(57)【要約】【課題】フィードフォワード歪補償によって残留している非線型歪を改善することができるとともに、プレディストーション回路の調整、構成の変更等を容易に行うことができ、プレディストーション回路の小型化を図ることのできるフィードフォワード増幅器を提供する。【解決手段】歪検出ループ１８は、主増幅器１５への入力信号に当該主増幅器５によって付加された歪成分を検出する。一方、プレディストーション回路１２は、歪成分を補償するための歪補償成分を前記入力端子から入力された入力信号に付加し補償入力信号を生成する。これらにより、増幅部は、補償入力信号を増幅して増幅出力信号として歪除去部に出力し、歪除去ループ２３は、検出された歪成分を増幅出力信号から除去する。【選択図】　図１
2004088301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードフォワード歪補償ループを有し、入力端子から入力された信号の増幅を行うフィードフォワード増幅器において、
前記フィードフォワード歪補償ループ外であって、前記フィードフォワード歪補償ループと前記入力端子との間に、前置歪補償回路を設けたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項２】
フィードフォワード歪補償ループを有し、入力端子から入力された信号の増幅を行うフィードフォワード増幅器において、
補償入力信号を増幅して増幅出力信号として出力する増幅部と、
前記増幅部への入力信号に当該増幅部により付加された歪成分を検出する歪検出部と、
検出された前記歪成分を前記増幅出力信号から除去する歪除去部と、
入力端子と前記歪検出部との間に設けられ、前記歪成分を補償するための歪補償成分を前記入力端子から入力された入力信号に付加し前記補償入力信号を生成する前置歪補償部とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項３】
前記前置歪補償回路は、主に振幅歪成分を補償することを特徴とする請求項１または２記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項４】
前記前置歪補償回路は、主に位相歪成分を補償することを特徴とする請求項１、２または３記載のフィードフォワード増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィードフォワード増幅器に関し、特に、フィードフォワード歪補償ループを有するフィードフォワード増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィードフォワード増幅器に、例えば、次式で表すような２波を入力した場合、
ｘ＝ｃｏｓω１ｔ＋ｃｏｓω２ｔ
その出力には、ＤＣ成分、信号成分、３次相互変調成分、第２高調波成分及び第３高調波成分が含まれる。
【０００３】
より具体的には、
ａ２＋ａ２ｃｏｓ（ω１−ω２）ｔ　（ＤＣ成分）
＋（ａ１＋９／４・ａ３）ｃｏｓω１ｔ＋（ａ１＋９／４・ａ３）ｃｏｓω２ｔ　　　（信号成分）
＋３／４・ａ３ｃｏｓ（２ω１−ω２）ｔ＋３／４・ａ３ｃｏｓ（２ω２−ω１）ｔ（３次相互変調成分）
＋１／２・ａ２ｃｏｓ２ω１ｔ＋ａ２ｃｏｓ（ω１＋ω２）ｔ＋１／２・ａ２ｃｏｓ２ω２ｔ　（第２高調波成分）
＋１／４・ａ３ｃｏｓ３ω１ｔ＋３／４・ａ３ｃｏｓ（２ω１＋ω２）ｔ
＋３／４・ａ３ｃｏｓ（２ω２＋ω１）ｔ＋１／４・ａ３ｃｏｓ３ω２ｔ
（第３高調波成分）
のように、信号成分以外の増幅器の非線形性による歪成分が付加されて出力されることとなっていた。
【０００４】
これらの歪成分は通信にとっては、雑音（ノイズ）となるため、雑音を低減させるべく歪補償が必要になる。
【０００５】
歪成分を低減する手法の一つとして、フィードフォワード歪補償法が知られている。
【０００６】
