WO2018150454A1 - フィードフォワード増幅器及びアンテナ装置 - Google Patents

フィードフォワード増幅器及びアンテナ装置 Download PDF

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WO2018150454A1
WO2018150454A1 PCT/JP2017/005293 JP2017005293W WO2018150454A1 WO 2018150454 A1 WO2018150454 A1 WO 2018150454A1 JP 2017005293 W JP2017005293 W JP 2017005293W WO 2018150454 A1 WO2018150454 A1 WO 2018150454A1
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WO
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communication signal
phase
distributor
amplitude
phase shifter
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/005293
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English (en)
French (fr)
Inventor
一二三 能登
田島 賢一
秀樹 森重
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion

Definitions

  • the present invention relates to a feedforward amplifier that amplifies a communication signal and an antenna device that includes a plurality of pairs of feedforward amplifiers and antennas.
  • a phased array transmitter / receiver is generally used for radar applications, and linearity like a transmitter for communication is rarely required.
  • the linearity of the transmitter may be required.
  • RF module high-frequency module
  • increasing the efficiency of the power amplifier generally increases nonlinearity and generates distortion.
  • the phased array transceiver disclosed in Patent Document 1 below implements a distortion compensation technique that suppresses the occurrence of distortion.
  • This phased array transceiver compensates for distortion by using a feedforward amplifier as a power amplifier included in the RF module, and improves the linearity of the RF module.
  • a processor for phase control is inserted in the path of the error amplifier in the feedforward amplifier, and the distortion component extracted by the distortion extraction loop of the feedforward amplifier does not enter the main beam by the processor for phase control. So that it is controlled.
  • the conventional antenna apparatus Since the conventional antenna apparatus is configured as described above, it can be controlled so that the distortion component extracted by the distortion extraction loop does not enter the main beam, but the distortion component is radiated outside the main beam. As a result, the side lobe level may increase. For this reason, there has been a problem that when the beam direction is changed, a distortion component is generated in an unintended direction and the antenna pattern may be deteriorated.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a feedforward amplifier and an antenna device that can suppress generation of distortion components in unintended directions.
  • the feedforward amplifier adjusts the amplitude and phase of one communication signal distributed by the first distributor and the first distributor that distributes the communication signal, and amplifies one communication signal.
  • a main amplifier circuit; a second distributor for distributing a communication signal output from the main amplifier circuit; a phase shifter for adjusting the phase of the other communication signal distributed by the first distributor; and a phase shifter Adjusts the amplitude and phase of the communication signal synthesized by the first synthesizer, and the first synthesizer that synthesizes the communication signal whose phase is adjusted by the first divider and the one communication signal distributed by the second divider.
  • an error amplifying circuit for amplifying the synthesized communication signal, and a second synthesizer for synthesizing the communication signal output from the error amplifying circuit and the other communication signal distributed by the second distributor. What to prepare for A.
  • the phase shifter for adjusting the phase of the other communication signal distributed by the first distributor is provided, and the first combiner includes the communication signal whose phase is adjusted by the phase shifter and the first communication signal. Since one communication signal distributed by the two distributors is synthesized, there is an effect that it is possible to suppress the generation of a distortion component in an unintended direction.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction of a modulated transmission signal radiated from antennas 5-1 to 5-N is the front direction of antennas 5-1 to 5-N.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction of a modulated transmission signal radiated from antennas 5-1 to 5-N is different from the front direction of antennas 5-1 to 5-N.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction of a modulated transmission signal radiated from antennas 5-1 to 5-N is different from the front direction of antennas 5-1 to 5-N.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction is the front direction of the antennas 5-1 to 5-N in a conventional antenna device in which the phase shifter 19 is not mounted.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a deteriorated antenna pattern because the beam direction is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
  • 6 is an explanatory diagram showing an antenna pattern of the antenna device 3 when the beam direction of a modulated transmission signal is a direction different by 30 degrees from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing another example of the main amplifier 50.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing another example of the main amplifier 50.
  • FIG. 6 is a block diagram which shows the other example of the frequency conversion part.
  • FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a phased array transmitter in which a feedforward amplifier according to Embodiment 1 of the present invention is mounted.
  • a modem 1 modulates a transmission signal that is a communication signal to be transmitted, and outputs a modulated transmission signal that is a modulated transmission signal to a frequency conversion unit 2.
  • the frequency conversion unit 2 converts the frequency of the modulated transmission signal output from the modem 1 from a baseband frequency to a high frequency band frequency, and outputs the modulated transmission signal after the frequency conversion to the antenna device 3.
  • the controller 6 controls the gains of the variable attenuators 14, 20, and 23 and the phase shift amounts of the phase shifters 15, 19, and 24 included in the feedforward amplifiers 4-1 to 4-N.
  • an input terminal 11 is a terminal for inputting the modulated transmission signal after frequency conversion output from the frequency conversion unit 2.
  • the directional distributor 12 is a first distributor that distributes the modulated transmission signal input from the input terminal 11.
  • the directional distributor 12 outputs one of the distributed modulated transmission signals to the route A (indicated as “Route A” in FIG. 2), and the other distributed modulated transmission signal as the route B (in FIG. 2, “ Output to “Route B”).
  • the main amplifier circuit 13 includes a variable attenuator 14, a phase shifter 15, and a main amplifier 16, and is provided in the route A.
  • the main amplifier circuit 13 adjusts the amplitude and phase of one modulated transmission signal distributed by the directional distributor 12, amplifies one modulated transmission signal, and modulates the modulated transmission signal after adjusting the amplitude and phase. Is output to the directional distributor 17.
  • the gain of the variable attenuator 14 is controlled by the controller 6, and the amplitude of one modulated transmission signal distributed by the directional distributor 12 is adjusted by the gain.
  • the phase shifter 15 is controlled in phase shift amount by the controller 6, and adjusts the phase of one modulated transmission signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator 14 according to the phase shift amount.
  • the main amplifier 16 amplifies one modulated transmission signal whose phase is adjusted by the phase shifter 15, and outputs the modulated transmission signal after the amplitude to the directional distributor 17.
  • the directional distributor 17 is a second distributor that distributes the modulated transmission signal after amplification output from the main amplifier 16 of the main amplifier circuit 13.
  • the directional distributor 17 outputs one of the distributed modulated transmission signals to the variable attenuator 20, and outputs the other modulated transmission signal to the route A ′ (indicated as “Route A ′” in FIG. 2). To do.
  • the delay line 18 is provided in the route B, delays the other modulated transmission signal distributed by the directional distributor 12, and outputs the delayed modulated transmission signal to the phase shifter 19.
  • the phase shifter 19 is controlled in phase shift amount by the controller 6 and adjusts the phase of the modulated transmission signal output from the delay line 18 by the phase shift amount.
  • the gain of the variable attenuator 20 is controlled by the controller 6, and the amplitude of one modulated transmission signal distributed by the directional distributor 17 is adjusted by the gain.
  • the directional synthesizer 21 synthesizes the modulated transmission signal whose phase is adjusted by the phase shifter 19 and the modulated transmission signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator 20, and synthesizes the synthesized modulated transmission signal which is the synthesized modulated transmission signal.
  • the combined modulation transmission signal output from the directional combiner 21 corresponds to a distortion component generated by the main amplifier 16.
  • a distortion extraction loop is formed from the directional distributor 12, the main amplifier circuit 13, the directional distributor 17, the delay line 18, the phase shifter 19, the variable attenuator 20, and the directional synthesizer 21.
  • the error amplifying circuit 22 includes a variable attenuator 23, a phase shifter 24, and an error amplifier 25, and is provided in a route B ′ (indicated as “Route B ′” in FIG. 2).
  • the error amplification circuit 22 adjusts the amplitude and phase of the combined modulation transmission signal output from the directional combiner 21, amplifies the combined modulation transmission signal, and adjusts the amplitude and phase of the combined modulation transmission signal after amplification.
  • the gain of the variable attenuator 23 is controlled by the controller 6, and the amplitude of the combined modulated transmission signal output from the directional combiner 21 is adjusted by the gain.
  • the phase shifter 24 controls the phase of the combined modulation transmission signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator 23 with the phase shift amount controlled by the controller 6.
  • the error amplifier 25 amplifies the combined modulated transmission signal whose phase is adjusted by the phase shifter 24, and outputs the amplified combined modulated transmission signal to the directional combiner 27.
  • the delay line 26 is provided in the route A ′, delays the other modulated transmission signal distributed by the directional distributor 17, and outputs the delayed modulated transmission signal to the directional synthesizer 27.
  • the directional combiner 27 combines the amplified combined modulated transmission signal output from the error amplification circuit 22 and the delayed modulated transmission signal output from the delay line 26, and the combined modulated transmission signal and the modulated modulation after the delay. This is a second combiner that outputs a combined signal with the transmission signal to the output terminal 28.
  • the combined signal output from the directional combiner 27 corresponds to a signal component included in the modulated transmission signal input from the input terminal 11.
  • the output terminal 28 is connected to the antenna 5-n, and outputs the combined signal output from the directional combiner 27 to the antenna 5-n.
  • a distortion elimination loop is formed from the error amplifier circuit 22, the delay line 26 and the directional synthesizer 27.
  • the modem 1 modulates a transmission signal that is a communication signal to be transmitted, and outputs a modulated transmission signal that is a modulated transmission signal to the frequency converter 2.
  • the frequency converting unit 2 converts the frequency of the modulated transmission signal from the baseband frequency to the high frequency band frequency, and feeds the modulated transmission signal after the frequency conversion to the antenna device 3. Output to the forward amplifiers 4-1 to 4-N.
  • the feedforward amplifiers 4-1 to 4-N receive the modulated transmission signal after the frequency conversion from the frequency conversion unit 2, they amplify the modulated transmission signal while compensating for the distortion of the modulated transmission signal after the frequency conversion, The amplified modulated transmission signal is output to antennas 5-1 to 5-N.
