(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を第１，第２の２系統の信号に分配する第１の分配手段と、
該第１の分配手段で分配された該第１の系統の信号を減衰処理する第１の可変減衰手段と、
該第１の可変減衰手段からの第１の系統の信号を移相処理する可変移相手段と、
該第１の可変減衰手段の減衰量と該可変移相手段の移相量とを制御する制御手段と、
該可変移相手段からの第１の系統の信号を増幅する主増幅器と、
該第１の分配手段で分配された該第２の系統の信号を、該第１の系統の信号の遅れを補償するように、遅延する遅延手段と、
該主増幅器の出力信号を第３，第４の２系統の信号に分配し、該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号とを減算処理して該主増幅器で混入された歪成分を抽出する第２の分配手段と、
該第２の分配手段で抽出された該歪成分を用いて該第２の分配手段で分配された該第４の系統の信号から該主増幅器で混入された歪成分を除去する歪補償手段とを備えたフィードフォワード非線型歪補償増幅器であって、
該制御手段によって減衰量が制御され、該第１の分配手段で分配された該第２の系統の信号を減衰処理して該遅延手段に供給する第２の可変減衰手段を設け、
該制御手段は、
該第２の可変減衰手段の減衰量を小さい値の初期値に設定して、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致するように、該第１の可変減衰手段の減衰量を制御し、
該第１の可変減衰手段の減衰量を制御しても、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致しないときには、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致するように、該第２の可変減衰手段の減衰量を制御し、
該第２の可変減衰手段の減衰量を制御しても、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致しないときには、該主増幅器の増幅動作を停止させる
ことを特徴とするフィードフォワード非線型歪補償増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力信号を増幅する主増幅器と、この主増幅器で発生する歪、例えば、該入力信号をマルチキャリア信号とした場合などでの相互変調歪を補償するフィードフォワード（Feed Forward：以下、ＦＦという）ループを備えた非線型歪補償増幅器に係り、特に、そのＦＦループを最適化するための制御方法や主増幅器で発生する歪の補償方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信用の基地局・中継局では、所定の周波数間隔で夫々適宜変調された複数の搬送波からなるマルチキャリア信号を、高周波増幅した後、無線送信するが、この高周波増幅に用いる増幅器の線型性が充分良好でないと、例えば、相互変調歪などの各種の歪が発生する。このため、マルチキャリア信号などの異なる周波数の複数搬送波からなる信号を増幅する増幅器に対しては、かかる信号の周波数帯域全体に亘って良好な線型性が要求される。
【０００３】
いま、マルチキャリア信号を例として、マルチキャリア信号の増幅に適する超低歪増幅器を実現する手法の１つに、従来、ＦＦ増幅方式が知られている。これは、入力したマルチキャリア信号を主増幅器で増幅して出力する本線と、この主増幅器で増幅されたマルチキャリア信号からこの主増幅器で発生した歪成分を検出するＦＦループの歪検出ループと、この歪検出ループで検出された歪成分を用いて主増幅器で増幅されたマルチキャリア信号から歪を除去するＦＦループの歪補償ループとから構成されるものである。
【０００４】
かかるＦＦ増幅方式による非線型歪補償増幅器の従来例が、例えば、特開平７ー３０３０５０号公報や特開平８ー３０７１６１号公報に開示されているが、まず、図３により、かかるＦＦ増幅方式による非線型歪補償増幅器の基本的な構成及びその動作について説明する。なお、１は入力端子、２は分配器、３は可変減衰器、４は可変移相器、５は主増幅器、６は同軸遅延線、７は分配器、８は同軸遅延線、９は可変減衰器、１０は可変移相器、１１は補助増幅器、１２は分配器、１３は出力端子、１４は制御回路、１５は制御信号発生回路である。
【０００５】
同図において、入力端子１から分配器２，主増幅器５，分配器７，同軸遅延線８，分配器１２を通って出力端子１３に至る信号経路が本線を形成するものである。この本線では、入力端子１からの入力信号（ここでは、マルチキャリア信号とする）は、分配器２で一部分配された後、可変減衰器３及び可変移相器４を経由して主増幅器５に供給される。主増幅器５で高周波増幅されたマルチキャリア信号は、分配器７で一部分配された後、同軸遅延線８で所定の遅延量だけ遅延され、分配器１２を通って出力端子１３から出力される。
