JPH05315848A - 低歪増幅回路 - Google Patents

低歪増幅回路

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JPH05315848A
JPH05315848A JP4120661A JP12066192A JPH05315848A JP H05315848 A JPH05315848 A JP H05315848A JP 4120661 A JP4120661 A JP 4120661A JP 12066192 A JP12066192 A JP 12066192A JP H05315848 A JPH05315848 A JP H05315848A
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憲治 末松
Morishige Hieda
護重 檜枝
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 増幅器の入出力特性の非線形性により生じる
歪を補償する回路を備えた低歪増幅回路において、増幅
器で発生する歪が所定の出力電力で周波数依存性を持つ
場合であっても増幅器の歪を前置歪補償回路により相殺
できるようにする。 【構成】 歪補償回路12あるいは歪補償回路内の歪発
生回路の入力側及び出力側にそれぞれ所定の周波数対振
幅特性を持つ調整回路21、22を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は低歪増幅回路、特にマイ
クロ波帯等の高周波帯で用いる増幅器で発生する歪を補
償する歪補償回路を備えた低歪増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の低歪増幅回路としては、
例えば、実開昭52−109434号公報に記載される
低歪増幅回路がある。図7は、そのような従来の低歪増
幅回路の構成を示すブロック図である。
【0003】図において、従来の低歪増幅回路は、入力
端子11と、前置歪補償回路12と、周波数対振幅調整
回路13と、歪を補償すべき増幅器(歪補償の対象とな
る高周波増幅器)14と、出力端子15とから構成され
ている。
【0004】上記の通り構成される従来の低歪増幅回路
の動作について説明する。なお、歪を補償すべき増幅器
14は、出力電力を一定とした場合に歪が一定となる特
性を持つものとして以下説明する。
【0005】歪を補償すべき増幅器14の利得が周波数
依存性を持つ場合、利得の周波数特性により入力電力を
一定としたときの歪も周波数依存性を持つ。例えば、図
8はそのような増幅器14について、利得と3次混変調
歪比(IM3 )の周波数依存性を示したグラフである。
図から明らかなように、増幅器の利得が高くなる周波数
において3次混変調歪比も大きくなっていることがわか
る。ところが、前置歪補償回路12で加えられる補償用
の歪は一般的に周波数依存性を持たないため、周波数対
振幅調整回路13を介さずに前置歪補償回路12と増幅
器14を接続すると、それぞれの歪の振幅が異なること
により、所要の周波数範囲にわたり歪を相殺することが
できない。
【0006】そこで、従来の低歪増幅回路では、歪を補
償すべき増幅器14の周波数依存性とは逆の通過振幅特
性を有する周波数対振幅調整回路13を増幅器14の前
段に挿入し、それにより増幅器の利得の周波数依存性を
平坦化するようにしている。従って、周波数対振幅調整
回路13と歪を補償すべき増幅器14を接続した状態で
の回路全体の利得は周波数に対して一定となり、入力電
力が一定である時は歪も周波数に対して一定となる。こ
のように、前置歪補償回路12により生成される補正用
の歪によって所要の周波数範囲にわたり増幅器14の歪
を相殺することが可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
低歪増幅回路は、歪を補償すべき増幅器の利得の周波数
依存性を周波数対振幅調整回路により平坦化して、入力
電力に対する歪の発生量を一定としていた。しかし、従
来の低歪増幅回路の構成では、増幅器で発生する歪が出
力電力に対して一定な場合は有効であるが、増幅器で発
生する歪が整合条件などの原因等により所定の出力電力
で周波数依存性を持つ場合は、歪を所要の周波数範囲で
