JP4602726B2 - プリディストーション方式歪補償増幅器 - Google Patents

Description

本発明は過渡的な温度変化に対しても、歪補償量を損なうことなく適正に歪補償を行うことができるプリディストーション方式歪補償増幅器に関するものである。

図３は従来のプリディストーション方式歪増幅器の全体構成を示すブロック図である。
図３において、１１、１６、１８、２２、２４は可変減衰器、１２は入力信号を特定のレベルまで増幅するプリアンプ、１３、１５、１７、２１、２６は方向性結合器、１４は例えば遅延線で構成される遅延ルート、２０は歪発生素子、２５は入力された信号を増幅する増幅部、２７は各構成を制御する制御部である。

さらに、方向性結合器１７と方向性結合器１９の間に可変減衰器１８、可変位相器１９が設けられ、方向性結合器２１と方向性結合器１５の間に可変減衰器２２、可変位相器２３が設けられ、方向性結合器１５と主増幅器２５の間に可変減衰器２４が設けられる。

可変減衰器１８と可変位相器１９は、方向性結合器１７で分配された信号ｄと、同じ方向性結合器１７で分配され歪発生素子２０からの出力信号となった信号ｆとの位相、振幅を調整するものである。信号ｄの位相、振幅を信号ｆに合わせて調整することにより、信号ｆの歪成分以外の成分が信号ｄの成分により相殺され、信号ｇでは主増幅器２５で発生する歪と同等の信号のみを抽出することができる。

可変減衰器２２、可変位相器２３は、信号ｇを信号ｂに合わせて振幅、位相を調整するものである。これにより、方向性結合器１５の出力信号ｈが主増幅器２５により増幅されたとき、予め与えた歪成分、ここでは信号ｇの成分が相殺されるようになる。

可変減衰器１８，２２、可変位相器１９，２３は、例えば入力信号レベルを検出した信号ｋや出力信号レベルｊ、さらに歪発生素子の出力である信号ｆの一部を検出した信号ｌ、方向結合器２６からの出力信号の歪成分である信号ｍなどの値から制御部２７が各減衰器、位相器を制御するものである。

以下、図３における動作について説明する。
入力端子から入力された信号ａは可変減衰器１１、プリアンプ１２を経由して方向性結合器１３へ入力される。方向性結合器１３にて信号は分配され、一方は信号ｂとして遅延部１４へ、他方は信号ｃとして方向性結合器１７へ入力される。方向性結合器１７にて更に信号が分配され、一方は信号ｄとして可変減衰器１８、可変位相器１９を経由して方向性結合器２１へ、他方の信号ｅは歪発生素子２０へ入力され、そこで、歪発生素子の歪成分を合成し、信号ｆとなる。信号ｄと信号ｆは方向性結合器２１で合成される。このとき、信号ｄとｆは逆相となるようにする。方向性結合器２１で合成後の信号ｇでほぼ歪成分のみが出力される。

信号ｂと信号ｇは方向性結合器１５で結合され、信号ｈが生成される。信号ｈは歪成分と信号ｂが合成されたものであり、主増幅器２５により増幅される。増幅されることにより、予め歪ませた成分、つまり信号ｇの成分が相殺され、信号ｉでは歪の無い増幅された信号成分のみが出力される。信号ｊは増幅された信号ｉの一部を検出したものであり、ここでは出力レベルを検出する。信号ｋは入力信号の一部を検出したものであり、入力レベルを検出することができる。信号ｌは歪発生素子からの出力信号ｆの一部を検出したものであり、信号ｍは信号ｉの歪成分を検出したものである。

制御部２７は信号ｊ、ｋ、ｌ、ｍを読み込み、歪成分が出力されない、もしくは規定のレベル以下になるように、それらの値に応じて可変減衰器１８，２２，２４、可変位相器１９，２３を制御する。

以上に述べた従来の増幅器は、変調された信号の電力を増幅する線形増幅器において、非線形歪を補償するために電力増幅器に入力される信号を、その信号の瞬時振幅に対応して、振幅および位相を予め歪ませておく、いわゆるプリディストータ電力増幅器に関し、電力増幅器の出力信号電力スペクトルのうち、非線形歪みによって発生される帯域内の電力を最小となるように、プリディストーション回路の振幅および位相を制御しているのみである。

また歪発生素子にＦＥＴを用いた場合は、充分な歪補償量を得るため歪発生素子への入力レベル、ゲートバイアス電圧、発生する歪の振幅、位相等の設定を厳密に行う必要がある。そして環境温度にかかわらず充分な歪み補償量を得るため、ゲートバイアス電圧、歪み振幅、位相などを温度検出器からモニタした値に応じて変化させる制御等も行っていた。

なお、本発明のプリディストーション方式歪補償増幅器に関連する歪補償電力増幅回路として、下記特許文献１が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−２６１２５２公報

しかし、従来技術では、温度検出器は図３の主増幅器２５の近傍に１つ配置されているのみである。主増幅器２５は高出力で用いること、また高効率に使うのを目的としていることからＡＢ級で用いられることが多く、規定入力での電源投入時等は、主増幅器２５に電流が振り込まれるため、主増幅器周辺の急激な温度上昇が起きてしまう。

