JP3999232B2 - 増幅装置 - Google Patents
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Description
従来の増幅装置は、図12に示すように、第1の方向性結合器1と、第1のベクトル調整器2と、入力信号を増幅する主増幅器3と、第2の方向性結合器4と、第1の遅延線5と、第2のベクトル調整器6と、補助増幅器7と、第2の遅延線8と、第3の方向性結合器9と、歪検出器10と、制御部11と、第4の方向性結合器12と、パイロット受信機13と、パイロット信号発振器14とから構成されている。
入力された信号は、第1のベクトル調整器2の作用により、歪検出ループの平衡を保つことによって、基本信号を抑圧し歪だけを抽出する。基本信号とは入力した信号成分を意味する。
第2の遅延線8の経路では主増幅器3によって増幅された基本信号が歪んでいる。パイロット信号発振器14からパイロット信号を歪検出ループに注入し、そのレベルを第4の方向性結合器12を介して、パイロット受信機13でパイロット信号を受信し、そのレベルが最小になるように第2のベクトル調整器6を制御部11により自動的に制御している。
W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)のような広帯域信号を増幅すると、図13のように入力信号の近傍に相互変調歪(IM)としてACPが発生する。
また、従来の歪補償増幅装置としては、別の構成のものもあった。図11は、別の従来の歪補償増幅装置の構成を示す構成ブロック図である。
図11の歪補償増幅装置は、入力信号に対して歪補償を行う歪補償回路21と、入力された信号を増幅する主増幅器22と、入力された信号を分岐する方向性結合器23と、増幅信号中のACPレベルを検出する歪検出器24と、歪補償回路21に対して補償量の制御を行う制御部25とから構成されている。
そして、図11の歪補償増幅装置においては、主増幅器22の出力にIM(ACP)を生じるので、歪検出器24で検出したACPレベルが小さくなるように、制御部25が補償回路21を制御するフィードバックループを構成し、歪補償を行うものである。
当該先行技術に記載の歪補償増幅器は、マルチキャリアに対応し、パイロット信号を使用したフィードフォワード方式の増幅器となっている(特許文献1参照)。
1キャリアの場合はキャリアの近傍にACP受信周波数を固定し、キャリアのレベルが変わっても、ACPのレベルが変動するだけである。そのため、低レベルの場合は、歪除去ループは大きなキャンセル量は必要とせず、高レベルのときはACPのレベルも大きいため、歪除去ループのキャンセル量も広範囲となって正確なキャンセル量が得られるため、この方法は1キャリアの場合には優れている。
更に、第3と第4のルートを備え、第3のルートでは第1のルートから出力された信号を遅延し、第4のルートでは歪成分信号の位相及び振幅を調整して増幅し、第3と第4のルートから出力された信号を逆位相で合成して増幅信号として出力する歪補償ループと、
第4のルートにおける歪成分信号のレベルを検出する歪検出部と、
増幅信号から隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルを検出する受信機と、
入力信号の入力レベルを監視する入力監視部と、
出力信号の出力レベルを監視する出力監視部と、
歪検出部と受信機において検出された信号レベルに基づいて、歪検出ループにおける入力信号の位相又は振幅の調整又は/及び歪補償ループにおける歪成分信号の位相及び振幅の調整若しくは双方の制御を行い、入力された信号若しくは出力された信号のレベルと受信機において検出された信号レベルに応じて隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所をシフトする制御部とを有し、
制御部が、隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルを記憶しておき、隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所をシフトした結果、シフト後における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとシフト前における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとを比較して、一定量以上の信号レベルの増加がない場合には、隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所を元に戻すことを特徴としている。
更に、第3と第4のルートを備え、第3のルートでは第1のルートから出力された信号を遅延し、第4のルートでは歪成分信号の位相及び振幅を調整して増幅し、第3と第4のルートから出力された信号を逆位相で合成して増幅信号として出力する歪補償ループと、
第4のルートにおける歪成分信号のレベルを検出する歪検出部と、
隣接チャネルの漏洩電力を検出する受信機と、
入力信号の入力レベルを監視する入力監視部と、
出力信号の出力レベルを監視する出力監視部と、
