JPH10190362A - フィードフォワード増幅器システムおよび方法 - Google Patents

フィードフォワード増幅器システムおよび方法

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JPH10190362A
JPH10190362A JP9342548A JP34254897A JPH10190362A JP H10190362 A JPH10190362 A JP H10190362A JP 9342548 A JP9342548 A JP 9342548A JP 34254897 A JP34254897 A JP 34254897A JP H10190362 A JPH10190362 A JP H10190362A
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JP
Japan
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amplifier
tone
signal
loop
spreading
Prior art date
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Application number
JP9342548A
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English (en)
Inventor
Christopher W Rice
ダブリュ．ライス クリストファー
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AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3223—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using feed-forward
    • H03F1/3229—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using feed-forward using a loop for error extraction and another loop for error subtraction
    • H03F1/3235—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using feed-forward using a loop for error extraction and another loop for error subtraction using a pilot signal

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率よく、かつ安価に増幅ＲＦ信号の相互変
調積を減らすことを可能とし、また、ＲＦ信号の振幅レ
ベルを減じることなく高い信号対干渉雑音比を有する信
号を生成する二重ループフィードフォワード増幅器を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の二重ループフィードフォワード
増幅器は、ＲＦ信号入力およびＲＦ信号出力と、該ＲＦ
信号入力および該ＲＦ信号出力との間に位置し、該ＲＦ
信号入力から該ＲＦ信号出力まで伝わるＲＦ信号に相互
変調積を生成する少なくとも１つの増幅器段と、入力ト
ーンを作り出すトーン源と、該入力トーンを所定の拡散
符号で拡散して少なくとも１つの増幅器段により増幅さ
れる拡散トーンを生成する拡散器と、該拡散トーンをデ
スプレッドして出力トーンを生成するデスプレッダと、
該入力トーンを該出力トーンと混合する混合器と、該入
力トーンと該出力トーンとの差を能動的に零にして所望
の信号対干渉雑音比を達成する、該混合器に結合された
ヌルコントローラとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般的にフィードフォワード
増幅器回路に関するものである。さらに詳細には、相互
変調積によりもたらされる歪を実質的に零(null)にする
機能を有し、所望の信号対干渉雑音比の出力を生成する
フィードフォワード増幅器回路に関するものである。
【０００２】
【従来技術】信号の増幅を行うフィードフォワード増幅
器回路を使用した無線通信についてはその応用は多い。
しかし、フィードフォワード増幅器回路を使用すること
における不利な点は、信号が増幅される際に信号に歪が
導入され、それによって、信号対干渉雑音比が減少した
出力信号となってしまうことである。従来技術において
は、増幅中にもたらされる歪を減らす目的で設計された
フィードフォワード増幅器回路が多く存在する。このよ
うな手法の１つに、歪を能動的に零にする二重ループフ
ィードフォワード増幅器回路がある。このような従来技
