JP3334652B2 - フィードフォワード増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィードフォワード
増幅器に関し、特にフィードフォワード増幅器における
歪み特性の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のフィードフォワード増幅器
において、歪み抽出ループの良否判定のための検出器
は、例えば特開平７−５８５５４号公報に記載されてい
るものがある。同公報に記載されている検出器は、主増
幅器の出力から分岐した歪み成分を含んだ信号と歪み成
分を含まない信号とを合成し、歪み抽出した後、信号を
分配し検出器に入力していた。また、検出器は検出レベ
ル範囲を広げるため入力を更に分配し、レベルに応じた
検波器を複数用意していた。低いレベルの検出手段とし
ては、増幅器付きの検波器を使用していた。

【０００３】図８は同公報に記載されているフィードフ
ォワード増幅器の構成を示すブロック図である。同図に
おいて、従来のフィードフォワード増幅器は、分配器１
０１と合成分配器１０６との間の歪み検出ループと、合
成分配器１０６と合成器１１１との間の誤差除去ループ
からなるフィードフォワード増幅器において、合成分配
器１０６の端子１０６ｃから出力される歪み成分を分配
器１２０、１２２で分岐出力させ複数の整流器１２３及
び増幅整流器１２４を設ける。

【０００４】ここで、図９に整流器１２３と増幅整流器
１２４の入力レベルに対する検波特性が示されている。
同図を参照すると、整流器１２３は飽和入力レベル９ｄ
が高いかわりに検出感度９ｂが低い。また、増幅整流器
１２４は検出感度９ａが高いかわりに飽和入力レベルが
低い。

【０００５】また、図８の回路において可変減衰器１１
３を最小から最大まで可変した場合の補助増幅器１０９
の出力レベルの変化が図１０に、またこの時の整流器１
２３及び増幅整流器１２４の出力電圧の変化が図１１
に、夫々示されている。図１０と図１１とを参照すると
わかるように、誤差増幅器１０９の入力レベルを検出す
るためには、入力レベルの大きい範囲では整流器１２３
を使用し、小さい範囲では増幅整流器１２４を使用する
というように制御回路１２５で整流器を切り替える必要
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフィー
ドフォワード増幅器においては、歪み抽出用合成器の直
後で信号を分配しレベル検出を行っている。最適制御点
では一般的に歪み抽出用合成器の出力レベルは非常に低
くダイオードだけの検波器ではレベル検出ができない。
したがって、上述した従来のフィードフォワード増幅器
においては、検出器の感度を上げるために増幅器を設け
る必要があるという欠点がある。

【０００７】また、上述した歪み抽出ループの良否判定
用検出器は、ループのずれ具合、フィードフォワード増
幅器への入力レベル、主増幅器での歪み発生量により大
きく特性が変化する。このため通常のダイオード検波器
の検出範囲では十分でないため、各レベルに応じた複数
の検出器を設ける必要があるという欠点がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は検出器の感度
を上げるための増幅器が不要で、かつ、各レベルに応じ
た検出器も不要なフィードフォワード増幅器を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるフィードフ
ォワード増幅器は、第１の増幅器の出力信号と前記第１
の増幅器によって増幅される前の信号とを同振幅かつ逆
位相で合成する第１の合成手段と、前記第１の合成手段
の合成出力を第２の増幅器によって増幅した増幅出力と
前記第１の増幅器の出力信号とを同振幅かつ逆位相で合
成する第２の合成手段と、前記第２の増幅器の増幅出力
の一部を抽出した抽出出力のレベルが最低になるように
制御する制御手段とを含むフィードフォワード増幅器で
あって、前記制御手段は、前記抽出出力のレベルを減衰
させる減衰器と、この減衰出力と所定閾値レベルとを比
較し、前記減衰出力が前記閾値レベルより大であると
き、前記抽出出力が上昇するにつれて、前記閾値レベル
より低い場合に比して前記減衰出力が緩やかに上昇する
よう前記減衰器の減衰量を制御する制御回路とを含み、
前記減衰器の減衰出力に応じて前記第１の増幅器の増幅
出力の振幅及び位相を制御するようにしたことを特徴と
する。また、前記減衰器は、減衰制御入力に対して減衰
量が直線状に変化する単調特性を有することを特徴とす
る。さらにまた、前記制御回路は、前記減衰出力が前記
閾値レベルより低いとき前記減衰器の減衰量を最小に制
御することを特徴とする。そして、前記第２の増幅器の
増幅飽和レベルを、前記減衰器の減衰量が最大になる値
より小なる値に設定したことを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】要するに本フィードフォワード増幅器で
は、増幅器によって増幅される前の信号とを同振幅かつ
逆位相で合成した合成出力の一部を抽出しその抽出出力
が最低になるように補助増幅器への入力レベル及び位相
を制御しているのである。この場合、抽出出力のレベル
を減衰器で減衰させ、この減衰出力と所定閾値レベルと
を比較し、減衰出力が閾値レベルより大であるとき、抽
出出力が上昇するにつれて、閾値レベルより低い場合に
比して減衰出力が緩やかに上昇するよう減衰器の減衰量
を制御し、減衰出力が閾値レベルより低いとき減衰器の
減衰量を最小に制御する検出器を用い、減衰器の減衰出
力に応じて補助増幅器の増幅出力の振幅及び位相を制御
しているのである。そして、歪み抽出ループ自動制御時
に、歪み抽出ループ制御の良否を判定する検出器の感度
を高くすると共に、検出器の飽和を防止しているのであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、以下の説明におい
て参照する各図においては、他の図と同等部分には同一
符号が付されている。

