JP2006093873A - Ｅｅｒ変調増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高周波増幅器の電源制御によって振幅変調を行うとき、変調歪みを抑制すること。
【解決手段】 入力された高周波信号はポーラ変調部１０２で振幅信号と位相変調信号とに分離され、振幅信号は振幅増幅部１０４で増幅されて終段高周波増幅器１０７の電源端子に入力される。位相変調信号は前置高周波増幅器１０５と終段高周波増幅器１０７で増幅及び振幅変調が行われて変調増幅信号が出力される。このとき、終段高周波増幅器１０７は、方向性結合器１０６、遅延線１０８、振幅調整器１０９、移相器１１０、及び方向性結合器１１１からなるフィードフォワード回路１１３を用いてフィードフォワード制御を行い、振幅変調によって生じた変調増幅信号の特性劣化の改善を行う。つまり、終段高周波増幅器１０７に入力される位相変調信号の一部と終段高周波増幅器１０７から出力される漏洩信号とを同振幅・逆位相で加算して変調歪み成分を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波信号を位相成分及び振幅成分に分離して効率のよい変調増幅を行うＥＥＲ変調増幅装置に関する。

従来より、無線通信機などにおいては、高効率な変調増幅性能を有するＥＥＲ(Envelope Elimination and Restoration：包絡線除去及び復元)変調増幅装置を用いた増幅方式が利用されている。このＥＥＲ変調増幅装置は、ＢクラスまたはＥクラスの飽和増幅器を用いて高周波信号の増幅を行い、さらに、飽和増幅器における最終段増幅部の電源端子に振幅信号を入力することにより振幅変調を行っている。したがって、このＥＥＲ変調増幅装置は、本来の高周波増幅器による線形増幅機能に変調機能が付加された複合機能を有している（例えば、特許文献１参照）。尚、高周波増幅器による線形増幅は、歪補償回路による歪補償によって容易に実現することができる（例えば、特許文献２参照）。

図６は、従来から用いられているＥＥＲ変調増幅装置の基本的な回路構成図である。このＥＥＲ変調増幅装置は、ベースバンド入力端子４０１から入力された高周波信号を振幅成分と位相成分とに分離するポーラ変調部４０２と、振幅成分に分離された振幅信号を遅延させるためのインダクタンスなどの遅延線４０３と、振幅信号を増幅する振幅増幅部４０４と、位相成分に分離された高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）をプレ増幅する前置高周波増幅器４０５と、前置高周波増幅器４０５から出力された高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）を最終段で増幅すると共に振幅増幅部４０４から出力された振幅信号の振幅変調を行う終段高周波増幅器４０６とを備えた構成となっている。

このように構成されたＥＥＲ変調増幅装置において、ベースバンド入力端子４０１より入力された高周波信号は、ポーラ変調部４０２で振幅信号と一定振幅の高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）とに分離されて出力される。そして、ポーラ変調部４０２より出力された振幅信号は、遅延線４０３によって所定の信号遅延が行われた後に振幅増幅部４０４によって振幅増幅され、増幅された振幅信号は終段高周波増幅器４０６の電源端子に入力される。一方、ポーラ変調部４０２から出力された一定振幅の高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）は、前置高周波増幅器４０５でプレ増幅されて終段高周波増幅器４０６へ入力される。

ここで、終段高周波増幅器４０６の電源端子に振幅信号が入力されることによって、終段高周波増幅器４０６は、ポーラ変調部４０２から入力された高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の増幅と同時に振幅変調を行って変調増幅信号を出力端子４０７から出力する。このようにしてＥＥＲ変調増幅装置（ＲＦ位相変調信号）は高効率な変調合成を行うことができる。つまり、一定振幅の高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）は、ＢクラスまたはＥクラスの高周波飽和増幅器を用いることによって極めて高効率な信号増幅を行うことが可能となる。このとき、振幅増幅部４０４は、ＰＷＭ制御などによって極めて高効率に振幅信号の増幅を行うが、ここで行われるＰＷＭ制御については周知の技術であるのでその説明は省略する。

