JP2016086354A - Power amplification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信の通信機器に広く用いられる電力増幅装置に関し、特に、電力増幅器の非線型性によって生じる相互変調歪を補償する前置歪補償（プリディストーション：ＰＤ）を行う電力増幅装置に関する。 The present invention relates to a power amplifying apparatus widely used in wireless communication equipment, and more particularly to a power amplifying apparatus that performs predistortion compensation (predistortion: PD) that compensates for intermodulation distortion caused by nonlinearity of a power amplifier. .
図５は、従来のＨＦ帯の通信機器に用いられる電力増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。
従来のＨＦ帯の電力増幅装置は、図５に示すように、励振増幅器２と、ｎ分配及びインピーダンス変換トランス３、ＡＭＰ（１）４、ＡＭＰ（ｎ）５及びＮ合成及びインピーダンス変換トランス６を有するＨＦ帯電力増幅器ユニット７と、可変ＬＰＦ（Low Pass Filter）８と、ＣＰＵ２９とから構成されている。なお、本例では、ＡＭＰ（増幅器）の構成をＡＭＰ（１）４とＡＭＰ（ｎ）５の２個（ｎ＝２）としているが、ｎが３個以上の構成としてもよい。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a power amplifying device used in a conventional HF band communication device.
As shown in FIG. 5, the conventional HF band power amplifier includes an excitation amplifier 2, an n distribution and impedance conversion transformer 3, an AMP (1) 4, an AMP (n) 5, and an N synthesis and impedance conversion transformer 6. The HF band power amplifier unit 7 has a variable LPF (Low Pass Filter) 8 and a CPU 29. In this example, the configuration of AMP (amplifier) is two (n = 2), AMP (1) 4 and AMP (n) 5, but n may be three or more.
従来のＨＦ帯の電力増幅装置では、入力端子１からＨＦ帯ＲＦ信号が入力され、その信号が励振増幅器２で増幅された後、ＨＦ帯電力増幅器ユニット７に入力される。ＨＦ帯電力増幅器ユニット７で増幅された信号は、入力端子３２から入力された周波数情報に基づいてＣＰＵ２９が可変ＬＰＦ８を制御することにより、可変ＬＰＦ８で不要な高調波を除去した後、出力端子９から出力される。 In a conventional HF band power amplifier, an HF band RF signal is input from the input terminal 1, and the signal is amplified by the excitation amplifier 2 and then input to the HF band power amplifier unit 7. The signal amplified by the HF band power amplifier unit 7 is controlled by the CPU 29 based on the frequency information input from the input terminal 32 to remove unnecessary harmonics by the variable LPF 8, and then output to the output terminal 9. Is output from.
しかし、従来のＨＦ帯の電力増幅装置における増幅後の信号の出力特性は、ＨＦ帯電力増幅素子の非線形歪や素子のゲインのバラツキなどにより、奇数次歪の多い出力波形［１］（図６参照）や奇数次歪及び偶数次歪の両方が多い出力波形［２］（図７参照）や奇数次歪及び偶数次歪の両方が多い出力波形［３］（図８参照）になってしまう。この特性を周波数成分で表すと、奇数次歪（相互変調歪）や偶数次歪（高調波歪）の多いスペクトルとなる。図９（ａ）は奇数次歪改善前のスペクトルの例を示しており、また、図１０（ａ）は偶数次歪改善前のスペクトルの例を示している。 However, the output characteristics of the amplified signal in the conventional HF band power amplifying apparatus have an output waveform [1] with a large number of odd-order distortions due to nonlinear distortion of the HF band power amplifying element, variation in element gain, and the like (FIG. 6). Output waveform [2] (see FIG. 7) with a lot of both odd-order distortion and even-order distortion, and output waveform [3] (see FIG. 8) with a lot of both odd-order distortion and even-order distortion. . When this characteristic is expressed by frequency components, the spectrum has a large number of odd-order distortion (intermodulation distortion) and even-order distortion (harmonic distortion). FIG. 9A shows an example of a spectrum before improvement of odd-order distortion, and FIG. 10A shows an example of a spectrum before improvement of even-order distortion.
