(57)【要約】【課題】  本発明は、構成が単純で且つ容易に歪を補償することが可能なＡＭ−ＡＭ歪発生器、ＡＭ−ＰＭ歪発生器、歪発生器、ＡＭ−ＡＭ歪発生方法および歪発生方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明のＡＭ−ＡＭ歪発生器１は、入力ポート２ａと、アイソレーションポート２ｂと、第１の出力ポート２ｃと、第２の出力ポート２ｄとを備えた結合器２と、第１の出力ポート２ｃに接続された第１のアンチパラレルダイオード３ａと、第２の出力ポート２ｄに接続された第２のアンチパラレルダイオード３ｂと、を備える。ここで、結合器２は、入力ポート２ａに入力した信号を第１の出力ポート２ｃと第２の出力ポート２ｄとに出力し、第１のアンチパラレルダイオード３ａと第２のアンチパラレルダイオード３ｂとから反射された信号を合成してアイソレーションポート２ｂから出力する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートと、アイソレーションポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートとを備えた結合器と、
前記第１の出力ポートに接続された第１のアンチパラレルダイオードと、
前記第２の出力ポートに接続された第２のアンチパラレルダイオードと、
を備え、
前記結合器は、前記入力ポートに入力した信号を前記第１の出力ポートと第２の出力ポートとに出力し、前記第１のアンチパラレルダイオードと前記第２のアンチパラレルダイオードとから反射された信号を合成して前記アイソレーションポートから出力する、ＡＭ−ＡＭ歪発生器。
【請求項２】
前記結合器は３ｄＢ９０度ハイブリッドである、請求項１記載のＡＭ−ＡＭ歪発生器。
【請求項３】
前記第１のアンチパラレルダイオードと前記第２のアンチパラレルダイオードとは、それぞれ接地されるとともに、並列に配置された接地された抵抗をそれぞれ備える、請求項１または２記載のＡＭ−ＡＭ歪発生器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のＡＭ−ＡＭ歪発生器と、
入力した信号を前記ＡＭ−ＡＭ歪発生器と結合手段とに分配する分配手段と、
前記ＡＭ−ＡＭ歪発生器からの信号と前記分配手段からの信号とを合成して出力する結合手段と、
を備えるＡＭ−ＰＭ歪発生器。
【請求項５】
入力した信号のレベルを調整するための可変減衰手段をさらに備える、請求項４記載のＡＭ−ＰＭ歪発生器。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のＡＭ−ＡＭ歪発生器と、請求項４または５記載のＡＭ−ＰＭ歪発生器と、が直列に配置された歪発生器。
【請求項７】
請求項５記載の歪発生器と、被補償増幅器と、が直列に配置された増幅器。
【請求項８】
入力ポートに出力した信号を分配して第１の出力ポートと第２の出力ポートから出力し、
前記第１の出力ポートに出力された信号を、第１のアンチパラレルダイオードを通過させた後で前記第１の出力ポートへ反射し、
前記第２の出力ポートに出力された信号を、第２のアンチパラレルダイオードを通過させた後で前記第２の出力ポートへ反射し、
前記第１の出力ポートと前記第２の出力ポートに反射された信号をアイソレーションポート側に合成して出力する、
ＡＭ−ＡＭ歪発生方法。
【請求項９】
請求項８記載のＡＭ−ＡＭ歪発生方法を用いて、入力した信号にＡＭ−ＡＭ歪を付加して出力し、
入力した信号を一方と他方とに分配し、前記一方の信号に請求項８記載のＡＭ−ＡＭ歪発生方法を用いてＡＭ−ＡＭ歪を付加し、該ＡＭ−ＡＭ歪みを付加した一方の信号と前記他方の信号とを結合して出力する、
歪発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信機等に使用される増幅器の歪を改善するために使用される歪発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置に用いられる送信用電力増幅器において、送信信号の増加や伝播距離の長距離化に伴い、送信用電力増幅器の高出力化が進んでいる。高出力で信号を送信するために、送信用電力増幅器が出力限界ギリギリで使用されるケースが増えている。送信用電力増幅器を出力限界ギリギリで使用する場合、増幅時に発生する歪も大きくなる。
【０００３】