ところで、終段高周波増幅器４０６は、高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の増幅機能と電源制御による振幅変調の機能とを有しているため、広いダイナミックレンジで線形性の優れた振幅変調性能を得ることは極めて難しく、通常の使用状態では変調増幅信号に変調歪みなどが発生しやすい。特に、移動体通信の基地局増幅装置などでは、隣接チャネルの漏洩電力の仕様が厳しくなっているため、変調歪みによる隣接チャネルへのノイズを抑圧することは極めて重要な課題となっているので、このような変調歪みの発生は極力抑える必要がある。

そこで、変調増幅信号に変調歪みを発生させないような対策として、ベースバンド信号でのディジタル信号処理によって変調歪みを補償する技術が提案されている。この技術は、高周波増幅器の歪み発生要因である非線形特性を歪補償テーブルとしてベースバンド部にあらかじめ備えておき、高周波増幅器の出力信号が線形特性となるように、歪補償テーブルを参照してベースバンド信号に歪補正処理を施すものである（例えば，特許文献３参照）。
特許第３２０７１５３号公報 特公平７−８７３０３号公報 特開２００２−２２３１７１号公報

しかしながら、図６に示すようなＥＥＲ変調増幅装置における終段高周波増幅器は、振幅変調に対する基本的なダイナミックレンジを有していないので、上記の特許文献３に提案されているような変調歪み補償の方法では、出力される変調増幅信号に対して充分に変調歪みの補正が行われない。そのため、無線通信機などに好んで利用されるＥＥＲ変調増幅装置であるにもかかわらず、変調歪みによる隣接チャネルへのノイズを抑制することができないので、移動体通信などの基地局増幅装置として利用する場合の使い勝手が極めて悪い。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高周波増幅器の電源制御によって振幅変調を行うとき、広いダイナミックレンジで線形性が得られて変調歪みを抑制できるようなＥＥＲ変調増幅装置を提供することを目的とする。

本発明のＥＥＲ変調増幅装置は、ポーラ変調部が入力された高周波信号から位相変調信号と振幅信号とを分離し、高周波増幅器が振幅信号に基づいて自己の電源電圧を制御されることにより、その高周波増幅器から所望の変調増幅信号を出力するＥＥＲ変調増幅装置であって、高周波増幅器へ入力される位相変調信号の一部とその高周波増幅器の出力側に現われた漏洩信号とを同振幅かつ逆位相で加算するフィードフォワード回路を具備する構成を採る。

また、本発明のＥＥＲ変調増幅装置においては、前記ポーラ変調部は振幅検出器とＩ／Ｑ直交変調器とによって構成され、かつ、前記フィードフォワード回路は第１のフィードフォワード回路と第２のフィードフォワード回路とによる構成を採っている。そして、第１のフィードフォワード回路は、Ｉ／Ｑ直交変調器から出力される位相変調信号の一部と高周波増幅器から出力される漏洩信号とを、第１の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算し、出力される変調増幅信号より変調歪み成分のみを検出し、第２のフィードフォワード回路は、第１のフィードフォワード回路で検出された変調歪み成分を、第２の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算することによって変調歪み成分を除去するようにした構成を採っている。

また、本発明のＥＥＲ変調増幅装置においては、前記ポーラ変調部は振幅検出器とＩ／Ｑ直交変調器とによって構成され、かつ、前記フィードフォワード回路は第１のフィードフォワード回路と第２のフィードフォワード回路とによる構成を採っている。そして、第１のフィードフォワード回路は、Ｉ／Ｑ直交変調器から出力される位相変調信号の一部と歪み検出用変調増幅器から出力される漏洩信号とを第１の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算して、歪み検出用変調増幅器から出力される変調増幅信号から変調歪み成分を検出し、第２のフィードフォワード回路は、第１のフィードフォワード回路で検出された変調歪み成分を、第２の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算することによって変調歪み成分を除去するような構成を採っている。

