(57)【要約】【課題】歪発生器にて発生した純粋な歪成分を抽出することができ、基本波と、歪発生器の出力信号である歪波とを任意の位相で合成し、任意の歪波を設定することもできる歪発生回路を提供する。【解決手段】入力ポート３１と、出力ポート３３と、第３のポート３２との３つのポートを有するサーキュレータ３と、サーキュレータ３への第３のポート３２に接続された９０°ハイブリッド回路４と、ハイブリッド回路４の−９０°出力ポート４４と０°出力ポート４３との各々に接続され、入力信号を反射波と進行波に分け、進行波を基本波信号と高次の歪信号から構成される非線形成分の歪信号として出力する歪増幅器５とを備え、ハイブリッド回路４で、反射波と、歪増幅器５の出力信号とを逆相合成する歪発生回路。歪増幅器５と、ハイブリッド回路４の０°出力ポート４３との各々に接続された位相調整回路６及び振幅調整回路７とを備えることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートと、出力ポートと、前記入力ポートから入力された入力信号を出力する第３のポートとの３つのポートを有するサーキュレータと、
該サーキュレータへの第３のポートに接続された９０°ハイブリッド回路と、
該９０°ハイブリッド回路の−９０°出力ポートと０°出力ポートとの各々に接続され、前記入力信号を反射波と進行波とに分け、該進行波を基本波信号と高次の歪信号から構成される非線形成分の歪信号として出力する歪増幅器とを備え、
前記ハイブリッド回路で、前記反射波と、前記歪増幅器の出力信号とを逆相合成することを特徴とする歪発生回路。
【請求項２】
前記歪増幅器と、前記ハイブリッド回路の０°出力ポートとの各々に接続された位相調整回路及び振幅調整回路を備えることを特徴とする請求項１記載の歪発生回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歪発生回路に関し、特に、マイクロ波無線装置の高周波帯信号増幅器の歪補償などに用いられる歪発生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波無線装置の高周波帯信号増幅器の歪補償を行うにあたって、プリディストーション回路などを用い、歪信号を抽出するため、例えば、図３に示すように、歪を発生させる非線形回路と、この回路から出力される線形成分である基本波を抑圧するための線路とを備えた構成が用いられている。
【０００３】
ここで、入力信号を基本波（ω１，ω２）とした場合には、同図において、信号入力ポート１からの入力信号は、ハイブリッド回路４によって二分され、一方は可変遅延回路８へ、もう一方は増幅器などを用いた歪発生器５へ供給され、位相調整回路６と振幅調整回路７とを介して出力側のハイブリッド回路９へ供給される。この歪発生器５から出力される信号は、基本波を含む歪波（ω１，ω２，２ω１−ω２，２ω２−ω１，…）  となり、可変遅延回路８を介した信号と出力側ハイブリッド回路９にて逆相で合成される。従って、信号出力ポート２における出力信号は、線形成分である基本波が抑圧された歪信号（２ω１−ω２，２ω２−ω１，…）となる。
【０００４】
一方、他の従来例として、特許文献１に記載されている非線形歪発生回路は、図４に示すように、サーキュレータ３に備えられた３つのポートのうち、１つのポート３１からの入力信号が出力されるポート３２に、非線形回路１０を接続した回路において、入力レベルが低く、線形動作のみを行う状態では、サーキュレータ３のインピーダンスと整合するように抵抗１１の値を選定することで入力信号が終端されるため、出力ポート２から信号は出力されない。入力レベルが増大し、逆並列接続のダイオード１２、１３が非線形動作状態となって発生した歪成分は、反射されてサーキュレータ３の出力ポート３３（非線形回路が接続されているポートからの信号が出力されるポート）から出力される。このようにして、電気長の調整を必要とせずに発生した歪を抽出することを実現している。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６２−１９８１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３に示した従来の歪発生回路は、線形、非線形の２径路から構成されているため、２個のハイブリッド回路を用いるなど、回路規模が大きく複雑であり、２経路の電気長を調整する必要があるという問題があった。
【０００７】
一方、特許文献１に記載の図４の非線形歪発生回路は、実際に抵抗のインピーダンス整合を行い、完全無反射終端にすることは不可能であり、シングルトーンまたは２トーンのキャリヤを入力信号とした場合に、入力信号のみを終端するように整合することは極めて難しいという問題があった。
