(57)【要約】【課題】  電力増幅器の歪特性を測定する出力歪測定装置、およびその歪を最適に制御する出力歪補償装置提供することを目的とする。【解決手段】  電力増幅部１に入力する信号のＣＣＤＦ特性である入力信号ＣＣＤＦ特性を入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４で算出し、電力増幅部１から出力される信号のＣＣＤＦ特性である出力信号ＣＣＤＦ特性を出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５で算出し、入力信号ＣＣＤＦ特性および出力信号ＣＣＤＦ特性から電力増幅部１のＡＭ−ＡＭ特性をＡＭ−ＡＭ特性算出部６で算出し、ＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａが算出したＡＭ−ＡＭ特性を時系列に蓄積する。【選択図】  図１
2010093384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号の電力を増幅して出力する電力増幅部の出力歪測定装置であって、
前記電力増幅部から出力される出力信号を出力側方向性結合器を用いて取り出し、前記出力信号のＣＣＤＦ特性を算出する出力信号ＣＣＤＦ特性算出部と、
前記電力増幅部に入力する入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性と、前記出力信号ＣＣＤＦ特性算出部で算出された出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出するＡＭ−ＡＭ特性算出部と、
前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部で算出されたＡＭ−ＡＭ特性を時系列に蓄積するＡＭ−ＡＭ特性蓄積部と
を有することを特徴とする出力歪測定装置。
【請求項２】
前記電力増幅部に入力する入力信号を入力側方向性結合器を用いて取り出し、前記入力信号から入力信号ＣＣＤＦ特性を算出する入力信号ＣＣＤＦ特性算出部をさらに有し、
前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部は、前記入力信号ＣＣＤＦ特性を前記入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性とし、前記入力信号ＣＣＤＦ特性と前記出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出することを特徴とする請求項１に記載の出力歪測定装置。
【請求項３】
前記入力信号ＣＣＤＦ特性を予め記録し、ＡＭ−ＡＭ特性を算出する際の前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部によって前記入力信号ＣＣＤＦ特性を参照される入力信号ＣＣＤＦ特性記録部をさらに有し、
前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部は、前記入力信号ＣＣＤＦ特性記録部に記録された入力信号ＣＣＤＦ特性を前記入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性とし、前記入力信号ＣＣＤＦ特性と前記出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出することを特徴とする請求項２に記載の出力歪測定装置。
【請求項４】
前記入力信号に係る基準となる入力信号ＣＣＤＦ特性として、ガウス信号のＣＣＤＦ特性である基準信号ＣＣＤＦ特性を予め記録しておき、ＡＭ−ＡＭ特性を算出する際の前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部によって前記入力信号ＣＣＤＦ特性を参照される基準信号ＣＣＤＦ特性記録部をさらに有し、
前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部は、前記基準信号ＣＣＤＦ特性記録部に記録された基準信号ＣＣＤＦ特性を前記入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性として、前記基準信号ＣＣＤＦ特性と前記出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出することを特徴とする請求項１に記載の出力歪測定装置。
【請求項５】
入力される信号の電力を増幅して出力するとともに前記信号を増幅する際に生じる歪を制御する歪制御部を備える電力増幅部の出力歪補償装置であって、
前記電力増幅部から出力される出力信号を出力側方向性結合器を用いて取り出し、前記出力信号のＣＣＤＦ特性を算出する出力信号ＣＣＤＦ特性算出部と、
前記電力増幅部に入力する入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性と、前記出力信号ＣＣＤＦ特性算出部で算出された出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出するＡＭ−ＡＭ特性算出部と、
基準となるＡＭ−ＡＭ特性を記憶しておき、前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部で算出されるＡＭ−ＡＭ特性と前記基準となるＡＭ−ＡＭ特性とを比較し、その比較結果に係る信号を前記歪制御部に対し出力するＡＭ−ＡＭ特性比較部と
を有することを特徴とする出力歪補償装置。
【請求項６】
前記電力増幅部に入力する入力信号を入力側方向性結合器を用いて取り出し、前記入力信号から前記入力信号ＣＣＤＦ特性を算出する入力信号ＣＣＤＦ特性算出部をさらに有し、
前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部は、前記入力信号ＣＣＤＦ特性を前記入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性とし、前記入力信号ＣＣＤＦ特性と、前記出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出することを特徴とする請求項５に記載の出力歪補償装置。
【請求項７】
前記入力信号ＣＣＤＦ特性を予め記録し、ＡＭ−ＡＭ特性を算出する際の前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部によって前記入力信号ＣＣＤＦ特性を参照される入力信号ＣＣＤＦ特性記録部をさらに有し、
