JP2006279251A - フィードフォワード増幅器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 歪検出部において歪検出部ベクトル調整手段12、13が主増幅器により増幅される信号に対してベクトル調整し、歪レベル検出手段24が歪検出部により検出される歪信号のレベルを検出し、制御手段3が、検出される歪信号のレベルが小さくなるように歪検出部ベクトル調整手段によるベクトル調整を制御し、当該歪信号のレベルが第1の閾値以下となったことに応じて当該制御を停止し、当該歪信号のレベルが第2の閾値以上となったことに応じて当該制御を再開する。
【選択図】 図1
Description
図2には、フィードフォワード増幅器の構成例を示してある。
なお、図2では、後述する本発明の一実施例に係る図1に示されるのと概略的に同様な構成部分について同一の符号を用いて示してあるが、本発明を限定する意図は全く無い。
また、歪除去回路2に備えられた可変減衰器16と可変移相器17が、パイロットレベル検出器26により検出されるレベル(パイロットレベル)が最小となるように、制御回路3により制御される。
このような制御により、最終的に、主増幅器14で発生した歪信号が相殺されて、歪の無い増幅信号が出力される。
なお、増幅装置の歪補償に関し、歪補償後における増幅器により増幅された信号に含まれる増幅器で発生した歪成分の大きさを検出し、当該検出される歪成分の大きさが所定の閾値を超えた場合には、増幅器による増幅信号のレベルが低減されるように制御を行うことにより、例えば、歪補償後における増幅信号に含まれる歪成分の大きさが大きくなった場合においても、歪補償後における増幅信号に含まれる歪のレベルを低減させて、増幅装置の運用を継続することについて、例えば、特許文献1(特開2004−120451号公報)に記載されている。
例えば、入力信号が無信号となった場合には、可変減衰器12及び可変移相器13の制御とエラーレベルとは対応しなくなるが、このような状況でエラーレベルを最小とする制御を行うと、可変減衰器12や可変移相器13の制御が発散してしまう可能性があり、入力信号が復帰した時に収束するまでの時間を大きく要してしまうといった問題があった。
また、従来では、歪検出回路1と歪除去回路2との制御関係を特に規定していないが、例えば、歪検出回路1における制御が未収束である場合には、歪成分中から十分にキャリアを抑圧することができないため、歪除去回路2には正常状態に対して数十dB大きな歪成分の電力が入力されてしまい、このため、歪除去回路2において歪が発生し、結果として、主増幅器14の出力として劣化した信号が出力されてしまうといった問題があった。
すなわち、前記歪検出部において、歪検出部ベクトル調整手段が、前記主増幅器により増幅される信号に対してベクトル調整する。歪レベル検出手段が、前記歪検出部により検出される歪信号のレベルを検出する。そして、制御手段が、前記検出される歪信号のレベルが小さくなるように前記歪検出部ベクトル調整手段によるベクトル調整を制御し、前記検出される歪信号のレベルが第1の閾値以下(又は、第1の閾値未満)となったことに応じて当該制御を停止し、前記検出される歪信号のレベルが第2の閾値以上となった(又は、第2の閾値を超えた)ことに応じて当該制御を再開する。
また、歪検出部では、例えば、増幅信号と増幅されていない信号(基本信号)とを逆相で合成することにより、増幅信号から歪信号を検出する。増幅信号から基本信号を減じる精度に応じて、歪信号に基本信号の成分が残り、この成分が小さい方がより歪のみを検出したこととなる。
また、歪除去部では、例えば、歪信号を補助増幅器で増幅して、当該増幅歪信号と増幅信号とを逆相で合成することにより、増幅信号から歪信号を除去する。
ベクトル調整としては、例えば、信号の振幅を調整することと、信号の位相を調整することとの一方又は両方が行われる。
信号の振幅を調整する手段としては、例えば、可変な減衰量で信号を減衰させる可変減衰器や、可変な増幅量で信号を増幅する可変増幅器を用いることができる。
信号の位相を調整する手段としては、例えば、可変な位相変化量で信号の位相を変化させる可変移相器を用いることができる。
また、ベクトル調整の制御としては、例えば、信号の振幅を変化させる量(減衰量や、増幅量)を制御することや、信号の位相を変化させる量(位相変化量)を制御することが行われる。
また、第1の閾値や、第2の閾値としては、それぞれ、種々な値が用いられてもよい。
また、例えば、第1の閾値と比べて、第2の閾値の方が大きい。
すなわち、前記歪検出部において、パイロット信号挿入手段が、前記主増幅器により増幅される信号に対してパイロット信号を挿入する。前記歪除去部において、歪除去部ベクトル調整手段が、前記歪信号に対してベクトル調整する。パイロットレベル検出手段が、前記歪除去部により前記歪信号が除去された増幅信号に含まれるパイロット信号のレベルを検出する。そして、制御手段が、前記検出されるパイロット信号のレベルが小さくなるように前記歪除去部ベクトル調整手段によるベクトル調整を制御し、前記検出されるパイロット信号のレベルが第3の閾値以下(又は、第3の閾値未満)となったことに応じて当該制御を停止し、前記検出されるパイロット信号のレベルが第4の閾値以上となった(又は、第4の閾値を超えた)ことに応じて当該制御を再開する。
