JP2002064340A - 高周波電力増幅器 - Google Patents
高周波電力増幅器Info
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- JP2002064340A JP2002064340A JP2000245939A JP2000245939A JP2002064340A JP 2002064340 A JP2002064340 A JP 2002064340A JP 2000245939 A JP2000245939 A JP 2000245939A JP 2000245939 A JP2000245939 A JP 2000245939A JP 2002064340 A JP2002064340 A JP 2002064340A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】前置歪み補償回路を有する電力増幅器にマルチ
トーン入力信号がある場合、各信号の離調周波数が大き
くなるほど、電力増幅素子や歪み補償回路の周波数特性
によって、各相互変調歪み成分に対する改善量にばらつ
きを生じる。 【解決手段】電力増幅素子205に並列接続された、第
1の歪補償回路210と第2の歪補償回路220が、各
々、基本波出力信号の低域側と高域側に生じる相互変調
歪み信号を低減するため、各相互変調歪みが各々独立
に、かつ効果的に低減される。
トーン入力信号がある場合、各信号の離調周波数が大き
くなるほど、電力増幅素子や歪み補償回路の周波数特性
によって、各相互変調歪み成分に対する改善量にばらつ
きを生じる。 【解決手段】電力増幅素子205に並列接続された、第
1の歪補償回路210と第2の歪補償回路220が、各
々、基本波出力信号の低域側と高域側に生じる相互変調
歪み信号を低減するため、各相互変調歪みが各々独立
に、かつ効果的に低減される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力増幅素子を低
歪みで動作させる線形補償回路を有する高周波電力増幅
器に関する。
歪みで動作させる線形補償回路を有する高周波電力増幅
器に関する。
【0002】
【従来の技術】 携帯電話基地局などにおける送信用の
高周波電力増幅器には、一般に高出力、低歪みな特性が
求められる。しかしながら、電力増幅素子に複数の周波
数の異なる信号を入力した場合、電力増幅素子への入力
レベルが大きくなるに従って、図5(a)に示すように
電力増幅素子としての半導体電力増幅素子の電流容量の
制限などによる出力信号の利得の低下(AM/AM変換
の非線形)と、半導体電力増幅素子の入力容量や相互コ
ンダクタンスの変動による位相の変動(AM/PM変換
の非線形)が起こる。この2つの要因により、図5
(b)に示すスペクトルから理解されるように、帯域外
に干渉信号となる有害な相互変調歪み信号(図では、3
次と5次を示している。)を発生する。
高周波電力増幅器には、一般に高出力、低歪みな特性が
求められる。しかしながら、電力増幅素子に複数の周波
数の異なる信号を入力した場合、電力増幅素子への入力
レベルが大きくなるに従って、図5(a)に示すように
電力増幅素子としての半導体電力増幅素子の電流容量の
制限などによる出力信号の利得の低下(AM/AM変換
の非線形)と、半導体電力増幅素子の入力容量や相互コ
ンダクタンスの変動による位相の変動(AM/PM変換
の非線形)が起こる。この2つの要因により、図5
(b)に示すスペクトルから理解されるように、帯域外
に干渉信号となる有害な相互変調歪み信号(図では、3
次と5次を示している。)を発生する。
【0003】この相互変調歪みを抑制するため、これま
で広く使用されてきた技法として、アナログ回路を用い
た前置歪み方式がある。図6は、前置歪み方式の高周波
電力増幅器の一例を示す回路図である(特開平08−1
81544号公報)。電力増幅素子620の前に前置歪
み回路610を有している。前置歪み回路610は、2
つの並列な分岐を備え、その第一の分岐が順方向接続の
ダイオード611と遅延線路612を有し、第2の分岐
は抵抗613と遅延線路614を有している。
で広く使用されてきた技法として、アナログ回路を用い
た前置歪み方式がある。図6は、前置歪み方式の高周波
電力増幅器の一例を示す回路図である(特開平08−1
81544号公報)。電力増幅素子620の前に前置歪
み回路610を有している。前置歪み回路610は、2
つの並列な分岐を備え、その第一の分岐が順方向接続の
ダイオード611と遅延線路612を有し、第2の分岐
は抵抗613と遅延線路614を有している。
【0004】図7に、前置歪み回路610の動作原理を
説明するため、上記ダイオード611と抵抗613とを
流れる高周波電流のベクトルを示す。ダイオード611
と遅延線路612を通過してノード615に達する電流
をIdとし、抵抗613と遅延線路614を通過してノ
ード615に達する電流をIaとする。遅延線路612
の遅延時間を遅延線路614よりも大きくすると電流I
dはIaより進相することになる。ここで、入力電力を
等しい間隔で3段階に変化させた場合、Iaは等間隔でO
A、OB、OCと変化する。一方、IdはIaに対して進相し
た角度を一定に保ちながら、ダイオード611の非線型
性によって指数関数的にOL、OM、ONのように変化する。
これら2つの電流Id、Iaはノード615で合成され
る。合成された電流ベクトルは、その振幅が、入力レベ
