(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅器によって生成される歪みを最小限に抑える方法であって：
（ａ）入力信号を受信する段階；
（ｂ）前記入力信号を受信する入力（３００）と、第１信号経路と、第２信号経路とを有する第１ループを設ける段階；
（ｃ）前記第１信号経路上に、前記入力信号に応答する第１増幅器（３１６）による歪み成分を有する第１被増幅出力信号を生成する段階；
（ｄ）前記第２信号経路上に、前記第１被増幅出力信号と前記入力信号との差に応答する第２増幅器（３３４）による歪み成分を有する第２被増幅出力信号を生成する段階；
（ｅ）第１結合器（３３５）を介して前記第１および第２信号経路を結合させ、前記第１および第２被増幅出力信号を合成して、歪みが修正された第１ループ出力信号と余剰負荷信号とを生成する段階；
（ｆ）前記余剰負荷信号を検出し、検出された余剰負荷信号に応答して該検出された余剰負荷信号の電力を最小にするように前記第１および第２信号経路の少なくとも１つの経路上で信号の振幅および位相を調整する段階；
（ｇ）前記第１信号経路にパイロット・トーンを投入する段階；および
（ｈ）前記パイロット・トーンに関して歪みが修正された第１ループ出力信号をサンプリングし、検出されたパイロット・トーン信号に応答して、前記第１および第２信号経路のうち少なくとも１つの経路上で、信号の振幅および位相をさらに調整する段階；
を備え、
前記検出および調整段階（ｆ）は、前記サンプリングおよび調整段階（ｈ）の後に実行されることを特徴とする方法。
【請求項２】
（ｉ）前記入力信号を受信する入力と第３信号経路とを有する第２ループを設ける段階；
（ｊ）第２結合器（３５５）を介して前記入力信号と前記の歪みが修正された第１ループ出力信号とを合成し、前記第３信号経路上で、この合成された信号を増幅して、第３被増幅出力信号を出力する段階；および
（ｋ）第３結合器（３６５）を介して前記の歪みが修正された第１ループ出力信号と前記第３被増幅出力信号とを合成して、歪みが修正された第２ループ出力信号を出力する段階；
をさらに備える請求項１記載の方法。
【請求項３】
電力増幅器によって生成される歪みを最小限に抑える方法であって：
（ａ）入力信号を受信する段階；
（ｂ）前記入力信号を受信する入力（３００）と、第１信号経路と、第２信号経路とを有する第１ループを設ける段階；
（ｃ）前記第１信号経路上に、前記入力信号に応答する第１増幅器（３１６）による歪み成分を有する第１被増幅出力信号を生成する段階；
（ｄ）前記第２信号経路上に、前記第１被増幅出力信号と前記入力信号との差に応答する第２増幅器（３３４）による歪み成分を有する第２被増幅出力信号を生成する段階；
（ｅ）第１結合器（３３５）を介して前記第１および第２信号経路を結合させ、前記第１および第２被増幅出力信号を合成して、歪みが修正された第１ループ出力信号と余剰負荷信号とを生成する段階；
（ｆ）前記余剰負荷信号を検出し、検出された余剰負可信号に応答して該検出された余剰負荷信号の電力を最小にするように前記第１および第２信号経路の少なくとも１つの経路上で信号の振幅および位相を調整する段階であって、前記第１および第２信号経路は前記第２の増幅器（３３４）の前で、第２合成器（３２５）によって結合され、第１利得および位相制御（３３２）が前記第２合成器（３２５）と前記第２の増幅器（３３４）との間に結合され、第２利得および位相制御（５１４）が第１および第２信号経路のうちの１つの経路上の第１ループ入力の後に結合されている、前記振幅および位相を調整する段階；
（ｇ）ステップ（ｃ）で、前記第１被増幅出力信号にパイロット・トーンをさらに投入する段階；
（ｈ）第３信号経路と、前記入力信号を受信し、第３利得および位相制御（５１０）を介して前記第１ループの前記入力と前記第３信号経路とに結合される第２入力と、前記第１ループに結合されて前記の歪みが修正された第１ループ出力信号を受信する第４信号経路とを有する第２ループを設ける段階；
（ｉ）第３合成器（３５５）を介して前記第３および第４信号経路を結合し、前記入力信号と前記の歪みが修正された第１ループ出力信号とを、前記第３信号経路上の第１被合成信号と前記第４信号経路上の第２被合成信号とに合成する段階；
（ｊ）第４利得および位相制御（３６０）を介して前記第１被合成信号の利得および位相を修正し、第３被増幅出力信号に増幅する段階；
