JP2001177351A - フィードフォワード増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイロット信号の周波数の設定を歪み除去ル
ープの制御状態に応じて変化させることで、パイロット
信号のスプリアス輻射を防止すると共に、それにあたっ
て要求される帯域阻止フィルタ及び補助増幅器の所要特
性を緩和する。 【解決手段】 歪み除去ループの制御が収束していない
状態にあるときは、パイロット信号を入力信号の周波数
帯域から離れた周波数に設定し、また、歪み除去ループ
の制御が収束した状態にあるときは、パイロット信号を
入力信号の周波数帯域近傍の周波数に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歪み除去ループの
制御が収束していない期間中にキャンセルされなかった
パイロット信号によって発生するスプリアス輻射を阻止
するフィードフォワード増幅器に関し、特に、スプリア
ス輻射の阻止にあたって要求される補助増幅器や帯域阻
止フィルタの所要特性をより緩和することに考慮したフ
ィードフォワード増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィードフォワード増幅器は、入力信号
を増幅する際に発生する歪み信号成分を改善することを
目的としており、その主な構成は、入力信号を主増幅器
で増幅した際に発生する歪み信号成分を検出する歪み検
出ループと、歪み検出ループで検出した歪み信号成分を
もとに主増幅器から出力された増幅信号から歪み信号成
分を除去する歪み除去ループによって成る。

【０００３】ここで、歪み除去ループの通常動作時、即
ち、歪み除去ループの制御が収束した後の動作時におい
ては、使用されていたパイロット信号はキャンセルされ
出力端子から出力されることはないが、制御が収束する
までの間は、パイロット信号はキャンセルされずスプリ
アスとなって輻射される可能性がある。

【０００４】そのために、歪み除去ループの制御が収束
するまでの間は、パイロット信号の周波数を入力信号の
周波数帯域から離して設定し、このときのパイロット信
号近傍の周波数帯域の信号通過を出力端子の前段におい
てバンドリジェクションフィルタ（帯域阻止フィルタ）
で阻止する必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに入力信号の周波数帯域から離れた周波数のパイロッ
ト信号を歪み除去ループで使用するためには、補助増幅
器の利得や位相の周波数特性を入力信号帯域からパイロ
ット信号帯域までフラットに調整する必要があり、補助
増幅器には高い所要特性が求められ、その実現は困難な
ものとなり生産性の面で問題点がある。

【０００６】その一方で、パイロット信号の周波数を入
力信号の周波数帯域に近い状態とした場合は、補助増幅
器に関する上記の問題点は解決されるが、このようなパ
イロット信号のスプリアス輻射を防止する際には、帯域
阻止フィルタにおいて信号通過を阻止する周波数帯域に
パイロット信号以外に他の信号成分まで含まれてしまう
ため通過損失が増大してしまう。従って、帯域阻止フィ
ルタには、パイロット信号のスプリアス輻射を阻止する
ことに加えて、さらに通過損失まで抑えることができる
ような特性が求められる。

【０００７】また、パイロット信号の周波数を入力信号
の周波数帯域に近い状態とした場合、歪み除去ループの
制御が収束するまでの間は、主増幅器の増幅作用によっ
て発生する歪み信号成分に埋もれないように、パイロッ
ト信号のレベルを上げる必要がある。このため、スプリ
アル輻射が生じる可能性は高くなり、これを防ぐために
帯域阻止フィルタでは高レベルのパイロット信号を阻止
しなければならず、さらに高い所要特性が帯域阻止フィ
ルタに求められる。

【０００８】ここで、補助増幅器を作りやすいものにす
るためには利得や位相の周波数特性への要求を緩和する
ことが肝要であり、パイロット信号の周波数を入力信号
の周波数帯域に可能な限り近くして、調整すべき補助増
幅器の周波数特性の帯域を狭くする必要がある。その一
方で、パイロット信号のスプリアス輻射を防止し、且
つ、そのために要求される帯域阻止フィルタの特性を緩
和させるためには、歪み除去ループの制御が収束してい
ない間は、パイロット信号の周波数を入力信号の周波数
帯域から離して設定する必要もある。

【０００９】従って、本発明の第１の目的は、パイロッ
ト信号の周波数の設定を歪み除去ループの制御状態に応
じて変化させることで、パイロット信号のスプリアス輻
射を防止すると共に、それにあたって要求される帯域阻
止フィルタ及び補助増幅器の所要特性を緩和することが
できるフィードフォワード増幅器を提供することにあ
る。

