JP2020198592A - 送信電力制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】利得の不連続な変化を生じず、かつ、安定して電力制御のできる送信電力制御回路を提供する。【解決手段】送信電力制御回路１００は、入力信号Ｓ０を増幅する可変利得増幅器１０と、可変利得増幅器１０の出力信号Ｓ１０を増幅して出力する電力増幅器２０と、可変利得増幅器１０に入力される入力信号Ｓ０のレベルを第一電圧Ｓ３０として検出する第一検波器３０と、電力増幅器２０の出力信号Ｓ２０のレベルを第二電圧Ｓ４０として検出する第二検波器４０と、第一電圧Ｓ３０と第二電圧Ｓ４０との差を示す第一差分電圧Ｓ５０を出力する第一減算器５０と、第一差分電圧Ｓ５０と一定値の電圧Ａとの差を示す第二差分電圧Ｓ６０を出力する第二減算器６０と、第二減算器６０の出力する第二差分電圧Ｓ６０を積分する積分器７０とを備える。可変利得増幅器１０は、積分器７０の出力する電圧Ｓ７０によって制御される。【選択図】図１

Description

この発明は、送信電力増幅回路の利得の安定化する送信電力制御回路に関する。

送信電力増幅回路は、特段の制御をしなければ電源電圧あるいは周囲温度の変動によって電力増幅器の利得が変わり送信電力が変化してしまう。そこで、送信電力を一定に安定化するために送信電力制御回路が設けられる。

ＡＭ変調あるいはＳＳＢ変調のような包絡線変動を伴う信号を電力増幅する場合、送信電力制御回路は、短期、すなわち、音声のような変調信号の周期のレベルでは電力変動を許容する。しかし、送信電力制御回路は、温度変動のような長期的な変動に対してはその変動を補償して、長期の平均電力が一定になるように電力制御を行う。

このような送信電力制御回路を採用する従来例として、特許文献１に示された電力増幅回路がある。特許文献１に示された電力増幅回路では、信号レベルが一定値より小さい場合に制御信号により可変利得増幅器の利得を一定値、例えば０ｄＢに固定し、負帰還制御を止めて電力制御の不安定化を防いでいた。
しかし、従来技術の場合、制御信号によって可変利得増幅器の利得を一定に固定すると、それまで負帰還制御で決まっていた利得から一定値の利得へと利得が不連続に変化する。これによって出力信号にも不連続な変化が生じる。音声通信の場合、利得の不連続変化によって、「プツ」というポップ音が生じることがある。また、データ通信の場合、出力信号の不連続な変化によってデータに伝送誤りが生じるおそれもある

特開平５−１７５７６５号公報

この発明は、利得の不連続な変化を生じず、かつ、安定して電力制御のできる送信電力制御回路の提供を目的とする。

この発明の送信電力制御回路は、
制御されることで利得を切り替え、入力信号として入力される信号を増幅する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器の出力信号を増幅して出力する電力増幅器と、
前記可変利得増幅器に入力される前記入力信号のレベルを第一電圧として検出する第一検出器と、
前記電力増幅器の出力する出力信号のレベルを第二電圧として検出する第二検出器と、
前記第一電圧と前記第二電圧との差を示す第一差分電圧を出力する第一減算器と、
前記第一減算器の出力する前記第一差分電圧と、一定値の電圧との差を示す第二差分電圧を出力する第二減算器と、
前記第二減算器の出力する前記第二差分電圧を積分する積分器と、
を備え、
前記可変利得増幅器は、
前記積分器の出力によって制御される。

この発明の送信電力制御回路は、可変利得増幅器へ制御信号を出力する積分器を備えているので、利得の不連続な変化を生じず、かつ、安定して電力制御のできる送信電力制御回路を提供できる。

実施の形態１の図で、送信電力制御回路１００の回路構成を示す図。 実施の形態１の図で、送信電力制御回路１００の変形例を示す図。 実施の形態１の図で、制御信号生成器９０の別の構成を示す図。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１から図３を参照して、実施の形態１の送信電力制御回路１００を説明する。
図１は、送信電力制御回路１００の回路構成を示す。送信電力制御回路１００は、可変利得増幅器１０、電力増幅器２０、第一検出器である第一検波器３０、第二検出器である第二検波器４０、第一減算器５０、第二減算器６０、及び積分器７０を備える。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１を参照して送信電力制御回路１００の動作を説明する。送信電力制御回路１００の特徴は、可変利得増幅器１０が、積分器７０の出力値によって制御される点にある。

