(57)【要約】【課題】  等電力２波の信号を用いてリニアライザを調整し、マルチキャリアの信号に対する非線形の影響を従来と比べて低減できる電力増幅器の調整方法および調整システムを提供することを目的とする。【解決手段】  電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器の調整方法であって、信号発生器により生成された２つの信号を電力増幅器に入力し、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定し、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整する。【選択図】    図１
2019153904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器の調整方法であって、
信号発生器により生成された２つの信号を前記電力増幅器に入力し、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定し、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、
前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整する
ことを特徴とする電力増幅器の調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅器の調整方法において、
前記リニアライザを調整する処理は、前記複数の信号における２つの信号の組み合わせによる前記第１相互変調歪のうち、前記第１相互変調歪の次数が低いほど前記第１相互変調歪の電力が小さくなるように、前記リニアライザを調整することを特徴とする電力増幅器の調整方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力増幅器の調整方法において、
前記２つの信号を前記電力増幅器に入力する処理は、前記電力増幅器が増幅する前記複数の信号の数に応じて、前記信号発生器が生成する前記２つの信号の電力を調整することを特徴とする電力増幅器の調整方法。
【請求項４】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器を調整する調整システムであって、
２つの信号を生成する信号発生器と、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、
を備えることを特徴とする調整システム。
【請求項５】
請求項４に記載の調整システムにおいて、
前記制御部は、前記複数の信号における２つの信号の組み合わせによる前記第１相互変調歪のうち、前記第１相互変調歪の次数が低いほど前記第１相互変調歪の電力が小さくなるように、前記リニアライザを調整することを特徴とする調整システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の調整システムにおいて、
前記制御部は、前記電力増幅器が増幅する前記複数の信号の数に応じて、前記信号発生器が生成する前記２つの信号の電力を調整することを特徴とする調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアライザを有する電力増幅器の調整方法および調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信は、広範なサービスエリアをカバーでき、災害に強いという特徴を有する。このため、衛星通信は、地上回線の使用が困難な洋上やデジタルディバイド地域、災害時等における通信環境の構築に広く利用されている。しかしながら、衛星通信は、３６０００ｋｍ上空の静止軌道上の通信衛星を中継するため、伝搬損失が非常に大きく、基地局の通信性能の向上が求められる。特に、点在する各ユーザのＶＳＡＴ（Very Small Aperture Terminal）等の通信端末からのデータを集約する基地局においては、扱う通信容量が大きいため、大きな送信電力が求められる。
【０００３】
また、基地局は、１つの電力増幅器を用いてデータを含む複数の信号を増幅し、送信電力を大きくする場合、電力増幅器の非線形性の影響により相互変調歪（ＩＭ: Intermodulation）が発生する。
【０００４】
非線形の影響を小さくするには、例えば、電力増幅器の出力を絞る、すなわちバックオフさせることで、電力増幅器の線形領域で運用する方法がある。しかしながら、非線形の影響を許容範囲内に抑えるためのバックオフが、例えば６ｄＢとする場合、基地局が有する電力増幅器の飽和出力は、運用出力の４倍（６ｄＢ）必要となる。この電力増幅器の運用出力の増大は、消費電力の増大、開発費や製品費等のコストアップの要因となる。
【０００５】