そこで、電力増幅装置における歪成分を軽減するための方式がいくつか提案されているが、歪補償手段の一つであるプリディストーション方式の歪補償について、図１１を参照して説明する。図１１は、従来のプリディストーション歪補償機能を備えた電力増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。
従来のプリディストーション歪補償機能を備えた電力増幅装置は、図１１に示すように、プリディストータ１０１と、Ｄ／Ａ変換器１０２と、直交変調器１０３と、発信器１０４と、電力増幅器１０５と、方向性結合器１０６と、ミキサ１０７と、発信器１０８と、Ａ／Ｄ変換器１０９と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１１０とＩＭ演算部１１１を有する歪検出部１１２と、制御部１１８とから構成されている。
Thus, several methods for reducing distortion components in the power amplifying apparatus have been proposed. Predistortion distortion compensation, which is one of distortion compensation means, will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a power amplifying apparatus having a conventional predistortion distortion compensation function.
As shown in FIG. 11, a conventional power amplifying apparatus having a predistortion distortion compensation function includes a predistorter 101, a D / A converter 102, a quadrature modulator 103, a transmitter 104, and a power amplifier 105. A directional coupler 106, a mixer 107, a transmitter 108, an A / D converter 109, a distortion detection unit 112 having an FFT (Fast Fourier Transform) unit 110 and an IM calculation unit 111, and a control unit 118. It consists of and.
従来のプリディストーション歪補償機能を備えた電力増幅装置では、電力増幅器１０５の非線形歪を補償するプリディストータ１０１を設け、歪検出部１１２で検出した歪値が小さくなるようにプリディストータ１０１を適応的に制御する。歪検出部１１２は、方向性結合器１０６により取り出した電力増幅器１０５出力の信号をミキサ１０７にてＩＦ周波数にダウンコンバートし、Ａ/Ｄ変換器１０９でディジタル信号に変換した後、ＦＦＴ部１１０でスペクトラムを求め、ＩＭ演算部１１１で変調信号のキャリア数とその離調周波数から計算される３次相互変調歪（ＩＭ３）、５次相互変調歪（ＩＭ５）の周波数における電力値を歪値とする。 In a conventional power amplifying apparatus having a predistortion distortion compensation function, a predistorter 101 that compensates for non-linear distortion of the power amplifier 105 is provided, and the predistorter 101 is set so that the distortion value detected by the distortion detector 112 becomes small. Control adaptively. The distortion detection unit 112 down-converts the signal output from the power amplifier 105 taken out by the directional coupler 106 to an IF frequency by the mixer 107, converts the signal to a digital signal by the A / D converter 109, and then converts the signal to the FFT unit 110. The spectrum is obtained, and the power value at the frequency of the third-order intermodulation distortion (IM3) and fifth-order intermodulation distortion (IM5) calculated from the number of carriers of the modulation signal and its detuning frequency by the IM calculation unit 111 is used as the distortion value. .
次に、図１２にプリディストータ１０１のブロック図を、また、図１３に制御部１１８のフローチャートを示し、電力増幅装置の動作を説明する。
なお、電力増幅器１０５の非線形特性が相互変調歪として現れるのは、奇数次歪であるため、電力増幅器１０５の非線形の逆特性を付加するプリディストータ１０１からの出力信号は、以下の（式１）で近似できる。
α＝Ａ３＊ｅｘｐ（ｊ＊Φ３）
β＝Ａ５＊ｅｘｐ（ｊ＊Φ５） ・・・（式２）
γ＝Ａ７＊ｅｘｐ（ｊ＊Φ７）
と表され、αはＡ３とΦ３で、βはＡ５とΦ５で、γはＡ７とΦ７で決まる。これらの係数をΦ３→Ａ３→Φ５→Ａ５→Φ７→Ａ７→Φ３・・・という順番で変化させ、歪値が小さくなるようにα、β、γの値を更新する。
Next, the block diagram of the predistorter 101 is shown in FIG. 12, and the flowchart of the control unit 118 is shown in FIG.
