歪発生器及び歪補償増幅器
【課題】出力する歪のレベルを調整することができる歪発生器を提供する。
【解決手段】ドライバ増幅器２２で増幅され且つ非線形側伝送線路３４−１から取り出されたマイクロ波信号は、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給される。歪発生用トランジスタ増幅器４８は、出力端子４８ｂに供給されたマイクロ波信号を基に歪成分を発生して入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂの両方から出力する。可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を調整することで、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側で合成される歪成分の位相差を調整することができる。
【解決手段】ドライバ増幅器２２で増幅され且つ非線形側伝送線路３４−１から取り出されたマイクロ波信号は、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給される。歪発生用トランジスタ増幅器４８は、出力端子４８ｂに供給されたマイクロ波信号を基に歪成分を発生して入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂの両方から出力する。可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を調整することで、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側で合成される歪成分の位相差を調整することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波信号を基に歪を発生させる歪発生器、及び増幅器からの出力信号中に含まれる歪が低減するよう歪補償を行う歪補償増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
増幅器の非線形性により増幅器からの出力信号に生じる歪成分を低減するよう歪補償を行う歪補償増幅器において、歪を発生させる歪発生器が用いられている。この歪発生器を用いた歪補償増幅器においては、歪補償の対象となる被補償増幅器への入力信号または被補償増幅器からの出力信号に歪発生器で発生させた歪を結合することにより、歪補償が行われている。下記特許文献１〜４には、ダイオードを用いて歪を発生させる歪発生器が開示されている。
【０００３】
その他の関連技術として、下記特許文献５による歪発生器、及び下記特許文献６による歪補償増幅器が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９６３７１号公報
【特許文献２】実開昭６２−１９８１２号公報
【特許文献３】特公平８−３１７４８号公報
【特許文献４】特公平８−１５２４５号公報
【特許文献５】特開平３−１９０３０１号公報
【特許文献６】特公平７−８５５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被補償増幅器への入力信号または被補償増幅器からの出力信号に歪発生器で発生させた歪を結合することにより歪補償を行う場合に、十分な歪補償効果を安定して得るためには、歪発生器から出力される歪のレベルを調整できることが望ましい。しかし、特許文献１〜４のダイオードを用いた歪発生器では、デバイスの性質上、小電力で動作させる必要があるため、発生させる歪のレベルも低くなり、歪のレベルを調整することが困難である。したがって、十分な歪補償効果を安定して得ることが困難である。
【０００６】
本発明は、出力する歪のレベルを調整することができる歪発生器を提供することを目的とする。また、本発明は、十分な歪補償効果を安定して得ることができる歪補償増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る歪発生器及び歪補償増幅器は、上述した目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る歪発生器は、第１伝送路を伝搬するマイクロ波信号を取り出し、当該取り出したマイクロ波信号を基に歪を発生させ、当該発生させた歪を第２伝送路へ供給する歪発生器であって、マイクロ波信号が出力端子に供給されることにより歪を発生し、当該発生した歪を入力端子及び出力端子の両方から出力する歪発生用トランジスタ増幅器と、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整するための調整手段と、を備え、第１伝送路から取り出したマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することにより歪発生用トランジスタ増幅器で歪を発生させ、当該発生させた歪を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路へ供給し、さらに、調整手段により歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整することで、第２伝送路へ供給する歪の調整が可能であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路が設けられていることが好適である。また、本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路が設けられていることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、第１伝送路から歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子へのマイクロ波信号の通過、及び歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路への歪の通過を許容するとともに、第１伝送路から第２伝送路へのマイクロ波信号の通過を抑えるための方向性素子を備えることが好適である。この態様では、方向性素子は、サーキュレータまたはハイブリッドであることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給するマイクロ波信号は、歪発生用トランジスタ増幅器で歪が発生するよう歪発生用トランジスタ増幅器の線形領域を超えた電力値を有することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、マイクロ波信号を増幅するドライバ増幅器が設けられ、ドライバ増幅器で増幅されたマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器はＦＥＴを含み、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子はＦＥＴのドレイン端子であり、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子はＦＥＴのゲート端子であることが好適である。
【００１４】
また、本発明に係る歪補償増幅器は、マイクロ波信号を増幅する主増幅器と、主増幅器からの出力信号中に含まれる歪が低減するよう歪補償を行う歪補償部と、を備える歪補償増幅器であって、歪補償部は、マイクロ波信号を基に歪を発生させる歪発生器を含み、歪発生器で発生させた歪を主増幅器に入力されるマイクロ波信号または主増幅器からの出力信号に結合することにより歪補償を行い、前記歪発生器が、本発明に係る歪発生器であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することにより歪発生用トランジスタ増幅器で歪を発生させてその入力端子及び出力端子の両方から出力することができる。さらに、調整手段により歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整することで、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子側で合成される歪の振幅差及び位相差の少なくとも一方を調整することができる。その結果、歪発生器から出力される歪のレベルを調整することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、主増幅器からの出力信号中に残留する歪成分が低減するように歪発生器から出力される歪のレベルを調整することができるので、十分な歪補償効果を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の概略構成を示す図であり、本発明をプリディストーション型歪補償増幅器に適用した例を示す。本実施形態に係る歪補償増幅器は、被補償増幅器（主増幅器）１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償部１６により歪補償を行うものである。
【００１９】
入力端子ＩＮに入力されたマイクロ波信号（歪が生じていないマイクロ波線形信号）は、歪補償部１６に入力される。歪補償部１６は、入力端子ＩＮからのマイクロ波線形信号にプリディストーション（前置歪）を与えて出力する。被補償増幅器１２は、歪補償部１６から供給されたマイクロ波信号、つまり前置歪が与えられたマイクロ波信号を増幅して出力端子ＯＵＴへ出力する。このように、歪補償部１６により被補償増幅器１２に入力されるマイクロ波信号にプリディストーションを与えることで、被補償増幅器１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償が行われる。
【００２０】
次に、歪補償部１６の構成について説明する。歪補償部１６は、以下に説明するドライバ増幅器２２、分配器２４、線形ルート２６、非線形ルート２８、及び合成器３０を備える。
【００２１】
ドライバ増幅器２２は、歪補償部１６に入力されたマイクロ波線形信号を増幅して分配器２４へ出力する。ここでのドライバ増幅器２２としては、線形性に優れたリニアアンプが用いられる。分配器２４は、ドライバ増幅器２２で増幅されたマイクロ波信号を線形ルート２６の線形側伝送線路３２−１と非線形ルート２８の非線形側伝送線路３４−１とに分配する。
【００２２】
線形ルート２６には、入力ポート３６ａと反射ポート３６ｂと出力ポート３６ｃとを有するサーキュレータ３６が方向性素子として配設されている。サーキュレータ３６においては、入力ポート３６ａには線形側伝送線路３２−１が接続され、反射ポート３６ｂにはマイクロ波信号の位相を調整するための位相調整回路３８が接続され、出力ポート３６ｃには線形側伝送線路３２−２が接続されている。サーキュレータ３６は、入力ポート３６ａから反射ポート３６ｂへのマイクロ波信号の通過を許容することで、線形側伝送線路３２−１から位相調整回路３８へのマイクロ波信号の通過を許容する。そして、サーキュレータ３６は、反射ポート３６ｂから出力ポート３６ｃへのマイクロ波信号の通過を許容することで、位相調整回路３８から線形側伝送線路３２−２へのマイクロ波信号の通過を許容する。また、サーキュレータ３６は、入力ポート３６ａから出力ポート３６ｃへのマイクロ波信号の通過を抑えることで、位相調整回路３８を介することなく線形側伝送線路３２−１から線形側伝送線路３２−２へマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）。
【００２３】
ここでの位相調整回路３８については、例えば図２に示すようにオープンスタブ、または図３に示すようにショートスタブにより構成することができる。線形側伝送線路３２−１からサーキュレータ３６を介してオープンスタブ（またはショートスタブ）３８に供給されたマイクロ波線形信号は、オープンスタブ（またはショートスタブ）３８の信号反射端にて反射され、この反射されたマイクロ波線形信号がサーキュレータ３６を介して線形側伝送線路３２−２に供給される。そのため、図２，３に示す例では、オープンスタブ（またはショートスタブ）３８の長さ（電気長）を調整することで、線形ルート２６を伝搬するマイクロ波線形信号の位相を調整することができる。
【００２４】
あるいは、位相調整回路３８は、図４に示すように、互いに並列配置された複数の伝送線路３３−１〜３３−３と、各伝送線路３３−１〜３３−３をグランド５６に接続するための複数のスイッチ３５−１〜３５−３と、を含むこともできる。スイッチ３５−１〜３５−３のいずれか１つを閉じて伝送線路３３−１〜３３−３のいずれか１つをグランド５６に接続することで、グランド５６に接続された伝送線路はショートスタブとして機能する。そして、スイッチ３５−１を閉じたときのサーキュレータ３６の反射ポート３６ｂとグランド５６との間の電気長、スイッチ３５−２を閉じたときのサーキュレータ３６の反射ポート３６ｂとグランド５６との間の電気長、及びスイッチ３５−３を閉じたときのサーキュレータ３６の反射ポート３６ｂとグランド５６との間の電気長がそれぞれ異なる。そのため、図４に示す例では、閉じるスイッチ３５−１〜３５−３、つまりグランド５６に接続する伝送線路３３−１〜３３−３を切り替えることで、線形ルート２６を伝搬するマイクロ波線形信号の位相を調整することができる。
【００２５】
一方、非線形ルート２８には、非線形側伝送線路３４−１を伝搬するマイクロ波信号を取り出し、この取り出したマイクロ波信号を基に歪成分を発生させ、この発生させた歪成分を非線形側伝送線路３４−２へ供給する歪発生器４０が配設されている。ここでの歪発生器４０は、入力ポート４６ａと反射ポート４６ｂと出力ポート４６ｃとを有するサーキュレータ（方向性素子）４６と、マイクロ波信号が出力端子４８ｂに供給されることにより歪成分を発生する歪発生用トランジスタ増幅器４８と、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端（信号反射端）５７との間を通過する信号の位相を調整する可変移相器（位相調整器）５４と、を備える反射型歪発生器である。歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路５０が配設されている。つまり、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ側では、マイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンス整合（マッチング）が取れており、マイクロ波信号の反射が抑えられる。そして、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２が配設されている。つまり、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側でも、マイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンス整合（マッチング）が取れており、マイクロ波信号の反射が抑えられる。可変移相器５４は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ（入力端側整合回路５０）と開放端５７との間に配置されており、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａは、入力端側整合回路５０及び可変移相器５４を介して開放端５７に接続されている。
