JP2780485B2 - 自動利得制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 入力の送信信号のレベルを、利得可変手段により変
え、所定の高出力に電力増幅する高出力電力増幅器の出
力レベルを、検波器により検出して制御信号を発生し、
該制御信号により前記利得可変手段を制御して利得を変
え、高出力電力増幅器の出力レベルを所定レベルに保つ
ようにする送信出力の自動制御系ALCに関し、 周波数分割FDMと時間分割TDMとを併用して送信波数が
時間とともに増減する通信システムにおいても、送信出
力電力を所定の一定レベルに保つような自動制御系ALC
の提供を目的とし、 高出力電力増幅器の出力レベルを検出する検波器の検
波出力ｄを周期的にサンプリングする手段と、該手段に
よる一回前のサンプル値と今回のサンプル値との減算を
行う減算手段と、該減算手段の結果の増減量を予め送信
波数から計算して求めた起り得る最小変化量と比較する
比較手段と、該比較手段の結果で前記の増減量が最小変
化量よりも大きい場合は利得制御を行わず，小さい場合
のみ該増減量を補正する制御信号ｃを発生する制御手段
を備え、該制御手段の出力の制御信号ｃにより前記の如
く利得可変手段を制御するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は無線・衛星通信装置の送信出力電力の自動制
御（ALC）に係り、特に多数波を同時送信する時の高周
波出力電力の自動制御法に関する。

近年、無線・衛星通信において、無線チャネルの増加
への対応や周波数帯の有効利用などから、周波数分割
（FDM）と時間分割（TDM）とを併用した通信システムの
要求があり、通信装置においては、多数波を同時送信す
るだけで無く，時間とともに送信波の数が変化する場合
でも、送信出力電力を所定の値に安定に保持する必要が
ある。

〔従来の技術〕

従来の送信出力電力の自動制御法は、第４図に示す如
く、例えば入力の中間周波の送信信号S_IFのレベルを、
利得可変手段１により変え、周波数変換器U/C2で所定の
無線周波信号S_RFに変換したのち所定の高出力に電力増
幅する高出力電力増幅器HPA3の出力レベルを、振幅検波
器DET4により検出し、制御器CONT5において、検波出力
ｄが外部から与えられる基準値Ｒと等しくなるような制
御信号c₀を発生し、該制御信号c₀により、利得可変手段
VA1を制御して利得を変え、高出力電力増幅器HPA3の出
力レベルを所定レベルに保つ様にする送信出力の自動制
御系ALCであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、周波数分割FDMにより多数の無線信号波を同
時送信する場合は、送信する無線信号波の数によって振
幅検波器DET4の検波出力ｄが違ってくるので、送信波の
数に応じてその都度、自動制御系ALCを調整し直さねば
ならない。従って、送信波の数が高速にダイナミックに
増減する場合には対応できず、特に時間分割TDMの併用
により送信波数が時間とともに高速に増減するような通
信システムは対応できないという問題が生じていた。本
発明の目的は、周波数分割FDMと時間分割TDMとを併用し
て送信波数が時間とともに増減する通信システムにおい
ても、送信出力電力を所定の一定レベルに保つような自
動制御系ALCを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、第１図の原理図に示す如く、入力の送信
信号Ｓのレベルを、利得可変手段１により変え、所定の
高出力に電力増幅する高出力電力増幅器３の出力レベル
を、検波器４により検出して制御信号を発生し、該制御
信号により前記利得可変手段１を制御して利得を変え、
高出力電力増幅器３の出力レベルを所定レベルに保つよ
うにする送信出力の自動制御系において、該高出力電力
増幅器３の出力レベルを検出する検波器４の検波出力ｄ
を周期的にサンプリングする手段６と、該手段による一
周期前のサンプル値と現在のサンプル値との減算を行う
減算手段７と、該減算手段の結果の増減量を予め送信波
数から計算して求めた起り得る最小変化量と比較する比
較手段８と、該比較手段の結果で前記の増減量が最小変
化量よりも大きい場合は利得制御を行わず、小さい場合
のみ該増減量を補正する制御信号ｃを発生する制御手段
９を備え、該制御手段の出力の制御信号ｃにより前記の
如く利得可変手段１を制御するよう構成した本発明によ
って達成される。

