帯域のベースバンド信号のそれぞれに含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する線形増幅動作を選択する。
　本発明の送信装置によれば、複数の帯域を使用するＣａｒｒｉｅｒ　Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ技術に対応する省電力の電力増幅器を、振幅精度と電力効率の向上を図りながら小型・低コストで実現することができる。
本発明の概要に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の概要に係る送信装置の変調手段の内部構成を示すブロック図である。 本発明の概要に係る送信装置の変調手段の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置が処理する信号波形の一例を示す概念図である。 関連技術に係るアウトフェージング型電力増幅器を備えた送信装置内の合成器の内部構成例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置内の合成器の内部構成の例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る合成器内の伝送線路の内部構成の例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る合成器内のリアクタンス素子回路の内部構成の例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る合成器内のリアクタンス素子回路の内部構成の例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置内の合成器の内部構成例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置内の合成器の内部構成例を示す回路構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置内の合成器の内部構成例を示す回路構成図である。 本発明の第２および第３の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２および第３の実施形態に係る送信装置が処理する信号波形の一例を示す概念図である。 関連技術に係るアウトフェージング型電力増幅器を備える送信装置のブロック構成図である。 関連技術に係る送信装置の出力電力と電力効率との関係を示す特性図である。 本発明の第３の実施形態に係る送信装置の出力電力と電力効率との関係を示す特性図である。 本発明の第４の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。 関連技術に係るアウトフェージング型電力増幅器を備える送信装置においてＲＦ信号に搬送されたベースバンド信号をベクトルで表すベクトル図である。 関連技術に係るアウトフェージング型電力増幅器を備える送信装置においてＲＦ信号に搬送されたベースバンド信号をベクトルで表すベクトル図である。 関連技術に係るアウトフェージング型電力増幅器を備える送信装置における出力信号の振幅とアウトフェージング角との関係を示す特性図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
　以下に示す各図面において、同一または相当部分の部位については同一符号を付して示すこととし、それらの説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において、図面中に示すＮは２以上の整数値を示す。また、同様の機能を有する構成要素については同一の符号の末尾に数字（Ｎを含む）で番号付けをしているが、説明中において符号の末尾の数字を省略する場合がある。
　（本発明の概要）
　まず、本発明の実施形態の説明に先立って本発明の概要について説明する。図１～図３には、本発明の概要に関する図面を示す。
　本発明は、変調手段（信号発生器）により発生された複数の周波数の信号を同時に増幅することが可能なＣＡ技術に対応する電力増幅手段を備えた送信装置を実現することを主要な特徴としている（ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ　Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）。
　図１のように、本発明の送信装置１は、変調手段１０と、電力増幅手段３０と、合成手段５０とを備えている。電力増幅手段３０は、第１および第２の電力増幅手段３１、３２を含む。
　図２のように、変調手段１０は、複数のベースバンド信号発生手段１１（１１－１～Ｎ）、複数の定包絡線信号生成手段１２（１２－１～Ｎ）、二つの合成器２０（第１および第２の合成器２１、２２）を有している。なお、ベースバンド信号はＢＢ信号とも呼ぶ（ＢＢ：Ｂａｓｅｂａｎｄ）。
　各ベースバンド信号発生手段１１－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）は、バンドｉのＲＦ信号に搬送するベースバンド信号を、定包絡線信号生成手段１２－ｉに出力する。
　定包絡線信号生成手段１２－ｉは、ベースバンド信号発生手段１１－ｉにおいて生成された各バンドのベースバンド信号に基づいて、二つの一定振幅のＲＦ信号である第１および第２の定包絡線信号を生成する。第１および第２の定包絡線信号は、それぞれベースバンド信号に対して異なる位相となる。本実施形態においては、第１の定包絡線信号はベースバンド信号と比較して位相が進んでいるのに対し、第２の定包絡線信号はベースバンド信号と比較して位相が遅れている。
　なお、後述するアウトフェージング信号は、定包絡線信号の下位概念である。定包絡線信号の場合は振幅が一定でさえあればよく、位相に制約が入らない。それに対し、アウトフェージング信号は振幅が一定であるとともに、後述する式４によって位相が与えられるという制約が入る。定包絡線信号をアウトフェージング信号とした場合、ベースバンド信号に対する第１および第２の定包絡線信号の位相差（アウトフェージング角）は等しくなる。また、アウトフェージング信号とは異なる定包絡線信号の場合は、第１および第２の定包絡線信号の位相差が必ずしも等しくなくてもよい。
　各バンドの第１の定包絡線信号は、変調手段１０内の第１の合成器２１で合成された後、第１の電力増幅手段３１に入力される。同様に、各バンドの第２の定包絡線信号は、変調手段１０内の第２の合成器２２で合成された後、第２の電力増幅手段３２に入力される。
　第１の電力増幅手段３１で増幅された第１の定包絡線信号と、第２の電力増幅手段３２で増幅された第２の定包絡線信号は、電力増幅手段３０の出力に設置された合成手段５０において合成され、各バンドのＲＦ変調信号が再生される。再生された各バンドのＲＦ変調信号は、送信信号として送信に用いられる。
　上記の構成および動作により、少数の電力増幅手段によって複数バンドのＲＦ信号を送信できるとともに、アウトフェージング動作によって電力増幅手段の高効率化が実現される。その結果、図２の構成をもつ本概要によれば、マルチバンド送信に対応しながら小型・低コストかつ省電力な送信装置を実現できる。なお、本実施形態におけるアウトフェージング動作については、後述する第１の実施形態の説明中で詳細に説明する。
　また、図３のように、本概要の送信装置１は、変調手段１０内に、複数のモード切替手段１３（１３－１～Ｎ）と、複数の直交変調手段１４（１４－１～Ｎ）とをさらに備えていてもよい。この場合、各モード切替手段１３は、バンド毎のベースバンド信号を、定包絡線信号生成手段１２と直交変調手段１４のいずれで処理するかを選択する。
　あるバンドにおいてベースバンド信号を定包絡線信号生成手段１２で処理した場合、ベースバンド信号に基づいて二つの定包絡線信号が生成される。生成された二つの定包絡線信号は、それぞれ第１または第２の電力増幅手段３１、３２で増幅された後、第１および第２の電力増幅手段３１、３２の出力に設置された合成手段５０で合成されて、ＲＦ変調信号が再生される。
　また、あるバンドにおいてベースバンド信号を直交変調手段１４で変調処理した場合、そのベースバンド信号を当該バンドのキャリア周波数に搬送したＲＦ信号（直交変調信号）が生成される。直交変調信号は、第１および第２の電力増幅手段３１、３２で増幅された後、第１および第２の電力増幅手段３１、３２の出力に設置された合成手段５０を経由して送信される。
　第１および第２の電力増幅手段３１、３２は、定包絡線信号または直交変調信号を含む複数バンドのＲＦ信号を増幅する。