相殺できないという問題点があった。
【0008】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、増幅器で発生する歪が所定の出力
電力で周波数依存性を持つ場合であっても、前置歪補償
回路の補正用歪により相殺することが可能となる低歪増
幅回路を得ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る低歪増幅回路は、歪補償回路の入力側
及び出力側あるいは歪補償回路内の歪発生回路の入力側
及び出力側に、それぞれ所定の周波数対振幅特性を持つ
調整回路を備え、増幅器で生じる歪の所定出力電力での
周波数依存性を平坦化したことを特徴とする。
【0010】
【作用】従って、本発明の低歪増幅回路によれば、歪補
償回路あるいは歪補償回路内の歪発生回路の入力側に接
続された周波数対振幅調整回路により、前置歪補償回路
で加えられる補正用歪の振幅の周波数特性が、増幅器で
発生する歪の周波数特性と近似したものに調整されるの
で、所要の周波数範囲において前記増幅器で発生する歪
を相殺することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図に基づいて
説明する。図1は、本実施例に係るマイクロ波帯等の高
周波帯で用いる低歪増幅回路の構成を示すブロック図で
ある。
【0012】図において、本実施例の低歪増幅回路は、
入力端子11と、前置歪補償回路12と、前置歪補償回
路12の入力側及び出力側にそれぞれ配置される周波数
対振幅調整回路21、22と、歪補償の対象となる高周
波増幅器14と、出力端子15とから構成されている。
【0013】次に、上記の通り構成される本実施例の低
歪増幅回路の動作について説明する。入力端子11に入
力された入力信号は、周波数対振幅調整回路21により
振幅の周波数依存性を付与された後、前置歪補償回路1
2において補正用歪が加えられる。そして、周波数対振
幅調整回路21と逆の特性を持つ周波数対振幅調整回路
23により再び信号の振幅の周波数特性を平坦化された
信号は、歪を補償すべき増幅器14で増幅されることに
なる。従って、増幅器14で増幅される際に発生する歪
と前置歪補償回路12により加えられる補正用歪とが、
所要の周波数範囲にわたって等振幅となるように周波数
対振幅調整回路21、22の特性を調整することによ
り、それらの歪を相殺することができる。なお、周波数
対振幅調整回路21、22は帯域可変フィルタ等により
実現することができる。
【0014】ところで、図2は、歪を補償すべき増幅器
14で発生する3次混変調歪比(IM3 )及び利得の周
波数依存性を示したグラフである。図から明らかなよう
に、増幅器14の利得は周波数に対して一定であるにも
かかわらず、入力電力一定の時の歪が周波数特性を有し
ている。このことは出力電力を一定とした時の歪が周波
数依存性を持つことを示している。このような現象は増
幅器14の整合が狭帯域である場合などに生じる。
【0015】例えば、図2に示すような歪特性を有する
増幅器の歪補償を行う場合、周波数対振幅調整回路21
の挿入損失の周波数特性は、図3に示すように設定す
る。すなわち、図2に示す3次混変調歪比(IM3 )が
最大となる周波数において、周波数対振幅調整回路21
の損失が最小となるように設定する。この場合、図2に
示す3次混変調歪比(IM3 )の周波数に対する変化量
と、図3に示す挿入損失の周波数に対する変化量との正
負が逆となるように設定することが好ましく、また、そ
の変化量の絶対値は等しいことが望まれる。
【0016】図4は、前置歪補償回路12の出力におけ
る電力レベル及び3次混変調歪比(IM3 )の周波数依
存性を表すグラフである。前置歪補償回路12の前段に
挿入された周波数対振幅調整回路21により、電力レベ
ル及び3次混変調歪比(IM3 )とも周波数依存性を有
している。図において、前置歪補償回路12の出力信号
の電力レベルの変化量は、図3に示す損失の変化量とそ
の絶対値が等しい。また、3次混変調歪比(IM3 )が
入力電力に対して2dB/dBの割合で変化するとした
場合、その3次混変調歪比(IM3 )の変化量は出力電
力レベルの変化量に対してデシベル表示で2倍となる。
【0017】図5は、周波数対振幅調整回路22の出力
