JP2007124477A - Level detection apparatus and level control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線送受信機において信号のレベルを検出し、また信号のレベルを制御する制御電圧に対し利得が指数関数的に変化する可変利得増幅器を有するレベル検出装置およびレベルコントロール装置に関するものである。 The present invention relates to a level detection device and a level control device having a variable gain amplifier whose gain changes exponentially with respect to a control voltage for detecting the signal level in a radio transceiver and controlling the signal level. .
近年、無線機器の普及に伴って多くの利用者を収容できるようにするため、互いに他の利用者の無線信号に妨害を与えないように個々の無線機の送信信号レベルを広範囲にしかも立上り、立下り特性を正確に制御する技術が提案されている。 In recent years, in order to accommodate a large number of users with the spread of wireless devices, the transmission signal levels of individual radios rise in a wide range so as not to interfere with the wireless signals of other users. Techniques for accurately controlling the falling characteristics have been proposed.
以下、図5,図6を参照しながら、特許文献1に示されている、出力電力の自動制御を行う高周波電力のレベルコントロール装置について説明する。
Hereinafter, a high-frequency power level control device that performs automatic control of output power, which is disclosed in
図5において、51は高周波信号入力端子、52は高周波電力増幅器、53は増幅された高周波信号を出力する高周波信号出力端子、54はパワーレベル切替制御信号、55,59は可変減衰器、56は高周波信号の検波回路、57は基準電圧、58は、検波回路56から出力される検波電圧と基準電圧57を比較して得られる比較結果を出力し、さらに低域通過フィルタ特性を施す比較・平滑化回路である。 In FIG. 5, 51 is a high frequency signal input terminal, 52 is a high frequency power amplifier, 53 is a high frequency signal output terminal for outputting an amplified high frequency signal, 54 is a power level switching control signal, 55 and 59 are variable attenuators, and 56 is A high-frequency signal detection circuit, 57 is a reference voltage, 58 is a comparison / smoothing that outputs a comparison result obtained by comparing the detection voltage output from the detection circuit 56 with the reference voltage 57, and further applies a low-pass filter characteristic. Circuit.
次に、レベルコントロール装置の動作について説明する。高周波信号入力端子51から入力された高周波信号は、高周波電力増幅器52で増幅され高周波信号出力端子53から出力されると同時にその一部が抽出され後述する処理を経た後、高周波電力増幅器52に負帰還を施すことにより出力電力を制御し安定化している。高周波信号出力端子53から一部が抽出された電力は可変減衰器55に入力され、可変減衰器55の減衰量はパワーレベル切替制御信号54を用いて、高周波信号出力端子53から大電力を出力する時には減衰量を大きく、高周波信号出力端子53から小電力を出力する時には減衰量を小さくして、可変減衰器55の出力レベルが一定になるように制御される。 Next, the operation of the level control device will be described. The high-frequency signal input from the high-frequency signal input terminal 51 is amplified by the high-frequency power amplifier 52 and output from the high-frequency signal output terminal 53. At the same time, a part of the high-frequency signal is extracted and subjected to processing described later. The output power is controlled and stabilized by applying feedback. The electric power partially extracted from the high frequency signal output terminal 53 is input to the variable attenuator 55, and the amount of attenuation of the variable attenuator 55 is output from the high frequency signal output terminal 53 using the power level switching control signal 54. The amount of attenuation is increased when the power is output, and the amount of attenuation is decreased when small power is output from the high-frequency signal output terminal 53, so that the output level of the variable attenuator 55 is controlled to be constant.
