歪生成器及び低歪増幅器
【課題】 非線形特性を有する増幅器の歪を補償するために歪成分を生成する歪生成器において、簡単な回路構成とし、その調整が簡素化されたものとする。
【解決手段】 入力ポート１２ａ、出力ポート１２ｂ、カップリングポート１２ｃ及びアイソレーションポート１２ｄを有し、入力ポート１２ａに入力された信号に対してカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄとにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つ位相差がほぼ１８０度となる方向性結合器１２と、方向性結合器１２のカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄとにそれぞれ接続された増幅器１４Ａ、１４Ｂと、それぞれの増幅器１４Ａ、１４Ｂからの出力のレベルを調整して合成する合成器１８と、を備え、合成器１８から、入力ポート１２ａに入力される信号に対してカップリングポート１２ｃに接続された増幅器１４Ａによって発生する歪成分を取り出して出力する。
【解決手段】 入力ポート１２ａ、出力ポート１２ｂ、カップリングポート１２ｃ及びアイソレーションポート１２ｄを有し、入力ポート１２ａに入力された信号に対してカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄとにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つ位相差がほぼ１８０度となる方向性結合器１２と、方向性結合器１２のカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄとにそれぞれ接続された増幅器１４Ａ、１４Ｂと、それぞれの増幅器１４Ａ、１４Ｂからの出力のレベルを調整して合成する合成器１８と、を備え、合成器１８から、入力ポート１２ａに入力される信号に対してカップリングポート１２ｃに接続された増幅器１４Ａによって発生する歪成分を取り出して出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形特性を有する増幅器の歪を補償するために歪成分を生成する歪生成器及び該歪生成器を用いて歪成分を補償した低歪増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、増幅器においては、入力電力のレベルが小さい場合には、入力電力と出力電力との間に線形特性が成り立つのに対して、入力電力のレベルが大きくなると、非線形特性を持ち、この非線形特性に起因して、３次、５次・・・の歪成分が発生することが知られている。
【０００３】
この歪成分を補償する増幅器としては、図７に示したフィードフォワード方式が知られている。図７に示したフィードフォワード方式による増幅器を説明する。説明を簡略化するため、今、２つの周波数ｆ１、ｆ２を主成分とする２周波信号１１０を増幅器に入力する場合を考える。２周波信号１１０は、ループＩの分配器１２０により、主増幅器１２１へ入力される信号と遅延線１２４へ入力される信号に分配される。主増幅器１２１へ入力された信号は増幅されて、歪成分１１１ａ、１１１ｂを含む信号１１１として出力される。３次歪成分１１１ａの周波数は、下側が２ｆ１−ｆ２、上側が２ｆ２−ｆ１、５次歪成分１１１ｂの周波数は、下側が３ｆ１−２ｆ２、上側が３ｆ２−２ｆ１である。歪成分は、（ｆ２−ｆ１）の周波数間隔で高い次数まで発生するが、ここでは、３次歪成分１１１ａと５次歪成分１１１ｂだけを表示する。
【０００４】
次に、主増幅器１２１の出力信号１１１は、分配器１２２により、ループＩＩの回路に入力される信号と減衰器１２３に入力される信号に分配される。そして、減衰器１２３に入力された信号は所望のレベルまで減衰されて信号１１３となる。
【０００５】
一方、分配器１２０で分岐されて遅延線１２４へ入力された信号は、遅延線１２４で所望の時間だけ遅延された信号１１２となる。信号１１２は、非線形素子を通過していないので、入力信号１１０とほぼ同じ波形となっており、歪成分はない。
【０００６】
これら２つの信号１１３及び信号１１２は、合成器１２５により合成されるが、信号１１３に減衰器１２３により適当な減衰を与え、信号１１２に遅延線１２４により適当な遅延を与えることにより、周波数ｆ１とｆ２の主信号は減衰し、歪成分１１４ａ、１１４ｂが減衰を受けていない信号１１４として出力される。信号１１４は、誤差増幅器１２６によって増幅されて信号１１５となる。
【０００７】
一方、分配器１２２で分岐されてループＩＩの回路に入力された信号は遅延線１２７で所望の時間だけ遅延された信号１１６となる。
【０００８】
そして、これら２つの信号１１５及び信号１１６は、合成器１２８によって、歪成分を相殺するように合成されることで、歪が補償された増幅信号１１７が得られることとなる。
【０００９】
この増幅器において、上記信号１１４を得るための機能を持つループＩの回路が歪生成器に該当する。
【００１０】
しかしながら、以上のフィードフォワード方式による増幅器においては、主増幅器１２１または誤差増幅器１２６による遅延時間に相当させるために、遅延線１２４、１２７の長さを長くとる必要があり（例えば１ｍ以上のケーブルが必要となる）、回路が増大化すると共に、そのような長い遅延線による損失が無視できない、という問題がある。また、広範な温度範囲で歪生成を行うためには、主増幅器１２１及び誤差増幅器１２６の温度特性を補償する必要があるが、それぞれの温度特性が異なるために、その補償が困難である、という課題がある。
【００１１】
以上のフィードフォワード方式以外の歪成分を補償する増幅器としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
【００１２】
特許文献１の中で従来技術として説明されている増幅器を図８に示す。説明のために、図７と同様に、２つの周波数ｆ１、ｆ２の２周波信号２１０を増幅器に入力する場合を考えると、２周波信号２１０は、分配回路２２１により２つの信号に分配される。一方の信号はベクトル調整回路２２２を介して電力増幅器２２３で線形に増幅され、合成回路２２９に入力される。分配回路２２１からのもう一方の出力は、分配回路２２４に入力されてさらに２つの信号に分配される。分配回路２２４の一方の出力は、ベクトル調整回路２２５を介して電力増幅器２２６で線形に増幅され、合成回路２２８に入力される。また、分配回路２２４からのもう一方の出力は電力増幅器２２７で歪成分を含んだ信号になり、合成回路２２８に入力される。
【００１３】
合成回路２２８では、入力される２つの信号からの周波数ｆ１、ｆ２の成分が同振幅、逆位相となるようにベクトル調整回路２２５を調整することによって、合成回路２２８からの出力は歪成分のみの信号となる。この信号が合成回路２２９に入力される。
【００１４】
合成回路２２９では、ベクトル調整回路２２２を調整することによって、合成回路２２９から出力される歪成分が、電力増幅器２３０で発生する歪成分と同振幅、逆位相となるようにする。このような歪を含んだ信号を電力増幅器２３０に入力することによって、電力増幅器２３０で発生する歪成分を抑圧するようにしている。
【００１５】