術におけるフィードフォワード増幅器回路を図１に示
す。
【０００３】図１は、従来技術の二重ループフィードフ
ォワード増幅器回路１０である。まず、ＲＦ信号が二重
ループフィードフォワード増幅器回路１０の信号入力１
２に導入される。二重ループフィードフォワード増幅器
回路１０の目的は出来るだけ歪を抑えながらＲＦ信号を
増幅することである。ＲＦ信号を受信すると、主増幅ラ
イン１４と第１のループライン１６との間の結合器１３
にて信号が分割される。ＲＦ信号は主増幅ライン１４上
の連続する増幅器１８を通過し、それによりＲＦ信号が
増幅される。同時に、ＲＦ信号が増幅器１８を通過する
ことで歪が加わる。歪の生じたＲＦ信号は再度結合器１
９で分割され、歪信号は結合器２１にて第１ループライ
ン１６へと導かれる。第１のループライン１６に沿って
伝わる元のＲＦ信号は遅延線２０を通過し、そこで１８
０度位相遅れ（１８０°out of phase)となるように遅
延される。位相遅れ信号が結合器２１で歪信号と結合す
ると、２信号の全成分は増幅器１８により加えられた歪
成分を除き消去を行う。こうして、第１のループライン
１６上のポイントＰでは信号の歪成分のみが存在する。
信号の歪成分はこの時エラー増幅器２２を通過し、それ
により増幅歪信号が作られる。
【０００４】増幅歪信号は結合器２６により第１のルー
プヌルポイント２４に連結されており、第１のループヌ
ルポイント２４はコンピュータコントローラ２８に連結
されている。また、コンピュータコントローラ２８も、
ＲＦ入力ポート１２と第１の増幅器１８間の主増幅ライ
ン１４上に配置された移相器回路３０に連結されてい
る。コンピュータコントローラ２８は能動的に増幅歪信
号をモニタし、増幅歪信号を最小限に抑える目的で許容
内の帯域幅パラメータにて移相器回路３０の調整を行
う。
【０００５】二重ループフィードフォワード増幅器１０
の第２のループは増幅歪信号をとらえ、それを主増幅ラ
イン１４に結合する。主増幅ライン１４に沿って伝わる
元の増幅ＲＦ信号は、増幅歪信号の位相にマッチするよ
う増幅ＲＦ信号の位相を変える第２の遅延線３４を通過
する。その結果、増幅歪信号が元の増幅ＲＦ信号上に重
ね合わせられると、元の増幅ＲＦ信号により搬送された
エラーの根本が実質的に消去される。これにより、かな
り歪レベルの減じられた増幅ＲＦ信号が出力ポート３６
に供給される。
【０００６】また、歪信号を主増幅ライン１４に返す結
合器４１とエラー増幅器２２との間の第２のループに移
相器回路４０も配置されている。移相器回路４０は、主
増幅ライン１４上の増幅器１８によって作り出された実
際の歪と増幅歪信号との間の差を最小限にする値にて選
択的に置かれる。第２のループの微同調を行うために、
高価で複雑な技術が共通に用いられている。このような
従来技術においてはアドバンストＤＳＰソフトウエア(A
dvanced DSP Software) やクリアチャネルホッピング(C
lear Channel Popping) が必要となる。デジタル信号処
理用の構成部品やその他追加構成部品を使用すること
で、フィードフォワード増幅器１０の微同調に関し、そ
の動作および保守の点でかなりの費用を伴うという問題
がある。さらに、このような従来技術における微同調技
術では、利得、歪、帯域幅、又はインピーダンスに関し
て好ましくない変化をもたらしてしまう。また、相互変
調積は通常、所望のユーザ信号の通過帯域内であること
から、ノイズや相互変調積からのろ波は困難であると理
解されている。そのようなろ波は不要な振幅調整や位相
調整を必要とする結果となる。
【０００７】ゆえに、効率よく、かつ安価に増幅ＲＦ信
号の相互変調積を減らすことを可能とし、また、ＲＦ信
号の振幅レベルを減じることなく高い信号対干渉雑音比
を有する信号を生成することを可能とする二重ループフ
ィードフォワード増幅器の存在が必要となる。
【０００８】
【発明の概要】本発明は二重ループフィードフォワード
増幅器とそれによる増幅の方法である。二重ループフィ
ードフォワード増幅器は、不要な相互変調積を出力信号
に導入する少なくとも２つの増幅段を有している。フィ
ードフォワード増幅器をヌルにし、相互変調積を取り除
くために、第１と第２の増幅段の間で拡散トーンをＲＦ
信号に導入する。拡散トーンが、拡散ＰＮ符号に従って
入力トーンを拡散するバイ・フェーズ変調器(Bi-Phase
Modulator)により生成される。フィードフォワード増幅
器の次段で拡散トーンが増幅されると、拡散トーンは元
の入力トーンを拡散する際に使用したのと同一の拡散Ｐ
Ｎ符号によりデスプレッド（despread）される。拡散ト
ーンがデスプレッドされた後、その結果生じた出力トー
ンは元の入力トーンと混合され、そこで、２つのトーン
は２信号間の異なる信号成分だけを残してほぼ消去す
る。次に、混合器の出力がろ波され、混合器で作られた
疑似混合信号(Spurious Mixing Products)を取り除く。
次に、所望の信号対干渉雑音比が得られるまで、コンピ
