JP3136382B2 - 線形送信装置 - Google Patents

線形送信装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、線形送信装置に関する
もので、入力信号の平均電圧を検出し利用することによ
りその線形動作範囲を簡単に、効率よく拡大させた線形
送信装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来この種の線形送信装置に関しては、特
開平3−174810号公報に開示されたものがある。
この種の線形送信装置は基本的に電源効率が良いことが
望ましく、また線形変調方式が用いられる通信システム
においては線形電力増幅する必要がある。このような線
形送信装置の電力増幅器において線形性と電源効率とを
両立させる一つの方法として、電源効率の良い非線形増
幅器を線形補償して用いる手段が知られている。これは
制御信号により増幅率が変化する非線形電力増幅器に入
力及び入出力信号の包絡線を検出する包絡線検出器を用
意して、入出及び出力信号の包絡線信号の差信号により
制御信号を得て、非線形電力増幅器の増幅率を変化させ
ることによって線形補償を行うものである。以下に従来
の技術の原理を述べる。
【0003】図4に線形増幅器並びに非線形増幅器を用
いた場合の、それぞれの入出力信号の様子を示す。線形
増幅器4−2を用いた場合は構成は簡単であるが電源効
率が悪く特にバッテリ電源を使用する移動用送信装置等
には不向きである。非線形増幅器4−4を用いると出力
信号包絡線4−5に示すように歪が生じ、そのままでは
線形変調系には用いることが出来ない。
【0004】そこで制御信号によりその増幅率が変化す
る増幅器を用意し、図5に示すように入力信号の包絡線
により制御信号を変化させ増幅率を変化させることによ
り非線形性を補償する方法が採られている。図6は従来
の線形送信装置の構成例を示すブロック図である。図示
するように、従来の線形送信装置は前置増幅器6−1、
制御信号によりその増幅率が変化する非線形電力増幅器
6−2、入力信号の包絡線を検出する包絡線検出器6−
3、出力信号の包絡線を検出する包絡線検出器6−4、
両者の差信号を発生する差信号発生器6−5、制御信号
を発生する制御電圧発生器6−6で構成される。
【0005】包絡線検出器6−3で入力信号の包絡線が
検出され、包絡線検出器6−4で出力信号の包絡線が検
出され、差信号発生器6−5で入力信号と出力信号の包
絡線が比較され、両者が一致するように制御電圧発生器
6−6の出力信号で非線形電力増幅器6−2の増幅率が
制御され電源効率のよい線形電力増幅装置が実現され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非線形
電力増幅器の制御信号と増幅率の関係は一般的には図5
に示す特性曲線の様に非線形性を持っている。図5にお
いて、入力信号5−1のように平均電圧値(入力信号を
整流し平滑した値)が適切な場合は線形補償が可能であ
るが、例えば入力信号が小さくなり、入力信号5−2の
ような状態となると特性カ−ブの非線形性の為に出力信
号5−5に示すような出力となる。従って、このような
非線形電力増幅器を用いた線形送信装置は、制御信号と
増幅率との関係を広範に亘って完全な線形に保つことは
非常に困難であり、線形補償は正しく行われないと云う
問題がある。
【0007】一般的な非線形電力増幅器の増幅率可変範
囲は限られており、広範囲に亘る入力レベル全てについ
て線形補償を施すことは従来の技術では非常に困難であ
る。又、制御信号と増幅率との関係に線形性が保たれる
範囲が狭く、入力信号のレベルによって出力信号に歪が
生じると云う問題がある。
【0008】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、入力信号の平均電圧を検出し
制御信号として利用することによりその線形動作範囲を
簡単に、効率よく拡大させた線形送信装置を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1に記載の発明は、制御信号で増幅率を制御可能
な非線形電力増幅器を具備し、装置の入力信号の包絡線