図４は前置増幅器周辺温度Ａ、歪発生素子の周辺温度Ｂ、主増幅器の周辺温度Ｃを示している。この図によれば、増幅器全体内の温度上昇の勾配は場所により異なることが明らかである。従って、従来は主増幅器の周辺温度だけをモニタし、その温度に基づいて歪発生素子をバイアス制御するようにすると、主増幅器に比べて歪み発生素子や前置増幅器の近辺の温度は主増幅器の熱にあおられて緩やかに上昇してゆくので、検出した温度と、歪み発生素子周辺等の実動作上の環境温度とにズレが生じ、装置全体として環境温度が一定となるまでの間、歪み補償制御が安定しない問題があった。

すなわち、図５に示すように、歪発生素子のゲートバイアスを温度テーブルで変化させ、歪発生量を変動させる制御を行っても、主増幅器近傍の検出温度は、歪発生素子近傍の温度とは異なっており、かかる主増幅器近傍の検出温度で歪発生素子のバイアス制御をしていたのでは、適正な制御が行えないという問題があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、過度的な温度変化に対しても、歪補償量を損なうことなく適正に歪補償を行うことができるプリディストーション方式歪補償増幅器を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために本発明は、入力信号のレベルを検出する入力信号レベル検出部と、入力信号や出力信号のレベルに応じて制御される可変減衰器と、信号を増幅する増幅部と、前記増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、前記増幅部の周囲の温度レベルを検出する第一の温度検出部と、前記歪生成部の周囲の温度レベルを検出する第二の温度検出部と、出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記増幅部及び又は前記可変減衰器のバイアスを制御し、さらに各構成部を制御する制御部を有するプリディストーション方式歪補償増幅器であって、前記制御部は、前記第一の温度検出部で検出された温度レベルと、前記第二の温度検出部で検出された温度レベルに応じて歪補償制御を行うことを特徴とする。

また、本発明は、入力信号のレベルを検出する入力信号レベル検出部と、入力信号を増幅する第一の増幅部と、第一の増幅部の周囲温度を検出する第一の温度検出部と、入力信号や出力信号のレベルに応じて制御される可変減衰器と、信号を増幅する第二の増幅部と、前記第二の増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、前記第二の増幅部の周囲の温度レベルを検出する第二の温度検出部と、前記歪生成部の周囲の温度レベルを検出する第三の温度検出部と、出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記可変減衰器の電圧や第二の増幅部、歪生成部のバイアスを制御し、さらに各構成部を制御する制御部を有するプリディストーション方式歪補償増幅器であって、前記制御部は、前記第一の温度検出部と、前記第二の温度検出部、と前記第三の温度検出部で検出された温度レベルに応じて歪補償制御を行うことを特徴とする。

上述したように、本発明によれば、モニタした温度に応じた各種制御を行い、装置の電源立ち上げ時など温度分布が過渡的に変化している場合でも、安定した歪補償量を得ることができ、適正に歪補償を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明におけるプリディストーション方式歪補償増幅器を示すブロック図であり、図３と同一符号は図３に示したものと同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。また、図３における可変減衰器１８、２２、２４、可変位相器１９、２３については、図示しないが、図３と同様のものが構成されている。

本実施の形態では、図１に示すように、前置増幅器（プリアンプ）１２と歪発生素子２０と主増幅器２５の近傍に温度検出器３０，３１，３２（夫々第一〜第三温度検出部）を設けて、これらの検出温度に基づいて、温度変化によらず最適な歪み補償量が得られるようなプリディストーション方式歪補償増幅器を提案する。

以下、動作について説明する。各温度検出器での処理は以下のようにする。
温度検出器３０はプリアンプ１２近傍の温度を検出する。制御部２７は温度検出器３０により検出された温度を読み込む。そして、温度検出器３０に関する図示しないメモリテーブルから、読み込んだ検出値に対応する可変減衰器１６の制御値を求め、それに応じて可変減衰器１６を制御する。これにより、歪発生素子への入力レベルを変動させる。

例えば、立上り時の歪補償が収束していない状態の場合、主増幅器の歪が大きくなってしまうので、可変減衰器１６で減衰させずに、高いレベルの信号を歪発生素子へ入力し、歪発生素子のレベルを高くする。温度上昇に伴い歪補償が収束し始めたら、可変減衰器１６により、信号レベルを減衰させる。

温度検出器３１で歪発生素子２０の周囲温度を検出したときを説明する。制御部２７は温度検出器３１で検出した値を読み込む。そして、温度検出器３１に関する図示しないメモリテーブルから、読み込んだ検出値に対応する歪発生素子２０のゲート電圧値を求める。さらに制御部２７は、その求めたゲート電圧値に応じて、歪発生素子２０のゲート電圧を制御する。
ここで、例えば歪発生素子２０にＦＥＴを採用している場合は、温度上昇により歪補償が安定するに伴い、バイアスを絞る、という制御を行う。