【００１４】図１は本発明によるフィードフォワード増
幅器の実施の一形態を示すブロック図である。以下の説
明において、先述した歪み検出ループと後述する歪み抽
出ループ、先述した誤差除去ループと後述する歪み除去
ループ、先述した補助増幅器と後述する誤差増幅器、先
述した整流器と後述する検出器は、夫々同じ意味を持つ
回路構成要素であるものとする。

【００１５】図１を参照すると、入力端子１から入力さ
れた信号は分配器２により信号経路ａと信号経路ｂとに
分配される。信号経路ａ側に出力された信号は可変減衰
器３、可変移相器４を通り主増幅器５へ入力される。こ
こで可変減衰器３及び可変移相器４は制御回路１９によ
り制御される。主増幅器５に入力された信号は増幅さ
れ、出力からは主増幅器５の歪み成分を含んだ信号が出
力される。出力信号は分配器６により分配され一方は遅
延線７により時間的に遅延された後、合成器８に入力さ
れる。また、分配器６の他方は合成器１１に入力され
る。分配器２より信号経路ｂ側に出力された信号は遅延
線１０により時間的に遅延された後、合成器１１に入力
される。

【００１６】合成器１１の出力は可変減衰器１２、可変
移相器１３を通り補助増幅器１４へ入力される。ここで
可変減衰器１２及び可変移相器１３は制御回路１９によ
り制御される。補助増幅器１４の出力は方向性結合器１
５により信号の一部が抽出された後、合成器８に入力さ
れ遅延線７を通ってきた信号と合成され出力端子９より
出力される。

【００１７】方向性結合器１５より抽出された信号は可
変減衰器１６を通り検波器１８で検波され、制御回路１
９へ入力される。また、検波器１８の出力は制御器１７
に入力された後、可変減衰器１６の制御入力に入力され
る。可変減衰器１６、検波器１８及び制御器１７は自動
利得制御回路の構成になっている。

【００１８】次に、図１の回路の動作について、説明す
る。入力端子１から入力された信号は分配器２により信
号経路ａと信号経路ｂとに分配された後、再び合成器１
１で合成される。合成器１１に入力される信号の内、信
号経路ａについては主増幅器５を通ってきた信号であ
り、キャリア成分の他に主増幅器５で発生した歪み成分
も含まれている。一方、信号経路ｂについては入力信号
を分配した信号であるためキャリア成分のみである。

【００１９】本フィードフォワード増幅器においては、
信号経路ａと信号経路ｂとは同振幅で、かつ、それら逆
位相になるように可変減衰器３及び可変移相器４を制御
する。このため、キャリア成分が打ち消し合い、合成器
１１からは主増幅器５の歪み成分のみが出力されること
になる。この合成器１１から出力された歪み成分は補助
増幅器１４で増幅された後、合成器８で遅延線７を通っ
てきた信号と合成される。遅延線７から合成器８へ入力
される信号はキャリア成分と主増幅器５のひずみ成分と
を含んだ信号である。