  • the directional distributor 12 of the feedforward amplifier 4-n distributes the modulated transmission signal input from the input terminal 11.
  • Directional distributor 12 outputs one of the distributed modulated transmission signals to route A and outputs the other distributed modulated transmission signal to route B.
  • the gain of the variable attenuator 14 of the main amplifier circuit 13 is controlled by the controller 6, and the amplitude of one modulated transmission signal distributed by the directional distributor 12 is adjusted by the gain, and the modulated transmission signal after amplitude adjustment is adjusted. Is output to the phase shifter 15.
  • the phase shifter 15 of the main amplifier circuit 13 controls the phase shift amount by the controller 6 and adjusts the phase of the modulated transmission signal after amplitude adjustment output from the variable attenuator 14 by the phase shift amount, thereby adjusting the phase.
  • the subsequent modulated transmission signal is output to the main amplifier 16.
  • the main amplifier 16 of the main amplifier circuit 13 When receiving the modulated transmission signal after phase adjustment from the phase shifter 15, the main amplifier 16 of the main amplifier circuit 13 amplifies the modulated transmission signal after phase adjustment, and sends the modulated transmission signal after amplification to the directional distributor 17. Output. Due to the non-linearity of the main amplifier 16, the modulated transmission signal amplified by the main amplifier 16 is distorted.
  • the directional distributor 17 distributes the modulated transmission signal after amplification output from the main amplifier 16 of the main amplifier circuit 13.
  • the directional distributor 17 outputs one distributed modulated transmission signal to the variable attenuator 20 and outputs the other distributed modulated transmission signal to the route A ′.
  • the variable attenuator 20 is controlled in gain by the controller 6, adjusts the amplitude of one modulated transmission signal distributed by the directional distributor 17 by the gain, and converts the modulated transmission signal after amplitude adjustment into a directional synthesizer. To 21.
  • the delay line 18 delays the other modulated transmission signal distributed by the directional distributor 12 and outputs the delayed modulated transmission signal to the phase shifter 19.
  • the phase shifter 19 controls the phase shift amount by the controller 6, adjusts the phase of the modulated transmission signal output from the delay line 18 based on the phase shift amount, and converts the modulated transmission signal after the phase adjustment into a directional synthesizer.
  • the directional synthesizer 21 synthesizes the modulated transmission signal whose phase is adjusted by the phase shifter 19 and the modulated transmission signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator 20, and a synthesized modulated transmission signal which is a synthesized modulated transmission signal. Is output to the error amplification circuit 22.
  • the gain of the variable attenuator 14 included in the main amplifier circuit 13 and the gain of the variable attenuator 20 are appropriately controlled by the controller 6, and the phase shift amount of the phase shifter 15 included in the main amplifier circuit 13 and By appropriately controlling the phase shift amount of the phase shifter 19 by the controller 6, the distortion component generated by the main amplifier 16 is extracted with high accuracy. That is, by combining the two modulated transmission signals by the directional synthesizer 21, the signal component included in the modulated transmission signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator 20 is removed, and the amplitude is amplified by the variable attenuator 20. Only the distortion component included in the modulated transmission signal with adjusted is output to the error amplification circuit 22 as a combined modulated transmission signal.
  • variable attenuator 23 of the error amplifying circuit 22 is controlled in gain by the controller 6, adjusts the amplitude of the combined modulated transmission signal output from the directional combiner 21 by the gain, and the combined modulated transmission signal after amplitude adjustment. Is output to the phase shifter 24.
  • the phase shifter 24 of the error amplifying circuit 22 adjusts the phase of the combined modulated transmission signal whose amplitude is adjusted by the variable attenuator 23 with the phase shift amount controlled by the controller 6 and after the phase adjustment. Are output to the error amplifier 25.
  • the error amplifier 25 of the error amplification circuit 22 receives the combined modulation transmission signal after phase adjustment from the phase shifter 24, the error amplification circuit 25 amplifies the combined modulation transmission signal after phase adjustment, and directionally combines the amplified combined modulation transmission signal. To the device 27.
  • the delay line 26 delays the other modulated transmission signal distributed by the directional distributor 17, and outputs the delayed modulated transmission signal to the directional synthesizer 27.
  • the directional combiner 27 combines the amplified combined modulated transmission signal output from the error amplification circuit 22 and the delayed modulated transmission signal output from the delay line 26, and the combined modulated transmission signal and the delayed modulated transmission signal.
  • a combined signal with the modulated transmission signal is output to the output terminal 28.
  • the combined signal is output from the output terminal 28 to the antenna 5-n, and the electromagnetic wave that is the combined signal is radiated from the antenna 5-n to the space.
  • the gain of the variable attenuator 23 of the error amplifier circuit 22 is appropriately controlled by the controller 6, and the phase shift amount of the phase shifter 24 of the error amplifier circuit 22 is appropriately controlled by the controller 6, so that the main amplifier 16
  • the distortion component produced by the is removed with high accuracy. That is, the directional combiner 27 combines the amplified combined modulated transmission signal and the delayed modulated transmission signal, so that the distortion component included in the delayed modulated transmission signal output from the delay line 26. Is removed, and only the signal component included in the delayed modulated transmission signal output from the delay line 26 is output to the output terminal 28 as a combined signal.
  • the directional combiner 27 includes only the signal component. A signal is output.
  • the gains of the variable attenuators 14, 20, and 23 and the phase shift amounts of the phase shifters 15, 19, and 24 included in the feedforward amplifier 4-n are appropriately controlled by the controller 6. It is said. However, even if the control amounts of the gain and phase by the controller 6 are appropriate, the gain of the variable attenuators 14, 20, and 23 and the phase of the phase shifters 15, 19, and 24 before being controlled by the controller 6 are set. When an error is included, the generation of distortion cannot be compensated with high accuracy, and a combined signal including a distortion component is output from the directional combiner 27. Therefore, before being controlled by the controller 6, it is necessary to calibrate the gains of the variable attenuators 14, 20, and 23 and the phases of the phase shifters 15, 19, and 24.
  • variable attenuators 14 included in the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N are set so that the distortion compensation characteristics of the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N are all the same. , 20, 23 and the phase of the phase shifters 15, 19, 24 need to be calibrated.
  • an element electric field vector rotation method (hereinafter referred to as “REV method”) is known. It has been.
  • the gain obtained by calibrating the gain of the variable attenuator 14 (hereinafter referred to as “calibration gain”) is corrected by the variable attenuator 20 and the phase obtained by calibrating the phase of the phase shifter 15 (hereinafter referred to as “ (Referred to as “calibration phase”) is corrected by the phase shifter 19.
  • the gain of the variable attenuator 14 and the phase of the phase shifter 15 are calibrated, the calibration of the array antenna by the REV method is not corrected by the variable attenuator 20 and the phase shifter 19. Due to the compensation function, the gain of the variable attenuator 14 and the phase of the phase shifter 15 return to the initial values (values before adjustment). Therefore, in order to calibrate the gain of the variable attenuator 14 and the phase of the phase shifter 15, it is necessary to correct the calibration gain by the variable attenuator 20 and correct the calibration phase by the phase shifter 19.
  • the gain correction amount in the variable attenuator 20 and the phase correction amount in the phase shifter 19 are determined as follows, for example.
  • the controller 6 holds, for example, a table in which a gain correction amount corresponding to the calibration gain and a phase correction amount corresponding to the calibration phase are recorded, and corresponds to the calibration gain with reference to the table.
  • the gain correction amount and the phase correction amount are determined by acquiring the gain correction amount and the phase correction amount corresponding to the calibration phase.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an antenna pattern of the antenna device 3 according to the first embodiment of the present invention.
  • A is an antenna pattern of the antenna device 3 of the first embodiment. That is, the antenna pattern of the antenna device 3 whose amplitude and phase are calibrated is shown.
  • B is an antenna pattern of an antenna device whose amplitude and phase are not calibrated.
  • the antenna pattern of the antenna device 3 when the gain of the variable attenuator 14 has a variation of ⁇ 2 dB and the phase of the phase shifter 15 has a variation of ⁇ 10 deg is shown. Yes.
  • the side lobe level after the first side lobe is improved when the amplitude and phase are calibrated.
  • the antenna device 3 is calibrated so that the distortion compensation characteristics in the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N are all the same, and then the phases of the phase shifters 15, 19, and 24 are set to desired phases. By setting, the beam direction of the modulated transmission signal radiated from the antennas 5-1 to 5-N can be switched.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction of the modulated transmission signal radiated from the antennas 5-1 to 5-N is the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
  • N feedforward amplifiers 4- The phase ⁇ 15 of the phase shifter 15 in 1 to 4-N is the same phase. Further, the phase ⁇ 19 of the phase shifter 19 in the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N becomes the same phase, and the phase ⁇ of the phase shifter 24 in the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N. 24 have the same phase.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an antenna pattern when the beam direction of the modulated transmission signal radiated from the antennas 5-1 to 5-N is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
  • the beam direction of the modulated transmission signal is different if the passing phase in adjacent feedforward amplifiers differs by an angle a. The direction is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5 -N.
  • the beam If the direction is the front direction of the antennas 5-1 to 5 -N, an antenna pattern similar to that of the antenna device of FIG. 1 can be obtained as shown in FIG.
  • the beam direction is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N, only the distortion component can be extracted with high accuracy in the distortion extraction loop if the phase shifter 19 is not mounted. become unable. For this reason, a signal component remains in the combined modulation transmission signal output from the directional combiner 21, and a distortion component remains in the combined signal output from the directional combiner 27. Become. FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a deteriorated antenna pattern because the beam direction is different from the front direction of the antennas 5-1 to 5 -N.
