JP2002135064A - 歪補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きな利得圧縮特性および位相変化特性をもつ
高出力増幅器に対して歪補償が可能な歪補償回路を提供
することにある。 【解決手段】位相可変器５および増幅器６で構成される
第１のルートと、可変減衰器１０、増幅器７、結合器１
１および可変減衰器８で構成される第２のルートと、前
記第１のルートと前記第２のルートの入出力端子にそれ
ぞれ接続された電力分配回路３および電力合成回路４か
らなる歪補償回路において、電力分配回路３への入力電
力の変化に対して、前記第２のルートの出力が一定にな
るようにＡＬＣをかけることにより、前記第２のルート
の利得圧縮を大きくすることができるため、歪補償回路
の出力において、大きな利得増加および位相変化を得る
ことができ、大きな利得圧縮特性および位相変化特性を
もつ高出力増幅器の歪み補償が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は歪補償回路に関
し、特にマイクロ波帯高出力増幅器から発生する歪みを
補償する歪補償回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の歪補償回路は、例えば特
開平１０−２４７８２６号公報に示されるように、マイ
クロ波帯高出力増幅器から出力する非線形歪を補償する
ために用いられている。特に電力効率の点から、歪補償
を必要とする増幅器の前段に設置し、歪補償回路の出力
信号をこの増幅器の入力信号とするプレディストーショ
ン型が良く用いられている。

【０００３】図９は、従来の歪補償回路の一例を示すブ
ロック図である。ＲＦ入力端子１から入力された信号
は、電力分配回路３によって２つに分配され、一方の信
号は、位相可変器５および固定減衰器９を通過した後、
増幅器６によって線形増幅される。電力分配回路３によ
って分配された他方の信号は、増幅器７により増幅され
た後、可変減衰器８によって減衰をうける。増幅器６の
出力と可変減衰器８の出力は、電力合成回路４により合
成され、ＲＦ出力端子２から出力される。

【０００４】次に動作について説明する。ここで説明の
ために、図９において、位相可変器５、固定減衰器９お
よび増幅器６によって構成される経路をＡルート、増幅
器７および可変減衰器８によって構成される経路をＢル
ート、電力合成回路４により合成された電力を合成出力
Ｃとそれぞれ呼ぶこととする。

【０００５】図１０は、Ａルート、Ｂルートの入出力特
性を表した図である。いま、ＲＦ入力端子１への入力電
力（ＲＦ入力電力）が低い領域では、増幅器６、増幅器
７ともに線形領域で動作するため、Ａルート、Ｂルート
の利得は図１０に示すように、入力電力の変化に対して
一定である。一方、ＲＦ入力端子１への入力電力が高い
領域では、増幅器７が先に飽和し始めるため、Ａルート
の利得は一定のままで、Ｂルートの利得のみ減少する。

【０００６】図１１は、位相可変器５および可変減衰器
８をある値に設定したときの、Ａルート、Ｂルートおよ
び合成出力Ｃの利得をベクトル関係で表した図である。
入力電力が低い領域では、図１１（ａ）に示すように、
ＡルートおよびＢルートの利得が変化しないため、合成
出力Ｃの利得、位相とも変化しない。

【０００７】一方、入力電力が高くなると、図１１
（ｂ）に示すように、Ｂルートの利得のみが減少するた
め、合成出力Ｃの利得は大きくなるとともに、位相も変
化する。

【０００８】図１２は、合成出力Ｃの入出力特性を表し
た図である。図１２に示すように、入力電力が高くなる
につれて利得および位相が変化し、この変化と逆の特性
を持つ高出力増幅器と接続することにより、変化が相殺
され非線形歪みが改善される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ＲＦ入力電力変化に対して、合成出力Ｃの利得および位
相の変化量を大きくとるためには、Ｂルートに使用する
増幅器７の利得をいかに大きく圧縮させるかが重要なポ
イントとなる。

【００１０】ところが、従来の技術では、増幅器７の利
得圧縮レベルが十分に得られないという問題がある。そ
の理由は、利得圧縮レベルは増幅器に使用する半導体素
子の特性によりほぼ決まってしまうため、たとえ半導体
素子のバイアス電圧条件を変えたとしても、大きな変化
量を得られないからである。このため、後段に接続され
る高出力増幅器が大きな利得圧縮、または位相変化を持
つ場合、十分な歪補償が行えないという問題がある。

