(57)【要約】【課題】ＤＳＰ等の制御回路および制御用素子（可変位相器、可変減衰器）をなくして、回路の簡素化および消費電力の低減を実現しながら、精度の高い歪補償を行うフィードフォワード増幅回路を提供する。【解決手段】メインライン上の第１の増幅手段１２ａで増幅される入力信号に、第１の分岐手段１０により分岐され第１の増幅手段１２ａと温度特性の揃ったサブライン上の第２の増幅手段１２ｂにより増幅されるサブラインに分岐された入力信号を逆位相で合成して歪成分信号を生成し、当該歪成分信号をメインライン上の入力信号に逆位相で合成して歪成分を補償する。第１の分岐手段１０および第２の分岐手段１３で発生するロス分を補償するための第３の増幅手段１７ｂのゲイン分をメインライン上で減衰するために固定減衰手段１５および第４の増幅手段１７ａを設ける。【選択図】      図１
2004364106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号をメインラインとサブラインとに異なる分配比で分岐する第１の分岐手段と、
前記第１の分岐手段により前記メインラインに分岐された入力信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記第１の増幅手段により増幅された入力信号を前記メインラインと前記サブラインとに異なる分配比で分岐する第２の分岐手段と、
前記第１の分岐手段により前記サブラインに分岐された入力信号の位相を１８０°シフトさせる第１の固定位相調整手段と、
前記第１の増幅手段と同一の特性を持ち、前記第１の固定位相調整手段により１８０°位相シフトされた入力信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第２の分岐手段により前記サブラインに分岐された入力信号と、前記第２の増幅手段により増幅された入力信号とを合成して、前記入力信号のキャリア信号を相殺し歪成分信号を得る第１の結合手段と、
前記第１の結合手段により合成されて得た歪成分信号の位相を１８０°シフトさせる第２の固定位相調整手段と、
前記第２の固定位相調整手段により１８０°位相シフトされた歪成分信号を、前記第１および第２の分岐手段により発生した損失を補償するために、増幅する第３の増幅手段と、
前記第２の分岐手段により前記メインラインに分岐された入力信号と、前記第３の増幅手段により増幅された歪成分信号とを合成して、前記入力信号に含まれる歪成分を除去する第２の結合手段と、
を有することを特徴とするフィードフォワード増幅器
【請求項２】
前記第２の分岐手段により前記メインラインに分岐された入力信号を予め設定された減衰量で減衰する固定減衰手段と、
前記第３の増幅手段と同一の特性を持ち、前記固定減衰手段により減衰された入力信号を増幅する第４の増幅手段と、をさらに有し、
前記第２の結合手段は、前記第４の増幅手段により増幅された入力信号と、前記第３の増幅手段により増幅された歪成分信号とを合成することを特徴とする請求項１記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項３】
前記減衰値は、前記第３の増幅手段により増幅された歪成分信号と、前記第４の増幅手段により増幅された入力信号に含まれる歪成分とが等しくなるように設定されることを特徴とする請求項２記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項４】
前記第１の固定位相調整手段および前記第２の固定位相調整手段は、伝送線路の長さで前記位相を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項５】
前記第３の増幅手段および前記第４の増幅手段は、前記第１の増幅手段および第２の増幅手段より、線形特性の低いものを使用することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に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、高周波無線装置の基地局や中継器等に利用可能なフィードフォワード増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高周波増幅器の非線形特性による歪を補償する手法について種々開示されている。フィードフォワードリニアライザを使用する手法は、歪補償量が大きいことが特徴であるが、温度変動などの影響を制御するために、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を用いた制御回路が必要となる。以下、これを説明する。