請求項１に記載の発明によれば、高周波増幅器の入出力間にフィードフォワード回路を設けることにより、その高周波増幅器の入出力間のアイソレーションが改善され、充分なダイナミックレンジの振幅変調において変調歪みが除去されるので、変調特性の極めて優れた変調増幅信号を出力するＥＥＲ変調増幅装置を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ＥＥＲ変調増幅装置の入出力間に２つのフィードフォワード回路を設けることにより、高周波増幅器の電源制御によって振幅変調を行っても広いダイナミックレンジで極めて高精度な線形性が得られるために、出力される変調増幅信号の変調歪みをほぼ完全に抑制することができる。これによって、隣接チャネルの漏洩電力仕様が厳しい無線通信機器、基地局装置、あるいは移動体通信機器の増幅装置として利用しても、隣接チャネルへノイズ障害を及ぼすおそれはなくなるので、極めて使い勝手のよいＥＥＲ変調増幅装置を実現することができる。したがって、増幅効率が高く、かつ隣接チャネルへ漏洩電力が流れないような優れた変調増幅装置を構築することができる。

請求項３に記載の発明によれば、第１のフィードフォワード回路で変調歪みを検出するとき、別に設けた歪み検出用変調増幅器を変調増幅器としている。このため、終段の高周波増幅器より以降で遅延線を削除することができる。これによって、出力ラインに遅延線がない分だけの信号伝送ロスを低減することができるので、増幅効率の性能をさらに向上させることが可能となる。

本発明のＥＥＲ変調増幅装置は、高周波増幅器にフィードフォワード回路を付加することによって変調増幅信号の変調歪みを補正している。ここで用いられるフィードフォワード回路は、キャパシタンスＣと相互インダクタンスＭによって構成されていて信号を２つ系統に分けるための方向性結合器、インダクタンスからなる遅延線、高周波増幅器の入出力信号間の振幅調整を行うための可変抵抗などによる振幅調整器、及び高周波増幅器の入出力信号間の位相シフトを行う移相器などによる高周波回路によって構成されている。このように構成されたフィードフォワード回路によって、終段増幅器に入力される位相変調信号とその終段増幅器の出力側に現われる漏洩信号とを同振幅かつ逆位相で加算することによって漏洩信号をキャンセルし、結果として、出力される変調増幅信号に含まれる変調歪みを除去している。以下、本発明のＥＥＲ変調増幅装置について好適な実施の形態の幾つかを説明するが、重複する説明は可能な限り省略する。但し、説明の関係上で理解を容易にする部分については必要に応じて重複する説明も行う。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１におけるＥＥＲ変調増幅装置の回路構成図である。このＥＥＲ変調増幅装置は、ベースバンド入力端子１０１から入力された高周波のベースバンド信号（以下、高周波信号という）を振幅成分と位相成分とに分離するポーラ変調部１０２と、高周波信号から分離された振幅信号を遅延させるためのインダクタンスなどの遅延線１０３と、高周波信号から分離され遅延して入力された振幅信号を増幅する振幅増幅部１０４と、位相成分に分離された高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）をプレ増幅する前置高周波増幅器１０５と、前置高周波増幅器１０５から出力された高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）を最終段で増幅すると共に振幅増幅部１０４から出力された振幅信号に基づいて振幅変調を行う終段高周波増幅器１０７と、終段高周波増幅器１０７における入出力間のアイソレーション改善を行うためのフィードフォワード回路１１３とを備えて構成されている。

また、フィードフォワード回路１１３は、前置高周波増幅器１０５から出力された高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の一部を取り出す方向性結合器１０６と、方向性結合器１０６が取り出した高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）を終段高周波増幅器１０７の出力漏洩信号の位相に合わせるように遅延させる遅延線１０８と、方向性結合器１０６が取り出した高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の振幅と終段高周波増幅器１０７の出力側の漏洩信号の振幅とを一致させるための振幅調整器１０９と、方向性結合器１０６が取り出した高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の位相を終段高周波増幅器１０７の出力漏洩信号の位相にシフトさせるための移相器１１０と、終段高周波増幅器１０７の出力漏洩信号を取り出し、方向性結合器１０６が取り出した高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の一部と前記漏洩信号とを同振幅かつ逆位相で加算して変調歪み成分を除去する方向性結合器１１１とを備えて構成されている。

