CN110832772B - 输出功率控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的输出功率控制装置具备：使振荡器输出的高频信号的功率衰减并进行输出的衰减器；使振荡器输出的高频信号的功率放大并进行输出的高频功率放大器；对高频功率放大器所输出的高频信号的功率进行监控并输出监控信号的监控电路；以及基于监控电路所输出的监控信号或基于来自数据部的衰减量设定数据来控制衰减器的衰减量的控制部，振荡器生成与触发信号同步的高频信号，控制部与触发信号同步地利用基于衰减量设定数据生成的衰减量控制信号来开始衰减器的衰减量控制，在输入监控信号之后，利用基于监控信号生成的衰减量控制信号来控制衰减器的衰减量。由此，能获得从高频功率放大器的输出功率上升时起就输出稳定的输出功率的输出功率控制装置。

Description

输出功率控制装置
技术领域
本发明涉及一种输出功率控制装置，将高频功率放大器输出的高频信号的输出功率保持为恒定。
背景技术
通信或雷达等所用的发送装置中，为了避免进行高速通信时通信质量下降，或为了准确地进行探测，希望所发送的高频信号的输出功率恒定。然而，用于发送装置的高频功率放大器由于工作时施加至高频功率放大器的电压变化或高频功率放大器发热引起的热量变化导致增益发生变动，其结果是，输出功率发生变动。所述输出变动在包含脉冲动作时的高频信号的输出上升时尤其明显。该输出功率上升时的振幅变动、脉冲动作的情况下输出功率的脉冲内振幅变动较大的区间(时间)对通信质量、探测精度造成影响，因此，该区间(时间)大多作为不发送高频信号的“死时”来处理。“死时”也称为“死区时间”。
然而，为了提高通信质量、探测精度，所述死时取较大值的情况下，会造成功耗浪费、发热量增加，也会造成发送装置本身的成本、尺寸增加，或运营成本增加。
对于流至高频功率放大器的浪涌电流或高频功率放大器的脉冲动作时的峰值电流，在来自电源的电流供给不足的情况下，会产生电压变动，对此有如下对策：增加电源的电流供给容量、或设置电容库。
另一方面，关于因热量而造成的变动，更详细而言，在利用Si、GaN、GaAs等的半导体晶体管来进行高频信号的功率放大时，半导体晶体管发热，一般而言，该发热会造成半导体晶体管增益的下降。从输出功率上升时到包含半导体晶体管的高频功率放大器的温度稳定为止，会产生伴随着高频功率放大器增益的下降，高频功率放大器的输出功率缓缓下降的现象。该变动在包含脉冲动作时的高频信号输出功率中在上升时初期的数微秒到数十微秒的期间内显著出现，在该期间中，从外部直接使温度变化来补偿变动的做法极其困难。
因此，作为将功率放大器的输出功率保持恒定的技术，公开了一种自动电平控制电路(ALC：Automatic Level Control)，其特征在于，具备：检测输出功率以产生与其输出电平相对应的直流电压的检测单元；以及基于该检测单元的输出电压来控制设置于系统的衰减单元的单元，由上述单元来构成负反馈回路，将所述输出电平保持恒定(参照对比文件1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭61-173507号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1所记载的发明中，高频信号输入至功率放大器之后，从上升时初期的数微秒到数十微秒的期间内，输出功率的变化较大，因此需要尤其精细的控制，直到负反馈回路变为有效之前，由于转换器等器件或运算中的延迟而会产生时间差，因此产生如下问题：在功率放大器的输出功率上升时，无法进行一定期间输出功率的控制，无法将输出功率设定成所希望的值。通过选定能高速处理的转换器或运算电路，也能降低延迟时间，但会造成器件成本增加。
本发明为解决上述问题而得以完成，其目的在于，获得一种输出功率控制装置，从高频功率放大器的输出功率上升时开始，输出稳定的输出功率。
解决技术问题的技术方案
本发明所涉及的输出功率控制装置包括：使从振荡器输出的脉冲波形的高频信号的功率衰减并输出的衰减器；使从衰减器输出的高频信号的功率放大并输出的高频功率放大器；对从高频功率放大器输出的高频信号的功率进行监控并输出与高频信号的功率大小相应的监控信号的监控电路；以及基于监控电路所输出的监控信号或基于来自数据部的衰减量设定数据来控制衰减器的衰减量的控制部，振荡器生成与触发信号同步的脉冲波形的高频信号，并且，控制部与触发信号同步地利用基于衰减量设定数据生成的衰减量控制信号来开始衰减器的衰减量的控制，在输入监控信号之后，利用基于监控信号生成的衰减量控制信号来控制衰减器的衰减量。
发明效果
根据本发明，获得一种输出功率控制装置，从高频功率放大器的输出功率上升时开始，输出稳定的输出功率。
附图说明
图1是包含本发明的实施方式1所涉及的输出功率控制装置的发送装置的框图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的发送装置的振荡器到衰减器为止的时序图。
图3是本发明所涉及的实施方式1的发送装置的高频功率放大器的输入到监控电路的输出端子为止的时序图。
图4是本发明所涉及的实施方式1的发送装置的高频功率放大器的输入到监控电路的输出端子为止的时序图的其它示例。
图5是本发明所涉及的实施方式1的发送装置的高频功率放大器的输入到监控电路的输出端子为止的时序图的其它示例。
图6是包含本发明的实施方式1所涉及的输出功率控制装置的发送装置的变形例的框图。
图7是包含本发明的实施方式2所涉及的输出功率控制装置的发送装置的框图。
图8是包含本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置的发送装置的框图。
图9是本发明的实施方式3所涉及的发送装置的振荡器到衰减器为止的时序图。
图10是表示本发明的实施方式3所涉及的发送装置的衰减器的衰减量设定值与高频功率放大器的输出功率的时序图。
图11是本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置的输出功率稳定化的流程图。
图12是本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置的输出功率稳定化的流程图的其它示例。
图13是本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置的输出功率稳定化的流程图的其它示例。
图14是本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置的输出功率稳定化的流程图的其它示例。
图15是表示本发明的实施方式3所涉及的发送装置的衰减器的衰减量设定值与高频功率放大器的输出功率的时序图的其它示例。
图16是图15中的输出功率控制装置的输出功率稳定化的流程图。
图17是包含本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置的发送装置的变形例的框图。
图18是表示一般的高频功率放大器的输入输出特性的图。
具体实施方式
实施方式1.
