JP4230944B2 - マルチポート増幅器および歪み補償方法 - Google Patents
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Description
このマルチポート増幅器は、例えば、後述する「特許文献1」に示されるように、トラフィックの変動に柔軟に対応可能であり、かつ限られた電力を有効に利用できるために、通信衛星に積極的に搭載されている。さらに、マルチポート増幅器は、近年、地上無線サービスに対しても適用が提案されている空間分割多重方式により複数のアンテナを用いて通信容量を増加させる「MIMO技術」にも適している。
従来、このような課題を解決するための歪み補償回路としては、「プリディストーション型歪み補償回路」、「フィードバック型歪み補償回路」、「フィードフォーワード型歪み補償回路」等が提案されている。
従来、このような課題を解決可能な歪み補償回路としては、例えば、図5に示す適応型歪み補償回路がある。
本発明は、構成が煩雑化することなく、かつ実装や消費電力にかかわる制約に妨げられることなく歪み補償が精度よく安定に達成されるマルチポート増幅器および歪み補償方法を提供することを目的とする。
請求項2に記載のマルチポート増幅器は、個別に無線周波信号が入力される(2 N −1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2 N 個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2 N 個の増幅手段と、2 N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2 N 個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、前記第二の分配合成手段が有する2 N 個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載のマルチポート増幅器において、前記制御手段は、前記特定の出力端子に伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する制御手段とことを特徴とする。
請求項4に記載のマルチポート増幅器は、個別に無線周波信号が入力される(2 N −1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が間欠的に入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2 N 個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2 N 個の増幅手段と、2 N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2 N 個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、前記パイロット信号が入力されている期間には、前記第二の分配合成手段が有する2 N 個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御し、前記パイロット信号が入力されていない期間には、前記特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項5に記載のマルチポート増幅器は、個別に無線周波信号が入力される(2 N −1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2 N 個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2 N 個の増幅手段と、2 N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2 N 個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記第二の分配合成手段が有する2 N 個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達されたパイロット信号のレベルが規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項6に記載のマルチポート増幅器は、個別に無線周波信号が入力される(2 N −1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2 N 個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2 N 個の増幅手段と、2 N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2 N 個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記第二の分配合成手段が有する2 N 個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルが最小となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
したがって、ポートの間における特性の偏差が広範には変化せず、あるいは「上記の変更が行われる頻度を超える程度」には頻繁に変動しない場合には、請求項2にかかわるマルチポート増幅器と同様に、個々の出力ポートに出力される相互変調歪みのレベルが安定に小さな値に抑制される。
請求項8に記載のマルチポート増幅器は、個別に無線周波信号が入力される(2 N −1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が間欠的に入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2 N 個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2 N 個の増幅手段と、2 N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2 N 個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、前記パイロット信号が入力されている第一の期間と入力されていない第二の期間とに個別に前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、これらの変更の過程で、前記第二の分配合成手段が有する2 N 個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に前記第一の期間に伝達されたパイロット信号のレベルと、前記第二の期間に前記特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルとの差が規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項3または請求項7に記載のマルチポート増幅器において、パイロット信号は、相互変調歪みが分布する帯域と異なる帯域に分布する。制御手段は、周波数領域で相互変調歪みとパイロット信号とを分離し、これらの無線周波信号の相互変調歪みのレベルとパイロット信号のレベルとを監視する。