【００１０】また、本発明の第２の目的は、パイロット
信号の周波数の設定を変化させる際にパイロット信号の
レベルも変化させることで、さらにパイロット信号のス
プリアス輻射を減少させることができるフィードフォワ
ード増幅器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、入力信号を増幅する際に
発生する歪み信号成分を、パイロット信号を使用して増
幅信号から歪み信号成分を除去する歪み除去ループを有
するフィードフォワード増幅器において、歪み除去ルー
プの制御状態に応じて、パイロット信号の周波数は変化
して設定されることを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、パイロット信号の周波数は、入力信号の周
波数帯域を除く領域で変化して設定されることを特徴と
する。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、歪み除去ループの制御が収束していない状
態にあるときは、パイロット信号は、入力信号の周波数
帯域から離れた周波数に設定されることを特徴とする。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、歪み除去ループの制御が収束した状
態にあるときは、パイロット信号は、入力信号の周波数
帯域近傍の周波数に設定されることを特徴とする。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１から４の
いずれかに記載の発明において、パイロット信号の周波
数は、歪み除去ループの制御が不安定にならない程度に
変化して設定されることを特徴とする。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、パイロット信号の周波数の変化速度は、歪
み除去ループの制御速度の１／１０以下とすることを特
徴とする。

【００１７】請求項７記載の発明は、請求項１から６の
いずれかに記載の発明において、パイロット信号の周波
数が変化して設定されると共に、パイロット信号のレベ
ルを変化させることを特徴とする。

【００１８】請求項８記載の発明は、請求項７記載の発
明において、パイロット信号の周波数が、入力信号の周
波数帯域近傍に設定されていくに従って、パイロット信
号のレベルが下がるように制御されることを特徴とす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施形態におけるフィ
ードフォワード増幅器の回路構成例を示したブロック図
である。入力端子１０１から入力された信号は、ハイブ
リッド１で分配される。ハイブリッド１で分配された一
方の出力信号は、ベクトル調整器２で位相及び振幅が調
整されたあと主増幅器４で増幅され、その増幅信号の一
部が方向性結合器５で取り出され減衰器１１で適当に減
衰される。また、ハイブリッド１で分配された他方の出
力信号は、方向性結合器３３で上記一方の出力信号の一
部と逆相で合成されるように遅延線１０によってタイミ
ングが合わせられ、方向性結合器３３からは主増幅器４
で発生した歪み信号成分が出力される。

【００２１】このようにして得られた歪み信号成分は、
ベクトル調整器１３を通り補助増幅器１４で増幅されて
方向性結合器７に入力される。また、方向性結合器７に
は、主増幅器４からの増幅信号が遅延線６を介して入力
されるが、歪み信号成分と方向性結合器７で逆相となる
ように増幅信号が遅延線６で遅延される。従って、歪み
信号成分と増幅信号は逆相合成するため、方向性結合器
７からは歪み信号成分が除去された増幅信号が出力され
る。

【００２２】歪み検出ループでは、入力信号の一部が方
向性結合器１５で取り出され、ミキサ１６でＬｏ発振器
２１からの信号とミックスダウンされてＩＦ信号に変換
される。バンドパスフィルタ１７は入力信号帯域と同じ
か又は狭い帯域で信号の通過を許容するものが用いら
れ、ＩＦ信号はここで帯域制限されて入力信号に該当す
る成分のみが抽出される。

【００２３】バンドパスフィルタ１７で抽出された信号
はレベル検出回路１８に出力され、レベル検出回路１８
からは、入力信号のレベル（ｄＢ）に比例した電圧信号
が出力される。

【００２４】レベル検出回路１８からの電圧信号はサン
プル＆ホールド手段１９でサンプリング、そしてホール
ドされる。ここで、サンプル＆ホールド手段２５につい
ては後述するが、サンプル＆ホールド手段１９における
サンプリング及びホールド動作は、サンプル＆ホールド
手段２５のサンプリング及びホールド動作と同期して行
われる。サンプル＆ホールド手段１９でホールドされた
信号は、Ａ／Ｄコンバータ２０でＡ／Ｄ変換されて歪み
検出ループ制御回路３２に入力される。

【００２５】また、方向性結合器３３から出力された信
号は、方向性結合器１２でその一部が取り出されてミキ
サ２２に入力される。ミキサ２２に入力される信号は、
Ｌｏ発振器２１の発振周波数とミックスダウンされてＩ
Ｆ周波数に変換されるが、バンドパスフィルタ１７は入
力信号と同じか又は狭い周波数帯域で信号の通過を許容
するものが用いられており、ＩＦ信号はここで帯域制限
されて入力信号に該当する成分のみが抽出される。

