JP2003324324A - フィードフォワード非線形歪補償増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主増幅器が故障してその利得が低下しても、
主増幅器で発生する歪成分を効果的に抑圧して状態で増
幅動作が継続できるようにする。 【解決手段】 歪検出ループＬ１では、入力端子１から
のマルチキャリア信号が可変減衰器１６を介して分配器
２に供給され、分配信号Ａ',Ｂ’に分配される。分配信
号Ａ’は、可変減衰器３，可変移相器４を介し、主増幅
器５で増幅されて分配器７に供給される。分配器２から
の分配信号Ｂ’は、同軸遅延線６で遅延され、分配信号
Ｂとして分配器７に供給される。分配器７では、主増幅
器５の出力信号Ａの一部の分配信号Ｃと分配信号Ｂとが
減算処理されて、主増幅器５で発生する歪信号Ｄが得ら
れる。主増幅器５が故障してその飽和出力が低下したと
きには、制御回路１４は制御信号Ｇ３で可変減衰器１６
の減衰量を大きくして主増幅器５が飽和しないように
し、かかる状態で分配信号Ｂ，Ｃの振幅を等しくする。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号を増幅す
る主増幅器と、この主増幅器で発生する歪、例えば、該
入力信号をマルチキャリア信号とした場合などでの相互
変調歪を補償するフィードフォワード（Feed Forward：
以下、ＦＦという）ループを備えた非線形歪補償増幅器
に係り、特に、そのＦＦループを最適化するための制御
方法や主増幅器で発生する歪の補償方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】移動体通信用の基地局・中継局では、所
定の周波数間隔で夫々適宜変調された複数の搬送波から
なるマルチキャリア信号を、高周波増幅した後、無線送
信するが、この高周波増幅に用いる増幅器の線形性が充
分良好でないと、例えば、相互変調歪などの各種の歪が
発生する。このため、マルチキャリア信号などの異なる
周波数の複数搬送波からなる信号を増幅する増幅器に対
しては、かかる信号の周波数帯域全体に亘って良好な線
形性が要求される。 【０００３】いま、マルチキャリア信号を例として、マ
ルチキャリア信号の増幅に適する超低歪増幅器を実現す
る手法の１つに、従来、ＦＦ増幅方式が知られている。
これは、入力したマルチキャリア信号を主増幅器で増幅
して出力する本線と、この主増幅器で増幅されたマルチ
キャリア信号からこの主増幅器で発生した歪成分を検出
するＦＦループの歪検出ループと、この歪検出ループで
検出された歪成分を用いて主増幅器で増幅されたマルチ
キャリア信号から歪を除去するＦＦループの歪補償ルー
プとから構成されるものである。 【０００４】かかるＦＦ増幅方式による非線形歪補償増
幅器（即ち、ＦＦ非線形歪補償増幅器）の従来例が、例
えば、特開平７ー３０３０５０号公報や特開平８ー３０
７１６１号公報に開示されているが、まず、図３によ
り、かかるＦＦ非線形歪補償増幅器の基本的な構成及び
その動作について説明する。なお、１は入力端子、２は
分配器、３は可変減衰器、４は可変移相器、５は主増幅
器、５ａ〜５ｄは増幅素子、６は同軸遅延線、７は分配
器、８は同軸遅延線、９は可変減衰器、１０は可変移相
器、１１は補助増幅器、１２は分配器、１３は出力端
子、１４は制御回路、１５は制御信号発生回路である。 【０００５】同図において、入力端子１から分配器２，
主増幅器５，分配器７，同軸遅延線８，分配器１２を通
って出力端子１３に至る信号経路が本線を形成するもの
である。この本線では、入力端子１からの入力信号（こ
こでは、マルチキャリア信号とする）は、分配器２で一
部分配された後、可変減衰器３及び可変移相器４を経由
して主増幅器５に供給される。主増幅器５は複数の増幅
素子５ａ〜５ｄなどから構成されており、この主増幅器
５で高周波増幅されたマルチキャリア信号は、分配器７
で一部分配された後、同軸遅延線８で所定の遅延量だけ
遅延され、分配器１２を通って出力端子１３から出力さ
れる。 【０００６】かかる本線において、主増幅器５で良好な
線形性が得られない場合、マルチキャリア信号で、例え
ば、相互変調が生じ、これによる歪（相互変調歪）など
といった各種の歪が発生してマルチキャリア信号に混入
する。かかる歪を除去するために、かかる非線形歪補償
増幅器では、いずれもＦＦループの歪検出ループＬ１と
