JP2002223129A - プリディストーション方式増幅器及び包絡線検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変調波信号を増幅器で増幅するに際して当該
増幅器で発生する歪みを当該変調波信号の包絡線情報に
基づいてプリディストーション方式で補償するプリディ
ストーション方式増幅器で、包絡線情報の検出効率及び
検出精度を向上させ、プリディストーション方式による
歪み補償の精度等を向上させる。 【解決手段】 増幅対象となる変調波信号の包絡線に関
する情報を検出する包絡線情報検出器を、入力端Ａ１と
出力端Ａ２との間に、整合回路１１、１４と、変調波信
号を整流するダイオード回路１２、１５、１６と、当該
ダイオード回路から出力される信号の搬送波成分を除去
するスタブ回路１３と、当該スタブ回路から出力される
包絡線信号を電流信号から電圧信号へ変換する信号変換
回路１７とを備えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変調波信号を増幅
器で増幅するに際して当該増幅器で発生する歪みを当該
変調波信号の包絡線情報に基づいてプリディストーショ
ン方式で補償するプリディストーション方式増幅器など
に関し、特に、包絡線情報の検出効率及び検出精度を向
上させるプリディストーション方式増幅器などに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば増幅器の線形化技術としてプリデ
ィストーション方式が知られており、この方式では包絡
線検波器により包絡線を検波して当該検波結果に基づい
て増幅器で発生する歪みを補償することが行われる。こ
こで、プリディストーション方式について説明する。送
信機で用いられる電力増幅器ではその入出力特性に非線
形性が存在し、当該非線形性に起因して歪みが発生して
しまう結果として、送信周波数帯域外への不要な電力輻
射が生じてしまい、これにより、他の周波数帯域への妨
害電力が発生してしまう。このため、このような電力増
幅器では、発生する歪みを小さく抑えることが必要とな
る。

【０００３】また、電力増幅器は消費電力の大きい構成
部分であり、例えば携帯電話システムの基地局装置など
では電力増幅器の消費電力が基地局装置の消費電力の大
半を占めるため、電力増幅器の低消費電力化も重要な課
題となる。ところが、電力増幅器により線形に増幅を行
うためには、直流−交流変換効率（本明細書では、以下
で、効率と言う）が低い領域で電力増幅器を動作させる
ことが必要となる。つまり、電力増幅器の非線形性の改
善と低消費電力化とは互いに反する関係にあり、これら
両方の問題点を同時に解決することは困難な問題であっ
た。

【０００４】そこで、このような両方の問題点を同時に
解決する方法として、プリディストーション方式があ
る。プリディストーション方式とは、例えば電力増幅器
で発生する歪みと逆の歪み（電力増幅器で発生する歪み
を打ち消す歪み）を当該電力増幅器の入力部より前段側
で与え、これにより歪みを改善する方式である。また、
このような逆歪みをベースバンド帯で与える方式はベー
スバンド・プリディストーション方式と言われ、このよ
うな逆歪みを中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequen
cy）帯で与える方式はＩＦプリディストーション方式と
言われ、このような逆歪みを送信周波数（ＲＦ：Radio
Frequency）帯で与える方式はＲＦプリディストーショ
ン方式と言われる。

【０００５】また、送信電力増幅器の非線形性は一般に
振幅成分と位相成分とに分割される。そして、通常、振
幅成分の非線形性は電力増幅器の入力電力に対して利得
がどれだけ変化するかで表され、ＡＭ（Amplitude Modu
lation：振幅変調）−ＡＭ特性と言われ、また、位相成
分の非線形性は電力増幅器の入力電力に対して位相がど
れだけ回転するかで表され、ＡＭ−ＰＭ（Phase Modula
tion：位相変調）特性と言われる。

【０００６】そこで、上記のようなプリディストーショ
ン方式では、例えば電圧制御の可変減衰器を用いて電力
増幅器のＡＭ−ＡＭ特性の逆特性を有する歪みを当該電
力増幅器の前段で発生させ、また、例えば電圧制御の可
変位相器を用いて電力増幅器のＡＭ−ＰＭ特性の逆特性
を有する歪みを当該電力増幅器の前段で発生させること
により、電力増幅器で発生する振幅の歪みや位相の歪み
を低減させる。

【０００７】また、例えばＲＦプリディストーション方
式やＩＦプリディストーション方式などでは、増幅対象
となる高周波信号の包絡線に応じて可変減衰器や可変位
相器を動作させることが必要であり、一例として、送信
帯域幅が２０ＭＨｚである場合には、包絡線は最大で２
０ＭＨｚの周波数成分を有することになる。このため、
このようなプリディストーション方式では、送信帯域幅
と同じ大きさの入力帯域幅を有する包絡線情報検出回路
が必要となる。なお、上記のようなプリディストーショ
ン方式を用いた回路の構成例が、例えば特開２０００−
６９０９８号公報や特願２０００−２６０２１４号に開
示されている。

【０００８】次に、上記したＲＦプリディストーション
方式やＩＦプリディストーション方式などで用いられる
包絡線情報検出器を説明する。図９には、従来例に係る
プリディストーション方式増幅器に備えられる包絡線情
報検出器の回路構成例を示してあり、この包絡線情報検
出器は、整合用コンデンサ４１と、ダイオード４２と、
整合用コイル４３と、ＲＦチョークコイル４４と、バイ
アス用電圧電源４５と、コンデンサ４６と、抵抗４７と
から構成されている。なお、ダイオード４２としては、
例えば高速に動作して高周波を検波することが可能なシ
ョットキーバリアダイオードが用いられている。

【０００９】具体的には、同図に示した包絡線情報検出
器では、変調波信号が入力される入力端Ｄ１と整合用コ
ンデンサ４１の一端とが接続されており、当該整合用コ
ンデンサ４１の他端とダイオード４２のアノードとが接
続されており、当該ダイオード４２のカソードと出力端
Ｄ２とが接続されている。また、入力端Ｄ１と整合用コ
ンデンサ４１との間が整合用コイル４３を介して接地さ
れており、整合用コンデンサ４１とダイオード４２との
間にＲＦチョークコイル４４を介してバイアス用電圧電
源４５が接続されている。また、ダイオード４２と出力
端Ｄ２との間にコンデンサ４６の一端及び抵抗４７の一
端が並列に接続されており、当該コンデンサ４６の他端
及び当該抵抗４７の他端が接地されている。

