模拟反馈放大器的制造方法
【专利摘要】得到模拟反馈放大器，通过利用振幅调整器（21）以及延迟线路（24），使得不出现群延迟要素的影响，从而能够抑制不需要的相位的变动而实现宽带化。
【专利说明】模拟反馈放大器
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够抑制由功率放大器所致的群延迟要素的影响而实现宽带化的模拟反馈放大器。
【背景技术】
[0002]作为以往的模拟反馈放大器，有如下例子，具备:1系比较器，取得基带信号的I坐标输入信号与反馈信号的差分；Q系比较器，取得基带信号的Q坐标输入信号与反馈信号的差分；正交调制器，对这些IQ系的比较器的输出信号进行正交调制，输出高频信号；功率放大器，对正交调制器的高频输出信号进行放大；衰减器，使由功率放大器放大的高频输出信号衰减；以及正交解调器，对由衰减器衰减的高频输出信号进行正交解调，将正交解调出的基带信号的I坐标信号作为反馈信号输出到I系比较器，将正交解调出的基带信号的Q坐标信号作为反馈信号输出到Q系比较器(参照下述非专利文献I)。
[0003]另外，作为以往的模拟反馈放大器，有使用极坐标系，同样地进行模拟反馈，进行频带设定以及追踪控制的例子(参照下述专利文献I)。
[0004]专利文献1:美国专利申请公开第2007/0184792A号说明书
[0005]非专利文献1:PETER B.KENINGT0N 著、“HIGH-LINEARITY RF AMPLIFIERDESIGN”Artech House，Incpp.164-169
【发明内容】
[0006]以往的模拟反馈放大器如以上那样构成，所以在反馈环中包括功率放大器的群延迟要素，所以存在相位变动，宽带化变得困难这样的课题。
[0007]本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到一种即使在反馈环中有群延迟要素，也能够抑制不需要的相位的变动，而实现宽带化的模拟反馈放大器。
[0008]本发明涉及的模拟反馈放大器，具备:第一比较单元，取得输入信号与第一反馈信号的差分；第二比较单元，取得第一比较单元的输出信号与第二反馈信号的差分；功率放大单元，对第二比较单元的输出信号进行放大；第一振幅调整单元，调整功率放大单元的输出信号的振幅；第二振幅调整单元，调整第二比较单元的输出信号的振幅，将该振幅调整了的信号作为第二反馈信号输出到第二比较单元；延迟单元，使第二振幅调整单元的输出信号延迟；以及第三比较单元，取得第一振幅调整单元的输出信号与延迟单元的输出信号的差分，将该差分信号作为第一反馈信号输出到第一比较单元。
[0009]根据本发明，即使在反馈环中有由功率放大单元所致的群延迟要素，通过利用第二振幅调整单元以及延迟单元调整振幅以及延迟，也使得不出现群延迟要素的影响，从而具有如下效果:能够得到能够抑制不需要的相位的变动，而实现宽带化的模拟反馈放大器。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是示出本发明的实施方式I的模拟反馈放大器的结构图。[0011]图2是示出本发明的实施方式2的模拟反馈放大器的结构图。
[0012]图3是示出本发明的实施方式3的模拟反馈放大器的结构图。
[0013]符号说明
[0014]1、2、31:输入端子；3 ~6、25、30、45、46、53、58、66:比较器;7、8、47、57、63、65:环路滤波器;9:正交调制器;10、18、33、41:移相器;11、12、19、20、34、35:乘法器；13:振荡器；14:功率放大器；15:输出端子；16:衰减器；17、32:正交解调器；21、26、49、60:振幅调整器;22、27、50、61:放大器;23、28、51、62:衰减器;24、29、52、64:延迟线路；42:可变增益放大器；43、44:检波器；48:振幅灵敏度调整器；54、55:限幅器；56:混频器；59:相位灵敏度调整器。
