JP4579792B2 - フィードフォワード歪補償増幅器 - Google Patents

Description

本発明は、フィードフォワード歪補償増幅器に係り、特に入力レベルが低い場合でもフィードフォワード歪補償を行いつつ、利得の変動を抑え、安定した動作を行うことができるフィードフォワード歪補償増幅器に関する。

一般的なフィードフォワード歪補償増幅器について図５を用いて説明する。図５は、一般的なフィードフォワード歪補償増幅器の構成ブロック図である。
図５に示すように、一般的なフィードフォワード歪補償増幅器は、方向性結合器１と、ベクトル調整器２と、主増幅器３と、方向性結合器４と、遅延線５と、ベクトル調整器６と、補助増幅器７と、遅延線８と、方向性結合器９と、検波器１０と、制御部１１′と、検波器１２とから構成されている。

一般的に、歪補償増幅器は、フィードフォワードの機能上、入力信号を分岐して一方の入力信号を増幅し、増幅による歪成分を含む増幅された入力信号と、他方の増幅されていない入力信号とを逆位相で合成させることによって歪成分信号を出力する歪検出ループと、歪成分を含む増幅された入力信号と歪成分信号とを逆位相で合成して歪成分を除去し、結果的に歪成分を含まない増幅された入力信号を出力する歪除去ループとで構成される。

図５においては、方向性結合器１、ベクトル調整器２、主増幅器３、方向性結合器４及び遅延線５で構成される部分が歪検出ループであり、方向性結合器４、ベクトル調整器６、補助増幅器７、遅延線８、方向性結合器９で構成される部分が歪除去ループとなっている。

各構成部分について説明する。
方向性結合器１は、入力される高周波信号を２つに分岐して、ベクトル調整器２及び遅延線５に出力するものである。
ベクトル調整器２は、後述する制御部１１′からの制御に従って（制御部１１′から与えられる制御値（調整量）で）、入力信号の位相のシフト及び振幅の減衰処理調整（ベクトル調整）を行うものであり、例えば可変位相器及び可変減衰器で構成されている。

主増幅器３は、入力される高周波信号を増幅するものである。通常、主増幅器３では、増幅の際に、入力信号の本来の周波数である基本周波数成分に対して、基本周波数成分の近傍に周波数を持つ歪成分が生成される。

遅延線５は、方向性結合器１から出力された信号を遅延させ、方向性結合器４に出力するものであり、主増幅器３から出力される信号と同調させるためのものである。
方向性結合器４は、主増幅器３からの増幅された入力信号をそのまま遅延線８に出力すると共に、主増幅器３から出力された歪成分を含む入力信号と、遅延線５から出力された歪成分を含まない入力信号とを逆位相で合成し、合成結果である歪成分信号をベクトル調整器６に出力するものである。

ベクトル調整器６は、制御部１１′からの制御に従って、歪成分信号の位相のシフト及び振幅の減衰処理調整を行うものであり、可変位相器及び可変減衰器等で構成される。
補助増幅器７は、歪成分信号を増幅するものである。
遅延線８は、補助増幅器７における増幅による歪成分信号の遅延に合わせるため、方向性結合器４から出力された歪成分を含む入力信号を遅延させて、方向性結合器９に出力するものである。
方向性結合器９は、歪成分を含む入力信号と、増幅された歪成分信号とを逆位相で合成して増幅器出力信号を得るものである。

また、検波器１０は、方向性結合器４から出力される歪成分信号を検波して歪成分レベルを出力するものである。
検波器１２は、方向性結合器９から出力される出力信号中の残留歪レベルを検波するものである。

制御部１１′は、ベクトル調整器２及びベクトル調整器６における位相及び振幅の調整量を制御する制御信号を出力するものであり、検波器１０から出力される歪成分レベルに基づいて、当該電力レベルが最小値となるように、ベクトル調整器２の調整量を最適化し、また、検波器１２からの残留歪レベルが最小となるように、ベクトル調整器６の調整量を最適化するものである。

