(57)【要約】【課題】増幅に伴って発生する相互変調歪信号を容易に抑制できる増幅回路を提供する。【解決手段】  第１増幅器１０２側の経路では、入力信号を第１増幅器１０２によってＡ級増幅し、α倍に増幅する。この結果、電力αＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する。第２増幅器１０３側の経路では、入力信号を第２増幅器１０３によってＡＢ級増幅し、β倍（α＞β）に増幅する。その結果、電力βＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する。最終的に、正相で電力αＦの入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）と、逆相で電力βＦの入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）とが、合成器１０４によって合成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数成分を含む入力信号を増幅する第１増幅器及び第２増幅器それぞれの出力信号を合成器により合成して出力するよう構成された増幅回路であって、
前記合成の結果として、前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた周波数成分の信号を、前記第２増幅器の出力信号に含まれる、当該周波数成分での逆特性の信号により抑制するように回路構成がなされて、歪補償を行う
ことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記増幅回路が増幅対象とする前記入力信号の前記複数の周波数成分は、７９０ＭＨｚ以上の所定周波数帯に属する周波数成分である
ことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項３】
前記増幅回路は、入力される前記入力信号を分配して前記第１増幅器及び前記第２増幅器のそれぞれに分配して伝達するための分配器を備え、
前記入力信号は、周波数ｆ１の信号成分と、周波数ｆ２の信号成分とを含む信号であり、
前記分配器は、前記入力信号の位相を変更せずに前記第１増幅器に伝達し、かつ、前記入力信号の位相を逆相にして前記第２増幅器に伝達するものであり、
前記第１増幅器と前記第２増幅器とは、前記分配器と前記合成器との間に、並列になるように接続されており、
前記合成器は、前記第１増幅器の出力信号と前記第２増幅器の出力信号とを位相を変更せずに合成するものであり、
前記第１増幅器の増幅素子の制御端子には、当該第１増幅器をＡ級動作させるためのバイアス電圧が印加され、
前記第２増幅器の増幅素子の制御端子には、当該第２増幅器をＡＢ級動作させ、かつ、前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた、少なくとも周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分と、当該第２増幅器の出力信号に含まれる周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分とを前記合成結果として打ち消し合わせるために、前記第１増幅器の増幅素子の制御端子へのバイアス電圧より低い所定バイアス電圧が印加されている
ことを特徴とする請求項２記載の増幅回路。
【請求項４】
前記増幅回路は、入力される前記入力信号を分配して前記第１増幅器及び前記第２増幅器のそれぞれに分配して伝達するための分配器を備え、
前記入力信号は、周波数ｆ１の信号成分と、周波数ｆ２の信号成分とを含む信号であり、
前記分配器は、前記入力信号の位相を変更せずに前記第１増幅器に伝達し、かつ、前記入力信号の位相を逆相にして前記第２増幅器に伝達するものであり、
前記第１増幅器と前記第２増幅器とは、前記分配器と前記合成器との間に、並列になるように接続されており、
前記分配器と前記第２増幅器とは、前記分配器の出力信号について分圧して前記第２増幅器に供給するための抵抗からなる回路を介して接続されており、
前記合成器は、前記第１増幅器の出力信号と前記第２増幅器の出力信号とを位相を変更せずに合成するものであり、
前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた、少なくとも周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分と、当該第２増幅器の出力信号に含まれる周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分とが前記合成結果として打ち消し合うように調整されている
ことを特徴とする請求項２記載の増幅回路。
【請求項５】
前記増幅回路は、入力される前記入力信号を分配して前記第１増幅器及び前記第２増幅器のそれぞれに分配して伝達するための分配器を備え、
前記入力信号は、周波数ｆ１の信号成分と、周波数ｆ２の信号成分とを含む信号であり、
前記第１増幅器と前記第２増幅器とは、前記分配器と前記合成器との間に、並列になるように接続されており、
前記分配器と前記第２増幅器とは、前記分配器の出力信号に相互変調歪を生じさせるディストーション回路を介して接続されており、
前記ディストーション回路は、可変位相器と、可変減衰器と、出力信号の各周波数成分間の位相関係を調整するためのダイオードとを含み、
前記ディストーション回路と前記分配器と前記合成器とは、前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた、少なくとも周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分と、当該第２増幅器の出力信号に含まれる周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分とが前記合成結果として打ち消し合うように構成されている
