JP2005117510A - 歪補償回路、歪み補償信号生成方法、及び電力増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力増幅器の歪み補償の精度をより向上させる。
【解決手段】 入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号とその入力信号とに応じて電力増幅回路で発生する歪成分を検出し、検出された歪成分に応じた歪補償信号を生成し、入力信号のタイミング位置から時間的ずれを有するタイミング位置の歪補償信号を入力信号に加算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波電力増幅器に係わり、特に、高周波電力増幅器を用いた無線電波送信を行う送信装置における、送信信号の非線形歪成分を減少させるための非線形歪補償技術に関する。

従来の非線形歪補償技術、特に、前置歪補償方式の一例について、図４を用いて説明する。この図において、ＯＦＤＭ変調器１から出力された入力信号は、歪補償回路３２に入力される。この入力信号は、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換される。変換された信号はＡＧＣ（自動利得制御回路）５で適切なレベルの信号にゲイン調整（利得調整）され、さらに、直交復調器６にてベースバンド帯域の信号に復調される。この復調された入力信号は、乗算器７および遅延器２０へ入力される。

遅延器２０で適切な遅延調整が施された入力信号は、歪補償演算回路３３の歪係数検出回路２１へ入力される。乗算器７から出力された信号は直交変調器８で変調され、Ｄ／Ａ変換器９でアナログ信号に変換された後、歪補償回路３２から出力されて、ＩＦ／ＵＨＦ変換器１０へ入力される。この信号はＩＦ／ＵＨＦ変換器１０にてＵＨＦ帯の周波数に変換され、さらに、電力増幅回路１１にて規定のレベルに電力増幅される。

ここで、電力増幅回路１１では歪成分が発生され、その歪成分を含むようにして増幅された信号が電力増幅回路１１から出力される。電力増幅回路１１から出力された出力信号は、方向性結合器１２とＢＰＦ１３とを介してアンテナ１４から電波送信される。

一方、方向性結合器１２では、ＢＰＦ１３へ出力する外に出力信号が分配され、該分配された信号がＵＨＦ／ＩＦ変換器１５へ入力される。ＵＨＦ／ＩＦ変換器１５にてＩＦ帯域の信号となるよう周波数変換された出力信号は、さらに、歪補償回路３２へ入力される。この出力信号はＡ／Ｄ変換器１６にてデジタル信号に変換される。その変換された出力信号は直交復調器１７にて復調され、さらに、ＡＧＣ１８にて適正なレベルに調整されると共に、位相器１９で適切な位相特性に調整されて、歪係数検出回路２１へ入力される。

ここで、遅延器２０の出力レベルと位相器１９の出力レベルとが同じレベルになるようにＡＧＣ１８が動作する。また、遅延器２０では、歪係数検出回路２１へ入力される２つの信号の時間的関係が、歪係数を検出するために必要な時間関係となるように遅延時間量を調整している。また、位相器１９では、歪係数検出回路２１へ入力される２つの信号の位相関係が、歪係数を検出するために必要な位相関係となるように、例えばそれらの位相が同じになるように位相量を調整している。

そのようにして、歪係数検出回路２１へ入力された２つの信号により、歪係数検出回路２１にて歪係数、例えば、振幅３次歪・振幅５次歪・位相３次歪・位相５次歪のそれそれの係数（歪の大きさ）を検出する。その検出された係数は歪補償信号生成回路２２に入力され、入力された係数を基に、直交復調器６からの入力信号のタイミングに応じたタイミングを有し、電力増幅器１１で発生した歪とは逆特性の振幅３次歪・振幅５次歪・位相３次歪・位相５次歪成分信号が、歪補償信号として生成される。

そして、その歪補償信号が乗算器７により、上述の直交復調器６からの入力信号のタイミングに応じたタイミングでもって、直交復調器６からの入力信号に加算されるようにする。

なお、上述の歪係数を算出し、その係数に応じて歪み補償信号を生成する技術の例については、特許文献１の明細書に記載されたものがある。
特願２００３−０３０４３９号

上述の背景技術によっては、図５に示すような入力振幅−出力振幅特性（Distortionと付された特性曲線）によりもたらされる電力増幅器であって、その電力増幅器によって図７に示すような左右対称の歪みが発生する場合には、その歪みに対してよく適合した歪補償を行うことができる。

