JP2017028535A - 送信回路及び送信回路の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信で用いられる送信機の送信電力を、広い範囲で高い精度で制御する。【解決手段】本発明の送信回路は、入力された高周波信号を所定の利得で増幅する第１の増幅部と、第１の増幅部から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐する分岐部と、入力された第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力する第１の検波部と、第２の分岐信号を、送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換する周波数変換部と、入力された中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力する第２の検波部と、第１及び第２の検波信号の少なくとも一方の電力に基づいて第１の増幅部の利得を制御する制御部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、送信回路及び送信回路の制御方法に関し、特に、マイクロ波帯又はミリ波帯の無線通信で用いられる送信回路及び送信回路の制御方法に関する。

無線通信で用いられる送信機には、一般に、送信電力を設定された値に制御することが求められる。さらに、送信機には、周囲温度が変動した場合や送信周波数又は送信電力の設定変更があった場合でも、設定された送信電力の偏差が一定値以内となる制御が求められる。

送信機の送信電力を制御する方法としては、送信機の増幅器の出力を分岐して送信信号の一部を検波器に分配し、検波器で包絡線検波された信号の電力が送信電力に対応する値となるように、増幅器の利得あるいは増幅器と直列に接続された可変減衰器の減衰量を制御する方法が知られている。

図１３は、一般的な送信機で用いられる送信回路９００の構成を示すブロック図である。送信回路９００は、可変減衰器１１及び１２、周波数変換器２１、増幅器３１、可変利得増幅器３２、局部発振器４１、分岐器７２、検波器（ＤＥＴ）５２、及び制御部（ＣＯＮＴ）６１を備える。

ＩＦ信号１は、ＩＦ（intermediate frequency、中間周波数）帯の信号である。局部発振器４１は、ＲＦ（radio frequency、無線周波数）帯のＲＦ信号４２を発振する。ＩＦ信号１は、可変減衰器１１で減衰を受けた後、周波数変換器２１においてＲＦ信号４２と混合される。周波数変換器２１は、ＲＦ信号４２とＩＦ信号１とを混合して、ＲＦ帯の信号であるＲＦ信号２を生成する。増幅器３１は、ＲＦ信号２を一定の利得で増幅する。可変減衰器１２は、増幅器３１で増幅されたＲＦ信号２を減衰させる。可変利得増幅器３２は、増幅されたＲＦ信号２を送信信号３として出力する。

送信信号３の一部は分岐器７２で分岐される。分岐器７２は、送信信号３を一定の比率で分岐して、送信信号５及び送信信号７を出力する。送信信号５は、図示されないアンテナから放射される。送信信号７は、検波器５２に入力される。可変利得増幅器３２は、可変減衰器１２で減衰されたＲＦ信号２を増幅する。

検波器５２は、送信信号７を包絡線検波して、送信信号７の電力に比例する電力を持つ検波信号９を制御部６１に出力する。検波器５２には、検波用ショットキーバリアダイオードが広く用いられる。制御部６１は、検波信号９の電力に基づいて制御信号６２〜６４を生成する。制御信号６２〜６４は、可変減衰器１１及び１２の減衰量、並びに可変利得増幅器３２の利得を、検波信号９の電力が所定の値となるように制御する。制御部６１は、検波信号９の電力を所定の値となるように制御することによって、送信信号５の電力を所望の値に設定する。

本発明に関連して、特許文献１〜４には、送信電力を検出する機能を備えた送信機が記載されている。

米国特許第５３０７５１２号公報 米国特許第５７５２１７２号公報 特開２００１−１０２９４１号公報 特開２００１−３５８６０６号公報

図１３及び特許文献１〜４に記載された一般的な無線送信機の課題は、マイクロ波帯やミリ波帯では、送信機の送信電力を精度よく制御できる範囲を一定以上に拡張することが困難なことである。その理由を以下に説明する。

マイクロ波帯やミリ波帯の検波器で一般的に用いられる検波用ショットキーバリアダイオードの出力電圧の上限は当該ダイオードの定格電圧で決まる。検波用ショットキーバリアダイオードの典型的な上限電圧は２Ｖ（ボルト）前後である。また、検波用ショットキーバリアダイオードの順方向電圧の温度特性や送信機の演算回路の温度ドリフトの影響により、ダイオードの出力電圧が低い領域では、ダイオードへの入力信号の電力の検出精度が急激に悪化する。このため、一般的に、検波用ショットキーバリアダイオードの実用的な出力電圧には下限がある。典型的な出力電圧の下限は、数ｍＶである。

