JPH07183729A - 電力増幅器 - Google Patents
電力増幅器Info
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- JPH07183729A JPH07183729A JP6288939A JP28893994A JPH07183729A JP H07183729 A JPH07183729 A JP H07183729A JP 6288939 A JP6288939 A JP 6288939A JP 28893994 A JP28893994 A JP 28893994A JP H07183729 A JPH07183729 A JP H07183729A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3223—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using feed-forward
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
- H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
- H03F1/0294—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using vector summing of two or more constant amplitude phase-modulated signals
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- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Amplitude Modulation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】位相及び振幅被変調信号を高い効率で発生する
ための装置を提供する。 【構成】本発明の一実施例によれば、低電力の振幅及び
位相変調された入力信号から出力信号を発生する、利得
係数がＧの電力増幅器が提供される。電力増幅器は、第
１、第２定包絡線信号を発生する。各定包絡線信号は入
力信号と同じ周波数を備えている。第１定包絡線信号
は、第２定包絡線信号と同じ振幅であるが、入力信号の
振幅によって決まる量だけ、第２定包絡線信号と位相が
異なる。出力信号は、第１、第２定包絡線信号のベクト
ル加算によって発生する。増幅器は、入力信号と、出力
信号の振幅より１／Ｇ倍の振幅を有する信号との間にお
ける振幅差を求める働きをする、フィードバック・ルー
プを備えている。第１、第２定包絡線信号間における位
相差は、求められた振幅差を減少させるために変更され
る。本実施例では、入力信号と出力信号の間の位相差も
測定される。
ための装置を提供する。 【構成】本発明の一実施例によれば、低電力の振幅及び
位相変調された入力信号から出力信号を発生する、利得
係数がＧの電力増幅器が提供される。電力増幅器は、第
１、第２定包絡線信号を発生する。各定包絡線信号は入
力信号と同じ周波数を備えている。第１定包絡線信号
は、第２定包絡線信号と同じ振幅であるが、入力信号の
振幅によって決まる量だけ、第２定包絡線信号と位相が
異なる。出力信号は、第１、第２定包絡線信号のベクト
ル加算によって発生する。増幅器は、入力信号と、出力
信号の振幅より１／Ｇ倍の振幅を有する信号との間にお
ける振幅差を求める働きをする、フィードバック・ルー
プを備えている。第１、第２定包絡線信号間における位
相差は、求められた振幅差を減少させるために変更され
る。本実施例では、入力信号と出力信号の間の位相差も
測定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＲＦ増幅器に関するも
のであり、とりわけ、２つの定振幅位相変調信号の加算
を利用して、振幅変調信号を発生する増幅器に関するも
のである。
のであり、とりわけ、２つの定振幅位相変調信号の加算
を利用して、振幅変調信号を発生する増幅器に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】移動式ワイヤレス・フォン及びデータ通
信は、次第に普及している。しかし、これらの用途にお
いて、２つの特殊な問題が提起される。第１に、利用可
能なスペクトルが一般に不足しているため、情報を伝送
するＲＦ搬送波変調が要求する帯域幅は、可能な限り最
小にしなければならない。結果として、搬送波の振幅と
位相の両方（すなわち、周波数）を変調しなければなら
ない。送信機の出力段に過度な歪みが生じないようにし
て、被変調搬送波を増幅するには、出力段の増幅器に相
当な線形性の制約条件を課すことになる。
信は、次第に普及している。しかし、これらの用途にお
いて、２つの特殊な問題が提起される。第１に、利用可
能なスペクトルが一般に不足しているため、情報を伝送
するＲＦ搬送波変調が要求する帯域幅は、可能な限り最
小にしなければならない。結果として、搬送波の振幅と
位相の両方（すなわち、周波数）を変調しなければなら
ない。送信機の出力段に過度な歪みが生じないようにし
て、被変調搬送波を増幅するには、出力段の増幅器に相
当な線形性の制約条件を課すことになる。
【０００３】第２に、無線通信リンクの移動端末は、バ
ッテリによって電力供給を受けるので、移動式送信機の
電力効率が極めて重要になる。一般に、送信機の出力段
は、最大の電力消費部分であり、従って、この出力段の
改良が最も重要である。最も効率の良い電力増幅器の１
つは、出力トランジスタが、コレクタ・エミッタ電圧が
最低値の時点に限って電流を導通させる、ＣクラスのＲ
Ｆ増幅器である。あいにく、これらの増幅器は、極めて
非線形性が強く、かなりの振幅歪みを導入することにな
る。この歪みのため、Ｃクラス増幅器は、主として、Ｒ
Ｆ搬送波の振幅または「包絡線」が一定しており、従っ
て、こうした歪みの影響がない、ＦＭ送信機において利
用される。
ッテリによって電力供給を受けるので、移動式送信機の
電力効率が極めて重要になる。一般に、送信機の出力段
は、最大の電力消費部分であり、従って、この出力段の
改良が最も重要である。最も効率の良い電力増幅器の１
つは、出力トランジスタが、コレクタ・エミッタ電圧が
最低値の時点に限って電流を導通させる、ＣクラスのＲ
Ｆ増幅器である。あいにく、これらの増幅器は、極めて
非線形性が強く、かなりの振幅歪みを導入することにな
る。この歪みのため、Ｃクラス増幅器は、主として、Ｒ
Ｆ搬送波の振幅または「包絡線」が一定しており、従っ
て、こうした歪みの影響がない、ＦＭ送信機において利
用される。
【０００４】Ｃクラス増幅器のこの歪みを回避して、や
はり、線形振幅変調を可能にするための方法の１つは、
Ｃクラス増幅器を利用して、振幅の一定した２つの信号
を発生し、さらに、これらの信号を組み合わせることで
ある。２つの定振幅信号の相対位相を変調することによ
って、振幅変調が実施される。２つの信号を、それぞ
れ、Ｖ1及びＶ2で表すと、次のようになる： Ｖ1＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍｔ（ｔ）＋ａ（ｔ）］ （１） 及び、 Ｖ2＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍｔ（ｔ）−ａ（ｔ）］ （２） 「電力組み合わせ装置」によって、これら２つの信号を
ベクトル加算すると、位相及び振幅被変調搬送波Ｖout
＝２ｑ（ｔ）Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］が発生する
が、ここで、Ｖは、Ｖ1及びＶ2の両方の振幅であり、０
＜ｑ（ｔ）＜１である。また、ｍ（ｔ）及びｑ（ｔ）
は、結果生じる搬送波ｖの所望の位相及び振幅変調であ
り、ａ（ｔ）及び−ａ（ｔ）は、２つの定包絡線成分Ｖ
1及びＶ2の追加位相変調である。電力組み合わせ装置
が、Ｖ1及びＶ2をベクトル加算することによって、出力