次に、図１に示す実施の形態１のＥＥＲ変調増幅装置の動作について説明する。ベースバンド入力端子１０１より入力された高周波信号は、ポーラ変調部１０２で振幅信号と一定振幅の高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）とに分離されて出力される。そして、ポーラ変調部１０２より出力された振幅信号は、遅延線１０３によって所定の信号遅延が行われた後に振幅増幅部１０４によって増幅され、増幅された振幅信号は終段高周波増幅器１０７の電源端子に入力される。

一方、ポーラ変調部１０２から出力された一定振幅の高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）は、前置高周波増幅器１０５でプレ増幅された後、方向結合器１０６を介して終段高周波増幅器１０７へ入力される。このとき、振幅増幅部１０４からの振幅信号が終段高周波増幅器１０７の電源端子へ入力されることによって、終段高周波増幅器１０７は、ポーラ変調部１０２から入力された高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の増幅と同時に振幅変調を行って高効率な変調増幅信号を出力端子１１２へ出力する。

ここで、終段高周波増幅器１０７は、上記のようにして高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の増幅及び変調を行うときに、振幅信号を用いた電源制御によって振幅変調を行っているので、終段高周波増幅器１０７から出力される変調増幅信号の特性が劣化してしまう。そこで、本発明では、方向性結合器１０６、遅延線１０８、振幅調整器１０９、移相器１１０、及び方向性結合器１１１からなるフィードフォワード回路１１３を用いて終段高周波増幅器１０７のフィードフォワード制御を行うことにより、振幅変調によって生成された変調増幅信号の特性劣化の改善を行っている。

以下、終段高周波増幅器１０７で行われる振幅変調特性の改善方法について、高周波信号の出力特性図を参照しながら詳しく説明する。図２は、フィードフォワード制御を行わないときとフィードフォワード制御を行ったときの、高周波増幅器による電源電圧と高周波信号の出力レベルとの関係を示す特性図である。図２において、横軸は電源電圧（ＶＤＳ）、縦軸は高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）を示している。尚、図２の特性図はＦＥＴによってＢ級増幅器を構成した場合の電源電圧（ＶＤＳ）対高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）の特性を示している。

図２の破線で示すように、フィードフォワード制御を行わないとき（つまり、ＦＦなしのとき）は、高周波増幅器は、ある電源電圧（ＶＤＳ）以上では電源電圧（ＶＤＳ）に比例して高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）は上昇しているが（つまり、ＶＤＳとＰ−outはリニアな比例関係にあるが）、ある電源電圧（ＶＤＳ）以下では電源電圧（ＶＤＳ）が変化しても高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）が変わらない。すなわち、通常の高周波増幅器は図２の破線で示すような特性を持っている。この原因は、高周波増幅器における入出力間のアイソレーションに起因するものであって、入力信号の一部が出力側に漏れることによって発生するものである。

一方、本発明のＥＥＲ変調増幅装置においては、図１に示すように終段高周波増幅器１０７の入出力間にフィードフォワード回路１１３を設けることにより、図２における実線のＦＦありの場合（つまり、フィードフォワード制御を行ったとき）の特性に示すように、電源電圧（ＶＤＳ）をほぼゼロボルトから上昇させた場合はそれに比例して高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）をリニアに上昇させることができる。つまり、終段高周波増幅器１０７による入力信号（高周波位相変調信号）の漏れ分をフィードフォワード回路１１３によって補償するようにフィードフォワード制御することにより、図２における実線のＦＦありの場合に示すように、電源電圧（ＶＤＳ）の全ての変動範囲において電源電圧（ＶＤＳ）と高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）の関係をリニアな比例関係にすることができる。

