JP3241012B2 - 送信時消費電力低減回路及びこれを用いた無線通信装置並びに線形動作制御方法 - Google Patents
送信時消費電力低減回路及びこれを用いた無線通信装置並びに線形動作制御方法Info
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Description
回路及びこれを用いた無線通信装置並びに線形動作制御
方法に関し、特に無線通信装置における消費電力の低減
に関する。
Multiple Access)方式の通信装置に
おいては、基地局との距離の遠近問題等により70dB
の送信出力パワーコントロールを必要とし、更に隣接チ
ャネルへの漏洩電力も無視できないために増幅器の線形
性をも必要とされている。従って、CDMA方式の通信
装置においては、最大送信出力時及び高出力時に線形補
償回路を使用し、増幅器を非線形領域で動作させる必要
がある。
al Digital Cellular)において
は、20dB程度の送信出力電力制御が行われている。
このパワーコントロールにおいては、増幅器を非線形動
作領域で動作させている。つまり、PDC等の送信出力
電力制御のレンジが少ないものに対しては、増幅器のバ
イアスを変化制御し、歪みと効率とが最良となるバイア
ス点で動作させているのである。このように制御するこ
とによって、装置のアイドル動作時に流れる電流(アイ
ドル電流)を絞っていくのである。
1に示されているようになる。すなわち、バイアス点を
同図中の(a)〜(d)のように変化させると、入力電
力Pinに対して送信出力電力Pout は、同図に示されて
いるように最大送信出力電力(MAX Power)か
ら−15〜−20dBまで変化する。このとき、この変
化に応じて消費電流Iも同図中の(a)〜(d)のよう
に変化する。この変化する消費電流Iにおいて、同図中
の斜線部分がアイドル電流領域である。同図に示されて
いるように、発振しないようにする等、増幅器の安定性
を考慮すると、15dB前後の電力制御に対してはアイ
ドル電流を絞ることができる。
置において、線形補償回路を設けて常に線形補償を行う
と、その線形補償回路の分だけ消費電力が増加してしま
う。しかし、移動通信装置等の無線通信装置には電池を
電源とするものもあり、消費電力をできるだけ低減して
装置の使用時間をできるだけ長くすることが望ましい。
したがって、線形補償回路の分だけ増加する消費電力
は、装置の使用時間の短縮につながるという欠点があ
る。
るためになされたものであり、その目的は消費電力をよ
り有効に低減することのできる送信時消費電力低減回路
及びこれを用いた無線通信装置並びに線形動作制御方法
を提供することである。
減回路は、線形動作領域及び非線形動作領域を有する増
幅器と、この増幅器の前記非線形動作領域において増幅
動作の線形性を補償する線形補償回路とを含み送信時の
消費電力を低減する無線通信装置の消費電力低減回路で
あって、基地局からの制御信号に基づいて無線通信装置
の送信電力を制御するパワーコントロール回路の出力で
ある送信電力制御信号を基に、前記増幅器の前記線形動
作領域において前記線形補償回路の線形補償動作を実質
的に停止するように制御する動作制御手段を含むことを
特徴とする。前記動作制御手段は、前記送信電力制御信
号の値に応じて少なくとも前記線形補償動作をさせるた
めの電力を供給する電源回路からの電力供給を制御する
ことを特徴とする。前記動作制御手段は、前記送信電力
制御信号の値に応じて前記線形補償動作をさせるための
クロック供給を制御することを特徴とする。
は、線形動作領域及び非線形動作領域において増幅動作
を行い、この増幅動作の前記非線形動作領域において増
幅動作の線形性を補償する無線通信装置に設けられ送信
時の消費電力を低減する消費電力低減回路であって、基
地局からの制御信号に基づいて前記無線通信装置の送信
電力を制御するパワーコントロール回路の出力である送
信電力制御信号を基に、前記増幅動作の前記線形動作領
域において前記線形性の補償動作を実質的に停止するよ
うに制御することを特徴とする。この場合、前記送信電
