JPH06196938A - 歪発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成が簡単で、周波数に依存した成分を含む
非線形性歪みの補償を可能にする。 【構成】 本発明の歪発生回路１０２は、非線形な入出
力特性をもつ被補償回路９０１の前段に設けられ、被補
償回路９０１の出力の非線形性を打つ消す歪みを発生す
る歪発生回路であって、被補償回路９０１の入出力特性
とは逆の非線形性を有する非線形デバイス（例えば、Ｆ
ＥＴ、ダイオードなど）を含んで構成された歪み発生手
段９１５と、入力信号に所定のチルトをかけて歪み発生
手段にあたえる第１のチルト手段９１９ａと、歪み発生
手段９１５からの信号に、第１のチルト手段９１９ａと
は逆のチルトをかけて出力する第２のチルト手段９１９
ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波信号の出力段
（例えば、送信機の出力段や半導体レーザなど）の前段
に設けることで、その入出力特性の非線形性をキャンセ
ルするための歪を与える歪発生回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】周波数多重伝送など広帯域の通信システ
ムでは、その送信出力段（例えば、送信機の出力段や送
信用半導体レーザなど）の回路は、混変調などにより伝
送品質を劣化させぬように良好な直線性を持つことが要
求される。そのための方法として、送信出力段の非直線
性をキャンセルするような入出力特性を持つ回路（歪発
生回路）を送信出力段の前段に設けて直線性の改善をす
るとともにダイナミックレンジを拡大する方法が知られ
ている。この歪発生回路では、ダイオードやトランジス
タの非線形性を利用することによって歪みを発生させ、
非直線性をもつ対象の回路の線形化を行っている（簡単
な例として「実公平２−３０１９２」に記載されている
ものがある）。

【０００３】特に、ＣＡＴＶ等の多重アナログ画像信号
の伝送においては、良質な画質を得るために非常に低歪
の伝送が要求される。そのため、送信出力段で歪み発生
の原因となる送信デバイスの非直線性を補償することを
目的として、「特開平３−１７９８０７」や「特開平４
−２６７５７４」に記載されている回路がある。

【０００４】図９は、「特開平４−２６７５７４」記載
の回路を模式的に示したものである。この回路９０２で
は、歪み補償の対象となる回路９０１（トランジスタや
半導体レーザなど非線形デバイスを含んだもの）の非直
線性歪みを打ち消すような逆の非線形な入出力特性を持
つデバイスを含んで構成された非線形回路９１５が、回
路９０１への信号経路（基本信号パス）に挿入されてお
り、いわば直列型の回路構成が採られている。この回路
は、単純に非線形回路９１５によって回路９０１の非直
線性歪みをキャンセルするものであるため、構成が簡単
で調整箇所が少ないという利点がある。

【０００５】図１０は、「特開平３−１７９８０７」記
載の回路を模式的に示したものである。この回路９０２
では、回路９０１への信号を分配器９１０で２つの経路
（パスpath）に分け、一方の経路に非線形な特性を持つ
デバイスを含んで構成された非線形回路９１５及びフィ
ルタ９１９を挿入し、このパスと同じ遅延時間を有する
遅延回路（遅延線）９２５を他方のパスに設け、これら
を結合器９１１で合波する、といういわば並列型の回路
構成が採られている。この回路では、非線形回路９１５
及びフィルタ９１９によって、入力信号の周波数に依存
した成分を含む歪みを発生させる一方、遅延線９２５を
通過させて基本波成分の遅延時間を一致させている。そ
して、これらのパスを通過した信号を合波して回路９０
１に与え、非直線性歪みのキャンセルを行っている。こ
の回路は、基本信号に影響を与えることなく歪成分に周
波数特性を持たせることができ、送信出力段の回路９０
１の歪みの周波数依存性をも補償することができる、と
いう利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】直列型の回路構成を採
ると、構成は簡単ではあるが、送信出力段の回路９０１
の歪みの周波数依存性をも補償することが困難という欠
点がある。そのため、多重アナログ画像信号のような非
常に広帯域の伝送に用いた場合、画質劣化のすべての歪
み成分を補償できず、良好な歪み補償ができないという
欠点がある。

【０００７】これに対し、上述の並列型の回路構成を採
ると、この欠点は改善され、２次，３次の相互変調歪を
補償できるのであるが、遅延線などが必要で回路の規模
が大きくなるという欠点があり、小型化に向かない。ま
た、非線形回路９１５側のパスで時間遅延を生じ、この
遅延を等価的に補償するため、遅延線で位相補償を厳密
に行ってもう一方のパスの遅延時間をそろえなければな
らない。この遅延時間の調整は、全帯域について信号の
遅延時間をそろえることを要するので、非常に難しいも
のになる。特に、システムの規模が大きくなると、中継
器も増えることになり、その送信段での調整が面倒なの
は、システムの立ち上げ時だけでなく維持する上でも問
題である。さらに、伝送周波数帯域幅がより広くなる
と、この調整は困難を極めることから、周波数帯域幅の
制限即ち伝送チャネル数の制限をもたらすことになる。

