JP6219007B1 - Feed forward amplifier and antenna device - Google Patents
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Abstract
方向性分配器（１２）により分配された他方の変調送信信号の位相を調整する移相器（１９）を備え、方向性合成器（２１）が、移相器（１９）により位相が調整された変調送信信号と方向性分配器（１７）により分配された一方の変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路（２２）に出力するように構成する。A phase shifter (19) for adjusting the phase of the other modulated transmission signal distributed by the directional distributor (12) is provided. The directional synthesizer (21) is adjusted in phase by the phase shifter (19). The modulated transmission signal and one modulated transmission signal distributed by the directional distributor (17) are combined, and the combined modulated transmission signal that is the combined modulated transmission signal is output to the error amplification circuit (22). To do.
Description
この発明は、通信信号を増幅するフィードフォワード増幅器と、フィードフォワード増幅器とアンテナの組を複数備えるアンテナ装置とに関するものである。 The present invention relates to a feedforward amplifier that amplifies a communication signal, and an antenna apparatus that includes a plurality of pairs of feedforward amplifiers and antennas.
フェーズドアレイ送受信機は、一般的にレーダーの用途に用いられ、通信用の送信機のような線形性を求められることは少ない。
しかし、アンテナ装置としてフェーズドアレイアンテナを実装している送受信機を通信用途に用いる場合には、送信機の線形性が求められることがある。
また、フェーズドアレイアンテナを構成している各々の素子アンテナに接続される高周波モジュール（以下、「ＲＦモジュール」と称する）のサイズを小さくする必要がある。
さらに、ＲＦモジュールの放熱を考慮すると、ＲＦモジュールに含まれる電力増幅器の効率を上げる必要がある。
ただし、電力増幅器の効率を上げると、一般的には非線形性が大きくなり、歪みが発生する。A phased array transmitter / receiver is generally used for radar applications, and linearity like a transmitter for communication is rarely required.
However, when a transceiver equipped with a phased array antenna as an antenna device is used for communication purposes, the linearity of the transmitter may be required.
Further, it is necessary to reduce the size of the high-frequency module (hereinafter referred to as “RF module”) connected to each element antenna constituting the phased array antenna.
Furthermore, in consideration of heat dissipation of the RF module, it is necessary to increase the efficiency of the power amplifier included in the RF module.
However, increasing the efficiency of the power amplifier generally increases nonlinearity and generates distortion.
以下の特許文献１に開示されているフェーズドアレイ送受信機は、歪みの発生を抑圧する歪み補償技術を実装している。
このフェーズドアレイ送受信機は、ＲＦモジュールに含まれる電力増幅器としてフィードフォワード増幅器を用いることで歪みを補償し、ＲＦモジュールの線形性を高めている。
具体的には、フィードフォワード増幅器における誤差増幅器の経路に位相制御用のプロセッサを挿入し、位相制御用のプロセッサが、フィードフォワード増幅器の歪み抽出ループで抽出された歪み成分が主ビーム内に入らないように制御している。The phased array transceiver disclosed in
This phased array transceiver compensates for distortion by using a feedforward amplifier as a power amplifier included in the RF module, and improves the linearity of the RF module.
Specifically, a processor for phase control is inserted in the path of the error amplifier in the feedforward amplifier, and the distortion component extracted by the distortion extraction loop of the feedforward amplifier does not enter the main beam by the processor for phase control. So that it is controlled.
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、歪み抽出ループで抽出された歪み成分が主ビーム内に入らないように制御することができるが、歪み成分が主ビームの外側に放射されて、サイドローブレベルが高くなってしまうことがある。このため、ビーム方向の変更等が行われた際に、意図しない方向に歪み成分が発生して、アンテナパターンが劣化してしまうことがあるという課題があった。 Since the conventional antenna apparatus is configured as described above, it can be controlled so that the distortion component extracted by the distortion extraction loop does not enter the main beam, but the distortion component is radiated outside the main beam. As a result, the side lobe level may increase. For this reason, there has been a problem that when the beam direction is changed, a distortion component is generated in an unintended direction and the antenna pattern may be deteriorated.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができるフィードフォワード増幅器及びアンテナ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a feedforward amplifier and an antenna device that can suppress generation of distortion components in unintended directions.
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、通信信号を分配する第１の分配器と、第１の分配器により分配された一方の通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、一方の通信信号を増幅する主増幅回路と、主増幅回路から出力された通信信号を分配する第２の分配器と、第１の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器と、移相器により位相が調整された通信信号と第２の分配器により分配された一方の通信信号とを合成する第１の合成器と、第１の合成器により合成された通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、合成された通信信号を増幅する誤差増幅回路と、誤差増幅回路から出力された通信信号と第２の分配器により分配された他方の通信信号とを合成する第２の合成器とを備えるようにしたものである。
また、主増幅回路が、第１の分配器により分配された一方の通信信号を増幅する主増幅器として双方向増幅器を備え、誤差増幅回路が、第１の合成器により合成された通信信号を増幅する誤差増幅器を備えており、第２の合成器により合成された通信信号を放射するアンテナによって通信信号が受信される際には、誤差増幅回路に含まれる誤差増幅器の動作が停止されるようにしたものである。
The feedforward amplifier according to the present invention adjusts the amplitude and phase of one communication signal distributed by the first distributor and the first distributor that distributes the communication signal, and amplifies one communication signal. A main amplifier circuit; a second distributor for distributing a communication signal output from the main amplifier circuit; a phase shifter for adjusting the phase of the other communication signal distributed by the first distributor; and a phase shifter Adjusts the amplitude and phase of the communication signal synthesized by the first synthesizer, and the first synthesizer that synthesizes the communication signal whose phase is adjusted by the first divider and the one communication signal distributed by the second divider. And an error amplifying circuit for amplifying the synthesized communication signal, and a second synthesizer for synthesizing the communication signal output from the error amplifying circuit and the other communication signal distributed by the second distributor. With something to prepare for That.
The main amplifier circuit includes a bidirectional amplifier as a main amplifier for amplifying one communication signal distributed by the first distributor, and the error amplifier circuit amplifies the communication signal combined by the first combiner. When the communication signal is received by the antenna that radiates the communication signal synthesized by the second synthesizer, the operation of the error amplifier included in the error amplification circuit is stopped. It is a thing.