すなわち、終段高周波増幅器１０７の入出力間のアイソレーションに起因して生じる高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の出力側への漏れの対策として、フィードフォワード回路１１３を用いて、終段高周波増幅器１０７へ入力される高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の一部の信号（Ａ信号と云う）を方向性結合器１０６によって取り出す。さらに、終段高周波増幅器１０７の出力側における高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の漏洩信号（Ｂ信号と云う）を方向性結合器１１１によって取り出す。そして、方向性結合器１０６によって取り出されたＡ信号と方向性結合器１１１によって取り出されたＢ信号とを、方向性結合器１１１が同振幅かつ逆位相にして加算する。これによって、Ｂ信号、すなわち、終段高周波増幅器１０７へ入力される高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の漏洩信号はキャンセルされるので、終段高周波増幅器１０７の入出力間のアイソレーションに起因する変調増幅信号の特性劣化が改善され、図２の実線で示すようなリニアな電源電圧（ＶＤＳ）と高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）の特性が得られる。

ここで、フィードフォワード回路１１３に用いられる遅延線１０８は、方向性結合器１０６が取り出した高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）を遅延させて出力側の漏洩信号の位相に合わせるためのものである。また、振幅調整器１０９は、方向性結合器１０６が取り出した高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の振幅を出力側の漏洩信号の振幅に合わせるためのものである。さらに、移相器１１０は、方向性結合器１０６が取り出した高周波位相変調信号（ＲＦ位相変調信号）の位相を出力側の漏洩信号の位相にシフトさせるためのものである。

図３は、高周波増幅器から出力される変調増幅信号のスペクトラムを示す特性図であり、横軸に周波数（Ｆreq）を示し、縦軸に高周波信号の出力レベル（Ｐ−out）を示している。フィードフォワード制御を行わないとき（つまり、ＦＦなしのとき）は、図３の破線で示すように、変調増幅信号のスペクトラムは広い周波数範囲に広がっていて変調増幅信号の周波数特性はよくない。一方、図１に示すようなフィードフォワード回路１１３を用いることによって、図３の実線に示すように、変調増幅信号のスペクトラムは特定の周波数帯域で急峻になっていて（つまり、高いＱ値を示していて）変調増幅信号の周波数特性がかなり改善されている。

＜実施の形態２＞
図４は、本発明の実施の形態２におけるＥＥＲ変調増幅装置の回路構成図である。このＥＥＲ変調増幅装置は、ベースバンド入力端子２０１からの高周波信号を入力して高周波の振幅変調及び位相変調を有した変調信号を出力する直交変調器２０２と、ベースバンド入力端子２０１からの高周波信号を入力してベースバンド信号の振幅信号を出力する振幅検波器２０３と、振幅検波器２０３から出力された振幅信号を遅延させるためのインダクタンスなどの遅延線２０４と、遅延して入力された振幅信号を増幅する振幅増幅部２０５と、直交変調器２０２から出力された変調信号をプレ増幅する前置高周波増幅器２０７と、前置高周波増幅器２０７から出力された変調信号を最終段で増幅すると共に振幅増幅部２０５から出力された振幅信号に基づいて振幅変調を行う終段高周波増幅器２０８と、前置高周波増幅器２０７及び終段高周波増幅器２０８の入出力間のアイソレーションの改善を行うための第１のフィードフォワード歪み検出部２１９（第１のフィードフォワード回路）と、出力ラインにおけるアイソレーションの改善を行うための第２のフィードフォワード歪み除去部２２０（第２のフィードフォワード回路）とを備えて構成されている。

また、第１のフィードフォワード歪み検出部２１９は、入力側の方向性結合器２０６、出力側の方向性結合器２０９（第１の方向性結合器）、振幅調整器２１０、移相器２１１、及び遅延線２１２を備えて構成されている。さらに、第２のフィードフォワード歪み除去部２２０は、入力側の方向性結合器２０９、遅延線２１３、出力側の方向性結合器２１４（第２の方向性結合器）、振幅調整器２１５、移相器２１６、及び線形高周波増幅器２１７を備えて構成されている。尚、方向性結合器２０９は、第１のフィードフォワード歪み検出部２１９と第２のフィードフォワード歪み除去部２２０とで共有されている。

