(57)【要約】  【課題】  周囲の温度の変化等の環境の変化や経年変化等の利得変動によらず最適な歪み補償状態を保持することを目的とする。  【解決手段】入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、前記歪生成部と前記第１の可変減衰器との間に設けた第２の可変減衰器とからなる歪補償増幅装置であって、前記第１の可変減衰器により入力信号の利得が変化したとき、出力レベルに応じて第２の可変減衰器を制御することを特徴とする歪補償増幅装置を提供する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、
増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、
前記歪生成部と前記第１の可変減衰器との間に設けた第２の可変減衰器とからなる歪補償増幅装置であって、
前記第１の可変減衰器により入力信号の利得が変化したとき、出力レベルに応じて第２の可変減衰器を制御することを特徴とする歪補償増幅装置。
【請求項２】
入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、
増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、
前記歪生成部と前記第１の可変減衰器との間に設けた第２の可変減衰器とからなる歪補償増幅装置であって、
第１の可変減衰器により入力信号の利得が変化したとき、前記出力信号に含まれる歪成分のレベルと、前記歪相殺信号のレベルに応じて第２の可変減衰器を制御することを特徴とする歪補償増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅時に発生する歪を、プリディストーション（ＰＤ）方式により補償する歪補償増幅装置に関するものである。また、本発明に係る増幅装置は、例えば、移動通信システムなどの無線通信システムに備えられる基地局装置や中継増幅装置などに適用することが可能である。
【０００２】
ここで、無線通信システムとしては、例えば、携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Personal Handy Phone System）などの種々なシステムが用いられてもよ
い。
【０００３】
また、通信方式としては、例えば、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式
やＷ（Wide band）-CDMA方式やＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)方式やＦＤＭ
Ａ(Frequency Division Multiple Access)方式などの種々な方式が用いられてもよい。
【０００４】
ここで、本発明に係る増幅装置などの構成としては、必ずしも、以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
【０００５】
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な分野に適用することが可能なものである。
【背景技術】
【０００６】
従来の歪補償増幅装置として、ＰＤ方式による歪補償増幅装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、ＰＤ方式による従来の歪補償増幅装置について説明する。図６は、従来の歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。1は入力端、２は可変減衰器、３はプリアンプ、４、６、７、８、１１は方向性結合器、５は例えば遅延線で構成される遅延部、９は歪発生素子、１０は入力された信号を増幅する増幅部、１２は各構成を制御する制御部、１３は出力端である。ここでは方向性結合器7、8、歪発生素子9を、増幅部により増幅されたときに発生する歪を相殺する歪相殺信号を生成する歪相殺信号生成部と呼ぶ。
【０００７】
続いて動作を説明する。
入力端１から入力された信号ａは可変減衰器２、プリアンプ３を経由して方向性結合器4へ入力される。方向性結合器４にて信号は分配され、一方は信号ｂとして遅延部５へ、他方は信号ｃとして方向性結合器７へ入力される。方向性結合器７にて信号が分配され、一方は信号ｄとしてそのまま方向性結合器８へ、他方の信号ｅは歪発生素子９へ入力され、そこで歪発生素子９の歪成分を合成し、信号ｆとなる。歪み成分は、後述する増幅部により信号が増幅されたときに発生する歪と同レベルの信号である。信号ｄと信号ｆは方向性結合器８で合成される。このとき、信号ｄとｆは逆相となるようにする。方向性結合器８で合成後、信号ｇは歪成分のみとなる。これが歪相殺信号となる。