【００２６】
サーキュレータ４６においては、入力ポート４６ａには非線形側伝送線路３４−１が接続され、反射ポート４６ｂには出力端側整合回路５２（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）が接続され、出力ポート４６ｃには非線形側伝送線路３４−２が接続されている。サーキュレータ４６は、入力ポート４６ａから反射ポート４６ｂへのマイクロ波信号の通過を許容することで、非線形側伝送線路３４−１から出力端側整合回路５２（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）へのマイクロ波信号の通過を許容する。そして、サーキュレータ４６は、反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへの歪成分の通過を許容することで、出力端側整合回路５２から非線形側伝送線路３４−２への歪成分の通過を許容する。また、サーキュレータ４６は、入力ポート４６ａから出力ポート４６ｃへのマイクロ波信号の通過を抑えることで、非線形側伝送線路３４−１から非線形側伝送線路３４−２へのマイクロ波信号の通過を抑える（理想的には遮断する）。
【００２７】
歪発生用トランジスタ増幅器４８の構成例を図５に示す。図５に示す例では、ＦＥＴ５８のゲート端子５８ａが歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａとなっており、ＦＥＴ５８のドレイン端子５８ｂが歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂとなっている。そして、ＦＥＴ５８のソース端子５８ｃはグランド５６に接続されている。また、ゲートバイアス回路５９は、チョークコイル６０を介してＦＥＴ５８のゲート端子５８ａ（歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ）にバイアス電圧を印加し、ドレインバイアス回路６１は、チョークコイル６２を介してＦＥＴ５８のドレイン端子５８ｂ（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）にバイアス電圧を印加する。このように、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂには、別々のバイアス電圧が印加されている。
【００２８】
ドライバ増幅器２２で増幅され且つ非線形側伝送線路３４−１から取り出されたマイクロ波線形信号は、出力端側整合回路５２を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給される。歪発生用トランジスタ増幅器４８は、出力端子４８ｂに供給されたマイクロ波線形信号を基に歪成分を発生する。歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給されるマイクロ波線形信号は、ドライバ増幅器２２で増幅されているため、歪発生用トランジスタ増幅器４８の線形領域（線形増幅範囲）を超えた電力値を有するマイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給することができる。したがって、歪発生用トランジスタ増幅器４８を非線形領域で動作させることができ、歪発生用トランジスタ増幅器４８で十分な電力値の歪成分を発生させることができる。歪発生用トランジスタ増幅器４８で発生した歪成分は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂの両方から出力される。歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから出力された歪成分は、出力端側整合回路５２及びサーキュレータ４６を介して非線形側伝送線路３４−２に供給される。そして、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａから出力された歪成分は、開放端５７で反射し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を通過して出力端子４８ｂから出力端側整合回路５２及びサーキュレータ４６を介して非線形側伝送線路３４−２に供給される。また、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａからは、歪成分（非線形成分）だけでなく線形成分も出力される。通常の増幅器は、入力端子に入力されたマイクロ波信号を増幅して出力端子から出力する（歪発生用トランジスタ増幅器４８も入力端子４８ａに入力されたマイクロ波信号を増幅して出力端子４８ｂから出力することが可能である）が、本実施形態の歪発生用トランジスタ増幅器４８は、通常の増幅器の使用方法とは異なり、マイクロ波信号を出力端子４８ｂ側から逆注入することにより歪成分を発生させる。
【００２９】
合成器３０は、線形側伝送線路３２−２を伝搬するマイクロ波線形信号と非線形側伝送線路３４−２を伝搬する歪成分とを合成して被補償増幅器１２へ出力する。被補償増幅器１２によりマイクロ波信号を増幅する際には歪成分が発生するが、被補償増幅器１２に入力されるマイクロ波線形信号に歪発生器４０（歪発生用トランジスタ増幅器４８）で発生させた歪成分を結合することにより、被補償増幅器１２に入力されるマイクロ波信号にプリディストーションを与えることができ、被補償増幅器１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償を行うことができる。なお、歪補償を行う際には、被補償増幅器１２からの出力信号中に残留する歪成分が最小になるように、位相調整回路３８による位相調整量（オープンスタブやショートスタブの電気長）が調整される。
【００３０】
図６に示すように、非線形側伝送線路３４−１から非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分については、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（ここではＤ１，Ｄ２，Ｄ３の上の→を省略する）の３つの成分に分けて考えることができる。図６において、Ｄ１は、サーキュレータ４６の入力ポート４６ａから出力ポート４６ｃへリークすることで、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分である。Ｄ２は、サーキュレータ４６を入力ポート４６ａから反射ポート４６ｂへ通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側で反射し、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分である。Ｄ３は、サーキュレータ４６を入力ポート４６ａから反射ポート４６ｂへ通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を出力端子４８ｂから入力端子４８ａへ逆方向に通過し、可変移相器５４を通過して開放端５７で反射し、可変移相器５４を再び通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ順方向に通過し、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分である。
【００３１】
サーキュレータ４６の通過損失及び線路の電気長を無視すると、各線形成分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３とこれらの合成信号（非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分）Ｄｏｕｔは、以下の式で表される。ただし、以下の式において、Ｄｉｎ（ここではＤｉｎの上の→を省略する）は、非線形側伝送線路３４−１を伝搬するマイクロ波線形信号を表す。また、ＬCIRは、サーキュレータ４６の入力ポート４６ａと出力ポート４６ｃとの間のアイソレーションであり、φは、可変移相器５４の位相調整量（移相量）である。また、Ｓ12，Ｓ21，Ｓ22（ここではＳ12，Ｓ21，Ｓ22の上の→を省略する）は、それぞれ歪発生用トランジスタ増幅器４８のＳ12パラメータ、Ｓ21パラメータ、Ｓ22パラメータである。
【００３２】
【数１】
【００３３】
また、図７に示すように、歪発生器４０（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）から非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分（非線形成分）については、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３（ここではＵ１，Ｕ２，Ｕ３の上の→を省略する）の３つの成分に分けて考えることができる。図７において、Ｕ１は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入されたマイクロ波線形信号により歪発生用トランジスタ増幅器４８の内部で発生した歪成分であって、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから出力され、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分である。Ｕ２は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入されたマイクロ波線形信号により歪発生用トランジスタ増幅器４８の内部で発生した歪成分であって、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａから出力され、可変移相器５４を通過して開放端５７で反射し、可変移相器５４を再び通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ通過し、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分である。Ｕ３は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入されたマイクロ波線形信号の一部が入力端子４８ａから出力され、可変移相器５４を通過して開放端５７で反射し、可変移相器５４を再び通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ通過する際に、歪発生用トランジスタ増幅器４８の内部で発生した歪成分であって、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから出力され、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分である。
【００３４】
歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ３との合成は非線形演算であり、歪成分Ｕ１，Ｕ３と歪成分Ｕ２との合成は線形演算である。Ｕ２は歪成分であるものの、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ通過する際には線形に通過するためである。歪発生用トランジスタ増幅器４８の線形信号入力（入力端子４８ａへの線形信号入力）Ｅに対する歪成分出力（出力端子４８ｂからの歪成分出力）をＵとし、歪発生用トランジスタ増幅器４８の歪特性をＵ＝Ｔ(Ｅ)と表すことにすると、各歪成分Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の合成信号、つまり非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔ（ここではＵｏｕｔの上の→を省略する）は、以下の式で表される。ただし、以下の式において、Ｕ１＝Ｔ(Ｅ１)、Ｕ２＝Ｔ(Ｅ２)、Ｕ３＝Ｔ(Ｅ３)であり（ここではＥ１，Ｅ２，Ｅ３の上の→を省略する）、θは、Ｅ１とＥ２の位相差である。
【００３５】
【数２】
【００３６】
ここで、本願発明者が行った実験結果を図８，９に示す。図８は、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａに順注入した場合に出力端子４８ｂから取り出される線形信号及び非線形信号（歪成分）のレベルと、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入した場合に出力端子４８ｂから取り出される線形信号（線形成分Ｄ２に相当）及び非線形信号（歪成分Ｕ１に相当）のレベルと、を示す。そして、図９は、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａに順注入した場合に出力端子４８ｂから取り出される線形信号及び非線形信号（歪成分）のレベルと、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入した場合に入力端子４８ａから取り出される線形信号（線形成分Ｄ３に相当）及び非線形信号（歪成分Ｕ２に相当）のレベルと、を示す。図８，９に示すように、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入することで、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂから歪成分が出力されることがわかる。なお、マイクロ波線形信号の逆注入により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａから取り出される線形信号のレベルについては、歪発生用トランジスタ増幅器４８のＳ12パラメータにより調整可能である。そして、マイクロ波線形信号の逆注入により歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから取り出される線形信号のレベルについては、歪発生用トランジスタ増幅器４８のＳ22パラメータにより調整可能である。
【００３７】
歪補償増幅器において十分な歪補償効果を安定して得るためには、歪発生器から出力される歪成分のレベルを調整できることが望ましい。特許文献１〜４のダイオードを用いた歪発生器では、デバイスの性質上、小電力で動作させる必要があるため、発生させる歪成分のレベルも低くなり、歪成分のレベルを調整することが困難である。したがって、十分な歪補償効果を安定して得ることが困難である。
【００３８】
