(57)【要約】本発明は、ブロードバンド信号を送信するための電力増幅器であって、振幅歪および位相歪を生じさせる電力増幅器を使用する高周波（ＲＦ）送信装置において使用するための、群遅延プリコンペンセータ回路を提供する。一実施形態においては、群遅延プリコンペンセータ回路は、（１）電力増幅器の出力とＲＦ送信装置の入力の間に結合された、カーテシアン・フィードバック・ループ、および（２）カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって位相歪を補償する、カーテシアン・フィードバック・ループ内に位置する、群遅延補償ブロックを含む。群遅延を事前補償する方法、および前記プリコンペンセータまたは前記方法を組み込んだＲＦ送信装置も開示する。
2005532707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロードバンド信号を送信し前記ブロードバンド信号中に振幅と位相歪とを生じさせる電力増幅器を使用する高周波（ＲＦ）送信装置に使用するための群遅延プリコンペンセータ回路であって、
前記電力増幅器の出力と前記ＲＦ送信装置の入力との間に結合されたカーテシアン・フィードバック・ループと、
前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって前記位相歪を事前補償する、前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に位置する群遅延補償ブロックとを含む、群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項２】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのベースバンド部分の内部に位置する、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項３】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される復調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された複数のローパス・フィルタを含む、請求項２に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項４】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分の内部に位置する、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項５】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される変調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された帯域消去フィルタを含む、請求項４に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項６】
前記ブロードバンド信号が、ＲＦ信号の広帯域を表す、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項７】
前記ＲＦ信号の広帯域が、５ＧＨｚ周波数範囲にある、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項８】
ブロードバンド信号を送信し前記ブロードバンド信号中に振幅と位相歪とを生じさせる電力増幅器を使用する高周波（ＲＦ）送信装置に使用するための、群遅延を事前補償する方法であって、
前記電力増幅器の出力と前記ＲＦ送信装置の入力との間にカーテシアン・フィードバック・ループを結合する工程と、
前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に位置する群遅延補償ブロックを用いて、前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって前記位相歪を事前補償する工程とを含む方法。
【請求項９】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのベースバンド部分の内部に位置する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される復調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された、複数のローパス・フィルタを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分の内部に位置する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される変調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された帯域消去フィルタを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブロードバンド信号が、ＲＦ信号の広帯域を表す、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＲＦ信号の広帯域が、５ＧＨｚ周波数範囲にある、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
