(57)【要約】【課題】安価な歪み発生器を提供できるようにする。【解決手段】分配手段１により中間周波数帯の入力信号を歪み発生経路と移相経路に分配し、位相調整手段２に位相変化量の周波数特性が予め定めた値以下とした特性を持たせ、この位相調整手段２により、移相経路の信号の位相を調整して出力し、歪み発生手段３により、歪み発生経路の信号に歪を発生させて出力し、遅延手段４により、移相経路で発生する位相周波数特性を相殺するために、歪み発生手段３が出力した歪が発生した信号を遅延して出力し、合成手段５により、遅延手段４の出力と位相調整手段２の出力とを合成し移相経路で発生する位相周波数特性を相殺する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間周波数帯の入力信号を歪み発生経路と移相経路に分配する分配手段と、
前記移相経路に設けられ、位相変化量の周波数特性が予め定めた値以下である特性を有し、前記移相経路の信号の位相を調整して出力する位相調整手段と、
前記歪み発生経路に設けられこの歪み発生経路の信号に歪を発生させて出力する歪み発生手段と、
前記移相経路で発生する位相周波数特性を相殺するために、前記歪み発生手段が出力した前記歪が発生した信号を遅延して出力する遅延手段と、
前記遅延手段の出力と前記位相調整手段の出力とを合成する合成手段と、
を備えたことを特徴とする歪み発生器。
【請求項２】
前記遅延手段は、前記移相経路で発生する位相周波数特性を相殺する電気長を有する遅延線であることを特徴とする請求項１記載の歪み発生器。
【請求項３】
前記相殺する位相周波数特性は、予め定めた範囲の周波数帯域における位相周波数特性であることを特徴とする請求項１又は２記載の歪み発生器。
【請求項４】
前記位相調整手段は、可変移相器と固定移相器とを直列接続したものであり、前記歪み発生手段は、可変歪み発生部と可変減衰器とを直列接続したものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の歪み発生器。
【請求項５】
前記可変移相器は、９０°ハイブリットとバラクタダイオードとで構成した反射型可変移相器であることを特徴とする請求項４記載の歪み発生器。
【請求項６】
前記可変移相器の前記バラクタダイオードの容量は、このバラクタダイオードの容量を変化させたときに前記可変移相器の位相周波数特性の大きさが予め定めた範囲に入る容量であることを特徴とする請求項５記載の歪み発生器。
【請求項７】
前記固定移相器は、前記可変移相器をある位相に設定したものであることを特徴とする請求項４記載の歪み発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歪み発生器に関し、特に無線通信装置に組み込んで用いられる歪み発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の歪み発生器は、無線通信装置のうち特に低送信歪み特性を要求される装置に組み込んで用いられる。このような無線通信装置は、一般的に高速、大容量、広帯域、高多値変調方式、低ビット誤り率の高通信品質、高信頼性、高価格な装置であるが、近年、通信のブロードバンド化、低価格化の影響を受け、装置のコストダウンが要求されている。
【０００３】
図７に示す従来の歪み発生器は、マイクロ波通信装置の送信アンプの前段に使用される。このマイクロ波通信装置では、数ギガヘルツから数十ギガヘルツまでの送信周波数を想定し、伝送容量は例えば１５５メガビット／秒、変調方式は例えば１２８値直交振幅変調方式、中間周波数は例えば１４０メガヘルツを想定している。信号周波数帯域幅は２５メガヘルツ程度である。
【０００４】
図７に示す従来の歪み発生器は、入力信号を第１の経路と第２の経路に分配する入力用９０°ハイブリット２０と、第１の経路に設けられこの第１の経路の信号に歪を発生させる可変歪み発生部２３と、歪が発生した信号を減衰する可変減衰器２４と、第２の経路に設けられこの第２の経路の信号の位相を調整する可変移相器２１，可変移相器２２と、可変減衰器２４の出力と可変移相器２２の出力とを合成し送信アンプに出力する出力用９０°ハイブリット２５とにより構成する。同様な構成を有する歪み発生器を開示した公報として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
