JP2000513532A - 位相ひずみの補償装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電力増幅器の出力電力に応じて電力増幅出力信号に発生する位相ひずみを補償する方法に関する。また、本発明は位相ひずみ補償装置に関する。本装置には位相ロック及びアップコンバージョンループ（３０−３９）が含まれていて、電力増幅器（４０）の入力に接続されている。簡単に述べると、本発明による解決方法は、増幅する信号（ｅ_pha）の一部を、この信号と電力増幅器（４０）の出力からフィードバックされる増幅信号（ｅ_out）の一部とを組み合わせる回路（３５）にフィードバックすることである。これは、２つの信号を組み合わせて組合せ回路（３５）から新しいフィードバック信号（ｅ_fdb）を得る時に、片方の信号と他方の信号の強さをスムーズに移行させるためである。

Description

【発明の詳細な説明】 位相ひずみの補償装置及び方法 発明の分野 本発明は、電力増幅器の出力電力により電力増幅出力信号に発生する位相ひず みを補償する方法に関する。また、本発明は位相ひずみ補償装置に関する。 発明の背景 ディジタルＧＳＭシステム（モバイル通信グローバルシステム）はＴＤＭＡ（ 時分割多元接続）を使用している。この技術では、各搬送周波数を８つのタイム スロットに分割し、同一の搬送周波数で８つの呼出しを同時に処理している。各 端末の端末出力部には電力増幅器が含まれていて、無線周波変調情報をアンテナ に送っている。電力増幅器の機能は、信号を増幅して、信号が最も近い基地局で 受け取れるようにすることである。端末のバッテリ容量には限界があるため、こ の機能を実行する場合にはバッテリからの電力の供給を最小限に抑える必要があ る。 電力増幅器の場合、得られる出力信号に位相ひずみが発生する傾向がある。こ のひずみは出力電力により異なり、出力電力が大きくなればなるほどひずみも大 きくなる。このひずみは、数学ベクトルモデルｙ（ｔ）＝ｒｅ^jwt+f(r)で表すこ とができる。この増幅ｒ（この場合は振幅と同じ）は、位相関数ｆ（ｒ）に変数 として含まれている。したがって、増幅／振幅は、出力信号に対し位相変調効果 を持つと言える。 一部の非直線増幅器では、高電力時に明らかに位相ひずみが生じる。ただし、 これらの増幅器は比例増幅器に比較して効率が良いため、位相ひずみにも拘わら ず、アプリケーションによっては使用できる。 パルス増幅器がＴＤＭＡアプリケーションで使用されている。この増幅器では 電力は、上昇関数に従って、送信に適した出力電力まで上昇する。送信が終了す ると、電力は上昇関数に合わせて下降する。この出力電力の上昇及び下降は、極 めて短時間に行われる。この出力電力の上昇及び下降に依存する位相変調では、 出力信号の周波数スペクトルが拡大する。位相変調補償を行うことで、所定の基 準要件（ＧＳＭ等）を満たすことができるようになる。 公開されているＰＣＴ出願ＷＯ−Ａ１−９５／２３４５３（Motorola）からは 、電力増幅器の出力に接続されていて電力増幅器を位相ロックループで囲むフィ ードバックにより、位相ひずみが緩和されることが分かっている。電力増幅器に は、位相変調制御ループからの位相変調信号が送られる。この制御ループには、 フィードバックループを電力増幅器の入力に接続した位相ロックループが含まれ ている。位相変調制御ループ内に切替え回路を組み込むことで、これら２つのフ ィードバック間で切替えが可能になる。しかし、実際には、既知の方法でフィー ドバックループ間の切替えを行うことで高速位相ロックを正しい位相に合わせる ことは不可能である。電力の上昇と下降は、それぞれ、非常に高速で行われるた め、特にパルス増幅器を使用しているＴＤＭＡ無線アプリケーションの場合には 、問題が発生する。出力信号のエンベロープに発生するオーバシュートがフィー ドバックされ、これら２つのフィードバック間を切り替えることで発生する過渡 現象はさらに増幅される。したがって、位相ロック状態になるまでには、時間が かかり過ぎる。位相ロックそのものさえ不可能になる場合もある。このような欠 点及び問題が存在するため、信号に含まれている重要な情報のすべてまたはその 一部が失われることにもなり兼ねない。したがって、従来の既知の技術の障害で あったこれらの欠点及び問題に対し新しい解決方法を見つけることが望まれてい る。 発明の要約 本発明は、パルス電力増幅器に関し振幅の位相変調効果を補償する問題に関す る。 本発明が扱う別の問題は、電力増幅器の電力が上昇したり下降したりする前に 、位相検波器を正しい位相に高速に、確実に、しかもタイミング良く適合させる 方法に関する。 前述したように、従来の既知の位相ロック技法では、いくつかの欠点及び問題 が障害になっている。