信号Ｖを発生する場合、結果生じる振幅変調ｑ（ｔ）
は、ｑ（ｔ）＝ｃｏｓ［ａ（ｔ）］になる。電力組み合
わせ装置が、Ｖ1及びＶ2をベクトル減算する場合、ｑ
（ｔ）は、ｑ（ｔ）＝ｓｉｎ［ａ（ｔ）］になる。
はり、線形振幅変調を可能にするための方法の１つは、
Ｃクラス増幅器を利用して、振幅の一定した２つの信号
を発生し、さらに、これらの信号を組み合わせることで
ある。２つの定振幅信号の相対位相を変調することによ
って、振幅変調が実施される。２つの信号を、それぞ
れ、Ｖ1及びＶ2で表すと、次のようになる： Ｖ1＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍｔ（ｔ）＋ａ（ｔ）］ （１） 及び、 Ｖ2＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍｔ（ｔ）−ａ（ｔ）］ （２） 「電力組み合わせ装置」によって、これら２つの信号を
ベクトル加算すると、位相及び振幅被変調搬送波Ｖout
＝２ｑ（ｔ）Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］が発生する
が、ここで、Ｖは、Ｖ1及びＶ2の両方の振幅であり、０
＜ｑ（ｔ）＜１である。また、ｍ（ｔ）及びｑ（ｔ）
は、結果生じる搬送波ｖの所望の位相及び振幅変調であ
り、ａ（ｔ）及び−ａ（ｔ）は、２つの定包絡線成分Ｖ
1及びＶ2の追加位相変調である。電力組み合わせ装置
が、Ｖ1及びＶ2をベクトル加算することによって、出力
信号Ｖを発生する場合、結果生じる振幅変調ｑ（ｔ）
は、ｑ（ｔ）＝ｃｏｓ［ａ（ｔ）］になる。電力組み合
わせ装置が、Ｖ1及びＶ2をベクトル減算する場合、ｑ
（ｔ）は、ｑ（ｔ）＝ｓｉｎ［ａ（ｔ）］になる。
【０００５】以下の論述の全てにおいて、位相変調ｍ
（ｔ）、振幅変調ｑ（ｔ）、及び、位相変調ａ（ｔ）の
帯域幅は、搬送波周波数の何分の１にしかならないもの
と仮定する。
（ｔ）、振幅変調ｑ（ｔ）、及び、位相変調ａ（ｔ）の
帯域幅は、搬送波周波数の何分の１にしかならないもの
と仮定する。
【０００６】電力組み合わせ装置の出力において所望の
信号Ｖout＝２ｑ（ｔ）Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］を
生じることになる、２つの信号Ｖ1＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋
ｍ（ｔ）＋ａ（ｔ）］及びＶ2＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ
（ｔ）−ａ（ｔ）］を発生する方法は、先行技術におい
て既知のところである。例えば、１９９０年２月のＦ．
Ｊ．Ｃａｓａｄｅｖａｌｌによる「ＲＦ Ｄｅｓｉｇ
ｎ」、４１〜４８頁によれば、所望の位相及び振幅被変
調出力信号の低電力、低周波数ω’バージョンで始め
て、成分Ｖ1及びＶ2が得られる。Ｃａｓａｄｅｖａｌｌ
は、信号ｖ’in＝ｑ（ｔ）Ｖinｓｉｎ［ω’ｔ＋ｍ
（ｔ）］を発生した。ここで、ω’＜＜ω、すなわち、
最終搬送波周波数である。この信号は、デジタル化さ
れ、デジタル信号プロセッサを利用して、Ｖ1を表す直
角座標成分Ｉ1、Ｑ1、及び、Ｖ2を表すＩ2、Ｑ2を発生
するが、低周波数ω’におけるものである。従って、
ｖ’inは、ＲＦ発振器、移相器、及び、ミキサを用いて
アップ・コンバートされる。これは、Ｉ成分及びＱ成分
の２つの集合を周波数ωにアップ・コンバートすること
によって実施される。次に、アップ・コンバート済みの
Ｉ及びＱを合計することによって、定包絡線成分Ｖ1及
びＶ2が発生し、次に、これを利用して、２つの効率の
高い増幅器が駆動され、さらに、この増幅器によって、
電力組み合わせ装置が駆動される。
信号Ｖout＝２ｑ（ｔ）Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］を
生じることになる、２つの信号Ｖ1＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋
ｍ（ｔ）＋ａ（ｔ）］及びＶ2＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ
（ｔ）−ａ（ｔ）］を発生する方法は、先行技術におい
て既知のところである。例えば、１９９０年２月のＦ．
Ｊ．Ｃａｓａｄｅｖａｌｌによる「ＲＦ Ｄｅｓｉｇ
ｎ」、４１〜４８頁によれば、所望の位相及び振幅被変
調出力信号の低電力、低周波数ω’バージョンで始め
て、成分Ｖ1及びＶ2が得られる。Ｃａｓａｄｅｖａｌｌ
は、信号ｖ’in＝ｑ（ｔ）Ｖinｓｉｎ［ω’ｔ＋ｍ
（ｔ）］を発生した。ここで、ω’＜＜ω、すなわち、
最終搬送波周波数である。この信号は、デジタル化さ
れ、デジタル信号プロセッサを利用して、Ｖ1を表す直
角座標成分Ｉ1、Ｑ1、及び、Ｖ2を表すＩ2、Ｑ2を発生
するが、低周波数ω’におけるものである。従って、
ｖ’inは、ＲＦ発振器、移相器、及び、ミキサを用いて
アップ・コンバートされる。これは、Ｉ成分及びＱ成分
の２つの集合を周波数ωにアップ・コンバートすること
によって実施される。次に、アップ・コンバート済みの
Ｉ及びＱを合計することによって、定包絡線成分Ｖ1及
びＶ2が発生し、次に、これを利用して、２つの効率の
高い増幅器が駆動され、さらに、この増幅器によって、
電力組み合わせ装置が駆動される。
【０００７】このアプローチには、いくつかの欠点があ
る。第１に、回路構成が極めて複雑である。第２に、ミ
キサ及び電力増幅器における位相または振幅誤差が、電
力組み合わせ装置の出力に歪みとして生じることにな
る。第３に、この回路は、入力周波数が、デジタイザ及
びデジタル信号プロセッサの速度に整合するように低く
なければならないので、簡単に、従来のＲＦ電力増幅器
に取って代わることはできない。
る。第１に、回路構成が極めて複雑である。第２に、ミ
キサ及び電力増幅器における位相または振幅誤差が、電
力組み合わせ装置の出力に歪みとして生じることにな
る。第３に、この回路は、入力周波数が、デジタイザ及
びデジタル信号プロセッサの速度に整合するように低く
なければならないので、簡単に、従来のＲＦ電力増幅器
に取って代わることはできない。
【０００８】この問題に対する先行技術による第２の解
決策が、１９７４年１２月のＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、１
９４２〜１９４５頁にＤ．Ｃ．Ｃｏｘによって提案され
ている。このシステムは、最終周波数ωにおける低電
力、位相及び振幅被変調入力信号ｖin＝ｑ（ｔ）Ｖinｓ
ｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］から始めて、ａ（ｔ）＝ａｒｃ
ｓｉｎ［ｑ（ｔ）］を発生する。この信号は、リミッタ
及び包絡線検出器によって並列処理すると、それぞれ、
定包絡線の、位相変調だけした信号ｕ＝Ｕｓｉｎ［ωｔ
＋ｍ（ｔ）］、及び、振幅変調ｑ（ｔ）のベース・バン
ド複製が発生することになる。位相検出器に送り込む位
相変調器を含むフィードバック・ループも利用される。
位相変調器は、増幅された誤差信号によってリミッタか
らの信号（ｕ＝Ｕｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］）に変調を
施し、位相検出器の出力がｑ（ｔ）に追従するようにす
る。これは、逆正弦関数を意味するので、位相変調器の
入力における信号は、定包絡線増幅器によって増幅され
ると、Ｖ1＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）＋ａ（ｔ）］に
なるが、ここで、ａ（ｔ）＝ａｒｃｓｉｎ［ｑ（ｔ）］
である。位相角が−ａ（ｔ）の信号Ｖ2も、同様にして
導き出される。
決策が、１９７４年１２月のＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、１
９４２〜１９４５頁にＤ．Ｃ．Ｃｏｘによって提案され
ている。このシステムは、最終周波数ωにおける低電