歪の補償を行うために、送信用電力増幅器の前段または後段に歪補償器を配置することがある。歪補償器を配置することにより、送信用電力増幅器の歪を抑圧し、送信用電力増幅器の出力限界ギリギリでの使用が可能となる。
【０００４】
ここで、歪補償を行うための方式としては、アナログプリディストーション方式、フィードフォワード方式、デジタルプリディストーション方式などがある。これらの方式にはそれぞれ、歪補償量や回路規模等のトレードオフがあり、用途に応じて使い分けることが望ましい。
【０００５】
歪補償器の一例として、特許文献１および特許文献２には、４端子電力分配器を用いた歪補償器が開示されている。特許文献１および特許文献２には、２つの３次元歪み発生器、または、３次歪み発生器および振幅補償器を備えた４端子電力分配器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５２７６３号公報
【特許文献２】特開２００１−３５８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、４端子電力分配器に、２つの３次元歪み発生器または３次歪み発生器および振幅補償器を備えさせる場合、装置の小型化は図れるものの、所望の３次元歪を得るために、３次元歪み発生器にコントロール電圧端子を別途設けたり、３次元歪み発生器のコンデンサの容量と抵抗の抵抗値とを制御したりする必要があり、発生させる３次歪み特性の調整が容易でない。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、構成が単純で且つ容易に所望の歪を発生させることが可能なＡＭ−ＡＭ(Amplitude Modulation−Amplitude Modulation)歪発生器、ＡＭ−ＰＭ(Amplitude Modulation−Phase Modulation)歪発生器、歪発生器、ＡＭ−ＡＭ歪発生方法および歪発生方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器は、入力ポートと、アイソレーションポートと、第１の出力ポートと、第２の出力ポートとを備えた結合器と、前記第１の出力ポートに接続された第１のアンチパラレルダイオードと、前記第２の出力ポートに接続された第２のアンチパラレルダイオードと、を備える。ここで、前記結合器は、前記入力ポートに入力した信号を前記第１の出力ポートと第２の出力ポートとに出力し、前記第１のアンチパラレルダイオードと前記第２のアンチパラレルダイオードとから反射された信号を合成して前記アイソレーションポートから出力する。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係るＡＭ−ＡＭ歪発生方法は、入力ポートに出力した信号を分配して第１の出力ポートと第２の出力ポートから出力し、前記第１の出力ポートに出力された信号を、第１のアンチパラレルダイオードを通過させた後で前記第１の出力ポートへ反射し、前記第２の出力ポートに出力された信号を、第２のアンチパラレルダイオードを通過させた後で前記第２の出力ポートへ反射し、前記第１の出力ポートと前記第２の出力ポートに反射された信号をアイソレーションポート側に合成して出力する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成とすることにより、本発明に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器、ＡＭ−ＰＭ歪発生器、歪発生器、ＡＭ−ＡＭ歪発生方法および歪発生方法は、構成が単純で且つ容易に歪を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器１の回路構成図の一例である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るアンチパラレルダイオード３ａの回路構成図の一例である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るアンチパラレルダイオード３ａのインピーダンス入力レベル依存性（スミスチャート）の一例である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るアンチパラレルダイオード３ａの（ａ）ＡＭ−ＡＭ特性、（ｂ）ＡＭ−ＰＭ特性の一例である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器１のＡＭ−ＡＭ特性の一例である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＡＭ−ＰＭ歪発生器４のブロック構成図の一例である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るＡＭ−ＰＭ歪発生器４の入出力信号のベクトル成分の一例である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る増幅器７のブロック構成図の一例である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る歪発生器９のブロック構成図の一例である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る増幅器７、被補償増幅器８および歪発生器９の（ａ）ＡＭ−ＡＭ特性、（ｂ）ＡＭ−ＰＭ特性の一例である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る被補償増幅器８および歪発生器９からの出力信号の周波数と出力レベルとの関係の一例を示した図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る増幅器１０の回路構成図の一例である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器４０の回路構成図の一例である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るＡＭ−ＰＭ歪発生器５０の回路構成図の一例である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る増幅器１０、被補償増幅器２０および歪発生器３０の（ａ）ＡＭ−ＡＭ特性、（ｂ）ＡＭ−ＰＭ特性の一例である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る増幅器１０および被補償増幅器２０の出力信号の出力レベルと３次相互変調歪との関係の一例である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る増幅器１０の動作フローを示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。本実施形態に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器の回路構成図の一例を図１に示す。図１において、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１は、方向性結合器２と第１のアンチパラレルダイオード３ａと第２のアンチパラレルダイオードと３ｂとを備える。方向性結合器２は、入力ポート２ａとアイソレーションポート２ｂと第１の出力ポート２ｃと第２の出力ポート２ｄとを備える。第１の出力ポート２ｃには第１のアンチパラレルダイオード３ａが、第２の出力ポート２ｄには第２のアンチパラレルダイオード３ｂが接続される。
【００１４】
入力ポート２ａから入力した信号は、第１の出力ポート２ｃと第２の出力ポート２ｄに分配され、入力される。アンチパラレルダイオード３ａ、３ｂに入力した信号は、ＡＭ−ＡＭ歪が付加され、方向性結合器２側に反射される。そして、ＡＭ−ＡＭ歪が付加された２つの信号は、方向性結合器２のアイソレーションポート２ｂ側に合成される。
【００１５】
アンチパラレルダイオードについて説明する。アンチパラレルダイオード３ａの回路構成図の一例を図２に示す。図２において、アンチパラレルダイオード３ａは、２つのダイオード３ａａ、３ａｂを逆特性に、かつ、パラレルに配置して形成される。アンチパラレルダイオード３ａのインピーダンスの入力レベル依存性をスミスチャートに示した例を図３に示す。また、アンチパラレルダイオード３ａのＡＭ−ＡＭ特性の一例を図４（ａ）に、ＡＭ−ＰＭ特性の一例を図４（ｂ）に示す。
【００１６】
図３において、中央に示した水平軸がインピーダンスの純抵抗線である。そして、図３の右側から左側までが、インピーダンスの０Ωから∞Ωまでに対応する。本実施形態に係るアンチパラレルダイオード３ａのインピーダンスは、入力レベルを-15dBm〜+15dBmに増加させた場合、インピーダンスは中央付近に示された曲線（太線）に沿って、∞Ω付近から０Ωへ向かって小さくなる。従って、アンチパラレルダイオード３ａのＡＭ−ＡＭ特性は、図４（ａ）に示すように、入力レベルが低い場合は高抵抗のため通過損失が大きい。そして、入力レベルが高くなるにつれて低抵抗となり、通過損失が小さくなる。