本発明では、これらの欠点及び問題を扱っている。 本発明の目的は、振幅の位相変調効果を補償する方法及び装置を提供すること である。 本発明の別の目的は、過渡現象及び雑音が含まれるフィードバック信号を除去 する方法及び装置を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、電力増幅器の電力が上昇または下降する前に、位 相検波器が高速に、確実に、及びタイミング良く正しい位相に合わせてロックで きるようにする方法及び装置を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、従来技術の位相ロック技法に関連する欠点及び問 題を緩和する方法及び装置を提供することである。 簡単に説明すると、解決方法は、最初に述べた信号の一部と電力増幅器の出力 からフィードバックされる増幅信号の一部とを組み合わせる回路に対し、増幅す る信号を送信することである。これは、２つの信号を組み合わせて組合せ回路か らの出力信号を作るとき、片方の信号が他方の信号より強い場合にスムーズに移 行できるようにするためである。 位相ロック及び周波数アップコンバージョンループは、位相検波器、前記検波 器に接続された積分フィルタ回路、前記フィルタ回路の出力に接続された電圧制 御発振器、及びミクサの入力に接続されたフィードバックループとで構成される 。このミクサは、ローカル発振器のソースから送られる信号のための入力と位相 検波器の２つの入力のいずれかに接続された出力とを含む。電力増幅器はループ には含まれていないが、電圧制御発振器の出力に接続されている。この考えは、 信号組合せ装置（いわゆる組合せ回路）と電力増幅器の出力からの第２のフィー ドバックループとで前記ループを補足するという方法で、既存の位相ロック及び アップコンバージョンループを有効利用することに着想している。電力増幅器は 、位相ロック及びアップコンバージョンループに組み込むことができる。位相ロ ック及びアップコンバージョンループは、位相ロック及び周波数アップコンバー ジョン機能を備えた位相変調制御ループと呼ばれることもある。電力増幅器の上 昇を開始させる前に、第１のフィードバックループを利用して、電圧制御発振器 からの出力信号にループをロックさせる。出力電力が上昇するにつれ、第２のフ ィードバックループを介して電力増幅器の出力からフィードバックされる信号は 、第１のフィードバックループを介してフィードバックされる発振器信号より徐 々に強くなる。新しいフィードバック信号におけるこれら２つのフィードバック ル ープからの信号間の比率がこのように徐々に（連続的に）変化することは、スム ーズな移行と記述することができる。ループの帯域幅が十分に大きければ、電力 上昇時における電力増幅器の位相変換はなくなる。 本発明の利点の１つは、移行がスムーズに行われることである。したがって、 過渡現象は発生せず、位相変調制御ループの位相ロック機能が正しい位相にロッ クするまでには、長時間を要しない。 本発明の別の利点は、位相変調制御ループにおける位相検波器の上流側のソー スから送られてくる広帯域雑音が、効果的に取り除かれることである。このよう なソースの１つには、ＩＱ変調器により生成される雑音がある。 別の利点は、本発明の考えを適用させることで既存の各種電力増幅器は所望の 特性を得ることができるようになるため、設計担当者はそれらの増幅器から自由 に選べることである。 本発明の別の利点は、情報信号を位相変調するか振幅変調するかに関係なく、 移動電話アプリケーションに本発明を活用できる点である。 以下に、好ましい実施例と添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する 。 図面の簡単な説明 図１Ａは、アンテナを備えた送信機を示したブロック図である。 図１Ｂは、各種送信機の出力電力間の相対状態を示す電力軸である。 図２Ａは、確立されたＧＳＭ基準により制御信号Ｉ_ampが時間と共にどのよう に変化するかを示した時間−振幅図である。 図２Ｂは、出力電力Ｐ_outの時間経過の変化を示した図で、電力増幅器はＧＳ Ｍ基準により制御されている。 図３は、従来技術の送信機を示したブロック図である。 図４は、組合せ回路の１実施例の回路図である。 図５は、組合せ回路の別の実施例の回路図である。 図６は、本発明による位相ひずみ補償装置の１実施例を示したブロック図であ る。 図７は、本発明による位相ひずみ補償装置の別の実施例を示したブロック図で ある。 図８Ａは、図７で示した装置の位相ロック時間制御の原理を、時間軸とマーク 時間点とを使用して示したものである。 図８Ｂは、図７に示した装置に含まれる掃引回路からの出力信号が、時間経過 とともにどのように変化するかを示した時間−振幅図である。 