特許 7279391 電力増幅回路及びアンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-15

(45)【発行日】2023-05-23

(54)【発明の名称】電力増幅回路及びアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/32 20060101AFI20230516BHJP

   H03F 3/24 20060101ALI20230516BHJP

   H03F 3/68 20060101ALI20230516BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20230516BHJP

【ＦＩ】

H03F1/32 141

H03F3/24

H03F3/68 220

H04B1/04 R

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019024662

(22)【出願日】2019-02-14

(65)【公開番号】P2020136772

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】細田 雅之

【審査官】工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１６３２１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０００１６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２０５８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－７２３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５２６１５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｆ１／００－３／７２

Ｈ０４Ｂ１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の増幅器のうち少なくとも一つの増幅器に印加するバイアスを制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、電力増幅回路。

【請求項2】

複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、電力増幅回路。

【請求項3】

前記バイアスは、増幅器に含まれるトランジスタのゲートに印加するゲートバイアスである、請求項１に記載の電力増幅回路。

【請求項4】

前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する、請求項１又は３に記載の電力増幅回路。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１の歪み特性と前記第２の歪み特性とが揃うように制御する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力増幅回路。

【請求項6】

前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と相補的に動作する複数の移相器を前記抽出部と前記選択部との間に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力増幅回路。

【請求項7】

複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々に対して設けられ、対応するアンテナに信号を出力する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の増幅器のうち少なくとも一つの増幅器に印加するバイアスを制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、アンテナ装置。

【請求項8】

複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々に対して設けられ、対応するアンテナに信号を出力する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、アンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力増幅回路及びアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アレイアンテナから放射される信号の歪み特性と逆の歪み特性を与えるプリディストーション信号をベースバンド信号に乗算することで、複数の電力増幅器を起因とする歪みを補償する歪み補償部を備えたアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／１６７１４５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、複数の増幅器の夫々の歪み特性にばらつきがあると、歪み補償を行っても、それらの増幅器の各々から出力される信号に歪みが残る場合がある。

【0005】

そこで、本開示は、複数の増幅器の各々の出力信号に生ずる歪みを低減可能な電力増幅回路及びアンテナ装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、
複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の増幅器のうち少なくとも一つの増幅器に印加するバイアスを制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、電力増幅回路を提供する。

【0007】

また、本開示は、
複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、電力増幅回路を提供する。

【0008】

また、本開示は、
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々に対して設けられ、対応するアンテナに信号を出力する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の増幅器のうち少なくとも一つの増幅器に印加するバイアスを制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、アンテナ装置を提供する。

【0009】

また、本開示は、
前記複数のアンテナの各々に対して設けられ、対応するアンテナに信号を出力する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部と、
前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備え、
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、アンテナ装置を提供する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、複数の増幅器の各々の出力信号に生ずる歪みを低減可能な電力増幅回路及びアンテナ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。

【図2】増幅器及びバイアス印加部の構成例を示す図である。

【図3】増幅器の歪み特性を例示する図である。

【図4】複数の増幅器の各々の歪み特性が揃っていない状態を例示する図である。

【図5】複数の増幅器の各々の歪み特性がほぼ揃っている状態を例示する図である。

【図6】複数の増幅器の各々の歪み特性が揃っていない状態を例示する図である。

【図7】選択部の第１の構成例を示す図である。

【図8】第２の実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。

【図9】選択部の第２の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の実施形態を図面を参照して説明する。

【0013】

図１は、本開示の実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。図１に示されるアンテナ装置１０００は、高データ容量・長距離の無線伝送を実現するために、アレイアンテナ技術、多値変調技術および電力増幅器の歪み補償技術を使用する。

【0014】

アレイアンテナ技術は、電力増幅器（ＰＡ）からの出力電力をアレイ状に並べた複数のアンテナから放出することで、複数のアンテナから出力された電波どうしの干渉を利用し電波の指向性を向上させる技術である。アレイアンテナ技術を利用すれば、同一の電力でより長距離の通信を行うことができる。

【0015】

さらに、複数のアンテナそれぞれに複数の電力増幅器を結線することにより、単一の電力増幅器では扱うことのできない電力を空間に放出することが可能となる。その結果、指向性が高いうえに、出力の大きい送信機を構成することが可能となるため、さらに長距離の通信を行うことが可能となる。