【００１１】また、従来の技術では、Ｂルートの増幅器
を利得圧縮させるために大きなＲＦ入力電力を必要とす
るため、歪補償回路の前段に大きな出力電力が得られる
増幅器を必要とし、装置の形状および消費電力が大きく
なってしまうという問題もある。

【００１２】さらに、Ｂルートの増幅器の利得が圧縮し
始めるＲＦ入力電力は、増幅器に使用する半導体素子の
特性で決まってしまうため、圧縮し始める入力電力点を
変えるためには、歪補償回路の前段に可変減衰器および
増幅器を接続する必要があり、装置の形状および消費電
力が大きくなってしまうという問題がある。

【００１３】この発明の目的は、大きな利得圧縮、また
は位相変化を持つ高出力増幅器に対して十分に歪補償が
行える歪補償回路を提供することにある。

【００１４】この発明の他の目的は、歪補償回路を使用
する装置の、形状の小型化、消費電力の低減化を図るこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
わる発明は、入力電力を分配する電力分配回路と、前記
分配によって形成された複数の経路と、前記複数の経路
の出力を合成する電力合成回路とを備える歪補償回路で
あって、前記複数の経路の一つにＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａ
ｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を形成する
ことを特徴とする。

【００１６】また、この発明の請求項２に係わる発明
は、位相可変器と第１の増幅器とから構成される第１の
経路と、第１の可変減衰器と第２の増幅器と結合器と第
２の可変減衰器とから構成される第２の経路と、前記結
合器の結合ポートに接続された検波器と、前記検波器か
らの出力信号に応じて前記第１の可変減衰器に制御電圧
を送出する比較回路と、前記第１の経路の入力端と前記
第２の経路の入力端とが接続する電力分配回路と、前記
第１の経路の出力端と前記第２の経路の出力端とが接続
する電力合成回路と、を備えることを特徴とする。

【００１７】さらに、この発明の請求項３に係わる発明
は、前記請求項２記載の前記比較回路が、前記検波器か
らの出力信号に応じて前記第１の可変減衰器を制御する
ことによって、前記電力分配回路への入力電力の変化に
対して、前記第２の経路の出力を一定に保つことを特徴
とする。

【００１８】さらに、この発明の請求項４に係わる発明
は、前記請求項２記載の前記第１の可変減衰器と、前記
結合器と、前記検波器と、前記比較回路とを含んで構成
される帰還回路がＡＬＣ回路であることを特徴とする。

【００１９】さらに、この発明の請求項５に係わる発明
は、前記請求項２記載の前記比較回路が、基準電圧を内
蔵し、前記基準電圧と前記検波器からの出力信号とを比
較することを特徴とする。

【００２０】さらに、この発明の請求項６に係わる発明
は、前記請求項２記載の前記比較回路が、基準電圧を内
蔵し、前記電力分配回路への入力電力を変えることなく
前記電力合成回路からの合成出力の利得が増加し始め位
相が回り始める入力電力点を可変するように、前記基準
電圧を変えることを特徴とする。

【００２１】さらに、この発明の請求項７に係わる発明
は、前記請求項２記載の前記位相可変器が、位相の設定
を変えることにより、前記電力合成回路からの合成出力
を、前記電力分配回路への入力電力の増加に対して時計
回りまたは反時計回りに位相を回すことを特徴とする。

【００２２】さらに、この発明の請求項８に係わる発明
は、前記請求項２記載の前記位相可変器と、前記第１の
増幅器と、前記第１の可変減衰器と、前記第２の増幅器
と、前記第２の可変減衰器とが、それぞれ複数であるこ
とを特徴とする。

【００２３】さらに、この発明の請求項９に係わる発明
は、前記請求項２記載の前記位相可変器と前記第１の増
幅器とから構成される前記第１の経路が、伝送回路で構
成されることを特徴とする。

【００２４】さらに、この発明の請求項１０に係わる発
明は、前記請求項９記載の前記伝送回路が、位相可変機
能を備えることを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】この発明による歪補償回路は、電
力分配回路で分配された２つの経路のうち、増幅器およ
び可変減衰器で構成される経路（図１のＢルート）に、
ＡＬＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌ）回路（図１の可変減衰器１０、結合器１１、検波
器１２および比較回路１３）を設けたことを特徴として
いる。

