特許 7458225 送信装置および送信方法

(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】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】送信装置および送信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/04 20060101AFI20240322BHJP

   H03F 3/24 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

H04B1/04 A

H03F3/24

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020058934

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021158603

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 竜太

(72)【発明者】

【氏名】松嶋 禎央

【審査官】対馬 英明

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５５６４０８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－２４６３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３０７２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００９６４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／０２－１／０４

Ｈ０３Ｆ １／００－３／４５

Ｈ０３Ｆ ３／５０－３／５２

Ｈ０３Ｆ ３／６２－３／６４

Ｈ０３Ｆ ３／６８－３／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力信号を増幅して増幅信号を生成し、該増幅信号をインピーダンスが変動し得る負荷に出力する増幅器を有する送信装置であって、
前記増幅器と前記負荷との間の信号経路に設けられた、前記負荷からの反射信号の一部を分配信号として取り出す分配部と、
前記分配部で取り出された前記反射信号に基づいて、前記反射信号を打ち消す打消し信号を生成する打消し信号生成部と、
前記入力信号と前記打消し信号とを前記増幅器に入力する入力部と、
を備える送信装置。

【請求項2】

前記打消し信号は、前記打消し信号生成部が取得した前記反射信号に基づいて、前記増幅器と前記負荷との間の信号経路の所定の位置にて前記反射信号と反対向きに進行し該反射信号を前記位置で打ち消すように構成されている
請求項１に記載の送信装置。

【請求項3】

前記打消し信号生成部は、前記位置で前記反射信号と同一振幅かつ逆位相となるように、前記打消し信号を生成する
請求項２に記載の送信装置。

【請求項4】

前記位置と前記負荷との間の信号経路における前記反射信号の電力を検出する検出部を備え、
前記打消し信号生成部は、前記検出部で検出された前記電力に応じた振幅を有する前記打消し信号を生成する
請求項２に記載の送信装置。

【請求項5】

前記検出部は、前記位置と前記負荷との間の信号経路における前記反射信号と前記増幅信号との位相差を検出し、
前記打消し信号生成部は、前記検出部で検出された前記位相差に応じた位相を有する前記打消し信号を生成する
請求項４に記載の送信装置。

【請求項6】

前記打消し信号生成部は、前記検出部で検出された電力の情報が反映されたデジタル打消し信号を生成し、生成したデジタル打消し信号をアナログ変換して前記打消し信号を生成する
請求項４または５に記載の送信装置。

【請求項7】

前記打消し信号生成部は、前記検出された位相差の情報が反映された前記デジタル打消し信号を生成する
請求項６に記載の送信装置。

【請求項8】

前記打消し信号生成部は、生成したデジタル打消し信号とデジタル入力信号とを重畳してアナログ変換し、前記入力信号と前記打消し信号とを生成する
請求項６または７に記載の送信装置。

【請求項9】

前記分配部によって取り出された前記分配信号の電力を制御する電力制御部と、
前記位置と前記分配部との間の信号経路に設けられた、前記反射信号の前記位置への到達時間を遅延させる遅延部と、
を備え、
前記入力部は、前記電力制御部によって電力が制御された前記分配信号を前記打消し信号として前記入力信号とともに前記増幅器に入力する
請求項２に記載の送信装置。

【請求項10】

前記分配部と前記入力部と間の信号経路に設けられるとともに、前記分配信号を通過させ、少なくとも前記分配信号の２倍以上の周波数の電気信号を減衰させるフィルタを備える
請求項１に記載の送信装置。

【請求項11】

前記増幅器の温度を検出する温度検出部と、検出された前記温度をもとに前記電力制御部を制御する制御部とを備える
請求項９に記載の送信装置。

【請求項12】

前記分配部によって取り出された前記分配信号の電力を制御する電力制御部と、
前記分配部によって取り出された前記分配信号を時間的に遅延させる遅延部と、
前記電力制御部によって電力が制御されるとともに、前記遅延部によって時間的に遅延された前記分配信号を前記打消し信号として前記入力信号とともに前記増幅器に入力させる入力部とを備える
請求項１～３のいずれか一つに記載の送信装置。

【請求項13】

増幅器が、入力信号を増幅して増幅信号を生成し、該増幅信号をインピーダンスが変動し得る負荷に出力する増幅ステップと、
前記増幅器と前記負荷との間の信号経路に設けられた分配部が、前記負荷からの反射信号の一部を分配信号として取り出す取出ステップと、
打消し信号生成部が、前記分配部で取り出された前記反射信号に基づいて、前記反射信号を打ち消す打消し信号を生成する打消し信号生成ステップと、
前記入力信号と前記打消し信号とを前記増幅器に入力する入力ステップと、
を含む送信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送信装置および送信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高周波信号である無線信号を送信する送信装置において、増幅器の出力段にアイソレータやサーキュレータ（以下、アイソレータ等と記載する場合がある）を設けた構成が開示されている。送信装置と、その出力側に接続される外部負荷、たとえばアンテナ等との間で高周波におけるインピーダンス不整合が生じると、外部負荷から増幅器側に反射信号が戻ってくる。アイソレータ等は反射信号が増幅器に到達することを阻止する機能を有し、増幅器の劣化や性能（効率、利得、出力電力など）の低下を防止している（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６０３６８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、アイソレータ等は一般的に大型であり、かつ高価であるため、小型化、低価格化のためには構成から削除することが好ましい。送信装置と外部負荷との間でインピーダンス整合（たとえば特性インピーダンスとして５０Ωで整合）させれば、反射信号の発生を防止できるので、アイソレータ等を省略することが可能である。

