JP2009232253A - Transmission power control device for wireless apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線機の送信パワー制御装置に関する。 The present invention relates to a transmission power control apparatus for a radio.
例えばFM無線機においては、特許文献1などに開示されるように、送信パワー(送信出力レベル)を目標値に設定するために、送信パワー制御装置が設けられる。
For example, in an FM radio device, as disclosed in
図4は、従来のFM無線機の送信回路部のブロック図で、送信パワー制御に関する部分を説明すれば、11は送信ファイナルアンプ、12は送信/受信切替スイッチ、13はアンテナフィルタ、14はアンテナ出力端子、15はパワー検出部(送信電力検出回路)、16は送信パワー制御回路(以下、APC部という)、17はCPU18により制御されるD/Aコンバータである。
FIG. 4 is a block diagram of a transmission circuit unit of a conventional FM radio. In the transmission power control, 11 is a transmission final amplifier, 12 is a transmission / reception changeover switch, 13 is an antenna filter, and 14 is an antenna. An output terminal, 15 is a power detection unit (transmission power detection circuit), 16 is a transmission power control circuit (hereinafter referred to as APC unit), and 17 is a D / A converter controlled by the
このFM無線機においては、パワー検出部15で検出した電圧(送信パワー)をAPC部16に入力し、D/Aコンバータ17から出力されるパワー制御電圧(パワーコントロール信号、最大パワーコントロール信号)と比較し、比較結果で送信ファイナルアンプ11のゲートバイアス電圧を制御することにより、送信パワーを目標値に設定する。
In this FM radio, the voltage (transmission power) detected by the
このとき、D/Aコンバータ17から出力されるパワー制御電圧で送信ファイナルアンプ11のゲートバイアス電圧を制御すれば基本的には送信パワーを目標値に設定することができるが、送信ファイナルアンプ11のゲートバイアス電圧と送信パワーの関係は、温度などにより大きく変化してしまうため、無線機内部で送信パワーを検出して、D/Aコンバータ17からのパワー制御電圧と比較し、送信ファイナルアンプ11のゲートバイアス電圧にフィードバックをかける必要がある。
At this time, if the gate bias voltage of the transmission
したがって、パワー検出部15は、アンテナ出力端子14の負荷が変動した場合でも送信パワーが減衰しないように回路が最適化されている。また、電圧制御ループの応答特性は、送信パワーの立上り、立下り時に瞬時に安定するように回路が最適化されている。さらに、異常発振がないようにされている。
Therefore, the circuit of the
図5は、従来のAPC部16の具体的回路例で、D/Aコンバータ17から出力されたパワーコントロール信号を第1段差動増幅器161で増幅した後、同D/Aコンバータ17から出力された最大パワーコントロール信号と第2段差動増幅器162で比較することにより、最終的なパワー制御電圧を発生させる。このパワー制御電圧は、最終段差動増幅器163のプラス入力に供給される。一方、パワー検出部15で検出した電圧を差動増幅器164で増幅した後、最終段差動増幅器163のマイナス入力に供給する。そして、このマイナス入力に供給されたパワー検出電圧と、プラス入力に供給されたパワー制御電圧とを最終段差動増幅器163で比較し、比較結果で送信ファイナルアンプ11のゲートバイアス電圧を制御することにより、送信パワーを目標値に設定する。
FIG. 5 is a specific circuit example of the
ここで、D/Aコンバータ17から出力された2つの信号(パワーコントロール信号と最大パワーコントロール信号)をパワー制御電圧として使用するのは、送信パワーを厳密に調整するためである。調整時、パワーコントロール信号をD/Aコンバータ17の最大電圧に設定した状態で、最大パワーコントロール信号の電圧を調整して、最大送信パワーを決定する。その後、パワーコントロール信号の電圧を下げて、目標送信パワーに調整する。
ところで、FM車載用無線機の場合、送信パワーが大きいため、送信ファイナルアンプ11の電源にバッテリ電圧を使用している。このとき、バッテリ電圧に交流成分の車載ノイズ(オルタネータノイズ)があると、AM変調がかかったようになってしまい、パワー検出部15で検出した電圧がノイズにより変動する。APC部16でこの交流成分のノイズを反転してAM変調を抑えるようにゲートバイアスが動作するが、このとき送信ファイナルアンプ11がゲートバイアス電圧変動により遅延量が変動してしまう特性を持つとFM変調がかかってしまう。さらに、遅延量が変動してしまうため、AM変調成分は確実には抑えられないので、ゲートバイアス電圧はノイズ周波数で変動した状態のままとなる。これが無変調で送信しているにも関わらず、FM受信機側で可聴帯域のノイズが聞こえる問題となる。