アンテナと、
前記アンテナを介してブロードバンド信号を送信するように構成された電力増幅器であって、前記ブロードバンド信号に振幅と位相歪とを生じさせる電力増幅器と、
群遅延プリコンペンセータ回路であって、
前記電力増幅器の出力と前記ＲＦ送信装置の入力との間に結合されたカーテシアン・フィードバック・ループと、
前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって前記位相歪を事前補償する、前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に位置する、群遅延補償ブロックとを含む群遅延プリコンペンセータ回路とを含む、高周波（ＲＦ）送信装置。
【請求項１６】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのベースバンド部分の内部に位置する、請求項１５に記載のＲＦ送信装置。
【請求項１７】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される復調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された複数のローパス・フィルタを含む、請求項１６に記載のＲＦ送信装置。
【請求項１８】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分の内部に位置する、請求項１５に記載のＲＦ送信装置。
【請求項１９】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される変調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された帯域消去フィルタを含む、請求項１８に記載のＲＦ送信装置。
【請求項２０】
前記ブロードバンド信号が、ＲＦ信号の広帯域を表す、請求項１５に記載のＲＦ送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には高周波送信装置（ＲＦｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）に関し、より具体的には、ブロードバンド信号を送信するのに電力増幅器を利用する、ＲＦ送信装置に使用するための群遅延プリコンペンセータ、位相を事前補償する方法、および群遅延プリコンペンセータまたは前記方法を組み込んだＲＦ送信装置を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、本願と共通に譲渡されて、参照により本明細書に組み入れた、２００１年１２月１２日出願のＢｕｓｋｉｎｇらの「Ｃａｒｔｅｓｉａｎ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｆｏｒ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｕ１０１−１１」という名称の米国特許仮出願第６０／３４１，７４１号に、基づくものである。
【０００３】
近年の高速電気通信の併合により、これらの電気通信システムで使用するために、ますます広い信号帯域幅が要求されている。しかしながら、所定の伝送周波数範囲、例えば５ＧＨｚ技術において利用可能なチャンネルの帯域幅を広げる試みがされているが、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号の例でわかるように、振幅および位相変調の複合使用は、実装が困難であることがわかった。より具体的には、伝送信号のスペクトル効率を、いわゆる線形変調方式で改良して送出することは、一般に、変調された信号を受信装置に送信するために電力増幅器によって増幅するときに、大きな歪（位相および振幅の両方）を生じることになる。このような歪は、特に、電力効率は良いが非線形性の電力増幅器を実装する送信装置において一般的である。その結果として、送信装置の効率とその線形性の間で所望のトレードオフを得るための線形化技法が開発された。
【０００４】
この問題を抑制するために開発されたより一般的な線形化技法に、カーテシアン・フィードバック線形化がある。この種の線形化においては、電力増幅器が望ましくない歪を変調出力信号中に生じさせた後に、カーテシアン・フィードバックが行われる。カーテシアン・フィードバックは、ベースバンド同相および直角位相入力信号を、電力増幅器からの復調された、歪を加えられたベースバンド同相および直角位相フィードバック信号と比較するために使用される。次いで、ループは「事前歪」を、電力増幅器の前に変調信号に生じさせ、その結果電力増幅器によって導入された歪がオフセットされて、所望の線形化を達成する。
【０００５】