　モード切替手段１３は、低出力で送信するバンドは直交変調手段１４での処理を選択し、高出力で送信するバンドは定包絡線信号生成手段１２での処理を選択する。
　図３の構成をもつ本概要に係る送信装置は、電力増幅手段に入力されるＲＦ信号の位相調整を行う位相調整手段が不要であるために回路が簡素化されるとともに、位相調整手段そのものに起因する振幅誤差が発生しないという効果が得られる。
　また、図３の構成をもつ本概要に係る送信装置においては、低出力のバンドについては線形動作を行うのに対し、他の高出力のバンドについてはアウトフェージング動作を行う。その結果、電力増幅手段を常に飽和に近い状態で動作させることができ、電力効率を高く維持できる。すなわち、電力効率の維持と、低出力時の振幅誤差の抑制との両立が可能になるという効果が得られる。
　本概要に係る送信装置においては、少数の電力増幅器で複数のキャリア周波数帯のＲＦ信号を同時並行的に増幅するとともに、アウトフェージング動作によって電力増幅器の高効率化を実現する。その結果、小型・低コストで消費電力を低減したマルチバンド送信に対応する装置を実現できるという効果が得られる。
　また、本概要に係る送信装置においては、さらに電力増幅器で同時並行的に増幅する複数バンドのうち、高出力のバンドではアウトフェージング動作を行うのに対し、低出力のバンドでは線形増幅動作を行う。その結果、制御が容易であるとともに、振幅精度と高電力効率とを両立する送信装置を実現できるという効果が得られる。
　（第１の実施形態）
　図４は、本発明の第１の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。また、図５は、本発明の第１の実施形態に係る送信装置が処理する信号波形の一例を示す概念図である。
　図４に示す第１の実施形態に係る送信装置は、変調器１１０（信号発生器）と、二つの電力増幅器１１３および１１４と、合成器１１７とを備えている。
　さらに、本実施形態に係る変調器１１０は、複数のベースバンド信号発生器１１１(１１１－１～Ｎ）と、複数のアウトフェージング信号生成器１１２（１１２－１～Ｎ）と、二つの合成器１２１および１２２とを有している。なお、Ｎは送信するバンドの数を表し、Ｎは２以上の整数となる。
　図４に示す送信装置において、ベースバンド信号発生器１１１－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）は、バンドｉのＲＦ信号に搬送するベースバンド信号を、アウトフェージング信号生成器１１２－ｉに出力する。
　アウトフェージング信号生成器１１２－ｉは、ベースバンド信号発生器１１１－ｉにおいて生成されたベースバンド信号に基づいて、図５のように二つの一定振幅（定包絡線）のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉを生成する（ｉ＝１～Ｎ）。ここで、図５に示す一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）のキャリア周波数は、バンドｉのキャリア周波数ｆciに設定される。
　各バンドの一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）は、合成器１２１で合成された後、一括して電力増幅器１１３に入力される。同様に、各バンドの一定振幅のＲＦ信号１１６－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）は、合成器１２２で合成された後、一括して電力増幅器１１４に入力される。
　電力増幅器１１３で増幅された一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）と、電力増幅器１１４で増幅された一定振幅のＲＦ信号１１６－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）は、合成器１１７において合成される。その結果、各バンドのＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）が再生される（図５）。再生された各バンドのＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）は送信信号として送信される。
　（アウトフェージング動作）
　バンドｉ（ｉ＝１～Ｎ）におけるＲＦ変調信号１１８－ｉをＳi（ｔ）、一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉをそれぞれＳai（ｔ）およびＳbi（ｔ）としたとき、各信号は以下の式１～式３のように表される。
Ｓi（ｔ）＝Ａi（ｔ）ｃｏｓ（２πｆciｔ＋θi（ｔ））・・・（１）
Ｓai（ｔ）＝ＧiＡmax(i)ｃｏｓ（２πｆciｔ＋θi（ｔ）＋αi（ｔ））・・・（２）
Ｓbi（ｔ）＝ＧiＡmax(i)ｃｏｓ（２πｆciｔ＋θi（ｔ）－αi（ｔ））・・・（３）
　本実施形態の各バンドｉにおいて、第１の定包絡線信号に相当するＲＦ信号１１５－ｉ（式２のＳai（ｔ））は合成器１２１に供給され、第２の定包絡線信号に相当するＲＦ信号１１６－ｉ（式３のＳbi（ｔ））は合成器１２２に供給される。
　ここで、Ａi（ｔ）とθi（ｔ）はそれぞれバンドｉのＲＦ変調信号１１８－ｉに搬送されるベースバンド信号の振幅と位相であり、時間tに依存する。
　Ａmax(i)は、バンドｉの一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉの振幅であり、定数である。Ｇiは電力増幅器１１３および１１４のバンドｉにおける利得である。αi（ｔ）は、バンドｉにおける一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉのアウトフェージング角である。
　バンド毎にアウトフェージング角αi（ｔ）を以下の式４で与えられる値に設定する。
αｉ（ｔ）＝ｃｏｓ-1［Ａｉ（ｔ）／ＧiＡmax(i)］・・・（４）
　その結果、各バンドにおいて、一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉを合成して得られるＲＦ変調信号１１８－ｉの振幅を、搬送すべきベースバンドの振幅Ａｉ（ｔ）に設定することが可能になる。
　高い電力効率を得るには、アウトフェージング型ＰＡにおいて、電力増幅器１１３および１１４を飽和状態で動作させることが望ましい。
　電力増幅器１１３および１１４は、複数バンドのＲＦ信号を増幅する。複数バンドのＲＦ信号を増幅する場合において、電力増幅器１１３および１１４を飽和状態で動作させる条件は、以下の式５で与えられる。
［Ｇ1Ａmax(1)］2＋［Ｇ2Ａmax(2)］2＋・・・＋［ＧNＡmax(N)］2＝Ｐsat・・・（５）
　ここで、Ｐsatは、電力増幅器１１３および１１４の飽和電力によって決まる定数である。したがって本実施形態においては、バンドｉ（ｉ＝１～Ｎ）における一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉの振幅Ａmax(i)は、式５を満たすように決定する事が望ましい。式５が示すように、バンドｉ（ｉ＝１～Ｎ）における一定振幅のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉの振幅Ａmax(i)の設定は、電力増幅器１１３および１１４のバンドｉにおける利得Ｇiと、飽和電力によって決まる定数Ｐsatに基づいて決定される。
　（合成器）
　本実施形態において、合成器１１７は、マルチバンドまたは広帯域の特性を持ち、複数バンドのＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）を合成できる機能を持つ事が望ましい。上記の特性を持つ合成器１１７の例について、関連技術と比較しながら説明する。
　図６は、関連技術に係るアウトフェージング型ＰＡにおける変調器１０１（信号発生器）から合成器１０７までの回路構成の一例である。図６の関連技術の合成器１０７は、λ／４線２２１および２２２（１／４波長伝送線）と、インダクタ素子２２３と、容量素子２２４とで構成される。λ／４線２２１または２２２を介して、電力増幅器１１３および１１４の出力が合成される。図６の例では、ＲＦ変調信号の振幅（すなわちアウトフェージング角α）が変化する際においても、電力増幅器１１３および１１４から見た負荷インピーダンスが最適な値を保つようにするため、インダクタ素子２２３と容量素子２２４が追加されている。このように、電力増幅器から見た負荷インピーダンスを最適な値に保つ合成法はＣｈｉｒｅｉｘ合成と呼ばれる。
