電力増幅器、無線通信機および電力増幅方法 |
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申请号 | JP2011534293 | 申请日 | 2010-09-30 | 公开(公告)号 | JPWO2011040507A1 | 公开(公告)日 | 2013-02-28 |
申请人 | 日本電気株式会社; | 发明人 | 慎吾 山之内; 慎吾 山之内; | ||||
摘要 | 高い電 力 効率で広帯域の 信号 を増幅できるようにする。電力増幅器は、振幅変調成分及び位相変調成分を含む変調信号を受信し、振幅変調成分を出力するとともに、変調信号を搬送波に重畳してRF変調信号として出力し、振幅変調成分及びRF変調信号の少なくともいずれか一方を遅延させるポーラ変調器と、振幅変調成分を受信し、振幅変調成分をパルス変調してパルス変調信号として出力するとともに、振幅変調成分及びパルス変調信号を制御信号として振幅変調成分を増幅して出力する第1の振幅変調器と、振幅変調成分及びパルス変調信号を受信し、振幅変調成分及びパルス変調信号を制御信号として振幅変調成分を増幅して出力する第2の振幅変調器と、RF変調信号を受信し、RF変調信号を増幅した後、第2の振幅変調器の出力信号によって振幅変調して出力するRFアンプを有する。 | ||||||
权利要求 | 振幅変調成分及び位相変調成分を含む変調信号を受信し、該振幅変調成分を出力するとともに、該変調信号を搬送波に重畳してRF変調信号として出力し、該振幅変調成分及び該RF変調信号の少なくともいずれか一方を遅延させるポーラ変調器と、 前記振幅変調成分を受信し、前記振幅変調成分をパルス変調してパルス変調信号として出力するとともに、前記振幅変調成分及び該パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅して出力する第1の振幅変調器と、 前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を受信し、前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅して出力する第2の振幅変調器と、 前記RF変調信号を受信し、前記RF変調信号を増幅した後、前記第2の振幅変調器の出力信号によって振幅変調して出力する第1のRFアンプと、を備えていることを特徴とする電力増幅器。 振幅変調成分及び位相変調成分を含む変調信号を受信し、該振幅変調成分を出力するとともに、該位相変調成分を搬送波に重畳してRF位相変調信号として出力し、該振幅変調成分及び該RF位相変調信号の少なくともいずれか一方を遅延させるポーラ変調器と、 前記振幅変調成分を受信し、前記振幅変調成分をパルス変調してパルス変調信号として出力するとともに、前記振幅変調成分及び該パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅して出力する第1の振幅変調器と、 前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を受信し、前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅して出力する第2の振幅変調器と、 前記RF位相変調信号を受信し、前記RF位相変調信号を増幅した後、前記第2の振幅変調器の出力信号によって振幅変調して出力する第1のRFアンプと、を備えていることを特徴とする電力増幅器。 前記ポーラ変調器は、前記第1の振幅変調器に受信される前記振幅変調成分、及び、前記第2の振幅変調器に受信される前記振幅変調成分の少なくともいずれか一方を遅延させることを特徴とする、請求項1又は2に記載の電力増幅器。 前記RF変調信号又は前記RF位相変調信号を受信して増幅した後、前記第1の振幅変調器の出力信号によって振幅変調して出力する第2のRFアンプをさらに備えていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力増幅器。 前記第1の振幅変調器の出力信号を終端する抵抗素子をさらに備えていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力増幅器。 