(57)【要約】【課題】  歪検出ループと歪除去ループを有したフィードフォワード歪補償増幅器で、立ち上げ時におけるスプリアスの発生を抑制する。【解決手段】  フィードフォワード歪補償増幅器の電源がオンとされたときに、起動制御手段１８が、パイロット信号の注入手段５、６の機能及び誤差増幅器１２を含む歪除去ループの機能を起動させ、ベクトル調整制御手段１８によりベクトル調整手段１０、１１によるベクトル調整の制御を実行して、レベル検出手段１５、２１により検出されたパイロット信号のレベルが所定の閾値以下或いは未満となったことに応じて、主増幅器４を含む歪検出ループの機能を起動させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号に含まれる歪信号を検出する歪検出ループと、前記検出された歪信号を誤差増幅器により増幅して当該増幅歪信号を前記増幅信号から除去する歪除去ループを有したフィードフォワード歪補償増幅器において、
前記歪検出ループにおける前記主増幅器の出力側にパイロット信号を注入する注入手段と、
前記歪除去ループから出力される信号に含まれる前記パイロット信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
前記歪除去ループにおける前記誤差増幅器に入力される歪信号をベクトル調整するベクトル調整手段と、
前記検出されたパイロット信号のレベルに基づいて前記ベクトル調整を制御するベクトル調整制御手段と、
当該フィードフォワード歪補償増幅器の電源がオンとされたときに、前記注入手段の機能及び前記誤差増幅器を含む前記歪除去ループの機能を起動させ、前記ベクトル調整の制御を実行して、前記検出されたパイロット信号のレベルが所定の閾値以下或いは未満となったことに応じて、前記主増幅器を含む前記歪検出ループの機能を起動させる起動制御手段と、
を備えた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、フィードフォワード（ＦＦ：Ｆｅｅｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ）方式により歪補償を行う機能を有した増幅器（フィードフォワード歪補償増幅器）に関し、特に、立ち上げ時におけるスプリアスの発生を抑制したフィードフォワード歪補償増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、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では、基地局装置と移動局装置との間で無線により信号を通信することや、このような信号を中継局装置により中継増幅することが行われる。
近年、移動体通信の発展と共に、基地局装置などにおいて、小型化、高出力化、高効率化が要求されている。基地局装置などでは、送信対象となるマルチキャリア信号を共通増幅する増幅器に、当該増幅器で発生する歪を例えばフィードフォワード方式により補償する機能を備え、これにより、増幅器の非線形性を補償して線形性を確保している。
【０００３】
このようなフィードフォワード歪補償増幅器では、増幅対象となる信号を主増幅器（メインアンプ）により増幅して当該増幅信号に含まれる歪信号を検出する歪検出ループ（第１ループ）と、当該歪信号を誤差増幅器（エラーアンプ）により増幅して当該増幅歪信号を前記増幅信号から除去する歪除去ループ（第２ループ）を有し、主増幅器により増幅した信号から当該主増幅器で発生した歪を除去することが行われる。また、歪検出ループでは主増幅器への入力信号にパイロット信号が注入され、歪除去ループからの出力信号（歪除去後の増幅信号）に含まれるパイロット信号のレベルが小さくなるように歪除去ループが制御される。
【０００４】
例えば、フィードフォワード歪補償増幅器の電源がオフである場合に、当該フィードフォワード歪補償増幅器に電源が印加されて当該フィードフォワード歪補償増幅器が立ち上げられるときには、主増幅器などの歪検出ループの機能と誤差増幅器などの歪除去ループの機能が同時に立ち上げられ、これにより、歪除去ループでは歪検出ループにおいて注入されたパイロット信号のレベルを小さくすることで、当該歪除去ループの動作を収束させる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２０５４５号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなフィードフォワード歪補償増幅器では、歪検出ループに備えられた主増幅器と歪除去ループに備えられた誤差増幅器が同時に立ち上げられてから、歪除去ループの動作が収束するまでの間は、精度よく歪補償を行うことができないため、歪検出ループに備えられた主増幅器で発生した歪がそのまま歪除去ループから出力されてしまい、これにより、スプリアスが発生してしまうといった問題があった。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、立ち上げ時におけるスプリアスの発生を抑制することができるフィードフォワード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】