【０００８】
具体的には、入力信号を（ω１，ω２）とした場合には、（ω１，ω２）に対してのみ終端し、近傍の周波数である高次歪（２ω１−ω２，２ω２−ω１）に対しては全反射と見えるように整合しなくてはならない。従って、入力信号が変調波の場合には、終端されるべき周波数帯域と、全反射される周波数帯域とが近接または重複し、メインキャリアに対してのみ終端するという設定が極めて難しく、歪のみを抽出することは不可能に近い。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の歪発生回路における問題点に鑑みてなされたものであって、歪発生器にて発生した純粋な歪成分を抽出することができるとともに、基本波（ω１，ω２）と、歪発生器の出力信号である歪波（ω１，ω２，２ω１−ω２，２ω２−ω１，…）とを任意の位相で合成し、任意の歪波を設定することができる歪発生回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するため、請求項１記載の発明は、歪発生回路であって、入力ポートと、出力ポートと、前記入力ポートから入力された入力信号を出力する第３のポートとの３つのポートを有するサーキュレータと、該サーキュレータへの第３のポートに接続された９０°ハイブリッド回路と、該９０°ハイブリッド回路の−９０°出力ポートと０°出力ポートとの各々に接続され、前記入力信号を反射波と進行波とに分け、該進行波を基本波信号と高次の歪信号から構成される非線形成分の歪信号として出力する歪増幅器とを備え、前記ハイブリッド回路で、前記反射波と、前記歪増幅器の出力信号とを逆相合成することを特徴とする。
【００１１】
本発明による歪発生回路は、ハイブリッド回路にて逆相合成するための反射波を取り出す必要があるので、歪増幅器の入力においては、他の部分とは異なり、入力インピーダンスを不整合にすることで反射波である基本波成分と出力波である歪波成分を切り分ける機能を有し、ハイブリッド回路の０及び−９０°出力ポートは、各々この歪増幅器の入出力と接続して閉ループを構成する。
【００１２】
そして、請求項１記載の発明によれば、線形成分の反射波と非線形成分の歪増幅器の出力信号とを逆相合成して線形成分を抑圧することにより、歪増幅器にて発生した純粋な歪成分を抽出することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の歪発生回路において、前記歪増幅器と、前記ハイブリッド回路の０°出力ポートとの各々に接続された位相調整回路及び振幅調整回路を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、線形成分の反射波と歪増幅器の出力信号とを任意の位相にて合成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
従来の歪発生回路は、入力信号を基本波（ω１，ω２）とした場合、図３及び図４の出力ポート２におけるキャリヤのイメージのように、その高次歪のみ（２ω１−ω２，２ω２−ω１，…）を抽出し、入力信号と逆相合成して出力することで、増幅器の歪を補償する。
【００１６】
しかし、理想的に歪を補償するには、図１の出力ポート２におけるキャリヤのイメージのように、入力信号（ω１，ω２）を完全に打消さずに、低いレベルに残しておいて、高次歪とともに逆相で合成した方が良い特性が得られることが評価の結果判明した。
【００１７】
そこで、理想的に歪を補償する装置を提供するには、入力信号を（ω１，ω２）とし、歪を発生させる歪増幅器の出力信号を（ω１´，ω２´，２ω１´−ω２´，２ω２´−ω１´，…）とすると、その周波数関係は（ω１＝ω１´，ω２＝ω２´）であるから、この歪発生回路から出力される歪信号は、（ω１´，ω２´，２ω１´−ω２´，２ω２´−ω１´，…）となり、入力信号（ω１，ω２）と逆相もしくは任意の位相でベクトル合成することで、（ω１´，ω２´）を打消した高次歪のみ、または、（ω１´，ω２´）を含んだ歪波を出力することが可能となる。この場合のω１´，ω２´及び２ω１´−ω２´，２ω２´−ω１´，…  は、上記より、ω１，ω２及び２ω１−ω２，２ω２−ω１，…となる。
【００１８】
図１は、上記歪補償を行うプリディストーション回路などに利用することができる、本発明にかかる歪発生回路の一実施の形態を示す構成図である。
【００１９】
