JP2014165642A - Amplifier and amplification method - Google Patents
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Abstract
【課題】たとえ複数のDPA間で特性にばらつきがある場合でも、イメージ信号の抑制効果を顕著に発揮することができるとともに、低コストでの装置製造を可能とすること。
【解決手段】離散的な振幅情報に基づき、クロック信号に同期して入力信号の増幅制御を行う少なくとも2以上のDPA111〜11Nにそれぞれ位相の異なる位相調整用信号が入力された場合に、位相制御部16が、各DPA111〜11Nから出力された信号を合成した合成信号に含まれるイメージ信号の振幅が最大となるよう、各DPA111〜11Nに入力されるクロック信号の位相の変更量をそれぞれ決定し、位相可変部14が、変更量の決定後、クロック信号の位相の変更量に応じて、各DPA111〜11Nにそれぞれ入力されるクロック信号の位相を調整する。
【選択図】図3An image signal suppressing effect can be remarkably exhibited even when characteristics are varied among a plurality of DPAs, and an apparatus can be manufactured at a low cost.
When phase adjustment signals having different phases are input to at least two or more DPAs 11 1 to 11 N that perform amplification control of an input signal in synchronization with a clock signal based on discrete amplitude information, The phase controller 16 adjusts the phase of the clock signal input to each of the DPAs 11 1 to 11 N so that the amplitude of the image signal included in the synthesized signal obtained by synthesizing the signals output from the DPAs 11 1 to 11 N is maximized. The change amount is determined, and the phase variable unit 14 adjusts the phase of the clock signal input to each of the DPAs 11 1 to 11 N according to the change amount of the phase of the clock signal after the change amount is determined.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、入力信号を増幅する増幅装置及び増幅方法に関する。 The present invention relates to an amplification device and an amplification method for amplifying an input signal.
移動体通信などのデジタル通信分野では、周波数の利用効率を高めるため、包絡線が非定包絡線となる変調方式、例えば、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)やQAM(Quadrature Amplitude Modulation)、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)などが用いられるようになってきている。これらの変調方式では、パワーアンプは、飽和出力よりいくらか低い、バックオフされたレベルで動作する。 In the field of digital communications such as mobile communications, in order to increase the frequency utilization efficiency, modulation schemes in which the envelope becomes a non-constant envelope, such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), OFDM (Orthogonal) Frequency Division Multiplexing) has been used. In these modulation schemes, the power amplifier operates at a back-off level that is somewhat below the saturation output.
一般に、高周波のパワーアンプは飽和領域で電力効率が良く、線形領域になるに従い電力効率が小さくなる。そのため、バックオフ動作時の電力効率低下を防ぐためには、パワーアンプをなるべく飽和領域に近い状態で動作させる必要がある。 In general, a high-frequency power amplifier has good power efficiency in the saturation region, and the power efficiency decreases as the linear region is reached. Therefore, in order to prevent a reduction in power efficiency during the back-off operation, it is necessary to operate the power amplifier as close to the saturation region as possible.
このような動作を可能にするものとして、デジタルパワーアンプがある。デジタルパワーアンプでは、インバータ等の回路により出力のスイッチング制御がなされ、飽和領域での動作が実現される。そして、その出力信号の振幅は、別途与えられる離散値(デジタル値)で制御される。この点で、デジタルパワーアンプは、デジタル−アナログ変換器(以下、DACと呼ぶ。)であるといえる。 There is a digital power amplifier that enables such an operation. In a digital power amplifier, output switching control is performed by a circuit such as an inverter, and operation in a saturation region is realized. The amplitude of the output signal is controlled by a discrete value (digital value) given separately. In this respect, the digital power amplifier can be said to be a digital-analog converter (hereinafter referred to as DAC).
出力信号の振幅制御は、サンプリング周期毎に行われるが、よく知られているように、DACでは、サンプリング周期の逆数であるサンプリング周波数近傍に、スプリアスや折り返し雑音などの所謂イメージ信号が発生する。 The amplitude control of the output signal is performed every sampling period. As is well known, in the DAC, so-called image signals such as spurious and aliasing noise are generated in the vicinity of the sampling frequency which is the reciprocal of the sampling period.