ルの増加に伴って、電力増幅素子620の持つ飽和特性
とは正反対の特性で非線型に伸張されると同時に、電流
ベクトルの位相も非線型に変動する。これらの振幅と位
相の変動は、ダイオード611のバイアス電圧や抵抗6
13の値などによってかなり自由度高く設定できる。従
って、これらの値を調整して前置歪み回路610を最適
化することにより、電力増幅素子520の非線形性を相
殺するような振幅の変動(AM/AM変換の非線形)や
位相の変動(AM/PM変換の非線形)を有する信号を
作製して、電力増幅素子620に入力することにより、
電力増幅素子620の飽和特性に起因する歪成分を打ち
消すことが可能となる。
説明するため、上記ダイオード611と抵抗613とを
流れる高周波電流のベクトルを示す。ダイオード611
と遅延線路612を通過してノード615に達する電流
をIdとし、抵抗613と遅延線路614を通過してノ
ード615に達する電流をIaとする。遅延線路612
の遅延時間を遅延線路614よりも大きくすると電流I
dはIaより進相することになる。ここで、入力電力を
等しい間隔で3段階に変化させた場合、Iaは等間隔でO
A、OB、OCと変化する。一方、IdはIaに対して進相し
た角度を一定に保ちながら、ダイオード611の非線型
性によって指数関数的にOL、OM、ONのように変化する。
これら2つの電流Id、Iaはノード615で合成され
る。合成された電流ベクトルは、その振幅が、入力レベ
ルの増加に伴って、電力増幅素子620の持つ飽和特性
とは正反対の特性で非線型に伸張されると同時に、電流
ベクトルの位相も非線型に変動する。これらの振幅と位
相の変動は、ダイオード611のバイアス電圧や抵抗6
13の値などによってかなり自由度高く設定できる。従
って、これらの値を調整して前置歪み回路610を最適
化することにより、電力増幅素子520の非線形性を相
殺するような振幅の変動(AM/AM変換の非線形)や
位相の変動(AM/PM変換の非線形)を有する信号を
作製して、電力増幅素子620に入力することにより、
電力増幅素子620の飽和特性に起因する歪成分を打ち
消すことが可能となる。
【0005】この技法は、デジタル回路を用いた前置歪
み方式(特開平08−37427号公報)や、従来のフ
イードフォワード法(特開平08−186451号公
報)などに比べ、構成が簡素であるという利点がある。
み方式(特開平08−37427号公報)や、従来のフ
イードフォワード法(特開平08−186451号公
報)などに比べ、構成が簡素であるという利点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のアナ
ログ回路を用いた前置歪み方式は、以上述べた利点を有
する反面、大きく分けて2つの課題があった。第1の課
題は、例えば高周波電力増幅器に2つの入力信号がある
場合、各々の入力信号の周波数が大きく離れるほど、高
周波電力増幅器の基本波の高域側と低域側の3次相互変
調歪みの改善量に差が発生する傾向にあることである。
これは、電力増幅素子や歪み補償回路を構成するFET
やダイオードの非線型パラメータには周波数特性があ
り、広帯域に渡って歪み補償回路が電力増幅素子のAM
/AM変換・AM/PM変換の非線形性を補償し、相互
変調歪みを改善することが困難となるからである。
ログ回路を用いた前置歪み方式は、以上述べた利点を有
する反面、大きく分けて2つの課題があった。第1の課
題は、例えば高周波電力増幅器に2つの入力信号がある
場合、各々の入力信号の周波数が大きく離れるほど、高
周波電力増幅器の基本波の高域側と低域側の3次相互変
調歪みの改善量に差が発生する傾向にあることである。
これは、電力増幅素子や歪み補償回路を構成するFET
やダイオードの非線型パラメータには周波数特性があ
り、広帯域に渡って歪み補償回路が電力増幅素子のAM
/AM変換・AM/PM変換の非線形性を補償し、相互
変調歪みを改善することが困難となるからである。
【0007】第2の課題は、電力増幅素子として用いる
FETなどの動作温度が変動した場合、電力増幅素子の
AM/AM変換・AM/PM変換の非線形性が変動して
しまうため、歪み補償回路が電力増幅素子の非線型性を
補償できなくなり、その結果、相互変調歪みの改善能力
が低下してしまうことである。また、電力増幅素子のA
M/AM変換・AM/PM変換の非線形性を広い出力振
幅領域にわたって補償できる歪み補償回路を実現するの
は困難である。
FETなどの動作温度が変動した場合、電力増幅素子の
AM/AM変換・AM/PM変換の非線形性が変動して
しまうため、歪み補償回路が電力増幅素子の非線型性を
補償できなくなり、その結果、相互変調歪みの改善能力
が低下してしまうことである。また、電力増幅素子のA
M/AM変換・AM/PM変換の非線形性を広い出力振
幅領域にわたって補償できる歪み補償回路を実現するの
は困難である。
【0008】本発明は、上記課題を解決することのでき
る新規、有用な高周波電力増幅器を提供することを目的
としている。
る新規、有用な高周波電力増幅器を提供することを目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る高周波電力増幅器は、電力増幅素子と
その入力回路とから構成され、入力回路が、2個の歪み
補館回路を並列に接続した回路を含み、第1の歪み補備
回路が、基本波出力信号の周波数より低域側における相
互変調歪み信号成分を低減し、高域の信号成分を通過す