可変減衰器55の制御特性は、例えば図6に示すように、制御信号の設定値に応じて減衰度が一様に変化するものであれば任意の特性で構わない。検波回路56は可変減衰器55の出力を検波し、検波して得られた電圧は比較・平滑化回路58で基準電圧57と比較される。この比較結果の誤差信号は同時に比較・平滑化回路58で平滑化され、可変減衰器59を経て高周波電力増幅器52に負帰還される。以上の動作により、パワーレベル切替制御信号54に応じて、高周波信号出力端子53から出力される電力を制御することができる。
しかしながら、出力電力を広範囲にわたって精度よく制御するためには、可変減衰器の分解能に所望の性能が要求される。パワーレベル切替制御信号に対する減衰度の感度(以下、制御感度という)が制御信号の設定値によって変動する場合は、最も感度が高い制御信号設定範囲においても出力電力を必要な精度で制御するために制御信号の分解能が高いことが要求される。また同時に、一部の制御信号設定範囲において制御感度が低くても、出力電力を広範囲にわたって制御するためには、制御信号のフルスケールが高いことも要求される。したがって、制御信号を生成する制御信号生成回路に極めて高いダイナミックレンジが必要とされるという問題があった。また、可変減衰器の固体偏差を補正するために、減衰度の設定値ごとに必要な制御信号データを格納するメモリが必要とされるが、そのメモリの容量が増大するという問題もあった。 However, in order to accurately control the output power over a wide range, desired performance is required for the resolution of the variable attenuator. In order to control the output power with the required accuracy even in the control signal setting range with the highest sensitivity when the sensitivity of the attenuation to the power level switching control signal (hereinafter referred to as control sensitivity) varies depending on the set value of the control signal. A high resolution of the control signal is required. At the same time, even if the control sensitivity is low in a part of the control signal setting range, it is required that the full scale of the control signal is high in order to control the output power over a wide range. Therefore, there is a problem that a very high dynamic range is required for the control signal generation circuit that generates the control signal. Further, in order to correct the individual deviation of the variable attenuator, a memory for storing the control signal data necessary for each set value of the attenuation is required, but there is a problem that the capacity of the memory increases.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、制御信号のダイナミックレンジを高くすることなく高精度に電力レベルを制御できるレベル検出装置およびレベルコントロール装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and provides a level detection device and a level control device that can control the power level with high accuracy without increasing the dynamic range of the control signal. Objective.
前記の目的を達成するために、本発明に係るレベル検出装置は、高周波信号を入力し、利得を制御する制御電圧に対して利得が指数関数的に変化する可変利得増幅器と、可変利得増幅器により増幅した高周波信号の電圧を検波する高周波検波器と、高周波検波器により検波した電圧と基準電圧を比較した比較電圧を可変利得増幅器の制御電圧として出力する比較器とを備え、可変利得増幅器の制御電圧により高周波信号のレベルを検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a level detection apparatus according to the present invention includes a variable gain amplifier that receives a high-frequency signal and whose gain changes exponentially with respect to a control voltage that controls the gain, and a variable gain amplifier. A high-frequency detector for detecting the voltage of the amplified high-frequency signal; and a comparator for outputting a comparison voltage obtained by comparing the voltage detected by the high-frequency detector with a reference voltage as a control voltage of the variable gain amplifier, and controlling the variable gain amplifier It is characterized in that the level of a high frequency signal is detected by a voltage.
また、前記レベル検出装置の可変利得増幅器が、利得を制御する制御電圧をベース/エミッタ間に印加するバイポーラトランジスタを有し、利得がバイポーラトランジスタに流れるコレクタ電流に比例すること、または、利得を制御する制御電圧を印加するダイオードを有し、利得がダイオードに流れる電流に比例することを特徴とする。 Further, the variable gain amplifier of the level detection device has a bipolar transistor that applies a control voltage for controlling the gain between the base and the emitter, and the gain is proportional to the collector current flowing in the bipolar transistor, or the gain is controlled. And a gain is proportional to the current flowing through the diode.
また、本発明の係るレベルコントロール装置は、高周波信号を入力し、利得を制御する第1の制御電圧を入力する高周波増幅器と、高周波増幅器の出力から一部の電力を抽出してなる高周波信号を入力し、利得を制御する第2の制御電圧に対して利得が指数関数的に変化する可変利得増幅器と、可変利得増幅器により増幅した高周波信号の電圧を検波する高周波検波器と、高周波検波器により検波した電圧と基準電圧を比較した比較電圧を高周波増幅器の第1の制御電圧として出力する比較器とを備え、可変利得増幅器の第2の制御電圧により高周波増幅器の出力信号のレベルをコントロールすることを特徴とする。 The level control device according to the present invention also includes a high-frequency amplifier that receives a high-frequency signal and inputs a first control voltage for controlling gain, and a high-frequency signal that is obtained by extracting a part of power from the output of the high-frequency amplifier. A variable gain amplifier whose gain changes exponentially with respect to a second control voltage that is input and controls gain, a high frequency detector that detects a voltage of a high frequency signal amplified by the variable gain amplifier, and a high frequency detector A comparator that outputs a comparison voltage obtained by comparing the detected voltage and the reference voltage as a first control voltage of the high-frequency amplifier, and controls the level of the output signal of the high-frequency amplifier by the second control voltage of the variable gain amplifier. It is characterized by.