図９は、本発明の考え方による位相ひずみの補償方法を示したフローチャート である。 好ましい実施例の詳細な説明 以下に説明する発明の実施例は、無線通信送信機のアプリケーションに関連し ている。 しかし、本発明の考え方による位相ひずみ補償は、他のアプリケーションにも 適用できる。 図１Ａは、送信機に組み込まれている電力増幅器３（ＰＡ）を図示したもので 、入力信号Ｓ₁のための信号入力、制御信号Ｉ_ampのための制御入力、及び出力電 力がＰ_outである信号Ｓ₂のための信号出力とを備えている。入力信号Ｉ_ampは、 出力電力Ｐ_outを制御するために機能する増幅器制御装置５（ＰＡＣ）で生成さ れる。位相変調制御ループ７は、信号Ｓ₁を生成する。増幅器制御装置は、この 文書では詳細に説明していない。 使用するタイムスロット時に、電力増幅器３は出力電力Ｐ_outを２つの値で出 力し、その範囲はＰ_maxからＰ_minまでである。電力増幅器に送られる信号Ｓ₁の 入力電力は、一定である。２つのフィードバック信号Ｓ₁及びＳ₂には、所定の出 力電力Ｐ_out＝Ｐ_T（Ｐ_T＜Ｐ_min）で同等に重み付けがされる。図１Ｂは、出力電 力の相対状態と電力Ｐ_Tとの関係を示したものである。 電力増幅器３は制御信号Ｉ_ampにより制御され、関連する移動電話システムな どに指定した内容に従って、出力電力のパルスを発生させる。図２Ａは、制御信 号Ｉ_ampが決められたＧＳＭ基準に従ってどのように変化するかを示したもので ある。電力増幅器３を制御することで、出力電力を制御することになる。図２Ｂ は、電力増幅器３の出力の上昇と下降に伴う出力信号Ｐ_outのエンベロープＥを 示したものである。この図では，時間はｔで参照されている。送信信号のスペク トルの拡大を緩和するために、出力電力のエンベロープはスムーズであることが 望まれる。図２Ｂには、出力電力の適合基準でありＧＳＭ基準に指定されている 時間テンプレートＦ₁とＦ₂、？も示されている。上昇または下降時の時間は、Δ Ｔ＝２８μｓを超えることはできない。 図３は、ＰＣＴ出願ＷＯ−Ａ１−９５／２３４５３の前述した従来技術の送信 機を示したブロック図である。既知の送信機は、原理的には、位相変調制御ルー プ１１７と振幅変調制御ループ１１５とに分かれている。振幅変調制御ループは 、電力増幅器１０７、方向性結合器１０９、及び差分増幅器１１３の片方の信号 入力に接続されているエンベロープ検波器１１１とで構成されている。振幅参照 信号１２５が、他方の信号入力に加えられる。差分増幅器１１３は、これら２つ の信号入力の差分の結果として電圧差分信号を生成する。差分増幅器は、電力増 幅器１０７の増幅制御の入力に接続されている。電力増幅器からの出力信号の振 幅変調は、振幅参照信号の電圧を変化させることで行われる。 位相参照信号１２１を正しいチャネル周波数へ変換する周波数変換処理は、こ の既知の装置では、位相変調制御ループ１１７で解決されていた。このループに は、ミクサ１０１、位相検波器１０３、電圧制御発振器、ＶＣＯ、１０５、及び 発振器出力から切替え回路１３０へのフィードバックカップリング１３１とで構 成されている。上記で述べたように、非直線増幅器は、高電力では位相ひずみが 大きくなる。このひずみは、電力増幅器の出力１０９に接続されていて、位相変 調ループの電力増幅器を囲んでいるフィードバック１３２により緩和できる。位 相変調制御ループには切替え回路１３０が組み込まれているため、２つのフィー ドバック１３１と１３２の間で切替えが可能である。いずれかのフィードバック 信号は、ミクサ１０１にフィードバックされる。ミクサは、周波数参照信号１２ ３と切替え回路１３０からフィードバックされる信号との差分に等しい周波数を 持つ中間周波数信号１２７を生成する。位相検波器１０３は、中間周波数信号１ ２７と位相参照信号１２１の位相差分に依存する誤差信号を生成する。この誤差 信号は、発振器の周波数制御入力に加えられる。発振器出力信号は、このように して、位相参照信号１２１の位相にほぼ等しい位相を獲得する。つまり、出力信 号は位相参照信号１２１を使用して位相変調されたことになる。出力信号の周波 数は、周波数参照信号の周波数と位相参照信号の周波数との代替差分の和に依存 している。 しかし、既存の方法による２つのフィードバック間を切り替えることで、高速 ロックを正しい位相に合わせることは実際には不可能である。問題は、上昇と下 降が非常に高速で行われることである。２つのフィードバックを切り替えると位 相障害が発生し、短時間では消滅しない。最悪な場合は、ループのロックが失わ れることになる。 本発明によれば、２つのフィードバック信号ループ間の移行がスムーズになる 組合わせ装置、つまり組合せ回路で、切替え回路１３０を置き換える方がより便 利であることが分かった。