JP3292704B2 - 歪み補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波伝送路に挿
入して使用され、増幅器の入出力特性における２次の
項、３次の項から発生する２次歪みおよび３次歪みを補
正する歪み補正装置に関する。本発明は、特にＣＡＴＶ
の送信端および中継器に用いられ、ＣＳＯ（複合２次歪
み）、ＣＴＢ（複合３次歪み）を有する増幅器の歪み補
正に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トランジスタを用いた増幅器
には入出力特性に非線形性が存在し、出力波形に歪みを
伴うことが知られている。例えば、図１７（ａ）に示す
入力波に対して、正期間が圧縮・負期間が伸長された出
力波形（図１７（ｂ））あるいはその逆の形状を示す出
力波形がある（図１７（ｃ））。それは、トランジスタ
の入力電圧に対する出力電流の特性が図１８に示すよう
に、中央電圧に対して高い領域も低い領域も共に傾斜が
緩くなる特性があるためである。尚、図１８は通常用い
られている非飽和領域の非線形性を説明するために誇張
して表示されており、図１７の歪み波形も誇張されて表
示されている。

【０００３】一般に、増幅器の入出力特性（図１８）に
おいて、バイアス電圧ＶＢ１を中心に振幅△Ｖの入力電
圧を与えると、バイアス電圧に対応する出力電流を基準
とする出力Ｉは、ＶＩ特性のバイアス点でのテイラー展
開の３次の項までを表記すれば、次式のようになる。

【数１】 Ｉ＝Ａ₁ △Ｖ±Ａ₂ （△Ｖ）² −Ａ₃ （△Ｖ）³ （１） ただし、Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ は正とする。

【０００４】このΔＶに関する２乗の項から２次歪みが
発生し、ΔＶに関する３乗の項から３次歪みが発生す
る。従って、一般に任意の単一の角周波数ωの信号に注
目すれば、その出力は、上式に△Ｖ＝cos ωｔで表せら
れる周期関数を代入したものとなる。出力電流Ｉに対応
した出力電圧Ｖは、次式で表される。ただし、出力Ｖ
は、バイアス電圧に対応した出力電圧を基準にした電位
である。

【数２】 Ｖ＝ａ₀ ＋ａ₁ cos ωｔ±ａ₂ cos ２ωｔ−ａ₃ cos ３ωｔ （２） ただし、ａ₁ ，ａ₂ ，ａ₃ は正とする。この高調波のう
ち、特に２次、３次高調波はその係数が大きいため１次
の基本波に影響を及ぼす。これが波形歪みの主原因とな
り、他のチャネルに歪みが付与される原因となる。

【０００５】ここで、ＶＩ特性の対象性から２次の項の
係数はバイアス点によって正・負に分けられる。図１８
に示すように、バイアス点が中央点ＶＢ１より高いＢ２
の場合は、出力信号振幅のプラス側が圧縮・マイナス側
が伸長される。これは、増幅器により−ａ₂ cos ２ωｔ
で表される高調波が生成されることを意味する。即ち、
基本波に対して逆相の高調波が生成されることを意味す
る。また、バイアス点が中央点ＶＢ１より低いＢ１の場
合は、出力信号振幅のプラス側が伸長・マイナス側が圧
縮される。この場合は、＋ａ₂ cos ２ωｔの高調波が生
成されることを意味する。即ち、基本波に対して同相の
高調波が生成されることを意味する。

【０００６】また、増幅器のＶＩ特性の非直線性におい
て、中央電圧に関する点対称成分が存在する。これは、
３次歪みが基本波に対して常に基本波の符号と逆の係数
を有する３次高調波を生成することを意味する。従っ
て、増幅器による出力の基本波と３次高調波とは常に逆
相の関係となる。ここに、基本波と３次高調波との位相
関係において、基本波が正の最大値をとるときに、３次
高調波が正の最大値をとる場合を同相といい、逆に、基
本波が正の最大値をとるときに、３次高調波が負の最大
値をとる場合を逆相という。換言すれば、１次の項の係
数と３次の項の係数とが同符号の場合には、３次高調波
は基本波と同相関係となり、異符号の場合には、逆相関
係となる。尚、トランジスタを反転増幅器として使用す
る場合は、（２）式において、１次の項と３次の項の係
数に−１がかけられる。

【０００７】上記（２）式においては、任意の単一周波
数に関して表現されているが、多数の周波数の信号を入
力信号とすれば、（１）式の２乗の項、３乗の項からそ
れぞれ２次歪み、３次歪みが発生し、狭義の意味での２
次高調波（２ω）、３次高調波（３ω）の他、２次相互
変調（ω₁ ±ω₂ 等）、３次相互変調（２ω₁ ±ω₂、
ω₁ ±２ω₂ 等）、混変調（ω_1,ω₂ ）が生じる。しか
し、これらの相互変調は２乗の項、３乗の項から一定比
率で生じる成分であるため、２次歪み、３次歪みのキャ
ンセルに関して、２次高調波（２ω）、３次高調波（３
ω）で代表させてそれらがキャンセルされれば、全ての
２次歪み成分、全ての３次歪み成分がキャンセルされる
ことになる。従って、任意の単一周波数を入力信号とし
た場合において、２次高調波（２ω）、３次高調波（３
ω）を補正するように調整すれば、２次歪み、３次歪み
は補正される。この２次歪み・３次歪みを補正し、増幅
器の歪みを補正する回路が考案されている。

【０００８】その原理は、増幅器に入力する前に入力信
号に高調波歪みを与え、増幅器によってその歪みを相殺
させる、あるいは増幅器によって発生した高調波歪みを
後段の回路で発生させる高調波歪みによって相殺させる
ものである。つまり、増幅器により発生する歪み成分と
逆位相の歪み成分を発生させる回路を増幅器の前段ある
いは後段あるいは中間部に付加することによって、出力
段の歪みを取り除こうとするものである。

【０００９】歪み補正装置の一例として、特開平９−１
０２７１８号公報がある。それは、方向ダイオードと逆
方向ダイオードとを並列接続した回路を伝送路に直接挿
入したり、プシュプル回路のそれぞれに順方向ダイオー
ドを挿入し、これらの回路で基本波に対して同相の３次
高調波を発生させて、増幅器による３次歪みを補償する
ものである。また他の例として、特開平３−１７９８０
７号公報に記載の高周波増幅器の非線形補償装置があ
る。これは、伝送路を主線路と副線路に分岐し、副線路
側に増幅器、歪み発生装置、振幅調整装置、周波数調整
装置、位相調整装置を設け、両線路を再び結合させるも
のである。これにより、主線路を伝搬する基本波に様々
な高調波を付加し、増幅器による様々な歪みを補償しよ
うとするものである。

【００１０】

【発明が解決しようする課題】しかし、特開平９−１０
２７１８号の装置では、２次歪み、３次歪みを補正する
場合に、歪み発生回路がグランドから浮いた構成となる
ため、バイアス回路等とともに装置に実装する際、高周
波広帯域回路において意図しない寄生素子 (分布容量、
分布インダクタンス）の影響を受けやすいという問題が
あった。また、特開平３−１７９８０７号公報記載の装
置では、副線路に増幅器を含む様々な回路を挿入してい
るため、各回路において反射波の発生や位相回転を生
じ、同様に広帯域に渡って歪み補正を行うことが困難で
あるという問題がある。従って、必ずしも高品質な歪み
補正ができるものではなかった。また、実装面でも省ス
ペース化とならず小型化が実現できなかった。

【００１１】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は位相調整と歪み補正
を容易にすることである。また、１本の伝送線間に挿入
するだけで精度よく２次歪み、３次歪みを補正する低消
費電力で低コストな歪み補正装置を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の歪み補正装置は、１本の伝送路間に挿
入され、該伝送路に接続された増幅器の入出力特性の非
線形歪みを補正する歪み補正装置であって、１端を伝送
路に他端をアース側に接続した１次コイルと、同じく１
端を伝送路に他端をアース側に接続した２次コイルとか
らなり、その１次コイルを入力、２次コイルを出力とし
信号を電磁結合により伝送させるトランスと、そのトラ
ンスの１次コイル又は／および２次コイルとアース間に
直列に接続され、高調波歪みを付加する少なくとも１つ
の高調波歪み発生回路とを備え、１次コイルへの入力と
２次コイルの出力とで規定される入出力特性を前記増幅
器の前記入出力特性の略逆関数の定数倍としたことを特
徴とする。

