JPH0396004A - 電力増幅器 - 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、Ｌ　Ｉ　Ｎ　Ｃ　（Ｌｉｎｅａｒ　ａｍｐｌ
ｉｆｉｅｒ　ｗｉｔｈＮｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｃｏｍｐｏ
ｎｅｎｔ）方式の電力増幅器に関する。

例えば、ディジタル衛星通信の分野において、送信地球
局で、変調後の信号をアップコンバートしてからハイパ
ワーアンプにて増幅して衛星へ向け送信することが行な
われている。

ところで、近年、かかるハイパワーアンプとして、変調
信号がどのような位相位置にあっても線形増幅しうるよ
うなＬＩＮＣ方式電力増幅器が注目されている。ここで
、ＬＩＮＣ方式電力増幅器とは，変調信号を２つの定包
絡線信号に分け、定振幅の段階でＣ級増幅器で増幅した
後、合或して元の信号を得るタイプの電力増幅器をいう
。

［従来の技術］ 第５図は従来のＬＩＮＣ方式電力増幅器のブロック図で
あるが、この第５図において、１は演算部で、この演算
部１は、■チャネル信号とＱチャネル信号とを相互に直
交するＩＩ，Ｑｌ信号およびＩ２，０２信号に分解する
演算を行なうものである。但し、このとき、■．ｘ　＋
　Ｑｉ２　：　Ｉ　２２＋　Ｑ２２＝Ｋ（定数）となる
ように演算する． ２Ａ，２Ｂは直交変調器で、各直交変調器２Ａ，２Ｂは
それぞれ上記のＩｌ，Ｑｌ信号およびＩ２，Ｑ２信号を
キャリア周波数で変調するもので、各各直交変調器２Ａ
，２Ｂは、第６図に示すごとく、キャリア周波数を持つ
信号を発振する発振器２１，発振器２１からの信号をπ
／２シフトする移相器２２，ＩＩまたは■２信号を発振
器２１からの信号で変調するミキサ２３，ＱｌまたはＱ
２信号を移相器２２からの信号で変調するミキサ２４，
各ミキサ２３，２４からの信号を合或する合成器２５を
そなえて構成されている。

また、第５図において、３Ａ，３ＢはＣ級増幅器で、各
増幅器３Ａ，３Ｂはダイオード検波器４Ａ，４Ｂにて検
波された信号をフィードバックしてその増幅率を制御さ
れるようになっている。

５は各増幅器３Ａ，３Ｂからの定包絡線信号Ａ，Ｂをベ
クトル合成するハイブリッドである。なお、定包絡線信
号Ａ，Ｂと合成信号Ｘとの関係を示すと、第７図のよう
になる。

このような構成により、■チャネル信号とＱチャネル信
号は演算器１にて相互に直交するＩＩ，Ｑ１信号，Ｉ２
，Ｑ２信号に分解され、更にＩＩ，Ｑ１信号が直交変調
器２Ａで変調されて増幅器３Ａにて増幅されるとともに
，Ｉ２，Ｑ２信号が直交変調器２Ｂで変調されて増幅器
３Ｂにて増幅されたのち、各増幅器３Ａ，３Ｂの増幅出
力（定包絡線信号）Ａ，Ｂがハイブリッド５にてベクト
ル合成されて出力されるようになっている．そして、２
つの定包路線信号Ａ，Ｂのレベルはダイオード検波器４
Ａ，４Ｂの検波出力により制御されている。即ち、この
とき，定包絡線信号Ａ，Ｂは第７図に実線で示すように
同一円上に位置するように、即ち同一振幅となるように
増幅器３Ａ，３Ｂにてその増幅率を制御されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のＬＩＮＣ方式電力増幅
器では、電力増幅器の出力レベルをダイオード検波フィ
ードバック信号にて制御しているが、ダイオード検波器
の検波特性には、ばらつきがあり、又これは温度によっ
て変化してしまうので、従来のＬＩＮＣ方式電力増幅器
では、２つの定包絡線信号Ａ，Ｂが第７図に鎖線で示す
ように同一円上に位置しなくなることがあり（符号Ａ′
参照）、これにより、このときの合成信号は第７図に鎖
線（符号Ｘ′参照）で示すようになるため、正確なもの
が得られなくなり、その結果、スペクトルも広がってし
まうという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、２つの定包路線信号が同一円上に位置しうるように、
これらの定包絡線信号レベルを制御できるようにした、
ＬＩＮＣ方式電力増幅器を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理ブロック図である。