力、位相及び振幅被変調入力信号ｖin＝ｑ（ｔ）Ｖinｓ
ｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］から始めて、ａ（ｔ）＝ａｒｃ
ｓｉｎ［ｑ（ｔ）］を発生する。この信号は、リミッタ
及び包絡線検出器によって並列処理すると、それぞれ、
定包絡線の、位相変調だけした信号ｕ＝Ｕｓｉｎ［ωｔ
＋ｍ（ｔ）］、及び、振幅変調ｑ（ｔ）のベース・バン
ド複製が発生することになる。位相検出器に送り込む位
相変調器を含むフィードバック・ループも利用される。
位相変調器は、増幅された誤差信号によってリミッタか
らの信号（ｕ＝Ｕｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］）に変調を
施し、位相検出器の出力がｑ（ｔ）に追従するようにす
る。これは、逆正弦関数を意味するので、位相変調器の
入力における信号は、定包絡線増幅器によって増幅され
ると、Ｖ1＝Ｖｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）＋ａ（ｔ）］に
なるが、ここで、ａ（ｔ）＝ａｒｃｓｉｎ［ｑ（ｔ）］
である。位相角が−ａ（ｔ）の信号Ｖ2も、同様にして
導き出される。
【０００９】このアプローチには、２つの欠点がある。
第１に、搬送波が、ＢＰＳＫ及びＱＰＳＫのように、一
時的にゼロ振幅であると仮定する変調案には適合しな
い。ｕ＝Ｕｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］を供給するリミッ
タは、搬送波のゼロ振幅期間に、その出力信号の損失を
生じる。第２に、電力増幅器の振幅または位相誤差が、
電力組み合わせ装置の出力に歪みとして生じることにな
る。
第１に、搬送波が、ＢＰＳＫ及びＱＰＳＫのように、一
時的にゼロ振幅であると仮定する変調案には適合しな
い。ｕ＝Ｕｓｉｎ［ωｔ＋ｍ（ｔ）］を供給するリミッ
タは、搬送波のゼロ振幅期間に、その出力信号の損失を
生じる。第２に、電力増幅器の振幅または位相誤差が、
電力組み合わせ装置の出力に歪みとして生じることにな
る。
【００１０】この問題を解決する先行技術による第３の
解決策が、１９７５年１１月のＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａ
ｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、
１２８１〜１２８７頁の「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｓｉｎ
ｇａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｏｍｂ
ｉｎａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｌｉｎｅａｒ Ａｍｐｌｉｆ
ｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｃｏ
ｍｐｏｎｅｎｔｓ」において、Ｄ．Ｃ．Ｃｏｘ及びＲ．
Ｐ．Ｌｅｃｋによって提案されている。このシステム
は、周波数逓倍を利用している点を除けば、上述のＣｏ
ｘの論文とほぼ同じ方法を利用している。周波数逓倍に
よって、動作範囲が狭くなるので、従って、位相変調器
の線形性が向上する。位相変調器は、動作周波数の１／
３に等しい周波数（ω／３）で駆動されるので、その出
力周波数は、周波数逓倍器によって、３〜ω倍されるこ
とになる。周波数逓倍によって、位相変化が増大するの
で、位相変調器は、ａ（ｔ）において必要とされる位相
角範囲の１／３にわたって動作する。あいにく、このア
プローチは、Ｃｏｘのもとの提案に関連して述べたのと
同じ問題に悩まされることになる。
解決策が、１９７５年１１月のＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａ
ｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、
１２８１〜１２８７頁の「Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｓｉｎ
ｇａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｏｍｂ
ｉｎａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｌｉｎｅａｒ Ａｍｐｌｉｆ
ｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｃｏ
ｍｐｏｎｅｎｔｓ」において、Ｄ．Ｃ．Ｃｏｘ及びＲ．
Ｐ．Ｌｅｃｋによって提案されている。このシステム
は、周波数逓倍を利用している点を除けば、上述のＣｏ
ｘの論文とほぼ同じ方法を利用している。周波数逓倍に
よって、動作範囲が狭くなるので、従って、位相変調器
の線形性が向上する。位相変調器は、動作周波数の１／
３に等しい周波数（ω／３）で駆動されるので、その出
力周波数は、周波数逓倍器によって、３〜ω倍されるこ
とになる。周波数逓倍によって、位相変化が増大するの
で、位相変調器は、ａ（ｔ）において必要とされる位相
角範囲の１／３にわたって動作する。あいにく、このア
プローチは、Ｃｏｘのもとの提案に関連して述べたのと
同じ問題に悩まされることになる。
【００１１】この問題を解決する先行技術による第４の
試みが、１９８２年４月４〜７日の、Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｓｏｕｔｈ
ｅａｓｔｃｏｎ ’８２におけるＬｅｏｎ Ｃｏｕｃｈ
による「Ａ ＶＨＦ Ｌｉｎｃ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」
に解説されている。このシステムの場合、アナログ信号
処理を利用して、Ｃａｓａｄｅｖａｌｌの参考文献に解
説のものと類似の方法で、Ｖ1及びＶ2の両方のＩ及びＱ
成分を発生する。該回路は、まず、入力信号を制限位相
被変調信号とベースバンド包絡線信号に分割する。包絡
線信号は、二乗回路及び平方根回路を含む、各種回路に
よる作用を受ける。この解決策には、Ｃｏｘによる教示
のシステムと同じ欠点がある。さらに、システムのコス
ト及び複雑さを増すことになる、アナログ二乗回路及び
アナログ平方根回路が必要とされる。
試みが、１９８２年４月４〜７日の、Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｓｏｕｔｈ
ｅａｓｔｃｏｎ ’８２におけるＬｅｏｎ Ｃｏｕｃｈ
による「Ａ ＶＨＦ Ｌｉｎｃ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」
に解説されている。このシステムの場合、アナログ信号
処理を利用して、Ｃａｓａｄｅｖａｌｌの参考文献に解
説のものと類似の方法で、Ｖ1及びＶ2の両方のＩ及びＱ
成分を発生する。該回路は、まず、入力信号を制限位相
被変調信号とベースバンド包絡線信号に分割する。包絡
線信号は、二乗回路及び平方根回路を含む、各種回路に
よる作用を受ける。この解決策には、Ｃｏｘによる教示
のシステムと同じ欠点がある。さらに、システムのコス
ト及び複雑さを増すことになる、アナログ二乗回路及び
アナログ平方根回路が必要とされる。
【００１２】最後に、１９９２年のＩＥＥＥ Ｖｅｈｉ
ｃｕｌａｒ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ Ｄｉｇｅｓｔ、７５９〜７６３頁におけるＡ．Ｂａ
ｔｅｍａｎによる「Ｔｈｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ａｎａ
ｌｏｇｕｅ ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ Ｕｎｉｖｅｒｓａ
ｌ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ（ＣＡＬＬＵＭ）」には、入力
