(57)【要約】【課題】ＥＥＲシステムを用いた変調増幅器の周波数特性を改善する。【解決手段】入力される高周波変調信号の振幅成分を電圧増幅する振幅増幅器と、入力高周波変調信号の位相成分を増幅する高周波増幅器より構成されるＥＥＲシステムにおいて、振幅成分をベースバンド信号処理部により生成し、その振幅信号を分配して一方を第一の検波器へ入力し、振幅信号の検波器出力信号と高周波増幅器の出力信号から包絡線を得る第二の検波器の出力信号との差分信号を抽出し、更に抽出された差分信号と元の振幅信号とを比較し、その比較結果に基づいて振幅増幅器を制御することで歪み成分を抑制するフィードバックループを具備する。【選択図】図１
2007214871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力高周波変調信号の振幅成分を電圧増幅する振幅増幅部と、入力高周波変調信号の位相成分を増幅する高周波増幅部、より構成されるＥＥＲシステムを用いた変調増幅器において、
前記振幅成分をベースバンド信号処理部より生成してその信号を出力するステップと、
前記生成された振幅信号を分配して一方を第一の検波器へ入力するステップと、
前記高周波増幅部の出力信号から包絡線を得る第二の検波器の出力信号と前記第一の検波器の出力信号との差分信号を比較器により抽出するステップと、
前記差分信号と前記生成された振幅信号とを比較するステップと、
比較結果に基づいて、前記高周波増幅部および前記第一の検波器および前記第二の検波器で発生する歪み成分を打ち消すフィードバック制御を行なうステップと、
を具備することを特徴とする変調増幅器のフィードバック制御方法。
【請求項２】
入力高周波変調信号の振幅成分を電圧増幅する振幅増幅部と、入力高周波変調信号の位相成分を増幅する高周波増幅部、より構成されるＥＥＲシステムを用いた変調増幅器において、
入力振幅成分をベースバンド信号処理部により生成するステップと、
高周波増幅部出力信号の振幅成分を復調器により抽出するステップと、
前記生成された入力振幅成分と前記抽出された振幅成分とを比較するステップと、
比較結果に基づいて、前記高周波増幅部で発生する歪み成分を打ち消すフィードバック制御を行なうステップと、
を具備することを特徴とする変調増幅器のフィードバック制御方法。
【請求項３】
入力高周波変調信号の振幅成分を電圧増幅する振幅増幅部と、入力高周波変調信号の位相成分を増幅する高周波増幅部、より構成されるＥＥＲシステムを用いた変調増幅器において、
前記振幅成分を生成するベースバンド信号処理部と、
前記ベースバンド信号処理部より生成された振幅信号の一方を包絡線検波する第一の検波器と、
前記高周波増幅部出力信号を包絡線検波する第二の検波器と、
前記第二の検波器出力信号と前記第一の検波器出力信号との差分信号を生成する第一の比較器と、
前記第一の比較器の出力信号と前記生成された振幅信号とを比較する第二の比較器を具備し、
前記第二の比較器の出力結果に基づいて、前記高周波増幅部および前記第一の検波器および前記第二の検波器で発生する歪み成分を打ち消すフィードバック制御を行なうことを特徴とするＥＥＲシステムを用いた変調増幅器。
【請求項４】
入力高周波変調信号の振幅成分を電圧増幅する振幅増幅部と、入力高周波変調信号の位相成分を増幅する高周波増幅部、より構成されるＥＥＲシステムを用いた変調増幅器において、
前記入力振幅成分を生成するベースバンド信号処理部と、
高周波増幅部出力信号の振幅成分を抽出する復調器と、
前記生成された入力振幅成分と前記抽出された振幅成分とを比較する比較器とを具備し、
前記比較器の出力結果に基づいて、前記高周波増幅部で発生する歪み成分を打ち消すフィードバック制御を行なうことを特徴とするＥＥＲシステムを用いた変調増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＥＲ（Ｅｎｖｅｌｏｐ  Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ＆ Ｒｓｔｒａｔｉｏｎ）システムを用いた変調増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波増幅器には、入出力信号の線形性と電力の高効率化の両立が困難であった。この解決策の一つとして高周波増幅器を効率の良い飽和動作で使うことのできるＥＥＲシステムを用いた変調増幅器が提案されている。