JP5404219B2 - Transmitter for array antenna - Google Patents
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Description
この発明は、アレーアンテナ用送信機、特に送信系で発生する非線形歪みを補償する機能を有するものに関する。 The present invention relates to an array antenna transmitter, and particularly to a transmitter having a function of compensating for nonlinear distortion generated in a transmission system.
無線通信用の送信機では、消費電力の大半を占める増幅器の高効率化と低歪み化が望まれており、特に線形性が強く要求される送信機では歪み補償方式が用いられてきた。数ある歪み補償方式の中で、比較的高い効率が達成できる方式として、例えば下記非特許文献1に記載されたフィードバック型のディジタルプレディストーション方式がある。フィードバック型のディジタルプレディストーション方式は、入力信号に予め増幅器で発生する非線形歪みとは逆の特性を増幅器の前段に設けたプレディストーション部に与えることで、増幅器の出力を線形化する方式である。フィードバック型の方式では、入力信号と増幅器の出力信号(増幅前と増幅後の信号)を比較し、両者が一致するようにプレディストーション部に与える設定パラメータの修正を行う。
In transmitters for wireless communication, it is desired to increase the efficiency and reduce the distortion of an amplifier that occupies most of the power consumption. In particular, a transmitter that requires strong linearity has used a distortion compensation method. Among various distortion compensation methods, there is a feedback digital predistortion method described in Non-Patent
また、下記特許文献1には、複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の電力増幅器の全てに、それぞれに電力増幅器で発生する非線形歪を補償する歪補償特性付加部を設けたアレーアンテナ装置が開示されている。
Further, in
また、下記特許文献2には、複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の送信部に共通に、それぞれの送信部での非線形歪を補償する1つの歪補償処理部を設けたアレーアンテナ装置が開示されている。
Further, in
従来のこの種の装置においては、例えば全てのアレーアンテナのアンテナブランチにそれぞれに、プレディストーション部の係数を制御するプレディストーション係数演算部と、プレディストーション係数を求めるための帰還信号を得るためのフィードバック部とを設けた場合、装置が大型化し、消費電力が増大する課題があった。 In the conventional apparatus of this type, for example, a predistortion coefficient calculation unit for controlling the coefficient of the predistortion unit and a feedback for obtaining a feedback signal for obtaining the predistortion coefficient for each of the antenna branches of all array antennas. When the unit is provided, there is a problem that the apparatus becomes large and power consumption increases.
また、複数のアンテナブランチで1つのプレディストーション係数演算部を共有した場合、例えば入力信号の瞬時振幅に対応した歪み補償係数の算出処理を1つの回路で時分割で切り替えながら行うため、歪み補償係数の算出処理が間に合わず、複数のアンテナブランチの歪み補償を同時に行うことができないという課題があった。 In addition, when one predistortion coefficient calculation unit is shared by a plurality of antenna branches, for example, the distortion compensation coefficient calculation process corresponding to the instantaneous amplitude of the input signal is performed while switching in a time division manner in one circuit. There is a problem that the calculation processing of the time is not in time, and distortion compensation of a plurality of antenna branches cannot be performed simultaneously.
この発明は、装置の小型化を実現しながら、複数のアンテナブランチ全ての各送信部の増幅器の歪み補償を可能にしたアレーアンテナ用送信機を提供することを目的とる。 An object of the present invention is to provide an array antenna transmitter capable of compensating for distortion of amplifiers in all transmission units of a plurality of antenna branches while realizing miniaturization of the apparatus.
この発明は、アンテナブランチ数に対応したN系統のそれぞれに設けられ送信データのプレディストーション信号をアナログ変換及び周波数変換した後に増幅器で増幅して送信信号を発生する送信部と、前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、N系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくN系統が割当てられた系統数Nよりも少ないM個(N、Mは正の整数)のフィードバック推定演算部と、前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、前記N系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記M個のフィードバック推定演算部のいずれか1つが接続され、N系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、を備え、前記各送信部が、IQ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、前記各プレディストーション部が、IQ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部を周波数変換するダウンコンバータ、周波数変換された信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号にディジタルの直交復調を行ったIQ成分を含むフィードバック信号を出力する直交復調器、直交復調後の前記フィードバック信号と前記送信データをIQ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、前記各切替手段が、割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第1の切替部、割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第2の切替部、時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第3の切替部、を含み、さらに、前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、を備え、前記N系統の増幅器が、アレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する、ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機等にある。 The present invention provides a transmission unit that is provided in each of the N systems corresponding to the number of antenna branches and that performs analog conversion and frequency conversion on a predistortion signal of transmission data and then amplifies the signal by an amplifier to generate a transmission signal; and inputs the transmission data Then, the instantaneous amplitude is calculated, the distortion compensation coefficient corresponding to the instantaneous amplitude is read from the storage unit, the predistortion signal obtained by multiplying the transmission data is generated, and the predistortion signal provided for each system is input to the transmission unit. For each of a plurality of assigned systems of the distortion unit and the N systems, a part of the transmission signal from the transmission unit is fed back to perform frequency conversion and digital conversion, and the transmission data of the system is compared The distortion compensation coefficient is calculated and output to the predistortion unit for updating the storage unit Time-division is performed on M (N and M are positive integers) feedback estimation calculation units smaller than the number N of systems to which N systems are allocated without duplication, and a plurality of systems to which the feedback estimation calculation units are allocated. Any one of the M feedback estimation calculation units is connected to the switching means provided for each of the feedback estimation calculation units to be switched and connected to all the transmission units and predistortion units of the N systems, A switching control unit that controls switching