JPH05175743A - 電力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】線形変調方式の無線装置等における電力増幅器
に関し、線形性と高効率の要求を両立させることを目的
とする。 【構成】直交座標表現された入力ベースバンド信号によ
って直交変調を行って変調波信号を作成する直交変調器
１１を有しこの変調波信号を増幅して送信出力を発生す
る電力増幅器１５において、位相差検出手段１で電力増
幅器１５の入出力信号の位相差を検出し、位相回転器５
４でこの位相差に応じて入力ベースバンド信号の位相を
回転させ、振幅差検出手段２で、電力増幅器１５の入力
包絡線成分と出力包絡線成分との振幅差を検出し、振幅
変調器１３でこの振幅差に応じて直交変調器１１の出力
信号を振幅変調して電力増幅器１５の入力信号を発生す
ることで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線装置等における電
力増幅器に関し、特にπ／４シフトＱＰＳＫ変調等の線
形変調方式を用いる無線装置の送信電力増幅器におい
て、線形性と高効率という相反する特性を両立させるこ
とができる電力増幅器に関するものである。

【０００２】自動車電話，携帯電話等の無線装置におい
ては、変調方式としてπ／４シフトＱＰＳＫ変調等の線
形変調方式が用いられている。このような線形変調方式
を使用する無線装置の送信電力増幅器においては、その
特性上、線形性が良好であるとともに、高効率であるこ
とが要求される。

【０００３】そこで、電力増幅器を効率の良い非線形領
域で動作させながら、発生する歪みを負帰還ループによ
って除去することによって、この二つの特性を両立させ
ることができる歪み補償方式を用いた電力増幅器が要望
されている。

【０００４】

【従来の技術】電力増幅器における、歪み補償のための
フィードバック方法を大別すると、振幅歪みのみを帰還
する方式と、振幅，位相の両方を帰還する方式とがあ
る。

【０００５】図９は、従来の歪み補償方式（１）を示し
たものであって、振幅歪みのみを帰還する従来例を示
し、１１は送信ベースバンド信号Ｉ，Ｑによってローカ
ル信号を直交変調する直交変調器、１２は直交変調器１
１のローカル信号を発生するローカル発振器、１３は振
幅変調器、１４は振幅歪み成分を帰還する帰還増幅器、
１５は送信出力を発生する電力増幅器、１６は送信電力
の一部を取り出す方向性結合器、１７は方向性結合器１
６の出力を検波する検波器、１８はベースバンド信号の
包絡線成分（Ｉ² ＋Ｑ² ）^1/2 を通す検波器、１９は検
波器１７の出力と検波器１８の出力との差を求める減算
器である。

【０００６】フィルタ処理された送信ベースバンド信号
における同相成分Ｉと直交成分Ｑとに対して、その包絡
線成分（Ｉ² ＋Ｑ² ）^1/2 を図示されない演算部で求め
る。直交変調器１１において、ローカル発振器１２のロ
ーカル信号を、送信ベースバンド信号Ｉ，Ｑで直交変調
して、π／４シフトＱＰＳＫ信号等の変調波信号を発生
し、この信号を振幅変調器１３を経て電力増幅器１５に
加えて線形増幅して、送信出力を発生する。

【０００７】送信出力の一部を方向性結合器１６を経て
取り出して、検波器１７によって検波することによっ
て、振幅歪みが生じた変調波の包絡線成分を検出する。
一方、送信ベースバンド信号から求めた理想的な包絡線
成分（Ｉ² ＋Ｑ² ）^1/2 を検波器１７と同様な特性を有
する検波器１８を通すことによって、歪みがない場合の
変調波の包絡線成分を検出する。

【０００８】減算器１９において両検波器１７，１８の
出力の差を求めることによって、電力増幅器１５に基づ
く振幅歪み成分を検出する。この歪み成分を帰還増幅器
１４を経てＫ倍に増幅し、電力増幅器１５の前段に挿入
された振幅変調器１３に加えることによって、入力信号
を振幅変調し、得られた信号を電力増幅器１５において
増幅する。

【０００９】このように、図９に示された従来方式にお
いては、電力増幅器の振幅歪み成分を検出して、この信
号によって負帰還を行うことによって、電力増幅器に基
づく変調波の振幅歪みを除去するようにしている。

【００１０】図１０は、従来の歪み補償方式（２）を示
したものであって、振幅歪みと位相歪みの両方を帰還す
る従来例を示し、カルテシアン方式として知られたもの
である。図９におけると同じものを同じ番号で示し、２
１は直交変調波を復調する直交復調器、２２はローカル
発振器１２のローカル信号を移相する移相器、２３，２
４は減算器、２５，２６はそれぞれ減算器２３，２４の
出力をＫ倍する帰還増幅器、２７，２８は加算器であ
る。

【００１１】方向性結合器１６を経て取り出された送信
出力の一部を、直交復調器２１において直交変調器１１
と同じローカル信号を用いて直交復調することによっ
て、同相成分と直交成分とに変換する。

