KR20030041990A - 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기 - Google Patents

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KR20030041990A
KR20030041990A KR10-2003-7003988A KR20037003988A KR20030041990A KR 20030041990 A KR20030041990 A KR 20030041990A KR 20037003988 A KR20037003988 A KR 20037003988A KR 20030041990 A KR20030041990 A KR 20030041990A
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과학기술진흥사업단
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Abstract

비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에 이득 조정 회로(4)를 설치하여, 전력 증폭기(5)를 포함하는 전체 이득이 항상 일정치로 유지되도록 이득 조정 제어를 행하여, 그 상태에서 전력 증폭기(5)의 출력 신호중의 불필요한 대역 외 신호 성분의 전력이 최소가 되는 왜곡 신호를 왜곡 신호 발생 회로(3)가 생성할 수 있도록 제어 회로(8)가 왜곡 신호 발생 회로(3)에 주는 입력 신호의 순간치에 대응하는 왜곡량의 패턴을 최적으로 결정한다.

Description

비선형 왜곡 보상 전력 증폭기{Nonlinear distortion compensation power amplifier}
선형 변조파 혹은 복수의 변조파를 전력 증폭하는 전력 증폭기에서는, 불필요 전파(스푸리어스; spurious) 방사를 억제하여 전력 효율을 높이기 위해, 가능한 한 비선형 왜곡을 작게 할 필요가 있다. 종래, 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하는 방식으로서는, 부(負) 귀환 방식, 피드 포워드(feed forward) 방식, 프리 디스토터 방식이 알려져 있다.
부 귀환 방식은 신호가 광대역이 되면 발진 현상 등이 일어나기 쉬워 동작의 불안정성이 늘기 때문에, 기지국의 무선기에 사용되는 일은 적다.
피드 포워드 방식은 원리적으로는 동작의 불안정성이 생기지 않기 때문에,현재, 많은 기지국의 무선기에 사용되고 있다. 그런데, 피드 포워드 방식은 오차 성분을 추출하여, 부증폭기에서 별개로 증폭한 후, 주증폭기의 출력 신호로부터 빼는 구성을 취할 필요가 있기 때문에, 회로가 복잡해짐과 동시에, 부증폭기 사용에 의해 전력 효율이 저하한다는 문제가 있다.
이에 대하여 프리 디스토터 방식은 부증폭기가 불필요하기 때문에 피드 포워드 방식으로 교체되는 것으로서 주목받아, 연구 개발이 진행되고 있다. 프리 디스토터 방식이 그 전원 효율이 높아 주목받고 있다. 프리 디스토터 방식은 입력 신호를 미리 왜곡시킴으로써, 증폭기 내에서 발생하는 왜곡을 제거하는 것이다. 이 프리 디스토터 방식은 비선형 왜곡에 의해 발생하는 대역 외 불필요 전파(스푸리어스)를 측정하여, 이것을 최소로 하도록 왜곡 신호를 발생시키는 것(프리 디스토터)이 알려져 있다. 예를 들면, 본 발명자가 앞서 구성한 발명에 의한 특허 출원 "특원 2000-9661"에 기재되어 있는 방식 혹은 Y. 나가타의 논문 "디지털 이동 통신용 선형 증폭 기술"(참고 문헌 1 참조)이나, F. 안토니오 외의 논문 "전력 증폭기용 적응 프리 디스토션의 신기술"(참고 문헌 2 참조)에 기재되어 있는 방식이 있다. 이들 방식에서는, 주어진 알고리즘에 의해 왜곡 신호 발생을 자동적으로 행하고 있다.
참고 문헌 1: Y. Nagata, 'Linear Amplification Technique for Digital Mobile Communications', Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference, pp. 159-164, 1989.
참고 문헌 2: F. Antonio 외, 'A Novel Adaptive Predistortion Techniquefor Power Amplifiers', Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference, pp. 1505-1509, 1999.