歪補償ループＬ２とが設けられ、歪検出ループＬ１によ
り、主増幅器５で発生してマルチキャリア信号に混入し
た歪成分を検出し、歪補償ループＬ２により、検出した
かかる歪成分を用いて、マルチキャリア信号に混入して
いる歪成分を除去するようにしている。 【０００７】歪検出ループＬ１は、本線での可変減衰器
３，可変移相器４及び主増幅器５と、同軸遅延線６と、
分配器２，７とから構成される。かかる構成の歪検出ル
ープＬ１では、入力端子１から入力されたマルチキャリ
ア信号が分配器２に供給され、その一部が分配されて残
りが本線に供給される。この分配された信号は、同軸遅
延線６で所定の遅延量だけ遅延された後、分配信号Ｂと
して分配器７に供給される。 【０００８】この分配器７は、主増幅器５の出力信号Ａ
を、その一部を分配して残りを本線の同軸遅延線８に供
給する分配機能とともに、この主増幅器５の出力信号Ａ
の分配信号から同軸遅延線６からの分配信号Ｂを減算す
る減算機能をも有している。そこで、分配器７では、主
増幅器５の出力信号Ａから分配されて信号（図示しない
が、これを、以下、分配信号Ｃという）から同軸遅延線
６からの分配信号Ｂが減算される。この減算処理によっ
て得られる差信号Ｄは歪補償ループＬ２の可変減衰器９
に供給される。 【０００９】ここで、同軸遅延線６の遅延量は、本線で
の可変減衰器３，可変移相器４及び主増幅器５の遅延量
の合計に等しく設定される。可変減衰器３の減衰量は、
主増幅器５の出力信号Ａからの分配器７による分配信号
Ｃと同軸遅延線６からの分配信号とが等しい振幅となる
ように設定され、また、可変移相器４の位相量は、同じ
く分配信号Ｂ，Ｃの位相が１８０゜ずれるように設定さ
れている。従って、分配器７で分配信号Ｂ，Ｃが加算さ
れると、これらが減算処理されて分配器７からその差信
号Ｄが出力される。この差信号Ｄは、主増幅器５で発生
する相互変調歪などの歪成分である。可変減衰器３の減
衰量や可変移相器４の位相量は、かかる差信号Ｄが歪成
分として精度良く得られるようにするために、制御回路
１４の制御信号発生回路１５で発生される制御信号Ｇ
１，θ１によって制御される。 【００１０】歪補償ループＬ２は、本線での同軸遅延線
８と、可変減衰器９，可変移相器１０及び補助増幅器１
１と、分配器７，１２とから構成されである。かかる構
成の歪補償ループＬ２では、分配器７で主増幅器５の出
力信号Ａのうちの分配信号Ｃ以外の信号、即ち、マルチ
キャリア信号Ｅが、同軸遅延線８で所定の遅延量だけ遅
延された後、分配器１２に供給される。また、分配器７
で得られた歪成分Ｄは、可変減衰器９及び可変移相器１
０を経由して補助増幅器１１に供給される。補助増幅器
１１で増幅された歪成分Ｆは分配器１２に供給される。
この分配器１２は減算機能を有しており、同軸遅延線８
からのマルチキャリア信号Ｅから補助増幅器１１からの
歪成分Ｆを減算する。これにより、主増幅器５で生じた
歪を除去されたマルチキャリア信号Ｇが得られ、出力端
子１３から出力される。 【００１１】ここで、同軸遅延線８の遅延量は、可変減
衰器９，可変移相器１０及び補助増幅器１１の遅延量の
合計に等しく設定される。可変減衰器９の減衰量は、分
配器７から出力されるマルチキャリア信号Ｅに混入して
いる歪成分と補助増幅器１１からの歪成分Ｆとが等しい
振幅となるように設定され、また、可変移相器１０の位
相量は、これら歪成分の位相が１８０゜ずれるように設
定されている。従って、このように精度良く設定される
と、分配器１２からは歪成分が精度良く除かれたマルチ
キャリア信号Ｇが得られる。可変減衰器３の減衰量や可
変移相器４の位相量は、かかる歪成分の除去が精度良く
なされるようにするために、制御回路１４の制御信号発
生回路１５で発生される制御信号Ｇ２，θ２によって制
御される。 【００１２】上記の特開平８ー３０７１６１号公報に
は、かかるＦＦ非線形歪補償増幅器において、可変減衰
器３，９の減衰量や可変移相器４，１０の位相量を電源
投入時に設定する一手段が開示されている。これによる
と、分配器１２の出力Ｇを検波する検波器と、温度検出
器と、この検波器の検波出力とこの温度検出器の検出温
度とに応じた可変減衰器３，９の減衰量や可変移相器
４，１０の位相量の制御信号を有するメモリテーブルと
を用い、検波出力と検出温度とに応じた制御信号をメモ
リテーブルから読み取って可変減衰器３，９の減衰量や
可変移相器４，１０の位相量を制御し、これにより、特
に、電源投入時での歪成分を最小に抑圧できるようにす
