JPWO2005027340A1 - 歪補償増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力レベルに対して出力レベルが線形となる領域の場合でも、歪のない安定した増幅を行うことができる歪補償増幅装置を提供することを目的とする。【解決手段】 増幅時に発生する歪を補償する歪補償増幅装置であって、入力信号から入力レベルを検出する入力レベル検出部８と、入力信号から歪相殺信号を生成し、入力信号と歪相殺信号を合成する歪相殺信号合成部と、歪相殺信号合成部の出力を増幅する増幅部６と、増幅部６の出力から出力レベルを検出する出力レベル検出部９と、増幅部６の出力における歪が小さくなるように歪相殺信号合成部を制御するとともに、入力レベルに対して増幅部６の出力レベルが線形となる領域であれば、歪相殺信号を生成しないように歪相殺信号合成部を制御する制御部２０とを備えた。

Description

本発明は、増幅時に発生する歪を、プリディストーション（ＰＤ）方式により補償する歪補償増幅装置に関するものである。また、本発明に係る増幅装置は、例えば、移動通信システムなどの無線通信システムに備えられる基地局装置や中継増幅装置などに適用することが可能である。

ここで、無線通信システムとしては、例えば、携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ Ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などの種々なシステムが用いられてもよい。

また、通信方式としては、例えば、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式やＷ（Ｗｉｄｅ ｂａｎｄ）−ＣＤＭＡ方式やＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式やＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式などの種々な方式が用いられてもよい。

ここで、本発明に係る増幅装置などの構成としては、必ずしも、以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。

また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。

従来の歪補償増幅装置として、ＰＤ方式による歪補償増幅装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２６１２５２号公報（第３−４頁、第１図）

ここで、ＰＤ方式による従来の歪補償増幅装置について説明する。図４は、従来の歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、従来の歪補償増幅装置は、方向性結合器１，７、電力分配部２、遅延部３、電力合成部４、ＰＤ部５、増幅器６、入力レベル検出部８、出力レベル検出部９、制御部１０から構成される。

次に、従来の歪補償増幅装置の動作について説明する。まず、入力信号は方向性結合器１を介して電力分配部２へ出力される。また、入力信号の一部は方向性結合器１により抽出され、入力レベル検出部８へ出力される。

入力信号は、電力分配部２により、遅延部３とＰＤ部５へ分配される。遅延部３は、電力分配部２の一方の出力を遅延させ、電力合成部４へ出力する。また、ＰＤ部５は制御部１０からの制御に従って、増幅器６による増幅時に発生する歪を打ち消す信号である歪相殺信号を電力分配部２のもう一方の出力から生成し、電力合成部４へ出力する。

電力合成部４は、遅延部３の出力と歪相殺信号を合成し、合成信号として増幅器６へ出力する。増幅器６は、合成信号を増幅し、増幅信号として方向性結合器７へ出力する。ここで、増幅時に発生する歪と歪相殺信号は相殺される。増幅信号は、方向性結合器７を介して外部へ出力される。また、増幅信号の一部は方向性結合器７により抽出され、出力レベル検出部９へ出力される。なお、方向性結合器７の出力側にはアイソレータ（ＩＳＯ）が設けられ、反射波が増幅装置側に戻るのを防止している。

入力レベル検出部８は、入力信号の電力レベルを検出し、入力レベルとして制御部１０へ出力する。出力レベル検出部９は、増幅信号の電力レベルを検出し、出力レベルとして制御部１０へ出力する。制御部１０は、入力レベルと出力レベルを比較することにより歪レベルを抽出し、その歪レベルが小さくなるようにＰＤ部５を制御する。ここで、出力レベル検出部は、出力信号ではなく、歪そのものを検出してもよい。歪そのものを検出した場合、その歪レベルに応じて、歪レベルが小さくなるようにＰＤ部を制御する。

以上のように、ＰＤ部５により生成される歪相殺信号により、増幅時に発生する歪は補償される。

しかしながら、上述した従来の歪補償増幅装置において、ＰＤ部は常に動作し、歪相殺信号を出力する。従って入力レベルに対して出力レベルが線形となる領域の場合、すなわち増幅信号に歪が生じない入力レベルである場合でも歪相殺信号は出力される。そのため、ＰＤ部が生成した歪相殺信号がそのまま歪として出力されてしまうという問題が生じる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、入力レベルに対して出力レベルが線形となる領域の場合でも、歪のない安定した増幅を行うことができる歪補償増幅装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る歪補償増幅装置は、増幅時に発生する歪を補償する歪補償増幅装置であって、入力信号から入力レベルを検出する入力レベル検出部と、前記入力信号から、増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成し、前記入力信号と前記歪相殺信号を合成する歪相殺信号合成部と、前記歪相殺信号合成部の出力を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力から出力レベルを検出する出力レベル検出部と、前記増幅部の出力における歪が小さくなるように前記歪相殺信号合成部を制御するとともに、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記歪相殺信号を生成しないように前記歪相殺信号合成部を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

