(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅対象となる信号を分配し、一方の分配信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号と他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出し、検出した歪み成分を補助増幅器により増幅して当該増幅歪み成分と主増幅器からの増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去するフィードフォワード増幅器において、
前記歪み成分を検出する手段と前記補助増幅器との間に、前記検出した歪み成分に含まれる前記所定帯域外の成分を低減させる一つのフィルタを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項２】
増幅対象となる信号を分配し、一方の分配信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号と他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出し、検出した歪み成分を補助増幅器により増幅して当該増幅歪み成分と主増幅器からの増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去するフィードフォワード増幅器において、
前記補助増幅器は複数の増幅素子を組み合わせて構成され、
前記補助増幅器を構成するこれら複数の増幅素子の中段に、前記検出した歪み成分に含まれる前記所定帯域外の成分を低減させる一つのフィルタを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Personal Handy phone System）などの移動体通信システムの基地局装置に適用されて、送信信号を増幅する主増幅器で発生する歪み成分を検出して当該増幅信号から当該歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去するフィードフォワード増幅器に関し、特に、所定帯域外のノイズを改善するフィードフォワード増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば移動体通信システムの基地局装置などでは、複数の周波数成分を含む多チャンネルの電波信号を共通の増幅器で増幅するものとして、一般に、フィードフォワード増幅器（ＦＦ増幅器）が知られており用いられている。近年では、多種の移動体通信システムが実施等されており、特に、無線通信に使用する周波数が互いに近接するシステムの間で一方のシステムの通信信号に含まれるノイズが他方のシステムに与えてしまう干渉の影響が問題視されている。現在の例としては、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wide banded − Code Division Multiple Access）システムの通信信号に含まれるノイズがＰＨＳの通信帯域に対して干渉を与えてしまうといった問題が検討等されている。
【０００３】
図６には、例えばＷ−ＣＤＭＡ方式を採用した移動体通信システムに設けられる基地局装置の送信部などに備えられて当該基地局装置から無線送信する信号を増幅するために用いられるフィードフォワード増幅器の一例を示してある。
同図に示したフィードフォワード増幅器では、概略的には、送信信号を主増幅器４３により増幅するに際して、当該主増幅器４３で発生する歪み成分をフィードフォワード方式により補償することを行う。
【０００４】
具体的には、送信対象となる信号（送信信号）を入力端子４１から入力し、入力した送信信号を第１の方向性結合器４２により分配し、一方の分配信号を増幅器（本明細書で、主増幅器と言う）４３により増幅するとともに、他方の分配信号を第１の遅延線４４により遅延させる。
【０００５】
また、主増幅器４３から出力される増幅信号（増幅後の送信信号）と第１の遅延線４４により遅延させられた他方の分配信号とを第２の方向性結合器４５により結合することで当該増幅信号に含まれる主増幅器４３で発生した歪み成分を検出（抽出）し、当該検出した歪み成分を増幅器（本明細書で、補助増幅器と言う）４７により増幅するとともに、主増幅器４３から出力される増幅信号を第２の遅延線４６により遅延させる。なお、第２の方向性結合器４５では、主増幅器４３から入力される増幅信号の一部を第１の遅延線４４から入力される他方の分配信号と結合させ、当該増幅信号の他の部分を第２の遅延線４６へ出力する。
【０００６】
また、補助増幅器４７から出力される増幅歪み成分（増幅後の歪み成分）と第２の遅延線４６により遅延させられた増幅信号とを第３の方向性結合器４８により結合することで当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去し、これにより所定帯域内の歪み成分が除去された増幅信号を出力端子４９から出力する。ここで、所定帯域としては、例えば送信帯域を含んで当該送信帯域の数倍の幅を有する帯域が用いられ、具体的には、例えば送信帯域を中心に含んで左右にそれぞれ等しい帯域幅を有して全体の帯域が送信帯域の数倍となるような帯域が用いられる。
【０００７】
以上のような動作により、同図に示したフィードフォワード増幅器では、例えば送信帯域内に収まる送信信号を主増幅器４３により増幅して出力するに際して、当該主増幅器４３で発生する所定帯域内の歪み成分を除去した増幅信号を出力することができる。
【０００８】