【0005】

しかしながら、外部負荷が、インピーダンスが変動し得る負荷である場合、インピーダンス整合をさせることは困難である。なお、インピーダンスが変動し得る負荷としてはアンテナがある。アンテナは、天候などの環境に応じてインピーダンスが変動し得るものである。その他の負荷であっても、その周囲の環境の変動に応じて、インピーダンスが変動する場合がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化、低価格化に適するとともに、負荷からの反射信号の影響を低減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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、入力信号を増幅して増幅信号を生成し、該増幅信号をインピーダンスが変動し得る負荷に出力する増幅器を有する送信装置であって、前記増幅器と前記負荷との間の信号経路に設けられた、前記負荷からの反射信号の一部を分配信号として取り出す分配部と、前記分配部で取り出された前記反射信号に基づいて、前記反射信号を打ち消す打消し信号を生成する打消し信号生成部と、前記入力信号と前記打消し信号とを前記増幅器に入力する入力部と、を備える送信装置である。

【0008】

前記打消し信号は、前記打消し信号生成部が取得した前記反射信号に基づいて、前記増幅器と前記負荷との間の信号経路の所定の位置にて前記反射信号と反対向きに進行し該反射信号を前記位置で打ち消すように構成されているものでもよい。

【0009】

前記打消し信号生成部は、前記位置で前記反射信号と同一振幅かつ逆位相となるように、前記打消し信号を生成するものでもよい。

【0010】

前記位置と前記負荷との間の信号経路における前記反射信号の電力を検出する検出部を備え、前記打消し信号生成部は、前記検出部で検出された前記電力に応じた振幅を有する前記打消し信号を生成するものでもよい。

【0011】

前記検出部は、前記位置と前記負荷との間の信号経路における前記反射信号と前記増幅信号との位相差を検出し、前記打消し信号生成部は、前記検出部で検出された前記位相差に応じた位相を有する前記打消し信号を生成するものでもよい。

【0012】

前記打消し信号生成部は、前記検出部で検出された電力の情報が反映されたデジタル打消し信号を生成し、生成したデジタル打消し信号をアナログ変換して前記打消し信号を生成するものでもよい。

【0013】

前記打消し信号生成部は、前記検出された位相差の情報が反映された前記デジタル打消し信号を生成するものでもよい。

【0014】

前記打消し信号生成部は、生成したデジタル打消し信号とデジタル入力信号とを重畳してアナログ変換処理し、前記入力信号と前記打消し信号とを生成するものでもよい。

【0015】

前記分配部によって取り出された前記分配信号の電力を制御する電力制御部と、前記位置と前記分配部との間の信号経路に設けられた、前記反射信号の前記位置への到達時間を遅延させる遅延部と、を備え、前記入力部は、前記電力制御部によって電力が制御された前記分配信号を前記打消し信号として前記入力信号とともに前記増幅部に入力するものでもよい。

【0016】

前記分配部と前記入力部と間の信号経路に設けられるとともに、前記分配信号を通過させ、少なくとも前記分配信号の２倍以上の周波数の電気信号を減衰させるフィルタを備えるものでもよい。

【0017】

前記送信装置は、前記増幅器の温度を検出する温度検出部と、検出された前記温度をもとに前記電力制御部を制御する制御部とを備えるものでもよい。

【0018】

前記分配部によって取り出された前記分配信号の電力を制御する電力制御部と、前記分配部によって取り出された前記分配信号を時間的に遅延させる遅延部と、前記電力制御部によって電力が制御されるとともに、前記遅延部によって時間的に遅延された前記分配信号を前記打消し信号として前記入力信号とともに前記増幅器に入力させる入力部とを備えるものでもよい。

【0019】

本発明の一態様は、増幅器が、入力信号を増幅して増幅信号を生成し、該増幅信号をインピーダンスが変動し得る負荷に出力する増幅ステップと、前記増幅器と前記負荷との間の信号経路に設けられた分配部が、前記負荷からの反射信号の一部を分配信号として取り出す取出ステップと、打消し信号生成部が、前記分配部で取り出された前記反射信号に基づいて、前記反射信号を打ち消す打消し信号を生成する打消し信号生成ステップと、前記入力信号と前記打消し信号とを前記増幅器に入力する入力ステップと、を含む送信方法である。