この第工図に示す本発明のＬＩＮＣ方式電力増幅器も、
演算部１，直交変調器２Ａ，２Ｂで，入力信号から２つ
の定包絡線信号を作成し、２つの定包絡線信号をそれぞ
れ増幅器３Ａ，３Ｂで増幅し、これらの増幅器３Ａ，３
Ｂの出力をハイブリッド５でベクトル合或して入力信号
を増幅した信号を得るものであるが、更にこの第１図に
おいて、７はベクトル差信号作成部で、このベクトル差
信号作成部７は、ハイブリッド６Ａ，６Ｂで得られた増
幅器３Ａ，３Ｂからの２つの定包絡線信号について、こ
れらの信号のベクトル差信号を作戒するものである。

８はベクトル合成信号取出部で、このベクトル合成信号
取出部８は、ハイブリッド５からのベクトル合成信号を
取り出すものである． ９は位相差検出部で，この位相差検出部９は、ベクトル
差信号作成部７からのベクトル差信号およびベクトル合
成信号取出部８からのベクトル合成信号より、これらの
ベクトル差信号とベクトル合成信号との間の位相差を検
出するものである。

１０は制御部で、この制御部王０は、位相差検出部９で
求められた位相差が９０゜となるよう少なくとも該２つ
の定包絡線信号のいずれか一方の信号の大きさを直交変
調器出力レベル調整器１１を用いて制御するものである
。

［作　用］ 上述の本発明のＬＩＮＣ方式電力増幅器では、ベクトル
差信号作戊部７で、ハイブリッド６Ａ，６Ｂで得られた
増幅器３Ａ，３Ｂからの２つの定包絡線信号について、
これらの信号のベクトル差信号を作成するとともに，ベ
クトル合成信号取出部８で、ハイブリッド５からのベク
トル合成信号を取り出し、位相差検出部９で、これらの
ベクトル差信号とベクトル合成信号との間の位相差を検
出し，更に制御部１０で、位相差検出部９で求められた
位相差が９０’となるよう、即ち２つの定包絡線信号が
同一円上となるよう、少なくとも２つの定包絡線信号の
いずれか一方の信号の大きさを直交変調器出力レベル調
整器１ｌを用いて制御する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図で、この第
２図に示すＬＩＮＣ方式電力増幅器は、演算部１と直交
変調器２Ａ，２Ｂ　（直交変調器２Ａ，２Ｂの構或は第
６図参照）で、■チャネル信号とＱチャネル信号から２
つの定包路線信号を作成し、２つの定包絡線信号をそれ
ぞれＣ級増幅器３Ａ，３Ｂで増幅し，これらの増幅器３
Ａ，３Ｂの出力をハイブリッド５でベクトル合成して変
調信号を増幅した信号を得るものであるが、更にこのＬ
ＩＮＣ方式電力増幅器は，ハイブリッド６Ａ，６Ｂ，１
８０゜ハイブリッド１２，方向性結合器１３，ミキサ１
４，ローバスフィルタ１５，演算増幅器１６，可変アッ
テネータ１７を有している。

ここで、ハイブリッド６Ａ，６Ｂは、増幅器３Ａ，３Ｂ
から増幅された定包絡線信号Ａ，Ｂを取り出すもので、
１８０゜ハイブリッドｌ２は、ハイブリッド６Ａ，６Ｂ
で得られた増幅器３Ａ，３Ｂからの２つの定包終線信号
Ａ，Ｂについて，これらの信号のベクトル差信号Ｙを作
成するものである。すなわち、この１８０＠ハイブリッ
ドｌ２はベクトル差信号作成部を構或する。

