JPH0327605A - 電力増幅器用歪補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高電力ＲＦ（無線周波数）増幅器に関し、更
に詳細には、高電力直線ＲＦ（無線周波数）増幅器の直
線性を向上させるためにブリディスｌ・−ションてｐｒ
ｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　）を用いた自動制御システム
に関する． 〔従来の技術〕 ＲＦ直線増幅器には、高電力レベルでは信号に歪をもた
らす非直線特性を呈する素子が使用される，ＲＦ増幅器
に１つ以上の信号を入力した場合、その非直線特性によ
って、増幅過程の信号どうしの間に不要な相互作用が相
乗的に生じ、増幅器出力に相互変調成分が含まれる．こ
のような相互変調成分が原因となって、設定された伝送
基準を越える干渉および瀦話が増幅器周波数の動作範囲
にわたって発生することになる． 周知のように、増幅する信号に予め歪を与え、その増幅
器によって生じる歪を打ち消すことによって相互変調歪
を軽減することができる．このようなブリディストーシ
ョン（予め歪を与えること）方法としては、米国特許４
，　４６５．　９８０号の説明のように、非直線素子を
用いることにより増幅器で発生する歪を補償するものが
ある。しかし、非直線素子の特性は、一般に、増幅器の
特性とは異なり、特定の周波数範囲に対してのみ有効と
なるように修正する必要がある．また、米国特許４，　
２９１．　２７７号または同４，　５５４．　５１４号
などのように、１つの入力信号のベースバンドを変換し
た変調成分を用いたブリディストーション方式もあるが
、同時に複数の信号を扱うシステムや周波数が広範囲に
わたるシステムには役にたたない． 米国特許３，　７５５．　７５４号には、多周波信号を
、可変位相変換器および極めて類似した歪転送特性を有
する歪発生増幅器を介して、電力増幅器に入力するよう
にした、マイクロ波増幅器用のプリディス１・−ション
補償方式が説明されている．その歪発生増幅器の出力は
、可変位相変換器からの出力と結合されて、電力増幅器
の歪或分とは逆位相の歪成分を有するブリディストーシ
ョン信号を形威し、これによって補償が得られる．米国
特許４，　０６８．　１８６号によって、それと似たよ
うな方法で、高周波増幅器の非直線特性を補償するため
の回路が開示されている．この方法では、１つの入力信
号を２つの部分に分割し、その一方を遅延線を備えだ第
１の伝送線に入力し、他方を歪を発生する高周波増幅器
を備えた第２の伝送線に入力する．そして、それらの伝
送線の出力のベクトル和によって、その補償回路に直列
接続された高周波増幅器の＠幅および位相の非直線特性
を＠償する非直線特性が与えられる．補償されるべき増
幅器に似た歪特性を持つ歪発生増幅器を使用することは
、かなりの改善をもたらすが、その一方で、ブリディス
｝−　−ション回路の制御が予め設定されるために、動
作状態の変化による回路素子の特性の変化が歪補償に悪
影響を及ぼすことがある． 米国特許４，　４５３．　１３３号には、補償されるべ
き電力増幅器に似た歪特性の増幅器をやはり利用する直
線性補償用の能動ブリディストータ（先行歪化器）が−
開示されている．それによれば、入力信号を、直線遅延
器を備えた信号路に与える成分、歪発生増幅器に与える
部分、および位相反転ブリディストーション信号を形成
するために歪発生増幅器の出力の一部と結合させる部分
に分割する．その位相反転予歪信号を直線遅延路の信号
と結合させ、補償されるべき増幅器の入力に与える．ま
た、電力増幅器の出力の一部を帰還することによって、
補償されるべき増幅器および歪発生増幅器の動作特性を
より緊密に整合させることもできる．しかし、この梧成
では、プリディストーション回路を通った入力信号が減
衰し、歪の補償に必要な減衰特性および位相特性を連続
的に制御することができない．本発明によれば、入力搬
送波信号を用いて歪の除去を制御することにより、プリ
ディストーション型の直線性補償器の動作を改善し、正
確な歪補償を与え、しかも広帯域の周波数範囲を自由に
使用することができる． 〔発明の概要〕 本発明は、規定の歪を有する電力増幅器のための電力増
幅器用歪補償装置として、所定の周波数範囲に最低１つ
の搬送波信号を含む１つまたはそれ以上の入力信号を受
信する電力増幅器用歪補償装置を提供する．１つまたは
それ以上の入力信号が、その１つまたはそれ以上の入力
信号に応じた規定の歪を伴う出力信号を発生し且つ所定
の利得を有する第１の増幅器を備えた第１の回路経路、
および前記の１つまたはそれ以上の入力信号を歪ませる
ことなく転送する第２の回路経路に与えられる．第１の
回路経路の出力信号は、第２の回路経路の出力から伝送
される１つまたはそれ以上の入力信号と合成され前記の
規定の歪に相当する成分を有する第１の信号が形成され
る．この第１の信号は、第１の回路経路の出力信号と合
成され、前記所定の利得によって修正された前記の１つ
またはそれ以上の入力信号に相当する成分、およびそれ
に対し逆位相関係にある前記規定の歪に相当する成分を
有する第２の信号が形成される．前記規定の周波数範囲
で搬送波信号を検出し、その検出した搬送波を監視し、
第１および第２の回路経路のうち１つの振幅および位相
特性を調整して、第１の信号における検出された搬送波
を最小にすることによって、前記規定の歪に相当する或
分以外の信号が，第１の信号から除去される．本発明の
特徴の１つによれば、電力増幅器の出力における相互変
調歪信号を検出し、その相互変調歪信号を監視し、前記
第１の信号の大きさおよび位相を調整して、前記の監視
された相互変調歪信号を最小にすることにより、前記電
力増幅器の出力から歪を除去することができる． 〔実施例〕 第１図は、規定の周波数帯域にわたり信号を増幅するよ