　図７は、本実施形態に係る合成器１１７の内部構成の一例を示す回路構成図である。図７に示す例において、合成器１１７は、伝送線路１３１および１３２と、リアクタンス素子回路１３３および１３４を有する。
　図７に示す合成器１１７内の伝送線路１３１および１３２は、図６に示す関連技術に係る送信装置の合成器１０７内のλ／４線２２１および２２２に相当するものである。関連技術の合成器１０７内のλ／４線２２１および２２２は、単一のバンドで１／４波長の電気長を持つ。
　一方、図７に示す本発明における合成器１１７内の伝送線路１３１および１３２は、複数のバンドで１／４波長の電気長を持つように構成される。図７に示す伝送線路１３１および１３２は、それぞれ３つの伝送線路（１６１－１、１６１－２、１６２－２）で構成することによって、二つのバンドでλ／４波長の電気長を持つようにすることができる。
　また、図７に示す合成器１１７内のリアクタンス素子回路１３３および１３４は、図６に示す関連技術に係る送信装置の合成器１０７内のインダクタ素子２２３および容量素子２２４に相当するものである。
　図６に示す関連技術に係る合成器１０７内のインダクタ素子２２３および容量素子２２４の値は、Ｃｈｉｒｅｉｘ合成に必要なリアクタンスを与えるように設計される。ただし、関連技術におけるインダクタ素子２２３および容量素子２２４は、単一バンドにおいてのみ所望のリアクタンス値が与えられる。
　一方、図７に示す本実施形態に係る合成器１１７内のリアクタンス素子回路１３３および１３４は、複数のバンドでＣｈｉｒｅｉｘ合成に必要なリアクタンス素子値を持つように設計される。図７に示すリアクタンス素子回路１３３および１３４は、それぞれ二つのリアクタンス素子（容量素子１７１とインダクタ素子１７２、容量素子１７３とインダクタ素子１７４）で構成される。そのため、二つのバンドで所望のリアクタンス素子値を持つように設計することができる。なお、本実施形態においては、送信する二つのバンドにおいて、リアクタンス素子回路１３３および１３４のリアクタンス値は、互いに絶対値が同じになり、正負の符号は異なるように設計することが望ましい。
　図７に示す合成器１１７の構成は、２バンドに対応するＣｈｉｒｅｉｘ合成を実現する合成器の一例である。二つ以上のバンドに対応するＣｈｉｒｅｉｘ合成を実現するためには、例えば、伝送線路１３１および１３２は図８のように、リアクタンス素子回路１３３は図９のように、リアクタンス素子回路１３４は図１０のように拡張すればよい。
　図８において、伝送線路１３１および１３２は、伝送線路１６１－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）および１６２－ｉ（ｉ＝２、・・・、Ｎ）で構成される。図８で示す伝送線路１３１および１３２では、構成要素の伝送線路１６１－ｉおよび１６２－ｉの数を増やす事で、より多くのバンドでλ／４波長の電気長を持つように設計することができる。
　図９に示すように、リアクタンス素子回路１３３は、容量素子１７１－ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｒ）およびインダクタ素子１７２－ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｒ）で構成される。同様に、図１０で示すように、リアクタンス素子回路１３４は、容量素子１７３－ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｒ）およびインダクタ素子１７４－ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｒ）で構成される。
　リアクタンス素子回路１３３および１３４は、構成要素となる容量素子およびインダクタ素子の数を増やすことによって、より多くのバンドでＣｈｉｒｅｉｘ合成に必要なリアクタンス素子値を持つように設計することができる。特に、リアクタンス素子回路１３３および１３４を構成する容量素子およびインダクタ素子の数ＲがＮ／２に等しい場合において、Ｎ個のバンドでＣｈｉｒｅｉｘ合成に必要なリアクタンス素子値を実現できる。なお、本実施形態においては、送信する複数のバンドにおいて、リアクタンス素子回路１３３および１３４のリアクタンス値は、互いに絶対値が同じで、正負の符号は異なるように設計する事が望ましい。
　図６に示す関連技術のＣｈｉｒｅｉｘ合成を用いた場合、合成器１０７内部のλ／４線がＰＡ特性を狭帯域にする要因になっている。したがって、関連技術のアウトフェージング型ＰＡをＣＡ技術に対応させる場合、使用バンド数と同数の電力増幅器を設置する必要がある。
　それに対し、本実施形態に係る送信装置では、合成器１１７内部のλ／４線を使用するバンド数に応じて変更することができる。そのため、ＰＡ特性を広帯域化することができる。したがって、使用バンド数が増えても電力増幅器を増やす必要はないため、小型・低コスト化を実現するとともに、消費電力を低減したマルチバンド送信対応の装置を実現できる。
　（変形例）
　ここで、図７に示す合成器１１７の変形例について図１１～図１３を用いて説明する。
　（トランス素子）
　図１１および図１２に示す変形例の合成器１１７（１１７－２、１１７－３）では、トランス素子１４１を用いて合成を行っている。
　図１１の変形例１の合成器１１７－２においては、トランス素子１４１の１次側の二つの端子に電力増幅器１１３および１１４の出力が接続される。そして、トランス素子１４１の２次側の二つの端子には接地端子１４３と出力端子１４４とがそれぞれ接続される。
　図１２の変形例２の合成器１１７－３においては、電力増幅器１１３の出力がトランス素子１４１の１次側の一端に接続され、電力増幅器１１４の出力がトランス素子１４１の２次側の一端に接続される。そして、出力端子１４４がトランス素子１４１の１次側の他端に接続され、接地端子１４３がトランス素子１４１の２次側の他端に接続される。トランス素子１４１は、広帯域な特性を持つので、複数バンドのＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）を合成することが可能である。
　一般に、トランス素子は入力側（一次側）および出力側（二次側）にそれぞれ二つの端子があるため、合計で四つの端子がある。本変形例では、電力増幅器１１３および１１４の出力端子はそれぞれトランス素子の異なる端部に接続され、残りの２つの端部は送信装置の出力端子または接地端子１４３に接続される。
　図１１または図１２で示すトランス素子で構成された合成器１１７の構成によれば、広帯域でアウトフェージング動作を行う事が可能であり、電力増幅器から見た負荷インピーダンスが出力電力に応じて適切に変調される。複数バンドのＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉを単一の電力増幅器１１３または１１４で増幅する場合において、電力増幅器から見た負荷インピーダンスの変調は周波数毎に独立に行われる（ｉ＝１～Ｎ）。そのため、図１１および図１２で示す合成器１１７によれば、複数バンドのＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉを単一の電力増幅器１１３または１１４で増幅する場合においても、高い電力効率を得る事ができる（ｉ＝１～Ｎ）。
　（伝送路）
　図１３には、長さが互いに異なる伝送線路１５１および１５２で構成された合成器１１７－４によって、電力増幅器１１３および１１４の出力合成を行う例を示す。
　図１３の合成器１１７－４の構成によれば、アウトフェージング動作を行う事が可能であり、電力増幅器から見た負荷インピーダンスが出力電力に応じて適切に変調される。本変形例によれば、「伝送線路１５１および１５２の長さが互いに異なる」という条件は任意の周波数で成立するので、図１３の合成器１１７－４は広帯域で使用する事が可能である。したがって、複数バンドのＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉを単一の電力増幅器１１３または１１４で増幅する場合においても、図１３の合成器１１７－４によってアウトフェージング動作を行う事が可能である（ｉ＝１～Ｎ）。
　既に述べたように、電力増幅器から見た負荷インピーダンスの変調は周波数毎に独立に行われる。そのため、複数バンドのＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉを単一の電力増幅器１１３または１１４で増幅する場合においても、図１３で示す合成器１１７－４により高い電力効率を得る事ができる（ｉ＝１～Ｎ）。