【0016】

多値変調技術は、振幅、位相、あるいはそれらの両方の変調を組み合わせることで、与えられた周波数帯域内でより高いデータ容量で通信するための技術である。伝送する電波の波形の振幅あるいは位相を多段階に分割し、それらに多数の符号を割り当てて通信を行うため、振幅や位相の誤差により正しい符号の伝達ができない場合がある。より多値化が進むにつれ、エラーのない通信を行うために許容される誤差を小さく抑えることが求められる。

【0017】

ＰＡは、アンテナから出力する大電力の電波を生成するための増幅器であり、一般的に、ＰＡの出力波形には歪みが含まれる。同一の定格のＰＡで考えると、歪みが小さい範囲で用いる場合の出力は小さいが、大きな出力を得ようとすると、歪みが大きくなる傾向がある。歪みが大きくなると、変調における伝送符号のエラー率（ＢＥＲ；ビットエラー率）の上昇を招くこと、ＡＣＰＲ（隣接チャネル漏洩電力比）の上昇を招くことから、通信品質の低下が起こる。特に、隣接チャネルへの許容される漏洩電力は、法令で規制されている。

【0018】

ゆえに、長距離の無線伝送を実現するためのＰＡには、歪み補償技術が適用される場合が一般的である。

【0019】

アレイアンテナ技術を使用するアンテナ装置に適用される歪み補償技術の具体例として、アレイアンテナへの出力の合成波形に基づいて歪み補償を行う技術と、ＰＡひとつひとつに対して個別に歪み補償を行う技術とが存在する。

【0020】

前者は、アレイアンテナから出力される主ビーム方向への合成出力に対して、歪みを適切に低減できる。しかしながら、ＰＡごとに特性のばらつきがある場合、側波帯（サイドローブとも呼ばれる）方向への合成出力については、歪みが低減されず、条件によっては歪みを増大させるおそれがある。

【0021】

後者は、ビームの方向によらず適切な歪み低減を実現しやすい。しかしながら、ＰＡと同数の歪み補償ブロックを設けるので、回路規模や消費電力の増大が生じたり、システム全体の電力利用効率が大幅に低下したりすることが懸念される。特に、高データ容量の通信においては、デジタルプリディストーション技術が専ら用いられるが、信号波形を検出し解析するために高速なＡＤＣ（アナログ‐デジタル変換器）および高速な演算装置が要求される。これらの装置の消費電力は、比較的大きいので、アンテナ装置全体の消費電力も大きく増えてしまう。

【0022】

そこで、本開示の技術に係る一実施形態は、歪み補償部によって生ずる消費電力を抑えるために、ＰＡよりも少ない個数の歪み補償部を備える増幅回路及びアンテナ装置を提供する。また、本開示の技術に係る一実施形態は、複数のＰＡにより生ずる歪みをその少ない個数の歪み補償部で効果的に抑制することを提供する。

【0023】

具体的には、図１に示されるような電力増幅回路１１０を備えるアンテナ装置１０００が提供される。アンテナ装置１０００は、複数のアンテナ（図示の場合、４つのアンテナ６１～６４）と、それらの複数のアンテナに電力を供給する電力増幅回路１１０とを備える。電力増幅回路１１０は、複数のＰＡ（図示の場合、４つのＰＡ１～４）と、複数のＰＡに共通の一つの歪み補償部１６とを備える。

【0024】

複数のＰＡに共通の一つの歪み補償部が各ＰＡに起因する歪みをまとめて補償処理する場合、複数のＰＡの各々の歪み特性にばらつきがあると、複数の増幅器の各々から出力される信号の歪みが十分に補償処理されずに残るおそれがある。しかしながら、複数のＰＡの各々の歪み特性がほぼ揃っていれば、複数のＰＡに共通の一つの歪み補償部１６が歪み補償処理を行っても、複数の増幅器の各々から出力される信号の歪みを十分に抑制することができる。

【0025】

次に、複数のＰＡの各々の歪み特性を揃えるための構成を備えるアンテナ装置１０００について、より詳細に説明する。

【0026】

アンテナ装置１０００は、電力増幅回路１１０と、複数のアンテナ６１～６４と、ベースバンドプロセッサ１１とを備える。アンテナ装置１０００は、電力増幅回路１１０により増幅された高周波信号に基づいて、複数のアンテナ６１～６４から電波を送信する。アンテナ装置１０００は、例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式又はＦＤＤ（Frequency Division Duplex）で電波を送受信するフェーズドアレイアンテナ装置である。しかし、通信方式は、これらに限られない。また、アンテナ装置１０００の具体例として、無線基地局、携帯電話、スマートフォン、ＩｏＴ（Internet of Things）機器などが挙げられるが、その具体例は、これらに限られない。

