JP2002076786A - 歪み補償増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイロット信号のレベルを制御し、低消費電
力化及び不要なスプリアスの削減が可能となる歪み補償
増幅器を提供することを目的とする。 【解決手段】 入力信号を主増幅器１０３に入力して得
られた第１信号と、前記入力信号を遅延線１０７により
遅延させて得られた第２信号とから前記主増幅器１０３
による歪み成分を検出し、該歪み成分の逆相成分を前記
第１信号に加えて前記第１信号から歪み成分を除去し出
力信号とするようにした歪み補償増幅器において、前記
出力信号レベルまたは前記入力信号レベルを検出する検
波器１１５を設け、該検出レベルに基づいて導入される
パイロット信号のレベルを調整するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話等の基地
局用共通増幅装置、又は無線中継装置に用いられるパイ
ロット信号を使った歪み補償増幅器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電力増幅器により複数のキャリアを同時
に増幅すると、増幅器の非線形特性により相互変調歪み
が発生する。この歪み成分を除去する方法としてフィー
ドフォワード法が従来より知られている。

【０００３】図７は従来のフィードフォワード増幅器の
一例を示すブロック図である。このフィードフォワード
増幅器は、信号の入力側に設けられ、その信号分配用入
力端子に受信信号が入力される方向性結合器１０１と、
方向性結合器１０１の一方の出力側（分配信号出力側）
に接続されたベクトル調整器１０２と、ベクトル調整器
１０２の出力側に接続された主増幅器１０３と、方向性
結合器１０１の他方の出力側（結合信号出力側）に接続
された遅延線１０７と、この遅延線１０７の出力側と主
増幅器１０３の出力側に信号結合用入力端子と信号分配
用入力端子の二つの入力端子のそれぞれが接続された方
向性結合器１０４とから構成される歪み検出ループと、
方向性結合器１０４の一方の出力側（分配信号出力側）
に接続された遅延線１０５と、方向性結合器１０４の他
方の出力側（結合信号出力側）に接続されたベクトル調
整器１０８と、ベクトル調整器１０８の出力側に接続さ
れた補助増幅器１０９と、この補助増幅器１０９の出力
側と遅延線１０５の出力側に信号結合用入力端子と信号
分配用入力端子の二つの入力端子のそれぞれが接続され
た方向性結合器１０６とから構成される歪み除去ループ
とを備えている。そして、方向性結合器１０１とベクト
ル調整器１０２の間には、カプラ１１２ａを介してパイ
ロット信号発生器１１２が設けられ、又、方向性結合器
１０４とベクトル調整器１０８との間には、カプラ１１
０ａを介して検波器が設けられ、更に方向性結合器１０
６の出力側（結合信号出力側）にはカプラ１１４ａを介
して受信部１１４が設けられ、この受信部１１４と検波
器１１０の出力側に制御部１１１が設けられている。こ
の制御部１１１の出力側には、ベクトル調整器１０２，
１０８が接続されている。

【０００４】以下に、図７に示されたフィードフォワー
ド増幅器の動作について説明する。この増幅器は、入力
された信号を主増幅器１０３により増幅し、このとき発
生した歪み成分を方向性結合器１０４により抽出して補
助増幅器１０９により増幅し、方向性結合器１０６によ
り逆位相で合成することで歪み成分を除去している。

【０００５】まず、歪み検出動作について説明する。入
力された信号は、方向性結合器１０１によって主増幅器
１０３側と遅延線１０７側とに分配される。主増幅器１
０３の出力は増幅器の非線形性により歪み成分を含んで
いる。これに対し遅延線１０７は歪みを発生しないた
め、主増幅器１０３の出力に遅延線１０７を通った信号
を方向性結合器１０４によって同レベル、逆位相で合成
すると歪み成分のみを抽出することができる。このと
き、主信号成分は消えるため、検波器１１０の検波レベ
ルは最小となる。そのため、制御部１１１は検波器１１
０の出力レベルを監視し、そのレベルが最小となるよう
にベクトル調整器１０２を制御する。

【０００６】次に歪み除去動作について説明する。前記
歪み検出動作で抽出された歪み成分は、補助増幅器１０
９により増幅し、方向性結合器１０６に入力される。主
増幅器１０３の出力は遅延線１０５を通り、方向性結合
器１０６に入力される。このとき、主増幅器出力の歪み
成分と補助増幅器で増幅された歪み成分を同レベル、逆
位相で合成することにより、方向性結合器１０６の出力
には歪み成分が除去された主信号が出力される。