By the way, in the case of an FM in-vehicle wireless device, since the transmission power is large, a battery voltage is used as the power source of the transmission
そこで、ゲートバイアスラインやパワー検出ラインにローパスフィルタを入れて、ゲートバイアス電圧を安定させることにより、可聴ノイズを低減することが行われているが、この方法では、送信パワーの立上り、立下り時にパワーが安定するまで時間がかかる(過大送信パワーとなる)という問題点がある。これは、トランキング動作では致命的となる。 Therefore, audible noise is reduced by inserting a low-pass filter in the gate bias line and power detection line to stabilize the gate bias voltage. In this method, the transmission power rises and falls. There is a problem that it takes time until the power stabilizes (excessive transmission power). This is fatal in the trunking operation.
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、送信パワー安定時間を損なうことなく、オルタネータノイズを改善することができる無線機の送信パワー制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a transmission power control device for a radio that can improve alternator noise without impairing the transmission power stabilization time.
本発明の無線機の送信パワー制御装置は、送信ファイナルアンプの出力で送信パワーを検出する検出手段と、前記検出手段の出力に含まれるACノイズ成分を抽出する抽出手段と、前記ACノイズ成分を、送信パワーの立上り後所定時間経過した前記送信パワーの安定後に出力する出力手段と、前記ACノイズ成分をパワー制御電圧に加算する加算手段と、前記検出手段の出力と前記パワー制御電圧との比較結果により前記送信ファイナルアンプの送信パワーを制御するとともに、前記ACノイズ成分を前記パワー制御電圧に加算されたACノイズ成分で相殺する比較手段と、を具備することを特徴とする。 The transmission power control apparatus for a radio of the present invention includes a detection means for detecting transmission power from an output of a transmission final amplifier, an extraction means for extracting an AC noise component included in the output of the detection means, and the AC noise component. Output means for outputting after the transmission power stabilizes after a lapse of a predetermined time after rising of transmission power, addition means for adding the AC noise component to the power control voltage, and comparison between the output of the detection means and the power control voltage Comparing means for controlling the transmission power of the transmission final amplifier according to the result and canceling the AC noise component with the AC noise component added to the power control voltage is provided.
より好ましい形態として、前記加算手段としての差動増幅器のゲインを調節することにより、前記ACノイズ成分の相殺量を調節する。さらに、前記パワー制御電圧に対するACノイズ成分の加算を前記加算手段で開始したとき、前記加算手段の直流電圧状態が不安定となり、その結果として送信パワーが暴れないように、前記抽出手段の出力部に直流バイアス手段が接続されるようにする。 As a more preferred form, the amount of cancellation of the AC noise component is adjusted by adjusting the gain of the differential amplifier as the adding means. Furthermore, when the addition of the AC noise component to the power control voltage is started by the adding means, the output section of the extracting means is arranged so that the DC voltage state of the adding means becomes unstable, and as a result, the transmission power is not violated. The DC bias means is connected to.