  • the distortion component remains in the synthesized signal output from the directional synthesizer 27 and the signal level of the signal component included in the synthesized signal output from the directional synthesizer 27 is reduced, The antenna pattern is broken.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an antenna pattern of the antenna device 3 when the beam direction of the modulated transmission signal is 30 degrees different from the front direction of the antennas 5-1 to 5-N.
  • C is an antenna pattern of the antenna device 3 of the first embodiment. That is, the antenna pattern of the antenna device 3 whose amplitude and phase are calibrated is shown.
  • D is an antenna pattern of an antenna device whose amplitude and phase are not calibrated.
  • the antenna pattern of the antenna device 3 when the gain of the variable attenuator 14 has a variation of ⁇ 2 dB and the phase of the phase shifter 15 has a variation of ⁇ 10 deg is shown. Yes.
  • the sidelobe level after the first sidelobe is improved when the amplitude and phase are calibrated, and distortion components are generated in an unintended direction. It can be seen that is suppressed.
  • the controller 6 adjusts the gains of the variable attenuators 14, 20, 23 and the phases of the phase shifters 15, 19, 24 in the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N so that all of the phase shifters 15, 19, 24 are the same. adjust.
  • the feedforward amplifier 4-1 is used as a reference feedforward amplifier.
  • the controller 6 determines that the gains of the variable attenuators 14, 20, 23 in the feedforward amplifiers 4-2 to 4-N are the same as the gains of the variable attenuators 14, 20, 23 in the reference feedforward amplifier 4-1. Calibrate to match. Further, the controller 6 determines that the phases of the phase shifters 15, 19, and 24 in the feedforward amplifiers 4-2 to 4-N are the same as the phases of the phase shifters 15, 19, and 24 in the reference feedforward amplifier 4-1. Calibrate to match.
  • the amplitude of the feedforward amplifier 4-2 is 1.4 dB lower than the amplitude of the reference feedforward amplifier 4-1, and the phase of the feedforward amplifier 4-2 is lower than the phase of the reference feedforward amplifier 4-1.
  • the controller 6 calibrates so that the amplitude of the feedforward amplifier 4-2 is increased by 1.4 dB and the phase of the feedforward amplifier 4-2 is delayed by 6 degrees. That is, the controller 6 calibrates by adding 1.4 dB to the gain of the variable attenuator 14 when the feedforward amplifier 4-2 operates normally and reducing 1.4 dB from the gain of the variable attenuator 20. Further, the controller 6 performs calibration to reduce 6 deg from the phase of the phase shifter 15 when the feedforward amplifier 4-2 operates normally and to reduce 6 deg from the phase of the phase shifter 19.
  • the phase shifter 19 that adjusts the phase of the other modulated transmission signal distributed by the directional distributor 12 is provided.
  • the modulated transmission signal whose phase is adjusted by the phase shifter 19 and one modulated transmission signal distributed by the directional distributor 17 are combined, and the combined modulated transmission signal which is the combined modulated transmission signal is output to the error amplification circuit 22. Since it comprised so, there exists an effect which can suppress generation
  • the controller 6 controls the variable attenuators 14, 20, 23 so that all of the distortion compensation characteristics in the N feedforward amplifiers 4-1 to 4-N are the same. Therefore, even if the beam direction of the modulated transmission signal is switched, it is possible to suppress the generation of a distortion component in an unintended direction.
  • variable attenuator 20 is disposed between the directional distributor 17 and the directional synthesizer 21.
  • the present invention is not limited to this.
  • the variable attenuator 20 is disposed in front of the phase shifter 19, and the variable attenuator 20 adjusts the amplitude of the modulated transmission signal output from the delay line 18, and after amplitude adjustment The modulated transmission signal may be output to the phase shifter 19.
  • the controller 6 can suppress the generation of distortion components in unintended directions by adjusting the gain of the variable attenuator 20.
  • FIG. 1 an example will be described in which a bidirectional amplifier is used as the main amplifier 16 included in the main amplifier circuit 13 of the feedforward amplifiers 4-1 to 4-N.
  • a bi-directional amplifier as the main amplifier 16
  • a communication device equipped with the feedforward amplifiers 4-1 to 4-N can function as a phased array transceiver.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a phased array transceiver equipped with a feedforward amplifier according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts
  • the frequency converter 7 converts the frequency of the modulated transmission signal output from the modem 1 from the baseband frequency to the high-frequency band frequency, similar to the frequency converter 2 of FIG.
  • the modulated transmission signal is output to the antenna device 3.
  • the frequency conversion unit 7 converts the frequency of the modulated reception signal output from the antenna device 3 from a frequency in the high frequency band to a frequency in the baseband, and outputs the modulated reception signal after frequency conversion to the modem 1.
  • a DA converter 31 (denoted as “DA” in FIG. 10), which is a digital-analog converter, converts the modulated transmission signal output from the modem 1 from a digital signal to an analog signal.
  • the amplifier 32 amplifies the analog modulated transmission signal output from the DA converter 31.
  • the bandpass filter 33 removes unnecessary frequency components contained in the modulated transmission signal amplified by the amplifier 32.
  • the local signal source 34 oscillates the local oscillation signal and outputs the local oscillation signal to the mixers 35 and 41.
  • the mixer 35 multiplies the modulated transmission signal that has passed through the band-pass filter 33 by the local oscillation signal output from the local signal source 34, thereby changing the frequency of the modulated transmission signal from the baseband frequency to the high-frequency band frequency. Convert.
  • the band pass filter 36 removes unnecessary frequency components included in the modulated transmission signal whose frequency is converted by the mixer 35.
  • the amplifier 37 amplifies the modulated transmission signal that has passed through the bandpass filter 36.
  • the changeover switch 38 outputs the modulated transmission signal amplified by the amplifier 37 to the antenna device 3 and outputs the modulated reception signal output from the antenna device 3 to the amplifier 39.
  • the amplifier 39 amplifies the modulated reception signal output from the changeover switch 38.
  • the bandpass filter 40 removes unnecessary frequency components contained in the modulated reception signal amplified by the amplifier 39.
  • the mixer 41 multiplies the modulated reception signal that has passed through the bandpass filter 40 by the local oscillation signal output from the local signal source 34, so that the frequency of the modulation reception signal is changed from the frequency of the high frequency band to the frequency of the base band. Convert.
  • the band pass filter 42 removes unnecessary frequency components contained in the modulated reception signal whose frequency has been converted by the mixer 41.
  • the amplifier 43 amplifies the modulated reception signal that has passed through the bandpass filter 42.
  • An AD converter 44 (indicated as “AD” in FIG. 10), which is an analog-digital converter, converts the modulated reception signal amplified by the amplifier 43 from an analog signal to a digital signal, and receives digital modulation reception. The signal is output to the modem 1.
  • the main amplifier 50 is realized by a bidirectional amplifier, amplifies one modulated transmission signal whose phase is adjusted by the phase shifter 15, and outputs the modulated transmission signal after amplitude to the directional distributor 17. To do.
  • the main amplifier 50 amplifies the modulated reception signal output from the directional distributor 17 and outputs the modulated reception signal after amplitude to the phase shifter 15. Note that the operation of the error amplifier 25 included in the error amplifier circuit 22 is stopped by the controller 6 when the antenna device 3 receives the modulated reception signal.
  • gate-grounded transistors 51, 52, 53 are connected in series between the phase shifter 15 and the directional distributor 17. Note that the source of the transistor 51 is connected to the phase shifter 15 via the capacitor 58, and the source of the transistor 52 is connected to the drain of the transistor 51. The source of the transistor 53 is connected to the drain of the transistor 52, and the drain of the transistor 53 is connected to the directional distributor 17 via the capacitor 59.
  • the bias power supplies 54 and 55 are power supplies that output a bias voltage.
  • the changeover switch 56 applies the bias voltage output from the bias power source 54 to the source of the transistor 51 when the transistors 51, 52, 53 amplify the modulated reception signal output from the directional distributor 17.
  • the changeover switch 57 applies the bias voltage output from the bias power supply 55 to the drain of the transistor 53 when the transistors 51, 52, 53 amplify the modulated transmission signal whose phase is adjusted by the phase shifter 15.
  • the capacitor 58 is connected between the phase shifter 15 and the source of the transistor 51.
  • the capacitor 59 is connected between the drain of the transistor 53 and the directional distributor 17.
  • the main amplifier 50 is realized by a bidirectional amplifier, and the controller 6 can switch the signal amplification direction in the main amplifier 50 by switching the connection destination of the changeover switches 56 and 57. That is, the controller 6 switches the connection destination of the changeover switch 57 so that the bias voltage output from the bias power supply 55 is applied to the drain of the transistor 53 when the antenna device 3 transmits a modulated transmission signal. .
  • the connection destination of the changeover switch 56 is switched so that the bias voltage output from the bias power supply 54 is not applied to the source of the transistor 51.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the flow of the modulated transmission signal in the feedforward amplifier 4-n.
  • the flow of the modulated transmission signal is the same as that of the first embodiment as shown in FIG. For this reason, as in the first embodiment, a distortion compensation process is performed on the modulated transmission signal.
  • the controller 6 switches the connection destination of the changeover switch 57 so that the bias voltage output from the bias power supply 54 is applied to the source of the transistor 53.
  • the connection destination of the changeover switch 57 is switched so that the bias voltage output from the bias power supply 55 is not applied to the drain of the transistor 53.
  • the transistors 51, 52, 53 of the main amplifier 50 amplify the modulated reception signal output from the directional distributor 17 and output the amplified modulated reception signal to the phase shifter 15.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the flow of the modulated reception signal in the feedforward amplifier 4-n.
  • the operation of the error amplifier 25 included in the error amplifier circuit 22 is stopped by the controller 6 when the antenna device 3 receives the modulated reception signal. Therefore, even if the modulated reception signal output from the antenna device 3 is distributed by the directional synthesizer 27 and one modulation reception signal is output to the error amplification circuit 22, one modulation reception signal is not converted to the error amplification circuit. 22 is not passed.