일반적으로 전력 증폭기의 이득은 공급 전압, 주위 온도 혹은 짧은 시간 동안 등의 환경 조건에 의해 변동하기 쉽고, 비선형 왜곡 특성도 변화한다. 종래의 프리 디스토터 방식에 의한 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 전력 증폭기의 이득이 변동하면, 프리 디스토터에서 발생되는 왜곡 신호와 전력 증폭기의 비선형 왜곡 특성 사이에 어긋남이 생겨, 비선형 왜곡 제거 기능이 손상된다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 전력 증폭기의 이득 변동에 의해 비선형 왜곡 제거 기능이 손상되지 않도록 한 프리 디스토터 방식에 의한 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기를 제공하는 것이다.
본 발명은 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에 관한 것이며, 특히, 자동차 전화나 휴대 전화 등의 이동 무선 통신 기지국에 있어서 선형 변조 신호 혹은 복수의 변조 신호를 공통되게 증폭하는데 적합한 전력 증폭기로, 전력 증폭기의 입력 측에 전력 증폭기가 갖는 비선형 왜곡을 제거하는 왜곡 신호를 발생시키는 프리 디스토터(pre-distortor)를 둠으로써 선형 증폭 특성을 개선한 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기의 기본 구성 설명도.
도 2는 본 발명에 의한 알고리즘의 일례를 도시하는 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기의 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 신호 전력 스펙트럼의 설명도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서의 주파수 변환 회로의 구성도.
본 발명은 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에 있어서, 왜곡 신호 발생 회로(프리 디스토터)에 의한 왜곡 신호 발생을 제어함과 동시에, 이득 조정 회로를 설치하여 총합 이득이 항상 일정치로 유지되도록 이득 조정 제어를 하도록 하여, 상기 목적 달성을 도모하는 것이다. 이로써 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기는 이하의 각 구성을 취할 수 있다.
본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기는 전력 증폭기와, 전력 증폭기의 입력 측에 놓여져 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 제거하도록 입력 신호에 따른 왜곡 신호를 발생시키는 왜곡 신호 발생 회로와, 총합 이득을 일정하게 조정하는 이득조정 회로를 구비한다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 왜곡 신호 발생 회로가 발생하는 입력 신호에 따른 왜곡 신호는 전력 증폭기의 출력 신호중의 대역 외 신호 성분의 전력을 최소로 하는 알고리즘에 근거하여 최적으로 결정된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 이득 조정 회로의 이득은 입력 신호 전력과 출력 신호중의 대역 내 신호 전력과의 비교에 근거하여 전체 이득이 일정치가 되도록 제어된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기는 입력 신호 전력을 측정하는 입력 전력 측정 회로와, 출력 신호중의 대역 내 신호 전력 및 대역 외 신호 전력을 측정하는 출력 전력 측정 회로를 구비한다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 출력 전력 측정 회로는 전력 증폭기의 출력 신호 주파수를 변환하는 주파수 변환 회로와, 주파수 변환된 출력 신호로부터 대역 내 신호 및 대역 외 신호를 각각 추출하는 제 1 필터 및 제 2 필터와, 추출된 대역 내 신호 및 대역 외 신호의 각 전력을 측정하는 전력 검출기로 이루어진다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 출력 신호의 대역은 다른 주파수 영역의 복수의 대역으로 이루어진다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기는 입력 신호 전력과 출력 신호 전력에 근거하여 왜곡 신호 발생 회로 및 이득 조정 회로를 제어하는 제어 회로를 구비한다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 제어 회로는 전체 이득을 일정치로 유지하면서 입력 신호에 따른 최적의 왜곡 신호를 발생시키는 구속 첨부 제어 알고리즘을 갖는다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 구속 첨부 제어 알고리즘은 전체 이득이 일정치가 되도록 이득 조정 회로를 제어하는 제 1 제어 논리와, 출력 신호중의 대역 외 신호 성분의 전력이 최소가 되는 왜곡 신호를 왜곡 신호 발생 회로가 발생할 수 있도록 왜곡 신호 발생 회로에 주는 입력 신호의 순간치에 대응하는 왜곡량의 패턴을 최적으로 결정하는 제 2 제어 논리를 포함하고, 제 1 제어 논리와 제 2 제어 논리는 순차 교대로 실행된다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 이득 조정 회로는 왜곡 신호 발생 회로와 전력 증폭기 사이에 놓여 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기에서는, 이득 조정 회로는 왜곡 신호 발생 회로의 전단에 놓여 있다.
