WO2011086752A1 - 増幅装置及び信号処理装置 - Google Patents

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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an amplification device and a signal processing device.
  • an ET (Envelope Tracking) method that modulates the power supply voltage (drain voltage) of the amplifier in accordance with the envelope of the amplifier input signal (RF signal).
  • RF signal the envelope of the amplifier input signal
  • an EER (envelope elimination and restoration) method is also known as a technique for improving power efficiency using an envelope signal.
  • FIG. 7 shows characteristics (phase characteristics and amplitude characteristics) of an ideal all-pass filter for delaying timing by phase adjustment.
  • the phase characteristic is linearly downward and the amplitude characteristic is flat at 0 [dB] as shown in FIG. 7 (b). If a filter having the characteristics shown in FIG. 7 is used, the timing of the signal can be adjusted appropriately without changing the amplitude of the signal.
  • an FIR (Finite Impulse Response) filter having a linear phase characteristic over the entire region or an IIR (InfiniteImpulse Response) filter structure having a partially linear phase characteristic is employed.
  • the phase frequency characteristics and the amplitude frequency characteristics deviate from the ideal characteristics, and it is difficult to obtain good characteristics for all frequencies.
  • the phase frequency characteristic and the amplitude characteristic deteriorate on the higher frequency side.
  • the amplitude characteristic may have a phenomenon in which a gain called a Gibbs phenomenon undulates as shown in FIG. 8C, in addition to the case where the gain decreases on the higher frequency side as shown in FIG. 8B.
  • the characteristics of the digital filter can be made closer to the characteristics of an ideal all-pass filter by increasing the number of taps of the filter, but this is not preferable from the viewpoint of device cost.
  • the timing may not be adjusted properly, or an undesirable change in the amplitude of the signal may occur.
  • an object of the present invention is to provide an amplifying apparatus and a signal processing apparatus that can perform appropriate signal timing adjustment by phase adjustment using a digital filter.
  • an amplifier a signal processing unit in which the signal is broadened in accordance with a desired process performed on the signal involved in the operation of the amplifier, and timing adjustment of the signal supplied to the amplifier are performed.
  • a timing adjustment unit that performs phase adjustment using a digital filter, and the timing adjustment unit is provided so as to perform timing adjustment of the signal before the signal is broadened by the signal processing unit. This is an amplifying device.
  • the signal processing included in the amplifying device has widened the signal, and that it is possible to utilize good characteristics by performing timing adjustment before the signal processing to be widened. I found it. According to the present invention, since the timing of the signal is adjusted before the signal is broadened, the timing can be adjusted using the good characteristics of the digital filter.
  • the timing adjustment by the timing adjustment unit may be performed in order to make the timing of the input signal given to the input of the amplifier coincide with the timing of the envelope signal of the input signal.
  • the timing of the input signal and the envelope signal can be appropriately adjusted by the digital filter.
  • the signal processing unit converts, for example, an envelope signal of an input signal given to an input of the amplifier into a power supply voltage value of the amplifier, and the envelope signal is configured to have a wide band upon the conversion. It is the converted part. According to the present invention, timing adjustment can be appropriately performed even when such a conversion unit is included in the amplification device.
  • a detection unit that detects the input signal in order to generate the envelope signal, and when the values of the I signal and the Q signal constituting the input signal are represented by I and Q, respectively,
  • the unit is preferably configured to output an envelope signal generated by regarding the value obtained by the calculation of (I 2 + Q 2 ) as an amplitude value.
  • the exact amplitude of the input signal is obtained by the calculation of (I 2 + Q 2 ) 1/2 , but the calculation of [(•) 1/2 ] broadens the signal. Therefore, avoiding this calculation, the value obtained by the calculation of (I 2 + Q 2 ) is regarded as an amplitude value, an envelope signal is generated, and timing adjustment is performed on the envelope signal, so that the wideband signal can be adjusted. To avoid timing adjustment.
  • Each of the I signal and Q signal constituting the input signal is input, the amplitude value of the input signal is calculated from the input I signal and Q signal, and the envelope signal is generated.
  • a detection unit having a wider band than the I signal or the Q signal, and the timing adjustment unit is provided to perform timing adjustment on each of the I signal and the Q signal input to the detection unit; Is preferred. In this case, the timing adjustment is performed for each of the I signal and the Q signal before the band is widened, so that it is possible to avoid performing the timing adjustment for the wideband signal.
  • the signal processing unit performs, for example, a distortion compensation process on an input signal given to the input of the amplifier in order to compensate for a distortion characteristic of the amplifier, and the input signal has a wide bandwidth during the distortion compensation process. It is the distortion compensation part comprised so that. In the present invention, even if such a distortion compensator is included, the timing can be adjusted appropriately.
  • the present invention viewed from another viewpoint includes an amplifier, a detection unit that detects the input signal in order to generate an envelope signal, a conversion unit that converts the envelope signal into a power supply voltage value of the amplifier, A timing adjustment unit that adjusts the timing of the envelope signal by phase adjustment using a digital filter, and the detection unit represents the values of the I signal and the Q signal constituting the input signal as I and Q, respectively.
  • the amplification device is configured to output an envelope signal generated by regarding a value obtained by the calculation of (I 2 + Q 2 ) as an amplitude value.
  • the detector generates an envelope signal by regarding the value obtained by the calculation of (I 2 + Q 2 ) as an amplitude value.
  • the digital filter has a substantially ideal characteristic for changing the phase of a signal within a predetermined frequency band as desired for timing adjustment.
  • the frequency band of the signal whose timing is adjusted by the timing adjustment unit is substantially within the frequency band of the predetermined range.
  • the present invention as seen from another viewpoint is a signal processing apparatus, wherein a signal processing unit that widens the signal as a desired process is performed on the signal, and timing adjustment of the signal
  • a timing adjustment unit that performs phase adjustment by a digital filter, and the timing adjustment unit is provided to adjust timing of the signal before the signal processing unit widens the signal.
  • a signal processing apparatus since the timing of the signal is adjusted before the signal is broadened, the timing can be adjusted using the good characteristics of the digital filter.
  • the present invention from still another viewpoint is a signal processing device, which is a narrowband signal processing unit that performs a process of narrowing a signal, and a digital filter that adjusts the timing of the narrowed signal. And a timing adjustment unit that performs phase adjustment according to the signal processing apparatus. According to the present invention, since the signal is narrowed and the timing of the narrowed signal is adjusted, the timing can be adjusted appropriately even when a wideband signal is input to the signal processing device.
  • the signal processing unit further includes a signal processing unit that widens the signal when a desired process is performed on the signal, and the timing adjustment unit receives the signal by the signal processing unit. It is preferable that the timing adjustment of the signal is performed before the band is widened. In this case, since the timing of the signal is adjusted before the signal is broadened, the timing can be adjusted using the good characteristics of the digital filter.
  • the present invention viewed from still another aspect is a signal processing device, wherein a first signal processing unit that performs a first process on a signal, and a step after the first processing unit A second signal processing unit that performs a second process, and a timing adjustment unit that performs timing adjustment of the signal by phase adjustment using a digital filter at a stage between the first signal processing unit and the second signal processing unit;
  • the band of the signal input to the timing adjustment unit is narrower than the band of the signal input to the first signal processing unit or the signal output from the second signal processing unit. It is the signal processing apparatus characterized by this.
  • the signal is input to the timing adjustment unit.
  • the signal bandwidth is narrower than that. Therefore, according to the present invention, it is easy to use a range in which good characteristics close to ideal characteristics can be obtained in the digital filter.
  • appropriate signal timing adjustment can be performed by phase adjustment using a digital filter.
  • FIG. 1 is a block diagram of an amplifying device according to a first embodiment. It is a block diagram of the amplification apparatus which concerns on a comparative example.
  • A shows the amplitude of the baseband I signal and Q signal
  • (b) shows the band of the I signal or Q signal
  • (c) shows the band of (I 2 + Q 2 ) 1/2 .
