JP2007173982A

JP2007173982A - 温度補償増幅器

Info

Publication number: JP2007173982A
Application number: JP2005365399A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sugafuji; 和博菅藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】効率的に製造可能な、マイクロ波で用いられる温度補償増幅器を提供すること。
【解決手段】周囲温度に対して出力電力が変化する増幅器と、この増幅器に電源電圧を供給する電源回路と、前記増幅器の周囲温度を検知する温度センサと、この温度センサにより検知された温度に対応して前記電源回路の出力する電源電圧の変動分の対応関係を温度電圧変動分テーブルとして記憶する記憶回路と、この記憶回路に記憶される温度電圧変動分テーブルにしたがって出力された電圧に所定の電圧を加算し前記電源回路に出力する加算回路と、を備えることを特徴とする温度補償増幅器。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波回路に用いられる温度補償増幅器に関する。

レーダ装置や衛星通信用システム等のマイクロ波回路に用いられる増幅器は、周囲温度により、利得や出力電力が変動する。一般的には、温度が上昇すると利得や出力電力は低下し、温度が上昇すると、利得や出力電力は上昇する。したがって、出力電力を一定にするためには何らかの形で温度補償が必要となる。これらの増幅器や組み合わせて使用する電圧可変減衰器は、電源電圧に対しても出力が変動する性質を有する。そこで、温度と電源電圧の関係をテーブルとしてリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）に記憶させ、このＲＯＭテーブルを用いて温度を検知して電源電圧を変化させ出力を一定にすることが知られている（特許文献１参照）。

しかし従来は、温度に対して電源電圧をどのように変化させればこのような増幅器の出力を一定にできるかを、増幅器を製造した後に測定しながら温度に対する電源電圧の関係を調べて、上記ＲＯＭテーブルに記憶するようにしていた。

すなわち、図６に示すように、温度センサ６１によって周囲の温度をある温度、例えばＴ１にして、そのときの増幅器６２の出力電力を測定し、この電力が所定の電力になるように、電源回路６３から印加させる電源電圧を調節する。この電源電圧がＶ１となれば、温度Ｔ１に対して電源電圧Ｖ１を記憶回路６４のＲＯＭテーブル６５に記憶させる。同様にして、周囲温度をＴ２，Ｔ３，Ｔ４と変えて増幅器６２の出力電力が上記所定の値になるように電源回路６３の出力電圧を変え、そのときの電圧Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を測定して、それら周囲温度と電源電圧の関係をＲＯＭテーブルに記憶させる。記憶回路６４出力のデジタル値はＤＡコンバータ６６によりアナログ値に変換されて電源回路に出力される。

しかしこのように、増幅器を製造した後の調整工程中や、特性を測定した後でＲＯＭテーブルを各々、作成することは面倒であり、調整作業を難しくすることになり、多くの温度補償増幅器を効率的に製造することは困難である。
特開２０００−７８０３３号公報

本発明は上記のような従来の問題点にかんがみてなされたもので、温度補償のためのＲＯＭテーブルを増幅器の製造工程の段階で作成でき、したがって効率的に製造可能な、マイクロ波で用いられる温度補償増幅器を提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、周囲温度に対して出力電力が変化する増幅器と、この増幅器に電源電圧を供給する電源回路と、前記増幅器の周囲温度を検知する温度センサと、この温度センサにより検知された温度に対応して前記電源回路の出力する電源電圧の変動分の対応関係を温度電圧変動分テーブルとして記憶する記憶回路と、この記憶回路に記憶される温度電圧変動分テーブルにしたがって出力された電圧に所定の電圧を加算し前記電源回路に出力する加算回路と、を備えることを特徴とする温度補償増幅器を提供する。

