JP2017017546A - 高周波出力制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｎ逓倍回路と増幅部を含む送信装置の、送信出力が一定となるように自動制御する高周波出力制御回路において、外部要因で信号レベルが変動した場合でも、増幅部が最適ゲインとなるように制御する高周波出力制御回路を提供する。【解決手段】ゲイン制御回路１８は、基本周波数増幅部１１およびＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを変動させるゲイン切り替え制御部１８３と、Ｎ逓倍部１３の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定する検波電圧比較部１８１とを有する。検波電圧比較部１８１は、基本周波数増幅部１１のゲインにおける所定量の変動に対する基本周波数信号の検波信号の変動量とＮ逓倍周波数信号の検波信号の変動量とを比較することによって、Ｎ逓倍部１３の動作状態を判定し、ゲイン切り替え制御部１８３は、Ｎ逓倍部１３の動作状態に基づいて、基本周波数増幅部１１のゲインとＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを調整する。【選択図】図２

Description

本開示は、検波によるフィードバック制御を行い、高周波出力信号を生成する高周波出力制御回路に関する。

近年、高速伝送の無線通信では変調信号の帯域を確保し、より高速な伝送を行うために、無線通信機器は、より高い周波数帯域（例えば、ミリ波帯域のような６０ＧＨｚ以上の高周波数帯域）を用いて、高い周波数帯域の信号である高周波信号を送受信する。また、長距離の無線通信を行う場合、高速かつ高品質な通信を安定して保持するためには、送信機側の送信特性および受信機側の受信特性のそれぞれで出力信号のレベルを一定に保持する必要がある。

例えば、高周波信号を生成する際に外部要因（例えば、温度変動、電源変動）が生じた場合でも、高周波信号の電力を一定に制御するために、高周波信号の電力の変動を検出する検波回路を設けて、高周波信号を増幅する高周波増幅回路のゲインを検波回路の検出結果に応じて調整する調整方法が一般には行われている。

また、例えば、送信装置において、ミリ波帯域のような高い周波数帯域で高周波信号を得るために、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の構成としてダイレクトコンバージョン方式を用いた場合、発振回路がミリ波帯域の高周波信号を生成し、生成した高周波信号をミキサ回路に入力する。発振回路がミリ波帯域の高周波信号を直接生成すると、周波数安定度、帯域内ノイズなどの影響により、高周波信号の特性を確保するのが難しくなる。そのため、一般には、高周波数帯域の搬送波信号は、入力される信号をＮ逓倍するＮ逓倍回路を用いて生成される。具体的には、発振回路が特性の良い低い周波数帯域（基本周波数帯域）の信号を生成し、Ｎ逓倍回路が発振回路によって生成された基本周波数帯域の信号をＮ倍の周波数帯域に増加させ、高周波数帯域の搬送波信号を生成する。

一般に、入力される信号をＮ逓倍するＮ逓倍回路は、入力信号のレベルと出力信号のレベルとが線形の関係になる線形領域と、入力信号のレベルに対して出力信号のレベルが飽和状態となる飽和領域の２つの動作領域を有する。

例えば、発振回路と２逓倍回路を用いて、８０ＧＨｚの周波数帯域の搬送波信号を生成する場合、２逓倍回路へ入力される信号の周波数は、４０ＧＨｚとなる。また、発振回路と４逓倍回路を用いて、８０ＧＨｚの周波数帯域の搬送波信号を生成する場合でも、４逓倍回路へ入力される信号の周波数は、２０ＧＨｚとなる。これらのように、Ｎ逓倍回路へ入力される信号が高周波信号となる場合、Ｎ逓倍回路の入力増幅回路に用いるトランジスタのゲイン特性が不十分であるため、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）によるゲイン特性の変動が大きくなり、Ｎ逓倍回路の動作領域が線形領域となってしまう場合がある。Ｎ逓倍回路が線形領域で動作した場合、Ｎ倍設定のＮ逓倍回路へ入力される信号のレベルのばらつきは、Ｎ逓倍回路でＮ逓倍されて出力される高周波信号ではＮ倍のばらつきとなり、出力レベルのばらつき（変動）が増大する。

そのため、Ｎ逓倍回路から出力される高周波信号の出力レベルの変動を正確に検出する検波回路が設けられ、高周波信号のレベルが一定となるようにフィードバック制御する必要がある。しかしながら、ミリ波帯域のような高周波帯域では、検波回路を校正するための基準信号発生源もミリ波帯域で動作するため、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）による基準信号のレベルのばらつきが大きくなってしまう。さらに、ミリ波帯域で動作する検波回路自体のゲイン特性、感度特性のばらつきが大きくなり、高周波信号の出力レベルの変動を検出するのが困難となる。

一般に、Ｎ逓倍回路などの高周波回路の線形／飽和動作の判定は、一定の入力レベル変動ΔＰｉｎに対する出力レベル変動ΔＰｏｕｔの比で行うことができる。例えば、高周波増幅部を１ｄｂ抑圧入力レベル以上の飽和動作領域で制御したい場合、１ｄＢ抑圧点（Ｐ１ｄＢ）の判定は、ΔＰｏｕｔ／ΔＰｉｎ≦１ｄＢとして判定することが可能となる。

しかし、外部要因により、高周波信号の出力レベルにばらつきが発生した場合、出力信号の検波の結果である出力レベル変動ΔＰｏｕｔにも、ばらつきが大きくなってしまう。ΔＰｏｕｔが１ｄＢ以上のばらつきとなると、上記で説明したような線形／飽和動作の判定が正確に行うことができない。正確な判定が行われず、Ｎ逓倍回路が温度変動などの外部要因により線形動作した場合、Ｎ逓倍回路がＮ逓倍した後の高周波信号は、Ｎ逓倍回路に入力される信号に対して線形に増幅する。この場合に、高周波増幅回路のみでゲイン制御すると必要なゲイン制御範囲が増大し、回路規模の増大、消費電流の増加が生じる結果となる。

そのため、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）による高周波信号の出力レベルのばらつきを低減する必要がある。例えば、特許文献１には、図１に示すような概略構成を有し、高周波信号の出力レベルを制御する制御回路が開示されている。

特許第５２０６８２８号公報

しかしながら、図１に示した特許文献１の制御回路では、温度変動による高周波増幅部のゲイン特性および検波回路の感度特性が個別回路毎にばらつきが大きい場合がある。この場合、温度補正制御部で保持される同一の温度補正データを用いると、個別回路毎の高周波信号のレベルのばらつきが大きくなる。また、初期校正時に個別回路ごとに温度補正データを取得しても、経年変化により高周波増幅部のゲイン特性が変化し、高周波信号のレベルのばらつきが大きくなるという問題があった。

高周波信号を得るためにＮ逓倍回路を含む構成であり、ミリ波帯域のように外部要因（例えば、温度変動、電源変動）による特性ばらつきが大きい周波数帯域で動作する回路では、Ｎ逓倍後の高周波信号のみを検波回路で検出した構成では、Ｎ逓倍回路の動作領域（線形領域、飽和領域）を判定し、飽和動作領域に制御することができない。Ｎ逓倍回路が線形領域で動作する場合、入力信号レベルのばらつきは出力信号レベルでＮ倍のレベル変動となる。そのため、高周波増幅回路のゲイン調整範囲が増大し、増幅回路規模、消費電流が増大してしまう。

従って本開示の目的は、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）が生じ、高周波信号の信号レベルが変動した場合にも、Ｎ逓倍部の動作領域（飽和動作／線形動作）を判定し、Ｎ逓倍部が飽和動作となるように基本周波数増幅部およびＮ逓倍周波数増幅部のゲインの調整割合を最適に制御することができる高周波出力制御回路を提供することである。