【００１２】減算器２３において、直交復調器２１から
の歪みを有する同相成分と、歪みのないベースバンド信
号の同相成分との差を求めることによって、歪みの同相
成分を求める。同様に、減算器２４において、直交復調
器２１からの歪みを有する直交成分と、歪みのないベー
スバンド信号の直交成分との差を求めることによって、
歪みの直交成分を求める。

【００１３】帰還増幅器２５，２６によって、求められ
た歪みの同相成分と直交成分とを増幅してそれぞれＫ倍
し、加算器２７，２８において、ベースバンド信号の同
相成分と直交成分とに加算する。これによって、同相成
分と直交成分とについてそれぞれ負帰還が行われること
によって、振幅歪みと位相歪みの両方が補償される。

【００１４】図１１は、従来の歪み補償方式（３）を示
したものであって、振幅歪みと位相歪みとを極座標系の
信号として帰還する従来例を示し、ポーラ・ループ方式
として知られたものである。図９におけると同じものを
同じ番号で示し、３１，３２はリミッタ、３３，３４は
ミキサ、３５は減算器、３６はループフィルタである。
また３７は位相比較器（ＰＤ）、３８はループフィル
タ、３９は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、４０はシンセサ
イザ、４１はミキサである。

【００１５】直交変調器１１は、ベースバンド信号Ｉ，
Ｑによってローカル発振器１２のローカル信号を直交変
調して、π／４シフトＱＰＳＫ等の変調波信号を発生す
る。これをリミッタ３１で振幅制限し、その入出力をミ
キサ３３で乗算することによって、入力の振幅成分を検
出する。

【００１６】一方、方向性結合器１６を経て送信出力の
一部を取り出し、これとシンセサイザ４０からの定振幅
のキャリア信号とをミキサ４１で乗算することによっ
て、送信信号の検波出力が得られるので、これをリミッ
タ３２で振幅制限し、その入出力をミキサ３４で乗算す
ることによって、送信出力の振幅成分を検出する。さら
に、減算器３５で両ミキサ３３，３４の出力の差をとる
ことによって、送信出力の振幅歪みの成分を検出する。

【００１７】一方、両リミッタ３１，３２の出力を位相
比較器３７で比較することによって、送信出力の位相歪
みの成分が検出されるので、この信号でＶＣＯ３９を制
御することによって、位相歪みを有する定振幅の信号を
出力する。振幅変調器１３では、ＶＣＯ３９からの定振
幅の信号を減算器３５からの振幅歪みの信号で振幅変調
することによって、直交変調器１１の変調波出力に対応
する変調波信号を出力する。ただしこの変調波信号は、
前述のように電力増幅器に基づく位相歪みと、振幅歪み
の成分とを含んでいる。

【００１８】電力増幅器１５は、振幅変調器１３からの
信号を増幅して送信出力を発生するが、その入力は前述
のように位相歪みと、振幅歪みの成分とを含んでいるの
で、一巡の負帰還が行われることによって、送信出力に
おいて、位相と振幅の歪み補償が行われる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】図９に示された従来の
歪み補償方式（１）においては、電力増幅器の振幅歪み
は補償されるが、位相歪みは補償されないため、電力増
幅器のもつ固有のＡＭ−ＰＭ変換特性によって、送信出
力の変調波信号に位相歪みが生じることを避けられな
い。

【００２０】図１２は、電力増幅器に非線形歪みがある
場合の変調波の出力スペクトラムの計算例を示し、Ａは
三次歪みに基づくスペクトラム成分、Ｂは五次歪みに基
づくスペクトラム成分である。実線は入力振幅に対する
出力振幅歪み（ＡＭ−ＡＭ歪み）と、入力振幅に対する
出力位相歪み（ＡＭ−ＰＭ歪み）とがある場合を示し、
点線は入力振幅に対する出力位相歪み（ＡＭ−ＰＭ歪
み）のみがある場合を示している。

【００２１】従来の歪み補償方式（１）によれば、振幅
歪みを除去できるので、図１２の点線のような特性が得
られるが、電力増幅器の固有のＡＭ−ＰＭ変換特性によ
って、変調波に位相歪みが加わる。このため出力スペク
トラムには、大きな三次歪みが生じる。従って従来の歪
み補償方式（１）では、良好な特性を得ることは出来な
い。

【００２２】図１０に示された従来の歪み補償方式
（２）では、ＡＭ−ＡＭ歪みと、ＡＭ−ＰＭ歪みの両方
を補償することができるので、特性上は問題を生じな
い。しかしながら、カルテシアン・ループが有効に動作
するためには、変調器と復調器のローカル信号の位相が
一致していることが必要である。

【００２３】このため、復調器のローカル位相を調整す
る移相器が必要になる。復調器の最適ローカル位相は、
電力増幅器の入力レベル，使用周波数，温度，経年変化
等によって大きく変化するため、常に最適値に調整でき
るような可変移相器であることが必要である。

【００２４】しかしながら、移相器において、このよう
に常に移相量を最適に保つことは困難である。移相器の
移相量の設定が正しく行われないまま、カルテシアン・
ループを動作させると、歪みの同相成分と直交成分とが
正しく帰還されないため、ループが不安定になって発振
する。