これに対して本実施形態の歪発生器４０では、ダイオードではなく歪発生用トランジスタ増幅器４８にマイクロ波線形信号を供給して歪成分を発生させることで、歪発生用トランジスタ増幅器４８に供給するマイクロ波線形信号の電力レベルを増大させることができ、歪発生用トランジスタ増幅器４８で発生させる歪成分の電力レベルを増大させることができる。さらに、本実施形態では、通常の増幅器の使用方法とは異なり、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入することにより、歪発生用トランジスタ増幅器４８から出力される線形成分の電力レベルを抑えながら、歪発生用トランジスタ増幅器４８から出力される歪成分の電力レベルを増大させることができる。さらに、出力端側整合回路５２はマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側ではマイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンスマッチングが取れている）ため、非線形側伝送線路３４−１から取り出したマイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給する際に、マイクロ波線形信号が反射して非線形側伝送線路３４−２に供給されるのを抑えることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態の歪発生器４０では、可変移相器５４の位相調整量（移相量）φを変化させる、つまり歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号（線形成分及び歪成分）の位相を変化させると、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との位相差が変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルが変化する。したがって、可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を制御することで、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との位相差を制御することができ、歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルを制御することができる。さらに、可変移相器５４の移相量φを変化させると、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との位相差も変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分Ｄｏｕｔの電力レベルも変化する。したがって、可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を制御することで、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との位相差も制御することができ、歪発生器４０から出力される線形成分Ｄｏｕｔの電力レベルも制御することができる。さらに、入力端側整合回路５０はマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している（歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ側ではマイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンスマッチングが取れている）ため、可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を調整する際に、マイクロ波信号が反射するのを抑えることができる。
【００４０】
非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔをある条件で図示すると、図１０に示すようになる。ただし、図１０では、線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔを正規化して図示している。図１０に示すように、可変移相器５４の位相調整量φを調整することにより、線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔのレベルがマイクロ波の波長で決まる周期で変化するため、歪発生器４０から出力される線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔのレベルを調整できることがわかる。また、図１０に示すように、線形成分Ｄｏｕｔが極大（最大）となる位相調整量φと歪成分Ｕｏｕｔが極大（最大）となる位相調整量φとが若干異なることと、位相調整量φの変化に対して歪成分Ｕｏｕｔは線形成分Ｄｏｕｔよりも大きく変化することを利用すると、歪成分Ｕｏｕｔのレベルを増大させるとともに線形成分Ｄｏｕｔのレベルを減少させることができる位相調整量φが存在し、歪成分Ｕｏｕｔと線形成分Ｄｏｕｔとのレベル差が最大となる位相調整量φが存在することがわかる。したがって、可変移相器５４の位相調整量φの調整により歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔのレベルを増大させることができるとともに線形成分Ｄｏｕｔのレベルを減少させることができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、可変移相器５４の位相調整量φの調整により歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルを調整することができる。そして、例えば被補償増幅器１２からの出力信号中に残留する歪成分が最小になるように、可変移相器５４の位相調整量φを調整する、つまり歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルを調整することで、十分な歪補償効果を安定して得ることができる。
【００４２】
また、歪補償増幅器において十分な歪補償効果を得るためには、歪発生器の歪特性（非線形特性）を被補償増幅器の歪特性（非線形特性）と一致させるように近づけることが望ましい。特許文献１〜４のダイオードを用いた歪発生器では、デバイスの性質上、ダイオードによる歪特性が被補償増幅器の歪特性と異なるため、十分な歪補償効果を得ることが困難である。
【００４３】
これに対して本実施形態の歪発生器４０では、ダイオードではなく歪発生用トランジスタ増幅器４８にマイクロ波線形信号を供給して歪成分を発生させることで、歪発生用トランジスタ増幅器４８の歪特性（非線形特性）を被補償増幅器１２の歪特性（非線形特性）に近づけることができる。したがって、歪補償効果を向上させることができる。なお、歪発生用トランジスタ増幅器４８の歪特性を被補償増幅器１２の歪特性に一致させるようにより近づけるためには、歪発生用トランジスタ増幅器４８を被補償増幅器１２と同一プロセスで製造し、被補償増幅器１２に対しスケールダウンされた増幅器を歪発生用トランジスタ増幅器４８として用いることが好ましい。さらに、歪発生用トランジスタ増幅器４８と被補償増幅器１２とで、動作級（Ａ級、ＡＢ級、Ｃ級等）を一致させることが好ましい。
【００４４】
また、被補償増幅器１２の歪特性は、メモリ効果の影響を受けることがある。ここでのメモリ効果とは、被補償増幅器１２への入力信号の包絡線振幅の影響でバイアスが変動し、被補償増幅器１２の歪特性が時変となる現象である。メモリ効果が発生すると、歪補償効果の低下を招きやすくなる。
【００４５】
これに対して本実施形態では、歪発生器４０に歪発生用トランジスタ増幅器４８を利用しているため、被補償増幅器１２と類似のメモリ効果を歪発生用トランジスタ増幅器４８に持たせることが可能となる。より具体的には、歪発生用トランジスタ増幅器４８と被補償増幅器１２とで、バイアス回路のインピーダンス周波数特性を一致させる。これによって、被補償増幅器１２にメモリ効果が生じても、十分な歪補償効果を得ることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
【００４７】
本実施形態では、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂの電圧（ＦＥＴ５８のドレイン〜ソース間電圧）、あるいは歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂの電流（ＦＥＴ５８のドレイン〜ソース間電流）を制御する制御回路を設けることもできる。制御回路により出力端子４８ｂの電圧（ＦＥＴ５８のドレイン電圧）や出力端子４８ｂの電流（ＦＥＴ５８のドレイン電流）を制御することで、歪発生用トランジスタ増幅器４８で発生させる歪成分のレベルを制御することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、可変移相器５４に加えて、または可変移相器５４に代えて、可変減衰器（振幅調整器）を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ（入力端側整合回路５０）と開放端５７との間に設けることもできる。ここでの可変減衰器は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の振幅を調整する。可変減衰器の振幅調整量（減衰量）を変化させる、つまり歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号（線形成分及び歪成分）の振幅を変化させると、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との振幅差が変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔのレベルが変化する。したがって、可変減衰器により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の振幅を制御することで、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との振幅差を制御することができ、歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔのレベルを制御することができる。さらに、可変減衰器の減衰量を変化させると、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との振幅差も変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分Ｄｏｕｔのレベルも変化する。したがって、可変減衰器により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の振幅を制御することで、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との振幅差も制御することができ、歪発生器４０から出力される線形成分Ｄｏｕｔのレベルも制御することができる。さらに、線形成分Ｄ１＋Ｄ２の振幅と線形成分Ｄ３の振幅とを一致させるように可変減衰器の減衰量を調整することで、理論上、線形成分Ｄｏｕｔのレベルを０にすることも可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、可変移相器５４（可変減衰器）を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ（入力端側整合回路５０）とグランド（信号反射端）５６との間に設け、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａを入力端側整合回路５０及び可変移相器５４（可変減衰器）を介してグランド５６に接続することもできる。ここでの可変移相器５４（可変減衰器）は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａとグランド５６との間を通過する信号の位相（振幅）を調整することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔ及び線形成分Ｄｏｕｔのレベルを調整することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７（あるいはグランド５６）との間を通過する信号の位相を、遅延器によって調整することもできる。この場合は、遅延器の遅延時間を調整することにより、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔ及び線形成分Ｄｏｕｔのレベルを調整することができる。
【００５１】
また、図１１に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、方向性素子としてサーキュレータ３６，６６の代わりにハイブリッド６６，７６がそれぞれ設けられている。ハイブリッド６６は、線形側伝送線路３２−１に接続された入力ポート６６ａと、位相調整回路３８に接続された反射ポート６６ｂと、線形側伝送線路３２−２に接続された出力ポート６６ｃと、を有する。そして、ハイブリッド６６は、線形側伝送線路３２−１（入力ポート６６ａ）から位相調整回路３８（反射ポート６６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、及び位相調整回路３８（反射ポート６６ｂ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート６６ｃ）へのマイクロ波信号の通過を許容するとともに、位相調整回路３８（反射ポート６６ｂ）を介することなく線形側伝送線路３２−１（入力ポート６６ａ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート６６ｃ）へマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）。また、ハイブリッド７６は、非線形側伝送線路３４−１に接続された入力ポート７６ａと、出力端側整合回路５２に接続された反射ポート７６ｂと、非線形側伝送線路３４−２に接続された出力ポート７６ｃと、を有する。そして、ハイブリッド７６は、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート７６ａ）から出力端側整合回路５２（反射ポート７６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、及び出力端側整合回路５２（反射ポート７６ｂ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート７６ｃ）への歪成分の通過を許容するとともに、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート７６ａ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート７６ｃ）へのマイクロ波信号の通過を抑える（理想的には遮断する）。
【００５２】
