JP2003142950A - Power amplifier - Google Patents

Power amplifier

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JP2003142950A
JP2003142950A JP2001333825A JP2001333825A JP2003142950A JP 2003142950 A JP2003142950 A JP 2003142950A JP 2001333825 A JP2001333825 A JP 2001333825A JP 2001333825 A JP2001333825 A JP 2001333825A JP 2003142950 A JP2003142950 A JP 2003142950A
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JP
Japan
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signal
compensation
power amplifier
unit
distortion
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Application number
JP2001333825A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumito Tomaru
史人 都丸
Nobuo Hirose
伸郎 廣瀬
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplifying device which performs high-precision distortion compensation by always holding at the optimum level an envelope detection output supplied to a control part which performs control for suppressing a distortion generated when a signal having envelope variation is amplified. SOLUTION: The power amplifying device includes a power amplifier which amplifies the signal having envelope variation, a prepositioned compensation part which performs distortion compensation for the signal so as to remove the distortion generated owing to the nonlinearity that the power amplifier has, a control part which controls the distortion compensation of the prepositioned compensation part, a detection part which generates the envelope detection output to be inputted to the control part from the signal, and a gain varying means which is inserted between the detection part and control part and varies the level of the envelope detection output to a specified value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、線形変調方式によ
る無線伝送又は有線伝送を行なう通信装置、或いは周波
数の異なる複数の信号を同時に増幅する通信装置に適用
して好適な電力増幅装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier suitable for application to a communication device that performs wireless transmission or wire transmission by a linear modulation method, or a communication device that simultaneously amplifies a plurality of signals having different frequencies.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力増幅器の非線形性による歪成分を電
力増幅器の入力部の前置補償部によって補償する技術
が、例えば、特許第2746130号に開示されてい
る。以下、そのような前置補償部を備えた電力増幅装置
の従来例について、図5及び図6を用いて説明する。
2. Description of the Related Art For example, Japanese Patent No. 2746130 discloses a technique of compensating for a distortion component due to the non-linearity of a power amplifier by means of a pre-compensation unit at the input of the power amplifier. Hereinafter, a conventional example of a power amplification device including such a front-end compensation unit will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

【0003】QPSK(Quadrature Phase Shift Keyin
g)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)或いは
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexin
g)等の変調方式によって変調波が変調された高周波信号
は、包絡線変動を伴う。そのような包絡線変動を伴う高
周波信号が入力端子1から入力され、分配器2で2経路
に分配される。分配された一方の信号は入力信号検波部
8で検波され、制御部10に入力される。また、分配器
2の他方の出力は、遅延素子3、前置補償部4を介して
電力増幅器5に入力される。電力増幅器5で所望の電力
まで増幅された信号は、方向性結合器6を介して出力端
子7から出力される。
QPSK (Quadrature Phase Shift Keyin
g), QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
A high-frequency signal whose modulated wave is modulated by a modulation method such as g) is accompanied by envelope fluctuation. A high-frequency signal accompanied by such envelope fluctuation is input from the input terminal 1 and distributed by the distributor 2 into two paths. One of the distributed signals is detected by the input signal detection unit 8 and input to the control unit 10. The other output of the distributor 2 is input to the power amplifier 5 via the delay element 3 and the pre-compensation unit 4. The signal amplified to the desired power by the power amplifier 5 is output from the output terminal 7 via the directional coupler 6.