信号のベースバンドＩ及びＱ成分からＶ1及びＶ2を発生
するシステムが教示されている。この回路の場合、２つ
の電圧制御発振器（ＶＣＯ）によって、低電力バージョ
ンのＶ1及びＶ2が発生する。各ＶＣＯの周波数制御入力
が駆動されるので、Ｖ1及びＶ2に関して、適正な周波数
及び位相が生じる。これは、Ｖ1及びＶ2の加算によって
得られた出力信号からＩ及びＱ信号を発生することによ
って行われる。これらのＩ及びＱ信号は、もとのＩ及び
Ｑ信号と比較される。比較信号間の誤差は、増幅され
て、ＶＣＯ周波数制御入力を駆動し、誤差を強制的にゼ
ロにする。
ｃｕｌａｒ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ Ｄｉｇｅｓｔ、７５９〜７６３頁におけるＡ．Ｂａ
ｔｅｍａｎによる「Ｔｈｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ａｎａ
ｌｏｇｕｅ ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ Ｕｎｉｖｅｒｓａ
ｌ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ（ＣＡＬＬＵＭ）」には、入力
信号のベースバンドＩ及びＱ成分からＶ1及びＶ2を発生
するシステムが教示されている。この回路の場合、２つ
の電圧制御発振器（ＶＣＯ）によって、低電力バージョ
ンのＶ1及びＶ2が発生する。各ＶＣＯの周波数制御入力
が駆動されるので、Ｖ1及びＶ2に関して、適正な周波数
及び位相が生じる。これは、Ｖ1及びＶ2の加算によって
得られた出力信号からＩ及びＱ信号を発生することによ
って行われる。これらのＩ及びＱ信号は、もとのＩ及び
Ｑ信号と比較される。比較信号間の誤差は、増幅され
て、ＶＣＯ周波数制御入力を駆動し、誤差を強制的にゼ
ロにする。
【００１３】このアプローチにも２つの欠点がある。第
１に、完全な４象限動作の場合、ＣＡＬＬＵＭ変調器
は、該論文には記載されていないスイッチング・マトリ
ックスによって補足しなければならない。さらに、ＣＡ
ＬＬＵＭ変調器は、ベースバンドＩ及びＱ入力を必要と
するので、簡単に従来の電力増幅器に取って代わること
ができない。
１に、完全な４象限動作の場合、ＣＡＬＬＵＭ変調器
は、該論文には記載されていないスイッチング・マトリ
ックスによって補足しなければならない。さらに、ＣＡ
ＬＬＵＭ変調器は、ベースバンドＩ及びＱ入力を必要と
するので、簡単に従来の電力増幅器に取って代わること
ができない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、本発明の目的
は、位相及び振幅被変調信号を高い効率で発生するため
の改良形回路を提供することにある。
は、位相及び振幅被変調信号を高い効率で発生するため
の改良形回路を提供することにある。
【００１５】本発明のもう１つの目的は、電力増幅器に
おける振幅または位相誤差が、電力組み合わせ装置の出
力において、歪みとして生じることのない、変調回路を
提供することにある。
おける振幅または位相誤差が、電力組み合わせ装置の出
力において、歪みとして生じることのない、変調回路を
提供することにある。
【００１６】本発明のさらにもう１つの目的は、簡単に
従来のＲＦ電力増幅器に取って代わることの可能な変調
回路を提供することにある。
従来のＲＦ電力増幅器に取って代わることの可能な変調
回路を提供することにある。
【００１７】本発明の以上の及びその他の目的について
は、当該技術の熟練者には、本発明に関する以下の詳細
な説明及び添付の図面から明らかになるであろう。
は、当該技術の熟練者には、本発明に関する以下の詳細
な説明及び添付の図面から明らかになるであろう。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、低電力の振幅
及び位相被変調信号である入力信号から出力信号を発生
するための、利得係数がＧの電力増幅器である。該電力
増幅器は、第１と第２の定包絡線信号を発生する。各定
包絡線信号は、前記入力信号と同じ周波数を備えてい
る。第１の定包絡線信号は、第２の定包絡線信号と同じ
振幅であるが、入力信号の振幅によって決まる量だけ、
第２の定包絡線信号と位相が異なる。出力信号は、第１
と第２の定包絡線信号のベクトル加算によって発生す
る。増幅器は、入力信号と、出力信号の振幅よりＧ倍小
さい振幅の信号との間における振幅差を求める働きをす
る、利得フィードバック・ループを備えている。第１と
第２の定包絡線信号間における位相差は、求められた振
幅差を減少させるために、変更される。本発明の実施例
の１つでは、入力信号と出力信号の間の位相差も測定さ
れる。この位相差を利用して、入力信号と出力信号の間
で測定された位相差を排除するため、両方の定包絡線信
号に加算される、位相インクリメントが決定される。
及び位相被変調信号である入力信号から出力信号を発生
するための、利得係数がＧの電力増幅器である。該電力
増幅器は、第１と第２の定包絡線信号を発生する。各定
包絡線信号は、前記入力信号と同じ周波数を備えてい
る。第１の定包絡線信号は、第２の定包絡線信号と同じ
振幅であるが、入力信号の振幅によって決まる量だけ、
第２の定包絡線信号と位相が異なる。出力信号は、第１
と第２の定包絡線信号のベクトル加算によって発生す
る。増幅器は、入力信号と、出力信号の振幅よりＧ倍小
さい振幅の信号との間における振幅差を求める働きをす
る、利得フィードバック・ループを備えている。第１と
第２の定包絡線信号間における位相差は、求められた振
幅差を減少させるために、変更される。本発明の実施例
の１つでは、入力信号と出力信号の間の位相差も測定さ
れる。この位相差を利用して、入力信号と出力信号の間
で測定された位相差を排除するため、両方の定包絡線信
号に加算される、位相インクリメントが決定される。
【００１９】
【実施例】次に、本発明による電力増幅器１００のブロ
ック図である図１を参照する。電力増幅器１００は、ま
ず、リミッタ１０１及び包絡線検出器１０２を利用し
て、低電力入力信号ｖin＝ｑ（ｔ）Ｖinｓｉｎ［ω
（ｔ）＋ｍ（ｔ）］の位相変調と振幅変調を分離する。
リミッタが適正に働く場合、入力波形の包絡線は、ゼロ
にまで減少してはならない。リミッタ１０１の出力は、
入力信号ｖinと位相変調は同じであるが、定包絡線の信
号である。リミッタ１０１の出力は、第１の定包絡線信
号になり、移相器１２８によって９０度移相したリミッ
タ１０１の出力は、第２の定包絡線信号になる。リミッ
タ１０１の出力は、電圧制御式利得セル１０３を介し
て、総和回路１０６及び１０７の第１の入力１０４及び
１０５に送られる。総和回路１０６は、第１と第２の定
包絡線信号の重み付き和である信号を発生し、その重み
係数は、利得セル１０３及び１０８によって導入され
る。リミッタ１０１の出力は、９０度移相器１２８及び
電圧制御式利得セル１０８を介して、総和回路１０６の
第２の入力にも送られる。この信号は、利得が１の反転
増幅器１１０を介して総和回路１０７の第２の入力１１
１にも送られる。総和回路１０７は、第１と第２の反転
定包絡線信号の重み付き差を発生する。この場合、重み
係数は、総和回路１０６によって用いられるものと同じ
である。
ック図である図１を参照する。電力増幅器１００は、ま
ず、リミッタ１０１及び包絡線検出器１０２を利用し
て、低電力入力信号ｖin＝ｑ（ｔ）Ｖinｓｉｎ［ω
（ｔ）＋ｍ（ｔ）］の位相変調と振幅変調を分離する。
リミッタが適正に働く場合、入力波形の包絡線は、ゼロ
にまで減少してはならない。リミッタ１０１の出力は、
入力信号ｖinと位相変調は同じであるが、定包絡線の信
号である。リミッタ１０１の出力は、第１の定包絡線信
号になり、移相器１２８によって９０度移相したリミッ
タ１０１の出力は、第２の定包絡線信号になる。リミッ
タ１０１の出力は、電圧制御式利得セル１０３を介し
て、総和回路１０６及び１０７の第１の入力１０４及び
１０５に送られる。総和回路１０６は、第１と第２の定
包絡線信号の重み付き和である信号を発生し、その重み
係数は、利得セル１０３及び１０８によって導入され