温度検出器３２で主増幅器２５の周囲温度を検出したときを説明する。制御部２７は温度検出器３２で検出した値を読み込む。そして、温度検出器３２に関する図示しないメモリテーブルから、読み込んだ検出値に対応する主増幅器２５のゲート電圧値を求める。さらに制御部２７は、その求めたゲート電圧値に応じて、主増幅器２５のゲート電圧を制御する。
ここで、例えば歪発生素子にＦＥＴを採用している場合は、温度上昇により歪補償が安定するに伴い、バイアスを絞るという制御を行う。

以上のように複数の温度検出器を温度上昇勾配の異なる個所に設け、それぞれの検出値に応じて主増幅器２５、歪発生素子（歪生成部）２０、可変減衰器１６を制御することにより、急激な温度変化に対しても、例えば図２に示すように、早期の歪補償が行われる。

続いて図２を説明する。図２は（Ａ）が従来技術であり、（Ｂ）が本発明の実施の形態を示している。これらの図において、（ア）は可変減衰器１６の印加電圧、（イ）は歪発生素子２０のバイアス制御値、（ウ）は主増幅器２５のバイアス制御値、（エ）はプリディストーション歪補償増幅器の歪量の推移を示している。

図２（Ａ）に示すように、従来では、急激な温度変化や立上り時から環境温度が安定するまでの間、可変減衰器１６への印加電圧（図２（Ａ）の（ア））、歪発生素子２０へのバイアス値（図２（Ａ）の（イ））を管理していないため、歪発生素子２０は入力信号に対する最適な歪を生成することができず、図２（Ａ）の（エ）のように、歪が増加してしまう。

一方、本発明の実施の形態では、図２（Ｂ）に示すように、急激な温度変化や立上り時から環境温度が安定するまでの間、可変減衰器１６や歪発生素子２０の近傍に設けた温度レベル検出部で検出した値に応じて可変減衰器１６への印加電圧（図２（Ｂ）の（ア））、歪発生素子２０へのバイアス値（図２（Ｂ）の（イ））を管理しているので、図２（Ｂ）の（エ）のように、早急に歪が補償される。

このように、急激な温度変化が生じた場合でも、本発明の実施の形態に示す構成とすることにより、早期の歪補償が可能となる。

本発明の実施の形態におけるプリディストーション方式歪補償増幅器の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態の効果を示すタイムチャートである。 従来のプリディストーション方式歪補償増幅器の全体構成を示すブロック図である。 従来の問題点を説明するための図（その１）である。 従来の問題点を説明するための図（その２）である。

符号の説明

１１，１６，１８，２２，２４ 可変減衰器、１２ 前置増幅器、１３，１５，１７，２１，２６ 方向性結合器、１４ 遅延ルート、１９，２３ 可変位相器、２０ 歪発生素子（歪生成部）、２５ 主増幅器、２７ 制御部、３０，３１，３２ 温度検出器。

Claims (2)

1. 入力信号のレベルを検出する入力信号レベル検出部と、入力信号や出力信号のレベルに応じて制御される可変減衰器と、信号を増幅する増幅部と、前記増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、前記増幅部の周囲の温度レベルを検出する第一の温度検出部と、前記歪生成部の周囲の温度レベルを検出する第二の温度検出部と、出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記増幅部及び又は前記可変減衰器のバイアスを制御し、さらに各構成部を制御する制御部を有するプリディストーション方式歪補償増幅器であって、
   前記制御部は、前記第一の温度検出部で検出された温度レベルと前記第二の温度検出部で検出された温度レベルに応じて歪補償制御を行い、前記プリディストーション方式歪補償増幅器の立ち上げ時の歪補償が収束していない場合、前記可変減衰器による振幅及び位相の調整又は前記歪生成部による歪成分の制御を行い、前記歪生成部からの出力レベルを高くすることを特徴とするプリディストーション方式歪補償増幅器。
2. 入力信号のレベルを検出する入力信号レベル検出部と、入力信号を増幅する第一の増幅部と、第一の増幅部の周囲温度を検出する第一の温度検出部と、入力信号や出力信号のレベルに応じて制御される可変減衰器と、信号を増幅する第二の増幅部と、前記第二の増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、前記第二の増幅部の周囲の温度レベルを検出する第二の温度検出部と、前記歪生成部の周囲の温度レベルを検出する第三の温度検出部と、出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記可変減衰器の電圧や第二の増幅部、歪生成部のバイアスを制御し、さらに各構成部を制御する制御部を有するプリディストーション方式歪補償増幅器であって、
   前記制御部は、前記第一の温度検出部と前記第二の温度検出部と前記第三の温度検出部で検出された温度レベルに応じて歪補償制御を行い、前記プリディストーション方式歪補償増幅器の立ち上げ時の歪補償が収束していない場合、前記可変減衰器による振幅及び位相の調整又は前記歪生成部による歪成分の制御を行い、前記歪生成部からの出力レベルを高くすることを特徴とするプリディストーション方式歪補償増幅器。

Images