(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のベクトル調整器を有した歪み抽出ループと、第２のベクトル調整器を有した歪みキャンセルループを備え、フィードフォワード歪み補償を行うフィードフォワード増幅器において、
出力信号の一部を取り出す方向性結合器と、入力信号の一部を取り出す分配器と、該分配器により取り出された入力信号を遅延させる遅延回路と、該遅延回路の出力に対し通過振幅と通過位相を変える第３のベクトル調整器と、該第３のベクトル調整器の出力と前記方向性結合器において取り出された出力信号の一部とを合成する合成器と、該合成器の出力を低周波に周波数変換する周波数変換器と、該周波数変換器の局部発振器と、前記周波数変換器の出力を分配する分配器と、該分配器の出力の一方について信号成分を通過させ歪み成分を阻止するフィルタと、該フィルタの出力から前記信号成分を測定する信号成分検出器と、該信号成分検出器で測定した信号成分を最小にする制御を前記第３のベクトル調整器に対し行う第３ベクトル調整器制御回路と、前記分配器の出力の他方について歪み成分を通過させ信号成分を阻止するフィルタと、該フィルタの出力から前記歪み成分を測定する歪み成分検出器と、該歪み成分検出器で測定した歪み成分を最小にする制御を前記歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し行う第２ベクトル調整器制御回路とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項２】
第１のベクトル調整器を有した歪み抽出ループと、第２のベクトル調整器を有した歪みキャンセルループを備え、フィードフォワード歪み補償を行うフィードフォワード増幅器において、
出力信号の一部を取り出す方向性結合器と、入力信号の一部を取り出す分配器と、該分配器により取り出された入力信号を遅延させる遅延回路と、該遅延回路の出力に対し通過振幅と通過位相を変える第３のベクトル調整器と、該第３のベクトル調整器の出力と前記方向性結合器において取り出された出力信号の一部とを合成する合成器と、該合成器の出力を低周波に周波数変換する周波数変換器と、該周波数変換器の局部発振器と、前記周波数変換器の出力を分配する分配器と、該分配器の出力の一方から信号成分を測定する信号成分検出器と、該信号成分検出器で測定した信号成分を最小にする制御を前記第３のベクトル調整器に対し行う第３ベクトル調整器制御回路と、前記分配器の出力の他方の歪み成分を通過させ信号成分を阻止するフィルタと、該フィルタの出力から歪み成分を測定する歪み成分検出器と、該歪み成分検出器で測定した歪み成分を最小にする制御を、前記歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し行う第２ベクトル調整器制御回路とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項３】
第１のベクトル調整器を有した歪み抽出ループと、第２のベクトル調整器を有した歪みキャンセルループを備え、フィードフォワード歪み補償を行うフィードフォワード増幅器において、
出力信号の一部を取り出す方向性結合器と、入力信号の一部を取り出す分配器と、該分配器により取り出された入力信号を遅延させる遅延回路と、該遅延回路の出力について通過振幅と通過位相を変える第３のベクトル調整器と、前記遅延回路により遅延された入力信号と前記方向性結合器において取り出された出力信号の一部とを合成する合成器と、該合成器の出力を分配する分配器と、該分配器の出力の一方から信号成分を測定する信号成分検出器と、該信号成分検出器で測定した信号成分を最小にする制御を前記第３のベクトル調整器に対し行う第３ベクトル調整器制御回路と、前記分配器の出力の他方に対し低周波に周波数変換する周波数変換器と、該周波数変換器用の局部発振器と、前記周波数変換器の出力に対し歪み成分を通過させ信号成分を阻止するフィルタと、該フィルタの出力から前記歪み成分を測定する歪み成分検出器と、該歪み成分検出器で測定した歪み成分を最小にする制御を前記歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し行う第２ベクトル調整器制御回路とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項４】
第１のベクトル調整器を有した歪み抽出ループと、第２のベクトル調整器を有した歪みキャンセルループを備え、フィードフォワード歪み補償を行うフィードフォワード増幅器において、
入力信号の一部を取り出す分配器と、該分配器により取り出された入力信号を遅延させる遅延回路と、該遅延回路の出力に対し通過振幅と通過位相を変える第３のベクトル調整器と、該第３のベクトル調整器の出力を低周波に周波数変換する第１の周波数変換器と、出力信号の一部を取り出す方向性結合器と、該方向性結合器により取り出された出力信号を低周波に周波数変換する第２の周波数変換器と、前記第１の周波数変換器および前記第２の周波数変換器の出力を合成する合成器と、該合成器の出力を分配する分配器と、該分配器の出力の一方について信号成分を通過させるフィルタと、該フィルタの出力から前記信号成分を測定する信号成分検出器と、該信号成分検出器で測定した信号成分を最小にする制御を前記第３のベクトル調整器に対し行う第３ベクトル調整器制御回路と、前記分配器の出力の他方について歪み成分を通過させ信号成分を阻止するフィルタと、該フィルタの出力から前記歪み成分を測定する歪み成分検出器と、該歪み成分検出器で測定した歪み成分を最小にする制御を前記歪みキャンセルループに設けられた第２のベクトル調整器に対し行う第２ベクトル調整器制御回路とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項５】
第１のベクトル調整器を有した歪み抽出ループと、第２のベクトル調整器を有した歪みキャンセルループを備え、フィードフォワード歪み補償を行うフィードフォワード増幅器において、