信号、又は装置の入出力信号の包絡線信号の差信号を基
に制御信号を作り非線形電力増幅器を制御し線形増幅器
として使用する線形送信装置において、非線形電力増幅
器の前段に制御信号で増幅率を制御可能な利得可変増幅
器を接続し、非線形電力増幅器の入力信号レベルの平均
値を検出する平均値検出器を設け、その出力によって利
得可変増幅器と非線形電力増幅器を制御する制御手段を
設け、平均値検出器の出力により入力信号レベルが大き
く非線形電力増幅器の線形補償を満足できるときは非線
形電力増幅器と利得可変増幅器の増幅率を所定値とし、
入力信号レベルが小さく非線形電力増幅器の線形補償を
満足できないレベルとなると利得可変増幅器の増幅率を
下げ、同時に非線形電力増幅器の増幅率を上げ、利得可
変増幅器と非線形電力増幅器の特性が互いに補償するよ
うに制御し、線形動作範囲を拡大させことを特徴とす
る。
【0010】また、請求項2に記載の発明は、制御信号
で増幅率を制御可能な非線形電力増幅器を具備し、装置
の入力信号の包絡線信号、又は装置の入出力信号の包絡
線信号の差信号を基に制御信号を作り非線形電力増幅器
を制御し線形増幅器として使用する線形送信装置におい
て、非線形電力増幅器の前段に前置増幅器を設けると共
に、非線形電力増幅器へ前置増幅器の出力信号と入力信
号を切替て入力する切替器を設け、更に入力信号のレベ
ルの平均値を検出する平均値検出器を設け、平均値検出
器の出力により、入力信号レベルが大きく非線形電力増
幅器の線形補償を満足できるときは前置増幅器の出力信
号を切替器を通して非線形電力増幅器に入力し、入力信
号レベルが小さく非線形電力増幅器の線形補償を満足で
きないときは切替器を通して入力信号を非線形電力増幅
器に入力することにより、線形動作範囲を拡大させるこ
とを特徴とする。
【0011】
【作用】請求項1に記載の発明は、入力信号レベルが大
きく非線形電力増幅器の線形補償を満足できるときは非
線形電力増幅器と利得可変増幅器の増幅率を所定値と
し、入力信号レベルが小さく非線形電力増幅器の線形補
償を満足できないレベルとなると利得可変増幅器の増幅
率を下げ、同時に非線形電力増幅器の増幅率を上げ、利
得可変増幅器と非線形電力増幅器の特性が互いに補償す
るように制御することにより、全体の増幅率を一定に制
御し、非線形電力増幅器の動作点を線形動作範囲に制御
することによ、広範囲な入力信号レベルに対して線形
特性を得ることができる。また、請求項2に記載の発明
は、入力信号レベルが大きく非線形電力増幅器の線形補
償を満足できるときは前置増幅器の出力信号を切替器を
通して非線形電力増幅器に入力し、入力信号レベルが小
さく非線形電力増幅器の線形補償を満足できないときは
切替器を通して入力信号を非線形電力増幅器に入力する
ことにより、請求項1に記載の発明と同様、全体の増幅
率を一定に制御し、非線形電力増幅器の動作点を線形動
作範囲に制御することにより、広範囲な入力信号レベル
に対して線形特性を得ることができる。
【0012】
【実施例】[実施例1]以下本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施例1の構成
例を示すブロック図である。図示するように、線形送信
装置は制御信号で増幅率が変化する利得可変増幅器1−
1、制御信号によりその増幅率が変化する非線形電力増
幅器1−2、入力信号の包絡線を検出する包絡線検出器
1−3、入力信号の平均電圧を検出する平均電圧検出器
1−4、制御信号を発生する制御電圧発生器1−5で構
成される。
【0013】非線形電力増幅器1−2は図5に示す制御
信号−増幅率特性を持ち、利得可変増幅器1−1と合わ
せて一定の増幅率をもつ線形増幅器となるように制御さ
れる。入力信号レベルが小さくなって線形補償を満足に
実施出来ない信号レベルとなると(図5の入力信号5−
2の状態)、平均電圧検出器1−4の出力信号は利得可
変増幅器1−1の増幅率を下げ、同時に制御電圧発生器
1−5には非線形電力増幅器1−2の増幅率を増大させ
る方向に作用する。
【0014】ここで利得可変増幅器1−1の減衰率と非
線形電力増幅器1−2の増幅率は等しく、全体の増幅率
はそのままで、非線形電力増幅器1−2の制御信号レベ
ルは図5の5−2の状態から5−3の状態へと移動す
