JPS63190411A - 電力増幅装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の増幅器を用いて複数のチャネルを共通
増幅する電力増幅装置に関し、特にその非線形歪を補償
する歪補償器を有する電力増幅装置に関する。

〔従来の技術〕

非線形歪を補償する歪補償器を有する従来の電力増幅装
置の従来例を第３図に示す。第３図において、１は入力
端子、２は出力端子、３８〜３ｆは９０度のハイブリッ
ド結合器、４ａおよび４ｂは電力結合器、５８〜５ｄは
増幅器、６は歪補償器、７ａ〜７ｆは終端器である。

ここで、電力結合器４ａおよび４ｂは、特開昭６１−７
８２１３号公報に記載されたものと同じである。

つまりこの電力結合器４ａおよび４ｂは、Ｎ　（＝２ｎ
、ｎは自然数）個の入力端子と、Ｎ個の出力端子とを有
し、（ａ、ｂ）の標記により２入力端子ｒａＪ、ｒｂＪ
および２出力端子ｒａＪ、ｒｂＪををするハイブリッド
結合器を特定するものとすると、Ｎ／２個のハイブリッ
ド結合器を並列に配列したものが０段縦続的に配され、
その１段目のハイブリッド結合器の入出力端子に対して
は〔２ｋ。

２ｋ　＋１）（ｋ＝ｏ、１、−１２”−’−１）の番号
を付し、２段目のハイブリッド結合器の入出力端子に対
しては（４ｋｌ　＋に２　、　４ｋｌ　−ｔｉｃ、　＋
２）（ｋ、＝、０，１、・・・、２’−’−１、ｋ、＝
０、■）の番号を付し、１段目のハイブリッド結合器の
入出力端子に対しては〔２”ｋ＋　　十ｋｚ、２’に、
＋に、＋２”−１）（ｋ＋　＝０．１、−・、２’−’
−１、ｋｚ＝０．１、−・−１２’−’−１）の入出力
端子番号を付し、同様に順次ｎ段目のハイブリッド結合
器まで入出力端子に番号を付したとき、任意の順序で段
間の各々対応する番号の後段入力端子および前段出力端
子が接続され、１段目のハイブリッド結合器の、入力端
子およびｎ段目のハイブリッド結合器の出力端子がそれ
ぞれ電力結合器の信号入力端子および信号出力端子とさ
れているものであり、電力結合器４ａは入力端子を１個
にして残りを終端し、電力結合器４ｂは出力端子を１個
にしたものである。

すなわち、電力結合器４ａおよび４ｂは、任意の入力信
号を常にＮ等分（この例では４等分）して任意の出力端
子から出力されるように構成される。

ところで、一般に、増幅装置において高出力を得るため
には、複数の増幅器を並列に動作させる。

このような増幅装置で複数の信号を共通増幅する場合に
問題となる非線形による混変調歪に関して、従来、第３
図に示すように、電力増幅装置の信号入力端子の直前に
ブリディストーション型の歪補償器６を設置することで
非線形歪補償を行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、各増幅器５８〜５ｄから発生する非線形歪の合
成歪を、歪補償器６で生成する逆相の歪で完全に打ち消
すことはできず、そのために生じる歪の残留分がそのま
ま、信号出力と干渉波出力との比Ｃ／Ｉを劣化させる欠
点があった。

本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、信
号出力と干渉波出力との比Ｃ／Ｉを改善した電力増幅装
置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ハイブリッド結合器を含み、少なくとも１個
の入力端子から入力された各入力信号を常にＮ　（Ｎ＝
２’　、ｎは自然数）等分してＮ個の出力端子に出力す
る第一の電力結合器と、この第一の電力結合器からの出
力信号をそれぞれ増幅するＮ個の増幅器と、ハイブリッ
ド結合器を含み、前記Ｎ個の増幅器からの各出力信号を
Ｎ個の入力端子に入力し各入力信号を常にＮ等分して少
なくとも１個の出力端子に出力する第二の電力結合器と
を含む電力増幅装置において、前記増幅器にそれぞれ非
線形歪を補償する歪補償器を接続したことを特徴とする
。

〔作用〕

各増幅器ごとに接続された非線形歪補償用の例えばプリ
ディストーション型の歪補償器は、各増幅器ごとにその
発生する歪と逆の特性を有する歪を発生し互いに相殺さ
せ歪補償を行う。