不運にも、カーテシアン・フィードバック線形化は、一般に、狭帯域システムについてのみ有効であることがわかった。このようになるのは、ブロードバンドシステムは、その中に大きな帯域幅差を有するチャネルを実装するからである。電力増幅器が変調出力信号に生じさせる遅延または位相歪が大きいほど、所与の帯域幅に対応する、位相対周波数の曲線がより急峻になる。したがって、多重チャネル間で大きな帯域幅差が存在する、これはブロードバンドシステムでは通常、そうであるが、その場合にはカーテシアン・フィードバック・ループは、１つのチャネルに事前歪を与えるが、最初のチャネルと大きな帯域幅差を有する他のチャネルには事前歪を与えない。その結果、所定の電力増幅器帯域幅差に特徴の専用に設計された位相を有する電力増幅器には、通常、大きな振幅歪および位相歪が存在する周波数で発生することのある、ブロードバンド送信装置の回路ループにおける帯域内および帯域外周波数での発振を回避するのに必要な線形化を行う必要がある。しかしながら、そのような特殊な電力増幅器の複雑な設計と高い製造コストが原動力となって、製造業者はより良い解決策を模索した。したがって、当該技術に必要なことは、従来技術にある欠点を持たない、ブロードバンド通信システムに使用するためのＲＦ送信装置である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術の上記の欠点に対処するために、本発明は、ブロードバンド信号を送信するために電力増幅器を利用し、この電力増幅器が振幅および位相歪をブロードバンド信号に生じさせる、高周波（ＲＦ）送信装置に使用するための、群遅延プリコンペンセータ（ｇｒｏｕｐ  ｄｅｌａｙ  ｐｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態においては、群遅延プリコンペンセータは、電力増幅器の出力とＲＦ送信装置の入力との間に結合されたカーテシアン・フィードバック・ループを含む。さらに、群遅延プリコンペンセータは、カーテシアン・フィードバック・ループに反対の位相特性を生じさせ、それによって位相歪を事前補償する、カーテシアン・フィードバック・ループ内に位置する、１つまたは複数の群遅延補償ブロックを含む。
【０００８】
別の態様においては、本発明は、周波数に対する位相スロープ、または「群遅延」を事前補償する方法を提供する。一実施形態においては、この方法は、電力増幅器の出力とＲＦ送信装置の入力との間に、カーテシアン・フィードバック・ループを結合することを含む。この方法はまた、１つまたは複数の群遅延補償ブロックを備える、カーテシアン・フィードバック・ループ中に、反対の位相特性を生じさせ、それによって位相歪を事前補償することを含む。
【０００９】
さらに別の態様においては、本発明は、ＲＦ送信装置を提供する。一実施形態においては、このＲＦ送信装置は、アンテナおよび、このアンテナを介してブロードバンド信号を送信するように構成された電力増幅器を含み、この電力増幅器は、振幅および位相歪をブロードバンド信号中に生じさせる。ＲＦ送信装置は、電力増幅器の出力とＲＦ送信装置の入力との間に結合された、カーテシアン・フィードバック・ループを含み、このカーテシアン・フィードバック・ループは、１つまたは複数の群遅延プリコンペンセータを含む。各群遅延プリコンペンセータは、カーテシアン・フィードバック・ループ内に位置する、群遅延補償ブロックを含み、これが、カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって位相歪を事前補償する。
【００１０】
上記では、当業者が以下の本発明の詳細な説明をよりよく理解できるように、本発明の好ましい特徴および代替可能な特徴を概説した。本発明のクレームの主題を形成する、本発明のさらなる特徴を以下に記述する。当業者であれば、本発明と同じ目的を実行するために、その他の構造を設計または修正する基礎として、開示した概念および具体的な実施形態を容易に使用することができることを理解する筈である。また当業者であれば、そのような等価な構成は、本発明の趣旨と範囲から逸脱するものではないことを理解するべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明をより完全に理解するために、添付の図を合わせて、以下の詳細な説明を参照する。様々な特徴を、図面に縮小することはできないことを強調しておきたい。実際に、種々の特徴の寸法は、説明を分かりやすくするために、任意に拡大または縮小していることがある。さらに、いくつかの回路構成要素は、説明を分かりやすくするために図示していないことを強調しておく。次に、以下の記述を、添付の図面と合わせて説明する。
【００１２】
最初に図１を参照すると、カーテシアン・フィードバック・ループを利用し、かつ本発明の原理によって構築された、群遅延プリコンペンセータの一実施形態を有する、ＲＦ送信装置１００を図示してある。ＲＦ送信装置１００は、ディジタル／アナログ変換器出力またはその他の好適な装置からの、同相および直角位相入力信号Ｉ、Ｑを受け取る、第１および第２の誤り比較器１０５、１１０を含む。入力信号Ｉ、Ｑは、第１および第２の誤り比較器１０５、１１０によって、フィードバック同相または直角位相信号Ｉ’、Ｑ’（この性質については、以下に、より詳細に示す）と比較される。
【００１３】
誤り比較器１０５、１１０から発生する信号は、第１および第２の変調器ループ・フィルタ１１５、１２０に供給される。当業者であれば理解するように、この第１および第２の変調器ループ・フィルタ１１５、１２０は、所定のループ帯域幅周波数を超える信号成分を実質的に除去する。
【００１４】
フィルタリングの後に、信号は第１および第２の変調ミキサ１２５、１３０に供給される。このフィルタリングされた信号は、ローカル発振器１４５からのローカル発振器信号を用いて変調される。ローカル発振器信号は、移相器１３５によって位相偏移されて、以下に詳細を説明するように、固定ＲＦ遅延を補償する。位相整合コントローラ（ｐｈａｓｅ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１４０は、（主として電力増幅器１５０からの）ＲＦ経路内の固定ＲＦ遅延を検出し、移相器１３５に制御信号を送り、位相調整を実行する。変調ミキサ１２５、１３０は、フィルタリングされた信号にローカル発振器信号を乗じ、結果として得られる変調信号を、電力増幅器１５０に供給する。電力増幅器１５０は、この変調信号を増強して、アンテナ１５５を介して送信装置１００からの信号を送信する。
