(57)【要約】【課題】調整に多大な労力と時間を要することなく、歪補正性能を向上する歪補正装置、歪補正方法、及び増幅装置を提供することを目的とする。【解決手段】歪補正装置１は、増幅器１０の出力信号をＩＱ分離する出力ＩＱ分離部２２と、増幅器１０への入力信号をＩＱ分離する入力ＩＱ分離部２１と、入力ＩＱ分離部２１及び出力ＩＱ分離部２２から出力されるＩＱ分離された信号に基づいて入力信号の位相及び振幅を補正する補正部２３とを備えている。【選択図】      図１
2015233245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象機器の出力信号を同相成分と直交成分に分離するＩＱ分離部と、ＩＱ分離部から出力される前記同相成分と前記直交成分に基づいて対象機器への入力信号の位相及び振幅を補正する補正部とを有することを特徴とする歪補正装置。
【請求項２】
対象機器への入力信号を同相成分と直交成分に分離するＩＱ分離部を更に有し、
前記補正部は、入力信号の位相及び振幅と、歪を低減する前記入力信号の前記同相成分と前記直交成分の各補正値との関係性を保持する補正用マトリックスを有することを特徴とする請求項１に記載の歪補正装置。
【請求項３】
前記補正部は、ＩＱ分離部から出力される前記同相成分と前記直交成分に基づいて前記同相成分と前記直交成分の出力歪を検出する出力歪検出部と、前記出力歪に基づいて前記各補正値の補正値を算出する補正値算出部とを有することを特徴とする請求項２に記載の歪補正装置。
【請求項４】
対象機器の出力期待値を出力するＩＱ出力部を更に有し、前記補正部は、出力期待値の位相及び振幅と、歪を低減する前記入力信号の前記同相成分と前記直交成分との関係性を保持する補正用マトリックスを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の歪補正装置。
【請求項５】
前記補正部は、ＩＱ分離部から出力される前記同相成分と前記直交成分に基づいて前記同相成分と前記直交成分の出力歪を検出する出力歪検出部と、前記出力歪に基づいて前記入力信号の前記同相成分と前記直交成分の補正値を算出する補正値算出部とを有することを特徴とする請求項４に記載の歪補正装置。
【請求項６】
対象機器の出力信号を同相成分と直交成分に分離するステップと、対象機器への入力信号の前記同相成分と前記直交成分を出力するステップと、前記同相成分と前記直交成分に基づいて入力信号の位相及び振幅を補正するステップとを有することを特徴とする歪補正方法。
【請求項７】
増幅器と、増幅器の出力信号を同相成分と直交成分に分離するＩＱ分離部と、ＩＱ分離部から出力される前記同相成分と前記直交成分に基づいて対象機器への入力信号の位相及び振幅を補正する補正部とを有することを特徴とする増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪補正装置、歪補正方法、及び増幅装置に関し、特に、入力信号に対して出力信号に生じる歪を補正する歪補正装置、歪補正方法、及びこれを用いた増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歪補正装置は、例えば増幅装置において、構成部品である増幅器等の非線形電気特性により、入力信号に対し出力信号に歪を生じてしまうため、入力信号と出力信号とを比較し入力信号に予め補正を加えることにより歪を低減するのに用いられている。この種の歪補正装置としては、例えば、特開平０８−０７９１４３号公報に示されているように、送信出力信号を復調した信号と補正前の入力信号とを入力として演算値を出力し、演算値を一括補間処理して歪補正値をメモリに記憶し、入力信号に、歪補正値を読み出して出力した補正信号を乗算することにより歪を補正するものがある。
【０００３】
