JP2001352221A - 可変利得制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望するすべての可変利得範囲において、同
一時刻において広帯域な周波数特性を持つ、正確な出力
制御を行うことができる可変利得制御装置を提供する。 【解決手段】 可変利得制御装置は、変調器１、アップ
コンバータ２、ＶＣＯ３、制御信号により利得を可変で
きる可変利得増幅器４、制御信号により同一時刻におけ
る周波数軸上の周波数特性を可変できる周波数特性補正
回路２１、バンドパスフィルタ５、アンテナ７、可変利
得増幅器４の各々の利得に対応して、周波数特性を補正
するように周波数特性補正回路２１を制御する周波数特
性制御回路２２、補正テーブル２３、可変利得増幅器４
が所望の利得になるように制御する可変利得増幅器制御
回路１２、補正テーブル１３、及び出力指定回路１４を
備え、可変利得増幅器４の各々の利得ごとに、周波数特
性補正回路２１がその周波数特性を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線受信機等に用
いられる自動利得制御（ＡＧＣ：Automatic GainContro
l）装置に係り、詳細には、ＣＤＭＡ（Code Division M
ultiple Access：符号分割多元接続）、ＯＦＤＭ（Orth
ogonal Frequency Division Multiplex）等の同一時刻
に広帯域の周波数帯城を使用して通信を行う無線通信装
置において出力を一定に保つ自動利得制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話等、移動体通信の需要が
増大している。これらの移動体通信に最近多く用いられ
る方式として、ＣＤＭＡ方式がある。この方式は、各ユ
ーザごとに異なる符号を使用することで使用する周波数
帯域を同一時刻に共有する。この共有を実現するために
は、送信電力を高精度に制御する必要がある。そのた
め、携帯電話の送信機には、送信出力を高精度で安定し
て出力できるようにする可変利得制御装置が設けられて
いる。

【０００３】図１７は、従来の送信機の可変利得制御装
置の構成を示す図である。図１７において、この可変利
得制御装置を用いた送信機は、変調器１、アップコンバ
ータ２、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電
圧制御発振器）３、可変利得増幅器４、バンドパスフィ
ルタ５、分波器６、アンテナ７、検波回路８、積分回路
９、比較回路１０、基準値テーブル１１、可変利得増幅
器制御回路１２、可変利得増幅器制御回路１２が参照す
る補正テーブル１３、及び出力指定回路１４を備えて構
成される。

【０００４】変調器１で変調された被変調波は、アップ
コンバータ２でＶＣＯ３により発生されたキャリア信号
によって所望の送信周波数にアップコンバートされる。
アップコンバートされたＲＦ（無線周波）信号は、可変
利得増幅器４で目的の出力に増幅され、バンドパスフィ
ルタ５で帯域制限された後、アンテナ７より空中に送出
される。

【０００５】可変利得増幅器４の制御は次のようなもの
である。まず、出力指定回路１４が送信すべき出力を指
示する。可変利得増幅器制御回路１２は出力指定回路１
４から指示された利得に応じて可変利得増幅器４の制御
信号を生成する。一般的な可変利得増幅器の場合、制御
信号と利得との関係は、図１８に示すようにリニアでは
ない。図１８は、可変利得増幅器の制御信号とその利得
との関係を表した図である。

【０００６】制御信号と利得との関係がリニアでない場
合に、正確な出力制御を行うために、予め可変利得増幅
器４の利得と、その時の利得を実現するのに必要な制御
信号の値との関係を記憶した補正テーブル１３が用意さ
れ、可変利得増幅器制御回路１２は、この補正テーブル
１３を参照することで目的の利得を得るための制御信号
の値を決定する。

【０００７】送信出力をさらに安定したものとするため
に、送信出力を検波して、その値を本来出力されるべき
指示された値と比較して、その比較結果を基にフィード
バック制御を行うという方法も採られる。このフィード
バック制御の方法について説明する。

【０００８】分波器６により取り出された出力の一部
は、検波回路８によりそのレベルが検波される。検波回
路８の出力は瞬時変動の影響を取り除くため、積分回路
９により積分、平均化が行われる。積分回路９からの平
均化された出力の値は、比較回路１０において基準値テ
ーブル１１との値と比較され、比較結果が可変利得増幅
器制御回路１２に出力される。基準値テーブル１１に
は、出力指定回路１４から指示された出力で正しく出力
される時に検出されるべきである検波レベルの値が格納
されている。この基準値テーブル１１の値は、あらかじ
め実験等により測定された値が記録されている。可変利
得増幅器制御回路１２は、比較回路１０の出力結果を基
に利得の再調整を行うもので、利得制御信号を更新する
フィードバック制御を行うことで出力を安定させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の可変利得制御装置にあっては、以下のような
問題点があった。ＣＤＭＡやＯＦＤＭ等の移動体通信シ
ステムでは、広帯域の周波数帯域を使用する。また、こ
れらの変調方式においては、送信出力はより高精度で出
力制御されることが要求されている。

【００１０】この出力制御は普通、可変利得増幅器を用
いて行われるが、一般に可変利得増幅器の制御信号（制
御電圧など）と利得との関係は、図１８に示すようにリ
ニアではない。このため、正確な出力制御を行うために
は、上述したようにあらかじめ制御信号と利得との関係
を測定するなどして補正テーブル１３を作成し、その補
正テーブル１３を参照して所望の利得となるよう制御信
号を生成する方法が採られる。

【００１１】ところで、可変利得増幅器は一般にその利
得に応じて内部のバイアスの動作点が変化するため、各
々の利得においての入出力インピーダンスが変化し、そ
の結果、周波数特性が各々の利得によって変化するとい
う問題が生じる。

【００１２】図１９は、この可変利得増幅器の各々の利
得における周波数特性の変化を表した図である。図１９
に示すように、周波数特性による利得の偏差により、例
えば周波数ｆｏで補正テーブルを作成した場合、周波数
ｆｏで送信を行う場合には、目的とする正確な利得制御
が実現できるが、それ以外の例えば周波数ｆ１で送信を
行う場合には、利得制御が不正確になる問題が生じる。

