JP2013179442A - アナログフィードバック増幅器およびアナログフィードバック制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にし、高周波帯域で非線形ひずみ補償特性が劣化するのを防止する。
【解決手段】直交復調器１７で直交復調された出力信号と入力端子１からの入力信号とが比較器３で比較されることで第一のフィードバックループを形成し、帯域設定および追従制御を行い、さらにその内側に、第二のフィードバックループを構成し、第二のフィードバックループを構成する振幅調整器２１および遅延線路２４により、群遅延要素の影響が出ないようにすることで、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にするとともに、フィードバックされる電力増幅器の非線形ひずみ成分をフィルタ６７により、高周波帯域で遮断することにより高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止する。
【選択図】図１

Description

この発明はアナログフィードバック増幅器およびアナログフィードバック制御方法に関し、特に、増幅器による群遅延要素の影響を抑え、広帯域化を可能にするとともに、高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止することを可能にするアナログフィードバック増幅器およびアナログフィードバック制御方法に関する。

従来のアナログフィードバック増幅器として、ベースバンド信号のＩ座標入力信号とフィードバック信号との差分を取るＩ系比較器と、ベースバンド信号のＱ座標入力信号とフィードバック信号との差分を取るＱ系比較器と、それらＩＱ系の比較器の出力信号を直交変調し、高周波信号を出力する直交変調器と、直交変調器の高周波出力信号を増幅する電力増幅器と、電力増幅器により増幅された高周波出力信号を減衰する減衰器と、減衰器により減衰された高周波出力信号を直交復調し、直交復調したベースバンド信号のＩ座標信号をＩ系比較器にフィードバック信号として出力し、直交復調したベースバンド信号のＱ座標信号をＱ系比較器にフィードバック信号として出力する直交復調器とを備えたものがある（例えば、下記非特許文献１参照）。

また、別の従来のアナログフィードバック増幅器として、極座標系を用いてアナログフィードバックを行い、帯域設定および追従制御を行うものがある（例えば、下記特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２００７／０１８４７９２号明細書

PETER B.KENINGTON著，「HIGH-LINEARITY RF AMPLIFIER DESIGN」，Artech House, Inc.，2000年，pp.164-169

特許文献１および非特許文献１に記載のような従来のアナログフィードバック増幅器は、以上のように構成されているので、フィードバックループの中に電力増幅器の群遅延要素が含まれているため、位相が変動し、広帯域化が困難になるという問題点があった。

また、広帯域化が困難なため、非線形ひずみ補償特性の広帯域化も困難になるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、フィードバックループの中に群遅延要素があっても、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にするとともに、高周波帯域で非線形ひずみ補償特性が劣化するのを防止することが可能な、アナログフィードバック増幅器およびアナログフィードバック制御方法を得ることを目的とする。

この発明は、入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段と、上記第一の比較手段の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取る第二の比較手段と、上記第二の比較手段の出力信号を増幅する電力増幅手段と、上記電力増幅手段の出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段と、上記第二の比較手段の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第二のフィードバック信号として上記第二の比較手段に出力する第二の振幅調整手段と、上記第二の振幅調整手段の出力信号を遅延する遅延手段と、上記第一の振幅調整手段の出力信号と上記遅延手段の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタを介して第一のフィードバック信号として上記第一の比較手段に出力する第三の比較手段とを備えたアナログフィードバック増幅器である。

この発明は、入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段と、上記第一の比較手段の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取る第二の比較手段と、上記第二の比較手段の出力信号を増幅する電力増幅手段と、上記電力増幅手段の出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段と、上記第二の比較手段の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第二のフィードバック信号として上記第二の比較手段に出力する第二の振幅調整手段と、上記第二の振幅調整手段の出力信号を遅延する遅延手段と、上記第一の振幅調整手段の出力信号と上記遅延手段の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタを介して第一のフィードバック信号として上記第一の比較手段に出力する第三の比較手段とを備えたアナログフィードバック増幅器であるので、第一のフィードバックループの中に電力増幅手段による群遅延要素があっても、第二の振幅調整手段および遅延手段により振幅および遅延を調整することにより、群遅延要素の影響が出ないようにすることで、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にするアナログフィードバック増幅器を得ることができるとともに、高周波帯域でフィードバックされる非線形ひずみ成分を遮断することで高周波帯域で非線形ひずみ補償特性が劣化するのを防止するアナログフィードバック増幅器を得ることができる。

この発明の実施の形態１によるアナログフィードバック増幅器の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２によるアナログフィードバック増幅器の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３によるアナログフィードバック増幅器の構成を示すブロック図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアナログフィードバック増幅器を示す構成図である。
図において、１は入力端子で、ベースバンド信号のＩ座標入力信号が（外部から）入力される。
２は、入力端子１とは別のもう１つの入力端子で、ベースバンド信号のＱ座標入力信号が（外部から）入力される。