  • the other modulated received signal distributed by the directional synthesizer 27 reaches the main amplifier circuit 13 via the delay line 26 and the directional distributor 17 and is amplified by the main amplifier circuit 13 as shown in FIG.
  • the modulated received signal is output to the frequency converter 7 via the directional distributor 12 and the input terminal 11.
  • the frequency conversion unit 7 converts the frequency of the modulation reception signal from the frequency of the high frequency band to the frequency of the baseband, and outputs the modulated reception signal after frequency conversion to the modem 1. .
  • the modem 1 receives the modulated reception signal after frequency conversion from the frequency converter 7, the modem 1 performs demodulation processing on the modulated reception signal and outputs the demodulated reception signal.
  • a bidirectional amplifier is used as the main amplifier 50 included in the main amplifier circuit 13, and when a modulated reception signal is received by the antenna 5-n. Since the operation of the error amplifier 25 included in the error amplifier circuit 22 is stopped, the feedforward amplifier 4-n can be used for both transmission and reception.
  • the gate-grounded transistors 51, 52, and 53 are connected in series between the phase shifter 15 and the directional distributor 17, but the present invention is not limited to this. Absent.
  • a plurality of grounded transistors may be connected in series between the phase shifter 15 and the directional distributor 17.
  • the base of the transistor 51 is connected to the phase shifter 15 via the capacitor 58
  • the base of the transistor 52 is connected to the collector of the transistor 51.
  • the base of the transistor 53 is connected to the collector of the transistor 52, and the collector of the transistor 53 is connected to the directional distributor 17 via the capacitor 59.
  • FIG. 15 is a configuration diagram showing another example of the main amplifier 50.
  • the controller 6 may switch the amplification direction of the signal in the main amplifier 50 by switching the bias voltage output from the bias power supplies 61 and 62 as shown in FIG. That is, when the antenna device 3 transmits a modulated transmission signal, the controller 6 has a bias voltage Vc applied to the source of the transistor 51 from the bias power supply 61 and a bias voltage applied to the drain of the transistor 53 from the bias power supply 62.
  • the bias power supplies 61 and 62 are controlled so that becomes Vd.
  • the controller 6 applies the bias voltage supplied from the bias power supply 61 to the source of the transistor 51 as Vs, and the bias voltage supplied from the bias power supply 62 to the drain of the transistor 53.
  • the bias power supplies 61 and 62 are controlled so that becomes Vc. For example, Vs> Vc and Vd> Vc.
  • the power source 63 is connected to the gates of the transistors 51, 52, and 53 via the resistor 64.
  • the controller 6 transmits the modulated transmission signal
  • the voltage output from the power source 63 becomes Vg
  • the antenna device 3 receives the modulated reception signal
  • the voltage output from the power source 63 is By controlling to Vc, the linearity of the input / output characteristics of transmission / reception in the main amplifier 50 can be improved. For example, Vg> Vc.
  • FIG. 16 is a configuration diagram showing another example of the main amplifier 50.
  • the main amplifier 50 includes first matching circuits 71 and 72 used when the antenna device 3 transmits a modulated transmission signal, and a first matching circuit 71 and 72 used when the antenna device 3 receives a modulated reception signal. 2 matching circuits 81 and 82.
  • the first matching circuits 71 and 72 are represented as “matching TX”
  • the second matching circuits 81 and 82 are represented as “matching RX”.
  • the first matching circuit 71 is connected between the transistor 51 and the transistor 52, and the first matching circuit 72 is connected between the transistor 52 and the transistor 53.
  • the second matching circuit 81 is connected between the transistor 51 and the transistor 52, and the second matching circuit 82 is connected between the transistor 52 and the transistor 53.
  • the changeover switch 91 connects the drain of the transistor 51 to the first matching circuit 71 when the antenna device 3 transmits the modulated transmission signal, and connects the drain of the transistor 51 when the antenna device 3 receives the modulated reception signal.
  • the second matching circuit 81 is connected.
  • the changeover switch 92 connects the source of the transistor 52 to the first matching circuit 71 when the antenna device 3 transmits a modulated transmission signal, and switches the source of the transistor 52 when the antenna device 3 receives the modulated reception signal.
  • the second matching circuit 81 is connected.
  • the changeover switch 93 connects the drain of the transistor 52 to the first matching circuit 72 when the antenna device 3 transmits the modulated transmission signal, and connects the drain of the transistor 52 when the antenna device 3 receives the modulated reception signal.
  • the second matching circuit 82 is connected.
  • the changeover switch 94 connects the source of the transistor 53 to the first matching circuit 72 when the antenna device 3 transmits a modulated transmission signal, and connects the source of the transistor 53 when the antenna device 3 receives the modulated reception signal.
  • the second matching circuit 82 is connected.
  • the controller 6 controls the changeover switches 91 to 94, so that one of the first matching circuit 71, 72 or the second matching circuit 81, 82 is changed to the transistor 51, 52, 53. Since it is configured to be connected between stages, efficiency, saturation output, and gain can be improved when a modulated transmission signal is transmitted, and noise figure NF and gain can be improved when a modulated reception signal is received. It becomes possible.
  • FIG. 17 is a configuration diagram illustrating another example of the frequency conversion unit 7.
  • the amplifiers 101 and 102 are bidirectional amplifiers. By using the bidirectional amplifiers 101 and 102, the number of amplifiers can be reduced to half. Further, the bandpass filters 40 and 42 and the mixer 41 can be eliminated.
  • the present invention is suitable for a feedforward amplifier that amplifies a communication signal. Further, the present invention is suitable for an antenna apparatus having a plurality of pairs of feedforward amplifiers and antennas.

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Abstract

方向性分配器(12)により分配された他方の変調送信信号の位相を調整する移相器(19)を備え、方向性合成器(21)が、移相器(19)により位相が調整された変調送信信号と方向性分配器(17)により分配された一方の変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路(22)に出力するように構成する。

Description

フィードフォワード増幅器及びアンテナ装置
