JP2007013230A - 歪補償増幅回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリディストーション型の歪補償増幅回路において、歪補償増幅器で発生する歪を容易に検出可能とする。
【解決手段】 ２波の無変調のパイロット信号を生成するパイロット信号発生回路と、入力端子に入力された入力信号、あるいは、前記パイロット信号発生回路で生成されたパイロット信号を出力する第１のスイッチ回路と、該第１のスイッチ回路に接続された歪発生回路と、該歪発生回路に接続された被歪補償増幅器と、該被歪補償増幅器に接続された方向性結合器と、無反射終端器と、前記方向性結合器からの信号を前記無反射終端器、あるいは、出力端子に出力する第２のスイッチ回路と、前記方向性結合器で分離された信号の歪を検出する歪検出回路と、該歪検出回路で検出された歪が入力される制御回路とを備え、該制御回路により前記歪発生回路を制御して、前記被歪補償増幅器の非線形歪を補償する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、予め被歪補償増幅器で発生する歪と反対の歪を作り、被歪補償増幅器で発生する歪をキャンセルする歪補償増幅回路に関し、特に、マイクロ波帯域で補償する歪補償増幅回路に関する。

近年情報の高速化、情報量の大容量化により、周波数変調から振幅、位相情報を伝送するシステムが多くなり、システムの直線性が要求されている。
システムの中でも、特に電力増幅器は直線性を保持することが難しく、各種の線形性補償技術が提案されている。
これらの線形性補償技術の中で、予め被歪補償増幅器で発生する歪と反対の歪を作り、被歪補償増幅器で発生する歪をキャンセルするプリディストーション型の歪補償増幅回路が知られている。

しかしながら、被歪補償増幅器で増幅する信号が拡散変調波の場合、被歪補償増幅器で発生する歪を検出するのが困難であり、プリディストーション型の歪補償制御を行うことが難しいという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、プリディストーション型の歪補償増幅回路において、被歪補償増幅器で発生する歪を容易に検出可能とする技術を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するために、本発明の歪補償増幅回路は、２波の無変調のパイロット信号を生成するパイロット信号発生回路と、入力端子に入力された入力信号、あるいは、前記パイロット信号発生回路で生成されたパイロット信号を出力する第１のスイッチ回路と、該第１のスイッチ回路に接続された歪発生回路と、該歪発生回路に接続された被歪補償増幅器と、該被歪補償増幅器に接続された方向性結合器と、無反射終端器と、前記方向性結合器からの信号を前記無反射終端器、あるいは、出力端子に出力する第２のスイッチ回路と、前記方向性結合器で分離された信号の歪を検出する歪検出回路と、該歪検出回路で検出された歪が入力される制御回路とを備え、該制御回路により前記歪発生回路を制御して、前記被歪補償増幅器の非線形歪を補償する。

また、本発明の歪補償増幅回路は、２波の無変調のパイロット信号を生成するパイロット信号発生回路と、入力信号と、前記パイロット信号発生回路で生成されたパイロット信号を結合する第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器に接続された歪発生回路と、該歪発生回路に接続された被歪補償増幅器と、該被歪補償増幅器からの信号を出力端子に出力する第２の方向性結合器と、該第２の方向性結合器で分離された信号の歪を検出する歪検出回路と、該歪検出回路で検出された歪が入力される制御回路とを備え、該制御回路により前記歪発生回路を制御して、前記被歪補償増幅器の非線形歪を補償する。
また、本発明では、前記パイロット信号発生回路と、前記第１の方向性結合器との間に挿入される分配器と、該分配器で分配されたパイロット信号の、位相と振幅を調整するベクトル調整器と、該ベクトル調整器に接続される増幅器と、該増幅器に接続された遅延回路と、前記第２の方向性結合器から出力される信号と、前記遅延回路から出力される信号とを結合し、出力端子に出力する第３の方向性結合器とを備える。