比較器３は、入力端子１から入力されるベースバンド信号のＩ座標入力信号と、フィルタ６７を介して後述する比較器２５から入力されるフィードバック信号（第一のフィードバック信号）との差分を取る。
比較器４は、入力端子２から入力されるベースバンド信号のＱ座標入力信号と、フィルタ６８を介して後述する比較器３０から入力されるフィードバック信号（第三のフィードバック信号）との差分を取る。
比較器５は、比較器３からの出力信号と後述する振幅調整器２１から入力されるフィードバック信号（第二のフィードバック信号）との差分を取る。
比較器６は、比較器４からの出力信号と、後述する振幅調整器２６から入力されるフィードバック信号（第四のフィードバック信号）との差分を取る。

ループフィルタ７は、比較器５の出力信号のうちの低域周波数帯域のみ通過させる。
ループフィルタ８は、比較器６の出力信号のうちの低域周波数帯域のみ通過させる。

直交変調器９は、移相器１０および乗算器１１，１２から構成され、発振器１３から発振される高周波を、移相器１０により、０°と９０°に移相し、ループフィルタ７の出力信号と０°移相の高周波を乗算器１１により乗算し、ループフィルタ８の出力信号と９０°移相の高周波を乗算器１２により乗算することにより、直交変調する。

電力増幅器１４は、直交変調器９の高周波出力信号を増幅する。増幅された高周波出力信号は２つに分岐され、一方は、出力端子１５を介して（外部に）出力される。

減衰器１６は、電力増幅器１４により増幅されて２つに分岐されたもう一方の高周波出力信号を減衰し、当該高周波出力信号の振幅を調整する。

直交復調器１７は、移相器１８および乗算器１９，２０から構成され、発振器１３から発振される高周波を、移相器１８により、０°と９０°に移相し、減衰器１６の出力信号と０°移相の高周波とを乗算器１９により乗算し、減衰器１６の出力信号と９０°移相の高周波とを乗算器２０により乗算することにより、直交復調する。このようにして、直交復調器１７は、減衰器１６により振幅が調整された高周波出力信号を直交復調し、ベースバンド信号のＩ座標信号を乗算器１９から出力し、ベースバンド信号のＱ座標信号を乗算器２０から出力する。

振幅調整器２１は、増幅器２２および減衰器２３から構成され、増幅器２２により増幅または減衰器２３より減衰を行って、ループフィルタ７の出力信号の振幅を調整し、振幅調整した信号をフィードバック信号（第二のフィードバック信号）として比較器５に出力する。

振幅調整器２１から出力される振幅調整した信号は、遅延線路２４にも入力される。遅延線路２４は、振幅調整器２１の出力信号を遅延させる。

なお、振幅調整器２１による振幅調整および遅延線路２４による遅延調整は、後述する比較器２５により取られる差分が無くなるように設定される。

比較器２５は、直交復調器１７により直交復調されたＩ座標信号と遅延線路２４の出力信号との差分を取り、差分信号をフィルタ６７を介してフィードバック信号（第一のフィードバック信号）として比較器３に出力する。

振幅調整器２６は、増幅器２７および減衰器２８から構成され、増幅器２７により増幅または減衰器２８より減衰を行って、ループフィルタ８の出力信号の振幅を調整し、振幅調整した信号をフィードバック信号（第四のフィードバック信号）として比較器６に出力する。

振幅調整器２６から出力される振幅調整した信号は、遅延線路２９にも入力される。遅延線路２９は、振幅調整器２６の出力信号を遅延させる。

なお、振幅調整器２６による振幅調整および遅延線路２９による遅延調整は、後述する比較器３０により取られる差分が無くなるように設定される。

比較器３０は、直交復調器１７により直交復調されたＱ座標信号と遅延線路２９の出力信号との差分を取り、差分信号をフィルタ６８を介してフィードバック信号（第三のフィードバック信号）として比較器４に出力する。

次に動作について説明する。

図１において、入力端子１から入力されるベースバンド信号のＩ座標入力信号は、比較器３，５およびループフィルタ７を介して直交変調器９に入力される。

また、入力端子２から入力されるベースバンド信号のＱ座標入力信号は、比較器４，６およびループフィルタ８を介して直交変調器９に入力される。

ループフィルタ７を通過したＩ座標入力信号と、ループフィルタ８を通過したＱ座標入力信号は、直交変調器９により直交変調され、さらに、電力増幅器１４により増幅され、出力端子１５より高周波出力信号として出力される。

電力増幅器１４により増幅され、分岐された高周波出力信号は、減衰器１６により減衰され、直交復調器１７によりＩ座標信号とＱ座標信号に直交復調される。

直交復調されたＩ座標信号は、比較器２５およびフィルタ６７を介して、比較器３により、入力端子１からのＩ座標入力信号と比較されるとともに、直交復調されたＱ座標信号は、比較器３０およびフィルタ６８を介して、比較器４により、入力端子２からのＱ座標入力信号と比較されることで、Ｉ座標系とＱ座標系とでそれぞれ第一および第三のフィードバックループを形成し、帯域設定および追従制御を行う。