〔作用〕

本発明では、高出力電力増幅器３の出力の送信出力を
検波器４にて検波したその検波出力ｄを、サンプリング
手段６にて送信波数の変化速度よりも充分速い周期でサ
ンプリングを行い、減算手段７にて、一周期前のサンプ
ル値と現在のサンプル値との減算を行い，送信出力レベ
ルの増減量を求める。そして比較手段８では、予め最大
送信波数からの波数の変動により起り得るレベルの変化
量の最小値を計算で求め、メモリ11に格納されている
（これを波数が変らない定常時の最大変化量とする）の
で、これを読み出し、先の増減量の絶対値と比較する。
ここで、増減量がメモリから読み出した最大変化量以下
であれば、波数は変らずに送信出力レベルが変動したと
判断し、制御部９に増減量を指示し制御信号ｃを発生さ
せ、利得可変手段１で変化分を補正する。もし、増減量
が最大変化量以上であれば、波数が変動したものと判断
し、利得可変手段１での利得制御は行わずに、次回の比
較のためのデータとしてメモリ10に格納しておく。よっ
て、送信波数が時間とともに変化して、波数が変った時
には制御を行わず、送信出力レベルが変った時のみ利得
可変手段１で利得制御を行うので、送信波数が高速ダイ
ナミックに変動しても送信出力電力を一定に保つことが
可能となる。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例の自動利得制御法の構成を示
すブロック図であり、第３図はその実施例の動作を説明
するための検波器の出力レベルと送信波数の関係を表す
図である。

第２図の中の前述したものと同一のものは同一の番号
で示した。新設の13はメモリ、14は減算器、15は初期化
回路、16〜18はスイッチ、19は変調部（MOD）である。

送信装置の初期立上げ時（初期設定時）には、初期化
回路15により、MOD19に、実装された全ての送信波を送
出するように指示する。（このとき送信信号は全て連続
波とする。） また、装置の送信出力電力が規定値になるように、従
来と同様に、装置内の利得調整を行なう。

利得調整終了後、初期化回路15により、スイッチ16,1
7はｂ側に，スイッチ18はａ側に切換えた後、基準値の
設定を行う。送信出力電力を検波器DET4にて検波し、そ
の検波出力ｄを、サンプリング回路６により一定周期の
クロックにてサンプリングを行う。サンプリングの周期
は、送信波の数の変動に比べて十分に高速である必要が
あり、波数の変動時の送信波の立上り時間程度に選定さ
れる。そしてサンプリングされたサンプル値は、何回か
の平均をとった後、最大送信波数の時の出力レベルを基
準値としてメモリ13に格納する。

次に、送信出力電力の希望する設定値と先の基準値と
の減算を減算器14にて行い、その差分から制御回路９に
て制御信号ｃを発生し利得可変手段１のVAを制御し目的
とする送信出力電力の設定値に設定する。その設定の終
了後、スイッチ18をｂ側に切換え、減算回路７における
一つ前の情報としてメモリ10に格納する。また、演算回
路CAL12において、最大送信波数から波数の変動により
起り得る出力レベルの変化量を求め、比較器８における
参照値の最大変化量として、メモリ11に格納する。以上
で初期設定が終了し、スイッチ16,17をａ側に切換える
ことで、高出力電力増幅器HPA3の出力の送信電力を所定
レベルに保つように制御する自動制御系ALCが確立す
る。

ここで、仮に送信波数の変化が無いとすると、検波器
DET4において、装置の温度変化などによる送信出力レベ
ルの変動が検出されるので、サンプリング回路６の出力
のサンプル値も変動することになる。よって、減算回路
７にて、メモリ10内の先の格納データとの減算を行い、
増減量を求める。比較器８では、その増減量をメモリ11
内の最大変化量との比較を行い、最大変化量以下であれ
ば波数は変らず、最大変化量以上であれば波数が変った
として、送信出力レベルの変動が、装置の温度変化など
によるものか、送信波数の変化によるものかを判定す
る。ここでは、前述の様に送信波数の変化が無いので、
検出されたレベル変動分だけ補正すべく、制御回路９に
て制御信号ｃを発生し利得可変手段１のVAを制御するこ
とになる。その時のサンプリング回路６の出力のサンプ
ル値は、次回の比較における前回データとして、メモリ
10に格納される。

もし、送信波数の変化が有る場合は、減算回路７にお
ける増減量がメモリ11内の最大変化量よりも大きくなる
ので、比較器８にて比較した後、波数が変化したことに
よる出力レベルの変動と見做して、制御回路９にて制御
信号ｃを発生せず、利得可変手段１のVAを制御せず、直
にその時のサンプリング回路６の出力のサンプル値を、
次回の比較における前回データとして、メモリ10に格納
する。