本開示の高周波出力制御回路は、入力端子から入力される基本周波数信号を増幅する基本周波数増幅部と、前記増幅された基本周波数信号をＮ逓倍し、Ｎ逓倍周波数信号を生成するＮ逓倍部と、前記Ｎ逓倍周波数信号を増幅するＮ逓倍周波数増幅部と、前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を出力する出力端子と、前記増幅された基本周波数信号および前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を検波し、検波信号を出力する検波部と、前記検波信号に基づき、前記基本周波数増幅部のゲインおよび前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを制御するゲイン制御回路と、を有し、前記ゲイン制御回路は、前記基本周波数増幅部および前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを変動させるゲイン切り替え制御部と、前記検波信号に基づき、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定する検波電圧比較部と、を有し、前記検波電圧比較部は、前記基本周波数増幅部のゲインにおける所定量の変動に対する前記増幅された基本周波数信号の検波信号の変動量と前記増幅されたＮ逓倍周波数信号の検波信号の変動量とを比較することによって、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定し、前記ゲイン切り替え制御部は、前記検波電圧比較部が判定した前記Ｎ逓倍部の動作状態に基づいて、前記基本周波数増幅部のゲインと前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを調整する。

本開示の高周波出力制御回路は、入力端子から入力される基本周波数信号を増幅する基本周波数増幅部と、前記増幅された基本周波数信号をＮ逓倍するＮ逓倍部と、前記Ｎ逓倍部から出力される信号から基本周波数信号成分とＮ逓倍周波数信号成分にそれぞれ整合し、整合された基本周波数信号および整合されたＮ逓倍周波数信号に分離する分配回路と、前記整合されたＮ逓倍周波数信号を増幅するＮ逓倍周波数増幅部と、前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を出力する出力端子と、前記整合された基本周波数信号および前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を検波し、検波信号を出力する検波部と、前記検波信号に基づき、前記基本周波数増幅部のゲインおよび前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを制御するゲイン制御回路と、を有し、前記ゲイン制御回路は、前記基本周波数増幅部および前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを変動させるゲイン切り替え制御部と、前記検波信号に基づき、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定する検波電圧比較部と、を有し、前記検波電圧比較部は、前記基本周波数増幅部のゲインにおける所定量の変動に対する前記整合された基本周波数信号の検波信号の変動量と前記増幅されたＮ逓倍周波数信号の検波信号の変動量とを比較することによって、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定し、前記ゲイン切り替え制御部は、前記検波電圧比較部が判定した前記Ｎ逓倍部の動作状態に基づいて、前記基本周波数増幅部のゲインと前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを調整する。

本開示によれば、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）が生じ、高周波信号の信号レベルが変動した場合にも、Ｎ逓倍部の動作領域（飽和動作／線形動作）を判定し、Ｎ逓倍部が飽和動作となるように基本周波数増幅部およびＮ逓倍周波数増幅部のゲインの調整割合を最適に制御することができる。その結果、ゲイン調整量の制御範囲の増大を抑制しつつ、高周波信号の信号レベルを一定に保持することができ、増幅回路の規模、消費電流の増大を抑制できる。

特許文献１に記載の制御回路の概略構成を示す図 第１の実施形態に係る高周波出力制御回路の回路構成を示す図 基本周波数増幅部およびＮ逓倍周波数増幅部の入出力特性を示す図 Ｎ逓倍部の入出力特性を示す図 高周波出力制御回路の入出力特性を示す図 高周波出力制御回路における高周波信号の信号レベルの低下を示す図 図４Ａに示す信号レベルの低下に対してＮ逓倍周波数増幅部のゲインを調整する場合を示す図 図４Ａに示す信号レベルの低下に対して基本周波数増幅部のゲインとＮ逓倍周波数増幅部のゲインを調整する場合を示す図 第２の実施形態に係る高周波出力制御回路の回路構成を示す図 基本周波数増幅部の温度変動に対するゲイン特性を示す図 Ｎ逓倍周波数増幅部の温度変動に対するゲイン特性を示す図 Ｎ逓倍部が線形動作状態の場合における高周波出力制御回路の温度変動に対する出力特性を示す図 Ｎ逓倍部が飽和動作状態の場合における高周波出力制御回路の温度変動に対する出力特性を示す図 第３の実施形態に係る高周波出力制御回路の回路構成を示す図 温度変動と電源変動が発生した場合のＮ逓倍周波数増幅部の入出力特性を示す図 温度変動と電源変動が発生した場合の基本周波数増幅部の入出力特性を示す図 第４の実施形態に係る高周波出力制御回路の回路構成を示す図 第４の実施形態に係る分配回路の構成の一例を示す図 Ｎ逓倍周波数整合回路の整合条件を示すスミスチャート 基本周波数整合回路の整合条件を示すスミスチャート 第５の実施形態に係る送信装置の要部構成の第１の例を示す図 第５の実施形態に係る送信装置の要部構成の第２の例を示す図 第５の実施形態に係る受信装置の要部構成の一例を示す図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本開示はこれらの実施形態により限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図２は、本実施形態に係る高周波出力制御回路１の回路構成を示す図である。高周波出力制御回路１は、基本周波数増幅部１１、第１の分配部１２、Ｎ逓倍部１３、Ｎ逓倍周波数増幅部１４、第２の分配部１５、切り替え部１６、検波部１７、ゲイン制御回路１８を備える。ゲイン制御回路１８は、検波電圧比較部１８１、周波数切り替え制御部１８２、ゲイン切り替え制御部１８３を備える。

基本周波数増幅部１１は、ゲインを可変に調整できる可変アンプ等である。基本周波数増幅部１１は、図示しない発振回路によって生成され、入力端子Ｐ＿ｉｎから入力される基本周波数（ｆｃ）の信号を増幅し、増幅した基本周波数信号を第１の分配部１２へ出力する。基本周波数増幅部１１は、ゲイン切り替え制御部１８３から出力される制御信号に基づいて、予め設定されたゲイン幅でゲインを切り替えて、基本周波数信号を増幅し、基本周波数信号の信号レベルを変動させる。また、基本周波数増幅部１１は、ゲイン切り替え制御部１８３から出力される制御信号に基づいて、ゲインを切り替える。

第１の分配部１２は、入力された信号を複数の系統へ分配して出力するカプラ等である。第１の分配部１２は、基本周波数増幅部１１の出力端と接続し、基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号をＮ逓倍部１３と切り替え部１６へ分配する。

Ｎ逓倍部１３は、基本周波数ｆｃの信号の周波数帯域をＮ×ｆｃの周波数帯域に変換する。具体的に、Ｎ逓倍部１３は、第１の分配部１２から出力される基本周波数信号からＮ倍の高調波周波数成分が出力されるように出力整合を調整し、Ｎ×ｆｃの周波数の高周波信号をＮ逓倍周波数増幅部１４へ出力する。

Ｎ逓倍周波数増幅部１４は、ゲインを可変に調整できる可変アンプ等である。Ｎ逓倍周波数増幅部１４は、Ｎ逓倍部１３から出力される高周波信号を増幅し、増幅した高周波信号を第２の分配部１５へ出力する。また、Ｎ逓倍周波数増幅部１４は、ゲイン切り替え制御部１８３から出力される制御信号に基づいて、ゲインを切り替える。

第２の分配部１５は、入力された信号を複数の系統へ分配して出力するカプラ等である。第２の分配部１５は、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の出力端と接続し、Ｎ逓倍周波数増幅部１４から出力される高周波信号を高周波出力制御回路１の出力端子Ｐ＿ｏｕｔと、切り替え部１６へ出力する。

切り替え部１６は、周波数切り替え制御部１８２からの切り替え指示に基づいて、第１の分配部１２から出力される基本周波数信号と、第２の分配部１５から出力される高周波信号とを選択し、選択した信号を検波部１７へ出力する。切り替え指示は、検波部１７によって検波される信号が基本周波数信号か、または、高周波信号かを示す指示である。切り替え部１６は、切り替え指示に基づいて、動作周波数の設定を変更する。

検波部１７は、周波数切り替え制御部１８２からの切り替え指示に基づいて、切り替え部１６から出力される信号の検波を行い、検波した結果を示す検波信号を検波電圧比較部１８１へ出力する。検波部１７は、切り替え指示を受け取り、切り替え部１６から出力される信号の周波数に合わせて検波を行うための動作周波数の設定を変更する。そして、検波部１７は、信号の包絡線検波を行い、包絡線の値を示す電圧（つまり、信号レベル）を検波信号として検波電圧比較部１８１へ出力する。

ゲイン制御回路１８は、基本周波数信号と高周波信号の信号レベルを受け取り、基本周波数増幅部１１およびＮ逓倍周波数増幅部１４のゲイン調整の割合を変更し、出力端子Ｐ＿ｏｕｔから出力される高周波信号の信号レベルが一定値になるように、フィードバック制御を行う。