そこで、非線形の影響を低減（線形化）し、より小さなバックオフで所定の歪特性を満足させるリニアライザを有した電力増幅器の技術が提案されている（非特許文献１参照）。そして、非線形を低減する方法には、補償対象となる主増幅器の相互変調歪を検出するひずみ検出回路と、検出した相互変調歪を補助増幅器で増幅した後、主増幅器の出力に等振幅逆相で注入するひずみ除去回路とを用いて、相互変調歪を除去するフィードフォワードがある。また、非線形を低減する別の方法には、電力増幅器の逆特性を有するプリディストータを電力増幅器の前に配置することで相互変調歪を除去するプリディストーションがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“電力増幅器の線形化技術”，電子情報通信学会「知識ベース」，４群−１編−１０章−４，2010年11月（http://www.ieice-hbkb.org/portal/）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来では、等電力２波の無変調波をリニアライザに入力し、３次以上の奇数の次数全ての相互変調歪の電力総和が所定のレベル以下、もしくは３次の相互変調歪（ＩＭ３）や５次の相互変調歪（ＩＭ５）等の各々の歪の電力が所定のレベル以下となるように、リニアライザを調整する。例えば、フィードフォワードの場合には、ひずみ検出回路およびひずみ除去回路における減衰量および位相量と、補助増幅器の増幅率とを調整することで、リニアライザを調整する。
【０００８】
しかしながら、衛星通信に用いる電力増幅器は、１０波や１５波等のマルチキャリアの信号を増幅するため、等電力２波によるリニアライザの調整では、マルチキャリアの信号に対してリニアライザが最適に調整されているか否か不明である。
【０００９】
このため、出荷時等にリニアライザを最適な状態に調整するには、運用時に使用するマルチキャリアの信号を発生する信号発生器を用いる必要がある。しかしながら、マルチキャリアの信号の信号発生器は、等電力２波を発生する信号発生器と比べて高価である。また、マルチキャリアの信号生成のための信号発生器の設定に多大な稼働およびコスト等が発生し、生成する信号の帯域が広がるに従い設定のための稼働およびコスト等が増大するという問題がある。また、リニアライザに入力するマルチキャリアの信号の諸元が異なる場合、信号発生器の設定を見直しが発生するため、非線形の影響の評価時間が増大してしまう。
【００１０】
本発明は、等電力２波の信号を用いてリニアライザを調整し、マルチキャリアの信号に対する非線形の影響を従来と比べて低減できる電力増幅器の調整方法および調整システム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】
【００１１】
第１の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器の調整方法であって、信号発生器により生成された２つの信号を電力増幅器に入力し、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定し、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、リニアライザを調整する処理は、複数の信号における２つの信号の組み合わせによる第１相互変調歪のうち、第１相互変調歪の次数が低いほど第１相互変調歪の電力を小さくなるように、リニアライザを調整することを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、２つの信号を電力増幅器に入力する処理は、電力増幅器が増幅する複数の信号の数に応じて、信号発生器が生成する２つの信号の電力を調整することを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器を調整する調整システムであって、２つの信号を生成する信号発生器と、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明において、制御部は、複数の信号における２つの信号の組み合わせによる第１相互変調歪のうち、第１相互変調歪の次数が低いほど第１相互変調歪の電力を小さくなるように、リニアライザを調整することを特徴とする。
【００１６】
第６の発明は、第４の発明または第５の発明において、制御部は、電力増幅器が増幅する複数の信号の数に応じて、信号発生器が生成する２つの信号の電力を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、等電力２波の信号を用いてリニアライザを調整し、マルチキャリアの信号に対する非線形の影響を従来と比べて低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】調整システムの一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示した電力増幅器が信号発生器により受信した等電力２波の信号を増幅した場合の出力結果の一例を示す図である。
【図３】図１に示した電力増幅器が１０キャリアのマルチキャリアの信号を増幅した場合の出力結果の一例を示す図である。
