(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号キャンセルループおよび歪みキャンセルループを有する第１および第２のフィードフォワード増幅回路と、
信号キャンセルループ調整用の第１のパイロット信号を供給する第１のパイロット信号発生器と、
入力信号および第１のパイロット信号が入力され、入力信号および第１のパイロット信号をそれぞれ９０度の位相差をもって２つに分配し、一方の入力信号および一方の第１のパイロット信号を混合するとともに、上記一方の入力信号よりも位相の遅れた他方の入力信号、および、上記一方の第１のパイロット信号よりも位相の進んだ他方の第１のパイロット信号を混合して、第１および第２のフィードフォワード増幅回路への各入力信号を生成する第１の方向性結合器と、
第１および第２のフィードフォワード増幅回路の各出力信号を９０度の位相差をもって混合し、第１のパイロット信号成分を逆相で合成するとともに、入力信号成分を同相で合成して出力する第２の方向性結合器と、
第２の方向性結合器の出力信号に含まれる第１のパイロット信号成分を検出する信号検出回路と、
この検出信号に基づいて、第２の方向性結合器で混合される信号を調整し、第２の方向性結合器の出力信号に含まれている第１のパイロット信号成分を打ち消すために、第１のフィードフォワード増幅回路または第２のフィードフォワード増幅回路のいずれか一方に接続された第１のベクトル調整器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】
上記信号検出回路が、第１のパイロット信号を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項３】
上記信号検出回路が、ローカル信号を発生する信号発生器と、第１のパイロット信号成分が逆相で合成された第２の方向性結合器の出力信号にローカル信号を混合し、第１のパイロット信号成分の周波数変換を行うミキサーと、周波数変換された第１のパイロット信号成分を通過させるローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項４】
第１および第２の方向性結合器間に形成される第１または第２のフィードフォワード増幅回路からなる２つの信号経路のうち、一方の信号経路に第１のベクトル調整器を設け、他方の信号経路に第１の遅延回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項５】
信号キャンセルループおよび歪みキャンセルループを有する第１および第２のフィードフォワード増幅回路と、
信号キャンセルループ調整用の第１のパイロット信号を供給する第１のパイロット信号発生器と、
入力信号および第１のパイロット信号が入力され、入力信号および第１のパイロット信号をそれぞれ９０度の位相差をもって２つに分配し、一方の入力信号および一方の第１のパイロット信号を混合するとともに、上記一方の入力信号よりも位相の遅れた他方の入力信号、および、上記一方の第１のパイロット信号よりも位相の進んだ他方の第１のパイロット信号を混合して、第１および第２のフィードフォワード増幅回路への各入力信号を生成する第１の方向性結合器と、
第１および第２のフィードフォワード増幅回路の各出力信号を９０度の位相差をもって混合し、第１のパイロット信号成分を逆相で合成するとともに、入力信号成分を同相で合成した信号、および、第１のパイロット信号成分を同相で合成するとともに、入力信号成分を逆相で合成した信号をそれぞれ生成する第２の方向性結合器と、
第１のパイロット信号成分が同相で合成された第２の方向性結合器の出力信号に含まれる第１のパイロット信号を検出する信号検出回路と、
この検出信号に基づいて、第２の方向性結合器で混合される信号を調整し、第１のパイロット信号成分が逆相で合成された第２の方向性結合器の出力信号に含まれている第１のパイロット信号を打ち消すために、第１のフィードフォワード増幅回路または第２のフィードフォワード増幅回路のいずれか一方に接続された第１のベクトル調整器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】
上記信号検出回路が、第１のパイロット信号を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項７】
上記信号検出回路が、ローカル信号を発生する信号発生器と、第１のパイロット信号成分が同相で合成された第２の方向性結合器の出力信号にローカル信号を混合し、第１のパイロット信号成分の周波数変換を行うミキサーと、周波数変換された第１のパイロット信号成分を通過させるローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えたことを特徴とする請求項５に記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項８】
第１および第２の方向性結合器間に形成される第１または第２のフィードフォワード増幅回路からなる２つの信号経路のうち、一方の信号経路に第１のベクトル調整器を備え、他方の信号経路に第１の遅延回路を備えたことを特徴とする請求項５に記載のフィードフォワード増幅器。
【請求項９】
上記第１および第２のフィードフォワード増幅回路がそれぞれ、
主増幅器を有する信号増幅経路および第２の遅延回路を有する線形信号抽出経路からなり、主増幅器において生ずる非線形歪成分を抽出する信号キャンセルループと、
信号増幅経路の出力を遅延させる第３の遅延回路を有する信号出力経路および信号キャンセルループにより抽出された非線形歪成分を増幅する補助増幅器を有する歪増幅経路からなり、主増幅器の増幅信号における非線形歪成分を抑制する歪みキャンセルループと、
信号増幅経路に歪キャンセルループ調整用のパイロット信号を注入する第２のパイロット信号発生回路と、
信号増幅経路に設けられ、信号キャンセルループにより抽出される非線形歪成分に基づいて調整される第２のベクトル調整器と、
歪増幅経路に設けられ、歪みキャンセルループにより非線形成分が抑制された増幅信号に基づいて調整される第３のベクトル調整器とを備えたことを特徴とする請求項１または５に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、フィードフォワード増幅器に係り、更に詳しくは、移動体通信、地上波マイクロ波通信および衛星通信の固定局（基地局）などに使用されるフィードフォワード増幅器の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフィードフォワード増幅器の構成は、例えば、特開平１−１９８８０９号公報に開示されている。図１０は、この様な従来のフィードフォワード増幅器の構成を示したブロック図である。図中の１は入力端子、２は出力端子、３は信号増幅経路、４は線形信号抽出経路、５は非線形信号抽出経路、６は歪増幅経路、７は信号出力経路、８〜１３は方向性結合器である。
【０００３】
信号増幅経路３、線形信号抽出経路４、非線形信号抽出経路５および方向性結合器９〜１１により、主増幅器３ｂの非線形歪成分を抽出する信号キャンセルループが形成されている。また、非線形信号抽出経路５、歪増幅経路６、信号出力経路７および方向性結合器１０〜１２により、信号キャンセルループにより抽出された非線形歪成分に応じて、主増幅器３ｂにより発生される非線形歪成分をキャンセルする歪キャンセルループが形成されている。