例えば、移動体通信や無線LANなどでは、RF(Radio Frequency)信号として、1GHzから数GHzの周波数の信号が用いられるが、サンプリング周波数は数MHzから数100MHzであるので、イメージ信号がRF信号の近傍に発生することが多くなる。 For example, in mobile communication and wireless LAN, a signal having a frequency of 1 GHz to several GHz is used as an RF (Radio Frequency) signal. Since the sampling frequency is several MHz to several hundred MHz, the image signal is an RF signal. It often occurs in the vicinity.
そして、これを取り除くには、非常に複雑・高価なフィルタなどを用いなければならない。そこで、フィルタを用いることなくイメージ信号を抑制する方法として、DACを複数用意し、各DACをインターリーブ動作させるものが存在する(例えば、特許文献1、非特許文献1を参照のこと)。
To remove this, a very complicated and expensive filter must be used. Therefore, as a method for suppressing an image signal without using a filter, there is a method in which a plurality of DACs are prepared and each DAC is interleaved (see, for example,
図1は、上記方法によりイメージ信号を抑制する従来の増幅装置1の構成を示す概略図であり、図2は、上記方法について説明する概念図である。図1に示すように、この増幅装置1は、4つのDPA(Digital Power Amplifier)21〜24、90度移相器3を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a conventional amplifying
DPA21〜24は、サンプリングクロック信号と、離散的な振幅情報値の入力とを受け付け、その振幅情報値に応じ、サンプリングクロック信号に同期して入力信号の増幅を行う。90度移相器3は、90度ずつ位相が異なるサンプリングクロック信号を生成し、異なる位相のサンプリングクロック信号を各DPA21〜24に供給する。
DPA2 1 to 2 4 receives a sampling clock signal, and an input of the discrete amplitude information values, according to the amplitude information values, in synchronization with the sampling clock signal for amplifying the input signal. 90-
図2には、周波数fsが500kHzであるサンプリングクロックのタイミングが示されている。また、図2では、出力したい希望信号の周波数f0は50kHzである。すなわち、周波数50kHzの信号に対し、周波数500kHzのクロックタイミングでサンプリングが行われる。また、この場合、周波数450kHz(=fs−f0)のイメージ信号が現れることになる。図2(A)〜図2(D)には、周波数450kHzのイメージ信号が示されている。 FIG. 2 shows the timing of the sampling clock whose frequency fs is 500 kHz. In FIG. 2, the frequency f0 of the desired signal to be output is 50 kHz. That is, sampling is performed on a signal having a frequency of 50 kHz at a clock timing having a frequency of 500 kHz. In this case, an image signal having a frequency of 450 kHz (= fs−f0) appears. 2A to 2D show an image signal having a frequency of 450 kHz.
ここで、図2(B)〜図2(D)にタイミングが示されているサンプリングクロックは、図2(A)にタイミングが示されているサンプリングクロックと、位相がそれぞれ90度、180度、270度ずれている。この場合、周波数450kHzのイメージ信号の位相もそれぞれ、90度、180度、270度だけずれることになる。 Here, the sampling clock whose timing is shown in FIGS. 2B to 2D is the same as the sampling clock whose timing is shown in FIG. 270 degrees off. In this case, the phase of the image signal having a frequency of 450 kHz is also shifted by 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively.
そのため、各DPA21〜24の出力信号を合成すると、周波数50kHzの周波数成分の振幅は足し合わされて大きくなるのに対し、周波数450kHzの周波数成分の振幅は打ち消し合って小さくなる。図1に示した従来の増幅装置1は、この現象を利用してイメージ信号を抑制する。
Therefore, when combining the output signals of the DPA2 1 to 2 4, small whereas larger summed amplitude of the frequency component of the frequency 50 kHz, amplitude of the frequency component of the frequency 450kHz is canceled out. The conventional amplifying
しかしながら、上述した従来技術では、各DPA21〜24間に存在する特性のばらつきによって、イメージ信号の抑制能力が低下するという問題がある。このような特性のばらつきが生じるのは、各DPAを構成する素子を均一に製造することが難しいためである。 However, in the prior art described above, due to variations in characteristics that exist between the respective DPA2 1 to 2 4, the capability of suppressing the image signal is lowered. Such variation in characteristics occurs because it is difficult to uniformly manufacture elements constituting each DPA.
このばらつきを小さくするには、素子を大きくすることが考えられるが、この場合、チップ面積が大きくなるとともに、消費電力も増加するという弊害が生じる。このような弊害を回避するため、イメージ信号を検出し、それが最少になるように調整する機構を設けることも考え得る。 In order to reduce this variation, it is conceivable to increase the size of the element. In this case, however, the chip area increases and the power consumption also increases. In order to avoid such an adverse effect, it is conceivable to provide a mechanism for detecting an image signal and adjusting it so as to minimize it.
