JP2003249823A - フィードフォワード非線形歪補償増幅器 - Google Patents
フィードフォワード非線形歪補償増幅器Info
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Abstract
するとともに、主増幅器で発生する歪成分を効果的に抑
圧できるようにする。 【解決手段】 入力端子1からの入力信号は、分配器2
で一部分配された後、複数の増幅素子が並列接続された
合成部を有する主増幅器5で増幅されて分配器7に供給
される。分配器2からの分配信号B’は可変減衰器16
で減衰され、分配信号Bとして分配器7に供給される。
分配器7では、主増幅器5の出力信号Aからの分配信号
Cと分配信号Bとが減算処理されて主増幅器5で発生す
る歪信号Dが得られる。低出力状態とする場合には、制
御回路14から制御信号Hにより、主増幅器5の合成部
での1以上の増幅素子の動作を停止させて主増幅器5の
利得を低減するとともに、制御回路14からの制御信号
G3により、分配信号B,Cの振幅が等しくなるよう
に、可変減衰器16の減衰量を増加させる。
Description
る主増幅器と、この主増幅器で発生する歪、例えば、該
入力信号をマルチキャリア信号とした場合などでの相互
変調歪を補償するフィードフォワード(Feed Forward:
以下、FFという)ループを備えた非線形歪補償増幅器
に係り、特に、そのFFループを最適化するための制御
方法や主増幅器で発生する歪の補償方法に関する。
定の周波数間隔で夫々適宜変調された複数の搬送波から
なるマルチキャリア信号を、高周波増幅した後、無線送
信するが、この高周波増幅に用いる増幅器の線形性が充
分良好でないと、例えば、相互変調歪などの各種の歪が
発生する。このため、マルチキャリア信号などの異なる
周波数の複数搬送波からなる信号を増幅する増幅器に対
しては、かかる信号の周波数帯域全体に亘って良好な線
形性が要求される。
ルチキャリア信号の増幅に適する超低歪増幅器を実現す
る手法の1つに、従来、FF増幅方式が知られている。
これは、入力したマルチキャリア信号を主増幅器で増幅
して出力する本線と、この主増幅器で増幅されたマルチ
キャリア信号からこの主増幅器で発生した歪成分を検出
するFFループの歪検出ループと、この歪検出ループで
検出された歪成分を用いて主増幅器で増幅されたマルチ
キャリア信号から歪を除去するFFループの歪補償ルー
プとから構成されるものである。
幅器の従来例が、例えば、特開平7ー303050号公
報や特開平8ー307161号公報に開示されている
が、まず、図3により、かかるFF増幅方式による非線
形歪補償増幅器の基本的な構成及びその動作について説
明する。なお、1は入力端子、2は分配器、3は可変減
衰器、4は可変移相器、5は主増幅器、6は同軸遅延
線、7は分配器、8は同軸遅延線、9は可変減衰器、1
0は可変移相器、11は補助増幅器、12は分配器、1
3は出力端子、14は制御回路、15は制御信号発生回
路である。
主増幅器5,分配器7,同軸遅延線8,分配器12を通
って出力端子13に至る信号経路が本線を形成するもの
である。この本線では、入力端子1からの入力信号(こ
こでは、マルチキャリア信号とする)は、分配器2で一
部分配された後、可変減衰器3及び可変移相器4を経由
して主増幅器5に供給される。主増幅器5で高周波増幅
されたマルチキャリア信号は、分配器7で一部分配され
た後、同軸遅延線8で所定の遅延量だけ遅延され、分配
器12を通って出力端子13から出力される。
線形性が得られない場合、マルチキャリア信号で、例え
ば、相互変調が生じ、これによる歪(相互変調歪)など
といった各種の歪が発生してマルチキャリア信号に混入
する。かかる歪を除去するために、かかる非線形歪補償
増幅器では、いずれもFFループの歪検出ループL1と
歪補償ループL2とが設けられ、歪検出ループL1によ
り、主増幅器5で発生してマルチキャリア信号に混入し
た歪成分を検出し、歪補償ループL2により、検出した
かかる歪成分を用いて、マルチキャリア信号に混入して
いる歪成分を除去するようにしている。
3,可変移相器4及び主増幅器5と、同軸遅延線6と、
分配器2,7とから構成される。かかる構成の歪検出ル
ープL1では、入力端子1から入力されたマルチキャリ
ア信号が分配器2に供給され、その一部が分配されて残
りが本線に供給される。この分配された信号は、同軸遅
延線6で所定の遅延量だけ遅延された後、分配信号Bと
して分配器7に供給される。
を、その一部を分配して残りを本線の同軸遅延線8に供