　以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、送信するバンドの数によらず、二つの電力増幅器１１３および１１４によって複数バンドのＲＦ信号を同時並行的に送信する事が可能である。すなわち、本実施形態においては、送信するバンドの数が増えても電力増幅器の数を増やす必要がない。
　また、本実施形態によれば、送信バンド数と同数の電力増幅器が必要となる関連技術と比べて、必要な電力増幅器の数を減らす事ができる。その結果、本実施形態によれば、送信装置のコストとサイズを低減できるという利点が得られる。本実施形態による効果は、送信バンド数が多いほど大きい。そのため、本実施形態に係る送信装置は、ＣＡ技術に対応する通信装置として好適である。
　（第２の実施形態）
　図１４は、本発明の第２の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。また、図１５は、図１４の第２の実施形態に係る送信装置において処理される信号の波形の推移を説明するための図である。
　図１４に示す第２の実施形態に係る送信装置は、変調器１１０（信号発生器）の内部に、モード切替器１２３－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）および直交変調器１２４－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）が追加されている点において第１の実施形態と異なる。モード切替器１２３－ｉと直交変調器１２４－ｉが追加された事を除けば、第２の実施形態に係る送信装置の構成は、第１の実施形態に係る送信装置の構成と同様である。
　モード切替器１２３－ｉは、ベースバンド信号発生器１１１－ｉの出力信号を、直交変調器１２４－ｉまたはアウトフェージング信号生成器１１２－ｉのいずれかに入力されるように切り替える。なお、図１４には、モード切替器１２３の切り替えの一例として、バンド１とバンドＮによってアウトフェージング動作を行い、バンド２によってＲＦ変調信号を線形増幅する図を示している。モード切替器１２３内部のスイッチを切り替えることによって、ベースバンド信号発生器１１１からの信号を、アウトフェージング信号生成器１１２または直交変調器１２４に入力させる。
　直交変調器１２４－ｉは、ベースバンド信号発生器１１１－ｉから出力されたベースバンド信号をバンドｉのキャリア周波数ｆcmに周波数変換して得られるＲＦ変調信号を出力する。直交変調器１２４－ｉは、アウトフェージング動作を行わずに、振幅変動するＲＦ変調信号をそのまま増幅する線形増幅動作を行う。すなわち、直交変調器１２４－ｉは、ベースバンド信号発生器１１１－ｉが生成するベースバンド信号を複数の帯域毎の搬送波に搬送させたＲＦ信号である直交変調信号に変調する。
　第２の実施形態では、モード切替器１２３－ｉおよび直交変調器１２４－ｉの追加により、アウトフェージング動作または線形増幅動作のいずれかをバンド毎に選択して実行する事ができる。
　ここで、モード切替によって実行されるアウトフェージング動作と線形増幅動作について個別に説明を加える。
　（モード切替：アウトフェージング動作）
　まず、あるバンドｋにおいてアウトフェージング動作を行う場合について説明する。この場合、ｋは１、２、・・・、Ｎのいずれかであり、図１４および図１５に図示した例において、ｋは１とＮに相当する。
　このとき、バンドｋに対応するモード切替器１２３－ｋは、バンドｋに対応するベースバンド信号発生器１１１－ｋから出力されたベースバンド信号を、アウトフェージング信号生成器１１２－ｋに出力する。この後の動作は、第１の実施形態と同一である。すなわち、第２の実施形態に係る送信器によれば、アウトフェージング信号生成器１１２－ｋから二つのアウトフェージング動作のＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋが生成される。後述するように、ＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋは、電力増幅器１１３および１１４を飽和動作させるために必ずしも一定振幅に限定されない。
　アウトフェージング動作のＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋは、合成器１２１または１２２を経由して電力増幅器１１３または１１４に入力される。ＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋは、電力増幅器１１３または１１４において増幅された後、合成器１１７において合成されて、バンドｋのＲＦ変調信号１１８－ｋが再生される。
　（モード切替：線形増幅動作）
　次に、あるバンドｍにおいて、ＲＦ変調信号を線形増幅する動作を行う場合について説明する。この場合、ｍは１、２、・・・、Ｎのいずれかであり、図１４および図１５で図示した例においてｍは２に相当する。このとき、バンドｍに対応するモード切替器１２３－ｍは、バンドｍに対応するベースバンド信号発生器１１１－ｍから出力されたベースバンド信号を、直交変調器１２４－ｍに出力する。
　直交変調器１２４－ｍは、ベースバンド信号発生器１１１－ｍから出力されたベースバンド信号をバンドｍのキャリア周波数ｆcmに周波数変換して得られるＲＦ変調信号を出力する。
　直交変調器１２４－ｍから出力されたＲＦ変調信号は、合成器１２１および１２２の両者を経由して、電力増幅器１１３および１１４の両者へと入力される。電力増幅器１１３または１１４に入力されるＲＦ変調信号１１５－ｍとＲＦ変調信号１１６－ｍは同一の信号である。
　直交変調器１２４－ｍから出力されたＲＦ変調信号は、電力増幅器１１３および１１４において増幅された後、合成器１１７を経由して、バンドｍのＲＦ変調信号１１８－ｍとして出力される。直交変調器１２４－ｍから出力されたＲＦ変調信号１１５－ｍおよび１１６－ｍは、バンドｍのＲＦ変調信号１１８－ｍと線形関係にある。
　（モード切替の選択基準）
　上記のように、本発明の第２の実施形態では、バンド毎にアウトフェージング動作と線形増幅動作とのいずれかを切り替える。モード切替器１２３は、例えば、アウトフェージング動作と線形増幅動作とを、以下に示すように設定された判定基準（閾値）に基づいて切り替える。なお、以下の判定基準（閾値）の例は一例であって、モード切替器１２３の切り替え動作を以下の手法に限定するわけではない。
　動作の選択基準の一つ目の例においては、アウトフェージング動作を行うバンドの数Ｑを判定基準（帯域数閾値）として予め定めておく。そして、ＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）の電力の大きい順からＱ個のバンドはアウトフェージング動作を選択し、残りのバンドは全て線形動作を選択するというものである。すなわち、この例では、ＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）の電力の大きさの順に複数の帯域に対して順位付けを行うことになる。
　モード切替器１２３は、帯域数閾値未満の順位の帯域のベースバンド信号は直交変調器１２４に出力し、帯域数閾値以上の帯域のベースバンド信号はアウトフェージング信号生成器１１２に出力するように切り替えるように動作する。
　動作の選択基準の二つ目の例においては、バンド毎に判定基準（電力閾値）を定めておく。そして、そのバンドにおけるＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）の電力と電力閾値との大小関係によって選択動作するものである。すなわち、そのバンドにおけるＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）の電力が所定の電力閾値以上になった場合はアウトフェージング動作を選択し、ＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）の電力が所定の電力閾値未満になった場合は線形増幅動作を選択する。この例の場合、アウトフェージング動作を行うバンドの数Ｑは、ＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）の電力に応じて変化する。
　（動作）
　ここで、モード切替器１２３によるモード選択を含めた動作について説明する。
　アウトフェージング動作を行うバンドの番号をＢ１、Ｂ２、・・・、ＢＱとし、線形動作を行うバンドの番号をＢ（Ｑ＋１）、・・・、ＢＮとする（ＱはＮよりも小さい整数）。そして、電力増幅器１１３または１１４に入力されるバンドｉ（ｉ＝Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＱ、Ｂ（Ｑ＋１）、・・・、ＢＮ）のＲＦ信号１１５－ｉおよび１１６－ｉの振幅をＡin(i)（ｔ）とする。
