(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅信号中の歪みを低減する方法であって、
信号を主信号経路上とフィードフォワード経路上とに分割するステップと、
前記主信号経路上に歪みを伴う前記増幅信号を発生するために、前記主信号経路からの前記信号を増幅するステップと、
前記歪みを伴う前記増幅信号の一部を獲得するステップと、
前記フィードフォワード経路上に前記歪みを提供するために、前記歪みを伴う前記増幅信号の前記一部を前記フィードフォワード経路からの前記信号と結合するステップと、
前記フィードフォワード経路上の前記歪みを補正経路と入れ子式フィードフォワード経路に分割するステップと、
前記補正経路上に第２歪みを伴う増幅歪みを発生するために、前記補正経路上の前記歪みを増幅するステップと、
前記第２歪みを伴う前記増幅歪みの一部を獲得するステップと、
前記入れ子式フィードフォワード経路上に前記第２歪みを提供するために、前記第２歪みを伴う前記増幅歪みの前記一部を前記入れ子式フィードフォワード経路からの前記歪みと結合するステップと、
前記第２歪みを第２補正経路と第２入れ子式フィードフォワード経路に分割するステップと、
前記第２補正経路上の第３歪みを伴う増幅第２歪みを発生するために、前記第２補正経路上の前記第２歪みを増幅するステップと、
前記第３歪みを伴う前記増幅第２歪みの一部を獲得するステップと、
前記第２入れ子式フィードフォワード経路上に前記第３歪みを提供するために、前記第３歪みを伴う前記増幅第２歪みの前記一部を前記第２入れ子式フィードフォワード経路上の前記第２歪みと結合するステップと、
前記第２補正経路上の前記増幅第２歪みと結合し、前記第２補正経路上の前記第３歪みを低減するために、前記第３歪みをフィードフォワードするステップと、
前記補正経路上の前記第２歪みを低減するために、前記第２補正経路上の前記増幅第２歪みを前記補正経路上の前記増幅歪みと結合するステップと、
前記補正経路からの低減された第２歪みを伴う前記増幅歪みを前記主信号経路上の前記増幅信号と結合するステップとを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記第２歪みを伴う前記歪みの前記一部と、前記入れ子式フィードフォワード経路上の前記歪みとの間の相対位相および振幅を固定の位相および振幅調整によって調整するステップを含むこと特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、さらに、
前記歪みを伴う前記増幅信号の前記一部と、前記フィードフォワード経路上の前記信号との間の相対位相および振幅を固定の位相および振幅調整によって調整するステップを含むこと特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記第３歪みを伴う前記増幅第２歪みの前記一部と、前記第２入れ子式フィードフォワード経路上の前記第２歪み信号との間の相対位相および振幅を固定の位相および振幅調整によって調整するステップを含むこと特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、フィードフォワードする前記ステップが、さらに、
前記第２入れ子式フィードフォワード経路上の前記第３歪みを増幅するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
歪み低減システムであって、
信号を受信し前記信号を主信号経路とフィードフォワード経路に提供するよう構成された第１分割装置と、
前記主信号経路上に歪みを伴う前記増幅信号を発生するために、前記主信号経路からの前記信号を増幅する前記主信号経路上の主増幅器と、
第１結合経路に前記歪みを伴う前記増幅信号の一部を提供する前記主信号経路上の結合装置と、
前記フィードフォワード経路上の前記歪みを提供するために、前記歪みを伴う前記増幅信号の前記一部を前記フィードフォワード経路からの前記信号と結合するよう構成された前記フィードフォワード経路上の結合装置と、
前記フィードフォワード経路上の前記歪みを受信し前記歪みを補正経路と入れ子式フィードフォワード経路に提供するよう構成された第２分割装置と、
前記補正経路上に第２歪みを伴う増幅歪みを発生するために前記補正経路上の前記歪みを増幅する前記補正経路上の補正増幅器と、
前記第２歪みを伴う前記増幅歪みを入れ子式結合経路に提供する前記補正経路上の結合装置と、
前記入れ子式フィードフォワード経路上に前記第２歪みを提供するために、前記第２歪みを伴う前記増幅歪みの前記一部を前記入れ子式フィードフォワード経路からの前記歪みと結合するよう構成された前記入れ子式フィードフォワード経路上の第２結合装置と、及び
入れ子式フィードフォワード・ループとからなるシステムにおいて、
前記入れ子式フィードフォワード・ループが、
前記入れ子式フィードフォワード経路上の前記第２歪みを受信し、前記第２歪みを第２補正経路と第２入れ子式フィードフォワード経路に提供するよう構成された第３分割装置と、
前記第２補正経路上に第３歪みを伴う増幅第２歪みを発生するために、前記第２補正経路上の前記第２歪みを増幅する前記第２補正経路上の第２補正増幅器と、
前記第３歪みを伴う前記増幅第２歪みの一部を第２入れ子式結合経路に提供する前記第２補正経路上の結合装置と、
前記第２入れ子式フィードフォワード経路上に前記第３歪みを提供するために、前記第２入れ子式結合経路からの前記第３歪みを伴う前記増幅第２歪みの前記一部を前記第２入れ子式フィードフォワード経路からの前記第２歪みと結合するよう構成された前記第２入れ子式フィードフォワード経路上の結合装置と、
前記第３歪みを増幅する前記第２入れ子式フィードフォワード経路上の第３補正増幅器と、
