JP3443372B2 - パイロット信号を入力信号と相対的に調節するための方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無線周波数（RF）増
幅器、より詳細には、フィードフォワードRF増幅器に対
するパイロット信号と入力信号の同期スキームに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】RF増幅器は、しばしば、入力信号に望ま
しくない歪みを追加し、主信号路上に増幅器された入力
信号と歪みから成る出力RF信号を生成する。この歪み成
分の多くは、相互変調歪み（intermodulation distorti
on、IMD）から成る。この歪みは、追加された任意の望
ましくない信号を含み、増幅された入力信号に悪影響を
及ぼす。信号の相互変調歪み（IMD）は、非線形システ
ム内で信号の周波数成分が互いに相互変調することで発
生し、とりわけ、元の信号の周波数成分の和あるいは差
に等しい周波数を持つ波を生成する。通常、現代のRF増
幅器内には、主信号路上のRF増幅器から生成される歪み
を低減するために、フィードフォワード修正手段が用い
られる。このフィードフォワード修正の本質は、修正路
上の増幅器によって生成される歪みを分離し、修正路上
のこの歪みを用いて、最終総和点において、主信号路上
のRF信号の歪みを相殺することにある。

【０００３】入力RFキャリアのパターンおよび結果とし
ての歪みの位置が予測不能であるために、増幅器プロセ
スによって生成される歪みを模擬するために、既知の周
波数成分、すなわち、パイロット信号が用いられる。フ
ィードフォワード増幅器においては、修正回路は、増幅
されたパイロット信号および歪みを修正路上に分離し、
修正路上のパイロット信号と歪みと、主信号路上のパイ
ロット信号と歪みとを結合することで、主信号路上のパ
イロット信号と歪みとを低減（除去）する。より具体的
には、修正回路は、パイロット信号を検出し、主信号路
からパイロット信号を相殺する。修正回路は、主信号路
からのパイロット信号を相殺するとき、歪みも相殺す
る。

【０００４】パイロット信号には、大別すると、２つの
タイプ、すなわち、持続波（continuous wave、CW）パ
イロット信号と、スペクトラム拡散（spred spectrum、
SS）パイロット信号がある。CWパイロット信号は、検出
および測定は容易であるが、入力キャリアの一つによっ
て覆い隠される危険がある。従って、好ましくは、CWパ
イロット信号は、動作帯域の外側に置かれる。外側に置
かれない場合は、パイロット信号の周波数を絶えず更新
することで、パイロット信号を入力キャリアが存在しな
い帯域内の静かな位置に移す必要がある。例えば、図１
は、RF増幅器の周波数応答と、CWパイロット信号の位置
の関係を示す。パイロット信号は、動作帯域の下側端付
近に置くか（例えば、パイロット信号１）、あるいは動
作帯域の上側端付近に置かれる（例えば、パイロット信
号２）。パイロット信号は、中心周波数ｆ₀を持つ動作
帯域の両端からΔｆだけ離して置かれる。上述のよう
に、パイロット信号は、RF増幅器の動作帯域内のある位
置に置くこともできる。パイロット信号の電気特性（例
えば、振幅、位相応答、スペクトル内容）は既知であ
る。上ではパイロット信号はある振幅の単一のスペクト
ル成分として示されたが、パイロット信号は、様々な振
幅を持つ複数のスペクトル成分から構成することもでき
る。さらに、SS（スペクトラム拡散）パイロット信号の
場合は、パイロット信号は、通常、RF増幅器の動作帯域
全体に渡って拡散される。SSパイロット信号は、検出お
よび測定はより困難であるが、ただし、帯域内に置かれ
た場合、入力キャリアの配置に対する抵抗力を持つ（入
力キャリアの配置による影響を受けにくい）。

【０００５】図２は、パイロット信号から得られる情報
を用いてRF増幅器１２によって生成される歪みを低減す
る典型的なフィードフォワード修正回路１０を示す。入
力信号がスプリッタ１４に加えられる。スプリッタ１４
は、この入力信号を、主信号路１６と、第二の信号路１
８の上に複製する。スプリッタ１４は、ループ＃１と呼
ばれるフィードフォワードループの一部を構成する。こ
のループは、スプリッタ１４に加えて、利得＆位相回路
２０、結合器２２、RF増幅器１２、遅延回路２４、およ
び結合器２６、２８を含む。主信号路１６上の入力信号
は、利得＆位相回路２０に加えられる。利得＆位相回路
２０の出力およびパイロット信号は、結合器２２に加え
られる。典型的には、パイロット信号の振幅は、パイロ
ット信号に起因して増幅器１２から追加の大きなIMD
（相互変調歪み）成分が生成されないように、入力信号
の振幅よりもかなり小さく（例えば、３０ｄＢだけ小さ
く）される。結合器２２の出力は、増幅器１２に加えら
れる。増幅器１２の出力は、増幅された入力信号、増幅
されたパイロット信号、および増幅器１２によって生成
された歪みを含む。増幅器１２の出力の一部は、結合器
２６から得られ、結合路３０を介して、結合器２８の所
で、入力信号の遅延されたバージョン（第二の信号路１
８上の信号）と結合される。第二の信号路１８上の入力
信号は、遅延回路２４によって達成される十分な遅延を
受けている。この回路の遅延は、第二の信号路１８上の
遅延された入力信号が結合路３０を介して結合器２８の
所に出現する信号と同量の遅延を受けるように設計され
る。