における出力電力レベル及び3次混変調歪比(IM3
の周波数依存性を示したグラフである。図に示すよう
に、周波数対振幅調整回路22の出力電力レベルは周波
数に対して一定である。一方、3次混変調歪比(I
3 )の変化量は、図4に示した前置歪補償回路12の
周波数特性に比較して、デシベル表示で1/2倍とな
る。すなわち、周波数対振幅調整回路21あるいは22
の損失の変化量に等しくなる。
【0018】このようにして、周波数対振幅調整回路2
1及び22により、これら調整回路の挿入損失と等しい
周波数特性を持つ3次混変調歪比(IM3 )を発生する
歪補償回路を実現することができる。ここで、調整回路
の挿入損失の周波数特性を、歪を補償すべき増幅器14
で発生する3次混変調歪比(IM3 )の特性と等しくす
れば、前置歪補償回路12により予め加えられた3次混
変調歪比と増幅器14で発生する3次混変調歪比の振幅
の周波数依存性は等しくなり、所要の周波数範囲で良好
に歪を相殺することができる。
【0019】なお、上記実施例では、周波数対振幅調整
回路21及び22は、相補的な周波数特性を持つものと
して説明したが、歪を補償すべき増幅器14の利得が周
波数に対して一定でない場合は、これら周波数対振幅調
整回路21、22により補償の対象となる増幅器14の
利得の周波数特性をあわせて補正するようにしてもよ
い。
【0020】また、上記実施例では、周波数対振幅調整
回路21、22は前置歪補償回路12の入力側及び出力
側に接続するとして説明したが、前置歪補償回路12に
おける歪発生回路の入力側及び出力側に接続するように
しても、同様の効果を期待できる。
【0021】すなわち、図6は、そのような前置歪補償
回路内の歪発生回路の入力側及び出力側に周波数対振幅
調整回路を接続した、第2の実施例の低歪増幅回路の構
成を示すブロック図である。
【0022】図において、第2の実施例の低歪増幅回路
は、入力端子11と、前置歪補償回路16と、歪補償の
対象となる高周波増幅器14と、出力端子15とから構
成され、その前置歪補償回路16は、周波数対振幅調整
回路23、24と、90゜ハイブリッド結合器31〜3
6と、歪発生用増幅器40と、線形増幅器41と、可変
減衰器51〜54と、無反射終端61〜68とから構成
されている。
【0023】次に、上記の通り構成される第2の実施例
の低歪増幅回路の動作について説明する。まず、入力端
子11に入力した入力信号は前置歪補償回路16に入力
される。前置歪補償回路16において、入力信号は90
゜ハイブリッド結合器31により90゜位相差で2分配
される。なお、無反射終端61が90゜ハイブリッド結
合器31のアイソレーション出力に接続されている。ま
た、90゜ハイブリッド結合器31〜36には、1/4
波長の線路から構成されるランゲカップラやブランチラ
インカップラ等が用いられている。
【0024】90゜ハイブリッド結合器31の第1の分
配出力は、周波数対振幅調整回路23を介して歪発生用
増幅器40に導入される。この歪発生用増幅器40によ
って歪を含んで増幅された信号は、周波数対振幅調整回
路24を介して可変減衰器51を経由し、90゜ハイブ
リッド結合器32で再び2分配される。この時、歪発生
用増幅器40で生じる歪については、周波数対振幅調整
回路23、24により周波数特性を与えることができ
る。90゜ハイブリッド結合器32で2分配される信号
のうち、第1の分配出力は90゜ハイブリッド結合器3
4に導入され、また第2の分配出力は無反射終端65に
導入される。
【0025】また、90゜ハイブリッド結合器31の第
2の分配出力は、可変減衰器52を経由して線形増幅器
41において歪を含まずに信号だけが増幅される。線形
増幅器41の出力は90゜ハイブリッド結合器33で2
分配され、第1の分配出力は90゜ハイブリッド結合器
34に導入され、第2の分配出力は90゜ハイブリッド
結合器35に導入される。なお、90゜ハイブリッド結
合器33の一方の分配出力は無反射終端63に接続され
ている。
【0026】90゜ハイブリッド結合器34では、歪発
生用増幅器40の歪を含んだ出力信号と線形増幅器41
の歪を含まない出力信号とを、90゜の位相差で合成す
る。この際、すでに前記両信号の間には90゜ハイブリ
ッド結合器31において90゜の位相差が生じているの
で、信号は逆相で合成され各々の歪が相殺されることに