【００１５】
また、増強された出力信号は、送信装置１００のカーテシアン・フィードバック・ループの一部を形成する減衰器１６０に送り込まれる。減衰器１６０は、電力増幅器１５０のゲインを打ち消して、この信号が、電力増幅器１５０によって出力信号中に生じた任意の歪を事前補償するためのフィードバック信号として使用できるようにする。当業者であれば、電力効率の良い電力増幅器は、比較的大きな周波数依存歪を、それが増幅する信号中に生じさせる傾向があることを理解している。そのような歪の程度を軽減するために、減衰フィードバック信号が、本発明の原理に従って構築された群遅延補償ブロック１０２を有する、群遅延プリコンペンセータに、最終的に供給される。
【００１６】
しかしながら、図１に示す実施形態において、フィードバック信号は、信号を復調するために、最初に分割されて、第１および第２の復調ミキサ１６５、１７０に送り込まれる。従来式の慣行に従って、ローカル発振器１４５は、復調ミキサ１６５、１７０が、フィードバック同相および直角位相信号Ｉ’、Ｑ’を、出力／フィードバック信号から取り出すことができるように、基準ローカル発振器信号を供給する。次いで、フィードバック同相および直角位相信号Ｉ’、Ｑ’は、第１および第２の復調器ローパス・フィルタ１７５、１８０によって、この実施形態に含まれる、群遅延補償ブロック１０２中に供給される。この実施形態に示すように、群遅延補償ブロック１０２は、復調されたフィードバック信号をフィルタリングするための、フィードバック・ループのベースバンド部分（すなわち、信号復調の後）に位置している。別の有利な実施形態においては、群遅延補償ブロック１０２には、復調ローパス・フィルタ１７５、１８０ではなく、第１および第２の変調ループ・フィルタ１１５、１２０を含めることができる。このような実施形態においては、群遅延補償ブロックは、送信装置１００内のフィードバック経路よりも、前向き経路に位置するであろう。その他の有利な実施形態においては、群遅延補償ブロックは、フィードバック経路、前向き経路、およびＲＦセクションの組み合わせで配置することができる。勿論のこと、本発明は、いずれの特定の実施形態にも限定はされない。
【００１７】
図示した実施形態において、群遅延補償ブロック１０２内の復調ローパス・フィルタ１７５、１８０は、望ましくない周波数における望ましくない範囲のベースバンド歪信号をフィルタ分離する。フィードバック信号の望ましくない周波数をフィルタリング除去することによって、ブロードバンド（またはワイドバンド）伝送スペクトルにおいても、カーテシアン・フィードバック・ループを有し、本発明の原理を組み込んだＲＦ送信装置を、位相歪の事前補償に使用することができる。本明細書における使用では、用語「ブロードバンド」（または「ワイドバンド」）は、数ＭＨｚを超える帯域幅を有すると定義される。そのようなブロードバンド伝送方式としては、本発明はそれに限定はされないが、一般的には２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、および１０ＧＨｚ技術がある。
【００１８】
次いで、フィードバック同相および直角位相信号Ｉ’、Ｑ’が、誤り比較器１０５、１１０に供給されて、上述した入力デバイスから送信装置１００に供給される、入力同相および直角位相信号Ｉ、Ｑと比較される。このような比較によって得られる増幅された誤りによって、最終的には電力増幅器１５０に到達する変調された信号に「事前歪を与える」ことができる。
【００１９】
有利には、本発明によって構築された送信装置１００は、カーテシアン・フィードバックをブロードバンド同送（ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）に利用することを可能にする。当業者であれば、本発明の紹介以前には、カーテシアン・フィードバックは、ＲＦ送信装置における歪を直線化するのに好んで使用される方法であり、一般に狭帯域ＲＦ送信装置のみに利用可能であったことを理解している。これは主として、従来式カーテシアン・フィードバック・ループが、その中のチャネル間に大きな帯域幅差がある、ブロードバンド周波数範囲にわたって生じる位相歪を「事前補償」することができないことによるものであった。したがって、従来式カーテシアン・フィードバック・ループは、ブロードバンド応用においては不安定となる。
【００２０】
しかしながら、本発明の群遅延補償ブロック１０２は、そのような事前補償を提供し、その結果、カーテシアン・フィードバックを、ブロードバンドＲＦ送信装置に利用することができる。より具体的には、ブロードバンド伝送には、大きい（すなわち「広い」）範囲の帯域幅が使用されるが、歪の生成する周波数範囲は、元の信号帯域幅よりもはるかに広い。この歪を補正するには、このはるかに広い周波数範囲の所定の部分（例えば、元の信号帯域幅の３または４倍）だけを必要とすることが多い。その結果として、応用可能なブロードバンドスペクトラム内の、主としてこの「必要な」帯域幅範囲において、ローパス・フィルタ１７５、１８０の調整を、入力同相および直角位相信号Ｉ、Ｑとフィードバック同相および直角位相信号Ｉ’、Ｑ’の比較が、電力増幅器１５０によって生じる歪を補正するのに十分な、送出信号の事前補償をもたらすように行うことができる。