検波電圧比較部１８１は、検波部１７から出力される高周波信号の信号レベルを一定時間間隔毎に検知する。検波電圧比較部１８１が高周波信号の信号レベルが予め設定された制御許容範囲を超えたと判定した場合、ゲイン制御回路１８は、ゲイン調整の割合を変更するフィードバック制御を開始させる。検波電圧比較部１８１は、フィードバック制御を開始する開始指示をゲイン切り替え制御部１８３および周波数切り替え制御部１８２へ出力する。

また、検波電圧比較部１８１は、フィードバック制御の際に、基本周波数増幅部１１のゲインにおける所定量の変動に対する基本周波数信号の検波信号の変動量と高周波信号（Ｎ逓倍周波数信号）の検波信号の変動量とを比較することによって、Ｎ逓倍部１３の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定する。検波電圧比較部１８１は、Ｎ逓倍部１３の動作状態を示す判定結果をゲイン切り替え制御部１８３へ出力する。なお、検波電圧比較部１８１におけるＮ逓倍部１３の動作状態を示す判定方法については後述する。

周波数切り替え制御部１８２は、切り替え部１６と検波部１７の動作周波数を切り替える切り替え制御を行う。

ゲイン切り替え制御部１８３は、検波電圧比較部１８１から出力される開始指示に基づき、予め設定されたゲイン幅で基本周波数信号を増幅させる旨を示す制御信号を基本周波数増幅部１１へ出力する。

また、ゲイン切り替え制御部１８３は、Ｎ逓倍部１３の動作状態を示す判定結果に基づいて、基本周波数増幅部１１のゲインとＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを調整する。なお、ゲイン切り替え制御部１８３におけるゲイン調整の方法については後述する。

次に、ゲイン制御回路１８が行うＮ逓倍部１３の動作状態の判定方法について説明する。

ゲイン制御回路１８は、通常動作時、検波部１７が高周波信号の信号レベル検知するように切り替え部１６および検波部１７の動作周波数を設定する。具体的には、ゲイン制御回路１８の周波数切り替え制御部１８２は、検波部１７によって検波される信号が高周波信号であることを示す切り替え指示を切り替え部１６および検波部１７へ出力する。切り替え部１６および検波部１７は、切り替え指示に基づいて、検波部１７が高周波信号の信号レベルを検知するように動作周波数の設定を行う。

そして、ゲイン制御回路１８の検波電圧比較部１８１は、検波部１７から出力される高周波信号の信号レベルを一定時間間隔毎に検知する。検波電圧比較部１８１が高周波信号の信号レベルが予め設定された制御許容範囲を超えたと判定した場合、ゲイン制御回路１８は、ゲイン調整の割合を変更するフィードバック制御を開始させる。

まず、検波電圧比較部１８１は、フィードバック制御を開始する開始指示をゲイン切り替え制御部１８３および周波数切り替え制御部１８２へ出力する。

ゲイン切り替え制御部１８３は、検波電圧比較部１８１から出力される開始指示に基づき、予め設定されたゲイン幅で基本周波数信号を増幅させる旨を示す制御信号を基本周波数増幅部１１へ出力する。基本周波数増幅部１１は、ゲイン切り替え制御部１８３から出力される制御信号に基づいて、予め設定されたゲイン幅でゲインを切り替えて、基本周波数信号を増幅し、基本周波数信号の信号レベルを変動させる。

例えば、ゲイン切り替え制御部１８３が、予め設定されたゲイン幅として、基本周波数増幅部１１のゲインを第１ゲインと第２ゲインに切り替える場合を説明する。その場合、まず、ゲイン切り替え制御部１８３は、基本周波数増幅部１１のゲインを第１ゲインに切り替える制御信号を基本周波数増幅部１１に出力する。

周波数切り替え制御部１８２は、検波電圧比較部１８１から出力される開始指示に基づき、検波部１７によって検波される信号が基本周波数信号であることを示す切り替え指示を切り替え部１６および検波部１７へ出力する。切り替え部１６および検波部１７は、切り替え指示に基づいて、検波部１７が基本周波数信号の信号レベルを検知するように動作周波数の設定を行う。そして、検波部１７は、基本周波数増幅部１１が予め設定された第１ゲインで増幅した基本周波数信号の信号レベルを検波し、検波した結果を示す検波信号を検波電圧比較部１８１へ出力する。

検波電圧比較部１８１は、検波部１７から基本周波数信号の信号レベルを受け取ると、次に、受け取った基本周波数信号の信号レベルに対する高周波信号の信号レベルを検波するために、周波数切り替え制御部１８２へ指示を行う。周波数切り替え制御部１８２は、検波部１７によって検波される信号が高周波信号であることを示す切り替え指示を切り替え部１６および検波部１７へ出力する。切り替え部１６および検波部１７は、切り替え指示に基づいて、検波部１７が高周波信号の信号レベルを検知するように動作周波数の設定を行う。そして、検波部１７は、第１ゲインで増幅した基本周波数信号に対する高周波信号の信号レベルを検波し、検波した結果を示す検波信号を検波電圧比較部１８１へ出力する。

検波電圧比較部１８１は、第１ゲインで増幅した基本周波数信号の信号レベルおよび第１ゲインで増幅した基本周波数信号に対する高周波信号の信号レベルの検波信号を受け取った場合、次のゲイン、つまり、第２ゲインでの検波を行う指示をゲイン切り替え制御部１８３および周波数切り替え制御部１８２へ出力する。ゲイン切り替え制御部１８３は、基本周波数増幅部１１のゲインを第２ゲインに切り替える制御信号を基本周波数増幅部１１に出力する。

そして、周波数切り替え制御部１８２は、検波電圧比較部１８１から出力される第２ゲインでの検波を行う指示に基づき、上述した第１ゲインでの検波と同様の切り替え指示を切り替え部１６および検波部１７へ出力する。切り替え部１６および検波部１７は、上述した第１ゲインでの検波と同様の検波を行う。これにより、検波電圧比較部１８１は、第２ゲインで増幅した基本周波数信号の信号レベルおよび第２ゲインで増幅した基本周波数信号に対する高周波信号の信号レベルの検波信号を受け取る。

上述のように、検波電圧比較部１８１は、基本周波数増幅部１１が第１ゲインに切り替えた場合の基本周波数信号の信号レベルおよび高周波信号の信号レベルと、基本周波数増幅部１１が第２ゲインに切り替えた場合の基本周波数信号の信号レベルおよび高周波信号の信号レベルを取得する。検波電圧比較部１８１は、これらの信号レベルに基づき、基本周波数増幅部１１が予め設定されたゲイン幅でゲインを切り替えた場合の基本周波数信号の信号レベルの差（変動幅）、および、高周波信号の信号レベルの差（変動幅）を算出する。検波電圧比較部１８１は、これらの信号レベルの差（変動量）を比較し、Ｎ逓倍部１３の動作状態が線形動作状態か飽和動作状態かの判定を行う。

次に、検波電圧比較部１８１におけるＮ逓倍部１３の動作状態の判定方法の原理について説明する。

図３Ａは、基本周波数増幅部１１およびＮ逓倍周波数増幅部１４の入出力特性を示す図である。図３Ａの横軸はそれぞれの増幅部への入力信号の信号レベルをｄＢで示し、縦軸はそれぞれの増幅部からの出力信号の信号レベルをｄＢで示している。また、図３Ａにおいて、ｆｃは基本周波数増幅部１１の入出力特性を示し、Ｎ＊ｆｃはＮ逓倍周波数増幅部１４の入出力特性を示している。

図３Ｂは、Ｎ逓倍部１３の入出力特性を示す図である。図３Ｂの横軸はＮ逓倍部１３への入力信号の信号レベルをｄＢで示し、縦軸はＮ逓倍部１３からの出力信号の信号レベルをｄＢで示している。なお、図３Ｂにおいて、Ｎ＊ｆｃはＮ逓倍部１３へ入力される基本周波数信号に対するＮ逓倍部１３から出力される高周波信号の入出力特性を示している。

