(57)【要約】【課題】従来技術の欠点である信号の位相を変化させた時に起こるレベル変動を簡易な回路で解決し、装置の小型化及び経済性に優れた電圧制御可変移相器を提供することにある。【解決手段】９０°位相分配器と、第一の電圧制御可変利得増幅器と、第二の電圧制御可変利得増幅器と、合成器と、結合器と、ＡＧＣ検波増幅器と、位相設定電圧発生器とを備え、第一の電圧制御可変利得増幅器の出力が二つの信号の一方の位相でのベクトルＡに設定され、第二の電圧制御可変利得増幅器の出力が二つの信号の他方の位相でのベクトルＢにＡＧＣ制御され、ベクトルＡとベクトルＢの合成されたベクトルＣの位相と電力は、ベクトルＡの値に従って０°〜９０°の間で位相θが決まり、０°〜９０°の間の円弧軌跡を辿る一定電力Ｐθが得られるように構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードフォワード形歪補償増幅回路の増幅歪をキャンセルさせるために位相調整を行う電圧制御可変移相器であって、
入力信号を９０°の位相差をもった二つの信号に分配出力する９０°位相分配器と、
該分配された前記二つの信号の一方を位相設定電圧による制御に従い増幅する第一の電圧制御可変利得増幅器と、
前記分配された前記二つの信号の他方をＡＧＣ制御電圧による制御に従い増幅する第二の電圧制御可変利得増幅器と、
該第一、第二の電圧制御可変利得増幅器の各出力を合成して出力する合成器と、
該合成器の合成出力を位相調整された出力として出力させる結合器と、
該結合器で取り出された前記合成器の出力の一部を検波増幅して前記合成器の出力レベルに比例した直流電圧に変換してＡＧＣ制御電圧として出力するＡＧＣ検波増幅器と、
前記位相設定電圧を出力する位相設定電圧発生器とを備え、
前記第一の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の一方の位相でのベクトルＡに設定され、前記第二の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の他方の位相でのベクトルＢにＡＧＣ制御され、前記ベクトルＡと前記ベクトルＢの合成されたベクトルＣの位相と電力は、ベクトルＡの値に従って０°〜９０°の間で位相θが決まり、０°〜９０°の間の円弧軌跡を辿る一定電力Ｐθが得られるように構成された電圧制御可変移相器。
【請求項２】
フィードフォワード形歪補償増幅回路の増幅歪をキャンセルさせるために位相調整を行う電圧制御可変移相器であって、
入力信号を９０°の位相差をもった二つの信号に分配出力する９０°位相分配器と、
該分配された前記二つの信号の一方を位相設定電圧による制御に従い増幅する第一の電圧制御可変利得増幅器と、
前記分配された前記二つの信号の他方をオフセットＡＧＣ制御電圧による制御に従い増幅する第二の電圧制御可変利得増幅器と、
該第一、第二の電圧制御可変利得増幅器の各出力を合成して出力する合成器と、
該合成器の合成出力を位相調整された出力として出力させる結合器と、
該結合器で取り出された前記合成器の出力の一部を検波増幅して前記合成器の出力レベルに比例した直流電圧に変換してＡＧＣ制御電圧として出力するＡＧＣ検波増幅器と、
前記オフセットのための直流電圧であるオフセット電圧を発生させる利得設定制御電圧発生器と、
前記ＡＧＣ制御電圧に前記オフセット電圧を加算しオフセットＡＧＣ制御電圧を出力する加算器と、
前記位相設定電圧を出力する位相設定電圧発生器とを備え、
前記第一の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の一方の位相での変更されたベクトルＡ’に設定され、前記第二の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の他方の位相でのベクトルＢ’にオフセットＡＧＣ制御され、前記ベクトルＡ’と前記ベクトルＢ’の合成されたベクトルＣ’の位相と電力は、ベクトルＡ’の値に従って０°〜９０°の間で位相θが決まり、０°〜９０°の間の円弧軌跡を辿る電力値調整後の一定電力Ｐ’θが得られるように構成された電圧制御可変移相器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器の非直線ひずみを低減するための増幅器の変形であって、低歪高周波増幅回路などで用いられる可変移相器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、基地局及び中継装置に用いられ、多周波信号を共通増幅するフィードフォワード形歪補償増幅回路例として、方向性結合器、ベクトル調整器、主増幅器、遅延線、補助増幅器、検波器、制御回路の構成があり、制御回路に内蔵する制御プログラムによりベクトル調整器に有する振幅・位相調整手段が歪補償量の最適値検出時間を短くするような歪補償増幅回路の補償最適化方法のものであった。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−５６１２４号公報（図１）
【０００３】
図５に従来のフィードフォワード形歪補償増幅回路例を示す。