【０００６】利得＆位相回路２０を制御路３２を介して
２つの制御信号によって制御することで、入力信号の利
得および位相が調節される。つまり、経路３０を介して
結合器２８の所に出現する入力信号が、結合器２８の所
に出現する遅延された入力信号の実質的なインバース
（つまり、振幅は等しいが、位相が１８０度ずれる信
号）となるように調節される。利得＆位相回路２０の制
御路３２の所に出現する制御信号は、周知の方法にて検
出回路を使用してポイントＡの所の信号から導かれる
（生成される）。検出回路は、周知の電気信号特性、例
えば、信号の振幅、位相、および周波数を検出する。こ
うして、結合器２８に加えられる２つの入力信号は互い
に相殺し合い、結果として、ポイントＡの所には、本質
的にパイロット信号および増幅器１２によって生成され
た歪みのみが残される。ループ＃１は、こうして、ポイ
ントＡの所でパイロット信号および増幅器１２によって
生成された歪みを分離するフィードフォワードループと
して機能する。

【０００７】ポイントＡの所に出現する信号（つまり、
パイロット信号および歪み信号）は、利得＆位相回路３
４に加えられる。利得＆位相回路３４の出力は増幅器３
６に供給され、増幅器３６の出力は結合器３８に加えら
れる。増幅器１２の出力信号（つまり、入力信号、パイ
ロット信号および歪み信号）の一部が、遅延回路４０に
供給され、遅延回路４０の出力は結合器３８に供給され
る。遅延回路４０は、増幅器１２の出力から結合器３８
に加えられる信号が、増幅器３６の出力から結合器３８
に加えられる信号と同量の遅延を受けるように設計され
る。

【０００８】パイロット信号の周波数、振幅およびその
他の電気特性は既知であるために、パイロット信号検出
回路４２は、例えば、対数検出器に接続されたミキサ等
の回路（あるいは他の周知の検出回路）を用いて、結合
器４４を介して、パイロット信号あるいはパイロット信
号の一部を検出することができる。このパイロット信号
を用いて最終出力の所で残されている歪みに関する情報
が得られるが、この情報はパイロットの周知の電気信号
特性を検出することで得られる。より具体的には、パイ
ロット信号の特性（例えば、振幅、スペクトル内容、位
相応答）は既知であり、パイロット信号検出回路４２
は、パイロット信号の変化を検出すると、この情報を用
いて、制御信号を生成し、これを信号路４６上に供給す
る。利得＆位相回路３４は、信号路４６上の制御信号に
応答して、ポイントＡの所のパイロット信号および歪み
を、主信号路１６上のパイロット信号および歪みが、結
合器３８の所で、第二の信号路１８上のパイロット信号
および歪みのインバース（振幅は等しいが位相は１８０
度ずれた信号）となるように修正する。この結果、結合
器３８の所で主信号路１６上と第二の信号路１８上の対
応するパイロット信号と歪み信号が互いに相殺し合い、
結果として、システムの出力の所には、本質的に入力信
号の増幅されたバージョンのみが残される。こうして、
結合器２６、結合器２８、利得＆位相回路３４、増幅器
３６、結合器３８および遅延回路４０から構成されるル
ープ＃２は、歪みを受けたパイロット信号から得られる
情報を用いて増幅器１２によって生成される歪みを実質
的に相殺するフィードフォワードループとして機能す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在のシステムにおい
ては、入力信号の電力レベルが低減すると生成されるIM
D（相互変調歪み）も低減するのに、パイロット信号の
電力レベルは一定に維持される。パイロット信号の電力
レベルがスペクトルの残りの部分に合わせて低減されな
いために、修正回路１０が結合器３８の所のパイロット
信号をさらに相殺しない限り、パイロット信号そのもの
が最も高い歪み源となる危険がある。例えば、RF増幅器
１２が３０ｄＢなる入力信号レンジを持ち、入力信号が
２ｄＢｍ〜−２８ｄＢｍなるレンジの絶対電力レベルを
持つ状況を考える。入力信号が２ｄＢｍであり、パイロ
ット信号が−２８ｄＢｍである場合は、増幅器１２への
入力の所で３０ｄＢなる入力信号対パイロット信号比が
達成される。ところが、入力信号の電力レベルが０ｄＢ
ｍに変化しても、パイロット信号の電力レベルが−２８
ｄＢｍに維持された場合は、入力信号対パイロット信号
比は、２８ｄＢに低下する。さらに、入力信号がレンジ
の下端に落ちた場合は（例えば、入力信号が−２８ｄＢ
ｍに落ちた場合は）、パイロット信号は−２８ｄＢｍに
維持されるため、修正回路１０がRF増幅器１２の出力の
所でパイロット信号を大きく低減しない限り、パイロッ
ト信号が大きな歪み成分となる恐れがある。現在のシス
テムは、パイロット信号に対して、一定の電力レベル、
例えば、−５０ｄＢｍを用いる。パイロット信号の電力
レベルは、入力信号レンジの下端（例えば、−２８ｄＢ
ｍ）においてパイロット信号が歪みの大きな歪み源とな
らないように十分に小さく、かつ、入力信号レンジの上
端（例えば、２ｄＢｍ）においてパイロット信号が増幅
器１２の出力から歪みを相殺できるように十分に大きく
決定する必要がある。実際には、パイロット信号に対し
て一定の電力レベルを用いる場合は幾つかの妥協が必要
となる。例えば、入力信号レンジの上端においては、通
常入力信号の電力レベルが高いと歪みの電力レベルも高
くなるために、修正回路１０は増幅器１２の出力から歪
みを十分に相殺（低減）できなくなる。反対に、入力信
号レンジの下端においてはパイロット信号そのものが歪
み源となる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、パイロット信
号を入力信号と相対的に調節するためのパイロット信号
（電力レベル）調節システムに関する。例えば、本発明
によるパイロット信号調節システムは、RF増幅器に向う
信号路上の入力信号の電力レベルを検出し、入力信号の
電力レベルに応答してパイロット信号の電力レベルを調
節し、こうして調節されたパイロット信号を主信号路内
にRF増幅器の上流で注入する。幾つかの実施例において
は、パイロット信号（電力レベル）調節器によってパイ
ロット信号の電力レベルを調節することで、所望の入力
信号対パイロット信号比がRF増幅器への入力の所でRF増
幅器の全入力信号レンジに渡って維持される。例えば、
パイロット信号調節器は、入力信号の電力レベルが３０
ｄＢだけ落ちた場合、パイロット信号の電力レベルを３
０ｄＢだけ低減し、こうして所望の入力信号対パイロッ
ト信号比をRF増幅器の全入力レンジに渡って維持する。
パイロット信号の他のパラメータ、例えば、位相および
／あるいは周波数を入力信号の他のパイロットと相対的
に調節した上で、調節されたパイロット信号を主信号路
内にRF増幅器の上流で注入することもできる。