  • It is a block diagram of the amplification device concerning a 3rd embodiment.
  • It is a block diagram of a signal processing device. It is a characteristic view of an ideal all-pass filter. It is a characteristic view of a FIR filter.
  • FIGS. 1 and 2 show a first embodiment and a comparative example related to an amplifying apparatus employing a timing adjustment technique.
  • the circuits shown in FIGS. 1 and 2 share the same basic configuration other than input signal (baseband I signal / Q signal) detection and timing adjustment. Therefore, first, a common configuration in FIGS. 1 and 2 will be described, and then a unique configuration will be described in FIGS. 1 and 2 respectively.
  • An amplifying apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is provided in a communication transmitter and includes an amplifier (HPA) 11.
  • This amplifying apparatus 1 has an amplitude ⁇ for converting the signal amplitude indicated by the envelope signal obtained from the input signals (baseband I signal and Q signal) to the amplifier into a power supply voltage (drain voltage) value to the amplifier 11.
  • a voltage conversion unit 12 and a variable power supply 13 that supplies a power supply voltage corresponding to the power supply voltage value output from the amplitude-voltage conversion unit 12 to the amplifier 11 are provided.
  • the amplification device 1 includes the conversion unit 12 and the variable power source 13, thereby achieving high efficiency by the ET method.
  • the amplifying apparatus 1 is provided with a distortion compensator (DPD: Digital Pre-Distorter) 14 for compensating for distortion characteristics of the amplifier 11.
  • the distortion compensator 14 performs distortion compensation processing corresponding to the distortion characteristics of the amplifier 11 on the input signal (baseband signal). More specifically, the distortion compensator 14 monitors the input / output signal of the amplifier 11 and grasps the input / output characteristics of the amplifier 11 from the input / output signal. Then, the distortion compensator 14 cancels the distortion in the amplifier 11 by adding the inverse characteristic of the distorted amplifier input / output characteristic to the input signal.
  • the process of converting the power supply voltage from the amplitude performed in the amplitude-voltage converter 12 and the distortion compensation process performed in the distortion compensator 14 are performed at the baseband frequency for easy signal processing.
  • a signal (baseband signal) subjected to distortion compensation by the distortion compensator 14 is frequency-converted at a carrier frequency that is higher than the baseband frequency by the frequency converter 14 a and is supplied to the input of the amplifier 11.
  • FIG. 1 (First Embodiment)
  • a first timing adjustment unit 15 a provided in the middle of an envelope signal processing path in which processing related to an envelope signal is performed, and an input signal processing path in which processing related to an input signal supplied to the amplifier 11 is performed.
  • a second timing adjustment unit 15b provided at a position subsequent to the position where the input signal was detected for envelope signal generation.
  • the first timing adjustment unit 15a is provided immediately before the amplitude-voltage conversion unit 12, and adjusts the timing of a signal (envelope signal) input to the amplitude-voltage conversion unit 12.
  • the second timing adjustment unit 15b is provided immediately before the distortion compensation unit 14, and performs timing adjustment of signals (baseband I signal and Q signal) input to the distortion compensation unit 14. Note that the timing adjustment can be performed by only one of the first and second timing adjustments 15a and 15b.
  • Each of the first and second timing adjustment units 15a and 15b is composed of a digital filter having an FIR filter configuration, and has characteristics as shown in FIG. 8, and is an ideal all-pass filter. Absent. However, in the amplifying apparatus according to the first embodiment, the first and second timing adjustment units 15a and 15b are configured to perform a process of delaying a signal for a predetermined time by appropriately adjusting the phase without changing the amplitude. Has been.
  • the delay amount adjusted by the timing adjustment units 15a and 15b may be a delay amount measured in advance (a statically determined delay amount), or dynamically as shown in Patent Document 1.
  • the determined delay amount may be used.
  • the delay amount can be dynamically determined by acquiring the input / output characteristics of the amplifier and determining the adjustment amount (delay amount) according to the input / output characteristics. Since the timing adjustment amount is determined by a filter coefficient of a digital filter (FIR filter or IIR filter), the filter coefficient may be adjusted to obtain a desired timing adjustment amount.
  • the amplifying apparatus 1 illustrated in FIG. 1 includes a detection unit 16 that performs detection on input signals (baseband signal I signal and Q signal).
  • This detector 16 is obtained by calculating (I 2 + Q 2 ) from the detected I value and Q value when the values of the I signal and the Q signal are I and Q, respectively.
  • the envelope signal is generated by regarding the value as the amplitude value of the signal.
  • timing adjustment is performed on the signal (envelope signal) output from the detection unit 16. The significance of this detector 16 will be described later.
  • FIG. 2 (Comparative Example)
  • a timing adjustment unit 17 similar to the first and second timing adjustment units 15a and 15b illustrated in FIG. 1 is provided. That is, the timing adjustment unit 17 is also a digital filter having the characteristics shown in FIG. However, the timing adjustment unit 17 is provided between the amplitude-voltage conversion unit 12 and the variable power source 13. That is, the timing adjustment unit 17 performs timing adjustment on the signal (envelope signal) after the amplitude-voltage conversion processing. In the amplifying apparatus 1 in FIG. 2, the timing adjustment unit in the input signal processing path is omitted.
  • the amplifying apparatus shown in FIG. 2 also includes a detection unit 18 that detects the input signals (baseband I signal and Q signal). This detector 18 calculates (I 2 + Q 2 ) 1/2 from the detected I and Q values when the I and Q signal values are I and Q, respectively. An amplitude value is obtained, and an envelope signal indicating a change in the amplitude value is generated.
  • the amplitude of the baseband input signal is (I 2 + Q 2 ) 1/2 , so that when detecting the baseband input signal, the baseband I The amplitude should be determined from the signal and the Q signal.
  • the calculation formula: (I 2 + Q 2 ) 1/2 in the detection unit 18 in FIG. 2 is natural from the viewpoint of obtaining the amplitude of the input signal (baseband signal).
  • the amplitude-voltage conversion unit 12 that performs the process of converting the amplitude value of the input signal into the power supply voltage value of the amplifier also performs the non-linear processing of the signal, which may cause the signal to have a wider bandwidth.
  • the digital filter constituting the timing adjustment unit 17 obtains characteristics that are substantially the same as the ideal characteristics shown in FIG. 7 when viewed only within a predetermined frequency band (see FIG. 8). That is, the digital filter has almost ideal characteristics that change the phase of the signal as desired for timing adjustment within a predetermined frequency band.
  • the frequency band of the predetermined range in which almost ideal characteristics can be obtained is suppressed to be equal to or slightly wider than the band f of the I signal or Q signal.
  • the band in which the digital filter operates ideally ⁇ the band of the I signal or the Q signal, and the band f of the I signal or the Q signal is within the predetermined frequency band.
  • the size of the frequency band in which characteristics similar to the ideal characteristics are obtained is determined by the number of taps (order) of the digital filter. If the number of taps is reduced, the digital filter can be easily configured, but the frequency band in which the same characteristic as the ideal characteristic can be obtained becomes narrow. On the other hand, it is necessary to increase the number of taps (order) in order to widen the frequency band in which the same characteristics as the ideal characteristics can be obtained.
  • the detection unit 16 of FIG. 1 the calculation of (I 2 + Q 2 ) is stopped, and the calculation of [(•) 1/2 ] (square root calculation) is not performed.
  • the detection unit 16 of the first embodiment generates an envelope signal by regarding the value obtained by the calculation of (I 2 + Q 2 ) as the amplitude value of the input signal.
  • This calculation of (I 2 + Q 2 ) is a linear conversion for the original I signal or Q signal, and does not cause a broadening of the signal.
  • the signal (envelope signal) output from the detection unit 16 of the first embodiment is not subjected to [(•) 1/2 ] calculation (square root calculation).