　線形増幅動作を行うバンドｍにおける、電力増幅器１１３または１１４に入力されるＲＦ信号１１５－ｍおよび１１６－ｍの振幅Ａin(m)（ｔ）は、ベースバンド信号発生器１１１－ｍから出力されたベースバンド信号の振幅で定められる。
　一方、アウトフェージング動作を行うバンドｋにおける、電力増幅器１１３または１１４に入力されるＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋの振幅Ａin(k)（ｔ）は、電力増幅器１１３および１１４が飽和動作するように設定される事が望ましい。
　すなわち、ＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋの振幅Ａin(k)（ｔ）は、以下の式６を満たすように設定する事が望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　アウトフェージング動作を行うバンドｋにおいて、送信するＲＦ変調信号１１８－ｋの振幅Ａk（ｔ）は、アウトフェージング角αk（ｔ）の制御により、ベースバンド信号発生器１１１－ｋから出力されたベースバンド信号の振幅に比例するように定める。なお、アウトフェージング角αk（ｔ）は、第１の実施形態で示す式１～式４に基づいて制御する。したがって、ＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋの振幅Ａin(k)（ｔ）は、以下の式７を満たす限りにおいて、ベースバンド信号発生器１１１－ｋから出力されたベースバンド信号の振幅と無関係に設定してよい。
Ａk（ｔ）＜ＧkＡin(k)（ｔ）・・・（７）
　本実施形態の場合、バンドｍにおける電力増幅器１１３（１１４）に入力されるＲＦ信号１１５－ｍ（１１６－ｍ）の振幅Ａin(m)（ｔ）の時間変動に対し、バンドｋにおけるＲＦ信号１１５－ｋ（１１６－ｋ）の振幅Ａin(k)（ｔ）を時間変動させてもよい。なお、バンドｋにおけるＲＦ信号１１５－ｋ（１１６－ｋ）の振幅Ａin(k)（ｔ）を時間変動させる場合は、式６の飽和動作の条件を満たすようにする。
　本発明の第２の実施形態によれば、出力振幅が低くなるバンドｍにおいて、振幅誤差が問題になるアウトフェージング動作の代わりに線形増幅動作を行う事によって、振幅誤差を抑制できるという効果がある。
　また、本発明の第２の実施形態によれば、特許文献１(特開２０１３－０４６３５２号公報)に記載された関連技術とは異なり、電力増幅器１１３および１１４に入力されるＲＦ信号の位相調整を行う位相調整器が不要である。そのため、特許文献１の関連技術と比較して回路が簡素化され、位相調整器そのものに起因する振幅誤差も発生しないという効果がある。
　また、特許文献２（国際公開第２００８－０９３４０４号）に記載された関連技術においては、１バンドのみで動作し、高出力時はアウトフェージング動作を行い、低出力時は線形増幅動作する方式によって低出力時の振幅誤差を抑制できる。しかしながら、特許文献２の関連技術においては、低出力時にはアウトフェージング動作を行わないために電力効率が低下するという問題があった。
　一方、本発明の第２の実施形態によれば、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器で増幅しつつ、低出力のバンドは線形動作を行うものの、他の高出力のバンドでアウトフェージング動作を行うことが可能となる。その結果、式６の条件を満たして電力増幅器を常に飽和動作させる事ができ、電力効率を高く維持できる。すなわち、特許文献２の関連技術と異なり、本発明の第２の実施形態においては、低出力時の振幅誤差の抑制と電力効率の維持との両立が可能という効果がある。
　また、本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態と同じく、関連技術に係る送信装置と比べて、特に送信バンド数が多い場合において、必要な電力増幅器の数を減らす事ができ、送信装置のコストとサイズを低減できるという効果が得られる。
　（第３の実施形態）
　第３の実施形態は、図１４に示す第２の実施形態と同一構成の送信機により実現される。第３の実施形態においては、低出力のバンドｍ（ｍ＝Ｂ（Ｑ＋１）、・・・、ＢＮ）において線形増幅動作を行い、高出力のバンドｋ（ｋ＝Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＱ）においてアウトフェージング動作を行う事も、第２の実施形態と同一である。
　第３の実施形態では、アウトフェージング動作のＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋが一定振幅である点が第２の実施形態とは異なる（ｋ＝Ｂ１、Ｂ２、・・・、ＢＱ）。この場合、アウトフェージング動作のＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋの振幅Ａin(k)が満たす条件として、式６の代わりに以下の式８が用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　ここで、Ｍａｘ［Ａin(B(m))（ｔ）］（ｍ＝Ｂ（Ｑ＋１）、・・・、ＢＮ）は、線形増幅動作を行うバンドのＲＦ信号１１５－ｍおよび１１６－ｍの振幅Ａin(B(m))（ｔ）の最大値である。
　式８の条件下においては、線形増幅動作を行うバンドｍにおいて、ＲＦ信号１１５－ｍおよび１１６－ｍの振幅が全てのバンドで同時に最大値を取らないと、電力増幅器１１３および１１４は飽和動作を行わない。
　しかしながら、複数バンドのＲＦ信号を単一の電力増幅器で増幅する場合、その電力効率はアウトフェージング動作を行う高出力のバンドｋにおけるＲＦ信号１１５－ｋおよび１１６－ｋの振幅でほぼ決定される。そして、線形増幅動作を行う低出力のバンドｍにおけるＲＦ信号１１５－ｍおよび１１６－ｍの振幅は電力効率に影響をほとんど与えない。したがって、線形増幅動作を行うバンドｍのＲＦ信号１１５－ｍおよび１１６－ｍのバックオフを取り、式８の飽和条件から外れたとしても、式８の飽和条件を満たす状態から電力効率はほとんど変化せず高い電力効率が維持される。
　このように、第３の実施形態においても、第２の実施形態と同一の利点が得られる。
　ここで、第３の実施形態の効果(特に高い電力効率の実現)を明示するために、特許文献２（国際公開第２００８－０９３４０４号）に基づく関連技術の送信装置の電力効率と、本発明の第３の実施形態における送信装置の電力効率について図面を用いて説明する。
　図１６は、アウトフェージング技術を用いた関連技術（特許文献２）に係る送信装置の構成図である。図１６の送信器は、ベースバンド信号発生器１１１とアウトフェージング信号生成器１１２とで構成される変調器１０１、二つの電力増幅器１１３および１１４、合成器１１７で構成される。なお、図１６の関連技術に係る送信装置については、後程詳細に説明する。
　図１７は、図１６に示す関連技術の送信装置の電力効率（ドレイン効率）である。
　図１７の例において、送信装置は一つのバンド（８００ＭＨｚ）のＲＦ信号のみを送信し、高出力時（１５ｄＢｍ以上）ではアウトフェージング動作を行い、低出力時（１５ｄＢｍ以下）では線形増幅動作を行う。図１７においては、一点鎖線の左側が線形増幅動作、右側がアウトフェージング動作を行うことになる。
　図１７のように、アウトフェージング動作を行う高い出力電力時（１５ｄＢｍ以上）においては、Ｂ級ＰＡの電力効率の理論値よりも電力効率が改善している。その一方で、線形増幅動作を行う低い出力電力時（１５ｄＢｍ以下）においては、電力効率はＢ級ＰＡの理論値とほぼ同じになり、出力電力の低下につれて電力効率も低下していく。
　図１８は、本発明の第３の実施形態に基づく送信装置の電力効率（ドレイン効率）である。なお、比較のため、図１８には、本発明に基づく送信装置の電力効率と、特許文献２の関連技術に基づく送信装置の電力効率を同じグラフにプロットしている。
　ここで、本発明の第３の実施形態に基づく送信装置は、二つのバンド(８００ＭＨｚと２ＧＨｚ)のＲＦ信号を同時並行的に送信している。２ＧＨｚ帯(バンド２)ではアウトフェージング動作を行い、出力電力は１６ｄＢｍで固定されている。一方、８００ＭＨｚ帯(バンド１)では線形増幅動作を行い、グラフの横軸に記載された値でスイープされている。
　図１８に示すように、本実施形態に係る送信装置においては、線形増幅動作を行っているバンド１の出力電力を下げていっても、送信装置の電力効率はほとんど低下していない。これは、前述のとおり、一つのバンドで低出力電力の動作を行ったとしても、他のバンドで高出力電力の動作を行う事で、電力増幅器１１３および１１４を飽和もしくはそれに近い状態に維持する事ができ、電力効率を高く維持できるためである。