従って、各増幅器ごとに十分な歪補償が行われる。さら
に各増幅器ごとの残留歪は拡散効果により各出力端子（
終端された出力端子を含む）に均等に分散されるので、
１個の出力端子から取り出される基本信号に対する合成
歪量は１／Ｎとなり、出力信号と干渉波出力との比Ｃ／
Ｉを改善できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の第一実施例を示すブロック構成図で
ある。本実施例は、９０度のハイブリッド結合器３ａ、
３ｂおよび３ｃを含み、入力端子１から入力された信号
を４（Ｎ＝４、ｎ＝２）等分して４個の出力端子に出力
する第一の電力結合器４ａと、この電力結合器４ａから
出力される信号をそれぞれ入力し非直線歪の補償を行う
４個の歪補償器６ａ、６ｂ、６ｃおよび６ｄと、この歪
補償器６ａ、６ｂ、６ｃおよび６ｄの各々の出力に接続
され信号の増幅を行う増幅器５ａ、５ｂ、５ｃおよび５
ｄと、９０度のハイブリッド結合器３ｄ、３ｅおよび３
ｆを含み、４個の入力端子がそれぞれ増幅器５ａ　、５
ｂ　、５ｃおよび５ｄの出力に接続され、入力された信
号を４等分して、出力信号を出力端子２から出力する第
二の電力結合器４ｂと、ハイブリッド結合器３ａ、３ｂ
および３ｃの一つの入力端子を終端する終端器７ａ、７
ｂおよび７ｃと、ハイブリッド結合器３ｄ、３ｅおよび
３ｆの一つの出力端子を終端する終端器？ｄ、７ｅおよ
び７ｆとを含んでいる。

すなわち、本実施例は、第３図に示す従来例に本発明を
適用したものであって、その特徴とするところは歪補償
器６ａ　、６ｂ　、６ｃおよび６ｄを設けたことにある
。

次に、本第−実施例の動作について説明する。

各増幅器５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄごとに、ブリディ
ストーション型の歪補償器６ａ、６ｂ、６ｃおよび６ｄ
を設置し、各増幅器５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄで発生
する歪と逆の特性を有する歪を各歪補償器６ａ、６ｂ、
６ｃおよび６ｄで生成し互いに相殺させ、歪補償を行う
。このときの出力端子２の歪出力電力ｑ１、終端器７ｄ
、７ｅおよび７ｆへ拡散される歪型力をｑ＊（ｋ＝２．
３．４）を式で表すと、三次歪に関しては（より高次の
歪に関しても以下と同じ原理で説明できる）、ｘｎ　　
（ｎ＝１．２．３．４）：各増幅器入力を３乗した成分
（複素数） Ｂ３７：各歪補償器の三次歪生成係数（複素数）Ａ３７
：各増幅器の三次歪発生係数（複素数）〔Ｈ〕　：電力
結合器４ｂで決定される伝達係数（複素数） ｑｌ　：出力端子２への三次歪出力電力（実数）ｑｋ　
（ｋ＝２．３．４）：終端器７ｄ、７ｅ、７ｆへの三次
歪出力電力（実数） ＣｋＲ：複素定数 と表すことができ、第一実施例では ｌＡ３□−Ｂ３，１１＃０ と設定しているので、（１１式より明らかなように、全
ての出力端子において信号への干渉の原因となる歪が低
減される。

一般に、増幅器で発生する歪と歪補償器で生成する歪の
合成において、完全に ｌ　Ａ３−　　Ｂ３，１１　＝　０ とすることはできないので、歪の残留が生じる。

従来の構成では、特性の揃った複数の増幅器に対して、
１個の歪補償器で補償を行っていたために、各増幅器の
出力点での各残留歪には相関があり、信号と同様に電力
結合器４ｂを通して出力端子２に同じ位相で合成されて
出力されてしまう。ところが、第一実施例においては、
ｆｌＪ式での残留歪（ＡＩ、−８３，）Ｘ。

は、その合成の仕方がランダムであるので、各残留歪間
には互いに相関がなく、各々独立となり、電力結合器４
ｂを通して出力端子２と終端器７ｄ、７ｅおよび７ｆへ
拡散される。すなわち、残留歪電力の総和は、 であり、信号出力端子２において、各残留歪が同じ位相
で合成され、 となる従来の非線形歪補償による場合に比べ、第一実施
例の残留歪拡散効果により、 となり、残留歪が基本波信号が出力されない終端器７ｄ
、７ｅおよび７ｆに吸収され、基本波信号への干渉の原
因となる全電力が平均で１／４（一般には、ｌ／増幅器
の数Ｎ）る低減される。

すなわち、歪補償効果としては、各増幅器ごとの補償量
に加えて、平均で６　ｄＢ、一般的には、１０Ｘｊ！ｏ
ｇ（１／増幅器の数Ｎ）　　（ｄＢ）改善される。増幅
器の数が多い程拡散効果による歪低減量が大きくできる
。

第２図は、本発明の第二実施例を示すブロック構成図で
ある。本第二実施例は、第１図の第一実施例において、
電力結合器４ａを４個の入力端子ｌａ、Ｉｂ、ｌｃおよ
び１ｄを有する電力結合器４ｃに変え、電力結合器４ｂ
を４個の出力端子２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄを有する
電力結合器４ｄに変えたものである。このため、電力結
合器４ｃでは、ハイブリッド結合器３ｇを設け、電力結
合器４ｄではハイブリッド結合器３ｈを設け、各ハイブ
リッド結合器の入出力端子を入力信号が４等分され出力
端子に出力されるように接続したものである。

すなわち、本第二実施例は、終端器を排除しハイブリッ
ド結合器を付加することで、多端子電力合成型の電力増
幅装置を実現したものである。この多端子電力合成型の
電力増幅装置は、各入力端子から入力された複数の信号
を、電力結合器の位相関係によりすべての増幅器に電力
分配し、各増幅器において全ての信号を電力増幅し、電
力結合器の逆の位相関係により電力合成し、対応する出
力端子だけから出力するところの電力増幅装置である。