【0004】電力増幅器5では、通常、増幅器5を構成
する素子が入力信号の増大と共に増幅利得が下がる特性
(以下これを「AM−AM変換」ということとする)、更に
入力信号の増大と共に位相が変化する特性(以下これを
「AM−PM変換」ということとする)等の非線形性を有し
ている。そのため、上記の高周波信号が入力されると、
その包絡線変動に伴い、相互変調歪が発生することにな
る。この歪発生により、信号品質の劣化、或いは他の通
信チャネルへの妨害と言った問題が生じるため、特に無
線通信等では、歪成分のレベルが法令、規格等で厳しく
制限されている。
In the power amplifier 5, the elements constituting the amplifier 5 usually have a characteristic that the amplification gain decreases as the input signal increases (hereinafter referred to as "AM-AM conversion"), and the phase increases as the input signal increases. Has a non-linearity such as a characteristic of changing (hereinafter referred to as "AM-PM conversion"). Therefore, when the above high frequency signal is input,
Intermodulation distortion occurs due to the envelope variation. Since this distortion causes a problem such as deterioration of signal quality or interference with other communication channels, the level of the distortion component is strictly limited by laws and regulations, especially in wireless communication and the like.

【0005】前置補償部4は、電力増幅器5で生じる歪
成分を相殺して抑圧するためのもので、電力増幅器5の
前に挿入される。以下、前置補償部4による歪抑圧につ
いて図7及び図8を用いて説明する。図7は、増幅器の
AM−AM変換、AM−PM変換特性を説明するためのベクトル
図である。
The front compensator 4 is for canceling and suppressing the distortion component generated in the power amplifier 5, and is inserted in front of the power amplifier 5. Hereinafter, the distortion suppression by the predistortion unit 4 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. Figure 7 shows the amplifier
It is a vector diagram for explaining AM-AM conversion and AM-PM conversion characteristics.

【0006】歪を持たない理想的な電力増幅器で増幅さ
れたと仮定した場合の増幅後の信号のベクトルの大きさ
をR、その位相角をθとすると、歪を有する電力増幅器
で増幅された信号は、AM−AM変換により、ベクトルの大
きさがR’まで変化し、更にAM−PM変換により位相が
θ’まで変化してΔθの位相偏移を生じることになる。
これらの、AM−AM変換やAM−PM変換による偏移量は入力
レベルに依存し、入力レベルに対する出力レベル及び位
相の関係は図8に示されるようになる。
Letting R be the magnitude of the vector of the signal after amplification assuming that the signal is amplified by an ideal power amplifier having no distortion, and its phase angle be θ, the signal amplified by the power amplifier having distortion. Will change the magnitude of the vector to R ′ by the AM-AM conversion, and further change the phase to θ ′ by the AM-PM conversion, resulting in a phase shift of Δθ.
The amount of deviation due to AM-AM conversion or AM-PM conversion depends on the input level, and the relationship between the output level and the phase with respect to the input level is as shown in FIG.

【0007】そこで、このような電力増幅器自身が持つ
非線形特性とは逆の非線形特性を入力信号に与えるよう
にすると、即ち、図8の破線で示す特性を実現すること
により、歪成分が相殺され、その抑圧が可能となる。こ
の逆の非線型特性によって入力信号に歪補償が与えられ
る。
Therefore, by providing the input signal with a non-linear characteristic opposite to the non-linear characteristic of the power amplifier itself, that is, by realizing the characteristic shown by the broken line in FIG. 8, the distortion component is canceled. , That suppression is possible. Distortion compensation is given to the input signal by the inverse nonlinear characteristic.

【0008】前置補償部4は、図5に示す例では可変減
衰器41、可変位相器42で構成されており、電力増幅
器5のAM−AM変換特性に対する逆特性が可変減衰器41で
生成され、更に、AM−PM変換特性に対する逆特性が可変
位相器42で生成される。
The front compensator 4 is composed of a variable attenuator 41 and a variable phase shifter 42 in the example shown in FIG. 5, and the variable attenuator 41 generates an inverse characteristic to the AM-AM conversion characteristic of the power amplifier 5. Further, the inverse characteristic with respect to the AM-PM conversion characteristic is generated by the variable phase shifter 42.

【0009】この際、前述したように、電力増幅器5の
非線形特性は入力レベルに依存するため、制御部10
は、入力信号の包絡線レベルの変化に対応した制御信号
を生成し、それによって可変減衰器41の減衰量及び可
変位相器42の位相量を設定する。
At this time, as described above, since the nonlinear characteristic of the power amplifier 5 depends on the input level, the control unit 10
Generates a control signal corresponding to a change in the envelope level of the input signal, thereby setting the attenuation amount of the variable attenuator 41 and the phase amount of the variable phase shifter 42.