２１、２６は方向性結合器、２２、３２は電圧制御可変減衰器、２３、３３は電圧制御可変移相器、２４は主増幅器、２５、３１は遅延回路、３４は補助増幅器、４４、４８は検波器、４１、４２、４５、４６はＤ／Ａ（ディジタル・アナログ変換器）、４３、４７はＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル変換器）、４０は制御回路、２０は歪検出ループ、３０は歪除去ループの構成である。
電力増幅入力の信号は主増幅器２４で増幅され、ここで増幅による非直線歪が生ずる。主増幅器２４の出力成分と遅延回路２５で遅延された入力信号成分とが方向性結合器２６にて逆極性合成されて歪成分が抽出され、これを電圧制御可変減衰器３２へ入力する。
一方、主増幅器２４で増幅され、歪を有した信号成分は遅延回路３１で遅延され、前記の振幅・位相調整された歪成分とが方向性結合器３５にて更に逆極性合成されて増幅歪成分のみがキャンセル（除去）された増幅信号として電力増幅出力を得る。
以上の歪検出ループ２０と歪除去ループ３０では、振幅・位相の微調整を行い歪成分の最小化の制御が、電圧制御可変減衰器３２の入力である歪成分の一部レベルをピックアップして検波４４、Ａ／Ｄ４３を経て制御器４０へ監視レベルとして、電力増幅出力の一部レベルをピックアップして検波４８、Ａ／Ｄ４７を経て制御器４０へ監視レベルとして入力され、制御器４０では各入力されたレベルを演算処理して、その演算出力はＤ／Ａ４１、４２、４５、４６を介して、電圧制御可変減衰器２２、３２、電圧制御可変移相器２３、３３へ入力されて制御が行われる。
【０００４】
更に、図６では、従来の可変移相器の構成を示し、その動作を次に説明する。
１は９０°位相分配器、６は結合器、１０はバイアス回路、１１、１２は可変容量ダイオード、１３はレベル調整回路、１４はレベル・位相監視回路、１５はＭＰＵ（ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ；極小演算処理装置）で構成されている。
９０°位相二分配器１に可変容量ダイオード１１、１２を接続し、ＭＰＵ１５よりバイアス回路１０を経由して可変容量ダイオード１１、１２に位相制御データが設定される。このとき、９０°位相二分配器１の回路素子及び可変容量ダイオード１１、１２が規格内特性であっても回路にしたときには、特性偏差により出力にレベル変動が生じることがある。位相を変化させる動作中におけるレベル変動分は、これを消すために、別に設けたレベル調整回路１３によりレベル補正をしてやる必要があった。
更に、実際の回路では、温度変化などの環境変化によってレベル変動が生じることもあり、これらは装置毎に差が現れ、その都度、装置毎に補正してやることによって、装置の特性の高精度の維持が保たれることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上説明した、従来は、これら可変移相器の位相変化をさせる際のレベル補正の補正動作にはＭＰＵ１５、Ａ／Ｄを含むレベル・位相監視回路１４、Ｄ／Ａを含むレベル調整回路１３などの高価な部品及び複雑な回路を備え、かつ、ソフトウエアで制御させる複雑なアルゴリズムを用いて実現されていた。このため装置の特性を常に高性能に維持させるようなものにするため、これに伴う開発コストの増大、高価な部品の採用による材料費増大、生産コストの増大、装置稼動後の再調整などによる整備費用の増大が避けられない状況であった。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の欠点である信号の位相を変化させた時に起こるレベル変動を簡易な回路で解決し、装置の小型化及び経済性に優れた電圧制御可変移相器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、電圧制御可変移相器は、フィードフォワード形歪補償増幅回路の増幅歪をキャンセルさせるために位相調整を行う電圧制御可変移相器であって、
入力信号を９０°の位相差をもった二つの信号に分配出力する９０°位相分配器と、
該分配された前記二つの信号の一方を位相設定電圧による制御に従い増幅する第一の電圧制御可変利得増幅器と、
前記分配された前記二つの信号の他方をＡＧＣ制御電圧による制御に従い増幅する第二の電圧制御可変利得増幅器と、
該第一、第二の電圧制御可変利得増幅器の各出力を合成して出力する合成器と、
該合成器の合成出力を位相調整された出力として出力させる結合器と、
該結合器で取り出された前記合成器の出力の一部を検波増幅して前記合成器の出力レベルに比例した直流電圧に変換してＡＧＣ制御電圧として出力するＡＧＣ検波増幅器と、
前記位相設定電圧を出力する位相設定電圧発生器とを備え、
前記第一の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の一方の位相でのベクトルＡに設定され、前記第二の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の他方の位相でのベクトルＢにＡＧＣ制御され、前記ベクトルＡと前記ベクトルＢの合成されたベクトルＣの位相と電力は、ベクトルＡの値に従って０°〜９０°の間で位相θが決まり、０°〜９０°の間の円弧軌跡を辿る一定電力Ｐθが得られるように構成されている。
