JP2001057579A - 送信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】経年変化及び温度変化による無線機の特性の劣
化と、送信信号の発振を防ぎ帯域の制限無しに電力増幅
器の歪みを改善することが可能な無線機を提供するこ
と。 【解決手段】ディジタル信号処理を用いて電力増幅器の
振幅・位相歪みの補償を行う。また、基準信号と出力信
号との誤差信号を検出し、その誤差信号だけあらかじめ
信号を歪ませることでループフィルタを使用しない構成
にしたものである。ディジタル信号処理を用いて電力増
幅器の振幅・位相歪みの補償を行うことで、経年変化及
び温度変化による電力増幅器の歪みの改善効果の変動を
防ぎ、無線機の特性を劣化させることのない無線機を提
供することができる。また、完全な負帰還構成としない
ことでループフィルタが不要になり、送信信号の発振を
防ぎ帯域の制限無しに電力増幅器の歪みを改善する無線
機を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送信機に関り、特
に電力増幅器の非線形歪みの補償に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】線形ディジタル変調方式を利用した無線
システムにおいて、電力増幅器の非線形歪みの補償は各
種方式が考えられてきた。中でもカーテシアンループに
よる負帰還方式の非線形歪みの補償は広く利用されてい
る。

【０００３】従来のカーテシアンループによる負帰還方
式の非線形歪み補償を用いたディジタル無線送信機を図
２によって説明する。図２は、電力増幅器の非線形歪み
の補償を、カーテシアンループによる負帰還方式によっ
て実施した送信機の構成を示すブロック図である。1は
ベースバンド信号発生器、4-1，4-2はD/A変換器、7-1，
7-2はローパスフィルタ（LPF）、12-1，12-2は加算器、
25-1，25-2はループフィルタ、9-1，9-2はミキサ、11と
13は90度移相器、14と16はPLL周波数シンセサイザ、15
は基準信号発生器、17は合成器、18と20はバンドパスフ
ィルタ（BPF）、19はミキサ、21は電力増幅器（PA）、2
2は方向性結合器、23はアンテナ、24は減衰器（ATT）、
27，10-1，10-2はミキサ、26は位相調整回路である。図
２において、ベースバンド信号発生器1はベースバンド
信号の同相成分信号Iと直交成分信号Qを発生する。ベー
スバンド信号の同相成分信号Iは、D/A変換器4-1に入力
しアナログ信号に変換されてLPF7-1に送られる。LPF7-1
に送られた信号は不要信号成分を除去された後、加算器
12-1を介してループフィルタ25-1で帯域制限される。帯
域制限された信号はミキサ9-1に入力される。ミキサ9-1
において基準信号発生器15の基準信号をもとに、PLL周
波数シンセサイザ14で発生した局部発振信号を90度移相
器11により90度位相を回転した信号を用いることにより
被変調波が得られる。同様に、ベースバンド信号の直交
成分信号Qは、D/A変換器4-2に入力しアナログ信号に変
換されてLPF7-2に送られる。LPF7-2に送られた信号は不
要信号成分を除去された後、加算器12-2を介してループ
フィルタ25-2で帯域制限される。帯域制限された信号は
ミキサ9-2に入力される。ミキサ9-2において基準信号発
生器15の基準信号をもとに、PLL周波数シンセサイザ14
で発生した局部発振信号を用いることにより被変調波が
得られる。

【０００４】この同相成分と直交成分の被変調波は、そ
れぞれ加算器17に入力する。加算器17は、入力した２つ
被変調波を合成して直交変調波として、BPF18を介して
ミキサ19へ送る。ミキサ19では、基準信号発生器15の基
準信号をもとに、PLL周波数シンセサイザ14で発生した
局部発振信号を用いることにより、直交変調波を所定の
周波数に周波数変換する。ミキサ19の出力信号はBPF20
を介して不要周波数成分を除去されてPA21へ送られ、PA
21は入力した信号を所定の電力レベルの増幅して、方向
性結合器22を介してアンテナ23から出力する。方向性結
合器22は、PA21の出力の一部を減衰器（ATT）24に送
る。ATT24は入力した信号を送信機が機能するように適
当なレベルに減衰して、ミキサ27に送る。ミキサ27は、
基準信号発生器15の基準信号をもとに、PLL周波数シン
セサイザ14で発生した局部発振信号を用いることによ
り、入力した信号を中間周波数に周波数変換し、ミキサ
10-1と10-2とにそれぞれ送る。