このフィードフォワード歪補償法の技術の一つとして、フィードフォワード歪補償における改善対象の歪量の低減及び電源効率の改善を図るべく、歪を発生する主増幅器（メインアンプ）に対してプレディストーション方式の歪補償を行う手法が種々提案されている（特開２００１−６８９４５号公報、特公平７−８５５２３号公報、特開平１−２００８０７号公報等参照）。
【０００７】
上記従来のプレディストーション方式の歪補償における動作原理を、図３、４を用いて以下に説明する。
【０００８】
図３は、従来のプレディストーション方式のフィードフォワード増幅器の概要構成を示すブロック図である。また、図４は、図３のフィードフォワード増幅器の各部における信号成分の説明図である。
【０００９】
フィードフォワード増幅器１００は、大別すると、入力端子１０１と、歪検出ループ１０８と、歪除去ループ１１３と、出力端子１１４とを備えている。
【００１０】
入力端子１０１には、増幅対象の入力信号が入力される。歪検出ループ１０８は、当該ループ中に信号を増幅する主増幅器１０５を備え、主増幅器１０５による信号増幅時に、主増幅器１０５の非線形性により付加される歪成分を検出する。この歪検出ループ１０８は、大別すると、プレディストーション回路１０２と、電力分配器１０３と、ベクトル調整器１０４と、主増幅器１０５と、遅延線経路１０６と、電力分配合成器１０７とを備えている。
【００１１】
プレディストーション回路１０２は、主増幅器１０５により付加される歪成分と逆位相になるように予め調整された歪をベクトル調整器１０４の出力信号に付加する。電力分配器１０３は、所定の比率で電力をベクトル調整器１０４及び遅延線経路１０６に分配する。ベクトル調整器１０４は、電力分配器１０３からの入力信号の振幅と位相を調整して主増幅器１０５に出力する。主増幅器１０５は、プレディストーション回路１０２の出力信号の信号レベルを規定信号レベルまで増幅して出力する。遅延線経路１０６には、電力分配器１０３からの信号が入力され、当該入力された信号を所定量だけ遅延させて電力分配合成器１０７に出力する。電力分配合成器１０７は、主増幅器１０５の出力信号をそのまま出力するとともに、主増幅器１０５及び遅延線経路１０６の出力信号を合成し、歪検出ループ出力端子Ｔａから主増幅器１０５により付加される歪成分のみを出力する。
【００１２】
歪除去ループ１１３は、歪検出ループ１０８で検出された歪成分を主増幅器１０５の出力信号から除去し、出力端子１１４から出力する。この歪除去ループ１１３は、大別すると、ベクトル調整器１０９と、副増幅器１１０と、遅延線経路１１１と、電力合成器１１２と、出力端子１１４とを備えている。
【００１３】
ベクトル調整器１０９は、歪検出ループ出力端子Ｔａから出力される主増幅器１０５により付加される歪成分の振幅と位相を調整して副増幅器１１０に出力する。副増幅器１１０は、ベクトル調整器１０９により振幅と位相が調整された主増幅器１０５により付加される歪成分を主増幅器１０５の出力信号レベルに合わせて増幅して電力合成器１１２に出力する。遅延線経路１１１は、電力分配合成器１０７からの信号が入力され、当該入力された信号を所定量だけ遅延して電力合成器１１２に出力する。電力合成器１１２は、副増幅器１１０の出力信号及び遅延線経路１１１の出力信号を合成し、主増幅器１０５の出力信号から歪成分を除去し、出力端子１１４から出力する。より具体的には、副増幅器１１０の出力信号と遅延線経路１１１の出力信号に基づき、歪成分を等振幅、逆位相にて合成することにより、歪成分を除去して出力端子１１４から出力する。
【００１４】
次に、上記構成を有するフィードフォワード増幅器１００の具体的な動作について、図４を参照しながら説明する。
【００１５】
▲１▼　まず、入力端子１０１より、図４（ａ）に示すような入力信号４１（二つの信号波を含む信号）を入力する。
【００１６】