【0010】制御部10が図6に示す構成である場合、
入力信号検波部8で検波された包絡線信号は、入力端子
102から入力された後、AD(Analog to Digital)変換
器106で、デジタル信号に変換される。制御部10は、
その一方で、出力信号検波器9から入力され、AD変換
器108でデジタル信号に変換された、電力増幅器5の出
力信号から歪成分を抽出し、この歪成分レベルが最小と
なるような制御信号を演算部(CALC)107で求め、求め
た制御信号をDA(Digital to Analog)変換器109,11
0を介し出力する。制御部10での処理時間による遅れ
を相殺するよう、前置補償部4の入力部に遅延素子3が
挿入される。
When the control unit 10 has the configuration shown in FIG.
The envelope signal detected by the input signal detection unit 8 is input terminal
After being input from 102, it is converted into a digital signal by an AD (Analog to Digital) converter 106. The control unit 10
On the other hand, a distortion component is extracted from the output signal of the power amplifier 5 that is input from the output signal detector 9 and converted into a digital signal by the AD converter 108, and a control signal that minimizes this distortion component level. Is calculated by the calculation unit (CALC) 107, and the calculated control signal is calculated by the DA (Digital to Analog) converters 109, 11
Output via 0. The delay element 3 is inserted in the input section of the pre-compensation section 4 so as to cancel the delay due to the processing time in the control section 10.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来例では、
入力側の包絡線検波出力をデジタル信号に変換する際、
AD変換器のダイナミックレンジに対して、最適になる
ような調整が必要となる。即ち、そのような調整が必要
になるのは、包絡線信号の最大値が、定常的にAD変換
器のダイナミックレンジを超える場合や、逆に、包絡線
信号の最大値がAD変換器で扱える信号レベルよりも大
幅に低いレベルであった場合に、必要とされる補償精度
がとれなくなるのを救済するためである。また、出荷時
に調整を行なって最適化しても、検波部の温度変化、経
年変化により入力電力に対する正しい検波結果が得られ
なくなる場合があり、その場合に補償精度の劣化が生じ
るという問題点があった。
In the above-mentioned conventional example,
When converting the envelope detection output on the input side to a digital signal,
It is necessary to adjust the dynamic range of the AD converter to be optimum. That is, such adjustment is required when the maximum value of the envelope signal constantly exceeds the dynamic range of the AD converter, or conversely, the maximum value of the envelope signal can be handled by the AD converter. This is to relieve that the required compensation accuracy cannot be obtained when the level is significantly lower than the signal level. In addition, even if adjustments are made at the time of shipment and optimization is performed, the correct detection result for the input power may not be obtained due to changes in the temperature of the detection unit and changes over time, which causes the problem of deterioration of compensation accuracy. It was

【0012】本発明の目的は、包絡線検波出力を常に最
適なレベルとすることによって高精度の歪補償を行なう
電力増幅装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a power amplifying device which carries out highly accurate distortion compensation by always keeping the envelope detection output at an optimum level.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力増幅装置は、包絡線変動を伴う信号を
増幅する電力増幅器と、該電力増幅器が有する非線形性
によって発生する歪を除去するために該信号に歪補償を
与える前置補償部と、該前置補償部の歪補償量を制御す
るための制御部と、該制御部に入力する包絡線検波出力
を上記信号から生成する検波部と、該検波部と該制御部
との間に挿入された、該包絡線検波出力のレベルを所定
の値に変えるための利得可変手段とを有することを特徴
とする。利得可変手段の動作によって包絡線検波出力を
常に最適なレベルにすることが可能になり、高精度の歪
補償を行なうことが可能になる。
In order to achieve the above object, a power amplification device of the present invention is provided with a power amplifier for amplifying a signal accompanied by envelope fluctuation, and a distortion caused by non-linearity of the power amplifier. A pre-compensation unit that applies distortion compensation to the signal to remove it, a control unit that controls the distortion compensation amount of the pre-compensation unit, and an envelope detection output that is input to the control unit are generated from the signal. And a gain varying means for changing the level of the envelope detection output to a predetermined value, which is inserted between the detecting section and the control section. By the operation of the gain varying means, the envelope detection output can always be set to the optimum level, and highly accurate distortion compensation can be performed.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電力増幅装置
を図1及び図2に示した発明の実施の形態を参照して更
に詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a power amplifier device according to the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments of the invention shown in FIGS.