【００１３】図１９は、この発明の構成を示したもので
ある。歪み補正装置１は１次コイル１１と２次コイル１
２と、例えば１次コイル１１に接続された歪み発生回路
１４とから成る。この歪み補正装置１の入力をｘ、出力
をｙとして、その入出力特性をｙ＝ｆ（ｘ）とする。ま
た、歪み補正装置１の後段に接続されている増幅器２の
入力をｙ、出力ｚとして、その入出力特性をｚ＝ｇ
（ｙ）とする。

【００１４】歪み補正装置１と増幅器２とから成る１つ
の系の入力ｘ、出力ｚとの関係は、次式で表される。

【数３】 ｚ＝ｇ（ｙ）＝ｇ（ｆ（ｘ）） （３） 上記の系で歪みが発生しないためには、この系が線形で
あれば良い。よって、次式が成立すれば、出力ｚは、入
力ｘの定数倍となり、歪みは含まれない。

【数４】 ｇ（ｆ（ｘ））＝γｘ （４） 但し、γは定数である。

【００１５】これは、歪み補正装置１の入出力特性の関
数ｆを増幅器２の入出力特性の関数ｇの逆関数の定数γ
倍に設定することを意味する。尚、図１９では、歪み補
正装置１を増幅器２の前段に配置しているが、増幅器２
の後段に配置しても同一の関係が成立する。このよう
に、歪み補正装置の入出力特性ｆを増幅器の入出力特性
ｇの逆関数の定数倍に設定することで増幅器で発生する
歪みを完全に補正することが可能となる。

【００１６】近似的には、次のようにして、逆関数を求
めることができる。関数ｆ、ｇに関して、３次の項まで
テーラ展開すれば、次式のように表現できる。

【数５】 ｆ（ｘ）＝Ｃ₁ ｘ＋Ｃ₂ ｘ² ＋Ｃ₃ ｘ³ （５）

【数６】 ｇ（ｙ）＝Ｄ₁ ｙ＋Ｄ₂ ｙ² ＋Ｄ₃ ｙ³ （６）

【００１７】Ｃ₁ ，Ｄ₁ ≫Ｃ₂ ，Ｄ₂ ≫Ｃ₃ ，Ｄ₃ の元
に、ｚの３次式を係数に関して１次近似すれば、次式で
表現される。

【数７】 ｚ＝Ｃ₁ Ｄ₁ ｘ＋（Ｃ₂ Ｄ₁ ＋Ｃ₁ ²Ｄ₂ ）ｘ² ＋（Ｃ₃ Ｄ₁ ＋Ｃ₁ ³Ｄ₃ ）ｘ³ （５）

【００１８】よって、２次歪み、３次歪みが出力ｚにお
いて含まれないための条件は、

【数８】 Ｃ₂ Ｄ₁ ＋Ｃ₁ ²Ｄ₂ ＝０ （８）

【数９】 Ｃ₃ Ｄ₁ ＋Ｃ₁ ³Ｄ₃ ＝０ （９） である。

【００１９】

【数１０】 Ｃ₂ ＝−Ｃ₁ ²Ｄ₂ ／Ｄ₁ （１０）

【数１１】 Ｃ₃ ＝−Ｃ₁ ³Ｄ₃ ／Ｄ₁ （１１） である。この係数Ｃ₂ ，Ｃ₃ で歪み補正装置の入出力特
性ｆを決定すれば、近似的に増幅器の入出力特性ｇの逆
関数の定数倍γ＝Ｃ₁ Ｄ₁ とすることができる。

【００２０】さらに、より近似された逆関数を求めるに
は、関数ｆ、ｇを多項式近似して、ｚ＝ｇ（ｆ（ｘ））
を求め、変数ｘの範囲において、そのｚとγｘとの誤差
の２乗積分が最小となるように係数を決定すれば良い。

【００２１】上記のように係数を設定するのは、具体的
にはダイオードの非線形性を用いて歪みを発生させる場
合には、そのバイアス電圧を調整すればよい。ダイオー
ドのＶＩ特性は指数関数であるので、バイアス電圧を調
整すれば、その特性の多項式近似における各係数の値を
変化させることができる。

【００２２】請求項２の歪み補正装置は、１本の伝送路
間に挿入され、その伝送路を伝搬する基本波にその基本
波の高調波を付加し、伝送路に接続された増幅器の高調
波歪みを補正する歪み補正装置であって、１端を伝送路
に他端をアース側に接続した１次コイルと、同じく１端
を伝送路に他端をアース側に接続した２次コイルとから
なり、その１次コイルを入力、２次コイルを出力とし信
号を電磁結合により伝送させるトランスと、そのトラン
スの１次コイル又は／および２次コイルとアース間に直
列に接続され、高調波歪みを付加する少なくとも１つの
高調波歪み発生回路とを備え、高調波歪み発生回路は、
１次コイルから入力された基本波に対し高調波を付加
し、その高調波を増幅器で生成される高調波の基本波と
なす位相関係と逆位相の関係で発生させ、増幅器による
高調波歪みと重畳させることで補正することを特徴とす
る。ここで、基本波とは、高帯域信号の任意の１つの信
号を指す。

【００２３】例えば、１次コイルに高調波歪み発生回路
が接続されている場合は、基本波が入力されると、１次
コイルには接続された高調波歪み発生回路の電流電圧特
性に応じた電流が流れる。その電流電圧特性は、非線形
特性であり、一般に基本波に対して所定の位相関係を有
した高調波を発生させ、高調波歪みが付加される。所定
の位相関係とは、上記増幅器によって生成される高調波
と逆相の関係であり、それは高調波歪み発生回路が有す
る例えば、単数あるいは複数のダイオードの個数及び方
向に応じて設定される。具体的には、１次コイルを流れ
る基本波に対しての同符号あるいは異符号の２次高調
波、あるいは同符号の３次高調波である。その結果、１
次コイルの両端には、基本波に加え、所定の位相関係で
付加された高調波が発生する。１次コイルは、２次コイ
ルに電磁結合されている。よって、その高調波を伴う基
本波が２次コイルにほぼ等しく誘起され、出力される。

【００２４】この高調波が付加された基本波は、例えば
トランジスタからなる増幅器に入力される。トランジス
タによる増幅器の入出力関係も一般に非線形であり、そ
の出力にはその動作点に応じて、基本波に対して同符号
あるいは異符号を有する２次高調波および基本波に対し
て逆相、すなわち異符号の３次高調波が生成される。入
力される信号の高調波と増幅器によって生成される高調
波は、上述のように位相が逆転されて設定されているの
で、互いに相殺される。この結果、増幅器による高調波
歪みが補正される。また、増幅器の出力段に接続され、
入力された信号に予め高調波が含まれている場合は、そ
の高調波と上記所定の位相関係で付加された高調波が１
次コイル側で重畳され、高調波歪みが補正される。

【００２５】請求項２において、基本波とは、広帯域信
号のうちの注目した１つの周波数の信号である。単一の
周波数ωの信号に注目した場合には、非線形特性の２乗
の項から２ω、３乗の項から３ωの高調波が生成され
る。広帯域信号が非線形素子に入力すれば、２次、３次
の相互変調成分が生じる。請求項２の基本波に対する高
調波は、非線形特性の高次の項から生ずるスペクトルの
代表値の意味で使用されており、単一の周波数成分ωに
対して、それらの高調波成分が補償されるように高調波
歪み発生回路による歪み発生形態が調整されれば、高次
の項から生ずる全てのスペクトルを補償することができ
る。従って、請求項２の高調波歪み発生回路の調整は、
全域通過状態にして、請求項２のように調整されている
という意味である。あるいは、例えば、増幅器にフィル
タが存在し、通過帯域が有限であれば、その帯域内にお
ける高調波に注目して調整されているという意味であ
る。

