JP2004153301A - Distortion compensating circuit - Google Patents

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Tatsuya Hashinaga
達也 橋長
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the arrangement of a front-end distortion generator for suppressing and outputting a higher order cross modulation distortion from a signal including a plurality of carrier signals. <P>SOLUTION: The plurality of the carrier signals are split into two signals by an input signal branch unit 11, one signal is input to a delay element 13, and the other signal is input to a distortion generator circuit DIS. The signals are subjected to operations at both routes, combined together, and then output to a main amplifier. A dual gate FET is used in the distortion generator circuit. Thus, the generated distortion and the amplitude of the signal are controlled by adjusting the gate bias and the drain bias. The circuit scale can be reduced as compared with the prior art that the distortion rate and the amplitude of the signal are individually controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、信号増幅器の出力段で発生する歪を相殺する様な歪を発生して、当該増幅器に送出する歪発生回路に関する。特に、携帯電話の基地局に用いられる送信段出力増幅器に有用な構成を開示する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話においては、周波数帯0.8GHz、1.5GHz帯、1.9GHz帯、2.1GHz帯が用いられる。1.9GHz帯はPHS用のものであり、2.1GHz帯は1.5世代(次世代)の規格であるCDMA用のものである。以下2.1GHz帯を中心に背景技術を説明するが、同様な考えは他の周波数帯にも適用可能である。
【0003】
2.1GHz帯では、最小のキャリア周波数間隔が5MHzに設定されている。すなわち、2.1GHzの周波数帯で、5MHz毎に複数本のキャリアを設定し、各キャリアに一通話の信号が重畳されて送信される。一の送信器に5MHz間隔の複数のキャリアが入力されるので、キャリア周波数相互間の混変調歪が発生する。現在の規格では、ソフトウェア制御により同時に送信されるキャリアの最小間隔は10MHzに設定されている。従って、基地局送信器に求められる性能として、最小10MHz離れた二つの信号間の混変調歪を適当に解決しなければならない。混変調歪が大きくなると、信号が隣接キャリアに漏れることになり、通話雑音の増加だでけでなく、通話の漏洩という事態も予想され、これを一般に隣接チャネル漏洩電力として、その最大値が規定されている。
【0004】
隣接チャネル漏洩電力を低減するためには、増幅器の線形性、すなわち歪を低減する必要がある。特に、基地局用増幅器においては、3次の混変調歪が問題となる。すなわち、周波数f1、f2(|f2−f1|=5MHz)の二つの信号を増幅器に入力した場合において、|2f1−f2|あるいは|2f2−f1|の3次の歪周波数成分が、ほぼf1(あるいはf2)のごく近傍に現れることになるので、この3次歪が最も問題となる。現在、5MHz離れた次隣接キャリアの3次の混変調歪による漏洩電力に対する規格は、−60dBcを一つの目安としている。
【0005】
この歪を低減するためには、増幅器自体の歪特性を改善することが最短の手法ではあるが、それだけでは要求仕様を満足することができず、歪補償回路を増幅器外部に設けることが一般的である。主増幅器で発生する歪を相殺する様な歪を主増幅器の前段回路に設けて、その歪発生量を調整するという方法がある。ここで、歪を発生する回路としては、ダイオード、或いはトランジスタ、FET等の三端子の増幅素子を用いた増幅器を、プリアンプとして主増幅器の前段に接続する、という方法が知られている。あるいは、特開平06−152279に開示されている様に、複数のキャリアを含んだ入力信号を二分し、その一方にのみ出力段で発生する歪を相殺する様な歪成分を発生させ、分岐した他方の信号と位相を合わせた後重畳して、出力段の送出するものである。もしくは、出力段をその内部に取り込んで、最終出力信号中から歪成分を除去する様に、分岐信号に歪を重畳する場合もある。同様な手法は、特開2001−352222にも開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイオード、三端子の増幅素子を用いる方法では、回路規模が小型で済む、あるいは三端子の方法においてはプリアンプと兼用できる、等の利点がある反面、歪量と信号位相の両方を同時に調整することが困難であるため、隣接チャネル漏洩電力に要求される値にまで、歪量を低減させることは困難であった。
【0007】
一方、入力を二分して一方に歪発生素子他方に遅延素子を有する構成は、概略すると図8に示すものであった。すなわち、分岐器11、結合器12、遅延素子13、歪発生回路21、位相調整回路22、振幅調整回路23からなる歪発生ブロックを含む構成である。複数のキャリア信号を含む入力を分岐器に導入する。分岐器の一方の出力は歪発生回路21、位相調整回路22、振幅調整回路23が直列に接続された歪発生ブロックに接続され、分岐器の他方の出力は、これら、歪発生回路、位相調整回路、振幅調整回路で生ずると同じ遅延時間を与える遅延素子13に入力される。遅延素子自体は受動素子であるので、この部分での歪の発生はない。振幅調整回路から出力される信号と、遅延素子を経た信号を結合器で結合して、出力増幅器に入力する。結合器の出力信号中には、出力増幅器で発生する歪を相殺する歪成分が、その位相と振幅を調整された形で含まれることとなる。
【0008】
しかしながら、この歪発生器において、歪発生経路中には、歪発生回路、位相調整回路、振幅調整回路の三つの回路ブロックが存在し、かつ、この歪発生器に接続される出力増幅器の歪を補償するためには、三つの回路ブロックそれぞれを個別に調整する必要があった。すなわち、この歪発生器を出力増幅に接続した状態で、まず歪発生回路を出力増幅器の歪が最小となる様にそのバイアス電圧を調整し、次いで位相調整器のバイアス電圧、最後に振幅調整器のバイアス電圧を個々の調整する。その後再度歪発生回路のバイアス、位相調整回路のバイアス、振幅調整回路のバイアス、という様に、出力増幅器の歪がいずれのバイアスを調整しても低減しないまで上の作業を繰り替えすことになる。
【0009】
また、歪発生回路としては、通常はダイオード、トランジスタ等の非線形素子が用いられるが、それら素子を用いた場合には、バイアスを調整することにより入力インピーダンスがずれるため、この入力インピーダンスを整合させるための調整も必要となる。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、歪発生器において出力増幅器で発生する歪を補償するための歪を発生する回路ブロックにおいて、歪発生回路と振幅調整回路とを合体させ、これをデュアルゲートトランジスタで行うことを特徴とする。従来、歪発生回路と振幅調整回路を別個独立に設けていたため、回路規模がおおきくなる点、各回路に用いられている能動素子の最適バイアス点を決定するために、調整を繰返し行わなければならなかった点は、本発明のデュアルゲートトランジスタを用いることにより解消されることとなる。