給する分配機能とともに、この主増幅器5の出力信号A
の分配信号から同軸遅延線6からの分配信号Bを減算す
る減算機能をも有している。そこで、分配器7では、主
増幅器5の出力信号Aから分配されて信号(図示しない
が、これを、以下、分配信号Cという)から同軸遅延線
6からの分配信号Bが減算される。この減算処理によっ
て得られる差信号Dは歪補償ループL2の可変減衰器9
に供給される。
の可変減衰器3,可変移相器4及び主増幅器5の遅延量
の合計に等しく設定される。可変減衰器3の減衰量は、
主増幅器5の出力信号Aからの分配器7による分配信号
Cと同軸遅延線6からの分配信号とが等しい振幅となる
ように設定され、また、可変移相器4の位相量は、同じ
く分配信号B,Cの位相が一致するように設定されてい
る。従って、分配器7から出力される差信号Dは、主増
幅器5で発生する相互変調歪などの歪成分である。可変
減衰器3の減衰量や可変移相器4の位相量は、かかる差
信号Dが歪成分として精度良く得られるようにするよう
に、制御回路14の制御信号発生回路15で発生される
制御信号G1,θ1によって制御される。
8と、可変減衰器9,可変移相器10及び補助増幅器1
1と、分配器7,12とから構成される。かかる構成の
歪補償ループL2では、分配器7で主増幅器5の出力信
号Aのうちの分配信号C以外の信号、即ち、マルチスキ
ャン信号Eが、同軸遅延線8で所定の遅延量だけ遅延さ
れた後、分配器12に供給される。また、分配器7で得
られた歪成分Dは、可変減衰器9及び可変移相器10を
経由して補助増幅器11に供給される。補助増幅器11
で増幅された歪成分Fは分配器12に供給される。この
分配器12は減算機能を有しており、同軸遅延線8から
のマルチスキャン信号Eから補助増幅器11からの歪成
分Fを減算する。これにより、主増幅器5で生じた歪を
除去されたマルチスキャン信号Gが得られ、出力端子1
3から出力される。
衰器9,可変移相器10及び補助増幅器11の遅延量の
合計に等しく設定される。可変減衰器9の減衰量は、分
配器7から出力されるマルチスキャン信号Eに混入して
いる歪成分と補助増幅器11からの歪成分Fとが等しい
振幅となるように設定され、また、可変移相器10の位
相量は、これら歪成分の位相が一致するように設定され
ている。従って、このように精度良く設定されると、分
配器12からは歪成分が精度良く除かれたマルチスキャ
ン信号Gが得られる。可変減衰器3の減衰量や可変移相
器4の位相量は、かかる歪成分の除去が精度良くなされ
るようにするように、制御回路14の制御信号発生回路
15で発生される制御信号G2,θ2によって制御され
る。
用基地局・中継局などでの図3に示すような従来のFF
増幅器では、その運用中であっても、状況によっては、
高出力を必要とせず、その出力を低下させたい場合があ
る。移動体通信などのマルチキャリア通信の場合、キャ
リア数が多いほど高出力を必要とするが、例えば、夜間
などのように、システムを利用する移動体が少なく、従
って、キャリア数が少なくて通信状態が混んでいない場
合には、FF増幅器では、高出力を必要としない。
は、このように出力を低下させる場合も、分配器7から
出力される差信号Dが高精度に歪成分であるようにする
必要があることから、ループL1,L2以外の部分で利
得を制御することが必要であり、例えば、入力端子1と
分配器2との間に可変減衰器を設け、その減衰量を制御
することにより、FF増幅器の出力を低下させることが
考えられる。
低下とともに消費電力も減少するが、FF増幅器が有す
る本来の能力をそのまま維持しつつ単にその出力を低下
させるだけのものであって、出力電力と消費電力との比
率からみると、低出力の場合の効率は良好なものではな
く、消費電力のさらなる低減が望ましい。
であって、その目的は、低出力時の消費電力を低減し、
効率良く動作させることができるようにしたフィードフ
ォワード非線形歪補償増幅器を提供することにある。
に、本発明は、入力信号を第1,第2の2系統の信号に
分配する第1の分配手段と、分配手段で分配されて第1
の系統の信号を増幅する主増幅器と、第1の分配手段で
分配された第2の系統の信号を、第1の系統の信号の遅
れを補償するように、遅延する遅延手段と、主増幅器の
出力信号を第3,第4の2系統の信号に分配し、第3の
系統の信号と遅延手段からの第2の系統の信号とを減算
処理して主増幅器で混入された歪成分を抽出する第2の
分配手段と、第2の分配手段で抽出された歪成分を用い
て第2の分配手段で分配された第4の系統の信号から主
増幅器で混入された歪成分を除去する歪補償手段とを備