【００２６】非線形性と周波数スペクトルとの関係につ
いて説明する。広帯域信号をｖ（ｔ）、その周波数スペ
クトル分布（フーリエ変換）をＦ（ω）とする。する
と、ｖ（ｔ）の２乗信号ｖ（ｔ）² の周波数スペクトル
分布（フーリエ変換）Ｗ₂ （ω）は、次式で得られる。

【数１２】 Ｗ₂ （ω）＝∫Ｆ（ω−γ）Ｆ（γ）ｄγ （１２） 同様に、ｖ（ｔ）³ の周波数スペクトル分布（フーリエ
変換）Ｗ₃ （ω）は、次式で得られる。

【数１３】 Ｗ₃ （ω）＝∫Ｗ₂ （ω−γ）Ｆ（γ）ｄγ （１３） となる。

【００２７】即ち、２乗信号ｖ（ｔ）² の周波数スペク
トル分布は、信号ｖ（ｔ）の周波数スペクトル分布の１
回の畳込み積分（自己相関関数）となり、ｖ（ｔ）³ の
周波数スペクトル分布は、信号ｖ（ｔ）の周波数スペク
トル分布の２回の畳込み積分、又は、２乗信号ｖ（ｔ）
² の周波数スペクトル分布と信号ｖ（ｔ）の周波数スペ
クトル分布の畳込み積分（相互相関関数）で表される。

【００２８】（１２）式で、ω₀ の単一スペクトルの場
合には、即ち、Ｆ（ω）をδ（−ω ₀ ）、δ（ω₀ ）と
すれば、Ｗ₂ （ω）は、δ（−２ω₀ ）、δ（０）、δ
（２ω₀ ）の３本のスペクトルが得られる。これが、周
波数ω₀ の基本波に対して、２乗の項から２ω₀ の高調
波が得られる理由である。同様に、（１３）式におい
て、ω₀ の単一スペクトルを考えた場合には、Ｗ
₃ （ω）は、δ（−３ω₀ ）、δ（−ω₀ ）、δ
（ω₀ ）、δ（３ω₀ ）の４本のスペクトルが得られ
る。これが、周波数ω₀ の基本波に対して、３乗の項か
ら３ω₀ の高調波と、ω₀ の基本波が得られる理由であ
る。

【００２９】上記の２乗信号、３乗信号のスペクトル成
分が増幅器により発生するとして、これらの２乗信号、
３乗信号のスペクトル成分が、他の非成形素子から出力
される２乗信号、３乗信号のスペクトル成分により、そ
れぞれ、消去される必要十分条件を次に考える。２乗信
号のスペクトル成分が消去される場合には、その２乗か
ら生じる全スペクトルが同時に消去される。よって、必
要十分条件は、任意のＦ（ω）に対して、２乗信号の全
スペクトルが同時に消去されることである。任意のＦ
（ω）に対して成立することは、単一周波数、即ち、Ｆ
（ω）が任意数のδ関数でも成立することを意味する。
任意のＦ（ω）はδ関数の集合と考えられるので、２乗
信号のスペクトル成分を消去するための必要十分条件
は、単一周波数ω₀ に対して第２高調波２ω₀ が消去さ
れることである。

【００３０】同様に、３乗信号のスペクトル成分を消去
するための必要十分条件は、単一周波数ω₀ に対して第
３高調波３ω₀ が消去されることである。即ち、第２高
調波で２乗信号のスペクトル分布Ｗ₂ （ω）を代表さ
せ、第３高調波で３乗信号のスペクトル分布Ｗ₃ （ω）
を代表させることができる。請求項２は、このことを記
載しており、請求項２のように調整されれば、２乗信号
のスペクトル成分、３乗信号のスペクトル成分、又は、
その他の高次数乗信号のスペクトル成分を、全体的に消
去させることができる。このように、伝送線にトランス
を挿入し、その１次コイルに増幅器の高調波歪みに応じ
た高調波歪み発生回路を接続すれば、簡単に伝送線に接
続された増幅器の高調波歪みを補正できる。

【００３１】また、２次コイルとアース間に高調波歪み
発生回路が接続されている場合も同様である。この場合
は、入力された基本波は２次コイルに誘起され、２次コ
イルには接続された高調波歪み発生回路の電流電圧特性
に応じた電流が流れる。すなわち２次コイル側で、所定
の位相関係を有する高調波が付加され出力される。

【００３２】また、上記高調波歪み発生回路が、同様に
１次コイルとアース間および２次コイルとアース間にそ
れぞれ接続された場合は、それぞれの高調波歪み発生回
路によって高調波が付加され、同様の作用により増幅器
の高調波歪みが補正される。また、上記１次コイルおよ
び２次コイルに接続される高調波歪み発生回路を共通化
して、１つとしても同様の作用で同様の効果がある。こ
のように、伝送線にトランスを挿入し、その１次コイル
とアース間および２次コイルとアース間に増幅器の高調
波歪みに応じて高調波歪み発生回路を接続しても、同様
にその歪みを補正できる。

【００３３】また、請求項３の歪み補正装置は請求項２
の歪み補正装置であって、高調波歪み発生回路は、基本
波に対して２次高調波を発生させる２次歪み発生回路で
あることを特徴とする。本発明の２次歪み発生回路は例
えば、ダイオード回路であり、１次コイルとアース間に
接続される。そのダイオードの方向は、アース方向ある
いはその逆方向に設定され、その一端が１次コイルに他
方端が例えばコンデンサを介してアースに接続されてい
る。ダイオードの方向がアース方向に接続されている場
合は、その非線形特性に応じて、基本波の信号電圧が＋
である時に、より多くの電流が１次コイルを流れる。そ
して、その電流値に応じた電圧が２次コイルに、例えば
同相で誘起される。すなわち、基本波のプラス側の信号
振幅が伸長され、マイナス側のそれが圧縮される。これ
は、２次歪み発生回路により、入力された基本波の符号
に係わらず＋符号の２次高調波が付加されることを意味
する。即ち、基本波に対して同相の２次高調波が付加さ
れる。

【００３４】また、ダイオードの方向が逆であれば、そ
の伸長・圧縮方向も逆となる。その場合は、２次歪み発
生回路により、同じく１次コイルを伝搬する基本波の符
号に係わらず−符号の２次高調波が付加され、２次コイ
ル側に伝送される。即ち、基本波に対して逆相の２次高
調波が付加されて、出力される。このように、ダイオー
ドの方向によって、基本波に対して同符号あるいは異符
号の２次高調波が付加される。換言すれば、伝送線路に
接続された増幅器の歪み特性に応じてダイオードの方向
を選択し、増幅器によるそれと重畳させれば、増幅器の
２次歪みを相殺させることができる。

【００３５】また、２次コイルにこの２次歪み発生回路
が接続されている場合も同様である。この場合は、入力
された基本波は２次コイルに誘起され、２次コイルには
接続された２次歪み発生回路の電流電圧特性に応じた電
流が流れる。すなわち２次コイル側で、上記同符号ある
いは異符号の２次高調波が付加され出力される。

【００３６】出力された信号は、例えばトランジスタか
らなる増幅器に入力される。トランジスタは、その入出
力特性と動作点により、基本波に対して異符号あるいは
同符号の２次高調波を生成する。入力された２次高調波
はトランジスタによって生成される２次高調波と位相が
逆相になるよう設定されているので、重畳されて、相殺
せられる。これにより、増幅器による２次歪みが補正さ
れる。