入力信号の一部を取り出す分配器と、該分配器で取り出した入力信号を低周波に周波数変換する周波数変換器と、該周波数変換器の出力を遅延させる遅延回路と、該遅延回路の出力に対し通過振幅と通過位相を変える第３のベクトル調整器と、出力信号の一部を取り出す方向性結合器と、該方向性結合器により取り出された出力信号を低周波に周波数変換する周波数変換器と、該周波数変換器の出力と前記第３のベクトル調整器を通過してきた信号とを合成する合成器と、該合成器の出力を分配する分配器と、該分配器の出力の一方について信号成分を通過させるフィルタと、該フィルタの出力から前記信号成分を測定する信号成分検出器と、該信号成分検出器で測定した信号成分を最小にする制御を前記第３のベクトル調整器に対し行う第３ベクトル調整器制御回路と、前記分配器の出力の他方について歪み成分を通過させ信号成分を阻止するフィルタと、該フィルタの出力から前記歪み成分を測定する歪み成分検出器と、該歪み成分検出器で測定した歪み成分を最小にする制御を前記歪みキャンセルループに設けられた第２のベクトル調整器に対し行う第２ベクトル調整器制御回路とを備えたことを特徴とするフィードフォワード増幅器。
【請求項６】
歪み抽出ループは、
入力信号を分配する入力側分配器と、該入力側分配器で分配された前記入力信号の一部を遅延させる遅延回路を備え、
入力信号の一部を取り出す分配器は、
前記歪み抽出ループの入力側分配器の後の前記遅延回路の入力端に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項７】
歪み抽出ループは、
入力信号を分配する入力側分配器と、該入力側分配器で分配された前記入力信号の一部を遅延させる遅延回路を備え、
入力信号の一部を取り出す分配器は、
前記歪み抽出ループの入力側分配器の後の前記遅延回路の出力端に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のフィードフォワード増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波帯において低歪み増幅を行うフィードフォワード増幅器に関し、詳しくは、周囲温度や経年変化などによらず良好な歪み補償を実現するフィードフォワード増幅に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＨＦ、ＵＨＦ帯あるいはマイクロ波帯などの高周波において低歪みで増幅を行う増幅器としては、フィードフォワード歪み補償によって低歪み特性を実現するフィードフォワード増幅器が用いられる。このフィードフォワード歪み補償は、原理的に良好な歪み補償が実現可能であり、歪みの非常に小さな増幅器を構成できる利点がある。しかしながら、周囲の温度や経年変化によって増幅器の特性が変化すると、その歪み補償量が小さくなり歪み特性が大きく劣化する問題があった。
【０００３】
これを解決するために、フィードフォワード歪み補償系を構成するループにパイロット信号を注入し、その信号を検出しフィードフォワード系を構成する増幅器やループを制御する方式がある。
図９は、特公平７−７７３３０号公報に開示されたフィードフォワード増幅器の一例を示す回路ブロック図である。この技術はフィードフォワード歪み補償系にパイロット信号を注入しフィードフォワード系の制御に用いた例である。
【０００４】
図９において、１は増幅器の入力端子、２は入力信号を２つの経路に分配する分配器、３は一方の経路の通過振幅ならびに位相を電気的に調節する第１のベクトル調整器、４は入力信号を増幅する主増幅器、５は分配器２で分配された他方の経路の入力信号を遅延させる遅延回路、６は主増幅器４の出力信号の一部を分配し、この分配された出力信号と遅延回路５を通過した入力信号の一部を合成する分配合成器、７は方向性結合器、８はパイロット信号発生器である。
【０００５】
１０１は分配器２、第１のベクトル調整器３、主増幅器４、遅延回路５、分配合成器６により構成され、入力信号と主増幅器４の出力を合成することによって入力信号成分をキャンセルし、主増幅器４で発生した歪み成分を抽出する歪み抽出ループである。なお、主増幅器４の出力端には方向性結合器７を経由してパイロット信号発生器８から供給されるパイロット信号が注入される。このパイロット信号は、後述するように歪みキャンセルループ１０２の制御に用いられる。
【０００６】
９は遅延回路、１０は合成器、１１は第２のベクトル調整器、１２は補助増幅器、１３は方向性結合器、１０２は遅延回路９、合成器１０、第２のベクトル調整器１１、補助増幅器１２、方向性結合器１３などからなる歪みキャンセルループである。１４は方向性結合器、１５は増幅器の出力端子、１６はレベル検出器、１７はパイロット信号検出器、１８は第１のベクトル調整器３および第２のベクトル調整器１１を制御する制御回路である。
【０００７】
次に、動作について説明する。
主増幅器４の出力信号は分配合成器６を通過した後、大部分は遅延回路９を経由し、出力側に設けられた合成器１０の一方の入力端に入力される。分配合成器６の一方の端子には、歪み抽出ループ１０１で抽出された歪み成分が現れ、第２のベクトル調整器１１を通過し、補助増幅器１２で歪み成分が増幅され、合成器１０の他方の入力端に入力される。合成器１０において、遅延回路９を通過した出力信号と補助増幅器１２で増幅された前記歪み成分が、同じ振幅、逆の位相で合成されることによって歪み成分がキャンセルされ、出力端子１５において歪みの小さな出力が得られる。
【０００８】
このフィードフォワード増幅器における歪み抽出ループ１０１の最適化制御はベクトル調整器３を制御することによって以下のように行われる。
補助増幅器１２の出力側に設けられた方向性結合器１３を経由して、一部取り出された信号をレベル検出器１６で検出する。この信号の電力レベルが最も小さい状態において信号成分が最も良くキャンセルされた状態であり、歪み抽出ループ１０１が最適な状態に調整されている。従って、レベル検出器１６で検出される電力レベルが最も小さくなるように制御回路１８を用いて第１のベクトル調整器３を自動的に調整する。
【０００９】
また、歪みキャンセルループ１０２の最適化制御は第２のベクトル調整器１１を制御することによって以下のように行われる。
フィードフォワード増幅器の出力側に設けられた方向性結合器１４を用いて、一部取り出された出力信号に含まれるパイロット信号をパイロット信号検出器１７で検出する。パイロット信号が最も小さくなる状態が、歪みキャンセルループ１０２が最適に調整された状態である。したがって、パイロット信号検出器１７で検出されるパイロット信号が最も小さくなるように制御回路１８を用いて第２のベクトル調整器１１を自動的に調整する。
【００１０】
以上のように、フィードフォワード歪み補償系を構成する二つのループ、すなわち歪み抽出ループ１０１と歪みキャンセルループ１０２を最適に調整し、周囲の温度変化や経年変化に関わらず最適な歪み補償を実現するものである。
【００１１】