また、図１２に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、方向性素子としてサーキュレータ３６，６６の代わりに９０°ハイブリッド８６，９６がそれぞれ設けられている。９０°ハイブリッド８６は、線形側伝送線路３２−１に接続された入力ポート８６ａと、位相調整回路３８に接続された反射ポート８６ｂ，８６ｃと、線形側伝送線路３２−２に接続された出力ポート８６ｄと、を有する。ここでの位相調整回路３８は、反射ポート８６ｂに接続された可変容量ダイオード３９−１と、反射ポート８６ｃに接続された可変容量ダイオード３９−２と、可変容量ダイオード３９−１とグランド５６との間に設けられたコイル３７−１と、可変容量ダイオード３９−２とグランド５６との間に設けられたコイル３７−２と、を有する。そして、９０°ハイブリッド８６は、線形側伝送線路３２−１（入力ポート８６ａ）から可変容量ダイオード３９−１（反射ポート８６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、可変容量ダイオード３９−１（反射ポート８６ｂ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート８６ｄ）へのマイクロ波信号の通過、線形側伝送線路３２−１（入力ポート８６ａ）から可変容量ダイオード３９−２（反射ポート８６ｃ）へのマイクロ波信号の通過、及び可変容量ダイオード３９−２（反射ポート８６ｃ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート８６ｄ）へのマイクロ波信号の通過を許容する。また、９０°ハイブリッド８６は、位相調整回路３８（反射ポート８６ｂ，８６ｃ）を介することなく線形側伝送線路３２−１（入力ポート８６ａ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート８６ｄ）へマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）とともに、反射ポート８６ｂ，８６ｃ間をマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）。線形側伝送線路３２−１から９０°ハイブリッド８６の反射ポート８６ｂ，８６ｃに分配されて供給されたマイクロ波線形信号は、位相調整回路３８で位相が調整されてから、９０°ハイブリッド８６で合成されて線形側伝送線路３２−２に供給される。ここでは可変容量ダイオード３９−１，３９−２の容量を調整することで、線形ルート２６を伝搬するマイクロ波信号の位相を調整することができる。
【００５３】
さらに、図１２に示す構成例では、歪発生器４０は、９０°ハイブリッド９６と、複数の歪発生用トランジスタ増幅器４８−１，４８−２と、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａと開放端（信号反射端）５７−１との間を通過する信号の位相を調整する可変移相器（位相調整器）５４−１と、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａと開放端（信号反射端）５７−２との間を通過する信号の位相を調整する可変移相器（位相調整器）５４−２と、を備える。歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路５０−１が配設され、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の出力端子４８−１ｂ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２−１が配設されている。可変移相器５４−１は、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａ（入力端側整合回路５０−１）と開放端５７−１との間に配置されており、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａは、入力端側整合回路５０−１及び可変移相器５４−１を介して開放端５７−１に接続されている。同様に、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路５０−２が配設され、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の出力端子４８−２ｂ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２−２が配設されている。可変移相器５４−２は、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａ（入力端側整合回路５０−２）と開放端５７−２との間に配置されており、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａは、入力端側整合回路５０−２及び可変移相器５４−２を介して開放端５７−２に接続されている。
【００５４】
９０°ハイブリッド９６は、非線形側伝送線路３４−１に接続された入力ポート９６ａと、出力端側整合回路５２−１に接続された反射ポート９６ｂと、出力端側整合回路５２−２に接続された反射ポート９６ｃと、非線形側伝送線路３４−２に接続された出力ポート９６ｄと、を有する。そして、９０°ハイブリッド９６は、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート９６ａ）から出力端側整合回路５２−１（反射ポート９６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、出力端側整合回路５２−１（反射ポート９６ｂ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート９６ｄ）への歪成分の通過、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート９６ａ）から出力端側整合回路５２−２（反射ポート９６ｃ）へのマイクロ波信号の通過、及び出力端側整合回路５２−２（反射ポート９６ｃ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート９６ｄ）への歪成分の通過を許容する。また、９０°ハイブリッド９６は、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート９６ａ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート９６ｄ）へのマイクロ波信号の通過、及び反射ポート８６ｂ，８６ｃ間のマイクロ波信号の通過を抑える（理想的には遮断する）。
【００５５】
ドライバ増幅器２２で増幅され且つ非線形側伝送線路３４−１から取り出されたマイクロ波線形信号は、９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｂ，９６ｃに分配されて供給され、反射ポート９６ｂに分配されたマイクロ波線形信号が出力端側整合回路５２−１を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の出力端子４８−１ｂに供給（逆注入）され、反射ポート９６ｃに分配されたマイクロ波線形信号が出力端側整合回路５２−２を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の出力端子４８−２ｂに供給（逆注入）される。歪発生用トランジスタ増幅器４８−１は、出力端子４８−１ｂに供給されたマイクロ波線形信号を基に歪成分を発生し、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２は、出力端子４８−２ｂに供給されたマイクロ波線形信号を基に歪成分を発生する。歪発生用トランジスタ増幅器４８−１で発生した歪成分は、９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｂに供給され、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２で発生した歪成分は、９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｃに供給される。９０°ハイブリッド９６は、反射ポート９６ｂ，９６ｃに供給された歪成分を合成して非線形側伝送線路３４−２へ供給する。９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｂ，９６ｃに供給される歪成分は、いずれも前述の歪成分Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の合成信号であるため、可変移相器５４−１，５４−２の位相調整量を制御することで、反射ポート９６ｂ，９６ｃに供給される歪成分のレベルをそれぞれ制御することができ、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分のレベルを制御することができる。なお、ここでは、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の出力端子４８−１ｂの電圧（あるいは電流）、及び歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の出力端子４８−２ｂの電圧（あるいは電流）を制御することもできる。
【００５６】
また、図１３に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、被補償増幅器１２がサーキュレータ３６と合成器３０との間の線形側伝送線路３２−２に設けられており、線形側伝送線路３２−２を伝搬するマイクロ波線形信号を増幅する。さらに、ドライバ増幅器７２がサーキュレータ４６と合成器３０との間の非線形側伝送線路３４−２に設けられており、非線形側伝送線路３４−２を伝搬する歪成分を増幅する。合成器３０は、被補償増幅器１２からの出力信号（歪成分を含む）に非線形側伝送線路３４−２を伝搬する歪成分（歪発生器４０で発生しドライバ増幅器７２で増幅された歪成分）を結合することにより、被補償増幅器１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償を行うことができる。このように、本発明をプリディストーション型歪補償増幅器以外の歪補償増幅器に適用することもできる。なお、図１３に示す構成例では、サーキュレータ３６の代わりに図１１に示す構成例のハイブリッド６６または図１２に示す構成例の９０°ハイブリッド８６を設け、サーキュレータ４６の代わりに図１１に示す構成例のハイブリッド７６または図１２に示す構成例の９０°ハイブリッド９６を設けることもできる。また、図１３に示す構成例では、被補償増幅器１２を分配器２４とサーキュレータ３６との間の線形側伝送線路３２−１に設け、ドライバ増幅器７２を分配器２４とサーキュレータ４６との間の非線形側伝送線路３４−１に設けることもできる。
【００５７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の概略構成を示す図である。
【図２】位相調整回路の構成例を示す図である。
【図３】位相調整回路の他の構成例を示す図である。
【図４】位相調整回路の他の構成例を示す図である。
【図５】歪発生用トランジスタ増幅器の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る歪発生器の動作を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る歪発生器の動作を説明する図である。
【図８】本願発明者が行った実験結果を示す図である。
【図９】本願発明者が行った実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る歪発生器から出力される線形成分及び歪成分のレベルの一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の他の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の他の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の他の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１２ 被補償増幅器、１６ 歪補償部、２２，７２ ドライバ増幅器、２４ 分配器、２６ 線形ルート、２８ 非線形ルート、３０ 合成器、３２−１，３２−２ 線形側伝送線路、３４−１，３４−２ 非線形側伝送線路、３６，４６ サーキュレータ、３８ 位相調整回路、４０ 歪発生器、４８ 歪発生用トランジスタ増幅器、４８ａ 入力端子、４８ｂ 出力端子、５０ 入力端側整合回路、５２ 出力端側整合回路、５４ 可変移相器、５６ グランド、５７ 開放端、５８ ＦＥＴ、６６，７６ ハイブリッド、８６，９６ ９０°ハイブリッド。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波信号を基に歪を発生させる歪発生器、及び増幅器からの出力信号中に含まれる歪が低減するよう歪補償を行う歪補償増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
増幅器の非線形性により増幅器からの出力信号に生じる歪成分を低減するよう歪補償を行う歪補償増幅器において、歪を発生させる歪発生器が用いられている。この歪発生器を用いた歪補償増幅器においては、歪補償の対象となる被補償増幅器への入力信号または被補償増幅器からの出力信号に歪発生器で発生させた歪を結合することにより、歪補償が行われている。下記特許文献１〜４には、ダイオードを用いて歪を発生させる歪発生器が開示されている。
【０００３】
その他の関連技術として、下記特許文献５による歪発生器、及び下記特許文献６による歪補償増幅器が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９６３７１号公報
【特許文献２】実開昭６２−１９８１２号公報
【特許文献３】特公平８−３１７４８号公報
【特許文献４】特公平８−１５２４５号公報
【特許文献５】特開平３−１９０３０１号公報
【特許文献６】特公平７−８５５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被補償増幅器への入力信号または被補償増幅器からの出力信号に歪発生器で発生させた歪を結合することにより歪補償を行う場合に、十分な歪補償効果を安定して得るためには、歪発生器から出力される歪のレベルを調整できることが望ましい。しかし、特許文献１〜４のダイオードを用いた歪発生器では、デバイスの性質上、小電力で動作させる必要があるため、発生させる歪のレベルも低くなり、歪のレベルを調整することが困難である。したがって、十分な歪補償効果を安定して得ることが困難である。
【０００６】
