JP2574482B2 - 電力増幅器用歪補償回路 - Google Patents

電力増幅器用歪補償回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高電力RF（無線周波数）増幅器に関し、更
に詳細には、高電力直線RF（無線周波数）増幅器の直線
性を向上させるためにプリディストーション（predisto
rtion）を用いた自動制御システムに関する。
〔従来の技術〕
RF直線増幅器には、高電力レベルでは信号に歪をもた
らす非直線特性を呈する素子が使用される。RF増幅器に
１つ以上の信号を入力した場合、その非直線特性によっ
て、増幅過程の信号どうしの間に不要な相互作用が相乗
的に生じ、増幅器出力に相互変調成分が含まれる。この
ような相互変調成分が原因となって、設定された伝送基
準を越える干渉および漏話が増幅器周波数の動作範囲に
わたって発生することになる。
周知のように、増幅する信号に予め歪を与え、その増
幅器によって生じる歪を打ち消すことによって相互変調
歪を軽減することができる。このようなプリディストー
ション（予め歪を与えること）方法としては、米国特許
4,465,980号の説明のように、非直線素子を用いること
により増幅器で発生する歪を補償するものがある。しか
し、非直線素子の特性は、一般に、増幅器の特性とは異
なり、特定の周波数範囲に対してのみ有効となるように
修正する必要がある。また、米国特許4,291,277号また
は同4,554,514号などのように、１つの入力信号のベー
スバンドを変換した変調成分を用いたプリディストーシ
ョン方式もあるが、同時に複数の信号を扱うシステムや
周波数が広範囲にわたるシステムには役にたたない。
米国特許3,755,754号には、多周波信号を、可変位相
変換器および極めて類似した歪転送特性を有する歪発生
増幅器を介して、電力増幅器に入力するようにした、マ
イクロ波増幅器用のプリディストーション補償方式が説
明されている。その歪発生増幅器の出力は、可変位相変
換器からの出力と結合されて、電力増幅器の歪成分とは
逆位相の歪成分を有するプリディストーション信号を形
成し、これによって補償が得られる。米国特許4,068,18
6号によって、それと似たような方法で、高周波増幅器
の非直線特性を補償するための回路が開示されている。
この方法では、１つの入力信号を２つの部分に分割し、
その一方を遅延線を備えた第１の伝送線に入力し、他方
を歪を発生する高周波増幅器を備えた第２の伝送線に入
力する。そして、それらの伝送線の出力のベクトル和に
よって、その補償回路に直列接続された高周波増幅器の
振幅および位相の非直線特性を補償する非直線特性が与
えられる。補償されるべき増幅器に似た歪特性を持つ歪
発生増幅器を使用することは、かなりの改善をもたらす
が、その一方で、プリディストーション回路の制御が予
め設定されるために、動作状態の変化による回路素子の
特性の変化が歪補償に悪影響を及ぼすことがある。
米国特許4,453,133号には、補償されるべき電力増幅
器に似た歪特性の増幅器をやはり利用する直線性補償用
の能動プリディストータ（先行歪化器）が開示されてい
る。それによれば、入力信号を、直線遅延器を備えた信
号路に与える成分、歪発生増幅器に与える部分、および
位相反転プリディストーション信号を形成するために歪
発生増幅器の出力の一部と結合させる部分に分割する。
その位相反転予歪信号を直線遅延路の信号と結合させ、
補償されるべき増幅器の入力に与える。また、電力増幅
器の出力の一部を帰還することによって、補償されるべ
き増幅器および歪発生増幅器の動作特性をより緊密に整
合させることもできる。しかし、この構成では、プリデ
ィストーション回路を通った入力信号が減衰し、歪の補
償に必要な減衰特性および位相特性を連続的に制御する
ことができない。本発明によれば、入力搬送波信号を用
いて歪の除去を制御することにより、プリディストーシ
ョン型の直線性補償器の動作を改善し、正確な歪補償を
与え、しかも広帯域の周波数範囲を自由に使用すること
ができる。
〔発明の概要〕 本発明は、規定の歪を有する電力増幅器のための電力
増幅器用歪補償装置として、所定の周波数範囲に最低１
つの搬送波信号を含む１つまたはそれ以上の入力信号を
受信する電力増幅器用歪補償装置を提供する。１つまた
はそれ以上の入力信号が、その１つまたはそれ以上の入
力信号に応じた規定の歪を伴う出力信号を発生し且つ所
定の利得を有する第１の増幅器を備えた第１の回路経
路、および前記の１つまたはそれ以上の入力信号を歪ま
せることなく転送する第２の回路経路に与えられる。第
１の回路経路の出力信号は、第２の回路経路の出力から
伝送される１つまたはそれ以上の入力信号と合成され前
記の規定の歪に相当する成分を有する第１の信号が形成
される。この第１の信号は、第１の回路経路の出力信号
と合成され、前記所定の利得によって修正された前記の
１つまたはそれ以上の入力信号に相当する成分、および
それに対し逆位相関係にある前記規定の歪に相当する成
分を有する第２の信号が形成される。前記規定の周波数
範囲で搬送波信号を検出し、その検出した搬送波を監視
し、第１および第２の回路経路のうち１つの振幅および
位相特性を調整して、第１の信号における検出された搬
送波を最小にすることによって、前記規定の歪に相当す
る成分以外の信号が、第１の信号から除去される。
本発明の特徴の１つによれば、電力増幅器の出力にお
ける相互変調歪信号を検出し、その相互変調歪信号を監
視し、前記第１の信号の大きさおよび位相を調整して、
前記の監視された相互変調歪信号を最小にすることによ