また、電圧制御可変移相器は、フィードフォワード形歪補償増幅回路の増幅歪をキャンセルさせるために位相調整を行う電圧制御可変移相器であって、
入力信号を９０°の位相差をもった二つの信号に分配出力する９０°位相分配器と、
該分配された前記二つの信号の一方を位相設定電圧による制御に従い増幅する第一の電圧制御可変利得増幅器と、
前記分配された前記二つの信号の他方をオフセットＡＧＣ制御電圧による制御に従い増幅する第二の電圧制御可変利得増幅器と、
該第一、第二の電圧制御可変利得増幅器の各出力を合成して出力する合成器と、
該合成器の合成出力を位相調整された出力として出力させる結合器と、
該結合器で取り出された前記合成器の出力の一部を検波増幅して前記合成器の出力レベルに比例した直流電圧に変換してＡＧＣ制御電圧として出力するＡＧＣ検波増幅器と、
前記オフセットのための直流電圧であるオフセット電圧を発生させる利得設定制御電圧発生器と、
前記ＡＧＣ制御電圧に前記オフセット電圧を加算しオフセットＡＧＣ制御電圧を出力する加算器と、
前記位相設定電圧を出力する位相設定電圧発生器とを備え、
前記第一の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の一方の位相での変更されたベクトルＡ’に設定され、前記第二の電圧制御可変利得増幅器の出力が前記二つの信号の他方の位相でのベクトルＢ’にオフセットＡＧＣ制御され、前記ベクトルＡ’と前記ベクトルＢ’の合成されたベクトルＣ’の位相と電力は、ベクトルＡ’の値に従って０°〜９０°の間で位相θが決まり、０°〜９０°の間の円弧軌跡を辿る電力値調整後の一定電力Ｐ’θが得られるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を実施すれば、高精度、高安定化が要求される低歪高周波増幅回路で用いられるフィードフォワード方式で、その増幅段で生じる歪成分をキャンセルさせる回路に適用される変移相器およびその制御の回路を簡略化でき、小型化と経済性に著しい効果が発揮するものであることは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の請求項１に対応する実施例を図１にその構成を、図３に信号ベクトル合成を示す。  
図１において、１は入力信号を９０°の位相差をもった二つの信号（−９０°位相、０°位相）に分配出力する９０°位相分配器、２は分配された−９０°位相の信号を位相設定電圧に（ＤＣ−１）よる制御に従い増幅する第一の電圧制御可変利得増幅器、３は分配された０°位相の信号をＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−２）による制御に従い増幅する第二の電圧制御可変利得増幅器、４は第一、第二の電圧制御可変利得増幅器（２、３）の各出力（Ａ、Ｂ）を合成して出力信号（Ｃ）とする合成器、５は結合器６で取り出された合成器４の出力の一部を検波増幅して合成器４の出力レベル（Ｃ）に比例した直流電圧に変換してＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−２）として出力するＡＧＣ検波増幅器、６は合成器４の合成出力を位相調整された出力（Ｃ）として出力させる結合器及び７は位相設定電圧（ＤＣ−１）としての直流電圧を出力する位相設定電圧発生器であり、これらが備えられ、
位相設定電圧（ＤＣ−１）は第一の電圧制御可変利得増幅器２に制御信号として入力され、第一の電圧制御可変利得増幅器２の出力が−９０°位相でのレベル調整されてベクトルＡに設定され、
ＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−２）は第二の電圧制御可変利得増幅器３に入力され、第二の電圧制御可変利得増幅器３の出力が０°位相でのベクトルＢにフィードバック利得ループである自動利得制御（ＡＧＣ）の制御が行われ、
ベクトルＡとベクトルＢの合成されたベクトルＣの位相θと電力Ｐは、ベクトルＡの値に従って０°〜９０°の間で位相θが決まり、０°〜９０°の間の円弧軌跡を辿る一定電力Ｐθが得られるように構成された電圧制御可変移相器である。
【００１０】
図３においてベクトル合成の状況を示す。ベクトルＡは、位相設定電圧（ＤＣ−１）によって合成ベクトルの位相を決めるために利得設定された電圧制御可変利得増幅器２の出力であり、ベクトルＢは、ＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−２）によって自動利得制御された電圧制御可変利得増幅器３の出力であり、ベクトルＣはベクトルＡとベクトルＢの合成された位相調整値θのベクトルである。
ベクトルＣの電力量Ｐθは、θ＝０°での合成ベクトル時の電力Ｐ０とθ＝９０°での合成ベクトル時の電力Ｐ９０の範囲の円弧上で軌跡を辿り、θが変化しても、一定値の電力量である所定量に保持される。
即ち位相設定電圧発生器からの設定値によって、任意の位相角θに設定するためにベクトルＡを予め調整し、次にベクトルＣの電力値が一定の電力量ＰθとなるようにＡＧＣ検波増幅器とＡＧＣループ制御回路でベクトルＢの値を自動利得制御する。