【００３７】また、増幅器の出力段に接続され、入力さ
れた信号に予め２次高調波が含まれている場合は、その
高調波と逆相の位相関係で付加された高調波が１次コイ
ル上あるいは２次コイル上で重畳され、高調波歪みが補
正される。また、上記同様、２次歪み発生回路が、１次
コイルと２次コイルにそれぞれ接続された場合も同様な
効果がある。又、２次歪み発生回路を共通化して相互に
逆相結合の１次コイルと２次コイルに共通に接続した場
合も同様の効果がある。このように、伝送線にトランス
を挿入し、その１次コイルまたは／および２次コイル
に、増幅器の２次波歪みに応じた２次歪み発生回路を接
続すれば、増幅器の２次歪みが補正できる。尚、１次コ
イルと２次コイルとが正相で結合している場合には、１
次コイル側と２次コイル側とで、基本波と２次高調波と
の位相関係は同一、即ち、２次高調波が一次コイル側で
基本波に対して同相、又は、逆相の関係にあれば、２次
コイル側でも同相、又は、逆相の関係にある。逆に、１
次コイルと２次コイルとが逆相で結合している場合に
は、１次コイル側と２次コイル側とで、基本波と２次高
調波との位相関係は反転する、即ち、２次高調波が一次
コイル側で基本波に対して同相、又は、逆相の関係にあ
れば、２次コイル側では逆相、又は、同相の関係とな
る。このことを考慮して、ダイオードの向きを設定する
必要がある。

【００３８】また、請求項４の歪み補正装置は請求項２
に記載の歪み補正装置であって、その高調波歪み発生回
路は、基本波に対して３次高調波を発生させる３次歪み
発生回路であることを特徴とする。本発明の３次歪み発
生回路は、例えば２個のダイオードを有しており、２個
のダイオードが互いにその方向が異なるように並列に構
成され、その一端が１次コイルあるいは２次コイルに他
方端がコンデンサを介してアースに接続されている。

【００３９】例えば、１次コイルに３次歪み発生回路が
接続されている場合は、基本波が入力されると、１次コ
イルには接続された３次歪み発生回路の電流電圧特性に
応じた電流が流れる。その電流電圧特性は、２個のダイ
オードが互いにその方向が異なるように並列に構成され
ているので点対称な非線形特性となり、動作点を中心に
基本波の＋側あるいは−側の両側で、より多くの電流が
１次コイルを流れる。そして、その電流値に応じてより
大きい電圧で２次コイルに、例えば、同相で誘起され
る。すなわち、動作点を中心に基本波の＋側および−側
の両側で信号振幅が伸長された信号が出力される。これ
は、３次歪み発生回路により、入力された基本波に対し
て、＋符号の３次高調波、即ち同相の３次高調波が付加
されたことになる。

【００４０】また、２次コイルにこの３次歪み発生回路
が接続されている場合も同様である。この場合は、入力
された基本波は２次コイルに誘起され、２次コイルには
接続された３次歪み発生回路の電流電圧特性に応じた電
流が流れる。すなわち２次コイル側で、上記同相の３次
高調波が付加され出力される。

【００４１】この基本波と同符号を持った３次高調波
は、例えばトランジスタからなる増幅器に入力される。
トランジスタは、その入出力特性により、基本波に対し
て異符号の３次高調波を生成する。入力された３次高調
波は、トランジスタによって、新たに生成された異符号
の３次高調波と重畳され、相殺せられる。これにより、
増幅器による３次歪みが補正される。尚、３次歪みの場
合には、１次コイルと２次コイルの結合の極性には関係
なく、常に、基本波に対して同相の３次高調波が発生す
ることになる。上記においては、基本波を入力し、その
３次高調波を補正するように説明したが、この状態で、
広帯域信号を入力させても、その入出力特性の３次の項
から発生する全ての３次歪みを補正することができる。

【００４２】また、増幅器の出力段に接続され、入力さ
れた信号に予め３次高調波が含まれている場合も同様で
ある。その高調波と逆相の位相関係で付加された高調波
が１次コイル上あるいは２次コイル上で重畳され、高調
波歪みが補正される。また、上記同様、３次歪み発生回
路が、１次コイルおよび２次コイルにそれぞれ別々に接
続された場合、あるいは１つの３次歪み発生回路が共通
化されて１次コイルおよび２次コイルに共通に接続され
ても、その３次歪み発生回路よって３次高調波が付加さ
れる。これにより、上記同様の作用により増幅器の３次
歪みが補正される。

【００４３】このように、伝送線にトランスを挿入し、
その１次コイルまたは／および２次コイルに、増幅器の
３次歪みに応じた３次歪み発生回路を接続すれば、その
３次歪みが簡単に補正できる。

【００４４】また、請求項５の歪み補正装置は、請求項
２に記載の歪み補正装置であって、その高調波歪み発生
回路は、基本波に対して２次高調波を発生させる２次歪
み発生回路と３次高調波を発生させる３次歪み発生回路
であり、その２次歪み発生回路と３次歪み発生回路は、
１次コイル又は２次コイルにそれぞれ直列あるいは並列
に接続、または１次コイルと２次コイルにそれぞれが接
続されることを特徴とする。

【００４５】２次歪み発生回路および３次歪み発生回路
の作用は、上述の請求項３および請求項４に記載のそれ
と同等である。即ち、２次歪み発生回路はダイオードの
方向によって、付加される２次高調波の符号が決定さ
れ、その結果、基本波を圧縮・伸長あるいは伸長・圧縮
させる。また、３次歪み発生回路は、同相の３次高調波
を付加し、その結果、基本波を＋側にも−側にも伸長さ
せる。

【００４６】例えば、１次コイル側に、この２次歪み発
生回路と３次歪み発生回路が並列に接続された場合は、
１次コイルに、上記２次歪み発生回路と３次歪み発生回
路の電流電圧特性に応じた電流が流れ、それぞれの電流
変化に応じた電圧が１次コイルに発生する。１次コイル
および２次コイルは電磁結合されているので、２次コイ
ルから、基本波に対して同符号あるいは異符号の２次高
調波と同符号の３次高調波が付加された基本波が出力さ
れる。また、２次コイル側にこの２次歪み発生回路と３
次歪み発生回路が直列で接続された場合も、その作用と
効果は同等である。すなわち、１次コイルに基本波が入
力されると、２次コイルに上記２次歪み発生回路と３次
歪み発生回路の電流電圧特性に応じた電流が流れ、その
結果、２次コイルから所定の２次高調波と同符号の３次
高調波が付加された信号が出力される。

【００４７】この２次コイルからの出力が、例えばトラ
ンジスタからなる増幅器に入力されると、増幅器で生成
される異符号の３次高調波および同符号あるいは異符号
の２次高調波と相殺される。この状態において、増幅器
による全ての２次歪み成分と全ての３次歪み成分が同時
に補正される。また、増幅器の出力段に接続され、入力
された信号に予め２次高調波・３次高調波が含まれてい
る場合も同様に、それぞれの成分は逆相で１次コイルあ
るいは２次コイル上で重畳され同時に補正される。

【００４８】また、１次コイル側に２次歪み発生回路、
２次コイル側に３次歪み発生回路が接続された場合は、
１次コイル側で付加された２次高調波が２次コイルに誘
起される。２次コイル側には、３次歪み発生回路が接続
されているので、さらにその３次高調波がさらに重畳さ
れる。すなわち、２次コイルから、基本波に対して所定
の同符号あるいは異符号の２次高調波と同符号の３次高
調波が付加されて出力される。これにより、伝送路に接
続された増幅器の２次歪み・３次歪みが同時に補正され
る。

【００４９】このように１次コイルあるいは、２次コイ
ルに２次歪み発生回路と３次歪み発生回路を直列あるい
は並列に接続、またはそれぞれを接続し、基本波に対し
て２次高調波および３次高調波を発生させるように設定
すれば、増幅器の広帯域信号に対して発生する全ての２
次歪み成分と全ての３次歪み成分との両者を一度に補正
することができる。従って、極めて効率的な歪み補正装
置となる。尚、上記のように２次歪み発生回路をダイオ
ード回路で構成した場合には、その入出力特性が指数関
数である関係上、３乗の係数も比較的大きく、２次高調
波を発生すると同時に３次高調波も発生する。このた
め、３次歪み発生回路においては、増幅器で発生する３
次高調波と２次歪み発生回路で発生する３次高調波の両
成分を補償するように３次歪みを発生するように設定す
る。