ここで、上記の従来技術においては、第一のフィードバックループの中に電力増幅器１４の群遅延要素が含まれているため、位相が変動し、広帯域化が困難になるという問題点があったが、この発明においては、当該問題点は解決されている。以下に、この発明による当該問題点の解決手段について説明する。なお、説明を簡単にするため、ＩＱ座標系のうちのＩ座標系についてのみ説明し、Ｑ座標系についての説明は省略するが、Ｑ座標系についても同様の説明となるので、Ｑ座標系についてはＩ座標系の説明を参照されたい。

本実施の形態１では、比較器３の後段のループフィルタ７の出力から、振幅調整器２１により、第一のフィードバックループの内側に、別の第二のフィードバックループを形成している。ループフィルタ７の出力は、振幅調整器２１を介して、第二のフィードバック信号として、比較器５にフィードバックされている。

このようにして、第一のフィードバックループを構成している比較器２５における２つの入力信号（遅延線路２４の出力と直交復調器１７の出力）の差分が無くなるように、第２のフィードバックループを構成している振幅調整器２１の振幅および遅延線路２４の遅延を設定することで、第一のフィードバックループの内側の電力増幅器１４の群遅延要素が相殺され、第一のフィードバックループの外側に電力増幅器１４の群遅延要素が出てくる。

このことは電力増幅器１４の群遅延要素が第一のフィードバックループの外にあるのと等価に扱うことができる効果を有するものである。

なお、振幅調整器２１を介して比較器５にフィードバックすることで、本来、第一のフィードバックループでフィードバックされる信号に代えて、群遅延要素の無い信号をフィードバックすることになる。

したがって、第二のフィードバックループを形成することにより、この実施の形態１では、第一のフィードバックループの中に電力増幅器１４の群遅延要素があっても、この群遅延要素の影響が出ないようにすることができ、不要な位相の変動を抑え、広帯域化が可能となる。

以上のように、本実施の形態１によれば、アナログフィードバック増幅器が、入力端子１からの入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段としての比較器３と、比較器３の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取る第二の比較手段としての比較器５と、比較器５の出力信号を増幅する電力増幅手段としての電力増幅器１４と、電力増幅器１４の出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段としての減衰器１６と、比較器５の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を第二のフィードバック信号として比較器５に出力する第二の振幅調整手段としての振幅調整器２１と、振幅調整器２１の出力信号を遅延する遅延手段としての遅延線路２４と、減衰器１６の出力信号と遅延線路２４の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタ６７を介して第一のフィードバック信号として比較器３に出力する第三の比較手段としての比較器２５とを備えるようにしたので、直交復調器１７で直交復調された出力信号と入力端子１からの入力信号とが比較器３で比較されることで第一のフィードバックループを形成し、帯域設定および追従制御を行い、さらにその内側に第二のフィードバックループを構成し、第二のフィードバックループを構成する振幅調整器２１および遅延線路２４により振幅および遅延を調整することにより、第一のフィードバックループの中に電力増幅器１４による群遅延要素があっても、その影響が出ないようにすることで、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にすることができる。

また、第一のフィードバックループの比較器２５では電力増幅器１４の非線形ひずみ成分のみが通過しフィードバックされる。これにより、周波数が高くなると非線形ひずみ補償特性に劣化がみられるため、高周波帯域においてフィルタ６７で第一のフィードバックループにある非線形ひずみ成分を遮断することで高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止することを可能にすることができる。

また、本実施の形態１によれば、アナログフィードバック増幅器が、ベースバンド信号のＩ座標入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段としての比較器３と、比較器３の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取る第二の比較手段としての比較器５と、ベースバンド信号のＱ座標入力信号と第三のフィードバック信号との差分を取る第三の比較手段としての比較器４と、比較器４の出力信号と第四のフィードバック信号との差分を取る第四の比較手段としての比較器６と、比較器５および比較器６の出力信号を直交変調し、高周波信号を出力する直交変調手段としての直交変調器９と、直交変調器９の高周波出力信号を増幅する電力増幅手段としての電力増幅器１４と、電力増幅器１４により増幅された高周波出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段としての減衰器１６と、減衰器１６により調整された高周波出力信号を直交復調し、ベースバンド信号のＩ座標信号およびＱ座標信号を出力する第一の直交復調手段としての直交復調器１７と、比較器５の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を第二のフィードバック信号として比較器５に出力する第二の振幅調整手段としての振幅調整器２１と、振幅調整器２１の出力信号を遅延する第一の遅延手段としての遅延線路２４と、直交復調器１７により直交復調されたＩ座標信号と遅延線路２４の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタ６７を介して第一のフィードバック信号として比較器３に出力する第五の比較手段としての比較器２５と、比較器６の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を第四のフィードバック信号として比較器６に出力する第三の振幅調整手段としての振幅調整器２６と、振幅調整器２６の出力信号を遅延する第二の遅延手段としての遅延線路２９と、直交復調器１７により直交復調されたＱ座標信号と遅延線路２９の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタ６８を介して第三のフィードバック信号として比較器４に出力する第六の比較手段としての比較器３０とを備えるようにしたので、比較器３により、入力端子１からのＩ座標入力信号と比較されるとともに、直交復調されたＱ座標信号は、比較器３０およびフィルタ６８を介して、比較器４により、入力端子２からのＱ座標入力信号と比較されることで、Ｉ座標系とＱ座標系とでそれぞれ第一および第三のフィードバックループを形成し、帯域設定および追従制御を行い、さらにそれらの第一および第三のフィードバックループの内側に、第二および第四のフィードバックループを構成し、第二および第四のフィードバックループを構成する振幅調整器２１，２６および遅延線路２４，２９により振幅および遅延を調整することにより、第一および第三のフィードバックループの中の群遅延要素の影響が出ないようにすることで、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にすることができる。
また、第一および第三のフィードバックループの比較器２５，３０では電力増幅器１４の非線形ひずみ成分のみは通過しフィードバックされる。
これにより周波数が高くなると非線形ひずみ補償特性に劣化がみられるため、高周波帯域においてフィルタ６７，６８で第一および第三のフィードバックループにある非線形ひずみ成分を遮断することで高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止することを可能にすることができる。