（ｋ）前記第２被合成信号および前記第３被増幅信号を合成して、歪みが修正された第２ループ出力信号と第２余剰負荷信号とを出力する段階；
（ｌ）前記第１被合成信号を検出する段階；
（ｍ）前記の歪みが修正された第１ループ出力信号を前記パイロット・トーンに関してサンプリングすることにより前記第１ループを整合し、第１のサンプリングされたパイロット・トーン信号を最小にするように前記第１利得および位相制御（３３２）を調整し、次に前記の検出された余剰負荷信号の電力を最小にするように前記第２利得および位相制御（５１４）を調整する段階；および
（ｎ）前記の検出された第１被合成信号の電力を最小にするように前記第３利得および位相制御（５１０）を調整し、前記パイロット・トーンに関して前記の歪みが修正された第２ループ出力信号をサンプリングし、次に、第２のサンプリングされたパイロット・トーン信号を最小にするように前記第４利得および位相制御（３６０）を調整する段階；
を備えることを特徴とする方法。
【請求項４】
第１ループを有する電力増幅器であって、前記第１ループは第１および第２信号経路を有し、前記第１信号経路は、前記入力信号に応答して歪み成分を有する第１被増幅出力信号を生成する第１増幅器（３１６）を含み、前記第２信号経路は、前記第１被増幅出力信号と前記入力信号との差に応答して歪み成分を有する第２被増幅出力信号を生成する第２増幅器（３３４）を含み、前記第１ループは、更に前記第１および第２信号経路を結合させ、前記第１および第２被増幅出力信号を合成して、歪みが修正された第１ループ出力信号と余剰負荷信号とを生成する出力合成器（３３５）を有し、この出力合成器が前記歪みが修正された第１ループ出力信号を出力する出力信号経路と前記余剰負荷信号を出力する出力余剰負荷経路とを有する前記電力増幅器によって生成される歪みを最小限に抑える方法であって：
（ａ）前記余剰負荷経路上に信号検出器（３３６）を設け、前記余剰負荷信号を検出する段階；
（ｂ）前記の検出された余剰負荷信号に応答して、該検出された余剰負荷信号の電力を最小にするように前記第１および第２信号経路のうち少なくとも１つの経路上で第１信号の利得および位相を調整する段階；
（ｃ）前記第１信号経路にパイロット・トーンを投入する段階；
（ｄ）前記パイロット・トーンに関して前記出力信号経路上で、歪みが修正された第１ループ出力信号をサンプリングし、検出されたパイロット・トーン信号に応答して、前記第１および第２信号経路のうち少なくとも１つの経路上で、信号の振幅および位相をさらに調整する段階；
を備え、
前記調整段階（ｂ）は、前記サンプリングおよび調整段階（ｄ）の後に実行されることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記第１ループを整合する段階をさらに備える方法であって、このとき前記第１および第２信号経路が前記第１信号経路上の前記第１の増幅器（３１６）の後であって、前記第２信号経路上の前記第２の増幅器（３３４）の前の第２合成器（３２５）によって結合され、第１利得および位相制御（３３２）が前記第２合成器（３２５）と前記第２信号経路上の前記第２の増幅器（３３４）との間に結合され、第２利得および位相制御（３１４）が前記第１および第２信号経路のうち１つの経路上の第１ループ入力の後に結合され、さらにステップ（ｄ）では、前記調整段階が、前記の検出されたパイロット・トーン信号を最小にするように前記第１利得および位相制御（３３２）を調整する段階を備え、ステップ（ｂ）では、前記調整段階が、ステップ（ｄ）の前記調整段階の後で、前記の検出された余剰負荷信号の電力が最小になるように前記第２利得および位相制御（３１４）を調整する段階
を備える請求項４記載の方法。
【請求項６】
第１および第２信号経路を有する第１ループを有するフィードフォワード電力増幅器であって、前記第１信号経路が、前記入力信号に応答して歪み成分を有する第１被増幅出力信号を生成する第１増幅器（３１６）を含み、前記第２信号経路が、前記第１被増幅出力信号と前記入力信号との差に応答して歪み成分を有する第２被増幅出力信号を生成する第２増幅器（３３４）を含む、フィードフォワード電力増幅器において：
前記第１及び第２信号経路を結合させ、前記第１および第２被増幅出力信号を合成して、歪みが修正された第１ループ出力信号と余剰負荷信号とを生成する出力合成器手段であって、前記歪みが修正された第１ループ出力信号を出力する出力信号経路および前記余剰負荷信号を出力する出力余剰負荷経路を有する出力合成器手段（３３５）；