【００５０】また、請求項６の歪み補正装置は、請求項
２乃至請求項５に記載の何れか１つの歪み補正装置であ
って、その高調波歪み発生回路は歪み量調整手段を有
し、その歪み量調整手段によって高調波歪み量が増幅器
に応じて調整されることを特徴とする。高調波歪み回路
は、例えば非線形な電流電圧特性を有するダイーオード
回路であり、そのダイオード回路に流れる電流の大きさ
によって、付加される高調波歪み量の大きさが決定され
る。周知のように、ダイオードを流れる電流は、その動
作点によって決定される。よって、動作点が決定されれ
ば、高調波歪み量の大きさが決定される。歪み量調整手
段は、例えばバイアス回路に直列に接続された可変抵抗
であり、上記動作点を決定する。これにより、高調波歪
み量すなわち歪み波形が調整される。

【００５１】例えば、高調波歪み発生回路を順方向に接
続されたダイオード回路とし、歪み量調整手段によりバ
イアスを深くして動作抵抗を小さくすると、より大きい
電流が流れる。すなわち、より大きい電圧が２次コイル
に誘起され、基本波の＋側がより大きく伸長された波形
となる。この量は、併用する増幅器に合わせて調整する
ことができる。すなわち、ダイオードの動作点を調整す
ることで、高調波歪み発生回路で発生する歪みの比率を
調整でき、接続された増幅器の２次歪み成分あるいは３
次歪み成分を０とすることができる。上述したように、
基本波に対して２次高調波を０とする条件で、広帯域信
号を入力した場合に入出力特性の２乗の項から生ずる全
ての２次歪み成分を０とすることができる。これは、３
次歪み発生回路においても同様である。これにより、さ
らに精度良く高調波歪みが補正できる。よって、より高
品質な伝送を可能とする歪み補正装置となる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）本実施例の説明に使用する増幅器は、位
相関係の説明を簡単にするために正相増幅器とし、バイ
アスが中点よりも低い状態で入力され、その結果、出力
信号の基本波の正期間が伸長され負期間が圧縮される特
性、すなわち基本波に対して同相関係の２次高調波が付
加される増幅器であるとする（図１８（ｃ）に対応）。
本発明の歪み補正装置は、この様な歪み特性を有する増
幅器に有効である。

【００５３】図１に本発明の歪み補正装置の構成ブロッ
ク図を示す。本発明の歪み補正装置は、１次コイル１０
１と２次コイル１０２が電磁結合されたトランス１０
０、その１次コイルとアース間に接続された２次歪み発
生回路２００とから構成される。トランス１００はフェ
ライトコアに導線を巻き付けたものであり１次側、２次
側とも数ターンである。また、２次歪み発生回路２００
は、後述するようにダイオードから構成され、ダイオー
ドの非線形な電流電圧特性によって、基本波に対して、
２倍の周波数の２次高調波を付加するものである。尚、
図中Ｒｓは信号源の内部抵抗である信号源抵抗であり、
Ｃ１，Ｃ２は直流遮断用コンデンサーである。この直流
遮断用コンデンサーＣ２を通過した高周波信号が、次段
に接続された増幅器に入力される。

【００５４】図２に、２次歪み発生回路２００を示す。
２次歪み発生回路は、主にショットキーダイオード２１
０とそれに直流のバイアス電圧をかけるバイアス回路２
２０および高周波信号を経由させるバイパス回路２４０
から構成されている。ここで、高周波信号の印加される
向きに順バイアス電圧が印加されている場合を順方向、
高周波信号の印加される向きと逆向きに順バイアス電圧
が印加されている場合を逆方向という。図２の回路図で
は、ショットキ−ダイオード２１０の向きは逆向きであ
る。また、図３にショットキ−ダイオード２１０の電流
電圧特性を示す。バイアス回路２２０によって、バイア
ス点がＢ１に設定されている。図から分かるように、そ
の電流電圧特性は非線形となる。すなわち、信号の正期
間が圧縮され、負期間が伸長された非線形な電流が流れ
る。

【００５５】図１、図２を用い、信号の流れに従って説
明する。信号源から出力された基本波信号は、例えばＣ
ＡＴＶ信号等の高周波信号である。これは、Ｖ＝Ｖ₀ co
s ωｔで表される。この信号が、上記構成の歪み補正装
置に入力されると、１次コイル１０１を経て、２次歪み
発生回路２００に所定の分圧比で上記信号が印可され
る。その分圧比は、１次コイル１０１と２次歪み発生回
路２００のインピーダンス比で決定される。例えば分圧
比をｒとすると２次歪み発生回路２００には基本波信号
ｒＶ₀ cos ωｔが印可される。尚、以降、周波数ωの信
号を基本波信号、２ωのそれを２次高調波、３ωのそれ
を３次高調波と記す。

【００５６】２次歪み発生回路２００に印可された基本
波信号ｒＶ₀ cos ωｔは、直流遮断用コンデンサＣ１
１、ショットキ−ダイオード２１０およびバイパス回路
２４０、直流遮断用コンデンサＣ１２に印可される。こ
の時、２次歪み発生回路２００を構成するショットキ−
ダイオード２１０は、上記の様に動作点にバイアス点Ｂ
１が設定されている。従って、図３の（ｂ）に示すバイ
アス電圧ＶＢ１を中心に基本波信号ｒｋＶ₀ cos ωｔが
印可される。その結果、入力信号に対して正期間は圧縮
・負期間は伸長された非線形な電流が流れる。ここに、
上記ｋはバイパス回路２４０による分流比によって決定
される比例定数である。

【００５７】この非線形な電流は、１次コイル１０１を
流れる。１次コイル１０１と２次コイル１０２は電磁結
合されているので、その結合係数をほぼ＋１とすれば、
この正期間が圧縮・負期間が伸長された非線形な信号が
２次コイル１０２に誘起される。これは、ショットキー
ダイオード２１０の非線形電流電圧特性によって基本波
ｒｋＶ₀ cos ωｔに対して逆相の２次高調波−α（ｒｋ
Ｖ₀ ）²cos２ωｔが付加されること意味する。ここに、
αはショットキ−ダイオード２１０で付加される２次高
調波の係数である。（２）式で説明するならば、係数が
マイナスである２次高調波−ａ₂cos(2ωt)が付加された
ことを意味する。

【００５８】この高調波歪みを伴った信号は、続いて図
示しない増幅器に入力される。本実施例は、上述の様
に、入力信号の基本波に対して正期間が伸長され負期間
が圧縮される特性、すなわち基本波に対して＋符号（同
相関係）の２次高調波が付加される増幅器を想定してい
る。従って、増幅器においては、２次コイル１０２から
入力された基本波Ｖ₀ cosωｔにより、＋符号の２次歪
みβＶ₀ ²cos２ωｔが生成される。ここに、βは増幅器
の入出力特性による２乗の項の係数である。また係数が
マイナスである２次高調波−α（ｒｋＶ₀ ）² cos ２ω
ｔも、同時に増幅されて出力される。例えば、増幅率を
Ａとすれば −αＡ（ｒｋＶ₀ ）²cos２ωｔが出力され
る。

【００５９】この新たに生成された２次歪みβＶ₀ ²cos
２ωｔは、入力されて増幅された上記２次歪み−αＡ
（ｒｋＶ₀ ）²cos２ωｔと周波数は同一で、位相が反転
している。従って、増幅器の特性（β、Ａ）を考慮し
て、バイアス点Ｂ１（図３）やパイパス回路２４０の回
路定数等を調整して、ショットキーダイオード２１０に
より係数α、ｋ、ｒを選定すれば、２次成分の係数［β
−αＡ（ｒｋ）² ］を零とすることができる。すなわ
ち、増幅器の出力から２次歪みを取り除くことができ
る。