【００２６】この発明の上記および他の目的、特徴およ
び利点を明確にすべく、以下添付した図面を参照しなが
ら、この発明の実施の形態につき詳細に説明する。

【００２７】（第１の実施の形態）図１は、この発明の
第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１
において、１はＲＦ入力端子、２はＲＦ出力端子、３は
電力分配回路、４は電力合成回路、５は位相可変器、６
は増幅器、７は増幅器、８は可変減衰器、１０は可変減
衰器、１１は結合器、１２は検波器、１３は比較回路で
ある。ＲＦ入力端子１から入力した信号は、電力分配回
路３によって２つに分配され、分配された一方の信号は
位相可変器５により設定された位相分だけ位相がまわっ
た後、増幅器６により増幅される。電力分配回路３によ
って分配された他方の信号は、可変減衰器１０により減
衰された後、増幅器７により増幅され、結合器１１の入
力ポートに入力される。

【００２８】結合器１１の通過ポートから出力された信
号は、可変減衰器８により設定された減衰量だけ減衰さ
れる。また結合器１１の結合ポートからの出力は、検波
器１２へ入力し、検波器１２により包絡線検波された
後、出力信号となって比較回路１３へ入力する。比較回
路１３は、この入力と基準電圧とを比較し、可変減衰器
１０へ制御電圧を送出する。

【００２９】可変減衰器１０、増幅器７、結合器１１、
検波器１２、比較回路１３から構成される帰還回路は、
可変減衰器１０への入力電力が変化しても結合器１１の
通過ポートにおける出力電力が常に一定になるように、
比較回路１３により可変減衰器１０を制御するＡＬＣ回
路である。増幅器６から出力された信号と、可変減衰器
８から出力された信号は、電力合成回路４により合成さ
れ、ＲＦ出力端子２に出力される。

【００３０】位相可変器５、可変減衰器８の設定および
比較回路１３の基準電圧は、歪みが補償される高出力増
幅器（この歪補償回路の後段に接続される歪みを補償す
る必要のある高出力増幅器）の特性により決定される。

【００３１】次に、図１の動作について、図を参照して
説明する。ここで説明のために、図１において、位相可
変器５および増幅器６によって構成される経路をＡルー
ト、可変減衰器１０、増幅器７、結合器１１および可変
減衰器８によって構成される経路をＢルート、電力合成
回路４により合成された出力電力を合成出力Ｃとそれぞ
れ呼ぶこととする。また、位相可変器５と電力分配回路
３との接続点をＡルートの入力端、増幅器６と電力合成
回路４との接続点をＡルートの出力端と呼ぶこととす
る。さらに、可変減衰器１０と電力分配回路３との接続
点をＢルートの入力端、可変減衰器８と電力合成回路４
との接続点をＢルートの出力端と呼ぶこととする。

【００３２】図２は、ＡルートおよびＢルートの入出力
特性を表した図である。Ａルートは、増幅器６を十分に
低い入力電力で線形動作させているため、利得圧縮はな
く、入出力特性は直線になる。

【００３３】一方、Ｂルートは、ＡＬＣがかかり始める
しきい値より、入力電力が低い領域では、可変減衰器１
０の減衰量が抜けきるためＡＬＣが動作せず、入力電力
の増加に対して出力電力は線形に増加する。入力電力が
ＡＬＣのしきい値より高い領域になると、ＡＬＣが動作
し、入力電力の増加に対して、出力電力は一定に保たれ
るため、Ｂルートの利得は大きく圧縮される。

【００３４】図３は、位相可変器５および可変減衰器８
をある値に設定したときの、Ａルート、Ｂルートおよび
合成出力Ｃの利得のベクトル関係を表した図である。入
力電力がＡＬＣのしきい値より低い領域では、Ａルー
ト、Ｂルートとも利得圧縮がないため、図３（ａ）に示
すように合成出力Ｃの利得および位相は一定のままであ
る。

【００３５】一方、入力電力がＡＬＣのしきい値より高
くなると、Ａルートの利得は一定のままで、Ｂルートの
利得だけが大きく圧縮されるため、図３（ｂ）に示すよ
うに、合成出力Ｃの利得は大きく増加するとともに、位
相が反時計回りに大きくまわるようになる。

【００３６】図４は、合成出力Ｃの入出力特性を表した
図である。図４に示すように、合成出力Ｃの利得および
位相は、入力電力の低い領域では一定だが、入力電力が
高くなるにつれて、利得が大きく増加し、位相が大きく
まわる。ＡＬＣが動作し始めるしきい値の設定は、比較
回路１３にある基準電圧の設定を変えることで行う。