しかし、このような機構は装置の構成を複雑なものとし、製造コストが高くなる。また、イメージ信号が抑制されるにつれ、イメージ信号を検出することが難しくなるので、イメージ信号の抑制効果をさらに高めることが難しくなる。 However, such a mechanism complicates the configuration of the apparatus and increases the manufacturing cost. Further, as the image signal is suppressed, it becomes difficult to detect the image signal, so that it is difficult to further enhance the suppression effect of the image signal.
本発明は、たとえ複数のDPA間で特性にばらつきがある場合でも、イメージ信号の抑制効果を顕著に発揮することができるとともに、低コストでの装置製造を可能とする増幅装置および増幅方法を提供することを目的とする。 The present invention provides an amplifying apparatus and an amplifying method capable of remarkably exhibiting the effect of suppressing an image signal even when characteristics are varied among a plurality of DPAs, and enabling manufacturing of the apparatus at a low cost. The purpose is to do.
本発明の増幅装置は、離散的な振幅情報に基づき、クロック信号に同期して入力信号の増幅制御を行う少なくとも2以上の増幅器と、各増幅器にそれぞれ位相の異なる位相調整用信号が入力された場合に、各増幅器から出力された信号を合成した合成信号に含まれるイメージ信号の振幅が最大となるよう、各増幅器に入力されるクロック信号の位相の変更量をそれぞれ決定する位相制御部と、変更量の決定後、クロック信号の位相の変更量に応じて、各増幅器にそれぞれ入力されるクロック信号の位相を調整する位相可変部と、を具備する構成を採る。 According to the amplification device of the present invention, at least two or more amplifiers that perform amplification control of an input signal in synchronization with a clock signal based on discrete amplitude information, and phase adjustment signals having different phases are input to the respective amplifiers. A phase control unit that determines a change amount of the phase of the clock signal input to each amplifier so that the amplitude of the image signal included in the combined signal obtained by combining the signals output from the amplifiers is maximized, After the change amount is determined, a configuration is provided that includes a phase variable unit that adjusts the phase of the clock signal input to each amplifier in accordance with the change amount of the phase of the clock signal.
本発明の増幅方法は、離散的な振幅情報に基づき、クロック信号に同期して入力信号の増幅制御を行う少なくとも2以上の増幅器に、それぞれ位相の異なる位相調整用信号が入力された場合に、各増幅器から出力された信号を合成した合成信号に含まれるイメージ信号の振幅が最大となるよう、各増幅器に入力されるクロック信号の位相の変更量をそれぞれ決定する制御ステップと、変更量の決定後、クロック信号の位相の変更量に応じて、各増幅器にそれぞれ入力されるクロック信号の位相を調整する調整ステップと、を含むようにした。 In the amplification method of the present invention, when phase adjustment signals having different phases are input to at least two or more amplifiers that perform amplification control of an input signal in synchronization with a clock signal based on discrete amplitude information, A control step for determining the amount of change in the phase of the clock signal input to each amplifier so that the amplitude of the image signal included in the combined signal obtained by combining the signals output from each amplifier is maximized, and determination of the amount of change And adjusting the phase of the clock signal input to each amplifier in accordance with the amount of change in the phase of the clock signal.