前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部は、前記入力信号ＣＣＤＦ特性記録部に記録された入力信号ＣＣＤＦ特性を前記入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性とし、前記入力信号ＣＣＤＦ特性と前記出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出することを特徴とする請求項６に記載の出力歪補償装置。
【請求項８】
前記入力信号に係る基準となる入力信号ＣＣＤＦ特性として、ガウス信号のＣＣＤＦ特性である基準信号ＣＣＤＦ特性を予め記録しておき、ＡＭ−ＡＭ特性を算出する際の前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部によって前記入力信号ＣＣＤＦ特性を参照される基準信号ＣＣＤＦ特性記録部をさらに有し、
前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部は、前記基準信号ＣＣＤＦ特性記録部に記録された基準信号ＣＣＤＦ特性を前記入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性とし、前記基準信号ＣＣＤＦ特性と前記出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出することを特徴とする請求項５に記載の出力歪補償装置。
【請求項９】
前記ＡＭ−ＡＭ特性比較部は、閾値としたＡＭ−ＡＭ特性を記憶しておき、前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部で算出されるＡＭ−ＡＭ特性と前記閾値としたＡＭ−ＡＭ特性とを比較し、前記閾値を超えてＡＭ−ＡＭ特性が変化した場合、前記電力増幅部の出力を停止することを示す信号を前記歪制御部に対し出力することを特徴とする請求項５乃至請求項８に記載の出力歪補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪を補償する電力増幅器の歪特性の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力増幅器は、飽和電力付近で使用すると各種の歪が発生するという性質がある。無線通信に使用される送信機に使用する電力増幅器の歪の指標として、隣接チャネル漏洩電力（以下、ＡＣＰＲ（Ａｄｊａｃｅｎｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  ｌｅａｋａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）と示す。）特性や相互変調歪（以下、ＩＭ（Ｉｎｔｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）と示す。）特性などが挙げられる。電力増幅器に生じるこのような歪は、互いに密接な関係にあるため、それらは同様に、飽和電力付近で使用すると顕著になる傾向がある。これらの歪特性が悪いと、隣接するチャネルを使用している通信に干渉やノイズなどの悪影響を及ぼすため問題となる。そのため、電力増幅器は、入出力信号レベルの変化や温度変化などの環境条件が変化したり、経年変化したりしても、ＡＣＰＲ特性やＩＭ特性などが仕様の範囲内になるように歪を制御している。
【０００３】
従来、例えば特許文献１に示すように、入力信号レベルとバイアス電流との関係や出力信号レベルとバイアス電流との関係を予め算出しておき、入力信号レベルとバイアス電流、または出力信号レベルとバイアス電流の条件を監視することで、電力増幅器の状態を推定し、ＡＣＰＲ特性やＩＭ特性などの歪特性が劣化しないバイアス条件になるように制御を行う技術が知られている。
【特許文献１】特許第３３００８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術では、入力信号とバイアス電流または出力信号とバイアス電流の関係から電力増幅器の歪特性を改善するようなバイアス条件を算出しているため、電力増幅器の状態を推定しているに過ぎず、歪特性を最適に制御できているとは限らないという問題がある。また、入力信号レベル、出力信号レベル、およびバイアス電流を予め測定し、入力信号レベルとバイアス電流や、出力信号レベルとバイアス電流を、予め関係付けておく必要があり煩雑である。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、電力増幅器の歪特性を測定する出力歪測定装置、および測定した歪を最適に制御する出力歪補償装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による電力増幅器の出力歪測定装置は、入力される信号の電力を増幅して出力する電力増幅部の出力歪測定装置であって、前記電力増幅部から出力される出力信号を出力側方向性結合器を用いて取り出し、前記出力信号のＣＣＤＦ特性を算出する出力信号ＣＣＤＦ特性算出部と、前記電力増幅部に入力する入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性と、前記出力信号ＣＣＤＦ特性算出部で算出された出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出するＡＭ−ＡＭ特性算出部と、前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部で算出されたＡＭ−ＡＭ特性を時系列に蓄積するＡＭ−ＡＭ特性蓄積部とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明による電力増幅器の出力歪補償装置は、入力される信号の電力を増幅して出力するとともに前記信号を増幅する際に生じる歪を制御する歪制御部を備える電力増幅部の出力歪補償装置であって、前記電力増幅部から出力される出力信号を出力側方向性結合器を用いて取り出し、前記出力信号のＣＣＤＦ特性を算出する出力信号ＣＣＤＦ特性算出部と、前記電力増幅部に入力する入力信号に係る基準となるＣＣＤＦ特性と、前記出力信号ＣＣＤＦ特性算出部で算出された出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出するＡＭ−ＡＭ特性算出部と、基準となるＡＭ−ＡＭ特性を記憶しておき、前記ＡＭ−ＡＭ特性算出部で算出されるＡＭ−ＡＭ特性と前記基準となるＡＭ−ＡＭ特性とを比較し、その比較結果に係る信号を前記歪制御部に対し出力するＡＭ−ＡＭ特性比較部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力増幅器の歪特性を測定する出力歪測定装置、およびその歪を最適に制御する出力歪補償装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
