JP2006303981A - 歪み補償装置、方法、プログラムおよび前記歪み補償装置を備えたｉｑ変調器 - Google Patents

Abstract

【課題】 アップコンバータの歪みを補償する。
【解決手段】 入力Vpおよびローカル周波数信号（sin(ω_LO)）が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²＋A3×Vp³を有する信号およびローカル周波数信号を乗算する乗算器１０と、入力Vpに第一調整利得N2を乗じる第一利得調整器２２と、入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じる第二利得調整器３２と、前記乗算器の出力から第一利得調整器２２および第二利得調整器３２の出力を減ずる減算器４２と、減算器４２の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを備えた歪み補償装置１によれば、乗算器１０の二次歪みおよび三次歪みをキャンセルできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アップコンバートすることにより得られたRF(Radio Frequency)信号の歪み補償に関する。

従来より、パワーアンプの歪み補償として色々な手法が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。例えば、フィードバックにより歪み補償を行う技術（例えば、非特許文献１の「９．５．２ 帰還」、非特許文献２を参照）、LINC(Linear Amplification with Nonlinear Components)（例えば、非特許文献１の「９．５．４ LINC」、非特許文献３を参照）が知られている。このように、パワーアンプは周波数変換を行わないため、多くの歪み補償法が知られている。

RFマイクロエレクトロニクス ９．５線形化の手法 ｐ．３４２−ｐ．３５０ ヨハンソン、マットソン(M. Johansson and T.Mattsson),「トランスミッタ リニアリゼーション ユージング カルテシアン フィードバック フォア リニア ティーディーエムエー モデュレーション (Transmitter Linearization Using Cartesian Feedback for Linear TDMAModulation)」, Proc. IEEE Veh. TechConf., 1991年5月, p.439-444 コックス、リーク(D. C. Cox and R. P. Leek),「コンポーネント シグナル セパレーション アンド リコンビネーション フォア リニア アンプリフィケーション ウィズ ノンリニア コンポーネンツ(Component Signal Separation and Recombination for LinearAmplification with Nonlinear Components)」, IEEE Transactions on Communications, 1975年11月, Vol. 23, p. 1281-1287

しかしながら、アップコンバータは周波数変換を行うため、アップコンバータの歪み補償法は提案が少ない。

そこで、本発明は、アップコンバータの歪みを補償することを課題とする。

本発明にかかる歪み補償装置は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算する乗算器と、前記入力Vpに第一調整利得N2を乗じたものを、前記乗算器の出力から減ずる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを備えるように構成される。

上記のように構成された歪み補償装置によれば、乗算器は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算する。減算手段は、前記入力Vpに第一調整利得N2を乗じたものを、前記乗算器の出力から減ずる。非線型利得手段は、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する。

本発明にかかる歪み補償装置は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A3×Vp³を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算器と、前記入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じたものを、前記乗算器の出力から減ずる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを備えるように構成される。

上記のように構成された歪み補償装置によれば、乗算器は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A3×Vp³を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する。減算手段は、前記入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じたものを、前記乗算器の出力から減ずる。非線型利得手段は、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する。

また、本発明にかかる歪み補償装置は、前記減算手段が、前記入力Vpの三乗に第三調整利得N4を乗じたものおよび前記入力Vpの四乗に第四調整利得N5を乗じたものを、前記乗算器の出力から減じ、前記乗算器が、A1×Vp＋A2×Vp²＋A3×Vp³＋A4×Vp⁴＋A5×Vp⁵を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算し、前記非線型利得手段が、B1×Vrr＋B2×Vrr²＋B3×Vrr³＋B4×Vrr⁴＋B5×Vrr⁵を有する信号を出力するようにしてもよい。

本発明にかかるＩＱ変調器は、前記入力VpがＩ信号に基づくものである歪み補償装置であるＩ信号歪み補償装置と、前記入力VpがＱ信号に基づくものであり、前記ローカル周波数信号のかわりに前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられる歪み補償装置であるＱ信号歪み補償装置と、前記Ｉ信号歪み補償装置の出力と前記Ｑ信号歪み補償装置の出力とを加算する加算手段とを備えるように構成される。

本発明にかかる歪み補償装置は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I2×Ip²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q2×Qp²を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算器と、前記ＩＱ加算器の出力から、前記二乗加算器の出力の１／２乗に第一調整利得N2を乗じたものを減ずる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを備えるように構成される。

上記のように構成された歪み補償装置によれば、Ｉ乗算器は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I2×Ip²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算する。Q乗算器は、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q2×Qp²を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算する。ＩＱ加算器は、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算する。二乗加算器は、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する。減算手段は、前記ＩＱ加算器の出力から、前記二乗加算器の出力の１／２乗に第一調整利得N2を乗じたものを減ずる。非線型利得手段は、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する。

本発明にかかる歪み補償装置は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I3×Ip³を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q3×Qp³を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算器と、前記ＩＱ加算器の出力から、前記二乗加算器の出力に第二調整利得N3を乗じたものを減ずる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを備えるように構成される。

上記のように構成された歪み補償装置によれば、Ｉ乗算器は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I3×Ip³を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算する。Q乗算器は、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q3×Qp³を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算する。ＩＱ加算器は、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算する。二乗加算器は、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する。減算手段は、前記ＩＱ加算器の出力から、前記二乗加算器の出力に第二調整利得N3を乗じたものを減ずる。非線型利得手段は、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する。

本発明は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算する乗算工程と、前記入力Vpに第一調整利得N2を乗じたものを、前記乗算工程の出力から減ずる減算工程と、前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程とを備えるように構成される。

本発明は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A3×Vp³を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算工程と、前記入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じたものを、前記乗算工程の出力から減ずる減算工程と、前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程とを備えるように構成される。

本発明は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I2×Ip²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算工程と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q2×Qp²を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算工程と、前記Ｉ乗算工程および前記Ｑ乗算工程の出力を加算するＩＱ加算工程と、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算工程と、前記ＩＱ加算工程の出力から、前記二乗加算工程の出力の１／２乗に第一調整利得N2を乗じたものを減ずる減算工程と、前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程とを備えるように構成される。

本発明は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I3×Ip³を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算工程と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q3×Qp³を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算工程と、前記Ｉ乗算工程および前記Ｑ乗算工程の出力を加算するＩＱ加算工程と、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算工程と、前記ＩＱ加算工程の出力から、前記二乗加算工程の出力に第二調整利得N3を乗じたものを減ずる減算工程と、前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程とを備えるように構成される。