of each switching unit of all the feedback estimation calculation units so as to estimate and update a distortion compensation coefficient, and each of the transmission units converts a predistortion signal including an IQ component into a predistortion signal. A quadrature modulator that performs digital quadrature modulation, a digital-to-analog converter that converts a quadrature-modulated signal to digital-to-analog, and an analog converter An up-converter that frequency-converts the converted signal; and the amplifier that amplifies the frequency-converted signal and outputs a transmission signal, and each predistortion unit calculates an instantaneous amplitude of the transmission data including an IQ component. The amplitude calculation unit stores a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude, and also updates the distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude, and stores the distortion compensation coefficient corresponding to the calculated instantaneous amplitude. An instantaneous coefficient generation unit that reads from the transmission unit, a complex multiplier that complex-multiplies the read distortion compensation coefficient to the transmission data and outputs the predistortion signal, and wherein the feedback estimation calculation unit transmits from the transmission unit Downconverter that converts a part of the signal to frequency, and analog converter that converts the frequency-converted signal to analog to digital Tal converter, quadrature demodulator that outputs feedback signal including IQ component obtained by digital quadrature demodulation of digitally converted signal, feedback signal after quadrature demodulation and transmission data compared by comparator for each IQ component A comparison / estimation unit that estimates the distortion compensation coefficient that minimizes the comparison result, and wherein each of the switching means time-divides the feedback of the amplified transmission signal output from the transmission unit of each assigned system A first switching unit that inputs to the estimation calculation unit, a second switching unit that inputs the transmission data of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time division manner, and a calculation by the feedback estimation calculation unit in a time division manner A third switching unit that outputs the distortion compensation coefficient to the predistortion unit of the corresponding system, and further, the feedback estimation A delay unit that delays the feedback signal or the transmission data for each system, and the input that is input to the feedback estimation calculation unit, so that the delay times of the feedback signal and the transmission data input to the calculation unit match. A phase shift unit that changes the phase of the feedback signal or the transmission data for each system so that the passing phase of the feedback signal and the transmission data coincides with each other. An array antenna transmitter or the like having a different saturation power depending on the excitation amplitude distribution .
この発明では、装置の小型化を実現しながら、複数のアンテナブランチ全ての各送信部の増幅器の歪み補償を可能にしたアレーアンテナ用送信機を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an array antenna transmitter capable of compensating for distortion of amplifiers in all the transmission units of a plurality of antenna branches while realizing miniaturization of the apparatus.
以下、この発明によるアレーアンテナ用送信機を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an array antenna transmitter according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
実施の形態1.
図1はこの発明によるアレーアンテナ用送信機の一例の概略的な構成を示す図である。この発明のアレーアンテナ用送信機では、アレーアンテナ用送信ユニットを複数並べて構成する。図1の場合、それぞれ2系統のアンテナブランチを構成する3つのアレーアンテナ用送信ユニットU1〜U3(それぞれ系統数n1,n2,n3=2)と、4系統のアンテナブランチを構成する1つのアレーアンテナ用送信ユニットU4(系統数n4=4)とで、複数(N=10系統)のアンテナブランチを有するアレーアンテナ用送信機を構成している。IN側から入力された送信データはそれぞれアレーアンテナ用送信ユニットU1〜U4で歪み補償処理が施されて増幅され、OUT側に接続されたそれぞれの送信アンテナ(図示省略)から送信される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of an array antenna transmitter according to the present invention. In the array antenna transmitter of the present invention, a plurality of array antenna transmission units are arranged side by side. In the case of FIG. 1, three array antenna transmission units U1 to U3 (each of the number of systems n1, n2, and n3 = 2) that constitute two antenna branches, respectively, and one array antenna that constitutes four antenna branches. The transmitter unit U4 (number of systems n4 = 4) constitutes an array antenna transmitter having a plurality (N = 10 systems) of antenna branches. The transmission data input from the IN side is subjected to distortion compensation processing and amplified by the array antenna transmission units U1 to U4, and transmitted from the respective transmission antennas (not shown) connected to the OUT side.
図2はこの発明の実施の形態1におけるアレーアンテナ用送信機の、図1の複数(n1=2系統)のアンテナブランチを構成するアレーアンテナ用送信ユニットU1の構成を示した図である。なおアレーアンテナ用送信ユニットU2,U3の構成は図2と同じであり、4系統を構成するアレーアンテナ用送信ユニットU4の場合は後述する1つのフィードバック推定演算部に対して割り当てられるプレディストーション部と送信部からなる構成部分の数が2個から4個に増えるだけである(以下各実施の形態同様)。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of array antenna transmission unit U1 that constitutes a plurality (n1 = 2 systems) of antenna branches in FIG. 1 of the array antenna transmitter according to the first embodiment of the present invention. The arrangement of the array antenna transmission units U2 and U3 is the same as that shown in FIG. 2, and in the case of the array antenna transmission unit U4 that constitutes four systems, a predistortion unit assigned to one feedback estimation calculation unit, which will be described later, Only the number of components consisting of the transmission unit is increased from two to four (hereinafter the same as each embodiment).
