JP5323188B2 - 無線デジタル通信用途における電力増幅器の電力有用性を高める予歪方法及び装置 - Google Patents
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Description
入力信号の100%が使われる(導通角θ=360°又は2π、即ち、能動素子は常にその線形範囲で機能する)。効率が考慮すべき事柄でないところでは、大部分の小信号線形増幅器はクラスAとして設計され、それは、出力デバイスが常に導通領域内にあることを意味する。クラスA増幅器は、一般的に他のタイプと比べてより線形でかつより複雑でないが、非常に効率が悪い。この種の増幅器は、小信号段階において又は(ヘッドホンを駆動するような)低出力用途に対して最も一般的には使用される。
入力信号の50%が使われる(θ=180°又はπ、即ち、能動素子は時間の半分でその線形範囲で機能し、残りの半分の間ほぼ停止される)。大部分のクラスBにおいて、2つの出力デバイス(又は出力デバイスの組)があり、その各々が入力信号の正確に180度(又は半周期)の間、交互に導通し、選択性RF増幅器もまた、単一の能動素子を使用して実現できる。
ここで、2つの能動素子は、クラスB増幅器のクロスオーバー歪を減少させる手段として、半分より多くの時間導通する。相補エミッタフォロワの例では、バイアスネットワークは、多少静止電流を考慮に入れ、従って、クラスAとクラスBとの間のどこかで動作点を与える。時には、数字が加えられ、例えばAB1又はAB2、より大きな数字がより大きな静止電流、従って、むしろクラスAの特性を意味する。
主要製品:これらは、(現代の設計では90%を超える)非常に高出力効率を達成するスイッチングを使用する。各出力デバイスが完全にオン/オフ動作できることによって、損失は最小にされる。アナログ出力が、パルス幅変調(PWM)によって作り出される、即ち、能動素子がその抵抗を変更する代わりに、より短いか又はより長い間隔の間スイッチを入れられる。より低歪又はより良い効率のようないくつかの性能態様を向上させるために、シグマデルタ変調のようなより複雑なスイッチング方式がある。
いくつかの他の増幅器クラスがある。但し、それらは主に前のクラスの変形である。例えば、クラスH及びクラスG増幅器は、入力信号に従って、(それぞれ、離散的なステップの、又は連続形態の)供給レールの変化によって特徴づけられる。過剰電圧が最低限に抑えられるので、出力デバイス上の無駄にされる熱が減少できる。これらのレール自体によって供給される増幅器は、任意のクラスであってもよい。これらの種類の増幅器はより複雑で、非常に高出力ユニットのような特定用途に主に使われる。また、クラスE及びクラスF増幅器は一般に、従来のクラスの効率がそれらの理想的な値から実質的に逸脱する無線周波数用途の文献内に記載されている。これらのクラスは、より高い効率を達成するためにそれらの出力ネットワークの調波同調を使用しており、かつそれらの導通角特性に起因してクラスCのサブセットとみなすことができる。
RFフィードバック信号を電力出力信号から抽出するステップと、
前記RFフィードバック信号をIFフィードバック信号にダウンコンバートするステップと、
バンドパスフィルターによって前記IFフィードバック信号にフィルターをかけるステップと、
前記フィルターをかけられたIFフィードバック信号をフィードバックデジタル信号にデジタル的に変換するステップと、
n−サンプルのブロックに高速フーリエ変換FFTを使用して前記フィードバックデジタル信号を周波数領域に変換して、フィードバックFB−FFTブロックを得るステップと、
少なくとも2ブロックのフィードバックFB−FFTブロックを平均化して、平均化されたFB−FFTブロックを得るステップと、
n−サンプルのブロックに高速フーリエ変換FFTを使用して前記入力ベースバンドデジタル信号を周波数領域に変換して、入力FF−FFTブロックを得るステップと、
少なくとも2ブロックの入力FF−FFTブロックを平均化して、平均化されたFF−FFTブロックを得るステップと、
前記平均化されたFB−FFTブロックによって平均化されたFF−FFTブロックを除算して、FFT修正値を得るステップと、
FFT修正値に基づいて時間領域フィルター係数値を得るステップと、
デジタルバンドパスフィルターに時間領域フィルター係数値を適用するステップであって、前記デジタルフィルターの入力が入力ベースバンドデジタル信号であるステップと、
デジタル−アナログコンバータによって前記デジタルバンドパスフィルターの出力をアナログに変換して、修正IF入力信号を得るステップと、
前記バンドパスフィルターを前記修正IF入力信号に適用するステップと、
前記フィルターをかけられた修正IF入力信号をアップコンバートして、修正RF入力信号を得るステップと、
電力出力信号を生成するために電力増幅器に修正RF入力信号を加えるステップと、を含む。
Claims (16)
- 入力信号としてのデジタルベースバンド入力信号、電力出力信号、電力増幅器及びリニアライザモジュール(LM)、を有する電力増幅器回路を線形化するための方法であって、
RFフィードバック信号を前記電力出力信号から抽出するステップと、
前記RFフィードバック信号をIFフィードバック信号にダウンコンバートするステップと、
バンドパスフィルターによって前記IFフィードバック信号にフィルターをかけるステップと、
