JP2012129870A - フィードフォワード歪み補償高周波増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチキャリア信号など複数の通過帯域からなる広帯域の信号の増幅に適用して低損失化が図れるようにしたフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置を提供すること。
【解決手段】Ａ帯域用第２の方向性結合器１２０の本線出力にＢＰＦ３０１を接続し、Ｂ帯域用第２の方向性結合器２２０の本線出力にはＢＰＦ３０２を接続し、これらＢＰＦ３０１とＢＰＦ３０２の出力を合成器３０により合成することにより、Ａ帯域用の歪み補償ループの本線とＡ帯域用の歪み補償ループの本線とを共通化した上で、遅延線３０６を介してＡＢ共用の方向性結合器１３３に供給し、ＡＢ帯域共用信号出力端１５０からＡ帯域の信号とＢ帯域の信号が出力されるようにしたもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、増幅系に補償ループを備えたフィードフォワード方式の増幅装置に係り、特に、周波数帯域の広いマルチキャリア信号の増幅に好適なフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置に関する。

移動体通信用の基地局装置や中継局装置などでは、所定の周波数間隔で配置され、それぞれ適宜変調されている多数の搬送波からなる信号、いわゆるマルチキャリア信号を用い、それを高周波増幅して無線送信している。
従って、マルチキャリア信号を処理する際、その高周波増幅に用いる増幅器の線形性が不充分であったとすると、例えば相互変調歪など、各種の歪みが発生してしまう。
この歪みは、正常かつ高品質な通信を実現する上で支障となる。そこで、マルチキャリア信号の増幅に用いる増幅器に対しては、マルチキャリア信号が属する周波数帯域の全体にわたって良好な線形性が要求される。

ところで、このようなマルチキャリア信号の増幅に適した超低歪の増幅器を実現する技法の一例に、いわゆるＦＦ(Feed-forward：フィードフォワード)増幅方式がある(例えば特許文献１、２参照)。
そこで、このＦＦ増幅方式、つまりＦＦ増幅器について説明する。
まず、始めに、このＦＦ増幅器において、信号入力端から主増幅器を経て信号出力端に至る信号経路、すなわち増幅すべき信号及び増幅した信号を伝送するための信号経路のことを本線と記述する。

また、このＦＦ増幅方式では、本線上で主増幅器より後段にある点から分岐した信号と、本線上で主増幅器よりも前段にある点から分岐した信号とを結合させる歪み検出用経路が設けられている。
そこで、これら本線と歪み検出用経路により構成されるループを歪み検出ループと記述する。
そうすると、この歪み検出ループにおいて、本線を伝送する信号と歪み検出用経路を伝送する信号の両信号が経由した信号経路の電気長が互いに等しく、且つ、両信号が互いに同振幅で逆位相になっていれば、上述した信号の結合により搬送波成分を打ち消し、主増幅器及びその周辺回路において生じた歪みに相当する信号を取り出すことができる。

そして、このＦＦ増幅方式では、更に歪み補償用経路を設け、上記した歪み検出ループにより取り出された信号、すなわち歪みに相当する信号を本線上の信号と再結合させる。
そこで、このときの本線と歪み補償用経路とで構成されるループを歪み補償ループと記述すると、この歪み補償ループにおける信号遅延が本線経路上で補償されていて、且つ、本線経路上の信号に含まれる歪み成分と歪み検出ループにより得られる歪みの信号とが互いに同振幅で逆位相となるように、歪み補償ループにおいて適宜振幅や位相の調整が行なわれていたとすれば、上述した信号再結合動作によって、主増幅器において発生した歪みを補償することができる。
そして、これを実現させたのがＦＦ方式の歪み高周波増幅器であり、以下、これをＦＦ増幅器と記述する。

ところで、例えば、移動体通信システムの基地局装置などにおいて、このＦＦ増幅器を用いて複数の通過帯域のマルチキャリア信号を有する信号群を増幅する場合、通常、図３に示すように、複数系統のＦＦ増幅器を用い、これらを並列接続してアンテナ端に接続したＦＦ歪み補償高周波増幅装置が従来から用いられている。
ここで、この従来技術について説明すると、これは、例えば移動体通信システムの基地局装置などに適用され、当該基地局装置により無線送信する対象となるマルチキャリア信号を主増幅器により増幅し、当該増幅の際に発生する歪みを補償するものである。

そして、このときＦＦ増幅器に入力されるマルチキャリア信号が、互いに異なる周波数帯域を有し、互いに隔離した周波数帯域を有する２種の信号群、すなわち、周波数帯域Ａの入力信号群及び周波数帯域Ｂの入力信号群から構成されている場合であり、ここで、この従来技術によるＦＦ歪み補償高周波増幅装置の場合、それぞれの帯域に適用するＦＦ増幅器を並列にし、出力を共用器で結合させてアンテナ端に接続するようになっている。

従って、この従来技術に係るＦＦ歪み補償高周波増幅装置によれば、移動体通信システムの基地局装置などに適用することにより、増幅の際に発生する歪みを補償することができる。

特開２００３−２８３２５９号公報 特開２００５−３２３３３５号公報

上記従来技術は、複数のＦＦ高周波増幅器の出力を結合させるための共用器による損失の存在について配慮がされておらず、低損失化に問題がある。
従来技術においては、例えば図３から明らかなように、Ａ帯域のＦＦ増幅器１とＢ帯域のＦＦ増幅器２の出力を共用器３で合成させているので、この共用器による損失のため低損失化に問題が生じてしまうのである。