尚、上記構成例は、歪除去ループにおいて、残留歪成分を検波する歪検波方式を用いているが、パイロット信号を用いたパイロット方式もある。

次に、上記構成の一般的なフィードフォワード歪補償増幅器の動作について図５を用いて説明する。
入力された信号は、方向性結合器１で分岐され、ベクトル調整器２と遅延線５とに出力される。ベクトル調整器２に入力された入力信号は、位相及び振幅を調整され、主増幅器３において所定の増幅率で増幅される。このとき、基本周波数成分の近傍に歪成分が発生し、共に方向性結合器４に入力される。

一方、方向性結合器１で分岐されて遅延線５に入力された入力信号は、主増幅器３の経路で発生する遅延に相当する時間だけ遅延され、方向性結合器４に出力される。この信号には歪成分は含まれない。

そして、方向性結合器４において、主増幅器３からの増幅信号がそのまま遅延線８に出力されると共に、主増幅器３からの、歪を含む増幅された入力信号と、遅延線５からの、歪を含まない入力信号とが逆位相で合成される。ここで、基本周波数成分は相殺され、結果として増幅された入力信号中の歪成分がベクトル調整器６と検波器１０とに出力される。

検波器１０において、歪成分信号が検波され、検波レベルが制御部１１′に出力され、制御部１１′において、歪成分信号の検波レベルに基づいて、当該検波レベルが最小となるようにベクトル調整器２の調整量を最適化して、歪検出ループにおける最適化が為されるものである。

また、ベクトル調整器６に入力された歪成分信号は、位相と振幅とを調整され、補助増幅器７で増幅されて方向性結合器９に出力される。
方向性結合器９において、遅延線８からの、遅延された、歪を含む増幅された入力信号と、補助増幅器７からの、増幅された歪成分信号とが逆位相で合成され、歪成分が相殺された出力信号が出力される。

また、出力信号は、検波器１２に入力されて、残留歪レベルが制御部１１′に出力される。
制御部１１′では、残留歪レベルに基づいて、残留歪レベルが最小となるよう、ベクトル調整器６での調整量を制御し、歪除去ループにおける調整量を最適化する。
このようにして、一般的なフィードフォワード増幅器の動作が行われるものである。

ところで、従来のフィードフォワード歪補償増幅器においては、入力信号のレベルが予め設定された一定レベル（以下「規定レベル」とする）未満の低レベルであった場合には、正確な歪抽出が困難で調整量が最適値の周辺で大きくゆらいでしまうため、制御部１１′での制御を停止するものがあった。つまり、制御部１１′におけるベクトル調整器２の位相と振幅の制御をやめ、歪検波方式では、ベクトル調整器６の制御もやめるようにしていた。

尚、フィードフォワード方式の歪補償増幅器の従来技術としては、平成１５年３月２０日公開の特開２００３−８７０６５号「電力増幅器」（出願人：日立国際電気株式会社、発明者：都丸史人）がある。
この従来技術は、残留歪の電力レベルにしたがって、ベクトル調整器の振幅変化量、位相変化量を変化させ、歪補償動作が安定状態になったときにはベクトル調整器の状態を保持するようにしたものであり、これにより、高精度・高安定な歪補償を継続して行えるフィードフォワード方式の歪補償増幅器を提供するものである。