前記第２補正経路からの前記第３歪みを低減するために、前記第２補正経路上の前記第３歪みを伴う前記増幅第２歪みを前記第２入れ子式フィードフォワード経路上の前記第３歪みと結合する前記第２補正経路上の第４結合装置と、
前記補正経路上の前記第２歪みを低減するために、前記補正経路上の第２歪みを伴う前記増幅歪みを前記第２補正経路上の前記結合装置からの前記第２歪みと結合する前記補正経路上の第５結合装置と、及び、
前記主信号経路上に前記低減された歪みを提供するために、前記補正経路からの前記増幅された歪みを前記主信号経路上の前記歪みと結合するよう構成された前記主信号経路上の第３結合装置とを含むシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、
前記主信号経路上の歪みを伴う前記増幅信号と前記フィードフォワード経路上の前記信号の間の固定相対位相および利得調整を提供するよう構成された利得および位相調整器を特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、
前記補正経路上の第２歪みを伴う前記増幅歪みと前記入れ子式フィードフォワード経路上の前記歪みの間の固定相対位相および利得調整を提供するよう構成された第２利得および位相調整器を特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムにおいて、
前記第２補正経路上の第３の歪みを伴う前記増幅第２歪みと前記第２の入れ子式フィードフォワード経路上の前記第２歪みとの間の固定相対位相および利得調整を提供するよう構成された第３位相および利得調整器を特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、増幅器に関し、特に増幅器用入れ子式フィードフォワード歪み低減システムに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】
増幅器は望ましくない歪みを信号に追加し、歪みまたは非直線成分と入力信号成分とを含む出力信号を生成することが多い。歪みには信号に追加されるか、または信号に悪影響を及ぼす何らかの望ましくない信号が含まれる。従って、増幅器によって発生する歪みを事実上除去するか、または大きく低減できる技術を考案する必要がある。
【０００３】
フィードフォワード補正は、今日の増幅器に普通に配置され、様々な入力パターンを有する増幅器の直線性を改善する。フィードフォワード補正の本質は、相互変調（ＩＭＤ）成分といった、増幅器によって生じる歪みを操作し、最終加算点で歪みが相殺されるようにすることである。入力信号パターンと、結果として生じる歪み位置が予測できないため、フィードフォワード・スキームの中には、主信号経路中で増幅過程で生じる歪みに随伴する周知の信号、すなわち、パイロット信号を注入するものがある。パイロット信号を検出し低減するフィードフォワード歪み低減回路を設計することで、歪みも低減される。
【０００４】
図１は、パイロット信号を使用して無線周波増幅器１２が発生する歪みを低減するフィードフォワード補正回路１０を開示する。搬送波信号等の信号がスプリッタ１４に印加される。スプリッタ１４は主信号経路１６とフィードフォワード経路１８に信号のアナログ表示を複製または発生する。スプリッタ１４はループ＃１と呼ばれるフィードフォワード・ループの一部であるが、これはスプリッタ１４に加えて、利得および位相回路２０、カプラ２２、無線周波増幅器１２、遅延回路２４およびカプラ２６および２８を備えている。主信号経路１６の信号は利得および位相回路２０に印加される。利得および位相回路２０の出力とパイロット信号はカプラ２２に印加される。通常、パイロット信号の振幅は信号の振幅よりはるかに小さい（例えば、３０ｄＢ小さい）ので、増幅器１２の動作に干渉しない。カプラ２２の出力は増幅器１２に印加されるが、その出力は増幅信号、増幅パイロット信号および増幅器１２によって発生した歪み信号を含んでいる。増幅器１２の出力の一部はカプラ２６から得られ、結合経路３０を通じてカプラ２８で信号（経路１８上の信号）の遅延バージョンと結合される。経路１８上の信号が、経路３０を通じてカプラ２８に現れる信号と同じ遅延となるよう、遅延回路２４によって十分に遅延されている。
【０００５】
利得および位相回路２０は制御経路３２を通じて制御信号によって制御され、信号の利得と位相を調整するので、経路３０を通じてカプラ２８に現れる信号はカプラ２８の遅延信号のほぼ逆（振幅は等しいが１８０°位相がずれている）である。利得および位相回路２０の制御経路３２に現れる制御信号は、検出回路の使用といった周知の方法で点Ａで信号から導出される。検出回路は信号の振幅、位相および周波数といった周知の電気信号特性を検出する。従って、カプラ２８に印加された信号は互いにほぼ相殺し合い、点Ａにパイロット信号と増幅器１２によって発生した歪みを残す。すなわちループ＃１はフィードフォワード・ループであり、点Ａでパイロット信号と増幅器１２によって発生した歪み信号を分離する役目を果たす。
【０００６】
点Ａに現れる信号（パイロット信号と歪み信号）は利得および位相回路３４に供給され、その出力が主補正増幅器３６に供給され、その出力がカプラ３８に供給される。増幅器１２の出力信号（信号、パイロット信号および歪み信号）の一部は遅延回路４０に供給され、その出力がカプラ３８に供給される。遅延回路４０は、カプラ３８に印加される増幅器１２の出力からの信号がカプラ３８に印加される増幅器３６の出力からの信号とほぼ同じ遅延となるように設計されている。
【０００７】