ことを特徴とする請求項２記載の増幅回路。
【請求項６】
前記増幅回路は更に、増幅結果である当該増幅回路の出力信号を逐次測定し、測定結果に基づいて、前記可変位相器及び前記可変減衰器それぞれの可変量を設定する設定回路を備える
ことを特徴とする請求項５記載の増幅回路。
【請求項７】
前記第２増幅器は、前記第１増幅器より定格電圧の小さい増幅器である
ことを特徴とする請求項２記載の増幅回路。
【請求項８】
前記第１増幅器及び前記第２増幅器はそれぞれ、ＧａＮ−ＨＥＭＴであり、内部整合型の集積回路として構成されている
ことを特徴とする請求項２記載の増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を増幅する増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信装置において、送信信号を送出するレベルにまで増幅するために、パワーアンプと呼ばれる増幅回路が用いられている。
このような増幅回路においては、出力信号のレベルが飽和する特性領域（いわゆる非線形領域）において入力信号を増幅すると、相互変調歪が発生する。
変調された変調信号に対してこの相互変調歪が発生すると、信号の振幅成分及び位相成分が歪むことにより、スペクトルの拡大がキャリア周波数の近傍周波数帯に現れるために隣接チャネルへの漏洩電力を増加させてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、従来、上述した相互変調歪を抑制する方法として、プリティストーション回路（前置歪補正回路）を用いる方法が提案されていた。
プリディストーション回路は、入力信号に対し、当該入力信号の高調波に所定の位相及びレベル変動を与えて得られる補償信号を加えることにより、歪信号を生成する回路である（非特許文献１及び２を参照）。
【０００４】
ここで、非特許文献１に示されている増幅回路について、図１２を参照しながら簡単に説明する。
図１２に示すように、回路８００は、分配器８０２、振幅変調器８０６、ローパスフィルタ８０７、及び増幅器８０８を含む主信号経路と、偶数乗積生成器８０３、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）８０４、及び位相器・可変減衰器８０５を含む補償信号発生経路とから成る。
【０００５】
分配器８０２は、入力端子８０１に与えられた入力信号を主信号経路及び補償信号発生経路に分配する。
偶数乗積生成器８０３は、補償信号発生経路に分配された信号から、入力信号の偶数乗積生信号を発生する。
ハイパスフィルタ８０４は、入力信号のキャリア周波数帯域を阻止し、偶数乗積生成器８０３の出力信号から入力信号の偶数次高調波を抽出する。
【０００６】
位相器・可変減衰器８０５は、偶数次高調波の位相及び振幅を調整して出力する。
振幅変調器８０６は、例えばデュアルゲートＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）により実現され、主信号経路に分配された信号を、位相器・可変減衰器８０５からの出力信号によって振幅変調する。
ローパスフィルタ８０７は、入力信号におけるキャリア周波数帯域の３倍波以上の周波数帯域を阻止し、振幅変調された信号から、目的信号及び目的信号の２倍波のみを含む歪信号を抽出して出力端子８０８から出力する。
【０００７】
前記歪信号は、図示しない被補償パワーアンプにより増幅される。この被補償パワーアンプが有する非線形特性に応じて位相・振幅を調整することにより、被補償パワーアンプからの出力信号中に生じる歪成分が低減される。
【非特許文献１】堀川浩二、「EVEN-OEDER PRE-DISTORTIONによる高出力増幅器歪低減の提案」，電子情報通信学会通信ソサイエティ大会Ｂ−２３０，１９９６年
【非特許文献２】中山正敏、高木直，「電力増幅器の低歪み・高効率化の手法」，三菱電機情報技術総合研究所，２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような従来のプリディストーション回路では、高出力増幅回路の相互変調歪を保証することが難しい。
例えば、デジタル放送や移動体通信など、デジタル多重化が要求されるシステムにおける送信設備では、平均的に使用する平均電力（Ｐａｖｅ）から約数十倍も大きな最大エンベロープ電力（Ｐｐｅｐ）を発生させる必要があるため、出力の大きな増幅回路が備わっている。
【０００９】
ところが、出力が大きい回路では、相互変調歪も大きくなり、また、増幅回路付近の温度など環境によって相互変調歪の程度が大きく変わってくるため、プリディストーション回路で位相及び振幅をどの程度調整するかを決定するのが難しい。
そこで、本発明は、増幅に伴って発生する相互変調歪信号を容易に抑制できる増幅回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の増幅回路は、複数の周波数成分を含む入力信号を増幅する第１増幅器及び第２増幅器それぞれの出力信号を合成器により合成して出力するよう構成された増幅回路であって、前記合成の結果として、前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた周波数成分の信号を、前記第２増幅器の出力信号に含まれる、当該周波数成分での逆特性の信号により抑制するように回路構成がなされて、歪補償を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成により、入力信号を第１増幅器で増幅した際に発生する相互変調歪信号を、第１増幅器と別に設けた第２増幅器を使って抑制することができる。
また、上記増幅回路において、  前記増幅回路が増幅対象とする前記入力信号の前記複数の周波数成分は、７９０ＭＨｚ以上の所定周波数帯に属する周波数成分であることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、日本においてデジタル放送に用いられている周波数帯域（７８０ＭＨｚ以下）を除く、移動体通信等の各種通信に用いられる周波数帯域において、増幅に起因して発生する相互変調歪信号を抑制することができる。