【具体实施方式】
[0015]以下，为了更详细地说明本发明，依照附图，说明【具体实施方式】。
[0016]实施方式1.[0017]图1是示出本发明的实施方式I的模拟反馈放大器的结构图。
[0018]在图中，比较器3取得来自输入端子I的基带信号的I坐标输入信号与来自后述比较器25的反馈信号的差分。
[0019]比较器4取得来自输入端子2的基带信号的Q坐标输入信号与来自后述比较器30的反馈信号的差分。
[0020]比较器5取得比较器3的输出信号与来自后述振幅调整器21的反馈信号的差分。
[0021]比较器6取得比较器4的输出信号与来自后述振幅调整器26的反馈信号的差分。
[0022]环路滤波器7仅使比较器5的输出信号中的低频频带通过。
[0023]环路滤波器8仅使比较器6的输出信号中的低频频带通过。
[0024]正交调制器9包含移相器10以及乘法器11、12，使由振荡器13产生的高频通过移相器10向0°和90°移相，通过乘法器11对环路滤波器7的输出信号和0°移相的高频进行相乘，通过乘法器12对环路滤波器8的输出信号和90°移相的高频进行相乘，从而进行正交调制。
[0025]功率放大器14对正交调制器9的高频输出信号进行放大，并从输出端子15输出。
[0026]衰减器16使由功率放大器14放大并分支了的高频输出信号衰减。
[0027]正交解调器17包含移相器18以及乘法器19、20，使由振荡器13产生的高频通过移相器18向0°和90°移相，通过乘法器19对衰减器16的输出信号和0°移相的高频进行相乘,通过乘法器20对衰减器16的输出信号和90°移相的高频进行相乘，从而进行正交解调。
[0028]振幅调整器21包含放大器22以及衰减器23，对环路滤波器7的输出信号的振幅进行调整，将振幅调整了的信号作为反馈信号输出到比较器5。
[0029]延迟线路24使振幅调整器21的输出信号延迟。
[0030]比较器25取得通过正交解调器17正交解调出的I坐标信号与延迟线路24的输出信号的差分，将差分信号作为反馈信号输出到比较器3。
[0031]振幅调整器26包含放大器27以及衰减器28，调整环路滤波器8的输出信号的振幅，将振幅调整了的信号作为反馈信号输出到比较器6。[0032]延迟线路29使振幅调整器26的输出信号延迟。
[0033]比较器30取得通过正交解调器17正交解调出的Q坐标信号与延迟线路29的输出信号的差分，将差分信号作为反馈信号输出到比较器4。
[0034]接下来，说明动作。
[0035]在图中，从输入端子I输入的基带信号的I坐标输入信号经由比较器3、5以及环路滤波器7被输入到正交调制器9中。
[0036]另外，从输入端子2输入的基带信号的Q坐标输入信号经由比较器4、6以及环路滤波器8被输入到正交调制器9中。
[0037]通过了环路滤波器7的I坐标输入信号、和通过了环路滤波器8的Q坐标输入信号通过正交调制器9被正交调制，进而通过功率放大器14被放大，从输出端子15作为高频输出信号来输出。
[0038]通过功率放大器14放大并分支了的高频输出信号通过衰减器16被衰减，然后通过正交解调器17被正交解调为I坐标信号和Q坐标信号。
[0039]将被正交解调出的I坐标信号经由比较器25通过比较器3而与I坐标输入信号进行比较，将被正交解调出的Q坐标信号经由比较器30通过比较器4而与Q坐标输入信号进行比较，从而在I坐标系和Q坐标系中分别形成第一反馈环，进行频带设定以及追踪控制。
[0040]此处，在第一反馈环中包括功率放大器14的群延迟要素，所以存在相位变动而宽带化变得困难这样的课题，接下来，说明该课题的解决手段。
[0041]另外，为了简化说明，仅说明IQ坐标系中的I坐标系，但关于Q坐标系也是同样的说明。
[0042]在该实施方式I中，从比较器3的后级的环路滤波器7的输出，通过振幅调整器