しかしながら、この増幅器においては、ベクトル調整回路２２２、２２５で位相の調整を行わなければならず、その調整が難しく、また、回路が増大化する、という課題がある。
【００１６】
引用文献１では、さらにかかる課題を解決するために、分配回路で分配された信号を線形増幅器と非線形増幅器に分配して、線形増幅器と非線形増幅器の電力出力比が４：１となるように調整し、これらの信号を逆位相で合成することにより、主電力増幅器で発生する歪成分と同振幅、逆位相の歪を生成して、主電力増幅器に入力する構成を提案している。
【００１７】
しかしながら、この提案された構成では、非線形増幅器が、主電力増幅器の歪特性と同じ特性であることが必要不可欠であるが、小電力用で主電力増幅器と同じ歪特性を持つような増幅器を実現するのは困難であり、実用化が困難、もしくは、高額となる。また、線形増幅器と非線形増幅器とが異なる温度特性を持つために、広範な温度範囲で歪生成を行うためには、その補償が困難である、という問題がある。
【００１８】
【特許文献１】特開２００２−１７１１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、簡単かつ小型の回路構成とし、調整を簡素化することができる歪生成器、及びその歪生成器を用いた低歪増幅器を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載による歪生成器は、入力ポート、出力ポート、カップリングポート及びアイソレーションポートを有し、入力ポートに入力された信号に対してカップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つ位相差がほぼ１８０度となる、方向性結合器と、
前記方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器と、
それぞれの増幅器からの出力のレベルを調整して合成する合成器と、
を備え、合成器から、入力ポートに入力される信号に対してカップリングポートに接続された増幅器によって発生する歪成分を取り出して出力することを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のカップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器が、同じ温度特性を有する同種類の増幅器であることを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のカップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号のレベル差が、５〜１１ｄＢであることを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方向性結合器が、マイクロストリップライン、ストリップラインまたはディスクリート素子で作製されたものであることを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明による低歪増幅器は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を増幅する主増幅器と、
該主増幅器からの出力と、前記歪生成器の合成器からの出力とを合成する合成器と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明による低歪増幅器は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の合成器からの出力と、前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力とを合成する合成器と、
該合成器で合成された出力を増幅する主増幅器と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、カップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つその位相差がほぼ１８０度となるという方向性結合器の特性を利用しており、カップリングポートに接続された増幅器によってその非線形領域の動作特性により歪成分を含む信号を生成し、アイソレーションポートに接続された増幅器によって歪成分を含まない信号を生成することができる。これらの両信号には１８０度の位相差があるので、これらを合成器で合成することにより、主信号レベルを抑えて、歪成分を主として取り出すことができる。よって、位相調整のためのベクトル調整器を必要としないために、調整が簡単で且つ構成が簡単かつ小型の歪生成器とすることができる。また、カップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器は同じものを使用することができる。
【００２７】
即ち、カップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器を同じ温度特性を有する同種類の増幅器とした場合には、位相差１８０度であるこれら増幅出力を合成することで、温度特性が相殺されるので、温度補償の必要性を低減することができる。
【００２８】
カップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号のレベル差を５〜１１ｄＢとすることで、両信号の位相差をほぼ１８０度に維持し、且つカップリングポートに接続された増幅器を非線形領域で動作させ、アイソレーションポートに接続された増幅器を線形領域で動作させることができる。ここで、ほぼ１８０度とは、±１０度程度の幅を意味するものとする。完全に位相差が１８０度でなくても、この程度の範囲で、歪成分を有効に取り出すことができる。
【００２９】
また、上記歪生成器を使用して任意の低歪増幅器を構成することができる。歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を主増幅器で増幅し、歪生成器によって生成された歪成分を主増幅器の前段または後段で主増幅器で発生する歪成分とキャンセルするように合成器で合成することで、歪成分を補償することができる。歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を主増幅器で増幅することで、出力ポートからの主線路のレベルを落とすことなく、損失を抑えることができる。また、歪生成器の方向性結合器の出力ポートから主増幅器への主線路と、歪生成のための歪生成線路との間で、大きな遅延差が発生しないために、遅延素子を設けるとしても小さなものとすることができ、また、主線路に遅延線を含まずに構成することができるので、損失を一層抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
（歪生成器の実施形態）
図１は、本発明の実施形態による歪生成器を表す回路図である。
【００３２】
図において、歪生成器１０は、方向性結合器１２と、方向性結合器１２に接続された２つの増幅器１４Ａ、１４Ｂと、各増幅器１４Ａ、１４Ｂに接続された減衰器１６Ａ、１６Ｂと、減衰器１６Ａ、１６Ｂに接続された合成器１８とから構成される。
【００３３】