この歪み発生器は、送信アンプの出力の非線形歪みがこの歪み発生器で発生する歪みと逆位相で相殺するよう可変移相器２１、２２の位相を微調整して用いる。可変歪み発生部２３、可変減衰器２４、可変移相器２１、２２は９０°ハイブリットを使用した反射型の構成とするのが一般的である。これにより可変移相器２１、２２側の信号経路と、可変歪み発生部２３から可変減衰器２４側の歪み発生経路の遅延差が原則的には生じない構成となっている。入出力に配置されるそれぞれの９０°ハイブリット２０、２５と可変歪み発生部２３、可変減衰器２４、可変移相器２１、２２で使用する９０°ハイブリットはいずれも位相誤差の少ない高精度の性能が要求される。また可変歪み発生部２３、可変減衰器２４、可変移相器２１、２２で使用されるダイオード等はマイクロ波帯で動作する寄生容量の少ない高性能デバイスが必要である。このためこの歪み発生器は半導体ベアチップやアルミナセラミック基板を金属パッケージ内に回路構成し気密封止したマイクロ波集積回路構成としている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−７３３３（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の歪み発生器は、マイクロ波通信装置の送信アンプの前段に配置され、入出力に配置されるそれぞれの９０°ハイブリットと可変歪み発生部、可変減衰器、可変移相器で使用する９０°ハイブリットはいずれも位相誤差の少ない高精度の性能が要求され、可変歪み発生部、可変減衰器、可変移相器で使用されるダイオード等はマイクロ波帯で動作する寄生容量の少ない高性能デバイスが必要であるため、半導体ベアチップやアルミナセラミック基板を金属パッケージ内に回路構成し気密封止したマイクロ波集積回路構成としているので、高価であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的はこのような従来の欠点を除去するため、マイクロ波集積回路構成とする必要がなく安価な歪み発生器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の歪み発生器は、中間周波数帯の入力信号を歪み発生経路と移相経路に分配する分配手段と、
前記移相経路に設けられ、位相変化量の周波数特性が予め定めた値以下である特性を有し、前記移相経路の信号の位相を調整して出力する位相調整手段と、
前記歪み発生経路に設けられこの歪み発生経路の信号に歪を発生させて出力する歪み発生手段と、
前記移相経路で発生する位相周波数特性を相殺するために、前記歪み発生手段が出力した前記歪が発生した信号を遅延して出力する遅延手段と、
前記遅延手段の出力と前記位相調整手段の出力とを合成する合成手段と、
を備えて構成されている。
【００１０】
また、本発明の歪み発生器の前記遅延手段は、前記移相経路で発生する位相周波数特性を相殺する電気長を有する遅延線である。
【００１１】
更に、本発明の歪み発生器の前記相殺する位相周波数特性は、予め定めた範囲の周波数帯域における位相周波数特性である。
【００１２】
また、本発明の歪み発生器の前記位相調整手段は、可変移相器と固定移相器とを直列接続したものであり、前記歪み発生手段は、可変歪み発生部と可変減衰器とを直列接続したものである。
【００１３】
更に、本発明の歪み発生器の前記可変移相器は、９０°ハイブリットとバラクタダイオードとで構成した反射型可変移相器である。
【００１４】
また、本発明の歪み発生器の前記可変移相器の前記バラクタダイオードの容量は、このバラクタダイオードの容量を変化させたときに前記可変移相器の位相周波数特性の大きさが予め定めた範囲に入る容量である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の歪み発生器の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示す本実施の形態は、分配手段１と、位相調整手段２と、歪み発生手段３と、遅延手段４と、合成手段５とにより構成する。
【００１８】
分配手段１は、９０°ハイブリット６により構成し中間周波数帯の入力信号を歪み発生経路と移相経路に分配する。位相調整手段２は、移相経路に設けられ、位相可変時の位相変化量（Δθ）の周波数特性が予め定めた値（例えば４°、この値にこだわらず装置により適宜決めてよい。但し、なるべく小さな値が良い。）以下である特性を有し、移相経路の信号の位相を調整して出力する。歪み発生手段３は、歪み発生経路に設けられこの歪み発生経路の信号に歪を発生させて出力する。遅延手段４は、移相経路で発生する位相周波数特性を相殺するために、歪み発生手段３が出力した歪が発生した信号を遅延して出力する。合成手段５は、遅延手段４の出力と位相調整手段２の出力とを合成し、中間周波数帯の周波数をマイクロ波帯の周波数に変換するアップコンバータを介して送信アンプに出力する。
【００１９】
遅延手段４は、移相経路で発生する位相固定周波数特性を相殺する電気長を有する遅延線である。この位相固定周波数特性とは、予め定めた範囲（例えば、１１５ＭＨｚから１６５ＭＨｚの間の５０ＭＨｚ）の周波数帯域における位相周波数特性である。
【００２０】
位相調整手段２は、可変移相器７と固定移相器８とを直列接続したものである。