本発明は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算器と、前記乗算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記入力Vpに第一調整利得N2を乗じる第一利得調整処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、前記第一利得調整処理の処理結果が前記所定の値であるプログラムである。

本発明は、入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A3×Vp³を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算器と、前記乗算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じる第二利得調整処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、前記第二利得調整処理の処理結果が前記所定の値であるプログラムである。

本発明は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I2×Ip²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q2×Qp²を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、前記ＩＱ加算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算処理と、前記二乗加算処理の出力の１／２乗に第一調整利得N2を乗じる第一利得調整処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、前記第一利得調整処理の処理結果が前記所定の値であるプログラムである。

本発明は、Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I3×Ip³を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q3×Qp³を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、前記ＩＱ加算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算処理と、前記二乗加算処理の出力に第二調整利得N3を乗じる第二利得調整処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムであり、前記第二利得調整処理の処理結果が前記所定の値であるプログラムである。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。歪み補償装置１は、乗算器１０、前段利得調整器１２、第一利得調整器２２、二乗器３１、第二利得調整器３２、減算器４２、非線型アンプ（非線型利得手段）４４を備える。歪み補償装置１は、ベースバンド信号V_inをRF信号V_outにアップコンバートする装置である。アップコンバートするために乗算器１０を使用するが、その際、歪みが生じる。歪み補償装置１は、この歪みを補償する。

乗算器１０には、入力V_p（前段利得調整器１２から与えられる）およびローカル周波数信号（sin(ω_LO)）が与えられる。乗算器１０は、A₀＋A₁×V_p＋A₂×V_p ²＋A₃×V_p ³およびローカル周波数信号を乗算する。すなわち、下記の式のV_rを出力する。V_rを参照すると明らかなように、乗算器１０の出力には歪みが付加されている（歪みがなければ、A₀、A₂およびA₃の項は無い）。

A₀＋A₁×V_p＋A₂×V_p ²＋A₃×V_p ³は、A₁×V_p＋A₂×V_p ²を有する信号であると同時に、A₁×V_p＋A₃×V_p ³を有する信号でもある。

図２は、乗算器１０をモデル化した回路構成を示す図である。乗算器１０は、アンプ１０ａ、理想乗算器１０ｂを有するといったようにモデル化できる。アンプ１０ａは入力V_pを受けて増幅する（ゲインA₁）。しかし、オフセット（A₀）、二次歪み（A₂）、三次歪み（A₃）が発生してしまう。よって、アンプ１０ａはA₀＋A₁×V_p＋A₂×V_p ²＋A₃×V_p ³を出力する。理想乗算器１０ｂは、アンプ１０ａの出力に、ローカル周波数信号（sin(ω_LO)）を乗じて出力する。理想乗算器１０ｂは、特に歪みを生じない。このようにして、出力に歪みが付加される乗算器１０をモデル化できる。

前段利得調整器１２は、ベースバンド信号V_inに前段利得Pを乗じた信号V_pを出力する。すなわち、前段利得調整器１２の出力V_pは下記の式のように表される。

ただし、ベースバンド信号V_inは下記の式のように表される。

第一利得調整器２２は、前段利得調整器１２の出力V_pを受け、第一調整利得N₂を乗じた信号V_N2を出力する。すなわち、信号V_N2は下記の式のように表される。

二乗器３１は、前段利得調整器１２の出力V_pを受け、二乗して出力する。二乗器３１は、例えば、二つの入力端子に入力された信号を乗算して出力する周知の乗算器によって実装できる。すなわち、二つの入力端子の双方にV_pを与えればよい。

第二利得調整器３２は、二乗器３１の出力を受け、第二調整利得N₃を乗じた信号V_N3を出力する。すなわち、信号V_N3は下記の式のように表される。

減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、第一利得調整器２２の出力V_N2および第二利得調整器３２の出力V_N3を減じた信号V_rrを出力する。すなわち、信号V_rrは下記の式のように表される。

第一利得調整器２２および減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、入力V_pに第一調整利得N₂を乗じたものV_N2を減じる手段として機能する。しかも、二乗器３１、第二利得調整器３２および減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、入力V_pの二乗に第二調整利得N₃を乗じたものV_N3を減じる手段としても機能する。

非線型アンプ（非線型利得手段）４４は、減算器４２の出力V_rrを受け、RF信号V_outを出力する。RF信号V_outは下記の式のように表される。

RF信号V_outはB₁×V_rr＋B₂×V_rr ²を有する信号である。後述するように、非線型アンプ４４が二次歪みB₂を有することにより、乗算器１０の出力に付加された歪み（二次歪みおよび三次歪み）を補償できる。

次に、第一の実施形態の動作を説明する。

まず、ベースバンド信号V_inが前段利得調整器１２に与えられる。すると、ベースバンド信号V_inに前段利得Pが乗じられ、信号V_pが出力される。信号V_pは、乗算器１０、第一利得調整器２２および二乗器３１に与えられる。

乗算器１０には、信号V_pおよびローカル周波数信号（sin(ω_LO)）が与えられる。乗算器１０は、A₀＋A₁×V_p＋A₂×V_p ²＋A₃×V_p ³およびローカル周波数信号を乗算する。乗算器１０の出力V_rは減算器４２に与えられる。

第一利得調整器２２は、信号V_pを受け、第一調整利得N₂を乗じた信号V_N2を出力する。信号V_N2は減算器４２に与えられる。

二乗器３１は、信号V_pを受け、二乗して出力する。二乗器３１の出力は、第二利得調整器３２に与えられ、第二調整利得N₃を乗じた信号V_N3が出力される。信号V_N3は減算器４２に与えられる。

減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、第一利得調整器２２の出力V_N2および第二利得調整器３２の出力V_N3を減じた信号V_rrを出力する。

非線型アンプ（非線型利得手段）４４は、減算器４２の出力V_rrを受け、RF信号V_outを出力する。RF信号V_outは上記に示した通りであるが、ゲインB₁だけではなく、二次歪み（B₂）を有するものである。