【０００８】
信号ｂと信号ｇは方向性結合器6で結合され、方向性結合器６から信号ｈが出力され、出力された信号ｈは増幅部１０により増幅される。増幅されることにより、歪相殺信号である信号ｇの成分が相殺され、信号ｉでは歪みの無い増幅された信号が出力される。信号ｊは増幅された信号ｉの一部を検出したものであり、出力レベル等を検出する。信号ｋは入力信号の一部を検出したものであり、これにより入力レベルを検出することができる。信号ｊの検出値と信号ｋの検出値により入出力のレベルを検出し、制御部１２はそれを読みこむ。制御部１２は読みこんだ入力レベル、出力レベルの差を増幅部１０の増幅利得とする。ここでは入力レベルｋと出力レベルｊの差を増幅利得値と呼ぶ。増幅利得値が規定値に満たなかった場合、規定値となるように補正するよう可変減衰器２を制御し、入力された信号ａの利得の調整を行う。これにより、常に最適な出力レベルの信号を出力する。
【０００９】
歪発生素子９は個々のデバイスから構成されており、デバイスは、並列に設けても良く、また直列に設けても良い。さらに、直列、並列の組み合わせでも良い。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２６１２５２号公報  （第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
信号を増幅する増幅素子は、環境の変化、経年変化等により利得が変化することがある。このような場合、前述したように信号ｊにより増幅後の信号の出力レベルを検出し、さらに信号ｋにより入力レベルを検出し、それらを元に可変減衰器２を制御し利得を調整する方法がある。しかしながら、可変減衰器２を調整することにより、歪み発生素子９への入力信号ｅのレベルも変化し、これにより歪み発生素子9から出力される歪み成分が、増幅部１０により発生する歪み成分と同等でなくなり、これにより最適な歪み補償ポイントから外れることがある。
【００１２】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、利得変動によらず最適な歪み補償状態を保持するため、複雑な制御機能を用いることなく歪み発生素子への入力レベルを一定とする回路を有する歪み補償増幅装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、前記歪生成部と前記第１の可変減衰器との間に設けた第２の可変減衰器とからなる歪補償増幅装置であって、前記第１の可変減衰器により入力信号の利得が変化したとき、出力レベルに応じて第２の可変減衰器を制御することを特徴とする歪補償増幅装置を提供する。
【００１４】
さらに、上述した課題を解決するために、入力信号及び出力信号のレベルに応じて制御される第１の可変減衰器と、増幅部による信号増幅時に発生する歪を打ち消す歪相殺信号を生成する歪生成部と、前記歪生成部と前記第１の可変減衰器との間に設けた第２の可変減衰器とからなる歪補償増幅装置であって、第１の可変減衰器により入力信号の利得が変化したとき、前記出力信号に含まれる歪成分のレベルと、前記歪相殺信号のレベルに応じて第２の可変減衰器を制御することを特徴とする歪補償増幅装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、周囲の温度の変化等の環境の変化や経年変化等の利得変動によらず最適な歪み補償状態を保持する効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の歪補償増幅装置は、周囲の温度の変化等の環境の変化や経年変化等の利得変動によらず最適な歪み補償状態を保持する、安定した歪補償を提供する歪補償増幅装置に関するものである。以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本実施例における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図１において、図６と同一符号は図６に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施例では、方向性結合器４と方向性結合器７の間に可変減衰器１０１を設け、さらに制御部１２の代わりに制御部１０２を備えている。制御部１０２は入力信号、出力信号、出力後の歪みレベルを検出している。さらに、それらの値に応じて可変減衰器２、１０１の制御を行っている。
