JP2011205362A - 高周波増幅回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】ステップ式可変減衰器を実装することなく、低雑音特性及び高飽和特性を確保しながら、製造ばらつき、温度変動や電源電圧変動などに伴う利得変化を抑制することができるようにする。
【解決手段】周囲温度に応じて入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aを規格化するとともに、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bを規格化し、その検波電圧Bの規格化電圧Bを検波電圧Aの規格化電圧Aで除算して利得を算出する利得算出回路11を設け、利得算出回路11により算出された利得が所望の利得と一致するように、可変減衰器制御回路13が可変減衰器5における高周波信号の減衰量を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】周囲温度に応じて入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aを規格化するとともに、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bを規格化し、その検波電圧Bの規格化電圧Bを検波電圧Aの規格化電圧Aで除算して利得を算出する利得算出回路11を設け、利得算出回路11により算出された利得が所望の利得と一致するように、可変減衰器制御回路13が可変減衰器5における高周波信号の減衰量を制御する。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えば、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載されて、受信信号である高周波信号の受信感度を高める高周波増幅回路に関するものである。
例えば、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載される高周波増幅回路は、増幅器、移相器や減衰器などを用いて構成される。
このとき、増幅器は、非飽和領域で使用されるため、製造ばらつき、温度変動や電源電圧変動などの影響で利得が変化する。この結果、増幅器を搭載している高周波増幅回路の利得が変化する。
このような高周波増幅回路では、利得補償回路を用いて、利得の変化を抑制していることが多い。
このとき、増幅器は、非飽和領域で使用されるため、製造ばらつき、温度変動や電源電圧変動などの影響で利得が変化する。この結果、増幅器を搭載している高周波増幅回路の利得が変化する。
このような高周波増幅回路では、利得補償回路を用いて、利得の変化を抑制していることが多い。
例えば、以下の特許文献1に開示されている高周波増幅回路では、製造ばらつきや温度変化に関係なく、常に所望の利得が得られるようにする目的で、自身の利得を変更することが可能な利得可変増幅器を実装し、その利得可変増幅器が利得を調整するようにしている。
ただし、利得可変増幅器は、高飽和特性とすることが難しく、また、雑音指数を低くすることが難しい。
高周波増幅回路には、利得可変増幅器の他に、移相器や周波数混合器などが多段に接続されることが多く、利得可変増幅器が自身の利得を調整することができても、高周波増幅回路全体の利得を調整するものではない。
ただし、利得可変増幅器は、高飽和特性とすることが難しく、また、雑音指数を低くすることが難しい。
高周波増幅回路には、利得可変増幅器の他に、移相器や周波数混合器などが多段に接続されることが多く、利得可変増幅器が自身の利得を調整することができても、高周波増幅回路全体の利得を調整するものではない。
また、以下の特許文献2に開示されている高周波増幅回路は、例えば、通信システムやレーダシステムなどの送信装置に搭載されるものであり、その高周波増幅回路では、送信装置における高出力増幅器の諸特性の変動や劣化を抑えることを目的として、その高出力増幅器の前段に入力電力調整回路を設けて、利得調整や歪み補償などを行うようにしている。
この高周波増幅回路では、入力電力調整回路が入力電力を下げることで、利得の調整を行っているが、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載される場合、入力電力を下げてしまうと、受信感度の低下を招くことになる。
この高周波増幅回路では、入力電力調整回路が入力電力を下げることで、利得の調整を行っているが、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載される場合、入力電力を下げてしまうと、受信感度の低下を招くことになる。
以下の特許文献3に開示されている高周波増幅回路では、減衰値設定回路から出力されるステップ式可変減衰器制御信号にしたがって、小信号増幅器により増幅された高周波信号を減衰させる複数のステップ式可変減衰器と、そのステップ式可変減衰器により減衰された高周波信号を減衰させる電圧制御可変減衰器と、減衰値設定回路から出力されるステップ式可変減衰器制御信号と入力信号に含まれている直流成分にしたがって所定の演算を実施する演算回路とを設け、誤差増幅器が、演算回路の演算結果を基準にして、利得変動に伴う誤差電圧を求め、その誤差電圧に応じて電圧制御可変減衰器の減衰量を制御することで利得を補償するようにしている。