【００１０】また、同図に示した包絡線情報検出器で
は、上記した整合用コンデンサ４１と上記した整合用コ
イル４３とから整合回路が構成されており、また、上記
したコンデンサ４６と上記した抵抗４７とからローパス
フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）が構成されてい
る。

【００１１】また、同図に示した包絡線情報検出器の動
作の一例を示す。すなわち、この包絡線情報検出器で
は、入力端Ｄ１に入力された変調波信号が整合回路を介
してダイオード４２のアノードに印加され、当該ダイオ
ード４２のアノードにおいては入力された変調波信号が
電圧信号として得られる。また、例えばコンデンサ４６
が変調波信号の搬送波周波数に対して十分に大きい容量
であって搬送波周波数で交流的にショート（短絡）とみ
なせる場合には、ダイオード４２のアノードで得られた
変調波信号電圧が当該ダイオード４２により電流信号へ
変換される。

【００１２】また、同時に、ダイオード４２のオン−オ
フ（ＯＮ−ＯＦＦ）特性により上記した変調波信号電圧
が整流され、これにより、搬送波成分と包絡線成分に分
離される。そして、搬送波成分と包絡線成分に分離され
て電流信号へ変換された信号に含まれる搬送波成分がＬ
ＰＦにより除去され、これにより、抵抗４７では包絡線
成分（のみ）が電圧信号として検出されて出力端Ｄ２か
ら出力される。以上のような動作により、包絡線情報検
出器では、入力される変調波信号の包絡線成分を検出す
る。

【００１３】なお、従来の技術例として、特開平５−２
５１９７１号公報に記載された無線装置の変調出力検出
回路では、送信出力を所定の状態に制御するＡＬＣ（Au
tomatic Level Control）回路において、高出力増幅器
からの変調出力を検波するダイオードやフィルタとして
機能する１／４波長伝送路や検波出力取り出し用の抵抗
などを用いて所定の検波出力を制御信号検波出力変換回
路に入力し、これにより、高出力増幅器への入力の減衰
量を調整して当該高出力増幅器からの出力を所定のレベ
ルに保持することが行われている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
上記図９に示したような従来のプリディストーション方
式増幅器の包絡線情報検出器では、ダイオード４２の出
力端に接続されたコンデンサ４６の容量値と抵抗４７の
抵抗値を大きくすることで包絡線の検出効率を向上させ
ることができるものの、この場合には、コンデンサ４６
の容量値と抵抗４７の抵抗値を大きくすると時定数が大
きくなることから、包絡線成分の検出に際して包絡線成
分の中の高い周波数の成分が失われてしまって検出され
る包絡線がなまってしまい、つまり、包絡線の検出精度
が劣化してしまうことが生じる。このように、従来の包
絡線情報検出器では、包絡線の検出効率と検出精度とが
相反してしまい、これらの両方を同時に向上させること
が困難であるといった不具合があり、このため、プリデ
ィストーション方式増幅器における歪み補償の精度等が
悪くなってしまうといった不具合があった。

【００１５】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、変調波信号を増幅器で増幅す
るときに当該増幅器で発生する歪みを当該変調波信号の
包絡線情報に基づいてプリディストーション方式で補償
するに際して、包絡線情報の検出効率及び検出精度を向
上させることができるプリディストーション方式増幅器
などを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るプリディストーション方式増幅器で
は、変調波信号の搬送波成分を除去するスタブ回路を用
いて包絡線情報検出器を構成した。そして、分配手段が
増幅対象となる変調波信号を分配し、歪発生手段が一方
の分配信号に対して振幅と位相との少なくともいずれか
一方の歪みを発生させ、増幅器が歪発生手段により歪み
が発生させられた一方の分配信号を増幅するに際して、
包絡線情報検出器が他方の分配信号の包絡線に関する情
報を検出し、歪制御手段が包絡線情報検出器の検出結果
に基づいて増幅器で発生する歪みが補償されるように歪
発生手段により発生させる歪みを制御する。

【００１７】従って、変調波信号の搬送波成分を除去す
ることがスタブ回路により行われるため、包絡線情報検
出器では包絡線情報の検出効率と検出精度とを共に向上
させることが可能となり、これにより、プリディストー
ション方式による歪み補償の精度等を向上させることが
できる。

【００１８】ここで、増幅器での増幅対象となる変調波
信号としては、種々な信号が用いられてもよい。また、
歪発生手段では、例えば振幅の歪みと位相の歪みとの両
方を発生させてもよく、例えば振幅のみの歪みを発生さ
せてもよく、例えば位相のみの歪みを発生させてもよ
い。なお、振幅の歪みを発生させる手段としては例えば
信号の振幅を変化させる可変減衰器等の振幅変化手段を
用いることができ、位相の歪みを発生させる手段として
は例えば信号の位相を変化させる可変位相器等の位相変
化手段を用いることができる。

【００１９】また、包絡線情報検出器により検出する包
絡線に関する情報（包絡線情報）としては、種々な情報
が用いられてもよく、例えば包絡線のレベルの情報を連
続的或いは離散的に検出する態様などを用いることがで
きる。具体的に、プリディストーション方式増幅器で
は、プリディストーション方式による歪み補償を実用上
で有効に実行することが可能な情報が包絡線情報検出器
により検出されればよい。

【００２０】また、増幅器で発生する歪みが補償される
ように（つまり、当該歪みが小さくなるように）制御を
行う態様としては、例えば増幅器で発生する歪みが最小
（理想的には、ゼロ）に抑制されるように制御を行うの
が好ましいが、実用上で有効な程度であれば、他の態様
が用いられてもよい。また、歪発生手段により発生させ
る歪みを制御する仕方としては、例えば歪発生手段によ
り発生させる振幅歪みの量や位相歪みの量を制御する仕
方を用いることができる。