【００６０】これはショットキーダイオード２１０の非
線形性によって圧縮・伸長された波形がトランジスタの
非線形な入出力特性によって逆に伸長・圧縮され、結果
として増幅器による高調波歪みが補正されることを意味
する。これにより入力波形に忠実な出力波形が伝送され
る。尚、伝送線に接続される増幅器が、バイアスが中点
よりも高い状態で入力され、その結果、出力信号の基本
波の正期間が圧縮され負期間が伸長される特性、すなわ
ち基本波に対して逆相関係の２次高調波が付加される正
相増幅器である場合は、図４に示す様にダイーオードの
方向を逆にすればよい。すなわち、順方向に接続された
２次歪み発生回路を使用すれば、基本波の正期間が伸長
され負期間が圧縮され、上記特性の増幅器の歪みを補正
することができる。この場合のショットキ−ダイオード
２１０の電流電圧特性は、図３の（ａ）である。尚、ト
ランス１００が逆相トランスの場合には、２次コイル１
０２側では基本波と２次高調波との位相関係が反転する
ので、ショットキーダイオード２１０の向きは、上述し
た場合と、それぞれ逆向きとなる。

【００６１】以上のように、任意の単一周波数ωの基本
波に対して、増幅器の出力において、２次高調波を０と
するように歪み発生回路２００のバイアス電圧を調整す
れば、増幅器の入出力特性の２乗の項から生じる全ての
２次歪み成分を０とすることができ、２次歪みを補正す
ることができる。

【００６２】また上記実施例では、歪み補正装置は増幅
器の入力段に接続したが、逆に増幅器の出力段に接続し
てもよい。すなわち、入力された信号に予め２次高調波
が含まれている場合は、１次コイル側で逆相の位相関係
で２次高調波が重畳され、入力された２次歪みが補正さ
れる。

【００６３】また、上記実施例では歪み発生回路２００
が１次コイル１０１に接続された場合を説明したが、こ
の歪み発生回路２００は２次コイル１０２に接続されて
もよい。その場合は、入力された基本波は２次コイル１
０２に電磁誘導され、２次コイル１０２には接続された
２次歪み発生回路２００の電流電圧特性に応じた電流が
流れる。すなわち２次コイル側で、基本信号に加え、上
記同符号あるいは異符号の２次高調波±α（ｒｋＶ₀ ）
² cos ２ωｔが付加され出力される。増幅器との作用お
よび効果は、１次コイルに設けた場合と同じである。

【００６４】このように、伝送線にトランスを挿入し、
その１次コイルとアース間または２次コイルとアース間
に２次歪み発生回路を接続し、増幅器の２次高調波歪を
相殺するようバイアス電圧を調整すれば、その２次歪み
が補正される。よって、容易に増幅器の２次歪みを補正
する歪み補正装置となる。

【００６５】（第２実施例）本実施例の説明に使用する
増幅器は、例えば、２次歪み成分が補正されたプッシュ
プル増幅器のように、その入出力特性が振幅の中央点に
対して、点対象の非線形性を有するものである。即ち、
入出力特性の３乗の項から生じる３次歪みを発生する増
幅器である。任意周波数の単一の基本波に関して、正期
間・負期間とも圧縮される特性、即ち、基本波に対して
逆相関係の３次高調波が付加される特性を有している。
本発明の歪み補正装置は、この様な歪み特性を有する増
幅器に有効である。

【００６６】図５に、本発明の歪み補正装置の構成ブロ
ック図と上記増幅器の配置を示す。構成は第１実施例と
同等である。異なる所は、２次歪み発生回路２００に代
えて、３次高調波を付加する３次歪み発生回路３００を
設けたことである。尚、第１実施例と同等の機能を有す
る部位には、同じ番号が付されている。また、基本波の
入力過程、１次コイルから２次コイルへの電磁誘導過程
は第１実施例と同等であるので省略し、主に、３次歪み
発生回路３００の作用と上記増幅器の補正過程を説明す
る。

【００６７】図６に、３次歪み発生回路３００の回路図
を示す。３次歪み発生回路３００は、異なる方向に並列
に形成されたショットキーダイオード３１０、３２０と
それに直流のバイアス電圧をかけるバイアス回路３３０
および基本波の１部を通過させるバイパス回路３４０か
ら構成される。また、バイアス回路３３０は、交流遮断
用コイルＬ２１（３．３μＨ）、調整用抵抗Ｒ２１、Ｒ
２２，Ｒ２３から構成される。また、同じくコンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２、２３は直流遮断用である。図７に、こ
の並列接続されたショットキーダイオード３１０、３２
０の総合した電流電圧特性を示す。電流電圧特性は、双
曲線正弦関数となる。横軸はＢ点の交流電圧、縦軸はＢ
点をアース側に流れる向きを正にとった交流電流であ
る。原点はショットキーダイオード３１０、３２０のそ
れぞれに順方向にかかるバイアス電圧Ｖ_B である。この
双曲線正弦関数をバイアス点Ｖ_B の周りにテーラ展開す
ると、点対称性から１乗の項と３乗の項が支配的とな
り、それぞれの係数は正となる。よって、信号電流は、
正負とも伸長される波形となる。すなわち、線形な入力
電圧に対して、非線形に増加した電流が流れる。

【００６８】この非線形な電流は１次コイル１０１を流
れ、その両端に歪み電流に応じた信号電圧を発生させ
る。すなわち、３次歪み発生器３００によって基本波信
号に３次歪みが付加される。また、１次コイル１０１と
２次コイル１０２は電磁結合されている。従って、その
結合係数をほぼ１とすれば、２次コイル１０２上には同
様に、非線形に正期間・負期間とも伸長された電圧が誘
導される。これは、３次歪み発生回路３００のショット
キ−ダイオード３１０、３２０によって、基本波ｒｋＶ
₀ cos ωｔに対して、同符号の係数を有する＋α（ｒｋ
Ｖ ₀ ）³cos３ωｔの高調波が付加されたことを意味す
る。この様にして、２次コイル上からは、基本波ととも
に同符号の係数を有する＋α（ｒｋＶ₀ ）³cos３ωｔの
高調波が出力される。

【００６９】この歪みを伴った信号は、続いて図示しな
い増幅器に入力される。本実施例は、上述の様に、入力
信号の基本波に対して正期間・負期間とも圧縮される特
性、すなわち基本波に対して−符号（逆相関係）の３次
高調波が付加される増幅器を想定している。従って、２
次コイル１０２から基本波Ｖ₀ cos ωｔが増幅器に入力
されると、基本波Ｖ₀ cos ωｔにより、−符号の３次歪
み−βＶ₀ ³cos３ωｔが生成される。ここで、βは増幅
器の入出力特性による３乗の項の係数である。また係数
が＋符号の３次高調波α（ｒｋＶ₀ ）³cos３ωｔも、同
時に増幅されて出力される。例えば増幅率をＡとすれ
ば、Ａα（ｒｋＶ₀ ）³cos３ωｔが出力される。

【００７０】この新たに生成された３次歪み−βＶ₀ ³c
os３ωｔは、入力されて増幅された上記３次歪みＡα
（ｒｋＶ₀ ）³cos３ωｔと周波数は同一で、位相が反転
している。合波すれば、−［β−αＡ（ｒｋ）³ ］Ｖ₀
³cos３ωｔとなる。従って、３次成分の係数−［β−α
Ａ（ｒｋ）³ ］が零になるように、バイアス点ＶB やパ
イパス回路３４０の回路定数等を調整すれば、増幅器の
出力から３次歪みを相殺することができる。

【００７１】これはショットキーダイオード３１０、３
２０の非線形性によって正期間・負期間とも伸長された
波形がトランジスタの入出力特性（非線形）によって逆
に圧縮され、結果として増幅器の３次歪みが補正される
ことを意味する。これにより入力波形に忠実な出力波形
が伝送される。

【００７２】以上のように、任意の単一周波数ωの基本
波に対して、増幅器の出力において、３次高調波を０と
するように３次歪み発生回路３００のバイアス電圧等を
調整すれば、増幅器の入出力特性の３乗の項から生じる
全ての３次歪み成分を０とすることができ、３次歪みを
補正することができる。

【００７３】また、上記実施例では、増幅器の入力段に
接続したが、逆に増幅器の出力段に接続してもよい。す
なわち、入力された信号に予め−符号を有する３次高調
波が含まれている場合は、１次コイル側でその歪み成分
と逆相の位相関係で３次高調波が重畳され、入力された
３次歪みが補正される。