【００２５】そのため、移相器が正しく設定されるまで
は、カルテシアン・ループを動作させることができな
い。一方、移相器は電力増幅器を動作させなければ、移
相量を測定できないため、その設定を行うことができな
い。

【００２６】従って、ある時間の間は、カルテシアン・
ループを動作させずに、電力増幅器を動作させる必要が
生じるが、これによって、歪み補償が行われていない、
劣化したスペクトラムを有する変調波が送信されること
になるという問題がある。

【００２７】さらに、図１１に示された従来の歪み補償
方式（３）では、構成が複雑であるとともに、極座標系
の信号において振幅と位相とが明確に分離されていない
ため、調整が困難であるという問題がある。

【００２８】本発明はこのような従来技術の課題を解決
しようとするものであって、π／４シフトＱＰＳＫ変調
波等の線形変調波信号を増幅する電力増幅器において、
増幅器の振幅歪みと位相歪みの両方を補償することがで
き、増幅器モジュールに固有のＡＭ−ＰＭ特性に依存し
ない、良好な線形性を有する電力増幅器を提供すること
ができるようにすることを目的としている。

【００２９】また振幅と位相の両方を帰還するカルテシ
アン・ループ方式の場合のように、復調器におけるロー
カル信号の位相の不確定の問題を生じることがなく、従
ってカルテシアン・ループ方式と比較して、回路規模を
小さくすることが可能な電力増幅器を提供することがで
きるようにすることを目的としている。

【００３０】さらに、極座標系の信号によって帰還を行
って振幅歪みと位相歪みとを補償する際に、極座標系に
おける振幅の信号と位相の信号とを分離することによっ
て、調整が容易で特性が良好な電力増幅器を提供するこ
とができるようにすることを目的としている。

【００３１】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理的
構成（１）を示したものであって、直交座標系の信号に
よって帰還を行って、電力増幅器の歪み補償を行う場合
を示したものである。

【００３２】本発明は、図１にその原理的構成を示すよ
うに、直交座標表現された入力ベースバンド信号によっ
て直交変調を行って変調波信号を作成する直交変調器１
１を有し、この変調波信号を増幅して送信出力を発生す
る電力増幅器１５において、電力増幅器１５の入出力信
号の位相差を検出する位相差検出手段１と、この位相差
に応じて入力ベースバンド信号の位相を回転させて直交
変調器１１に入力する位相回転器５４と、電力増幅器１
５の入力包絡線成分と出力包絡線成分との振幅差を検出
する振幅差検出手段２と、この振幅差に応じて直交変調
器１１の出力信号を振幅変調して電力増幅器１５の入力
信号を発生する振幅変調器１３とを備えたものである。

【００３３】図２は、本発明の原理的構成（２）を示し
たものであって、極座標系の信号によって帰還を行っ
て、電力増幅器の歪み補償を行う場合を示したものであ
る。

【００３４】本発明は、図２にその原理的構成を示すよ
うに、直交座標表現された入力ベースバンド信号に基づ
く変調波信号入力を増幅して送信出力を発生する電力増
幅器１５において、入力ベースバンド信号を極座標表現
された位相信号と振幅信号とに変換する直交−極座標変
換器６１と、電力増幅器１５の入出力信号の位相差に応
じて位相信号の位相を変化させる位相補償手段３と、位
相補償手段３の出力位相信号に応じて位相変調された位
相変調信号を発生する位相変調手段４と、振幅信号と電
力増幅器１５の出力包絡線成分との差に応じて振幅信号
の振幅を変化させる振幅補償手段５と、振幅補償手段５
の出力振幅信号に応じて位相変調信号を振幅変調して電
力増幅器１５の入力信号を発生する振幅変調手段６とを
備えたものである。

【００３５】また本発明はこの場合に、位相変調手段４
が位相補償手段３の出力位相信号に応じてローカル信号
の位相を変化させて出力する無限移相器６３からなるも
のである。

【００３６】また本発明はこの場合に、位相変調手段４
が位相補償手段３の出力位相信号を微分する微分器６６
と、微分器６６の出力によって出力位相を変化する電圧
制御発振器６７とからなるものである。

【００３７】また本発明はこの場合に、位相変調手段４
および振幅変調手段６が、位相補償手段３の出力位相信
号と振幅補償手段５の出力振幅信号とを直交座標からな
る同相成分と直交成分とに変換して出力する極−直交座
標変換器６８と、極−直交座標変換器６８の同相成分と
直交成分とから直交変調を行って電力増幅器１５の変調
波信号入力を発生する直交変調器６９とからなるもので
ある。

【００３８】さらに本発明はこのような電力増幅器にお
いて、電力増幅器１５の出力変調波信号を直交座標から
なる同相成分と直交成分とに変換する直交復調器７１
と、この同相成分と直交成分とを極座標からなる位相信
号と振幅信号とに変換する直交−極座標変換器７２とを
備え、位相補償手段３が、直交−極座標変換器６１の出
力位相信号における位相変化量と直交−極座標変換器７
２の出力位相信号における位相変化量との差を直交−極
座標変換器６１の出力位相信号に加算して位相変調手段
４に入力し、振幅補償手段５が直交−極座標変換器６１
の出力振幅信号と直交−極座標変換器７２の出力振幅信
号との差に応じて直交−極座標変換器６１の出力振幅信
号の振幅を変化させて振幅変調手段６に入力するもので
ある。