このように、検波用ショットキーバリアダイオードの出力電圧には、上限及び下限が存在する。したがって、検波用ショットキーバリアダイオードは、送信機の出力が最大となる場合において出力電圧が定格電圧を超えず、送信機の出力が最小となる場合において、入力信号の電力を精度よく検出可能な下限を下回らない範囲で使用される必要がある。一般的な検波用ショットキーバリアダイオードを用いた増幅器の送信電力制御範囲は、温度変動も考慮すると３０ｄＢ（デシベル）程度に制限される。

図１４は、送信信号５の電力（ＲＦ出力レベル）を横軸に、検波信号９の電力（検波器出力レベル）を縦軸として、両者の関係の例を線形目盛で示すグラフである。分岐器７２の分岐比は固定されているため、常温かつ所定の周波数では送信信号３、５及び７の電力は互いに比例関係にある。したがって、送信信号５の電力と検波器５２の検波信号９の電力とは実線で示されるように比例する。

図１４には、検出可能な送信信号５の電力の下限が横軸のＲ１で示される。送信信号５の電力がＲ１の時の検波信号９の電力はＤ１である。図１４は、動作条件や環境条件の変動により、実線の特性が破線に挟まれた領域の間で変動し、送信信号５の電力と検波信号９の電力との比例関係が失われることを示す。送信信号５の周波数が変更されたり、送信回路９００の周囲温度が変動したりすると、図１４の破線のように特に送信信号５の電力がＲ１よりも低い領域で、この関係は実線から大きく離れる。

図１５は、図１４の関係に基づいて、送信信号５の電力（ＲＦ出力レベル）を横軸に、検波信号９の電力の変動範囲（検波器出力誤差）を縦軸として、両者の関係の例を線形目盛で示すグラフである。検波器出力誤差の範囲は、破線で挟まれた領域で示される。図１４と同様に、図１５は、送信信号５の電力がＲ１より低い領域で、送信信号５の電力に対する検波信号９の電力の誤差が特に拡大することを示す。すなわち、送信回路９００では、送信信号５の電力がＲ１より低い領域において、送信電力を精度よく設定できない。

マイクロ波通信又はミリ波通信においては、無線局同士の干渉を避けるために、送信電力を一定の回線品質を保つことができる最小の電力に制限して使用されることがある。このため、無線機の送信電力は広範囲に精度よく設定できることが強く望まれている。しかしながら、上述のように、一般的な送信回路では、送信電力に対する検波信号の電力の誤差が大きくなるため、送信電力の制御範囲の拡張が困難であるという課題がある。

（発明の目的）
本発明は、無線通信で用いられる送信機の送信電力を、広い範囲で高い精度で制御するための技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の送信回路は、入力された高周波信号を所定の利得で増幅する第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐する分岐手段と、入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力する第１の検波手段と、前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換する周波数変換手段と、入力された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力する第２の検波手段と、前記第１及び第２の検波信号の少なくとも一方の電力に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する制御手段と、を備える。

本発明の第２の送信回路は、入力された高周波信号を所定の利得で増幅する第１の増幅手段と、前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐する分岐手段と、入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力する第１の検波手段と、前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換する周波数変換手段と、前記中間周波数信号を増幅する第２の増幅手段と、前記第２の増幅手段で増幅された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力する第２の検波手段と、前記第２の検波手段に入力される前記中間周波数信号の電力が所定の値となるように前記第２の増幅手段の利得を制御し、前記第１の検波信号の電力と前記第２の増幅手段の利得との少なくとも一方に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する制御手段と、を備える。

本発明の第１の送信回路の制御方法は、入力された高周波信号を第１の増幅手段により所定の利得で増幅し、前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐し、入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力し、前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換し、入力された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力し、前記第１及び第２の検波信号の少なくとも一方の電力に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する、ことを特徴とする。

本発明の第１の送信回路の制御プログラムは、送信回路のコンピュータに、入力された高周波信号を第１の増幅手段により所定の利得で増幅する手順、前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐する手順、入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力する手順、前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換する手順、入力された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力する手順、前記第１及び第２の検波信号の少なくとも一方の電力に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する手順、を実行させる。