【００２１】
したがって、本発明によれば、本発明のカーテシアン・フィードバック・ループを有するブロードバンド送信装置によって提供される群遅延事前補償は、特に重要な帯域幅範囲において、歪がはるかに少ないだけでなく、それがある場合にではあるが、より重要なことは、先行技術で得られたブロードバンド出力信号よりもより安定性があることである。結果として、本発明の群遅延補償ブロック１０２は、前向き経路、フィードバック経路、送信装置のＲＦセクション、またはそれらの任意の組み合わせにおいて提供されるかどうかにかかわらず、カーテシアン・フィードバックの便益を、一般に先行技術に見られる欠点を伴うことなく、ブロードバンド通信システムに対してもたらすことができる。
【００２２】
（図１に示すような）フィードバック経路における群遅延補償は、仮想ゼロ（ｐｈａｎｔｏｍ  ｚｅｒｏ）および関連するポールを備える、ローパス・フィルタ（例えば、復調器ローパス・フィルタ１７５、１８０）を使用して実現することができる。最初のゼロは、位相余裕を増大させるために、ループのゲインのゼロ交差周波数に接近している。関連するポールは、問題とする周波数帯内での性能に影響を与えないように、ゼロから十分に離してある。ローパス・フィルタの１つのゼロポール対が、望むよりも大きい位相余裕をもたらすのに十分でない場合には、より多くのゼロポール対を導入することができる。しかしながら、これは、多すぎるゼロポール対が使用されるときには、実装によって限定される可能性がある。結果として、本明細書に記載する原理による群遅延補償を、通常はカーテシアン・フィードバックを使用できないシステムにおいて、利用することによって、カーテシアン・フィードバックが可能になるだけでなく、本発明の群遅延補償は、カーテシアン・フィードバック可能な送信装置に得られる位相余裕よりも、さらに良好な位相余裕をもたらす。しかしながら、関連するポールがゼロから遠く離れて保持される限り、所望の帯域幅内で、ループ・ゲインが影響を受けることがない。本発明による群遅延補償を、フィードバック経路に使用する利点は、ローパス・フィルタ内のゼロが仮想であること、例えば、それらは前向き信号に影響を与えないことである。したがって、ゼロの位置を、自由に選択することができる。
【００２３】
前向きにおける群遅延補償は、簡単に上述したように、ローパス・フィルタ（例えば、ループ・フィルタ１１５、１２０）を使用して、信号変調の前に実現することができる。前向き経路への本発明の実装は、実ゼロ（ｒｅａｌ  ｚｅｒｏ）およびその関連するポールを使用して、同様に達成することができる。便宜な実施形態において、これらのゼロポール対は、ループ・フィルタ１１５、１２０と共に実装される。しかしながら、前向き経路のゼロは、閉ループの伝達関数を変化させるので、これらのゼロの位置は、注意深く選択しなくてはならない。ほとんどの無線応用に対して、幸運なことに、発振または雑音のピークは、通常は、信号周波数よりもはるかに高い、ループ・ゲインのゼロ交差周波数の近くで発生する。したがって、前向き経路におけるゼロの導入は、帯域内信号の性能には影響を与えない。前向き経路のゼロの利点は、帯域内信号に影響を与えないだけでなく、帯域外雑音ピーク発生を大幅に抑制することである。
【００２４】
次に図２を見ると、本発明の原理によって構築された、群遅延プリコンペンセータの代替実施形態を有する、ＲＦ送信装置２００を示してある。図１の送信装置１００と同様に、この実施形態における送信装置２００は、送信装置２００から送信するための事前補償変調信号を生成するために、第１および第２の誤り比較器２０５、２１０、第１および第２の変調器ループ・フィルタ２１５、２２０、および第１および第２の変調ミキサ２２５、２３０を含む。信号変調に使用するローカル発振器信号は、移相器２３５、位相整合コントローラ２４０、およびローカル発振器２４５によって、生成、供給される。以前と同様に、当業者であれば、ローカル発振器信号を生成するために使用する効用性要素を理解するので、記述はこれ以上詳細には行わない。
【００２５】
変調信号は、電力増幅器２５０で増強されて、アンテナ２５５を介して送信される。さらに、出力信号は、カーテシアン・フィードバック・ループの一部として減衰器２６０にも供給される。減衰器２６０が、信号から先に導入されたゲインを除去した後に、残りのフィードバック信号は、群遅延補償ブロック２０２に供給されて、電力増幅器２５０が変調出力信号中に生じさせるすべての位相歪を補償する。フィードバック信号を、第１および第２の復調ミキサ２６５、２７０に供給する前に、フィードバック信号は、本発明のこの実施形態においてはフィルタ２７５で構成されている、群遅延補償ブロック２０２に最初に供給される。
【００２６】
図示した実施形態においては、フィルタ２７５は、ＲＦフィルタであり、カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分、例えばフィードバック信号復調の前に位置している。さらに、有利な一実施形態においては、ＲＦフィルタ２７５は、その後ではあるが、減衰器２６０に結合される。しかしながら、代替実施形態においては、減衰器２６０の代わりにフィルタ２７５を利用することができる。そのような実施形態においては、ＲＦフィルタは、好ましくはＲＦ帯域消去フィルタであり、減衰値は、電力増幅器２５０のゲイン変化、チャネル周波数、および減衰負荷変化を追跡するように調整する必要がある。フィードバック・ループのＲＦ部分における、群遅延補償ブロック２０２の調整は、抵抗器／キャパシタ・バンクを使用することによって様々な方法で達成することが可能であり、これについてのより詳細を、図４〜８を参照して述べる。