【０００７】この動作において、歪み成分のレベルと位
相を高精度で制御する必要があるため、主増幅器１０３
の前段もしくは後段にパイロット信号を注入している。
パイロット信号受信器１１４によってこのパイロット信
号のレベルを検出し、そのレベルが最小になるようにベ
クトル調整器１０８を制御する。パイロット信号は、主
増幅器１０３の歪み成分と同様に歪み除去動作により除
去されるので、出力信号の歪み成分が除去されている時
にパイロット信号のレベルが最小となる。パイロット信
号の検出精度を高めるために、パイロット信号にはＳＳ
Ｂ等の変調をかけ、パイロット信号受信器１１４におい
てはパイロット信号発生器１１２と同一の局部発信器に
よって同期検波を行っている。

【０００８】これらの動作を行うことで、主増幅器１０
３によって生じた歪み成分を除去することが可能にな
り、比較的安価で低消費電力な増幅器を構成することが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、トラフィックの減少等で増幅器の出力レベ
ルが低く歪み補償の必要が無いときでもパイロット信号
が出力されるため、パイロット信号が出力のスプリアス
とならないために、常に歪み補償を行う必要があり消費
電力の増加を招いていた。また、増幅器の立ち上げ段階
では歪み補償が正確に行われないために、パイロット信
号がスプリアスとして出力されてしまう問題があった。

【００１０】本発明は上述した課題に鑑みてなされたも
のであり、パイロット信号のレベルを制御し、低消費電
力化及び不要なスプリアスの削減に貢献できる歪み補償
増幅器を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る歪み補償増幅器は、入力信号を主増
幅器に入力して得られた第１信号と、前記入力信号を遅
延手段により遅延させて得られた第２信号とから前記主
増幅器による歪み成分を検出し、該歪み成分の逆相成分
を前記第１信号に加えて前記第１信号から歪み成分を除
去し出力信号とするようにした歪み補償増幅器であっ
て、前記歪み成分の出力レベルに基づいて前記第１信号
のレベルと位相を調整し、前記主増幅器の前段または後
段にパイロット信号を導入して、出力側で検出し、該検
出レベルに基づいて前記歪み成分のレベルと位相を調整
するようにした歪み補償増幅器において、前記入力信号
に対応する信号レベルを検出する信号レベル検出手段を
設け、該信号レベル検出手段による信号検出レベルに基
づいて導入される前記パイロット信号のレベルを調整す
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１２】以上のような歪み補償増幅器によれば、ト
ラフィックの減少等で増幅器の出力レベルが低く歪み補
償の必要が無いとき、あるいは増幅器の立ち上げ段階に
おいては、パイロット信号のレベルを低減する制御を行
うことで、低消費電力化及び不要なスプリアスの削減に
貢献できる歪み補償増幅器を提供することができる。

【００１３】なお、本発明の実施の形態においては、主
増幅器で発生する相互変調歪みを補償するため、入力信
号にパイロット信号を導入してなる信号に対して第１の
ベクトル調整器と前記主増幅器を介して調整された信号
と、前記入力信号を第１の遅延手段を介してタイミング
を合わせた信号とにより歪み成分を検出する歪み検出ル
ープと、前記歪み成分に対して第２ベクトル調整回路と
補助増幅器を介して調整された信号と、前記主増幅器が
出力した信号を第２の遅延手段を介してタイミングを合
わせた信号とにより歪み成分を除去して出力する歪み除
去ループとを備えた歪み補償増幅器において、前記入力
信号に対応する信号レベルを検出する信号レベル検出手
段と、前記パイロット信号レベルを制御するパイロット
信号レベル制御手段とを備え、前記信号レベル検出手段
により検出された信号レベルに応じて前記入力パイロッ
ト信号レベルを制御するようにしている。そして、前記
入力信号に対応する信号レベルとしては出力信号レベル
または第１ベクトル調整器の出力信号レベルが用いられ
ている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。 実施の形態１．図１は実施の形態１に係る歪み補償増幅
器を示すブロック図である。図１において、図７と同一
符号は図７に示された対象と同一又は相当物を示してお
り、ここでの説明を省略する。本実施の形態では、カプ
ラ１１４ａに分配器１１６を介して、受信機１１４と検
波器１１５が接続され、検波器１１５の出力側にレベル
制御手段１１３が接続されている。以上の構成におい
て、歪み補償の動作は従来の歪み補償増幅器と同様であ
り、以下、本発明の特徴である出力レベルによるパイロ
ット信号レベルの制御について詳細に説明する。

