JP3657887B2 - 歪補償増幅器 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィードフォワード方式を用いた歪補償増幅器に係り、特に複数の周波数帯を有する主搬送波信号を増幅対象とし、その歪成分を補償する歪補償増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】
周波数が離れた2つ以上の帯域を同時に補償するフィードフォワード方式を用いた従来の歪補償増幅器は、図3に示すように構成されている。図3において、11は入力端、12は出力端で、この入力端11から出力端12への主経路上に方向性結合器13、主増幅器14、方向性結合器15、遅延線16、及び方向性結合器17が設けられる。
【0003】
方向性結合器13は、入力端11に入力された複数の周波数帯を有する主搬送波信号の一部を歪補償回路20に設けられた2分配器21に与える。主増幅器14は、方向性結合器13を介して入力された主搬送波信号を増幅し、その増幅信号を方向性結合器15、遅延線16及び方向性結合器17を介して出力端12に出力する。方向性結合器15は、主増幅器14によって増幅された歪成分を含む主搬送波信号の一部を歪補償回路20に設けられた分波器22に与える。方向性結合器17は、歪補償回路20の出力信号を主経路に取り込む。
【0004】
上記歪補償回路20は、主搬送波信号に含まれる歪成分を複数の周波数帯(ここでは2種類の周波数帯)で補償するものであり、ベクトル調整器23a、23b、加算器24a、24b、ベクトル調整器25a、25bといった2系統の歪補償信号生成回路に、2分配器21、分波器22、合成器26、補助増幅器27を組み込んだ構成となっている。
【0005】
2分配器21は、方向性結合器13によって入力端11に入力された主搬送波信号を2方向に分配し、ベクトル調整器23a、23bに入力する。分波器22は、方向性結合器15によって主増幅器14から出力される増幅後の相互変調歪を含んだ主搬送波信号を2種類の周波数帯に応じて分離し、そのうちの第1の周波数信号を加算器24aに出力し、第2の周波数信号を加算器24bに出力する。
【0006】
そして、上記ベクトル調整器23aは、2分配器21によって2分配された一方の主搬送波信号を第1の周波数帯でベクトル調整(逆相)して加算器24aに出力する。加算器24aは、ベクトル調整器23aの出力信号と分波器22によって得られた当該主搬送波信号の第1の周波数信号とを加算することにより、第1の周波数帯における歪成分を抽出する。ベクトル調整器25aは、加算器24aの出力信号をベクトル調整(逆相)し、これを歪成分補償信号として合成器26に出力する。
【0007】
一方、ベクトル調整器23bは、2分配器21によって2分配された他方の主搬送波信号を第2の周波数帯でベクトル調整(逆相)して加算器24bに出力する。加算器24bは、ベクトル調整器23bの出力信号と分波器22によって分波された当該主搬送波信号の第2の周波数信号とを加算することにより、第2の周波数帯における歪成分を抽出する。ベクトル調整器25bは、加算器24bの出力信号をベクトル調整(逆相)し、これを歪成分補償信号として合成器26に出力する。
【0008】
合成器26は、ベクトル調整器25aの出力信号(第1の周波数帯における歪補償信号)とベクトル調整器25bの出力信号(第2の周波数帯における歪補償信号)とを合成して補助増幅器27に出力する。補助増幅器27は、合成器26から出力される合成信号を増幅して方向性結合器17に出力する。
【0009】
上記のようにして主増幅器14から出力される主搬送波信号中の歪成分に対し、この歪成分と逆相、同振幅の歪補償信号が歪補償回路20で生成されて方向性結合器17に入力される。
【0010】
この結果、主増幅器14から方向性結合器15及び遅延線16を介して方向性結合器17に入力される主搬送波信号と、上記歪補償回路20で生成された歪補償信号とが方向性結合器17で合成され、主搬送波信号に含まれている歪成分が歪補償信号によって打ち消される。この場合、主増幅器14から出力される主搬送波信号は、歪補償回路20における位相の遅延に一致するように遅延線16により位相調整される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように歪補償増幅器を用いることにより、周波数が離れた2つ以上の帯域を同時に補償することができる。しかし、従来の歪補償増幅器は、主増幅器14と方向性結合器17との間に遅延線16を設けて主搬送波信号の位相調整を行なっているので、主搬送波信号を構成する周波数帯の間隔が大きく、また、各周波数帯の各帯域が広くなると、その位相変化量が一様でなくなるために遅延線16による補償帯域が不十分となり、補償特性が劣化するという問題があった。