本発明の送信回路及び送信回路の制御方法は、送信電力を広い範囲で高い精度で制御できるという効果を奏する。

第１の実施形態の送信回路１００のブロック図である。 送信回路１００における、送信信号５の電力と検波信号８の電力との関係の例を示すグラフである。 送信回路１００における、送信信号５の電力と検波信号８の電力の誤差範囲との関係の例を示すグラフである。 検波信号８及び９の一方を選択する制御を行った場合の、検波信号の電力と送信電力との関係の例を示すグラフである。 検波信号８及び９の一方を選択する制御を行った場合の、検波信号の電力の誤差範囲の例を示すグラフである。 送信回路１００の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における、検波信号の電力と送信電力との関係の例を示すグラフである。 第２の実施形態における、検波信号の電力の誤差範囲の例を示すグラフである。 第２の実施形態における、送信回路１００の動作例を示すフローチャートである。 第３の実施形態の送信回路２００のブロック図である。 送信回路２００の動作例を示すフローチャートである。 第４の実施形態の送信回路３００のブロック図である。 一般的な送信回路９００の構成を示すブロック図である。 送信回路９００における、送信信号５の電力と検波信号９の電力との関係の例を示すグラフである。 送信回路９００における、送信信号５の電力と検波信号９の電力の変動範囲との関係の例を示すグラフである。

（第１の実施形態）
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態の送信回路１００のブロック図である。送信回路１００は、マイクロ波帯又はミリ波帯の無線通信で用いられる送信機の一部として用いられる。

送信回路１００は、可変減衰器１１及び１２、周波数変換器２１及び２２、増幅器３１、局部発振器４１、可変利得増幅器３２、検波器（ＤＥＴ）５１及び５２、分岐器７１及び７２、並びに制御部（ＣＯＮＴ）６１を備える。

ＩＦ信号１は、ＩＦ（intermediate frequency、中間周波数）帯の信号である。ＩＦ信号１は、無線通信により伝送される情報を含んでもよい。局部発振器４１は、ＲＦ（radio frequency、無線周波数）帯のＲＦ信号４２を発振する。周波数変換器２１及び２２は、例えば高周波ミキサである。

ＩＦ信号１は、可変減衰器１１で減衰を受けた後、周波数変換器２１においてＲＦ信号４２と混合される。周波数変換器２１は、ＲＦ信号４２とＩＦ信号１とを混合して、ＲＦ帯の信号であるＲＦ信号２を生成する。増幅器３１は、ＲＦ信号２を一定の利得で増幅する。可変減衰器１２は、増幅器３１で増幅されたＲＦ信号２を減衰させる。可変利得増幅器３２は、増幅されたＲＦ信号２を送信信号３として出力する。

送信信号３は分岐器７１に入力される。分岐器７１は、送信信号３を一定の比率で分岐して、送信信号４及び送信信号６Ａを出力する。周波数変換器２２は、送信信号６ＡとＲＦ信号４２とを混合して、ＩＦ帯の信号であるＩＦ信号６Ｂに変換する。

周波数変換器２２から出力されたＩＦ信号６Ｂは、検波器５１に入力される。検波器５１は、ＩＦ信号６Ｂを包絡線検波して、ＩＦ信号６Ｂの電力に比例する電力を持つ検波信号８を制御部６１に出力する。すなわち、検波器５１は、ＩＦ信号６Ｂの電力をＩＦ帯で検出する。

送信信号４は分岐器７２に入力される。分岐器７２は、送信信号４を一定の比率で分岐して、送信信号５及び７を出力する。送信信号５は、図示されないアンテナから放射される。

分岐器７２で分岐された送信信号７は、検波器５２に入力される。検波器５２は、送信信号７を包絡線検波して、送信信号７の電力に比例する電力を持つ検波信号９を制御部６１に出力する。すなわち、検波器５２は、送信信号７の電力をＲＦ帯で検出する。

検波器５１及び５２には、検波用ショットキーバリアダイオード（以下、「検波用ダイオード」という。）が用いられる。分岐器７１及び７２の分岐比並びにＲＦ信号４２の電力は固定されている。したがって、検波器５１及び５２からそれぞれ出力された検波信号８及び９の電力は、いずれも、送信信号５の電力に比例する。このため、検波信号８及び９の電力と送信信号５の電力との関係に基づいて、検波信号８又は９の少なくとも一方の電力を用いて送信信号５の電力を希望の値に設定できる。検波信号８及び９の電力と送信信号５の電力との関係は送信回路１００の製造時に測定することができ、また、測定結果は制御部６１に記憶させることができる。

制御部６１は、検波信号８又は９の少なくとも一方の電力に基づいて制御信号６２〜６４を生成する。制御部６１は、制御信号６２〜６４を用いて、可変減衰器１１及び１２の減衰量、並びに可変利得増幅器３２の利得を、検波信号８又は９の電力が所定の値となるように制御する。制御部６１は、制御信号６２〜６４の全てを用いて送信信号５の電力の制御を行う必要はない。例えば、制御部６１は、制御信号６３及び６４のみ、あるいは制御信号６４のみを用いて送信信号５の電力を制御してもよい。