【図４】図１に示した調整システムにおける調整処理の一例を示す図である。
【図５】変調方式ＱＰＳＫでのキャリア数に対するＰＡＰＲと、等電力２波の信号のＰＡＰＲとの差分の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、調整システムの一実施形態を示す。
【００２１】
図１に示した調整システムＳＹＳは、リニアライザ１１０を含む電力増幅器１００を調整するために、信号発生器２００、測定装置３００および制御装置４００を有する。
【００２２】
電力増幅器１００は、例えば、衛星通信の基地局に配置され、基地局が送信すべきマルチキャリアの信号に対して、電力増幅器１００が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザ１１０による低減処理を実行する。電力増幅器１００は、低減処理したマルチキャリアの信号を設定された増幅率で増幅し、増幅したマルチキャリアの信号を基地局に含まれる送信装置等に出力する。
【００２３】
一方、電力増幅器１００は、リニアライザ１１０の動作を調整する場合、信号発生器２００により発生される等電力２波の信号を入力し、２つの入力信号に対して、リニアライザ１１０による低減処理を実行する。電力増幅器１００は、低減処理した２つの入力信号を設定された増幅率で増幅し、増幅した信号を測定装置３００に出力する。
【００２４】
なお、電力増幅器１００は、衛星通信のマルチキャリアの信号を増幅するとしたが、移動体通信等のマルチキャリアの信号に適用されてもよい。また、リニアライザ１１０は、フィードフォワードまたはプリディストーション等により低減処理を実行する。電力増幅器１００の非線形性により発生する相互変調歪については、図２および図３で説明する。
【００２５】
信号発生器２００は、例えば、制御装置４００の制御指示に基づいて、無変調の等電力２波の信号を生成し、生成した信号を電力増幅器１００に出力する。なお、信号発生器２００が生成する等電力２波の信号は、電力増幅器１００が増幅するマルチキャリアの信号の周波数帯域の周波数を有することが好ましい。
【００２６】
測定装置３００は、スペクトルアナライザ等であり、制御装置４００の制御指示に基づいて、リニアライザ１１０の調整時に電力増幅器１００から出力される信号をモニタし、モニタした信号に含まれる相互変調歪の電力を、相互変調歪の次数毎に測定する。測定装置３００は、測定した各次数の相互変調歪の電力を含む情報を、制御装置４００に出力する。
【００２７】
制御装置４００は、プロセッサ等の制御部４１０と、ハードディスク装置等の記憶装置とを含むコンピュータ装置である。制御部４１０が制御装置４００の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、制御装置４００は、電力増幅器１００、信号発生器２００および測定装置３００を制御する。また、制御部４１０は、プログラムを実行することで、算出部４２０として動作する。
【００２８】
算出部４２０は、測定装置３００により測定された等電力２波の信号による各次数の相互変調歪の電力を用いて、マルチキャリアの信号における周波数毎の相互変調歪の電力の総量を算出する。そして、制御部４１０は、算出部４２０により算出された相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザ１１０における減衰量、位相量や増幅率等のパラメータを調整する。制御部４１０および算出部４２０の動作については、図２から図４で説明する。
【００２９】
図２は、図１に示した電力増幅器１００が信号発生器２００により受信した等電力２波の信号を増幅した場合の出力結果の一例を示す。図２の縦軸は電力を示し、図２の横軸は周波数を示す。また、図２では、信号発生器２００が生成した等電力２波の信号（例えば、周波数ｆ１、ｆ２および電力α）それぞれを実線の矢印で示す。また、図２では、相互変調歪の信号を破線の矢印で示す。なお、各相互変調歪の周波数ｆＩＭｋは、等電力２波の信号の周波数ｆ１、ｆ２と式（１）のように関係付けられる。
ｆＩＭｋ＝｜ｍ×ｆ１−ｎ×ｆ２｜    …（１）
ｍ、ｎは、自然数であり、ｍ＋ｎ（＝ｋ）は、相互変調歪の次数を示す。すなわち、２ｆ１−ｆ２は、低周波数側の３次の相互変調歪（ＩＭ３）の周波数ｆＩＭ３を示し、３ｆ１−２ｆ２は、低周波数側の５次の相互変調歪（ＩＭ５）の周波数ｆＩＭ５を示し、４ｆ１−３ｆ２は、低周波数側の７次の相互変調歪（ＩＭ７）の周波数ｆＩＭ７を示す。また、２ｆ２−ｆ１は、高周波数側の３次の相互変調歪の周波数ｆＩＭ３を示し、３ｆ２−２ｆ１は、高周波数側の５次の相互変調歪の周波数ｆＩＭ５を示し、４ｆ２−３ｆ１は、高周波数側の７次の相互変調歪の周波数ｆＩＭ７を示す。
【００３０】
また、次数ｋの相互変調歪の電力ＰＩＭｋは、式（２）のように関係付けられる。
ＰＩＭｋ∝Ｐｋ×（Ｐ１ｍＰ２ｎ）１／２    …（２）