【００１５】歪み補償増幅器の出力レベルは分配器１１
６を検波器１１５でモニタされる。この検波器１１５
は、ダイオードを使った検波でも良いし、他の検波素子
やＩＣを用いても良い。この出力レベルに基づいて、レ
ベル制御手段１１３は注入するパイロット信号レベルの
制御を行う。すなわち、出力レベルが大きい時にはパイ
ロット信号のレベルも大きくし、出力レベルが小さい時
にはパイロット信号のレベルも小さくする。

【００１６】主増幅器１０３の歪み成分は、出力レベル
が大きければ大きくなり必要な歪み成分の除去量も大き
くなる。逆に出力レベルが小さくなれば歪み成分の除去
量は少なくても良い。通常、パイロット信号の注入レベ
ルが大きければ大きいほどパイロット信号受信器１１４
によるパイロット検出精度が高く、ベクトル調整器１０
８による制御精度も高くなり、歪み成分の除去量が大き
くなるため、パイロット信号レベルにより歪み成分の除
去量を制御することができる。

【００１７】この動作により、歪み補償が必要ない場合
には、パイロット信号がスプリアスとならないレベルま
でパイロット信号レベルを小さくすることができる。さ
らに、歪み補償のための制御動作や補助増幅器１０９の
動作を止めることが可能となり、低消費電力化に貢献で
きる。また、増幅器の電源投入時等により歪み補償が安
定していない時でも、出力レベルが少なければパイロッ
ト信号レベルを小さくする制御を行うため、パイロット
信号がスプリアスとなって出力されることは無くなる。

【００１８】実施の形態２．実施の形態１では、検波器
１１５を出力側に入れて出力レベルをモニタする構成と
したが、実施の形態２として、図２に示すように、検波
器１１５を主増幅器１０３の入力側に入れて入力レベル
をモニタして上記動作をする構成としても良い。

【００１９】実施の形態３．次に、レベル制御手段１１
３に可変減衰器を使用した実施の形態を図３に示す。こ
のレベル制御手段は、パイロット信号発生器１１２の出
力側に増幅器３０１と検波器１１５の出力値に基づいて
可変される可変減衰器３０２を接続して構成される。そ
して、パイロット信号発生器１１２により発生したパイ
ロット信号を増幅器３０１により増幅し、検波器１１５
は歪み補償増幅器の出力レベルを検波する。歪み補償増
幅器の出力レベルに応じた電圧により可変減衰器３０２
を制御し、パイロット信号レベルを制御する。なお、可
変減衰器３０２の制御は検波器１１５の出力により直接
行っても良いが、検波器１１５の出力を制御部によりモ
ニタし、制御部から可変減衰器の制御を行うようにして
も良い。

【００２０】また、可変減衰器３０２は図４の様にダイ
オード等を使って構成しても良いし、可変減衰器ＩＣ等
を使用しても良い。図４（ａ）においては、入出力間に
コンデンサＣ１、順方向ダイオードＤ、コンデンサＣ２
を接続すると共に、ダイオードＤとコンデンサＣ２との
間を抵抗Ｒを介して接地し、入力側コンデンサＣ１とダ
イオードＤとの間にインダクタＬを接続して制御信号
（ｃｏｎｔ）を入力するようにしている。この回路によ
れば、図４（ｂ）に示されるように、制御信号の増大と
共にパイロットレベルを増大させることができる。

【００２１】また、図５の様にスイッチを使ってステッ
プ的に減衰量を制御する構成としても良い。図５（ａ）
においては、入出力間に抵抗Ｒ、Ｒを直列に接続すると
共に、これらの抵抗をそれぞれ短絡させるスイッチＳＷ
を設け、これらスイッチＳＷの開閉制御によりパイロッ
トレベルを制御する。図５（ｂ）は、二つのスイッチＳ
Ｗのそれぞれに入力される制御信号Ａ，Ｂのオン、オフ
（０，１）制御状態に対するパイロットレベルを示して
いる。なお、このときのスイッチは機械的なスイッチで
も良いし、ＦＥＴ等を使った半導体スイッチでも良い。
また、これを集積化したＩＣを用いても良い。

