JPH0846440A - プレディストーション線形化回路 - Google Patents
プレディストーション線形化回路Info
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Abstract
される電力増幅器を飽和特性の近くで作動可能とし、そ
の効率及び機能性を改善する。 【構成】 線形化回路の入力端となる入力端子と少なく
とも1つが所定の歪み特性を有する第1及び第2平行ス
テージにそれぞれ信号を与える第1及び第2出力端子と
を備える分割回路(DIV)と、第1及び第2入力端子
で第1及び第2ステージから提供される信号を受け取
り、線形化回路の出力端となる合成出力端子を有する合
成回路(COM)とを備えるプレディストーション線形
化回路において、前記第1及び第2のステージがそれぞ
れ大きさの異なる第1トランジスタ(T1)及び第2ト
ランジスタ(T2)を備え、これらのトランジスタにお
ける非線形特性の相違に基づき、線形化回路の同じ入力
電圧に対して第1ステージが第2ステージよりも高い非
線形特性を示すことを特徴とするプレディストーション
線形化回路。
Description
線形化回路に関するものであり、線形化回路の入力端子
となる入力端子及びそれぞれ第1及び第2平行ステージ
への出力のための第1及び第2出力端子を備えこれらス
テージの少なくとも一方が所定の歪み特性を有する分割
回路と、前記第1及び第2ステージから送られる信号を
各々受け取る第1及び第2入力端子並びに線形化回路の
出力端子となる合成出力端子を備える合成回路とを備え
るプレディストーション線形化回路に関するものであ
る。
ジ型の回路として既に知られており、適応性が大きく、
高歪み状態での回路の作動を避けることができる。
力分割器を用いて互いに位相が90度又は180度異な
る2つの成分に分割する。その後、信号の一方は第1ス
テージを構成する線形分岐路によって処理され、他方の
信号は第2ステージを構成する非線形分岐路によって処
理される。信号の位相及び振幅は線形分岐路においては
変化しない。しかし、位相及び振幅は非線形回路におい
ては変化する。2つの信号はその後、合成回路におい
て、例えば減衰器及び位相シフト回路により得られる、
適切な振幅及び位相に組み合わされる。該合成回路は、
通常は入力信号の分割に使用する回路と同じタイプであ
る。処理された結果、線形化回路の入力信号は利得の伸
び及び位相遅れ又は位相進みを持つことができ、線形化
されるべき送信機の利得及び位相の変化を補うことがで
きる。
路は特に複数の搬送波を必要とする衛星送信に使用する
ことができる。本発明の目的は、このような送信に使用
される電力増幅器を飽和特性の近くで作動させることを
可能とし、その効率及び機能性を改善することにある。
このような考え方は、例えばフィルターを伴った1/4
位相シフトキーイング(QPSK)即ち90度位相シフ
トのような、非連続的(non-constant)包絡線を伴う信
号を増幅する送信機にも同様に適用できる。
効率、単純さ、低損失のため、また出力信号の減衰を生
じない点から他のタイプの線形化回路に優先して使用さ
れる。
は、線形性を増加させ同時に異なる増幅ユニット間に要
求される位相及び利得のトラッキングを減少させるため
に、分散型アンテナシステム(アレイアンテナ、マルチ
ポートシステム等)においても利用できる。
的には通信チャネルの増幅器と進行波管の増幅器との間
に配置されるか、或いは、集積化された電力増幅器に直
接集積化して増幅器のモジュールとする。その機能は、
歪みを補償するために、送信機の振幅及び位相特性を補
うような振幅及び位相特性を提供することにある。
は、十分な線形性を維持しつつ、送信機を飽和領域にか
なり近いところで作動させることができるということで
ある。
の線形化回路は一般に単なる接続、位相シフト回路、及
び/又は、可変減衰器若しくは増幅器により構成される
線形性分岐路を備える。非線形性分岐路は、PINダイ
オード又はショットキーダイオード又はシングルゲート
若しくはダブルゲートのMESFETタイプの電解効果
トランジスタのような、歪みを導入する素子を備える。
ブリッジの振幅比、即ち、2つの分岐路の出力信号の比
である。理想的には、この比はできるだけ0dBに近い方
がよい。
あり、信号の減衰を招くことなくブリッジの振幅比を安
定に維持できるプレディストーション線形化回路に関す
る。
トランジスタの特性を2つの分岐路に用いるということ
にある。特に本発明は、マイクロ波モノリシック集積回
路(MMIC)に異なる大きさのMESFETを作るこ
とができるということに基づいている。
