JPS62501603A - 大電力線形増幅器における混変調積の自動減少法 - Google Patents

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】 大電力線形増幅器における混変調積の 自動減少法 技術分野 本発明は大電力線形増幅器に、細目的には大電力線形増幅器によって発生された 歪を減少させるためのパイロット信号を使用した自動制御システムに関する。

発明の背景 全ての線形増幅器は、ある電力レベルにおいて信号を歪ませる。この歪は複数の 信号が存在するとき混変調積を発生させる。この混変調積は干渉及び漏話を生じ させるので望ましくない、送信器におけるこれら望ましくない信号のレベルを制 限するために基準が設定されている。この基準を満たすために歪を減少させる方 法が開発されてきた。

最も普通な方法はフィードバックと呼ばれる。フィードバックは低周波数では良 好に作用するが、超高周波では問題が生じる。この超高周波にあっては２つの基 本的な方法が一般に使用されている。それらはプレディストーションとフィード フォワードである。

プレディストーションでは線形増幅器によって発生される歪と類似の歪を発生さ せ、該歪を正しい利得、位相及び遅延の下で入力に加えて線形増幅器の出力にお いて歪を相殺させる。この方法は２つの増幅器の歪特性を整合させる必要があり 、従って達成される補正量は制限される。

フィードフォワード法にはこの制限は無い。何故ならば、該方法では線形増幅器 それ自身中において発生された歪を分離し１次いで最大の相殺が生じるよう該歪 を利得、位相及び遅延を調整して再加算されるからである。

フィードフォワードを使用して得られる歪の減少量は利得及び位相調整の精度に より制限される０問題点は歪を最大限に減少させるためには、これら調整を連続 して正確に行なう必要があることである。

え更ＬＩｊ 歪を模擬するパイロットがフィードフォワード歪補正を使用する増幅器の入力に 注入される。増幅器出力中のパイロット信号の振幅は、パイロット信号及び増幅 器によって導入された歪を実質的に除去するために、フィードフォワード歪信号 の振幅及び位相を調整する減少ステップ幅回路アルゴリズムを制御するのに使用 される。

パイロット信号が一時的に失われた場合に回路がロックされることを防ぐために 探索リミタ回路が設けられている。

システムが最初に電源をオンとされたときに大きなステップ幅をとるようにコー ス（進路）制御回路が含まれている。

本発明は３６０°の位相調整と約２０ｄＢまでの利得調整を行なうことが出来る 。

図面の簡単な説明 第１図は従来技術を示す図； 第２図は本発明を実施するのに有用な回路のブロック図； 第３図、第４図及び第６図は第２図の制御回路の詳細を示す図； 第５図は制御回路のタイミング図である。

１鳳左１」 第１図は従来技術に従うフィードフォワード・システムの回路をブロック図で示 している。スブリフタ回路１２は導線１１上の入力信号を２つ複製し、その一方 は電力増幅器１４に、他力は信号路１５を介して相殺回路１８に送信される。電 力増幅器１４からの出力は増幅段階で生じた歪成分を含んでいる。電力増幅器１ ４かもの出力信号の小郡一部分は方向性結合器１６から得られ、相殺回路１８に 送信される。導ｖｊｌｓ上の入力信号の利得１位相及び遅延は、該入力信号を相 殺回路１８において電力増幅器１４からの出力信号から減算することによって導 線１９」二に純粋な歪成分が得られるように調整される。導線１９上のこの歪成 分は利（）及び位相を調整した後に方向性結合器工Ｏにおいて遅延線１７を介Ｉ ７て受信された電力増幅器出力からの信号と組合わされると、歪成分が相殺され るため方向性結合器１０からの出力はきれいな信号が現われる。然しこの方法の 問題点は、相殺量が利得及び位相の調整の精度に依存することである。

第２図には本発明の好ましき実施例のブロック図が示されている。テスト４８号 、即ちパイロット信号３１が結合器３０を介して入力信号路中に挿入されており 、該結合器３０において混合された後、電力増幅器２４の入力に加えられる。パ イロット信号レベル、即ち振幅は電力増幅器２４中で発生される歪成分のレベル に等しくなるよう調整される。これは典型例では所望の信号レベルより約３０ｄ Ｂ低い。信号路２５上のきれいな入力信号の振幅及び遅延は歪出力サンプルの振 幅及び遅延に等しくなるよう調整される。しかし位相は丁度逆極性となるように 調整される。信号路２５上の入力信号と結合器２６からの入力信号成分は加算点 ２８で互いに相殺し、加算点２８からの出力導線２９上に歪のみを提供する。こ の点における利得、位相及び８延の調整はそれ程重要ではない。何故ならばここ での調整は良好な結果を得るためにきれいな信号の振幅を歪のレベルにまで減少 させることだけが必要だからである。

