JP3776835B2

JP3776835B2 - Distortion compensation amplifier circuit

Info

Publication number: JP3776835B2
Application number: JP2002167246A
Authority: JP
Inventors: 和郎山下; 英紀高橋
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2004015506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話用基地局等を始め、無線通信、有線通信の分野で低歪増幅のため使用される歪補償増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歪補償増幅回路は、主増幅器にて発生した歪成分を検出するための歪検出ループと、この歪成分を除去するための歪除去ループとを備えている。歪検出ループにおいては、主増幅器への入力信号の一部と主増幅器からの出力信号の一部とを方向性結合器にて結合し、その際に振幅及び位相の相互関係を調整して結合することで歪成分を検出する。歪除去ループにおいては、歪成分の一部と主増幅器からの出力信号とを方向性結合器にて結合し、その際に振幅及び位相の相互関係を調整して結合することで歪成分が低減された低歪出力信号を生成する。このようにして入力信号を増幅するとともに、その際に発生する歪成分の低減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の歪補償増幅回路においては、歪成分を除去するために、歪成分の一部と主増幅器からの出力信号とを方向性結合器にて結合する際に、歪成分の大部分及び入力信号の一部の電力が方向性結合器のダミーロードにて消費されてしまう。したがって、この従来の歪補償増幅回路においては、電力効率が悪化してしまうという課題があった。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で電力効率を大幅に改善することができる歪補償増幅回路を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、第１の本発明に係る歪補償増幅回路は、対象信号を増幅する主増幅器を備え、対象信号の一部と主増幅器からの出力信号の一部とを、歪検出用の振幅及び位相の相互関係を調整して結合することで、主増幅器にて発生した歪成分を含む検出信号を生成する歪検出ループと、検出信号を増幅する補助増幅器を備え、補助増幅器からの出力信号の一部と主増幅器からの出力信号とを、歪除去用の振幅及び位相の相互関係を調整して結合することで、歪成分が低減された低歪出力信号を生成する歪除去ループと、を有する歪補償増幅回路であって、主増幅器及び補助増幅器の歪特性が略等しく、対象信号が検出信号中に含まれるように歪検出用の振幅及び位相の相互関係が調整されることで、低歪出力信号のレベルを増大させることを特徴とする。
【０００６】
このように、主増幅器及び補助増幅器の歪特性が略等しく、対象信号が検出信号中に含まれるように歪検出用の振幅及び位相の相互関係が調整されることで、歪除去ループにて補助増幅器からの出力信号の一部と主増幅器からの出力信号とを結合して低歪出力信号を生成する際に対象信号同士が結合される。歪除去ループにおいては、対象信号を含む検出信号を補助増幅器で増幅する際に歪成分が発生し、この歪成分が主増幅器にて発生した歪成分と干渉するが、主増幅器及び補助増幅器の歪特性が略等しいので、歪成分の干渉前後において歪成分の振幅周波数特性の傾きはほとんど変化しない。したがって、歪除去ループにて低歪出力信号を生成する際に、広周波数帯域で歪成分同士を略同振幅かつ逆位相で結合して歪成分を低減すると同時に対象信号同士を結合して低歪出力信号のレベルを大幅に増大させることができる。したがって、歪除去性能を低下させることなく、簡単な構成で電力効率を大幅に改善することができる。
【０００７】
第２の本発明に係る歪補償増幅回路は、第１の本発明に記載の回路であって、対象信号の一部側の対象信号レベルが主増幅器からの出力信号側の対象信号レベルより大きく、かつこれらの信号が互いに略逆位相で結合されるように、歪検出用の振幅及び位相の相互関係が調整されることを特徴とする。
【０００８】
第３の本発明に係る歪補償増幅回路は、第１または第２の本発明に記載の回路であって、検出信号中の歪成分を補助増幅器で増幅した後の歪成分レベルが対象信号を補助増幅器で増幅する際に発生する歪成分レベルより大きくなるように、歪検出用の振幅及び位相の相互関係が調整されることを特徴とする。
【０００９】