【0027】

アンテナ６１～６４は、それぞれ、電力増幅回路１１０により増幅された送信信号（高周波信号）が供給されることにより、当該送信信号に対応する電波を送信する素子である。アンテナ６１～６４には、電力増幅回路１１０の出力段に備えられる複数のＰＡ１～４のうち、対応するＰＡにより増幅された送信信号が供給される。

【0028】

なお、図１は、アンテナとＰＡとの個数がそれぞれ４つ場合を例示するが、その個数が２以上の他の数の場合にも、本開示の技術は適用可能である。また、１つのアンテナに対して複数の、例えば８つのＰＡが接続されてもよい。

【0029】

ベースバンドプロセッサ１１は、アンテナ装置１０００が送信すべき送信データ（デジタル信号）を例えば直交変調し、直交変調後のデジタル信号であるベースバンド信号を、電力増幅回路１１０の歪み補償部１６に出力する。ベースバンドプロセッサ１１は、ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部の一例である。

【0030】

電力増幅回路１１０は、歪み補償部１６、フィルタ２４，２５、アップコンバータ２１、発振器２２、複数の移相器３１～３４、複数のＰＡ１～４、バイアス印加部８０、抽出部５０、複数の移相器７１～７４、選択部１０１及びダウンコンバータ２３を備える。

【0031】

歪み補償部１６は、複数のＰＡ１～４に対してＤＰＤ（デジタルプリディストーション）等の歪み補償を行う。歪み補償部１６は、補償処理部１２、ＤＡＣ（デジタル‐アナログ変換器）１３、メモリ１８、演算回路１９、遅延調整部１０、特徴検出部１７及びＡＤＣ（アナログ‐デジタル変換器）１５を備える。

【0032】

補償処理部１２は、メモリ１８に格納された歪み補償係数等のプリディストーションデータを用いて、ベースバンドプロセッサ１１から供給されるベースバンド信号に対して歪み補償処理を施し、歪み補償処理が施されたベースバンド信号を生成する。補償処理部１２の機能は、例えば、メモリに読み出し可能に記憶されるプログラムによってＤＳＰ（Digital Signal Processor）が動作することにより実現される。

【0033】

ＤＡＣ１３は、補償処理部１２による歪み補償処理が施されたベースバンド信号（歪み補償処理後のベースバンド信号）をデジタルからアナログに変換して、アナログのベースバンド信号をフィルタ２４を介してアップコンバータ２１に出力する。

【0034】

アップコンバータ２１は、ＤＡＣ１３から供給されるベースバンド信号に、発振器２２により生成されるローカル信号を乗算することによって、アナログのベースバンド信号を高周波帯の信号にアップコンバートする。発振器２２は、無線周波数のローカル信号を生成する局所発振器（ＬＯ）である。アップコンバータ２１は、アップコンバートされた高周波信号（送信信号）を出力する。アップコンバータ２１から出力される送信信号は、不図示の分配器により、複数の移相器３１～３４に分配される。

【0035】

移相器３１～３４は、それぞれ、対応するＰＡの前段に設けられる。移相器３１～３４は、それぞれ、アンテナ６１～６４の各々の指向性に応じて、分配された後に入力される高周波信号の位相を調整する。移相器３１～３４は、それぞれ、位相調整後の高周波信号を、複数のＰＡ１～４のうち対応するＰＡに出力する。

【0036】

ＰＡ１～４は、それぞれ、移相器３１～３４のうち対応する移相器から供給される高周波信号の電力を増幅する増幅器である。ＰＡ１～４は、それぞれ、対応する移相器から入力される高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を、複数のアンテナ６１～６４のうち対応するアンテナに出力する。

【0037】

電力増幅回路１１０は、複数のＰＡ１～４の各々の歪み特性を検出する検出部９０を備える。図１に示す検出部９０は、抽出部５０、移相器７１～７４、選択部１０１及び歪み検出部９１を有する。