また、レベルコントロール装置の可変利得増幅器が、利得を制御する制御電圧をベース/エミッタ間に印加するバイポーラトランジスタを有し、利得がバイポーラトランジスタに流れるコレクタ電流に比例すること、または、利得を制御する制御電圧を印加するダイオードを有し、利得がダイオードに流れる電流に比例することを特徴とする。 The variable gain amplifier of the level control device has a bipolar transistor that applies a control voltage for controlling the gain between the base and the emitter, and the gain is proportional to the collector current flowing through the bipolar transistor, or the gain is controlled. A diode for applying a control voltage is provided, and the gain is proportional to the current flowing through the diode.
前記構成のレベル検出装置は、高周波信号のレベルを可変利得増幅器の制御電圧という形で取り出し、制御電圧は高周波信号のレベルに対して直線的に変化するため、制御電圧読取装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波信号のレベルを検出でき、また、レベルコントロール装置は、可変利得増幅器に与える第2の制御電圧に対して高周波増幅器の出力レベルが直線的に変化し、第2の制御電圧を生成するための制御電圧生成装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波増幅器の出力信号のレベルをコントロールできる。 The level detection device having the above configuration takes out the level of the high frequency signal in the form of the control voltage of the variable gain amplifier, and the control voltage changes linearly with respect to the level of the high frequency signal, so that the dynamic range of the control voltage reading device is low. However, the level control device can detect the level of the high-frequency signal with high accuracy, and the level control device linearly changes the output level of the high-frequency amplifier with respect to the second control voltage applied to the variable gain amplifier. Even when the dynamic range of the control voltage generating device for generating the signal is low, the level of the output signal of the high frequency amplifier can be controlled with high accuracy.
本発明に係るレベル検出装置によれば、高周波信号のレベルを可変利得増幅器の制御電圧という形で取り出すことができ、しかもその制御電圧は高周波信号のレベルに対して直線的に変化するため、制御電圧読取装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波信号のレベルを検出することができ、また、本発明に係るレベルコントロール装置によれば、可変利得増幅器に与える第2の制御電圧に対して高周波増幅器の出力レベルが直線的に変化するため、第2の制御電圧を生成するための制御電圧を生成する装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波増幅器の出力信号のレベルをコントロールすることができるという効果を奏する。 According to the level detection apparatus of the present invention, the level of the high frequency signal can be extracted in the form of a control voltage of the variable gain amplifier, and the control voltage changes linearly with respect to the level of the high frequency signal. Even if the dynamic range of the voltage reading device is low, the level of the high frequency signal can be detected with high accuracy. Further, according to the level control device of the present invention, the second control voltage applied to the variable gain amplifier can be detected. Since the output level of the high-frequency amplifier changes linearly, the level of the output signal of the high-frequency amplifier can be controlled with high accuracy even if the dynamic range of the device that generates the control voltage for generating the second control voltage is low. There is an effect that can be.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1おけるレベル検出装置の概略構成を示すブロック図である。図1において、1はレベル検出を行う対象となる高周波信号が入力される被測定高周波信号入力端子、2は利得を制御する制御電圧に対し利得が指数関数的に変化する可変利得増幅器、3は可変利得増幅器2の制御電圧を読み出すための制御電圧出力端子、4は可変利得増幅器2から出力される高周波信号を検波する高周波検波器、5は基準電圧、6は高周波検波器4から出力された検波電圧と基準電圧5を比較した結果を可変利得増幅器2の制御電圧として出力する比較器である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a level detection apparatus according to
次に、レベル検出装置の動作について説明する。被測定高周波信号入力端子1から入力された高周波信号は、可変利得増幅器2で増幅される。可変利得増幅器2の利得を制御する制御電圧には後述の負帰還が施されることで出力レベルは常に一定に保たれる。したがって、被測定高周波信号入力端子1から入力された高周波信号に対応して制御電圧が変化することとなり、制御電圧出力端子3から制御電圧を読み出すことにより、高周波信号のレベルを測定することができる。