【０００７】
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歪補償増幅器では、信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号に含まれる歪信号を検出する歪検出ループと、前記検出された歪信号を誤差増幅器により増幅して当該増幅歪信号を前記増幅信号から除去する歪除去ループを有し、次のような処理を行う。
すなわち、注入手段が、前記歪検出ループにおける前記主増幅器の出力側にパイロット信号を注入する。レベル検出手段が、前記歪除去ループから出力される信号に含まれる前記パイロット信号のレベルを検出する。ベクトル調整手段が、前記歪除去ループにおける前記誤差増幅器に入力される歪信号をベクトル調整する。ベクトル調整制御手段が、前記検出されたパイロット信号のレベルに基づいて、前記ベクトル調整を制御する。
そして、当該フィードフォワード歪補償増幅器の電源がオンとされたときには、起動制御手段が、前記注入手段の機能及び前記誤差増幅器を含む前記歪除去ループの機能を起動させ、前記ベクトル調整の制御を実行して、前記検出されたパイロット信号のレベルが所定の閾値以下或いは未満となったことに応じて、前記主増幅器を含む前記歪検出ループの機能を起動させる。
【０００８】
従って、フィードフォワード歪補償増幅器の電源がオンとされたときに、まず、パイロット信号を用いた制御処理及び歪除去ループによる歪除去処理を行うための処理部がオンとされて、歪除去ループによる歪除去処理の動作が安定化され、その後、歪検出ループによる歪検出処理を行うための処理部がオンとされて、歪検出ループ及び歪除去ループの全体による歪補償処理が行われるため、フィードフォワード歪補償増幅器の立ち上げ時におけるスプリアスの発生を抑制することができる。
【０００９】
ここで、レベルとしては、例えば、振幅や電力などの種々なレベルを用いることができる。
また、ベクトル調整としては、信号の位相を変化させることと、信号の振幅を変化させることの一方又は両方が行われる。
また、パイロット信号のレベルに関する閾値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、歪検出ループにおける主増幅器を動作させても歪除去ループから出力されるスプリアスが十分に抑えられる程度で歪除去ループの動作が安定化したことを判定することができるような値が用いられる。
また、所定の閾値以下或いは未満の条件としては、所定の閾値以下の条件が用いられてもよく、或いは、所定の閾値未満の条件が用いられてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明に係るフィードフォワード歪補償増幅器によると、信号を主増幅器により増幅して当該増幅信号に含まれる歪信号を検出する歪検出ループと、検出された歪信号を誤差増幅器により増幅して当該増幅歪信号を前記増幅信号から除去する歪除去ループを有し、当該フィードフォワード歪補償増幅器の電源がオンとされたときには、パイロット信号の注入機能及び誤差増幅器を含む歪除去ループの機能を起動させ、歪除去ループにおけるベクトル調整の制御を実行して、歪除去ループから出力されるパイロット信号のレベルが所定の閾値以下或いは未満となったことに応じて、主増幅器を含む歪検出ループの機能を起動させるようにしたため、フィードフォワード歪補償増幅器の立ち上げ時におけるスプリアスの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る実施例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歪補償増幅器の回路構成の一例を示してある。
本例のフィードフォワード歪補償増幅器は、カプラ１と、位相器２と、振幅器３と、主増幅器（メインアンプ）４と、パイロット信号発生部５と、カプラ６と、カプラ７と、カプラ８と、検波器９と、位相器１０と、振幅器１１と、誤差増幅器（エラーアンプ）１２と、カプラ１３と、歪吸収終端器１４と、カプラ１５と、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換器１６と、Ｄ／Ａ変換器１７と、制御部１８を備えている。
制御部１８は、パイロット信号検出部２１と、記憶部２２を有している。
【００１２】
ここで、カプラ１とカプラ７との間にあるループにより歪検出ループ（第１ループ）が構成されており、カプラ７とカプラ１３との間にあるループにより歪除去ループ（第２ループ）が構成されている。