前記第1の振幅変調器は、前記振幅変調成分を入力する端子と、 前記振幅変調成分を増幅して電圧信号を出力する電圧源と、 前記振幅変調成分をパルス変調してパルス変調信号として出力するパルス変調器と、 前記パルス変調信号を制御信号として、前記振幅変調成分を増幅して電流信号として出力する電流源と、 前記電圧信号と前記電流信号とを合成して出力する端子と、 前記パルス変調信号を出力する端子と、を備えていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電力増幅器。 前記第2の振幅変調器は、 前記振幅変調成分を入力する端子と、 前記変調信号の振幅変調成分を増幅して電圧信号を出力する電圧源と、 前記パルス変調信号を入力する端子と、 前記パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅して電流信号として出力する電流源と、 前記電圧信号と前記電流信号とを合成して出力する端子と、を備えていることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電力増幅器。 前記電圧源は、帰還増幅器を備えていることを特徴とする、請求項6又は7に記載の電力増幅器。 前記電流源は、前記パルス変調信号を増幅した後、平滑フィルタで平滑化することによって、前記電流信号を生成するスイッチングアンプであることを特徴とする、請求項6又は7に記載の電力増幅器。 前記スイッチングアンプは、第1のスイッチング素子と、 第2のスイッチング素子と、 第1のスイッチング素子の一端が接続された接地端子と、 第2のスイッチング素子の一端が接続された直流電源と、 第1のスイッチング素子の他端と第2のスイッチング素子の他端とが接続された第1のノードに一端が接続されたインダクタ素子からなる平滑フィルタと、を備え、 前記パルス変調信号を用いて、前記接地端子から前記第1のノードへの電流の導通及び非導通を制御するとともに前記直流電源から前記第1のノードへの電流の導通及び非導通を制御することによって、前記パルス変調信号を増幅し、増幅後の信号を前記インダクタ素子によって平滑化して前記電流信号を生成することを特徴とする、請求項9に記載の電力増幅器。 前記スイッチングアンプは、トランスと、 前記トランスの1次側コイルの一端に接続された直流電源と、 前記トランスの1次側コイルの他端に接続されたスイッチング素子と、 前記トランスの2次側コイルの一端に接続された接地端子と、 前記トランスの2次側コイルの他端と第1のノードとの間に接続された第1の整流素子と、 前記接地端子と前記第1のノードとの間に接続された第2の整流素子と、 前記第1のノードに一端が接続されたインダクタ素子からなる平滑フィルタと、を備え、 前記パルス変調信号を用いた前記スイッチング素子によって前記直流電源からの電流の導通及び非導通を制御することで前記パルス変調信号を増幅し、増幅後の信号を前記トランス及び前記整流素子を経由させた後に前記インダクタ素子によって平滑化して前記電流信号を生成することを特徴とする、請求項9に記載の電力増幅器。 前記第1の振幅変調器の負荷インピーダンスは、前記第2の振幅変調器の負荷インピーダンスと同一の値であって、 前記第1の振幅変調器及び前記第2の振幅変調器は、同一の構成からなる平滑フィルタを備えていることを特徴とする、請求項9乃至11のいずれか1項に記載の電力増幅器。 請求項1乃至12のいずれか1項に記載の電力増幅器を備えていることを特徴とする無線通信機。 振幅変調成分及び位相変調成分を含む変調信号から該振幅変調成分を抽出するとともに、該変調信号を搬送波に重畳してRF変調信号とし、該振幅変調成分及び該RF変調信号の少なくともいずれか一方を遅延させる工程と、 前記振幅変調成分をパルス変調してパルス変調信号とするとともに、前記振幅変調成分及び該パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅する工程と、 前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を制御信号として、前記振幅変調成分を増幅して増幅された振幅変調成分とする工程と、 前記RF変調信号を増幅した後、前記増幅された変調成分によって振幅変調する工程と、を含むことを特徴とする電力増幅方法。 