JP2005167505A - フィードフォワード型歪補償増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィードフォワード型歪補償増幅器の歪補償に必要な歪を増幅する補助増幅器を不要とし、消費電力の低減を図る。
【解決手段】 入力信号を増幅する増幅器で、歪補償のために検出した歪（検出歪）を増幅する構成とする。入力信号または検出歪を元の入力信号の帯域外へ周波数変換した後に両者を重畳して増幅器に入力し、増幅後に周波数変換した信号を元の周波数に戻し、増幅器の出力信号と検出歪を等振幅逆位相合成して歪の除去された出力信号を得る構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、増幅器で発生する歪を定量的に検出し、増幅器の出力信号と検出した歪を合成し、歪成分を相殺して送信するフィードフォワード型歪補償増幅器に関する。

無線通信システムの送信機は、送信する信号を電気的に増幅した後にアンテナから空中へ電波を送出するために、増幅器が不可欠になっている。この種の増幅器は、省電力化を図るために消費電力の効率化が進められている。ただし、一般的に高効率な増幅器は、入力電力が比較的高くなるとその出力（電力および位相）が非線形になる入出力特性（非線形特性）を示す。この非線形歪量が大きくなると無線通信の品質は劣化し、結果として通信ができなくなる場合がある。ここで、増幅器の入力電力に対する出力電力特性をＡＭ−ＡＭ特性といい、入力電力に対する出力位相特性をＡＭ−ＰＭ特性という。

図８は、増幅器の非線形特性の例を示す。図において、横軸は入力電力（ＡＭ）、左縦軸は出力電力（ＡＭ）、右縦軸は出力位相（ＰＭ）を示し、実線はＡＭ−ＡＭ特性、破線はＡＭ−ＰＭ特性を表す。図に示すように、ＡＭ−ＡＭ特性は入力電力が比較的小さい領域（０dBｍ以下）ではほぼ線形となっているが、入力電力が比較的大きい領域（０dBｍ以上）では非線形になっていることがわかる。ＡＭ−ＰＭ特性においても同様に、入力電力が大きくなると出力位相が変化する。

また、異なる周波数スペクトルを有する複数の信号を単一の増幅器で同時に増幅すると、増幅器の非線形特性により相互変調歪（ＩＭ）が発生する。この場合の増幅器への入力信号と出力信号の各スペクトルの例を図９に示す。図９(a) は増幅器への入力信号スペクトルであり、f₁，f₂は入力信号周波数である。図９(b) は増幅器の出力信号スペクトルであり、増幅された入力信号 (f₁，f₂) の他に、３次相互変調歪（２f₁−f₂，２f₂−f₁）や５次相互変調歪（３f₁−２f₂，３f₂−２f₁）、さらに高次の奇数次相互変調歪（図示せず）が発生する。これらの奇数次相互変調歪は、信号周波数と同一または近傍の周波数に発生するため、通信品質に悪影響を与えるおそれがある。

ここでは簡単のために、入力信号を等振幅２波による線スペクトルで示したが、３波以上の複数スペクトルや変調信号等による帯域をもったスペクトルであっても同様であり、入力信号スペクトル数が多い場合にはさらに多くの組み合わせの相互変調歪が発生する。以下、相互変調歪を単に「歪」といい、増幅後の信号のうち歪を含まない信号を「希望信号」という。

歪を補償する方法としては、複数のスペクトルを有する信号を一括して補償可能なフィードフォワード型歪補償増幅器が提案されている。このフィードフォワード型歪補償増幅器は、次の２つのループにより構成される。第１のループは、増幅器の出力信号から入力信号成分を除去することにより、主増幅器で発生した歪を検出する歪検出ループである。第２のループは、歪を含む増幅器の出力信号から歪検出ループで検出した歪を除去する歪除去ループである。

図１０は、従来のフィードフォワード型歪補償増幅器の構成例を示す（特許文献１，２）。図において、歪検出ループは、分配器１０１、増幅器１０２、分配器１０３、遅延部１０４、位相制御部１０５、振幅制御部１０６、結合器１０７、分配器１０８、電力検出器１０９、制御回路１１０により構成され、増幅器１０２で発生する歪を定量的に検出する。歪除去ループは、補助増幅器２０１、位相制御部２０２、振幅制御部２０３、結合器２０４、遅延部２０５、分配器２０６、電力検出器２０７、制御回路２０８により構成され、歪検出ループで検出した歪を用いて増幅器１０２で発生した歪を除去する。