【００１３】このような周波数による利得特性の偏差を
補正する方法として、参照する補正テーブルを周波数ご
とに用意する方法がある。使用する周波数の情報を基
に、その周波数に対応した補正テーブルの値を参照する
ことで、各々の周波数においても正確な利得制御を実現
するものである。

【００１４】また、特開平７−４６０６４号公報には、
上記増幅器の補正は行わずに、増幅器に後置された負荷
整合回路を、あらかじめ測定、記憶した制御情報に従っ
て、使用する周波数に応じて最適となるように動作させ
ることにより、周波数による偏差を補正する方法が開示
されている。

【００１５】しかしながら、これらの補正方法において
は、該当する補正はあくまでも使用する周波数のみにお
いての出力の補正を目的としたものであり、同一時刻に
おいての、それ以外の周波数についての出力の補正は考
慮されていない。送信信号の占有周波数帯域幅が比較的
狭帯域である場合には、この補正方法は有効であるが、
近年のＣＤＭＡ方式やＯＦＤＭ方式などのように同時刻
において広帯域の周波数を占有して通信を行う方式で伝
送する場合、補正対象以外の周波数では、所望する出力
に正しく補正されていないため、送信信号の歪みの要因
となる。

【００１６】また、送信出力の規定を、総電力のみなら
ず、各周波数ごとの電力でもって規定しているようなシ
ステムにおいては、補正対象の周波数以外でのゲインが
正しく補正されていないと、図２０に示すような問題が
生じる。

【００１７】図２０は、周波数軸上での電力の出力規定
と出力スペクトルの関係を表した図であり、図２０
（ａ）は正常な出力スペクトルを、図２０（ｂ）は周波
数特性が歪んでいる出力スペクトルを示す。図２０
（ｂ）に示すように、周波数特性が歪んでいる出力スペ
クトルの場合、広帯域信号の送信時には、その補正対象
外の周波数において、周波数ごとに規定される出力電力
をオーバーするという問題が生じる。

【００１８】さらに、図１７のように出力を検波してフ
ィードバック制御することにより利得制御を行う場合、
可変利得増幅器での利得制御が正しく行われていても、
出力スペクトルが歪んで入ると検波された電力の値が利
得と正しく対応しないという問題も生じる。

【００１９】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであって、所望するすべての可変利得範囲におい
て、同一時刻において広帯域な周波数特性を持つ、正確
な出力制御を行うことができる可変利得制御装置を提供
することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の可変利得制御装
置は、利得を可変できる可変利得増幅器と、前記可変利
得増幅器が所望の利得になるように制御する可変増幅器
制御手段と、同一時刻における周波数軸上の周波数特性
を可変できる周波数特性補正手段と、前記可変利得増幅
器の各々の利得に対応して、周波数特性を補正するよう
に前記周波数特性補正手段を制御する周波数特性制御手
段と、を備えることを特徴とする。

【００２１】さらに、使用する周波数帯域において一定
の周波数特性を持ち、かつ前記可変利得増幅器の利得可
変ステップよりも細かい利得可変ステップを持つ可変利
得手段と、前記可変利得手段を制御する可変利得制御手
段と、を備えることで、可変利得増幅器と周波数特性補
正回路との組み合わせで周波数特性の補正を行った際に
生じる所望の利得との誤差を再補正することができる。

【００２２】また、前記周波数特性補正手段又は前記可
変利得手段は、デジタル回路により構成されるものであ
ることで、回路をデジタル回路で実現することで、高精
度の補正を実現することができる。

【００２３】また、前記周波数特性補正手段は、周波数
特性の補正の処理の規模を可変できる機能を有し、使用
する周波数の帯域幅に応じて周波数特性の補正の処理の
規模を変えるものであることで、使用する周波数の帯域
幅に応じて、周波数特性の補正を行う対象範囲を変化さ
せることにより、周波数特性補正の処理の負荷を最小限
にすることができる。

【００２４】さらに、出力信号を分波する分波手段と、
前記分波された出力信号を検出する検出手段と、前記検
出手段により検出された値と所定値を比較する比較手段
とを備え、前記可変増幅器制御手段、前記周波数特性制
御手段、又は前記可変利得制御手段のうち少なくとも一
つの制御手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて、
前記可変利得増幅器、前記周波数特性補正手段、又は前
記可変利得手段をフィードバック制御することで、安定
した出力を実現することができる。

【００２５】また、前記検出手段は、使用する周波数帯
域における複数の周波数について、各々の周波数におけ
る電力を検出し、前記比較手段は、検出された各々の周
波数における電力を、各々の周波数ごとに平均化し、該
周波数ごとに平均化された値を、目標の出力を得るため
の各々の周波数についての所定値と比較して比較結果を
出力し、前記可変増幅器制御手段、前記周波数特性制御
手段、又は前記可変利得制御手段のうち少なくとも一つ
の制御手段は、前記各周波数ごとの比較結果を基に周波
数補正制御を修正するフィードバック制御を行うこと
で、正確な周波数特性の補正を行うことができる。

【００２６】さらに、時分割で被変調波と狭帯域試験信
号を送出することが可能な信号送出手段と、前記狭帯域
試験信号の送出周波数とそのタイミングを指定する狭帯
域試験信号制御手段とを備え、前記信号送出手段は、被
変調波を送出しない期間毎に、前記狭帯域試験信号制御
手段の指示した送出周波数により狭帯域試験信号を順次
送出し、前記比較手段は、狭帯域試験信号の周波数ごと
に、前記狭帯域試験信号が該当する周波数において送出
されている期間、前記検出手段からの出力結果を収集す
るともに、各々の周波数ごとに収集された値を、目標の
出力を得るための各々の周波数についての所定値と比較
して比較結果を出力し、前記可変増幅器制御手段、前記
周波数特性制御手段、又は前記可変利得制御手段のうち
少なくとも一つの制御手段は、前記各周波数ごとの比較
結果を基に周波数補正制御を修正するフィードバック制
御を行うことで、正確な周波数特性の補正を行うことが
できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な可変利得制御装置の実施の形態について詳
細に説明する。 第１の実施の形態 図１は、本発明の第１の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図である。図１に示す可変利得制御装置
は、送信機の利得を制御する可変利得増幅器に適用した
例である。本実施の形態の説明にあたり、図１７と同一
構成部分には同一符号を付している。