【００３９】さらに本発明はこのような電力増幅器にお
いて、電力増幅器１５の出力変調波信号を直交座標から
なる同相成分と直交成分とに変換する直交復調器７１
と、この同相成分と直交成分とを極座標からなる位相信
号と振幅信号とに変換する直交−極座標変換器７２とを
備え、位相補償手段３が、直交−極座標変換器６１の出
力位相信号における位相変化量と直交−極座標変換器７
２の出力位相信号における位相変化量との差を直交−極
座標変換器６１の出力位相信号に加算して位相変調手段
４に入力し、振幅補償手段５が直交−極座標変換器６１
の出力振幅信号と直交−極座標変換器７２の出力振幅信
号との差に応じて直交−極座標変換器６１の出力振幅信
号の振幅を変化させて振幅変調手段６に入力するととも
に、位相変調手段４および振幅変調手段６が、位相補償
手段３の出力位相信号と振幅補償手段５の出力振幅信号
とを直交座標からなる同相成分と直交成分とに変換して
出力する極−直交座標変換器６８と、極−直交座標変換
器６８の同相成分と直交成分とから直交変調を行って電
力増幅器１５の変調波信号入力を発生する直交変調器６
９とからなるものである。

【００４０】

【作用】図１に原理的構成を示された電力増幅器では、
位相差検出手段１によって、電力増幅器１５の入出力信
号の位相差を検出し、位相回転器５４で、この位相差に
応じて入力ベースバンド信号の位相を回転させて直交変
調器１１に入力して、このベースバンド信号で直交変調
を行って変調波信号を作成する。また、振幅差検出手段
２によって、電力増幅器１５の入力包絡線成分と出力包
絡線成分との振幅差を検出し、振幅変調器１３で、この
振幅差に応じて直交変調器１１の出力変調波信号を振幅
変調して電力増幅器１５の入力信号を発生する。

【００４１】従って、この発明によれば、直交座標系の
信号によって帰還を行って、電力増幅器の振幅歪みと位
相歪みの両方を補償することができる。

【００４２】図２に原理的構成を示された電力増幅器で
は、直交−極座標変換器６１によって、入力ベースバン
ド信号Ｉ，Ｑを極座標表現された位相信号φ＝ｔａｎ^-1
Ｑ／Ｉと、振幅信号ｒ＝（Ｉ² ＋Ｑ² ）^1/2 とに変換す
る。そして、位相補償手段３によって、電力増幅器１５
の入出力信号の位相差に応じて、変換されて生じた位相
信号φの位相を変化させ、位相変調手段４で、変化させ
た出力位相信号に応じて位相変調された位相変調信号を
発生する。一方、振幅補償手段５によって、変換されて
生じた振幅信号ｒと電力増幅器１５の出力包絡線成分と
の差に応じて、振幅信号ｒの振幅を変化させ、振幅変調
手段６で、変化させた出力振幅信号に応じて、位相変調
手段４の位相変調信号を振幅変調して電力増幅器１５の
入力信号を発生する。

【００４３】従って、この発明によれば、極座標系の信
号によって帰還を行って、電力増幅器の振幅歪みと位相
歪みの両方を補償することができる。

【００４４】この場合、図４に示すように、位相変調手
段４は、無限移相器６３によって、位相補償手段３の出
力位相信号に応じてローカル信号の位相を変化させて位
相変調信号を発生することによって実現される。

【００４５】また図５に示すように、位相変調手段４
は、位相補償手段３の出力位相信号を時間微分した信号
ｆによって、電圧制御発振器６７の周波数を制御して、
位相変調信号を発生することによって実現される。

【００４６】またこの場合、図６に示すように、位相変
調手段４と振幅変調手段６は、位相補償手段３の出力位
相信号φ’と振幅補償手段５の出力振幅信号ｒ’とを直
交座標系の同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とに変換し、こ
の同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とから直交変調を行って
電力増幅器１５の変調波信号入力を発生することによっ
て実現される。

【００４７】さらにこの場合、図７に示すように、位相
補償手段３と振幅補償手段４は、電力増幅器１５の出力
変調波信号を直交座標からなる同相成分Ｉ’と直交成分
Ｑ’とに変換し、この同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とを
極座標からなる位相信号φ’と振幅信号ｒ’とに変換し
て、位相補償手段３が、入力ベースバンド信号から変換
された位相信号φにおける位相変化量Δφと、位相信号
φ’における位相変化量Δφ’との差を位相信号φに加
算して位相変調手段４に入力し、振幅補償手段５が、入
力ベースバンド信号から変換された振幅信号ｒと振幅信
号ｒ’との差に応じて振幅信号ｒの振幅を変化させて振
幅変調手段６に入力することによって実現される。