【００２６】従って、バンドパスフィルタ２３から出力
される信号は、方向性結合器３３での逆相合成時の誤差
によってキャンセルされなかった入力信号となり、この
信号はレベル検出回路２４で信号レベルに応じた電圧信
号に変換されて出力される。サンプル＆ホールド手段２
５では、サンプル＆ホールド手段１９に同期してレベル
検出回路２４から入力した電圧信号をサンプリング及び
ホールドする。

【００２７】サンプル＆ホールド手段２５でホールドさ
れた信号は、サンプル＆ホールド手段２５と同期してＡ
／Ｄ変換手段２６に入力され、Ａ／Ｄ変換されて歪み検
出ループ制御回路３２に出力される。歪み検出ループ制
御回路３２では、Ａ／Ｄコンバータ２０からのデータか
らＡ／Ｄ変換手段２６からのデータを減算することによ
り、入力信号レベルと信号抑圧量残のレベルのｄＢ差
（真値では比）を計算し、この差が最大となるようにベ
クトル調整器２を調整する。

【００２８】上記の動作によって、歪み検出ループで
は、方向性結合器３３での逆相合成時における誤差が抑
えられ、理想的に歪み信号成分を検出することができ
る。

【００２９】次に、歪み除去ループにおける動作につい
て説明する。主増幅器４の入力側にはパイロット信号発
生器３の出力が接続されており、入力信号にパイロット
信号が注入される。方向性結合器７では、遅延線６を介
して入力された信号とベクトル調整器１３及び補助増幅
器１４を介して入力された歪み信号成分とが逆相で合成
され、方向性結合器８でその合成信号の一部が分岐され
てミキサ２８でＩＦ周波数に変換される。

【００３０】バンドパスフィルタ２９では、ミキサ２８
から出力されたＩＦ信号のうちパイロット信号に該当す
る成分のみが抽出され、レベル検出回路３０では、抽出
された信号を入力し、入力信号レベルに応じた電圧信号
に変換して歪み除去ループ制御回路３１に出力する。つ
まり、歪み除去ループ制御回路３１には、方向性結合器
７での逆相合成時において相殺されなかったパイロット
信号のレベルに相当する電圧信号が入力されることにな
る。歪み除去ループ制御回路３１は入力信号レベルがミ
ニマムなるようにベクトル調整器１３を制御する。

【００３１】従って、歪み除去ループでは、上記の動作
によって、方向性結合器７での逆相合成時における誤差
が抑えられ、歪み信号成分を理想的に除去した増幅信号
がバンドリジェクションフィルタ（帯域阻止フィルタ）
９を介して出力端子１０２から出力されることとなる。

【００３２】次に、図１及び図２を参照しながら本発明
の特徴である歪み除去ループの動作について詳細に説明
する。

【００３３】歪み除去ループの動作は上述したとおりで
あるが、電源投入時など歪み検出ループの制御が収束値
から離れたものであると予測される場合、パイロット信
号の周波数は、図１に示されるように、入力信号の周波
数帯域から離れたｆ０に設定される。図３には、パイロ
ット信号及び入力信号の周波数配置とバンドリジェクシ
ョンフィルタ９の特性が示されており、図中の破線で示
されるように、ｆ０を中心として突出した部分がバンド
リジェクションフィルタ９の阻止する対象となる周波数
帯域に該当する。

【００３４】このように、歪み除去ループの制御が収束
するまでの間は、パイロット信号の周波数をｆ０に設定
することで、パイロット信号をバンドリジェクションフ
ィルタ９で阻止し出力端子１０２から出力されないよう
にする。従って、本発明においては、歪み除去ループの
制御が収束するまでの期間中、パイロット信号の周波数
を入力信号の周波数帯域から離して設定しているため、
パイロット信号のスプリアス輻射の防止、通過損失の抑
制のためにバンドリジェクションフィルタ９に要求され
る所要特性を緩和させることができる。

【００３５】設定周波数ｆ０で歪み除去ループの制御が
収束したあとは、パイロット信号の周波数の設定を変化
させていき、入力信号の周波数帯域に近い最終値ｆ１で
周波数の設定を固定する。またこのとき、パイロット信
号の周波数設定を変化させる上で歪み除去ループに対す
る制御が発散しないように徐々に変化させていき、Ｌｏ
発振器２７による発振周波数もＩＦ周波数が一定となる
ようにパイロット信号の周波数の変化に合わせて変化さ
せる。