本発明によれば、たとえ複数のDPA間で特性にばらつきがある場合でも、イメージ信号の抑制効果を顕著に発揮することができるとともに、低コストで装置を製造することができる。 According to the present invention, even when there are variations in characteristics among a plurality of DPAs, the effect of suppressing an image signal can be remarkably exhibited, and an apparatus can be manufactured at low cost.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図3は、本発明の実施形態に係る増幅装置10の構成の一例を示すブロック図である。増幅装置10は、例えば、無線電波を利用して通信を行う無線通信装置などに搭載される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the amplifying
増幅装置10は、DPA(Digital Power Amplifier)111〜11N(Nは、2以上の整数。以下同じ。)、N相信号生成器12、360/N度移相器13、位相可変部14、振幅検出部15、位相制御部16、入力切替部17を備える。
The amplifying
DPA111〜11Nは、サンプリングクロック信号と、離散的な振幅情報値の入力とを受け付け、その振幅情報値に応じ、サンプリングクロック信号に同期して入力信号の増幅を行う。
The
N相信号生成器12は、位相が(360/N)度ずつ異なる位相調整用のN種の正弦波信号(以下、位相調整用信号と呼ぶ。)を生成する。N相信号生成器12は、例えば、メモリ(図示せず)などに予め記憶させておいた正弦波データを用いて正弦波信号を生成する。
The N-
360/N度移相器13は、位相が(360/N)度ずつ異なるN種のサンプリングクロック信号を生成する。360/N度移相器13は、分周器などを用いて容易に構成することができる。位相可変部14は、360/N度移相器13から出力されたサンプリングクロック信号の位相を、後述する位相制御部16からの制御信号に基づいて変更する。位相可変部14は、インバータ素子を複数用意してその出力を切替えたり、分周器などを用いて構成することができる。
The 360 / N
振幅検出部15は、各DPA111〜11Nから出力された信号を合成した合成信号に含まれるイメージ信号の振幅を検出する。振幅検出部15は、例えば、DPA111〜11Nが構築される半導体チップに設けられることとしてもよい。これにより、回路面積を小さくすることができ、かつコストも削減できる。
The
そして、位相制御部16は、上記振幅が最大となるよう、サンプリングクロック信号の位相の変更量を決定する。この変更量は、メモリ(図示せず)などに記憶される。具体的な決定方法については後述する。
Then, the
位相制御部16もまた、DPA111〜11Nが構築される半導体チップに設けられることとしてもよい。あるいは、無線通信装置に備わる制御用のマイクロコンピュータやプロセッサなどを用いて、位相制御部16を構成することとしてもよい。これにより、回路面積を小さくすることができ、かつコストも削減できる。
The
入力切替部17は、DPA111〜11Nに入力する信号を、N相信号生成器12により生成される位相調整用信号と、入力信号の増幅に用いられる振幅情報値との間で切り替える。
The
具体的には、入力切替部17は、サンプリングクロック信号の位相を調整する場合にDPA111〜11Nに位相調整用信号を入力し、通常の通信を行う場合にDPA111〜11Nに振幅情報値を入力する。増幅装置10の調整は、例えば、増幅装置10に電源を投入した際や、間欠通信においてスリープモードから復帰した際などに行われる。あるいは、増幅装置10の調整は、定期的に行われてもよい。
Specifically, the
次に、本発明の実施形態に係るイメージ信号抑制処理の一例について説明する。図4は、本発明の実施形態に係るイメージ信号抑制処理の一例について説明する図である。図4では、Nが4である例について説明するが、Nが2以上であれば、Nが4の場合と同様にイメージ信号抑制処理を実行することができる。 Next, an example of the image signal suppression process according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining an example of image signal suppression processing according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, an example in which N is 4 will be described. However, if N is 2 or more, the image signal suppression process can be executed as in the case where N is 4.
図4には、周波数fsが500kHzであるサンプリングクロックのタイミングが示されている。また、図4では、出力したい希望信号の周波数f0は50kHzである。すなわち、周波数50kHzの信号に対し、周波数500kHzのクロックタイミングでサンプリングが行われる。また、この場合、周波数450kHz(=fs−f0)にイメージ信号が現れることになる。図4(A)〜図4(D)には、周波数450kHzのイメージ信号が示されている。 FIG. 4 shows the timing of the sampling clock whose frequency fs is 500 kHz. In FIG. 4, the frequency f0 of the desired signal to be output is 50 kHz. That is, sampling is performed on a signal having a frequency of 50 kHz at a clock timing having a frequency of 500 kHz. In this case, an image signal appears at a frequency of 450 kHz (= fs−f0). 4A to 4D show an image signal having a frequency of 450 kHz.
ここで、図4(B)〜図4(D)にタイミングが示されているサンプリングクロックは、図4(A)にタイミングが示されているサンプリングクロックと、位相がそれぞれ90度、180度、270度ずれている。この場合、周波数450kHzのイメージ信号の位相もそれぞれ90度、180度、270度だけずれることになる。 Here, the sampling clock whose timing is shown in FIGS. 4B to 4D is the same as the sampling clock whose timing is shown in FIG. 270 degrees off. In this case, the phase of the image signal having a frequency of 450 kHz is also shifted by 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively.