【００１８】
以下、本実施例における歪補償増幅装置の動作について説明する。
入力端１から入力された信号ａ１は可変減衰器２、プリアンプ３を経由して方向性結合器4へ入力される。方向性結合器４にて信号は分配され、一方は信号ｂ1として遅延部５へ、他方は信号ｃ1として可変減衰器１０１へ入力される。可変減衰器１０１の出力ｃ1’は方向性結合器７へ入力される。方向性結合器７にてさらに信号が分配され、一方は信号ｄ1としてそのまま方向性結合器８へ、他方の信号ｅ1は歪発生素子９へ入力され、そこで歪発生素子の歪成分を合成し、信号ｆ1となる。信号ｄ1と信号ｆ1は方向性結合器で合成される。このとき、信号ｄ1とｆ1は逆相となるようにする。方向性結合器８で合成後の信号ｇ1ではほぼ歪成分のみが出力される。
【００１９】
信号ｂ1と信号ｇ1は方向性結合器6で結合され、信号ｈ1が生成される。信号ｈ1は歪成分と信号ｂが合成されたものであり、増幅部１０により増幅される。増幅されることにより、予め歪ませた成分、つまり信号ｇ1の成分が相殺され、信号ｉ1では歪みの無い増幅された信号成分のみが出力される。信号ｊ1は増幅された信号ｉ1の一部を検出したものであり、ここでは出力レベルを検出する。信号ｋ1は入力信号の一部を検出したものであり、入力レベルを検出することができる。信号ｊ1の検出値と信号ｋ１の検出値により入出力のレベルを検出し、制御部１０２はそれを読みこむ。制御部１０２は読みこんだ入力レベル、出力レベルの差を増幅部１０の増幅利得とする。
【００２０】
ここで例えば環境温度の変化によって増幅部１０の利得が変化した場合を以下に説明する。
このとき、信号ｋ１で検出された入力レベル、信号ｊ１で検出された出力レベルの差が変化する。ここではこのレベル差を増幅利得値と呼ぶ。
制御部１０２は検出された増幅利得値から、利得を補正するような可変減衰器２の制御値を算出し、制御電圧をかける。これにより信号レベルが変化した信号は新たに方向性結合器４へ入力され信号ｂ1、信号ｃ1となる。可変減衰器２の制御値の算出は、制御部１０２が、制御部１０２が有している増幅利得値に対する可変減衰器２の制御値を対応付けるテーブルから算出している。
【００２１】
信号ｃ１は可変減衰器１０１に入力され、信号レベルの調整が行われ、ｃ１’として出力され、歪補償が行われる。可変減衰器１０１は、信号ｊ1の値を元にして制御しており、例えば制御部１０２に信号ｊ１と可変減衰器１０１の制御値のテーブルを持たせ、それを元にして可変減衰器１０１の制御を行っている。
【００２２】
図２（ａ）は増幅部１０の歪と歪発生素子９の歪の発生量の一例を表したものである。横軸が各素子の出力レベルであり、縦軸が歪発生量の大きさである。増幅部１０の歪は実線で表され、歪発生素子の歪は破線で表されている。
このように、それぞれの歪特性、つまり出力レベルに対する歪発生量が異なっている場合がある。このときは、歪発生量の大きさが同レベルとなるとなるように、互いの線が重なっている個所、ここでは○のついている個所を出力レベルとして設定するする。素子への入力レベルが変動し出力レベルが多少前後したとしても、歪発生量の変わらない範囲で各増幅素子への入出力の調整を行い、歪補償を行っている。
【００２３】
図２（ａ）で説明した歪発生量の大きさを同レベルとした状態で、可変減衰器２を制御し利得補正を行ったとき、歪発生素子９への入力レベルが変化し、図２（ａ）における最適な歪補償ポイントからずれてしまう。このとき、可変減衰器2の変動に応じて、可変減衰器１０１を制御し、歪発生素子９による最適な歪量を探索し、歪補償の追従を行う。
【００２４】
次に歪補償の追従方法について以下に説明する。
ここでは信号ｊ1の検波電圧が最小となるように可変減衰器１０１の制御を行う。
図５（ｂ）では実線は増幅部１０の入力レベルと歪の発生量の関係を表し、破線は歪発生素子９の入力レベルと歪の発生量を表している。横軸は各素子の入力レベル、縦軸は歪の発生量である。
例えば、可変減衰器2の制御により増幅部１０の入力レベルがＡのポイントであるとき、Ａのポイントにおける増幅部の入力レベルはＡmin、歪量はＡmdとする。この歪量Ａmdと歪発生素子８で発生する歪量Ａddが同レベルとなるように、可変減衰器１０１により入力レベルを変化させ、歪量がＡddとなるように入力レベルをＡdinとする。