【００２８】図１において、本実施の形態に係る可変利
得制御装置を用いた送信機は、変調器１、アップコンバ
ータ２、ＶＣＯ３、制御信号により利得を可変できる可
変利得増幅器４、制御信号により同一時刻における周波
数軸上の周波数特性を可変できる周波数特性補正回路２
１（周波数特性補正手段）、バンドパスフィルタ５、ア
ンテナ７、可変利得増幅器４の各々の利得に対応して、
周波数特性を補正するように周波数特性補正回路２１を
制御する周波数特性制御回路２２（周波数特性制御手
段）、周波数特性制御回路２２が参照する補正テーブル
２３、可変利得増幅器４が所望の利得になるように制御
する可変利得増幅器制御回路１２（可変利得増幅器制御
手段）、可変利得増幅器制御回路１２が参照する補正テ
ーブル１３、及び出力指定回路１４を備えて構成され
る。

【００２９】すなわち、本可変利得制御装置は、図１７
に示す従来の可変利得制御装置から分波器６、検波回路
８、積分回路９、比較回路１０及び基準値テーブル１１
を取り去り、可変利得増幅器４出力側に、周波数特性補
正回路２１と、該周波数特性補正回路２１を制御するた
めの周波数特性制御回路２２及び補正テーブル２３を設
けた構成となっている。なお、周波数特性補正回路２１
の詳細な特性と構成については図３〜図５により後述す
る。

【００３０】以下、上述のように構成された可変利得制
御装置の動作を説明する。まず、本可変利得制御装置を
用いた送信機の動作について述べる。変調器１で変調さ
れた被変調波は、アップコンバータ２でＶＣＯ３により
発生されたキャリア信号によって所望の送信周波数にア
ップコンバートされる。アップコンバートされたＲＦ信
号は、可変利得増幅器４により増幅され、周波数特性補
正回路２１により周波数特性を補正された後、バンドパ
スフィルタ５で帯域制限されてアンテナ７より送出され
る。

【００３１】次に、送信出力の補正方法について説明す
る。出力指定回路１４が送信出力を指定すると、可変利
得増幅器制御回路１２では、指定された出力レベルの情
報を基に、その出力レベルを実現するのに必要な利得制
御信号を、補正テーブル１３を参照して可変利得増幅器
４へ出力する。補正テーブル１３にはあらかじめ測定さ
れるなどして用意された出力レベルと利得制御信号との
対応が記録されている。

【００３２】図２は、可変利得制御装置の利得と周波数
特性が補正される様子を示す図であり、図２（ａ）は可
変利得増幅器４の周波数特性を、図２（ｂ）は周波数特
性補正回路２１の周波数特性を、図２（ｃ）はその補正
後の周波数特性をそれぞれ示す。

【００３３】図２（ａ）に示すように、可変利得増幅器
４の出力は、利得の大小により異なる周波数特性を持
つ。この偏差を補正するために、周波数特性制御回路２
２は、補正テーブル２３を参照して出力の周波数特性を
補正する補正信号を周波数特性補正回路２１に出力す
る。補正テーブル２３には、あらかじめ測定するなどし
て用意された、出力レベルと、その出力レベルにおいて
生じる周波数特性を打ち消すための補正信号の値との対
応が記録されている。

【００３４】本実施の形態では、周波数特性補正回路２
１で可変利得増幅器４の周波数特性の出力を補正してい
るが、この周波数特性補正回路２１で行う補正では、可
変利得増幅器４の出力の周波数特性の補正のみならず、
アップコンバータ２やバンドパスフィルタ５等の周波数
特性も含んで補正するようにしてもよい。

【００３５】ここで、補正テーブル２３の記録量を削減
するために、目的とする補正精度に応じて、出力レベル
とその時の補正信号の値の関係を適切に間引いて記録
し、その間引かれた中間の出力レベルが必要な場合に
は、記録された前後の補正信号の値より演算により必要
とする補正値を求めるようにしてもよい。

【００３６】図３は、周波数特性補正回路２１の構成例
と、各構成部に対応する利得と周波数特性を示す図であ
る。周波数特性補正回路２１は、周波数特性を可変する
ことができるハイパス回路、ノッチ回路、ローパス回路
などを複数組み合わせて構成する。本実施の形態では、
周波数特性補正回路２１は、ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）３１、ノッチ特性を持ったノッチフィルタ（Notch
Filter）３２、及びハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３３を
組み合わせることで、図３（ｄ）に示す周波数特性を持
つ周波数特性補正回路２１を実現する。ローパスフィル
タ３１、ノッチフィルタ３２及びハイパスフィルタ３３
は、それぞれ周波数特性を可変することができ、例えば
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように各フィルタが「特性
１」に調整されたときは、周波数特性補正回路２１は図
３（ｄ）上段に示す周波数特性を持ち、各フィルタが
「特性２」に調整されたときは、周波数特性補正回路２
１は図３（ｄ）下段に示す周波数特性を持つ。

【００３７】上記各フィルタ回路は、フィルタの構成素
子にバリキャップなどの可変素子を用い、外部から制御
電圧などを変化させることによりカットオフ周波数等を
変化させて周波数特性を可変することができる。

【００３８】図４は、周波数特性補正回路２１の一構成
部である可変ローパスフィルタ３１の構成例を示す図で
ある。可変ローパスフィルタ３１は、図４示すように構
成素子にバリキャップなどの可変容量素子ＶＣ３４を用
い、外部から制御電圧などを変化させることにより容量
を変化させ、その結果カットオフ周波数等を変化させ
る。上記は、可変ローパスフィルタ３１の例であるが、
他のフィルタ回路についても同様に、周波数特性を変化
させることで、図３（ｄ）に示すように全体としての周
波数特性を変化させる。周波数特性補正回路２１は、全
体として周波数特性を変化させるものであればよく、例
えば上記各フィルタ回路を、可変利得増幅器４の前後に
分割して設置してもよいし、また、複数設置してもよ
い。以上は、周波数特性補正回路２１をアナログ回路で
構成した例であるが、デジタル回路で構成してもよい。

