JPH04507336A

JPH04507336A - 線形増幅器帰還ループ用利得／位相補正

Info

Publication number: JPH04507336A
Application number: JP2511896A
Authority: JP
Inventors: レイチ，クリッフォード・ディー
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JP2523060B2; FI920827A0; KR920704436A; WO1991003108A1; CA2063403A1; CA2063403C; KR950004874B1; FI920827A7; EP0489081A1; US4933986A; EP0489081A4

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】線形増幅器帰還ループ用利得／位相補正技術分野本発明は、一般にスペクトル効率の高いデジタル変調システムに関し、さらに詳しくは帰還搬送周波数（ＣＦ：Ｃａｒｒテｅｒ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）増幅器用安定化回路に関する。

背景線形搬送周波数増幅器（例えば、無線周波数（ＲＦ）増幅器）とは、被変調搬送波信号の電力を増加し、しかも信号の振幅および位相変調成分の両方を維持する増幅器である。周波数変調（ＦＭ）の無線送信機で一般に用いられる飽和型ＲＦ増幅器は、信号の位相変調を維持するが、振幅変調（ＡＭ）成分を除去するかあるいはかなり歪ませる。一般に、ＦＭ信号は一定の振幅を有し、そのため線形増幅を必要としない。

一方、将来のデジタル伝送システムは送信信号の振幅変調および位相変調（ＰＭ）の両方を必要とする。従って、このような信号を送信するため線形増幅器が必要になる。

一般に、線形ＲＦ増幅器は帰還を利用して出力電力を制御する。安定性を得るため（すなわち、発振しないようにするため）、帰還ループは、開ループ利得（すなわち、一端でループか開放されている帰還ループ全体の利得）がすべての周波数における利得よりも小さくなるような、利得／位相と周波数との特性を有していなければならない。ただし、ループにおける位相シフトは中帯域におけるそれと１８０度以上ずれているものとする。従来のＲＦ帰還ループは、搬送周波数においてＱ（すなわち、ループのメリット率）の高い共振回路を用いてこのような状態を実現していた。この方法には、寸法が大きい、必要ＲＦ利得が高い、可能な開ループ利得量が制限されるなど、いくつかの欠点があった。

発明の概要本発明に従って、ベースバンド入力信号を受け取る入力と、被変調搬送周波数の出力信号を与える出力とを有する送信機が提供される。この送信機は、変調器と、被変調搬送周波数の出力信号を与える線形増幅器とによって構成される。

本発明の送信機は、出力と入力とに結合される帰還検出器から成る帰還ループを含む。この帰還検出器は、出力信号を受け取り、被検出ベースバンド帰還信号を生成し、この帰還信号を入力に印加する。線形増幅器は、開ループ利得を有する。

また、本発明の送信機は、安定化手段も含み、この安定化手段は入力と線形増幅器とに結合され、すべての周波数に対し線形増幅器の開ループ利得を１以下の値まで低減し、帰還ループはベースバンド入力信号の位相を１８０度以上シフトとさせ、それにより発振を防ぐ。

図面の簡単な説明添付の図面は、本発明による線形増幅器用の帰還回路を示す。

好適な実施例の詳細な説明図面において、変調器１４２．線形増幅器１４３および帰還回路を有する送信機１００が示されている。同相ベースバンド人力信号（Ｉ、。）は、演算増幅器１０６の正の入力１０２に印加される。増幅器１０６は、入力信号Ｉｌ＋、と負の入力１０４における信号との間の差を増幅する。増幅器１０６の出力は、抵抗１０８を介して負の入力１０４に結合され、抵抗１０９を介してローパス・フィルタ１１８に結合される。

ローパス・フィルタ１１８は積分器としても機能し、最大利得は任意の抵抗１２６によって制限される。このローパス・フィルタは演算増幅器１２０を含み、この演算増幅器は、増幅器１０６によって生成された被増幅ベースバンド信号を受け取るべく結合された反転入力端子１２４と、接地電位に結合された非反転入力端子１２２とを有する。増幅器１２０の出力は、コンデンサ１２８と並列の抵抗１２６を介して反転入力端子１２４に結合され、積分機能を行なう。