この発明によれば、第１の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器を備え、第１の合成器が、移相器により位相が調整された通信信号と第２の分配器により分配された一方の通信信号とを合成するように構成したので、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる効果がある。 According to the present invention, the phase shifter for adjusting the phase of the other communication signal distributed by the first distributor is provided, and the first combiner includes the communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the first communication signal. Since one communication signal distributed by the two distributors is synthesized, there is an effect that it is possible to suppress the generation of a distortion component in an unintended direction.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるフィードフォワード増幅器を実装しているフェーズドアレイ送信機を示す構成図である。
図１において、モデム１は送信対象の通信信号である送信信号を変調し、変調した送信信号である変調送信信号を周波数変換部２に出力する。
周波数変換部２はモデム１から出力された変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調送信信号をアンテナ装置３に出力する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a phased array transmitter in which a feedforward amplifier according to
In FIG. 1, a
The
アンテナ装置３はフェーズドアレイアンテナであり、ＲＦモジュールであるフィードフォワード増幅器４−ｎとアンテナ５−ｎとの組をＮ個備えている。ｎ＝１，２，・・・，Ｎである。
フィードフォワード増幅器４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は周波数変換部２から出力された周波数変換後の変調送信信号の歪みを補償しながら、変調送信信号を増幅して、増幅後の変調送信信号をアンテナ５−ｎに出力する。
アンテナ５−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）はフィードフォワード増幅器４−ｎから出力された変調送信信号を空間に放射する。
制御器６はフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎに含まれている可変減衰器１４，２０，２３の利得及び移相器１５，１９，２４の移相量を制御する。The
The feedforward amplifier 4-n (n = 1, 2,..., N) amplifies the modulated transmission signal while compensating for the distortion of the modulated transmission signal after frequency conversion output from the
The antenna 5-n (n = 1, 2,..., N) radiates the modulated transmission signal output from the feedforward amplifier 4-n into space.
The
図２はこの発明の実施の形態１によるフィードフォワード増幅器４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を示す構成図である。
図２において、入力端子１１は周波数変換部２から出力された周波数変換後の変調送信信号を入力する端子である。
方向性分配器１２は入力端子１１から入力された変調送信信号を分配する第１の分配器である。
方向性分配器１２は分配した一方の変調送信信号をルートＡ（図２では、「ＲｏｕｔｅＡ」と表記している）に出力し、分配した他方の変調送信信号をルートＢ（図２では、「ＲｏｕｔｅＢ」と表記している）に出力する。FIG. 2 is a block diagram showing a feedforward amplifier 4-n (n = 1, 2,..., N) according to
In FIG. 2, an
The
The
主増幅回路１３は可変減衰器１４、移相器１５及び主増幅器１６を備えており、ルートＡに設けられている。
主増幅回路１３は、方向性分配器１２により分配された一方の変調送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、一方の変調送信信号を増幅し、振幅及び位相を調整した増幅後の変調送信信号を方向性分配器１７に出力する。
可変減衰器１４は制御器６によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器１２により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整する。
移相器１５は制御器６によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器１４により振幅が調整された一方の変調送信信号の位相を調整する。
主増幅器１６は移相器１５により位相が調整された一方の変調送信信号を増幅し、振幅後の変調送信信号を方向性分配器１７に出力する。The
The
The gain of the
The
The
方向性分配器１７は主増幅回路１３の主増幅器１６から出力された増幅後の変調送信信号を分配する第２の分配器である。
方向性分配器１７は分配した一方の変調送信信号を可変減衰器２０に出力し、分配した他方の変調送信信号をルートＡ’（図２では、「ＲｏｕｔｅＡ’」と表記している）に出力する。The
The
遅延線路１８はルートＢに設けられており、方向性分配器１２により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を移相器１９に出力する。
移相器１９は制御器６によって移相量が制御され、当該移相量によって遅延線路１８から出力された変調送信信号の位相を調整する。
可変減衰器２０は制御器６によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器１７により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整する。
方向性合成器２１は移相器１９により位相が調整された変調送信信号と可変減衰器２０により振幅が調整された変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路２２に出力する第１の合成器である。
方向性合成器２１から出力された合成変調送信信号は、主増幅器１６によって生じている歪み成分に相当する。
方向性分配器１２、主増幅回路１３、方向性分配器１７、遅延線路１８、移相器１９、可変減衰器２０及び方向性合成器２１から歪み抽出ループが形成されている。The
The
The gain of the
The
The combined modulation transmission signal output from the
A distortion extraction loop is formed from the
誤差増幅回路２２は可変減衰器２３、移相器２４及び誤差増幅器２５を備えており、ルートＢ’（図２では、「ＲｏｕｔｅＢ’」と表記している）に設けられている。
誤差増幅回路２２は方向性合成器２１から出力された合成変調送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、合成変調送信信号を増幅し、振幅及び位相を調整した増幅後の合成変調送信信号を方向性合成器２７に出力する。
可変減衰器２３は制御器６によって利得が制御され、当該利得によって方向性合成器２１から出力された合成変調送信信号の振幅を調整する。
移相器２４は制御器６によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器２３により振幅が調整された合成変調送信信号の位相を調整する。
誤差増幅器２５は移相器２４により位相が調整された合成変調送信信号を増幅し、増幅後の合成変調送信信号を方向性合成器２７に出力する。The
The
The gain of the
The
The
遅延線路２６はルートＡ’に設けられており、方向性分配器１７により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を方向性合成器２７に出力する。
方向性合成器２７は誤差増幅回路２２から出力された増幅後の合成変調送信信号と遅延線路２６から出力された遅延後の変調送信信号とを合成し、その合成変調送信信号と遅延後の変調送信信号との合成信号を出力端子２８に出力する第２の合成器である。
方向性合成器２７から出力された合成信号は、入力端子１１から入力された変調送信信号に含まれている信号成分に相当する。
出力端子２８はアンテナ５−ｎと接続されており、方向性合成器２７から出力された合成信号をアンテナ５−ｎに出力する。
誤差増幅回路２２、遅延線路２６及び方向性合成器２７から歪み除去ループが形成されている。The
The
The combined signal output from the
The
A distortion elimination loop is formed from the
次に動作について説明する。
モデム１は、送信対象の通信信号である送信信号を変調し、変調した送信信号である変調送信信号を周波数変換部２に出力する。
周波数変換部２は、モデム１から変調送信信号を受けると、その変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調送信信号をアンテナ装置３のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎに出力する。Next, the operation will be described.
The
When receiving the modulated transmission signal from the
フィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎは、周波数変換部２から周波数変換後の変調送信信号を受けると、周波数変換後の変調送信信号の歪みを補償しながら、変調送信信号を増幅して、増幅後の変調送信信号をアンテナ５−１〜５−Ｎに出力する。
以下、フィードフォワード増幅器４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の動作を具体的に説明する。When the feedforward amplifiers 4-1 to 4-N receive the modulated transmission signal after frequency conversion from the
The operation of the feedforward amplifier 4-n (n = 1, 2,..., N) will be specifically described below.