【０００４】
信号増幅経路３には、信号キャンセルループを最適調整するためのベクトル調整器３ａと、入力端子１からの入力信号を増幅する主増幅器３ｂと、方向性結合器３ｃが設けられている。線形信号抽出経路４には、入力信号を遅延させる遅延回路４ａが設けられている。歪増幅経路６には、方向性結合器６ａと、歪キャンセルループを最適調整するためのベクトル調整器６ｂと、非線形歪成分を増幅する補助増幅器６ｃが設けられている。信号出力経路７には、主増幅器３ｂによって増幅された信号を遅延させる遅延回路７ａが設けられている。
【０００５】
また、図中の１４は信号キャンセルループ調整用のパイロット信号発生器、１５は歪キャンセルループ調整用のパイロット信号発生器、１６は方向性結合器６ａにより抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、１７はその電力レベルに応じてベクトル調整器３ａを制御する制御回路、１８は方向性結合器１３により抽出された歪キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、１９はその電力レベルに応じてベクトル調整器６ｂを制御する制御回路である。
【０００６】
次に、フィードフォワード増幅器の基本的な動作について説明する。フィードフォワード増幅器とは、信号増幅経路３、線形信号抽出経路４、非線形信号抽出経路５および方向性結合器９〜１１から構成される信号キャンセルループと、非線形信号抽出経路５、歪増幅経路６、信号出力経路７および方向性結合器１０〜１２から構成される歪キャンセルループとの２つのループから構成される増幅器である。信号キャンセルループにおいて、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号の中から非線形歪成分のみが抽出され、歪キャンセルループにおいて、抽出された非線形歪成分を補助増幅器６ｃにより増幅した後、主増幅器３ｂの非線形出力信号に同振幅かつ逆位相で注入することにより、全体として線形な信号を出力させるものである。
【０００７】
図１０に示したフィードフォワード増幅器では、入力信号は入力端子１に入り、方向性結合器９において、信号増幅経路３および線形信号抽出経路４に分配される。信号増幅経路３の主増幅器３ｂは、その増幅特性に応じて入力信号を増幅する。ここで、主増幅器３ｂの出力信号として、所望の線形出力信号を得ることはできず、非線形歪成分を含む非線形出力信号が生成される。
【０００８】
主増幅器３ｂで生成された非線形出力信号は、方向性結合器１０において信号出力経路７および非線形信号抽出経路５に分配される。一方、線形信号抽出経路４の遅延回路４ａは、方向性結合器９で分配された入力信号を遅延させる。この様にして得られた線形信号抽出経路４および非線形信号抽出経路５からの出力信号は、方向性結合器１１において合成され、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、入力信号と同じ周波数成分を打ち消すことにより、主増幅器３ｂから発生される非線形歪成分のみが抽出される。
【０００９】
抽出された非線形歪成分は歪増幅経路６に入力され、歪増幅経路６の補助増幅器６ｃにより増幅される。一方、信号出力経路７の遅延回路７ａは、分配された非線形出力信号を遅延させる。この様にして得られた歪増幅経路６および信号出力経路７からの出力信号は、方向性結合器１２において合成され、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、非線形歪成分が打ち消され、出力端子２では線形な増幅信号が出力される。
【００１０】
次に、フィードフォワード増幅器の調整について説明する。フィードフォワード増幅器では、入力端子１からの入力信号を増幅しながらパイロット信号を注入して、信号キャンセルループおよび歪キャンセルループの調整を行っている。以下、信号キャンセルループおよび歪キャンセルループを調整するための動作について説明する。
【００１１】
パイロット信号発生器１４により発生された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、方向性結合器８において入力信号に注入され、信号キャンセルループの作用により、方向性結合器１１において、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号と同じ周波数成分が打ち消されることになる。しかしながら、初期段階では、まだベクトル調整器３ａが調整されていないため、完全に打ち消すことができず、方向性結合器１１以降においても、僅かな入力信号およびパイロット信号と、入力信号およびパイロット信号の非線形歪成分とが残っている。
【００１２】
そこで、歪増幅経路６の方向性結合器６ａにおいて、その僅かな信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路１６によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路１７によりその検出される電力レベルが最小になるように信号増幅経路３のベクトル調整器３ａを電気的に制御する。この制御により、方向性結合器１１において完全に打ち消すことができ、信号キャンセルループにおいて、主増幅器３ｂから発生される入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の非線形歪成分のみが抽出される。
【００１３】
一方、パイロット信号発生器１５により発生された歪キャンセルループ調整用のパイロット信号は、信号増幅経路３の方向性結合器３ｃにおいて主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号に注入され、歪キャンセルループの作用により、方向性結合器１２において、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の非線形歪成分並びに歪キャンセルループ調整用のパイロット信号と同じ周波数成分が打ち消されることになる。しかしながら、初期段階では、まだベクトル調整器６ｂが調整されていないので完全に打ち消すことができない。
【００１４】
そこで、方向性結合器１３において、歪キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路１８によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路１９によりその検出される電力レベルが最小になるように歪増幅経路６のベクトル調整器６ｂを電気的に制御する。この制御により、方向性結合器１２において完全に打ち消すことができ、歪キャンセルループにおいて主増幅器３ｂから発生される入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の非線形歪成分並びに歪キャンセルループ調整用のパイロット信号が打ち消され、出力端子２では線形な信号が出力される。