方向性結合部１３は、ハイブリッド５からのベクトル合
成信号Ｘを取り出すもので、ベクトル合成信号取出部を
構成する。

ミキサ１４は、１８０６ハイブリッド１２からのベクト
ル差信号Ｙと方向性結合器１３からのベクトル合成信号
Ｘとを乗算して、これらのベクトル差信号Ｙとベクトル
合成信号Ｘとの間の位相差Δθを検出するもので、位相
差検出部を構或する。

ローバスフィルタｌ５はミキサｌ４からの出力について
低域或分のみを取り出すものである。

演算増幅器１６は、オフセット電圧Ｖ　ｒｅｆが可変で
適当なゲインを有する増幅器で、そのオフセット電圧Ｖ
ｒｅｆは位相差Δθにして９０’相当の電圧値が設定さ
れており、この演算増幅器工６の出力は、直交変調器２
Ａの出力レベルを調整しうる可変アッテネータ１７へ入
力されるようになっている。これにより、演算増幅器ｌ
６は，ミキサエ４，ローバスフィルタｌ５で得られた位
相差Δθが９０゜となるよう、少なくとも２つの定包絡
線信号Ａ，Ｂのいずれか一方の信号Ａの大きさを制御す
る制御部を構成する。

ところで、定包絡線信号Ａ，Ｂが第３図（　ａ．）に示
すように同一円上にある場合は，正常な場合であるが、
この場合は、ベクトル合成信号又とベクトル差信号Ｙど
の位相差Δθは９０’　となることは明らかである。し
かし、第３図（ｂ）のように，一方の定包路線信号Ａの
レベルが大きくなって、Ａ＞Ｂとなると、ベクトル合成
信号又とベクトル差信号Ｙどの位相差Δθは９０”より
小さくなり、逆に第３図（ｃ）のように、一方の定包絡
線信号Ａのレベルが小さくなって、Ａ＜Ｂとなると、ベ
クトル合成信号又とベクトル差信号Ｙどの位相差Δθは
９０＠より大きくなる。

したがって、ベクトル合成信号Ｘとベクトル差信号Ｙど
の位相差Δθをミキサ１４で検出し、常に９０″となる
よう、直交変調器２Ａ，２Ｂの一方の出力を可変アッテ
ネータ１７で制御すれば、２つの定包絡線信号Ａ，Ｂレ
ベルが常に同一となり、ＬＩＮＣ方式電力増幅器の動作
を正常に実現できることがわかる。

なお、ベクトル合成信号又とベクトル差信号Ｙどの位相
差Δθと演算増幅器１６の出力電圧■ｄとの関係例を示
すと、第４図のようになる。

上述の構成により、１８００ハイブリッドエ２で、２つ
の定包絡線信号Ａ，Ｂのベクトル差信号Ｙを作戊すると
ともに、方向性結合器１３で、ハイブリッド５からのベ
クトル合成信号Ｘを取り出し、ミキサ１４で、これらの
ベクトル差信号Ｙとベクトル合成信号Ｘとの間の位相差
Δθを検出し、更に演算増幅器１６で、ベクトル合成信
号Ｘとべクトル差信号Ｙどの位相差Δθが９０゜となる
よう、即ち２つの定包絡線信号Ａ，Ｂが同一円上となる
よう、定包絡線信号Ａの大きさを可変アッテネータエ７
を用いて制御することが行なわれる。