本発明の請求項３によれば、周囲温度に対して出力電力が変化する増幅器と、この増幅器に電源電圧を供給する電源回路と、前記増幅器の入力端子に接続された可変減衰器と、この可変減衰器の減衰量を制御する減衰量制御回路と、前記増幅器の周囲温度を検知する温度センサと、この温度センサにより検知された温度に対応して前記減衰量制御回路に必要な減衰量の変動分の対応関係を温度減衰量変動分テーブルとして記憶する記憶回路と、この記憶回路に記憶される温度減衰量変動分テーブルにしたがって出力された減衰量データに所定の減衰量を加算し前記減衰量制御回路に出力する加算回路と、を備えることを特徴とする温度補償増幅器を提供する。

本発明によれば、温度補償のためのＲＯＭテーブルを増幅器を製造工程の段階で作成でき、したがって効率的に製造可能な、マイクロ波で用いられる温度補償増幅器が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
図１に本発明一実施形態による温度補償増幅器の回路構成を示す。図１においてこの温度補償増幅器１０は、周囲温度を検知する温度センサ１１と、マイクロ波回路に用いられ温度により出力電力の変動ある増幅器１２と、この増幅器１２に電源電圧を加える電源回路１３と、温度センサ１１により検知された温度に対して、電源回路１３から増幅器１２に出力する電源電圧の変動分の対応関係を、複数の温度電圧変動分テーブルとして記憶する記憶回路１４と、この記憶回路の出力値に一定の値を加算する加算回路１７と、この加算回路により加算されたデジタル値をアナログ値に変換するＤＡコンバータ１８とから成る。

記憶回路１４にはテーブル切替スイッチ１９が設けられており、周囲温度と電源電圧の変動分の関係をあらかじめ記憶させた、図２に示す複数の温度電圧変動分テーブル２１ａ，２１ｂ，２１ｃを外部から選択切替することが可能になっている。図２は、記憶される温度電圧変動分テーブルが、例えば３個の場合の記憶回路１４の構成を示した図である。

ここで、増幅器１２の出力レベルと周囲温度の関係、電源電圧と出力レベルの関係について述べ、更に周囲温度に対して電源電圧をどのような関係にした対応関係を記憶回路１４にテーブルとして記憶するか、について述べる。増幅器１２の増幅素子としては、例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いる。

図３（ａ）に周囲温度と増幅器１２の出力レベルの関係を示し、図３（ｂ）に電源電圧と増幅器１２の出力レベルの関係を示し、図３（ｃ）に、周囲温度と電源電圧の関係を示す。ＧａＡｓＦＥＴにおいて、周囲温度と増幅器の出力電力の関係を調べると、図３（ａ）に示すように、周囲温度が上昇すると出力レベルは下降する、負の勾配を有しており、その傾きは１℃あたり−０．０１から−０．０２ｄＢ程度である。

一方、電源回路１３出力の電源電圧と、増幅器１２の出力レベルの関係を調べると、図３（ｂ）に示すように電源電圧を上げると出力レベルが上昇する、正の勾配を有し、その傾きは１Ｖあたり０．６から１．２ｄＢ程度である。そこで、これらの変動を考慮して増幅器１２の出力電力が一定になるように周囲温度に対して電源回路１３の出力電圧を制御すればよい。この場合の周囲温度に対する電源電圧は、通常、正の傾きになるが、増幅器を構成する個々の素子によるばらつきはそれほど大きくない。図３では、３つの傾きを有する特性直線３１ａ，３１ｂ，３１ｃを設定する場合について示した。

これらの特性を示すように、周囲温度に対して所定の電源電圧を与えればよいが、そのうち、図３（ｃ）において直線３３で示す、周囲温度によって変動しない電圧すなわち、電源電圧の固定分Ｖｃは加算回路１７により、後で加えてやればよい。したがって、特性直線３１ａ、３１ｂ、３１ｃに示す上記固定分の温度と電源電圧の関係を、図２に示す温度電圧変動分テーブルに記憶させる。

次に、この実施形態の温度補償増幅器１０の動作を説明する。記憶回路１４に記憶されている温度電圧変動分テーブルのうちどれを選択するかは、増幅器１２としてどのような増幅器を用いるかあるいは、種々の条件によりあらかじめ決定され、テーブル切替スイッチ１９によりその選択されるテーブルが用いられるようにしておく。