【００１５】
図１０に示した構成では、歪キャンセルループ調整用のパイロット信号に関しては、方向性結合器１３において抽出された歪キャンセルループ調整用のパイロット信号が最小になるように制御されているため、出力端子２への出力信号に影響を与えない。しかしながら、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号に関しては、方向性結合器６ａにおいて抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号が最小になるように制御されるため、パイロット信号発生器１４により発生された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、主増幅器３ｂにより増幅され、信号出力経路７を通じて打ち消されることなく、出力端子２において出力信号と一緒に出力されてしまう。
【００１６】
図１１は、従来のフィードフォワード増幅器の他の構成を示したブロック図である。このフィードフォワード増幅器は、図１０のフィードフォワード増幅器における上記課題を解消するためのものであり、例えば、特開平５−３１５８４７号公報に開示されている。
【００１７】
図中の４ｂは遅延された入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を抽出するために線形信号抽出経路４に設けられた方向性結合器、２０は信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみを通過させるバンドパスフィルタ、２１は信号バイパスラインを最適調整するベクトル調整器、６ｄは信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を注入するために歪増幅経路６に設けられた方向性結合器である。
【００１８】
なお、上記信号バイパスラインは、上記方向性結合器４ｂ、６ｄ、バンドパスフィルタ２０、およびベクトル調整器２１により構成されている。２２は信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を抽出する方向性結合器、２３は抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、２４はレベル検出回路１８、２３により検出された電力レベルに応じてベクトル調整器６ｂ、２１を制御する制御回路である。その他の構成は図１０に示した構成と同一であるため、重複する説明は省略する。
【００１９】
次に動作について説明する。線形信号抽出経路４において遅延回路４ａによって遅延された入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、方向性結合器４ｂにより抽出される。抽出された信号のうち、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみがバンドパスフィルタ２０を通過し、歪増幅経路６の方向性結合器６ｄによって、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号がベクトル調整器６ｂの後段に注入される。
【００２０】
注入された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、補助増幅器６ｃにより増幅され、方向性結合器１２において、主増幅器３ｂから発生される信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を打ち消そうとするが、初期段階では、まだベクトル調整器２１が調整されていないので完全に打ち消すことができない。
【００２１】
そこで、方向性結合器２２において、その信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路２３によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、制御回路２４によりその検出される電力レベルが最小になるようにベクトル調整器２１を電気的に制御する。この制御により、方向性結合器１２における信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を完全に打ち消すことができ、出力端子２において出力信号と一緒に信号キャンセルループ調整用のパイロット信号が出力されてしまうことを防ぐことができる。
【００２２】
【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るので、図１０に示した構成では、信号キャンセルループおよび歪キャンセルループの調整のためにパイロット信号を使用することで歪補償を実現している。しかしながら、パイロット信号発生器１４により発生された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、主増幅器３ｂにより増幅され、信号出力経路７を通じて打ち消されることなく、出力端子２において出力信号と一緒に出力されてしまうなどの課題があった。
【００２３】
また、図１１に示した構成では、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を線形信号抽出経路４から抽出して歪増幅経路６に再注入する信号バイパスラインを設けることにより、出力端子２において出力信号と一緒に信号キャンセルループ調整用のパイロット信号が出力される上記課題が解消している。しかしながら、信号バイパスラインを設けることにより、回路が大型化し、特に複数のフィードフォワード増幅器を並列構成する場合には、それぞれのフィードフォワード増幅器にその信号バイパスラインを設けなくてはならず、回路の大型化が顕著にな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、回路規模の顕著な大型化を回避しつつ、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号が出力信号とともに出力されることを防止し、あるいは抑制することができるフィードフォワード増幅器を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、信号キャンセルループおよび歪みキャンセルループを有する第１および第２のフィードフォワード増幅回路と、信号キャンセルループ調整用の第１のパイロット信号を供給する第１のパイロット信号発生器と、入力信号および第１のパイロット信号が入力され、入力信号および第１のパイロット信号をそれぞれ９０度の位相差をもって２つに分配し、一方の入力信号および一方の第１のパイロット信号を混合するとともに、上記一方の入力信号よりも位相の遅れた他方の入力信号、および、上記一方の第１のパイロット信号よりも位相の進んだ他方の第１のパイロット信号を混合して、第１および第２のフィードフォワード増幅回路への各入力信号を生成する第１の方向性結合器と、第１および第２のフィードフォワード増幅回路の各出力信号を９０度の位相差をもって混合し、第１のパイロット信号成分を逆相で合成するとともに、入力信号成分を同相で合成して出力する第２の方向性結合器と、第２の方向性結合器の出力信号に含まれる第１のパイロット信号成分を検出する信号検出回路と、この検出信号に基づいて、第２の方向性結合器で混合される信号を調整し、第２の方向性結合器の出力信号に含まれている第１のパイロット信号成分を打ち消すために、第１のフィードフォワード増幅回路または第２のフィードフォワード増幅回路のいずれか一方に接続された第１のベクトル調整器とを備えて構成される。