ここで、第一調整利得N₂を適宜設定すると乗算器１０の二次歪み（A₂）がキャンセルできる。しかも、第二調整利得N₃を適宜設定すると乗算器１０の三次歪み（A₃）がキャンセルできる。すなわち、乗算器１０の歪みの補償が可能である。そこで、下記に、二次歪みの補償および三次歪みの補償について説明する。
（１）二次歪みの補償について
まず、第二調整利得N₃を０として、二次歪みを求める。二次歪みの周波数は、ω_LO±2ω_aである。そこで、sin(ω_LO±2ω_a)の係数を求めれば、二次歪みとなる。

求め方は、まず、上記の式をV_out
= f(V_in)の形にする。f(V_in)にはsinとcosとの乗算の項が含まれているので、sinとcosとの加算の形式に変換する。これにより、sin(ω_LO±2ω_a)の項が出てくるので、その係数を求めることができる。ただし、極端に非線型なときは考えないものとし、Pの乗数が多いものは削除する。

すると、二次歪みは、下記の式のように表される。

ここで、二次歪みの第一項は、下記の式のように表される。

二次歪みの第一項には、第一調整利得N₂が含まれておらず、A₂およびB₁が含まれている。よって、乗算器１０の二次歪みが非線型アンプ４４により増幅（ゲイン：B₁）されたものであることがわかる。

また、二次歪みの第二項は、下記の式のように表される。

二次歪みの第二項には、第一調整利得N₂が含まれており、B₂も含まれている。よって、第一利得調整器２２および減算器４２によって生成された信号が、非線型アンプ４４の二次歪みを引き起こしていることがわかる。

すなわち、歪み補償装置１の二次歪みは、（乗算器１０の二次歪み）＋（非線型アンプ４４の二次歪み）であることがわかる。sin(ω_LO±2ω_a)の係数を０にすれば、歪み補償装置１の二次歪みが０になる。よって、第一調整利得N₂を、下記の式のようにすれば、歪み補償装置１の二次歪みが０になる。

すなわち、乗算器１０の二次歪みを、非線型アンプ４４の二次歪みによってキャンセルすることにより、歪み補償装置１の二次歪みを補償していることになる。

なお、上記の式を用いて第一調整利得N₂を求め、第一利得調整器２２の利得を、求めた第一調整利得N₂にあわせるようにすることが考えられる。しかし、第一調整利得N₂を求めなくても、第一利得調整器２２の利得を歪み補償装置１の歪みが最小になるように調整していくようにしてもよい。
（２）三次歪みの補償について
まず、第一調整利得N₂を０として、三次歪みを求める。三次歪みの周波数は、ω_LO±3ω_aである。そこで、cos(ω_LO±3ω_a)の係数を求めれば、三次歪みとなる。

求め方は、まず、上記の式をV_out
= f(V_in)の形にする。f(V_in)にはsinとcosとの乗算の項が含まれているので、sinとcosとの加算の形式に変換する。これにより、cos(ω_LO±3ω_a)の項が出てくるので、その係数を求めることができる。ただし、極端に非線型なときは考えないものとし、Pの乗数が多いものは削除する。

すると、三次歪みは、下記の式のように表される。

ここで、三次歪みの第一項は、下記の式のように表される。

三次歪みの第一項には、第二調整利得N₃が含まれておらず、A₃およびB₁が含まれているため、乗算器１０の三次歪みが非線型アンプ４４により増幅（ゲイン：B₁）されたものであることがわかる。

また、三次歪みの第二項は、下記の式のように表される。

三次歪みの第二項には、第二調整利得N₃が含まれておらず、B₃が含まれているため、乗算器１０の出力によって引き起こされた非線型アンプ４４の三次歪みであることがわかる。

また、三次歪みの第三項は、下記の式のように表される。

三次歪みの第三項には、第二調整利得N₃が含まれており、B₂も含まれている。よって、二乗器３１、第二利得調整器３２および減算器４２によって生成された信号が、非線型アンプ４４の二次歪みを引き起こしていることがわかる。

すなわち、歪み補償装置１の三次歪みは、（乗算器１０の三次歪み）＋（非線型アンプ４４の三次歪み）＋（非線型アンプ４４の二次歪み）であることがわかる。cos(ω_LO±3ω_a)の係数を０にすれば、歪み補償装置１の三次歪みが０になる。よって、第二調整利得N₃を、下記の式のようにすれば、歪み補償装置１の三次歪みが０になる。

すなわち、乗算器１０の三次歪みおよび非線型アンプ４４の三次歪みを、非線型アンプ４４の二次歪みによってキャンセルすることにより、歪み補償装置１の三次歪みを補償していることになる。

なお、上記の式を用いて第二調整利得N₃を求め、第二利得調整器３２の利得を、求めた第二調整利得N₃にあわせるようにすることが考えられる。しかし、第二調整利得N₃を求めなくても、第二利得調整器３２の利得を歪み補償装置１の歪みが最小になるように調整していくようにしてもよい。

より詳細には、（工程ａ）第一利得調整器２２の利得を歪み補償装置１の歪みが最小になるように調整していく（第二利得調整器３２の利得は変化させない）、（工程ｂ）第二利得調整器３２の利得を歪み補償装置１の歪みが最小になるように調整していく（第一利得調整器２２の利得は変化させない）、（工程ｃ）工程ａを行う、（工程ｄ）工程ｂを行う、…を、繰り返すようにしてもよい。歪み補償装置１の歪みが許容範囲におさまるまで繰り返してもよいし、これ以上繰り返しても歪みが小さくならないようになるまで繰り返してもよい。

第一の実施形態によれば、アップコンバータとして機能する歪み補償装置１の二次歪みを、第一調整利得N₂を適宜設定することにより補償できる。しかも、歪み補償装置１の三次歪みを、第二調整利得N₃を適宜設定することにより補償できる。

なお、歪み補償装置１の二次歪みおよび三次歪みを、非線型アンプ４４の二次歪みにより補償することは、非線型アンプ４４の動作点の変更として考えることもできる。

図３は、乗算器１０の二次歪みおよび三次歪みをキャンセルしない場合（N₂＝N₃＝０）の歪み補償装置１の出力波形である。横軸には時間が、縦軸にはレベルがとってある。時間が０から１００の範囲においてはレベルが0.6を超えないのに対し、時間が１００から２００の範囲においてはレベルが0.6を超えている部分がある。これは、時間が０から１００の範囲において、乗算器１０の二次歪みにより、乗算器１０の出力の波形が隣どうしで異なっていることを示す。また、乗算器１０の出力の波形のエンベロープをとると、正弦波とはならずにレベルの高いとろでクリップしている。これは、時間が６０付近や１８０付近において、乗算器１０の三次歪みにより波形がレベルの高いとろでつぶれていることを示す。