る。更に包絡線検出器1−3による制御信号により正し
い線形補償がなされる。
【0015】[実施例2]図2は本発明の実施例2の構
成例を示すブロック図である。図示するように本発明の
線形送信装置は制御信号でその増幅率が変化する利得可
変増幅器2−1、制御信号でその増幅率が変化する非線
形電力増幅器2−2、入力信号の包絡線を検出する包絡
線検出器2−3、入力信号の平均電圧を検出する平均電
圧検出器2−4、制御信号でその増幅率が変化する利得
可変増幅器2−5、出力信号の包絡線を検出する包絡線
検出器2−6、利得可変増幅器2−5と包絡線検出器2
−6との差信号を発生する差信号発生器2−7、該差信
号発生器2−7の出力から制御信号を発生する制御電圧
発生器2−8で構成される。
【0016】上記実施例2では入力信号と出力信号の包
絡線の差信号を差信号発生器2−7で求め、波形が等し
くなるように制御して非線形電力増幅器2−2の線形補
償を行う場合の例である。非線形電力増幅器2−2の入
力信号の包絡線を検出する包絡線検出器2−3の出力は
差信号発生器2−7に入力される前に利得可変増幅器2
−5に入力される。入力信号レベルが小さくなって線形
補償を満足に実施できない信号レベルとなると(図5の
入力信号5−2のような状態)、平均電圧検出器2−4
の出力信号は利得可変増幅器2−1の増幅率を下げ、利
得可変増幅器2−5の増幅率を上げることにより、差信
号発生器2−7の出力を上げ、制御電圧発生器2−8の
出力を上げ、制御信号レベルを適切な位置に移動させ、
非線形電力増幅器2−2の増幅率を上げて実施例1と同
様に全体の総合利得を変えずに線形増幅動作をする。
【0017】[実施例3]図3は本発明の実施例3の構
成例を示すブロック図である。図示するように本発明の
線形送信装置は前置増幅器3−1、制御信号によりその
増幅率が変化する非線形電力増幅器3−2、入力信号の
平均電圧を検出する平均電圧検出器3−3、入力信号を
切替る切替器3−4、入力信号の包絡線を検出する包絡
線検出器3−5、出力信号の包絡線を検出する包絡線検
出器3−6、包絡線検出器3−5の出力信号と包絡線検
出器3−6の出力信号との差信号を発生する差信号発生
器3−7、制御信号を発生する制御電圧発生器3−8で
構成される。
【0018】従来の方式に平均電圧検出器3−3を設
け、入力信号の平均入力電圧に応じて回路構成を切替る
線形送信装置の構成方法を示すものである。図3におい
て、切替器3−4の接続1は装置の入力信号が適正な場
合の接続側である。入力信号が小さくなり線形補償が不
可能な状態になると平均電圧検出器3−3がそれを検出
して切替器3−4を接続2の側に切替る。
【0019】以下に本発明の動作を図5の特性図に従っ
て説明する。入力信号が適正で線形補正が正しく行われ
る図5の入力信号5−1の状態では装置は接続1の状態
となっている。入力信号の平均入力電圧レベルが小さく
なって出力に歪が生じる入力信号5−2の状態になる
と、平均電圧検出器3−3が平均入力電圧レベルを検出
して切替器3−4を接続2の状態に切替る。
【0020】接続2の状態では非線形電力増幅器3−2
の入力信号レベルが低下するため非線形電力増幅器3−
2の出力信号レベルも下がる。従って入力信号の包絡線
と出力信号の包絡線の差信号は接続1の状態に比べ増加
する。従って差信号発生器3−7の出力は増加し、制御
電圧発生器3−8の出力信号も増加し、前置増幅器3−
1が切り離されて減少した増幅率だけ非線形電力増幅器
3−2の増幅率が増大するから、線形送信装置全体の増
幅率は変化しない。即ち図5における入力信号5−3の
状態で非線形電力増幅器3−2が稼働し歪のない線形増
幅動作をする。
【0021】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、例えばπ
/4シフトDQPSKを用いた移動体通信などの携帯無
線機においては、変調方式によって送信系の線形動作が
要求される一方、電源の制約から電源効率の良い非線形
電力増幅器を用いざるを得ず、更に電波使用効率を高め
るために、状況に応じて送信電力レベルを切替て使用す
ることが要求されている。本発明によれば非常に簡単な
構成で従来非常に困難であった広範囲な入力電力レベル