  • the output signal from the unit 18 is not widened, and the narrow band f of the original I signal or Q signal is maintained.
  • timing adjustment is performed with respect to the signal with which the narrow band f was maintained.
  • the digital filter constituting the timing adjustment unit 15a has a characteristic similar to the ideal characteristic shown in FIG. 7 in a narrow band range of about the band f of the original I signal or Q signal.
  • timing delay processing can be performed. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to realize a transmitter that can adjust the timing accurately with a relatively small circuit scale and that emits less distortion signal.
  • the timing adjustment unit 15b of the first embodiment since the timing adjustment is performed for each of the baseband I signal and the Q signal that are narrowband signals, appropriate processing can be performed.
  • the amplitude value input to the amplitude-voltage conversion unit 12 of the comparative example is an original amplitude value ((I 2 + Q 2 ) 1/2 ), whereas the amplitude-voltage conversion of the first embodiment.
  • the value input to the unit 12 is precisely the square value of the amplitude value. Therefore, strictly speaking, the amplitude-voltage conversion unit 12 of the first embodiment converts the square value of the amplitude value of the input signal into the power supply voltage value of the amplifier. In other words, the amplitude-voltage conversion unit 12 of the first embodiment performs the calculation (square root calculation) of [(•) 1/2 ] that should have been performed by the detection unit 16 after the timing adjustment. It can be said that the amplitude-voltage conversion as in the comparative example is performed in place of the detection unit 16.
  • FIG. 4 shows an amplifying apparatus 1 according to the second embodiment.
  • the detection of the input signal is performed by the detection unit 18 similar to the detection unit 18 according to the comparative example shown in FIG. That is, the detection unit 18 of the second embodiment obtains the amplitude by calculating (I 2 + Q 2 ) 1/2 and generates an envelope signal.
  • the timing adjustment unit 15 c is provided immediately before the detection unit 18.
  • the configuration of the timing adjustment unit 15c itself is the same as that of the timing adjustment units 15a and 15b of the first embodiment.
  • the timing adjustment unit 15c is provided so as to adjust the timing of each of the baseband I signal and the Q signal, which are signals before the signal is widened by the detection unit 18. Therefore, since the timing adjustment unit 15c performs timing adjustment on the narrowband signal, it can appropriately adjust.
  • the amplitude-voltage converter 12 is the same as that in the comparative example, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Is omitted.
  • FIG. 5 shows an amplifying apparatus 1 according to the third embodiment.
  • the amplifying apparatus 1 of FIG. 5 uses a polar modulation method (EER method) and includes a polar signal generator 20.
  • the polar signal generator 20 outputs a signal (envelope signal) indicating amplitude information ((I 2 + Q 2 ) 1/2 ) and a signal indicating phase information based on the I signal and the Q signal.
  • the timing adjustment unit 15a, 15b adjusts the timing of the signal indicating the amplitude information and the signal indicating the phase information, respectively.
  • the configuration of the timing adjustment units 15a and 15b in the third embodiment is the same as the configuration of the timing adjustment units 15a and 15b in the first embodiment.
  • the signal indicating the amplitude information is (I 2 + Q 2 ) 1/2 and has been subjected to a square route calculation, and therefore has a wider band than the band of the I signal or the Q signal. Therefore, the signal indicating the amplitude information output from the polar signal generator 20 is subjected to square calculation (x 2 ) by the square calculation unit 21 before being input to the timing adjustment unit 15a, and (I 2 + Q 2 ) signal.
  • the signal of (I 2 + Q 2 ) is a signal banded more than the band of (I 2 + Q 2 ) 1/2 (a signal having a narrower band than the band in which the digital filter ideally operates).
  • timing adjustment unit 15a timing adjustment is performed on the signal whose bandwidth is narrowed by the square calculation unit 21, so that appropriate timing adjustment can be performed.
  • the timing-adjusted signal (I 2 + Q 2 ) output from the timing adjustment unit 15 a is subjected to square route calculation by the square route calculation unit 22 and returned to a signal of (I 2 + Q 2 ) 1/2 .
  • a signal of (I 2 + Q 2 ) 1/2 (a signal indicating amplitude information; an envelope signal) is converted into a power supply voltage (drain voltage) value to the amplifier 11 by the amplitude-voltage converter 24, and the power supply voltage value Is supplied from the variable power supply 13 to the amplifier 11.
  • the signal indicating the phase information output from the polar signal generator 20 is also supplied to the phase distortion compensator 25 after timing adjustment by the timing adjuster 15 b, and the output of the phase distortion compensator 25 is the output of the amplifier 11. Given to input.
  • the present invention that performs timing adjustment with a narrowband signal is not limited to an amplification device, and can be widely applied to the signal processing device 101 that requires timing adjustment.
  • FIG. 6A to 6D show variations of the signal processing apparatus 101 having the timing adjustment unit 115.
  • FIG. The timing adjustment unit 115 has the same configuration as the timing adjustment units 15a and 15b of the first embodiment. That is, the timing adjustment unit 115 is configured by a digital filter having an FIR filter or an IIR filter configuration and has characteristics as shown in FIG. 8 and is not an ideal all-pass filter. In a frequency band of a predetermined range in which an ideal operation is performed, phase adjustment is appropriately performed without changing the amplitude, and processing for delaying the signal by a predetermined time can be performed.
  • the four signal processing devices 101 shown in FIG. 6 are wideband signals in which at least one of the input and the output is wider than the band that can be appropriately processed by the timing adjustment unit 115.
  • the signal processing apparatus 101 in FIG. 6A is provided with a narrowband signal (a band equal to or smaller than a predetermined frequency band in which the filter ideally operates) as an input, and includes timing adjustment. Signal processing is performed and a broadband signal is output.
  • 6A is a narrowband signal maintenance signal processing unit (first signal) that maintains (or further narrows) the bandwidth of the narrowband signal applied to the signal processing device 101 without widening the bandwidth.
  • Processing unit 116, a timing adjustment unit 115 provided in the subsequent stage of the processing unit 116, and a wideband processing unit (second processing unit) provided in the subsequent stage of the timing adjustment unit 115 and performing signal processing accompanied with a broadening of the signal.
  • Signal processing unit 220.
  • FIG. 6A corresponds to a function of performing signal processing from the detection unit 16 to the amplitude-voltage conversion unit 12 of the amplification device 1 shown in FIG. 1 corresponds to the narrowband maintaining signal processing unit 116 in FIG. 6A
  • the first timing adjustment unit 15a in FIG. 1 corresponds to the timing adjustment unit 115 in FIG.
  • the amplitude-voltage conversion unit 12 in FIG. 1 corresponds to the broadband signal processing unit 220 in FIG.
  • a signal that maintains a narrow band with respect to the narrow band signal input to the signal processing apparatus 101 is performed.
  • a digital filter in which the band capable of appropriately performing the timing adjustment is limited to the narrowband f is used as the timing adjustment unit 115.
  • timing adjustment can be performed appropriately.
  • the signal processing apparatus 101 in FIG. 6B is provided with a narrowband signal as an input as in FIG. 6A and performs signal processing including timing adjustment to output a wideband signal.
  • the signal processing device in FIG. 6B is provided in the subsequent stage of the timing adjustment unit 115 that performs timing adjustment on the narrowband signal given as an input to the signal processing device 101, and the timing adjustment unit 115, and And a wideband processing unit 220 that performs signal processing accompanied with a wideband.
  • the signal processing device 101 in FIG. 6B has the functions of the second timing adjustment unit 15b and the distortion compensation unit 14 of the amplification device 1 shown in FIG. 1, and the timing adjustment 15c and the detection unit 18 of the amplification device 1 shown in FIG.