パイロット信号は主信号経路１６からどの程度歪みが相殺されたかに関する情報を得るために使用される。この情報は、パイロット信号の振幅、スペクトル成分、位相応答といったパイロット信号の周知の電気信号特性を検出することで得られる。例えば、カプラ３８での相殺後のパイロット信号の振幅によって、歪みがどの程度相殺されたかが示される。カプラ３８の後でパイロット信号の振幅が小さければ、歪みの振幅も小さい。対数検出器（または他の周知の検出回路）に接続されたミキサのような検出回路４２はパイロット信号を検出し、この情報を使用して経路４６上に制御信号を発生するので、利得および位相回路３４は点Ａでパイロット信号を修正して、カプラ３８の主経路１６のパイロット信号がカプラ３８のフィードフォワード経路１８のパイロット信号のほぼ逆（振幅は等しいが位相が１８０°ずれている）になるようにする。カプラ３８の対応するパイロット信号と歪み信号はカプラ３８で互いにほぼ相殺し合い、システムの出力に信号（または信号の増幅バージョン）を残す。従って、ループ＃２は、カプラ２６、カプラ２８、利得および位相回路３４、増幅器３６、カプラ３８および遅延回路４０を備えているが、フィードフォワード・ループであり、パイロット信号から得られた情報を使用して増幅器１２によって発生した歪みをほぼ相殺する。
【０００８】
しかし、実際のシステムでは、歪みとパイロット信号の完全な相殺はまれにしか存在しない。フィードフォワード歪み低減システムは、例えば、ＩＭＤの３０ｄＢ低減を達成するためには、厳格な動作許容範囲を要求し、通常のフィードフォワード補正システムは±１ｄＢの周波数平坦特性（動作周波数帯全体にわたる振幅の偏差）と±１度の位相直線性（動作周波数帯での直線からの位相偏差）を必要とする。この精度を得ることは困難である。パイロット信号を使用するフィードフォワード歪み低減信号では、パイロットの相殺と出力信号の振幅に対するパイロット信号の相対振幅のために、パイロット信号の振幅はフィードフォワード歪み低減システムの出力では通常比較的小さい。従って、システムの出力でパイロット信号を検出することは困難となる。歪み低減システムの出力でのパイロット信号の検出を改善するために、適当な位置でパイロット信号を発生し検出と制御を改善するスキームが開発されている。こうしたスキームは、通常、システムに余分な費用がかかる。
【０００９】
パイロット信号を除去し、ひいてはパイロット発生と、カプラ２２およびパイロット検出回路４２といった検出および制御回路の必要を除去するパイロットレス・フィードフォワード歪み低減スキームが開発された。しかし、パイロットレス・フィードフォワード低減システムは、動作条件の変化を補償するためにフィードフォワード歪み低減システムの出力で検出される周知のパイロット信号を有しない。パイロット信号を検出してカプラ３８での相殺を改善する代わりに、パイロットレス・フィードフォワード・システムはカプラ５６および５８からの入力に応答する利得および位相制御回路５４を使用して利得および位相回路３４への利得および位相制御信号を発生する。それに応答して、利得および位相回路３４は可変位相および／または利得調整を提供し、フィードフォワード経路１８上の歪みについて適当な利得および／または位相を維持し、結合器３８で主信号経路１６の歪みの低減を改善する。利得および位相制御回路は費用と複雑さを追加し、歪みの十分な低減を達成することは困難である。例えば、補正増幅器３６は主信号経路１６に注入される第２歪みを伴う増幅された歪みを発生する。
十分な歪み低減を提供しつつ他の歪み低減システムに関連する問題を減少させる歪み低減システムの必要が存在している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入れ子式フィードフォワード歪み低減システムを含むが、これは主信号経路上で主増幅器からの歪みを低減する際に、補正増幅器用の入れ子式フィードフォワード装置を使用し、補正増幅器から発生する歪みを低減する。補正増幅器からの歪みを低減し徐々に高品質の補正増幅器を使用する際、入れ子式フィードフォワード装置は主増幅器からの歪みの改善された、より安定な表示を発生し、それによって低減された歪みを伴う増幅信号を発生する際可変利得および／または位相制御の必要を軽減する。
【００１１】
例えば、フィードフォワード歪み低減システムは主信号経路上で増幅すべき信号を受信し、主信号経路とフィードフォワード経路上に信号のアナログ表示を発生する。主信号経路上の信号は主増幅器に印加されるが、その出力は増幅信号と、主増幅器によって発生した歪み信号を含んでいる。主増幅器の出力の一部は結合経路に向けられ、フィードフォワード経路上の信号の遅延バージョンと結合されて主増幅器からフィードフォワード経路上に発生した歪みを分離する。フィードフォワード経路上の歪みは入れ子式フィードフォワード装置に供給される。入れ子式フィードフォワード装置は歪みを主補正増幅器に提供し、そこで主増幅器からの歪みが増幅され第２歪みが発生する。入れ子式フィードフォワード装置はより小さく高品質の第２補正増幅器を使用して補正増幅器からの第２歪みを低減し、主増幅器からの歪みの改善されより安定した表示を発生する。主増幅器からの歪みの改善されより安定した表示を使用して主信号経路上の歪みを低減することで、入れ子式フィードフォワード歪み低減システムは改善された歪み低減を提供し、位相および／または利得制御の必要を軽減する。連続して入れ子式フィードフォワード装置を使用することで、主増幅器からの歪みのますます安定でより正確な表示が提供される。
【００１２】
