JP2541119C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は線形増幅器に係り、特にフィードフォワードルー
プにより増幅した入力信号中の歪みを検出し、その検出歪みを抑圧して増幅した
入力信号を出力する線形増幅器に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、高周波数帯の多周波同時増幅等に使用される線形増幅
器としてフィードフォワード増幅器が知られている（特開平１−１９８８０９号
公報）。図３はこの従来のフィードフォワード増幅器の一例の構成図を示す。同
図において、フィードフォワード増幅器は、入力端子１からの高周波数帯の入力
多周波多重信号を主増幅器４により同時増幅すると共に、入力された信号成分を
相殺しその増幅の際に生じた非線形歪み成分を検出する歪み検出ループＡと、そ
の検出した歪み成分を補助増幅器１５を用いて増幅した後、主増幅器４出力に再
び注入することにより、歪み成分の相殺を行う歪み除去ループＢとを有する構成
である。 【０００３】上記の歪み検出ループＡは、２分配器２、減衰量と移相量を調整す
ることができるベクトル調整器３、主増幅器４、遅延線６及び制御回路９よりな
り、更に、結合器７及び８がそれぞれ後述する歪み除去ループＢと共通に設けら
れている。また、主増幅器４はパイロット発振器５からの特定周波数のパイロッ
ト信号を入力信号に加算して、入力信号と共に増幅する。制御回路９は、補助増
幅器１４の手前で入力信号成分を観測し、入力信号レベルが最小となるようにベ
クトル調整器３を制御する。 【０００４】また、上記の歪み除去ループＢは、結合器１０、遅延線１１、結合
器１２、減衰量と移相量を調整することができるベクトル調整器１３、制御回路
１４、補助増幅器１５及び結合器１６よりなる。制御回路１４は、パイロット信
号をフィードフォワード回路の出力経路で結合器１６を介して検出し、パイロッ
ト信号の検出レベルが最小となるよう、ベクトル調整器１３を制御する。 【０００５】かかる構成の従来の線形増幅器（フィードフォワード増幅器）の動
作について説明するに、入力端子１に入力された高周波数帯の多周波多重信号は
、２分配器２により２分配され、一方の信号はベクトル調整器３によりその減衰
量と移相量が調整された後主増幅器４に供給され、ここでパイロット発振器５よ
りのパイロット信号と多重された後増幅され、更に結合器７、遅延線１１を介し
て結合器１２に入力される。この結合器１２の入力信号は主増幅信号で、主増幅
器４により発生した歪み成分が含まれている。 【０００６】２分配器２により分配された他方の信号は、遅延線６によりベクト ル調整器３及び主増幅器４の信号遅延時間と同等の遅延時間を付与された後、結
合器８において、結合器７により分岐された一部の主増幅信号と逆相で合成され
た後、結合器１０に入力される。結合器１０により分岐された一部の入力信号は
、制御回路９に供給される。制御回路９はその入力信号レベルが最小となるよう
に、ベクトル調整器３の減衰量と移相量を調整する。 【０００７】ここで、２分配器２の出力端から結合器８までの構成要素は遅延線
６のみであり歪みの発生はないので、上記の歪み検出ループＡの動作が適切であ
れば、ベクトル調整器３及び主増幅器４をそれぞれ通過した、増幅された入力信
号中に混入または発生した歪み成分（主として、主増幅器１４で発生した歪み成
分）のみが上記の結合器８から結合器１０へ出力される。 【０００８】結合器１０に入力された歪み成分はベクトル調整器１３により減衰
量と移相量が調整された後、補助増幅器１５に供給されて増幅され、更にこれよ
り結合器１２を介して遅延線１１によりベクトル調整器１３と補助増幅器１５の
伝搬遅延時間分遅延された主増幅信号に逆相で合成される。この合成信号は結合
器１６に供給され、ここで一部が分岐されて制御回路１４に入力される。 【０００９】制御回路１４はこの入力信号中のパイロット信号を抽出して例えば
同期検波し、その検波レベルが最小となるように、ベクトル調整器１３の減衰量
及び移相量をそれぞれ制御する。これにより、結合器１６より出力端子１７へパ
イロット信号が最小で、かつ、歪み成分も最小とされた主増幅信号が出力される
。 【００１０】かかる構成の従来の線形増幅器（フィードフォワード増幅器）によ
れば、入力端子１に入力される信号は、情報伝送のため変調がかかっていて、か
つ、場合により断続することがあり得るため、この入力信号を制御に利用すると
不安定なものとなるが、レベルと周波数が確定しているパイロット信号を用いて
制御を行っているので、安定な制御が可能である。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来の線形増幅器では、例え