ただし、この高周波増幅回路では、電圧制御可変減衰器の他に、複数のステップ式可変減衰器を実装する必要がある。
ただし、この高周波増幅回路では、電圧制御可変減衰器の他に、複数のステップ式可変減衰器を実装する必要がある。
従来の高周波増幅回路は以上のように構成されているので、自身の利得を変更することが可能な利得可変増幅器を実装する場合、高飽和特性とすることが難しく、また、雑音指数を低くすることが難しい。また、利得可変増幅器が自身の利得を調整することができても、高周波増幅回路全体の利得を調整することができないという課題があった。
入力電力調整回路が入力電力を下げることで、利得の調整を行う場合、受信感度の低下を招いてしまうという課題があった。
また、誤差増幅器が、複数のステップ式可変減衰器に与えられるステップ式可変減衰器制御信号と入力信号に含まれている直流成分にしたがって所定の演算を実施する演算回路の演算結果を基準にして、利得変動に伴う誤差電圧を求め、その誤差電圧に応じて電圧制御可変減衰器の減衰量を制御することで利得を補償する場合、電圧制御可変減衰器の他に、複数のステップ式可変減衰器などを実装する必要があるという課題があった。
入力電力調整回路が入力電力を下げることで、利得の調整を行う場合、受信感度の低下を招いてしまうという課題があった。
また、誤差増幅器が、複数のステップ式可変減衰器に与えられるステップ式可変減衰器制御信号と入力信号に含まれている直流成分にしたがって所定の演算を実施する演算回路の演算結果を基準にして、利得変動に伴う誤差電圧を求め、その誤差電圧に応じて電圧制御可変減衰器の減衰量を制御することで利得を補償する場合、電圧制御可変減衰器の他に、複数のステップ式可変減衰器などを実装する必要があるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ステップ式可変減衰器を実装することなく、低雑音特性及び高飽和特性を確保しながら、製造ばらつき、温度変動や電源電圧変動などに伴う利得変化を抑制することができる高周波増幅回路を得ることを目的とする。
この発明に係る高周波増幅回路は、第1の増幅器により増幅される前の高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する第1の検波電圧を出力する入力電力検波回路と、第2の増幅器により増幅された高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する第2の検波電圧を出力する出力電力検波回路と、周囲温度に応じて入力電力検波回路から出力された第1の検波電圧を規格化するとともに、出力電力検波回路から出力された第2の検波電圧を規格化し、規格化後の第2の検波電圧を規格化後の第1の検波電圧で除算して利得を算出する利得算出回路とを設け、利得算出回路により算出された利得が所望の利得と一致するように、減衰量制御回路が可変減衰器における高周波信号の減衰量を制御するようにしたものである。
この発明によれば、第1の増幅器により増幅される前の高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する第1の検波電圧を出力する入力電力検波回路と、第2の増幅器により増幅された高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する第2の検波電圧を出力する出力電力検波回路と、周囲温度に応じて入力電力検波回路から出力された第1の検波電圧を規格化するとともに、出力電力検波回路から出力された第2の検波電圧を規格化し、規格化後の第2の検波電圧を規格化後の第1の検波電圧で除算して利得を算出する利得算出回路とを設け、利得算出回路により算出された利得が所望の利得と一致するように、減衰量制御回路が可変減衰器における高周波信号の減衰量を制御するように構成したので、ステップ式可変減衰器を実装することなく、低雑音特性及び高飽和特性を確保しながら、製造ばらつき、温度変動や電源電圧変動などに伴う利得変化を抑制することができる効果がある。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による高周波増幅回路を示す構成図である。
図1の高周波増幅回路は、例えば、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載される。
入力端子1は受信装置の受信信号である高周波信号を入力する端子である。
半導体集積回路2は低雑音増幅器3、移相器4、可変減衰器5、出力増幅器6、入力電力検波回路7及び出力電力検波回路8が形成されている回路であり、入力端子1から入力された高周波信号の受信感度を高めて、その高周波信号を出力端子9に出力する処理を実施する。
図1はこの発明の実施の形態1による高周波増幅回路を示す構成図である。
図1の高周波増幅回路は、例えば、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載される。
入力端子1は受信装置の受信信号である高周波信号を入力する端子である。
半導体集積回路2は低雑音増幅器3、移相器4、可変減衰器5、出力増幅器6、入力電力検波回路7及び出力電力検波回路8が形成されている回路であり、入力端子1から入力された高周波信号の受信感度を高めて、その高周波信号を出力端子9に出力する処理を実施する。