【００１１】本発明の他の特徴および長所が以下の詳細
な説明を図面と照らし合わせて参照することで明白にな
るものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下では、RF増幅器と共に用いる
ための本発明の原理によるパイロット信号（電力レベ
ル）調節システムの幾つかの実施例について説明する。
図３は、パイロット信号調節システム６０の一般ブロッ
ク図を示す。このシステム６０は、パイロット信号注入
路６２上のパイロット信号の電力レベルを入力信号の電
力レベル、例えば、RF増幅器１２に向う主信号路１６上
のキャリア信号（の電力レベル）と相対的に（増減に合
わせて）調節する。結合器６８ａは、主信号路１６から
の入力信号の一部をRF増幅器１２の上流で検出＆制御回
路７０に結合する。検出＆制御回路７０は入力信号の電
力レベルを決定し、調節信号を、パイロット信号の電力
レベルを調節するために調節器７２に供給する。検出＆
制御回路７０は、電力レベル情報を調節器７２に供給す
るために、点線および結合器６８ｂ〜ｄによって示され
るように代替のおよび／あるいは追加の入力を受信する
こともできる。用途によっては、他の入力を受信するこ
ともできる。幾つかの実施例においては、検出＆制御回
路７０は、調節信号を、パイロット信号の電力レベルの
変化が入力信号の電力レベルの変化を追跡するように供
給する。ただし、別の実現として、調節信号を、入力信
号の電力レベルに基づいて所望の入力信号対パイロット
信号比が維持できるように決定することも、あるいは、
調節信号を入力信号の電力レベルに基づいて検索テーブ
ルから取り出すこともできる。加えて、調節信号は、修
正回路によって所望の入力信号対パイロット信号比を達
成するために要求される修正の程度に基づいて所望の比
が達成できるように決定することもできる。

【００１３】パイロット信号シンセサイザ７４はパイロ
ット信号をパイロット信号注入路６２上に生成する。パ
イロット信号は、持続波（CW）パイロット信号であって
も、スペクトラム拡散パイロット信号であっても、変調
されたパイロット信号であっても、周波数が変化するパ
イロット信号であっても、あるいは、異なる周波数成分
を持つパイロット信号であっても構わない。次に、結合
器２２により、パイロット信号が主信号路１６内にRF増
幅器１２の上流で注入される。増幅器１２によって増幅
された後に、当分野において周知のフィードフォワード
修正スキーム（図２）によって、主信号路１６からパイ
ロット信号が相殺（除去）され、（パイロット信号から
得られた情報を用いて）歪みが低減される。従来の技術
の場合のように、入力信号の電力レベルが落ちた場合で
もRF増幅器１２への入力の所のパイロット信号の電力レ
ベルが同一に維持される方式では、フィードフォワード
修正回路（図２）は、フィードフォワード修正回路（図
２）の結合器３８（図２）の所で出力信号対パイロット
信号比を許容できる比に維持するために、より多くの出
力パイロット信号を相殺（除去）することが必要とな
り、これを行なわないと、パイロット信号のそのものの
ために歪みが発生することとなる。これとは対照的に、
本発明によると、パイロット信号の電力レベルを入力信
号の電力レベルと相対的に（入力信号の電力レベルの増
減に合わせて）変化させることで、所望の入力信号対パ
イロット信号比が達成および／あるいは維持されるため
に、修正回路（図２）は、修正回路（図２）の出力の所
で、入力信号の全レンジに渡って、同量（ｄＢ）のパイ
ロット信号を相殺することで済む。パイロット信号の電
力レベルが低減された場合でも、最悪の場合のIMD（相
互相関歪み）の電力レベルが入力信号の電力レベルに比
例して低下するために、IMD（相互相関歪み）を効果的
に低減することができる。逆に、従来の技術の場合のよ
うに、入力信号の電力レベルが増加したときもパイロッ
ト信号の電力レベルが同一に維持される方式では、入力
信号の電力レベルが増加すると、最悪の場合のIMDも増
加するために、修正回路（図１２）は、このような場
合、歪みを完全には相殺できなくなる。

【００１４】図４は、本発明の原理によるパイロット信
号（電力レベル）調節システム８０のもう一つの実施例
を示す。結合器６８ａは、主信号路１６上の入力信号の
サンプルをRF電力レベル検出器８２に供給し、RF電力レ
ベル検出器８２は入力信号の電力レベルを表す電圧信号
をマイクロコントローラ８４に供給する。マイクロコン
トローラ８４は、RF電力レベル検出器８２の出力をデジ
タル化し、デジタル減衰器８６を制御するようにプログ
ラムされる。すなわち、デジタル減衰器８６は、マクロ
コントローラ８６の制御下で、パイロット信号の電力レ
ベルを入力信号の電力レベルに依存する所望の値に調節
する。例えば、入力信号の電力レベルとパイロット信号
の電力レベルとの間に３０ｄＢなる比を達成するために
は、入力信号の電力レベルが２ｄＢｍである場合は、パ
イロット信号の電力レベルをRF増幅器１２への入力の所
で−２８ｄＢｍとなるように調節する。