ここで、第一調整利得N₂および第二調整利得N₃を適宜設定することにより、時間が０から１００の範囲において、非線型アンプ４４に与える信号のレベルを上げたとする（動作点の変更）。すると、非線型アンプ４４の二次歪みのゲインが上がるので、乗算器１０の出力レベルが大きくなり、波形のつぶれが解消される。

図４は、乗算器１０の二次歪みおよび三次歪みをキャンセルした場合の歪み補償装置１の出力波形である。時間が０から１００の範囲におけるレベルの最大値が、時間が１００から２００の範囲におけるレベルの最大値とほぼ等しい。

第二の実施形態
第二の実施形態は、第一の実施形態のＩＱ変調への応用例である。

図５は、本発明の第二の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。歪み補償装置１は、Ｉ乗算器１０Ｉ、Ｑ乗算器１０Ｑ、ＩＱ加算器１６、第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、減算器４２、非線型アンプ（非線型利得手段）４４、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４、１／２乗器５６を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。第二の実施形態にかかる歪み補償装置１は、Ｉ入力I_pおよびQ入力Q_pを受け、RF信号V_outにアップコンバートする装置である。アップコンバートするためにＩ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑを使用するが、その際、歪みが生じる。歪み補償装置１は、この歪みを補償する。

非線型アンプ（非線型利得手段）４４は第一の実施形態と同であり説明を省略する。

Ｉ乗算器１０Ｉには、Ｉ入力I_pおよびローカル周波数信号（sin(ω_LO)）が与えられる。Ｉ乗算器１０Ｉは、I₀＋I₁×I_p＋I₂×I_p ²＋I₃×I_p ³およびローカル周波数信号を乗算する。I₀＋I₁×I_p＋I₂×I_p ²＋I₃×I_p ³は、I₁×I_p＋I₂×I_p ²を有する信号であると同時に、I₁×I_p＋I₃×I_p ³を有する信号でもある。Ｉ乗算器１０Ｉは第一の実施形態と同様にモデル化できる（図２参照）。

Ｑ乗算器１０Ｑには、Q入力Q_pおよび直交ローカル周波数信号（cos(ω_LO)）が与えられる。直交ローカル周波数信号（cos(ω_LO)）は、ローカル周波数信号（sin(ω_LO)）と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる信号である。Q乗算器１０Qは、Q₀＋Q₁×Q_p＋Q₂×Q_p ²＋Q₃×Q_p ³および直交ローカル周波数信号を乗算する。Q₀＋Q₁×Q_p＋Q₂×Q_p ²＋Q₃×Q_p ³は、Q₁×Q_p＋Q₂×Q_p ²を有する信号であると同時に、Q₁×Q_p＋Q₃×Q_p ³を有する信号でもある。Q乗算器１０Qは第一の実施形態と同様にモデル化できる（図２参照）。

ＩＱ加算器１６は、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの出力を加算する。ＩＱ加算器１６の出力は、減算器４２に与えられる。

Ｉ二乗器５２Ｉは、Ｉ入力I_pを二乗する。Ｑ二乗器５２Ｑは、Ｑ入力Qpを二乗する。二乗加算器５４は、Ｉ二乗器５２Ｉの出力およびＱ二乗器５２Ｑの出力を加算する。

１／２乗器５６は、二乗加算器５４の出力を１／２乗する。

第一利得調整器２２は、１／２乗器５６の出力を受け、第一調整利得N₂を乗じた信号V_N2を、減算器４２に出力する。第二利得調整器３２は、二乗加算器５４の出力を受け、第二調整利得N₃を乗じた信号V_N3を、減算器４２に出力する。

減算器４２は、ＩＱ加算器１６の出力から、第一利得調整器２２の出力V_N2および第二利得調整器３２の出力V_N3を減じた信号V_rrを出力する。

第一利得調整器２２、１／２乗器５６および減算器４２は、ＩＱ加算器１６の出力から、二乗加算器５４の出力の１／２乗に第一調整利得N₂を乗じたものV_N2を減じる手段として機能する。しかも、第二利得調整器３２および減算器４２は、ＩＱ加算器１６の出力から、二乗加算器５４の出力に第二調整利得N₃を乗じたものV_N3を減じる手段としても機能する。

次に、第二の実施形態の動作を説明する。

Ｉ乗算器１０Ｉには、Ｉ入力I_pおよびローカル周波数信号（sin(ω_LO)）が与えられる。Ｉ乗算器１０Ｉは、I₀＋I₁×I_p＋I₂×I_p ²＋I₃×I_p ³およびローカル周波数信号を乗算する。Ｑ乗算器１０Ｑには、Q入力Q_pおよび直交ローカル周波数信号（cos(ω_LO)）が与えられる。Ｑ乗算器１０Ｑは、Q₀＋Q₁×Q_p＋Q₂×Q_p ²＋Q₃×Q_p ³および直交ローカル周波数信号を乗算する。

ＩＱ加算器１６は、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの出力を加算する。ＩＱ加算器１６の出力は、減算器４２に与えられる。

なお、Ｉ入力I_pはＩ二乗器５２Ｉにも、Q入力Q_pはＱ二乗器５２Ｑにも与えられる。Ｉ二乗器５２ＩからはＩ入力I_pの二乗が、Ｑ二乗器５２ＱからはQ入力Q_pの二乗が出力される。二乗器５２Ｉの出力およびＱ二乗器５２Ｑの出力は、二乗加算器５４により加算される。

１／２乗器５６は、二乗加算器５４の出力を１／２乗する。第一利得調整器２２は、１／２乗器５６の出力を受け、第一調整利得N₂を乗じた信号V_N2を減算器４２に出力する。第二利得調整器３２は、二乗加算器５４の出力をを受け、第二調整利得N₃を乗じた信号V_N3を減算器４２に出力する。

減算器４２は、ＩＱ加算器１６の出力から、第一利得調整器２２の出力V_N2および第二利得調整器３２の出力V_N3を減じた信号V_rrを出力する。非線型アンプ（非線型利得手段）４４は、減算器４２の出力V_rrを受け、RF信号V_outを出力する。RF信号V_outは上記に示した通りであるが、ゲインB₁だけではなく、二次歪み（B₂）を有するものである。