【００７４】また、上記実施例では歪み発生回路３００
が１次コイル１０１に接続された場合を説明したが、こ
の歪み発生回路３００は、２次コイル１０２に接続され
てもよい。その場合は、２次コイル側で基本信号に加
え、＋符号を有する３次高調波＋α（ｒｋＶ₀ ）³ cos
３ωｔが付加されて出力される。増幅器との作用および
効果は、１次コイルに設けた場合と同じである。

【００７５】このように、伝送線にトランスを挿入し、
その１次コイルまたは２次コイルに、３次歪み発生回路
を接続し、増幅器の３次高調波歪を相殺するようバイア
ス電圧を調整すれば、その３次歪みが補正できる。よっ
て、容易に増幅器の３次歪みを補正することができる。

【００７６】（第３実施例）本実施例の説明に使用する
増幅器は、バイアス点が中央値より低く設定され、出力
信号の基本波の正期間・負期間とも圧縮されるととも
に、出力信号の基本波の正期間は相対的に伸長され負期
間が圧縮される特性、すなわち基本波に対して逆相の３
次高調波と同相の２次高調波が付加される増幅器である
とする。すなわち、入力信号Ｖ₀cosωｔに対して、＋β
₁ Ｖ_o ²cos２ωｔの２次高調波と−β₂Ｖ_o ³cos３ωｔ
の３次高調波が生成される増幅器であるとする。本発明
の歪み補正装置は、この様な歪み特性を有する増幅器に
有効である。

【００７７】図８に、本発明の歪み補正装置の構成ブロ
ック図と上記増幅器の配置を示す。構成は第１、第２実
施例と同等である。異なる所は、高調波歪み発生回路と
して、１次コイル１０１に２次歪み発生回路２００（図
２）と３次歪み発生回路３００（図６）が並列に接続さ
れていることである。図９に並列に接続された２次歪み
発生回路２００と３次歪み発生回路３００を示す。ここ
でも同様に、ダイオードの方向により２次歪み発生回路
２００、３次歪み発生回路３００は、それぞれ基本波に
対して逆相の２次高調波と、同相の３次高調波が付加さ
れる。尚、第１実施例、第２実施例と同等の機能を有す
る部位には、同じ番号が付されている。また、基本波の
入力過程、１次コイルから２次コイルへの電磁誘導過程
は第１実施例と同等であるので省略し、主に、２次歪み
発生回路２００および３次歪み発生回路３００の作用と
上記増幅器の補正過程を説明する。

【００７８】信号源から入力された基本波信号は、１次
コイル１０１を経て、２次歪み発生回路２００と３次歪
み発生回路３００に印可される。信号が２次歪み発生回
路２００に印加されることにより、第１実施例同様、基
本波ｒＶ₀ cos ωｔに対して、逆相の２次高調波−α
₁(ｒｋ₁ Ｖ₀)² cos ２ωｔが付加される。同様に、３次
歪み発生回路３００に印加されることにより、第２実施
例同様基本波ｒＶ₀ cos ωｔに対して、同相の３次高調
波α₂(ｒｋ₂ Ｖ₀)³cos３ωｔが付加される。ここに、ｋ
₁ 、ｋ₂ は２次歪み発生回路２００、３次歪み発生回路
３００内におけるダイオードへの分流比によって決定さ
れる係数、α₁ は２次高調波の係数、α₂ は３次高調波
の係数である。

【００７９】この様な２次高調波および３次高調波は基
本波とともに、電磁結合された２次コイル１０２に誘起
される。従って、２次コイル１０２から出力される信号
は、次式で表される。

【数１４】 Ｖout ＝Ｖ₀ cos ωｔ−α₁(ｒｋ₁ Ｖ₀)² cos ２ωｔ ＋α₂(ｒｋ₂ Ｖ₀)³ cos ３ωｔ （１４）

【００８０】次ぎに、この信号は上述の増幅器に入力さ
れる。上述の増幅器は、相対的に基本波の正期間が伸長
され負期間が圧縮される特性、すなわち同相の２次高調
波を付加する特性を有している。従って、第１項の基本
波Ｖ₀cosωｔが入力されると、＋β₁ （Ｖ₀ ）²cos２ω
ｔが付加される。また、同時に上記増幅器は、出力信号
の基本波の正期間・負期間とも圧縮する逆相の位相特性
>も有している。従って、第１項の基本波Ｖ₀cosωｔが
入力されると、基本波と逆相の−β₂ Ｖ₀ ³cos ３ωｔが
付加される。従って、増幅器から出力される高調波信号
は次式で表される。

【数１５】 Ｖout1＝β₁ Ｖ₀ ²cos ２ωｔ−β₂ Ｖ₀ ³cos ３ωｔ （１５）

【００８１】増幅器には、（１４）式によって表される
第２項、第３項の高調波成分も入力される。従って、そ
の成分も増幅されて出力される。増幅率をＡとすれば、
その出力は次式になる。

【数１６】 Ｖout2＝−α₁ Ａ( ｒｋ₁)² Ｖ₀ ²cos ２ωｔ ＋α₂ Ａ( ｒｋ₂ ）³ Ｖ₀ ³ cos３ωｔ （１６）

【００８２】上式（１５）、（１６）によれば、増幅器
で新たに生成される高調波成分と入力される高調波成分
は、周波数が同じでそれぞれの符号が異なっている。従
って、分圧比ｒ、分流比に基づく係数ｋ_1,ｋ₂ 、および
ショットキ−ダイオードのバイアス電圧によって、制御
される高調波係数α₁ 、α₂ を調整すれば、互いに相殺
させることができる。これにより、２次高調波成分およ
び３次高調波成分を同時に０にすることができ、増幅器
の２次歪み・３次歪みが同時に効率よく補正される。

【００８３】尚、上述の説明においては、２次歪み発生
回路２００からは３次高調波が発生しないものとして説
明したが、ダイオード等の指数関数特性で非線形歪みを
発生する場合には、２次高調波を発生させる場合には３
次高調波も付随する。よって、３次歪み発生回路３００
はこの３次高調波も含む補正回路となる。具体的には２
次歪み発生回路２００が任意の周波数の基本波に対して
発生する３次高調波を３次歪み発生回路３００で発生す
る３次高調波で補正するように調整すれば良い。

【００８４】また、上記増幅器がバイアスが中点よりも
高い状態で入力され、出力信号の基本波の正期間が圧縮
され負期間が伸長されるとともに全体的に圧縮される特
性、即ち、基本波に対して逆相関係の２次高調波と逆相
関係の３次高調波が付加される増幅器である場合は、２
次歪み発生回路２００において、トランス１００が正相
トランスならば、図４に示す様にダイーオードを順方向
に接続して使用すれば、同様に補正することができる。

【００８５】このように、伝送線にトランスを挿入し、
その１次コイルまたは２次コイルに、２次歪み発生回路
および３次歪み発生回路を並列に接続し、増幅器の２次
・３次歪を相殺するようバイアス電圧等を調整すれば、
２次歪み・３次歪みを同時に補正できる。これにより、
伝送線に接続された増幅器の２次歪み・３次歪みを同時
に精度よくまた効率的に補正する歪み補正装置となる。

【００８６】（変形例）以上、本発明を表わす１実施例
を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。例え
ば、第１実施例乃至第３実施例の図中、１個のダイオー
ドは複数の直列又は並列接続のダイオードで置換しても
良い。要は、複数のダイオードを同一方向に直並列に接
続して１個のダイオードに置換することができる。各抵
抗も同様である。

【００８７】また、第１実施例における２次歪み発生回
路２００は１例であり、他に図１０（ａ），（ｂ）に示
す回路も適用できる。Ｒ１１、Ｒ１３は歪み調整用回
路，Ｃ１１，Ｃ１２は直流阻止コンデンサ、Ｌ１１は交
流阻止用コイルである。