フィードフォワード増幅器４−ｎの方向性分配器１２は、周波数変換部２から出力された変調送信信号が入力端子１１から入力されると、入力端子１１から入力された変調送信信号を分配する。
方向性分配器１２は、分配した一方の変調送信信号をルートＡに出力し、分配した他方の変調送信信号をルートＢに出力する。When the modulated transmission signal output from the
主増幅回路１３の可変減衰器１４は、制御器６によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器１２により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の変調送信信号を移相器１５に出力する。
主増幅回路１３の移相器１５は、制御器６によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器１４から出力された振幅調整後の変調送信信号の位相を調整し、位相調整後の変調送信信号を主増幅器１６に出力する。
主増幅回路１３の主増幅器１６は、移相器１５から位相調整後の変調送信信号を受けると、位相調整後の変調送信信号を増幅し、増幅後の変調送信信号を方向性分配器１７に出力する。
主増幅器１６の非線形性によって、主増幅器１６により増幅された変調送信信号は歪みを生じる。The gain of the
The
When receiving the modulated transmission signal after phase adjustment from the
Due to the non-linearity of the
方向性分配器１７は、主増幅回路１３の主増幅器１６から出力された増幅後の変調送信信号を分配する。
方向性分配器１７は、分配した一方の変調送信信号を可変減衰器２０に出力し、分配した他方の変調送信信号をルートＡ’に出力する。
可変減衰器２０は、制御器６によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器１７により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の変調送信信号を方向性合成器２１に出力する。The
The
The
遅延線路１８は、方向性分配器１２により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を移相器１９に出力する。
移相器１９は、制御器６によって移相量が制御され、当該移相量によって遅延線路１８から出力された変調送信信号の位相を調整し、位相調整後の変調送信信号を方向性合成器２１に出力する。
方向性合成器２１は、移相器１９により位相が調整された変調送信信号と可変減衰器２０により振幅が調整された変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路２２に出力する。The
The
The
主増幅回路１３に含まれている可変減衰器１４の利得及び可変減衰器２０の利得が制御器６によって適正に制御され、主増幅回路１３に含まれている移相器１５の移相量及び移相器１９の移相量が制御器６によって適正に制御されることで、主増幅器１６によって生じている歪み成分が高精度に抽出される。
即ち、方向性合成器２１によって２つの変調送信信号が合成されることで、可変減衰器２０により振幅が調整された変調送信信号に含まれている信号成分が除去され、可変減衰器２０により振幅が調整された変調送信信号に含まれている歪み成分のみが、合成変調送信信号として誤差増幅回路２２に出力される。The gain of the
That is, by combining the two modulated transmission signals by the
誤差増幅回路２２の可変減衰器２３は、制御器６によって利得が制御され、当該利得によって方向性合成器２１から出力された合成変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の合成変調送信信号を移相器２４に出力する。
誤差増幅回路２２の移相器２４は、制御器６によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器２３により振幅が調整された合成変調送信信号の位相を調整し、位相調整後の合成変調送信信号を誤差増幅器２５に出力する。
誤差増幅回路２２の誤差増幅器２５は、移相器２４から位相調整後の合成変調送信信号を受けると、位相調整後の合成変調送信信号を増幅し、増幅後の合成変調送信信号を方向性合成器２７に出力する。The
The
When the
遅延線路２６は、方向性分配器１７により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を方向性合成器２７に出力する。
方向性合成器２７は、誤差増幅回路２２から出力された増幅後の合成変調送信信号と遅延線路２６から出力された遅延後の変調送信信号とを合成し、その合成変調送信信号と遅延後の変調送信信号との合成信号を出力端子２８に出力する。
これにより、出力端子２８から合成信号がアンテナ５−ｎに出力され、アンテナ５−ｎから合成信号である電磁波が空間に放射される。The
The
As a result, the combined signal is output from the
誤差増幅回路２２の可変減衰器２３の利得が制御器６によって適正に制御され、誤差増幅回路２２の移相器２４の移相量が制御器６によって適正に制御されることで、主増幅器１６によって生じている歪み成分が高精度に除去される。
即ち、方向性合成器２７によって増幅後の合成変調送信信号と遅延後の変調送信信号とが合成されることで、遅延線路２６から出力された遅延後の変調送信信号に含まれている歪み成分が除去され、遅延線路２６から出力された遅延後の変調送信信号に含まれている信号成分のみが、合成信号として出力端子２８に出力される。
これにより、主増幅回路１３の主増幅器１６が変調送信信号を増幅する際、歪みが発生して、増幅後の変調送信信号が歪んでいても、方向性合成器２７から信号成分のみを含む合成信号が出力される。The gain of the
That is, the
As a result, when the
ここでは、フィードフォワード増幅器４−ｎに含まれている可変減衰器１４，２０，２３の利得及び移相器１５，１９，２４の移相量が制御器６によって適正に制御されることを前提としている。
ただし、制御器６による利得及び位相の制御量が適正であっても、制御器６により制御される前の可変減衰器１４，２０，２３の利得及び移相器１５，１９，２４の位相に誤差が含まれている場合、歪みの発生を高精度に補償することができず、方向性合成器２７から歪み成分が含まれている合成信号が出力される。
よって、制御器６により制御される前に、可変減衰器１４，２０，２３の利得及び移相器１５，１９，２４の位相を校正しておく必要がある。
また、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける歪み補償特性の全てが同一になるように、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎに含まれている可変減衰器１４，２０，２３の利得及び移相器１５，１９，２４の位相を校正しておく必要がある。Here, it is assumed that the gains of the
However, even if the control amounts of the gain and phase by the
Therefore, before being controlled by the
Further, the
Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける歪み補償特性の全てが同一になるように校正する校正方法として、例えば、素子電界ベクトル回転法（以下、「ＲＥＶ法」と称する）が知られている。
例えば、可変減衰器１４の利得を校正した分の利得（以下、「校正利得」と称する）は、可変減衰器２０によって補正され、移相器１５の位相を校正した分の位相（以下、「校正位相」と称する）は、移相器１９によって補正される。
可変減衰器１４の利得及び移相器１５の位相を校正しても、ＲＥＶ法によるアレイアンテナのキャリブレーションでは、可変減衰器２０及び移相器１９によって補正しなければ、フィードフォワード増幅器の自動歪み補償機能によって、可変減衰器１４の利得及び移相器１５の位相が初期値（調整する前の値）に戻ってしまう。このため、可変減衰器１４の利得及び移相器１５の位相を校正するには、校正利得を可変減衰器２０によって補正し、校正位相を移相器１９によって補正する必要がある。
なお、可変減衰器２０における利得の補正量及び移相器１９における位相の補正量は、例えば、以下のように決定される。
制御器６は、例えば、校正利得に対応する利得の補正量と、校正位相に対応する位相の補正量とが記録されているテーブルを保持しており、テーブルを参照して、校正利得に対応する利得の補正量と、校正位相に対応する位相の補正量とを取得することで、利得の補正量及び位相の補正量を決定する。For example, an element electric field vector rotation method (hereinafter referred to as “REV method”) is known as a calibration method for calibrating so that the distortion compensation characteristics in the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N are all the same. It has been.
For example, the gain obtained by calibrating the gain of the variable attenuator 14 (hereinafter referred to as “calibration gain”) is corrected by the
Even if the gain of the
The gain correction amount in the
The
図３はこの発明の実施の形態１によるアンテナ装置３のアンテナパターンを示す説明図である。
図３において、Ａは実施の形態１のアンテナ装置３のアンテナパターンである。即ち、振幅及び位相が校正されたアンテナ装置３のアンテナパターンを示している。Ｂは振幅及び位相が校正されていないアンテナ装置のアンテナパターンである。図３の例では、可変減衰器１４の利得が±２ｄＢのばらつきを有しており、移相器１５の位相が±１０ｄｅｇのばらつきを有している場合のアンテナ装置３のアンテナパターンを示している。
アンテナパターンＡとアンテナパターンＢを比較すると明らかなように、振幅及び位相が校正されている方が、第１サイドローブ以降のサイドローブレベルが改善している。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an antenna pattern of the
In FIG. 3, A is an antenna pattern of the
As is clear from comparison between the antenna pattern A and the antenna pattern B, the side lobe level after the first side lobe is improved when the amplitude and phase are calibrated.