半導体集積回路2の低雑音増幅器3は入力端子1から入力された高周波信号を低雑音で増幅し、増幅後の高周波信号を移相器4に出力する回路である。なお、低雑音増幅器3は第1の増幅器を構成している。
移相器4は低雑音増幅器3により増幅された高周波信号の位相を変化させて、位相変化後の高周波信号を可変減衰器5に出力する処理を実施する。
移相器4は低雑音増幅器3により増幅された高周波信号の位相を変化させて、位相変化後の高周波信号を可変減衰器5に出力する処理を実施する。
可変減衰器5は可変減衰器制御回路13から出力される制御電圧によって高周波信号の減衰量が設定されて、低雑音増幅器3により増幅された高周波信号を減衰させ、減衰後の高周波信号を出力増幅器6に出力する処理を実施する。
ただし、可変減衰器5は、可変利得増幅器によりも、高飽和化が容易なMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)による可変抵抗を用いて構成されている。
また、可変減衰器5は、高周波信号を減衰させて利得を調整するものであるため、受信感度(回路の雑音指数)への影響が小さい半導体集積回路2の出力端子9付近に配置(半導体集積回路2の入力端子1から離れている位置に配置)することが望ましい。
しかし、可変減衰器5はインピーダンスが変化するため、可変減衰器5と出力端子9の間に出力増幅器6を配置することで、外部回路に対してはインピーダンスの変化が無いようにしている。
ただし、可変減衰器5は、可変利得増幅器によりも、高飽和化が容易なMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)による可変抵抗を用いて構成されている。
また、可変減衰器5は、高周波信号を減衰させて利得を調整するものであるため、受信感度(回路の雑音指数)への影響が小さい半導体集積回路2の出力端子9付近に配置(半導体集積回路2の入力端子1から離れている位置に配置)することが望ましい。
しかし、可変減衰器5はインピーダンスが変化するため、可変減衰器5と出力端子9の間に出力増幅器6を配置することで、外部回路に対してはインピーダンスの変化が無いようにしている。
出力増幅器6は可変減衰器5により減衰された高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力端子9に出力するとともに、増幅後の高周波信号を出力電力検波回路8に出力する処理を実施する。なお、出力増幅器6は第2の増幅器を構成している。
入力電力検波回路7は入力端子1から入力された高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する検波電圧A(第1の検波電圧)を利得算出回路11に出力する処理を実施する。
出力電力検波回路8は出力増幅器6により増幅された高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する検波電圧B(第2の検波電圧)を利得算出回路11に出力する処理を実施する。
入力電力検波回路7は入力端子1から入力された高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する検波電圧A(第1の検波電圧)を利得算出回路11に出力する処理を実施する。
出力電力検波回路8は出力増幅器6により増幅された高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する検波電圧B(第2の検波電圧)を利得算出回路11に出力する処理を実施する。
温度電圧入力端子10は高周波増幅回路の周囲温度を示す温度電圧を入力する端子である。
利得算出回路11は温度電圧入力端子10から入力された温度電圧に応じて、入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aを規格化するとともに、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bを規格化し、規格化電圧B(規格化後の検波電圧B)を規格化電圧A(規格化後の検波電圧A)で除算することで利得を算出し、その利得を示す利得電圧を可変減衰器制御回路13に出力する処理を実施する。
利得算出回路11は温度電圧入力端子10から入力された温度電圧に応じて、入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aを規格化するとともに、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bを規格化し、規格化電圧B(規格化後の検波電圧B)を規格化電圧A(規格化後の検波電圧A)で除算することで利得を算出し、その利得を示す利得電圧を可変減衰器制御回路13に出力する処理を実施する。
所望利得電圧入力端子12は所望の利得を示す所望利得電圧を入力する端子である。
可変減衰器制御回路13は利得算出回路11から出力された利得電圧が所望利得電圧入力端子12から入力された所望利得電圧と一致するように、可変減衰器5における高周波信号の減衰量を制御する処理を実施する。なお、可変減衰器制御回路13は減衰量制御回路を構成している。
可変減衰器制御回路13は利得算出回路11から出力された利得電圧が所望利得電圧入力端子12から入力された所望利得電圧と一致するように、可変減衰器5における高周波信号の減衰量を制御する処理を実施する。なお、可変減衰器制御回路13は減衰量制御回路を構成している。
図2はこの発明の実施の形態1による高周波増幅回路の利得算出回路11を示す構成図である。