【００８８】また、第２実施例における３次歪み発生回
路３００も１例であり、他に図１０（ｃ）に示す回路も
適用できる。同じくＬ２１は交流阻止用コイル、Ｃ２
１，Ｃ２２，Ｃ２３は直流阻止コンデンサであり、歪み
量の調整は、Ｒ２１，Ｒ２３、ＶＲ１で調整される。
尚、調整抵抗ＶＲ１によって、ダイオード３１０、３２
０のバイアス電流差を調整することで、２次歪み成分の
量を減少させたり、バイアス電流差を増大することで、
増幅器の２次歪みの補償も可能となる。

【００８９】また、第３実施例では、２次歪み発生回路
２００と３次歪み発生回路３００を並列で１次コイル１
０１に接続したが、２次コイル側に接続してもよい。ま
た、図１１に示すように２次歪み発生回路２００を１次
コイル１０１に３次歪み発生回路３００を２次コイル１
０２に別々に接続してもよい。あるいは、この逆でもよ
い。この場合は、１次コイル１０１側で２次高調波が付
加され、２次コイル側で３次高調波が付加される。

【００９０】さらに、第３実施例では、２次歪み発生回
路と３次歪み発生回路とを並列接続したもので説明した
が、図１２に示すように、２次歪み発生回路２００と３
次歪み発生回路３００とを直列接続しても同様に、２次
歪み、３次歪みの補正が可能である。この直列接続の回
路を図１３に示す。Ｂｉａｓ１端子に印可される電圧に
よりダイオード３１０，３２０がバイアスされ、３次高
調波が付加される。また、Ｂｉａｓ２端子に印可される
電圧によりダイオード２１０がバイアスされ、同じく２
次高調波が付加される。また、この回路は、図１４
（ａ），（ｂ）に示す回路を用いても良い。この回路の
異なるところは、ダイオード２１０の方向が異なること
により、付加される２次高調波の符合が異なることであ
る。尚、歪み量の調整は、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ
２２，Ｒ２３で調整される。

【００９１】２次歪み発生回路を接続するトランス１０
０をトランジスタＴｒの結合トランスと兼用した例を図
２０図に示す。このような回路で付加された２次歪みも
トランス１００の２次コイル側に誘起され、トランジス
タＴｒの非線形性を補正することができる。

【００９２】また、他の変形例として、図１５に示すよ
うに１次コイル１０１と２次コイル１０２を接続し、そ
の中点に高調波歪み発生回路４００を設けても良い。こ
の時、高調波歪み発生回路４００は２次歪み発生回路２
００でもよいし、また３次歪み発生回路３００でも、ま
たその両者を直列あるいは並列に接続したものでも良
い。例えば、図１６に示す回路も適用できる。Ｂｉａｓ
１で駆動される３次歪み発生回路３００とＢｉａｓ２で
駆動される２次歪み発生回路２００が並列に接続されて
いる。このような構成でも、２次コイル側からは２次高
調波と３次高調波を伴った基本波が出力され、増幅器に
対して同様な作用をする。また、第１実施例乃至第３実
施例に用いたトランスは、同相あるいは逆相のいずれで
もよい。

【００９３】また、上記実施例の２次歪み発生回路２０
０および３次歪み発生回路３００では、ＣＡＴＶ信号に
適用させるため、順方向電圧が小さく応答速度の速いシ
ョットキ−ダイオード２１０，３１０，３２０を用いた
が、ＰＩＮダイオード、他のダイオードを用いてもよ
い。また、ダイオードの非線形性を利用して歪み発生回
路を構成したが、増幅器の歪みを相殺するならば、ダイ
オードによらず接合型又は電界効果型のトランジスタで
歪み発生回路を構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る歪み補正装置の構成
ブロック図。

【図２】本発明の第１実施例係る高調波歪み発生回路の
回路図。

【図３】本発明の第１実施例に係る歪み補正装置の動作
を示す電流電圧特性図。

【図４】本発明の第１実施例係る高調波歪み発生回路の
回路図。

【図５】本発明の第２実施例に係る歪み補正装置の構成
ブロック図。

【図６】本発明の第２実施例係る高調波歪み発生回路の
回路図。

【図７】第２実施例による歪み発生回路の動作特性を示
した特性図。

【図８】本発明の第３実施例に係る歪み補正装置の構成
ブロック図。

【図９】本発明の第３実施例に係わる高調波歪み発生回
路の並列配置図。

【図１０】本発明に係わる高調波歪み発生回路の変形
図。

【図１１】本発明の第３実施例に係る歪み補正装置の変
形ブロック図。

【図１２】本発明の第３実施例に係る歪み補正装置の変
形ブロック図。

【図１３】本発明に係わる高調波歪み発生回路の直列配
置図。

【図１４】本発明に係わる高調波歪み発生回路の変形
図。

【図１５】本発明に係わる歪み補正装置の変形図。

【図１６】本発明に係わる高調波歪み発生回路の変形
図。

【図１７】増幅器による波形歪みの１例の説明図

【図１８】増幅器の電流電圧特性図。

【図１９】本発明による歪み補正方法を説明した説明
図。

【図２０】本発明の変形例に係る歪み発生装置と歪みを
補償するためのトランジスタとの接続関係を示した回路
図。

【符号の説明】

１００ トランス １０１ １次コイル １０２ ２次コイル ２００ ２次歪み発生回路 ２２０ バイアス回路 ２４０ バイパス回路 ３００ ３次歪み発生回路 ３３０ バイアス回路 ３４０ バイパス回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−102908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−27341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−72512（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 1/32

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１本の伝送路間に挿入され、該伝送路に接
   続された増幅器の入出力特性の非線形歪みを補正する歪
   み補正装置であって、 １端を伝送路に他端をアース側に接続した１次コイル
   と、同じく１端を伝送路に他端をアース側に接続した２
   次コイルからなり、該１次コイルを入力、該２次コイル
   を出力とし信号を電磁結合により伝送させるトランス
   と、 該トランスの１次コイル又は／および２次コイルとアー
   ス間に直列に接続され、高調波歪みを付加する少なくと
   も１つの高調波歪み発生回路とを備え、 前記１次コイルへの入力と前記２次コイルの出力とで規
   定される入出力特性を前記増幅器の前記入出力特性の略
   逆関数の定数倍としたことを特徴とする歪み補正装置。
2. 【請求項２】１本の伝送路間に挿入され、該伝送路を伝
   搬する基本波に該基本波の高調波を付加し、該伝送路に
   接続された増幅器の高調波歪みを補正する歪み補正装置
   であって、 １端を伝送路に他端をアース側に接続した１次コイル
   と、同じく１端を伝送路に他端をアース側に接続した２
   次コイルからなり、該１次コイルを入力、該２次コイル
   を出力とし信号を電磁結合により伝送させるトランス
   と、 該トランスの１次コイル又は／および２次コイルとアー
   ス間に直列に接続され、高調波歪みを付加する少なくと
   も１つの高調波歪み発生回路とを備え、 該高調波歪み発生回路は、１次コイルから入力された信
   号に対し前記高調波を付加し、該高調波を前記増幅器で
   生成される高調波の基本波となす位相関係と逆位相の関
   係で発生させ、前記増幅器による高調波歪みと重畳させ
   て補正することを特徴とする歪み補正装置。
3. 【請求項３】前記高調波歪み発生回路は、基本波に対し
   て２次高調波を発生させる２次歪み発生回路であること
   を特徴とする請求項２に記載の歪み補正装置。
4. 【請求項４】前記高調波歪み発生回路は、基本波に対し
   て３次高調波を発生させる３次歪み発生回路であること
   を特徴とする請求項２に記載の歪み補正装置。
5. 【請求項５】前記高調波歪み発生回路は、前記２次歪み
   発生回路と前記３次歪み発生回路であり、該２次歪み発
   生回路と該３次歪み発生回路は前記１次コイル又は２次
   コイルにそれぞれ直列あるいは並列に接続、または前記
   １次コイルおよび前記２次コイルにそれぞれが接続され
   ることを特徴とする請求項２に記載の歪み補正装置。
6. 【請求項６】前記高調波歪み発生回路は歪み量調整手段
   を有し、高調波歪み量が前記増幅器に応じて調整される
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項５に記載の何れか
   １つの歪み補正装置。