JP2007536832A

JP2007536832A - 直交結合増幅器による信号の増幅

Info

Publication number: JP2007536832A
Application number: JP2007511658A
Authority: JP
Inventors: ゴアー，ルーヴェン，エイチ
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2007-12-13
Also published as: EP1743419A1; WO2005109630A1; US7142054B2; US20050248403A1

Abstract

信号を増幅するための方法は、入力信号（２４）を受信するステップを有する。入力信号（２４）は、増幅信号（２６）を発生させるよう直交結合増幅器（３０）で増幅される。入力信号（２４）は、誤差信号（４６）を発生させるよう増幅信号（２６）と比較される。誤差信号（４６）は、増幅誤差信号（６０）を発生させるよう直交結合増幅器（３０）で増幅される。増幅誤差信号（６０）は、出力信号（２８）を発生させるよう増幅信号（２６）と結合される。

Description

本発明は、概して、電力増幅器の分野に関し、更に具体的に、直交結合増幅器による信号の増幅に関する。

フィードフォワード増幅器は、非線形効果を低減しながら信号を増幅するよう通信システムにおいて使用されうる。既知のフィードフォワード増幅器では、入力信号は、高出力信号を生ずるよう電力増幅器によって増幅される。増幅された信号は、誤差信号を発生させるよう入力信号と比較される。誤差信号は、結合損失を補償するよう増幅される。誤差信号は、電力増幅器の非線形効果を低減するために、高出力信号と結合される。

しかし、既知のフィードフォワード増幅器は、通常、効率が悪い。一般的に、効率の良いフィードフォワード増幅器を有することが望ましい。

本発明に従って、信号の増幅に関して先行技術に関連する欠点及び問題は、小さくされるか、あるいは除去される。

本発明の一実施例に従って、入力信号を増幅するためのシステムは、前記入力信号を受信する入力部を有する。直交結合増幅器は、前記入力信号を増幅して、増幅信号を発生させる。誤差信号発生器は、前記入力信号を前記増幅信号と比較して、誤差信号を発生させる。前記直交結合増幅器は、前記誤差信号を増幅して、増幅誤差信号を発生させる。結合器は、前記増幅誤差信号を前記増幅信号と結合して、出力信号を発生させる。

本発明の一実施例に従って、信号を増幅するための方法は、入力信号を受信するステップを有する。前記入力信号は、増幅信号を発生させるよう直交結合増幅器で増幅される。前記入力信号は、誤差信号を発生させるよう前記増幅信号と比較される。前記誤差信号は、増幅誤差信号を発生させるよう前記直交結合増幅器で増幅される。前記増幅誤差信号は、出力信号を発生させるよう前記増幅信号と結合される。

本発明のある実施例は、１又はそれ以上の利点を提供しうる。一実施例の技術的利点は、フィードフォワード増幅器の入力信号及び誤差信号が直交結合増幅器によって増幅されうる点である。別個の高出力増幅器の代わりに前記直交結合増幅器を用いて誤差信号を増幅することにより、前記フィードフォワード増幅器の電力要求は低減されうる。

本発明のある実施例は、前出の技術的利点を全く有さなくても良く、あるいはそれらの幾つか若しくは全てを有しても良い。１又はそれ以上の他の技術的利点は、本願に添付された図面、明細書及び特許請求の範囲から当業者には容易に理解される。

本発明並びにその特徴及び利点の更に完全な理解のために、以下、添付の図面を参照して本発明について説明する。

本発明の実施例及びその利点は、図面の図１及び２を参照することにより最も良く理解される。図面において、同じ番号は、様々な図面の同じ及び対応する部分に対して使用される。

図１は、信号を増幅するためのフィードフォワード増幅器システム１０の一実施例を表すブロック図である。一般に、システム１０は、入力信号を増幅して、増幅信号を生じさせる直交結合増幅器を有する。増幅信号は、誤差信号を発生させるよう、時間遅延された入力信号と比較される。誤差信号は、出力信号における非線形効果を低減するよう、直交結合増幅器によって増幅され、時間遅延された増幅信号と結合される。

表された実施例に従って、システム１０は、入力部１２と、示されるようにオンライン部２０及びオフライン部２２へ結合されたスプリッタ１４とを有する。オンライン部２０は、増幅信号２６を生じさせるよう入力信号２４を増幅し、出力信号２８を生じさせるよう増幅信号２６を増幅誤差信号６０と結合する構成要素を有する。オフライン部２２は、入力信号２４及び増幅信号２６から誤差信号４６を発生させる構成要素を有する。表された実施例に従って、オンライン部２０は、示されるように結合された直交結合増幅器３０と、結合器３２と、遅延ライン３４と、結合器３６とを有する。オフライン部２２は、示されるように結合された、例えば加算器４０などの誤差信号発生器と、誤差増幅器４２と、遅延ライン４４とを有する。