従来のフィードフォワード増幅器としては、前述の例に示したものの他にパイロット信号をループに注入することによりフィードフォワード系の制御を行う方法が多く報告されている。しかしながら、パイロット信号を用いるフィードフォワード増幅器では、いずれの場合も、パイロット信号が出力端から出力されてしまう問題がある。歪みキャンセルループ１０２の制御に用いられるパイロット信号は原理的に消去されるように第２のベクトル調整器１１が制御される。しかしながら、実際にはフィードフォワード系の制御精度や制御時間が有限であるためにパイロット信号は完全に消去されず、出力端子１５からパイロット信号が出力されてしまう。
【００１２】
この問題を解決するために、フィードフォワード増幅器の出力端に、所望の信号を通過させる一方、パイロット信号の周波数は阻止するフィルタを設けることが行われている。しかしながらパイロット信号による制御を精度良く行うためには、所望の信号とパイロット信号の周波数は近接している必要があり、これらを分離するためのフィルタは大きく、かつ損失が大きくなり、結果として増幅装置の大型化と効率の低下を招く。
【００１３】
また、パイロット信号を用いずに、フィードフォワード歪み補償系を制御する方法も提案されている。
図１０は、特公平７−７７３３０に開示されたフィードフォワード増幅器の他の例を示す回路ブロック図であり、図１０において図９と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
このフィードフォワード増幅器では、図９に示すパイロット信号発生器８は設けられておらず、方向性結合器１４を用いて取り出された出力信号の一部を歪み検出器１９に入力し前記出力信号の歪みを検出することにより、前記歪みが最も小さくなるようにフィードフォワード系の制御を行うものである。
【００１４】
しかしながら、このような構成では、以下のような問題点がある。
一般にフィードフォワード増幅器における出力信号の歪み成分は信号成分に比べ５０ｄＢから６０ｄＢも小さな電力であり実際には歪み成分を検出し制御することは非常に困難であり、歪み検出器１９が事実上、実現不可能であるか、たとえ実現可能であっても回路構成が複雑で大型化し高価になる。
【００１５】
また、パイロット信号を用いない従来のフィードフォワード増幅器としては特開平７−３３６１５３号公報に開示されたものがあり、図１１は、このフィードフォワード増幅器の構成を示す回路ブロック図である。なお、図１１において図１０と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図１１において、２０は第１のベクトル調整器３を制御する制御回路、２１はレベル検出器、２２は信号抑圧回路、２３は第２のベクトル調整器１１を制御する制御回路、２４は遅延回路、２５は分配器である。図１２は、図１１に示した信号抑圧回路２２の構成を示すブロック図であり、２０１はベクトル調整器、２０２は分配合成器、２０３は遅延回路、２０４は増幅器、２０５はレベル検出器である。
【００１６】
このフィードフォワード増幅器では、方向性結合器１３から取り出された歪み成分の信号をレベル検出器２１で検出し、その電力レベルが最も小さくなるように制御回路２０を用いて第１のベクトル調整器３を制御する。これにより歪み抽出ループ１０１を最適に制御する。なお、方向性結合器１３を第２のベクトル調整器１１の前に設けているが、歪み抽出ループ１０１の最適化制御の考え方に関しては図９と同等であり、方向性結合器１３は補助増幅器１２の後に設けても同じである。
【００１７】
また、図１１では、図９に示したパイロット信号発生器８は設けられていない。フィードフォワード増幅器の入力側に設けられた分配器２５を用いて入力信号の一部が取り出されて、遅延回路２４を経由して信号抑圧回路２２に入力される。また出力側の方向性結合器１４を用いて出力信号の一部が取り出され、信号抑圧回路２２に入力される。
【００１８】
信号抑圧回路２２の内部構成は図１２に示す構成となっており、信号抑圧回路２２に入力されたこのフィードフォワード増幅器の入力信号と出力信号は、ベクトル調整器２０１と分配合成器２０２ならびに遅延回路２０３からなる多段の信号抑圧回路内部構成により合成される。この多段の信号抑圧回路内部構成を用いることで、信号成分を５０ｄＢから６０ｄＢキャンセルし、フィードフォワード増幅器の出力に含まれる歪み成分が取り出される。その歪み成分を増幅器２０４で増幅し、レベル検出器２０５で検出し、歪み成分の電力レベルが小さくなるように制御回路２３を用いて第２のベクトル調整器１１を制御し、これによって歪みキャンセルループ１０２の最適化制御を行うものである。
【００１９】
この従来のフィードフォワード増幅器では、多段の分配合成器２０２、ベクトル調整器２０１ならびに遅延回路２０３などから構成される信号抑圧回路２２を用いているために、装置が大型で複雑になる問題点がある。また、信号抑圧回路２２の内部に含まれる数多くのベクトル調整器２０１あるいは遅延回路２０３の調整が繁雑であるなどの問題もある。
例えば、フィードフォワード増幅器において増幅するチャンネルが変更になり、増幅周波数がわずかに変化した場合においても、信号抑圧回路２２のすべてのベクトル調整器あるいは遅延回路を調整する必要があるという問題点がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフィードフォワード増幅器は以上のように構成されていたので、パイロット信号をループに注入することによりフィードフォワード系の制御を行うものにおいては、制御の過程で完全には消去されないパイロット信号が出力端子から出力されてしまうという課題があった。
【００２１】
また、このパイロット信号を除去するために出力フィルタを設けると、出力フィルタが大型で損失も大きいために、増幅装置の大型化と効率の低下を招くという課題があった。
【００２２】
また、図１０に示したようなパイロット信号発生器８を無くし、出力信号の歪みを検出することにより、前記歪みが最も小さくなるようにフィードフォワード系の制御を行う構成では、信号成分に比べ５０ｄＢから６０ｄＢも小さな歪み信号を検出し制御することは困難であり、歪み検出器が事実上実現不可能であるか、たとえ実現可能であっても回路構成が複雑で大型化し高価なものになってしまう課題があった。
【００２３】
また、図１１，図１２に示したようなフィードフォワード増幅器では、多段構成の信号抑圧回路２２を用いることで、装置が大型で複雑になる課題があった。