对本发明的实施方式1所涉及的输出功率控制装置进行说明。图1是包含本发明的实施方式1所涉及的输出功率控制装置的发送装置的框图。
发送装置100包括振荡器1以及输出功率控制装置101。输出功率控制装置101包括：使从振荡器1输出的脉冲波形的高频信号的功率衰减并输出的衰减器2；使从衰减器2输出的高频信号的功率放大并输出的高频功率放大器3；以及对从高频功率放大器3输出的高频信号的功率进行监控并从输出端子4输出高频信号，并输出与高频信号的功率大小相应的监控信号MON的监控电路5，高频功率放大器3例如利用Si、GaN、GaAs等的半导体晶体管来构成。监控电路5由耦合器与检波二极管构成，将由耦合器提取的高频信号由检波二极管进行检波而得到的电压作为监控信号MON进行输出。
输出功率控制装置101具备控制部7，该控制部7基于监控电路5所输出的监控信号MON或基于存储装置6中保存的衰减量设定表控制衰减器2的衰减量。用于使得振荡器1与衰减器2同步工作的触发信号TRG从控制部7被输入至振荡器1。此外，发送装置具备：振荡器1、衰减器2、对高频功率放大器3供电的电源部8。此外，存储装置6也称为数据部。另外，衰减量设定表也称为衰减量设定数据。
对发送装置100的动作进行说明。由于在正常动作时以及脉冲动作中脉冲波形的稳定区间中，监控电路5进行监控时的高频信号的功率与衰减器2中达到衰减量控制信号ATT时的高频信号的功率的水平几乎相等，因此，发送装置100可在上述期间进行ALC动作，以进行控制使得控制部7基于监控电路5所输出的监控信号MON来生成衰减器2的衰减量控制信号ATT，控制衰减器2的衰减量，将高频功率放大器3所输出的高频信号的功率以规定功率进行输出，其中，上述脉冲动作中脉冲波形的稳定区间是构成监控电路5及控制部7的转换器等器件或运算而产生的延迟时间的期间内发生变动的功率与规定功率之差比容许范围要小的区间。
接着，对发送装置100的脉冲动作的上升区间的动作进行说明。控制部7生成触发信号TRG，将触发信号TRG发送至振荡器1。振荡器1生成与所接收到的触发信号TRG同步的脉冲波形的高频信号并进行输出。高频信号被输入至衰减器2，衰减器2的衰减量被调整成使得从衰减器2输出的高频信号被输入至高频功率放大器3，经过高频功率放大而输出的高频信号的功率以所希望的功率被输出。
然而，构成监控电路5及控制部7的转换器等器件或运算会使基于监控电路5所输出的监控信号MON生成衰减器2的衰减量控制信号ATT延迟生成。在上升区间中，由于功率随着时间变动大，因此监控电路5进行监控时的高频信号的功率与衰减器2中达到衰减量控制信号ATT时的高频信号的功率的水平有较大差异。其结果是，造成过度补偿或补偿不足，从而无法设定为所希望的功率。因此，控制部7在高频信号的上升区间中基于预先保存在存储装置6的衰减量设定表来生成衰减量控制信号ATT，与本身生成的触发信号TRG同步地输出至衰减器2，从而开始衰减器2的衰减量控制。利用该衰减量控制信号ATT来调整衰减器2的衰减量，从衰减器2输出的高频信号被输入至高频功率放大器3，经过高频功率放大，从高频功率放大器3输出的高频信号以所希望的功率被输出。由此，上升区间的高频信号的输出功率被控制为所希望的输出功率。
衰减量设定表是预先对高频功率放大器3因温度变化而产生的功率下降(降低)进行测定，设定衰减量以补偿功率下降并从高频功率放大器3输出所希望的功率的数据。例如，衰减量设定表将高频功率放大器3处于低温时的衰减量设定得较大，将高频功率放大器3处于高温时的衰减量设定得较小。关于衰减量设定表，对应输入至高频功率放大器3的高频信号的脉冲条件以及输入功率条件、高频功率放大器3的温度条件等，存储装置6中保存有多个表。