る。リミッタ１０１の出力は、９０度移相器１２８及び
電圧制御式利得セル１０８を介して、総和回路１０６の
第２の入力にも送られる。この信号は、利得が１の反転
増幅器１１０を介して総和回路１０７の第２の入力１１
１にも送られる。総和回路１０７は、第１と第２の反転
定包絡線信号の重み付き差を発生する。この場合、重み
係数は、総和回路１０６によって用いられるものと同じ
である。
【００２０】総和回路１０６及び１０７の出力は、それ
ぞれ、リミッタ１１２及び１１３を介して、それぞれ、
２つの電力増幅器１１４及び１１５の一方を駆動する。
リミッタ１１２及び１１３は、電力増幅器が定振幅信号
によって駆動されることを保証する。電力組み合わせ回
路１１６において、２つの電力増幅器の定包絡線出力Ｖ
1及びＶ2を組み合わせることにより、アンテナまたは他
の有効な負荷に供給する単一の振幅及び位相被変調出力
信号Ｖoutが得られる。
ぞれ、リミッタ１１２及び１１３を介して、それぞれ、
２つの電力増幅器１１４及び１１５の一方を駆動する。
リミッタ１１２及び１１３は、電力増幅器が定振幅信号
によって駆動されることを保証する。電力組み合わせ回
路１１６において、２つの電力増幅器の定包絡線出力Ｖ
1及びＶ2を組み合わせることにより、アンテナまたは他
の有効な負荷に供給する単一の振幅及び位相被変調出力
信号Ｖoutが得られる。
【００２１】電力組み合わせ装置を構成するやり方につ
いては、さらに詳細に後述する。ここでの検討のために
は、電力組み合わせ装置１１６が、電力増幅器１１４及
び１１５の出力をベクトル加算することに言及すれば十
分である。
いては、さらに詳細に後述する。ここでの検討のために
は、電力組み合わせ装置１１６が、電力増幅器１１４及
び１１５の出力をベクトル加算することに言及すれば十
分である。
【００２２】電力組み合わせ装置の出力Ｖoutは、減衰
器１１７を介して、包絡線検出器１１８に送られ、該検
出器は、減衰した出力信号Ｖoutの振幅変調包絡線に等
しいベースバンド信号Ｖ118を発生する。減衰器１１７
の減衰は、回路の所望の総電圧利得Ｇに等しい。包絡線
検出器１０２は、入力信号ｖinの振幅変調包絡線に等し
いベースバンド信号Ｖ102を発生する。この２つのベー
スバンド信号は、相補出力Ｘ及びＹを備えた高利得差動
増幅器１１９において比較される。留意しておくべき
は、電力組み合わせ装置１１６は、Ｖ1及びＶ2のベクト
ル和またはベクトル差を求めることによって、Ｖ1及び
Ｖ2を組み合わせ、Ｖoutを生じさせることができるとい
う点である。出力Ｘ及びＹの電圧は、その依存関係に従
う： Ｖy＝Ｖｏ＋Ａｖd 及び Ｖx＝Ｖｏ−Ａｖd （１） この場合、Ｖoutは、Ｖ1及びＶ2のベクトル和である。
電力組み合わせ装置１１６が、ベクトル差を求めること
によって、信号を組み合わせる場合には、次のようにな
る： Ｖy＝Ｖｏ−Ａｖd 及び Ｖx＝Ｖｏ＋Ａｖd （２） ここで、ｖd＝Ｖ102−Ｖ118であり、Ａは増幅器１１９
の利得、Ｖ0はコモン・モード電圧である。従って、任
意のｖdに関して、Ｖx及びＶyの和は、２Ｖ0になる。ｖ
d＝０の場合、Ｖx＝Ｖy＝Ｖ0 である。さらに、総和器
１０６及び１０７からの電圧出力は、リミッタ１１２及
び１１３を飽和させるのに十分な高さになるように選択
される。電圧Ｖyは、電圧制御式利得セル１０３の制御
入力を駆動し、電圧Ｖxは、電圧制御式利得セル１０８
の制御入力を駆動する。このフィードバック・ループに
よって、電力増幅器における振幅誤差が、電力組み合わ
せ装置の出力に歪みとして生じないことが保証される。
器１１７を介して、包絡線検出器１１８に送られ、該検
出器は、減衰した出力信号Ｖoutの振幅変調包絡線に等
しいベースバンド信号Ｖ118を発生する。減衰器１１７
の減衰は、回路の所望の総電圧利得Ｇに等しい。包絡線
検出器１０２は、入力信号ｖinの振幅変調包絡線に等し
いベースバンド信号Ｖ102を発生する。この２つのベー
スバンド信号は、相補出力Ｘ及びＹを備えた高利得差動
増幅器１１９において比較される。留意しておくべき
は、電力組み合わせ装置１１６は、Ｖ1及びＶ2のベクト
ル和またはベクトル差を求めることによって、Ｖ1及び
Ｖ2を組み合わせ、Ｖoutを生じさせることができるとい
う点である。出力Ｘ及びＹの電圧は、その依存関係に従
う： Ｖy＝Ｖｏ＋Ａｖd 及び Ｖx＝Ｖｏ−Ａｖd （１） この場合、Ｖoutは、Ｖ1及びＶ2のベクトル和である。
電力組み合わせ装置１１６が、ベクトル差を求めること
によって、信号を組み合わせる場合には、次のようにな
る： Ｖy＝Ｖｏ−Ａｖd 及び Ｖx＝Ｖｏ＋Ａｖd （２） ここで、ｖd＝Ｖ102−Ｖ118であり、Ａは増幅器１１９
の利得、Ｖ0はコモン・モード電圧である。従って、任
意のｖdに関して、Ｖx及びＶyの和は、２Ｖ0になる。ｖ
d＝０の場合、Ｖx＝Ｖy＝Ｖ0 である。さらに、総和器
１０６及び１０７からの電圧出力は、リミッタ１１２及
び１１３を飽和させるのに十分な高さになるように選択
される。電圧Ｖyは、電圧制御式利得セル１０３の制御
入力を駆動し、電圧Ｖxは、電圧制御式利得セル１０８
の制御入力を駆動する。このフィードバック・ループに
よって、電力増幅器における振幅誤差が、電力組み合わ
せ装置の出力に歪みとして生じないことが保証される。
【００２３】ｖinが、振幅変調だけしか施されていない
ものと仮定する。電力組み合わせ装置１１６の出力電圧
Ｖoutは、電力組み合わせ装置１１６におけるＶ1及びＶ
2のベクトル加算の結果であると仮定する。出力搬送波
Ｖoutの振幅が、入力信号ｖinの振幅のＧ倍未満である
場合、包絡線検出器１１８によって発生する信号Ｖ118
は、包絡線検出器１０２によって発生する信号Ｖ102を
下回ることになる。このため、増幅器１１９の出力にお
いてＶyが増大し、Ｖxが減少することになる。結果とし
て、増幅器１１４及び１１５の出力間における位相角
が、小さくなる。この結果、電力組み合わせ装置の電圧
が高くなり、電力組み合わせ装置からの出力が低すぎる
場合の補正がなされる。電力組み合わせ装置１１６の出
力の振幅が、入力信号ｖinの振幅のＧ倍を超えると、Ｖ
yが減少し、Ｖxが増大して、Ｖ1とＶ2の間の位相角が大
きくなる。これによって、さらに、電力組み合わせ装置
１１６の出力の振幅が小さくなる。
ものと仮定する。電力組み合わせ装置１１６の出力電圧
Ｖoutは、電力組み合わせ装置１１６におけるＶ1及びＶ
2のベクトル加算の結果であると仮定する。出力搬送波
Ｖoutの振幅が、入力信号ｖinの振幅のＧ倍未満である
場合、包絡線検出器１１８によって発生する信号Ｖ118
は、包絡線検出器１０２によって発生する信号Ｖ102を
下回ることになる。このため、増幅器１１９の出力にお
いてＶyが増大し、Ｖxが減少することになる。結果とし
て、増幅器１１４及び１１５の出力間における位相角
が、小さくなる。この結果、電力組み合わせ装置の電圧
が高くなり、電力組み合わせ装置からの出力が低すぎる
場合の補正がなされる。電力組み合わせ装置１１６の出
力の振幅が、入力信号ｖinの振幅のＧ倍を超えると、Ｖ
yが減少し、Ｖxが増大して、Ｖ1とＶ2の間の位相角が大
きくなる。これによって、さらに、電力組み合わせ装置
１１６の出力の振幅が小さくなる。
【００２４】電力組み合わせ装置１１６の出力電圧が、
Ｖ1及びＶ2の減算によって生じたものである場合、増幅
器１１９の動作は、式（２）によって得られる。この場
合、出力信号の振幅が小さすぎると、Ｖyが減少し、Ｖx
が増大するので、振幅誤差が補正されることになる。
Ｖ1及びＶ2の減算によって生じたものである場合、増幅
器１１９の動作は、式（２）によって得られる。この場
合、出力信号の振幅が小さすぎると、Ｖyが減少し、Ｖx
が増大するので、振幅誤差が補正されることになる。
【００２５】増幅器１００の動作に関する説明におい
て、入力電圧ｖinには、振幅変調だけしか施されていな
いものと仮定された。すなわち、ｖinは、ゼロ位相変調
である。入力が位相角ｍ（ｔ）だけ変調された場合につ
いて考察する。すなわち、 ｖin＝ｑ（ｔ）Ｖｓｉｎ［ω（ｔ）＋ｍ（ｔ）］ リミッタ１０１と電力組み合わせ装置１１６の間の全て