▲２▼　入力信号は、電力分配器１０３により所定の比率でベクトル調整器１０４及び遅延線経路１０６に分配される。そして、ベクトル調整器１０４に分配された入力信号４１は、ベクトル調整器１０４によって振幅及び位相が調整された後、プレディストーション回路１０２に入力される。プレディストーション回路１０２は、図４（ｂ）に示すように、入力信号４１に対して、主増幅器１０５により発生する歪成分と逆位相になるように予め調整された歪補償成分４２を付加して主増幅器１０５に出力する。
【００１７】
▲３▼　続いて、主増幅器１０５は、プレディストーション回路１０２の出力信号の信号レベルを規定信号レベルまで増幅して出力する。このとき、主増幅器１０５の出力信号は、図４（ｃ）に示すように、プレディストーション回路１０２の出力信号により、一部が除去され、歪成分が改善されている。
【００１８】
▲４▼　一方、電力分配器１０３により遅延線経路１０６に分配された信号は、ベクトル調整器１０４、プレディストーション回路１０２及び主増幅器１０５における処理遅延時間に対応する所定遅延時間だけ遅延され、図４（ｄ）に示すような状態で電力分配合成器１０７に出力される。
【００１９】
▲５▼　電力分配合成器１０７は、遅延線経路１０６からの信号（図４（ｄ）参照）と、主増幅器１０５による歪成分を含んだ信号（図４（ｃ）参照）とを合成して歪成分の検出を行い、図４（ｅ）に示すような歪成分４４のみを歪検出ループ出力端子Ｔａより出力する。これと並行して、電力分配合成器１０７は、主増幅器１０５の出力信号をそのまま遅延線経路１１１に出力する。
【００２０】
▲６▼　続いて歪除去ループ１１３のベクトル調整器１０９は、歪検出ループ出力端子Ｔａから出力される主増幅器１０５によって付加される歪成分４４の振幅と位相を調整して副増幅器１１０に出力する。これにより、副増幅器１１０は、ベクトル調整器１０９によって振幅と位相が調整された主増幅器１０５によって付加される歪成分の信号レベルに合わせて歪検出ループ出力端子Ｔａから出力される主増幅器１０５によって付加される歪成分を増幅し、図４（ｆ）に示すような増幅歪信号４４として電力合成器１１２に出力する。
【００２１】
▲７▼　このとき、遅延線経路１１１は、図４（ｇ）に示す主増幅器１０５の出力信号をベクトル調整器１０９及び副増幅器１１０の処理遅延時間に対応する所定遅延時間だけ遅延して電力合成器１１２に出力する。
【００２２】
▲８▼　この結果、電力合成器１１２では、プレディストーション回路１０２によって改善されてはいるが、主増幅器１０５よって付加された歪成分を含んだ信号と、副増幅器１１０にて増幅された歪検出ループ１０８において検出した歪成分を合成する。この結果、図４（ｈ）に示すように、主増幅器１０５の歪成分が相殺された信号が歪除去ループ１１３から出力され、出力端子１１４より出力される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のフィードフォワード増幅器においては、フィードフォワード歪補償として歪改善を行っているが、振幅誤差と位相誤差等の要因により、その歪改善量は無限ではない。
【００２４】
ところで、上記従来のフィードフォワード増幅器によれば、歪検出ループの動作条件を最適値に設定した後、プレディストーション回路の動作条件を変更した場合には、歪検出ループの動作条件が最適値からずれることとなる。このため、歪検出ループ全体の動作条件を再度変更しなければならず、調整時間が増加することになるという問題点があった。
【００２５】
より詳細には、上記従来の増幅器におけるプレディストーション回路は、フィードフォワード歪補償のループ内にあるため、プレディストーション回路に調整が必要になった場合には、歪検出ループの特性を等振幅、等遅延量、逆位相に遅延線回路、もしくはベクトル調整器を用いて再度調整しなければならないからである。
【００２６】
また、改善の対象となる歪のレベルが、主増幅器において発生するものであるため、信号レベルが高く、それと同等の信号を有する歪信号をプレディストーション回路によって発生させるためには、プレディストーション回路の大型化や高出力化が必要となり、プレディストーション回路の大型化や複雑化を伴ってしまうという問題点があった。換言すれば、プレディストーション回路で発生できる歪のレベルが低く、十分な歪改善ができないという問題点があった。