【発明の効果】

【0020】

本発明に係る送信装置および送信方法は、小型化、低価格化に適するとともに、負荷からの反射信号の影響を低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、実施形態１に係る送信装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、実施形態２に係る送信装置の構成を示す図である。

【図3】図３は、実施形態３に係る送信装置の構成を示す図である。

【図4】図４は、実施形態４に係る送信装置の構成を示す図である。

【図5】図５は、実施形態５に係る送信装置の構成を示す図である。

【図6】図６は、実施形態６に係る送信装置の構成を示す図である。

【図7】図７は、シミュレーション計算を行った構成を示す図である。

【図8】図８は、シミュレーション計算を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0023】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る送信装置の構成を示す図である。送信装置１００は、アンテナＡに高周波信号を出力する。アンテナＡは、高周波信号を無線信号として送信する。

【0024】

送信装置１００は、増幅器１と、分配器２と、デジタル処理部３と、ＤＡ変換器であるＤＡＣ４と、検出部５と、ＡＤ変換器であるＡＤＣ６とを備えている。分配器２、デジタル処理部３、ＤＡＣ４、検出部５、およびＡＤＣ６は打消し信号生成部７を構成する。打消し信号生成部７は打消し信号生成ステップを実行する部分である。

【0025】

増幅器１は、たとえばトランジスタを備えており、高周波信号である入力信号を増幅して増幅信号Ｓ１を生成し、該増幅信号Ｓ１をアンテナＡに出力する。アンテナＡは、インピーダンスが変動し得る負荷の一例であり、当該インピーダンスの変動に応じ、増幅信号Ｓ１の一部を反射信号Ｓ２として増幅器１に向けて反射する。

【0026】

分配器２は、増幅器１とアンテナＡとの間の信号経路において、位置Ｐ１よりもアンテナＡ側に設けられた分配部である。位置Ｐ１は増幅器１と分配器２との間の信号経路において任意の位置に設定できるが、分配器２よりも増幅器１に近い方が好ましい。分配器２は、端子２ａ、２ｂ、および２ｃを少なくとも有する。分配器２は、増幅器１から端子２ａに入力された増幅信号Ｓ１を通過させて、端子２ｂからアンテナＡに出力する。また分配器２は、アンテナＡから端子２ｂに入力された反射信号Ｓ２を通過させて、端子２ａから増幅器１に出力する。また分配器２は、反射信号Ｓ２を通過させる際に、反射信号Ｓ２の一部を分配信号として取り出して端子２ｃから出力する。分配器２はたとえば方向性結合器を用いて構成できる。この場合、方向性結合器の未使用の端子は、たとえばインピーダンスが５０Ωの抵抗器を介してグラウンドに接続され、無反射処理される。

【0027】

検出部５は、たとえばダイオードを備えており、端子２ｃから出力された分配信号の入力を受け付ける。これにより、検出部５は、位置Ｐ１とアンテナＡとの間の信号経路における反射信号Ｓ２の振幅を検出し、これを用いて反射信号Ｓ２の電力を検出する。検出部５は、検出した電力の情報を含む電気信号をＡＤＣ６に出力する。ＡＤＣ６は、アナログ信号である電流信号をデジタル信号（たとえば電圧信号）に変換してデジタル処理部３に出力する。

【0028】

デジタル処理部３は、高周波信号のデジタル処理を行う。デジタル処理部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）などの、プログラムやデータを記憶する半導体メモリとを用いて構成できる。

【0029】

デジタル処理部３は、ハードウェアとソフトウェアとが協働して実現される機能部として、信号入力部３ａと、分配部３ｂと、遅延部３ｃと、振幅制御部３ｄと、減算部３ｅと、制御部３ｆとを備えている。

【0030】

信号入力部３ａは、デジタル信号の入力を受け付け、分配部３ｂに出力する。分配部３ｂは、デジタル信号を遅延部３ｃと減算部３ｅとに分配する。遅延部３ｃは、入力されたデジタル信号を時間的に遅延させ、振幅制御部３ｄに出力する。振幅制御部３ｄは、入力されたデジタル信号の振幅（たとえば電圧値）を制御し、減算部３ｅに出力する。制御部３ｆは、ＡＤＣ６から入力されたデジタル信号に基づいて、振幅制御部３ｄを制御する。その結果、振幅制御部３ｄによって振幅が制御されたデジタル信号は、検出部５によって検出された反射信号Ｓ２の電力の情報が反映されたデジタル信号である。

【0031】

減算部３ｅは、分配部３ｂから入力されたデジタル信号に、振幅制御部３ｄから入力されたデジタル信号を、符号を反転させて加算する減算処理を行う。分配部３ｂから入力されたデジタル信号は、増幅器１で増幅すべき入力信号に対応するデジタル入力信号である。振幅制御部３ｄから入力されたデジタル信号を、符号を反転させて生成されたデジタル信号は、デジタル打消し信号に相当する。デジタル打消し信号も、検出部５によって検出された反射信号Ｓ２の電力の情報が反映されたデジタル信号である。