【０００６】
かかる本線において、主増幅器５で良好な線型性が得られない場合、マルチキャリア信号で、例えば、相互変調が生じ、これによる歪（相互変調歪）などといった各種の歪が発生してマルチキャリア信号に混入する。かかる歪を除去するために、かかる非線型歪補償増幅器では、いずれもＦＦループの歪検出ループＬ１と歪補償ループＬ２とが設けられ、歪検出ループＬ１により、主増幅器５で発生してマルチキャリア信号に混入した歪成分を検出し、歪補償ループＬ２により、検出したかかる歪成分を用いて、マルチキャリア信号に混入している歪成分を除去するようにしている。
【０００７】
歪検出ループＬ１は、本線での可変減衰器３，可変移相器４及び主増幅器５と、同軸遅延線６と、分配器２，７とから構成される。かかる構成の歪検出ループＬ１では、入力端子１から入力されたマルチキャリア信号が分配器２に供給され、その一部が分配されて残りが本線に供給される。この分配された信号は、同軸遅延線６で所定の遅延量だけ遅延された後、分配信号Ｂとして分配器７に供給される。
【０００８】
この分配器７は、主増幅器５の出力信号Ａを、その一部を分配して残りを本線の同軸遅延線８に供給する分配機能とともに、この主増幅器５の出力信号Ａの分配信号から同軸遅延線６からの分配信号Ｂを減算する減算機能をも有している。そこで、分配器７では、主増幅器５の出力信号Ａから分配されて信号（図示しないが、これを、以下、分配信号Ｃという）から同軸遅延線６からの分配信号Ｂが減算される。この減算処理によって得られる差信号Ｄは歪補償ループＬ２の可変減衰器９に供給される。
【０００９】
ここで、同軸遅延線６の遅延量は、本線での可変減衰器３，可変移相器４及び主増幅器５の遅延量の合計に等しく設定される。可変減衰器３の減衰量は、主増幅器５の出力信号Ａからの分配器７による分配信号Ｃと同軸遅延線６からの分配信号とが等しい振幅となるように設定され、また、可変移相器４の位相量は、同じく分配信号Ｂ，Ｃの位相が一致するように設定されている。従って、分配器７から出力される差信号Ｄは、主増幅器５で発生する相互変調歪などの歪成分である。可変減衰器３の減衰量や可変移相器４の位相量は、かかる差信号Ｄが歪成分として精度良く得られるようにするように、制御回路１４の制御信号発生回路１５で発生される制御信号Ｇ１，θ１によって制御される。
【００１０】
歪補償ループＬ２は、本線での同軸遅延線８と、可変減衰器９，可変移相器１０及び補助増幅器１１と、分配器７，１２とから構成されである。かかる構成の歪補償ループＬ２では、分配器７で主増幅器５の出力信号Ａのうちの分配信号Ｃ以外の信号、即ち、マルチスキャン信号Ｅが、同軸遅延線８で所定の遅延量だけ遅延された後、分配器１２に供給される。また、分配器７で得られた歪成分Ｄは、可変減衰器９及び可変移相器１０を経由して補助増幅器１１に供給される。補助増幅器１１で増幅された歪成分Ｆは分配器１２に供給される。この分配器１２は減算機能を有しており、同軸遅延線８からのマルチスキャン信号Ｅから補助増幅器１１からの歪成分Ｆを減算する。これにより、主増幅器５で生じた歪を除去されたマルチスキャン信号Ｇが得られ、出力端子１３から出力される。
【００１１】
ここで、同軸遅延線８の遅延量は、可変減衰器９，可変移相器１０及び補助増幅器１１の遅延量の合計に等しく設定される。可変減衰器９の減衰量は、分配器７から出力されるマルチスキャン信号Ｅに混入している歪成分と補助増幅器１１からの歪成分Ｆとが等しい振幅となるように設定され、また、可変移相器１０の位相量は、これら歪成分の位相が一致するように設定されている。従って、このように精度良く設定されると、分配器１２からは歪成分が精度良く除かれたマルチスキャン信号Ｇが得られる。可変減衰器３の減衰量や可変移相器４の位相量は、かかる歪成分の除去が精度良くなされるようにするように、制御回路１４の制御信号発生回路１５で発生される制御信号Ｇ２，θ２によって制御される。
【００１２】
上記の特開平８ー３０７１６１号公報には、かかるＦＦ増幅器において、可変減衰器３，９の減衰量や可変移相器４，１０の位相量を電源投入時に設定する一手段が開示されている。これによると、分配器１２の出力Ｇを検波する検波器と、温度検出器と、これら検波器の検波出力と温度検出器の検出温度とに応じた可変減衰器３，９の減衰量や可変移相器４，１０の位相量の制御信号を有するメモリテーブルとを用い、検波出力と検出温度とに応じた制御信号をメモリテーブルから読み取って可変減衰器３，９の減衰量や可変移相器４，１０の位相量を制御し、これにより、特に、電源投入時での歪成分を最小に抑圧できるようにするとともに、定常動作時において、主増幅器５や補助増幅器１１の故障による利得低下が生じた場合、そのときに用いられている制御信号と、そのときの検波出力と検出温度とに応じたメモリテーブルでの制御信号との不一致を検出し、この検出によって警報信号を出力してかかる故障を発見できるようにしている。