第４の本発明に係る歪補償増幅回路は、第１〜３の本発明のいずれか１に記載の回路であって、主増幅器及び補助増幅器の飽和出力が略等しく、主増幅器へ入力される対象信号レベルと補助増幅器へ入力される対象信号レベルとが略等しくなるように、歪検出用の振幅及び位相の相互関係が調整されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る歪補償増幅回路の構成を示すブロック図である。歪補償増幅回路は、主増幅器５にて発生した歪成分を含む検出信号を生成する歪検出ループ３１、この歪成分を出力信号中から除去または抑圧する歪除去ループ３２を備えている。歪検出ループ３１は、方向性結合器３、主増幅器５、遅延回路６及び方向性結合器７を備えており、歪除去ループ３２は、補助増幅器１０、方向性結合器１１及び遅延回路１２を備えている。
【００１２】
方向性結合器３は、入力側の一端がダミーロード４と接続されており、入力端子１からの対象信号を主増幅器５及び遅延回路６に分配する。主増幅器５は、入力端子１からの対象信号を増幅して方向性結合器７へ出力する。ただし、主増幅器５にて対象信号を増幅する際に歪成分が発生する。遅延回路６は分配された対象信号を遅延させ、方向性結合器７に供給する。方向性結合器７は、主増幅器５からの出力信号を遅延回路１２を介し方向性結合器１１に供給する一方で、主増幅器５からの出力信号の一部を分岐して遅延回路６からの信号と結合させ、その結果得られた検出信号を補助増幅器１０に供給する。このとき、結合される２種類の信号における歪検出用の振幅及び位相の相互関係が方向性結合器７にて調整される。補助増幅器１０は、方向性結合器７にて結合された後の検出信号を増幅して方向性結合器１１へ出力する。方向性結合器１１は、遅延回路１２により遅延された信号と補助増幅器１０にて増幅された信号を結合し、その結果得られた信号を出力端子２を介し後段の回路へ出力する。このとき、結合される２種類の信号における歪除去用の振幅及び位相の相互関係が方向性結合器１１にて調整される。また、方向性結合器１１の出力端子２７側はダミーロード８と接続されている。
【００１３】
本実施形態においては、主増幅器５からの出力信号の一部と遅延回路６からの信号とを方向性結合器７にて結合した検出信号を補助増幅器１０に供給する際に、検出信号が対象信号を含むように歪検出用の振幅及び位相の相互関係が調整される。また、主増幅器５と補助増幅器１０とで、除去対象とする歪成分の周波数帯域における歪特性が略等しく設定されている。ここで、以下に示す（１）〜（５）の項目を満たすことで、主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性を略等しくすることができる。
（１）トランジスタの構造（ＢＪＴ、ＭＥＳＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ等）を主増幅器５と補助増幅器１０とで同一にする。
（２）トランジスタの製造プロセス（注入する不純物の種類、濃度等）を主増幅器５と補助増幅器１０とで同一にする。
（３）増幅器のバイアス方式（Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級等）を主増幅器５と補助増幅器１０とで同一にする。例えば、主増幅器５と補助増幅器１０の両方をＡＢ級とすることで電力効率をさらに改善することができる。また、主増幅器５と補助増幅器１０の両方をＡ級とすることで歪除去性能を向上させることができる。従来においては、主増幅器５は電力効率を上げるためにＡＢ級、補助増幅器１０は線形性重視でＡ級であるのが一般的である。そのため従来においては、主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性が異なってくる。
（４）増幅器の回路（シングル回路、プッシュプル回路等）を主増幅器５と補助増幅器１０とで同一にする。例えば、主増幅器５と補助増幅器１０の両方をＡ級シングル、ＡＢ級シングル、ＡＢ級プッシュプルのいずれか一つとする。従来は主増幅器５がＡＢ級プッシュプルで補助増幅器１０がＡ級シングルであるのが一般的である。
（５）増幅器のバックオフ（増幅器の飽和出力からどの位低いレベルで増幅器を動作させるかを決定するパラメータ）を主増幅器５と補助増幅器１０とで略同一にする。従来は主増幅器５と補助増幅器１０とでバックオフは大きく異なり、主増幅器５については電力効率重視でバックオフは小さく、補助増幅器１０については線形性重視でバックオフは大きいのが一般的である。そのため従来においては、主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性が異なってくる。
【００１４】
主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性をさらに一致させるためには、以下に示す（６）の項目も満たすことがさらに好ましい。