図2において、A/D変換回路21は入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aをアナログ信号からディジタル信号に変換するとともに、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bをアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を実施する。また、温度電圧入力端子10から入力された温度電圧をアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を実施する。
図2において、A/D変換回路21は入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aをアナログ信号からディジタル信号に変換するとともに、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bをアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を実施する。また、温度電圧入力端子10から入力された温度電圧をアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を実施する。
ROM22は高周波増幅回路の周囲温度別に、検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係を示しているテーブルと、検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を示しているテーブルとが記録されているメモリである。
CPU23は温度電圧入力端子10から温度電圧が入力されると、ROM22に記録されているテーブルを参照して、その温度電圧に対応する検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係と、その温度電圧に対応する検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を把握することで、入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aを規格化電圧Aに変換し、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bを規格化電圧Bに変換する処理を実施する。
CPU23は温度電圧入力端子10から温度電圧が入力されると、ROM22に記録されているテーブルを参照して、その温度電圧に対応する検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係と、その温度電圧に対応する検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を把握することで、入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aを規格化電圧Aに変換し、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bを規格化電圧Bに変換する処理を実施する。
D/A変換回路24はCPU23により変換された規格化電圧Aをディジタル信号からアナログ信号に変換するとともに、CPU23により変換された規格化電圧Bをディジタル信号からアナログ信号に変換する処理を実施する。
割算回路25はD/A変換回路24により変換された規格化電圧Bを規格化電圧Aで除算することで利得(利得=規格化電圧B/規格化電圧A)を算出し、その利得を示す利得電圧を可変減衰器制御回路13に出力する処理を実施する。
割算回路25はD/A変換回路24により変換された規格化電圧Bを規格化電圧Aで除算することで利得(利得=規格化電圧B/規格化電圧A)を算出し、その利得を示す利得電圧を可変減衰器制御回路13に出力する処理を実施する。
図3はこの発明の実施の形態1による高周波増幅回路の可変減衰器制御回路13を示す構成図である。
図3において、抵抗31は一端が利得算出回路11に接続され、他端がオペアンプ33の正の入力端子に接続されている。
抵抗32は抵抗31と等しい抵抗値を有しており、一端が所望利得電圧入力端子12に接続され、他端がオペアンプ33の負の入力端子に接続されている。
図3において、抵抗31は一端が利得算出回路11に接続され、他端がオペアンプ33の正の入力端子に接続されている。
抵抗32は抵抗31と等しい抵抗値を有しており、一端が所望利得電圧入力端子12に接続され、他端がオペアンプ33の負の入力端子に接続されている。
オペアンプ33は利得算出回路11から出力された利得電圧と、所望利得電圧入力端子12から入力された所望利得電圧との差分を増幅する回路である。
抵抗34は一端がオペアンプ33の正の入力端子と抵抗31の接続点に接続され、他端がグランドに接続されている。
抵抗35は抵抗34と等しい抵抗値を有しており、一端がオペアンプ33の負の入力端子と抵抗32の接続点に接続され、他端がオペアンプ33の出力端子に接続されている。
抵抗34は一端がオペアンプ33の正の入力端子と抵抗31の接続点に接続され、他端がグランドに接続されている。
抵抗35は抵抗34と等しい抵抗値を有しており、一端がオペアンプ33の負の入力端子と抵抗32の接続点に接続され、他端がオペアンプ33の出力端子に接続されている。