り、前記電力増幅器の出力から歪を除去することができ
る。
〔実施例〕
第１図は、規定の周波数帯域にわたり信号を増幅する
ように動作する電力増幅器のための、本発明を実証する
歪補償装置を示す。第１図において、電力増幅器は、複
数の実質的に同じ増幅器135−１から135−Ｎを並列に接
続したものである。これらの増幅器の各々は、多重出力
分割器132を介して合成器115から入力信号を受信する。
増幅器135−１から135−Ｎの出力より、多重入力合成器
137において１つの高電力信号が合成される。これらの
増幅器は、実質的に同じものであるため、それぞれ等し
い規定の歪特性を有する。第１図の回路は、プリディス
トーション増幅器105を備えている。このプリディスト
ーション増幅器105は、増幅器135−１から135−Ｎと実
質的に同じであり、従って同じ歪特性を有する。補償を
行うには、増幅器105の出力の歪成分を分離し、その歪
の位相を反転したものを増幅器135−１から135−Ｎの入
力に加えればよい。本発明に従う歪補償装置により、パ
ラメータを調整し歪補償を最適化しながら、印加される
１つまたはそれ以上の入力信号を増幅することができ
る。
第１図について説明する。先ず、複合入力信号ｓは、
信号分割器101において２つの部分s1およびs2に分割さ
れる。部分信号s1は、増幅器105を備えた第１の回路経
路に与えられる。この増幅器は、規定の歪を挿入しつつ
設定済みの利得を与え、その出力を方向性結合器110に
供給する。方向性結合器110の主出力は、固定遅延素子1
13で遅延され、合成器115の入力の１つに結合される。
部分信号s2は、利得・位相調整器103を備える第２の回
路経路に与えられる。信号s2は、利得・位相調整器103
によって修正され、合成器117に与えられ、そこで、方
向性結合器110の出力の一部がその修正された信号s2と
合成されることにより、増幅器105の歪出力に相当する
成分以外の信号が最小になる。前記の利得・位相調整器
103からの信号の大きさおよび位相が、正しく調整され
ていれば、方向性結合器110からの増幅信号は、遅延素
子104からの歪のない信号によって打ち消され、合成器1
17の出力には前記規定の歪のみが現れる。分割器120
は、合成器117の出力の一部を、導線142を介して、利得
・位相調整器103のパラメータを制御するコントローラ1
50を備えた制御装置（後述する）に供給する。
分割器120の出力は、導線147を介して利得・位相調整
器123に与えられる。調整器123からの修正された歪信号
は、電力増幅器127で反転され且つ設定された量だけ増
幅されて、合成器115の入力に与えられる。調整器123
は、合成器117からの歪信号の大きさおよび位相を、合
成器115からの信号の歪成分が増幅器135−１から135−
Ｎの規定の歪に等しく且つ逆位相となるよう、修正する
ように、調整されている。この歪補償装置の動作結果と
して、増幅器135−１から135−Ｎによって生じる歪は、
合成器115からそれらの増幅器の入力に与えられる逆位
相の歪信号によって相殺されることになる。固定遅延素
子113による時間的遅れは、入力信号に対する２つの経
路の間の遅延時間の差を補償するように設定されてお
り、また調整器123のパラメータは、方向性結合器138で
増幅器の歪出力を監視し、並列接続された増幅器の歪出
力が最小となるように前記調整器のパラメータを修正す
ることによって、制御されている。
合成器117の出力が前記規定の歪を表現することを保
証するために、導線140に接続している分割器（方向性
結合器）138からの信号が、RFスイッチ145を介して混合
器155に送られる。コントローラ150により、混合器155
のもう一方の入力に走査信号が供給され、その結果、前
記増幅器の規定の周波数範囲が最低部から最高部へと走
査されることになる。搬送波信号が検出された場合、走
査は中断され、その搬送周波数が保持される。このと
き、RFスイッチ145は、分割器120の出力を導線142を介
して混合器155に接続し、狭帯域受信機160が合成器117
の出力を監視できるようにする。これにより、コントロ
ーラ150は、利得・位相調整器103のパラメータを修正
し、合成器117の出力に現れる信号中に検出される搬送
波の大きさを減少させるように動作する。このパラメー
タ修正動作は、監視状態にある搬送波信号の大きさが最
小となるか、または修正が所定の回数だけ行われるまで
繰り返される。
第８図に、第１図の回路の周波数帯域を示す。搬送波
および相互変調歪信号の両方とも、この帯域内に発生す
る。波形801、803および805の搬送波信号は、−30db以
上の大きさがあり、相互変調歪信号807の振幅は、−30d
bから−60dbの間である。本発明によれば、コントロー
ラ150は、第１図の回路の規定の周波数帯域の端（例え
ばfLから出力180を走査し、搬送波信号Sc（波形801）の
位置を求めるように動作する。搬送波信号の位置が確認
されると、合成器117からの搬送波信号の大きさは、RF
スイッチ145、混合器155および狭帯域受信機160を介し
て前記コントローラによって監視され、合成器117の出
力の搬送波信号成分が最小となるように振幅・位相調整
器（利得・位相調整器）103の振幅パラメータおよび位
相パラメータが繰り返し修正される。このように振幅お
よび位相を調整することにより、合成器117の出力の搬
送波信号を確実に極限まで減少させることができる。
更に必要なことは、電力増幅器出力の相互変調による
成分を最小にすることである。従って、本発明において