方向性結合器１２は、マイクロストリップライン、ストリップラインまたはインダクタンス素子のようなディスクリート素子のいずれかから構成することができ、入力ポート１２ａ、出力ポート１２ｂ、カップリングポート１２ｃ及びアイソレーションポート１２ｄを有する。一般的には、図２に示した１／４波長結合線路形が最も良く知られているが、これ以外の任意の方向性結合器とすることができる。
【００３４】
方向性結合器１２の共通の特性としては、入力ポート１２ａに入力された信号に対してカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄとにそれぞれ結合された信号が発生するが、これらの信号の間にレベル差があり、カップリングポート１２ｃの方がアイソレーションポート１２ｄよりもレベルが高く、入力信号に対する結合度を適宜設定可能であり、広い結合範囲で、カップリングポート１２ｃに対するアイソレーションポート１２ｄの位相差をほぼ１８０度に維持することができる、ということがある。
【００３５】
増幅器１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ方向性結合器１２のカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに対して同じ位置に配置され、同じ種類のデバイスで構成される。このため、２つの増幅器１４Ａ、１４Ｂは同じ温度特性を有する同種類、かつ、同一バイアス条件の増幅器である。また、この増幅器１４Ａ、１４Ｂは小信号用増幅器で構成することができる。
【００３６】
減衰器１６Ａ、１６Ｂは、増幅器１４Ａ、１４Ｂからの出力をそれぞれ減衰させるものであり、合成器１８は、減衰器１６Ａ、１６Ｂの出力を合成するものである。減衰器１６Ａ，１６Ｂでの減衰程度を適宜調整することで、合成器１８の合成比は１：１とすることができる。
【００３７】
以上のように構成される歪生成器１０の作用を説明する。
【００３８】
説明簡略化のため、２つの周波数ｆ１、ｆ２を主成分とする２周波信号２０が入力される場合を考える。この２周波信号は方向性結合器１２により、カップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに結合する。このときに、カップリングポート１２ｃには大レベルの信号が、アイソレーションポート１２ｄには小レベルの信号が現われ、これらの信号の位相差は約１８０度となる。
【００３９】
これらの２つの信号はそれぞれ増幅器１４Ａ、１４Ｂで増幅されるが、増幅器１４Ａは大レベルの信号を増幅するため、非線形領域で動作し、その出力は歪成分２１ａ、２１ｂを含む信号２１となる。ここで、歪成分２１ａは３次歪成分、歪成分２１ｂは５次歪成分を表す。一方、増幅器１４Ｂは小レベルの信号を増幅するため増幅器の線形特性領域で動作し、その出力はほとんど歪成分のない信号２３となる。
【００４０】
これらの信号２１、２３は、それぞれ減衰器１６Ａ、１６Ｂにより主成分信号ｆ１、ｆ２のレベルが等しくなるようにレベル調整された信号２４、２５となる。これらの信号２４、２５を合成器１８によって合成すると、主信号のレベルは、２つの信号の１８０度の位相差によって相殺されて抑えられ、歪成分２６ａ、２６ｂのレベルは抑えられずに主として歪成分２６ａ、２６ｂを持つ信号２６が得られる。
【００４１】
位相差が１８０度であると、主信号はほぼ完全に相殺されるが、位相差が１８０度±１０度の範囲であれば、主信号が残ったとしても、歪成分とのレベル差を圧縮することができる。
【００４２】
図３は、合成器１８で合成する前のカップリングポート側の出力と、合成器１８で合成後の出力とを比較した実験結果を表す波形図である。５次以上の歪成分は省略している。合成前と合成後とで、主成分が約４０ｄＢ圧縮されているのに対して、歪成分はほとんど圧縮されていないことが分かる。この程度にレベル差の圧縮ができると、十分に実用に供することができる。
【００４３】
図４は、図２に示す１／４波長結合線路形の方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートに発生するそれぞれの信号のレベル差と位相差との関係を表すグラフである。グラフから、レベル差の広い範囲で位相差を１８０度±１０度以内に維持することができることが分かる。カップリングポート側に接続された増幅器１４Ａを非線形領域で動作させ、アイソレーションポート側に接続された増幅器１４Ｂを線形領域で動作させるために必要な２つの信号のレベル差は、５ｄＢ以上あれば可能である。よって、位相差１８０度±１０度を保持して、必要なレベル差を持たせるためには、グラフからカップリングポートとアイソレーションポートとのレベル差を５〜１１ｄＢとすると良いことが分かる。また、このレベル差は結合度に依存しており、結合度は、公知のように方向性結合器の主線路と結合線路との間隔（図２のｇ）の関数であるから、間隔を適当に設定することにより、所望のレベル差を持たせることができるようになる。
【００４４】
以上のようにこの歪生成器１０は、方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートのレベル差と約１８０度の位相差という特性を利用しているので、位相の調整が不要で、且つ遅延線を不要とすることができるので、回路構成が簡単且つ小型化され、調整も簡素化されている。また、２つの増幅器１４Ａ、１４Ｂは、同じデバイスで構成されて同じ温度特性を持ち、温度特性が相殺されるので、温度補償の必要もない。仮に差分が出たとしてもその値は小さなものとなる。
【００４５】
（低歪増幅器の実施形態）
図５は、上記歪生成器１０を用いて構成した低歪高出力増幅器３０の一実施形態を表す回路図である。
【００４６】
この低歪高出力増幅器３０は、歪生成器１０と、歪生成器１０の方向性結合器１２の出力ポート１２ｂに接続された増幅器３２と、増幅器３２に接続された主増幅器３４と、歪生成器１０の合成器１８に接続された遅延線３６と、遅延線３６に接続された増幅器３８と、主増幅器３４と増幅器３８とからの出力の合成を行う合成器４０とから構成される。
【００４７】
この低歪高出力増幅器３０の作用を先と同じ２周波信号２０を用いて説明する。歪生成器１０の方向性結合器１２によって、入力された２周波信号２０は、出力ポート１２ｂから続く主線路と、歪生成のためにカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに結合される歪生成線路とに分割される。
【００４８】
出力ポート１２ｂに出力される主線路を通る信号２７（図１参照）は、増幅器３２と主増幅器３４とによって増幅され、歪成分４２ａ、４２ｂを含む信号４２となる。増幅器３２は、主線路と歪生成線路とのそれぞれの増幅器に起因する遅延量が同程度となるように調整するためのものであるが、省略することも可能である。
【００４９】
一方、歪生成線路において、歪生成器１０によって歪成分が主として取り出された信号２６は、遅延線３６と増幅器３８を通り、信号４４となる。増幅器３８は、主線路からの信号４２の歪成分４２ａ、４２ｂと、信号４４の歪成分４４ａ、４４ｂとが同じレベルになるような増幅度に設定されており、また、遅延線３６は、主線路からの信号４２と信号４４とが同程度の遅延量となり、両者の歪成分の位相差が１８０度となるように設定されている。