【００２１】また、スタブ回路としては、種々なものが
用いられてもよく、具体的には、例えばスタブのみから
成る回路が用いられてもよく、或いは、スタブと他の回
路とから成る回路が用いられてもよい。また、スタブの
形状としては、種々な形状が用いられてもよい。また、
スタブ回路により変調波信号の搬送波成分を除去する程
度としては、例えば実用上で有効に包絡線情報を検出す
ることができる程度であればよく、必ずしも当該搬送波
成分をゼロに抑制する態様が用いられなくともよい。

【００２２】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器では、更に具体的な構成例として、他方の分
配信号を整流するダイオード回路と、当該ダイオード回
路から出力される信号の搬送波成分（変調波信号の搬送
波成分）を除去するスタブ回路とを用いて包絡線情報検
出器を構成した。この構成では、スタブ回路の特性に応
じて包絡線情報の検出効率を向上させることができると
ともに、ダイオード回路の特性に応じて包絡線情報の検
出精度を向上させることができ、これにより、包絡線情
報の検出効率と検出精度とを共に向上させることができ
る。

【００２３】ここで、ダイオード回路としては、種々な
ものが用いられてもよく、具体的には、例えばダイオー
ドのみから成る回路が用いられてもよく、或いは、ダイ
オードと他の回路とから成る回路が用いられてもよい。

【００２４】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器では、更に具体的な構成例として、ダイオー
ド回路の前段に設けられる整合回路と、スタブ回路から
出力される包絡線信号を電流信号から電圧信号へ変換す
る信号変換回路とを用いて包絡線情報検出器を構成し
た。また、本発明に係るプリディストーション方式増幅
器では、好ましい構成例として、包絡線情報検出器のス
タブ回路をＬ字型のマイクロストリップ線路によりノッ
チフィルタとして構成し、当該Ｌ字型の一辺をスタブ部
分として用いた。

【００２５】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器では、包絡線情報検出器のスタブ回路は複数
のスタブ部分を有しており、このような構成では、後述
する実施例で示すように、例えば幅をもった周波数領域
においてインピーダンスを最小にすることが可能とな
る。

【００２６】従って、増幅対象となる変調波信号の周波
数帯域が幅を有しているような場合においても、このよ
うな幅をもった周波数領域において、包絡線情報の検出
効率及び検出精度を高めることができ、これにより、プ
リディストーション方式による歪み補償の精度等を高め
ることができる。ここで、スタブ回路に設けられるスタ
ブ部分の数としては、例えばシステムの使用状況等に応
じて、種々な数であってもよい。

【００２７】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器では、好ましい構成例として、包絡線情報検
出器のスタブ回路をコ字型のマイクロストリップ線路に
より帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ：Band Elimination Fil
ter）として構成し、当該コ字型の互いに対向する二辺
をそれぞれスタブ部分として用いた。また、本発明に係
るプリディストーション方式増幅器では、好ましい構成
例として、包絡線情報検出器のスタブ回路のスタブ部分
の長さを、変調波信号の搬送波成分の波長の１／４の長
さ（或いは、当該１／４の長さ程度）とした。

【００２８】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器は、例えば送信機に適用するのに好適なもの
である。具体的には、本発明に係る送信機では、以上に
示したような種々な構成を有したプリディストーション
方式増幅器を備え、送信対象となる変調波信号を当該プ
リディストーション方式増幅器により増幅して送信す
る。ここで、信号の送信としては、例えば有線による通
信が用いられてもよく、例えば無線による通信が用いら
れてもよい。

【００２９】また、複数のスタブ部分を有したスタブ回
路を備えたプリディストーション方式増幅器は、例えば
広帯域の信号を通信するＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code
Division Multiple Access）方式等のＣＤＭＡ（符号分
割多重）方式を用いた移動無線通信システムの送信機に
適用するのに好適なものである。具体的には、本発明に
係るＣＤＭＡ送信機では、複数のスタブ部分を有したス
タブ回路を備えたプリディストーション方式増幅器を備
え、送信対象となる変調波信号を当該プリディストーシ
ョン方式増幅器により増幅して送信する。ここで、移動
無線通信システムとしては、例えば携帯電話システム等
の種々なシステムが用いられてもよい。

【００３０】以上のように、本発明に係るプリディスト
ーション方式増幅器に備えられた包絡線情報検出器で
は、変調波信号の搬送波成分を除去するスタブ回路を用
いて変調波信号の包絡線に関する情報を検出するという
方法により、包絡線情報を検出し、これにより、高い検
出効率及び高い検出精度で包絡線情報を検出することを
実現した。

【００３１】一例として、本発明に係る包絡線検出装置
では、変調波信号を整流するダイオード回路と、当該ダ
イオード回路から出力される信号の搬送波成分を除去す
るスタブ回路とを用いて、変調波信号の包絡線に関する
情報を検出する構成としており、これにより、上記のよ
うな効果を得ることを実現した。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施例を図面を参照
して説明する。まず、本発明に係るプリディストーショ
ン方式増幅器の全体的な構成例を示す。図１には、本発
明に係るプリディストーション方式増幅器の一構成例を
示してあり、このプリディストーション方式増幅器に
は、方向性結合器１と、電圧制御の可変位相器２と、電
圧制御の可変減衰器３と、電力増幅器４と、包絡線検波
器５と、２つのローパスフィルタ（ＬＰＦ）６、７と、
記憶部８とが備えられている。

【００３３】方向性結合器には、電力増幅器４での増幅
対象となる変調波信号が入力される。そして、方向性結
合器１は、入力される変調波信号を２つの信号に分配
し、一方の分配信号を可変位相器２へ出力するととも
に、他方の分配信号を包絡線検波器５へ出力する。

