(57)【要約】【課題】本発明の課題は、歪補償ループの補助増幅器に入力される信号が過入力となった場合に、歪検出ループの前段に設けた可変減衰器の減衰量を制御するＦＦ歪補償増幅器を提供することにある。【解決手段】本発明は、信号入力端に入力される信号の歪成分に相当する信号を取り出す歪検出ループと、前記歪検出ループで取り出された歪成分に相当する信号を用いて信号出力端から出力される信号の歪成分を除去する歪補償ループとよりなるＦＦ歪補償増幅器において、前記歪検出ループの前段に可変減衰器を設け、前記歪補償ループの補助増幅器に入力される信号が過入力になったとき、前記可変減衰器により信号入力端に入力される信号の信号レベルを制御することを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号入力端から主増幅器を経て信号出力端に至る信号経路の本線と、
前記本線上で主増幅器より後段にある点から分岐した信号と前記本線上で主増幅器より前段にある点から分岐した信号とを、両信号が経由した信号経路の電気長が互いに等しく、かつ両信号が同振幅・逆位相になるようにして結合することにより歪成分に相当する信号を取り出す歪検出ループと、
前記歪検出ループで取り出された歪成分に相当する信号が補助増幅器で増幅されて前記本線上の信号に、本線上の信号に含まれる歪成分と前記歪成分に相当する信号とが経由した信号経路の電気長が互いに等しく、かつ同振幅・逆位相になるようにして再結合することにより歪成分を除去する歪補償ループとよりなるフィードフォワード歪補償増幅器において、
前記歪検出ループの前段に可変減衰器を設け、前記補助増幅器に入力される信号が過入力になったとき、前記可変減衰器により信号入力端に入力される信号の信号レベルを制御することを特徴とするフィードフォワード歪補償増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主増幅器において発生する歪、例えば相互変調歪等を補償するため、フィードフォワード（以下ＦＦという）ループを備えたＦＦ歪補償増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信用の基地局・中継局では所定の周波数間隔を有しそれぞれ適宜変調されている多数の搬送波を含むマルチキャリア信号を、高周波増幅した後無線送信する。高周波増幅に用いる増幅器の線形性が十分良好でないと、例えば相互変調歪等、各種の歪が発生する。この歪は、正常かつ高品質な通信を実現する上で支障になる。そのため、マルチキャリア信号の増幅に用いる増幅器に対しては、マルチキャリア信号が属する周波数帯域全体に亘り、良好な線形性が要求される。
マルチキャリア信号の増幅に適する超低歪増幅器を実現する手法の一つとしてＦＦ増幅方式がある。
【０００３】
まず、信号入力端から主増幅器を経て信号出力端に至る信号経路、即ち増幅すべき信号及び増幅した信号を伝送するための信号経路を、本線と呼ぶものとする。ＦＦ増幅方式では、本線上で主増幅器より後段にある点から分岐した信号と本線上で主増幅器より前段にある点から分岐した信号とを結合させる歪検出ループを設ける。両信号が経由した信号経路の電気長が互いに等しく、かつ、両信号が互いに同振幅・逆位相になっていれば、上述した信号結合動作によって、搬送波成分を打ち消し、主増幅器及びその周辺回路にて生じた歪に相当する信号を取り出す事が出来る。
【０００４】