【００２７】
さらに、図示した実施形態におけるのと同様に、ＲＦフィルタ２７５は、位相対周波数の正の勾配を有する。勿論のこと、その他のタイプのフィルタを使用することも可能であり、当業者であれば、カーテシアン・フィードバック・ループ中で様々なフィルタを使用することに関する利点および不利点を理解するであろう。群遅延補償ブロック２０２（図示した実施形態においては、ＲＦフィルタ２７５）を減衰器２６０と共に使用するか、またはその代わりに使用するかにかかわらず、カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分での群遅延補償は、ブロードバンド同送に対して、図１に関して述べたのと同程度の便益をもたらす。
【００２８】
図３を参照すると、ＲＦ位相歪またはＲＦ群遅延とともに、本明細書で開示する発明による位相事前補償が、ベースバンド信号の位相余裕に与える影響をグラフ表示してある。図３は、送信信号のＲＦ位相の変化を、電力増幅器位相歪および群遅延補償ブロック事前補償の調整とともに図示している。この目的で、最初に、図３を理解するためのパラメータを記載する。
【００２９】
図３を参照して、本発明が提供する事前補償を簡単に理解するために、最初に、帯域幅Ｂ１を有するＲＦ周波数における信号は、直接ベースバンドに変換されると仮定する。この仮定は、議論を簡単かつ分かりやすくするためであり、本発明は直接変換システムだけに限定されないことを理解すべきである。第２に、固定ＲＦ遅延または周波数ｆ０における位相φ０は、移相器によって補償されると仮定する。図３を見れば、当業者であれば、ＲＦ位相特性１を有する電力増幅器は、ＲＦ位相特性２を有する電力増幅器よりも、多くの位相余裕を生じることを理解するであろう。その結果、ＲＦ位相特性１を有する電力増幅器は、より安定である。さらに、送信装置内の電力増幅器は、位相特性２を有する出力信号を生成すると仮定する。さらに、上述した本発明の実施形態と同様に、電力増幅器の出力は、カーテシアン・フィードバック・ループにおいて、ベースバンド・フィードバック信号（例えば、Ｉ’、Ｑ’）に復調して戻される。最後に、説明をさらに簡単にするために、復調器およびその他のベースバンド・ブロックによって導入されるすべての位相歪は無視されると、さらに仮定する。したがって、フィードバック信号復調の直後のベースバンドに、同一の位相特性が存在する。この点は、図３の下中央部に示す、位相軸とベースバンド周波数軸の交差点に示してある。
【００３０】
これらのパラメータおよび仮定を念頭において、本発明による事前補償が、カーテシアン・フィードバック・ループ・ゲインに与える影響に注意を向ける。カーテシアン・フィードバック・ループ・ゲインは、位相余裕ＰＭ２を有し、これは送信装置システム全体を安定化させるのには十分ではない。しかしながら、本明細書に記載する原理による群遅延補償ブロックを、カーテシアン・フィードバック・ループのベースバンドまたはＲＦ部分のいずれかで使用することによって、反対の位相特性（位相特性３）が生成されて、電力増幅器が生成する位相歪または群遅延の補償が提供される。事前補償を導入した後に、ループ・ゲインの最終位相カーブは、位相特性４に変化し、位相余裕ＰＭ３が得られる。図３の波形とともに示すように、カーテシアン・フィードバック・ループ・ゲインの位相余裕は、本発明による群遅延補償を利用することによって、大幅に増大させることができる。さらに、図のように、最初の帯域幅Ｂ１から第２の帯域幅Ｂ２へのループ・ゲインの位相ずれは変動が少ない。その結果として、従来式電力増幅器によって通常、生じる位相歪または群遅延は、特に大きな帯域幅の両端では、カーテシアン・フィードバック・ループをブロードバンド伝送方式に実装することによって、本発明の群遅延プリコンペンセータによって、連続的かつ動的に補償することができる。このような動的補償を用いることによって、ブロードバンド伝送スペクトル内の大きな帯域幅チャネルの両端での、位相歪または群遅延は低減、あるいは消去される。
【００３１】
次に図４を参照すると、本発明の原理によるカーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分に、ＲＦ帯域消去フィルタ４００の一実施形態を実装することの効果を示してある。この帯域消去フィルタ４００は、一連のＬＣタンクを使用して、図３に示す位相特性３と類似の位相特性を達成する。しかしながら、帯域消去減衰は、減衰器の値である。これは、本発明のベースバンド部分への実装とは、上述のように、本発明の回路に使用する帯域消去フィルタは、全ＲＦ周波数帯域、およびプロセススプレッド（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｓｐｒｅａｄ）、温度、その他によって生ずる周波数ずれを範囲に含めるために、広帯域特性を持たなくてはならない点において異なっている。これは、図４に示すフィルタ４００のような、従来型帯域消去フィルタに、本発明によるカーテシアン・フィードバック回路を実装することの欠点である。これとは逆に、本発明の群遅延補償器を、ＲＦ部分に実装する利点は、群遅延補償に対する追加の構成単位を必要としないことである。より具体的には、減衰器（例えば帯域消去フィルタ）自体も、群遅延補償器である。