したがって、請求項3および請求項7に記載の発明にかかわるマルチポート増幅器に比べて、相互変調歪みの補償の精度が向上する。
請求項11に記載の歪み補償方法は、マルチポート増幅器が有する2 N 個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2 N −1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、前記マルチポート増幅器が有する2 N 個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御することを特徴とする。
請求項12に記載の発明では、請求項11に記載の歪み補償方法において、マルチポート増幅器の特性に関して、特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する。
請求項13に記載の歪み補償方法は、マルチポート増幅器が有する2 N 個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を間欠的に、残りの(2 N −1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、前記パイロット信号が入力されている期間には、前記マルチポート増幅器が有する2 N 個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御し、前記パイロット信号が入力されていない期間には、前記特定の出力ポートに伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御することを特徴とする。
請求項14に記載の歪み補償方法は、マルチポート増幅器が有する2 N 個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2 N −1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記マルチポート増幅器が有する2 N 個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号のレベルが規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御することを特徴とする。
請求項15に記載の歪み補償方法は、マルチポート増幅器が有する2 N 個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2 N −1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記マルチポート増幅器が有する2 N 個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルが最小となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御することを特徴とする。
したがって、ポートの間における特性の偏差が広範には変化せず、あるいは「上記の変更が行われる頻度を超える程度」には頻繁に変動しない場合には、請求項11にかかわる歪み補償方法と同様に、個々の出力ポートに出力される相互変調歪みのレベルが安定に小さな値に抑制される。
請求項17に記載の歪み補償方法は、マルチポート増幅器が有する2 N 個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を間欠的に、残りの(2 N −1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、前記パイロット信号が入力されている第一の期間と入力されていない第二の期間とに個別に前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、これらの変更の過程で、前記マルチポート増幅器が有する2 N 個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに前記第一の期間に伝達されたパイロット信号のレベルと、前記第二の期間に前記特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルとの差が規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御することを特徴とする。
請求項18に記載の発明では、請求項12または請求項16に記載の歪み補償方法において、パイロット信号は、相互変調歪みが分布する帯域と異なる帯域に分布する。周波数領域で相互変調歪みとパイロット信号とが分離され、これらの無線周波信号との相互変調歪みのレベルとパイロット信号のレベルとを監視する。
したがって、請求項12および請求項16に記載の発明にかかわる歪み補償方法に比べて、相互変調歪みの補償の精度が向上する。
また、請求項3、7、12、16に記載の発明では、相互変調歪みとパイロット信号との何れか一方の電力として「ポートの間における特性の偏差や変動」が間接的に評価され、「個々の出力ポートに出力される上記の相互変調歪みの電力」がこの評価の結果に応じて小さな値に抑制される場合に比べて、その相互変調歪みの補償の精度が向上する。
また、請求項9、18に記載の発明では、請求項3および請求項7に記載の発明に比べて、相互変調歪みの補償の精度が向上する。
したがって、本発明が適用された通信装置では、マルチポート増幅器の利点が損なわれることなく、部品の特性の偏差にかかわる制約が緩和され、これらの特性と、入力される無線周波信号のレベルとが多様にあるいは広範に変化しても、性能および伝送品質が高く維持される。
図1は、本発明の第一および第三の実施形態を示す図である。
図において、分配合成回路11の第一ないし第三の入力IP1〜IP3にはそれぞれ占有帯域が異なる無線周波信号(以下、「第一の入力信号」、「第二の入力信号」、「第三の入力信号」という。)が与えられ、その分配合成回路11の第四の入力IP4にはパイロット信号発生器12の出力が接続される。この分配合成回路11の第一ないし第四の出力は、それぞれ振幅位相調整回路(APA)13-1〜13-4の入力に接続される。振幅位相調整回路13-1〜13-4の出力にはそれぞれ歪み補償回路(DC)14-1〜14-4の入力に接続され、これらの歪み補償回路14-1〜14-4の出力は増幅器15-1〜15-4の入力に接続される。増幅器15-1〜15-4の出力は、分配合成回路16の第一ないし第四の入力に接続される。分配合成回路16の第一の出力OP1は計測部17の入力に接続され、その分配合成回路16の第二ないし第四の出力OP2〜OP4は、それぞれアンテナ18-3〜13-1の給電点に接続される。計測部17の出力は制御部19の入力に接続され、その制御部19の第一ないし第八の出力ポートには、振幅位相調整回路13-1〜13-4および歪み補償回路14-1〜14-4の制御端子が個別に接続される。