電力増幅器の歪特性を測定する出力歪測定装置の構成について説明する。
【００１１】
図１は、本発明出力歪測定装置の一実施の形態を示す電力増幅器のブロック図である。  
電力増幅器には、電力増幅部１、方向性結合器２、３、入力信号ＣＣＤＦ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性算出部４、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５、ＡＭ−ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）特性算出部６、およびＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａが備えられている。これらのうち、出力歪測定装置に該当するのは、図１に点線で囲んだ入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５、ＡＭ−ＡＭ特性算出部６、およびＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａである。
【００１２】
電力増幅部１は、入力された信号に所定の利得を乗算した信号を出力するものである。電力増幅部１の入力側には入力信号を取り出す方向性結合器２が接続され、電力増幅部１の出力側には出力信号を取り出す方向性結合器３が接続されている。方向性結合器２には、入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４が接続され、方向性結合器３には、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５が接続されている。このＣＣＤＦ特性については後述するが、入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４は、入力信号のＣＣＤＦ特性を算出するものであり、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５は、出力信号のＣＣＤＦ特性を算出するものである。
【００１３】
ＡＭ−ＡＭ特性算出部６は、入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４および出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５に接続され、入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４および出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５がそれぞれ算出したＣＣＤＦ特性から、ＡＭ−ＡＭ特性を算出するものである。また、ＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａは、ＡＭ−ＡＭ特性算出部６に接続され、ＡＭ−ＡＭ特性算出部６が算出するＡＭ−ＡＭ特性を蓄積するものである。例えば、１０μｓｅｃ毎にＡＭ−ＡＭ特性が算出されるとすると、１０μｓｅｃ毎に算出されたＡＭ−ＡＭ特性を時系列に蓄積していく。蓄積されたＡＭ−ＡＭ特性は、ＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａにパーソナルコンピュータ等を接続してパーソナルコンピュータ上の表示画面に表示され、電力増幅器の状態の保守・点検のために参照されたりする。
【００１４】
なお、図１に点線で囲んだ入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５、ＡＭ−ＡＭ特性算出部６、およびＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａは、電力増幅部１の歪を監視するための出力歪測定装置であり、１つのモジュールに備えられていてもよい。
【００１５】
ここで、図２乃至図４を参照してＣＣＤＦ特性およびＡＭ−ＡＭ特性について説明する。  
ＣＣＤＦ特性は、信号の瞬時電力値が平均電力に対して時間的にどれくらい上回るかの割合を示したものである。図２は、縦軸が振幅、つまり瞬時電力で、横軸が時間としたときのある信号の包絡線を表わした例である。ある一定時間Ｔのうち、この信号の瞬時電力値が平均電力を上回ったときのピーク電力と平均電力の比（ピーク・アベレージ比）を横軸にｄＢ表示し、縦軸にその電力値になった確率を示す一例を図３に示す。この図３に示された曲線がＣＣＤＦ特性である。ここでは、入力信号のＣＣＤＦ特性を破線で、出力信号のＣＣＤＦ特性を実線で示す。一般に、電力増幅部１に信号を入力して所定の利得で増幅しても、入力信号が大きくなると出力信号は入力信号に対して線形性を保てなくなり、理想の出力信号よりも小さい電力の信号が出力される。そのため、ＣＣＤＦ特性においても、入力信号のＣＣＤF特性よりも出力信号のＣＣＤＦ特性の方が、平均電力を大きく上回る回数が少なくなる。  
これらのＣＣＤＦ特性は、電力増幅器を動作させた状態で電力増幅器の動作に影響なく算出できるものである。
【００１６】
また、ＡＭ−ＡＭ特性は、振幅対振幅特性とも呼ばれ、入力振幅と出力振幅の関係を示す歪特性の一つであり、ＡＣＰＲ特性やＩＭ特性とも密接に関係している。  
図４は、ＡＭ−ＡＭ特性の一例を示したものである。横軸には電力増幅部１から出力される電力をｄＢ表示し、縦軸には出力電力の利得をｄＢ表示している。
【００１７】
このＡＭ−ＡＭ特性を入力信号のＣＣＤＦ特性および出力信号のＣＣＤＦ特性から求める方法について説明する。  
例えば、図３において出力信号のＣＣＤＦ特性の確率０．１％のピーク・アベレージ比が９ｄＢの場合、入力信号のＣＣＤＦ特性の確率０．１％では１３ｄＢである。このように、入力信号の確率と同じ確率になる出力信号のピーク・アベレージ比は入力信号のピーク・アベレージ比よりも４ｄＢ低い。これは、出力信号の平均電力が４０ｄＢとすると、電力増幅器の出力電力が４７ｄＢのときに、電力増幅器の利得が理想値より４ｄＢ下がっていることを示すものである。このように、入力信号ＣＣＤＦ特性および出力信号ＣＣＤＦ特性から出力電力の利得を求めることができる。これは、すなわち入力信号ＣＣＤＦ特性および出力信号ＣＣＤＦ特性からＡＭ−ＡＭ特性を算出することができることを意味する。
【００１８】