ば帯域内で３０ｄＢ以上の圧縮量を得るためには、振幅及び位相の偏差がそれぞ
れ±０．３ｄＢ以内及び±２°以内であることが必要である。この値は、パイロ
ット信号が完全にキャンセルされた時のパイロット信号の周波数と使用する周波 数との偏差である。従って、上記の従来の線形増幅器では、パイロット信号の周
波数付近では安定な制御が期待できる。しかし、使用する周波数帯域内のすべて
で同様に３０ｄＢの歪み除去を実現するためには、主増幅器４や補助増幅器１５
などのループの構成要素に上記の振幅及び位相の偏差がそれぞれ±０．３ｄＢ以
内及び±２°以内という厳しい周波数特性が要求される。 【００１２】また、パイロット周波数と入力信号の周波数とが一致すると、正常
なフィードフォワード制御が行えなくなる。従って、パイロット周波数は使用す
る周波数帯を避ける必要がある。そのため、従来の線形増幅器は、広帯域な増幅
には適さないという問題がある。 【００１３】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、フィードフォワード増幅
器を複数設けると共に、そのパイロット信号の周波数をそれぞれ互いに異なる所
定値に設定することにより、上記の課題を解決した線形増幅器を提供することを
目的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達成するため、入力信号を
主増幅器により増幅した後、増幅された入力信号を一部分岐して非増幅入力信号
に合成し、増幅された入力信号中の歪みを取り出す歪み検出ループと、歪み検出
ループから取り出された歪みと増幅された入力信号とを合成することにより歪み
を除去した増幅入力信号を出力する歪み除去ループとを備えるフィードフォワー
ド増幅器を複数設けると共に、分配手段、パイロット信号発振手段及び合成器と
を備え、パイロット信号発振手段より複数のフィードフォワード増幅器の各主増
幅器の入力信号に注入されるパイロット信号は、少なくとも該複数のフィードフ
ォワード増幅器の入力信号の周波数帯域の上限周波数よりやや高周波数の第１の
パイロット信号と、該入力信号の周波数帯域の下限周波数よりやや低周波数の第
２のパイロット信号とを含み、複数のフィードフォワード増幅器の各歪み除去ル
ープの各々が、フィードフォワード増幅器の出力信号中のパイロット信号の検出
レベルが最小となるように、歪み検出ループよりの歪みの減衰量及び移相量を制
御する構成としたものである。 【００１５】ここで、上記の分配手段は、複数のフィードフォワード増幅器の各 入力端子に入力信号を分配してそれぞれ並列に入力し、パイロット信号発振手段
は、複数のフィードフォワード増幅器の各主増幅器の入力信号に、互いに異なる
特定周波数のパイロット信号をそれぞれ注入する。また、合成器は複数のフィー
ドフォワード増幅器の各出力信号をそれぞれ合成して出力する。 【００１６】 【作用】フィードフォワード増幅器は前記したように、パイロット信号の周波数
付近では安定な制御が期待できるため、パイロット信号発振手段により複数のフ
ィードフォワード増幅器の各主増幅器の入力信号に、互いに異なる特定周波数の
パイロット信号をそれぞれ注入するようにしている本発明では、複数のフィード
フォワード増幅器の安定な制御動作可能な周波数帯域が異なる。 【００１７】従って、本発明では、複数のフィードフォワード増幅器の各出力信
号を合成器により合成することにより、安定な制御動作可能な周波数帯域を従来
に比べて広周波数帯域にすることができる。 【００１８】 【実施例】図１は本発明の一実施例の構成図を示す。本実施例は２分配器２１、
第１及び第２のフィードフォワード増幅器２２ａ、２２ｂ及び合成器２３より構
成されている。第１及び第２のフィードフォワード増幅器２２ａ、２２ｂにおい
て、図３と同一構成部分には同一符号を付してあり、また、それぞれ第１のフィ
ードフォワード増幅器２２ａの構成要素は添字ａを、第２のフィードフォワード
増幅器２２ｂの構成要素は添字ｂを付してある。 【００１９】 図１において、パイロット発振器５ａ及び５ｂはそれぞれ前記し
たパイロット信号発振手段を構成している。パイロット発振器５ａは周波数ｆｐ
１の第１のパイロット信号を発振出力して主増幅器４ａの入力信号に注入される
。パイロット発振器５ｂは周波数ｆｐ２の第２のパイロット信号を発振出力して
主増幅器４ｂの入力信号に注入される。 【００２０】上記のパイロット信号周波数ｆp1は、入力端子１の入力信号の下限
周波数ｆLよりも若干低い周波数に設定されており、また、上記のパイロット信
号周波数ｆp2は、入力端子１の入力信号の上限周波数ｆUよりも若干高い周波数