以下、各部の信号ａ〜ｈの周波数スペクトル例を示す図１１を参照し、各ループの動作について説明する。なお、Ｓは希望信号、ＩＭは歪である。上向きスペクトルと下向きスペクトルは互いに逆位相であることを示す。

＜歪検出ループ＞
入力信号ａは、分配器１０１で２つの経路に分配される。一方の経路の信号は増幅器１０２で増幅され、希望信号と歪を含む信号ｂとなる。信号ｂは分配器１０３を介して歪除去ループへ出力されるとともに、その一部の信号ｃ（減衰した希望信号と歪）が結合器１０７へ入力される。分配器１０１で分配された他方の経路の信号は、遅延部１０４、位相制御部１０５、振幅制御部１０６を介して信号ｄとなり、結合器１０７へ入力される。遅延部１０４は、分配器１０１で２つの経路に別れて結合器１０７へ入力する信号ｃと信号ｄの時間差が等しくなるように調整する。結合器１０７で信号ｃと信号ｄを結合した信号ｅは、分配器１０８を介して歪除去ループへ出力されるとともに、その一部の信号が電力検出器１０９に入力されて信号電力が検出される。

制御回路１１０は、この信号電力が最小になるように位相制御部１０５および振幅制御部１０６を制御する。すなわち、結合器１０７で信号ｃと信号ｄが等振幅逆位相合成されるように、分配器１０１で分配された信号の振幅と位相を調整する。これにより、結合器１０７の出力は、増幅後に分配器１０３の分配によって減衰した希望信号と歪からなる信号ｃから希望信号が除去された歪のみとなり、信号ｅとして出力される。

＜歪除去ループ＞
増幅器１０２で発生する歪に対応する信号ｅは分配器１０８を介して補助増幅器２０１に入力され、増幅されて信号ｆとなる。信号ｆは、位相制御部２０２、振幅制御部２０３を介して信号ｇとなり、結合器２０４へ入力される。信号ｇは、歪検出ループで検出された歪（信号ｅ）を増幅し、振幅と位相が調整されたものである。一方、増幅器１０２の出力信号ｂ（希望信号と歪）は分配器１０３を介して遅延部２０５に入力され、さらに結合器２０４へ入力される。遅延部２０５は、結合器２０４へ遅延部２０５を介して入力する信号と信号ｇの時間差が等しくなるように調整する。結合器２０４から出力される信号は分配器２０６に入力され、その一部の信号が電力検出器２０７に入力されて信号電力が検出される。

制御回路２０８は、この信号電力が最小になるように位相制御部２０２および振幅制御部２０３を制御する。すなわち、結合器２０４で結合される歪成分が等振幅逆位相合成されるように、補助増幅器２０１で増幅された信号ｆの振幅と位相を調整する。これにより、結合器２０４の出力は、増幅された希望信号と歪からなる信号ｂから歪が除去された希望信号のみとなり、分配器２０６から出力信号ｈとして出力される。
特開平１−１９８８０９号公報 特開平４−２８６２０９号公報

ところで、従来のフィードフォワード型歪補償増幅器は、増幅器１０２で増幅された希望信号をできるだけ減衰なく出力するために、分配器１０３で歪検出のために分配する信号ｃの分配比率をできるだけ小さくする必要がある。そのため、結合器１０７から信号ｅとして出力される歪もかなり減衰されたものとなり、そのままでは結合器２０４で２経路の歪成分を等振幅逆位相合成することができない。そこで、歪検出ループで検出された歪を増幅する補助増幅器２０１が用いられることになる。しかし、補助増幅器２０１は歪補償のためだけに用いられるものであり、その消費電力は本来の信号増幅に用いる増幅器１０２の消費電力に対して余分なものと言える。

本発明は、フィードフォワード型歪補償増幅器の歪補償に必要な歪を増幅する補助増幅器を不要とし、消費電力の低減を図ることができるフィードフォワード型歪補償増幅器を提供することを目的とする。