えたフィードフォワード非線形歪補償増幅器であって、
主増幅器は、複数段階に利得が切換え可能であって、利
得が小さいほど消費電力が小さくなるものとし、主増幅
器の利得を低くすることによって低出力状態を設定可能
とし、低出力時での消費電力を、利得を一定として低出
力状態としたときの消費電力よりも小さくなるように構
成したものである。
れた第2の系統の信号を処理する可変減衰手段を設け、
可変減衰手段の設定減衰量を主増幅器の設定利得に応じ
た減衰量とするものである。
ルを検出し、その検出結果に基づいて高出力状態にする
か低出力状態にするかを判定する手段を設けたものであ
る。
用いて説明する。図1は本発明によるフィードフォワー
ド非線形歪補償増幅器の一実施形態を示すブロック図で
あって、16は可変減衰器、17は出力検出部、18は
出力検出回路、19は外部インタフェース、20は外部
装置であり、図3に対応する部分には同一符号を付けて
重複する説明を省略する。
続される複数の増幅素子を有しており、これら増幅素子
で増幅された信号が合成される。これら複数の増幅素子
がパラレルに接続されている部分を、以下、合成部とい
うことにするが、主増幅器5の利得はかかる合成部や他
の増幅素子の利得の総合利得となる。この合成部の1以
上の増幅素子は、制御回路14の制御信号発生回路15
からの制御信号Hにより、その電源がオン,オフ制御さ
れてその動作がオン,オフ制御される。このようにして
合成部での以上の増幅素子の動作が停止すると、主増幅
器5の利得が低下するが、これとともに、この主増幅器
5の消費電力も低減する。
おり、運行中に高出力が必要でない場合には、制御信号
発生回路15からの制御信号Hにより、主増幅器5内の
合成部の1以上の増幅素子が動作を停止し、主増幅器5
の利得が低減されて分配器12からの出力Gが低下す
る。この場合、動作が停止した増幅素子での消費電力が
なくなり、この分消費電力が低減することになる。
幅素子の動作を停止させ、この主増幅器5の出力信号A
を低下させると、その分分配器7での分配信号Cのレベ
ルが低下し、同軸遅延線6からの分配信号Bと振幅が異
なるようになり、歪成分のみからなる差信号が得られな
くなる。
は、歪検出ループL1において、分配器2と同軸遅延線
6との間に可変減衰器16が設けられており、この可変
減衰器16の減衰量を制御信号G3で制御することがで
きるようにしている。
信号から分配器2で分配された分配信号B’は、可変減
衰器16で減衰された後、図3に示した従来例と同様、
同軸遅延線6で遅延され、分配信号Bとして分配器7に
供給される。これ以降の処理は、図3に示した従来例と
同様である。
制御回路14からの制御信号G3により、その減衰量と
して、それを増加できるように、所定の初期値(例え
ば、最小減衰量)が設定されており、かかる状態で、分
配器7による主増幅器5の出力信号Aからの分配信号C
と同軸遅延線6からの分配信号Bとの振幅が一致するよ
うに、制御回路14が、制御信号G1,θ1により、可
変減衰器3の減衰量と可変移相器4の位相量とを制御す
る。
配信号B,Cを取り込み、これらを振幅比較することに
より、これらの振幅を監視しており、これらが不一致と
なると、制御信号G1により、可変減衰器3の減衰量を
制御して、これら分配信号B,Cの振幅が一致するよう
にしている。
低下させる場合には、制御信号発生回路15からこのた
めの制御信号Hが出力され、主増幅器5の合成部での1
以上の増幅素子の動作を停止させる。これにより、主増
幅器5の利得が低下し、その出力信号Aの振幅が低下す
る。これにより、低出力状態が設定される。これととも
に、制御信号発生回路15は制御信号G3を可変減衰器
16に供給し、この可変減衰器16の減衰量を主増幅器
5の利得が低下した分増加させる。即ち、主増幅器5の
利得の低下によって小さくなった分配信号Cの振幅に分
配信号Bの振幅が等しくなるように、可変減衰器16の
減衰量が設定される。
ぼ決まるものとして、例えば、主増幅器5の合成部が2
つの増幅素子からなる場合、低出力時では、そのうちの
1つの増幅素子の動作を停止させる。これにより、主増
幅器5の出力電力は、これら2つの増幅素子が動作して
いる状態に比べ、1/2倍となり、これとともに、同軸
遅延線6を経由する分配信号の振幅が同様に1/2倍と
なるように、可変減衰器は、その減衰量が約3dB増加
するように、制御されることになる。そして、主増幅器
5では、動作を停止させた増幅素子の分だけ消費電力が
減少するから、図2で示したような従来例で分配器2へ