【0032】

ＤＡＣ４は、減算部３ｅから出力されたデジタル信号をアナログ変換処理して増幅器１に出力する。減算部３ｅから出力されたデジタル信号は、デジタル入力信号とデジタル打消し信号とが重畳されたデジタル信号といえる。したがって、ＤＡＣ４は、デジタル打消し信号とデジタル入力信号とを重畳してアナログ変換処理し、入力信号と打消し信号とを生成する。

【0033】

増幅器１は、入力信号を増幅して増幅信号を生成して出力する増幅ステップを行うとともに、打消し信号を増幅して増幅した打消し信号を出力する。増幅信号Ｓ１と、増幅された打消し信号Ｓ３とは、増幅器１とアンテナＡとの間の信号経路をアンテナＡに向かって進行する。

【0034】

打消し信号Ｓ３は、増幅器１とアンテナＡとの間の信号経路を反射信号Ｓ２とは反対向きに進行し、位置Ｐ１において反射信号Ｓ２と所定の時刻において同時に到達する。ここで、打消し信号Ｓ３が波形Ｗ３のような波形を有し、反射信号Ｓ２が波形Ｗ２のような波形を有するとすると、波形Ｗ３は、位置Ｐ１で波形Ｗ２と同一振幅かつ逆位相の波形である。その結果、打消し信号Ｓ３は位置Ｐ１で反射信号Ｓ２を打ち消す。その結果、反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが阻止される。

【0035】

打消し信号Ｓ３は、反射信号Ｓ２をもとに生成される。具体的には、打消し信号Ｓ３の振幅は、検出部５で検出された、反射信号Ｓ２の電力に応じて、制御部３ｆが振幅制御部３ｄを制御して増減し、反射信号Ｓ２の振幅と同一になるように制御されたものである。また、打消し信号Ｓ３の位相は、遅延部３ｃにより与えられる時間遅延によって設定される。遅延部３ｃにより与えられる遅延時間は、打消し信号Ｓ３の位相が位置Ｐ１において反射信号Ｓ２と逆位相になるように、送信装置１００とアンテナＡとにおける信号経路の特性や打消し信号生成部７の特性に応じて予め設定される。

【0036】

たとえば、増幅器１の利得をＡ［ｄＢ］とし、分配器２における反射信号Ｓ２に対する分配信号の電力比をＣ_１［ｄＢ］とし、検出部５が検出した分配信号の電力値をＰ_ｒｅｆ［ｄＢｍ］とし、振幅制御部３ｄに入力されるデジタル信号の電力に相当する値をＰ_ｉｎ［ｄＢｍ］とすると、制御部３ｆは、振幅制御部３ｄが入力されるデジタル信号に対して、下記式（１）の電力減衰量ＡＴＴ［ｄＢ］を設定する。
ＡＴＴ＝Ｐ_ｒｅｆ－Ｐ_ｉｎ－Ａ－Ｃ_１ ・・・ （１）

【0037】

以上のように構成された送信装置１００では、打消し信号Ｓ３によって、アンテナＡで生じた反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが抑制される。また、送信装置１００では、打消し信号生成部７が反射信号Ｓ２の電力を検出して打消し信号Ｓ３の振幅に反映させる。その結果、アンテナＡのインピーダンスが変動して反射信号Ｓ２の電力が変動したとしても、その変動に関わらず反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが抑制される。

【0038】

（実施形態２）
図２は、実施形態２に係る送信装置の構成を示す図である。送信装置１００Ａは、実施形態１に係る送信装置１００において、分配器２を分配器２Ａに置き換え、デジタル処理部３をデジタル処理部３Ａに置き換え、検出部５を検出部５Ａに置き換えた構成を有する。分配器２Ａ、デジタル処理部３Ａ、ＤＡＣ４、検出部５Ａ、およびＡＤＣ６は打消し信号生成部７Ａを構成する。以下の説明では、送信装置１００と送信装置１００Ａとで共通の構成については、説明を適宜省略する。

【0039】

分配器２Ａは、端子２ａ、２ｂ、２ｃ、および２ｄを有する。分配器２Ａは、増幅器１から端子２ａに入力された増幅信号Ｓ１を通過させて、端子２ｂからアンテナＡに出力する。また分配器２Ａは、アンテナＡから端子２ｂに入力された反射信号Ｓ２を通過させて、端子２ａから増幅器１に出力する。また分配器２Ａは、反射信号Ｓ２を通過させる際に、反射信号Ｓ２の一部を分配信号である第１分配信号として取り出して端子２ｃから出力する。また分配器２Ａは、増幅信号Ｓ１を通過させる際に、増幅信号Ｓ１の一部を分配信号である第２分配信号として取り出して端子２ｄから出力する。分配器２Ａはたとえば方向性結合器を用いて構成できる。