上述のように、増幅装置10を調整する場合、DPA111〜114にはそれぞれ、位相が90度ずつずれた位相調整用信号が入力される。そのため、図4(A)〜図4(D)に示されるように、DPA111〜114から出力される周波数450kHzのイメージ信号の位相はほぼ揃い、周波数50kHzの希望信号の位相はほぼ90度ずつずれることになる。
As described above, when the
そのため、各DPA111〜114の出力信号を合成すると、各出力信号に含まれるイメージ信号の振幅は足し合わされて大きくなるのに対し、希望信号の振幅は打ち消し合って小さくなる。 Therefore, when combining the output signals of the DPA11 1 ~11 4, whereas the amplitude of the image signal is summed increases included in the output signals, the amplitude of the desired signal becomes smaller cancel.
ここで、イメージ信号の位相が完全に揃わず、また、希望信号の位相が完全に90度ずつずれることにならないのは、各DPA111〜114の特性にばらつきがあり、各DPA111〜114の出力信号間で位相のずれが生じるからである。 Here, the phase of the image signal is not aligned perfectly, also not be the that the phase of the desired signal is shifted by fully 90 degrees, there is a variation in the characteristics of the DPA11 1 ~11 4, each DPA11 1 ~11 This is because a phase shift occurs between the four output signals.
このようなことから、増幅装置10を調整時に、位相制御部16は、上記合成信号におけるイメージ信号(各DPA111〜114の出力信号に含まれるイメージ信号が合成された信号)の振幅が最大となるようサンプリングクロック信号の位相の変更量を決定する。
For this reason, when adjusting the
そして、通常の通信時には、位相可変部14は、その変更量だけ各DPA111〜114に入力されるサンプリングクロック信号の位相を変更する。そして、入力切替部17は、DPA111〜114に振幅情報値を入力し、各DPA111〜114にその振幅情報値を用いてRF信号の増幅を実行させる。このような処理を行うことにより、回路規模を大規模にすることなく、1次から3次までのイメージ信号の抑制が可能となる。
At the time of normal communication, the phase
この場合、位相制御部16は、例えば、ある基準とするサンプリングクロック信号(例えば、DPA111に入力されるサンプリングクロック信号)の位相に対して、他の3つのサンプリングクロック信号(DPA112〜114に入力されるサンプリングクロック信号)の位相を順次変更することにより、上記イメージ信号の振幅が最大となるようにすることができる。
In this case, for example, the
また、Nが2以上の偶数である場合、位相制御部16は、以下のようにしてサンプリングクロック信号の位相を変更することもできる。以下では、一例として図4の場合、すなわちNが4である場合について説明を行う。
When N is an even number equal to or greater than 2, the
まず、N相信号生成器12は、位相が180度異なる2種類の位相調整用信号(例えば、位相が0度と180度の信号)を生成する。そして、入力切替部17は、それぞれの位相調整用信号を異なるDPA111、113に入力する。
First, the N-
その後、位相制御部16は、いずれかのDPA111、113に入力されるサンプリングクロック信号の位相を変更し、DPA111、113から出力される信号を合成した合成信号において、イメージ信号の振幅が最大になるよう位相の変更量を決定する。この変更量は、メモリ(図示せず)などに記憶される。
Thereafter, the
次に、N相信号生成器12は、位相が180度異なるが、前回生成した位相調整用信号とは異なる位相を有する2種類の位相調整用信号(例えば、位相が90度と270度の信号)を生成し、それぞれの位相調整用信号を異なるDPA112、114に入力する。
Next, the N-
そして、位相制御部16は、いずれかのDPA112、114に入力されるサンプリングクロック信号の位相を変更し、DPA112、114から出力される信号を合成した合成信号において、イメージ信号の振幅が最大になるよう位相の変更量を決定する。この変更量は、メモリ(図示せず)などに記憶される。
Then, the
その後、N相信号生成器12は、すべての位相(0度、90度、180度、270度)の位相調整用信号を生成し、各位相調整用信号をそれぞれDPA111〜114に入力する。
Then, N-
ここで、位相可変部14は、上記変更量に基づいて、サンプリングクロック信号の位相を調整する。これにより、DPA111、113からそれぞれ出力される信号中のイメージ信号の位相が揃い、また、DPA112、114からそれぞれ出力される信号中のイメージ信号の位相が揃うことになる。
Here, the phase
その後、位相制御部16は、DPA111、113の組、または、DPA111、113の組のいずれかの組に入力されるサンプリングクロック信号の位相を変更し、DPA111〜114から出力される信号を合成した合成信号において、イメージ信号の振幅が最大となるよう位相の変更量を決定する。この変更量は、メモリ(図示せず)などに記憶される。
Then, the
このような処理を行うことにより、4つのサンプリングクロック信号の位相を順次調整する場合に比べて短時間で、最適な位相の変更量を決定することができる。 By performing such processing, it is possible to determine an optimal phase change amount in a shorter time than in the case where the phases of the four sampling clock signals are sequentially adjusted.