【００５０】
合成器４０では、信号４２と４４とが合成されるが、歪成分４２ａ、４２ｂと歪成分４４ａ、４４ｂとの位相差が１８０度であるため、これらが相殺されて、歪成分が抑えられた最終出力信号４６が出力される。
【００５１】
合成器４０は、方向性結合器のように主線路の信号に損失を与えない構造の物が使用されるとよい。この場合、アイソレーションポートは終端されている。
【００５２】
遅延線３６及び増幅器３８は、一度設定した後は、調整不要な固定的なものとすることもできるが、広い温度範囲で主増幅器３４の温度特性を補償するためには、遅延量及び増幅度を可変とし、調整可能とすることも可能である。出力信号４６をモニタして、出力信号４６に現われる歪成分が小さくなるように適宜調整するようにしてもよい。その場合でも、歪生成器１０は温度特性に関して安定的であるため、主増幅器３４による温度特性の補償のための調整を簡単に行うことができる。
【００５３】
こうして、歪生成器１０を用いた低歪高出力増幅器３０によって、歪成分が低減されて主信号が増幅された高出力信号が出力される。
【００５４】
（低歪増幅器の他の実施形態）
図６は、上記歪生成器１０を用いて構成した低歪高出力増幅器５０の他の実施形態を表す回路図である。
【００５５】
この低歪高出力増幅器５０は、歪生成器１０と、歪生成器１０の方向性結合器１２の出力ポート１２ｂに接続された増幅器５２と、歪生成器１０の合成器１８に接続された遅延線５６と、遅延線５６に接続された増幅器５８と、増幅器５２と増幅器５８とからの出力の合成を行う合成器５４と、合成器５４に接続された主増幅器６０と、から構成される。
【００５６】
この低歪高出力増幅器５０の作用を、先と同じ２周波信号２０を用いて説明する。歪生成器１０の方向性結合器１２によって、入力された２周波信号２０は、出力ポート１２ｂから続く主線路と、歪生成のためにカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに結合される歪生成線路とに分割される。
【００５７】
出力ポート１２ｂに出力される主線路を通る信号２７（図１参照）は、増幅器５２によって増幅され、歪成分６２ａ、６２ｂを含む信号６２となる。増幅器５２は、主線路と歪生成線路とのそれぞれの増幅器に起因する遅延量が同程度となるように調整するためのものであるが、省略することも可能である。
【００５８】
一方、歪生成線路において、歪生成器１０によって歪成分が主として取り出された信号２６は、遅延線５６と増幅器５８を通り、信号６４となる。
【００５９】
合成器５４では、信号６２と６４とが合成されて信号６６が出力されるが、ここでは、信号６４の歪成分６４ａ、６４ｂが信号６２の歪成分６２ａ、６２ｂと干渉して、新たな歪成分６６ａ、６６ｂが生成されるように、遅延線５６の遅延量及び増幅器５８の増幅度が設定されている。
【００６０】
そして、主増幅器６０で信号６６が増幅されるが、上記信号６６の歪成分６６ａ、６６ｂが主増幅器６０によって新たに発生する歪成分を打ち消すようなレベルと位相となっているために、主増幅器６０からの出力は歪成分が抑えられた最終出力信号６８となる。
【００６１】
遅延線５６及び増幅器５８は、一度設定した後は、調整不要な固定的なものとすることもできるが、広い温度範囲で主増幅器６０の温度特性を補償するためには、遅延量及び増幅度を可変とし、調整可能とすることも可能である。出力信号６８をモニタして、出力信号６８に現われる歪成分が小さくなるように適宜調整するようにしてもよい。その場合でも、歪生成器１０は温度特性に関して安定的であるため、主増幅器６０による温度特性の補償のための調整を簡単に行うことができる。
【００６２】
こうして、歪生成器１０を用いた低歪高出力増幅器５０によって、歪成分が低減されて主信号が増幅された高出力信号が出力される。また、この実施形態では、最終段で主増幅器６０の出力をそのまま出力としているために、効率が良いものとなっている。
【００６３】
以上の各低歪高出力増幅器３０、５０では、主線路において遅延線を設ける必要がなく、また、主線路におけるレベルを抑える必要がないため、不要な損失を防ぐことができる。
【００６４】
尚、以上の実施形態において、歪生成器で用いる増幅器１４Ａ、１４Ｂと、主増幅器３４、６０とは、同じ特性である必要はないが、好ましくは同じ特性または同じ材質を持つ増幅器とすると、さらに効果的に歪成分の抑圧を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の歪生成器の実施形態を表す回路図である。
【図２】歪生成器で用いられる方向性結合器の一例である１／４波長結合線路形方向性結合器の平面図である。
【図３】歪生成器における合成器による合成前のカップリングポート側出力と、合成後の出力とを比較した実験結果を表す波形図である。
【図４】方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートとのレベル差と位相差との関係を表すグラフである。
【図５】図１の歪生成器を用いて構成した低歪高出力増幅器の一実施形態を表す回路図である。
【図６】図１の歪生成器を用いて構成した低歪高出力増幅器の他の実施形態を表す回路図である。
【図７】従来のフィードフォワード方式により歪成分を補償した増幅器を表す回路図である。
【図８】さらに別の従来の歪成分を補償した増幅器を表す回路図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 歪生成器
１２ 方向性結合器
１２ａ 入力ポート
１２ｂ 出力ポート
１２ｃ カップリングポート
１２ｄ アイソレーションポート
１４Ａ、１４Ｂ 増幅器
１８ 合成器
３０ 低歪高出力増幅器
３４ 主増幅器
４０ 合成器
５０ 低歪高出力増幅器
５４ 合成器
６０ 主増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形特性を有する増幅器の歪を補償するために歪成分を生成する歪生成器及び該歪生成器を用いて歪成分を補償した低歪増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、増幅器においては、入力電力のレベルが小さい場合には、入力電力と出力電力との間に線形特性が成り立つのに対して、入力電力のレベルが大きくなると、非線形特性を持ち、この非線形特性に起因して、３次、５次・・・の歪成分が発生することが知られている。
【０００３】
この歪成分を補償する増幅器としては、図７に示したフィードフォワード方式が知られている。図７に示したフィードフォワード方式による増幅器を説明する。説明を簡略化するため、今、２つの周波数ｆ１、ｆ２を主成分とする２周波信号１１０を増幅器に入力する場合を考える。２周波信号１１０は、ループＩの分配器１２０により、主増幅器１２１へ入力される信号と遅延線１２４へ入力される信号に分配される。主増幅器１２１へ入力された信号は増幅されて、歪成分１１１ａ、１１１ｂを含む信号１１１として出力される。３次歪成分１１１ａの周波数は、下側が２ｆ１−ｆ２、上側が２ｆ２−ｆ１、５次歪成分１１１ｂの周波数は、下側が３ｆ１−２ｆ２、上側が３ｆ２−２ｆ１である。歪成分は、（ｆ２−ｆ１）の周波数間隔で高い次数まで発生するが、ここでは、３次歪成分１１１ａと５次歪成分１１１ｂだけを表示する。