また特開２０１２−１０５０３７号公報に示されているように、増幅器への入力信号を分配し、一方は、振幅及び位相を調整して後述のフィードフォワードされた歪成分の振幅及び位相を調整したものと合成し増幅して主信号とし、他方は、上述の主信号と逆位相で合成して振幅及び位相を調整し増幅して上述のフィードフォワードされる歪成分とし、主信号と歪成分とを結合して出力するものもある。この文献においては、高度な歪補正のため、複数の信号の振幅及び位相を手動で順次調整することにより、増幅器出力の歪を所定レベルまで収束することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−０７９１４３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０５０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特開２０１２−１０５０３７号公報に開示されている技術では、位相と振幅を別々に調整することにより歪を補正している。一般に振幅の調整を行うと位相の歪が変化し、位相の調整を行うと振幅の歪が変化するため、入力信号の仕様や環境条件などによっては増幅器の使用条件を制限しなければ調整が不可能となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、調整に多大な労力と時間を要することなく、歪補正性能を向上する歪補正装置、歪補正方法、及び増幅装置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】
本発明の歪補正装置は、対象機器の出力信号を同相成分と直交成分に分離するＩＱ分離部と、ＩＱ分離部から出力される前記同相成分と前記直交成分に基づいて対象機器への入力信号の位相及び振幅を補正する補正部とを備えている。
【０００８】
本発明の歪補正方法は、対象機器の出力信号を同相成分と直交成分に分離するステップと、対象機器への入力信号の前記同相成分と前記直交成分を出力するステップと、前記同相成分と前記直交成分に基づいて入力信号の位相及び振幅を補正するステップとを備えている。
【０００９】
本発明の増幅装置は、増幅器と、増幅器の出力信号を同相成分と直交成分に分離するＩＱ分離部と、ＩＱ分離部から出力される前記同相成分と前記直交成分に基づいて対象機器への入力信号の位相及び振幅を補正する補正部とを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、調整に多大な労力と時間を要することなく、対象機器の入力信号に対する出力信号の歪を補正する歪補正性能を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の補正部２３の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２の補正値算出部２３４の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の補正部３３の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。なお本実施形態においては、増幅器と、その歪を補正する歪補正装置とからなる増幅装置を例として説明する。
【００１３】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る増幅装置１は、増幅器１０と、増幅器１０の非線形電気特性により発生する入力信号に対する出力信号の歪を補正する歪補正装置１１とを備えている。
【００１４】
歪補正装置１１は、増幅器１０への入力信号を同相成分（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ  以降、Ｉ成分という）と直交成分（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ  以降、Ｑ成分という）の２つの成分に分離する（以降、ＩＱ分離するという）入力ＩＱ分離部２１と、増幅器１０から出力された出力信号をＩＱ分離する出力ＩＱ分離部２２と、歪を低減するよう増幅器１０への入力信号を補正する補正部２３とを備えている。
【００１５】