本発明は、出力する歪のレベルを調整することができる歪発生器を提供することを目的とする。また、本発明は、十分な歪補償効果を安定して得ることができる歪補償増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る歪発生器及び歪補償増幅器は、上述した目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る歪発生器は、第１伝送路を伝搬するマイクロ波信号を取り出し、当該取り出したマイクロ波信号を基に歪を発生させ、当該発生させた歪を第２伝送路へ供給する歪発生器であって、マイクロ波信号が出力端子に供給されることにより歪を発生し、当該発生した歪を入力端子及び出力端子の両方から出力する歪発生用トランジスタ増幅器と、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整するための調整手段と、を備え、第１伝送路から取り出したマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することにより歪発生用トランジスタ増幅器で歪を発生させ、当該発生させた歪を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路へ供給し、さらに、調整手段により歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整することで、第２伝送路へ供給する歪の調整が可能であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路が設けられていることが好適である。また、本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路が設けられていることが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、第１伝送路から歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子へのマイクロ波信号の通過、及び歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路への歪の通過を許容するとともに、第１伝送路から第２伝送路へのマイクロ波信号の通過を抑えるための方向性素子を備えることが好適である。この態様では、方向性素子は、サーキュレータまたはハイブリッドであることが好適である。
【００１１】
本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給するマイクロ波信号は、歪発生用トランジスタ増幅器で歪が発生するよう歪発生用トランジスタ増幅器の線形領域を超えた電力値を有することが好適である。
【００１２】
本発明の一態様では、マイクロ波信号を増幅するドライバ増幅器が設けられ、ドライバ増幅器で増幅されたマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することが好適である。
【００１３】
本発明の一態様では、歪発生用トランジスタ増幅器はＦＥＴを含み、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子はＦＥＴのドレイン端子であり、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子はＦＥＴのゲート端子であることが好適である。
【００１４】
また、本発明に係る歪補償増幅器は、マイクロ波信号を増幅する主増幅器と、主増幅器からの出力信号中に含まれる歪が低減するよう歪補償を行う歪補償部と、を備える歪補償増幅器であって、歪補償部は、マイクロ波信号を基に歪を発生させる歪発生器を含み、歪発生器で発生させた歪を主増幅器に入力されるマイクロ波信号または主増幅器からの出力信号に結合することにより歪補償を行い、前記歪発生器が、本発明に係る歪発生器であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することにより歪発生用トランジスタ増幅器で歪を発生させてその入力端子及び出力端子の両方から出力することができる。さらに、調整手段により歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整することで、歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子側で合成される歪の振幅差及び位相差の少なくとも一方を調整することができる。その結果、歪発生器から出力される歪のレベルを調整することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、主増幅器からの出力信号中に残留する歪成分が低減するように歪発生器から出力される歪のレベルを調整することができるので、十分な歪補償効果を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の概略構成を示す図であり、本発明をプリディストーション型歪補償増幅器に適用した例を示す。本実施形態に係る歪補償増幅器は、被補償増幅器（主増幅器）１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償部１６により歪補償を行うものである。
【００１９】
入力端子ＩＮに入力されたマイクロ波信号（歪が生じていないマイクロ波線形信号）は、歪補償部１６に入力される。歪補償部１６は、入力端子ＩＮからのマイクロ波線形信号にプリディストーション（前置歪）を与えて出力する。被補償増幅器１２は、歪補償部１６から供給されたマイクロ波信号、つまり前置歪が与えられたマイクロ波信号を増幅して出力端子ＯＵＴへ出力する。このように、歪補償部１６により被補償増幅器１２に入力されるマイクロ波信号にプリディストーションを与えることで、被補償増幅器１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償が行われる。
【００２０】
次に、歪補償部１６の構成について説明する。歪補償部１６は、以下に説明するドライバ増幅器２２、分配器２４、線形ルート２６、非線形ルート２８、及び合成器３０を備える。
【００２１】
ドライバ増幅器２２は、歪補償部１６に入力されたマイクロ波線形信号を増幅して分配器２４へ出力する。ここでのドライバ増幅器２２としては、線形性に優れたリニアアンプが用いられる。分配器２４は、ドライバ増幅器２２で増幅されたマイクロ波信号を線形ルート２６の線形側伝送線路３２−１と非線形ルート２８の非線形側伝送線路３４−１とに分配する。
【００２２】
線形ルート２６には、入力ポート３６ａと反射ポート３６ｂと出力ポート３６ｃとを有するサーキュレータ３６が方向性素子として配設されている。サーキュレータ３６においては、入力ポート３６ａには線形側伝送線路３２−１が接続され、反射ポート３６ｂにはマイクロ波信号の位相を調整するための位相調整回路３８が接続され、出力ポート３６ｃには線形側伝送線路３２−２が接続されている。サーキュレータ３６は、入力ポート３６ａから反射ポート３６ｂへのマイクロ波信号の通過を許容することで、線形側伝送線路３２−１から位相調整回路３８へのマイクロ波信号の通過を許容する。そして、サーキュレータ３６は、反射ポート３６ｂから出力ポート３６ｃへのマイクロ波信号の通過を許容することで、位相調整回路３８から線形側伝送線路３２−２へのマイクロ波信号の通過を許容する。また、サーキュレータ３６は、入力ポート３６ａから出力ポート３６ｃへのマイクロ波信号の通過を抑えることで、位相調整回路３８を介することなく線形側伝送線路３２−１から線形側伝送線路３２−２へマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）。
【００２３】
ここでの位相調整回路３８については、例えば図２に示すようにオープンスタブ、または図３に示すようにショートスタブにより構成することができる。線形側伝送線路３２−１からサーキュレータ３６を介してオープンスタブ（またはショートスタブ）３８に供給されたマイクロ波線形信号は、オープンスタブ（またはショートスタブ）３８の信号反射端にて反射され、この反射されたマイクロ波線形信号がサーキュレータ３６を介して線形側伝送線路３２−２に供給される。そのため、図２，３に示す例では、オープンスタブ（またはショートスタブ）３８の長さ（電気長）を調整することで、線形ルート２６を伝搬するマイクロ波線形信号の位相を調整することができる。
【００２４】
あるいは、位相調整回路３８は、図４に示すように、互いに並列配置された複数の伝送線路３３−１〜３３−３と、各伝送線路３３−１〜３３−３をグランド５６に接続するための複数のスイッチ３５−１〜３５−３と、を含むこともできる。スイッチ３５−１〜３５−３のいずれか１つを閉じて伝送線路３３−１〜３３−３のいずれか１つをグランド５６に接続することで、グランド５６に接続された伝送線路はショートスタブとして機能する。そして、スイッチ３５−１を閉じたときのサーキュレータ３６の反射ポート３６ｂとグランド５６との間の電気長、スイッチ３５−２を閉じたときのサーキュレータ３６の反射ポート３６ｂとグランド５６との間の電気長、及びスイッチ３５−３を閉じたときのサーキュレータ３６の反射ポート３６ｂとグランド５６との間の電気長がそれぞれ異なる。そのため、図４に示す例では、閉じるスイッチ３５−１〜３５−３、つまりグランド５６に接続する伝送線路３３−１〜３３−３を切り替えることで、線形ルート２６を伝搬するマイクロ波線形信号の位相を調整することができる。
【００２５】
一方、非線形ルート２８には、非線形側伝送線路３４−１を伝搬するマイクロ波信号を取り出し、この取り出したマイクロ波信号を基に歪成分を発生させ、この発生させた歪成分を非線形側伝送線路３４−２へ供給する歪発生器４０が配設されている。ここでの歪発生器４０は、入力ポート４６ａと反射ポート４６ｂと出力ポート４６ｃとを有するサーキュレータ（方向性素子）４６と、マイクロ波信号が出力端子４８ｂに供給されることにより歪成分を発生する歪発生用トランジスタ増幅器４８と、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端（信号反射端）５７との間を通過する信号の位相を調整する可変移相器（位相調整器）５４と、を備える反射型歪発生器である。歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路５０が配設されている。つまり、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ側では、マイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンス整合（マッチング）が取れており、マイクロ波信号の反射が抑えられる。そして、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２が配設されている。つまり、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側でも、マイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンス整合（マッチング）が取れており、マイクロ波信号の反射が抑えられる。可変移相器５４は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ（入力端側整合回路５０）と開放端５７との間に配置されており、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａは、入力端側整合回路５０及び可変移相器５４を介して開放端５７に接続されている。
【００２６】
サーキュレータ４６においては、入力ポート４６ａには非線形側伝送線路３４−１が接続され、反射ポート４６ｂには出力端側整合回路５２（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）が接続され、出力ポート４６ｃには非線形側伝送線路３４−２が接続されている。サーキュレータ４６は、入力ポート４６ａから反射ポート４６ｂへのマイクロ波信号の通過を許容することで、非線形側伝送線路３４−１から出力端側整合回路５２（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）へのマイクロ波信号の通過を許容する。そして、サーキュレータ４６は、反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへの歪成分の通過を許容することで、出力端側整合回路５２から非線形側伝送線路３４−２への歪成分の通過を許容する。また、サーキュレータ４６は、入力ポート４６ａから出力ポート４６ｃへのマイクロ波信号の通過を抑えることで、非線形側伝送線路３４−１から非線形側伝送線路３４−２へのマイクロ波信号の通過を抑える（理想的には遮断する）。
【００２７】
歪発生用トランジスタ増幅器４８の構成例を図５に示す。図５に示す例では、ＦＥＴ５８のゲート端子５８ａが歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａとなっており、ＦＥＴ５８のドレイン端子５８ｂが歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂとなっている。そして、ＦＥＴ５８のソース端子５８ｃはグランド５６に接続されている。また、ゲートバイアス回路５９は、チョークコイル６０を介してＦＥＴ５８のゲート端子５８ａ（歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ）にバイアス電圧を印加し、ドレインバイアス回路６１は、チョークコイル６２を介してＦＥＴ５８のドレイン端子５８ｂ（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）にバイアス電圧を印加する。このように、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂには、別々のバイアス電圧が印加されている。
【００２８】
ドライバ増幅器２２で増幅され且つ非線形側伝送線路３４−１から取り出されたマイクロ波線形信号は、出力端側整合回路５２を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給される。歪発生用トランジスタ増幅器４８は、出力端子４８ｂに供給されたマイクロ波線形信号を基に歪成分を発生する。歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給されるマイクロ波線形信号は、ドライバ増幅器２２で増幅されているため、歪発生用トランジスタ増幅器４８の線形領域（線形増幅範囲）を超えた電力値を有するマイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給することができる。したがって、歪発生用トランジスタ増幅器４８を非線形領域で動作させることができ、歪発生用トランジスタ増幅器４８で十分な電力値の歪成分を発生させることができる。歪発生用トランジスタ増幅器４８で発生した歪成分は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂの両方から出力される。歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから出力された歪成分は、出力端側整合回路５２及びサーキュレータ４６を介して非線形側伝送線路３４−２に供給される。そして、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａから出力された歪成分は、開放端５７で反射し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を通過して出力端子４８ｂから出力端側整合回路５２及びサーキュレータ４６を介して非線形側伝送線路３４−２に供給される。また、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａからは、歪成分（非線形成分）だけでなく線形成分も出力される。通常の増幅器は、入力端子に入力されたマイクロ波信号を増幅して出力端子から出力する（歪発生用トランジスタ増幅器４８も入力端子４８ａに入力されたマイクロ波信号を増幅して出力端子４８ｂから出力することが可能である）が、本実施形態の歪発生用トランジスタ増幅器４８は、通常の増幅器の使用方法とは異なり、マイクロ波信号を出力端子４８ｂ側から逆注入することにより歪成分を発生させる。