例示としての入れ子式フィードフォワード装置では、フィードフォワード経路上の歪みは主補正経路と入れ子式フィードフォワード経路に分割される。主補正経路上の歪み信号は主補正増幅器に供給され、そこで主補正増幅器から発生する第２歪みを伴う増幅歪み信号を発生する。主補正増幅器の出力の一部は結合経路に向けられて第２フィードフォワード経路上の歪みの遅延バージョンと結合され、主補正増幅器から発生する第２歪みを第２フィードフォワード経路に分離する。第２フィードフォワード経路上の第２歪みは第２補正増幅器を通じてフィードフォワードされ、主補正経路上の主補正増幅器からの第２歪みを低減する。低減された第２歪みを伴う増幅歪み信号が使用され、主信号経路上の主増幅器からの歪みの改善された低減を提供する。第２補正増幅器の品質が、入れ子式フィードフォワード歪み低減システムによるフィードフォワード歪み低減システムの歪み低減の量を支配する。
【００１３】
主補正増幅器よりも高品質の第２補正増幅器によるこの入れ子式フィードフォワード装置を使用することで、第２補正経路と入れ子式フィードフォワード経路上の歪み間および／または主信号経路とフィードフォワード経路上の信号間で相対可変利得および／または位相制御を使用する必要を減少させる。固定フィードフォワード歪み低減システムの動作が入れ子式高品質補正増幅器の動作によって支配されるため、固定利得および／または位相制御を使用することができる。補正増幅器はより小さな電力レベルを扱うため、補正増幅器が入力信号のより直線的な表示を発生し、より温度に対して安定であるという点で高品質である。すなわち、入れ子式フィードフォワード装置は主増幅器からの歪みの安定でより歪みの少ない表示を発生し、歪みのより歪みの少ない表示を使用して主信号経路上の歪みを低減することができる。連続する入れ子式フィードフォワード装置を使用してさらに入れ子式フィードフォワード歪み低減システムの性能を改善し、および／または、さらに可変利得および／または位相制御を使用する必要を低減する。第２補正増幅器用の第２入れ子式フィードフォワード装置を第１入れ子式フィードフォワード装置の中に入れ子式に収容することができる。第２入れ子式フィードフォワード装置は第３補正増幅器を使用するが、これは第２補正増幅器よりさらに小さく高品質であり、第２補正増幅器からの第２歪みを低減する。すなわち、第３補正増幅器は歪み低減システムの歪み低減性能を支配する。第３補正増幅器はさらに小さいので、システムの全体的な効率は影響されない。第３補正増幅器はより高品質で安定なので、フォワード歪み低減システムを固定式にすることができ、可変利得および／または位相制御は必要ない。
本発明の他の態様および利点は、以下の詳細な説明を読み図面を参照する際により明らかになるだろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の原理による入れ子式フィードフォワード歪み低減システムの例示としての実施形態が以下説明される。図２は、入れ子式フィードフォワード歪み低減システム６０の一般ブロック図を示すが、これは固定式であり、可変位相および／または利得制御を必要とせず無線周波増幅器６２の出力から歪みを低減する。フィードフォワード歪み低減システム６０は多段パイロットレス・フィードフォワード低減システムの第１段として示されるが、この多段パイロットレス・フィードフォワード低減システムには、この開示の利益と共に当業技術分野に普通に熟練した者には理解されるように、点線内の第２フィードフォワード低減段６６が含まれる。入れ子式フィードフォワード歪み低減システムは固定式として説明されるが、実施形態によっては、相殺を改善する信号の利得および位相の変化が、第２段６６、システム６０と段６６の間、またはシステム６０で行われることもある。
【００１５】
フィードフォワード歪み低減システム６０はスプリッタ６８から増幅すべき信号Ｓを受信し、主信号経路７２とフィードフォワード経路７４上に信号Ｓのアナログ表示を発生する。主信号経路７２上の信号Ｓは利得および位相回路７５に印加される。利得および位相回路７５の出力は増幅器６２に印加されるが、その出力は増幅器６２によって発生した歪みＤを伴う増幅信号Ｓを含む。増幅器６２の出力ＳとＤの一部はカプラ７８によって結合経路７６に向けられ、カプラ８０で経路７４上の信号Ｓの遅延バージョンと結合され、増幅器６２から発生した歪みＤを分離する。
【００１６】
この実施形態では、利得および位相回路７５は一定の量だけ、主経路７２上の信号の振幅と位相を調整する。他の実施形態では位相および利得制御装置８２によって位相および利得回路を制御することもある。利得および位相回路７５の制御経路８４上に現れる制御信号は、結合経路７６上の増幅信号ＳおよびＤの一部と経路７４上の信号Ｓの遅延バージョンとから、および／またはカプラ８０の出力から導出される。位相および利得回路７５は、カプラ８０の増幅信号ＳおよびＤが経路７４上の遅延信号Ｓのほぼ逆（振幅は等しいが位相が１８０°ずれている）になるように、増幅器６２の前の主信号経路７２上の信号Ｓの振幅と位相を調整する。すなわち、結合信号は相殺により歪みＤを分離する。結合信号Ｓの相殺が改善されると、フィードフォワード歪み低減はカプラ８０の出力で第２経路７４上の歪みＤの分離を改善する。フィードフォワード歪みシステム６０は入れ子式フィードフォワード装置８２を通じて経路７４上の分離された歪みＤをフィードフォワードし、経路７２上の歪みＤを入れ子式フィードフォワード装置８２（これは歪みＤの表示に最小の歪みを追加する）からの歪みＤの表示と結合することで主信号経路７２上の歪みＤを低減する。
【００１７】
この実施形態では、カプラ８０の出力は主補正増幅器８６用の入れ子式フィードフォワード装置８２に印加される。フィードフォワード経路７４上の歪みＤはスプリッタ８８によって補正経路９０と第２フィードフォワード経路９２に分割される。補正経路９０では、歪みＤは利得および位相調整器９４に印加され、そこで信号Ｄの振幅と位相が調整される。移動および利得調整器９４はこの実施形態では固定式であるが、これは入れ子式フィードフォワード装置８２が補正経路９０上の信号Ｄの安定で直線的な動作に帰結する第２補正装置９５を使用しているからである。他の実施形態では、上記で位相および利得回路７５について説明されたように、位相および利得回路９４の利得と位相を調整する制御信号が提供されることもある。