【０００３】
図３に、従来技術におけるフィードフォワード増幅回路のブロック図を示す。図３に示すフィードフォワード増幅回路における制御回路３１、３２は、カプラ２０により分岐された信号、カプラ２５により合成された信号、およびカプラ３０からフィードバックされた信号を基に歪成分を検出し、それに対するオフセット成分を求めて、可変位相器２２、２７および可変減衰器２４、２８を適応制御する。
【０００４】
また、特許文献１の図３に示す回路には温度センサが設けられており、その制御回路は、当該温度センサからの温度測定結果も考慮して、信号の位相および振幅を調整するため、環境に適応した歪補償を行う。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３２２４２号公報（図３参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図３や特許文献１に開示された回路では、歪補償を行うために、位相および振幅を調整するための制御回路やサンプリングするためのフィードバック回路等が必要になる。したがって、回路規模が大きくなり、また消費電力も大きくなるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ＤＳＰ等の制御回路および制御用素子（可変位相器、可変減衰器）をなくして、回路の簡素化および消費電力の低減を実現しながら、精度の高い歪補償を行うフィードフォワード増幅回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、入力信号をメインラインとサブラインとに異なる分配比で分岐する第１の分岐手段１０と、前記第１の分岐手段１０により前記メインラインに分岐された入力信号を増幅する第１の増幅手段１２ａと、前記第１の増幅手段１２ａにより増幅された入力信号を前記メインラインと前記サブラインとに異なる分配比で分岐する第２の分岐手段１３と、前記第１の分岐手段１０により前記サブラインに分岐された入力信号の位相を１８０°シフトさせる第１の固定位相調整手段１１と、前記第１の増幅手段１２ａと同一の特性を持ち、前記第１の固定位相調整手段１１により１８０°位相シフトされた入力信号を増幅する第２の増幅手段１２ｂと、前記第２の分岐手段１３により前記サブラインに分岐された入力信号と、前記第２の増幅手段１２ｂにより増幅された入力信号とを合成して、前記入力信号のキャリア信号を相殺し歪成分信号を得る第１の結合手段１４と、前記第１の結合手段１４により合成されて得た歪成分信号の位相を１８０°シフトさせる第２の固定位相調整手段１６と、前記第２の固定位相調整手段１６により１８０°位相シフトされた歪成分信号を、前記第１および第２の分岐手段１０、１３により発生した損失を補償するために、増幅する第３の増幅手段１７ｂと、前記第２の分岐手段１３により前記メインラインに分岐された入力信号と、前記第３の増幅手段１７ｂにより増幅された歪成分信号とを合成して、前記入力信号に含まれる歪成分を除去する第２の結合手段１８と、を有することを特徴としている。
【０００９】
したがって、請求項１記載の発明によれば、温度特性が揃ったアンプ二個（第１の増幅手段１２ａおよび第２の増幅手段１２ｂ）を用いて互いの温度特性を相殺することにより、温度変動をなくし、また制御回路および制御用素子（可変位相器、可変減衰器）等も不要にすることができる。よって、回路を簡素化でき、消費電力を低減することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２の分岐手段１３により前記メインラインに分岐された入力信号を予め設定された減衰量で減衰する固定減衰手段１５と、前記第３の増幅手段１７ｂと同一の特性を持ち、前記固定減衰手段１５により減衰された入力信号を増幅する第４の増幅手段１７ａと、をさらに有し、前記第２の結合手段１８は、前記第４の増幅手段１７ａにより増幅された入力信号と、前記第３の増幅手段１７ｂにより増幅された歪成分信号とを合成することを特徴としている。