は、導線140およびRFスイッチ145を介して分割器138の
出力を混合器155に接続することによって、前記規定の
周波数帯域を第８図の端fLから再び走査し、波形807の
相互変調生成信号を検出する。相互変調生成信号を発見
すると、振幅・位相調整器（利得・位相調整器）123の
パラメータを繰り返し修正して、方向性結合器138から
の導線140に現れる相互変調生成信号を最小となるよう
にする。歪を減らすために、パイロット信号を挿入すべ
く、規定の周波数帯域の一部をサービス領域から除外す
る必要がなく、好都合である。
第２図に、コントローラ150を更に詳細に示す。第２
図の回路は、インテル社のD87C51型マイクロプロセッサ
などのような信号処理手段を備え、制御プログラム記憶
装置205および制御プロセッサ210、搬送波・相互変調信
号記憶装置215、入力インタフェース203、出力インタフ
ェース235、およびバス218を含んでいる。アナログ／デ
ジタル変換器201は、受信機160からの信号の振幅を表す
信号を受信し、そのアナログ信号を一連のデジタル値に
変換する。制御プログラム記憶装置205に格納されてい
る命令に従って動作する制御プロセッサ210によって、
これらのデジタル値は入力インタフェース203およびバ
ス218を介して記憶装置215に送られる。また、このプロ
セッサは、バス218および出力インタフェースを介して
デジタル信号をデジタル／アナログ変換器220、225、23
0、240および245に送る。変換器220のアナログ出力は、
電圧制御発振器（VCO）152に供給され、走査動作を行わ
せる。変換器225および230の出力は、導線162および164
を介して振幅・位相調整器（利得・位相調整器）103の
振幅調整器および位相調整部に送られ、その振幅特性お
よび位相特性をそれぞれ修正する。変換器240および245
の出力は、導線166および168を介して振幅・位相調整器
（利得・位相調整器）123に送られ、その振幅パラメー
タおよび位相パラメータを修正する。インタフェース23
5も、RFスイッチ145の制御導線に接続され、制御動作中
のスイッチの位置を決定する。
第１図の回路の動作を開始する前に、振幅・位相調整
器103および123が最適な設定となるように手動で相互の
バランスをとる。コントローラ150は、変化する条件の
下で常に最適の動作状態を維持するように調整されてい
る。振幅・位相調整器103は、信号s2の振幅特性および
位相特性を修正することによって、増幅器105の増幅信
号成分が振幅・位相調整器103からの歪んだ出力信号に
よって相殺されるようにする。コントローラは、RFスイ
ッチ145によって、最初は方向性結合器138に接続され、
VCO152、混合器155および狭帯域受信機160を介して、そ
こからの信号の周波数スペクトラムを走査させて搬送波
を検出する。次に、コントローラ150は、合成器117の出
力位置にある分割器120に接続され、これにより調整器1
03の振幅パラメータおよび位相パラメータは、導線142
に現れる搬送波の大きさが最小となるように調整され
る。搬送波成分が最小化されるか、または調整が所定の
回数だけ行われると、コントローラは、規定の周波数帯
域を端fLから走査することにより相互変調信号を検出
し、更に調整器123の振幅パラメータおよび位相パラメ
ータの一連の調整を行うことにより導線140の相互変調
信号を規定のしきい値以下に減らすように、動作する。
コントローラは、このように振幅・位相調整器103およ
び123のパラメータの調整を連続的に繰り返す。
第２図のコントローラの動作は、制御プログラム記憶
装置205に永久的に記憶された命令によって指示され
る。第３図は、その記憶装置に格納されている命令に従
うコントローラ150の動作を説明するフローチャートで
ある。第２図および第３図に示すように、制御プロセッ
サ210は、まず、プログラム・ステップ301に従って、デ
ジタル／アナログ変換器220、225、230、240および245
をリセットする。次に、搬送波調整信号および相互変調
調整信号が初期化され（ステップ302、303）、RFスイッ
チ145が導線140の信号を受信するように設定される（ス
テップ304）。それと同時に、デジタル／アナログ変換
器220により、VCO回路152が、増幅器の規定周波数範囲
の端fLに来るように設定される。RFスイッチ145は、導
線140を混合器155の一方の入力に結合するように設定さ
れ、VCO152は混合器155の他方の入力に接続されてい
る。ステップ305からステップ307までのループにおい
て、導線140に搬送波信号が検出される（ステップ307）
まで前記規定の周波数帯域が走査される（ステップ30
5）。走査中に狭帯域受信機160で得られる信号は、第２
図のアナログ／デジタル変換器201に与えられ、制御プ
ロセッサによりデータ記憶装置215に格納される。制御
プロセッサによって搬送波信号が検出されると、すぐに
その搬送波信号の振幅および周波数が記憶され、VCO152
の走査周波数が維持される（ステップ310）。
次に、プロセッサは、RFスイッチに信号を送り、分割
器120からの歪信号を混合器155に結合するようにスイッ
チ位置を変化させる（ステップ312）。このとき、検出
した搬送波に相当する導線142上の信号が受信機160から
アナログ／デジタル変換器201に与えられる。そして、
搬送波信号の調整回数を数える信号Ｎが１に設定され
（ステップ315）たのち、ステップ317からステップ330
の搬送波信号調整ループに入る。検出した搬送波信号の
反復調整中に、振幅・位相調整器103のパラメータは、