【0011】
すなわち、デュアルゲートFETの第一のゲートに、入力信号を分岐したものを導入する。この際、分岐と第一のゲートとの間にFETの入力インピーダンスと、信号線路のインピーダンスの整合回路を挿入することができる。FETの第二のゲート、及び、ドレインのバイアスを設定することにより、このFETで発生する歪の量およびその強度を調整することができる。従来の回路ではFET増幅器を歪発生回路に用い、その発生量をゲートバイアスとドレインバイアスを調整することにより実現していた回路では、歪量を調整するためにゲートバイアスを変えると、この変化がインピーダンス整合回路の特性までも影響を及ぼし、整合条件を満足することができなかったが。本発明による回路では、インピーダンス整合回路の調整と、歪量を加減するためのゲートバイアスの調整とを別個独立に行うことができるため、この種と問題を回避することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)
本発明よる歪発生回路の第1の例を図1に示す。入力信号はカプラ11により、経路Iと経路IIに分岐される。カプラは標準的な3dBカプラや10dBカプラを用いることが可能である。ここで、カプラの結合度が10dBの場合には、IN端子に入力した信号のうち、−10dBの強度の信号がCPL(Couple)端子に現れ、OUT端子には結合ロス分の約−0.9dBだけ小さな信号が現れることとなる。
【0013】
経路Iは遅延素子13のみにより構成されている。遅延素子の具体的態様については、例えば、信号線の長さのみを変更することでも実現可能であるし、カプラを複数段直列に接続した形態を採用することもできる。
【0014】
経路IIは、位相調整段(PHA)、歪発生・振幅調整段(DIS)で構成されている。さらに歪発生・振幅調整段は、入力減衰器1(ATT1)、バイアス/インピーダンス整合器1(Z1)、増幅器(AMP)、インピーダンス整合器2(Z2)、出力減衰器2(ATT2)、で構成されている。経路IIにより、歪、振幅、および位相が調整された信号は、カプラ12により合成される。すなわち、経路IIからの信号はカプラ12のCPL端子に入力され、また、経路Iからの信号はカプラ12のOUT端子に入力される。カプラ12のISO端子は抵抗によりインピーダンス整合されているので、カプラ12のIN端子からは、経路Iからの信号と経路IIからの信号が合成されたものが出力される。
【0015】
経路IIの各回路ブロックにつき、以下に説明を加える。ここで、コンデンサについては、通常の回路記号を、抵抗については実線による箱形状で、インダクタについては点線による箱形状で表した。
【0016】
位相調整段(PHA)は第3のカプラと二つのダイオード、およびこれら二つのダイオードへのバイアス設定用の能動素子群とで構成されている。カプラ11により分岐された信号は、位相調整段のカプラのIN端子に入力され、またこのカプラのOUT端子には第1のダイオードが接続されている。CPL端子にも第2のダイオードが接続され、この位相調整段の出力はISO端子から取り出される。OUT端子から外部を見込んだ配線には第1のダイオードしか接続されていないので、このダイオードにより信号の反射が発生し、この反射信号の一部はカプラのISO端子に現れる。また、IN端子に入力しCPL端子に現れる結合信号も、CPL端子から外部を見込んだ経路には第2のダイオードしか接続されていないため、このダイオードで信号の反射が発生し、この反射信号もISO端子に現れる。すなわち、ISO端子には、第1のダイオードおよび第2のダイオードの双方で反射した信号が結合されたものが現れることとなる。
【0017】
ここで、これらダイオードに印加するバイアスの強度を変化させることにより、ダイオードの接合容量が変化するため、これらダイオードのインピーダンスが変化する。このインピーダンスの変化により、反射信号の位相が変化し、ISO端子に現れる信号の位相を調整できることとなる。
【0018】
歪発生・振幅調整段における二つの減衰器(ATT1、ATT2)はともに、π型の減衰器で構成されている。第1の減衰器ATT1と位相調整段との間に接続されているコンデンサは、直流遮断用のコンデンサであり、位相調整段のカプラに接続されているダイオードのバイアス電圧を適正に保つたものでものである。従い、所定の周波数帯域内では、このコンデンサによるインピーダンスはほとんど無視できる。減衰器1、減衰器2についてはπ型の回路を示しているが、これをT型の構成とすることも可能である。
【0019】
バイアス・インピーダンス整合器Z1は信号経路に直列に接続される直流遮断用コンデンサと、このコンデンサの一端と電源との間に接続されるインダクタンスとで構成される。インダクタンスの他方にはバイパス用コンデンサが接続されており、この端子にデュアルゲートFETの一方のゲート端子(第1ゲート)のゲートバイアスが供給される。本例のFETでは、この第1ゲートは接地電位に設定されており、他方のゲート端子のバイアスを調整することのみで、このデュアルゲートで発生する歪の量を調整している。
【0020】
増幅器AMPは、一段のデュアルゲートFETで構成される。このデュアルゲートFETの第1ゲートは、上記した様に接地電位にバイアスされている。ドレイン端子には可変の電源にインダクタンスを介して接続される。また、ドレイン端子と第2ゲート端子との間に抵抗とコンデンサとにより帰還が施され、所定帯域内での周波数特性の平坦性を高めている。コンデンサの容量値は、所定帯域(本例の場合には約2GHz)内でほとんどショートとみなせる容量値であればよく、また、コンデンサと並列に接続されるインダクタンスは、ドレインから第2ゲートに、第2ゲートをバイアスするためのバイアス電圧を供給するためのものであり、この所定帯域内ではほとんどオープンとみなせるインダクタンスの値が必要である。このインダクタンス、帰還回路の抵抗および、第2ゲートと接地との間に接続されている半固定抵抗の直列回路により、第2ゲートには、ドレインバイアスを帰還抵抗と半固定抵抗とで分圧した値のバイアスが設定されることとなる。出力インピーダンス整合器は、信号経路に直列に挿入される二つのコンデンサと、これらコンデンサの共通ノードと接地との間に接続されるインダクタンスで構成される。FETのドレインのインピーダンスと、次段の減衰器器のインピーダンスとの間の整合を採るために設けられている。インダクタンスは、ショートスタブ(所定周波数帯域でインダクタンスとみなせる長さ、幅を有する配線パターン)で代用することも可能である。
【0021】
この増幅器において、第2ゲートのバイアス電圧、および、ドレイン供給電圧の二つの電圧を設定することで、発生する歪の量、および、歪を含んだ信号の出力を調整することが可能となる。
【0022】
第2の減衰器ATT2は、π型に接続された抵抗網により構成されている。本例の場合には約−6dBの減衰量を確保している。この減衰器をT型の抵抗網で構成することも可能である。
【0023】
減衰器ATT2から出力された信号は、カプラ2のISO端子に入力される。また、カプラ2のIN端子には、カプラ1で分岐され、遅延素子を通過した信号が入力される。カプラ2のCPL端子が抵抗により終端されているので、この部分で反射が発生せず、ISO端子に入力された経路IIの信号もOUT端子に現れる。すなわち、経路Iの信号と経路IIの信号がカプラ2で合成されることとなる。
【0024】
ここで、経路Iにおいては、非線形素子は一切挿入されていないので、本歪発生器に入力された信号中に含まれる歪以外は発生しない。その一方経路IIには、歪発生回路に入力した信号自信に予め含まれている歪に加え、増幅器AMPで新たに発生した歪が含まれている。カプラIIに経路I、経路IIの信号を合成することで、歪発生回路の出力には新たな歪を含んだ信号が現れる。また、カプラ2で両信号を合成するために、経路Iの遅延素子の遅延時間量は、当に経路IIを信号が伝播する時間に該当する値に調整され、さらに、両信号の位相は、経路IIに挿入された位相調整器により微細に調整される。従い、歪発生器の出力に現れる信号中には、両経路の相違による位相歪は一切含まれないこととなる。