【００２１】
歪み発生手段３は、可変歪み発生部９と可変減衰器１０とを直列接続したものである。
【００２２】
次に、本実施の形態の歪み発生器の動作を図２，図３，図４，図５及び図６を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図２は、可変移相器７の一例を示す図であり、９０°ハイブリットとバラクタダイオード１２とで構成した反射型可変移相器を示している。
【００２４】
図３は、図２で示すバラクタダイオードを用いた可変移相器７の動作の一例を示す図であり、バラクタダイオード１２の正規化リアクタンスＸに対する出力信号位相θの関係を示している。
【００２５】
図４は、図２で示す反射型可変移相器の周波数対出力信号位相θの関係の一例を示す図であり、周波数に対する出力信号位相θの関係をバラクタダイオードの容量Ｃを変数として表している。
【００２６】
図５は、図２で示す可変移相器７と固定移相器８とを組み合わせたときの周波数対出力信号位相θの関係の一例を示す図であり、周波数に対する出力信号位相θの関係を図２で示す可変移相器７のバラクタダイオードの容量Ｃを変数として表している。
【００２７】
図６は、遅延線の動作の一例を示す図であり、周波数１４０ＭＨｚで電気長４２°の遅延線に関する出力信号位相θの周波数特性を表している。
【００２８】
最初に、可変移相器７、固定移相器８、この可変移相器７とこの固定移相器８との組合せ、及び遅延線の動作について説明する。
【００２９】
図２（図１）に示す可変移相器７において、図３に示すように出力信号位相θはバラクタダイオードの容量Ｃを大きくするに従い０°から−１８０°まで変化する。ここで、図３中の直線（θ＝κＬｏｇＸ＋定数、但しκは傾きを示す定数。）と重なる範囲内の、例えば正規化リアクタンスＸをＸ１からＸ２に変えた場合、その時の出力信号位相をθ１、θ２とすると、θ１＝κＬｏｇＸ１＋定数、θ２＝κＬｏｇＸ２＋定数であるので、位相変化量Δθは、Δθ＝θ１−θ２＝κＬｏｇ（Ｘ１／Ｘ２）＝κＬｏｇ（Ｃ１／Ｃ２）となり周波数ωに依存しない。つまり、正規化リアクタンスＸ１からＸ２の範囲で周波数特性のない移相器が実現できることを示している。ただしこれは容量Ｃ変化時にΔθに周波数特性がないということだけであり、ある容量Ｃを選んだ時に位相θそのものには周波数特性は存在する。
【００３０】
また、図４に示すように、周波数帯域を１１５ＭＨｚから１６５ＭＨｚの５０ＭＨｚ帯域の範囲に着目すると、約１５°の位相θの周波数特性が存在する。この周波数特性を位相固定周波数特性（θ固定ｆ特）と呼ぶ。
【００３１】
可変移相器７のバラクタダイオードの容量Ｃは、このバラクタダイオードの容量Ｃを変化させたときに可変移相器７の位相周波数特性の大きさが予め定めた範囲（例えば、２０°以下。この値にこだわらず装置により適宜決めてよい。但し、なるべく小さな値が良い。）に入る容量Ｃに選ぶ。
【００３２】
図４において出力信号位相θは、中心周波数１４０ＭＨｚにおいて容量Ｃ（例えば、Ｃ＝１０ｐＦから５０ｐＦ）により−９０°程度を中心として±数１０°程度変化する。容量Ｃを１０ｐＦから５０ｐＦに変えたとき位相θの変化量（Δθ）（１０ｐＦでの位相θと５０ｐＦでの位相θとの差）は１４０ＭＨｚで８４°であり、このときのΔθ周波数特性は１１５ＭＨｚから１６５ＭＨｚで１．４°である（１１５ＭＨｚから１６５ＭＨｚの間での位相変化量（Δθ）の変化の大きさが１．４°。）。
【００３３】
図１に示す固定移相器８において、この固定移相器８は図２に示す可変移相器７の動作範囲内、つまりΔθに周波数特性が発生しない（発生しても、周波数特性の大きさが例えば２°以内）範囲のバラクタダイオード１２の容量Ｃに相当する固定容量に設定して使用する。すなわち、この容量に対応する位相にして使用する。図２に示す可変移相器７の例で言えば、バラクタダイオード１２の容量を１０ｐＦから５０ｐＦの範囲内のある値に選ぶことに相当する。この固定容量は、可変移相器７と同じ構成でバラクタダイオード１２の制御電圧を固定することにより実現できる。また可変移相器７のバラクタダイオード１２のかわりに固定コンデンサを使用しても良い。出力信号位相の動作は可変移相器７の場合と同様である。
【００３４】
そして、図２に示す可変移相器７と図１に示す固定移相器８とを組合せると、組合せた部分について図５に示すように（ここでは固定移相器８の容量Ｃを１５ｐＦに選定して説明する。）、可変移相器７のバラクタダイオード１２の容量Ｃを１０ｐＦから５０ｐＦに変化させることで、出力信号位相θの変化量（Δθ）は周波数１４０ＭＨｚにおいて８０°、１１５ＭＨｚから１６５ＭＨｚの範囲で、位相固定周波数特性は約３５°、Δθの周波数特性は３．４°である。
【００３５】