【０００４】
次に、主増幅器１２１の出力信号１１１は、分配器１２２により、ループＩＩの回路に入力される信号と減衰器１２３に入力される信号に分配される。そして、減衰器１２３に入力された信号は所望のレベルまで減衰されて信号１１３となる。
【０００５】
一方、分配器１２０で分岐されて遅延線１２４へ入力された信号は、遅延線１２４で所望の時間だけ遅延された信号１１２となる。信号１１２は、非線形素子を通過していないので、入力信号１１０とほぼ同じ波形となっており、歪成分はない。
【０００６】
これら２つの信号１１３及び信号１１２は、合成器１２５により合成されるが、信号１１３に減衰器１２３により適当な減衰を与え、信号１１２に遅延線１２４により適当な遅延を与えることにより、周波数ｆ１とｆ２の主信号は減衰し、歪成分１１４ａ、１１４ｂが減衰を受けていない信号１１４として出力される。信号１１４は、誤差増幅器１２６によって増幅されて信号１１５となる。
【０００７】
一方、分配器１２２で分岐されてループＩＩの回路に入力された信号は遅延線１２７で所望の時間だけ遅延された信号１１６となる。
【０００８】
そして、これら２つの信号１１５及び信号１１６は、合成器１２８によって、歪成分を相殺するように合成されることで、歪が補償された増幅信号１１７が得られることとなる。
【０００９】
この増幅器において、上記信号１１４を得るための機能を持つループＩの回路が歪生成器に該当する。
【００１０】
しかしながら、以上のフィードフォワード方式による増幅器においては、主増幅器１２１または誤差増幅器１２６による遅延時間に相当させるために、遅延線１２４、１２７の長さを長くとる必要があり（例えば１ｍ以上のケーブルが必要となる）、回路が増大化すると共に、そのような長い遅延線による損失が無視できない、という問題がある。また、広範な温度範囲で歪生成を行うためには、主増幅器１２１及び誤差増幅器１２６の温度特性を補償する必要があるが、それぞれの温度特性が異なるために、その補償が困難である、という課題がある。
【００１１】
以上のフィードフォワード方式以外の歪成分を補償する増幅器としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
【００１２】
特許文献１の中で従来技術として説明されている増幅器を図８に示す。説明のために、図７と同様に、２つの周波数ｆ１、ｆ２の２周波信号２１０を増幅器に入力する場合を考えると、２周波信号２１０は、分配回路２２１により２つの信号に分配される。一方の信号はベクトル調整回路２２２を介して電力増幅器２２３で線形に増幅され、合成回路２２９に入力される。分配回路２２１からのもう一方の出力は、分配回路２２４に入力されてさらに２つの信号に分配される。分配回路２２４の一方の出力は、ベクトル調整回路２２５を介して電力増幅器２２６で線形に増幅され、合成回路２２８に入力される。また、分配回路２２４からのもう一方の出力は電力増幅器２２７で歪成分を含んだ信号になり、合成回路２２８に入力される。
【００１３】
合成回路２２８では、入力される２つの信号からの周波数ｆ１、ｆ２の成分が同振幅、逆位相となるようにベクトル調整回路２２５を調整することによって、合成回路２２８からの出力は歪成分のみの信号となる。この信号が合成回路２２９に入力される。
【００１４】
合成回路２２９では、ベクトル調整回路２２２を調整することによって、合成回路２２９から出力される歪成分が、電力増幅器２３０で発生する歪成分と同振幅、逆位相となるようにする。このような歪を含んだ信号を電力増幅器２３０に入力することによって、電力増幅器２３０で発生する歪成分を抑圧するようにしている。
【００１５】
しかしながら、この増幅器においては、ベクトル調整回路２２２、２２５で位相の調整を行わなければならず、その調整が難しく、また、回路が増大化する、という課題がある。
【００１６】
引用文献１では、さらにかかる課題を解決するために、分配回路で分配された信号を線形増幅器と非線形増幅器に分配して、線形増幅器と非線形増幅器の電力出力比が４：１となるように調整し、これらの信号を逆位相で合成することにより、主電力増幅器で発生する歪成分と同振幅、逆位相の歪を生成して、主電力増幅器に入力する構成を提案している。
【００１７】
しかしながら、この提案された構成では、非線形増幅器が、主電力増幅器の歪特性と同じ特性であることが必要不可欠であるが、小電力用で主電力増幅器と同じ歪特性を持つような増幅器を実現するのは困難であり、実用化が困難、もしくは、高額となる。また、線形増幅器と非線形増幅器とが異なる温度特性を持つために、広範な温度範囲で歪生成を行うためには、その補償が困難である、という問題がある。
【００１８】
【特許文献１】特開２００２−１７１１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、簡単かつ小型の回路構成とし、調整を簡素化することができる歪生成器、及びその歪生成器を用いた低歪増幅器を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載による歪生成器は、入力ポート、出力ポート、カップリングポート及びアイソレーションポートを有し、入力ポートに入力された信号に対してカップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つ位相差がほぼ１８０度となる、方向性結合器と、
前記方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器と、
それぞれの増幅器からの出力のレベルを調整して合成する合成器と、
を備え、合成器から、入力ポートに入力される信号に対してカップリングポートに接続された増幅器によって発生する歪成分を取り出して出力することを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のカップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器が、同じ温度特性を有する同種類の増幅器であることを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のカップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号のレベル差が、５〜１１ｄＢであることを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方向性結合器が、マイクロストリップライン、ストリップラインまたはディスクリート素子で作製されたものであることを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明による低歪増幅器は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を増幅する主増幅器と、
該主増幅器からの出力と、前記歪生成器の合成器からの出力とを合成する合成器と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明による低歪増幅器は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の合成器からの出力と、前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力とを合成する合成器と、