【0025】
合成信号に含まれる新たな歪成分の値は、本歪発生回路に接続される主増幅器が発生する歪の量を相殺する値に、経路IIに挿入された増幅器AMPのバイアスを設定することで調整される。
【0026】
(第1の主増幅器)
歪発生器の出力は、主増幅器に導かれ増幅された後、携帯電話の基地局アンテナから送信されることととなる。続いて、歪発生器の信号が入力される主増幅器について説明する。
【0027】
主増幅器は三段の増幅器で構成され、最終段は同一構成の二つの増幅器が並列に接続されたものである。第一段の利得は13dB(@1.8W)、第二段は12dB(@5.0W)、そして、最終段は9dB(@22W)に設定され、20Wの信号を出力することができる。各段増幅器の基本構成を図2(a)に示す。三段のFET増幅器で構成され、後段になるほどFETの大きさが大きく設定される。入力された信号は、減衰器ATT、初段FET用のバイアス設定・インピーダンス整合回路を経て、初段FET1のゲートに入力される。FET1はソースが接地された固定バイアスで駆動され、そのドレインとゲートとの間には抵抗とコンデンサの直列接続からなる帰還回路が設けられている。増幅帯域を広く設定するためである。次段FETのゲートバイアス設定回路と、初段FETのドレインとの間には、第1のトリマコンデンサを用いた整合回路が挿入される。次段FETもソースが直接接地された固定バイアスで駆動され、また、ドレインとゲートの間に抵抗、コンデンサとからなる帰還回路が設けられる点も、初段増幅段と同様である。第二段FETのドレイン出力が最終段FETのゲートに入力される。第二段FETと最終段FETとの間にも、第2のトリマコンデンサを含む整合回路が設けられている。最終段FETは、ソースが直接接地された固定バイアスで駆動される点において、他の段と同様であるが、最終段のみは、そのドレインとゲートとの間に帰還回路は設けられていなお。帰還回路を設けることによる利得の減少を回避するのがその理由である。最終段FETのドレインからインピーダンス整合回路を介して信号が出力される。
【0028】
ここで、第1のトリマコンデンサ、および第2のトリマコンデンサの値を適宜調整することにより、この三段増幅に周波数特性を変化させることが可能となる。例えば、第1のトリマコンデンサの容量値を大きく設定すると、周波数特性は高周波域で持ち上がる特性となり、逆に第2のトリマコンデンサの値を大きく設定すると、低周波域で持ち上がる特性を示すこととなる。二つのコンデンサの値を、回路素子、特にFETの特性に合わせて適宜設定することで、この三段増幅器の周波数特性を、2GHz帯でほぼ平坦な特性であるようにすることができる。
【0029】
図2(b)は、図2(a)で示された増幅器を組み合わせて、周波数2.1GHz帯の信号をアンテナから出力する高周波増幅器の構成を示すブロック図である。Amp1は本発明による歪発生器からの歪を含んだ信号が入力され、利得約13dBを有する線形増幅器である。Amp2は利得約12dBを有し、その構成はAmp1と同様のものである。Amp3とAmp4は、それぞれAmp2の出力が入力される最終段の増幅器である。それらの出力が重畳されてアンテナより出力される。この様に最終段の増幅器を並列動作させることにより、歪の発生、特に3次歪の発生を高出力下においても低減することが可能となる。本例においては、Amp3、Amp4の並列動作時の全利得は約9dBに設定した。その結果、この増幅器全段での総合利得は34dBとなる。
【0030】
続いて、この歪増幅器と主増幅器とを組合せた時の、三次歪の削減の効果について説明する。
【0031】
図3は、歪発生器についての、入力信号強度と位相変化及び利得変化の様子を、2GHz帯の各チャネル(2.14GHz、±30MHz、±50MHz)5点について示している。入力が大きくなると位相は次第に位相遅れが生じ、また、利得(歪発生器において増幅作用はなく、減衰作用のみが現れるゆえに実際には損失をあらわす)は次第にプラス方向にずれる、すなわち、損失が少なくなってくる。
【0032】
一方、図4は、主増幅器のみの場合の入力信号強度と、位相変化、および利得変化の様子を示している。各チャネルともに入力信号強度が大きくなるにつれ、位相の回転が進み、また、利得は入力が大きくなるにつれて次第に減少する。低信号入力時には、おおよそ31.7dBの利得であったものが、入力10dBmでは周波数によってバラツキがあるものの、31dB〜31.7dBの幅にある。入力15dBmでは、29dB前後に減少してしまう。
【0033】
そして、図5は、歪発生器と主増幅器を接続した状態で同様の観測を行った結果である。歪発生器による位相遅れと、主増幅器による位相進みが相殺され、入力信号強度10dBm程度までは、各周波数によってほぼ同様の位相変化の様子が示される。入力10dBmを超えると位相補償は限界を超えるものの、各周波数においてその変化は、位相進み10°以内に収まっている。利得については、歪発生器による損失分数dBが主増幅器の利得から減じられるため、その絶対値は28dB程度に低下するものの、各周波数によるバラツキが減少し、また、入力10dBm程度までは、各周波数における減少の挙動の様子がほぼ一致したものとなっている。
【0034】
図6は、歪発生器と主増幅器を組み合わせた場合における、三次歪の減少の様子を示す測定結果である。測定は、周波数2.14GHzのチャネル出力を25dBm、2.15GHzのチャネルの出力を25dBmに設定し、2.14GHzのチャネルに対し隣接チャネル漏洩電力の様子を観測した。次世代携帯電話の規格では、最近接チャネルの周波数間隔は5MHzと規定されているが、ソフトウェアの制御によって、最近接チャネルが同時に用いられることは制限されている。従い、同時に送信される最近接チャネルの周波数間隔は10MHzとなり、対象とするチャネルに対して5MHz離れた周波数における歪量が問題とされる。主増幅器のみの構成(図6(a))では、5MHz離れた周波数における信号の量はキャリアの大きさに比較しほぼ−53dBcに達する。一方、本発明により歪発生器を備えた構成においては、同様に5MHz離れた周波数における信号の量は−64dBcにまで10dBc以上も低下させることが可能である。ここで、5MHz離れた信号成分の大多数は3次歪の成分である。この値は、次世代のシステムに要求される値−58dBcを十分に克服するものとなっている。
【0035】
(第2の実施例)
引き続き、本発明による歪発生器の第2の例について説明する。
【0036】
図7は、歪発生器の第2の構成を示し、第4のカプラ14では、歪発生器に入力された信号がIN端子に、ISO端子はマッチングインピーダンスを介して接地に、そして、CPL端子が第Iの経路、OUT端子が第IIの経路として出力される。第1の例とはIの経路とIIの経路とのカプラへの接続の様子が逆になっている。経路Iには、第1の実施例における遅延素子に代え、複数の位相調整器が直列に接続されている。一方、経路IIには、位相調整段は設けられず、カプラ14の出力が直接歪発生・振幅調整段に入力される。そして、歪発生・振幅調整段の出力がカプラ15のCPL端子に入力し、また、位相調整段の出力がカプラ15のOUT端子に入力し、カプラ5のIN端子から、両者の合成信号が出力し、主増幅に導かれる。
【0037】
経路IIの歪発生・振幅調整段の回路構成は、実施例1のそれと同様である。すなわち、第1のπ型減衰器ATT1、バイアス・インピーダンス整合器Z1、デュアルゲートFETによる増幅器AMP、コンデンサとインダクタとで構成される出力インピーダンス整合器Z2、および第2の減衰器ATT2、とが直列に接続される。カプラ14のOUT端子の出力は直流遮断用のコンデンサを介して減衰器1(ATT1)に入力し、以下インピーダンス整合、増幅/歪発生、インピーダンス整合、減衰器を経て出力側カプラに導かれる。
【0038】