（６）増幅器の飽和出力（トランジスタのサイズに依存）を主増幅器５と補助増幅器１０とで略同一にする。従来は主増幅器５の方が補助増幅器１０よりはるかに大きいのが一般的である。そのため従来においては、主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性が異なってくる。また、増幅器の飽和出力及びバックオフが略同一であるとき増幅器への入力信号電力は略同一となる。
【００１５】
次に本実施形態における動作について説明する。ただし、説明の便宜上、ここでは単位電力の対象信号が入力端子１に入力された場合について説明する。
【００１６】
入力端子１に入力された対象信号は方向性結合器３にて主増幅器５側の線路及び遅延回路６側の線路に分配される。主増幅器５側の信号は主増幅器５にて増幅されるが、主増幅器５からの出力信号には対象信号が増幅された実信号の他に歪成分が存在する。ここで、入力端子１における信号電力が方向性結合器３にて主増幅器５側の線路及び遅延回路６側の線路に分配される電力比をａ：１−ａ（０＜ａ＜１）、主増幅器５の電力利得をＧｍ、主増幅器５の歪特性としての歪率（出力における（歪成分電力／実信号電力））をＤとすると、主増幅器５の出力端子２１における実信号振幅は(ａ×Ｇｍ)^0.5であり、歪成分振幅は(ａ×Ｄ×Ｇｍ)^0.5である。また、遅延回路６の出力端子２５における実信号振幅は(１−ａ)^0. ⁵であり、歪成分は発生していない。
【００１７】
方向性結合器７においては、主増幅器５からの出力信号の一部と遅延回路６からの信号とが結合され、結合後の検出信号が補助増幅器１０に入力される。このとき、遅延回路６からの実信号振幅が主増幅器５からの実信号振幅より大きく、かつ互いに逆位相となるように結合される。ここで、主増幅器５の出力端子２１における信号電力が方向性結合器７にて補助増幅器１０側の線路及び遅延回路１２側の線路に分配される電力比がｂ：１−ｂ（０＜ｂ＜１）であるとすると、補助増幅器１０の入力端子２２における実信号振幅及び歪成分振幅は以下のようになる。
実信号振幅：((１−ａ)×(１−ｂ))^0.5−(ａ×ｂ×Ｇｍ)^0.5
歪成分振幅：(ａ×ｂ×Ｄ×Ｇｍ)^0.5
【００１８】
ここで、遅延回路６からの実信号振幅が主増幅器５からの実信号振幅より大きいためには、以下の（１）式を満たす必要があり、この式を満たすようにａ、ｂ、Ｇｍの値が設定されることで、歪検出用の振幅及び位相の相互関係が調整される。
【数１】
(１−ａ)×(１−ｂ)＞ａ×ｂ×Ｇｍ（１）
【００１９】
次に、結合後の検出信号は補助増幅器１０にて増幅されるが、実信号を増幅する際に歪成分が発生する。この歪成分は、主増幅器５にて発生し補助増幅器１０の入力端子２２にて存在している歪成分と逆位相となり、互いに打ち消し合う。ただし、入力端子２２にて存在している歪成分を補助増幅器１０で増幅した後の振幅が補助増幅器１０にて発生する歪成分振幅より大きくなるように、主増幅器５からの出力信号と遅延回路６からの信号との結合が調整される。ここで、補助増幅器１０の歪率については、除去対象とする歪成分の周波数帯域において主増幅器５の歪率Ｄと略等しく設定されている。補助増幅器１０の歪率をＤと近似し、補助増幅器１０の電力利得をＧｓとすると、補助増幅器１０の出力端子２３における実信号振幅及び歪成分振幅は以下のようになる。
実信号振幅：((１−ａ)×(１−ｂ)×Ｇｓ)^0.5−(ａ×ｂ×Ｇｍ×Ｇｓ)^0.5
歪成分振幅：２×(ａ×ｂ×Ｄ×Ｇｍ×Ｇｓ)^0.5−((１−ａ)×(１−ｂ)×Ｄ×Ｇｓ)^0.5
【００２０】
ここで、入力端子２２にて存在している歪成分を補助増幅器１０で増幅した後の振幅が補助増幅器１０にて発生する歪成分振幅より大きくなるためには、以下の（２）式を満たす必要があり、この式を満たすようにａ、ｂ、Ｇｍの値が設定されている。
【数２】
(１−ａ)×(１−ｂ)＜４×ａ×ｂ×Ｇｍ（２）
【００２１】
また、遅延回路１２の出力端子２６においては、実信号振幅及び歪成分振幅は以下のようになる。
実信号振幅：(ａ×(１−ｂ)×Ｇｍ)^0.5＋((１−ａ)×ｂ)^0.5
歪成分振幅：(ａ×(１−ｂ)×Ｄ×Ｇｍ)^0.5
【００２２】
方向性結合器１１においては、補助増幅器１０からの出力信号の一部と遅延回路１２からの信号とが結合され、結合後の信号が出力端子２から出力される。このとき、遅延回路１２からの歪成分と補助増幅器１０からの歪成分とが同振幅かつ互いに逆位相となるように結合されることで、出力端子２から歪成分が低減された低歪出力信号が出力される。このとき、遅延回路１２からの実信号と補助増幅器１０からの実信号とは、互いに同位相となるように結合されて出力端子２から出力される。ここで、補助増幅器１０の出力端子２３における信号電力が方向性結合器１１にて出力端子２及び出力端子２７に分配される電力比がｃ：１−ｃ（０＜ｃ＜１）であるとすると、出力端子２における実信号振幅及び歪成分振幅は以下のようになる。