容量36は抵抗35と並列に接続されており、抵抗32,35及び容量36からローパスフィルタが構成されている。
抵抗37は一端がオペアンプ33の出力端子に接続され、他端が可変減衰器5の制御端子に接続されている。
容量38は一端が抵抗37の他端に接続され、他端がグランドに接続されている。
抵抗37は一端がオペアンプ33の出力端子に接続され、他端が可変減衰器5の制御端子に接続されている。
容量38は一端が抵抗37の他端に接続され、他端がグランドに接続されている。
次に動作について説明する。
半導体集積回路2の低雑音増幅器3は、入力端子1から高周波信号が入力されると、その高周波信号を低雑音で増幅し、増幅後の高周波信号を移相器4に出力する。
移相器4は、低雑音増幅器3から増幅後の高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を変化させて、位相変化後の高周波信号を可変減衰器5に出力する。
半導体集積回路2の低雑音増幅器3は、入力端子1から高周波信号が入力されると、その高周波信号を低雑音で増幅し、増幅後の高周波信号を移相器4に出力する。
移相器4は、低雑音増幅器3から増幅後の高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を変化させて、位相変化後の高周波信号を可変減衰器5に出力する。
可変減衰器5は、後述する可変減衰器制御回路13から出力される制御電圧が制御端子に入力されて、高周波信号の減衰量が設定される。
可変減衰器5は、移相器4から位相変化後の高周波信号を受けると、可変減衰器制御回路13により設定された減衰量だけ、その高周波信号を減衰させて利得を調整し、減衰後の高周波信号を出力増幅器6に出力する。
出力増幅器6は、可変減衰器5から減衰後の高周波信号を受けると、その高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力端子9に出力するとともに、増幅後の高周波信号を出力電力検波回路8に出力する。
可変減衰器5は、移相器4から位相変化後の高周波信号を受けると、可変減衰器制御回路13により設定された減衰量だけ、その高周波信号を減衰させて利得を調整し、減衰後の高周波信号を出力増幅器6に出力する。
出力増幅器6は、可変減衰器5から減衰後の高周波信号を受けると、その高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力端子9に出力するとともに、増幅後の高周波信号を出力電力検波回路8に出力する。
入力電力検波回路7は、入力端子1から高周波信号が入力されると、その高周波信号の電力を検波し、その電力を電圧に変換することで、その高周波信号の電力に対応する検波電圧Aを利得算出回路11に出力する。
出力電力検波回路8は、出力増幅器6から増幅後の高周波信号を受けると、その高周波信号の電力を検波し、その電力を電圧に変換することで、その高周波信号の電力に対応する検波電圧Bを利得算出回路11に出力する。
出力電力検波回路8は、出力増幅器6から増幅後の高周波信号を受けると、その高周波信号の電力を検波し、その電力を電圧に変換することで、その高周波信号の電力に対応する検波電圧Bを利得算出回路11に出力する。
利得算出回路11は、高周波増幅回路の周囲温度を考慮しながら、低雑音増幅器3の入力電力と、出力増幅器6の出力電力とを比較できるようにするために、入力電力検波回路7から検波電圧Aを受け、出力電力検波回路8から検波電圧Bを受けると、温度電圧入力端子10から入力された温度電圧に応じて、その検波電圧Aと検波電圧Bを同じ規格化電圧に変換する。
利得算出回路11は、その検波電圧Aと検波電圧Bを規格化電圧に変換すると、その検波電圧Bの規格化電圧Bを検波電圧Aの規格化電圧Aで除算することで利得を算出し、その利得を示す利得電圧を可変減衰器制御回路13に出力する。
利得算出回路11は、その検波電圧Aと検波電圧Bを規格化電圧に変換すると、その検波電圧Bの規格化電圧Bを検波電圧Aの規格化電圧Aで除算することで利得を算出し、その利得を示す利得電圧を可変減衰器制御回路13に出力する。
以下、利得算出回路11の処理内容を具体的に説明する。
利得算出回路11のROM22には、高周波増幅回路の周囲温度別に、検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係を示しているテーブルと、検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を示しているテーブルとが記録されている。
ここで、図4は高周波増幅回路の周囲温度別に、検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係を示しているテーブルの一例を示す説明図である。
図5は高周波増幅回路の周囲温度別に、検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を示しているテーブルの一例を示す説明図である。
利得算出回路11のROM22には、高周波増幅回路の周囲温度別に、検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係を示しているテーブルと、検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を示しているテーブルとが記録されている。