本発明の目的は、マルチキャリア信号など複数の通過帯域からなる広帯域の信号の増幅に適用して低損失化が図れるようにしたフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置を提供することにある。

上記目的は、夫々が歪み検出ループと歪み補償ループを備えた第１と第２のフィードフォワード増幅手段が備えられ、これら２系統のフィードフォワード増幅手段は、それぞれ異なる周波数帯域の入力信号を増幅するフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置において、前記第１のフィードフォワード増幅手段の歪み検出ループの本線出力に接続された第１のバンドパスフィルタと、前記第２のフィードフォワード増幅手段の歪み検出ループの本線出力に接続された第２のバンドパスフィルタと、前記第１のバンドパスフィルタの出力と前記第２のバンドパスフィルタの出力に接続された合成器とを設け、前記第１のフィードフォワード増幅手段の歪み補償ループにおける本線と、前記第２のフィードフォワード増幅手段の歪み補償ループにおける本線とが、前記合成器により共通化されているようにして達成される。

ここで、まず、上記した従来技術の問題点を解決するためには、各通過帯域毎に個別にＦＦ増幅器を用いて出力を共用器で合成するのではなく、各通過帯域をそのまま増幅する１台のＦＦ増幅装置を用いればよい。
しかしながら、異なる複数の帯域を纏めて増幅する広帯域増幅装置は実現が困難であり、実現したとしても、狭帯域増幅装置に比較して電力効率、電力利得などの電気的特性は劣化してしまうので、結局、従来技術の問題点の解決にはならない。

また、この場合、それぞれの通過帯域のみを通過させる帯域フィルタを使用しない構成になるので、不要波も増幅させることになり、他システムを妨害するなど、不法装置となり運用上問題となる。
そこで、本発明では、ＦＦ増幅装置の共用器部分を、当該ＦＦ増幅装置の外に設けるのではなく、歪み補償ループ内に位置させ、歪み補償ループ内に有る本来の遅延調整器に必要な遅延時間の一部が当該共用器部分により与えられるようにし、これにより、従来の構成ではＦＦ増幅装置の外に設置され出力の損失となっていた共用器が、本発明では、ＦＦ増幅装置の内部で元々損失を生じている遅延部分に含まれた形になり、出力損失の低減が得られるようにしたものである。

この結果、本発明によれば、複数の通過帯域があるマルチキャリア信号を増幅する増幅装置において、アンテナ端に接続する共用器が削除でき、従って、上記したように、目的が達成できることになる。
このとき本発明では、歪み補償ループにおいて、入力信号群毎に対応して入力信号群と同数の歪み増幅系を備え、各歪み増幅系毎の補助増幅器により入力信号群毎の歪みを増幅するようにしているので、例えば、歪み検出ループにより検出される歪みを増幅するために用いられる補助増幅器の周波数帯域特性を超広帯域化しなくとも、複数の入力信号群について精度よく歪み補償を行うことを可能とする。

このときの複数の信号群は、それぞれ異なる周波数帯域を有しており、それぞれの信号群の周波数帯域としては種々な周波数帯域が用いられてもよい。具体例として、それぞれの信号群の周波数帯域としては、互いに隔離したような周波数帯域が用いられる。
この場合、複数の信号群の数としては、種々の数が用いられるようにしてもよい。
ここで、それぞれの信号群は、例えば周波数帯域幅を有していても良く、例えば１点の周波数の信号が本発明に言う信号群として用いられてもよく、本発明は、このような態様も包含する。

また、このときの歪み検出ループ構成や、歪み除去ループ構成には、種々の構成が用いられてもよい。
主増幅器についても同じく種々の形式の増幅器が用いられてもよい。例えば複数の周波数の信号をまとめて増幅することができる共通の増幅器を用いることが考えられる。
ここで、歪み検出ループにより検出される歪みには、それぞれの信号群毎の歪み、つまり、それぞれの信号群を主増幅器で増幅することにより発生した歪みが含まれる。

そして、この入力信号群毎の歪みとしては、例えば、当該各入力信号群に対して上側(高周波数側)の周波数帯に発生する３次歪み(上側３次歪み)や、当該各入力信号群に対して下側(低周波数側)の周波数帯に発生する３次歪み(下側３次歪み)などがある。
このとき、歪み補償ループにおいて、主増幅器による増幅信号から歪みを除去するときの精度としては、実用上で有効であれば、種々な精度が用いられてもよい。

また、各歪み増幅系としても種々の構成のものが用いられてもよい。
このとき全ての歪み増幅系により増幅された入力信号群毎の歪みの総和を主増幅器による増幅信号から除去するようにしてやれば、全ての入力信号群について主増幅器で発生した歪みを当該増幅信号から除去することができる。

このときの歪み補償ループの一構成例には、歪み検出ループにより検出された歪みを各歪み増幅系に対して分配するための、例えば分配器などから構成される分配手段と、各歪み増幅系の補助増幅器により増幅された入力信号群毎の歪みを総和するための、例えば合成器などから構成される合成手段を備えたものが考えられる。

ここで、本発明に係るフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置(ＦＦ増幅装置)では、一構成例として、歪み補償ループが有する各歪み増幅系は、それぞれに対応した入力信号群の歪みを抽出するフィルタを備え、当該フィルタにより抽出された歪みを補助増幅器により増幅するようになっている。
この結果、各歪み増幅系において、増幅対象となる各入力信号群の歪みをフィルタにより抽出することができ、従って、不要な周波数成分を除去することができる。