一方経路Iには、遅延素子に代えて複数の位相調整器が接続される。すなわち、直流遮断用のコンデンサを介して、カプラ14のCPL端子出力は第1の位相調整器に入力される。この位相調整器において、位相と遅延量が調整された信号は、再度直流遮断用コンデンサを介して次段の位相調整器に入力する。以下、この位相調整器複数を経た後、経路Iの信号はカプラ15のOUT端子に入力して、経路IIを経た信号と合成されてカプラ15のIN端子から出力する。
【0039】
位相調整器の構成は、第1の位相調整器とほぼ同様の構成を有している。すなわち、入力信号はカプラのIN端子に入力し、OUT端子にはダイオードが接続される。一方CPL端子にもダイオードが接続され、ISO端子から信号が出力される。OUT端子、CPL端子に接続されたダイオードは、インピーダンス的には整合が採れていないので、このダイオードで反射が生じて信号がカプラに戻る。例えば、OUT端子から反射により戻った信号はISO端子に結合する。また、IN端子と結合するCPL端子についてもダイオードにより反射が生じ、この反射信号は直接ISO端子に現れることとなる。
【0040】
ダイオードのバイアスを変化させてダイオードの接合容量を調整することで、反射量のみでなく、IN端子−ISO端子間の信号の遅延量、および両者の位相差をもかえることが可能となる。接合容量の可変幅に制限があるため、位相調整器一段当たりの遅延時間、位相変化の大きさも限界がある。そのため、同様構成を有する位相調整器を複数段直列に接続することにより、経路IIで生ずる遅延時間、位相変化量に一致するそれぞれ、時間、位相変化を実現することが可能である。
【0041】
なお、ダイオードのバイアスの調整は、IN端子、ISO端子に接続された抵抗網を介して行うことが可能である。この際、位相調整段の段間コンデンサが、直流成分を遮断して、ダイオードに印加されるバイアス電圧が適正に設定される様に機能する。位相調整器に用いるダイオードの大きさを変えることで、遅延時間、位相変化量の変化幅を調整することが可能である。例えば、本例では、ダイオード一個がそれぞれOUT端子、CPL端子に接続される構成を示しているが、端的には、ダイオードを二個並列に接続することで、同じバイアス電圧に対して、接合容量値を2倍にすることが可能となり、最大の遅延時間、位相変化量を約二倍にすることもできる。この場合いは、最小の遅延時間、位相変化量も二倍になる点に留意する必要がある。本第2の例の歪増幅器においても、三段構成の主増幅器と組み合わせることにより、三次歪を効果的に低減できることを確認した。また、隣接チャネル漏洩電力についても、−70dBcの値を実現できた。
【0042】
【発明の効果】
本発明による歪発生器においては、デュアルゲートFETを採用することにより、小型で歪発生効果の大きい、換言すれば、主増幅器と組み合わせた場合に、三次歪の低減効果の大きい増幅器を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる第1の例を示す図である。
【図2】本発明による歪発生回路と組み合わせて使用される主増幅器の回路図ブロック図であり(a)、この主増幅器を用いた基地局用増幅器のブロック図を表す(b)。
【図3】本発明による歪発生回路のみ動作させた時に、入力信号レベルと(a)入出力信号の位相差の関係を表す、および(b)同入力信号レベルと利得の関係を2.14GHzを中心に前後30MHzの周波数間隔で測定された結果を表す。
【図4】本発明の歪発生回路と組み合わせて用いられる主増幅器単独で、入力信号レベルと、(a)入出力信号間の位相差の関係、および、(b)利得特性を、2.14GHzの周波数を中心として前後30MHzの周波数間隔で測定した結果を表す。
【図5】本発明による歪発生回路と主増幅器とを組み合わせた時に、(a)入力信号レベルと入出力信号間の位相差、および(b)同レベルと利得特性の関係を表す図である。
【図6】本発明の歪発生回路と主増幅器とを組み合わせた時の2.14GHzに対する歪信号スペクトルの様子(b)を、(a)歪発生回路を用いない場合と比較した図である。
【図7】本発明に係わる第2の例を示す図である。
【図8】従来の歪発生回路を示す図である。
【符号の説明】
11… 入力信号分岐器
12…信号結合器
13…遅延素子
PHA1、PHA2…位相調整段
ATT1、ATT2…減衰段
Z1、Z2…インピーダンス整合段
AMP…増幅器
DIS…歪発生/振幅調整段
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a distortion generating circuit that generates a distortion that cancels a distortion generated at an output stage of a signal amplifier and sends the distortion to the amplifier. Particularly, a configuration useful for a transmission stage output amplifier used in a base station of a mobile phone is disclosed.
[0002]
[Prior art]
In mobile phones, frequency bands of 0.8 GHz, 1.5 GHz, 1.9 GHz, and 2.1 GHz are used. The 1.9 GHz band is for PHS, and the 2.1 GHz band is for CDMA, which is a 1.5 generation (next generation) standard. Hereinafter, the background art will be described focusing on the 2.1 GHz band, but the same idea can be applied to other frequency bands.
[0003]
In the 2.1 GHz band, the minimum carrier frequency interval is set to 5 MHz. That is, in the 2.1 GHz frequency band, a plurality of carriers are set every 5 MHz, and a signal of one call is superimposed on each carrier and transmitted. Since a plurality of carriers at 5 MHz intervals are input to one transmitter, cross-modulation distortion between carrier frequencies occurs. In the current standard, the minimum interval between carriers simultaneously transmitted by software control is set to 10 MHz. Therefore, as the performance required of the base station transmitter, it is necessary to appropriately solve the cross-modulation distortion between two signals separated by a minimum of 10 MHz. If the cross-modulation distortion increases, the signal will leak to the adjacent carrier, which will not only increase the call noise but also cause a call leak, and this is generally defined as the adjacent channel leakage power, and the maximum value is specified. Have been.