る周波数特性をもった回路であり、第2の歪み補償回路
が、基本波出力信号の周波数より高域側における相互変
調歪み信号成分を低減し、高域の信号成分を通過する周
波数特性をもった回路であることを特徴としている。
め、本発明に係る高周波電力増幅器は、電力増幅素子と
その入力回路とから構成され、入力回路が、2個の歪み
補館回路を並列に接続した回路を含み、第1の歪み補備
回路が、基本波出力信号の周波数より低域側における相
互変調歪み信号成分を低減し、高域の信号成分を通過す
る周波数特性をもった回路であり、第2の歪み補償回路
が、基本波出力信号の周波数より高域側における相互変
調歪み信号成分を低減し、高域の信号成分を通過する周
波数特性をもった回路であることを特徴としている。
【0010】この構成によれば、基本波出力信号の低周
波側に発生する相互変調歪み信号と高域側に発生する相
互変調歪み信号が各々独立に、かつ効果的に低減され
る。ここで、前記第1の歪み補償回路が、基本波信号の
周波数より高域の信号を低減する低域通過型フィルター
と、相互変調歪み信号を増幅する増幅素子と、相互変調
歪み信号の位相を調節する移相素子とを有し、前記第2
の歪み補償回路が、基本波周波数より低域の信号を低減
する高域通過型フィルターと、相互変調歪み信号を増幅
する増幅素子と、相互変調歪み信号の位相を調節する移
相素子とを有する構成とできる。
波側に発生する相互変調歪み信号と高域側に発生する相
互変調歪み信号が各々独立に、かつ効果的に低減され
る。ここで、前記第1の歪み補償回路が、基本波信号の
周波数より高域の信号を低減する低域通過型フィルター
と、相互変調歪み信号を増幅する増幅素子と、相互変調
歪み信号の位相を調節する移相素子とを有し、前記第2
の歪み補償回路が、基本波周波数より低域の信号を低減
する高域通過型フィルターと、相互変調歪み信号を増幅
する増幅素子と、相互変調歪み信号の位相を調節する移
相素子とを有する構成とできる。
【0011】また、前記入力回路は、入力信号を分配す
る分配器と、信号を合成する合成器と、分配器と合成器
の間の3本の並行線路の一に設けられた前記第1の歪み
補償回路と、他の一の線路に設けられた第2の歪み補償
回路とからなるとともに、残りの線路は、入力された信
号を歪み補償することなく伝搬する線路であり、前記合
成器は、この残りの線路を伝搬した信号と前記第1と第
2の歪み補償回路で処理された信号を合成し、後段の電
力増幅器に送出する構成とすることができる。
る分配器と、信号を合成する合成器と、分配器と合成器
の間の3本の並行線路の一に設けられた前記第1の歪み
補償回路と、他の一の線路に設けられた第2の歪み補償
回路とからなるとともに、残りの線路は、入力された信
号を歪み補償することなく伝搬する線路であり、前記合
成器は、この残りの線路を伝搬した信号と前記第1と第
2の歪み補償回路で処理された信号を合成し、後段の電
力増幅器に送出する構成とすることができる。
【0012】また、上記の目的を達成するため、本発明
に係る高周波増幅器は、電力増幅素子とその出力を入力
側に帰還する帰還回路とからなり、前記帰還回路が、基
本波出力信号の周波数より高域側における相互変調歪み
信号を抽出して前記電力増幅器の入力側に帰還する第1
の帰還回路と、基本波出力信号より低域側における相互
変調歪み信号を抽出して前記電力増幅器の入力側に帰還
する第2の帰還回路とからなることを特徴としている。
に係る高周波増幅器は、電力増幅素子とその出力を入力
側に帰還する帰還回路とからなり、前記帰還回路が、基
本波出力信号の周波数より高域側における相互変調歪み
信号を抽出して前記電力増幅器の入力側に帰還する第1
の帰還回路と、基本波出力信号より低域側における相互
変調歪み信号を抽出して前記電力増幅器の入力側に帰還
する第2の帰還回路とからなることを特徴としている。
【0013】ここで、前記第1の帰還回路は、基本波出
力信号の周波数以下の周波数をもつ信号を低減し、前記
周波数より高域の信号成分を通過する高域通過型フィル
ターと、相互変調歪み信号を増幅する増幅素子と、相互
変調歪み信号の位相を調節する移相素子とからなり、前
記第2の帰還回路は、基本波出力信号の周波数以上の周
波数をもつ信号成分を低減し、前記周波数より低域の信
号成分を通過する低域通過型フィルターと、相互変調歪
み信号を増幅する増幅素子と、相互変調歪み信号の位相
を調節する移相素子とからなる構成とすることができ
る。
力信号の周波数以下の周波数をもつ信号を低減し、前記
周波数より高域の信号成分を通過する高域通過型フィル
ターと、相互変調歪み信号を増幅する増幅素子と、相互
変調歪み信号の位相を調節する移相素子とからなり、前
記第2の帰還回路は、基本波出力信号の周波数以上の周
波数をもつ信号成分を低減し、前記周波数より低域の信
号成分を通過する低域通過型フィルターと、相互変調歪
み信号を増幅する増幅素子と、相互変調歪み信号の位相
を調節する移相素子とからなる構成とすることができ
る。
【0014】この構成によれば、帰還回路には、電力増
幅素子により実際に出力された相互変調歪み信号を用い
るため、前記電力増幅素子の温度変化や広いダイナミッ
クレンジの振幅変動に対するAM/AM変換・AM/P
M変換の非線形性を補償することが可能となると同時
に、基本波出力信号の低域側に発生する相互変調歪み信
号と高域側に発生する相互変調歪み信号が、各々独立
に、かつ効果的に低減される。
幅素子により実際に出力された相互変調歪み信号を用い