温度センサ１１により増幅器１２の周囲の温度（摂氏）が検知されると、その温度に対応する電圧がデジタル値として、記憶回路１４に送られる。記憶回路１４では、送られてきた温度を、先にテーブル切替スイッチ１９により選択された温度電圧変動分テーブルに基づいて、対応するデジタル電圧値に変換する。

例えば先にテーブル切替スイッチ１９により、温度電圧変動分テーブル２１ｂが選択されていたとする。温度センサ１１により検知された温度がＴ２であるとしたら、電圧Ｖ２ｂがデジタル値として出力される。この電圧値は加算回路１７において固定電圧値Ｖｃと加算され、ＤＡコンバータ１８に送られる。ＤＡコンバータ１８は加算回路１７で換算された値をアナログ値に変換し、電源回路１３からは、Ｖ２ｂ＋Ｖｃに対応するアナログ電圧が増幅器１２に出力される。

上述のように、増幅器の出力電力における温度依存特性の個々の素子によるばらつきはそれほど大きくない。したがって、温度依存特性を示す上記温度電圧変動分テーブルは、せいぜい数個あれば実用的には充分であり、通常は２個あるいは１個でも、増幅器の特性のばらつきによって、増幅器の出力電力が変動することはそれほどない。

本発明のこの実施形態によれば、周囲温度の変化に対して電源電圧を制御することにより、直接、増幅器の出力電力を制御しているので、効率的な温度補償増幅器が得られる利点がある。

＜第２の実施形態＞
上述の実施形態では、電源電圧を変えることにより増幅器の出力電力を変化して温度変化による変動をなくしていた。しかし、温度変化に対して増幅器の入力信号を変化させることにより出力電力が一定になるようにすることも可能である。次に、本発明のこのような第２の実施形態について説明する。

この温度補償増幅器４０は、周囲温度を検知する温度センサ４１と、増幅器４２と、この増幅器４２に電源電圧を加える電源回路４３と、後述する温度と減衰量の関係を温度減衰量変動分テーブルとして記憶する記憶回路４４と、増幅器４２の入力端子に接続され入力信号を減衰させる可変減衰器４５と、この可変減衰器４５の減衰量を制御する減衰量制御回路４６と、記憶回路４４出力のデジタル値と所定のデジタル値を加算する加算回路４７とから成る。

この実施形態において、増幅器４２の電源回路４３の出力電圧は一定である。記憶回路４４は、例えば図５に示すような２つの温度減衰量変動分テーブル５１ａ，５２ｂを有し、これら２つのテーブルを選択して切り替えるためにテーブル切替スイッチ４９が設けられている。減衰量制御回路４６は、温度センサ４１により検知された値に応じて可変減衰器４５の値を制御し、増幅器４２の入力信号の大きさを変える。

この実施形態における温度減衰量変動分テーブル５１ａ，５２ｂには、温度センサ４１により検知された温度に対して、減衰量制御回路４６が増幅器４２の入力端子に接続された可変減衰器４５の値をどのような値とすればよいか、その値から加算回路４７においてオフセットとして加算される値を減算した値が記憶されている。

したがって、例えば温度センサ４１において検知された温度Ｔ１は、記憶回路４４に出力され、テーブル切替スイッチ４９により選択されたテーブル、例えば温度減衰量変動分テーブル５１ａに基づいてその検知温度に適切な可変減衰器４５の値から減衰量の変動分Ｌ１ａが求められる。

上記減衰量変動分Ｌ１ａの値は、加算回路４７でオフセット減衰量（固定分）Ｌｃとが加算回路４７において加算されてこの値が減衰量制御回路４６に送られ、減衰量制御回路４６はこのデジタル値に応じて、可変減衰器４５の値を変える。