るとともに、定常動作時において、主増幅器５や補助増
幅器１１の故障による利得低下が生じた場合、そのとき
に用いられている制御信号と、そのときの検波出力と検
出温度とに応じたメモリテーブルでの制御信号との不一
致を検出し、この検出によって警報信号を出力してかか
る故障を発見できるようにしている。 【００１３】また、上記の特開平７ー３０３０５０号に
記載の従来技術は、パイロット信号を用いて可変減衰器
３，９の減衰量や可変移相器４，１０の位相量（ここで
は、可変減衰器と可変移相器とをまとめてベクトル変調
器としている）を設定するものである。即ち、図３にお
いて、入力端子１から第１のパイロット信号を入力し、
また、主増幅器５の出力側から分配器７に第２のパイロ
ット信号を入力する。そして、分配器７からの差信号Ｄ
から第１のパイロット信号を検出して歪検出ループＬ１
をチェックし、かかる第１のパイロット信号が検出され
ないように、歪検出ループＬ１のベクトル変調器、即
ち、可変減衰器３と可変移相器４とを設定制御する。ま
た、分配器１２の出力Ｇから第２のパイロット信号を検
出し、これが検出されないように、歪補償ループＬ２の
ベクトル変調器、即ち、可変減衰器９と可変移相器１０
との設定値を補償する。 【００１４】かかる特開平７ー３０３０５０号に記載の
従来技術において、上記の補償がなされれば、検出器の
第１または第２のパイロット信号の検出レベルはほぼ０
となるが、主増幅器５が故障するなどしてほぼ０となり
得ず、所定レベル以上の検出レベルが得られた場合に
は、このことを表示して操作者や保守者に知らせるとと
もに、電源を遮断するようにしている。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】以上のように、図３に
示すような従来のＦＦ非線形歪補償増幅器では、主増幅
器５が正常に動作しているときに、分配器７から出力さ
れる差信号Ｄが歪成分のみからなるように、可変減衰器
３の減衰量や可変移相器４の位相量を設定できるもので
ある。しかし、主増幅器５での増幅素子５ａ〜５ｄなど
のいずれかが破損などして主増幅器５の利得が減少する
場合があり、このような場合には、可変減衰器３の減衰
量でもってかかる主増幅器５の利得低下を補償すること
ができない場合もある。また、主増幅器５での利得の低
下を可変減衰器３で補償できたとしても、主増幅器５の
飽和出力が低下すると、増幅素子５ａ〜５ｄの飽和によ
る歪の増加が発生する。 【００１６】このような場合、図４に示すように、上記
特開平８ー３０７１６１号公報に記載の従来技術では、
これを検出すると、アラームを発するものであり、ま
た、上記の特開平７ー３０３０５０号に記載の従来技術
では、これを表示するとともに、電源を遮断（シャット
ダウン）するようにしていた。 【００１７】しかし、主増幅器が故障すると同時に電源
を遮断してしまうと、かかるＦＦ非線形歪増幅器は、従
って、このＦＦ非線形歪増幅器を使用した移動通信用の
基地局・中継局は動作が停止してしまい、移動通信がで
きなくなってしまう。 【００１８】本発明の目的は、かかる問題を解消し、主
増幅器でその増幅素子などが破損するなどして故障が発
生しても、該主増幅器で発生する歪成分を効果的に抑圧
した状態で動作を続けることができるようにしたフィー
ドフォワード非線形歪補償増幅器を提供することにあ
る。 【００１９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力端子からの入力信号を第１，第２の
２系統の信号に分配する第１の分配手段と、第１の分配
手段で分配された第１の系統の信号が供給される第１の
可変減衰手段と、第１の可変減衰手段から出力される第
１の系統の信号を増幅する主増幅器と、主増幅器の出力
信号を第３，第４の２系統の信号に分配し、第３の系統
の信号と第２の系統の信号とを減算処理して主増幅器で
混入された歪成分を抽出する第２の分配手段と、第２の
分配手段で抽出された歪成分を用いて第２の分配手段で
分配された第４の系統の信号から主増幅器で混入された
歪成分を除去する歪補償手段とを備えたフィードフォワ
ード非線形歪補償増幅器であって、入力端子と第１の分
配手段との間に第２の可変減衰手段を設け、主増幅器の
利得低下に対して、第２の可変減衰手段の減衰量の調整
をするものである。 【００２０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は本発明によるフィードフォワー