また、サンプリングクロック信号の位相の最適な変更量を決定する際には、例えば、二分探索法が用いられる。図5は、二分探索法について説明する図である。図5の縦軸は、上述した合成信号中のイメージ信号の振幅を示す。また、横軸は、位相の変更量を示す。変更量p0が、振幅を最大にする最適な変更量を示す。 Further, when determining the optimum amount of change in the phase of the sampling clock signal, for example, a binary search method is used. FIG. 5 is a diagram for explaining the binary search method. The vertical axis in FIG. 5 indicates the amplitude of the image signal in the composite signal described above. The horizontal axis indicates the amount of phase change. The change amount p0 indicates the optimum change amount that maximizes the amplitude.
まず、位相制御部16は、位相の変更量をp1に設定する。そして、振幅検出部15は、変更量p1に対応する上記振幅を検出する。次に、位相制御部16は、位相の変更量をp2に設定する。そして、振幅検出部15は、変更量p2に対応する上記振幅を検出する。
First, the
ここで、変更量p1、p2は、最適な変更量p0の探索範囲の両端を規定するものである。この探索範囲は、変更量p0がp1以上、p2以下の範囲に含まれるように、予め十分広く設定される。 Here, the change amounts p1 and p2 define both ends of the search range of the optimum change amount p0. This search range is set sufficiently wide in advance so that the change amount p0 is included in the range from p1 to p2.
続いて、位相制御部16は、位相の変更量をp1、p2の中間であるp3(=(p1+p2)/2)に設定する。そして、振幅検出部15は、変更量p3に対応する上記振幅を検出する。
Subsequently, the
そして、位相制御部16は、探索範囲の両端である2つの変更量p1、p2のうち、値が大きい振幅に対応する変更量(図5の例では、p2)と、中間点である変更量p3とを両端とする範囲を次の探索範囲として設定する。位相制御部16は、このような処理を繰り返すことにより、上記振幅が最大となる位相変更量p0を、短時間で効率的に検出することができる。
Then, the
なお、ここでは、位相制御部16は、二分探索法を用いることしたが、端点p1から端点p2に向けて、位相の変更量を順次増加させ、上記振幅が最大となる変更量を検出することとしてもよい。この場合、位相制御部16は、上記振幅が減少に転じる直前の変更量が変更量p0であると判定する。また、三分探索法や黄金分割探索法、その他の極値を求めるアルゴリズムを用いて、変更量p0を探索することとしてもよい。
Here, although the
次に、DPA111〜11Nの出力信号の合成について説明する。図6は、DPA111〜11Nの出力信号の合成について説明する図である。図6(A)は、通常の通信時における各DPA111〜11Nの出力信号のスペクトラムであり、図6(B)は、増幅装置10の調整時における各DPA111〜11Nの出力信号を合成した合成信号のスペクトラムである。
Next, the synthesis of output signals of
ここで、fRFは、DPA111〜11Nに入力されるRF信号の周波数、fsは、サンプリングクロック信号の周波数、f0は、N相信号生成器12により入力される正弦波信号の周波数をf0である。
Here, fRF is the frequency of the RF signal input to the
図6(A)に示されるように、DPA111〜11Nの出力信号のスペクトラムには、周波数がfRF±f0であるサイドローブ(変調信号)と、周波数がfimg(=fRF±(fs−f0))であるイメージ信号が現れる。
As shown in FIG. 6A, the output signal spectrum of
そして、N相信号生成器12から位相が(360/N)度ずつ異なる正弦波をDPA111〜11Nにそれぞれ入力することにより、図6(B)に示されるように、周波数がfRF±f0であるサイドローブが抑制され、周波数がfimgであるイメージ信号が強調される。
Then, by inputting sine waves whose phases are different by (360 / N) degrees from the N-
位相制御部16は、このイメージ信号の強調の度合いが最大となるようサンプリングクロック信号の位相の変更量を設定する。これにより、各DPA111〜11Nから出力される信号に含まれるイメージ信号の位相を揃えることができる。
The
そして、通常の通信を行う場合、入力切替部17は、DPA111〜11Nに振幅情報値を入力するとともに、位相可変部14は、上記変更量をサンプリングクロック信号の位相に適用する。
When performing normal communication, the
これにより、たとえ複数のDPA111〜11N間で特性にばらつきがある場合でも、イメージ信号の抑制効果を顕著に発揮することができる。また、各DPA111〜11Nの出力信号を合成するとイメージ信号は足し合わされるので、ダイナミックレンジがそれほど大きくなく、かつ、分解能がそれほど高くない検出回路でもイメージ信号の検出に利用できる。
Thereby, even when there is a variation in characteristics among the plurality of
例えば、イメージ信号を70dB分抑制する場合、同じだけのダイナミックレンジを有する検波器と、12bit相当のADコンバータが必要となり、回路が複雑化するが、上記方法によれば、回路の複雑化を回避することができる。 For example, when suppressing an image signal by 70 dB, a detector having the same dynamic range and an AD converter equivalent to 12 bits are required, which complicates the circuit. However, according to the above method, complication of the circuit is avoided. can do.