このときのフィルタとしては、種々のフィルタが用いられてもよい。具体例として、それぞれの歪み増幅系のフィルタには、当該それぞれの歪み増幅系により増幅する対象となる歪みの周波数帯域及び当該歪みに対応した入力信号群の周波数帯域の信号を抽出して、これら以外の周波数帯域の信号を除去するような特性を有するフィルタが用いられる。

ここで、また、本発明に係るＦＦ増幅装置では、一構成例として、歪み補償ループが有する各歪み増幅系を、次のように構成した。すなわち、歪み補償ループが有する各歪み増幅系では、バンドパスフィルタがそれぞれに対応した入力信号群の歪みを抽出し、振幅変化器がバンドパスフィルタにより抽出される歪みの振幅を変化させ、位相変化器がバンドパスフィルタにより抽出される歪みの位相を変化させ、補助増幅器が振幅変化器により振幅が変化させられて位相変化器により位相が変化させられた歪みを増幅するのである。
従って、各歪み増幅系において、それぞれに対応した入力信号群の歪みを補助増幅器で増幅するに際して、当該歪みの振幅や位相を変化させて制御することができる。

従って、本発明に係るＦＦ増幅装置は、例えば携帯電話システムや簡易型携帯電話システム(ＰＨＳ：Personal Handy phone System)、それにマルチメディア放送サービスなどの移動体通信システムに設けられる基地局装置や中継局装置などに備えられるのに適している。
一例として、本発明に係るＦＦ増幅装置が適用された基地局装置などでは、以上の構成を備えた結果、通信相手となる移動局装置などに対するマルチキャリアなどの信号を当該ＦＦ増幅装置により増幅して当該増幅の際に発生する歪みを補償し、当該増幅後の信号を通信相手に対して無線により送信することになる。

このときの移動体通信システムや、基地局装置や、中継局装置や、移動局装置などの構成としては、種々な構成が用いられてもよい。
そして、このときの通信方式としては、例えば、ＣＤＭＡ(Code Division
Multiple Access)方式やＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)方式、ＦＤＭＡ(Frequency Division Multiple Access)方式、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ａccess)方式などの種々の通信方式があり、いずれの方法が用いられてもよい。

本発明に係るフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置(ＦＦ増幅装置)によれば、それぞれ異なる周波数帯域を有する複数の信号群を入力し、歪み検出ループにおいてこれら複数の入力信号をまとまった帯域ごとの主増幅器で増幅し、当該主増幅器で発生する歪みを検出し、歪み補償ループでは当該主増幅器による増幅信号から歪み検出ループにより検出された歪みによって主増幅器で発生する歪みを除去する構成において、歪み補償ループが入力信号群と同数の歪み増幅系により構成され、これら複数の歪み増幅系により増幅された入力信号の歪みを合成し、主増幅器において発生する歪み信号を除去するようにしている。

このように、本発明では、主増幅器出力の本線上に周波数帯域を合成するような共用器や同軸遅延線を設けたので、例えば各歪み増幅系の補助増幅器の周波数帯域特性を広帯域化しなくても良く、歪み補償高周波増幅器後のアンテナ共用器を用いなくても良くなり、この結果、複数の通過帯域があるマルチキャリア信号を増幅させる増幅装置において、アンテナ端に接続する共用器が削除可能になり、よって、必要周波数帯域を通過させ合成する共用器にて発生する損失を低下させることが可能となり、従って、出力電力を低下させることがなく、増幅装置の効率を実質的に高めることができる。

このとき本発明に係るＦＦ増幅装置では、一構成例として、次のようにしている。
すなわち、まず、歪み補償ループが有する各歪み増幅系では、バンドパスフィルタがそれぞれに対応した入力信号群の歪みを抽出し、振幅変化器がバンドパスフィルタにより抽出される歪みの振幅を変化させ、位相変化器がバンドパスフィルタにより抽出される歪みの位相を変化させ、補助増幅器が振幅変化器により振幅が変化させられて位相変化器により位相が変化させられた歪みを増幅するようにし、これにより、各歪み増幅系において入力信号の歪みを補助増幅器で増幅するに際して当該歪みの振幅や位相を制御することができる。

本発明に係るフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係るフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置の第２の実施形態を示すブロック図である。 従来技術によるフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明に係るフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
ここで、図１は、本発明の第１の実施形態で、これは、本発明によるフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置(ＦＦ増幅装置)を、移動体通信システムの基地局装置に適用し、当該基地局装置により無線送信する対象となるマルチキャリア信号を主増幅器により増幅して当該増幅の際に発生する歪みを補償するようにした場合の一実施の形態である。

そして、この実施形態の場合、そこに入力されるマルチキャリア信号が、互いに異なる周波数帯域を有し、互いに隔離した周波数帯域を有する２群の信号群、すなわち、Ａ帯域の入力信号群とＢ帯域の入力信号群からなる場合のものが示されている。
そして、この実施形態によるＦＦ増幅装置は、図示のように、２種の信号入力端１００、２００と単独の信号出力端１５０の間に、２群の互いに異なる周波数帯域に対する歪み検出ループと、２群の互いに異なる周波数帯域を合成した歪み補償ループとで構成されている。