前記余剰負荷経路上で、前記余剰負荷信号を検出する信号検出器手段（３３６）；
前記の検出された余剰負荷信号に応答して、該検出された余剰負荷信号の電力を最小にするように前記信号経路のうち少なくとも１つの経路上で、第１信号の利得および位相を調整する制御手段（３５０）；
前記第１信号経路にパイロット・トーンを投入するパイロット・トーン手段（３２０）；および
前記出力信号経路上で前記パイロット・トーンに関して歪みが修正された第１ループ出力信号をサンプリングし、前記制御手段（３５０）に検出されたパイロット出力を提供するサンプリング手段（３４４）であって、前記制御手段は検出されたパイロット・トーン信号に応答して、前記第１および第２信号経路のうち少なくとも１つの経路上で、別の信号の振幅および位相を調整するよう動作するサンプリング手段；
を備え、
前記制御手段（３５０）は、前記別の信号の振幅および位相を調整した後に前記第１信号の利得および位相を調整することを特徴とする電力増幅器。
【請求項７】
前記第１ループと同じ入力信号を受信する入力手段と第３信号経路とを有する第２ループ；
前記出力信号経路上で前記入力信号と歪みが修正された第１ループ出力信号を合成する結合手段（３３５）と、前記第３信号経路上で、前記被合成信号を増幅して第３被増幅出力信号を出力する増幅手段（３６２）；および
前記の歪みが修正された第１ループ出力信号と、前記第３被増幅信号とを結合して、歪みが修正された第２ループ出力信号を出力する第２合成手段（３６５）；
をさらに備える請求項６記載の電力増幅器。
【請求項８】
前記第１信号経路上の前記第１の増幅器（３１６）の後であって、前記第２信号経路上の前記第２の増幅器（３３４）の前で、前記第１および第２信号経路を結合する第２合成器手段（３２５）；
前記第２合成器手段（３２５）と前記第２信号経路上の前記第２の増幅器（３３４）との間に結合された第１利得および位相制御（３３２）；および
前記第１および第２信号経路のうち１つの経路上の第１ループ入力の後に結合された第２利得および位相制御（３１４）；
をさらに備え、前記制御手段（３５０）が、前記の検出されたパイロット・トーン信号を最小にするように前記第１利得および位相制御（３３２）を調整し、前記の検出された余剰負荷信号の電力を最小にするように前記第２利得および位相制御（３１４）を調整することにより前記フィードフォワード電力増幅器を整合するようさらに動作することができる請求項６記載の電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、一般に電力増幅器に関し、さらに詳しくは、電力増幅器によって生成される歪みを軽減するためにフィードフォワード・ループを採用する電力増幅器網に関する。
背景技術
ＲＦ電力増幅器は、広範囲の通信およびその他の電子分野で用いられる。これらの増幅器は、１つ以上の縦続された増幅器段によって構築され、各段がその段の入力に印加される信号のレベルを段利得（stage gain）と呼ばれる量だけ増加させる。理想的には、各段の入力から出力への転送は線形である。すなわち、振幅が増大された入力信号の完全な複製が増幅器の出力に現れる。しかし、実際にはすべての電力増幅器には、その転送特性にある程度の非線形性がある。この非線形性のために、出力信号に歪みが現れ、入力の完全な複製にはならない。この歪みは、相互変調積（intermodulation product）と呼ばれる偽信号成分を生む。相互変調積は、干渉，漏話（クロストーク）および増幅器を用いるシステムの性能にその他の有害な効果を起こすので望ましくない。従って、従来の技術では、電力増幅器の動作中に生成される歪みを軽減するために設計された種々の方法および装置が考案された。よく提唱される２つの方法は、先行歪み（predistortion）とフィードフォワード（feedforward）である。
先行歪みは、電力増幅器によって生成される歪みと同様の補助的な歪み信号を生成する補助歪み源を利用する。補助歪み信号は、正確な利得と位相において電力増幅器入力に付加され、電力増幅器の出力の歪みの消去を促進する。この方法には、２つの異なる源の歪み特性が一致することが必要なので、得ることのできる修正量には限りがある。