ここで、第一調整利得N₂を適宜設定すると、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの二次歪みがキャンセルできる。しかも、第二調整利得N₃を適宜設定すると、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの三次歪みがキャンセルできる。すなわち、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの歪みの補償が可能である。二次歪みの補償および三次歪みの補償の原理は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

第二の実施形態によれば、アップコンバータとして機能する歪み補償装置１の二次歪みを、第一調整利得N₂を適宜設定することにより補償できる。しかも、歪み補償装置１の三次歪みを、第二調整利得N₃を適宜設定することにより補償できる。

第三の実施形態
第三の実施形態は、第一の実施形態における第一利得調整器２２、二乗器３１および第二利得調整器３２をデジタル回路により構成したものである。

図６は、本発明の第三の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。歪み補償装置１は、歪み補償装置１は、乗算器１０、第一利得調整器２２、二乗器３１、第二利得調整器３２、減算器４２、非線型アンプ（非線型利得手段）４４、デジタル加算器６２、Ｄ／Ａコンバータ７２、７４を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。

歪み補償装置１は、デジタル回路部分１ａ、アナログ回路部分１ｂを備える。

デジタル回路部分１ａは、デジタル回路により構成される。デジタル回路部分１ａは、第一利得調整器２２、二乗器３１、第二利得調整器３２、デジタル加算器６２を有する。第一利得調整器２２、二乗器３１および第二利得調整器３２は、第一の実施形態と同様である。ただし、第一利得調整器２２および二乗器３１は、直接、デジタルのベースバンド信号を受ける。デジタル加算器６２は、第一利得調整器２２および第二利得調整器３２の出力を加算する。

なお、第一利得調整器２２、二乗器３１、第二利得調整器３２およびデジタル加算器６２はデジタル回路である。また、ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、第一利得調整器２２、二乗器３１、第二利得調整器３２およびデジタル加算器６２の機能を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。

アナログ回路部分１ｂは、アナログ回路により構成される。アナログ回路部分１ｂは、乗算器１０、減算器４２および非線型アンプ（非線型利得手段）４４を有する。乗算器１０および非線型アンプ４４は、アナログ回路であり、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。減算器４２は、乗算器１０の出力からＤ／Ａコンバータ７４の出力を減じるものである。

なお、Ｄ／Ａコンバータ７２は、デジタルのベースバンド信号をアナログ信号に変換して、乗算器１０に与える。Ｄ／Ａコンバータ７４はデジタル加算器６２の出力するデジタル信号をアナログ信号に変換して、減算器４２に与える。

次に、第三の実施形態の動作を説明する。

デジタルのベースバンド信号が、Ｄ／Ａコンバータ７２によりアナログ信号に変換されて、乗算器１０に与えられる。乗算器１０には、ローカル周波数信号（sin(ω_LO)）も与えられる。乗算器１０は、A₀＋A₁×V_p＋A₂×V_p ²＋A₃×V_p ³（ただし、V_pはアナログ信号に変換されたベースバンド信号）およびローカル周波数信号を乗算する。乗算器１０の出力は減算器４２に与えられる。

第一利得調整器２２は、デジタルのベースバンド信号を受け、第一調整利得N₂を乗じた信号を出力する。二乗器３１は、デジタルのベースバンド信号を受け、二乗して出力する。二乗器３１の出力は、第二利得調整器３２に与えられ、第二調整利得N₃を乗じた信号が出力される。第一利得調整器２２の出力および第二利得調整器３２の出力はデジタル加算器６２により加算され、Ｄ／Ａコンバータ７４に与えられる。Ｄ／Ａコンバータ７４は、デジタル加算器６２の出力をアナログ信号に変換して、減算器４２に与える。

減算器４２は、乗算器１０の出力から、Ｄ／Ａコンバータ７４の出力を減じた信号を出力する。

非線型アンプ（非線型利得手段）４４は、減算器４２の出力を受け、RF信号を出力する。RF信号は上記に示した通りであるが、ゲインB₁だけではなく、二次歪み（B₂）を有するものである。

ここで、第一調整利得N₂を適宜設定すると、乗算器１０の二次歪みがキャンセルできる。しかも、第二調整利得N₃を適宜設定すると、乗算器１０の三次歪みがキャンセルできる。すなわち、乗算器１０の歪みの補償が可能である。二次歪みの補償および三次歪みの補償の原理は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。しかも、第一利得調整器２２、二乗器３１および第二利得調整器３２をデジタル回路により構成したため、第一の実施形態の構成よりも、アナログ回路を削減できる。

第四の実施形態
第四の実施形態は、第二の実施形態における第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４および１／２乗器５６をデジタル回路により構成したものである。

図７は、本発明の第四の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。歪み補償装置１は、Ｉ乗算器１０Ｉ、Ｑ乗算器１０Ｑ、ＩＱ加算器１６、第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、減算器４２、非線型アンプ（非線型利得手段）４４、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４、１／２乗器５６、デジタル加算器６４、Ｄ／Ａコンバータ７６Ｉ、７６Ｑ、７８を備える。以下、第二の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。

歪み補償装置１は、デジタル回路部分１ａ、アナログ回路部分１ｂを備える。

デジタル回路部分１ａは、デジタル回路により構成される。デジタル回路部分１ａは、第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４、１／２乗器５６、デジタル加算器６４を有する。第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４および１／２乗器５６は、第二の実施形態と同様である。ただし、Ｉ二乗器５２Ｉは、直接、デジタルのＩ信号を受ける。Ｑ二乗器５２Ｑは、直接、デジタルのＱ信号を受ける。デジタル加算器６４は、第一利得調整器２２および第二利得調整器３２の出力を加算する。

なお、第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４、１／２乗器５６およびデジタル加算器６４はデジタル回路である。また、ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータのメディア読み取り装置に、第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４、１／２乗器５６およびデジタル加算器６４の機能を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。