また、増幅周波数がわずかに変化した場合においても、信号抑圧回路２２のすべてのベクトル調整器あるいは遅延回路を再調整する必要があり、実用上繁雑であるという課題があった。
【００２４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、周囲温度の変化や経年変化に依らず良好な歪み特性を実現し、かつ小型化、効率化が可能であり、周波数の変更などにも容易に対応可能なフィードフォワード増幅器を得ることを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、出力信号の一部を方向性結合器で取り出し、入力信号の一部を分配器で取り出し、前記分配器により取り出した入力信号を遅延回路で遅延させ、前記遅延回路の出力に対し第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変え、前記第３のベクトル調整器の出力と前記方向性結合器で取り出した出力信号の一部とを合成器で合成し、前記合成器の出力を周波数変換器で低周波に周波数変換し、前記周波数変換器の出力を分配器で分配し、該分配した前記周波数変換器の出力の一方に対しフィルタで信号成分を通過させ歪み成分を阻止し、前記通過させた信号成分を信号成分検出器で測定し、該測定した信号成分を最小にする制御を第３ベクトル調整器制御回路により前記第３のベクトル調整器に対し行う構成を備えるようにしたものである。
【００２６】
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、出力信号の一部を取り出すとともに入力信号の一部を取り出し、該取り出した入力信号を遅延させ、該遅延させた前記入力信号に対し第３のベクトル調整器により通過振幅と通過位相を変え、前記第３のベクトル調整器の出力と前記取り出した出力信号の一部とを合成し低周波に周波数変換して分配し、該分配した一方の低周波から信号成分検出器により信号成分を測定し、前記信号成分検出器で測定した信号成分を最小にする制御を第３ベクトル調整器制御回路により前記第３のベクトル調整器に対し行う構成を備えるようにしたものである。
【００２７】
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、出力信号および入力信号の一部を取り出し、該取り出した前記入力信号を遅延させ、該遅延させた前記入力信号について第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変え、該第３のベクトル調整器の出力と前記取り出した出力信号の一部とを合成して分配し、該分配した一方の出力から信号成分検出器で信号成分を測定し、該測定した信号成分を最小にする制御を第３ベクトル調整器制御回路により前記第３のベクトル調整器に対し行う一方、前記分配した他方の出力に対しては低い周波数に周波数変換し、該周波数変換した出力から歪み成分を測定し、該測定した歪み成分を最小にする制御を第２ベクトル調整器制御回路により歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し行う構成を備えるようにしたものである。
【００２８】
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、入力信号の一部を取り出し、該取り出した入力信号を遅延させ、該遅延させた前記入力信号に対し第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変え、前記第３のベクトル調整器の出力を低い周波数に周波数変換する一方、出力信号の一部を取り出し、該取り出した前記出力信号を低い周波数に周波数変換し、これら低い周波数に周波数変換した前記第３のベクトル調整器の出力と前記出力信号とを合成し、該合成した出力をもとに歪み成分を抽出し、該抽出した前記歪み成分をもとに歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し制御を行い、また前記合成した出力をもとに信号成分を抽出し、該抽出した前記信号成分をもとに前記第３のベクトル調整器に対し制御を行う構成を備えるようにしたものである。
【００２９】
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、入力信号の一部を取り出し、該取り出した入力信号を低い周波数に周波数変換し、該周波数変換した前記入力信号を遅延回路で遅延させ、前記遅延回路の出力に対し第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変える一方、出力信号の一部を取り出し、該取り出した出力信号を低い周波数に周波数変換し、該周波数変換した前記出力信号と前記第３のベクトル調整器の出力とを合成し、該合成した出力をもとに歪み成分を抽出し、該抽出した前記歪み成分をもとに歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し制御を行い、また前記合成した出力をもとに信号成分を抽出し、該抽出した前記信号成分をもとに前記第３のベクトル調整器に対し制御を行う構成を備えるようにしたものである。
【００３０】
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、歪み抽出ループの入力側分配器の後の遅延回路の入力端に入力信号の一部を取り出すための分配器を備えるようにしたものである。
【００３１】
この発明に係るフィードフォワード増幅器は、歪み抽出ループの入力側分配器の後の遅延回路の出力端に入力信号の一部を取り出すための分配器を備えるようにしたものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
図１において、１は増幅器の入力端子、２は入力信号を２つの経路に分配する分配器（入力側分配器）、３は一方の経路の通過振幅ならびに位相を電気的に調節する第１のベクトル調整器、４は入力信号を増幅する主増幅器、５は分配器２で分配された他方の経路の入力信号を遅延させる遅延回路、６は主増幅器４の出力信号の一部を分配し、この分配された出力信号と遅延回路５を通過した入力信号の一部を合成する分配合成器である。
【００３３】
１０１は分配器２、第１のベクトル調整器３、主増幅器４、遅延回路５、分配合成器６により構成され、入力信号と主増幅器４の出力を合成することによって入力信号成分をキャンセルし、主増幅器４で発生した歪み成分を抽出する歪み抽出ループである。