Ａ＝Ｃ・ｓｉｎ、Ｂ＝Ｃ・ｃｏｓθ、Ｃ＝Ｐθ＝√（Ａ２＋Ｂ２）の関係にあり、ベクトルＡを任意のベクトル値に変化させることにより、出力の信号の一定電力量ＰθはＰ０からＰ９０の円弧範囲での任意の位相θの変化をさせて位相調整することが可能である。
【００１１】
本発明の請求項２に対応する実施例として図２に、その構成を、図４に信号ベクトル合成を示す。
図２において、図１と重複部分の構成の説明は省略する。
５は結合器６で取り出された合成器４の出力（Ｃ’）の一部のレベルを入力とし、検波増幅して、合成器４の出力レベル（Ｃ’）に比例した直流電圧であるＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−２）を出力するＡＧＣ検波増幅器、９はＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−２）にプラスする直流電圧又はマイナスする直流電圧のオフセット電圧（ＤＣ−３）を加え、その出力としてオフセットＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−４）を出力する加算器、３はオフセットＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−４）によって利得制御される第二の電圧制御可変利得増幅器、８はオフセット電圧（ＤＣ−３）を出力とする利得設定制御電圧発生器で構成された電圧制御可変移相器である。
先ず、位相設定電圧（ＤＣ−１）は電圧制御可変利得増幅器２に入力され所要の出力（Ａ’）とするように利得設定される。次に、オフセットＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−４）が電圧制御可変利得増幅器３に入力され、その出力はオフセットされた所要の出力（Ｂ’）とするようにＡＧＣ制御ループにより自動利得制御され、この二つの信号（Ａ’）と（Ｂ’）の合成された出力のオフセットされた信号（Ｃ’）を得る。
以上によって、入力の信号に対して合成された出力の信号（Ｃ’）は所要量のレベルにオフセット変化させ、かつ、位相についても所要量の変化をさせることができる。
【００１２】
図４においてベクトル合成の状況を示す。ベクトルＡ’は位相設定電圧（ＤＣ−１）によって利得設定された電圧制御可変利得増幅器２の出力、ベクトルＢ’はオフセットＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−４）によって自動利得制御された電圧制御可変利得増幅器３の出力、ベクトルＣ’はベクトルＡ’とベクトルＢ’の合成された位相調整値θのベクトルである。ベクトルＣ’の電力量Ｐθ’は、θ＝０°での合成ベクトル時の電力Ｐ０’とθ＝９０°での合成ベクトル時の電力Ｐ９０’の範囲の円弧上で軌跡をたどる、θが変化しても、Ｐθ’はオフセットされたθ＝０°〜９０°範囲で一定の電力量である所定量に保持される。
ここでオフセットＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−４）はＡＧＣ制御電圧（ＤＣ−２）にオフセット電圧（ＤＣ−３）が加算されるので、加算前のベクトルＢが加算後のベクトルＢ’となって第二の電圧制御可変利得増幅器３の出力を得る。
このように位相設定電圧発生器７の位相設定電圧の設定によりベクトルＡ’の設定変更ができ、合成ベクトルが任意の位相角θに設定された調整結果を得た上、電力量Ｐθから増減調整されたＰ’０からＰ’９０の円弧範囲での一定の電力量Ｐθ’とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明は、多周波信号を低歪高周波増幅する共通増幅装置を備えた基地局及び中継装置に用いられる携帯電話システムに適用されて通信事業等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例の電圧制御可変移相器のブロック図である。
【図２】本発明の他方の実施例の電圧制御可変移相器のブロック図である。
【図３】本発明の実施例の電圧制御可変移相器のベクトル合成図である。
【図４】本発明の他方の実施例の電圧制御可変移相器のベクトル合成図である。
【図５】従来技術の低歪高周波増幅装置のブロック図である。
【図６】従来技術の電圧制御可変移相器のブロック図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  ９０°位相分配器
２  第一の電圧制御可変利得増幅器
３  第二の電圧制御可変利得増幅器
４  合成器
５  ＡＧＣ検波増幅器
６  結合器
７  位相設定電圧発生器
８  利得設定制御電圧発生器
９  加算器
１０  バイアス回路
１１、１２  可変容量ダイオード
１３  レベル調整器
１４  レベル・位相監視回路
１５  ＭＰＵ
２０  歪検出ループ
３０  歪除去ループ
４０  制御器（ＭＰＵ）
４１、４２、４５、４６  Ｄ／Ａ
４３、４７  Ａ／Ｄ
４４、４８  検波器
【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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