【００３４】可変位相器２は、ＬＰＦ６から入力される
電圧信号により制御される位相の変化量で、方向性結合
器１から入力される一方の分配信号の位相を変化させ、
これにより、当該一方の分配信号に位相の歪みを発生さ
せる機能を有しており、このようにして位相歪み（歪み
量がゼロの場合も含む）が与えられた一方の分配信号を
可変減衰器３へ出力する。

【００３５】可変減衰器３は、ＬＰＦ７から入力される
電圧信号により制御される振幅の変化量（減衰量）で、
可変位相器２から入力される一方の分配信号の振幅を変
化（減衰）させ、これにより、当該一方の分配信号に振
幅の歪みを発生させる機能を有しており、このようにし
て振幅歪み（歪み量がゼロの場合も含む）が与えられた
一方の分配信号を電力増幅器４へ出力する。

【００３６】電力増幅器４は、可変減衰器３から入力さ
れる一方の分配信号を増幅して出力する。包絡線検波器
５は、方向性結合器１から入力される他方の分配信号の
包絡線に関する情報（包絡線情報）を検出し、当該検出
結果を記憶部８へ出力する。ＬＰＦ６は、記憶部８から
入力される電圧信号をフィルタリングして可変位相器２
の制御端子へ出力する。ＬＰＦ７は、記憶部８から入力
される電圧信号をフィルタリングして可変減衰器３の制
御端子へ出力する。

【００３７】記憶部８は、包絡線検波器５から入力され
る包絡線情報の検出結果に基づいて、電力増幅器４で発
生する歪みが補償されるように、可変位相器２を制御す
るための電圧信号をＬＰＦ６へ出力するとともに、可変
減衰器３を制御するための電圧信号をＬＰＦ７へ出力す
る。

【００３８】具体的には、記憶部８には、例えば包絡線
情報（により示される包絡線のレベル）に対応して可変
位相器２の制御値や可変減衰器３の制御値がメモリに格
納されており、記憶部８は、包絡線検波器５から入力さ
れる包絡線情報の検出結果に対応した可変位相器２の制
御値や可変減衰器３の制御値を電圧信号として出力する
ことにより、可変位相器２や可変減衰器３を制御する。

【００３９】そして、上記した可変位相器２の制御値と
しては、電力増幅器４で発生する位相歪みを打ち消す歪
み（逆歪み）が可変位相器２で発生するように設定され
るとともに、上記した可変減衰器３の制御値としては、
電力増幅器４で発生する振幅歪みを打ち消す歪み（逆歪
み）が可変減衰器３で発生するように設定され、これに
より、電力増幅器４で発生する位相歪みや振幅歪みをプ
リディストーション方式により補償することができる。
つまり、電力増幅器４から出力される増幅信号に含まれ
る歪みを小さく（理想的には、ゼロに）抑制することが
できる。

【００４０】なお、上記図１に示した構成例では、方向
性結合器１から本発明に言う分配手段が構成され、可変
位相器２や可変減衰器３から本発明に言う歪発生手段が
構成され、電力増幅器４から本発明に言う増幅器が構成
され、包絡線検波器５から本発明に言う包絡線情報検出
器が構成され、記憶部８や２つのＬＰＦ６、７から本発
明に言う歪制御手段が構成されている。

【００４１】次に、第１実施例として、本発明に係るプ
リディストーション方式増幅器に備えられる包絡線情報
検出器（上記図１では、包絡線検波器５に相当するも
の）の一構成例を説明する。図２には、本例に係る包絡
線情報検出器の回路構成例を示してあり、この包絡線情
報検出器は、整合用のコンデンサ１１と、信号を整流す
るダイオード１２と、スタブ部分Ｓを有したＬ字型のマ
イクロストリップ線路１３と、整合用のコイル１４と、
ダイオード１２のバイアス用のＲＦチョークコイル１５
と、ダイオード１２のバイアス用の電圧電源１６と、抵
抗１７とから構成されている。なお、ダイオード１２と
しては、例えば高速に動作して高周波を検波することが
可能なショットキーバリアダイオードが用いられてい
る。また、同図では、マイクロストリップ線路１３に斜
線を示して見易くしてある。

【００４２】具体的には、同図に示した包絡線情報検出
器では、変調波信号（上記図１の構成では、方向性結合
器１から出力される他方の分配信号）が入力される入力
端Ａ１と整合用コンデンサ１１の一端とが接続されてお
り、当該整合用コンデンサ１１の他端とダイオード１２
のアノードとが接続されており、当該ダイオード１２の
カソードとマイクロストリップ線路１３のＬ字の一辺の
一端（角部分）とが接続されており、当該マイクロスト
リップ線路１３の当該一辺の他端と出力端Ａ２とが接続
されている。このように、マイクロストリップ線路１３
の当該一辺は、ダイオード１２と出力端Ａ２との間を接
続する信号経路として用いられている。

【００４３】また、入力端Ａ１と整合用コンデンサ１１
との間が整合用コイル１４を介して接地されており、整
合用コンデンサ１１とダイオード１２との間にＲＦチョ
ークコイル１５を介してバイアス用電圧電源１６が接続
されている。また、マイクロストリップ線路１３と出力
端Ａ２との間が抵抗１７を介して接地されている。

【００４４】ここで、上記図２に示した包絡線情報検出
器では、上記した整合用コンデンサ１１と上記した整合
用コイル１４とから整合回路が構成されている。また、
マイクロストリップ線路１３が有する二辺の中でダイオ
ード１２と出力端Ａ２との間に接続されていない方の一
辺からスタブ部分Ｓが構成されており、本例では、これ
によりオープンスタブの配線パターンが構成されてい
る。また、同図に示されるように、本例では、スタブ部
分Ｓの長さを変調波信号の搬送波成分の波長の１／４の
長さとしてある。本例のようなスタブ部分Ｓを有するマ
イクロストリップ線路１３は、ダイオード１２から出力
端Ａ２へ出力される信号の搬送波成分（変調波信号の搬
送波成分）を除去する機能を有している。