上記のような本発明の無線機の送信パワー制御装置によれば、送信パワー検出出力に含まれるACノイズ成分を抽出し、パワー制御電圧に加算し、検出出力とパワー制御電圧とを比較する際、前記検出出力に含まれるACノイズ成分を前記パワー制御電圧に加算したACノイズ成分で相殺するようにしたので、オルタネータノイズを改善することができる。さらに、送信パワーの立上り時にACノイズ成分の加算、相殺を行わず、送信パワーが安定した後からACノイズ成分の加算、相殺を行うようにしたので、送信パワー安定時間を短縮することができる。 According to the radio transmission power control apparatus of the present invention as described above, the AC noise component included in the transmission power detection output is extracted, added to the power control voltage, and the detection output and the power control voltage are compared. Since the AC noise component included in the detection output is canceled by the AC noise component added to the power control voltage, the alternator noise can be improved. Furthermore, since the AC noise component is not added or canceled when the transmission power rises, and the AC noise component is added or canceled after the transmission power is stabilized, the transmission power stabilization time can be shortened.
以下本発明の無線機の送信パワー制御装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は一実施形態を示す回路構成図で、21は、送信信号を増幅する送信ファイナルアンプである。この送信ファイナルアンプ21で増幅された送信信号はアンテナ22から電波として輻射される。23は、送信ファイナルアンプ21の出力で送信パワーを検出するパワー検出部である。このパワー検出部23の出力は差動増幅器24のプラス入力に供給される。差動増幅器24の出力とマイナス入力間には抵抗25が接続される。また、マイナス入力は抵抗26を介して接地される。差動増幅器24の出力は抵抗27を介して最終段差動増幅器28のマイナス入力に接続される。この最終段差動増幅器28の出力とマイナス入力間には抵抗29が接続される。また、前記差動増幅器24の出力は、ACノイズ成分抽出手段としてのコンデンサ30の一端に接続される。このコンデンサ30の他端は、抵抗31を介して、出力手段としてのFET32のドレインに接続される。また、コンデンサ30の他端には、直流バイアス手段33が接続される。この直流バイアス手段33は、電源電圧と接地間に接続された抵抗331,332の直列回路からなり、抵抗331と抵抗332の接続点がコンデンサ30の他端に接続される。図4のD/Aコンバータ17から出力されたパワーコントロール信号が抵抗34を介して第1段差動増幅器35のマイナス入力に供給される。この第1段差動増幅器35の出力とマイナス入力間には抵抗36が接続される。また、電源電圧と接地間に接続された抵抗37,38の直列回路の中間点が第1段差動増幅器35のプラス入力に接続される。第1段差動増幅器35の出力は抵抗39を介して第2段差動増幅器40のマイナス入力に接続される。この第2段差動増幅器40の出力とマイナス入力間には抵抗41が接続される。また、第2段差動増幅器40のプラス入力には、図4のD/Aコンバータ17から出力された最大パワーコントロール信号が供給される。第2段差動増幅器40の出力は最終段差動増幅器28のプラス入力に接続される。そして、この最終段差動増幅器28の出力が、ゲートバイアス電圧を制御し送信パワーを制御するために、前記送信ファイナルアンプ21に供給される。また、最終段差動増幅器28の出力は、抵抗42を介して前記FET32のゲートに接続される。このFET32のゲートと接地間にはコンデンサ43が接続される。また、このFET32のソースが加算手段および増幅手段としての前記第1段差動増幅器35のマイナス入力に接続される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a radio transmission power control apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment, and 21 is a transmission final amplifier for amplifying a transmission signal. The transmission signal amplified by the transmission
このように構成された装置においては、パワーコントロール信号が第1段差動増幅器35で増幅され、さらに第2段差動増幅器40で最大パワーコントロール信号と比較されることにより、最終的なパワー制御電圧が第2段差動増幅器40から出力される。そして、このパワー制御電圧は、最終段差動増幅器28のプラス入力に供給される。また、送信パワーがパワー検出部23で検出されて検出電圧が差動増幅器24で増幅された後、最終段差動増幅器28のマイナス入力に供給される。そして、この最終段差動増幅器28で検出電圧とパワー制御電圧とが比較され、比較結果が送信ファイナルアンプ21に供給されて該アンプ21のゲートバイアス電圧が制御されることにより、送信パワーが目標値に設定される。