【０００５】ミキサ10-1において基準信号発生器15の基
準信号をもとに、PLL周波数シンセサイザ14で発生した
局部発振信号を90度移相器13により90度位相を回転した
信号を用いることにより同相成分のベースバンド信号
I′が得られる。同様に、ミキサ10-2においても、基準
信号発生器15の基準信号をもとに、PLL周波数シンセサ
イザ14で発生した局部発振信号を用いることにより直交
成分のベースバンド信号Q′が得られる。

【０００６】ミキサ10-1から出力される同相成分ベース
バンド信号I′は加算器12-1に入力し、その入力信号成
分を加算器12-1にてLPF7-1の出力から減算することで負
帰還をかける。同様に、ミキサ10-2から出力される直交
成分ベースバンド信号Q′は加算器12-2に入力し、その
入力信号成分を加算器12-2にてLPF7-2の出力から減算す
ることで負帰還をかける。これにより電力増幅器21の非
線形歪みを改善することができる。尚、PLL周波数シン
セサイザ14から90度位相器13及びミキサ10-2の間の信号
経路には位相調整回路26が介在しているが、この位相調
整回路26は、加算器12-1と12-2へ入力する前のLPF7-1，
7-2の出力信号の位相と、加算前の帰還側ミキサ10-1，1
0-2との出力信号の位相が同相になるように位相調整回
路で初期調整するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には、
アナログ処理のため、経年変化や温度変化により帰還側
の位相調整回路の調整値やループゲインが変動してしま
い、電力増幅器の歪み補償効果が変動し、無線機の送信
特性が劣化するという欠点がある。また、負帰還をかけ
ているため、ループフィルタの特性によりループが不安
定となり発振してしまうという問題が生じやすいという
欠点がある。

【０００８】本発明の第１の目的は、電力増幅器の歪み
の改善効果が変動することを防ぎ、無線機の送信特性を
劣化させることのない無線機を提供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、送信信号の発振を
防ぐため、ループフィルタによる帯域の制限無しに電力
増幅器の歪みを改善する無線機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の送信機はディジタル信号処理を用いて電
力増幅器の振幅歪み及び位相歪みの補償を行うものであ
る。また、負帰還のループ構成ではなく、基準信号と出
力信号との誤差信号を検出し、その誤差成分だけあらか
じめ信号を歪ませることでループフィルタを使用しない
構成にしたものである。

【００１１】即ち本発明の送信機は、ベースバンド信号
の直交成分と同相成分とを直交変調し、直交変調信号を
電力増幅器によって増幅して、増幅した信号を出力信号
として送信する送信機であって、出力信号の一部を帰還
した帰還信号によって電力増幅器の非線形歪みの補償を
行う送信機において、ベースバンド信号の一部を分岐
し、分岐したベースバンド信号の一部を所定時間遅延さ
せた遅延信号を出力する遅延回路と、遅延信号と、帰還
信号との誤差信号を検出する誤差検出回路と、誤差信号
を入力しベースバンド信号との差分を取り、差分を取っ
た信号を合成し、合成した信号を電力増幅することによ
って電力増幅器の非線形歪みの補償を行ったものであ
る。

【００１２】また更に、本発明による別の送信機は、遅
延回路と誤差検出回路では、ベースバンド信号の直交成
分と同相成分それぞれについて別々に信号処理を行い、
直交成分と同相成分とのそれぞれについてベースバンド
信号との差分を取った信号を合成し、合成した信号を電
力増幅することによって電力増幅器の非線形歪みの補償
を行ったものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１によって
説明する。図１は本発明を用いたディジタル無線機の送
信部の構成を示すブロック図である。図２と同一の機能
を持つ構成要素には同一の番号を付した。その他、2-1
と2-2は遅延(Delay)回路、3-1と3-2は誤差検出回路、5-
1，5-2はD/A変換器、6-1，6-2はA/D変換器、7-1，7-2，
8-1，8-2はローパスフィルタ（LPF）、12-1と12-2は加
算器である。図１において、ベースバンド信号発生器1
はベースバンド信号の同相成分信号Iと直交成分信号Qを
発生する。ベースバンド信号の同相成分信号Iは、D/A変
換器4-1及び遅延回路2-1に入力する。遅延回路2-1に入
力した信号は、所定の時間遅延されて、誤差検出回路3-
1に入力する。またD/A変換器4-1に入力した信号はアナ
ログ信号に変換され、LPF7-1を介して不要信号成分を除
去されてミキサ9-1に送られる。ミキサ9-1では、基準信
号発生器15の基準信号をもとに、PLL周波数シンセサイ
ザ14で発生した局部発振信号を90度移相器11により90度
位相を回転した信号を用いることにより、変調波が取出
される。ベースバンド信号の同相成分信号Qも同様に、D
/A変換器4-2及び遅延回路2-2に入力する。遅延回路2-2
に入力した信号は、所定の時間遅延されて、誤差検出回
路3-2に入力する。またD/A変換器4-2に入力した信号
は、アナログ信号に変換され、LPF7-2を介して不要信号
成分を除去されてミキサ9-2に送られる。ミキサ9-2にお
いては、基準信号発生器15の基準信号をもとに、PLL周
波数シンセサイザ14で発生した局部発振信号を用いるこ
とにより、変調波が取出される。ミキサ9-1の出力被変
調は加算器12-1を介して合成器17へ送られ、ミキサ9-2
の出力被変調もまた加算器12-2を介して合成器17へ送ら
れる。合成器17から以降アンテナ23の送信及び、方向性
結合器22からミキサ10-1と10-2への入力までの信号につ
いての動作は、図２と同じなので説明を省略する。

