JPH0964932A - 電力増幅器の非線形補償回路 - Google Patents
電力増幅器の非線形補償回路Info
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Abstract
小さな角度Φ分とに分け、n・π/2分の位相補正を信
号の入替えと反転操作により行ない、残りのπ/2より
小さな位相補正を可変位相器で行なう方法を使用するよ
うにし、帰還側の位相を調整するための可変位相器の回
路規模を小さくするようにした電力増幅器の非線形補償
回路を提供する。 【解決手段】少なくとも、変調器21と、電力増幅器1
2と、復調器22と、搬送波発振器18とを有し、帰還
復調信号により入力信号を補正し、電力増幅器12の非
直線歪を補償するようにした無線機において、復調器2
2で帰還変調信号を復調する搬送波の位相補正の移相量
を、固定位相量と該固定位相量より小さい可変位相量と
に分け、固定位相量の移相手段と、固定位相量より小さ
い可変位相量の移相手段とにより、それぞれ位相補正す
るようにした。
Description
力増幅器の非線形歪を補償する非線形補償回路に関し、
特に、無線機における電力増幅器の非線形補償回路の改
良に関するものである。
線形変調方式を使用するディジタル化無線機、特に移動
通信用においてはその目的からくる条件ゆえに、電力増
幅器の非線形歪により、隣接チャネルへの妨害が発生す
るため、電力増幅器の出力が線形化するように補償をす
る必要がある。従来の電力増幅器の非線形補償回路を使
用した直交変調による無線機の送信部の回路ブロック図
を図3に示し、従来技術の説明をする。図3は、同相信
号と直交信号とにより増幅器に帰還を行なうカーテシア
ン型負帰還増幅器を使用している一例である。図3にお
いて、1、2は信号入力端子、3、4は加算器、5、6
は増幅器、7、8は変調器、9はπ/2移相器、10
は、変調器7、8からの変調信号を加算する加算器、2
1は、変調器7、8とπ/2移相器9と加算器10とか
らなる直交変調器、11は不要成分を除去するフィル
タ、12は電力増幅器、13はアンテナ、14は、電力
増幅器12の出力から帰還信号を取り出すための方向性
結合器、15、16は復調器、17はπ/2移相器、2
2は、復調器15、16とπ/2移相器17とからなる
直交復調器、18は搬送波発振器(局部発振器)、20
は入力信号と帰還信号との位相差を検出する位相差検出
器、19は、搬送波発振器18から出力された搬送波の
位相を移相差検出器20の検出出力で移相する可変位相
器を示す。
号(Q)は、加算器3と位相差検出器20に入力され、
信号入力端子2より印加された同相成分信号(I)は、
加算器4と位相差検出器20に入力される。加算器3に
入力された直交成分信号は、加算器3に別途入力される
帰還直交成分信号(Qr)を加算され、帰還信号により
歪を補正された直交成分信号となり、増幅器5へ出力さ
れ、増幅器5で所要のレベルまで増幅されてから直交変
調器21の変調器7へ出力される。加算器4に入力され
た同相成分信号は、加算器4に別途入力される帰還同相
成分信号(Ir)を加算され、帰還信号により歪を補正
された同相成分信号となり、増幅器6へ出力され、増幅
器6で所要のレベルまで増幅されてから直交変調器21
の変調器8へ出力される。
の搬送波が発振されており、直交変調器21の変調器
8、π/2移相器9および可変位相器19へ出力されて
いる。π/2移相器9に入力した搬送波は、位相がπ/
2だけ移相され、直交変調器21の変調器7へ出力され
る。また、可変位相器19に入力した搬送波は、直交復
調器22の復調器16、π/2移相器17へ出力され、
さらにπ/2移相器17に入力した搬送波は、位相がπ
/2だけ移相され、直交復調器22の復調器15へ出力
される。
正された直交成分信号は、変調器7に別途入力される前
記π/2移相器9でπ/2移相された所要周波数の搬送
波を変調する。そして変調器7は、直交成分信号による
変調信号を加算器10へ出力する。前記変調器8に入力
した所要レベルの歪補正された同相成分信号は、変調器
8に別途入力される前記所要周波数の搬送波を変調す
る。そして変調器8は、同相成分信号による変調信号を
加算器10へ出力する。直交成分信号による変調信号と
同相成分信号による変調信号とは、加算器10で加算さ
れ、歪補正された直交変調信号としてフィルタ11へ出
力される。フィルタ11に入力した歪補正された直交変
調信号は、不要成分を除去された後、電力増幅器12へ
