JPH0590843A - フイードフオワード干渉回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイロット信号が雑音などの干渉の影響を受
けにくくして、パイロット信号の検出感度を高くし、フ
ィードフォワード増幅器の正確な自動調整を可能とす
る。 【構成】 周波数シンセサイザ４２からの周波数ｆ
_i （ｉ＝１，２，…ｎ）の低周波信号により、変調器４
４で局部発振器３８の搬送波を振幅変調し、その変調出
力をパイロット信号として注入回路３６に注入し、電力
分配器２４で経路２５，２６に二分配し、経路２５，２
６の出力を電力合成器２８で合成し、その合成出力から
パイロット信号を抽出回路３７で抽出し、復調器４８で
局部発振器４３の出力により同期復調し、得られた低周
波信号ｆ_i のレベルをレベル検出回路３８で検出し、そ
の検出出力をパイロット信号の検出レベルとし、これが
最小になるように制御回路３９で可変減衰器２９，可変
位相器３０を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はフィードフォワード歪
補償回路を構成する基本回路である歪検出回路、除去回
路に代表されるフィードフォワード干渉回路（インター
フェロメトリック干渉回路とも呼ばれる）において、干
渉回路の平衡状態を検出するためにパイロット信号を用
いるフィードフォワード干渉回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波帯等の高周波帯で有効な増幅
器の入出力非線型補償法として、図３に示すフィードフ
ォワード形歪補償回路がある（以下この補償回路を具備
する増幅器をフィードフォワード増幅器と称する）。フ
ィードフォワード形歪補償回路は基本的に二つの干渉回
路より構成される。一つは歪検出回路３であり、他の一
つは歪除去回路４である。歪検出回路３は、主増幅器の
信号伝達経路５と線形信号伝達経路６とから構成され、
また、歪除去回路４は、主増幅器の出力信号を線形に伝
達する主信号伝達経路７と歪注入経路８とから構成され
る。さらに、主増幅器の信号伝達経路５は、主増幅器９
と、この経路５の振幅及び位相伝達特性をそれぞれ調節
する可変減衰器１０及び可変位相器（一般的には可変遅
延線路が用いられる）１１との直列接続から構成され、
線形信号伝達経路６は遅延線路１２と位相反転回路１３
との直列接続から構成される。主信号伝達経路７は遅延
線路１４からなり、歪注入経路８は可変減衰器１５と、
可変位相器１６と、補助増幅器１７との直列接続から構
成される。補助増幅器１７には位相反転回路を含むこと
ができる。ここで、特性的に大きな違いが生ずることが
ないため、歪検出回路３に含まれる可変減衰器１０と可
変位相器１１は、両方共またはいずれか一方だけの形
で、線形信号伝達経路６に具備される場合もある。同様
に、歪除去回路４においても可変減衰器１５と可変移相
器１６とは、両方共またはいずれか一方だけの形で主信
号伝達経路７に具備されることもある。また入力端子１
と主増幅器の信号伝達経路５及び線形信号伝達経路６と
を結合する電力分配器１８と、歪検出回路３及び歪除去
回路４を結合する電力合成／分配器１９、主信号伝達経
路７及び歪注入経路８と出力端子２とを結合する電力合
成器２０はトランス回路、方向性結合器等で構成した単
純な無損失電力分配器・電力合成器である。

【０００３】まず、この動作について説明する。入力端
子１に入力された入力信号は、電力分配器１８により二
つの出力に分配され、経路５と経路６とに供給され、経
路５及び６の両出力は電力合成／分配器１９により電力
合成される。ここで、歪検出回路３に含まれる可変減衰
器１０及び可変移相器１１は、電力合成／分配器１９か
ら歪注入経路８側に出力される信号成分に関して、二つ
の信号伝達経路５と６の伝送特性が互いに振幅、遅延量
が等しくかつ位相が逆相となるように調整される。但
し、逆相の条件は、分配器１８と電力合成／分配器１９
とにおける入出力端子間の移相量を適当に設定すること
により実現するか、もしくは主増幅器９に入出力の位相
反転特性をもたせるか、もしくは図４に示すようにサー
キュレータ２１の一つの端子に短絡終端２２を具備した
位相反転回路を経路５か６のいずれかに挿入することに
より実現する。この際に入力端子１から主増幅器の信号
伝達経路５、電力合成／分配器１９、主信号伝達経路７
と電力合成器２０を経て出力端子２に至る経路の伝送損
失に関しては、極力それが小さくなって主増幅器９での
電力利得及び出力が低下しないように各回路素子のパラ
メータが設定される。