ド非線形歪補償増幅器の一実施形態を示すブロック図で
あって、１６は可変減衰器であり、図３に対応する部分
には同一符号を付けて重複する説明を省略する。 【００２１】同図において、入力端子１と歪検出ループ
Ｌ１における分配器２（第１の分配手段）との間に可変
減衰器１６（第２の可変減衰手段）を設けており、これ
以外の構成は、図３に示した従来例と同様である。この
可変減衰器１６は、主増幅器５でその増幅素子５ａ〜５
ｄなどのいずれかが破損するなどしても、歪補償増幅の
運用を続ける場合に主増幅器５の増幅素子５ａ〜５ｄが
飽和することのないように、利得を調整するものであ
る。 【００２２】入力端子１からの入力マルチキャリア信号
は、可変減衰器１６で減衰された後、分配器２に供給さ
れて分配信号Ａ’，Ｂ’（第１，第２の系統の信号）に
分配され、図３に示した従来例と同様、分配信号Ａ’は
可変減衰器３（第１の可変減衰手段）及び可変移相器４
を経由し、主増幅器５で増幅されて、分配信号Ａ（第１
の系統の信号）として、分配器７（第２の分配手段）に
供給され、分配信号Ｃ，Ｅ（第３，第４の系統の信号）
に分配される。また、分配信号Ｂ’は同軸遅延線６で遅
延され、分配信号Ｂ（第２の系統の信号）として分配器
７に供給される。これ以降の処理は、図３に示した従来
例と同様である。 【００２３】この可変減衰器１６では、制御回路１４か
らの制御信号Ｇ３によってその減衰量が増減可能に設定
されており、その減衰量が最小に設定された状態で、分
配器７による主増幅器５の出力信号Ａからの分配信号Ｃ
と同軸遅延線６からの分配信号Ｂとの振幅が一致し、位
相が１８０゜ずれるように、制御回路１４が、制御信号
Ｇ１，θ１により、可変減衰器３の減衰量と可変移相器
４の位相量とを制御する。 【００２４】このため、制御回路１４は、例えば、分配
器７から分配信号Ｂ，Ｃを取り込み、これらの振幅や位
相を比較することにより、これらの振幅や位相を監視し
ており、これらの振幅が不一致となると、制御信号Ｇ１
により、可変減衰器３の減衰量を制御して、これら分配
信号Ｂ，Ｃの振幅が一致するようにし、これらの位相差
が１８０゜からずれると、制御信号θ１により、可変位
相器４の位相量を制御して、これら分配信号Ｂ，Ｃの位
相ずれが１８０゜になるようにしている。 【００２５】次に、図２に示すフローチャートを用いて
この実施形態の動作を説明する。 【００２６】いま、正常な状態で動作しているときに
（ステップ１００）、上記のように、主増幅器５の増幅
素子５ａ〜５ｄのいずれかが破損するなどして（ステッ
プ１０１）、その利得が減少すると、主増幅器５から出
力される分配信号Ａの振幅が低下するのに対し、同軸遅
延線６から分配器７に供給される分配信号Ｂの振幅は変
わらないので、分配信号Ｂ，Ｃの振幅差が大きくなり、
歪検出ループＬ１では、正しい歪が検出できない（ステ
ップ１０２）。 【００２７】そこで、制御回路１４が、これを検出する
と、可変減衰器３と可変移相器４との最適化を行なう。
即ち、図３で示した従来技術と同様、制御信号Ｇ１によ
り、可変減衰器３の減衰量を制御して減少させ、この可
変減衰器３と可変移相器４，主増幅器５からなる回路系
の利得を増加させることにより、歪検出ルーブＬ１で分
配信号Ｂ，Ｃの振幅を一致させるようにする（ステップ
１０３）。 【００２８】ところで、この可変減衰器３の減衰量を減
少させると、主増幅器５の入力信号の振幅が大きくな
り、これに伴って主増幅器５の出力信号Ａの振幅も増加
して分配信号Ｂ，Ｃ間の振幅差が小さくなる。しかし、
増幅素子の破損などによって主増幅器５の飽和出力（出
力パワー）が減少するため、その入力信号の振幅がある
程度以上になると、増幅素子５ａ〜５ｄが飽和し、この
飽和による歪が増加することになる。 【００２９】このような事態になると、制御回路１４
は、制御信号Ｇ３により、可変減衰器１６の減衰量を増
加させてその出力信号、従って、分配器２から出力され
る分配信号Ａ'、従って、主増幅器５の入力信号の振幅
を低下させるようにする（ステップ１０４）。このよう
にすることにより、主増幅器５の入力信号の振幅をこの
ときの主増幅器５での特性の飽和しない振幅領域内に収
まるようにすることができ、主増幅器５の出力信号Ａに
は、振幅飽和による歪が生じないことになる。また、こ
のように可変減衰器１６の減衰量を増加させることによ