【００１７】
また、図３において、アンチパラレルダイオード３ａのインピーダンスは純抵抗線に沿って変化する。従って、図４（ｂ）に示すように、ＡＭ−ＰＭ特性は入力レベルに依らずに一定となる。
【００１８】
ここで、図４（ａ）、（ｂ）において、アンチパラレルダイオード３ａは、入力レベルが小さい領域において、ＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性が不安定となる。これは、アンチパラレルダイオード３ａのインピーダンスの可変特性に起因して、入出力リターンロスが不安定かつ劣悪となるためである。入出力リターンロスが不安定かつ劣悪となった場合、素子の縦続接続が困難になる。
【００１９】
そこで、本実施形態に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器１は、図１に示したように、方向性結合器２を用いる。すなわち、方向性結合器２を介して信号を分配し、アンチパラレルダイオード３ａ、３ｂによってＡＭ−ＡＭ歪が付加された信号を、再度、アイソレーションポート２ｂ側に合成する。アンチパラレルダイオード３ａ、３ｂを通過した信号はそれぞれ逆相となるため、互いに反射信号を打ち消しあう。従って、アイソレーションポート２ｂ側に合成された信号は、入力レベルが小さい領域における入出力リターンロスの変動が低減される。
【００２０】
ここで、図１に示したＡＭ−ＡＭ歪発生器１のＡＭ−ＡＭ特性を図５に示す。図５において、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１のＡＭ−ＡＭ特性は、図４（ａ）に示したアンチパラレルダイオード３ａのＡＭ−ＡＭ特性と同様に、入力レベルが低い場合は通過損失が大きく、入力レベルが高くなるにつれて通過損失が小さくなる。一方、図４（ａ）と図５とを比較すると、図４（ａ）における入力レベルが小さい領域におけるＡＭ−ＡＭ特性の乱れが、図５では解消されている。
【００２１】
なお、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１のＡＭ−ＡＭ特性は、例えば、方向性結合器２の前段に可変減衰器を配置し、減衰量を調整する等により、調整することができる。また、入出力リターンロスの変動を低減する場合、方向性結合器２として、３ｄＢ／９０°ハイブリッドを用いることが望ましい。
【００２２】
以上のように、本実施形態に係るＡＭ−ＡＭ歪発生器１は、２つのアンチパラレルダイオード３ａ、３ｂと方向性結合器２とを組み合わせればよく、単純な構成で、且つ、容易にＡＭ−ＡＭ歪を発生させることができる。
【００２３】
次に、上述のＡＭ−ＡＭ歪発生器１を用いて、ＡＭ−ＰＭ歪発生器を構成することについて説明する。図６に、本実施形態に係るＡＭ−ＰＭ歪発生器のブロック構成図の一例を示す。図６において、ＡＭ−ＰＭ歪発生器４は、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１と、分配器５と、結合器６とを備える。ここで、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１は、上述のＡＭ−ＡＭ歪発生器１をそのまま適用することができる。
【００２４】
図６において、分配器５に入力した信号は、主信号成分が端子ａ側に、直交成分が端子ｂ側に出力される。端子ａ側に出力した主信号成分は、そのまま結合器６に入力する。すなわち、入力レベルに対して線形を保った状態で結合器６に入力する。一方、端子ｂ側に出力した直交成分は、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１に入力する。そして、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１において、ＡＭ−ＡＭ歪が付加された後、結合器６に入力する。すなわち、入力レベルに対して非線形となった状態で、結合器６に入力する。結合器６に入力した主信号成分と直交成分とは、結合器６において合成され、外部に出力される。
【００２５】