ＥＥＲシステムは、当業界では公知の技術手法である。図６に、ＥＥＲシステムを用いた変調増幅器の基本回路構成を示す。振幅増幅器１２、検波回路１３、カプラ１４、リミッタ回路１５、高周波増幅器１６で構成されている。振幅増幅器１２は高周波変調入力信号の振幅成分を増幅する。この増幅信号は高周波増幅器１６の電源に入力され、高周波変調信号として再合成される。検波回路１３は高周波変調入力信号から包絡線検波により振幅成分を抽出する。カプラ１４は高周波変調入力信号を分岐する。リミッタ回路１５は高周波変調入力信号より振幅変調成分を除去して位相信号成分のみを抽出する。高周波増幅器１６は高周波変調入力信号を増幅して出力する。
以上の様に構成されたＥＥＲシステムの基本回路において、以下その動作について説明する。ＥＥＲシステムでは、入力された高周波変調信号は、カプラ１４で分岐される。分岐信号の一方は検波回路１３へ入力することで振幅信号成分が取り出される。そして、別の一方はリミッタ回路１５によって位相信号成分のみの高周波信号となるため、電力増幅する高周波増幅器１６には振幅増幅が不要となる。従って、高周波増幅器１６には効率に優れた飽和増幅器を用いることができる。
【０００３】
これらの信号成分は互いに独立した経路で増幅され、次に、入力信号に対して電力増幅された高周波変調信号として再合成されて出力される。再合成の方法は、高周波増幅器１６の電源電圧を振幅信号成分に対応する振幅増幅器１２で生成した電圧とすることで実現できる。
以上の様に、位相信号成分のみである高周波信号に振幅信号成分を再合成して元の高周波変調信号を電力増幅した出力信号を得ることができる。
【０００４】
このシステムでは、高周波増幅器１６の出力信号の振幅歪みを防ぐために、振幅増幅器１２に入力される振幅信号を忠実に電圧増幅して、高周波増幅器１６へ供給することが非常に重要となる。
この解決手段が、例えば（特許文献１）に開示されており、図７にその構成を示す。図７において、高周波変調入力信号を分岐する方向性結合器９と、分岐された一方の信号の包絡線を取り出す高周波入力信号包絡線検波器８と、高周波変調入力信号を増幅する高周波増幅器７と、高周波増幅器７出力信号を分岐する第二の方向性結合器６と、高周波増幅器７出力信号の包絡線を取り出す高周波出力信号包絡線検波器５と、両方の検波器出力の差分信号を抽出する差動増幅器３と、振幅電圧を増幅する電圧増幅器４を備える。
本構成を用いて、差動増幅器３でそれぞれの検波器の出力信号を比較し、その比較結果を用いて電圧増幅器４を制御するフィードバック制御が実現されている。
【特許文献１】特開平５−２１８７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、（特許文献１）に開示された公知技術によれば、高周波増幅器７の入出力信号に対してその振幅成分である包絡線同士を比較することが可能となるが、高周波入力信号包絡線検波器８や高周波出力信号包絡線検波器５は歪みの発生や動作する周波数帯域に限界がある。そのため、差動増幅器３へ入力される比較信号そのものが、上記検波器による歪みや帯域制限を受けることになる。つまり、上記検波器の周波数特性や非線形性により生じた波形の歪みが高周波増幅器７の歪み成分として検出されるため、フィードバックループの中で誤補正が発生する。
従って、この公知技術をＥＥＲシステムへ応用しようとする場合、振幅増幅器および高周波増幅器で生じる歪みを補正することは出来ないという課題が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、入力高周波変調信号の振幅成分を電圧増幅する振幅増幅部と、入力高周波変調信号の位相成分を増幅する高周波増幅部、より構成されるＥＥＲシステムの変調増幅器において、振幅成分をベースバンド信号処理部により生成してその信号を出力するステップと、その信号を分配して一方を第一の検波器へ入力するステップと、高周波増幅部出力信号から包絡線を得る第二の検波器の出力信号と第一の検波器出力信号との差分信号を比較器により抽出するステップと、差分信号と生成された振幅信号とを比較するステップと、比較結果に基づいて、高周波増幅部および第一の検波器および第二の検波器で発生する歪み成分を打ち消すフィードバック制御を行なうステップと、を具備することを特徴とする。