ＦＦ増幅方式では、更に歪補償ループを設け、歪検出ループにて取り出された信号即ち歪に相当する信号を本線上の信号に再結合させる。歪補償ループにおける信号遅延が本線上で補償されており、本線上の信号に含まれる歪成分と歪補償ループから得られる歪補償信号とが、経由した信号経路の電気長が互いに等しく、かつ、同振幅・逆位相になるように歪補償ループ又は本線にて適宜振幅や位相の調整が行われているならば、上述した信号再結合動作によって、主増幅器にて発生した歪を除去することができる。
【０００５】
図３は従来のＦＦ非線形歪補償増幅器の一例を示す構成説明図である。図３において、ＩＮは信号入力端、ＯＵＴは信号出力端、ＡＴＴ１，ＡＴＴ２は可変減衰器、ＰＨ１，ＰＨ２は可変移相器、ＨＹＢ１〜ＨＹＢ３は方向性結合器（ハイブリッド）、Ｄ１〜Ｄ２…同軸遅延線、ＡＭＰ１は主増幅器、ＡＭＰ２は補助増幅器（ＥＲＲ−ＡＭＰ）、Ｌ１は歪検出ループ、Ｌ２は歪補償ループ、Ｚｏはダミーロード（終端抵抗）、１０は制御回路、１１は制御信号発生回路、Ｇ１，Ｇ２は可変減衰量、Θ１，Θ２は可変移相量、ＣＰＬ１は方向性結合器、ＣＲ１は検波器である。
【０００６】
図３に示す増幅器では、３個の方向性結合器ＨＹＢ１〜ＨＹＢ３を利用して、歪検出ループＬ１及び歪補償ループＬ２を形成している。また、信号入力端ＩＮから主増幅器ＡＭＰ１及び同軸遅延線Ｄ２を経て信号出力端ＯＵＴに至る信号経路が本線である。また、信号入力端ＩＮから同軸遅延線Ｄ１を経て方向性結合器ＨＹＢ２の出力端に至る信号経路が歪検出ループＬ１であり、方向性結合器ＨＹＢ２の出力端から補助増幅器ＡＭＰ２を経て方向性結合器ＨＹＢ３の出力端に至る信号経路が歪補償ループＬ２である。尚、ダミーロードＺｏは、線路の特性インピーダンスと等しいインピーダンスを有しており、方向性結合器ＨＹＢ１及びＨＹＢ３の端子の終端に用いられている抵抗である。
【０００７】
信号入力端ＩＮに信号例えばマルチキャリア信号が印加されると、この信号は方向性結合器ＨＹＢ１を介して可変減衰器ＡＴＴ１及び可変移相器ＰＨ１に入力され、これらによる振幅及び位相調整を受け、更に主増幅器ＡＭＰ１により増幅される。主増幅器ＡＭＰ１により増幅された信号は方向性結合器ＨＹＢ２及び同軸遅延線Ｄ２を介して方向性結合器ＨＹＢ３に入力され、更に、方向性結合器ＨＹＢ３から信号出力端ＯＵＴを介して後段の回路に出力される。なお、同軸遅延線Ｄ２は、歪補償ループＬ２を構成する回路例えば補助増幅器ＡＭＰ２にて発生する信号遅延を、補償するための遅延線である。
【０００８】
また、信号入力端ＩＮから入力される信号は、方向性結合器ＨＹＢ１により２分岐される。２個の分岐信号は成分の周波数構成上は同じ信号であるが、本線側に供給される分岐信号は主増幅器ＡＭＰ１にて増幅されるのに対し、歪検出ループＬ１側に供給される分岐信号は、概ねその振幅のまま方向性結合器ＨＹＢ１から同軸遅延線Ｄ１を介し方向性結合器ＨＹＢ２に供給される。この同軸遅延線Ｄ１は本線側の回路特に主増幅器ＡＭＰ１にて発生する信号遅延を補償するための遅延線である。同軸遅延線Ｄ１を介し方向性結合器ＨＹＢ２に供給された信号は、方向性結合器ＨＹＢ２により主増幅器ＡＭＰ１から出力された歪成分を含む信号と結合される。
【０００９】
方向性結合器ＨＹＢ２は、主増幅器ＡＭＰ１から出力された歪成分を含む信号を２分岐する。２個の分岐信号は成分の周波数構成上は同じ信号であり、一方の分岐信号は本線側に、他方の分岐信号は歪補償ループＬ２側に供給される。方向性結合器ＨＹＢ２は、後者の分岐信号を歪補償ループＬ２に供給する際に、この信号と同軸遅延線Ｄ１経由の信号とを結合させることにより、この信号中の搬送波成分をキャンセルしかつこの信号から歪成分を取り出す。
【００１０】