また、上記増幅回路は、入力される前記入力信号を分配して前記第１増幅器及び前記第２増幅器のそれぞれに分配して伝達するための分配器を備え、前記入力信号は、周波数ｆ１の信号成分と、周波数ｆ２の信号成分とを含む信号であり、前記分配器は、前記入力信号の位相を変更せずに前記第１増幅器に伝達し、かつ、前記入力信号の位相を逆相にして前記第２増幅器に伝達するものであり、前記第１増幅器と前記第２増幅器とは、前記分配器と前記合成器との間に、並列になるように接続されており、前記合成器は、前記第１増幅器の出力信号と前記第２増幅器の出力信号とを位相を変更せずに合成するものであり、前記第１増幅器の増幅素子の制御端子には、当該第１増幅器をＡ級動作させるためのバイアス電圧が印加され、前記第２増幅器の増幅素子の制御端子には、当該第２増幅器をＡＢ級動作させ、かつ、前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた、少なくとも周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分と、当該第２増幅器の出力信号に含まれる周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分とを前記合成結果として打ち消し合わせるために、前記第１増幅器の増幅素子の制御端子へのバイアス電圧より低い所定バイアス電圧が印加されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成により、第１増幅器に並行して設けられた第２増幅器の増幅度を調整して、第１増幅器の増幅に起因して発生する相互変調歪信号を抑制することが容易に行える。特に、相互変調歪を打ち消させるために第２増幅器の増幅度の調整を行うのにゲート電圧を調整すればいいため、調整が容易である。
また、上記増幅回路は、入力される前記入力信号を分配して前記第１増幅器及び前記第２増幅器のそれぞれに分配して伝達するための分配器を備え、前記入力信号は、周波数ｆ１の信号成分と、周波数ｆ２の信号成分とを含む信号であり、前記分配器は、前記入力信号の位相を変更せずに前記第１増幅器に伝達し、かつ、前記入力信号の位相を逆相にして前記第２増幅器に伝達するものであり、前記第１増幅器と前記第２増幅器とは、前記分配器と前記合成器との間に、並列になるように接続されており、前記分配器と前記第２増幅器とは、前記分配器の出力信号について分圧して前記第２増幅器に供給するための抵抗からなる回路を介して接続されており、前記合成器は、前記第１増幅器の出力信号と前記第２増幅器の出力信号とを位相を変更せずに合成するものであり、前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた、少なくとも周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分と、当該第２増幅器の出力信号に含まれる周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分とが前記合成結果として打ち消し合うように調整されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、第１増幅器よりも増幅度が小さく、定格電圧の低いデバイスを第２増幅器に使用することができるため、増幅回路の小型化や製造コストの削減を図ることができる。
また、上記増幅回路は、入力される前記入力信号を分配して前記第１増幅器及び前記第２増幅器のそれぞれに分配して伝達するための分配器を備え、前記入力信号は、周波数ｆ１の信号成分と、周波数ｆ２の信号成分とを含む信号であり、前記第１増幅器と前記第２増幅器とは、前記分配器と前記合成器との間に、並列になるように接続されており、前記分配器と前記第２増幅器とは、前記分配器の出力信号に相互変調歪を生じさせるディストーション回路を介して接続されており、
前記ディストーション回路は、可変位相器と、可変減衰器と、出力信号の各周波数成分間の位相関係を調整するためのダイオードとを含み、前記ディストーション回路と前記分配器と前記合成器とは、前記第１増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪により生じた、少なくとも周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分と、当該第２増幅器の出力信号に含まれる周波数（２ｆ１−ｆ２）の信号成分とが前記合成結果として打ち消し合うように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、ディストーション回路のダイオード、可変位相器、及び可変減衰器を細かく調整して、相互変調歪を打ち消させるために第２増幅器の増幅度を微調整（ファインチューニング）することができる。
また、上記増幅回路は更に、増幅結果である当該増幅回路の出力信号を逐次測定し、測定結果に基づいて、前記可変位相器及び前記可変減衰器それぞれの可変量を設定する設定回路を備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、経年・経時変化に応じて適切に歪補償を行うことができる。
また、上記増幅回路において、前記第２増幅器は、前記第１増幅器より定格電圧の小さい増幅器であることを特徴とする。
この構成により、増幅回路の小型化や製造コストの削減を図ることができる。
また、上記増幅回路において、前記第１増幅器及び前記第２増幅器はそれぞれ、ＧａＮ−ＨＥＭＴであり、内部整合型の集積回路として構成されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成により、７９０ＭＨｚ以上の高周波増幅に対応した回路において直線性に優れたＧａＮ−ＨＥＭＴを使用することで、上記周波数帯域の各種通信分野で最適な特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