【００１８】
利得および位相調整器９４の出力は主補正増幅器８６に印加されるが、その出力は増幅信号Ｄと、主補正増幅器８６によって発生した歪み信号ｄ１を含んでいる。補正増幅器８６の出力Ｄおよびｄ１の一部はカプラ９８によって入れ子式結合経路９６に配置され、カプラ１００で第２フィードフォワード経路９２上の信号Ｄの遅延バージョンと結合され、主補正増幅器８６から発生した歪みｄ１を分離する。
【００１９】
フィードフォワード装置８２は、第２フィードフォワード経路９２上の分離された歪みｄ１を第２補正増幅器装置９５を通じてカプラ１０４にフィードフォワードする。第２補正増幅器装置９５は単なる第２補正増幅器でもよい。また、装置９５は第２入れ子式フィードフォワード装置であり、第２補正増幅器と第２補正増幅器から発生する歪みを低減する第３補正増幅器を含むこともある。入れ子式フィードフォワード装置を使用することで、フィードフォワード歪み低減システム６０の性能を支配する入れ子式補正増幅器としてより小さく安定でおよび／またはより直線的な増幅器を使用することができる。すなわち、固定式相対位相および／または利得調整が結合信号間でなされるが、それはシステム６０の動作がより安定で高品質な入れ子式補正増幅器によっているからである。主増幅器および／または主補正増幅器が温度、信号強度または信号周波数といった動作条件の変化によって多くの歪みを発生する場合、入れ子式フィードフォワード装置は、歪みの正確な表示を発生し続けることにより歪みの連続低減を可能にする。
カプラ１０４では、第２フィードフォワード経路上の第２歪みｄ１が補正経路９０上のｄ１を伴う歪みＤの遅延バージョンと結合し、補正経路９０上の歪みｄ１を低減する。装置８２は、カプラ１０４に印加された信号ｄ１の対応する部分が弱め合うように結合し、カプラ１０４の出力に低減された歪みｄ１’を伴う増幅された歪みＤが発生するように設計される。低減された歪みｄ１’を伴う歪みＤはカプラ１０６にフィードフォワードされ、そこでｄ１’を伴う歪みＤは歪みＤを伴う信号Ｓの遅延バージョンと結合されて、主信号経路７２上の主増幅器６２からの歪みを低減する。補正増幅器８６からの歪みｄ１’は低減されているので、主信号経路７２からの歪みＤの低減が改善される。
【００２０】
ある実施形態では、入れ子式フィードフォワード歪み低減システム６０が多数のフィードフォワード低減段を有する歪み低減システムで使用され、前の段の出力からの歪みを累積的に低減する。例えば、入れ子式フィードフォワード歪み低減システム６０は低減された歪みＤ’とｄ１’を伴う信号Ｓを発生する第１段の役目を果たす。第２フィードフォワード低減段６６は入力信号として、結合経路１１０を通じて入れ子式フィードフォワード低減段６４から低減された歪みＤ’とｄ１’を受信する。カプラ１１２は低減された歪みＤ’とｄ１’を伴う信号Ｓの一部を主信号経路７２から結合経路１１０に結合する。カプラ１１４は結合経路１１０から歪みＤ’とｄ１’を伴う信号Ｓを受信し、結合経路１１０からの信号Ｓと歪みＤ’とｄ１’をスプリッタ１１８から得られた経路１１６上の遅延信号Ｓと結合する。この実施形態では、スプリッタ１１８は、入れ子式フィードフォワード・システム６０のスプリッタ６８と経路１１６の前に信号Ｓを受信し、信号Ｓのバージョンを位相および利得調整器１２０に提供する。経路１１６上の信号Ｓは遅延１２２によって遅延される。経路１１６上の信号Ｓは、その信号Ｓが経路１１０を通じてカプラ１１４に現れる信号Ｓと同じ遅延となるように、遅延回路１２２によって十分に遅延される。カプラ１１４は第２結合経路１０２からの信号Ｓと経路１１６からの信号Ｓを弱め合うように結合し、入れ子式フィードフォワード・システム６０からの残りの歪みＤ’とｄ１’を分離し、経路１１６上を第２フィードフォワード段６６に導く。
【００２１】
この実施形態では、利得および位相調整器１２０は固定式であるが、実施形態によっては、位相および利得制御装置を使用して、カプラ１１４の増幅信号Ｓ、Ｄ’およびｄ１’が、経路１１６上の遅延信号Ｓのほぼ逆（振幅は等しいが１８０°位相がずれている）になるように、増幅器６２の前に利得および位相回路１２０によって信号Ｓに提供される利得と位相を調整することもある。実施形態の中には、利得および位相制御回路が、結合経路１１０上の増幅信号Ｓ、Ｄ’およびｄ１’と経路１１６上の信号Ｓの遅延バージョンから導出された制御信号を利得および位相回路１２０に提供するものがある。望ましい振幅と位相の関係（例えば、結合信号が同じ振幅を有し、１８０度位相がずれている）が結合信号間で維持されるので、結合信号Ｓは十分に相殺され、カプラ１１４で歪みＤ’とｄ１’を分離する。他の実施形態では、利得および位相制御回路は対数検出器とナリング回路（ｎｕｌｌｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ）である。こうした実施形態では、カプラは、信号の振幅を示す信号を発生する対数検出器へのカプラ１１４への出力の後信号のサンプルを発生する。ナリング回路は対数検出器からの信号を低減し、カプラ１１４の後で制御信号を位相および利得調整器１２０に提供することで信号の相殺を改善し歪みＤ’とｄ１’を分離しようとする。
【００２２】