歪検出部と受信機において検出された信号レベルに基づいて、歪検出ループにおける入力信号の位相又は振幅の調整又は/及び歪補償ループにおける歪成分信号の位相及び振幅の調整若しくは双方の制御を行い、隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルを記憶しておき、特定時間間隔で隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所をシフトし、当該シフトの結果、シフト後における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとシフト前における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとを比較して、一定量以上の信号レベルの増加がある場合に、隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所を維持する制御部とを有することを特徴としている。
本発明の実施の形態に係る増幅装置は、パイロット信号を使用せず、多周波広帯域信号を増幅するためのフィードフォワード(FF)増幅装置であって、信号の入力段に入力監視部又は信号の出力段に出力監視部を設け、これら監視部からの信号のレベル変動に対して、信号レベルが減少して、ACP(隣接チャネル漏洩電力)レベルが大きく減少する場合と、信号レベルが減少せず、ACPレベルがあまり増加しない場合に、設定されたACP受信周波数をマルチキャリアの反対側周波数にシフトするものであり、これにより、複数キャリア信号の基本信号にレベル差があっても安定した歪補償を実現できるものである。
また、本発明の実施の形態に係る増幅装置は、広帯域信号のACP(隣接チャネル漏洩電力)を受信して歪ループ制御を行う歪補償増幅装置である。
また、本発明の実施の形態に係る増幅装置は、キャリアレベルの変動があった場合に、即追従するように入力レベルあるいは出力レベルも同時に監視し、そのレベルに変動があったら、ACP受信周波数を変更して、歪ループ制御を行う歪補償増幅装置である。
本発明の第1の実施の形態に係る第1の増幅装置(本装置)は、図1に示すように、第1の方向性結合器1と、第1のベクトル調整器2と、主増幅器3と、第2の方向性結合器4と、第1の遅延線5と、第2のベクトル調整器6と、補助増幅器7と、第2の遅延線8と、第3の方向性結合器9と、歪検出器10と、制御部11′と、第4の方向性結合器12と、受信機13′と、入力監視部15と、出力監視部16とから構成されている。
第1の方向性結合器1は、入力信号を分配し、第1のベクトル調整器2と第1の遅延線5に出力する。
第1のベクトル調整器2は、第1の方向性結合器1から出力された入力信号の位相及び振幅の調整を行い、調整後の入力信号を主増幅器3に出力する。また、第1のベクトル調整器2は、制御部11′から出力される制御信号に基づいて入力信号の位相及び振幅の調整量を変更する。尚、ベクトル調整器は、可変位相器及び可変減衰器で実現できる。
第2の遅延線8は、第2の方向性結合器4から出力された入力信号を遅延させ、第3の方向性結合器9に出力する。尚、第2の遅延線8は、補助増幅器7における歪成分信号の増幅で歪成分信号が遅延しているため、これに同調させるために設けられたものである。
歪検出器10は、第2の方向性結合器4から出力される歪成分信号について歪成分信号のレベルを検出し、検出結果を制御部11′に出力する。
また、制御部11′は、受信機13′で検出されたACP信号の受信レベルに基づいて第2のベクトル調整器6における位相及び振幅の調整量を決定し、当該調整量に変更する旨の制御信号を第2のベクトル調整器6に出力する。
尚、制御部11′は、第1,2のベクトル調整器2,6における調整量を、歪検出器10と受信機13′での検出された両方のレベルに基づいて決定するようにしてもよい。
受信機13′は、第4の方向性結合器12から出力された増幅信号のうち、制御部11′によって設定された周波数の信号(ACP信号)を受信して、ACP信号の受信レベルを検出し、制御部11′に検出結果をACPレベルとして出力する。
出力監視部16は、出力レベルを監視し、監視結果を制御部11′に出力する。
図2Aに示すように、本装置の制御部11′は、ACP受信周波数をマルチキャリアの低域側か広域側の近傍に設定する。キャリアの配置に関しては、システムにおいて常に一定、または、システムから周波数情報を与えられるのが一般的であり、その情報を利用してACP受信周波数を設定する。
本装置の特徴として、制御部11′は、与えられたマルチキャリアの周波数に基づいて、予めマルチキャリアの低域側と高域側の近傍にそれぞれACP受信周波数を用意しておき、低域側の周波数か高域側の周波数のいずれかを受信機13′にACP受信周波数として設定するようになっている。
システム側からの情報によってACP受信周波数を決定できない場合には、制御部11′が、ACP受信周波数を順次スキャンするよう受信機13′を制御して、受信機13′からの受信レベルが大幅に変化する周波数の、すぐ外側(マルチキャリアの低域側又は高域側の近傍)に1本ずつACP受信周波数を決定してもよい。
尚、受信機13′には、予め低域側の周波数又は高域側の周波数をACP受信周波数のデフォルトとして設定しておいてもよい。図2Aでは、マルチキャリアの低域側にACP受信周波数を設定している場合を例にしている。そして、受信機13′は、制御部11′によって設定されているACP受信周波数の信号を受信して、ACPレベルを検出するようになっている。