また、歪除去部ベクトル調整手段は、例えば、補助増幅器の前段において、ベクトル調整を行う。
また、第3の閾値や、第4の閾値としては、それぞれ、種々な値が用いられてもよい。
また、例えば、第3の閾値と比べて、第4の閾値の方が大きい。
すなわち、歪レベル検出手段が、前記歪検出部により検出される歪信号のレベルを検出する。前記歪除去部において、歪レベル減衰手段が、前記歪信号のレベルを減衰する。そして、制御手段が、前記検出される歪信号のレベルが第5の閾値以上となった(又は、第5の閾値を超えた)ことに応じて、前記歪レベル減衰手段により前記歪信号の減衰量を所定値以上とするかもしくは歪除去部を開ループとする。
ここで、第5の閾値としては、種々な値が用いられてもよい。
また、例えば、第2の閾値と比べて、第5の閾値の方が大きい。
すなわち、入力レベル検出手段が、前記増幅対象となる当該フィードフォワード増幅器への入力信号のレベルを検出する。そして、前記制御手段は、前記検出される入力信号のレベルに応じて前記閾値を変更すること、或いは、前記検出される入力信号のレベルが小さいことに応じて前記制御を停止すること、の一方又は両方を行う。
ここで、入力信号のレベルに応じて変更する閾値としては、第1の閾値〜第5の閾値までの任意の閾値が用いられてもよく、例えば、一部の閾値を変更することが行われてもよく、或いは、全部の閾値を変更することが行われてもよい。
また、入力信号のレベルが小さいことは、例えば、入力信号のレベルが所定の閾値以下(又は、所定の閾値未満)である場合に、そのように判定される。
すなわち、前記歪検出部において、歪検出部ベクトル調整手段が、前記主増幅器により増幅される信号に対してベクトル調整する。前記歪除去部において、歪除去部ベクトル調整手段が、前記歪信号に対してベクトル調整する。そして、制御手段が、前記歪検出部ベクトル調整手段によるベクトル調整の制御と前記歪除去部ベクトル調整手段によるベクトル調整の制御を時間的にずらして行う。
ここで、歪検出部の制御と歪除去部の制御を時間的にずらして行う態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
図1には、本発明の一実施例に係るフィードフォワード増幅器の構成例を示してある。
本例のフィードフォワード増幅器は、入力端T1及び出力端T2と、歪検出回路1と、歪除去回路2と、制御回路3を備えており、また、パイロット信号を用いた制御を行うための処理部として、パイロット信号を発生するシンセサイザ21と、歪検出回路1中の方向性結合器22と、歪除去回路2の後段の方向性結合器25と、パイロットレベル検出器26を備えており、また、エラーレベルを用いた制御を行うための処理部として、歪除去回路2中の方向性結合器23と、レベル検出器24を備えており、また、入力レベルを用いた制御を行うための処理部として、歪検出回路1の前段の方向性結合器27と、入力レベル検出器28を備えている。更に、信号経路a2、a3には、それぞれ信号を遅延させる遅延素子D1、D2を備えている。
なお、信号経路a1の通過時間と信号経路a2の通過時間との差が無視できるほど小さい場合には、信号経路a2に、信号を遅延させる遅延線などの遅延素子D1が設けられなくてもよい。
なお、信号経路a3の通過時間と信号経路a4の通過時間との差が無視できるほど小さい場合には、信号経路a3に、信号を遅延させる遅延線などの遅延素子D2が設けられなくてもよい。
そして、本例のフィードフォワード増幅器は、主に高周波帯で使用される線形増幅器としての機能を実現する。
増幅対象となるマルチキャリアなどの信号が入力端T1から入力される。
入力端T1から入力される信号は、方向性結合器27を介して、分配器11に入力される。
ここで、方向性結合器27は、入力信号の一部を取り出して、入力レベル検出器28へ出力する。
入力レベル検出器28は、入力信号のレベル(入力レベル)を検出して、その検出結果を表す信号を制御回路3へ出力する。
第1の可変減衰器12は、制御回路3により制御される減衰量で、入力信号を減衰させて(つまり、振幅を低減させて)、第1の可変移相器13へ出力する。
第1の可変移相器13は、制御回路3により制御される変化量で、入力信号の位相を変化させて、主増幅器14へ出力する。
主増幅器14は、入力信号を増幅して、電力合成器15へ出力する。これに際して、主増幅器14で非線形増幅が行われると、非線形歪が発生する。
方向性結合器22は、本例では、主増幅器14の内部に設けられており、増幅される基本信号にパイロット信号を注入する。これにより、主増幅器14から出力される増幅信号には、基本信号の成分とパイロット信号の成分が含まれる。