　（第４の実施形態）
　図１９および図２０は、本発明の第４の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック図である。本実施形態の一形態においては、図１９のように、合成器１１７と出力端子２０４との間のインピーダンス整合を取るために、合成器１１７と出力端子２０４との間に整合回路２０１を挿入する。また、本実施形態の別の一形態においては、図２０のように、電力増幅器１１３および１１４と合成器１１７の間のインピーダンス整合を取るために、電力増幅器１１３および１１４と合成器１１７の間にそれぞれ整合回路２０２を挿入する。
　すなわち、第４の実施形態に係る送信装置は、合成器１１７の入出力のいずれかにインピーダンス整合を行う整合回路を備えることに特徴がある。
　第４の実施形態に係る送信装置の構成および動作は、整合回路２０１または２０２のいずれかを挿入したことを除けば、第１～第３の実施形態と同様である。本発明の第４の実施形態によれば、第１～第３の実施形態と同一の利点が得られる。
　（第５の実施形態）
　図２１および図２２は、本発明の第５の実施形態に係る送信装置の機能構成を示すブロック構図である。本実施形態に係る送信装置は、複数バンドのＲＦ変調信号を送信するアンテナ（送信手段）を備える。送信手段は、少なくとも一つのバンド（帯域とも呼ぶ）のＲＦ信号を送信可能である。
　本実施形態の一形態においては、図２１のように、合成器１１７の出力に設置されたマルチバンドアンテナ２１１を用いて、複数バンドのＲＦ変調信号１１８－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）を送信する。
　また、本実施形態の別の一形態においては、図２２のように、合成器１１７の出力に設置された分波器２１３においてＲＦ変調信号１１８－ｉを周波数帯毎に分離した後、分波器２１３の出力に設置されたアンテナ２１２－ｉでＲＦ変調信号１１８－ｉを送信する。なお、分波器２１３のことを分波手段とも呼ぶ。本形態においては、図２２のように、一つのアンテナ２１２－ｉによって一つの周波数のＲＦ変調信号１１８－ｉを送信するように構成している。
　第５の実施形態に係る送信装置の構成および動作は、マルチバンドアンテナ２１１、アンテナ２１２－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）、分波器２１３を設置した事を除けば、第１～第３の実施形態と同様である。本発明の第５の実施形態においても、第１～第３の実施形態と同様の効果が得られる。
　以上のように、本発明の実施形態によれば、マルチバンド通信に対応する送信装置において、送信するバンドの数によらず、二つの電力増幅器で複数バンドのＲＦ信号を同時並行的に送信する事が可能である。
　すなわち、本発明の実施形態においては、送信するバンドの数が増えても電力増幅器の数を増やす必要がない。そのため、送信バンド数と同数の電力増幅器が必要になる関連技術による送信装置と比べて、本発明の実施形態に係る送信装置では、必要な電力増幅器の数を減らす事ができ、送信装置のコストとサイズを低減できるという効果がある。特に、送信バンド数が多い場合において本実施形態に係る送信装置の効果が発揮される。
　さらに、本発明の実施形態に係る送信装置において、関連技術（特許文献１または２）において開示されている送信装置に比べて、以下の改善効果がある。
　第１に、特許文献１に記載された関連技術と異なり、本発明の送信装置によれば、電力増幅器に入力されるＲＦ信号の位相調整を行う位相調整器が不要である。そのため、回路が簡素化され、位相調整器そのものに起因する振幅誤差も発生しないという効果がある。
　第２に、特許文献２に記載された関連技術と異なり、本発明の送信装置によれば、電力効率の維持と低出力時の振幅誤差の抑制の両立が可能という効果がある。
　（アウトフェージング技術）
　ここで、アウトフェージング技術の詳細について図１６を用いて説明する。アウトフェージング技術は、ＬＩＮＣ技術とも呼ばれる（ＬＩＮＣ：ＬＩｎｅａｒ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）。
　アウトフェージング信号生成器１１２は、ベースバンド信号発生器１１１から出力されるベースバンド信号から二つの一定振幅（定包絡線）のＲＦ信号を生成する。二つの一定振幅のＲＦ信号は、それぞれ電力増幅器１１３または１１４で増幅される。電力増幅器１１３または１１４で増幅されたＲＦ信号は合成器１１７において合成される。合成器１１７における合成を通じて、二つの一定振幅のＲＦ信号から、ベースバンド信号を搬送したＲＦ変調信号が再生される。そして、ＲＦ変調信号は、送信信号として送信される。
　ＲＦ変調信号をＳ（ｔ）、二つの一定振幅のＲＦ信号をそれぞれＳa（ｔ）およびＳb（ｔ）とする。このとき、各信号は、それぞれ以下の式９～式１１のように表される。
Ｓ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆcｔ＋θ（ｔ））・・・（９）
Ｓa（ｔ）＝ＧＡmaxｃｏｓ（２πｆcｔ＋θ（ｔ）＋α（ｔ））・・・（１０）
Ｓb（ｔ）＝ＧＡmaxｃｏｓ（２πｆcｔ＋θ（ｔ）－α（ｔ））・・・（１１）
　ここで、Ａ（ｔ）とθ（ｔ）は、それぞれＲＦ変調信号に搬送されるベースバンド信号の振幅と位相である。Ａmaxは、二つの一定振幅のＲＦ信号の振幅を示す定数となる。Ｇは電力増幅器１１３および１１４の利得である。電力増幅器１１３および１１４から出力されるＲＦ信号の振幅ＧＡmaxは、電力増幅器１１３および１１４が飽和する値に取られる。α（ｔ）はアウトフェージング角と呼ばれる位相である。アウトフェージング角α（ｔ）は、二つの一定振幅のＲＦ信号を合成した時に得られる信号Ｓa（ｔ）＋Ｓb（ｔ）の振幅を制御する役割を果たす。特に、アウトフェージング角α（ｔ）を以下の式１２で与えられる値に設定する事により、一定振幅のＲＦ信号を合成して得られるＲＦ変調信号の振幅を、搬送すべきベースバンド信号の振幅Ａ（ｔ）に設定する事が可能になる。
α（ｔ）＝ｃｏｓ-1［Ａ（ｔ）／ＧＡmax］・・・（１２）
　図２３および図２４は、二つの一定振幅のＲＦ信号Ｓa（ｔ）およびＳb（ｔ）とＲＦ変調信号Ｓ（ｔ）に搬送されたベースバンド信号をベクトル図で示す図である。図２３および図２４に示すように、Ｓa（ｔ）とＳb（ｔ）を表すベクトルの加算がＳ（ｔ）の振幅と位相を表すベクトルとなる。また、アウトフェージング角α（ｔ）を、図２３の角度から図２４の角度に広げる事によって、Ｓ（ｔ）の振幅を小さくできる。
　図１６で示すアウトフェージング型ＰＡにおいて、電力増幅器１１３および１１４は、一定振幅のＲＦ信号を増幅する。したがって、電力増幅器１１３および１１４はバックオフを取る事なく常に飽和動作を保つ事が可能であり、電力効率を高く維持する事が可能である。さらに、合成器１１７においてＲＦ変調信号が再生されるので、線形性の維持も同時に実現されている。
　図２５に、ＲＦ変調信号の振幅（バックオフ量）と、二つの一定振幅のＲＦ信号のアウトフェージング角αの関係を示す。図２５の関係は式１２に基づいて算出されている。図２５によると、アウトフェージング角αを大きくする事によって、ＲＦ変調信号の振幅が低減される様子が見られる。ただし、アウトフェージング角αが大きい領域（８０～９０度）では、αのわずかな変化で振幅が大きく変化する。この事は、低振幅時において、アウトフェージング角αのわずかな誤差で振幅に大きな誤差が生じる事を意味する。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
（付記）
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信装置であって、
　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を生成する変調手段と、
　前記変調手段によって生成された前記第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅する電力増幅手段と、
　前記電力増幅手段によって増幅された前記第１および第２の定包絡線信号を合成して前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する合成手段とを備えることを特徴とする送信装置。
（付記２）
　前記変調手段は、
　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号を生成する複数のベースバンド信号発生手段と、