ュータコントローラはフィードフォワード増幅器を能動
的に調整し、入力トーンと出力トーンとの差を減少す
る。
【０００９】
【発明の詳細な記述】図２は、本発明によるフィードフ
ォワード増幅器５０である。フィードフォワード増幅器
５０は、図１との関連で前述した従来技術の回路と構成
部分や要素において多く共通している。よって、従来技
術との同一構成部分および要素については、図１の参照
番号と同じ参照番号を使用するものとする。
【００１０】最初に、ＲＦ信号が二重ループフィードフ
ォワード増幅器５０の信号入力１２に導入される。ＲＦ
信号を受信すると、ＲＦ信号は主増幅ライン１４と第１
のループライン１６との間の結合器１３にて分割され
る。主増幅ライン１４上でＲＦ信号は連続した増幅器１
８によって増幅され、ここで歪がＲＦ信号に加わる。次
に、歪を伴ったＲＦ信号は結合器１９で再び分割され、
そこで歪信号は結合器２１の第１のループライン１６に
導かれる。第１のループライン１６に沿って伝わる元の
ＲＦ信号は遅延線２０を通過し、ここで元のＲＦ信号は
１８０度遅れとなるように遅延される。位相遅れ信号が
結合器２１で歪信号上に重ね合わさると、２信号の全構
成成分は増幅器１８により加えられた歪成分を除いて消
去する。こうして第１のループライン１６のポイントＰ
では信号の歪成分のみが存在する。次に、信号の歪成分
はエラー増幅器２２を通過し、それにより増幅歪信号が
作り出される。
【００１１】増幅歪信号は結合器２６により第１のルー
プヌルポイント２４に結合される。前述したように第１
のループヌルポイント２４はコンピュータコントローラ
２８に結合されている。コンピュータコントローラ２８
は、主増幅ライン１４上のＲＦ入力ポート１２と一番最
初の増幅器１８との間に置かれた移相器回路３０の制御
を行う。
【００１２】二重ループフィードフォワード増幅器５０
の第２のループは増幅歪信号をとらえ、それを主増幅ラ
イン１４に結合する。元の増幅ＲＦ信号は、増幅歪信号
の移相に整合するように増幅ＲＦ信号の位相を変える第
２の遅延線３４を通過する。その結果、増幅歪信号が元
の増幅ＲＦ信号上に重ね合わせらると、元の増幅ＲＦ信
号により搬送されたエラーの根本が実質的に消去され
る。
【００１３】本発明によるフィードフォワード増幅器５
０においては、入力トーンを生成する発振器５３を備え
ている。入力トーンはバイ・フェーズ変調器に供給され
る。拡散ＰＮ符号はバイ・フェーズ変調器５６により読
み込まれ、ここでバイ・フェーズ変調器５６は拡散ＰＮ
符号に従い入力トーンを拡散する。次に拡散トーンは第
１の増幅段の後のポイントで主増幅ライン１４に導入さ
れる。第１の増幅段の後に拡散トーンを導入することに
より、導入トーンは第１の増幅段で導入された相互変調
積のレベル以下のレベルで存在する。これは、後のステ
ップで拡散トーンを相互変調積より分離する際にこれを
容易なものとする。バイ・フェーズ変調器５６は、第２
の増幅器１８の前のポイントで結合器５２を通って主増
幅ライン１４に結合される。その結果、拡散トーンは増
幅器１８の第２の段で増幅される。
【００１４】第２のバイ・フェーズ変調器５８はＲＦ出
力３６の少し前のポイントで主増幅ライン１４に結合さ
れる。ゆえに、増幅ＲＦ信号に適用された最初の拡散ト
ーンは結合器６２により第２のバイ・フェーズ変調器５
８へと導かれる。第２のバイ・フェーズ変調器５８は最
初の拡散トーンを作る際に使用した同一ＰＮ符号により
拡散トーンをデスプレッドする。ＰＮ符号は第１のバイ
・フェーズ変調器５６と第２のバイ・フェーズ変調器５
８との両方に配線されて最適な符号利得と相関とを生成
する。また、同一ＰＮ符号で拡散トーンをデスプレッド
することによって、第２のバイ・フェーズ変調器は出力
トーンを生成する。導入された拡散トーンがデスプレッ
ドされた後、その結果もたらされた出力トーンが混合器
６４に供給される。混合器６４は、第１のバイ・フェー
ズ変調器５６で使用した発振器５３に同期させた発振器
６６に結合されている。ライン６９で示すように第１の
バイ・フェーズ変調器５６と混合器６４が同じ発振器を
共有することで、これら構成部分間の正確な同期が可能
となる。第２のバイ・フェーズ変調器５８によって作り
出された出力トーンは混合器６４で入力トーンと混合さ
れる。混合器６４で消去の後、混合器６４でもたらされ
た出力は狭帯域フィルタ６８を通過し、信号のノイズ帯
域幅を減らし、また他のスプリアス信号をろ波する。
【００１５】コンピュータコントローラ２８はパワー検
出器およびＡ／Ｄ変換器（図示せず）を通して狭帯域フ
ィルタ６８に結合されている。狭帯域フィルタ６８の出
力は、発振器６６によって作り出された入力トーンと、
第２のバイ・フェーズ変調器５８の出力トーンとの差に
一致する。コンピュータコントローラ２８は狭帯域フィ
ルタ６８の出力をモニタし、かつフィードフォワード増
幅器５０を調整して狭帯域フィルタ６８の出力を零（ヌ
ル）にする。このコンピュータコントローラ２８はフィ