具体的には、図３に示す全ての確率の値毎に、入力信号ＣＣＤＦ特性のピークアベレージ比と出力信号ＣＣＤＦ特性のピークアベレージ比との差Ｄ（すなわち、利得）を算出し、その差に出力信号の平均電力値を加算し、加算した値Ｐと差Ｄとの関数がＡＭ−ＡＭ特性となる。この関数は、図４に曲線Ａで示されている。
【００１９】
このように、入力信号から入力信号ＣＣＤＦ特性を算出し、出力信号から出力信号ＣＣＤＦ特性を算出し、それらのＣＣＤＦ特性からＡＭ−ＡＭ特性を求めることができる。入力信号ＣＣＤＦ信号および出力信号ＣＣＤＦ信号からのＡＭ−ＡＭ特性の算出は、運用中の信号から直接的に歪特性を算出しているため、歪特性をより正確に監視することができる。
【００２０】
（変形例１−１）
実施例１では、ＡＭ−ＡＭ特性を算出するために、入力信号ＣＣＤＦ特性および出力信号ＣＣＤＦ特性をそれぞれリアルタイムまたは定期的に算出していた。しかしながら、入力信号のＣＣＤＦ特性がほとんど変化しないというような用途に使用される電力増幅器の場合は、入力信号ＣＣＤＦ特性をリアルタイムで算出しなくても、電力増幅部１に入力する信号のＣＣＤＦ特性を予め算出しておけばよい。
【００２１】
図５は、入力信号ＣＣＤＦ特性を予め算出しておく場合の電力増幅器の例である。図１と異なる点として、入力信号ＣＣＤF特性算出部４の代わりに、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３が備えられている。
【００２２】
入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、電力増幅部１に入力される入力信号のＣＣＤＦ特性を予め算出し、その入力信号ＣＣＤＦ特性を記録しておくものである。ＡＭ−ＡＭ特性算出部６は、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に記録されている入力信号ＣＣＤＦ特性と、出力信号ＣＣＤF特性算出部５が算出した出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出する。
【００２３】
このようにすることで、入力信号ＣＣＤＦ特性をリアルタイムで算出する処理がなくなるため、電力増幅器の処理の負荷を減らすことができる。
【００２４】
（変形例１−２）
変形例１−１では、リアルタイムに算出していた入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出する構成を示したが、予め記録しておく入力信号ＣＣＤＦ特性は、実際に入力する信号そのものから算出したものでなくても、出力信号ＣＣＤＦ特性の変化を測定するための基準のＣＣＤＦ特性であればよい。そのため、ここでは、入力信号をガウス信号として基準信号ＣＣＤＦ特性を予め算出し、その基準信号ＣＣＤＦ特性を記録しておいてもよい。なお、ガウス信号とは、任意の時刻において、電力などの物理的な値が正規分布に従うものをいい、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号がガウス信号に類似している。そのため、電力増幅部１へ入力する信号がＯＦＤＭ信号である場合には、ガウス信号のＣＣＤＦ特性を基準信号ＣＣＤＦ特性とすることが特に有効である。
【００２５】
図６は、入力信号ＣＣＤＦ特性を、ガウス信号を入力信号として予め算出しておく場合の電力増幅器の例である。図５と異なる点として、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３の代わりに、基準信号ＣＣＤＦ特性記録部１４が記録されている。
【００２６】
基準信号ＣＣＤＦ特性記録部１４は、電力増幅部１に入力される入力信号をガウス信号としてＣＣＤＦ特性を予め算出し、その基準信号ＣＣＤＦ特性を記録しておくものである。ＡＭ−ＡＭ特性算出部６は、基準信号ＣＣＤＦ特性記録部１４に記録されている入力信号ＣＣＤＦ特性と、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５が算出した出力信号ＣＣＤＦ特性とから、ＡＭ−ＡＭ特性を算出する。
【００２７】
このようにすることで、予め記録しておくＣＣＤＦ特性を算出するために、入力信号の測定を行わず、ガウス信号のＣＣＤＦ特性を計算によって算出することができる。従って、変形例１−１で予め記録しておく入力信号ＣＣＤＦ特性の初期設定を簡略化することができる。
【実施例２】
【００２８】
実施例１では、ＡＭ−ＡＭ特性の算出の方法およびＡＭ−ＡＭ特性算出部６で算出されるＡＭ−ＡＭ特性をＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａに蓄積する構成について説明した。実施例２では、ＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａの代わりにＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂを設け、基準となるＡＭ−ＡＭ特性とＡＭ−ＡＭ特性算出部６で算出されたＡＭ−ＡＭ特性とを比較し、その比較結果に基づいて歪特性を改善する歪制御部を備えた構成について説明する。
【００２９】
なお、実施例１では、図１に点線で囲んだ入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５、ＡＭ−ＡＭ特性算出部６、およびＡＭ−ＡＭ特性蓄積部７ａを、電力増幅部１の歪を監視するための出力歪測定装置としたが、実施例２では、入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４、出力信号ＣＣＤＦ特性算出部５、ＡＭ−ＡＭ特性算出部６、およびＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂを出力歪補償装置とする。
【００３０】
なお、歪特性を改善する歪制御部を備えた構成としては種々あるが、ここでは４つの構成について説明する。
【００３１】
（１．ドレイン電圧を制御して歪補償するドレイン電圧制御部を備えた構成）  
図７は、電力増幅部１のドレイン電圧を制御して歪特性を補償する電力増幅器の構成を示す。電力増幅部１のドレイン電圧を制御することで、歪特性が改善されることが知られているため、歪制御部の１つとして、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂがＡＭ−ＡＭ特性算出部６によって算出されたＡＭ−ＡＭ特性と、基準となるＡＭ−ＡＭ特性と比較したその差に応じてドレイン電圧を制御するドレイン電圧制御部を備えた構成について説明する。
【００３２】