Since the nonlinear characteristic of the power amplifier 105 appears as intermodulation distortion is odd-order distortion, the output signal from the predistorter 101 to which the nonlinear inverse characteristic of the power amplifier 105 is added is expressed by the following (Equation 1). ).
α = A3 * exp (j * Φ3)
β = A5 * exp (j * Φ5) (Formula 2)
γ = A7 * exp (j * Φ7)
Α is determined by A3 and Φ3, β is determined by A5 and Φ5, and γ is determined by A7 and Φ7. These coefficients are changed in the order of Φ3 → A3 → Φ5 → A5 → Φ7 → A7 → Φ3..., And the values of α, β, and γ are updated so that the distortion value becomes smaller.
次に、図１３を参照して、従来のプリディストーション歪補償機能を備えた電力増幅装置の制御部１１８の動作について詳細に説明する。
先ず、制御部１１８は、更新対象係数、設定回数及び前回の歪値等の初期設定を行い（ステップＳ１０１）、更新する対象の係数ＫをΦ３に設定し、歪検出部１１２で計算された歪値を、前回の歪値と比較する（ステップＳ１０２）。
ここで、前回の歪値に比べて歪値が小さくなっていれば「ＹＥＳ」、更に同じ方向に係数を更新（Ｋ＝Ｋ＋Ｓｔｅｐ）し（ステップＳ１０４）、歪値が大きくなっていれば「ＮＯ」、更新方向を反転（Ｓｔｅｐ＝Ｓｔｅｐ＊（−１））させた後（ステップＳ１０３）に係数の更新を行う。
Next, with reference to FIG. 13, the operation of the control unit 118 of the power amplifying apparatus having a conventional predistortion distortion compensation function will be described in detail.
First, the control unit 118 performs initial setting of the update target coefficient, the set number of times, the previous distortion value, and the like (step S101), sets the coefficient K to be updated to Φ3, and calculates the distortion calculated by the distortion detection unit 112. The value is compared with the previous distortion value (step S102).
Here, if the distortion value is smaller than the previous distortion value, “YES”, the coefficient is further updated in the same direction (K = K + Step) (step S104), and if the distortion value is larger, “NO” ”, After updating the updating direction (Step = Step * (− 1)), the coefficient is updated (Step S103).
次に、同じ係数Φ３を連続して何回更新したかをカウントし（ステップＳ１０５）、検出した歪値を保存する（ステップＳ１０６）（次回の歪値比較で用いる）。
次に、更新回数とあらかじめ設定してした設定回数を比較し（ステップＳ１０７）、更新回数が設定回数以下であれば「ＮＯ」、ステップＳ１０２に戻りΦ３の係数更新を繰り返す。また、更新回数が設定回数を超えると「ＹＥＳ」、更新対象係数を変更する（ステップＳ１０８）。つまり、ＫをΦ３からＡ３に変更し、更新回数をクリアする（ステップＳ１０９）。
このような制御の流れで歪値が小さくなるようにプリディストータ１０１の係数を制御する。このような摂動法により、電力増幅器における非線形の逆特性を、べき級数を用いたプリディストータ１０１で近似することにより、歪補償が可能となる。
Next, it is counted how many times the same coefficient Φ3 has been continuously updated (step S105), and the detected distortion value is stored (step S106) (used in the next distortion value comparison).
Next, the number of updates is compared with a preset number of times (step S107). If the number of updates is equal to or less than the set number, “NO” is returned to step S102, and the coefficient update of Φ3 is repeated. If the number of updates exceeds the set number of times, “YES”, the update target coefficient is changed (step S108). That is, K is changed from Φ3 to A3, and the number of updates is cleared (step S109).
The coefficient of the predistorter 101 is controlled so that the distortion value is reduced by such a control flow. By such a perturbation method, distortion compensation is possible by approximating the nonlinear inverse characteristic of the power amplifier by the predistorter 101 using a power series.