【００３７】図５は、ＡＬＣのしきい値を変えたときの
ＡルートおよびＢルートの入出力特性を表した図であ
る。つまり、図５は比較回路１３に内蔵した基準電圧を
変えたときのＢルートの出力電力の変化等を示した図で
ある。入力電力がＡＬＣのしきい値よりも大きくなると
Ｂルートの利得が圧縮し始めるため、この基準電圧を変
えることで、歪補償回路の入力電力を変えることなく、
合成出力Ｃの利得が増加し始め、位相が回り始める入力
電力点を可変する事ができる。入力電力点などを図６に
示す。

【００３８】図６は、ＡＬＣのしきい値を変えたときの
合成出力Ｃの入出力特性を表した図である。図６に示す
ように、合成出力Ｃの利得が増加し始め、位相が回り始
める入力電力点（つまり、位相変化開始点）を可変する
事ができる。

【００３９】（第２の実施の形態）次に、この発明の第
２の実施の形態について図面を参照して説明する。

【００４０】図７は、この発明の第２の実施の形態につ
いて示したブロック図である。第２の実施の形態におい
ては、図１の第１の実施の形態でＡルートに備えていた
位相可変器５と増幅器６とに替えて、Ａルートに伝送回
路１４が用いられている。伝送回路１４には、位相可変
機能を設けることもできる。この構成を用いることによ
り、Ａルートの増幅器がなくなるため、形状の小型化お
よび消費電力の低減を図ることができる。

【００４１】また、第１の実施の形態において、図１の
位相可変器５の位相の設定を変えることにより、Ａルー
ト、Ｂルートの利得のベクトル関係を、図８に示すよう
にすることで、入力電力の増加に対して時計回りに位相
を回すことができる。後段に接続される高出力増幅器の
中には、入力電力の変化に対する位相変化が反時計回り
になるものがあるため、これを補償できるという効果が
ある。つまり、位相可変器５の位相の設定を変えること
により、図３（反時計回りに位相を回す）や図８（時計
回りに位相を回す）に示すように位相を回すことができ
る。従って、この発明の歪補償回路の後段に、時計回り
位相や反時計回り位相の高出力増幅器が接続されても補
償することが可能である。

【００４２】さらに、第１の実施の形態において、増幅
器６、増幅器７、位相可変器５、可変減衰器８および可
変減衰器１０がそれぞれ１段の場合について述べたが、
複数段使用しても同様の効果が得られる。

【００４３】なお、この発明は上記し、且つ、図面に示
す実施の形態に限定することなく、その要旨を変更しな
い範囲内で適宜変形して実施し得るものである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、歪補償回路の一方の経路にＡＬＣ回路を設けること
により、このＡＬＣ回路は、入力電力の増加に対して、
増幅器および可変減衰器で構成される経路（図１のＢル
ート）の出力電力を一定に保つ動作をするため、本経路
（図１のＢルート）の利得を大きく圧縮することができ
る。従って、入力電力（ＲＦ入力電力）の増加に対し
て、歪補償回路の利得および位相を大きく変化させるこ
とができ、大きな利得圧縮特性、位相変化特性を持つ高
出力増幅器の歪補償を十分に行えるという効果が得られ
る。

【００４５】また、増幅器および可変減衰器で構成され
る経路（図１のＢルート）の増幅器を利得圧縮させるた
めの高い入力電力が必要でなくなるため、歪補償回路を
駆動するための高い出力電力が得られる増幅器が必要で
なくなり、装置の形状の小型化、消費電力の低減化が図
れる効果がある。つまり、ＡＬＣ回路により利得圧縮を
行うため、増幅器自身が持つ利得圧縮レベルまで入力電
力をあげる必要がなく、前段に高い出力電力が得られる
増幅器を設ける必要がなくなり、装置の形状の小型化、
消費電力の低減化を図れる効果がある。

【００４６】さらに、ＡＬＣのしきい値を調整すること
により、歪補償回路の入力電力を変えることなく出力の
利得増加開始点および位相変化開始点を変えることがで
き、歪補償回路の前段に、入力電力を可変する可変減衰
器および増幅器を設ける必要がなくなるため、装置の形
状の小型化、消費電力の低減化を図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による歪補償回路の第１の実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】図１のＡルートおよびＢルートの入出力特性を
表した図である。

【図３】図１のＡルート、Ｂルートおよび合成出力Ｃの
利得のベクトル関係を表した図である。図３（ａ）は、
入力電力の低い領域、図３（ｂ）は入力電力の高い領域
でのベクトル関係を示す。