振幅変調成分及び位相変調成分を含む変調信号から該振幅変調成分を抽出するとともに、該位相変調成分を搬送波に重畳してRF位相変調信号とし、該振幅変調成分及び該RF位相変調信号の少なくともいずれか一方を遅延させる工程と、 前記振幅変調成分をパルス変調してパルス変調信号とするとともに、前記振幅変調成分及び該パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅する第1の増幅工程と、 前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を制御信号として、前記振幅変調成分を増幅して増幅された振幅変調成分とする第2の増幅工程と、 前記RF位相変調信号を増幅した後、前記増幅された振幅変調成分によって振幅変調する工程と、を含むことを特徴とする電力増幅方法。 前記第1の増幅工程における前記振幅変調成分、及び、前記第2の増幅工程における前記振幅変調成分の少なくともいずれか一方を遅延させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項14又は15に記載の電力増幅方法。 |
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说明书全文 | [関連出願についての記載] 無線通信機に用いられる送信用電力増幅器(PA:Power Amplifier)は、無線通信機の中でも特に電力を多く消費する。 したがって、無線通信機の開発において、PAの電力効率を改善する必要がある。 近年の通信規格は、スペクトル効率を改善するために振幅変調が主流となっている。 振幅変調は信号歪に対する要求が厳しいため、電力増幅器は線形性が良好となる高バックオフ(低入力電力)状態で動作させる。 しかし、高バックオフ動作を行なう場合、電力増幅の電力効率が低下するという問題がある。 PAにおいて高い電力効率と良好な線形性を両立させるため、近年、ポーラ変調技術が広く研究されている。 図9は、エンベロープトラッキング(ET:Envelope Tracking)技術を適用した電力増幅器の構成を示す図である。 図9を参照すると、ポーラ変調技術の一種であるET方式では、ポーラ変調器411は、入力端子401から送信信号データを受信し、送信信号の振幅変調成分403を出力端子402に出力し、送信信号データの振幅成分及び位相成分を搬送波に載せたRF(Radio Frequency、高周波)変調信号408を出力端子407に出力する。 ポーラ変調器411は、振幅変調成分403とRF変調信号408の出力タイミングを個別に所望値に設定できる。 振幅変調器404は、振幅変調成分403を増幅した振幅変調成分405を出力し、振幅変調成分405によってRFアンプ(RF−PA:Radio Frequency Power Amplifier)406の電源端子409の変調を行う。 RF−PA406は、出力端子407に出力されたRF変調信号408を受信する。 RF−PA406は、送信信号データの振幅成分及び位相成分を載せた搬送波を増幅して得られたRF変調信号410を出力端子412に出力する。 上記のET技術では、RF変調信号410の振幅に合わせてRF−PA406の電源端子409の電圧を制御する。 特に、RF変調信号410が低出力電力である場合には、RF−PA406の電源端子409の電圧を低下させる。 したがって、低出力時に振幅変調器404からRF−PA406への供給電力を必要最低限の量に抑制し、無駄な消費電力を抑えることができる。 ET方式に類似する技術として、EER(Envelope Elimination and Restoration)方式がある。 図10は、EER技術を適用した電力増幅器の構成を示す図である。 図10を参照すると、EER方式では、ポーラ変調器411が出力端子407に送信信号の位相成分を搬送波に載せたRF位相変調信号413を出力し、RF−PA406がRF位相変調信号413を受信する。 この場合にも、RF−PA406の電源端子409を振幅変調成分405で変調し、RF変調信号410の振幅が低いときはRF−PA406の電源電圧を下げ、低出力時の無駄な消費電力を抑制することができる。 しかし、これらのポーラ変調方式によると、振幅変調器404に広帯域(高速)、広ダイナミックレンジ(大電圧、低ノイズ)及び高電力効率の両立が要求されるものの、上記の技術ではこれらの要求を満たすことが困難であるという問題がある。 