力制御信号の値に応じて少なくとも前記線形性の補償動
作をさせるための電力を供給する電源回路からの電力供
給を制御するか、前記送信電力制御信号の値に応じて前
記線形補償動作をさせるためのクロック供給を制御す
る。
域及び非線形動作領域を有する増幅動作を行って無線送
信を行う送信回路と、この送信回路の前記非線形動作領
域において増幅動作の線形性を補償する線形補償動作を
行う線形補償回路とを含む無線通信装置であって、基地
局からの制御信号に基づいて自装置の送信電力を制御す
るパワーコントロール回路の出力である送信電力制御信
号を基に、前記送信回路の前記線形動作領域において前
記線形補償回路の動作を実質的に停止するように制御す
る動作制御手段を有する消費電力低減回路を含むことを
特徴とする。
方法は、送信信号を増幅する増幅ステップと、この増幅
ステップにおける増幅動作の線形性を補償する線形補償
ステップと、基地局からの制御信号に基づいて前記送信
信号を送信する際の送信電力を制御するパワーコントロ
ール回路の出力である送信電力制御信号の値と所定値と
を比較する比較ステップと、この比較ステップにおける
比較の結果前記送信電力制御信号の値が前記所定値より
小さい場合に前記線形補償動作を実質的に停止するよう
に制御する動作制御ステップとを含むことを特徴とす
る。前記動作制御ステップにおいては、線形補償動作を
行う線形補償回路への電力供給又はクロック供給を停止
することによって該線形補償回路の動作を実質的に停止
するように制御することを特徴とする。
A方式で線形補償回路にて送信電力の線形性を確保して
いる無線通信装置において、ある一定レベル以下の低出
力時に線形補償回路をパワーダウン(電力供給断)させ
る等の制御を行い、その線形補償回路の動作を実質的に
停止しているのである。これにより、消費電流を削減し
ているのである。
いて図面を参照して説明する。なお、以下の説明におい
て参照する各図においては、他の図と同等部分には同一
符号が付されている。
路を用いた無線通信装置の実施の一形態である移動通信
装置の構成を示すブロック図である。同図において、移
動通信装置は、ベースバンド波形を発生するベースバン
ド波形発生回路10と、このベースバンド波形発生回路
10からのI信号及びQ信号を入力とし送信信号を出力
する送信部回路20と、送信部回路20による送信電力
を制御するパワーコントロール回路50と、この送信電
力を制御するための送信電力制御信号500に対応する
データが読出されるROM(Read Only Me
mory)40と、ROM40から読出されるデータ
(ON/OFF)に応じてオンオフ制御され送信部回路
20内の図示せぬ増幅器の非線形性を補償する線形補償
回路30とを含んで構成されている。なお、ANTはア
ンテナである。
ション型の線形補償回路30を使用し、ベースバンド波
形発生回路10に予め最終段で発生する歪み成分をキャ
ンセルする位相情報を与えてやることにより線形性を補
償しているのである。ただし、ある一定レベル以下の送
信出力では、最終段の増幅器は線形動作領域での動作と
なる。このため、この線形動作領域での動作が行われて
いる時には、ベースバンド波形発生回路に歪み成分をキ
ャンセルする位相情報を与える必要がない。そこで、R
OM40から読出したデータに応じて線形補償回路30
の動作を実質的に停止状態に制御するのである。
わち、線形補償回路30の図示せぬ電源入力段にスイッ
チング回路を設けておく。そして、送信電力制御信号5
00をアドレスとしてROM40に与える。このROM
40から読出されたデータによって、そのスイッチング
回路をオフ状態に制御する。例えば、ROM40から読
出されたデータが8ビットであり、その最上位ビットの
値が“0”の場合には、スイッチング回路をオフ状態に
制御する。逆に、最上位ビットの値が“1”の場合に
は、スイッチング回路をオン状態に制御する。
られる送信電力制御信号500の値が予め定められた閾
値以下の場合には、そのアドレスに最上位ビットの値が
“0”のデータを予め書込んでおくのである。逆に、ア
ドレスとしてROM40に与えられる送信電力制御信号
500の値が予め定められた閾値より大きい値の場合に