なお、第１の遅延線４４により他方の分配信号を遅延させる時間としては、例えば主増幅器４３からの増幅信号と第１の遅延線４４からの他方の分配信号とが第２の方向性結合器４５において逆相（つまり、互いに位相が１８０度異なった状態）で結合されて主増幅器４３で発生する歪み成分が適切に検出されることを実現する時間が設定される。
同様に、第２の遅延線４６により主増幅器４３からの増幅信号を遅延させる時間としては、例えば第２の遅延線４６からの増幅信号と補助増幅器４７からの増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分とが第３の方向性結合器４８において逆相で結合されて当該成分が当該増幅信号から適切に除去されることを実現する時間が設定される。
【０００９】
ここで、一般に、同一の伝送線や処理回路であっても信号の周波数が異なると当該信号に生じる位相の変化量などが異なるため、同図に示したようなフィードフォワード増幅器では、あらゆる帯域について同様な精度で歪み成分の除去を行うことはできず、限られた帯域（例えば、通過帯域の数倍の帯域）についてしか実用上で有効な歪み成分除去を行うことができない。そこで、同図に示したフィードフォワード増幅器では、例えば当該フィードフォワード増幅器が用いられるシステムで使用される無線信号の送信帯域が通過帯域として設定されており、つまり、当該送信帯域の数倍の帯域内において実用上で有効な歪み成分除去が行われるような設定が為されている。そして、このような設定が為されている場合には、例えば送信帯域内及びその近傍の帯域については上述のようなフィードフォワード歪み補償処理により歪み成分が除去されて当該歪み成分は出力端子４９から出力されないが、他の帯域については主増幅器４３で発生する歪み成分が除去されずに出力端子４９から出力されてしまって送信帯域外のノイズとなってしまう。
【００１０】
次に、同図に示したフィードフォワード増幅器から出力される所定帯域外ノイズ（送信帯域外ノイズであって歪み補償される所定帯域内の成分を除いたもの）の電力の具体例を示す。
なお、本具体例では、説明を簡略化するために、各方向性結合器４２、４５、４８及び補助増幅器４７の周波数特性は送信帯域内と送信帯域外とで同じであり所定帯域内と所定帯域外とで同じであるとする。
【００１１】
また、本具体例では、主増幅器４３の利得Ｇ１＝４５ｄＢであるとし、補助増幅器４７の利得Ｇ２＝５７ｄＢであるとし、第２の方向性結合器４５の結合度Ｃ２＝−４８ｄＢであるとし、第３の方向性結合器４８の結合度Ｃ３＝−１０ｄＢであるとし、主増幅器４３からの増幅信号が第２の方向性結合器４５と第２の遅延線４６と第３の方向性結合器４８を介して出力端子４９から出力されるまでの損失Ｌ１＝−１ｄＢであるとし、送信信号が入力端子４１から入力されて第１の方向性結合器４２から出力されるまでの損失＝−３．５ｄＢであるとする。また、本具体例では、第１の方向性結合器４２の結合度Ｃ１などの他の結合度等の条件については特に限定はないとする。
また、本具体例では、主増幅器４３の雑音指数ＮＦｍは入力端子４１からの雑音指数ＮＦと等しくＮＦｍ＝ＮＦ＝３０ｄＢであるとし、雑音帯域Ｂ＝３００ｋＨｚ≒５５ｄＢであるとし、ｋＴ＝−１７４ｄＢｍ／Ｈｚであるとする。
【００１２】
このような条件において、主増幅器４３で発生するノイズ（主増幅器４３で発生する歪み成分から成るノイズ）が第２の方向性結合器４５と第２の遅延線４６と第３の方向性結合器４８を介して出力端子４９から出力される第１の経路▲１▼と、主増幅器４３で発生するノイズが第２の方向性結合器４５と補助増幅器４７と第３の方向性結合器４８を介して出力端子４９から出力される第２の経路▲２▼について、所定帯域外ノイズの電力を概略的に算出する。
【００１３】
まず、主増幅器４３で発生するノイズ（歪み成分ノイズ）の電力Ｐｎｍｏは式１で示される。
【００１４】
【数１】
0003662552.tif 000002
【００１５】
また、第１の経路▲１▼により出力端子４９から出力されるノイズの電力Ｐｎｏ１は式２で示され、第２の経路▲２▼により出力端子４９から出力されるノイズの電力Ｐｎｏ２は式３で示される。
【００１６】
【数２】
0003662552.tif 000003
【００１７】
【数３】
0003662552.tif 000004
【００１８】
これらから、フィードフォワード増幅器の出力端子４９から出力される所定帯域外ノイズの電力Ｐｎｏは式４で示される。
【００１９】
【数４】
0003662552.tif 000005
【００２０】
このような具体例における所定帯域外ノイズの電力Ｐｎｏを見ると、一例として、今後サービスが予定されているＷ−ＣＤＭＡシステムのＰＨＳ帯域へのスプリアス規格が−４１ｄＢｍ／３００ｋＨｚであることに鑑みると、所定帯域外ノイズに対する改善策を検討等することが必要である。なお、所定帯域外ノイズに関しては、ＰＤＣ（日本のデジタルセルラ移動通信）等の従来装置ではそれほど問題とはならなかったが、近年において、例えばＷ−ＣＤＭＡでは出力規定点が増幅器（ＡＭＰ）出力となり、ＰＨＳ帯域や受信帯域等のノイズが規格化されたことによって大きな問題となると考えられる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例で述べたように、従来のフィードフォワード増幅器では、所定帯域外ノイズ（送信帯域外ノイズであって歪み補償される所定帯域内の成分を除いたもの）を改善することが必要となってきており、所定帯域外ノイズを効率よく低減させるフィードフォワード増幅器の開発が要求されていた。
なお、所定帯域外ノイズの改善策として、例えば出力端子４９にフィルタを設けて改善が必要な帯域のノイズを低減させる方法が考えられるが、これでは、出力側の損失（ロス）が増大してしまうために消費電力が増加してしまうといった不具合や、また、当該フィルタを通過するノイズのレベル（電力）が大きいために当該フィルタとして大きな形状のフィルタを用いなければならないといった不具合があって、効率的ではない。