此处，存储装置6从输入端子9输入有控制对象的高频信号的脉冲条件以及输入功率条件等外部条件，选定与该外部条件对应的功率补偿条件的衰减量设定表，并输出至控制部7。
接着，控制部7在经过构成监控电路5以及控制部7的转换器等器件或运算中的延迟时间，能通过基于监控信号MON进行ALC动作来进行衰减器2的衰减量控制的阶段，从基于保存在存储装置6中的衰减量设定表的衰减器2的衰减量控制，切换成通过基于监控信号MON的ALC动作来执行的衰减器2的衰减量控制，高频功率放大器3的输出功率被控制成所希望的输出功率。此外，在上升区间经控制的高频信号的所希望的输出功率与通过ALC动作进行控制的高频信号的所希望的输出功率相同。
利用附图对上述动作进行说明。图2是本发明的实施方式1所涉及的发送装置的振荡器1到衰减器2为止的时序图。
图2中，振荡器1与触发信号TRG同步地生成高频信号。控制部7与触发信号TRG同步地开始基于保存在存储装置6中的衰减量设定表的衰减器2的衰减量控制，设定图2所示的上升区间中示出的衰减器2的衰减量。从衰减器2输出经衰减器2衰减的功率的高频信号。此外，关于衰减器2的上升区间中的衰减量，通过根据输出功率、脉冲条件来预测高频功率放大器3因温度变化而产生的功率下降(降低)，从而上升区间的衰减量设定得较大。
上升区间后的稳定区间进行ALC动作，因此在ALC动作区间(稳定区间)衰减器2的衰减量定期地变化。
图3是本发明的实施方式1所涉及的发送装置100的衰减器2的输出即从高频功率放大器3的输入到监控电路5的输出端子为止的时序图。
根据输出功率、脉冲条件来预测高频功率放大器3因温度变化而产生的功率下降(降低)，上升区间的高频放大器3的输入功率的功率水平在降低。上升区间后的稳定区间进行ALC动作，因此在ALC动作区间高频放大器3的输入功率定期地变化。
由于该输入功率被输入至图3所示的增益特性的高频功率放大器3，因此，高频功率放大器3的输出功率在上升区间、ALC动作的稳定区间均保持为所希望的值。
由此，在实施方式1中，在高频信号的上升区间，基于预先存储于存储装置6中的衰减量设定表来进行衰减器2的衰减量控制，因此，在转移至ALC动作之前，从高频功率放大器3能获得所希望的稳定的输出功率。也就是说，在振荡器1刚生成高频信号之后就能从高频功率放大器3获得所希望的稳定的输出功率。
图3中，上升区间的来自衰减量2的输入功率在变为ALC动作区间之前为恒定。也就是说，上升区间的衰减器2的衰减量为恒定值。不限于此，如图4所示，上升区间的来自衰减量2的高频信号的输入功率也可以在变为ALC动作区间之前以数字方式进行变化。也就是说，上升区间的衰减器2的衰减量也可以以数字方式进行变化。
此处，将上升区间的衰减器2的衰减量的设定设为恒定值还是设为离散变化的值是从输入端子9经由存储装置6输入至控制部7，控制部7从存储装置6读取出对应的衰减量设定表。
另外，衰减器2也可以由模拟衰减器构成，如图5所示，上升区间的来自衰减量2的输入功率在变为ALC动作区间之前连续变化。也就是说，上升区间的衰减器2的衰减量也可以连续变化。
实施方式1中对由控制部7来生成触发信号TRG的示例进行了说明。振荡器1及控制部7所需要的触发信号TRG也可以如图6所示采用从外部的控制装置20等输入至振荡器1及控制部7的形式。此时，振荡器1生成与从外部输入的触发信号TRG同步的脉冲波形的高频信号并进行输出。控制部7与从外部输入的触发信号TRG同步地开始基于存储装置6中保存的衰减量设定表的衰减器2的衰减量控制。
实施方式2.