アンテナ装置３は、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける歪み補償特性の全てが同一になるように校正された後、移相器１５，１９，２４の位相を所望の位相に設定することで、アンテナ５−１〜５−Ｎから放射される変調送信信号のビーム方向を切り替えることができる。
図４はアンテナ５−１〜５−Ｎから放射される変調送信信号のビーム方向がアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向である場合のアンテナパターンを示す説明図である。
例えば、アンテナ５−１〜５−Ｎから放射される変調送信信号のビーム方向をアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向（アジマス方向＝０ｄｅｇ）とする場合、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける移相器１５の位相Ψ１５が同じ位相となる。また、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける移相器１９の位相Ψ１９が同じ位相となり、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける移相器２４の位相Ψ２４が同じ位相となる。
仮にフィードフォワード増幅器４−２における移相器１５の位相がΨ１５，２＝θ１、移相器１９の位相がΨ１９，２＝０、移相器２４の位相がΨ２４，２＝θ２であるとすれば、フィードフォワード増幅器４−Ｎにおける移相器１５の位相はΨ１５，Ｎ＝θ１、移相器１９の位相はΨ１９，Ｎ＝０、移相器２４の位相はΨ２４，Ｎ＝θ２となる。The
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction of the modulated transmission signal radiated from the antennas 5-1 to 5-N is the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
For example, when the beam direction of the modulated transmission signal radiated from the antennas 5-1 to 5-N is the front direction of the antennas 5-1 to 5-N (azimuth direction = 0 deg), N feedforward amplifiers 4- The phase Ψ 15 of the
If the feed forward phase Ψ 15,2 = θ 1 of the
図５はアンテナ５−１〜５−Ｎから放射される変調送信信号のビーム方向がアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向と異なる方向である場合のアンテナパターンを示す説明図である。
アンテナ５−１〜５−Ｎのうち、隣り合っているアンテナの間隔が一定である場合、隣り合っているフィードフォワード増幅器における通過位相が角度ａだけ異なっていれば、変調送信信号のビーム方向がアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向と異なる方向となる。
仮にフィードフォワード増幅器４−１における移相器１５の位相がΨ１５，１＝θ１、移相器１９の位相がΨ１９，１＝０、移相器２４の位相がΨ２４，１＝θ２であるとすれば、フィードフォワード増幅器４−２における移相器１５の位相はΨ１５，２＝θ１＋ａ、移相器１９の位相はΨ１９，２＝ａ、移相器２４の位相はΨ２４，２＝θ２となる。
また、フィードフォワード増幅器４−Ｎにおける移相器１５の位相はΨ１５，Ｎ＝θ１＋ａ（Ｎ−１）、移相器１９の位相はΨ１９，Ｎ＝ａ（Ｎ−１）、移相器２４の位相はΨ２４，Ｎ＝θ２となる。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction of the modulated transmission signal radiated from the antennas 5-1 to 5-N is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
If the interval between adjacent antennas among antennas 5-1 to 5-N is constant, the beam direction of the modulated transmission signal is different if the passing phases in adjacent feedforward amplifiers differ by an angle a. The direction is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
If the feed forward phase Ψ 15,1 = θ 1 of the
Further, the phase of the
Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける歪み補償特性の全てが同一になるように校正されている場合、移相器１９を実装していない従来のアンテナ装置であっても、ビーム方向がアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向であれば、図６に示すように、図１のアンテナ装置と同様のアンテナパターンを得ることができる。
しかし、ビーム方向がアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向と異なる方向である場合、移相器１９を実装していなければ、歪み抽出ループにおいて、歪み成分のみを高精度に抽出することができなくなる。
このため、方向性合成器２１から出力される合成変調送信信号に信号成分が残るようになり、方向性合成器２７から出力される合成信号に歪み成分が残るので、歪みの補償が不十分となる。
図７はビーム方向がアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向と異なる方向であるために、劣化しているアンテナパターンを示す説明図である。
図７では、方向性合成器２７から出力される合成信号に歪み成分が残り、方向性合成器２７から出力される合成信号に含まれている信号成分の信号レベルが低下しているために、アンテナパターンが崩れている様子を示している。When all of the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N are calibrated so as to have the same distortion compensation characteristics, even in a conventional antenna device in which the
However, when the beam direction is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N, only the distortion component can be extracted with high accuracy in the distortion extraction loop if the
For this reason, a signal component remains in the combined modulation transmission signal output from the
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a deteriorated antenna pattern because the beam direction is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
In FIG. 7, since the distortion component remains in the synthesized signal output from the
図８は変調送信信号のビーム方向がアンテナ５−１〜５−Ｎの正面方向と３０度異なる方向である場合のアンテナ装置３のアンテナパターンを示す説明図である。
図８において、Ｃは実施の形態１のアンテナ装置３のアンテナパターンである。即ち、振幅及び位相が校正されたアンテナ装置３のアンテナパターンを示している。Ｄは振幅及び位相が校正されていないアンテナ装置のアンテナパターンである。図８の例では、可変減衰器１４の利得が±２ｄＢのばらつきを有しており、移相器１５の位相が±１０ｄｅｇのばらつきを有している場合のアンテナ装置３のアンテナパターンを示している。
アンテナパターンＣとアンテナパターンＤを比較すると明らかなように、振幅及び位相が校正されている方が、第１サイドローブ以降のサイドローブレベルが改善しており、意図しない方向への歪み成分の発生が抑えられていることが分かる。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an antenna pattern of the
In FIG. 8, C is an antenna pattern of the
As is clear from comparison between the antenna pattern C and the antenna pattern D, the sidelobe level after the first sidelobe is improved when the amplitude and phase are calibrated, and distortion components are generated in an unintended direction. It can be seen that is suppressed.
ここで、フィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける歪み補償特性の校正の具体例を説明する
例えば、ＲＥＶ法を用いて、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける歪み補償特性の全てが同一になるように、制御器６が、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける可変減衰器１４，２０，２３の利得及び移相器１５，１９，２４の位相を調整する。
具体的には、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎのうち、例えば、フィードフォワード増幅器４−１を基準のフィードフォワード増幅器とする。
そして、制御器６は、フィードフォワード増幅器４−２〜４−Ｎにおける可変減衰器１４，２０，２３の利得が、基準のフィードフォワード増幅器４−１における可変減衰器１４，２０，２３の利得と一致するように校正する。
また、制御器６は、フィードフォワード増幅器４−２〜４−Ｎにおける移相器１５，１９，２４の位相が、基準のフィードフォワード増幅器４−１における移相器１５，１９，２４の位相と一致するように校正する。Here, a specific example of calibration of distortion compensation characteristics in the feedforward amplifiers 4-1 to 4-N will be described. For example, the distortion compensation characteristics in N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N using the REV method. The
Specifically, among the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N, for example, the feedforward amplifier 4-1 is set as a reference feedforward amplifier.