・ 一方の入力に上述した「第一の入力信号」が与えられ、かつ他方の入力に「第二の入力信号」が与えられる90度ハイブリッド11A-11
・ 一方の入力に上述した「第三の入力信号」が与えられ、かつ他方の入力がパイロット信号発生部12の出力に接続された90度ハイブリッド11A-12
・ 一方の入力に90度ハイブリッド11A-11 の一方の出力が接続され、かつ他方の入力に90度ハイブリッド11A-12 の一方の出力が接続されると共に、2つの出力がそれぞれ振幅位相調整回路13-1、13-2の入力に接続された90度ハイブリッド11A-21
・ 一方の入力に90度ハイブリッド11A-11 の他方の出力が接続され、かつ他方の入力に90度ハイブリッド11A-12 の他方の出力が接続されると共に、2つの出力がそれぞれ振幅位相調整回路13-3、13-4の入力に接続された90度ハイブリッド11A-22
なお、分配合成回路16の構成は分配合成回路11の構成と同じであるので、その分配合成回路16に備えられる4つの90度ハイブリッドについては、それぞれ符号「16A-11」、「16A-12」、「16A-21」、「16A-22」を付与して図1に示し、ここでは、詳細な接続にかかわる説明を省略する。
[第一の実施形態]
以下、図1を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
ところで、これらの「第一の入力信号」ないし「第三の入力信号」および「パイロット信号」は、下記の条件の全てが成立する状態では、分配合成回路11によって合成され、かつ増幅器15-1〜15-4によって増幅された後に、分配合成回路16によって分配されることによって、その分配合成回路16の第四の出力OP4、第三の出力OP3、第二の出力OP2、第一の出力OP1にそれぞれ出力される。
・ 分配合成回路11、16が「理想的な4つの90度ハイブリッドの組み合わせ」として構成される。
・ 振幅位相調整回路13-1〜13-4の利得および移相量が等しい。
・ 歪み補償回路(DC)14-1〜14-4の特性が等しい。
・ 増幅器15-1〜15-4の利得および特性が等しい。
制御部19は、そのレベルが増加する方向に、「振幅位相調整回路13-1〜13-4の利得および移相量に併せて、歪み補償回路14-1〜14-4の特性」の組み合わせを所定の頻度(周期)で変更する。
すなわち、増幅器15-1〜15-4の間において、利得と特性との双方または何れか一方に差があり、あるいはその差が温度その他の環境条件に応じて変化しても、分配合成回路11、16の間にこれらの増幅器15-1〜15-4を介して個別に形成される4つの経路の特性の偏差は、『分配合成回路16の第一の出力OP1に伝達された「パイロット信号」の成分のレベルLpが最大となる』との基準の下で圧縮される。
[第二の実施形態]
図2は、本発明の第二の実施形態を示す図である。
・ 制御部19に代えて制御部19Aが備えられる。
・ その制御部19Aの第一および第二の入力ポートにそれぞれ出力が接続された計測部17P、17Sが計測部17に代えて備えられる。
・ 分配合成回路16の第一の出力OP1に接続された入力端子を有し、かつ計測部17P、17Sの入力にそれぞれ出力された2つの出力端子を有するフィルタ21が備えられる。
分配合成回路16の第一の出力OP1に伝達される既述の「パイロット信号」には、上記の4つの経路の特性の偏差に応じて増減する「第一の入力信号」ないし「第三の入力信号」の相互変調歪みの成分(以下、「歪み成分」という。)が含まれ得る。
フィルタ21は、これらの「歪み成分」と「パイロット信号」との間における占有帯域の相違に基づいて、その「パイロット信号」の成分と、「歪み成分」(ここでは、パイロット信号に比べて、レベルが大幅に「歪み成分」の電力より十分小さいと仮定する。)とを分離する。
制御部19Aは、これらのレベルLp、Limの差δ(=Lp−Lim)が増加する方向に、「振幅位相調整回路13-1〜13-4の利得および移相量に併せて、歪み補償回路14-1〜14-4の特性」の組み合わせを所定の頻度(周期)で変更する。
[第三の実施形態]
以下、本発明の第三の実施形態について説明する。
以下、図1を参照して本発明の第三の実施形態の動作を説明する。
制御部19Bは、パイロット信号発生部12に対して「パイロット信号」の生成の許可と規制とを既定の周期で指令する。なお、以下では、パイロット信号発生部12が制御部19Bの配下で「パイロット信号」を生成する期間を「第一の期間」と称し、反対に「パイロット信号」を生成しない期間を「第二の期間」という。
計測部17は、第一の期間と第二の期間とに分配合成回路16の第一の出力OP1からそれぞれ出力される信号のレベルL1、L2を計測する。
すなわち、増幅器15-1〜15-4の間において、利得と特性との何れか一方あるいは双方の差があり、あるいはその差が温度その他の環境条件に応じて変化しても、分配合成回路11、16の間にこれらの増幅器15-1〜15-4を介して個別に形成される4つの経路の特性の偏差は、図2に示す第二の実施形態よりハードウエアの規模が小さいにもかかわらず、その第二の実施形態と同様に精度よく圧縮される。
なお、本実施形態では、パイロット信号発生部12は、制御部19Bの主導の下で間欠的に「パイロット信号」を生成している。
さらに、本実施形態では、計測部17は、第一の期間と第二の期間との何れの始点でも初期化されていない。
また、上述した第一ないし第三の実施形態では、増幅器15-1〜15-4の前段に歪み補償回路14-1〜14-4とがそれぞれ配置され、これらの歪み補償回路14-1〜14-4の前段に振幅位相調整回路13-1〜13-4がそれぞれ配置されている。
さらに、上述した第一ないし第三の実施形態では、分配合成回路11、16の間に増幅器15-1〜15-4を介して個別に形成される4つの経路の特性の偏差は、以下に列記するように、「分配合成回路16の第一の出力OP1に伝達された「パイロット信号」の成分のレベルLpが最大となる」との要件を含む基準の下で圧縮されている。
・ 『分配合成回路16の第一の出力OP1に伝達された「パイロット信号」の成分のレベルLpが最大となる』との基準…第一の実施形態
・ 『分配合成回路16の第一の出力OP1において、「パイロット信号」の成分のレベルLpが最大となり、しかも、相互変調歪みのレベルLimが最小となる』との基準…第二の実施形態
・ 「第一の期間と第二の期間とに分配合成回路16の第一の出力OP1からそれぞれ出力される信号のレベルL1、L2の差Δ(=L1−L2)が増加する」との基準…第三の実施形態
