(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪みを発生し、そして周波数応答が最大振幅応答（０ｄＢ）から３ｄＢ低下した境界（３０４、３０６）で規定された動作帯域を有する電気回路（１０８）と、前記歪みを分離する、前記電気回路に結合された第１のフィードフォワードループと、前記第１のフィードフォワードループへ結合された第２のフィードフォワードループとを含む制御システムであって、
前記電気回路の入力へ結合された両側波帯変調器（１５４）をさらに含み、前記両側波帯変調器は、前記電気回路の入力へ印加される、前記電気回路の動作帯域の前記境界の外部にスペクトル的に近接して位置する側波帯パイロット信号（３０６、３０８）を、前記電気回路の動作帯域の中心周波数に等しい搬送波信号を変調することによって生成し、前記第２フィードフォワードループは、前記側波帯パイロット信号から検出された歪みに関する情報を用いて前記歪みを実質的に打ち消すことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の制御システムであって、前記両側波帯変調器は、第１の入力と第２の入力とを有するミキサ（１４８）へ結合された発振器（１５０）を含み、前記第１の入力が前記発振器へ結合され、そして前記第２の入力がキャリア回路（１５６）へ結合されていることを特徴とする制御システム。
【請求項３】
請求項２記載の制御システムであって、前記キャリア回路と前記第２のフィードフォワードループとに結合された検出回路（１８０）をさらに含み、前記検出回路は、前記電気回路へ印加された両側波帯パイロット信号から情報を得て、その情報を前記第２のフィードフォワードループへ提供することを特徴とする制御システム。
【請求項４】
請求項２に記載の制御システムにおいて、前記キャリア回路（１５６）は、前記両側波帯変調器のミキサへ結合されたスプリッタ（１６０）へ結合された発振器（１５８）を含み、前記キャリア回路の発振器は、前記電気回路の前記中心周波数に等しい周波数を有する正弦波を生成し、前記両側波帯変調器の発振器は変調正弦波を生成し、そして、前記変調正弦波の周波数は、前記正弦波が前記両側波帯変調器のミキサによってミキシングされたときに、結果として生じる前記側波帯パイロット信号が前記動作帯域の前記境界の外部にスペクトル的に近接して位置するような周波数であることを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路によって生成される歪みを実質的に打ち消す目的でパイロット信号を利用する電気回路を有する制御システムに関し、特に、当該電気回路の動作帯域の両端において両側波帯パイロット信号を適用する技法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気回路に印加された電気信号は、当該回路によって処理されることの結果として、しばしば歪みを有するようになる。さらに、電気回路は、種々の有用な目的のために信号を生成する。歪みは、電気回路によって生成された望ましくないあらゆる信号を有しており、それらは印加されたあるいは生成された信号に追加されたりある程度組み合わせられたりする。電気回路によって生成された歪みを実質的に打ち消すための公知の方法においては、当該電気回路に接続された制御システムを用いており、当該電気回路に対してパイロット信号が印加される。印加されたパイロット信号は、当該制御システムによって検出される。印加されるパイロット信号は、ある振幅を有する単一スペクトル成分（すなわち、単一周波数）を有するか、あるいは種々の振幅を有する複数個のスペクトル成分を有している。通常、印加されるパイロット信号は、当該電気回路に対して印加されるあるいは当該電気回路によって生成される信号よりも少なくとも６０ｄＢ低い振幅を有している。制御システムは、検出されたパイロット信号から（歪みに関する）情報を獲得し、この情報を当該電気回路によって生成される歪みを実質的に打ち消す目的で利用する。
【０００３】
制御システムは、少なくとも一つの回路を有しており、当該回路は、外部信号あるいは当該回路によって生成された信号を、当該回路に対して印加される信号を処理する目的で利用する。上述された技法のある実施例が図１に示されている。図１は、二つのフィードフォワードループ（ループ１及びループ２）及び検出回路１３２を有する制御システムを示している。パイロット信号は、カップラ１０５を介して電気回路１０８に印加される。電気回路１０８は、あらゆる種類の電気及び／あるいは電子回路（例えば無線周波数（ＲＦ）線型増幅器、電力増幅器）である。ループ１は、カップラ１０５、利得／位相回路１０４、スプリッタ１０２及び遅延回路１２６を有している。カップラ１０５は、通常、二つあるいはそれ以上の入力信号を結合し、結合された信号全体あるいはその一部へのアクセスを可能にするデバイスである。カップラは、その入力及び出力に現われる信号の一部を得るためにも用いられる。利得／位相回路１０４は、通常、その制御入力（図示せず）に印加される制御信号の値に基づいて、その入力に印加される信号の振幅及び位相を変化させる回路である。スプリッタ１０２は、単一の入力を有し、少なくとも二つの出力を有する回路であって、入力に印加された信号がその出力に実質的に複製されるような回路である。遅延回路１２６は、通常、その入力に印加された信号に所定の量の遅延を与える回路である。