なお、振幅調整器２１，２６は、振幅が１より大きいとき増幅器２２，２７のみで減衰器２３，２８を省略しても同等の効果を有し、振幅が１より小さいときは減衰器２３，２８のみで増幅器２２，２７を省略しても同等の効果を有し、振幅が１のときは振幅調整器２１，２６を省略しても同等の効果を有する。

また、減衰器１６は、振幅が１のとき省略しても同等の効果を有する。

さらに、遅延線路２４，２９は、インダクタやキャパシタなどの集中定数回路および半導体などから構成される遅延回路を用いても同等の効果を有する。

さらに、ループフィルタ７，８は、低域周波数帯域で振幅を持っていても同等の効果を有する。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２によるアナログフィードバック増幅器を示す構成図である。図１の構成と異なる点は、入力端子３１と直交復調器３２とが追加されている点である。図１と同一または相当する構成については、同一符号を付して示し、ここでは、その説明を省略する。

図２に示すように、直交復調器３２は、移相器３３および乗算器３４，３５から構成される。また、入力端子３１には、高周波信号が入力される。
直交復調器３２は、発振器１３から発振される高周波が入力されるとともに、入力端子３１から高周波入力信号が入力され、発振器１３からの高周波を移相器３３により０°と９０°に移相し、入力端子３１からの高周波入力信号と０°移相の高周波とを乗算器３４により乗算し、入力端子３１からの高周波入力信号と９０°移相の高周波とを乗算器３５により乗算することにより、直交復調する。
こうして、乗算器３４から出力される直交復調したベースバンド信号のＩ座標入力信号が入力端子１に、乗算器３５から出力される直交復調したベースバンド信号のＱ座標入力信号が入力端子２に、それぞれ入力される。
その他の動作については、図１と同様なので、重複する説明を省略する。

この実施の形態２によれば、入力端子３１に入力される高周波入力信号を直交復調器３２によりＩ座標入力信号とＱ座標入力信号に直交復調し、Ｉ座標入力信号を入力端子１に、Ｑ座標入力信号を入力端子２に、それぞれ出力する。

以上のように、実施の形態２においても、上記の実施の形態１と同様に、第一および第三のフィードバックループの内側に、第二および第四のフィードバックループを形成し、第二および第四のフィードバックループを構成している振幅調整器２１，２６および遅延線路２４，２９により振幅および遅延を調整することにより、第一および第三のフィードバックループの中の群遅延要素の影響が出ないようにすることで、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にすることができる。

また、実施の形態２においても、上記の実施の形態１と同様に、第一および第三のフィードバックループの比較器２５，３０では電力増幅器１４の非線形ひずみ成分のみが通過しフィードバックされる。これにより周波数が高くなると非線形ひずみ補償特性に劣化がみられるため、高周波帯域においてフィルタ６７，６８で第一のフィードバックループにある非線形ひずみ成分を遮断することで高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止することを可能にすることができる。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３によるアナログフィードバック増幅器を示す構成図である。図において、符号１４，１５，１６，３１が付された構成については、図１および図２に示す同一符号の構成と同一またはそれに相当するものである。

図３において、４１は移相器、４２は可変利得増幅器、４３，４４は検波器、４５，４６，５３，５８，６６は比較器、４７，５７，６３，６５はループフィルタ、４８は振幅感度調整器、４９，６０は振幅調整器、５０，６１は増幅器、５１，６２は減衰器、５２，６４は遅延線路、５４，５５はリミッタ、５６はミクサ、５９は位相感度調整器、６９はフィルタである。