ここで、図4は高周波増幅回路の周囲温度別に、検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係を示しているテーブルの一例を示す説明図である。
図5は高周波増幅回路の周囲温度別に、検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を示しているテーブルの一例を示す説明図である。
利得算出回路11のA/D変換回路21は、入力電力検波回路7から検波電圧Aを受けると、その検波電圧AをA/D変換して、その検波電圧Aを表しているディジタル信号をCPU23に出力する。
また、A/D変換回路21は、出力電力検波回路8から検波電圧Bを受けると、その検波電圧BをA/D変換して、その検波電圧Bを表しているディジタル信号をCPU23に出力する。
また、A/D変換回路21は、温度電圧入力端子10から入力された温度電圧をA/D変換して、その温度電圧を表しているディジタル信号をCPU23に出力する。
また、A/D変換回路21は、出力電力検波回路8から検波電圧Bを受けると、その検波電圧BをA/D変換して、その検波電圧Bを表しているディジタル信号をCPU23に出力する。
また、A/D変換回路21は、温度電圧入力端子10から入力された温度電圧をA/D変換して、その温度電圧を表しているディジタル信号をCPU23に出力する。
CPU23は、A/D変換回路21から検波電圧A、検波電圧B及び温度電圧を表しているディジタル信号を受けると、ROM22に記録されているテーブルを参照して、その温度電圧に対応する検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係と、その温度電圧に対応する検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を把握することで、その検波電圧Aを規格化電圧Aに変換し、その検波電圧Bを規格化電圧Bに変換する。
即ち、CPU23は、検波電圧Aを規格化電圧Aに変換する場合、図4のテーブルを参照して、温度電圧に対応する検波電圧Aと規格化電圧Aの対応関係を把握することで、その検波電圧Aを規格化電圧Aに変換する。
例えば、温度電圧が1.0V(高周波増幅回路の周囲温度が−20度)である場合、検波電圧Aが0.3V(入力電力が−60dBm)であれば、0.5Vの規格化電圧Aに変換し、検波電圧Aが0.4V(入力電力が−55dBm)であれば、0.55Vの規格化電圧Aに変換する。
例えば、温度電圧が1.0V(高周波増幅回路の周囲温度が−20度)である場合、検波電圧Aが0.3V(入力電力が−60dBm)であれば、0.5Vの規格化電圧Aに変換し、検波電圧Aが0.4V(入力電力が−55dBm)であれば、0.55Vの規格化電圧Aに変換する。
また、温度電圧が1.5V(高周波増幅回路の周囲温度が20度)である場合、検波電圧Aが0.2V(入力電力が−60dBm)であれば、0.5Vの規格化電圧Aに変換し、検波電圧Aが0.25V(入力電力が−55dBm)であれば、0.55Vの規格化電圧Aに変換する。
この場合、高周波信号の入力電力が同一であっても、高周波増幅回路の周囲温度が異なると、入力電力検波回路7から出力される検波電圧Aが異なるが、その検波電圧Aが規格化電圧Aに変換されることで、同一の電圧値になっていることがわかる。
この場合、高周波信号の入力電力が同一であっても、高周波増幅回路の周囲温度が異なると、入力電力検波回路7から出力される検波電圧Aが異なるが、その検波電圧Aが規格化電圧Aに変換されることで、同一の電圧値になっていることがわかる。
また、CPU23は、検波電圧Bを規格化電圧Bに変換する場合、図5のテーブルを参照して、温度電圧に対応する検波電圧Bと規格化電圧Bの対応関係を把握することで、その検波電圧Bを規格化電圧Bに変換する。
例えば、温度電圧が1.0V(高周波増幅回路の周囲温度が−20度)である場合、検波電圧Bが0.6V(入力電力が−60dBm)であれば、0.5Vの規格化電圧Bに変換し、検波電圧Bが0.7V(入力電力が−55dBm)であれば、0.55Vの規格化電圧Bに変換する。
例えば、温度電圧が1.0V(高周波増幅回路の周囲温度が−20度)である場合、検波電圧Bが0.6V(入力電力が−60dBm)であれば、0.5Vの規格化電圧Bに変換し、検波電圧Bが0.7V(入力電力が−55dBm)であれば、0.55Vの規格化電圧Bに変換する。
また、温度電圧が1.5V(高周波増幅回路の周囲温度が20度)である場合、検波電圧Bが0.5V(入力電力が−60dBm)であれば、0.5Vの規格化電圧Bに変換し、検波電圧Bが0.55V(入力電力が−55dBm)であれば、0.55Vの規格化電圧Aに変換する。
この場合、出力増幅器6の出力電力が同一であっても、高周波増幅回路の周囲温度が異なると、出力電力検波回路8から出力される検波電圧Bが異なるが、その検波電圧Bが規格化電圧Bに変換されることで、同一の電圧値になっていることがわかる。
この場合、出力増幅器6の出力電力が同一であっても、高周波増幅回路の周囲温度が異なると、出力電力検波回路8から出力される検波電圧Bが異なるが、その検波電圧Bが規格化電圧Bに変換されることで、同一の電圧値になっていることがわかる。
D/A変換回路24は、CPU23により変換された規格化電圧Aを受けると、その規格化電圧AをD/A変換して、アナログ信号で表されている規格化電圧Aを割算回路25に出力する。