21、延迟线路24以及比较器25在第一反馈环的内侧形成另外的第二反馈环。
[0043]另外，经由振幅调整器21反馈到比较器5。
[0044]此时，形成上述第二反馈环，以消除比较器25中的2个输入信号的差分的方式设定振幅调整器21的振幅以及延迟线路24的延迟，从而第一反馈环的内侧的功率放大器14的群延迟要素被抵消，在第一反馈环的外侧出现功率放大器14的群延迟要素。
[0045]这具有能够与功率放大器14的群延迟要素处于第一反馈环外的情况等效地对待的效果。
[0046]另外，通过经由振幅调整器21反馈到比较器5，代替本来在第一反馈环中反馈的信号，而反馈无群延迟要素的信号。
[0047]因此，通过形成第二反馈环，在该实施方式I中，即使在第一反馈环中有功率放大器14的群延迟要素，也能使得不出现该群延迟要素的影响，能够抑制不需要的相位的变动而实现宽带化。
[0048]根据该实施方式1，即使在第一反馈环中有由功率放大器14所致的群延迟要素，通过利用振幅调整器21、26以及延迟线路24、29调整振幅以及延迟，也使得不出现群延迟要素的影响，从而能够抑制不需要的相位的变动而实现宽带化。
[0049]另外，关于振幅调整器21、26，在振幅大于I时即使仅利用放大器22、27而省略了衰减器23、28仍具有同等的效果，在振幅小于I时即使仅利用衰减器23、28而省略了放大器22、27仍具有同等的效果，在振幅是I时即使省略了振幅调整器21、26仍具有同等的效果O
[0050]另外，关于衰减器16，在振幅是I时即使省略仍具有同等的效果。
[0051]进而，关于延迟线路24、29，即使使用由电感器、电容器等集总常数电路以及半导体等构成的延迟电路仍具有同等的效果。
[0052]进而，关于环路滤波器7、8，即使在低频频带中具有振幅，仍具有同等的效果。
[0053]实施方式2.[0054]图2是示出本发明的实施方式2的模拟反馈放大器的结构图。
[0055]在图中，正交解调器32包含移相器33以及乘法器34、35。
[0056]使由振荡器13产生的高频通过移相器33向0°和90°移相，通过乘法器34对来自输入端子31的高频输入信号和0°移相的高频进行相乘，通过乘法器35对来 自输入端子31的高频输入信号和90°移相的高频进行相乘，从而进行正交解调。
[0057]将正交解调出的基带信号的I坐标输入信号输出到输入端子1，将正交解调出的基带信号的Q坐标输入信号输出到输入端子I。
[0058]关于其他结构，与图1相同，所以省略重复的说明。
[0059]根据该实施方式2，将高频输入信号通过正交解调器32正交解调为I坐标输入信号和Q坐标输入信号，将I坐标输入信号输出到输入端子1，将Q坐标输入信号输出到输入端子I。
[0060]这样，即使是实施方式2所示的结构，通过利用振幅调整器21、26以及延迟线路
24、29调整振幅以及延迟，也使得不出现群延迟要素的影响，从而能够抑制不需要的相位的变动而实现宽带化。
[0061]实施方式3.[0062]图3是示出本发明的实施方式3的模拟反馈放大器的结构图。
[0063]在图中，移相器41使来自输入端子31的高频输入信号移相。
[0064]可变增益放大器42对移相器41的输出信号进行可变增益放大。
[0065]功率放大器14对可变增益放大器42的输出信号进行放大,从输出端子15输出。
[0066]另外，由移相器41、可变增益放大器42以及功率放大器14构成移相放大单元。
[0067]检波器43对高频输入信号进行检波。
[0068]检波器44对通过衰减器16衰减了的高频输出信号进行检波。
[0069]比较器45取得检波器43的输出信号与来自后述比较器53的反馈信号的差分。
[0070]比较器46取得比较器45的输出信号与来自后述振幅调整器49的反馈信号的差分。
[0071]环路滤波器47仅使比较器46的输出信号中的低频频带通过。