【００２０】ここで、信号経路ｃと信号経路ｄとは同振
幅、逆位相に制御されている。このため歪み成分が打ち
消し合い、合成器８からはキャリア成分のみが出力され
る。従って、出力端子９からは歪み成分のないキャリア
のみが出力される。

【００２１】次に、歪み抽出ループの制御方法について
説明する。フィードフォワード増幅器が最適な状態で動
作している場合は、信号経路ａと信号経路ｂとは同振幅
で、かつ、逆位相であり、合成器１１の出力は歪み成分
のみとなる。この状態からずれた場合、つまり信号経路
ａと信号経路ｂとが同振幅、逆位相でない場合は、キャ
リア成分が残ることになる。この残留キャリア成分の存
在によって合成器１１の出力レベルが上昇する。このこ
とより歪み抽出ループを最適にするためには合成器１１
の出力レベルが最低になるように制御すれば良いことが
わかる。

【００２２】この制御を行うために、補助増幅器の出力
を方向性結合器１５で取出し、検出器２０でレベルを検
出した後、制御回路１９へ入力している。制御回路１９
では検出器２０の出力が最低になるように可変減衰器３
及び可変移相器４を制御している。合成器１１の出力は
歪み抽出ループのずれ具合、入力端子１の入力レベル、
主増幅器５の歪みの量に依存するため検出器２０には入
力検出範囲の広い特性の物が必要である。

【００２３】要するに、図１に示されているフィードフ
ォワード増幅器では、主増幅器５の出力信号とこの主増
幅器５によって増幅される前の信号とを同振幅かつ逆位
相で合成し、この合成出力を補助増幅器１４によって増
幅した増幅出力と主増幅器５の出力信号とを同振幅かつ
逆位相で合成し、補助増幅器１４の増幅出力の一部を抽
出した抽出出力のレベルを減衰させ、この減衰出力と所
定閾値レベルとを比較し、減衰出力が閾値レベルより大
であるとき、抽出出力が上昇するにつれて、閾値レベル
より低い場合に比して減衰出力が緩やかに上昇するよう
減衰量を制御し、減衰出力が閾値レベルより低いとき減
衰量を最小に制御し、その減衰出力に応じて主増幅器５
の増幅出力の振幅及び位相を制御しているのである。

【００２４】ここで、主増幅器５の出力信号の歪み成分
は一定であるため、検出器２０の出力はキャリアの残留
成分によって変化する。つまり、検出器２０は、キャリ
アの残留成分と歪み成分との両方を検出することになる
が、歪み成分は一定であるために、検出器２０の出力を
最低にすることとキャリアの残留成分を最小にすること
とは等価になる。本発明ではこのことを利用しているの
である。

【００２５】図２は検出器２０の一構成例を示す回路図
である。同図において、検波器１８は、ダイオード２３
と、その入出力側に設けられた抵抗２２及び２４と、ダ
イオード２３を介して印加される可変減衰器１６の出力
によって充電されるコンデンサ２５とを含んで構成され
ている。また、制御器１７は、演算増幅器３５並びに抵
抗２６〜２９及び３２からなる比較回路と、この比較出
力が印加されるクランプダイオード３３とを含んで構成
されている。なお、抵抗２６と抵抗２８及び抵抗２７と
抵抗２９は夫々同抵抗値である。制御器１７の出力は可
変減衰器１６の制御端子３４へ入力されている。

【００２６】ここで、閾値電圧（以下、Ｖｔｈという）
３１の入力端子には、自動利得制御動作を開始させる電
圧が入力されているものとする。

【００２７】また、可変減衰器１６は、図３に示されて
いるような単調特性が必要である。すなわち可変減衰器
１６は、同図のように、入力される制御電圧（同図中の
横軸）に対して減衰量（同図中の縦軸）がほぼ直線状に
変化する特性を有していなければならない。

【００２８】かかる構成において、ＲＦ入力２１より入
力された信号は可変減衰器１６を通り抵抗２２、ダイオ
ード２３、抵抗２４、コンデンサ２５より構成される検
波器１８へ入力される。検波器１８の出力は検出器出力
３０として出力される。それと同時に、この検波された
信号は、抵抗２６、２７、２８、２９、３２、クランプ
ダイオード３３及び演算増幅器３５から構成される制御
器１７にも入力される。