電力増幅器が直線増幅器の場合、組合せ回路から位相 検波器へ送られる出力信号は、低電力出力の時は電圧制御発振器の出力からのフ ィードバック信号の方が強い。出力電力が急速に上昇してその結果位相ひずみが 大きくなる場合は、電力増幅器が含まれるフィードバックからの信号も強くなる 。これは、出力信号の振幅の増大に合わせて、組合せ回路により処理される。こ れにより、位相検波器には十分な時間ができ、位相誤差を除去することができる 。増幅器の出力電力が最大になった時点で、フィードバック出力信号は組合せ回 路の出力信号で最大になる。組合せ回路は、受動構成要素だけを含んだ回路でも 良く、能動構成要素（トランジスタ）を含んだ回路でも良い。 以下に、受動構成要素を含んだ組合せ回路及び能動構成要素を含んだ組合せ回 路の実施例を説明する。両方の実施例とも、振幅制限回路を含んでいる。振幅の 制限は、下流のミクサが正常に動作すること、つまり、ミクサの出力振幅が一定 であることを保証するために必要である。組合せ回路は、図１Ａにおける２つの フィードバック信号Ｓ₁及びＳ₂を追加することで構成される。 図４は、受動構成要素（図示されたケースでは抵抗Ｒ₁及びＲ₂）と振幅制限回 路ＬＩとで構成された組合せ回路ＣＣ１の実施例を示したものである。 図１ＡのＳ₁及びＳ₂からのフィードバック信号は、それぞれ、入力１１及び１ ２に加えられる。各信号入力には、抵抗Ｒ₁及びＲ₂のいずれかが含まれている。 これらの信号入力は、信号Ｓ₁及びＳ₂のための共通の合計ポイントＡ_sumへ接続 されている。電圧ソース１３も、抵抗Ｒ₃を介して、合計ポイントＡ_sumへ接続さ れている。ポイントＡ_sumは、振幅制限回路ＬＩの入力１４へ接続されている。 信号Ｓ₁は一定で、また、電力増幅器の出力からフィードバックされる信号Ｓ₂に 比べて比較的弱いため、できれば、信号には重みを付ける。各抵抗に適切な値を 選択すれば、これら２つの信号は加え合わされて新しい信号Ｓ_sumが生成され、 振幅制限回路ＬＩで制限されて新しいフィードバック信号Ｓ₃になり、振幅制限 回路と組合せＣＣ１との共通出力１５へ出力される。重み付けは、フィードバッ ク信号Ｓ₃においてＳ₁が強い状態からＳ₂が強い状態、またはその逆、への移行 が適切な出力電力で行われるようにする。移行は、Ｓ₂からの出力電力がＰ_Tより 大きくなった時点で（図１Ｂを参照）行われるように決められている（ここで、 Ｐ_T＜Ｐ_min）。片方の信号が強いということは、フィードバック信号で片方の信 号がより重要な要素になることを意味する。上記で説明したように、振幅制限は 、後続の回路が正常に動作することを保証するために必要である。 組合せ回路ＣＣ１からの信号Ｓ₃について説明したフィードバックは、図１Ａ の電力増幅器３（ＰＡ）が位相変調制御ループ７（ＰＨＣ）への位相ロックルー プに囲まれることを意味する。これにより、電力増幅器３から送られる出力信号 Ｓ₂は位相ロックされる。 図５は、組合せ回路ＣＣ２が有利な別の実施例を示している。この回路ＣＣ２ は、能動構成要素で実現されている。この回路は、２つの入力２１及び２２を備 えた増幅器である。図１ＡのＳ₁及びＳ₂からフィードバックされるこれらの信号 は、それぞれ、入力２１及び２２のいずれかへ加えられる。増幅器には、２つの トランジスタＴ１及びＴ２が含まれている。入力２１の信号Ｓ₁は、バイアス回 路２３Ａを介してトランジスタＴ１のベースに加えられる。入力２２の信号Ｓ₂ は、バイアス回路２３Ｂを介してトランジスタＴ２のベースに加えられる。これ らのトランジスタは両方とも図示したケースではバイポーラＮＰＮトランジスタ であるが、他のトランジスタタイプを使用しても構わない。これらのトランジス タのエミッタは、共通定電流ジェネレータ２４へ接続されている。これらのトラ ンジスタは、電圧ソース２５からの駆動電圧V_ccにより動作する。増幅器には、 ２つのアームがある。トランジスタT１のコレクタはアーム２６を介して電圧ソ ース２５へ接続され、トランジスタT２のコレクタは他のアーム２７を介して電 圧ソース２５へ接続されている。図５に示されるように、各アームにはコレクタ 抵抗R_cが含まれることがある。信号S_Aは、構成要素２７Aを介してアーム２６Aか ら送られる。信号S_Bは、構成要素２７Bを介してアーム２６Bから送られる。抵抗 ２７A及び２７Bの出力は、共通合計ポイントA1_sumへ接続されている。このポイ ントは、振幅制限回路ＬＩの入力２８へ接続されている。このように、アーム２ ６Ａと２６Ｂは構成要素２７Ａと２７Ｂで結合されていて、ポイントＡ１_sumで フィードバック信号Ｓ₁及びＳ₂の重み付き合計Ｓ１_sumを得られるようにしてい る。