送信回路１００の動作についてさらに詳細に説明する。検波器５２を用いて送信信号７をＲＦ帯で直接検波して得られた検波信号９の電力と送信信号５の電力との関係は、既に説明した図１４によって例示される。すなわち、常温かつ所定の周波数では、送信信号５の電力と検波信号９の電力とは図１４の実線で示されるように比例関係にある。しかし、送信信号５の電力や周波数が変更されたり、周囲温度が変動したりすると、図１４の破線で示されるように、これらの関係は、特に送信信号５の電力がＲ１よりも低い領域で実線から大きく離れる場合がある。

図２は、送信信号５の電力（ＲＦ出力レベル）を横軸に、検波器５１から出力される検波信号８の電力（検波器出力レベル）を縦軸として、両者の関係の例を線形目盛で示すグラフである。図３は、図２の関係に基づいて、送信信号５の電力（ＲＦ出力レベル）を横軸に、検波信号８の電力の変動範囲（検波器出力誤差）を縦軸として、両者の関係の例を線形目盛で示すグラフである。

ＩＦ信号６Ｂの電力は送信信号５の電力に比例するため、図１４及び図１５と同様に、送信信号５の電力と検波信号８の電力との関係が図２及び図３のように例示される。

ＲＦ帯の送信信号７を直接検波した場合を示す図１４と比べて、ＩＦ信号６Ｂを検波した場合を示す図２では、検波器５１で検出できる電力の下限がＲ１以下の領域まで拡張される。この理由は、ＩＦ帯の検波器５１として、入力される信号の電力が低い領域における特性がＲＦ帯の検波器５２よりも良好な検波器を使用できるためである。送信信号５の電力と検波信号８の電力とは実線で示されるように比例関係にある。図２及び図３の破線は、図１４及び図１５と同様に、対応するＲＦ出力レベルに対する検波器出力レベルの変動範囲あるいは誤差範囲の例を示す。

一方、検波信号８の特性（図２及び図３）と検波信号９の特性（図１４及び図１５）との破線の間隔を比較すると、ＲＦ出力レベルがおおむねＲ１よりも大きい領域では、検波信号９と比べて、検波信号８の電力の誤差の範囲が広い。その理由は、検波器５１を用いる場合（図２及び図３）には、周波数変換器２２の変換利得の非直線性、周波数偏差及び温度偏差などの影響により検波器５１へ入力されるＩＦ信号６Ｂの電力が変動するからである。

そこで、送信信号５の電力がＲ１以上である場合は、検波器５２を用いて送信信号５の電力をＲＦ帯域で検出することで、図１４及び図１５に示した高い精度で送信信号５の電力を検出できる。一方、送信信号５の電力がＲ１未満である場合には、検波器５１を用いてＩＦ信号６Ｂの電力をＩＦ帯で検出することで、精度は検波器５２よりもやや劣るものの、送信信号５の電力がＲ１未満の領域においても送信信号５の電力を検出できる。

図４は、送信信号５の電力に基づいて検波信号８及び９の一方を選択する制御を行った場合の、送信信号５の電力と検波信号８又は９の電力との関係を線形目盛で示すグラフである。図５は、図４の関係に基づいて、送信信号５の電力を横軸に、検波信号８及び９の電力の誤差範囲を縦軸に線形目盛で示すグラフである。図４及び図５は、送信信号５の電力がＲ１未満の領域では検波信号８と送信信号５の電力との関係の例を示し、送信信号５の電力がＲ１以上の領域では検波信号９と送信信号５の電力との関係の例を示す。図４及び図５は、送信信号５の電力に基づいて検波信号を選択する制御によって、送信信号５の電力をより低い領域まで検出できるとともに、送信信号５の電力がＲ１以上である場合は検波信号９によってより高い精度で送信信号５の電力を検出できることを示す。

ここで、送信信号５の電力が同一であっても、検波信号８の電力と検波信号９の電力とは一般的には一致しない。しかし、制御部６１において一方の検波信号の電力の値を定数倍することで、送信信号５の電力がＲ１の場合の検波信号８の電力と検波信号９の電力とを一致させることができる。例えば、制御部６１において送信信号５の電力がＲ１の場合の検波信号８及び９の電力がいずれもＤ１となるように、いずれかの検波信号の電力を換算することで、図４及び図５を検波信号８及び９による制御で共通に用いることができる。なお、検波器５１と検波器５２との切替えの際に、Ｄ１にヒステリシス特性を持たせてもよい。