特開２００３−８７０６５号公報（第３−４頁）

しかしながら、従来のフィードフォワード増幅器では、入力信号のレベルが規定レベルより低い場合に歪検出ループ及び歪除去ループのベクトル調整器における位相値及び振幅値の制御を停止していたので、急激な入力レベルの低下が起こった場合には、レベルが下がる直前の最適値のまま制御が止まってしまい、ループの平衡が崩れ、フィードフォワード増幅器全体の利得が変動し、安定した増幅動作ができないという問題点があった。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、入力信号のレベルが低くなった場合でも、歪検出ループ及び歪除去ループの制御を可能とし、利得変動が少なく、安定した増幅動作を行うことができるフィードフォワード増幅器を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、入力信号の位相と振幅を調整する第１のベクトル調整器と、第１のベクトル調整器の出力を増幅する主増幅器と、主増幅器の出力と入力信号とを逆位相で合成して入力信号の歪成分を検出する第１の方向性結合器と、検出された歪成分を検波して歪成分レベルを出力する第１の検波器と、第１の方向性結合器の出力の位相と振幅を調整する第２のベクトル調整器と、第２のベクトル調整器の出力を増幅する補助増幅器と、第１の方向性結合器の出力と補助増幅器の出力を逆位相で合成して歪成分を除去する第２の方向性結合器と、第２の方向性結合器の出力を検波して残留歪レベルを出力する第２の検波器と、歪成分レベルに基づいて第１のベクトル調整器における調整量を制御して記憶すると共に、残留歪レベルに基づいて第２のベクトル調整器における調整量を制御する制御部と、を備えたフィードフォワード歪補償増幅器であって、制御部は、歪成分レベル若しくは入力信号の入力レベルが予めそれぞれに対応して設定された規定レベルを下回った場合に、第１のベクトル調整器の調整量を、規定レベルを下回った時点の調整量から予め設定された第１の量以上変動させて記憶し、歪成分レベルを取得して、取得された歪成分レベルと下回った時点の歪成分レベルとの差が予め設定された第２の量未満であれば、第１のベクトル調整器の調整量を制御して記憶する処理を停止する制御部であり、第２の検波器は、入力信号が無い時に主増幅器が出力する雑音を検出するダイナミックレンジを有する検波器であることを特徴としている。

本発明によれば、制御部が、歪成分レベル若しくは入力信号の入力レベルが予めそれぞれに対応して設定された規定レベルを下回った場合に、第１のベクトル調整器の調整量を、規定レベルを下回った時点の調整量から予め設定された第１の量以上変動させて記憶し、歪成分レベルを取得して、取得された歪成分レベルと下回った時点の歪成分レベルとの差が予め設定された第２の量未満であれば、第１のベクトル調整器の調整量を制御して記憶する処理を停止する制御部であり、第２の検波器は、入力信号が無い時に主増幅器が出力する雑音を検出するダイナミックレンジを有するフィードフォワード歪補償増幅器としているので、従来に比べて低い入力レベルまで歪検出ループ及び歪除去ループのフィードフォワード歪補償を行いつつ、利得の変動を抑え、安定した歪補償及び増幅動作を行うことができる効果がある。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明のフィードフォワード歪補償増幅器は、入力レベルが一定レベル以下の低電力になった場合に、歪検出ループにおいて位相と振幅の制御値を一定の範囲以上動かして、歪成分の検出値を取得し、検出値に変化がなければ収束したと判断し、また、収束が確認できる最低の入力レベルを求めておき、入力レベルが当該最低の入力レベル未満であった場合には、位相と振幅の制御を停止するものであり、入力信号のレベルが低レベルであっても、検出可能なぎりぎりの低レベルになるまでループ制御を続けることができ、安定した増幅動作を行うことができるものである。

また、本発明のフィードフォワード歪補償増幅器は、入力レベルが一定レベル以下の低電力になった場合に、歪除去ループにおいて位相と振幅の制御値を一定の範囲以上動かして、歪成分の検出値を取得し、検出値に変化がなければ収束したと判断し、また、入力レベルの大きさにかかわらず、制御を停止せずに定期的なループ制御を行うものであり、ループの平衡が崩れることなく、安定した増幅動作を行うことができるものである。

図１は、本発明の実施の形態に係るフィードフォワード歪補償増幅器の構成ブロック図である。尚、図５と同様の構成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
本実施の形態のフィードフォワード増幅器（本装置）の構成は、図５に示した一般的なフィードフォワード増幅器とほぼ同様であり、方向性結合器１と、ベクトル調整器２と、主増幅器３と、方向性結合器４と、遅延線５と、ベクトル調整器６と、補助増幅器７と、遅延線８と、方向性結合器９と、検波器１０と、制御部１１と、検波器１２と、入力レベル検出部１３とから構成されている。尚、入力レベル検出部１３は、図５では図示しておらず、必須ではないものの、一般的なフィードフォワード歪補償増幅器に設けられていることもあり、入力信号の信号レベルを検出するもの（例えば検波器）である。

本装置は、制御部１１における処理の内容が一般的なフィードフォワード歪補償増幅器とは一部異なっているが、他の部分の構成及び動作は、図５に示した一般的なフィードフォワード歪補償増幅器と同様であるため、ここでは説明を省略する。
但し、本装置では、残留歪レベルを検出する検波器１２として、ダイナミックレンジの広い検波器を用いて、主増幅器３のノイズも検出可能としている。