ここで、まず、歪み検出ループには、方向性結合器(ハイブリッド回路)１１０、１２０、２１０、２２０が備えられている。
そして、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０とＡ帯域用第２の方向性結合器１２０の間において、上側にある一方の線路に第１の可変移相器１１１と第１の可変減衰器１１２及び第１の主増幅器(第１の増幅器)１１３が設けられ、下側にある他方の線路には第１の同軸遅延線１１５が備えられている。
また、Ｂ帯域用第１の方向性結合器２１０とＢ帯域用第２の方向性結合器２２０との間には、一方の線路に第１の可変移相器２１１と第１の可変減衰器２１２と第１の主増幅器(第１の増幅器)２１３が備えられており、他方の線路に第１の同軸遅延線２１５が備えられている。

次に、歪み補償ループは、２群の互いに異なる周波数帯域を共用器で合成する本線部分と、同じく２群の互いに異なる周波数帯域のそれぞれを操作する歪み補償用経路に分けられている。
そして、まず、本線部分のＡ帯域では、Ａ帯域第２の方向性結合器１２０の本線出力がＡ帯域のＢＰＦ３０１に接続され、本線部分のＢ帯域のでは、Ｂ帯域第２の方向性結合器２２０の本線出力がＢ帯域のＢＰＦ３０２に接続されている。なお、ＢＰＦとはバンドパスフィルタのことである。

このとき、これらＡ帯域のＢＰＦ３０１とＢ帯域のＢＰＦ３０２は共用器３０に内蔵され、これにより共用器３０は、Ａ帯域の周波数帯域に含まれている信号とＢ帯域の周波数帯域に含まれている信号を通過させ、通過したＡ帯域の信号とＢ帯域の信号を合成して本線に出力する。
従って、この共用器３０は、Ａ帯域の歪み補償ループにおける本線と、Ｂ帯域の歪み補償ループにおける本線とを共通化する働きをすることになる。
そして、この共用器３０の出力は、同軸遅延線３０５を介してＡＢ共用方向性結合器１３３の本線入力に接続されている。
ここで、このＡＢ共用方向性結合器１３３は、本線と歪み補償用経路とを合成する方向性結合器であり、従って、機能としては、図３の従来技術における方向性結合器１３０と同じである。

次に、Ａ帯域の歪み補償用経路には、カプラ１２４とＡ帯域の第２の可変移相器１２１、Ａ帯域第２の可変減衰器１２２、それにＡ帯域補助増幅器１２３が設けられ、Ｂ帯域の歪み補償用経路には、カプラ２２４とＢ帯域の第２の可変移相器２２１、Ｂ帯域第２の可変減衰器２２２、それにＢ帯域補助増幅器２２３が設けられ、夫々は合成器３１０を介してＡＢ共用方向性結合器１３３に接続されている。

ここで、カプラ１２４は、Ａ帯域の歪み検出ループより検出された歪みレベルを検出し、カプラ２２４は、Ｂ帯域の歪み検出ループより検出された歪みレベルを検出し、合成器３１０は、ＡＢ２種の異なる周波数帯域の補助増幅器、すなわちＡ帯域補助増幅器１２３とＢ帯域補助増幅器２２３の出力を合成するものであり、この場合も、方向性結合器１１０、１３３、２１０には、ダミーロードとして機能するする終端抵抗Ｒ１１０、Ｒ１３３、Ｒ２１０が設けてある。

そして、ＡＢ共用方向性結合器１３３の出力は、Ａ帯域用パイロット信号検出用カプラ１３５と、Ｂ帯域用パイロット信号検出用カプラ１３６を介してＡＢ帯域共用信号出力端１５０に接続されている。
従って、この実施形態においても、増幅された夫々の信号がＡＢ帯域共用信号出力端１５０から送信アンテナに出力されることになる。
ここで、４００は制御部で、カプラ１３５、１３６と制御信号発生回路を備え、パイロット信号Ｐａとパイロット信号Ｐｂを用いたフィードバック制御系を構成し、これにより、増幅の際に発生する歪みを補償する。
そこで以下、この制御部４００による制御について更に詳しく説明する。

まず、この実施形態の場合、Ａ帯域については、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０とＡ帯域用第２の方向性結合器１２０の間の一方の線路と、Ａ帯域用第２の方向性結合器１２０とＡＢ共用方向性結合器１３３の間の一方の線路により本線が構成され、次に、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０とＡ帯域用第２の方向性結合器１２０の間の他方の線路から歪み検出用経路が構成されており、Ａ帯域用第２の方向性結合器１２０とＡＢ共用方向性結合器１３３の間の他方の線路により歪み補償用経路が構成されている。

そこで、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０とＡ帯域用第２の方向性結合器１２０の間の一方の線路(本線)と、歪み検出用径路とにより構成されるループにより歪み検出ループＬ１が形成され、Ａ帯域用第２の方向性結合器１２０とＡＢ共用方向性結合器１３３の間の一方の線路(本線)と、歪み補償用経路とにより構成されるループにより歪み補償ループＬ２が形成されている。

同様に、Ｂ帯域について、Ｂ帯域用第１の方向性結合器２１０とＢ帯域用第２の方向性結合器２２０の間の一方の線路と、Ｂ帯域用第２の方向性結合器２２０とＡＢ共用方向性結合器１３３の間の一方の線路により本線が構成され、Ｂ帯域用第１の方向性結合器２１０とＢ帯域用第２の方向性結合器２２０の間の他方の線路により歪み検出用経路が構成されており、Ｂ帯域用第２の方向性結合器１２０とＡＢ共用方向性結合器１３３の間の他方の線路により歪み補償用経路が構成されている。