【００４８】さらにこの場合、図８に示すように、位相
補償手段３と振幅補償手段４は、電力増幅器１５の出力
変調波信号を直交座標からなる同相成分Ｉ”と直交成分
Ｑ”とに変換し、この同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”とを
極座標からなる位相信号φ”と振幅信号ｒ”とに変換し
て、位相補償手段３が、入力ベースバンド信号から変換
された位相信号φにおける位相変化量Δφと、位相信号
φ”における位相変化量Δφ”との差を位相信号φに加
算して位相変調手段４に入力し、振幅補償手段５が、入
力ベースバンド信号から変換された振幅信号ｒと振幅信
号ｒ”との差に応じて振幅信号ｒの振幅を変化させて振
幅変調手段６に入力することによって実現され、位相変
調手段４および振幅変調手段６は、位相補償手段３の出
力位相信号φ’と振幅補償手段５の出力振幅信号ｒ’と
を直交座標系の同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とに変換
し、この同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とから直交変調を
行って電力増幅器１５の変調波信号入力を発生すること
によって実現される。

【００４９】

【実施例】図３は、本発明の実施例（１）を示したもの
であって、直交座標系の信号によって帰還を行う場合を
示している。図９におけると同じものを同じ番号で示
し、５１，５２はリミッタ、５３はミキサ、５４は入力
信号の位相を制御信号に応じて回転させる位相回転器で
ある。

【００５０】送信出力の一部を方向性結合器１６を経て
取り出し、検波器１７によって検波することによって得
られた、振幅歪みが生じた変調波の包絡線成分と、入力
ベースバンド信号の包絡線成分（Ｉ² ＋Ｑ² ）^1/2 を検
波器１７と同様な特性を有する検波器１８を通すことに
よって得られた、歪みがない場合の変調波の包絡線成分
との差を、減算器１９によって求めることによって、電
力増幅器１５に基づく振幅歪み成分を検出する。この歪
み成分を帰還増幅器１４を経てＫ倍に増幅して、電力増
幅器１５の前段に挿入された振幅変調器１３に加えるこ
とによって入力信号を振幅変調し、この信号を電力増幅
器１５において増幅する。

【００５１】一方、リミッタ５１によって、電力増幅器
１５の入力信号を一定振幅に制限し、また方向性結合器
１６によって取り出された送信出力の一部を、リミッタ
５２によって一定振幅に制限する。両リミッタ５１，５
２の出力レベルが同一である場合、ミキサ５３によって
両信号を乗算することによって、電力増幅器１５に基づ
く位相回転量に比例した出力が、ミキサ出力として得ら
れる。

【００５２】位相回転器５４は、ミキサ５３の出力に応
じて入力ベースバンド信号Ｉ，Ｑの位相を回転させて、
同相成分Ｉ’，直交成分Ｑ’を発生する。直交変調器１
１は、この信号Ｉ’，Ｑ’によってローカル発振器１２
のローカル信号を直交変調して、変調波信号を発生す
る。

【００５３】このように、図３の実施例によれば、電力
増幅器１５で生じる位相歪みの補償を行うことができ
る。一方、電力増幅器１５の振幅歪みは、図９に示され
た従来例の場合と同様にして補償される。

【００５４】従って、図３に示された本発明の実施例で
は、電力増幅器に基づく振幅歪みと位相歪みとを補償す
ることができるので、良好な線形性を有する電力増幅器
を実現することが可能となる。

【００５５】図４〜図８は、本発明の実施例（２）〜
（６）を示したものであって、極座標系の信号によって
帰還を行う場合を示している。

【００５６】図４は、本発明の実施例（２）を示したも
のであって、図３におけると同じものを同じ番号で示
し、６１は直交座標系の信号を極座標系の信号に変換す
る直交−極座標変換器、６２は減算器、６３は無限移相
器（ＥＰＳ）、６４は無限移相器６３のローカル発振
器、６５は加算器である。

【００５７】直交−極座標変換器６１は、入力ベースバ
ンド信号における直交座標系からなる同相成分Ｉ，直交
成分Ｑを、極座標系からなる位相φ＝ｔａｎ^-1Ｑ／Ｉ，
振幅ｒ＝（Ｉ² ＋Ｑ² ）^1/2 に変換して出力する。

【００５８】リミッタ５１によって、電力増幅器１５の
入力信号を一定振幅に制限した信号と、リミッタ５２に
よって、方向性結合器１６を経て取り出した送信出力の
一部を同一振幅に制限した信号とを、ミキサ５３によっ
て乗算することによって、電力増幅器１５に基づく位相
回転量に比例した出力を得る。そしてこの信号と、直交
−極座標変換器６１の位相φの信号との差を減算器６２
によって求め、この差の信号によって無限移相器６３を
制御することによって、ローカル発振器６４のローカル
信号に位相変調を行って位相変調信号を発生し、この信
号を振幅変調器１３に入力する。