フィードフォワード法は、電力増幅器によって生成される歪みを分離して、消去が最大になるよう調整された利得，位相および遅延で電力増幅器の出力にその歪みを付加するので、このような制約は受けない。フィードフォワードを用いて得ることのできる歪み軽減の量は、主に、利得および位相調整の正確さによって制約を受ける。
第１図を参照して、従来の技術によるフィードフォワード・システムがブロック図に示される。スプリッタ回路１０５は、入力信号１００を分割する。１つの部分は電力増幅器１１０に送られ、もう１つは経路１０６を介して消去回路１３０に送られる。電力増幅器１１０からの出力には、入力信号１００の増幅によって生まれた歪み成分が含まれる。電力増幅器１１０からの出力信号の一部が方向性結合器１１５から取り出されて、消去回路１３０に送られる。リード線１０６上の入力信号の利得，位相および遅延は、固定利得位相調整器１３５および遅延調整器１４０により調整されて、方向性結合器１１５からの信号と合成されると入力信号の一部が消去されて、リード線１３１上に歪み成分を導く。この歪み成分は、固定利得位相調整器１４５および遅延調整器１５０によって調整され、方向性結合器１２５において歪み成分が電力増幅器の出力と合成されると、結果として得られる出力信号１６０の歪みはなくなる。しかし、この方法の問題点は、たとえば入力信号の変動，電圧の変動および温度の上下など動作点の変化に応じて、利得および位相パラメータを調整する機能を使えなくする固定利得，位相および遅延調整器を用いることである。
第２図を参照して、上記の欠点を克服しようとする、別の従来技術によるフィードフォワード・システムが図示される。便宜上、同様の要素には、第１図と同じ番号を付す。試験信号、すなわちパイロット２０９が、結合器２０８を介して電力増幅器１１０の主信号経路に投入される。増幅器の出力において結合器２６１を介して受信機２６２によって検出されるパイロット２０９の強度が、自動制御回路２６３によって用いられ、リード線２４２上の信号の利得と位相を調整して、パイロットと電力増幅器１１０により導入された歪みを両方とも除去する。この方法の問題点は、単独のパイロット・トーンを投入しても、相互変調積の消去に対して広帯域幅の解決策とはならないことである。さらに、第２図の実施例でも、搬送波の消去を行うために固定利得，位相および遅延調整器を用いる。
別のフィードフォワード増幅器システムは、Obermann他による米国特許第５，０７７，５３２号と、Tattersall, Jr.による第５，１３０，６６３号により既知のものである。これらの特許は両方とも本発明と同一の譲受人に譲渡され、本明細書に参考として含まれる。これらの特許は、いずれも、自動的にフィードフォワード増幅器を整合する際に用いる回路構成を説明するが、前者は、主増幅器の前に投入されてIM歪みを判定する際の更なる助けとなるパイロット・トーン信号を用いる。しかし、これらの特許に開示されるフィードフォワード回路は、タイプ２のフィードフォワード増幅器（すなわち、エラー増幅器が、一定量の所望信号電力を扱う増幅器）で用いるにはそれほど利点がない。これは、搬送波電力検出器がエラー増幅器の入力または出力にあり、搬送波消去調整が、エラー（パイロット）消去調整の前に行われるためである。
従って、電力増幅器の相互変調性能を改善しそれを維持するために必要な利得および位相の調整を連続して正確に効率的に実行し、なおかつ消去調整間の不必要な相互作用を回避し、出力合成器に続く余剰負荷に浪費される電力を最小限に抑えるフィードフォワード歪み最小化回路を提供することがきわめて好都合である。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は従来の技術によるフィードフォワード増幅器網である。
第３図は本発明の第１実施例によるフィードフォワード増幅器を示すブロック図である。
第４図および第５図は本発明の別の実施例によるフィードフォワード増幅器を示すブロック図である。
好適な実施例の詳細な説明