【００３４】
９は遅延回路、１０は合成器、１１は第２のベクトル調整器、１２は補助増幅器、１３は方向性結合器、１０２は遅延回路９、合成器１０、第２のベクトル調整器１１、補助増幅器１２、方向性結合器１３などからなる歪みキャンセルループである。１４は方向性結合器、１５は増幅器の出力端子である。２０は第１のベクトル調整器３を制御する制御回路、２１はレベル検出器、２４は遅延回路、２５は分配器である。
【００３５】
５１は合成器、５２は局部発振器、５３は周波数変換器、５４はフィルタ（信号成分を阻止し歪み成分を通過させる帯域通過フィルタ）、５５は電力検出器（歪み成分検出器）、５６は第２のベクトル調整器を制御する制御回路（第２ベクトル調整器制御回路）である。
【００３６】
次に、動作について説明する。
この実施の形態１のフィードフォワード増幅器では、方向性結合器１３から取り出された歪み成分の信号をレベル検出器２１で検出し、その電力レベルが最も小さくなるように制御回路２０を用いて第１のベクトル調整器３を制御する。これにより歪み抽出ループ１０１を最適に制御する。この場合、方向性結合器１３は補助増幅器１２の後に設けてもさしつかえなく同様に機能する。
【００３７】
また、フィードフォワード増幅器の入力側に設けられた分配器２５を用いて入力信号の一部が取り出されて、遅延回路２４を経由して合成器５１に入力される。また、出力側の方向性結合器１４を用いてこのフィードフォワード増幅器の出力信号の一部が取り出され、合成器５１に入力される。そして、方向性結合器１４から取り出されたこのフィードフォワード増幅器の出力信号と、入力側に設けられた分配器２５で取り出された入力信号とを合成器５１で合成する。このとき、前記入力信号と前記出力信号が逆位相で同じ振幅になるようにすることで、フィードフォワード増幅器の出力信号における信号成分をキャンセルし歪み成分を取り出す。
合成器５１において入力信号と出力信号が逆位相で同じ振幅になるようにするために遅延回路２４が設けられている。
【００３８】
ところで、合成器５１において、入力信号と出力信号を完全に逆位相で同じ振幅にすることは回路構成要素の精度上困難であり、概ね信号成分を３０ｄＢ程度キャンセルすることが現実的である。フィードフォワード増幅器の歪み成分と信号成分の比は５０ｄＢから６０ｄＢである。従って、合成器５１の出力においても、信号成分がなお２０ｄＢから３０ｄＢ大きい。そこで、合成器５１の出力を周波数変換器５３と局部発振器５２を用いて十分低い周波数に変換した後、信号成分を阻止し、歪み成分を通過させるフィルタ５４を用いて歪み成分のみを取り出す。そして、その歪み電力を電力検出器５５で検出する。この歪み成分の電力が最も小さくなった状態が、フィードフォワード歪み補償系の歪みキャンセルループ１０２が最適に調整された状態であるから、電力検出器５５の検出電力が小さくなるように制御回路５６を用いて第２のベクトル調整器１１を調整する。
【００３９】
なお、合成器５１の出力において、低い周波数に変換せずに、高周波において直接、歪み成分のみ取り出すようなフィルタを構成することは困難である。
【００４０】
以上のように、この実施の形態１によれば、パイロット信号を用いないので、パイロット信号が出力端子１５から出力されることがなく、パイロット信号を除去するためのフィルタを設ける必要がなく、小型化を容易に実現できるフィードフォワード増幅器が得られる効果がある。
【００４１】
また、前記フィルタの損失によって増幅器の効率が低下することもなく、高効率の増幅器を構成することができ、ひいてはこのフィードフォワード増幅器を用いた応用装置の小型化、高効率化を促進できる効果がある。
【００４２】
さらに、分配器２５で取り出した入力信号と方向性結合器１４で取り出した出力信号を合成器５１において合成して信号成分をキャンセルしているため、フィルタ５４に要求される信号周波数成分と歪み周波数成分の通過電力の差は、十分実現可能な値、例えば３０ｄＢから４０ｄＢ程度で良く、装置の小型化、低価格化が可能なフィードフォワード増幅器が得られる効果がある。
【００４３】
さらに、高周波の信号を周波数変換器５３を用いて低周波に変換し、低周波におけるフィルタ５４を用いて歪み成分の電力を検出しているので、図１１および図１２に示すフィードフォワード増幅器のように高周波において６０ｄＢの信号抑圧を実現する必要はなく、抑圧量は３０ｄＢ程度で十分であり、図１２に示すような多段の信号抑圧回路２２を用いる必要がなく、小型化および実用性に優れたフィードフォワード増幅器が実現できる効果がある。
【００４４】
さらに、増幅を行う周波数が変更になった場合でも、局部発振器５２の発振周波数を変更することにより容易に対応することが可能であり、この場合、局部発振器５２は電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などを用いることで、発振周波数を電気的に制御することが容易に可能であり、増幅を行う周波数の変更に対し柔軟に対応可能なフィードフォワード増幅器が得られる効果がある。
【００４５】
実施の形態２．
図２はこの実施の形態２のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
図２において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図２において５７は分配器、５８は歪み成分を阻止し、信号の周波数成分を通過させるフィルタ、５９は電力検出器（信号成分検出器）、６０は第３のベクトル調整器を制御する制御回路（第３ベクトル調整器制御回路）、６１は前記第３のベクトル調整器である。
【００４６】
次に、動作について説明する。
分配器２５により取り出された入力信号は、遅延回路２４と第３のベクトル調整器６１を通過したのち合成器５１に入力される。この入力信号と方向性結合器１４により取り出された出力信号とを合成器５１を用いて合成し、周波数変換器５３により低い周波数に変換する。この周波数変換器５３の出力を分配器５７を用いて分配し、一方は歪み成分のみを通過させるフィルタ５４を通過させ、さらに電力検出器５５で歪み成分の電力を検出する。
分配器５７の他方の出力はフィルタ５８を通過させ、さらに電力検出器５９で信号成分の電力レベルを検出する。
【００４７】
合成器５１は入力信号と出力信号の合成を行い、信号成分をキャンセルすることが目的であるが、このキャンセルを精度良く行うために、電力検出器５９の検出する電力レベルが小さくなるように、制御回路６０を用いて第３のベクトル調整器６１を制御する。