この実施形態では、第２フィードフォワード装置６６と任意の追加フィードフォワード段（図示せず）は上記で説明されたように入れ子式フィードフォワード・システム６０用に動作するよう構成されるか、または単なる増幅器である。すなわち、第２フィードフォワード段６６は低減された歪みＤ’とｄ１’のバージョンを発生する。歪みＤ’とｄ１’は（第２フィードフォワード段６６の増幅器（図示せず）によって導入される小さな歪み信号と共に）フィードフォワードされ、カプラ１２６で増幅信号Ｓからさらに歪みＤ’とｄ１’を低減する。カプラ１２６は、第２フィードフォワード段６６からの歪み信号Ｄ’およびｄ１’を、主信号経路７２上の歪みＤ’とｄ１’を伴う信号Ｓの遅延バージョンと結合し、入れ子式フィードフォワード・システム６０から発生する歪みＤ’とｄ１’をさらに低減する。歪みＤとｄ１’を伴う信号Ｓは、カプラ１２６に印加されるカプラ１１２の出力からの信号がほぼ同じ遅延となるように設計されている遅延回路１２８に供給される。
【００２３】
図３は、連続する入れ子式フィードフォワード装置１４２および１４４を使用する入れ子式フィードフォワード歪み低減システム１４０の詳細な実現例を示す。主増幅器１４６によって増幅される信号Ｓは入れ子式フィードフォワードシステム１４０によって受信され、スプリッタ１４８は信号Ｓのアナログ表示を複製または発生して主増幅器１４６に至る主信号経路１５０と入れ子式フィードフォワード装置１４２および１４４に至るフィードフォワード経路１５２に向ける。この実施形態の主経路１５０上では、信号は利得および位相調整器１５６に印加され、そこで主経路７２上の信号Ｓの位相および利得が調整される。この実施形態では、入れ子式フィードフォワード・システムは位相および利得回路を制御して可変利得および位相を提供する必要はない。その代わり、利得および位相回路１５６は主経路１５０上の信号Ｓに固定利得および位相調整を提供する。
【００２４】
利得および位相調整器１５６の出力は増幅器１４６に印加されるが、増幅器１４６の出力は増幅信号Ｓと、増幅器１４６によって発生する第３次ＩＭＤのような歪み信号Ｄを含んでいる。増幅器１４６の出力の一部はカプラ１５８から得られ結合経路１６０に向けられる。結合経路１６０上のＤを伴う信号Ｓは、カプラ１６２でフィードフォワード経路１５２上の信号Ｓの遅延バージョンと結合される。経路１５２上の信号Ｓは、その信号Ｓが経路１６０を通じてカプラ１６２に現れる信号Ｓと同じ遅延となるように、遅延回路１６４によって十分に遅延される。利得および位相回路１５６は、経路１６０を通じてカプラ１６２に現れる信号Ｓがカプラ１６２の遅延信号Ｓのほぼ逆（振幅は等しいが位相が１８０°ずれている）になるように、主経路１５０上の信号Ｓの振幅および／または位相を調整する固定利得および位相調整を提供する。一般に、結合信号間に１７９〜１８１度の位相差と±１ｄＢの振幅差がある場合３０ｄＢの相殺を達成することができ、１７５〜１８５度の位相差と２ｄＢの振幅差の場合ほぼ２０ｄＢの相殺を達成することができる。
【００２５】
この実施形態では、残りの信号Ｓが（歪みＤと共に）カプラ１６２の出力に現れ、残りの信号Ｓ（漏れ信号Ｓ）と経路１７０からの信号Ｓの改善された結合がカプラ１６６でなされる。例えば、一部の漏れ信号Ｓがカプラ１６２の後経路１５２上に残ることがある。すなわち、カプラ１６８は経路１５２からの信号Ｓの一部をカプラ１６２の前に結合経路１７０に結合する。位相および利得回路１７２はカプラ１６２の出力からの歪みＤを伴う残りの信号Ｓの位相と振幅を調整し、位相および利得回路１７４は結合経路１７０上の信号Ｓの位相と振幅を調整する。位相および利得回路１７２および１７４はそれぞれ、カプラ１６２からの信号Ｓと、結合経路１７０上の信号Ｓの位相および振幅を調整し、カプラ１６２の出力からの残りの信号Ｓの低減を改善する。位相および利得回路１７２から出力された残りの信号Ｓは結合経路１７０上の信号Ｓと弱め合うように結合される。カプラ１６６での結合は、残りの信号Ｓが結合経路１６０からの信号Ｓではなく経路１５２からの信号Ｓであるようになされる。すなわち、カプラ１６６は経路１５２上の顕著な信号として歪みＤを提供し、残りの信号Ｓは歪み信号Ｄと共にフィードフォワードされ、主信号経路１５０上の増幅信号Ｓと強め合うように結合される。
【００２６】
カプラ１６６の出力は入れ子式フィードフォワード装置１４２に印加される。入れ子式フィードフォワード装置１４２には、歪みＤを受信し、補正経路１８０と入れ子式フィードフォワード経路１８２上に歪みＤのアナログ表示を発生するスプリッタ１７８が含まれる。補正経路１８０上の歪みＤの位相と振幅は位相および利得回路１８４によって調整される。この実施形態では、位相および利得回路１８４は補正経路１８０上の歪みＤに固定利得および位相調整を提供する。利得および位相調整器１８４の出力は補正増幅器１８８に印加されるが、補正増幅器１８８の出力は増幅信号Ｄと補正増幅器１８８によって発生した歪み信号ｄ１を含んでいる。
【００２７】
補正増幅器１８８の出力の一部はカプラ１９０から得られ、入れ子式結合経路１９２に向けられる。結合経路１９２上のｄ１を伴う信号Ｄはカプラ１９４で入れ子式フィードフォワード経路１８２上の信号Ｄの遅延バージョンと結合される。経路１８２上の信号Ｄは、その信号Ｄが経路１９２を通じてカプラ１９４に現れる信号Ｄと同じ遅延となるように、遅延回路１９６によって十分に遅延されている。利得および位相回路１８４は、補正経路１８０上の信号Ｄの振幅および／または位相を調整する固定利得および位相調整を提供するので、経路１９２を通じてカプラ１９４に現れる信号Ｄは、カプラ１９４で経路１８２上の遅延信号Ｄのほぼ逆（振幅は等しいが１８０°位相がずれている）である。すなわち、補正増幅器１８８からの歪みｄ１はカプラ１９４の出力で分離される。一般に、結合信号間の位相差が１７９〜１８１度で振幅差が±１ｄＢの場合３０ｄＢの相殺を達成することができ、１７５〜１８５度の位相差と２ｄＢの振幅差の場合ほぼ２０ｄＢの相殺を提供することができる。
【００２８】