In the device configured as described above, the power control signal is amplified by the first stage
また、パワー検出部23から出力された送信パワー検出電圧に含まれるACノイズ成分が差動増幅器24の出力からコンデンサ30によって抽出される。そして、抽出されたACノイズ成分がFET32を介して第1段差動増幅器35のマイナス入力に供給されるから、この第1段差動増幅器35によってACノイズ成分がパワーコントロール信号(延いては、第2段差動増幅器40から出力されるパワー制御電圧)に加算される。したがって、パワー制御電圧と送信パワー検出電圧とを最終段差動増幅器28で比較する際、送信パワー検出電圧に含まれているACノイズ成分は、パワー制御電圧に加算されたACノイズ成分により相殺され、最終段差動増幅器28の出力には現れなくなる。したがって、送信パワーを制御する際のACノイズ成分による影響は防止される。
Further, the AC noise component included in the transmission power detection voltage output from the
図2(a)〜(c)は、最終段差動増幅器のゲインを0dBとした場合における、該増幅器の入力および出力におけるACノイズ成分の状態を示す波形図である。図2(a)は、ACノイズ成分相殺機能が無い従来の方式の場合である。図2(b)および(c)はACノイズ成分相殺機能を有する上記装置の場合で、図2(b)は最終段差動増幅器28のプラス入力側をマイナス入力側の−12dBに設定した場合、図2(c)は最終段差動増幅器28のプラス入力側をマイナス入力側の−6dBに設定した場合である。本発明の上記装置で、ゲイン0dBの最終段差動増幅器28の場合、図2(c)に示すように、マイナス入力側の振幅に対して−6dB振幅の同相電圧をプラス入力側に加えれば、出力のACノイズ成分を完全に除去することができる。第1段差動増幅器35に接続された抵抗34,36の値を調節して第1段差動増幅器35のゲインを調節すれば、図2(c)の入力状態を実現してACノイズ成分を完全に相殺でき、ACノイズ成分の影響を排除できる。
FIGS. 2A to 2C are waveform diagrams showing the state of the AC noise component at the input and output of the amplifier when the gain of the final stage differential amplifier is 0 dB. FIG. 2A shows a case of a conventional method without an AC noise component canceling function. FIGS. 2B and 2C show the case of the above apparatus having an AC noise component canceling function, and FIG. 2B shows the case where the positive input side of the final stage
このようにしてACノイズ成分による影響を除去するが、送信状態に切替えられ送信パワーが立上るときは、ACノイズ成分の加算、相殺を行わず、送信パワーが安定したならばACノイズ成分をパワー制御電圧に加算し、ACノイズ成分の相殺を開始させる。すなわち、送信状態に切替えられて送信パワーが立上るときは、ゲートバイアス電圧は0Vから目的の電圧まで上昇するが、FET32のゲート電圧は、抵抗42とコンデンサ43により遅れて印加されるためOFF状態となる。したがって、コンデンサ30で抽出されたACノイズ成分はFET32を介して第1段差動増幅器35に供給されず、パワー制御電圧に加算されず、最終段差動増幅器28で相殺も行われない。一方、送信パワーが立上り、安定した後にFET32がオンするように抵抗42とコンデンサ43を設定することにより、コンデンサ30で抽出されたACノイズ成分はFET32を介して第1段差動増幅器35に供給され、パワー制御電圧に加算され、最終段差動増幅器28で相殺が開始される。そして、このようにして、送信パワーの立上り時、ACノイズ成分の加算、相殺を禁止することにより、送信パワー安定時間を短くすることができる。
In this way, the influence of the AC noise component is removed. However, when the transmission power rises after switching to the transmission state, the AC noise component is not added or canceled, and the AC noise component is turned on when the transmission power is stabilized. Addition to the control voltage starts AC noise component cancellation. That is, when the transmission power rises after being switched to the transmission state, the gate bias voltage rises from 0 V to the target voltage, but the gate voltage of the
また、FET32がオンしてACノイズ成分の加算が第1段差動増幅器35で開始されたときに該第1段差動増幅器35の直流電圧状態が不安定になると、最終段差動増幅器28に供給されるパワー制御電圧が変動して、ゲートバイアス電圧が大きく振られ、送信パワーが暴れるようになるので、上記装置においては、コンデンサ30の出力側で直流バイアス手段33により直流バイアス電圧が加えられている(すなわち、FET32のドレインとソース間の電圧を同じにしておく)。しかも、このとき、直流バイアス手段33の抵抗331,332の定数比は、直流成分が第1段差動増幅器35で増幅されないように、該増幅器プラス入力に接続された抵抗37,38の定数比と同じにする。さらに、検出波形の収束を早くするため、定数をなるべく小さくする。