 この発明は、通信信号を増幅するフィードフォワード増幅器と、フィードフォワード増幅器とアンテナの組を複数備えるアンテナ装置とに関するものである。
 フェーズドアレイ送受信機は、一般的にレーダーの用途に用いられ、通信用の送信機のような線形性を求められることは少ない。
 しかし、アンテナ装置としてフェーズドアレイアンテナを実装している送受信機を通信用途に用いる場合には、送信機の線形性が求められることがある。
 また、フェーズドアレイアンテナを構成している各々の素子アンテナに接続される高周波モジュール(以下、「RFモジュール」と称する)のサイズを小さくする必要がある。
 さらに、RFモジュールの放熱を考慮すると、RFモジュールに含まれる電力増幅器の効率を上げる必要がある。
 ただし、電力増幅器の効率を上げると、一般的には非線形性が大きくなり、歪みが発生する。
 以下の特許文献1に開示されているフェーズドアレイ送受信機は、歪みの発生を抑圧する歪み補償技術を実装している。
 このフェーズドアレイ送受信機は、RFモジュールに含まれる電力増幅器としてフィードフォワード増幅器を用いることで歪みを補償し、RFモジュールの線形性を高めている。
 具体的には、フィードフォワード増幅器における誤差増幅器の経路に位相制御用のプロセッサを挿入し、位相制御用のプロセッサが、フィードフォワード増幅器の歪み抽出ループで抽出された歪み成分が主ビーム内に入らないように制御している。
特表2000-517134号公報
 従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、歪み抽出ループで抽出された歪み成分が主ビーム内に入らないように制御することができるが、歪み成分が主ビームの外側に放射されて、サイドローブレベルが高くなってしまうことがある。このため、ビーム方向の変更等が行われた際に、意図しない方向に歪み成分が発生して、アンテナパターンが劣化してしまうことがあるという課題があった。
 この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができるフィードフォワード増幅器及びアンテナ装置を得ることを目的とする。
 この発明に係るフィードフォワード増幅器は、通信信号を分配する第1の分配器と、第1の分配器により分配された一方の通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、一方の通信信号を増幅する主増幅回路と、主増幅回路から出力された通信信号を分配する第2の分配器と、第1の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器と、移相器により位相が調整された通信信号と第2の分配器により分配された一方の通信信号とを合成する第1の合成器と、第1の合成器により合成された通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、合成された通信信号を増幅する誤差増幅回路と、誤差増幅回路から出力された通信信号と第2の分配器により分配された他方の通信信号とを合成する第2の合成器とを備えるようにしたものである。
 この発明によれば、第1の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器を備え、第1の合成器が、移相器により位相が調整された通信信号と第2の分配器により分配された一方の通信信号とを合成するように構成したので、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる効果がある。
この発明の実施の形態1によるフィードフォワード増幅器を実装しているフェーズドアレイ送信機を示す構成図である。 この発明の実施の形態1によるフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)を示す構成図である。 この発明の実施の形態1によるアンテナ装置3のアンテナパターンを示す説明図である。 アンテナ5-1~5-Nから放射される変調送信信号のビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向である場合のアンテナパターンを示す説明図である。 アンテナ5-1~5-Nから放射される変調送信信号のビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と異なる方向である場合のアンテナパターンを示す説明図である。 移相器19を実装していない従来のアンテナ装置において、ビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向でる場合のアンテナパターンを示す説明図である。 ビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と異なる方向であるために、劣化しているアンテナパターンを示す説明図である。 変調送信信号のビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と30度異なる方向である場合のアンテナ装置3のアンテナパターンを示す説明図である。 この発明の実施の形態1による他のフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)を示す構成図である。 この発明の実施の形態2によるフィードフォワード増幅器を実装しているフェーズドアレイ送受信機を示す構成図である。 この発明の実施の形態2によるフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)を示す構成図である。 この発明の実施の形態2によるフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)の主増幅器50を示す構成図である。 フィードフォワード増幅器4-nにおける変調送信信号の流れを示す説明図である。 フィードフォワード増幅器4-nにおける変調受信信号の流れを示す説明図である。 主増幅器50の他の例を示す構成図である。 主増幅器50の他の例を示す構成図である。 周波数変換部7の他の例を示す構成図である。
 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1によるフィードフォワード増幅器を実装しているフェーズドアレイ送信機を示す構成図である。
 図1において、モデム1は送信対象の通信信号である送信信号を変調し、変調した送信信号である変調送信信号を周波数変換部2に出力する。
 周波数変換部2はモデム1から出力された変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調送信信号をアンテナ装置3に出力する。
 アンテナ装置3はフェーズドアレイアンテナであり、RFモジュールであるフィードフォワード増幅器4-nとアンテナ5-nとの組をN個備えている。n=1,2,・・・,Nである。
 フィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)は周波数変換部2から出力された周波数変換後の変調送信信号の歪みを補償しながら、変調送信信号を増幅して、増幅後の変調送信信号をアンテナ5-nに出力する。
 アンテナ5-n(n=1,2,・・・,N)はフィードフォワード増幅器4-nから出力された変調送信信号を空間に放射する。
 制御器6はフィードフォワード増幅器4-1~4-Nに含まれている可変減衰器14,20,23の利得及び移相器15,19,24の移相量を制御する。
 図2はこの発明の実施の形態1によるフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)を示す構成図である。
 図2において、入力端子11は周波数変換部2から出力された周波数変換後の変調送信信号を入力する端子である。
 方向性分配器12は入力端子11から入力された変調送信信号を分配する第1の分配器である。
 方向性分配器12は分配した一方の変調送信信号をルートA(図2では、「RouteA」と表記している)に出力し、分配した他方の変調送信信号をルートB(図2では、「RouteB」と表記している)に出力する。
 主増幅回路13は可変減衰器14、移相器15及び主増幅器16を備えており、ルートAに設けられている。
 主増幅回路13は、方向性分配器12により分配された一方の変調送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、一方の変調送信信号を増幅し、振幅及び位相を調整した増幅後の変調送信信号を方向性分配器17に出力する。
 可変減衰器14は制御器6によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器12により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整する。
 移相器15は制御器6によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器14により振幅が調整された一方の変調送信信号の位相を調整する。
 主増幅器16は移相器15により位相が調整された一方の変調送信信号を増幅し、振幅後の変調送信信号を方向性分配器17に出力する。
 方向性分配器17は主増幅回路13の主増幅器16から出力された増幅後の変調送信信号を分配する第2の分配器である。
 方向性分配器17は分配した一方の変調送信信号を可変減衰器20に出力し、分配した他方の変調送信信号をルートA’(図2では、「RouteA’」と表記している)に出力する。
 遅延線路18はルートBに設けられており、方向性分配器12により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を移相器19に出力する。
 移相器19は制御器6によって移相量が制御され、当該移相量によって遅延線路18から出力された変調送信信号の位相を調整する。
 可変減衰器20は制御器6によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器17により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整する。
 方向性合成器21は移相器19により位相が調整された変調送信信号と可変減衰器20により振幅が調整された変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路22に出力する第1の合成器である。
 方向性合成器21から出力された合成変調送信信号は、主増幅器16によって生じている歪み成分に相当する。
 方向性分配器12、主増幅回路13、方向性分配器17、遅延線路18、移相器19、可変減衰器20及び方向性合成器21から歪み抽出ループが形成されている。
 誤差増幅回路22は可変減衰器23、移相器24及び誤差増幅器25を備えており、ルートB’(図2では、「RouteB’」と表記している)に設けられている。
 誤差増幅回路22は方向性合成器21から出力された合成変調送信信号の振幅及び位相を調整するとともに、合成変調送信信号を増幅し、振幅及び位相を調整した増幅後の合成変調送信信号を方向性合成器27に出力する。
 可変減衰器23は制御器6によって利得が制御され、当該利得によって方向性合成器21から出力された合成変調送信信号の振幅を調整する。
 移相器24は制御器6によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器23により振幅が調整された合成変調送信信号の位相を調整する。
 誤差増幅器25は移相器24により位相が調整された合成変調送信信号を増幅し、増幅後の合成変調送信信号を方向性合成器27に出力する。
 遅延線路26はルートA’に設けられており、方向性分配器17により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を方向性合成器27に出力する。
 方向性合成器27は誤差増幅回路22から出力された増幅後の合成変調送信信号と遅延線路26から出力された遅延後の変調送信信号とを合成し、その合成変調送信信号と遅延後の変調送信信号との合成信号を出力端子28に出力する第2の合成器である。
 方向性合成器27から出力された合成信号は、入力端子11から入力された変調送信信号に含まれている信号成分に相当する。
 出力端子28はアンテナ5-nと接続されており、方向性合成器27から出力された合成信号をアンテナ5-nに出力する。
 誤差増幅回路22、遅延線路26及び方向性合成器27から歪み除去ループが形成されている。
 次に動作について説明する。
 モデム1は、送信対象の通信信号である送信信号を変調し、変調した送信信号である変調送信信号を周波数変換部2に出力する。
 周波数変換部2は、モデム1から変調送信信号を受けると、その変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調送信信号をアンテナ装置3のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nに出力する。
 フィードフォワード増幅器4-1~4-Nは、周波数変換部2から周波数変換後の変調送信信号を受けると、周波数変換後の変調送信信号の歪みを補償しながら、変調送信信号を増幅して、増幅後の変調送信信号をアンテナ5-1~5-Nに出力する。
 以下、フィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)の動作を具体的に説明する。
 フィードフォワード増幅器4-nの方向性分配器12は、周波数変換部2から出力された変調送信信号が入力端子11から入力されると、入力端子11から入力された変調送信信号を分配する。
 方向性分配器12は、分配した一方の変調送信信号をルートAに出力し、分配した他方の変調送信信号をルートBに出力する。
 主増幅回路13の可変減衰器14は、制御器6によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器12により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の変調送信信号を移相器15に出力する。
 主増幅回路13の移相器15は、制御器6によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器14から出力された振幅調整後の変調送信信号の位相を調整し、位相調整後の変調送信信号を主増幅器16に出力する。
 主増幅回路13の主増幅器16は、移相器15から位相調整後の変調送信信号を受けると、位相調整後の変調送信信号を増幅し、増幅後の変調送信信号を方向性分配器17に出力する。
 主増幅器16の非線形性によって、主増幅器16により増幅された変調送信信号は歪みを生じる。
 方向性分配器17は、主増幅回路13の主増幅器16から出力された増幅後の変調送信信号を分配する。
 方向性分配器17は、分配した一方の変調送信信号を可変減衰器20に出力し、分配した他方の変調送信信号をルートA’に出力する。
 可変減衰器20は、制御器6によって利得が制御され、当該利得によって方向性分配器17により分配された一方の変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の変調送信信号を方向性合成器21に出力する。
 遅延線路18は、方向性分配器12により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を移相器19に出力する。
 移相器19は、制御器6によって移相量が制御され、当該移相量によって遅延線路18から出力された変調送信信号の位相を調整し、位相調整後の変調送信信号を方向性合成器21に出力する。
