JP2001077638A - フィードフォワード増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で、電源投入後、主増幅器に
よる歪成分をスプリアスとして出力することがないフィ
ードフォワード増幅器を提供する。 【解決手段】 多周波入力信号を第１のベクトル調整器
４を介して主増幅器５で増幅した信号と入力信号を第１
遅延器１４を介した逆相信号とにより歪成分を検出する
歪検出ループと、歪成分を第２ベクトル調整器１６を介
して補助増幅器１７によりレベルを合わせた逆相信号と
主増幅器で増幅した信号を第２遅延器１０を介した信号
とにより歪成分を相殺して出力する歪除去ループと、歪
検出ループから抽出した抽出信号の検出レベル及び歪検
出ループに注入し歪除去ループから抽出したパイロット
信号の検出レベルがそれぞれ最小になるように、第１ベ
クトル調整器及び第２ベクトル調整器の位相量と減衰量
を調整する制御回路２２と、主増幅器の信号経路に配置
されたレベル制御器２とを具備し、起動時、このレベル
制御器により一時的に一定量の減衰量を与え、主増幅器
の出力が歪補償をされなくても歪成分がスプリアスとし
て出力されないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィードフォワー
ド増幅器に係り、特に、起動直後から良好な直線性を持
つフィードフォワード増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の高周波信号を含む多周波信号を低
歪みで増幅しようとする場合には、低周波帯で用いられ
るようなフィードバック増幅器は不適当であるので、フ
ィードフォワード増幅器等が用いられている。フィード
フォワード増幅器では、信号増幅に用いられる線形増幅
器自体が発生する歪みを抽出し、歪み信号の利得と位相
を調整して得られた補償用信号を出力側で加算すること
によって、歪みを相殺して除去している。

【０００３】従来のフィードフォワード増幅器において
は、電源投入から歪み補償が良好となるまでの間は歪み
はスプリアスとして出力されてしまう。このスプリアス
を出力する期間を極力短くするために、、予め最良制御
値を記憶させ、それを利用する方法が特開平８−５６１
２５号公報に記載されている。また、特開平１１−１０
３２１８号公報には、増幅すべき信号を主増幅器へ入力
し始める際に主増幅器への入力レベルを徐々に増加させ
ていくソフトスタート回路を持つフィードフォワード増
幅器が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平８−５
６１２５号公報記載技術では、制御が動作するまでの不
安定期間は歪みが補償されておらず、スプリアスが出力
される時間が軽減されるだけである。すなわち、制御回
路に連動し歪を補償する場合には、制御回路が動作する
までの間は、歪がスプリアスとなってしまう可能性があ
る。

【０００５】また、特開平１１−１０３２１８号公報記
載技術においては、歪み補償が増幅すべき入力信号を利
用するため、信号がループ内に入力されないと歪み監視
ができないために徐々に増加させる必要があり、歪み補
償が最良となるまでに比較的長い時間を要する。入力レ
ベル変動を考慮し、歪み補償制御に連動したソフトスタ
ートでは、入力レベルが一定でない信号例えば移動体通
信で使用するＣＤＭＡ方式のような、入力信号レベルが
常に変動するものに使用する場合、信号の入力変動に対
するソフトスタートと歪み制御の連動はできない。ま
た、前述したような予め最良制御値を記憶させ、それを
利用した早い歪み補償制御の最良化の特徴を生かすこと
もできない。

【０００６】したがって、本発明の目的は、簡単な回路
構成で、電源投入後、主増幅器による歪成分をスプリア
スとして出力することがないフィードフォワード増幅器
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、多周波
入力信号を第１のベクトル調整器を介して主増幅器で増
幅した信号と前記入力信号を第１遅延器介した逆相信号
とにより歪成分を検出する歪検出ループと、前記歪成分
を第２ベクトル調整器を介して補助増幅器によりレベル
を合わせた逆相信号と前記主増幅器で増幅した信号を第
２遅延器を介した信号とにより歪成分を相殺して出力す
る歪除去ループと、前記歪検出ループから抽出した抽出
信号の検出レベル及び前記歪検出ループに注入し前記歪
除去ループから抽出したパイロット信号の検出レベルが
それぞれ最小になるように、前記第１ベクトル調整器及
び前記第２ベクトル調整器の位相量と減衰量を調整する
制御回路とを具備するフィードフォワード増幅器におい
て、前記主増幅器が挿入される信号経路にレベル制御器
を配置し、起動時、このレベル制御器により一時的に一
定量の減衰量を与え、前記主増幅器の出力が歪補償をさ
れなくても歪成分がスプリアスとして出力されないよう
にしたフィードフォワード増幅器が得られる。