【０００４】このように歪検出回路３が構成されている
から、電力合成／分配器１９の経路８側の端子１９ｄの
出力として、二つの経路５と６の二つの信号の入力に線
形に比例する成分は互いに相殺されて、主増幅器９が発
生する非線形な成分が二信号の差成分として検出され
る。このことからこの干渉回路は歪検出回路と呼ばれ
る。

【０００５】さて次に、歪注入経路８に具備される可変
減衰器１５と可変移相器１６は、電力合成／分配器１９
の主増幅器信号伝達経路５に接続される端子１９ａから
合成器２０の出力端子２０ｃに至る二つの経路７と８の
伝達関数が、互いに振幅と遅延量とに関して等しくかつ
位相に関して逆相となるように調整される。ここで歪注
入経路８の入力信号は、歪検出回路３で検出された主増
幅器９の歪成分であるから、経路８は、電力合成器２０
の出力端子２０ｃ、すなわちフィードフォワード増幅器
の出力端子２において、主増幅器９の出力信号に、同じ
主増幅器９の発生した歪成分を逆相等振幅で注入するこ
とになり、結局、回路全体の出力における歪成分の相殺
が実現される。以上がフィードフォワード増幅器の動作
原理である。

【０００６】このようにフィードフォワード増幅器は信
号相殺及び歪相殺のための二つの干渉回路から構成さ
れ、それらは原理的に図５に示すように単純なフィード
フォワード干渉回路としてモデル化できる。同図に示さ
れるように、この干渉回路は入力端子２３の入力信号を
二つの電力に分配する電力分配器２４と、その分配出力
が供給される二つの信号伝達経路２５及び２６と、それ
ら二つの信号伝達経路２５，２６の出力を電力合成して
出力端子２７へ供給する電力合成器２８とよりなり、信
号伝達経路２５は可変減衰器２９、可変移相器３０、増
幅器３１よりなり、信号伝達経路２６は遅延線路３２、
位相反転回路３３よりなる。ここで増幅器３１は歪検出
回路３の場合には主増幅器９と、歪除去回路４の場合に
は補助増幅器１７とにそれぞれ対応する。

【０００７】このフィードフォワード干渉回路の最適動
作は、前述のようにこれを構成する二つの経路２５，２
６の伝達関数が互いに等振幅、等遅延特性でかつ位相関
係において逆相の条件で平衡することであり、この平衡
状況を検出し、回路を最適な平衡状態に自動的に設定す
る方法として特願平３−４９６８８「フィードフォワー
ド増幅器」に述べられているようなパイロット信号を用
いる方法がある。この方法を実現する回路の基本構成を
図６に示す。パイロット発生器３５からのパイロット信
号は、主増幅器９の回路内に装備されたパイロット注入
回路３６で経路５に注入される。電力合成器２０の出力
側に挿入された方向性結合器等を用いるパイロット抽出
回路３７でパイロット信号が抽出され、その抽出出力は
受信機等で構成するパイロットレベル検出回路３８でレ
ベルが検出されてマイクロコンピュータ等で構成する制
御回路３９へ供給される。各回路素子間を結ぶ線におい
て実線は信号線を、また破線は制御のためのデータ線を
意味する。

【０００８】この動作について説明すると、パイロット
信号は特定周波数の連続波であり、パイロットレベル検
出回路３８として狭帯域特性を有する振幅検波器やホモ
ダイン検波器を用いることにより出力端子２におけるパ
イロット信号のレベルが検出される。歪除去回路４を構
成する二つの信号経路７，８が上述した最適動作状態に
あれば必然的に検出されるパイロット信号のレベルもゼ
ロとなる。そこで、このレベルに比例するパイロットレ
ベル検出回路３８の出力をモニタしながら、例えば摂動
法を適用して歪除去回路４の可変減衰器１５と可変移相
器１６の設定値をわずかずつ変化させて、パイロットレ
ベル検出回路３８の出力が最小となる点を検出してその
動作点に設定すれば歪除去回路４の最適動作状態を実現
することができる。

