(57)【要約】【課題】アンテナ９から混入した他キャリアなどの干渉波によって歪補償が誤動作をすることを防止するため、方向性結合器５とサーキュレータ７の間にアイソレータが挿入されている。方向性結合器５とサーキュレータ７の間の経路において接続不良または機器などの故障が発生したときには、この故障を検出する手段が備わっていないので、故障を検出することができないという問題があった。【解決手段】送信データ１５をアップコンバートした送信高周波信号を電力増幅器４により増幅し、アンテナ９より出力する歪み補償増幅装置１において、増幅器４とアンテナ９の送信経路に挿入された方向性結合器５、第１サーキュレータ６、及び第２サーキュレータ７と、方向性結合器５、第１サーキュレータ６、及び第２サーキュレータ７の、反射波が取り出されるポートに接続された反射波検出回路１２〜１４とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データをアップコンバートした送信高周波信号を増幅器により増幅し、アンテナより出力する歪み補償増幅装置において、
前記増幅器と前記アンテナの送信経路に挿入された方向性結合器、第１サーキュレータ、及び第２サーキュレータと、
前記方向性結合器、前記第１サーキュレータ、及び前記第２サーキュレータの、反射波が取り出されるポートに接続された反射波検出回路とを備えたことを特徴とする歪み補償増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪み補償増幅装置に係り、特に信号を伝送する経路に故障が発生したとき、出力部の伝送損失を増やすことなく故障を容易に検出することができる歪み補償増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルテレビや携帯電話の進歩は目覚しく、急速に普及している。これら放送システムに用いられる放送局、中継局などの放送設備、或いはその他の無線システムに用いられる放送設備は高い信頼性が要求され、故障が発生した場合には、この故障を逸速く検出して迅速に対応することが望まれている。また、放送設備として、送出する信号を高品質に保つため、信号の増幅器で生じた歪み成分を補償する歪み補償増幅装置が使用されている。この歪み補償増幅装置は自己の増幅作用で生じた歪み成分を正しく補償するため、アンテナから混入した他キャリアなどの干渉波によって歪み補償が誤動作をすることを防止するための機能も備えている。
【０００３】
従来の歪み補償増幅装置の一例を示すと、特開２００６−１９７５４５号公報（特許文献１）に開示された図５のような回路構成のものがある（以下、従来技術１という）。図５に示した歪み補償増幅装置１００おいて、１０１はデジタルプリディストーション信号処理部（ＤＰＤ信号処理部）、３は振幅・位相変調器（アナログ直交変調器）、４は電力増幅部（ＡＭＰ）、１０２は方向性結合器（カプラー）、１０３はアイソレータ、７はサーキュレータ、８はデュプレクサ（ＤＵＰ）、９はアンテナ、１０は方向性結合器（カプラー）、１１は歪み検出回路（歪ＤＥＴ）、１２は反射波検出回路、２０はＤＰＤ演算部、２１はマルチキャリア変調波ＩＱ生成部、２２は歪み補償演算部、２３は歪波モニタ部、２４は反射波演算部である。
【０００４】
ＤＰＤ信号処理部１０１は、送信データ１５を入力とし、ＤＰＤ演算部２０、歪モニタ部２３、反射波演算部２４とから構成され、更にＤＰＤ演算部２０は、マルチキャリアＩＱ変調波信号を生成するマルチキャリア変調波ＩＱ生成部２１と、歪み検出回路１１によって検出された送信信号電力の歪みを補償させる動作を行う歪み補償演算部２２によって構成される。
また反射波演算部２４は、送信信号電力のアンテナ９からの反射波レベルを検出する。このとき他のアンテナから当該アンテナ９へ干渉波が混入することがある。
【０００５】
ＤＰＤ信号処理部１０１によってＩＱデータ（直交データ）に生成された送信データは、振幅・位相変調器３で直交変調および高周波信号に周波数変換（ＵＰ−ＣＯＮＶ）される。ＵＰ−ＣＯＮＶされたマルチキャリア変調波である送信高周波信号は、電力増幅部４に入力され、所定の出力まで電力増幅される。
【０００６】
方向性結合器１０２は、電力増幅部４の出力である電力増幅された送信高周波信号の一部電力を分岐して取り出すためのものである。取り出されたこの電力は、更に、方向性結合器１０を用い、出力電力をモニタするための歪み検出回路（歪ＤＥＴ）１１と、歪波をモニタするための歪波モニタ部２３へ出力され、増幅処理時に発生した送信高周波信号電力に含まれる歪み成分を検出、モニタする。
【０００７】
アイソレータ１０３は、進行方向に対しては方向性結合器５の出力である送信高周波信号電力を入力とし、ほとんど減衰することなく出力させるものである。
【０００８】