図2において、各送信データ#1,#2の信号線には入力端子1,11から、プレディストーション部6,16、直交変調器4,14、ディジタルアナログ変換器8,18、アップコンバータ31,32、増幅器3,13が順次直列に接続され、アレイアンテナの各送信アンテナ(図示省略)がそれぞれ接続されている出力端子2,12に到る。さらにプレディストーション部6,16は、振幅計算部41,51、瞬時係数発生部42,52、記憶部43,53、複素乗算器9,19を含む。
In FIG. 2, the signal lines of the
プレディストーション部6及び16は、それぞれの送信データの瞬時振幅を振幅計算部41,51で計算し、瞬時係数発生部42,52が送信データの瞬時振幅に応じた歪み補償係数がそれぞれ記載された記憶部43及び53から、前記瞬時振幅毎に歪み補償係数を読み出し、複素乗算器9,19で送信データに読み出した歪み補償係数に乗算してプレディストーション信号を生成する。
The
増幅器3,13の出力は帰還(フィードバック)のために、スイッチ29で時分割で選択的にダウンコンバータ33に接続される。ダウンコンバータ33は、アナログディジタル変換器10、直交復調器5を介して比較・推定部64に接続される。一方、入力端子1,11から入力されたそれぞれI成分,Q成分の信号からなる送信データ#1,#2もスイッチ27で時分割で選択的に比較・推定部64に接続される。
The outputs of the
比較・推定部64は、I成分,Q成分の信号用のそれぞれ比較器61,62、非線形特性推定部63を含む。そして比較器61、62でそれぞれに送信データとフィードバック信号を比較して、その結果に基づき非線形特性推定部63でプレディストーション部6、16に与える歪み補償係数を推定する。非線形特性推定部63で推定された歪み補償係数は、スイッチ28を介して時分割で選択的にプレディストーション部6,16の記憶部43,53に送られて、記憶されている歪み補償係数が更新される。
The comparison /
切替制御部100は、制御信号入力端子101に入力される図1の10系統のアレーアンテナ用送信機全体の送信制御を行う送信制御信号に従って、図2のアレーアンテナ用送信ユニットU1の各スイッチ27,28,29のみならず、全てのアレーアンテナ用送信ユニットU1〜U4の各スイッチ27,28,29に切替制御信号を出力して、各送信ユニットU1〜U4でそれぞれに各系統に対して歪み補償係数を求めて更新できるように時分割で切り替え制御を行う。
The
なおそれぞれ、直交変調器4,14、ディジタルアナログ変換器8,18、アップコンバータ31,32、増幅器3,13がそれぞれ送信部を構成する。また、ダウンコンバータ33、アナログディジタル変換器10、直交復調器5、比較・推定部64がフィードバック推定演算部を構成し、そのうちダウンコンバータ33、アナログディジタル変換器10、直交復調器5がフィードバック部を構成する。また、スイッチ29,27,28はそれぞれ切替手段の第1,第2,第3の切替部を構成する。また、ディジタルアナログ変換器8から出力端子側と出力端子側からアナログディジタル変換器10までがアナログ回路で構成され、残りの部分がディジタル回路で構成されている。
Each of the
次に図2のアレーアンテナ用送信ユニットU1の動作について説明する。各アンテナブランチに対応した系統毎の送信データ#1、#2は、入力端子1及び11より入力し、プレディストーション部6及び16において、増幅器3及び13で発生する非線形歪みを打ち消すようなプレディストーション信号へと変換される。
Next, the operation of the array antenna transmission unit U1 of FIG. 2 will be described.
プレディストーション部6及び16で生成されたプレディストーション信号は、直交変調器4及び14にて中間周波数(IF周波数)へとディジタル方式で直交変調され、その後、ディジタルアナログ変換器8及び18によりアナログ信号へと変換される。そしてアナログ信号に変換された信号は、アップコンバータ31及び32により無線周波数(RF周波数)へと変換され、増幅器3及び13に入力される。各系統に接続された増幅器3及び13には、予めアレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する増幅器を使用してもよい。
The predistortion signals generated by the
増幅器3及び13の出力する送信信号の一部はフィードバック信号としてスイッチ29に入力される。スイッチ29では、増幅器3及び13からのフィードバック信号を時分割で切り替えながらダウンコンバータ33へと受け渡す。ダウンコンバータ33では、RF周波数のフィードバック信号をIF周波数へと変換し、その後、アナログディジタル変換器10によりディジタル信号へと変換し、直交復調器5によりI成分、Q成分へと復調し、比較器61(I成分用)及び62(Q成分用)へと入力する。
Part of the transmission signal output from the
また、入力端子1及び11より入力した系統毎の送信データはスイッチ27に入力する。スイッチ27では、経路毎の送信データを時分割で切り替えながら、送信データのI成分、Q成分をそれぞれ比較器61及び62へと受け渡す。スイッチ27とスイッチ29の切り替えタイミングを同期させることで、アンテナブランチ毎の送信データとフィードバック信号を比較器61及び62においてIQ成分毎に比較する。比較器61及び62の出力は非線形特性推定部63に入力し、非線形特性推定部63では比較結果から増幅器の非線形特性を推定し、この増幅器の非線形特性からこれの逆の特性を示すプレディストーション係数すなわち歪み補償係数の算出が行われる。なお,非線形特性推定部63では比較結果から直接的にプレディストーション部の非線形特性を推定し,プレディストーション係数すなわち歪み補償係数の算出をしても良い。非線形特性推定部63からの出力はスイッチ28へと入力する。スイッチ28では、経路(系統)毎に推定した歪み補償係数を時分割で切り替えながら記憶部43及び53へと受け渡す。記憶部43及び53では、送信データの振幅毎に対応した歪み補償係数の更新を行う。すなわち瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する。
The transmission data for each system input from the
この実施の形態ではスイッチ27、28、29の働きにより、送信データとフィードバック信号を系統毎に選択して歪み補償係数(プレディストーション係数)を推定し、対応する系統の記憶部へ歪み補償係数の推定結果を出力する。即ちこの実施の形態では、1つのフィードバック部(ダウンコンバータ33、アナログディジタル変換器10、直交復調器5)と比較・推定部64からなるフィードバック推定演算部を共用し、時分割で切り替えて使用するため、フィードバック推定演算部の数を全体の系統数Nよりも少ないM個(M:M<N:M,Nは正の整数)とすることが可能となり、装置の小型化、消費電力の削減が可能となる。
In this embodiment, the
また、この実施の形態では系統毎に設けたプレディストーション部において記憶部43及び53を参照しながら歪み補償演算(送信データへの歪み補償係数の乗算)を行うため、記憶部においてメモリを2つ用意しておき、歪み補償演算に用いるメモリと書き込みを行うメモリを交互に瞬時に切り替えて使用すれば、歪み補償係数の記憶部への書き込みタイミングに因らずに、連続的に歪み補償を行うことができる。このため、歪み補償係数の記憶部への書き込みタイミングとは独立に、複数の系統の歪み補償を時分割で所定期間のなかで(見かけ上同時に)行うことが可能である。
In this embodiment, in the predistortion unit provided for each system, distortion compensation calculation (multiplication of distortion compensation coefficient to transmission data) is performed with reference to the
更にこの実施の形態では、異なる飽和電力を有する増幅器を使用する。励振振幅が小さいアンテナブランチには飽和電力の小さい増幅器を使用し、励振振幅が大きいアンテナブランチには飽和電力の大きい増幅器を使用することで、線形性を大きく劣化させることなく送信機全体の消費電力を削減することが可能となる。 Furthermore, in this embodiment, amplifiers having different saturation powers are used. By using an amplifier with a low saturation power for an antenna branch with a small excitation amplitude and an amplifier with a high saturation power for an antenna branch with a large excitation amplitude, the power consumption of the entire transmitter can be achieved without greatly degrading the linearity. Can be reduced.
