JP3206722B2 - 進行波管及び半導体増幅器の増幅と位相の応答を異なる出力レベルで線形化する方法と装置 - Google Patents
進行波管及び半導体増幅器の増幅と位相の応答を異なる出力レベルで線形化する方法と装置Info
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Description
路に分割し、再び1つの出力信号に合成する、進行波管
及び半導体増幅器の増幅と位相の応答を異なる出力レベ
ルで線形化する方法及びこの方法を実施する装置に関す
る。
のレベルが増加すると、利得と位相に変化を示す。この
変化を補償し、最大出力までできる限り直線的な利得及
び直線的な位相を得るため、線形化装置( linearizer )
が上記の変化を修正する予備修正装置として使用されて
いる。
の非線形な分岐路並びに少なくとも1つの他の線形若し
くは非線形の分岐路を有する点にある。そのような線形
化装置は、例えば J. Maynard, B. Cogo, M. Pouysegur :"Fully MMIC Ku-
Band CAMP/Linearizers for TWTAs",Proceedings of th
e SPACE TWTAs 1994 Workshop ESA WPP-072, May 1994, A. M. Khilla :"Liniarization of Power Amplifiers f
or Satellite Application",Proceedings of the SPACE
TWTAs 1994 Workshop ESA WPP-072, May 1994, A. Bermann et al :"Linearized Microwave Amplifier
s",14th International Communications Satellite Sys
tems Conference,Washington DC, AIAA-92-1864-CP 及
び、 G. Satoh :"Linearizer for High-Power Traverling Wa
ve Tube Amplifier"Electronics and Communications i
n Japan, Vol. 62, Oct. 1979(1981), p. 72.80に開示
されている。
端子に導く電界効果トランジスタ(FET )を使用して
いる。その場合、FETの非線形特性を線形化のために
利用している。そのような線形化装置は、 S.S.Moochalla, A.Katz et al :"An integrated Ku-Ban
d Linearizer Driver Amplifier for TWTA's with High
Gain and Wide Bandwidth",14th International Commun
ications Satellite Systems Conference,Washington D
C, AIAA-92-1864-CPに開示されている。
く説明する。図2(a) は1つの非線形分岐路と1つの線
形分岐路を有する線形化装置を示す。信号 Pin = P(t)/
P0は特定のカップリング係数aを有する分配回路網を介
して2つの部分信号に分割される。その場合 0≦ P(t)
≦ P0 である。第1部分信号Pin/aは、非線形分岐路N
L中で非線形要素、例えば移相器、飽和に近い動作をす
る増幅器、又はダイオード回路網等により値と位相に関
して変化するので、信号 b(Pin) ・ Pin/aが生じる。こ
こで b(Pin) は入力電力に依存する非線形関数である。
線形分岐路Linでは、線形要素、例えば位相調整器、増
幅器、又は減衰器等により、第2部分信号 Pin/(1 - a)
が信号 C・ Pin/(1 - a)に変換される。ここでcは定数
である。両方の部分信号は、合成回路網により合成され
て所望の出力信号Pout となる。
を有する周知の線形化装置を示す。この場合、線形要素
Linの代わりに非線形要素NL2 が入れ替えてある。こ
の非線形要素NL2 は信号 Pin/(1 - a)を信号 C(Pin)
・ Pin/(1 - a)に増幅する。ここで C(Pin) も同じよう
に固有電力に依存する非線形で関数である。2つの非線
形分岐路の利点は、利得と位相の変化が図2aの方式よ
りも著しく大きいことにある。しかし、この利点は調整
経費の増大という犠牲を払って実現している。更に、2
つの異なる回路部分NLとNL2 を互いに正確に同調し
なければならないので、その調整経費が極度に増加す
る。すなわち、これらの非線形要素は、大抵より広い周
波数帯域にわたり異なった反射係数を有する。これらの
反射係数は入力部へ逆作用するので、帯域幅を制限す
る。
に、信号をソース端子からドレイン端子に導く電界効果
トランジスタ(FET)を利用している。その場合、F
ETの非線形特性が線形化のために利用されている。そ
れらの入力回路網と出力回路網によりFETは所望の周
波数帯域に合わせてある。
経費を著しく削減しても、周知の方法及び装置と少なく