うに動作する電力増幅器のための、本発明を実証する歪
補償装置を示す．第１図において、電力増幅器は、複数
の実質的に同じ増幅器１３５−１から１３５−Ｎを並列
に接続したものである．これらの増幅器の各々は、多重
出力分割器１３２を介して合成器１１５がら入力信号を
受信する．増幅器１３５−１から１３５−Ｈの出力より
、多重入力合成器１３７において１つの高電力信号が合
成される．これらの増幅器は、実質的に同じものである
ため、それぞれ等しい規定の歪特性を有する．第１図の
回路は、プリディストーション増幅器１０５を備えてい
る。このブリディスｌ・−ション増幅器１０５は、増幅
器１３５−１から１３５−Ｎと実質的に同じであり、従
って同じ歪特性を有する．補償を行うには、増幅器１０
５の出力の歪或分を分離し、その歪の位相を反転したも
のを増幅器１３５−１から１３５−Ｈの入力に加えれば
よい。本発明に従う歪補償装置により、パラメータを調
整し歪補償を最適化しながら、印加される１つまたはそ
れ以一ヒの入力信号を増幅することができる。

第１図について説明する。先ず、複合入力信号Ｓは、信
号分割器１０１において２つの部分ｓ１およびｓ２に分
割される．部分信号Ｓ，は、増幅器１０５を備えた第１
の回路経路に与えられる．この増幅器は、規定の歪を挿
入しつつ設定済みの利得を与え、その出力を方向性結合
器１１０に供給する．方向性結合器１１０の主出力は、
固定遅延素子１１３で遅延さＬ合成器１１５の入力の１
つに結合される．部分信号Ｓ２は、利得・位相調整器１
０３を備える第２の回路経路に与えられる．信号ｓ２は
、利得・位相調整器１０３によって修正され、合成器１
１７に与えら札　そこで、方向性結合器１１０の出力の
一部がその修正された信号Ｓ２と合成されることにより
、増幅器１０５の歪出力に相当する成分以外の信号が最
小になる．前記の利得・位相ｉｌ１整器１０３か九の信
号の大きさおよび位相が、正しく調整されていれぽ、方
向性結合器１１０からの増幅信号は、遅延素子１０４か
４の歪のない信号によって打ち消され、合成器１１７の
出力には前記規定の歪のみが現れる．分割器１２０は、
合成器１１７の出力の一部を、導線１４２を介して、利
得・位相調整器１０３のパラメータを制御するコントロ
ーラ１５０を備えた制御装置（後述する）に供給する，
分割器１２０の出力は、導線１４７を介して利得・位相
調整器１２３に与えられる，調整器１２３からの修正さ
れた歪信号は、電圧増幅器１２７で反転され且つ設定さ
れた量だけ増幅されて、合成器１１５の入力に与えられ
る．調整器１２３は、合戊器１１７からの歪信号の大き
さおよび位相を、合成器１１５からの信号の歪成分が増
幅器１３５−１から１３５−Ｎの規定の歪に等しく且つ
逆位相となるよう、修正するように、調整されている．
この歪補償装置の動作結果として、増幅器１３５−１か
ら１３５−Ｈによって生じる歪は、合成器１１５からそ
れらの増幅器の入力に与えられる逆位相の歪信号によっ
て相殺されることになる。固定遅延素子１１３による時
間的遅れは、入力信号に対する２つの経路の間の遅延時
間の差を補償するように設定されており、また調整器１
２３のパラメータは、方向性結合器１３８で増幅器の歪
出力を監視し、並列接続された増幅器の歪出力が最小と
なるように前記調整器のパラメータを修正することによ
って、制御されている． 合成器１１７の出力が前記規定の歪を表現することを保
証するために、導ａ　１４０に接続している分割器（方
向性結合器〉ｌ３８からの信号が、ＲＦスイッチ１４５
を介して混合器１５５に送られる．コントローラ１５０
により、混合器１５５のもう一方の入力に走査信号が供
給され、その結果、前記増幅器の規定の周波数範囲が最
低部から最高部へと走査されることになる．搬送波信号
が検出された場合、走査は中断され、その搬送周波数が
保持される．このとき、ＲＦスイッチ１４５は、分割器
１２０の出力を導線１４２を介して混合器１５５に接続
し、狭帯域受信機１６０が合成器１１７の出力を監視で
きるようにする。これにより、コントローラ１５０は、
利得・位相調整器１０３のパラメータを修正し、合成器
１１７の出力に現れる信号中に検出される搬送波の大き
さを減少させるように動作する。このパラメータ修正動
作は、監視状態にある搬送波信号の大きさが最小となる
か、または修正が所定の回数だけ行われるまで繰り返さ
れる． 第８図に、第１図の回路の周波数帯域を示す．搬送波お
よび相互変調歪信号の両方とも、この帯域内に発生する
．波形８０１、８０３および８０５の搬送波信号は、−
３０ｄｂ以上の大きさがあり、相互変調歪信号８０７の
振幅は、　　３０ｄｂから−６０ｄｂの間である．本発
明によれば、コントローラ１５０は、第１図の回路の規
定の周波数帯域の端（例えばｆＬ）から出力１８０を走
査し、搬送波信号Ｓｅ（波形８０１〉の位置を求めるよ
うに動作する．搬送波信号の位置が確認されると、合成
器１１７からの搬送波信号の大きさは、ＲＦスイッチ１
４５、混合器１５５および狭帯域受信機１６０を介して
前記コントローラによって監視され、合成器１１７の出
力の搬送波信号成分が最小となるように振幅・位相調整
器（利得・位相調整器）１０３の振幅パラメータおよび
位相パラメータが緑り返し昨正される。このように振幅
および位相を９］　Ｄすることにより、合成器１１７の
出力の搬送波信号を確実に極限まで減少させることがで
きる． 更に必要なことは、電力増幅器出力の相互変調による成
分を最小にすることである．従って、本発明においては
、導Ｍ．１４０およびＲＦスイッチ１４５を介して分割
器１３８の出力を混合器１５５に接続することによって
、前記規定の周波数帯域を第８図の端ｆｔ．から再び走
査し、波形８０７の相互変調生成信号を検出する．相互
変調生成信号を発見すると、振幅・位相調整器（利得・
位相調整器）１２３のパラメータを繰り返し修正して、