The
Further, the
例えば、フィードフォワード増幅器４−２の振幅が基準のフィードフォワード増幅器４−１の振幅よりも１．４ｄＢだけ低く、フィードフォワード増幅器４−２の位相が基準のフィードフォワード増幅器４−１の位相よりも６ｄｅｇだけ進んでいる場合を想定する。
この場合、制御器６は、フィードフォワード増幅器４−２の振幅を１．４ｄＢだけ高め、フィードフォワード増幅器４−２の位相を６ｄｅｇだけ遅らせるように校正する。
即ち、制御器６は、フィードフォワード増幅器４−２が正常に動作したときの可変減衰器１４の利得に１．４ｄＢを加えるとともに、可変減衰器２０の利得から１．４ｄＢを減らす校正を行う。
また、制御器６は、フィードフォワード増幅器４−２が正常に動作したときの移相器１５の位相から６ｄｅｇを減らすとともに、移相器１９の位相から６ｄｅｇを減らす校正を行う。For example, the amplitude of the feedforward amplifier 4-2 is 1.4 dB lower than the amplitude of the reference feedforward amplifier 4-1, and the phase of the feedforward amplifier 4-2 is lower than the phase of the reference feedforward amplifier 4-1. Assume that the vehicle is advanced by 6 degrees.
In this case, the
That is, the
Further, the
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、方向性分配器１２により分配された他方の変調送信信号の位相を調整する移相器１９を備え、方向性合成器２１が、移相器１９により位相が調整された変調送信信号と方向性分配器１７により分配された一方の変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路２２に出力するように構成したので、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる効果を奏する。
即ち、この実施の形態１によれば、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎの歪み抽出ループ内に移相器１９を配置しているので、アンテナ装置３のビームフォーミング時に歪み補償を行うことができる。このため、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる。
また、この実施の形態１によれば、Ｎ個のフィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎにおける歪み補償特性の全てが同一になるように、制御器６が、可変減衰器１４，２０，２３の利得及び移相器１５，１９，２４の位相を調整するので、変調送信信号のビーム方向を切り替えても、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる効果を奏する。As apparent from the above, according to the first embodiment, the
That is, according to the first embodiment, since the
Further, according to the first embodiment, the
この実施の形態１では、可変減衰器２０が、方向性分配器１７と方向性合成器２１の間に配置されている例を示しているが、これに限るものではない。
例えば、図９に示すように、可変減衰器２０を移相器１９の前段に配置し、可変減衰器２０が、遅延線路１８から出力された変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の変調送信信号を移相器１９に出力するようにしてもよい。
この場合も、制御器６が、可変減衰器２０の利得を調整することで、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる。
図９はこの発明の実施の形態１による他のフィードフォワード増幅器４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を示す構成図である。In the first embodiment, the
For example, as shown in FIG. 9, the
Also in this case, the
FIG. 9 is a block diagram showing another feedforward amplifier 4-n (n = 1, 2,..., N) according to the first embodiment of the present invention.
実施の形態２．
この実施の形態２では、フィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎの主増幅回路１３に含まれている主増幅器１６として双方向増幅器が用いられている例を説明する。
主増幅器１６として双方向増幅器が用いられることで、フィードフォワード増幅器４−１〜４−Ｎを実装している通信機を、フェーズドアレイ送受信機として機能させることができる。
In the second embodiment, an example will be described in which a bidirectional amplifier is used as the
By using a bidirectional amplifier as the
図１０はこの発明の実施の形態２によるフィードフォワード増幅器を実装しているフェーズドアレイ送受信機を示す構成図である。
図１１はこの発明の実施の形態２によるフィードフォワード増幅器４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を示す構成図である。
図１０において、図１と同一符号は同一または相当部分を示し、図１１において、図２及び図９と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。FIG. 10 is a block diagram showing a phased array transceiver equipped with a feedforward amplifier according to
FIG. 11 is a block diagram showing a feedforward amplifier 4-n (n = 1, 2,..., N) according to the second embodiment of the present invention.
10, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and in FIG. 11, the same reference numerals as those in FIG. 2 and FIG.
図１０において、周波数変換部７は図１の周波数変換部２と同様に、モデム１から出力された変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調送信信号をアンテナ装置３に出力する。
また、周波数変換部７は、アンテナ装置３から出力された変調受信信号の周波数を高周波帯の周波数からベースバンド帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調受信信号をモデム１に出力する。In FIG. 10, the
Further, the
デジタルアナログ変換器であるＤＡ変換器３１（図１０では、「ＤＡ」のように表記している）はモデム１から出力された変調送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。
増幅器３２はＤＡ変換器３１から出力されたアナログの変調送信信号を増幅する。
バンドパスフィルタ３３は増幅器３２により増幅された変調送信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
ローカル信号源３４は局部発振信号を発振し、局部発振信号をミクサ３５，４１に出力する。A DA converter 31 (denoted as “DA” in FIG. 10), which is a digital-analog converter, converts the modulated transmission signal output from the
The
The
The
ミクサ３５はバンドパスフィルタ３３を通過してきた変調送信信号にローカル信号源３４から出力された局部発振信号を乗算することで、当該変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換する。
バンドパスフィルタ３６はミクサ３５により周波数が変換された変調送信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
増幅器３７はバンドパスフィルタ３６を通過してきた変調送信信号を増幅する。The
The
The
切替スイッチ３８は増幅器３７により増幅された変調送信信号をアンテナ装置３に出力し、アンテナ装置３から出力された変調受信信号を増幅器３９に出力する。
増幅器３９は切替スイッチ３８から出力された変調受信信号を増幅する。
バンドパスフィルタ４０は増幅器３９により増幅された変調受信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
ミクサ４１はバンドパスフィルタ４０を通過してきた変調受信信号にローカル信号源３４から出力された局部発振信号を乗算することで、当該変調受信信号の周波数を高周波帯の周波数からベースバンド帯の周波数に変換する。The
The
The
The
バンドパスフィルタ４２はミクサ４１により周波数が変換された変調受信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
増幅器４３はバンドパスフィルタ４２を通過してきた変調受信信号を増幅する。
アナログデジタル変換器であるＡＤ変換器４４（図１０では、「ＡＤ」のように表記している）は増幅器４３により増幅された変調受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタルの変調受信信号をモデム１に出力する。The
The
An AD converter 44 (indicated as “AD” in FIG. 10), which is an analog-digital converter, converts the modulated reception signal amplified by the
図１１において、主増幅器５０は双方向増幅器で実現されており、移相器１５により位相が調整された一方の変調送信信号を増幅し、振幅後の変調送信信号を方向性分配器１７に出力する。
また、主増幅器５０は方向性分配器１７から出力された変調受信信号を増幅し、振幅後の変調受信信号を移相器１５に出力する。
なお、誤差増幅回路２２に含まれている誤差増幅器２５は、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際には、制御器６によって動作が停止される。In FIG. 11, the
The
Note that the operation of the
図１２はこの発明の実施の形態２によるフィードフォワード増幅器４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の主増幅器５０を示す構成図である。
図１２において、ゲート接地のトランジスタ５１，５２，５３は移相器１５と方向性分配器１７との間に直列に接続されている。
なお、トランジスタ５１のソースは、コンデンサ５８を介して移相器１５と接続され、トランジスタ５２のソースは、トランジスタ５１のドレインと接続されている。
また、トランジスタ５３のソースは、トランジスタ５２のドレインと接続され、トランジスタ５３のドレインは、コンデンサ５９を介して方向性分配器１７と接続されている。FIG. 12 is a block diagram showing a
In FIG. 12, gate-grounded
Note that the source of the
The source of the
バイアス電源５４，５５はバイアス電圧を出力する電源である。
切替スイッチ５６はトランジスタ５１，５２，５３が方向性分配器１７から出力された変調受信信号を増幅する際に、バイアス電源５４から出力されたバイアス電圧をトランジスタ５１のソースに印加する。
切替スイッチ５７はトランジスタ５１，５２，５３が移相器１５により位相が調整された変調送信信号を増幅する際に、バイアス電源５５から出力されたバイアス電圧をトランジスタ５３のドレインに印加する。
コンデンサ５８は移相器１５とトランジスタ５１のソースとの間に接続されている。
コンデンサ５９はトランジスタ５３のドレインと方向性分配器１７との間に接続されている。The bias power supplies 54 and 55 are power supplies that output a bias voltage.