次に、図６に示したＡＭ−ＰＭ歪発生器４が、ＡＭ−ＰＭ特性を有することについて説明する。ＡＭ−ＰＭ歪発生器４の入出力信号のベクトル成分の一例を図７に示す。図７において、２１がＡＭ−ＰＭ歪発生器４に入力する入力信号、２４がＡＭ−ＰＭ歪発生器４から出力される出力信号である。
【００２６】
入力信号２１は分配器５により主信号成分２２と直交成分２３とに分配される。主信号成分２２はそのまま、主信号成分２５として結合器６に入力する。すなわち、入力信号２１の主信号成分２２と出力信号２４の主信号成分２５とはほぼ一致する。一方、直交成分２３は、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１を通過することにより歪が付加され、直交成分２６となる。そして、主信号成分２５と直交成分２６とは結合器６において結合され、出力信号２４として外部に出力される。
【００２７】
入力信号２１と出力信号２４とを比較すると、出力信号２４には、直交成分が大きくなることにより、寄生成分２７が付加される。また、入力信号２１の位相θは、直交成分の変化に伴って、位相θ’に変化する。すなわち、位相差Δθ（＝θ‘−θ）のＡＭ−ＰＭ特性を有するようになる。
【００２８】
ここで、位相差Δθは、例えば、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１の前段に可変減衰器を配置し、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１に入力される直交成分２３のレベルを調整すること等により、歪が付加された後の直交成分２６のレベルを変えることで、調整することができる。なお、具体的な調整方法については、図１４の説明で行う。
【００２９】
上記のＡＭ−ＰＭ歪発生器４は、上述のＡＭ−ＡＭ歪発生器１と分配器５と結合器６とを組み合わせればよく、単純な構成で、且つ、容易にＡＭ−ＰＭ歪を発生することができる。
【００３０】
(第２の実施形態)
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る増幅器のブロック構成図の一例を図８に示す。図８において、増幅器７は、被補償増幅器８および歪発生器９を備える。
【００３１】
被補償増幅器８は、入力した信号を増幅する。ここで、被補償増幅器８から出力した増幅された信号は、入力レベルの増加とともに、出力レベルが飽和する。この現象は一般的にＡＭ−ＡＭ（入力振幅対出力振幅）特性と呼ばれ、相互変調歪を発生させる原因となる。さらに、被補償増幅器８から出力した増幅された信号は、入力レベルの増加とともに出力位相も変化する。この現象は一般的にＡＭ−ＰＭ（入力振幅対出力位相）特性と呼ばれ、これも相互変調歪の原因となる。すなわち、被補償増幅器８のＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性の変動を低減することにより、相互変調歪を抑制することができる。
【００３２】
歪発生器９は、信号にＡＭ−ＡＭ歪とＡＭ−ＰＭ歪とを付加する。本実施形態に係る歪発生器９のブロック構成図の一例を図９に示す。図９において、歪発生器９は、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１とＡＭ−ＰＭ歪発生器４とを直列に配置することにより構成される。ここで、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１およびＡＭ−ＰＭ歪発生器４は、第１の実施形態で説明したＡＭ−ＡＭ歪発生器１およびＡＭ−ＰＭ歪発生器４をそのまま適用することができる。すなわち、歪発生器９に入力した信号は、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１を通過することによりＡＭ−ＡＭ歪が付加され、さらに、ＡＭ−ＰＭ歪発生器４を通過することによりＡＭ−ＰＭ歪が付加される。ここで、本実施形態に係る歪発生器９は、信号に付加するＡＭ−ＡＭ歪とＡＭ−ＰＭ歪とを、独立に調整することができる。
【００３３】
本実施形態に係る増幅器７は、歪発生器９により信号にＡＭ−ＡＭ歪とＡＭ−ＰＭ歪とを付加することにより、被補償増幅器２０から出力される増幅された信号のＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性の変動を低減する。上述のように、ＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性の変動を低減することにより、相互変調歪を抑制することができる。