【００３９】図５は、上記周波数特性補正回路２１をデ
ジタル回路で構成した一例を示す図であり、非再帰型回
路により構成している。図５において、ｚ^-1は遅延素子
（ディレイ）３５、Ｃo〜Ｃmはフィルタ係数である重み
付け係数３６、３７は各タップ出力を加算する加算器で
ある。

【００４０】制御信号により各タップの重みを制御する
ことで、任意の周波数特性を実現することができる。最
近のＯＦＤＭ方式では、ＤＳＰ（digital signal proce
ssor）などを用いてデジタル部において変調を行うの
で、このデジタル部にディジタル回路で構成された本周
波数特性補正回路２１を組み込むように構成すれば、一
体化でき好都合である。また、上述した振幅の周波数特
性の補正以外にも位相の補正周波数特性の補正について
も容易に行える。

【００４１】上述した周波数特性補正回路２１は、同一
時刻における周波数軸上での周波数特性を補正するもの
であるため、広帯域信号の送信時においても送信信号を
歪ませることなく出力することができる。

【００４２】以上説明したように、第１の実施の形態に
係る可変利得制御装置は、変調器１、アップコンバータ
２、ＶＣＯ３、制御信号により利得を可変できる可変利
得増幅器４、制御信号により同一時刻における周波数軸
上の周波数特性を可変できる周波数特性補正回路２１、
バンドパスフィルタ５、アンテナ７、可変利得増幅器４
の各々の利得に対応して、周波数特性を補正するように
周波数特性補正回路２１を制御する周波数特性制御回路
２２、補正テーブル２３、可変利得増幅器４が所望の利
得になるように制御する可変利得増幅器制御回路１２、
補正テーブル１３、及び出力指定回路１４を備え、各々
の出力レベルごとに、出力に対応した周波数特性補正回
路２１の制御のための補正テーブル２３データを参照す
ることにより、可変利得増幅器４の各々の利得ごとに、
周波数特性補正回路２１がその周波数特性を補正するよ
うにしたので、所望するすべての可変利得範囲におい
て、広帯域にわたる正確な出力制御を行うことができ
る。

【００４３】第２の実施の形態 図６は、本発明の第２の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図である。図６に示す可変利得制御装置
も、送信機の利得を制御する可変利得増幅器に適用した
例である。本実施の形態の説明にあたり、図１と同一構
成部分には同一符号を付して重複部分の説明を省略す
る。

【００４４】図６において、本実施の形態に係る可変利
得制御装置を用いた送信機は、変調器１、アップコンバ
ータ２、ＶＣＯ３、可変利得増幅器４、制御信号により
同一時刻における周波数軸上の周波数特性を可変できる
周波数特性補正回路２１、周波数特性補正回路２１を制
御する周波数特性制御回路２２、周波数特性制御回路２
２が参照する補正テーブル２３、使用する周波数帯域に
おいて概ね一定の周波数特性を持ち、かつ可変利得増幅
器４の利得可変ステップよりも細かい利得可変ステップ
を持つ可変減衰器４１（可変利得手段）、可変減衰器４
１を制御する可変減衰器制御回路４２（可変利得制御手
段）、可変減衰器制御回路４２が参照する補正テーブル
４３、バンドパスフィルタ５、アンテナ７、可変利得増
幅器制御回路１２、可変利得増幅器制御回路１２が参照
する補正テーブル１３、及び出力指定回路１４を備えて
構成される。

【００４５】すなわち、本可変利得制御装置は、図１の
可変利得制御装置の周波数特性補正回路２１の出力側
に、さらに、可変減衰器４１、可変減衰器制御回路４２
及び補正テーブル４３を設けた構成となっている。

【００４６】可変減衰器４１は、使用する周波数帯域内
において、その減衰量の可変範囲内において、ほぼ一定
の周波数特性を持つ。また、この可変減衰器４１の利得
可変ステップは、可変利得増幅器４の利得の可変ステッ
プよりも細かい。この可変減衰器４１は、可変利得増幅
器４の制御信号、又は周波数特性補正回路２１の制御信
号とは別個の制御信号により制御される。

【００４７】以下、上述のように構成された可変利得制
御装置の動作を説明する。本実施の形態は、可変利得増
幅器制御回路１２、及び周波数特性制御回路２２の補正
の簡単化を目的としたものであり、かつより精密な出力
制御を図るものである。可変減衰器４１、可変減衰器制
御回路４２、補正テーブル４３以外の各部の働きは、第
１の実施の形態と同じであるため説明を省略する。

【００４８】周波数特性補正回路２１において周波数特
性が補正された後に、さらに精密な出力レベルの調整を
行う必要がある場合、可変減衰器制御回路４２は補正テ
ーブル４３を参照して可変減衰器４１を、可変利得増幅
器４及び周波数特性補正回路２１において補正された出
力と、出力指定回路１４で指示された出力との誤差を補
正するように制御する。補正テーブル４３には、あらか
じめ測定するなどして用意された、出力指定回路１４の
指示する出力レベルと、可変利得増幅器４及び周波数特
性補正回路２１において補正された出力との差が所望の
利得ごとに記録されている。

【００４９】本実施の形態は、以下に説明するように、
周波数特性補正回路２１がその補正回路内での利得を考
慮しないで周波数特性のみの補正を行う場合に特に有効
である。図７は、可変利得制御装置の利得と周波数特性
が補正される様子を示す図であり、図７（ａ）は可変利
得増幅器４の周波数特性を、図７（ｂ）は周波数特性補
正回路２１の周波数特性を、図７（ｃ）はその補正後の
周波数特性を、図７（ｄ）は可変減衰器により補正後の
周波数特性をそれぞれ示す。