【００２９】
合成器３０は、線形側伝送線路３２−２を伝搬するマイクロ波線形信号と非線形側伝送線路３４−２を伝搬する歪成分とを合成して被補償増幅器１２へ出力する。被補償増幅器１２によりマイクロ波信号を増幅する際には歪成分が発生するが、被補償増幅器１２に入力されるマイクロ波線形信号に歪発生器４０（歪発生用トランジスタ増幅器４８）で発生させた歪成分を結合することにより、被補償増幅器１２に入力されるマイクロ波信号にプリディストーションを与えることができ、被補償増幅器１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償を行うことができる。なお、歪補償を行う際には、被補償増幅器１２からの出力信号中に残留する歪成分が最小になるように、位相調整回路３８による位相調整量（オープンスタブやショートスタブの電気長）が調整される。
【００３０】
図６に示すように、非線形側伝送線路３４−１から非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分については、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３（ここではＤ１，Ｄ２，Ｄ３の上の→を省略する）の３つの成分に分けて考えることができる。図６において、Ｄ１は、サーキュレータ４６の入力ポート４６ａから出力ポート４６ｃへリークすることで、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分である。Ｄ２は、サーキュレータ４６を入力ポート４６ａから反射ポート４６ｂへ通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側で反射し、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分である。Ｄ３は、サーキュレータ４６を入力ポート４６ａから反射ポート４６ｂへ通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を出力端子４８ｂから入力端子４８ａへ逆方向に通過し、可変移相器５４を通過して開放端５７で反射し、可変移相器５４を再び通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ順方向に通過し、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分である。
【００３１】
サーキュレータ４６の通過損失及び線路の電気長を無視すると、各線形成分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３とこれらの合成信号（非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分）Ｄｏｕｔは、以下の式で表される。ただし、以下の式において、Ｄｉｎ（ここではＤｉｎの上の→を省略する）は、非線形側伝送線路３４−１を伝搬するマイクロ波線形信号を表す。また、ＬCIRは、サーキュレータ４６の入力ポート４６ａと出力ポート４６ｃとの間のアイソレーションであり、φは、可変移相器５４の位相調整量（移相量）である。また、Ｓ12，Ｓ21，Ｓ22（ここではＳ12，Ｓ21，Ｓ22の上の→を省略する）は、それぞれ歪発生用トランジスタ増幅器４８のＳ12パラメータ、Ｓ21パラメータ、Ｓ22パラメータである。
【００３２】
【数１】
【００３３】
また、図７に示すように、歪発生器４０（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ）から非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分（非線形成分）については、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３（ここではＵ１，Ｕ２，Ｕ３の上の→を省略する）の３つの成分に分けて考えることができる。図７において、Ｕ１は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入されたマイクロ波線形信号により歪発生用トランジスタ増幅器４８の内部で発生した歪成分であって、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから出力され、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分である。Ｕ２は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入されたマイクロ波線形信号により歪発生用トランジスタ増幅器４８の内部で発生した歪成分であって、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａから出力され、可変移相器５４を通過して開放端５７で反射し、可変移相器５４を再び通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ通過し、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分である。Ｕ３は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入されたマイクロ波線形信号の一部が入力端子４８ａから出力され、可変移相器５４を通過して開放端５７で反射し、可変移相器５４を再び通過し、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ通過する際に、歪発生用トランジスタ増幅器４８の内部で発生した歪成分であって、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから出力され、サーキュレータ４６を反射ポート４６ｂから出力ポート４６ｃへ通過することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分である。
【００３４】
歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ３との合成は非線形演算であり、歪成分Ｕ１，Ｕ３と歪成分Ｕ２との合成は線形演算である。Ｕ２は歪成分であるものの、歪発生用トランジスタ増幅器４８を入力端子４８ａから出力端子４８ｂへ通過する際には線形に通過するためである。歪発生用トランジスタ増幅器４８の線形信号入力（入力端子４８ａへの線形信号入力）Ｅに対する歪成分出力（出力端子４８ｂからの歪成分出力）をＵとし、歪発生用トランジスタ増幅器４８の歪特性をＵ＝Ｔ(Ｅ)と表すことにすると、各歪成分Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の合成信号、つまり非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔ（ここではＵｏｕｔの上の→を省略する）は、以下の式で表される。ただし、以下の式において、Ｕ１＝Ｔ(Ｅ１)、Ｕ２＝Ｔ(Ｅ２)、Ｕ３＝Ｔ(Ｅ３)であり（ここではＥ１，Ｅ２，Ｅ３の上の→を省略する）、θは、Ｅ１とＥ２の位相差である。
【００３５】
【数２】
【００３６】
ここで、本願発明者が行った実験結果を図８，９に示す。図８は、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａに順注入した場合に出力端子４８ｂから取り出される線形信号及び非線形信号（歪成分）のレベルと、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入した場合に出力端子４８ｂから取り出される線形信号（線形成分Ｄ２に相当）及び非線形信号（歪成分Ｕ１に相当）のレベルと、を示す。そして、図９は、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａに順注入した場合に出力端子４８ｂから取り出される線形信号及び非線形信号（歪成分）のレベルと、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入した場合に入力端子４８ａから取り出される線形信号（線形成分Ｄ３に相当）及び非線形信号（歪成分Ｕ２に相当）のレベルと、を示す。図８，９に示すように、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入することで、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ及び出力端子４８ｂから歪成分が出力されることがわかる。なお、マイクロ波線形信号の逆注入により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａから取り出される線形信号のレベルについては、歪発生用トランジスタ増幅器４８のＳ12パラメータにより調整可能である。そして、マイクロ波線形信号の逆注入により歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂから取り出される線形信号のレベルについては、歪発生用トランジスタ増幅器４８のＳ22パラメータにより調整可能である。
【００３７】
歪補償増幅器において十分な歪補償効果を安定して得るためには、歪発生器から出力される歪成分のレベルを調整できることが望ましい。特許文献１〜４のダイオードを用いた歪発生器では、デバイスの性質上、小電力で動作させる必要があるため、発生させる歪成分のレベルも低くなり、歪成分のレベルを調整することが困難である。したがって、十分な歪補償効果を安定して得ることが困難である。
【００３８】
これに対して本実施形態の歪発生器４０では、ダイオードではなく歪発生用トランジスタ増幅器４８にマイクロ波線形信号を供給して歪成分を発生させることで、歪発生用トランジスタ増幅器４８に供給するマイクロ波線形信号の電力レベルを増大させることができ、歪発生用トランジスタ増幅器４８で発生させる歪成分の電力レベルを増大させることができる。さらに、本実施形態では、通常の増幅器の使用方法とは異なり、マイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに逆注入することにより、歪発生用トランジスタ増幅器４８から出力される線形成分の電力レベルを抑えながら、歪発生用トランジスタ増幅器４８から出力される歪成分の電力レベルを増大させることができる。さらに、出力端側整合回路５２はマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している（歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂ側ではマイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンスマッチングが取れている）ため、非線形側伝送線路３４−１から取り出したマイクロ波線形信号を歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂに供給する際に、マイクロ波線形信号が反射して非線形側伝送線路３４−２に供給されるのを抑えることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態の歪発生器４０では、可変移相器５４の位相調整量（移相量）φを変化させる、つまり歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号（線形成分及び歪成分）の位相を変化させると、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との位相差が変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルが変化する。したがって、可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を制御することで、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との位相差を制御することができ、歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルを制御することができる。さらに、可変移相器５４の移相量φを変化させると、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との位相差も変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分Ｄｏｕｔの電力レベルも変化する。したがって、可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を制御することで、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との位相差も制御することができ、歪発生器４０から出力される線形成分Ｄｏｕｔの電力レベルも制御することができる。さらに、入力端側整合回路５０はマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している（歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ側ではマイクロ波信号のキャリア周波数においてインピーダンスマッチングが取れている）ため、可変移相器５４により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の位相を調整する際に、マイクロ波信号が反射するのを抑えることができる。
【００４０】