るため、前記電力増幅素子の温度変化や広いダイナミッ
クレンジの振幅変動に対するAM/AM変換・AM/P
M変換の非線形性を補償することが可能となると同時
に、基本波出力信号の低域側に発生する相互変調歪み信
号と高域側に発生する相互変調歪み信号が、各々独立
に、かつ効果的に低減される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図1から図4を参考にして
本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において同
じ符号をつけられたものは異なる図面でも同じものを指
す。 (実施の形態1)図1は本発明の一の実施形態としての
高周波電力増幅器100の回路図を示している。本回路
も、従来の前置歪方式と類似しており、電力増幅素子1
05の前段に処理回路を設けている。この処理回路は、
入力端子101から入力された信号を分配する電力分配
器102と、電力分配器102で分配された一の信号路
(Pa信号が流れる線路)に挿入された移相器103
と、前記電力分配器102で分配された他の信号路(P
b信号が流れる線路)をノードAで2つに分岐した後の
各分岐線路に挿入された歪み補償回路110、130
と、前記移相器103、歪み補償回路110、130の
出力信号を合成する合成器104とから構成される。
本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において同
じ符号をつけられたものは異なる図面でも同じものを指
す。 (実施の形態1)図1は本発明の一の実施形態としての
高周波電力増幅器100の回路図を示している。本回路
も、従来の前置歪方式と類似しており、電力増幅素子1
05の前段に処理回路を設けている。この処理回路は、
入力端子101から入力された信号を分配する電力分配
器102と、電力分配器102で分配された一の信号路
(Pa信号が流れる線路)に挿入された移相器103
と、前記電力分配器102で分配された他の信号路(P
b信号が流れる線路)をノードAで2つに分岐した後の
各分岐線路に挿入された歪み補償回路110、130
と、前記移相器103、歪み補償回路110、130の
出力信号を合成する合成器104とから構成される。
【0016】前記歪み補償回路110は、ダイオード1
21と抵抗122からなる非線型補償回路120と、カ
ットオフ周波数より高い周波数を通過する高域通過型フ
ィルター111と、増幅素子112と、移相器113と
から構成される。カットオフ周波数は、図5(b)にお
いて、基本波fo2より高く、3次相互変調歪のうち高域
側の周波数f32より低い周波数が選ばれている。
21と抵抗122からなる非線型補償回路120と、カ
ットオフ周波数より高い周波数を通過する高域通過型フ
ィルター111と、増幅素子112と、移相器113と
から構成される。カットオフ周波数は、図5(b)にお
いて、基本波fo2より高く、3次相互変調歪のうち高域
側の周波数f32より低い周波数が選ばれている。
【0017】他方の歪み補償回路130は、前記歪み補
償回路110と基本的に同じ回路からなるが、フィルタ
ー131が高域通過型フィルターではなく、カットオフ
周波数より低い周波数を通過する低域通過型フィルター
を用いている。このフィルター131のカットオフ周波
数は、図5(b)において、基本波folより低く、3次
相互変調歪のうち低域側の周波数f31より高い周波数が
選ばれている。
償回路110と基本的に同じ回路からなるが、フィルタ
ー131が高域通過型フィルターではなく、カットオフ
周波数より低い周波数を通過する低域通過型フィルター
を用いている。このフィルター131のカットオフ周波
数は、図5(b)において、基本波folより低く、3次
相互変調歪のうち低域側の周波数f31より高い周波数が
選ばれている。
【0018】以上の構成において、入力端子101より
入力された無歪み信号は電力分配器102によって信号
Paと信号Pbに分配される。分配の比率は1:1では
なく、PaがPbに比して十分大きく設定される。信号
Paは、移相器103を介して合成器104に入力さ
れ、一方、信号Pbは、ノードAにおいてさらに信号P
cと信号Pdに等分配される。信号Pcは、歪み補償回
路110を介して歪んだ状態で合成器104に入力され
るし、信号Pdは、歪み補償回路130を介して歪んだ
状態で合成器104に入力される。合成器104に入力
された以上三つの信号は合成された後、電力増幅素子1
05により増幅され、低歪み高出力信号が出力端子10
2に到達する。
入力された無歪み信号は電力分配器102によって信号
Paと信号Pbに分配される。分配の比率は1:1では
なく、PaがPbに比して十分大きく設定される。信号
Paは、移相器103を介して合成器104に入力さ
れ、一方、信号Pbは、ノードAにおいてさらに信号P
cと信号Pdに等分配される。信号Pcは、歪み補償回
路110を介して歪んだ状態で合成器104に入力され
るし、信号Pdは、歪み補償回路130を介して歪んだ
状態で合成器104に入力される。合成器104に入力
された以上三つの信号は合成された後、電力増幅素子1
05により増幅され、低歪み高出力信号が出力端子10
2に到達する。
【0019】以下、各分岐での動作と、低歪みな高出力
信号が得られる原理を示す。信号Paは、移相器103
に入力され位相が調節された後、無歪みの状態で合成器
104に出力される。信号Pcは、歪み補償回路110