一例として、最大送信波数が４波の時について以下に
述べる。第３図はその時の検波器DET4の出力レベルと送
信波数の関係を示した図である。

第３図の横軸の時間t₀〜t₂の間は初期設定期間であ
り、送信波数は最大の４波である。この時のサンプリン
グによるサンプル値を、最大送信電力＋30dBmとする。
また、この時の、利得可変手段VA1の減衰量を0dBとす
る。

次に送信出力の設定値を3dB低い＋27dBmの点に設定し
た場合、減算器14では、30−27＝３となり、制御回路９
に対し3dBだけ低下させるよう指示する。よって制御回
路９はその様な制御信号ｃを発生し、VA1の減衰量を3dB
とする。それで、HPA3の出力レベルは3dBだけ低下して
＋27dBmとなる。この時のサンプル値を、４波送信時の
設定値としてメモリ10に格納させる。一方、４波送信時
に起こり得る変化量の最小値は、10Log（4/3）＝1.25dB
となり、この値はメモリ11に格納される。

次に時間t₂からはALC系が確立するので、仮にHPA3に
て装置温度の変化等で0.5dBだけ増加したとすると、サ
ンプリングによるサンプル値も0.5dBだけ増加すること
になり、先の例の設定値の＋27dBmとすると、＋27.5dBm
となる。メモリ10には先に＋27dBmが入っているので、
減算回路７による減算結果は0.5dBだけ増となる。比較
器８では、メモリ11の1.25dBと比較するので、判定は小
（波数の変化無し）となり、制御回路９により制御信号
ｃを発生してVA1を0.5dBだけ減じるように制御する。こ
こで、メモリ10には、次回の比較の際の前回データとし
て、＋27.5dBmを格納する。この様にして、ALC制御され
た後は、メモリ10には＋27dBmが入ることになる。

次に時間t₃において、送信波数が２波になったと仮定
すると、サンプリングによるサンプル値は、3dBだけ減
少し、＋24dBmとなる。よって、減算結果は3dB減とな
り、比較器８で、1.25dBより大と判定する（波数の変化
有り）ので、VA1の制御は行わず、メモリ10に＋24dBmを
格納する。以上の様に、検波器DET4の出力レベルの変動
幅が最小値1.25dBより小さい時は、VA1の制御を行い、H
PA3の出力レベルを補正し、1.25dBより大きい時は制御
せず、次のデータの取得に移る。

以上示した様なALC制御により、サンプリングによる
サンプル値の取得時に、データ精度を上げるため何回か
のサンプリングの平均値にて、減算と比較を行うことに
より、制御精度が向上することは言うまでもない。

又、図示しないが、先のALC系において、定期的に、
或いはデータ送信に影響の無い時間に、初期化設定と同
様に、全ての送信波を送出し、比較のための基準値を較
正するようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、周波数分割と時
間分割を併用した通信システムの様に、時間とともに送
信波数が高速で増減する通信装置においても、送信出力
電力を一定に保つような自動制御が可能となるので、こ
の様な通信装置のALC系の性能を大幅に向上する効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動利得制御法の基本構成を示す原理
図、 第２図は本発明の実施例の自動利得制御法の構成を示す
ブロック図、 第３図は本発明の実施例の動作を説明するための検波器
の出力レベルと送信波数との関係図、 第４図は従来例の自動利得制御法のブロック図である。 図において、１は利得可変手段VA、３は高出力電力増幅
器HPA、４は検波器DET、６はサンプリング回路、７は減
算回路、８は比較器、９は制御回路、10,11はメモリ、1
2は演算回路CAL、13はメモリ、14は減算器、15は初期化
回路である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力の送信信号（Ｓ）のレベルを、利得可
   変手段（１）により変え、所定の高出力に電力増幅する
   高出力電力増幅器（３）の出力レベルを、検波器（４）
   により検出して制御信号を発生し、該制御信号により前
   記利得可変手段を制御して利得を変え、高出力電力増幅
   器の出力レベルを所定レベルに保つようにする送信出力
   の自動制御系において、 該高出力電力増幅器の出力レベルを検出する検波器の検
   波出力（ｄ）を周期的にサンプリングする手段（６）
   と、該手段による一回前のサンプル値と今回のサンプル
   値との減算を行う減算手段（７）と、該減算手段の結果
   の増減量を予め送信波数から計算して求めた起り得る最
   小変化量と比較する比較手段（８）と、該比較手段の結
   果で前記の増減量が最小変化量よりも大きい場合は利得
   制御を行わず、小さい場合のみ該増減量を補正する制御
   信号（ｃ）を発生する制御手段（９）を備え、該制御手
   段の出力の制御信号により前記の如く利得可変手段を制
   御することを特徴とした自動利得制御法。