方向性結合器１３８からの導線１４０に現れる相互変調
生成信号を最小となるようにする．歪を減らすために、
パイロット信号を挿入すべく、規定の周波数帯域の一部
をサービス領域から除外する必要がなく、好都合である
．第２図に、コン１・ローラ１５０を更に詳細に示す．
第２図の回路は，インテル社のＤ８７Ｃ５１型マイクロ
プロセッサなどのような信号処理手段を備え、制御プロ
グラム記憶装置２０５および制御プロセッサ２１０、搬
送波・相互変調信号記憶装置２１５、入カインタフェー
ス２０３、出力インタフェース２３５、およびバス２１
８を含んでいる．アナログ／デジタル変換器２０１は、
受信機１６０からの信号の振幅を表す信号を受信し、そ
のアナログ信号を一連のデジタル値に変換する．制御プ
ログラム記憶装置２０５に格納されている命令に従って
動作する制御プロセッサ２１０によって、これらのデジ
タル値は入力インタフェース２０３およびバス２１８を
介して記憶装置２】５に送られる．また、このプロセッ
サは、バス２１８および出力インタフェースを介してデ
ジタル信号をデジタル／アナログ変換器２２０、２２５
、２３０、２４０および２４５に送る．変換器２２０の
アナログ出力は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１５２に供
給され、走査動作を行わせる．変換器２２５および２３
０の出力は、導線１６２および１６４を介して振幅・位
相ｉｉＪ整器（利得・位相調整器）１０３の振幅調整部
および位相調整部に送られ、その振幅特性および位相特
性をそれぞれ修正する．変換器２４０および２４５の出
力は、導線１６６および１６８を介して振輻・位相調整
器（利得・位相調整器）ｌ２３に送られ、その振幅パラ
メータおよび位相パラメータを修正する．インタフェー
ス２３５も、ＲＦスイッチ１４５の制御導線に接続され
、制御動作中のスイッチの位置を決定する． 第１図の回路の動作を開始する前に、振幅・位相調整器
１０３および１２３が最適な設定となるように手動で相
互のバランスをとる．コントローラ１５０は、変化する
条件の下で常にｉ３ｉ！Ｉの動作状態を維持するように
調整されている．振幅・位相調整器１０３は、信号Ｓ２
の振幅特性および位相特性を修正することによって、増
幅器１０５の増幅信号成分が＠幅・位相調整器１０３か
らの歪んだ出力信号によって相殺されるようにする．コ
ントローラは、ＲＦスイッチ１４５によって、最初は方
向性結合器１３εに接続され、Ｖ　Ｃ　０１５２、混合
器１５５および狭帯域受信機１６０を介して、そこから
の信号の周波数スペクトラムを走査させて搬送波を検出
する．次に、コントローラは、合成器１１７の出力位置
にある分割器１２０に接続され、これにより調整器１０
３の振幅パラメータおよび位相パラメータは、導線１４
２に現れる搬送波の大きさが最小となるように調整され
る．搬送波成分が最小化されるか、または調整が所定の
回数だけ行われると、コントローラは、規定の周波数帯
域を端ｆｃから走査することにより相互変調信号を検出
し、更にｌ１整器１２３の振幅パラメータおよび位相パ
ラメータの一連の調整を行うことにより導線１４０上の
相互変調信号を規定のしきい値以下に減らすように、動
作する．コンｌ・ローラは、このように振幅・位相調整
器１０３および１２３のパラメータの調整を連続的に繰
り返す． 第２図のコントローラの動作は、制御プログラム記憶装
ｒＩｔ２０５に永久的に記憶された命令によって指示さ
れる．第３図は、その記憶装置に格納されている命令に
従うコントローラ１５０の動作を説明するフローチャー
トである．第２図および第３図に示すように、制御プロ
セッサ２１０は、まず、プログラム・ステップ３０１に
従って、デジタル／アナログ変換器２２０、２２５、２
３０、２４０および２４５をリセットする。次に、搬送
波調整信号および相互変ｍＨＷＪ整信号が初期化され（
ステップ３０２，３０３）、ＲＦスイッチ１４５がｉ線
１４０の信号を受信するように設定される（ステップ：
３．　０　４　）　＊　それと同時に、デジタル／アナ
ログ変換器２２０により、Ｖｃｏ回路１５２が、増幅器
の規定周波数範囲の端ｆＬに来るように設定される．Ｒ
Ｆスイッチ１４５は、導！！　１４０を混合器１５５の
一方の入力に結合するように設定され、Ｖ　Ｃ　０１５
２は混合器１５５の他方の入力に接続されている．ステ
ップ３０５からステップ３０７までのループにおいて、
導線１４０に搬送波信号が検出される（ステップ３０７
）まで前記規定の周波数帯域が走査される（ステップ３
　０　５　＞．走査中に狭帯域受信＠１６０で得られる
信号は、第２図のアナログ／デジタル変換器２０１に与
えられ、制御プロセッサによりデータ記憶装１ｆ２１５
に格納される．制御プロセッサによって搬送波信号が検
出されると、すぐにその搬送波信号の振幅および周波数
が記憶され、ＶＣＯ１５２の走査周波数が維持される（
ステップ３１０）． 次に、プロセッサは、ＲＦスイッチに信号を送り、分割
器１２０からの歪信号を混合器１５５に結合するように
スイッチ位置を変化させる（ステップ３１２〉．このと
き、検出した搬送波に相当する導線１４２上の信号が受
信機１６０からアナログ／デジタル変換器２０１に与え
られる。そして、搬送波信号の調整回数を数える信号Ｎ
が１に設定され（ステップ３１５〉たのち、ステップ３
１７からステップ３３０の搬送波信号ＩｊＩ整ループに
入る。検出した搬送波信号の反復調整中に、振幅・位相
ｉＩｌ整器１０３のパラメータは、制御プロセッサによ
り監視される搬送波信号が最小になるように、修正され
る．このループは、搬送波信号が所定のしきい値を下ま
わるか、または調整が所定回数だけ行われるまで、繰り
返される． 前記の搬送波調整ループにおいて、分割器１２０の搬送
波信号は、ＲＦスイッチ１４５、混合器１５５および受
信機１６０を介してアナログ／デジタル変換器２０１に