【図４】図１の合成出力Ｃの入出力特性を表した図であ
る。

【図５】図１のＡＬＣのしきい値を変えたときのＡルー
トおよびＢルートの入出力特性を表した図である。

【図６】図１のＡＬＣのしきい値を変えたときの合成出
力Ｃの入出力特性を表した図である。

【図７】この発明による歪補償回路の第２の実施の形態
を示すブロック図である。

【図８】この発明による歪補償回路の第２の実施の形態
のＡルート、Ｂルートおよび合成出力Ｃの利得のベクト
ル関係を表した図である。

【図９】従来の歪補償回路を示すブロック図である。

【図１０】図９のＡルートおよびＢルートの入出力特性
を表した図である。

【図１１】図９のＡルート、Ｂルートおよび合成出力Ｃ
の利得のベクトル関係を表した図である。図９（ａ）
は、入力電力の低い領域、図９（ｂ）は入力電力の高い
領域でのベクトル関係を示す。

【図１２】図９の合成出力Ｃの入出力特性を表した図で
ある。

【符号の説明】

１ ＲＦ入力端子 ２ ＲＦ出力端子 ３ 電力分配回路 ４ 電力合成回路 ５ 位相可変器 ６ 増幅器 ７ 増幅器 ８ 可変減衰器 ９ 固定減衰器 １０ 可変減衰器 １１ 結合器 １２ 検波器 １３ 比較回路 １４ 伝送回路

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Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電力を分配する電力分配回路と、前
   記分配によって形成された複数の経路と、前記複数の経
   路の出力を合成する電力合成回路とを備える歪補償回路
   であって、前記複数の経路の一つにＡＬＣ（Ａｕｔｏｍ
   ａｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を形成す
   ることを特徴とする歪補償回路。
2. 【請求項２】 位相可変器と第１の増幅器とから構成さ
   れる第１の経路と、第１の可変減衰器と第２の増幅器と
   結合器と第２の可変減衰器とから構成される第２の経路
   と、前記結合器の結合ポートに接続された検波器と、前
   記検波器からの出力信号に応じて前記第１の可変減衰器
   に制御電圧を送出する比較回路と、前記第１の経路の入
   力端と前記第２の経路の入力端とが接続する電力分配回
   路と、前記第１の経路の出力端と前記第２の経路の出力
   端とが接続する電力合成回路と、を備えることを特徴と
   する歪補償回路。
3. 【請求項３】 前記比較回路が、前記検波器からの出力
   信号に応じて前記第１の可変減衰器を制御することによ
   って、前記電力分配回路への入力電力の変化に対して、
   前記第２の経路の出力を一定に保つことを特徴とする請
   求項２記載の歪補償回路。
4. 【請求項４】 前記第１の可変減衰器と、前記結合器
   と、前記検波器と、前記比較回路とを含んで構成される
   帰還回路がＡＬＣ回路であることを特徴とする請求項２
   記載の歪補償回路。
5. 【請求項５】 前記比較回路が、基準電圧を内蔵し、前
   記基準電圧と前記検波器からの出力信号とを比較するこ
   とを特徴とする請求項２記載の歪補償回路。
6. 【請求項６】 前記比較回路が、基準電圧を内蔵し、前
   記電力分配回路への入力電力を変えることなく前記電力
   合成回路からの合成出力の利得が増加し始め位相が回り
   始める入力電力点を可変するように、前記基準電圧を変
   えることを特徴とする請求項２記載の歪補償回路。
7. 【請求項７】 前記位相可変器が、位相の設定を変える
   ことにより、前記電力合成回路からの合成出力を、前記
   電力分配回路への入力電力の増加に対して時計回りまた
   は反時計回りに位相を回すことを特徴とする請求項２記
   載の歪補償回路。
8. 【請求項８】 前記位相可変器と、前記第１の増幅器
   と、前記第１の可変減衰器と、前記第２の増幅器と、前
   記第２の可変減衰器とが、それぞれ複数であることを特
   徴とする請求項２記載の歪補償回路。
9. 【請求項９】 前記位相可変器と前記第１の増幅器とか
   ら構成される前記第１の経路が、伝送回路で構成される
   ことを特徴とする請求項２記載の歪補償回路。
10. 【請求項１０】 前記伝送回路が、位相可変機能を備え
    ることを特徴とする請求項９記載の歪補償回路。