例えば、一方の定包絡線信号Ａのレベルが大きくなって
、Ａ＞Ｂとなると、ベクトル合成信号又とベクトル差信
号Ｙどの位相差Δθは９０″より小さくなるので、第４
図に示すように、演算増幅器ｌ６の出力Ｖｄが小さくな
り、定包絡線信号Ａのレベルを小さくする。そして、定
包絡線信号Ａ，Ｂのレベルが等しくなったところで，演
算増幅器１６の出力Ｖ，ｄがＯになるので、定包絡線信
号Ａのレベルを小さくするのをやめる。逆に，一方の定
包絡線信号Ａのレベルが小さくなって、Ａ＜Ｂとなると
、ベクトル合成信号又とベクトル差信号Ｙどの位相差Δ
θは９０’より大きくなるので、第４図に示すように、
演算増幅器１６の出力Ｖｄが大きくなり、定包絡線信号
Ａのレベルを大きくする。そして、定包絡線信号Ａ，Ｂ
のレベルが等しくなったところで，演算増幅器１６の出
力ＶｄがＯになるので、定包絡線信号Ａのレベルを大き
くするのをやめる。

このようにして、第３図（ａ）に示すように、常に２つ
の定包絡線信号Ａ，Ｂが同一円上となるよう、即ち常に
定包絡線信号Ａ，Ｂのレベルが同一となるように制御す
ることができるので、ＬＩＮＣ方式電力増幅器を正確に
動作させることができるものである。また、増幅器の出
力電力の変化に追従して制御がかかるため、経時変化や
温度に対して安定した動作が可能になる。

なお、演算増幅器１６の出力に応じて、直交変調器２Ａ
の出力レベルを調整する代わりに、直交変調器２Ｂの出
力レベルだけあるいは両直交変調器２Ａ，２Ｂの出力レ
ベルを調整してもよく、更には直交変調器２Ａまたは２
Ｂの入力レベルあるいは両直交変調器２Ａ，２Ｂの入力
レベルを調整してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のＬＩＮＣ方式電力増幅器
によれば、経年変化や温度変化に依存することなく、常
に２つの定包路線信号が同一円上に位置しうるように，
これらの定包絡線信号レベルを制御できるので、ＬＩＮ
Ｃ方式電力増幅器の正確な動作を実現できる利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第工図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図（
ａ）〜（Ｑ）は定包路線信号レベルが変化することによ
りベクトル合成信号とベクトル差信号との位相差が変化
する様子を説明する図、第４図はベクトル合成信号とベ
クトル差信号との位相差と演算増幅器の出力電圧との関
係例を示す図、 第５図は従来例を示すブロック図、 第６図は直交変調器のブロック図、 第７図は定包路線信号レベルが変化することによりベク
トル合成信号が変化する様子を示す図である。 図において、 ｌは演算器、 ２Ａ，２Ｂは直交変調器、 ３Ａ，３ＢはＣ級増幅器、 ４Ａ，４Ｂはダイオード検波器、 ５．６Ａ，６Ｂはハイブリッド、 ７はベクトル差信号作成部， ８はベクトル合成信号取出部、 ９は位相差検出部， １０は制御部、 １１は直交変調器出力レベル調整器、 １２は１８０”ハイブリッド、 １３は方向性結合器、 １４はミキサ、 １５はローバスフィルタ、 ｌ６は演算増幅器、 工７は可変アッテネー夕、 ２１は発振器、 ２２は移相器、 ２３，２４はミキサ、 ２５は合成器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号から２つの定包絡線信号を作成し、該２つの定
   包絡線信号をそれぞれ増幅器（３Ａ，３Ｂ）で増幅し、
   これらの増幅器（３Ａ，３Ｂ）の出力をベクトル合成し
   て該入力信号を増幅した信号を得る電力増幅器において
   、 該２つの定包絡線信号のベクトル差信号を作成するベク
   トル差信号作成部（７）と、 該ベクトル差信号作成部（７）からのベクトル差信号お
   よびベクトル合成信号よりこれらのベクトル差信号とベ
   クトル合成信号との間の位相差を検出する位相差検出部
   （９）と、 該位相差検出部（９）で求められた位相差が９０゜とな
   るよう少なくとも該２つの定包絡線信号のいずれか一方
   の信号の大きさを制御する制御部（１０）とが設けられ
   たことを 特徴とする、電力増幅器。