そこで、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０とＡ帯域用第２の方向性結合器１２０の間の一方の線路(本線)と歪み検出用径路で構成されるループにより歪み検出ループＬ３が形成され、Ｂ帯域用第２の方向性結合器２２０とＡＢ共用方向性結合器１３３の間の一方の線路(本線)と歪み補償用経路で構成されるループにより歪み補償ループＬ４が形成されている。
そして、これら歪み補償ループＬ３、Ｌ４については、本線の経路が共用器３０で合成され共通化された状態で構成されるようになっており、これが、この実施形態の特徴である。

次に、この実施形態の動作について説明する。
まず、Ａ帯域に関する歪み検出ループＬ１では、Ａ帯域信号入力端１００から信号を入力し、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０で分配する。
そして、分配した一方の信号は、可変移相器１１１と可変減衰器１１２、それにＡ帯域主増幅器１１３を介してＡ帯域用第２の方向性結合器１２０に入力される。このときＡ帯域主増幅器１１３の直前で、制御部４００のパイロット信号発生器で生成されているパイロット信号Ｐａが注入される。

また、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０で分配された他方の信号(歪み抽出用ＦＦ信号)は、遅延回路１１５を介してＡ帯域用合成器１２０に入力され、ここでＡ帯域用主増幅器１１３の出力信号の一部と結合されることにより、歪み信号が検出される(歪み信号検出)。
このとき遅延回路１１５による遅延時間は、可変移相器１１１と可変減衰器１１２及びＡ帯域用主増幅器１１３により与えられてしまう遅延時間と一致するように設定されている。

また、Ａ帯域用第２の方向性結合器１２０で合成される２種の信号のキャリア成分の振幅及び位相は、可変移相器１１１により同振幅にされ、可変減衰器１１２により逆位相にされる。
このとき制御部４００は、Ａ帯域用主増幅器１１３において発生した歪み成分のみが検出歪み信号として取り出されるように、カプラ１３５の検出結果に基づいて可変移相器１１１と可変減衰器１１２を制御する。
つまり、制御装置４００は、Ａ帯域用入力端１００から入力された信号のキャリア成分の周波数レベルが最小となるように、可変移相器１１１と可変減衰器１１２をカプラ１３５の検出結果に基づいて制御することになる。

歪み補償ループＬ２では、Ａ帯域用主増幅器１１３の出力信号を、Ａ帯域用第２の方向性結合器１２０及びＡ帯域用ＢＰＦ３０１、遅延回路３０５を介してＡＢ共用方向性結合器１３３に供給させる一方で、歪み検出ループＬ１で検出された歪み信号を、可変移相器１２１と可変減衰器１２２、Ａ帯域用補助増幅器１２３を介して、ＡＢ共用方向性結合器１３３に歪み除去信号(歪み除去用ＦＦ信号)として供給させる。
そこで、ＡＢ共用方向性結合器１３３は、Ａ帯域用ＢＰＦ３０１と遅延回路３０５を介して入力されたＡ帯域用主増幅器１１３の出力信号に、Ａ帯域用補助増幅器１２３を介して入力された歪み除去信号を結合させることにより生成した低歪み出力信号を、出力端子１５０を介して出力する。

このときＡ帯域用ＢＰＦ３０１と遅延回路３０５による遅延時間は、カプラ１２４と可変移相器１２１、可変減衰器１２２、Ａ帯域用補助増幅器１２３及び合成器３１０により与えられてしまう遅延時間と一致するように設定されている。
また、このときＡＢ共用方向性結合器１３３で合成される２種の信号の歪み成分は、可変位移相器１２１と可変減衰器１２２により同位相と同振幅を保った状態で逆位相にされる。

そして、このとき制御部４００は、可変移相器１２１と可変減衰器１２２を制御し、ＡＢ共用方向性結合器１３３から出力端子１５０に出力される低歪み出力信号に対する歪み成分のリークが最小になるように、つまりカプラ１３５から検出されるパイロット信号Ｐａのレベルが最小になるように、可変移相器１２１による移相量と可変減衰器１２２による減衰量を調整する。

次に、Ｂ帯域に関する歪み検出ループＬ３では、Ｂ帯域信号入力端２００から信号を入力し、Ｂ帯域用第１の方向性結合器２１０で分配する。
そして、分配した一方の信号は、可変移相器２１１と可変減衰器２１２、それにＢ帯域主増幅器２１３を介してＢ帯域用第２の方向性結合器２２０に入力される。このときＢ帯域主増幅器２１３の直前で、制御部４００のパイロット信号発生器で生成されているパイロット信号Ｐｂが注入される。

また、Ｂ帯域用第１の方向性結合器２１０で分配された他方の信号(歪み抽出用ＦＦ信号)は、遅延回路２１５を介してＢ帯域用合成器２２０に入力され、ここでＢ帯域用主増幅器２１３の出力信号の一部と結合されることにより、歪み信号が検出される(歪み信号検出)。
このとき遅延回路２１５による遅延時間は、可変移相器２１１と可変減衰器２１２及びＢ帯域用主増幅器２１３により与えられてしまう遅延時間と一致するように設定されている。