本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器は，入力信号を増幅する増幅器で、歪補償のために検出した歪（検出歪）を増幅する構成とすることにより補助増幅器を不要とし、消費電力の低減を図る。

ここで、入力信号と検出歪を増幅器で共通増幅する場合に、双方をそのまま重畳して増幅器に入力すると、同一周波数帯の信号であるために増幅器の出力から入力信号と検出歪を分離することが困難になる。そこで、入力信号または検出歪を元の入力信号の帯域外へ周波数変換した後に両者を重畳して増幅器に入力し、増幅後に周波数変換した信号を元の周波数に戻し、増幅器の出力信号と検出歪を等振幅逆位相合成して歪の除去された出力信号を得る構成とする。

請求項１では、検出歪の周波数を変換し、入力信号に重畳して増幅器で増幅し、増幅された検出歪の周波数を戻して増幅器の出力信号との等振幅逆位相合成に供する。

請求項２では、入力信号の周波数を変換し、検出歪と重畳して増幅器で増幅し、増幅された入力信号の周波数を戻して増幅された検出歪との等振幅逆位相合成に供する。

請求項３では、入力信号に重畳または切り替えてパイロット信号を歪検出手段に入力し、パイロット信号を相殺するように歪検出手段を制御する。

請求項４では、増幅器の出力信号に重畳または切り替えて、増幅器で発生する歪および歪検出手段で検出される歪に代わるパイロット信号を歪除去手段に入力し、パイロット信号を相殺するように歪除去手段を制御する。

請求項５では、歪検出手段に、増幅器の入力信号と出力信号を等振幅逆位相合成する２つの経路の周波数特性を等しくする手段を備える。

請求項６では、歪除去手段に、増幅器の出力信号と前記歪検出手段から出力される歪を等振幅逆位相合成する２つの経路の周波数特性を等しくする手段を備える。

請求項１および請求項２に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器は、入力信号または検出歪の周波数を変換することにより、入力信号および検出歪を１つの増幅器で増幅することができる。これにより、従来の補助増幅器が不要となり、フィードフォワード型歪補償増幅器の消費電力の低減を図ることができる。

請求項３に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器は、入力信号に代わるパイロット信号を用いることにより、入力信号の有無に関わらず歪検出手段および歪除去手段の調整を行うことができる。

請求項４に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器は、増幅器で発生する歪および歪検出手段で検出される歪に代わるパイロット信号を用いることにより、入力信号の有無に関わらず歪除去手段の調整を行うことができる。

請求項５および請求項６に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器は、歪検出手段および歪除去手段で等振幅逆位相合成する２経路の周波数特性を等しくすることにより、周波数変換された検出歪または入力信号の分離に用いるフィルタの周波数特性の影響が緩和され、正確な等振幅逆位相合成の調整が可能になる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第１の実施形態を示す。図において、歪検出ループを構成する分配器１０１、増幅器１０２、分配器１０３、遅延部１０４、位相制御部１０５、振幅制御部１０６、結合器１０７、分配器１０８、電力検出器１０９、制御回路１１０は、従来と同様に増幅器１０２で発生した歪を定量的に検出する構成である。歪除去ループを構成する位相制御部２０２、振幅制御部２０３、結合器２０４、遅延部２０５、分配器２０６、電力検出器２０７、制御回路２０８は、従来と同様に歪検出ループで検出された歪を用いて増幅器１０２で発生した歪を除去する構成である。本実施形態の特徴は、歪検出ループで検出した歪を増幅器１０２で増幅して歪除去ループに入力するために、結合器１１１、分配器１１２、フィルタ１１３、発振器１１４、分配器１１５、周波数変換器１１６、フィルタ１１７、周波数変換器１１８、フィルタ１１９を配置するところにある。

以下、各部の信号ａ〜ｋの周波数スペクトル例を示す図７を参照し、各ループの動作について説明する。なお、Ｓは希望信号、ＩＭは歪である。上向きスペクトルと下向きスペクトルは互いに逆位相であることを示す。図は簡単のために、等振幅２波による線スペクトルを示したが、３波以上の複数スペクトルあるいは変調信号等による帯域をもったスペクトルであっても同様である。また、入力信号および増幅器１０２で発生する歪を含む周波数帯域をＢ１とし、その周波数帯域外をＢ２とする。