直交ベースバンド入力信号（Ｑ、ｎ）は、演算増幅器１１４の非反転入力１１０に印加される。増幅器１１４は、増幅器１０６と実質的に同様に動作する。さらに、増幅器１１４の出力は、抵抗１１６を介して負の入力に結合され、これはまた抵抗１１７を介してローパス・フィルタ１３０にも印加される。ローパス・フィルタ１３０は、ローパス・フィルタｌ１８と実質的に同じ構造および動作を有する。

ローパス・フィルタ１１８の出力は、従来の変調器１４２の同相変調器人力１４４に印加される。ローパス・フィルタ１３０の出力は変調器１４２の直交変調器人力１４６に印加される。変調器１４２は、信号（Ｉ、、）および（Ｑ、、ｌ）を搬送周波数と合成し、線形増幅器１４３は生成された低電力ＲＦ倍信号増幅して、アンテナ１５０により送信を行なう。

ＲＦ比出力一部は、帰還検出器１５４によってベースバンド周波数と合成される。減衰器１５２は、線形増幅器１４３の出力と帰還検出器１５４の入力との間に配置され、帰還の電力レベルは出力信号の電力レベルよりも低くなる。帰還検出器１５４は、被検出同相（１′）および直交（Ｑ゛）ベースバンド信号を生成し、これらの信号は増幅器１０６，１１４の反転入力（１０４，１１２）にそれぞれ印加される。抵抗１０３は、増幅器１０６の反転入力と帰還検出器１５４の同相出力との間に設けられる。

同様に、抵抗１１１は、増幅器１１４の反転入力１１２と帰還検出器１５４の直交出力との間に設けられる。検出された■′およびＱ′倍信号、増幅器１０６．１１４によって入力信号１　ｉｎおよびＱ　１ｎと位相をずらしてそれぞれ合成される。

そのため、増幅器１０６，１１４は、合成された同相および直交信号を生成し、これらの信号は２つのローパス・フィルタ１１８，１３０の反転入力にそれぞれ印加され、送信機１００に負の帰還ループを形成する。送信機回路ｌＯＯは、すべての周波数（ただし、その周波数では開ループ位相シフトは１８０度に等しいか、それ以上である）でその開ループ利得が１以下の場合でも安定している。しかし、送信機１００の開ループ利得は通常１よりも大きい。これは、スブラッタ（ｓｐｌａｔｔｅｒ）低減（ｄＢ単位）は開ループ利得（ｄＢ単位）から閉ループ利得（ｄＢ単位）を引いた値にほぼ等しいので、開ループ利得をできるだけ高くすることが有利であるためである。変調器１４２および増幅器１４３内の同調回路および時間遅延は、変調器１４２および増幅器１４３に位相シフトを生じさせ、これは周波数と共に変化する。そのため、検出された１”およびＱ’倍信号位相誤差が生じ、この誤差は周波数と共に増加する。ローパス・フィルタ１１８，１．３０を挿入ｒることにより、合成された同相および直交信号の周波数が増加しても、送信機１００の開ループ利得は１以下に低減される。従って、発振は防止される。