上記およびその他の問題点は、本発明によるフィードフォワード増幅器（feedforward amplifier）により解決される。第３図は、このようなフィードフォワード増幅器の現在のところ好適な実施例をブロック図に示す。スプリッタ回路３０５は、フィードフォワード増幅器の両ループに入力信号３００を印加する。第１ループにおいては、入力信号は、利得／位相制御３１０を通じて利得および位相が調整され、スプリッタ３１２を介してさらに２つの信号経路に分岐される。スプリッタ３１２からの第１主増幅器経路上にある信号は、利得／位相制御３１４を介して利得および位相が調整され、第１主増幅器３１６によって増幅され、次にパイロット・トーンをともなって結合器３１８を介してパイロット・トーン源３２０から投入される。もう１つの経路は、遅延３２４により遅延される。いずれの経路も、第１相互ループ結合器（inter-loop coupler）３２５で結合される。第１出力経路（結合器３２５のポート４を介する）は、遅延３３０によって遅延され、第１出力合成器（output combiner）３３５に送られる。第２出力経路（ポート３を介する）は、利得／位相制御３３２により利得および位相が調整され、増幅器３３４で増幅され、合成器３３５内で第１経路と合成される。最後に、第１出力経路（合成器３３５のポート３を介する）は、第１ループの出力信号を提供する。この第１経路は、第２ループに接続され、第１ループ出力サンプラ（output sampler）３４０とスイッチ３４２を介して、パイロット信号受信機３４４に結合される。第２出力経路（合成器３３５のポート４を介する）は、第１搬送波検出器（carrier detector）３３６および第１余剰負荷（dump load）３３８に続く。
第２ループにおいては、スプリッタ３０５の出力は、遅延３５２により遅延されて、第２相互ループ結合器３５５を介して第１ループの出力と結合される。結合器３５５の第１出力経路（ポート３を介する）は、遅延３５６により遅延される。第２経路（ポート４を介する）は、利得／位相制御３６０により利得と位相が調整され、エラー増幅器（error amplifer）３６２によって増幅される。両経路は、第２出力合成器３６５において合成される。合成器３６５からの第１出力経路は、フィードフォワード増幅器出力３７５に続き、第２経路（ポート４を介する）は、第２余剰負荷３６６に続く。合成器３６５の第１出力経路もまた、第２ループ出力サンプラ３６８によってサンプリングされ、サンプリングされた信号は、スイッチ３４２を介してパイロット受信機３４４に動作可能に結合される。
利得／位相コントローラ３１０，３１４，３３２，３６０は、第１および第２ループ・コントローラ３５０，３７０によって制御される。第１ループ・コントローラ３５０は、第１搬送波検出器３３６およびパイロット受信機３４４からの出力を入力として受信し、第１および第２利得／位相制御３１４，３３２を制御する。第２ループ・コントローラ３７０は、同様に第２搬送波検出器３５８およびパイロット受信機３４４からの出力を入力として受信し、第３および第４利得／位相制御３１０，３６０を制御する。
第３図のフィードフォワード増幅器に見られて、従来技術の増幅器にない２つの特徴は、第１搬送波検出器３３６の位置と、第１ループで用いられる増幅器の種類である。従来のシステム設計に見られるように第１搬送波検出器３３６を第１相互ループ結合器３２５のポート４を挟んで配置するのではなく、検出器３３６は第１余剰負荷３３８を挟んで結合する。これには、第１ループが、第１余剰負荷３３８内で浪費される電力を最小限に抑えることにより、効率を最大にするよう整合されるという利点がある。もう１つの特徴は、第１ループ内の増幅器が両方とも、同様の（ほぼ同じ程度の強度で、等しいことも多い）電力出力機能を持つので、両増幅器がシステム（第１ループ）の出力に大きな搬送波電力を送ることができる。その結果、このループ内の第２増幅器は、従来のシステムのように「第１エラー増幅器」と呼ばれるのではなく、「第２主増幅器」と呼ばれる。
当業者は、第１および第２主増幅器３１６，３３４の寸法と結合器とを両方とも最適にする必要を認識されるだろう。第１および第２主増幅器３１６，３３４が同じ寸法で、第１相互ループ結合器３２５と第１出力合成器３３５との間の遅延線の損失があまり高くない（たとえば、＜１dB）場合は、第１出力合成器３３５は、単純に「−３dBハイブリッド」合成器、すなわち逆方向に取り付けられた双方向スプリッタでよい。一方、２つの主増幅器３１６，３３４が異なるピーク出力電力機能を有する場合は、最適な効率を得るためには、第１出力合成器は「無損失」方向性結合器（H.Seidelによる「Microwave Feed-Forward Experiment」（Bell System Technical Journal, Vol.50, No.9, pp.2879-2916に規定される原理による）でなければならない。この結合比は、｜Ｓ３２｜と｜Ｓ３１｜との差（単位はdB）が、第１および第２主増幅器３１６，３３４のピーク出力電力機能間の差（単位はdBmまたはdBW）に等しくなるよう選択しなければならない。第１相互ループ結合器３２５と第１出力合成器３３５との間の遅延線３３０内に実質的な損失がある場合は、この損失（単位はdB）を第１主増幅器３３４の出力電力機能から減じてから、第１出力合成器３３５の最適な結合比を決定しなければならない。