【００２３】
出力端子２にて歪成分が除去されるためには、以下の（３）式を満たす必要があり、この式を満たすようにａ、ｂ、ｃ、Ｇｍ、Ｇｓの値が設定されている。
【数３】
２×(ａ×ｂ×ｃ×Ｇｍ×Ｇｓ)^0.5＝((１−ａ)×(１−ｂ)×ｃ×Ｇｓ)^0.5＋ (ａ×(１−ｂ)×(１−ｃ)×Ｇｍ)^0.5 （３）
【００２４】
また、方向性結合器１１にて結合された補助増幅器１０からの信号及び遅延回路１２からの信号は出力端子２７へも出力され、この信号はダミーロード８にて消費される。ここで、出力端子２７へ出力される信号については、補助増幅器１０からの実信号と遅延回路１２からの実信号とが同振幅かつ互いに逆位相となるように結合されることで、ダミーロード８にて消費される実信号電力が低減される。出力端子２７における実信号振幅及び歪成分振幅は以下のようになる。

【００２５】
実信号電力がダミーロード８にて消費されないためには、以下の（４）式を満たす必要があり、この式を満たすようにａ、ｂ、ｃ、Ｇｍ、Ｇｓの値が設定されている。
【数４】
(ａ×(１−ｂ)×ｃ×Ｇｍ)^0.5＋((１−ａ)×ｂ×ｃ)^0.5＝
((１−ａ)×(１−ｂ)×(１−ｃ)×Ｇｓ)^0.5−
(ａ×ｂ×(１−ｃ)×Ｇｍ×Ｇｓ)^0.5 （４）
【００２６】
また、増幅器の飽和出力及びバックオフの両方が主増幅器５と補助増幅器１０とで同一である場合は、各増幅器への入力信号電力は等しくなる。したがって、この場合はさらに以下の（５）式を満たすようにａ、ｂ、Ｇｍの値が設定される。なお、このときＧｍ＝Ｇｓである。
【数５】
((１−ａ)×(１−ｂ))^0.5−(ａ×ｂ×Ｇｍ)^0.5＝ａ^0.5 （５）
【００２７】
本実施形態においては、主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性が略等しく設定されている。そして、遅延回路６からの実信号振幅が主増幅器５からの実信号振幅より大きく、かつ互いに逆位相となるように方向性結合器７にて結合されることで、補助増幅器１０に入力される検出信号中には歪成分だけでなく実信号も含まれている。ここで、補助増幅器１０に入力される検出信号中に実信号が含まれているときは、この実信号を補助増幅器１０で増幅する際に歪成分が発生し、この歪成分が主増幅器５にて発生した歪成分と干渉する。主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性が異なる場合は、歪成分の干渉前後において歪成分の振幅周波数特性の傾きが異なってくるため、補助増幅器１０からの出力信号と遅延回路１２からの信号とを方向性結合器１１にて結合して出力端子２から出力する際に、広周波数帯域で歪成分同士を同振幅かつ逆位相で結合できなくなり、歪除去性能が低下してしまう。しかし本実施形態では、主増幅器５と補助増幅器１０とで歪特性を略等しく設定していることで、歪成分の干渉前後において歪成分の振幅周波数特性の傾きはほとんど変化しない。したがって、補助増幅器１０に入力される検出信号中に高レベルの実信号が含まれていても、方向性結合器１１では広周波数帯域で歪成分同士を略同振幅かつ逆位相で結合することができる。そして、主増幅器５にて発生した歪成分を補助増幅器１０で増幅した後の振幅が補助増幅器１０にて発生する歪成分振幅より大きくなるように、主増幅器５からの出力信号と遅延回路６からの信号との結合が調整されることで、方向性結合器１１から出力端子２へ出力する信号については、歪成分同士を略同振幅かつ逆位相で結合すると同時に実信号同士を同位相で結合することができる。さらにこのとき、方向性結合器１１からダミーロード８へ出力する信号については、実信号同士を同振幅かつ逆位相で結合することができる。したがって本実施形態では、歪除去性能を低下させることなく、出力端子２からの低歪出力信号の電力を大幅に増大させ、ダミーロード８にて消費される信号電力を大幅に削減することができるので、簡単な構成で電力効率を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る歪補償増幅回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３，７，１１方向性結合器、５主増幅器、８ダミーロード、１０補助増幅器、３１歪検出ループ、３２歪除去ループ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distortion compensation amplifier circuit used for low distortion amplification in the field of wireless communication and wired communication, including mobile phone base stations.