歪み検出回路１１は、方向性結合器１０２、１０で分岐された送信高周波信号成分および送信高周波信号成分に含まれた歪み成分（３次，５次，７次等）を低周波信号に周波数変換（ＤＯＷＮ−ＣＯＮＶ）して、帯域制限してアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）にて取り込むものであり、その出力信号は、ＤＰＤ信号処理部２の歪み補償演算部２２へ送りこまれる。
【０００９】
サーキュレータ７は３つの端子を有し、アイソレータ１０３側からの送信高周波信号電力は概ね減衰せずにデュプレクサ８側に通過させ、逆方向信号は減衰させ、信号の通過を実質阻止する。更に、デュプレクサ８側からの反射波および干渉波は反射波検出回路１２に減衰させずに通過させる。
【００１０】
反射波検出回路１２は進行波電力対反射波電力の比（ＶＳＷＲ）を算出するために、ＤＯＷＮ−ＣＯＮＶ後、帯域制限してＡ／Ｄに取り込み、反射波レベルを検出するものである。
【００１１】
デュプレクサ８に入力された送信高周波信号電力は、所定の周波数帯域を備えた帯域通過フィルタに通されて、帯域制限された規定出力の送信高周波信号電力とされて出力される。デュプレクサ８から出力された送信高周波信号電力は規定出力端の端子を経由してアンテナ（ＡＮＴ）９へ供給され、帯域制限された規定出力の送信高周波信号電力としてアンテナ（ＡＮＴ）９から放射される。
【００１２】
上記のような回路構成を有する従来技術１の歪み補償増幅装置では、デュプレクサ８とアンテナ９間の線路において接続不良または機器などの故障が発生したときに伝送線路のインピーダンス整合ができなくなり、送信高周波信号電力の大部分が反射して反射波検出回路１２への反射波が増大する。この従来技術１では、このような故障が発生したとき、送信高周波信号とこの反射波である戻り信号との自己相関値と相互相関値を求め、歪み補償増幅装置の故障を検出している。
【特許文献１】特開２００６−１９７５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上記従来技術では、アンテナ９から混入した他キャリアなどの干渉波によって歪補償が誤動作をすることを防止するため、方向性結合器１０２とサーキュレータ７の間にアイソレータ１０３が挿入されている。上記従来技術１ではデュプレクサ８とアンテナ９間の線路において接続不良または機器などの故障が発生したとき歪み補償増幅装置１００の故障を検出できるが、方向性結合器１０２とサーキュレータ７の間の経路において接続不良または機器などの故障が発生したときには、この故障を検出する手段が備わっていないので、故障を検出することができないという問題があった。図５のアイソレータ１０３の出力側に方向性結合器を挿入し出力電力モニタによって出力電力のモニタと故障検出をかねることができる。しかし、方向性結合器であると伝送損失が０．５ｄＢ程度増加するため歪み補償増幅装置の効率が劣化するという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、信号伝送経路において、出力側の伝送損出を増やさず、接続不良または機器などの故障が発生したとき、容易に故障を検出できる歪み補償増幅装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る発明の要旨は、送信データをアップコンバートした送信高周波信号を増幅器により増幅し、アンテナより出力する歪み補償増幅装置において、前記増幅器と前記アンテナの送信経路に挿入された方向性結合器、第１サーキュレータ、及び第２サーキュレータと、前記方向性結合器、前記第１サーキュレータ、及び前記第２サーキュレータの、反射波が取り出されるポートに接続された反射波検出回路とを備えたことを特徴とする歪み補償増幅装置に存する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、信号伝送経路において、出力側の伝送損出を増やさず、接続不良または機器などの故障が発生したとき容易に故障を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明による第１の実施の形態である歪み補償増幅装置１の回路構成を示したものである。本実施の形態では、図５に示した従来技術１のアイソレータ１０３に代えて３ポート型のサーキュレータ６とし、更に、従来技術１の結合ポート５１のみから進行波の一部を取り出す方向性結合器（カプラー）１０２に代えてサーキュレータ７側からの反射波をアイソレーションポート５２からも取り出す方向性結合器（カプラー）５とした。そして、３ポート型のサーキュレータ６の第１ポートを送信高周波信号電力入力ポート、第２ポートを送信高周波信号電力出力ポート、第３ポートをサーキュレータ７側からの戻り信号を出力する反射波出力ポートとしている。
【００１９】