【００２７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みなされたものであって、フィードフォワード歪補償によって残留している非線型歪を改善することができるとともに、プレディストーション回路の調整、構成の変更等を容易に行うことができ、プレディストーション回路の小型化を図ることが可能なフィードフォワード増幅器を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかるフィードフォワード増幅器は、フィードフォワード歪補償ループを有し、入力端子から入力された信号の増幅を行うフィードフォワード増幅器は、前記フィードフォワード歪補償ループ外であって、前記フィードフォワード歪補償ループと前記入力端子との間に前置歪補償回路を設けたことを特徴としている。
【００２９】
上記構成によれば、フィードフォワード歪補償ループ外で前置歪補償回路が動作して歪補償を行うので、フィードフォワード歪補償によって残留している非線型歪を改善することが可能となる。
【００３０】
また、フィードフォワード歪補償ループを有し、入力端子から入力された信号の増幅を行うフィードフォワード増幅器は、補償入力信号を増幅して増幅出力信号として出力する増幅部と、前記増幅部への入力信号に当該増幅部によって付加された歪成分を検出する歪検出部と、検出された前記歪成分を前記増幅出力信号から除去する歪除去部と、入力端子と前記歪検出部との間に設けられ、前記歪成分を補償するための歪補償成分を前記入力端子から入力された入力信号に付加し前記補償入力信号を生成する前置歪補償部とを備えたことを特徴としている。
【００３１】
上記構成によれば、歪検出部は、増幅部への入力信号に当該増幅部によって付加された歪成分を検出する。
【００３２】
一方、前置歪補償部は、歪成分を補償するための歪補償成分を前記入力端子から入力された入力信号に付加し前記補償入力信号を生成する。
【００３３】
これらにより、増幅部は、補償入力信号を増幅して増幅出力信号として歪除去部に出力し、歪除去部は、検出された歪成分を増幅出力信号から除去する。
【００３４】
これらの場合において、前記前置歪補償回路は、主に振幅歪成分を補償するようにしてもよい。また、前記前置歪補償回路は、主に位相歪成分を補償するようにしてもよい。
【００３５】
【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ながら詳細に説明する。
【００３６】
本発明にかかるフィードフォワード増幅器１０は、図１に示すように、大別すると、入力端子１１と、プレディストーション回路１２と、歪検出ループ１８と、歪除去ループ２３と、出力端子２４とを備えている。
【００３７】
入力端子１１には、増幅対象の入力信号が入力される。プレディストーション回路１２は、後述の主増幅器１５によって付加される歪成分と逆位相になるように予め調整された歪を、入力端子１１からの入力信号に付加する。歪検出ループ１８は、当該ループ中に信号を増幅する主増幅器１５を備え、主増幅器１５による信号増幅時に主増幅器１５の非線形性によって付加される歪成分を検出する。この歪検出ループ１８は、大別すると、電力分配器１３と、ベクトル調整器１４と、主増幅器１５と、遅延線経路１６と、電力分配合成器１７とを備えている。
【００３８】
電力分配器１３は、プレディストーション回路１２によって所定の歪が付加された入力信号所定の比率で電力をベクトル調整器１４及び遅延線経路１６に分配する。ベクトル調整器１４は、電力分配器３からの入力信号の振幅と位相を調整して主増幅器１５に出力する。主増幅器１５は、ベクトル調整期１４の出力信号の信号レベルを規定信号レベルまで増幅して出力する。遅延線経路１６には、電力分配器１３からの信号が入力され、当該入力された信号を所定量だけ遅延して電力分配合成器１７に出力する。電力分配合成器１７は、主増幅器１５の出力信号をそのまま出力するとともに、主増幅器１５及び遅延線経路１６の出力信号を合成し、主増幅器１５によって付加される歪成分のみを歪検出ループ出力端子Ｔａから出力する。