【００４５】また、同図に示した本例の包絡線情報検出
器の動作の一例を示す。すなわち、この包絡線情報検出
器では、入力端Ａ１に入力された変調波信号が整合回路
を介してダイオード１２のアノードに印加され、当該変
調波信号の電圧成分が当該ダイオード１２のアノードに
発生する。そして、ダイオード１２のカソード側にはマ
イクロストリップ線路１３が配置されており、このマイ
クロストリップ線路１３の配線パターンは変調波信号の
搬送波周波数で交流的にショートとみなせるように構成
されているため、ダイオード１２のアノードとカソード
との間の電圧差が当該ダイオード１２により電流へ変換
され、これと同時に、当該ダイオード１２の整流作用に
より変調波信号が搬送波成分と包絡線成分に分離され
る。

【００４６】また、上述のようにマイクロストリップ線
路１３の配線パターンが搬送波周波数で交流的にショー
トとみなせるように構成されているため、ダイオード１
２により電流に変換された信号がマイクロストリップ線
路１３を通過するに際して、当該信号の搬送波成分（の
み）が除去され、これにより、当該信号の包絡線情報
（のみ）が残って当該マイクロストリップ線路１３から
出力される。そして、マイクロストリップ線路１３から
出力される包絡線情報が抵抗１７により電流信号から電
圧信号へ変換され、出力端Ａ２から以降の処理回路（上
記図１の構成例では、記憶部８）へ供給される。

【００４７】ここで、本例のようにスタブを用いた包絡
線情報検出器では、ダイオード１２のカソード側にコン
デンサ（例えば上記従来例の図９に示したコンデンサ４
６に相当するもの）を接続する必要がない点が利点とな
る。つまり、例えば上記従来例の図９に示した包絡線情
報検出器ではコンデンサ４６の容量値と抵抗４７の抵抗
値とから定まる時定数に応じて包絡線の検出効率や検出
精度が決定されていたが、本例の包絡線情報検出器で
は、包絡線の検出効率はマイクロストリップ線路１３の
精度（例えばスタブ部分Ｓの長さの精度など）に応じて
決まり、包絡線の検出精度は、従来とは異なって、ダイ
オード１２の特性に応じて決まる。

【００４８】なお、このような理由は、本例のマイクロ
ストリップ線路１３が搬送波成分の周波数の近傍の周波
数でのみショートとして働く一方、包絡線成分の周波数
では信号を（単に）通過させる線路として働くことから
抵抗値や時定数を持たずに包絡線の周波数成分を除去す
ることがないためである。

【００４９】従って、本例のプリディストーション方式
増幅器に備えられた包絡線情報検出器では、例えば従来
と比べて、包絡線情報の検出効率と検出精度とを共に向
上させることができ、これにより、プリディストーショ
ン方式による歪み補償の精度等を向上させることができ
る。また、マイクロストリップ線路１３は通常低コスト
で備えることが可能であるため、本例の包絡線情報検出
器は、低コストで実現されるものである。

【００５０】なお、上記図２に示した包絡線情報検出器
では、バイアス用電圧電源１６やバイアス用ＲＦチョー
クコイル１５やダイオード１２から本発明に言うダイオ
ード回路が構成されており、スタブ部分Ｓを有したマイ
クロストリップ線路１３から本発明に言うスタブ回路が
構成されている。

【００５１】図３には、本例に係る包絡線情報検出器の
更に具体的な回路構成例を示してあり、この包絡線情報
検出器には、上記図２に示したものと同様な構成部分と
して、入力端Ｂ１と出力端Ｂ２との間に、整合用コンデ
ンサ２１や、ダイオード２２や、Ｌ字型のマイクロスト
リップ線路２３や、整合用コイル２４や、ダイオード２
２のバイアス用電圧電源２６や、出力端Ｂ２を接地する
電流電圧変換用の抵抗２８が備えられている。なお、図
３では、マイクロストリップ線路２３に斜線を示して見
易くしてある。

【００５２】また、図３に示した回路構成では、整合用
コンデンサ２１とダイオード２２との間とバイアス用電
源電圧２６とがバイアス用の抵抗２５を介して接続され
ており、当該整合用コンデンサ２１と当該ダイオード２
２との間と当該バイアス用抵抗２５との間が電源２６か
らの雑音を除去する電源雑音除去用コンデンサ２７を介
して接地されている。そして、バイアス用電圧電源２６
とバイアス用抵抗２５及び電流電圧変換用抵抗２８によ
りダイオード２２が適切にバイアスされている。

【００５３】ここで、同図では、包絡線情報検出器の回
路を形成するのに用いられる基板の材質がＢＴレジンで
あり、当該基板の誘電率が２．６であり、変調波信号の
搬送波周波数が２．１２ＧＨｚである場合の回路構成例
を示してある。また、この場合の一例として、マイクロ
ストリップライン２３のオープンスタブ部分の長さａ１
を搬送波成分の波長λの１／４としてａ１＝２２ｍｍと
してあり、これにより、ダイオード２２のカソード部が
搬送波周波数で交流的に短絡される状態を実現してい
る。また、バイアス用電圧電源２６として５Ｖの電源を
用いており、バイアス用抵抗２５として１ＫΩの抵抗を
用いており、電源雑音除去用コンデンサ２７として０．
１μＦのコンデンサを用いており、電流電圧変換用抵抗
２８として１００Ωの抵抗を用いている。

【００５４】なお、搬送波成分の波長λは、光速ｃ＝３
００００００００ｍ／ｓとし、搬送波成分の周波数ｆ＝
２．１２ＧＨｚとし、基板の誘電率ε＝２．６として、
式１により算出される。ここで、式１中のｓｑｒｔ
（ε）は、εの平方根を示している。

【００５５】

【数１】

【００５６】また、図４には、上記図３に示した包絡線
情報検出器に入力される信号の電力（入力電圧）と、当
該包絡線情報検出器により検出される包絡線成分の電圧
（検波電圧）との関係の一例を示してあり、グラフの横
軸は入力電圧［ｄＢｍ、ＣＷ１波］を示しており、縦軸
は検波電圧［Ｖ］を示してある。