出力される。電力増幅器12に入力した歪補正された直
交変調信号は、所要電力まで増幅され、電力増幅器12
の非直線歪と相殺補償され、歪のない直交変調信号がア
ンテナ13より送信される。
送信出力の一部は、方向性結合器14で取り出され、直
交復調器22の復調器15、16に帰還入力される。復
調器15に帰還入力した帰還直交変調信号は、復調器1
5に別途入力される前記π/2移相器17でπ/2移相
された所要周波数の搬送波により帰還直交成分信号(Q
r)を復調する。そして復調器15は、復調した帰還直
交成分信号を加算器3および位相差検出器20へ出力す
る。復調器16に帰還入力した帰還直交変調信号は、復
調器16に別途入力される前記所要周波数の搬送波によ
り帰還同相成分信号(Ir)を復調する。そして復調器
16は、復調した帰還同相成分信号を加算器4および位
相差検出器20へ出力する。
れる搬送波は、可変位相器19から出力され直交復調器
22に入力されているが、直交変調信号と帰還直交変調
信号との間に発生している位相差Θを位相補正するよう
な位相の搬送波を出力するように、可変位相器19を制
御する。この可変位相器19の制御は位相差検出器20
からの出力信号により行なわれるが、位相差検出器20
は、入力した前記直交成分信号(Q)および同相成分信
号(I)と、前記帰還直交成分信号(Qr)および帰還
同相成分信号(Ir)とにより、直交変調器21から直
交復調器22までのフィルタ11、電力増幅器12、方
向性結合器14等による遅延時間等による位相差Θを検
出し、直交復調器22から加算器3、4へ正しい帰還が
行なわれるように補正をしている。
変位相器の例を示し説明をする。図4に示す可変位相器
は、移相器60が複数段接続された構成であり、移相器
60は、コンデンサ52と直列に接続された可変容量ダ
イオード54、インダクタンス51、コンデンサ53で
π型の移相器を構成しており、コンデンサ52と可変容
量ダイオード54との接続点に、可変容量ダイオード5
4の容量を変えるための電圧を供給するD/A変換器5
5の出力が接続されている。この可変位相器は、複数の
移相器60の各D/A変換器55に入力する補正位相情
報を変えることにより、各D/A変換器55から出力す
る電圧を変化させ、可変容量ダイオード54の端子電圧
を変化させて容量を変え、移相量を変化させている。
用した移相器であり、サイン・コサインROM71、二
つのD/A変換器72、73、直交変調器74で構成さ
れている。この可変位相器は、サイン・コサインROM
71に入力する補正位相情報を変えることにより、サイ
ン・コサインROM71から出力されるSINΘ、CO
SΘデータを変化させ、D/A変換器72、73により
アナログ信号に変換して、直交変調器74に入力し、直
交変調器74に別途入力する搬送波発振器出力信号に位
相変調をかけ、位相Θ分の移相を行なっている。
幅器の非線形補償回路においては、直交変調信号から不
要成分を除去するためのフィルタ、所要電力まで電力増
幅する電力増幅器等の遅延時間のばらつき、温度による
特性の変化等に対応するために、可変位相器は広範囲な
位相可変範囲が必要である。特に無線機は搬送波発振器
の発振周波数が高く、遅延時間等の変動に比べ1周期の
時間が短いため、位相補正を行なうためには、1周期分
である2πの位相可変範囲が必要となり、このため広範
囲に位相を変化させることが可能な移相器が必要とな
る。
器を使用した場合、1つの移相器の電圧に対して直線的
に変化する位相可変範囲が小さいため、制御が難しく、
かつ、位相の可変範囲が小さいため多段接続する必要が
あり、回路規模が大きくなるという欠点がある。また、
図5に示す直交変調器を使用した可変位相器は、2πの
位相可変範囲を直線的に変化させることが可能である
が、そのためのデータ量が多くなり、ROM容量が増加
するという欠点がある。本発明は、前記欠点を解決する
ために、補正位相Θを大きな角度n・π/2分と残りの
小さな角度Φ分とに分け、n・π/2分の位相補正を信
号の入替えと反転操作により行ない、残りのπ/2より
小さな位相補正を可変位相器で行なう方法を使用するよ
うにし、帰還側の位相を調整するための可変位相器の回
路規模を小さくするようにした電力増幅器の非線形補償
回路を提供することを目的とする。
に、本発明による電力増幅器の非線形補償回路は、少な
くとも、入力信号により搬送波を変調し変調信号を出力
する変調器と、前記変調信号を所要電力まで増幅する電
力増幅器と、前記電力増幅器の出力信号の一部を取り出