の入力信号の振幅を低減させるようにした場合に比べ、
低出力時の消費電力を少なくすることができる。
なる場合には、そのうちの1個の増幅素子の動作を停止
させて出力を2/3とする低出力状態と、そのうちの2
個の増幅素子を停止させて出力を1/3とする低出力状
態とを選択的に設定することができ、同様に、主増幅器
5の合成部が4個の増幅素子からなる場合には、そのう
ちの1個の増幅素子の動作を停止させて出力を3/4と
する低出力状態と、そのうちの2個の増幅素子を停止さ
せて出力を1/2とする低出力状態と、そのうちの3個
の増幅素子を停止させて出力を1/4とする低出力状態
とを選択的に設定することができる。一般に、合成部が
n個(但し、nは2以上の整数)の増幅素子からなる場
合、全ての増幅素子を動作状態とした場合の(n−1)
/n,(n−2)/n,……,2/n,1/nの出力の
いずれかの低出力状態を選択的に設定することができ、
かかる低出力状態に応じて、分配信号B,Cの振幅が一
致するように、可変減衰器の減衰量を設定することによ
り、かかる低出力状態のいずれにおいても、主増幅器5
で生ずる歪が効果的に低減された出力が得られることに
なる。
幅器5の合成部の全ての増幅素子を動作状態にしたとき
との出力に対する消費電力の関係を比較して示す図であ
って、横軸が出力電力(W)を、縦軸が消費電力(W)
を夫々表わしている。
幅器5の合成部での全ての増幅素子を動作状態として出
力電力を変化させた場合の消費電力の変化を示し、実線
で示す特性βは、この実施形態である主増幅器5の合成
部での1つの増幅素子の動作を停止させたときの出力電
力を変化させた場合の消費電力の変化を示すものであ
る。
が点aの値としたとき、主増幅器5の合成部での2つの
増幅素子を全て動作状態にしたままで出力P1の低出力
状態とすると(これは、上記のように、分配器2の入力
信号を減衰させることによって設定される)、このとき
の消費電力は、特性α上での点bの値となる。これに対
し、出力P0の高出力状態での消費電力が点aの値とし
て、主増幅器5の合成部での1つの増幅素子の動作を停
止させ、同様の出力P1の低出力状態にすると、この動
作を停止させて増幅素子での消費電力分少ない特性β上
の点cの値の消費電力となる。このように、点bと点c
との差分だけ消費電力を低減することができる。
素子を動作状態にして低出力状態に設定したときには、
そのときの消費電力は特性α上の一点の値となるが、上
記のように、この合成部の増幅素子の動作を停止させて
低出力状態としたときには、図2において、特性α上の
一点から下ろした特性β上の点となる。
増幅器5で発生する歪が効果的に抑圧された信号が出力
される低出力状態を設定することができる。
られた出力検出部17と制御回路14における出力検出
回路18とは、高出力を必要とするか否かを判定するた
めの手段の一具体例をなすものである。
信号Gからその一部を分配するものであって、制御回路
14は、常時この出力検出部17の出力信号を取り込ん
で、出力検出回路18でそのレベルを検出することによ
り、分配器12の出力信号Gのレベルを監視しており、
この出力信号のレベルに基づいて高出力を必要とするか
否かを判定する。マルチキャリア通信の場合、処理する
キャリア数に応じてFF増幅器の出力電力、従って、出
力レベルが変化し、例えば、夜間などのように、通信状
態が混んでいない状況では、分配器12の出力信号Gの
レベルが低下する。従って、この出力信号Gのレベルの
変化から、高出力を必要としているか否かを判定するこ
とができる。
必要としない場合には、上記のように、制御信号発生部
15で制御信号H,G3を発生させて低出力状態を設定
し、高出力を必要とする場合には、制御信号発生部15
で制御信号H,G3を発生させて主増幅器5の合成部の
全ての増幅素子を動作状態とし、また、これに応じて可
変減衰器16の減衰量を最小値に戻して高出力状態にす
る。
えば、40Wとすると、キャリア数が多い場合には、分
配器12の出力信号Gのレベルが高いので、このFF増
幅器をその最大出力能力で動作させるのであるが、キャ
リア数が、例えば、最大時の1/2となった場合には、
FF増幅器が必要とする出力能力としては、最大出力能
力の1/2の20Wで良いことになり、この実施形態で
は、主増幅器5の利得を低下させることにより、FF増
幅器の出力能力を最大20Wとなるようにするものであ
る。
20とは、外部からFF増幅器の出力能力を切り替え制
御できるようにするための手段の一具体例を構成するも
のである。
の通信を可能に外部インタフェース19が設けられてお
