JP2002513236A - 送信機のチューブを中和するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この方法は、飽和時に利得Ｖ_１を有して動作し、チューブ（４）のグリッドを制御するように２つの直交信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）を伝送周波数（Ｆ_０）で変調する変調器（２）から発する位相変調入力信号Ｅ（ｔ）を増幅する増幅器（３）を備え、チューブ（４）が利得飽和時にＶ_２を有して動作する高出力デジタル型の無線放送送信機のチューブの中和に適用される。この方法は、送信機の出力が所望の出力信号Ｓ（ｔ）に対応するように送信機のチューブ（４）のアノードとグリッドの間での望ましくない結合（５）を補償するために、デジタル手段によって入力信号Ｅ（ｔ）を予歪させることにある。適用例：デジタル無線放送送信機図１Ａ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、高出力デジタル型の無線放送送信機のチューブを中和するための方
法、およびこの方法を実施する無線放送送信機に関する。

【０００２】 現在短い波長で使用されている無線放送送信機は、残留搬送波を用いた純粋な
振幅変調下で伝送するとき、非常に高い効率を有するように最適化されている。

【０００３】 この最適化は、特に、伝送すべき搬送波と速さを合わせて制御されたスイッチ
として本質的に働く高出力の伝送チューブを使用することによって達成される。
この伝送チューブは、使用される変調（例えば、ＰＷＭ変調、「ｐｕｌｓｅ ｗ
ｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（パルス幅変調）」を意味する略語）に適合さ
れた構造の変調器によって供給され、ＨＦ信号の瞬時振幅に比例する高電圧信号
に対して働く。標準化を受ける新たな無線放送システムはデジタル型のものであ
り、したがってシステムが伝送する波形は、音声周波数信号の波形と直接的な関
係を有しない。

【０００４】 これらの無線放送システムにおいて、１つまたは複数の変調器と関連付けられ
る前と同じチューブを使用するとともに、そのような波形を伝送することも望む
ことは、一方で、基準搬送波が位相変調されること、他方で、チューブの中和が
非常によく行われることを要求する。増幅器の最終段の構成に一般的に課せられ
る幾何的制約を鑑みて、アナログ補償回路に依拠する現在の方法によって行われ
る中和を、完全に効率的なものにすることはできない。

【０００５】 本発明の目的は、前述の欠点を軽減するためのデジタル型の無線放送システム
に適合された方法を提案することである。

【０００６】 このため、本発明の対象は、飽和時に利得Ｖ_１を有して動作し、チューブのグ
リッドを制御するように２つの直交信号を伝送周波数で変調する変調器から発す
る位相変調入力信号を増幅する増幅器を備え、チューブが飽和時に利得Ｖ_２を有
して動作する高出力デジタル型の無線放送送信機のチューブを中和するための方
法であって、送信機の出力が所望の出力信号に対応するように送信機のチューブ
のアノードとグリッドの間での望ましくない結合を補償するために、デジタル手
段によって入力信号を予歪させることにある方法である。

【０００７】 本発明の対象はまた、前述の方法を実施する無線放送送信機である。

【０００８】 本発明の利点は、アノードとグリッドの間での干渉に対する補償がデジタル方
式で実施されることである。この特徴が、最終増幅段の設計に一般的に付随する
幾何形状の制約を回避することを可能にする。デジタルの性質はまた、送信機の
扱いにくい修正を必要としない、十分に適合され、柔軟であり、拡張性の高い補
償を可能にする。

【０００９】 この方法の実施形態の好ましい形態によれば、アノード／グリッド結合の伝達
関数Ｈ（ｔ）の割出しが、定期的な時点で実施される。この形態は、特に相回転
によって現れるドリフト現象（例えば老化や熱による）を考慮した中和を得るこ
とを可能にする。

【００１０】 本発明の他の特徴および利点は、以下の説明を添付図面と共に読めば明らかに
なろう。

【００１１】 基本送信機のモデルを図１Ａに示す。送信機は、シンセサイザ１、変調器２、
「ドライバ」と呼ばれる増幅器段３、および出力チューブ４を備える。図は、チ
ューブのアノードとグリッドの間に存在する結合５を示す。