【0015】図1において、入力端子1からの入力信号
は分配器2で2経路に分配される。分配器2の一方は、
遅延素子3、前置補償部4および電力増幅器5を介して
方向性結合器6と接続され、分配器2の他方は、入力信
号検波部8および可変利得素子11を介して制御部10
と接続される。また、電力増幅器5の出力信号は、方向
性結合器6で2経路に分配され、方向性結合器6の一方
は出力端子7と接続され、他方は、出力信号検波部9を
介して制御部10と接続される。制御部10は、前置補
償部4を構成する可変減衰器41および可変位相器42
と接続され、更に可変利得素子11とも接続される。
In FIG. 1, the input signal from the input terminal 1 is divided into two paths by the distributor 2. One of the distributors 2
It is connected to the directional coupler 6 via the delay element 3, the pre-compensation section 4 and the power amplifier 5, and the other side of the divider 2 is connected to the control section 10 via the input signal detection section 8 and the variable gain element 11.
Connected with. The output signal of the power amplifier 5 is divided into two paths by the directional coupler 6, one of the directional couplers 6 is connected to the output terminal 7, and the other one is connected via the output signal detector 9 to the controller. Connected with 10. The control unit 10 includes a variable attenuator 41 and a variable phase shifter 42 that form the front-end compensation unit 4.
Is also connected to the variable gain element 11.

【0016】以下、本実施形態の電力増幅器の動作につ
いて説明する。入力端子1に、QAM或いはOFDM等
の包絡線変動を有する、線形変調方式で変調をかけられ
た被変調波が入力信号として入力される。入力された信
号は、分配器2で分配され、その一方の信号は遅延素子
3および前置補償部4を介して電力増幅器5に入力され
る。
The operation of the power amplifier of this embodiment will be described below. A modulated wave which has an envelope variation such as QAM or OFDM and which is modulated by a linear modulation method is input to the input terminal 1 as an input signal. The input signal is distributed by the distributor 2, and one of the signals is input to the power amplifier 5 via the delay element 3 and the pre-compensation unit 4.

【0017】電力増幅器5は、非線形特性を有し、歪補
償がない場合に相互変調歪を発生する。この歪成分は、
上述したようにそのレベルが法令、規格等で厳しく制限
されている。そのため、前置補償部4は、電力増幅器5
で発生する歪成分を相殺によって抑圧し、歪補償を行な
う。前置補償部4の可変減衰器41は、制御部10から
制御信号を受けて電力増幅器5のAM−AM変換特性とは逆
の特性を電力増幅器5への入力信号に対して与え、前置
補償部4の可変位相器42は、制御部10から制御信号
を受けて電力増幅器5のAM−PM変換特性とは逆の特性を
電力増幅器5への入力信号に対して与える。以上によ
り、入力信号に歪補償が与えられる。
The power amplifier 5 has a non-linear characteristic and generates intermodulation distortion when there is no distortion compensation. This distortion component is
As mentioned above, the level is strictly restricted by laws and standards. Therefore, the pre-compensation unit 4 has the power amplifier 5
The distortion component generated at is suppressed by cancellation, and distortion compensation is performed. The variable attenuator 41 of the pre-compensation unit 4 receives the control signal from the control unit 10 and gives a characteristic opposite to the AM-AM conversion characteristic of the power amplifier 5 to the input signal to the power amplifier 5, The variable phase shifter 42 of the compensator 4 receives the control signal from the controller 10 and gives a characteristic opposite to the AM-PM conversion characteristic of the power amplifier 5 to the input signal to the power amplifier 5. As described above, distortion compensation is given to the input signal.