り、外部装置20からは高出力状態にするか、低出力状
態にするかの指令信号が制御回路14に送信される。そ
こで、外部装置20からの高出力状態への指令信号が外
部インタフェース19で受信されると、制御回路14
は、この指令信号に基づいて制御信号発生回路を動作さ
せ、主増幅器5と可変減衰器16とを制御して高出力状
態に設定し、外部装置20からの低出力状態への指令信
号が外部インタフェース19で受信されると、制御回路
14は、この指令信号に基づいて制御信号発生回路を動
作させ、主増幅器5と可変減衰器16とを制御して低出
力状態に設定する。
高出力を必要としない場合には、主増幅器の利得を低下
させることにより、消費電力を低減した低出力状態に設
定することができ、高効率の低出力動作を行なわせるこ
とができるし、また、低出力状態においても、主増幅器
で発生する歪を効果的に低減することができる。
増幅器の一実施形態を示すブロック図である。
素子を全て動作状態にしたときとでの低出力時の消費電
力を比較して示す図である。
来例を示すブロック図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 入力信号を第1,第2の2系統の信号に
分配する第1の分配手段と、該分配手段で分配されて該
第1の系統の信号を増幅する主増幅器と、該第1の分配
手段で分配された該第2の系統の信号を、該第1の系統
の信号の遅れを補償するように、遅延する遅延手段と、
該主増幅器の出力信号を第3,第4の2系統の信号に分
配し、該第3の系統の信号と該遅延手段からの該第2の
系統の信号とを減算処理して該主増幅器で混入された歪
成分を抽出する第2の分配手段と、該第2の分配手段で
抽出された該歪成分を用いて該第2の分配手段で分配さ
れた該第4の系統の信号から該主増幅器で混入された歪
成分を除去する歪補償手段とを備えたフィードフォワー
ド非線形歪補償増幅器において、 該主増幅器は、複数段階に利得が切換え可能であって、
利得が小さいほど消費電力が小さくなるものとし、 該主増幅器の利得を低くすることによって低出力状態を
設定可能とし、該低出力時での消費電力を、利得を一定
として低出力状態としたときの消費電力よりも小さくな
るように構成したことを特徴とするフィードフォワード
非線形歪補償増幅器。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記第1の分配手段で分配された前記第2の系統の信号
を処理する可変減衰手段を設け、 該可変減衰手段の設定減衰量を前記主増幅器の設定利得
に応じた減衰量とすることを特徴とするフィードフォワ
ード非線形歪補償増幅器。 - 【請求項3】 請求項1または2において、 前記歪補償手段の出力レベルを検出し、その検出結果に
基づいて高出力状態にするか、低出力状態にするかを判
定する手段を設けたことを特徴とするフィードフォワー
ド非線形歪補償増幅器。
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---|---|---|---|
JP2002046762A JP4030319B2 (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | フィードフォワード非線形歪補償増幅器 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007037134A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Motorola Inc | 電力増幅器を管理する方法及び装置 |
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- 2002-02-22 JP JP2002046762A patent/JP4030319B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2007037134A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Motorola Inc | 電力増幅器を管理する方法及び装置 |
JP4597098B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2010-12-15 | モトローラ・インコーポレイテッド | 電力増幅器を管理する方法及び装置 |
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