【００１５】マイクロコントローラ８４は入力信号の電
力レベルを絶えず監視する。例えば、入力信号の電力レ
ベルのサンプルをナノ秒毎に取る。マイクロコントロー
ラ８６は、入力信号の電力レベルおよび／あるいは入力
信号の電力レベルの変化に応答して、与えられた所望の
入力信号対パイロット信号比を達成するために、パイロ
ット信号に対する適当な電力レベルおよび／あるいは減
衰レベルを決定する。マイクロコントローラ８４は、次
に、こうして決定された制御信号をデジタル減衰器８６
に供給する。別の実現として、マイクロコントローラ８
４は、パイロット信号に対する適当な電力レベルおよび
／あるいは減衰レベルを検索テーブルから取り出し、こ
うして取り出された制御信号をデジタル減衰器８６に供
給することもできる。このようにして、パイロット信号
調節システム８０は、所望の入力信号対パイロット信号
比を維持し、これによってフィードフォワード回路（図
２）がパイロット信号をより容易に相殺でき、しかも、
IMD（相互相関歪み）を低減し、結果として、望ましい
出力信号対歪み（パイロット信号とIMDを含む）比を持
つ出力が生成できるようにする。用途によって、異なる
入力信号サンプリング速度を用いることも、あるいは、
マイクロコントローラ８４によってパイロット信号の電
力レベルを入力信号の電力レベル変化に応じて、動的
に、変化させることもできる。入力信号の電力レベルの
変化は、入力信号の電力レベルの最新のサンプルに基づ
いて決定することも、あるいは、入力信号の幾つかの電
力レベルサンプルの平均に基づいて決定することもでき
る。別の実現として、入力信号の他の特性あるいはパラ
メータを測定することもできる。マイクロコントローラ
８４は、入力信号対パイロット信号比を、入力信号の電
力レベル依存して調節するような制御信号を（デジタル
減衰器８６に）供給することも、あるいは入力信号の他
の特性あるいはパラメータに依存して調節するような制
御信号を（デジタル減衰器８６に）供給することもでき
る。要するに、所望の入力信号対パイロット信号比、あ
るいは、入力信号とパイロット信号のパラメータの間の
所望の相対比を、入力信号の電力レベルあるいは入力信
号の他のパラメータに依存して（デジタル減衰器８６
に）供給することができる。

【００１６】図５は、パイロット信号（電力レベル）調
節器（システム）９０のもう一つの実施例を示す。この
実施例においては、入力信号の電力レベルと調節済のパ
イロット信号の電力レベルの両方の測定値を用いて、パ
イロット信号の電力レベルが調節される。この実施例に
おいては、パイロット信号レベル調節器９０は、調節済
のパイロット信号の電力レベルを、入力信号の電力レベ
ルにロックあるいは同期する。より具体的には、結合器
６８ａが主信号路１６上の入力信号の電力レベルサンプ
ルをRF電力レベル（入力信号電力レベル）検出器９２に
供給し、結合器６８ｂがパイロット信号注入路６２上の
調節済のパイロット信号のサンプルをRF電力レベル（パ
イロット信号電力レベル）検出器９４に供給する。入力
信号電力レベル検出器９２は、入力信号の電力レベルを
表す電圧信号を生成し、パイロット信号電力レベル検出
器９４は、調節済のパイロット信号の電力レベルを表す
電圧信号を生成する。これら２つの検出器９２、９４の
出力は、制御装置９６への入力として供給される。制御
装置９６の出力は、パイロット信号シンセサイザ７４の
下流に配置された電圧制御減衰器（VCA）９８を制御す
る。制御装置９６の出力は、この実施例においては、無
限利得演算増幅器構成を用いて、VCA９８の減衰を、入
力信号電力レベル検出器９２とパイロット信号電力レベ
ル検出器９４からの２つの入力が等しくなるまで調節す
る。他の回路構成も可能である。

【００１７】増幅器１２への入力の所で、入力信号とパ
イロット信号との間に所定のオフセットあるいは電力レ
ベル差を維持することで、出力信号対パイロット信号比
を所望の比較的一定な値に維持することができる。入力
信号対パイロット信号比を所望の一定の値に設定するた
めには、入力信号の電力レベルとパイロット信号の電力
レベルの間に、所望のオフセットあるいは差が確立およ
び維持される。主信号路１６の上の入力信号の電力レベ
ルとパイロット信号の電力レベルの間に所望の差あるい
はオフセットを確立するためには、一つあるいは複数の
減衰器１００が様々なポイントに配置される。減衰器１
００の減衰レベルを決定するに当たっては、結合器６８
ａ〜ｂおよび２２によって導入される損失も考慮する必
要がある。典型的な結合器は、結合器の二次レッグには
１０ｄＢなる減衰を導入し、主（一次）レッグには０．
５ｄＢなる減衰を導入する。例えば、結合器６８ａは、
結合器６８ａの二次レッグから入力信号電力検出路１０
２に結合される入力信号には１０ｄＢなる減衰を導入
し、結合器６８ａの主レッグから主信号路１６上に結合
される入力信号には０．５ｄＢなる減衰を導入する。他
の様々な異なるタイプの結合器および／あるいは結合デ
バイスを用いることもできる。例えば、結合器６８ｂの
代わりに、３ｄＢスプリッタを使用し、パイロット信号
をパイロット信号注入路６２上とパイロット信号電力レ
ベル検出路１０４上にスプリットし、パイロット信号注
入路６２とパイロット信号電力レベル検出路１０４の両
方の上でパイロット信号を３ｄＢだけ減衰することもで
きる。この実現においては、減衰器１００はパイロット
信号注入路６２上に、結合器６８ｂと入力信号結合器２
２との間に接続される。これによって増幅器１２への入
力の所で、入力信号の電力レベルとパイロット信号の電
力レベルの間に所望の一定の差が確立され、これによっ
て所望の入力信号対パイロット信号比が維持される。入
力信号の電力レベルとパイロット信号の電力レベルとの
間に所望の一定の差あるいはオフセットを確立するため
に、他の構成を用いることもできる。