【0012】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、主搬送波信号を構成する周波数帯の間隔が大きく、かつ、各帯域が広くなった場合でも良好な補償特性が得られる歪補償増幅器を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の周波数帯を有する主搬送波信号を増幅する主増幅器を備えた歪補償増幅器において、上記主搬送波信号を上記各周波数帯毎に分離する分波器と、上記分波器によって得られた上記主搬送波信号の各周波数帯の信号に対し、それらの信号に含まれる歪成分を補償するための歪補償信号を個別に生成する複数の歪補償信号生成手段と、上記各歪補償信号生成手段により生成された上記各歪補償信号を合成する合成器と、上記主増幅器の後段に設けられ、該主増幅器により増幅された主搬送波信号を各周波数帯別に分離した後、各周波数帯毎にそれぞれ上記歪補償信号の生成回路における信号の遅れに合わせて位相調整する位相調整回路と、上記合成器から出力される各補償信号の合成信号を上記位相調整回路で位相調整された主搬送波信号に挿入する方向性結合器とを具備したことを特徴とする。
【0014】
上記のように主搬送波信号を増幅する主増幅器の後段に位相調整回路を設け、主増幅器から出力される主搬送波信号を各周波数帯に分離した後、それぞれ歪補償信号の生成回路における信号の遅れに合わせて位相調整することにより、周波数間隔が大きく、かつ、各周波数帯の帯域が広い場合においても、各周波数帯の信号位相を歪補償回路における位相の遅れと確実に一致させることが可能となり、主搬送波信号に含まれる歪成分を確実に除去して良好な歪補償効果を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る歪補償増幅器の構成図で、主搬送波信号が2つの周波数帯からなっている場合について示したものである。主搬送波信号としては、例えば数百MHz帯の周波数が使用される。この場合、2つの周波数帯の間隔は数十MHz、各周波数帯の帯域は数MHz程度である。
【0016】
図1において、11は入力端、12は出力端で、この入力端11から出力端12への主経路上に方向性結合器13、主増幅器14、方向性結合器15、位相調整回路30及び方向性結合器17が設けられる。すなわち、主増幅器14の後段に位相調整回路30が設けられる。
【0017】
方向性結合器13は、入力端11に入力された複数の周波数帯を有する主搬送波信号の一部を歪補償回路20に設けられた2分配器21に与える。主増幅器14は、方向性結合器13を介して入力された主搬送波信号を増幅し、その増幅信号を方向性結合器15、位相調整回路30及び方向性結合器17を介して出力端12に出力する。方向性結合器15は、主増幅器14によって増幅された歪成分を含む主搬送波信号の一部を歪補償回路20に設けられた分波器22に与える。方向性結合器17は、歪補償回路20の出力信号を主経路に取り込む。
【0018】
上記位相調整回路30は、分波器31、第1の遅延回路32、第2の遅延回路33及び合成器34からなっている。上記分波器31は、例えば分波フィルタ等により構成される。上記第1及び第2の遅延回路32、33としては、例えば遅延線あるいはその他の遅延素子を用いることができる。また、合成器34は、例えば合成フィルタ等により構成される。
【0019】
分波器31は、方向性結合器15から入力される主搬送波信号を第1の周波数帯と第2の周波数帯とに分波し、第1の遅延回路32と第2の遅延回路33に入力する。第1の遅延回路32は、分波器31にて分波された第1の周波数帯の信号を歪補償回路20における位相の遅延に一致するように位相調整する。第2の遅延回路33は、分波器31にて分波された第2の周波数帯の信号を歪補償回路20における位相の遅延に一致するように位相調整する。合成器34は、第1の遅延回路32で位相調整された第1の周波数帯及び第2の遅延回路33で位相調整された第2の周波数帯の信号を合成して方向性結合器17に入力する。
【0020】
歪補償回路20は、図3に示した歪補償回路20と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0021】
次に、上記のように構成された歪補償増幅器の動作を説明する。
入力端11に入力された複数の周波数帯、この場合には2周波数帯の主搬送波信号の一部が方向性結合器13により取り出され、2分配器21により2分配された後、それぞれベクトル調整器23a、23bに与えられる。このベクトル調整器23a、23bにおいて、当該主搬送波信号は第1及び第2の周波数帯毎にそれぞれベクトル調整(逆相)された後、加算器24a、24bに入力される。
【0022】
一方、入力端11に入力された主搬送波信号の大半は主増幅器14により増幅される。その際、主搬送波成分が増幅されると共に歪成分が生成され、主増幅器14からは、増幅された主搬送波信号と同時に歪成分が出力される。この歪成分を含む主搬送波信号は、方向性結合器15を介して位相調整回路30に入力される。
【0023】
上記位相調整回路30は、方向性結合器15から入力される主搬送波信号を分波器31により第1の周波数帯と第2の周波数帯とに分波し、第1の遅延回路32と第2の遅延回路33に入力する。第1の遅延回路32は、分波器31にて分波された第1の周波数帯の信号を歪補償回路20における位相の遅延に一致するように位相調整する。また、第2の遅延回路33は、分波器31にて分波された第2の周波数帯の信号を歪補償回路20における位相の遅延に一致するように位相調整する。上記第1の遅延回路32及び第2の遅延回路33で位相調整された第1及び第2の周波数帯の信号は、合成器34で合成されて方向性結合器17に入力される。
【0024】