【００４８】
一方、歪み成分についての電力検出器５５の出力は制御回路５６に入力され、その値が小さくなるように第２のベクトル調整器１１を制御する。制御回路６０による第３のベクトル調整器６１を用いた制御と、制御回路５６による第２のベクトル調整器１１を用いた制御はそれぞれ独立に行われる。
【００４９】
なお、第３のベクトル調整器６１は入力信号経路側に設けたが、方向性結合器１４からの出力信号側経路に入れても良い。
【００５０】
以上のように、この実施の形態２でも前記実施の形態１と同様な効果が得られることになるが、さらに経年変化や周囲の温度変化により分配器２５、遅延回路２４、方向性結合器１４、合成器５１の特性が変化しても、合成器５１における入力信号と出力信号を用いた信号成分のキャンセルを常に精度良く行うことが可能となり、キャンセルが不十分なことによって残留する信号成分が十分小さくなり、電力検出器５５での歪み成分の電力検出への残留信号成分による影響（妨害）が小さくなり、したがって電力検出器５５での歪み電力の検出精度が常に良好なものとなり、制御回路５６による第２のベクトル調整器１１の制御が良好に行われ、フィードフォワード歪み補償を常に良好な状態に維持できる。
【００５１】
また、増幅する周波数が変化した場合でも、分配器２５、遅延回路２４、方向性結合器１４、合成器５１の周波数特性を第３のベクトル調整器６１の調整によって補償することが可能であり、合成器５１における信号成分のキャンセルを常に精度良く行うことが可能となり、結果として常に良好なフィードフォワード歪み補償が実現できる。
【００５２】
実施の形態３．
図３はこの実施の形態３によるフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。図３において図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
この実施の形態３のフィードフォワード増幅器は、信号周波数成分を通過させる図２に示したフィルタ５８を削除した構成である。
【００５３】
次に、動作について説明する。
合成器５１を用いた信号成分のキャンセルについての精度は系を構成する部品の精度で決定され、良好な場合でも３０ｄＢ程度であり、周波数変換器５３の出力は信号成分が支配的な場合が多い。そのため、信号成分の電力レベルを検出する電力検出器５９の前に信号成分のみを通過させるフィルタを設けなくとも実用上差し支えないことが多い。
従って、信号周波数成分を通過させる図２に示したフィルタ５８を削除し、図３に示すような構成とすることで、前記実施の形態２の効果が期待できるだけでなく、装置の小型化、低コスト化が実現できるフィードフォワード増幅器が得られる効果がある。
【００５４】
実施の形態４．
図４はこの実施の形態４によるフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。図４において図３と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図４において６２は合成器５１の出力を分配する分配器、６３は高周波の電力検出器（信号成分検出器）である。
【００５５】
次に、動作について説明する。
合成器５１の出力は分配器６２を用いて分配され、この分配された一方の出力は周波数変換器５３に入力され、低い周波数に変換された後、歪み成分の周波数を通過させるフィルタ５４を通過後、電力検出器５５に入力され、ここで検出される歪み成分の電力レベルが小さくなるように制御回路５６を用いて第２のベクトル調整器１１が制御される。
【００５６】
分配器６２により分配されたもう一方の出力は、直接、高周波の電力検出器６３に入力され、その電力レベルを測定する。このレベルが小さくなるように制御回路６０を用いて第３のベクトル調整器６１を制御する。これにより、合成器５１の出力における信号成分が小さくなり、レベル検出器２１での歪み成分についての検出精度が向上する。
【００５７】
前記実施の形態３で述べたように、合成器５１の出力は信号成分がキャンセルされてはいるものの事実上信号成分が大きい場合が多い。従って、合成器５１の出力電力をそのまま高周波帯において検出し、その電力が小さくなるように第３のベクトル調整器６１を制御することにより、合成器５１における信号成分のキャンセルが実用的な精度で実現でき、フィードフォワード歪み補償系の制御を精度良く行えるフィードフォワード増幅器が得られる効果がある。
【００５８】
実施の形態５．
図５はこの実施の形態５のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
図５において図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図５において、６４および６５は周波数変換器、６６は合成器である。
【００５９】
次に、動作について説明する。
分配器２５で取り出された入力信号は遅延回路２４を通過し、第３のベクトル調整器６１を通過した後、周波数変換器６５で低い周波数に変換される。
一方、方向性結合器１４で取り出された出力信号は周波数変換器６４で低い周波数に変換される。周波数変換器６４ならびに周波数変換器６５の出力を合成器６６に入力して合成する。このとき、それぞれの振幅が等しく位相が逆になるようにすることで信号成分をキャンセルする。合成器６６の出力信号は分配器５７で２つに分配され、一方の出力は歪み成分の周波数を通過するフィルタ５４を通過後、電力検出器５５へ供給され、他方は信号成分の周波数を通過させるフィルタ５８を通過後、電力検出器５９に入力される。
【００６０】
そして、前記実施の形態２で述べた制御と同様に制御回路５６および制御回路６０を用いて第２のベクトル調整器１１および第３のベクトル調整器６１を制御する。
【００６１】
この実施の形態５のフィードフォワード増幅器は、分配器２５で取り出された入力信号と方向性結合器１４で取り出された出力信号をそれぞれ低い周波数に変換した後に合成器６５で合成を行い、信号成分をキャンセルし歪み成分を取り出す点で前記実施の形態２のそれと異なっており、合成器６６は低周波用の合成器でよい。
【００６２】
以上のように、この実施の形態５によれば、前記実施の形態２と同様な効果が期待でき、さらに、合成器６６の入力側の接続配線が高周波用である必要がなく、このため配線の自由度が増し、ひいては装置の小型化に寄与する効果がある。