【００２２】
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもので、信号を増幅する主増幅器で発生する歪み成分を検出して当該増幅信号から当該歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去するに際して、当該増幅信号に含まれる当該所定帯域外のノイズを効率よく低減させることができるフィードフォワード増幅器を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るフィードフォワード増幅器では、例えば、増幅対象となる送信信号を分配し、一方の分配信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号と他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出し、検出した歪み成分を補助増幅器により増幅して当該増幅歪み成分と主増幅器からの増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去するに際して、フィルタにより前記検出した歪み成分に含まれる前記所定帯域外の成分を低減させる。
【００２４】
従って、このように歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタが備えられる構成では、当該歪み成分のレベル（電力）が例えば出力端子におけるレベルと比べて低いことから比較的小型のフィルタを用いることができ、また、消費電力にはほとんど影響を与えないため、増幅信号に含まれる所定帯域外ノイズを効率よく低減させることができ、従来と比べて所定帯域外ノイズを改善することができる。
【００２５】
ここで、フィルタは、例えば補助増幅器を有する線上の種々な位置に備えられてもよく、具体的には、例えば後述する実施例で示すような構成を例とすると、第２の方向性結合器と第３の方向性結合器との間の補助増幅器の経路の種々な位置に備えることができる。
【００２６】
また、所定帯域としては、種々な帯域が用いられてもよい。
例えば、増幅対象となる信号として送信信号が用いられる場合、所定帯域としては、送信帯域の数倍の帯域が用いられるのが好ましく、具体的には、送信帯域を中心に含んで左右にそれぞれ等しい帯域幅を有して、全体の帯域（つまり、左側の帯域と送信帯域と右側の帯域を合わせた帯域）が送信帯域の数倍となるような帯域が用いられるのが好ましい。この場合、例えば、送信帯域の信号がフィードフォワード増幅器に入力され、所定帯域（例えば、送信帯域の数倍の帯域）の信号が当該フィードフォワード増幅器により増幅された信号として出力される。
【００２７】
また、送信帯域としては、種々な帯域が用いられてもよく、例えばＷ−ＣＤＭＡシステムの場合には送信信号が配置される２．１１ＧＨｚ〜２．１３ＧＨｚなどの帯域が用いられる。
また、送信帯域の数倍の帯域としては、種々な大きさの帯域が用いられてもよく、例えば送信帯域の２倍から３倍程度の帯域が用いられ、例えばＷ−ＣＤＭＡシステムの場合には６０ＭＨｚ程度の帯域が用いられる。
【００２８】
また、主増幅器としては、種々な増幅器が用いられてもよく、例えば単数の増幅器ばかりでなく、複数の増幅器が組み合わされたものが用いられてもよい。
同様に、補助増幅器としては、種々な増幅器が用いられてもよい。
また、フィルタとしては、種々なフィルタが用いられてもよく、例えば帯域通過フィルタや帯域除去フィルタを用いることができる。
【００２９】
また、主増幅器で発生する歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を増幅信号から除去するといったことは、上記従来例で述べたように、例えばフィードフォワード方式による歪み補償の精度に周波数依存性があることから、所定帯域内の歪み成分については比較的精度よく補償して小さくすることができる一方、所定帯域外の歪み成分については歪み補償がなされずに増幅信号中に大きく残ってしまうようなことを言っている。なお、必ずしも所定帯域内と所定帯域外との境界線において歪み補償の精度がはっきりと区切られるというわけではなく、例えば当該境界線付近においては所定帯域外であっても或る程度の精度で歪み補償がなされるような態様が用いられる。
【００３０】
また、歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を増幅信号から除去する精度としては、フィードフォワード増幅器の使用状況などに応じて、任意に設定されてもよい。
また、所定帯域外の成分を低減させるフィルタとしては、必ずしも所定帯域外の全ての周波数の成分を低減させるようなものが用いられなくともよく、例えば低減させることが要求される周波数の成分を低減させることができるものであればよい。また、フィルタにより所定帯域外の歪み成分を低減させる程度としては、種々に設定されてもよく、例えば実用上で有効に所定帯域外ノイズを小さくすることができる程度で所定帯域外の歪み成分が低減されればよい。
【００３１】
また、本発明に係るフィードフォワード増幅器では、一構成例として、前記フィルタを補助増幅器の前段に備えた。
ここで、補助増幅器の前段にフィルタを備える態様としては、必ずしも補助増幅器の直前にフィルタを備えた態様が用いられなくともよく、例えば歪み成分を検出する手段（例えば後述する実施例で示す第２の方向性結合器５、１５）と補助増幅器（例えば後述する実施例で示す補助増幅器８、１８）との間に他の回路が備えられるような場合には、当該検出する手段と当該補助増幅器との間の種々な位置にフィルタを配置することも可能である。