【００３４】
図１０（ａ）に、本実施形態に係る増幅器７、被補償増幅器８および歪発生器９のＡＭ−ＡＭ特性の一例を示す。被補償増幅器８から出力した信号は、入力レベルの増加とともに出力レベルが飽和し、ＡＭ−ＡＭ特性が劣化する。一方、歪発生器９のＡＭ−ＡＭ歪発生器１は、第１の実施形態の図５で説明したように、被補償増幅器８のＡＭ−ＡＭ特性と反対の特性を有する。従って、被補償増幅器８と歪発生器９とを組み合わせることにより、本実施形態に係る増幅器７は、安定したＡＭ−ＡＭ特性を得ることができる。
【００３５】
図１０（ｂ）に、本実施形態に係る増幅器７、被補償増幅器８および歪発生器９のＡＭ−ＰＭ特性の一例を示す。被補償増幅器８から出力した信号は、入力レベルの増加とともに出力位相が変化し、ＡＭ−ＰＭ特性が劣化する。一方、歪発生器９のＡＭ−ＰＭ歪発生器４は、第１の実施形態の図７で説明したように、信号の入力レベルが大きくなるのに伴って寄生成分が大きくなり、位相差Δθが大きくなる。被補償増幅器８のＡＭ−ＰＭ特性と、歪発生器９のＡＭ−ＰＭ特性とは反対の特性を示すことから、被補償増幅器８と歪発生器９とを組み合わせることにより、本実施形態に係る増幅器７は、安定したＡＭ−ＰＭ特性を得ることができる。
【００３６】
従って、本実施形態に係る増幅器７において、ＡＭ−ＡＭ特性とＡＭ−ＰＭ特性との変動が低減されることにより、相互変調歪が抑制される。
【００３７】
図１１に、被補償増幅器８および歪発生器９から出力される信号の出力レベルの一例を示す。図１１において、被補償増幅器８に周波数ｆ１、ｆ２（＜ｆ１）の２つの信号を入力することにより、被補償増幅器８からは、周波数ｆ１、ｆ２の出力信号６１、６２に加え、周波数２ｆ１−ｆ２および周波数２ｆ２−ｆ１の３次相互変調歪６３、６４が出力する。
【００３８】
一方、歪発生器９に周波数ｆ１、ｆ２の２つの信号を入力することにより、周波数２ｆ２−ｆ１および周波数２ｆ１−ｆ２近傍の歪６３ａ、６４ａが付加される。ここで、歪発生器９から付加される歪６３ａ、６４ａは、被補償増幅器８から出力される３次相互変調歪６３、６４と逆相であり、且つ、出力レベルが同等となるように調整されている。従って、歪発生器９を被補償増幅器８の前段または後段に配置することにより、被補償増幅器８で発生する３次相互変調歪が抑圧される。なお、図１１には３次相互変調歪のみを記載したが、歪発生器９を配置することにより、さらに高次の変調歪も抑制される。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る歪発生器９は、第１の実施形態で説明したＡＭ−ＡＭ歪発生器１とＡＭ−ＰＭ歪発生器４とを直列に配置して構成される。ＡＭ−ＡＭ歪発生器１によりＡＭ−ＡＭ特性の変動が、ＡＭ−ＰＭ歪発生器４によりＡＭ−ＰＭ特性の変動が低減されることにより、相互変調歪が抑制される。さらに、ＡＭ−ＡＭ歪発生器１とＡＭ−ＰＭ歪発生器４とは独立に調整することができる。従って、本実施形態に係る歪発生器９は、単純な構成で、且つ、容易に相互変調歪を発生させて被補償増幅器８を補償することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る増幅器７は、被補償増幅器８の前段または後段に上述の歪発生器９を配置して構成される。増幅器７に入力した信号は、歪発生器９を通過することによりＡＭ−ＡＭ歪とＡＭ−ＰＭ歪とが付加される。そして、ＡＭ−ＡＭ歪とＡＭ−ＰＭ歪とが付加された信号が、被補償増幅器８に入力されて増幅される。歪発生器９で付加されたＡＭ−ＡＭ歪とＡＭ−ＰＭ歪とにより、被補償増幅器８で発生するＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性の変動が低減され、相互変調歪が補償される。
【００４１】
本実施形態に係る増幅器７は、歪発生器９としてＡＭ−ＡＭ歪発生器１とＡＭ−ＰＭ歪発生器４とを直列に配置した構成を適用していることから、単純な構成で、相互変調歪が補償された増幅された信号を出力することができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る増幅器の回路構成図の一例を図１２に示す。さらに、本実施形態に係る増幅器に使用されるＡＭ−ＡＭ歪発生器の回路構成図の一例を図１３に、ＡＭ−ＰＭ歪発生器の回路構成図の一例を図１４に示す。
【００４３】