【００１１】
したがって、請求項２記載の発明によれば、メインラインに固定減衰手段１５および第３の増幅手段１７ｂと温度特性の揃った第４の増幅手段１７ａを設けることにより、第１の分岐手段１０および第２の分岐手段１３のロス分を補償するための第３の増幅手段１７ｂのゲイン分を温度変動の影響を受けずにメインライン上で調整することができる。また、可変減衰器を用いなくてよいことから、消費電力の削減およびコスト削減につながる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記減衰値は、前記第３の増幅手段１７ｂにより増幅された歪成分信号と、前記第４の増幅手段１７ａにより増幅された入力信号に含まれる歪成分とが等しくなるように設定されることを特徴としている。
【００１３】
したがって、請求項３記載の発明によれば、メインライン上の固定減衰手段１５の減衰量を、温度特性の揃った二個のアンプ（第３の増幅手段１７ａおよび第４の増幅手段１７ｂ）の出力信号に含まれる歪成分を基に設定することにより、高精度な歪補償を行うことができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記第１の固定位相調整手段１１および前記第２の固定位相調整手段１６は、伝送線路の長さで前記位相を調整することを特徴としている。
【００１５】
したがって、請求項４記載の発明によれば、位相調整を伝送線路で行うことにより、可変位相器を用いなくてよいことから、消費電力の削減およびコスト削減につながる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記第３の増幅手段１７ｂおよび前記第４の増幅手段１７ａは、前記第１の増幅手段１２ａおよび第２の増幅手段１２ｂより、線形特性の低いものを使用することを特徴としている。
【００１７】
したがって、請求項５記載の発明によれば、後段のアンプを前段のアンプより線形特性の低いものを使用することにより、低コスト化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態におけるフィードフォワード増幅回路の構成を示すブロック図である。図１に示すフィードフォワード回路は、カプラ（方向性結合器）１０、１８０°（π）固定位相器１１、アンプ１２ａ、アンプ１２ｂ、カプラ１３、カプラ１４、固定減衰器１５、１８０°固定位相器１６、アンプ１７ａ、アンプ１７ｂ、及びカプラ１８を備える。
【００２０】
カプラ１０、１８０°固定位相器１１、アンプ１２ａ、アンプ１２ｂ、カプラ１３、及びカプラ１４は、歪検出ループを構成する。カプラ１３、カプラ１４固定減衰器１５、１８０°固定位相器１６、アンプ１７ａ、アンプ１７ｂ、及びカプラ１８は、歪補償ループを構成する。歪検出ループは、アンプ１２ａの出力信号と、逆位相のアンプ１２ｂの出力信号とを合成して歪成分信号を生成する。歪補償ループは、アンプ１７ａの出力信号に、アンプ１７ｂの出力信号を注入して歪成分を除去した出力信号を生成する。
【００２１】
カプラ１０は、入力される高周波信号（ＲＦ信号）を増幅するアンプ１２ａへの入力と、このアンプ１２ａと同一の特性を持ち、アンプ１２ａの出力信号からキャリア信号を打ち消すための信号を生成するアンプ１２ｂへの入力とに異なる分配比で分岐する。１８０°固定位相器１１は、カプラ１０からの出力信号を、１８０°位相シフトしてアンプ１２ｂに入力する。１８０°固定位相器１１は、カプラ１０からアンプ１２ｂへの伝送線路を、カプラ１０からアンプ１２ａへの伝送線路より、位相が１８０°シフトするように長く設計すれば実現することができる。伝送線路の長さは、伝送する信号の周波数を特定できれば算出できる。
【００２２】
アンプ１２ａは、カプラ１０から入力された高周波信号を所望の利得で増幅する。アンプ１２ｂは、カプラ１０から入力される、位相が１８０°調整された高周波信号を増幅する。アンプ１２ａとアンプ１２ｂは、同じ温度特性等を得るために、同一のものを使用する。アンプ１２ａおよびアンプ１２ｂでは、その線形特性の限界から、瞬時ピーク等の過電力が入力されると、その非線形動作により歪が発生する。