本発明のこの実施形態によれば、増幅器４２の電源電圧（電源回路４３の出力電圧）を
一定にしておいて、しかもこの増幅器の出力電力を一定にすることができる利点がある。

上記第２の実施形態において、記憶回路４４に記憶される温度減衰量変動分テーブルは多くても３，４個あればよく、状況によっては１個ですむ場合もある。この場合には当然テーブル切替スイッチ４９は不要である。

上記実施形態において温度電圧変動分テーブルあるいは温度減衰量変動分テーブルに記憶される、デジタル電圧値あるいはデジタル減衰値は、変動分だけでなく、一部、高定電圧分が上乗せされていてもよい。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変形して実施可能である。

本発明一実施形態の温度補償増幅器の全体構成を示す図。本発明一実施形態において記憶回路１４に記憶される温度電圧変動分テーブルの内容を説明するための図。本発明一実施形態において、周囲温度や電源電圧に対する動作を説明するための図。本発明の他の実施形態の温度補償増幅器の全体構成を示す図。本発明の他の実施形態において記憶回路４４に記憶される温度電圧変動分テーブルの内容を説明するための図。従来の温度補償増幅器の一例の構成を示す図。

符号の説明

１０，４０・・・温度補償増幅器、
１１，４１，６１・・・温度センサ、
１２，４２，６２・・・増幅器、
１３，４３，６３・・・電源回路、
１４，４４，６４・・・記憶回路、
１７，４７・・・加算回路、
１８，６６・・・ＤＡコンバータ、
１９，４９・・・テーブル切替スイッチ、
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ・・・温度電圧変動分テーブル、
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ・・・特性直線、
４５・・・可変減衰器、
４６・・・減衰量制御回路、
６５・・・ＲＯＭテーブル、

Claims

周囲温度に対して出力電力が変化する増幅器と、
この増幅器に電源電圧を供給する電源回路と、
前記増幅器の周囲温度を検知する温度センサと、
この温度センサにより検知された温度に対応して前記電源回路の出力する電源電圧の変動分の対応関係を温度電圧変動分テーブルとして記憶する記憶回路と、
この記憶回路に記憶される温度電圧変動分テーブルにしたがって出力された電圧に所定の電圧を加算し前記電源回路に出力する加算回路と、
を備えることを特徴とする温度補償増幅器。
周囲温度に対して出力電力が変化する増幅器と、この増幅器に電源電圧を供給する電源回路と、
前記増幅器の周囲温度を検知する温度センサと、
この温度センサにより検知された温度に対応して前記電源回路の出力する電源電圧の変動分の対応関係を温度電圧変動分テーブルとして記憶する記憶回路と、
この記憶回路に記憶される前記温度電圧変動分テーブルにしたがって出力された電圧に所定の電圧を加算し前記電源回路に出力する加算回路とを備え、
前記記憶回路は、前記温度と前記電源電圧の対応関係の異なる複数の温度電圧変動分テーブルを記憶しており、これらの温度電圧変動分テーブルを選択するテーブル選択手段とを有することを特徴とする温度補償増幅器。
周囲温度に対して出力電力が変化する増幅器と、
この増幅器に電源電圧を供給する電源回路と、
前記増幅器の入力端子に接続された可変減衰器と、
この可変減衰器の減衰量を制御する減衰量制御回路と、
前記増幅器の周囲温度を検知する温度センサと、
この温度センサにより検知された温度に対応して前記減衰量制御回路に必要な減衰量の変動分の対応関係を温度減衰量変動分テーブルとして記憶する記憶回路と、
この記憶回路に記憶される温度減衰量変動分テーブルにしたがって出力された減衰量データに所定の減衰量を加算し前記減衰量制御回路に出力する加算回路と、
を備えることを特徴とする温度補償増幅器。
前記記憶回路は、前記温度減衰量変動分テーブルを複数有しており、これらの温度減衰量変動分テーブルを選択可能なスイッチを更に有することを特徴とする請求項３記載の温度補償増幅器。