[0004]
In order to reduce the adjacent channel leakage power, it is necessary to reduce the linearity of the amplifier, that is, the distortion. In particular, in the base station amplifier, third-order cross modulation distortion becomes a problem. That is, when two signals of frequencies f1 and f2 (| f2-f1 | = 5 MHz) are input to the amplifier, the third-order distortion frequency component of | 2f1-f2 | or | 2f2-f1 | Alternatively, since it appears very close to f2), this third-order distortion is the most problematic. At present, the standard for the leakage power due to the third-order cross-modulation distortion of the next adjacent carrier separated by 5 MHz uses -60 dBc as one standard.
[0005]
To reduce this distortion, improving the distortion characteristics of the amplifier itself is the shortest method, but it alone cannot meet the required specifications, and it is common to provide a distortion compensation circuit outside the amplifier. It is. There is a method in which a distortion that cancels the distortion generated in the main amplifier is provided in a circuit preceding the main amplifier, and the amount of the generated distortion is adjusted. Here, as a circuit for generating distortion, a method is known in which an amplifier using a three-terminal amplifying element such as a diode or a transistor or an FET is connected as a preamplifier in a stage preceding the main amplifier. Alternatively, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 06-152279, an input signal including a plurality of carriers is divided into two, and a distortion component that cancels distortion generated in an output stage is generated in only one of the two, and the signal is branched. The signal is superimposed after being adjusted in phase with the other signal, and transmitted from the output stage. Alternatively, there is a case where the output stage is incorporated therein and distortion is superimposed on the branch signal such that the distortion component is removed from the final output signal. A similar technique is also disclosed in JP-A-2001-352222.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method using a diode and a three-terminal amplifying element has the advantage that the circuit scale can be reduced, or the three-terminal method can also be used as a preamplifier. On the other hand, both the distortion amount and the signal phase are adjusted simultaneously. Therefore, it is difficult to reduce the amount of distortion to a value required for adjacent channel leakage power.
[0007]
On the other hand, a configuration in which an input is divided into two and a distortion generating element is provided on one side and a delay element is provided on the other side is schematically shown in FIG. That is, the configuration includes a distortion generation block including the branching unit 11, the coupler 12, the delay element 13, the distortion generation circuit 21, the phase adjustment circuit 22, and the amplitude adjustment circuit 23. An input including a plurality of carrier signals is introduced to the splitter. One output of the branching device is connected to a distortion generating block in which a distortion generating circuit 21, a phase adjusting circuit 22, and an amplitude adjusting circuit 23 are connected in series, and the other output of the branching device is connected to these components. Input to the delay element 13 which gives the same delay time as that generated by the circuit and the amplitude adjustment circuit. Since the delay element itself is a passive element, no distortion occurs in this part. The signal output from the amplitude adjustment circuit and the signal passed through the delay element are combined by a combiner and input to an output amplifier. In the output signal of the coupler, a distortion component for canceling the distortion generated in the output amplifier is included with its phase and amplitude adjusted.
[0008]
However, in this distortion generator, there are three circuit blocks of a distortion generation circuit, a phase adjustment circuit, and an amplitude adjustment circuit in a distortion generation path, and the distortion of an output amplifier connected to the distortion generator is reduced. In order to compensate, it was necessary to individually adjust each of the three circuit blocks. That is, with this distortion generator connected to the output amplifier, the distortion generator first adjusts its bias voltage so that the distortion of the output amplifier is minimized, then the bias voltage of the phase adjuster, and finally the amplitude adjuster. Are individually adjusted. Thereafter, the above operation is repeated until the distortion of the output amplifier does not decrease even if any of the biases is adjusted, such as the bias of the distortion generating circuit, the bias of the phase adjusting circuit, and the bias of the amplitude adjusting circuit.
[0009]
In addition, as a distortion generating circuit, a non-linear element such as a diode or a transistor is usually used. However, when these elements are used, the input impedance is shifted by adjusting the bias, so that the input impedance is matched. Adjustment is also required.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a circuit block for generating distortion for compensating distortion generated in an output amplifier in a distortion generator, a distortion generating circuit and an amplitude adjusting circuit are combined, and this is performed by a dual gate transistor. And Conventionally, the distortion generation circuit and the amplitude adjustment circuit are provided separately and independently, so that the circuit scale becomes large, and the adjustment must be repeated to determine the optimum bias point of the active element used in each circuit. The missing point can be solved by using the dual gate transistor of the present invention.
[0011]
That is, a signal obtained by branching an input signal is introduced into the first gate of the dual gate FET. At this time, a matching circuit for the input impedance of the FET and the impedance of the signal line can be inserted between the branch and the first gate. By setting the bias of the second gate and the drain of the FET, the amount of distortion generated in the FET and the intensity thereof can be adjusted. In a conventional circuit, an FET amplifier was used for a distortion generation circuit, and the amount of the generation was realized by adjusting the gate bias and the drain bias.If the gate bias was changed to adjust the amount of distortion, this change would occur. Although it affected the characteristics of the impedance matching circuit, the matching conditions could not be satisfied. In the circuit according to the present invention, the adjustment of the impedance matching circuit and the adjustment of the gate bias for adjusting the amount of distortion can be performed independently and independently, so that this kind and the problem can be avoided.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first example of a distortion generating circuit according to the present invention. The input signal is branched by the coupler 11 into a path I and a path II. As the coupler, a standard 3 dB coupler or 10 dB coupler can be used. Here, when the degree of coupling of the coupler is 10 dB, of the signals input to the IN terminal, a signal having an intensity of −10 dB appears at the CPL (Couple) terminal, and the OUT terminal has a signal of about −0. A signal smaller by 9 dB will appear.
[0013]
The path I includes only the delay element 13. For example, a specific mode of the delay element can be realized by changing only the length of the signal line, or a mode in which a plurality of couplers are connected in series can be adopted.
[0014]
The path II includes a phase adjustment stage (PHA) and a distortion generation / amplitude adjustment stage (DIS). Further, the distortion generation / amplitude adjustment stage includes an input attenuator 1 (ATT1), a bias / impedance matching unit 1 (Z1), an amplifier (AMP), an impedance matching unit 2 (Z2), and an output attenuator 2 (ATT2). Have been. The signal whose distortion, amplitude, and phase have been adjusted by the path II is combined by the coupler 12. That is, the signal from the path II is input to the CPL terminal of the coupler 12, and the signal from the path I is input to the OUT terminal of the coupler 12. Since the ISO terminal of the coupler 12 is impedance-matched by a resistor, a combined signal of the signal from the path I and the signal from the path II is output from the IN terminal of the coupler 12.
[0015]
Each circuit block of the route II will be described below. Here, a capacitor is represented by a normal circuit symbol, a resistor is represented by a box shape by a solid line, and an inductor is represented by a box shape by a dotted line.