概略的には、歪検出ループでは、図１に示されるａ点、ｃ点、ｅ点、ｇ点の順で信号が流れる無歪ルートと、ａ点、ｂ点、ｄ点、ｇ点の順で信号が流れる歪ルートとの伝達関数の符号を反転してｇ点で主増幅器４による増幅信号から歪成分（理想的には、歪成分のみ）を抽出し、ｆ点からは増幅信号を出力する。これを実現するために、歪検出ループでは、検波器９により検出される歪信号レベルが小さく（例えば、最小に）なるように、位相器２及び振幅器３を制御する。
また、歪除去ループでは、図１に示されるｇ点、ｉ点、ｊ点の順で信号が流れる歪増幅ルートと、ｆ点、ｈ点、ｊ点の順で信号が流れる増幅信号ルートとの伝達関数を反転してｊ点で増幅信号から歪成分を除去し、ｊ点からは歪が除去された増幅信号を出力する。これを実現するために、歪除去ループでは、パイロット信号検出部２１により検出されるパイロット信号レベルが小さく（例えば、最小に）なるように、位相器１０及び振幅器１１を制御する。
【００１３】
次に、本例のフィードフォワード歪補償増幅器により行われる動作の一例を示す。
増幅対象となるマルチキャリア信号などの信号がフィードフォワード歪補償増幅器の入力端に入力されて、カプラ１に入力される。
カプラ１は、例えば方向性結合器から構成されており、入力される信号を分配して、一方の分配信号を位相器２へ出力し、他方の分配信号をカプラ７へ出力する。
なお、前記他方の分配信号が通過する経路（図１に示されるｃ点とｅ点との間の経路）に、信号を遅延させる遅延線などの遅延回路が備えられてもよい。
位相器２及び振幅器３は、ベクトル調整を行う。
具体的には、位相器２は、例えば信号の位相を可変な変化量で変化させる可変位相器から構成されており、制御部１８により制御される位相変化量で、カプラ１から入力される信号の位相を変化させて振幅器３へ出力する。
振幅器３は、例えば信号の振幅を可変な変化量で変化させる可変減衰器或いは可変増幅器から構成されており、制御部１８により制御される振幅変化量で、位相器２から入力される信号の振幅を変化させて主増幅器４へ出力する。
【００１４】
主増幅器４は、振幅器３から入力される信号を増幅して、当該増幅信号をカプラ６へ出力する。主増幅器４から出力される増幅信号には、当該主増幅器４で発生した歪が含まれる。
パイロット信号発生部５は、所定の信号をパイロット信号として発生させて、当該パイロット信号をカプラ６へ出力する。パイロット信号としては、種々な信号が用いられてもよく、例えば、主増幅器４により増幅される信号の周波数に近い周波数の信号が用いられる。
カプラ６は、主増幅器４から入力される増幅信号と、パイロット信号発生部５から入力されるパイロット信号とを結合し、当該結合信号（パイロット信号が付加された増幅信号）をカプラ７へ出力する。
【００１５】
カプラ７は、例えば方向性結合器から構成されており、カプラ６から入力される増幅信号をカプラ１３へ出力するとともに、カプラ６から入力される増幅信号とカプラ１から入力される信号とを結合し、当該結合信号をカプラ８へ出力する。
なお、前記増幅信号が通過する経路（図１に示されるｆ点とｈ点との間の経路）に、信号を遅延させる遅延線などの遅延回路が備えられてもよい。
カプラ８は、カプラ７から入力される信号を位相器１０へ出力し、これに際して、当該信号の一部を取得して検波器９へ出力する。
検波器９は、カプラ８から入力される信号（歪信号）のレベルを検出し、当該検出結果（歪信号レベル）を制御部１８へ出力する。
【００１６】
位相器１０及び振幅器１１は、ベクトル調整を行う。
具体的には、位相器１０は、例えば信号の位相を可変な変化量で変化させる可変位相器から構成されており、制御部１８により制御される位相変化量で、カプラ８から入力される信号の位相を変化させて振幅器１１へ出力する。
振幅器１１は、例えば信号の振幅を可変な変化量で変化させる可変減衰器或いは可変増幅器から構成されており、制御部１８により制御される振幅変化量で、位相器１０から入力される信号の振幅を変化させて誤差増幅器１２へ出力する。
誤差増幅器１２は、振幅器１１から入力される信号を増幅して、当該増幅した信号（増幅歪信号）をカプラ１３へ出力する。
【００１７】
カプラ１３は、例えば方向性結合器から構成されており、カプラ７から入力される信号と誤差増幅器１２から入力される信号とを結合して、当該結合信号をカプラ１５へ出力する。
歪吸収終端器１４は、カプラ１３が有する２個の出力端のうちでカプラ１５が接続されていない方と接続されており、歪吸収終端する。
カプラ１５は、カプラ１３から入力される信号をフィードフォワード歪補償増幅器の出力端から出力し、これに際して、当該信号の一部を取得して制御部１８へ出力する。
制御部１８のパイロット信号検出部２１は、カプラ１５から入力される信号（歪除去後の増幅信号）に含まれるパイロット信号のレベルを検出する。
制御部１８の記憶部２２は、例えばデータを記憶するメモリから構成されており、本例では、制御部１８により各種の処理や制御を行うための各種の値を記憶する。
【００１８】
制御部１８は、検波器９から入力される歪信号レベルが小さく（例えば、最小に）なるように、歪検出ループにおける位相器２による位相変化及び振幅器３による振幅変化を制御する。これにより、カプラ７からカプラ８へ出力される信号が、主増幅器４で発生した歪の成分の信号或いはそれに近い信号へ制御される。