【００２９】演算増幅器３５の出力は抵抗３２を通りク
ランプダイオード３３でクランプされ可変減衰器１６の
制御端子３４へ入力される。

【００３０】ここで、ＲＦ入力２１のレベルが小さく検
波器１８の出力電圧が閾電圧Ｖｔｈ３１の入力電圧より
低い場合、演算増幅器３５の出力電圧は負になる。この
場合、この負電圧はクランプダイオード３３によって０
Ｖ（零ボルト）にクランプされ、可変減衰器１６の制御
端子３４には０Ｖが入力される。このとき、可変減衰器
１６は図３に示すように減衰量が最小となる。

【００３１】一方、ＲＦ入力２１のレベルが大きくな
り、検波器１８の出力電圧が閾電圧Ｖｔｈ３１の入力電
圧より高くなった場合、演算増幅器３５の出力電圧は正
になる。この場合、この演算増幅器３５の出力電圧に応
じて可変減衰器１６の減衰量が増加する。これは通常の
ＡＧＣの動作と同様であり、平衡状態の検波電圧が検出
器出力３０として出力される。

【００３２】ＲＦ入力２１のレベルに対する検出器出力
３０の特性が図４に示されている。同図において、検出
器出力３０が閾電圧Ｖｔｈ３１の入力電圧より低い場
合、図中のＲＦ入力が０から４ａまでの範囲で示されて
いる特性が得られる。この範囲では可変減衰器１６の減
衰量が最小のため、検出器２０は検波器１８のみの特性
となる。また、同図中のＲＦ入力が４ａから４ｃまでの
範囲は、検出器出力３０が閾電圧Ｖｔｈ３１の入力電圧
よりも高い場合である。この場合、ＲＦ入力２１に対し
検出器出力３０は緩やかに電圧が上昇する。

【００３３】ところで、通常のＡＧＣ回路においては増
幅器の利得を大きくし、図５中の５ａから５ｃまでの範
囲のようにレベルを一定に保つように動作をする。この
通常のＡＧＣ回路をそのまま本フィードフォワード増幅
器の検出器に使用した場合を考える。かかる場合、図５
中の５ａから５ｃまでの範囲でＲＦ入力の大小、つまり
歪み抽出ループの良否を判定することができない。よっ
て、通常のＡＧＣ回路を本フィードフォワード増幅器に
使用することはできない。

【００３４】図４に戻り、同図中のＲＦ入力が４ｃ以上
の範囲は、可変減衰器１６の減衰量が最大になり自動利
得制御が動作しなくなる範囲である。そこで、補助増幅
器１４の飽和レベルでのＲＦ入力２１のレベルを、同図
中の４ｂになるようにしておけば良い。つまり、補助増
幅器１４の増幅飽和レベルを、可変減衰器１６の減衰量
が最大になる値より小なる値に設定しておくのである。
こうすることにより、ＲＦ入力２１のレベルは同図中の
４ｃ以上になることはなく、適切な制御特性が得られ
る。

【００３５】ここで、図１の回路において可変減衰器３
の減衰量を最小値から最大値まで変化させた場合におけ
る補助増幅器１４の出力レベルの変化が図６に、またこ
の時の検出器２０の出力電圧の変化が図７に示されてい
る。図６と図７とを比較するとわかるように、両図の波
形は類似するものである。よって、補助増幅器１４の出
力レベルに応じた出力が検出器２０より得られているこ
とがわかる。

【００３６】図１を再び参照すると、信号経路ａと信号
経路ｂとから構成される歪み抽出ループの良否を判定す
るための検出器２０には、補助増幅器１４の後段に挿入
された方向性結合器１５より抽出した信号が入力されて
いる。また、検出器２０は自動利得制御回路により構成
されている。このような構成により、検出器の感度を高
くするための増幅器が不要になり、検出器の飽和も防止
することができる。

【００３７】以上のように本フィードフォワード増幅器
では、歪み抽出ループの良否判定のための検出器の入力
信号を補助増幅器の後段から抽出する構成にしたため、
検出器の感度を上げるための増幅器が不要になるのであ
る。また、検波器に自動利得制御回路を組合わせること
によって、入力レベルの高い場合から低い場合までレベ
ルを検出できるようにしたため、各レベルに応じた検出
器を用意する必要がないのである。