アナログ回路部分１ｂは、アナログ回路により構成される。アナログ回路部分１ｂは、Ｉ乗算器１０Ｉ、Ｑ乗算器１０Ｑ、ＩＱ加算器１６、減算器４２および非線型アンプ（非線型利得手段）４４を有する。Ｉ乗算器１０Ｉ、Ｑ乗算器１０Ｑ、ＩＱ加算器１６および非線型アンプ４４は、アナログ回路であり、第二の実施形態と同様であるので説明を省略する。減算器４２は、ＩＱ加算器１６の出力からＤ／Ａコンバータ７８の出力を減じるものである。

なお、Ｄ／Ａコンバータ７６Ｉは、デジタルのＩ信号をアナログ信号に変換して、Ｉ乗算器１０Ｉに与える。Ｄ／Ａコンバータ７６Ｑは、デジタルのＱ信号をアナログ信号に変換して、Ｑ乗算器１０Ｑに与える。Ｄ／Ａコンバータ７８はデジタル加算器６４の出力するデジタル信号をアナログ信号に変換して、減算器４２に与える。

次に、第四の実施形態の動作を説明する。

デジタルのＩ信号が、Ｄ／Ａコンバータ７６Ｉによりアナログ信号に変換されて、Ｉ乗算器１０Ｉに与えられる。Ｉ乗算器１０Ｉには、ローカル周波数信号（sin(ω_LO)）も与えられる。デジタルのＱ信号が、Ｄ／Ａコンバータ７６Ｑによりアナログ信号に変換されて、Ｑ乗算器１０Ｑに与えられる。Ｑ乗算器１０Ｑには、直交ローカル周波数信号（cos(ω_LO)）も与えられる。

Ｉ乗算器１０Ｉは、I₀＋I₁×I_p＋I₂×I_p ²＋I₃×I_p ³（ただし、I_pはアナログ信号に変換されたＩ信号）およびローカル周波数信号を乗算する。Ｑ乗算器１０Ｑは、Q₀＋Q₁×Q_p＋Q₂×Q_p ²＋Q₃×Q_p ³および直交ローカル周波数信号を乗算する（ただし、Q_pはアナログ信号に変換されたＱ信号）。Ｉ乗算器１０Ｉの出力と、Ｑ乗算器１０Ｑの出力とは、ＩＱ加算器１６によって加算され、減算器４２に与えられる。

なお、デジタルのＩ信号はＩ二乗器５２Ｉにも、デジタルのＱ信号はＱ二乗器５２Ｑにも与えられる。Ｉ二乗器５２Ｉからは入力の二乗が、Ｑ二乗器５２Ｑからは入力の二乗が出力される。二乗器５２Ｉの出力およびＱ二乗器５２Ｑの出力は、二乗加算器５４により加算される。

１／２乗器５６は、二乗加算器５４の出力を１／２乗する。第一利得調整器２２は、１／２乗器５６の出力を受け、第一調整利得N₂を乗じた信号V_N2を出力する。第二利得調整器３２は、二乗加算器５４の出力をを受け、第二調整利得N₃を乗じた信号V_N3を出力する。第一利得調整器２２の出力および第二利得調整器３２の出力はデジタル加算器６４により加算され、Ｄ／Ａコンバータ７８に与えられる。Ｄ／Ａコンバータ７８は、デジタル加算器６４の出力をアナログ信号に変換して、減算器４２に与える。

減算器４２は、ＩＱ加算器１６の出力から、Ｄ／Ａコンバータ７８の出力を減じた信号を出力する。

非線型アンプ（非線型利得手段）４４は、減算器４２の出力を受け、RF信号を出力する。RF信号は上記に示した通りであるが、ゲインB₁だけではなく、二次歪み（B₂）を有するものである。

ここで、第一調整利得N₂を適宜設定すると、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの二次歪みがキャンセルできる。しかも、第二調整利得N₃を適宜設定すると、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの三次歪みがキャンセルできる。すなわち、Ｉ乗算器１０ＩおよびＱ乗算器１０Ｑの歪みの補償が可能である。二次歪みの補償および三次歪みの補償の原理は、第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

第四の実施形態によれば、第二の実施形態と同様な効果を奏する。しかも、第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、Ｉ二乗器５２Ｉ、Ｑ二乗器５２Ｑ、二乗加算器５４および１／２乗器５６をデジタル回路により構成したため、第二の実施形態の構成よりも、アナログ回路を削減できる。

第五の実施形態
第五の実施形態は、第一の実施形態のＩＱ変調へのさらなる応用例である。

図８は、本発明の第五の実施形態にかかるＩＱ変調器２の構成を示すブロック図である。ＩＱ変調器２は、Ｉ信号用歪み補償装置１Ｉ、Ｑ信号用歪み補償装置１Ｑ、加算器４６を備える。

Ｉ信号用歪み補償装置１Ｉは第一の実施形態における歪み補償装置１（図１参照）と同じ構成である。ただし、Ｉ信号用歪み補償装置１Ｉの前段利得調整器１２にはベースバンド信号のかわりにＩ信号が与えられる。よって、Ｉ信号用歪み補償装置１Ｉの乗算器１０に与えられる入力V_pは、Ｉ信号に基づくものとなる。

Ｑ信号用歪み補償装置１Ｑは第一の実施形態における歪み補償装置１（図１参照）と同じ構成である。ただし、Ｑ信号用歪み補償装置１Ｑの前段利得調整器１２にはベースバンド信号のかわりにＱ信号が与えられる。よって、Ｑ信号用歪み補償装置１Ｑの乗算器１０に与えられる入力V_pは、Ｑ信号に基づくものとなる。また、Ｑ信号用歪み補償装置１Ｑの乗算器１０には、ローカル周波数信号のかわりに、ローカル周波数信号と同周波数かつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号（cos(ω_LO)）が与えられる。

加算器４６は、Ｉ信号用歪み補償装置１Ｉの非線型アンプ４４の出力と、Ｑ信号用歪み補償装置１Ｑの非線型アンプ４４の出力とを加算して出力する。

第五の実施形態の動作を説明する。

Ｉ信号がＩ信号用歪み補償装置１Ｉによりアップコンバートされる。その際に、乗算器１０による歪みが生じるが、Ｉ信号用歪み補償装置１Ｉにより歪みが補償される。

Ｑ信号がＱ信号用歪み補償装置１Ｑによりアップコンバートされる。その際に、乗算器１０による歪みが生じるが、Ｑ信号用歪み補償装置１Ｑにより歪みが補償される。

アップコンバートされたＩ信号と、アップコンバートされたＱ信号とが加算器４６により加算されて出力される。加算器４６の出力がＩＱ変調の結果である。

第五の実施形態によれば、ＩＱ変調の結果における、乗算器１０による歪みの影響を抑えることができる。

なお、Ｉ信号用歪み補償装置１ＩおよびＱ信号用歪み補償装置１Ｑを、デジタル回路により構成することも、第三の実施形態で説明したように可能である。

第六の実施形態
第六の実施形態は、第一の実施形態に三乗器３３、第三利得調整器３４、四乗器３５、第四利得調整器３６を加えて、乗算器１０の四次歪みおよび五次歪みを補償するものである。