制御プロセッサにより監視される搬送波信号が最小にな
るように、修正される。このループは、搬送波信号が所
定のしきい値を下まわるか、または調整が所定回数だけ
行われるまで、繰り返される。
前記の搬送波調整ループにおいて、分割器120の搬送
波信号は、RFスイッチ145、混合器155および受信機160
を介してアナログ／デジタル変換器201に与えられる。
そして、搬送波強度データが解析され、振幅・位相調整
器103に対し調整が行われる（ステップ317）。プロセッ
サ210は、判断ステップ320において、搬送波信号の大き
さＭ（Sc）を所定のしきい値と比較する。このループ
は、搬送波の大きさがしきい値TH以下になるまで、繰り
返される。分割器120の搬送波信号の大きさが、そのし
きい値以下である場合、第１図の合成器117の出力にお
ける搬送波成分は条件にかなうものとして判断され、こ
れにより、制御がステップ333に渡されて、相互変調信
号を減少させる動作が開始される。前記搬送波信号の大
きさが、前記しきい値THと等しいか、またはそれ以上で
ある場合、搬送波調整回数には、１が加えられ（ステッ
プ327）、所定の数N*と比較される（ステップ330）。数
N*を越えた場合、そのループの反復は終了され、ステッ
プ333において相互変調信号の低減が開始される。検出
した搬送波信号のデータ解析ステップ317の動作は、第
４図のフローチャートに更に詳細に示す。
第４図について説明する。この解析を行うには、調整
器103の振幅パラメータおよび位相パラメータを個別に
調整する必要がある。判断ステップ401は、ステップ315
またはステップ330に続いて行われ、そこで、（ループ
の繰り返しの）現在の回で調整すべきパラメータは振幅
パラメータおよび位相パラメータのいずれであるかが決
定される。これは、調整回数信号Ｎを10で割ることによ
って行われる。この結果の整数値が偶数の場合、制御信
号DR、CNおよびSSが、振幅調整値DRA、CNAおよびSSAに
設定される（ステップ405）。その他の場合、制御信号D
R、CNおよびSSが、位相調整値DRP、CNPおよびSSPに設定
される（ステップ410）。ここで説明のために、振幅の
調整が選択されたと仮定する。最初に、変更制御信号DR
の方向が、前回に得られた値、つまりＩ（増加）または
Ｄ（減少）に設定される。状態制御信号は、前回の修正
値に相当するＢ（より良い）またはＷ（より悪い）のい
ずれかに設定され、修正ステップ・サイズSSは、前回に
相当する大きい値、中間の値、または小さい値のいずれ
かに設定される。
次に、判断ステップ415に移り、それらの制御パラメ
ータが評価される。CN＝ＢかつDR＝Ｉ、またはCN＝Ｗか
つDR＝Ｄとなり、前回の繰り返し中に増加過程で改善し
ているか、または減少過程で悪化していることを示して
いる場合、制御信号DRがＩに設定され、振幅調整用デジ
タル／アナログ変換器225の制御電圧が、修正ステップ
・サイズ信号SSの設定値に相当する分だけ上げられる
（ステップ425）。CN＝ＢかつDR＝Ｉ、またはCN＝Ｗか
つDR＝Ｄという条件が満たされない場合、方向制御DRが
Ｄに設定され、前記の振幅調整用変換器の制御電圧が、
前回の修正ステップ・サイズSSに相当する分だけ下げら
れる（ステップ420）。繰り返しの初回においては、修
正ステップ・サイズは、予めゼロに設定されている。
ステップ420または425における調整の後、搬送波の検
出された信号振幅Ｍ（Sc）が、第１図の受信機160から
入力され（ステップ430）、前回の繰り返し時の振幅Ｍ
（Sc）＊と比較される（ステップ433）。Ｍ（Sc）≧Ｍ
（Sc）＊である場合は、調整状態が悪化しているので、
状態信号CNがＷに設定される（ステップ438）。Ｍ
（Sc）＜Ｍ（Sc）＊である場合は、調整状態が良くなっ
ているので、CNがＢに設定される（ステップ435）。そ
して、次の繰り返しに備えて、Ｍ（Sc）＊は現在の振幅
値Ｍ（Sc）に設定される（ステップ440）。
そして、次回の修正ステップ・サイズが調整できるよ
うに、現在の振幅Ｍ（Sc）の範囲が決定される（判断ス
テップ442、444および446）。振幅信号Ｍ（Sc）が、検
出された搬送波のピーク値に比較して−10dbより大きい
場合、次回の調整で大きく修正するように修正ステップ
・サイズが大きな値に設定される（ステップ450）。振
幅信号Ｍ（Sc）が−10から−20dbの場合、修正ステップ
・サイズは中間値に設定され（ステップ452）、振幅信
号Ｍ（Sc）が−20から−30dbの場合、修正ステップ・サ
イズは小さな値となる（ステップ454）。振幅信号Ｍ（S
c）が−30dbより小さい場合、修正ステップ・サイズは
ゼロに設定される（ステップ448）。この場合、N/10が
偶数で、振幅の調整を行うのであるから、判断ステップ
460によってステップ464に移り、更新したパラメータD
R、CNおよびSSを信号DRA、CNAおよびSSAとして格納す
る。N/10が奇数の場合は、制御パラメータDR、CNおよび
SSを信号DRP、CNPおよびSSPとして格納する（ステップ4
62）。ここで、プロセッサの制御は、第３図のステップ
320に移される。
一方、信号N/10が奇数の場合には、状態制御信号CN
P、方向制御信号DRP、および修正ステップ・サイズ信号
SSPが、ステップ410に示すように得られ、制御信号CN、
DR、およびSSとして使用されることを除けば、制御プロ
セッサの動作は、第４図について先に説明した動作と同
じである。最大調整回数信号Ｎ＊を大きな値に設定する
ことにより、制御プロセッサは、調整器103の振幅パラ