【０００８】本発明において、電源投入直後から制御が
起動し、制御値を読み込み、第１のベクトル調整器及び
第２のベクトル調整器を制御するまでの数秒間にてフィ
ードフォワード増幅器の出力が、歪みによるスプリアス
を出力してしまう可能性があるのに対し、一時的に一定
量の減衰量を与えることにより、入力信号の有無にかか
わらず歪補償制御が可能で、前記主増幅器による歪成分
をスプリアスとして出力してしまうことを無くすことが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のフィードフォワード増幅
器の実施の形態を図１に示す。図で、入力端１に入力さ
れた信号は入力レベル調整器２を通り、２分配器３によ
り２分配された後、一方は第１のベクトル調整器４で振
幅と位相を調整された後、主増幅器５へ印加される。主
増幅器５の出力信号の一部は第２の方向性結合器９によ
り取り出されるとともに、更に、遅延器１０を経て出力
端１３から出力される。

【００１０】２分配器３により２分配された信号の他方
は第１の遅延器１４により適当な遅延が与えられた後、
方向性結合器９により取出された主増幅器５の出力信号
の一部と第３の方向性結合器１５で合成される。ここ
で、２分配器３の入力から主増幅器５を経由して第３の
方向性結合器１５へ至る経路の伝達関数と、２分配器３
の入力から第１の遅延器１４を経由して第３の方向性結
合器１５へ至る経路の伝達関数とは等振幅で位相が反転
するように、第１のベクトル調整器４により調整されて
いるので、第３の方向性結合器１５の出力にて主信号
（歪みでない出力すべき信号）は相殺され、歪成分のみ
が出力される。

【００１１】歪成分は、第２のベクトル調整器１６によ
り振幅と位相が調整された後、補助増幅器１７により増
幅される。補助増幅器１７の出力経路から第５の方向性
結合器１９で取出された信号は第１の検出器２０に供給
され、この検出器で補助増幅器１７の出力信号レベルが
検出される。制御回路２２は、第１の検出器２０の検出
値及び主増幅器５或いはこの近傍の温度をセンスする第
１の温度センサ６のセンス値に基づき、第１のベクトル
調整器４における信号の通過損失・移相量を決定する。

【００１２】主増幅器５の出力信号に、第１の方向性結
合器８によりパイロット発振器７からのパイロット信号
を加えた後、第２の遅延器１０により適当な遅延を加え
た後、第４の方向性結合器１１により補助増幅器１７の
出力信号と合成される。補助増幅器１７の経路の伝達関
数は、主増幅器５から第２の遅延器１０を経由して出力
端１３に至る経路の伝達関数に対して、等振幅で位相が
反転するように第２のベクトル調整器１５により調整さ
れるので、主増幅器５を経由する伝達経路で発生した誤
差成分（歪信号、雑音）は出力端１３には現れない。

【００１３】第１の方向性結合器８から注入されるパイ
ロット信号も誤差成分と同様に主増幅器を経由する伝達
経路のみ存在する。従って、歪補償が正しく行われてい
れば原理的には出力端にパイロット信号は漏洩しない。
第４の方向性結合器１１により歪補償が行われたのち、
第６の方向性結合器１２ならびに第２の検出器２１によ
り、出力信号中のパイロット信号の強度が検出される。
制御回路２２は、第２の検出器２１の検出値及び補助増
幅器１７或いはこの近傍の温度をセンスする第２の温度
センサー１８の値に基づき、第２のベクトル調整器１５
の通過損失・移相量を決定する。

【００１４】第１のベクトル調整器４と第２のベクトル
調整器１６の最適制御値と温度センサーのセンス値との
対応関係は不揮発メモリ２３に予め書き込まれている。
起動直後は制御回路２２が不揮発メモリ２３より温度対
制御値のテーブルを参照し、起動直後の伝達関数を決定
するため、起動後数ミリ秒〜数秒程度で良好な直線性が
得られる。不揮発メモリ２３に格納される制御データに
ついては、予め各温度での最適制御値を書込んでおけば
よい。具体的に、第１の方法としては、フィードフォワ
ード増幅器に規定の信号を入力し、上述の定常状態での
自動制御を行なって、良好な特性になった状態で、温度
センサ６、１８のセンス値を参照して、不揮発性メモリ
２３に制御値を書き込む。また、第２の方法としては、
フィードフォワード増幅器に規定の信号を入力して、自
動制御が追従でき、かつ、装置が熱的に平衡状態を保つ
ほどのゆるやかな温度サイクルを行いながら、上述の定
常状態での自動制御を行い、良好な歪み特性を保った状
態で、温度センサ６、１８のセンス値を参照して、不揮
発性メモリ２３に制御値を書き込む。以上のような方法
により、容易に、温度対最適制御値のテーブルを得るこ
とができる。