また、上述した歪補償増幅装置において、前記歪相殺信号合成部は、前記入力信号を分配する電力分配部と、前記電力分配部の一方の出力を遅延させる遅延部と、前記電力分配部のもう一方の出力を増幅するプリアンプと、前記プリアンプの出力を用いて前記歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と、前記遅延部の出力と前記歪相殺信号生成部の出力を合成する電力合成部とを備え、前記制御部は、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記プリアンプを動作させないことを特徴とするものである。

また、上述した歪補償増幅装置において、前記歪相殺信号合成部は、前記入力信号を分配する電力分配部と、前記電力分配部の一方の出力を遅延させる遅延部と、前記電力分配部のもう一方の出力を入力するスイッチ部と、前記スイッチ部の出力を用いて前記歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と、前記遅延部の出力と前記歪相殺信号生成部の出力を合成する電力合成部とを備え、前記制御部は、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記スイッチ部を終端器に接続することを特徴とするものである。

また、上述した歪補償増幅装置において、前記歪相殺信号合成部は、前記入力信号を分配する電力分配部と、前記電力分配部の一方の出力を遅延させる遅延部と、前記電力分配部のもう一方の出力を入力する可変減衰器と、前記可変減衰器からの出力を用いて前記歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と、前記遅延部の出力と前記歪相殺信号生成部の出力を合成する電力合成部とを備え、前記制御部は、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記可変減衰器は入力信号を減衰することを特徴とするものである。

本発明によれば、増幅信号に歪が生じない入力レベルである場合は歪相殺信号を生成せず、増幅信号に歪が生じる入力レベルである場合は歪相殺信号を生成して歪を補償することにより、入力レベルの範囲が広く、安定した増幅を行うことができる。

本発明の歪補償増幅装置は、増幅信号に歪が生じない入力レベルである場合に、ＰＤ部から歪相殺信号を出力しないようにするものである。以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施例１における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図１において、図４と同一符号は図４に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施例では、制御部１０の代わりに制御部２０を備え、さらに電力分配部２とＰＤ部５の間にプリアンプ２１を備える。なお、本実施例における歪相殺信号合成部は、電力分配部２と遅延部３と電力合成部４とＰＤ部５とプリアンプ２１のことである。
プリアンプ２１は、電力分配部２で遅延部３とプリアンプ２１に分配されたそれぞれの信号のレベルを調整するものである。例えば、遅延線側に入力された信号に対して、プリアンプ側に入力された信号を、同レベルに増幅する。

以下、本実施例における歪補償増幅装置の動作について説明する。
入力信号が入力されると、入力レベル検出部８は入力レベルを検出し、盛業部２０は検出された入力レベルを読み込む。制御部は、入力信号が増幅器６で増幅されたとき、線形レベルで増幅されるのか、それとも非線形レベルで増幅されるのかを判断する。この判断は、予め増幅器６の増幅特性を把握しておき、それをメモリテーブルに記憶等行い、線形レベルか非線形レベルかを判断してもよい。また、線形レベルから非線形レベルになる閾値を予め把握し、それに応じて判断を行なってよい。ここで、閾値やテーブルは、増幅器の一つの動作に限るものではなく、例えばバイアスを制御し、動作クラス等が代わった場合でも、対応できるものである。

入力信号レベルを判断した後、制御部２０はプリアンプ２１の制御を行う。具体的には、入力レベル検出部８で検出した入力レベルが、増幅信号に歪を生じないレベルである場合、つまり線形レベルとなる場合、制御部２０がプリアンプ２１の電源をＯＦＦにする。これによりＰＤ部５へ信号が入力されず、ＰＤ部５から歪相殺信号が出力されなくなる。一方、入力レベル検出部８で検出した入力レベルが、増幅信号に歪を生じるレベルである場合、つまり非線形レベルとなる場合、制御部２０がプリアンプ２１の電源をＯＮにすることによりＰＤ部５へ信号が入力され、ＰＤ部５から歪相殺信号が出力される。