新しい信号Ｓ１_sumは振幅制限回路ＬＩで制限されて、振幅制限回路出力２ ９の新しいフィードバック信号Ｓ₃になる。これはまた、組合せ回路ＣＣ２の出 力でもある。 組合せ回路ＣＣ２からの信号Ｓ₃をフィードバックすることは、図１Ａにおけ る電力増幅器３が位相変調制御ループ７への位相ロックループに囲まれることを 意味する。これにより、電力増幅器３からの出力信号Ｓ₂は位相ロックされる。 図６は、本発明による位相ひずみ補償装置の好ましい実施例を示したものであ る。装置への入力信号は位相信号ｅ_phr、つまり、位相で情報が検出される信号 である。位相信号ｅ_phrには、変調して該当する搬送周波数で送信する位相情報 が含まれている。 位相信号ｅ_phrを正しいチャネル周波数へ周波数アップコンバージョンを行う 処理は、位相ロック及び周波数アップコンバージョンのための位相変調制御ルー プで行われる。このループは、ミクサ３０、位相検波器３１、電圧制御発振器、 ＶＣＯ、３２、積分フィルタ回路３４、組合せ回路３５、及び第１のタップ手段 ３７の媒体を介して発振器３２の出力から組合せ回路３５の第１の入力へ送られ るフィードバック３３とで構成される。発振器３２は、電力増幅器４０の入力に 接続されていて、この増幅器の出力はアンテナ５０に接続されている。位相変調 制御ループには、第２の導体手段３８を介して電力増幅器４０の出力を組合せ回 路３５の第２の入力へ送る第２のフィードバック３６も含まれている。この回路 は、図４または図５を参照して説明した方法で構成できる。 ミクサ３０は中間周波数信号ｅ_ifsを生成する。この周波数は、周波数合成器 からの周波数参照信号ｅ_frsと組合せ回路３５からのフィードバック信号ｅ_fdbと の差分に等しい。フィードバック信号ｅ_fdbは、図４及び５のＳ₃に相当する。 位相検波器３１は、中間周波数信号ｅ_ifsと位相信号ｅ_phrとの位相差分に依存 する誤差信号ｅ_phfを生成する。積分フィルタ回路３４は、位相検波器と電圧制 御発振器との間に接続されている。これは、位相ひずみ、雑音の送信、及び広帯 域雑音の結果発生する帯域の拡張などを防ぐためである。フィルタ回路は、効果 的には広帯域雑音を除去する。雑音は、位相検波器内の発生源からのものである 。このような発生源には、特定の無線送信機で使用されているＩＱ変調器などが ある。 誤差信号ｅ_phfはフィルタ回路３４の入力に加えられ、そこから、発振器３２ の周波数制御入力へ加えられる。これにより、発振器３２からの出力信号ｅ_pha には、位相信号ｅ_phrの位相にほぼ等しい位相が得られる。つまり、出力信号ｅ_{p ha} は位相信号ｅ_phrにより位相変調されている。出力信号ｅ_phaの周波数は、周波 数参照信号ｅ_frsの周波数と位相信号ｅ_phrの周波数との和または差に等しい。 信号ｅ_phaは、制御信号Ｉ_ampに応じて信号ｅ_phaを増幅する電力増幅器４０へ 連結される。これにより、アンテナ５０への増幅器４０からの出力におけるアン テナ信号ｅ_outの波形は、制御信号Ｉ_ampにより決まった波形になる。 ＧＳＭ基準に従って動作する送信機にこの実施例を組み込むと、出力信号は図 ２Ｂに示したエンベロープになる。出力信号ｅ_outは図１Ａの信号Ｓ₂に相当し、 信号ｅ_phaは信号Ｓ₁に相当する。 組合せ手段、つまり組合せ回路３５は、それぞれ信号タップ３７及び３８を介 して、信号ｅ_phaの一部と信号ｅ_outの一部を受け取る。これらの信号タップは、 方向性結合器または一種の分圧器（容量または抵抗タップ）の形式でも構わない 。２つのループ３３及び３６は、組合せ回路３５の特定の入力に対し、それぞれ タップ３７及び３８を接続する。これにより、増幅器４０の増幅による各ループ からの２つの信号ｅ_phaとｅ_outが結合され、ループ内に新しいフィードバック信 号ｅ_fdbを出力する。タップ３７と３８は、それぞれ、各信号ｅ_phaとｅ_outの特 定部分を取り出す。これらのタップは、制御可能にすることもできる。これによ り、このように取り出される各信号要素の大きさを個別に制御することで、有利 になることがある。制御可能方向性結合器は、このようなタップの例である。 電力増幅器ＰＡ４０の出力の上昇を開始する前に、ループは第１のフィードバ ックループ３３により電圧制御発振器３２からの出力信号にロックされる。制御 信号Ｉ_ampに応じて出力電力が上昇すると、第２のフィードバックループ３６に より電力増幅器からフィードバックされる信号ｅ_outは、フィードバック信号ｅ_{f db} として第１のフィードバックループ３３からフィードバックされる発振器信号 ｅ_phaより、徐々に強くなる。 ループ３３が存在しないと、送信機を始動させる時、電力増幅器の活性化以前 に位相ロックを良いタイミングで行うことができない。