図３Ｃは、高周波出力制御回路１の入出力特性を示す図である。図３Ｃの横軸は、高周波出力制御回路１への入力信号の信号レベルをｄＢで示し、縦軸は、高周波出力制御回路１からの出力信号の信号レベルをｄＢで示している。図３Ｃは、高周波出力制御回路１全体の入出力特性を示しているため、換言すれば、図３Ａに示す各増幅部の入出力特性と図３Ｂに示すＮ逓倍部１３の入出力特性とを合わせた入出力特性である。つまり、図３Ｃの横軸が示す高周波出力制御回路１への入力信号の信号レベルは、基本周波数増幅部１１によって増幅される前の基本周波数信号の信号レベルであり、図３Ｃの縦軸が示す高周波出力制御回路１からの出力信号の信号レベルは、Ｎ逓倍周波数増幅部１４によって増幅された後の高周波信号の信号レベルである。

また、図３Ｂにおいて、Ｎ逓倍部１３の入出力特性は、１ｄＢ飽和入力レベル（Ｐｓａｔ１）を境として、入力信号の信号レベルがＰｓａｔ１以下の線形動作領域となる設定１の範囲と、入力信号の信号レベルがＰｓａｔ１より大きい飽和動作領域となる設定２の範囲に分かれている。また、図３Ａおよび図３Ｃには、図３Ｂの設定１の範囲と設定２の範囲に相当する範囲として、設定１の範囲と設定２の範囲が示されている。

ここで、図３Ａに示すように、基本周波数増幅部１１への入力である基本周波数信号の信号レベルが、設定１の範囲および設定２の範囲において、変動幅（入力変動幅）ａｄＢで変動した場合を例にとって説明する。この場合、基本周波数増幅部１１が線形で増幅する入出力特性を有するため、基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号の変動幅（出力変動幅）は、設定１の範囲および設定２の範囲においてａｄＢとなる。

Ｎ逓倍部１３から出力される高周波信号はＮ倍高調波であるため、Ｎ逓倍部１３に入力される信号（つまり、基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号）の変動幅が設定１の範囲においてａｄＢである場合、Ｎ逓倍部１３から出力される高周波信号の変動幅は、図３Ｃに示すように、設定１の範囲においてｂ［ｄＢ］＝１０ｌｏｇＮ＋ａ［ｄＢ］（つまり、真数でＮ倍）となる。

一方、Ｎ逓倍部１３の入出力特性は、設定２の範囲において飽和動作領域であるため、Ｎ逓倍部１３に入力される信号（つまり、基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号）の変動幅が設定２の範囲においてａｄＢである場合、Ｎ逓倍部１３から出力される高周波信号の変動幅は、図３Ｃに示すように、設定２の範囲においてｃ［ｄＢ］＜ａ［ｄＢ］となる。

図３Ｃに示すように、高周波信号の信号レベルの変動幅は、Ｎ逓倍部１３の動作状態が線形動作状態（設定１の範囲）であるか飽和動作状態（設定２の範囲）であるかに依存する。本実施の形態に係る高周波出力制御回路１では、ゲイン切り替え制御部１８３が、予め設定されたゲイン幅で基本周波数信号を増幅させることによって、基本周波数信号の信号レベルの変動を発生させる。そして、検波電圧比較部１８１は、発生させた基本周波数信号の信号レベルの変動幅と、基本周波数信号の信号レベルの変動幅に対する高周波信号の信号レベルの変動幅とを比較することによって、Ｎ逓倍部１３の動作状態が線形動作状態（設定１の範囲）であるか飽和動作状態（設定２の範囲）であるかを判定する。

検波電圧比較部１８１は、発生させた基本周波数信号の信号レベルの変動幅と、基本周波数信号の信号レベルの変動幅に対する高周波信号の信号レベルの変動幅とを比較する。検波電圧比較部１８１は、基本周波数信号の信号レベルの変動幅が、高周波信号の信号レベルの変動幅より小さい場合、設定１の範囲、つまり、Ｎ逓倍部１３の動作状態が線形動作状態であると判定する。一方で、検波電圧比較部１８１は、基本周波数信号の信号レベルの変動幅が、高周波信号の信号レベルの変動幅以上である場合、設定２の範囲、つまり、Ｎ逓倍部１３の動作状態が飽和動作状態であると判定する。

このように、検波電圧比較部１８１は、発生させた基本周波数信号の信号レベルの変動幅と、基本周波数信号の信号レベルの変動幅に対する高周波信号の信号レベルの変動幅とを比較することにより、Ｎ逓倍部１３の動作状態を判定する。

本実施の形態に係る高周波出力制御回路１では、ゲイン切り替え制御部１８３が、予め設定されたゲイン幅で基本周波数信号を増幅させることによって、基本周波数信号の信号レベルの変動を発生させたが、本開示はこれに限定されない。例えば、基本周波数信号を発生させる発振回路が、基本周波数信号の信号レベルの変動を発生させてもよい。

次に、ゲイン切り替え制御部１８３におけるゲインの調整方法について説明する。

検波電圧比較部１８１は、Ｎ逓倍部１３の動作状態を判定した後、判定結果を示す信号をゲイン切り替え制御部１８３へ出力する。ゲイン切り替え制御部１８３は、基本周波数増幅部１１とＮ逓倍周波数増幅部１４に対して、ゲインを調整する。具体的には、ゲイン切り替え制御部１８３は、Ｎ逓倍部１３の動作状態が線形動作状態である場合、基本周波数増幅１１のゲインを調整する。また、ゲイン切り替え制御部１８３は、Ｎ逓倍部１３の動作状態が飽和動作状態である場合、Ｎ逓倍周波数増幅部１４のゲインを調整する。

図４Ａは、高周波出力制御回路１における高周波信号の信号レベルの低下を示す図である。図４Ａの横軸および縦軸は、それぞれ、図３Ｃに示した横軸および縦軸と同様である。図４Ａに示すように、高周波信号の信号レベルが、設定１の範囲から設定２の範囲までＡｄＢ低下した場合を一例にとって説明する。

図４Ｂは、図４Ａに示す信号レベルの低下に対してＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを調整する場合を示す図である。図４Ｂの横軸は、Ｎ逓倍周波数増幅部１４のゲイン変動量を示し、縦軸は、高周波出力制御回路１の出力を示している。図４Ｂに示すように、Ｎ逓倍周波数増幅部１４が、図４Ａに示したＡｄＢの信号レベルの減少に対するゲインを調整する場合、Ｎ逓倍周波数増幅部１４は、図４ＢのＰ３からＰ１までゲインを調整する必要がある。この場合、Ｎ逓倍周波数増幅部１４に必要なゲイン補正量は、ＡｄＢ（＝Δ（Ｐ１−Ｐ３））となる。

図４Ｃは、図４Ａに示す信号レベルの低下に対して基本周波数増幅部１１のゲインとＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを調整する場合を示す図である。図４Ｃの縦軸は、基本周波数増幅部１１またはＮ逓倍周波数増幅部１４のゲイン変動量を示し、縦軸は、高周波出力制御回路１の出力を示している。ゲイン切り替え制御部１８３は、Ｎ逓倍部１３の動作状態に応じてゲインを調整する場合、設定１の範囲では、図４Ｃのｆｃで示すように、Ｎ逓倍部１３の前段に設けられている基本周波数増幅部１１のゲインを調整する。そして、設定２の範囲では、図４ＣのＮ＊ｆｃで示すように、Ｎ逓倍部１３の後段に設けられているＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを調整する。

具体的には、ゲイン切り替え制御部１８３は、基本周波数増幅部１１のゲインをゲイン変動量Δ（Ｐ２−Ｐ４）分増加させ、Ｎ逓倍周波数増幅部１４のゲインをΔ（Ｐ１−Ｐ２）分増加させる。ゲイン切り替え制御部１８３は、信号レベルがＮ逓倍部１３の線形動作領域である設定１の範囲内にある場合に、基本周波数増幅部１１のゲインを調整する。これにより、図４Ｂで示したゲイン調整量ＡｄＢ＝Δ（Ｐ１−Ｐ３）が、ＢｄＢ＝Δ（Ｐ１−Ｐ４）に減少する。特に、Ｎ逓倍部１３から出力される信号の信号レベルが線形動作領域でＮ倍になるため、ゲイン切り替え制御部１８３が設定１の範囲で基本周波数増幅部１１のゲインを調整することにより、設定１の範囲で調整するゲインの量が真数で１／Ｎ倍とすることができる。