した帰還変調信号を、移相器により位相補正した前記搬
送波により復調し帰還復調信号を出力する復調器と、所
要周波数の前記搬送波を発振し出力する搬送波発振器と
を有し、前記帰還復調信号により前記入力信号を補正
し、前記電力増幅器の非線形歪を補償するようにした無
線機において、前記復調器で前記帰還変調信号を復調す
る前記搬送波の位相補正の移相量を、固定位相量と該固
定位相量より小さい可変位相量とに分け、前記固定位相
量の移相手段と、前記固定位相量より小さい可変位相量
の移相手段とにより、それぞれ位相補正するように構成
したものである。また、さらに詳しくは、固定位相量を
n・π/2(n=0,1,2,3)としたものであり、
また、固定位相量n・π/2(n=0,1,2,3)の
移相手段を、帰還復調信号および反転した前記帰還復調
信号の組合せと選択とにより行なうものである。また、
固定位相量より小さい可変位相量を0≦Φ<π/2とし
たものである。帰還復調信号により入力信号を補正し、
補正した入力信号で搬送波を変調して電力増幅器の非線
形歪を補償するようにした無線機であって、復調器で帰
還変調信号を復調する搬送波の位相補正の移相量を、固
定位相量と該固定位相量より小さい可変位相量とに分
け、位相補正の移相手段を、固定位相量n・π/2(n
=0,1,2,3)の移相手段と、固定位相量より小さ
い可変位相量0≦Φ<π/2の移相手段とし、それぞれ
で位相補正をするようにしている。固定位相量n・π/
2(n=0,1,2,3)の移相手段は、帰還復調信号
および反転した前記帰還復調信号の組合せと選択で簡易
なものであり、固定位相量より小さい可変位相量0≦Φ
<π/2の移相手段は、従来の1/4以下のものであ
る。
ついて基本原理を説明する。直交復調信号の補正すべき
位相角をΘとして、位相角Θを、n・π/2(n=0,
1,2,3)という区切りが良く扱い易い大きな角度
と、残りの小さな角度Φ(0≦Φ<π/2)とに分ける
と、補正すべき位相角は、 Θ=n・π/2+Φ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) となる。ここで、直交復調信号を複素信号として扱い、
RDEM =IDEM +j・QDEM(Rは複素信号、jは複素
数を表す。)とすると、位相の補正は、 RDEM ・exp(jΘ)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) で表される。ただし、 exp(jΘ)=exp(j・n・π/2+j・Φ) =exp(j・n・π/2)・exp(j・Φ)・・(3) ここで、exp(j・n・π/2)をA項、exp(j
・Φ)をB項とする。
の位相補正を行なわせるものとすると、残りの補正分
は、区切りが良く扱い易い大きな角度のA項となる。A
項においては、n=0,1,2,3なので、A項はnに
応じそれぞれ1、j、−1、−jとなり、位相補正後の
出力Ir、Qrは、表1に示す値となる。
だけで、n・π/2(n=0,1,2,3)の位相補正
を行なうことが可能なことが分かる。
1、図2を使用して説明する。図1は、本発明による非
線形補償回路を使用した直交変調による無線機の送信部
を示す回路ブロック図である。図1において、1は直交
成分信号入力端子、2は同相成分信号入力端子、3は入
力直交成分信号と帰還直交成分信号とを加算する加算
器、4は入力同相成分信号と帰還同相成分信号とを加算
する加算器、5は加算補正された直交成分信号を増幅す
る増幅器、6は加算補正された同相成分信号を増幅する
増幅器、7は直交成分信号で搬送波を変調する変調器、
8は同相成分信号で搬送波を変調する変調器、9は搬送
波の位相をπ/2移相するπ/2移相器、10は、変調
器7、8からの変調信号を加算する加算器、21は、変
調器7、8とπ/2移相器9と加算器10とからなる直
交変調器、11は直交変調信号の不要成分を除去するフ
ィルタ、12は直交変調信号を所要電力まで増幅する電
力増幅器、13はアンテナ、14は、電力増幅器12の
出力から帰還信号を取り出すための方向性結合器、15
は帰還直交変調信号から直交成分信号を復調する復調
器、16は帰還直交変調信号から同相成分信号を復調す
る復調器、17は搬送波の位相をπ/2移相するπ/2
移相器、22は、復調器15、16とπ/2移相器17
とからなる直交復調器、18は搬送波発振器(局部発振
器)、23は、入力信号と帰還信号との位相差を検出し
補正データおよび信号選択信号を出力する位相差検出/