【００５９】また、送信出力の一部を方向性結合器１６
を経て取り出し、検波器１７によって検波することによ
って得られた、振幅歪みが生じた出力変調波の包絡線成
分と、直交−極座標変換器６１の振幅ｒの信号を、検波
器１７と同様な特性を有する検波器１８を通して得られ
た入力変調波の包絡線成分との差を、減算器１９によっ
て求めることによって、電力増幅器１５に基づく振幅歪
み成分を検出する。この歪み成分を帰還増幅器１４を経
てＫ倍に増幅したのち、加算器６５で直交−極座標変換
器６１の振幅ｒの出力に加算して得られた信号によっ
て、振幅変調器１３において振幅変調を行う。

【００６０】図５は、本発明の実施例（３）を示したも
のであって、図４におけると同じものを同じ番号で示
し、６６は入力信号を微分した出力を発生する微分器、
６７は電圧制御発振器（ＶＣＯ）である。

【００６１】図５の実施例においては、図４の実施例に
おける、無限移相器６３によって位相変調する部分が、
微分器６６と電圧制御発振器６７とによって置き換えら
れている。

【００６２】減算器６２によって、直交−極座標変換器
６１の位相φの出力と、ミキサ５３において得られた、
電力増幅器１５に基づく位相回転量に比例した出力との
差の信号を求める。そしてこの信号を微分器６６によっ
て微分することによって、変調信号の瞬時周波数ｆ＝１
／２π（ｄφ／ｄｔ）を得、この信号によって電圧制御
発振器６７の周波数を制御することによって、位相変調
信号を得て振幅変調器１３に入力する。

【００６３】振幅変調器１３以後における、電力増幅お
よび歪み補償の方法は、図４に示された実施例の場合と
同様である。

【００６４】図６は、本発明の実施例（４）を示したも
のであって、図４におけると同じものを同じ番号で示し
ている。６８は極−直交座標変換器であって、変調入力
信号における極座標系からなる位相信号φ’，振幅信号
ｒ’を、直交座標系からなる同相成分Ｉ’，直交成分
Ｑ’に変換して出力する。また６９は直交変調器であっ
て、信号Ｉ’，Ｑ’によってローカル発振器７０のロー
カル信号を直交変調して、変調波信号を発生する。

【００６５】図６の実施例においては、図４の実施例に
おける、無限移相器６３によって位相変調し、振幅変調
器１３によって振幅変調する部分が、極−直交座標変換
器６８と、直交変調器６９とによって置き換えられてい
る。

【００６６】減算器６２によって、直交−極座標変換器
６１の位相φの信号と、ミキサ５３において得られた、
電力増幅器１５に基づく位相回転量に比例した出力との
差の位相信号φ’を求める。

【００６７】また、送信出力の一部を方向性結合器１６
を経て取り出し、検波器１７によって検波して得られ
た、振幅歪みが生じた変調波の包絡線成分と、直交−極
座標変換器６１の振幅ｒの信号を検波器１７と同様な特
性を有する検波器１８を通して得られた、入力変調波の
包絡線成分との差を、減算器１９によって求める。この
差の信号を帰還増幅器１４によってＫ倍に増幅したの
ち、加算器６５で直交−極座標変換器６１の振幅ｒの出
力に加算することによって、振幅信号ｒ’を得る。

【００６８】極−直交座標変換器６８は、極座標系から
なる位相信号φ’，振幅信号ｒ’を、直交座標系からな
る同相成分Ｉ’，直交成分Ｑ’に変換する。直交変調器
６９は、ローカル発振器７０のローカル信号を、同相成
分Ｉ’と直交成分Ｑ’とによって直交変調して、変調波
信号を発生して、電力増幅器１５に入力する。

【００６９】図７は、本発明の実施例（５）を示したも
のであって、図４におけると同じものを同じ番号で示
し、７１は直交復調器、７２は直交−極座標変換器、７
３は減算器、７４は帰還増幅器、７５は加算器、７６，
７７は遅延器（τ）、７８，７９，８０は減算器、８１
は加算器である。

【００７０】直交−極座標変換器６１は、入力ベースバ
ンド信号の同相成分Ｉ，直交成分Ｑを位相信号φ，振幅
信号ｒに変換して出力する。この位相信号φによってロ
ーカル発振器６４からローカル信号を与えられた無限移
相器６３を制御することによって、位相変調信号を得て
振幅変調器１３に入力する。一方、振幅信号ｒによって
振幅変調器１３において振幅変調を行うことによって、
変調波信号を得て、電力増幅器１５に入力する。

【００７１】方向性結合器１６を経て取り出された電力
増幅器１５の出力の一部を、直交復調器７１において、
無限移相器６３と同じローカル発振器６４のローカル信
号によって直交復調することによって、同相成分Ｉ’と
直交成分Ｑ’とを復調する。

【００７２】同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とを、直交−
極座標変換器７２によって、位相信号φ’と振幅信号
ｒ’とに変換する。減算器７３によって、振幅信号ｒ’
と直交−極座標変換器６１の出力振幅信号ｒとの差をと
り、この差の信号を帰還増幅器７４でＫ倍し、加算器７
５で振幅信号ｒに加算して振幅変調器１３の変調入力を
作成する。