これにより、サーキュレータ６にサーキュレータ７側から反射波が戻ってきたときサーキュレータ６の第３ポートからこの反射電力が出力され、この反射電力は反射波検出回路１３によって検出される。また、方向性結合器（カプラー）５にサーキュレータ６側から反射波が戻ってきたとき方向性結合器（カプラー）５のアイソレーションポート５２から反射電力が出力され、この反射電力は反射波検出回路１４によって検出される。本実施の形態に拠れば、従来技術１では検出できなかった方向性結合器１０２とサーキュレータ７の間の接続不良または機器などの故障を検出することができる。
【００２０】
以下、図１〜図３を参照して本発明による第１の実施の形態である歪み補償増幅装置１の構成とその動作を更に詳しく説明する。図１において、２はデジタルプリディストーション信号処理部（ＤＰＤ信号処理部）、３は振幅・位相変調器（アナログ直交変調器）、４は電力増幅部（ＡＭＰ）、５は方向性結合器（カプラー）、６、７はサーキュレータ、８はデュプレクサ（ＤＵＰ）、９はアンテナ、１０は方向性結合器（カプラー）、１１は歪み検出回路（歪ＤＥＴ）、１２〜１４は反射波検出回路、２０はデジタルプリディストーション演算部（ＤＰＤ演算部）、２１はマルチキャリア変調波ＩＱ生成部、２２は歪み補償演算部、２３は歪波モニタ部、２５は反射波演算部である。
【００２１】
ＤＰＤ信号処理部２は、送信データ１５を入力とし、ＤＰＤ演算部２０、歪波モニタ部２３、反射波演算部２５とから構成され、更にＤＰＤ演算部２０は、マルチキャリアＩＱ変調波信号を生成するマルチキャリア変調波ＩＱ生成部２１と、歪み検出回路１１によって検出された送信高周波信号電力の歪みを補償させる動作を行う歪み補償演算部２２によって構成される。また反射波演算部２５は、反射波検出回路１２〜１４からの反射波レベルを検出し故障箇所の位置を特定する。このとき反射波には他のアンテナから当該アンテナへの干渉波が混入することがある。
【００２２】
ＤＰＤ信号処理部２によってＩＱデータ（直交データ）に生成された送信データは、振幅・位相変調器３で直交変調および高周波信号に周波数変換（ＵＰ−ＣＯＮＶ）される。ＵＰ−ＣＯＮＶされたマルチキャリア変調波である送信高周波信号は、電力増幅部４に入力され、所定の出力まで電力増幅する。
【００２３】
方向性結合器５は、電力増幅部４の出力である電力増幅された送信高周波信号の一部電力を、進行波と反射波に分けて取り出すためのものであり、進行波である電力増幅された送信高周波信号に含まれる歪み成分は結合ポート５１から方向性結合器１０に取り出され、サーキュレータ６側からの反射波はアイソレーションポート５２から反射波検出回路１４に取り出される。
【００２４】
方向性結合器５の結合ポート５１から取り出された電力は、更に、方向性結合器１０を用い、出力電力をモニタするための歪み検出回路（歪ＤＥＴ）１１へ出力される。
【００２５】
歪み検出回路１１は、方向性結合器５で減衰して分岐された送信高周波信号成分および送信高周波信号成分に含まれた歪み成分（３次，５次，７次等）を低周波信号に周波数変換（ＤＯＷＮ−ＣＯＮＶ）して、帯域制限してアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）にて取り込むものであり。その出力信号は、ＤＰＤ信号処理部２の歪み補償演算部２２へ送りこまれる。
【００２６】
また、方向性結合器１０は、歪波をモニタするための電力を歪波モニタ部２３へ出力する。歪波モニタ部２３は、方向性結合器１０からの送信高周波信号を基に増幅処理時に発生した送信高周波信号に含まれる歪み成分を検出、モニタする。
【００２７】
また、方向性結合器５のアイソレーションポート５２から取り出された反射波は反射波検出回路１４でＤＯＷＮ−ＣＯＮＶ後、帯域制限されてＡ／Ｄに取り込まれ、反射波演算部２５で反射波レベルが検出される。
【００２８】
サーキュレータ６は３つのポートを有し、方向性結合器（カプラー）５側（第１ポート）からサーキュレータ７側（第２ポート）への進行波に対しては送信高周波信号電力をほとんど減衰することなく通過させ、その逆方向の反射波に対しては実質的に遮断する。また、サーキュレータ７側（第２ポート）から反射波検出回路１３側（第３ポート）への反射波に対しては送信高周波信号電力をほとんど減衰することなく通過させその逆方向に対しては実質的に遮断する。反射波検出回路１３は、取り出された反射波に対してＤＯＷＮ−ＣＯＮＶ後、帯域制限してＡ／Ｄに取り込み、反射波演算部２５で反射波レベルが検出される。
【００２９】
サーキュレータ７は３つのポートを有し、サーキュレータ６側（第１ポート）からの送信高周波信号電力は概ね減衰せずにデュプレクサ８側に通過させ、逆方向信号は減衰させ、信号の通過を実質遮断する。更に、デュプレクサ８側（第２ポート）からの反射波および干渉波は反射波検出回路１２側（第３ポート）に減衰させずに通過させその逆方向に対しては実質的に遮断する。反射波検出回路１２は進行波電力対反射波電力の比（ＶＳＷＲ）を算出するために、ＤＯＷＮ−ＣＯＮＶ後、帯域制限してＡ／Ｄに取り込み、反射波演算部２５で反射波レベルが検出される。