例えば、振幅変調器404をリニアレギュレータで実装した場合には、広帯域(高速)特性と広ダイナミックレンジ(低ノイズ)特性を実現することができるものの、高電力効率を実現することは困難となる。 一方、振幅変調器404をスイッチングレギュレータで実装した場合には、高い電力効率を実現することができるものの、広帯域(高速)特性と広ダイナミックレンジ(低ノイズ)特性を実現することが困難となる。 また、振幅変調器404を構成するトランジスタは高耐圧のものほど動作速度が低下する傾向があるため、大電圧動作と広帯域(高速)特性を両立させることは一般に困難となる。 上記のポーラ変調方式の振幅変調器の問題を解決する手法が、特許文献1で提案されている。 図11は、特許文献1に記載されている発明の構成図である。 図11を参照すると、出力端子402に入力された振幅変調成分403をリニアアンプ209で増幅してリニアアンプ201に入力し、リニアアンプ201の出力電圧V Cにより振幅変調器404の負荷であるRF−PA406の電源端子409に所望電圧405(V out )を印加する。 リニアアンプ201はボルテージフォロワ型に構成することで、低出力インピーダンスの電圧源として動作させている。 また、インバータ回路203とインダクタ204とで構成されるスイッチングアンプ202から電流I Mを出力し、RF−PA406の電源端子409に向けて供給する。 ヒステリシス比較器206は、センス抵抗205における検知電流I Cに基づいて、パルス変調信号207をハイサイドゲートドライバ208a及びローサイドゲートドライバ208bに出力する。 ゲートドライバ208a及び208bは、パルス変調信号207に基づいてスイッチングアンプ202の出力電流を制御する。 特許文献1によると、リニアアンプ201の出力電流I Cを抑制し、RF−PA406の電源端子409に供給される電流I outとスイッチングアンプ202の出力電流I Mとが一致するように、電流フィードバックループ210が構成されている。 この構成によると、振幅変調器404の出力電圧V outは、出力誤差の無い電圧源として動作するリニアアンプ201の出力電圧V Cにほぼ一致する。 したがって、出力電圧V outの誤差を抑制することができる。 また、RF−PA406の電源端子409に供給される電流I out (及び電力)の大部分は、高効率のスイッチングアンプ202の出力電流I M (及び電力)によって供給される。 したがって、振幅変調器404の電力効率も高効率となる。 このように、特許文献1ではスイッチングアンプ202とリニアアンプ201を併用することで、高電力効率と広ダイナミックレンジ(低ノイズ)特性の両立を実現している。 特許文献2及び3において、特許文献1と同様の原理に基づく回路が記載されている。 これらの回路の原理は既に説明した内容と同様であることから、説明を省略する。 上記特許文献1から3の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。 特許文献1の方式(図11)において、スイッチングアンプ202が数十W以上の大電力を出力する場合、ゲートドライバ208a及び208bはディスクリート部品で実装することが好ましい。 しかしながら、そのようなゲートドライバ208a及び208bは数十ns程度の遅延時間を持つ。 この結果、ゲートドライバ208a及び208bの遅延時間により電流フィードバックループ210の帯域が制限され、所望の広帯域(高速)特性が得られないという問題がある。 図12は、特許文献1の構成(図11)において、出力端子402に正弦波を入力した場合における、入力正弦波周波数とパルス変調信号207の平均スイッチング周波数の関係をシミュレーションした結果を示す。 図12を参照すると、ゲートドライバ208a及び208bの遅延によってパルス変調信号207の平均スイッチング周波数が低下している。 パルス変調信号207のスイッチング周波数が低下すると、スイッチングアンプ202の出力電流I Mの誤差が増大し、I Mの誤差分を補うようにリニアアンプ201の出力電流I Cも増大する。 図13は、入力正弦波周波数とリニアアンプ201の出力電流の関係をシミュレーションした結果を示す。 