【0038】

抽出部５０は、ＰＡ１～４の各々の出力信号から複数の信号を抽出する。抽出部５０は、ＰＡ１とアンテナ６１との間の信号ラインに挿入された第１の方向性結合器５１と、ＰＡ２とアンテナ６２との間の信号ラインに挿入された第２の方向性結合器５２とを有する。また、抽出部５０は、ＰＡ３とアンテナ６３との間の信号ラインに挿入された第３の方向性結合器５３と、ＰＡ４とアンテナ６４との間の信号ラインに挿入された第４の方向性結合器５４とを有する。方向性結合器５１～５４は、それぞれ、ＰＡ１～４の各々から出力される信号の一部を取り出して、ＰＡ１～４の各々から出力される信号の電力に応じた帰還信号を出力する。

【0039】

移相器７１～７４は、抽出部５０と選択部１０１との間の信号ラインに挿入されており、対応する方向性結合器５１～５４から供給される帰還信号の位相を調整する。移相器７１～７４は、対応する移相器３１～３４と相補的に動作する。例えば、移相器７１は、移相器３１による移相量と同じ移相量で、移相器３１による移相方向とは逆方向に、方向性結合器５１から供給される帰還信号の位相を調整する。移相器７２～７４についても同様である。

【0040】

選択部１０１は、抽出部５０により抽出された複数の信号（帰還信号）が入力される。選択部１０１は、歪み検出部９１の特徴検出部１７から指令される選択信号に基づいて、複数の帰還信号を一つずつ順次選択する回路である。

【0041】

歪み検出部９１は、複数の帰還信号の中から選択部１０１により一つずつ選択された信号を、ＰＡ１～４の各々に分配される前のベースバンド信号（歪み補償処理が施される前のベースバンド信号）と比較することによって、ＰＡ１～４の各々の歪み特性を検出する。歪み検出部９１は、例えば、ダウンコンバータ２３、フィルタ２５、ＡＤＣ１５、特徴検出部１７及び遅延調整部１０を有する。

【0042】

ダウンコンバータ２３は、選択部１０１から供給されるアナログの帰還信号に、発振器２２により生成されるベースバンド周波数のローカル信号を乗算することによって、アナログの帰還信号をベースバンドの信号にダウンコンバートする。ダウンコンバータ２３は、ダウンコンバートされた帰還信号を生成し、生成した帰還信号をフィルタ２５を介してＡＤＣ１５に出力する。

【0043】

ＡＤＣ１５は、複数の帰還信号の中から選択部１０１により一つずつ順次選択された帰還信号を、アナログからデジタルに一つずつ順次変換する。ＡＤＣ１５により生成されたデジタルの帰還信号は、特徴検出部１７に供給される。また、ベースバンドプロセッサ１１から供給されるベースバンド信号は、遅延調整部１０により位相が調整されて、特徴検出部１７に供給される。

【0044】

特徴検出部１７は、ベースバンドプロセッサ１１から供給されるベースバンド信号とＡＤＣ１５から供給される帰還信号とを比較して両信号の差分を算出することによって、当該帰還信号が抽出されたＰＡの歪み特性を検出する。複数の帰還信号の中から選択部１０１により順次一つずつ選択された帰還信号がＡＤＣ１５から順次供給されるので、特徴検出部１７は、ＰＡ１～４の各々の歪み特性を全て検出できる。ベースバンド信号と比較される帰還信号が選択部１０１により一つずつ選択されるので、複数のＰＡと同数の特徴検出部が無くても、全てのＰＡの各々の歪み特性を検出できる。つまり、特徴検出部を含む歪み検出部の回路規模を抑えて、全てのＰＡの各々の歪み特性を検出できる。特徴検出部１７の機能は、例えば、メモリに読み出し可能に記憶されるプログラムによってＤＳＰが動作することにより実現される。

【0045】

特徴検出部１７は、ＰＡの歪み特性として、例えば、ＡＭ－ＡＭ歪みを検出してもよいし、ＡＭ－ＰＭ歪みを検出してもよい。ＡＭは、Amplitude Modulationの略語であり、ＰＭは、Phase Modulationの略語である。ＡＭ－ＡＭ歪みは、ＰＡに入力される信号の振幅に対して、そのＰＡから出力される信号の振幅ずれを表す。ＡＭ－ＰＭ歪みは、ＰＡに入力される信号の振幅に対して、そのＰＡから出力される信号の位相ずれを表す。