該合成器で合成された出力を増幅する主増幅器と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、カップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つその位相差がほぼ１８０度となるという方向性結合器の特性を利用しており、カップリングポートに接続された増幅器によってその非線形領域の動作特性により歪成分を含む信号を生成し、アイソレーションポートに接続された増幅器によって歪成分を含まない信号を生成することができる。これらの両信号には１８０度の位相差があるので、これらを合成器で合成することにより、主信号レベルを抑えて、歪成分を主として取り出すことができる。よって、位相調整のためのベクトル調整器を必要としないために、調整が簡単で且つ構成が簡単かつ小型の歪生成器とすることができる。また、カップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器は同じものを使用することができる。
【００２７】
即ち、カップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器を同じ温度特性を有する同種類の増幅器とした場合には、位相差１８０度であるこれら増幅出力を合成することで、温度特性が相殺されるので、温度補償の必要性を低減することができる。
【００２８】
カップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号のレベル差を５〜１１ｄＢとすることで、両信号の位相差をほぼ１８０度に維持し、且つカップリングポートに接続された増幅器を非線形領域で動作させ、アイソレーションポートに接続された増幅器を線形領域で動作させることができる。ここで、ほぼ１８０度とは、±１０度程度の幅を意味するものとする。完全に位相差が１８０度でなくても、この程度の範囲で、歪成分を有効に取り出すことができる。
【００２９】
また、上記歪生成器を使用して任意の低歪増幅器を構成することができる。歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を主増幅器で増幅し、歪生成器によって生成された歪成分を主増幅器の前段または後段で主増幅器で発生する歪成分とキャンセルするように合成器で合成することで、歪成分を補償することができる。歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を主増幅器で増幅することで、出力ポートからの主線路のレベルを落とすことなく、損失を抑えることができる。また、歪生成器の方向性結合器の出力ポートから主増幅器への主線路と、歪生成のための歪生成線路との間で、大きな遅延差が発生しないために、遅延素子を設けるとしても小さなものとすることができ、また、主線路に遅延線を含まずに構成することができるので、損失を一層抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
（歪生成器の実施形態）
図１は、本発明の実施形態による歪生成器を表す回路図である。
【００３２】
図において、歪生成器１０は、方向性結合器１２と、方向性結合器１２に接続された２つの増幅器１４Ａ、１４Ｂと、各増幅器１４Ａ、１４Ｂに接続された減衰器１６Ａ、１６Ｂと、減衰器１６Ａ、１６Ｂに接続された合成器１８とから構成される。
【００３３】
方向性結合器１２は、マイクロストリップライン、ストリップラインまたはインダクタンス素子のようなディスクリート素子のいずれかから構成することができ、入力ポート１２ａ、出力ポート１２ｂ、カップリングポート１２ｃ及びアイソレーションポート１２ｄを有する。一般的には、図２に示した１／４波長結合線路形が最も良く知られているが、これ以外の任意の方向性結合器とすることができる。
【００３４】
方向性結合器１２の共通の特性としては、入力ポート１２ａに入力された信号に対してカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄとにそれぞれ結合された信号が発生するが、これらの信号の間にレベル差があり、カップリングポート１２ｃの方がアイソレーションポート１２ｄよりもレベルが高く、入力信号に対する結合度を適宜設定可能であり、広い結合範囲で、カップリングポート１２ｃに対するアイソレーションポート１２ｄの位相差をほぼ１８０度に維持することができる、ということがある。
【００３５】
増幅器１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ方向性結合器１２のカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに対して同じ位置に配置され、同じ種類のデバイスで構成される。このため、２つの増幅器１４Ａ、１４Ｂは同じ温度特性を有する同種類、かつ、同一バイアス条件の増幅器である。また、この増幅器１４Ａ、１４Ｂは小信号用増幅器で構成することができる。
【００３６】
減衰器１６Ａ、１６Ｂは、増幅器１４Ａ、１４Ｂからの出力をそれぞれ減衰させるものであり、合成器１８は、減衰器１６Ａ、１６Ｂの出力を合成するものである。減衰器１６Ａ，１６Ｂでの減衰程度を適宜調整することで、合成器１８の合成比は１：１とすることができる。
【００３７】
以上のように構成される歪生成器１０の作用を説明する。
【００３８】
説明簡略化のため、２つの周波数ｆ１、ｆ２を主成分とする２周波信号２０が入力される場合を考える。この２周波信号は方向性結合器１２により、カップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに結合する。このときに、カップリングポート１２ｃには大レベルの信号が、アイソレーションポート１２ｄには小レベルの信号が現われ、これらの信号の位相差は約１８０度となる。
【００３９】
これらの２つの信号はそれぞれ増幅器１４Ａ、１４Ｂで増幅されるが、増幅器１４Ａは大レベルの信号を増幅するため、非線形領域で動作し、その出力は歪成分２１ａ、２１ｂを含む信号２１となる。ここで、歪成分２１ａは３次歪成分、歪成分２１ｂは５次歪成分を表す。一方、増幅器１４Ｂは小レベルの信号を増幅するため増幅器の線形特性領域で動作し、その出力はほとんど歪成分のない信号２３となる。
【００４０】
これらの信号２１、２３は、それぞれ減衰器１６Ａ、１６Ｂにより主成分信号ｆ１、ｆ２のレベルが等しくなるようにレベル調整された信号２４、２５となる。これらの信号２４、２５を合成器１８によって合成すると、主信号のレベルは、２つの信号の１８０度の位相差によって相殺されて抑えられ、歪成分２６ａ、２６ｂのレベルは抑えられずに主として歪成分２６ａ、２６ｂを持つ信号２６が得られる。
【００４１】
位相差が１８０度であると、主信号はほぼ完全に相殺されるが、位相差が１８０度±１０度の範囲であれば、主信号が残ったとしても、歪成分とのレベル差を圧縮することができる。
【００４２】