図１２において、本実施形態に係る増幅器１０は、入力端子１１、出力端子１２、相互変調歪発生器３０および被補償増幅器２０を備える。また、図１２において、相互変調歪発生器３０は、ＡＭ−ＡＭ歪発生器４０、ＡＭ−ＰＭ歪発生器５０、可変減衰器３３ａ、３３ｂおよび増幅部３４を備える。
【００４４】
図１３において、ＡＭ−ＡＭ歪発生器４０は、入力端子４１、出力端子４２、３ｄＢ／９０°ハイブリッド４３、アンチパラレルダイオード４４ａ、４４ｂおよび抵抗４５ａ、４５ｂを備える。３ｄＢ／９０°ハイブリッド４３は、入力ポートＩＮから入力した信号の電力を２等分し、端子ａと端子ｂとに出力する。また、アンチパラレルダイオード４４ａ、４４ｂ側から反射された信号をアイソレーションポートＩＳＯ側に合成し、出力端子４２に出力する。アンチパラレルダイオード４４ａ、４４ｂは、信号にＡＭ−ＡＭ歪を付加する。図１３において、アンチパラレルダイオード４４ａ、４４ｂは、それぞれ接地されるとともに、並列に配置された接地された抵抗４５ａ、４５ｂをそれぞれ備える。抵抗４５ａ、４５ｂは、ＡＭ−ＡＭ歪が付加された信号を３ｄＢ／９０°ハイブリッド４３側に反射させるように機能する。上記構成により、ＡＭ−ＡＭ歪発生器４０は、入力した信号に所望のＡＭ−ＡＭ歪を付加することができる。
【００４５】
一方、図１４において、ＡＭ−ＰＭ歪発生器５０は、入力端子５１、出力端子５２、０°／９０°分配器５３、結合器５４および５つの可変減衰器５５ａ〜５５ｅを備える。
【００４６】
０°／９０°分配器５３は、入力した信号の電力を分配し、主信号成分を０°端子側に、直交成分を９０°端子側に出力する。また、可変減衰器５５ａ〜５５ｅは、信号レベルを所望のレベルに調整することにより、信号に付加するＡＭ−ＰＭ歪を調整する。
【００４７】
上記構成とすることにより、ＡＭ−ＰＭ歪発生器５０は、入力した信号に所望のＡＭ−ＰＭ歪を付加する。なお、可変減衰器は必ずしも５個配置する必要はない。例えば、可変減衰器５５ｃのみにする等もできる。
【００４８】
図１２の説明に戻る。入力端子１１から相互変調歪発生器３０に入力した信号は、ＡＭ−ＰＭ歪発生器５０を通過することにより、所望のＡＭ−ＰＭ歪が付加される。ＡＭ−ＰＭ歪が付加された信号は、可変減衰器３３ａおよび増幅部３４を通過することにより、所望の信号レベルに調整される。そして、信号レベルが調整され、ＡＭ−ＰＭ歪が付加された信号は、ＡＭ−ＡＭ歪発生器４０を通過することにより、さらに、所望のＡＭ−ＡＭ歪が付加される。なお、信号に付加するＡＭ−ＡＭ歪を調整する場合は、可変減衰器３３ａおよび増幅器３４を調整して、ＡＭ−ＡＭ歪発生器４０を通過する信号レベルを調整すれば良い。
そして、所望のＡＭ−ＰＭ歪およびＡＭ−ＡＭ歪が付加された信号は、可変減衰器３３ｂを通過することにより信号レベルが再調整された後、被補償増幅器２０に入力される。
【００４９】
被補償増幅器２０に入力された信号は、被補償増幅器２０において増幅され、出力端子１２から外部へ出力される。また、信号に、相互変調歪発生器３０によってＡＭ−ＡＭ歪とＡＭ−ＰＭ歪とが付加されることにより、ＡＭ−ＡＭ特性の変動とＡＭ−ＰＭ特性の変動とが低減される。すなわち、被補償増幅器８を通過する時に生じる相互変調歪が補償される。
【００５０】
図１５（ａ）に、本実施形態に係る増幅器１０、被補償増幅器２０および相互変調歪発生器３０のＡＭ−ＡＭ特性の計測結果の一例を示す。なお、増幅器１０のＡＭ−ＡＭ特性を実線で、被補償増幅器２０のＡＭ−ＡＭ特性を点線で、相互変調歪発生器３０のＡＭ−ＡＭ特性を一点鎖線で示す。図１５（ａ）において、被補償増幅器２０のＡＭ−ＡＭ特性と相互変調歪発生器３０のＡＭ−ＡＭ特性とは、互いの変動を打ち消し合う特性を示す。従って、被補償増幅器２０と相互変調歪発生器３０とを組み合わせることにより、増幅器１０のＡＭ−ＡＭ特性の変動が低減される。
【００５１】
図１５（ｂ）に、本実施形態に係る増幅器１０、被補償増幅器２０および相互変調歪発生器３０のＡＭ−ＰＭ特性の一例を示す。なお、増幅器１０のＡＭ−ＰＭ特性を実線で、被補償増幅器２０のＡＭ−ＰＭ特性を点線で、相互変調歪発生器３０のＡＭ−ＰＭ特性を一点鎖線で示す。図１５（ｂ）において、被補償増幅器２０のＡＭ−ＰＭ特性と、相互変調歪発生器３０のＡＭ−ＰＭ特性とは、互いの変動を打ち消し合う特性を示す。従って、被補償増幅器２０と相互変調歪発生器３０とを組み合わせることにより、増幅器１０のＡＭ−ＰＭ特性の変動が低減される。
【００５２】
ＡＭ−ＡＭ特性の変動とＡＭ−ＰＭ特性の変動とが低減されることにより、相互変調歪が抑制される。