＜歪検出ループ：入力信号ａの増幅＞
Ｂ１の入力信号ａは、分配器１０１で２つの経路に分配される。一方の経路のＢ１の信号（入力信号ａ）は、結合器１１１でＢ２の信号ｇ（信号ｆ（歪）を周波数変換したもの）を重畳して信号ｂとなる。信号ｂは増幅器１０２で増幅されて信号ｃとなる。ここで信号ｃは、Ｂ１の入力信号ａを増幅して得られる希望信号および歪と、Ｂ２の信号ｇを増幅したものを示すが、入力信号ａの増幅によりＢ２の帯域に漏洩する電力、信号ｇの増幅によりＢ２の帯域に発生する歪およびＢ１の帯域に漏洩する電力は、入力信号ａの増幅によりＢ１の帯域に発生する歪と比較して微小であるため無視している。

信号ｃは分配器１１２で２分配され、フィルタ１１３および周波数変換器１１８にそれぞれ入力される。フィルタ１１３は通過帯域がＢ１に設定され、信号ｃからＢ１の入力信号ａを増幅して得られる希望信号および歪のみを通過する。この希望信号および歪は、分配器１０３を介して歪除去ループに出力されるとともに、その一部の信号ｄ（減衰した希望信号と歪）が分岐され、歪検出用として結合器１０７に入力される。

＜歪検出ループ：歪の検出＞
分配器１０１から他方の経路に分配されたＢ１の信号（入力信号ａ）は、遅延部１０４、位相制御部１０５、振幅制御部１０６を介して信号ｅとなり、結合器１０７へ入力される。遅延部１０４は、分配器１０１で２つの経路に別れて結合器１０７へ入力する信号ｄと信号ｅの時間差が等しくなるように調整する。結合器１０７で信号ｄと信号ｅを結合した信号ｆは分配器１０８に入力され、その一部の信号が電力検出器１０９に入力されて信号電力が検出される。制御回路１１０は、この信号電力が最小になるように位相制御部１０５および振幅制御部１０６を制御する。すなわち、結合器１０７で信号ｄと信号ｅの入力信号成分が等振幅逆位相合成されるように、分配器１０１で分配された信号の振幅と位相を調整する。これにより、結合器１０７の出力は、増幅後に分配器１０３の分配によって減衰した希望信号と歪である信号ｄから希望信号が除去された歪のみとなり、信号ｆとして出力される。なお、位相制御部１０５および振幅制御部１０６は、分配器１０１から分配器１０３の経路、あるいは分配器１０３から結合器１０７の経路のいずれかにあってもよい。

＜歪除去ループ：歪の増幅＞
結合器１０７から出力されるＢ１の信号ｆ（歪）は、分配器１０８を介して周波数変換部１１６に入力される。周波数変換部１１６では、分配器１１５を介して入力される発振器１１４の出力信号とＢ１の信号ｆを混合し、信号ｆの周波数と発振器１１４の周波数の差周波数および和周波数の信号を出力する。この差周波数または和周波数がＢ２になるように発振器１１４の周波数が設定される。フィルタ１１７は、差周波数および和周波数の信号のうちＢ２の帯域にある信号を選択する。これにより、Ｂ１の信号ｆ（歪）からＢ２に周波数変換された信号ｇ（歪）が結合器１１１に入力される。

Ｂ１からＢ２に周波数変換された歪は、結合器１１１で入力信号に重畳されて信号ｂとなり、増幅器１０２で同時に増幅される。増幅された信号ｃは分配器１１２で２分配され、その一方が周波数変換器１１８に入力される。周波数変換部１１８では、分配器１１５を介して入力される発振器１１４の出力信号と信号ｃを混合し、信号ｃの周波数と発振器１１４の周波数の差周波数および和周波数の信号を出力する。フィルタ１１９は、差周波数および和周波数の信号のうちＢ１の帯域にある信号を選択する。これにより、元の信号ｆに対応するＢ１の信号ｈ（歪）が歪除去ループの位相制御部２０２に入力される。