与えれる．そして、搬送波強度データが解析され、振幅
・位相調整器１０３に対し調整が行われる（ステップ３
１７〉。プロセッサ２１０は、判断ステップ３２０にお
いて、搬送波信号の大きさＭ（Ｓｃ）を所定のしきい値
と比較する．このループは、搬送波の大きさがしきい値
ＴＨ以下になるまで、繰り返される．分割器１２０の搬
送波信号の大きさが、そのしきい値以下である場合、第
１図の合成器１ｌ７の出力における搬送波成分は条件に
かなうものとして判断され、これにより、制御がステッ
プ３３３に渡されて、相互変調信号を減少させる動作が
開始される．前記搬送波信号の大きさが、前記しきい値
ＴＨと等しいか、またはそれ以上である場合、搬送波調
整回数には、１が加えられ（ステップ３２７）、所定の
数Ｎ″と比較される（ステップ３３０）。数Ｎ８を越え
た場合、そのループの反復は終了され、ステップ３３３
において相互変調信号の低減が開始される．検出した搬
送波信号のデータ解析ステップ３１７の動作は、第４図
のフローチャートに更に詳細に示す． 第４図について説明する。この解析を行うには、調整器
１０３の振幅パラメータおよび位相パラメータを個別に
調整する必要がある。判断ステップ４０１は、ステップ
３１５またはステ・ソブ３３０に続いて行われ、そこで
、　（ループの繰り返しの）現在の回で調整すべきパラ
メータは振幅パラメータおよび位相パラメータのいずれ
であるかが決定さ信号ＤＲ，ＣＮおよびＳＳが、振幅調
整値ＤＲＡ、ＣＮＡおよびＳＳＡに設定される（ステッ
プ４０５）．その他の場合、制御信号ＤＲ，ＣＮおよび
ＳＳが、位相調整値ＤＲＰ，ＣＮＰおよびｓｓｐに設定
される（ステップ４１０）．　ここで説明のために、振
福の調整が選択されたと仮定する．最初に、変更制御信
号ＤＲの方向が、前回に得られた値、つまりＩ（増加〉
またはＤ（減少）に設定される．状態制御信号は、前回
の修正値に相当するＢ（より良い）またはＷ（より悪い
）のいずれかに設定され、修正ステップ・サイズＳＳは
、前回に相当する大きい値、中間の値、または小さい値
のいずれかに設定される， 次に、判断ステップ４１５に移り、それらの制御パラメ
ータが評価される，ＣＮ＝ＢかつＤＲ＝工、またはＣＮ
＝ＷかつＤＲ＝Ｄとなり、前回の繰り返し中に増加過程
で改善しているか、または減少過程で悪化していること
を示している場合、制御信号ＤＲが１に設定され、振幅
調整用デジタル／アナログ変換器２２５の制御電圧が、
修正ステップ・サイズ信号ＳＳの設定値に相当する分だ
け上げられる（ステップ４２５），ＣＮ＝ＢかつＤＲ＝
Ｉ、またはＣＮ＝ＷかつＤＲ＝Ｄという条件が満たされ
ない場合、方向制御ＤＲがＤに設定され、前記の振幅調
整用変換器の制御電圧が、前回の修正ステップ・サイズ
ＳＳに相当する分だけ下げられる（ステップ４２０）．
繰り返しの初回においては、修正ステップ・サイズは、
予めゼロに設定されている． ステップ４２０または４２５における調整の後、搬送波
の検出された信号振幅Ｍ（Ｓｃ〉が、第１図の受信機１
６０から入力され（ステップ４３０）、前回の繰り返し
時の振幅Ｍ（Ｓｅ）”と比較される（ステップ４３３）
，Ｍ（Ｓｃ）≧Ｍ（Ｓｃ）”である場合は、調整状態が
悪化しているので、状態信号ＣＮがＷに設定される（ス
テップ４　３　８　）　，　　Ｍ　（　Ｓ　ｃ）　＜　
Ｍ（Ｓｃ）′である場合は、調整状態が良くなっている
ので、ＣＮがＢに設定される（ステップ４３５）。

そして、次の繰り返しに備えて、Ｍ（Ｓｃ）”は現在の
振幅値Ｍ（Ｓｃ）に設定される（ステップ４４０）．そ
して、次回の修正ステップ・サイズがＪ　整できるよう
に、現在の振幅Ｍ（Ｓｅ）の範囲が決定される（判断ス
テップ４４２、４４４および４４６）。

振幅信号Ｍ（Ｓｃ）が、検出された搬送波のピーク値に
比較して−１０ｄｂより大きい場合、次回の調整で大き
く修正するように修正ステップ・サイズが大きな値に設
定される（ステップ４５０）．振幅信号Ｍ　（Ｓ　ｅ）
が−１０から−２０ｄｂの場合、修正ステップ・サイズ
は中間値に設定され（ステップ４５２）、振幅信号Ｍ（
Ｓｃ）が−２０から−３０ｄｂの場合、修正ステップ・
サイズは小さな値となる（ステップ４５４）．振幅信号
Ｍ（Ｓｃ）が−３０ｄｂより小さい場合、修正ステップ
・サイズはゼロに設定される（ステップ４４８）。この
場合、Ｎ／１０が偶数で、振幅の調整を行うのであるが
ら、判断ステップ４６０によってステップ４６４に移り
、更新したパラメータＤＲ，ＣＮおよびＳＳを信号ＤＲ
Ａ．ＣＮＡおよびＳＳＡとして格納する．Ｎ／１０が奇
数の場合は、制御パラメータＤＲ．ＣＮおよびＳＳを信
号ＤＲＰ，ＣＮＰおよびＳＳＰとして格納する（ステッ
プ４６２）．　　ここで、プロセッサの制御は、第３図
のステップ３２０に移される． 一方、信号Ｎ／１０が奇数の場合には、状態制御信号Ｃ
ＮＰ、方向制御信号ＤＲＰ、および修正ステップ・サイ
ズ信号ＳＳＰが、ステップ４１０に示すように得られ、
制御信号ＣＮ，ＤＲ、およびＳＳとして使用されること
を除けば、制御プロセッサの動作は、第４図について先
に説明した動作と同じである．！＆大調整回数信号Ｎ＊
を大きな値に設定することにより、制御プロセッサは、
調整器１０３の振幅パラメータおよび位相パラメータの
１つを何度か調整し、更に振幅パラメータおよび位相パ
ラメータの他方を何度か調整するか、または搬送波信号
の振幅Ｍ（Ｓｃ）がしきい値ＴＨ以下になるまで１周整
することができる。

判断ステップ３２０または３３０によって、第３図の搬
送波処理ループが終了した場合、プロセッサ２１０によ
りＲＦスイッチ１４５が再設定され、方向性結合器１３
８から出ているｇ線１４０が混合器１５５人力の１つに
接続され、受信機１６０の出力が導線１４０上の出力信
号に対応するようになる（ステップ３３３）．次に、コ
ントローラの設定により、相互変調生成信号を求めるた