電力合成器15は、主増幅器14から信号経路a1を介して入力される増幅信号を、信号経路a3上の遅延素子D2を介して電力合成器19へ出力するとともに、当該増幅信号の一部と信号経路a2を介して入力される基本信号とを合成して、当該合成結果の信号を方向性結合器23を介して信号経路a4側の第2の可変減衰器16へ出力する。この合成結果の信号は、主増幅器14で発生した歪の成分を含む歪信号となる。
レベル検出器24は、入力される歪信号のレベル(エラーレベル)を検出して、その検出結果を表す信号を制御回路3へ出力する。
第2の可変減衰器16は、制御回路3により制御される減衰量で、入力される歪信号を減衰させて(つまり、振幅を低減させて)、第2の可変移相器17へ出力する。
第2の可変移相器17は、制御回路3により制御される変化量で、入力される歪信号の位相を変化させて、補助増幅器18へ出力する。
補助増幅器18は、入力される歪信号を増幅して、電力合成器19へ出力する。
ここで、方向性結合器25は、入力される歪除去後の増幅信号の一部を取り出して、パイロットレベル検出器26へ出力する。
パイロットレベル検出器26は、入力される歪除去後の増幅信号に含まれるパイロット信号の成分のレベル(パイロットレベル)を検出して、その検出結果を表す信号を制御回路3へ出力する。
制御回路3は、まず、レベル検出器24により検出されるエラーレベルが小さくなるように、歪検出回路1に備えられた第1の可変減衰器12の減衰量及び第1の可変移相器13の位相変化量を制御する。そして、検出されるエラーレベルが第1の閾値以下となった時点で、第1の可変減衰器12の減衰量及び第1の可変移相器25の位相変化量の制御を停止する。
第1の閾値としては、例えば、キャリア抑圧量(基本信号の抑圧量)が30dBに相当する値を用いる。
第2の閾値としては、例えば、キャリア抑圧量が28dBに相当する値を用いる。
このように、第1の可変減衰器12や第1の可変移相器13を常時制御するのではなく、エラーレベルがある値(第1の閾値)以下となったときに制御を停止し、ある値(第2の閾値)以上となったときに制御を再開する。
第3の閾値としては、例えば、相互変調歪(IM歪)が−52dBに相当する値を用いる。
第4の閾値としては、例えば、IM歪が−50dBに相当する値を用いる。
このように、第2の可変減衰器16や第2の可変移相器17を常時制御するのではなく、パイロットレベルがある値(第3の閾値)以下となったときに制御を停止し、ある値(第4の閾値)以上となったときに制御を再開する。
このように、歪検出回路1の制御と歪除去回路2の制御を同時に進行せずに、いずれか一方が制御されている状態であるか或いは両方が制御停止状態であるかのいずれかとなる。
なお、本例では切換器31は補助増幅器18の後段に備えているが、これに限定されるものではない。例えば、切換器31を第2の可変移相器17と補助増幅器18との間等に備えるようにしても良い。要は、信号経路a4上に切換器31を備えるようにすれば良い。
また、信号経路a4を遮断する以外にも。可変減衰器16の減衰量を所定量以上とすることにより、歪信号のレベルを無視できるほど小さくし、電力合成器19が信号経路a4に出力する信号に増幅信号の一部が含まれていることに起因して増幅信号のレベルが歪補償を行わないときよりも劣化するのを防ぐようにしても良い。また、可変減衰器16以外に新たに可変減衰器を信号経路a4上に設け、新たに設けた可変減衰器の減衰量が所定量以上となるようにしても良い。
第5の閾値としては、例えば、キャリア抑圧量が20dBに相当する値を用いる。
このような制御方式を用いることにより、制御の停止時には比較的短時間の入力信号の変化に対して追従しないことから、制御の安定化を図ることができる。
このような制御方式を用いることにより、制御の停止時には比較的短時間の入力信号の変化に対して追従しないことから、制御の安定化を図ることができる。
このような制御方式を用いることにより、歪検出回路1のループの未収束に起因して歪除去回路2からの出力が劣化してしまうようなことを防止することができる。
このような制御方式により、歪検出回路1のループが大幅に未収束であることに起因した出力信号の劣化を抑制することができる。
このような制御方式により、入力信号のレベルに対応して適切な歪補償を行うことができる。
また、本例のフィードフォワード増幅器では、入力レベルを監視して、入力レベルがゼロ又はそれに近い時には制御を停止させる。
このような制御方式により、例えば、歪検出回路1の制御が発散することを防ぐことができる。
以上のように、本例のフィードフォワード増幅器では、安定して信頼性の高い歪補償動作を実現することができる。