[0072]振幅灵敏度调整器48通过调整环路滤波器47的输出信号的变化率，调整可变增益放大器42的振幅灵敏度。
[0073]振幅调整器49包含放大器50以及衰减器51，调整环路滤波器47的输出信号的振幅，将振幅调整了的信号作为反馈信号输出到比较器46。
[0074]延迟线路52使振幅调整器49的输出信号延迟。
[0075]比较器53取得检波器44的输出信号与延迟线路52的输出信号的差分，将差分信号作为反馈信号输出到比较器45。[0076]限幅器54对高频输入信号进行限幅。
[0077]限幅器55对通过衰减器16衰减了的高频输出信号进行限幅。
[0078]混频器56检测限幅器54、55的输出信号的相位差,将相位差变换为振幅并输出。
[0079]另外，由限幅器54、55以及混频器56构成相位差检测单元。
[0080]环路滤波器57仅使混频器56的输出信号中的低频频带通过。
[0081]比较器58取得来自后述比较器66的反馈信号与来自后述振幅调整器60的反馈信号的差分。
[0082]相位灵敏度调整器59通过调整比较器58的输出信号的变化率，调整移相器41的相位灵敏度。
[0083]振幅调整器60包含放大器61以及衰减器62，调整比较器58的输出信号的振幅，将振幅调整了的信号作为反馈信号经由环路滤波器63输出到比较器58。
[0084]另外，环路滤波器63仅使反馈信号中的低频频带通过。
[0085]延迟线路64使振幅调整器60的输出信号延迟。
[0086]环路滤波器65仅使延迟输出信号中的低频频带通过。
[0087]比较器66取得环路滤波器57的输出信号与环路滤波器65的延迟输出信号的差分，将差分信号作为反馈信号输出到比较器58。
[0088]接下来，说明动作。
[0089]在图中，从输入端子31输入的高频输入信号通过移相器41被调整相位，进而，通过可变增益放大器42以及功率放大器14被放大,从输出端子15作为高频输出信号输出。
[0090]关于利用可变增益放大器42的振幅控制，经由比较器53通过比较器45比较将通过检波器43对高频输入信号进行检波而得到的信号、和经由衰减器16通过检波器44对高频输出信号进行检波而得到的信号。进而，将由比较器45输出的输出信号经由环路滤波器47输出到振幅灵敏度调整器48，调整可变增益放大器42的振幅，从而形成第一反馈环，进行频带设定以及追踪控制。
[0091]在该实施方式3中，从比较器45的后级的环路滤波器47的输出，通过振幅调整器49、延迟线路52以及比较器53，在第一反馈环的内侧形成另外的第二反馈环。
[0092]另外，经由振幅调整器49反馈到比较器46。
[0093]此时，形成上述第二反馈环，以消除比较器53中的2个输入信号的差分的方式设定振幅调整器49的振幅以及延迟线路52的延迟，从而第一反馈环的内侧的功率放大器14的群延迟要素被抵消，在第一反馈环的外侧出现功率放大器14的群延迟要素。
[0094]这具有能够与功率放大器14的群延迟要素处于第一反馈环外的情况等效地对待的效果。
[0095]另外，通过经由振幅调整器49反馈到比较器46，代替本来在第一反馈环中反馈的信号，而反馈无群延迟要素的信号。
[0096]另外，关于利用移相器41的相位控制，通过限幅器54对高频输入信号进行限幅而得到的信号、和将高频输出信号经由衰减器16通过限幅器55进行限幅而得到的信号在混频器56中被混合,变换为与限幅器54、55的输出信号的相位差对应的振幅而输出。进而，将由混频器56输出的输出信号经由环路滤波器57、比较器66以及比较器58输出到相位灵敏度调整器59，调整移相器41的相位，从而形成第三反馈环，进行频带设定以及追踪控制。[0097]在该实施方式3中，从环路滤波器57的后级的比较器58的输出，通过振幅调整器60、延迟线路64、环路滤波器65以及比较器66，在第三反馈环的内侧形成另外的第四反馈环。