ステージがそれぞれ大きさのことなる第1及び第2トラ
ンジスタを備えている。それぞれの大きさが異なるため
トランジスタの非線形特性は異なり、線形化回路の入力
端子おける同じ電圧に対して第1ステージは第2ステー
ジよりも大きな非線形特性を示す。
トランジスタは電解効果トランジスタ、特にMESFE
Tタイプの電解効果トランジスタでありそれぞれ第1及
び第2ゲートを備え、その幅は、1以外の所定の比であ
り、例えば、2から10の範囲であり、好ましくは4で
ある。好ましくは、前記MESFETのそれぞれは、分
離したゲートバイアス及びドレインバイアスを持ってお
り、従って、それらの歪み特性をより正確に調整するこ
とができる。
ンピーダンスを有していれば、有利である。このため
に、分割回路及び合成回路は、直列の分岐路を持つこと
ができ、該分岐路は、分割回路の出力端及び合成回路の
入力端を構成するように連続して直列に備えられた第
1、第2及び第3のコンデンサと、第1端子を第2コン
デンサの第1端子に接続された第1インダクタと、第1
端子を第2コンデンサの第2端子に接続された第2イン
ダクタと、第1インダクタ及び第2インダクタの各第2
端子間に接続された第4コンデンサと第2コンデンサの
第2端子及び一般には接地されている電源端子の間に接
続された抵抗とを備えている。第1インダクタの第2端
子は、分割回路の入力端及び合成回路の出力端を構成す
る。
相シフト手段を有していてもよい。分割回路、合成回
路、第1及び第2ステージは、好ましくはMMIC技術
の第1回路基盤上に配置され、遅延回路はMIC技術
(マイクロ波集積回路)の第2回路基盤上に配置され
る。
は、単純なブリッジタイプである。この場合、入力信号
Viは分割回路DIVによって位相が90度若しくは1
80度異なる2つの信号に分割される。これらの信号の
うちの1つは非線形回路である第1分岐路B1のステー
ジで処理され、他方の信号は線形回路である第2分岐路
を構成する第2のステージによって処理される。線形回
路においては、信号の振幅及び位相は変調されない。非
線形回路においては、信号の振幅及び位相は変調され
る。その後、V1、V2で示す2つの回路の2つの出力
信号は所望の振幅及び位相で合成回路COMに送られ
る。合成回路COMは一般的には、分割回路DIVと同
じであるが入出力信号の取り扱いが逆となる。第1分岐
路B1は位相シフト回路DEPH(及び可能であれば減
衰器)を備え、信号v1について所望の振幅及び位相を
得ることができる。送信機の入力として適用される歪み
線形化回路の出力信号V0は、歪みを補償するように送
信機の利得特性及び位相特性と相補的な利得特性及び位
相特性を有する。
て示され、ベクトルV2は線形分岐路B2の出力端にお
いてその振幅が2倍され、非線形分岐路B1の出力端の
ベクトルV1は例えば30度の進相で与えられるととも
に、非線形特性による通信レベルの圧縮のために振幅に
例えば1.5のような2未満の係数を掛けて出力され
る。信号V1、V2の位相及び振幅が正確に調整された
場合は、ブリッジ回路の出力信号V0を表すベクトルは
位相進み及び振幅の増加(レベルの拡大)が得られる。
ここで重要なことは、線形化の能率の点からは、線形分
岐路及び非線形分岐路の出力における線形ベクトル及び
非線形ベクトルの振幅、即ち信号V1及びV2の振幅
は、上述のように近似した程度にすべき点である。2つ
の信号の振幅比、いわゆるブリッジの振幅比は、一般的
には0dBから−4dBの範囲とされる。
分割回路DIV及び合成回路COMを備える図1に示す
ような一般的なタイプのものである。ここで、分割回路
DIV及び合成回路COMは、図3に示される公知のタ
イプのものであってもよく、同様に本明細書において後
述されるような公称インピーダンス100Ωに対応する
タイプのものであってもよい。
SFETタイプの電解効果トランジスタT1及びT2を
備え、ソースホロワとして接続されている。トランジス
タT1及びT2のゲートGはそれぞれ直列インダクタL
3及びL9を介して分割回路DIVの出力端に接続され
ており、ドレインDはそれぞれのインダクタL6及びL
12を介して合成回路COMのそれぞれの入力端に接続
されている。各々のトランジスタT1及びT2はゲート
バイアス回路を備えている。即ち、分岐路B1用のゲー
ト端子電圧VG1を調整するために直列インダクタL4
及びアースへの分路コンデンサC4が接続され、分岐路
B2用のゲート端子電圧VG2を調整するために直列イ
ンダクタL10及びアースへの分路コンデンサC12が
接続されている。同様に、トランジスタT1及びT2の
ドレインに対するバイアスのために同じ様な回路が設け