本発明は、拡散変調波の混変調歪を検出するのではなく、２波の無変調のパイロット信号により発生する３次相互変調歪（ＩＭ３）を検出することを特徴とする。
スペクトラム拡散した変調波の混変調歪は、スペクトラム密度が低いので検出が困難であるが、２波の無変調のパイロット信号により発生する３次相互変調歪（ＩＭ３）は無変調なので検出が容易である。さらに、検出に必要な３次相互変調歪（ＩＭ３）のレベルも制御できるので、変調波に依存せず、歪補償が可能である。
変調波が等間隔のマルチキャリアの揚合、パイロット信号の周波数を、ガードバンド帯域内とすることで、３次相互変調歪（ＩＭ３）をガードバンド帯域内に発生させ、変調波に影響を与えることなく、入出力の切り替え実行することなく、パイロット信号を入力することができる。
また、パイロット信号を２分配し、一方を、被歪補償増幅器に入力して、３次相互変調歪（ＩＭ３）を発生させ、他方を、ベクトル調整器を介して出力側に等振幅、逆位相で入力し、パイロット信号が打ち消されるようにベクトル調整器を調整すると、パイロット信号が不要波として出力しないようにすることができる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の歪補償増幅回路によれば、歪を容易に検出することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の歪補償増幅回路の回路構成を示すブロック図である。
図１において、１、６はスイッチ回路、２はパイロット信号発生回路、３は歪発生回路、４は被歪補償増幅器、５は方向性結合器、７は無反射終端器、８は歪検出回路、９は制御回路、２１はミキサ、２２は帯域通過フィルタ、２３は電力検出器である。
本実施例の歪補償増幅器は、補償量のキャリブレーションを取り、この値を記憶することにより直線性を改善する。
通常動作時には、スイッチ回路１は、入力端子から入力された入力信号を、歪発生回路３に入力する。歪発生回路３は、この信号に、所定の歪みを付与して、被歪補償増幅器４に出力する。
歪発生回路３で、信号に付与される歪みは、被歪補償増幅器４で発生する歪と反対の歪であるので、これにより、被歪補償増幅器４で発生する歪をキャンセルすることができる。
被歪補償増幅器４からの信号は、方向性結合器５を通過して、スイッチ回路６に入力される。通常動作時には、スイッチ回路６は、入力される信号を出力端子に出力するので、通常動作時には、出力端子から増幅された信号が出力される。

キャリブレーション動作時には、スイッチ回路１は、パイロット信号発生回路２で生成された２波の無変調のパイロット信号を、歪発生回路３→被歪補償増幅器４→方向性結合器５の経路に出力する。それにより、被歪補償増幅器４において、３次相互変調歪（ＩＭ３）を発生させる。
また、スイッチ回路６は、入力される信号を、無反射終端器７に出力する。したがって、キャリブレーション動作時には、出力端子から信号が出力されない。
また、キャリブレーション動作時には、方向性結合器５で分岐される信号を歪検出回路８に入力し、３次相互変調歪（ＩＭ３）を検出する。具体的には、ミキサ２１、および帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２により、３次相互変調歪（ＩＭ３）を抽出し、電力検出器２３で３次相互変調歪（ＩＭ３）の電力を検出する。
歪検出回路８で検出した歪みを、制御回路９に入力し、３次相互変調歪（ＩＭ３）の信号を最小にするように、制御回路９で歪発生回路３を制御することにより、被歪補償増幅器４の歪を補償する。
図２（ａ）に、スペクトラム拡散変調信号の波形の一例と、図２（ｂ）に、２波の無変調のパイロット信号と、３次相互変調歪（ＩＭ３）との関係を示す。２波の無変調のパイロット信号をｆ１，ｆ２とすると、３次相互変調歪（ＩＭ３）は、（２×ｆ１−ｆ２）、および、（２×ｆ２−ｆ１）で表される。
キャリブレーションが終了した時点で、キャリブレーションの状態を記憶し、次のキャリブレーションまでを同じ状態で維持する。また、温度変化や時間の経過により位相、振幅の再調整が必要になった場合には再度キャリブレーションを実行する。
このように、本実施例の歪補償増幅器では、パイロット信号を入力することで、スペクトラム拡散した変調波を入力したときに発生する混変調歪を検出するよりも、歪補償制御を行う際に、歪検出を容易に行うことができる。

［実施例２］
図３は、本発明の実施例２の歪補償増幅回路の回路構成を示すブロック図である。
図３において、１０は方向性結合器である。なお、図３、および後述する図５において、歪検出回路８は、図１と同様、ミキサ２１、帯域通過フィルタ２２、電力検出器２３を有するが、図３、および図５では、それらの図示は省略している。
本実施例は、増幅される信号が、等間隔のマルチキャリア（例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ変調波）の場合であり、図１に示すスイッチ回路（１，６）を使用することなく、第１および第２の方向性結合器（５，１０）を使用して、入力信号を遮断することなく、２波の無変調のパイロット信号を入力する。
パイロット信号の周波数を、入力信号の変調波帯域とすると、入力信号に影響を与えるので、図４に示すように、パイロット信号（２９，３０）の周波数を、マルチキャリア変調波（Ｗ−ＣＤＭＡ変調波）３３の帯域内のガードバンドとする。
これにより、被歪補償増幅器４から出力される３次相互変調歪（ＩＭ３）（３１，３２）も、ガードバンド帯域内に発生するので、変調波信号に与える影響は少ない。
この場合に、スペクトラム拡散した変調波の混変調歪は、ガードバンド内にも発生するが、スペクトラム密度が低いため、パイロット信号による３次相互変調歪（ＩＭ３）は容易に検出可能である。