The
The
The
The
次に動作について説明する。
主増幅器５０は、双方向増幅器で実現されており、制御器６が、切替スイッチ５６，５７の接続先を切り替えることで、主増幅器５０における信号の増幅方向を切り替えることができる。
即ち、制御器６は、アンテナ装置３が変調送信信号を送信する際には、バイアス電源５５から出力されたバイアス電圧がトランジスタ５３のドレインに印加されるように、切替スイッチ５７の接続先を切り替える。因みに、バイアス電源５４から出力されるバイアス電圧は、トランジスタ５１のソースに印加されないように、切替スイッチ５６の接続先を切り替える。
これにより、主増幅器５０のトランジスタ５１，５２，５３は、移相器１５により位相が調整された変調送信信号を増幅し、増幅後の変調送信信号を方向性分配器１７に出力する。
図１３はフィードフォワード増幅器４−ｎにおける変調送信信号の流れを示す説明図である。
変調送信信号の流れは、図１３に示すように、上記実施の形態１と同様である。このため、上記実施の形態１と同様に、変調送信信号に対する歪みの補償処理が行われる。Next, the operation will be described.
The
That is, the
Thereby, the
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the flow of the modulated transmission signal in the feedforward amplifier 4-n.
The flow of the modulated transmission signal is the same as that of the first embodiment as shown in FIG. For this reason, as in the first embodiment, a distortion compensation process is performed on the modulated transmission signal.
制御器６は、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際には、バイアス電源５４から出力されたバイアス電圧がトランジスタ５３のソースに印加されるように、切替スイッチ５７の接続先を切り替える。因みに、バイアス電源５５から出力されるバイアス電圧は、トランジスタ５３のドレインに印加されないように、切替スイッチ５７の接続先を切り替える。
これにより、主増幅器５０のトランジスタ５１，５２，５３は、方向性分配器１７から出力された変調受信信号を増幅し、増幅後の変調受信信号を移相器１５に出力する。When the
Thereby, the
図１４はフィードフォワード増幅器４−ｎにおける変調受信信号の流れを示す説明図である。
誤差増幅回路２２に含まれている誤差増幅器２５は、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際には、制御器６によって動作が停止される。このため、アンテナ装置３から出力された変調受信信号が方向性合成器２７によって分配されて、一方の変調受信信号が誤差増幅回路２２に出力されても、一方の変調受信信号は、誤差増幅回路２２を通過しない。
方向性合成器２７によって分配された他方の変調受信信号は、図１４に示すように、遅延線路２６及び方向性分配器１７を経由して主増幅回路１３に到達し、主増幅回路１３により増幅された変調受信信号は、方向性分配器１２及び入力端子１１を経由して周波数変換部７に出力される。FIG. 14 is an explanatory diagram showing the flow of the modulated reception signal in the feedforward amplifier 4-n.
The operation of the
The other modulated received signal distributed by the
周波数変換部７は、アンテナ装置３から変調受信信号を受けると、変調受信信号の周波数を高周波帯の周波数からベースバンド帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調受信信号をモデム１に出力する。
モデム１は、周波数変換部７から周波数変換後の変調受信信号を受けると、変調受信信号に対する復調処理を実施し、復調した受信信号を出力する。
これにより、アンテナ装置３を送受共用で使用することができるため、送信用の図１のアンテナ装置３と別個に、受信用のアンテナ装置を設ける必要がない。When receiving the modulated reception signal from the
When the
Thereby, since the
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、主増幅回路１３に含まれる主増幅器５０として双方向増幅器が用いられており、アンテナ５−ｎにより変調受信信号が受信される際には、誤差増幅回路２２に含まれている誤差増幅器２５の動作が停止されるように構成したので、フィードフォワード増幅器４−ｎを送受共用で使用することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the second embodiment, a bidirectional amplifier is used as the
この実施の形態２では、ゲート接地のトランジスタ５１，５２，５３が、移相器１５と方向性分配器１７との間に直列に接続されている例を示しているが、これに限るものではない。
例えば、エミッタ接地のトランジスタが、移相器１５と方向性分配器１７との間に複数直列に接続されているものであってもよい。
この場合、トランジスタ５１のベースは、コンデンサ５８を介して移相器１５と接続され、トランジスタ５２のベースは、トランジスタ５１のコレクタと接続される。
また、トランジスタ５３のベースは、トランジスタ５２のコレクタと接続され、トランジスタ５３のコレクタは、コンデンサ５９を介して方向性分配器１７と接続される。In the second embodiment, an example is shown in which the gate-grounded
For example, a plurality of grounded transistors may be connected in series between the
In this case, the base of the
The base of the
この実施の形態２では、制御器６が、切替スイッチ５６，５７の接続先を切り替えることで、主増幅器５０における信号の増幅方向を切り替える例を示しているが、これに限るものではない。
図１５は主増幅器５０の他の例を示す構成図である。
例えば、制御器６が、図１５に示すように、バイアス電源６１，６２から出力されるバイアス電圧を切り替えることで、主増幅器５０における信号の増幅方向を切り替えるようにしてもよい。
即ち、アンテナ装置３が変調送信信号を送信する際には、制御器６が、バイアス電源６１からトランジスタ５１のソースに与えられるバイアス電圧がＶｃ、バイアス電源６２からトランジスタ５３のドレインに与えられるバイアス電圧がＶｄになるように、バイアス電源６１，６２を制御する。
また、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際には、制御器６が、バイアス電源６１からトランジスタ５１のソースに与えられるバイアス電圧がＶｓ、バイアス電源６２からトランジスタ５３のドレインに与えられるバイアス電圧がＶｃになるように、バイアス電源６１，６２を制御する。
例えば、Ｖｓ＞Ｖｃ、Ｖｄ＞Ｖｃである。In the second embodiment, an example is shown in which the
FIG. 15 is a configuration diagram showing another example of the
For example, the
That is, when the
Further, when the
For example, Vs> Vc and Vd> Vc.
図１５の主増幅器５０は、電源６３が抵抗６４を介してトランジスタ５１，５２，５３のゲートと接続されている。
制御器６が、アンテナ装置３が変調送信信号を送信する際に、電源６３から出力される電圧がＶｇとなり、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際に、電源６３から出力される電圧がＶｃとなるように制御することで、主増幅器５０における送受の入出力特性の線形性を高めることが可能となる。
例えば、Ｖｇ＞Ｖｃである。In the
When the
For example, Vg> Vc.
