JPS58186207A - 電磁波信号用増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は増幅器の歪を減少させるのに使用される線形補
償に、更に詳しくは類似の型の増幅デバイスを使用する
広帯域増幅器におけるフィードフォワード技法に関する
。

発明の背景 種々の歪補償技法が増幅器の特性を改善するために考案
されている。その中にフィードフォワード法とフィード
バック法がある。従来のフィートフォワード装置は電力
増幅器を２つ必要とし、各増幅器は信号路中に配置され
、出力において組合上）される。増幅器を２つ設けると
電力が浪費されると共に出力における信号の組合わせに
より生じる損失により増幅器の実効出力が減少する。他
方フィートハック法は利得を犠注によることによって歪
を減少させるので所望の出力な発生させるためにはより
多数の増幅段数を必要とする。

例えば衛星中継器の如き応用例にあっては前述の問題点
は大きな欠点となる。衛星で使用する際に主要な関心事
となる点は電力−消費が少く、重さが軽いコンパクトな
回路を得るということである。他の関心事は衛星の回路
が典型例では全消費電力に対し高出力レヘＪＬ゛が、こ
の場合には不幸にして非線形性の効果を得るよう大レベ
ルで動作し得ることであるが視ねれて来る傾向カーある
。

伝送すべき情報の址はますます増えで：米ているので、
広帯域特性を有する線形増幅器に利する要求は極めて太
きい。現在衛星中継器においてυ［定の帯域で動作する
トランスボンダは増幅されて地上局に再送される受信信
号間の混変調歪またはマルチパス干渉を防止することが
要求される。この場合所定の帯域間にある間隔が要求さ
れるため帯域効率が悪く数セクションからなるフィルタ
・デマルチプレクサの重量が重くなると１いう欠点があ
る。

他の線形化技法としてプレディストータョ、　　ン補償
が知られている。この技法ではプレディストーション成
分が、該プレディストーション成分と増幅器が増幅を行
っている期間中に導入する歪の選択された部分の間の破
壊的な干渉を提供するために入力信号に加えられている
。しかし従来の装置は典型例では増幅器の歪特性を部分
的にエミュレートすることにより歪を減少させるプレデ
ィストータ中に受動回路（例えばダイオード装置）を使
用している。実際には入力信号の大部分は増幅を行う前
にプレディストータを動作させて歪成分の特定の部分を
発生させるために十分な信号レベルを提供する必要があ
る。その結果、歪の選択さｈ＊部分に対する特性を改善
するため利得、即ち増幅ファクタが減少する。

これら欠点は衛星にあっては特に決定的であるが、これ
ら問題点を解決する増幅器は高度な線形性および広い帯
域超過特性が望ましい他の多数の厄、用用途にあっても
極めて有利゛な付随的利点を提供する。例えば典型的な
応用用途としてはマイクロ波無線および単側波帯伝送シ
ステムがあけられる。

発明の概要 一般に本発明は電力増幅器の動作を一線形化するために
該電力増幅器の入力信号と適当な振幅および位相関係を
有して組合わされる歪成分を発生させる電圧増幅器を使
用するプレディストータ補償器の形態を有している。

本発明の付加的特徴によると、電圧ｉ幅器は電力増幅器
と類似した人出力、遅延村よび位相特性を有するよう選
択され℃いる。電圧増幅器の出力の一部分と入力の差を
とることにより、電力増幅器の入力信号に加えて線形補
償を実現する歪成分が発生される。２つの増幅器は例え
ば進行波管またはＦＥＴであってもよい。

本発明の更に他の特徴によると、随意的なフィードバッ
ク・ループが電圧増幅器と電力増幅器の特性のわずかな
変動により発生する歪を史に減少させるために使用され
ている。

該ループにおいて出力信号の一部分と入力信号の差はま
た電力増幅器の入力信号に加えられその動作が補正され
る。この場合フィードバック・ループの付加的な遅延の
ために広帯域化は幾分制限される。

実施例の説明 第１図は本発明による主電力増幅器１５に対するプレデ
ィストーション補償を提供するよう設計された回路であ
る。入力信号は信号スプリッタ１１、遅延素子１２およ
び信号組合せ回路１３を介して増幅器１５に加えられる
。信号スプリッタ１１からの入力信号の他の２・つの成
分の一方は電圧増幅器１４を駆動する。信号スプリッタ
１１の残りの出力は遅延素子１６を介して信号組合せ回
路１７に加えられる。信号組合せ回路１７の曲の入力は
調整可能な減衰器２１を介して結合器２０によって提供
される増幅器■４の出力の一部である。結合６２０は負
荷■８によって終端されたインピータンスである。