特許文献１には、電力増幅器の前置歪み補償を行う場合に、正確かつ高速に歪み補償信号を生成することで、歪み補償の精度を向上し、かつ、収束時間を短縮する歪み補償回路、歪み補償信号生成方法、及び電力増幅器が開示されている。また、特許文献１には、電力増幅器の入力信号と出力信号との差分を取った誤差信号と、その入力信号とから、３次相互変調歪みに関わる係数と５次相互変調歪みに関わる係数と７次相互変調歪みに関わる係数を算出し、その係数に応じて前記相互変調歪みの位相および利得について逆特性となる歪み補償信号を生成することが記載されている。 Patent Document 1 discloses a distortion compensation circuit that improves the accuracy of distortion compensation and shortens the convergence time by generating a distortion compensation signal accurately and at high speed when performing predistortion compensation of a power amplifier, A distortion compensation signal generation method and a power amplifier are disclosed. Patent Document 1 discloses an error signal obtained by taking a difference between an input signal and an output signal of a power amplifier, and a coefficient related to third-order intermodulation distortion and a coefficient related to fifth-order intermodulation distortion from the input signal. It is described that a coefficient related to seventh-order intermodulation distortion is calculated, and a distortion compensation signal having reverse characteristics with respect to the phase and gain of the intermodulation distortion is generated according to the coefficient.
特許文献１を含め、従来のＨＦ帯の電力増幅装置では、偶数次歪を意図的に制御することなく、使用する電力増幅素子を選別して、できるだけ特性の近い電力増幅素子を組み合わせて構成するようにしている。
しかし、電力増幅素子のバラツキにより、高次歪が予想以上に発生してしまうという問題がある。
そのため、スプリアスの規格（電波法）を満たすために、出力側に取り付ける可変型ＬＰＦの減衰量を多くとる必要がある。このため大電力の場合、コイルとコンデンサがかなり大きくなり、スペースの確保と装置コストに影響がでてしまう。
In the conventional HF band power amplifying apparatus including Patent Document 1, the power amplifying elements to be used are selected without intentionally controlling even-order distortion, and the power amplifying elements having characteristics as close as possible are combined. I am doing so.
However, there is a problem that higher-order distortion occurs than expected due to variations in power amplification elements.
Therefore, in order to satisfy the spurious standard (Radio Law), it is necessary to increase the attenuation of the variable LPF attached to the output side. For this reason, in the case of high power, the coil and the capacitor become considerably large, and the space is secured and the apparatus cost is affected.
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたものであり、電力増幅素子のゲインのバラツキによる偶数次歪を低減することによって、偶数次歪除去用（大電力対応）の可変ＬＰＦの小型化を実現することができ、さらに、一般的な歪補償器と組み合わせることで奇数次歪も除去することが可能な電力増幅装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional situation, and by reducing the even-order distortion due to the gain variation of the power amplifying element, it is possible to reduce the size of the variable LPF for removing even-order distortion (for high power). Another object of the present invention is to provide a power amplifying apparatus that can realize odd-numbered distortion and can also remove odd-order distortion by combining with a general distortion compensator.
上記目的を達成するための本発明に係る電力増幅装置は、電力増幅器の非線型性によって生じる相互変調歪を補償するための前置歪補償部を有する電力増幅装置において、前記電力増幅器から出力された信号の一部を取り出す方向性結合器と、前記方向性結合器から入力された信号の分配を行う分配器と、前記分配器から分配された信号から基本波以外を除去する基本波用の可変ＬＰＦと、前記分配器から入力された信号から２倍波以外を除去する２倍波用の可変ＢＰＦと、前記可変ＬＰＦから出力されＡ／Ｄ変換された信号から奇数次歪を、前記可変ＢＰＦから出力されＡ／Ｄ変換された信号から偶数次歪を検出する歪検出部と、前記歪検出部からの前記奇数次歪情報に応じて前記前置歪補償部を制御する奇数次歪制御部と、前記歪検出部からの前記偶数次歪情報に応じて前記電力増幅器のゲインを調整するゲイン調整部を制御する偶数次歪制御部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power amplifying device according to the present invention is a power amplifying device having a predistortion compensation unit for compensating for intermodulation distortion caused by nonlinearity of a power amplifier, and is output from the power amplifier. A directional coupler that extracts a part of the received signal, a distributor that distributes a signal input from the directional coupler, and a fundamental wave that removes signals other than the fundamental wave from the signal distributed from the distributor. A variable LPF, a variable BPF for a second harmonic wave that removes signals other than the second harmonic wave from the signal input from the distributor, and an odd-order distortion from the A / D converted signal output from the variable LPF A distortion detection unit that detects even-order distortion from a signal output from the BPF and A / D converted, and odd-order distortion control that controls the predistortion unit according to the odd-order distortion information from the distortion detection unit And the strain detection unit And having a even order distortion control unit for controlling a gain adjustment unit which adjusts the gain of the power amplifier in response to said even-order distortion of La, the.