このように、歪検出ループで検出されたＢ１の歪は、Ｂ２に周波数変換してＢ１の入力信号とともに増幅器１０２で増幅し、増幅されたＢ２の歪を再度Ｂ１に周波数変換して取り出すことにより、増幅器１０２で増幅されたＢ１の歪を得ることができる。すなわち、増幅器１０２は従来構成における補助増幅器２０１の機能を果たし、補助増幅器２０１の削減が可能になる。なお、周波数変換器１１６，１１８における２回の周波数変換は、発振器１１４の出力を分配器１１５で分配して共用しているために、発振器１１４の周波数偏移や位相偏移の影響をほとんど受けることがない。

＜歪除去ループ：歪の除去＞
歪検出ループで検出され、増幅された歪である信号ｈは、位相制御部２０２、振幅制御部２０３を介して信号ｉとなり、結合器２０４へ入力される。信号ｉは、信号ｈの振幅と位相が調整されたものである。一方、歪検出ループのフィルタ１１３、分配器１０３を介して出力されたＢ１の信号（希望信号と歪）は、遅延部２０５を介して結合器２０４へ入力される。遅延部２０５は、結合器２０４へ遅延部２０５を介して入力する信号ｊと信号ｉの時間差が等しくなるように調整する。結合器２０４から出力される信号は分配器２０６に入力され、その一部の信号が電力検出器２０７に入力されて信号電力が検出される。制御回路２０８は、この信号電力が最小になるように位相制御部２０２および振幅制御部２０３を制御する。すなわち、結合器２０４で結合される歪成分が等振幅逆位相合成されるように、増幅された信号ｈの振幅と位相を調整する。これにより、結合器２０４の出力は、増幅された希望信号と歪である信号ｊから歪が除去された希望信号のみとなり、分配器２０６から出力信号ｋとして出力される。なお、位相制御部２０２および振幅制御部２０３は、分配器１０３から分配器２０６の経路にあってもよい。

（第２の実施形態）
図２は、本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第２の実施形態を示す。本発明は、歪検出ループで検出された歪を入力信号を増幅する増幅器１０２で増幅して歪除去ループに送出することを特徴としており、第１の実施形態では増幅器１０２に入力する歪を周波数変換する構成であった。本実施形態は、入力信号を周波数変換する構成であり、歪検出および歪除去の基本的な部分は第１の実施形態と同様であり、対応する部分には同一符号を付す。

＜歪検出ループ：入力信号の増幅＞
Ｂ１の入力信号は、分配器１０１で２つの経路に分配される。一方の経路のＢ１の信号（入力信号）は、周波数変換部１１６に入力される。周波数変換部１１６では、分配器１１５を介して入力される発振器１１４の出力信号とＢ１の入力信号を混合し、入力信号の周波数と発振器１１４の周波数の差周波数および和周波数の信号を出力する。この差周波数または和周波数がＢ２になるように発振器１１４の周波数が設定される。フィルタ１１７は、差周波数および和周波数の信号のうちＢ２の帯域にある入力信号を選択する。

Ｂ１からＢ２に周波数変換された入力信号は結合器１１１に入力され、結合器１０７、分配器１０８を介して入力されるＢ１の歪と重畳され、増幅器１０２で同時に増幅される。増幅された信号は分配器１１２で２分配され、その一方が周波数変換器１１８に入力される。周波数変換部１１８では、分配器１１５を介して入力される発振器１１４の出力信号と分配器１１２で分配された信号を混合し、各周波数の差周波数および和周波数の信号を出力する。フィルタ１１３は、差周波数および和周波数の信号のうち元の入力信号に対応するＢ１の信号を選択する。このＢ１の信号（入力信号を増幅した希望信号および歪）は、分配器１０３を介して歪除去ループに出力されるとともに、その一部の信号ｄ（減衰した希望信号と歪）が分岐され、歪検出用として結合器１０７に入力される。なお、周波数変換器１１６，１１８における２回の周波数変換は、発振器１１４の出力を分配器１１５で分配して共用しているために、発振器１１４の周波数偏移や位相偏移の影響をほとんど受けることがない。歪検出ループにおける歪検出は、第１の実施形態と同様である。