【００５７】また、図５には、変調波信号として広帯域
のＣＤＭＡ方式（例えばＷ−ＣＤＭＡ方式）の波形信号
を用いた場合における包絡線検出の様子の一例を示して
あり、グラフの横軸は時間［ｓｅｃ（秒）］を示してお
り、左側の縦軸は実際の包絡線成分の電圧値［Ｖ］を示
しており、右側の縦軸は本例の包絡線情報検出器により
検出されて出力される包絡線成分の電圧値［Ｖ］を示し
ている。なお、この例では、ＣＤＭＡ方式の波形信号と
しては、５０ユーザ分の信号を多重化したものであっ
て、搬送波周波数が２．１１２５ＧＨｚであって、チッ
プレートが３．８４Ｍｃｐｓであるものを用いている。
また、同図のグラフでは、実際の包絡線成分の電圧値を
（ａ）として示す一方、本例の包絡線情報検出器により
検出された包絡線成分の電圧値を（ｂ）として示してあ
る。

【００５８】上記のグラフに示されるように、例えば従
来例の図９に示したような包絡線情報検出器では包絡線
成分の電圧値を精度よく検出しようとした場合には包絡
線成分の検出電圧値がせいぜい数１０ｍＶであったのに
対して、本例の包絡線情報検出器では包絡線成分の検出
電圧値を１０００ｍＶ程度まで高めることが可能とな
る。

【００５９】なお、図６には、本例のように１つのスタ
ブ部分を有したマイクロストリップ線路を用いた場合に
おける周波数ｆとインピーダンスＺとの関係の一例を概
略的に示してあり、グラフの横軸は周波数を示してお
り、縦軸はインピーダンスを示している。同図に示され
るように、スタブ部分が１つである場合には、所定の周
波数ｆ０においてインピーダンスが最小値（極小値）Ｚ
１となる。

【００６０】以上のように、本例のプリディストーショ
ン方式増幅器に備えられた包絡線情報検出器では、ダイ
オードの整流作用を利用する構成において当該ダイオー
ドの出力端にオープンスタブを設けた構成とした。更に
具体的には、本例では、包絡線情報検出器を、整合回路
から成る整合部と、整流作用を行うダイオード部と、搬
送波成分を除去するオープンスタブ部と、包絡線成分を
電圧信号へ変換する電圧信号変換部とから構成し、これ
により、高周波信号の包絡線を検出する。

【００６１】そして、本例のプリディストーション方式
増幅器は、例えば、信号を分配する方向性結合器や、上
記した本例の包絡線情報検出器や、包絡線に関する情報
と制御値とを対応付けて記憶する記憶部や、記憶部に記
憶された制御値に基づいて増幅対象となる信号の位相成
分の歪みを補正する可変位相器や、記憶部に記憶された
制御値に基づいて増幅対象となる信号の振幅成分の歪み
を補正する可変減衰器や、可変位相器により位相歪みが
補正されるとともに可変減衰器により振幅歪みが補正さ
れた信号を増幅して出力する電力増幅器を備え、これに
より、高周波信号を電力増幅器で増幅するに際して当該
信号に発生する歪みを補償する。

【００６２】なお、本例のようなプリディストーション
方式増幅器を適用するのに好適な増幅器の一例として、
移動無線通信システムの基地局装置で用いられる共通増
幅器（Ｃ−ＡＭＰ）が挙げられる。具体的には、現在の
フィードフォワード方式を採用している基地局装置用の
共通増幅器の効率は１０％以下であるが、本例のような
包絡線情報検出器を用いたプリディストーション方式を
このような共通増幅器に適用することにより、高効率化
できると考えられる。また、このような高効率化を実現
すると、ヒートシンクの小型化が可能となり、共通増幅
器全体としての小型化が可能となる。

【００６３】次に、第２実施例として、本発明に係るプ
リディストーション方式増幅器に備えられる包絡線情報
検出器（上記図１では、包絡線検波器５に相当するも
の）の他の一構成例を説明する。図７には、本例に係る
包絡線情報検出器の回路構成例を示してあり、この包絡
線情報検出器には、例えば上記第１実施例の図２に示し
た包絡線情報検出器と同様な構成部分として、入力端Ｃ
１と出力端Ｃ２との間に、整合用コンデンサ３１と、ダ
イオード（ショットキーバリアダイオード）３２と、整
合用コイル３４と、ダイオード３２のバイアス用のＲＦ
チョークコイル３５と、ダイオード３２のバイアス用の
電圧電源３６と、抵抗３７とが備えられている。

【００６４】また、本例の包絡線情報検出器には、本例
の特徴的な構成部分として、ダイオード３２のカソード
と出力端Ｃ２との間に、２つのスタブ部分Ｓ１、Ｓ２を
有したコ字型のマイクロストリップ線路３３が備えられ
ている。なお、同図では、マイクロストリップ線路３３
に斜線を示して見易くしてある。

【００６５】具体的には、上記図７に示した回路構成で
は、コ字型のマイクロストリップ線路３３が有する三辺
の中で他の二辺に囲まれた一辺の一端（一方の角部分）
がダイオード３２のカソードと接続されており、当該マ
イクロストリップ線路３３の当該一辺の他端（他方の角
部分）が出力端Ｃ２と接続されている。このように、マ
イクロストリップ線路３３の当該一辺は、ダイオード３
２と出力端Ｃ２との間を接続する信号経路として用いら
れている。

【００６６】また、マイクロストリップ線路３３が有す
る他の二辺のそれぞれからスタブ部分Ｓ１、Ｓ２が構成
されており、本例では、これにより２つのオープンスタ
ブの配線パターンが構成されている。また、同図に示さ
れるように、本例では、２つのスタブ部分Ｓ１、Ｓ２の
長さをそれぞれ変調波信号の搬送波成分の波長の１／４
程度の長さとして、これら２つのスタブ部分Ｓ１、Ｓ２
の長さを異ならせてある。本例のようなスタブ部分Ｓ
１、Ｓ２を有するマイクロストリップ線路３３は、ダイ
オード３２から出力端Ｃ２へ出力される信号の搬送波成
分（変調波信号の搬送波成分）を除去する機能を有して
いる。