【００３２】
例えば、後述する実施例で示すような構成において、更に、第１の方向性結合器２、１２と主増幅器３、１３との間に信号の位相や振幅を調整する第１のベクトル調整器が備えられるとともに、第２の方向性結合器５、１５と補助増幅器８、１８との間に歪み成分の位相や振幅を調整する第２のベクトル調整器が備えられるような場合には、例えば第２のベクトル調整器と補助増幅器８、１８との間にフィルタを備える構成ばかりでなく、第２の方向性結合器５、１５と第２のベクトル調整器との間にフィルタを備えるような構成とすることも可能である。
【００３３】
また、フィルタを備える位置としては、補助増幅器の前段にフィルタを備えると補助増幅器により増幅した歪み成分をフィルタにより減衰してしまうことがないため好ましいが、補助増幅器の中段や補助増幅器の後段にフィルタを備えることも可能である。
【００３４】
本発明に係るフィードフォワード増幅器では、一構成例として、補助増幅器は複数の増幅素子を組み合わせて構成され、補助増幅器を構成するこれら複数の増幅素子の中段に前記フィルタを備えた。
ここで、補助増幅器としては、種々な構成のものが用いられてもよい。例えば、補助増幅器を構成する複数の増幅素子の数や組み合わせ方としては、種々なものが用いられてもよい。
【００３５】
また、本発明に係るフィードフォワード増幅器では、一構成例として、前記フィルタを補助増幅器の後段に備えた。
ここで、補助増幅器の後段にフィルタを備える態様としては、必ずしも補助増幅器の直後にフィルタを備えた態様が用いられなくともよく、種々な位置にフィルタが備えられてもよい。
【００３６】
また、本発明に係るフィードフォワード増幅器では、更に好ましい構成例として、前記増幅歪み成分と結合される主増幅器からの増幅信号に含まれる前記所定帯域外の成分を低減させるフィルタ（ここで、第２のフィルタと言う）を備えた。
従って、歪み除去後の増幅信号に含まれる所定帯域外ノイズを更に低減させて改善することができる。
【００３７】
ここで、第２のフィルタは、具体的には、例えば後述する実施例で示すような構成を例とすると、主増幅器からの増幅信号が伝送する第２の方向性結合器と第３の方向性結合器との間の経路の種々な位置に備えることができる。
また、第２のフィルタとしては、種々なフィルタが用いられてもよく、例えば主増幅器からの増幅信号を遅延させることが必要な場合には、遅延とフィルタリングとの両方を行う機能を有した遅延フィルタを用いるのが好ましい。
【００３８】
また、本発明に係るフィードフォワード増幅器の具体的な構成例（１）〜（５）を示す。
（１）フィードフォワード増幅器において、
増幅対象となる信号を分配する第１の方向性結合器と、一方の分配信号を増幅する主増幅器と、他方の分配信号を遅延させる第１の遅延手段と、主増幅器による増幅信号と第１の遅延手段により遅延させられた他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出する第２の方向性結合器とを備えた歪み検出ループと、
主増幅器による増幅信号を遅延させる第２の遅延手段と、第２の方向性結合器により検出された歪み成分を増幅する補助増幅器と、補助増幅器による増幅歪み成分と第２の遅延手段により遅延させられた増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去する第３の方向性結合器と、第２の方向性結合器により検出された歪み成分に含まれる前記所定帯域外の成分を低減させるフィルタとを備えた歪み除去ループと、を用いて構成された、ことを特徴とする。
【００３９】
ここで、第１の遅延手段や第２の遅延手段としては、種々なものが用いられてもよく、例えば遅延線などを用いることができる。
また、歪み検出ループや歪み除去ループとしては、種々な構成のものが用いられてもよい。具体的には、例えば歪み検出や歪み除去の調整を行うために信号の位相や振幅を調整するベクトル調整器が備えられてもよく、例えば歪み検出や歪み除去の調整を行うためにパイロット信号を用いた処理を行う処理部が備えられてもよく、例えば歪み検出や歪み除去の精度を高めるためにフィードバック処理を行う処理部が備えられてもよい。
【００４０】
（２）フィードフォワード増幅器において、
増幅対象となる信号を分配する第１の方向性結合器と、一方の分配信号を増幅する主増幅器と、他方の分配信号を遅延させる第１の遅延手段と、主増幅器による増幅信号と第１の遅延手段により遅延させられた他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出する第２の方向性結合器とを備えた歪み検出ループと、
主増幅器による増幅信号を遅延させる第２の遅延手段と、第２の方向性結合器により検出された歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタと、フィルタからの歪み成分を増幅する補助増幅器と、補助増幅器による増幅歪み成分と第２の遅延手段により遅延させられた増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去する第３の方向性結合器とを備えた歪み除去ループと、を用いて構成された、ことを特徴とする。
【００４１】
（３）フィードフォワード増幅器において、
増幅対象となる信号を分配する第１の方向性結合器と、一方の分配信号を増幅する主増幅器と、他方の分配信号を遅延させる第１の遅延手段と、主増幅器による増幅信号と第１の遅延手段により遅延させられた他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出する第２の方向性結合器とを備えた歪み検出ループと、