  • This corresponds to the function of (the amplitude-voltage converter 12 may be included). That is, the second timing adjustment unit 15b in FIG. 1 corresponds to the timing adjustment unit 115 in FIG. 6B, and the distortion compensation unit 14 in FIG. 1 corresponds to the broadband signal processing unit 220 in FIG. 6B. . 4 corresponds to the timing adjustment unit 115 of FIG. 6B, and the detection unit 18 (which may include the amplitude-voltage conversion unit 12) of FIG. 4 includes the timing adjustment unit 115 of FIG. Corresponds to the wideband signal processor 220 of FIG.
  • the timing adjustment is performed at the stage before the process of widening the signal as described for the amplifying apparatus 1 shown in FIG. 1 or FIG. Even if a digital filter in which the band that can be adjusted is limited to the narrow band f is used as the timing adjustment unit 115, the timing adjustment can be performed appropriately.
  • a broadband signal is input as an input to the signal processing apparatus 101.
  • the wideband signal is narrow in a band (or lower) in which the digital filter constituting the timing adjustment unit 115 can appropriately adjust the timing.
  • a narrowband signal processing unit 210 is provided.
  • the timing adjustment by the timing adjustment unit 115 is performed on the signal that has been narrowed by the narrow band signal processing unit 210. Even if a digital filter in which the band in which the timing adjustment can be performed is limited to the narrow band f is used as the timing adjustment unit 115, the timing adjustment can be performed appropriately.
  • the narrow band signal after timing adjustment is directly output from the signal processing apparatus 101, whereas in the signal processing apparatus 101 in FIG. Is broadened by the wideband processing unit 220.
  • the wideband processing unit 220 the wideband is preferably performed to the same band as the wideband signal input to the signal processing apparatus 101.
  • the processing in the narrowband signal processing unit (first signal processing unit) 210 in FIG. 6C is performed when the processing in the wideband signal processing unit (second signal processing unit) 220 is regarded as a function. It is preferably an inverse function.
  • the narrowband signal processing unit 210 generates a narrowband signal whose bandwidth is narrowed without erasing information included in the input wideband signal, and the broadband signal processing unit 220 performs timing adjustment.
  • the band of the narrow band signal is returned to the original wide band.
  • 6 (c) specifically corresponds to the functions from the square calculation unit 21 to the square route calculation unit 22 shown in FIG. That is, the square calculation unit 21 in FIG. 5 corresponds to the narrowband signal processing unit 210 in FIG. 6C, the timing adjustment unit 15a in FIG. 5 corresponds to the timing adjustment unit 115 in FIG. The square route calculation unit 22 in FIG. 5 corresponds to the broadband signal processing unit 220 in FIG. The calculations by the square calculation unit 21 and the square route calculation unit 22 in FIG. 5 are inverse functions.
  • variable power supply 13 in this case may have a function that can directly determine the power supply voltage value based on the signal (I 2 + Q 2 ).
  • amplification device 11 amplifier 12: amplitude-voltage conversion unit 13: variable power supply 14: distortion compensation unit 15a: timing adjustment unit 15b: timing adjustment unit 15b: timing adjustment unit 16: detection unit 18: detection unit 21: square Calculation unit 22: Square route calculation unit 220: Broadband signal processing unit (second signal processing unit) 115: Timing adjustment unit 116: Narrow band maintenance signal processing unit (first signal processing unit) 210: Narrow-band signal processing unit (first signal processing unit)

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Abstract

　デジタルフィルタによる位相調整によって、増幅装置における信号のタイミング調整を適切に行う。増幅装置は、増幅器と、増幅器の動作に関与する信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される振幅－電圧変換部１２と、増幅器に与えられる信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部１５ａと、を備えている。前記タイミング調整部１５ａは、振幅－電圧変換部１２によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行う。

Description

増幅装置及び信号処理装置
　本発明は、増幅装置及び信号処理装置に関するものである。
　高出力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）の電力効率を高めるため、増幅器の入力信号（ＲＦ信号）のエンベロープに合わせて、増幅器の電源電圧（ドレイン電圧）を変調するＥＴ（Envelope Tracking）方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。ドレイン電圧を可変にすることで、増幅器を高効率な領域で動作させることができる。