この結合得られた信号（歪成分）は、方向性結合器ＨＹＢ２から、歪補償ループＬ２を構成する可変減衰器ＡＴＴ２、可変移相器ＰＨ２及び補助増幅器ＡＭＰ２に供給され、可変減衰器ＡＴＴ２及び可変移相器ＰＨ２にて振幅及び位相調整を受け、補助増幅器ＡＭＰ２により増幅され、方向性結合器ＨＹＢ３に入力される。方向性結合器ＨＹＢ３に入力された信号（歪補償用信号）は、方向性結合器ＨＹＢ３にて同軸遅延線Ｄ２経由の歪成分を含む信号と結合されて歪成分をキャンセルして信号出力端ＯＵＴから出力される。
【００１１】
主増幅器ＡＭＰ１の出力信号の分岐と同軸遅延線Ｄ１経由の信号とを結合させることによって搬送波成分をキャンセルし主増幅器ＡＭＰ１等で発生する歪成分を取り出すには、主増幅器ＡＭＰ１の出力信号の分岐に含まれている所定個数の搬送波成分と、同軸遅延線Ｄ１経由の信号に含まれている同数の搬送波成分とが、方向性結合器ＨＹＢ２における結合時点で互いに同タイミング・同振幅・逆位相でなければならない。
【００１２】
前記同軸遅延線Ｄ１は搬送波成分同士を同タイミングにする為の手段である。また、可変減衰器ＡＴＴ１及び可変移相器ＰＨ１ならびにこれらにおける可変減衰量Ｇ１及び可変移相量Θ１を最適な値に調整・制御する制御回路１０は、搬送波成分同士を同振幅・逆位相にするための手段である。
【００１３】
従って、同軸遅延線Ｄ１、可変減衰器ＡＴＴ１、可変移相器ＰＨ１、制御回路１０及び制御信号発生回路１１は、専ら歪成分のみを含み搬送波成分を含まない信号が補助増幅器ＡＭＰ２に供給されるように方向性結合器ＨＹＢ２の出力を調整する手段である。
【００１４】
また、同軸遅延線Ｄ２経由の歪成分を含む信号と補助増幅器ＡＭＰ２経由の信号（歪補償用信号）とを結合させることによって歪を補償するには、第１に、補助増幅器ＡＭＰ２経由の信号（歪補償用信号）が専ら歪成分のみを含み搬送波成分を含まない信号であるのが望ましい。補助増幅器ＡＭＰ２における歪発生は歪検出ループＬ１が正常動作であれば無視できるため、同軸遅延線Ｄ１の遅延時間を適切な値に設定し更に制御回路１０及び制御信号発生回路１１が可変減衰器ＡＴＴ１及び可変移相器ＰＨ１を適切に制御することにより、この条件を成り立たせることができる。
【００１５】
歪を補償するには、第２に、同軸遅延線Ｄ２経由の歪成分を含む信号中の歪成分と補助増幅器ＡＭＰ２経由の信号（歪補償用信号）の歪成分を表す信号とが、方向性結合器ＨＹＢ３における結合時点で互いに同タイミング・同振幅・逆位相でなければならない。同軸遅延線Ｄ２は歪成分同士を同タイミングにするための手段である。また、可変減衰量Ｇ２及び可変移相量Θ２を最適な値に調整・制御する制御回路１０及び制御信号発生回路１１は、歪成分同士を同振幅・逆位相にするための手段である。
【００１６】
可変減衰量Ｇ１及び可変移相量Θ１並びに可変減衰量Ｇ２及び可変移相量Θ２を適切な値に調整・制御する処理、即ち歪検出ループＬ１及び歪補償ループＬ２の状態最適化処理は、制御回路１０及び制御信号発生回路１１により実行される。この最適化処理は、図３においては、制御回路１０がＣＰＵ制御の下に実行されている。
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−１０１３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図３に示す増幅器で信号入力端ＩＮに入力される信号がバースト状態（信号レベルが急激に変化する状態）になった時、歪検出ループＬ１の制御が不可能となる状態になることがある。この場合、歪成分のみを検出出来ず、方向性結合器ＨＹＢ２から補助増幅器ＡＭＰ２に入る信号は大きくなり、補助増幅器ＡＭＰ２は過入力状態となる。この状態になると、歪補償ループＬ２も制御不可能となり、歪検出ループＬ１が正常動作になるまで、ＦＦ歪補償制御が不可能となる。場合によっては補助増幅器ＡＭＰ２が破損する恐れがある。