【００３０】
このように反射波検出回路１２〜１４により検出された反射波は反射波演算部２５に取り込まれ、そして反射波演算部２５はこれら反射波のレベルを検出すると共に、検出された反射波レベルを基に故障箇所の位置を特定する。
【００３１】
デュプレクサ８に入力された送信高周波信号電力は所定の送信高周波信号帯域を備えた帯域通過フィルタに通されて、帯域制限された規定出力の送信高周波信号電力とされて出力される。デュプレクサ８から出力された送信高周波信号電力は規定出力端の端子を経由してアンテナ（ＡＮＴ）９へ供給され、帯域制限された規定出力の送信高周波信号電力としてアンテナ（ＡＮＴ）９から放射される。
【００３２】
図２は、方向性結合器５とサーキュレータ６の間のＡ点で経路故障が生じた場合の例を示している。送信高周波信号は故障点Ａで反射波Ｂとなって方向性結合器５に戻ってくる。方向性結合器５のアイソレーションポート５２からこの反射波の一部が取り出され反射波検出回路１４に出力される。反射波検出回路１４はこの反射波Ｂを検出して反射波演算部２５に出力する。サーキュレータ６やサーキュレータ７は反射波に対し２５ｄＢ程度減衰させる特性を有している。したがって、これら反射波のレベルを判定することにより、方向性結合器５の下流側のどの部分で反射が起こったかが分かるので、反射波演算部２５により反射波のレベルを検出してＡ点での故障を検出することができる。
【００３３】
図３は、サーキュレータ６とサーキュレータ７の間のＣ点で経路故障が生じた場合の例を示している。送信高周波信号は故障点Ｃで反射波Ｄとなってサーキュレータ６に戻ってくる。この反射波はサーキュレータ６を反射波検出回路１３側に通過する。反射波検出回路１３はこの反射波を検出して反射波演算部２５に出力する。サーキュレータ７は反射波に対し２５ｄＢ程度減衰させる特性を有している。したがって、反射波のレベルを判定することにより、サーキュレータ６の下流側のどの部分で反射が起こったかが分かるので、反射波演算部２５により反射波のレベルを検出してＣ点での故障を検出することができる。
【００３４】
以上、本実施の形態によれば、歪み補償増幅装置の信号伝送経路において、接続不良または機器などの故障が発生したとき容易に故障を検出できる。また、従来技術１の図５に示したアイソレータ１０３の出力側に方向性結合器を挿入し故障検出するものに比べ、本実施の形態では方向性結合器ではなくサーキュレータを用いて故障を検出するようにしたので、方向性結合器による伝送損失がなく、したがって出力側の伝送損出を増やさずに故障検出をすることができ、歪み補償増幅装置の効率が劣化しない。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図４は本発明による第２の実施の形態である歪み補償増幅装置３０の回路構成を示したものである。図４において図１で示した構成図の符号と同一符号は同じものを示している。
本実施の形態の歪み補償増幅装置３０は、第１の実施の形態の歪み補償増幅装置１と下記の点で相違している。すなわち、第１の実施の形態では方向性結合器５のアイソレーションポート５２、サーキュレータ６の第３ポート、サーキュレータ７の第３ポートのそれぞれから反射波出力として取り出され、それぞれの反射波出力に対し反射波検出回路１４、反射波検出回路１３、反射波検出回路１２が接続されているが、本実施の形態では方向性結合器５、サーキュレータ６、サーキュレータ７のそれぞれからの反射波出力をスイッチ３５の接点ａ、ｂ、ｃに出力し、スイッチ３５でそれらを切換え選択して１つの反射波検出回路３６に接続するようにしている。
【００３６】
本実施の形態では反射波検出回路３６が共通なので、例えば、反射波演算部３７はスイッチ３５の接点ａ、ｂ、ｃを順を追って切換え、反射波検出回路３６は時分割で、あるいは間欠的に方向性結合器５、サーキュレータ６、サーキュレータ７からの反射波を検出し、反射波演算部３７に出力する。反射波演算部３７は反射波検出回路３６からの信号を基に反射波のレベルを検出し、検出された反射波レベルを基に故障箇所の位置を特定する。
その他は第１の実施の形態と同じなので詳細説明は省略する。
【００３７】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、歪み補償増幅装置の信号伝送経路において、接続不良または機器などの故障が発生したとき容易に故障を検出できる。また、従来技術１の図５に示したアイソレータ１０３の出力側に方向性結合器を挿入し故障検出するものに比べ、本実施の形態では方向性結合器ではなくサーキュレータを用いて故障を検出するようにしたので、方向性結合器による伝送損失がなく、したがって出力側の伝送損出を増やさずに故障検出をすることができ、歪み補償増幅装置の効率が劣化しない。更に、本実施の形態によれば、反射波検出回路が共通化されているので、回路構成が簡単になる効果がある。