メータおよび位相パラメータの１つを何度か調整し、更
に振幅パラメータおよび位相パラメータの他方を何度か
調整するか、または搬送波信号の振幅Ｍ（Sc）がしきい
値TH以下になるまで調整することができる。
判断ステップ320または330によって、第３図の搬送波
処理ループが終了した場合、プロセッサ210によりRFス
イッチ145が再設定され、方向性結合器138から出ている
導線140が混合器155入力の１つに接続され、受信機160
の出力が導線140上の出力信号に対応するようになる
（ステップ333）。次に、コントローラの設定により、
相互変調生成信号を求めるために、増幅器の周波数範囲
が、搬送波信号に対する開始周波数として使用されたの
と同じ端から走査される（ステップ335）。ステップ340
において、搬送波周波数ｆ（Sc）より先に相互変調生成
信号が検出された場合、相互変調回数信号Ｍが１に設定
され（ステップ343）、ステップ345から355の相互変調
調整ループに入る。そうでない場合、プロセッサはステ
ップ304に戻り、ステップ305から307の搬送波走査プロ
セスを再び始める。
相互変調低減ループにおいて、プロセッサ210は、相
互変調信号IMを解析し、それに応じて調整器123の振幅
および位相を調整する（ステップ345）。調整器123に対
して調整を行った後、判断ステップ348において、相互
変調信号IMが検査される。そのIMが−30から−60dbの間
でない場合、プロセッサの制御はステップ304に移さ
れ、搬送波信号検出ループが再び開始される。IM信号が
−30から−60dbの間である場合、前記の相互変調低減ル
ープを更に繰り返す必要があるため、相互変調回数信号
が１だけ加算される（ステップ352）。その加算された
値は、最大回数信号Ｍ＊と比較され（ステップ355）、
そのループに再び入る（ステップ345）。IMが−30dbよ
り大きい場合、検出された信号は、相互変調信号でない
可能性があるので、制御はステップ304に戻される。IM
が−60dbより小さい場合には、その値は条件にかなうの
で、ステップ304が再開される。この相互変調低減ルー
プは、判断ステップ348または355の一方にて終了する。
相互変調信号の解析および調整のステップ345を第５
図に更に詳細に示す。第５図について説明する。この解
析には、調整器123の振幅パラメータおよび位相パラメ
ータを個別に調整する必要がある。ステップ343または3
55から判断ステップ501に入ると、この回の繰り返しに
おいて振幅パラメータおよび位相のいずれのパラメータ
を調整すべきかが決定される。これは、調整回数信号Ｍ
を10で割ることによって行われる。結果が偶数の場合、
調整用の制御信号DR、CNおよびSSが、前回の振幅相互変
調調整値DRIA、CNIAおよびSSIAに設定される（ステップ
505）。偶数でない場合は、調整制御信号DR、CNおよびS
Sは、前回の位相相互変調調整値DRIP、CNIPおよびSSIP
に設定される（ステップ510）。説明のために、振幅の
調整が選択されたものと仮定する。先ず、変更制御信号
DRの方向が、前回に得られた値、つまりＩ（増加）また
はＤ（減少）に設定される。状態制御信号は、前回の修
正値に相当するＢ（より良い）またはＷ（より悪い）の
いずれかに設定され、修正ステップ・サイズの大きさSS
は、前回に相当する大きい値、中間の値または小さい値
のいずれかに設定される。
次に、判断ステップ515に入り、前記の制御パラメー
タが評価される。CN＝ＢかつDR＝Ｉ、またはCN＝Ｗかつ
DR＝Ｄとなり、前回の繰り返し中に増加過程で改善して
いるか、または減少過程で悪化していることを示す場
合、制御信号DRがＩに設定され、振幅調整用デジタル／
アナログ変換器240の制御電圧が、修正ステップ・サイ
ズ信号SSの設定値に相当する分だけ増加される（ステッ
プ525）。CN＝ＢかつDR＝Ｉ、またはCN＝ＷかつDR＝Ｄ
という条件が満たされない場合、方向制御DRがＤに設定
され、前記の振幅調整用変換器の制御電圧が、前回の修
正ステップ・サイズSSに相当する分だけ下げられる（ス
テップ520）。繰り返しの初回においては、修正ステッ
プ・サイズは、予めゼロに設定されている。
ステップ520または525における調整の後、相互変調信
号振幅IMが、第１図の受信機160から入力され（ステッ
プ530）、前回の繰り返し時の振幅IM＊と比較される
（ステップ533）。IM≧IM＊である場合は、調整状態が
悪化しているので、状態信号CNがＷに設定される（ステ
ップ538）。IM＜IM＊である場合は、調整状態が良くな
っているので、CNがＢに設定される（ステップ535）。
そして、次の繰り返しに備えて、IM＊は現在の振幅値IM
に設定される（ステップ540）。
そして、次回の修正ステップ・サイズが調整できるよ
うに、現在の振幅信号IMの範囲が決定される（判定ステ
ップ542、544および546）。振幅信号IMが、検出された
搬送波のピーク値に比較して−40dbより大きい場合、修
正ステップ・サイズが大きな値に設定され（ステップ55
0）、次回の調整で大きな修正が得られる。IMの大きさ
が−40から−50dbの場合、修正ステップ・サイズは中間
値に設定され（ステップ552）、IMが−50から−60dbの
場合、修正ステップ・サイズは小さな値となる（ステッ
プ554）。IMの大きさが−60dbより小さい場合、修正ス
テップ・サイズはゼロに設定される（ステップ548）。
この場合、M/10が偶数で、振幅の調整を行うのであるか
ら、判断ステップ560によってステップ564に移り、更新