【００１９】
この対策として、補助増幅器ＡＭＰ２に入力される信号が過入力となった時に、補助増幅器ＡＭＰ２に入力される信号の一部を方向性結合器ＣＰＬ１より取り出し、信号レベルを検波器ＣＲ１で検出して制御回路１０に出力することにより、制御回路１０及び制御信号発生回路１１は可変減衰器ＡＴＴ２の減衰量を大きくするように可変減衰量Ｇ２を制御して補助増幅器ＡＭＰ２に入る入力レベルを制限する方法がある。しかしこの場合、歪補償ループＬ２は正常動作しておらず、一時的に歪補償が出来ていない状態になっている。これにより、信号出力端ＯＵＴには歪を含んだ信号を出力することになる。
【００２０】
図４は従来のＦＦ非線形歪補償増幅器の制御方法を示すフローチャートである。すなわち、ステップＳ１１で補助増幅器ＡＭＰ２が過入力状態になると、ステップＳ１２で可変減衰器ＡＴＴ２の減衰量を増やす。ステップＳ１２で可変減衰器ＡＴＴ２の減衰量を増やすと、ステップＳ１３で補助増幅器ＡＭＰ２に入る入力レベルが下がる。ステップＳ１３で補助増幅器ＡＭＰ２に入る入力レベルが下がっても、ステップＳ１４で歪検出ループＬ１が正常動作していない場合は、ステップＳ１３に戻って補助増幅器ＡＭＰ２に入る入力レベルを下げ続ける。
【００２１】
ステップＳ１３で補助増幅器ＡＭＰ２に入る入力レベルが下がって、ステップＳ１４で歪検出ループＬ１が正常動作になると、ステップＳ１５で可変減衰器ＡＴＴ２の減衰量を元に戻す。ステップＳ１５で可変減衰器ＡＴＴ２の減衰量が元に戻り、ステップＳ１６で歪補償ループＬ２が正常動作になると、ステップＳ１７でＦＦ歪補償制御が正常動作になる。
【００２２】
尚、前記ステップＳ１２で可変減衰器ＡＴＴ２の減衰量を増やしている間、歪補償ループＬ２は制御不可能となり、歪を補償しなくなり、歪が発生する。
【００２３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、歪補償ループの補助増幅器に入力される信号が過入力となった場合に、歪検出ループの前段に設けた可変減衰器の減衰量を制御することにより、歪検出ループ及び歪補償ループの制御を可能にしてＦＦ歪補償制御を可能とし、且つ補助増幅器の破損を防止するＦＦ歪補償増幅器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】
【００２４】
上記目的を達成するために本発明は、信号入力端から主増幅器を経て信号出力端に至る信号経路の本線と、前記本線上で主増幅器より後段にある点から分岐した信号と前記本線上で主増幅器より前段にある点から分岐した信号とを、両信号が経由した信号経路の電気長が互いに等しく、かつ両信号が同振幅・逆位相になるようにして結合することにより歪成分に相当する信号を取り出す歪検出ループと、前記歪検出ループで取り出された歪成分に相当する信号が補助増幅器で増幅されて前記本線上の信号に、本線上の信号に含まれる歪成分と前記歪成分に相当する信号とが経由した信号経路の電気長が互いに等しく、かつ同振幅・逆位相になるようにして再結合することにより歪成分を除去する歪補償ループとよりなるＦＦ歪補償増幅器において、前記歪検出ループの前段に可変減衰器を設け、前記補助増幅器に入力される信号が過入力になったとき、前記可変減衰器により信号入力端に入力される信号の信号レベルを制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のＦＦ歪補償増幅器は、信号入力端に入力される信号がバースト状態となり、歪補償ループの補助増幅器に入力される信号が過入力となった場合に、歪検出ループの前段に設けた可変減衰器により信号入力端に入力される信号の信号レベルを制御することにより、歪検出ループ及び歪補償ループの制御を可能にしてＦＦ歪補償制御を可能とし、且つ補助増幅器の破損を防止することができる。