＜実施形態１＞
まず、実施形態１について、図面１〜６を参照しながら説明する。
（１．概要）
実施形態１における増幅回路１００は、異なる周波数の複数のキャリア信号を多重して得られるマルチキャリア信号を増幅する増幅回路である。
【００１９】
ここでは、便宜的に、マルチキャリア信号のうち２つの周波数ｆ１及びｆ２の信号成分Ｆ１及びＦ２を図示して説明する。
増幅回路１００は、入力信号を２つの経路に分配し、一方の経路ではＡ級増幅を行い、他方の経路ではＡ級増幅に伴って生じる相互変調歪信号を抑制する歪信号を生成するためにＡＢ級増幅を行う。
（２．構成）  増幅回路１００の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、増幅回路１００の構成を示すブロック図である。
増幅回路１００は、分配器１０１、第１増幅器１０２、第２増幅器１０３、合成器１０４、コンデンサ（Ｃ）１０５ａ〜ｄ、及びリアクタンス（Ｌ）１０６ａ〜ｂを備える。
分配器１０１は、０−πバランであり、入力信号を２経路に分配し、第１増幅回路１０２が設けられた経路には位相を回転させずに入力信号成分Ｆ１及びＦ２を出力し、第２増幅回路１０３が設けられた経路には位相を１８０度回転させて入力信号成分Ｆ１及びＦ２を出力するものである。
【００２１】
第１増幅器１０２は、ＧａＮ―ＨＥＭＴ（Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor  −  窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ）であり、コンデンサ１０５ａを介して入力された入力信号成分Ｆ１及びＦ２をα倍まで増幅可能なものであって、ゲート電圧を調整することで増幅度が調整可能なものである。
ここで、第１増幅器１０２が有する非線形特性について、図２〜３を参照しながら説明する。
【００２２】
図２は、第１増幅器１０２の入力電圧Ｖｉｎ対出力電圧Ｖｏｕｔ特性を示したグラフである。
図２を参照すると、第１増幅器１０２の非線形特性に応じて、所定レベルＶｉｎ１までは入力電圧Ｖｉｎに比例した出力電圧Ｖｏｕｔが得られるが、レベルＶｉｎ１を超える入力電圧Ｖｉｎに対しては、理想的な比例値（線形値）から下回る。
【００２３】
この結果、第１増幅器１０２で、非線形特性領域まで信号を増幅すると、信号の近傍周波数帯に相互変調歪信号が発生する。
図３は、マルチキャリア信号Ｆ１及びＦ２の近傍周波数帯に発生する相互変調歪信号について説明する、周波数対振幅関係を示すグラフである。
図３に示すように、第１増幅器１０２で、マルチキャリア信号成分Ｆ１及びＦ２をＶｉｎ１以上の非線形特性領域まで増幅すると、マルチキャリア信号成分Ｆ１及びＦ２の主な相互変調歪信号成分として（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する。
【００２４】
増幅回路１００の構成の説明に戻る。
第２増幅器１０３は、第１増幅器１０１と同一のＧａＮ―ＨＥＭＴであり、同様にコンデンサ１０５ｂを介して入力された入力信号成分Ｆ１及びＦ２を増幅するものであって、ゲート電圧を調整することで増幅度が調整可能なものである。
第２増幅器１０３も非線形特性を有しているため、非線形特性領域まで増幅すると、マルチキャリア信号成分Ｆ１及びＦ２の相互変調歪信号成分として（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する。
【００２５】
合成器１０４は、０−０バランであり、リアクタンス１０６ａを介して、第１増幅器から出力された入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）と、第２増幅器から出力された入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、逆相の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）とを合成し、出力信号として出力するものである。
（３．作用）  次に、増幅回路１００の作用について、再び図１を参照しながら説明する。
【００２６】
以下、信号成分Ｆ１とＦ２の電力は略同一であることから、両信号成分の電力をまとめてＦと示す。
まず、増幅回路１００に入力する入力信号は、電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２を有する。（図中（ａ））。
この入力信号が分配器１０１を通過すると、第１増幅器１０２側の経路に、正相で電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２を有する入力信号が通過する。（図中（ｂ））。
【００２７】
同様に、第２増幅器１０３側の経路に、逆相で電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２を有する入力信号が通過する（図中（ｃ））。
第１増幅器１０２側の経路では、入力信号を第１増幅器１０２によってＡ級増幅し、α倍に増幅する。この結果、電力αＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する（図中（ｄ））。
【００２８】
一方、第２増幅器１０３側の経路では、入力信号を第２増幅器１０３によってＡＢ級増幅し、β倍（α＞β）に増幅する。その結果、電力βＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する（図中（ｅ））。
最終的に、正相で電力αＦの入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）と、逆相で電力βＦの入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）とが、合成器１０４によって合成される。