【００３６】パイロット信号発生器３によるパイロット
信号の周波数の変化、及び、Ｌｏ発振器２７による発振
周波数の変化は互いに同期して変化する。また、これら
の変化スピードは歪み除去ループの制御速度の１／１０
以下程度として、歪み除去ループの動作が不安定になる
ことを防止する。

【００３７】このように、本発明では、歪み除去ループ
の制御が収束したあとは、パイロット信号を入力信号の
周波数帯域に近い周波数に設定して、通常の歪み除去ル
ープの動作を行うため、補助増幅器の利得や位相の周波
数特性を調整すべき対象となる帯域は狭くなり、補助増
幅器１４に要求される所要特性を緩和させることができ
る。

【００３８】次に、本発明の他の実施形態を同じく図１
を参照しながら説明する。図１に示されるように、パイ
ロット信号の周波数をｆ０からｆ１に変化させる際に、
同時にｆ０に近づく程パイロット信号のレベルが下がる
ように設定することで、よりパイロット信号のスプリア
ス輻射の防止に信頼性をもたせることができる。

【００３９】尚、図１に示した実施形態では、ｆ０はｆ
１より低い周波数としているが、本発明は、入力信号の
周波数帯域より高い周波数の領域でパイロット信号の周
波数を設定してもよく、このとき、ｆ０はｆ１より高い
周波数となる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の第１の効果として、パイロット信号の周波数の設定を
歪み除去ループの制御状態に応じて変化させることで、
パイロット信号のスプリアス輻射を防止すると共に、そ
れにあたって要求される帯域阻止フィルタ及び補助増幅
器の所要特性を緩和することができる。

【００４１】また、本発明の第２の効果として、パイロ
ット信号の周波数の設定を変化させる際にパイロット信
号のレベルも変化させることで、さらにパイロット信号
のスプリアス輻射を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるパイロット信号及び
入力信号の周波数配置を示した図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるフィードフォワー
ド増幅器の概略構成を示したブロック図である。

【図３】本発明の実施形態におけるパイロット信号及び
入力信号の周波数配置と帯域阻止フィルタの特性を示し
た図である。

【符号の説明】

１ ハイブリッド ２、１３ ベクトル調整器 ３ パイロット信号発生器 ４ 主増幅器 ５、７、８、１２、１５、３３ 方向性結合器 ６、１０ 遅延線 ９ バンドリジェクションフィルタ １１ 減衰器 １４ 補助増幅器 １６、２２、２８ ミキサ １７、２３、２９ バンドパスフィルタ １８、２４、３０ レベル検出回路 １９、２５ サンプル＆ホールド手段 ２０、２６ Ａ／Ｄコンバータ ２１、２７ Ｌｏ発振器 ３１ 歪み除去ループ制御回路 ３２ 歪み検出ループ制御回路 １０１ 入力端子 １０２ 出力端子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を増幅する際に発生する歪み信
   号成分を、パイロット信号を使用して前記増幅信号から
   前記歪み信号成分を除去する歪み除去ループを有するフ
   ィードフォワード増幅器において、 前記歪み除去ループの制御状態に応じて、前記パイロッ
   ト信号の周波数は変化して設定され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】 前記パイロット信号の周波数は、前記入
   力信号の周波数帯域を除く領域で変化して設定されるこ
   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】 前記歪み除去ループの制御が収束してい
   ない状態にあるときは、前記パイロット信号は、前記入
   力信号の周波数帯域から離れた周波数に設定されること
   を特徴とする請求項２記載のフィードフォワード増幅
   器。
4. 【請求項４】 前記歪み除去ループの制御が収束した状
   態にあるときは、前記パイロット信号は、前記入力信号
   の周波数帯域近傍の周波数に設定されることを特徴とす
   る請求項２又は３記載のフィードフォワード増幅器。
5. 【請求項５】 前記パイロット信号の周波数は、前記歪
   み除去ループの制御が不安定にならない程度に変化して
   設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか
   に記載のフィードフォワード増幅器。
6. 【請求項６】 前記パイロット信号の周波数の変化速度
   は、前記歪み除去ループの制御速度の１／１０以下とす
   ることを特徴とする請求項５記載のフィードフォワード
   増幅器。
7. 【請求項７】 前記パイロット信号のレベルは、前記パ
   イロット信号の周波数が変化して設定されると共に変化
   して設定されることを特徴とする請求項１から６のいず
   れかに記載のフィードフォワード増幅器。
8. 【請求項８】 前記パイロット信号の周波数が前記入力
   信号の周波数帯域近傍に設定されていくに従って、前記
   パイロット信号のレベルは下がるように制御されること
   を特徴とする請求項７記載のフィードフォワード増幅
   器。