したパラメータDR、CNおよびSSを信号DRIA、CNIAおよび
SSIAとして格納する。M/10が奇数の場合は、制御パラメ
ータDR、CNおよびSSを信号DRIP、CNIPおよびSSIPとして
格納する（ステップ562）。ここで、プロセッサの制御
は、第３図のステップ348に移される。
一方、信号M/10が奇数（位相調整）の場合には、状態
制御信号CNIP、方向制御信号DRIP、および修正ステップ
・サイズ信号SSIPが、ステップ510に示すように得ら
れ、制御信号CN、DR、およびSSとして使用されることを
除けば、制御プロセッサの動作は、第５図に関する前記
の説明と同じである。最大調整回数信号Ｍ＊を大きな値
に設定することにより、制御プロセッサは、調整器103
の振幅および位相パラメータの１つを何度か調整し、更
に振幅および位相パラメータの他方を何度か調整する
か、またはステップ348の条件が満たされるまで調整す
ることができる。
データの解析および比較のステップ345および348が完
了すると、調整回数信号Ｍは、１だけ加算され（ステッ
プ352）、最大許容回数Ｍ＊と比較される（判断ステッ
プ355）。Ｍ＞Ｍ＊の場合、ステップ304に再び入り、搬
送波信号の検出動作が開始する。ステップ355において
Ｍ≦Ｍ＊の場合、次の繰り返しが始まる（ステップ34
5）。この反復が終了するのは、相互変調信号が判断ス
テップ348に設定されている−30から−60dbまでの範囲
以外であるか、または回数がＭ＞Ｍ＊となりステップ35
5で反復回数限度に達した場合である。容認できるレベ
ルの相互変調歪が得られるまで振幅・位相調整器123の
パラメータの再調整を繰り返すことにより、相互変調低
減ループの動作の結果として、相互変調歪を減少させる
ことができる。
第６図に、本発明を実証するもう１つの実施例のブロ
ック図を示す。この実施例においては、増幅器回路の規
定の周波数範囲を、周波数帯域の中央fcから最高部へ走
査することにより、雑音以外に搬送波も他の信号もない
周波数をもとめる。雑音以外検出されない周波数位置が
検出されると、その検出された周波数を有するパイロッ
ト信号が電力増幅器の入力に導入される。このパイロッ
ト信号は、第１図に関して前述した検出搬送波信号と同
様に作用するため、搬送波信号を除去するための振幅・
位相調整器のパラメータを修正することにより前記パイ
ロット信号を最小化し、更に歪信号を修正するための利
得・位相調整器のパラメータを変更することにより相互
変調生成信号を最小化することが可能である。
第６図において、第１の回路経路は、分割器601、プ
リディストーション増幅器605および方向性結合器610を
備えているが、これらは、第１図に関して説明した動作
と同様の動作をする。また、分割器601の前には、パイ
ロット信号を導入できるように、方向性結合器676が挿
入されている。第２の回路経路は、利得・位相調整器
（振幅・位相調整器）603、遅延素子604および合成器61
7を備えている。合成器617において、プリディストーシ
ョン増幅器605からの増幅信号成分が利得・位相調整回
路の経路からの入力信号により相殺されるため、分割器
620の入力には歪成分が現れる。振幅・位相調整器623で
合成器617からの歪成分が修正され、その修正歪成分が
電圧増幅器627を介して合成器615に与えられる結果、規
定の歪を位相反転したものが並列接続されている増幅器
635−１から635−Ｎの入力に供給される。その増幅器の
出力は、方向性結合器638を介して導線680で得られる。
第６図において、前記パイロット信号は、プリディスト
ーション増幅器の経路および利得・位相調整経路の両方
に導入され、合成器617の出力におけるパイロット信号
の大きさを用いて調整器603の振幅パラメータおよび位
相パラメータを調整することにより、その合成器の出力
におけるパイロット信号の大きさがその最小の値に保た
れる。
コントローラ650は、実質的に第１図のコントローラ1
50と同じである。ただし、規定の周波数帯域を端fcから
走査して信号の無い周波数を探し、更にその周波数のパ
イロット信号を方向性結合器676に挿入するために、制
御プログラム記憶装置205の命令が修正される点が異な
る。パイロット信号を発生させるためにVCO652により周
波数偏移器（shifter）670を駆動して、検出された周波
数の信号を生成させている。そして、挿入されたパイロ
ット信号は、第３図および第４図のフローチャートに関
して説明したような搬送波として作用する。第３図およ
び第５図の動作のうち相互変調による信号の低減に関係
する動作には、変わりがない。従って、ステップ305お
よび307のように搬送波信号を求めて走査を行うのでは
なく、第７図に示す走査ステップを行う。
第７図について説明する。先ず、デジタル／アナログ
変換器225、230、240、および245がリセットされ（ステ
ップ701）、パイロット調整制御信号および相互変調制
御信号が初期化される（ステップ702および703）。そし
て、RFスイッチ645が設定されて導線640上の信号が混合
器655に結合され（ステップ704）、指示を受けたコント
ローラにより、規定の周波数範囲の一端から走査され、
信号の無い周波数が探される（ステップ705）。ステッ
プ707において信号の無いことが検出された場合、その
検出された周波数は、第２図のデータ記憶装置215に格
納される（ステップ710）。次に、RFスイッチ645が、分
割器620を混合器655に接続するように、設定され（ステ
ップ712）、コントローラ・プロセッサのパイロット調
整回数信号が１に設定される（ステップ714）。そし