[0016]
The phase adjustment stage (PHA) includes a third coupler, two diodes, and a group of active elements for setting a bias to these two diodes. The signal branched by the coupler 11 is input to an IN terminal of a coupler in a phase adjustment stage, and a first diode is connected to an OUT terminal of the coupler. A second diode is also connected to the CPL terminal, and the output of this phase adjustment stage is taken out from the ISO terminal. Since only the first diode is connected to the wiring from the OUT terminal to the outside, a signal is reflected by this diode, and a part of the reflected signal appears at the ISO terminal of the coupler. Also, as for the coupled signal that is input to the IN terminal and appears at the CPL terminal, since only the second diode is connected to the path from the CPL terminal to the outside, signal reflection occurs at this diode, and this reflected signal also occurs. Appears at the ISO terminal. That is, a signal in which signals reflected by both the first diode and the second diode are combined appears at the ISO terminal.
[0017]
Here, by changing the intensity of the bias applied to these diodes, the junction capacitance of the diodes changes, so that the impedance of these diodes changes. Due to this change in impedance, the phase of the reflected signal changes, and the phase of the signal appearing at the ISO terminal can be adjusted.
[0018]
The two attenuators (ATT1, ATT2) in the distortion generation / amplitude adjustment stage are both constituted by π-type attenuators. The capacitor connected between the first attenuator ATT1 and the phase adjustment stage is a DC blocking capacitor, and may be a capacitor for maintaining a proper bias voltage of a diode connected to the coupler of the phase adjustment stage. It is. Therefore, within a predetermined frequency band, the impedance due to this capacitor is almost negligible. Although the π-type circuit is shown for the attenuator 1 and the attenuator 2, it is also possible to use a T-type circuit.
[0019]
The bias / impedance matching device Z1 includes a DC blocking capacitor connected in series to a signal path, and an inductance connected between one end of the capacitor and a power supply. A bypass capacitor is connected to the other of the inductances, and a gate bias of one gate terminal (first gate) of the dual gate FET is supplied to this terminal. In the FET of this example, the first gate is set to the ground potential, and the amount of distortion generated in the dual gate is adjusted only by adjusting the bias of the other gate terminal.
[0020]
The amplifier AMP is configured by a single-stage dual-gate FET. The first gate of this dual gate FET is biased to the ground potential as described above. The drain terminal is connected to a variable power supply via an inductance. Further, feedback is performed between the drain terminal and the second gate terminal by a resistor and a capacitor, thereby improving the flatness of frequency characteristics within a predetermined band. The capacitance value of the capacitor may be any capacitance value that can be regarded as almost short-circuited within a predetermined band (about 2 GHz in this example), and the inductance connected in parallel with the capacitor is from the drain to the second gate. This is for supplying a bias voltage for biasing the second gate, and requires an inductance value that can be regarded as almost open within this predetermined band. By the series circuit of the inductance, the resistance of the feedback circuit, and the semi-fixed resistor connected between the second gate and the ground, the drain bias is divided into the second gate by the feedback resistor and the semi-fixed resistor. The value bias will be set. The output impedance matching device is composed of two capacitors inserted in series in a signal path, and an inductance connected between a common node of these capacitors and ground. It is provided for matching between the impedance of the drain of the FET and the impedance of the next-stage attenuator. The inductance can be substituted by a short stub (a wiring pattern having a length and a width that can be regarded as an inductance in a predetermined frequency band).
[0021]
In this amplifier, by setting two voltages, the bias voltage of the second gate and the drain supply voltage, it is possible to adjust the amount of generated distortion and the output of a signal including the distortion.
[0022]
The second attenuator ATT2 is configured by a resistor network connected in a π-type. In the case of this example, an attenuation of about -6 dB is secured. This attenuator can be formed by a T-type resistor network.
[0023]
The signal output from the attenuator ATT2 is input to the ISO terminal of the coupler 2. The signal branched by the coupler 1 and passed through the delay element is input to the IN terminal of the coupler 2. Since the CPL terminal of the coupler 2 is terminated by a resistor, no reflection occurs at this portion, and the signal of the path II input to the ISO terminal also appears at the OUT terminal. That is, the signal on the path I and the signal on the path II are combined by the coupler 2.
[0024]
Here, since no nonlinear element is inserted in the path I, no distortion other than the distortion included in the signal input to the distortion generator is generated. On the other hand, the path II includes distortion newly generated by the amplifier AMP in addition to the distortion included in the signal itself input to the distortion generating circuit in advance. By combining the signals of the paths I and II with the coupler II, a signal containing a new distortion appears at the output of the distortion generating circuit. Further, in order to combine the two signals with the coupler 2, the delay time amount of the delay element on the path I is adjusted to a value corresponding to the time for the signal to propagate on the path II, and the phase of both signals is It is finely adjusted by the phase adjuster inserted in the path II. Accordingly, the signal appearing at the output of the distortion generator does not include any phase distortion due to the difference between the two paths.
[0025]
The value of the new distortion component included in the composite signal is set by setting the bias of the amplifier AMP inserted in the path II to a value that offsets the amount of distortion generated by the main amplifier connected to the present distortion generation circuit. Adjusted.
[0026]
(First main amplifier)
After the output of the distortion generator is guided to the main amplifier and amplified, it is transmitted from the base station antenna of the mobile phone. Next, the main amplifier to which the signal of the distortion generator is input will be described.
[0027]
The main amplifier is composed of three stages of amplifiers, and the last stage is composed of two amplifiers of the same configuration connected in parallel. The gain of the first stage is set to 13 dB (@ 1.8 W), the second stage is set to 12 dB (@ 5.0 W), and the final stage is set to 9 dB (@ 22 W), and can output a signal of 20 W. FIG. 2A shows the basic configuration of each stage amplifier. It is composed of a three-stage FET amplifier, and the size of the FET is set to be larger in the later stage. The input signal is input to the gate of the first-stage FET 1 through the attenuator ATT and the bias setting / impedance matching circuit for the first-stage FET. The FET 1 is driven by a fixed bias whose source is grounded, and a feedback circuit comprising a series connection of a resistor and a capacitor is provided between its drain and gate. This is for setting the amplification band wide. A matching circuit using a first trimmer capacitor is inserted between the gate bias setting circuit of the next-stage FET and the drain of the first-stage FET. The second-stage FET is also driven by a fixed bias whose source is directly grounded, and a feedback circuit including a resistor and a capacitor is provided between the drain and the gate, similarly to the first-stage amplification stage. The drain output of the second stage FET is input to the gate of the last stage FET. A matching circuit including a second trimmer capacitor is provided between the second-stage FET and the last-stage FET. The final stage FET is similar to the other stages in that the source is driven by a fixed bias with the source directly grounded, but only the final stage has a feedback circuit provided between its drain and gate. The reason is to avoid a decrease in gain due to the provision of a feedback circuit. A signal is output from the drain of the last-stage FET via an impedance matching circuit.