对本发明的实施方式2所涉及的输出功率控制装置进行说明。图7是包含本发明的实施方式2所涉及的输出功率控制装置的发送装置的框图。图7中，对于和图1相同或相等的构成要素标注相同的标号，并省略其说明。
实施方式2所涉及的输出功率控制装置201将实施方式1所涉及的输出功率控制装置101的存储装置6替换成运算装置10。此外，运算装置10也称为数据部。
运算装置10从输入端子9将输入至高频功率放大器3的高频信号的脉冲条件以及输入功率条件、高频功率放大器3的工作温度等动作条件进行输入。运算装置10基于所输入的动作条件来运算脉冲上升区间的衰减量设定表。
对发送装置100的脉冲动作的上升区间的动作进行说明。控制部7生成触发信号TRG，将触发信号TRG发送至振荡器1。振荡器1生成与所接收到的触发信号TRG同步的脉冲波形的高频信号并进行输出。高频信号被输入至衰减器2，衰减器2的衰减量被调整成使得从衰减器2输出的高频信号被输入至高频功率放大器3，经过放大而输出的高频信号的功率以所希望的功率被输出。
然而，构成监控电路5及控制部7的转换器等器件或运算会使基于监控电路5所输出的监控信号MON生成衰减器2的衰减量控制信号ATT延迟生成。在上升区间中，由于功率随着时间的变动较大，因此监控电路5进行监控时的高频信号的功率与衰减器2中达到衰减量控制信号ATT时的高频信号的功率的水平有较大差异。其结果是，造成过度补偿或补偿不足，从而无法设定为所希望的功率。因此，控制部7在高频信号的上升区间中基于运算装置10所运算出的衰减量设定表来生成衰减量控制信号ATT，与触发信号TRG同步地输出至衰减器2，开始衰减器2的衰减量控制。利用该衰减量控制信号ATT来调整衰减器2的衰减量，从衰减器2输出的高频信号被输入至高频功率放大器3，经过高频功率放大，从高频功率放大器3输出的高频信号以所希望的功率被输出。由此，脉冲上升区间的高频信号的功率被控制为所希望的功率。
接着，在因构成监控电路5以及控制部7的转换器等器件或运算而产生的延迟时间的期间发生变动的功率与规定功率之差比其容许范围要小，能通过基于监控信号MON的ALC动作来进行衰减器2的衰减量控制的阶段，从基于由运算装置10进行运算来生成的衰减量设定表的衰减器2的衰减量控制，切换成通过基于监控信号MON的ALC动作来执行的衰减器2的衰减量控制，高频功率放大器3的输出功率被控制成所希望的输出功率。此外，在上升区间经控制的高频信号的所希望的输出功率与通过ALC动作进行控制的高频信号的所希望的输出功率相同。
上升区间的来自衰减量2的高频信号的输入功率在变为ALC动作区间之前可以如图3那样为恒定。也就是说，上升区间的衰减器2的衰减量也可以为恒定值。不限于此，如图4所示，上升区间的来自衰减量2的高频信号的输入功率也可以在变为ALC动作区间之前以数字方式进行变化。也就是说，上升区间的衰减器2的衰减量也可以以数字方式进行变化。
另外，衰减器2也可以由模拟衰减器构成，如图5所示，上升区间的来自衰减器2的高频信号的输入功率在变为ALC动作区间之前连续变化。也就是说，上升区间的衰减器2的衰减量也可以连续变化。
此外，振荡器1及控制部7所需要的触发信号TRG也可以如图6所示的实施方式1的变形例那样，采用从外部输入至振荡器1及控制部7的形式。
实施方式3.
对本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置进行说明。实施方式1及实施方式2中，对高频信号的单个脉冲下高频信号的功率从脉冲上升区间被控制为所希望的功率的输出功率控制装置进行了说明。实施方式3中，对高频信号的多个脉冲区间内高频信号的功率从高频信号的脉冲上升区间被控制为所希望的功率的输出功率控制装置进行说明。
图8是包含本发明的实施方式3所涉及的输出功率控制装置的发送装置的框图。
发送装置100包括振荡器1以及输出功率控制装置301。输出功率控制装置301包括：使振荡器1输出的脉冲波形的高频信号的功率衰减并输出的衰减器2；放大从衰减器2输出的高频信号的功率并输出的高频功率放大器3；以及对从高频功率放大器3输出的高频信号的功率进行监控并从输出端子4输出高频信号，并输出与高频信号的功率大小相应的监控信号MON的监控电路5。高频功率放大器3例如利用Si、GaN、GaAs等的半导体晶体管来构成。监控电路5由耦合器与检波二极管构成，将由耦合器提取的高频信号由检波二极管进行检波而得到的电压作为监控信号MON进行输出。
输出功率控制装置301具备：运算部30，该运算部30输入有监控电路5所输出的监控信号MON并运算监控信号MON是否收敛于规定值；以及控制部7，该控制部7基于运算结果的数据来控制衰减器2的衰减量。运算部30连接有保存衰减量的值的存储装置6。用于使得振荡器1与衰减器2同步工作的触发信号TRG从控制部7被输入至振荡器1。此外，发送装置具备：振荡器1、衰减器2、对高频功率放大器3供电的电源部8。此外，存储装置6也称为数据部。