中の、まず非線形性補償回路120に入力される。非線
形性補償回路120はダイオード121と抵抗122の
並列回路であり、ダイオード121のバイアス電圧と抵
抗122を適宜に変化させることにより、信号のAM/
AM変換・AM/PM変換の非線形性が調節された歪み
信号が得られる。非線形性補償回路120より出力され
た歪み信号は、高域通過型フィルター111により、歪
み補償回路110に入力された無歪みの信号Pcより高
域側の歪み信号のみが取り出され、増幅素子112によ
り増幅されて振幅が調節された後、移相器113により
位相が調節され、歪み補償回路110の出力信号にな
る。
信号が得られる原理を示す。信号Paは、移相器103
に入力され位相が調節された後、無歪みの状態で合成器
104に出力される。信号Pcは、歪み補償回路110
中の、まず非線形性補償回路120に入力される。非線
形性補償回路120はダイオード121と抵抗122の
並列回路であり、ダイオード121のバイアス電圧と抵
抗122を適宜に変化させることにより、信号のAM/
AM変換・AM/PM変換の非線形性が調節された歪み
信号が得られる。非線形性補償回路120より出力され
た歪み信号は、高域通過型フィルター111により、歪
み補償回路110に入力された無歪みの信号Pcより高
域側の歪み信号のみが取り出され、増幅素子112によ
り増幅されて振幅が調節された後、移相器113により
位相が調節され、歪み補償回路110の出力信号にな
る。
【0020】信号Pdは歪み補償回路130中の、まず
線形性補償回路140に入力されて、前述した非線形性
補償回路120と同様にして信号のAM/AM変換・A
M/PM変換の非線形性が任意に調節された歪み信号が
得られる。非線形性補償回路140より出力された歪み
信号は、低域通過型フィルター131により、歪み補償
回路210に入力された無歪みの信号Pdより低域側の
歪み信号のみが取り出され、増幅素子132により増幅
された後、移相器133により位相が調節され、歪み補
償回路130の出力信号になる。
線形性補償回路140に入力されて、前述した非線形性
補償回路120と同様にして信号のAM/AM変換・A
M/PM変換の非線形性が任意に調節された歪み信号が
得られる。非線形性補償回路140より出力された歪み
信号は、低域通過型フィルター131により、歪み補償
回路210に入力された無歪みの信号Pdより低域側の
歪み信号のみが取り出され、増幅素子132により増幅
された後、移相器133により位相が調節され、歪み補
償回路130の出力信号になる。
【0021】図3は、高周波電力増幅器100に2波入
力信号が与えられた場合、各ノードにおける信号のスペ
クトルを示している。図3(A)は入力端子101にお
ける信号である。歪み補備回路110、130では、ま
ずノードB、Cでの各々の信号を示す図3(B)、
(C)のように、AM/AM変換・AM/PM変換の非
線形性が調節された後、ノードD、Eでの各々の信号を
示す各々図3(D)、(E)のように高域側の歪み信号
f32、低域側の歪み信号f31のみが取り出され、ノード
F、Gでの各々の信号を示す各々図3(F)、(G)の
ように増幅と位相が調節される。これらの調節は、図3
(F)、(G)に示す各歪み成分が、信号Paが電力増
幅器105を通過する際に生じる歪み成分と振幅は等し
いが逆位相となるよう行なわれる。次に、ノードHでの
各々の信号を示す図3(H)のように3分岐の信号が合
成され、その結果、出力端子102での各々の信号を示
す図3(I)のように電力増幅器105の出力端で歪み
成分が低減された信号が得られる。
力信号が与えられた場合、各ノードにおける信号のスペ
クトルを示している。図3(A)は入力端子101にお
ける信号である。歪み補備回路110、130では、ま
ずノードB、Cでの各々の信号を示す図3(B)、
(C)のように、AM/AM変換・AM/PM変換の非
線形性が調節された後、ノードD、Eでの各々の信号を
示す各々図3(D)、(E)のように高域側の歪み信号
f32、低域側の歪み信号f31のみが取り出され、ノード
F、Gでの各々の信号を示す各々図3(F)、(G)の
ように増幅と位相が調節される。これらの調節は、図3
(F)、(G)に示す各歪み成分が、信号Paが電力増
幅器105を通過する際に生じる歪み成分と振幅は等し
いが逆位相となるよう行なわれる。次に、ノードHでの
各々の信号を示す図3(H)のように3分岐の信号が合
成され、その結果、出力端子102での各々の信号を示
す図3(I)のように電力増幅器105の出力端で歪み
成分が低減された信号が得られる。
【0022】以上の実施の形態では、3次の相互変調歪
に対してのみ実施例を示したが、さらに高次の相互変調
歪に対しても歪補償回路110と類似する高次相互変調
歪のための歪み補償回路を、歪補償回路110に並列に
接続することによって、高次相互変調歪を打ち消すこと
は可能である。 (実施の形態2)図2は本発明の第2の実施形態による
高周波電力増幅器200の回路図を示している。この回
路は、第1の実施形態と異なり、電力増幅素子205の
出力をフイードバックするループを設け、このフイード
バックループ中に、歪み補償を行なうための帰還回路2
10、220を設けたものである。両帰還回路210、
220の内部の構成は、第1の実施形態の歪み補償回路
110,130と同じである。高域通過型フィルター2
11、低域通過型フィルター221のカットオフ周波数