【0040】

検出部５Ａは、端子２ｃ、２ｄのそれぞれから出力された第１、第２分配信号の入力を受け付ける。これにより、検出部５は、位置Ｐ１とアンテナＡとの間の信号経路における反射信号Ｓ２の電力および増幅信号Ｓ１と反射信号Ｓ２との位相差を検出する。検出部５Ａは、検出した電力および位相差の情報を含む電気信号をＡＤＣ６に出力する。ＡＤＣ６は、アナログ信号である電流信号をデジタル信号に変換してデジタル処理部３Ａに出力する。

【0041】

デジタル処理部３Ａは、デジタル処理部３において、遅延部３ｃを遅延制御部３Ａｃに置き換え、制御部３ｆを制御部３Ａｆに置き換えた構成を有する。デジタル処理部３Ａは、デジタル処理部３と同様に、プロセッサと半導体メモリとを用いて構成できる。

【0042】

デジタル処理部３Ａは、デジタル処理部３の機能に加えて、遅延制御部３Ａｃが、入力されたデジタル信号の時間的な遅延量を制御可能に構成されている。遅延量は、検出部５Ａで検出された位相差に応じて、制御部３Ａｆが遅延制御部３Ａｃを制御することによって決定される。その結果、打消し信号生成部７Ａは、検出された位相差の情報が反映されたデジタル打消し信号を生成し、これをもとに、検出された位相差に応じた位相を有する打消し信号Ｓ３を生成する。

【0043】

その結果、打消し信号Ｓ３は、振幅が検出部５Ａで検出された反射信号Ｓ２の電力に応じて振幅制御部３ｄにより反射信号Ｓ２の振幅と同一になるように制御されたものであり、位相が検出部５Ａで検出された反射信号Ｓ２の位相に応じて遅延制御部３Ａｃにより反射信号Ｓ２の位相と逆位相になるように、より正確に制御されたものである。打消し信号Ｓ３の位相は、遅延部３ｃにより与えられる時間遅延によって設定される。

【0044】

以上のように構成された送信装置１００Ａでは、送信装置１００と同様に、アンテナＡのインピーダンスが変動して反射信号Ｓ２の電力が変動したとしても、その変動に関わらず反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが抑制される。さらには、遅延制御部３Ａｃに遅延時間を予め初期設定したとして、仮に与えるべき遅延時間が初期設定から変動したとしても、遅延制御部３Ａｃが遅延時間を制御して増減し、打消し信号Ｓ３の位相が位置Ｐ１において反射信号Ｓ２と逆位相になる状態をより確実に実現できる。

【0045】

（実施形態３）
図３は、実施形態３に係る送信装置の構成を示す図である。送信装置１００Ｂは、増幅器１と、分配器２と、入力部８と、電力合成器９と、遅延部１０と、ループ部１１と、電力制御部１２とを備えている。分配器２、ループ部１１および電力制御部１２は打消し信号生成部７Ｂを構成する。以下の説明では、送信装置１００と送信装置１００Ｂとで共通の構成については、説明を適宜省略する。

【0046】

入力部８は、高周波信号である入力信号を受け付けて電力合成器９に出力する。電力合成器９は、端子９ａ、９ｂ、および９ｃを備え、端子９ａに入力された入力信号を端子９ｃから増幅器１に出力する。

【0047】

増幅器１は、入力信号を増幅して増幅信号Ｓ１を生成し、該増幅信号Ｓ１をアンテナＡに出力する。アンテナＡは、増幅信号Ｓ１の一部を反射信号Ｓ２として増幅器１に向けて反射する。

【0048】

分配器２は、増幅器１から端子２ａに入力された増幅信号Ｓ１を通過させて、端子２ｂからアンテナＡに出力する。また分配器２は、アンテナＡから端子２ｂに入力された反射信号Ｓ２を通過させて、端子２ａから増幅器１に出力する。また分配器２は、反射信号Ｓ２を通過させる際に、反射信号Ｓ２の一部を分配信号として取り出して端子２ｃから出力する。

【0049】

ループ部１１は、分配器２の端子２ｃと電力合成器９の端子９ｂとの間の信号経路である。電力制御部１２はループ部１１の途中に設けられており、入力された高周波信号の電力を制御する。電力制御部１２は、たとえば入力された高周波信号の電力を所定量だけ減衰させて出力する。

【0050】

分配信号は、ループ部１１を分配器２から電力合成器９に向かって進行する。分配信号は帰還信号とも呼ばれ得る。電力制御部１２は、分配信号の電力を減衰させて電力合成器９に出力する。電力合成器９は、端子９ｂに入力された分配信号を端子９ｃから増幅器１に出力する。すなわち、電力合成器９は入力信号と分配信号との電力を合成して出力する。電力合成器９は電力が制御された分配信号を増幅器１に入力させる入力部の一例である。