【００１３】
また、上記の特開平７ー３０３０５０号に記載の従来技術は、パイロット信号を用いて可変減衰器３，９の減衰量や可変移相器４，１０の位相量（ここでは、可変減衰器と可変移相器とをまとめてベクトル変調器としている）を設定するものである。即ち、図３において、入力端子１から第１のパイロット信号を入力し、また、主増幅器５の出力側から分配器７に第２のパイロット信号を入力する。そして、分配器７からの差信号Ｄから第１のパイロット信号を検出して歪検出ループＬ１をチェックし、かかる第１のパイロット信号が検出されないように、歪検出ループＬ１のベクトル変調器、即ち、可変減衰器３と可変移相器４とを設定制御する。また、分配器１２の出力Ｇから第２のパイロット信号を検出し、これが検出されないように、歪補償ループＬ２のベクトル変調器、即ち、可変減衰器９と可変移相器１０との設定値を補償する。
【００１４】
かかる特開平７ー３０３０５０号に記載の従来技術において、上記の補償がなされれば、検出器の第１または第２のパイロット信号の検出レベルはほぼ０となるが、主増幅器５が故障するなどしてほぼ０となり得ず、所定レベル以上の検出レベルが得られた場合には、このことを表示して操作者や保守者に知らせるとともに、電源を遮断するようにしている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、図３に示すような従来のＦＦ増幅器では、主増幅器５が正常に動作しているときに、分配器７から出力される差信号Ｄが歪成分のみからなるように、可変減衰器３の減衰量や可変移相器４の位相量を設定できるものである。しかし、主増幅器５での増幅素子などが破損などして主増幅器５の利得が減少する場合があり、このような場合には、可変減衰器３の減衰量でもってかかる主増幅器５の利得低下を補償することができない場合もある。即ち、可変減衰器３の減衰量の調整可能範囲を越えて、主増幅器５の利得が減少してしまう場合もあるのである。
【００１６】
このような場合、上記特開平８ー３０７１６１号公報に記載の従来技術では、これを検出すると、警報を発するものであり、また、上記の特開平７ー３０３０５０号に記載の従来技術では、これを表示するとともに、電源を遮断するようにしていた。
【００１７】
しかし、主増幅器が故障すると同時に電源を遮断してしまうと、かかるＦＦ増幅回路は、従って、このＦＦ増幅回路を使用した移動通信用の基地局・中継局は動作が停止してしまい、移動通信ができなくなってしまう。また、上記の特開平８ー３０７１６１号公報に記載のように、警報を発しながらそのままＦＦ増幅回路を動作状態にしておくと、主増幅器５の出力信号Ａの分配信号Ｃと同軸遅延線６からの分配信号Ｂとで振幅が一致しなくなるので、分配器７から出力される差信号Ｄには、歪成分ばかりでなく、マルチキャリア信号の搬送波も含まれることになり、補助増幅器１１の出力信号Ｆでの歪成分と同軸遅延線８からのマルチキャリア信号Ｅ中の歪成分との振幅が一致しなくなり、分配器１２の出力信号Ｇに歪成分が残留することになる。
【００１８】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、主増幅器がその増幅素子が破損するなどして故障しても、該主増幅器で発生する歪成分を効果的に抑圧した状態で動作を続けることができるようにしたフィードフォワード非線型歪補償増幅器を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、入力信号を第１，第２の２系統の信号に分配する第１の分配手段と、該第１の分配手段で分配された該第１の系統の信号を減衰処理する第１の可変減衰手段と、該第１の可変減衰手段からの第１の系統の信号を移相処理する可変移相手段と、該第１の可変減衰手段の減衰量と該可変移相手段の移相量とを制御する制御手段と、該可変移相手段からの第１の系統の信号を増幅する主増幅器と、該第１の分配手段で分配された該第２の系統の信号を、該第１の系統の信号の遅れを補償するように、遅延する遅延手段と、該主増幅器の出力信号を第３，第４の２系統の信号に分配し、該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号とを減算処理して該主増幅器で混入された歪成分を抽出する第２の分配手段と、該第２の分配手段で抽出された該歪成分を用いて該第２の分配手段で分配された該第４の系統の信号から該主増幅器で混入された歪成分を除去する歪補償手段とを備えたフィードフォワード非線型歪補償増幅器であって、該制御手段によって減衰量が制御され