図６は、送信回路１００の動作例を示すフローチャートである。以下、図４及び図５を参照して、図６のフローチャートについて説明する。まず、制御部６１は、ＲＦ帯の検波器５２で検出された検波信号９の電力がＤ１以上かどうかを確認する（図６のステップＳ１１）。検波信号９の電力がＤ１以上の場合は（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部６１は、検波器５２を用いて検波信号９の電力として送信信号７の電力を検出する（ステップＳ１２）。そして、制御部６１は、検波信号９の電力に基づいて送信信号５の電力を制御する（ステップＳ１３）。検波信号９の電力がＤ１未満の場合は（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御部６１は、検波器５１を用いてＩＦ信号６Ｂの電力を検出する（ステップＳ１４）。そして、制御部６１は、検波器５１で検出された検波信号８の電力に基づいて送信信号５の電力を制御する（ステップＳ１５）。

このように、本実施形態の送信回路１００は、送信信号５の電力に基づいて検波信号８及び９の一方を選択することで、送信信号５の電力の検出範囲を拡大できる。制御部６１は、図４のグラフをデータとして記憶し、検波信号８又は９の電力に基づいて検波器５１及び５２のうち一方を選択する。制御部６１は、選択された検波器の検波信号８又は９を用いて、送信信号５の電力を制御する。その結果、制御部６１で制御可能な送信信号５の出力レベルの範囲が拡大し、送信電力を広い範囲で精度よく可変できる送信回路１００が実現できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態として第１の実施形態の送信回路１００の変形例について説明する。第２の実施形態においても、送信回路１００の構成は図１で説明した第１の実施形態の送信回路１００と同様である。第２の実施形態では、制御部６１は、送信信号５の電力がＲ１以上の領域（すなわち、検波信号９の電力がＤ１以上の領域）における、検波信号８の電力と検波信号９の電力との差分を求めて記憶する。「差分」は、ある送信信号５の電力における検波信号８の電力と検波信号９の電力との差あるいは比などの、一方から他方を求めることが可能な数値である。実測された差分に基づいて、送信信号５の電力がＲ１未満の領域における検波信号８の電力と検波信号９の電力との差分を推定し、検波信号８の電力の測定値を推定された差分を用いて補正することで、検波信号８の精度を向上させることができる。

差分の実測値は、送信回路１００の製造時に予め測定され、送信信号５の電力（又は検波信号９の電力）と対応づけられて制御部６１に記憶されてもよい。あるいは、制御部６１は、送信回路１００の運用中に、検波信号９の電力がＤ１以上の場合における検波信号８の電力と検波信号９の電力との差分を随時求め、求めた差分を検波信号９の電力と対応づけて記憶してもよい。

差分の値を用いて検波信号８の電力を補正する手順は、特に限定されない。例えば、送信信号５の電力が等しい場合の検波信号８の電力と検波信号９の電力との比を差分とし、送信信号５の電力がＲ１未満の領域である場合であっても、出力された検波信号８の値に差分を乗じた値を、検波信号８の電力の補正値としてもよい。あるいは、制御部６１は、複数の送信信号５の電力について検波信号８の電力と検波信号９の電力との差分の実測値をそれぞれ求めておき、これらの差分から送信信号５の電力がＲ１未満の領域における差分を推定し、推定された差分の値を用いて検波信号８の電力を補正してもよい。差分の推定には回帰分析を用いてもよい。

図７は、本実施形態における、検波信号８又は９の電力と送信信号５の電力との関係の例を線形目盛で示すグラフである。図８は、本実施形態における、検波信号８又は９の電力の誤差範囲の例を線形目盛で示すグラフである。図７及び図８は、送信信号５の電力がＲ１未満の領域では補正された検波信号８と送信信号５の電力との関係の例を示し、送信信号５の電力がＲ１以上の領域では検波信号９と送信信号５の電力との関係の例を示す。

図７及び図８は、差分による検波信号８の電力の補正により、送信信号５の電力がＲ１未満の領域でも、検波器５１の出力誤差の幅を示す破線の間隔が小さくなることを示す。

図９は、本実施形態における送信回路１００の動作例を示すフローチャートである。以下、図７及び図８を参照して、図９のフローチャートについて説明する。

まず、制御部６１は、検波信号８の電力がＤ１以上の領域における、検波信号８の電力と検波信号９の電力との差分の実測値を求めて記憶する（図９のステップＳ２０）。制御部６１は、ＲＦ帯の検波器５２で検出された検波信号９の電力がＤ１以上かどうかを確認する（図９のステップＳ２１）。