て、パイロット信号がVCO652で発生し、周波数偏移器67
0において前記の検出された周波数に変換される。この
検出周波数のパイロット信号は、方向性結合器676に与
えられる（ステップ715）。第７図の残る動作は、第１
図に関係し、第３図に示されている動作に対応する。た
だし、第７図のステップ717において、パイロット信号
の大きさが解析されること、およびパイロット信号の最
小化動作が完了した後にパイロット信号が消される（第
７図のステップ723）点で異なる。ステップ733から755
において相互変調信号を減少させる点は、第３図および
第５図の対応するステップと同じであり、相互変調信号
は、ステップ735および740の走査動作において検出さ
れ、最初に低減されるべき信号である。増幅器の周波数
帯域の使用されていない部分であれば任意の周波数にパ
イロット信号を挿入することができ、未使用のパイロッ
ト信号周波数を除く全ての周波数帯域が伝送に使用でき
るので、好都合である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を実証する歪補償回路のブロック図、 第２図は、第１図のコントローラの詳細なブロック図、 第３図、第４図および第５図は、第２図のコントローラ
の動作を説明するためのフローチャート、 第６図は、本発明を実証する別の歪補償回路のブロック
図、 第７図は、第６図のコントローラの動作を説明するため
のフローチャート、 第８図は、第１図および第６図の動作を説明するための
波形図を示す。

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】規定の歪特性を有する電力増幅器のための
    電力増幅器用歪補償回路において、 所定の周波数範囲に最低１つの搬送波信号を含む１つ以
    上の入力信号を受信し分割する受信分割手段（101）
    と、 前記受信分割手段に接続された入力と、前記電力増幅器
    の入力に接続された出力とを有する回路経路であって、
    前記電力増幅器と実質的に同じ歪特性および所定の利得
    を備え、前記の１つ以上の入力信号に応じて、前記規定
    の歪特性に応じた歪成分および前記所定の利得によって
    修正された前記の１つ以上の入力信号に相当する成分を
    含む出力信号を生成する第１の増幅器（105）を含む第
    １の回路経路と、 前記受信分割手段に接続された入力を有する回路経路で
    あって、前記の１つ以上の入力信号を歪ませることなく
    伝送する第２の回路経路と、 前記第１の回路経路の出力を前記第２の回路経路の出力
    から送られる前記の１つ以上の入力信号と合成し、前記
    第１の回路経路の出力信号の前記歪成分に相当する信号
    を形成する第１の合成手段（117）と、 前記第１の合成手段からの歪成分信号を前記第１の回路
    経路の出力信号と合成し、前記所定の利得により修正さ
    れた前記１つ以上の入力信号に相当する成分と、前記第
    １の増幅器の前記歪特性に従う信号と逆位相関係にある
    成分とを有する信号を形成する第２の合成手段（115）
    と、 前記第１の合成手段において形成された信号を制御する
    第１制御手段とを備え、該第１制御手段が、 前記規定の周波数範囲における搬送波信号を検出する第
    １検出手段（140、160、150）と、 前記第１の合成手段の出力に接続され、該第１の合成手
    段の出力にて検出される搬送波信号を監視する第１監視
    手段（142、160、150）と、 前記第２の回路経路にあって、前記第１監視手段の出力
    に応じて，該第２の回路経路に与えられる信号の大きさ
    および位相を調整することにより、監視される搬送波信
    号を最小化する第１調整手段（103）を備えることを特
    徴とする電力増幅器用歪補償回路。
  2. 【請求項２】前記第１検出手段が、 前記電力増幅器の出力に接続され、前記規定の周波数範
    囲を走査することにより、該電力増幅器の出力にて第１
    の所定のしきい値を越える大きさを有する信号を検出す
    る走査手段（150、152、155）を備えることを特徴とす
    る請求項１記載の電力増幅器用歪補償回路。
  3. 【請求項３】前記第１監視手段が、 前記の検出搬送波信号の大きさを表す信号を生成する搬
    送波大きさ信号生成手段（155、160）と、 前記搬送波大きさ信号生成手段と前記第１調整手段の間
    に接続され、前記の検出搬送波信号の大きさを表す信号
    に応じて第１および第２の調整信号を生成する調整信号
    生成手段（150、317）と、 前記第２の回路経路に与えられる信号の大きさを修正す
    るために、前記第１の調整信号を与える手段（162）
    と、 前記第２の回路経路に与えられる信号の位相を修正する
    ために、前記第２の調整信号を与える手段（164）を備
    えることを特徴とする請求項２記載の電力増幅用歪補償
    回路。
  4. 【請求項４】前記調整信号生成手段が、 前記の検出搬送波信号の大きさに応じて、１つ以上の第
    １の調整信号の順次生成を、第１の調整信号が固定数に
    達するかまたは前記の監視された検出搬送波信号の大き
    さが前記第１のしきい値を下回るまで行う手段と、 前記の検出搬送波信号の大きさに応じて、１つ以上の第
    ２の調整信号の順次生成を、第２の調整信号が固定数に
    達するかまたは前記の監視された検出搬送波信号の大き
    さが前記第１のしきい値を下回るまで行う手段を備える