等周波数特性も同じである。
に対してのみ実施例を示したが、さらに高次の相互変調
歪に対しても歪補償回路110と類似する高次相互変調
歪のための歪み補償回路を、歪補償回路110に並列に
接続することによって、高次相互変調歪を打ち消すこと
は可能である。 (実施の形態2)図2は本発明の第2の実施形態による
高周波電力増幅器200の回路図を示している。この回
路は、第1の実施形態と異なり、電力増幅素子205の
出力をフイードバックするループを設け、このフイード
バックループ中に、歪み補償を行なうための帰還回路2
10、220を設けたものである。両帰還回路210、
220の内部の構成は、第1の実施形態の歪み補償回路
110,130と同じである。高域通過型フィルター2
11、低域通過型フィルター221のカットオフ周波数
等周波数特性も同じである。
【0023】次に、この構成による動作を説明する。入
力端子201より入力された信号は、合成器203を介
した後、移相器204で位相が調節され、電力増幅素子
205により増幅された後、電力分配器206を介して
出力端子202に到達する。この際、電力増幅素子20
5により増幅された信号の一部は、電力分配器206に
より第1の歪み補償回路210と第2の歪み補償回路2
20を介して合成器202に帰還される。
力端子201より入力された信号は、合成器203を介
した後、移相器204で位相が調節され、電力増幅素子
205により増幅された後、電力分配器206を介して
出力端子202に到達する。この際、電力増幅素子20
5により増幅された信号の一部は、電力分配器206に
より第1の歪み補償回路210と第2の歪み補償回路2
20を介して合成器202に帰還される。
【0024】帰還回路210に入力された信号は、高域
通過型フィルター211により、入力端子201に入力
された無歪みの信号より高域側の歪み信号のみが取り出
され、増幅素子212により増幅された後、移相器21
3により位相が調節され、歪み補償回路210の出力信
号となる。帰還回路220に入力された信号は、低域通
過型フィルター221により、入力端子201に入力さ
れた無歪みの信号より低域側の歪み信号のみが取り出さ
れ、増幅素子222により増幅された後、移相器223
により位相が調節され、帰還回路220の出力信号とな
る。
通過型フィルター211により、入力端子201に入力
された無歪みの信号より高域側の歪み信号のみが取り出
され、増幅素子212により増幅された後、移相器21
3により位相が調節され、歪み補償回路210の出力信
号となる。帰還回路220に入力された信号は、低域通
過型フィルター221により、入力端子201に入力さ
れた無歪みの信号より低域側の歪み信号のみが取り出さ
れ、増幅素子222により増幅された後、移相器223
により位相が調節され、帰還回路220の出力信号とな
る。
【0025】図4は、高周波電力増幅器200に2波入
力信号が与えられた場合、各ノードにおけるスペクトラ
ムを示している。図4(P)、(Q)は各々、入力端子
201における入力信号と、ノードQでの歪み成分を含
む増幅信号である。帰還回路210、220では、ま
ず、ノードR、Sでの各々の信号を示す図4(R)、
(S)のように高域側の歪み信号f32、低域側の歪み
信号f31のみが取り出される。次に、ノードT、Uに到
達するまでに、各々の信号f32、f31が、図4(T)、
(U)に示すように増幅と位相が調節される。この調節
は、各々の歪み成分が、第一の分岐を介した2波入力信
号が電力増幅器205を通過する際に生じる歪み成分と
振幅は等しいが逆位相となるように行われる。ノードV
では、図3(V)に示すように合成された信号が得ら
れ、ノードW(出力端子202)では、図3(W)に示
すように歪み成分が低減された信号が得られる。
力信号が与えられた場合、各ノードにおけるスペクトラ
ムを示している。図4(P)、(Q)は各々、入力端子
201における入力信号と、ノードQでの歪み成分を含
む増幅信号である。帰還回路210、220では、ま
ず、ノードR、Sでの各々の信号を示す図4(R)、
(S)のように高域側の歪み信号f32、低域側の歪み
信号f31のみが取り出される。次に、ノードT、Uに到
達するまでに、各々の信号f32、f31が、図4(T)、
(U)に示すように増幅と位相が調節される。この調節
は、各々の歪み成分が、第一の分岐を介した2波入力信
号が電力増幅器205を通過する際に生じる歪み成分と
振幅は等しいが逆位相となるように行われる。ノードV
では、図3(V)に示すように合成された信号が得ら
れ、ノードW(出力端子202)では、図3(W)に示
すように歪み成分が低減された信号が得られる。
【0026】以上の実施の形態では、これまで3次の相
互変調歪に対してのみ実施例を示したが、さらに高次の
相互変調歪に対しても歪み補償回路210と類似する高
次相互変調歪のための歪み補償回路を、歪み補償回路2
01に並列に接続することによって、高次相互変調歪を
打ち消すことは可能である。また、高周波電力増幅器へ
の入力信号が振幅と位相が変調されたデジタル信号のよ
うな場合、歪み成分のスペクトルが無段階に広い領域に
わたって存在するため、このような歪み成分を低減する
ためには、各歪み成分に対応する2つ以上の歪み補償回
路、または帰還型歪み補償回路を用いると効果的であ
る。
互変調歪に対してのみ実施例を示したが、さらに高次の
相互変調歪に対しても歪み補償回路210と類似する高
次相互変調歪のための歪み補償回路を、歪み補償回路2