とも同じ特性の利得と位相の変化を得る冒頭で述べた種
類の方法と装置を提供することにある。
より、信号を2つの 3-dB 結合器の間に配置された圧縮
利得特性を有する等しい2つの非線形部分回路網NL1
に分割し、2つのゲートKOMP,EXPのところの信
号レベルに応じた異なる反射特性により部分信号E又は
Kの利得の圧縮又は伸張を発生させ、利得の伸張した非
線形部分信号Eのレベルを線形増幅器Linにより上昇さ
せE2、更に増幅し、利得の伸張した信号E2及び利得
を圧縮した信号Kを加算回路網を用いて出力信号に合成
すること、更に、2つの 3-dB 結合器の間に配置された
圧縮利得特性を有する等しい2つの非線形部分回路網N
L1 を有し、部分信号Eのレベルを上昇させるため1つ
の増幅器Linが、またこの増幅器Linで増幅した部分信
号E2と他の信号Kを合成して出力信号にするため、1
つの加算回路網が設けてあること、によって解決されて
いる。
例に基づき本発明をより詳しく説明する。図1は本発明
の実施例を示す。入力信号 Pin = P(t)/P0は、平衡状態
にされた非線形回路網に達する。この非線形回路網は等
しい2つの非線形部分回路網から成り、2つの 3-dB 結
合器の間に配置されたダイオード又はトランジスター素
子で形成されている。これらの部分回路網は圧縮利得特
性を有する。入力信号レベルが小さい場合、圧縮して平
衡にさ回路網は、大部分の出力を信号 K = b(Pin)・
Pinとしてゲート「KOMP」を通過させるが、小部分
の出力は反射し、ゲート「EXP」に達する。入力信号
レベルが高い場合、大部分は「EXP」に向け反射し、
小部分が「KOMP」を通過する。
利得圧縮特性を呈し、部分信号Eは「EXP」で利得伸
張特性を呈する。両方の信号には動特性による位相の変
化がない。非線形部分信号 E = ( 1-b(Pin))・ Pinは、
例えば個別FET回路、又はモノリシック集積回路(M
MIC)で実現される。線形増幅器により、そのレベル
がE =c・ ( 1-b(Pin))・ Pinに上昇する。両方の非線
形部分信号KとE2は加算する回路網、例えば結合器中
で合成されて所望の出力信号Pout となる。この出力信
号はどちらか正又は負の位相の変化を伴う伸張利得特性
を持っている。利得と位相の変化の上昇率は、線形増幅
器Linの利得を変化させて調整できる。
特に平衡を保った圧縮回路網だけのわずかな回路経費
で、2つの非線形部分信号KとEを生成する点にある。
したがって、周知の解決手段と同程度に大きい利得と位
相の変化を得らることができるが、回路経費を著しく低
減している。その外、本発明の解決手段は、1〜2オク
ターブの帯域幅まで良好な整合を保証する。したがっ
て、30%程度の帯域幅を有する進行波管増幅器及び半導
体増幅器を、ただ1つの線形化素子で補償できる。その
構成は平坦であるため、簡単に実現できる。非線形特性
の共通な動作点に関して、伸張及び圧縮の通路を調整す
る必要はない。動作点を高いレベルに移動させるには、
非線形素子(トランジスタ、ダイオード)の直流動作点
を調節して行うことができる。温度範囲についても共通
な動作点を保証している。わずかな部品数によりコスト
上有利に製作できる。この構想は特別な周波数帯域に限
定されず、進行波管増幅器と半導体増幅器の場合のみで
なく、他の利得と位相の補正にも適用できる。
1 自身が伸張利得特性を呈する。伝送された部分信号E
は伸張特性を備え、反射した部分信号Kは圧縮利得特性
を備えている。ここでも、部分信号EとKは、説明した
ように、出力信号に合成される。
置により回路経費を著しく削減しても、周知の方法と装
置と少なくとも同程度の利得と位相の変化を得ることが
できる。
Claims (2)
- 【請求項1】 信号を2つの分岐路に分割し、再び1つ
の出力信号に合成する、進行波管及び半導体増幅器の増
幅と位相の応答を異なる出力レベルで線形化する方法に
おいて、 信号を2つの 3-dB 結合器の間に配置された圧縮利得特
性を有する等しい2つの非線形部分回路網(NL1)に分
割し、 2つのゲート(KOMP,EXP)のところの信号レベ
ルに応じた異なる反射特性により部分信号(E又はK)
の利得の圧縮又は伸張を発生させ、 利得の伸張された非線形部分信号(E)のレベルを線形
増幅器(Lin)により上昇させ(E2)、 更に増幅し、利得の伸張された信号(E2)及び利得の
圧縮された信号(K)を加算回路網を用いて出力信号に
合成する、ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 2つの 3-dB 結合器の間に配置された圧
縮利得特性を有する等しい2つの非線形部分回路網(N
L1)を有し、部分信号(E)のレベルを上昇させるため
1つの増幅器(Lin)が、またこの増幅器(Lin)で増
幅した部分信号(E2)と他の信号(K)を合成して出
力信号にするため、1つの加算回路網が設けてあること
を特徴とする請求項1に記載の方法を実施する装置。
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