［実施例３］
図５は、本発明の実施例３の歪補償増幅回路の回路構成を示すブロック図である。図５において、１１は分配器、１２はベクトル調整器、１３は増幅器、１４は遅延回路、１５は方向性結合器である。
本実施例では、前述の実施例２において、パイロット信号発生回路２と、方向性結合器１０との間に、分配器１１を挿入する。
分配器１１で分配された２波の無変調のパイロット信号の一方は、方向性結合器１０に入力され、前述の実施例２と同じ方法により、歪制御動作が実行される。
分配器１１で分配された２波の無変調のパイロット信号の他方は、パイロット信号の位相と振幅を調整するベクトル調整器１２、パイロット信号を所定のレベルまで増幅する増幅器１３と、パイロット信号を所定の時間遅延する遅延回路１４とを経由して、方向性結合器１５に入力される。
ベクトル調整器１２→増幅器１３→遅延回路１４の副経路を経由する２波の無変調のパイロット信号は、方向性結合器１５により、方向性結合器１０→歪発生回路３→被歪補償増幅器４→方向性結合器５の主経路を経由する信号と合成される。

ここで、ベクトル調整器１２において、パイロット信号の位相と振幅を調整し、副経路を経由するパイロット信号を、主経路を経由するパイロット信号と等振幅で、逆位相とすることにより、パイロット信号をキャンセルすることができる。
これにより、本実施例では、常に、キャリブレーションを行いながら、出力端子からパイロット信号が出力されないようにすることができる。
以上説明したように、本実施例の歪補償増幅器によれば、変調波の歪を検出する代わりに、２波の無変調のパイロット信号を入力し、３次相互変調歪（ＩＭ３）を生成し、その３次相互変調歪（ＩＭ３）を検出し、当該３次相互変調歪（ＩＭ３）が最小になるように制御することにより、変調波の歪を改善する。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例１の歪補償増幅回路の回路構成を示すブロック図である。 スペクトラム拡散変調信号の波形と、２波の無変調のパイロット信号と、３次相互変調歪（ＩＭ３）との関係を示す図である。 本発明の実施例２の歪補償増幅回路の回路構成を示すブロック図である。 増幅される信号が等間隔のマルチキャリアの場合の、２波の無変調のパイロット信号と、３次相互変調歪（ＩＭ３）との関係を示す図である。 本発明の実施例３の歪補償増幅回路の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，６ スイッチ回路
２，パイロット信号発生回路
３ 歪発生回路
４ 被歪補償増幅器
５，１０，１５ 方向性結合器
７ 無反射終端器
８ 歪検出回路
９ 制御回路
１１ 分配器
１２ ベクトル調整器
１３ 増幅器
１４ 遅延回路
２１ ミキサ
２２ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
２３ 電力検出器

Claims (3)

1. ２波の無変調のパイロット信号を生成するパイロット信号発生回路と、
   入力端子に入力された入力信号、あるいは、前記パイロット信号発生回路で生成されたパイロット信号を出力する第１のスイッチ回路と、
   該第１のスイッチ回路に接続された歪発生回路と、
   該歪発生回路に接続された被歪補償増幅器と、
   該被歪補償増幅器に接続された方向性結合器と、
   無反射終端器と、
   前記方向性結合器からの信号を前記無反射終端器、あるいは、出力端子に出力する第２のスイッチ回路と、
   前記方向性結合器で分離された信号の歪を検出する歪検出回路と、
   該歪検出回路で検出された歪が入力される制御回路とを備え、
   該制御回路により前記歪発生回路を制御して、前記被歪補償増幅器の非線形歪を補償することを特徴とする歪補償増幅回路。
2. ２波の無変調のパイロット信号を生成するパイロット信号発生回路と、
   入力信号と、前記パイロット信号発生回路で生成されたパイロット信号を結合する第１の方向性結合器と、
   該第１の方向性結合器に接続された歪発生回路と、
   該歪発生回路に接続された被歪補償増幅器と、
   該被歪補償増幅器からの信号を出力端子に出力する第２の方向性結合器と、
   該第２の方向性結合器で分離された信号の歪を検出する歪検出回路と、
   該歪検出回路で検出された歪が入力される制御回路とを備え、
   該制御回路により前記歪発生回路を制御して、前記被歪補償増幅器の非線形歪を補償することを特徴とする歪補償増幅回路。
3. 前記パイロット信号発生回路と、前記第１の方向性結合器との間に挿入される分配器と、
   該分配器で分配されたパイロット信号の、位相と振幅を調整するベクトル調整器と、
   該ベクトル調整器に接続される増幅器と、
   該増幅器に接続された遅延回路と、
   前記第２の方向性結合器から出力される信号と、前記遅延回路から出力される信号とを結合し、出力端子に出力する第３の方向性結合器とを備えることを特徴とする請求項２に記載の歪補償増幅回路。

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