さらに合成器６６、分配器５７、フィルタ５４，５８などをすべて低い周波数帯に対応した回路構成にすることが可能になり、この部分のＩＣ化が容易になり、このような点からも装置の小型化、低コスト化が容易なフィードフォワード増幅器が得られる効果がある。
【００６３】
実施の形態６．
図６はこの実施の形態６のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
図６において図５と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図６において、６７は低周波数用のベクトル調整器、６８は遅延回路である。
【００６４】
この実施の形態６のフィードフォワード増幅器は、入力側の分配器２５で取り出された入力信号を、ただちに周波数変換器６５を用いて低い周波数に変換する点で前記実施の形態５のそれと異なっている。周波数変換器６５の出力は低い周波数用の遅延回路６８ならびに低周波数用のベクトル調整器６７を通過した後、合成器６６に入力され、それ以下の動作は前記実施の形態５における動作と同様である。
【００６５】
以上のように、この実施の形態６によれば、前記実施の形態５と同様な効果が実現でき、さらに遅延回路６８およびベクトル調整器６７は低周波用のもので良く、高周波用のものに比べ制作が容易である。またベクトル調整器として信号処理回路（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを用いた構成とすることも可能となり、ベクトル調整器の構成の自由度が増し、小型化、調整が容易になり、ひいてはフィードフォワード増幅器の小型化、歪み特性を向上できる。
【００６６】
また、周波数変換器６４，６５以下の回路要素をすべて低周波数用として構成することが可能となり、フィードフォワード歪み補償回路の歪みキャンセルループ１０２（すなわち第２のベクトル調整器１１）に対する制御回路５６などのすべてのＩＣ化が可能となり、装置の小型化、低コスト化を実現できるフィードフォワード増幅器が得られる効果がある。
【００６７】
実施の形態７．
図７はこの実施の形態７のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
図７において図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図７において、７１は遅延回路５の入力端側に挿入された分配器である。
【００６８】
この実施の形態７のフィードフォワード増幅器は、前記実施の形態２において入力信号を取り出すための分配器２５に代えて、フィードフォワード歪み補償系の分配器２の後の遅延回路５の入力端に分配器７１を設けた構成である。
【００６９】
このような構成にすることによって、フィードフォワード増幅器の入力端子に分配器を設ける必要がなくなり、分配器の損失による増幅器全体の利得低下を防止できる。
【００７０】
なお、図７では前記実施の形態２において入力信号を取り出す分配器２５の位置を変更した構成を示したが、前記実施の形態１、実施の形態３から実施の形態６までにおいて、分配器２５の位置を同様に変更した場合でもこの実施の形態７と同様な効果が期待できる。
【００７１】
実施の形態８．
図８はこの実施の形態７によるフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。図８において図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図８において、７２は遅延回路５の出力端側に挿入された分配器である。
【００７２】
この実施の形態７のフィードフォワード増幅器は、入力信号を取り出すための分配器７２を、フィードフォワード歪み補償系の遅延回路５の出力端に設けた構成とした点が前記実施の形態２のそれと異なっている。
【００７３】
このような構成にすることによって、遅延回路２４の機能の一部を遅延回路５が兼ねることになり、遅延回路２４により付与される遅延時間は小さくて良い。このことにより遅延回路２４の小型化、ひいては装置の小型化が可能になる。
【００７４】
なお、図８に示した構成では、前記実施の形態２において入力信号を取り出す分配器２５の代わりに、遅延回路５の出力端側に配置した分配器７２を用いる例を示したが、前記実施の形態１、実施の形態３から実施の形態６までにおいて分配器２５の位置を遅延回路５の出力端側に変更した場合でも同様な効果が期待できる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、入力信号を遅延させ、該遅延させた前記入力信号に対し第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変え、前記第３のベクトル調整器の出力と出力信号の一部とを合成器で合成し低周波に周波数変換した後、前記周波数変換器の出力を分配器で分配し、該分配した前記周波数変換器の出力の一方に対しフィルタで信号成分を通過させ歪み成分を阻止し、前記通過させた前記信号成分を信号成分検出器で測定し、該測定した信号成分を最小にする制御を第３ベクトル調整器制御回路により前記第３のベクトル調整器に対し行うように構成したので、前記歪み成分検出器での歪み成分の測定や前記信号成分検出器での信号成分の測定を高い周波数で行う必要がなくなり検出精度を向上でき、経年変化や周囲の温度変化により回路特性が変化しても、前記入力信号と前記出力信号を用いた信号成分のキャンセルを常に精度良く行うことが可能となり、フィードフォワード歪み補償を良好に行える効果がある。
【００７６】
この発明によれば、出力信号の一部を取り出すとともに入力信号の一部を取り出し、該取り出した入力信号を遅延させ、該遅延させた前記入力信号に対し第３のベクトル調整器により通過振幅と通過位相を変え、前記第３のベクトル調整器の出力と前記取り出した出力信号の一部とを合成し低周波に周波数変換して分配し、該分配した一方の低周波から信号成分検出器により信号成分を測定し、前記信号成分検出器で測定した信号成分を最小にする制御を第３ベクトル調整器制御回路により前記第３のベクトル調整器に対し行うように構成したので、前記分配した一方の低周波に対し信号成分を通過させ歪み成分を阻止するフィルタが不要になった分、装置の小型化、低コスト化が実現できる効果がある。
【００７７】