【００２９】
ここで、第２増幅器１０３において、電力Ｆｋ２が電力Ｆｋ１と同じになるように、増幅度を調整し、最適な増幅度βに設定する。
具体的には、ゲート電圧ＶＧを変化させることでドレイン電流を調整する。ゲート電圧ＶＧを下げればドレイン電流が下がり、より小さな入力信号で大きな相互変調歪が発生するようなる。この特性を生かし、合成器１０４から出力される出力信号の波形を確認しながら、Ｆｋ１とＦｋ２とがなるべく一致するようゲート電圧ＶＧを調整するのである。
【００３０】
この結果、合成器１０４で信号を合成したときに、互いに位相が１８０度異なる、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）と、電力Ｆｋ２Ｆの歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）とが互いに打ち消しあうため、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号を抑制することができる。（図中（ｆ））。
以上の構成により、第２増幅器１０３の増幅度を調整することで、第１増幅器１０２の増幅に起因して発生する相互変調歪信号を抑制することが容易に行える。
（４．多段構成）
増幅回路１００は、複数接続して多段構成とすることができる。
【００３１】
増幅回路１００の多段構成について、図４を参照しながら説明する。
図４は、増幅回路１００を直列に２つ（１００Ａ及び１００Ｂ）接続した多段構成を示すブロック図である。
増幅回路１００Ａにおいては、上述したように、電力Ｆの信号成分Ｆ１及びＦ２を入力し、結果、電力（α−β）Ｆの信号成分Ｆ１及びＦ２が発生する。
【００３２】
増幅回路１００Ｂにおいては、電力（α−β）Ｆの信号成分Ｆ１及びＦ２を入力することで、最終的に、互いに位相が１８０度異なる、電力α（α−β）Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力β（α−β）Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２とが合成されて、電力（α−β）２Ｆの入力信号成分が発生する。また、同様に互いに位相が１８０度異なる、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）と、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）とが合成されることで互いに打ち消しあう。（図中（ｌ））。
【００３３】
このように、複数の増幅回路１００を直列に接続して多段構成とすることで、１つの増幅回路１００での増幅度を低く抑え、段階的に出力電力を上げていくことができる。
段階的に出力電力を上げていけば、増幅回路それぞれに備える第１増幅器の増幅度を低くすることができ、一度に大きく信号を増幅する構成に比べて相互変調歪信号の打消しを容易にすることができる。
（５．適用例）
ここから、増幅回路１００の具体的な適用例について、説明する。
（５−１．デジタル放送用中継器）
適用例１は、デジタル放送用中継器に増幅回路１００を適用した例である。
【００３４】
図５に示すように、デジタル放送用中継器１０は、アンテナ１１を介して受信機１２でデジタル放送局、又は他のデジタル放送用中継器からデジタル放送波を受信し、分配器１３で分配して他の場所へこのデジタル放送波を中継する。
図５に示す例では、デジタル放送用中継器１０は、分配したデジタル放送波を他のデジタル放送用中継器へ中継し（経路（ａ））、ビル内へ中継し（経路（ｂ））、さらに地下へ中継する（経路（ｃ））。
【００３５】
このとき、分配器１３で分配したデジタル放送波の電力を高めて中継するために、各中継経路において増幅回路１００が設けられている。
なお、デジタル放送の放送信号は、例えばＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交波周波数分割多重）方式で多重されており、一定周波数帯域に並ぶ多数のサブキャリアから構成されている。
【００３６】
ここで、デジタル放送用中継器に用いられる電力増幅回路１００の要件について説明する。
日本では、総務省主導の下全国デジタル放送技術検討会で発行された「地上デジタル放送用送信設備共通仕様書」（通称、オレンジブック）にて、ＰＥＰ（Peak Envelop Power）を考慮して電力増幅回路の出力を８０Ｗ（約５０ｄＢｍ）以上とするよう規定されている。
【００３７】
また、電波法によって、電力増幅回路での増幅に伴い発生する非線形歪信号の強さを５０μＷ（約−１３ｄＢｍ）未満にするよう規定されている。
これらの規定を満たすため、前段に設けた省電力増幅ＩＣ（Integrated Circuit）で入力信号をある程度増幅し、その後段に増幅回路１００を２段構成とする。
以下に、詳細な構成について説明する。
【００３８】
１段目の増幅回路１００において、経路内のコンデンサ１０５ａ〜ｄは１００ｐＦ（ピコファランド）のコンデンサであり、第１増幅器１０２及び第２増幅器１０３はデジタル放送用周波数帯域に合わせて７８０ＭＨｚ以下で適切な特性を発揮するよう調整されている１０ＷのＧａＮ−ＨＥＭＴ（例えば、ユーディナデバイス株式会社製、型番：ＥＧＮ０１０ＭＫ）であり、ＧａＮ−ＨＥＭＴのゲート電圧調整用抵抗は１００Ωのゲート直列抵抗であり、リアクタンス１０６ａ〜ｂは１０μＨ（マイクロヘンリー）のチョークコイルである。
【００３９】
２段目の増幅回路１００において、経路内のコンデンサ１０５ａ〜ｄは１００ｐＦ（ピコファランド）のコンデンサであり、第１増幅器１０２及び第２増幅器１０３はデジタル放送用周波数帯域に合わせて７８０ＭＨｚ以下で適切な特性を発揮するよう調整されている９０ＷのＧａＮ−ＨＥＭＴ（例えば、ユーディナデバイス株式会社製、型番：ＥＧＮ０９０ＭＫ）であり、ＧａＮ−ＨＥＭＴのゲート電圧調整用抵抗は１００Ωのゲート直列抵抗であり、リアクタンス１０６ａ〜ｂは１０μＨ（マイクロヘンリー）のチョークコイルである。