【０００８】そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、回
路の構成が簡単で調整が容易であり、かつ、周波数に依
存した成分を含む非線形性歪みの補償が可能な歪発生回
路を提供することをその目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の歪発生回路は、非線形な入出力特性をもつ
被補償回路の前段に設けられ、被補償回路の出力の非線
形性を打ち消すような歪み成分を発生する歪発生回路で
あって、被補償回路の入出力特性とは逆の非線形性を有
する非線形デバイス（例えば、ＦＥＴ、ダイオードな
ど）を含んで構成された歪み発生手段と、入力信号に所
定のチルトをかけて歪み発生手段にあたえる第１のチル
ト手段と、歪み発生手段からの信号に、第１のチルト手
段とは逆のチルトをかけて出力する第２のチルト手段と
を備える。

【００１０】被補償回路が、送信用半導体レーザを含ん
で構成された光送信回路であれば、第１のチルト手段は
右下がりチルトをかけ、第２のチルト手段は右上がりの
チルトをかけることを特徴としても良い。

【００１１】

【作用】本発明の歪発生回路では、入力信号は、第１の
チルト手段（例えば、フィルタ回路など）によって所定
のチルトがかけられ、入出力特性とは逆の非線形な特性
を持つ歪み発生手段の非線形デバイスによって、非線形
性を打つ消す歪みがあたえられる。ここで、歪み発生手
段への基本信号のレベルはチルトがかけられ、周波数に
応じて異なったものになっており、発生する歪みが周波
数によって変わる。そして、出力側の第２のチルト手段
で基本信号のレベルを元に戻して出力するとともに歪み
が第２のチルト手段の周波数特性に応じて変わる。これ
によって、基本信号については平坦さを保ったままで、
出力信号に周波数に依存した歪を与えることができ、被
補償回路に周波数依存性があっても、その出力を線形化
しうる。

【００１２】送信用半導体レーザは高周波側で非線形性
歪みが増大するという性質があるため、第１のチルト手
段は右下がりチルトをかけ、第２のチルト手段は右上が
りのチルトをかけることで、高周波側で補償を大きくす
ることによって、帯域全体でフラットな特性にし得る。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
前述の従来例と同一または同等のものについてはその説
明を簡略化し若しくは省略するものとする。

【００１４】図１は、本発明の歪発生回路１０２の構成
の概要を示したもので、前述の従来技術で説明した直列
型の回路構成において、その入力及び出力にそれぞれフ
ィルタ９１９ｂ，９１９ａを設けている点に特徴があ
る。この回路１０２は、歪み補償の対象となる回路９０
１（例えば、送信機の出力段や送信用半導体レーザな
ど）の前段に設けられ、この回路９０１への信号パスに
対してフィルタ９１９ｂ，非線形回路９１５，フィルタ
９１９ａが直列に挿入された構成になっている。

【００１５】非線形回路９１５は、回路９０１とは逆の
位相の歪みを発生するような非線形デバイスを含んで構
成され、このデバイスにはダイオードだけではなく前述
の従来例と同様にバイポーラトランジスタやＦＥＴを用
いることができる。このとき、これらの素子へのバイア
ス点を変化させることで歪み量の調整は可能である。フ
ィルタ９１９ｂには、所定の傾斜の周波数特性を持た
せ、フィルタ９１９ａにはこれと逆の傾斜の周波数特性
を持たせている。これらのフィルタは、例えば、傾斜し
た特性、バンドパス特性、バンドエリミネーション特性
などの特性を持たせるとすれば、Ｒ，Ｌ，Ｃで構成可能
である。ここでは、Ｒ，Ｃで構成し、所定の傾斜を持た
せるものとして説明する。

【００１６】このの歪発生回路１０２に周波数分割多重
信号を与えると、まず、フィルタ９１９ｂによって周波
数の高いものの信号レベルが低いものよりも大きくな
る。これが、非線形回路９１５に与えられて相互混変調
歪成分が発生する。この歪成分は、フィルタ９１９ｂを
通過していることから、フィルタ９１９ｂがない場合と
は異なった分布で現れ、フィルタ９１９ａを通ることで
その周波数特性に応じた出力になる。一方、この出力の
基本波成分は、フィルタ９１９ａを通ることでフィルタ
９１９ｂの傾斜をキャンセルして入力と同じレベルの分
布を持つものになる。そして、これらが次段の歪補償の
対象となる回路９０１（例えば図１０の光送信機９０１
のように非線形な入出力特性を持つもの）に与えられ、
回路９０１の非線形性をリニアなものに改善する。