【００５０】可変利得増幅器４の利得と制御信号との関
係は、あらかじめ測定されるなどして、補正テーブル１
３に記録されている。この時の補正データは、例えば中
心周波数ｆｏでの利得が正確に補正されるデータが記録
されており、後段の可変減衰器４１等での減衰を考え
て、各利得について、目標とする利得も一定の量、上乗
せした利得になる補正値となっている。この上乗せ分の
値は、後述する後段の可変減衰器４１でより細かく調節
できるので、さほど厳密でなくともよい。この補正テー
ブル１３を基に制御された可変利得増幅器４の出力は、
図７（ａ）に示される。他の周波数においては、可変利
得増幅器４の周波数特性のために、それぞれの利得につ
いて、目標利得とは異なった値になっている。図７
（ｂ）は、周波数特性補正回路２１の周波数特性を示し
ている。ここで、周波数特性補正回路２１では、周波数
特性のみを補正し、周波数特性補正回路２１内での利得
は考慮しないものとすると、周波数特性補正回路２１で
の出力は図７（ｃ）に示すように利得が最終的な目標値
と異なるものとなる。

【００５１】この誤差を修正する方法として、再度可変
利得増幅器４の利得をこの誤差分修正する方法も考えら
れるが、可変利得増幅器４の周波数特性はその利得に依
存するため、この利得修正に従って生じる新たな周波数
特性の誤差を再度、周波数特性補正回路２１により補正
を行う必要がある。正確な出力制御を行うには、これを
繰り返す必要があり、また、可変利得増幅器４がこれら
誤差分を補正するためにより細かな可変ステップを持つ
必要がある。

【００５２】本実施の形態では、これらの回路とは別
に、可変減衰器４１、可変減衰器制御回路４２及び補正
テーブル４３を設置し、可変減衰器４１を用いて上記誤
差を修正することによって、制御の簡単化を図ってい
る。また、可変減衰器４１は、使用周波数帯域において
ほぼ一定の周波数特性を持ち、可変利得増幅器４及び周
波数特性補正回路２１の制御とは独立して制御するた
め、この可変減衰器制御により周波数特性が変化するこ
とはない。また、可変減衰器４１は、可変利得増幅器４
よりも細かい可変ステップを持つことから、可変利得増
幅器４の可変ステップはこれよりも粗くともよく、これ
は利得制御回路１４の補正テーブル１３の補正データ、
及び周波数特性制御回路２２の補正テーブル２３の補正
データも少なくてすむことになる。

【００５３】可変減衰器４１の代わりに可変利得回路と
してデジタル素子を使用する方法もある。変調器として
ＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）などのデジタル
回路を用いている場合、それ自体を用いて精密に振幅等
を補正することが可能である。このデジタル回路を利用
して可変利得回路を実現する例を、第３の実施の形態に
より説明する。

【００５４】第３の実施の形態 図８は、本発明の第３の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図であり、可変利得回路としてデジタル素
子を使用する場合の例である。本実施の形態の説明にあ
たり、図６と同一構成部分には同一符号を付して重複部
分の説明を省略する。

【００５５】図８において、５０はデジタルデータを変
調するＤＤＳであり、ＤＤＳ５０は、デジタル回路によ
り構成された変調器５１及び可変利得回路５２（可変利
得手段）からなる。また、５３はＤＤＳ５０からの変調
データをアナログ信号に変換してアップコンバータ２に
出力するＤ／Ａコンバータである。また、５４は可変利
得回路５２を制御する可変利得制御回路（可変利得制御
手段）、５５は可変利得制御回路５４が参照する補正テ
ーブルである。

【００５６】以上の構成において、デジタル値で入力さ
れた変調データは、ＤＤＳ５０でデジタル変調される。
ＤＤＳ５０は、任意の振幅、位相を出力することがで
き、この出力が被変調波のデジタルデータとなるよう処
理を行うことでＤＤＳ５０を変調器として用いることが
できる。この被変調デジタルデータは、Ｄ／Ａコンバー
タ５３によりアナログ信号に変換されるが、アナログ信
号に変換する前に変調器５１のデジタル値の出力の振幅
を可変することにより、可変利得回路５２としての機能
を実現している。本実施の形態では、振幅を減衰させる
のみならず、増幅させることも容易である。また、デジ
タル回路により構成しているのでさらに高精度な制御が
可能となる。

【００５７】第４の実施の形態 図９は、本発明の第４の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図である。本実施の形態の説明にあたり、
図９と同一構成部分には同一符号を付して重複部分の説
明を省略する。

【００５８】図９において、６０はデジタルデータを変
調するＤＤＳであり、ＤＤＳ６０は、デジタル回路によ
り構成された変調器６１を備える。また、６２は周波数
特性補正回路（周波数特性補正手段）、６３は周波数特
性補正回路６２を制御する周波数特性制御回路（周波数
特性制御手段）、６４は周波数特性制御回路６３が参照
する補正テーブルである。周波数特性補正回路６２は、
周波数帯域幅情報を基にデジタル処理により周波数特性
の補正を行い、周波数特性の補正に関わる処理の規模を
可変とする機能を有する。

【００５９】図１０は、デジタル回路で構成された周波
数特性補正回路６２の構成の一例を示す図であり、非再
帰型回路により構成している。図５と同一構成部分には
同一符号を付している。図１０において、ｚ^-1は遅延素
子３５、Ｃo〜Ｃmはフィルタ係数である重み付け係数３
６、３７は各タップ出力を加算する加算器、３８は周波
数帯域幅情報に従って各タップ出力を任意の合成点で取
り出すための切替えを行うスイッチである。