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、一般に、「動作温度が低下すると、利得が増加し、かつ上記のパイロット信号の電力と、増幅素子(トランジスタ)に流れる電流との双方が増加する」との特性を有し、かつ動作温度が広範に変化し得る通信衛星に搭載されると共に、本発明が適用されたSSPA(Solid State Power Amplifier)では、パイロット信号の電力が規定の値または規定の範囲を上回らないように個々の増幅器の前段の利得が維持されることによって、これらの増幅器の間における特性の偏差が補償され、しかも、消費電力の無用な増加が抑制されることによって、搭載されるべきバッテリの容量の節減が図られてもよい。
[第四の実施形態]
図3は、本発明の第四の実施形態を示す図である。
・ 振幅位相調整回路13-1〜13-4および歪み補償回路14-1〜14-4が備えられず、分配合成回路11の第一ないし第四の出力が増幅器15-1〜15-4の入力にそれぞれ接続される。
・ パイロット信号発生部12および制御部19、19Bが備えられず、その制御部19、19Bに代えて、ベースバンド信号発生部31が備えられる。
・ このベースバンド信号発生部31の第一ないし第四の出力に個別に接続された入力を有し、かつ出力が分配合成回路11の第一の入力IP1ないし第四の入力IP4に接続されたアップコンバータ(MIX)32-1〜32-4が備えられる。
ベースバンド信号発生部31は、アップコンバータ32-1〜32-4によって行われる周波数変換の下で既述の「第一の入力信号」、「第二の入力信号」、「第三の入力信号」および「パイロット信号」に変換される4つのベースバンド信号(以下、それぞれ「第一のベースバンド信号」、「第二のベースバンド信号」、「第三のベースバンド信号」および「ベースバンドパイロット信号」という。)を生成する。
また、ベースバンド信号発生部31は、上述した「第一のベースバンド信号」、「第二のベースバンド信号」、「第三のベースバンド信号」および「ベースバンドパイロット信号」を個別に生成するディジタル信号処理を行い、そのディジタル信号処理の過程では、計測部17によって計測されたレベルに応じて、図1に示す第一または第三の実施形態において行われる下記の処理とベースバンド領域で等価な処理を行う。
・ 制御部19、19Bによって行われ、かつ振幅位相調整回路13-1〜13-4の利得および移相量と、歪み補償回路14-1〜14-4の特性との組み合わせを変更する処理
・ これらの振幅位相調整回路13-1〜13-4および歪み補償回路14-1〜14-4を分配合成回路11の前段においてベースバンド領域で模擬する処理
すなわち、図1に示す制御部19、19B、振幅位相調整回路13-1〜13-4および歪み補償回路14-1〜14-4は、ベースバンド領域で既述の「第一のベースバンド信号」、「第二のベースバンド信号」、「第三のベースバンド信号」および「ベースバンドパイロット信号」を生成し、かつ汎用のディジタルシグナルプロセッサとして構成可能なベースバンド信号発生部31の余剰の処理量が活用されることによって実現される。
なお、本実施形態では、図1に示す第一または第三の実施形態において達成される「相互変調歪みの低減」と、「マルチポート増幅器のポート間における特性の偏差の補償」とがベースバンド領域で行われている。
上述した各実施形態では、「振幅位相調整回路13-1〜13-4の利得および移相量と、歪み補償回路14-1〜14-4の特性との組み合わせ」を変更する処理、またはその処理に等価なベースバンド領域における処理は、計測部17、17P、17Sによって計測されたレベルに応じて行われる自動制御(フィードバック制御)として実現されている。
さらに、図3や図4に示すベースバンド信号発生部31によって行われるディジタル信号処理は、ベースバンド領域に限らず、例えば、アップコンバータ32-1〜32-4によって行われる周波数変換の過程において中間周波帯(「第一の入力信号」〜「第三の入力信号」の占有帯域より低い。)で行われ、あるいはこれらの「第一の入力信号」〜「第三の入力信号」の占有帯域における無線周波数帯で行われてもよい。
さらに、上述した各実施形態では、分配合成回路11、16は、特性が共通であって理想的であると見なされ得る4つの90ハイブリッドの集合として構成されている。
また、上述した各実施形態では、入力ポートおよび出力ポートの数が「4」であるマルチポート増幅器に本発明が適用されている。
さらに、上述した各実施形態では、パイロット信号が第四の入力ポートに入力され、その入力ポートに対応する第一の出力ポートに計測部17やフィルタ21の入力が接続されている。
また、上述した各実施形態では、分配合成回路11の前段と後段との何れか一方において、4つのポートの間における特性の差の補償が図られている。
さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な形態による実施形態が可能であり、かつ構成装置の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
11A,16A 90度ハイブリッド(HYB)
12 パイロット信号発生部
13,57 振幅位相調整回路(APA)
14,56 歪み補償回路(DC)
15,53 増幅器
17,17P,17S,58 計測部
18 アンテナ
19,19A,19B 制御部
21 フィルタ
31 ベースバンド信号発生部
32 アップコンバータ(MIX)
51,54 分配回路
52 遅延線路
55 合成回路
Claims (18)
- 個別に無線周波信号が入力される(2N−1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2N個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、
前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、
前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2N個の増幅手段と、
2N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2N個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、
前記第二の分配合成手段が有する2N個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 個別に無線周波信号が入力される(2N−1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2N個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、
前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、
前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2N個の増幅手段と、