Ｐ１、Ｐ２は、周波数ｆ１、ｆ２の等電力２波の信号の電力を示し、電力αである。Ｐｋは、周波数ｆ１、ｆ２の等電力２波の信号の電力と、次数ｋおよび相互変調歪への変換係数を示す。
【００３１】
図３は、図１に示した電力増幅器１００が１０キャリアのマルチキャリアの信号を増幅した場合の出力結果の一例を示す。図３の縦軸は電力を示し、図３の横軸は周波数を示す。また、図３では、マルチキャリアの信号（例えば、周波数ｆｍ１−ｆｍ１０および電力α）それぞれを実線の矢印で示す。また、図３では、周波数ｆＬｉおよび周波数ｆＨｉに発生するマルチキャリアの信号による相互変調歪の信号を破線の矢印で示す（ｉは、正の整数）。なお、マルチキャリアの信号は、互いに等しい周波数間隔で周波数ｆｍ１−ｆｍ１０に分布し、同じ変調方式および同じ電力αの信号形式とする。この場合、周波数ｆＬｉおよび周波数ｆＨｉの周波数間隔は、マルチキャリアの信号の周波数間隔と等しくなる。
【００３２】
図３に示したマルチキャリアの信号のうち、例えば、周波数ｆｍ１、ｆｍ２の２つの信号は、図２に示した等電力２波の信号とする場合、低周波数側の周波数ｆＬ１に３次の相互変調歪を発生させる。また、マルチキャリアの信号の周波数ｆｍ１−ｆｍ１０が等しい周波数間隔で分布することにより、低周波数側の周波数ｆＬ１には、周波数ｆｍ２と周波数ｆｍ４、周波数ｆｍ３と周波数ｆｍ６、周波数ｆｍ４と周波数ｆｍ８、および周波数ｆｍ５と周波数ｆｍ１０の組み合わせの２つの信号による３次の相互変調歪が発生する。また、低周波数側の周波数ｆＬ１には、周波数ｆｍ２と周波数ｆｍ３、周波数ｆｍ４と周波数ｆｍ６、および周波数ｆｍ６と周波数ｆｍ９の組み合わせの２つの信号による５次の相互変調歪が発生する。さらに、低周波数側の周波数ｆＬ１には、周波数ｆｍ３と周波数ｆｍ４、および周波数ｆｍ６と周波数ｆｍ８の組み合わせの２つの信号による７次の相互変調歪が発生する。すなわち、低周波数側の周波数ｆＬ１には、１０個の組み合わせの２つの信号による相互変調歪の電力が重畳する。
【００３３】
なお、図３では、例えば、周波数ｆｍ３と周波数ｆｍ４との２つの信号による周波数ｆｍ２に発生する３次の相互変調歪と、周波数ｆｍ１の信号とによる相互変調歪、すなわち周波数ｆｍ１−ｆｍ１０の各々で発生する次数ｋの相互変調歪と、周波数ｆｍ１−ｆｍ１０の各々の信号との相互変調歪は、式（２）に示す変換を２回受け、かつ式（２）の変換係数Ｐｋが−２０ｄＢより小さいため、無視している。
【００３４】
【表１】
2019153904.tif 000003
【００３５】
表１は、キャリア数が１０の場合の低周波数側の周波数ｆＬｉに重畳する３次、５次および７次の相互変調歪（ＩＭ３、ＩＭ５、ＩＭ７）の各々を発生させる２つの信号の組み合わせの数を示す。表１に示すように、次数ｋが大きくなるに従い、組み合わせの数、すなわち相互変調歪成分の数が減少することを示す。なお、表１は、低周波数側の周波数ｆＬｉにおける組み合わせ数を示したが、高周波数側の周波数ｆＨｉについても同様である。
【００３６】
【表２】
2019153904.tif 000004
【００３７】
表２は、キャリア数が１５の場合の低周波数側の周波数ｆＬｉに重畳する３次、５次または７次の相互変調歪（ＩＭ３、ＩＭ５、ＩＭ７）を発生させる２つの信号の組み合わせ数を示す。表２では、表１の場合と同様に、次数ｋが大きくなるに従い、組み合わせの数、すなわち相互変調歪成分の数が減少することを示す。なお、表２は、低周波数側の周波数ｆＬｉにおける組み合わせ数を示したが、高周波数側の周波数ｆＨｉについても同様である。
【００３８】
図４は、図１に示した調整システムＳＹＳにおける調整処理の一例を示す。図４に示した処理は、制御部４１０が、制御装置４００の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。すなわち、図４に示した処理は、電力増幅器の調整方法の一実施形態である。
【００３９】
ステップＳ１００では、制御部４１０は、制御装置４００の記憶装置に予め記憶された初期の減衰量、位相量または増幅率等のパラメータの値を、リニアライザ１１０に設定する。なお、電力増幅器１００によって調整可能なリニアライザ１１０のパラメータは、減衰量、位相量または増幅率等全ての場合や、減衰量や位相量のみの場合等のように異なる。このため、制御部４１０は、記憶装置に記憶されたパラメータのうち、調整可能なパラメータの初期値をリニアライザ１１０に設定する。
【００４０】
ステップＳ１１０では、制御部４１０は、無変調の等電力２波の信号を信号発生器２００に生成させる。そして、制御部４１０は、信号発生器２００より生成された等電力２波の信号を電力増幅器１００に入力させる。そして、電力増幅器１００は、等電力２波の入力信号を増幅し、増幅した信号を測定装置３００に出力する。
【００４１】
なお、信号発生器２００は、市販品等の場合、１ＭＨｚ等の周波数間隔に設定されることがあるが、入力信号の隣接キャリアとの周波数間隔としてもよい。また、信号発生器２００が生成する等電力２波の信号は、マルチキャリアの信号のうち、周波数ｆｍ１と周波数ｆｍ２等の組み合わせの信号でもよい。