 方向性合成器21は、移相器19により位相が調整された変調送信信号と可変減衰器20により振幅が調整された変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路22に出力する。
 主増幅回路13に含まれている可変減衰器14の利得及び可変減衰器20の利得が制御器6によって適正に制御され、主増幅回路13に含まれている移相器15の移相量及び移相器19の移相量が制御器6によって適正に制御されることで、主増幅器16によって生じている歪み成分が高精度に抽出される。
 即ち、方向性合成器21によって2つの変調送信信号が合成されることで、可変減衰器20により振幅が調整された変調送信信号に含まれている信号成分が除去され、可変減衰器20により振幅が調整された変調送信信号に含まれている歪み成分のみが、合成変調送信信号として誤差増幅回路22に出力される。
 誤差増幅回路22の可変減衰器23は、制御器6によって利得が制御され、当該利得によって方向性合成器21から出力された合成変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の合成変調送信信号を移相器24に出力する。
 誤差増幅回路22の移相器24は、制御器6によって移相量が制御され、当該移相量によって可変減衰器23により振幅が調整された合成変調送信信号の位相を調整し、位相調整後の合成変調送信信号を誤差増幅器25に出力する。
 誤差増幅回路22の誤差増幅器25は、移相器24から位相調整後の合成変調送信信号を受けると、位相調整後の合成変調送信信号を増幅し、増幅後の合成変調送信信号を方向性合成器27に出力する。
 遅延線路26は、方向性分配器17により分配された他方の変調送信信号を遅延し、遅延後の変調送信信号を方向性合成器27に出力する。
 方向性合成器27は、誤差増幅回路22から出力された増幅後の合成変調送信信号と遅延線路26から出力された遅延後の変調送信信号とを合成し、その合成変調送信信号と遅延後の変調送信信号との合成信号を出力端子28に出力する。
 これにより、出力端子28から合成信号がアンテナ5-nに出力され、アンテナ5-nから合成信号である電磁波が空間に放射される。
 誤差増幅回路22の可変減衰器23の利得が制御器6によって適正に制御され、誤差増幅回路22の移相器24の移相量が制御器6によって適正に制御されることで、主増幅器16によって生じている歪み成分が高精度に除去される。
 即ち、方向性合成器27によって増幅後の合成変調送信信号と遅延後の変調送信信号とが合成されることで、遅延線路26から出力された遅延後の変調送信信号に含まれている歪み成分が除去され、遅延線路26から出力された遅延後の変調送信信号に含まれている信号成分のみが、合成信号として出力端子28に出力される。
 これにより、主増幅回路13の主増幅器16が変調送信信号を増幅する際、歪みが発生して、増幅後の変調送信信号が歪んでいても、方向性合成器27から信号成分のみを含む合成信号が出力される。
 ここでは、フィードフォワード増幅器4-nに含まれている可変減衰器14,20,23の利得及び移相器15,19,24の移相量が制御器6によって適正に制御されることを前提としている。
 ただし、制御器6による利得及び位相の制御量が適正であっても、制御器6により制御される前の可変減衰器14,20,23の利得及び移相器15,19,24の位相に誤差が含まれている場合、歪みの発生を高精度に補償することができず、方向性合成器27から歪み成分が含まれている合成信号が出力される。
 よって、制御器6により制御される前に、可変減衰器14,20,23の利得及び移相器15,19,24の位相を校正しておく必要がある。
 また、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける歪み補償特性の全てが同一になるように、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nに含まれている可変減衰器14,20,23の利得及び移相器15,19,24の位相を校正しておく必要がある。
 N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける歪み補償特性の全てが同一になるように校正する校正方法として、例えば、素子電界ベクトル回転法(以下、「REV法」と称する)が知られている。
 例えば、可変減衰器14の利得を校正した分の利得(以下、「校正利得」と称する)は、可変減衰器20によって補正され、移相器15の位相を校正した分の位相(以下、「校正位相」と称する)は、移相器19によって補正される。
 可変減衰器14の利得及び移相器15の位相を校正しても、REV法によるアレイアンテナのキャリブレーションでは、可変減衰器20及び移相器19によって補正しなければ、フィードフォワード増幅器の自動歪み補償機能によって、可変減衰器14の利得及び移相器15の位相が初期値(調整する前の値)に戻ってしまう。このため、可変減衰器14の利得及び移相器15の位相を校正するには、校正利得を可変減衰器20によって補正し、校正位相を移相器19によって補正する必要がある。
 なお、可変減衰器20における利得の補正量及び移相器19における位相の補正量は、例えば、以下のように決定される。
 制御器6は、例えば、校正利得に対応する利得の補正量と、校正位相に対応する位相の補正量とが記録されているテーブルを保持しており、テーブルを参照して、校正利得に対応する利得の補正量と、校正位相に対応する位相の補正量とを取得することで、利得の補正量及び位相の補正量を決定する。
 図3はこの発明の実施の形態1によるアンテナ装置3のアンテナパターンを示す説明図である。
 図3において、Aは実施の形態1のアンテナ装置3のアンテナパターンである。即ち、振幅及び位相が校正されたアンテナ装置3のアンテナパターンを示している。Bは振幅及び位相が校正されていないアンテナ装置のアンテナパターンである。図3の例では、可変減衰器14の利得が±2dBのばらつきを有しており、移相器15の位相が±10degのばらつきを有している場合のアンテナ装置3のアンテナパターンを示している。
 アンテナパターンAとアンテナパターンBを比較すると明らかなように、振幅及び位相が校正されている方が、第1サイドローブ以降のサイドローブレベルが改善している。
 アンテナ装置3は、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける歪み補償特性の全てが同一になるように校正された後、移相器15,19,24の位相を所望の位相に設定することで、アンテナ5-1~5-Nから放射される変調送信信号のビーム方向を切り替えることができる。
 図4はアンテナ5-1~5-Nから放射される変調送信信号のビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向である場合のアンテナパターンを示す説明図である。
 例えば、アンテナ5-1~5-Nから放射される変調送信信号のビーム方向をアンテナ5-1~5-Nの正面方向(アジマス方向=0deg)とする場合、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける移相器15の位相Ψ15が同じ位相となる。また、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける移相器19の位相Ψ19が同じ位相となり、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける移相器24の位相Ψ24が同じ位相となる。
 仮にフィードフォワード増幅器4-2における移相器15の位相がΨ15,2=θ、移相器19の位相がΨ19,2=0、移相器24の位相がΨ24,2=θであるとすれば、フィードフォワード増幅器4-Nにおける移相器15の位相はΨ15,N=θ、移相器19の位相はΨ19,N=0、移相器24の位相はΨ24,N=θとなる。
 図5はアンテナ5-1~5-Nから放射される変調送信信号のビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と異なる方向である場合のアンテナパターンを示す説明図である。
 アンテナ5-1~5-Nのうち、隣り合っているアンテナの間隔が一定である場合、隣り合っているフィードフォワード増幅器における通過位相が角度aだけ異なっていれば、変調送信信号のビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と異なる方向となる。
 仮にフィードフォワード増幅器4-1における移相器15の位相がΨ15,1=θ、移相器19の位相がΨ19,1=0、移相器24の位相がΨ24,1=θであるとすれば、フィードフォワード増幅器4-2における移相器15の位相はΨ15,2=θ+a、移相器19の位相はΨ19,2=a、移相器24の位相はΨ24,2=θとなる。
 また、フィードフォワード増幅器4-Nにおける移相器15の位相はΨ15,N=θ+a(N-1)、移相器19の位相はΨ19,N=a(N-1)、移相器24の位相はΨ24,N=θとなる。
 N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける歪み補償特性の全てが同一になるように校正されている場合、移相器19を実装していない従来のアンテナ装置であっても、ビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向であれば、図6に示すように、図1のアンテナ装置と同様のアンテナパターンを得ることができる。
 しかし、ビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と異なる方向である場合、移相器19を実装していなければ、歪み抽出ループにおいて、歪み成分のみを高精度に抽出することができなくなる。
 このため、方向性合成器21から出力される合成変調送信信号に信号成分が残るようになり、方向性合成器27から出力される合成信号に歪み成分が残るので、歪みの補償が不十分となる。
 図7はビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と異なる方向であるために、劣化しているアンテナパターンを示す説明図である。
 図7では、方向性合成器27から出力される合成信号に歪み成分が残り、方向性合成器27から出力される合成信号に含まれている信号成分の信号レベルが低下しているために、アンテナパターンが崩れている様子を示している。
 図8は変調送信信号のビーム方向がアンテナ5-1~5-Nの正面方向と30度異なる方向である場合のアンテナ装置3のアンテナパターンを示す説明図である。
 図8において、Cは実施の形態1のアンテナ装置3のアンテナパターンである。即ち、振幅及び位相が校正されたアンテナ装置3のアンテナパターンを示している。Dは振幅及び位相が校正されていないアンテナ装置のアンテナパターンである。図8の例では、可変減衰器14の利得が±2dBのばらつきを有しており、移相器15の位相が±10degのばらつきを有している場合のアンテナ装置3のアンテナパターンを示している。
 アンテナパターンCとアンテナパターンDを比較すると明らかなように、振幅及び位相が校正されている方が、第1サイドローブ以降のサイドローブレベルが改善しており、意図しない方向への歪み成分の発生が抑えられていることが分かる。
 ここで、フィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける歪み補償特性の校正の具体例を説明する
 例えば、REV法を用いて、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける歪み補償特性の全てが同一になるように、制御器6が、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける可変減衰器14,20,23の利得及び移相器15,19,24の位相を調整する。
 具体的には、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nのうち、例えば、フィードフォワード増幅器4-1を基準のフィードフォワード増幅器とする。
 そして、制御器6は、フィードフォワード増幅器4-2~4-Nにおける可変減衰器14,20,23の利得が、基準のフィードフォワード増幅器4-1における可変減衰器14,20,23の利得と一致するように校正する。
 また、制御器6は、フィードフォワード増幅器4-2~4-Nにおける移相器15,19,24の位相が、基準のフィードフォワード増幅器4-1における移相器15,19,24の位相と一致するように校正する。
 例えば、フィードフォワード増幅器4-2の振幅が基準のフィードフォワード増幅器4-1の振幅よりも1.4dBだけ低く、フィードフォワード増幅器4-2の位相が基準のフィードフォワード増幅器4-1の位相よりも6degだけ進んでいる場合を想定する。
 この場合、制御器6は、フィードフォワード増幅器4-2の振幅を1.4dBだけ高め、フィードフォワード増幅器4-2の位相を6degだけ遅らせるように校正する。
 即ち、制御器6は、フィードフォワード増幅器4-2が正常に動作したときの可変減衰器14の利得に1.4dBを加えるとともに、可変減衰器20の利得から1.4dBを減らす校正を行う。
 また、制御器6は、フィードフォワード増幅器4-2が正常に動作したときの移相器15の位相から6degを減らすとともに、移相器19の位相から6degを減らす校正を行う。
 以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、方向性分配器12により分配された他方の変調送信信号の位相を調整する移相器19を備え、方向性合成器21が、移相器19により位相が調整された変調送信信号と方向性分配器17により分配された一方の変調送信信号とを合成し、合成した変調送信信号である合成変調送信信号を誤差増幅回路22に出力するように構成したので、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる効果を奏する。
 即ち、この実施の形態1によれば、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nの歪み抽出ループ内に移相器19を配置しているので、アンテナ装置3のビームフォーミング時に歪み補償を行うことができる。このため、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる。
 また、この実施の形態1によれば、N個のフィードフォワード増幅器4-1~4-Nにおける歪み補償特性の全てが同一になるように、制御器6が、可変減衰器14,20,23の利得及び移相器15,19,24の位相を調整するので、変調送信信号のビーム方向を切り替えても、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる効果を奏する。
 この実施の形態1では、可変減衰器20が、方向性分配器17と方向性合成器21の間に配置されている例を示しているが、これに限るものではない。
 例えば、図9に示すように、可変減衰器20を移相器19の前段に配置し、可変減衰器20が、遅延線路18から出力された変調送信信号の振幅を調整し、振幅調整後の変調送信信号を移相器19に出力するようにしてもよい。
 この場合も、制御器6が、可変減衰器20の利得を調整することで、意図しない方向への歪み成分の発生を抑えることができる。
 図9はこの発明の実施の形態1による他のフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)を示す構成図である。
実施の形態2.