【００１５】次に本発明の実施の形態の動作を説明す
る。本発明においては、歪補償制御するまでの歪補償制
御が不安定な間、想定される入力信号の最大値が入力さ
れても、電波法等の規格以上のスプリアスとならないレ
ベルに抑えられるような減衰量を入力レベル調整器２に
電源投入前の時から与えておく。この入力レベル調整器
２は、リレーにより一定の減衰量を与える信号線と減衰
量零の信号線を切り替えるなどといった、簡単な回路構
成で実現できる。入力レベル調整器２の動作の様子を図
２に示す。

【００１６】図１のフィードフォワード増幅器におい
て、電源投入後やリセット後に制御回路２２が起動し、
予め不揮発性メモリ２３に格納されている温度対制御値
のテーブルを参照して第１のベクトル調整器４及び第２
のベクトル調整器１６の伝達関数が決められ、歪補償制
御がなされるが、正常な歪補償制御に入るまでの制御が
不安定な間、図２に示すように、入力レベル調整器２で
所定の減衰量が与えられる。この結果、図３（Ａ）に示
すように、想定される入力信号の最大値が入力されて
も、主増幅器５の出力レベルが小さいために発生する歪
の絶対レベルも小さく、電波法等の規格以上のスプリア
スとならないレベルに抑えられる。尚、図３（Ｂ）は、
入力レベル調整器２で所定の減衰量が与えられない場合
の様子を示し、規定以上のスプリアスが出力されること
になる。

【００１７】図４は本発明の動作フローを示すフローチ
ャートであり、電源投入後、制御回路２２が起動し、制
御回路２２は、第１の温度センサ６と第２の温度センサ
１８のセンス値を得ることにより、主増幅器５および補
助増幅器１７の状態を確認する。制御回路２２は前記状
態と不揮発性メモリ２３に予め記憶されている温度対制
御値のテーブルを読み込み、第１のベクトル調整器４と
第２のベクトル調整器１６への歪補償最適制御を始め
る。正常な歪補償最適制御に至ったあと、制御回路２２
は、入力レベル調整器２へ通常の入力レベルとなるよう
に伝達し、入力レベル調整器２はこの伝達を受けて減衰
量を与えることを解除することにより、通常使用レベル
となる。

【００１８】先に説明した本発明の実施の形態例では、
予め最良制御値を記憶しそれを利用する方式のフィード
フォワード増幅器に適用したが、入力信号のレベルに関
係なく、予め最良制御値を記憶手段を持たなくても、パ
イロット信号等を利用してベクトル調整を最良点に制御
する方式のフィードフォワード増幅器でも同様に適用で
きる。また、出力端の前段に出力レベルを減衰させる回
路を構成しても同様な効果が得られる。

【００１９】

【効果の説明】本発明においては、一時的に一定量の減
衰量を与える簡単な回路を追加することにより、入力信
号の有無やレベルに影響されず、電源投入直後からの制
御が立ち上がり、制御値を読み込み制御するまでの数秒
間、歪みによるスプリアスとなる可能性をを防ぐことが
できる。

【００２０】また、本発明においては、運用中における
電源の瞬停時やシステムリセットといった場合でも、制
御回路の起動直後に起こり得るスプリアス放射を防ぐこ
とができる。

【００２１】更に、電源投入直後からの制御が立ち上が
り、制御値を読み込みベクトル調整器を制御するまでの
時間は非常に短く数ミリ秒〜数秒程度で良好な直線性を
得ることができるように、予め最良制御値を記憶してい
るフィードフォワードアンプの特徴を生かしたまま利用
できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わるフィードフォワード
型増幅器の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明で設けた入力レベル調整器の動作を示す
図である。

【図３】本発明の動作を示す図で、（Ａ）は入力レベル
調整器を設けた場合の歪出力の状況を示した図、（Ｂ）
は入力レベル調整器を設けない場合のスプリアスが出る
状況を示した図である。