【0018】この歪補償について、更に詳細に説明す
る。図2は、図1に示される制御部10の構成の一例を
示す。可変利得素子11からの信号を入力する検波信号
入力端子102は、AD変換器106を介してデータ演算部
(CALC)107と接続され、同時に、レベル検出部111を介
して利得制御端子101と接続される。また、検波部9か
らの信号を入力する歪信号入力端子105は、AD変換器1
08を介してデータ演算部107と接続される。データ演算
部107は、DA変換器109を介して可変減衰器制御端子10
3と接続され、DA変換器110を介して可変位相器制御端
子104と接続される。
This distortion compensation will be described in more detail. FIG. 2 shows an example of the configuration of the control unit 10 shown in FIG. The detection signal input terminal 102 for inputting the signal from the variable gain element 11 is connected to the data calculation unit (CALC) 107 via the AD converter 106 and at the same time connected to the gain control terminal 101 via the level detection unit 111. To be done. Further, the distortion signal input terminal 105 for inputting the signal from the detection unit 9 is the AD converter 1
It is connected to the data calculation unit 107 via 08. The data calculation unit 107 receives the variable attenuator control terminal 10 via the DA converter 109.
3 is connected to the variable phase shifter control terminal 104 via the DA converter 110.

【0019】検波信号入力端子102には、検波部8か
ら、可変利得素子11を介して包絡線検波出力が入力さ
れる。包絡線検波出力は、検波部8への入力信号の高周
波電力を検出することができる信号である。この検波出
力は、AD変換器106でデジタルデータに変換される。
The envelope detection output is input to the detection signal input terminal 102 from the detection unit 8 via the variable gain element 11. The envelope detection output is a signal capable of detecting the high frequency power of the input signal to the detection unit 8. The detected output is converted into digital data by the AD converter 106.

【0020】電力増幅器5の歪特性が入力電力に依存す
るため、AD変換器106から出力されたデータから入力
信号のレベル、即ち入力電力を求め、その一方で、検波
器9から入力され更に変換器108でデジタル信号に変換
された、電力増幅器5の出力信号から歪成分を抽出し、
この歪成分のレベルが最小となるような制御信号を演算
部107で求め、求めた制御信号をDA変換器109,110を
介し出力する。
Since the distortion characteristic of the power amplifier 5 depends on the input power, the level of the input signal, that is, the input power is obtained from the data output from the AD converter 106, while the input from the detector 9 is further converted. The distortion component is extracted from the output signal of the power amplifier 5, which is converted into a digital signal by the device 108,
A control signal that minimizes the level of this distortion component is obtained by the calculation unit 107, and the obtained control signal is output via the DA converters 109 and 110.

【0021】このとき、検波部8の出力レベルは、AD
変換器106のダイナミックレンジに対して最適なレベル
である必要がある。図3は、検波部8の入力信号の電力
と出力電圧との関係を示す図である。例えば、入力信号
である変調信号の平均電力をP1、そのときに最適な補
償値を与えるためのAD変換器108の入力をV1とす
る。検波部8の特性変動、或いは調整不良等で、検波部
8の特性が図3の点線のようになっている場合、その出
力値は、V1’となるため、補償値に誤差が生じること
になる。更に、入力電力の最大値付近では、入力電力が
最大となる前にAD変換器108が飽和してしまい、その
出力がオーバーフローを起こしてしまうため、正しい補
償が行なえなくなる。
At this time, the output level of the detector 8 is AD
It should be at the optimum level for the dynamic range of the converter 106. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the power of the input signal of the detection unit 8 and the output voltage. For example, let P1 be the average power of the modulation signal that is the input signal, and let V1 be the input of the AD converter 108 for giving the optimum compensation value at that time. When the characteristic of the detecting unit 8 is as shown by the dotted line in FIG. 3 due to the characteristic variation of the detecting unit 8 or the adjustment error, the output value becomes V1 ′, and thus an error may occur in the compensation value. Become. Further, in the vicinity of the maximum value of the input power, the AD converter 108 is saturated before the input power becomes the maximum and the output thereof overflows, so that correct compensation cannot be performed.