図７の電力増幅器は、図１の構成の電力増幅部１の出力側（ドレイン側）に、電力増幅部１のドレイン電圧を制御するドレイン電圧制御部９が接続されている。さらに、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、ドレイン電圧制御部９へＡＭ−ＡＭ特性の比較結果に係る信号を出力するようになっている。
【００３３】
ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、電力増幅器からの出力が規程の出力レベルの際のＡＭ−ＡＭ特性を例えば図４の曲線Ｂで示される初期値のＡＭ−ＡＭ特性として記憶しておき、リアルタイムに算出されるＡＭ−ＡＭ特性とその初期値のＡＭ−ＡＭ特性との差分を検出し、差分があった場合にはドレイン電圧制御部９へその差分を比較結果として出力するようになっている。
【００３４】
ドレイン電圧制御部９は、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂから出力される、初期値のＡＭ−ＡＭ特性とリアルタイムに算出されるＡＭ−ＡＭ特性との差分に応じて、その差分が０になるようにドレイン電圧を可変するようになっている。
【００３５】
このように、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂで検出した初期値のＡＭ−ＡＭ特性と現在のＡＭ−ＡＭ特性との差分に応じてドレイン電圧制御部９がドレイン電圧を制御するため、電力増幅器の歪特性を改善することができる。
【００３６】
（２．ゲート電圧を制御して歪補償するゲート電圧制御部を備えた構成）
図８は、電力増幅部１のゲート電圧を制御して歪特性を補償する電力増幅器の構成を示す。電力増幅部１のゲート電圧を制御することで、歪特性が改善されることが知られているため、歪制御部の１つとして、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂが初期値のＡＭ−ＡＭ特性とリアルタイムのＡＭ−ＡＭ特性とを比較した比較結果である差に応じてゲート電圧を制御するゲート電圧制御部を備えた構成について説明する。
【００３７】
図８の電力増幅器は、図１の構成の電力増幅部１の入力側（ゲート側）に、電力増幅部１のゲート電圧を制御するゲート電圧制御部１０が接続されている。さらに、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、ゲート電圧制御部１０へＡＭ−ＡＭ特性の比較結果に係る信号を出力するようになっている。
【００３８】
ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、図７の場合と同様に、リアルタイムに算出されるＡＭ−ＡＭ特性とその初期値との差分を検出し、差分があった場合にはゲート電圧制御部１０へその差分を比較結果として出力するようになっている。
【００３９】
ゲート電圧制御部１０は、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂから出力される、初期値のＡＭ−ＡＭ特性とリアルタイムに算出されるＡＭ−ＡＭ特性との差分に応じて、その差分が０になるようにゲート電圧を可変するようになっている。
【００４０】
このように、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂで検出した初期値のＡＭ−ＡＭ特性と現在のＡＭ−ＡＭ特性との差分に応じてゲート電圧制御部１０がゲート電圧を制御するため、電力増幅器の歪特性を改善することができる。
【００４１】
（３．帯域通過フィルタのインピーダンスを制御して歪補償する帯域通過フィルタを備えた構成）
図９は、電力増幅部１の帯域通過フィルタのインピーダンスを制御して歪特性を補償する電力増幅器の構成を示す。電力増幅部１の帯域通過フィルタのインピーダンスを制御することで、歪特性が改善されることが知られているため、歪制御部の１つとして、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂが初期値のＡＭ−ＡＭ特性とリアルタイムのＡＭ−ＡＭ特性とを比較した比較結果である差に応じて帯域通過フィルタのインピーダンスを制御する帯域通過フィルタを備えた構成について説明する。
【００４２】
図９の電力増幅器は、図１の構成の電力増幅部１の出力側に、電力増幅部１から出力される出力信号の信号形成を行う帯域通過フィルタ１１が接続されている。さらに、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、帯域通過フィルタ１１へＡＭ−ＡＭ特性の比較結果に係る信号を出力するようになっている。
【００４３】
ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、図７の場合と同様に、リアルタイムに算出されるＡＭ−ＡＭ特性と初期値のＡＭ−ＡＭ特性との差分を検出し、差分があった場合には帯域通過フィルタ１１へその差分を比較結果として出力するようになっている。
【００４４】
帯域通過フィルタ１１は、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂから出力される、初期値のＡＭ−ＡＭ特性とリアルタイムに算出されるＡＭ−ＡＭ特性との差分に応じて、その差分が０になるように帯域通過フィルタ１１の特性インピーダンスを可変するようになっている。
【００４５】
なお、帯域通過フィルタ１１の特性インピーダンスを変化させる方法には、特性インピーダンスの異なる帯域通過フィルタを複数用意しておき、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂから比較結果として差分に係る信号が出力されると、その差分に応じて帯域通過フィルタを切り替える方法などがある。
【００４６】
このように、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂで検出した初期値のＡＭ−ＡＭ特性と現在のＡＭ−ＡＭ特性との差分に応じて帯域通過フィルタ１１が自らの特性インピーダンスを制御するため、電力増幅器の歪特性を改善することができる。
【００４７】
（４．電力増幅部に入力する信号に持たせる歪を制御して歪補償するプリディストーション部を備えた構成）
図１０は、電力増幅部１に入力する信号に持たせる歪を制御して歪特性を補償する電力増幅器の構成を示す。電力増幅部１に入力する信号に、出力される信号の歪を打ち消すような歪を予め持たせるようにすることで、歪特性が改善されることが知られている。そのため、歪制御部の１つとして、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂが初期値のＡＭ−ＡＭ特性とリアルタイムのＡＭ−ＡＭ特性とを比較した比較結果である差に応じて電力増幅部１に入力する信号に持たせる歪を制御するプリディストーション部を備えた電力増幅器の構成について説明する。