この実施の形態２では、ゲート接地のトランジスタ５１，５２，５３が、移相器１５と方向性分配器１７との間に直列に接続されている例を示しているが、これに限るものではない。
図１６は主増幅器５０の他の例を示す構成図である。
図１６の例では、主増幅器５０は、アンテナ装置３が変調送信信号を送信する際に用いられる第１の整合回路７１，７２と、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際に用いられる第２の整合回路８１，８２とを備えている。図１６では、第１の整合回路７１，７２を「整合ＴＸ」のように表記し、第２の整合回路８１，８２を「整合ＲＸ」のように表記している。
第１の整合回路７１は、トランジスタ５１とトランジスタ５２との間に接続され、第１の整合回路７２は、トランジスタ５２とトランジスタ５３との間に接続されている。
第２の整合回路８１は、トランジスタ５１とトランジスタ５２との間に接続され、第２の整合回路８２は、トランジスタ５２とトランジスタ５３との間に接続されている。In the second embodiment, an example is shown in which the gate-grounded
FIG. 16 is a configuration diagram showing another example of the
In the example of FIG. 16, the
The
The
切替スイッチ９１はアンテナ装置３が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ５１のドレインを第１の整合回路７１と接続し、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ５１のドレインを第２の整合回路８１と接続する。
切替スイッチ９２はアンテナ装置３が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ５２のソースを第１の整合回路７１と接続し、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ５２のソースを第２の整合回路８１と接続する。The
The
切替スイッチ９３はアンテナ装置３が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ５２のドレインを第１の整合回路７２と接続し、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ５２のドレインを第２の整合回路８２と接続する。
切替スイッチ９４はアンテナ装置３が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ５３のソースを第１の整合回路７２と接続し、アンテナ装置３が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ５３のソースを第２の整合回路８２と接続する。The
The
図１６のように、制御器６が、切替スイッチ９１〜９４を制御することで、第１の整合回路７１，７２又は第２の整合回路８１，８２のいずれかをトランジスタ５１，５２，５３の段間に接続するように構成しているので、変調送信信号の送信時には、効率と飽和出力と利得を改善することができ、変調受信信号の受信時には、雑音指数ＮＦと利得を改善することが可能となる。
As shown in FIG. 16, the
この実施の形態２では、周波数変換部７が図１０に示す構成である例を示したが、周波数変換部７の構成は、図１０に示す構成に限るものではない。
図１７は周波数変換部７の他の例を示す構成図である。
増幅器１０１，１０２は、双方向増幅器である。双方向の増幅器１０１，１０２を用いることで、増幅器の個数を半分に減らすことができる。また、バンドパスフィルタ４０，４２及びミクサ４１を不要にすることができる。In the second embodiment, the example in which the
FIG. 17 is a configuration diagram illustrating another example of the
The
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
この発明は、通信信号を増幅するフィードフォワード増幅器に適している。また、この発明は、フィードフォワード増幅器とアンテナの組を複数備えるアンテナ装置に適している。 The present invention is suitable for a feedforward amplifier that amplifies a communication signal. Further, the present invention is suitable for an antenna apparatus having a plurality of pairs of feedforward amplifiers and antennas.
１ モデム、２，７ 周波数変換部、３ アンテナ装置、４−１〜４−Ｎ フィードフォワード増幅器、５−１〜５−Ｎ アンテナ、６ 制御器、１１ 入力端子、１２ 方向性分配器（第１の分配器）、１３ 主増幅回路、１４ 可変減衰器、１５ 移相器、１６ 主増幅器、１７ 方向性分配器（第２の分配器）、１８ 遅延線路、１９ 移相器、２０ 可変減衰器、２１ 方向性合成器（第１の合成器）、２２ 誤差増幅回路、２３ 可変減衰器、２４ 移相器、２５ 誤差増幅器、２６ 遅延線路、２７ 方向性合成器（第２の合成器）、２８ 出力端子、３１ ＤＡ変換器、３２ 増幅器、３３ バンドパスフィルタ、３４ ローカル信号源、３５ ミクサ、３６ バンドパスフィルタ、３７ 増幅器、３８ 切替スイッチ、３９ 増幅器、４０ バンドパスフィルタ、４１ ミクサ、４２ バンドパスフィルタ、４３ 増幅器、４４ ＡＤ変換器、５０ 主増幅器、５１，５２，５３ ゲート接地のトランジスタ、５４，５５ バイアス電源、５６，５７ 切替スイッチ、５８，５９ コンデンサ、６１，６２ バイアス電源、６３ 電源、６４ 抵抗、７１，７２ 第１の整合回路、８１，８２ 第２の整合回路、９１〜９４ 切替スイッチ、１０１，１０２ 増幅器。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第１の分配器により分配された一方の通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記一方の通信信号を増幅する主増幅回路と、
前記主増幅回路から出力された通信信号を分配する第２の分配器と、
前記第１の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器と、
前記移相器により位相が調整された通信信号と前記第２の分配器により分配された一方の通信信号とを合成する第１の合成器と、
前記第１の合成器により合成された通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記合成された通信信号を増幅する誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路から出力された通信信号と前記第２の分配器により分配された他方の通信信号とを合成する第２の合成器とを備え、
前記主増幅回路は、前記第１の分配器により分配された一方の通信信号を増幅する主増幅器として双方向増幅器を備え、
前記誤差増幅回路は、前記第１の合成器により合成された通信信号を増幅する誤差増幅器を備えており、
前記第２の合成器により合成された通信信号を放射するアンテナによって通信信号が受信される際には、前記誤差増幅回路に含まれる前記誤差増幅器の動作が停止されることを特徴とするフィードフォワード増幅器。 A first distributor for distributing communication signals;
A main amplifier circuit that adjusts the amplitude and phase of one communication signal distributed by the first distributor and amplifies the one communication signal;
A second distributor for distributing a communication signal output from the main amplifier circuit;
A phase shifter for adjusting the phase of the other communication signal distributed by the first distributor;
A first combiner that combines the communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the one communication signal distributed by the second distributor;
An error amplification circuit that adjusts the amplitude and phase of the communication signal synthesized by the first synthesizer and amplifies the synthesized communication signal;
E Bei a second combiner for combining the communication signals of the other distributed by the second distributor and the output communication signal from said error amplification circuit,
The main amplifier circuit includes a bidirectional amplifier as a main amplifier for amplifying one communication signal distributed by the first distributor,
The error amplifier circuit includes an error amplifier that amplifies the communication signal synthesized by the first synthesizer,
The feedforward is characterized in that the operation of the error amplifier included in the error amplifier circuit is stopped when the communication signal is received by the antenna that radiates the communication signal synthesized by the second synthesizer. amplifier.
前記第１の合成器は、前記移相器により位相が調整された通信信号と前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号とを合成し、合成した通信信号を前記誤差増幅回路に出力することを特徴とする請求項１記載のフィードフォワード増幅器。 A variable attenuator for adjusting the amplitude of one communication signal distributed by the second distributor;
The first combiner combines the communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the communication signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator, and outputs the combined communication signal to the error amplifier circuit. The feedforward amplifier according to claim 1.