【0046】

電力増幅回路１１０は、検出部９０により検出されたＰＡ１～４の各々の歪み特性が揃うように、ＰＡ１～４のうち少なくとも一つのＰＡに印加するバイアスを制御する制御部２６を備える。図１に示す制御部２６は、演算回路１９及びバイアス印加部８０を有する。

【0047】

演算回路１９は、検出部９０の特徴検出部１７により検出されたＰＡ１～４の各々の歪み特性が揃うように、バイアス印加部８０がＰＡ１～４のうち少なくとも一つのＰＡに印加するバイアスを制御する。歪み補償部１６は、検出部９０の特徴検出部１７により検出されたＰＡ１～４の各々の歪み特性に基づいて、ＰＡ１～４の歪み補償を行う。

【0048】

このように、演算回路１９及びバイアス印加部８０が行うバイアス制御によって、ＰＡ１～４の各々の歪み特性を揃えることができる。各ＰＡの歪み特性がほぼ揃った状態であれば、複数のＰＡに共通の一つの歪み補償部１６（又は、補償処理部１２）が歪み補償を行っても、複数のＰＡの夫々から出力される信号の歪みを十分に低減することができる。また、歪み補償を行う歪み補償部を複数のＰＡの各々に対して独立に設けなくてもよいので、歪み補償部の回路規模の縮小化が可能となる。その結果、電力増幅回路１１０及びアンテナ装置１０００の小型化が可能となる。

【0049】

図２は、増幅器及びバイアス印加部の構成例を示す図である。バイアス印加部８０は、複数のＰＡの各々の歪み特性が互いに高精度に揃うように、各ＰＡに印加するバイアスを独立に制御（調整）可能なバイアス調整部８１を有することが好ましい。

【0050】

各ＰＡには、増幅用のトランジスタ４０が含まれている。トランジスタ４０のゲートに印加するゲートバイアスを変更すると、そのトランジスタ４０を含むＰＡの歪み特性は、系統的に変化する。例えば、ゲートバイアスを小さくすると、ＡＭ－ＡＭ歪みが大きくなり、ゲートバイアスを大きくすると、ＡＭ－ＰＭ歪みが大きくなる。つまり、バイアス印加部８０は、各ＰＡに印加するゲートバイアスを適切な値に調整することによって、複数のＰＡの各々の歪み特性を揃えることができる。

【0051】

なお、トランジスタ４０のドレインに印加するドレインバイアスを変更しても、そのトランジスタ４０を含むＰＡの歪み特性が系統的に変化する場合がある。この場合、演算回路１９は、複数のＰＡの各々の歪み特性が揃うように、バイアス印加部８０が印加するドレインバイアスを制御してもよい。また、演算回路１９は、バイアス印加部８０によって、ゲートバイアスとドレインバイアスとの両方を制御してもよいし、いずれか一方のみを制御してもよい。

【0052】

図３は、増幅器の歪み特性を例示する図であり、より詳しくは、ＰＡ１の歪み特性の一つであるＡＭ－ＰＭ歪みを例示する図である。図３は、ＰＡ１のＡＭ－ＰＭ歪みが、ＰＡ１内のトランジスタ４０のゲートバイアスＶｇの違いによって系統的に変化する場合を例示する。一方、図４は、複数の増幅器の各々の歪み特性が揃っていない状態を例示する図であり、より詳しくは、特徴検出部１７により検出されたＰＡ１～４の各々のＡＭ－ＰＭ歪みを例示する図である。図３，４のようなケースでは、演算回路１９は、バイアス印加部８０がＰＡ１に印加するゲートバイアスＶｇを－１．４８Ｖから－１．５２Ｖに低下させることで、図５に示されるように、ＰＡ１の歪み特性を他のＰＡ２～４の歪み特性に近づけることができる。これにより、ＰＡ１～４の各々の歪み特性の間での相互の類似性が向上し、複数のＰＡの各々の歪み特性を揃えることができる。

【0053】

このように、図１の演算回路１９は、特徴検出部１７により検出された各々の歪み特性のうちで最も類似性の低い歪み特性が他の歪み特性に近づくように、当該最も類似性の低い歪み特性を持つＰＡに印加するバイアスを制御してもよい。これにより、複数のＰＡの各々の歪み特性が速やかに揃うので、補償処理部１２が行う歪み補償処理によって、複数のＰＡの夫々から出力される信号の歪みを速やかに低減できる。