り、分配信号Ｂも分配信号Ａと同じ割合で振幅が小さく
なり、従って、主増幅器５で飽和しない状態で分配信号
Ｂ，Ｃの振幅がほぼ等しくなるようにすることができ
る。 【００３０】このように、主増幅器５が増幅素子の破損
などによって飽和出力が低下しても、可変減衰器１６の
減衰量を適宜調整することにより、主増幅器５で飽和歪
が生じない状態で、分配信号Ｂ，Ｃの振幅が等しくなる
ように、可変減衰器３の減衰量の調整ができる。これに
より、歪検出ループＬ１で最適な歪の検出が可能となる
（ステップ１０５）。 【００３１】このようにして、主増幅器５の飽和出力が
低下しても、これによる歪の発生を回避できて、分配信
号Ｂ，Ｃの振幅を等しくなるようにすることができ、こ
れにより、分配器７からはマルチキャリア信号の搬送波
をほとんど含まない歪成分からなる差信号Ｄが得られる
ことになり、従って、出力端子１３には、歪成分が効果
的に抑圧されたマルチキャリア信号Ｇが得られることに
なる。 【００３２】この場合、出力端子１３に得られるマルチ
キャリア信号Ｇは振幅が減少したものとなるが、このマ
ルチキャリア信号Ｇでは、主増幅器５で発生する歪が効
果的に抑圧されており、増幅動作を停止させることな
く、歪が効果的に抑圧されたマルチキャリア信号Ｇが出
力されることになる（ステップ１０６）。 【００３３】なお、可変減衰器１６の減衰量がその上限
に達しても、主増幅器５の増幅素子５ａ〜５ｄが飽和し
てしまう場合には、歪が効果的に抑圧されたマルチキャ
リア信号Ｇを得ることができないから、制御回路１４
は、これを検出することにより、図示しない手段によっ
て電源を切って増幅動作を停止させる。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主増幅器の増幅素子が故障してその利得が低下しても、
主増幅器で発生する歪を効果的に低減した状態で増幅動
作を継続させることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明によるフィードフォワード非線形歪補償
増幅器の一実施形態を示すブロック図である。 【図２】図１に示す実施形態の動作の一具体例を示すフ
ローチャート図である。 【図３】フィードフォワード非線形歪補償増幅器の一従
来例を示すブロック図である。 【図４】図３に示す従来例の動作を示すフローチャート
である。 【符号の説明】 １ 入力端子 ２ 分配器 ３ 可変減衰器 ４ 可変移相器 ５ 主増幅器 ６ 同軸遅延線 ７ 分配器 ８ 同軸遅延線 ９ 可変減衰器 １０ 可変移相器 １１ 補助増幅器 １２ 分配器 １３ 出力端子 １４ 制御回路 １５ 制御信号発生回路 １６ 可変減衰器

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA21 CA89 FA20 GN01 GN07 KA15 KA16 KA23 KA68 MA14 MA20 SA13 TA01 TA07 5J500 AA01 AA41 AC21 AC89 AF20 AK15 AK16 AK23 AK68 AM14 AM20 AS13 AT01 AT07 5K060 BB07 CC11 CC13 DD04 HH04 HH06 HH35 HH37 JJ17 KK04 KK06 LL22 LL30

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 入力端子からの入力信号を第１，第２の
   ２系統の信号に分配する第１の分配手段と、該第１の分
   配手段で分配された該第１の系統の信号が供給される第
   １の可変減衰手段と、該第１の可変減衰手段から出力さ
   れる該第１の系統の信号を増幅する主増幅器と、該主増
   幅器の出力信号を第３，第４の２系統の信号に分配し、
   該第３の系統の信号と該第２の系統の信号とを減算処理
   して該主増幅器で混入された歪成分を抽出する第２の分
   配手段と、該第２の分配手段で抽出された該歪成分を用
   いて該第２の分配手段で分配された該第４の系統の信号
   から該主増幅器で混入された歪成分を除去する歪補償手
   段とを備えたフィードフォワード非線形歪補償増幅器に
   おいて、 該入力端子と該第１の分配手段との間に第２の可変減衰
   手段を設け、 該主増幅器の利得低下に対して、第２の可変減衰手段の
   減衰量の調整をすることを特徴とするフィードフォワー
   ド非線形歪補償増幅器。