【０００４】
信号が制御システムの入力（すなわち、スプリッタ１０２）に印加されると、印加された信号が電気回路１０８のために受けた歪みが、点Ａ（すなわち、経路１２３）において分離される。詳細に述べれば、入力信号はスプリッタ１０２に印加される。スプリッタ１０２は、入力信号を経路１０３及び１２７に実質的に複製する。経路１０３においては、入力信号は利得／位相回路１０４、カップラ１０５及び電気回路１０８に印加される。経路１２７においては、入力信号は遅延回路１２６によって遅延させられ、経路１２５を介して打ち消し（相殺:cancel）回路１２４に供給される。この図においては示されていないが、経路１２５上の入力信号の振幅及び位相は（公知の検出回路を用いて）検出されることが可能であって、制御信号に変換され、それが利得／位相回路１０４の制御入力（図示せず）に印加されうることは、当業者には容易に理解される。カップラ１１２を用いることによって、電気回路１０８の出力に現われる入力信号（及び電気回路１０８によって生成されたあらゆる歪みを加えたもの）の一部が、経路１１３を介して打ち消し回路１２４に供給される。打ち消し回路１２４は、少なくとも二つの入力と一つの出力を有する組み合わせ回路としてインプリメントされうる。組み合わせ回路は、その入力に印加された信号を組み合わせて、組み合わせた信号をその出力に伝達する。利得／位相回路１０４は、回路１１３上の入力信号の振幅及び位相が経路１２５上の入力信号とは実質的に１８０°（±１°）位相がずれていて相対的に同一振幅である（すなわち、実質的に反転信号である）ものとされるように修正されるべく調節されており、それら二つの信号は、打ち消し回路１２４によって組み合わせられると、互いに実質的に打ち消し合って、点Ａ（経路１２３）において（電気回路１０８によって生成された）歪みのみを残す。よって、ループ１は、電気回路１０８によって生成された歪みを分離するように設計されている。
【０００５】
遅延回路１１４、カップラ１１６、利得／位相回路１２２、及び増幅器１２０よりなるループ２は、電気回路１０８に印加されたパイロット信号から検出回路１３２によって獲得された情報を、電気回路１０８によって生成された歪みを実質的に打ち消す目的で利用する。詳細に述べれば、パイロット信号は、カップラ１０５を介して電気回路１０８に印加される。（電気回路１０８によって処理された）パイロット信号は、経路１１５及びカップラ１１６の出力すなわち経路１１７に現われる。パイロット信号は、カップラ１１２を介して経路１１３を伝播した後に経路１２３上の点Ａに現われる。電気回路１１８によって処理されたパイロット信号の一部は、カップラ１３０及び経路１２８を介して、検出回路１３２に印加される。検出回路１３２は、パイロット信号の信号特性（例えば振幅）を検出する公知の回路（例えば、対数検出器／増幅器、サンプルホールド回路、ヌル回路）を有している。これらの特性の一部あるいは全てが、電気回路１０８の歪み効果によって変化させられている。検出回路１３２は、入力の特性を検出し、その情報を経路１３１上の制御信号を生成する目的で使用する。当該制御信号は、利得／位相回路１２２に、パイロット信号を修正させる。点Ａにおけるパイロット信号は、経路１１８に現われるパイロット信号が実質的に経路１１５に現われるパイロット信号の反転（相対的に同一の振幅であって、１８０°±１°位相がずれている）となるように修正される。増幅器１２０は、利得／位相回路１２２の出力にさらに利得を付け加える。付加される利得は、経路１１８に現われる信号が経路１１５の信号の振幅と実質的に等しい振幅を有するように計算される。遅延回路１１４は、二つのパイロット信号が実質的に同じ瞬間にカップラ１１６に到達するように設定される；すなわち、二つのパイロット信号は十指摘に互いに同期されている（時間的に揃えられている）。二つのパイロット信号は、カップラ１１６によって組み合わせられると、互いに打ち消し合う。
【０００６】