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2におけるアレーアンテナ用送信機の、図1のアレーアンテナ用送信ユニットU1の構成を示した図である。図3の構成では、フィードバック推定演算部のフィードバック部が、直交復調器5、アナログディジタル変換器10、IQ誤差補正部65からなる。入力端子1から入力される送信データを切り替えるスイッチ27の前段には、送信データ#1,#2のためのそれぞれ遅延部71及び72、移相部73及び74が設けられている。増幅器3,13の出力する送信信号の一部のフィードバック信号を切り替えるスイッチ29の前段には、スイッチ75及び76が設けられている。また、図1の全てのアレーアンテナ用送信ユニットU1〜U4に渡って、それぞれの増幅器に接続された制御信号入力端子91を有する電圧制御部92が1つ設けられている。なお、スイッチ75及び76の切り替え制御も切替制御部100からの切替制御信号で制御される。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the array antenna transmission unit U1 of FIG. 1 of the array antenna transmitter according to the second embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 3, the feedback unit of the feedback estimation calculation unit includes the
なお、直交復調器5、アナログディジタル変換器10、IQ誤差補正部65、比較・推定部64がフィードバック推定演算部を構成し、そのうち直交復調器5、アナログディジタル変換器10、IQ誤差補正部65がフィードバック部を構成する。また、スイッチ29,75,76が第1の切替部を構成する。また、ディジタルアナログ変換器8から出力端子側と出力端子側からアナログディジタル変換器10までがアナログ回路で構成され、残りの部分がディジタル回路で構成されている。
The
次に図3のアレーアンテナ用送信ユニットU1の動作について説明する。アレーアンテナ用送信機での各送信アンテナの励振振幅分布を制御するための励振振幅分布制御信号を制御信号入力端子91から入力し、電圧制御部92ではアレーアンテナの励振振幅に応じて増幅器3及び13への供給電圧の大きさを動的に制御する。
Next, the operation of the array antenna transmission unit U1 of FIG. 3 will be described. An excitation amplitude distribution control signal for controlling the excitation amplitude distribution of each transmitting antenna in the array antenna transmitter is input from the control
増幅器3及び13の出力する送信信号の一部はフィードバック信号としてスイッチ75及びスイッチ76を介してスイッチ29に入力する。スイッチ29では、増幅器3及び13からのフィードバック信号を時分割で切り替えながら直交復調器5へと受け渡す。スイッチ29が切り替えられて増幅器3の送信信号を直交復調器5へ受け渡す場合には、スイッチ75がON、スイッチ76がOFFとなる。逆に、スイッチ29が切り替えられて増幅器13の送信信号を直交復調器5へ受け渡す場合には、スイッチ75がOFF、スイッチ76がONとなる様に動作する。
Part of the transmission signal output from the
直交復調器5では、RF周波数のフィードバック信号をベースバンド周波数のフィードバックIQ信号(アナログベースバンドIQ成分)へと復調し、その後、アナログディジタル変換器10によりディジタル信号へと変換し、IQ誤差補正部65へと入力した後に、IQ成分毎に比較器61及び62へと入力する。
In the
また、入力端子1及び11より入力した系統毎の送信データは遅延部71及び72及び移相部73及び74を介してスイッチ27に入力する。スイッチ27では、経路(系統)毎の送信データを時分割で切り替えながら比較器61及び62へと受け渡す。入力端子から比較器61及び62に至る送信データとフィードバック信号の遅延と通過位相が一致するように、予め所望の遅延量(τ1,τ2)及び移相量(θ1,θ2)を遅延部71及び72及び移相部73及び74に設定する。
The transmission data for each system input from the
この実施の形態では、スイッチ29と同期してスイッチ75及び76を経路(系統)のアイソレーションを増大させるために切り替え使用することで、増幅器3及び13の出力する送信信号をフィードバックする際の信号電力対雑音電力比(S/N比)を増大でき、非線形特性推定精度が向上できる。このため、歪み補償の精度を向上することが可能となる。尚、アイソレーションを確保するために、スイッチ75及び76に限らず、多数のスイッチを線路に直列又は並列に接続しても良い。
In this embodiment, the
またこの実施の形態では、アナログ回路で構成された直交復調器5で発生する直交角度誤差、直交振幅誤差、直流オフセット誤差等の各種誤差をIQ誤差補正部65によってディジタル方式で補正することで、フィードバックIQ信号のS/N比を増大でき、歪み補償の精度を向上することが可能となる。
Further, in this embodiment, various errors such as an orthogonal angle error, an orthogonal amplitude error, and a DC offset error generated by the
更にこの実施の形態では、遅延部71及び72及び移相部73及び74の遅延量、移相量を適切に設定することで、比較器61及び62に入力する送信データとフィードバック信号の遅延と位相を一致できるため、非線形特性の推定精度が向上し、歪み補償の精度を向上することが可能となる。なお送信データ側の代わりに後述するように、増幅器3,13の出力する送信信号の一部のフィードバック信号側に同様に遅延部及び移相部をそれぞれに設けてもよい。なお遅延部と移相部は必要に応じて、いずれか一方を設けるようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, by appropriately setting the delay amount and the phase shift amount of the