この歪発生回路は、サーキュレータ３の３つのポートに、入力ポート１と、ハイブリッド回路４と、出力ポート２とが接続され、ハイブリッド回路４の４１を入力ポートとした場合、４２はダミーポート、４３は０°出力ポート、４４は−９０°出力ポートとなり、ハイブリッド回路の−９０°出力ポート４４に歪増幅器などの歪発生器５の入力部５１が接続される。この歪発生器５の入力部５１は、インピーダンス不整合になっており、出力部５２は、位相調整回路６と振幅調整回路７とを介してハイブリッド回路の０°出力ポート４３に接続される。
【００２０】
次に、上記構成を有する歪発生回路の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２１】
入力ポート１からの基本波信号（ω１，ω２）は、サーキュレータ３の特性により、ポート３１からポート３２へ全電力が供給され、  ハイブリッド回路４のポート４１を介してポート４３と４４へ二分される。−９０°出力ポート４４からの基本波は、歪発生器５にて入力波と反射波に分けられ、入力波は、歪発生器５を介して基本波と同じ周波数成分を含む歪波（ω１´，ω２´，２ω１´−ω２´，２ω２´−ω１´，…）を発生させる。発生した歪波は、位相調整回路６と振幅調整回路７とを介してハイブリッド回路のポート４３へ入力される。一方、歪発生器５の入力部５１にて生じた反射波は、ハイブリッド回路４のポート４４へ入力される。
【００２２】
ここで、伝送線路の位相ずれがないものとすると、歪発生器５の出力信号である歪波（ω１´，ω２´，２ω１´−ω２´，２ω２´−ω１´，…）は、位相調整回路６及び振幅調整回路７により構成される高周波回路部の位相を−２７０°に設定すれば、一方のポート４４へ入力される歪発生器５にて生じた基本波成分の反射波（ω１，ω２）は、ハイブリッド回路４にて−９０°位相が遅れるので、２つの信号は、ハイブリッド回路４で逆相にて合成される。このとき、伝送線路による位相ずれは無視できるものと仮定する。さらに、位相調整回路６によって（ω１´，ω２´）の位相を任意に調整することが可能である。
【００２３】
図２は、以上のようにハイブリッド回路４にて合成させた歪波のイメージを示したものである。
【００２４】
高次歪（２ω１´−ω２´，２ω２´−ω１´，…）は、上記のように高周波回路部の位相設定値である−２７０°になり、（ω１´，ω２´）は基本波と合成された位相値に設定される。
【００２５】
このようにして、ハイブリッド回路４にて調整された任意の歪波は、ハイブリッド回路４のポート４１からサーキュレータのポート３２から３３を介して理想的な状態で出力ポート２より出力される。また、ポート４１からポート４３への入力信号（ω１，ω２）は、振幅調整回路７にて抑圧されるように整合されており、本回路には影響しない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、歪発生器にて発生した純粋な歪成分を抽出することができるとともに、基本波と、歪発生器の出力信号である歪波とを任意の位相で合成し、任意の歪波を設定することができる歪発生回路を提供することができ、変調波など信号の種類に関係なく、高周波帯信号増幅器の歪補償に用いるプリディストーション回路などに容易に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる歪発生回路の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明による波形合成のイメージ図である。
【図３】従来の歪発生回路の一例を示す構成図である。
【図４】従来の歪発生回路の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１            入力ポート
２            出力ポート
３            サーキュレータ
４            ハイブリッド回路
５            歪発生回路（歪増幅器）
６            位相調整回路
７            振幅調整回路
８            可変遅延回路
９            ハイブリッド回路
１０        非線形回路
１１        抵抗
１２        ダイオード（非線形素子）
１３        ダイオード（非線形素子）
３１〜３３        ポート
４１〜４４        ポート
５１        入力部
５２        出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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