 この実施の形態2では、フィードフォワード増幅器4-1~4-Nの主増幅回路13に含まれている主増幅器16として双方向増幅器が用いられている例を説明する。
 主増幅器16として双方向増幅器が用いられることで、フィードフォワード増幅器4-1~4-Nを実装している通信機を、フェーズドアレイ送受信機として機能させることができる。
 図10はこの発明の実施の形態2によるフィードフォワード増幅器を実装しているフェーズドアレイ送受信機を示す構成図である。
 図11はこの発明の実施の形態2によるフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)を示す構成図である。
 図10において、図1と同一符号は同一または相当部分を示し、図11において、図2及び図9と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
 図10において、周波数変換部7は図1の周波数変換部2と同様に、モデム1から出力された変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調送信信号をアンテナ装置3に出力する。
 また、周波数変換部7は、アンテナ装置3から出力された変調受信信号の周波数を高周波帯の周波数からベースバンド帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調受信信号をモデム1に出力する。
 デジタルアナログ変換器であるDA変換器31(図10では、「DA」のように表記している)はモデム1から出力された変調送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。
 増幅器32はDA変換器31から出力されたアナログの変調送信信号を増幅する。
 バンドパスフィルタ33は増幅器32により増幅された変調送信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
 ローカル信号源34は局部発振信号を発振し、局部発振信号をミクサ35,41に出力する。
 ミクサ35はバンドパスフィルタ33を通過してきた変調送信信号にローカル信号源34から出力された局部発振信号を乗算することで、当該変調送信信号の周波数をベースバンド帯の周波数から高周波帯の周波数に変換する。
 バンドパスフィルタ36はミクサ35により周波数が変換された変調送信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
 増幅器37はバンドパスフィルタ36を通過してきた変調送信信号を増幅する。
 切替スイッチ38は増幅器37により増幅された変調送信信号をアンテナ装置3に出力し、アンテナ装置3から出力された変調受信信号を増幅器39に出力する。
 増幅器39は切替スイッチ38から出力された変調受信信号を増幅する。
 バンドパスフィルタ40は増幅器39により増幅された変調受信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
 ミクサ41はバンドパスフィルタ40を通過してきた変調受信信号にローカル信号源34から出力された局部発振信号を乗算することで、当該変調受信信号の周波数を高周波帯の周波数からベースバンド帯の周波数に変換する。
 バンドパスフィルタ42はミクサ41により周波数が変換された変調受信信号に含まれている不要な周波数成分を除去する。
 増幅器43はバンドパスフィルタ42を通過してきた変調受信信号を増幅する。
 アナログデジタル変換器であるAD変換器44(図10では、「AD」のように表記している)は増幅器43により増幅された変調受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタルの変調受信信号をモデム1に出力する。
 図11において、主増幅器50は双方向増幅器で実現されており、移相器15により位相が調整された一方の変調送信信号を増幅し、振幅後の変調送信信号を方向性分配器17に出力する。
 また、主増幅器50は方向性分配器17から出力された変調受信信号を増幅し、振幅後の変調受信信号を移相器15に出力する。
 なお、誤差増幅回路22に含まれている誤差増幅器25は、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際には、制御器6によって動作が停止される。
 図12はこの発明の実施の形態2によるフィードフォワード増幅器4-n(n=1,2,・・・,N)の主増幅器50を示す構成図である。
 図12において、ゲート接地のトランジスタ51,52,53は移相器15と方向性分配器17との間に直列に接続されている。
 なお、トランジスタ51のソースは、コンデンサ58を介して移相器15と接続され、トランジスタ52のソースは、トランジスタ51のドレインと接続されている。
 また、トランジスタ53のソースは、トランジスタ52のドレインと接続され、トランジスタ53のドレインは、コンデンサ59を介して方向性分配器17と接続されている。
 バイアス電源54,55はバイアス電圧を出力する電源である。
 切替スイッチ56はトランジスタ51,52,53が方向性分配器17から出力された変調受信信号を増幅する際に、バイアス電源54から出力されたバイアス電圧をトランジスタ51のソースに印加する。
 切替スイッチ57はトランジスタ51,52,53が移相器15により位相が調整された変調送信信号を増幅する際に、バイアス電源55から出力されたバイアス電圧をトランジスタ53のドレインに印加する。
 コンデンサ58は移相器15とトランジスタ51のソースとの間に接続されている。
 コンデンサ59はトランジスタ53のドレインと方向性分配器17との間に接続されている。
 次に動作について説明する。
 主増幅器50は、双方向増幅器で実現されており、制御器6が、切替スイッチ56,57の接続先を切り替えることで、主増幅器50における信号の増幅方向を切り替えることができる。
 即ち、制御器6は、アンテナ装置3が変調送信信号を送信する際には、バイアス電源55から出力されたバイアス電圧がトランジスタ53のドレインに印加されるように、切替スイッチ57の接続先を切り替える。因みに、バイアス電源54から出力されるバイアス電圧は、トランジスタ51のソースに印加されないように、切替スイッチ56の接続先を切り替える。
 これにより、主増幅器50のトランジスタ51,52,53は、移相器15により位相が調整された変調送信信号を増幅し、増幅後の変調送信信号を方向性分配器17に出力する。
 図13はフィードフォワード増幅器4-nにおける変調送信信号の流れを示す説明図である。
 変調送信信号の流れは、図13に示すように、上記実施の形態1と同様である。このため、上記実施の形態1と同様に、変調送信信号に対する歪みの補償処理が行われる。
 制御器6は、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際には、バイアス電源54から出力されたバイアス電圧がトランジスタ53のソースに印加されるように、切替スイッチ57の接続先を切り替える。因みに、バイアス電源55から出力されるバイアス電圧は、トランジスタ53のドレインに印加されないように、切替スイッチ57の接続先を切り替える。
 これにより、主増幅器50のトランジスタ51,52,53は、方向性分配器17から出力された変調受信信号を増幅し、増幅後の変調受信信号を移相器15に出力する。
 図14はフィードフォワード増幅器4-nにおける変調受信信号の流れを示す説明図である。
 誤差増幅回路22に含まれている誤差増幅器25は、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際には、制御器6によって動作が停止される。このため、アンテナ装置3から出力された変調受信信号が方向性合成器27によって分配されて、一方の変調受信信号が誤差増幅回路22に出力されても、一方の変調受信信号は、誤差増幅回路22を通過しない。
 方向性合成器27によって分配された他方の変調受信信号は、図14に示すように、遅延線路26及び方向性分配器17を経由して主増幅回路13に到達し、主増幅回路13により増幅された変調受信信号は、方向性分配器12及び入力端子11を経由して周波数変換部7に出力される。
 周波数変換部7は、アンテナ装置3から変調受信信号を受けると、変調受信信号の周波数を高周波帯の周波数からベースバンド帯の周波数に変換し、周波数変換後の変調受信信号をモデム1に出力する。
 モデム1は、周波数変換部7から周波数変換後の変調受信信号を受けると、変調受信信号に対する復調処理を実施し、復調した受信信号を出力する。
 これにより、アンテナ装置3を送受共用で使用することができるため、送信用の図1のアンテナ装置3と別個に、受信用のアンテナ装置を設ける必要がない。
 以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、主増幅回路13に含まれる主増幅器50として双方向増幅器が用いられており、アンテナ5-nにより変調受信信号が受信される際には、誤差増幅回路22に含まれている誤差増幅器25の動作が停止されるように構成したので、フィードフォワード増幅器4-nを送受共用で使用することができる効果を奏する。
 この実施の形態2では、ゲート接地のトランジスタ51,52,53が、移相器15と方向性分配器17との間に直列に接続されている例を示しているが、これに限るものではない。
 例えば、エミッタ接地のトランジスタが、移相器15と方向性分配器17との間に複数直列に接続されているものであってもよい。
 この場合、トランジスタ51のベースは、コンデンサ58を介して移相器15と接続され、トランジスタ52のベースは、トランジスタ51のコレクタと接続される。
 また、トランジスタ53のベースは、トランジスタ52のコレクタと接続され、トランジスタ53のコレクタは、コンデンサ59を介して方向性分配器17と接続される。
 この実施の形態2では、制御器6が、切替スイッチ56,57の接続先を切り替えることで、主増幅器50における信号の増幅方向を切り替える例を示しているが、これに限るものではない。
 図15は主増幅器50の他の例を示す構成図である。
 例えば、制御器6が、図15に示すように、バイアス電源61,62から出力されるバイアス電圧を切り替えることで、主増幅器50における信号の増幅方向を切り替えるようにしてもよい。
 即ち、アンテナ装置3が変調送信信号を送信する際には、制御器6が、バイアス電源61からトランジスタ51のソースに与えられるバイアス電圧がVc、バイアス電源62からトランジスタ53のドレインに与えられるバイアス電圧がVdになるように、バイアス電源61,62を制御する。
 また、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際には、制御器6が、バイアス電源61からトランジスタ51のソースに与えられるバイアス電圧がVs、バイアス電源62からトランジスタ53のドレインに与えられるバイアス電圧がVcになるように、バイアス電源61,62を制御する。
 例えば、Vs>Vc、Vd>Vcである。
 図15の主増幅器50は、電源63が抵抗64を介してトランジスタ51,52,53のゲートと接続されている。
 制御器6が、アンテナ装置3が変調送信信号を送信する際に、電源63から出力される電圧がVgとなり、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際に、電源63から出力される電圧がVcとなるように制御することで、主増幅器50における送受の入出力特性の線形性を高めることが可能となる。
 例えば、Vg>Vcである。
 この実施の形態2では、ゲート接地のトランジスタ51,52,53が、移相器15と方向性分配器17との間に直列に接続されている例を示しているが、これに限るものではない。
 図16は主増幅器50の他の例を示す構成図である。
 図16の例では、主増幅器50は、アンテナ装置3が変調送信信号を送信する際に用いられる第1の整合回路71,72と、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際に用いられる第2の整合回路81,82とを備えている。図16では、第1の整合回路71,72を「整合TX」のように表記し、第2の整合回路81,82を「整合RX」のように表記している。
 第1の整合回路71は、トランジスタ51とトランジスタ52との間に接続され、第1の整合回路72は、トランジスタ52とトランジスタ53との間に接続されている。
 第2の整合回路81は、トランジスタ51とトランジスタ52との間に接続され、第2の整合回路82は、トランジスタ52とトランジスタ53との間に接続されている。
 切替スイッチ91はアンテナ装置3が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ51のドレインを第1の整合回路71と接続し、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ51のドレインを第2の整合回路81と接続する。
 切替スイッチ92はアンテナ装置3が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ52のソースを第1の整合回路71と接続し、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ52のソースを第2の整合回路81と接続する。