　また、ＥＴ方式と同様に、エンベロープ信号を用いて電力効率を高める技術として、ＥＥＲ（envelope elimination and restoration）方式なども知られている。
特開２００９－２９０２８３号公報
　ＥＴ方式やＥＥＲ方式のようにエンベロープ信号を用いる装置では、エンベロープ信号と増幅器への入力信号とのタイミングを一致させることが必要である。
　一般に、増幅器の入力の手前に設けられた周波数変換部によって、ベースバンド信号から高周波の搬送波周波数への変換が実施される。このため、増幅器におけるエンベロープ信号と入力信号のタイミングの調整精度は、搬送波周波数できまる。
　ここで、エンベロープ信号と増幅器への入力信号とのタイミングを調整するには、回路中の配線の電気長を調整するなどして、物理的に信号のタイミングをずらすことが考えられる。しかし、物理的なタイミング調整は、上手く設定できれば完全なタイミング調整が実現できるが、そのように設定するためには、高価な装置を使用するか、もしくは、電気的な配線長を1/(搬送波周波数)[m]の精度で調整しなければならず、製造コストが増大するという問題があった。
　そこで、簡便にタイミング調整を行うため、デジタル信号処理を用いて、タイミングをずらした信号（エンベロープ信号又は入力信号）を生成することが考えられる。
　そこで、本発明者は、デジタル信号処理によるタイミング調整のため、信号の振幅を変化させず、群遅延のみを変化させる全域通過フィルタ（All Pass Filter）を用いるという着想を得た。
　図７は、位相調整によってタイミングを遅延させるための理想的な全域通過フィルタの特性（位相特性及び振幅特性）を示している。図７（ａ）に示すように位相特性は、線形的に右肩下がりの特性となり、図７（ｂ）に示すように振幅特性は、０［ｄＢ］でフラットな特性となる。図７に示す特性を持つフィルタを用いれば、信号の振幅を変化させることなく、信号のタイミングを適切に調整することができる。
　しかし、デジタル信号処理において、完全に理想的な全域通過フィルタを作ることは不可能である。
　群遅延を一定にするためには、全域にわたって線形な位相特性をＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタか、部分的に線形な位相特性をもつＩＩＲ(Infinite Impulse Response)フィルタ構造をとるが、図８に示すように、位相周波数特性及び振幅周波数特性が、理想特性からずれたものとなり、全周波数について良好な特性を得ることが困難である。具体的には、図８の特性図において実線で示すように、周波数の高い側で位相周波数特性及び振幅特性が劣化する。なお、振幅特性は、図８（ｂ）のように周波数の高い側でゲインが低下する場合のほか、図８（ｃ）のようにＧｉｂｂｓ現象と呼ばれるゲインが波打つ現象が現れる場合もある。
　このように、デジタルフィルタの特性は、フィルタのタップ数を増やすことで理想的な全域通過フィルタの特性に近づけることは可能であるが装置コストの観点からは好ましくない。一方で、フィルタのタップ数を減らし、デジタルフィルタでタイミング調整をしようとしても、適切にタイミング調整できなかったり、好ましくない信号の振幅の変化が生じたりすることがある。
　そこで、本発明は、デジタルフィルタによる位相調整によって、適切な信号のタイミング調整が行える増幅装置及び信号処理装置を提供することを目的とする。
（１）本発明は、増幅器と、増幅器の動作に関与する信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、増幅器に与えられる信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられていることを特徴とする増幅装置である。
　周波数が大きい範囲では特性が劣化しているデジタルフィルタであっても、比較的狭い周波数帯域では、理想特性に近い良好な特性が得られる。しかし、広帯域化した信号では、良好な特性を利用することが困難である。本発明者は、増幅装置に含まれる信号処理が信号を広帯域化していることに気付き、広帯域化される信号処理の前にタイミング調整を実施することで、良好な特性を利用することができることを見出した。
　上記本発明によれば、信号が広帯域化される前の段階で前記信号のタイミング調整が行われるため、デジタルフィルタの良好な特性を利用して、タイミング調整を行うことができる。
（２）前記タイミング調整部によるタイミング調整は、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のタイミングと当該入力信号のエンベロープ信号のタイミングとを一致させるために行われるものとすることができる。この場合、入力信号とエンベロープ信号のタイミングをデジタルフィルタによって適切に調整することができる。
（３）前記信号処理部は、例えば、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のエンベロープ信号を、前記増幅器の電源電圧値に変換し、その変換の際に、前記エンベロープ信号が広帯域化するよう構成された変換部である。本発明によれば、かかる変換部が増幅装置に含まれていても、適切にタイミング調整が行える。
（４）前記エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部を備え、前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、前記検波部は、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されているのが好ましい。入力信号の正確な振幅は、（Ｉ2＋Ｑ2）1/2の演算により求められるものであるが、［（・）1/2］の演算は信号を広帯域化させる。そこで、この演算を避けて、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算により得られた値を振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成し、そのエンベロープ信号に対してタイミング調整を行うことで、広帯域信号に対してタイミング調整を行うことを回避できる。
（５）前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号それぞれが入力され、入力されたＩ信号及びＱ信号から入力信号の振幅値を演算して前記エンベロープ信号を生成し、そのエンベロープ信号の帯域がＩ信号又はＱ信号よりも広帯域となる検波部を備え、前記タイミング調整部は、前記検波部に入力される前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号それぞれに対して、タイミング調整を行うよう設けられているのが好ましい。この場合、帯域が広帯域化する前のＩ信号及びＱ信号それぞれに対してタイミング調整が行われるため、広帯域信号に対してタイミング調整を行うことを回避できる。
（６）前記信号処理部は、例えば、前記増幅器の歪特性を補償するため前記増幅器の入力に与えられる入力信号に対する歪補償処理を行い、その歪補償処理の際に、前記入力信号が広帯域化するよう構成された歪補償部である。本発明では、かかる歪補償部が含まれていても、適切にタイミング調整を行える。
（７）他の観点からみた本発明は、増幅器と、エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部と、前記エンベロープ信号を前記増幅器の電源電圧値に変換する変換部と、前記エンベロープ信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記検波部は、前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されていることを特徴とする増幅装置である。
　上記本発明によれば、検波部は、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算により得られた値を振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成する。（Ｉ2＋Ｑ2）の演算は、信号を広帯域化しないため、元のＩ・Ｑ信号の帯域が維持される。上記本発明では、狭帯域が維持されたエンベロープ信号に対してタイミング調整が行われ、広帯域信号に対してタイミング調整を行うことを回避できる。
（８）上記（１）～（７）において、前記デジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内の信号については、位相を、タイミング調整のために所望されるとおり変化させるほぼ理想的な特性を有しており、前記タイミング調整部によってタイミング調整が行われる前記信号の周波数帯域は、実質的に、前記所定範囲の周波数帯域内に収まっている。
（９）他の観点からみた本発明は、信号処理装置であって、信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられていることを特徴とする信号処理装置である。
　上記本発明によれば、信号が広帯域化される前の段階で前記信号のタイミング調整が行われるため、デジタルフィルタの良好な特性を利用して、タイミング調整を行うことができる。
（１０）更に他の観点からみた本発明は、信号処理装置であって、信号を狭帯域化する処理を行う狭帯域化信号処理部と、狭帯域化された前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備えていることを特徴とする信号処理装置である。
　上記本発明によれば、信号を狭帯域化する処理を行い、狭帯域化された信号のタイミング調整を行うため、信号処理装置に広帯域の信号が入力されても、適切にタイミング調整が行える。
（１１）前記（９）において、信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部を更に備え、前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられているのが好ましい。この場合、信号が広帯域化される前の段階で前記信号のタイミング調整が行われるため、デジタルフィルタの良好な特性を利用して、タイミング調整を行うことができる。