に設定されている。なお、実施例の如く、パイロット発振器を２個別々に設ける
必要 はなく、単一の発振器の出力信号周波数を分周して２種類のパイロット信号を生
成してもよいことは勿論である。 【００２１】次に、本実施例の動作について説明する。入力端子１に入力された
高周波数帯の多周波多重信号は、２分配器２１により２分配され、一方は第１の
フィードフォワード増幅器２２ａの２分配器２ａに入力されてここで更に２分配
され、他方は第２のフィードフォワード増幅器２２ｂの２分配器２ｂに入力され
てここで更に２分配される。 【００２２】２分配器２ａにより２分配されて取り出された一方の信号は、ベク
トル調整器３ａを通して主増幅器４ａに入力され、ここでパイロット発振器５ａ
よりの第１のパイロット信号と共に増幅される。また、２分配器２ａにより２分
配されて取り出された他方の信号（非増幅入力信号）は、遅延器６ａを通して結
合器８ａに入力され、ここで結合器７ａにより分岐された増幅入力信号の反転信
号と合成されることにより、主増幅器４ａの増幅により発生した多周波多重信号
のスプリアス成分（歪み成分）などが取り出される。 【００２３】この結合器８ａから取り出された信号は、結合器１０ａを通してベ
クトル調整器１３ａに入力される一方、結合器１０ａにより一部が分岐されて制
御回路９ａに入力される。制御回路９ａは入力された信号中に含まれている多周
波多重信号成分のレベルを検波し、その検波レベルが最小となるようにベクトル
調整器３ａの減衰量及び移相量を可変制御する。これにより、結合器８ａからは
主増幅器４ａの増幅により発生した多周波多重信号のスプリアス成分（歪み成分
）のみが取り出される。 【００２４】ベクトル調整器１３ａを通して補助増幅器１５ａにより増幅された
上記の歪み成分は、結合器１２ａに入力されてここで遅延線１１ａにより遅延さ
れた増幅入力信号に反転合成される。この結合器１２ａより取り出された信号は
、結合器１６ａにより一部が分岐されて制御回路１４ａに入力される。この制御
回路１４ａは入力された信号中から第１のパイロット信号周波数ｆ１を同期検波
し、それにより得られた検波レベルが最小となるように、ベクトル調整器１３ａ
の減衰量及び移相量を制御する。 【００２５】この結果、結合器１６ａにおいて合成されて得られる信号は、上記 の歪み成分と第１のパイロット信号とがそれぞれ大幅に抑圧された、主増幅器４
ａによる増幅多周波多重信号となり、この信号が制御回路１４ａへ出力される一
方、合成器２３へ出力される。 【００２６】第２のフィードフォワード増幅器２２ｂは、２分配器２１より入力
された多周波多重信号に対して上記の第１のフィードフォワード増幅器２２ａの
動作と同様の動作を行い、主増幅器４ｂにより多周波多重信号を同時に増幅する
ことにより発生したスプリアス成分（歪み成分）と第２のパイロット信号とがそ
れぞれ大幅に抑圧された、増幅多周波多重信号をその結合器１６ｂを通して合成
器２３へ出力する。 【００２７】ここで、前記したように、第１のパイロット信号周波数ｆp1は入力
多周波多重信号の下限周波数ｆLよりも若干低い周波数に設定されているため、
第１のフィードフォワード増幅器２２ａの歪み抑圧特性は図２にＩで示す如くに
なり、下限周波数ｆL付近で良好な歪み抑圧量が得られるが、入力多周波多重信
号の上限周波数ｆU付近では必要な３０ｄＢ以上の歪み抑圧量（圧縮量）が得ら
れない。 【００２８】これに対し、第２のパイロット信号周波数ｆp2は入力多周波多重信
号の上限周波数ｆUよりも若干高い周波数に設定されているため、第２のフィー
ドフォワード増幅器２２ｂの歪み抑圧特性は図２にＩＩで示す如くになり、上限
周波数ｆU付近で良好な歪み抑圧量が得られるが、入力多周波多重信号の下限周
波数ｆL付近では歪み抑圧特性が悪化する。 【００２９】しかして、本実施例では図１に示した合成器２３により上記の第１
及び第２のフィードフォワード増幅器２２ａ及び２２ｂの両出力増幅多周波多重
信号を合成するようにしているため、第１のフィードフォワード増幅器２２ａの
出力多周波多重信号の電力をＰ1とし、第２のフィードフォワード増幅器２２ｂ
の出力多周波多重信号の電力をＰ２とすると、上記の両出力増幅多周波多重信号
が合成器２３に同相で入力されたときは、｛（Ｐ1）^1/2＋（Ｐ2）^1/2｝²／２で
表される電力の合成増幅多周波多重信号が出力端子１７へ出力され、また、その
出力信号の損失は｛（Ｐ1）^1/2−（Ｐ2）^1/2｝²／２で表される。 【００３０】２分配器２１から第１及び第２のフィードフォワード増幅器２２ａ 及び２２ｂにそれぞれ入力される多周波多重信号は、第１及び第２のフィードフ
ォワード増幅器２２ａ及び２２ｂからそれぞれほぼ同相、同レベルで出力される