図３に示すように、移相器４１は、入力端子３１からの高周波入力信号を移相する。
可変利得増幅器４２は、移相器４１の出力信号を可変利得増幅する。
電力増幅器１４は、可変利得増幅器４２の出力信号を増幅し、出力端子１５より出力する。
なお、移相器４１、可変利得増幅器４２および電力増幅器１４は、この順で直列接続されて、移相増幅手段を構成している。

検波器４３は、入力端子３１からの高周波入力信号を検波する。
検波器４４は、減衰器１６により減衰された高周波出力信号を検波する。
比較器４５は、検波器４３の出力信号とフィルタ６９を介して入力される後述の比較器５３からのフィードバック信号（第一のフィードバック信号）との差分を取る。
比較器４６は、比較器４５の出力信号と後述する振幅調整器４９からのフィードバック信号（第二のフィードバック信号）との差分を取る。
ループフィルタ４７は、比較器４６の出力信号のうちの低域周波数帯域のみ通過させる。
振幅感度調整器４８は、ループフィルタ４７の出力信号の変化率を調整することにより、可変利得増幅器４２の振幅感度を調整する。

振幅調整器４９は、増幅器５０および減衰器５１から構成され、増幅器５０により増幅を行うか、あるいは、減衰器５１により減衰を行うかにより、ループフィルタ４７の出力信号の振幅を調整し、振幅調整した信号をフィードバック信号（第二のフィードバック信号）として比較器４６に出力する。
遅延線路５２は、振幅調整器４９の出力信号を遅延する。
比較器５３は、検波器４４の出力信号と遅延線路５２の出力信号との差分を取り、差分信号をフィードバック信号（第一のフィードバック信号）としてフィルタ６９を介して比較器４５に出力する。

リミッタ５４は、入力端子３１からの高周波入力信号をリミットする。
リミッタ５５は、減衰器１６により減衰された高周波出力信号をリミットする。
ミクサ５６は、リミッタ５４，５５の出力信号の位相差を検出し、位相差を振幅に変換して出力する。
なお、リミッタ５４，５５およびミクサ５６により位相差検出手段を構成する。

ループフィルタ５７は、ミクサ５６の出力信号のうちの低域周波数帯域のみ通過させる。
比較器５８は、後述する比較器６６からのフィードバック信号（第三のフィードバック信号）と後述する振幅調整器６０からのフィードバック信号（第四のフィードバック信号）との差分を取る。
位相感度調整器５９は、比較器５８の出力信号の変化率を調整することにより、移相器４１の位相感度を調整する。

振幅調整器６０は、増幅器６１および減衰器６２から構成され、増幅器６１により増幅を行うか、あるいは、減衰器６２により減衰を行うかにより、比較器５８の出力信号の振幅を調整し、振幅調整した信号をフィードバック信号（第四のフィードバック信号）としてループフィルタ６３を介して比較器５８に出力する。
なお、ループフィルタ６３は、フィードバック信号（第四のフィードバック信号）のうちの低域周波数帯域のみ通過させる。
遅延線路６４は、振幅調整器６０の出力信号を遅延する。
ループフィルタ６５は、遅延出力信号のうちの低域周波数帯域のみ通過させる。
比較器６６は、ループフィルタ５７の出力信号とループフィルタ６５の遅延出力信号との差分を取り、差分信号をフィードバック信号（第三のフィードバック信号）として比較器５８に出力する。

次に動作について説明する。
図において、入力端子３１から入力される高周波入力信号は、移相器４１により位相が調整され、さらに、可変利得増幅器４２および電力増幅器１４により増幅され、出力端子１５より高周波出力信号として出力される。

可変利得増幅器４２による振幅制御に関しては、入力端子３１からの高周波入力信号が検波器４３により検波された信号が比較器４５に入力されるとともに、電力増幅器１４からの高周波出力信号が減衰器１６を介して検波器４４により検波された信号が比較器５３およびフィルタ６９を介して比較器４５に入力され、比較器４５によりそれらが比較される。
また、比較器４６が、比較器４５からの出力信号と、振幅調整器４９からのフィードバック信号（第二のフィードバック信号）との差分をとり、該差分に応じた出力信号を出力する。比較器４６による出力信号はループフィルタ４７を介して振幅感度調整器４８に出力され、それにより可変利得増幅器４２の振幅が調整されることで、第一のフィードバックループを形成し、帯域設定および追従制御を行う。

この実施の形態３では、比較器４５の後段のループフィルタ４７の出力から、振幅調整器４９、遅延線路５２および比較器５３により、第一のフィードバックループの内側に別の第二のフィードバックループを形成している。
また、振幅調整器４９を介して比較器４６にフィードバックしている。

このとき、上述の第二のフィードバックループを形成し、比較器５３における２つの入力信号の差分が無くなるように、振幅調整器４９の振幅および遅延線路５２の遅延を設定することで、第一のフィードバックループの内側の電力増幅器１４の群遅延要素が相殺され、第一のフィードバックループの外側に電力増幅器１４の群遅延要素が出てくる。