【００１２】 シンセサイザ１は、搬送周波数とも呼ばれる伝送周波数Ｆ_０で、正弦のいわゆ
る「基準」信号を生成する。

【００１３】 変調器２は、２つの直交経路を有し、一方が入力信号Ｉ（ｔ）に対応し、他方
が入力信号Ｑ（ｔ）に対応する。変調器２は、シンセサイザ１によって生成され
た基準信号の周波数Ｆ_０での変調信号である出力信号Ｅ（ｔ）を生成する。これ
は、次の式で表現される。 Ｅ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）ｃｏｓ２πＦ_０（ｔ）＋Ｑ（ｔ）ｓｉｎ２πＦ_０（ｔ） （１）

【００１４】 変調信号Ｅ（ｔ）は、出力が数ｋＷであり、ハード・リミタと、それに続く固
定利得Ｖ_１の乗算器との形でモデル化される増幅器段３によって増幅される。用
語「ハード・リミタ」は、入力信号の位相を改変せず、一定の振幅を有する出力
信号を配送するデバイスを指す。

【００１５】 したがって、増幅信号Ｘ（ｔ）は、変調信号Ｅ（ｔ）の位相ψを保持し、しか
し変調信号Ｅ（ｔ）の振幅を基準として取って、振幅Ｖ_１を示す。

【００１６】 図１Ｂは、関連のある信号の複素数平面での図を与え、それらの相対振幅およ
びそれらの相対位相を考察する。信号Ｅ（ｔ）が振幅１を有して表されている。
したがって、信号Ｘ（ｔ）は振幅Ｖ_１を有する。チューブ入力と見なされる出力
チューブ４のグリッドは、チューブのアノードで取られる出力信号Ｓ（ｔ）の部
分Ｙ（ｔ）を加算された増幅信号Ｘ（ｔ）を見る。部分Ｙ（ｔ）は、グリッドと
アノードの間に存在する漂遊キャパシタンスによって誘発されるチューブのアノ
ードとグリッドの間での結合５によるものである。アノードとグリッドの間の結
合５の伝達関数をＨ（ｔ）とすると、部分Ｙ（ｔ）は、出力信号Ｓ（ｔ）を伝達
関数Ｈ（ｔ）を用いて畳み込んだ結果である。すなわち、以下の式である。 Ｙ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）^＊Ｈ（ｔ） （２）

【００１７】 加算の結果は、チューブ入力によって「見られる」信号Ｚ（ｔ）に対応する。 Ｚ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）＋Ｓ（ｔ）^＊Ｈ（ｔ） （３）

【００１８】 出力チューブ４は、飽和時に動作するようにバイアスされている。したがって
、ハード・リミタと、それに続く固定利得Ｖ_２の乗算器とによってモデル化され
る。したがって、信号Ｓ（ｔ）は、振幅Ｖ_２、およびチューブ入力信号Ｚ（ｔ）
の位相と同一の位相を有して表される。結合５の伝達関数Ｈ（ｔ）によって導入
される位相ひずみδを修正するために、増幅信号Ｘ（ｔ）は、送信機出力信号Ｓ
（ｔ）が伝送すべき所望の信号に対応するように予歪される。この予歪を実施す
るために採用される手段が、図２Ａに図示されている。図２Ａのデバイスに対応
する信号が図２Ｂに表され、それらの相対振幅およびそれらの相対位相を考察す
る。図示される送信機は、送信機が本発明による方法を実施することを可能にす
る手段６を備える。

【００１９】 手段６は、信号処理装置を本質的に備える事前補正システムからなる。伝達関
数Ｈ（ｔ）を有する結合５がわかっていると、事前補正システム６は、補正装置
信号Ｗ（ｔ）を計算して、それを所望の出力信号Ｓ（ｔ）に加算し、それにより
システム６が生成する信号Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）が以下の関係を満足する。 Ｉ（ｔ）＋ｊＱ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）＋Ｗ（ｔ） （４）

【００２０】 所望の出力信号Ｓ（ｔ）は、直交信号Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）に関して複素数
平面内で与えられる位相αによって特徴付けられる。信号Ｉ（ｔ）は、実数軸を
表すように選択され、Ｑ（ｔ）は虚数軸を表すように選択される。図によって示
されるように、補正信号Ｗ（ｔ）に関して可能な値が無限にあり、それに対応し
て信号Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）に関する値が無限にある。信号Ｗ（ｔ）、Ｉ（ｔ
）、およびＱ（ｔ）は、関係（４）を満たさなければならない。