非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔをある条件で図示すると、図１０に示すようになる。ただし、図１０では、線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔを正規化して図示している。図１０に示すように、可変移相器５４の位相調整量φを調整することにより、線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔのレベルがマイクロ波の波長で決まる周期で変化するため、歪発生器４０から出力される線形成分Ｄｏｕｔ及び歪成分Ｕｏｕｔのレベルを調整できることがわかる。また、図１０に示すように、線形成分Ｄｏｕｔが極大（最大）となる位相調整量φと歪成分Ｕｏｕｔが極大（最大）となる位相調整量φとが若干異なることと、位相調整量φの変化に対して歪成分Ｕｏｕｔは線形成分Ｄｏｕｔよりも大きく変化することを利用すると、歪成分Ｕｏｕｔのレベルを増大させるとともに線形成分Ｄｏｕｔのレベルを減少させることができる位相調整量φが存在し、歪成分Ｕｏｕｔと線形成分Ｄｏｕｔとのレベル差が最大となる位相調整量φが存在することがわかる。したがって、可変移相器５４の位相調整量φの調整により歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔのレベルを増大させることができるとともに線形成分Ｄｏｕｔのレベルを減少させることができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、可変移相器５４の位相調整量φの調整により歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルを調整することができる。そして、例えば被補償増幅器１２からの出力信号中に残留する歪成分が最小になるように、可変移相器５４の位相調整量φを調整する、つまり歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔの電力レベルを調整することで、十分な歪補償効果を安定して得ることができる。
【００４２】
また、歪補償増幅器において十分な歪補償効果を得るためには、歪発生器の歪特性（非線形特性）を被補償増幅器の歪特性（非線形特性）と一致させるように近づけることが望ましい。特許文献１〜４のダイオードを用いた歪発生器では、デバイスの性質上、ダイオードによる歪特性が被補償増幅器の歪特性と異なるため、十分な歪補償効果を得ることが困難である。
【００４３】
これに対して本実施形態の歪発生器４０では、ダイオードではなく歪発生用トランジスタ増幅器４８にマイクロ波線形信号を供給して歪成分を発生させることで、歪発生用トランジスタ増幅器４８の歪特性（非線形特性）を被補償増幅器１２の歪特性（非線形特性）に近づけることができる。したがって、歪補償効果を向上させることができる。なお、歪発生用トランジスタ増幅器４８の歪特性を被補償増幅器１２の歪特性に一致させるようにより近づけるためには、歪発生用トランジスタ増幅器４８を被補償増幅器１２と同一プロセスで製造し、被補償増幅器１２に対しスケールダウンされた増幅器を歪発生用トランジスタ増幅器４８として用いることが好ましい。さらに、歪発生用トランジスタ増幅器４８と被補償増幅器１２とで、動作級（Ａ級、ＡＢ級、Ｃ級等）を一致させることが好ましい。
【００４４】
また、被補償増幅器１２の歪特性は、メモリ効果の影響を受けることがある。ここでのメモリ効果とは、被補償増幅器１２への入力信号の包絡線振幅の影響でバイアスが変動し、被補償増幅器１２の歪特性が時変となる現象である。メモリ効果が発生すると、歪補償効果の低下を招きやすくなる。
【００４５】
これに対して本実施形態では、歪発生器４０に歪発生用トランジスタ増幅器４８を利用しているため、被補償増幅器１２と類似のメモリ効果を歪発生用トランジスタ増幅器４８に持たせることが可能となる。より具体的には、歪発生用トランジスタ増幅器４８と被補償増幅器１２とで、バイアス回路のインピーダンス周波数特性を一致させる。これによって、被補償増幅器１２にメモリ効果が生じても、十分な歪補償効果を得ることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
【００４７】
本実施形態では、歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂの電圧（ＦＥＴ５８のドレイン〜ソース間電圧）、あるいは歪発生用トランジスタ増幅器４８の出力端子４８ｂの電流（ＦＥＴ５８のドレイン〜ソース間電流）を制御する制御回路を設けることもできる。制御回路により出力端子４８ｂの電圧（ＦＥＴ５８のドレイン電圧）や出力端子４８ｂの電流（ＦＥＴ５８のドレイン電流）を制御することで、歪発生用トランジスタ増幅器４８で発生させる歪成分のレベルを制御することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、可変移相器５４に加えて、または可変移相器５４に代えて、可変減衰器（振幅調整器）を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ（入力端側整合回路５０）と開放端５７との間に設けることもできる。ここでの可変減衰器は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の振幅を調整する。可変減衰器の振幅調整量（減衰量）を変化させる、つまり歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号（線形成分及び歪成分）の振幅を変化させると、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との振幅差が変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔのレベルが変化する。したがって、可変減衰器により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の振幅を制御することで、歪成分Ｕ１と歪成分Ｕ２，Ｕ３との振幅差を制御することができ、歪発生器４０から出力される歪成分Ｕｏｕｔのレベルを制御することができる。さらに、可変減衰器の減衰量を変化させると、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との振幅差も変化し、非線形側伝送線路３４−２に供給される線形成分Ｄｏｕｔのレベルも変化する。したがって、可変減衰器により歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７との間を通過する信号の振幅を制御することで、線形成分Ｄ１，Ｄ２と線形成分Ｄ３との振幅差も制御することができ、歪発生器４０から出力される線形成分Ｄｏｕｔのレベルも制御することができる。さらに、線形成分Ｄ１＋Ｄ２の振幅と線形成分Ｄ３の振幅とを一致させるように可変減衰器の減衰量を調整することで、理論上、線形成分Ｄｏｕｔのレベルを０にすることも可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、可変移相器５４（可変減衰器）を歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａ（入力端側整合回路５０）とグランド（信号反射端）５６との間に設け、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａを入力端側整合回路５０及び可変移相器５４（可変減衰器）を介してグランド５６に接続することもできる。ここでの可変移相器５４（可変減衰器）は、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａとグランド５６との間を通過する信号の位相（振幅）を調整することで、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔ及び線形成分Ｄｏｕｔのレベルを調整することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、歪発生用トランジスタ増幅器４８の入力端子４８ａと開放端５７（あるいはグランド５６）との間を通過する信号の位相を、遅延器によって調整することもできる。この場合は、遅延器の遅延時間を調整することにより、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分Ｕｏｕｔ及び線形成分Ｄｏｕｔのレベルを調整することができる。
【００５１】
また、図１１に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、方向性素子としてサーキュレータ３６，６６の代わりにハイブリッド６６，７６がそれぞれ設けられている。ハイブリッド６６は、線形側伝送線路３２−１に接続された入力ポート６６ａと、位相調整回路３８に接続された反射ポート６６ｂと、線形側伝送線路３２−２に接続された出力ポート６６ｃと、を有する。そして、ハイブリッド６６は、線形側伝送線路３２−１（入力ポート６６ａ）から位相調整回路３８（反射ポート６６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、及び位相調整回路３８（反射ポート６６ｂ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート６６ｃ）へのマイクロ波信号の通過を許容するとともに、位相調整回路３８（反射ポート６６ｂ）を介することなく線形側伝送線路３２−１（入力ポート６６ａ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート６６ｃ）へマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）。また、ハイブリッド７６は、非線形側伝送線路３４−１に接続された入力ポート７６ａと、出力端側整合回路５２に接続された反射ポート７６ｂと、非線形側伝送線路３４−２に接続された出力ポート７６ｃと、を有する。そして、ハイブリッド７６は、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート７６ａ）から出力端側整合回路５２（反射ポート７６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、及び出力端側整合回路５２（反射ポート７６ｂ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート７６ｃ）への歪成分の通過を許容するとともに、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート７６ａ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート７６ｃ）へのマイクロ波信号の通過を抑える（理想的には遮断する）。
【００５２】
また、図１２に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、方向性素子としてサーキュレータ３６，６６の代わりに９０°ハイブリッド８６，９６がそれぞれ設けられている。９０°ハイブリッド８６は、線形側伝送線路３２−１に接続された入力ポート８６ａと、位相調整回路３８に接続された反射ポート８６ｂ，８６ｃと、線形側伝送線路３２−２に接続された出力ポート８６ｄと、を有する。ここでの位相調整回路３８は、反射ポート８６ｂに接続された可変容量ダイオード３９−１と、反射ポート８６ｃに接続された可変容量ダイオード３９−２と、可変容量ダイオード３９−１とグランド５６との間に設けられたコイル３７−１と、可変容量ダイオード３９−２とグランド５６との間に設けられたコイル３７−２と、を有する。そして、９０°ハイブリッド８６は、線形側伝送線路３２−１（入力ポート８６ａ）から可変容量ダイオード３９−１（反射ポート８６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、可変容量ダイオード３９−１（反射ポート８６ｂ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート８６ｄ）へのマイクロ波信号の通過、線形側伝送線路３２−１（入力ポート８６ａ）から可変容量ダイオード３９−２（反射ポート８６ｃ）へのマイクロ波信号の通過、及び可変容量ダイオード３９−２（反射ポート８６ｃ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート８６ｄ）へのマイクロ波信号の通過を許容する。また、９０°ハイブリッド８６は、位相調整回路３８（反射ポート８６ｂ，８６ｃ）を介することなく線形側伝送線路３２−１（入力ポート８６ａ）から線形側伝送線路３２−２（出力ポート８６ｄ）へマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）とともに、反射ポート８６ｂ，８６ｃ間をマイクロ波信号が通過するのを抑える（理想的には遮断する）。線形側伝送線路３２−１から９０°ハイブリッド８６の反射ポート８６ｂ，８６ｃに分配されて供給されたマイクロ波線形信号は、位相調整回路３８で位相が調整されてから、９０°ハイブリッド８６で合成されて線形側伝送線路３２−２に供給される。ここでは可変容量ダイオード３９−１，３９−２の容量を調整することで、線形ルート２６を伝搬するマイクロ波信号の位相を調整することができる。
【００５３】
さらに、図１２に示す構成例では、歪発生器４０は、９０°ハイブリッド９６と、複数の歪発生用トランジスタ増幅器４８−１，４８−２と、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａと開放端（信号反射端）５７−１との間を通過する信号の位相を調整する可変移相器（位相調整器）５４−１と、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａと開放端（信号反射端）５７−２との間を通過する信号の位相を調整する可変移相器（位相調整器）５４−２と、を備える。歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路５０−１が配設され、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の出力端子４８−１ｂ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２−１が配設されている。可変移相器５４−１は、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａ（入力端側整合回路５０−１）と開放端５７−１との間に配置されており、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の入力端子４８−１ａは、入力端側整合回路５０−１及び可変移相器５４−１を介して開放端５７−１に接続されている。同様に、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路５０−２が配設され、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の出力端子４８−２ｂ側にはマイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路５２−２が配設されている。可変移相器５４−２は、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａ（入力端側整合回路５０−２）と開放端５７−２との間に配置されており、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の入力端子４８−２ａは、入力端側整合回路５０−２及び可変移相器５４−２を介して開放端５７−２に接続されている。
【００５４】