補正器、19は、搬送波発振器18から出力された搬送
波の位相を位相差検出/補正器23の補正データで小さ
な角度0≦Φ<π/2だけ移相する可変位相器、24
は、直交復調器22から出力された復調直交成分信号お
よび復調同相成分信号の位相を位相差検出/補正器23
の信号選択信号で選択移相するn・π/2移相器を示
す。
交成分信号(Q)は、加算器3と位相差検出/補正器2
3に入力され、同相成分信号入力端子2より印加された
同相成分信号(I)は、加算器4と位相差検出/補正器
23に入力される。加算器3に入力された直交成分信号
は、加算器3に別途入力される帰還直交成分信号(Q
r)を加算され、帰還信号により電力増幅器の歪分を補
正された補正直交成分信号となり、増幅器5へ出力さ
れ、増幅器5で所要のレベルまで増幅されてから直交変
調器21の変調器7へ出力される。加算器4に入力され
た同相成分信号は、加算器4に別途入力される帰還同相
成分信号(Ir)を加算され、帰還信号により電力増幅
器の歪分を補正された補正同相成分信号となり、増幅器
6へ出力され、増幅器6で所要のレベルまで増幅されて
から直交変調器21の変調器8へ出力される。
の搬送波が発振されており、直交変調器21の変調器
8、π/2移相器9および可変位相器19へ出力されて
いる。π/2移相器9に入力した搬送波は、位相がπ/
2だけ移相され、直交変調器21の変調器7へ出力され
る。また、可変位相器19に入力した搬送波は、直交復
調器22の復調器16、π/2移相器17へ出力され、
さらにπ/2移相器17に入力した搬送波は、位相がπ
/2だけ移相され、直交復調器22の復調器15へ出力
される。
正された補正直交成分信号は、変調器7に別途入力され
る前記π/2移相器9でπ/2移相された所要周波数の
搬送波を変調する。そして、変調器7は、補正直交成分
信号による変調信号を、加算器10へ出力する。前記変
調器8に入力した所要レベルの歪補正された補正同相成
分信号は、変調器8に別途入力される前記所要周波数の
搬送波を変調する。そして、変調器8は、補正同相成分
信号による変調信号を、加算器10へ出力する。
相成分信号による変調信号とは、加算器10で加算さ
れ、歪補正された直交変調信号としてフィルタ11へ出
力される。フィルタ11に入力した歪補正された直交変
調信号は、不要成分を除去された後、電力増幅器12へ
出力される。電力増幅器12に入力した歪補正された直
交変調信号は、所要電力まで増幅され、電力増幅器12
の非直線歪と相殺補償され、歪のない直交変調信号がア
ンテナ13より送信される。
送信出力の一部は、方向性結合器14で取り出され、帰
還直交変調信号として直交復調器22の復調器15、1
6に入力される。復調器15に入力した帰還直交変調信
号は、復調器15に別途入力される、前記可変位相器1
9での移相に加えπ/2移相器17でπ/2移相された
所要周波数の搬送波により帰還直交成分信号(QDEM )
を復調する。そして復調器15は、復調した帰還直交成
分信号(QDEM )をn・π/2移相器24へ出力する。
は、復調器16に別途入力される前記可変位相器19で
の移相を加えた所要周波数の搬送波により帰還同相成分
信号(IDEM )を復調する。そして復調器16は、復調
した帰還同相成分信号(IDEM )をn・π/2移相器2
4へ出力する。前記帰還直交成分信号(QDEM )および
帰還同相成分信号(IDEM )は、可変位相器19での位
相補正が、小さな角度Φの位相補正であるため、まだ完
全な位相補正がされていない。n・π/2移相器24に
入力した帰還直交成分信号(QDEM )および帰還同相成
分信号(IDEM )は、別途入力される信号選択信号によ
り大きな角度n・π/2を選択され、完全に位相補正を
された、帰還直交成分信号(Qr)を加算器3および位
相差検出/補正器23へ出力し、帰還同相成分信号(I
r)を加算器4および位相差検出/補正器23へ出力す
る。
搬送波は、可変位相器19から入力されているが、直交
変調信号と帰還直交変調信号との間に発生している位相
差Θの内の小さな位相差Φを位相補正するように、可変
位相器19を制御する。この可変位相器19の制御は位
相差検出/補正器23から出力される補正データにより
行なわれるが、位相差検出/補正器23は、前記入力直
交成分信号(Q)および入力同相成分信号(I)と、前
記帰還直交成分信号(Qr)および帰還同相成分信号
(Ir)とにより、直交変調器21から直交復調器22
までのフィルタ11、電力増幅器12、方向性結合器1