の回路における遅延によって生じる、入力電圧ｖinと電
力組み合わせ装置１１６からの出力電圧との間における
一定の、あるいは、ゆっくりとした位相差の変化によっ
て、増幅器１００の動作が変化することはない。しか
し、増幅器１００の回路素子における動的寄生移相によ
って生じる、入力信号ｖinと電力組み合わせ装置１１６
の出力との間に付加される、高速で、振幅に依存した位
相誤差Ｆ（ｔ）が、増幅器の線形性を悪化させる。
て、入力電圧ｖinには、振幅変調だけしか施されていな
いものと仮定された。すなわち、ｖinは、ゼロ位相変調
である。入力が位相角ｍ（ｔ）だけ変調された場合につ
いて考察する。すなわち、 ｖin＝ｑ（ｔ）Ｖｓｉｎ［ω（ｔ）＋ｍ（ｔ）］ リミッタ１０１と電力組み合わせ装置１１６の間の全て
の回路における遅延によって生じる、入力電圧ｖinと電
力組み合わせ装置１１６からの出力電圧との間における
一定の、あるいは、ゆっくりとした位相差の変化によっ
て、増幅器１００の動作が変化することはない。しか
し、増幅器１００の回路素子における動的寄生移相によ
って生じる、入力信号ｖinと電力組み合わせ装置１１６
の出力との間に付加される、高速で、振幅に依存した位
相誤差Ｆ（ｔ）が、増幅器の線形性を悪化させる。
【００２６】増幅器の線形性は、位相制御ループを加え
ることによって改善することが可能である。振幅制御ル
ープとは対照的に、位相制御ループは、理想のケースに
は存在しないはずの位相誤差だけを補正しなければなら
ない、すなわち、補正の必要はわずかなはずである。本
発明の場合、位相を補正する２つの方法のいずれかを用
いることができる。第１の方法の場合、電力増幅器１１
４及び１１５に対する入力は、総和回路１０６及び１０
７の入力を制御する重み係数を変更することによって調
整される。第２の方法の場合、リミッタ１０１の出力の
位相を変更することによって、両方の入力の位相が変更
される。
ることによって改善することが可能である。振幅制御ル
ープとは対照的に、位相制御ループは、理想のケースに
は存在しないはずの位相誤差だけを補正しなければなら
ない、すなわち、補正の必要はわずかなはずである。本
発明の場合、位相を補正する２つの方法のいずれかを用
いることができる。第１の方法の場合、電力増幅器１１
４及び１１５に対する入力は、総和回路１０６及び１０
７の入力を制御する重み係数を変更することによって調
整される。第２の方法の場合、リミッタ１０１の出力の
位相を変更することによって、両方の入力の位相が変更
される。
【００２７】第１のタイプの位相制御ループを含む本発
明による増幅器２００が、図２に２００で示されてい
る。図１に示す回路素子に類似の機能を提供する図２の
回路素子は、図１に示すものとは１００ずつ異なる番号
が付されている。位相制御ループに関するものを除い
て、ここでは、これらの素子についてこれ以上詳細な説
明は行わない。基本的に、本発明のこの実施例では、増
幅器２１４及び２１５の出力間における位相角を変更す
ることによって、電力組み合わせ装置２１６の出力の振
幅を調整する１組の制御回路と、同じ方向において両方
の増幅器の出力の位相を変更することによって、位相誤
差を補償するもう１組の制御素子が得られる。
明による増幅器２００が、図２に２００で示されてい
る。図１に示す回路素子に類似の機能を提供する図２の
回路素子は、図１に示すものとは１００ずつ異なる番号
が付されている。位相制御ループに関するものを除い
て、ここでは、これらの素子についてこれ以上詳細な説
明は行わない。基本的に、本発明のこの実施例では、増
幅器２１４及び２１５の出力間における位相角を変更す
ることによって、電力組み合わせ装置２１６の出力の振
幅を調整する１組の制御回路と、同じ方向において両方
の増幅器の出力の位相を変更することによって、位相誤
差を補償するもう１組の制御素子が得られる。
【００２８】増幅器２００には、減衰器２１７及びリミ
ッタ２２４を介して、出力信号によって駆動される位相
検出器２２５が含まれている。リミッタ２２４は、振幅
変調を消去するが、所望の位相変調ｍ（ｔ）、並びに、
電力組み合わせ装置２１６からの出力電圧の任意の静的
位相遅延及び寄生位相変調Ｆ（ｔ）を維持する。位相検
出器２２５の他の入力は、リミッタ２０１から遅延補償
回路２２９を介して駆動される。回路２２９における移
相は、リミッタ２０１の出力電圧とリミッタ２２４の出
力電圧との間における静的位相差に等しくなるようにセ
ットされる。位相検出器２２５の両方の入力とも、所望
の位相変調ｍ（ｔ）が含まれるので、位相検出器２２５
が検分する位相差は、Ｆ（ｔ）だけであり、この場合、
Ｆ（ｔ）には、動的位相誤差と、遅延回路２２９による
不完全な静的位相誤差補償によって残された残留静的位
相誤差の両方が含まれている。フィルタ２２６によっ
て、位相検出器２２５の出力に低域通過フィルタリング
を施すと、Ｆ（ｔ）と同じ符号の誤差電圧ｅ（ｔ）が発
生する。増幅器２２３によって電圧ｅ（ｔ）を増幅する
と、相補出力Ｗ及びＺが得られる。
ッタ２２４を介して、出力信号によって駆動される位相
検出器２２５が含まれている。リミッタ２２４は、振幅
変調を消去するが、所望の位相変調ｍ（ｔ）、並びに、
電力組み合わせ装置２１６からの出力電圧の任意の静的
位相遅延及び寄生位相変調Ｆ（ｔ）を維持する。位相検
出器２２５の他の入力は、リミッタ２０１から遅延補償
回路２２９を介して駆動される。回路２２９における移
相は、リミッタ２０１の出力電圧とリミッタ２２４の出
力電圧との間における静的位相差に等しくなるようにセ
ットされる。位相検出器２２５の両方の入力とも、所望
の位相変調ｍ（ｔ）が含まれるので、位相検出器２２５
が検分する位相差は、Ｆ（ｔ）だけであり、この場合、
Ｆ（ｔ）には、動的位相誤差と、遅延回路２２９による
不完全な静的位相誤差補償によって残された残留静的位
相誤差の両方が含まれている。フィルタ２２６によっ
て、位相検出器２２５の出力に低域通過フィルタリング
を施すと、Ｆ（ｔ）と同じ符号の誤差電圧ｅ（ｔ）が発
生する。増幅器２２３によって電圧ｅ（ｔ）を増幅する
と、相補出力Ｗ及びＺが得られる。
【００２９】図１に示す電圧制御式利得セル１０８の機
能が、セル２０８及び２０８’の間で分割される。反転
増幅器２１０は、また、図１に示す反転増幅器１１０に
対して再位置決めされている。この結果、Ｖ206及びＶ
207の位相を前とは逆の方向において変更し、さらに、
同じ方向においても変更することが可能になる。図１に
示す電圧制御式利得セル１０３が、２つのセル２０３及
び２０３’に分割されている。セル２０３は、総和回路
２０６の入力２０４を駆動し、セル２０３’は、総和回
路２０７の入力２０５を駆動する。図１に示す増幅器１
１９の出力Ｙと電圧制御式利得セル１０３の入力１２０
の間には、もう１つの総和回路２２７が導入された。同
様に、増幅器２１９の出力Ｙとセル２０３’の入力２２
０’の間には、もう１つの総和回路２２７’が導入され
ている。総和回路２２７及び２２７’の第２の入力は、
それぞれ、増幅器の出力Ｗ及びＺに結合されている。こ
の接続は、増幅器２１９の出力電圧Ｖx及びＶy、及び、
増幅器２２３の出力電圧Ｖw及びＶzによって、総和回路
２０６及び２０７の入力２０４、２０５、２０９、２１
１における電圧の高さが、下記表に従って変化すること
になる。さらに、位相器が、図２に示す信号標示に基づ
いて標示されている、図３も参照されたい。
能が、セル２０８及び２０８’の間で分割される。反転
増幅器２１０は、また、図１に示す反転増幅器１１０に
対して再位置決めされている。この結果、Ｖ206及びＶ
207の位相を前とは逆の方向において変更し、さらに、
同じ方向においても変更することが可能になる。図１に
示す電圧制御式利得セル１０３が、２つのセル２０３及
び２０３’に分割されている。セル２０３は、総和回路
２０６の入力２０４を駆動し、セル２０３’は、総和回
路２０７の入力２０５を駆動する。図１に示す増幅器１
１９の出力Ｙと電圧制御式利得セル１０３の入力１２０
の間には、もう１つの総和回路２２７が導入された。同