入力ＩＱ分離部２１は、例えば方向性結合器によって増幅装置１の入力信号を抽出し、例えば位相検波によってＩＱ分離して、補正部２３に入力する。出力ＩＱ分離部２２も同様に、増幅装置１の出力信号を、例えば方向性結合器によって抽出し、例えば位相検波によりＩＱ分離して補正部２３に入力する。
【００１６】
補正部２３は、増幅器の非線形特性等に基づいて予め算出され随時更新される、歪を低減するために入力信号の位相及び振幅と入力信号に付加すべき補正値との関係性を保持している。補正部２３は、その関係性に基づいて入力信号の位相及び振幅から歪を低減する補正値を求め、求めた補正値に基づいて入力信号を補正する。一方、補正部２３は、入力信号に対する出力信号の歪を、Ｉ成分及びＱ成分に分離してそれぞれの成分について検出する。そして歪を低減するために入力信号に付加すべき補正値を算出し、算出された補正値に基づいて入力信号の振幅及び位相と補正値との関係性を更新している。
【００１７】
プリディストーション方式においては、位相、振幅を別々（２つの系）に補正しているため、振幅の補正を行うと位相の歪が変化し、位相の補正を行うと振幅の歪が変化するため、補正完了までに時間を要する。上記のようにＩＱ分離された状態で歪を検出し、補正値を算出することにより、１つの系で位相、振幅を同時に歪検出するとともに入力信号を補正することが可能となり、短時間で補正を完了することができる。
【００１８】
図２は、図１の補正部２３の構成の一例を示すブロック図である。
【００１９】
補正部２３は、図２に示すように、補正用マトリックス２３１と、補正制御部２３２とを備えている。
【００２０】
補正用マトリックス２３１は、増幅器１０の非線形特性等に基づいて予め算出された、歪を低減するために入力信号の位相及び振幅と入力信号に付加すべき補正値との関係性を示すマトリックス情報である。補正用マトリックス２３１は、具体的には、例えば入力信号の振幅、位相と、それに対応するＩＱ成分ごとの振幅補正値と位相補正値が格納されたマトリックス情報である。
【００２１】
入力信号の位相及び振幅が補正用マトリックス２３１に入力されると、Ｉ成分及びＱ成分の振幅補正値と位相補正値が出力される。
【００２２】
なお、入力ＩＱ分離部２１からはＩＱ分離された入力信号が出力されるため、図２に示すように補正用マトリックス２３１の入力信号の入力部には、入力信号のＩ成分及びＱ成分を入力信号の位相及び振幅に変換する変換部２３１１が備えられている。
【００２３】
補正制御部２３２に増幅器１０への入力信号が入力されると、補正制御部２３２は、補正用マトリックス２３１から出力されたＩＱ成分ごとの振幅補正値と位相補正値に基づいて入力信号を補正し、補正された入力信号を増幅器１０に出力する。補正制御部２３２は、具体的には、例えば、Ｉ成分の振幅補正値とＱ成分の振幅補正値に基づいて入力信号の振幅補正値を求め、求めた振幅補正値に基づいて入力信号の振幅を補正する。またＩ成分の位相補正値とＱ成分の位相補正値に基づいて入力信号の位相補正値を求め、求めた位相補正値に基づいて入力信号の位相を補正する。
【００２４】
補正部２３は、図２に示すように、さらに出力歪検出部２３３と、補正値算出部２３４とを備えている。
【００２５】
出力歪検出部２３３には、入力ＩＱ分離部２１によってＩＱ分離された、増幅器１０への入力信号と、出力ＩＱ分離部２２によってＩＱ分離された、増幅器１０からの出力信号とが入力される。
【００２６】
なお図２に示すように、入力ＩＱ分離部２１から入力信号と、出力ＩＱ分離部２２からの出力信号との間で発生する増幅器等による遅延や増幅器１０の利得に応じたレベルの違いを吸収するための調整部２３３１が備えられている。調整部２３３１は図２に示すように例えば入力ＩＱ分離部からの入力信号のタイミングと電圧レベルを調整し、調整された信号を出力歪検出部２３３に出力している。
【００２７】
出力歪検出部２３３は、Ｉ成分、Ｑ成分の入力信号とＩ成分、Ｑ成分の出力信号の差分を、サンプリングポイント毎に出力歪として検出する。検出したＩ成分及びＱ成分それぞれの歪量を補正値算出部２３４に出力する。
【００２８】