【００２３】
カプラ１３は、アンプ１２ａにより増幅された出力信号を、固定減衰器１５への入力と、カプラ１４への入力とに異なる分配比で分岐する。カプラ１４は、アンプ１２ｂにより増幅された逆位相の出力信号と、カプラ１３により分岐されたアンプ１２ａの出力信号とを合成して、キャリア信号を消去し、歪成分のみの信号を出力する。
【００２４】
固定減衰器１５は、カプラ１３により分岐されたアンプ１２ａの出力信号を所定値分、減衰する。ここで減衰する値は、最終段のカプラ１８から出力されるオフセット値が最小となるように予め設定される固定値である。１８０°固定位相器１６は、カプラ１３により分岐された歪成分信号を、１８０°位相シフトして、アンプ１７ｂに入力する。１８０°固定位相器１６は、１８０°固定位相器１１と同様に、カプラ１３からアンプ１７ｂへの伝送線路を、カプラ１３からアンプ１７ａへの伝送線路より、位相が１８０°シフトするように長く設計すればよい。
【００２５】
アンプ１７ｂは、カプラ１０、カプラ１３による分岐で発生するロス分を補償するために、１８０°固定位相器１６からの出力信号を増幅する。アンプ１７ａは、固定減衰器１５により減衰された信号をアンプ１７ｂの利得と同じ利得で増幅する。アンプ１７ａとアンプ１７ｂは、同じ温度特性等を得るために、同一のものを使用する。アンプ１７ａおよびアンプ１７ｂは、消費電力を低減させるために、アンプ１２ａおよびアンプ１２ｂのＯＩＰ３（Ｏｕｔｐｕｔ  Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ  Ｐｏｉｎｔ  ３ｒｄ）より、低いＯＩＰ３のものを使用してもよい。
【００２６】
カプラ１８は、アンプ１７ａからの歪成分を含んだ出力信号に、アンプ１７ｂにより増幅された上記歪成分と逆位相の歪成分信号を注入して、歪成分を除去したキャリア信号を出力する。
【００２７】
次に、本発明の実施例について説明する。図２は、本発明の実施例を説明するためのレベルダイヤである。本実施例で使用するアンプは、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のＭＧＡ８５５６３である。なお、本発明はこのアンプへの適用に限定されるものではなく、一般的なアンプ全般に適用可能である。
【００２８】
まず、カプラ１０は、３次歪成分（ＩＭＤ３）を含まない−２０．０ｄＢｍの入力信号を、１００：１でメインラインとサブラインとに分岐する。メインラインへ分岐された信号は、減衰されずにアンプ１２ａに入力される。アンプ１２ａの仕様は、利得が２１．０ｄＢ、ＯＩＰ３が１７．０ｄＢｍである。アンプ１２ａに入力された信号は、利得２１．０ｄＢで増幅される。したがって、アンプ１２ａの出力信号は、キャリア信号が１．０ｄＢｍ、下記式１よりＩＭＤ３が−３１．０ｄＢｍとなり歪成分が発生する。
【００２９】
ＩＭＤ３＝ＯＩＰ３−｛ＯＩＰ３−（Ｉｎｐｕｔ＋Ｇａｉｎ）｝×３    …式１
【００３０】
アンプ１２ａの出力信号は、カプラ１３に入力され、１００：１でメインラインとサブラインとに分岐される。
【００３１】
一方、カプラ１０からサブラインに分岐された信号は、−２０．０ｄＢ減衰され、−４０．０ｄＢでアンプ１２ｂに入力される。アンプ１２ｂは、アンプ１２ａと同じものである。アンプ１２ｂに入力された信号は、利得２１．０ｄＢで増幅される。したがって、アンプ１２ｂの出力信号は、キャリア信号が−１９．０ｄＢｍ、上記式１よりＩＭＤ３が−９１．０ｄＢｍとなり歪成分が発生する。
【００３２】
カプラ１３からサブラインに分岐された信号は、−２０．０ｄＢ減衰され、キャリア信号が−１９．０ｄＢ、ＩＭＤ３が−９１．０ｄＢｍでカプラ１４に入力される。この時点で、サブラインの信号は、１８０°位相シフトされて、カプラ１４に入力される。カプラ１４は、この逆位相の信号とメインラインからの信号とを合成する。カプラ１４の出力信号は、キャリア信号が打ち消しあってなくなり、下記式２よりＩＭＤ３が電圧加算され−５４．１ｄＢｍとなる。式２は、ｄＢ値を真値（Ｖ）に戻して計算している。なお、−３ｄＢは、１：１結合のカプラ１４のロス分である。
【００３３】
ＩＭＤ３＝２０×ＬＯＧ１０｛１０（メインＩＭＤ３／２０）−１０（サブＩＭＤ３／２０）｝−３ｄＢｍ…式２