（５−２．移動体通信用中継器）
適用例２は、デジタル放送用中継器に増幅回路１００を適用した例である。
【００４０】
図６に示すように、移動体通信用基地局２０は、ＢＳＣ３０（Base Station Controller）を介してバックボーンである公衆電話網４０と接続されており、ＢＳＣから受信する信号を、アンテナ２１を介して配下の移動体通信端末（図示しない）に送信する。
このとき、ＢＳＣから受信した信号の電力を高めて送信するために、増幅回路１００が設けられている。
【００４１】
移動体通信用基地局２０に用いられる増幅回路１００についても、電波法の規定により、増幅回路１００での増幅に伴い発生する相互変調歪信号の強さを５００μＷ（−１３ｄＢ）未満にしなければならない。
適用例２では、増幅回路１００を３段構成とする。
以下に、詳細な構成について説明する。
【００４２】
１段目の増幅回路１００において、経路内のコンデンサ１０５ａ〜ｄは２２ｐＦ（ピコファランド）のコンデンサであり、第１増幅器１０２及び第２増幅器１０３は移動体通信用周波数帯域に合わせて７９０ＭＨｚ以上で適切な特性を発揮するよう調整されている３０ＷのＧａＮ−ＨＥＭＴ（例えば、ユーディナデバイス株式会社製、型番：ＥＧＮ０３０ＭＫ）であり、ＧａＮ−ＨＥＭＴのゲート電圧調整用抵抗は３３Ωのゲート直列抵抗であり、リアクタンス１０６ａ〜ｂはλ／４線路である。
【００４３】
２段目の増幅回路１００において、経路内のコンデンサ１０５ａ〜ｄは２２ｐＦ（ピコファランド）のコンデンサであり、第１増幅器１０２及び第２増幅器１０３は移動体通信用周波数帯域に合わせて７９０ＭＨｚ以上で適切な特性を発揮するよう調整されている９０ＷのＧａＮ−ＨＥＭＴ（例えば、ユーディナデバイス株式会社製、型番：ＥＧＮ０９０ＭＫ）であり、ＧａＮ−ＨＥＭＴのゲート電圧調整用抵抗は３３Ωのゲート直列抵抗であり、リアクタンス１０６ａ〜ｂはλ／４線路である。
【００４４】
３段目の増幅回路１００において、経路内のコンデンサ１０５ａ〜ｄは２２ｐＦ（ピコファランド）のコンデンサであり、第１増幅器１０２及び第２増幅器１０３は移動体通信用周波数帯域に合わせて７９０ＭＨｚ以上で適切な特性を発揮するよう調整されている１８０ＷのＧａＮ−ＨＥＭＴ（例えば、ユーディナデバイス株式会社製、型番：ＥＧＮ２１Ａ１８０ＩＶ）であり、ＧａＮ−ＨＥＭＴのゲート電圧調整用抵抗は３３Ωのゲート直列抵抗であり、リアクタンス１０６ａ〜ｂはλ／４線路である。
＜実施形態２＞
次に、実施形態２について、図７〜８を参照しながら説明する。
（１．概要）
実施形態１では、同一の増幅器（第１増幅器と第２増幅器）を並列に接続してゲート電圧を用いて第２増幅器の増幅度を下げるように構成していたが、実施形態２における増幅回路２００では、第１増幅器よりも増幅度の低い第２増幅器を用いて構成するものである。
【００４５】
ここでは、便宜的に、マルチキャリア信号のうち２つの周波数ｆ１及びｆ２の信号成分Ｆ１及びＦ２を図示して説明する。（２．構成）
増幅回路２００の構成については、図７を参照しながら説明する。
図７に示すように、増幅回路２００は、分配器２０１、第１増幅器２０２、抵抗回路２０３、第２増幅器２０４、合成器２０５、コンデンサ（Ｃ）２０６ａ〜ｄ、リアクタンス（Ｌ）２０７ａ〜ｂを備える。
【００４６】
分配器２０１は、実施形態１で示した分配器１０１と同じ構成を持つ０−πバランである。
第１増幅器２０２は、実施形態１で示した第１増幅器１０２と同じ構成を持つＧａＮ―ＨＥＭＴであり、入力信号成分Ｆ１及びＦ２をα倍まで増幅可能なものである。
第２増幅器２０４は、第１増幅器２０２よりも低い増幅度を有するＧａＮ―ＨＥＭＴであり、入力信号成分Ｆ１及びＦ２を増幅可能なものである
抵抗回路２０３は、第１増幅器２０２の定格電圧と第２増幅器２０４と定格電圧とが異なるために、第２増幅器２０４へ入力する電圧を分圧して調整するための複数の抵抗である。
【００４７】
合成器２０５は、実施形態１で示した合成器１０４と同じ構成を持つ。
（３．作用）
作用については、図７に示すように、実施形態１の電力増幅器１００と同様であり、ゲート電圧を調整して第２増幅器２０４の最適な増幅度βを設定する。
このように構成することで、実施形態１の増幅回路１００と同様の効果を奏しつつ、第２増幅器２０４に増幅度と定格電圧が低いデバイスを用いることができるので、製造コストの削減を実現することができる。
（４．多段構成）
増幅回路２００も、図８に示すように、実施形態１の増幅回路１００と同様に多段構成とすることができる。
＜実施形態３＞
次に、実施形態３について、図面９〜１０を参照しながら説明する。
（１．概要）
実施形態１〜２では、分配器で入力信号を２つに分配するとともに一方の経路には位相を１８０度回転させて出力するよう構成したが、実施形態３では、分配器では２つの経路の両方に正相で信号を出力し、一方の経路にディストーション回路を設けて歪信号を発生させるよう構成するものである。
【００４８】
ここでは、便宜的に、マルチキャリア信号のうち２つの周波数ｆ１及びｆ２の信号成分Ｆ１及びＦ２を図示して説明する。（２．構成）
増幅回路３００の構成については、図９を参照しながら説明する。
図９に示すように、増幅回路３００は、分配器３０１、第１増幅器３０２、ディストーション回路３０３、第２増幅器３０４、及び合成器３０５を備える。
【００４９】
分配器３０１は、０−０バランであり、第１増幅回路１０２が設けられた経路と、第２増幅回路１０３が設けられた経路とに、入力信号成分Ｆ１及びＦ２を正相で出力するものである。
第１増幅器３０２は、実施形態１又は２で示した構成を持つＧａＮ−ＨＥＭＴであり、入力信号成分Ｆ１及びＦ２をα倍まで増幅可能なものである。
【００５０】
ディストーション回路３０３は、ダイオード３０３ａ、可変位相器３０３ｂ、及び可変減衰器３０３ｃを含む回路であり、正相で入力された入力信号成分Ｆ１及びＦ２の近傍周波数帯に逆相で歪信号成分を発生させるものである。