また、上記主増幅器14から出力される主搬送波信号と歪成分の一部は方向性結合器15により取り出され、歪補償回路20の分波器22に入力されて第1及び第2の周波数帯毎に分離される。この分波器22により分離された第1の周波数帯の信号は加算器24aに与えられ、第2の周波数帯の信号は加算器24bに与えられる。これにより、加算器24aにおいて、第1の周波数帯の信号が逆相、同振幅の信号との合成により打ち消され、その歪成分が抽出される。同様に、加算器24bにおいて、第2の周波数帯の信号が逆相、同振幅の信号との合成により打ち消され、その歪成分が抽出される。
【0025】
このようにして得られた第1及び第2の周波数帯の歪成分は、ベクトル調整器25a、25bにて、それぞれベクトル調整(逆相)される。このベクトル調整により、第1及び第2の周波数帯に応じた2種類の歪補償信号が得られる。この2種類の歪補償信号は合成器26で合成され、その合成信号は当該主搬送波信号に対する歪補償信号として補助増幅器27により増幅された後、方向性結合器17によって主経路に挿入される。
【0026】
これにより、主増幅器14から出力される主搬送波信号に含まれる歪成分は、逆相、同振幅の信号である歪補償信号との合成により打ち消される。その結果、各周波数帯の主搬送波信号のみが出力端12から出力されることになる。
【0027】
この場合、主増幅器14から出力される主搬送波信号は、上記したように位相調整回路30にて第1の周波数帯と第2の周波数帯とに分波された後、それぞれ第1の遅延回路32と第2の遅延回路33により歪補償回路20における位相の遅れと一致するように位相調整される。このように主搬送波信号を各周波数帯毎に位相調整することにより、各周波数帯の信号位相を歪補償回路20における位相の遅れと確実に一致させることが可能となり、主搬送波信号に含まれる歪成分を確実に除去することができる。
【0028】
図2は、本実施形態によって得られる歪抑圧量と周波数との関係を示す特性図である。図中のf1が第1の周波数帯、f2が第2の周波数帯を示しており、それぞれの周波数帯で歪成分が抑圧されていることが分かる。
【0029】
上記のように本発明の歪補償増幅器によれば、歪補償を必要とする周波数帯が複数あり、しかも、その周波数間隔が大きく、かつ、各周波数帯の帯域が広い場合でも、良好な歪補償効果を得ることができる。
【0030】
なお、上記実施形態では、主搬送波信号における周波数帯が2つの場合を例にして説明したが、2分配器21、分波器22、合成器26の構成を更に複数の周波数帯に対応できるように変更することにより、2周波数帯以上でも実現することができる。
【0031】
また、上記実施形態では、入力端11に入力された主搬送波信号を2分配器21で分配し、主増幅器14から出力される主搬送波信号を分波器22で分波した場合について示したが、2分配器21と分波器22の位置を入れ替えて構成することも可能である。
【0032】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、主搬送波信号の一部を歪補償回路に入力して分波器により各周波数帯に分離し、その分離された各周波数帯毎に歪補償信号を生成し、これらを合成器で合成して方向性結合器により増幅後の主搬送波信号に挿入して主搬送波信号に含まれる歪信号を除去する歪補償増幅器において、上記主搬送波信号の主経路に位相調整回路を設け、主搬送波信号を各周波数帯に分離した後、それぞれ遅延回路により上記歪補償回路における信号の遅れに合わせて位相調整するようにしたので、周波数間隔が大きく、かつ、各周波数帯の帯域が広い場合においても、各周波数帯の信号位相を歪補償回路における位相の遅れと確実に一致させることが可能となり、主搬送波信号に含まれる歪成分を確実に除去して良好な歪補償効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る歪補償増幅器の構成を示すブロック図。
【図2】同実施形態における歪抑圧量と周波数との関係を示す特性図。
【図3】従来の歪補償増幅器の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
11 入力端
12 出力端
13、15、17 方向性結合器
14 主増幅器
20 歪補償回路
21 2分配器
22 分波器
23a、23b ベクトル調整器
24a、24b 加算器
25a、25b ベクトル調整器
26 合成器
27 補助増幅器
30 位相調整回路
31 分波器
32 第1の遅延回路
33 第2の遅延回路
34 合成器

Claims (1)

  1. 複数の周波数帯を有する主搬送波信号を増幅する主増幅器を備えた歪補償増幅器において、
    上記主搬送波信号を上記各周波数帯毎に分離する分波器と、
    上記分波器によって得られた上記主搬送波信号の各周波数帯の信号に対し、それらの信号に含まれる歪成分を補償するための歪補償信号を個別に生成する複数の歪補償信号生成手段と、
    上記各歪補償信号生成手段により生成された上記各歪補償信号を合成する合成器と、
    上記主増幅器の後段に設けられ、該主増幅器により増幅された主搬送波信号を各周波数帯別に分離した後、各周波数帯毎にそれぞれ上記歪補償信号の生成回路における信号の遅れに合わせて位相調整する位相調整回路と、
    上記合成器から出力される各補償信号の合成信号を上記位相調整回路で位相調整された主搬送波信号に挿入する方向性結合器と、
    を具備したことを特徴とする歪補償増幅器。
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