【００１８】別の実現として、増幅器１２への入力の所
の入力信号の電力レベルとパイロット信号の電力レベル
との間のオフセットを変化させることで、増幅器１２へ
の入力の所に可変な入力信号対パイロット信号比を確立
することもできる。オフセットの量を、動作性能、パラ
メータ、あるいは特性に依存して動的に変化させること
もできる。例えば、オフセットの量は、入力信号のレベ
ルの変化に依存して動的に変化させることも、あるい
は、修正回路の出力の所で、所望の動作性能あるいは性
能の以前の程度との比較で要求される修正および／ある
いは歪みの程度を測定し、これに基づいて動的に変化さ
せることもできる。可変な入力信号対パイロット信号比
を動的に変化させる方法としては、固定減衰器１００の
代わりに可変減衰器を使用し、この可変減衰器を所望の
可変オフセットが達成されるように制御すること、およ
び／あるいは、電圧制御減衰器（VCA）９８の制御のや
り方を変えることが考えられる。

【００１９】この実施例においては、RF入力信号の電力
レベルが変化すると、演算増幅器構成（制御装置）９６
の出力が、VCA９８を、パイロット検出器９４の出力が
入力電力検出器９２の出力と等しくなるまで自動的に調
節する。こうして、パイロット信号の電力レベルが入力
信号の電力レベルに同期、すなわち、ロックされる。入
力信号とパイロット信号の間に所望のオフセットを設定
することで、これらの間に所望の比が達成および維持さ
れる。この実現は、単純で、安価である。非線形の電圧
対電力特性曲線を持つ粗い電力レベル検出器９２、９４
を用いた場合でも、これら２つの電力レベル検出器９
２、９４がRF増幅器１２の全入力信号電力レンジに渡っ
て類似するあるいは一致する応答を示す限り、システム
９０は、入力信号の電力レベルとパイロット信号の電力
レベルとの間に所望のオフセットを維持することができ
る。加えて、電圧制御減衰器（VCA）９８が貧弱な電圧
対減衰曲線を持つ場合でも、制御装置９６によって所望
の入力信号対パイロット信号比が維持される。つまり、
制御装置９６は、調節済のパイロット信号の電力レベル
と入力信号の電力レベル（マイナス相対オフセット）と
を等しくするように機能し、このため、システム９０の
この閉ループ構成は、パイロット信号の電力レベルと入
力信号の電力レベルの間に所望のオフセットを維持し、
こうして、所望の入力信号対パイロット信号比を維持す
る。

【００２０】図６は、図５のパイロット信号（電力レベ
ル）調節器（システム）９０の詳細な実現１１０を示
す。パイロット信号シンセサイザ７４により、特定の電
力レベルを持つ所望のパイロット信号が生成される。図
６の構成を用いた場合、電圧制御減衰器（VCA）９８に
は、例えば、４０ｄＢなる減衰レンジと、非線形な電圧
対減衰曲線を持つ、単純で安価なピンダイオード減衰器
を用いることができる。この実現においては、結合器６
８ｂには、パイロット信号注入路６２上の調節済のパイ
ロット信号のエネルギーの一部を減衰する１０ｄＢ結合
器が用いられる。この１０ｄＢ結合器６８ｂは、調節済
のパイロット信号をパイロット信号電力レベル検出路１
０４上に複製するが、このとき、パイロット信号電力レ
ベル検出路１０４上のパイロット信号のサンプルは約１
０ｄＢだけ減衰される。結合器６８ｂは、また、増幅器
１２に向うパイロット信号注入路６２上の調節済のパイ
ロット信号を約０．５ｄＢだけ減衰する。パイロット信
号電力レベル検出路１０４上に複製されたパイロット信
号のサンプルは、パイロット信号電力レベル検出器９４
に供給される。この実施例においては、パイロット信号
電力レベル検出器９４には、高度に線形性のRMS RF電力
レベル検出器を用いる必要はなく、単純な零バイアスシ
ョットキーダイオード検出器を用いることができる。た
だし、このパイロット信号電力レベル検出器９４は、RF
増幅器１２に対する入力信号の全電力レンジに渡って、
入力信号電力レベル検出器９２の応答と一致する動作特
性を持つ必要がある。このため、この実施例において
は、入力信号電力レベル検出器９２にも、単純な零バイ
アスショットキーダイオード検出器が用いられる。パイ
ロット信号電力レベル検出器９４は、パイロット信号電
力レベル検出路１０４上のパイロット信号に応答して、
パイロット信号電力レベル検出信号を生成する。

【００２１】入力信号電力レベル検出器９２は、結合器
６８ａから入力信号のサンプルを受信する。結合器６８
ａは、入力信号を、入力信号検出路１０２上に、入力信
号検出路１０２上の入力信号のサンプルが約１０ｄＢだ
け減衰されるように複製する。結合器６８ｂに関して上
述したのと同様に、結合器６８ａは、加えて、主信号路
１６上の入力信号を約０．５ｄＢだけ減衰する。入力信
号電力レベル検出器９２は、入力信号検出路１０２上の
入力信号のサンプルに応答して入力信号電力レベル検出
信号を生成する。