【００２６】
すなわち、補助増幅器に入力される信号が過入力となっても、基地局はＦＦ歪補償増幅器の利得を一時的に下げることにより、ＦＦ歪補償制御を正常に動作させた状態で、歪を含んだ信号を出力することなく動作しつづける事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係るＦＦ非線形歪補償増幅器を示す構成説明図である。図１中、図３と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。図１において、ＡＴＴ０は可変減衰器である。
【００２８】
図１に示すように、３個の方向性結合器ＨＹＢ１〜ＨＹＢ３を利用して、歪検出ループＬ１及び歪補償ループＬ２よりなるＦＦループを形成している。また、信号入力端ＩＮから主増幅器ＡＭＰ１及び同軸遅延線Ｄ２を経て信号出力端ＯＵＴに至る信号経路が本線である。
【００２９】
また、信号入力端ＩＮから同軸遅延線Ｄ１を経て方向性結合器ＨＹＢ２の出力端に至る信号経路が歪検出ループＬ１であり、歪検出ループＬ１は前記本線上で主増幅器ＡＭＰ１より後段にある点の方向性結合器ＨＹＢ２から分岐した信号と前記本線上で主増幅器ＡＭＰ１より前段にある点の方向性結合器ＨＹＢ１から分岐した信号とを、両信号が経由した信号経路の電気長が互いに等しくなるように同軸遅延線Ｄ１の遅延時間を設定し、かつ両信号が同振幅・逆位相になるように可変減衰器ＡＴＴ１及び可変移相器ＰＨ１を制御して結合することにより歪成分に相当する信号を取り出す。
【００３０】
また、方向性結合器ＨＹＢ２の出力端から補助増幅器ＡＭＰ２を経て方向性結合器ＨＹＢ３の出力端に至る信号経路が歪補償ループＬ２であり、歪補償ループＬ２は前記歪検出ループＬ１で取り出された歪成分に相当する信号が補助増幅器ＡＭＰ２で増幅されて前記本線上の信号に、本線上の信号に含まれる歪成分と前記歪成分に相当する信号とが、経由した信号経路の電気長が互いに等しくなるように同軸遅延線Ｄ２の遅延時間を設定し、かつ同振幅・逆位相になるように可変減衰器ＡＴＴ２及び可変移相器ＰＨ２を制御して再結合することにより歪成分を除去する。
【００３１】
図１では信号入力端ＩＮと方向性結合器ＨＹＢ１の間に可変減衰器ＡＴＴ０が挿入され、前記可変減衰器ＡＴＴ０は制御回路１０及び制御信号発生回路１１に接続される。また、方向性結合器ＨＹＢ２と可変減衰器ＡＴＴ２の間には方向性結合器ＣＰＬ１が挿入され、前記方向性結合器ＣＰＬ１の出力端は検波器ＣＲ１を介して制御回路１０及び制御信号発生回路１１に接続される。
【００３２】
すなわち、補助増幅器ＡＭＰ２に入力される信号の一部を方向性結合器ＣＰＬ１より取り出し、方向性結合器ＣＰＬ１で取り出した信号の信号レベルを検波器ＣＲ１で検出して制御回路１０及び制御信号発生回路１１に出力する。補助増幅器ＡＭＰ２に入力される信号が過入力となった場合、検波器ＣＲ１の信号レベルから制御回路１０及び制御信号発生回路１１に情報が伝わる。この情報をうけて、制御回路１０及び制御信号発生回路１１は可変減衰器ＡＴＴ０にＦＦ増幅器の利得をさげるように可変減衰量Ｇ０の減衰量を大きくする。