[0002]
[Prior art]
A conventional distortion compensation amplifier circuit includes a distortion detection loop for detecting a distortion component generated in the main amplifier, and a distortion removal loop for removing the distortion component. In the distortion detection loop, a part of the input signal to the main amplifier and a part of the output signal from the main amplifier are coupled by a directional coupler, and the mutual relationship between amplitude and phase is adjusted at that time. By doing so, the distortion component is detected. In the distortion elimination loop, a distortion component is reduced by combining a part of the distortion component and the output signal from the main amplifier with a directional coupler, and adjusting the mutual relationship between the amplitude and phase at that time. A low distortion output signal is generated. In this way, the input signal is amplified and the distortion component generated at that time is reduced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional distortion compensation amplifier circuit, when a part of the distortion component and the output signal from the main amplifier are combined with a directional coupler in order to remove the distortion component, most of the distortion component In addition, a part of the power of the input signal is consumed by the dummy load of the directional coupler. Therefore, the conventional distortion compensation amplifier circuit has a problem that power efficiency is deteriorated.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a distortion compensation amplifier circuit capable of greatly improving power efficiency with a simple configuration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a distortion compensation amplifier circuit according to a first aspect of the present invention includes a main amplifier that amplifies a target signal, and includes a part of the target signal and a part of an output signal from the main amplifier. A distortion detection loop that generates a detection signal including a distortion component generated in the main amplifier by adjusting and coupling the mutual relationship between the amplitude and phase for distortion detection, and an auxiliary amplifier that amplifies the detection signal, A part of the output signal from the auxiliary amplifier and the output signal from the main amplifier are combined by adjusting the correlation of amplitude and phase for distortion removal, thereby generating a low distortion output signal with reduced distortion components. And a distortion compensation amplification circuit having the distortion characteristics of the main amplifier and the auxiliary amplifier are substantially equal, and the amplitude and phase of the distortion detection are correlated so that the target signal is included in the detection signal. By adjusting the level of the low distortion output signal, Wherein the increase.
[0006]
As described above, the distortion characteristics of the main amplifier and the auxiliary amplifier are substantially equal, and the mutual relationship between the amplitude and phase for distortion detection is adjusted so that the target signal is included in the detection signal. When a part of the output signal from the amplifier and the output signal from the main amplifier are combined to generate a low distortion output signal, the target signals are combined. In the distortion elimination loop, a distortion component is generated when the detection signal including the target signal is amplified by the auxiliary amplifier, and this distortion component interferes with the distortion component generated by the main amplifier. Since the characteristics are substantially equal, the slope of the amplitude frequency characteristic of the distortion component hardly changes before and after the interference of the distortion component. Therefore, when generating a low distortion output signal in a distortion elimination loop, distortion components are combined with approximately the same amplitude and opposite phase in a wide frequency band to reduce distortion components and simultaneously combine target signals to reduce distortion. The level of the output signal can be greatly increased. Therefore, it is possible to greatly improve the power efficiency with a simple configuration without degrading the distortion removal performance.
[0007]
A distortion compensation amplifier circuit according to a second aspect of the present invention is the circuit according to the first aspect of the present invention, wherein the target signal level on a part of the target signal is larger than the target signal level on the output signal side from the main amplifier. In addition, the mutual relationship between the amplitude and the phase for distortion detection is adjusted so that these signals are coupled in substantially opposite phases.
[0008]
A distortion compensation amplifier circuit according to the third aspect of the present invention is the circuit according to the first or second aspect of the present invention, wherein the distortion component level after the distortion component in the detection signal is amplified by the auxiliary amplifier is the target signal. The correlation between the amplitude and phase for distortion detection is adjusted so as to be higher than the distortion component level generated when amplification is performed by the auxiliary amplifier.
[0009]
A distortion compensation amplifier circuit according to a fourth aspect of the present invention is the circuit according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein saturation outputs of the main amplifier and the auxiliary amplifier are substantially equal and are input to the main amplifier. The correlation between the amplitude and phase for distortion detection is adjusted so that the target signal level and the target signal level input to the auxiliary amplifier are substantially equal.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distortion compensation amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. The distortion compensation amplifier circuit includes a distortion detection loop 31 that generates a detection signal including a distortion component generated by the main amplifier 5, and a distortion removal loop 32 that removes or suppresses the distortion component from the output signal. The distortion detection loop 31 includes a directional coupler 3, a main amplifier 5, a delay circuit 6 and a directional coupler 7, and a distortion removal loop 32 includes the auxiliary amplifier 10, the directional coupler 11 and the delay circuit 12. I have.