制御部１１は、歪検出ループと歪除去ループの制御を行うものであり、処理を行うＣＰＵとプログラムや各種設定値を記憶するメモリを備えており（図示せず）、歪検出ループ制御手段と、歪除去ループ検出手段とが設けられている。各処理手段は、予めメモリに記憶されている各手段に対応する処理プログラムがＣＰＵの動作により読み出されて起動されることによって実現されるものである。また、制御部１１は、検波器１０の検出値若しくは入力レベルの規定レベルを記憶している。

制御部１１の歪検出ループ制御手段は、従来と同様に、ある一定時間間隔で（例えば３０秒毎、１分毎等）、検波器１０からの歪成分レベルに基づいて摂動法を用いて歪検出ループにおけるベクトル調整器２の位相及び振幅の制御値（調整量）の制御を行うものであるが、本装置の歪検出ループ制御手段の特徴として、検波器１０の検出値若しくは入力レベルが規定レベル未満で従来制御を停止していた低入力レベルの場合にも制御を持続して検波器１０からの歪成分信号の検波レベルを監視し、位相及び／又は振幅の制御値が一定量以上変化しても、歪成分信号の検波レベルに変動がない場合に、制御値が最適値に収束したと判断するものである。すなわち、本装置は、請求項における「第１の量」が、上記「一定量」あるいは後述の「一定範囲の変動量」に相当し、請求項に記載した「第２の量」が０である場合に相当するものである。
また、制御部１１の歪検出ループ制御手段は、定期的に制御を行うほか、従来と同様に、検波器１０からの歪成分レベルが基準値を越えた場合にもベクトル調整器２の制御を行うようになっている。

更に、本装置の歪検出ループ制御手段の特徴として、上記の方法で最適値を求められる最小の入力レベルＰminを予め記憶しており、入力レベル検出部１３からの入力レベルがＰmin未満であった場合には制御を停止するようになっている。

また、制御部１１の歪除去ループ制御手段は、従来と同様に、一定時間間隔で、歪除去ループにおけるベクトル調整器６の位相及び振幅の制御を行うものであるが、本装置の歪除去ループ制御手段の特徴として、入力レベルが規定レベル未満で従来制御を停止していた低入力レベルの場合にも、位相及び／又は振幅の制御値を動かして、検波器１２からの残留歪レベルを監視し、残留歪レベルに変動がない場合に、制御値が最適値に収束したと判断するものである。

そして更に、本装置の特徴として、歪除去ループ制御手段は、入力レベルにかかわらず、制御を停止せずに定期的に続けるようになっている。これは、検波器１２のダイナミックレンジを広くすることにより、主増幅器３におけるノイズも検出できるようになり、入力レベルが無入力でも検波器１２から意味のある信号が得られるためである。

次に、本装置における歪検出ループの制御方法について図２を用いて説明する。図２は、本装置の歪検出ループの制御値の範囲の一例を示した模式説明図である。
通常、入力レベル検出手段１３からの入力レベルが小さい場合には、検波器１０からの歪成分信号のレベル自体も小さく、また変化も乏しくなる。

検波器１０からの歪成分レベルの変化が小さく、最適ポイントを探すのが困難な場合でも、位相と振幅の制御値（いずれか一方又は両方）を変えることにより、検波器１０からの歪成分信号レベルを変動させることが可能である。図２の例では、位相の制御値をＰＨ１、位相の制御値をＡＴ１としており、本装置の歪検出ループ制御手段では、一定範囲を越えて制御値を変えても、検波器１０からの信号レベルに変化がない場合に最適値に収束したと判断する。

例えば、本増幅器では、位相、振幅の制御値はいずれも８bit（０〜２５５の２５６段階）で制御され、それに応じた調整量としては、位相は約１４０度、振幅は約６ｄＢの範囲で可変に調整されるものである。ここで、振幅及び位相の制御値は共に、一定範囲の変動量を５０段階以上としている。これは、制御量の可変範囲の約２０％に相当する。つまり、振幅の制御値又は位相の制御値の一方、あるいは両方を、５０段階以上変動させても、検波器１０からの歪成分信号レベルの変化がない場合に、最適値に収束したものとするものである。尚、ここでは５０段階としているが、装置や入力信号の特性に応じて最適な一定範囲を設定することが望ましく、最適な一定範囲を実験的に求めてもよい。