【００３３】
可変減衰器ＡＴＴ０の減衰量が大きくなることにより、方向性結合器ＨＹＢ１から主増幅器ＡＭＰ１に入る入力レベルも下がる。主増幅器ＡＭＰ１の入力レベルが下がることにより、歪検出ループＬ１が素早く正常な状態に戻り、補助増幅器ＡＭＰ２に過入力の信号が入力されることはなくなる。したがって、歪補償ループＬ２は正常な動作を行い、信号出力端ＯＵＴに歪を含んだ信号を出力することはなくなる。
【００３４】
尚、可変減衰器ＡＴＴ０は主増幅器ＡＭＰ１を含むＦＦ増幅器の利得を調整する可変減衰器として使用しても良い。
【００３５】
図２は本発明の実施形態に係るＦＦ非線形歪補償増幅器の制御方法を示すフローチャートである。すなわち、ステップＳ２１で補助増幅器ＡＭＰ２が過入力状態になると、ステップＳ２２で可変減衰器ＡＴＴ０の減衰量を増やす。ステップＳ２２で可変減衰器ＡＴＴ０の減衰量を増やすと、ステップＳ２３で主増幅器ＡＭＰ１を含むＦＦ増幅器の利得が下がる。ステップＳ２３で主増幅器ＡＭＰ１を含むＦＦ増幅器の利得が下がると、ステップＳ２４で歪検出ループＬ１が正常な状態に戻る。
【００３６】
ステップＳ２４で歪検出ループＬ１が正常な状態になると、ステップＳ２５で歪補償ループＬ２は正常な動作を行う。ステップＳ２５で歪補償ループＬ２が正常動作になると、ステップＳ２６で可変減衰器ＡＴＴ０の減衰量を元に戻す。ステップＳ２６で可変減衰器ＡＴＴ０の減衰量を元に戻しても、ＦＦ非線形歪補償増幅器は正常動作を行い、信号出力端ＯＵＴに歪を含んだ信号を出力することはなくなる。
【００３７】
以上のように、従来のＦＦ非線形歪補償増幅器では補助増幅器ＡＭＰ２が過入力状態になった時の対処の方法として、可変減衰器ＡＴＴ２の可変減衰量Ｇ２の減衰量を多くすることにより、主増幅器ＡＭＰ１を含むＦＦ増幅器の利得を下げずに、歪検出ループＬ１が正常な状態になるまで、歪補償ループＬ２の動作を止めていたのに対して、本発明の実施形態に係るＦＦ非線形歪補償増幅器では補助増幅器ＡＭＰ２が過入力状態になった時の対処の方法として、可変減衰器ＡＴＴ０の可変減衰量Ｇ０の減衰量を大きくすることにより、主増幅器ＡＭＰ１を含むＦＦ増幅器の利得を下げ、歪検出ループＬ１及び歪補償ループＬ２を正常動作させ、歪を含んだ信号を出力させないようにしたものである。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係るＦＦ非線形歪補償増幅器を示す構成説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＦＦ非線形歪補償増幅器の制御方法を示すフローチャートである。
【図３】従来のＦＦ非線形歪補償増幅器の一例を示す構成説明図である。
【図４】従来のＦＦ非線形歪補償増幅器の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
ＡＴＴ０〜ＡＴＴ２…可変減衰器、ＰＨ１〜ＰＨ２…可変移相器、ＨＹＢ１〜ＨＹＢ３…方向性結合器（ハイブリッド）、Ｄ１〜Ｄ２…同軸遅延線、ＡＭＰ１…主増幅器、ＡＭＰ２…補助増幅器、Ｌ１…歪検出ループ、Ｌ２…歪補償ループ、Ｚｏ…ダミーロード（終端抵抗）、１０…制御回路、１１…制御信号発生回路、Ｇ０〜Ｇ２…可変減衰量、Θ１〜Θ２…可変移相量、ＣＰＬ１…方向性結合器、ＣＲ１…検波器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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