次に、図４に示す実施の形態２のＥＥＲ変調増幅装置の動作について説明する。ベースバンド入力端子２０１から入力された高周波信号は、振幅検波器２０３よりベースバンド信号の振幅信号として出力される。さらに、ベースバンド入力端子２０１から入力された高周波信号は、直交変調器２０２より高周波の振幅変調及び位相変調を有した変調信号として出力される。振幅検波器２０３から出力された振幅信号は、遅延線２０４と振幅増幅部２０５を介して終段高周波増幅器２０８の電源端子に入力される。

一方、直交変調器２０２より出力された高周波の変調信号は、方向性結合器２０６を介して前置高周波増幅器２０７から終段高周波増幅器２０８へ入力されるが、高周波増幅器は飽和増幅器であるために変調信号の振幅変調成分が除去され、位相変調成分のみが増幅されることになる。したがって、前置高周波増幅器２０７でプレ増幅された位相変調信号は、終段高周波増幅器２０８によって振幅変調が行われるが、終段高周波増幅器２０８の振幅変調性能に限界がある場合は充分な変調特性が得られない。

そこで、実施の形態２では、第１のフィードフォワード歪み検出部２１９と第２のフィードフォワード歪み除去部２２０の２つのフィードフォワード回路を備えることによって変調歪みの補正を行っている。つまり、第１のフィードフォワード歪み検出部２１９は、方向性結合器２０６、振幅調整器２１０、移相器２１１、遅延線２１２、方向性結合器２０９によって構成されるフィードフォワード回路によって、前置高周波増幅器２０７と終段高周波増幅器２０８で生じた変調歪みの補正を行う。言い換えれば、第１のフィードフォワード歪み検出部２１９の入力信号は直交変調部２０２の出力の振幅変調及び位相変調を有した変調信号であるので、この入力側の変調信号と終段高周波増幅器２０８の出力側の特性劣化した変調信号（漏洩信号）とを、方向性結合器２０９によって同振幅かつ逆位相で加算することにより、終段高周波増幅器２０８の出力側の変調信号より変調歪み成分のみが検出される。

さらに、第２のフィードフォワード歪み除去部２２０は、方向性結合器２０９、遅延線２１３、振幅調整器２１５、移相器２１６、線形高周波増幅器２１７、方向性結合器２１４で構成されたフィードフォワード回路になっているので、第１のフィードフォワード歪み検出部２１９で検出された終段高周波増幅器２０８の出力の変調歪み成分と出力ラインの漏洩信号とを、方向性結合器２１４によって同振幅かつ逆位相で加算することにより、出力ラインで生じた歪み成分を除去することができる。このようにして、出力端子２１８から変調歪みの補正された変調増幅信号を出力することができる。

＜実施の形態３＞
図５は、本発明の実施の形態３におけるＥＥＲ変調増幅装置の回路構成図である。このＥＥＲ変調増幅装置は、ベースバンド入力端子３０１からの高周波信号を入力して高周波の振幅変調及び位相変調を有した変調信号を出力する直交変調器３０２と、ベースバンド入力端子３０１からの高周波信号を入力してベースバンド信号の振幅信号を出力する振幅検波器３０３と、振幅検波器３０３から出力された振幅信号を遅延させるためのインダクタンスなどの遅延線３０４と、遅延して入力された振幅信号を増幅する振幅増幅部３０５と、直交変調器３０２から出力された変調信号を前段で増幅する例えばＢ級の前段高周波増幅器３０７と、前段高周波増幅器３０７で増幅された変調信号を中段で増幅する例えばＢ級の中段高周波増幅器３０８と、中段高周波増幅器３０８で増幅された変調信号を最終段で増幅すると共に振幅増幅部３０５から出力された振幅信号に基づいて振幅変調を行う例えばＢ級の終段高周波増幅器３０９と、前段高周波増幅器３０７、中段高周波増幅器３０８及び終段高周波増幅器３０９の入出力間のアイソレーション改善を行うための第１のフィードフォワード歪み検出部３２１（第１のフィードフォワード回路）と、出力ラインにおけるアイソレーション改善を行うための第２のフィードフォワード歪み除去部３２２（第２のフィードフォワード回路）とを備えて構成されている。