、該第１の分配手段で分配された該第２の系統の信号を減衰処理して該遅延手段に供給する第２の可変減衰手段を設け、該制御手段は、該第２の可変手段の減衰量を小さい値の初期値に設定して、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致するように、該第１の可変減衰手段の減衰量を制御し、該第１の可変減衰手段の減衰量を制御しても、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致しないときには、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致するように、該第２の可変減衰手段の減衰量を制御し、該第２の可変減衰手段の減衰量を制御しても、該第２の分配手段による該第３の系統の信号と該遅延手段からの該第２の系統の信号との振幅が一致しないときには、該主増幅器の増幅動作を停止させる構成とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明によるフィードフォワード非線型歪補償増幅器の一実施形態を示すブロック図であって、１６は可変減衰器であり、図３に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２１】
同図において、歪検出ループＬ１における分配器２と同軸遅延線６との間に可変減衰器１６を設けており、これ以外の構成は、図３に示した従来例と同様である。この可変減衰器１６は、主増幅器５がその増幅素子が破損するなどして故障し、主増幅器５の利得が可変減衰器３で補償できない程度に低下しても、主増幅器５の出力信号Ａからの分配器７による分配信号Ｃと同軸遅延線６からの分配信号Ｂとがほぼ等しい振幅となるようにするものである。
【００２２】
分配器２により、入力端子１からの入力マルチスキャン信号から分配された分配信号Ｂ’は、可変減衰器１６で減衰された後、図３に示した従来例と同様、同軸遅延線６で遅延され、分配信号Ｂとして分配器７に供給される。これ以降の処理は、図３に示した従来例と同様である。
【００２３】
この可変減衰器１６では、制御回路１４からの制御信号Ｇ３により、その減衰量として、それを増加できるように、所定の初期値（例えば、最小減衰量）が設定されており、かかる状態で、分配器７による主増幅器５の出力信号Ａからの分配信号Ｃと同軸遅延線６からの分配信号Ｂとの振幅が一致するように、制御回路１４が、制御信号Ｇ１，θ１により、可変減衰器３の減衰量と可変移相器４の位相量とを制御する。
【００２４】
制御回路１４は、例えば、分配器７から分配信号Ｂ，Ｃを取り込み、これらを振幅比較することにより、これらの振幅を監視しており、これらが不一致となると、制御信号Ｇ１により、可変減衰器３の減衰量を制御して、これら分配信号Ｂ，Ｃの振幅が一致するようにしている。
【００２５】
そこで、いま、主増幅器５の増幅素子が破損するなどしてその利得が減少すると、制御回路１４は、制御信号Ｇ１により、可変減衰器３の減衰量を制御して分配信号Ｂ，Ｃの振幅が一致するようにするが、この減衰量を最小にしても、分配信号Ｂ，Ｃの振幅を一致させることができない場合には、制御回路１４は、制御信号Ｇ３により、可変減衰器１６の減衰量を制御し（増加させ）、分配信号Ｂの方の振幅を小さくする。これにより、分配信号Ｂ，Ｃの振幅を一致させることができる。
【００２６】
この場合、出力端子１３に得られるマルチスキャン信号Ｇの振幅が減少するが、このマルチスキャン信号Ｇでは、主増幅器５で発生する歪が効果的に抑圧されたおり、増幅動作を停止させることなく、歪が効果的に抑圧されたマルチスキャン信号を出力することができる。
【００２７】
なお、可変減衰器１６の減衰量がその上限に達しても、分配信号Ｃの振幅を分配信号Ｂの振幅に一致させることができない場合には、歪が効果的に抑圧されたマルチスキャン信号を得ることができないから、制御回路１４は、これを検出することにより、図示しない手段によって電源を切って増幅動作を停止させる。
【００２８】
図２は本発明によるフィードフォワード非線型歪補償増幅器の他の実施形態を示すブロック図であって、１７はパイロット信号発生回路、１８は混合器、１９はパイロット信号発生回路、２０は混合器、２１，２２はパイロット検出器であり、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２９】
この実施形態は、上記の特開平７ー３０３０５０号公報に記載の従来技術のように、パイロット信号を用いて主増幅器の利得を監視するものである。
【００３０】