    ことを特徴とする請求項３記載の電力増幅用歪補償回
    路。
  5. 【請求項５】前記走査手段が、更に、 前記電力増幅器の出力に応じて、該電力増幅器出力から
    の信号の周波数を所定の周波数に変換する手段（152、1
    55）と、 前記の走査された信号を前記所定の周波数で受信する狭
    帯域受信機（160）を備えることを特徴とする請求項４
    記載の電力増幅器用歪補償回路。
  6. 【請求項６】前記電力増幅器が、それぞれ前記規定の歪
    特性を有する並列接続された複数の増幅器（135−Ｎ）
    を備え、 前記第１の増幅器は、前記並列接続された複数の増幅器
    の各々と実質的に同じ歪特性を有することを特徴とする
    請求項１記載の記載の電力増幅器用歪補償回路。
  7. 【請求項７】前記第２の合成手段において形成された信
    号を制御する第２制御手段を更に備え、該第２制御手段
    が、 前記電力増幅器の出力に接続され、前記規定の周波数範
    囲の相互変調生成信号を検出し、かつ該電力増幅器の出
    力にて検出された該相互変調生成信号を監視する第２検
    出手段（140、150、152、155、160）と、 前記の第１および第２の合成手段の間に接続され、前記
    の監視された相互変調生成信号が最小となるように前記
    第１の合成手段の出力信号の大きさおよび位相を調整す
    る第２調整手段（123）を備えることを特徴とする請求
    項１記載の電力増幅器用歪補償回路。
  8. 【請求項８】前記第２調整手段が、更に、前記第１の合
    成手段の出力信号の位相を反転する手段（127）を備え
    ることを特徴とする請求項７記載の電力増幅器用歪補償
    回路。
  9. 【請求項９】前記第２検出手段が、 前記電力増幅器の出力に接続され、前記規定の周波数範
    囲を走査することにより、該電力増幅器の出力において
    前記第１の所定のしきい値と該第１の所定のしきい値と
    該第１のしきい値より低い第２の所定のしきい値との間
    の大きさを有する信号を検出する手段（140、150、15
    2、155）を備えることを特徴とする請求項８記載の電力
    増幅器用歪補償回路。
  10. 【請求項１０】前記第２検出手段が、 前記の検出された相互変調生成信号の大きさを表す信号
    を生成する相互変調大きさ信号生成手段（160）と、 前記相互変調大きさ信号生成手段に接続され、第１およ
    び第２の調整信号を生成する手段（150、348）と、 前記第１の合成手段の出力信号の大きさを修正するため
    に、前記第２調整手段に前記第１の調整信号を与える手
    段（166）と、 前記第１の合成手段の出力信号の位相を修正するため
    に、前記第２調整手段に前記第２の調整信号を与える手
    段（168）を備えることを特徴とする請求項９記載の電
    力増幅器用歪補償回路。
  11. 【請求項１１】前記の第１および第２の調整信号を生成
    する前記手段が、 前記の監視された相互変調生成信号の大きさに応じて、
    １つ以上の第１の調整信号の順次生成を、第１の調整信
    号が固定数に達するかまたは前記の監視された相互変調
    生成信号の大きさが前記第２のしきい値を下回るまで行
    う手段と、 前記の監視された相互変調生成信号の大きさに応じて、
    １つ以上の第２の調整信号の順次生成を、第２の調整信
    号が固定数に達するかまたは前記の監視された相互変調
    生成信号の大きさが前記第２のしきい値を下回るまで行
    う手段を備えることを特徴とする請求項10記載の電力増
    幅器用歪補償回路。
  12. 【請求項１２】前記走査手段が、更に 前記電力増幅器の出力に応じて、該電力増幅器の出力か
    らの信号の周波数を所定の周波数に変換する手段（14
    0、152、155）と、 前記所定の周波数を受信する狭帯域受信機（160）を備
    えることを特徴とする請求項11記載の電力増幅器用歪補
    償回路。
  13. 【請求項１３】前記電力増幅器が、それぞれ前記規定の
    歪特性を有する並列接続された複数の増幅器（135−
    Ｎ）を備え、 前記第１の増幅器（105）が、前記並列接続された複数
    の増幅器の各々と実質的に同じ歪特性を有することを特
    徴とする請求項７記載の電力増幅器用歪補償回路。
  14. 【請求項１４】前記第１検出手段が、 前記規定の周波数範囲において入力信号が存在しない周
    波数を検出する第３検出手段（640、660、650）と、 前記の検出された周波数でパイロット信号を発生し、該
    パイロット信号を前記受信手段に与える手段（640、65
    0、652、670）と、 前記第１の合成手段の出力に接続され、該第１の合成手
    段の出力において前記パイロット信号を監視する手段
    （642、650、655、660）を備えることを特徴とする請求
    項１記載の電力増幅器用歪補償回路。
  15. 【請求項１５】前記第３検出手段が、 前記電力増幅器の出力に接続され、前記規定の周波数範
    囲を走査することにより、該電力増幅器の出力において
    第１の所定のしきい値を下回る大きさを有する信号を検
    出する手段（640、650、652、655）を備えることを特徴
    とする請求項14記載の電力増幅器用歪補償回路。
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