ードフォワード増幅器５０の第２のループの移相器回路
４０に結合されている。狭帯域フィルタ６８の出力を制
御に用いることで、コンピュータコントローラ２８は所
定の信号対干渉雑音比が検出されるまで能動的に、移相
器回路４０の調整を行う。従って、最良なヌルの可能性
は、二重ループフィードフォワード増幅器５０の第２の
ループにおいて全拡散帯域幅で達成可能となる。よっ
て、フィードフォワード増幅器の第２のループの微同調
を行なうための従来技術における複雑な同調技術が必要
でなくなる。むしろ、本発明によるフィードフォワード
増幅器５０においては、単一のコンピュータコントロー
ラが二重ループ形態の両ループを能動的に制御し、これ
をヌルにすることを可能にする。ここで、第１のループ
は主入力無線信号をヌルにするよう作動し、第２のルー
プは導入された拡散トーンをヌルにするよう作動する。
これはまた相互変調積を最小限に抑えることにもなる。
【００１６】以上、本発明の実施の形態を詳細に説明し
たが、本発明の範囲を逸脱することなく他の方法でも具
体化できることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術におけるフィードフォワード増幅器の
回路図である。
【図２】本発明の一実施例によるフィードフォワード増
幅器の回路図である。
【符号の説明】
１２ ＲＦ入力ポート １３ 結合器 １８ 増幅器 １９ 結合器 ２０ 遅延線 ２１ 結合器 ２２ 増幅器 ２６ 結合器 ３０ 移相器回路 ３４ 第２の遅延線 ４０ 移相機械路 ５３ 発振器 ５６ バイ・フェーズ変調器 ５８ バイ・フェーズ変調器 ６４ 混合器 ６６ 発振器 ６８ 帯域フィルタ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＲＦ信号入力およびＲＦ信号出力と、 該ＲＦ信号入力および該ＲＦ信号出力との間に位置し、
    該ＲＦ信号入力から該ＲＦ信号出力まで伝わるＲＦ信号
    に相互変調積を生成する少なくとも１つの増幅器段と、 入力トーンを作り出すトーン源と、 該入力トーンを所定の拡散符号で拡散して少なくとも１
    つの増幅器段により増幅される拡散トーンを生成する拡
    散器と、 該拡散トーンをデスプレッドして出力トーンを生成する
    デスプレッダと、 該入力トーンを該出力トーンと混合する混合器と、 該入力トーンと該出力トーンとの差を能動的に零にして
    所望の信号対干渉雑音比を達成する、該混合器に結合さ
    れたヌルコントローラとからなる二重ループフィードフ
    ォワード増幅器。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の増幅器において、該少
    なくとも１つの増幅器段により生成された相互変調積が
    所定のレベルで存在し、そして前記拡散トーンが該所定
    レベル以下のレベルで適用されることを特徴とする増幅
    器。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の増幅器において、該デ
    スプレッダが該所定の拡散符号を用いて拡散トーンをデ
    スプレッドすることを特徴とする増幅器。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の増幅器においてさら
    に、該混合器と該ヌルコントローラとの間に配置された
    狭帯域フィルタを含み、該狭帯域フィルタは、該少なく
    とも１つの増幅器段によって生成された該相互変調積を
    実質的にろ波することを特徴とする増幅器。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の増幅器において、該入
    力トーンが発振器によって生成され、また、該混合器が
    該発振器に結合されて同期した入力トーンを受信するこ
    とを特徴とする増幅器。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の増幅器において、該拡
    散器および該デスプレッダはバイ・フェーズ変調器であ
    ることを特徴とする増幅器。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の増幅器において、該少
    なくとも１つの増幅器段は第１の増幅器段と少なくとも
    １つの第２の増幅器段とを含み、該拡散トーンが該第１
    の増幅器段と該少なくとも１つの第２の増幅器段との間
    で導入され、それにより少なくとも１つの第２増幅器段
    が該拡散トーンを増幅することを特徴とする増幅器。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の増幅器において、該フ
    ィードフォワード増幅器が第１のループおよび第２のル
    ープを有する二重ループフィードフォワード増幅器であ
    り、移相器回路が該第１ループと該第２ループとに含ま