図４Ｃに示す調整方法は、例えば、高周波信号の信号レベルの判定の処理、Ｎ逓倍部１３の動作状態の判定の処理、および、ゲインの調整の処理を繰り返すことにより実行されてもよい。

例えば、検波電圧比較部１８１は、高周波信号の信号レベルが予め設定された制御許容範囲を超えていると判定した場合に、Ｎ逓倍部１３の動作状態を判定する。そして、Ｎ逓倍部１３が線形動作状態であると判定された場合に、ゲイン切り替え制御部１８３が基本周波数増幅部１１のゲインを一定量（Δ（Ｐ２−Ｐ４）およびΔ（Ｐ１−Ｐ２）より小さいゲインステップ（例えば、１／１０倍））増加させる。その後、検波電圧比較部１８１は、高周波信号の信号レベルが予め設定された制御許容範囲を超えていると再度判定した場合に、Ｎ逓倍部１３の動作状態を再度判定する。そして、Ｎ逓倍部１３が飽和動作状態であると判定された場合に、ゲイン切り替え制御部１８３がＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを一定量増加させる。一方で、Ｎ逓倍部１３が線形動作状態であると再び判定された場合には、ゲイン切り替え制御部１８３は基本周波数増幅部１１のゲインを再度、一定量増加させる。このように、各処理を繰り返すことによって、高周波信号の信号レベルが予め設定された制御許容範囲内に入るように、基本周波数増幅部１１のゲインおよびＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインが調整される。

あるいは、図４Ｃに示す調整方法は、ゲイン切り替え制御部１８３が調整量を算出することによって実行されてもよい。

例えば、それぞれのゲインを真数とした場合、Ａ＝Δ（Ｐ２−Ｐ４）＊Ｎ＋Δ（Ｐ１−Ｐ２）、および、Ｂ＝Δ（Ｐ２−Ｐ４）＋Δ（Ｐ１−Ｐ２）という式が成り立つ。これらの式から、基本周波数増幅部１１におけるゲインの調整量Δ（Ｐ２−Ｐ４）は、Δ（Ｐ２−Ｐ４）＝（Ａ−Ｂ）／（Ｎ−１）となり、Ｎ逓倍周波数増幅部１４におけるゲインの調整量Δ（Ｐ１−Ｐ２）は、Δ（Ｐ１−Ｐ２）＝Ｂ−（Ａ−Ｂ）／（Ｎ−１）となる。ゲイン切り替え制御部１８３は、線形のゲイン変動に対して、どの程度ゲインが抑圧されているかに基づいて、調整量を算出してもよい。

以上説明した本実施形態によれば、高周波信号の信号レベルが変動した場合にも、基本周波数増幅部１１とＮ逓倍周波数増幅部１４のそれぞれの出力を検波し、比較を行うことによって、Ｎ逓倍部１３の動作領域（飽和動作／線形動作）を判定する。これにより、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）が生じた場合であっても、動作状態が判定できる。その結果、Ｎ逓倍部１３が飽和動作状態となるように基本周波数増幅部１１およびＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインの調整割合を最適に制御することができる。

また、本実施形態では、Ｎ逓倍部１３の動作領域を判定する際に、同じ検波部１７の検波結果を使用する。これにより、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）が生じ、検波部１７の出力結果にばらつきが生じる場合であっても、ばらつきの影響を低減することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態に係る高周波出力制御回路は、ゲイン制御回路に温度検出部を設け、温度変動量に対応して基本周波数増幅部およびＮ逓倍周波数増幅部のゲインを調整する。

図５は、本実施形態に係る高周波出力制御回路２の回路構成を示す図である。なお、図５において、図２と共通する構成には、図２と同一の符号を付しその詳しい説明を省略する。図５に示すゲイン制御回路１９には、図２のゲイン制御回路１８と比較して、温度検出部１８４が追加された構成を採る。

温度検出部１８４は、高周波出力制御回路２の周辺の温度を検出し、検出した温度の情報をゲイン切り替え制御部１８３へ出力する。

ゲイン切り替え制御部１８３は、温度検出部１８４から出力される温度の情報に基づき、基本周波数増幅部１１およびＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインを調整する。

次に、温度の情報に基づくゲインの調整方法について説明する。

図６Ａは、基本周波数増幅部１１の温度変動に対するゲイン特性を示す図である。図６Ｂは、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の温度変動に対するゲイン特性を示す図である。図６Ｃは、Ｎ逓倍部１３が線形動作状態の場合における高周波出力制御回路２の温度変動に対する出力特性を示す図である。図６Ｄは、Ｎ逓倍部１３が飽和動作状態の場合における高周波出力制御回路２の温度変動に対する出力特性を示す図である。

図６Ａに示すように、基本周波数増幅部１１のゲインは、温度変動に対して、ゲイン変動量がαｄＢ／度の割合で変動する。一方、図６Ｂに示すように、Ｎ逓倍周波数増幅部１４のゲインは、温度変動に対して、ゲイン変動量がβｄＢ／度の割合で変動する。

基本周波数増幅部１１およびＮ逓倍周波数増幅部１４のゲイン特性が、それぞれ、図６Ａおよび図６Ｂの特性を有する場合、高周波出力制御回路２の温度変動に対する出力特性は、Ｎ逓倍部１３の動作状態によって異なる。

図６Ｃに示すように、Ｎ逓倍部１３が線形動作状態の場合における高周波出力制御回路２の温度変動に対する出力特性は、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の出力変動が基本周波数増幅部１１の出力変動に比べて大きくなる。具体的に、基本周波数増幅部１１の出力変動がαｄＢ／度であるのに対し、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の出力変動は１０ｌｏｇＮ＋α＋βｄＢ／度となる。この場合、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の出力変動と基本周波数増幅部１１の出力変動との差は、１０ｌｏｇＮ＋βｄＢ／度となる。

一方、図６Ｄに示すように、Ｎ逓倍部１３が飽和動作状態の場合における高周波出力制御回路２の温度変動に対する出力特性は、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の出力変動が基本周波数増幅部１１の出力変動に比べて小さくなる。具体的に、基本周波数増幅部１１の出力変動がαｄＢ／度であるのに対し、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の出力変動はβｄＢ／度となる。この場合、Ｎ逓倍周波数増幅部１４の出力変動と基本周波数増幅部１１の出力変動との差は、β−αｄＢ／度となる。

本実施形態に係るゲイン制御回路１９は、図６Ｃ、図６Ｄに示した特性の違いを利用して、温度変動に対する出力変動を検知することにより、Ｎ逓倍部１３の動作状態を判定する。

具体的には、温度検出部１８４が所定間隔毎に高周波出力制御回路２の周辺の温度を検出する。そして、温度検出部１８４は、検出した温度の情報を検波電圧比較部１８１へ出力する。

検波電圧比較部１８１は、周辺の温度が所定温度毎に検波開始の指示を周波数切り替え制御部１８２に出力する。周波数切り替え制御部１８２は、検波開始の指示を受け取った場合、所定温度毎の基本周波数信号の信号レベルと高周波信号の信号レベルを検波するように、切り替え部１６および検波部１７へ指示を行う。検波部１７は、周辺の温度が所定温度変動する度に基本周波数信号の信号レベルと高周波信号の信号レベルを検波する。検波部１７は、検波した結果を示す検波信号を検波電圧比較部１８１へ出力する。

検波電圧比較部１８１は、検波部１７から、所定温度毎の基本周波数信号の信号レベルと高周波信号の信号レベルを取得する。検波電圧比較部１８１は、所定温度毎の高周波信号の信号レベルと基本周波数信号の信号レベルの差を算出する。

検波電圧比較部１８１は、算出した所定温度毎の高周波信号の信号レベルと基本周波数信号の信号レベルの差を記憶しておき、予め設定された温度変動（例えば、１度）が発生した場合に、温度変動に対する高周波信号の信号レベルと基本周波数信号の信号レベルの差の変動を算出する。そして、検波電圧比較部１８１は、温度変動に対する高周波信号の信号レベルと基本周波数信号の信号レベルの差の変動からＮ逓倍部１３の動作領域が線形動作領域か飽和動作領域かを判定する。