補正値算出部２３４は、出力歪検出部２３３が検出したサンプリングポイント毎のＩ成分、Ｑ成分各々の歪と、補正制御部２３２にその時点で入力された補正値を入力とする。なお、補正制御部２３２が入力信号を制御してからその結果が出力歪検出部２３３で検出されるまでに増幅器等による遅延があるため、その遅延を吸収するための調整部２３４１が備えられている。補正値算出部２３４は、Ｉ成分及びＱ成分それぞれについて、例えばＰＩ制御を用いて、補正値を算出する。
【００２９】
図３は、図２の補正値算出部２３４の構成の一例を示すブロック図である。
【００３０】
図３に示すように、出力歪制御部２３３から入力されたＩ成分の歪は、ＰＩ制御部２３４２に入力され、ＰＩ制御部２３４２はＩ成分の歪に対するＰＩ制御出力を出力する。一方、調整部２３４１から補正制御部２３２にその時点で入力されたＩ成分の補正値が入力される。これらの差分が補正値算出部２３４からＩ成分の補正値として算出される。
【００３１】
同様に出力歪制御部２３３から入力されたＱ成分の歪は、ＰＩ制御部２３４３に入力され、ＰＩ制御部２３４３はＱ成分の歪に対するＰＩ制御出力を出力する。一方、調整部２３４１から補正制御部２３２にその時点で入力されたＱ成分の補正値が入力され、これらの差分がＱ成分の補正値として算出される。
【００３２】
補正値算出部２３４は、算出されたＩ成分及びＱ成分の各補正値に基づいて、入力信号の振幅及び位相と、Ｉ成分及びＱ成分の各補正値との関係を示す補正用マトリックス２３１の内容を更新する。
【００３３】
以上説明したように本実施形態の構成によれば、補正用マトリックス２３１と補正制御部２３２とでいわゆるフィードフォワード回路を構成し、入力信号の振幅および位相に対する補正値を求め、増幅装置１の入力段を補正制御する。また補正制御部２３２と補正値算出部２３４でいわゆるフィードバック回路を構成し、入力ＩＱ分離部２１及び出力ＩＱ分離部２２が抽出した各信号により、増幅器１０の出力歪を検出し、入力信号の振幅および位相に対する補正値を更新する。フィードフォワード回路とフィードバック回路が連動動作することにより、調整に多大な労力と時間を要することなく、増幅器１０で発生する出力歪をリアルタイムに自動で補正し、入力信号に対し増幅装置１の出力信号に歪の無い理想出力が可能となる。
【００３４】
また、フィードバック回路が繰り返し動作する事により、増幅器１０の個体差・温度特性等を含んだ非線形電気特性に応じた補正値に最適化され、増幅装置１の出力信号を歪の無い出力信号とするための補正用マトリックス２３１が生成される。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３６】
図４は本発明の増幅装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００３７】
本実施形態は、図４に示すように、増幅装置２の内部に増幅器１０の出力期待値を発生するＩＱ出力部３１を備え、増幅装置２の外部からは、増幅器１０への入力信号の出力タイミングのトリガ信号を入力する点で第１の実施形態と異なる。
【００３８】
また図４に示すように、ＩＱ出力部３１から出力される出力期待値のＩＱ成分をベクトル変調することにより増幅器１０への入力信号を生成するベクトル変調器３２を備えている点で第１の実施形態と異なる。
【００３９】
図４に示すように、本発明の第２の実施形態に係る増幅装置２は、増幅器１０と、増幅器１０の出力期待値を発生するＩＱ出力部３１及びベクトル変調器３２を備え、増幅器１０の非線形電気特性により発生する出力信号の歪を補正する歪補正装置１２とを備えている。
【００４０】
本実施形態では、ＩＱ出力部３１に、予め増幅器１０の出力期待値を登録しておき、増幅装置２の外部からＩＱ出力部３１に入力されるパルス変調出力タイミングのトリガ信号を起点とし、ＩＱ出力部３１が増幅器１０の出力期待値を発生する。出力期待値は発生する信号の歪を含まないＩＱ成分である。
【００４１】
歪補正装置１２は、ＩＱ出力部３１と、ベクトル変調器３２と、増幅器１０から出力された出力信号をＩＱ分離する出力ＩＱ分離部２２と、増幅器１０への入力信号を補正する補正部２３とを備えている。