しかし、遅延された出力中に再び加算して歪を最大限に相殺するためには歪成分 は利得と位相を精密に調整することを要求する。調整は自動制御回路３２によっ て実行される。制御回路３２の基準信号は狭帯域受信器３４を使用して検出され るパイロット信号である。歪が相殺される点を表わす結合器２０からの出力サン プルは結合器３６から得られ、狭帯域受信器３４に加えられる。パイロットの振 幅は制御回路３２によって検出・使用され、パイロットと電力増幅器２４によっ て導入された歪の両方を最も良く相殺するのに必要な回路４０に対する精密な利 得及び位相の調整を行なう。

第３図には第２図の制御回路３２のブロック図が示されている。レベル検出器３ １０からの出力はパイロットの振幅の対数（ｌｏｇ）に比例している。スイッチ ・タイミング制御回路３５０の制御の下で、スイッチ３７０は回路３６０中の電 流源を電圧記憶バッフγ３８０に接続する。導線３３及び３５上のバッファ３８ ０からの出力信号は夫々回路４０の利得及び位相調整を制御し、実質的に歪成分 を除去する。

スイッチ３７０が閉じられる毎に１回路４０に対し微小調整が行なわれる。変化 の方向はセンサ３３０によって検出され、該センサ３３０は回路３６０中の電流 源の極性を制御する。パイロットの振幅が調整によって減少すると、次の調整に 対しては極性は同一状態に留まる。

パイロットの振幅が調整により増加すると、電流源の極性は次の調整に対しては 逆転される。この過程によりパイロットの振幅は最小値にまで減少される。各々 の変化の幅は電圧記憶バッファ３８０に加えられる電流量によって制御される。

この電流はパイロ−、トの振幅と比例するようになっており、それによって理想 状態に近づくにつれて、調整は微細となる。

第４図には第２図の狭帯域パイロット受信器及びレベル検出器３４；第２図の自 動制御回路３２　；　９０°スブリ−２夕４１０．２つのパイフェイズ減衰器４ ２０及び４３０、並びに加算点４４０を含む減衰器及び位相回路４０；及び増幅 器４２よりなる自動利得及び位相制御回路５０の詳細が示されている。この装置 は３６０６の位相調整及び約２０ｄＢの利得変化を実現することができる。

第３図のスイッチ・タイミング制御回路３５０は第４図に示すようにディケード φシーケンサ３５２を含んでいる。このシーケンサ３５２は４つのスイッチ（即 ちスイッチＳ１及びＳｚより成るスイッチ３７０並びに方向変化センサ３３０の １部であるスイッチＳ３及びＳ４．）を制御している。シーケンサ３５２はまた ２つのゲートＧ、及びＧ２を制御する。第５図はこれらのスイッチ及びゲートが 制御される１１「Ｉ序を示すタイミング図である。

Ｓ３が閉じている時刻１．において、コンデンサＣ３はパイロット・レベルへの 充電を開始する０時刻１．において、Ｓ３は開き、Ｓｌは閉じ、コンデンサＣ１ は充電を開始し、歪信号の位相及び利得変化は回路４０のパイフェイズ減衰器４ ２０によって実行される。次に時刻１２においてスイッチＳ１は開き、スイッチ Ｓ４は閉じ、コンデンサＣ４はパイロット・レベルへの充電を開始する０時刻ｔ ３においてスイッチＳ４は開き、比較器３３２はパイロ−７ト・レベルが上昇し たか下降したかを決定する。時刻Ｌ４においてゲート自がエネイブルされ、クリ ップ拳フロップ３４２はトグル・スイッチされる。即ち比較器３３２かもの出力 がパイロツ、ト・レベルの増加を示すとき電流は逆転される。時刻ｔ５において 、ゲートＧ、に対するエネイブル信号は除去される。

前述のステップが時刻ｔＥ−ｔ９において繰返され、スイッチＳ３、Ｃ４、Ｃ２ 、ゲートＧ２、フリップ鳴フロップ３４４を動作させ、コンデンサＣ３、Ｃ４及 びＣ２を充放電させ、パイフェイズ減衰器４３０を調整する。その後時刻１ｏに おいて、ゲートＧ２に対するエネイブル信号が除去され、この系列が繰返し再実 行される。利得及び位相が理想設定状態に近づくと、各々の調整の幅はより小さ くなる。

第６図は第２図の制御回路３２を第４図よりも詳細に示す、各構成素子の動作は 当業者にあっては周知であるので、ここでは繰返さない、しかし：５６図には２ ケ所に改良が成されている。１つはパイロットが一時的に失われたときにロック ・アップ状態が生じることを防ぐ探索リミタ６０である。この探索リミタはバッ ファ出力３３．３５の正及び負の電圧レベルを検知する４つの比較器を有してい る。これらの電圧レベルがその限界に近づくと、比較器は電流源を逆転させる。