【００２１】 事前補正システムによって基準として取られる信号Ｓ（ｔ）は、その係数が１
に等しいように選択される。出力信号Ｖ_２Ｓ（ｔ）は、振幅Ｖ_２を有し、かつ信
号Ｓ（ｔ）と同じ位相αを有する。これは、事前補正システム６によって実施さ
れる予歪が、増幅信号Ｘ（ｔ）が位相βおよび振幅Ｖ_１を示すように相回転を導
入するためである。伝達関数Ｈ（ｔ）を有する結合５は、事前補正システム６に
よって導入された予歪とは逆の相回転効果を有する。相回転は、出力信号Ｖ_２Ｓ
（ｔ）の部分Ｖ_２Ｙ（ｔ）に増幅信号Ｘ（ｔ）を加算することによって導入され
る。

【００２２】 この方法を実施するための好ましい形態によれば、補正信号Ｗ（ｔ）が、信号
Ｓ（ｔ）と直交するように計算される。補正信号は、以下の式で書くことができ
る。 Ｗ（ｔ）＝ｊｇ（ｔ）Ｓ（ｔ） （５） ここで、ｇ（ｔ）は、時間依存利得である。

【００２３】 図２Ｂに表される各信号を関連付ける様々な関係を考えて、ｇ（ｔ）に関する
以下の数式を得る。

【数３】 ここで、Ｉｍ（ＳＩＧＮＡＬ）は、ＳＩＧＮＡＬの虚部を表し、ＳＩＧＮＡＬ ^＊ は、ＳＩＧＮＡＬの共役を表す。

【００２４】 数式（６）によれば、ｇ（ｔ）は、Ｓ（ｔ）Ｙ^＊（ｔ）の虚部がゼロのときに
ゼロである。これは、Ｙ（ｔ）がＳ（ｔ）と、したがってＸ（ｔ）と同一直線上
にある場合にこれが対応し、その結果位相ひずみを導入しないためである。

【００２５】 簡単な例が、上の好ましい形態を示すことを可能にする。この例では、アノー
ド／グリッド結合が、抵抗／キャパシタンス型のものであり、伝達関数Ｈ（ｔ）
がラプラス変換Ｈ（ｐ）によって表される。

【数４】 τは、１０から１００ｎｓの間の小さな時定数である。

【００２６】 事前補正システムは、デジタル型である。サンプリング周期Ｔでサンプリング
される信号に対して動作する。したがって、伝達関数Ｈ（ｔ）に関して考慮すべ
き式はＨ（ｚ）であり、Ｈ（ｐ）のサンプリング・バージョンである。

【００２７】 Ｈ（ｚ）は、Ｈ（ｐ）において、ｐを

【数５】 によって置換することにより得られる。

【００２８】 搬送周波数がＦ_０であり、ω_０＝２πＦ_０であることを考慮すると、

【数６】 となる。

【００２９】 Ｓ（ｔ）をＨ（ｔ）を用いて畳み込んだ結果である信号Ｙ（ｔ）の第ｎのサン
プルは、以下の漸化式によって計算される。 Ｙ（ｎＴ）＝Ｇ［Ｓ（ｎｔ）＋ＡＳ（（ｎ−１）Ｔ）−ＢＹ（（ｎ−１）Ｔ
）］ （１０）

【００３０】 Ｙ（ｎＴ）がわかると、関係（６）を使用することによって時点ｔ＝ｎＴでｇ
（ｔ）を求め、次いで関係（５）を適用することによって同じ時点でｇ（ｔ）か
らＷ（ｔ）を導出することが可能である。最後に、Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）が、
関係（４）を適用することによって時点ｔ＝ｎＴに関して求められる。すなわち
、 Ｉ（ｎＴ）＋ｊＱ（ｎＴ）＝Ｓ（ｎＴ）（１＋ｊｇ（ｎＴ）） （１１）

【００３１】 システムは、より複雑な補正を実施することができる。これを行うためには、
アノード／グリッド結合のより綿密な伝達関数Ｈ（ｔ）を考慮に入れれば十分で
ある。伝達関数Ｈ（ｐ）を、より高次の関数、例えば２次関数になるように選択
することができる。Ｈ（ｐ）のサンプリング・バージョンＨ（ｚ）は、以下の式
で表現される。