【００４２】
出力ＩＱ分離部２２は、増幅装置２の出力信号を、例えば方向性結合器によって抽出し、例えば位相検波によりＩＱ分離して補正部３３に入力する。
補正部２３は図２に示す第１の実施形態の補正部２３と同様な構成となっており、ベクトル変調器３２から出力された信号を入力信号として第１の実施形態の補正部２３と同様に動作する。
【００４３】
以上説明した本実施形態の構成によれば、増幅装置２の内部において増幅器１０の出力期待値を発生しベクトル変調して増幅器１０に入力するものにおいて、調整に多大な労力と時間を要することなく、増幅装置で発生する様々な出力歪をリアルタイムに自動で補正し、出力期待値に対し増幅装置出力信号に歪の無い理想出力を可能とすることができる。
【００４４】
また、補正制御部２３２と補正値算出部２３４で構成されるフィードバック回路が繰り返し動作する事により、増幅器１０の個体差・温度特性等を含んだ非線形電気特性に応じた補正値に最適化され、増幅装置２の出力信号を歪の無い出力信号とするための補正用マトリックス２３１が生成される。
【００４５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００４６】
図５は本発明の増幅装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。また図６は図５の補正部３３の構成の一例を示すブロック図である。
【００４７】
本実施形態は、第２の実施形態と同様、図５に示すように、増幅装置３の内部に増幅器１０の出力期待値を発生するＩＱ出力部３１を備え、増幅装置３の外部からは、増幅器１０への入力信号の出力タイミングのトリガ信号を入力する点で第１の実施形態と異なる。
【００４８】
また本実施形態は、図５に示すように、ベクトル変調器がなく、補正部３３にベクトル変調の機能を取り込んでいる点で第２の実施形態と異なる。
【００４９】
図５に示すように、本発明の第３の実施形態に係る増幅装置３は、増幅器１０と、増幅器１０の非線形電気特性により発生する入力信号に対する出力信号の歪を補正する歪補正装置１３とを備えている。
【００５０】
本実施形態では、増幅装置３の外部からＩＱ出力部３１に入力されるパルス変調出力タイミングのトリガ信号を起点とし、ＩＱ出力部３１が増幅器１０の出力期待値を発生する。出力期待値とは発生する信号の歪を含まないＩＱ成分である。
【００５１】
歪補正装置１３は、ＩＱ出力部３１と、増幅器１０から出力された出力信号をＩＱ分離する出力ＩＱ分離部２２と、増幅器１０への入力信号を補正する補正部３３とを備えている。
【００５２】
出力ＩＱ分離部２２は、増幅装置３の出力信号を、例えば方向性結合器によって抽出し、例えば位相検波によりＩＱ分離して補正部３３に入力する。
【００５３】
補正部３３は、図６に示すように、補正用マトリックス３３１とベクトル変調の機能を取り込んでいる補正制御部３３２とを備えている。
【００５４】
変換部２３１１により出力期待値が変換された振幅、位相に対応したＩＱ成分を補正用マトリックス３３１から出力し、補正制御部３３２がベクトル変調し、増幅器１０に入力する。
【００５５】
補正用マトリックス３３１は、出力期待値を変換した位相及び振幅とベクトル変調の機能を取り込んでいる補正制御部３３２に入力すべきＩ成分及びＱ成分との関係性を示すマトリックス情報である。マトリックス情報は増幅器１０の非線形特性等に基づいて予め算出され随時更新される。具体的には、例えば出力期待値を変換した振幅、位相と、それに対応するＩＱ成分ごとの振幅値と位相値が格納されたマトリックス情報である。
【００５６】
補正用マトリックス３３１は、出力期待値を変換した位相及び振幅が入力されると、補正制御部３３２に入力するＩ成分及びＱ成分の振幅値と位相値を出力する。
【００５７】
補正制御部３３２は、補正用マトリックス３３１から出力されたＩＱ成分ごとの振幅値と位相値に基づいて、ベクトル変調により生成した信号を増幅器１０に出力する。
【００５８】