一方、図１に示す遅延線において、図６に示すように、電気長４２°の遅延線の位相固定周波数特性は約１５°である。可変移相器７と固定移相器８とを組合せた部分の位相固定周波数特性が約３５°なので、この位相固定周波数特性（約３５°）を相殺するためには１４０ＭＨｚで電気長９８°（＝（３５／１５）×４２）の遅延線を使用すれば良い。
【００３６】
次に、図１に示す歪み発生器の全体的な動作について説明する。
【００３７】
入力側の９０°ハイブリット６は、中間周波数帯（例えば、１１５ＭＨｚから１６５ＭＨｚの範囲）の入力信号を歪み発生経路と移相経路に分配する。
【００３８】
移相経路に設けられた、可変移相器７と固定移相器８とは前述したように動作し、移相経路の信号に対し位相固定周波数特性を約３５°にして出力する。
【００３９】
一方、歪み発生経路に設けられた可変歪み発生器は歪み発生経路の信号に歪みを発生させ、可変減衰器１０はこの歪みが発生した信号の振幅を調整して出力する。遅延線は、前述したように１４０ＭＨｚで電気長９８°を有し、歪みが発生し振幅が調整された信号を遅延する。そして、出力側の９０°ハイブリット１１は、位相固定周波数特性が約３５°の移相経路の信号と、歪み発生経路の信号とを合成し位相固定周波数特性分の位相を相殺して出力する。この出力は中間周波数帯の周波数をマイクロ波帯の周波数に変換するアップコンバータを介して送信アンプに出力する。
【００４０】
以上の説明では、図１に示したように、可変移相器７の後に固定移相器８を設置したがこの順序を逆にしてもよい。また、遅延線を可変減衰器１０の後ろに設置したが、可変歪み発生部９の前に配置しても良いし、可変歪み発生部９と可変減衰器１０の間に配置しても良い。更に、可変移相量を増やしたい場合は、可変移相器を複数配置することも可能である。固定移相器を複数配置しても良い。この場合には構成に応じて遅延線の電気長を適切に選択する。可変歪み発生部や可変減衰器を複数で構成しても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の歪み発生器によれば、分配手段により中間周波数帯の入力信号を歪み発生経路と移相経路に分配し、位相調整手段に位相変化量の周波数特性が予め定めた値以下とした特性を持たせ、この位相調整手段により、移相経路の信号の位相を調整して出力し、歪み発生手段により、歪み発生経路の信号に歪を発生させて出力し、遅延手段により、移相経路で発生する位相周波数特性を相殺するために、歪み発生手段が出力した歪が発生した信号を遅延して出力し、合成手段により、遅延手段の出力と位相調整手段の出力とを合成し移相経路で発生する位相周波数特性を相殺するため、中間周波数帯の入力信号に歪を発生させるので、マイクロ波集積回路構成とする必要がない。このため、高価なマイクロ波帯の部品を使用する必要がないので、安価な歪み発生器を提供できる。
【００４２】
また、移相経路の位相調整手段に位相変化量の周波数特性が予め定めた値以下とした特性を持たせ、歪み発生経路に移相経路で発生する位相周波数特性を相殺する遅延手段を設けたので、歪み発生器全体で位相帯域特性が改善し比帯域の広い歪み発生器が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歪み発生器の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】可変移相器の一例を示す図である。
【図３】図２で示すバラクタダイオードを用いた可変移相器の動作の一例を示す図である。
【図４】図２で示す反射型可変移相器の周波数対出力信号位相θの関係の一例を示す図である。
【図５】図２で示す可変移相器と固定移相器とを組み合わせたときの周波数対出力信号位相θの関係の一例を示す図である。
【図６】遅延線の動作の一例を示す図である。
【図７】従来の歪み発生器を示す図である。
【符号の説明】
１    分配手段
２    位相調整手段
３    歪み発生手段
４    遅延手段
５    合成手段
６    ９０°ハイブリット
７    可変移相器
８    固定移相器
９    可変歪み発生部
１０    可変減衰器
１１    ９０°ハイブリット
１２    バラクタダイオード
２０    ９０°ハイブリット
２１    可変移相器
２２    可変移相器
２３    可変歪み発生部
２４    可変減衰器
２５    ９０°ハイブリット
【図１】
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【図２】
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【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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