この実施形態では、残りの信号Ｄは（歪みｄ１と共に）カプラ１９４の出力に現れ、残りの信号Ｄ（漏れ信号Ｄ）と入れ子式フィードフォワード経路１８２からの信号Ｄの改善された結合は、位相および利得回路２０６および２０８、カプラ２０２および経路２０４を使用してカプラ１９８で形成される。カプラ１６６について上記で説明されたように、カプラ１９８での結合は、残りの信号Ｄが結合経路１９２からの歪みＤではなく経路１８２からの信号Ｄに由来するものであるようになされる。すなわち、カプラ１９８は経路１８２上の顕著な信号として歪みｄ１を提供し、残りの信号Ｄは歪み信号Ｄと共にフィードフォワードされ、主補正経路１８０上の増幅信号Ｄと強め合うように結合される。
【００２９】
カプラ１９８の出力は第２入れ子式フィードフォワード装置１４４に印加される。第２入れ子式フィードフォワード装置４４には、歪みｄ１を受信し、第２補正経路２１２と第２入れ子式フィードフォワード経路２１４上の歪みｄ１のアナログ表示を発生するスプリッタ２１０が含まれる。第２補正経路２１２上の歪みｄ１の位相および振幅は位相および利得回路２１６によって調整される。この実施形態では、位相および利得回路２１６は、第２補正経路２１２上の歪みｄ１に固定利得および位相調整を提供する。利得および位相調整器２１６の出力は第２補正増幅器２１８に提供されるが、第２補正増幅器２１８の出力は増幅信号ｄ１と、第２補正増幅器２１８によって発生する歪み信号ｄ２を含んでいる。
【００３０】
第２補正増幅器２１８の出力の一部はカプラ２２０から得られ、第２入れ子式結合経路２２２上に向けられる。第２入れ子式結合経路２２２上の歪みｄ１およびｄ２はカプラ２２４で第２入れ子式フィードフォワード経路２１４上の信号ｄ１の遅延バージョンと結合され、それによりカプラ２２４の出力に第２補正増幅器２１８からの歪みｄ２を残す。経路２１４上の信号ｄ１は、その信号ｄ１が経路２２２を通じてカプラ２２４に現れるｄ２を伴う信号ｄ１と同じ遅延となるように、遅延回路２２６によって十分に遅延されている。利得および位相回路２１６は、第２補正経路２１２上の信号ｄ１の振幅および／または位相を調整する固定利得および位相調整を提供し、経路２２２を通じてカプラ２２４に現れる信号ｄ１はカプラ２２４での遅延信号ｄ１のほぼ逆（振幅は等しいが１８０°位相がずれている）となる。
【００３１】
この実施形態では、残りの信号ｄ１は（歪みｄ２と共に）カプラ２２４の出力に現れ、残りの信号ｄ１（漏れ信号ｄ１）と経路２１４からの信号ｄ１の改善された結合が、位相および利得回路２３６および２３８、カプラ２３２および経路２３４を使用してカプラ２３０でなされる。カプラ１６６での結合について上記で説明されたように、カプラ２３０での結合は、残りの信号ｄ１が経路２２２からの信号ｄ１でなく経路２１４からの信号ｄ１に由来するものであるようになされる。すなわち、カプラ２３０は経路２１４上の顕著な信号として歪みｄ２を提供し、残りの信号ｄ１は歪みｄ２と共にフィードフォワードされ、第２補正経路２１２上の第２補正増幅器２１８からのｄ２を伴うｄ１と強め合うように結合される。
【００３２】
カプラ２３０の出力は補正増幅器装置２４０に印加されるが、これは第３補正増幅器２４０として示され、実施形態によっては第３入れ子式フィードフォワード装置であることもある。第３補正増幅器２４０は歪みｄ２を増幅し、歪みｄ２をカプラ２４２に提供する。カプラ２４２は、第３補正増幅器２４０からの増幅された歪みｄ２を第２補正経路２１２上の第２補正増幅器２１８からのｄ２を伴う歪みｄ１の遅延バージョンと結合し、第２補正経路２１２上の第２補正増幅器２１８から発生した歪みｄ２を低減する。カプラ２２０からのｄ２を伴う歪みｄ１は、カプラ２２０の出力からのｄ２を伴う信号ｄ１がカプラ２４２に入る信号ｄ２とほぼ同じ遅延となるように設計されている遅延回路２４４に供給される。遅延差がピコ秒台である場合、信号の適切な結合を提供することができる。カプラ２４２はカプラ２２０からのｄ２を伴う歪みｄ１を歪みｄ２と弱め合うように結合し、低減された歪みｄ２’を伴う信号ｄ１を発生する。
【００３３】
低減された歪みｄ２’を伴う信号ｄ１はカプラ２４２からカプラ２４８に出力される。カプラ２４８はカプラ２４２からのｄ２’を伴う歪みｄ１をカプラ１９０からのｄ１を伴う歪みＤの遅延バージョンと結合し、補正経路１８０上の補正増幅器１８８から発生した歪みｄ１を低減する。カプラ１９０からのｄ１を伴う歪みＤは、カプラ１９０の出力からのｄ１を伴う信号Ｄがカプラ２４８に入るｄ２’を伴う信号ｄ１とほぼ同じ遅延となるように設計されている遅延回路２５２に供給される。カプラ２４８はカプラ２４２からのｄ２’を伴う歪みｄ１をｄ１を伴う歪みＤと弱め合うように結合し、低減された歪みｄ１’およびｄ２’を伴う信号Ｄを発生する。
【００３４】
主信号経路１５０上のカプラ１５８の出力では、主増幅器１４６からの信号（歪みＤを伴う増幅信号Ｓ）が遅延回路２５８に供給され、その出力がカプラ２６０に供給される。遅延回路２５８は、カプラ２６０に印加される増幅器１４６の出力からのＤを伴う信号Ｓがカプラ２６０に印加されるｄ１’とｄ２’を伴う信号Ｄとほぼ同じ遅延となるように設計されている。カプラ２６０は、カプラ２４８からのｄ１’とｄ２’を伴う歪みＤと主増幅器１４６からのＤを伴う信号Ｓを弱め合うように結合し、低減された歪みＤ’、ｄ１’およびｄ２’を伴う信号Ｓを発生する。
【００３５】