【0051】

増幅器１は、電力が制御された分配信号を増幅し、打消し信号Ｓ４として出力する。打消し信号Ｓ４は、増幅器１とアンテナＡとの間の信号経路をアンテナＡに向かって進行する。

【0052】

打消し信号Ｓ４は、増幅器１とアンテナＡとの間の信号経路を反射信号Ｓ２とは反対向きに進行し、位置Ｐ１において反射信号Ｓ２と所定の時刻において同時に到達する。なお、反射信号Ｓ２は、信号経路としての遅延部１０を進行してから位置Ｐ１に到達する。遅延部１０は、たとえば、反射信号Ｓ２が遅延部１０に入力してから出力するまでの時間が所定の時間（遅延時間）となるように電気長が設定された伝送路からなる。これにより、遅延部１０は、反射信号Ｓ２の位置Ｐ１への到達時間を遅延させる。

【0053】

ここで、打消し信号Ｓ４が波形Ｗ４のような波形を有し、反射信号Ｓ２が波形Ｗ２のような波形を有するとすると、波形Ｗ４は、位置Ｐ１で波形Ｗ２と同一振幅かつ逆位相の波形である。その結果、打消し信号Ｓ４は位置Ｐ１で反射信号Ｓ２を打ち消す。その結果、反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが阻止される。

【0054】

打消し信号Ｓ４は、反射信号Ｓ２の一部である分配信号を、ループ部１１、電力制御部１２、電力合成器９、増幅器１を通過させて生成された信号である。打消し信号Ｓ４の電力は、検出部５で検出された反射信号Ｓ２の電力に応じて、反射信号Ｓ２の振幅と同一になるように制御されたものである。また、位置Ｐ１における反射信号Ｓ２の位相と打消し信号Ｓ４の位相との関係は、ループ部１１および遅延部１０により与えられる時間遅延によって設定される。ループ部１１および遅延部１０により与えられる時間遅延は、打消し信号Ｓ４の位相が位置Ｐ１において反射信号Ｓ２と逆位相になるように、予め設定される。

【0055】

たとえば、増幅器１の利得をＡ［ｄＢ］とし、分配器２における反射信号Ｓ２に対する分配信号の電力比をＣ_１［ｄＢ］とし、電力合成器９における電力損失をＣ_２［ｄＢ］とすると、電力制御部１２は、下記式（２）の電力減衰量ＡＴＴ［ｄＢ］に設定される。
ＡＴＴ＝－Ａ－Ｃ_１－Ｃ_２ ・・・ （２）

【0056】

また、たとえば、遅延部１０が与える遅延時間に対応する位相をφ_{ｄｅｌａｙ}［ｄｅｇｒｅｅ］で表し、端子２ａから見た、反射信号Ｓ２の遅延部１０に入力する時点での位相をφ_０［ｄｅｇｒｅｅ］とし、ループ部１１などにより分配信号が打消し信号Ｓ４として位置Ｐ１に到達するまでに与えられる遅延時間に対応する位相をφ_ＦＢ［ｄｅｇｒｅｅ］で表すと、以下の式（３）の関係が成り立つことが好ましい。
φ_{ｄｅｌａｙ}＝－φ_０＋φ_ＦＢ±１８０ ・・・ （３）

【0057】

以上のように構成された送信装置１００Ｂでは、打消し信号Ｓ４によって、アンテナＡで生じた反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが抑制される。また、送信装置１００Ｃは、アナログ回路のみで構成することが可能である。

【0058】

（実施形態４）
図４は、実施形態４に係る送信装置の構成を示す図である。送信装置１００Ｃは、実施形態３に係る送信装置１００Ｂにフィルタ１３を追加した構成を有する。分配器２、ループ部１１および電力制御部１２は打消し信号生成部７Ｃを構成する。

【0059】

フィルタ１３は、分配器２と電力合成器９との間の信号経路に設けられており、本実施形態ではループ部１１における電力制御部１２よりも分配器２側に設けられているがこれに限られない。即ち、フィルタ１３を電力制御部１２よりも電力合成器９側に設ける様にしてもよい。

【0060】

フィルタ１３は、分配信号を通過させ、少なくとも分配信号の２倍以上の周波数の電気信号を減衰させるフィルタである。

【0061】

以上のように構成された送信装置１００Ｃでは、打消し信号Ｓ４によって、アンテナＡで生じた反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが抑制される。また、送信装置１００Ｃでは、送信装置１００ＣやアンテナＡで２倍波のような高次成分が発生した場合に、全ての高次成分については反射信号が打消し信号によって打ち消されるような位相関係となる構成とはなっていない。しかしながら、フィルタ１３が、分配信号の２倍以上の周波数の電気信号を減衰させるので、高次成分が、ループ部１１を含んで構成された帰還回路によって発振する、というようなことが抑制される。