【００３８】請求項の記載に関連して本発明は更に次の
態様をとりうる。

【００３９】（１）前記制御回路は、前記減衰器の減衰
出力と所定閾値レベルとを比較する比較回路と、この比
較回路の出力を零ボルト以上に保つクランプダイオード
とを更に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか
に記載のフィードフォワード増幅器。

【００４０】（２）前記比較回路は、前記閾値レベルを
入力の一方とする演算増幅器を含むことを特徴とする
（１）記載のフィードフォワード増幅器。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、歪み抽出
ループの良否判定のための検出器の入力信号を補助増幅
器の後段から抽出することにより、検出器の感度を上げ
るための増幅器が不要であるという効果がある。また、
検波器に自動利得制御回路を組合わせることにより入力
レベルの高い場合から低い場合までレベルを検出できる
ようにしたため、各レベルに応じた検出器を用意する必
要がないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態によるフィードフォワー
ド増幅器の構成を示すブロック図である。

【図２】図１中の検出器の構成例を示す回路図である。

【図３】図１及び図２中の可変減衰器に必要な特性を示
す図である。

【図４】図２に示されている検出器の出力特性を示す図
である。

【図５】通常のＡＧＣ回路の特性を示す図である。

【図６】図１及び図２中の可変減衰器の制御電圧を変化
させた場合の補助増幅器の出力特性を示す図である。

【図７】図１及び図２中の可変減衰器の制御電圧を変化
させた場合の検出器の特性を示す図である。

【図８】従来のフィードフォワード増幅器の一例を示す
図である。

【図９】図８のフィードフォワード増幅器に使用されて
いる各整流器の特性を示す図である。

【図１０】図８中の可変減衰器の制御電圧を変化させた
場合の誤差増幅器の出力特性を示す図である。

【図１１】図８中の可変減衰器の制御電圧を変化させた
場合の各整流器の出力特性を示す図である。

【符号の説明】

２，６ 分配器 ３，１２，１６ 可変減衰器 ４，１３ 可変移相器 ５ 主増幅器 ７，１０ 遅延線 ８，１１ 合成器 １４ 補助増幅器 １５ 方向性結合器 １７ 制御器 １８ 検波器 １９ 制御回路 ２０ 検出器 ２２，２４，２６〜２９，３２ 抵抗 ２３ ダイオード ２５ コンデンサ ３３ クランプダイオード ３５ 演算増幅器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の増幅器の出力信号と前記第１の増
   幅器によって増幅される前の信号とを同振幅かつ逆位相
   で合成する第１の合成手段と、前記第１の合成手段の合
   成出力を第２の増幅器によって増幅した増幅出力と前記
   第１の増幅器の出力信号とを同振幅かつ逆位相で合成す
   る第２の合成手段と、前記第２の増幅器の増幅出力の一
   部を抽出した抽出出力のレベルが最低になるように制御
   する制御手段とを含むフィードフォワード増幅器であっ
   て、前記制御手段は、前記抽出出力のレベルを減衰させ
   る減衰器と、この減衰出力と所定閾値レベルとを比較
   し、前記減衰出力が前記閾値レベルより大であるとき、
   前記抽出出力が上昇するにつれて、前記閾値レベルより
   低い場合に比して前記減衰出力が緩やかに上昇するよう
   前記減衰器の減衰量を制御する制御回路とを含み、前記
   減衰器の減衰出力に応じて前記第１の増幅器の増幅出力
   の振幅及び位相を制御するようにしたことを特徴とする
   フィードフォワード増幅器。
2. 【請求項２】 前記減衰器は、減衰制御入力に対して減
   衰量が直線状に変化する単調特性を有することを特徴と
   する請求項１記載のフィードフォワード増幅器。
3. 【請求項３】 前記制御回路は、前記減衰出力が前記閾
   値レベルより低いとき前記減衰器の減衰量を最小に制御
   することを特徴とする請求項１又は２記載のフィードフ
   ォワード増幅器。
4. 【請求項４】 前記第２の増幅器の増幅飽和レベルを、
   前記減衰器の減衰量が最大になる値より小なる値に設定
   したことを特徴とする１〜３のいずれかに記載のフィー
   ドフォワード増幅器。