【００１４】ミキサ10-1の出力は、A/D変換器6-1を介し
てディジタル信号に変換され、同相成分I′として誤差
検出回路3-1へ送られる。誤差検出回路3-1は、遅延回路
2-1から送られてくる入力同相成分信号Iを遅延した信号
に対して、同相成分I′とのレベル差を検出する。この
ため、遅延回路2-1での遅延量は、入力同相成分信号Iが
帰還して同相成分I′となって戻ってくる時間である。
検出したレベル差信号をD/A変換器5-1によりアナログ信
号に変換し、LPF8-1で不要信号成分を除去した後、加算
器12-1にてミキサ9-1の出力から減算して歪みを改善す
る。

【００１５】同様に、ミキサ10-2の出力もまた、A/D変
換器6-2を介してディジタル信号に変換され、直交成分
Q′として誤差検出回路3-2へ送られる。誤差検出回路3-
2は、遅延回路2-2から送られてくる入力直交成分信号Q
を遅延した信号に対して、直交成分Q′とのレベル差を
検出する。このため、遅延回路2-2での遅延量は、入力
直交成分信号Qが帰還して直交成分Q′となって戻ってく
る時間である。検出したレベル差信号をD/A変換器5-2に
よりアナログ信号に変換し、LPF8-2で不要信号成分を除
去した後、加算器12-2にてミキサ9-2の出力から減算し
て歪みを改善する。

【００１６】ここで、同相成分信号Iと直交成分信号Qの
それぞれに対して誤差信号を検出しているため、位相歪
みの補償もすることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、経年変化
及び温度変化による電力増幅器の歪み補償効果の変動を
防ぐことにより、無線機の特性を劣化させることのない
無線機を提供することができる。また、完全な負帰還構
成としないことでループフィルタが不要になり、送信信
号の発振を防ぎ帯域の制限無しに電力増幅器の歪みを改
善する無線機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】 従来の送信機の構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