【００４２】
ステップＳ１２０では、測定装置３００は、ステップＳ１１０で増幅された信号に含まれる各次数ｋの相互変調歪の電力を測定する。測定装置３００は、測定した各次数ｋの相互変調歪の電力を含む情報を、制御装置４００に出力する。
【００４３】
ステップＳ１３０では、算出部４２０は、ステップＳ１２０で測定された等電力２波の信号による各次数ｋの相互変調歪の電力を用いて、図３に示したマルチキャリアの信号による周波数ｆＬｉおよび周波数ｆＨｉにおける相互変調歪の電力を算出する。図３および表１に示すように、例えば、低周波数側の周波数ｆＬ１には、周波数ｆｍ１と周波数ｆｍ２、周波数ｆｍ２と周波数ｆｍ４、周波数ｆｍ３と周波数ｆｍ６、周波数ｆｍ４と周波数ｆｍ８、および周波数ｆｍ５と周波数ｆｍ１０の５つの組み合わせの２つの信号による３次の相互変調歪が発生する。また、低周波数側の周波数ｆＬ１には、周波数ｆｍ２と周波数ｆｍ３、周波数ｆｍ４と周波数ｆｍ６、および周波数ｆｍ６と周波数ｆｍ９の３つの組み合わせの２つの信号による５次の相互変調歪が発生する。また、低周波数側の周波数ｆＬ１には、周波数ｆｍ３と周波数ｆｍ４、および周波数ｆｍ６と周波数ｆｍ８の２つの組み合わせの２つの信号による７次の相互変調歪が発生する。
【００４４】
例えば、算出部４２０は、ステップＳ１２０で測定された低周波数側の周波数ｆＩＭ３の３次の相互変調歪の電力に対して、周波数ｆｍ１、ｆｍ２の各信号の電力に応じた係数を乗算等し、周波数ｆｍ１と周波数ｆｍ２との２つの信号による周波数ｆＬ１での３次の相互変調歪の電力を算出する。同様に、算出部４２０は、周波数ｆｍ２と周波数ｆｍ４等の他の組み合わせの２つの信号による低周波数側の周波数ｆＬ１における３次、５次または７次の相互変調歪の電力をそれぞれ算出する。そして、算出部４２０は、算出した全ての組み合わせの２つの信号による３次、５次および７次の相互変調歪の電力を加算することで、低周波数側の周波数ｆＬ１における相互変調歪の電力を算出する。
【００４５】
また、算出部４２０は、表１に示した低周波数側の周波数ｆＬ２における１０個の組み合わせの２つの信号による３次、５次および７次の相互変調歪の電力それぞれを、低周波数側の周波数ｆＬ１の場合と同様に算出する。そして、算出部４２０は、算出した全ての組み合わせの２つの信号による３次、５次および７次の相互変調歪の電力を加算し、低周波数側の周波数ｆＬ２における相互変調歪の電力とする。また、算出部４２０は、低周波数側の周波数ｆＬ３における９つの組み合わせそれぞれの２つの信号による３次、５次および７次の相互変調歪の電力それぞれを算出する。算出部４２０は、算出した全ての組み合わせの２つの信号による３次、５次および７次の相互変調歪の電力を加算し、低周波数側の周波数ｆＬ３における相互変調歪の電力とする。
【００４６】
なお、算出部４２０は、ステップＳ１２０で測定された等電力２波の各次数ｋの相互変調歪の電力を用いて、高周波数側の周波数ｆＨ１、ｆＨ２、ｆＨ３における相互変調歪の電力を、低周波数側の場合と同様に算出する。
【００４７】
そして、算出部４２０は、算出した周波数ｆＬ１−ｆＬ３、ｆＨ１−ｆＨ３における相互変調歪の電力を加算し、マルチキャリアの信号における相互変調歪の電力の総量を算出する。これにより、算出部４２０は、信号発生器２００を用いて全ての組み合わせの２つの信号を電力増幅器１００に入力し、全ての次数の相互変調歪の電力を測定することなく相互変調歪の電力の総量を算出できる。
【００４８】
なお、周波数ｆｍ１−ｆｍ１０のマルチキャリアの信号は互いに等しい電力αを有するとしたが、互いに異なる電力を有してもよい。この場合、算出部４２０は、相互変調歪の次数ｋと各キャリアの信号の電力とに応じて、各次数ｋの相互変調歪の電力を算出することが好ましい。
【００４９】
ステップＳ１４０では、制御部４１０は、ステップＳ１３０で算出された相互変調歪の電力の総量が、最小または所定値以下か否かを判定する。相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下である場合、調整システムＳＹＳは、調整処理を終了する。一方、相互変調歪の電力の総量が最小でない、または所定値より大きい場合、調整システムＳＹＳの処理は、ステップＳ１５０調整処理に移る。
【００５０】
なお、所定値は、衛星通信に要求される通信品質等に基づいて適宜決定されることが好ましい。
【００５１】
ステップＳ１５０では、制御部４１０は、ステップＳ１３０で算出された相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、最急降下法等の最適化処理に基づいてリニアライザ１１０の減衰量、位相量または増幅率等のパラメータを更新し、リニアライザ１１０に設定する。
【００５２】
そして、調整システムＳＹＳは、ステップＳ１５０で更新されたパラメータによるステップＳ１１０からステップＳ１４０の処理を実行する。
【００５３】