主増幅器による増幅信号を遅延させる第２の遅延手段と、複数の増幅素子を組み合わせて構成されて第２の方向性結合器により検出された歪み成分を増幅する補助増幅器と、補助増幅器を構成するこれら複数の増幅素子の中段に設けられて第２の方向性結合器により検出された歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタと、補助増幅器による増幅歪み成分と第２の遅延手段により遅延させられた増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去する第３の方向性結合器とを備えた歪み除去ループと、を用いて構成された、ことを特徴とする。
【００４２】
（４）フィードフォワード増幅器において、
増幅対象となる信号を分配する第１の方向性結合器と、一方の分配信号を増幅する主増幅器と、他方の分配信号を遅延させる第１の遅延手段と、主増幅器による増幅信号と第１の遅延手段により遅延させられた他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出する第２の方向性結合器とを備えた歪み検出ループと、
主増幅器による増幅信号を遅延させる第２の遅延手段と、第２の方向性結合器により検出された歪み成分を増幅する補助増幅器と、補助増幅器による増幅歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタと、フィルタからの増幅歪み成分と第２の遅延手段により遅延させられた増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去する第３の方向性結合器とを備えた歪み除去ループと、を用いて構成された、ことを特徴とする。
【００４３】
（５）上記（１）乃至上記（４）のいずれか１つに記載のフィードフォワード増幅器において、
第２の遅延手段として、主増幅器による増幅信号に含まれる前記所定帯域外の成分を低減させるフィルタを用いた、ことを特徴とする。
ここで、当該フィルタとしては、例えば遅延フィルタを用いることができる。
【００４４】
なお、本発明に係るフィードフォワード増幅器は、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの基地局装置などに適用されてＷ−ＣＤＭＡの送信信号となる多チャンネル電波信号などを増幅するために用いられるのに好適なものであるが、必ずしもＷ−ＣＤＭＡに限られず、他の通信方式を採用したシステムに適用することも可能なものである。また、本発明に係るフィードフォワード増幅器は、必ずしも基地局装置に限られず、例えば中継（増幅）装置などの他の通信装置に備えられてもよい。また、本発明に言うフィルタとしては、必ずしも歪み成分に含まれるＰＨＳ帯域の成分を低減させるものに限られず、送信帯域外にある任意の所定帯域の成分を低減させるものを用いることもできる。
【００４５】
また、歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタを補助増幅器の前段や中段や後段に備えることにより当該所定帯域外の成分を効率よく低減させることができるという効果は、必ずしも送信信号に限られずに、送信信号以外の任意の信号を処理する場合においても得ることができる。すなわち、このようなフィードフォワード増幅器では、増幅対象となる信号を分配し、一方の分配信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号と他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出し、検出した歪み成分を補助増幅器により増幅して当該増幅歪み成分と主増幅器からの増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去するに際して、補助増幅器の前段や中段や後段に備えたフィルタにより前記検出した歪み成分に含まれる前記所定帯域外の成分を低減させる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例に係るフィードフォワード増幅器を図面を参照して説明する。
図１には、本例のフィードフォワード増幅器の構成例を示してあり、このフィードフォワード増幅器は上記図６に示したフィードフォワード増幅器に本発明を適用したものとなっている。
具体的には、本例のフィードフォワード増幅器には、入力端子１と出力端子１０との間に、第１の方向性結合器２と、主増幅器３と、第１の遅延線４と、第２の方向性結合器５と、第２の遅延線６と、帯域通過フィルタ７と、補助増幅器８と、第３の方向性結合器９とが備えられている。
【００４７】
ここで、本例のフィードフォワード増幅器の構成や動作は、例えば第２の方向性結合器５と補助増幅器８との間に帯域通過フィルタ７が備えられているといった点を除いては、上記図６に示したフィードフォワード増幅器の構成や動作と同様である。このため、以下では、上記図６に示したフィードフォワード増幅器とは異なる構成や動作について詳しく説明する。
【００４８】
すなわち、本例では、第２の方向性結合器５により検出された歪み成分は帯域通過フィルタ７へ出力されて当該帯域通過フィルタ７を介して補助増幅器８へ出力される。
また、帯域通過フィルタ７は、第２の方向性結合器５から入力される歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を主に通過させる一方、当該所定帯域外の成分を低減させる特性を有しており、この特性では、当該所定帯域外の成分が当該帯域通過フィルタ７を通過する量（電力）が小さくなる。つまり、本例では、帯域通過フィルタ７により信号を通過させる帯域（フィルタの通過帯域）が、例えば所定帯域と同じ帯域に設定されている。ここで、本例では、所定帯域としては、送信帯域を含んで当該送信帯域の数倍の幅を有する帯域を用いており、具体的には、送信帯域を中心に含んで左右にそれぞれ等しい帯域幅を有して全体の帯域が送信帯域の数倍となるような帯域を用いている。