この発明によれば、出力信号および入力信号の一部を取り出し、該取り出した前記入力信号を遅延させ、該遅延させた前記入力信号について第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変え、該第３のベクトル調整器の出力と前記取り出した出力信号の一部とを合成して分配し、該分配した一方の出力から信号成分検出器で信号成分を測定し、該測定した信号成分を最小にする制御を第３ベクトル調整器制御回路により前記第３のベクトル調整器に対し行う一方、前記分配した他方の出力に対しては低い周波数に周波数変換し、該周波数変換した出力から歪み成分を測定し、該測定した歪み成分を最小にする制御を第２ベクトル調整器制御回路により歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し行うように構成したので、前記第３のベクトル調整器の出力と前記取り出した出力信号の一部とを合成して得られた出力電力をそのまま高周波帯において検出することになり、前記合成による信号成分のキャンセルが実用的な精度で実現でき、フィードフォワード歪み補償系の制御を精度良く行える効果がある。
【００７８】
この発明によれば、入力信号の一部を取り出し、該取り出した入力信号を遅延させ、該遅延させた前記入力信号に対し第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変え、前記第３のベクトル調整器の出力を低い周波数に周波数変換する一方、出力信号の一部を取り出し、該取り出した前記出力信号を低い周波数に周波数変換し、これら低い周波数に周波数変換した前記第３のベクトル調整器の出力と前記出力信号とを合成し、該合成した出力をもとに歪み成分を抽出し、該抽出した前記歪み成分をもとに歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し制御を行い、また前記合成した出力をもとに信号成分を抽出し、該抽出した前記信号成分をもとに前記第３のベクトル調整器に対し制御を行うように構成したので、前記第３のベクトル調整器の出力と前記出力信号とを合成する際の入力側の接続配線に高周波用の接続配線を用いる必要がなく装置を小型化でき、さらに前記第３のベクトル調整器の出力と前記出力信号とを合成した後の回路構成を低い周波数帯に対応した回路構成にすることが可能になり、装置の小型化、低コスト化が容易になる効果がある。
【００７９】
この発明によれば、入力信号の一部を取り出し、該取り出した入力信号を低い周波数に周波数変換し、該周波数変換した前記入力信号を遅延回路で遅延させ、前記遅延回路の出力に対し第３のベクトル調整器で通過振幅と通過位相を変える一方、出力信号の一部を取り出し、該取り出した出力信号を低い周波数に周波数変換し、該周波数変換した前記出力信号と前記第３のベクトル調整器の出力とを合成し、該合成した出力をもとに歪み成分を抽出し、該抽出した前記歪み成分をもとに歪みキャンセルループの第２のベクトル調整器に対し制御を行い、また前記合成した出力をもとに信号成分を抽出し、該抽出した前記信号成分をもとに前記第３のベクトル調整器に対し制御を行うように構成したので、周波数変換以後の回路要素をすべて低周波数用として構成することが可能となり、装置の小型化、低コスト化が容易になる効果がある。
【００８０】
この発明によれば、歪み抽出ループの入力側分配器の後の遅延回路の入力端に入力信号の一部を取り出すための分配器を備えるように構成したので、フィードフォワード増幅器の入力端子に分配器を設ける必要がなくなり、この分配器の損失による増幅器全体の利得低下を防止でき、周囲温度の変化や経年変化に影響を受けにくい良好な歪み特性の実現が容易になる効果がある。
【００８１】
この発明によれば、歪み抽出ループの入力側分配器の後の遅延回路の出力端に入力信号の一部を取り出すための分配器を備えるように構成したので、出力信号と合成される入力信号の経路に設けられる前記入力信号を遅延させるための遅延回路として、前記歪み抽出ループの遅延回路を利用できるため、その遅延回路が前記入力信号に対し与える遅延量に応じた分、前記遅延回路の小型化、さらには装置の小型化が可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態２のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態３のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図４】  この発明の実施の形態４のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図５】  この発明の実施の形態５のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態６のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図７】  この発明の実施の形態７のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図８】  この発明の実施の形態８のフィードフォワード増幅器の構成を示すブロック図である。
【図９】  特公平７−７７３３０号公報に開示されたフィードフォワード増幅器の一例を示す回路ブロック図である。
【図１０】  特公平７−７７３３０に開示されたフィードフォワード増幅器の他の例を示す回路ブロック図である。
【図１１】  特開平７−３３６１５３号公報に開示されたフィードフォワード増幅器の構成を示す回路ブロック図である。
【図１２】  特開平７−３３６１５３号公報に開示されたフィードフォワード増幅器の信号抑圧回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２  分配器（入力側分配器）、３  第１のベクトル調整器、１１  第２のベクトル調整器、１４  方向性結合器、５，２４，６８  遅延回路、２５，５７，６２，７１，７２  分配器、５１，６６  合成器、５２  局部発信器、５３，６４，６５  周波数変換器、５４，５８  フィルタ、５５  電力検出器（歪み成分検出器）、５６  制御回路（第２ベクトル調整器制御回路）、５９，６３  電力検出器（信号成分検出器）、６０  制御回路（第３ベクトル調整器制御回路）、  ６１，６７  第３のベクトル調整器、１０１  歪み抽出ループ、１０２  歪みキャンセルループ。
【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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