【００４８】
図１０の電力増幅器は、図１の構成の電力増幅部１の入力側に、電力増幅部１へ入力する入力信号に予め歪を持たせておくプリディストーション部１２が接続されている。さらに、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、プリディストーション部１２へＡＭ−ＡＭ特性の比較結果に係る信号を出力するようになっている。
【００４９】
ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、図７の場合と同様に、リアルタイムに算出されるＡＭ−ＡＭ特性と初期値のＡＭ−ＡＭ特性との差分を検出し、差分があった場合にはプリディストーション部１２へその差分を比較結果として出力するようになっている。
【００５０】
プリディストーション部１２は、電力増幅部１から出力される信号の歪を打ち消すように、電力増幅部１へ入力する信号に予め歪を持たせるようにするものである。このプリディストーション部１２には、電力増幅部１へ入力する信号に予め歪を持たせるために必要な設定情報である歪補償パラメータを記憶している。プリディストーション部１２は、この歪補償パラメータを参照して、プリディストーション部１２に入力された信号に歪を持たせるようになっている。この歪補償パラメータは、電力増幅部１の歪の変化に応じて更新する必要があるため、従来は、歪が温度に依存するため温度の変化を契機として更新したり、一定周期で更新したりしていた。本実施例では、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂから比較結果が出力されると、プリディストーション部１２はその信号を契機として歪補償パラメータを更新するようにしている。
【００５１】
このように、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂで検出した初期値のＡＭ−ＡＭ特性と現在のＡＭ−ＡＭ特性との差分が生じたことを契機として、プリディストーション部１２の歪補償パラメータを更新するようになっているため、電力増幅部１の運用中の信号から測定した歪特性の変化に応じて電力増幅器の歪特性を改善することができる。
【００５２】
（変形例２−１）
実施例２では、入力信号ＣＣＤＦ特性および出力信号ＣＣＤＦ特性からＡＭ−ＡＭ特性を算出し、そのＡＭ−ＡＭ特性の比較結果から歪特性を改善するように構成した。しかし、実施例１の変形例１−１で説明したように、リアルタイムで測定する入力信号ＣＣＤＦ特性の代わりに、予め測定した入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてもよい。
【００５３】
図１１は、予め測定した入力信号のＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、ドレイン電圧制御部９を制御する電力増幅器の構成を示したものである。  
この構成は、図７に示した電力増幅器の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４の代わりに、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３が備えられているものである。この入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、ＡＭ−ＡＭ特性算出部と接続されている。
【００５４】
入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、図５の入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３と同じものであるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
このように、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に記録された入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、ドレイン電圧を制御するようにしたことで、入力信号ＣＣＤＦ特性をリアルタイムで算出する処理がなくなるため、電力増幅器の処理の負荷を減らすことができる。
【００５６】
（変形例２−２）
変形例２−１では、ドレイン電圧を制御して歪特性を改善する図７の構成の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４を入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に変更した場合の例を示した。ここでは、ゲート電圧を制御して歪特性を改善する図８の構成の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４を入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に変更した場合の例を示す。
【００５７】
図１２は、予め測定した入力信号のＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を監視し、ゲート電圧制御部１０を制御する電力増幅器の構成を示したものである。
【００５８】
この構成は、図８に示した電力増幅器の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４の代わりに、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３が備えられているものである。この入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、ＡＭ−ＡＭ特性算出部と接続されている。
【００５９】
入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、図５の入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３と同じものであるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