また、上記目的を達成するための本発明に係る電力増幅装置は、上記した電力増幅装置において、前記ゲイン調整部は、抵抗切り替え方法またはＰＩＮダイオードを用いた方法でゲインの調整を行うことを特徴とする。 The power amplifying apparatus according to the present invention for achieving the above object is characterized in that, in the above-described power amplifying apparatus, the gain adjusting unit adjusts the gain by a resistance switching method or a method using a PIN diode. And
また、上記目的を達成するための本発明に係る電力増幅装置は、上記した電力増幅装置において、当該電力増幅装置は、ＨＦ帯の通信機器に用いられることを特徴とする。 Moreover, the power amplifying device according to the present invention for achieving the above object is characterized in that, in the above-described power amplifying device, the power amplifying device is used for a communication device in an HF band.
本発明によれば、電力増幅素子のゲインのバラツキによる偶数次歪を低減することによって、偶数次歪除去用（大電力対応）の可変ＬＰＦの小型化を実現することができ、さらに、一般的な歪補償器と組み合わせることで奇数次歪も除去することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of a variable LPF for removing even-order distortion (corresponding to high power) by reducing even-order distortion due to gain variations of power amplification elements. Odd order distortion can also be removed by combining with a simple distortion compensator.
以下、本発明の一実施形態に係る電力増幅装置について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電力増幅装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、図５と同様の構成には、同一の部番を付している。
本発明の一実施形態に係る電力増幅装置は、図１に示すように、奇数次歪補償部及び偶数次歪補償部３１と、励振増幅器２と、ＨＦ帯電力増幅器ユニット４１と、方向性結合器１１と、可変ＬＰＦ８（Low Pass Filter）と、分配器２６と、可変ＬＰＦ１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、可変ＢＰＦ（Band Pass Filter）２７と、Ａ／Ｄ変換器２８と、歪検出部１４とから構成されている。
Hereinafter, a power amplifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a power amplification device according to an embodiment of the present invention. In addition, the same part number is attached | subjected to the structure similar to FIG.
As shown in FIG. 1, the power amplifying apparatus according to the embodiment of the present invention includes an odd-order distortion compensator and an even-order distortion compensator 31, an excitation amplifier 2, an HF band power amplifier unit 41, and directional coupling. 11, variable LPF 8 (Low Pass Filter), distributor 26, variable LPF 12, A / D converter 13, variable BPF (Band Pass Filter) 27, A / D converter 28, distortion detection Part 14.
また、奇数次歪補償部及び偶数次歪補償部３１は、プリディストータ１５と、周波数変換部１６と、Ｄ／Ａ変換器１７と、奇数次歪制御部１８と、偶数次歪制御部２５と、Ｄ／Ａ変換器２３と、Ｄ／Ａ変換器２４と、ＣＰＵ３３と、ＥＥＰＲＯＭ３０とから構成されている。
また、ＨＦ帯電力増幅器ユニット４１は、ｎ分配及びインピーダンス変換トランス３と、ＡＭＰ（１）４と、ＡＭＰ（ｎ）５と、Ｎ合成及びインピーダンス変換トランス６と、ゲイン調整部２１と、ゲイン調整部２２とから構成されている。なお、本実施例では、ＡＭＰ（増幅器）の構成をＡＭＰ（１）４とＡＭＰ（ｎ）５の２個（ｎ＝２）としているが、ｎが３個以上の構成とし、その数に応じてゲイン調整部を設けるようにしてもよい。
The odd-order distortion compensator and even-order distortion compensator 31 include a predistorter 15, a frequency converter 16, a D / A converter 17, an odd-order distortion controller 18, and an even-order distortion controller 25. And a D / A converter 23, a D / A converter 24, a CPU 33, and an EEPROM 30.