図２の例では、規定レベル程度の低入力時において本装置の歪検出ループが平衡状態と見なせる範囲の一例を示している。
横軸は、ベクトル調整器２に与えられる位相の制御値ＰＨ１、縦軸は、振幅の制御値ＡＴ１であり、斜線で示された範囲では、検波器１０の検波レベルが最小のまま変化しないことを示している。つまり真にループが平衡となる最適な制御値はこの範囲の中央付近に存在すると想定されるが、ループのずれが検出できないほど小さく、特に支障もないのでこの範囲内であれば収束したと見なせるのである。

このように、収束したと見なせる制御値はある程度の範囲を有するため、これに応じて変動量を例えば５０段階と設定する。なお図２にも示されるように、振幅よりも位相のずれの方がシビアであるので、振幅と位相とで別個に変動量を設定してもよい。また変動量は、規定レベルがＰminより大きく設定されるのに合わせて、（つまりＰminに近づくと斜線の範囲は更に拡大するので、）図２の斜線の範囲の幅の1／２より大きく設定するとよい。

このように、本装置では、入力レベルが小さい場合であっても、歪検出ループのベクトル調整器２における位相又は振幅の制御値のいずれか一方あるいは両方の制御値を一定範囲以上変動させることにより、最適値から外れれば検波器１０からの歪成分信号レベルも変動し得る状態とし、制御値を一定範囲以上変動させても信号レベルが変わらない場合に、制御値が最適値に収束したものと判断しているので、従来、入力レベルが低いとそのまま制御を止めていたのが、より低い入力レベルでも歪検出ループの制御を行うことができ、利得の変動を防ぐことができるものである。

更に、本装置では、上記の方法で最適値が求められる最小の電力レベルＰminを予め求めて制御部１１に設定しておき、入力レベル検出部１３から入力された入力レベルが制御部１１の内部に記憶されているＰminよりも低かった場合には、制御を停止するようにしている。

最小の電力レベルＰminを求める際には、例えば実験的に求める方法があり、規定レベル程度の入力レベルから徐々に入力レベルを下げていって、最適値に収束するかどうかをチェックし、収束しなくなった直前の入力レベルをＰminとして制御部１１に設定しておくものである。

つまり、本装置は、入力レベルに２段階のしきい値を設けて、歪検出ループの制御をお行うものであって、従来と同様の値として「規定レベル」を設定し、更に、規定レベルよりも低い値として「Ｐmin」を設定しており、入力レベル検出部１３で検出された入力レベルと２種類のしきい値の大小を比較して、その大小に応じて適切な制御を行うようにしたものである。

具体的には、制御部１１が、入力レベルがＰmin未満であれば制御を停止し、入力レベルがＰmin以上規定レベル未満であれば、ベクトル調整器２の位相と振幅のいずれか又は両方の制御値を一定範囲以上変動させて検波器１０からの検出値を監視し、検出値が変わらない場合に最適値に収束したとして制御値を保持するものである。
そして、これにより、できるだけ低レベルまで制御を停止しないようにして、ループの平衡を保つようにしたものである。

次に、本装置における歪除去ループの制御方法について図３を用いて説明する。図３は、本装置における無入力時の歪除去ループの振幅と位相の制御値と検波器１２からの検波レベルの変化の一例を示した模式説明図である。
図３では、無入力時における振幅の制御値をＡＴ２、位相の制御値をＰＨ２とし、各々の制御値に応じた検波器１２からの検波レベルを示したものである。図３でもわかるように、検波レベルが最低となるＡＴ２とＰＨ２の制御値の組合せは一点ではなく、ある範囲に広がっており、この範囲で制御値を変動させたとしても検波器１２からの検波レベルに変化はないことがわかる。
本願は、このことを利用して、無入力時や低入力レベル時でも、検波レベルが最低となる範囲に制御値を収束させようとするものである。