【００３８】
以上の実施の形態の特徴を纏めれば、本実施の形態の歪み補償増幅装置は、送信データをアップコンバートした送信高周波信号を増幅器により増幅し、アンテナより出力する歪み補償増幅装置において、前記増幅器と前記アンテナの送信経路に挿入された方向性結合器、第１サーキュレータ、及び第２サーキュレータと、前記方向性結合器、前記第１サーキュレータ、及び前記第２サーキュレータの、反射波が取り出されるポートに接続された反射波検出回路とを備えたことを特徴としている。
また、第２の実施の形態の歪み補償増幅装置は、前記反射波検出回路がスイッチを介して前記方向性結合器、前記第１サーキュレータ、及び前記第２サーキュレータの反射波が取り出されるポートに接続されたことを特徴としている。
また、第２の実施の形態の歪み補償増幅装置における前記スイッチは、前記方向性結合器、前記第１サーキュレータ、及び前記第２サーキュレータの反射波を順次取り出して前記反射波検出回路に出力することを特徴としている。
また、本実施の形態の歪み補償増幅装置は、前記第１サーキュレータ及び前記第２サーキュレータが、少なくとも前記送信高周波信号が入力される第１ポート、前記送信高周波信号が出力される第２ポート、及び前記第２ポート側からの反射波が出力される第３ポートを有し、前記反射波検出回路は前記第１サーキュレータ及び前記第２サーキュレータの前記第３ポートに接続されたことを特徴としている。
また、本実施の形態の歪み補償増幅装置は、前記反射波検出回路が、前記方向性結合器のアイソレーションポートに接続されたことを特徴としている。
また、本実施の形態の歪み補償増幅装置は、前記反射波検出回路の出力レベルに基づいて前記増幅器と前記アンテナの前記送信経路における故障箇所を検出する故障検出手段を備えたことを特徴としている。
【００３９】
以上、実施の形態により本発明を具体的に説明したが、これら実施の形態は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施できることは言うまでも無い。例えば、実施の形態としてデジタルプリディストーション方式の増幅器に適用した例を挙げたが、特許文献１の図７に示したようなフィードフォワード増幅器に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、送信機に使用される歪み補償増幅装置に限らず、高周波増幅器の故障検出技術に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による、歪み補償増幅装置の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による、歪み補償増幅装置の故障検出を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による、歪み補償増幅装置の故障検出の他の例を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による、歪み補償増幅装置の回路構成を示す図である。
【図５】従来技術による、歪み補償増幅装置の回路構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１、３０、１００・・・歪み補償増幅装置
２、３１、１０１・・・デジタルプリディストーション信号処理部（ＤＰＤ信号処理部）
３・・・振幅・位相変調器（アナログ直交変調器）
４・・・電力増幅部（ＡＭＰ）
５、１０、１０２・・・方向性結合器（カプラー）
６、７・・・サーキュレータ
８・・・デュプレクサ（ＤＵＰ）
９・・・アンテナ
１１・・・歪み検出回路（歪ＤＥＴ）
１２〜１４、３６・・・反射波検出回路
１５・・・送信データ
２０・・・ＤＰＤ演算部
２１・・・マルチキャリア変調波ＩＱ生成部
２２・・・歪み補償演算部
２３・・・歪波モニタ部
２４、２５、３７・・・反射波演算部
３５・・・スイッチ
５１・・・結合ポート
５２・・・アイソレーションポート
１０３・・・アイソレータ
【図１】
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【図２】
2010057012.tif 000004
【図３】
2010057012.tif 000005
【図４】
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【図５】
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