２つの主増幅器の相対的な電力出力機能を支配する主な要因は、第１ループ内で必要とされるIMD（intermodulation distortion：相互変調歪み）改善の量である。主増幅器３１６，３３４が両方とも等しい場合は、第１ループのIMDは第２増幅器段のIMDよりも通常は６dBc良くなる。これは、原理的には、２つの主増幅器３１６，３３４間のフィードフォワード・ループにより、第１主増幅器３１６により生成されるすべてのIMスパー（spurs）が消去され、第２主増幅器３３４からのIMスパーしか第１ループの出力には現れないためである。また、第２主増幅器３３４からのIMスパー電力の半分しか、実際には第１ループの出力とならない。これは、第１出力合成器内の結合比が低い（たとえば、−３dB）ためである（残りのIMは、第１余剰負荷３３８内に吸収される）。最後に、第１ループの出力において、総搬送波出力電力は、第２主増幅器３３４のそれの２倍になる。このため、IMスパー電力の搬送波電力に対する比であるIMDとしては、第１ループ出力において、第２主増幅器３３４の出力における場合よりも６dB低いIMDが得られる。
２つの主増幅器３１６，３３４が異なる電力出力機能を有するという、より一般的な場合においても、IMDは、第１ループ出力において、第２主増幅器出力のIMDよりも、第１出力合成器３３５の結合比（｜Ｓ３２｜，単位はdB）の約２倍に等しい量だけ同様に低くなることがわかる。この関係を用いて、必要とされるIMD改善の量に基づき、２つの増幅器３１６，３３４の相対「寸法」を決定することができる。説明のために、第１ループ出力においては−３０dBcのIMDレベルが必要とされるが、第２主増幅器３３４は−２０dBc IMDの能力しか持たない場合を想定する。この場合、第１ループは、１０dBのIMD改善を提供する必要があるので、第１出力合成器の結合比｜Ｓ３２｜は５dBでなければならない。当業者には理解頂けようが、この結合器に関して｜Ｓ３１｜の対応値は２dBで、これは｜Ｓ３２｜より３dB小さい。そのため、第２主増幅器３３４は、最適には、第１主増幅器の１／２の電力出力機能を持たねばならない。
当業者には、第２主増幅器３３４を第１主増幅器より小さくすると、効率上多少不利になることは理解頂けよう。これは、第１ループ出力電力の多くの部分が、第１相互ループ結合器３２５と第１出力合成器３３５との間の損失のある遅延線３３０を流れることになるためである。しかし、これは、第１余剰負荷３３８内に浪費される搬送波電力を消去することにより得られる効率上の改善と比較すると、二次的な効果である。
同様の一連の考え方がエラー増幅器３６２と第２出力合成器３６５にも当てはまる。この合成器の結合比は、｜Ｓ３２｜と｜Ｓ３１｜との差（単位はdB）が、第１ループのピーク出力電力とエラー増幅器３６２のピーク出力電力の差（単位はdBmまたはdBW）に等しくなるよう選択しなければならない。ここでも、第２相互ループ結合器３５５と第２出力合成器３６５との間の遅延線３５６内に実質的な損失がある場合は、この損失（単位はdB）を第１ループの出力電力機能から減じてから、第２出力合成器３６５の最適な結合比を決定しなければならない。
エラー増幅器３６２のピーク出力電力機能を決定する手順は、第２主増幅器３３４の場合とは、多少異なっている。これは、エラー増幅器３６２が、第２相互ループ結合器３５５内で消去されない搬送波電力に加えて、かなりの量のIMスパー電力を処理しなければならないためである。エラー増幅器のピーク出力電力機能は充分に高いので、第２出力合成器３６５の｜Ｓ３２｜だけ減衰された後でも、第１ループの出力に見られるピーク・エラー信号（IMプラス線形に歪んだ搬送波）を消去することができる。すなわち、エラー増幅器と第１ループのピーク出力電力機能間の比は、少なくとも、第１ループの出力のIMDの１／２、または第２相互ループ結合器３５５により提供される搬送波消去レベルの１／２のうち高いほうと同じくらいでなければならない。ここでも説明のために、第１ループのIMDを−３０dBc，ピーク出力電力を＋５０dBmと想定すると、エラー増幅器３６２のピーク出力電力機能は、少なくとも＋３５dBm（第１ループ電力に対して−１５dB）でなければならない。実際には、ほぼ数dBの余裕をもたせて、IMスパーと残りの搬送波の好ましくない合算により、エラー増幅器３６２がクリッピング状態に駆動されないようにする。上記の例では、エラー増幅器３６２は、＋３７ないし＋４０dBmのピーク電力機能を有するように設計されて、第２出力合成器の対応する結合比（｜Ｓ３２｜）は、それぞれ１３ないし１０dBである。