2N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2N個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、
前記第二の分配合成手段が有する2N個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 請求項2に記載のマルチポート増幅器において、
前記制御手段は、
前記特定の出力端子に伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する制御手段と
ことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 個別に無線周波信号が入力される(2N−1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が間欠的に入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2N個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、
前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、
前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2N個の増幅手段と、
2N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2N個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、
前記パイロット信号が入力されている期間には、前記第二の分配合成手段が有する2N個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御し、前記パイロット信号が入力されていない期間には、前記特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 個別に無線周波信号が入力される(2N−1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2N個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、
前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、
前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2N個の増幅手段と、
2N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2N個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記第二の分配合成手段が有する2N個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達されたパイロット信号のレベルが規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 個別に無線周波信号が入力される(2N−1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2N個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、
前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、
前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2N個の増幅手段と、
2N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2N個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記第二の分配合成手段が有する2N個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルが最小となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 個別に無線周波信号が入力される(2N−1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2N個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、
前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、
前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2N個の増幅手段と、
2N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2N個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記第二の分配合成手段が有する2N個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に伝達されたパイロット信号と前記無線周波信号の相互変調歪みとのレベルの差が規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 個別に無線周波信号が入力される(2N−1)個(N=「2」以上の整数)の入力端子と、1つのパイロット信号が間欠的に入力される単一の入力端子とを有し、これらの無線周波信号およびパイロット信号を2N個の出力端子に分配合成する第一の分配合成手段と、
前記第一の分配合成手段に従属接続され、前記第一の分配合成手段の前記2 N 個の出力端子を介して供給された無線周波信号およびパイロット信号の利得および移相量を個別に調整する2 N 個の振幅位相調整手段と、
前記2 N 個の振幅位相調整手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号の相互変調歪みを保障する2 N 個の歪み補償手段と、
前記2 N 個の歪み補償手段に従属接続され、無線周波信号およびパイロット信号を個別に増幅する2N個の増幅手段と、
2N 個の出力端子を有し、これらの出力端子に、前記2N個の増幅手段によって出力された信号を分配合成する第二の分配合成手段と、