また、第１のフィードフォワード歪み検出部３２１は、方向性結合器３０６、歪み検出用変調増幅器３１０、振幅調整器３１１、移相器３１２、遅延線３１３、及び方向性結合器３１４（第１の方向性結合器）を備えて構成されている。さらに、第２のフィードフォワード歪み除去部３２２は、方向性結合器３１４、遅延線３１５、振幅調整器３１６、移相器３１７、線形高周波増幅器３１８、及び方向性結合器３１９（第２の方向性結合器）を備えて構成されている。尚、方向性結合器３１４は、第１のフィードフォワード歪み検出部３２１と第２のフィードフォワード歪み除去部３２２とで共有されている。

次に、図５に示す実施の形態３のＥＥＲ変調増幅装置の動作について説明する。ベースバンド入力端子３０１から入力された高周波信号は、振幅検波器３０３よりベースバンド信号の振幅信号を出力する。一方、直交変調器３０２は高周波信号の振幅変調及び位相変調を有した変調信号を出力する。

振幅検波器３０３から出力された振幅信号は、遅延線３０４及び振幅増幅部３０５を介して終段高周波増幅器３０９の電源端子に入力される。一方、直交変調器３０２から出力された高周波の変調信号は、方向性結合器３０６を介して前段高周波増幅器３０７、中段高周波増幅器３０８、及び終段高周波増幅器３０９によって増幅を行うが、高周波増幅器は飽和増幅器であるために、変調信号の振幅変調成分が除去されて、位相成分の変調信号（つまり、位相変調信号）のみが増幅される。このようにして増幅された位相変調信号は終段高周波増幅器３０９によって振幅変調が行われるが、終段高周波増幅器３０９の振幅変調性能に限界がある場合は充分な変調特性が得られない。

そこで、実施の形態３では、第１のフィードフォワード歪み検出部３２１と第２のフィードフォワード歪み除去部３２２の２つのフィードフォワード回路を備えることによって変調歪みの補正を行っている。つまり、第１のフィードフォワード歪み検出部３２１は、方向性結合器３０６、歪み検出用変調増幅器３１０、振幅調整器３１１、移相器３１２、遅延線３１３、及び方向性結合器３１４で構成されるフィードフォワード回路によって前段高周波増幅器３０７で生じた変調歪みの補正を行っている。言い換えれば、直交変調器３０２の出力の振幅変調及び位相変調を有した変調信号と歪み検出用変調増幅器３１０から出力される変調特性の劣化した信号とを取り出し、方向性結合器３１４によって同振幅かつ逆位相にして加算することにより、歪み検出用変調増幅器３１０の出力の変調信号より変調歪み成分のみを検出する。

一方、第２のフィードフォワード歪み除去部３２２は、方向性結合器３１４、遅延線３１５、振幅調整器３１６、移相器３１７、線形高周波増幅器３１８、及び方向性結合器３１９で構成されるフィードフォワード回路により、第１のフィードフォワード歪み検出部３２１で検出した歪み検出用変調増幅器３１０の出力の変調歪み成分と中段高周波増幅器３０８及び終段高周波増幅器３０９で生じた変調歪み成分とを取り出し、方向性結合器３１９によって同振幅かつ逆位相で加算することにより、終段高周波増幅器３０９より出力される変調増幅信号の歪み成分を除去している。

すなわち、図５に示す実施の形態３と図４に示す実施の形態２を比較すると、実施の形態２の場合は、第１のフィードフォワード歪み検出部２１９で歪み検出を行うとき、終段高周波増幅器２０８を変調増幅器としている。一方、実施の形態３の場合は、第１のフィードフォワード歪み検出部３２１で歪み検出を行うとき、別に設けた歪み検出用変調増幅器３１０を変調増幅器としている。したがって、実施の形態３の利点は、終段高周波増幅器３０９以降で遅延線を削除することができる点にある。これによって、遅延線がない分だけ伝送ロスを低減することができるので、増幅効率の性能をさらに向上させることができる。但し、歪み検出用増幅器３１０は低出力動作として電力消費への影響が少ないレベルとし、かつ終段高周波増幅器３０９の変調性能と極めて近い特性にする必要がある。