図１から図４に示した実施形態では、制御装置４００は、衛星通信に使用するマルチキャリアの信号のうち、２キャリアに対応する等電力２波の無変調信号を信号発生器２００に生成させ、生成した等電力２波の信号を電力増幅器１００に入力させる。測定装置３００は、電力増幅器１００により増幅された等電力２波の信号による次数ｋの相互変調歪の電力を測定する。そして、制御装置４００は、測定された等電力２波の無変調信号による次数ｋの相互変調歪の電力を用いて、マルチキャリアの信号のうち２キャリアの信号の組み合わせによる各次数ｋの相互変調歪の電力を、周波数ｆＬｉおよび周波数ｆＨｉの各々において算出する。これにより、制御装置４００は、マルチキャリアの信号による相互変調歪の電力の総量を算出できる。そして、調整システムＳＹＳは、等電力２波の無変調信号を用いて、マルチキャリアの信号に対する非線形の影響を低減するように、従来と比べて最適にリニアライザ１１０を調整できる。
【００５４】
なお、制御部４１０は、電力増幅器１００が増幅するマルチキャリアの信号の数に応じて、信号発生器２００が生成する等電力２波の信号の電力を調整することが好ましい。これは、リニアライザ１１０の調整に用いられる等電力２波の信号の電力は、互いに異なる周波数の２つの正弦波のため、時間に応じて変動する。この特性を評価する指標として、ピーク電力対平均電力比（ＰＡＰＲ：Peak to Average Power Ratio）がある。
【００５５】
図５は、変調方式ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）でのキャリア数に対するＰＡＰＲ（９９％値）と、等電力２波の信号のＰＡＰＲ（９９％値）との差分の一例を示す。図５に示すように、キャリア数に応じて電力の瞬時値が異なり、等電力２波の信号の場合と比べて大きなＰＡＰＲを示す。すなわち、電力増幅器１００には、マルチキャリアの信号が入力する場合、瞬間的に等電力２波の信号より高い電力で入力されることを示す。このため、調整システムＳＹＳは、等電力２波の信号を用いてリニアライザ１１０を調整するにあたり、例えば、電力増幅器１００が増幅するマルチキャリアの信号が５キャリア以上の場合、信号発生器２００が生成する等電力２波の信号の電力を３ｄＢ程度高くして、電力増幅器１００に入力するのがよい。
【００５６】
また、図１に示した調整システムＳＹＳは、マルチキャリアの信号による相互変調歪の電力の総量が一定の条件（例えば、−２５．２ｄＢ、等レベルの場合各−３０ｄＢ）の場合、周波数ｆＬ１−ｆＬ３、ｆＨ１−ｆＨ３の各々において重畳する各組み合わせの２つの信号による３次、５次および７次の相互変調歪それぞれの電力を次数ｋが低いほど小さくなるように、リニアライザ１１０を調整してもよい。
【００５７】
【表３】
2019153904.tif 000005
【００５８】
表３は、例えば、キャリア数が１５のマルチキャリアの信号において、低周波数側の周波数ｆＬ１における３次、５次および７次の相互変調歪の電力に対し６つのパターンでリニアライザ１１０を調整した場合の相互変調歪の電力の総量の改善量の一例を示す。なお、表３は、低周波数側の周波数ｆＬ１の場合を示すが、他の周波数ｆＬｉ、ｆＨｉの相互変調歪についても同様である。
【００５９】
“パターン０”は、マルチキャリアの信号による相互変調歪の電力の総量が−２５．２ｄＢで、かつ３次、５次および７次の相互変調歪の各電力を−３０．０ｄＢの等レベルにした等電力の場合を示す。“パターン１”から“パターン６”は、マルチキャリアの信号による相互変調歪の電力の総量が−２５．２ｄＢで、３次、５次および７次の相互変調歪の各電力を、例えば、−２７．７ｄＢ、−３０．７ｄＢおよび−３３．７ｄＢの組み合わせのいずれかで調整した場合を示す。なお、“パターン１”は、３次、５次および７次の相互変調歪の各電力を、従来のように次数ｋが大きくなるに従い、例えば３ｄＢずつ小さく調整した場合を示す。
【００６０】
改善量は、“パターン０”を基準にして各パターンとの差分を示す。すなわち、表３に示すように、“パターン１”の従来のように次数ｋが大きくなるに従い３ｄＢずつ小さく調整した場合、改善量は、“パターン０”と比べて−０．６９ｄＢ劣化している。一方、“パターン６”のように、３次、５次および７次の相互変調歪それぞれの電力を次数ｋが低いほど小さく調整した場合、改善量は、“パターン０”と比べて０．８２ｄＢで最も良化している。これは、表２および表３に示すように、次数ｋが低いほど相互変調歪の数が大きいため、調整システムＳＹＳは、“パターン６”のように次数ｋが低い相互変調歪の電力ほど低減するようにリニアライザ１１０を調整することで、従来の“パターン１”と比べて、マルチキャリアの信号における相互変調歪の電力の総量を、１．５ｄＢ程度改善できる。
【００６１】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００…電力増幅器；１１０…リニアライザ；２００…信号発生器；３００…測定装置；４００…制御装置；４１０…制御部；４２０…算出部；ＳＹＳ…調整システム
【図１】
2019153904.tif 000006