【００４９】
次に、本例のフィードフォワード増幅器から出力される所定帯域外ノイズ（送信帯域外ノイズであって歪み補償される所定帯域内の成分を除いたもの）の電力の具体例を示す。
なお、本具体例では、上記図６に示したフィードフォワード増幅器について示したのと同様に、説明を簡略化するために、各方向性結合器２、５、９及び補助増幅器８の周波数特性は送信帯域内と送信帯域外とで同じであり所定帯域内と所定帯域外とで同じであるとする。
【００５０】
また、本具体例では、上記図６に示したフィードフォワード増幅器について示したのと同様に、主増幅器３の利得Ｇ１＝４５ｄＢであるとし、補助増幅器８の利得Ｇ２＝５７ｄＢであるとし、第２の方向性結合器５の結合度Ｃ２＝−４８ｄＢであるとし、第３の方向性結合器９の結合度Ｃ３＝−１０ｄＢであるとし、主増幅器３からの増幅信号が第２の方向性結合器５と第２の遅延線６と第３の方向性結合器９を介して出力端子１０から出力されるまでの損失Ｌ１＝−１ｄＢであるとし、送信信号が入力端子１から入力されて第１の方向性結合器２から出力されるまでの損失＝−３．５ｄＢであるとする。また、本具体例では、第１の方向性結合器２の結合度Ｃ１などの他の結合度等の条件については特に限定はないとする。
【００５１】
また、本具体例では、上記図６に示したフィードフォワード増幅器について示したのと同様に、主増幅器３の雑音指数ＮＦｍは入力端子１からの雑音指数ＮＦと等しくＮＦｍ＝ＮＦ＝３０ｄＢであるとし、雑音帯域Ｂ＝３００ｋＨｚ≒５５ｄＢであるとし、ｋＴ＝−１７４ｄＢｍ／Ｈｚであるとする。
また、本具体例では、帯域通過フィルタ７の通過帯域外の通過損失（通過ロス）Ｌ２＝−１０ｄＢであるとする。
【００５２】
このような条件において、主増幅器３で発生するノイズ（主増幅器３で発生する歪み成分から成るノイズ）が第２の方向性結合器５と第２の遅延線６と第３の方向性結合器９を介して出力端子１０から出力される第１の経路▲１▼と、主増幅器３で発生するノイズが第２の方向性結合器５と帯域通過フィルタ７と補助増幅器８と第３の方向性結合器９を介して出力端子１０から出力される第２の経路▲２▼について、所定帯域外ノイズの電力を概略的に算出する。
【００５３】
まず、主増幅器３で発生するノイズ（歪み成分ノイズ）の電力Ｐｎｍｏは上記従来例で示した式１で示され、Ｐｍｎｏ＝−４４［ｄＢｍ］となる。
また、第１の経路▲１▼により出力端子１０から出力されるノイズの電力Ｐｎｏ１は上記従来例で示した式２で示され、Ｐｎｏ１＝−４５［ｄＢｍ］となる。
また、第２の経路▲２▼により出力端子１０から出力されるノイズの電力Ｐｎｏ２は式５で示される。
【００５４】
【数５】
0003662552.tif 000006
【００５５】
上記式２及び上記式５から、フィードフォワード増幅器の出力端子１０から出力される所定帯域外ノイズの電力Ｐｎｏは式６で示される。
【００５６】
【数６】
0003662552.tif 000007
【００５７】
このように、本具体例では、補助増幅器８による増幅前の歪み成分に含まれる所定帯域外ノイズを帯域通過フィルタ７により１０ｄＢ劣化させることにより、上記従来例の式４に示した値と比べて、出力端子１０から出力される信号に含まれる所定帯域外ノイズを２．６（＝−４２−（−４４．６））ｄＢ低減させることができる。また、補助増幅器８の前段における歪み成分のレベル（電力）は比較的低いため、例えば帯域通過フィルタ７としては比較的小型のフィルタを使用することができ、且つ、例えば従来と比べて消費電力にはほとんど影響を与えない。
【００５８】
以上のように、本例のフィードフォワード増幅器では、送信信号を主増幅器３により増幅して、フィードフォワード方式による歪み補償により当該増幅信号から当該主増幅器３で発生する所定帯域内の歪み成分を除去した信号を出力するに際して、補助増幅器８の前段で歪み成分に含まれる所定帯域外の成分が除去されるため、出力端子１０から出力される増幅信号に含まれる所定帯域外ノイズを効率よく低減させることができ、従来と比べて所定帯域外ノイズ（例えば、ノイズ規格の厳しい帯域のノイズ）を改善することができる。
【００５９】
ここで、本例では、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの基地局装置から移動局装置などに対して無線送信する信号が送信信号として用いられており、Ｗ−ＣＤＭＡの送信帯域外（且つ、所定帯域外）にあるＰＨＳ帯域のノイズ成分を帯域通過フィルタ７により低減させており、これにより所定帯域外ノイズ成分を低減させた増幅信号（増幅後の送信信号）を当該基地局装置から無線送信することが実現されている。このように、本例のようなフィードフォワード増幅器をＷ−ＣＤＭＡシステムなどの基地局装置の送信部などに備えて当該フィードフォワード増幅器により送信信号を増幅するようにした構成では、他のシステムであるＰＨＳなどの帯域へ与えてしまう干渉の影響を効率よく抑制して小さくすることができる。
【００６０】
なお、本例では、第１の方向性結合器２の機能により送信信号を分配する手段が構成されており、主増幅器３が一方の分配信号を増幅する主増幅器に相当しており、第２の方向性結合器５の機能により当該増幅信号と他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出する手段が構成されており、補助増幅器８が当該検出した歪み成分を増幅する補助増幅器に相当しており、第３の方向性結合器９の機能により当該増幅歪み成分と主増幅器からの増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から所定帯域内の歪み成分を除去する手段が構成されている。