図９は、本発明の第六の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。歪み補償装置１は、乗算器１０、前段利得調整器１２、第一利得調整器２２、二乗器３１、第二利得調整器３２、三乗器３３、第三利得調整器３４、四乗器３５、第四利得調整器３６、減算器４２、非線型アンプ（非線型利得手段）４４を備える。歪み補償装置１は、ベースバンド信号V_inをRF信号V_outにアップコンバートする装置である。アップコンバートするために乗算器１０を使用するが、その際、歪みが生じる。歪み補償装置１は、この歪みを補償する。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。

乗算器１０は、第一の実施形態とほぼ同様である。ただし、乗算器１０は、A₀＋A₁×V_p＋A₂×V_p ²＋A₃×V_p ³＋A₄×V_p ⁴＋A₅×V_p ⁵（さらに高次の項を有していてもよい）およびローカル周波数信号を乗算する。

前段利得調整器１２、第一利得調整器２２、二乗器３１および第二利得調整器３２は第一の実施形態と同様であり説明を省略する。

三乗器３３は、前段利得調整器１２の出力V_pを受け、三乗して出力する。第三利得調整器３４は、三乗器３３の出力を受け、第三調整利得N₄を乗じた信号V_N4を出力する。

四乗器３５は、前段利得調整器１２の出力V_pを受け、四乗して出力する。第四利得調整器３６は、四乗器３５の出力を受け、第四調整利得N₅を乗じた信号V_N5を出力する。

減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、第一利得調整器２２の出力V_N2、第二利得調整器３２の出力V_N3、第三利得調整器３４の出力V_N4および第四利得調整器３６の出力V_N5を減じた信号V_rrを出力する。

三乗器３３、第三利得調整器３４および減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、入力V_pの三乗に第三調整利得N₄を乗じたものV_N4を減じる手段としても機能する。しかも、四乗器３５、第四利得調整器３６および減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、入力V_pの四乗に第四調整利得N₅を乗じたものV_N5を減じる手段としても機能する。

非線型アンプ（非線型利得手段）４４は減算器４２の出力V_rrを受け、RF信号V_outを出力する。RF信号V_outはB₁×V_rr＋B₂×V_rr ²＋B₃×V_rr ³＋B₄×V_rr ⁴＋B₅×V_rr ⁵である。なお、さらに高次の項を有していてもかまわない。

次に、第六の実施形態の動作を説明する。

まず、ベースバンド信号V_inが前段利得調整器１２に与えられる。すると、ベースバンド信号V_inに前段利得Pが乗じられ、信号V_pが出力される。信号V_pは、乗算器１０、第一利得調整器２２、二乗器３１、三乗器３３および四乗器３５に与えられる。

乗算器１０には、信号V_pおよびローカル周波数信号（sin(ω_LO)）が与えられる。乗算器１０は、A₀＋A₁×V_p＋A₂×V_p ²＋A₃×V_p ³＋A₄×V_p ⁴＋A₅×V_p ⁵およびローカル周波数信号を乗算する。乗算器１０の出力V_rは減算器４２に与えられる。

第一利得調整器２２は、信号V_pを受け、第一調整利得N₂を乗じた信号V_N2を出力する。信号V_N2は減算器４２に与えられる。

二乗器３１は、信号V_pを受け、二乗して出力する。二乗器３１の出力は、第二利得調整器３２に与えられ、第二調整利得N₃を乗じた信号V_N3が出力される。信号V_N3は減算器４２に与えられる。

三乗器３３は、信号V_pを受け、三乗して出力する。三乗器３３の出力は、第三利得調整器３４に与えられ、第三調整利得N₄を乗じた信号V_N4が出力される。信号V_N4は減算器４２に与えられる。

四乗器３５は、信号V_pを受け、四乗して出力する。四乗器３５の出力は、第四利得調整器３６に与えられ、第四調整利得N₅を乗じた信号V_N5が出力される。信号V_N5は減算器４２に与えられる。

減算器４２は、乗算器１０の出力V_rから、第一利得調整器２２の出力V_N2、第二利得調整器３２の出力V_N3、第三利得調整器３４の出力V_N4および第四利得調整器３６の出力V_N5を減じた信号V_rrを出力する。

非線型アンプ（非線型利得手段）４４は、減算器４２の出力V_rrを受け、RF信号V_outを出力する。RF信号V_outは上記に示した通りであるが、ゲインB₁だけではなく、二次歪み（B₂）を有するものである。

ここで、第一調整利得N₂を適宜設定すると乗算器１０の二次歪み（A₂）がキャンセルできる。しかも、第二調整利得N₃を適宜設定すると乗算器１０の三次歪み（A₃）がキャンセルできる。さらに、第三調整利得N₄および第四調整利得N₅を適宜設定すると乗算器１０の四次歪み（A₄）および五次歪み（A₅）がキャンセルできる。すなわち、乗算器１０の歪みの補償が可能である。

第六の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。しかも、アップコンバータとして機能する歪み補償装置１の四次歪みおよび五次歪みを、第三調整利得N₄および第四調整利得N₅を適宜設定することにより補償できる。

なお、第六の実施形態にかかる歪み補償装置１を、デジタル回路により構成することも、第三の実施形態で説明したように可能である。ただし、三乗器３３、第三利得調整器３４、四乗器３５および第四利得調整器３６をデジタル回路としてデジタル回路部分１ａ（図６参照）に追加し、デジタル加算器６２が第一利得調整器２２、第二利得調整器３２、第三利得調整器３４および第四利得調整器３６の出力を加算するようにする。また、第六の実施形態にかかる歪み補償装置１を、第五の実施形態のＩ信号用歪み補償装置１ＩおよびＱ信号用歪み補償装置１Ｑとして使用することもできる。