도 1에 본 발명에 의한 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기의 기본 구성을 도시한다. 도 1에 있어서, 1은 전력 증폭해야 할 신호가 입력되는 입력 단자, 2는 전력 증폭기의 비선형 왜곡 보상을 하는 보상 회로, 3은 입력 신호에 순간치에 따른 왜곡을 줘 왜곡 신호를 발생시키는 왜곡 신호 발생 회로, 4는 총합 이득 변동을 보상하는 이득 조정 회로, 5는 보상되어야 하는 비선형 왜곡 특성을 갖는 전력 증폭기, 6은 전력 증폭된 신호를 출력하는 출력 단자, 7은 입력 신호의 순간 전력을 측정하는 입력 전력 측정 회로, 8은 왜곡 신호 발생 회로의 왜곡 신호 생성과 이득 조정 회로의 이득 설정을 제어하는 제어 회로, 9는 출력 신호중의 증폭해야 할 희망 대역 내의 신호 성분의 평균 전력과 불필요한 대역 외 신호 성분의 평균 전력을 각각 측정하는 출력 전력 측정 회로, 10은 최적의 왜곡 신호를 생성하는 제어와 총합 이득을 일정하게 유지하는 구속 첨부 제어를 행하는 알고리즘(즉, 프로그램)이다.
이하, 도 1의 회로의 각 부분 기능과 동작의 세부에 대해서, 예시적 방법에 의해 설명한다.
보상 회로(2)의 왜곡 신호 발생 회로(3)와 이득 조정 회로(4) 및 전력 증폭기(5)는 입력 단자(1)와 출력 단자(6) 사이에 종속 접속되어 있다. 왜곡 신호 발생 회로(3)는 입력 신호의 순차 순간치에 대하여, 후단의 전력 증폭기(5)의 비선형 왜곡에 의해 알맞게 제거되는 진폭과 위상의 왜곡을 미리 줌으로써, 전력 증폭기의 출력 신호에는 왜곡이 나타나지 않도록 한다. 제어 회로(8)는 왜곡 신호 발생 제어를 위해, 입력 신호의 순간 전력에 따라서 입력 신호에 주는 왜곡량을 각 순간전력치에 대응하는 일련의 왜곡량의 패턴으로서, 도시 생략되어 있는 메모리에 기억하고 있으며, 입력 신호의 순간 전력치가 검출되면, 그 값에 대응하는 왜곡량을 메모리로부터 판독하여, 왜곡 신호 발생 회로(3)에 지시하여 입력 신호에 왜곡을 줘, 왜곡 신호를 발생시킨다. 이 때 입력 신호에 주는 왜곡은 진폭 왜곡과 위상 왜곡으로 이루어지며(위상 왜곡은 생략할 수 있는 경우도 있다), 전력 증폭기(5)의 비선형 왜곡 특성에 의해 알맞게 제거되도록 최적으로 정해진다.
왜곡 신호 발생 회로(3)는 제어 회로(8)로부터의 제어 신호에 의해 입력 신호의 진폭에 왜곡을 주는 가변 이득 제어 회로와, 마찬가지로 입력 신호의 위상에 왜곡을 주는 가변 위상 제어 회로로 구성된다.
이득 조정 회로(4)는 예를 들면 가변 감쇠기로 구성되며, 총합 이득 변동이 검출되었을 때 감쇠량을 변화시켜 이득 변동을 보상하도록 제어되어, 총합 이득이 항상 일정치로 유지되도록 한다.
제어 회로(8)의 제어에 필요시되는 입력 신호와 출력 신호의 각 전력은 입력 전력 측정 회로(7)와 출력 전력 측정 회로(9)에 의해 측정되어, 제어 회로(8)에 보내진다. 입력 전력 측정 회로(7)는 입력 단자(1)의 입력 신호의 순간 전력과 평균 전력을 측정하지만, 순간 전력만을 측정하여, 평균 전력은 제어 회로(8)로 계산하도록 하면, 입력 전력 측정 회로(7)를 간단화할 수 있다. 마찬가지로 하여, 출력 전력 측정 회로(9)는 출력 단자(6)의 출력 신호에 대해서, 출력 신호 중에 포함되는 희망 주파수 대역 내의 신호 성분과, 대역 외의 불필요 신호 성분과의 각 평균 전력을 따로따로 측정하여, 측정 결과를 제어 회로(8)에 보낸다.