The HF band power amplifier unit 41 includes an n distribution and impedance conversion transformer 3, an AMP (1) 4, an AMP (n) 5, an N synthesis and impedance conversion transformer 6, a gain adjustment unit 21, and a gain adjustment. Part 22. In this embodiment, the configuration of the AMP (amplifier) is two (n = 2), that is, AMP (1) 4 and AMP (n) 5. However, n is configured to be three or more, depending on the number. A gain adjusting unit may be provided.
つまり、本発明の電力増幅装置は、従来のＨＦ帯電力増幅装置（図５）と従来型プリディストーション歪補償回路を組み合わせた構成に、以下の構成を追加したものである。
歪成分を含んだ信号を取り出す方向性結合器１１と、取り出した信号を分配する分配器２６と、その信号から基本波以外を除去する基本波用の可変ＬＰＦ１２と、２倍波以外を除去する２倍波用の可変ＢＰＦ２７と、アナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３及び２８と、歪検出部１４と、奇数次歪補償部及び偶数次歪補償部３１と、ゲイン調整部２１及び２２を追加したものである。
That is, the power amplifying device of the present invention is obtained by adding the following configuration to the configuration combining the conventional HF band power amplifying device (FIG. 5) and the conventional predistortion distortion compensation circuit.
A directional coupler 11 that extracts a signal including a distortion component, a distributor 26 that distributes the extracted signal, a variable LPF 12 for a fundamental wave that removes components other than the fundamental wave from the signal, and components other than the second harmonic are removed. Variable BPF 27 for second harmonic, A / D converters 13 and 28 for converting an analog signal into a digital signal, distortion detector 14, odd-order distortion compensator and even-order distortion compensator 31, and gain adjuster 21 and 22 are added.
次に、本発明の一実施形態に係る電力増幅装置の動作について、図１を参照して説明する。
最初に、奇数次歪を改善する方法について説明する。
図１１での説明と同様に、ＨＦ帯電力増幅器ユニット４１における非線形歪の逆特性を、べき級数を用いたプリディストータ１５で近似することにより、歪補償が可能である。
方向性結合器１１で取り出した信号は分配器２６で分配され、基本波以外を除去する基本波用の可変ＬＰＦ１２に入力される。その後、Ａ／Ｄ変換器１３でＡ／Ｄ変換された信号を歪検出部１４で検出し、奇数次歪制御部１８に渡す。奇数次歪制御部１８は奇数次歪が少なくなるようにプリディストータ１５を調整する。調整後の特性は、図９（ｂ）に示すように、奇数次歪が改善されたスペクトルとなる。
Next, the operation of the power amplification device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
First, a method for improving odd-order distortion will be described.
Similar to the description in FIG. 11, distortion compensation is possible by approximating the inverse characteristic of the nonlinear distortion in the HF band power amplifier unit 41 by the predistorter 15 using a power series.
The signal extracted by the directional coupler 11 is distributed by the distributor 26 and input to the variable LPF 12 for the fundamental wave that removes components other than the fundamental wave. Thereafter, the signal A / D converted by the A / D converter 13 is detected by the distortion detector 14 and passed to the odd-order distortion controller 18. The odd-order distortion control unit 18 adjusts the predistorter 15 so that the odd-order distortion is reduced. As shown in FIG. 9B, the adjusted characteristic has a spectrum with improved odd-order distortion.