【０００９】このような自動制御はマイクロコンピュー
タを用いて容易に達成できる。以上は歪除去回路４につ
いて説明したが、歪検出回路３についても、パイロット
注入回路を入力端子１と電力分配器１８との間に設け、
かつパイロット抽出回路を電力合成／分配回路１９の出
力端１９ｄと補助増幅器１７の入力側の可変減衰器１５
との間に設けることにより同様な動作を達成できる。す
なわち、これら二つの回路の基本動作は同一なので、基
本的なフィードフォワード干渉回路を用いて図７に示す
ように回路を単純化して記述することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような自動調整回
路におけるパイロット信号の処理法としては従来より単
純な単一周波数パイロットを用いる方法が用いられてお
り、回路構成が簡潔な利点がある反面、パイロット信号
の検出レベルが最小となる場合が最適動作点となるため
パイロット信号の検出帯域に他装置の漏洩電波や雑音等
の干渉信号が混入すると検出レベルに誤差が生じ高精度
な制御動作を達成できなくなる欠点があった。

【００１１】この発明の目的は、雑音等の干渉の影響を
受けにくく、かつ検出感度の高いパイロット検出を可能
にするフィードフォワード干渉回路を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、パイ
ロット信号発生手段において、低周波信号で搬送波が変
調され、その変調出力がパイロット信号として入力信号
を二分配する分配手段の入力側へ供給され、分配手段の
入力側へ供給され、合成手段の出力側からのパイロット
信号に対し、上記変調と相応した復調がなされて上記低
周波信号が取り出され、その低周波信号のレベルがパイ
ロット信号のレベルとして検出される。

【００１３】

【作 用】フィードフォワード干渉回路の二つの経路の
信号相殺条件の不完全性に起因して生じる残留歪成分が
変復調手段を有するパイロット信号検出手段により検出
され、この検出レベルを検出しつつ、それが最小値を取
るように、他装置の漏洩電力や雑音等の干渉信号の影響
を受けることなく高精度に回路の伝送特性が自動調整さ
れる。

【００１４】

【実施例】この発明の実施例を図１に示し、図７と対応
する部分に同一符号を付けてある。この発明ではパイロ
ット信号を発生する手段４１として、ｆ１からｆｎまで
のｎ通りの周波数の低周波信号を生成する周波数シンセ
サイザ（ＳＹＮ）４２と、局部発振器４３と、変調器
（ＭＯＤ）４４と、バンドパスフィルタ（帯域通過ろ波
器：ＢＰＦ）４５とで構成される。周波数シンセサイザ
４２からの１つの低周波信号ｆ_i （ｉ＝１，２，…ｎ）
により、局部発振器４３からの搬送波信号が変調器４４
で変調され、その変調出力がバンドパスフィルタ４５を
通じてパイロット信号として取り出され、パイロット注
入回路３６に注入される。このパイロット信号は経路２
５，２６に分配して伝送され、電力合成器２８で合成さ
れ、パイロット抽出回路３７で抽出されたパイロット信
号はパイロット信号検出手段４６で復調される。

【００１５】パイロット信号検出手段４６では、抽出さ
れたパイロット信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４
７を通され、復調器（ＤＥＭ）４８で局部発振器４３の
出力で復調され、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４９で低
周波信号ｆ_iが取り出され、その低周波信号ｆ_i はレベ
ル検出回路３８でそのレベルが検出され、この検出レベ
ルはパイロット信号のレベルとして制御回路３９へ供給
される。変調器４４は周波数変調器、位相変調器、ある
いは振幅変調器であり、これに相応して復調器４８は周
波数復調器、位相復調器、あるいは振幅復調器である。

【００１６】ここで、復調器４８は変調器４４と局部発
振器４３を共用しているので、同期がかかっていること
になる。よく知られているように、このような同期復調
の処理は、注入されたパイロット信号の電力は収束させ
るが、逆に、注入されたパイロット信号とは無関係な干
渉波に対しては、その電力を発散させるので、振幅変調
で同期復調すればパイロット信号の検出精度を高める効
果が生じる。したがって、フィードフォワード干渉回路
の二つの経路２５，２６の平衡性が極めて良好となって
電力合成器２８の出力端でのパイロット信号レベルが低
下する場合であっても、検出誤差が少ない、確実なレベ
ル検出を行うことができる。