具体的には、ダイオード３０３ａは、非線形動作領域にバイアスされ、入力信号成分Ｆ１及びＦ２の波形を圧縮し、入力信号成分Ｆ１及びＦ２の高調波を含む歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）を出力するものである。
【００５１】
可変位相器３０３ｂは、歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）の位相遅延量を与え、位相を１８０度回転させて逆相にするものである。
可変減衰器３０３ｃは、歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）の減衰比を調整するものである。
この構成によりディストーション回路３０３を通過した入力信号成分Ｆ１及びＦ２には、逆相の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する。
【００５２】
第２増幅器３０４は、第１増幅器３０２と同一のＧａＮ―ＨＥＭＴであり、ディストーション回路１０３を通過して発生した歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）を増幅可能なものである。
合成器３０５は、実施形態１又は２で示した合成器と同じ構成を持つ。
（３．作用）
次に、増幅回路３００の作用について、再び図９を参照しながら説明する。
【００５３】
以下、信号成分Ｆ１とＦ２の電力は略同一であることから、両信号成分の電力をまとめてＦと示す。
まず、増幅回路３００に入力する入力信号は、電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２を有する。（図中（ａ））。
この入力信号が分配器３０１を通過すると、第１増幅器３０２側の経路に、電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２を有する入力信号が通過する。（図中（ｂ））。
【００５４】
同様に、第２増幅器３０４側の経路に、電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２を有する入力信号が通過する（図中（ｃ））。
第１増幅器３０２側の経路では、そのまま入力信号が第１増幅器１０２によってα倍に増幅される。この結果、電力αＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する（図中（ｄ））。
【００５５】
一方、第２増幅器３０４側の経路では、入力信号がディストーション回路３０３を通過したことにより、電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、Ｆ１及びＦ２とは逆相で電力ＦＦの歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）とが通過する（図中（ｅ））。
電力Ｆの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力ＦＦの歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）とは、その後、第２増幅器３０４を通過することでβ倍に増幅され、その結果、電力βＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）が発生する（図中（ｆ））。
【００５６】
最終的に、電力αＦの入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）と、電力βＦの入力信号成分Ｆ１、Ｆ２、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）、及び（２Ｆ２−Ｆ１）とが、合成器３０５によって合成される。
この結果、互いに位相が同じ、電力αＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２と、電力βＦの入力信号成分Ｆ１及びＦ２とが合成されて、電力（α＋β）Ｆの入力信号成分が発生する。また、互いに位相が１８０度異なる、電力Ｆｋ１の相互変調歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）と、電力Ｆｋ２の歪信号成分（２Ｆ１−Ｆ２）及び（２Ｆ２−Ｆ１）とが合成される（図中（ｇ））。
【００５７】
ここで、第２増幅器３０４において、電力Ｆｋ２が電力Ｆｋ１と同じになるように、増幅度を調整し、最適な増幅度βを設定する。
具体的には、ゲート電圧ＶＧを変化させることでドレイン電流を調整する。ゲート電圧ＶＧを下げればドレイン電流が下がり、より小さな入力信号で大きな相互変調歪が発生するようなる。この特性を生かし、Ｆｋ１とＦｋ２とがなるべく一致するようゲート電圧ＶＧを調整するのである。
【００５８】
以上の構成により、第２増幅器３０４の増幅度を調整することで、第１増幅器３０２の増幅に起因して発生する相互変調歪信号を打ち消すことが容易に行える。
（４．多段構成）
増幅回路３００も、図１０に示すように、実施形態１の増幅回路１００と同様に多段構成とすることができる。
＜応用例＞
増幅回路は、時間の経過とともに温度等の環境の変化によって第１増幅器や第２増幅器の増幅度に誤差が生じる、いわゆる経年・経時変化にさらされる。
【００５９】
この経年・経時変化による相互変調歪信号の抑制の劣化に対処するため、ディストーション回路を備える増幅回路３００には補償回路をさらに設けることができる。
補償回路４００の構成を、図１１を参照しながら説明する。
図１１に示すように、補償回路４００は、実施形態３の増幅回路３００の出力端に接続されており、分配器４０１、振幅位相比較器４０２、オペアンプ４０３、及びオペアンプ４０４を備える。
【００６０】
分配器４０１は、例えば０−０バランであり、増幅回路３００の出力信号（Ｏｕｔとする）を入力して、２つの経路に分配して出力経路と振幅位相比較器４０２とへ出力するものである。