具体的には、制御部11′は、受信機13′に対するACP受信周波数の制御を、入力監視部15からの入力レベル又は出力監視部16からの出力レベルの変動と、ACPレベルの変動とに基づいて行う。
例1として、低域側キャリアの近傍にACP受信周波数が設定されている場合に、低域側のキャリアレベルが減少して入力監視部15の入力レベルが減少すると、それまで受信していたACPレベルは更に減少する。このとき、制御部11′は、ACP受信周波数を高域側にシフトさせ、受信機13′に高域側のACP受信周波数を設定する。
判定処理S3でACPレベルの減少量が大きい、つまりACPレベルが一定量以上減少している場合には(Yesの場合)、ACP受信周波数を反対側周波数にシフトする処理を行い(S5)、処理を終了する。
判定処理S4でACPレベルの増加量が小さい、つまりACPレベルが一定量以上増加していない場合(Yesの場合)、キャリア全体としての入力レベルは増加しているのに、設定されているACP順周波数側のキャリアレベルの増加が小さいということは、反対側のキャリアレベルが増加していることが予想されるので、ACP受信周波数を反対側周波数にシフトする処理を行い(S5)、処理を終了する。
また、出力監視部16は方向性結合器12の後段若しくは前段に設置しても良い。
マルチキャリアの入力信号は、第1の方向性結合器1に入力され、第1の方向性結合器1によって分配され、第1のベクトル調整器2と第1の遅延線5に出力される。第1のベクトル調整器2に入力された入力信号は、位相及び振幅の調整が行われ、更に主増幅器3で増幅が為され、第2の方向性結合器4に出力される。また、第1の遅延線5に入力された入力信号は、信号の遅延が為され、第2の方向性結合器4に出力される。
また、本装置は、ACP受信回路のみで構成されるため、パイロット送信回路の削除できパイロット信号の管理も不要なため部品点数及び調整工数の低減が可能となり、低価格なFF増幅器を提供できる。
また、本装置では、周期的に周波数の切替を行わないため、高速な処理能力を必要としない。安価な制御部で構成できる。
第2の実施の形態に係る増幅装置(第2の増幅装置)の構成は、図1に示した第1の実施の形態に係る増幅装置(第1の増幅装置)とほぼ同様であるため説明を省略するが、入力監視部15及び出力監視部16は設けなくても構わない。以下、図1の符号を用いて説明する。但し、第2増幅装置の制御部11′におけるACP受信周波数のシフトの処理は、第1の増幅装置とは一部異なっている。
図4に示すように、マルチキャリアの基本信号の低域側をデフォルトのACP受信周波数として設定している場合、制御部11′は、通常は低域側の周波数で歪補償を行っているが、特定時間経過毎に、高域側の周波数に一旦シフトして、受信機13′からのシフト前後のACPレベルを比較する。尚、第1の増幅装置と同様に、第2の増幅装置の制御部11′は、受信機13′から入力されたACPレベルを内部に記憶している。
図5に示すように、第2の増幅装置の制御部11′では、ACP受信周波数をデフォルトとは反対側の周波数にするよう、受信機13′に定期的に指示を出力する(S11)。
そして、受信機13′から入力されたACPレベルを記憶されているシフト前のACPレベルと比較し、増加量を判定する(S12)。
第3の実施の形態に係る増幅装置(第3の増幅装置)の構成は、図1に示した第1の実施の形態に係る増幅装置(第1の増幅装置)と同様であるため、以下、図1の符号を用いて説明する。但し、第3の増幅装置の制御部11′におけるACP受信周波数のシフトの処理は、第1、第2の増幅装置とは一部異なっている。
尚、図6のS21〜S25の処理は、図3に示した第1の増幅装置の制御部11′における処理のS1〜S5と同様であるため、説明を省略する。
このようにして第3の増幅装置の処理が行われるものである。尚、図6の処理では入力監視部15からの入力レベルを用いているが、出力監視部16からの出力レベルを用いて処理を行っても構わない。
また、第3の増幅装置によれば、マルチキャリアの低域側のACP周波数と高域側のACP周波数とでACPレベルがアンバランスな場合のみ、ACP受信周波数をシフトするため、安定したFF制御が可能となる。
図7において、横軸は合成する2つの信号の振幅差であり、縦軸がその2つの信号の逆位相差である。ここで、2つの信号とは、結合器で合成される基本信号と歪補償信号である。
例えば、30dB以上の抑圧量が要求される場合には、図7の斜線で示した領域の振幅差及び位相差が必要となり、制御部11′は、この振幅差及び位相差の値に基づいてベクトル調整器2及び6を制御する。
一般に、検出値が最小となる最適な制御値(振幅値、位相値)を求めるには、現在設定されている制御値に微小値を加減算して最適値に近づけていく摂動法が用いられる。フィードフォワード増幅装置の制御部では、各々の歪補償ループにおいて、検出レベルが最小となる最適値が得られるまでベクトル調整器2及び6を制御する。
図9に示すように、制御部11′は、要求される検出レベルよりも低いレベルに閾値を設定し、内部に記憶しておく。そして、制御部11′は、制御開始点Sから、摂動により、最適値に向かって制御値を移動させていき、検出レベルが、閾値よりも低くなった場合には摂動の制御を止める。ベクトル調整器には、その時点の制御値が保持されたままとなる。