そして、制御部１１の歪除去ループ制御手段は、上述した歪検出ループ制御手段と同様に、入力レベルが規定レベル未満であった場合には、振幅又は位相の一方あるいは両方を一定範囲を越えて変動させても、検波器１２の検波レベルが変化しない場合に、最適値に収束したと見なすようにしている。歪除去ループ制御において制御値を変動させる一定範囲としては、歪検出ループと同様の５０段階としてもよいし、異なる値としてもよい。

更に、本装置では、検波器１２のダイナミックレンジを広くして主増幅器３のノイズも検出し、入力レベルの大きさにかかわらず、制御を停止せずに定期的なループ制御を行っているので、無入力になっても歪除去ループの制御を行うことができ、歪検出ループと歪除去ループの平衡が同時に崩れ、利得変動が大きくなってしまうのを防ぐことができるものである。

次に、本装置の制御部１１の歪検出（及び歪除去）ループ適応制御の処理について図４を用いて説明する。図４は、本発明の制御部１１の歪検出（及び歪除去）ループの適応制御における処理を示すフローチャート図である。
適応制御は、基本的には検波器１０若しくは１２の検出値を取得するステップと、検出値に基づいて制御値（調整量）を更新するステップを繰り返してなされるものである。そしてその繰返しの中に、入力レベルが低い場合の処理として、本発明の特徴的な制御が含まれる。図４では制御値の更新方法として摂動法を想定しており、以下順を追って説明する。

また、入力レベルの大小と検波器１０の検出値の大小とは同じ傾向があるので、規定レベルを検波器１０の検出値に対して規定してもよい。図４では、規定レベルを検波器１０の検出値に対して規定した処理を示している。

制御部１１は、起動すると、まず検波器１０及び１２の検出値を取得すると共に、入力レベル検出部１３の検出した入力レベルを取得する（Ｓ１００）。本装置の制御部１１は、取得した最新の検出値及び前回の検出値を内部に記憶しているが、検出値の取得は、処理Ｓ１０１の他、後述する処理Ｓ１１０の調整量の更新処理の中でも取得されるようになっている。

次に、制御部１１は、取得した入力レベルとＰminとを比較し（Ｓ１０２）、入力レベルがＰmin未満のとき（Ｎｏの場合）は、Ｓ１０８に移行する。
処理Ｓ１０２で入力レベルがＰmin以上であった場合（Ｙｅｓの場合）は、制御部１１は、検出値と予め制御部１１内部に記憶されている規定レベルとを比較し（Ｓ１０４）、検出値が規定レベル未満のとき（Ｎｏの場合）、すなわち入力レベルがある一定水準より低いときはＳ１２０に分岐する。尚、規定レベルは、後述する処理Ｓ１０８で用いられる検出値の基準値（ＡＣＰ_ＴＨ）と同程度の値であって、収束を検出できる最低限界の入力レベルＰminより若干大きい値に設定されている。

処理Ｓ１０４で入力レベルが規定レベル以上であった場合（Ｙｅｓの場合）には、入力レベルが十分大きい場合である。
この場合、制御部１１は、「規定レベルフラグ」を「真（例えば「１」）」に設定する（Ｓ１０６）。「規定レベルフラグ」は、検出値のレベルが予め設定された規定レベルより高いことを示すフラグであり、制御部１１内部のワークエリアに保持されている。

そして、制御部１１は、検波器１０の検出値(ＡＣＰ;adjacent channel power：隣接チャネル漏洩電力)と基準値（ＡＣＰ_ＴＨ）との比較、及び一定時間経過しているかの判断を行い（Ｓ１０８）、検出値のほうが大きいか一定時間経過している場合でなければウェイトがかかって、制御部１１は、Ｓ１０８を繰り返す。

一定時間経過したか否かの判断は、例えばタイマ割り込みの有無によって判断することができる。
これにより、収束状態での無駄な制御値の更新を避け、また検出値の取得時間（平均時間）を長くして精度を向上させることができる。収束状態の判断には、検波器１０の検出値(ＡＣＰ)と基準値（ＡＣＰ_ＴＨ）との比較のほか、ＡＣＰを入力レベルで正規化したＡＣＰＲとその基準値（ＡＣＰＲ_ＴＨ）との比較を併用してもよい。