また、D/A変換回路24は、CPU23により変換された規格化電圧Bを受けると、その規格化電圧BをD/A変換して、アナログ信号で表されている規格化電圧Bを割算回路25に出力する。
また、D/A変換回路24は、CPU23により変換された規格化電圧Bを受けると、その規格化電圧BをD/A変換して、アナログ信号で表されている規格化電圧Bを割算回路25に出力する。
割算回路25は、D/A変換回路24から規格化電圧A,規格化電圧Bを受けると、その規格化電圧Bを規格化電圧Aで除算することで利得を算出し、その利得を示す利得電圧を可変減衰器制御回路13に出力する。
利得=規格化電圧B/規格化電圧A
利得=規格化電圧B/規格化電圧A
可変減衰器制御回路13は、利得算出回路11から利得電圧を受けると、その利得電圧が所望利得電圧入力端子12から入力された所望利得電圧と一致するように、可変減衰器5における高周波信号の減衰量を制御する。
即ち、可変減衰器制御回路13は、利得算出回路11から利得電圧を受けると、その利得電圧が抵抗31を介して、オペアンプ33の正の入力端子に入力される。
また、所望利得電圧入力端子12から入力された所望利得電圧が抵抗32を介して、オペアンプ33の負の入力端子に入力される。
即ち、可変減衰器制御回路13は、利得算出回路11から利得電圧を受けると、その利得電圧が抵抗31を介して、オペアンプ33の正の入力端子に入力される。
また、所望利得電圧入力端子12から入力された所望利得電圧が抵抗32を介して、オペアンプ33の負の入力端子に入力される。
これにより、オペアンプ33が、利得算出回路11から出力された利得電圧と、所望利得電圧入力端子12から入力された所望利得電圧との差分を増幅する。
オペアンプ33の出力信号が抵抗37を介して出力され、その出力信号が制御電圧として、可変減衰器5の制御端子に与えられる。
この結果、可変減衰器5における高周波信号の減衰量が適宜設定されて、利得が調整される。
オペアンプ33の出力信号が抵抗37を介して出力され、その出力信号が制御電圧として、可変減衰器5の制御端子に与えられる。
この結果、可変減衰器5における高周波信号の減衰量が適宜設定されて、利得が調整される。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、低雑音増幅器3により増幅される前の高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する検波電圧Aを出力する入力電力検波回路7と、出力増幅器6により増幅された高周波信号の電力を検波して、その電力に対応する検波電圧Bを出力する出力電力検波回路8と、周囲温度に応じて入力電力検波回路7から出力された検波電圧Aを規格化するとともに、出力電力検波回路8から出力された検波電圧Bを規格化し、その検波電圧Bの規格化電圧Bを検波電圧Aの規格化電圧Aで除算して利得を算出する利得算出回路11とを設け、利得算出回路11により算出された利得が所望の利得と一致するように、可変減衰器制御回路13が可変減衰器5における高周波信号の減衰量を制御するように構成したので、従来例のようにステップ式可変減衰器を実装することなく、低雑音特性及び高飽和特性を確保しながら、製造ばらつき、温度変動や電源電圧変動などに伴う利得変化を抑制することができる効果を奏する。
これにより、この実施の形態1の高周波増幅回路が、例えば、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載される場合、良好な受信感度や、広い受信ダイナミックレンジが得られるため、良好な受信精度を確保することができる。
これにより、この実施の形態1の高周波増幅回路が、例えば、通信システムやレーダシステムなどの受信装置に搭載される場合、良好な受信感度や、広い受信ダイナミックレンジが得られるため、良好な受信精度を確保することができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、移相器4を可変減衰器5の前段に配置しているものを示したが、移相器4が半導体集積回路2に実装されておらず、低雑音増幅器3により増幅された高周波信号が直接可変減衰器5に出力されるようにしてもよい。
また、移相器4に代えて、例えば、周波数混合器などの機能回路が、可変減衰器5の前段に配置されていてもよい。このとき、複数の機能回路が直列に接続されていてもよい。
また、例えば、周波数混合器などの機能回路が、移相器4と直列に接続されていてもよい。このとき、複数の機能回路が、移相器4と直列に接続されていてもよい。
この場合も、上記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
上記実施の形態1では、移相器4を可変減衰器5の前段に配置しているものを示したが、移相器4が半導体集積回路2に実装されておらず、低雑音増幅器3により増幅された高周波信号が直接可変減衰器5に出力されるようにしてもよい。
また、移相器4に代えて、例えば、周波数混合器などの機能回路が、可変減衰器5の前段に配置されていてもよい。このとき、複数の機能回路が直列に接続されていてもよい。
また、例えば、周波数混合器などの機能回路が、移相器4と直列に接続されていてもよい。このとき、複数の機能回路が、移相器4と直列に接続されていてもよい。
この場合も、上記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
実施の形態3.