この時点で、検出回路１３２は、利得／位相回路１２２が点Ａに現われる歪みを修正することを可能にし、よって電気回路１０８の出力に現われる歪みを打ち消すことを可能にする情報を有している。入力信号が制御システムに印加されると、電気回路１０８によって生成されたあらゆる歪みが、前述されたように点Ａ（経路１２３上）に分離される。経路１１５上の信号は、（電気回路１０８によって処理された）入力信号に電気回路１０８によって生成されたあらゆる歪みを追加したものである。点Ａにおける歪みは、以前印加されたパイロット信号から得られた情報（すなわち信号特性）に基づいて、利得／位相回路１２２によって修正され、経路１２９での歪みが経路１１５上の歪みの実質的な反転であるようにされる。経路１１５及び経路１１８上の歪みはカップラ１１６によって結合され、歪みが実質的に互いに打ち消し合い、実質的に歪みのない出力信号が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
電気回路１０８は、動作周波数帯を規定する帯域を有している。パイロット信号は、スペクトル的に、電気回路１０８の動作周波数帯の実質的に中央に位置していることが望ましい。なぜなら、この種のパイロット信号が受ける歪みは、電気回路１０８に印加される信号あるいは電気回路１０８によって生成される信号が受ける歪みと実質的に同じである傾向があるからである。しかしながら、電気回路１０８の動作帯内にパイロット信号を配置することによって、入力信号とパイロット信号との間に干渉が生じ、入力信号により多くの歪みを追加する可能性がある。干渉は、パイロット信号と印加あるいは生成される信号との間のあらゆる相互作用であって、印加あるいは生成される信号及び／あるいはパイロット信号の単一あるいは複数の特性（例えば、振幅、周波数、位相）に不都合な影響を与える。よって、干渉は、電気回路に印加されるあるいは電気回路によって生成されるあらゆる信号を歪ませるのみならず、パイロット信号に対しても影響を与える。前述されているように、パイロット信号は、印加あるいは生成される信号よりも通常６０ｄＢ低い振幅を有しており、それらの信号による干渉を受ける。歪ませられたパイロット信号は歪みに関する不正確な情報を供給し、その種のパイロット信号の本来的な目的が無効になる。さらに、パイロット信号が動作周波数帯の中央に位置している場合においてさえ、それらは動作周波数帯の他の部分（例えば、より周波数の低い部分あるいは高い部分）における歪みを受けるわけではない。よって、必要とされているのは、電気回路に印加されるあるいは当該電気回路によって生成される全ての信号と干渉することなく、当該電気回路の動作周波数帯全域にわたる情報を獲得するパイロット信号を利用することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、動作周波数帯内で歪みを発生する電気回路を含む制御システムに係るものである。動作周波数帯の双方の境界にスペクトル的に近接するように配置されたキャリア信号の側波帯がパイロット信号として用いられ、前記電気回路に印加される。前記電気回路の動作周波数帯内に位置する印加されたあるいは生成されたあらゆる信号とは干渉しない側波帯パイロット信号から、歪みに関する情報が得られる。得られた情報は、当該制御システムによって、電気回路によって生成される歪みを実質的に打ち消すために用いられる。
【０００９】
本発明に係る制御システムは、前記電気回路に接続された第一フィードフォワードループ及び第二フィードフォワードループも有している。本発明に係る制御システムは、さらに、前記電気回路に接続された両側波帯（ＤＳＢ）変調器に接続されたキャリア回路を有している。本発明に係る制御システムは、さらに、キャリア回路及び第二フィードフォワードループに接続された検出回路を有している。キャリア回路は、キャリア信号を生成するように設定される。ＤＳＢ変調器は、前記電気回路の動作周波数帯の外部にスペクトル的に位置する側波帯パイロット信号を生成するように設定される。本発明の望ましい実施例においては、側波帯パイロット信号は、前記電気回路の中心周波数に対応するキャリア周波数を有するキャリアから、前記電気回路の周波数帯域の半分以上の周波数成分を有する信号によって変調されることにより、生成される。検出回路は、側波帯パイロット信号から、前記電気回路によって生成される歪みに関する情報を獲得し、その情報を第二フィードフォワードループに供給する。第一フィードフォワードループは、前記電気回路によって生成される歪みを分離するように設定される。第二フィードフォワードループは、検出回路によって獲得された情報を、前記電気回路によって生成される歪みを実質的に打ち消す目的で利用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明に係る制御システムを示すブロック図である。当該制御システムは、第一フィードフォワードループ（ループ１）及び第二フィードフォワードループ（ループ２）に接続された電気回路１０８を有している。