[0098]另外，经由振幅调整器60以及环路滤波器63反馈到比较器58。
[0099]此时，形成上述第四反馈环，以消除比较器66中的2个输入信号的差分的方式设定振幅调整器60的振幅以及延迟线路64的延迟，从而第三反馈环的内侧的功率放大器14的群延迟要素被抵消，在第三反馈环的外侧出现功率放大器14的群延迟要素。
[0100]这具有能够与功率放大器14的群延迟要素处于第三反馈环外的情况等效地对待的效果。
[0101]另外，通过经由振幅调整器60以及环路滤波器63反馈到比较器58，代替本来在第三反馈环中反馈的信号，反馈无群延迟要素的信号。
[0102]因此，通过形成第二以及第四反馈环，在该实施方式3中，即使在第一以及第三反馈环中有功率放大器14的群延迟要素，也使得不出现该群延迟要素的影响，能够抑制不需要的相位的变动而实现宽带化。
[0103]根据该实施方式3，即使在第一以及第三反馈环中有功率放大器14所致的群延迟要素，通过利用振幅调整器49、60以及延迟线路52、64调整振幅以及延迟，也使得不出现群延迟要素的影响，从而能够抑制不需要的相位的变动而实现宽带化。
[0104]另外，通过限幅器54、55以及混频器56检测了相位差，但即使是其他结构，也具有同等的效果。
[0105]另外，关于振幅调整器49、60，在振幅大于I时即使仅利用放大器50、61而省略了衰减器51、62仍具有同等的效果，在振幅小于I时即使仅利用衰减器51、62而省略了放大器50、61仍具有同等的效果，在振幅是I时即使省略了振幅调整器49、60仍具有同等的效果。
[0106]另外，关于衰减器16，在振幅是I时即使省略仍具有同等的效果。
[0107]进而，关于延迟线路52、64，即使使用由电感器、电容器等集总常数电路以及半导体等构成的延迟电路仍具有同等的效果。
[0108]进而，在上述实施方式3中，在移相器41的后级配置了可变增益放大器42，但即使改变连接顺序仍具有同等的效果。
[0109]进而，环路滤波器47、57、63、65即使在低频频带中具有振幅仍具有同等的效果。
[0110]另外，本申请发明能够在该发明的范围内，实现各实施方式的自由的组合、或者各实施方式的任意的构成要素的变形、或者在各实施方式中任意的构成要素的省略。
[0111]产业上的可利用性
[0112]如以上那样，本发明的模拟反馈放大器构成为即使在反馈环中有功率放大器所致的群延迟要素，通过利用振幅调整器以及延迟线路调整振幅以及延迟，而不出现群延迟要素的影响，所以适用于抑制不需要的相位的变动而要求宽带化的放大器中。
【权利要求】
1.一种模拟反馈放大器，具备: 第一比较单元，取得输入信号与第一反馈信号的差分； 第二比较单元，取得所述第一比较单元的输出信号与第二反馈信号的差分； 功率放大单元，对所述第二比较单元的输出信号进行放大； 第一振幅调整单元，调整所述功率放大单元的输出信号的振幅； 第二振幅调整单元，调整所述第二比较单元的输出信号的振幅，将该振幅调整了的信号作为所述第二反馈信号输出到所述第二比较单元； 延迟单元，使所述第二振幅调整单元的输出信号延迟；以及 第三比较单元，取得所述第一振幅调整单元的输出信号与所述延迟单元的输出信号的差分，将该差分信号作为第一反馈信号输出到所述第一比较单元。
2.根据权利要求1所述的模拟反馈放大器，其特征在于， 利用第二振幅调整单元的振幅调整以及利用延迟单元的延迟调整被设定为消除通过第三比较单元取得的差分。