補正部３３は、図６に示すように、さらに出力歪検出部２３３と、補正値算出部２３４とを備えている。
【００５９】
出力歪検出部２３３には、ＩＱ出力部３１から出力された出力期待値のＩ成分及びＱ成分と、出力ＩＱ分離部２２によってＩＱ分離された出力信号とが入力される。出力歪検出部２３３は、出力期待値のＩ成分、Ｑ成分と、出力信号のＩ成分、Ｑ成分の差分を、サンプリングポイント毎に出力歪として検出する。検出したＩ成分及びＱ成分それぞれの歪量を補正値算出部２３４に出力する。
【００６０】
なお図６に示すように、ＩＱ出力部３１からの出力期待値と、出力ＩＱ分離部２２からの出力信号との間で発生する増幅器等による遅延や増幅器１０の利得に応じたレベルの違いを吸収するための調整部２３３１が備えられている。調整部２３３１は例えばＩＱ出力部３１からの入力信号のタイミングと電圧レベルを調整し、調整された信号を出力歪検出部２３３に出力する。
【００６１】
補正値算出部２３４は、出力歪検出部２３３が検出したサンプリングポイント毎のＩ成分、Ｑ成分各々の歪と、ベクトル変調の機能を取り込んでいる補正制御部３３２にその時点で入力されたＩ成分及びＱ成分を入力とする。
【００６２】
なお、補正制御部３３２に信号が入力されてからその結果が出力歪検出部２３３で検出されるまでに増幅器等による遅延があるため、その遅延を吸収するための調整部２３４１が備えられている。
【００６３】
補正値算出部２３４は、図３に示す第１の実施形態と同様の構成であり、例えばＰＩ制御を用いて、Ｉ成分及びＱ成分それぞれについて補正値を算出し、算出されたＩ成分及びＱ成分の各補正値に基づいて、出力期待値が変換された位相及び振幅と、補正制御部３３２に入力するＩ成分及びＱ成分の値との関係を示す出力用マトリックス３３１を更新する。
【００６４】
以上説明したように本実施形態の構成によれば、増幅装置３の内部において増幅器１０の出力期待値を発生しベクトル変調して増幅器１０に入力するものにおいて、第２の実施形態より効率的な構成で、増幅装置で発生する様々な出力歪をリアルタイムに自動で補正し、出力期待値に対し増幅装置出力信号に歪の無い理想出力を可能とすることができる。
【００６５】
また、補正制御部２３２と補正値算出部２３４で構成されるフィードバック回路が繰り返し動作する事により、増幅器１０の個体差・温度特性等を含んだ非線形電気特性に応じた補正値に最適化され、増幅装置３の出力信号を歪の無い出力信号とするための補正用マトリックス３３１が生成される。
【００６６】
なお、本発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されず、種々の変更が可能である。
【００６７】
例えば、補正用マトリックス２３１、３３１は、増幅器１０への入力信号の振幅、位相と、それに対応するＩＱ成分ごとの振幅補正値と位相補正値が格納されたマトリックス情報であるとして説明したが、入力信号の振幅、位相情報を、入力信号のＩＱ成分ごとの振幅、位相としてもよい。
【００６８】
これにより変換部２３１１が不要となり、補正部２３，３３の構成を簡単な構成とすることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１、２、３    増幅装置
１０    増幅器
１１、１２、１３    補正装置
２１    入力ＩＱ分離部
２２    出力ＩＱ分離部
２３、３３    補正部
２３１、３３１    補正用マトリックス
２３２、３３２    補正制御部
２３３    出力歪検出部
２３４    補正値算出部
２３１１    変換部
２３３１    調整部
２３４１    調整部
３１    ＩＱ出力部
３２    ベクトル変調器
【図１】
2015233245.tif 000003
【図２】
2015233245.tif 000004
【図３】
2015233245.tif 000005
【図４】
2015233245.tif 000006
【図５】
2015233245.tif 000007
【図６】
2015233245.tif 000008