増幅器１４の唯一の目的は増幅器１５の非線形性により
発生されるのと同じ型の歪成分を発生させることである
。増幅器１４は、前置増幅器、即ち電圧増幅器であるが
、該増幅器１４は増幅器１５と類似した伝達特性を有す
不よう選択されている。従って、２つの増幅′器の入出
力、遅延および位相特性は類似し−Ｃいる。増幅器の特
性の類似性は２つのデバイスを作るときに同じ製造技法
を使用する゛ニーことにより実現することが最も一般的
、である゛。信号組合せ回路■７は人力信号を遅延した
もの゛と、減衰器２１を１更用することにより同じ振幅
を有するよう調整される増幅器１４の出力信号の一部分
の差をとる。このようにして信号組合せ回路１７の出力
は増幅器１４によって導入される非線形歪に起因する歪
成分のみを発生させる。

信号組合せ回路１７からの歪成分出力の振幅は減衰器２
２によって調整される。歪成分と信号スプリッタ■１に
対する入力信号の間の相７１位相は遅延素子１２により
調整される。

増幅器１５のプレディストートされた入力信号は信号組
合せ回路１３の出力により発生される。増幅器１４によ
り発生された歪成分が適当な位相および振幅を有するよ
う調整されると、増幅器１５に対するプレディストーシ
ョン補償が実現される。従って、増幅器１５がその主要
人力信号の振幅を増加させるとき、その入力に加えられ
た歪成分の存在は増幅器１５の非線形性によって通常発
生される歪成分を相殺する役目を果す。

その結果、この回路装置により、増幅器１５の出力信号
は信号スプリッタ１１に加えら才］る入力信号をより忠
実に再現したものとなるが、これは増幅器■５に存在す
る非線形性を補正したことに起因するものである。主と
して電圧増幅器として作用する増幅器１４はこのように
して増幅器１５の如き電力出力増幅器の特性を補正、即
ち線形化することが出来る。従って本回路は最小の電力
を消費し、増幅器１５の出力を全部利用することが可能
である。

信号スプリッタ１１から増幅器１４１、結合器２０およ
び減衰器２１を介して信号組合せ回路１７に至る実効電
気長が信号スプリッタ１１から遅延素子■６を介して組
合せ回路１７に至る電気長に等しいことが広帯域化する
のに重要であることに注意されたい。また、信号スプリ
ッタ１■から信号組合せ回路１７、減衰器２２を介して
信号組合せ回路１３に至る電気長は信号スプリッタ１１
から遅延素子１２を介して信号組合せ回路１３に至る電
気長に等しい必要がある。

第２図はプレディストーション補償に加えてフィードバ
ック補償を採用している。ここで同様な素子は第１図と
同じ引用番号を使用している。第１図においては、前置
増幅器および電力増幅器は類似した伝達特性を有するも
のと仮定していた。この仮定は同様に構成された進行波
管、クライストロン、電力ＦＥＴ等が使用される場合に
は妥当である。しかし、第２図の装置は低電力電圧増幅
器と大電力増幅器の動作特性のわずかな差によって生じ
る残留歪を動的に除去するものである。

第１図と第２図の回路の差の一つは信号スプリッタ１１
が付加的な出力を提供している点にある。信号比較器２
６は調整可能な遅延素子２７を介して加えられるこの信
号と電力増幅器１５からの出力２信号の一部を受信する
。

後者の信号は信号スプリッタまたは方向性結合器２８お
よび減衰器３■を介して電力増幅器の出力から得られる
。比較器２６に対する２つの入力信号は、比較器２６の
出力が歪だけどなるように、振幅が同一で位相が１８０
０ずれるように適当に調整される。この歪は調整可能な
減衰器３２および信号組合せ回路）３の付加的入力を通
して増幅、器１５の入力に加えられる。このフィードバ
ック・ループは不完全な相殺のために低レベルのフィー
ドバック信号が発生するという残留効果によって動作す
るので、フィードバック・ループは容易に実現すること
が出来る。従って、フィードバック・ループの成分は広
いタイナミツク・レンジにわたって作用する必要はなく
、有効帯域幅は信号の周波数帯域だけあれば十分である
。