故に、帰還ループは２つのローパス・フィルタ１１８．１３０を用いて、帰還ループの利得／【相と周波数との間の特性を制御する。フィルタ１１８，１３０は好適な実施例では積分器であるが、他のローパス・フィルタ関数も用いることもできる。これにより、ＲＦ帰還ループは高ＲＦ利得を必要とせずにローパス型帰還ループの柔軟性および性能が得られる。任意の総合開ループ利得量は、ＲＦではなくベースバンドにすることができる。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．ベースバンド入力信号を受信する入力と、搬送周波数の出力信号を導出する出力とを有する送信機において：入力に結合され、前記ベースバンド入力信号を変調し、搬送周波数信号を生成する変調器；前記変調器に結合され、前記搬送周波数信号を増幅し、前記搬送周波数の出力信号を生成する線形増幅器であって、開ループ利得を有する線形増幅器；帰還検出器から成る帰還ループであって、前記搬送周波数の出力信号を受信すべく結合され、かつ、入力に結合され被検出ベースバンド帰還信号を生成し、被検出ベースバンド帰還信号を入力に印加する帰還ループ；および前記入力と前記線形増幅器とに結合され、前記帰還ループが前記ベースバンド入力信号の位相を１８０度以上シフトさせるすべての周波数において、前記線形増幅器の開ループ利得を１以下の値まで低減させる安定化手段；によって構成されることを特徴とする送信機。
２．前記安定化手段はローバス・フィルタであることを特徴とする請求項１記載の送信機。
３．前記安定化手段は演算増幅器であることを特徴とする請求項１記載の送信機。
４．前記ローパス・フィルタは積分器であることを特徴とする請求項２記載の送信機。
５．同相および直交ベースバンド入力信号を受信する入力を有する送信機において：同相および直交ベースバンド入力信号を受信すべく結合され、被変調搬送周波数信号を与える変調器；前記変調器に結合され、前記被変調搬送周波数信号を増幅し、搬送周波数の出力信号を与える線形増幅器であって、開ループ利得を有する線形増幅器；帰還検出器から成る帰還ループであって、前記搬送周波数の出力信号を受信すべく結合され、かつ、入力手段に結合され、検出されたベースバンド同相および直交帰還信号を入力手段に与える帰還ループ；前記帰還検出器に結合され、検出された前記ベースバンド同相帰還信号をベースバンド同相入力信号と位相をずらして合成して、同相差信号を与え、かつ、検出された前記ベースバンド直交帰還信号をベースバンド直交入力信号と位相をずらして合成して、直交差信号を与える帰還合成器；および前記同相および直交差信号を受信すべく結合され、かつ、前記線形増幅器に結合されて、前記帰還ループがベースバンド入力信号の位相を１８０度以上シフトさせるすべての周波数において、前記線形増幅器の開ループ利得を１以下の値まで低減させる安定化手段；によって構成されることを特徴とする送信機。
６．前記安定化手段は一対のローバス・フィルタであることを特徴とする請求項５記載の送信機。
７．前記安定化手段は一対の演算増幅器であることを特徴とする請求項５記載の送信機。
８．前記各ローパス・フイルタは積分器であることを特徴とする請求項６記載の送信機。
９．入力，出力および帰還ループを有する線形増幅器用の利得／位相補正方法において：（ａ）入力においてベースバンド入力信号を受信する段階；（ｂ）被変調搬送周波数信号を与える段階；（ｃ）閉ループ利得を有する線形増幅器を用いて、被変調搬送周波数信号を増幅して、搬送周波数出力信号を生成する段階；（ｄ）増幅された前記被変調搬送波出力信号を受信する段階；（ｅ）検出されたベースバンド帰還信号を生成する段階；（ｆ）前記帰還ループを用いて、検出された前記ベースバンド信号を入力に印加する段階；（ｇ）前記帰還ループが前記ベースバンド入力信号の位相を１８０度以上シフトさせるすべての周波数に対して、前記線形増幅器の開ループ利得を１以下の値まで低減することにより、前記線形増幅器の不安定性を防止する利得／位相と周波数との間の特性を生成する段階；によって構成されることを特徴とする利得／位相補正方法。
１０．入力，出力および帰還ループを有する線形増幅器用の利得／位相補正方法において：（ａ）入力において同相および直交ベースバンド入力信号を受信する段階：（ｂ）変調された搬送周波数の同相および直交信号を与える段階；（ｃ）前記変調された搬送周波数の同相および直交信号を増幅して、出力信号を生成する段階；（ｄ）搬送周波数出力信号を受信する段階；（ｅ）検出されたベースバンド同相および直交帰還信号を生成する段階；（ｆ）前記検出されたベースバンド同相および直交帰還信号を帰還ループを介して入力に印加する段階；（ｇ）同相帰還信号を同相入力信号と位相をずらして合成して、同相差信号を与える段階；（ｈ）前記検出されたベースバンド直交帰還信号を検出されたベースバンド直交入力信号と位相をずらして合成して、直交差信号を与える段階；（ｉ）前記同相および直交差信号を受信する段階；および（ｊ）帰還ループがベースバンド入力信号の位相を１８０度以上シフトさせるすべての周波数に対して、前記線形増幅器の開ループ利得を１以下の値まで低減することにより、前記線形増幅器の不安定性を防止する利得／位相と周波数との間の特性を生成する段階；によって構成されることを特徴とする利得／位相補正方法。