【００２６】
第１の方向性結合器には、フィードフォワード増幅器の入力信号と、第１のパイロット信号発生器からの信号キャンセルループ調整用の第１のパイロット信号とが入力される。これらの信号は、９０度の位相差をもって互いに一方の信号が他方の信号に混合され、それぞれが第１および第２のフィードフォワード増幅回路に入力される。また、２つのフィードフォワード増幅回路の出力信号は第２の方向性結合器において９０度の位相差をもって混合される。
【００２７】
このため、入力信号およびキャンセル信号は、いずれも２つのフィードフォワード増幅回路へ９０度の位相差をもって入力される。ただし、入力信号とキャンセル信号とでは逆方向の位相差となる。そして、第２の方向性結合器では、第１のパイロット信号成分が逆相で合成され、入力信号が同相で合成される。従って、パイロット信号が出力されるのを抑制するとともに、出力信号を効率よく合成することができる。
【００２８】
請求項２に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、上記信号検出回路が、第１のパイロット信号を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えて構成される。
【００２９】
請求項３に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、上記信号検出回路が、ローカル信号を発生する信号発生器と、第１のパイロット信号成分が逆相で合成された第２の方向性結合器の出力信号にローカル信号を混合し、第１のパイロット信号成分の周波数変換を行うミキサーと、周波数変換された第１のパイロット信号成分を通過させるローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えて構成される。
【００３０】
請求項４に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、第１および第２の方向性結合器間に形成される第１または第２のフィードフォワード増幅回路からなる２つの信号経路のうち、一方の信号経路に第１のベクトル調整器を設け、他方の信号経路に第１の遅延回路を設けて構成される。この様な構成により、第２の方向性結合器において広帯域に合成することができる。
【００３１】
請求項５に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、信号キャンセルループおよび歪みキャンセルループを有する第１および第２のフィードフォワード増幅回路と、信号キャンセルループ調整用の第１のパイロット信号を供給する第１のパイロット信号発生器と、入力信号および第１のパイロット信号が入力され、入力信号および第１のパイロット信号をそれぞれ９０度の位相差をもって２つに分配し、一方の入力信号および一方の第１のパイロット信号を混合するとともに、上記一方の入力信号よりも位相の遅れた他方の入力信号、および、上記一方の第１のパイロット信号よりも位相の進んだ他方の第１のパイロット信号を混合して、第１および第２のフィードフォワード増幅回路への各入力信号を生成する第１の方向性結合器と、第１および第２のフィードフォワード増幅回路の各出力信号を９０度の位相差をもって混合し、第１のパイロット信号成分を逆相で合成するとともに、入力信号成分を同相で合成した信号、および、第１のパイロット信号成分を同相で合成するとともに、入力信号成分を逆相で合成した信号をそれぞれ生成する第２の方向性結合器と、第１のパイロット信号成分が同相で合成された第２の方向性結合器の出力信号に含まれる第１のパイロット信号を検出する信号検出回路と、この検出信号に基づいて、第２の方向性結合器で混合される信号を調整し、第１のパイロット信号成分が逆相で合成された第２の方向性結合器の出力信号に含まれている第１のパイロット信号を打ち消すために、第１のフィードフォワード増幅回路または第２のフィードフォワード増幅回路のいずれか一方に接続された第１のベクトル調整器とを備えて構成される。
【００３２】
請求項６に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、上記信号検出回路が、第１のパイロット信号を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えて構成される。
【００３３】
請求項７に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、上記信号検出回路が、ローカル信号を発生する信号発生器と、第１のパイロット信号成分が同相で合成された第２の方向性結合器の出力信号にローカル信号を混合し、第１のパイロット信号成分の周波数変換を行うミキサーと、周波数変換された第１のパイロット信号成分を通過させるローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号の電力レベルを検出するレベル検出回路とを備えて構成される。
【００３４】
請求項８に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、第１および第２の方向性結合器間に形成される第１または第２のフィードフォワード増幅回路からなる２つの信号経路のうち、一方の信号経路に第１のベクトル調整器を備え、他方の信号経路に第１の遅延回路を備えて構成される。この様な構成により、第２の方向性結合器において広帯域に合成することができる。
【００３５】
請求項９に記載の本発明によるフィードフォワード増幅器は、上記第１および第２のフィードフォワード増幅回路がそれぞれ、主増幅器を有する信号増幅経路および第２の遅延回路を有する線形信号抽出経路からなり、主増幅器において生ずる非線形歪成分を抽出する信号キャンセルループと、信号増幅経路の出力を遅延させる第３の遅延回路を有する信号出力経路および信号キャンセルループにより抽出された非線形歪成分を増幅する補助増幅器を有する歪増幅経路からなり、主増幅器の増幅信号における非線形歪成分を抑制する歪みキャンセルループと、信号増幅経路に歪キャンセルループ調整用のパイロット信号を注入する第２のパイロット信号発生回路と、信号増幅経路に設けられ、信号キャンセルループにより抽出される非線形歪成分に基づいて調整される第２のベクトル調整器と、歪増幅経路に設けられ、歪みキャンセルループにより非線形成分が抑制された増幅信号に基づいて調整される第３のベクトル調整器とを備えて構成される。
【００３８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。また、図２は、図１のフィードフォワード増幅回路３４，３５の詳細構成を示したブロック図である。まず、図２のフィードフォワード増幅回路から説明する。図２中の１は入力端子、２は出力端子、３は信号増幅経路、４は線形信号抽出経路、５は非線形信号抽出経路、６は歪増幅経路、７は信号出力経路、９〜１３は方向性結合器である。