前記移相器は、前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整し、位相を調整した通信信号を前記第１の合成器に出力することを特徴とする請求項１記載のフィードフォワード増幅器。 A variable attenuator for adjusting the amplitude of the other communication signal distributed by the first distributor;
The phase shifter adjusts the phase of the communication signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator, and outputs the communication signal whose phase is adjusted to the first combiner. Feed forward amplifier.
前記第１の分配器により分配された一方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
前記可変減衰器により振幅が調整された一方の通信信号の位相を調整する移相器と、
前記移相器により位相が調整された一方の通信信号を増幅する前記主増幅器とを備え、
前記誤差増幅回路は、
前記第１の合成器により合成された通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
当該誤差増幅回路における前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整する移相器と、
当該誤差増幅回路における前記移相器により位相が調整された通信信号を増幅する前記誤差増幅器とを備えていることを特徴とする請求項１記載のフィードフォワード増幅器。 The main amplifier circuit is:
A variable attenuator for adjusting the amplitude of one communication signal distributed by the first distributor;
A phase shifter for adjusting the phase of one communication signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator;
And a said main amplifier for amplifying one communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter,
The error amplification circuit includes:
A variable attenuator for adjusting the amplitude of the communication signal synthesized by the first synthesizer;
A phase shifter for adjusting a phase of a communication signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator in the error amplification circuit;
The feedforward amplifier according to claim 1, further comprising: the error amplifier that amplifies a communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter in the error amplifier circuit.
前記双方向増幅器における通信信号の増幅方向が、前記トランジスタに印加されるバイアス電圧を変更することで切り替えられることを特徴とする請求項１記載のフィードフォワード増幅器。The feedforward amplifier according to claim 1, wherein an amplification direction of a communication signal in the bidirectional amplifier is switched by changing a bias voltage applied to the transistor.
前記複数のトランジスタの間に、前記アンテナにより通信信号が送信される際に用いられる第１の整合回路と、前記アンテナにより通信信号が受信される際に用いられる第２の整合回路とが接続されていることを特徴とする請求項５記載のフィードフォワード増幅器。A first matching circuit used when a communication signal is transmitted by the antenna and a second matching circuit used when a communication signal is received by the antenna are connected between the plurality of transistors. 6. The feedforward amplifier according to claim 5, wherein
前記第１の分配器により分配された一方の通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記一方の通信信号を増幅する主増幅回路と、
前記主増幅回路から出力された通信信号を分配する第２の分配器と、
前記第１の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器と、
前記移相器により位相が調整された通信信号と前記第２の分配器により分配された一方の通信信号とを合成する第１の合成器と、
前記第１の合成器により合成された通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記合成された通信信号を増幅する誤差増幅回路と、
前記誤差増幅回路から出力された通信信号と前記第２の分配器により分配された他方の通信信号とを合成する第２の合成器とを備えた複数のフィードフォワード増幅器と、
前記複数のフィードフォワード増幅器に含まれている前記第２の合成器により合成された通信信号のそれぞれを放射する複数のアンテナとを備え、
前記主増幅回路は、前記第１の分配器により分配された一方の通信信号を増幅する主増幅器として双方向増幅器を備え、
前記誤差増幅回路は、前記第１の合成器により合成された通信信号を増幅する誤差増幅器を備えており、
前記アンテナによって通信信号が受信される際には、前記誤差増幅回路に含まれる前記誤差増幅器の動作が停止されることを特徴とするアンテナ装置。 A first distributor for distributing communication signals;
A main amplifier circuit that adjusts the amplitude and phase of one communication signal distributed by the first distributor and amplifies the one communication signal;
A second distributor for distributing a communication signal output from the main amplifier circuit;
A phase shifter for adjusting the phase of the other communication signal distributed by the first distributor;
A first combiner that combines the communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the one communication signal distributed by the second distributor;
An error amplification circuit that adjusts the amplitude and phase of the communication signal synthesized by the first synthesizer and amplifies the synthesized communication signal;
A plurality of feedforward amplifiers comprising a second combiner for combining the communication signal output from the error amplifier circuit and the other communication signal distributed by the second distributor;
E Bei a plurality of antennas for radiating each of the plurality of communication signals synthesized by said second combiner included in the feedforward amplifier,
The main amplifier circuit includes a bidirectional amplifier as a main amplifier for amplifying one communication signal distributed by the first distributor,
The error amplifier circuit includes an error amplifier that amplifies the communication signal synthesized by the first synthesizer,
The antenna device, wherein when the communication signal is received by the antenna, the operation of the error amplifier included in the error amplifier circuit is stopped .
前記第１の合成器は、前記移相器により位相が調整された通信信号と前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号とを合成し、合成した通信信号を前記誤差増幅回路に出力することを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。 A variable attenuator for adjusting the amplitude of one communication signal distributed by the second distributor;
The first combiner combines the communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the communication signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator, and outputs the combined communication signal to the error amplifier circuit. The antenna device according to claim 7 .
前記移相器は、前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整し、位相を調整した通信信号を前記第１の合成器に出力することを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。 A variable attenuator for adjusting the amplitude of the other communication signal distributed by the first distributor;
Said phase shifter, said by the variable attenuator to adjust the phase of the communication signal whose amplitude is adjusted, according to claim 7, wherein the communication signal having an adjusted phase output to said first combiner Antenna device.
前記第１の分配器により分配された一方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
前記可変減衰器により振幅が調整された一方の通信信号の位相を調整する移相器と、
前記移相器により位相が調整された一方の通信信号を増幅する前記主増幅器とを備え、
前記誤差増幅回路は、
前記第１の合成器により合成された通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
当該誤差増幅回路における前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整する移相器と、
当該誤差増幅回路における前記移相器により位相が調整された通信信号を増幅する前記誤差増幅器とを備えていることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。 The main amplifier circuit is:
A variable attenuator for adjusting the amplitude of one communication signal distributed by the first distributor;
A phase shifter for adjusting the phase of one communication signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator;
And a said main amplifier for amplifying one communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter,
The error amplification circuit includes:
A variable attenuator for adjusting the amplitude of the communication signal synthesized by the first synthesizer;
A phase shifter for adjusting a phase of a communication signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator in the error amplification circuit;
8. The antenna apparatus according to claim 7, further comprising: the error amplifier that amplifies the communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter in the error amplifier circuit.
前記双方向増幅器における通信信号の増幅方向が、前記トランジスタに印加されるバイアス電圧を変更することで切り替えられることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。 A transistor is used as the bidirectional amplifier,
8. The antenna device according to claim 7 , wherein an amplification direction of a communication signal in the bidirectional amplifier is switched by changing a bias voltage applied to the transistor.
前記複数のトランジスタの間に、前記アンテナにより通信信号が送信される際に用いられる第１の整合回路と、前記アンテナにより通信信号が受信される際に用いられる第２の整合回路とが接続されていることを特徴とする請求項１１記載のアンテナ装置。 A plurality of the transistors are connected in series;
A first matching circuit used when a communication signal is transmitted by the antenna and a second matching circuit used when a communication signal is received by the antenna are connected between the plurality of transistors. The antenna device according to claim 11, wherein
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