次に、受信アンテナで受信された信号を処理する受信回路を利用して、上述したイメージ信号の振幅を検出する場合について説明する。図7は、受信回路を利用してイメージ信号の振幅を検出する無線通信装置20の構成の一例を示す図である。
Next, a case where the amplitude of the image signal described above is detected using a receiving circuit that processes a signal received by the receiving antenna will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of the
無線通信装置20は、DPA211〜214、4相信号生成器22、90度移相器23、位相可変部24、減衰器25、位相制御部26、入力切替部27、受信回路30を備える。
The
ここで、DPA211〜214、4相信号生成器22、90度移相器23、位相可変部24、位相制御部26、入力切替部27はそれぞれ、図3に示したDPA111〜11N、N相信号生成器12、360/N度移相器13、位相可変部14、位相制御部16、入力切替部17と同様の機能を有する。ここで、図7では、簡略化のため、DPAの数を4とした場合について示しているが、図3の場合と同様にDPAの数は2以上の任意の数でよい。
Here, the
減衰器25は、受信回路30に入力される信号を減衰させる。これは、DPA211〜214から出力される信号の振幅が、受信回路30が処理可能な信号の振幅に比べて大きいためである。
The
受信回路30は、受信アンテナで受信された信号の受信処理を行う回路である。図7には、一般的なLow−IF方式の受信回路が示されているが、これに限定されず、ヘテロダイン方式や、ダイレクトコンバージョン方式の受信回路が合成信号の検出に用いられてもよい。
The
受信回路30は、低雑音増幅器31、PLL(Phase Locked Loop)回路32、ミキサ331、332、可変利得増幅器341、342、36、複素フィルタ35、A/D変換器37、受信信号処理部38を備える。
The
低雑音増幅器31は、所望のRF帯域の信号を増幅する。ここで、減衰器25からの出力信号が低雑音増幅器31に入力されているが、出力信号の振幅が所定の範囲内であれば、減衰器25からの出力信号がミキサ331、332に直接入力されてもよい。
The
PLL回路32は、ミキサ331、332に所定の周波数の信号を入力する。ミキサ331、332は、受信信号の周波数を中間周波数に変換する。可変利得増幅器341、342、36は、信号を所定のレベルまで増幅する。
The
複素フィルタ35は、中間周波数に変換された信号から所望の信号を抽出する。A/D変換器37は、複素フィルタ35により抽出されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。受信信号処理部38は、変換の結果得られたデジタル信号に応じて所定の処理を実行する。
The
ここで、図6(B)にスペクトラムを示した合成信号が減衰器25を介して受信回路30に入力されたものとする。また、PLL回路312が、ミキサ331、332に周波数fRFの信号を入力するものとする。
Here, it is assumed that the combined signal whose spectrum is shown in FIG. 6B is input to the receiving
図8は、この場合において、可変利得増幅器36により出力される信号のスペクトラムを示す図である。図8に示されるように、可変利得増幅器36からは、4相信号生成器22により生成された周波数f0の正弦波信号と、周波数fimg(=fs−f0)のイメージ信号が出力される。
FIG. 8 is a diagram showing a spectrum of a signal output from the
このイメージ信号は、A/D変換器37によりデジタル信号に変換され、そのデジタル信号が位相制御部26に入力される。位相制御部26は、このデジタル信号を参照し、上述したような方法で、イメージ信号の振幅が最大となるようサンプリングクロック信号の位相の変更量を決定する。
The image signal is converted into a digital signal by the A /
なお、上記実施形態では、合成信号中のイメージ信号の振幅値を検出し、その振幅値に基づいてサンプリングクロック信号の位相の変更量を決定することとしたが、合成信号に含まれるイメージ信号のパワーを検出し、そのパワーが最大となる位相の変更量を決定することにより、イメージ信号の振幅が最大となる位相の変更量を決定することとしてもよい。 In the above embodiment, the amplitude value of the image signal in the composite signal is detected, and the amount of change in the phase of the sampling clock signal is determined based on the amplitude value. The phase change amount at which the amplitude of the image signal is maximized may be determined by detecting the power and determining the phase change amount at which the power is maximized.