4等の遅延時間等による位相差Θを検出し、直交復調器
22から加算器3、4へ正しい位相の信号帰還が行なわ
れるように補正をしている。位相差検出/補正器23で
は、補正すべき位相角Θを検出し、n・π/2を除いた
補正位相角Φの補正位相データ、およびn・π/2移相
器24の信号選択信号を生成し、位相角Φの補正データ
は可変位相器19へ、信号選択信号はn・π/2移相器
24へ出力する。
を示す具体的な回路図である。復調器15からの帰還直
交成分信号(QDEM )は、スイッチ107のSW1−a
端子、および抵抗101、102、演算増幅器105よ
り構成される反転増幅器に入力され、反転増幅器の出力
である反転帰還直交成分信号(−QDEM )を、スイッチ
107のSW1−b端子へ出力している。同様に、復調
器16からの帰還同相成分信号(IDEM )は、スイッチ
108のSW2−c端子、および抵抗103、104、
演算増幅器106より構成されるに入力され、反転増幅
器の出力である反転帰還同相成分信号(−IDEM )を、
スイッチ108のSW2−d端子へ出力している。スイ
ッチ107の選択出力は、スイッチ109のSW3−e
端子、SW4−g端子へ出力され、スイッチ108の選
択出力は、スイッチ110のSW3−f端子、SW4−
h端子へ出力されている。
号選択信号により、n・π/2移相器24の各スイッチ
を表2に示すスイッチ位置に選択することにより、大き
な角度n・π/2分の位相補正を行なう。
入替え/選択を行なう方法であるが、信号の入替えを行
なった後、反転/選択を行なっても効果としてなんら変
わりは無い。
度n・π/2分と残りの小さな角度Φ分とに分け、n・
π/2分の位相補正を信号の入替えと反転操作により行
ない、残りのπ/2より小さな位相補正を可変位相器で
行なう方法を使用するようにし、帰還側の位相を調整す
るための可変位相器の回路規模を小さくするようにした
電力増幅器の非線形補償回路を提供することができる。
用した無線機の送信部を示す回路ブロック図。
用した無線機の送信部に使用するn・π/2移相器を示
す回路図。
無線機の送信部を示す回路ブロック図。
無線機の送信部に使用する可変位相器回路図。
無線機の送信部に使用する可変位相器回路図。
器、7、8…変調器、9、17…π/2移相器、10…
加算器、11…フィルタ、12…電力増幅器、13…ア
ンテナ、14…方向性結合器、15、16…復調器、1
8…搬送波発振器、19…可変位相器、20…位相差検
出器、21、74…直交変調器、22…直交復調器、2
3…位相差検出/補正器、24…n・π/2移相器、5
1…インダクタンス、52、53…コンデンサ、54…
可変容量ダイオード、55、72、73…D/A変換
器、60…移相器、71…サイン・コサインROM、1
01〜104…抵抗、105、106…演算増幅器、1
07〜110…スイッチ。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも、入力信号により搬送波を変
調し変調信号を出力する変調器と、 前記変調信号を所要電力まで増幅する電力増幅器と、 前記電力増幅器の出力信号の一部を取り出した帰還変調
信号を、移相器により位相補正した前記搬送波により復
調し帰還復調信号を出力する復調器と、 所要周波数の前記搬送波を発振し出力する搬送波発振器
とを有し、 前記帰還復調信号により前記入力信号を補正し、前記電
力増幅器の非線形歪を補償するようにした無線機におい
て、 前記復調器で前記帰還変調信号を復調する前記搬送波の
位相補正の移相量を、固定位相量と該固定位相量より小
さい可変位相量とに分け、前記固定位相量の移相手段
と、前記固定位相量より小さい可変位相量の移相手段と
により、それぞれ位相補正するように構成したことを特
徴とする電力増幅器の非線形補償回路。 - 【請求項2】 請求項1記載のものにおいて、固定位相
量をn・π/2(n=0,1,2,3)としたことを特
徴とする電力増幅器の非線形補償回路。 - 【請求項3】 請求項1および請求項2記載のものにお
いて、固定位相量n・π/2(n=0,1,2,3)の
移相手段を、帰還復調信号および反転した前記帰還復調
信号の組合せと選択とにより行なうことを特徴とする電
力増幅器の非線形補償回路。 - 【請求項4】 請求項1記載のものにおいて、固定位相
量より小さい可変位相量を0≦Φ<π/2としたことを
特徴とする電力増幅器の非線形補償回路。
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