接着，对发送装置100的脉冲动作中高频信号的上升区间的动作进行说明。控制部7生成触发信号TRG，将触发信号TRG发送至振荡器1。振荡器1生成与所接收到的触发信号TRG同步的脉冲波形的高频信号并进行输出。高频信号被输入至衰减器2，衰减器2的衰减量被调整成使得从衰减器2输出的高频信号被输入至高频功率放大器3，经过高频功率放大而输出的高频信号的功率以所希望的功率被输出。
在高频信号输入至衰减器2时，高频信号为上升区间，因此由于构成监控电路5及控制部7的转换器等器件或运算而造成的延迟，使得无法立刻基于监控电路5所输出的监控信号MON生成衰减器2的衰减量控制信号ATT。因此，控制部7在高频信号的上升区间中读取出预先保存于存储装置6的衰减量设定数据，输出至控制部7以生成衰减量控制信号ATT，与本身生成的触发信号TRG同步地输出至衰减器2，从而开始衰减器2的衰减量控制，其中，衰减量设定数据根据高频信号的前一个脉冲下获取到的高频信号的前一个脉冲的输出功率数据计算出。利用该衰减量控制信号ATT来调整衰减器2的衰减量，从衰减器2输出的高频信号被输入至高频功率放大器3，经过高频功率放大，从高频功率放大器3输出的高频信号以所希望的功率被输出。由此，上升区间的高频信号的输出功率被控制为所希望的输出功率。
衰减量设定数据是在高频信号的前一个脉冲的上升区间内基于从监控电路5输出的监控信号MON获取并由运算部30计算出的衰减量设定值的数据。该数据保存于存储装置6。
运算部30在控制部7利用保存于存储装置6的衰减量设定数据的值控制衰减器2的衰减量时的监控信号MON的值比输出功率收敛判断范围的上限要高的情况下，以下一脉冲的相同时刻生成控制部7使衰减器2的衰减量增加的衰减量控制信号ATT的方式来生成衰减量设定数据，将该生成的衰减量设定数据存储至存储装置6以更新衰减量设定数据。相反，在监控信号MON的值比输出功率收敛判断范围的下限要低的情况下，以下一脉冲的相同时刻生成控制部7使衰减器2的衰减量降低的衰减量控制信号ATT的方式来生成衰减量设定数据，将该生成的衰减量设定数据存储至存储装置6以更新衰减量设定数据。
接着，控制部7在从高频信号的上升时初期的数微秒到数十微秒之间产生的输出功率的变动量较大的上升区间，进入输出功率的变动量变得较小的稳定区间的时刻，从基于保存于存储装置6的衰减量设定数据来进行的衰减器2的衰减量控制，切换成通过基于监控信号MON的ALC动作来执行的衰减器2的衰减量控制，控制高频功率放大器3的输出功率变为所希望的输出功率，其中，衰减量设定数据根据在前一个脉冲的上升区间内获得的高频信号的前一个脉冲的输出功率数据计算出。此外，在上升区间经控制的高频信号的所希望的输出功率与通过ALC动作进行控制的高频信号的所希望的输出功率相同。
利用附图对上述动作进行说明。图9是本发明的实施方式3所涉及的发送装置的振荡器1到衰减器2为止的时序图。
图9中，振荡器1与触发信号TRG同步地生成高频信号。此处，图9(c)、(d)中，s1至s5表示高频信号的上升区间的时刻，a0至a5表示高频信号的稳定区间的时刻。此处，s5＝a0。控制部7与触发信号TRG同步地基于保存在存储装置6中的衰减量设定数据开始衰减器2的衰减量控制，设定图9所示的上升区间内所示出的衰减器2的衰减量，其中，该衰减量设定数据根据在高频信号的前一个脉冲的上升区间获取到的高频信号的前一个脉冲的输出功率数据计算出。从衰减器2输出经衰减器2衰减了功率的高频信号。此外，衰减器2的上升区间内的衰减量对应因高频功率放大器3的温度变化而产生的变动量较大的功率下降(降低)，因此从s1至s5所示的上升区间的衰减量设定间隔变为比受到构成监控电路5及控制部7的转换器等器件或运算中的延迟影响的a0至a5的稳定区间内的ALC动作要足够小的间隔。
上升区间之后的稳定区间变为ALC动作，因此在ALC动作区间(稳定区间)，运算部30例如在时刻a0基于监控电路5所输出的监控信号MON来生成衰减量设定数据，控制部7利用该衰减量设定数据来生成衰减器2的衰减量控制信号ATT，由于构成监控电路5及控制部7的转换器等器件或运算中产生延迟，因此实际衰减器2的衰减量变化的时刻会延迟。此处，由于该延迟而将衰减器2的衰减量变化的时刻设为时刻a1。
图10是表示本发明的实施方式3所涉及的发送装置100的衰减器2的衰减量设定值与高频功率放大器3的输出功率的时序图。
时间t1表示衰减器2的衰减量为恒定时的输出功率特性。此时，放大器的输出功率与放大器的增益特性的时间变化同等。此处，s1至s5表示上升区间的时刻，a0至a5表示稳定区间的时刻。此处，s5＝a0。
此外，在时间t1的区间对s1至s5的标号记载点(●)标记，对a1至a5的标号记载×标记，而时间t2至时间t6中对点(●)标记及×标记的标号的顺序与时间t1关系相同。
时间t2下示出在高频信号的输出功率的变化变小的稳定区间中进行ALC动作时的衰减器2的衰减量设定与输出功率的变化。在该区间中，由于运算部30基于高频信号的相同脉冲内的监控电路5所输出的监控信号MON，来生成衰减量设定数据，由控制部7基于该衰减量设定数据来生成衰减器2的衰减量控制信号ATT，因此由于构成监控电路5、运算部30以及控制部7的转换器等器件或运算中的延迟，使得衰减器2的衰减量实际变化的时刻有所延迟。在转移至ALC动作后定期地监控同一脉冲内的输出功率，根据该信息来控制衰减器2的衰减量，从而高频放大器3的输入功率发生变化。