前記フィルターをかけられたIFフィードバック信号をフィードバックデジタル信号にデジタル的に変換するステップと、
n−サンプルのブロックに高速フーリエ変換FFTを使用して前記フィードバックデジタル信号を周波数領域に変換して、フィードバックFB−FFTブロックを得るステップと、
少なくとも2ブロックのフィードバックFB−FFTブロックを平均化して、平均化されたFB−FFTブロックを得るステップと、
n−サンプルのブロックに高速フーリエ変換FFTを使用して前記入力ベースバンドデジタル信号を周波数領域に変換して、入力FF−FFTブロックを得るステップと、
少なくとも2ブロックの入力FF−FFTブロックを平均化して、平均化されたFF−FFTブロックを得るステップと、
前記平均化されたFB−FFTブロックによって前記平均化されたFF−FFTブロックを除算して、FFT修正値を得るステップと、
FFT修正値に基づいて時間領域フィルター係数値を得るステップと、
デジタルバンドパスフィルターに前記時間領域フィルター係数値を適用するステップであって、前記デジタルフィルターの入力が前記入力ベースバンドデジタル信号であるステップと、
デジタル−アナログコンバータによって前記デジタルバンドパスフィルターの出力をアナログに変換して、修正IF入力信号を得るステップと、
前記バンドパスフィルターを前記修正IF入力信号に適用するステップと、
前記フィルターをかけられた修正IF入力信号をアップコンバートして、修正RF入力信号を得るステップと、
前記電力出力信号を生成するために前記修正RF入力信号を前記電力増幅器に加えるステップと、を含む方法。 - 前記時間領域フィルター係数値を得るために、それが、前記時間領域フィルター係数値を得るために、前記FFT修正値を時間領域に変換するステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記電力増幅器回路の前記入力信号がRF入力信号であって、前記方法が、
前記RF入力信号をIF入力信号にダウンコンバートするステップと、
バンドパスフィルターによって前記IF入力信号にフィルターをかけるステップと、
前記IFフィルターをかけられた入力信号をデジタルベースバンド入力信号にデジタル的に変換するステップと、を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の方法。 - 前記バンドパスフィルターが、前記入力信号帯域幅に従ってプログラム可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 入力信号としてデジタルベースバンド入力信号、電力出力信号、電力増幅器及びリニアライザモジュール(LM)を有する電力増幅器回路を線形化するための方法であって、この方法が、
RFフィードバック信号を前記電力出力信号から抽出するステップと、
前記RFフィードバック信号をIFフィードバック信号にダウンコンバートするステップと、
バンドパスフィルターによって前記IFフィードバック信号にフィルターをかけるステップと、
前記フィルターをかけられたIFフィードバック信号をフィードバックデジタル信号にデジタル的に変換するステップと、
n−サンプルのブロックに高速フーリエ変換FFTを使用して前記フィードバックデジタル信号を周波数領域に変換して、フィードバックFB−FFTブロックを得るステップと、
n−サンプルのブロックに高速フーリエ変換FFTを使用して前記入力デジタル信号を周波数領域に変換して、入力FF−FFTブロックを得るステップと、
前記フィードバックFB−FFTブロックによって前記入力FF−FFTブロックを除算して、FFT修正ブロックを得るステップと、
少なくとも2ブロックのFFT修正ブロックを平均化して、平均化されたFFT修正値を得るステップと、
前記平均化されたFFT修正値に基づいて時間領域フィルター係数値を得るステップと、
バンドパスフィルターに前記時間領域フィルター係数値を適用するステップであって、前記フィルターの入力が前記入力デジタル信号であるステップと、
デジタル−アナログコンバータによって前記フィルターの出力をアナログに変換して、修正IF入力信号を得るステップと、
バンドパスフィルターを前記修正IF入力信号に適用するステップと、
前記フィルターをかけられた修正IF入力信号をアップコンバートして、修正RF入力信号を得るステップと、
前記電力出力信号を生成するために前記修正RF入力信号を前記電力増幅器に加えるステップと、を含む方法。 - 前記時間領域フィルター係数値を得るために、それが、前記時間領域フィルター係数値を得るために、前記FFT修正値を時間領域に変換するステップを含むことを特徴とする請求項5記載の方法。
- 前記電力増幅器回路の前記入力信号がRF入力信号であって、前記方法が、
前記RF入力信号をIF入力信号にダウンコンバートするステップと、
バンドパスフィルターによって前記IF入力信号にフィルターをかけるステップと、
前記フィルターをかけられたIF入力信号をデジタルベースバンド入力信号に変換するステップと、を含むことを特徴とする請求項5又は6記載の方法。 - 前記バンドパスフィルターが、前記入力信号帯域幅に従ってプログラム可能であることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 入力信号としてのデジタルベースバンド入力信号、電力出力信号、電力増幅器、並びに、前記入力信号、前記出力信号及び前記フィードバック信号と接続されるリニアライザモジュール(LM)、を有する電力増幅器回路であって、このリニアライザモジュールが、
