JP2005341375A - 歪補償増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲の温度の変化等の環境の変化や経年変化等の利得変動によらず最適な歪補償状態を保持することを目的とする。
【解決手段】入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、
信号を増幅する増幅部と、前記増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、周囲の温度レベルを検出する温度検出部と、入力レベルを検出するに入力レベル検出部と、出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記増幅部のバイアスを制御し、さらに各構成を制御する制御部を有する歪補償増幅装置であって、前記制御部は前記入力レベル又は出力レベル又は温度レベルの各検出手段から検出された値からバイアスを変化させるか否かを判断し、バイアスを変化させることを判断した場合は、歪が最小になるようにバイアスを変化させることを制御することを特徴とする歪補償増幅装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、増幅時に発生する歪を、プリディストーション（ＰＤ）方式により補償する歪補償増幅装置に関するものである。また、本発明に係る増幅装置は、例えば、移動通信システムなどの無線通信システムに備えられる基地局装置や中継増幅装置などに適用することが可能である。

ここで、無線通信システムとしては、例えば、携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Personal Handy Phone System）などの種々なシステムが用いられてもよ
い。

また、通信方式としては、例えば、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式
やＷ（Wide band）-CDMA方式やＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)方式やＦＤＭ
Ａ(Frequency Division Multiple Access)方式などの種々な方式が用いられてもよい。

ここで、本発明に係る増幅装置などの構成としては、必ずしも、以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。

また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な分野に適用することが可能なものである。

従来の歪補償増幅装置として、ＰＤ方式による歪補償増幅装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、ＰＤ方式による従来の歪補償増幅装置について説明する。図2は、従来の歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。1は入力端、２はプリアンプ３、５、６、７、１５は方向性結合器、4は例えば遅延線で構成される遅延部、１０は歪発生素子、１４は入力された信号を増幅する増幅部、１２は各構成を制御する制御部、１６は出力端、である。

さらに、方向性結合器６と方向性結合器7の間に可変減衰器８、可変位相器９を設ける。方向性結合器7と方向性結合器５の間に可変減衰器１１、可変位相器１２を設け、方向性結合器５と増幅部１４の間に可変減衰器１３を設ける。
ここでは方向性結合器６、７、可変減衰器８、可変位相器９、歪発生素子１０を、増幅部により増幅されたときに発生する歪を相殺する歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と呼ぶ。

可変減衰器８と可変位相器９は、方向性結合器６で分配された信号ｄと、同じく方向性結合器６で分配され歪発生素子１０からの出力信号となった信号ｆとの位相、振幅を調整するものである。信号ｄの位相、振幅を信号ｆに合わせて調整することにより、信号ｆの歪成分以外の成分が信号ｄの成分により相殺され、信号ｇでは増幅部１４で発生する歪と同等の信号のみを抽出することができる。

可変減衰器１１、可変位相器１２は、信号ｇを信号ｂに合わせて振幅、位相を調整するものである。これにより、方向性結合器6の出力信号ｈが増幅部１４により増幅されたとき、予め与えた歪成分、ここでは信号ｇの成分が相殺されるようになる。

可変減衰器８、１１、可変位相器９、１２は、例えば入力信号レベルを検出した信号ｋや出力信号レベルｊ、さらに歪発生素子の出力である信号ｆの一部を検出した信号ｌ、方向性結合器15からの出力信号の歪成分である信号mなどの値から制御部１７が各減衰器、位相器を制御するものである。

続いて動作を説明する。
以下、本実施例における歪補償増幅装置の動作について説明する。
入力端１から入力された信号ａはプリアンプ２を経由して方向性結合器３へ入力される。方向性結合器３にて信号は分配され、一方は信号ｂとして遅延部４へ、他方は信号ｃとして方向性結合器６へ入力される。方向性結合器６にてさらに信号が分配され、一方は信号ｄとして可変減衰器８、可変位相器９を経由して方向性結合器７へ、他方の信号ｅは歪発生素子１０へ入力され、そこで歪発生素子の歪成分を合成し、信号ｆとなる。信号ｄと信号ｆは方向性結合器で合成される。このとき、信号ｄとｆは逆相となるようにする。方向性結合器７で合成後の信号ｇではほぼ歪成分のみが出力される。

信号ｂと信号ｇは方向性結合器５で結合され、信号ｈが生成される。信号ｈは歪成分と信号ｂが合成されたものであり、増幅部１４により増幅される。増幅されることにより、予め歪ませた成分、つまり信号ｇの成分が相殺され、信号ｉでは歪の無い増幅された信号成分のみが出力される。信号ｊは増幅された信号ｉの一部を検出したものであり、ここでは出力レベルを検出する。信号ｋは入力信号の一部を検出したものであり、入力レベルを検出することができる。信号lは歪発生素子からの出力信号ｆの一部を検出したものであり、信号ｍは信号ｉの歪成分を検出したものである。
制御部１７は信号ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを読みこみ、歪成分が出力されない、もしくは規定のレベル以下になるように、それらの値に応じて可変減衰器８、１１、１３、可変位相器９、１２、１４を制御する。

ここで、歪発生素子１０や増幅部１４は個々のデバイスから構成されており、デバイスは、並列に設けても良く、また直列に設けても良い。さらに、直列、並列の組み合わせでも良い。