多端子電力合成型の電力増幅装置は、５Ｃｐｃ信号伝送
のように回線利用者の呼に応じて増幅装置の入力信号の
状態が変化する方式においてより有効性を発揮する電力
増幅装置である。

この多端子電力合成型の電力増幅装置において、従来の
電力増幅装置の非線形歪補償法の拡張では、すなわち、
各入力端子１ａ、ｌｂ、ｌｃおよび１ｄに歪補償器を設
置する方法では、各歪補償器に入力される信号と各増幅
器５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄに入力される信号が異な
るため歪補償をすることができない。

しかし、第２図に示す第二実施例では、各増幅器５ａ、
５ｂ、５ｃおよび５ｄの直前に歪補償器６ａ、６ｂ、６
ｃおよび６ｄを設置しているので、入力信号の状態に関
係なく、各増幅器５ａ　、５ｂ、５ｃおよび５ｄの非線
形歪補償を行うことができる。

すなわち、前記の（１）式において、 ｑｉ、（ｋ＝１，２．３．４）：出力端子２ａ１２ｂ、
２ｃおよび２ｄへの三次歪出力電力（実数）と考えれば
よい。従って、第二実施例の場合も同様に残留歪拡散効
果により、残留歪が、その残留歪と同じ周波数の基本波
信号が出力されない出力端子にも出力され、基本波信号
への干渉の原因となる全電力が平均でｌ／４（一般的に
は、１／増幅器の数Ｎ）に低減される。

以上のことから、従来の歪補償器を設置した電力増幅装
置では、残留歪がそのまま信号への干渉の原因となって
しまっていたのに対し、木筆−および第二実施例では、
残留歪を拡散させることにより、高い非線形歪補償効果
を得ることができ、増幅器を出力バックオフの小さな点
で動作させることが可能となる。

さらに、各歪補償器に歪補償量を調整できる手段を設け
ることで、電力増幅装置の長期間使用により各増幅器、
各歪補償器の混変調歪特性に経時変化が生じても、調整
により長期間補償効果を保持できる。

また電力結合器４ａまたは４Ｃと電力結合器４ｂまたは
４ｄとの間に、通過する信号の位相を９０度単位で変化
させる位相器を設けると、第２図の第二実施例では出力
信号が出力される出力端子を変えることができる。つま
り、例えば入力端子１ａから入力される信号を、前記位
相器の調節により出力端子２ｄから出力したり出力端子
２ａから出力したりすることができる。

以上の説明は、１個または４個の入・出力端子、４個の
増幅器を有する電力増幅装置の場合について行ったが、
Ｍ個の入・出力端子、Ｎ個（Ｎ≧Ｍ）の増幅器を有する
任意の場合でも、同様である。

また、歪補償器として、ブリディストーション型の場合
で説明しているが、フィードバック型またはフィードフ
ォワード型の場合でも同様に動作する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、残留歪の拡散効果によ
り、より高い歪補償効果が得られ、出力信号と干渉波出
力との比Ｃ／Ｉを改善できる効果がある。従って、本発
明によれば、電力増幅装置の出力電力を飽和近くまで引
き出すことができる。

あるいは、必要出力が同じ場合には各増幅器の飽和出力
は小さくてよいため消費電力が少なくてすむ。また、多
端子電力合成型の電力増幅装置の場合には、５ＣＰＣ信
号伝送のように回線利用者の呼に応じて増幅装置の人力
信号の状態が変化する方式においても、入力信号の状態
によらず、高い歪補償効果が得られる。

これらのことから、本発明は、特に使用可能な電力が限
られている衛星搭載用送信装置として、非常に有効でそ
の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示すブロック構成図。 第２図は本発明の第二実施例を示すブロック構成図。 第３図は従来例を示すブロック構成図。 １、ｌａ”ｌｄ・・・入力端子、２．２ａ　〜２ｄ　・
・・出力端子、３８〜３ｈ・・・ハイブリッド結合器、
４８〜４ｄ・・・電力結合器、５ａ〜５ｄ・・・増幅器
、６．６ａ〜６ｄ・・・歪補償器、７８〜７ｆ・・・終
端器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハイブリッド結合器を含み、少なくとも１個の入
   力端子から入力された各入力信号を常にＮ（Ｎ＝２＾ｎ
   、ｎは自然数）等分してＮ個の出力端子に出力する第一
   の電力結合器（４ａ、４ｃ）と、この第一の電力結合器
   からの出力信号をそれぞれ増幅するＮ個の増幅器（５ａ
   〜５ｄ）と、ハイブリッド結合器を含み、前記Ｎ個の増
   幅器からの各出力信号をＮ個の入力端子に入力し各入力
   信号を常にＮ等分して少なくとも１個の出力端子に出力
   する第二の電力結合器（４ｂ、４ｄ）とを含む電力増幅
   装置において、 前記増幅器にそれぞれ非線形歪を補償する歪補償器（６
   ａ〜６ｄ）を接続した ことを特徴とする電力増幅装置。