入力部１２は入力信号２４を受信する。「信号」は、例えば電流や電圧などの電気量を呼び、通信、制御、計算、又は他の適切な目的のために情報を搬送するために使用されうる。入力信号２４は、例えば広域マルチキャリア信号といった、如何なる適切な信号を有しても良い。入力信号２４は、例えば約２３ｄＢｍといった１ミリワット（ｄＢｍ）に関連する２０から２５デシベル及び２つのトーンを有する。スプリッタ１４は、入力信号２４を第１の入力信号２４及び第２の入力信号２４に分配する。第１の入力信号２４はオンライン部２０へ送られ、第２の入力信号２４はオフライン部２２へ送られる。スプリッタ１４は、例えば３ｄＢスプリッタといった、信号を分配するよう動作する如何なる適切なスプリッタを有しても良い。

直交結合増幅器３０は、増幅信号２６を生じさせるよう入力信号２４を増幅し、増幅誤差信号６０を生じさせるよう誤差信号４６を増幅する。直交結合増幅器３０は、９０度直交スプリッタと、２又はそれ以上の並列増幅器と、９０度直交コンバイナとを有しうる。直交結合増幅器３０のチャネル利得は、例えば約２４ｄＢといったように、およそ２０から２５ｄＢにある。直交結合増幅器３０は、分離ポート５６を有しても良い。その分離ポート５６を介して、例えば入力信号２４又は誤差信号４６などの信号が直交結合増幅器３０へ入力され、そこから出力される。

表された実施例に従って、直交結合増幅器３０は、直交スプリッタ５０と、増幅器５２と、直交コンバイナ５４とを有する。直交スプリッタ５０は、同じ周波数であるが、９０度の固定位相を有する２つの成分に信号を分ける。直交結合増幅器３０は、Ｉ及びＱの入力信号としてのこれらの信号成分を増幅して、Ｉ及びＱ信号の出力信号を生成する。増幅器５２は、信号を増幅するよう動作する如何なる適切な増幅器を有しても良い。増幅器５２の総電力Ｐは、入力信号２４を増幅するよう必要に応じて選択されても良い。例えば、総電力Ｐは、１６から２４ワット（Ｗ）、例えば約２０ワット（Ｗ）であっても良い。ｎ個の増幅器５２の夫々の増幅器５２の電力はＰ／ｎでありうる。例えば、２つの増幅器５２の夫々の電力は、例えば約２０Ｗといった１６から２４Ｗの総電力Ｐに関して、例えば約１０Ｗといったおよそ８から１２Ｗであっても良い。直交コンバイナ５４は、信号の成分を結合する。直交コンバイナ５４は、３ｄＢストリップライン９０度結合器を有しても良い。

結合器３２は、増幅信号２６を第１の増幅信号２６及び第２の増幅信号２６に分配する。結合器３２は、ストリップライン方向結合器を有しても良い。第１の増幅信号２６は、遅延ライン３４へ送信され、第２の増幅信号２６は、結合器３２により減衰され、加算器４０へ送信される。遅延ライン４４は、遅延された入力信号２４のサンプルが、増幅信号２６の対応するサンプルが加算器４０に到達するとほぼ同時に加算器４０に到達するように、入力信号２４を遅延させる。遅延ライン４４は、受動回路を有しても良い。

加算器４０は、入力信号２４及び増幅信号２６から誤差信号４６を発生させる。誤差信号４６は、直交結合増幅器３０の非線形性を表しており、入力信号２４と増幅信号２６との間の差を示しうる。誤差信号４６は、非線形性から生じた出力信号２８における非線形効果を低減するよう増幅器５２の非線形性を補償するために使用される。加算器４０は、入力信号２４と増幅信号２６との間の差を決定するよう動作する１８０度加算器を有しても良い。

誤差増幅器４２は誤差信号４６を増幅する。誤差信号４６を増幅するために直交結合増幅器３０を用いることにより、誤差増幅器４２は、高出力増幅器を必要としない。誤差増幅器４２は、例えば１ワットの約１／１０の増幅器といった、２ワットよりも少ない又は１ワットよりも少ない増幅器などの低電力増幅器を有しうる。誤差増幅器４２は、例えば約１３ｄＢといった、１０から１５ｄＢの利得を適用しても良い。上述されたように、誤差信号４６は、増幅誤差信号６０を生ずるよう直交結合増幅器３０によって増幅される。