[0028]
Here, by appropriately adjusting the values of the first trimmer capacitor and the second trimmer capacitor, it becomes possible to change the frequency characteristics in the three-stage amplification. For example, when the capacitance value of the first trimmer capacitor is set to be large, the frequency characteristic becomes a characteristic that rises in a high frequency range. Conversely, when the value of the second trimmer capacitor is set to be large, the characteristic shows that it rises in a low frequency region. . By appropriately setting the values of the two capacitors in accordance with the characteristics of the circuit element, particularly the FET, the frequency characteristics of the three-stage amplifier can be made almost flat in the 2 GHz band.
[0029]
FIG. 2B is a block diagram showing a configuration of a high-frequency amplifier that outputs a signal in a frequency band of 2.1 GHz from an antenna by combining the amplifiers shown in FIG. 2A. Amp1 is a linear amplifier to which a signal including distortion from the distortion generator according to the present invention is input and which has a gain of about 13 dB. Amp2 has a gain of about 12 dB, and its configuration is similar to Amp1. Amp3 and Amp4 are final-stage amplifiers to which the output of Amp2 is input. The outputs are superimposed and output from the antenna. By operating the final-stage amplifiers in parallel in this way, it is possible to reduce the occurrence of distortion, particularly the occurrence of third-order distortion, even under high output. In this example, the total gain of the parallel operation of Amp3 and Amp4 was set to about 9 dB. As a result, the total gain in all stages of this amplifier is 34 dB.
[0030]
Next, the effect of reducing the third-order distortion when the distortion amplifier and the main amplifier are combined will be described.
[0031]
FIG. 3 shows the state of the input signal strength and the phase change and the gain change of the distortion generator at five points of each channel (2.14 GHz, ± 30 MHz, ± 50 MHz) in the 2 GHz band. As the input increases, the phase gradually becomes phase-lagged, and the gain (actually representing a loss because there is no amplification effect in the distortion generator and only an attenuation effect appears) gradually shifts in the positive direction. It is becoming.
[0032]
On the other hand, FIG. 4 shows the state of the input signal strength, phase change, and gain change when only the main amplifier is used. As the input signal strength of each channel increases, the phase rotation advances, and the gain gradually decreases as the input increases. At a low signal input, the gain is about 31.7 dB, but the input 10 dBm has a width of 31 dB to 31.7 dB, although there is variation depending on the frequency. With an input of 15 dBm, it decreases to around 29 dB.
[0033]
FIG. 5 shows the result of the same observation performed with the distortion generator and the main amplifier connected. The phase delay caused by the distortion generator and the phase advance caused by the main amplifier are canceled out, and up to an input signal strength of about 10 dBm, almost the same phase change is shown depending on each frequency. When the input exceeds 10 dBm, the phase compensation exceeds the limit, but the change at each frequency is within 10 ° of the phase lead. As for the gain, since the loss fraction dB due to the distortion generator is subtracted from the gain of the main amplifier, the absolute value is reduced to about 28 dB, but the variation due to each frequency is reduced. The behaviors of the decrease behaviors in are almost the same.
[0034]
FIG. 6 is a measurement result showing how the third-order distortion is reduced when the distortion generator and the main amplifier are combined. In the measurement, the output of a channel at a frequency of 2.14 GHz was set to 25 dBm, the output of a channel at 2.15 GHz was set to 25 dBm, and the state of adjacent channel leakage power was observed for the channel at 2.14 GHz. In the next-generation mobile phone standard, the frequency interval of the nearest channel is specified to be 5 MHz, but simultaneous control of the nearest channel is restricted by software control. Accordingly, the frequency interval of the nearest channel transmitted at the same time is 10 MHz, and the amount of distortion at a frequency 5 MHz away from the target channel is a problem. In the configuration including only the main amplifier (FIG. 6A), the amount of signal at a frequency separated by 5 MHz reaches approximately -53 dBc as compared with the size of the carrier. On the other hand, in the configuration including the distortion generator according to the present invention, the amount of the signal at a frequency separated by 5 MHz can be reduced by more than 10 dBc to -64 dBc. Here, the majority of signal components separated by 5 MHz are components of third-order distortion. This value sufficiently overcomes the value of -58 dBc required for the next-generation system.
[0035]
(Second embodiment)
Subsequently, a second example of the distortion generator according to the present invention will be described.
[0036]
FIG. 7 shows a second configuration of the distortion generator. In the fourth coupler 14, the signal input to the distortion generator is connected to the IN terminal, the ISO terminal is connected to ground via the matching impedance, and the CPL terminal is connected. Are output as the I-th path, and the OUT terminal is output as the II-th path. In the first example, the connection of the I path and the II path to the coupler is reversed. In the path I, a plurality of phase adjusters are connected in series instead of the delay element in the first embodiment. On the other hand, the path II is not provided with a phase adjustment stage, and the output of the coupler 14 is directly input to the distortion generation / amplitude adjustment stage. Then, the output of the distortion generation / amplitude adjustment stage is input to the CPL terminal of the coupler 15, the output of the phase adjustment stage is input to the OUT terminal of the coupler 15, and the combined signal of the two is output from the IN terminal of the coupler 5. And lead to the main amplification.
[0037]
The circuit configuration of the distortion generation / amplitude adjustment stage of the path II is the same as that of the first embodiment. That is, a first π-type attenuator ATT1, a bias / impedance matching unit Z1, an amplifier AMP using a dual gate FET, an output impedance matching unit Z2 composed of a capacitor and an inductor, and a second attenuator ATT2 are connected in series. Connected to. The output of the OUT terminal of the coupler 14 is input to the attenuator 1 (ATT1) via a DC blocking capacitor, and then guided to the output coupler through impedance matching, amplification / distortion generation, impedance matching, and an attenuator.
[0038]
On the other hand, a plurality of phase adjusters are connected to the path I instead of the delay elements. That is, the output of the CPL terminal of the coupler 14 is input to the first phase adjuster via the DC blocking capacitor. In this phase adjuster, the signal whose phase and delay amount have been adjusted is input again to the next-stage phase adjuster via the DC blocking capacitor. Hereinafter, after passing through the plurality of phase adjusters, the signal on the path I is input to the OUT terminal of the coupler 15, combined with the signal on the path II, and output from the IN terminal of the coupler 15.
[0039]
The configuration of the phase adjuster has substantially the same configuration as the first phase adjuster. That is, an input signal is input to the IN terminal of the coupler, and a diode is connected to the OUT terminal. On the other hand, a diode is also connected to the CPL terminal, and a signal is output from the ISO terminal. Since the diodes connected to the OUT terminal and the CPL terminal are not matched in terms of impedance, reflection occurs at the diodes and the signal returns to the coupler. For example, a signal returned from the OUT terminal by reflection is coupled to the ISO terminal. Also, the diode is reflected at the CPL terminal coupled to the IN terminal, and the reflected signal appears directly at the ISO terminal.