検波信号９の電力がＤ１以上の場合は（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、制御部６１は、検波器５２を用いて検波信号９の電力として送信信号７の電力を検出し、検波信号９を出力する（ステップＳ２２）。そして、制御部６１は、検波信号９の電力を用いて送信信号５の電力を制御する（ステップＳ２３）。ステップＳ２２及びＳ２３の手順は、第１の実施形態の図６のステップＳ１２及びＳ１３の手順と同様である。

検波信号９の電力がＤ１未満の場合は（ステップＳ２１：ＮＯ）、制御部６１は、検波器５１を用いてＩＦ信号６Ｂの電力を検出し、検波信号８を出力する（ステップＳ２４）。制御部６１は、記憶された差分の値を用いて、検波信号８の電力を補正する（ステップＳ２４Ａ）。そして、制御部６１は、補正された検波信号８の電力を用いて送信信号５の電力を制御する（ステップＳ２５）。

以上のように、制御部６１は、検波信号８の電力を、記憶した差分に基づいて補正する。そして、制御部６１は、補正後の検波信号８の電力に基づいて、可変減衰器１１及び１２の減衰量、並びに可変利得増幅器３２の利得を制御する制御信号６２〜６４を生成する。制御部６１は、制御信号６２〜６４のうち少なくとも１つを用いて、可変減衰器１１及び１２の減衰量、並びに可変利得増幅器３２の利得のうち少なくとも１つを、補正後の検波信号８の電力が所定の値となるように制御する。このようにして、送信信号５の電力は、所定の値となるように制御される。

すなわち、制御部６１は、差分の値に基づいて検波信号８の電力を補正することで、送信信号５の電力がＲ１未満の領域における、検波信号８の電力と送信信号５の電力との関係の誤差を低減することができる。このように、第１の実施形態と比較して、本実施形態の送信回路１００は、送信回路の出力をより高い精度で制御できる。

あるいは、制御部６１は、送信回路１００の製造時には検波器５１及び５２を用いて差分の実測値を予め測定し、運用時には検波器５１のみを用いてもよい。この場合、制御部６１は、送信信号５の電力にかかわらず検波信号８の電力に対して差分による補正を行い、補正結果に基づいて送信信号５の電力を制御する。

気象条件や伝搬条件の変化によって無線機の受信電界が変化したときに送信電力を自動で変化させるための手順として、ＡＴＰＣ（Automatic Transmitter Power Control）制御が知られている。ＡＴＰＣ制御では、例えば、受信機において、送信機から受信した信号の電力が低下した場合に、受信機は、電力の低下量に応じて送信機に対して送信電力の増加を指示する。第２の実施形態の送信回路１００は、ＡＴＰＣ制御が行われる無線通信システムにおいても、送信回路１００の出力の可変範囲を、送信信号の電力の設定精度を維持したまま拡大することができる。

（第３の実施形態）
図１０は本発明の第３の実施形態の送信回路２００のブロック図である。送信回路２００は、周波数変換器２２と検波器５１との間に可変利得増幅器３３を備える点で、第１の実施形態の送信回路１００と異なる。図１０において、送信回路１００と同様のブロック及び機能には同一の参照符号を付して説明は省略する。

可変利得増幅器３３は、周波数変換器２２から出力されたＩＦ信号６Ｂを増幅して、ＩＦ信号６Ｃとして出力する。制御部６１は、制御信号６５を用いて、可変利得増幅器３３の利得を制御する。制御部６１は、可変利得増幅器３３に利得を直接指示してもよいし、可変利得増幅器３３から利得の情報を取得してもよい。可変利得増幅器３３の利得は、検波器５１から出力される検波信号８の電力が一定となるように制御される。すなわち、制御部６１は、検波器５１へ入力されるＩＦ信号６Ｃの電力が一定となるように可変利得増幅器３３の利得を制御する。この場合、送信信号５の電力は可変利得増幅器３３の利得に反比例する値として検出される。したがって、制御部６１は、第１の実施形態の検波信号８の電力に代えて、可変利得増幅器３３の利得の逆数を、送信信号５の電力の指標として用いることができる。このため、送信回路２００の製造時に、送信信号５の電力と可変利得増幅器３３の利得（あるいは利得の逆数）との関係を測定し、制御部６１に記憶させてもよい。送信回路２００のこれ以外の動作は、第１の実施形態の送信回路１００と同様である。

図１１は、本実施形態における送信回路２００の動作例を示すフローチャートである。まず、制御部６１は、ＲＦ帯の検波器５２で検出された検波信号９の電力がＤ１以上かどうかを確認する（図１１のステップＳ３１）。