遅延ライン３４は、遅延された増幅信号２６が、増幅誤差信号６０が結合器３６に到達するとほぼ同時に結合器３６に到達するように、増幅信号２６を遅延させる。結合器３６は、誤差信号６０を増幅信号２６と結合して、出力信号２８を発生させる。誤差信号６０を増幅信号２６と結合することにより、増幅器５２の非線形性が補償されうる。これは、出力信号２８における非線形効果を低減しうる。誤差信号６０は、３０ｄＢよりも大きい搬送波の相殺をもたらしうる。

一実施例に従って、動作において、入力信号２４を増幅するためのシステム１０は、入力信号２４を受信する入力部１２を有する。直交結合増幅器３０は、入力信号２４を増幅して、高出力増幅信号２６を発生させる。結合器、即ち加算器４０は、入力信号２４の時間遅延されたサンプルを、直交増幅された高出力信号２６の異位相サンプルに結合して、時間同期信号を有する誤差信号４６を発生させる。誤差信号４６は、システム損失を補償するよう、低電力で、低利得で、線形な増幅器４２によって増幅されうる。誤差信号４６は、直交結合増幅器３０の直交経路を介して高電位へと増幅される。入力信号２４及び誤差信号４６は、直交結合増幅器３０の出力コンバイナ５４によって、その位相特性により分離される。誤差信号４６は、高電位へと増幅された誤差信号６０を生ずるよう、直交結合増幅器３０によって増幅される。高電位誤差信号６０は、非線形成分を低減又は相殺し、改善された線形性を有しうる出力信号２８を生成するよう、時間遅延された高出力信号２６と結合される。

システム１０は、信号が、例えば無線周波数送信器などで増幅されるところの如何なる適切な用途でも使用されうる。例えば、システム１０は、マルチキャリア通信システムの基地局で送信機に使用されても良い。他の例として、システム１０は、広域マルチキャリア信号を増幅するよう携帯電話、航空、又は宇宙船用途で使用されても良い。

変更、付加又は削除が、本発明の適用範囲を逸脱しない範囲でシステム１０に対して行われても良い。更に、システム１０の動作は、より多くの、より少数の、又は他のモジュールによって実行されても良い。例えば、結合器３２及び遅延ライン３４の動作は、１つのモジュールによって実行されても良い。あるいは、加算器４０の動作は、１よりも多いモジュールによって実行されても良い。更に、システム１０の動作は、ソフトウェア、ハードウェア、他の論理回路、又はこれらのものの如何なる適切な組み合わせも含む如何なる適切な論理回路を用いて実行されても良い。当該明細書で用いられるように、「夫々」は、セットの夫々の部材又はセットのサブセットの夫々の部材を呼ぶ。

図２は、図１のシステム１０とともに使用されうる信号を増幅するための方法の一実施例を表すフローチャートである。しかし、この方法は、信号を増幅するよう動作する如何なる適切なシステムとともに使用されても良い。この方法は、入力信号２４が受信されるステップ１００で始まる。例えば、入力部１２が入力信号２４を受信する。

入力信号２４は、増幅信号２６を発生させるよう、ステップ１０４で増幅される。例えば、直交結合増幅器３０は、入力信号２４を増幅して、増幅信号２６を発生させる。入力信号２４は、誤差信号４６を発生させるよう、ステップ１０８で増幅信号２６と比較される。例えば、加算器４０は、遅延ライン４０から受信した遅延入力信号２４を、結合器３２から受信した増幅信号２６と比較して、誤差信号４６を発生させる。

誤差信号４６は、ステップ１１２において直交結合増幅器３０で増幅される。誤差信号４６は、加算器４０の後に置かれた低出力電力増幅器４２によって増幅されても良い。あるいは、誤差信号４６は加算器４０の前に増幅されても良い。増幅誤差信号６０は、出力信号２８を発生させるよう、ステップ１１６で増幅信号２６と結合される。例えば、結合器３６は、直交結合増幅器３０から受信した増幅誤差信号６０を、遅延ライン３４から受信した遅延増幅信号２６と結合して、出力信号２８を発生させる。誤差信号６０を増幅信号２６と結合することにより、増幅器５２の非線形性は補償されうる。これは、出力信号２８における非線形効果を低減しうる。出力信号２８を発生させた後、この方法は終了する。