【００３２】
これの改良の１つは、図５に示すように、比較的狭帯域幅の帯域消去フィルタを設計して、本発明のＲＦ群遅延ブロックのＲＦ中央周波数を追跡することである。しかしながら、本発明が提供する群遅延補償の全利点を生かすためには、そのようなフィルタの帯域幅は、ループ・ゲインのゼロｄＢ周波数（十分な位相余裕のため）および１８０°位相周波数（十分なループ・ゲイン余裕のため）を範囲に含めるのに、十分広くしなくてはならない。したがって、そのような帯域消去フィルタによる、ＲＦ中央周波数（または、チャネル周波数）の追跡は、専用に設計されたフィルタ内の複数のキャパシタを切り替えることによって実現することができる。キャパシタを次々に切り替えた後に、タンクの品質係数（ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）を変更することができる。その結果、例示的な実施形態においては、同一の減衰を維持するために抵抗器の切り替えも行われる。図６は、図５に示す望ましいＲＦチャネル周波数追跡および減衰調整を提供することのできる、複数のキャパシタと抵抗器を有する、狭帯域の帯域消去フィルタ６００の一実施形態を示す。
【００３３】
代替案として、多くの用途において、通常、回路に存在する電力増幅器のゲイン変化を追跡するように、減衰値を調整することもできる。カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分に、群遅延補償ブロックを実装するときには、これは、図６に示す抵抗器バンクを使用して達成することができる。そのような実施形態においては、キャパシタ・バンクは固定して、様々な品質係数に対して抵抗器だけを切り替えることになる。その結果は、図５に示す調整可能減衰である。帯域消去フィルタにおける、このタイプの調整の欠点は、群遅延補償が、一般に、減衰と共に変化し、通常、回路構成要素のさらなる調整を必要とすることである。
【００３４】
図７を参照すると、カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分に使用するための、帯域消去フィルタ７００の代替実施形態を示してある。フィルタ７００は、高Ｑ帯域抑制フィルタ（ｈｉｇｈ−Ｑ  ｂａｎｄ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ）を提供するブリッジＴ型回路網（ｂｒｉｄｇｅｄ−Ｔ  ｎｅｔｗｏｒｋ）である。当業者であれば、フィルタ７００の基本構造は、図６に示すフィルタ構造と類似していることを理解するであろう。調整のためには、２つのキャパシタＣ１、Ｃ２および１つの抵抗器Ｒを、スイッチ構成要素バンク内に設ける。さらに別の代替実施形態においては、連続可変構成要素を有する変更形態には、キャパシタＣ１、Ｃ２の代わりにバラクターを、抵抗器Ｒの代わりに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含めることができる。
【００３５】
図７のフィルタ７００の機能は、上述のものとはわずかに異なる。より具体的には、以下の式（２）を使用して計算される、Ｒ＝Ｒｉｎｆの場合に、出力における入力信号の取り消しを達成することができる。出力周波数ｆ０において、出力信号がゼロであると仮定すると、これはｆ０において、無限の減衰があることを意味する。Ｒ＞Ｒｉｎｆの場合には、有限の減衰を有する不完全ノッチ・フィルタリング（ｎｏｔｃｈ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）作用がある。出力電圧と入力電圧との極座標プロットＵｏｕｔ／Ｕｉｎを、図７に示す帯域消去フィルタ７００（入力における電源、開放出力を仮定）に対して、図８に示してある。このような実施形態においては、フィルタ７００の位相特性は、ｆ＝ｆ０となる点の近傍の軌跡（ｌｏｃｕｓ）においては、図８に示すように、周波数に対して位相の増加する周波数領域を含む。Ｒを変化させることによって、減衰とＱの両方を変化させることができる。インダクタＬの品質係数ＱＬを次のように仮定する。
【００３６】
ＱＬ＝Ｒｐ／Ｗ０Ｌ      （１）
ここで、ＲｐはＬＣブランチの非励振抵抗である。したがって、無限の減衰が、
Ｒｉｎｆ＝Ｗ０ＬＱＬ／４＝Ｗ０Ｌ（Ｒｐ／Ｗ０Ｌ）／４＝Ｒｐ／４      （２）
において得られ、ここでＷ０＝２ｐｆ０である。Ｒ＞Ｒｉｎｆに選択すると、所望の応答が得られる。
【００３７】
有限の電源および負荷インピーダンスが存在するときに、有用な特性は存続する。この実装においては、すべての構成要素における寄生要素は、所望の位相応答を得るための必要な値Ｒを変化させるので、それらを考慮に入れなくてはならない。さらに、回路用途によって要求される場合には、回路網をカスケード接続することができる。
【００３８】
本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の最も広い形態での趣旨と範囲から逸脱することなく、これらは様々な変更形態、代替形態、および修正形態を形成することが可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】カーテシアン・フィードバック・ループを利用するとともに、本発明の原理に従って構築された群遅延プリコンペンセータの一実施形態を有するＲＦ送信装置を示す図である。
【図２】本発明の原理に従って構築された群遅延プリコンペンセータの代替実施形態を有する、ＲＦ送信装置を示す図である。