【００３９】
信号増幅経路３、線形信号抽出経路４、非線形信号抽出経路５および方向性結合器９〜１１により、主増幅器３ｂの非線形歪成分を抽出する信号キャンセルループが形成されている。また、非線形信号抽出経路５、歪増幅経路６、信号出力経路７および方向性結合器１０〜１２により、信号キャンセルループにより抽出された非線形歪成分に応じて、主増幅器３ｂにより発生される非線形歪成分をキャンセルする歪キャンセルループが形成されている。
【００４０】
信号増幅経路３には、信号キャンセルループを最適調整するためのベクトル調整器３ａと、入力端子１からの入力信号を増幅する主増幅器３ｂと、方向性結合器３ｃが設けられている。線形信号抽出経路４には、入力信号を遅延させる遅延回路４ａが設けられている。歪増幅経路６には、方向性結合器６ａと、歪キャンセルループを最適調整するためのベクトル調整器６ｂと、非線形歪成分を増幅する補助増幅器６ｃが設けられている。信号出力経路７には、主増幅器３ｂによって増幅された信号を遅延させる遅延回路７ａが設けられている。
【００４１】
また、図２中の１５は歪キャンセルループ調整用のパイロット信号発生器、１６は方向性結合器６ａにより抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、１７はその電力レベルに応じてベクトル調整器３ａを制御する制御回路、１８は方向性結合器１３により抽出された歪キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、１７はその電力レベルに応じてベクトル調整器６ｂを制御する制御回路である。
【００４２】
このフィードフォワード増幅回路を図１０に示した従来のフィードフォワード増幅器と比較すれば、従来のフィードフォワード増幅器に設けられていた方向性結合器８および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号発生器１４を備えっていない点のみが異なっている。信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の注入については後述する。
【００４３】
次に、図１のフィードフォワード増幅器について説明する。図１中の３１は入力端子、３２は出力端子、３３は入力信号を２つに分配する分配器としての方向性結合器、３４，３５は分配器３３により分配された入力信号を増幅する図２に示されたフィードフォワード増幅回路、３６はフィードフォワード増幅回路３４，３５の出力信号を合成して出力端子３２へ出力する合成器としての方向性結合器、３７はベクトル調整器である。分配器３３、フィードフォワード増幅回路３４，３５、合成器３６およびベクトル調整器３７より信号合成ループが形成されている。
【００４４】
また、３８は信号キャンセルループ調整用パイロット信号を発生するパイロット信号発生回路、３９は終端器、４０は合成器３６により合成された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を抽出する方向性結合器、４１は方向性結合器４０により抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、４２はその電力レベルに応じてベクトル調整器３７を制御する制御回路である。信号合成ループはベクトル調整器３７により最適調整される。
【００４５】
図３は、図１の方向性結合器３３，３６についての説明図である。図中の（ａ），（ｂ）は、それぞれ入力端子６０，６１から信号を入力した場合について、出力端子６２，６３から出力される各信号の位相の関係を示した図である。この方向性結合器では、２組の入出力端子６０，６２と入出力端子６１，６３に関して、一方の入力信号が他方に９０°の位相差をもって混合される。
【００４６】
つまり、入力端子６０に入力された信号は、出力端子６２から出力されるとともに、この出力信号に比べて９０°位相が進んだ（遅れた）信号が出力端子６３から出力される。全く同様にして、入力端子６１に入力された信号は、出力端子６３から出力されるとともに、この出力信号に比べて９０°位相が進んだ（遅れた）信号が出力端子６２から出力される。従って、出力端子６２からは、入力端子６０の入力信号と、位相が９０°進んだ（遅れた）入力端子６１の入力信号が出力される。また、出力端子６３からは、入力端子６１の入力信号と、位相が９０°進んだ（遅れた）入力端子６０の入力信号が出力される。
【００４７】
次に、図１のフィードフォワード増幅器の基本的な動作について説明する。図１では、入力信号が入力端子３１に入力され、分配器３３において同振幅かつ９０°の位相差をもって２つに分配され、分配された各入力信号がフィードフォワード増幅回路３４，３５に入力される。図２に示したフィードフォワード増幅回路３４，３５では、分配された入力信号が入力端子１から入力され、方向性結合器９において、信号増幅経路３および線形信号抽出経路４に分配される。信号増幅経路３の主増幅器３ｂは、その増幅特性に応じて入力信号を増幅する。ここで、主増幅器３ｂでは、その出力信号として所望の線形出力信号を得ることはできず、非線形歪成分を含む非線形出力信号が生成される。
【００４８】
主増幅器３ｂで生成された非線形出力信号は、方向性結合器１０において信号出力経路７および非線形信号抽出経路５に分配される。一方、線形信号抽出経路４の遅延回路４ａは、方向性結合器９で分配された入力信号を遅延される。この様にして得られた線形信号抽出経路４および非線形信号抽出経路５からの出力信号は、方向性結合器１１において合成され、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、入力信号と同じ周波数成分を打ち消すことにより、主増幅器３ｂから発生される非線形歪成分のみが抽出される。
【００４９】
抽出された非線形歪成分は歪増幅経路６に入力され、歪増幅経路６の補助増幅器６ｃにより増幅される。一方、信号出力経路７の遅延回路７ａは、分配された非線形出力信号を遅延させる。この様にして得られた歪増幅経路６および信号出力経路７からの出力信号は、方向性結合器１２において合成され、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、非線形歪成分が打ち消され、出力端子２では線形な増幅信号が出力される。
【００５０】
各フィードフォワード増幅回路３４，３５の出力信号は、図２に示された合成器３６により、同振幅かつ同位相に合成され、出力端子３２から合成された線形な信号が出力される。
【００５１】
次に、図１に示されたフィードフォワード増幅器の調整について説明する。フィードフォワード増幅器では、入力端子３１からの入力信号を増幅しながらパイロット信号を注入して、信号キャンセルループおよび歪キャンセルループの調整を行っている。以下に、信号キャンセルループおよび歪キャンセルループを調整するための動作について説明する。
【００５２】