【0054】

また、演算回路１９は、歪み検出部９１の特徴検出部１７により検出されたＰＡ１～４の各々の歪み特性が揃うように、複数の移相器３１～３４のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御してもよい。歪み検出部９１の特徴検出部１７により検出された複数のＰＡの各々の歪み特性が揃うように、少なくとも一つの移相量が制御されることで、複数のＰＡの夫々から出力される信号の歪みを、複数のＰＡに共通の一つの歪み補償部１６で効果的に低減することができる。

【0055】

例えば、図６は、複数の増幅器の各々の歪み特性が揃っていない状態を例示する図であり、より詳しくは、特徴検出部１７により検出されたＰＡ１～４の各々のＡＭ－ＰＭ歪みを例示する図である。図６は、ＰＡ１のＡＭ－ＰＭ歪みが、他のＰＡ２～４のＡＭ－ＰＭ歪みに対して全体的にオフセットしている場合を例示する。図６のようなケースでは、演算回路１９は、ＰＡ１の前段の移相器３１により調整される移相量を調整することによって、図５に示されるように、ＰＡ１の歪み特性を他のＰＡ２～４の歪み特性に近づけることができる。これにより、ＰＡ１～４の各々の歪み特性の間での相互の類似性が向上し、複数のＰＡの各々の歪み特性を揃えることができる。

【0056】

このように、図１の演算回路１９は、特徴検出部１７により検出された各々の歪み特性のうちで最も類似性の低い歪み特性が他の歪み特性に近づくように、当該最も類似性の低い歪み特性を持つＰＡの前段の移相器により調整される移相量を制御してもよい。これにより、複数のＰＡの各々の歪み特性が速やかに揃うので、補償処理部１２が行う歪み補償処理によって、複数のＰＡの夫々から出力される信号の歪みを速やかに低減できる。

【0057】

なお、ＰＡの各々の歪み特性を揃えるため、ＰＡに印加するバイアスの制御と移相器により調整される移相量の制御とは、どちらか一方のみを行ってもよいし、両方を行ってもよい。

【0058】

ところで、特徴検出部１７は、上述のように、ベースバンドプロセッサ１１から供給されるベースバンド信号とＡＤＣ１５から供給される帰還信号との差分に基づいて、ＰＡ１～４の各々の歪み特性を検出する。この際、特徴検出部１７は、検出した歪み特性を表す歪み特徴データをＰＡ１～４の各々について生成し、生成したＰＡ１～４の各々の歪み特徴データをメモリ１８に格納してもよい。演算回路１９は、メモリ１８に格納されたＰＡ１～４の各々の歪み特徴データが互いに揃うように、ＰＡ１～４のうちの少なくとも一つのＰＡに印加するバイアスを制御してもよいし、移相器３１～３４の少なくとも一つにより調整される移相量を制御してもよい。

【0059】

ＰＡの歪み特性を表す歪み特徴データの具体例として、ＰＡの出力信号の位相データ、ＰＡの出力信号の振幅データ、ＰＡの入力信号の振幅変化に対する出力信号の位相変化率データ、ＰＡの入力信号の振幅変化に対する出力信号の振幅変化率データなどがある。

【0060】

演算回路１９は、これらのような特徴データが複数のＰＡ間で揃うように、ＰＡ１～４のうちの少なくとも一つのＰＡに印加するバイアスを制御してもよいし、移相器３１～３４の少なくとも一つにより調整される移相量を制御してもよい。これにより、複数のＰＡの各々の歪み特性を相互に揃えることができる。

【0061】

また、特徴検出部１７は、ベースバンドプロセッサ１１から供給されるベースバンド信号とＡＤＣ１５から一つずつ順次供給される帰還信号との差分に基づいて、歪み補償係数等のプリディストーションデータを算出する。プリディストーションデータは、ＰＡ１～４の各々から出力される信号の歪み特性とは逆の歪み特性を補償処理部１２がベースバンド信号に与えるためのデータである。各ＰＡの歪み特性は上述の制御によりほぼ揃っているので、ＡＤＣ１５から一つずつ順次供給される帰還信号に基づいて算出されるプリディストーションデータを用いて歪み補償を行っても、複数のＰＡの夫々から出力される信号の歪みを十分に低減できる。