【００５３】
図１６に、周波数がｆ１、ｆ２（＜ｆ１）の２波の信号を入力した場合の、信号レベルと３次相互変調歪との関係の一例を示す。第２の実施形態で説明したように、周波数ｆ１、ｆ２（＜ｆ１）の２波の信号を入力した場合、周波数２ｆ１−ｆ２および周波数２ｆ２−ｆ１の３次相互変調歪が発生する。図１６において、増幅器１０から出力する３次相互変調歪を実線で、被補償増幅器２０から出力する３次相互変調歪を点線で示す。さらに、周波数２ｆ１−ｆ２（上側）の３次相互変調歪を白丸で、周波数２ｆ２−ｆ１（下側）の３次相互変調歪を黒丸で示す。
【００５４】
図１６において、被補償増幅器２０の３次相互変調歪は、出力レベルが４０ｄＢｍを越えた辺りから、急激に悪化する。図１６に示した例の場合、出力レベル約４６ｄＢｍの時に、上側の３次相互変調歪が最悪値（約−５０ｄＢｃ）となる。一方、増幅器１０から出力した信号の３次相互変調歪は、出力レベルの増加に伴う悪化は小さい。出力レベルが４０ｄＢｍより大きい範囲において、増幅器１０の３次相互変調歪の最悪値は、出力レベルが約４４ｄＢｍの時の約−４０ｄＢｃである。従って、被補償増幅器２０の前段または後段に相互変調歪発生器３０を配置することにより、３次相互変調歪の最悪値が約１０ｄＢｃ改善される。
【００５５】
また、図１６に示した例の場合、出力レベル約４８ｄＢｍの時の被補償増幅器２０の３次相互変調歪が約４６ｄＢｃであるのに対して、増幅器１０の３次相互変調歪は約２８ｄＢｃである。すなわち、被補償増幅器２０の前段または後段に相互変調歪発生器３０を配置することにより、３次相互変調歪が約１８ｄＢｃ改善される。
【００５６】
次に、増幅器１０の動作について説明する。図１７に、本実施形態に係る増幅器１０の動作手順の一例を示す。図１７において、先ず、被補償増幅器２０のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて取得する（Ｓ１０１）。そして、取得した特性に基づき、相互変調歪発生器３０の可変減衰器３３ａ、３３ｂ、５５ａ〜５５ｅを調整する。すなわち、可変減衰器３３ａ、３３ｂ、５５ａ〜５５ｅを調整することにより、相互変調歪発生器３０から付加されるＡＭ−ＡＭ歪およびＡＭ−ＰＭ歪を調整する（Ｓ１０２）。その後、増幅器１０のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性を、ベクトルネットワークアナライザを用いて取得し（Ｓ１０３）、変動が抑圧されてか確認する（Ｓ１０４）。変動が抑圧されていない場合（Ｓ１０４のＮｏ）、Ｓ１０２に戻り、再度、相互変調歪発生器３０の可変減衰器３３ａ、３３ｂ、５５ａ〜５５ｅを再調整する。一方、変動が抑圧されている場合（Ｓ１０４のＹｅｓ）、増幅器１０の３次相互変調歪を測定し（Ｓ１０５）、３次相互変調歪が改善されているか確認する（Ｓ１０６）。改善されていない場合（Ｓ１０６のＮｏ）、Ｓ１０２に戻り、再度、相互変調歪発生器３０の可変減衰器を調整する。一方、改善されている場合（Ｓ１０６のＹｅｓ）、その設定を維持する。
【００５７】
本実施形態に係る増幅器１０において、相互変調歪発生器３０はＡＭ−ＡＭ歪発生器４０とＡＭ−ＰＭ歪発生器５０とにより構成される。該ＡＭ−ＡＭ歪発生器４０およびＡＭ−ＰＭ歪発生器５０は、それぞれ独立に調整できる。また、ＡＭ−ＡＭ歪発生器４０およびＡＭ−ＰＭ歪発生器５０は、アンチパラレルダイオード、３ｄＢハイブリッド、可変減衰器等、比較的安価な部品で構成され、構成も単純である。
【００５８】
従って、本実施形態に係る増幅器１０は、相互変調歪が補償された単純な構成の増幅器である。
【符号の説明】
【００５９】
１、４０    ＡＭ−ＡＭ歪発生器
２    方向性結合器
３ａ、３ｂ    アンチパラレルダイオード
４、５０    ＡＭ−ＰＭ歪発生器
５、５３    分配器
６、５４    結合器
７、１０    増幅器
８、２０    被補償増幅器
９    歪発生器
３０    相互変調歪発生器
【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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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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