しかしながら、電力増幅器にはメモリー効果と称する特性があり、そのメモリー効果により発生する歪は図８に示すように左右対称とはならず、その時の入力振幅−出力振幅特性は図６に示すような特性（Distortionと付された特性曲線）となる。

すなわち、従来の前置歪補償方式では、左右対称の歪しか生成することができないため、このようなメモリー効果によりもたらされる歪を完全には補償しきれないという問題があった。

本発明は上述の課題を克服するため、生成する歪補償信号を基本波信号に対して時間をずらして乗算することで、歪信号に周波数特性を持たせ、より精度の高い補償を得るようにしたものである。なお、このなお、この時間ずらし量は、常時固定値としてもよく、この場合そのずらし量を随時更新するような制御は必要としない。

さらに、本発明は、上述の課題を解決するため、入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪成分を検出する検出回路、該検出された歪成分に応じた歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路、および該生成された歪み補償信号を前記入力信号に加算する加算回路を有し、前記加算回路は、前記入力信号のタイミング位置から時間的ずれを有するタイミング位置の歪補償信号でもって前記加算を行うものである。

本発明によれば、上述のような周波数特性を有する電力増幅器の歪み補償を、より精度良く行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図１は、本発明に関わる電力増幅器の一実施例のブロック構成を示す図である。この図において、ＯＦＤＭ変調器１から出力された入力信号は、歪補償回路２に入力される。この入力信号は、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換される。変換された信号はＡＧＣ（自動利得制御回路）５で適切なレベルの信号にゲイン調整（利得調整）され、さらに、直交復調器６にてベースバンド帯域の信号に復調される。この復調された入力信号は、乗算器７および遅延器２０へ入力される。

遅延器２０で適切な遅延調整が施された入力信号は、歪補償演算回路３の歪係数検出回路２１へ入力される。乗算器７から出力された信号は直交変調器８で変調され、Ｄ／Ａ変換器９でアナログ信号に変換された後、歪補償回路２から出力されて、ＩＦ／ＵＨＦ変換器１０へ入力される。この信号はＩＦ／ＵＨＦ変換器１０にてＵＨＦ帯の周波数に変換され、さらに、電力増幅回路１１にて規定のレベルに電力増幅される。

ここで、電力増幅回路１１では歪成分が発生され、その歪成分を含むようにして増幅された信号が電力増幅回路１１から出力される。電力増幅回路１１から出力された出力信号は、方向性結合器１２とＢＰＦ１３とを介してアンテナ１４から電波送信される。

一方、方向性結合器１２では、ＢＰＦ１３へ出力する外に出力信号が分配され、該分配された信号がＵＨＦ／ＩＦ変換器１５へ入力される。ＵＨＦ／ＩＦ変換器１５にてＩＦ帯域の信号となるよう周波数変換された出力信号は、さらに、歪補償回路２へ入力される。この出力信号はＡ／Ｄ変換器１６にてデジタル信号に変換される。その変換された出力信号は直交復調器１７にて復調され、さらに、ＡＧＣ１８にて適正なレベルに調整されると共に、位相器１９で適切な位相特性に調整されて、歪係数検出回路２１へ入力される。

ここで、遅延器２０の出力レベルと位相器１９の出力レベルとが同じレベルになるようにＡＧＣ１８が動作する。また、遅延器２０では、歪係数検出回路２１へ入力される２つの信号の時間的関係が、歪係数を検出するために必要な時間関係となるように遅延時間量を調整している。また、位相器１９では、歪係数検出回路２１へ入力される２つの信号の位相関係が、歪係数を検出するために必要な位相関係となるように、例えばそれらの位相が同じになるように位相量を調整している。

そのようにして、歪係数検出回路２１へ入力された２つの信号により、歪係数検出回路２１にて歪係数、例えば、振幅３次歪・振幅５次歪・位相３次歪・位相５次歪のそれそれの係数（歪の大きさ）を検出する。その検出された係数は歪補償信号生成回路２２に入力され、入力された係数を基に、直交復調器６からの入力信号のタイミングに応じたタイミングを有し、電力増幅器１１で発生した歪とは逆特性の振幅３次歪・振幅５次歪・位相３次歪・位相５次歪成分信号が、歪補償信号として生成される。