また、制御部１８は、パイロット信号検出部２１により検出されるパイロット信号レベルが小さく（例えば、最小に）なるように、歪除去ループにおける位相器１０による位相変化及び振幅器１１による振幅変化を制御する。これにより、カプラ１３からカプラ１５を介して出力される信号が、主増幅器４により増幅された信号から当該主増幅器４で発生した歪を除去した信号或いはそれに近い信号へ制御される。
【００１９】
また、制御部１８は、主増幅器４への電源供給を制御することや、主増幅器４のバイアス電圧を制御するための制御値をＤ／Ａ変換器１６へ出力することや、誤差増幅器１２への電源供給を制御することや、誤差増幅器１２のバイアス電圧を制御するための制御値をＤ／Ａ変換器１７へ出力することを行う。
Ｄ／Ａ変換器１６は、制御部１８から入力される制御値をデジタル値からアナログ値へ変換して主増幅器４のバイアス入力端へ出力する。この制御値により、主増幅器４のバイアスが制御される。
Ｄ／Ａ変換器１７は、制御部１８から入力される制御値をデジタル値からアナログ値へ変換して誤差増幅器１２のバイアス入力端へ出力する。この制御値により、誤差増幅器１２のバイアスが制御される。
【００２０】
次に、本例のフィードフォワード歪補償増幅器の電源がオフからオンへ切り替えられて当該フィードフォワード歪補償増幅器が立ち上げられるときの動作例を説明する。
本例では、主増幅器４を構成する増幅素子のうちで最終段の出力端にカプラ６を設けてあり、そこから、歪除去ループの動作を収束させるためのパイロット信号を注入する。このような構成では、主増幅器４の電源が印加されていないような状態においても、パイロット信号を注入することが可能である。
フィードフォワード歪補償増幅器の電源が印加される（オンにされる）と、第１に、パイロット信号発生部５などの歪制御回路の動作がオンにさせられ、第２に、誤差増幅器１２などの歪除去ループの動作がオンにさせられ、第３に、歪除去ループの動作が安定した時点で、主増幅器４などの歪検出ループの動作がオンにさせられる。
【００２１】
ここで、上記した第２に係る歪除去ループの動作では、パイロット信号発生部５から発信されるパイロット信号がカプラ７を介して歪除去ループに入力されてオンになっている誤差増幅器１２などにより処理され、パイロット信号検出部２１により検出されるパイロット信号のレベルに基づいて当該歪除去ループの動作を収束させて、当該歪除去ループ内における歪補償（歪除去）を完了させる。このような動作の収束は、制御部１８によりパイロット信号レベルが小さくなる（例えば、最小になる）ように位相器１０に設定する位相変化量及び振幅器１１に設定する振幅変化量を制御することにより、実現される。
【００２２】
図２には、本例のフィードフォワード歪補償増幅器における電源投入から通常の歪補償動作までの処理の手順の一例を示してある。
本例では、フィードフォワード歪補償増幅器の立ち上げ時におけるスプリアスの発生を抑制する。記憶部２２には、スプリアスとして許容されるレベルの限界値がスプリアス設定値として記憶されている。
本例のフィードフォワード歪補償増幅器では、電源が投入されてオンにされると（ステップＳ１）、制御部１８がパイロット信号発生部５をオンにして立ち上げて当該パイロット信号発生部５からパイロット信号を発信させ（ステップＳ２）、制御部１８が歪除去ループの誤差増幅器１２などをオンにして、歪除去ループにおける歪補償（歪除去）動作を実行させる（ステップＳ３）。
【００２３】
この歪除去動作においては、パイロット信号検出部２１により出力信号に含まれるパイロット信号のレベルを検出して（ステップＳ４）、当該検出したパイロット信号レベルがスプリアス設定値以上であるか否かを判定し（ステップＳ５）、パイロット信号レベルがスプリアス設定値以上である場合には、歪除去ループにおける歪補償動作などを繰り返して行う（ステップＳ３〜ステップＳ５）。
このようにして、パイロット信号レベルがスプリアス設定値未満となった場合には、或いは、最初からパイロット信号レベルがスプリアス設定値未満であった場合には、制御部１８が歪検出ループの主増幅器４などをオンにして、歪検出ループにおける歪補償（歪検出）動作を実行させ（ステップＳ６）、これにより、歪検出ループ及び歪除去ループによる通常の歪補償動作を実行する（ステップＳ７）。
【００２４】
ここで、歪検出ループに備えられた主増幅器４の動作状態を制御する手法や、歪除去ループに備えられた誤差増幅器１２の動作状態を制御する手法としては、種々な手法が用いられてもよい。
例えば、制御部１８が、増幅器（主増幅器４或いは誤差増幅器１２）への電源供給をしないことで当該増幅器の動作をオフとし、増幅器への電源供給をすることで当該増幅器の動作をオンとするような手法を用いることができる。また、例えば、制御部１８が、増幅器（主増幅器４或いは誤差増幅器１２）を構成するモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）や電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのバイアス電圧を抑えることで当該増幅器に電流がほとんど流れないようにしてオフ（或いは、オフに近い状態）とし、所定のバイアス電圧を印加することで当該増幅器をオンとするような手法を用いることができる。