特開２０００−２６１２５２号公報 （第３−４頁、第１図）

以上説明したプリディストーション増幅器は、増幅部１４の終段素子で発生する歪が送信増幅器の特性に大きくかかわってくるため、素子のドレイン電流値により増幅器の特性が大きく変わる。
信号を増幅する増幅素子は、環境の変化、経年変化等により特性の劣化が起こることがある。このような場合、前述したように、例えば信号ｍ等の値に応じて各可変振幅・位相器を制御していたが、それだけでは特性劣化を防ぐことができなかった。ヒートランを行うことにより素子の経年変化を少なくすることは可能であるが、増幅器の歪特性の劣化を完全に無くす事は不可能であった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、環境の変化や経年変化による増幅素子の劣化によるプリディストーション増幅器の歪特性劣化を防ぎ、安定した歪補償動作を実現することを目的とする。

上述した課題を解決するため、入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、信号を増幅する増幅部と、前記増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、周囲の温度レベルを検出する温度検出部と、入力レベルを検出するに入力レベル検出部と、出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記増幅部のバイアスを制御し、さらに各構成を制御する制御部を有する歪補償増幅装置であって、前記制御部は前記入力レベル又は出力レベル又は温度レベルの各検出手段から検出された値からバイアスを変化させるか否かを判断し、バイアスを変化させることを判断した場合は、歪が最小になるようにバイアスを変化させることを制御することを特徴とする歪補償増幅装置を提供する。

本発明によれば、周囲の温度の変化等の環境の変化や経年変化等の利得変動によらず最適な歪補償状態を保持する効果を有する。

本発明の歪補償増幅装置は、周囲の温度の変化等の環境の変化や経年変化等による歪特性の劣化を防止するプリディストーション方式歪補償増幅装置に関するものである。以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施例における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図１において、図２と同一符号は図２に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施例では、図２の制御部１７の代わりに制御部１０１を、増幅部１４の近傍に温度検出部１０２を備えている。温度検出部１０２により検出された値は温制御部が認識する。

以下、本実施例における歪補償増幅装置の動作について説明する。
入力端１から入力された信号ａ１はプリアンプ３を経由して方向性結合器３へ入力される。方向性結合器３にて信号は分配され、一方は信号ｂ1として遅延部４へ、他方は方向性結合器６へ入力される。方向性結合器６にてさらに信号が分配され、一方は信号ｄ1として可変減衰器８、可変位相器９を経由して方向性結合器７へ、他方の信号ｅ1は歪発生素子１０へ入力され、そこで歪発生素子の歪成分を合成し、信号ｆ1となる。信号ｄ1と信号ｆ1は方向性結合器で合成される。このとき、信号ｄ1とｆ1は逆相となるようにする。方向性結合器７で合成後の信号ｇ1ではほぼ歪成分のみが出力される。

信号ｂ1と信号ｇ1は方向性結合器５で結合され、信号ｈ1が生成される。信号ｈ1は歪成分と信号ｂが合成されたものであり、増幅部１４により増幅される。増幅されることにより、予め歪ませた成分、つまり信号ｇ1の成分が相殺され、信号ｉ1では歪の無い増幅された信号成分のみが出力される。信号ｊ1は増幅された信号ｉ1の一部を検出したものであり、ここでは出力レベルを検出する。信号ｋ1は入力信号の一部を検出したものであり、入力レベルを検出することができる。信号l１は歪発生素子からの出力信号ｆ1の一部を検出したものであり、信号ｍ1は信号ｉ１の歪成分を検出したものである。信号ｎ１は温度レベルを検出した値である。
制御部は信号ｊ1、ｋ1、ｌ1、ｍ1、ｎ1を読みこみ、それに応じて可変減衰器８、１１、１３、可変位相器９、１２、１４、さらに増幅部１４のバイアスを制御する。

増幅部１４のバイアス制御について詳細に説明する。
制御部１０1は、信号ｊ1、ｋ1、ｌ1、ｍ1、ｎ1を読みこみ、その値に応じて可変減衰器８、１１、１３、可変位相器９、１２、１４を制御し、歪を無くすような歪補償動作を行う。
歪補償後、制御部１０１はさらに歪成分である信号ｍ1を検出する。このｍ1が規格以上の歪成分レベルであれば、制御部１０１は増幅素子のバイアスを制御させる。バイアスは、新たに検出した信号ｍ１が無くなるように、もしくは規格に満たないレベルまで下げるように制御する。

ここで増幅部１４におけるバイアス制御は、特に最も影響のある最終段の増幅素子に対して行われるが、それに限るものではなく、増幅部の各素子に行っても良い。
さらに、バイアス制御のタイミングとして、上記のように歪補償動作後、歪を検出した場合にバイアスを変化させるだけでなく、ある一定期間毎に行っても良く、また環境変化、例えば温度変化や、入力レベルが変化したとき、経年変化による増幅素子の劣化を検出したときに行っても良い。温度変化の場合、温度検出部１０２により変化を検出し、その検出値を元にしてバイアス制御を行う。経年変化による増幅素子の劣化の場合は、例えば入出力レベルから利得を算出し、その利得値に応じて経年変化による素子の劣化を判断し、その後その利得値に応じてバイアスの制御を行っても良い。

実施例１における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。 従来の歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

８、１１、１３…可変減衰器
９、１２…可変位相器
１７、１０１…制御部
１０…歪発生素子
１４…増幅部
３、５、6、７、１５…方向性結合器
１０２…温度検出部

Claims (1)

1. 入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、
   信号を増幅する増幅部と、前記増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、周囲の温度レベルを検出する温度検出部と、入力レベルを検出するに入力レベル検出部と、出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記増幅部のバイアスを制御し、さらに各構成を制御する制御部を有する歪補償増幅装置であって、
   前記制御部は前記入力レベル又は出力レベル又は温度レベルの各検出手段から検出された値からバイアスを変化させるか否かを判断し、バイアスを変化させることを判断した場合は、歪が最小になるようにバイアスを変化させることを制御することを特徴とする歪補償増幅装置。
   

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