【0062】

プリディストーションデータの生成方式には、公知のＬＵＴ（Look Up Table）方式などがある。しかし、その生成方式は、これに限られない。

【0063】

図７は、選択部の第１の構成例を示す図である。図１に示す選択部１０１は、複数の単極双投スイッチ１２１～１２４の組み合わせにより形成されたスイッチアレー回路である。単極双投スイッチ１２１～１２４には、それぞれ、終端抵抗１３１～１３４が接続されている。歪み補償部１６の特徴検出部１７から指令される選択信号に基づいて、複数の単極双投スイッチ１２１～１２４のうち、一つのスイッチのみがダウンコンバータ２３の側に接続され、残りのスイッチは終端抵抗の側に接続される。これにより、選択部１０１は、歪み検出部９１の特徴検出部１７から指令される選択信号に基づいて、複数の帰還信号を一つずつ順次選択できる。選択されていない残りの帰還信号は、終端抵抗に接続されるので、それらの残りの帰還信号の反射を防ぐことができる。

【0064】

図８は、第２の実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図８に示すアンテナ装置１００１も、複数のＰＡの各々の歪み特性を揃えるための構成を備える。アンテナ装置１００１は、電力増幅回路１１１と、複数のアンテナ６１～６４と、ベースバンドプロセッサ１１とを備える。電力増幅回路１１１は、複数のＰＡ１～４の各々の歪み特性を検出する検出部９０を備える。図８に示す検出部９０は、抽出部５０、移相器７１～７４、選択部１０２、合成器１０３、歪み検出部９１，９２を有する。

【0065】

歪み検出部９１は、複数の帰還信号を選択部１０２により一つずつ選択させ、複数の帰還信号の中から選択部１０２により選択された一つの信号をベースバンド信号と比較することによって、当該一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する。この第１の歪み特性は、当該一つの信号に対応するＰＡの歪み特性を表す。

【0066】

合成器１０３は、複数の帰還信号のうち当該一つの信号とは異なる他の信号を合成する。例えば、ＰＡ１の帰還信号が選択部１０２により選択されている場合、合成器１０３は、残りのＰＡ２～４の３つの帰還信号同士を合成する。他のＰＡの帰還信号が選択されている場合も同様に、残りのＰＡの帰還信号同士が合成される。

【0067】

歪み検出部９２は、合成器１０３の合成により得られた合成信号をベースバンド信号と比較することによって、当該他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する。この第２の歪み特性は、当該他の信号に対応する残りの３つのＰＡの各々の歪み特性を平均化した歪み特性を表す。

【0068】

したがって、選択部１０２により選択される帰還信号を一つずつ順次切り替えることで、常に、ＰＡ１～４の個別の歪み特性を歪み検出部９１により検出できるだけでなく、ＰＡ１～４全体の平均的な歪み特性を歪み検出部９２により検出できる。このような構成であれば、２個の歪み検出部の回路規模で（複数のＰＡと同数の歪み検出部を用意することなく）、複数のＰＡの各々の歪み特性を取得できる。

【0069】

制御部２６は、第１の歪み特性と第２の歪み特性とが揃うように、上述のバイアス又は移相量の少なくとも一方を制御する。これにより、複数のＰＡに共通の一つの歪み補償部１６が歪み補償を行っても、複数のＰＡの夫々から出力される信号の歪みを十分に低減することができる。例えば、制御部２６は、第１の歪み特性を表す歪み特徴データと第２の歪み特性を表す歪み特徴データとの差が所定の閾値以上あるか否かを判定する。制御部２６は、当該差が所定の閾値以上あると判定した場合、第１の歪み特性を持つＰＡのバイアス又は当該ＰＡの前段の移相器の移相量を変更することで、当該ＰＡの歪み特性を残りのＰＡの歪み特性に速やかに揃えることができる。

【0070】

図９は、選択部の第２の構成例を示す図である。図９に示す選択部１０２は、複数の双極双投スイッチ１４１～１４３の組み合わせにより形成されたスイッチアレー回路である。歪み補償部１６の特徴検出部１７から指令される選択信号に基づいて、複数の双極双投スイッチ１４１～１４３が動作することによって、複数の帰還信号のうち、一つの信号がダウンコンバータ２３側に転送され、残りの信号が合成器１０３に転送される。

【0071】

以上、本実施形態によれば、各ＰＡの歪み特性はほぼ揃うので、歪み補償部１６は、複数のＰＡ１～４のうちの任意の一個のＰＡから順次出力される信号に基づき、複数のＰＡ１～４の各々から出力される信号の歪みを補償できる。よって、複数のＰＡに共通の歪み補償部１６によって全体の歪み特性を調整することが可能となる。