以上のように、制御部２０が入力レベルに従ってプリアンプ２１の電源を制御することにより、増幅信号に歪を生じない入力レベルである場合は、線形に増幅された信号のみが歪補償増幅装置から出力され、増幅信号に歪を生じる入力レベルである場合は、増幅時の歪が補償された信号が歪補償増幅装置から出力される。

図２は、実施例２における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図２において、図４と同一符号は図４に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施例では、制御部１０の代わりに制御部３０を備え、さらに電力分配部２とＰＤ部５の間にスイッチ３１と終端器３２を備える。なお、本実施例における歪相殺信号合成部は、電力分配部２と遅延部３と電力合成部４とＰＤ部５とスイッチ３１と終端器３２のことである。

以下、本実施例における歪補償増幅装置の動作について説明する。
入力信号が入力されると、入力レベル検出部８は入力レベルを検出し、制御部２０は検出された入力レベルを読み込む。制御部は、入力信号が増幅器６で増幅されたとき、線形レベルで増幅されるのか、それとも非線形レベルで増幅されるのかを判断する。この判断は、予め増幅器６の増幅特性を把握しておき、それをメモリテーブルに記憶等行い、線形レベルか非線形レベルかを判断してもよい。また、線形レベルから非線形レベルになる閾値を予め把握し、それに応じて判断を行なってよい。ここで、閾値やテーブルは、増幅器の一つの動作に限るものではなく、例えばバイアスを制御し、動作クラス等が代わった場合でも、対応できるものである。

入力信号レベルを判断した後、制御部３０は、ＰＤ部５の制御に加え、スイッチ３１の制御を行う。具体的には、入力レベル検出部８で検出した入力レベルが、増幅信号に歪を生じないレベルである場合、制御部３０がスイッチ３１を終端器３２側に接続する。これにより、ＰＤ部５へ信号が入力されず、ＰＤ部５から歪相殺信号が出力されなくなる。一方、入力レベル検出部８で検出した入力レベルが、増幅信号に歪を生じるレベルである場合、制御部３０がスイッチ３１をＰＤ部５側に接続する。これによりＰＤ部５へ信号が入力され、ＰＤ部５から歪相殺信号が出力される。

以上のように、制御部３０が入力レベルに従ってスイッチ３１を制御することにより、増幅信号に歪を生じない入力レベルである場合は、線形に増幅された信号のみが歪補償増幅装置から出力され、増幅信号に歪を生じる入力レベルである場合は、増幅時の歪が補償された信号が歪補償増幅装置から出力される。

図３は、実施例３における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図３において、図４と同一符号は図４に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施例では、制御部１０の代わりに制御部４０を備え、さらに電力分配部２とＰＤ部５の間に可変減衰器４１を備える。なお、本実施例における歪相殺信号合成部は、電力分配部２と遅延部３と電力合成部４とＰＤ部５と可変減衰器４１のことである。

以下、本実施例における歪補償増幅装置の動作について説明する。
入力信号が入力されると、入力レベル検出部８は入力レベルを検出し、制御部２０は検出された入力レベルを読み込む。制御部は、入力信号が増幅器６で増幅されたとき、線形レベルで増幅されるのか、それとも非線形レベルで増幅されるのかを判断する。この判断は、予め増幅器６の増幅特性を把握しておき、それをメモリテーブルに記憶等行い、線形レベルか非線形レベルかを判断してもよい。また、線形レベルから非線形レベルになる閾値を予め把握し、それに応じて判断を行なってよい。ここで、閾値やテーブルは、増幅器の一つの動作に限るものではなく、例えばバイアスを制御し、動作クラス等が代わった場合でも、対応できるものである。

入力信号レベルを判断した後、制御部４０は、ＰＤ部５の制御に加え、可変減衰器４１の制御を行う。具体的には、入力レベル検出部８で検出した入力レベルが、増幅信号に歪を生じないレベルである場合、制御部４０がＰＤ部５への入力を十分減衰させるように可変減衰器４１を制御する。これによりＰＤ部５へ信号が入力されず、ＰＤ部５から歪相殺信号が出力されなくなる。一方、入力レベル検出部８で検出した入力レベルが、増幅信号に歪を生じるレベルである場合、制御部４０がＰＤ部５への入力を減衰させないように可変減衰器４１を制御する。これによりＰＤ部５へ信号が入力され、ＰＤ部５から歪相殺信号が出力される。