[0012]
The directional coupler 3 has one end on the input side connected to the dummy load 4, and distributes the target signal from the input terminal 1 to the main amplifier 5 and the delay circuit 6. The main amplifier 5 amplifies the target signal from the input terminal 1 and outputs it to the directional coupler 7. However, a distortion component is generated when the main amplifier 5 amplifies the target signal. The delay circuit 6 delays the distributed target signal and supplies it to the directional coupler 7. The directional coupler 7 supplies the output signal from the main amplifier 5 to the directional coupler 11 via the delay circuit 12, while branching a part of the output signal from the main amplifier 5 to output from the delay circuit 6. Combined with the signal, the resulting detection signal is supplied to the auxiliary amplifier 10. At this time, the mutual relationship between the amplitude and phase for distortion detection in the two types of signals to be combined is adjusted by the directional coupler 7. The auxiliary amplifier 10 amplifies the detection signal after being coupled by the directional coupler 7 and outputs the amplified detection signal to the directional coupler 11. The directional coupler 11 combines the signal delayed by the delay circuit 12 and the signal amplified by the auxiliary amplifier 10 and outputs the resulting signal to the subsequent circuit via the output terminal 2. At this time, the directional coupler 11 adjusts the mutual relationship between the amplitude and phase for distortion removal in the two types of signals to be combined. The output terminal 27 side of the directional coupler 11 is connected to the dummy load 8.
[0013]
In this embodiment, when a detection signal obtained by combining a part of the output signal from the main amplifier 5 and the signal from the delay circuit 6 by the directional coupler 7 is supplied to the auxiliary amplifier 10, the detection signal is the target. The correlation between the amplitude and phase for distortion detection is adjusted so as to include the signal. Further, the distortion characteristics in the frequency band of the distortion component to be removed are set to be approximately equal between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10. Here, by satisfying the following items (1) to (5), the distortion characteristics of the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10 can be made substantially equal.
(1) The transistor structure (BJT, MESFET, MOSFET, etc.) is made identical between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10.
(2) The transistor manufacturing process (type of impurity to be implanted, concentration, etc.) is made the same between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10.
(3) The amplifier bias system (class A, class AB, class B, etc.) is made the same for the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10. For example, the power efficiency can be further improved by making both the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10 class AB. Moreover, distortion removal performance can be improved by making both the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10 class A. Conventionally, the main amplifier 5 is generally class AB in order to increase power efficiency, and the auxiliary amplifier 10 is generally class A with emphasis on linearity. Therefore, conventionally, the distortion characteristics are different between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10.
(4) The amplifier circuit (single circuit, push-pull circuit, etc.) is made identical between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10. For example, both the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10 are any one of class A single, class AB single, and class AB push-pull. Conventionally, the main amplifier 5 is generally a class AB push-pull and the auxiliary amplifier 10 is a class A single.
(5) The back-off of the amplifier (a parameter that determines how low the amplifier is operated from the saturation output of the amplifier) is made substantially the same between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10. Conventionally, the back-off is greatly different between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10, and the back-off is small with emphasis on power efficiency for the main amplifier 5, and the back-off is generally large with respect to linearity for the auxiliary amplifier 10. . Therefore, conventionally, the distortion characteristics are different between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10.
[0014]
In order to further match the distortion characteristics between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10, it is more preferable to satisfy the following item (6).
(6) The saturation output (depending on the transistor size) of the amplifier is made substantially the same between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10. Conventionally, the main amplifier 5 is generally much larger than the auxiliary amplifier 10. Therefore, conventionally, the distortion characteristics are different between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10. Further, when the saturation output and back-off of the amplifier are substantially the same, the input signal power to the amplifier is substantially the same.
[0015]
Next, the operation in this embodiment will be described. However, for convenience of explanation, a case where a target signal of unit power is input to the input terminal 1 will be described here.
[0016]
The target signal input to the input terminal 1 is distributed by the directional coupler 3 to the line on the main amplifier 5 side and the line on the delay circuit 6 side. The signal on the main amplifier 5 side is amplified by the main amplifier 5, but the output signal from the main amplifier 5 includes a distortion component in addition to the actual signal obtained by amplifying the target signal. Here, the power ratio at which the signal power at the input terminal 1 is distributed by the directional coupler 3 to the line on the main amplifier 5 side and the line on the delay circuit 6 side is a: 1-a (0 <a <1), When the power gain of the main amplifier 5 is Gm and the distortion factor (distortion component power / actual signal power at the output) is D, the actual signal amplitude at the output terminal 21 of the main amplifier 5 is ( a × Gm) ^0.5 , and the distortion component amplitude is (a × D × Gm) ^0.5 . Moreover, the actual signal amplitude at the output terminal 25 of the delay circuit 6 is (1-a) ^0. ^5, no distortion component is generated.
[0017]
In the directional coupler 7, a part of the output signal from the main amplifier 5 and the signal from the delay circuit 6 are combined and the combined detection signal is input to the auxiliary amplifier 10. At this time, the actual signal amplitude from the delay circuit 6 is coupled to be larger than the actual signal amplitude from the main amplifier 5 and opposite in phase. Here, the power ratio at which the signal power at the output terminal 21 of the main amplifier 5 is distributed by the directional coupler 7 to the line on the auxiliary amplifier 10 side and the line on the delay circuit 12 side is b: 1−b (0 <b If <1), the actual signal amplitude and distortion component amplitude at the input terminal 22 of the auxiliary amplifier 10 are as follows.