【0022】以上述べたように、包絡線変動の瞬間的な
最大値においても、オーバーフローせず、かつ、量子化
雑音等の影響を軽減するために、極力広いダイナミック
レンジで用いることが必要となる。そこで、レベル検出
部111は、AD変換器106出力の各ビットの状態をモニタ
し、AD変換器106の入力レベルが最適となるよう、可
変利得素子11を制御する。
As described above, it is necessary to use a wide dynamic range as much as possible in order to prevent overflow even at the instantaneous maximum value of envelope fluctuation and to reduce the influence of quantization noise and the like. . Therefore, the level detection unit 111 monitors the state of each bit of the output of the AD converter 106 and controls the variable gain element 11 so that the input level of the AD converter 106 becomes optimum.

【0023】AD変換器106への入力レベルが適当か否
か判定する方法としては、例えば、バイナリ出力(オー
ル“0”が最小値、オール“1”が最大値)のAD変換
器であれば、AD変換器106の全てのビットをモニタし
ておき、ある一定時間内に、全てのビットが1となる場
合が、ある規定回数以上あれば、過入力と判断し、逆に
ある規定時間内に最上位ビットが1となることが無けれ
ば、レベルが低すぎると判定する方法が採用される。過
入力と判定した場合には、可変利得素子11の利得を下
げ、レベルが低すぎると判定した場合には、可変利得素
子11の利得を上げる。なお、AD変換器の中には、オ
ーバーフローを検出できるものがあり、その場合はオー
バーフロー検出信号を用いてもよい。
As a method for determining whether the input level to the AD converter 106 is appropriate, for example, in the case of an AD converter having a binary output (all "0" is the minimum value and all "1" is the maximum value). , All the bits of the AD converter 106 are monitored, and all the bits become 1 within a certain fixed time. If a certain number of times or more, it is judged that the input is excessive, and conversely within a certain specified time. If the most significant bit never becomes 1, the method of determining that the level is too low is adopted. When it is determined that the input is excessive, the gain of the variable gain element 11 is decreased, and when it is determined that the level is too low, the gain of the variable gain element 11 is increased. Note that some AD converters can detect an overflow, and in that case, an overflow detection signal may be used.

【0024】本発明においては、前置補償部4は、図1
に示した構成に限定することなく、例えば、図4に示す
構成で実現することも可能である。以下、図4のように
構成した前置補償部4とその動作について説明する。
In the present invention, the pre-compensation unit 4 is shown in FIG.
The present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 4 and can be realized by the configuration shown in FIG. 4, for example. The precompensation unit 4 configured as shown in FIG. 4 and its operation will be described below.

【0025】図4において、被変調信号入力端子401
は、90°分配器402を介して乗算器404,406と接続さ
れ、乗算器404,406はそれぞれ加算器407と接続され、
加算器407は出力端子408と接続される。また、制御信号
入力端子403は乗算器404と、他の制御信号入力端子405
は乗算器406と接続される。入力端子401は図1における
遅延素子3と接続され、出力端子408は図1における電
力増幅器5と接続される。
In FIG. 4, a modulated signal input terminal 401
Is connected to the multipliers 404 and 406 via the 90 ° distributor 402, and the multipliers 404 and 406 are connected to the adder 407,
The adder 407 is connected to the output terminal 408. In addition, the control signal input terminal 403 includes a multiplier 404 and another control signal input terminal 405.
Is connected to the multiplier 406. Input terminal 401 is connected to delay element 3 in FIG. 1, and output terminal 408 is connected to power amplifier 5 in FIG.