以上のように、制御部４０が入力レベルに従って可変減衰器４１を制御することにより、増幅信号に歪を生じない入力レベルである場合は、線形に増幅された信号のみが歪補償増幅装置から出力され、増幅信号に歪を生じる入力レベルである場合は、増幅時の歪が補償された信号が歪補償増幅装置から出力される。ここで、可変減衰器４２は、ＰＤ部５の前段においてＰＤ部５への入力を減衰させる構成としたが、可変減衰器をＰＤ部５の後段に備え、ＰＤ部５の出力を減衰させることにより、歪とならないレベルに歪相殺信号を抑える構成としても良い。

なお、実施例１から実施例３において、入力レベル検出部８を備えた例について説明したが、入力レベル検出部８の代わりに比較部を備え、比較部が、プリアンプ２１またはスイッチ３１または可変減衰器４１を切り替えるような構成としても良い。この場合、比較部は所定の基準値と入力レベルを比較し、基準値以上ならばＰＤ部５への入力を与え、基準値以下ならばＰＤ部５への入力を与えないように切り替えを行う。

なお、実施例１から実施例３において、入力レベル検出部８は、アナログの入力値と基準値を比較するアナログの比較器であっても良いし、Ａ／Ｄ変換器を備え、デジタルの入力値と基準値を比較するデジタルの比較器であっても良い。

なお、入力、出力レベルに応じた各構成の制御は、例えば入出力値に対する各構成の制御値をメモリテーブルに組み込み、メモリテーブルの値に基づいて制御を行っても良い。

また、本発明に係る増幅装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。

また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

以上詳述したように、本発明によれば、増幅信号に歪が生じない入力レベルである場合はＰＤ部から歪相殺信号を生成しないように制御し、増幅信号に歪が生じる入力レベルである場合はＰＤ部から歪相殺信号を生成して歪補償を行うことにより、増幅信号に歪が生じない入力レベルであっても、歪相殺信号が歪となって出力されるのを防ぐことができる。

実施例１における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施例２における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施例３における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。 従来の歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１，７ 方向性結合器、２ 電力分配部、３ 遅延部、４ 電力合成部、５ ＰＤ部、６ 増幅部、８ 入力レベル検出部、９ 出力レベル検出部、２０，３０，４０ 制御部、２１ プリアンプ、３１ スイッチ、３２ 終端器、４１ 可変減衰器。

Claims (4)

1. 増幅時に発生する歪を補償する歪補償増幅装置であって、
   入力信号から入力レベルを検出する入力レベル検出部と、
   前記入力信号から、増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成し、前記入力信号と前記歪相殺信号を合成する歪相殺信号合成部と、
   前記歪相殺信号合成部の出力を増幅する増幅部と、
   前記増幅部の出力から出力レベルを検出する出力レベル検出部と、
   前記増幅部の出力における歪が小さくなるように前記歪相殺信号合成部を制御するとともに、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記歪相殺信号を生成しないように前記歪相殺信号合成部を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする歪補償増幅装置。
2. 請求項１に記載の歪補償増幅装置において、
   前記歪相殺信号合成部は、
   前記入力信号を分配する電力分配部と、
   前記電力分配部の一方の出力を遅延させる遅延部と、
   前記電力分配部のもう一方の出力を増幅するプリアンプと、
   前記プリアンプの出力を用いて前記歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と、
   前記遅延部の出力と前記歪相殺信号生成部の出力を合成する電力合成部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記プリアンプを動作させないことを特徴とする歪補償増幅装置。
3. 請求項１に記載の歪補償増幅装置において、
   前記歪相殺信号合成部は、
   前記入力信号を分配する電力分配部と、
   前記電力分配部の一方の出力を遅延させる遅延部と、
   前記電力分配部のもう一方の出力を入力するスイッチ部と、
   前記スイッチ部の出力を用いて前記歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と、
   前記遅延部の出力と前記歪相殺信号生成部の出力を合成する電力合成部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記スイッチ部を終端器に接続することを特徴とする歪補償増幅装置。
4. 請求項１に記載の歪補償増幅装置において、
   前記歪相殺信号合成部は、
   前記入力信号を分配する電力分配部と、
   前記電力分配部の一方の出力を遅延させる遅延部と、
   前記電力分配部のもう一方の出力を入力する可変減衰器と、
   前記可変減衰器からの出力を用いて前記歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と、
   前記遅延部の出力と前記歪相殺信号生成部の出力を合成する電力合成部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記入力レベルに対して前記増幅部の前記出力レベルが線形となる領域であれば、前記可変減衰器は入力信号を減衰することを特徴とする歪補償増幅装置。

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