これにより電圧出力が制限されたり、ロー、りされたりすることが防ＩＦされる 。他の改良点は回路に゛心源が投入されたときにより迅速な初期調整を行なうた めのコース（進路）制御回路６６、即ち大きなステップ幅の探索回路が付加され ていることである。

ＦＩＧ、Ｊ ｔＷａ調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲｉＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ ＦＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥ圏ＡＴｒ○ＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　 ＰＣＴ／ＵＳ　８６１０００１９　（ＳＡ　１１９４８１ＧＢ−人−２１０７５ ４０２７１０４；／８３　Ｎｏｎｅ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．電力増幅器において； 該増幅器の入力中に歪を模擬するパイロット信号を注入する手段と； 該増幅器を通して伝送された信号に対して発生された歪効果のみを表わす信号を 抽出する手段と；信号を相殺する位相で前記歪信号の補償された形態を前記増幅 器の出力にフィードフォワードする手段と； 該フィードフォワード手段中にあり、前記パイロット信号が前記増幅器の前記出 力中に現われるとき前記パイロット信号に応動して前記歪信号の振幅と位相を調 整してその補償を行なう手段と； 該調整を行なう手段中にあって、前記パイロット信号が前記出力中に現われると き前記パイロット信号の振幅と共に変化する振幅を有するステップで調整を実行 する手段とを含むことを特徴とする電力増幅器。
2. ２．電力増幅器によって発生される歪を減少させる自動制御システムにおいて、 該制御システムは：前記電力増幅器に加える前にパイロット信号を入力信号に挿 入する手段と； 前記電力増幅器から出力信号のサンプルを抽出する手段と； 前記抽出されたサンプルから前記出力信号中に存在する前記バイロット信号の振 幅を表わす信号を送出する手段と； 前記出力信号中に存在する前記パイロット信号の振幅を表わす前記信号に応動し て、前記出力信号から取り出される歪成分の減衰と位相を自動的に制御し、それ によって前記制御された歪成分が前記出力信号と結合されるとき、前記パイロッ ト信号を含む実質的に全ての歪は相殺され、純粋に増幅された信号のみを残す手 段を含むことを特徴とする自動制御システム。
3. ３．請求の範囲第２項記載の自動制御システムにおいて、前記出力信号中に存在 する前記パイロット信号の振幅を表わす前記信号に応動して歪成分の減衰及び位 相を自動的に制御する前記手段は、 ２つの相続く時間期間中の前記パイロット信号の前記振幅を比較して前記振幅が 変化したか否かを決定し、前記変化を表わす信号を発生する手段と；前記変化を 表わす前記信号に応動して前記歪成分の前記減衰と前記位相を調整する手段とを 含むことを特徴とする自動制御システム。
4. ４．請求の範囲第３項記載の自動制御システムにおいて、更に前記パイロット信 号が一時的に失われたときに前記システムが障害を起こすことを妨げる手段を含 むことを特徴とする自動制御システム。
5. ５．請求の範囲第３項記載の自動制御システムにおいて、前記出力信号中に存在 する前記パイロット信号の振幅を表わす前記信号に応動して歪成分の減衰及び位 相を自動的に制御する前記手段は、前記自動制御システムが最初に電源をオンと されたとき前記変化を表わす前記信号のステップ幅を制御する手段を含むことを 特徴とする自動制御システム。
6. ６．電力増幅器によって発生された歪を自動的に制御する方法であって、該方法 は： 前記電力増幅器に加える前にパイロット信号を入力信号中に挿入し； 前記電力増幅器から出力信号のサンプルを抽出し；前記抽出されたサンプルから 前記出力信号中に存在する前記パイロット信号の振幅を表わす信号を送出し、 前記出力信号中に存在する前記パイロット信号の振幅を表わす前記信号に応動し て、前記出力信号から取り出される歪成分の減衰及び位相を自動的に制御し、そ れによって前記制御された歪成分が前記出力信号に結合されるとき、前記パイロ ット信号を含む全ての歪が相殺され、純粋に増幅された信号だけが残るようにす るステップより成る方法。
7. ７．請求の範囲第６項記載の方法において、前記パイロット信号の振幅を表わす 前記信号に応動して歪成分の減衰及び位相を自動的に制御するステップは：２つ の相続く時間期間中の前記パイロット信号の前記振幅を比較して前記振幅が変化 したか否かを決定し、前記変化を表わす信号を発生し、 前記変化を表わす前記信号に応動して前記歪成分の前記減衰及び前記位相を調整 するステップより成ることを特徴とする方法。
8. ８．請求の範囲第７項記載の方法において、更に前記パイロット信号が一時的に 失われたときに増幅器システムが障害を起こすことを妨げるステップを含むこと を特徴とする方法。
9. ９．請求の範囲第７項記載の方法において、歪成分の減衰及び位相を自動的に制 御する前記ステップは前記自動制御システムが最初に電源をオンとされたときに 前記変化を表わす前記信号のステップ・サイズを制御するステップを含むことを 特徴とする方法。