【００２５】
また、例えば、制御部１８による制御により、増幅器（主増幅器４或いは誤差増幅器１２）に入力される信号を可変減衰器などで大きく減衰させることで当該増幅器による信号増幅の動作を実質的にオフとし、当該信号のレベルをそこまで減衰させずに適当なレベルに保持することで当該増幅器による信号増幅の動作を実質的にオンとするような手法を用いることができる。また、例えば、制御部１８による制御により、増幅器（主増幅器４或いは誤差増幅器１２）に入力される信号をスイッチなどにより遮断することで当該増幅器による信号増幅の動作を実質的にオフとし、当該信号をスイッチなどにより通過させることで当該増幅器による信号増幅の動作を実質的にオンとするような手法を用いることができる。
【００２６】
以上のように、本例のフィードフォワード歪補償増幅器では、信号を主増幅器４により増幅する歪検出ループと、歪検出ループに注入するパイロット信号を発生させるパイロット信号発生部５と、歪検出ループで発生した歪を除去する歪除去ループと、歪除去ループからの出力に含まれるパイロット信号を検出するパイロット信号検出部２１と、各処理部を制御する制御部１８を有し、増幅器の立ち上げ時には、制御部１８は、まず、パイロット信号発生部５と歪除去ループを立ち上げて、パイロット信号発生部５により発生したパイロット信号を出力側でパイロット信号検出部２１により検出した結果に基づいて歪除去ループによる歪補償動作を制御し、その後、歪除去ループにおける歪補償動作が収束したと判断したことに応じて、歪検出ループを起動させる。
【００２７】
従って、本例のフィードフォワード歪補償増幅器では、立ち上げ動作時において、歪検出ループの主増幅器４が起動される（立ち上げられる）前に、歪除去ループの誤差増幅器１２が起動されて、歪除去ループ内の動作が安定化され、これにより歪除去ループによる歪除去動作が精度よく確保された後に、歪検出ループの主増幅器４が起動されることにより、主増幅器４が起動されても、大きなスプリアスの発生が抑えられる。このように、立ち上げ時におけるスプリアスの発生を回避することができる。
【００２８】
なお、本例のフィードフォワード歪補償増幅器では、パイロット信号発生部５の機能やカプラ６の機能により注入手段が構成されており、カプラ１５の機能やパイロット信号検出部２１の機能によりレベル検出手段が構成されており、位相器１０の機能や振幅器１１の機能によりベクトル調整手段が構成されており、制御部１８の機能によりベクトル調整制御手段や起動制御手段が構成されている。
【００２９】
ここで、本発明に係るフィードフォワード歪補償増幅器などの構成としては、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。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステム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。
また、本発明に係るフィードフォワード歪補償増幅器など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（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）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（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−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当該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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例に係るフィードフォワード歪補償増幅器の構成例を示す図である。
【図２】フィードフォワード歪補償増幅器により行われる動作の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、６、７、８、１３、１５・・カプラ、  ２、１０・・位相器、  ３、１１・・振幅器、  ４・・主増幅器、  ５・・パイロット信号発生部、  ９・・検波器、  １２・・誤差増幅器、  １４・・歪吸収終端器、  １６、１７・・Ｄ／Ａ変換器、  １８・・制御部、  ２１・・パイロット信号検出部、  ２２・・記憶部、
【図１】
2006246321.tif 000003
【図２】
2006246321.tif 000004