【図２】
2019153904.tif 000007
【図３】
2019153904.tif 000008
【図４】
2019153904.tif 000009
【図５】
2019153904.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月5日(2019.4.5)
【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】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器の調整方法であって、
信号発生器により生成された周波数がそれぞれ一定の２つの信号を前記電力増幅器に入力し、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定し、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、前記２つの信号のいずれとも周波数が異なる信号を含む複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、
前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整する
ことを特徴とする電力増幅器の調整方法。
【請求項２】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器の調整方法であって、
信号発生器により生成された２つの信号を前記電力増幅器に入力し、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定し、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、
前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整し、
前記リニアライザを調整する処理は、前記複数の信号における２つの信号の組み合わせによる前記第１相互変調歪のうち、前記第１相互変調歪の次数が低いほど前記第１相互変調歪の電力が小さくなるように、前記リニアライザを調整することを特徴とする電力増幅器の調整方法。
【請求項３】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器の調整方法であって、
信号発生器により生成された２つの信号を前記電力増幅器に入力し、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定し、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、
前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整し、
前記２つの信号を前記電力増幅器に入力する処理は、前記電力増幅器が増幅する前記複数の信号の数に応じて、前記信号発生器が生成する前記２つの信号の電力を調整することを特徴とする電力増幅器の調整方法。
【請求項４】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器を調整する調整システムであって、
周波数がそれぞれ一定の２つの信号を生成して前記電力増幅器に入力する信号発生器と、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、前記２つの信号のいずれとも周波数が異なる信号を含む複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、
を備えることを特徴とする調整システム。
【請求項５】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器を調整する調整システムであって、
２つの信号を生成して前記電力増幅器に入力する信号発生器と、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の信号における２つの信号の組み合わせによる前記第１相互変調歪のうち、前記第１相互変調歪の次数が低いほど前記第１相互変調歪の電力が小さくなるように、前記リニアライザを調整することを特徴とする調整システム。
【請求項６】
電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む前記電力増幅器を調整する調整システムであって、
２つの信号を生成して前記電力増幅器に入力する信号発生器と、
前記電力増幅器から出力される前記２つの信号の第１相互変調歪の電力を前記第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、
測定した各次数の前記第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、前記複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、前記リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、