本発明に係る制御システムは、さらに、両側波帯（ＤＳＢ）変調器１５４及び検出回路１８０に接続されたキャリア回路１５６を有している。電気回路１０８は歪みを生成し、それはループ１によって点Ａで分離される。ループ２は、検出回路１８０によって獲得された情報を、電気回路１０８によって生成された歪みを打ち消す目的で使用する。検出回路１８０によって獲得される情報は、キャリア回路１５６及びＤＳＢ変調器１５４を用いて、（経路１４６及びカップラ１０５を介して）電気回路１０８に供給された両側波帯パイロット信号（すなわち、二つのパイロット信号）から収集される。キャリア回路１５６及びＤＳＢ変調器１５４はパイロット信号を生成し、そのパイロット信号から検出回路１８０が情報を獲得する。パイロット信号は、スペクトル的に、電気回路１０８の動作周波数帯の外部に位置しており、よって、電気回路１０８の周波数帯内に位置する印加されたあるいは生成されたあらゆる信号とは干渉しない。本発明の望ましい実施例においては、パイロット側波帯は、電気回路１０８の周波数帯の中心周波数に等しい周波数を有するキャリア信号を、電気回路１０８の周波数帯の半分以上の周波数を有する信号によって変調することを通じて生成される。
【００１１】
図３には、電気回路１０８の周波数応答（３００）と、パイロット信号を表わす側波帯３０６及び３０８が示されている。周波数応答とは、電気回路の特性（例えば、周波数、位相）が周波数によってどのように変化するかを示すチャートすなわちグラフである。図３に示された周波数応答は例示目的のものであり、電気回路１０８は図の周波数応答３００に限定されていないことに留意されたい。動作周波数帯は、電気回路１０８が信号を処理及び／あるいは生成する範囲である。動作周波数帯の境界は、下限周波数ｆL及び上限周波数ｆUによって規定される。周波数ｆL及びｆUは、その周波数応答が最大振幅応答（０ｄＢ）から３ｄＢ低下した点（３０４、３０６）に対応している。通常、回路の帯域は、その３ｄＢ点に対応する周波数によって規定される。動作周波数帯は、必ずしも帯域そのものである必要はない。周波数ｆ0は、電気回路１０８の帯域の中心周波数として規定される。中心周波数は、通常、その３ｄＢ周波数に関して対称に位置している、すなわち、ｆ0−ｆL＝ｆU−ｆ0である。側波帯パイロット信号３０６及び３０８は、３ｄＢ周波数に位置するか、あるいは図３に示されているように、３ｄＢ周波数に近接しているが電気回路１０８の動作帯域の外部に位置することが望ましい。より一般的には、側波帯パイロット信号は、動作周波数帯域の外部の、動作周波数帯の境界に近接したところに位置することが望ましい。側波帯パイロット信号の近似的な位置は、動作周波数に近接した、電気回路１０８によって生成される歪みを実質的に打ち消す目的で使用される情報を提供することが可能である周波数として定義される。
【００１２】
図２に示されているように、キャリア回路１５６は、スプリッタ１６２に接続された発振器１５８を有している。スプリッタ１６２の各々の出力は、増幅器（１６０、１７０）に接続されている。一方の出力は、検出回路１８０のミキサ１７２に供給され、他方の出力は、ＤＳＢ変調器１５４に供給される。ＶＣＯ１６４は、電気回路１０８の中心周波数ｆ0（３０５）と等しい周波数を有するキャリア（すなわち、正弦波）を生成する。
【００１３】
ＤＳＢ変調器１５４は公知の回路であって、発振器１５０及びミキサ１４８を有している。発振器１５０は、電気回路１０８の動作周波数帯域の半分以上の周波数を有する変調信号（例えば正弦波）を生成する。発振器１５０の出力は、ミキサ１４８の一方の入力に印加される。ミキサ１４８の他方の入力は、キャリア回路１５６の出力に接続されている。キャリア回路１５６は、スプリッタ１６０に接続された発振器１５８を有しており、スプリッタの出力は、双方とも、増幅器（１６２、１８４）に接続されている。キャリア回路１５６の発振器１５８は、ある周波数を有するキャリアを生成するが、その周波数は電気回路１０８の帯域の中心周波数（ｆ0）に等しいことが望ましい。ＤＳＢ変調器１５４の出力は、変調信号によって変調されたキャリア信号であり、一般的に側波帯と呼称される二つの信号を生成する。一方の側波帯の周波数は、キャリア周波数と変調周波数の和に等しい。他方の側波帯の周波数は、キャリア周波数と変調周波数との差に等しい。それゆえ、キャリア周波数がｆ0であって変調信号の周波数が電気回路１０８の動作帯域の半分に等しいか若干大きい場合には、側波帯は電気回路１０８の３ｄＢ周波数（ｆL、ｆU）に近接配置することになる。変調周波数はあらゆる周波数を選択することが可能であり、それに従って側波帯が動作周波数帯の内部あるいは外部に位置する。変調信号の周波数は、側波帯が帯域の外部に位置するが３ｄＢ周波数には近接している、あるいは、電気回路１０８の動作周波数帯の外部であるが動作周波数帯の境界に近接しているように選択されることが望ましい。