に対して線形補償を実現できる。即ち、一般に非線形電
力増幅器の前段には複数段の電圧増幅器が接続されてお
り、新たに追加される要素は極簡単に構成することがで
き、平均入力電圧を考慮することにより、僅かな構成要
素を追加するだけで従来困難であった高性能な線形送信
装置を簡単に構成することが出来るという優れた効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の構成例を示すブロック図で
ある。
【図2】本発明の実施例2の構成例を示すブロック図で
ある。
【図3】本発明の実施例3の構成例を示すブロック図で
ある
【図4】線形増幅器と非線形増幅器の入出力信号を示す
図である。
【図5】非線形増幅器の制御信号−増幅率特性と入出力
信号を示す図である。
【図6】従来の線形送信装置の構成例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
1−1 利得可変増幅器 1−2 非線形電力増幅器 1−3 包絡線検出器 1−4 平均電圧検出器 1−5 制御電圧発生器 2−1 利得可変増幅器 2−2 非線形電力増幅器 2−3 包絡線検出器 2−4 平均電圧検出器 2−5 利得可変増幅器 2−6 包絡線検出器 2−7 差信号発生器 2−8 制御電圧発生器 3−1 前置増幅器 3−2 非線形電力増幅器 3−3 平均電圧検出器 3−4 切替器 3−5 包絡線検出器 3−6 包絡線検出器 3−7 差信号発生器 3−8 制御電圧発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/00 - 3/72 H03G 3/00 - 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御信号で増幅率を制御可能な非線形電
    力増幅器を具備し、装置の入力信号の包絡線信号、又は
    装置の入出力信号の包絡線信号の差信号を基に制御信号
    を作り前記非線形電力増幅器を制御し線形増幅器として
    使用する線形送信装置において、 前記非線形電力増幅器の前段に制御信号で増幅率を制御
    可能な利得可変増幅器を接続し、前記非線形電力増幅器
    の入力信号レベルの平均値を検出する平均値検出を設
    け、その出力によって前記利得可変増幅器と前記非線形
    電力増幅器を制御する制御手段を設け、前記平均値検出器の出力により前記入力信号レベルが大
    きく前記非線形電力増幅器の線形補償を満足できるとき
    は前記非線形電力増幅器と前記利得可変増幅器の増幅率
    を所定値とし、前記入力信号レベルが小さく前記非線形
    電力増幅器の線形補償を満足できないレベルとなると前
    記利得可変増幅器の増幅率を下げ、同時に前記非線形電
    力増幅器の増幅率を上げ、 前記利得可変増幅器と前記非
    線形電力増幅器の特性が互いに補償するように制御し、
    線形動作範囲を拡大させことを特徴とする線形送信装
    置。
  2. 【請求項2】 制御信号で増幅率を制御可能な非線形電
    力増幅器を具備し、装置の入力信号の包絡線信号、又は
    装置の入出力信号の包絡線信号の差信号を基に制御信号
    を作り前記非線形電力増幅器を制御し線形増幅器として
    使用する線形送信装置において、 前記非線形電力増幅器の前段に前置増幅器を設けると共
    非線形電力増幅器へ前記前置増幅器の出力信号
    前記入力信号を切替て入力する切替を設け、更に前記
    入力信号レベルの平均値を検出する平均値検出器を設
    け、前記平均値検出器の出力により、前記入力信号レベルが
    大きく前記非線形電力増幅器の線形補償を満足できると
    きは前記前置増幅器の出力信号を前記切替器を通して前
    記非線形電力増幅器に入力し、前記入力信号レベルが小
    さく前記非線形電力増幅器の線形補償を満足できないと
    きは前記切替器を通して前記入力信号を 前記非線形電力
    増幅器に入力することにより、線形動作範囲を拡大させ
    ことを特徴とする線形送信装置。
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