【００２２】この実施例においては、制御装置９６に
は、演算増幅器構成９６が用いられる。この演算増幅器
構成９６は、演算増幅器１１２と関連するフィードバッ
ク網１１４から構成されるが、これは、回路の安定性を
維持し、回路の応答時間を（例えば、用途に依存して１
ミリ秒から１マイクロ秒あるいはこれ以下に）設定す
る。演算増幅器構成９６は、入力信号電力レベル検出器
９２から入力信号電力レベル検出信号を受信し、パイロ
ット信号電力レベル検出器９４からパイロット信号電力
レベル検出信号を受信する。この実施例においては、２
つの非反転増幅器１１６、１１８によって、それぞれ、
入力信号電力レベル検出器９２の出力とパイロット信号
電力レベル検出器９４の出力を増幅することで、検出の
分解能が改善される。入力信号の電力レベルが変化する
と、演算増幅器構成９６は、パイロット信号の電力レベ
ルを入力信号の電力レベルと相対的に調節することで、
入力信号の電力レベルとパイロット信号の電力レベルと
の間のオフセットを所望の値に維持する。つまり、演算
増幅器構成９６は、電圧制御減衰器（VCA）９８に制御
信号を供給し、電圧制御減衰器（VCA）９８は、パイロ
ット信号注入路６２上のパイロット信号の減衰のレベル
を演算増幅器構成９６への入力が等しくなるように変化
させ、こうして、入力信号の電力レベルの変化がパイロ
ット信号の電力レベルに反映される。この実施例におい
ては、制御信号は電圧信号であり、この電圧信号の電圧
は、入力信号の電力レベルが減少（増加）すると減少
（増加）し、これに応答して、パイロット信号注入路６
２上のパイロット信号の減衰が増加（減少）される。

【００２３】パイロット信号注入路６２上の調節済のパ
イロット信号は、パイロット信号注入路６２上の減衰器
１００によって減衰され、これによって、入力信号電力
対パイロット信号電力比が所望の値に設定される。減衰
器１００には、（当業者においては周知の３個の抵抗を
用いる）固定値pi-パッド減衰器が用いられる。減衰器
１００の減衰値と入力信号、パイロット信号、およびこ
れら信号のサンプルが受ける相対損失から、当初の所望
の入力信号対パイロット信号比が設定される。いったん
設定されると、システム１１０は、入力信号の電力レベ
ルが変化した場合でも、入力信号の電力レベルとパイロ
ット信号の電力レベルの間のこの比を維持する。減衰器
１００からの調節済のパイロット信号は、結合器２２を
用いて主信号路１６上に注入される。この実施例におい
ては、結合器２２には１０ｄＢ結合器が用いられ、これ
によって、調節済のパイロット信号が１０ｄＢだけ減衰
された上でRF増幅器１２に向う主信号路１６内に結合さ
れる。用途に依存して、パイロット信号注入路６２内の
減衰器１００を省き、入力信号の電力レベルとパイロッ
ト信号の電力レベルとの間の所望の相対差を、入力信号
電力レベル検出路１０２および／あるいはパイロット信
号電力レベル検出路１０４上に設けられた減衰器によっ
て達成することもできる。別の実現として、可変減衰器
１００を用い、および／あるいは電圧制御減衰器（VC
A）９８を制御することで所望の可変オフセットを提供
することで、可変な入力信号対パイロット信号比を達成
することもできる。

【００２４】RF増幅器１２への入力の所で入力信号の電
力レベルとパイロット信号の電力レベルとの間に３０ｄ
Ｂなる差が要求および維持される一例としての実現にお
いては、入力信号の電力レベルは２ｄＢｍとされ、パイ
ロット信号シンセサイザ７４は５ｄＢｍなるパイロット
信号を生成する。説明の目的で、結合器２２および結合
器６８ａ〜ｂの主（一次）レッグ間の損失を無視する
と、２ｄＢｍなる入力信号の電力レベルに対しては、パ
イロット信号に対しては、結合器２２の出力の所で、−
２８ｄＢｍなるの電力レベルが必要となる。電圧制御減
衰器（VCA）９８は、当初は、パイロット信号シンセサ
イザ７４からの５ｄＢｍなるパイロット信号を３ｄＢｍ
だけ減衰し、これによって、パイロット信号注入路６２
上に、２ｄＢｍなるパイロット信号を供給するように設
定される。パイロット信号注入路６２上の結合器６８ｂ
は、調節済のパイロット信号を１０ｄＢだけ減衰した上
で、パイロット信号電力レベル検出路１０４上に供給す
る。このため、パイロット信号電力レベル検出路１０４
上のパイロット信号の電力レベルは−８ｄＢｍとなる。
結合器６８ｂは、加えて、結合器６８ｂの主レッグから
の調節済のパイロット信号を減衰器１００に向うパイロ
ット信号注入路６２上に供給する。

【００２５】RF増幅器１２の入力の所で、入力信号の電
力レベル（この例では、入力信号の電力レベルは２ｄＢ
ｍであり、結合器６８ａ、２２の主レッグには減衰は存
在しないものと想定される）と、パイロット信号の電力
レベルとの間の比を３０ｄＢに維持するためには、パイ
ロット信号の電力レベルを、RF増幅器１２への入力の所
で−２８ｄＢｍにする必要がある。この実現例では、RF
増幅器１２の所でパイロット信号の電力レベルが−２８
ｄＢｍとなることを達成するために、パイロット信号注
入路６２上の減衰器１００は、パイロット信号注入路６
２上の調節済のパイロット信号を２０ｄＢだけ減衰する
ように設定される。こうして、この実現例では、減衰器
１００は、２ｄＢｍなる調節済のパイロット信号を受信
し、この調節済のパイロット信号を２０ｄＢだけ減衰す
ることで、−１８ｄＢｍなる値にする。この−１８ｄＢ
ｍなる調節済のパイロット信号が結合器２２の二次レッ
グに供給される。結合器２２は、この調節済のパイロッ
ト信号を１０ｄＢだけ減衰し、−２８ｄＢｍなるパイロ
ット信号を主信号路１６上に注入する。