また、Ｂ帯域用第２の方向性結合器２２０で合成される２種の信号のキャリア成分の振幅及び位相は、可変移相器２１１により同振幅にされ、可変減衰器２１２により逆位相にされる。
このとき制御部４００は、Ｂ帯域用主増幅器２１３において発生した歪み成分のみが検出歪み信号として取り出されるように、カプラ１３６の検出結果に基づいて可変移相器２１１と可変減衰器２１２を制御する。
つまり、制御装置４００は、Ｂ帯域用入力端２００から入力された信号のキャリア成分の周波数レベルが最小となるように、可変移相器２１１と可変減衰器２１２を、カプラ１３６の検出結果に基づいて制御することになる。

歪み補償ループＬ４は、Ｂ帯域用主増幅器２１３の出力信号を、Ｂ帯域用第２の方向性結合器２２０及びＢ帯域用ＢＰＦ３０２、遅延回路３０５を介してＡＢ共用方向性結合器１３３に供給させる一方で、歪み検出ループＬ３で検出された歪み信号を、可変移相器２２１と可変減衰器２２２、Ｂ帯域用補助増幅器２２３を介して、ＡＢ共用方向性結合器１３３に歪み除去信号(歪み除去用ＦＦ信号)として供給させる。
そこで、ＡＢ共用方向性結合器１３３は、Ｂ帯域用ＢＰＦ３０２と遅延回路３０５を介して入力されたＢ帯域用主増幅器２１３の出力信号に、Ｂ帯域用補助増幅器２２３を介して入力された歪み除去信号を結合させることにより生成した低歪み出力信号を、出力端子１５０を介して出力する。

このときＢ帯域用ＢＰＦ３０２と遅延回路３０５による遅延時間は、カプラ２２４と可変移相器２２１、可変減衰器２２２、Ｂ帯域用補助増幅器２２３及び合成器３１０により与えられてしまう遅延時間と一致するように設定されている。
また、このときＡＢ共用方向性結合器１３３で合成される２種の信号の歪み成分は、可変位移相器１２１と可変減衰器１２２により同位相と同振幅を保った状態で逆位相にされる。

そして、このとき制御部４００は、可変移相器２２１と可変減衰器２２２を制御し、ＡＢ共用方向性結合器１３３から出力端子１５０に出力される低歪み出力信号に対する歪み成分のリークが最小になるように、つまりカプラ１３５から検出されるパイロット信号Ｐｂのレベルが最小になるように、可変移相器２２１による移相量と可変減衰器２２２による減衰量を調整する。
このとき、合成器３１０は、Ａ帯域用補助増幅器１２３とＢ帯域用補助増幅器２２３の出力信号を結合し、結合結果をＡＢ共用方向性結合器１３３に出力する。

そして、このＡＢ共用方向性結合器１３３の一方の入力には、Ａ帯域用主増幅器１１３とＢ帯域用主増幅器２１３で夫々増幅した信号が共用器３０で合成され、遅延回路３０５を介して入力され、これによりＡ帯域用主増幅器１１３とＢ帯域用主増幅器２１３において発生した歪み信号が除去され、歪みが除去された信号がＡＢ共用方向性結合器１３３から出力されることになる。
そこで、本発明では、共用器部分をＦＦ増幅装置の歪み除去ループ内で構成し、歪み除去ループの遅延調整器も兼ねる構成とし、従来の構成ではＦＦ増幅装置の外に設置され出力の損失となっていた共用器が、本発明では、ＦＦ増幅装置の内部で元々損失を生じている遅延部分に含まれた形になり、出力損失が実質上低減されるようにしたものである。

この結果、本発明によれば、複数の通過帯域があるマルチキャリア信号を増幅する増幅装置において、アンテナ端に接続する共用器が削除でき、従って、上記したように、目的が達成できることになる。
このとき本発明では、歪み補償ループにおいて、入力信号群毎に対応して入力信号群と同数の歪み増幅系を備え、各歪み増幅系毎の補助増幅器により入力信号群毎の歪みを増幅するようにしているので、例えば、歪み検出ループにより検出される歪みを増幅するために用いられる補助増幅器の周波数帯域特性を超広帯域化しなくとも、複数の入力信号群について精度よく歪み補償を行うことができる。

このとき、Ａ帯域用ＢＰＦ３０１とＢ帯域用ＢＰＦ３０２としては、好ましい態様として、例えば遅延平坦性や振幅平坦性を有しているものが使用され、これにより、処理する信号の位相や振幅が乱されてしまって歪み補償の精度が劣化してしまうのを防止している。
そして、この実施形態によれば、例えば、図３に示した従来のＦＦ増幅装置と比べて、簡易で広い帯域で歪み補償を行うことが可能になり、しかも、それぞれの主増幅器以降の損失が低下し、結果的に高出力で高効率な高周波増幅装置を可能とする。

ここで、Ａ帯域用のカプラ１３５とＢ帯域用のカプラ１３６について説明する。
前述したように、本線には、制御部４００からＡ帯域用パイロット信号Ｐａが注入されている。従って、本線出力からは、カプラ１３５により、Ａ帯域用パイロット信号Ｐａが抽出されている。
そこで、制御部４００は、カプラ１３５からＡ帯域用パイロット信号Ｐａを取り込み、上記したように、このＡ帯域用パイロット信号の検出結果に基づいてＡ帯域の可変移相器１２１と可変減衰器１２２を制御し、これによりＡ帯域の入力信号の歪みに関して良好な歪み補償が得られるようにするのである。