めに、増幅器の周波数範゛囲が、搬送波信号に対する開
始周波数として使用されたのと同じ端から走査される（
ステップ３３５〉．ステップ３４０において、搬送波周
波数ｆ（Ｓｃ〉より先に相互変調生成信号が検出された
場合、相互変調回数信号Ｍが１に設定され（ステップ３
４３）、ステップ３４５から３５５の相互変調調整ルー
プに入る．そうでない場合、プロセッサはステップ３０
４に戻り，ステップ３０５から３０７の搬送波走査プロ
セスを再び始める。

相互変調低減ループにおいて、プロセッサ２１０は、相
互変調信号ＩＭを解析し、それに応じて調整器１２３の
振幅および位相を調整する（ステップ３４５）．調整器
１２３に対して調整を行った後、判断ステップ３４８に
おいて、相互変調信号ＩＭが検査される．そのＩＭが−
３０から−６０ｄｂの間でない場合、プロセッサの制御
はステップ３０４に移され、搬送波信号検出ループが再
び開始される，ＩＭ信号が−３０から−６０ｄｂの間で
ある場合、前記の相互変調低減ループを更に繰り返す必
要があるため、相互変調回数信号が１だけ加算される（
ステップ３５２）。その加算された値は、最大回数信号
Ｍ′と比較され（ステップ３５５）、そのループに再び
入る（ステップ３４５），ＩＭが−３０ｄｂより大きい
場合、検出された信号は、相互変調信号でない可能性が
あるので、制御はステップ３０４に戻される，ＩＭが−
６０ｄｂより小さい場合には、その値は条件にかなうの
で、ステップ３０４が再開される．この相互変調低減ル
ープは、判断ステップ３４８または３５５の一方にて終
了する． 相互変調信号の解析および調整のステップ３４５を第５
図に更に詳細に示す、第５図について説明する．この解
析には、調整器１２３の振幅パラメータおよび位相パラ
メータを個別に調整する必要がある．ステップ３４３ま
たは３５５から判断ステップ５０１に入ると、この回の
繰り返しにおいて振幅パラメータおよび位相のいずれの
パラメータを調整すべきかが決定される．これは、調整
回数信号Ｍを１０で割ることによって行われる．結果が
偶数の場合、調整用の制御信号ＤＲ，ＣＮおよびＳＳが
、前回の振幅相互変調調整値ＤＲＩＡ、ＣＮＩＡおよび
ＳＳＩＡに設定される（ステップ５０５）．偶数でない
場合は、調整制御信号ＤＲ、ＣＮおよびＳＳは、前回の
位相相互変調調整値ＤＲＩＰ．ＣＮＩＰよびＳＳＩＰに
設定される（ステップ５１０）．説明のために、振幅の
調整が選択されたものと仮定する．先ず、変更制御信号
ＤＲの方向が、前回に得られた値、つまりＩ（増加）ま
たはＤ（減少）に設定される．状態制御信号は、前回の
修正値に相当するＢ（より良い）またはＷ（より悪い）
のいずれかに設定され、修正ステ・ンプ・サイズの大き
さＳＳは、前回に相当する太きい値、中間の値または小
さい値のいずれかに設定される． 次に、判断ステップ５１５に入り、前記の制御パラメー
タが評価される，ＣＮ＝ＢかつＤＲ＝Ｉ、またはＣＮ＝
ＷかつＤＲ＝Ｄとなり、前回の繰り返し中に増加過程で
改善しているか、または減少過程で悪化していることを
示す場合、制御信号ＤＲが工に設定され、振幅調整用デ
ジタル／アナログ変換器２４０の制御電圧が、修正ステ
ップ・サイズ信号ＳＳの設定値に相当する分だけ増加さ
れる（ステップ５２５）．ＣＮ＝ＢかつＤＲ＝Ｉ、また
はＣＮ＝ＷかつＤＲ＝Ｄという条件が満たされない場合
、方向制御ＤＲがＤに設定され、前記の振幅調整用変換
器の制御電圧が、前回の修正ステップ・サイズＳＳに相
当する分だけ下げられる（ステップ５２０）．　繰り返
しの初回においては、修正ステップ・サイズは、予めゼ
ロに設定されている． ステップ５２０または５２５における調整の後、相互変
調信号振幅Ｉ　Ｍが、第１図の受信ｆＲ１６０から入力
され（ステップ５３０）、前回の繰り返し時の振［ＩＭ
”と比較される（ステップ５３３），ＩＭ≧ＩＭ”であ
る場合は、調整状態が悪化しているので、状態信号ＣＮ
がＷに設定される（ステップ５３８）．ＩＭ＜ＩＭ”で
ある場合は、調整状態が良くなっているので、ＣＮがＢ
に設定される（ステップ５３５〉。そして、次の繰り返
しに備えて、ＩＭ”は現在の振幅値Ｉ　Ｍに設定される
（ステップ５４０）． そして、次回の修正ステップ・サイズが調整できるよう
に、現在の＠幅信号ＩＭの範囲が決定される《判断ステ
ップ５４２、５４４および５４６）．＠幅信号ＩＭが、
検出された搬送波のピーク値に比較して−４０ｄｂより
大きい場合、修正ステップ・サイズが大きな値に設定さ
れ（ステップ５５０）、次回の調整で大きな修正が得ら
れる，　　ＩＭの大きさが−４０から−５０ｄｂの場合
、修正ステップ・サイズは中間値に設定され（ステップ
５５２）、Ｉ　Ｍが−５０から−６０ｄｂの場合、修正
ステップ・サイズは小さな値となる（ステップ５５４）
，ＩＭの大きさが−６０ｄｂより小さい場合、修正ステ
ップ・サイズはゼロに設定される（ステップ５４８）。

この場合、Ｍ／１０が偶数で、振幅の調整を行うのであ
るから、判断ステップ５６０によってステップ５６４に
移り、更新したパラメータＤＲ，ＣＮおよびＳＳを信号
ＤＲＩＡ，ＣＮＩＡおよびＳＳＩＡとして格納する．Ｍ
／１０が奇数の場合は、制御パラメータＤＲ，ＣＮおよ
びＳＳを信号ＤＲＩＰ，ＣＮＩＰおよびＳＳＩＰとして
格納する（ステップ５６２）。ここで、プロセッサの制
御は、第３図のステップ３４８に移される． 一方、信号Ｍ／１０が奇数（位相調整）の場合には、状
態制御信号ＣＮＩＰ、方向制御信号ＤＲＩＰ、および修
正ステップ・サイズ信号ＳＳＩＰが、ステップ５１０に
示すように得られ、制御信号ＣＮ，ＤＲ、およびＳＳと
して使用されることを除けば、制御プロセッサの動作は
、第５図に関する前記の説明と同じである．最大調整回
数信号Ｍ”を大きな値に設定することにより、制御プロ
セッサは、調整器１０３の振幅および位相パラメータの
１つを何度かｇｆｆ４９し、更に振幅および位相パラメ