【００６０】図１０の周波数特性補正回路６２では、処
理の結果を途中の任意の合成点より取り出して、使用す
る周波数の帯域幅の情報を基に選択して出力結果とする
ものである。前記図５に示す遅延回路を用いた信号処理
を行う場合、タップ数を増やすほど複雑な周波数特性の
補正を行える反面、処理にかかる時間及び規模が増大す
る。使用する周波数の帯域幅が小さい場合、それ以外で
の周波数特性の補正を行う必要はないので、その使用す
る周波数帯域内のみの特性の補正はより簡単な規模で実
現できることが多い。このため、本実施の形態において
は、使用する周波数の帯域幅が小さい場合は、スイッチ
３８の切替えにより前の方のタップの出力を選択するこ
とで周波数特性の補正に関わる時間と規模を縮小するよ
うにして、効率の良い補正を行うようにしている。

【００６１】第５の実施の形態 図１１は、本発明の第５の実施の形態の可変利得制御装
置の構成を示す図である。本実施の形態は、出力信号の
検出、比較とその結果のフィードバックを行う回路を持
つ場合の例である。図６及び図１７と同一構成部分には
同一符号を付して重複部分の説明を省略する。

【００６２】図１１において、この可変利得制御装置を
用いた送信機は、図６の可変利得制御装置に、さらに、
分波器６（分波手段）、検波回路８（検出手段）、積分
回路９、比較回路１０（比較手段）及び基準値テーブル
１１を備えて構成される。

【００６３】アンテナ７の直前に分波器６を設けて送信
出力を分波する。分波された送信出力の一部が検出回路
１０に入力されてそのレベルが検出される。周波数特性
補正回路２１により出力の周波数特性が補正されている
ため、この検出回路１０は検波ダイオードなどを使用し
た電力検出タイプのもので良く、また検波する周波数帯
域が狭帯域のものでも構わない。

【００６４】検波回路８では、出力信号の瞬時変動を平
均化するために、検波した出力レベルの積分を行う。積
分され、平均化された出力レベルは、比較回路１０で出
力基準値テーブル１１の値と比較される。出力基準値テ
ーブル１１には、あらかじめ測定され、出力指定回路１
４の指示する送信出力が正確に送信されたときに検波回
路８により検出されるべき出力レベルの値が記録されて
いる。比較回路１０は、出力レベルと基準値テーブル１
１の値との比較を行って比較結果を出力する。

【００６５】出力された比較結果は、可変減衰器制御回
路４２へ通知され、可変減衰器制御回路４２は、比較結
果を基に可変減衰器４１が目標とする出力値に近づくよ
うにフィードバック制御を行う。このように、本実施の
形態では、より正確な出力制御が可能となり、また、全
ての利得について既に周波数特性が補正されているた
め、検波される出力が正しく利得に対応して現れるた
め、安定したフィードバック制御が可能となる。

【００６６】第６の実施の形態 図１２は、本発明の第６の実施の形態の可変利得制御装
置の構成を示す図である。本実施の形態は、送信出力を
使用周波数帯域の複数の周波数について各々の周波数ご
とに検出するとともに、比較を行い、送信出力の周波数
特性の誤差を求めてフィードバックを行い、周波数特性
を再補正することでさらに正確な周波数特性の改善を図
るものである。図９及び図１１と同一構成部分には同一
符号を付して重複部分の説明を省略する。

【００６７】図１２において、可変利得制御装置を用い
た送信機は、図１１の可変利得制御装置に、さらに、複
数の周波数についての各々の信号成分の振幅等を検出す
る検波回路７０（検出手段）、各々の周波数の積分、平
均化を行う複数の積分回路ｆ１〜積分回路ｆｎからなる
積分回路７１、各々の周波数ごとに基準値と比較する複
数の比較回路ｆ１〜比較回路ｆｎからなる比較回路７２
（比較手段）、及び各比較回路ｆ１〜比較回路ｆｎに基
準値を供給する基準値テーブル７３を備えて構成され
る。また、比較回路７２の比較結果は、周波数特性制御
回路６３、可変増幅器制御回路１２、及び可変減衰器制
御回路４２に出力される。

【００６８】検波回路７０は、例えばＦＦＴアナライザ
など、使用周波数帯域の複数の周波数についての各々の
信号成分の振幅等を検出する。検波回路７０で検出され
た複数の周波数についての各々の信号成分は瞬時値の変
動を取り除くため、積分回路７１では、各々の周波数ご
とに積分、平均化を行う。積分、平均化された信号は、
比較回路７２で各々の周波数ごとに基準値と比較され
る。基準値テーブル７３には、あらかじめ測定され、出
力指定回路１４で指定された出力で送信されるときに、
各々の周波数ごとに検波回路７０で検出されるべき値が
記録されている。

【００６９】比較回路７２では、積分、平均化された各
々の周波数を基準値テーブル７３からの値と比較して各
々の周波数ごとの比較結果を各回路部に出力する。ま
ず、周波数特性制御回路６３では、比較回路７２より出
力された各々の周波数ごとの比較結果を基に、例えば周
波数特性補正回路６２が前記図５に示す構成の場合、重
み付け係数Ｃo〜Ｃmを変更するなどして制御信号を更新
し、周波数特性補正回路６２により周波数特性を再補正
するよう制御する。

【００７０】さらに、全体的に出力の補正が必要な場合
には、可変増幅器制御回路１２や可変減衰器制御回路４
２へも比較結果を出力し、利得の補正制御を行う。この
ように、本実施の形態では、各々の周波数ごとに出力信
号の検出、比較を行うことにより正確に周波数特性の誤
差を検出することができ、またその結果より周波数特性
を再補正することで、より正確に出力制御を行うことが
可能となる。

【００７１】また、アンテナ出力前において周波数特性
の検出及び、補正を行っているため送信出力の規定を総
電力のみならず、周波数軸上でのマスクでもって規定し
ているシステムにおいては、図２０で述べたように周波
数ごとに規定される出力電力をオーバーすることがな
い。

【００７２】第７の実施の形態 図１３は、本発明の第７の実施の形態の可変利得制御装
置の構成を示す図である。本実施の形態は、より簡単な
検出器でも正確な周波数特性の補正を可能とするもので
ある。図１２と同一構成部分には同一符号を付して重複
部分の説明を省略する。