【００３９】
歪除去ループ２３は、歪検出ループ１８で検出された歪成分を主増幅器１５の出力信号から除去し、出力端子２４から出力する。この歪除去ループ２３は、大別すると、ベクトル調整器１９と、副増幅器２０と、遅延線経路２１と、電力合成器２２と、出力端子２４とを備えている。
【００４０】
ベクトル調整器１９は、歪検出ループ出力端子Ｔａから出力される主増幅器１５によって付加される歪成分の振幅と位相を調整して副増幅器２０に出力する。副増幅器２０は、ベクトル調整器１９によって振幅と位相が調整された主増幅器１５によって付加される歪成分を主増幅器１５の出力信号レベルに合わせて増幅して電力合成器２２に出力する。遅延線経路２１には、電力分配合成器１７からの信号が入力され、遅延線経路２１は、当該入力された信号を所定量だけ遅延して電力合成器２２に出力する。電力合成器２２は、副増幅器２０の出力信号及び遅延線経路２１の出力信号を合成し、主増幅器１５の出力信号から歪成分を除去し、出力端子２４から出力する。より具体的には、副増幅器２０の出力信号と遅延線経路２１の出力信号に基づき、歪成分を等振幅、逆位相にて合成することにより、歪成分を除去して出力端子２４から出力する。
【００４１】
次に、上記構成を有するフィードフォワード増幅器１０の具体的な動作について、図２を参照しながら説明する。
【００４２】
▲１▼　まず、入力端子１１より、図２（ａ）に示すような入力信号３１（二つの信号波を含む信号）を入力する。
【００４３】
▲２▼　プレディストーション回路１２は、図２（ｂ）に示すように、入力信号３１に対し、主増幅器１５によって発生する歪成分と逆位相になるように予め調整された歪成分である歪補償成分３２（図２中、波線は逆位相を表す）を付加して電力分配器１３に出力する。これにより、プレディストーション回路１２によって歪補償成分３２が付加された入力信号は、電力分配器１３によって所定の比率でベクトル調整器１４及び遅延線経路１６に分配される。そして、ベクトル調整器１４に分配された入力信号３１及び歪補償成分３２は、ベクトル調整器１４によって振幅及び位相が調整された後、主増幅器１５に入力される。
【００４４】
▲３▼　続いて、主増幅器１５は、ベクトル調整器１４の出力信号の信号レベルを規定信号レベルまで増幅して出力する。このとき、主増幅器１５の出力信号は、図２（ｃ）に示すように、プレディストーション回路１２の出力信号である歪補償成分３２によって、生成した歪の一部が除去され、歪成分が改善されることとなる。
【００４５】
▲４▼　一方、電力分配器１３によって遅延線経路１６に分配された信号は、ベクトル調整器１４及び主増幅器１５における処理遅延時間に対応する所定遅延時間だけ遅延し、図２（ｄ）に示すような状態、すなわち、増幅された入力信号３１及び増幅された歪補償成分３２を含んだ状態で電力分配合成器１７に出力される。
【００４６】
▲５▼　電力分配合成器１７は、遅延線経路１６からの信号（図２（ｄ）参照）と、歪補償成分３２、主増幅器１５による歪成分３３（合成された歪成分３４）を含んだ信号（図２（ｃ）参照）とを合成して歪成分の検出を行い、図２（ｅ）に示すような歪成分３３のみを歪検出ループ出力端子Ｔａより出力する。これと並行して、電力分配合成器１７は、主増幅器１５の出力信号をそのまま遅延線経路２１に出力する。
【００４７】
▲６▼　続いて歪除去ループ２３のベクトル調整器１９は、歪検出ループ出力端子Ｔａから出力される主増幅器１５によって付加される歪成分の振幅と位相を調整して副増幅器２０に出力する。これにより、副増幅器２０は、ベクトル調整器１９によって振幅と位相が調整された主増幅器１５によって付加される歪成分の信号レベルに合わせて歪検出ループ出力端子Ｔａから出力される主増幅器１５によって付加される歪成分を増幅し、図２（ｇ）に示すような信号として電力合成器２２に出力する。すなわち、主増幅器１５によって付加される歪成分３３を電力合成器２２に出力する。