ループが十分に広帯域で あれば、ループは出力電力の上昇時に電力増幅器４０の位相変換を補償するだけ の時間がある。ループ３６を介してフィードバックが確立され、全出力電力で約 １０ｄＢで目的の位相ひずみ補償を行うために、前記ロックが行われる。 この実施例の位相ひずみ補償装置には増幅器４０が含まれていて、位相ロック 及びアップコンバージョンループの出力に入力を接続させている。このループに は、第１及び第２のフィードバックループ、それぞれ３３及び３６、が組み込ま れていて、第１のフィードバックループ３３は電力増幅器入力の変調済み信号の 一部をタップオフするためにタップ手段３７に接続され、第２のフィードバック ループ３６は電力増幅器４０の出力の増幅変調済み信号の一部をタップオフする ためにタップ手段３８に接続されている。 ループ３３及び３６は、組合せ手段３５の各入力にそれぞれ接続されている。 この手段は、ループに新しいフィードバック信号を生成するために各ループから の２つの入力信号を組み合わせる。 この実施例による位相ひずみ補償方法では、それぞれループ３３及び３６から の２つの信号ｅ_phaとｅ_outとを組み合わせ、ループ内に新しいフィードバック信 号ｅ_fdbを生成する。増幅器４０における増幅動作が変化すると、フィードバッ ク信号がフィードバックされる量と位相ロック及びアップコンバージョンループ に対するフィードバック信号の強さとの比率も変化する。本発明による方法では 、フィードバックされる信号の部分とフィードバック信号の強さとの移行をスム ーズにし連続して行えるようにしている。これは、電力の上昇及び下降時に位相 ロックを行いながら、電力増幅器の出力電力が急激に変わる前に位相ロック及び アップコンバージョンループを位相ロックできるようにするためである。本発明 の 方法によれば、電力増幅器４０の出力から取り出されるフィードバック信号の新 しいフィードバック信号における強さは、増幅器の出力電力が大きくなればなる ほど大きくなる。電力増幅器が全出力電力で増幅する時は新しいフィードバック 信号において電力増幅器出力からフィードバックされる信号の方が強いが、増幅 器の出力電力が低い時は新しいフィードバック信号において電力増幅器入力から フィードバックされた信号の方が強い。 本発明による方法の結果、位相ロック及びアップコンバージョンループは、電 力増幅器の出力電力が増加する前に、電力増幅器４０の入力の変調信号ｅ_phaに ロックされる。増幅器の上昇が始まると、電力増幅器の出力電力が最大になる前 に、位相ロック及びアップコンバージョンループは電力増幅器の増幅変調信号に ロックされる。 図７は、図６に示した本発明による装置と多少異なった実施例を示している。 図６に示してあるブロック図によれば、位相変調制御ループには位相検波器３１ 、フィルタ回路３４、発振器３２、組合せ回路３５、ミクサ３０、及びローカル 発振器３９が含まれている。図７の位相変調制御ループには、電圧制御発振器３ ２（ＶＣＯ）とフィルタ回路３４との間に掃引回路６０（ＳＶＰ）も含まれてい る。ループが高速で確実に位相ロックするように、発振器がロックすると思われ る電圧期間、発振器ＶＣＯの制御電圧は掃引される。この掃引は、掃引回路６０ の制御入力６１の制御信号Ｉ_stにより開始され、停止される。発振器の出力信号 の周波数は、発振器に対する制御電圧を変化させることで変わる。 図８Ａは、図７に示した装置の位相ロックの時間制御原理を時間軸とマーク時 間点とで示したものである。開始パルスＩ_stは時間点ｔ_svpで掃引回路を開始さ せ、電圧制御発振器３２への回路の出力電圧はループがロックすると思われる適 切な電圧時間の間、所定の関数により時間と共に変化する。電力増幅器４０（Ｐ Ａ）からの出力電力の上昇が始まる時間ｔ_upより前に、電圧時間の掃引が適切な タイミングで開始される。掃引回路６０は、この電圧時間の間に掃引動作を１度 実行するだけの十分な時間を持つことが必要である。ループは任意の時間点ｔ_{lc k} でロックし、上昇及び下降時の間ロックされたままになる。これは、各時間点 ｔ_up及びｔ_downで起こる。組合せ回路３５はあるフィードバックループ３３ から別のフィードバックループ３６への「スムーズな」連続移行を行うため、こ のループをロックしたままにすることができる。一方、高速切替えが行われると 位相ロックは失われ、それにより、電力増幅器からの出力信号の情報が失われる ことになる。 掃引回路６０には、フィルタ回路３４からの電圧信号ｅ_svpが与えられる。電 圧信号ｅ_vcoは、掃引回路の出力から電圧制御発振器３２へ送られる。信号ｅ_svp 及びｅ_vcoには、送信する位相情報が含まれている。掃引回路６０は、ｅ_svpの情 報に掃引を付加する。時間点ｔ_svpで、掃引回路入力６１へ開始パルスＩ_stが加 えられる。