【００１７】図２は、この発明の他の実施例を示し、特
に、この発明の効果が顕著に表れる場合である。高出力
を得るため、複数のフィードフォワード増幅器５１に、
入力信号を電力分配器５２で分配供給し、フィードフォ
ワード増幅器５１の出力を電力合成器５３で合成して出
力する。このような構成において、各フィードフォワー
ド増幅器５１においてパイロット信号が連続波である
と、あるフィードフォワード増幅器のパイロット信号が
他のフィードフォワード増幅器のパイロット信号と干渉
し合い、歪検出回路３，除去回路４の平衡度を調整する
ためのそれぞれのパイロットレベルを正確に検出するこ
とが困難になることがある。フィードフォワード増幅器
によりパイロット信号の周波数を異ならせても、パイロ
ット信号周波数が高く、かつ大きく周波数を異ならせる
ことができないため、フィルタで両パイロット信号を十
分分離することができず、混入すると正しい調整ができ
なくなる。特に増幅後、電波として放射する場合は、パ
イロット信号を入力信号のレベルに対して、電波法で規
定された−６０dB以下という極めて微小なレベルまで抑
圧しなければならないから、パイロット信号のレベルが
小さいから一層干渉を小さくすることが困難となる。

【００１８】この問題を解決するために、フィードフォ
ワード増幅器５１の歪検出回路３，除去回路４を、図４
に示すようなフィードフォワード干渉回路を有するよう
に構成する。さらに、各フィードフォワード増幅器５１
において、図１と同じように局部発振器４３，パイロッ
ト信号発生手段４１，パイロット信号検出手段４６及び
パイロットレベル検出器３８からなる歪検出回路３の伝
送特性を調整するためのパイロット信号注入／抽出系
と、局部発振器５４，パイロット信号発生部５５，パイ
ロット信号検出部５６及びパイロットレベル検出器５１
からなる歪除去回路４の伝送特性を調整するためのパイ
ロット信号注入／抽出系とを構成する。ここで、各フィ
ードフォワード増幅器５１における歪検出回路３，除去
回路４のパイロット信号について、パイロット信号発生
手段４１及び５５の各周波数シンセサイザを用いて全体
フィードフォワード増幅器５１の各歪検出回路３，除去
回路４で同一とならないように設定する。このように各
歪検出回路３，除去回路４の低周波信号の周波数ｆ_i を
設定したあとで、さらにその低周波信号で異なる周波数
の局部発振器の出力搬送波を変調することにより、低周
波信号は周波数が低いため、高い分離度が得られ、お互
いのパイロット信号の干渉がなくなるので、複数並列に
構成した場合でも、高感度でパイロット信号を検出する
ことができる。このように、各フィードフォワード増幅
器間のパイロット信号の干渉をパイロット信号発生手段
４１及び５５の周波数シンセサイザの周波数の設定を変
更することにより容易に実現できるところが、この発明
の最大の特徴である。局部発振器の出力搬送波周波数は
同一としてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明により、
フィードフォワード干渉回路の最適動作点検出のために
パイロット検出を高精度、かつ、高信頼に行うことが可
能となるから、フィードフォワード増幅器の自動調整回
路に適用することによって、極めて線形性に優れたフィ
ードフォワード増幅器を実現することができ、無線通
信、放送等はもとより、有線通信中継器、オーディオ機
器等に用いる線形増幅器の高性能化を達成するために適
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】フィードフォワード増幅器の並列使用にこの発
明を適用した実施例を示すブロック図。

【図３】フィードフォワード形歪補償回路の基本構成例
を示すブロック図。

【図４】サーキュレータを用いた位相反転回路を示す
図。

【図５】フィードフォワード干渉回路の基本構成を示す
ブロック図。

【図６】従来のパイロットを用いるフィードフォワード
増幅器の自動調整回路の構成例を示すブロック図。

【図７】フィードフォワード干渉回路として単純化した
従来の自動調整回路の基本構成例を示すブロック図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室田 和昭 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を二つに分配する分配手段と、
   その分配された二つの信号がそれぞれ供給される二つの
   経路と、これら二つの経路の出力を合成して信号を出力
   する合成手段と、上記二つの経路の伝送特性を調整する
   手段とから構成され、上記分配手段の入力側にパイロッ
   ト信号を注入し、上記合成手段の出力側において上記パ
   イロット信号のレベルを検出するようにされたフィード
   フォワード干渉回路において、 低周波信号で搬送波を変調し、その変調出力を上記分配
   手段の入力側へ供給するパイロット信号発生手段と、 上記合成手段の出力側のパイロット信号を、上記変調に
   相応した復調を行って上記低周波信号を検出する手段
   と、 その復調された低周波信号のレベルを検出して上記パイ
   ロット信号の検出レベルとする手段と、 を設けたことを特徴とするフィードフォワード干渉回
   路。