【数７】 または

【数８】

【００３２】 アノード／グリッド結合の伝達関数Ｈ（ｔ）は、わかっているものと仮定する
ことができ、そのまま送信機の特徴になる。わかっていない場合は、復調器に関
連付けられた較正システムによって求めることができる。図３は、本発明による
方法を実施し、アノード／グリッド結合の伝達関数を評価するためのシステムを
備える送信機を示す。前の送信機の図である図２Ａと比べると、増幅器と最終チ
ューブが、伝送チェーン７として一体にまとめられている。伝送チェーン７の入
力Ｅ（ｔ）は、増幅器３、いわゆる「ドライバ」の入力に対応し、伝送チェーン
７の出力Ｖ_２Ｓ（ｔ）は、最終チューブ４の出力に対応する。

【００３３】 アノード／グリッド結合の伝達関数を評価するためのシステムは、２つの直交
経路を有する復調器８と、較正システム９とを備える。

【００３４】 復調器８は、実際に伝送される出力信号Ｖ_２Ｓ（ｔ）を、変調用に供給された
周波数Ｆ_０によって復調することによって復調する。復調信号は、２つの直交信
号Ｉｄ（ｔ）およびＱｄ（ｔ）によって表される。

【００３５】 較正システム（９）の機能は、伝達関数Ｈ（ｚ）の係数Ｇ、Ａ_ｉ、Ｂ_ｉを調整
することである。この調整は、以下の手順に従って実施することができる。 −初期ステップで、係数Ｇ、Ａ_ｉ、Ｂ_ｉをゼロに初期化する。 −第２のステップで、伝送周波数Ｆ_０を、選択された伝送チャネル範囲内にあ
る所与の値に固定する。 −第３のステップで、関係（９）を使用して係数Ｇ、Ａ_ｉ、Ｂ_ｉを計算する。 −第４のステップで、係数Ｇ、Ａ_ｉ、Ｂ_ｉをｎ−１回改変し、変調信号Ｉｄ＋
ｊＱｄと予想される信号Ｓ（ｔ）との間の位相偏移を最小限に抑えることを可能
にするもののみを保持する。

【００３６】 例えば、第３のステップで求めた値Ｇ_０、Ａ_０、Ｂ_０について、各係数に関し
てｎ−１個の他の値を試験する。すなわち、例えばｎ＝５の場合、全部でｎ×ｎ
×ｎ＝１２５の値のセットである。

【００３７】 例えばＧに関して、試験される値は、εを小さな定数として、 Ｇ_０／Ｇ_０＋ε／Ｇ_０−ε／Ｇ_０＋ｊεおよびＧ_０−ｊε によって与えることができる。上のステップの手順は、位相偏移をそれ以上減少
することができなくなるまで、関連するチャネルの他の周波数を用いて繰り返す
ことができる。

【００３８】 アノード／グリッド結合の伝達関数は、送信機が稼動されるとき、すなわち一
度だけ評価することができる。

【００３９】 評価のデジタルな性質を考えると、この評価を定期的に実施するのがより効果
的であることは明らかである。例えば、送信機がオンに切り替えられるたびに、
または各伝送の後に実施する。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】 基本送信機のモデルを示す図である。

【図１Ｂ】 図１Ａの基本送信機に関する信号を複素数平面で示す図である。

【図２Ａ】 本発明による方法を実施する送信機のモデルを示す図である。

【図２Ｂ】 図２Ａの送信機に関する信号を複素数平面で示す図である。

【図３】 本発明による方法を実施し、較正システムを備える送信機を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA24 AA41 CA00 CA26 FA19 GN01 HA46 KA00 KA20 KA26 KA32 KA53 KA55 MA11 SA14 TA01 TA02 5J092 AA01 AA24 AA41 CA00 CA26 FA19 HA46 KA00 KA20 KA26 KA32 KA53 KA55 MA11 SA14 TA01 TA02 5K004 JE04 JF04 5K060 CC11 HH01 HH05 HH06 HH37 KK03 KK06 LL24 LL30