【００７３】一方、位相信号φ’は、直交復調器のロー
カル信号の位相が、無限移相器６３の出力の基準位相と
合致していないため、このままでは、直交−極座標変換
器６１の位相信号φに帰還することができない。

【００７４】そこで、入力位相信号φを遅延器７６で遅
延させた信号ともとの位相信号φとの差を減算器７８で
求めて得られた入力の位相変化量Δφと、位相信号φ’
を遅延器７７で遅延させた信号ともとの位相信号φ’と
の差を減算器７９で求めて得られた復調信号の位相変化
量Δφ’とを、減算器８０で比較してその差を求め、こ
の差の信号を加算器８１で入力位相信号φに加算して、
無限移相器６３の制御信号を作成する。

【００７５】この場合、位相変化量Δφ，Δφ’には、
直交復調器７１のローカル信号の位相が影響しないの
で、電力増幅器１５に基づく位相歪みが正しく帰還され
て、位相補償が行われる。

【００７６】図８は、本発明の実施例（６）を示したも
のであって、図６および図７におけると同じものを同じ
番号で示している。

【００７７】入力ベースバンド信号の同相成分Ｉ，直交
成分Ｑを、直交−極座標変換器６１によって、位相信号
φ，振幅信号ｒに変換して出力する。一方、方向性結合
器１６を経て取り出された電力増幅器１５の出力の一部
を、直交復調器７１において、直交変調器６９と同じロ
ーカル発振器７０のローカル信号によって直交復調する
ことによって、同相成分Ｉ”と直交成分Ｑ”を復調す
る。さらに直交−極座標変換器７２によって直交座標系
から極座標系に変換することによって、位相信号φ”と
振幅信号ｒ”とを出力する。

【００７８】減算器７３によって、振幅信号ｒ”と直交
−極座標変換器６１の出力振幅信号ｒとの差を求め、こ
の差の信号を帰還増幅器７４でＫ倍し、加算器７５で振
幅信号ｒに加算して、極−直交座標変換器６８の振幅信
号入力ｒ’を作成する。

【００７９】また、入力位相信号φを遅延器７６で遅延
させた信号ともとの位相信号φとの差を減算器７８で求
めて得られた入力の位相変化量Δφと、位相信号φ”を
遅延器７７で遅延させた信号ともとの位相信号φ”との
差を減算器７９で求めて得られた復調信号の位相変化量
Δφ”とを、減算器８０で比較してその差を求め、この
差の信号を加算器８１で入力位相信号φに加算して、極
−直交座標変換器６８の位相信号入力φ’を作成する。

【００８０】極−直交座標変換器６８は、極座標系から
なる振幅信号入力ｒ’と位相信号入力φ’とを、直交座
標系からなる同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’とに変換す
る。直交変調器６９は、同相成分Ｉ’と直交成分Ｑ’と
によって、ローカル発振器７０のローカル信号を直交変
調して変調波信号を作成して、電力増幅器１５に入力す
る。

【００８１】このように、振幅と位相とをそれぞれ独立
に帰還して補償を行うので、直交復調器におけるローカ
ル信号の位相制御が不要となる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
力増幅器の振幅歪みと位相歪みをともに補償できるの
で、増幅器モジュールに固有のＡＭ−ＰＭ特性に依存す
ることなく、良好な線形性を有する電力増幅器を実現す
ることができる。

【００８３】また、電力増幅器の歪みの検出に直交復調
器を用いる場合でも、復調器ローカル信号の位相制御を
行う必要がないので、カルテシアン・ループ方式の場合
に問題となった、複雑なループ制御等が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成（１）を示す図である。