これにより、所定の時間関数に従い、掃引回路６０は時間に合わせて ｅ_vcoに対する変更を開始する。図８Ｂは、信号ｅ_vcoが掃引回路６０によりどの ように掃引され所望の電圧時間Ｖ_int＝［Ｖ_start、Ｖ_stop］の間時間と共にどの ように変化するかの例を示したものである。電圧掃引が開始されると、電圧は一 定の大きな値Ｖ_startから直線的に下降する。ｅ_vcoが変化すると、発振器３２か らの出力信号の周波数が変化する。図８Ｂでは、ｅ_ifs＝ｅ_phrになるようにｅ_{vc o} が電圧制御発振器３２を制御すると、ループはロックされる（Ｖ_lock）。これ は、任意の時点ｔ_lckで起こる。信号ｅ_vcoは、出力電力が時間点ｔ_endで下降す るまで、Ｖ_lockに維持される。次の開始パルスを受け取ると、電圧掃引は電圧Ｖ_start から再開される。 開始パルスＩ_stは送信機始動時に生成され、無線通信機の制御部分で生成され ることがある。掃引回路をプログラムし、各種掃引制御パラメータを掃引回路制 御装置に格納することができる。これにより、スキャンする電圧時間Ｖ_int＝［ Ｖ_start、Ｖ_stop］は、開始パルスＩ_stが掃引回路６０の制御入力６１で感知さ れる時間からの時間として決定される。 図９は、本発明の考えによる位相ひずみの補償方法を示したフローチャートで ある。以下のテキストで使用されている参照記号の一部は、図６及び７に記載さ れている。この方法は電力増幅器４０の出力における電力増幅変調信号の位相ひ ずみ補償に関していて、増幅器は位相ロック及びアップコンバージョンループ（ ３０−３９）の出力に入力を接続させている（ループは、指定された位相変調制 御ループでもある）。ループには、第１及び第２のフィードバックループ３３ 及び３６がそれぞれ含まれている。この方法は、開始位置２００のループ起動時 に開始される。この方法の第１のステップ２０２では、電力増幅器４０の入力に おける変調信号ｅ_phaの一部が第１のフィードバックループ３３を介して取り出 される（つまりタップオフされる）。ステップ２０４では、電力増幅器４０の出 力における増幅変調信号ｅ_outの一部が第２のフィードバックループ３６を介し て取り出される（つまりタップオフされる）。第３のステップ２０６では、タッ プオフされた２つの信号が組合せ手段３５で組み合わされ、タップオフされた両 方の信号が含まれたフィードバック信号ｅ_fdbとして出力される。次のステップ ２０８では、フィードバック信号は位相ロック及びアップコンバージョンループ にフィードバックされる。ループは次のステップ２１０で出力信号ｅ_outを位相 参照信号ｅ_phrに位相ロックし、これにより、電力増幅器の出力信号ｅ_outに含ま れている位相ひずみ補償する。増幅器の出力電力が変化すると、組合せ手段３５ はタップオフされた２つの信号を組み合わせる。これは、スムーズな移行でのフ ィードバック信号における相対的な強さを変更するため、また、位相ロックと位 相ひずみ補償がなくならないようにするためで、これはステップ２１２で実行さ れる。この方法はループ動作中は継続され、ループが組み込まれている送信機が オンになることがなくなるまで、割り込まれることはない。 ステップ２１４は、フローチャートではステップ２１２に制御を戻すように示 されている。終了位置であるステップ２１６は、送信機がオフになるとただちに 制御が渡る。 本発明による方法では、フィードバック信号でタップオフされた信号の相互比 例関係とフィードバック信号の前記信号の相対的強さとの間で移行がスムーズで 連続して行えるため、電力増幅器の出力電力で急速に変化が起こる前に位相ロッ ク及びアップコンバージョンループを適切なタイミングで位相ロックすることが できる。このような位相ロックは、切替え装置を使用して２つのフィードバック ループ間の切替えを行っている従来技術では不可能であった。このような方法で は、切替え実行時に感度が上昇する。また、切替え実行時にループに過渡現象が 発生する危険性もある。このような過渡現象により、位相ロックが失われ、ルー プ入力信号の重要な情報も失われる可能性がある。 本発明による方法を使用すれば、閉じたループでは過渡現象は発生しない。 