９０°ハイブリッド９６は、非線形側伝送線路３４−１に接続された入力ポート９６ａと、出力端側整合回路５２−１に接続された反射ポート９６ｂと、出力端側整合回路５２−２に接続された反射ポート９６ｃと、非線形側伝送線路３４−２に接続された出力ポート９６ｄと、を有する。そして、９０°ハイブリッド９６は、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート９６ａ）から出力端側整合回路５２−１（反射ポート９６ｂ）へのマイクロ波信号の通過、出力端側整合回路５２−１（反射ポート９６ｂ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート９６ｄ）への歪成分の通過、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート９６ａ）から出力端側整合回路５２−２（反射ポート９６ｃ）へのマイクロ波信号の通過、及び出力端側整合回路５２−２（反射ポート９６ｃ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート９６ｄ）への歪成分の通過を許容する。また、９０°ハイブリッド９６は、非線形側伝送線路３４−１（入力ポート９６ａ）から非線形側伝送線路３４−２（出力ポート９６ｄ）へのマイクロ波信号の通過、及び反射ポート８６ｂ，８６ｃ間のマイクロ波信号の通過を抑える（理想的には遮断する）。
【００５５】
ドライバ増幅器２２で増幅され且つ非線形側伝送線路３４−１から取り出されたマイクロ波線形信号は、９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｂ，９６ｃに分配されて供給され、反射ポート９６ｂに分配されたマイクロ波線形信号が出力端側整合回路５２−１を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の出力端子４８−１ｂに供給（逆注入）され、反射ポート９６ｃに分配されたマイクロ波線形信号が出力端側整合回路５２−２を介して歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の出力端子４８−２ｂに供給（逆注入）される。歪発生用トランジスタ増幅器４８−１は、出力端子４８−１ｂに供給されたマイクロ波線形信号を基に歪成分を発生し、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２は、出力端子４８−２ｂに供給されたマイクロ波線形信号を基に歪成分を発生する。歪発生用トランジスタ増幅器４８−１で発生した歪成分は、９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｂに供給され、歪発生用トランジスタ増幅器４８−２で発生した歪成分は、９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｃに供給される。９０°ハイブリッド９６は、反射ポート９６ｂ，９６ｃに供給された歪成分を合成して非線形側伝送線路３４−２へ供給する。９０°ハイブリッド９６の反射ポート９６ｂ，９６ｃに供給される歪成分は、いずれも前述の歪成分Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の合成信号であるため、可変移相器５４−１，５４−２の位相調整量を制御することで、反射ポート９６ｂ，９６ｃに供給される歪成分のレベルをそれぞれ制御することができ、非線形側伝送線路３４−２に供給される歪成分のレベルを制御することができる。なお、ここでは、歪発生用トランジスタ増幅器４８−１の出力端子４８−１ｂの電圧（あるいは電流）、及び歪発生用トランジスタ増幅器４８−２の出力端子４８−２ｂの電圧（あるいは電流）を制御することもできる。
【００５６】
また、図１３に示す構成例では、図１に示す構成例と比較して、被補償増幅器１２がサーキュレータ３６と合成器３０との間の線形側伝送線路３２−２に設けられており、線形側伝送線路３２−２を伝搬するマイクロ波線形信号を増幅する。さらに、ドライバ増幅器７２がサーキュレータ４６と合成器３０との間の非線形側伝送線路３４−２に設けられており、非線形側伝送線路３４−２を伝搬する歪成分を増幅する。合成器３０は、被補償増幅器１２からの出力信号（歪成分を含む）に非線形側伝送線路３４−２を伝搬する歪成分（歪発生器４０で発生しドライバ増幅器７２で増幅された歪成分）を結合することにより、被補償増幅器１２からの出力信号中に含まれる歪成分が低減するよう歪補償を行うことができる。このように、本発明をプリディストーション型歪補償増幅器以外の歪補償増幅器に適用することもできる。なお、図１３に示す構成例では、サーキュレータ３６の代わりに図１１に示す構成例のハイブリッド６６または図１２に示す構成例の９０°ハイブリッド８６を設け、サーキュレータ４６の代わりに図１１に示す構成例のハイブリッド７６または図１２に示す構成例の９０°ハイブリッド９６を設けることもできる。また、図１３に示す構成例では、被補償増幅器１２を分配器２４とサーキュレータ３６との間の線形側伝送線路３２−１に設け、ドライバ増幅器７２を分配器２４とサーキュレータ４６との間の非線形側伝送線路３４−１に設けることもできる。
【００５７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の概略構成を示す図である。
【図２】位相調整回路の構成例を示す図である。
【図３】位相調整回路の他の構成例を示す図である。
【図４】位相調整回路の他の構成例を示す図である。
【図５】歪発生用トランジスタ増幅器の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る歪発生器の動作を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る歪発生器の動作を説明する図である。
【図８】本願発明者が行った実験結果を示す図である。
【図９】本願発明者が行った実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る歪発生器から出力される線形成分及び歪成分のレベルの一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の他の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の他の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る歪発生器を備える歪補償増幅器の他の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１２ 被補償増幅器、１６ 歪補償部、２２，７２ ドライバ増幅器、２４ 分配器、２６ 線形ルート、２８ 非線形ルート、３０ 合成器、３２−１，３２−２ 線形側伝送線路、３４−１，３４−２ 非線形側伝送線路、３６，４６ サーキュレータ、３８ 位相調整回路、４０ 歪発生器、４８ 歪発生用トランジスタ増幅器、４８ａ 入力端子、４８ｂ 出力端子、５０ 入力端側整合回路、５２ 出力端側整合回路、５４ 可変移相器、５６ グランド、５７ 開放端、５８ ＦＥＴ、６６，７６ ハイブリッド、８６，９６ ９０°ハイブリッド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１伝送路を伝搬するマイクロ波信号を取り出し、当該取り出したマイクロ波信号を基に歪を発生させ、当該発生させた歪を第２伝送路へ供給する歪発生器であって、
マイクロ波信号が出力端子に供給されることにより歪を発生し、当該発生した歪を入力端子及び出力端子の両方から出力する歪発生用トランジスタ増幅器と、
歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整するための調整手段と、
を備え、
第１伝送路から取り出したマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することにより歪発生用トランジスタ増幅器で歪を発生させ、当該発生させた歪を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路へ供給し、
さらに、調整手段により歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整することで、第２伝送路へ供給する歪の調整が可能である、歪発生器。
【請求項２】
請求項１に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路が設けられている、歪発生器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路が設けられている、歪発生器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の歪発生器であって、
第１伝送路から歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子へのマイクロ波信号の通過、及び歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路への歪の通過を許容するとともに、第１伝送路から第２伝送路へのマイクロ波信号の通過を抑えるための方向性素子を備える、歪発生器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給するマイクロ波信号は、歪発生用トランジスタ増幅器で歪が発生するよう歪発生用トランジスタ増幅器の線形領域を超えた電力値を有する、歪発生器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の歪発生器であって、
マイクロ波信号を増幅するドライバ増幅器が設けられ、
ドライバ増幅器で増幅されたマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給する、歪発生器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器はＦＥＴを含み、
歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子はＦＥＴのドレイン端子であり、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子はＦＥＴのゲート端子である、歪発生器。
【請求項８】
マイクロ波信号を増幅する主増幅器と、主増幅器からの出力信号中に含まれる歪が低減するよう歪補償を行う歪補償部と、を備える歪補償増幅器であって、
歪補償部は、マイクロ波信号を基に歪を発生させる歪発生器を含み、歪発生器で発生させた歪を主増幅器に入力されるマイクロ波信号または主増幅器からの出力信号に結合することにより歪補償を行い、
前記歪発生器が、請求項１〜７のいずれか１に記載の歪発生器である、歪補償増幅器。
【請求項１】
第１伝送路を伝搬するマイクロ波信号を取り出し、当該取り出したマイクロ波信号を基に歪を発生させ、当該発生させた歪を第２伝送路へ供給する歪発生器であって、
マイクロ波信号が出力端子に供給されることにより歪を発生し、当該発生した歪を入力端子及び出力端子の両方から出力する歪発生用トランジスタ増幅器と、
歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整するための調整手段と、
を備え、
第１伝送路から取り出したマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給することにより歪発生用トランジスタ増幅器で歪を発生させ、当該発生させた歪を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路へ供給し、
さらに、調整手段により歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子と信号反射端との間を通過する信号の振幅及び位相の少なくとも一方を調整することで、第２伝送路へ供給する歪の調整が可能である、歪発生器。
【請求項２】
請求項１に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している出力端側整合回路が設けられている、歪発生器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子側に、マイクロ波信号のキャリア周波数に整合している入力端側整合回路が設けられている、歪発生器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の歪発生器であって、
第１伝送路から歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子へのマイクロ波信号の通過、及び歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子から第２伝送路への歪の通過を許容するとともに、第１伝送路から第２伝送路へのマイクロ波信号の通過を抑えるための方向性素子を備える、歪発生器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給するマイクロ波信号は、歪発生用トランジスタ増幅器で歪が発生するよう歪発生用トランジスタ増幅器の線形領域を超えた電力値を有する、歪発生器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の歪発生器であって、
マイクロ波信号を増幅するドライバ増幅器が設けられ、
ドライバ増幅器で増幅されたマイクロ波信号を歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子に供給する、歪発生器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の歪発生器であって、
歪発生用トランジスタ増幅器はＦＥＴを含み、
歪発生用トランジスタ増幅器の出力端子はＦＥＴのドレイン端子であり、歪発生用トランジスタ増幅器の入力端子はＦＥＴのゲート端子である、歪発生器。
【請求項８】
マイクロ波信号を増幅する主増幅器と、主増幅器からの出力信号中に含まれる歪が低減するよう歪補償を行う歪補償部と、を備える歪補償増幅器であって、
歪補償部は、マイクロ波信号を基に歪を発生させる歪発生器を含み、歪発生器で発生させた歪を主増幅器に入力されるマイクロ波信号または主増幅器からの出力信号に結合することにより歪補償を行い、
前記歪発生器が、請求項１〜７のいずれか１に記載の歪発生器である、歪補償増幅器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−６７３２５（Ｐ２００８−６７３２５Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４６０３５（Ｐ２００６−２４６０３５）
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１１日（２００６．９．１１）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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