検波信号９の電力がＤ１以上の場合は（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御部６１は、検波器５２を用いて検波信号９の電力として送信信号７の電力を検出する（ステップＳ３２）。そして、制御部６１は、検波信号９の電力を用いて送信信号５の電力を制御する（ステップＳ３３）。

検波信号９の電力がＤ１未満の場合は（ステップＳ３１：ＮＯ）、制御部６１は、検波器５１を用いて検波信号８の電力としてＩＦ信号６Ｃの電力を検出し、検波信号８を出力する（ステップＳ３４）。制御部６１は、検波信号８の電力が一定になるように、可変利得増幅器３３の利得を制御する（ステップＳ３４Ａ）。そして、制御部６１は、可変利得増幅器３３の利得を用いて送信信号５の電力を制御する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５において、制御部６１は、制御信号６２〜６４を用いて、可変減衰器１１及び１２の減衰量、並びに可変利得増幅器３２の利得を、可変利得増幅器３３の利得が設定しようとする送信信号５の電力に対応する利得となるように制御する。このようにして、送信信号５の電力は、所定の値となるように制御される。

さらに、本実施形態に、第２の実施形態で説明した差分を用いた補正を行う手順を適用してもよい。例えば、送信信号５の電力がＲ１以上の領域における、検波信号８の電力と可変利得増幅器３３の利得との関係を求めて記憶する。そして、制御部６１は、記憶された関係に基づいて、送信信号５の電力がＲ１未満の領域における可変利得増幅器３３の利得を補正してもよい。可変利得増幅器３３の利得を補正することにより、本実施形態でも、送信信号５の電力の設定誤差を低減することができる。

このような構成を備える送信回路２００は、第１の実施形態と同様の効果に加えて、検波器５１へ入力されるＩＦ信号６Ｃの電力が一定となるため、検波器５１を、好ましいＩＦ信号６Ｃの電力の領域で使用することができる。その結果、送信回路２００は、検波器５１の入出力特性の非線形性に起因するＩＦ信号６Ｃの電力の検出誤差が小さくなるため、送信信号５の電力の設定精度が向上するという効果を奏する。

（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態の送信回路３００のブロック図である。第４の実施形態の送信回路３００は、増幅部３０１と、分岐部３０２と、第１の検波部３０３と、周波数変換部３０４と、第２の検波部３０５と、制御部３０６と、を備える。増幅部３０１は、入力されたＲＦ信号３１１を所定の利得で増幅する。分岐部３０２は、増幅部３０１から出力されたＲＦ信号３１２を、送信信号３１３、第１の分岐信号３１４及び第２の分岐信号３１５として、それぞれ所定の分岐比で分岐する。第１の検波部３０３は、入力された第１の分岐信号３１４の電力に対応する第１の検波信号３１６を出力する。周波数変換部３０４は、第２の分岐信号３１５を、送信信号３１３よりも周波数が低い中間周波数信号３１７に変換する。第２の検波部３０５は、入力された中間周波数信号３１７の電力に対応する第２の検波信号３１８を出力する。制御部３０６は、第１の検波信号３１６及び第２の検波信号３１８の少なくとも一方に基づいて制御信号３１９を生成する。制御部３０６は、制御信号３１９を用いて、増幅部３０１の利得を制御する。増幅部３０１の利得は、第１の検波信号３１６及び第２の検波信号３１８の少なくとも一方の電力が、送信信号３１３の電力が所望の値であることを示す値となるように制御される。

このような構成を備える送信回路３００は、ＲＦ信号である第１の分岐信号３１４の電力に対応する第１の検波信号３１６及び中間周波数信号３１７の電力に対応する第２の検波信号３１８の少なくとも一方に基づいて増幅部３０１の利得を制御する。このため、第１の検波部３０３と第２の検波部３０５のうち、より好ましい検波信号が得られる検波部を選択することにより、第１の検波信号３１６及び第２の検波信号３１８の一方のみに基づいて第１の増幅部３０１の利得を制御する場合と比較して、より高い精度かつ広い範囲で電力が可変である送信回路３００が実現できる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

例えば、各実施形態の制御部は、中央処理装置（Central Processing Unit、CPU）及び記憶装置を備えていてもよい。ＣＰＵは、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって、各実施形態の送信回路の機能を実現させてもよい。記憶装置は固定された一時的でない記憶媒体であり、例えば不揮発性の半導体メモリであるが、これには限定されない。

本発明は、無線送信機の送信電力制御範囲を拡大することができる。本発明は、特に、マイクロ波ミリ波などの無線装置のヘテロダイン方式を用いた送信回路の送信出力制御に有効である。