加えてこの実施の形態では、増幅器3及び13への供給電圧の大きさを電圧制御部92によりアレーアンテナの制御信号である励振振幅分布制御信号に応じて動的に制御する。励振振幅が小さいアンテナブランチ(系統)に接続された増幅器への供給電圧を低くなるように制御し、励振振幅が大きいアンテナブランチに接続する増幅器への供給電圧を高くなるように制御することで、線形性を大きく劣化させることなく送信機全体の消費電力を削減することが可能となる。その他の動作及び効果は実施の形態1と同様である。
In addition, in this embodiment, the magnitude of the supply voltage to the
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3におけるアレーアンテナ用送信機の、図1のアレーアンテナ用送信ユニットU1の構成を示した図である。図4の構成では、プレディストーション部6及び16の前段で、入力端子1,11からの送信データ#1,#2に対してピーク抑圧部83,84が設けられている。また、増幅器3,13の出力する送信信号の一部のフィードバック信号を切り替えるスイッチ29の前段には、各系統のフィードバック信号のためのそれぞれ遅延部77及び78、移相部79及び80が設けられている。さらに入力端子1,11側と出力端子2,12側に図1の全てのアレーアンテナ用送信ユニットU1〜U4に渡るそれぞれマルチポート分配器81、マルチポート合成器82が設けられている。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the array antenna transmission unit U1 of FIG. 1 of the array antenna transmitter according to the third embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 4,
マルチポート分配器81は、N系統分の送信用のデータを入力しN系統の送信データに分配して出力する。マルチポート合成器82は、各送信部(4,8,31,3,及び14,18,32,13)の増幅された送信信号を入力しN系統の送信アンテナ用の送信信号に合成して出力する。
The
次に図4のアレーアンテナ用送信ユニットU1の動作について説明する。各アンテナブランチに対応した系統毎の送信データは、入力端子1及び11より入力し、送信データの瞬時ピーク電力と平均電力との比を抑圧するピーク抑圧部83及び84に入力する。
Next, the operation of the array antenna transmission unit U1 of FIG. 4 will be described. Transmission data for each system corresponding to each antenna branch is input from
ピーク抑圧部83及び84の出力信号は、90度ハイブリッド回路で構成されるN系統入力・N系統出力のマルチポート分配器81に入力される。マルチポート分配器81では、送信データを等電力に分割し、位相を変えながら2つのプレディストーション部6及び16へと分配する。
The output signals of the
以降は上記各実施の形態と同様に、プレディストーション部6及び16は分割された送信データ信号を増幅器3及び13で発生する非線形歪みを打ち消すようなプレディストーションIQ信号へと変換させる。プレディストーション部6及び16で生成されたプレディストーションIQ信号は、直交変調器4及び14にてIF周波数へと直交変調され、その後、ディジタルアナログ変換器8及び18によりアナログ信号へと変換され、アップコンバータ31及び32によりRF周波数へと変換され、増幅器3及び13に入力される。
Thereafter, as in the above embodiments, the
増幅器3及び13の出力する送信信号はN系統入力・N系統出力のマルチポート合成器82に入力され、位相を変えられながら合成されて、出力端子2,12の先にそれぞれに接続された送信アンテナ(図示省略)を経由して空間へと放射される。
The transmission signals output from the
マルチポート合成器82に入力前の増幅器3及び13出力の一部は、フィードバック信号として遅延部77及び78、移相部79及び80を介してスイッチ29に入力する。スイッチ29では、増幅器3及び13からのフィードバック信号を時分割で切り替えながら直交復調器5へと受け渡す。入力端子1,11から比較・推定部64に至る送信データ信号とフィードバック信号の遅延と通過位相が一致するように、予め所望の遅延量(τ1a,τ2a)及び移相量(θ1a,θ2a)を遅延部77及び78及び移相部79及び80に設定する。
A part of the outputs of the
直交復調器5以降は上記実施の形態2と同様に、直交復調器5では、RF周波数のフィードバック信号をベースバンド周波数のIQ成分へと復調し、その後、アナログディジタル変換器10によりディジタル信号へと変換し、IQ誤差補正部65へと入力した後に、比較・推定部64へと入力する。
In the
また、入力端子1及び11より入力した系統毎の送信データ信号はスイッチ27に入力される。スイッチ27では、経路(系統)毎の送信データ信号を時分割で切り替えながら比較・推定部64へと受け渡す。スイッチ27とスイッチ29の切り替えタイミングを同期させることで、ブランチ毎の送信データ信号とフィードバック信号が比較・推定部64において比較される。
The transmission data signal for each system input from the
比較・推定部64で求めた歪み補償係数はスイッチ28へと入力される。スイッチ28では、経路(系統)毎に推定した歪み補償係数(プレディストーション係数)を時分割で切り替えながらプレディストーション部6及び16の内部記憶部43及び53へと受け渡す。
The distortion compensation coefficient obtained by the comparison /
上記のような構成においても、上記実施の形態で説明したものと同様な効果が得られる。 Even in the configuration described above, the same effects as those described in the above embodiment can be obtained.