（１２）更に他の観点からみた本発明は、信号処理装置であって、信号に対する第１の処理を行う第１信号処理部と、前記第１処理部よりも後の段階で、前記信号に対する第２の処理を行う第２信号処理部と、前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との間の段階で、前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、を備え、前記タイミング調整部に入力される信号の帯域が、第１信号処理部に入力される信号の帯域又は前記第２信号処理部から出力される信号の帯域よりも、狭帯域とされていることを特徴とする信号処理装置である。
　上記本発明によれば、第１信号処理部に入力される信号の帯域又は前記第２信号処理部から出力される信号の帯域の一方又は両方が広帯域であっても、タイミング調整部に入力される信号の帯域はそれより狭くなっている。したがって、上記本発明によれば、デジタルフィルタにおいて理想特性に近い良好な特性が得られる範囲を利用し易くなる。
　本発明によれば、デジタルフィルタによる位相調整によって、適切な信号のタイミング調整が行える。
第１実施形態に係る増幅装置のブロック図である。 比較例に係る増幅装置のブロック図である。 （ａ）はベースバンドＩ信号及びＱ信号の振幅を示しており、（ｂ）はＩ信号又はＱ信号の帯域を示しており、（ｃ）は（Ｉ2＋Ｑ2）1/2の帯域を示している。 第２実施形態に係る増幅装置のブロック図である。 第３実施形態に係る増幅装置のブロック図である。 信号処理装置のブロック図である。 理想的な全域通過フィルタの特性図である。 ＦＩＲフィルタの特性図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［１．タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第１実施形態及び比較例］
　図１及び図２は、タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第１実施形態及び比較例を示している。図１及び図２に示す回路では、入力信号（ベースバンドＩ信号・Ｑ信号）検波及びタイミング調整以外の基本的構成は、共通している。そこで、まず、図１及び図２において共通する構成について説明し、その後、図１及び図２それぞれにおいて特有の構成について説明する。
［１．１　図１及び図２に共通する構成］
　図１及び図２に示す増幅装置１は、通信用の送信機に設けられるものであり、増幅器（ＨＰＡ）１１を備えている。この増幅装置１には、増幅器への入力信号（ベースバンドのＩ信号及びＱ信号）から得られたエンベロープ信号が示す信号振幅を、増幅器１１への電源電圧（ドレイン電圧）値に変換する振幅－電圧変換部１２と、振幅－電圧変換部１２から出力された電源電圧値に応じた電源電圧を増幅器１１に供給する可変電源１３と、を備えている。
　増幅装置１は、前記変換部１２及び可変電源１３を備えることで、ＥＴ方式による高効率化が図られている。
　また、増幅装置１には、増幅器１１の歪特性の補償を行うための歪補償部（ＤＰＤ：Digital Pre-Distorter）１４が設けられている。歪補償部１４は、増幅器１１の歪み特性に応じた歪補償処理を入力信号（ベースバンド信号）に施す。より具体的には、歪補償部１４は、増幅器１１の入出力信号を監視して、その入出力信号から増幅器１１の入出力特性を把握する。そして、歪補償部１４は、歪んだ増幅器入出力特性の逆特性を、入力信号に付加することで、増幅器１１における歪みを打ち消す。
　振幅－電圧変換部１２において行われる振幅から電源電圧を変換する処理、及び歪補償部１４において行われる歪補償処理は、信号処理の容易のため、ベースバンド周波数で実施される。
　歪補償部１４によって歪補償のなされた信号（ベースバンド信号）は、周波数変換部１４ａにて、ベースバンド周波数よりも高周波である搬送波周波数にて周波数変換され、増幅器１１の入力に与えられる。
［１．２　図１（第１実施形態）の構成］
　図１に示す増幅装置１では、エンベロープ信号に関する処理が行われるエンベロープ信号処理経路の途中に設けられた第１タイミング調整部１５ａと、増幅器１１に与えられる入力信号に関する処理が行われる入力信号処理経路の途中であって、エンベロープ信号生成のために入力信号が検波された位置よりも後段の位置に設けられた第２タイミング調整部１５ｂと、を備えている。これらのタイミング調整部１５ａ，１５ｂは、遅延調整を実施するためのものである。
　第１タイミング調整部１５ａは、振幅－電圧変換部１２の直前に設けられており、振幅－電圧変換部１２に入力される信号（エンベロープ信号）のタイミング調整を行う。第２タイミング調整部１５ｂは、歪補償部１４の直前に設けられており、歪補償部１４に入力される信号（ベースバンドＩ信号及びＱ信号）のタイミング調整を行う。なお、タイミング調整は、第１及び第２タイミング調整１５ａ，１５ｂの一方だけでも行える。
　第１及び第２タイミング調整部１５ａ，１５ｂは、それぞれ、ＦＩＲフィルタ構成のデジタルフィルタによって構成されており、図８に示すような特性を有しており、理想的な全域通過フィルタとはなっていない。ただし、第１実施形態に係る増幅装置では、第１及び第２タイミング調整部１５ａ，１５ｂは、振幅を変えることなく適切に位相調整を行って、信号を所定時間遅延させる処理を行えるように構成されている。
　なお、タイミング調整部１５ａ，１５ｂによって調整される遅延量は、予め測定された遅延量（静的に決定された遅延量）であってもよいし、特許文献１に示すように、動的に決定された遅延量であってもよい。遅延量の動的な決定は、特許文献１に示すように、増幅器の入出力特性を取得し、その入出力特性に応じて、調整量（遅延量）を決定することにより行える。
　タイミング調整量は、デジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ又はＩＩＲフィルタ）のフィルタ係数で決まるため、所望されるタイミング調整量を得るには、前記フィルタ係数を調整すればよい。
　また、図１に示す増幅装置１では、入力信号（ベースバンド信号Ｉ信号及びＱ信号）に対する検波を行う検波部１６を備えている。この検波部１６では、Ｉ信号及びＱ信号の値を、それぞれ、Ｉ及びＱとしたときに、検出したＩの値及びＱの値から、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算を行って得られた値を信号の振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成する。前記第１タイミング調整部１５ａ，１５ｂでは、検波部１６から出力された信号（エンベロープ信号）に対して、タイミング調整が行われる。
　この検波部１６の意義については、後述する。
［１．３　図２（比較例）の構成］
　比較例に係る増幅装置１においても、図１に示す第１及び第２タイミング調整部１５ａ，１５ｂと同様のタイミング調整部１７が設けられている。つまり、このタイミング調整部１７も、図８に示す特性を有するデジタルフィルタである。ただし、このタイミング調整部１７は、振幅－電圧変換部１２と可変電源１３の間に設けられている。つまり、このタイミング調整部１７は、振幅－電圧変換処理が施された後の信号（エンベロープ信号）に対して、タイミング調整を行う。
　なお、図２の増幅装置１では、入力信号処理経路におけるタイミング調整部は、省略されている。
　また、図２に示す増幅装置でも、入力信号（ベースバンドＩ信号及びＱ信号）に対する検波を行う検波部１８を備えている。この検波部１８では、Ｉ信号及びＱ信号の値を、それぞれ、Ｉ及びＱとしたときに、検出したＩの値及びＱの値から、（Ｉ2＋Ｑ2）1/2の演算を行って振幅値を求め、その振幅値の変化を示すエンベロープ信号を生成する。
　図３（ａ）に示すように、ベースバンド入力信号の振幅は、（Ｉ2＋Ｑ2）1/2となるから、ベースバンド入力信号の検波を行うのであれば、この式に従って、ベースバンドＩ信号及びＱ信号から振幅を求めるべきである。図２の検波部１８における計算式：（Ｉ2＋Ｑ2）1/2は、入力信号（ベースバンド信号）の振幅を求めるという観点からは、自然なものとなっている。
［１．４　図１と図２との比較］
　比較例に係る図２の検波部１８では、［（・）1/2］の演算（スクウェアルート演算）を行うため、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、検波部１８から出力される信号（エンベロープ信号）が、元のＩ信号又はＱ信号の帯域ｆよりも、広帯域化する。つまり、検波部１８は、Ｉ信号及びＱ信号から入力信号の振幅を演算してエンベロープ信号を生成する際に、そのエンベロープ信号を、元のＩ信号又はＱ信号の帯域ｆよりも周波数を広げて広帯域化してしまう非線形変換部となっている。
　しかも、図２の場合、入力信号の振幅値を増幅器の電源電圧値に変換する処理を行う振幅－電圧変換部１２も、信号の非線形処理を行うため、信号の広帯域化を生じさせることがある。
　ここで、タイミング調整部１７を構成するデジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内だけみると、図７に示す理想特性とほぼ同様の特性が得られる（図８参照）。つまり、デジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内では、信号の位相を、タイミング調整のために所望されるとおり変化させるほぼ理想的な特性を有している。
　一方、図８に示すように、所定範囲の周波数帯域外（帯域ｆの左右両側）では、位相特性・振幅特性ともに理想特性に対して劣化した特性となっている。
　ほぼ理想的な特性が得られる前記所定範囲の周波数帯域としては、Ｉ信号又はＱ信号の帯域ｆと等しいか、その帯域ｆよりもやや広い程度に抑えられている。つまり、デジタルフィルタが理想的に動作する帯域≧Ｉ信号又はＱ信号の帯域、であり、Ｉ信号又はＱ信号の帯域ｆは、前記所定範囲の周波数帯域内に収まっている。