上述したように、高周波出力制御回路２は、温度検出部１８４を備え、温度変動に対する高周波信号の信号レベルと基本周波数信号の信号レベルの差の変動が算出されることによって、Ｎ逓倍部１３の動作領域が判定できる。動作領域が判定された後のゲインの調整については、図２に示した高周波出力制御回路１と同様であるので、説明を省略する。

以上説明した本実施形態によれば、温度変動により高周波信号の信号レベルが変動した場合であっても、温度変動と温度変動に対する信号レベルの変動を検知することによって、Ｎ逓倍部１３の動作領域（飽和動作／線形動作）を判定できる。その結果、Ｎ逓倍部１３が飽和動作状態となるように基本周波数増幅部１１およびＮ逓倍周波数増幅部１４のゲインの調整割合を最適に制御することができる。

また、基本周波数増幅部１１のゲインを変動させることなく、温度変動と温度変動に対する信号レベルの変動を検知することによって、Ｎ逓倍部１３の動作領域（飽和動作／線形動作）を判定することができる。

（第３の実施形態）
一般に、ミリ波帯のような高い周波数帯域で動作する検波部は、検波可能な信号の範囲が狭い。また、検波部の特性は、外部要因（例えば、温度変動、電源変動）によってばらついてしまう。このため、高周波出力制御回路は、検波部が検波する信号が検波可能な信号の範囲内にするために、検波部の校正を行う必要がある。

具体的には、高周波出力制御回路では、動作を開始する際などに、基準となる基準信号を検波部に出力させ、検波部に基準信号を検波させる。そして、高周波出力制御回路は、検波部が基準信号を検波した結果を示す検波電圧が所定の設定範囲になるように事前に検波部の校正を行う。

しかしながら、ミリ波帯で基準信号を発生させる信号発生部（例えば、基本周波数信号を発生させる発振回路）を設ける場合、信号発生部の特性が外部要因（例えば、温度変動、電源変動）によってばらつきがあるため、発生する基準信号にもばらつきが生じ、正確な校正が行えない。

そこで、本実施形態では、基準信号のばらつきを改善することができる構成を有する高周波出力制御回路について説明する。

図７は、本実施形態に係る高周波出力制御回路３の回路構成を示す図である。なお、図７において、図２と共通する構成には、図２と同一の符号を付しその詳しい説明を省略する。図７の高周波出力制御回路３は、図２の高周波出力制御回路１と比較して、基準電圧切り替え部２１とモード判断部１８５と基準電圧制御部１８６とを追加した構成を採る。

本実施形態に係る高周波出力制御回路３は、検波部１７の校正を行う校正モードと、高周波信号を出力する通常モードとの２つのモードをとる。なお、通常モードは、第１の実施形態で説明した高周波信号を出力するモードであるので、説明を省略する。

モード判断部１８５は、校正モードと通常モードのうち、いずれのモードをとるか判断する。モード判断部１８５は、判断結果を基準電圧制御部１８６へ出力する。モード判断部１８５は、一定時間毎に、通常モードと校正モードを切り替えるように判断してもよい。あるいは、モード判断部１８５は、高周波出力制御回路３に基本周波数信号の入力が無い場合に、校正モードを行うと判断してもよい。あるいは、回路起動時に校正モード、通常モードの順に起動して初期調整を行ってもよい。回路起動時に初期調整を行うことにより、回路の経年変化に対する検波部特性のばらつきを低減することが可能となる。

基準電圧制御部１８６は、モード判断部１８５から出力される判断結果が校正モードを示す場合、制御信号を基準電圧切り替え部２１へ出力する。基準電圧制御部１８６は、判断結果が校正モードを示す場合、基本周波数増幅部１１の電源電圧を通常モードの電源電圧よりも低く設定する。

図８Ａは、温度変動と電源変動が発生した場合のＮ逓倍周波数増幅部１４の入出力特性を示す図である。図８Ｂは、温度変動と電源変動が発生した場合の基本周波数増幅部１１の入出力特性を示す図である。図８Ａ、図８Ｂの横軸はそれぞれの増幅部への入力信号の信号レベルをｄＢで示し、縦軸はそれぞれの増幅部からの出力信号の信号レベルをｄＢで示している。

なお、図８Ａ、図８Ｂは、基本周波数増幅部１１が増幅する信号の周波数（つまり、基本周波数）をｆｃ＝４０ＧＨｚ、Ｎ逓倍周波数増幅部１４が増幅する信号の周波数をＮ＊ｆｃ＝８０ＧＨｚ、温度変動を−４０度〜１２５度、電源電圧をＶ＿Ｈｉ＝０．９５Ｖ、Ｖ＿Ｌｏｗ＝０．７Ｖと設定した場合の各増幅部の入出力特性である。図８Ａ、図８Ｂには、電源電圧がＶ＿ＨｉおよびＶ＿Ｌｏｗの２通りに変動し、温度がＴ＿ｍｉｎ、Ｔ＿ｔｙｐ、Ｔ＿ｍａｘ（Ｔ＿ｍｉｎ＜Ｔ＿ｔｙｐ＜Ｔ＿ｍａｘ）の３通りに変動する場合の計６通りの変動パターンに対する入出力特性を例に示している。

図８Ａに示すＮ逓倍周波数増幅部１４の入出力特性において、電源電圧がＶ＿ＨｉからＶ＿Ｌｏｗに変動した場合、温度変動に対する変動幅（Ｔ＿ｍｉｎとＴ＿ｍａｘの幅）は３ｄＢから２．５ｄＢに変化する。つまり、電源電圧がＶ＿ＨｉからＶ＿Ｌｏｗに変動しても、温度変動に対する変動幅はあまり変化しない。

一方、図８Ｂに示す基本周波数増幅部１１の入出力特性において、電源電圧がＶ＿ＨｉからＶ＿Ｌｏｗに変動した場合、温度変動に対する変動幅（Ｔ＿ｍｉｎとＴ＿ｍａｘの幅）は、０．９ｄＢから０．３ｄＢへ変化する。

つまり、基本周波数増幅１１において、電源電圧を低く設定することによって、温度変動に対する変動幅を抑えることができる。その結果、検波部１７へ出力される基準信号としての基本周波数信号の温度変動による影響を抑えることができる。

一般に、ＦＥＴを用いて構成される高周波増幅部の場合、動作する周波数帯域が高くになるに従って、ＦＥＴ単体のゲインが一律に劣化し、電源変動、温度変動等のばらつきに対するゲインの変動幅が大きくなる。また、ＦＥＴ単体のゲインは、電源電圧の大きさに依存するため、高周波増幅部の電源電圧を低くすると、ゲイン自体が低くなる。つまり、図８Ａで説明したように、動作する周波数帯域が比較的高く、電源電圧が高い高周波増幅部の場合、温度変動のばらつきに対するゲインの変動幅が大きくなる。一方、図８Ｂで説明したように、動作する周波数が比較的低く、電源電圧が低い高周波増幅部の場合、温度変動のばらつきに対するゲインの変動幅が小さくなる。

以上説明した本実施形態に係る高周波出力制御回路３は、図８Ｂに示した基本周波数増幅部１１の特性に基づき、検波部１７の校正を行う場合に、基本周波数増幅部１１の電源電圧を低くする制御を行う。この制御により、基本周波数増幅部１１の入出力特性は、温度変動に対する変動幅が小さくなるため、検波部を校正するための基本周波数信号が温度変動の影響を受けることを抑制できる。

例えば、高周波信号を制御する分解能を１ｄＢに設定した場合、図８Ｂに示した電源電圧がＶ＿ＨｉからＶ＿Ｌｏｗに変動させると、温度変動に関係なく検波部１７を校正することができる。

（第４の実施形態）
図２に示した高周波出力制御回路２では、第１の分配部１２が基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号をＮ逓倍部１３と切り替え部１６へ分配する構成について説明した。この構成の場合、第１の分配部１２から切り替え部１６へ分配される基本周波数信号は、基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号よりも減衰することになる。本実施形態では、切り替え部１６へ出力される基本周波数信号の減衰を抑制することができる高周波出力制御回路の構成について説明する。

図９は、本実施形態に係る高周波出力制御回路４の回路構成を示す図である。なお、図７において、図２と共通する構成には、図２と同一の符号を付しその詳しい説明を省略する。図９の高周波出力制御回路４は、図２の高周波出力制御回路１と比較して、Ｎ逓倍部１３がＮ逓倍部２３に置き換わり、基本周波数信号増幅部１１の出力側に接続される第１の分配部１２がＮ逓倍部２３の出力側に接続される分配回路２２に置き換わった構成を採る。