01に並列に接続することによって、高次相互変調歪を
打ち消すことは可能である。また、高周波電力増幅器へ
の入力信号が振幅と位相が変調されたデジタル信号のよ
うな場合、歪み成分のスペクトルが無段階に広い領域に
わたって存在するため、このような歪み成分を低減する
ためには、各歪み成分に対応する2つ以上の歪み補償回
路、または帰還型歪み補償回路を用いると効果的であ
る。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したの
で、次のような効果がある。 電力増幅素子の入力において、2波以上の入力信号
がある場合、各々の入力信号の周波数が大きく離れるほ
ど、電力増幅素子の基本波の高周波側と低周波側の相互
変調歪みの改善量に差がでる傾向にあるが、本発明によ
れば、電力増幅素子の入力において、基本波出力信号の
低周波側に発生する相互変調歪み信号を低減する第1の
歪み補償回路と、電力増幅素子の基本波出力信号の高周
波側に発生する相互変調歪み信号を低減する第2の歪み
補償回路が並列に接続されていることにより、基本波出
力信号の低域側に発生する相互 変調歪み信号と高域側
に発生する相互変調歪み信号が、各々独立に低減される
結果、いづれの帯域における相互変調歪みとも効果的に
低減、除去できるものである。 さらに、電力増幅素子に用いるFETなどの動作温
度が変動した場合、電力増幅素子のAM/AM変換・A
M/PM変換の非線形性が変動してしまうため、歪み補
償回路が電力増幅素子の非線型性を補償できなくなり、
その結果、相互変調歪みの改善能力が低下してしまう
が、本発明によれば、歪みを補償する帰還回路の入力信
号として電力増幅素子より実際に出力された相互変調歪
み信号を用い、かつ、帰還回路として前記第1、第2の
歪み補償回路と同様な回路を用いるため、前記電力増幅
素子の温度変化や広いダイナミックレンジにわたり振幅
変動に対するAM/AM変換・AM/PM変換の非線形
性を補償することが可能となると同時に、基本波出力信
号の低域側に発生する相互変調歪み信号と高域側に発生
する相互変調歪み信号が、各々独立に、かつ効果的に低
減される。
で、次のような効果がある。 電力増幅素子の入力において、2波以上の入力信号
がある場合、各々の入力信号の周波数が大きく離れるほ
ど、電力増幅素子の基本波の高周波側と低周波側の相互
変調歪みの改善量に差がでる傾向にあるが、本発明によ
れば、電力増幅素子の入力において、基本波出力信号の
低周波側に発生する相互変調歪み信号を低減する第1の
歪み補償回路と、電力増幅素子の基本波出力信号の高周
波側に発生する相互変調歪み信号を低減する第2の歪み
補償回路が並列に接続されていることにより、基本波出
力信号の低域側に発生する相互 変調歪み信号と高域側
に発生する相互変調歪み信号が、各々独立に低減される
結果、いづれの帯域における相互変調歪みとも効果的に
低減、除去できるものである。 さらに、電力増幅素子に用いるFETなどの動作温
度が変動した場合、電力増幅素子のAM/AM変換・A
M/PM変換の非線形性が変動してしまうため、歪み補
償回路が電力増幅素子の非線型性を補償できなくなり、
その結果、相互変調歪みの改善能力が低下してしまう
が、本発明によれば、歪みを補償する帰還回路の入力信
号として電力増幅素子より実際に出力された相互変調歪
み信号を用い、かつ、帰還回路として前記第1、第2の
歪み補償回路と同様な回路を用いるため、前記電力増幅
素子の温度変化や広いダイナミックレンジにわたり振幅
変動に対するAM/AM変換・AM/PM変換の非線形
性を補償することが可能となると同時に、基本波出力信
号の低域側に発生する相互変調歪み信号と高域側に発生
する相互変調歪み信号が、各々独立に、かつ効果的に低
減される。
【図1】本発明の実施例の形態1による高周波電力増幅
器
器
【図2】本発明の実施例の形態2による高周波電力増幅
器
器
【図3】本発明の実施例の形態1による各ノードのスペ
クトル
クトル
【図4】本発明の実施例の形態2による各ノードのスペ
クトル
クトル
【図5】通常の電力増幅器の特性
【図6】従来の歪み補償回路を有する高周波電力増幅器
【図7】非線型補僕回路の原理図
100・・・高周波電力増幅器 101・・・入力端子 102・・・電力分配器 103・・・移相器 104・・・合成器 105・・・電力増幅素子 110・・・歪み補償回路 111・・・フィルター 112・・・増幅器 113・・・移相器 120・・・非線形補償回路 121・・・ダイオード 122・・・抵抗 130・・・歪み補償回路 131・・・フィルター 132・・・増幅器 133・・・移相器 140・・・非線形補償回路 141・・・ダイオード 142・・・抵抗 200・・・高周波電力増幅器 201・・・入力端子 202・・・出力端子 203・・・合成器 204・・・移相器 205・・・電力増幅素子 206・・・電力分配器 210・・・帰還回路 211・・・フィルター 212・・・増幅器 213・・・移相器 220・・・帰還回路 221・・・フィルター 222・・・増幅器 223・・・移相器 601・・・入力端子 602・・・出力端子 611・・・ダイオード 812・・・遅延線路 813・・・抵抗 614・・・遅延線路 615・・・ノード 620・・・電力増幅素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 昌宏 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 勝野 元成 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 5J090 AA01 AA41 CA02 CA21 CA32 CA62 FA00 GN01 GN06 GN07 HA09 HA19 HA25 KA00 KA15 KA16 KA42 KA46 MA11 MA14 MN04 NN02 NN12 TA02 5J091 AA01 AA41 CA02 CA21 CA32 CA62 FA00 HA09 HA19 HA25 KA00 KA15 KA16 KA42 KA46 MA11 MA14 TA02