任意で、第１主増幅器３１６として（また第２主増幅器３３４についても）、ドハティ型増幅器（Doherty-type amplifier）を用いても便利である。このオプションから得られる主な利点は、ＤＣ−ＲＦ電力の変換効率がはるかに改善されることである。これは、増幅される信号が６dB以上のピーク対平均電力比を有する場合（これは、通常は多重搬送波セルラ線形電力増幅器（LPA：linear power amplifiers）用の場合などである）、ドハティ型増幅器が、通常は従来のクラスＡＢの線形増幅器の約２倍の効率を有するためである。しかし、ドハティ型増幅器の欠点の１つは、クラスＡＢ増幅器に比べて広帯域のIMD性能が悪いことである。「よりクリーンな」（そして多分、より小さい）クラスＡＢの第２主増幅器３３４を用いることにより、この欠点は第３図のシステムでは克服することができる。
最後に、第１搬送波検出器３３６の特定の配置により、IMDを最小限に抑えるためにこのシステムの実施例を適切に設定する整合手順は、従来の２ループ・フィードフォワード・システムで用いられる手順とは異なっている。好適な手順を以下に説明するが、システムは初めて電源投入されることを前提とする。
まず始めに、第４利得／位相制御３６０は、システムから有効にエラー増幅器３６２を排除するために最大の減衰（最小利得）を得るように設定しなければならない。これによって、第１ループは、第２ループとの相互作用なしに調整され、さらにエラー増幅器３６２を過駆動から保護する。残りの利得／位相制御３１０，３１４，３３２は中域に設定され、パイロット・トーン源３２０を起動させ、少量の入力電力（たとえば、公称駆動レベルより１０〜２０dB低い電力）をシステムに印加する。
第１整合段階は、パイロット受信機３４４を（スイッチ３４２を介して）第１ループ出力サンプラ３４０に接続し、パイロット受信機３４４によって検出されるパイロット信号が最小になるように第２利得／位相制御３３２を調整することである。第２整合段階は、第１搬送波検出器３３６によって測定される、第１余剰負荷３３８に送られる搬送波電力の量が最小になるように、第１利得／位相制御３１４を調整することである。これら最初の２つの整合段階の順序は、従来の２ループ・フィードフォワード増幅器で用いられるのと逆であることに注目されたい。これは、現在はサブループの整合に依存する第１ループの搬送波消去を試みる前に、第２主増幅器３３４を含むサブループを適切に平衡状態にしなければならないためである。
第３整合段階は、第２搬送波検出器３５８の出力を最小にするように利得／位相制御３１０を調整することである。第４整合段階は、パイロット受信機３４４を第２ループ出力サンプラ３６８に接続し、パイロット受信機３４４によって検出されるパイロット信号を最小にするように第４利得／位相制御３６０を調整することである。これら最後の２つの段階は、従来のフィードフォワード・システムと同じである。
このように、システムが低入力電力レベルにおいて予備整合されると、入力電力を適度な量（たとえば、３dB）だけ上げて、上記の整合段階を繰り返すことができる。この過程は、システムがその公称出力電力レベルに達するまで続く。整合過程は、システムが「フル電力」に達した後でも、熱ドリフトを補正するために続けることができる。しかし、この場合は、振幅および位相調整の階段寸法は、最低レベルまで低減されるのが普通で、これによって進行中の整合過程がシステム性能に与える影響を最小限に抑える。
整合過程は、また、セルラ無線システムなど、出力電力が電力制御および／または個々の搬送波の活化および不活化により、時間の関数として変動する多重搬送波システムにおいて反復して行うことができる。このケースのさらに別の例としては、特定の電力レベルにおいて収束に達したら整合過程を中断（または低速化）し、入力／出力電力レベルに変化があった場合はいつでも（再度収束するまで）全整合過程を再開することもできる。