【００６１】
また、本例では、帯域通過フィルタ７の機能により前記検出した歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタが構成されており、当該帯域通過フィルタ７が補助増幅器８の直前に備えられている。
【００６２】
次に、本発明の第２実施例に係るフィードフォワード増幅器を図面を参照して説明する。
図２には、本例のフィードフォワード増幅器の構成例を示してあり、このフィードフォワード増幅器は上記図６に示したフィードフォワード増幅器に本発明を適用したものとなっている。
具体的には、本例のフィードフォワード増幅器には、入力端子１１と出力端子２０との間に、第１の方向性結合器１２と、主増幅器１３と、第１の遅延線１４と、第２の方向性結合器１５と、第２の遅延線１６と、帯域除去フィルタ１７と、補助増幅器１８と、第３の方向性結合器１９とが備えられている。
【００６３】
ここで、本例のフィードフォワード増幅器の構成や動作は、例えば第２の方向性結合器１５と補助増幅器１８との間に帯域除去フィルタ１７が備えられているといった点を除いては、上記図６に示したフィードフォワード増幅器の構成や動作と同様である。つまり、本例のフィードフォワード増幅器では、上記第１実施例の図１に示したフィードフォワード増幅器と同様な構成において、当該フィードフォワード増幅器に備えられた帯域通過フィルタ７の代わりに帯域除去フィルタ１７を備えた構成となっている。
【００６４】
すなわち、本例では、第２の方向性結合器１５により検出された歪み成分は帯域除去フィルタ１７へ出力されて当該帯域除去フィルタ１７を介して補助増幅器１８へ出力される。
また、帯域除去フィルタ１７は、第２の方向性結合器１５から入力される歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させる一方、当該所定帯域内の成分を主に通過させる特性を有している。ここで、本例では、上記第１実施例の場合と同様に、所定帯域としては、送信帯域を含んで当該送信帯域の数倍の幅を有する帯域を用いており、具体的には、送信帯域を中心に含んで左右にそれぞれ等しい帯域幅を有して全体の帯域が送信帯域の数倍となるような帯域を用いている。
【００６５】
以上のように、本例のフィードフォワード増幅器では、上記第１実施例で述べたのと同様に、補助増幅器１８の前段で歪み成分に含まれる所定帯域外の成分が除去されるため、出力端子２０から出力される増幅信号に含まれる所定帯域外ノイズを効率よく低減させることができ、従来と比べて所定帯域外ノイズを改善することができる。
【００６６】
なお、本例では、帯域除去フィルタ１７の機能により検出した歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタが構成されており、当該帯域除去フィルタ１７が補助増幅器１８の直前に備えられている。
また、例えば帯域除去フィルタ１７の除去帯域の通過損失（通過ロス）Ｌ２＝−１０ｄＢであるとすると、上記第１実施例で示した具体例と同様な数値の程度で所定帯域外ノイズを低減させることができる。
【００６７】
次に、本発明の第３実施例に係るフィードフォワード増幅器を図面を参照して説明する。
図３には、本例のフィードフォワード増幅器の一部分の構成例として、第２の方向性結合器２１と、第２の遅延線２２と、複数の増幅素子２３ａ〜２３ｃから構成される補助増幅器２３と、フィルタ２４と、第３の方向性結合器２５を示してある。
【００６８】
ここで、本例のフィードフォワード増幅器の他の部分の構成は例えば上記第１実施例の図１に示したものと同様であり、本例のフィードフォワード増幅器にも上記第１実施例の場合と同様な入力端子や出力端子や第１の方向性結合器や主増幅器や第１の遅延線が備えられている。
【００６９】
本例のフィードフォワード増幅器では、補助増幅器２３が複数の増幅素子２３ａ〜２３ｃを組み合わせて構成されており、第２の方向性結合器２１から出力される歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタ２４がこれら複数の増幅素子２３ａ〜２３ｃの中（中段）に備えられている。なお、フィルタ２４としては、種々なフィルタが用いられてもよい。
このような本例の構成においても、上記第１実施例の場合と同様に、出力端子から出力される増幅信号に含まれる所定帯域外ノイズを低減させて改善することができる。
【００７０】
次に、本発明の第４実施例に係るフィードフォワード増幅器を図面を参照して説明する。
図４には、本例のフィードフォワード増幅器の一部分の構成例として、第２の方向性結合器３１と、第２の遅延線３２と、補助増幅器３３と、フィルタ３４と、第３の方向性結合器３５を示してある。
【００７１】
ここで、本例のフィードフォワード増幅器の他の部分の構成は例えば上記第１実施例の図１に示したものと同様であり、本例のフィードフォワード増幅器にも上記第１実施例の場合と同様な入力端子や出力端子や第１の方向性結合器や主増幅器や第１の遅延線が備えられている。
【００７２】
本例のフィードフォワード増幅器では、第２の方向性結合器３１から出力される歪み成分に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタ３４が補助増幅器３３の後段に備えられている。なお、フィルタ３４としては、種々なフィルタが用いられてもよい。
このような本例の構成においても、上記第１実施例の場合と同様に、出力端子から出力される増幅信号に含まれる所定帯域外ノイズを低減させて改善することができる。