【図２】本発明の原理的構成（２）を示す図である。

【図３】本発明の実施例（１）を示す図である。

【図４】本発明の実施例（２）を示す図である。

【図５】本発明の実施例（３）を示す図である。

【図６】本発明の実施例（４）を示す図である。

【図７】本発明の実施例（５）を示す図である。

【図８】本発明の実施例（６）を示す図である。

【図９】従来の歪み補償方式（１）を示す図である。

【図１０】従来の歪み補償方式（２）を示す図である。

【図１１】従来の歪み補償方式（３）を示す図である。

【図１２】電力増幅器に非線形歪みがある場合の変調波
の出力スペクトラムの計算例を示す図である。

【符号の説明】

１ 位相差検出手段 ２ 振幅差検出手段 ３ 位相補償手段 ４ 位相変調手段 ５ 振幅補償手段 ６ 振幅変調手段 １１ 直交変調器 １３ 振幅変調器 １５ 電力増幅器 ５４ 位相回転器 ６１ 直交−極座標変換器 ６３ 無限移相器 ６８ 極−直交座標変換器 ７２ 直交−極座標変換器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交座標表現された入力ベースバンド信
   号によって直交変調を行って変調波信号を作成する直交
   変調器（１１）を有し該変調波信号を増幅して送信出力
   を発生する電力増幅器（１５）において、 該電力増幅器（１５）の入出力信号の位相差を検出する
   位相差検出手段（１）と、 該位相差に応じて入力ベースバンド信号の位相を回転さ
   せて前記直交変調器（１１）に入力する位相回転器（５
   ４）と、 該電力増幅器（１５）の入力包絡線成分と出力包絡線成
   分との振幅差を検出する振幅差検出手段（２）と、 該振幅差に応じて前記直交変調器（１１）の出力信号を
   振幅変調して前記電力増幅器（１５）の入力信号を発生
   する振幅変調器（１３）とを備えたことを特徴とする電
   力増幅器。
2. 【請求項２】 直交座標表現された入力ベースバンド信
   号に基づく変調波信号入力を増幅して送信出力を発生す
   る電力増幅器（１５）において、 入力ベースバンド信号を極座標表現された位相信号と振
   幅信号とに変換する直交−極座標変換器（６１）と、 前記電力増幅器（１５）の入出力信号の位相差に応じて
   前記位相信号の位相を変化させる位相補償手段（３）
   と、 該位相補償手段（３）の出力位相信号に応じて位相変調
   された位相変調信号を発生する位相変調手段（４）と、 前記振幅信号と前記電力増幅器（１５）の出力包絡線成
   分との差に応じて前記振幅信号の振幅を変化させる振幅
   補償手段（５）と、 該振幅補償手段（５）の出力振幅信号に応じて前記位相
   変調信号を振幅変調して前記電力増幅器（１５）の入力
   信号を発生する振幅変調手段（６）とを備えたことを特
   徴とする電力増幅器。
3. 【請求項３】 前記位相変調手段（４）が前記位相補償
   手段（３）の出力位相信号に応じてローカル信号の位相
   を変化させて出力する無限移相器（６３）からなること
   を特徴とする請求項２に記載の電力増幅器。
4. 【請求項４】 前記位相変調手段（４）が前記位相補償
   手段（３）の出力位相信号を微分する微分器（６６）
   と、該微分器（６６）の出力によって出力位相を変化す
   る電圧制御発振器（６７）とからなることを特徴とする
   請求項２に記載の電力増幅器。
5. 【請求項５】 前記位相変調手段（４）および振幅変調
   手段（６）が、前記位相補償手段（３）の出力位相信号
   と前記振幅補償手段（５）の出力振幅信号とを直交座標
   からなる同相成分と直交成分とに変換して出力する極−
   直交座標変換器（６８）と、該極−直交座標変換器（６
   ８）の同相成分と直交成分とから直交変調を行って前記
   電力増幅器（１５）の変調波信号入力を発生する直交変
   調器（６９）とからなることを特徴とする請求項２に記
   載の電力増幅器。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の電力増幅器において、
   前記電力増幅器（１５）の出力変調波信号を直交座標か
   らなる同相成分と直交成分とに変換する直交復調器（７
   １）と、該同相成分と直交成分とを極座標からなる位相
   信号と振幅信号とに変換する直交−極座標変換器（７
   ２）とを備え、前記位相補償手段（３）が、前記直交−
   極座標変換器（６１）の出力位相信号における位相変化
   量と前記直交−極座標変換器（７２）の出力位相信号に
   おける位相変化量との差を前記直交−極座標変換器（６
   １）の出力位相信号に加算して前記位相変調手段（４）
   に入力し、前記振幅補償手段（５）が前記直交−極座標
   変換器（６１）の出力振幅信号と前記直交−極座標変換
   器（７２）の出力振幅信号との差に応じて前記直交−極
   座標変換器（６１）の出力振幅信号の振幅を変化させて
   前記振幅変調手段（６）に入力することを特徴とする電
   力増幅器。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の電力増幅器において、
   前記電力増幅器（１５）の出力変調波信号を直交座標か
   らなる同相成分と直交成分とに変換する直交復調器（７
   １）と、該同相成分と直交成分とを極座標からなる位相
   信号と振幅信号とに変換する直交−極座標変換器（７
   ２）とを備え、前記位相補償手段（３）が、前記直交−
   極座標変換器（６１）の出力位相信号における位相変化
   量と前記直交−極座標変換器（７２）の出力位相信号に
   おける位相変化量との差を前記直交−極座標変換器（６
   １）の出力位相信号に加算して前記位相変調手段（４）
   に入力し、前記振幅補償手段（５）が前記直交−極座標
   変換器（６１）の出力振幅信号と前記直交−極座標変換
   器（７２）の出力振幅信号との差に応じて前記直交−極
   座標変換器（６１）の出力振幅信号の振幅を変化させて
   前記振幅変調手段（６）に入力するとともに、前記位相
   変調手段（４）および振幅変調手段（６）が、前記位相
   補償手段（３）の出力位相信号と前記振幅補償手段
   （５）の出力振幅信号とを直交座標からなる同相成分と
   直交成分とに変換して出力する極−直交座標変換器（６
   ８）と、該極−直交座標変換器（６８）の同相成分と直
   交成分とから直交変調を行って前記電力増幅器（１５）
   の変調波信号入力を発生する直交変調器（６９）とから
   なることを特徴とする電力増幅器。