なる。従って、ハイブリッド結合器34からは歪発生用
増幅器40の出力信号の歪のみが出力されることにな
る。なお、90゜ハイブリッド結合器32は、線形増幅
器41の出力信号が90゜ハイブリッド結合器33を通
過する際に生じる位相遅れと同じ分だけ、歪発生用増幅
器40の出力信号の位相を遅らせるためのものである。
【0027】また、可変減衰器51、52は歪を抽出す
る際に合成する、歪発生用増幅器40の歪を含んだ出力
信号と線形増幅器41の歪を含まない出力信号の、2つ
の信号の振幅が等しくなるようにその減衰量が設定され
る。90゜ハイブリッド結合器34の出力信号、及び9
0゜ハイブリッド結合器35の出力信号はそれぞれ可変
減衰器53、54を通して90゜ハイブリッド結合器3
6に導入され、90゜の位相差で合成される。従って、
90゜ハイブリッド結合器36の出力中の信号と歪の位
相関係は逆相となっている。
【0028】この前置歪補償回路16の出力信号は、歪
を補償すべき増幅器14に入力されるが、固体高出力増
幅器である増幅器14で発生する歪に対して前置歪補償
回路16で加えられる補償用歪は逆相であって、しかも
所要の周波数範囲にわたり等振幅となっている。従っ
て、それにより歪を補償すべき増幅器14で生じる歪が
相殺され、出力端子15には増幅された信号だけが出力
されることになる。
【0029】なお、上記第2の実施例では、歪補償回路
内の歪発生回路として増幅器を用いて説明したが、ダイ
オード等の非線形素子からなる回路であってもよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低歪増幅
回路によれば、歪補償回路あるいは歪補償回路内の歪発
生回路の入力側に接続された周波数対振幅調整回路によ
り、歪補償回路で加えられる補正用歪の振幅の周波数特
性は、歪を補償すべき増幅器で発生する歪の周波数特性
と近似したものに調整されるように構成したので、増幅
器の利得と出力電力の周波数依存性が平坦化されて、所
要の周波数範囲において増幅器で発生する歪を相殺する
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係るマイクロ波帯等で用いられる低
歪増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す増幅器14で発生する3次混変調歪
比(IM3 )と利得の周波数依存性を示すグラフであ
る。
【図3】図1に示す周波数対振幅調整回路21の挿入損
失の周波数特性を示すグラフである。
【図4】図1に示す前置歪補償回路12の出力における
電力レベルと3次混変調歪比(IM3 )の周波数依存性
を示すグラフである。
【図5】図1に示す周波数対振幅調整回路22の出力に
おける出力電力レベルと3次混変調歪比(IM3 )の周
波数依存性を示すグラフである。
【図6】歪補償回路内の歪発生回路の入力側及び出力側
に周波数対振幅調整回路を接続した第2の実施例の低歪
増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図7】従来の低歪増幅回路の構成を示すブロック図で
ある。
【図8】従来の低歪増幅回路の前置歪補償回路12の出
力における電力レベルと3次混変調歪比(IM3 )の周
波数依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
11 入力端子 12 前置歪補償回路 13、21〜24 周波数対振幅調整回路 14 歪を補償すべき増幅器 15 出力端子 31〜36 90゜ハイブリッド結合器 40 歪発生用増幅器 41 線形増幅器 51〜54 可変減衰器 61〜68 無反射終端
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 増幅器の入出力特性の非線形性により生
    じる歪を補償する歪補償回路を備えた低歪増幅回路にお
    いて、 歪補償回路あるいは歪補償回路内の歪発生回路の入力側
    及び出力側にそれぞれ所定の周波数対振幅特性を持つ調
    整回路を備え、 増幅器で生じる歪の所定出力電力での周波数依存性を平
    坦化したことを特徴とする低歪増幅回路。
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