【００６７】また、同図では、例えば上記図３に示した
場合と同様に、包絡線情報検出器の回路を形成するのに
用いられる基板の材質がＢＴレジンであり、当該基板の
誘電率が２．６であり、変調波信号の搬送波周波数が
２．１２ＧＨｚである場合におけるマイクロストリップ
線路３３の構成例を示してある。

【００６８】すなわち、本例のマイクロストリップ線路
３３では、ダイオード３２側のスタブ部分Ｓ１の長さｂ
１＝２０ｍｍとし、当該スタブ部分Ｓ１の幅ｂ３＝４ｍ
ｍとし、出力端Ｃ２側のスタブ部分Ｓ２の長さｂ２＝２
１ｍｍとし、当該スタブ部分Ｓ２の幅ｂ４＝４ｍｍとし
てあり、また、ダイオード３２と出力端Ｃ２との間の信
号経路部分の長さｂ５＝１６ｍｍとし、当該信号経路部
分の幅ｂ６＝１ｍｍとしてある。

【００６９】なお、一般に、オープンスタブのインピー
ダンスは、基板の材質にも依存するが、当該オープンス
タブの幅によって決まる。また、スタブ部分の形状や大
きさ等は、例えばシミュレーションを適時行って定める
ことができる。

【００７０】また、図８には、本例のように２つのスタ
ブ部分Ｓ１、Ｓ２を有したマイクロストリップ線路３３
を用いた場合における周波数ｆとインピーダンスＺとの
関係の一例を概略的に示してあり、グラフの横軸は周波
数を示しており、縦軸はインピーダンスを示している。
ここで、同図のグラフに示した一方の周波数ｆ１は一方
のスタブ部分Ｓ１の周波数に相当し、本例では、当該ス
タブ部分Ｓ１の長さが当該周波数ｆ１に対応した波長λ
１の１／４の長さとなっている。また、同図のグラフに
示した他方の周波数ｆ２は他方のスタブ部分Ｓ２の周波
数に相当し、本例では、当該スタブ部分Ｓ２の長さが当
該周波数ｆ２に対応した波長λ２の１／４の長さとなっ
ている。

【００７１】本例のように２つのスタブ部分Ｓ１、Ｓ２
を有したマイクロストリップ線路３３を用いた場合に
は、厳密には例えば上記図６に示したような特性を２つ
重ねて総和したような特性となるが、概略的には、上記
図８に示されるような特性となる。つまり、同図に示さ
れるように、スタブ部分が２つである場合には、概略的
には、所定の周波数ｆ１と所定の周波数ｆ２との間の周
波数領域において、インピーダンスが一定の最小値（極
小値）Ｚ２となる。

【００７２】このように、本例の包絡線情報検出器で
は、幅をもった周波数領域においてインピーダンスを最
小とすることができ、これにより、例えばＷ−ＣＤＭＡ
方式のように増幅対象となる変調波信号の周波数帯域が
幅を有していて広帯域であるような場合においても、こ
のような幅をもった周波数領域において、包絡線の検出
効率及び検出精度を高めることができ、これにより、本
例のプリディストーション方式増幅器では、プリディス
トーション方式による歪み補償の精度等を高めることが
できる。

【００７３】以上のように、本例のプリディストーショ
ン方式増幅器に備えられた包絡線情報検出器では、ダイ
オードの整流作用を利用する構成において当該ダイオー
ドの出力端に複数のオープンスタブを設けた構成とし
た。このような構成は、上述のように、例えばＷ−ＣＤ
ＭＡ方式の信号のように広帯域の信号を処理する場合に
好適なものとなる。

【００７４】従って、本例のプリディストーション方式
増幅器に備えられた包絡線情報検出器では、例えばＷ−
ＣＤＭＡ方式のように広帯域の信号を処理する場合にお
いても、例えば従来と比べて、包絡線情報の検出効率と
検出精度とを共に向上させることができ、これにより、
プリディストーション方式による歪み補償の精度等を向
上させることができる。また、マイクロストリップ線路
３３は通常低コストで備えることが可能であるため、本
例の包絡線情報検出器は、低コストで実現されるもので
ある。

【００７５】ここで、本発明に係るプリディストーショ
ン方式増幅器や送信機や包絡線検出装置の構成として
は、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成
が用いられてもよい。また、本発明の適用分野として
は、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、
種々な分野に適用することが可能なものである。例え
ば、本発明に係るプリディストーション方式増幅器や送
信機や包絡線検出装置は、必ずしもＲＦプリディストー
ション方式を用いたものに適用することができるばかり
でなく、例えばＩＦプリディストーション方式などを用
いたものに適用することもできる。また、例えば、本発
明に係る包絡線検出装置は、包絡線情報を検出する種々
なものに適用することが可能である。

【００７６】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器は、例えばＣＤＭＡ方式等の通信方式を用い
た移動無線通信システムなどの送信機に適用されるのに
好適なものであり、このような送信機では、例えば以上
の実施例で示したようなプリディストーション方式増幅
器を備え、送信対象となる変調波信号を当該プリディス
トーション方式増幅器により増幅して送信する。

【００７７】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器や送信機や包絡線検出装置により行われる各
種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備え
たハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭに格納
された制御プログラムを実行することにより制御される
構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行
するための各機能手段が独立したハードウエア回路とし
て構成されてもよい。また、本発明は上記の制御プログ
ラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ
−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒
体や当該プログラム（自体）として把握することもで
き、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに
入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に
係る処理を遂行させることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプリ
ディストーション方式増幅器によると、増幅対象となる
変調波信号を分配し、一方の分配信号に対して振幅と位
相との少なくともいずれか一方の歪みを歪発生器により
発生させ、歪みが発生させられた一方の分配信号を増幅
器により増幅するに際して、他方の分配信号の包絡線に
関する情報を包絡線情報検出器により検出し、包絡線情
報検出器の検出結果に基づいて増幅器で発生する歪みが
補償されるように歪発生器により発生させる歪みを制御
する構成において、変調波信号の搬送波成分を除去する
スタブ回路を用いて包絡線情報検出器を構成したため、
包絡線情報検出器では包絡線情報の検出効率と検出精度
とを共に向上させることが可能となり、これにより、プ
リディストーション方式による歪み補償の精度等を向上
させることができる。