本発明は衛星に応用した場合に極めて有利であるが、当
業者にあっては本発明の利点を種々の他の応用用途にも
利用することが一出来ることを再び強調しておく。また
当業者にあっては図示の実施例の変形して本発明の原理
を実現することは容易である。例えばある種の応用用途
にあっては、例えばクライストロンと進行波管の如き異
なるデバイスの動作特性が十分近ければ適当な線形化を
実現することが可能である。本発明の実施例を調整可能
な素子を用いた場合に関して説明したが、調整を減らし
、経済性を実現するために回路素子と回路のレイアウト
技法を慎重に選択することにより適当な振幅および位相
関係を得ることが出来る。いずれの場合では、当業者に
あっては本発明の精神と範囲を逸脱することなく多数の
他の変形された装置を実現することが出来よう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィードフォワード補償技法を実現す
る回路、第２図もまた随意的なフィードバック装置を使
用した本発明を実現する回路である。 〔主要部分の符号の説明〕 電力増幅器　　　　　　　　　　　１５補助増幅器　　
　　　　　　　　　１４ｊ　　第１の信号組合せ回路　
　　　　　　１７減衰手段　　　　　　　　　　　　２
２　＋　３１位相シフト手段　　　　　　　　　１２１
２７信号スプリンタ　　　　　　　　　　ＩＩ５　　第
２の信号組合せ回路　　　　　　２６出願人：ウエスタ
ーン　エレクトリックカムパニー、インコーボレーテッ
ド 安　　井　　　幸　　　−・ｐ 〉二；′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電力増幅器（例えば１５）と補助増幅器（例えば１
   ４）を詮み、電力増幅器によ−って導入された歪は補助
   増幅器を使用することによって補償される電磁波信号用
   増幅器において、 前記補助増幅器（例えば１４）は電力増幅器と類似した
   入出力遅延および位相特性を有する電圧増幅器であり、
   該補助増幅器は増幅器の動作を線形化するプレディスト
   ーション補償を提供するよう電力増幅器中入力信号とあ
   る振幅および位相関係源−有して組合わされる歪成分を
   発生するこｉ−を特徴とする電磁波信号用増幅器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の増幅器において、Ｍｉ
   Ｊ記屯力増幅器および前記補助増幅器は同種の増幅デバ
   イスより成ることを特徴とする増幅器。 ３　特許請求の範囲第１項記載の増幅器において、更に
   前記補助増幅器の出力と入力信号の一部分を受信して２
   つの入力の代数的な差を表わす出力信号を発生させるべ
   く接続された第一の信号組合せ回路（例えば１７）を含
   み、該第１の信号組合せ回路は前記電力増幅器中におけ
   るプレディストーション補償を提供し得る信号を発生す
   るよう作られた前記補助増幅器の非線形性によって導入
   される歪成分の出力を発生させることを特徴とする増幅
   器。 ４　特許請求の範囲第３項記載の増幅器において、更に
   前記減衰手段（例えば２２）および前記位相シフト手段
   （例えば１２）は、電力増幅器（例えば１５）に対する
   信号の振幅および位相を調整して前配電力増幅器の動作
   特性を線形化するべく前記第１の信号組合せ回路（例え
   ば１７）および信号スプリッタ（例えば１１）の出力を
   受信するべく接続さハでいることを特徴とする増幅器。 ５、特許請求の範囲第４項記載の増幅器において、前記
   電力増幅器およびＡｉＪ記補助増幅、器は共にＦＥＴ増
   幅デバイスより成ることを特徴とする増幅器。 ６、　特許請求の範囲第４項記載の増幅器において、前
   記電力増幅器および前記補助増幅器は共に進行波管°増
   幅デバイスよ！ｌｌｌ成ることを特徴とする増幅器。 ７、特許請求の範囲第３項記載の増幅器において、更に
   動作特性の更なる線形化を提供するために前記電力増幅
   器の入力へのフィードバック信号を発生させるため入力
   信号の一部分および前記電力増幅器の出力゛粗号の一部
   分を受信するよう接続さｔ″した第２の信号組合せ回路
   （例えば２６）を有することを特徴とする増幅器。 ８、特許請求の範囲第７項記載の増幅器において、減衰
   手段（例えば３１）および位相シフト手段（例えば２７
   ）は、電力増幅器（例えば１５）の更なる線形化を行う
   ために振幅および位相が調整された電力増幅器の非線形
   を表わす電力増幅器からの出力信号の一部分を提供する
   べく第２の信号組合せ回路（例えば２６）に接続されて
   いることを特徴とする増幅器。