前記フィードバックRF信号をフィードバックIF信号に変換するダウンコンバータと、
前記フィードバックIF信号にフィルターをかける第1のバンドパスフィルターと、
前記フィルターをかけられたフィードバックIF信号をフィードバックデジタル信号に変換する第1のA/Dコンバータと、
前記フィードバックデジタル信号をフィードバックFB−FFTブロックに変換する第1のFFTモジュールと、
前記入力信号をFF−FFTブロックに変換する第2のFFTモジュールと、
FFT修正ブロックを得るために前記フィードバックFB−FFTブロックによって前記入力FF−FFTブロックを除算する除算モジュールと、
平均化されたFFT修正値を得るために少なくとも2ブロックのFFT修正ブロックを平均する平均化モジュールと、
前記平均化されたFFT修正値を時間領域フィルター係数値に変換する逆FFTモジュールと、
前記時間領域フィルター係数値を受信するデジタルバンドパスフィルターであって、前記デジタルフィルターの入力が前記入力デジタル信号であるフィルターと、
修正IF入力信号を得るために前記デジタルバンドパスフィルターの出力をアナログに変換するD/Aコンバータと、
入力として前記修正IF入力信号を有する第2のバンドパスフィルターと、
修正RF入力信号を得るために前記フィルターをかけられた修正IF入力信号を変換するアップコンバータと、
前記修正RF入力信号を前記電力増幅器に加える手段と、を備える電力増幅器回路。 - 前記入力信号がRF入力信号であり、前記リニアライザモジュールが、
前記入力RF信号をIF入力信号に変換する第2のダウンコンバータと、
前記IF入力信号にフィルターをかける第3のバンドパスフィルターと、
前記フィルターをかけられたIF入力信号をベースバンドデジタル信号に変換する第2のA/Dコンバータと、を備えることを特徴とする請求項9記載の電力増幅器回路を用い たシステム。 - 前記バンドパスフィルターが、前記フィルターの前記帯域幅を規定するためにデジタル的にプログラム可能であることを特徴とする請求項10記載のシステム。
- 入力信号としてのデジタルベースバンド入力信号、電力出力信号、電力増幅器、並びに、前記入力信号、前記出力信号及び前記フィードバック信号と接続されるリニアライザモジュール(LM)、を有する電力増幅器回路であって、このリニアライザモジュールが、
前記フィードバックRF信号をフィードバックIF信号に変換するダウンコンバータと、
前記フィードバックIF信号にフィルターをかける第1のバンドパスフィルターと、
前記フィルターをかけられたフィードバックIF信号をフィードバックデジタル信号に変換する第1のA/Dコンバータと、
前記フィードバックデジタル信号をフィードバックFB−FFTブロックに変換する第1のFFTモジュールと、
前記入力信号をFF−FFTブロックに変換する第2のFFTモジュールと、
平均化されたFF−FFTブロックを得るために少なくとも2ブロックのFF−FFTブロックを平均化する第1の平均化モジュールと、
平均化されたFB−FFTブロックを得るために少なくとも2ブロックのFB−FFTブロックを平均化する第2の平均化モジュールと、
FFT修正値を得るために前記平均FB−FFTブロックによって前記平均化されたFF−FFTブロックを除算する除算モジュールと、
前記FFT修正値を時間領域フィルター係数値に変換する逆FFTモジュールと、
前記時間領域フィルター係数値を受信するデジタルバンドパスフィルターであって、前記デジタルフィルターの入力が前記入力デジタル信号であるフィルターと、
修正IF入力信号を得るために前記デジタルバンドパスフィルターの出力をアナログに変換するD/Aコンバータと、
入力として前記修正IF入力信号を有する第2のバンドパスフィルターと、
修正RF入力信号を得るために前記フィルターをかけられた修正IF入力信号を変換するアップコンバータと、
前記修正RF入力信号を前記電力増幅器に加える手段と、を備える電力増幅器回路。 - 前記入力信号がRF入力信号であり、前記リニアライザモジュールが、
前記入力RF信号をIF入力信号に変換する第2のダウンコンバータと、
前記IF入力信号にフィルターをかける第3のバンドパスフィルターと、
前記フィルターをかけられたIF入力信号をベースバンドデジタル信号に変換する第2のA/Dコンバータと、を備えることを特徴とする請求項12記載のシステム。 - 前記バンドパスフィルターが、前記フィルターの帯域幅を規定するためにデジタル的にプログラム可能であることを特徴とする請求項12又は13記載のシステム。
- 前記電力増幅器が、SSPA、クライストロン、マグネトン又はTWTの間で選ばれるタイプであることを特徴とする請求項10、11、13又は14のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記電力増幅器が、SSPA、クライストロン、マグネトン又はTWTの間で選ばれる タイプであることを特徴とする請求項9又は12に記載の電力増幅器回路。
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