Real signal amplitude: ((1-a) × (1-b)) ^0.5 − (a × b × Gm) ^0.5
Distortion component amplitude: (a × b × D × Gm) ^0.5
[0018]
Here, in order for the actual signal amplitude from the delay circuit 6 to be larger than the actual signal amplitude from the main amplifier 5, it is necessary to satisfy the following equation (1), and to satisfy this equation, a, b, Gm By setting the value, the correlation between the amplitude and phase for distortion detection is adjusted.
[Expression 1]
(1-a) × (1-b)> a × b × Gm (1)
[0019]
Next, the combined detection signal is amplified by the auxiliary amplifier 10, but a distortion component is generated when the actual signal is amplified. This distortion component is generated in the main amplifier 5 and has a phase opposite to that of the distortion component existing at the input terminal 22 of the auxiliary amplifier 10 and cancels each other out. However, the output signal from the main amplifier 5 and the delay circuit so that the amplitude after the distortion component existing at the input terminal 22 is amplified by the auxiliary amplifier 10 becomes larger than the distortion component amplitude generated by the auxiliary amplifier 10. The coupling with the signal from 6 is adjusted. Here, the distortion factor of the auxiliary amplifier 10 is set substantially equal to the distortion factor D of the main amplifier 5 in the frequency band of the distortion component to be removed. When the distortion factor of the auxiliary amplifier 10 is approximated to D and the power gain of the auxiliary amplifier 10 is Gs, the actual signal amplitude and distortion component amplitude at the output terminal 23 of the auxiliary amplifier 10 are as follows.
Actual signal amplitude: ((1-a) × (1-b) × Gs) ^0.5 − (a × b × Gm × Gs) ^0.5
Distortion component amplitude: 2 × (a × b × D × Gm × Gs) ^0.5 − ((1-a) × (1-b) × D × Gs) ^0.5
[0020]
Here, in order for the amplitude after the distortion component existing at the input terminal 22 is amplified by the auxiliary amplifier 10 to be larger than the distortion component amplitude generated by the auxiliary amplifier 10, the following equation (2) is satisfied. The values of a, b, and Gm are set so as to satisfy this equation.
[Expression 2]
(1-a) × (1-b) <4 × a × b × Gm (2)
[0021]
At the output terminal 26 of the delay circuit 12, the actual signal amplitude and distortion component amplitude are as follows.
Actual signal amplitude: (a × (1-b) × Gm) ^0.5 + ((1-a) × b) ^0.5
Distortion component amplitude: (a × (1-b) × D × Gm) ^0.5
[0022]
In the directional coupler 11, a part of the output signal from the auxiliary amplifier 10 and the signal from the delay circuit 12 are combined, and the combined signal is output from the output terminal 2. At this time, the distortion component from the delay circuit 12 and the distortion component from the auxiliary amplifier 10 are coupled so as to have the same amplitude and opposite phase, thereby the low distortion output signal from which the distortion component is reduced from the output terminal 2. Is output. At this time, the actual signal from the delay circuit 12 and the actual signal from the auxiliary amplifier 10 are combined so as to be in phase with each other and output from the output terminal 2. Here, the power ratio at which the signal power at the output terminal 23 of the auxiliary amplifier 10 is distributed to the output terminal 2 and the output terminal 27 by the directional coupler 11 is c: 1−c (0 <c <1). Then, the actual signal amplitude and distortion component amplitude at the output terminal 2 are as follows.

[0023]
In order to remove the distortion component at the output terminal 2, it is necessary to satisfy the following expression (3), and the values of a, b, c, Gm, and Gs are set so as to satisfy this expression.
[Equation 3]
2 × (a × b × c × Gm × Gs) ^0.5 = ((1-a) × (1-b) × c × Gs) ^0.5 + (a × (1-b) × (1-c) × Gm ) ^0.5 (3)
[0024]
Further, the signal from the auxiliary amplifier 10 and the signal from the delay circuit 12 coupled by the directional coupler 11 are also output to the output terminal 27, and this signal is consumed by the dummy load 8. Here, with respect to the signal output to the output terminal 27, the real signal from the auxiliary amplifier 10 and the real signal from the delay circuit 12 are combined so as to have the same amplitude and opposite phases, thereby the dummy load 8 The actual signal power consumed in is reduced. The actual signal amplitude and distortion component amplitude at the output terminal 27 are as follows.

[0025]
In order for the actual signal power not to be consumed by the dummy load 8, the following equation (4) must be satisfied, and the values of a, b, c, Gm, and Gs are set so as to satisfy this equation.