本発明によるＥＥＲ変調増幅装置は、変調性能や隣接チャネルの漏洩電力等の仕様要求が厳しい通信装置に対して高効率な特性を実現できる。したがって、移動体通信における基地局装置や端末機器のみならず、地上波ディジタルのテレビ送信機や高速な無線データ通信装置などの増幅器にも適用することができる。

本発明の実施の形態１におけるＥＥＲ変調増幅装置の回路構成図 フィードフォワード制御を行わないときと行ったときの、高周波増幅器による電源電圧と高周波信号の出力レベルとの関係を示す特性図 高周波増幅器から出力される変調増幅信号のスペクトラムを示す特性図 本発明の実施の形態２におけるＥＥＲ変調増幅装置の回路構成図 本発明の実施の形態３におけるＥＥＲ変調増幅装置の回路構成図 従来から用いられているＥＥＲ変調増幅装置の基本的な回路構成図

符号の説明

１０１、２０１、３０１ ベースバンド入力端子
１０２ ポーラ変調部
１０３、１０８、２０４、２１２、２１３、３０４、３１３、３１５ 遅延線
１０４、２０５、３０５ 振幅増幅部
１０５、２０７ 前置高周波増幅器
１０６、１１１、２０６、２０９、２１４、３０６、３１４、３１９ 方向性結合器
１０７、２０８、３０９ 終段高周波増幅器
１０９、２１０、２１５、３１１、３１６ 振幅調整器
１１０、２１１、２１６、３１２、３１７ 移相器
１１２、２１８、３２０ 出力端子
１１３ フィードフォワード回路
２０２、３０２ 直交変調器
２０３、３０３ 振幅検波器
２１７、３１８ 線形高周波増幅器
２１９、３２１ 第１のフィードフォワード歪み検出部
２２０、３２２ 第２のフィードフォワード歪み除去部
３０７ 前段高周波増幅器
３０８ 中段高周波増幅器
３１０ 歪み検出用変調増幅器

Claims (3)

1. ポーラ変調部が入力された高周波信号から位相変調信号と振幅信号とを分離し、高周波増幅器が前記振幅信号に基づいて自己の電源電圧を制御されることにより、その高周波増幅器から所望の変調増幅信号を出力するＥＥＲ変調増幅装置であって、
   前記高周波増幅器へ入力される前記位相変調信号の一部とその高周波増幅器の出力側に現われた漏洩信号とを同振幅かつ逆位相で加算するフィードフォワード回路を備えたことを特徴とするＥＥＲ変調増幅装置。
2. 前記ポーラ変調部は振幅検出器とＩ／Ｑ直交変調器とによって構成され、かつ、前記フィードフォワード回路は第１のフィードフォワード回路と第２のフィードフォワード回路とによって構成され、
   前記第１のフィードフォワード回路は、前記Ｉ／Ｑ直交変調器から出力される位相変調信号の一部と前記高周波増幅器から出力される漏洩信号とを、第１の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算し、出力される変調増幅信号より変調歪み成分のみを検出し、
   前記第２のフィードフォワード回路は、前記第１のフィードフォワード回路で検出された前記変調歪み成分を、第２の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算することによって前記変調歪み成分を除去することを特徴とする請求項１に記載のＥＥＲ変調増幅装置。
3. 前記ポーラ変調部は振幅検出器とＩ／Ｑ直交変調器とによって構成され、かつ、前記フィードフォワード回路は第１のフィードフォワード回路と第２のフィードフォワード回路とによって構成され、
   前記第１のフィードフォワード回路は、前記Ｉ／Ｑ直交変調器から出力される位相変調信号の一部と歪み検出用変調増幅器から出力される漏洩信号とを、第１の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算し、前記歪み検出用変調増幅器から出力される変調増幅信号から変調歪み成分を検出し、
   前記第２のフィードフォワード回路は、前記第１のフィードフォワード回路で検出された前記変調歪み成分を、第２の方向性結合器によって同振幅かつ逆位相で加算することによって前記変調歪み成分を除去することを特徴とする請求項１に記載のＥＥＲ変調増幅装置。

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