1：ベースバンド信号発生器、 2-1，2-2：遅延回路、
3-1，3-2：誤差検出回路、 4-1，4-2，5-1，5-2：D/
A変換器、 6-1，6-2：A/D変換器、 7-1，7-2：ローパ
スフィルタ（LPF）、 9-1，9-2：ミキサ、 10-1，10-
2：ミキサ、 11：90度移相器、 12-1，12-2：加算
器、 13：90度移相器、 14：PLL周波数シンセサイ
ザ、 15：基準信号発生器、 16：PLL周波数シンセサ
イザ、 17は合成器、 18：バンドパスフィルタ（BP
F）、 19：ミキサ、 20：バンドパスフィルタ（BP
F）、 21：電力増幅器（PA）、 22：方向性結合器、
23：アンテナ、 24：減衰器（ATT）、 25-1，25-
2：ループフィルタ、 26：位相調整回路、 27：ミキ
サ、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースバンド信号の直交成分と同相成分
   とを直交変調し、該直交変調信号を電力増幅器によって
   増幅して、該増幅した信号を出力信号として送信する送
   信機であって、前記出力信号の一部を帰還した帰還信号
   によって前記電力増幅器の非線形歪みの補償を行う送信
   機において、 前記ベースバンド信号の一部を分岐し、該分岐したベー
   スバンド信号の一部を所定時間遅延させた遅延信号を出
   力する遅延回路と、 前記遅延信号と、前記帰還信号との誤差信号を検出する
   誤差検出回路と、 該誤差信号を入力し、前記ベースバンド信号との差分を
   取り、該差分を取った信号を電力増幅することによって
   前記電力増幅器の非線形歪みの補償を行うことを特徴と
   する送信機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の送信機において、前記遅
   延回路と前記誤差検出回路が、前記ベースバンド信号の
   直交成分と同相成分それぞれについて信号処理を行い、
   前記直交成分と同相成分とのそれぞれについて前記ベー
   スバンド信号との差分を取った信号を合成し、該合成し
   た信号を電力増幅することによって前記電力増幅器の非
   線形歪みの補償を行うことを特徴とする送信機。
3. 【請求項３】 直交成分と同相成分それぞれのベースバ
   ンド信号を発生するベースバンド信号発生器と、該ベー
   スバンド信号の前記直交成分と同相成分とをそれぞれデ
   ィジタルーアナログ変換する第1のD/A変換器と、基準周
   波数信号を発生する基準信号発生器と、該基準周波数信
   号を基に第１の局部発振信号を発生する第１の発振手段
   と、該第１の局部発振信号を90度移相する第1の90度移
   相器と、該第1の90度移相器の出力する信号の周波数に
   前記第1のD/A変換器の出力信号の同相成分を周波数変換
   する第1のミキサと、前記第1の局部発振信号の周波数に
   前記第1のD/A変換器の出力信号の直交成分を周波数変換
   する第２のミキサと、前記第1のミキサの出力信号を入
   力する第1の加算器と、前記第２のミキサの出力信号を
   入力する第２の加算器と、前記第1の加算器の出力信号
   と前記第２の加算器の出力信号とを合成する合成器と、
   前記基準信号発生器が発生する基準周波数信号を基に第
   ２の局部発振信号を発生する第２の発振手段と、該第２
   の局部発振手段が発生した信号周波数を基に前記第３の
   加算器の出力信号を周波数変換する第３のミキサと、該
   第３のミキサの出力信号を電力増幅する電力増幅器と、
   該電力増幅器の出力信号を出力するアンテナと、該電力
   増幅器の前記出力信号の一部を分岐する方向性結合器
   と、該方向性結合器が分岐した信号を減衰する減衰手段
   と、該減衰手段が減衰した信号を前記第２の局部発振手
   段が発生した信号周波数を基に周波数変換する第４のミ
   キサと、前記第１の局部発振信号を90度移相する第２の
   90度移相器と、該第２の90度移相器の出力する信号の周
   波数を基に前記第４のミキサの出力信号を周波数変換す
   る第５のミキサと、前記第1の局部発振信号の周波数に
   前記第４のミキサの出力信号の出力信号を周波数変換す
   る第６のミキサと、前記第５のミキサの出力信号をアナ
   ログーディジタル変換する第１のA/D変換器と、前記第
   ６のミキサの出力信号をアナログーディジタル変換する
   第２のA/D変換器と、前記ベースバンド信号発生器の出
   力する前記ベースバンド信号の前記直交成分と同相成分
   とを所定時間遅延する遅延手段と、該遅延手段が遅延さ
   せた前記ベースバンド信号の前記同相成分について前記
   第１のA/D変換器の出力信号との誤差を検出する第１の
   誤差検出回路と、該遅延手段が遅延させた前記ベースバ
   ンド信号の前記直交成分について前記第２のA/D変換器
   の出力信号との誤差を検出する第２の誤差検出回路と、
   前記第１の誤差検出回路の出力信号をディジタルーアナ
   ログ変換する第３のD/A変換器と、前記第２の誤差検出
   回路の出力信号をディジタルーアナログ変換する第４の
   D/A変換器とを備え、 前記第１の加算器において、前記第１のミキサから入力
   する信号から前記第３のD/A変換器から入力する信号を
   減算した値を出力し、かつ前記第２の加算器において、
   前記第２のミキサから入力する信号から前記第４のD/A
   変換器から入力する信号を減算した値を出力し、前記第
   １の加算器の出力信号と前記第２の加算器の出力信号を
   前記合成器によって合成し、該合成した信号について電
   力増幅することによって前記電力増幅器の非線形歪みの
   補償を行うことを特徴とする送信機。