図２において、パイロット発生器１７では、周波数ｆ１のパイロット信号Ｐ１を発生し、混合器１８で入力端子１からのマルチスキャン信号と混合されて歪検出ループＬ１に供給される。ここでは、勿論このパイロット信号Ｐ１の周波数ｆ１は、入力端子１から入力されるマルチスキャン信号の搬送周波数のいずれとも異なるものである。歪検出ループＬ１では、このパイロット信号Ｐ１がマルチスキャン信号とともに、図１に示した実施形態と場合と同様に処理される。従って、分配器７では、分配信号Ｃ中のパイロット信号Ｐ１と分配信号Ｂ中のパイロット信号Ｐ１とが減算処理され、分配信号Ｃと分配信号Ｂとの振幅が等しいときには、分配器７からの差信号Ｄには、パイロット信号Ｐ１は含まれない。
【００３１】
パイロット検出回路２１はこの差信号Ｄからパイロット信号Ｐ１を検出するものであって、その検出結果が制御回路１４に供給される。パイロット検出回路２１でパイロット信号Ｐ１が検出されないときには、制御回路１４は、各制御信号Ｇ１，θ１，Ｇ３により、歪検出ループＬ１での各回路の設定値をそのままの値に保持するが、パイロット検出回路２１でパイロット信号Ｐ１が検出されると（即ち、その振幅≠０）、制御回路１４は、制御信号Ｇ１により、パイロット検出回路２１でのパイロット信号Ｐ１の検出振幅が０となるように、可変減衰器３の減衰量を制御する。
【００３２】
しかし、かかる可変減衰器３の減衰量の制御にかかわらず、パイロット検出回路２１でのパイロット信号Ｐ１の検出振幅が０とならない場合には、可変減衰器３の減衰量を下限に維持したまま（即ち、主増幅器５の出力信号Ａに混合されているパイロット信号Ｐ１の振幅を最大にする）、制御信号Ｇ３により、可変減衰器１６の減衰量を増加させる。これにより、パイロット検出回路２１でのパイロット信号Ｐ１の検出振幅を０にすることができる。
【００３３】
勿論、これでも、この検出振幅を０にできない場合には、図１に示した実施形態と同様、図示しない手段によって電源を切って増幅動作を停止させる。
【００３４】
なお、歪補償ループＬ２を調整可能とするためには、パイロット信号Ｐ１やマルチキャリア信号の搬送周波数とは異なる周波数ｆ２のパイロットＰ２を発生するパイロット発生器１９を設け、このパイロット信号Ｐ２を、混合器２０により、主増幅器５の出力信号Ａに混合して歪補償ループＬ２の分配器７に供給し、また、分配器１２の出力信号からパイロット検出器２２でこのパイロット信号Ｐ２を検出するようにする。制御回路１４は、このパイロット検出回路２２の検出出力を取り込んでその振幅を判定し、この振幅が０となるように、制御信号Ｇ２，θ２により、可変減衰器９の減衰量と可変移相器１０の位相量とを制御する。
【００３５】
分配器７から出力される差信号Ｄにマルチスキャン信号が含まれていないときには、差信号Ｄは主増幅器５による歪成分とパイロット信号Ｐ２とからなり、また、このとき、分配器７からの出力信号Ｅに含まれる歪成分と補助増幅器１１から出力される歪成分との振幅，位相が一致しているときには、この出力信号Ｅと歪信号Ｆとに含まれるパイロット信号Ｐ２は振幅，位相が一致しており、これらパイロット信号Ｐ２が分配器１２で減算処理されることにより、パイロット検出器２２でパイロット信号Ｐ２は検出されない。
【００３６】
なお、この実施形態でも、パイロット検出器２１でパイロット信号Ｐ１が検出されないように、歪検出ループＬ１での可変減衰器３，１６の減衰量や可変移相器４の位相量が設定された後、パイロット検出器２２でパイロット信号Ｐ２が検出されないように、歪補償ループＬ２での可変減衰器９の減衰量や可変移相器１０の位相量が設定される。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、主増幅器が故障してその利得が低下しても、主増幅器で発生する歪を効果的に低減した状態で増幅動作を継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフィードフォワード非線型歪補償増幅器の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明によるフィードフォワード非線型歪補償増幅器の他の実施形態を示すブロック図である。
【図３】フィードフォワード非線型歪補償増幅器の一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  入力端子
２  分配器
３  可変減衰器
４  可変移相器
５  主増幅器
６  同軸遅延線
７  分配器
８  同軸遅延線
９  可変減衰器
１０  可変移相器
１１  補助増幅器
１２  分配器
１３  出力端子
１４  制御回路
１５  制御信号発生回路
１６  可変減衰器
１７  パイロット発生器
１８  混合器
１９  パイロット発生器
２０  混合器
２１，２２  パイロット検出器
【図１】
0004709446.tif 000002
【図２】
0004709446.tif 000003
【図３】
0004709446.tif 000004