ータの他方を何度か調整するか、またはステップ３４８
の条件が満たされるまで調整することができる． データの解析および比較のステップ３４５および３４８
が完了すると、調整回数信号Ｍは、１だけ加算され（ス
テップ３５２）、最大許容回数Ｍ１と比較される（判断
ステップ３５５）．Ｍ＞Ｍ”の場合、ステップ３０４に
再び入り、搬送波信号の検出動作が開始する．ステップ
３５５においてＭ≦Ｍ８の場合、次の繰り返しが始まる
（ステップ３４５）．　この反復が終了するのは、相互
変調信号が判断ステップ３４８に設定されている−３０
から−６０ｄｂまでの範囲以外であるか、または回数が
Ｍ　＞　Ｍ　”となりステップ３５５で反復回数限度に
達した場合である．容認できるレベルの相互変調歪が得
られるまで振幅・位相調整器１２３のパラメータの再調
整を繰り返すことにより、相互変調低減ループの動作の
結果として、相互変調歪を滅少させることができる． 第６図に、本発明を実証するもう１つの実施例のブロッ
ク図を示す．この実施例においては、増幅器回路の規定
の周波数範囲を、周波数帯域の中央ｆｃから最高部へ走
査することにより、雑音以外に搬送波も他の信号もない
周波数をもとめる．雑音以外検出されない周波数位置が
検出されると、その検出された周波数を有するパイロッ
ト信号が電力増幅器の入力に導入される．このパイロッ
ト信号は、第１図に関して前述した検出搬送波信号と同
様に作用するため、搬送波信号を除去するための振幅・
位相調整器のパラメータを修正することにより前記パイ
ロット信号を最小化し、更に歪信号を修正するための利
得・位相Ｈａ器のパラメータを変更することにより相互
変調生成信号を最小化することが可能である。

第６図において、第１の回路経路は、分割器６０１、ブ
リディストーション増幅器６０５お゛よび方向性結合器
６１０を備えているが、これ乙は、第１図に関して説明
した動作と同様の動作をする。また、分割器６０１の前
には、パイロット信号を導入できるように、方向性結合
器６７６が挿入されている．第２の回路経路は、利得・
位相調整器（＠幅・位相調整器）６０３、遅延素子６０
４および合成器６１７を備えている．合成器６１７にお
いて、プリディストーション増幅器６０５からの増幅信
号或分が利得・位相調整回路の経路からの入力信号によ
り相殺されるため、分割器６２０の入力には歪成分が現
れる．振幅・位相調整器６２３で合成器６１７からの歪
成分が修正され、その修正歪成分が電圧増幅器６２７を
介して合成器６１５に与えられる結果、規定の歪を位相
反転したものが並列接続されている増幅器６３５−１か
ら６３５−Ｈの入力に供給される．その増幅器の出力は
、方向性結合器６３８を介して導線６８０で得られる．
第６図において、前記のパイロット信号は、ブリディス
ｌ−　−ション増幅器の経路および利得・位相調整経路
の両方に導入され、合成器６１７の出力におけるパイロ
ット信号の大きさを用いて調整器６０３の振幅パラメー
タおよび位相パラメータを調整することにより、その合
成器の出力におけるパイロット信号の太きさがその最小
の値に保たれる。

コンｌ・ローラ６５０は、実質的に第１図のコントロー
ラ１５０と同じである．ただし、規定の周波数帯域を端
ｆｃから走査して信号の無い周波数を探し、更にその周
波数のパイロット信号を方向性結合器６７６に挿入する
ために、制御プログラム記憶装置２０５の命令が修正さ
れる点が異なる．パイロット信号を発生させるためにＶ
ＣＯ６５２により周波数偏移器（ｓｈｉｆｔｅｒ）　６
７０を駆動して、検出された周波数の信号を生成させて
いる。そして、挿入されたパイロット信号は、第３図お
よび第４図のフローチャートに関して説明したような搬
送波として作用する．第３図および第５図の動作のうち
相互変調による信号の低減に関係する動作には、変わり
がない．従って、ステップ３０５および３０７のように
搬送波信号を求めて走査を行うのではなく、第７図に示
す走査ステップを行う． 第７図について説明する．先ず、デジタル／アナログ変
換器２２５、２３０、２４０、および２４５がリセット
され（ステップ７０１）、パイロット調整制御信号およ
び相互変調制御信号が初期化される（ステップ７０２お
よび７０３＞．そして、ＲＦスイッチ６４５が設定され
て導線６４０上の信号が混合器６５５に結合され（ステ
ップ７０４）、指示を受けたコントローラにより、規定
の周波数範囲の一端から走査され、信号の無い周波数が
探される（ステップ７０５）．　ステップ７０７におい
て信号の無いことが検出された場合、その検出された周
波数は、第２図のデータ記憶装！２１５に格納される（
ステップ７１０）．次に、ＲＦスイッチ６４５が、分割
器６２０を混合器６５５に接続するように、設定され（
ステップ７１２）、コンｌ・ローラ・プロセッサのパイ
ロット調整回数信号が１に設定される（ステップ７１４
）．そして、パイロッｌ・信号がＶＣＯ６５２で発生し
、周波数偏移器６７０において前記の検出された周波数
に変換される．この検出周波数のパイロット信号は、方
向性結合器６７６に与えられる（ステップ７１５）．第
７図の残る動作は、第１図に関係し、第３図に示されて
いる動作に対応する。ただし、第７図のステップ７１７
において、パイロット信号の大きさが解析されること、
およびパイロッ１・信号の最小化動作が完了した後にパ
イロット信号が消される（第７図のステップ７２３）点
で異なる．ステップ７３３から７５５において相互変調
信号を減少させる点は、第３図および第５図の対応する
ステップと同じであり、相互変調信号は、ステップ７３
５および７４０の走査動作において検出され、最初に低
減されるべき信号である．増幅器の周波数帯域の使用さ
れていない部分であれば任意の周波数にパイロット信号
を挿入することができ、未使用のパイロット信号周波数
を除く全ての周波数帯域が伝送に使用できるので、好都