処理Ｓ１０８で、一定時間経過後あるいはＡＣＰレベルが基準値より大きくなったら、制御部１１は、制御値（調整量）の更新を行う（Ｓ１１０）。
この処理は従来と同様であるが、簡単に説明する。
摂動法では、制御対象が複数ある場合、それらを１つずつ例えば巡回的に更新する。具体的には、直前に図２に示したＡＴ１、ＰＨ１（歪除去ループも一緒に更新する場合は図３に示したＡＨ２、ＰＨ２も含む）のどの制御値を更新したかを示す更新制御値情報と、ＡＴ１、ＰＨ１（ＡＨ２、ＰＨ２）に対して最も最近に与えたそれぞれの過去摂動量と、前回に検波器１０（及び１２）が検出した前回検出値を記憶している。

そして、直前の更新の結果である今回の検出値（ＡＴ１またはＰＨ１を更新したのであれば検波器１０の検出値）と、記憶されている前回の対応する検出値を比較し、もし今回の検出値のほうが小さいときは、直前の更新を妥当なものとし、今回検出値を前回検出値として記憶する。反対に、今回の検出値のほうが前回の検出値より大きいときは、直前の更新を破棄するため、更新制御値情報が示す制御値に対してその制御値の過去摂動量を減算するとともに、その過去摂動量の少なくとも符号を反転する。最後に、更新制御値情報を巡回の順に従って次の制御値に更新し、その制御値に対して過去の摂動量を加算して、新たな制御値とする。この処理を最適値に収束するまで繰り返し、収束した最適値で制御値（調整量）を更新する。

次に本実施例の特徴であるＳ１０４での分岐後の処理を説明する。
処理Ｓ１０４で検出値が規定レベル未満であった場合（Ｎｏの場合）、制御部１１は、入力レベルが十分大きいことを示す「規定レベルフラグ」が「真（例えば「１」）」に設定されているかどうかを判断する（Ｓ１２０）。

処理１２０で、規定レベルフラグが「真」である場合、制御部１１は、現在の制御値（直前の処理Ｓ１１０で更新した制御値）をそのまま保持する（Ｓ１２２）。
そして、制御部１１は、規定レベルフラグを「偽」に設定し（Ｓ１２４）、処理Ｓ１１０に移行して調整量の更新を行う。

また、処理Ｓ１２０で規定レベルフラグが「真」でなかった場合（Ｎｏの場合）、検出値が規定レベルを連続して下回っていることになり、検出レベルが検出限界ぎりぎりの十分低いレベルであることがわかる。そして、このことは、前回の検出値と今回の検出値との差が、ほとんどないことを意味している。つまり、処理Ｓ１２０で規定レベルフラグの判定が「偽」であるということは、検出値の変化がなかったと判断できるものである。図４の処理は、請求項に記載した「第２の量」が０の場合を示している。

そこで、制御部１１は、前回の制御値と今回の制御値とを比較し、±５０段階以上乖離（かいり）しているかどうかを判断する（Ｓ１２６）。処理Ｓ１２６の「±５０段階」は、請求項に記載した「第１の量」に相当している。そして、±５０段階以上乖離していない場合には（Ｎｏの場合）、検出値は低いものの、最適値に収束していない恐れがあるとして、処理Ｓ１１０に移行して再度調整量を更新する処理を行う。

また、処理Ｓ１２６で前回の制御値と今回の制御値との差が±５０段階以上あれば（Ｙｅｓの場合）、制御部１１は、調整量の更新はせず前回の制御値を保持したまま、Ｓ１０８に移行してＡＣＰが基準値を上回るか、ある程度時間が経過するまで、調整量の更新は行わない。尚、処理Ｓ１２６で制御値の差が±５０段階以上あった場合、処理Ｓ１２６の後に検出値の変動がない（又は差が一定量未満）かどうかを改めて判断し、変動がない場合のみＳ１０８に移行し、そうでなければＳ１１０に移行するようにしてもよい。