【００２６】入力信号が結合器６８ａによって受信され
たとき、入力信号のサンプルが結合器６８ａの入力信号
検出経路１０２に向う二次レッグの所に生成される。こ
の実現例においては、結合器６８ａは入力信号電力レベ
ル検出路１０２上に生成されたサンプルを１０ｄＢだけ
減衰することで、−８ｄＢｍにする。こうして、入力信
号電力レベル検出路１０２上の入力信号の電力レベル
と、パイロット信号電力レベル検出路１０４上のパイロ
ット信号の電力レベルは、両方とも、−８ｄＢｍとな
り、等しくなる。その後、入力信号の電力レベルが落ち
ると、入力信号検出路１０２上の入力信号の電力レベル
が落ちる。これに応答して、制御装置９６は、制御ライ
ン１２０上の制御信号を介して電圧制御減衰器（VCA）
９８の減衰を増加することで、パイロット信号電力レベ
ル検出器９４への入力と入力信号電力レベル検出器９２
への入力を等しくすることを試みる。

【００２７】例えば、入力信号の電力レベルが−１ｄＢ
ｍに落ちた場合、入力信号電力レベル検出路１０２上の
入力信号の電力レベルは−１１ｄＢｍに落ちる。する
と、演算増幅器構成（制御装置）９６は、パイロット信
号注入路６２内の電圧制御減衰器（VCA）９８の減衰を
増加することで、パイロット信号電力レベル検出路１０
４上の−８ｄＢｍなるパイロット信号を入力信号電力レ
ベル検出路１０２上の−１１ｄＢｍなる入力信号に等し
くすることを試みる。電圧制御減衰器（VCA）９８が結
合器６８ｂへの入力の所でパイロット信号を６ｄＢだけ
減衰することで、パイロット信号の電力レベルを−１ｄ
Ｂｍなる値にすると、パイロット信号電力レベル検出路
１０４上のパイロット信号は−１１ｄＢｍとなり、RF増
幅器１２の入力の所のパイロット信号の電力レベルは−
３１ｄＢｍとなる。こうして、入力信号の電力レベルが
変化した場合でも、RF増幅器１２への入力の所での入力
信号の電力レベル（この例では−１ｄＢｍ）とパイロッ
ト信号の電力レベル（この例では−３１ｄＢｍ）との比
は３０ｄＢなる値に維持される。

【００２８】上述の実施例に加えて、要素が追加あるい
は削除されたり、および／あるいは説明のシステムの一
部あるいは変形を用いるパイロット信号調節システムの
他の構成も本発明の原理の範囲内で可能である。例え
ば、上述の実施例は、パイロット信号調節器（システ
ム）がいかにして主信号路１６上の入力信号の電力レベ
ルとパイロット信号の電力レベルとの間のオフセットを
３０ｄＢに設定および維持するかを解説するために、単
に解説の目的で示されたものであり、特定の設計および
パイロット信号注入路上の可変減衰器の特定の入力電力
対減衰特性に依存して、パイロット信号調節システム
は、パイロット信号の電力レベルと入力信号の電力レベ
ルとの間にこれとは異なる所望のオフセットを入力信号
の様々な電力レベルのレンジに対して維持することがで
きる。可変減衰器によって提供される減衰をフルに生か
すために、様々な信号電力レベルが考慮され、信号を所
望な量だけ減衰するための追加の減衰器あるいは要素が
様々な経路内に配置される。また、入力信号の電力レベ
ルのレンジが大きな場合は、パイロット信号調節システ
ムが入力信号の電力レベルとパイロット信号の電力レベ
ルとの間の所望の比を達成できるように、より大きな減
衰レンジを持つ可変減衰器あるいは減衰器構成を用いる
ことも考えられる。

【００２９】上では、パイロット信号調節システムは、
結合器を用いるものとして説明されたが、ただし、結合
器の代わりに、３ｄＢスプリッタおよび他のカップリン
グ、信号スプリッティング、あるいはサンプリングデバ
イスを用いることもできる。加えて、上ではパイロット
信号調節システムは、固定減衰器を用いるものとして説
明されたが、これら固定減衰器の代わりに、可変減衰器
あるいは信号を減衰するための他のデバイスを用いるこ
ともできる。これら可変減衰器を制御することで、入力
信号電力レベル対パイロット信号電力レベル比を動的に
調節することも考えられる。さらに、上ではパイロット
信号調節システムは、離散要素の様々な異なる構成を用
いて実現されるものとして説明されたが、本発明による
パイロット信号調節システムおよびこの一部は、当業者
においては理解できるように、本発明の利益を損なうこ
となく、アプリケーションスペシフィック回路、ソフト
ウエアドライブ回路、ファームウエア、あるいは他の離
散要素の構成を用いて実現することもできる。

【００３０】上ではパイロット信号調節システムの幾つ
かの実施例は、フィードフォワードRF増幅器構成内で用
いられるものとして説明されたが、本発明のシステム
は、パイロット信号が用いられ、入力パイロット信号の
電力レベルを入力信号の電力レベルと相対的に調節する
ことを要求される任意の増幅器構成において用いること
ができる。加えて、上ではパイロット信号調節システム
は、パイロット信号の電力レベルを入力信号の電力レベ
ルと相対的に調節するものとして説明されたが、ただ
し、パイロット信号調節システムは、パイロット信号の
電力レベルを、複数のキャリアあるいは信号の平均、最
も高い電力レベルを持つキャリアあるいは信号、および
／あるいはこれらの組合せに基づいて、入力信号の電力
レベルと相対的に調節することもできる。さらに、上で
はパイロット信号調節システムは、パイロット信号の電
力レベルを入力信号の電力レベルと相対的に調節するよ
うに説明されたが、ただし、パイロット信号の他のパラ
メータあるいは特性を、入力信号の特性あるいはパラメ
ータに基づいて調節することもできる。上の説明は、単
に、本発明の原理の応用を解説するためのものであり、
当業者においては理解できるように、これらおよびその
他の様々な修正、構成および方法を、説明の実施例に必
ずしも厳密に従うことなく実現することもでき、従っ
て、これらも本発明の精神および範囲から逸脱するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】RF増幅器の一例としての周波数応答曲線を増幅
器の動作周波数および一例としてのパイロット信号と共
に示す図である。