【００７９】また、本発明に係るプリディストーション
方式増幅器では、複数のスタブ部分を有したスタブ回路
を用いて包絡線情報検出器を構成したため、増幅対象と
なる変調波信号の周波数帯域が幅を有しているような場
合においても、このような幅をもった周波数領域におい
て、包絡線情報の検出効率及び検出精度を高めることが
でき、これにより、プリディストーション方式による歪
み補償の精度等を高めることができる。

【００８０】また、本発明に係る送信機では、以上に示
したようなプリディストーション方式増幅器を備え、送
信対象となる変調波信号を当該プリディストーション方
式増幅器により増幅して送信するようにしたため、プリ
ディストーション方式による歪み補償の精度等を高める
ことができ、これにより、通信効率の向上等を図ること
ができる。

【００８１】また、本発明に係るＣＤＭＡ方式を用いた
移動無線通信システムの送信機では、上記したような複
数のスタブ部分を有したスタブ回路を備えたプリディス
トーション方式増幅器を備え、送信対象となる変調波信
号を当該プリディストーション方式増幅器により増幅し
て送信するようにしたため、広帯域の信号に対応して、
プリディストーション方式による歪み補償の精度等を高
めることができ、これにより、通信効率の向上等を図る
ことができる。

【００８２】また、本発明に係る包絡線検出装置では、
変調波信号を整流するダイオード回路と、当該ダイオー
ド回路から出力される信号の搬送波成分を除去するスタ
ブ回路とを用いて、変調波信号の包絡線に関する情報を
検出するようにしたため、スタブ回路の特性に応じて包
絡線情報の検出効率を向上させることができるととも
に、ダイオード回路の特性に応じて包絡線情報の検出精
度を向上させることができ、これにより、包絡線の検出
効率と検出精度とを共に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプリディストーション方式増幅
器の一例を示す図である。

【図２】 本発明の第１実施例に係る包絡線情報検出器
の回路構成例を示す図である。

【図３】 本発明の第１実施例に係る包絡線情報検出器
の更に具体的な回路構成例を示す図である。

【図４】 入力電力と包絡線検波電圧との関係の一例を
示す図である。

【図５】 包絡線検出の様子の一例を示す図である。

【図６】 本発明の第１実施例に係る周波数とインピー
ダンスとの関係の一例を示す図である。

【図７】 本発明の第２実施例に係る包絡線情報検出器
の回路構成例を示す図である。

【図８】 本発明の第２実施例に係る周波数とインピー
ダンスとの関係の一例を示す図である。

【図９】 従来例に係る包絡線情報検出器の回路構成例
を示す図である。

【符号の説明】

１・・方向性結合器、 ２・・可変位相器、 ３・・可
変減衰器、４・・電力増幅器、 ５・・包絡線検波器、
６、７・・ＬＰＦ、８・・記憶部、 Ａ１、Ｂ１、Ｃ
１・・入力端、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２・・出力端、 １１、
２１、３１・・整合用のコンデンサ、１２、２２、３２
・・ショットキーバリアダイオード、１３、２３、３３
・・マイクロストリップ線路、１４、２４、３４・・整
合用のコイル、１５、３５・・バイアス用のＲＦチョー
クコイル、１６、２６、３６・・バイアス用の電圧電
源、 １７、２８、３７・・抵抗、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２・・
スタブ部分、 ２５・・バイアス用の抵抗、２７・・電
源雑音除去用のコンデンサ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA04 AA41 CA21 CA27 CA88 FA08 FA20 GN03 GN07 HA19 HA25 HA29 HA33 HN08 HN17 KA16 KA23 KA42 KA55 KA68 MA14 SA14 TA01 TA02 TA03 5K022 EE02 EE21 5K060 FF00 HH06 JJ06 LL01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅対象となる変調波信号を分配する分
   配手段と、一方の分配信号に対して振幅と位相との少な
   くともいずれか一方の歪みを発生させる歪発生手段と、
   歪発生手段により歪みが発生させられた一方の分配信号
   を増幅する増幅器と、他方の分配信号の包絡線に関する
   情報を検出する包絡線情報検出器と、包絡線情報検出器
   の検出結果に基づいて増幅器で発生する歪みが補償され
   るように歪発生手段により発生させる歪みを制御する歪
   制御手段とを備えたプリディストーション方式増幅器に
   おいて、 包絡線情報検出器は、変調波信号の搬送波成分を除去す
   るスタブ回路を用いて構成されたことを特徴とするプリ
   ディストーション方式増幅器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプリディストーション
   方式増幅器において、 包絡線情報検出器のスタブ回路は複数のスタブ部分を有
   したことを特徴とするプリディストーション方式増幅
   器。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のプリディ
   ストーション方式増幅器を備え、送信対象となる変調波
   信号を当該プリディストーション方式増幅器により増幅
   して送信することを特徴とする送信機。
4. 【請求項４】 ＣＤＭＡ方式を用いた移動無線通信シス
   テムの送信機であり、請求項２に記載のプリディストー
   ション方式増幅器を備え、送信対象となる変調波信号を
   当該プリディストーション方式増幅器により増幅して送
   信することを特徴とする送信機。
5. 【請求項５】 変調波信号の包絡線に関する情報を検出
   する包絡線検出装置において、 変調波信号を整流するダイオード回路と、当該ダイオー
   ド回路から出力される信号の搬送波成分を除去するスタ
   ブ回路とを用いて構成されたことを特徴とする包絡線検
   出装置。