図３は、合成器１８で合成する前のカップリングポート側の出力と、合成器１８で合成後の出力とを比較した実験結果を表す波形図である。５次以上の歪成分は省略している。合成前と合成後とで、主成分が約４０ｄＢ圧縮されているのに対して、歪成分はほとんど圧縮されていないことが分かる。この程度にレベル差の圧縮ができると、十分に実用に供することができる。
【００４３】
図４は、図２に示す１／４波長結合線路形の方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートに発生するそれぞれの信号のレベル差と位相差との関係を表すグラフである。グラフから、レベル差の広い範囲で位相差を１８０度±１０度以内に維持することができることが分かる。カップリングポート側に接続された増幅器１４Ａを非線形領域で動作させ、アイソレーションポート側に接続された増幅器１４Ｂを線形領域で動作させるために必要な２つの信号のレベル差は、５ｄＢ以上あれば可能である。よって、位相差１８０度±１０度を保持して、必要なレベル差を持たせるためには、グラフからカップリングポートとアイソレーションポートとのレベル差を５〜１１ｄＢとすると良いことが分かる。また、このレベル差は結合度に依存しており、結合度は、公知のように方向性結合器の主線路と結合線路との間隔（図２のｇ）の関数であるから、間隔を適当に設定することにより、所望のレベル差を持たせることができるようになる。
【００４４】
以上のようにこの歪生成器１０は、方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートのレベル差と約１８０度の位相差という特性を利用しているので、位相の調整が不要で、且つ遅延線を不要とすることができるので、回路構成が簡単且つ小型化され、調整も簡素化されている。また、２つの増幅器１４Ａ、１４Ｂは、同じデバイスで構成されて同じ温度特性を持ち、温度特性が相殺されるので、温度補償の必要もない。仮に差分が出たとしてもその値は小さなものとなる。
【００４５】
（低歪増幅器の実施形態）
図５は、上記歪生成器１０を用いて構成した低歪高出力増幅器３０の一実施形態を表す回路図である。
【００４６】
この低歪高出力増幅器３０は、歪生成器１０と、歪生成器１０の方向性結合器１２の出力ポート１２ｂに接続された増幅器３２と、増幅器３２に接続された主増幅器３４と、歪生成器１０の合成器１８に接続された遅延線３６と、遅延線３６に接続された増幅器３８と、主増幅器３４と増幅器３８とからの出力の合成を行う合成器４０とから構成される。
【００４７】
この低歪高出力増幅器３０の作用を先と同じ２周波信号２０を用いて説明する。歪生成器１０の方向性結合器１２によって、入力された２周波信号２０は、出力ポート１２ｂから続く主線路と、歪生成のためにカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに結合される歪生成線路とに分割される。
【００４８】
出力ポート１２ｂに出力される主線路を通る信号２７（図１参照）は、増幅器３２と主増幅器３４とによって増幅され、歪成分４２ａ、４２ｂを含む信号４２となる。増幅器３２は、主線路と歪生成線路とのそれぞれの増幅器に起因する遅延量が同程度となるように調整するためのものであるが、省略することも可能である。
【００４９】
一方、歪生成線路において、歪生成器１０によって歪成分が主として取り出された信号２６は、遅延線３６と増幅器３８を通り、信号４４となる。増幅器３８は、主線路からの信号４２の歪成分４２ａ、４２ｂと、信号４４の歪成分４４ａ、４４ｂとが同じレベルになるような増幅度に設定されており、また、遅延線３６は、主線路からの信号４２と信号４４とが同程度の遅延量となり、両者の歪成分の位相差が１８０度となるように設定されている。
【００５０】
合成器４０では、信号４２と４４とが合成されるが、歪成分４２ａ、４２ｂと歪成分４４ａ、４４ｂとの位相差が１８０度であるため、これらが相殺されて、歪成分が抑えられた最終出力信号４６が出力される。
【００５１】
合成器４０は、方向性結合器のように主線路の信号に損失を与えない構造の物が使用されるとよい。この場合、アイソレーションポートは終端されている。
【００５２】
遅延線３６及び増幅器３８は、一度設定した後は、調整不要な固定的なものとすることもできるが、広い温度範囲で主増幅器３４の温度特性を補償するためには、遅延量及び増幅度を可変とし、調整可能とすることも可能である。出力信号４６をモニタして、出力信号４６に現われる歪成分が小さくなるように適宜調整するようにしてもよい。その場合でも、歪生成器１０は温度特性に関して安定的であるため、主増幅器３４による温度特性の補償のための調整を簡単に行うことができる。
【００５３】
こうして、歪生成器１０を用いた低歪高出力増幅器３０によって、歪成分が低減されて主信号が増幅された高出力信号が出力される。
【００５４】
（低歪増幅器の他の実施形態）
図６は、上記歪生成器１０を用いて構成した低歪高出力増幅器５０の他の実施形態を表す回路図である。
【００５５】
この低歪高出力増幅器５０は、歪生成器１０と、歪生成器１０の方向性結合器１２の出力ポート１２ｂに接続された増幅器５２と、歪生成器１０の合成器１８に接続された遅延線５６と、遅延線５６に接続された増幅器５８と、増幅器５２と増幅器５８とからの出力の合成を行う合成器５４と、合成器５４に接続された主増幅器６０と、から構成される。
【００５６】
この低歪高出力増幅器５０の作用を、先と同じ２周波信号２０を用いて説明する。歪生成器１０の方向性結合器１２によって、入力された２周波信号２０は、出力ポート１２ｂから続く主線路と、歪生成のためにカップリングポート１２ｃとアイソレーションポート１２ｄに結合される歪生成線路とに分割される。
【００５７】
出力ポート１２ｂに出力される主線路を通る信号２７（図１参照）は、増幅器５２によって増幅され、歪成分６２ａ、６２ｂを含む信号６２となる。増幅器５２は、主線路と歪生成線路とのそれぞれの増幅器に起因する遅延量が同程度となるように調整するためのものであるが、省略することも可能である。
【００５８】
一方、歪生成線路において、歪生成器１０によって歪成分が主として取り出された信号２６は、遅延線５６と増幅器５８を通り、信号６４となる。
【００５９】
合成器５４では、信号６２と６４とが合成されて信号６６が出力されるが、ここでは、信号６４の歪成分６４ａ、６４ｂが信号６２の歪成分６２ａ、６２ｂと干渉して、新たな歪成分６６ａ、６６ｂが生成されるように、遅延線５６の遅延量及び増幅器５８の増幅度が設定されている。
【００６０】
そして、主増幅器６０で信号６６が増幅されるが、上記信号６６の歪成分６６ａ、６６ｂが主増幅器６０によって新たに発生する歪成分を打ち消すようなレベルと位相となっているために、主増幅器６０からの出力は歪成分が抑えられた最終出力信号６８となる。
【００６１】
遅延線５６及び増幅器５８は、一度設定した後は、調整不要な固定的なものとすることもできるが、広い温度範囲で主増幅器６０の温度特性を補償するためには、遅延量及び増幅度を可変とし、調整可能とすることも可能である。出力信号６８をモニタして、出力信号６８に現われる歪成分が小さくなるように適宜調整するようにしてもよい。その場合でも、歪生成器１０は温度特性に関して安定的であるため、主増幅器６０による温度特性の補償のための調整を簡単に行うことができる。