【0072】

以上、電力増幅回路及びアンテナ装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

【0073】

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の増幅器のうち少なくとも一つの増幅器に印加するバイアスを制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備える、電力増幅回路。
（付記２）
前記制御部は、前記検出部により検出された前記各々の歪み特性のうちで最も類似性の低い歪み特性が他の歪み特性に近づくように、前記最も類似性の低い歪み特性を持つ増幅器に印加するバイアスを制御する、付記１に記載の電力増幅回路。
（付記３）
前記バイアスは、増幅器に含まれるトランジスタのゲートに印加するゲートバイアスである、付記１又は２に記載の電力増幅回路。
（付記４）
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器を備え、
前記制御部は、前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する、付記１から３のいずれか一項に記載の電力増幅回路。
（付記５）
複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備える、電力増幅回路。
（付記６）
前記制御部は、前記検出部により検出された前記各々の歪み特性のうちで最も類似性の低い歪み特性が他の歪み特性に近づくように、前記最も類似性の低い歪み特性を持つ増幅器の前段に設けられる移相器により調整される移相量を制御する、付記４又は５に記載の電力増幅回路。
（付記７）
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部とを有し、
前記検出部は、前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する、付記１から６のいずれか一項に記載の電力増幅回路。
（付記８）
前記検出部は、
前記複数の信号を前記選択部により一つずつ選択させ、前記複数の信号の中から前記選択部により選択された一つの信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記一つの信号に対応する第１の歪み特性を検出する第１の歪み検出部と、
前記複数の信号のうち前記一つの信号とは異なる他の信号を合成する合成器と、
前記合成器の合成により得られた合成信号を前記ベースバンド信号と比較することによって、前記他の信号に対応する第２の歪み特性を検出する第２の歪み検出部とを有する、付記７に記載の電力増幅回路。
（付記９）
前記制御部は、前記第１の歪み特性と前記第２の歪み特性とが揃うように制御する、付記８に記載の電力増幅回路。
（付記１０）
前記選択部は、複数の双極双投スイッチの組み合わせにより形成された、付記８又は９に記載の電力増幅回路。
（付記１１）
前記選択部は、複数の単極双投スイッチの組み合わせにより形成された、付記７に記載の電力増幅回路。
（付記１２）
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と相補的に動作する複数の移相器を前記抽出部と前記選択部との間に備える、付記７から１１のいずれか一項に記載の電力増幅回路。
（付記１３）
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々に対して設けられ、対応するアンテナに信号を出力する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の増幅器のうち少なくとも一つの増幅器に印加するバイアスを制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備える、アンテナ装置。
（付記１４）
複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの各々に対して設けられ、対応するアンテナに信号を出力する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する検出部と、
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性が揃うように、前記複数の移相器のうち少なくとも一つの移相器により調整される移相量を制御する制御部と、
前記検出部により検出された前記各々の歪み特性に基づいて、前記複数の増幅器の歪み補償を行う歪み補償部とを備える、アンテナ装置。
（付記１５）
前記複数の増幅器の各々に分配される前のベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、
前記複数の増幅器の各々の出力信号から複数の信号を抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記複数の信号が入力される選択部とを有し、
前記検出部は、前記複数の信号の中から前記選択部により一つずつ選択された信号を、前記ベースバンド信号と比較することによって、前記複数の増幅器の各々の歪み特性を検出する、付記１３又は１４に記載のアンテナ装置。
（付記１６）
前記複数の増幅器の各々に前段に設けられる複数の移相器と相補的に動作する複数の移相器を前記抽出部と前記選択部との間に備える、付記１５に記載のアンテナ装置。

【符号の説明】

【0074】

１～４ ＰＡ
１１ ベースバンドプロセッサ
１２ 補償処理部
１６ 歪み補償部
１９ 演算回路
２６ 制御部
３１～３４ 移相器
４０ トランジスタ
５０ 抽出部
５１～５４ 方向性結合器
８０ バイアス印加部
８１ バイアス調整部
９０ 検出部
９１，９２ 歪み検出部
１０１，１０２ 選択部
１０３ 合成器
１１０，１１１ 電力増幅回路
１２１，１２２，１２３，１２４ 単極双投スイッチ
１４１，１４２，１４３ 双極双投スイッチ
１０００，１００１ アンテナ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】