変更、付加又は削除が、本発明の適用範囲を逸脱しない範囲で当該方法に対して行われても良い。当該方法は、より多くの、より少数の、又は他のステップを有しても良い。更に、ステップは、本発明の適用範囲を逸脱しない範囲で如何なる適切な順序で実行されても良い。

本開示は、ある実施例及び一般的に関連する方法に関して記載されており、その実施例及び方法の変更及び置換は、当業者には明らかである。従って、実施例に関する前出の記載は、本開示を制限しない。他の変更、置換、及び変形は、また、添付の特許請求の範囲により定義されるように、本開示の精神及び適用範囲から逸脱しない範囲で可能である。

本発明に従って使用されうる信号増幅のためのシステムの一実施例のブロック図である。本発明に従って使用されうる信号増幅のための方法の一実施例を説明するフローチャートである。

Claims

入力信号を増幅する方法であって、
入力信号を受信するステップと、
前記入力信号を直交結合増幅器で増幅して、増幅信号を発生させるステップと、
前記入力信号を前記増幅信号と比較して、誤差信号を発生させるステップと、
前記誤差信号を前記直交結合増幅器で増幅して、増幅誤差信号を発生させるステップと、
前記増幅誤差信号を前記増幅信号と結合して、出力信号を発生させるステップとを有することを特徴とする方法。
２ワットよりも少ない電力を有する低電力増幅器で前記誤差信号を増幅するステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
前記直交結合増幅器は、少なくとも１つの９０度直交結合増幅器を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
前記誤差信号を前記直交結合増幅器で増幅して、前記増幅誤差信号を発生させるステップは、
前記入力信号及び前記誤差信号を直交スプリッタで受信するステップと、
前記入力信号及び前記誤差信号を複数の増幅器で増幅するステップと、
前記増幅信号及び前記増幅誤差信号を直交コンバイナから別々に出力するステップとを更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
前記誤差信号を前記直交結合増幅器で増幅して、前記増幅誤差信号を発生させるステップは、
前記誤差信号を前記直交結合増幅器の入力分離ポートで受信するステップと、
前記増幅誤差信号を前記直交結合増幅器の出力分離ポートで出力するステップとを更に有することを特徴とする請求項１記載の方法。
前記入力信号を第１の入力信号と第２の入力信号とに分配するステップを更に有し、
前記第１の入力信号は、前記増幅信号を発生させるよう増幅され、
前記第２の入力信号は、前記誤差信号を発生させるよう前記増幅信号と比較されることを特徴とする請求項１記載の方法。
入力信号を増幅するためのシステムであって、
入力信号を受信するよう動作する入力部と、
該入力部へ結合され、前記入力信号を増幅して、増幅信号を発生させるよう動作する直交結合増幅器と、
該直交結合増幅器へ結合され、前記入力信号を前記増幅信号と比較して、誤差信号を発生させるよう動作する誤差信号発生器と、
更に、前記誤差信号を増幅して、増幅誤差信号を発生させるよう動作する前記直交結合増幅器と、
前記誤差信号発生器へ結合され、前記増幅誤差信号を前記増幅信号と結合して、出力信号を発生させるよう動作する結合器とを有することを特徴とするシステム。
前記直交結合増幅器へ結合され、前記誤差信号を増幅するよう動作する低電力増幅器を更に有し、
該低電力増幅器は、２ワットよりも少ない電力を有することを特徴とする請求項７記載のシステム。
前記直交結合増幅器は、少なくとも１つの９０度直交結合増幅器を更に有することを特徴とする請求項７記載のシステム。
前記直交結合増幅器は、
前記入力信号及び前記誤差信号を受信するよう動作する直交スプリッタと、
前記入力信号及び前記誤差信号を増幅するよう動作する複数の増幅器と、
前記増幅信号及び前記増幅誤差信号を別々に出力するよう動作する直交コンバイナとを更に有することを特徴とする請求項７記載のシステム。
前記直交結合増幅器は、
前記誤差信号を受信するよう動作する入力分離ポートと、
前記増幅誤差信号を出力するよう動作する出力分離ポートとを更に有することを特徴とする請求項７記載のシステム。
前記入力信号を第１の入力信号と第２の入力信号とに分配するよう動作するスプリッタを更に有し、
前記第１の入力信号は、前記増幅信号を発生させるよう増幅され、