【００７３】図１３において、８０はデジタルデータを
変調するＤＤＳであり、ＤＤＳ８０は、デジタル回路に
より構成され、時分割で被変調波の送出と停止を行う変
調器８１（信号送出手段）を備える。また、８２はアッ
プコンバータ、８３はＶＣＯ、８４は変調器８１、アッ
プコンバータ８２及びＶＣＯ８３を制御する狭帯域試験
信号制御回路（狭帯域試験信号制御手段）である。

【００７４】以下、上述のように構成された可変利得制
御装置の動作を説明する。図１４は、狭帯域試験信号と
被変調波との時間関係を表した図、図１５は、狭帯域試
験信号と被変調波との周波数軸上での関係を表した図で
ある。また、図１６は、積分器の動作タイミングを表し
た図であり、積分回路７１の動作タイミングを示す。

【００７５】図１３において、変調器８１は時分割で被
変調波の送出と停止を行う。狭帯域試験信号制御回路８
４は、変調器８１より被変調波が送出されない期間、Ｖ
ＣＯ８３が使用周波数帯域の任意のキャリア信号を狭帯
域試験信号としてアップコンバータ８２から出力するよ
う制御する。キャリア周波数の選択は、使用周波数帯域
のうち、複数の周波数が選ばれ、これらが被変調波が送
出されない期間ごとに順次送出される。この結果、アッ
プコンバータ８２の出力は、図１４に示すようになる。
この例では試験信号としてｎ本のキャリアを選択してい
る。被変調波の送出期間には、図１５に示す被変調波の
みが送出される。被変調波が送出されない期間には、図
１５に示す複数のキャリアのうちの一つが送出される。
キャリアの送出の順番は必ずしも周波数順になっている
必要はない。

【００７６】分波器６で分波後、検波回路７０で検波さ
れた出力は、試験信号であるキャリアが送出されている
ときのみ、積分回路７１でその周波数ごとに積分、平均
化される。積分回路７１の動作タイミングは図１６に示
される。積分回路７１には、試験信号の周波数ごとに積
分器があり、狭帯域試験信号制御回路８４がキャリア信
号の送出を指示する間、積分回路７１のその周波数に対
応した積分器のみが選択され、キャリア信号が送出され
ている時間のみ、検波回路７０の出力信号の積分を行
う。積分回路７１の各々の積分器により平均化された出
力は、比較回路７２により、各々の周波数ごとに、出力
指定回路１４の指示する送信出力が正確に送信されたと
きに検波回路７０にて検出されるべき出力レベルの値と
比較され、その出力が周波数特性制御回路６３等へフィ
ードバックされる。

【００７７】このように、一連の送信中にキャリア信号
を交互に順次送出し、検波、周波数ごとの比較、フィー
ドバックを行うことで、より正確な周波数特性の補正を
行うことができる。また、本実施の形態では、検波回路
７０が検波ダイオードなど、周波数検出機能のない電力
検出タイプのものでも実現できる。

【００７８】なお、上記各実施の形態に係る可変利得制
御装置では、無線送信機の送信部に適用した例である
が、入出力信号のゲインを自動調整するものであればど
のような装置に用いてもよく、例えば無線及び有線の送
受信機、中継器、ＴＶの映像検波回路、あるいは温度制
御装置等の各種制御装置の利得調整部等に適用できるこ
とは言うまでもない。特に、ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ等の同
一時刻に広帯域の周波数帯城を使用して通信を行う無線
通信装置に用いられる利得制御装置に適用して好適であ
る。

【００７９】また、上記実施の形態では、可変利得制御
装置の名称を用いているが、これは説明の便宜上であ
り、例えば自動利得制御装置、ＡＧＣ装置等でもよく、
また、通信装置等の一部に組み込まれたものであっても
よい。

【００８０】また、上記実施の形態では、周波数特性補
正回路２１を周波数特性を可変することができるハイパ
ス回路、ノッチ回路、ローパス回路などを複数組み合わ
せて構成したが、フィルタの種類やフィルタの組合せ、
フィルタの段数（次数）は任意である。さらに、上記可
変利得制御装置を構成する変調器、制御回路、補正テー
ブル等の種類、数などは上述した各実施の形態に限られ
ない。

【００８１】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、所望するすべての可変利得範囲において、同一時刻
において広帯域な周波数特性を持つ、正確な出力制御を
行うことができる。具体的には、以下の効果を得ること
ができる。請求項１に係る可変利得制御装置では、各々
の利得において広帯域の周波数特性を持つ利得制御が可
能になる。また、同一時刻においての周波数特性の平坦
化を実現できることから、広帯域信号を低歪みで送信す
ることができる。

【００８２】請求項２に係る可変利得制御装置では、よ
り正確な利得制御と、利得補正手段の簡単化を図ること
ができる。請求項３に係る可変利得制御装置では、一層
の正確な利得制御を実現し、特に変調器にデジタル回路
を使用している際に、そのデジタル部と統合すること
で、回路の簡素化を図ることができる。

【００８３】請求項４に係る可変利得制御装置では、周
波数特性の補正に関わる負荷、時間を短縮しつつ、正確
に広帯域な利得の制御が実現できるという効果を奏す
る。請求項５に係る可変利得制御装置では、検出された
値を比較し、フィードバック制御を行うことで、さらに
安定して正確な利得制御が実現できるという効果を奏す
る。

【００８４】請求項６に係る可変利得制御装置では、正
確で広帯域な周波数特性保ちつつ、安定した利得制御を
行い、また送信信号を歪ませることなく送出することが
できる。請求項７に係る可変利得制御装置では、周波数
特性の検出手段を簡単化しつつ、安定した利得制御を行
い、また送信信号を歪ませることなく送出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を第１の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図である。

【図２】本実施の形態の可変利得制御装置の利得と周波
数特性が補正される様子を示す図である。

【図３】本実施の形態の可変利得制御装置の周波数特性
補正回路の構成例と、各構成部に対応する利得と周波数
特性を示す図である。

【図４】本実施の形態の可変利得制御装置の可変ローパ
スフィルタの構成例を示す図である。

【図５】本実施の形態の可変利得制御装置の周波数特性
補正回路の構成の一例を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図である。