このことは電力増幅器１４の群遅延要素が第一のフィードバックループの外にあるのと等価に扱うことができる効果を有するものである。
なお、振幅調整器４９を介して比較器４６にフィードバックすることで、本来、第一のフィードバックループでフィードバックされる信号に代えて、群遅延要素の無い信号をフィードバックすることになる。

また、第一のフィードバックループの比較器５３では電力増幅器１４の非線形ひずみ成分のみは通過しフィードバックされる。
これにより周波数が高くなると非線形ひずみ補償特性に劣化がみられるため、高周波帯域においてフィルタ６９で第一のフィードバックループにある非線形ひずみ成分を遮断する。
このことは高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止する効果を有するものである。

また、移相器４１による位相制御に関しては、入力端子３１からの高周波入力信号がリミッタ５４によりリミットされた信号と、電力増幅器１４からの高周波出力信号が減衰器１６を介してリミッタ５５によりリミットされた信号とが、ミクサ５６において混合され、リミッタ５４，５５の出力信号の位相差に応じた振幅に変換して出力される。さらに、ミクサ５６による出力信号がループフィルタ５７、比較器６６および比較器５８を介して位相感度調整器５９に出力され、移相器４１の位相が調整されることで、第三のフィードバックループを形成し、帯域設定および追従制御を行う。

この実施の形態３では、ループフィルタ５７の後段の比較器５８の出力から、振幅調整器６０、遅延線路６４、ループフィルタ６５および比較器６６により、第三のフィードバックループの内側に別の第四のフィードバックループを形成している。
また、振幅調整器６０およびループフィルタ６３を介して比較器５８にフィードバックしている。

このとき、上述の第四のフィードバックループを形成し、比較器６６における２つの入力信号の差分が無くなるように、振幅調整器６０の振幅および遅延線路６４の遅延を設定することで、第三のフィードバックループの内側の電力増幅器１４の群遅延要素が相殺され、第三のフィードバックループの外側に電力増幅器１４の群遅延要素が出てくる。

このことは電力増幅器１４の群遅延要素が第三のフィードバックループの外にあるのと等価に扱うことができる効果を有するものである。
なお、振幅調整器６０およびループフィルタ６３を介して比較器５８にフィードバックすることで、本来、第三のフィードバックループでフィードバックされる信号に代えて、群遅延要素の無い信号をフィードバックすることになる。

したがって、第二および第四のフィードバックループを形成することにより、この実施の形態３では、第一および第三のフィードバックループの中に電力増幅器１４の群遅延要素があっても、この群遅延要素の影響が出ないようにすることができ、不要な位相の変動を抑え、広帯域化が可能となる。

この実施の形態３によれば、第一および第三のフィードバックループの中に電力増幅器１４による群遅延要素があっても、振幅調整器４９，６０および遅延線路５２，６４により振幅および遅延を調整することにより、群遅延要素の影響が出ないようにすることで、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にすることができる。

また第一のフィードバックループの比較器５３では電力増幅器１４の非線形ひずみ成分のみが通過しフィードバックされる。
これにより周波数が高くなると非線形ひずみ補償特性に劣化がみられるため、高周波帯域においてフィルタ６９で第一のフィードバックループにある非線形ひずみ成分を遮断することで高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止することを可能にすることができる。

なお、リミッタ５４，５５およびミクサ５６により、高周波入力信号と高周波出力信号との位相差を検出したが、他の構成であっても同等の効果を有する。

また、振幅調整器４９，６０は、振幅が１より大きいとき増幅器５０，６１のみで減衰器５１，６２を省略しても同等の効果を有し、振幅が１より小さいときは減衰器５１，６２のみで増幅器５０，６１を省略しても同等の効果を有し、振幅が１のときは振幅調整器４９，６０を省略しても同等の効果を有する。

また、減衰器１６は、振幅が１のとき省略しても同等の効果を有する。

さらに、遅延線路５２，６４は、インダクタやキャパシタなどの集中定数回路および半導体などから構成される遅延回路を用いても同等の効果を有する。

さらに、上記実施の形態３では、移相器４１の後段に可変利得増幅器４２を配置したが接続順序を逆にしても同等の効果を有する。すなわち、可変利得増幅器４２の後段に移相器４１を接続するようにしてもよい。従って、可変利得増幅器４２、移相器４１、電力増幅器１４の順に直列接続して移相増幅手段を構成するようにしてもよい。