図13を参照すると、ゲートドライバ208a及び208bの遅延によってリニアアンプ201の出力電流I Cが増大している。 リニアアンプ201の出力電流I Cの増大はリニアアンプ201の消費電力を増大させ、結果として振幅変調器404の電力効率を低下させる。 特に、入力信号が広帯域となるにつれて、ゲートドライバ208a及び208bの遅延によるリニアアンプ201の消費電力増大が顕著になる。 そこで、高い電力効率で広帯域の信号を増幅できるようにすることが課題となる。 本発明の目的は、かかる課題を解決する電力増幅器及び電力増幅方法を提供することにある。 本発明の第1の視点に係る電力増幅器は、 本発明の第2の視点に係る電力増幅器は、 本発明の第3の視点に係る電力増幅方法は、 本発明の第4の視点に係る電力増幅方法は、 本発明の電力増幅器及び電力増幅方法によると、高い電力効率で広帯域の信号を増幅することができる。 第1の展開形態の電力増幅器は、上記第1の視点に係る電力増幅器であることが好ましい。 第2の展開形態の電力増幅器は、上記第2の視点に係る電力増幅器であることが好ましい。 第3の展開形態の電力増幅器は、前記ポーラ変調器が、前記第1の振幅変調器に受信される前記振幅変調成分、及び、前記第2の振幅変調器に受信される前記振幅変調成分の少なくともいずれか一方を遅延させることが好ましい。 第4の展開形態の電力増幅器は、前記RF変調信号又は前記RF位相変調信号を受信して増幅した後、前記第1の振幅変調器の出力信号によって振幅変調して出力する第2のRFアンプをさらに備えていてもよい。 第5の展開形態の電力増幅器は、前記第1の振幅変調器の出力信号を終端する抵抗素子をさらに備えていてもよい。 第6の展開形態の電力増幅器は、 第7の展開形態の電力増幅器は、 第8の展開形態の電力増幅器は、前記電圧源が帰還増幅器を備えていることが好ましい。 第9の展開形態の電力増幅器は、前記電流源が、前記パルス変調信号を増幅した後、平滑フィルタで平滑化することによって、前記電流信号を生成するスイッチングアンプであることが好ましい。 第10の展開形態の電力増幅器は、 第11の展開形態の電力増幅器は、 第12の展開形態の電力増幅器は、 第13の展開形態の無線通信機は、上記の電力増幅器を備えていることが好ましい。 第14の展開形態の電力増幅方法は、上記第3の視点に係る電力増幅方法であることが好ましい。 第15の展開形態の電力増幅方法は、上記第4の視点に係る電力増幅器であることが好ましい。 第16の展開形態の電力増幅方法は、前記第1の増幅工程における前記振幅変調成分、及び、前記第2の増幅工程における前記振幅変調成分の少なくともいずれか一方を遅延させる工程をさらに含むことが好ましい。 以下、本発明方法および装置を添付の図面に示す実施形態に基づいて説明する。 なお、図中同一または相当部分については同一符号を付してその説明は繰り返さない。 (実施形態1) ポーラ変調器52は、振幅変調成分及び位相変調成分を含む変調信号を受信し、該振幅変調成分を出力するとともに、該変調信号を搬送波に重畳してRF変調信号として出力し、該振幅変調成分及び該RF変調信号の少なくともいずれか一方を遅延させる。 第1の振幅変調器41は、前記振幅変調成分を受信し、前記振幅変調成分をパルス変調してパルス変調信号として出力するとともに、前記振幅変調成分及び該パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅して出力する。 第2の振幅変調器11は、前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を受信し、前記振幅変調成分及び前記パルス変調信号を制御信号として前記振幅変調成分を増幅して出力する。 第1のRFアンプ6は、前記RF変調信号を受信し、前記RF変調信号を増幅した後、第2の振幅変調器11の出力信号によって振幅変調して出力する。 ポーラ変調器52は、振幅変調成分及び位相変調成分を含む変調信号を受信し、該振幅変調成分を出力するとともに、該位相変調成分を搬送波に重畳してRF位相変調信号として出力し、該振幅変調成分及び該RF位相変調信号の少なくともいずれか一方を遅延させてもよい。 このとき、第1のRFアンプ6は、前記RF位相変調信号を受信し、前記RF位相変調信号を増幅した後、第2の振幅変調器11の出力信号によって振幅変調して出力する。 