同じく前述したように、本線には、制御部４００からＢ帯域用パイロット信号Ｐｂが注入されている。従って、本線出力からは、カプラ１３６により、Ｂ帯域用パイロット信号Ｐｂが抽出されている。
そこで、制御部４００は、カプラ１３６からＢ帯域用パイロット信号Ｐｂを取り込み、このＢ帯域用パイロット信号Ｐｂの検出結果に基づいて、上記したように、Ｂ帯域の可変移相器２２１と可変減衰器２２２を制御し、これによりＢ帯域の入力信号の歪みに関して良好な歪み補償が得られるようにするのである。

従って、この実施形態においては、従来技術の場合、ＦＦ増幅装置の外に設置されていていた共用器(共用器３)が、ＦＦ増幅装置の内部で同軸遅延線３０５の前に共用器３０として設けられ、ＦＦ増幅装置の外には設置されていないことになり、この結果、この実施形態によれば、共用器の存在による出力損失が低減され、よって、マルチキャリア信号など複数の通過帯域からなる広帯域の信号の増幅に適用して低損失化が図れることになるが、その理由は、次の通りである。

まず、従来技術の場合、共用器(共用器３)がＦＦ増幅装置の外に設置されており、これが出力損失の原因であることは前述の通りである。
一方、本発明の実施形態でも、共用器(共用器３０)があるが、しかし、それはＦＦ増幅装置の外ではなく、ＦＦ増幅装置の内部で同軸遅延線３０５の前に設けられている。
ここで、この同軸遅延線３０５の機能は、カプラ１２４、２２４と可変移相器１２１、２２１、可変減衰器１２２、２２２、Ａ帯域用補助増幅器１２３、２２３及び合成器３１０により与えられてしまう遅延時間と同じ遅延時間を与えることである。

そうすると、本発明の実施形態の場合、同軸遅延線３０５に必要な遅延時間には共用器３０による遅延時間、つまりＡ帯域ではＢＰＦ３０１による遅延時間が含まれ、Ｂ帯域ではＢＰＦ３０２による遅延時間が含まれることになり、その分、同軸遅延線３０５に必要な遅延時間は少なくて済むことになる。
ここで、Ａ帯域用第２の方向性結合器１２０からＡＢ共用方向性結合器１３３までの経路とＢ帯域用第２の方向性結合器２２０からＡＢ共用方向性結合器１３３までの経路の夫々における伝送損失は、夫々の経路で与えられる遅延時間によって決まるので、ここに共用器３０が含まれていても、伝送損失には同じままである。

従って、この実施形態によれば、共用器がＦＦ増幅装置の中に設置されていることによる損失は、もともとＦＦ増幅装置の中で不可避的に存在している損失に含まれてしまうので、実質的には存在しないのと等価になる。
このときＦＦ増幅装置の外部には共用器が設置されていないので、共用器の設置に伴う出力損失がなくなり、この結果、低損失のフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置を得ることができるのである。

また、この実施形態では、歪み補償ループにおいて、入力信号群毎に対応して入力信号群と同数の歪み増幅系、すなわちカプラ１２４、２２４と可変移相器１２１、２２１、可変減衰器１２２、２２２を備え、各歪み増幅系毎の補助増幅器、すなわちＡ帯域用補助増幅器１２３、２２３により入力信号群毎の歪みを増幅するようにしている
従って、この実施形態によれば、例えば、歪み検出ループにより検出される歪みを増幅するための補助増幅器の周波数帯域特性を超広帯域化しなくとも、複数の入力信号群について精度よく歪み補償を行うことができ、この結果、補助増幅器の超広帯域化に伴うコストの上昇を抑えることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について、図２により説明する。
このとき第１の実施形態と同一の部分には同じ符号を付して詳しい説明は省略し、異なっている点に重点をおいて説明する。
まず、この図２の実施形態は、歪み検出ループと歪み補償ループを備えたＦＦ増幅装置において、その歪み検出ループをＡ帯域とＢ帯域に共用させるようにした場合の一実施の形態であり、従って、Ａ帯域用第１の方向性結合器１１０とＡ帯域用第１の可変移相器１１１、Ａ帯域の第１の可変減衰器１１２、Ａ帯域用主増幅器１１３、Ａ帯域用第１の同軸遅延線１１５、それにＡ帯域用第２の方向性結合器１２０からなる歪み検出ループがＡ帯域とＢ帯域に共用される。

従って、信号入力端１００にはＡ帯域とＢ帯域の両方の信号が供給され、１系統の主増幅器１１３を共用して増幅されることになる。
そして、まず、歪み検出ループの一方の出力は、ＢＥＦ３０３と同軸遅延線３０５を含む歪み補償ループの本線に、方向性結合器１２０からそのまま供給される。
ここで、ＢＥＦとはバンドエリミネーション(帯域除去)フィルタのことで、不要な帯域を除去する働きをする。従って、ＡＢ共用方向性結合器１３３には、Ａ帯域とＢ帯域の信号だけが供給されることになる。

一方、方向性結合器１２０の他方の出力は、第３の方向性結合器１２６に入力される。そして、この方向性結合器１２６により、更にＡ帯域用の歪み補償部とＢ帯域用の歪み補償部に分配されることになるが、このとき、Ａ帯域用の歪み補償部の入力とＢ帯域用の歪み補償部の入力に、各々Ａ帯域用ＢＰＦ３０１とＢ帯域用ＢＰＦ３０２が設けてある。
なお、方向性結合器１２６にも、ダミーロードとして機能するする終端抵抗Ｒ１２６が設けられている。