図１において、パイロット信号発生器３８により発生した信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、方向性結合器３３のもう一つの入力端子（アイソレーション端子）より注入され、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５へ同振幅で９０°の位相差を持って分配される。
【００５３】
信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、図２において、信号キャンセルループの作用により、方向性結合器１１において、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、入力信号と信号キャンセルループ調整用のパイロット信号と同じ周波数成分の信号を打ち消されることになる。しかしながら、初期段階では、まだベクトル調整器３ａが調整されていないので完全に打ち消すことができず、方向性結合器１１以降においても、僅かな入力信号およびパイロット信号と、入力信号およびパイロット信号の非線形歪成分とが残っている。
【００５４】
そこで、歪増幅経路６の方向性結合器６ａにおいて、その僅かな信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路１６によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路１７によりその検出される電力レベルが最小になるように信号増幅経路３のベクトル調整器３ａを電気的に制御する。この制御により、方向性結合器１１において完全に打ち消すことができ、信号キャンセルループにおいて、主増幅器３ｂから発生される入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の非線形歪成分のみが抽出される。
【００５５】
一方、パイロット信号発生器１５により発生された歪キャンセルループ調整用のパイロット信号は、信号増幅経路３の方向性結合器３ｃにおいて主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号に注入され、歪キャンセルループの作用により、方向性結合器１２において、主増幅器３ｂから発生される非線形出力信号のうち、入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の非線形歪成分並びに歪キャンセルループ調整用のパイロット信号と同じ周波数成分が打ち消されることになる。しかしながら、初期段階では、まだベクトル調整器６ｂが調整されていないので完全に打ち消すことができない。
【００５６】
そこで、方向性結合器１３において、歪キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路１８によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出される。さらに、制御回路１９によりその検出される電力レベルが最小になるように歪増幅経路６のベクトル調整器６ｂを電気的に制御する。この制御により、方向性結合器１２において完全に打ち消すことができ、歪キャンセルループにおいて主増幅器３ｂから発生される入力信号および信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の非線形歪成分が打ち消され、出力端子２では線形な信号が出力される。
【００５７】
ここで、従来技術の図１０に示した構成では、歪キャンセルループ調整用のパイロット信号に関しては、方向性結合器１３において抽出された歪キャンセルループ調整用のパイロット信号が最小になるように制御されている。このため、出力端子２への出力信号に影響を与えないものの、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号に関しては、方向性結合器６ａにおいて抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号が最小になるように制御されるため、パイロット信号発生器１４により発生された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、主増幅器３ｂにより増幅され、信号出力経路７を通じて打ち消されることなく、出力端子２において出力信号と一緒に出力されてしまっていた。
【００５８】
しかしながら、この実施の形態１では、上述のように２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５に注入される信号キャンセルループ調整用のパイロット信号に相互に同振幅かつ９０°の位相差を持たるとともに、合成器３６において更に９０°の位相差を持たせて合成している。このため、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５から本来の出力信号と一緒に出力される信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、合成器３６において、本来の出力信号とは独立して、相互に同振幅かつ１８０°の位相差を持って合成されるので、出力端子３２ではパイロット信号を打ち消すことができる。
【００５９】
このとき、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５からの本来の出力信号は、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号とは逆方向に、相互に同振幅かつ９０°の位相差を持たせている。このため、合成器３６において相互に同振幅かつ同相で合成される。
【００６０】
ただし、初期段階ではベクトル調整器３７がまだ調整されていないため、出力端子３２にパイロット信号が出力されている。方向性結合器４０において、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路４１によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路４２によりその検出される電力レベルが最小になるようにベクトル調整器３７が電気的に制御される。
【００６１】
この制御により、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５に注入された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を、合成器３６において相互に同振幅かつ１８０°の位相差を持たせて合成し、出力端子３２ではパイロット信号を完全に打ち消すことができる。このとき、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５により増幅された信号は相互に同振幅かつ同位相で効率よく合成され、線形な増幅信号が出力される。
【００６２】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。図中の４３は合成器３６により合成され、アイソレーション端子から出力される信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を抽出する方向性結合器、４４は方向性結合器４３により抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、４５はその電力レベルに応じてベクトル調整器３７を制御する制御回路であり、信号合成ループはベクトル調整器３７により最適調整される。なお、その他の構成は実施の形態１の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００６３】