If the DC voltage state of the first
図3(a)は、直流バイアス電圧をかけない場合の各電圧の測定結果を示し、図3(b)は、直流バイアス電圧をかけた場合の各電圧の測定結果を示す。図3(a)の直流バイアス電圧をかけない場合は、FET32がオンしたときにゲートバイアス電圧が大きく振られて(図3(a)のイの部分)送信パワーが暴れてしまう。この測定は、送信パワー立上りから約120mS後にFET32がオンするように設定されている。FET32が無い状態や、LPFだけを追加してゲートバイアス電圧を安定させようとした場合も、上記ゲートバイアス電圧の暴れが、送信立上がり時に発生してしまう。一方、図3(b)の直流バイアス電圧をかけた場合は、ゲートバイアス電圧が殆ど変動していない(図3(b)のイの部分)のが分かる。
FIG. 3A shows the measurement results of each voltage when no DC bias voltage is applied, and FIG. 3B shows the measurement results of each voltage when a DC bias voltage is applied. When the DC bias voltage shown in FIG. 3 (a) is not applied, the gate bias voltage is greatly shaken when the
以上一実施形態について説明したが、この装置によれば、送信パワー安定時間を損なうことなく、ACノイズ成分を除去でき、オルタネータノイズの改善は勿論のこと、可聴帯域などの低い周波数でもノイズキャンセルできる。さらに、送信パワーの暴れを防止できる。 Although one embodiment has been described above, according to this apparatus, AC noise components can be removed without impairing the transmission power stabilization time, and the noise can be canceled even at a low frequency such as an audible band as well as the alternator noise. . Furthermore, it is possible to prevent the transmission power from being rampant.
21 送信ファイナルアンプ
23 パワー検出部
28 最終段差動増幅器
30 コンデンサ
32 FET
33 直流バイアス手段
35 第1段差動増幅器
40 第2段差動増幅器
21 Transmission
33 DC bias means 35 First
Claims (3)
前記検出手段の出力に含まれるACノイズ成分を抽出する抽出手段と、
前記ACノイズ成分を、送信パワーの立上り後所定時間経過した前記送信パワーの安定後に出力する出力手段と、
前記ACノイズ成分をパワー制御電圧に加算する加算手段と、
前記検出手段の出力と前記パワー制御電圧との比較結果により前記送信ファイナルアンプの送信パワーを制御するとともに、前記ACノイズ成分を前記パワー制御電圧に加算されたACノイズ成分で相殺する比較手段と、
を具備することを特徴とする無線機の送信パワー制御装置。 Detection means for detecting transmission power at the output of the transmission final amplifier;
Extraction means for extracting an AC noise component contained in the output of the detection means;
Output means for outputting the AC noise component after the transmission power has stabilized after a predetermined time has elapsed since the rising of the transmission power;
Adding means for adding the AC noise component to a power control voltage;
Comparison means for controlling the transmission power of the transmission final amplifier according to a comparison result between the output of the detection means and the power control voltage, and canceling the AC noise component with the AC noise component added to the power control voltage;
A radio transmission power control apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008076322A JP2009232253A (en) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | Transmission power control device for wireless apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=41247126
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Country | Link |
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