＜歪除去ループ：歪の増幅＞
結合器１０７から出力されるＢ１の歪は、分配器１０８を介して結合器１１１に入力される。このＢ１の歪は、Ｂ１からＢ２に周波数変換された入力信号と結合器１１１で重畳され、増幅器１０２で同時に増幅される。増幅された信号は分配器１１２で２分配され、フィルタ１１９および周波数変換器１１８にそれぞれ入力される。フィルタ１１９は通過帯域がＢ１に設定され、Ｂ２の入力信号（希望信号および歪）とＢ１の歪からＢ１の歪のみを通過し、歪除去ループの位相制御部２０２に入力される。歪除去ループにおける歪除去は、第１の実施形態と同様である。

このように、歪検出ループで検出されたＢ１の歪は増幅器１０２で増幅された後に、Ｂ２に周波数変換されている入力信号と分離して得ることができる。すなわち、増幅器１０２は従来構成における補助増幅器２０１の機能を果たし、補助増幅器２０１の削減が可能になる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態の歪検出ループは、増幅器１０２の入力信号と出力信号の等振幅逆位相合成により信号成分を相殺し、増幅器１０２の出力信号に含まれる増幅器１０２で発生した歪を検出する構成であった。すなわち、電力検出器１０９および制御回路１１０では、検出される信号電力が最小になるように制御することにより信号成分が相殺される構成であった。そのため、歪検出ループ（位相制御部１０５および振幅制御部１０６）の調整では、等振幅逆位相合成の対象となる入力信号が必ず入力されることが前提であった。第３の実施形態では、入力信号が断続する、あるいは断の場合でも、歪検出ループの調整が可能なように、等振幅逆位相合成の対象としてパイロット信号を用いる構成を特徴とする。

図３は、本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第３の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態の構成に適用したものであり、第１の実施形態と対応する部分には同一符号を付す。なお、第２の実施形態にも同様に適用可能である。

図において、Ｂ１のパイロット信号を発生する発振器３０１を備え、このパイロット信号を結合器３０２で入力信号に重畳して歪検出ループに入力する。歪検出ループおよび歪除去ループの構成および動作は第１の実施形態と同様である。ただし、歪検出ループの電力検出部１０９および制御回路１１０では、入力信号とパイロット信号が重畳して入力される場合には両信号が共に等振幅逆位相合成されるように制御し、パイロット信号のみが入力される場合には、パイロット信号が等振幅逆位相合成されるように制御する。これにより、入力信号が断続する場合でも、パイロット信号がその代わりとなって歪検出ループにおいて増幅器１０２の歪を検出し、さらに歪除去ループの調整が可能になる。なお、結合器３０２に代えて、入力信号とパイロット信号を切り替えて入力する切替器を用いてもよい。

（第４の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態の歪除去ループは、増幅器１０２の出力信号と歪検出ループで検出された歪の等振幅逆位相合成により歪成分を相殺し、歪のない出力信号を出力する構成であった。すなわち、電力検出器２０７および制御回路２０８では、検出される信号電力（歪成分）が最小になるように制御することにより歪成分が相殺される構成であった。そのため、歪除去ループ（位相制御部２０２および振幅制御部２０３）の調整では、歪検出ループの増幅器で歪が発生し、歪除去ループに等振幅逆位相合成の対象となる歪が入力されることが前提であった。第４の実施形態では、入力信号が断続する、あるいは断の場合（歪の発生が断続する、あるいは歪が発生しない場合）でも、歪除去ループの調整が可能なように、等振幅逆位相合成の対象としてパイロット信号を用いる構成を特徴とする。

図４は、本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態の構成に適用したものであり、第１の実施形態と対応する部分には同一符号を付す。なお、第２の実施形態にも同様に適用可能である。

図において、Ｂ１のパイロット信号を発生する発振器３０３を備え、このパイロット信号を結合器３０４でフィルタ１１３の出力信号に重畳して歪検出ループおよび歪除去ループに入力する。その他の歪検出ループおよび歪除去ループの構成および動作は第１の実施形態と同様である。ただし、入力信号が入力されずパイロット信号のみが入力される場合には、歪検出ループの電力検出部１０９および制御回路１１０では入力信号の等振幅逆位相合成による調整ができないので、パイロット信号が増幅器１０２で発生する歪および歪検出ループで検出される歪の代わりとして歪除去ループに送出される。これにより、歪除去ループの電力検出部２０７および制御回路２０８では、パイロット信号の等振幅逆位相合成による電力を検出することにより、歪除去ループの調整が可能となる。