【００２２】実施の形態４．次に、レベル制御手段１１
３に可変増幅器３０２を使用した実施の形態を図６に示
す。図６に示すように、パイロット信号発生器１１２は
パイロット信号を発生し、検波器１１５は歪み補償増幅
器の出力レベルを検波する。歪み補償増幅器の出力レベ
ルに応じた電圧により可変増幅器６０１のゲインを制御
し、パイロット信号レベルを制御する。可変増幅器６０
１の制御は検波器１１５の出力により直接行っても良い
し、検波器１１５の出力を制御部によりモニタし、制御
部から可変増幅器６０１の制御を行っても良い。可変増
幅器６０１はトランジスタの電流や電圧を変化させてゲ
インを変化させる構成としても良いし、可変増幅器ＩＣ
等を使用しても良い。また、ゲインをステップ的に制御
できる構成としても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上に詳述したように本発明に係る歪み
補償増幅器によれば、入力信号を主増幅器に入力して得
られた第１信号と、前記入力信号を遅延手段により遅延
させて得られた第２信号とから前記主増幅器による歪み
成分を検出し、該歪み成分の逆相成分を前記第１信号に
加えて前記第１信号から歪み成分を除去し出力信号とす
るようにした歪み補償増幅器であって、前記歪み成分の
出力レベルに基づいて前記第１信号のレベルと位相を調
整し、前記主増幅器の前段または後段にパイロット信号
を導入して、出力側で検出し、該検出レベルに基づいて
前記歪み成分のレベルと位相を調整するようにした歪み
補償増幅器において、前記出力信号レベルまたは前記入
力信号レベルを検出する信号レベル検出手段を設け、該
信号レベル検出手段による信号検出レベルに基づいて導
入される前記パイロット信号のレベルを調整するように
したため、トラフィックの減少等で増幅器の出力レベル
が低く歪み補償の必要が無いとき、あるいは増幅器の立
ち上げ段階においては、パイロット信号のレベルを低減
する制御を行うことで、低消費電力化及び不要なスプリ
アスの削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるフィードフォワ
ード増幅器を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態２におけるフィードフォワ
ード増幅器を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態３におけるレベル制御手段
を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態３における可変減衰器を示
す回路図及びその動作説明図である。

【図５】本発明の実施の形態３における可変減衰器の他
の一例を示す回路図及びその動作説明図である。

【図６】本発明の実施の形態４におけるレベル制御手段
を示すブロック図である。

【図７】従来技術の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１，１０４，１０６ 方向性結合器、１０２，１０
８ ベクトル調整器、１０３ 主増幅器、１０５，１０
７ 遅延線、１０９ 補助増幅器、１１０，１１５ 検
波器、１１０ａ カプラ、１１１ 制御部、１１２ パ
イロット信号発生器、１１２ａ カプラ、１１３ レベ
ル制御手段、１１４ パイロット信号受信器、１１４ａ
カプラ、３０１ 増幅器、３０２ 可変減衰器、６０
１ 可変増幅器。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA21 CA27 CA36 FA01 GN01 GN07 HA19 HA25 HA29 HA33 HA38 KA15 KA23 KA55 KA68 MA14 SA13 TA01 TA02 5J091 AA01 AA41 CA21 CA27 CA36 FA01 HA19 HA25 HA29 HA33 HA38 KA15 KA23 KA55 KA68 MA14 SA13 TA01 TA02 5J092 AA01 AA41 CA21 CA27 CA36 FA01 HA19 HA25 HA29 HA33 HA38 KA15 KA23 KA55 KA68 MA14 SA13 TA01 TA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を主増幅器に入力して得られた
   第１信号と、前記入力信号を遅延手段により遅延させて
   得られた第２信号とから前記主増幅器による歪み成分を
   検出し、該歪み成分の逆相成分を前記第１信号に加えて
   前記第１信号から歪み成分を除去し出力信号とするよう
   にした歪み補償増幅器であって、前記歪み成分の出力レ
   ベルに基づいて前記第１信号のレベルと位相を調整し、
   前記主増幅器の前段または後段にパイロット信号を導入
   して、出力側で検出し、該検出レベルに基づいて前記歪
   み成分のレベルと位相を調整するようにした歪み補償増
   幅器において、 前記入力信号に対応する信号レベルを検出する信号レベ
   ル検出手段を設け、該信号レベル検出手段による信号検
   出レベルに基づいて導入される前記パイロット信号のレ
   ベルを調整するようにしたことを特徴とする歪み補償増
   幅器。