【００１４】
側波帯はパイロット信号として用いられ、増幅器１４４、経路１４６及びカップラ１０５を介して電気回路１０８に印加される。パイロット信号は経路１１７に現われ、その一部がカップラ１３０によって経路１２８へ導かれて検出回路１８０に印加される。検出回路１８０は、ＢＳＦ１６８、増幅器１７０、ミキサ１７２、ＢＰＦ１７４を有しており、それぞれ直列に接続されている。検出回路１８０は、さらに、ＢＰＦ１７４及びＬＰＦ１７８に接続された対数検出器１７６を有している。変調済みパイロットキャリア信号は、検出回路１８０のバンドストップフィルタ（ＢＳＦ）１６８に印加される。ＢＳＦ１６８は、ある周波数を有する信号を著しく減衰させ、その他の信号には全く影響を与えないフィルタ回路である。ＢＳＦ１６８は、電気回路１０８の動作周波数帯内に位置するあらゆる信号を除去するように設計されている。その後、パイロット信号は、増幅器１７０を介してミキサ１７２に印加される。キャリア回路１５６の出力もミキサ１７２に印加される。ミキサ１７２は、少なくとも二つの入力と少なくとも一つの出力を有し、その出力がその二つの入力を互いに乗算した結果であるような公知の回路である。ある周波数を有する二つの信号が混合されると、その結果はこれら二つの信号の周波数の和及び差であるような周波数を有する信号であることは良く知られている。同一の周波数を有する二つの信号の混合は、同期検波として知られているものである。それゆえ、パイロット信号はミキサ１７２によって同期検波され、ミキサ１７２の出力は発振器１５０の周波数と等しい中心周波数を有するＢＰＦ１７４に印加される。それゆえ、ＢＰＦ１７４の出力はパイロット信号となる。
【００１５】
パイロット信号は対数検出器１７６に印加され、そこでパイロット信号の特性（例えば振幅）が検出され、その特性が電圧に変換される。対数検出器１７６の出力はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７８に印加される。ＬＰＦ１７８は平均化回路として機能し、検出したパイロット信号の特性（例えば振幅）の平均が生成される。この信号には、パイロット信号が受けた歪みに係る情報が含まれている。この平均化された信号は、経路１３６を介してヌル回路１３２に印加される。ヌル回路１３２は、経路１３１を介して利得／位相回路１２２に制御信号を供給する。ヌル回路によって生成された制御信号は、利得／位相回路１２２が点Ａにおける歪みを、それが経路１１５に現われる歪みとカップラ１１６によって打ち消し合うように修正するよう機能させる。
【００１６】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、そのことを電気回路に印加されるあるいは当該電気回路によって生成される全ての信号と干渉することなく、当該電気回路の動作周波数帯全域にわたる情報を獲得するパイロット信号を利用する制御システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術に係る、二つのフィードフォワードループ及び検出回路を有する制御システムを示すブロック図。
【図２】  本発明に係る制御システムを示すブロック図。
【図３】  本発明に係る制御システムにおける電気回路の周波数応答を示すグラフ。ここでは、前記電気回路の動作周波数帯の双方の境界に近接した両側波パイロット信号も示されている。
【符号の説明】
１０１  入力信号
１０２  スプリッタ
１０３  経路
１０４  利得／位相回路
１０５  カップラ
１０８  電気回路
１１２  カップラ
１１３  経路
１１４  遅延回路
１１５  経路
１１６  カップラ
１１７  経路
１１８  経路
１２０  増幅器
１２２  利得／位相回路
１２３  経路
１２４  打ち消し回路
１２５  経路
１２６  遅延回路
１２７  経路
１３０  カップラ
１３１  経路
１３２  検出回路
１３２  ヌル回路
１４４  増幅器
１４６  経路
１４８  ミキサ
１５０  発振器
１５４  ＤＳＢ変調器
１５６  キャリア回路
１５８  発振器
１６０  スプリッタ
１６２  増幅器
１６４  経路
１６６  経路
１６８  バンドストップフィルタ
１７０  増幅器
１７２  ミキサ
１７４  バンドパスフィルタ
１７６  対数検出器
１７８  ローパスフィルタ
１８０  検出回路
１８２  経路
３００  周波数応答
３０４  下限
３０５  中心周波数
３０６  上限
３０６  パイロット信号
３０８  パイロット信号
【図１】
0004209051.tif 000002
【図２】
0004209051.tif 000003
【図３】
0004209051.tif 000004