合である．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実証する歪補償回路のブロック図、 第２図は、第１図のコントローラの詳細なブロック図、 第３図、第４図および第５図は、第２図のコンｌ・ロー
ラの動作を説明するためのフローチャート、第６図は、
本発明を実証する別の歪補償回路のブロック図、 第７図は、第６図のコントローラの動作を説明するため
のフローチャート、 第８図は、第１図および第６図の動作を説明するための
波形図を示す． 出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンドＦＩＧ． 手 続 有ＩＹ 正 釈；（方式） 平成２年　７月１０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、規定の歪特性を有する電力増幅器のための電力増幅
   器用歪補償回路において、 所定の周波数範囲に最低１つの搬送波信号を含む１つま
   たはそれ以上の入力信号を受信する受信手段、 前記受信手段に接続される入力、並びに前記電力増幅器
   と実質的に同じ前記規定の歪特性および所定の利得を備
   え、かつ前記の１つまたはそれ以上の入力信号に応じて
   、前記規定の歪特性に応じた歪成分および前記所定の利
   得によって修正された前記の１つまたはそれ以上の入力
   信号に相当する成分を含む出力信号を生成するための第
   １の増幅器を備えた出力を有する第１の回路経路、 前記受信手段に接続されている入力、および前記の１つ
   またはそれ以上の入力信号を歪ませることなく伝送する
   ための出力を有する第２の回路経路、 前記第１の回路経路の出力を前記第２の回路経路の出力
   から送られる前記の１つまたはそれ以上の入力信号と合
   成し、前記第１の回路経路の出力信号の前記歪成分に相
   当する信号を形成するための第１の合成手段、 前記第１の合成手段からの歪成分信号を前記第１の回路
   経路の出力信号と合成し、前記所定の利得により修正さ
   れた前記１つまたはそれ以上の入力信号に相当する成分
   、および前記第１の増幅器の前記歪特性に従う信号と逆
   位相関係にある成分を有する信号を形成するための第２
   の合成手段、および 前記第１の合成手段において形成された信号を制御する
   制御手段とを備え、更に前記制御手段が、 前記規定の周波数範囲における搬送波信号を検出する検
   出手段（１４０、１６０、１５０）、前記第１の合成手
   段の出力に接続され、該第１の合成手段の出力にて検出
   される搬送波信号を監視する監視手段（１４２、１６０
   、１５０）、および 前記第２の回路経路にあって、該第２の回路経路に与え
   られる信号の大きさおよび位相を前記監視手段の出力に
   応じて調整することにより、監視される搬送波信号を最
   小化する調整手段（１０３）を備える ことを特徴とする電力増幅器用歪補償回路。 ２、前記規定の周波数範囲の搬送波信号を検出する前記
   検出手段が、 前記電力増幅器の出力に接続され、前記規定の周波数範
   囲を走査することにより、該電力増幅器の出力にて第１
   の所定のしきい値を越える大きさを有する信号を検出す
   る走査手段（１５０、１５２、１５５）を備える ことを特徴とする請求項１記載の電力増幅器用歪補償回
   路。 ３、前記の検出搬送波信号を監視する前記監視手段が、 前記の検出搬送波信号の大きさを表す信号を生成する手
   段（１５５、１６０）、 前記の検出搬送波信号の大きさを表す信号を生成する前
   記手段と前記の第２の回路経路に与えられる信号の大き
   さおよび位相を調整する前記調整手段との間に接続され
   て、前記の検出搬送波信号の大きさを表す信号に応じて
   第１および第２の調整信号を生成する手段（１５０、３
   １７）前記第２の回路経路に与えられる信号の大きさを
   修正するために、前記第１の調整信号を与える手段（１
   ６２）、および 前記第２の回路経路に与えられる信号の位相を修正する
   ために、前記第２の調整信号を与える手段（１６４）を
   備える ことを特徴とする請求項２記載の電力増幅器用歪補償回
   路。 ４、前記の第１および第２の調整信号を生成する手段が
   、 前記の検出搬送波信号の大きさに応じて、１つまたはそ
   れ以上の第１の調整信号の順次生成を、第１の調整信号
   が固定数に達するかまたは前記の監視された検出搬送波
   信号の大きさが前記第１のしきい値を下回るまで行い、
   更に１つまたはそれ以上の第２の調整信号の順次生成を
   、第２の調整信号が固定数に達するかまたは前記の監視
   された検出搬送波信号の大きさが前記第１のしきい値を
   下回るまで行うための手段（１５０、４５０、４５２、
   ４５４）を備える ことを特徴とする請求項３記載の電力増幅器用歪補償回
   路。 ５、前記規定の周波数範囲を走査する前記走査手段が、
   更に、 前記電力増幅器の出力に応じて、該電力増幅器出力から
   の信号の周波数を所定の周波数に変換する手段（１５２
   、１５５）、および 前記の走査された信号を前記所定の周波数で受信する狭
   帯域受信機（１６０）を備える ことを特徴とする請求項４記載の電力増幅器用歪補償回
   路。 ６、前記電力増幅器が並列に接続された複数の増幅器（
   １３５−１から１３５−Ｎ）を備え、各増幅器（例えば
   、１３５−１）が前記規定の歪特性を有し、更に前記第
   １の増幅器（１０５）が、並列接続された複数の前記増
   幅器の各々と実質的に同じ歪特性を有する ことを特徴とする請求項１記載の電力増幅器用歪補償回
   路。 ７、前記第２の合成手段において形成された信号を制御