Next, the operation of the level detection device will be described. The high frequency signal input from the high frequency
可変利得増幅器2で一定レベルまで増幅された高周波信号は高周波検波器4で検波され、検波後の電圧が比較器6で基準電圧5と比較される。比較器6の出力には比較結果の誤差に応じて比較電圧が発生し、この比較電圧を可変利得増幅器2の制御電圧として負帰還をかけることで、可変利得増幅器2の出力レベルは常に一定に保たれる。
The high frequency signal amplified to a certain level by the
可変利得増幅器2の制御特性を図2に示す。制御電圧に対し利得が指数関数的に変化するため、対数軸で表現した利得は制御電圧に対し直線的に変化する。このような制御特性を実現する可変利得増幅器2の回路の具体例を図3に示す。可変利得増幅器2は、バイポーラトランジスタQ1、電界効果トランジスタM1〜M8、抵抗R1,R2、バイアス電圧源VB、バイアス電流源IBからなる。
The control characteristics of the
高周波信号は信号入力端子33から入力され、信号出力端子34から出力される。利得は制御電圧31を制御電圧入力端子32に与えることで制御される。信号入力端子33から入力された高周波信号は、電界効果トランジスタM7,M8で電流信号に変換され電界効果トランジスタM3,M6を通り、抵抗R1,R2で電圧信号に変換され信号出力端子34から出力される。電界効果トランジスタM3とM4に流れる電流の比および電界効果トランジスタM6とM5に流れる電流の比は、電界効果トランジスタM1とM2に流れる電流の比に比例する。
The high frequency signal is input from the signal input terminal 33 and output from the signal output terminal 34. The gain is controlled by applying a control voltage 31 to the control
電界効果トランジスタM1に流れる電流は、制御電圧31によってバイポーラトランジスタQ1のベース/エミッタ間電圧が変化することで制御することができる。バイポーラトランジスタQ1に流れる電流がベース/エミッタ間電圧に対して指数関数的に変化することは周知の事実である。したがって、制御電圧31に応じて電界効果トランジスタM3,M6に流れる電流が指数関数的に変化することとなり、その結果、利得も指数関数的に変化する。 The current flowing through the field effect transistor M1 can be controlled by changing the base / emitter voltage of the bipolar transistor Q1 by the control voltage 31. It is a well-known fact that the current flowing through the bipolar transistor Q1 changes exponentially with respect to the base / emitter voltage. Therefore, the current flowing through the field effect transistors M3 and M6 changes exponentially according to the control voltage 31, and as a result, the gain also changes exponentially.
なお、図3では指数関数的に変化する電流をバイポーラトランジスタQ1で生成したが、ダイオードを用いて同様に指数関数的に変化する電流を生成する回路を構成することは、同業者であれば容易である。 In FIG. 3, the current that exponentially changes is generated by the bipolar transistor Q1, but it is easy for a person skilled in the art to construct a circuit that similarly generates an exponentially changing current using a diode. It is.
以上説明したように実施の形態1によると、被測定高周波信号入力端子1から入力された高周波信号に対応して可変利得増幅器2の制御電圧が変化し、その制御電圧を制御電圧出力端子3から読み出すことにより、高周波信号のレベルを測定することができる。しかも可変利得増幅器2の利得が指数関数的に変化することから、対数軸で表した高周波信号のレベルと制御電圧は直線の関係になり、制御電圧読取装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波信号のレベルを測定することができる。
As described above, according to the first embodiment, the control voltage of the
例えば、ADコンバータを用いて制御電圧を検出する場合には分解能の低いADコンバータを使用することが可能になる。また、高周波検波器4に入力される高周波信号のレベルが一定のため、高周波検波器4の検波特性に依存せず高精度にレベル検出を行うことができるという効果も有する。
For example, when a control voltage is detected using an AD converter, an AD converter with a low resolution can be used. Further, since the level of the high-frequency signal input to the high-
図4は本発明の実施の形態2におけるレベルコントロール装置の概略構成を示すブロック図である。図4において、41は高周波信号入力端子、42は高周波増幅器、43は増幅された高周波信号を出力する高周波信号出力端子であり、可変利得増幅器2、高周波検波器4、基準電圧5、比較器6は実施の形態1を示す図1で説明したものと同じはたらきをする。ただし、比較器6から出力される比較電圧は、第1の制御電圧として高周波増幅器42の利得を制御するために与えられる。また、可変利得増幅器2の利得を制御する制御電圧は、第2の制御電圧として制御電圧入力端子44から入力される。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the level control apparatus according to
次に、レベルコントロール装置の動作について説明する。高周波信号入力端子41から入力された高周波信号は高周波増幅器42で増幅され高周波信号出力端子43から出力されると同時にその一部が抽出され後述の処理を経た後、高周波増幅器42に負帰還を施すことにより出力レベルを制御し安定化している。 Next, the operation of the level control device will be described. The high-frequency signal input from the high-frequency signal input terminal 41 is amplified by the high-frequency amplifier 42 and output from the high-frequency signal output terminal 43. At the same time, a part of the high-frequency signal is extracted and subjected to processing described later. As a result, the output level is controlled and stabilized.