を備え、
前記制御部は、前記電力増幅器が増幅する前記複数の信号の数に応じて、前記信号発生器が生成する前記２つの信号の電力を調整することを特徴とする調整システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
第１の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器の調整方法であって、信号発生器により生成された周波数がそれぞれ一定の２つの信号を電力増幅器に入力し、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定し、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、２つの信号のいずれとも周波数が異なる信号を含む複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第２の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器の調整方法であって、信号発生器により生成された２つの信号を電力増幅器に入力し、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定し、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整し、リニアライザを調整する処理は、複数の信号における２つの信号の組み合わせによる第１相互変調歪のうち、第１相互変調歪の次数が低いほど第１相互変調歪の電力が小さくなるように、リニアライザを調整することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第３の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器の調整方法であって、信号発生器により生成された２つの信号を電力増幅器に入力し、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定し、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出し、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整し、２つの信号を電力増幅器に入力する処理は、電力増幅器が増幅する複数の信号の数に応じて、信号発生器が生成する２つの信号の電力を調整することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第４の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器を調整する調整システムであって、周波数がそれぞれ一定の２つの信号を生成して電力増幅器に入力する信号発生器と、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、２つの信号のいずれとも周波数が異なる信号を含む複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、を備えることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第５の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器を調整する調整システムであって、２つの信号を生成して電力増幅器に入力する信号発生器と、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、を備え、制御部は、複数の信号における２つの信号の組み合わせによる第１相互変調歪のうち、第１相互変調歪の次数が低いほど第１相互変調歪の電力が小さくなるように、リニアライザを調整することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第６の発明は、電力増幅器が有する非線形性により生じる相互変調歪を低減するリニアライザを含む電力増幅器を調整する調整システムであって、２つの信号を生成して電力増幅器に入力する信号発生器と、電力増幅器から出力される２つの信号の第１相互変調歪の電力を第１相互変調歪の次数毎に測定する測定装置と、測定した各次数の第１相互変調歪の電力を用いて、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量を算出する算出部と、複数の信号による第２相互変調歪の電力の総量が最小または所定値以下となるように、リニアライザを調整する制御部とを含む制御装置と、を備え、制御部は、電力増幅器が増幅する複数の信号の数に応じて、信号発生器が生成する２つの信号の電力を調整することを特徴とする。