（１）入力信号Ｓ０が可変利得増幅器１０と第一検波器３０とに入力される。可変利得増幅器１０は、制御されることで利得を切り替え、入力信号Ｓ０として入力される信号を増幅する。可変利得増幅器１０は入力信号Ｓ０を増幅して出力信号Ｓ１０として出力する。第一検波器３０は、可変利得増幅器１０に入力される入力信号Ｓ０のレベルを第一電圧Ｓ３０として検出する。第一検波器３０は、入力信号Ｓ０のレベルを第一電圧Ｓ３０として検出し、第一電圧Ｓ３０を第一減算器５０に出力する。
（２）電力増幅器２０は、可変利得増幅器１０の出力信号Ｓ１０を増幅して出力する。電力増幅器２０は、可変利得増幅器１０の出力信号Ｓ１０を入力し、出力信号Ｓ１０を増幅して出力信号Ｓ２０として出力する。
（３）第二検波器４０は、電力増幅器２０の出力する出力信号Ｓ２０のレベルを第二電圧Ｓ４０として検出する。第二検波器４０は、出力信号Ｓ２０のレベルを第二電圧Ｓ４０として検出し、第二電圧Ｓ４０を、第一減算器５０へ出力する。
（４）第一減算器５０は、第一電圧Ｓ３０と第二電圧Ｓ４０との差を示す第一差分電圧Ｓ５０を出力する。図１の場合、第一減算器５０は、第二電圧Ｓ４０から第一電圧Ｓ３０を引いた値の第一差分電圧Ｓ５０を、第一減算器５０へ出力する。
（５）第二減算器６０は、第一減算器５０の出力する第一差分電圧Ｓ５０と、一定値の電圧Ａとの差を示す第二差分電圧Ｓ６０を出力する。具体的には、第二減算器６０は、第一差分電圧Ｓ５０と一定値の電圧Ａとを入力し、第一差分電圧Ｓ５０と一定値の電圧Ａとの差を示す第二差分電圧Ｓ６０を出力する。図１の場合、第二減算器６０は、第一差分電圧Ｓ５０から一定値の電圧Ａを引いた値の第二差分電圧Ｓ６０を、積分器７０に出力する。（６）積分器７０は、第二減算器６０の出力する第二差分電圧Ｓ６０を積分する。具体的には、積分器７０は、第二差分電圧Ｓ６０を入力して第二差分電圧Ｓ６０を積分し、積分した値の電圧Ｓ７０を、可変利得増幅器１０へ出力する。
（７）可変利得増幅器１０は、積分器７０の出力する電圧Ｓ７０によって制御される。可変利得増幅器１０は、電圧Ｓ７０で制御されることで利得を切り替え、入力信号Ｓ０を増幅する。

＊＊＊効果の説明＊＊＊
図１の送信電力制御回路１００では、積分器７０の出力する電圧Ｓ７０で制御されるので、従来技術のように利得が不連続に変化することなく、利得を連続的に変化させることができる。
すなわち、第一差分電圧Ｓ５０が一定値の電圧Ａよりも大きい場合、第二減算器６０の出力である第二差分電圧Ｓ６０は正になり、小さい場合はと出力は負になる。そのため、積分器７０の出力はそれぞれ漸増、あるいは漸減する。積分器７０の出力が漸増の場合は、可変利得増幅器１０の利得は漸減する制御とし、積分器７０の出力が漸減の場合は、可変利得増幅器１０の利得は漸増する制御とする。
その結果、可変利得増幅器１０の利得は漸減、あるいは漸増を続け、可変利得増幅器１０と電力増幅器２０との合計利得が一定値に等しくなり、第二減算器６０の出力の符号が変化すると利得の変化が止まる。こうして、負帰還により可変利得増幅器１０と電力増幅器２０の利得の合計が一定になるように制御することができる。

＜変形例＞
図２は、実施の形態１の送信電力制御回路１００の変形例を示す。図２の送信電力制御回路１００は、さらに、スイッチ回路８０及び制御信号生成器９０を備える。

以下に、図２の送信電力制御回路１００の動作を説明する。スイッチ回路８０は２入力１出力のスイッチで、第二差分電圧Ｓ６０が入力されると共に、ゼロの電圧を示すゼロ電圧が入力される。スイッチ回路８０は、制御信号Ｓ９０の論理に従って第二差分電圧Ｓ６０と、ゼロ電圧とのいずれかを積分器７０に出力する。図２に示すように、制御信号Ｓ９０は制御信号生成器９０によって生成され、制御信号生成器９０は制御信号Ｓ９０をスイッチ回路８０に出力する。制御信号生成器９０は、第一検波器３０から第一電圧Ｓ３０が入力される。また、制御信号生成器９０は一定値の電圧Ｂ１が入力される。

制御信号生成器９０は、第一電圧Ｓ３０が電圧Ｂ１よりも小さくなった場合に、制御信号Ｓ９０のＨを出力する。スイッチ回路８０は、制御信号Ｓ９０のＨが入力されると、積分器７０への出力を電圧ゼロのゼロ電圧の出力とする。
また、制御信号生成器９０は、第一電圧Ｓ３０が電圧Ｂ１よりも大きくなった場合に、制御信号Ｓ９０のＬを出力する。スイッチ回路８０は、制御信号Ｓ９０のＬが入力されると、積分器７０への出力を第二差分電圧Ｓ６０の出力とする。
このように、スイッチ回路８０は、制御信号Ｓ９０のＨが入力されるとゼロ電圧を出力し、制御信号Ｓ９０のＬが入力されると第二差分電圧Ｓ６０を出力する。