さらに、ループフィルタ４７，５７，６３，６５は低域周波数帯域で振幅を持っていても同等の効果を有する。

以上のように、実施の形態３によれば、アナログフィードバック増幅器が、入力信号が入力され、当該入力信号を移相する移相手段としての移相器４１と、当該入力信号を可変利得増幅する可変利得増幅手段としての可変利得増幅器４２と、当該入力信号を増幅する電力増幅手段としての電力増幅器１４とを有する移相増幅手段（４１，４２，１４）と、移相増幅手段（４１，４２，１４）に入力された上記入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段としての比較器４５と、比較器４５の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取り、該差分信号に応じた出力信号により可変利得増幅器４２の利得を可変する第二の比較手段としての比較器４６と、移相増幅手段（４１，４２，１４）の出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段としての減衰器１６と、比較器４６の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を第二のフィードバック信号として比較器４６に出力する第二の振幅調整手段としての振幅調整器４９と、振幅調整器４９の出力信号を遅延して第一の遅延出力信号を出力する第一の遅延手段としての遅延線路５２と、減衰器１６の出力信号と遅延線路５２の第一の遅延出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタ６９を介して第一のフィードバック信号として比較器４５に出力する第三の比較手段としての比較器５３と、移相増幅手段（４１，４２，１４）に入力された上記入力信号と減衰器１６の出力信号との位相差を振幅に変換して出力する位相差検出手段（５４，５５，５６）と、位相差検出手段（５４，５５，５６）の出力信号と後述する遅延線路６４からの第二の遅延出力信号との差分を取り、該差分信号を第三のフィードバック信号として出力する第四の比較手段としての比較器６６と、比較器６６からの第三のフィードバック信号と第四のフィードバック信号との差分を取り、該差分信号に応じた出力信号により移相器４１の移相量を制御する第五の比較手段としての比較器５８と、比較器５８の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を第四のフィードバック信号として比較器５８に出力する第三の振幅調整手段としての振幅調整器６０と、振幅調整器６０の出力信号を遅延して第二の遅延出力信号を生成し、比較器６６に出力する第二の遅延手段としての遅延線路６４とを備えるようにしたので、第一および第三のフィードバックループの内側に、第二および第四のフィードバックループを構成し、第二および第四のフィードバックループを構成する振幅調整器４９，６０および遅延線路５２，６４により振幅および遅延を調整することにより、第一および第三のフィードバックループの中の群遅延要素の影響が出ないようにすることで、不要な位相の変動を抑え、広帯域化を可能にすることができる。
また、第一のフィードバックループの比較器５３では電力増幅器１４の非線形ひずみ成分のみが通過しフィードバックされる。
これにより周波数が高くなると非線形ひずみ補償特性に劣化がみられるため、高周波帯域においてフィルタ６９で第一のフィードバックループにある非線形ひずみ成分を遮断することで高周波帯域での非線形ひずみ補償特性の劣化を防止することを可能にすることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係るアナログフィードバック増幅器は、フィードバックループの中に電力増幅器による群遅延要素があっても、振幅調整器および遅延線路により振幅および遅延を調整することにより、群遅延要素の影響が出ないように構成するとともに、フィードバックされる電力増幅器の非線形ひずみ成分を高周波帯域で遮断することにより、高周波帯域での非線形ひずみ補償特性が劣化しないように構成したので、不要な位相の変動を抑え、広帯域化が要求されるとともに広帯域までの非線形ひずみ補償を要求される増幅器に用いるのに適している。

１，２，３１ 入力端子、３〜６，２５，３０，４５，４６，５３，５８，６６ 比較器、７，８，４７，５７，６３，６５ ループフィルタ、９ 直交変調器、１０，１８，３３，４１ 移相器、１１，１２，１９，２０，３４，３５ 乗算器、１３ 発振器、１４ 電力増幅器、１５ 出力端子、１６ 減衰器、１７，３２ 直交復調器、２１，２６，４９，６０ 振幅調整器、２２，２７，５０，６１ 増幅器、２３，２８，５１，６２ 減衰器、２４，２９，５２，６４ 遅延線路、４２ 可変利得増幅器、４３，４４ 検波器、４８ 振幅感度調整器、５４，５５ リミッタ、５６ ミクサ、５９ 位相感度調整器、６７，６８，６９ フィルタ。

Claims (8)