【0062】

（実施形態５）
図５は、実施形態５に係る送信装置の構成を示す図である。送信装置１００Ｄは、実施形態３に係る送信装置１００Ｂにおいて、電力制御部１２を可変電力制御部１２Ｄに置き換え、制御部１４および温度検出部１６を追加した構成を有する。分配器２、ループ部１１、可変電力制御部１２Ｄ、制御部１４および温度検出部１６は打消し信号生成部７Ｄを構成する。

【0063】

可変電力制御部１２Ｄは、分配器２から出力された分配信号の電力を減衰させて電力合成器９に出力する。温度検出部１６は、たとえばサーミスタを備えており、増幅器１の温度を検出し、温度の情報を含む電気信号を制御部１４に出力する。

【0064】

制御部１４は、温度検出部１６から入力された電気信号をもとに、可変電力制御部１２Ｄにおける分配信号の電力の減衰量を制御する。制御部１４は、ＡＤＣと、ＤＡＣと、プロセッサと、半導体メモリとを用いて構成できる。ＡＤＣは温度検出部１６から入力された電気信号をＡＤ変換する。ＤＡＣは制御部１４の演算結果として得られる可変電力制御部１２Ｄに対する指示信号をＤＡ変換し、可変電力制御部１２Ｄに出力する。

【0065】

ここで、増幅器１は、その温度が変動すると利得も変動する。そこで、送信装置１００Ｄでは、検出された増幅器１の温度をもとに、可変電力制御部１２Ｄにおける分配信号の電力の減衰量を制御することで、増幅器１の温度に応じて、反射信号Ｓ２を打ち消すのに好適な電力の打消し信号Ｓ４を生成できる。

【0066】

たとえば、増幅器１の利得を温度Ｔの関数であるＡ（Ｔ）［ｄＢ］とし、式（２）と同様にして、可変電力制御部１２Ｄは、下記式（４）の電力減衰量ＡＴＴ（Ｔ）［ｄＢ］に設定される。したがって電力減衰量ＡＴＴ（Ｔ）はＡ（Ｔ）の変動に応じて制御される。
ＡＴＴ（Ｔ）＝－Ａ（Ｔ）－Ｃ_１－Ｃ_２ ・・・ （４）

【0067】

以上のように構成された送信装置１００Ｄでは、打消し信号Ｓ４によって、アンテナＡで生じた反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが抑制される。また、増幅器１の温度変動に応じた好適な打消し信号Ｓ４を生成できる。

【0068】

（実施形態６）
図６は、実施形態６に係る送信装置の構成を示す図である。送信装置１００Ｅは、実施形態３に係る送信装置１００Ｂにおいて、電力合成器９、ループ部１１、および電力制御部１２を削除し、検出部５、可変電力制御部１２Ｅ、遅延部１３Ｅ、制御部１４Ｅ、電力分配器１７、電力合成器１８、およびループ部１９を追加した構成を有する。検出部５、可変電力制御部１２Ｅ、遅延部１３Ｅ、制御部１４Ｅ、電力分配器１７、電力合成器１８、およびループ部１９は打消し信号生成部７Ｄを構成する。

【0069】

電力分配器１７は、端子１７ａ、１７ｂ、および１７ｃを備える。電力合成器１８は、端子１８ａ、１８ｂ、および１８ｃを備える。

【0070】

電力分配器１７は、入力部８から端子１７ａに入力された入力信号を端子１７ｂから電力合成器１８の端子１８ａに出力し、入力信号の一部を分配信号として端子１７ｃから遅延部１３Ｅに出力する。

【0071】

遅延部１３Ｅは、たとえば、分配信号が遅延部１３Ｅに入力してから出力するまでの時間が所定の遅延時間となるように電気長が設定された伝送路からなる。これにより、遅延部１３Ｅは、分配信号を時間的に遅延させる。

【0072】

ループ部１９は、遅延部１３Ｅと可変電力制御部１２Ｅとの間の信号経路である。可変電力制御部１２Ｅは、ループ部１９から入力された分配信号の電力を制御し、可変の量だけ減衰させて電力合成器１８の端子１８ｃに出力する。

【0073】

電力合成器１８は、電力が制御された分配信号の電力と入力信号の電力とを合成して端子１８ｃから増幅器１に出力する。増幅器１は、電力が制御された分配信号を増幅し、打消し信号Ｓ４として出力する。

【0074】

検出部５は、分配器２の端子２ｃから出力された分配信号の入力を受け付ける。これにより、検出部５は、位置Ｐ１とアンテナＡとの間の信号経路における反射信号Ｓ２の振幅を検出し、これを用いて反射信号Ｓ２の電力を検出する。検出部５は、検出した電力の情報を含む電気信号を制御部１４Ｅに出力する。制御部１４Ｅはアナログ回路で構成できる。