该输入功率输入至图9所示的增益特性的高频功率放大器3，因此高频功率放大器3的输出功率在ALC动作的稳定区间内保持在设定容许值内。
从时间t3到t5示出在高频信号的输出功率的变化大的上升区间，根据在前一个脉冲的上升区间获取到的高频信号的前一个脉冲的输出功率数据计算出衰减量设定数据，基于该衰减量设定数据实施衰减器2的衰减量控制时的输出功率的变化。在时间t3中利用根据时间t2的区间中的输出功率数据计算出的衰减量设定数据来实施衰减器2的衰减量控制。从s1至s4为止，输出功率相对收敛判断范围变为较高的值，因此在t3下朝降低输出功率的方向、即相对于时间t3的衰减量设定数据使衰减器2的衰减量增加的方向进行控制。s5已进入收敛判断范围，因此不变化衰减器2的衰减量设定。
时间t3至t5中分别进行控制的衰减器2的衰减量设定数据分别在时间t3至t5中每一次保存在存储装置6。
接着，在时间t4中，利用根据时间t3的区间中的高频信号的输出功率数据计算出的衰减量设定数据来实施衰减器2的衰减量控制。从s1至s3为止，输出功率相对收敛判断范围变为较高的值，因此在t4下朝降低高频信号的输出功率的方向、即相对于时间t3的衰减量设定数据使衰减器2的衰减量增加的方向进行控制。s4及s5已进入收敛判断范围，因此不变化衰减器2的衰减量设定。
通过持续同样的控制，能在t6的时刻将高频信号的整个脉冲收敛于设定容许值内。
图11中示出输出功率稳定化的流程图。在步骤1(ST1)中动作开始的情况下，在步骤2(ST2)判断高频信号的脉冲是否上升。
在步骤2(ST2)中判断为高频信号的脉冲上升的情况下，在步骤3(ST3)中判断当前时刻是否在该脉冲的上升区间内。在步骤2(ST2)中判断为脉冲未上升的情况下，回到步骤2(ST2)。
在步骤3(ST3)中当前时刻在脉冲的上升区间内的情况下，在步骤4(ST4)中，从存储装置6读取出与当前时刻对应的衰减量设定值(即、从存储装置6读取出从脉冲上升起的时间Δtn的衰减量设定值)，在步骤5(ST5)中由控制部7生成衰减量控制信号ATT。在步骤3(ST3)中，当前时刻未在该脉冲的上升区间内的情况下，即、处于脉冲的稳定区间的情况下，转移至步骤5(ST5)，由控制部7生成衰减量控制信号ATT。
基于步骤5(ST5)中生成的衰减量控制信号ATT，在步骤6(ST6)衰减器2的衰减量发生变化，根据步骤6(ST6)中设定的衰减器2的衰减量，步骤7(ST7)中，高频放大器3的高频信号的输出功率发生变化，步骤8(ST8)中利用监控电路5来对该输出功率进行监控，作为监控信号MON进行输出，输入至运算部30。
步骤9(ST9)中，运算部30将作为监控信号MON输入的监控功率与高频放大器3的输出功率的收敛判断范围进行比较。作为比较结果，在监控功率比收敛判断范围要大的情况下，在步骤10a(ST10a)中，指示衰减量设定值增加Δp。作为比较结果，在监控功率比收敛判断范围下限要小的情况下，在步骤10b(ST10b)中，指示衰减量设定值减少Δp。作为比较结果，在监控功率在收敛判断范围内的情况下，在步骤10c(ST10c)中，指示维持衰减量设定值。
步骤10a至步骤10c中进行衰减量设定值的控制之后，在步骤11(ST11)中判断当前时刻位于高频信号的脉冲的上升区间内(上升区间)还是脉冲的上升区间外(稳定区间)。
在当前时刻位于高频信号的脉冲的上升区间内的情况下，在步骤12(ST12)中，将当前时刻下运算部30所指示的衰减量设定值存储至存储装置6，并转移至步骤13(ST13)。当前时刻在脉冲的上升区间外的情况下，转移至步骤13。
在步骤13(ST13)，判断当前的高频信号的脉冲是否下降，在下降的情况下，回到步骤2(ST2)，在未下降的情况下(即、有脉冲)，回到步骤3(ST3)。
分别在上升区间即s1至s5、上升区间外(稳定区间)即a1至a5实施该动作。
由此，在实施方式3中，高频信号的上升区间中，基于存储装置6中存储的高频信号的前一个脉冲的上升区间获取到的输出功率数据来进行衰减器的衰减量控制，因此在包含向ALC动作的转移期间的输出功率变化大的上升区间，从高频功率放大器3获得所希望的稳定的输出功率。也就是说，在高频信号的脉冲内的整个区域，从高频功率放大器3能获得所希望的稳定的输出功率。
图10中，设有ALC区间(稳定区间)，但在高频信号的脉冲内的整个区域，也可以基于高频信号的前一个脉冲的上升区间获取到的输出功率数据来进行衰减器的衰减量控制。图12中示出输出功率稳定化的流程图。图12中相对于图11省略了判断当前时刻是否在该脉冲的上升区间内的流程(步骤3(ST3)以及步骤11(ST11))。
图10中参照高频信号的前一个脉冲的上升区间，但也可以不限于前一个脉冲而参照在这之前的脉冲状态。
关于输出功率稳定化的流程图，可以如图13所示，相对于图11变更为如下动作：运算部30代替步骤9(ST9)而如步骤109(ST109)那样，将设定目标值与监控功率进行比较，计算出差分Δp，代替步骤10a、b、c(ST10a、b、c)而如步骤110(ST110)那样，进行指示以将衰减量设定值设定为变更了与用于补偿差分Δp的量相应的值。