ポイントＢにおいては、増幅部の入力がＢmin、歪量はＢmdとする。この歪量Ｂmdと歪発生素子８で発生する歪量Ｂddが同レベルとなるように、可変減衰器１０１により入力レベルを変化させ、歪量がＢddとなるように入力レベルをＢdinとする。
ポイントＣでもポイントＡ、Ｂと同様に、増幅部の入力がＣmin、歪量はＣmdとしたとき、この歪量Ｃmdと歪発生素子８で発生する歪量Ｃddが同レベルとなるように、可変減衰器１０１により入力レベルを変化させ、歪量がＣddとなるように入力レベルをＣdinとする。
【００２５】
このようにして増幅部１０への入力レベルにより発生される歪量に応じて、可変減衰器１０１を変化させ、増幅部１０への入力レベルにより発生される歪量と同レベルの歪量を歪発生素子９から発生させるようにする。
ここでは通常の入力レベルから可変減衰器により入力レベルを変化させたが、それに限るものではなく、通常の入力レベルから変化したレベルからさらに変化させても良い。
【実施例２】
【００２６】
次に第２の実施例図３を用いて説明する。
図３は、本実施例における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図３において、図１、図６と同一符号のものは図１、図６に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。本実施例では、方向性結合器４と方向性結合器７の間に図１における可変減衰器１０１の代わりに可変減衰器２０１を設け、さらに図１における制御部１０２の代わりに制御部２０２を備えている。制御部２０２は入力信号、出力信号、出力後の歪レベル、歪発生素子で発生した歪レベルを検出している。さらに、それらの値に応じて可変減衰器２０１の制御を行っている。
【００２７】
以下、本実施例における歪補償増幅装置の動作について説明する。
入力端１から入力された信号ａ2は可変減衰器２、プリアンプ３を経由して方向性結合器4へ入力される。方向性結合器４にて信号は分配され、一方は信号ｂ2として遅延部５へ、他方は信号ｃ2として可変減衰器２０１へ入力される。可変減衰器２０１の出力ｃ2’は方向性結合器７へ入力される。方向性結合器７にてさらに信号が分配され、一方は信号ｄ2としてそのまま方向性結合器８へ、他方の信号ｅ2は歪発生素子９へ入力され、そこで歪発生素子９の歪成分を合成し、信号ｆ2となる。信号ｄ2と信号ｆ2は方向性結合器８で合成される。このとき、信号ｄ2とｆ2は逆相となるようにする。方向性結合器８で合成後の信号ｇ2ではほぼ歪成分のみが出力される。
【００２８】
信号ｂ2と信号ｇ2は方向性結合器6で結合され、信号ｈ2が生成される。信号ｈ2は歪成分と信号ｂ2が合成されたものであり、増幅部１０により増幅される。増幅されることにより、予め歪ませた成分、つまり信号ｇ2の成分が相殺され、信号ｉ2では歪みの無い増幅された信号成分のみが出力される。信号ｊ2は増幅された信号ｉ2の一部を検出したものであり、ここでは出力レベルを検出する。信号ｋ2は入力信号の一部を検出したものであり、入力レベルを検出することができる。信号ｊ2の検出値と信号ｋ2の検出値により入出力のレベルを検出し、制御部２０２はそれを読みこむ。制御部２０２は読みこんだ入力レベル、出力レベルの差を増幅部１０の増幅利得とする。
【００２９】
ここで例えば環境温度の変化によって増幅部１０の利得が変化した場合を以下に説明する。
このとき、信号ｋ2で検出された入力レベル、信号ｊ2で検出された出力レベルの差が変化する。ここではこのレベル差を増幅利得値と呼ぶ。
制御部２０２は検出された増幅利得値から、利得を補正するような可変減衰器２の制御値を算出し、制御電圧をかける。これにより信号レベルが変化した信号は新たに方向性結合器４へ入力され信号ｂ2、信号ｃ2となる。可変減衰器２の制御値の算出は、制御部２０２が、制御部２０２が有している増幅利得値に対する可変減衰器２の制御値を対応付けるテーブルから算出している。
【００３０】
増幅部１０の歪み発生量と歪み発生素子９の歪み発生量を同等とするよう信号ｃ2のレベルを調整する必要があるため、信号ｌ2及びｍ2を検出し、信号ｌ2が増幅部１０で発生する歪み成分ｍ2のレベルになるように、制御部２０２は可変減衰器２０１を制御する。信号ｌ2は、信号ｆ2の一部を検出したものであり、歪発生素子９により発生される歪のレベルを検出している。ｍ2は信号ｉ２の一部を検出したものであり、信号ｉ２の歪のレベルを検出している。可変減衰器３０１は、信号ｌ2及びｍ2の値を元にして制御しており、例えば制御部３０２に信号ｌ2と信号ｍ2、可変減衰器３０１の制御値のテーブルを持たせ、それを元にして可変減衰器３０１の制御を行っている。