【００６２】
こうして、歪生成器１０を用いた低歪高出力増幅器５０によって、歪成分が低減されて主信号が増幅された高出力信号が出力される。また、この実施形態では、最終段で主増幅器６０の出力をそのまま出力としているために、効率が良いものとなっている。
【００６３】
以上の各低歪高出力増幅器３０、５０では、主線路において遅延線を設ける必要がなく、また、主線路におけるレベルを抑える必要がないため、不要な損失を防ぐことができる。
【００６４】
尚、以上の実施形態において、歪生成器で用いる増幅器１４Ａ、１４Ｂと、主増幅器３４、６０とは、同じ特性である必要はないが、好ましくは同じ特性または同じ材質を持つ増幅器とすると、さらに効果的に歪成分の抑圧を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の歪生成器の実施形態を表す回路図である。
【図２】歪生成器で用いられる方向性結合器の一例である１／４波長結合線路形方向性結合器の平面図である。
【図３】歪生成器における合成器による合成前のカップリングポート側出力と、合成後の出力とを比較した実験結果を表す波形図である。
【図４】方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートとのレベル差と位相差との関係を表すグラフである。
【図５】図１の歪生成器を用いて構成した低歪高出力増幅器の一実施形態を表す回路図である。
【図６】図１の歪生成器を用いて構成した低歪高出力増幅器の他の実施形態を表す回路図である。
【図７】従来のフィードフォワード方式により歪成分を補償した増幅器を表す回路図である。
【図８】さらに別の従来の歪成分を補償した増幅器を表す回路図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 歪生成器
１２ 方向性結合器
１２ａ 入力ポート
１２ｂ 出力ポート
１２ｃ カップリングポート
１２ｄ アイソレーションポート
１４Ａ、１４Ｂ 増幅器
１８ 合成器
３０ 低歪高出力増幅器
３４ 主増幅器
４０ 合成器
５０ 低歪高出力増幅器
５４ 合成器
６０ 主増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポート、出力ポート、カップリングポート及びアイソレーションポートを有し、入力ポートに入力された信号に対してカップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つ位相差がほぼ１８０度となる方向性結合器と、
前記方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器と、
それぞれの増幅器からの出力のレベルを調整して合成する合成器と、
を備え、合成器から、入力ポートに入力される信号に対してカップリングポートに接続された増幅器によって発生する歪成分を取り出して出力することを特徴とする歪生成器。
【請求項２】
前記カップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器は、同じ温度特性を有する同種類の増幅器であることを特徴とする請求項１記載の歪生成器。
【請求項３】
前記カップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号のレベル差は、５〜１１ｄＢであることを特徴とする請求項１または２記載の歪生成器。
【請求項４】
前記方向性結合器は、マイクロストリップライン、ストリップラインまたはディスクリート素子で作製されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歪生成器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を増幅する主増幅器と、
該主増幅器からの出力と、前記歪生成器の合成器からの出力とを合成する合成器と、を備えることを特徴とする低歪増幅器。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の合成器からの出力と、前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力とを合成する合成器と、
該合成器で合成された出力を増幅する主増幅器と、
を備えることを特徴とする低歪増幅器。
【請求項１】
入力ポート、出力ポート、カップリングポート及びアイソレーションポートを有し、入力ポートに入力された信号に対してカップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号にレベル差があり、且つ位相差がほぼ１８０度となる方向性結合器と、
前記方向性結合器のカップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器と、
それぞれの増幅器からの出力のレベルを調整して合成する合成器と、
を備え、合成器から、入力ポートに入力される信号に対してカップリングポートに接続された増幅器によって発生する歪成分を取り出して出力することを特徴とする歪生成器。
【請求項２】
前記カップリングポートとアイソレーションポートとにそれぞれ接続された増幅器は、同じ温度特性を有する同種類の増幅器であることを特徴とする請求項１記載の歪生成器。
【請求項３】
前記カップリングポートとアイソレーションポートにそれぞれ発生する信号のレベル差は、５〜１１ｄＢであることを特徴とする請求項１または２記載の歪生成器。
【請求項４】
前記方向性結合器は、マイクロストリップライン、ストリップラインまたはディスクリート素子で作製されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の歪生成器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力を増幅する主増幅器と、
該主増幅器からの出力と、前記歪生成器の合成器からの出力とを合成する合成器と、を備えることを特徴とする低歪増幅器。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の歪生成器と、
前記歪生成器の合成器からの出力と、前記歪生成器の方向性結合器の出力ポートからの出力とを合成する合成器と、
該合成器で合成された出力を増幅する主増幅器と、
を備えることを特徴とする低歪増幅器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１８６８３８（Ｐ２００６−１８６８３８Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３８０１７１（Ｐ２００４−３８０１７１）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００３３８８）株式会社トキメック (103)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００３３８８）株式会社トキメック (103)
【Ｆターム（参考）】
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