上記実施の形態1では、低雑音増幅器3、移相器4、可変減衰器5、出力増幅器6、入力電力検波回路7及び出力電力検波回路8が、半導体集積回路2に形成されているものについて示したが、その半導体集積回路2がシリコンデバイスプロセスにより製造される場合は、利得算出回路11や可変減衰器制御回路13についても、半導体集積回路2に形成することが可能である。
上記実施の形態1では、低雑音増幅器3、移相器4、可変減衰器5、出力増幅器6、入力電力検波回路7及び出力電力検波回路8が、半導体集積回路2に形成されているものについて示したが、その半導体集積回路2がシリコンデバイスプロセスにより製造される場合は、利得算出回路11や可変減衰器制御回路13についても、半導体集積回路2に形成することが可能である。
したがって、利得算出回路11又は可変減衰器制御回路13の少なくとも一方が、半導体集積回路2に形成されていてもよい。
利得算出回路11や可変減衰器制御回路13が半導体集積回路2に形成される場合、高周波増幅回路の小型化や低コスト化を図ることができる。
利得算出回路11や可変減衰器制御回路13が半導体集積回路2に形成される場合、高周波増幅回路の小型化や低コスト化を図ることができる。
1 入力端子、2 半導体集積回路、3 低雑音増幅器(第1の増幅器)、4 移相器、5 可変減衰器、6 出力増幅器(第2の増幅器)、7 入力電力検波回路、8 出力電力検波回路、9 出力端子、10 温度電圧入力端子、11 利得算出回路、12 所望利得電圧入力端子、13 可変減衰器制御回路(減衰量制御回路)、21 A/D変換回路、22 ROM、23 CPU、24 D/A変換回路、25 割算回路、31,32,34,35,37 抵抗、33 オペアンプ、36,38 容量。
Claims (6)
- 高周波信号を増幅する第1の増幅器と、上記第1の増幅器により増幅された高周波信号を減衰させる可変減衰器と、上記可変減衰器により減衰された高周波信号を増幅する第2の増幅器と、上記第1の増幅器により増幅される前の高周波信号の電力を検波して、上記電力に対応する第1の検波電圧を出力する入力電力検波回路と、上記第2の増幅器により増幅された高周波信号の電力を検波して、上記電力に対応する第2の検波電圧を出力する出力電力検波回路と、周囲温度に応じて上記入力電力検波回路から出力された第1の検波電圧を規格化するとともに、上記出力電力検波回路から出力された第2の検波電圧を規格化し、規格化後の第2の検波電圧を規格化後の第1の検波電圧で除算して利得を算出する利得算出回路と、上記利得算出回路により算出された利得が所望の利得と一致するように、上記可変減衰器における高周波信号の減衰量を制御する減衰量制御回路とを備えた高周波増幅回路。
- 可変減衰器の前段に少なくとも1つの機能回路を設けたことを特徴とする請求項1記載の高周波増幅回路。
- 機能回路は、移相器又は周波数混合器のいずれか一方であることを特徴とする請求項2記載の高周波増幅回路。
- 機能回路は、移相器と周波数混合器が直列に接続されていることを特徴とする請求項2記載の高周波増幅回路。
- 1つの半導体集積回路として形成され、上記半導体集積回路が実装されていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波増幅回路。
- 利得算出回路又は減衰量制御回路の少なくとも一方が、半導体集積回路内に含まれていることを特徴とする請求項5記載の高周波増幅回路。
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-
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- 2010-03-25 JP JP2010070191A patent/JP2011205362A/ja active Pending
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