【図７】本実施の形態の可変利得制御装置の利得と周波
数特性が補正される様子を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態の可変利得制御装置
の構成を示す図である。

【図１０】本実施の形態の可変利得制御装置の周波数特
性補正回路の構成の一例を示す図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の可変利得制御装
置の構成を示す図である。

【図１２】本発明の第６の実施の形態の可変利得制御装
置の構成を示す図である。

【図１３】本発明の第７の実施の形態の可変利得制御装
置の構成を示す図である。

【図１４】本実施の形態の可変利得制御装置の狭帯域試
験信号と被変調波との時間関係を表した図である。

【図１５】本実施の形態の可変利得制御装置の狭帯域試
験信号と被変調波との周波数軸上での関係を表した図で
ある。

【図１６】本実施の形態の可変利得制御装置の積分器の
動作タイミングを表した図である。

【図１７】従来の送信機の可変利得制御装置の構成を示
す図である。

【図１８】従来の可変利得制御装置の可変利得増幅器の
制御信号とその利得との関係を表した図である。

【図１９】従来の可変利得制御装置の可変利得増幅器の
各々の利得における周波数特性の変化を表した図であ
る。

【図２０】従来の可変利得制御装置の周波数軸上での電
力の出力規定と出力スペクトルの関係を表した図であ
る。

【符号の説明】

１，５１，６１，８１ 変調器 ２，８２ アップコンバータ ３，８３ ＶＣＯ ４ 可変利得増幅器 ５ バンドパスフィルタ ６ 分波器（分波手段） ７ アンテナ ８，７０ 検波回路（検出手段） ９，７１ 積分回路 １０，７２ 比較回路（比較手段） １１，７３ 基準値テーブル １２ 可変利得増幅器制御回路（可変利得増幅器制御手
段） １３，２３，４３，５５，６４ 補正テーブル １４ 出力指定回路 ２１，６２ 周波数特性補正回路（周波数特性補正手
段） ２２，６３ 周波数特性制御回路（周波数特性制御手
段） ３１ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） ３２ ノッチフィルタ（Notch Filter） ３３ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ） ３４ 可変容量素子 ３５ 遅延素子 ３６ 重み付け係数 ３７ 加算器 ３８ スイッチ ４１ 可変減衰器（可変利得手段） ４２ 可変減衰器制御回路（可変利得制御手段） ５０，６０，８０ ＤＤＳ ５２ 可変利得回路（可変利得手段） ５３ Ｄ／Ａコンバータ ５４ 可変利得制御回路（可変利得制御手段） ８４ 狭帯域試験信号制御回路（狭帯域試験信号制御手
段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 利得を可変できる可変利得増幅器と、 前記可変利得増幅器が所望の利得になるように制御する
   可変増幅器制御手段と、 同一時刻における周波数軸上の周波数特性を可変できる
   周波数特性補正手段と、 前記可変利得増幅器の各々の利得に対応して、周波数特
   性を補正するように前記周波数特性補正手段を制御する
   周波数特性制御手段と、 を備えることを特徴とする可変利得制御装置。
2. 【請求項２】 さらに、使用する周波数帯域において一
   定の周波数特性を持ち、かつ前記可変利得増幅器の利得
   可変ステップよりも細かい利得可変ステップを持つ可変
   利得手段と、 前記可変利得手段を制御する可変利得制御手段と、 を備えることを特徴とする請求項１記載の可変利得制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記周波数特性補正手段又は前記可変利
   得手段は、 デジタル回路により構成されることを特徴とする請求項
   １又は２記載の可変利得制御装置。
4. 【請求項４】 前記周波数特性補正手段は、 周波数特性の補正の処理の規模を可変できる機能を有
   し、使用する周波数の帯域幅に応じて周波数特性の補正
   の処理の規模を変えることを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか一項に記載の可変利得制御装置。
5. 【請求項５】 さらに、出力信号を分波する分波手段
   と、 前記分波された出力信号を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された値と所定値を比較する比
   較手段とを備え、 前記可変増幅器制御手段、前記周波数特性制御手段、又
   は前記可変利得制御手段のうち少なくとも一つの制御手
   段は、 前記比較手段の比較結果に基づいて、前記可変利得増幅
   器、前記周波数特性補正手段、又は前記可変利得手段を
   フィードバック制御することを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれか一項に記載の可変利得制御装置。
6. 【請求項６】 前記検出手段は、使用する周波数帯域に
   おける複数の周波数について、各々の周波数における電
   力を検出し、 前記比較手段は、検出された各々の周波数における電力
   を、各々の周波数ごとに平均化し、該周波数ごとに平均
   化された値を、目標の出力を得るための各々の周波数に
   ついての所定値と比較して比較結果を出力し、 前記可変増幅器制御手段、前記周波数特性制御手段、又
   は前記可変利得制御手段のうち少なくとも一つの制御手
   段は、 前記各周波数ごとの比較結果を基に周波数補正制御を修
   正するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求
   項５記載の可変利得制御装置。
7. 【請求項７】 さらに、時分割で被変調波と狭帯域試験
   信号を送出することが可能な信号送出手段と、 前記狭帯域試験信号の送出周波数とそのタイミングを指
   定する狭帯域試験信号制御手段とを備え、 前記信号送出手段は、 被変調波を送出しない期間毎に、前記狭帯域試験信号制
   御手段の指示した送出周波数により狭帯域試験信号を順
   次送出し、 前記比較手段は、 狭帯域試験信号の周波数ごとに、前記狭帯域試験信号が
   該当する周波数において送出されている期間、前記検出
   手段からの出力結果を収集するともに、 各々の周波数ごとに収集された値を、目標の出力を得る
   ための各々の周波数についての所定値と比較して比較結
   果を出力し、 前記可変増幅器制御手段、前記周波数特性制御手段、又
   は前記可変利得制御手段のうち少なくとも一つの制御手
   段は、 前記各周波数ごとの比較結果を基に周波数補正制御を修
   正するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求
   項５記載の可変利得制御装置。