次に、偶数次歪を改善する方法について説明する。
方向性結合器１１で取り出した信号は分配器２６で分配され、２倍波以外を除去する２倍波用の可変ＢＰＦ２７に入力される。その後、Ａ／Ｄ変換器２８でＡ／Ｄ変換された信号を歪検出部１４で検出し、偶数次歪制御部２５に渡す。偶数次歪制御部２５は偶数次歪が少なくなるようにゲイン調整部２１及び２２をＤ／Ａ変換器２３及び２４を経由して調整する。調整後の特性は、図１０（ｂ）に示すように、偶数次歪が改善されたスペクトルとなる。
Next, a method for improving even-order distortion will be described.
The signal extracted by the directional coupler 11 is distributed by the distributor 26 and input to the variable BPF 27 for the second harmonic wave that removes other than the second harmonic wave. After that, the signal A / D converted by the A / D converter 28 is detected by the distortion detector 14 and passed to the even-order distortion controller 25. The even-order distortion control unit 25 adjusts the gain adjustment units 21 and 22 via the D / A converters 23 and 24 so that the even-order distortion is reduced. The characteristic after the adjustment is a spectrum in which even-order distortion is improved as shown in FIG.
上記したように、奇数次歪と偶数次歪を調整することにより、波形歪が改善され、図４に示す出力波形となる。
なお、ゲイン調整部２１及び２２は、図２または図３のように、例えば、抵抗切り替え方法やＰＩＮダイオードを用いた方法でゲイン調整を実現することができる。
さらに、ＣＰＵ３３とＥＥＰＲＯＭ３０も備えているため、歪パラメータを保持したり、呼び出したり、周波数ごとのテーブルを持ったりすることが可能であり、ＨＦ帯のような広い周波数帯に対応できるような構成となっている。さらに、外部より周波数情報と信号情報も受け取ることが可能であり、周波数ごとに情報（歪パラメータ）やフィルタ特性などを切り替え可能である。
As described above, the waveform distortion is improved by adjusting the odd-order distortion and the even-order distortion, and the output waveform shown in FIG. 4 is obtained.
As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the gain adjusting units 21 and 22 can realize gain adjustment by, for example, a resistance switching method or a method using a PIN diode.
Further, since the CPU 33 and the EEPROM 30 are also provided, it is possible to hold a distortion parameter, call it up, and have a table for each frequency, so that it can handle a wide frequency band such as the HF band. It has become. Furthermore, frequency information and signal information can be received from the outside, and information (distortion parameters), filter characteristics, and the like can be switched for each frequency.
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る電力増幅装置によれば、電力増幅素子のゲインのバラツキによる偶数次歪を低減することによって、偶数次歪除去用（大電力対応）の可変ＬＰＦの小型化を実現することができ、さらに、一般的な歪補償器と組み合わせることで奇数次歪も除去することができる。 As described above, according to the power amplifying apparatus according to the embodiment of the present invention, even-order distortion removal (for high power) is variable by reducing even-order distortion due to variations in gain of the power amplifying element. The LPF can be reduced in size, and odd-order distortion can also be removed by combining with an ordinary distortion compensator.
なお、上記した実施形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。 It should be noted that the configuration and operation of the above-described embodiment are examples, and it goes without saying that the embodiment can be appropriately modified and executed without departing from the spirit of the present invention.