本発明にかかる増幅装置及び増幅方法は、複数のDPAを用いてイメージ信号の抑制を行う装置に用いるのに好適である。 The amplifying apparatus and the amplifying method according to the present invention are suitable for use in an apparatus that suppresses an image signal using a plurality of DPAs.
1、10、20 増幅装置
21〜24、111〜11N、211〜214 DPA
3 90度移相器
12 N相信号生成器
13 360/N度移相器
14、24 位相可変部
15 振幅検出部
16、26 位相制御部
17、27 入力切替部
22 4相信号生成器
23 90度移相器
25 減衰器
30 受信回路
31 低雑音増幅器
32 PLL(Phase Locked Loop)回路
331、332 ミキサ
341、342、36 可変利得増幅器
35 複素フィルタ
37 A/D変換器
38 受信信号処理部
1, 10, 20
3 90-degree phase shifter 12 N-
Claims (9)
各増幅器にそれぞれ位相の異なる位相調整用信号が入力された場合に、各増幅器から出力された信号を合成した合成信号に含まれるイメージ信号の振幅が最大となるよう、各増幅器に入力される前記クロック信号の位相の変更量をそれぞれ決定する位相制御部と、
前記変更量の決定後、前記クロック信号の位相の変更量に応じて、各増幅器にそれぞれ入力される前記クロック信号の位相を調整する位相可変部と、
を具備する増幅装置。 Based on discrete amplitude information, at least two or more amplifiers that perform amplification control of the input signal in synchronization with the clock signal;
When a phase adjustment signal having a different phase is input to each amplifier, the amplitude of the image signal included in the combined signal obtained by combining the signals output from the amplifiers is maximized. A phase control unit for determining the amount of change in the phase of the clock signal, and
After the determination of the amount of change, a phase variable unit that adjusts the phase of the clock signal input to each amplifier according to the amount of change in the phase of the clock signal,
An amplification device comprising:
請求項1に記載の増幅装置。 The phase control unit determines a change amount of the phase between two phase adjustment signals belonging to each set in a plurality of sets each including two phase adjustment signals whose phases are shifted by 180 degrees, and the change amount The amplification device according to claim 1, wherein the phase change amount is determined between phase adjustment signals that do not belong to the same group.
請求項1または2に記載の増幅装置。 The amplification device according to claim 1, wherein the phase control unit detects the combined signal using a reception circuit that processes a signal received by a reception antenna.
請求項1〜3のいずれかに記載の増幅装置。 The amplification device according to claim 1, wherein the phase control unit determines a change amount of the phase by a bisection method.
請求項1〜3のいずれかに記載の増幅装置。 The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the phase control unit determines the amount of phase change by sequentially changing the phase of each clock signal.
請求項1〜5のいずれかに記載の増幅装置。 The amplifying apparatus according to claim 1, further comprising an input switching unit that switches whether or not to input the phase adjustment signal to the amplifier.
請求項1〜6のいずれかに記載の増幅装置。 The amplifying apparatus according to claim 1, further comprising a signal generator that generates the phase adjustment signal.
前記変更量の決定後、前記クロック信号の位相の変更量に応じて、各増幅器にそれぞれ入力される前記クロック信号の位相を調整する調整ステップと、
を含む増幅方法。 A signal output from each amplifier when a phase adjustment signal having a different phase is input to at least two or more amplifiers that perform amplification control of an input signal in synchronization with a clock signal based on discrete amplitude information A control step for determining a change amount of the phase of the clock signal input to each amplifier so that the amplitude of the image signal included in the synthesized signal obtained by synthesizing is maximized;
After the determination of the change amount, an adjustment step of adjusting the phase of the clock signal input to each amplifier according to the change amount of the phase of the clock signal,
An amplification method comprising:
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