【００１７】図２〜４は、この分布の現れ方を２の周波
数ｆ₁ ，ｆ₂ の多重信号の場合を例にこれらを比較して
模式的に示したものである。図２は、フィルタ９１９ｂ
がない場合であり（即ち従来例と同様）、同じレベルの
周波数ｆ₁ ，ｆ₂ の信号を入力から与えたときの分布の
一例を示したものである。

【００１８】図３はフィルタ９１９ｂに右下がりの傾斜
を持たせた場合について基本波とそれによって歪が生じ
るようすを示したものである。この場合の動作はつぎの
ようになる。

【００１９】同じレベルの周波数ｆ₁ ，ｆ₂ の信号を入
力から与えると、フィルタ９１９ｂを通った信号は右下
がりのチルトがかかり（図３（ａ））、非線形回路９１
５で相互混変調歪が与えられる。チルトがある場合の相
互混変調歪成分は「ＣＨＶシステム技術講座／吉田進著
（共同聴視出版）ｐ５６〜ｐ５８」に記載されており、
フラットの時のその歪率Ｋ，周波数ｆ₁ のチルト量ａ，
周波数ｆ₂ のチルト量ｂ，その歪みの周波数のチルト量
ｘをもちいて相互混変調歪率が記述される。例えば、周
波数２ｆ₂ ±ｆ₁ の歪成分Ａ₁ や周波数ｆ₂ ±ｆ₁ の歪
成分Ａ₂ についてはつぎの式（１），（２）で示され
る。

【００２０】 Ａ₁ ＝Ｋ₁ −２ａ−ｂ＋ｘ …（１） Ａ₂ ＝Ｋ₂ −ａ−ｂ＋ｘ …（２） そして、フィルタ９１９ａを通ることで、周波数ｆ₁ ，
ｆ₂ の信号は同じレベルになり、また、高周波側の歪成
分が低周波側よりも相対的に大きくなって回路９０１に
出力される（図３（ｂ））。例えば、周波数ｆ₂ ±ｆ₁
の歪成分についていえば、周波数ｆ₂ ＋ｆ₁ の歪成分の
方が周波数ｆ₂ −ｆ₁ のものよりもレベルが相対的に大
きいものになって出力される。

【００２１】図４はフィルタ９１９ｂに右上がりの傾斜
を持たせた場合について基本波とそれによって歪が生じ
るようすを示している。この場合の動作も上記図４の場
合と同様であるが、フィルタの特性の相違が現れる。同
じレベルの周波数ｆ₁ ，ｆ₂の信号を入力から与える
と、フィルタ９１９ｂを通った信号は右上がりのチルト
がかかる（図４（ａ））。フィルタ９１９ａを通ること
で、周波数ｆ₁ ，ｆ₂ の信号は同じレベルになり、ま
た、低周波側の歪成分が高周波側よりも相対的に大きく
なって次段の回路９０１に出力される（図４（ｂ））。

【００２２】このように、非線形回路９１５の入出力に
互いに逆の特性の所定の周波数特性を持つフィルタを設
けることで、基本信号の相対的なレベルを変えずに歪発
生回路９１５で得られる歪成分に対しフィルタ９１９ｂ
に応じた周波数依存性を持たせることができる。即ち、
基本信号については広い範囲で周波数特性を平坦にたも
ちつつ、歪成分については周波数依存性を持せて歪み補
償ができる。そのため、次段の回路９０１の非線形性に
周波数依存性があったとしても、フィルタ９１９ｂの特
性をそれに応じたものにしておくことで周波数依存性が
キャンセルされ、歪補償の対象となる回路９０１の非線
形性をよりリニアなものに改善することができる。

【００２３】また、前述の従来例のような並列型の回路
構成との比較から明らかなように、遅延線の位相調整を
必要とせず、簡単な回路構成で周波数依存性をもつ非線
形性の改善が可能である。そのため、ＣＡＴＶなどの多
重アナログ画像信号のように高周波広帯域の信号伝送に
有利に用いることができる。

【００２４】図５は、回路１０２の具体的な構成例を示
したものである。非線形回路９１５は、ＦＥＴを用いて
構成され、このＦＥＴは入出力に非線形性が現れるバイ
アス点にバイアスされる。フィルタ９１９ｂ，９１９ａ
は、Ｒ，Ｌ，Ｃで構成され、所定のチルト量になるよう
に周波数特性に傾斜を持たせるようにいる。この回路を
送信用半導体レーザＬＤのドライブに応用した例を示し
たものが図６である。