そして、生成された歪み補償信号が遅延器２３に入力される。その遅延器２３では、乗算器７に入力される歪み補償信号を、乗算器７に入力される入力信号に対して所定時間遅延させるようにする。なお、図示していないが、直交復調器６から出力される入力信号を遅延するようにした遅延器を備えるようにしてもよく、その場合、その遅延器で乗算器７に入力される入力信号を乗算器７に入力される歪み補償信号に対して所定時間遅延させる。

以上のように、乗算器７に入力される入力信号のタイミング位置と、乗算器７に入力される歪み補償信号とのタイミング位置とが時間的なずれを有するようにし、そうした上で、その歪み補償信号が乗算器７により入力信号に加算されるようにする。

そうすることで、例えば、図６に示すような特性（Distortionと付された特性曲線）を有する電力増幅器に対して、図６のPre Distortionと付された特性曲線のような歪み補償信号を得ることができ、その得られた歪補償信号によって、より精度の高い歪補償を行うことが可能となる。このことは実機においても確認済みであり、参考までに上記タイミング位置どうしが一致した歪補償を行った場合と上記タイミング位置どうしが時間的なズレを有している歪補償を行った場合とを比較説明するためのスペクトラムの様子を図２に、また、上記タイミング位置どうしが一致した歪補償を行った場合と上述の歪補償をいずれも行わない場合とを比較説明するためのスペクトラムの様子を図３にそれぞれ示す。本発明を用いた場合の方が、それを用いない場合よりも、３ｄＢ程度のＩＭＤの改善が見られることが示されている。

本発明に関わる電力増幅器の一実施例のブロック構成を示す図。 従来の技術の電力増幅器の一例のブロック構成を示す図。 歪み補償の様子を比較説明するためのスペクトラム例を示す図。 歪み補償の様子を比較説明するためのスペクトラム例を示す図。 左右対称の歪みが発生する場合の電力増幅器の特性とその場合に良好な歪み補正を行う従来の技術に関わる歪み補償信号の特性例を説明する図。 本発明に関わる歪み補償信号の特性例を説明する図。 左右対称の歪みの様子を説明する図。 左右非対称の歪みの様子を説明する図。

符号の説明

１：ＯＦＤＭ変調器、 ２，３２：歪補償回路、 ３，３３：歪補償演算回路、 ４，１６：Ａ／Ｄ変換器、 ５，１８：ＡＧＣ、 ６，１７：直交復調器、 ７：乗算器、 ８：直交変調器、 ９：Ｄ／Ａ変換器、 １０：ＩＦ／ＵＨＦ変換器、 １１：電力増幅器、 １２：方向性結合器、 １３：ＢＰＦ、 １４：アンテナ、 １５：ＵＨＦ／ＩＦ変換器、 １９：位相器、 ２０，２３：遅延器、 ２１：歪係数検出回路、 ２２：歪補償信号生成回路。

Claims (3)

1. 入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪成分を検出する検出回路、該検出された歪成分に応じた歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路、および該生成された歪み補償信号を前記入力信号に加算する加算回路を有し、
   前記加算回路は、前記入力信号のタイミング位置から時間的ずれを有するタイミング位置の歪補償信号でもって前記加算を行うことを特徴とする歪補償回路。
2. 入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪成分を検出し、該検出された歪成分に応じた歪補償信号を生成し、前記入力信号のタイミング位置から時間的ずれを有するタイミング位置の前記歪補償信号を前記入力信号に加算することを特徴とする歪み補償信号生成方法。
3. 入力信号を電力増幅する電力増幅回路、該電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪成分を検出する検出回路、該検出された歪成分に応じた歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路、および該生成された歪み補償信号を前記入力信号に加算する加算回路を有し、
   前記加算回路は、前記入力信号のタイミング位置から時間的ずれを有するタイミング位置の歪補償信号でもって前記加算を行うことを特徴とする電力増幅器。
   

Images