1. 入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段と、
   上記第一の比較手段の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取る第二の比較手段と、
   上記第二の比較手段の出力信号を増幅する電力増幅手段と、
   上記電力増幅手段の出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段と、
   上記第二の比較手段の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第二のフィードバック信号として上記第二の比較手段に出力する第二の振幅調整手段と、
   上記第二の振幅調整手段の出力信号を遅延する遅延手段と、
   上記第一の振幅調整手段の出力信号と上記遅延手段の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタを介して第一のフィードバック信号として上記第一の比較手段に出力する第三の比較手段と
   を備えたアナログフィードバック増幅器。
2. 第二の振幅調整手段による振幅調整および遅延手段による遅延調整は、
   第三の比較手段により取られる差分が無くなるように設定されることを特徴とする請求項１に記載のアナログフィードバック増幅器。
3. ベースバンド信号のＩ座標入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段と、
   上記第一の比較手段の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取る第二の比較手段と、
   ベースバンド信号のＱ座標入力信号と第三のフィードバック信号との差分を取る第三の比較手段と、
   上記第三の比較手段の出力信号と第四のフィードバック信号との差分を取る第四の比較手段と、
   上記第二の比較手段および第四の比較手段の出力信号を直交変調し、高周波信号を出力する直交変調手段と、
   上記直交変調手段の高周波出力信号を増幅する電力増幅手段と、
   上記電力増幅手段により増幅された高周波出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段と、
   上記第一の振幅調整手段により調整された高周波出力信号を直交復調し、ベースバンド信号のＩ座標信号およびＱ座標信号を出力する第一の直交復調手段と、
   上記第二の比較手段の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第二のフィードバック信号として上記第二の比較手段に出力する第二の振幅調整手段と、
   上記第二の振幅調整手段の出力信号を遅延する第一の遅延手段と、
   上記第一の直交復調手段により直交復調されたＩ座標信号と上記第一の遅延手段の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタを介して第一のフィードバック信号として上記第一の比較手段に出力する第五の比較手段と、
   上記第四の比較手段の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第四のフィードバック信号として上記第四の比較手段に出力する第三の振幅調整手段と、
   上記第三の振幅調整手段の出力信号を遅延する第二の遅延手段と、
   上記第一の直交復調手段により直交復調されたＱ座標信号と上記第二の遅延手段の出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタを介して第三のフィードバック信号として上記第三の比較手段に出力する第六の比較手段と
   を備えたアナログフィードバック増幅器。
4. 第二の振幅調整手段による振幅調整および第一の遅延手段による遅延調整は、
   第五の比較手段により取られる差分が無くなるように設定され、
   第三の振幅調整手段による振幅調整および第二の遅延手段による遅延調整は、
   第六の比較手段により取られる差分が無くなるように設定されることを特徴とする請求項３に記載のアナログフィードバック増幅器。
5. 高周波入力信号を直交復調し、ベースバンド信号のＩ座標信号を第一の比較手段に出力すると共に、ベースバンド信号のＱ座標信号を第三の比較手段に出力する第二の直交復調手段を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載のアナログフィードバック増幅器。
6. 入力信号が入力され、上記入力信号を移相する移相手段と、上記入力信号を可変利得増幅する可変利得増幅手段と、上記入力信号を増幅する電力増幅手段とを有する移相増幅手段と、
   上記移相増幅手段に入力された上記入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較手段と、
   上記第一の比較手段の出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取り、該差分信号に応じた出力信号により上記可変利得増幅手段の利得を可変する第二の比較手段と、
   上記移相増幅手段の出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整手段と、
   上記第二の比較手段の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第二のフィードバック信号として上記第二の比較手段に出力する第二の振幅調整手段と、
   上記第二の振幅調整手段の出力信号を遅延し、第一の遅延出力信号を出力する第一の遅延手段と、
   上記第一の振幅調整手段の出力信号と上記第一の遅延手段の第一の遅延出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタを介して第一のフィードバック信号として上記第一の比較手段に出力する第三の比較手段と、
   上記移相増幅手段に入力された上記入力信号と上記第一の振幅調整手段の出力信号との位相差を振幅に変換して出力する位相差検出手段と、
   上記位相差検出手段の出力信号と第二の遅延出力信号との差分を取り、該差分信号を第三のフィードバック信号として出力する第四の比較手段と、
   上記第四の比較手段からの上記第三のフィードバック信号と第四のフィードバック信号との差分を取り、該差分信号に応じた出力信号により上記移相手段の移相量を制御する第五の比較手段と、
   上記第五の比較手段の出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第四のフィードバック信号として上記第五の比較手段に出力する第三の振幅調整手段と、
   上記第三の振幅調整手段の出力信号を遅延して上記第二の遅延出力信号を生成し、上記第四の比較手段に出力する第二の遅延手段と
   を備えたアナログフィードバック増幅器。
7. 第二の振幅調整手段による振幅調整および第一の遅延手段による遅延調整は、
   第三の比較手段により取られる差分が無くなるように設定され、
   第三の振幅調整手段による振幅調整および第二の遅延手段による遅延調整は、
   第四の比較手段により取られる差分が無くなるように設定されることを特徴とする請求項６に記載のアナログフィードバック増幅器。
8. 入力信号と第一のフィードバック信号との差分を取る第一の比較ステップと、
   上記第一の比較ステップの出力信号と第二のフィードバック信号との差分を取る第二の比較ステップと、
   上記第二の比較ステップの出力信号を増幅する電力増幅ステップと、
   上記電力増幅ステップの出力信号の振幅を調整する第一の振幅調整ステップと、
   上記第二の比較ステップの出力信号の振幅を調整し、該振幅調整した信号を上記第二のフィードバック信号として出力する第二の振幅調整ステップと、
   上記第二の振幅調整ステップの出力信号を遅延する遅延ステップと、
   上記第一の振幅調整ステップの出力信号と上記遅延ステップの出力信号との差分を取り、該差分信号をフィルタを介して上記第一のフィードバック信号として出力する第三の比較ステップと
   を備えたアナログフィードバック制御方法。

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