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 飽和時に利得Ｖ_１を有して動作し、変調器（２）から発する
   位相変調入力信号Ｅ（ｔ）を増幅する増幅器（３）を備え、前記変調器（２）が
   、チューブ（４）のグリッドを制御するように２つの直交信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ
   ）を伝送周波数（Ｆ_０）で変調し、前記チューブ（４）が飽和時に利得Ｖ_２を有
   して動作する高出力デジタル型の無線放送送信機のチューブを中和するための方
   法であって、 送信機の出力が所望の出力信号Ｓ（ｔ）に対応するように、送信機のチューブ
   （４）のアノードとグリッドの間での望ましくない結合（５）を補償するために
   デジタル手段によって入力信号Ｅ（ｔ）を予歪させることにあり、 −アノード／グリッド結合（５）の伝達関数Ｈ（ｔ）に関する式を求めること
   、 −Ｉｍ（ＳＩＧＮＡＬ）をＳＩＧＮＡＬの虚部とし、 ＊を畳み込み積、Ｙ（ｔ）をアノード／グリッド結合から生じてグリッドに帰
   還される信号としてＹ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）^＊Ｈ（ｔ）とし、 ＳＩＧＮＡＬ^＊を信号ＳＩＧＮＡＬの共役として、式 Ｗ（ｔ）＝ｊｇ（ｔ）Ｓ（ｔ）、ここで 【数１】 を計算することによって、所望の出力信号Ｓ（ｔ）と直交する補正装置信号Ｗ（
   ｔ）を計算すること、および −関係 Ｉ（ｔ）＋ｊＱ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）＋Ｗ（ｔ） を適用することによって、予歪された入力信号Ｅ（ｔ）を得ることを可能にする
   直交信号Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）を求めること にあることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 出力信号（Ｖ_２Ｓ（ｔ））復調信号（Ｉｄ（ｔ）、Ｑｄ（ｔ
   ））と、予想される信号Ｓ（ｔ）との間での位相偏移を最小限に抑えるように伝
   達関数Ｈ（ｔ）に関する式を調整するために、上の位相偏移を測定する評価シス
   テム（８、９）によってアノード／グリッド結合の伝達関数Ｈ（ｔ）に関する式
   を定期的に求めることにあることを特徴とする請求項１に記載の中和方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法を実施するための高出力デジタル型の
   無線放送送信機であって、チェーン内に、周波数シンセサイザ（１）と、２つの
   直交経路を有する変調器（２）と、増幅器（３）と、最終チューブ（４）とを備
   え、 −Ｉｍ（ＳＩＧＮＡＬ）をＳＩＧＮＡＬの虚部とし、 ＊を畳み込み積、Ｙ（ｔ）をアノード／グリッド結合から生じてグリッドに帰
   還される信号としてＹ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）^＊Ｈ（ｔ）とし、 ＳＩＧＮＡＬ^＊を信号ＳＩＧＮＡＬの共役として、数式 Ｗ（ｔ）＝ｊｇ（ｔ）Ｓ（ｔ）、ここで 【数２】 を計算することによって、所望の信号Ｓ（ｔ）と直交する補正装置信号Ｗ（ｔ）
   を計算するため、および関係Ｉ（ｔ）＋ｊＱ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）＋Ｗ（ｔ）によっ
   て求められる２つの直交信号Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）を生成するための事前補正
   システム（６）を備えること、 ならびに変調器（２）が、最終チューブ（４）のグリッドをドライブするよう
   に増幅器（３）によって増幅される変調信号Ｅ（ｔ）を生成するために、Ｉ（ｔ
   ）およびＱ（ｔ）を有する直交信号を変調することを特徴とする送信機。
4. 【請求項４】 実際に伝送される出力信号（Ｖ_２Ｓ（ｔ））の伝送周波数（
   Ｆ_０）に関する復調によって出力信号が得られる２つの直交経路（Ｉｄ（ｔ）、
   Ｑｄ（ｔ））を有する復調器（８）と、復調器の出力信号によって形成される複
   素信号と予想される信号（Ｓ（ｔ））との間の位相偏移を最小限に抑えることを
   追求することによって伝達関数（Ｈ（ｔ））の評価を調整することがその機能で
   ある較正システム（９）とを備える、アノード／グリッド結合の伝達関数Ｈ（ｔ
   ）を評価するためのシステムを備えることを特徴とする請求項３に記載の高出力
   デジタル型の無線放送送信機。