前記パイロット信号が入力されている第一の期間と入力されていない第二の期間とに個別に前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、これらの変更の過程で、前記第二の分配合成手段が有する2N個の出力端子の内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力端子に前記第一の期間に伝達されたパイロット信号のレベルと、前記第二の期間に前記特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルとの差が規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするマルチポート増幅器。 - 請求項3または請求項7に記載のマルチポート増幅器において、
前記パイロット信号は、
前記相互変調歪みが分布する帯域と異なる帯域に分布し、
前記制御手段は、
周波数領域で前記相互変調歪みと前記パイロット信号とを分離し、これらの無線周波信号の相互変調歪みのレベルとパイロット信号のレベルとを監視する
ことを特徴とするマルチポート増幅器。 - マルチポート増幅器が有する2N個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2N−1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、
前記マルチポート増幅器が有する2N個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - マルチポート増幅器が有する2N個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2N−1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、
前記マルチポート増幅器が有する2N個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - 請求項11に記載の歪み補償方法において、
前記特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - マルチポート増幅器が有する2N個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を間欠的に、残りの(2N−1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、
前記パイロット信号が入力されている期間には、前記マルチポート増幅器が有する2N個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号のレベルを規定の値または規定の範囲に維持するように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御し、前記パイロット信号が入力されていない期間には、前記特定の出力ポートに伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルを最小とするように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを自動制御または適応制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - マルチポート増幅器が有する2N個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2N−1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、
前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記マルチポート増幅器が有する2N個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号のレベルが規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - マルチポート増幅器が有する2N個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2N−1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、
前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記マルチポート増幅器が有する2N個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルが最小となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - マルチポート増幅器が有する2N個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を、残りの(2N−1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、
前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、その変更の過程で前記マルチポート増幅器が有する2N個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに伝達されたパイロット信号と前記無線周波信号の相互変調歪みとのレベルの差が規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - マルチポート増幅器が有する2N個(N=「2」以上の整数)の入力ポートの内、単一の入力ポートに1つのパイロット信号を間欠的に、残りの(2N−1)個の入力ポートに無線周波信号をそれぞれ供給して2 N 個の出力ポートに分配合成する前記無線周波信号およびパイロット信号に対して、2 N 個の振幅位相調整手段で利得および移相量を個別に調整し、2 N 個の歪み補償手段で相互変調歪みを保障し、2 N 個の増幅手段で増幅し、
前記パイロット信号が入力されている第一の期間と入力されていない第二の期間とに個別に前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性との組み合わせを所定の頻度(周期)で変更し、これらの変更の過程で、前記マルチポート増幅器が有する2N個の出力ポートの内、主に前記パイロット信号が出力される特定の出力ポートに前記第一の期間に伝達されたパイロット信号のレベルと、前記第二の期間に前記特定の出力端子に伝達された前記無線周波信号の相互変調歪みのレベルとの差が規定の値または規定の範囲の値となるように、前記2 N 個の振幅位相調整手段の利得および移相量と、前記2 N 個の歪み補償手段の特性とを制御する
ことを特徴とする歪み補償方法。 - 請求項12または請求項16に記載の歪み補償方法において、
前記パイロット信号は、
前記相互変調歪みが分布する帯域と異なる帯域に分布し、
周波数領域で前記相互変調歪みと前記パイロット信号とを分離し、これらの無線周波信号の相互変調歪みのレベルとパイロット信号のレベルとを監視する
ことを特徴とする歪み補償方法。
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