このように、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に記録された入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、ゲート電圧を制御するようにしたことで、入力信号ＣＣＤＦ特性をリアルタイムで算出する処理がなくなるため、電力増幅器の処理の負荷を減らすことができる。
【００６１】
（変形例２−３）
変形例２−２では、ゲート電圧を制御して歪特性を改善する図８の構成の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４を入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に変更した場合の例を示した。ここでは、帯域通過フィルタの特性インピーダンスを制御して歪特性を改善する図９の構成の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４を入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に変更した場合の例を示す。
【００６２】
図１３は、予め測定した入力信号のＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を監視し、帯域通過フィルタ１１の特性インピーダンスを制御する電力増幅器の構成を示したものである。
【００６３】
この構成は、図９に示した電力増幅器の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４の代わりに、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３が備えられているものである。この入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、ＡＭ−ＡＭ特性算出部と接続されている。
【００６４】
入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、図５の入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３と同じものであるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
このように、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に記録された入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、帯域通過フィルタ１１の特性を制御するようにしたことで、入力信号ＣＣＤＦ特性をリアルタイムで算出する処理がなくなるため、電力増幅器の処理の負荷を減らすことができる。
【００６６】
（変形例２−４）
変形例２−３では、帯域通過フィルタの特性インピーダンスを制御して歪特性を改善する図９の構成の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４を入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に変更した場合の例を示した。ここでは、プリディストーション部によって歪特性を改善する図１０の構成の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４を入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に変更した場合の例を示す。
【００６７】
図１４は、予め測定した入力信号のＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を監視し、帯域通過フィルタ１１の特性インピーダンスを制御する電力増幅器の構成を示したものである。
【００６８】
この構成は、図１０に示した電力増幅器の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４の代わりに、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３が備えられているものである。この入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、ＡＭ−ＡＭ特性算出部と接続されている。
【００６９】
入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３は、図５の入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３と同じものであるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７０】
このように、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に記録された入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、帯域通過フィルタ１１の特性を制御するようにしたことで、入力信号ＣＣＤＦ特性をリアルタイムで算出する処理がなくなるため、電力増幅器の処理の負荷を減らすことができる。
【実施例３】
【００７１】
実施例２では、算出したＡＭ−ＡＭ特性を基準となるＡＭ−ＡＭ特性と比較し、その比較結果を用いて歪特性の改善を行うように構成した電力増幅器について示した。実施例３では、歪特性が著しく悪化した場合などに、電力増幅器の出力を遮断するための構成について説明する。
【００７２】
図１５は、ＡＭ−ＡＭ特性の比較結果に応じて電力増幅部１のドレイン電圧を遮断する電力増幅器の構成を示したものである。この電力増幅器は、図７に示した電力増幅器が、ドレイン電圧制御部９の代わりにドレイン電圧遮断部８が電力増幅器１の出力側（ドレイン側）に接続されている構成となっている。その他の構成は図７と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７３】
ドレイン電圧遮断部８は、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂによるＡＭ−ＡＭ特性の比較結果が予め設定されている閾値を超えて変化したときに、電力増幅部１の電源をシャットダウンするようになっているものである。ここで、閾値とは、例えば図４に示した曲線Ｃであり、リアルタイムに算出されたＡＭ−ＡＭ特性の曲線Ａが曲線Ｃまで変化した場合は、ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂは、ドレイン電圧を遮断することを示す信号をドレイン電圧遮断部８に対し出力し、ドレイン電圧遮断部８は電力増幅部１の電源をシャットダウンする。このドレイン電圧遮断部８は、例えばスイッチ回路を用いて構成される。ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂから閾値を超えて変化したという比較結果を受信すると、ドレイン電圧遮断部８は、例えばスイッチ回路を遮断するようにして電力増幅部１の電源をシャットダウンするようにしている。