【図２】RF増幅器に対して用いられるフィードフォワー
ド歪み修正スキームのブロック図を示す図である。

【図３】本発明の原理によるパイロット信号（電力レベ
ル）調節システムの一つの実施例を示す図である。

【図４】パイロット信号調節システムのもう一つの実施
例を示す図である。

【図５】パイロット信号調節システムのもう一つの実施
例を示す図である。

【図６】図５のパイロット信号調節システムの実施例を
より詳細に示す図である。

【符号の説明】

９０ パイロット信号調節器（システム） １２ 増幅器 １６ 主信号路 ２２、６８ａ、６８ｂ 結合器 ６２ パイロット信号注入路 ７４ パイロット信号シンセサイザ ９２ 入力信号電力レベル検出器 ９４ パイロット信号電力レベル検出器 ９６ 制御装置 ９８ 電圧制御減衰器（VCA） １００ 減衰器 １０２ 入力信号電力レベル検出路 １０４ パイロット信号電力レベル検出路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 1/32

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイロット信号を使用する方法であっ
   て、該方法は、 主信号路上に信号とフィードフォワード路上に該信号の
   一部とを生成するステップと、 前記主信号路上の前記信号の電力レベルに対するパイロ
   ット信号注入路上のパイロット信号の電力レベルを調節
   して該パイロット信号の該電力レベルに変化を生成する
   ステップとを含み、該変化の量は、該主信号路上の該信
   号の該電力レベルに依存しており、該方法はさらに、 前記主信号路上の前記増幅器より前方の該主信号路上へ
   前記調節されたパイロット信号を注入するステップと、 前記主信号路上の前記信号及び前記調節されたパイロッ
   ト信号を増幅するステップと、 前記主信号路から、前記増幅された信号の一部及び前記
   増幅されたパイロット信号を得るステップと、 前記増幅された信号の前記一部及び前記増幅されたパイ
   ロット信号と前記フィードフォワード路上の前記信号の
   前記一部とを結合して該フィードフォワード路上にパイ
   ロット信号を生成するステップと、 前記フィードフォワード路上の前記パイロット信号を前
   記主信号路上へ注入するステップとを含むことを特徴と
   する方法。
2. 【請求項２】 前記調節ステップがさらに、 パイロット信号電力レベルに対する信号電力レベルの比
   を維持するステップを含むことを特徴とする請求項１の
   方法。
3. 【請求項３】 前記調節ステップがさらに、 前記パイロット信号の減衰を、信号電力レベルに応答し
   て調節するステップを含むことを特徴とする請求項１の
   方法。
4. 【請求項４】 前記パイロット信号の電力レベルを検出
   するステップをさらに含み、 前記調節するステップが、前記パイロット信号の減衰
   を、前記信号電力レベルおよび前記パイロット信号電力
   レベルに応答して調節することを特徴とする請求項１の
   方法。
5. 【請求項５】 パイロット信号電力レベルが、前記パイ
   ロット信号電力レベルを調節するステップの後に検出さ
   れることを特徴とする請求項４の方法。
6. 【請求項６】 パイロット信号システムであって、該パ
   イロット信号システムは、 主信号路を含み、該主信号路は、該主信号路上の増幅器
   によって増幅される信号を搬送しており、さらに前記パ
   イロット信号システムは、 前記信号を受信しかつ該信号を前記主信号路及びフィー
   ドフォワード路へ提供するよう構成されたスプリットデ
   バイスと、 前記主信号路上の前記信号の前記電力レベルに対して、
   パイロット信号注入路上のパイロット信号の電力レベル
   を調節することによって、該主信号路上の該信号の該電
   力レベルに応答して該パイロット信号の該電力レベルに
   変化を生成するよう構成されたパイロット信号調節器と
   を含み、該変化の量は、該主信号路上の該信号の該電力
   レベルに依存しており、そして該パイロット信号システ
   ムは、 前記主信号路上の前記増幅器より前方の該主信号路へ、
   前記パイロット注入路からの調節されたパイロット信号
   を注入するよう構成された、該主信号路上の結合デバイ
   スと、 前記主信号路上の前記信号及び前記調節されたパイロッ
   ト信号を増幅するよう構成された、該主信号路上の前記
   増幅器と、 前記主信号路から前記増幅された信号の一部及び前記増
   幅されたパイロット信号を提供するよう構成された、該
   主信号路上の第２のスプリットデバイスと、 前記フィードフォワード路上の前記増幅されたパイロッ
   ト信号の一部と前記増幅されたパイロット信号と前記信
   号とを結合して該フィードフォワード路上にパイロット
   信号を生成するよう構成された、第２の結合デバイス
   と、 前記主信号路上へ、前記フィードフォワード路上の前記
   パイロット信号を注入するよう構成された、フィードフ
   ォワード回路とを含むことを特徴とするパイロット信号
   システム。
7. 【請求項７】 前記パイロット信号調節器は、 前記信号の電力レベルを検出する、前記主信号路に結合
   された検出器であって、該信号の該電力レベルを表す該
   検出器から電力検出信号を生成する該検出器と、 減衰信号に従って前記パイロット信号を減衰する、前記
   パイロット信号注入路上の可変減衰器と、 前記可変減衰器に前記減衰信号を提供することによって
   前記電力検出信号に応答する制御回路とを含むことを特
   徴とする請求項６のシステム。
8. 【請求項８】 前記パイロット信号調節器がさらに、 前記パイロット信号注入路に結合されたパイロット信号
   電力レベル検出回路であって、前記パイロット信号の電
   力レベルを検出し、前記パイロット信号の電力レベルを
   表すパイロット信号電力レベル検出信号を生成するパイ
   ロット信号電力レベル検出回路を含み、 前記制御回路がさらに、前記パイロット信号電力レベル
   検出信号および前記入力信号電力レベル検出信号に応答
   して前記減衰信号を供給するように構成されることを特
   徴とする請求項７のシステム。