[Expression 4]
(a × (1-b) × c × Gm) ^0.5 + ((1-a) × b × c) ^0.5 =
((1-a) × (1-b) × (1-c) × Gs) ^0.5 −
(a × b × (1-c) × Gm × Gs) ^0.5 (4)
[0026]
Further, when both of the saturated output and backoff of the amplifier are the same in the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10, the input signal power to each amplifier is equal. Accordingly, in this case, the values of a, b, and Gm are set so as to satisfy the following expression (5). At this time, Gm = Gs.
[Equation 5]
((1-a) × (1-b)) ^0.5 − (a × b × Gm) ^0.5 = a ^0.5 (5)
[0027]
In the present embodiment, the distortion characteristics are set to be approximately equal between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10. Then, the actual signal amplitude from the delay circuit 6 is larger than the actual signal amplitude from the main amplifier 5 and is coupled to the directional coupler 7 so as to be in opposite phases to each other, so that it is input to the auxiliary amplifier 10. The detection signal includes not only a distortion component but also an actual signal. Here, when a real signal is included in the detection signal input to the auxiliary amplifier 10, a distortion component is generated when the real signal is amplified by the auxiliary amplifier 10, and this distortion component is generated in the main amplifier 5. Interferes with the distortion component. When the distortion characteristics are different between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10, the slope of the amplitude frequency characteristic of the distortion component is different before and after the interference of the distortion component. Therefore, the output signal from the auxiliary amplifier 10 and the signal from the delay circuit 12 are different. Are coupled by the directional coupler 11 and output from the output terminal 2, distortion components cannot be coupled with the same amplitude and opposite phase in a wide frequency band, and the distortion removal performance is degraded. However, in this embodiment, since the distortion characteristics are set to be approximately equal between the main amplifier 5 and the auxiliary amplifier 10, the slope of the amplitude frequency characteristic of the distortion component hardly changes before and after the interference of the distortion component. Therefore, even if a high-level real signal is included in the detection signal input to the auxiliary amplifier 10, the directional coupler 11 can combine distortion components with substantially the same amplitude and opposite phase in a wide frequency band. it can. Then, from the output signal from the main amplifier 5 and the delay circuit 6 so that the amplitude after the distortion component generated in the main amplifier 5 is amplified by the auxiliary amplifier 10 becomes larger than the distortion component amplitude generated in the auxiliary amplifier 10. By adjusting the coupling with the signal, the signals output from the directional coupler 11 to the output terminal 2 are coupled with the distortion components with substantially the same amplitude and opposite phase and simultaneously with the actual signals with the same phase. can do. Further, at this time, the signals output from the directional coupler 11 to the dummy load 8 can be combined with each other with the same amplitude and opposite phase. Therefore, in this embodiment, the power of the low distortion output signal from the output terminal 2 can be significantly increased without reducing the distortion removal performance, and the signal power consumed by the dummy load 8 can be greatly reduced. Therefore, power efficiency can be greatly improved with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distortion compensation amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
3, 7, 11 Directional coupler, 5 main amplifier, 8 dummy load, 10 auxiliary amplifier, 31 distortion detection loop, 32 distortion removal loop.

Claims

A main amplifier for amplifying the target signal is provided, and a part of the target signal and a part of the output signal from the main amplifier are coupled to each other by adjusting the mutual relationship between the amplitude and phase for distortion detection. A distortion detection loop for generating a detection signal including distortion components generated by
An auxiliary amplifier for amplifying the detection signal is provided, and a distortion component is obtained by combining a part of the output signal from the auxiliary amplifier and the output signal from the main amplifier by adjusting the mutual relationship between the amplitude and phase for distortion removal. A distortion elimination loop that produces a low distortion output signal with reduced
A distortion compensation amplifier circuit comprising:
The distortion characteristics of the main amplifier and auxiliary amplifier are substantially equal,
A distortion compensation amplifier circuit, wherein the level of a low distortion output signal is increased by adjusting the correlation between amplitude and phase for distortion detection so that the target signal is included in the detection signal.

The distortion compensation amplifier circuit according to claim 1,
The mutual amplitude and phase for distortion detection are set so that the target signal level on a part of the target signal is higher than the target signal level on the output signal side from the main amplifier and these signals are coupled in substantially opposite phases. A distortion compensation amplifier circuit, wherein the relationship is adjusted.

The distortion compensation amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The correlation between the amplitude and phase for distortion detection is such that the distortion component level after the distortion component in the detection signal is amplified by the auxiliary amplifier is larger than the distortion component level generated when the target signal is amplified by the auxiliary amplifier. A distortion compensation amplifier circuit which is adjusted.

The distortion compensation amplifier circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein saturation outputs of the main amplifier and the auxiliary amplifier are substantially equal.
A distortion compensation amplifier circuit in which the correlation between amplitude and phase for distortion detection is adjusted so that the target signal level input to the main amplifier and the target signal level input to the auxiliary amplifier are substantially equal. .