られている。即ち、分岐路B1のトランジスタT1のド
レイン端子電圧VD1を調節するためにインダクタL5
及びコンデンサC6が接続され、分岐路B2のトランジ
スタT2のドレイン端子電圧VD2を調節するためにイ
ンダクタL5及びコンデンサC6が接続されている。さ
らに、抵抗及びコンデンサがドレイン、ゲート間のフィ
ードバックのために直列に接続されている。即ち、トラ
ンジスタT1のためにR2及びC5が接続され、トラン
ジスタT2のためにR4及びC13が接続されている。
なるMESFETであり、ゲートの幅は非線形分岐路B
1のトランジスタT1の方が小さい。
術により可能とされる技術、即ち、個々の素子(トラン
ジスタ、インダクタ、コンデンサ、抵抗等)を必要な大
きさにする技術の1つを使用している。
ゲートの幅GWの決定によって行われる。MESFET
においては、出力電力P0は線形方程式 P0=KGW によってゲートの幅GW(mm単位で表現)と直接関連付
けられる。
その値は適用するマイクロ波モノリシックIC(MMI
C)技術によって決まる。またKの値は操作する周波数
の関数としてはほとんど変化しない。Kの値は10GH
z周辺の電力MMIC技法に対しては実質的に0.5W
/mmであり、低ノイズの方法又は一般的使用方法に対し
ては0.2W/mm若しくはそれ以下の値となる。
ジ回路においては、大きさの異なるトランジスタT1及
びT2は分岐路B1及びB2において作動し、非線形分
岐路B1の小さい方のトランジスタT1及び線形回路B
2の大きい方のトランジスタT2を使用することによ
り、入力電力値の特定の範囲に対して、トランジスタT
2を線形領域で作動させ大きい方のトランジスタT1を
非線形領域で作動させることができる。線形領域からの
逸脱が、例えば1dBのような、所定の相対値より小さい
圧縮に相当する場合には、トランジスタは線形領域にあ
るものと見なせる。
がトランジスタT2のゲート幅G2の4分の1である場
合には、出力電力の出力特性は1dBの圧縮を示し、トラ
ンジスタT2のそれよりもおよそ6dB低いものとなる。
化回路が補償を行うことができる入力電力領域がさらに
広がるが、連続的により多くの電力を消費する回路とな
ってしまう。補償が可能な入力電力は、トランジスタT
2の圧縮特性、及びトランジスタT1の信頼性を維持で
きる入力電圧の最大値によって制限される。
であり、好ましい値は4である。
されているMESFETの存在が別の重要な利点をも提
供する。即ち、これらのトランジスタは各々の回路に利
得を与え、ブリッジ回路の増幅比を0dB近くで保ち、線
形化の能率を最大にする。このことは、例えばPINダ
イオードのような受動素子が歪みを導入するために使用
される従来のブリッジ回路とは異なる。歪みを導入する
回路が減衰をも生み出す場合には、最適の線形化能率を
得るために、この減衰は線形回路にも導入する必要があ
り、結局線形化回路全体の無駄な損失の増加を招く。
合成回路を構成する回路の選択にある。これは、図3に
示すような公称インピーダンスが50Ωの一般的な回路
を採用することができ、該回路は2つの分岐路を持ち、
それぞれに3つのコンデンサが直列に接続されている。
即ち、第1分岐路用にC21、C0、C22が接続さ
れ、第2分岐路用にC23、C20及びC24が接続さ
れている。
C0に共通の接続端子と、C23及びC20に共通の接
続端子との間に接続される。インダクタL21はコンデ
ンサC0及びC22に共通の接続端子と、C20及びC
24に共通の接続端子との間に接続されている。さら
に、抵抗R0がコンデンサC0及びC22に共通の接続
端子と、アースとの間に接続されている。コンデンサC
21及びC0に共通の接続端子は、分割回路DIVにお
いては入力端子Eを構成し、合成回路COMにおいては
出力端子Sを構成する。コンデンサC23及びC20に
共通の接続端子は、分割回路DIVにおいては第1出力
端子S1を構成し、合成回路COMにおいては第1入力
端子E1を構成する。同様に、コンデンサC20及びC
24に共通の接続端子は、分割回路DIVにおいては第
2出力端子S2を構成し、合成回路COMにおいては第
2入力端子E2を構成する。
ては、分割回路DIV及び合成回路COMの公称インピ
ーダンスは100Ωとする。これにより必要なコンデン
サの数を約半分にすることができる。さらに、分割回路
DIVの2つの出力端子又は合成回路COMの2つの入
力端子に隣接するコンデンサは、線形及び非線形の増幅
器の結合回路に埋め込む(配置する)ことができ、これ
により、集積回路MMICに採用されるガリュウムヒソ
の領域を減らすことができる。
ダクタL1及びコンデンサC1に共通の接続端子である