第１の実施形態におけるＮ逓倍部１３は、基本周波数信号からＮ倍の高調波周波数成分が出力されるように出力整合を調整し、Ｎ×ｆｃの周波数の高周波信号を生成する。本実施形態に係る高周波出力制御回路４は、Ｎ逓倍部２３に接続する分配回路２２を有し、分配回路２２が出力整合を行う構成である。

Ｎ逓倍部２３は、基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号から、基本周波数およびＮ倍の高調波を含む複数の高調波周波数成分を有する信号を生成し、分配回路２２へ出力する。

分配回路２２は、Ｎ逓倍部２３から出力される信号からＮ×ｆｃの周波数の高周波信号を生成し、Ｎ逓倍周波数増幅部１４へ出力する。また、分配回路２２は、Ｎ逓倍部２３から出力される信号からｆｃの周波数の基本周波数信号を生成し、切り替え部１６へ出力する。

ここで、分配回路２２の具体的な構成の一例とその整合条件について説明する。図１０Ａは、本実施形態に係る分配回路２２の構成の一例を示す図である。図１０Ｂは、Ｎ逓倍周波数整合回路２２１の整合条件を示すスミスチャートである。図１０Ｃは、基本周波数整合回路２２２の整合条件を示すスミスチャートである。

分配回路２２は、図１０Ａに示すように、Ｎ逓倍部２３の出力端子に互いに並列に接続するＮ逓倍周波数整合回路２２１と基本周波数整合回路２２２を有する。Ｎ逓倍周波数整合回路２２１は、Ｎ逓倍部２３から出力される信号からＮ倍の高調波周波数成分が出力されるように出力整合を調整し、Ｎ×ｆｃの周波数の高周波信号（図９に示すＮ＊ｆｃ）を生成する。Ｎ逓倍周波数整合回路２２１は、生成した高周波信号をＮ逓倍周波数増幅部１４へ出力する。基本周波数整合回路２２２は、Ｎ逓倍部２３から出力される信号から基本周波数の周波数成分が出力されるように出力整合を調整し、ｆｃの周波数の基本周波数信号（図９に示すｆｃ）を生成する。基本周波数整合回路２２２は、生成した基本周波数信号を切り替え部１６へ出力する。

図１０Ｂは、図１０Ａに示す分配回路２２の端面ＳＤ１からＮ逓倍周波数整合回路２２１の方向へのインピーダンスを示している。図１０Ｂに示すように、端面ＳＤ１からＮ逓倍周波数整合回路２２１の方向へのインピーダンスは、Ｎ逓倍周波数の帯域において入力インピーダンスと整合がとられている。また、端面ＳＤ１からＮ逓倍周波数整合回路２２１の方向へのインピーダンスは、基本周波数の帯域においてＯＰＥＮに近い高いインピーダンスとなる。

図１０Ｃは、図１０Ａに示す分配回路２２の端面ＳＤ２から基本周波数整合回路２２２の方向へのインピーダンスを示している。図１０Ｃに示すように、端面ＳＤ２から基本周波数整合回路２２２の方向へのインピーダンスは、基本周波数の帯域において入力インピーダンスと整合がとられている。また、端面ＳＤ２から基本周波数整合回路２２２の方向へのインピーダンスは、Ｎ逓倍周波数の帯域においてＯＰＥＮに近い高いインピーダンスとなる。

図１０Ｂ、図１０Ｃに示すインピーダンスとなるような分配回路２２を設けることにより、基本周波数整合回路２２２とＮ逓倍周波数整合回路２２１とを接続し、互いに同じ信号が入力されても、それぞれの整合回路における出力整合が変動しない。そのため、各整合回路は、必要とする周波数帯域でのみ整合をとることができ、出力を分配することができる。

以上説明した本実施形態では、基本周波数増幅部１１から出力される基本周波数信号がＮ逓倍部２３においてさらに増幅される。分配回路２２は、Ｎ逓倍部２３において増幅された基本周波数信号の出力整合をとり、Ｎ逓倍部２３で増幅された基本周波数信号を切り替え部１６へ出力することができる。この構成により、検波部１７は、増幅された基本周波数信号からより高い信号レベルを検出できる。

（第５の実施形態）
次に、第１の実施形態で説明した高周波出力制御回路１を無線通信の送信装置に用いる構成について説明する。図１１Ａは、本実施形態に係る送信装置２００の要部構成の第１の例を示す図である。送信装置２００は、高周波出力制御回路１、ベースバンド増幅部２０１、ローカル信号出力回路２０２、ミキサ部２０３、高周波増幅部２０４を備える。

ベースバンド増幅部２０１は、送信するデータに対して、図示しないベースバンド信号処理部によって符号化、変調等が施されたベースバンド入力信号を増幅し、増幅したベースバンド信号をミキサ部２０３へ出力する。

ローカル信号出力回路２０２は、基本周波数のローカル信号を生成し、高周波出力制御回路１へ出力する。高周波出力制御回路１は、ローカル信号出力回路から出力される基本周波数のローカル信号をＮ逓倍し、Ｎ逓倍周波数のローカル信号をミキサ部２０３へ出力する。

ミキサ部２０３は、ベースバンド増幅部２０１から出力されるベースバンド信号と高周波出力制御回路１から出力されるＮ逓倍周波数のローカル信号とをミキシングし、ベースバンド信号をＮ逓倍周波数の高周波帯域に変換する。ミキサ部２０３は、高周波帯域に変換した信号を高周波増幅部２０４へ出力する。

高周波増幅部２０４は、ミキサ部２０３から出力される高周波信号を増幅し、増幅した高周波信号を出力する。高周波増幅部２０４から出力された高周波信号は、所定の送信処理を施された後、図示しないアンテナ等から出力される。

次に、本実施形態に係る送信装置の別の構成について説明する。図１１Ｂは、本実施形態に係る送信装置３００の要部構成の第２の例を示す図である。送信装置３００は、高周波出力制御回路１、ベースバンド増幅部３０１、ローカル信号出力回路３０２、ミキサ部３０３、高周波増幅部３０４を備える。図１１Ａと図１１Ｂでは、高周波出力制御回路１の位置が互いに異なる。

ベースバンド増幅部３０１は、送信するデータに対して符号化、変調等が施されたベースバンド入力信号を増幅し、増幅したベースバンド信号をミキサ部３０３へ出力する。

ローカル信号出力回路３０２は、基本周波数のローカル信号を生成し、ミキサ部３０３へ出力する。

ミキサ部３０３は、ベースバンド増幅部３０１から出力されるベースバンド信号とローカル信号生成回路３０２から出力される基本周波数のローカル信号とをミキシングし、ベースバンド信号を基本周波数帯域に変換する。ミキサ部３０３は、基本周波数帯域に変換した信号を高周波出力制御回路１へ出力する。

高周波出力制御回路１は、ミキサ部３０３から出力される基本周波数帯に変換した信号をＮ逓倍し、Ｎ逓倍した後の高周波信号を高周波増幅部３０４へ出力する。

高周波増幅部３０４は、高周波出力制御回路１から出力される高周波信号を増幅し、増幅した高周波信号を出力する。高周波増幅部３０４から出力された高周波信号は、所定の送信処理を施された後、図示しないアンテナ等から出力される。

次に、第１の実施形態で説明した高周波出力制御回路１を無線通信の受信装置に用いる構成について説明する。図１２は、本実施形態に係る受信装置４００の要部構成の一例を示す図である。受信装置４００は、高周波出力制御回路１、高周波増幅部４０１、ローカル信号出力回路４０２、ミキサ部４０３、ベースバンド増幅部４０４を備える。

高周波増幅部４０１は、図示しないアンテナ等から受信し、所定の受信処理が施された高周波入力信号を増幅し、増幅した高周波信号をミキサ部４０３へ出力する。

ローカル信号出力回路４０２は、基本周波数のローカル信号を生成し、高周波出力制御回路１へ出力する。高周波出力制御回路１は、ローカル信号出力回路４０２から出力される基本周波数のローカル信号をＮ逓倍し、Ｎ逓倍周波数のローカル信号をミキサ部４０３へ出力する。