前記第２の入力信号は、前記誤差信号を発生させるよう前記増幅信号と比較されることを特徴とする請求項７記載のシステム。
入力信号を増幅するためのシステムであって：
入力信号を受信するよう動作する入力部と；
該入力部へ結合され、前記入力信号を増幅して、増幅信号を発生させるよう動作する直交結合増幅器と；
該直交結合増幅器へ結合され、前記入力信号を前記増幅信号と比較して、誤差信号を発生させるよう動作する誤差信号発生器と；
更に、前記誤差信号を増幅して、増幅誤差信号を発生させるよう動作し、
前記入力信号及び前記誤差信号を受信するよう動作する直交スプリッタ、
前記入力信号及び前記誤差信号を増幅するよう動作する複数の増幅器、及び
前記増幅信号及び前記増幅誤差信号を別々に出力するよう動作する直交コンバイナを更に有する前記直交結合増幅器と；
前記誤差信号発生器へ結合され、前記増幅誤差信号を前記増幅信号と結合して、出力信号を発生させるよう動作する結合器とを有することを特徴とするシステム。
前記直交結合増幅器へ結合され、前記誤差信号を増幅するよう動作する低電力増幅器を更に有し、
該低電力増幅器は、２ワットよりも少ない電力を有することを特徴とする請求項１３記載のシステム。
前記直交結合増幅器は、９０度直交結合増幅器を更に有することを特徴とする請求項１３記載のシステム。
前記直交結合増幅器は、
前記誤差信号を受信するよう動作する入力分離ポートと、
前記増幅誤差信号を出力するよう動作する出力分離ポートとを更に有することを特徴とする請求項１３記載のシステム。
前記入力信号を第１の入力信号と第２の入力信号とに分配するよう動作するスプリッタを更に有し、
前記第１の入力信号は、前記増幅信号を発生させるよう増幅され、
前記第２の入力信号は、前記誤差信号を発生させるよう前記増幅信号と比較されることを特徴とする請求項１３記載のシステム。
入力信号を増幅するためのシステムであって：
入力信号を受信するよう動作する入力部と；
該入力部へ結合され、前記入力信号を増幅して、増幅信号を発生させるよう動作する直交結合増幅器と；
該直交結合増幅器へ結合され、前記入力信号を前記増幅信号と比較して、誤差信号を発生させるよう動作する誤差信号発生器と；
前記直交結合増幅器へ結合され、前記誤差信号を増幅するよう動作し、２ワットよりも少ない電力を有する低電力増幅器と；
更に、前記誤差信号を増幅して、増幅誤差信号を発生させるよう動作し、
前記入力信号及び前記誤差信号を受信するよう動作する直交スプリッタ、
前記入力信号及び前記誤差信号を増幅するよう動作する複数の増幅器、及び
前記増幅信号及び前記増幅誤差信号を別々に出力するよう動作する直交コンバイナを更に有する前記直交結合増幅器と；
前記誤差信号発生器へ結合され、前記増幅誤差信号を前記増幅信号と結合して、出力信号を発生させるよう動作する結合器とを有することを特徴とするシステム。
入力信号を増幅するためのシステムであって、
入力信号を受信するための手段と、
前記入力信号を直交結合増幅器で増幅して、増幅信号を発生させるための手段と、
前記入力信号を前記増幅信号と比較して、誤差信号を発生させるための手段と、
前記誤差信号を前記直交結合増幅器で増幅して、増幅誤差信号を発生させるための手段と、
前記増幅誤差信号を前記増幅信号と結合して、出力信号を発生させるための手段とを有することを特徴とするシステム。
入力信号を増幅するためのシステムであって：
入力信号を受信するよう動作する入力部と；
該入力部へ結合され、前記入力信号を増幅して、増幅信号を発生させるよう動作し、９０度直交結合増幅器を更に有する直交結合増幅器と；
該直交結合増幅器へ結合され、前記入力信号を前記増幅信号と比較して、誤差信号を発生させるよう動作する誤差信号発生器と；
前記直交結合増幅器へ結合され、前記誤差信号を増幅するよう動作し、２ワットよりも少ない電力を有する低電力増幅器と；
更に、前記誤差信号を増幅して、増幅誤差信号を発生させるよう動作し、
前記入力信号及び前記誤差信号を受信するよう動作する直交スプリッタ、
前記入力信号及び前記誤差信号を増幅するよう動作する複数の増幅器、及び
前記増幅信号及び前記増幅誤差信号を出力するよう動作する直交コンバイナを更に有し、
前記誤差信号を受信するよう動作する入力分離ポート、及び
前記増幅誤差信号を出力するよう動作する出力分離ポートを更に有する前記直交結合増幅器と；
前記誤差信号発生器へ結合され、前記増幅誤差信号を前記増幅信号と結合して、出力信号を発生させるよう動作する結合器とを有することを特徴とするシステム。