[0040]
By adjusting the junction capacitance of the diode by changing the bias of the diode, it is possible to change not only the amount of reflection but also the amount of signal delay between the IN terminal and the ISO terminal and the phase difference between the two. Since the variable width of the junction capacitance is limited, the delay time per phase adjuster and the magnitude of the phase change are also limited. Therefore, by connecting a plurality of phase adjusters having the same configuration in series, it is possible to realize a time and a phase change respectively corresponding to the delay time and the phase change amount generated in the path II.
[0041]
The adjustment of the diode bias can be performed via a resistor network connected to the IN terminal and the ISO terminal. At this time, the interstage capacitor of the phase adjustment stage functions so as to cut off the DC component and appropriately set the bias voltage applied to the diode. By changing the size of the diode used for the phase adjuster, it is possible to adjust the delay time and the variation width of the phase change amount. For example, in this example, a configuration is shown in which one diode is connected to the OUT terminal and the CPL terminal, respectively. In short, by connecting two diodes in parallel, the junction capacitance can be reduced for the same bias voltage. The value can be doubled, and the maximum delay time and the amount of phase change can be doubled. In this case, it should be noted that the minimum delay time and the amount of phase change are also doubled. Also in the distortion amplifier of the second example, it was confirmed that the third-order distortion can be effectively reduced by combining with the three-stage main amplifier. Also, a value of -70 dBc was realized for the adjacent channel leakage power.
[0042]
【The invention's effect】
The distortion generator according to the present invention employs a dual-gate FET to form an amplifier that is small and has a large distortion generation effect, in other words, a large third-order distortion reduction effect when combined with the main amplifier. Becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first example according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram block diagram of a main amplifier used in combination with a distortion generating circuit according to the present invention (a), and shows a block diagram of a base station amplifier using the main amplifier (b).
FIG. 3 shows the relationship between the input signal level and (a) the phase difference between the input and output signals when only the distortion generating circuit according to the present invention is operated, and (b) the relationship between the input signal level and the gain at 2.14 GHz. Represents a result measured at a frequency interval of 30 MHz around 30 MHz.
FIG. 4 shows a relationship between an input signal level, (a) a phase difference between input and output signals, and (b) a gain characteristic of a main amplifier used alone in combination with the distortion generating circuit of the present invention, at 2.14 GHz. Represents the result of measurement at a frequency interval of 30 MHz before and after the center frequency.
FIG. 5 is a diagram illustrating (a) a phase difference between an input signal level and an input / output signal, and (b) a relationship between the same level and a gain characteristic when a distortion generating circuit and a main amplifier according to the present invention are combined. .
FIG. 6 is a diagram comparing the state (b) of the distortion signal spectrum with respect to 2.14 GHz when the distortion generating circuit of the present invention is combined with the main amplifier, and (a) comparing with the case where the distortion generating circuit is not used.
FIG. 7 is a diagram showing a second example according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a conventional distortion generating circuit.
[Explanation of symbols]
11 Input signal splitter
12 ... Signal combiner
13 ... Delay element
PHA1, PHA2 ... Phase adjustment stage
ATT1, ATT2 ... Attenuation stage
Z1, Z2: impedance matching stage
AMP… Amplifier
DIS: distortion generation / amplitude adjustment stage

Claims (7)

入力信号を第1の信号と第2の信号とに第1の結合器により分岐し、該第1の信号に歪を重畳し、該第2の信号に時間遅延を加えた後、この第1の信号と第2の信号を第2の結合器により結合して出力する歪発生回路において、
前記第1の信号に重畳する歪は、デュアルゲートトランジスタにより行われることを特徴とする歪発生回路。
The input signal is split into a first signal and a second signal by a first coupler, a distortion is superimposed on the first signal, and a time delay is added to the second signal. And a second signal are coupled by a second coupler and output.
The distortion superimposed on the first signal is performed by a dual gate transistor.
前記第1の信号にはさらに、位相シフトも加えられることを特徴とする請求項1に記載の歪発生回路。The distortion generation circuit according to claim 1, wherein a phase shift is further added to the first signal. 前記第2の信号にはさらに、位相シフトも加えられることを特徴とする請求項1に記載の歪発生回路。The distortion generation circuit according to claim 1, wherein a phase shift is further added to the second signal. 前記位相シフトは、第3の結合器と、該第3の結合器に接続されるダイオード素子とで構成される位相シフト回路において、該ダイオード素子に印加されるバイアス電圧を調整することにより行われる、請求項1乃至3に記載の歪発生回路。The phase shift is performed by adjusting a bias voltage applied to the diode element in a phase shift circuit including a third coupler and a diode element connected to the third coupler. The distortion generating circuit according to claim 1. 前記デュアルゲートトランジスタの第1ゲートは、前記第1の信号と結合し、該デュアルゲートトランジスタは、第2ゲートのバイアス値とドレイン電圧とを制御することにより歪量を制御する、請求項1乃至4に記載の歪発生回路。The first gate of the dual-gate transistor is coupled to the first signal, and the dual-gate transistor controls a distortion amount by controlling a bias value and a drain voltage of a second gate. 5. The distortion generating circuit according to 4. 2.1GHz帯の高周波信号を、アンテナ端子から出力する高周波信号出力モジュールであって、
請求項1に記載の歪発生回路と、
該歪発生回路の出力が入力する、互いに直列に接続された複数のユニットアンプを含む主増幅器で構成され、該複数のユニットアンプの少なくとも一つは、電界効果トランジスタを信号増幅素子とする複数の増幅段を含み、該増幅段の段間をインピーダンス可変素子で結合した増幅器であることを特徴とする高周波信号出力モジュール。
A high-frequency signal output module that outputs a high-frequency signal in a 2.1 GHz band from an antenna terminal,
A distortion generating circuit according to claim 1,
The output of the distortion generating circuit is inputted, and is constituted by a main amplifier including a plurality of unit amplifiers connected in series to each other, and at least one of the plurality of unit amplifiers includes a plurality of unit amplifiers each having a field-effect transistor as a signal amplifying element. A high-frequency signal output module comprising an amplifier including an amplifier stage, wherein the amplifier stages are coupled by a variable impedance element.
前記複数のユニットアンプは、前記歪発生回路の出力が入力される第1のユニットアンプと、該第1のユニットアンプの出力が入力される第2のユニットアンプと、該第2のユニットアンプの出力がそれぞれ入力される第3のユニットアンプ、および第4のユニットアンプとで構成され、該第3のユニットアンプの出力と該第4のユニットアンプと出力とが結合されて前記アンテナ端子から出力される、
ことを特徴とする請求項6に記載の高周波信号出力モジュール。
The plurality of unit amplifiers include a first unit amplifier to which an output of the distortion generating circuit is input, a second unit amplifier to which an output of the first unit amplifier is input, and a second unit amplifier. An output is constituted by a third unit amplifier and a fourth unit amplifier. The output of the third unit amplifier is combined with the output of the fourth unit amplifier to output from the antenna terminal. Be done
The high-frequency signal output module according to claim 6, wherein:
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