１：入力端子、２：励振増幅器、３：ｎ分配及びインピーダンス変換トランス、４：ＡＭＰ（１）、５：ＡＭＰ（ｎ）、６：Ｎ合成及びインピーダンス変換トランス、７：ＨＦ帯電力増幅器ユニット、８：可変ＬＰＦ、９：出力端子、１１：方向性結合器、１２：可変ＬＰＦ、１３：Ａ／Ｄ変換器、１４：歪検出部、１５：プリディストータ、１６：周波数変換部、１７：Ｄ／Ａ変換器、１８：奇数次歪制御部、２１：ゲイン調整部、２２：ゲイン調整部、２３：Ｄ／Ａ変換器、２４：Ｄ／Ａ変換器、２５：偶数次歪制御部、２６：分配器、２７：可変ＢＰＦ、２８：Ａ／Ｄ変換器、２９：ＣＰＵ、３０：ＥＥＰＲＯＭ、３１：奇数次歪補償部及び偶数次歪補償部、３２：入力端子、３３：ＣＰＵ、４１：ＨＦ帯電力増幅器ユニット、１０１：プリディストータ、１０２：Ｄ／Ａ変換器、１０３：直交変調器、１０４：発信器、１０５：電力増幅器、１０６：方向性結合器、１０７：ミキサ、１０８：発信器、１０９：Ａ／Ｄ変換器、１１０：ＦＦＴ部、１１１：ＩＭ演算部、１１２：歪検出部、１１８：制御部。
1: input terminal, 2: excitation amplifier, 3: n distribution and impedance conversion transformer, 4: AMP (1), 5: AMP (n), 6: N synthesis and impedance conversion transformer, 7: HF band power amplifier unit, 8: variable LPF, 9: output terminal, 11: directional coupler, 12: variable LPF, 13: A / D converter, 14: distortion detector, 15: predistorter, 16: frequency converter, 17: D / A converter, 18: odd-order distortion control unit, 21: gain adjustment unit, 22: gain adjustment unit, 23: D / A converter, 24: D / A converter, 25: even-order distortion control unit, 26: distributor, 27: variable BPF, 28: A / D converter, 29: CPU, 30: EEPROM, 31: odd-order distortion compensator and even-order distortion compensator, 32: input terminal, 33: CPU, 41 : HF band power amplifier unit, 101 Predistorter, 102: D / A converter, 103: Quadrature modulator, 104: Transmitter, 105: Power amplifier, 106: Directional coupler, 107: Mixer, 108: Transmitter, 109: A / D conversion 110: FFT unit, 111: IM calculation unit, 112: distortion detection unit, 118: control unit.
Claims (3)
前記電力増幅器から出力された信号の一部を取り出す方向性結合器と、
前記方向性結合器から入力された信号の分配を行う分配器と、
前記分配器から分配された信号から基本波以外を除去する基本波用の可変ＬＰＦと、
前記分配器から入力された信号から２倍波以外を除去する２倍波用の可変ＢＰＦと、
前記可変ＬＰＦから出力されＡ／Ｄ変換された信号から奇数次歪を、前記可変ＢＰＦから出力されＡ／Ｄ変換された信号から偶数次歪を検出する歪検出部と、
前記歪検出部からの前記奇数次歪情報に応じて前記前置歪補償部を制御する奇数次歪制御部と、
前記歪検出部からの前記偶数次歪情報に応じて前記電力増幅器のゲインを調整するゲイン調整部を制御する偶数次歪制御部と、を有することを特徴とする電力増幅装置。 In a power amplifying apparatus having a predistortion unit for compensating for intermodulation distortion caused by nonlinearity of a power amplifier,
A directional coupler for extracting a part of the signal output from the power amplifier;
A distributor for distributing a signal input from the directional coupler;
A variable LPF for the fundamental wave that removes other than the fundamental wave from the signal distributed from the distributor;
A variable BPF for a second harmonic that removes other than the second harmonic from the signal input from the distributor;
A distortion detector that detects odd-order distortion from the A / D converted signal output from the variable LPF, and even-order distortion from the A / D converted signal output from the variable BPF;
An odd order distortion control unit that controls the predistortion unit according to the odd order distortion information from the distortion detection unit;
An even-order distortion control unit that controls a gain adjustment unit that adjusts the gain of the power amplifier according to the even-order distortion information from the distortion detection unit.
3. The power amplifying device according to claim 1, wherein the power amplifying device is used for a communication device in an HF band.
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Cited By (1)
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| CN108880489A (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-23 | 株式会社村田制作所 | Power amplification circuit |
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2014
- 2014-10-28 JP JP2014219370A patent/JP2016086354A/en active Pending
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| CN108880489A (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-23 | 株式会社村田制作所 | Power amplification circuit |
| CN108880489B (en) * | 2017-05-16 | 2022-04-29 | 株式会社村田制作所 | Power amplifying circuit |
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