従って、Ａ帯域用の歪み補償部とＢ帯域用の歪み補償部には、各々歪み検出ループで検出されたＡ帯域用の歪み信号とＢ帯域用の歪み信号が夫々入力されることになる。
ここで、歪み検出ループと歪み補償ループの制御については、図１で説明した第１の実施形態の場合と同じで、パイロット信号Ｐａ、Ｐｂを用いた制御が行われるようになっている。
従って、詳しい説明は割愛するが、このとき、これらパイロット信号Ｐａ、Ｐｂについて、ここではパイロット信号Ｐ(ａ＋ｂ)と表記してある。

この図２の実施形態の場合、歪み検出ループがＡ帯域とＢ帯域に共用されるので、ここに含まれている方向性結合器１１０と可変移相器１１１、可変減衰器１１２、主増幅器１１３、同軸遅延線１１５、それに方向性結合器１２０については、Ａ帯域とＢ帯域を包含する広帯域に対応したものを用いる必要があるが、歪み補償ループの周波数帯域が狭められるので、歪み補償量を大きくすることができ、しかも、外付けの共用器を必要としない点で、第１の実施形態と同じ作用効果を得ることができる。

ここで、本発明に係るＦＦ増幅装置としては、必ずしも上記実施形態に限られず、種々な構成が用いられてもよい。
例えば、本発明に係る処理を実行する方法としてもよく、このような方法を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
ここで、本発明の適用分野としても、必ずしも上記実施形態に限られず、他にも種々の分野に適用が可能なものである。

また、本発明に係るＦＦ増幅装置において行われる各種の処理については、例えば、プロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、例えば、当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。

また、本発明は、上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることも可能である。

１ 周波数帯Ａを増幅するＦＦ増幅器(従来技術)
２ 周波数帯Ｂを増幅するＦＦ増幅器(従来技術)
３ 共用器(増幅器１、２の外付け共用器)
３０ 共用器
３１ Ａ帯域用バンドパスフィルタ(ＢＰＦ)
３２ Ｂ帯域用バンドパスフィルタ(ＢＰＦ)
１００ 信号入力端(Ａ帯域用信号入力端)
１５０ 出力端(Ａ、Ｂ帯域共用信号出力端)
１１０ Ａ帯域用第１の方向性結合器
Ｒ１１０ 終端抵抗
１１１ Ａ帯域用第１の可変移相器
１１２ Ａ帯域用第１の可変減衰器
１１３ Ａ帯域用主増幅器
１１５ Ａ帯域用第１の同軸遅延線
１２０ Ａ帯域用第２の方向性結合器
１２１ Ａ帯域の第２の可変移相器
１２２ Ａ帯域の第２の可変減衰器
１２３ Ａ帯域補助増幅器
１２４ Ａ帯域の歪みレベルを検出するカプラ
１２５ Ａ帯域歪み補償ループ用同軸遅延線
１２６ 第３の方向性結合器
Ｒ１２６ 終端抵抗
１３０ Ａ帯域用第３の方向性結合器
Ｒ１３０ 終端抵抗１３１ Ａ帯域用パイロット信号検出用カプラ
１３３ ＡＢ共用方向性結合器
１３５ Ａ帯域用パイロット信号検出用カプラ
１３６ Ｂ帯域用パイロット信号検出用カプラ
１４０ Ａ帯域の制御部(従来技術)
２００ Ｂ帯域用信号入力端
２１０ Ｂ帯域用第１の方向性結合器
Ｒ２１０ 終端抵抗
２１１ Ｂ帯域用第１の可変移相器
２１２ Ｂ帯域用第１の可変減衰器
２１３ Ｂ帯域用主増幅器
２１５ Ｂ帯域用第１の同軸遅延線
２２０ Ｂ帯域用第２の方向性結合器
２２１ Ｂ帯域の第２の可変移相器
２２２ Ｂ帯域の第２の可変減衰器
２２３ Ｂ帯域補助増幅器
２２４ Ｂ帯域の歪みレベルを検出するカプラ
２２５ Ｂ帯域歪み補償ループ用同軸遅延線
２３０ Ｂ帯域用第３の方向性結合器
Ｒ２３０ 終端抵抗
２３１ Ｂ帯域用パイロット信号検出用カプラ
２４０ Ｂ帯域の制御部(従来技術)
３０１ Ａ帯域用ＢＰＦ(バンドパスフィルタ)
３０２ Ｂ帯域用ＢＰＦ(バンドパスフィルタ)
３０５ 歪み補償ループ用同軸遅延線
３１０ 合成器
４００ 制御部(本発明)

Claims (1)

1. 夫々が歪み検出ループと歪み補償ループを備えた第１と第２のフィードフォワード増幅手段が備えられ、これら２系統のフィードフォワード増幅手段は、それぞれ異なる周波数帯域の入力信号を増幅するフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置において、
   前記第１のフィードフォワード増幅手段の歪み検出ループの本線出力に接続された第１のバンドパスフィルタと、前記第２のフィードフォワード増幅手段の歪み検出ループの本線出力に接続された第２のバンドパスフィルタと、前記第１のバンドパスフィルタの出力と前記第２のバンドパスフィルタの出力に接続された合成器とを設け、
   前記第１のフィードフォワード増幅手段の歪み補償ループにおける本線と、前記第２のフィードフォワード増幅手段の歪み補償ループにおける本線とが、前記合成器により共通化されていることを特徴とするフィードフォワード歪み補償高周波増幅装置。

Images