　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に基づいて前記複数の帯域毎に前記第１および第２の定包絡線信号を生成する複数の定包絡線信号生成手段とを有し、
　前記電力増幅手段は、
　前記第１の定包絡線信号を増幅する第１の電力増幅手段と、
　前記第２の定包絡線信号を増幅する第２の電力増幅手段とを有し、
　前記合成手段は、
　前記第１および第２の電力増幅手段によって増幅された複数のＲＦ信号を合成して前記複数の帯域に対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成することを特徴とする付記１に記載の送信装置。
（付記３）
　前記変調手段は、
　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号を前記複数の帯域毎の搬送波に搬送させたＲＦ信号である直交変調信号に変調して前記第１および第２の電力増幅手段に出力する直交変調手段と、
　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号の出力先を設定された判定基準に基づいて前記定包絡線信号生成手段および前記直交変調手段のいずれか一方に切り替えるモード切替手段とを有する付記２に記載の送信装置。
（付記４）
　前記モード切替手段は、
　前記判定基準未満の帯域のベースバンド信号を前記直交変調手段に出力し、
　前記判定基準以上の帯域のベースバンド信号を前記定包絡線信号生成手段に出力するように切り替える付記３に記載の送信装置。
（付記５）
　前記モード切替手段は、
　前記複数の帯域毎に設定された電力閾値に基づいて、
　前記合成手段から出力されるＲＦ信号の電力が前記電力閾値未満である帯域に対応するベースバンド信号を前記直交変調手段に出力し、
　前記合成手段から出力されるＲＦ信号の電力が前記電力閾値以上である帯域に対応するベースバンド信号を前記定包絡線信号生成手段に出力するように切り替える付記３または４に記載の送信装置。
（付記６）
　前記モード切替手段は、
　前記合成手段から出力されるＲＦ信号の電力の大きさの順に前記複数の帯域のそれぞれに対して順位付けを行って帯域数閾値を設定し、
　前記帯域数閾値未満の順位となる帯域の前記ベースバンド信号を前記直交変調手段に出力し、
　前記帯域数閾値以上の順位となる帯域の前記ベースバンド信号を前記定包絡線信号生成手段に出力するように切り替える請求項３乃至５のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記７）
　前記変調手段は、
　前記第１および第２の電力増幅手段から出力されるＲＦ信号の全帯域に亘る電力総和を一定値に制御することによって、前記第１および第２の電力増幅手段に出力するＲＦ信号の振幅を設定する付記２乃至６のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記８）
　前記変調手段は、
　前記第１および第２の電力増幅手段を飽和動作させることによって、前記第１および第２の電力増幅手段に出力するＲＦ信号の振幅を設定する付記２乃至７のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記９）
　前記合成手段の入出力の少なくとも一方にインピーダンス整合を行う整合回路を備える付記１乃至８のいずれかに記載の送信装置。
（付記１０）
　前記合成手段の出力信号に対してインピーダンス整合を行う整合回路を有する付記１乃至９のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１１）
　前記第１または第２の電力増幅手段の出力信号のいずれかを入力としてインピーダンス整合を行い、前記インピーダンス整合を行った信号を前記合成手段に向けて出力する整合回路を有する付記２乃至１０のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１２）
　少なくとも一つの帯域のＲＦ信号を送信可能な送信手段を備え、
　前記送信手段は、
　前記合成手段によって生成された前記ＲＦ信号を送信する付記１乃至１１のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１３）
　帯域毎にＲＦ信号を分離する分波手段と、
　前記分波手段の出力を送信する複数のアンテナとを備え、
　前記分波手段は、
　前記合成手段から出力された前記複数の帯域のＲＦ信号を周波数帯毎に分離して前記複数のアンテナのそれぞれに出力し、
　前記複数のアンテナは、
　前記分波手段から出力されたＲＦ信号を送信する付記１乃至１２のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１４）
　前記合成手段は、
　前記第１の電力増幅手段の出力を入力とする第１のリアクタンス素子回路と、
　前記第１のリアクタンス素子回路の出力を入力として出力端子に接続された第１の伝送路と、
　前記第２の電力増幅手段の出力を入力とする第２のリアクタンス素子回路と、
　前記第２のリアクタンス素子回路の出力を入力として前記出力端子に接続された第２の伝送路とを有し、
　前記第１および第２の伝送線路は、
　それぞれ前記複数の帯域において四分の一波長の電気長を持つ伝送線路に等価な特性を持ち、
　前記第１および第２のリアクタンス素子回路は、
　それぞれ前記複数の帯域において互いに絶対値が同じで正負の符号が異なるリアクタンス値を持つ付記２乃至１３のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１５）
　前記合成手段はトランス素子で構成され、
　前記第１および第２の電力増幅手段の出力端子はそれぞれ前記トランス素子の異なる端部に接続され、
　前記トランス素子の残りの２つの端部はそれぞれ送信装置の出力端子または接地端子に接続される付記２乃至１４のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１６）
　前記合成手段はトランス素子で構成され、
　前記トランス素子の１次側の２つの端部にはそれぞれ前記第１または第２の電力増幅手段の出力端子が接続され、
　前記トランス素子の２次側の２つの端部にはそれぞれ送信装置の出力端子または接地端子が接続される付記２乃至１５のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１７）
　前記合成手段はトランス素子で構成され、
　前記トランス素子の１次側および２次側の一方の端部にはそれぞれ前記第１または第２の電力増幅手段の出力端子が接続され、
　前記トランス素子の１次側および２次側の他方の端部にはそれぞれ送信装置の出力端子または接地端子が接続される付記２乃至１５のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１８）
　前記合成手段は長さが異なる２つの伝送線路で構成され、
　前記２つの伝送線路の一端は互いに送信装置の出力端子に接続され、他端はそれぞれ前記第１または第２の電力増幅手段のいずれかの出力端子に接続される付記２乃至１７のいずれか一項に記載の送信装置。
（付記１９）
　複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信方法であって、
　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を生成し、
　前記変調手段によって生成された前記第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅し、
　前記電力増幅手段によって増幅された前記第１および第２の定包絡線信号を合成して前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成することを特徴とする送信方法。
（付記２０）
　複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信方法であって、
　設定された判定基準以上の帯域のベースバンド信号に対しては、
　前記複数の帯域に対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を前記複数の帯域毎に生成し、前記複数の帯域毎に生成された前記第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅し、前記複数の帯域毎に増幅された前記第１および第２の定包絡線信号を合成することによって前記複数の帯域毎に生成された前記第１および第２の２つの定包絡線信号間の位相差に応じて前記複数の帯域のベースバンド信号のそれぞれに含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成するアウトフェージング動作を選択し、