　なお、理想特性と同様の特性が得られる周波数帯域の大きさは、デジタルフィルタのタップ数（次数）によって定まる。タップ数を減らすとデジタルフィルタを簡易に構成できるが、理想特性と同様の特性が得られる周波数帯域が狭くなる。逆に、理想特性と同様の特性が得られる周波数帯域を広くするにはタップ数（次数）を大きくする必要が生じる。
　良好な特性が得られる帯域が所定範囲の周波数帯域内に限られるタイミング調整部１７に対して、所定範囲の周波数帯域よりも広帯域化した信号（（Ｉ2＋Ｑ2）1/2）を入力すると、位相特性や振幅特性が理想的でないフィルタ処理をすることとなり、適切に遅延処理が行えなかったり、信号が歪んだりする問題が生じる。
　図２の増幅装置において、この問題を解消しようとすると、デジタルフィルタのタップ数を増加させる必要があり、回路規模の大規模化を招く。
　これに対し、第１実施形態に係る図１の検波部１６では、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算で止め、［（・）1/2］の演算（スクウェアルート演算）を行わない。第１実施形態の検波部１６では、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算により得られた値を、入力信号の振幅値とみなしてエンベロープ信号を生成する。この（Ｉ2＋Ｑ2）の演算は、元のＩ信号又はＱ信号に対する線形変換であり、信号の広帯域化を生じさせない。
　このように、第１実施形態の検波部１６から出力される信号（エンベロープ信号）に関しては、［（・）1/2］の演算（スクウェアルート演算）が行われていないため、比較例の検波部１８からの出力信号のように広帯域化しておらず、元のＩ信号又はＱ信号の狭い帯域ｆが維持される。
　そして、第１実施形態の第１タイミング調整部１５ａでは、狭帯域ｆが維持された信号に対して、タイミング調整が行われる。タイミング調整部１５ａを構成するデジタルフィルタは、元のＩ信号又はＱ信号の帯域ｆ程度の狭帯域の範囲では、図７に示す理想特性と同様の特性が得られるため、適切に位相遅れを生じさせて、タイミング遅延処理を行うことができる。したがって、第１実施形態によれば、比較的小さい回路規模で、正確にタイミングを調整でき、かつ歪信号の放射が少ない送信機を実現することができる。
　また、第１実施形態の第２タイミング調整部１５ｂでも同様に、狭帯域信号であるベースバンドＩ信号及びＱ信号それぞれに対して、タイミング調整が行われるため、適切な処理が行える。
　なお、比較例の振幅－電圧変換部１２に入力される振幅値は、本来的な振幅値（（Ｉ2＋Ｑ2）1/2）であるのに対し、第１実施形態の振幅－電圧変換部１２に入力される値は、正確には振幅値の二乗値である。したがって、第１実施形態の振幅－電圧変換部１２は、厳密には、入力信号の振幅値の二乗値を増幅器の電源電圧値に変換しているものである。換言すれば、第１実施形態の振幅－電圧変換部１２は、検波部１６で行われるべきであった［（・）1/2］の演算（スクウェアルート演算）を、タイミング調整の後で、検波部１６の代わりに実施するとともに比較例のような振幅－電圧変換を行っている、ということができる。
［２．タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第２実施形態］
　図４は、第２実施形態に係る増幅装置１を示している。
　図４の増幅装置では、入力信号の検波は、図２に示す比較例に係る検波部１８と同様の検波部１８によって行われる。つまり、第２実施形態の検波部１８は、（Ｉ2＋Ｑ2）1/2の演算によって振幅を求めてエンベロープ信号を生成する。
　第２実施形態において、タイミング調整部１５ｃは、この検波部１８の直前に設けられている。タイミング調整部１５ｃ自体の構成は、第１実施形態のタイミング調整部１５ａ，１５ｂと同様である。
　このタイミング調整部１５ｃは、検波部１８によって信号が広帯域化する手前の段階の信号であるベースバンドＩ信号及びＱ信号それぞれのタイミング調整を行うよう設けられている。したがって、タイミング調整部１５ｃは、狭帯域信号に対してタイミング調整を行うことになるため、適切に調整を行える。
　なお、第２実施形態における他の構成に関して、振幅－電圧変換部１２については比較例と同様のものが採用され、それ以外の構成については、第１実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。
［３．タイミング調整技術を採用した増幅装置に関する第３実施形態］
　図５は、第３実施形態に係る増幅装置１を示している。図５の増幅装置１は、ポーラー変調方式（ＥＥＲ方式）を用いたものであり、ポーラー信号発生器２０を備えている。ポーラー信号発生器２０は、Ｉ信号及びＱ信号に基づいて、振幅情報（（Ｉ2＋Ｑ2）1/2）を示す信号（エンベロープ信号）と位相情報を示す信号とを出力する。
　振幅情報を示す信号及び位相情報を示す信号は、それぞれタイミング調整部１５ａ，１５ｂによってタイミング調整がなされる。第３実施形態のタイミング調整部１５ａ，１５ｂの構成は、第１実施形態のタイミング調整部１５ａ、１５ｂの構成と同様である。
　ここで、振幅情報を示す信号は、（Ｉ2＋Ｑ2）1/2であり、スクエアールート演算が施されたものであるから、Ｉ信号又はＱ信号の帯域に比べて広帯域化している。そこで、ポーラー信号発生器２０から出力された振幅情報を示す信号は、タイミング調整部１５ａに入力される前に、２乗計算部２１によって、２乗計算（ｘ2）が行われ、（Ｉ2＋Ｑ2）の信号となる。（Ｉ2＋Ｑ2）の信号は、（Ｉ2＋Ｑ2）1/2の帯域よりも帯域化した信号（デジタルフィルタが理想的に動作する帯域より狭い帯域の信号）となる。
　タイミング調整部１５ａでは、２乗計算部２１によって狭帯域化された信号に対してタイミング調整が行われるため、適切なタイミング調整が行える。
　タイミング調整部１５ａから出力されたタイミング調整済の信号（Ｉ2＋Ｑ2）は、スクエアールート計算部２２によってスクエアールート演算が行われ、（Ｉ2＋Ｑ2）1/2の信号に戻される。
　（Ｉ2＋Ｑ2）1/2の信号（振幅情報を示す信号；エンベロープ信号）は、振幅－電圧変換部２４によって、増幅器１１への電源電圧（ドレイン電圧）値に変換され、その電源電圧値に応じた電源電圧が可変電源１３から増幅器１１に供給される。
　なお、ポーラー信号発生器２０から出力された位相情報を示す信号も、タイミング調整部１５ｂによってタイミング調整がなされた後に、位相歪補償装置２５に与えられ、位相歪補償装置２５の出力が増幅器１１の入力に与えられる。
［４．タイミング調整技術の信号処理装置全般への適用］
　狭帯域信号でタイミング調整を行う本発明は、増幅装置に限られるものではなく、タイミング調整が必要とされる信号処理装置１０１に対して広く適用することができる。
　図６（ａ）～（ｄ）は、タイミング調整部１１５を有する信号処理装置１０１のバリエーションを示している。このタイミング調整部１１５は、第１実施形態のタイミング調整部１５ａ，１５ｂと同様の構成である。つまり、タイミング調整部１１５は、ＦＩＲフィルタもしくはＩＩＲフィルタ構成のデジタルフィルタによって構成されており、図８に示すような特性を有しており、理想的な全域通過フィルタとはなっていないが、フィルタが理想的に動作する所定範囲の周波数帯域内では、振幅を変えることなく適切に位相調整を行って、信号を所定時間ほど遅延させる処理を行えるように構成されている。
　図６に示す４つの信号処理装置１０１は、入力及び出力の少なくともいずれか一方が、タイミング調整部１１５で適切に処理できる帯域よりも広帯域である広帯域信号となっている。
　例えば、図６（ａ）の信号処理装置１０１には、狭帯域信号（フィルタが理想的に動作する所定範囲の周波数帯域と同じ又は当該帯域より小さい帯域）が入力として与えられ、タイミング調整を含む信号処理が行われて、広帯域信号が出力される。
　図６（ａ）の信号処理装置は、信号処理装置１０１に与えられた狭帯域信号の帯域を広域化させずに維持（又はさらに狭帯域化する）狭帯域信号維持信号処理部（第１信号処理部）１１６と、その処理部１１６の後段に設けられたタイミング調整部１１５と、タイミング調整部１１５の後段に設けられて、信号の広帯域化を伴う信号処理を行う広帯域化処理部（第２信号処理部）２２０と、を備えている。
　図６（ａ）の信号処理装置１０１は、図１に示す増幅装置１の検波部１６から振幅－電圧変換部１２までの信号処理を行う機能に相当する。つまり、図１の検波部１６は図６（ａ）の狭帯域維持信号処理部１１６に対応し、図１の第１タイミング調整部１５ａは図６（ａ）のタイミング調整部１１５に対応し、図１の振幅－電圧変換部１２は図６（ａ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。
　図６（ａ）の信号処理装置１０１では、図１に示す第１実施形態の増幅装置１について説明したように、信号処理装置１０１に入力された狭帯域信号に対する狭帯域を維持する信号を行った上で、狭帯域信号を広帯域化させる処理の手前の段階で、タイミング調整が行われるため、適切にタイミング調整を行える帯域が狭帯域ｆに制限されたデジタルフィルタをタイミング調整部１１５として用いても、適切にタイミング調整を行うことができる。
　図６（ｂ）の信号処理装置１０１には、図６（ａ）と同様に狭帯域信号が入力として与えられ、タイミング調整を含む信号処理が行われて、広帯域信号が出力される。
　図６（ｂ）の信号処理装置は、信号処理装置１０１に入力として与えられた狭帯域信号に対してタイミング調整を行うタイミング調整部１１５と、タイミング調整部１１５の後段に設けられて、信号の広帯域化を伴う信号処理を行う広帯域化処理部２２０と、を備えている。
　図６（ｂ）の信号処理装置１０１は、図１に示す増幅装置１の第２タイミング調整部１５ｂ及び歪補償部１４の機能や、図４に示す増幅装置１のタイミング調整１５ｃ及び検波部１８（振幅－電圧変換部１２を含めても良い）の機能に相当する。
　つまり、図１の第２タイミング調整部１５ｂは図６（ｂ）のタイミング調整部１１５に対応し、図１の歪補償部１４は、図６（ｂ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。