3.一种模拟反馈放大器，具备: 第一比较单元，取得基带信号的I坐标输入信号与第一反馈信号的差分； 第二比较单元，取得所述 第一比较单元的输出信号与第二反馈信号的差分； 第三比较单元，取得基带信号的Q坐标输入信号与第三反馈信号的差分； 第四比较单元，取得所述第三比较单元的输出信号与第四反馈信号的差分； 正交调制单元，对所述第二比较单元以及第四比较单元的输出信号进行正交调制，输出高频信号； 功率放大单元，对所述正交调制单元的高频输出信号进行放大； 第一振幅调整单元，调整由所述功率放大单元放大了的高频输出信号的振幅； 正交解调单元，对由所述第一振幅调整单元调整了的高频输出信号进行正交解调，输出基带信号的I坐标信号以及Q坐标信号； 第二振幅调整单元，调整所述第二比较单元的输出信号的振幅，将该振幅调整了的信号作为所述第二反馈信号输出到所述第二比较单元； 第一延迟单元，使所述第二振幅调整单元的输出信号延迟； 第五比较单元，取得由所述正交解调单元正交解调出的I坐标信号与所述第一延迟单元的输出信号的差分，将该差分信号作为第一反馈信号输出到所述第一比较单元； 第三振幅调整单元，调整所述第四比较单元的输出信号的振幅，将该振幅调整了的信号作为所述第四反馈信号输出到所述第四比较单元； 第二延迟单元，使所述第三振幅调整单元的输出信号延迟；以及第六比较单元，取得由所述正交解调单元正交解调出的Q坐标信号与所述第二延迟单元的输出信号的差分，将该差分信号作为第三反馈信号输出到所述第三比较单元。
4.根据权利要求3所述的模拟反馈放大器，其特征在于， 利用第二振幅调整单元的振幅调整以及利用第一延迟单元的延迟调整被设定为消除通过第五比较单元取得的差分， 利用第三振幅调整单元的振幅调整以及利用第二延迟单元的延迟调整被设定为消除通过第六比较单元取得的差分。
5.根据权利要求3所述的模拟反馈放大器，其特征在于，具备: 第二正交解调单元，该第二正交解调单元对高频输入信号进行正交解调，将基带信号的I坐标信号输出到第一比较单元，并且将基带信号的Q坐标信号输出到第三比较单元。
6.一种模拟反馈放大器，其特征在于，具备: 移相放大单元，将使输入信号移相的移相单元、对输入信号进行可变增益放大的可变增益放大单元、对输入信号进行放大的功率放大单元按照移相单元、可变增益放大单元以及功率放大单元的顺序或者可变增益放大单元、移相单元以及功率放大单元的顺序串联连接而成； 第一比较单元，取得所述移相放大单元的输入信号与第一反馈信号的差分； 第二比较单元，取得所述第一比较单元的输出信号与第二反馈信号的差分，通过与该差分信号对应的输出信号使所述可变增益放大单元的增益可变； 第一振幅调整单元，调整所述移相放大单元的输出信号的振幅； 第二振幅调整单元，调整所述第二比较单元的输出信号的振幅，将该振幅调整了的信号作为所述第二反馈信号输出到所述第二比较单元； 第一延迟单元，使所述第二振幅调整单元的输出信号延迟； 第三比较单元，取得所述第一振幅调整单元的输出信号与所述第一延迟单元的输出信号的差分，将该差分信号作为第一反馈信号输出到所述第一比较单元； 相位差检测单元，将所述移相放大单元的输入信号与所述第一振幅调整单元的输出信号的相位差变换为振幅而输出； 第四比较单元，取得所述相位差检测单元的输出信号与延迟输出信号的差分； 第五比较单元，取得所述第四比较单元的输出信号与第三反馈信号的差分，通过与该差分信号对应的输出信号控制所述移相单元的移相量； 第三振幅调整单元，调整所述第五比较单元的输出信号的振幅，将该振幅调整了的信号作为所述第三反馈信号输出到所述第五比较单元；以及 第二延迟单元，使所述第三振幅调整单元的输出信号延迟，将该延迟输出信号输出到所述第四比较单元。
7.根据权利要求6所述的模拟反馈放大器，其特征在于， 利用第二振幅调整单元的振幅调整以及利用第一延迟单元的延迟调整被设定为消除通过第三比较单元取得的差分， 利用第三振幅调整单元的振幅调整以及利用第二延迟单元的延迟调整被设定为消除通过第四比较单元取得的差分。
【文档编号】H03F1/34GK103703678SQ201180072429
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2011年12月26日 优先权日:2011年12月26日
【发明者】小滨达夫, 堀口健一, 桧枝护重 申请人:三菱电机株式会社