【００４８】
▲７▼　このとき、遅延線経路２１は、図２（ｆ）に示す信号、すなわち、増幅された入力信号３１、歪補償成分３２、主増幅器１５による歪成分３３（合成された歪成分３４）を含んだ信号として主増幅器１５により出力される信号をベクトル調整器１９及び副増幅器２０の処理遅延時間に対応する所定遅延時間だけ遅延して電力合成器２２に出力する。
【００４９】
▲８▼　これらの結果、電力合成器２２では、プレディストーション回路１２により改善されてはいるが主増幅器１５よって付加された歪成分を含んだ信号と、副増幅器２０にて増幅された歪検出ループ１８において検出した歪成分を合成する。この結果、図２（ｈ）に示すように、主増幅器１５の歪成分が相殺された信号が歪除去ループ２３から出力される。そして、出力端子２４からは、図２（ｉ）に示すように、歪除去ループ２３で除去されなかった歪成分３５にプレディストーション回路の逆位相の歪補償成分３２が重畳され、歪成分がより補償された状態で出力される。
【００５０】
以上説明したように、従来のフィードフォワード増幅器では、歪検出ループ内にプレディストーション回路が設けられているため、プレディストーション歪補償による歪改善量を変更したい場合等に部品の変更等を行うと、位相特性、振幅特性や群遅延等の特性が変わってしまうことにより、再度歪検出ループ内の特性を合わせなければならず、調整の手間が増大することとなるのに対し、本発明によれば、プレディストーション回路を設けている箇所は、歪検出ループ外であり、主増幅器等の主要部品が決定した後でも、追加や変更が可能であるため、増幅段の影響を受けることがなく、プレディストーション回路の最適動作条件設定を容易に行うことができる。
【００５１】
また、従来、主増幅器で発生する歪成分のレベルは非常に高く、その歪成分に対して同等の信号レベルの歪補償成分を含む信号をプレディストーション回路にて発生させるには、プレディストーション回路を大型化する必要があるが、本発明によれば、フィードフォワード歪補償にて改善を行った歪に対して、さらにプレディストーション回路による歪補償を行うため、対象となる歪成分のレベルは低く、プレディストーション回路の小型化を図ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プレディストーション回路の調整、構成の変更等を容易に行うことができ、プレディストーション回路の小型化を図ることが可能なフィードフォワード増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるフィードフォワード増幅器の一実施の形態の概要構成を示すブロック図である。
【図２】図１のフィードフォワード増幅器の各部の出力信号の説明図である。
【図３】従来のフィードフォワード増幅器の概要構成を示すブロック図である。
【図４】従来のフィードフォワード増幅器の各部の出力信号の説明図である。
【符号の説明】
１０　　フィードフォワード増幅器
１１　　入力端子
１２　　プレディストーション回路（前置歪補償部）
１３　　電力分配器
１４　　ベクトル調整器
１５　　主増幅器（増幅部）
１６　　遅延線経路
１７　　電力分配合成器
１８　　歪検出ループ（歪検出部）
１９　　ベクトル調整器
２０　　副増幅器
２１　　遅延線経路
２２　　電力合成器
２３　　歪除去ループ（歪除去部）
２４　　出力端子
３１　　入力信号
３２　　歪補償成分
３３　　歪成分
３４　　歪成分
３５　　歪成分
Ｔａ　　歪検出ループ出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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