このように、本装置では、低入力レベルの場合には、制御値を一定量（ここでは±５０段階）以上変動させても検出値の変動がない（一定量未満の）時に、制御値は収束したと判断することにより、従来の処理Ｓ１１０では十分収束しなかった低入力レベルの状態においても、制御値を調整して収束状態を判断することができ、ＡＣＰが基準値を上回るか、ある程度時間が経過するまで、制御部１１の適応制御は停止されるものである。
このようにして、本装置の歪検出（及び歪除去）ループ適応制御の処理が行われる。

また、Ｓ１２２からＳ１１２へ進む間に、制御量が図２の斜線の領域の中央付近になるように、Ｓ１２２の時点で保存されている制御量と、前回の処理Ｓ１３２で保存された制御量との平均を取ったものを新しい制御量とする処理を挿入してもよい。

本発明の実施の形態に係るフィードフォワード増幅器によれば、制御値を一定の範囲以上動かしても検出器１０の検波レベルが低いまま変化しない場合、歪検出ループの適応制御を停止するので、検出器１０の検出限界の下限でループが平衡した状態を保つことができる。これにより、従来歪検出ループが平衡しないまま適応制御が停止され、その結果歪除去ループも最適状態からずれて平衡してしまい、その後入力レベルが増加したときの歪検出、及び除去ループの平衡状態への収束が遅くなったり、それに伴い利得が変動したりするという問題が解決され、安定した増幅動作を行うことができる効果がある。

本発明は、入力レベルが低い場合でもフィードフォワード制御を行って、利得の変動を抑え、安定した動作を行うことができるフィードフォワード歪補償増幅器に適している。

本発明の実施の形態に係るフィードフォワード歪補償増幅器の構成ブロック図である。 本装置の歪検出ループの制御値の範囲の一例を示した模式説明図である。 本装置における無入力時の歪除去ループの振幅と位相の制御値と検波器１２からの検波レベルの変化の一例を示した模式説明図である。 本発明の制御部１１の歪検出ループ制御手段における処理を示すフローチャート図である。 一般的なフィードフォワード歪補償増幅器の構成ブロック図である。

符号の説明

１…方向性結合器、 ２…ベクトル調整器、 ３…主増幅器、 ４…方向性結合器、 ５…遅延線、 ６…ベクトル調整器、 ７…補助増幅器、 ８…遅延線、 ９…方向性結合器、 １０…検波器、 １１…制御部、 １２…検波器、 １３…入力レベル検出部

Claims (1)

1. 入力信号の位相と振幅を調整する第１のベクトル調整器と、
   前記第１のベクトル調整器の出力を増幅する主増幅器と、
   前記主増幅器の出力と前記入力信号とを逆位相で合成して入力信号の歪成分を検出する第１の方向性結合器と、
   前記検出された歪成分を検波して歪成分レベルを出力する第１の検波器と、
   前記第１の方向性結合器の出力の位相と振幅を調整する第２のベクトル調整器と、
   前記第２のベクトル調整器の出力を増幅する補助増幅器と、
   前記第１の方向性結合器の出力と前記補助増幅器の出力を逆位相で合成して歪成分を除去する第２の方向性結合器と、
   前記第２の方向性結合器の出力を検波して残留歪レベルを出力する第２の検波器と、
   前記歪成分レベルに基づいて前記第１のベクトル調整器における調整量を制御して記憶すると共に、前記残留歪レベルに基づいて前記第２のベクトル調整器における調整量を制御する制御部と、
   を備えたフィードフォワード歪補償増幅器であって、
   前記制御部は、前記歪成分レベル若しくは前記入力信号の入力レベルが予めそれぞれに対応して設定された規定レベルを下回った場合に、前記第１のベクトル調整器の調整量を、前記規定レベルを下回った時点の調整量から予め設定された第１の量以上変動させて記憶し、歪成分レベルを取得して、前記取得された歪成分レベルと前記下回った時点の歪成分レベルとの差が予め設定された第２の量未満であれば、前記第１のベクトル調整器の調整量を制御して記憶する処理を停止する制御部であり、
   前記第２の検波器は、前記入力信号が無い時に前記主増幅器が出力する雑音を検出するダイナミックレンジを有する検波器であることを特徴とするフィードフォワード歪補償増幅器。

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