【００２５】そして、図７は、フィルタ９１９ｂ，９１
９ａのチルト量をかえた場合について複合相互変調歪み
の測定結果を示したものである。この測定は、高周波入
力（ＲＦ入力）としてＭＳＧから４０chの信号（９１．
２５ＭＨｚ〜３３１．２５ＭＨｚ，信号レベル１０dBmV
／ch）を与え、半導体レーザＬＤをフォトダイオードで
検出しアンプ９３７で増幅した信号出力をスペアナにて
行った。フィルタ９１９ｂ，９１９ａを交換・挿入する
ことによって、フィルタ９１９ｂの出力における「１ch
の信号レベル−４０chの信号レベル」の値（チルト量）
を＋３ｄＢ（図３の場合に相当），０ｄＢ（図２の場合
に相当），−３ｄＢ（図４の場合に相当）として、信号
の１ch（９１．２５ＭＨｚ）及び４０ch（３３１．２５
ＭＨｚ）についてチルト量に対する複合相互変調歪（Ｃ
ＳＯ）の関係を得た。

【００２６】半導体レーザＬＤは高周波になるにつれ歪
み量が増加するのであるが、測定結果から明らかなよう
に、フィルタ９１９ｂが図３のような右下がりのチルト
をかけるものであれば、高周波側で歪みを多く発生させ
て補償し得るので、４０ch側においてＣＳＯが改善され
る。１ｄＢ程度のチルトにより半導体レーザＬＤのＣＳ
Ｏの周波数特性が補償され得る、と考えられる。

【００２７】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。

【００２８】図５は、ＦＥＴで非線形回路９１５を構成
した例を示したが、ダイオードで構成することもでき
る。例えば、図８のようにダイオードを用いて構成にす
れば、基本信号については広い範囲で平坦な周波数特性
を持つとともに、歪み成分については周波数依存性を持
たせることができる。また、大信号動作でも、歪み補償
の対象となる回路に周波数依存性を持つ非線形性の改善
をなし得る。

【００２９】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、歪み発生手
段の入出力に逆のチルトをかける第１及び第２のチルト
手段を備えていることから、基本信号については平坦さ
を保ったままで、第１及び第２のチルト手段の周波数特
性に応じて発生する歪み量に変化を与えることができる
ので、出力信号に周波数に依存した歪を与えることがで
き、被補償回路に周波数依存性があっても、その出力を
線形化し非線形性の改善をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の歪発生回路の構成の概要を示した図。

【図２】フィルタ９１９ｂがない場合であり（即ち従来
例と同様）、同じレベルの周波数ｆ₁ ，ｆ₂ の信号を入
力から与えたときの分布の一例を示した図。

【図３】フィルタ９１９ｂに右下がりの傾斜を持たせた
場合について基本波とそれによって歪が生じるようすを
示した図。

【図４】フィルタ９１９ｂに右上がりの傾斜を持たせた
場合について基本波とそれによって歪が生じるようすを
示した図。

【図５】本発明の歪発生回路の具体的な構成例を示した
図。

【図６】送信用半導体レーザＬＤのドライブに応用した
例を示した図。

【図７】チルト量をかえた場合について複合相互変調歪
みの測定結果を示した図。

【図８】非線形回路９１５の他の構成例を示した図。

【図９】従来の回路を模式的に示した図。

【図１０】従来の回路を模式的に示した図。

【符号の説明】 １０２…歪発生回路、９０１…歪み補償の対象となる回
路、９１９ａ，９１９ｂ…フィルタ、９１５…非線形回
路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非線形な入出力特性をもつ被補償回路の
   前段に設けられ、前記被補償回路の出力の非線形性を打
   ち消すような歪み成分を発生する歪発生回路であって、 前記被補償回路の入出力特性とは逆の非線形性を有する
   非線形デバイスを含んで構成された歪み発生手段と、 入力信号に所定のチルトをかけて前記歪み発生手段にあ
   たえる第１のチルト手段と、 前記歪み発生手段からの信号に、前記第１のチルト手段
   とは逆のチルトをかけて出力する第２のチルト手段とを
   備えた歪発生回路。
2. 【請求項２】 前記被補償回路は、送信用半導体レーザ
   を含んで構成された光送信回路であり、前記第１のチル
   ト手段は右下がりチルトをかけ、前記第２のチルト手段
   は右上がりのチルトをかけることを特徴とする請求項１
   記載の歪発生回路。