【００７３】
ここで、上記第１実施例〜上記第４実施例では、信号を遅延させる手段として遅延線４、６、１４、１６、２２、３２を用いたが、例えば遅延フィルタなどの他の手段を用いることもできる。
一例として、上記図１に示した第２の遅延線６や上記図２に示した第２の遅延線１６や上記図３に示した第２の遅延線２２や上記図４に示した第２の遅延線３２の代わりに遅延フィルタを用いた構成により、所定帯域外のノイズ成分を更に低減させることが可能である。
【００７４】
具体例として、図５には、上記のような遅延フィルタとして用いることが可能な遅延フィルタの伝送特性の一例を示してあり、横軸は周波数を示しており、縦軸は当該遅延フィルタを通過する信号のレベル（電力）の特性（伝送特性）を示している。なお、横軸は左端の８００ＭＨｚ〜右端の３０００ＭＨｚ（＝３ＧＨｚ）を示しており、１マスが２２０ＭＨｚ（＝０．２２ＧＨｚ）を示している。また、縦軸は、１マスが２０ｄＢを示している。
【００７５】
同図に示した遅延フィルタの伝送特性では、Ｗ−ＣＤＭＡの送信帯域に対してＰＨＳ帯域では通過する信号を約２０ｄＢ減衰させることができ、この減衰量ＦＬ＝−２０ｄＢであるとする。
上記第１実施例〜上記第４実施例において、このような伝送特性を有した遅延フィルタを第１の経路▲１▼を構成する上記図１に示した第２の方向性結合器５と第３の方向性結合器９との間や或いは上記図２に示した第２の方向性結合器１５と第３の方向性結合器１９との間や或いは上記図３に示した第２の方向性結合器２１と第３の方向性結合器２５との間や或いは上記図４に示した第２の方向性結合器３１と第３の方向性結合器３５との間に備えて当該遅延フィルタにより主増幅器３、１３からの増幅信号をフィルタリングする構成とすると、例えば第１の経路▲１▼により出力端子１０、２０から出力される歪み成分ノイズの電力Ｐｎｏ１は式７で示される。
【００７６】
【数７】
0003662552.tif 000008
【００７７】
そして、上記式７及び上記式５から、上記のような遅延フィルタを備えたフィードフォワード増幅器の出力端子１０、２０から出力される所定帯域外ノイズの電力Ｐｎｏは式８で示される。
【００７８】
【数８】
0003662552.tif 000009
【００７９】
このように、第１の経路▲１▼を介して第２の方向性結合器５、１５、２１、３１から第３の方向性結合器９、１９、２５、３５へ出力される増幅信号に含まれる所定帯域外の成分を低減させるフィルタ（ここでは、遅延フィルタ）を当該第２の方向性結合器５、１５、２１、３１と当該第３の方向性結合器９、１９、２５、３５との間に挿入して備えた構成では、上記図５に示したような伝送特性を有するフィルタを例とすると、出力端子１０、２０から出力される信号に含まれる所定帯域外ノイズを上記第１実施例〜上記第４実施例の場合と比べて１０（＝−４４．６−（−５４．６））ｄＢ低減させることができる。
【００８０】
ここで、本発明に係るフィードフォワード増幅器の構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法や、このような方法を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
【００８１】
また、本発明に係るフィードフォワード増幅器において行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るフィードフォワード増幅器によると、増幅対象となる信号を分配し、一方の分配信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号と他方の分配信号とを結合することにより当該増幅信号に含まれる主増幅器で発生した歪み成分を検出し、検出した歪み成分を補助増幅器により増幅して当該増幅歪み成分と主増幅器からの増幅信号とを結合することにより当該増幅信号から当該増幅歪み成分に含まれる所定帯域内の成分を除去するに際して、補助増幅器の前段や中段や後段に備えられたフィルタにより前記検出した歪み成分から前記所定帯域外のノイズ成分を低減させるようにしたため、主増幅器からの増幅信号に含まれる前記所定帯域外のノイズの特性を従来と比べて改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係るフィードフォワード増幅器の構成例を示す図である。
【図２】  本発明の第２実施例に係るフィードフォワード増幅器の構成例を示す図である。
【図３】  本発明の第３実施例に係るフィードフォワード増幅器の構成例を示す図である。
【図４】  本発明の第４実施例に係るフィードフォワード増幅器の構成例を示す図である。
【図５】  遅延フィルタの伝送特性の一例を示す図である。
【図６】  従来例に係るフィードフォワード増幅器の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１、１１・・入力端子、
２、５、９、１２、１５、１９、２１、２５、３１、３５・・方向性結合器、
３、１３・・主増幅器、  ４、６、１４、１６、２２、３２・・遅延線、
７・・帯域通過フィルタ、  ８、１８、２３、３３・・補助増幅器、
１０、２０・・出力端子、  １７・・帯域制限フィルタ、
２３ａ〜２３ｃ・・増幅素子、  ２４、３４・・フィルタ、
【図１】
0003662552.tif 000010
【図２】
0003662552.tif 000011
【図３】
0003662552.tif 000012
【図４】
0003662552.tif 000013
【図５】
0003662552.tif 000014
【図６】
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