 切替スイッチ93はアンテナ装置3が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ52のドレインを第1の整合回路72と接続し、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ52のドレインを第2の整合回路82と接続する。
 切替スイッチ94はアンテナ装置3が変調送信信号を送信する際に、トランジスタ53のソースを第1の整合回路72と接続し、アンテナ装置3が変調受信信号を受信する際に、トランジスタ53のソースを第2の整合回路82と接続する。
 図16のように、制御器6が、切替スイッチ91~94を制御することで、第1の整合回路71,72又は第2の整合回路81,82のいずれかをトランジスタ51,52,53の段間に接続するように構成しているので、変調送信信号の送信時には、効率と飽和出力と利得を改善することができ、変調受信信号の受信時には、雑音指数NFと利得を改善することが可能となる。
 この実施の形態2では、周波数変換部7が図10に示す構成である例を示したが、周波数変換部7の構成は、図10に示す構成に限るものではない。
 図17は周波数変換部7の他の例を示す構成図である。
 増幅器101,102は、双方向増幅器である。双方向の増幅器101,102を用いることで、増幅器の個数を半分に減らすことができる。また、バンドパスフィルタ40,42及びミクサ41を不要にすることができる。
 なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
 この発明は、通信信号を増幅するフィードフォワード増幅器に適している。また、この発明は、フィードフォワード増幅器とアンテナの組を複数備えるアンテナ装置に適している。
 1 モデム、2,7 周波数変換部、3 アンテナ装置、4-1~4-N フィードフォワード増幅器、5-1~5-N アンテナ、6 制御器、11 入力端子、12 方向性分配器(第1の分配器)、13 主増幅回路、14 可変減衰器、15 移相器、16 主増幅器、17 方向性分配器(第2の分配器)、18 遅延線路、19 移相器、20 可変減衰器、21 方向性合成器(第1の合成器)、22 誤差増幅回路、23 可変減衰器、24 移相器、25 誤差増幅器、26 遅延線路、27 方向性合成器(第2の合成器)、28 出力端子、31 DA変換器、32 増幅器、33 バンドパスフィルタ、34 ローカル信号源、35 ミクサ、36 バンドパスフィルタ、37 増幅器、38 切替スイッチ、39 増幅器、40 バンドパスフィルタ、41 ミクサ、42 バンドパスフィルタ、43 増幅器、44 AD変換器、50 主増幅器、51,52,53 ゲート接地のトランジスタ、54,55 バイアス電源、56,57 切替スイッチ、58,59 コンデンサ、61,62 バイアス電源、63 電源、64 抵抗、71,72 第1の整合回路、81,82 第2の整合回路、91~94 切替スイッチ、101,102 増幅器。

Claims (11)

  1.  通信信号を分配する第1の分配器と、
     前記第1の分配器により分配された一方の通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記一方の通信信号を増幅する主増幅回路と、
     前記主増幅回路から出力された通信信号を分配する第2の分配器と、
     前記第1の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器と、
     前記移相器により位相が調整された通信信号と前記第2の分配器により分配された一方の通信信号とを合成する第1の合成器と、
     前記第1の合成器により合成された通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記合成された通信信号を増幅する誤差増幅回路と、
     前記誤差増幅回路から出力された通信信号と前記第2の分配器により分配された他方の通信信号とを合成する第2の合成器と
     を備えたフィードフォワード増幅器。
  2.  前記第2の分配器により分配された一方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器を備えており、
     前記第1の合成器は、前記移相器により位相が調整された通信信号と前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号とを合成し、合成した通信信号を前記誤差増幅回路に出力することを特徴とする請求項1記載のフィードフォワード増幅器。
  3.  前記第1の分配器により分配された他方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器を備えており、
     前記移相器は、前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整し、位相を調整した通信信号を前記第1の合成器に出力することを特徴とする請求項1記載のフィードフォワード増幅器。
  4.  前記主増幅回路は、
     前記第1の分配器により分配された一方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
     前記可変減衰器により振幅が調整された一方の通信信号の位相を調整する移相器と、
     前記移相器により位相が調整された一方の通信信号を増幅する主増幅器とを備え、
     前記誤差増幅回路は、
     前記第1の合成器により合成された通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
     当該誤差増幅回路における前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整する移相器と、
     当該誤差増幅回路における前記移相器により位相が調整された通信信号を増幅する誤差増幅器とを備えていることを特徴とする請求項1記載のフィードフォワード増幅器。
  5.  通信信号を分配する第1の分配器と、
     前記第1の分配器により分配された一方の通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記一方の通信信号を増幅する主増幅回路と、
     前記主増幅回路から出力された通信信号を分配する第2の分配器と、
     前記第1の分配器により分配された他方の通信信号の位相を調整する移相器と、
     前記移相器により位相が調整された通信信号と前記第2の分配器により分配された一方の通信信号とを合成する第1の合成器と、
     前記第1の合成器により合成された通信信号の振幅及び位相を調整するとともに、前記合成された通信信号を増幅する誤差増幅回路と、
     前記誤差増幅回路から出力された通信信号と前記第2の分配器により分配された他方の通信信号とを合成する第2の合成器とを備えた複数のフィードフォワード増幅器と、
     前記複数のフィードフォワード増幅器に含まれている前記第2の合成器により合成された通信信号のそれぞれを放射する複数のアンテナと
     を備えたアンテナ装置。
  6.  前記第2の分配器により分配された一方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器を備えており、
     前記第1の合成器は、前記移相器により位相が調整された通信信号と前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号とを合成し、合成した通信信号を前記誤差増幅回路に出力することを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
  7.  前記第1の分配器により分配された他方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器を備えており、
     前記移相器は、前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整し、位相を調整した通信信号を前記第1の合成器に出力することを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
  8.  前記主増幅回路は、
     前記第1の分配器により分配された一方の通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
     前記可変減衰器により振幅が調整された一方の通信信号の位相を調整する移相器と、
     前記移相器により位相が調整された一方の通信信号を増幅する主増幅器とを備え、
     前記誤差増幅回路は、
     前記第1の合成器により合成された通信信号の振幅を調整する可変減衰器と、
     当該誤差増幅回路における前記可変減衰器により振幅が調整された通信信号の位相を調整する移相器と、
     当該誤差増幅回路における前記移相器により位相が調整された通信信号を増幅する誤差増幅器とを備えていることを特徴とする請求項5記載のアンテナ装置。
  9.  前記主増幅回路に含まれる前記主増幅器として双方向増幅器が用いられており、
     前記アンテナにより通信信号が受信される際には、前記誤差増幅回路に含まれる前記誤差増幅器の動作が停止されることを特徴とする請求項8記載のアンテナ装置。
  10.  前記双方向増幅器として、トランジスタが用いられており、
     前記双方向増幅器における通信信号の増幅方向が、前記トランジスタに印加されるバイアス電圧を変更することで切り替えられることを特徴とする請求項9記載のアンテナ装置。
  11.  前記トランジスタが直列に複数接続されており、
     前記複数のトランジスタの間に、前記アンテナにより通信信号が送信される際に用いられる第1の整合回路と、前記アンテナにより通信信号が受信される際に用いられる第2の整合回路とが接続されていることを特徴とする請求項10記載のアンテナ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6644207B1 (ja) * 2019-06-06 2020-02-12 三菱電機株式会社 信号処理装置及びレーダ装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057791A (en) * 1990-04-27 1991-10-15 Harris Corporation Device and method for bi-directional amplification with a JFET
JP2000517134A (ja) * 1996-08-27 2000-12-19 テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン(パブル) 無線通信システムにおいて相互変調成分をフィルタリングする方法と装置
JP2003101353A (ja) * 2001-09-20 2003-04-04 Hitachi Kokusai Electric Inc フィードフォワード非線型歪補償増幅器
JP2013110638A (ja) * 2011-11-22 2013-06-06 Mitsubishi Electric Corp マルチポートフィードフォワード増幅器
JP2013247419A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Fujitsu Ltd 増幅器、送受信器および通信装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057791A (en) * 1990-04-27 1991-10-15 Harris Corporation Device and method for bi-directional amplification with a JFET
JP2000517134A (ja) * 1996-08-27 2000-12-19 テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン(パブル) 無線通信システムにおいて相互変調成分をフィルタリングする方法と装置
JP2003101353A (ja) * 2001-09-20 2003-04-04 Hitachi Kokusai Electric Inc フィードフォワード非線型歪補償増幅器
JP2013110638A (ja) * 2011-11-22 2013-06-06 Mitsubishi Electric Corp マルチポートフィードフォワード増幅器
JP2013247419A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Fujitsu Ltd 増幅器、送受信器および通信装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6644207B1 (ja) * 2019-06-06 2020-02-12 三菱電機株式会社 信号処理装置及びレーダ装置

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