図10に示すように、本制御方法の第2の例では、第1の例と同様に要求される検出レベルよりも低いレベルに閾値を設けておく。制御部11′は、制御開始点Sから摂動制御を始め、一旦は検出レベルが最小となる最適値Aまで制御を行い、そこで摂動制御を止める。ベクトル調整器には、その時点の制御値が保持される。
Claims (3)
- 複数キャリア信号を受信するフィードフォワード方式の増幅装置であって、
入力信号を第1のルートと第2のルートに分岐し、前記第1のルートでは前記入力信号の位相及び振幅を調整して増幅し、前記第2のルートでは前記入力信号を遅延し、前記第1のルートからの信号を出力すると共に、前記第1と前記第2のルートから出力された信号を逆位相で合成して前記入力信号中の基本波成分信号を相殺し、歪成分信号として出力する歪検出ループと、
更に、第3と第4のルートを備え、第3のルートでは前記第1のルートから出力された信号を遅延し、第4のルートでは前記歪成分信号の位相及び振幅を調整して増幅し、前記第3と前記第4のルートから出力された信号を逆位相で合成して増幅信号として出力する歪補償ループと、
前記第4のルートにおける歪成分信号のレベルを検出する歪検出部と、
前記増幅信号から隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルを検出する受信機と、
入力信号の入力レベルを監視する入力監視部と、
出力信号の出力レベルを監視する出力監視部と、
前記歪検出部と前記受信機において検出された信号レベルに基づいて、前記歪検出ループにおける入力信号の位相又は振幅の調整又は/及び前記歪補償ループにおける歪成分信号の位相及び振幅の調整若しくは双方の制御を行い、入力された信号若しくは出力された信号のレベルと前記受信機において検出された信号レベルに応じて隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所をシフトする制御部とを有し、
前記制御部が、隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルを記憶しておき、隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所をシフトした結果、シフト後における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとシフト前における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとを比較して、一定量以上の信号レベルの増加がない場合には、隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所を元に戻すことを特徴とする増幅装置。 - 制御部が、入力された信号若しくは出力された信号のレベルと受信機において検出された信号レベルに応じて隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所を、基本波成分信号の低域側近傍又は高域側近傍のいずれかにおいて前記受信機の信号レベルが高い方にシフトすることを特徴とする請求項1記載の増幅装置。
- 複数キャリア信号を受信するフィードフォワード方式の増幅装置であって、
入力信号を第1のルートと第2のルートに分岐し、前記第1のルートでは前記入力信号の位相及び振幅を調整して増幅し、前記第2のルートでは前記入力信号を遅延し、前記第1のルートからの信号を出力すると共に、前記第1と前記第2のルートから出力された信号を逆位相で合成して前記入力信号中の基本波成分信号を相殺し、歪成分信号として出力する歪検出ループと、
更に、第3と第4のルートを備え、第3のルートでは前記第1のルートから出力された信号を遅延し、第4のルートでは前記歪成分信号の位相及び振幅を調整して増幅し、前記第3と前記第4のルートから出力された信号を逆位相で合成して増幅信号として出力する歪補償ループと、
前記第4のルートにおける歪成分信号のレベルを検出する歪検出部と、
前記増幅信号から隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルを検出する受信機と、
入力信号の入力レベルを監視する入力監視部と、
出力信号の出力レベルを監視する出力監視部と、
前記歪検出部と前記受信機において検出された信号レベルに基づいて、前記歪検出ループにおける入力信号の位相又は振幅の調整又は/及び前記歪補償ループにおける歪成分信号の位相及び振幅の調整若しくは双方の制御を行い、隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルを記憶しておき、特定時間間隔で隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所をシフトし、当該シフトの結果、シフト後における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとシフト前における隣接チャネルの漏洩電力の信号レベルとを比較して、一定量以上の信号レベルの増加がある場合に、隣接チャネルの漏洩電力の検出周波数箇所を維持する制御部とを有することを特徴とする増幅装置。
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