【0026】次に、図4に示す前置補償部4の補償動作
について説明する。上述のように、電力増幅器5で生じ
る歪は、同増幅器が有するAM−AM変換特性とAM−PM変換
特性によるものであるから、非線形特性を有する電力増
幅器の入、出力信号の関係は、図7のベクトル図で表す
ことができる。この図の関係から、電力増幅器入力信号
のベクトルの大きさがR/R’、位相が(θ+Δθ)と
なるように、入力端子401から入力される信号の振幅と
位相を変えてやればよい。この動作は、同入力信号を同
相成分と、直交成分に分離し、分離したそれぞれの信号
に対しR/R’及び(θ+Δθ)に見合った振幅変調を
かけ、その後、双方を加算することで実現することがで
きる。
Next, the compensating operation of the front compensator 4 shown in FIG. 4 will be described. As described above, since the distortion generated in the power amplifier 5 is due to the AM-AM conversion characteristic and the AM-PM conversion characteristic of the power amplifier 5, the relationship between the input and output signals of the power amplifier having the non-linear characteristic is shown in FIG. It can be represented by a vector diagram of 7. From the relationship of this figure, the amplitude and phase of the signal input from the input terminal 401 may be changed so that the magnitude of the vector of the power amplifier input signal becomes R / R ′ and the phase becomes (θ + Δθ). This operation is realized by separating the same input signal into the in-phase component and the quadrature component, applying amplitude modulation corresponding to R / R 'and (θ + Δθ) to each of the separated signals, and then adding both. can do.

【0027】従って、入力端子401から入力された信号
を90°分配器で、互いに直交した信号成分に分離し、
制御信号入力端子403,405から入力された信号によって
各々の成分の振幅及び振幅比を制御したものを加算器40
7で合成することで、前置補償部4としての動作がなさ
れる。このようにして、比較的簡単な回路構成で、前置
補償部4を実現することができる。
Therefore, the signal input from the input terminal 401 is separated into mutually orthogonal signal components by the 90 ° distributor,
The adder 40 controls the amplitude and amplitude ratio of each component by the signals input from the control signal input terminals 403 and 405.
By combining in 7, the operation as the predistortion unit 4 is performed. In this way, the pre-compensation unit 4 can be realized with a relatively simple circuit configuration.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、歪を補償するための制
御信号を生成する制御部への入力信号の包絡線最大値
が、制御部のAD変換器のダイナミックレンジに対して
最適値になるように自動的に調整することができる。そ
れにより、包絡線を出力する検波部の温度変化、経年変
化による影響を除去することができ、従って包絡線検波
出力を常に最適なレベルとすることが可能となり、高精
度な歪補償が可能な電力増幅装置を実現することができ
る。
According to the present invention, the maximum value of the envelope of the input signal to the control unit for generating the control signal for compensating the distortion becomes the optimum value for the dynamic range of the AD converter of the control unit. Can be automatically adjusted to be. As a result, it is possible to eliminate the influence of the temperature change and the secular change of the detection section that outputs the envelope, and thus it is possible to always keep the envelope detection output at an optimum level and highly accurate distortion compensation is possible. A power amplification device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る電力増幅装置の発明の実施の形態
を説明するためいのブロック図。
FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of the invention of a power amplification device according to the present invention.

【図2】図1の電力増幅装置に用いる制御部の一例を説
明するためのブロック図。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a control unit used in the power amplification device in FIG.

【図3】入力電力と検波出力電圧との関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between input power and detected output voltage.

【図4】図1の電力増幅装置に用いる前置補償部の別の
例を説明するための回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining another example of the pre-compensation unit used in the power amplification device of FIG.

【図5】従来の電力増幅装置を説明するためのブロック
図。
FIG. 5 is a block diagram for explaining a conventional power amplifier device.

【図6】図5の電力増幅装置に用いる制御部を説明する
ためのブロック図。
6 is a block diagram for explaining a control unit used in the power amplification device in FIG.

【図7】歪補償の原理を説明するためのベクトル図。FIG. 7 is a vector diagram for explaining the principle of distortion compensation.