図２に示したように、入力信号Ｓ０のレベルが小さく、レベル検出が正確にできないときは、制御信号Ｓ９０はＨとなりスイッチ回路８０の出力をゼロ電圧に切り替える。
すると、積分器７０の出力は、ゼロ電圧となった時のまま変化しなくなり、可変利得増幅器１０の利得が一定に保持される。よって電力制御が不安定になるのを防ぐことができる。このとき利得に不連続な変化は生じない。

また、上記のように入力信号レベルが閾値より大きくなったときは、つまり第一電圧Ｓ３０と電圧Ｂ１との差が正になった場合には、制御信号Ｓ９０はＬとなり、スイッチ回路８０の出力をゼロ電圧から第二差分電圧Ｓ６０の出力に切り替える。すると、積分器７０の出力は、それまで保持されていた値から変化する。このときも利得に不連続な変化は生じない。

第一差分電圧Ｓ５０は「可変利得増幅器１０と電力増幅器２０の合計利得」に比例するが、図２の送信電力制御回路１００では、「可変利得増幅器１０と電力増幅器２０の合計利得」と一定値の電圧Ａとの差を積分した値で可変利得増幅器１０を制御する。
そして、入力信号Ｓ０のレベルが小さくレベル検出が正確にできないときは、制御信号Ｓ９０によってスイッチ回路８０の出力をゼロ電圧に切り替える構成にしている。このため、利得に不連続な変化が生じず、電力制御が不安定になるのを防ぐことができる効果がある。

＜構成の補足＞
図３は、制御信号生成器９０の別の構成を示す。図３を参照して図２の送信電力制御回路１００の構成を補足しておく。図２の送信電力制御回路１００では、制御信号生成器９０は、第一電圧Ｓ３０と一定の電圧Ｂ１との差を用いて制御信号Ｓ９０を生成する。図３では、制御信号生成器９０が、第二電圧Ｓ４０と一定の電圧Ｂ２を用いて制御信号Ｓ９０を生成する場合を示す。図３の送信電力制御回路１００では、制御信号生成器９０は、第二電圧Ｓ４０が一定値の電圧Ｂ２よりも小さくなった場合に、制御信号Ｓ９０のＨを出力し、また、第二電圧Ｓ４０が一定値の電圧Ｂ２よりも大きくなった場合に、制御信号Ｓ９０のＬを出力する。
図３の制御信号生成器９０によって図２と同じ効果を得ることができる。

Ｓ０ 入力信号、Ｓ１０ 出力信号、Ｓ２０ 出力信号、Ｓ３０ 第一電圧、Ｓ４０ 第二電圧、Ｓ５０ 第一差分電圧、Ｓ６０ 第二差分電圧、Ｓ７０ 電圧、Ｓ９０ 制御信号、１０ 可変利得増幅器、２０ 電力増幅器、３０ 第一検波器、４０ 第二検波器、５０ 第一減算器、６０ 第二減算器、７０ 積分器、８０ スイッチ回路、９０ 制御信号生成器、１００ 送信電力制御回路。

Claims (3)

1. 制御されることで利得を切り替え、入力信号として入力される信号を増幅する可変利得増幅器と、
   前記可変利得増幅器の出力信号を増幅して出力する電力増幅器と、
   前記可変利得増幅器に入力される前記入力信号のレベルを第一電圧として検出する第一検出器と、
   前記電力増幅器の出力する出力信号のレベルを第二電圧として検出する第二検出器と、
   前記第一電圧と前記第二電圧との差を示す第一差分電圧を出力する第一減算器と、
   前記第一減算器の出力する前記第一差分電圧と、一定値の電圧との差を示す第二差分電圧を出力する第二減算器と、
   前記第二減算器の出力する前記第二差分電圧を積分する積分器と、
   を備え、
   前記可変利得増幅器は、
   前記積分器の出力によって制御される送信電力制御回路。
2. 前記送信電力制御回路は、さらに、
   前記第二差分電圧が入力されると共に、制御信号の論理によって前記第二差分電圧とゼロを示すゼロ電圧とのいずれかを前記積分器に出力するスイッチ回路を備える請求項１に記載の送信電力制御回路。
3. 前記スイッチ回路は、
   前記第一電圧または前記第二電圧が閾値より小さいと前記ゼロ電圧を出力し、前記第一電圧または前記第二電圧が閾値より大きいと前記第二差分電圧を出力する請求項２に記載の送信電力制御回路。

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