すなわち、入れ子式フィードフォワード・システムは望ましい信号Ｓを発生する際に改善された歪み低減を提供するが、これは主増幅器からの歪みＤが低減される前に補正増幅器１８８および２１８からの歪みｄ１およびｄ２が低減されるからである。すなわち、カプラ２４８の出力からの歪みＤ、ｄ１’およびｄ２’は、歪みの追加が最小な主増幅器１４６からの歪みＤを表す。歪みｄ１およびｄ２は徐々に小さくなるが、これは各入れ子式フィードフォワード装置に対して、補正増幅器を徐々に小さく高品質にすることができ、発生する歪みが小さくなるからである。例えば、主増幅器１４６は１００ワットＡＢ級増幅器であるが、これは常に直線動作領域では動作しないので、歪みに帰結する。補正増幅器１８８は定格１０ワットのＡＢ級増幅器であり、第２補正増幅器２１８は定格１ワットのＡＢ級増幅器である。第３補正増幅器２４０は定格０．１ワットのＡ級温度安定増幅器であるが、これは常に直線領域で動作するのでほとんど歪みを発生しない。この連続入れ子式フィードフォワード装置によって、第３補正増幅器２４０の動作特性が入れ子式フィードフォワード歪み低減システムの動作を支配する。第３補正増幅器２４０は比較的歪みを発生しないので、第２補正増幅器２１８からの少量の歪みｄ２に由来する歪みも低減され、それによって補正増幅器１８８からの歪みｄ１の低減を改善し、入れ子式フィードフォワード装置１４２の出力に歪みＤの改善された表示を残す。主信号経路１５０上の歪みＤをカプラ２６０の歪みＤの改善された表示と結合することが改善された歪み低減に帰結する。
【００３６】
さらに、安定で高品質な第３補正増幅器２４０が入れ子式フィードフォワード歪み低減システム全体の動作特性を支配するため、システムを固定式にすることができる。すなわち、パイロット信号と、対応するパイロット検出回路およびパイロット制御は必要ない。さらに、位相および利得回路の位相および利得調整を制御してフィードフォワード経路上の歪み信号の分離を改善し、また主または補正経路からの歪みを低減する必要はない。その代わり、テストポイント（ＴＰ）２６２が使用され、入れ子式フィードフォワード・システム１４０の様々な点を監視し、利得および位相回路を初期設定する。一度確立されると、利得および位相回路によって提供される利得および位相調整は固定される。変化する動作条件下でも、やはり安定な第３補正増幅器がシステム１４０の動作特性を支配するので、システム１４０を固定式にすることができる。例えば、温度変化によって補正増幅器１８８および２１８が発生する歪みｄ１およびｄ２が多くなる場合でも、第３補正増幅器２４０は依然として直線的であり、歪みｄ２を低減させるので、歪みｄ１はやはり低減され、歪みＤも低減される。
【００３７】
上記で説明された実施形態に加えて、説明されたシステムの構成要素を省略および／または追加し、および／またはその変形または一部を使用する、本発明の原理による入れ子式フィードフォワード歪み低減システムの代替構成が可能である。例えば、図３は結合経路１７０、２０４および２３４を使用し、それぞれカプラ１６６、１９８および２３０で弱め合う漏れ信号を除去する改善された結合を提供する。用途によっては、こうした結合経路、追加結合経路および／または結合経路装置は使用されない。さらに、本システムはカプラを使用するものとして説明されたが、３ｄＢスプリッタ、方向性カプラ、ハイブリッド・カプラおよび他の結合、信号分割またはサンプリング装置といった、１つの入力から２つまたはそれ以上の信号を発生することのできる他の装置を使用することもできる。加算器のような、２つまたはそれ以上の入力から１つの出力を発生する他の結合装置が使用されることもある。
【００３８】
入れ子式フィードフォワード歪み低減システムは固定式利得および位相調整器と共に説明されたが、実施形態によっては、利得および／または位相調整器は固定式および／または可変式であり、フィードフォワード装置におけるそれらの位置が変化する。例えば、利得および位相回路１５６、１８４または２１６の位置はそれぞれ経路１５２、１８２または２１４に配置替えされることがある。すなわち、対応する遅延１６４、１９６または２２６が変更され、および／または遅延１６４、１９６または２２６の遅延がそれぞれ補償され、遅延１６４、１９６または２２６の位置がそれぞれ経路１５０、１８０または２１２に配置替えされる。遅延は、受動フィルタ、伝送線路（同軸、マイクロストリップまたはストリップ線路）といった受動素子または、増幅器、能動フィルタ、デジタル遅延またはファイバといった能動素子を使用して実現されるが、能動素子は歪みを導入する。
【００３９】
さらに、フィードフォワード・システムは様々な構成の個別構成部品を使用するものとして説明されたが、フィードフォワード・システムとその一部は、この開示の利益と共に、当業技術分野に普通に熟練した者によって理解されるような、特定用途向け集積回路、ソフトウェア駆動型処理回路、ファームウェアまたは他の装置の個別構成部品において実現することができる。さらに、議論の目的で、入れ子式フィードフォワード歪み低減システムは、信号Ｓ、増幅信号Ｓ、歪みＤ、ｄ１およびｄ２、対応する増幅歪みＤ、ｄ１およびｄ２、および低減された歪みＤ’、ｄ１’およびｄ２’に関連して説明された。異なった表記法、参照番号および特性の様々な信号が使用できることを理解されたい。上記の指定は説明を単純化するために選択されたものである。以上説明されたことは本発明の原理の適用の例示に過ぎない。当業技術分野に熟練した者には、本明細書で例示され説明された適用の例を厳密に遵守することなく、かつ本発明の精神および範囲から逸脱することなく、これらおよび他の様々な修正、配置および方法が本発明になされることを容易に理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線周波増幅器用に使用される従来技術のフィードフォワード歪み低減スキームのブロック図である。
【図２】本発明の原理による入れ子式フィードフォワード装置を使用するフィードフォワード歪み低減システムの一般ブロック図である。
【図３】本発明の原理による入れ子式フィードフォワード装置を使用するフィードフォワード歪み低減システムの特定の実施形態を示す図である。
【図１】
0003936108.tif 000002
【図２】
0003936108.tif 000003
【図３】
0003936108.tif 000004