また、本例のフィードフォワード増幅器では、歪検出回路1に備えられた第1の可変減衰器12の機能や第1の可変移相器13の機能により歪検出部ベクトル調整手段が構成されており、歪除去回路2に備えられた第2の可変減衰器16の機能や第2の可変移相器17の機能により歪除去部ベクトル調整手段が構成されており、方向性結合器23の機能やレベル検出器24の機能により歪レベル検出手段が構成されており、シンセサイザ21の機能や方向性結合器22の機能によりパイロット信号挿入手段が構成されており、方向性結合器25の機能やパイロットレベル検出器26の機能によりパイロットレベル検出手段が構成されており、方向性結合器27の機能や入力レベル検出器28の機能により入力レベル検出手段が構成されており、制御回路3の機能により制御手段が構成されている。
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、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るフィードフォワード増幅器などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
Claims (5)
- 増幅対象となる信号を主増幅器で増幅して当該増幅信号から歪信号を検出する歪検出部と、前記増幅信号から前記検出された歪信号を除去する歪除去部を有したフィードフォワード増幅器において、
前記歪検出部において前記主増幅器により増幅される信号に対してベクトル調整する歪検出部ベクトル調整手段と、
前記歪検出部により検出される歪信号のレベルを検出する歪レベル検出手段と、
前記検出される歪信号のレベルが小さくなるように前記歪検出部ベクトル調整手段によるベクトル調整を制御し、前記検出される歪信号のレベルが第1の閾値以下又は第1の閾値未満となったことに応じて当該制御を停止し、前記検出される歪信号のレベルが第2の閾値以上となった又は第2の閾値を超えたことに応じて当該制御を再開する制御手段と、
を備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。 - 増幅対象となる信号を主増幅器で増幅して当該増幅信号から歪信号を検出する歪検出部と、前記増幅信号から前記検出された歪信号を除去する歪除去部を有したフィードフォワード増幅器において、
前記歪検出部において前記主増幅器により増幅される信号に対してパイロット信号を挿入するパイロット信号挿入手段と、
前記歪除去部において前記歪信号に対してベクトル調整する歪除去部ベクトル調整手段と、
前記歪除去部により前記歪信号が除去された増幅信号に含まれるパイロット信号のレベルを検出するパイロットレベル検出手段と、
前記検出されるパイロット信号のレベルが小さくなるように前記歪除去部ベクトル調整手段によるベクトル調整を制御し、前記検出されるパイロット信号のレベルが第3の閾値以下又は第3の閾値未満となったことに応じて当該制御を停止し、前記検出されるパイロット信号のレベルが第4の閾値以上となった又は第4の閾値を超えたことに応じて当該制御を再開する制御手段と、
を備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。 - 増幅対象となる信号を主増幅器で増幅して当該増幅信号から歪信号を検出する歪検出部と、前記増幅信号から前記検出された歪信号を除去する歪除去部を有したフィードフォワード増幅器において、
前記歪検出部により検出される歪信号のレベルを検出する歪レベル検出手段と、
前記歪除去部において前記歪信号のレベルを減衰する歪レベル減衰手段と、
前記検出される歪信号のレベルが第5の閾値以上となった又は第5の閾値を超えたことに応じて前記歪除去部での前記歪信号の減衰量を所定値以上とするかもしくは前記歪除去部を開ループとする制御手段と、
を備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のフィードフォワード増幅器において、
前記増幅対象となる当該フィードフォワード増幅器への入力信号のレベルを検出する入力レベル検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出される入力信号のレベルに応じて前記閾値を変更すること、或いは、前記検出される入力信号のレベルが小さいことに応じて前記制御を停止することの一方又は両方を行う、
ことを特徴とするフィードフォワード増幅器。 - 増幅対象となる信号を主増幅器で増幅して当該増幅信号から歪信号を検出する歪検出部と、前記増幅信号から前記検出された歪信号を除去する歪除去部を有したフィードフォワード増幅器において、
前記歪検出部において前記主増幅器により増幅される信号に対してベクトル調整する歪検出部ベクトル調整手段と、
前記歪除去部において前記歪信号に対してベクトル調整する歪除去部ベクトル調整手段と、
前記歪検出部ベクトル調整手段によるベクトル調整の制御と前記歪除去部ベクトル調整手段によるベクトル調整の制御を時間的にずらして行う制御手段と、
を備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
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