図2は、本実施形態に係る電力増幅器の構成をさらに詳細に示す図である。 図2を参照すると、本実施形態の電力増幅器は、ポーラ変調器52と、実際に通信に用いるRF変調信号81を出力するためのポーラ変調型電力増幅器12と、パルス変調信号32を生成するためのポーラ変調型電力増幅器42とを備えている。 ポーラ変調器52は、入力端子51に入力された送信信号データに基づいて、出力端子57aに送信信号の振幅変調成分84aを出力し、出力端子57bに送信信号の振幅変調成分84bを出力する。 また、出力端子56aにRF変調信号82a又はRF位相変調信号83aを出力し、出力端子56bにRF変調信号82b又はRF位相変調信号83bを出力する。 ポーラ変調器52は、振幅変調成分84aと、振幅変調成分84bと、RF変調信号82a又はRF位相変調信号83aと、RF変調信号82b又はRF位相変調信号83bとの出力タイミング(遅延時間)を調整する。 RF変調信号82a又はRF位相変調信号83aの出力タイミングを、振幅変調成分84aの出力タイミングから振幅変調器41の遅延時間の分だけ遅らせることが好ましい。 また、RF変調信号82b又はRF位相変調信号83bの出力タイミングを、振幅変調成分84bの出力タイミングから振幅変調器11の遅延時間の分だけ遅らせることが好ましい。 ポーラ変調型電力増幅器12は、RF変調信号82b又はRF位相変調信号83bを増幅し、所望のRF変調信号81を出力する。 ポーラ変調型電力増幅器42は、ポーラ変調型電力増幅器12のスイッチングアンプ2を制御するためのパルス変調信号32を出力する。 ポーラ変調型電力増幅器12は、振幅変調器11とRF−PA(第1のRFアンプ)6を備えている。 振幅変調器11は、RF変調信号81の振幅に応じてRF−PA6への供給電力を制御する。 振幅変調器11は、リニアアンプ10とボルテージフォロワ型リニアアンプ9を含む電圧源を有し、ハイサイドゲートドライバ8aとローサイドゲートドライバ8bとスイッチングアンプ2を含む電流源を有する。 特許文献1と同様に、振幅変調器11の出力電圧5(V out )は、出力誤差の無い電圧源として動作するリニアアンプ9の出力電圧V Cにほぼ一致する。 したがって、出力電圧V outの誤差を抑制することができる。 なお、リニアアンプ9を出力インピーダンスが低い良好な電圧源として動作させるため、リニアアンプ9は、一例として、帰還増幅器であるボルテージフォロワ型回路で実装することが好ましい。 スイッチングアンプ2は、インバータ回路3とインダクタ4を含む。 スイッチングアンプ2において、インバータ回路3はゲートドライバ8a及び8bを経由して入力されたパルス変調信号32を増幅し、増幅後のパルス変調信号をインダクタ素子4で平滑化する。 これにより、スイッチングアンプ2は、振幅変調成分84aを増幅した電流信号I outを出力する。 RF−PA6の電源端子に供給される電流I out (及び電力)の大部分は高効率のスイッチングアンプ2の出力電流(及び電力)によって供給される。 したがって、振幅変調器11の電力効率も高効率となる。 なお、振幅変調器11とRF−PA6は大電力信号を出力するように設計され、一例として、ディスクリート部品で実装することが好ましい。 ポーラ変調器52は、振幅変調成分84bの出力タイミングを、振幅変調成分84aの出力タイミングからゲートドライバ8a及び8bの遅延時間の分だけ遅らせる。 また、ポーラ変調器52は、RF変調信号82b又はRF位相変調信号83bの出力タイミングを、RF変調信号82a又はRF位相変調信号83aの出力タイミングからゲートドライバ8a及び8bの遅延時間の分だけ遅らせる。 これにより、ゲートドライバ8a及び8bの遅延時間の効果が補正され、振幅変調器11から出力される電圧V out及び電流I outとRF変調信号81の同期を取り、同期(遅延)のずれに起因する電圧源(リニアアンプ9及び10)の消費電力増大とRF変調信号81の信号誤差を抑制することができる。 ポーラ変調型電力増幅器42は、振幅変調器41とRF−PA(第2のRFアンプ)26を有する。 振幅変調器41は、RF―PA26の出力信号であるRF変調信号85の振幅に応じてRF−PA26への供給電力を制御する。 出力されたRF変調信号85は負荷59で終端される。 