이로써, 입력 단자(1)에 인가된 입력 신호는 왜곡 신호 발생 회로(3)에서 입력 신호의 순간치에 따른 진폭과 위상의 왜곡을 갖는 왜곡 신호로 변환되고, 더욱이 이득 조정 회로(4)의 이득 보상으로 진폭이 조정되어 전력 증폭기(5)에 입력된다. 전력 증폭기(5)에서 전력 증폭된 결과의 왜곡이 저감된 출력 신호는 출력 단자(6)로부터 출력된다. 또한, 이득 조정 회로(4)는 도면에서는 왜곡 신호 발생 회로(3)와 전력 증폭기(5) 사이에 삽입되어 있지만, 입력 단자(1)와 왜곡 신호 발생 회로(3) 사이에 두어도 된다. 왜곡 신호 발생 회로(3) 및 이득 조정 회로(4)는 각각 제어 회로(8)의 알고리즘(10)에 따라서 제어된다. 알고리즘(10)은 주메모리(도시하지 않음) 상에 격납된 상기 제어를 실행하는 프로그램을 CPU(도시하지 않음) 상에서 실행함으로써 실현되는 제어 수단이다.
그런데, 증폭기의 총합 이득치와 왜곡 특성 사이에는 서로 영향을 주는 관계가 있어, 한쪽을 바꾸면 다른쪽도 변해버리기 때문에, 제어 회로(8)의 알고리즘(10)에는 총합 이득을 항상 일정한 목표치로 제어한 상태에서 왜곡 신호를 최적화하는 소위 구속 첨부 제어 알고리즘이 사용된다. 이 구속 첨부 제어 알고리즘은 총합 이득을 일정하게 조정하는 제어와 왜곡 신호를 최적화하는 제어를 수속 상태가 최종적으로 얻어질 때까지 교대로 반복하여 실행함으로써 실현할 수 있다.
여기서 총합 이득을 일정하게 조정하는 제어는 입력 신호의 평균 전력과 출력 신호의 희망 대역 내 신호 성분의 평균 전력으로부터 총합 이득을 산출하여, 산출한 총합 이득치를 기준의 일정치와 비교하여 이득 변동의 편차를 구하여, 그 편차가 0이 되는 이득 보상치를 이득 조정 회로(4)에 지시하여, 총합 이득을 일정치로 제어하는 것이다.
이 총합 이득을 일정치로 제어한 후에 계속해서 행하는 왜곡 신호의 최적화 제어에서는, 복수 종류의 다양한 왜곡량 패턴을 생성하여, 생성한 왜곡량 패턴 중에서 최적의 것을 선택한다. 이를 위한 알고리즘(10)으로서는, 예를 들면 시행 착오적으로 다른 왜곡량 패턴을 차차 생성하여, 각각의 왜곡량 패턴으로 입력 신호의 순간 전력치에 대응하는 왜곡량을 왜곡 신호 발생 회로(3)에 지시하여 왜곡 신호를 발생시켜, 그 때 증폭기로부터 출력되는 신호 중에 포함되는 불필요한 대역 외 신호 성분의 평균 전력을 감시하여, 대역 외 신호 성분의 평균 전력치가 허용치 이하가 된 최초의 왜곡량 패턴을 최적인 것으로 하여 선택하는 방법으로 할 수 있다. 혹은, 모든 종류의 왜곡량 패턴을 생성하여 각각에 대해서 왜곡 신호 발생을 실행하여, 그 중에서 대역 외 신호 성분의 평균 전력치를 최소로 하는 왜곡량 패턴을 최적인 것으로 하여 선택하는 방법을 취해도 된다. 단, 어느 방법이어도, 각 새로운 왜곡량 패턴을 적용하였을 때, 상술한 총합 이득을 일정치로 제어하는 알고리즘을 실행할 필요가 있다.
복수 종류의 다양한 왜곡량 패턴을 생성하기 위해서는, 계산에 의해 왜곡량 패턴을 차차 변화시키는 방법이나, 미리 작성한 복수 종류의 왜곡량 패턴을 메모리에 기억시켜 두고 그 중에서 차차 선택하는 방법이 있다.