様に、増幅器２１９の出力Ｙとセル２０３’の入力２２
０’の間には、もう１つの総和回路２２７’が導入され
ている。総和回路２２７及び２２７’の第２の入力は、
それぞれ、増幅器の出力Ｗ及びＺに結合されている。こ
の接続は、増幅器２１９の出力電圧Ｖx及びＶy、及び、
増幅器２２３の出力電圧Ｖw及びＶzによって、総和回路
２０６及び２０７の入力２０４、２０５、２０９、２１
１における電圧の高さが、下記表に従って変化すること
になる。さらに、位相器が、図２に示す信号標示に基づ
いて標示されている、図３も参照されたい。
【００３０】
【表１】
【００３１】位相補正ループが、観測される位相誤差に
応答して、リミッタ１０１の出力の位相を変更する働き
をする、本発明による増幅器の一例が、図４に３００で
示されている。図１に関連して解説した機能と類似の機
能を果たす回路素子には、図１に用いられた番号と２０
０ずつ異なる番号が付されているが、ここでは、これ以
上の説明を行わない。増幅器３００は、やはり、位相誤
差Ｆ（ｔ）の動的成分を補償するのに十分な速さで動作
する、電圧制御式遅延回路３３２に基づくものである。
増幅器３００は、順方向経路における遅延回路を利用す
る。位相検出器３２５は、リミッタ３０１とリミッタ３
０２の間の位相差を比較し、低域通過フィルタ３２６及
び増幅器３３０を介して、位相差をごくわずかに保持す
る。低域通過フィルタ３２６及び増幅器３３０は、Ｆ
（ｔ）の動的成分に等しい帯域幅を通さなければならな
いが、これらの成分は、所望の位相変調ｍ（ｔ）によっ
て一次的に影響されることはない。
応答して、リミッタ１０１の出力の位相を変更する働き
をする、本発明による増幅器の一例が、図４に３００で
示されている。図１に関連して解説した機能と類似の機
能を果たす回路素子には、図１に用いられた番号と２０
０ずつ異なる番号が付されているが、ここでは、これ以
上の説明を行わない。増幅器３００は、やはり、位相誤
差Ｆ（ｔ）の動的成分を補償するのに十分な速さで動作
する、電圧制御式遅延回路３３２に基づくものである。
増幅器３００は、順方向経路における遅延回路を利用す
る。位相検出器３２５は、リミッタ３０１とリミッタ３
０２の間の位相差を比較し、低域通過フィルタ３２６及
び増幅器３３０を介して、位相差をごくわずかに保持す
る。低域通過フィルタ３２６及び増幅器３３０は、Ｆ
（ｔ）の動的成分に等しい帯域幅を通さなければならな
いが、これらの成分は、所望の位相変調ｍ（ｔ）によっ
て一次的に影響されることはない。
【００３２】電圧制御式遅延回路３３２は、電圧制御発
振器（ＶＣＯ）に置き換えることが可能である。このた
めにＶＣＯを利用した本発明の実施例が、図５に４００
で示されている。図１に関連して解説した機能と類似の
機能を果たす回路素子には、図１において用いた番号と
３００ずつ異なる番号が付されている。この実施例の場
合、低域通過フィルタ４２６及び増幅器４３０を介し
て、位相検出器４２５によって制御されるＶＣＯ４３１
の出力は、リミッタ４１０と４２４の間の位相差をごく
わずかに保持する。ＶＣＯの位相範囲に制限がない場
合、静的位相誤差Ｆ（ｔ）が大きくても、補償すること
が可能である。しかし、ＶＣＯ４３１は、位相誤差Ｆ
（ｔ）の静的成分及び動的成分を発生しなければならな
いが、同時に、所望の位相変調ｍ（ｔ）も施さなければ
ならない。９０度のタップを備えたＶＣＯは、簡単に利
用することができる。従って、図１に示す９０度の移相
器１２８は、ＶＣＯ４３１からの９０度のタップに置き
換えられている。
振器（ＶＣＯ）に置き換えることが可能である。このた
めにＶＣＯを利用した本発明の実施例が、図５に４００
で示されている。図１に関連して解説した機能と類似の
機能を果たす回路素子には、図１において用いた番号と
３００ずつ異なる番号が付されている。この実施例の場
合、低域通過フィルタ４２６及び増幅器４３０を介し
て、位相検出器４２５によって制御されるＶＣＯ４３１
の出力は、リミッタ４１０と４２４の間の位相差をごく
わずかに保持する。ＶＣＯの位相範囲に制限がない場
合、静的位相誤差Ｆ（ｔ）が大きくても、補償すること
が可能である。しかし、ＶＣＯ４３１は、位相誤差Ｆ
（ｔ）の静的成分及び動的成分を発生しなければならな
いが、同時に、所望の位相変調ｍ（ｔ）も施さなければ
ならない。９０度のタップを備えたＶＣＯは、簡単に利
用することができる。従って、図１に示す９０度の移相
器１２８は、ＶＣＯ４３１からの９０度のタップに置き
換えられている。
【００３３】次に、電力組み合わせ装置５００の概略図
である図６を参照する。電力組み合わせ装置５００は、
２つの信号Ｖ1及びＶ2を加算する。電力組み合わせ装置
５００は、中心タップを備えた変圧器５４７を利用し
て、加算を行う。結果生じる信号は、負荷５１７に加え
られる。リアクタンス５４５及び５４６は、電力組み合
わせ装置５００によって加えられる負荷が、Ｖ1及びＶ2
間の移相範囲にわたって、できるだけ純粋な抵抗負荷に
近くなるように選択される。
である図６を参照する。電力組み合わせ装置５００は、
２つの信号Ｖ1及びＶ2を加算する。電力組み合わせ装置
５００は、中心タップを備えた変圧器５４７を利用し
て、加算を行う。結果生じる信号は、負荷５１７に加え
られる。リアクタンス５４５及び５４６は、電力組み合
わせ装置５００によって加えられる負荷が、Ｖ1及びＶ2
間の移相範囲にわたって、できるだけ純粋な抵抗負荷に
近くなるように選択される。
【００３４】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。
が、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。
【実施例１】利得係数Ｇを有する、低電力振幅変調入力
信号から出力信号を発生するための電力増幅器［１０
０、２００、３００、４００］において、それぞれ、前
記入力信号と同じ周波数で、前記入力信号の振幅によっ
て決まる量だけ、互いに位相の異なる、第１と第２の定
包絡線信号を発生するための手段と、前記出力信号を得
るため、前記第１と第２の定包絡線をベクトル加算する
ための手段［１１６、２１６、３１６、４１６、５０
０］と、Ｇから前記出力信号と前記入力信号の振幅比の
偏差を検出するための手段［１０２、１１８、１１９］
と、前記検出された振幅比の偏差を減少させるため、前
記第１と第２の定数包絡線信号間における前記位相差を
変更するための手段［１０３、１０８］から構成され
る、電力増幅器。
信号から出力信号を発生するための電力増幅器［１０
０、２００、３００、４００］において、それぞれ、前
記入力信号と同じ周波数で、前記入力信号の振幅によっ
て決まる量だけ、互いに位相の異なる、第１と第２の定
包絡線信号を発生するための手段と、前記出力信号を得
るため、前記第１と第２の定包絡線をベクトル加算する
ための手段［１１６、２１６、３１６、４１６、５０
０］と、Ｇから前記出力信号と前記入力信号の振幅比の
偏差を検出するための手段［１０２、１１８、１１９］
と、前記検出された振幅比の偏差を減少させるため、前
記第１と第２の定数包絡線信号間における前記位相差を
変更するための手段［１０３、１０８］から構成され
る、電力増幅器。
【実施例２】前記第１と第２の定包絡線信号を発生する
ための前記手段が、前記入力信号と同じ周波数である
が、振幅は前記入力信号と無関係な、第１の限定信号を
発生するための手段［１０１］と、前記第１の限定信号
から、一定量だけ位相の異なる、第１と第２の成分信号
を発生するための手段［１２８］と、検出された振幅比
の前記偏差によって決まる重み係数を利用して求められ
た、前記第１と第２の成分信号の重み付き和から、前記
第１の定包絡線信号を発生するための手段［１０３］
と、検出された振幅比の前記偏差によって決まる重み係
数を利用して求められた、前記第１と第２の成分信号の
重み付き差から、前記第２の定包絡線信号を発生するた
めの手段［１０８］から構成されることを特徴とする、
実施例１に記載の電力増幅器［１００、２００、３０
０、４００］。
ための前記手段が、前記入力信号と同じ周波数である
が、振幅は前記入力信号と無関係な、第１の限定信号を