１、６Ｂ、６Ｃ ＩＦ信号
２ ＲＦ信号
３〜５、６Ａ、７ 送信信号
８、９ 検波信号
１００、２００、３００、９００ 送信回路
１１、１２ 可変減衰器
２１、２２ 周波数変換器
３１、３３ 増幅器
３２ 可変利得増幅器
４１ 局部発振器
４２ ＬＯ信号
５１、５２ 検波器
６１ 制御部
６２〜６５ 制御信号
７１、７２ 分岐器

Claims (10)

1. 入力された高周波信号を所定の利得で増幅する第１の増幅手段と、
   前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐する分岐手段と、
   入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力する第１の検波手段と、
   前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換する周波数変換手段と、
   入力された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力する第２の検波手段と、
   前記第１及び第２の検波信号の少なくとも一方の電力に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する制御手段と、
   を備える送信回路。
2. 前記制御手段は、
   前記第１の検波信号の電力に基づいて前記第１及び第２の検波信号のうち一方を選択し、
   選択された前記第１又は第２の検波信号に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載された送信回路。
3. 前記制御手段は、
   前記第１の検波信号の電力が所定の閾値以上である場合には前記第１の検波信号を選択し、
   前記第１の検波信号の電力が所定の閾値未満である場合には前記第２の検波信号を選択する、
   ことを特徴とする請求項２に記載された送信回路。
4. 前記制御手段は、
   前記第１及び第２の検波信号の電力の差分を算出して記憶する記憶手段を備え、
   前記差分に基づいて前記第２の検波信号の値を補正し、
   前記第１の検波信号の電力に基づいて、前記第１の検波信号及び補正された前記第２の検波信号のうち一方を選択し、
   前記第１の検波信号及び補正された前記第２の検波信号の少なくとも一方に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載された送信回路。
5. 前記制御手段は、
   前記第１の検波信号の電力が所定の閾値以上である場合には前記第１の検波信号を選択して前記第１の増幅手段の利得を制御し、
   前記第１の検波信号の電力が所定の閾値未満である場合には補正された前記第２の検波信号を選択して前記第１の増幅手段の利得を制御する、
   ことを特徴とする請求項４に記載された送信回路。
6. 前記第１の検波信号の電力が前記所定の閾値以上である場合には、前記送信信号の電力が同一である場合に、前記送信信号の電力に対する前記第１の検波信号の電力の変動範囲が、前記送信信号の電力に対する前記第２の検波信号の電力の変動範囲よりも小さい、ことを特徴とする請求項３又は５に記載された送信回路。
7. 入力された高周波信号を所定の利得で増幅する第１の増幅手段と、
   前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐する分岐手段と、
   入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力する第１の検波手段と、
   前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換する周波数変換手段と、
   前記中間周波数信号を増幅する第２の増幅手段と、
   前記第２の増幅手段で増幅された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力する第２の検波手段と、
   前記第２の検波手段に入力される前記中間周波数信号の電力が所定の値となるように前記第２の増幅手段の利得を制御し、前記第１の検波信号の電力と前記第２の増幅手段の利得との少なくとも一方に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する制御手段と、
   を備える送信回路。
8. 前記制御手段は、
   前記第１の検波信号の電力に基づいて前記第１の検波信号及び前記第２の増幅手段の利得のうち一方を選択し、
   選択された前記第１の検波信号又は前記第２の増幅手段の利得に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する、
   ことを特徴とする請求項７に記載された送信回路。
9. 入力された高周波信号を第１の増幅手段により所定の利得で増幅し、
   前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐し、
   入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力し、
   前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換し、
   入力された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力し、
   前記第１及び第２の検波信号の少なくとも一方の電力に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する、
   送信回路の制御方法。
10. 送信回路のコンピュータに、
    入力された高周波信号を第１の増幅手段により所定の利得で増幅する手順、
    前記第１の増幅手段から出力された高周波信号を、送信信号、第１の分岐信号及び第２の分岐信号として、それぞれ所定の分岐比で分岐する手順、
    入力された前記第１の分岐信号の電力に対応する電力を持つ第１の検波信号を出力する手順、
    前記第２の分岐信号を、前記送信信号よりも周波数が低い中間周波数信号に変換する手順、
    入力された前記中間周波数信号の電力に対応する電力を持つ第２の検波信号を出力する手順、
    前記第１及び第２の検波信号の少なくとも一方の電力に基づいて前記第１の増幅手段の利得を制御する手順、
    を実行させるための、送信回路の制御プログラム。

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