도 2에 총합 이득이 일정한 조건 하에서 왜곡 신호의 최적화를 도모하는 구속 첨부 제어 알고리즘 예를 흐름도로 도시한다. 도 1에 도시하는 알고리즘(10)에 있어서, 이미 생성된 왜곡량 패턴이 있으면 그것과는 다른 왜곡량 패턴을생성하여(스텝 S1), 생성한 왜곡량 패턴에 근거하여 왜곡 신호를 발생시킴과 동시에(스텝 S2), 총합 이득을 검출하여 이득 변동을 일정치로 보상하여(스텝 S3), 그 후에 출력 신호에 포함되고 있는 대역 외 신호 성분의 평균 전력치를 검출하여 값을 유지한다(스텝 S4). 이상의 스텝 S1 내지 스텝 S4의 처리를 반복함으로써, 차차 생성한 복수의 서로 다른 왜곡량 패턴 전부에 대해서, 동일한 처리를 한다. 생성해야 하는(한다고 생각되는) 왜곡량 패턴이 없어졌으면(스텝 S5), 보존되어 있는 각 왜곡량 패턴의 평균 전력치를 비교하여 평균 전력치가 최소 패턴을 선택하여(스텝 S6), 그것을 최적 패턴으로 하여 메모리에 기억한다(스텝 S7).
이러한 알고리즘(10)에 근거하는 제어를 기동 시 외에 운용 중에 적당한 주기로 반복함으로써, 환경 변화에 영향받지 않고, 항상 총합 이득을 일정하게 유지한 상태에서 최적의 왜곡 신호를 생성할 수 있어, 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 정밀도 좋게 안정되게 보상하는 것이 가능해진다.
도 3에 본 발명의 적합한 일실시예에 의한 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기의 구성을 도시한다. 도 3에 있어서, 11은 입력 단자, 12는 프리 디스토터(Pred), 13은 이득 조정 회로(△G), 14는 전력 증폭기(PA), 15는 방향성 결합기, 16은 출력 단자, 17은 입력 전력 측정 회로(PWR DET), 18은 제어 회로(Cont), 19는 출력 전력 측정 회로, 20은 주파수 변환 회로, 21과 22는 필터, 23은 평균 전력 검출기이다. 제어 회로(18)는 도시하지 않지만, 알고리즘(10)을 구비한다.
입력 단자(11)에 입력된 이동 무선 등의 신호는 프리 디스토터(12)에 의해, 진폭 및 위상 왜곡을 받는다. 프리 디스토터(12)의 출력 신호는 이득 조정회로(13)를 통과한 후, 전력 증폭기(14)에서 증폭되어, 방향성 결합기(15)를 개재시켜 출력 단자(16)에 출력된다. 출력 신호의 일부는 방향성 결합기(15)에 의해 추출되어, 출력 전력 측정 회로(19)에 입력된다. 출력 전력 측정 회로(19)에 입력된 출력 신호의 일부는 주파수 변환 회로(20)로 주파수 변환된 후, 필터(21, 22)에 입력된다. 필터(21)는 출력 신호중의 증폭해야 할 희망 대역 내의 신호를 추출하는 필터이고, 필터(22)는 대역 외의 불필요 신호를 추출하는 필터이다. 각 필터(21, 22)의 출력은 각각 평균 전력 검출기(23)에 입력되어, 대역 내 신호 평균 전력과 대역 외 불필요 신호 평균 전력이 측정된다. 평균 전력 검출기(23)의 검출 출력은 제어 회로(18)에 입력된다. 또한 입력 신호의 일부는 입력 전력 측정 회로(17)에 입력되어 순간 전력이 측정되어, 그 측정 출력은 제어 회로(18)에 입력된다.
제어 회로(18)는 내부의 메모리(도시하지 않음)에 미리 기억되어 있는 순간 전력치와 왜곡량의 대응 패턴을 사용하여, 입력 신호의 순간 전력치에 따른 진폭 및 위상의 왜곡량을 구하여, 그 왜곡량을 프리 디스토터(12)에 지시하여 입력 신호에 왜곡을 부여시켜 왜곡 신호를 발생한다. 이 때 프리 디스토터(12)에 지시하는 진폭 및 위상의 왜곡량은 입력 신호의 순간 전력치에 따라 다르며, 그 값은 프리 디스토터 방식의 원리에 의거하여, 전력 증폭기(14)의 비선형 왜곡을 제거하도록 미리 구해진다.