Claims (5)
- 【請求項1】電力増幅素子とその入力回路とから構成さ
れ、 入力回路は、2個の歪み補償回路を並列に接続した回路
を含み、 第1の歪み補償回路は、基本波出力信号の周波数より低
域側における相互変調歪み信号を低減する周波数特性を
もった回路であり、 第2の歪み補償回路は、基本波出力信号の周波数より高
域側における相互変調歪み信号を低減する周波数特性を
もった回路であることを特徴とする高周波電力増幅器。 - 【請求項2】前記第1の歪み補償回路が、 基本波信号の周波数より高域の信号成分を低減し低域の
信号成分を通過する低域通過型フィルタと、相互変調歪
み信号を増幅する増幅素子と、相互変調歪み信号の位相
を調節する移相素子を有し、 前記第2の歪み補償回路が、 基本波周波数より低域の信号成分を低減し、高域の信号
成分を通過する高域通過型フィルターと、相互変調歪み
信号を増幅する増幅素子と、相互変調歪み信号の位相を
調節する移相素子を有することを特徴とする請求項第1
項記載の高周波電力増幅器。 - 【請求項3】前記入力回路は、入力信号を分配する分配
器と、信号を合成する合成器と、分配器と合成器の間に
3本の並行線路の一に設けられた前記第1の歪み補償回
路と、他の一の線路に設けられた前記第2の歪み補償回
路とからなるとともに、残りの線路は、入力された信号
を歪み補償することなく伝搬する線路であり、前記合成
器は、この残りの線路を伝搬した信号と前記第1と第2
の歪み補償回路で処理された信号を合成し、後段の電力
増幅素子に送出することを特徴とする請求項1、2に記
載の高周波電力増幅器。 - 【請求項4】電力増幅素子とその出力を入力側に帰還す
る帰還回路とからなり、前記帰還回路は、基本波出力信
号の周波数より高域側における相互変調歪み信号を抽出
して前記電力増幅素子の入力側に帰還する第1の帰還回
路と、基本波出力信号より低域側における相互変調歪み
信号を抽出して前記電力増幅素子の入力側に帰還する第
2の帰還回路とからなる、ことを特徴とする高周波電力
増幅器。 - 【請求項5】前記第1の帰還回路が、 基本波出力信号の周波数以下の周波数をもつ信号成分を
低減し、前記周波数より高域の信号成分を通過する高域
通過型フィルターと、相互変調歪み信号を増幅する増幅
素子と、相互変調歪み信号の位相を調節する移相素子と
からなり、 前記第2の帰還回路が、 基本波出力信号の周波数以上の周波数をもつ信号成分を
低減し、前記周波数より低域の信号成分を通過する低域
通過型フィルターと、相互変調歪み信号を増幅する増幅
素子と、相互変調歪み信号の位相を調節する移相素子と
からなる、 ことを特徴とする請求項4に記載の高周波
電力増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000245939A JP2002064340A (ja) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | 高周波電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000245939A JP2002064340A (ja) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | 高周波電力増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002064340A true JP2002064340A (ja) | 2002-02-28 |
Family
ID=18736363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000245939A Pending JP2002064340A (ja) | 2000-08-14 | 2000-08-14 | 高周波電力増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002064340A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-08-14 JP JP2000245939A patent/JP2002064340A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11418151B2 (en) | 2018-01-23 | 2022-08-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Power amplifier circuit |
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