【図8】電力増幅器の入出力特性を説明するための図。FIG. 8 is a diagram for explaining input / output characteristics of a power amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力端子、2…分配器、3…遅延素子、4…前置補
償部、5…電力増幅器、6…方向性結合器、7…出力端
子、8…入力信号検波部、9…出力信号検波部、10…
制御部、11…可変利得素子、101…利得制御信号出力
端子、102,105…検波信号入力端子、103,104…制御信
号出力端子、106,108…AD変換器、107…制御データ
算出部、109,110…DA変換器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input terminal, 2 ... Distributor, 3 ... Delay element, 4 ... Pre-compensation part, 5 ... Power amplifier, 6 ... Directional coupler, 7 ... Output terminal, 8 ... Input signal detection part, 9 ... Output signal Detection unit, 10 ...
Control unit, 11 ... Variable gain element, 101 ... Gain control signal output terminal, 102, 105 ... Detection signal input terminal, 103, 104 ... Control signal output terminal, 106, 108 ... AD converter, 107 ... Control data calculation unit, 109, 110 ... DA converter.

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Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】包絡線変動を伴う信号を増幅する電力増幅
器と、該電力増幅器が有する非線形性によって発生する
歪を除去するために該信号に歪補償を与える前置補償部
と、該前置補償部の歪補償を制御するための制御部と、
該制御部に入力する包絡線検波出力を上記信号から生成
する検波部と、該検波部と該制御部との間に挿入され
た、該包絡線検波出力のレベルを所定の値に変えるため
の利得可変手段とを有することを特徴とする電力増幅装
置。
1. A power amplifier for amplifying a signal accompanied by envelope fluctuation, a pre-compensation unit for compensating distortion of the signal in order to remove distortion caused by nonlinearity of the power amplifier, and the pre-compensator. A control unit for controlling the distortion compensation of the compensation unit,
A detection unit for generating an envelope detection output to be input to the control unit from the signal, and for changing the level of the envelope detection output inserted between the detection unit and the control unit to a predetermined value. A power amplification device comprising: a gain varying unit.
【請求項2】前記前置補償部は、前記信号の振幅を変え
る振幅可変手段と位相を変える位相可変手段とを有し、
該振幅可変手段と該位相可変手段とによって該信号に前
記歪補償が与えられることを特徴とする請求項1に記載
の電力増幅装置。
2. The front compensator has an amplitude changing means for changing the amplitude of the signal and a phase changing means for changing the phase,
The power amplification device according to claim 1, wherein the distortion compensation is given to the signal by the amplitude varying means and the phase varying means.
【請求項3】前記前置補償部は、前記信号を互いに直交
する同相成分と直交成分とに分ける分配器と、該同相成
分と該直交成分の振幅を変えるそれぞれ第1及び第2の
乗算器と、該第1及び第2の乗算器の出力を加算する加
算器とを有し、該分配器と該第1及び第2の乗算器と該
加算器とによって該信号に前記歪補償が与えられること
を特徴とする請求項1に記載の電力増幅装置。
3. The pre-compensation unit divides the signal into an in-phase component and a quadrature component that are orthogonal to each other, and first and second multipliers that change the amplitudes of the in-phase component and the quadrature component, respectively. And an adder for adding the outputs of the first and second multipliers, and the distortion compensation is given to the signal by the distributor, the first and second multipliers and the adder. The power amplification device according to claim 1, wherein the power amplification device is provided.
【請求項4】前記制御部は、前記前置補償部の歪補償量
を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段を有
し、該制御信号生成手段は、前記電力増幅器の出力信号
の歪成分を最小にするように制御信号を生成することを
特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一に記載の電
力増幅装置。
4. The control unit has a control signal generation unit for generating a control signal for controlling the distortion compensation amount of the pre-compensation unit, and the control signal generation unit has a distortion of an output signal of the power amplifier. The power amplifier device according to claim 1, wherein the control signal is generated so as to minimize the component.
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