本発明の第一の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。 乗算器１０をモデル化した回路構成を示す図である。 乗算器１０の二次歪みおよび三次歪みをキャンセルしない場合（N₂＝N₃＝０）の歪み補償装置１の出力波形である。 乗算器１０の二次歪みおよび三次歪みをキャンセルした場合の歪み補償装置１の出力波形である。 本発明の第二の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の第三の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の第四の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の第五の実施形態にかかるＩＱ変調器２の構成を示すブロック図である。 本発明の第六の実施形態にかかる歪み補償装置１の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 歪み補償装置
１０ 乗算器
１０Ｉ Ｉ乗算器
１０Ｑ Ｑ乗算器
１６ ＩＱ加算器
２２ 第一利得調整器
３１ 二乗器
３２ 第二利得調整器
４２ 減算器
４４ 非線型アンプ（非線型利得手段）
５２Ｉ Ｉ二乗器
５２Ｑ Ｑ二乗器
５４ 二乗加算器
５６ １／２乗器

Claims (14)

1. 入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算する乗算器と、
   前記入力Vpに第一調整利得N2を乗じたものを、前記乗算器の出力から減ずる減算手段と、
   前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段と、
   を備えた歪み補償装置。
2. 入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A3×Vp³を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算器と、
   前記入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じたものを、前記乗算器の出力から減ずる減算手段と、
   前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段と、
   を備えた歪み補償装置。
3. 請求項１または２に記載の歪み補償装置であって、
   前記減算手段が、前記入力Vpの三乗に第三調整利得N4を乗じたものおよび前記入力Vpの四乗に第四調整利得N5を乗じたものを、前記乗算器の出力から減じ、
   前記乗算器が、A1×Vp＋A2×Vp²＋A3×Vp³＋A4×Vp⁴＋A5×Vp⁵を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算し、
   前記非線型利得手段が、B1×Vrr＋B2×Vrr²＋B3×Vrr³＋B4×Vrr⁴＋B5×Vrr⁵を有する信号を出力する、
   歪み補償装置。
4. 前記入力VpがＩ信号に基づくものである請求項１ないし３のいずれか一項に記載の歪み補償装置であるＩ信号歪み補償装置と、
   前記入力VpがＱ信号に基づくものであり、前記ローカル周波数信号のかわりに前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられる請求項１ないし３のいずれか一項に記載の歪み補償装置であるＱ信号歪み補償装置と、
   前記Ｉ信号歪み補償装置の出力と前記Ｑ信号歪み補償装置の出力とを加算する加算手段と、
   を備えたＩＱ変調器。
5. Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I2×Ip²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、
   Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q2×Qp²を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、
   前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、
   前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算器と、
   前記ＩＱ加算器の出力から、前記二乗加算器の出力の１／２乗に第一調整利得N2を乗じたものを減ずる減算手段と、
   前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段と、
   を備えた歪み補償装置。
6. Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I3×Ip³を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、
   Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q3×Qp³を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、
   前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、
   前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算器と、
   前記ＩＱ加算器の出力から、前記二乗加算器の出力に第二調整利得N3を乗じたものを減ずる減算手段と、
   前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段と、
   を備えた歪み補償装置。
7. 入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算する乗算工程と、
   前記入力Vpに第一調整利得N2を乗じたものを、前記乗算工程の出力から減ずる減算工程と、
   前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程と、
   を備えた歪み補償方法。
8. 入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A3×Vp³を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算工程と、
   前記入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じたものを、前記乗算工程の出力から減ずる減算工程と、
   前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程と、
   を備えた歪み補償方法。
9. Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I2×Ip²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算工程と、
   Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q2×Qp²を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算工程と、
   前記Ｉ乗算工程および前記Ｑ乗算工程の出力を加算するＩＱ加算工程と、
   前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算工程と、
   前記ＩＱ加算工程の出力から、前記二乗加算工程の出力の１／２乗に第一調整利得N2を乗じたものを減ずる減算工程と、
   前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程と、
   を備えた歪み補償方法。
10. Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I3×Ip³を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算工程と、
    Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q3×Qp³を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算工程と、
    前記Ｉ乗算工程および前記Ｑ乗算工程の出力を加算するＩＱ加算工程と、
    前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算工程と、
    前記ＩＱ加算工程の出力から、前記二乗加算工程の出力に第二調整利得N3を乗じたものを減ずる減算工程と、
    前記減算工程の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得工程と、
    を備えた歪み補償方法。
11. 入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A2×Vp²を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算器と、前記乗算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記入力Vpに第一調整利得N2を乗じる第一利得調整処理、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記第一利得調整処理の処理結果が前記所定の値である、
    プログラム。
12. 入力Vpおよびローカル周波数信号が与えられ、A1×Vp＋A3×Vp³を有する信号および前記ローカル周波数信号とを乗算する乗算器と、前記乗算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記入力Vpの二乗に第二調整利得N3を乗じる第二利得調整処理、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記第二利得調整処理の処理結果が前記所定の値である、
    プログラム。
13. Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I2×Ip²を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q2×Qp²を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、前記ＩＱ加算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算処理と、
    前記二乗加算処理の出力の１／２乗に第一調整利得N2を乗じる第一利得調整処理と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記第一利得調整処理の処理結果が前記所定の値である、
    プログラム。
14. Ｉ入力Ipおよびローカル周波数信号が与えられ、I1×Ip＋I3×Ip³を有する信号および前記ローカル周波数信号を乗算するＩ乗算器と、Ｑ入力Qpおよび前記ローカル周波数信号と同一の周波数を有しかつ位相が９０度異なる直交ローカル周波数信号が与えられ、Q1×Qp＋Q3×Qp³を有する信号および前記直交ローカル周波数信号を乗算するQ乗算器と、前記Ｉ乗算器および前記Ｑ乗算器の出力を加算するＩＱ加算器と、前記ＩＱ加算器の出力から所定の値を減じる減算手段と、前記減算手段の出力Vrrが与えられ、B1×Vrr＋B2×Vrr²を有する信号を出力する非線型利得手段とを有する歪み補償装置における歪み補償処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記Ｉ入力Ipの二乗および前記Ｑ入力Qpの二乗を合計して出力する二乗加算処理と、
    前記二乗加算処理の出力に第二調整利得N3を乗じる第二利得調整処理と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記第二利得調整処理の処理結果が前記所定の値である、
    プログラム。

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