메모리에 기억되는 왜곡량의 패턴은 전력 증폭기(14)의 비선형 왜곡을 최적으로 제거하는 것으로, 기동 시나 운용 중에 적당히 갱신될 수 있다. 최적의 왜곡량의 패턴은 계산에 의해 생성한 다양한 왜곡량 패턴 중에서, 필터(22) 출력의 대역 외 불필요 신호의 평균 전력을 최소로 하는 것이 시행 착오(혹은 반복법) 등에 의한 알고리즘을 사용하여 선택되어, 메모리에 기억된다(예를 들면, 상술한 특원 2000-9661을 참조). 어쨌든, 본 실시예에서는, 제어 회로의 메모리에 기억되는 왜곡량은 적당한 알고리즘(10)에 의해 자동적으로 결정된다.
제어 회로(18)는 처음에 입력 전력 측정 회로(17)의 출력인 입력 신호 순간 전력으로부터 평균 전력치를 구하여, 이 값과 출력 전력 측정 회로(19)로부터 출력되는 증폭기 출력 신호 중의 희망 대역 내 신호의 평균 전력치와의 비를 계산함으로써, 전체 이득을 구한다. 구한 이득이 주어진 기준치와 다른 경우에는, 이것이 일치하도록 이득 조정 회로(13)의 이득을 제어한다. 이 이득 조정을 한 후, 알고리즘(10)은 왜곡량 패턴 갱신을 실시한다. 또한, 이득 조정 회로(13)는 프리 디스토터(12) 앞에 설치하여도 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서의 신호 전력 스펙트럼을 도시하며, 도 5는 도 3에 있어서의 주파수 변환 회로(20)의 구체예를 도시한다.
도 4에 있어서, 실선은 전력 증폭기에 있어서 비선형 왜곡이 존재하지 않는 이상적인 경우의 출력 신호의 전력 스펙트럼이고, 파선은 비선형 왜곡에 의해 발생한 불필요한 대역 외 신호(스푸리어스)를 도시한다. 도 3의 구성에서는, 필터(22)가 이 대역 외 신호 성분을 추출, 평균 전력 검출기(23)에서 신호의 평균 전력을 측정하여, 제어 회로(18)의 알고리즘(10)(도시하지 않음)에 의해, 이 평균 전력치가 최소가 되는 왜곡량 패턴을 결정한다.
도 5에 도시하는 주파수 변환 회로는 입력 단자(31)에 도 3의 방향성 결합기(15)로부터 분기된 출력 신호의 일부를 입력하여, 출력 단자(34)에 주파수 변환된 신호를 출력한다. 입력 단자(31)에의 입력 신호는 국부 발진기(32)로부터의 국부 발진 신호를 출력함과 동시에, 주파수 믹서(36)에 입력되어, 양 신호차의 주파수 성분이 저역 필터(33)에 의해 추출된다. 국부 발진기(32)의 발진 주파수는 제어 단자(35)에 입력되는 신호에 의해 변화할 수 있는 것으로 하여, 여기서는 도 4에 도시되는 전력 스펙트럼의 중심 주파수(f0)로 설정된다. 출력 단자(34)로부터 출력되는 신호는 도 3의 필터(21와 22)에 입력된다. 필터(21)는 통과 대역이 0 내지 △f1인 저역 통과 필터로 한다. 이 때, 국부 발진 주파수를 f0으로 설정하였기 때문에, 필터(21)로부터는, 도 4의 실선 부분으로 도시되는 희망 대역 내 신호가 추출된다. 또한 필터(22)의 통과 대역을 △f1내지 △f2로 설정함으로써, 필터(22)로부터는 도 4에 파선으로 도시되는 대역 외 신호를 추출할 수 있다.