第４図を参照して、本発明の第１の代替実施例が説明される。便宜上、類似の要素には、第３図と同じ番号を付す。第３図とこの実施例との主な相違点は、第２フィードフォワード・ループ内で、利得／位相制御３１０の後に前置増幅器（preamp）４１１を追加することであることがわかる。この構造によって、前置増幅器のIMDが第１ループ出力のIMDと少なくとも同じ程度良好であれば、エラー増幅器３６２は、主増幅器３１６，３３４に関して行うのと同じ方法で、前置増幅器４１１により生成されたIMスパーを消去することができる。
第２フィードフォワード・ループ内に前置増幅器４１１を置くことにより、増幅器が両方のフィードフォワード・ループの外側にある場合と比べて、その最大出力電力に近づいて動作することができる。これは、第２フィードフォワード・ループ内部にある場合には、IMD要件がはるかにゆるやかなためである。第３図に関連する上記の例と同じ前提を用いると、前置増幅器のIMDは、両方のフィードフォワード・ループの外側にある場合は−６５dBcでなければならないが、第２フィードフォワード・ループ内部にある場合はわずか−３０dBcでよい。前置増幅器の非線形性が主として、三次である場合は、IMD要件におけるこの３５dBの軽減は、約１７．５dBの前置増幅器の最大出力電力の減少となり、前置増幅器の消費電力も対応して１７．５dBの減少となる。
前置増幅器４１１を第２フィードフォワード・ループの内部に置くことによって、さらに、前置増幅器を第１フィードフォワード・ループ内に置いた場合のハードウェアの重複の問題を回避することができる。これは、前置増幅器を第１主増幅器３１６の前に追加する場合に第１ループの利得平衡を得るためには、重複する前置増幅器を第２主増幅器３３４の前に置かなければならないためである。
第５図にさらに別の実施例を示す。この実施例においては、第３図の利得／位相制御３１０，３１４を、利得／位相制御５１０，５１４の位置に移動させる。これにより、第１および第３利得／位相制御５１４，５１０は、「クリーンな信号」経路において遅延線３５２，３２４と直列に配置される。利得／位相制御のこのような移動は、当業者にとっては通常の設計変更である。よく行われる別の設計変更としては、相互ループ結合器を２つの部分に分割して（それぞれの半分は出力サンプラのような３ポートの結合器となる）、２つの結合器間の共通線上に搬送波消去利得／位相制御を配置することが行われる。しかし、この後者の方法は、搬送波消去調整をエラー消去調整と相互作用させて、ここで説明される「タイプ２」のフィードフォワード・システム内の第１ループの整合を非常に困難にする。当業者には理解頂けようが、合成された利得／位相制御を別々の利得制御および位相制御に分割して、これらを各サブループの異なる部分に配置することにより、その他の多くの変更を行うことができる。たとえば、さらに別の変更として、第２搬送波検出器３５８を、エラー増幅器３６２に対する入力電力ではなく、第２余剰負荷３６６に与えられる電力を測定するように移動させることも可能である。これによって、第２ループは第１ループと同じように機能するので、整合手順の第３および第４段階も逆にする必要がある。エラー増幅器３６２は、第１ループの出力のIMスパーを消去するために必要な電力と、システムの搬送波出力のその部分を両方とも提供できるだけの充分なピーク電力出力機能を持たねばならない。実際には、これは、第２主増幅器３３４に関して用いられたのと同様の手順を用いて、あたかもそれが「第３主増幅器」であるかのようにエラー増幅器搬送波電力要件を決定しなければならないということを意味する。第２出力合成器３６５の結合比も、この方法で決定される。次に、第１ループのIMスパーを消去するために必要なピーク電力量を、前述の要領で、ただし上記で決定された出力合成器結合比を用いて計算する。エラー増幅器ピーク電力の総要件は、上記に決定された「搬送波」と「IM」電力レベルの和となる。
以上、本発明は、図示された実施例を参照して説明された。本発明の精神および範囲から逸脱せずに種々の改良および変更が可能であることは、当業者には明白であろう。
【図１】
0004053588.tif 000002
【図２】
0004053588.tif 000003
【図３】
0004053588.tif 000004
【図４】
0004053588.tif 000005
【図５】
0004053588.tif 000006