【００３１】
次に歪補償の追従方法について以下に説明する。
ここでは信号ｌ2とｍ2の検波電圧を監視し、そのレベルを同等とするように可変減衰器２０２制御することにより、安定した歪補償を得るものである。
図４では実線は増幅部１０の周波数と歪量の関係を表し、破線は歪発生素子９の周波数と歪発生量の関係を表している。横軸は周波数、縦軸は歪量である。図４のＡはｉ2における歪成分、つまりｍ２の信号レベルの量であり、Ｂはｆ2における歪成分、つまりｌ2の信号レベルの量である。
【００３２】
制御部２０２はｍ2、ｌ２のレベルをそれぞれ検出し、その検出した値を同等とするように、つまり図４における実線部と破線部を近づけるように、可変減衰器２０２を制御する。可変減衰器２０２の制御は、前述したとおり、例えば信号ｊ2、ｌ2、可変減衰器202の制御値をテーブル化し、そのテーブルに応じて制御しても良い。
【００３３】
これにより、歪発生素子８で発生される歪量と増幅部１０で発生される歪量により、可変減衰器１による利得補正を行った場合でも、安定した歪補償が可能となる。
【実施例３】
【００３４】
第３の実施例を図５を用いて説明する。
図５は本実施例における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。図５において、図１、図６と同一符号のものは図１、図６に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。
本実施例では、方向性結合器４と方向性結合器７の間に図１における可変減衰器１０１の代わりに可変減衰器５０１を設け、さらに図１における制御部１０２の代わりに制御部５０２を備えている。その他の構成として、方向性結合器７と方向性結合器８の間に可変減衰器５０３、可変位相器504を設ける。さらに方向性結合器８と方向性結合器６の間に可変減衰器５０５、可変位相器５０６を設け、方向性結合器６と増幅部１０の間に可変減衰器５０７を設ける。
【００３５】
可変減衰器５０３と可変位相器５０４は、方向性結合器7で分配された信号ｄ３と、同じく方向性結合器７で分配され歪発生素子9からの出力信号となったｆ3との位相、振幅を調整するものである。ｄ3の位相、振幅を信号ｆ３に合わせて調整することにより、ｆ３の歪成分以外の成分がｄ３の成分により相殺され、ｇ３では増幅部１０で発生する歪と同等の信号のみを抽出することができる。
【００３６】
可変減衰器５０５、可変位相器５０６は、信号ｇ3を信号ｂ3に合わせて振幅、位相を調整するものである。これにより、方向性結合器6の出力信号ｈ3が増幅部１０により増幅されたとき、予め与えた歪成分、ここでは信号ｇ3の成分が相殺されるようになる。
【００３７】
可変減衰器５０３、５０５、可変位相器５０４、５０６は、例えば入力信号レベルを検出したｋ3や出力信号レベルｊ3、さらに歪発生素子の出力であるｆ3の一部を検出したｌ3などの値から制御部５０２が各減衰器、位相器を制御するものである。
【００３８】
実施例１と同様に、ｋ3とｊ3から利得値を検出し、可変減衰器２を制御する。それに伴い、ｊ3の値に応じて可変減衰器を制御し、適切な歪補償を行う。
【００３９】
また、実施例２と同様に、ｋ3とｊ3から利得値を検出し、可変減衰器２を制御し、それに伴い、ｊ3とｍ3の値に応じて可変減衰器を制御し、適切な歪補償を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】実施例１における増幅素子と歪成分の関係を示す図である。
【図３】実施例２における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】実施例２における歪成分を表した図である。
【図５】実施例３における歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】従来の歪補償増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
２、１０１、３０１、５０１…可変減衰器
１２、１０２、３０２、５０２…制御部
９…歪発生素子
１０…増幅部
４、６、７、８…方向性結合器
【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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