この構成により、２つの検波器の差分信号を比較器で抽出し、その抽出信号を振幅増幅部のフィードバック制御に反映させる事が可能であるため、２つの検波器の特性差による変調増幅器の誤制御を防ぐ事が出来る。
また、入力高周波変調信号の振幅成分を電圧増幅する振幅増幅部と、入力高周波変調信号の位相成分を増幅する高周波増幅部、より構成されるＥＥＲシステム変調増幅器において、入力振幅成分をベースバンド信号処理部により生成するステップと、高周波増幅部出力信号の振幅成分を復調器により抽出するステップと、生成された入力振幅成分と抽出された振幅成分とを比較するステップと、比較結果に基づいて高周波増幅部で発生する歪み成分を打ち消すフィードバック制御を行なうステップとを具備することを特徴とする。
以上により、周波数特性や非線形性によって各検波器や振幅増幅器の出力で発生する歪み特性を補償する事で変調増幅器の誤制御を防ぐ事が可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＥＥＲシステムにおける変調増幅器の周波数特性を向上させ、更に振幅増幅器や高周波増幅器、および検波器で生じる歪みを補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ＥＥＲシステムにおける変調増幅器の広帯域化と低歪み化という目的を、以下の実施の形態により実現した。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第一の実施例を示すＥＥＲシステムにおける変調増幅器の構成図である。振幅信号検波回路１と、第一の差動増幅器２と、第二の差動増幅器３と、電圧増幅器４と、高周波出力信号包絡線検波回路５と、高周波出力信号方向性結合器６と、高周波増幅器７（ＲＦ−ＡＭＰ）と、ベースバンド信号の振幅と位相成分を分離して生成するベースバンド信号処理部１８で構成される。なお、図６の従来構成の振幅増幅器１２は、図１では破線で示された回路ブロック（ＡＦ−ＡＭＰ）に対応している。
図１において、図７と同一番号のものは、図７と同一構成であり、同一の動作を行なう。相違点は振幅信号検波回路１の出力信号と高周波出力信号包絡線検波回路５の出力信号との差分信号を抽出する第一の差動増幅器２を備えた事である。この第一の差動増幅器２を備えた事により、各検波器の特性差による高周波増幅部７の出力の歪み信号の誤差成分を電圧増幅器４のフィードバック制御に反映させる事が可能となる。つまり、各検波器の特性が略同一であれば、第一の差動増幅器２によって誤差成分はキャンセルされる。従って、高周波増幅部７の出力の歪み成分のみを抽出する事が可能となる。
本実施の形態で使用されるこれらの検波器はダイオード等の汎用部品で構成できるので、本制御動作上で無視できる特性差である部品バラツキ程度の略同一特性のものを備える事は、当業者にとって容易である。
【０００９】
次に図３、図４、図５を用いてその動作について説明する。なお、本例では振幅信号検波回路１と高周波出力信号包絡線検波回路５は略同一の特性を持つ。従って、高周波増幅部７の出力の歪み信号成分のみが生じている。従って、各検波器個々の特性による歪みについては言及していない。
図３に、高周波増幅部７が高調波歪みを発生したときの波形の例を示す。破線が第一の差動増幅器２の入力信号である正弦波、実線が高周波増幅部７の出力波形を示す。なお、正弦波は一例であり、あらゆる変調信号でも適用できる。
次に図４について説明する。第一の差動増幅器２の入力信号が、それぞれ図４の正弦波と高周波増幅部７の出力信号である場合において、第一の差動増幅器２の出力を差分Ａとする。また、無歪み状態での正弦波信号と高周波増幅部７の出力信号とした場合の第一の差動増幅器２の出力を差分Ｂとする。
【００１０】
第二の差動増幅器３の入力信号である正弦波を分岐して第一の差動増幅器２の入力端子の一方へ入力し、片方の入力端子へ高周波増幅部７の出力信号を入力する場合、高周波増幅器７で振幅成分である包絡線信号を正しく再結合できていれば、両者の差分は差分Ｂの様に本来ゼロとなる。しかし、高周波増幅器７の特性により歪みが発生することで、差分Ａのようにゼロでは無くなる。
次に、最終的に第二の差動増幅器３から出力される信号波形を図５を用いて説明する。図５の差動出力Ａは図４の差分Ａ信号状態での第二の差動増幅器３の出力波形、差動出力Ｂは図４の差分Ｂ信号状態での第二の差動増幅器３出力波形である。図４の差分Ａで示したように両者の差分はゼロではないため、最終的に第二の差動増幅器３から出力される信号波形は、図５の差動出力Ｂで表示された入力信号を電圧増幅した正弦波とはならない。その波形は、図５の作動出力Ａのように、正弦波に図４の差分Ａ信号が重畳されるため歪んだ波形となる。