入力端子Eを備える。コンデンサC1の他端は、一端が
接地されている50Ωの抵抗の端子に接続され、且つイ
ンダクタL2の第1端子に接続される。コンデンサC2
はインダクタL1及びL2の第2端子に接続されてい
る。コンデンサC3及びC10は、前者がインダクタL
1の第1端子及びL3の間に接続され、後者がインダク
タL2の第2端子及びL9の間に接続されている。合成
回路COMは同様に構成され、コンデンサC1、C2、
C3及びC10がそれぞれコンデンサC9、C8、C7
及びC16に置き換わり、インダクタL1及びL2がそ
れぞれインダクタL7及びL8に置き換わり、抵抗R1
が抵抗R3に置き換わる。
るための2つの端子X1及びX2を備えており、これら
の端子はコンデンサC7及びC8の間に挿入される。
F C1=C9=0.25pF L1=L2=L7=L8=0.63nH R1=R2=50Ω とした。
及び合成回路COMの公称インピーダンスに相当する1
00Ωの公称インピーダンスを伴うディレイラインLR
の手段により非線形分岐路B1においてセットされる。
所望の異なる線形化特性に適合可能とすべく、ディレイ
ラインLRは、望ましくは線形化回路を含むMMICチ
ップ上には配置されず、図5に示すように、その外部で
あってモジュールを形成するチップ1組み立て用のアル
ミナ基盤2上に配置される。線の長さは導電連結線3に
よって直列に接続されるユニット接続端子5の数の変化
に合わせて変更される。
動作を得るためには、非線形ベクトルV1の振幅の減衰
を許容し、従ってブリッジの振幅比の増加を許容するよ
うな仕様にできることである。この減衰は、例えば図5
の円で示すような基本接続端子5の端子の間に薄膜抵抗
素子6を使用することによって得られる。
て、従来の位相シフト回路の使用に伴うブリッジの複雑
さの増加を避けることができる。
スを使用したMMIC技術におけるプレディストーショ
ン線形化回路を提供するために適用することができる。
このプロセスは、0.5μの特徴的ゲート長を有するM
ESFETプロセスである。
っておりそのそれぞれは150μの長さで全ゲート幅で
は600μとなる。小さい方のトランジスタT1は75
μの2つのフィンガーを持っており全ゲート幅は150
μである。従って、線形分岐路においては、そのパワー
レンジ(非線形分岐路よりも6dB上)に亘って、非線形
分岐路の歪みと同様の歪みを得ることができる。各々の
分岐路の利得は6dB程度であり、最大の線形化効率と線
形化回路全体の損失の減少とのために、ブリッジ比を0
dBに保つことができる。全電力消費量はほぼ225mW程
度である。
15dBmまで変化させ、ディレイラインLRによる遅
延時間を増加させた場合の線形化回路の利得及び位相シ
フトを示したものである。図11は、図9に対応する場
合、即ち利得の最大拡大が得られる場合において、小信
号の11GHzから14GHzまでの変化に対する応答
曲線を示したものである。これは、線形分岐路のベクト
ルV1と非線形分岐路のベクトルV2の振幅がほぼ同じ
であり位相が180度異なる場合に対応する。これによ
り図11に示すように15dB付近において応答曲線の
低下が発生する。
11dB付近での利得の伸び(expansion in gain)を示
している。
ランジスタT1及びT2のゲート及びドレインを分離し
てバイアスすることができる。これにより線形化回路の
補助調整を行うことができる。明らかに、このような調
整が必要とされない場合には、トランジスタT1及びT
2はあらかじめ決められた固定バイアス電圧によってバ
イアスすることができる。
びT2のドレイン電圧(VD1、VD2)及びゲート電
圧(VG1、VG2)の調整を分離して行った場合に得
られる特性の変化を示したものである。特に、利得の伸
びを維持したままで位相遅れ又は位相進みを得ることが
できる。
タイプのプレディストーション線形化回路のブロック線
図である。
のである。
回路又は合成回路のブロック線図である。
実施例を示したものである。
る。
インを調整した場合における図4に示される回路の非線
形特性を示したものである。
ラインを調整した場合における図4に示される回路の非
線形特性を示したものである。
ラインを調整した場合における図4に示される回路の非
線形特性を示したものである。
ラインを調整した場合における図4に示される回路の非
線形特性を示したものである。
イラインを調整した場合における図4に示される回路の
非線形特性を示したものである。
を11GHzから14GHzにした応答曲線の特性を示
したものである。
してVD1及びVD2に対しては1.5Vから3.5
V、VG1及びVG2に対しては−0.5Vから−1.