なお、この発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むものであることは云うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes all possible combinations thereof.
1,11 入力端子、2,12 出力端子、3,13 増幅器、4,14 直交変調器、5 直交復調器、6,16 プレディストーション部、8,18 ディジタルアナログ変換器、9,19 複素乗算器、10 アナログディジタル変換器、27,28,29,75,76 スイッチ、31,32 アップコンバータ、33 ダウンコンバータ、41,51 振幅計算部、42,52 瞬時係数発生部、43,53 記憶部、61,62 比較器、63 非線形特性推定部、64 比較・推定部、65 IQ誤差補正部、71,72,77,78 遅延部、73,74,79,80 移相部、81 マルチポート分配器、82 マルチポート合成器、83,84 ピーク抑圧部、91 制御信号入力端子、92 電圧制御部、100 切替制御部、101 制御信号入力端子、U1〜U4 アレーアンテナ用送信ユニット。
1,11 input terminal, 2,12 output terminal, 3,13 amplifier, 4,14 quadrature modulator, 5 quadrature demodulator, 6,16 predistortion unit, 8,18 digital analog converter, 9,19
Claims (7)
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
N系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくN系統が割当てられた系統数Nよりも少ないM個(N、Mは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記N系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記M個のフィードバック推定演算部のいずれか1つが接続され、N系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、IQ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、IQ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部を周波数変換するダウンコンバータ、周波数変換された信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号にディジタルの直交復調を行ったIQ成分を含むフィードバック信号を出力する直交復調器、直交復調後の前記フィードバック信号と前記送信データをIQ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第1の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第2の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第3の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記N系統の増幅器が、アレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。 A transmission unit that is provided in each of the N systems corresponding to the number of antenna branches and that amplifies the transmission data predistortion signal by analog conversion and frequency conversion, and then amplifies it by an amplifier to generate a transmission signal;
For each system that inputs the transmission data, calculates an instantaneous amplitude, reads out a distortion compensation coefficient corresponding to the instantaneous amplitude from a storage unit, generates the predistortion signal multiplied by the transmission data, and inputs the predistortion signal to the transmission unit A predistortion section provided in
For each of a plurality of systems assigned among the N systems, a part of the transmission signal from the transmission unit is fed back, and a frequency conversion and digital conversion feedback signal and the transmission data of the system are compared with the distortion. Compensation coefficient is calculated and output to the predistortion unit for updating the storage unit, and M feedbacks (N and M are positive integers) less than the number N of systems to which N systems are allocated without duplication An estimation calculation unit;
Switching means provided for each of the feedback estimation calculation units to switch and connect to a plurality of systems assigned the feedback estimation calculation unit in a time division manner,
Any one of the M feedback estimation calculation units is connected to all of the N systems of transmission units and predistortion units, and all of the feedback estimation calculations are performed so as to estimate and update distortion compensation coefficients of all N systems. A switching control unit for controlling switching of each switching means of the unit,
With
Each transmission unit performs a quadrature modulator that performs digital quadrature modulation on a predistortion signal including an IQ component, a digital-analog converter that performs digital-analog conversion on the quadrature-modulated signal, and an up-converter that performs frequency conversion on the analog-converted signal Including the amplifier for amplifying the frequency-converted signal and outputting a transmission signal;
Each predistortion unit stores an amplitude calculation unit that calculates an instantaneous amplitude of the transmission data including an IQ component, a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude, and a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude. The storage unit to be updated, the instantaneous coefficient generation unit that reads the distortion compensation coefficient corresponding to the calculated instantaneous amplitude from the storage unit, and the transmission data is complex-multiplied with the transmission distortion coefficient to output the predistortion signal A complex multiplier that
The feedback estimation calculation unit includes a down-converter that converts a part of the transmission signal from the transmission unit, an analog-to-digital converter that converts the frequency-converted signal into an analog-digital signal, and performs digital quadrature demodulation on the digital-converted signal. A quadrature demodulator that outputs a feedback signal including an IQ component that has been performed, a comparison that compares the feedback signal after quadrature demodulation and the transmission data by a comparator for each IQ component, and estimates the distortion compensation coefficient that minimizes the comparison result・ Includes an estimation unit,
Each switching means is
A first switching unit that inputs the amplified transmission signal output from the transmission unit of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A second switching unit that inputs the transmission data of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A third switching unit that outputs the distortion compensation coefficient calculated by the feedback estimation calculation unit in a time division manner to the predistortion unit of the corresponding system;
Including,
A delay unit that delays the feedback signal or the transmission data for each system so that the delay times of the feedback signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit coincide;
A phase shift unit that changes the phase of the feedback signal or the transmission data for each system, so that the transmission signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit match.
Equipped with a,
The N systems of amplifiers have different saturation powers depending on the excitation amplitude distribution of the array antenna.
A transmitter for an array antenna.