実施の形態１（図１）の方向性結合器４０は、合成器３６の２つの出力のうち、出力端子３２に接続された出力側に設けられていたのに対し、この実施の形態２の方向性結合器４３は、終端器３９が設けられたもう一方の出力側に設けられている。
【００６４】
次に動作について説明する。合成器３６のアイソレーション端子（終端器３９側の端子）には、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５から出力される信号キャンセルループ調整用のパイロット信号が、相互に同相で合成されて出力される。また、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５から出力される本来の出力信号が、相互に１８０°の位相差を持って合成され打ち消されている。すなわち、合成器３６は、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を逆相で合成した信号を出力端子３２に出力するとともに、同相で合成した信号を終端器３９に出力している。
【００６５】
ただし、実施の形態１の場合と同様、ベクトル調整器３７は、初期段階ではまだ調整されていないため、出力端子３２にパイロット信号が出力されている。このため、方向性結合器４３において、その信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路４４によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路４５によりその検出される電力レベルが最大になるようにベクトル調整器３７が電気的に制御される。
【００６６】
この制御により、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５に注入された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号を、合成器３６において相互に１８０°の位相差を持たせて合成し、出力端子３２ではパイロット信号を打ち消すことができる。このとき、２つのフィードフォワード増幅回路３４，３５により増幅された信号は相互に同位相で効率よく合成され、線形な増幅信号が出力される。
【００６７】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。図中の４６は方向性結合器４０により抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみを通過させるバンドパスフィルタである。なお、その他の構成は実施の形態１の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００６８】
次に動作について説明する。実施の形態１の場合と同様、ベクトル調整器３７は、初期段階ではまだ調整されていないため、出力端子３２にパイロット信号が出力されている。このため、方向性結合器４０およびバンドパスフィルタ４６により、その信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路４１によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路４２によりその検出される電力レベルが最小になるようにベクトル調整器３７が電気的に制御される。
【００６９】
信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみを通過させるためのバンドパスフィルタ４６を用いてフィルタリングした後、レベル検出回路４１において電力レベルが検出されることにより、実施の形態１と比べてパイロット信号をより正確に検出することができ、信号合成ループをより最適に制御することができる。
【００７０】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。図中の４７は方向性結合器４３により抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみを通過させるバンドパスフィルタである。なお、その他の構成は実施の形態２の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００７１】
次に動作について説明する。実施の形態２の場合と同様、ベクトル調整器３７は、初期段階ではまだ調整されていないため、出力端子３２にパイロット信号が出力されている。このため、方向性結合器４３およびバンドパスフィルタ４７により、その信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路４４によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路４５によりその検出される電力レベルが最大になるようにベクトル調整器３７を電気的に制御する。
【００７２】
信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみを通過させるためのバンドパスフィルタ４７を用いてフィルタリングした後、レベル検出回路４４において電力レベルが検出されることにより、実施の形態２と比べてパイロット信号をより正確に検出することができ、信号合成ループをより最適に制御することができる。
【００７３】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。図中の４８はミキサ、４９はミキサ４８用のローカル信号発信器、５０はローパスフィルタ、５１はパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、４２はその電力レベルに応じてベクトル調整器３７を制御する制御回路である。なお、その他の構成は実施の形態１の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００７４】
次に動作について説明する。実施の形態１の場合と同様、ベクトル調整器３７は、初期段階ではまだ調整されていないため、出力端子３２にパイロット信号が出力されている。このため、方向性結合器４０により抽出された信号キャンセルループ調整用のパイロット信号は、ミキサ４８においてローカル信号発生器４９で生成されたローカル信号と混合されて低周波数に変換され、ローパスフィルタ５０により、その信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路５１によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路４２によりその検出される電力レベルが最小になるようにベクトル調整器３７が電気的に制御される。
【００７５】