高周波信号出力端子43から一部が抽出された高周波信号は可変利得増幅器2に入力され、可変利得増幅器2の利得は制御電圧入力端子44から入力される第2の制御電圧を用いて、高周波信号出力端子43から大振幅を出力する時には利得を小さく、高周波信号出力端子43から小振幅を出力する時には利得を大きくして、可変利得増幅器2の出力レベルが一定になるように制御される。
The high-frequency signal partially extracted from the high-frequency signal output terminal 43 is input to the
また、可変利得増幅器2の制御特性は図2に示したように、第2の制御電圧の設定値に応じて対数軸で表した利得が直線的に変化する。高周波検波器4は可変利得増幅器2の出力を検波し、検波して得られた電圧は比較器6で基準電圧5と比較される。この比較結果の誤差信号は高周波増幅器42の第1の制御電圧として負帰還される。以上の動作により、制御電圧入力端子44から入力される第2の制御電圧に応じて、高周波信号出力端子43から出力されるレベルを制御することができる。
Further, as shown in FIG. 2, the gain of the
本実施の形態2によると、可変利得増幅器2に与える第2の制御電圧に対して高周波増幅器42の出力レベルが直線的に変化するため、第2の制御電圧を生成するための制御電圧生成装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波増幅器42の出力信号のレベルをコントロールすることができる。
According to the second embodiment, since the output level of the high-frequency amplifier 42 changes linearly with respect to the second control voltage applied to the
例えば、第2の制御電圧を生成するためDAコンバータを用いる場合は、分解能の低いDAコンバータを使用することが可能になる。また、可変利得増幅器2に固体偏差があったとしても、可変利得増幅器2の対数軸表示の利得は第2の制御電圧に対して直線的に変化するため、固体偏差を補正する制御電圧データを第2の制御電圧の設定値ごとに用意する必要がなく、制御電圧データを格納するメモリ容量も少なくてすむという利点も有する。
For example, when a DA converter is used to generate the second control voltage, a DA converter with low resolution can be used. Even if there is a solid deviation in the
本発明に係るレベル検出装置は、高周波信号のレベルを可変利得増幅器の制御電圧として取り出すことができ、その制御電圧は高周波信号のレベルに対して直線的に変化するため、制御電圧読取装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波信号のレベルを検出すること、また、レベルコントロール装置は可変利得増幅器に与える第2の制御電圧に対して高周波増幅器の出力レベルが直線的に変化するため、第2の制御電圧を生成する制御電圧生成装置のダイナミックレンジが低くても高精度に高周波増幅器の出力信号のレベルをコントロールすることができ、無線送受信機において信号のレベルを検出し、また信号のレベルを制御する装置として有用である。
The level detection device according to the present invention can extract the level of the high-frequency signal as the control voltage of the variable gain amplifier, and the control voltage changes linearly with respect to the level of the high-frequency signal. Even if the range is low, the level of the high-frequency signal is detected with high accuracy, and the level control device linearly changes the output level of the high-frequency amplifier with respect to the second control voltage applied to the variable gain amplifier. Even if the dynamic range of the control voltage generator that generates the
1 被測定高周波信号入力端子
2 可変利得増幅器
3 制御電圧出力端子
4 高周波検波器
5 基準電圧
6 比較器
31 制御電圧
32 制御電圧入力端子
33 信号入力端子
34 信号出力端子
41 高周波信号入力端子
42 高周波増幅器
43 高周波信号出力端子
44 制御電圧入力端子
51 高周波信号入力端子
52 高周波電力増幅器
53 高周波信号出力端子
54 パワーレベル切替制御信号
55,59 可変減衰器
56 検波回路
57 基準電圧
58 比較・平滑化回路
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---|---|---|---|---|
KR101410115B1 (en) | 2009-09-23 | 2014-06-26 | 에릭슨 엘지 주식회사 | Apparatus and method for controlling cell transmit power to reduce the interference of a cell and mobile telecommunication system for the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101410115B1 (en) | 2009-09-23 | 2014-06-26 | 에릭슨 엘지 주식회사 | Apparatus and method for controlling cell transmit power to reduce the interference of a cell and mobile telecommunication system for the same |
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