【００３４】
カプラ１３からメインラインに分岐された信号は、アッテネータ１５で−２３．７ｄＢ減衰され、キャリア信号が−２２．７ｄＢ、ＩＭＤ３が−５４．７ｄＢｍでアンプ１７ａに入力される。なお、アッテネータ１５の固定減衰量は、最終段のカプラ１８に入力されるメインバスのＩＭＤ３とサブバスのＩＭＤ３とが等しくなるように（カプラ１８の出力ＩＭＤ３が最小になるように）予め設定する。
【００３５】
アンプ１７ａの仕様は、利得が２１．０ｄＢ、ＯＩＰ３が１４．０ｄＢｍである。アンプ１７ａに入力された信号は、利得２１．０ｄＢで増幅される。したがって、アンプ１７ａの出力信号は、キャリア信号が−１．７ｄＢｍ、上記式１よりＩＭＤ３が−３３．１ｄＢｍとなる。
【００３６】
サブラインのカプラ１４の出力信号は、アンプ１７ｂに入力される。アンプ１７ｂは、アンプ１７ａと同じものである。アンプ１７ｂに入力された信号は、利得２１．０ｄＢで増幅される。アンプ１７ｂの出力信号は、カプラ１４でキャリア信号が相殺されているためキャリア信号を含まず、上記式１よりＩＭＤ３が−３３．１ｄＢｍとなる。
【００３７】
カプラ１８には、メインラインからキャリア信号が−１．７ｄＢ、ＩＭＤ３が−３３．１ｄＢｍの信号が入力される。一方、サブラインからキャリア信号がなく、ＩＭＤ３が−３３．１ｄＢｍの信号が１８０°位相シフトされて入力される。カプラ１８は、メインラインからの信号と、当該信号と逆位相のサブラインからの信号とを合成する。カプラ１８の出力信号は、キャリア信号が−４．７ｄＢ、上記式２よりＩＭＤ３が電圧加算され−９２．８ｄＢｍとなり、良好なオフセット値を得ることができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示したものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、温度特性が揃ったアンプ二個を用いて互いの温度特性を相殺することにより、温度変動をなくし、また制御回路および制御用素子（可変位相器、可変減衰器）等も不要にすることができる。よって、回路を簡素化でき、消費電力を低減することができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、メインラインに固定減衰器および分岐ロス補償用のアンプと温度特性の揃ったアンプを設けることにより、分岐ロス補償用のアンプのゲイン分を温度変動の影響を受けずにメインライン上で調整することができる。また、可変減衰器を用いなくてよいことから、消費電力の削減およびコスト削減につながる。
【００４１】
したがって、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて、メインライン上の固定減衰器の減衰量を、温度特性の揃った二個のアンプの出力信号に含まれる歪成分を基に設定することにより、高精度な歪補償を行うことができる。
【００４２】
請求項４記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、位相調整を伝送線路で行うことにより、可変位相器を用いなくてよいことから、消費電力の削減およびコスト削減につながる。
【００４３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、後段のアンプを前段のアンプより線形特性の低いものを使用することにより、低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるフィードフォワード増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例を説明するためのレベルダイヤである。
【図３】従来技術におけるフィードフォワード増幅回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、１３、１４、１８  カプラ
１１、１６  １８０°固定位相器
１２ａ、１２ｂ、１７ａ、１７ｂ  アンプ
１５  固定減衰器（アッテネータ）
【図１】
2004364106.tif 000003
【図２】
2004364106.tif 000004
【図３】
2004364106.tif 000005