关于输出功率稳定化的流程图，可以如图14所示，相对于图11变更为如下动作：代替步骤3(ST3)而如步骤203(ST203)那样，并代替步骤11(ST11)而如步骤211(ST211)那样，区间判断通过比较监控功率来实施。在区间判断的步骤中，在“监控功率与设定目标值之差在规定值以下”或者“当前时刻的前一个时刻的监控功率与当前时刻的监控功率之差在规定值以下”的情况下，判断为稳定区间，在“监控功率与设定目标值之差在规定值以上”或者“当前时刻的前一个时刻的监控功率与当前时刻的监控功率之差在规定值以上”的情况下，判断为上升区间。
图15也是表示本发明的实施方式3所涉及的发送装置100的衰减器2的衰减量设定值与高频功率放大器3的输出功率的时序图之一。
在不希望放大器3的输出功率超过设定目标值的情况下，如图15(a)的时间t1所示那样，通过将初始衰减量设定值设定得较大，从而能如图15(b)的时间t1那样，使得输出功率的整个脉冲为比设定目标值要低的值。
另外，时间t1中示出了衰减器2的衰减量为恒定时的输出功率特性。此时，放大器的输出功率等同于放大器的增益特性的时间变化。此处，s1至s5为上升区间的时刻，a0至a9表示稳定区间的时刻。此处，s5＝a0。
此外，在时间t1的区间对s1至s5的标号记载点(●)标记，对a1至a5的标号记载×标记，而时间t2至时间t3中对点(●)标记及×标记的标号的顺序与时间t1关系相同。
时间t1中的所有时刻下，功率均比设定容许值要小，因此，在存储装置6中存储有使得上升区间s1至s5中使衰减量设定值减少Δp的设定值，由此，在时间t2中，上升区间分别使得衰减量设定变小Δp。另外，在输出功率的变化变小的稳定区间中，成为ALC动作，在该区间中，基于相同脉冲内的监控电路5所输出的监控信号MON，来生成衰减器2的衰减量控制信号ATT，因此由于构成监控电路5以及控制部7的转换器等器件或运算中的延迟，使得衰减器2的衰减量实际变化的时刻有所延迟。在转移至ALC动作后定期地监控同一脉冲内的输出功率，根据该信息来控制衰减器2的衰减量，从而高频放大器3的输入功率发生变化。
图10中，控制部7与触发信号TRG相同步地根据保存在存储装置6中的前一个脉冲的上升区间获取到的前一个脉冲的输出功率数据，来计算图11的流程图所示的增减Δp后得到的衰减量设定数据，基于该数据来决定下一脉冲下的衰减器2的衰减量控制，而在图15中，通过使用前一个脉冲的最后的衰减量设定值直至达到设定容许值为止，从而相对于前一个脉冲的相同时刻的输出功率的变化量的绝对值为比Δp要大的变化量Δpulse，与仅对前一个脉冲的输出功率数据加上Δp的情况相比，能够从更接近于收敛判断范围的下限的值开始下一脉冲的输出功率控制。
由此，不仅能参照高频信号的前一个脉冲的相同时刻的输出功率数据，通过利用ALC动作，使得更接近于收敛判断范围的下限的前一个脉冲的最后的衰减量设定值反映到下一个脉冲的衰减量设定值，从而能更快地使得输出功率接近于设定目标值。
关于时间t1的上升区间的衰减量设定值，也可以根据脉冲的上升形状设置任意的偏移量而极力使得不超过设定容许值。同样，关于通过对前一个脉冲的最后的衰减量设定值加上Δp而计算出的Δpulse，也可以根据需要设置偏移量。
图16中示出输出功率稳定化的流程图。在步骤1(ST1)中动作开始的情况下，判断脉冲是否上升。步骤301(ST301)中，在存储装置6中存储衰减量设定值，使得上升区间内放大器3的输出功率为比设定目标值要低得多的值。例如，在s1至s5中，该值如下所示，将各个衰减量设定为从基准值A偏移α1至α5后得到的数值，以将输出功率的整个脉冲设为比设定目标值要低的值。
(s1,s2,s3,s4,s5)＝(A+α1,A+α2,A+α3,A+α4,A+α5)
接着，在步骤2(ST2)中，判断脉冲是否上升。
在脉冲上升的情况下，判断当前时刻是否在该脉冲的上升区间内。之后，直到脉冲下降为止的动作与图11相同，因此省略说明。
步骤13(ST13)中，在脉冲下降的时刻，步骤313(ST313)中，将脉冲刚要下降前的衰减量设定值作为B存储至存储装置6，将该脉冲内存储的s1至s5的衰减量设定值设为Δp1至Δp5的情况下，在步骤314(ST314)，例如在s2中判断是否超过设定容许值，在超过之前，在步骤315(ST315)，将下一脉冲的上升区间衰减量设定值如下设定：
(s1,s2,s3,s4,s5)＝(B+α1,B+α2,B+α3,B+α4,B+α5)
在超过的情况下，在步骤316(ST316)，将下一脉冲的上升区间衰减量设定值如下设定：
(s1,s2,s3,s4,s5)＝(Δp1,Δp2,Δp3,Δp4,Δp5)
然后，返回至步骤S2(ST2)。
由此，不仅能参照前一个脉冲的相同时刻的输出功率数据，通过利用ALC动作，使得更接近于收敛判断范围的下限的前一个脉冲的最后的衰减量设定值反映到下一个脉冲的衰减量设定值，从而能更快地使得输出功率接近于设定目标值。
图15、图16中，对t1中的输出功率的整个脉冲设为比设定目标值要低的值的情况进行了说明。相反，在不希望输出功率从设定目标值下降过多的情况下，变更衰减器2的设定，从t1中的输出功率的整个脉冲比设定目标值要高的值开始即可。