なお、入力信号も入力されている場合には、電力検出部２０７および制御回路２０８は、パイロット信号のみの電力を選択的に検出して最小になるように制御することにより、歪除去ループの調整を容易に行うことができる。また、結合器３０２に代えて、フィルタ１１３の出力信号とパイロット信号を切り替えて入力する切替器を用いてもよい。

（第５の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態の歪検出ループは、結合器１０７に入力される２経路の信号成分が相殺されるように、位相制御部１０５および振幅制御部１０６でその一方の経路の位相と振幅を調整するものであった。しかし、増幅器１０２を含む経路では、周波数変換した歪成分を除去するフィルタ１１３を介して結合器１０７に入力される。そのため両経路の周波数特性が異なり、正確な歪を検出することができない場合があった。第５の実施形態では、両経路の周波数特性を等しくすることを特徴とする。

図５は、本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第５の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態の構成に適用したものであり、第１の実施形態と対応する部分には同一符号を付す。なお、第２の実施形態にも同様に適用可能である。

図において、分配器１０１、遅延部１０４、位相制御部１０５、振幅制御部１０６、結合器１０７の経路に、フィルタ１１３の周波数特性に相当する特性（通過帯域はＢ１）をもつフィルタ４０１を挿入する。これにより、両経路の周波数特性が等しくなり、増幅器１０２で発生した歪をより正確に検出することができる。

（第６の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態の歪除去ループは、歪検出ループの増幅器１０２で発生し、結合器１０７で検出して結合器２０４に入力される２経路の歪成分が相殺されるように、位相制御部２０２および振幅制御部２０３でその一方の経路の位相と振幅を調整するものであった。しかし、増幅器１０２で発生した歪はフィルタ１１３を介して結合器２０４に入力されるものの、歪検出ループの結合器１０７で検出される歪は、フィルタ１１３、フィルタ１１７、フィルタ１１９を介して結合器２０４に入力されることになる。したがって、両経路のフィルタの相違によって周波数特性が異なり、正確な歪を検出することができない場合があった。第６の実施形態では、両経路の周波数特性を等しくすることを特徴とする。

図６は、本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第６の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態の構成に適用したものであり、第１の実施形態と対応する部分には同一符号を付す。なお、第２の実施形態にも同様に適用可能である。

図において、分配器１０３、遅延部２０５、結合器２０４の経路に、フィルタ１１７およびフィルタ１１９の周波数特性に相当する特性（通過帯域はＢ１）をもつフィルタ４０２を挿入する。これにより、両経路の周波数特性が等しくなり、増幅器１０２で発生した歪をより正確に除去することができる。

本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第１の実施形態を示す図。 本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第２の実施形態を示す図。 本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第３の実施形態を示す図。 本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第４の実施形態を示す図。 本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第５の実施形態を示す図。 本発明のフィードフォワード型歪補償増幅器の第６の実施形態を示す図。 第１の実施形態の各部の周波数スペクトルの例を示す図。 増幅器の非線形特性の例を示す図。 増幅器の入力信号と出力信号のスペクトルの例を示す図。 従来のフィードフォワード型歪補償増幅器の構成例を示す図。 従来構成の各部の周波数スペクトルの例を示す図。

符号の説明

１０１、１０３、１０８、１１２、１１５、２０６ 分配器
１０２ 増幅器
１０４、２０５ 遅延部
１０５、２０２ 位相制御部
１０６、２０３ 振幅制御部
１０７、１１１、２０４、３０２、３０４ 結合器
１０９、２０７ 電力検出器
１１０、２０８ 制御回路
１１３、１１７、１１９、４０１、４０２ フィルタ
１１４、３０１、３０３発振器
１１６、１１８ 周波数変換器

Claims (6)