    れており、各移相器回路は該ヌルコントローラによって
    制御されることを特徴とする増幅器。
  9. 【請求項９】 ＲＦ信号を増幅するフィードフォワード
    増幅器であって、該増幅器は、 入力トーンを生成する発振器と、 該トーンを拡散して拡散トーンを作り出す、該発振器に
    結合した第１の変調器と、 該ＲＦ信号と該拡散トーンとを増幅する少なくとも１つ
    の増幅器とからなり、該少なくとも１つの増幅器は相互
    変調積を生成するものであり、該増幅器は更に、 該拡散トーンをデスプレッドして出力トーンを生成する
    第２の変調器と、 該出力トーンを該入力トーンと混合する、該発振器に結
    合された混合器と、 該フィードフォワード増幅器を選択的に調整して該入力
    トーンと該出力トーンとの差を零にする、該混合器に結
    合されたコントローラとからなることを特徴とする増幅
    器。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の増幅器においてさら
    に、該コントローラと該混合器との間に配置され、該少
    なくとも１つの増幅器によって生成された該相互変調積
    をろ波するフィルタを含むことを特徴とする増幅器。
  11. 【請求項１１】 請求項９に記載の増幅器において、該
    第１の変調器が所定のコードを受信して該記拡散符号を
    拡散し、該第２の変調器が同じ該所定のコードを受信し
    て拡散符号をデスプレッドすることを特徴とする増幅
    器。
  12. 【請求項１２】 請求項９に記載の増幅器において、該
    少なくとも１つの増幅器によって生成された相互変調積
    が所定のレベルで存在し、該拡散トーンが該所定レベル
    以下のレベルで適用されることを特徴とする増幅器。
  13. 【請求項１３】 請求項９に記載の増幅器において、該
    第１の変調器と該第２の変調器はバイ・フェーズ変調器
    であることを特徴とする増幅器。
  14. 【請求項１４】 請求項９に記載の増幅器において、該
    フィードフォワード増幅器は第１のループおよび第２の
    ループとを有する二重ループフィードフォワード増幅器
    であり、該第１のループと該第２のループには移相器回
    路が含まれており、各移相器回路は該コントローラによ
    って制御されることを特徴とする増幅器。
  15. 【請求項１５】 ＲＦ信号をフィードフォワード増幅器
    で増幅する方法において、該方法は、 第１の増幅段でＲＦ信号を増幅する段階と、 入力トーン源を供給する段階と、 該入力トーンを所定の拡散符号で拡散して拡散トーンを
    生成する段階と、 該拡散トーンを該ＲＦ信号に導入する段階と、 該ＲＦ信号と該拡散トーンとを少なくとも１つの第２の
    増幅段で増幅する段階と、 該拡散トーンをデスプレッドして出力トーンを生成する
    段階と、 出力トーンを該入力トーンと混合する段階と、 フィードフォワード増幅器を調整して該入力トーンと該
    出力トーンとの差を選択的に減じる段階からなることを
    特徴とする方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の方法においてさら
    に、ＲＦ信号の増幅により生成された相互変調積をろ波
    する段階を含むことを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１５に記載の方法において、該
    増幅する段階は所定レベルで存在する相互変調積を生成
    し、そして該拡散トーンを導入する段階は該所定レベル
    以下のレベルで該拡散トーンを導入することを含むこと
    を特徴とする増幅器。
  18. 【請求項１８】 請求項１５に記載の方法において、該
    拡散トーンが、該入力トーンを拡散するために使用され
    る該所定の拡散符号でデスプレッドされることを特徴と
    する増幅器。
  19. 【請求項１９】 請求項１５に記載の方法において、該
    フィードフォワード増幅器は第１のループと第２のルー
    プを有する二重ループフィードフォワード増幅器であ
    り、該第１のループと該第２のループと各移相器回路と
    には移相器回路が含まれており、該調整段階は該各移相
    器回路を調整することが含まれていることを特徴とする
    増幅器。
  20. 【請求項２０】 請求項１５に記載の方法において、該
    拡散段階および該デスプレッド段階はバイ・フェーズ変
    調器によって達成されることを特徴とする方法。
JP9342548A 1996-12-13 1997-12-12 フィードフォワード増幅器システムおよび方法 Pending JPH10190362A (ja)

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