【図３】ＲＦ位相歪、および本発明による位相プリコンペンセーションが、ベースバンド信号の位相余裕に与える影響のグラフ表現を示す図である。
【図４】本発明の原理によるカーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分におけるＲＦ帯域消去フィルタの一実施形態を実施する効果を示す図である。
【図５】本発明に従って構築された狭帯域の幅帯域消去フィルタによって得られる、ＲＦチャネル追跡および減衰調整機能を示す図である。
【図６】図５に示す望ましいＲＦチャネル周波数追跡および減衰調整を提供することのできる、複数のキャパシタおよび抵抗器を有する狭帯域の帯域消去フィルタを示す図である。
【図７】本発明によるカーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分に使用するための、帯域消去フィルタの代替実施形態を示す図である。
【図８】図７に示す帯域消去フィルタに対する、出力電圧対入力電圧の極座標プロットを示す図である。
【図１】
2005532707.tif 000003
【図２】
2005532707.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月31日(2005.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロードバンド信号を送信し前記ブロードバンド信号中に振幅と位相歪とを生じさせる電力増幅器を使用する高周波（ＲＦ）送信装置に使用するための群遅延プリコンペンセータ回路であって、
前記電力増幅器の出力と前記ＲＦ送信装置の入力との間に結合されたカーテシアン・フィードバック・ループと、
前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって前記位相歪を事前補償する、前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に位置する群遅延補償ブロックとを含む、群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項２】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのベースバンド部分の内部に位置する、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項３】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される復調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された複数のローパス・フィルタを含む、請求項２に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項４】
前記群遅延補償ブロックが、前記カーテシアン・フィードバック・ループのＲＦ部分の内部に位置する、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項５】
前記群遅延補償ブロックが、前記ブロードバンド信号から取り出される変調フィードバック信号をフィルタリングするように構成された帯域消去フィルタを含む、請求項４に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項６】
前記ブロードバンド信号が、ＲＦ信号の広帯域を表す、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項７】
前記ＲＦ信号の広帯域が、５ＧＨｚ周波数範囲にある、請求項１に記載の群遅延プリコンペンセータ回路。
【請求項８】
ブロードバンド信号を送信し前記ブロードバンド信号中に振幅と位相歪とを生じさせる電力増幅器を使用する高周波（ＲＦ）送信装置に使用するための、群遅延を事前補償する方法であって、
前記電力増幅器の出力と前記ＲＦ送信装置の入力との間にカーテシアン・フィードバック・ループを結合する工程と、
前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に位置する群遅延補償ブロックを用いて、前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって前記位相歪を事前補償する工程とを含む方法。
【請求項９】
アンテナと、
前記アンテナを介してブロードバンド信号を送信するように構成された電力増幅器であって、前記ブロードバンド信号に振幅と位相歪とを生じさせる電力増幅器と、
群遅延プリコンペンセータ回路であって、
前記電力増幅器の出力と前記ＲＦ送信装置の入力との間に結合されたカーテシアン・フィードバック・ループと、
前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に反対の位相特性を生じさせ、それによって前記位相歪を事前補償する、前記カーテシアン・フィードバック・ループ中に位置する、群遅延補償ブロックとを含む群遅延プリコンペンセータ回路とを含む、高周波（ＲＦ）送信装置。
【請求項１０】
前記ブロードバンド信号が、ＲＦ信号の広帯域を表す、請求項９に記載のＲＦ送信装置。
【国際調査報告】
2005532707.tif 000011
2005532707.tif 000012
2005532707.tif 000013