1. 非線形な入出力特性を有する増幅器と、
   前記増幅器の入力信号と出力信号の等振幅逆位相合成により信号成分を相殺し、前記増幅器の出力信号に含まれる前記増幅器で発生する歪を検出する歪検出手段と、
   前記増幅器の出力信号と前記歪検出手段で検出された歪の等振幅逆位相合成により歪成分を相殺し、歪のない出力信号を出力する歪除去手段と
   を備えたフィードフォワード型歪補償増幅器において、
   前記入力信号および前記増幅器で発生する歪を含む周波数帯域をＢ１とし、その周波数帯域外をＢ２としたときに、
   前記歪検出手段は、Ｂ１の入力信号とＢ１からＢ２に周波数変換された歪を前記増幅器に入力し、その出力信号からＢ１の出力信号を分波して前記歪除去手段へ出力するとともに、Ｂ１の入力信号とＢ１の出力信号の等振幅逆位相合成により前記増幅器で発生する前記Ｂ１の歪を検出する構成であり、
   前記歪除去手段は、前記歪検出手段で検出されたＢ１の歪をＢ２に周波数変換し、このＢ２の歪を前記増幅器に入力し、その出力信号を周波数変換し、Ｂ２からＢ１に周波数変換された歪を分波し、このＢ１の歪と前記歪検出手段から出力されたＢ１の出力信号の等振幅逆位相合成により歪成分を相殺して歪のない出力信号を出力する構成である
   ことを特徴とするフィードフォワード型歪補償増幅器。
2. 非線形な入出力特性を有する増幅器と、
   前記増幅器の入力信号と出力信号の等振幅逆位相合成により信号成分を相殺し、前記増幅器の出力信号に含まれる前記増幅器で発生する歪を検出する歪検出手段と、
   前記増幅器の出力信号と前記歪検出手段で検出された歪の等振幅逆位相合成により歪成分を相殺し、歪のない出力信号を出力する歪除去手段と
   を備えたフィードフォワード型歪補償増幅器において、
   前記入力信号および前記増幅器で発生する歪を含む周波数帯域をＢ１とし、その周波数帯域外をＢ２としたときに、
   前記歪検出手段は、Ｂ１の入力信号をＢ２に周波数変換し、このＢ２の入力信号とＢ１の歪を前記増幅器に入力し、その出力信号を周波数変換し、Ｂ２からＢ１に周波数変換された出力信号を分波して前記歪除去手段へ出力するとともに、Ｂ１の入力信号とＢ１の出力信号の等振幅逆位相合成により前記増幅器で発生する前記Ｂ１の歪を検出する構成であり、
   前記歪除去手段は、前記歪検出手段で検出されたＢ１の歪を前記増幅器に入力し、その出力信号からＢ１の歪を分波し、このＢ１の歪と前記歪検出手段から出力されたＢ１の出力信号の等振幅逆位相合成により歪成分を相殺して歪のない出力信号を出力する構成である
   ことを特徴とするフィードフォワード型歪補償増幅器。
3. 請求項１または請求項２に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器において、
   Ｂ１のパイロット信号を生成し、このパイロット信号を前記入力信号に重畳し、または前記入力信号に代えて前記歪検出手段に入力する手段を備え、
   前記歪検出手段は、前記パイロット信号を含む前記増幅器の出力信号と入力信号を結合した信号電力が最小になるように制御して等振幅逆位相合成を行う構成である
   ことを特徴とするフィードフォワード型歪補償増幅器。
4. 請求項１または請求項２に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器において、
   Ｂ１のパイロット信号を生成し、このパイロット信号を前記増幅器の出力信号から分波されたＢ１の出力信号に重畳し、またはＢ１の出力信号に代えて前記歪検出手段に入力する手段を備え、
   前記歪除去手段は、前記パイロット信号の電力が最小になるように制御して等振幅逆位相合成を行う構成である
   ことを特徴とするフィードフォワード型歪補償増幅器。
5. 請求項１または請求項２に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器において、
   前記歪検出手段に、前記増幅器の入力信号と出力信号を等振幅逆位相合成する２つの経路の周波数特性を等しくする手段を備えた
   ことを特徴とするフィードフォワード型歪補償増幅器。
6. 請求項１または請求項２に記載のフィードフォワード型歪補償増幅器において、
   前記歪除去手段に、前記増幅器の出力信号と前記歪検出手段から出力される歪を等振幅逆位相合成する２つの経路の周波数特性を等しくする手段を備えた
   ことを特徴とするフィードフォワード型歪補償増幅器。
   

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