5Vの間の値を与えた場合の調整性を示す曲線である。
してVD1及びVD2に対しては1.5Vから3.5
V、VG1及びVG2に対しては−0.5Vから−1.
5Vの間の値を与えた場合の調整性を示す曲線である。
Claims (10)
- 【請求項1】 線形化回路の入力端となる入力端子と少
なくとも1方が所定の歪み特性を有する第1及び第2平
行ステージにそれぞれ信号を与える第1及び第2出力端
子とを備える分割回路と、第1及び第2入力端子で前記
第1及び第2ステージから提供される信号を受け取り、
線形化回路の出力端となる合成出力端子を有する合成回
路とを備えるプレディストーション線形化回路におい
て、 前記第1及び第2のステージがそれぞれ大きさの異なる
第1トランジスタ(T1)及び第2トランジスタ(T
2)を備え、これらのトランジスタにおける非線形特性
の相違に基づき、線形化回路の同じ入力電圧に対して第
1ステージが第2ステージよりも高い非線形特性を示す
ことを特徴とするプレディストーション線形化回路。 - 【請求項2】 第1トランジスタ(T1)及び第2トラ
ンジスタ(T2)が第1及び第2ゲートを有する電解効
果トランジスタであり、該ゲートの幅(G1、G2)の
比が1以外の所定の値であることを特徴とする請求項1
記載の回路。 - 【請求項3】 前記電解効果トランジスタがMESFE
Tであることを特徴とする請求項2記載の回路。 - 【請求項4】 前記MESFET(T1、T2)のそれ
ぞれが、ゲートバイアス端子及びドレインバイアス端子
を備えていることを特徴とする請求項3記載の回路。 - 【請求項5】 第2トランジスタ(T2)及び第1トラ
ンジスタ(T1)のゲート幅の比が2から10の範囲で
あり、好ましくは4であることを特徴とする請求項2か
ら4のいずれかに記載の回路。 - 【請求項6】 分割回路(DIV)及び合成回路(CO
M)の公称インピーダンスが100Ωであることを特徴
とする請求項1から5のいずれかに記載の回路。 - 【請求項7】 前記分割回路(DIV)及び合成回路
(COM)のそれぞれが直列の分岐路を備え、該分岐路
は連続して第1コンデンサ(C3、C7)、第2コンデ
ンサ(C2、C8)及び第3コンデンサ(C10、C1
6)を直列に備え、分割回路(DIV)においては出力
分岐路を形成し合成回路(COM)においては入力分岐
路を形成し、第1インダクタ(L1、L7)が第2コン
デンサ(C2、C8)の第1端子に接続されている第1
端子を備え、第2インダクタ(L2、L8)が第2コン
デンサ(C2、C8)の第2端子に接続されている第1
端子を備え、第4コンデンサ(C1、C9)が第1(L
1、L7)及び第2(L2、L8)インダクタの第2端
子の間に接続されており、抵抗(R1、R3)が第2イ
ンダクタ(L2、L8)の第2端子と電圧源との間に接
続され、第1インダクタ(L1、L7)の第2端子が分
割回路(DIV)においては入力端子を形成し合成回路
(COM)においては出力端子を形成することを特徴と
する請求項6記載の回路。 - 【請求項8】 前記第1ステージが位相シフト回路を備
えていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに
記載の回路。 - 【請求項9】 前記位相シフト回路がディレイラインで
あることを特徴とする請求項8記載の回路。 - 【請求項10】 分割回路(DIV)、合成回路(CO
M)、第1ステージ(B1)及び第2ステージ(B2)
が第1MMIC基盤(1)上に設けられ、前記ディレイ
ライン(LR)が第2MIC基盤(2)上に設けられて
いることを特徴とする請求項8又は9に記載の回路。
Applications Claiming Priority (2)
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| FR9407179 | 1994-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP7145901A Pending JPH0846440A (ja) | 1994-06-13 | 1995-06-13 | プレディストーション線形化回路 |
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| JP (1) | JPH0846440A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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