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
N系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくN系統が割当てられた系統数Nよりも少ないM個(N、Mは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記N系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記M個のフィードバック推定演算部のいずれか1つが接続され、N系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、IQ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、IQ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部を周波数変換するダウンコンバータ、周波数変換された信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号にディジタルの直交復調を行ったIQ成分を含むフィードバック信号を出力する直交復調器、直交復調後の前記フィードバック信号と前記送信データをIQ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第1の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第2の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第3の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記N系統の増幅器にアレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる給電電圧を与える電圧制御部をさらに備えた、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。 A transmission unit that is provided in each of the N systems corresponding to the number of antenna branches and that amplifies the transmission data predistortion signal by analog conversion and frequency conversion, and then amplifies it by an amplifier to generate a transmission signal;
For each system that inputs the transmission data, calculates an instantaneous amplitude, reads out a distortion compensation coefficient corresponding to the instantaneous amplitude from a storage unit, generates the predistortion signal multiplied by the transmission data, and inputs the predistortion signal to the transmission unit A predistortion section provided in
For each of a plurality of systems assigned among the N systems, a part of the transmission signal from the transmission unit is fed back, and a frequency conversion and digital conversion feedback signal and the transmission data of the system are compared with the distortion. Compensation coefficient is calculated and output to the predistortion unit for updating the storage unit, and M feedbacks (N and M are positive integers) less than the number N of systems to which N systems are allocated without duplication An estimation calculation unit;
Switching means provided for each of the feedback estimation calculation units to switch and connect to a plurality of systems assigned the feedback estimation calculation unit in a time division manner,
Any one of the M feedback estimation calculation units is connected to all of the N systems of transmission units and predistortion units, and all of the feedback estimation calculations are performed so as to estimate and update distortion compensation coefficients of all N systems. A switching control unit for controlling switching of each switching means of the unit,
With
Each transmission unit performs a quadrature modulator that performs digital quadrature modulation on a predistortion signal including an IQ component, a digital-analog converter that performs digital-analog conversion on the quadrature-modulated signal, and an up-converter that performs frequency conversion on the analog-converted signal Including the amplifier for amplifying the frequency-converted signal and outputting a transmission signal;
Each predistortion unit stores an amplitude calculation unit that calculates an instantaneous amplitude of the transmission data including an IQ component, a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude, and a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude. The storage unit to be updated, the instantaneous coefficient generation unit that reads the distortion compensation coefficient corresponding to the calculated instantaneous amplitude from the storage unit, and the transmission data is complex-multiplied with the transmission distortion coefficient to output the predistortion signal A complex multiplier that
The feedback estimation calculation unit includes a down-converter that converts a part of the transmission signal from the transmission unit, an analog-to-digital converter that converts the frequency-converted signal into an analog-digital signal, and performs digital quadrature demodulation on the digital-converted signal. A quadrature demodulator that outputs a feedback signal including an IQ component that has been performed, a comparison that compares the feedback signal after quadrature demodulation and the transmission data by a comparator for each IQ component, and estimates the distortion compensation coefficient that minimizes the comparison result・ Includes an estimation unit,
Each switching means is
A first switching unit that inputs the amplified transmission signal output from the transmission unit of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A second switching unit that inputs the transmission data of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A third switching unit that outputs the distortion compensation coefficient calculated by the feedback estimation calculation unit in a time division manner to the predistortion unit of the corresponding system;
Including,
A delay unit that delays the feedback signal or the transmission data for each system so that the delay times of the feedback signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit coincide;
A phase shift unit that changes the phase of the feedback signal or the transmission data for each system, so that the transmission signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit match.
Equipped with a,
A voltage control unit that applies a different feeding voltage to the N-system amplifier according to the excitation amplitude distribution of the array antenna;
A transmitter for an array antenna.
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
N系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくN系統が割当てられた系統数Nよりも少ないM個(N、Mは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記N系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記M個のフィードバック推定演算部のいずれか1つが接続され、N系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、IQ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、IQ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部をアナログベースバンドIQ成分に復調する直交復調器、復調信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号に前記直交復調器で発生する誤差の補償を行ってフィードバック信号として出力するIQ誤差補正部、誤差補償後の前記フィードバック信号と前記送信データをIQ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第1の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第2の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第3の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記N系統の増幅器が、アレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。 A transmission unit that is provided in each of the N systems corresponding to the number of antenna branches and that amplifies the transmission data predistortion signal by analog conversion and frequency conversion, and then amplifies it by an amplifier to generate a transmission signal;
For each system that inputs the transmission data, calculates an instantaneous amplitude, reads out a distortion compensation coefficient corresponding to the instantaneous amplitude from a storage unit, generates the predistortion signal multiplied by the transmission data, and inputs the predistortion signal to the transmission unit A predistortion section provided in
For each of a plurality of systems assigned among the N systems, a part of the transmission signal from the transmission unit is fed back, and a frequency conversion and digital conversion feedback signal and the transmission data of the system are compared with the distortion. Compensation coefficient is calculated and output to the predistortion unit for updating the storage unit, and M feedbacks (N and M are positive integers) less than the number N of systems to which N systems are allocated without duplication An estimation calculation unit;
Switching means provided for each of the feedback estimation calculation units to switch and connect to a plurality of systems assigned the feedback estimation calculation unit in a time division manner,
Any one of the M feedback estimation calculation units is connected to all of the N systems of transmission units and predistortion units, and all of the feedback estimation calculations are performed so as to estimate and update distortion compensation coefficients of all N systems. A switching control unit for controlling switching of each switching means of the unit,
With
Each transmission unit performs a quadrature modulator that performs digital quadrature modulation on a predistortion signal including an IQ component, a digital-analog converter that performs digital-analog conversion on the quadrature-modulated signal, and an up-converter that performs frequency conversion on the analog-converted signal Including the amplifier for amplifying the frequency-converted signal and outputting a transmission signal;
Each predistortion unit stores an amplitude calculation unit that calculates an instantaneous amplitude of the transmission data including an IQ component, a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude, and a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude. The storage unit to be updated, the instantaneous coefficient generation unit that reads the distortion compensation coefficient corresponding to the calculated instantaneous amplitude from the storage unit, and the transmission data is complex-multiplied with the transmission distortion coefficient to output the predistortion signal A complex multiplier that
The feedback estimation calculation unit includes a quadrature demodulator that demodulates a part of the transmission signal from the transmission unit into an analog baseband IQ component, an analog-digital converter that converts the demodulated signal into an analog-digital signal, and a quadrature to a digitally converted signal. An IQ error correction unit that compensates for an error generated in the demodulator and outputs it as a feedback signal, and the distortion that minimizes the comparison result when the error-compensated feedback signal and the transmission data are compared for each IQ component by a comparator. It includes a comparison / estimator that estimates the compensation coefficient,
Each switching means is
A first switching unit that inputs the amplified transmission signal output from the transmission unit of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A second switching unit that inputs the transmission data of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A third switching unit that outputs the distortion compensation coefficient calculated by the feedback estimation calculation unit in a time division manner to the predistortion unit of the corresponding system;
Including,
A delay unit that delays the feedback signal or the transmission data for each system so that the delay times of the feedback signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit coincide;
A phase shift unit that changes the phase of the feedback signal or the transmission data for each system, so that the transmission signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit match.