   する手段を更に備え、なお更に 前記第２の合成手段において形成された信号を制御する
   該手段が、 前記電力増幅器の出力に接続され、前記規定の周波数範
   囲の相互変調生成信号を検出し、かつ該電力増幅器の出
   力にて検出された該相互変調生成信号を監視するための
   手段（１４０、１５０、１５２、１５５、１６０）、お
   よび 前記の第１および第２の合成手段の間に接続され、前記
   の監視された相互変調生成信号が最小となるように前記
   第１の合成手段の出力信号の大きさおよび位相を調整す
   る手段（１２３）を備える ことを特徴とする請求項１記載の電力増幅器用歪補償回
   路。 ８、前記の第１および第２の合成手段の間に接続され、
   前記の監視された相互変調生成信号が最小となるように
   前記第１の合成手段の出力信号の大きさおよび位相を調
   整する前記手段が、更に 前記第１の合成手段の出力信号の位相を反転する手段（
   １２７）を備える ことを特徴とする 請求項７記載の電力増幅器用歪補償回路。 ９、前記規定の周波数範囲の相互変調生成信号を検出す
   る前記手段が、 前記電力増幅器の出力に接続され、前記規定の周波数範
   囲を走査することにより、該電力増幅器の出力において
   前記第１の所定のしきい値と該第１のしきい値より低い
   第２の所定のしきい値との間の大きさを有する信号を検
   出する手段（１４０、１５０、１５２、１５５）を備え
   ることを特徴とする 請求項８記載の電力増幅器用歪補償回路。 １０、前記の検出された相互変調生成信号を監視する手
   段が、 前記の検出された相互変調生成信号の大きさを表す信号
   を生成する手段（１６０）、 前記の検出された相互変調生成信号の大きさを表す信号
   を生成する前記手段に接続され、第１および第２の調整
   信号を生成する手段（１５０、３４８）、 前記第１の合成手段の出力信号の大きさを修正するため
   に、該第１の合成手段の出力信号の大きさおよび位相を
   調整する前記手段に前記第１の調整信号を与える手段（
   １６６）、および前記第１の合成手段の出力信号の位相
   を修正するために、該第１の合成手段の出力信号の大き
   さおよび位相を調整する前記手段に前記第２の調整信号
   を与える手段（１６８）を備えることを特徴とする 請求項９記載の電力増幅器用歪補償回路。 １１、前記の第１および第２の調整信号を生成する前記
   手段が、 前記の監視された相互変調生成信号の大きさに応じて、
   １つまたはそれ以上の第１の調整信号の順次生成を、第
   １の調整信号が固定数に達するかまたは前記の監視され
   た相互変調生成信号の大きさが前記第２のしきい値を下
   回るまで行い、更に１つまたはそれ以上の第２の調整信
   号の順次生成を、第２の調整信号が固定数に達するかま
   たは前記の監視された相互変調生成信号の大きさが前記
   第２のしきい値を下回るまで行うための手段（１５０、
   ３４５、３４８、３５２、３５５）を備える ことを特徴とする請求項１０記載の電力増幅器用歪補償
   回路。 １２、前記規定の周波数範囲を走査する前記手段が、更
   に 前記電力増幅器の出力に応じて、該電力増幅器の出力か
   らの信号の周波数を所定の周波数に変換する手段（１４
   ０、１５２、１５５）、および前記所定の周波数を受信
   する狭帯域受信機（１６０）を備える ことを特徴とする請求項１１記載の電力増幅器用歪補償
   回路。 １３、前記電力増幅器が並列に接続された複数の増幅器
   （１３５−１から１３５−Ｎ）を備え、各増幅器（例え
   ば、１３５−１）が前記規定の歪特性を有し、更に前記
   第１の増幅器（１０５）が、並列接続された複数の前記
   増幅器の各々と実質的に同じ歪特性を有することを特徴
   とする請求項７記載の電力増幅器用歪補償回路。 １４、前記規定の周波数範囲の搬送波信号を検出する前
   記手段が、 前記規定の周波数範囲において１つまたはそれ以上の前
   記入力信号が存在しない周波数を検出する手段（６４０
   、６６０、６５０）、 前記の検出された周波数でパイロット信号を発生し、該
   パイロット信号を前記受信手段に与える手段（６４０、
   ６５０、６５２、６７０）、および前記第１の合成手段
   の出力に接続されていて、該第１の合成手段の該出力に
   おいて前記パイロット信号を監視する手段（６４２、６
   ５０、６５５、６６０）を備えることを特徴とする 請求項１記載の電力増幅器用歪補償回路。 １５、前記規定の周波数範囲において１つまたはそれ以
   上の前記入力信号が存在しない周波数を検出する前記手
   段が、 前記電力増幅器の出力に接続されていて、前記規定の周
   波数範囲を走査することにより、該電力増幅器の出力に
   おいて第１の所定のしきい値を下回る大きさを有する信
   号を検出する手段（６４０、６５０、６５２、６５５）
   を備えることを特徴とする 請求項１４記載の電力増幅器用歪補償回路。 １６、前記パイロット信号を監視する前記手段が、前記
   パイロット信号の大きさを表す信号を生成する手段（６
   ６０、６５０）、 前記パイロット信号の大きさを表す信号を生成する前記
   手段と前記第２の回路経路に与えられる信号の大きさお
   よび位相を調整する手段との間に接続され、前記のパイ
   ロット信号の大きさを表す信号に応じて第１および第２
   の調整信号を生成する手段（６５０、７１７）、 前記第２の回路経路に与えられる信号の大きさを修正す
   るために、前記第１の調整信号を与える手段（６６２）
   、および 前記第２の回路経路に与えられる信号の位相を修正する
   ために、前記第２の調整信号を与える手段（６６４）を
   備える ことを特徴とする請求項１５記載の電力増幅器用歪補償
   回路。