도 3의 평균 전력 검출기(23)는 이들 필터(21, 22)의 출력 신호의 평균 전력을 별개로 측정한다. 제어 회로(18)는 먼저 입력 전력 측정 회로(17)의 출력인 입력 신호의 순간 전력으로부터 입력 신호 평균 전력치를 구해 둔다. 제어 회로(18)의 알고리즘(10)은 입력 신호에 있는 왜곡량을 줘 봐서, 필터(21)로부터의 출력 신호 대역 내 평균 전력을 관측한다. 이 관측치와 먼저 구했던 입력 신호의 평균 전력치비를 얻음으로써, 입력 단자(11)에서 출력 단자(16)까지의 전력 이득을 계산한다. 계산된 전력 이득치가 미리 정하고 있는 전력 이득의 기준치와 다르면, 이들이 같아지도록 이득 조정 회로(13)의 이득을 조정한다. 알고리즘(10)은 이 이득 조정이 종료하고나서, 프리 디스토터(12)를 제어하기 위한 최적의 왜곡량 패턴 결정과 메모리 갱신을 한다.
이상으로 서술한 실시예에서는, 도 4에 도시되는 단일 대역의 신호 스펙트럼을 가정하였지만, 신호 대역이 주파수 축 상에 복수 개 나열하고 있는 경우에 있어서도, 국부 발생 주파수와 필터(21, 22)를 적절하게 설정함으로써, 증폭기 출력 신호의 대역 내 전력과 대역 외 전력을 각각 측정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전력 증폭기의 특성이 환경 조건 변화나 짧은 시간 변화로 변동하였다고 하여도, 전체의 이득을 항상 일정하게 유지하면서 프리 디스토터를 동작시킬 수 있기 때문에, 양호한 비선형 왜곡 보상을 유지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 전력 증폭기와, 전력 증폭기의 입력 측에 놓여져 전력 증폭기의 비선형 왜곡을 제거하도록 입력 신호에 따른 왜곡 신호를 발생하는 왜곡 신호 발생 회로와, 총합 이득을 일정하게 조정하는 이득 조정 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    왜곡 신호 발생 회로가 발생하는 입력 신호에 따른 왜곡 신호는 전력 증폭기의 출력 신호 중의 불필요한 대역 외 신호 성분의 전력을 최소로 하는 알고리즘에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    이득 조정 회로의 이득은 입력 신호 전력과 출력 신호 중의 대역 내 신호 전력에 근거하여 전체 이득이 일정치가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    입력 신호 전력을 측정하는 입력 전력 측정 회로와, 출력 신호 중의 대역 내 신호 전력 및 대역 외 신호 전력을 측정하는 출력 전력 측정 회로를 구비하는 것을특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    출력 전력 측정 회로는 전력 증폭기의 출력 신호 주파수를 변환하는 주파수 변환 회로와, 주파수 변환된 출력 신호로부터 대역 내 신호 및 대역 외 신호를 각각 추출하는 제 1 필터 및 제 2 필터와, 추출된 대역 내 신호 및 대역 외 신호의 각 전력을 측정하는 전력 검출기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    출력 신호의 대역은 다른 주파수 영역의 복수의 대역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    입력 신호 전력과 출력 신호 전력에 근거하여 왜곡 신호 발생 회로 및 이득 조정 회로를 제어하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제어 회로는 전체의 이득을 일정치로 유지하면서 입력 신호에 따른 최적의왜곡 신호를 발생시키는 구속 첨부 제어 알고리즘을 갖는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    구속 첨부 제어 알고리즘은 전체 이득이 일정치가 되도록 이득 조정 회로를 제어하는 제 1 제어 논리와, 출력 신호 중의 대역 외 신호 성분의 전력이 최소로 되는 왜곡 신호를 왜곡 신호 발생 회로가 발생할 수 있도록 왜곡 신호 발생 회로에 주는 입력 신호의 순간치에 대응하는 왜곡량의 패턴을 최적으로 결정하는 제 2 제어 논리를 포함하고, 제 1 제어 논리와 제 2 제어 논리는 순차 교대로 실행되는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    이득 조정 회로는 왜곡 신호 발생 회로와 전력 증폭기 사이에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    이득 조정 회로는 왜곡 신호 발생 회로의 전단에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 비선형 왜곡 보상 전력 증폭기.
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