から、上式から分るように、損失はほぼゼロで（すなわち、ほとんど損失するこ
となく）取り出される。これに対し、歪み成分については、それぞれのフィード
フォワード増幅器２２ａ及び２２ｂで出力レベルが異なり、位相についても同相
となりにくい。このため、歪み成分については合成器２３での合成により損失が
生じる。 【００３１】従って、上記の合成器２３での合成により歪み抑圧特性は、最悪の
場合を想定して同相で歪み成分が合成されたとしたときでも図２にＩＩＩで示す
如く、下限周波数ｆLから上限周波数ｆUまでの入力多周波多重信号の全周波数範
囲内において、従来では不可能であった３０ｄＢ以上の必要な歪み抑圧量が得ら
れ、実際には前記したように歪み成分は同相では合成されないから、これより更
に大なる歪み抑圧量が得られる。 【００３２】なお、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、例えば並
列に設けられるフィードフォワード増幅器の数は３以上でもよい。また、パイロ
ット信号周波数は入力される多周波多重信号の下限周波数ｆLより若干高い周波
数で、使用していない周波数、あるいは上限周波数ｆUより若干低い周波数で使
用していない周波数でもよく、更には互いに異なる周波数であれば、下限周波数
ｆL及び上限周波数ｆU付近の周波数に限定されるものではなく、使用していない
周波数に設定してもよい。これらの場合でも、複数のフィードフォワード増幅器
の出力信号の合成により、歪み抑圧特性の相互補完が可能であるからである。 【００３３】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、複数のフィードフォワー
ド増幅器の出力信号の合成により、安定な制御動作可能な周波数帯域を従来に比
べて広周波数帯域とすることができるため、使用する周波数帯域全域に亘って良
好な歪み抑圧特性を持つ線形増幅器を構成することができ、特にパイロット信号
周波数を入力信号の周波数帯域の上限周波数よりもやや高周波数と、下限周波数
よりもやや低周波数に設定した場合は、効率よく従来よりも広い周波数帯域に亘
って必要な歪み抑圧量を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例の構成図である。 【図２】図１の各部の歪み抑圧特性の一例を示す図である。 【図３】従来の一例の構成図である。 【符号の説明】 １ 入力端子 ２ａ、２ｂ、２１ ２分配器 ３ａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ ベクトル調整器 ４ａ、４ｂ 主増幅器 ５ａ 第１のパイロット発振器 ５ｂ 第２のパイロット発振器 ７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、１０ａ、１０ｂ、１２ａ、１２ｂ、１６ａ、１６ｂ結
合器 ９ａ、９ｂ、１４ａ、１４ｂ 制御回路 １５ａ、１５ｂ 補助増幅器 ２２ａ 第１のフィードフォワード増幅器 ２２ｂ 第２のフィードフォワード増幅器 ２３ 合成器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 入力信号を主増幅器により増幅した後、該増幅された入力信号を
   一部分岐して非増幅入力信号に合成し、該増幅された入力信号中の歪みを取り出
   す歪み検出ループと、該歪み検出ループから取り出された歪みと前記増幅された
   入力信号とを合成することにより該歪みを除去した増幅入力信号を出力する歪み
   除去ループとを備えるフィードフォワード増幅器を複数設けると共に、 該複数のフィードフォワード増幅器の各入力端子に入力信号を分配してそれぞれ
   並列に入力する分配手段と、該複数のフィードフォワード増幅器の各主増幅器の
   入力信号に、互いに異なる特定周波数のパイロット信号をそれぞれ注入するパイ
   ロット信号発振手段と、 該複数のフィードフォワード増幅器の各出力信号をそれぞれ合成して出力する合
   成器とを備え、 前記パイロット信号発振手段より前記複数のフィードフォワード増幅器の各主増
   幅器の入力信号に注入されるパイロット信号は、少なくとも該複数のフィードフ
   ォワード増幅器の入力信号の周波数帯域の上限周波数よりやや高周波数の第１の
   パイロット信号と、該入力信号の周波数帯域の下限周波数よりやや低周波数の第
   ２のパイロット信号とを含み、 該複数のフィードフォワード増幅器の各歪み除去ループの各々は、該フィードフ
   ォワード増幅器の出力信号中のパイロット信号の検出レベルが最小となるように
   、該歪み検出ループよりの歪みの減衰量及び移相量を制御することを特徴とする
   線形増幅器。