【００１１】
以上の様に、本発明では、図１において、ベースバンド信号処理部１８で生成された振幅信号を分岐した後に、高周波出力包絡線検波回路５の特性と振幅信号検波回路１の特性との差が、図４の差分Ａ信号として高周波増幅器７の出力歪み信号に重畳されて抽出できる。そして、略同一特性の高周波出力包絡線検波回路５と振幅信号検波回路１とを使用して、この差分Ａ信号を補正するフィードバックループを形成する構成とした。本構成により、高周波増幅器７の出力歪み信号が抽出されて補正できるので、最終的に第二の差動増幅器３から出力される信号波形は入力信号を電圧増幅した正弦波となる。
従って、振幅信号検波回路１および高周波出力包絡線検波回路５で発生する歪みをキャンセルできるので、変調増幅器の低歪み化が可能となる。
【００１２】
また、振幅信号検波回路１および高周波出力包絡線検波回路５で発生する歪み成分が各々の検波回路の周波数特性によるものであったとしても、同様な原理によりキャンセルされるので、変調増幅器の広帯域化が可能となる。
結果として、ＥＥＲシステムにおける変調増幅器の周波数特性を向上させることが可能となる。
（実施の形態２）
図２は、本発明の第二の実施例を示すＥＥＲシステムにおける変調増幅器の回路構成図である。第一の実施例との相違点は、復調器１０と、振幅信号生成器１１と、遅延器１７を備え、図１の振幅増幅器（ＡＦ−ＡＭＰ）を第二の差動増幅器３と、電圧増幅器４と、振幅信号生成器１１で構成したことである。
【００１３】
次に、その動作について説明する。高周波増幅器７の出力信号は、高周波出力信号方向性結合器６により分配されてから復調器１０に入力され、高周波変調信号がベースバンド信号に復調される。一方、遅延器１７で高周波増幅器７の入力信号である位相信号が遅延調整され、ベースバンド信号と共に振幅信号生成器１１に入力される。振幅信号生成器１１では、ベースバンド信号より位相信号を除去して包絡線成分を抽出する。この抽出方法として、例えばベースバンド信号と位相信号を乗算する、所謂一般的な位相変調信号の復調方法が適用できる。包絡線成分とは、すなわち高周波変調信号に含まれるベースバンドの振幅信号を示す。      
本構成により、この包絡線成分と入力される振幅信号とを第二の差動増幅器３で比較し、その結果に基づいて電圧増幅器４を制御するフィードバックループを形成することが可能となる。従って、ＥＥＲシステムにおける変調増幅器の周波数特性や歪み特性を改善できるので、その特性の低歪み化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
高周波増幅器以外にも、振幅信号に変調成分を持つために高精度な入出力の線形特性が必要となるあらゆる電力増幅器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施の形態における回路構成図
【図２】本発明の第二の実施の形態における回路構成図
【図３】入力信号の正弦波形と検波回路により歪んだ出力信号波形を示す図
【図４】従来の構成による差分Ａと本発明の構成による差分Ｂの信号波形を示す図
【図５】従来の構成による差動出力Ａと本発明の構成による差動出力Ｂの信号波形を示す図
【図６】従来のＥＥＲシステムの基本構成を示す回路図
【図７】従来の実施例を示す回路構成図
【符号の説明】
【００１６】
１      振幅信号検波回路
２      第一の差動増幅器
３      第二の差動増幅器
４      電圧増幅器
５      高周波出力信号包絡線検波回路
６      高周波出力信号方向性結合器
７      高周波増幅器
８      高周波入力信号包絡線検波器
９      高周波入力信号方向性結合器
１０    復調器
１１    振幅信号生成器
１２    振幅増幅器
１３    検波回路
１４    カプラ
１５    リミッタ回路
１６    高周波増幅器
１７    遅延器
１８    ベースバンド信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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