発生するための手段［１０１］と、前記第１の限定信号
から、一定量だけ位相の異なる、第１と第２の成分信号
を発生するための手段［１２８］と、検出された振幅比
の前記偏差によって決まる重み係数を利用して求められ
た、前記第１と第２の成分信号の重み付き和から、前記
第１の定包絡線信号を発生するための手段［１０３］
と、検出された振幅比の前記偏差によって決まる重み係
数を利用して求められた、前記第１と第２の成分信号の
重み付き差から、前記第２の定包絡線信号を発生するた
めの手段［１０８］から構成されることを特徴とする、
実施例１に記載の電力増幅器［１００、２００、３０
０、４００］。
【実施例３】さらに、前記出力信号と前記入力信号との
位相差を測定するための手段［２２４、２２５］と、前
記測定差がゼロとは異なると、これに応答して、前記出
力信号の位相を変更し、前記測定位相差を減少させるた
めの手段［２２３、２２６］が設けられていることを特
徴とする、実施例１に記載の電力増幅器［１００、２０
０、３００、４００］。
位相差を測定するための手段［２２４、２２５］と、前
記測定差がゼロとは異なると、これに応答して、前記出
力信号の位相を変更し、前記測定位相差を減少させるた
めの手段［２２３、２２６］が設けられていることを特
徴とする、実施例１に記載の電力増幅器［１００、２０
０、３００、４００］。
【実施例４】前記出力信号の位相を変更するための前記
手段が、前記測定位相差によって決まる量だけ、同方向
における前記定包絡線信号の両方について位相を変更す
るための手段から構成されることを特徴とする、実施例
３に記載の電力増幅器［１００、２００、３００、４０
０］。
手段が、前記測定位相差によって決まる量だけ、同方向
における前記定包絡線信号の両方について位相を変更す
るための手段から構成されることを特徴とする、実施例
３に記載の電力増幅器［１００、２００、３００、４０
０］。
【実施例５】さらに、前記出力信号と前記入力信号との
位相差を測定するための手段［２２４、２２５］と、前
記測定差がゼロとは異なると、これに応答して、前記出
力信号の位相を変更し、前記測定位相差を減少させるた
めの手段が設けられていることと、前記定包絡線信号の
両方について位相を変更するための手段が、前記測定位
相差に応答して、前記重み付き和と差において利用され
た前記重み係数を変更するための手段［２２３］から構
成されることを特徴とする、実施例２に記載の電力増幅
器［１００、２００、３００、４００］。
位相差を測定するための手段［２２４、２２５］と、前
記測定差がゼロとは異なると、これに応答して、前記出
力信号の位相を変更し、前記測定位相差を減少させるた
めの手段が設けられていることと、前記定包絡線信号の
両方について位相を変更するための手段が、前記測定位
相差に応答して、前記重み付き和と差において利用され
た前記重み係数を変更するための手段［２２３］から構
成されることを特徴とする、実施例２に記載の電力増幅
器［１００、２００、３００、４００］。
【実施例６】前記出力信号の位相を変更するための手段
が、前記測定位相差によって遅延が決まる、可変遅延回
路［２２３］から構成されることを特徴とする、実施例
３に記載の電力増幅器［１００、２００、３００、４０
０］。
が、前記測定位相差によって遅延が決まる、可変遅延回
路［２２３］から構成されることを特徴とする、実施例
３に記載の電力増幅器［１００、２００、３００、４０
０］。
【実施例７】前記出力信号の位相を変更するための前記
手段が、前記入力信号の周波数、及び、前記測定位相差
によって出力が決まる、電圧制御発振器［４３１］から
構成されることを特徴とする、実施例３に記載の電力増
幅器［１００、２００、３００、４００］。
手段が、前記入力信号の周波数、及び、前記測定位相差
によって出力が決まる、電圧制御発振器［４３１］から
構成されることを特徴とする、実施例３に記載の電力増
幅器［１００、２００、３００、４００］。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、位相及び振幅被変調信号を高い効率で発生す
ることができる。
とにより、位相及び振幅被変調信号を高い効率で発生す
ることができる。
【図１】本発明による電力増幅器の概略図である。
【図２】位相補正ループを備えた本発明の実施例の概略
図である。
図である。
【図３】図２に示す電力増幅器のコンポーネントによっ
て発生する各種信号間における位相及び振幅関係を示す
図である。
て発生する各種信号間における位相及び振幅関係を示す
図である。
【図４】位相補正ループを備えた本発明の第２の実施例
の概略図である。
の概略図である。
【図５】位相補正ループを備えた本発明の第３の実施例
の概略図である。
の概略図である。
【図６】本発明に関連して利用可能な電力組み合わせ装
置の概略図である。
置の概略図である。
１００：電力増幅器 １０１：リミッタ １０２：包絡線検出器 １０３：電圧制御式利得セル １０６：総和回路 １０７：総和回路 １０８：電圧制御式利得セル １１０：反転増幅器 １１２：リミッタ １１３：リミッタ １１４：電力増幅器 １１５：電力増幅器 １１６：電力組み合わせ装置 １１７：減衰器 １１８：包絡線検出器 １１９：高利得差動増幅器 １２８：移相器 ２００：電力増幅器 ２０１：リミッタ ２０３：電圧制御式利得セル ２０６：総和回路 ２０７：総和回路 ２１０：反転増幅器 ２１４：電力増幅器 ２１５：電力増幅器 ２１６：電力組み合わせ装置 ２１７：減衰器 ２２４：リミッタ ２２５：位相検出器 ２２７：総和回路 ２２９：遅延回路 ３００：電力増幅器 ３０１：リミッタ ３０２：リミッタ ３２６：低域通過フィルタ ３３０：増幅器 ３３２：電圧制御式遅延回路 ４００：電力増幅器 ４２６：低域通過フィルタ ４３０：増幅器 ４３１：ＶＣＯ ５００：電力組み合わせ装置 ５４７：変圧器
【数１】
Claims (1)
- 【請求項１】利得係数Ｇを有する、低電力振幅変調入力
信号から出力信号を発生するための電力増幅器におい
て、 それぞれ、前記入力信号と同じ周波数で、前記入力信号
の振幅によって決まる量だけ互いに位相の異なる、第
１、第２定包絡線信号を発生する手段と、 前記第１、第２定包絡線をベクトル加算して前記出力信
号を得る手段と、 前記Ｇから前記出力信号と前記入力信号の振幅比の偏差
を検出する手段と、 前記第１、第２定包絡線信号間における前記位相差を変
更して前記検出された振幅比の偏差を減少させる手段
と、 を備えて成る電力増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US145,353 | 1993-10-29 | ||
| US08/145,353 US5365187A (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Power amplifier utilizing the vector addition of two constant envelope carriers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183729A true JPH07183729A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=22512713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6288939A Ceased JPH07183729A (ja) | 1993-10-29 | 1994-10-28 | 電力増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5365187A (ja) |
| JP (1) | JPH07183729A (ja) |
| DE (1) | DE4428908C2 (ja) |
| GB (1) | GB2283628B (ja) |
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