振幅変調器41は、リニアアンプ30とボルテージフォロワ型リニアアンプ29を含む電圧源を有し、スイッチングアンプ22を含む電流源を有する。 スイッチングアンプ22は、インバータ回路23とインダクタ24を含む。 スイッチングアンプ22及び2を制御するパルス変調信号32は、センス抵抗31における検知電流I Cに基づいてヒステリシス比較器28から出力される。 すなわち、ヒステリシス比較器28は、パルス変調器として動作する。 ゲートドライバを用いることなく、ヒステリシス比較器28でスイッチングアンプ22を直接ドライブできる程度に、スイッチングアンプ22の出力電力を小さく設計する。 したがって、振幅変調器41とRF−PA26も出力電力は小さく設計される。 ポーラ変調型電力増幅器42から出力されるRF変調信号85の電力は、ポーラ変調型電力増幅器12から出力されるRF変調信号81の電力に対して無視できる程度の小電力に設計することが好ましい。 また、振幅変調器41とRF−PA26は、IC集積されることが好ましい。 本実施形態においては、インダクタ24とインダクタ4を同じインダクタ値とし、振幅変調器41の負荷インピーダンス(=V' out /I' out )と振幅変調器11の負荷インピーダンス(=V out /I out )を同一の値とすることが好ましい。 振幅変調器41の出力電圧V' outは、スイッチングアンプ22の電源電圧V' DDで設定され、振幅変調器11の出力電圧V outはスイッチングアンプ2の電源電圧V DDで設定される。 また、振幅変調器41の出力電流I' outはRF−PA26のデバイスサイズで設定され、振幅変調器11の出力電流I outはRF−PA6のデバイスサイズで設定される。 これらの値とすることにより、スイッチングアンプ22とスイッチングアンプ2をドライブするパルス変調信号の所望値が一致し、同一のパルス変調信号32でスイッチングアンプ22とスイッチングアンプ2を制御することができる。 ポーラ変調型電力増幅器42の振幅変調器41は、遅延時間の大きなゲートドライバを用いないことから、特許文献1で問題となった電流フィードバックループ21の帯域制限は発生しない。 また、ポーラ変調型電力増幅器12の振幅変調器11は電流フィードバックループが存在しないことから、やはり帯域制限の問題は発生しない。 図3は、特許文献1(図11)におけるゲートドライバ208a及び208bの遅延量とリニアアンプ201の出力電流の関係と、本実施形態(図2)におけるゲートドライバ8a及び8bとリニアアンプ9の出力電流の関係とをシミュレーションした結果を示す。 図3を参照すると、特許文献1の構成ではゲートドライバ208a及び208bの遅延量が増大するにつれてリニアアンプ201の出力電流が大きく増大する。 一方、本実施形態によると、ゲートドライバ8a及び8bの遅延量が増大した場合のリニアアンプ9の出力電流の増分は低く抑えられている。 したがって、本実施形態の構成によると、特許文献1の構成と比較して、リニアアンプ9の消費電力が抑制され、ポーラ変調型電力増幅器12の電力効率が改善される。 図4〜図6は、特許文献1の構成(図11)におけるゲートドライバ208aと208b及び本実施形態の構成(図2)におけるゲートドライバ8a及び8bの遅延量を65nsに設定し、特許文献1及び本実施形態における回路の各波形をシミュレーションした結果を示す。 図4は、特許文献1に係るスイッチングアンプ及び本実施形態に係るスイッチングアンプのスイッチング電圧の時間波形を示す図である。 図4を参照すると、ゲートドライバに遅延量(65ns)がある場合には、特許文献1の構成ではパルス変調信号207のスイッチング周波数が低減している。 一方、本実施形態の構成ではパルス変調信号32のスイッチング周波数の低減は見られない。 図5は、特許文献1に係るリニアアンプ及び本実施形態に係るリニアアンプの出力電流の時間波形を示す図である。 図5を参照すると、特許文献1の構成ではリニアアンプ201の出力電流が増大している。 一方、本実施形態の構成ではリニアアンプ9の出力電流は抑制されている。 図6は、特許文献1に係る振幅変調器及び本実施形態に係る振幅変調器の出力電圧の時間波形を示す図である。 図6を参照すると、特許文献1の構成の振幅変調器404の出力電圧V outと本実施形態の構成の振幅変調器11の出力電圧V outとは、ほぼ一致しており、同程度の信号精度が実現されている。 (実施形態2) 抵抗素子34のインピーダンス値(=V' out /I' out )は振幅変調器11の負荷インピーダンス値(=V out /I out )と同一とし、インダクタ24とインダクタ4を同一のインダクタ値とすることが好ましい。 このような値とすることで、スイッチングアンプ22とスイッチングアンプ2をドライブするパルス変調信号の所望値が一致し、同一のパルス変調信号32でスイッチングアンプ22とスイッチングアンプ2を制御することができる。 本実施形態では、振幅変調器41の負荷を、第1の実施形態に係る電力増幅器におけるRF−PA26から抵抗素子34に置き換えることで、回路の構成が簡略化されている。 本実施形態のように、振幅変調器41の出力負荷回路を変更した場合においても、第1の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。 すなわち、本発明は、振幅変調器41の出力負荷の回路種別によらず、適用することができる。 (実施形態3) スイッチングアンプ2は、電源71とトランス72とスイッチ素子73とインダクタ74とダイオード75及び76とを含み、ローサイドゲートドライバ8bでドライブされる。 パルス変調信号32は、ローサイドゲートドライバ8bを経由してスイッチングアンプ2に入力され、パルス変調信号32は増幅されてダイオード75及び76のカソードに出力される。 増幅されたパルス変調信号32は、インダクタ素子74で平滑化することで、スイッチングアンプ2は振幅変調成分84aを増幅した電流信号I outを出力する。 スイッチングアンプ22は、電源91、トランス92、スイッチ素子93、インダクタ94、及び、ダイオード95、96を含む。 スイッチングアンプ22においても、増幅されたパルス変調信号32は、ダイオード95及び96のカソードに出力され、増幅されたパルス変調信号32をインダクタ素子94で平滑化することで、振幅変調成分84aを増幅した電流信号I' outが出力される。 本実施形態においては、インダクタ94とインダクタ74を同一のインダクタ値とし、振幅変調器41の負荷インピーダンス(=V' out /I' out )と振幅変調器11の負荷インピーダンス(=V out /I out )を同一の値とすることが好ましい。 振幅変調器41の出力電圧V' outはスイッチングアンプ22の電源電圧V' DDで設定され、振幅変調器11の出力電圧V outはスイッチングアンプ2の電源電圧V DDで設定される。 また、振幅変調器41の出力電流I' outはRF−PA26のデバイスサイズで設定され、振幅変調器11の出力電流I outはRF−PA6のデバイスサイズで設定される。 これらの値とすることで、スイッチングアンプ22とスイッチングアンプ2をドライブするパルス変調信号の所望値が一致し、同一のパルス変調信号32でスイッチングアンプ22とスイッチングアンプ2を制御することができる。 インバータ型のスイッチングアンプを適用した第1の実施形態と比較すると、本実施形態では、高電圧動作が必要なハイサイドドライバ8aとその駆動対象となるスイッチ素子が不要となる。 したがって、消費電力を低減でき、高電圧動作によって素子が破壊される危険性を抑えることができる。 本実施形態のように、スイッチングアンプ2及び22の内部構成を変更した場合であっても、第1の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。 すなわち、本発明は、スイッチングアンプ2及び22の内部構成によらずに適用することができる。 なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。 本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。 また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。 すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。 2、22、202 スイッチングアンプ3、23、203 インバータ回路4、24、74、94、204 インダクタ6、26、406 RFアンプ(RF−PA:Radio Frequency Power Amplifier) |