ミキサ部４０３は、高周波増幅部４０１から出力される高周波信号と高周波出力制御回路１から出力されるＮ逓倍周波数のローカル信号とをミキシングし、高周波信号をベースバンド信号に変換する。ミキサ部４０３は、変換後のベースバンド信号をベースバンド増幅部４０４へ出力する。

ベースバンド増幅部４０４は、ミキサ部４０３から出力されるベースバンド信号を増幅し、増幅したベースバンド信号を出力する。ベースバンド出力信号は、図示しないベースバンド信号処理部によって復調、復号等の処理が施される。

以上説明した本実施形態では、高周波出力制御回路１を送信装置および受信装置に用いることにより、高周波帯域の送受信において出力信号のレベルを一定にし、安定した送受信が可能となる。

なお、本実施形態では、図２に示した高周波出力制御回路１を送信装置および受信装置に用いる構成について説明したが、図５、７、９に示した高周波出力制御回路も同様に送信装置および受信装置に用いられてもよい。

なお、各実施の形態におけるゲイン制御回路は、ＬＳＩ等の半導体集積回路に実装される構成でもよい。また、各実施の形態における高周波出力制御回路は、ＬＳＩ等の半導体集積回路に実装される構成でもよい。

本開示にかかる高周波出力制御回路は、高周波信号を送受信する通信装置に用いるのに好適である。

１、２、３、４ 高周波出力制御回路
１１ 基本周波数増幅部
１２ 第１の分配部
１３、２３ Ｎ逓倍部
１４ Ｎ逓倍周波数増幅部
１５ 第２の分配部
１６ 切り替え部
１７ 検波部
１８、１９、２０ ゲイン制御回路
２１ 基準電圧切り替え部
２２ 分配回路
１８１ 検波電圧比較部
１８２ 周波数切り替え制御部
１８３ ゲイン切り替え制御部
１８４ 温度検出部
１８５ モード判断部
１８６ 基準電圧制御部
２００、３００ 送信装置
２０１、３０１、４０４ ベースバンド増幅部
２０２、３０２、４０２ ローカル信号出力回路
２０３、３０３、４０３ ミキサ部
２０４、３０４、４０１ 高周波増幅部
２２１ Ｎ逓倍周波数整合回路
２２２ 基本周波数整合回路
４００ 受信装置

Claims (8)

1. 入力端子から入力される基本周波数信号を増幅する基本周波数増幅部と、
   前記増幅された基本周波数信号をＮ逓倍し、Ｎ逓倍周波数信号を生成するＮ逓倍部と、
   前記Ｎ逓倍周波数信号を増幅するＮ逓倍周波数増幅部と、
   前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を出力する出力端子と、
   前記増幅された基本周波数信号および前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を検波し、検波信号を出力する検波部と、
   前記検波信号に基づき、前記基本周波数増幅部のゲインおよび前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを制御するゲイン制御回路と、を有し、
   前記ゲイン制御回路は、
   前記基本周波数増幅部および前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを変動させるゲイン切り替え制御部と、
   前記検波信号に基づき、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定する検波電圧比較部と、
   を有し、
   前記検波電圧比較部は、前記基本周波数増幅部のゲインにおける所定量の変動に対する前記増幅された基本周波数信号の検波信号の変動量と前記増幅されたＮ逓倍周波数信号の検波信号の変動量とを比較することによって、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定し、
   前記ゲイン切り替え制御部は、前記検波電圧比較部が判定した前記Ｎ逓倍部の動作状態に基づいて、前記基本周波数増幅部のゲインと前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを調整する、
   高周波出力制御回路。
2. 前記ゲイン制御回路は、
   前記高周波出力制御回路の周囲の温度を検出する温度検出部を有し、
   前記検波電圧比較部は、前記温度検出部が検出する前記温度に対する前記増幅された基本周波数信号の検波信号の変動量と前記増幅されたＮ逓倍周波数信号の検波信号の変動量を比較することによって、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定する、
   請求項１に記載の高周波出力制御回路。
3. 前記ゲイン制御回路は、
   前記検波部の校正を行う校正モードを行うか否かの切り替えを行うモード判断部と、
   前記モード判断部が校正モードを行うと判定した場合、前記基本周波数増幅部の電源電圧を予め決められた設定電圧に切り替える基準電圧制御部を有し、
   前記基準電圧制御部は、前記校正モードを行う場合に、前記基本周波数増幅部に供給する電源電圧を低下させる、
   請求項１に記載の高周波出力制御回路。
4. 入力端子から入力される基本周波数信号を増幅する基本周波数増幅部と、
   前記増幅された基本周波数信号をＮ逓倍するＮ逓倍部と、
   前記Ｎ逓倍部から出力される信号から基本周波数信号成分とＮ逓倍周波数信号成分にそれぞれ整合し、整合された基本周波数信号および整合されたＮ逓倍周波数信号に分離する分配回路と、
   前記整合されたＮ逓倍周波数信号を増幅するＮ逓倍周波数増幅部と、
   前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を出力する出力端子と、
   前記整合された基本周波数信号および前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を検波し、検波信号を出力する検波部と、
   前記検波信号に基づき、前記基本周波数増幅部のゲインおよび前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを制御するゲイン制御回路と、を有し、
   前記ゲイン制御回路は、
   前記基本周波数増幅部および前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを変動させるゲイン切り替え制御部と、
   前記検波信号に基づき、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定する検波電圧比較部と、
   を有し、
   前記検波電圧比較部は、前記基本周波数増幅部のゲインにおける所定量の変動に対する前記整合された基本周波数信号の検波信号の変動量と前記増幅されたＮ逓倍周波数信号の検波信号の変動量とを比較することによって、前記Ｎ逓倍部の動作状態が飽和動作であるか、線形動作であるかを判定し、
   前記ゲイン切り替え制御部は、前記検波電圧比較部が判定した前記Ｎ逓倍部の動作状態に基づいて、前記基本周波数増幅部のゲインと前記Ｎ逓倍周波数増幅部のゲインを調整する、
   高周波出力制御回路。
5. 前記分配回路は、
   前記基本周波数信号に対応するインピーダンスを整合する基本周波数整合回路と、
   前記Ｎ逓倍周波数信号に対応するインピーダンスを整合するＮ逓倍周波数整合回路と、を有し、
   前記基本周波数整合回路又は前記Ｎ逓倍周波数整合回路におけるインピーダンスの整合に応じて、前記基本周波数信号又は前記Ｎ逓倍周波数信号のいずれかを選択する、
   請求項４に記載の高周波出力制御回路。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の高周波出力制御回路と、
   前記高周波出力制御回路の前記入力端子に接続し、ローカル信号を生成し、前記ローカル信号を前記基本周波数信号として前記入力端子へ出力するローカル信号出力回路と、
   前記高周波出力制御回路の前記出力端子から出力される前記増幅されたＮ逓倍周波数信号とベースバンド信号とをミキシングするミキサ部と、
   前記ミキサ部から出力されるミキシング信号を増幅する高周波増幅回路と、
   前記増幅されたミキシング信号を送信する送信アンテナと、を備える、
   送信装置。
7. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の高周波出力制御回路と、
   ローカル信号を生成するローカル信号出力回路と、
   前記高周波出力制御回路の前記入力端子に接続し、前記ローカル信号とベースバンド信号とをミキシングし、ミキシングした後のミキシング信号を前記基本周波数信号として前記入力端子へ出力するミキサ部と、
   前記高周波出力制御回路の前記出力端子から出力される前記増幅されたＮ逓倍周波数信号を増幅する高周波増幅回路と、
   前記高周波増幅回路から出力される信号を送信する送信アンテナと、を備える、
   送信装置。
8. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の高周波出力制御回路と、
   受信信号を受信する受信アンテナと、
   前記高周波出力制御回路の前記入力端子に接続し、ローカル信号を生成し、前記ローカル信号を前記基本周波数信号として前記入力端子へ出力するローカル信号出力回路と、
   前記高周波出力制御回路の前記出力端子から出力される前記増幅されたＮ逓倍周波数信号と前記受信信号とをミキシングし、ベースバンド信号を生成するミキサ部と、
   前記ベースバンド信号を増幅するベースバンド増幅回路と、
   を備える、
   受信装置。