【0075】

制御部１４は、入力された電気信号における、検出部５が検出した電力の情報をもとに、可変電力制御部１２Ｅが分配信号に与える減衰量を制御する。

【0076】

以上のように構成された送信装置１００Ｅでは、打消し信号Ｓ４によって、アンテナＡで生じた反射信号Ｓ２が増幅器１に入力されることが抑制される。また、検出した反射信号Ｓ２の電力に応じて可変電力制御部１２Ｅにおける減衰量を制御するので、反射信号Ｓ２の電力に応じた好適な打消し信号Ｓ４を生成できる。

【0077】

上述した実施形態６では、実施形態３乃至５と同様に遅延部１０を有する構成としているが、実施形態１および２の例と同様に、電力が制御された分配信号と入力信号とを合成して端子１８ｃから増幅器１に出力することができる。このため、図１、図２等で既に示したように、遅延部１０を設けずに増幅器１と分配器２の端子２ａとが接続される様にしてもよい。

【0078】

（シミュレーション計算）
ここで、入力信号が、インピーダンスが変動し得る負荷に直接入力される構成と、打消し信号が生成される構成とで電力のシミュレーション計算を行った。

【0079】

図７は、シミュレーション計算を行った構成を示す図である。この装置１０００は、入力部１００１と、負荷１００２と、要素部１１００とを備える。要素部１１００は、電力合成器１１１０と、方向性結合器１１２０と、抵抗器１１３０と、増幅器１１４０と、ループ部１１５０とを備える。

【0080】

入力部１００１から入力された高周波信号は、端子１１１１から電力合成器１１１０に入力され、端子１１１３から方向性結合器１１２０に入力される。方向性結合器１１２０は、端子１１２１から入力された高周波信号を端子１１２２から負荷１００２に出力する。負荷１００２はインピーダンスが変動し得る負荷に相当し、一端がグラウンドに接続されている。また方向性結合器１１２０は、負荷１００２から端子１１２２に入力された反射信号を端子１１２１へ通過させる。また分配器２は、反射信号を通過させる際に、反射信号の一部を分配信号として取り出して端子１１２３からループ部１１５０に出力する。方向性結合器１１２０の未使用の端子１１２４は、インピーダンスが５０Ωの抵抗器１１３０を介してグラウンドに接続され、無反射処理される。

【0081】

ループ部１１５０は、方向性結合器１１２０の端子１１２３と電力合成器１１１０の端子１１１２との間に設けられた信号経路であり、途中に増幅器１１４０が設けられている。ループ部１１５０を進行し増幅器１１４０で増幅された分配信号は、電力合成器１１１０の端子１１１２から入力し、端子１１１３から出力する。すなわち、この装置１０００は、図３に示す送信装置１００Ｂの増幅器１と電力制御部１２とを増幅器１１４０として一体化した構成ということができる。

【0082】

図７に示す装置１０００と、装置１０００において要素部１１００を削除して入力部１００１と負荷１００２とを直接接続した装置（直結装置）において、入力部１００１から周波数が１．８ＧＨｚの高周波信号を入力したときのＳパラメータを計算し、｜Ｓ１１｜であるリターンロスを求めた。なお、負荷１００２のインピーダンスＺ_Ｌは５Ωから５００Ωの間で変化させた。装置１０００の各要素の特性パラメータは、周波数が１．８ＧＨｚで最適に動作するように設定した。

【0083】

図８は、シミュレーション計算を示す図であり、Ｚ_Ｌに対するリターンロスを示している。線Ｌ１は直結装置の特性、線Ｌ２は装置１０００の特性を示している。図８に示すように、直結装置では、インピーダンスが５０Ω以外ではリターンロスが非常に高かったが、装置１０００ではインピーダンスが５～５００Ωの広範囲にわたって低いリターンロスであった。

【0084】

なお、上記実施形態において、打消し信号は反射信号と同一振幅、逆位相であるが、振幅は完全に同一に限られず、位相は完全に逆であるものに限られない。たとえば、増幅器に入力される反射信号の電力が許容範囲程度であれば、振幅は完全に同一に限られず、位相は完全に逆であるものに限られない。

【0085】

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、図５に示す送信装置１００Ｄに対して、図４に示すようなフィルタ１３を設けてもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0086】

１ 増幅器
２、２Ａ 分配器
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、９ａ、９ｂ、９ｃ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 端子
３、３Ａ デジタル処理部
３ａ 信号入力部
３ｂ 分配部
３ｃ、１０、１３Ｅ 遅延部
３ｄ 振幅制御部
３ｅ 減算部
３ｆ、３Ａｆ、１４、１４Ｅ 制御部
３Ａｃ 遅延制御部
５、５Ａ 検出部
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ 打消し信号生成部
８ 入力部
９ 電力合成器
１１、１９ ループ部
１２ 電力制御部
１２Ｄ、１２Ｅ 可変電力制御部
１３ フィルタ
１６ 温度検出部
１７ 電力分配器
１８ 電力合成器
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ 送信装置
Ａ アンテナ
Ｓ１ 増幅信号
Ｓ２ 反射信号
Ｓ３、Ｓ４ 打消し信号
Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４ 波形

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】