【００７４】
このように、ドレイン電圧遮断部８を備えることで、電力増幅部１の歪特性が閾値を超えて変化した場合に、電力増幅部１から生じる不要波を出力しないようにすることができる。
【００７５】
（変形例３−１）
実施例３では、リアルタイムに測定する入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、そのＡＭ−ＡＭ特性に基づいてドレイン電圧を遮断する構成について説明した。しかし、実施例１の変形例１−１で説明したように、リアルタイムで測定する入力信号ＣＣＤＦ特性の代わりに、予め測定した入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてもよい。
【００７６】
図１６は、予め測定した入力信号のＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を監視し、ドレイン電圧を遮断することができる電力増幅器の構成を示したものである。  
この電力増幅器の構成は、図１５に示した電力増幅器の入力信号ＣＣＤＦ特性算出部４の代わりに、実施例１で説明した入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３を用いた構成となっている。それ以外の構成は、図１５と同じため、同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
この電力増幅器は、ＣＣＤＦ特性記録部１３に記録されている予め測定されたＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、閾値としたＡＭ−ＡＭ特性と算出したＡＭ−ＡＭ特性とを比較した結果、閾値としたＡＭ−ＡＭ特性よりもＡＭ−ＡＭ特性が劣化している場合、ドレイン電圧を遮断することを示す信号をドレイン電圧遮断部８に対し出力するようになっている。ＡＭ−ＡＭ特性比較部７ｂからドレイン電圧を遮断することを示す信号を受信したドレイン電圧遮断部８は、例えばスイッチ回路を遮断するようにして電力増幅部１の電源をシャットダウンするようにしている。
【００７８】
このようにすることで、図１５と同様に電力増幅部１の歪特性が閾値を超えて変化した場合に、電力増幅部１から生じる不要波を出力しないようにすることができる。また、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３に記録された入力信号ＣＣＤＦ特性を用いてＡＭ−ＡＭ特性を算出し、ドレイン電圧遮断部８を制御するようにしたことで、入力信号ＣＣＤＦ特性をリアルタイムで算出する処理がなくなるため、電力増幅器の処理の負荷を減らすことができる。
【００７９】
以上述べたように、電力増幅部１に入力する信号のＣＣＤＦ特性である入力信号ＣＣＤＦ特性および電力増幅部１から出力される信号のＣＣＤＦ特性である出力信号ＣＣＤＦ特性からＡＭ−ＡＭ特性を算出するようにしたことで、電力増幅器の歪特性である線形性を運用中の信号から直接測定することができる。
【００８０】
また、このような電力増幅器の線形性を直接測定して監視する構成を、電力増幅器の線形性を保つための歪補償の指標とすることで、電力増幅器の歪をより最適に制御することができる。
【００８１】
なお、本発明は、以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、実施例２で説明した図７乃至図１４の構成または実施例３で説明した図１６の構成は、入力信号ＣＣＤＦ特性記録部１３の代わりに図３に示した基準信号ＣＣＤＦ特性記録部１４を備えるようにしてもよい。また、図７乃至図１４の構成に、実施例３で説明したドレイン電圧遮断部も備えるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施例１に係る電力増幅器の構成を示した図。
【図２】本発明の実施例１に係る電力増幅器の入出力信号を示した図。
【図３】本発明の実施例１に係る電力増幅器の入出力信号のＣＣＤＦ特性を示した図。
【図４】本発明の実施例１に係る電力増幅器のＡＭ−ＡＭ特性を示した図。
【図５】本発明の実施例１に係る電力増幅器の構成の変形例を示した図。
【図６】本発明の実施例１に係る電力増幅器の構成の変形例を示した図。
【図７】本発明の実施例２に係るドレイン電圧を制御して歪制御を行う電力増幅器の構成を示した図。
【図８】本発明の実施例２に係るゲート電圧を制御して歪制御を行う電力増幅器の構成を示した図。
【図９】本発明の実施例２に係る帯域通過フィルタの特性インピーダンスを制御して歪制御を行う電力増幅器の構成を示した図。
【図１０】本発明の実施例２に係るプリディストーションによって歪制御を行う電力増幅器の構成を示した図。
【図１１】本発明の実施例２に係るドレイン電圧を制御して歪制御を行う電力増幅器の構成の変形例を示した図。
【図１２】本発明の実施例２に係るゲート電圧を制御して歪制御を行う電力増幅器の構成の変形例を示した図。
【図１３】本発明の実施例２に係る帯域通過フィルタの特性インピーダンスを制御して歪制御を行う電力増幅器の構成の変形例を示した図。
【図１４】本発明の実施例２に係るプリディストーションによって歪制御を行う電力増幅器の構成の変形例を示した図。
【図１５】本発明の実施例３に係るドレイン電圧を遮断する電力増幅器の構成を示した図。
【図１６】本発明の実施例３に係るドレイン電圧を遮断する電力増幅器の構成の変形例を示した図。
【符号の説明】
【００８３】
１…電力増幅部、２、３…方向性結合器、４…入力信号ＣＣＤＦ特性算出部、５…出力信号ＣＣＤＦ特性算出部、６…ＡＭ−ＡＭ特性算出部、７ａ…ＡＭ−ＡＭ特性蓄積部、７ｂ…ＡＭ−ＡＭ特性比較部、８…ドレイン電圧遮断部、９…ドレイン電圧制御部、１０…ゲート電圧制御部、１１…帯域通過フィルタ、１２…プリディストーション部、１３…入力信号ＣＣＤＦ特性記録部、１４…基準信号ＣＣＤＦ特性記録部、１５…パーソナルコンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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