本発明による方法及び本発明による装置は、無線遠隔通信等の各種アプリケーシ ョンにおける位相補償に関連する前記の問題を解決する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電力増幅器（４０）の出力における電力増幅変調信号（ｅ_out）の位相 ひずみを補償する装置で、増幅器は入力を位相ロック及びアップコンバージョン ループ（３０−３９）の出力に接続させ、ループはそれぞれ第１及び第２のフィ ードバックループ（３３及び３６）を含み、第１のフィードバックループ（３３ ）は電力増幅器（４０）の入力の変調信号（ｅ_pha）の一部をタップオフするた めにタップ手段（３７）に接続し第２のフィードバックループ（３６）は電力増 幅器（４０）の出力の電力増幅変調信号（ｅ_out）の一部をタップオフするため にタップ手段（３８）に接続する装置において、２つのフィードバックループ（ ３３、３６）のそれぞれを各フィードバックループ（３３、３６）からの２つの 入力信号を組み合わせる組合せ手段（３５）のそれぞれ入力に接続して位相ロッ ク及びアップコンバージョンループ（３０−３９）にフィードバック信号（ｅ_{fd b} ）を提供することを特徴とする装置。 ２． 請求項１記載の装置において、電力増幅器（４０）の入力の電力増幅変 調信号（ｅ_out）の一部をタップオフするタップオフ手段（３７）及び電力増幅 器入力の変調信号（ｅ_pha）の一部をタップオフするタップ手段（３８）は方向 性結合器であることを特徴とする装置。 ３． 請求項２記載の装置において、電力増幅器（４０）の出力の電力増幅変 調信号（ｅ_out）の電力の一部をタップオフするタップ手段（３７）及び電力増 幅器の入力の変調信号（ｅ_pha）の一部をタップオフするタップ手段（３８）は 制御可能な方向性結合器であることを特徴とする装置。 ４． 請求項１記載の装置において、電力増幅器（４０）の出力の電力増幅変 調信号（ｅ_out）の一部をタップオフするタップ手段（３７）及び電力増幅器（ ４０）の入力の変調信号（ｅ_pha）の一部をタップオフするタップ手段（３８） は分圧器であることを特徴とする装置。 ５． 請求項１記載の装置において、位相ロック及びアップコンバージョンル ープ（３０−３９）は掃引回路（６０）を含むことを特徴とする装置。 ６． 請求項１から５のいずれかに記載の装置において、位相ロック及びアッ プコンバージョンループ（３０−３９）は低雑音、高電力電圧制御発振器（３２ ）を含むことを特徴とする装置。 ７． 請求項１から６のいずれかに記載の装置において、電力増幅器（４０） にはパルスが送られてくることを特徴とする装置。 ８． 電力増幅器（４０）の出力の電力増幅変調信号における位相ひずみを補 償する方法で、増幅器（４０）は位相ロック及びアップコンバージョンループ（ ３０−３９）の出力に入力を接続させ、ループには第１及び第２のフィードバッ クループ（３３、３６）が含まれていて、前記方法は − 第１のフィードバックループ（３３）を介して電力増幅器（４０）の入力の 変調信号の一部をタップオフし、 − 第２のフィードバックループ（３６）を介して電力増幅器（４０）の出力の 増幅変調信号の一部をタップオフする方法において、 当該方法は、 − 組合せ手段（３５）で２つのタップオフされた信号（ｅ_out、ｅ_Pha）を組み 合わせてフィードバック信号（ｅ_fdb）を獲得し、 − フィードバック信号（ｅ_fdb）を位相ロック及びアップコンバージョンルー プ（３０−３９）に送り、 − 位相ロック及びアップコンバージョンループ（３０−３９）に入力される位 相参照信号（ｅ_phr）に電力増幅変調信号（ｅ_out）を位相ロックさせ、 − 電力増幅器（４０）からの出力電力が変化した場合にスムーズな伝送におけ るフィードバック信号（ｅ_fdb）のタップオフ信号（ｅ_out、ｅ_Pha）間の相互の 強さを変化させることをさらに含むことを特徴とする方法。 ９． 請求項８記載の方法において、電力増幅器（４０）の出力電力の増加に 合わせて、電力増幅器（４０）の出力からタップした信号（ｅ_out）のフィード バック信号（ｅ_fdb）の強さを増大させることを特徴とする方法。 １０． 請求項８または９記載の方法において、電力増幅器の出力電力が最大 強さに達する前に、位相ロック及びアップコンバージョンループ（３０−３９） を電力増幅器（４０）の出力の増幅変調信号（ｅ_out）にロックすることを特徴 とする方法。 １１． 請求項１０記載の方法において、電力増幅器（４０）が最大出力電力 で増幅するときに、電力増幅器（４０）の出力の電力増幅変調信号（ｅ_out）が フィードバック信号（ｅ_fdb）において強くなることを特徴とする方法。 １２． 請求項８記載の方法において、電力増幅器（４０）の出力電力が増加 する前に、位相ロック及びアップコンバージョンループ（３０−３９）を電力増 幅器（４０）の入力にロックすることを特徴とする方法。 １３． １２記載の方法において、電力増幅器の出力電力が低い時、電力増幅 器（４０）の入力の変調信号（ｅ_pha）がフィードバック信号（ｅ_fdb）において 強くなることを特徴とする方法。 １４． 請求項８から１３のいずれかに記載の方法において、電力増幅器（４ ０）にパルスが送られることを特徴とする方法。