ミキサ４８においてローカル信号発生器４９で生成されたローカル信号と混合して周波数変換した後、ローパスフィルタを通して検波することにより、実施の形態１や実施の形態３と比べてパイロット信号をより正確に検出することができ、信号合成ループをより最適に制御することができる。
【００７６】
実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。図中の５２はミキサ、５３はミキサ５２用のローカル信号発信器、５４はローパスフィルタ、５５は信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の電力レベルを検出するレベル検出回路、４５はその電力レベルに応じてベクトル調整器３７を制御する制御回路である。なお、その他の構成は実施の形態２の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００７７】
次に動作について説明する。実施の形態１の場合と同様、ベクトル調整器３７は、初期段階ではまだ調整されていないため、出力端子３２にパイロット信号が出力されている。このため、合成器３６のアイソレーション端子（終端器３９側の端子）に出力される信号のうち、方向性結合器４３により抽出された信号がミキサ５２とローカル信号発生器５３により低周波数に変換され、ローパスフィルタ５４により、その信号キャンセルループ調整用のパイロット信号のみが抽出され、レベル検出回路５５によりその抽出されたパイロット信号の電力レベルが検出され、さらに、制御回路４５によりその検出される電力レベルが最大になるようにベクトル調整器３７が電気的に制御される。
【００７８】
ミキサ５２においてローカル信号発生器５３で生成されたローカル信号と混合して周波数変換した後、ローパスフィルタを通して検波することにより、実施の形態２や実施の形態４と比べてパイロット信号をより正確に検出することができ、信号合成ループをより最適に制御することができる。
【００７９】
実施の形態７．
図９は、本発明の実施の形態７によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。図中の５６は遅延回路である。分配器３３、フィードフォワード増幅回路３４，３５、合成器３６、ベクトル調整器３７および遅延回路５６により信号合成ループが形成される。なお、その他の構成は実施の形態１の場合と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００８０】
次に動作について説明する。基本的な動作は実施の形態１と同様であるため省略する。この実施の形態７と実施の形態１の相違点は、ベクトル調整器３７を設けた経路とは異なるもう一方の経路に遅延回路５６を設けていることである。この遅延回路５６によって、分配機３３、合成器３６間におけるフィードフォワード増幅回路３４，３５を含む２つの経路の遅延を一致させることにより、合成器３６において広帯域に信号を合成することができる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によるフィードフォワード増幅器は、第１の方向性結合器が、入力信号および第１のパイロット信号に対し、９０度の位相差をもって互いに一方の信号を他方の信号に混合して、２つのフィードフォワード増幅回路に入力し、第２の方向性結合器が、これらのフィードフォワード増幅回路の出力信号を９０度の位相差をもって混合し、第１のパイロット信号成分を逆相で合成している。従って、回路規模の顕著な大型化を回避しつつ、信号キャンセルループ調整用のパイロット信号の出力を防止（あるいは抑制）することができるフィードフォワード増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。
【図２】  図１のフィードフォワード増幅回路３４，３５の詳細構成を示したブロック図である。
【図３】  図１の方向性結合器３３，３６についての説明図である。
【図４】  本発明の実施の形態２によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。
【図５】  本発明の実施の形態３によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。
【図６】  本発明の実施の形態４によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。
【図７】  本発明の実施の形態５によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。
【図８】  本発明の実施の形態６によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。
【図９】  本発明の実施の形態７によるフィードフォワード増幅器の一構成例を示したブロック図である。
【図１０】  従来のフィードフォワード増幅器の構成を示したブロック図である。
【図１１】  従来のフィードフォワード増幅器の他の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１  入力端子、２  出力端子、３  信号増幅経路、３ａ  ベクトル調整器、
３ｂ  主増幅器、３ｃ  方向性結合器、４  線形信号抽出経路、
４ａ  遅延回路、４ｂ  方向性結合器、５  非線形信号抽出経路、
６  歪増幅経路、６ａ  方向性結合器、６ｂ  ベクトル調整器、
６ｃ  補助増幅器、６ｄ  方向性結合器、７  信号出力経路、
７ａ  遅延回路、８〜１３  方向性結合器、
１４  パイロット信号発生器（信号キャンセルループ調整用）、
１５  パイロット信号発生器（歪キャンセルループ調整用）、
１６，１８  レベル検出回路、１７，１９  制御回路、
２０  バンドパスフィルタ、２１  ベクトル調整器、２２  方向性結合器、
２３  レベル検出回路、２４  制御回路、３１  入力端子、３２  出力端子、
３３  方向性結合器（分配器）、３４，３５  フィードフォワード増幅回路、
３６  方向性結合器（合成器）、３７  ベクトル調整器、
３８  パイロット信号発生器（信号キャンセルループ調整用）、３９  終端器、
４０、４３  方向性結合器、４１，４４  レベル検出回路、
４２，４５  制御回路、４６，４７  バンドパスフィルタ、
４８，５２  ミキサ、４９、５３  ローカル信号発生器、
５０，５４  ローパスフィルタ、５５  レベル検出回路、５６  遅延回路、
６０，６１  入力端子（方向性結合器）、
６２，６３  出力端子（方向性結合器）
【図１】
0003927427.tif 000002
【図２】
0003927427.tif 000003
【図３】
0003927427.tif 000004
【図４】
0003927427.tif 000005
【図５】
0003927427.tif 000006
【図６】
0003927427.tif 000007
【図７】
0003927427.tif 000008
【図８】
0003927427.tif 000009
【図９】
0003927427.tif 000010
【図１０】
0003927427.tif 000011
【図１１】
0003927427.tif 000012