【図４】本発明の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１：入力端、２：入力レベル調整器、３：２分配器、
４：第１のベクトル調整器、５：主増幅器、６：第１の
温度センサ、７：パイロット発振器、８：第１の方向性
結合器、９：第２の方向性結合器、１０：第２の遅延
器、１１：第４の方向性結合器、１２：第６の方向性結
合器、１３：出力端、１４：第１の遅延器、１５：第３
の方向性結合器、１６：第２のベクトル調整器、１７：
補助増幅器、１８：第２の温度センサ、１９：第５の方
向性結合器、２０：第１の検出器、２１：第２の検出
器、２２：制御回路、２３：不揮発性メモリ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多周波入力信号を第１のベクトル調整器
   を介して主増幅器で増幅した信号と前記入力信号を第１
   遅延器介した逆相信号とにより歪成分を検出する歪検出
   ループと、前記歪成分を第２ベクトル調整器を介して補
   助増幅器によりレベルを合わせた逆相信号と前記主増幅
   器で増幅した信号を第２遅延器を介した信号とにより歪
   成分を相殺して出力する歪除去ループと、前記歪検出ル
   ープから抽出した抽出信号の検出レベル及び前記歪検出
   ループに注入し前記歪除去ループから抽出したパイロッ
   ト信号の検出レベルがそれぞれ最小になるように、前記
   第１ベクトル調整器及び前記第２ベクトル調整器の位相
   量と減衰量を調整する制御回路とを具備するフィードフ
   ォワード増幅器において、前記主増幅器が挿入される信
   号経路にレベル制御器を配置し、起動時、このレベル制
   御器により一時的に一定量の減衰量を与え、前記主増幅
   器の出力が歪補償をされなくても歪成分がスプリアスと
   して出力されないようにすることを特徴とするフィード
   フォワード増幅器。
2. 【請求項２】 前記レベル制御器が、入力前段に配置さ
   れたレベル制御器であることを特徴とする請求項１記載
   のフィードフォワード増幅器。
3. 【請求項３】 入力信号を第１のベクトル調整手段で振
   幅と位相を調整して主増幅手段で増幅した信号と、入力
   信号を第１の遅延手段を介して遅延した信号との逆相合
   成結果の信号レベルを第１の検出手段によって検出し、
   該検出レベルが最小になるように前記第１のベクトル調
   整手段を制御することによって、前記主増幅手段に基づ
   く誤差成分を抽出し、前記主増幅手段の出力信号に付加
   されたパイロット信号を前記誤差成分とともに第２のベ
   クトル調整手段で振幅と位相を調整して補助増幅手段で
   増幅した信号と、前記主増幅手段の出力信号を第２の遅
   延手段で遅延した信号との逆相合成結果の信号中の前記
   パイロット信号レベルを第２の検出手段によって検出
   し、該検出レベルが最小になるように前記第２のベクト
   ル調整手段を制御することによって、誤差成分を除去さ
   れた前記主増幅手段の信号を出力するフィードフォワー
   ド増幅器において、前段に入力レベル制御器を配置し、
   起動時、入力レベル制御器により一時的に一定量の減衰
   量を与えることを特徴とするフィードフォワード増幅
   器。
4. 【請求項４】 入力信号を第１のベクトル調整手段で振
   幅と位相を調整して主増幅手段で増幅した信号と、入力
   信号を第１の遅延手段を介して遅延した信号との逆相合
   成結果の信号レベルを第１の検出手段によって検出し、
   該検出レベルが最小になるように前記第１のベクトル調
   整手段を制御することによって、前記主増幅手段に基づ
   く誤差成分を抽出し、前記主増幅手段の出力信号に付加
   されたパイロット信号を前記誤差成分とともに第２のベ
   クトル調整手段で振幅と位相を調整して補助増幅手段で
   増幅した信号と、前記主増幅手段の出力信号を第２の遅
   延手段で遅延した信号との逆相合成結果の信号中の前記
   パイロット信号レベルを第２の検出手段によって検出
   し、該検出レベルが最小になるように前記第２のベクト
   ル調整手段を制御することによって、誤差成分を除去さ
   れた前記主増幅手段の信号を出力し、前記主増幅手段の
   近傍に設けた第１の温度検知手段の検知温度に応じて予
   め設定されている制御値を前記第１のベクトル調整手段
   に設定し、前記補助増幅手段の近傍に設けた第２の温度
   検知手段の検知温度に応じて予め設定されている制御値
   を前記第２のベクトル調整手段に設定するように構成さ
   れているフィードフォワード増幅器において、前段に入
   力レベル制御器を配置し、起動時、入力レベル制御器に
   より一時的に一定量の減衰量を与えることを特徴とする
   フィードフォワード増幅器。