Equipped with a,
The N systems of amplifiers have different saturation powers depending on the excitation amplitude distribution of the array antenna.
A transmitter for an array antenna.
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
N系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくN系統が割当てられた系統数Nよりも少ないM個(N、Mは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記N系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記M個のフィードバック推定演算部のいずれか1つが接続され、N系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、IQ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、IQ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部をアナログベースバンドIQ成分に復調する直交復調器、復調信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号に前記直交復調器で発生する誤差の補償を行ってフィードバック信号として出力するIQ誤差補正部、誤差補償後の前記フィードバック信号と前記送信データをIQ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第1の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第2の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第3の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記N系統の増幅器にアレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる給電電圧を与える電圧制御部をさらに備えた、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。 A transmission unit that is provided in each of the N systems corresponding to the number of antenna branches and that amplifies the transmission data predistortion signal by analog conversion and frequency conversion, and then amplifies it by an amplifier to generate a transmission signal;
For each system that inputs the transmission data, calculates an instantaneous amplitude, reads out a distortion compensation coefficient corresponding to the instantaneous amplitude from a storage unit, generates the predistortion signal multiplied by the transmission data, and inputs the predistortion signal to the transmission unit A predistortion section provided in
For each of a plurality of systems assigned among the N systems, a part of the transmission signal from the transmission unit is fed back, and a frequency conversion and digital conversion feedback signal and the transmission data of the system are compared with the distortion. Compensation coefficient is calculated and output to the predistortion unit for updating the storage unit, and M feedbacks (N and M are positive integers) less than the number N of systems to which N systems are allocated without duplication An estimation calculation unit;
Switching means provided for each of the feedback estimation calculation units to switch and connect to a plurality of systems assigned the feedback estimation calculation unit in a time division manner,
Any one of the M feedback estimation calculation units is connected to all of the N systems of transmission units and predistortion units, and all of the feedback estimation calculations are performed so as to estimate and update distortion compensation coefficients of all N systems. A switching control unit for controlling switching of each switching means of the unit,
With
Each transmission unit performs a quadrature modulator that performs digital quadrature modulation on a predistortion signal including an IQ component, a digital-analog converter that performs digital-analog conversion on the quadrature-modulated signal, and an up-converter that performs frequency conversion on the analog-converted signal Including the amplifier for amplifying the frequency-converted signal and outputting a transmission signal;
Each predistortion unit stores an amplitude calculation unit that calculates an instantaneous amplitude of the transmission data including an IQ component, a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude, and a distortion compensation coefficient table according to the instantaneous amplitude. The storage unit to be updated, the instantaneous coefficient generation unit that reads the distortion compensation coefficient corresponding to the calculated instantaneous amplitude from the storage unit, and the transmission data is complex-multiplied with the transmission distortion coefficient to output the predistortion signal A complex multiplier that
The feedback estimation calculation unit includes a quadrature demodulator that demodulates a part of the transmission signal from the transmission unit into an analog baseband IQ component, an analog-digital converter that converts the demodulated signal into an analog-digital signal, and a quadrature to a digitally converted signal. An IQ error correction unit that compensates for an error generated in the demodulator and outputs it as a feedback signal, and the distortion that minimizes the comparison result when the error-compensated feedback signal and the transmission data are compared for each IQ component by a comparator. It includes a comparison / estimator that estimates the compensation coefficient,
Each switching means is
A first switching unit that inputs the amplified transmission signal output from the transmission unit of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A second switching unit that inputs the transmission data of each assigned system to the feedback estimation calculation unit in a time-sharing manner;
A third switching unit that outputs the distortion compensation coefficient calculated by the feedback estimation calculation unit in a time division manner to the predistortion unit of the corresponding system;
Including,
A delay unit that delays the feedback signal or the transmission data for each system so that the delay times of the feedback signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit coincide;
A phase shift unit that changes the phase of the feedback signal or the transmission data for each system, so that the transmission signal and the transmission data input to the feedback estimation calculation unit match.
Equipped with a,
A voltage control unit that applies a different feeding voltage to the N-system amplifier according to the excitation amplitude distribution of the array antenna;
A transmitter for an array antenna.
前記N系統に渡って前記送信部の後段で、増幅された送信信号を入力しN系統の送信アンテナ用の送信信号に合成して出力するマルチポート合成器と、
を備えたことを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載のアレーアンテナ用送信機。 A multi-port distributor that inputs transmission data for the N systems, distributes the transmission data to the N systems, and outputs the transmission data for the N systems in the previous stage of the predistortion unit over the N systems;
A multi-port synthesizer that inputs the amplified transmission signal at the subsequent stage of the transmission unit over the N systems, and synthesizes and outputs the transmission signal for the transmission antenna for the N systems;
The array antenna transmitter according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
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