实施方式3中，对控制部7生成触发信号TRG的示例进行了说明。振荡器1及控制部7所需的触发信号TRG如图17所示那样可以采用从外部的控制装置20等输入至振荡器1及控制部7的形式。此时，振荡器1生成与从外部输入的触发信号TRG同步的脉冲波形的高频信号并输出。控制部7与从外部输入的触发信号TRG同步地开始基于保存在存储装置6中的衰减量设定表进行的衰减器2的衰减量控制。
实施方式1至3中，利用衰减器2来实施输出功率的调整。在不希望发送装置100的增益下降的情况下，也可以用可变增益放大器来代替衰减器2进行输出功率的调整。
图13及图16中通过使得衰减器设定变化设定目标值与监控功率的差分即Δp，或者使用脉冲刚要下降前的衰减量设定值B，从而实现收敛时间的缩短，但也可以根据设定目标值与监控功率的差分来变更衰减器的设定值变化一次的变化量。
另外，如图18所示，一般而言高频功率放大器的输出功率由于饱和而具有如下倾向：输入功率越大，即输出功率越大，则其差分即增益就越小。由此，也可以输出功率的设定目标值越大，则将衰减器的设定值变化一次的变化量设定得越大等。
标号说明
1振荡器、2衰减器、3高频功率放大器、4输出端子、5监控电路、6存储装置、7控制部、8电源部、9输入端子、10运算装置、20控制装置、30运算部、100发送装置、101输出功率控制装置、201输出功率控制装置、301输出功率控制装置。

Claims (10)

1.一种输出功率控制装置，其特征在于，包括：
使振荡器输出的脉冲波形的高频信号的功率衰减并进行输出的衰减器；
使所述衰减器输出的高频信号的功率放大并进行输出的高频功率放大器；
对所述高频功率放大器所输出的高频信号的功率进行监控并输出与高频信号的功率大小相对应的监控信号的监控电路；以及
基于所述监控电路所输出的所述监控信号或基于来自数据部的衰减量设定数据来控制所述衰减器的衰减量的控制部，
所述振荡器生成与触发信号同步的脉冲波形的高频信号，
所述控制部与所述触发信号同步地利用基于所述衰减量设定数据生成的衰减量控制信号，来开始所述衰减器的衰减量的控制，
在输入所述监控信号之后，利用基于所述监控信号生成的所述衰减量控制信号来控制所述衰减器的衰减量。
2.如权利要求1所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述控制部生成所述触发信号，对所述振荡器发送所述触发信号，使其生成与所述触发信号同步的高频信号。
3.如权利要求1所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述振荡器生成与从外部输入的所述触发信号同步的高频信号，所述控制部与所述外部输入的所述触发信号同步地利用基于所述衰减量设定数据生成的衰减量控制信号来开始所述衰减器的衰减量的控制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述数据部是预先保存有基于所述高频功率放大器的特性决定的所述衰减量设定数据的存储装置。
5.如权利要求1至3中任一项所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述数据部是基于输入的所述高频功率放大器的动作条件来运算并生成所述衰减量设定数据的运算装置。
6.如权利要求1至3中任一项所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述衰减量设定数据使所述控制部生成恒定值的所述衰减量控制信号。
7.如权利要求1至3中任一项所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述衰减量设定数据使所述控制部生成以数字方式变化的所述衰减量控制信号。
8.如权利要求1至3中任一项所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述衰减量设定数据使所述控制部生成连续变化的所述衰减量控制信号。
9.如权利要求1至3中任一项所述的输出功率控制装置，其特征在于，
还具备运算部，向该运算部输入所述监控信号，且该运算部配置于所述控制部与所述数据部之间，
所述运算部将保存在所述数据部的所述衰减量设定数据作为脉冲波形区间的所述衰减量设定数据并输入至所述控制部，所述脉冲波形区间是所述脉冲波形的高频信号从所述振荡器输出的区间，
基于所述脉冲波形区间中通过所述衰减量设定数据控制而得的所述监控信号，生成所述脉冲波形区间的所述衰减量设定数据，更新为下一脉冲波形区间的所述衰减量设定数据，并保存至所述数据部。
10.如权利要求9所述的输出功率控制装置，其特征在于，
所述控制部在所述脉冲波形区间内从脉冲开始起的规定时间内，利用基于所述衰减量设定数据生成的衰减量控制信号，来对所述衰减器的衰减量进行控制，
在经过所述规定时间之后，利用基于经所述运算部输入的所述监控信号生成的所述衰减量控制信号来控制所述衰减器的衰减量。
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