　また、図４のタイミング調整部１５ｃは図６（ｂ）のタイミング調整部１１５に対応し、図４の検波部１８（振幅－電圧変換部１２を含めても良い）は、図６（ｂ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。
　図６（ｂ）の信号処理装置１０１でも、図１又は図４に示す増幅装置１について説明したように、信号を広帯域化させる処理の手前の段階で、タイミング調整が行われるため、適切にタイミング調整を行える帯域が狭帯域ｆに制限されたデジタルフィルタをタイミング調整部１１５として用いても、適切にタイミング調整を行うことができる。
　図６（ｃ）及び図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、信号処理装置１０１への入力として広帯域信号が入力される。このため、図６（ｃ）及び図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、広帯域信号を、タイミング調整部１１５を構成するデジタルフィルタが適切にタイミング調整を行える帯域（又はそれ以下）に狭帯域化する狭帯域化信号処理部２１０を備えている。
　図６（ｃ）及び図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、狭帯域化信号処理部２１０によって狭帯域化された信号に対して、タイミング調整部１１５によるタイミング調整が行われるため、適切にタイミング調整を行える帯域が狭帯域ｆに制限されたデジタルフィルタをタイミング調整部１１５として用いても、適切にタイミング調整を行うことができる。
　図６（ｄ）の信号処理装置１０１では、タイミング調整後の狭い帯域信号が、そのまま、信号処理装置１０１の出力となるのに対し、図６（ｃ）の信号処理装置１０１では、タイミング調整後の信号は、広帯域化処理部２２０によって広帯域化される。広帯域化処理部２２０では、好ましくは、信号処理装置１０１に入力された広帯域信号と同じ帯域にまで広帯域化される。
　図６（ｃ）の狭帯域化信号処理部（第１信号処理部）２１０における処理は、広帯域化信号処理部（第２信号処理部）２２０における処理を関数とみなしたときに、その関数の逆関数となっているのが好ましい。この場合、狭帯域化信号処理部２１０では、入力された広帯域信号に含まれる情報を消失させることなく帯域を狭帯域化した狭帯域信号を生成し、広帯域化信号処理部２２０では、タイミング調整された狭帯域信号の帯域を元の広帯域に戻すことになる。
　信号処理の対象となる信号として広帯域信号しか存在しない信号処理装置においても、タイミング調整部１１５の前後に、上記のような狭帯域化処理部２１０及び広帯域化処理部２２０を配置することで、その他の信号処理に影響を与えることなく、広帯域信号のタイミング調整を行うことができる。
　図６（ｃ）の信号処理装置１０１は、具体的には、図５に示す、２乗計算部２１からスクエアールート計算部２２までの機能に対応する。すなわち、図５の２乗計算部２１は図６（ｃ）の狭帯域化信号処理部２１０に対応し、図５のタイミング調整部１５ａは図６（ｃ）のタイミング調整部１１５に対応し、図５のスクエアールート計算部２２は図６（ｃ）の広帯域化信号処理部２２０に対応する。図５の２乗計算部２１及びスクエアールート計算部２２による演算は互いに逆関数となっている。
　また、図６（ｃ）の信号処理装置１は、具体的には、図５において、タイミング調整部１５ａの出力を直接、可変電源１３に与える構成に相当する。すなわち、図５の２乗計算部２１は図６（ｄ）の狭帯域化信号処理部２１０に対応し、図５のタイミング調整部１５ａは図６（ｄ）のタイミング調整部１１５に対応する。この場合の可変電源１３は、（Ｉ2＋Ｑ2）の信号に基づいて、直接、電源電圧値を決定できる機能を有するものとすればよい。
　なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及びその範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１：増幅装置
１１：増幅器
１２：振幅－電圧変換部
１３：可変電源
１４：歪補償部
１５ａ：タイミング調整部
１５ｂ：タイミング調整部
１５ｂ：タイミング調整部
１６：検波部
１８：検波部
２１：２乗計算部
２２：スクエアールート計算部
２２０：広帯域化信号処理部（第２信号処理部）
１１５：タイミング調整部
１１６：狭帯域維持信号処理部（第１信号処理部）
２１０：狭帯域化信号処理部（第１信号処理部）

Claims (12)

  1. 　増幅器と、
    　増幅器の動作に関与する信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、
    　増幅器に与えられる信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
    　を備え、
    　前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられている
    　ことを特徴とする増幅装置。
  2. 　前記タイミング調整部によるタイミング調整は、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のタイミングと当該入力信号のエンベロープ信号のタイミングとを一致させるために行われる
    　請求項１記載の増幅装置。
  3. 　前記信号処理部は、前記増幅器の入力に与えられる入力信号のエンベロープ信号を、前記増幅器の電源電圧値に変換し、その変換の際に、前記エンベロープ信号が広帯域化するよう構成された変換部である
    　請求項１又は２記載の増幅装置。
  4. 　前記エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部を備え、
    　前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、前記検波部は、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されている
    　請求項３記載の増幅装置。
  5. 　前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号それぞれが入力され、入力されたＩ信号及びＱ信号から入力信号の振幅値を演算して前記エンベロープ信号を生成し、そのエンベロープ信号の帯域がＩ信号又はＱ信号よりも広帯域となる検波部を備え、
    　前記タイミング調整部は、前記検波部に入力される前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号それぞれに対して、タイミング調整を行うよう設けられている
    　請求項３記載の増幅装置。
  6. 　前記信号処理部は、前記増幅器の歪特性を補償するため前記増幅器の入力に与えられる入力信号に対する歪補償処理を行い、その歪補償処理の際に、前記入力信号が広帯域化するよう構成された歪補償部である
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の増幅装置。
  7. 　増幅器と、
    　エンベロープ信号を生成するために前記入力信号に対する検波を行う検波部と、
    　前記エンベロープ信号を前記増幅器の電源電圧値に変換する変換部と、
    　前記エンベロープ信号のタイミング調整を、デジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
    　を備え、
    　前記検波部は、前記入力信号を構成するＩ信号及びＱ信号の値を、それぞれＩ及びＱで表したときに、（Ｉ2＋Ｑ2）の演算により得られた値を振幅値とみなして生成されたエンベロープ信号を出力するよう構成されている
    　ことを特徴とする増幅装置。
  8. 　前記デジタルフィルタは、所定範囲の周波数帯域内の信号については、位相を、タイミング調整のために所望されるとおり変化させるほぼ理想的な特性を有しており、
    　前記タイミング調整部によってタイミング調整が行われる前記信号の周波数帯域は、実質的に、前記所定範囲の周波数帯域内に収まっている
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の増幅装置。
  9. 　信号処理装置であって、
    　信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部と、
    　前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
    　を備え、
    　前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられている
    　ことを特徴とする信号処理装置。
  10. 　信号処理装置であって、
    　信号を狭帯域化する処理を行う狭帯域化信号処理部と、
    　狭帯域化された前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
    　を備えていることを特徴とする信号処理装置。
  11. 　信号に対する所望の処理が行われることに伴って、前記信号が広帯域化される信号処理部を更に備え、
    　前記タイミング調整部は、前記信号処理部によって前記信号が広帯域化される前の段階で、前記信号のタイミング調整を行うように設けられている
    　請求項１０記載の信号処理装置。
  12. 　信号処理装置であって、
    　信号に対する第１の処理を行う第１信号処理部と、
    　前記第１処理部よりも後の段階で、前記信号に対する第２の処理を行う第２信号処理部と、
    　前記第１信号処理部と前記第２信号処理部との間の段階で、前記信号のタイミング調整をデジタルフィルタによる位相調整で行うタイミング調整部と、
    　を備え、
    　前記タイミング調整部に入力される信号の帯域が、第１信号処理部に入力される信号の帯域又は前記第２信号処理部から出力される信号の帯域よりも、狭帯域とされている
    　ことを特徴とする信号処理装置。
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