　設定された判定基準未満の帯域のベースバンド信号に対しては、
　前記複数の帯域毎の搬送波に搬送させたＲＦ信号である直交変調信号を生成し、前記複数の帯域毎に生成された直交変調信号のそれぞれを増幅し、前記増幅された直交変調信号を合成することによって前記複数の帯域毎に生成された直交変調信号に応じて前記複数の帯域のベースバンド信号のそれぞれに含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する線形増幅動作を選択することを特徴とする送信方法。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１３年１２月１９日に出願された日本出願特願２０１３－２６１９３０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１　　送信装置
　１０　　変調手段
　１１　　ベースバンド信号発生手段
　１２　　定包絡線信号生成手段
　１３　　モード切替手段
　１４　　直交変調手段
　２１　　第１の合成器
　２２　　第２の合成器
　３０　　電力増幅手段
　３１　　第１の電力増幅手段
　３２　　第２の電力増幅手段
　５０　　合成手段
　１０１　　変調器
　１１０　　変調器
　１１１　　ベースバンド信号発生器
　１１２　　アウトフェージング信号生成器
　１１３、１１４　　電力増幅器
　１１５、１１６　　ＲＦ信号
　１１７　　合成器
　１１８　　ＲＦ変調信号
　１２１、１２２　　合成器
　１２３　　モード切替器
　１２４　　直交変調器
　１３１、１５１、１６１　　伝送線路
　１３３、１３４　　リアクタンス素子回路
　１４１　　トランス素子
　１４３　　接地端子
　１４４、２０４　　出力端子
　１７１、１７３　　容量素子
　１７２、１７４　　インダクタ素子
　２０１、２０２　　整合回路
　２１１　　マルチバンドアンテナ
　２１２　　アンテナ
　２１３　　分波器

Claims (10)

  1. 　複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信装置であって、
    　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を生成する変調手段と、
    　前記変調手段によって生成された前記第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅する電力増幅手段と、
    　前記電力増幅手段によって増幅された前記第１および第２の定包絡線信号を合成して前記複数の帯域に対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する合成手段とを備えることを特徴とする送信装置。
  2. 　前記変調手段は、
    　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号を生成する複数のベースバンド信号発生手段と、
    　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に基づいて前記複数の帯域毎に前記第１および第２の定包絡線信号を生成する複数の定包絡線信号生成手段とを有し、
    　前記電力増幅手段は、
    　前記第１の定包絡線信号を増幅する第１の電力増幅手段と、
    　前記第２の定包絡線信号を増幅する第２の電力増幅手段とを有し、
    　前記合成手段は、
    　前記第１および第２の電力増幅手段によって増幅された複数のＲＦ信号を合成して前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
  3. 　前記変調手段は、
    　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号を前記複数の帯域毎の搬送波に搬送させたＲＦ信号である直交変調信号に変調して前記第１および第２の電力増幅手段に出力する直交変調手段と、
    　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号の出力先を設定された判定基準に基づいて前記定包絡線信号生成手段および前記直交変調手段のいずれか一方に切り替えるモード切替手段とを有する請求項２に記載の送信装置。
  4. 　前記モード切替手段は、
    　前記複数の帯域毎に設定された電力閾値に基づいて、
    　前記合成手段から出力されるＲＦ信号の電力が前記電力閾値未満である帯域に対応するベースバンド信号を前記直交変調手段に出力し、
    　前記合成手段から出力されるＲＦ信号の電力が前記電力閾値以上である帯域に対応するベースバンド信号を前記定包絡線信号生成手段に出力するように切り替える請求項３に記載の送信装置。
  5. 　前記モード切替手段は、
    　前記合成手段から出力されるＲＦ信号の電力の大きさの順に前記複数の帯域のそれぞれに対して順位付けを行って帯域数閾値を設定し、
    　前記帯域数閾値未満の順位となる帯域の前記ベースバンド信号を前記直交変調手段に出力し、
    　前記帯域数閾値以上の順位となる帯域の前記ベースバンド信号を前記定包絡線信号生成手段に出力するように切り替える請求項３または４に記載の送信装置。
  6. 　前記変調手段は、
    　前記第１および第２の電力増幅手段から出力されるＲＦ信号の全帯域に亘る電力総和を一定値に制御することによって、前記第１および第２の電力増幅手段に出力するＲＦ信号の振幅を設定する請求項２乃至５のいずれか一項に記載の送信装置。
  7. 　前記変調手段は、
    　前記第１および第２の電力増幅手段を飽和動作させることによって、前記第１および第２の電力増幅手段に出力するＲＦ信号の振幅を設定する請求項２乃至６のいずれか一項に記載の送信装置。
  8. 　少なくとも一つの帯域のＲＦ信号を送信可能な送信手段を備え、
    　前記送信手段は、
    　前記合成手段によって生成された前記ＲＦ信号を送信する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の送信装置。
  9. 　複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信方法であって、
    　前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を生成し、
    　前記変調手段によって生成された前記第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅し、
    　前記電力増幅手段によって増幅された前記第１および第２の定包絡線信号を合成して前記複数の帯域のそれぞれに対応するベースバンド信号に含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成することを特徴とする送信方法。
  10. 　複数の帯域のＲＦ信号を送信する送信方法であって、
    　設定された判定基準以上の帯域のベースバンド信号に対しては、
    　前記複数の帯域に対応するベースバンド信号から位相が異なる第１および第２の定包絡線信号を前記複数の帯域毎に生成し、前記複数の帯域毎に生成された前記第１および第２の定包絡線信号のそれぞれを増幅し、前記複数の帯域毎に増幅された前記第１および第２の定包絡線信号を合成することによって前記複数の帯域毎に生成された前記第１および第２の２つの定包絡線信号間の位相差に応じて前記複数の帯域のベースバンド信号のそれぞれに含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成するアウトフェージング動作を選択し、
    　設定された判定基準未満の帯域のベースバンド信号に対しては、
    　前記複数の帯域毎の搬送波に搬送させたＲＦ信号である直交変調信号を生成し、前記複数の帯域毎に生成された直交変調信号のそれぞれを増幅し、前記増幅された直交変調信号を合成することによって前記複数の帯域毎に生成された直交変調信号に応じて前記複数の帯域のベースバンド信号のそれぞれに含まれる振幅情報が再生されたＲＦ信号を生成する線形増幅動作を選択することを特徴とする送信方法。
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