振幅位相比較器４０２は、内部に記憶媒体を有し、出力信号Ｏｕｔに含まれる相互変調歪信号の位相及び電力の閾値を記憶しているとともに、分配器４０２を介して入力した出力信号Ｏｕｔを逐次測定して相互変調歪信号の位相及び電力と閾値とを比較するものである。また、比較の結果、出力信号Ｏｕｔの位相に閾値とのズレがあった場合は、このズレを修正するようオペアンプ４０３に指示し、出力信号Ｏｕｔの電力に閾値とのズレがあった場合は、このズレを修正するようオペアンプ４０４に指示する。
【００６１】
オペアンプ４０３は、振幅位相比較器４０２からの指示に基づき、ディストーション回路３０３の可変位相器３０３ｂに対して位相を遅らせる、又は進ませる制御電圧を発する。
オペアンプ４０４は、振幅位相比較器４０２からの指示に基づき、ディストーション回路３０３の可変減衰器３０３ｃの減衰量を変化させる制御電圧を発する。
【００６２】
このように構成することで、経年・経時変化によって増幅回路３００のディストーション回路３０３で発生させる歪信号の精度が低下した場合に、位相にズレが生じた場合は可変位相器３０３ｂを調整し、電力にズレが生じた場合は可変減衰器３０３ｃを調整することができる。
これにより、経年変化に強い増幅回路を実現することができる。
＜補足＞
以上、実施形態１〜３に基づいて、本発明に係る増幅回路について説明したが、上記増幅回路の構成には種々の変形が可能である。
（１）実施形態１〜２では、分配器１０１又は２０１に、０−πバランを用いた例を示したが、これに限定されるものではない。２つの経路に信号を分配して一方には位相を１８０度回転させて出力するデバイスであればよく、例えば、１８０度ハイブリッドでもよい。
（２）実施形態１〜３では、合成器１０４、２０５、又は３０５に、０−０バランを用いた例を示したが、これに限定されるものではない。２つの経路の信号を合成して出力するデバイスであればよく、例えば、方向性結合器であってもよい。
（３）実施形態１〜３では、第１増幅器と第２増幅器のそれぞれにＧａＮ−ＨＥＭＴを用いた例を示したが、これに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、真空管、進行波管、クライストロン管や、Ｎ型トランジスタ、Ｐ型トランジスタ、シリコン半導体、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＬＤ−ＭＯＳ（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor）、ガリウム・ヒ素半導体等の半導体素子であってもよい。
（４）実施形態１〜３では、分配器で分配した入力信号を利用して歪信号を発生させる例示したが、これに限定されるものではない。第１増幅器と別個に設けられた第２増幅器で歪信号を増幅する回路構成であればよいため、例えば、当該入力信号と同様に複数周波数の成分を持つ信号を独立して第２増幅器に入力するようにしても良い。
（５）実施形態１では、デジタル放送用中継器及び移動体通信用基地局を例に挙げて増幅回路の適用例を示したが、これに限定されるものではなく、あらゆる信号の増幅に適用可能である。
【００６４】
例えば、音声周波数、超音波、低周波、高周波、マイクロ波、ミリ波、電子線、Ｘ線、可視光、紫外線、及びその他の周波数帯域での広範囲な信号全般へ適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る増幅回路は、デジタル放送用送信設備や移動体通信用基地局など、信号の増幅が不可欠な送信装置に広く適用可能であり、低コストで容易に相互変調歪信号の影響を低減することができる点で有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施形態１に係る増幅回路１００の構成を示すブロック図である。
【図２】第１増幅器１０２の入力電圧Ｖｉｎ対出力電圧Ｖｏｕｔ特性を示したグラフである。
【図３】入力信号成分と相互変調歪信号成分の周波数対振幅関係を示すグラフである。
【図４】増幅回路１００を多段構成にした構成を示すブロック図である。
【図５】増幅回路１００を設けたデジタル放送用中継器の構成を示すブロック図である。
【図６】増幅回路１００を設けた移動体通信用基地局の構成を示すブロック図である。
【図７】実施形態２に係る増幅回路２００の構成を示すブロック図である。
【図８】増幅回路２００を多段構成にした構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態３に係る増幅回路３００の構成を示すブロック図である。
【図１０】増幅回路３００を多段構成にした構成を示すブロック図である。
【図１１】増幅回路１００に補償回路４００を設けた構成を示すブロック図である。
【図１２】従来のプリディストーション回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６７】
１００、２００、３００             増幅回路
１０１、２０１、３０１             分配器
１０２、２０２、３０２             第１増幅器
１０３                             第２増幅器
２０３                             抵抗回路
３０３                             ディストーション回路
１０４                             合成器
２０４、３０４                            第２増幅器
２０５、３０５                            合成器
１０５、２０６、３０６             コンデンサ
１０６、２０７、３０７             リアクタンス
【図１】
2007243491.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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