は、そのアドレスに最上位ビットの値が“1”のデータ
を予め書込んでおくのである。もっとも、スイッチング
回路の構成によっては、書込みべきデータの最上位ビッ
トの値は“0”と“1”とが逆になり、閾値以下の場合
に最上位ビットの値が“0”のデータ、閾値より大きい
値の場合に最上位ビットの値が“1”のデータを書込ん
でおいても良い。
ンド波形発生回路10を制御するのではなく、送信部回
路20を制御する場合もある。かかる場合においても、
増幅器の線形動作領域において、線形補償回路の動作を
実質的に停止するように制御すれば良い。
線形補償回路の動作を実質的に停止するようにスイッチ
ング回路を制御する値をROM40に書込んでおけば良
い。なお、送信電力制御信号500がアナログ信号であ
る場合には、入力段にアナログ/ディジタル変換回路を
設け、これを用いてディジタルデータに変換した後でR
OM40に入力すれば良い。
ているようなカーテシアンループ(Cartesian
Loop)型の回路である場合には、その回路の供給
電源PSの入力段にスイッチング回路SWを設け、上述
した送信電力制御信号(ON/OFF)によってオンオ
フ制御すれば良い。同図においては、送信信号がカプラ
Cを介して線形補償回路30に入力される。この線形補
償回路30においては、高周波回路311及び直交復調
器312によって送信部回路20に入力されるI信号及
びQ信号夫々に対応する制御信号が生成される。この制
御信号は、加算回路101及び102によってI信号及
びQ信号に加算される。
102を介して入力されるI信号及びQ信号をローパス
フィルタ211を介して直交変調器212に入力する。
そして、高周波回路213及び電力増幅器(PA)21
4によって無線信号を生成し、アンテナANTから送信
する。
ら出力される発振信号が直交変調器212に入力される
と共に、位相調整回路313を介して直交復調器312
に入力される。
制御信号によって送信部回路20に入力されるI信号及
びQ信号を制御することによって、線形補償動作が行わ
れるのである。
いるようなプリディストーション(Predistor
tion)型の回路である場合にも、図2の場合と同様
に供給電源PSの入力段にスイッチング回路SWを設
け、上述した送信電力制御信号(ON/OFF)によっ
てオンオフ制御すれば良い。さらに、線形補償回路30
がプリディストーション型の回路のようにディジタル回
路部分31を有している場合には、図4に示されている
ようにクロックCLKの入力段にスイッチング回路SW
を設けてその回路部分へのクロックの供給を断状態にし
ても良い。
がカプラCを介して線形補償回路30に入力され、この
線形補償回路30の出力でベースバンド波形発生回路1
0を制御することによって、線形補償動作が行われる。
において線形補償回路30の動作を実質的に停止すれば
良いのである。この線形補償回路30は、上述したカー
テシアンループ型線形補償回路やプリディストーション
型線形補償回路の他、ポーラーループ(Polar L
oop)型線形補償回路、フィードフォワード(Fee
dforward)型線形補償回路、のいずれを用いて
も良い。そして、これらの回路に対する電源供給を断状
態にするか、これら回路のディジタル回路部分に対する
クロックの供給を断状態にすれば良いのである。電源供
給を断状態にすれば、線形補償回路全体の動作が停止
し、回路全体の消費電力を削減することができる。ま
た、ディジタル回路部分に供給すべきクロックの入力を
停止すれば、直交復調器等のアナログ回路部分は動作し
ていても、ディジタル回路部分に相当する消費電力を削
減することができる。
ッチング回路SWの具体例について説明する。図5に示
されている例では、機械的なリレースイッチ51を用い
てスイッチング回路を構成し、その接点を送信電力制御
信号(ON/OFF)によって開閉している。
いてリレースイッチを設けることは装置の小型化、軽量
化の妨げとなるので、図6や図7に示されているような
半導体スイッチを採用するのが望ましい。
型トランジスタ52を用いてスイッチング回路を構成し
ている。抵抗Rを介してベース端子Bに与えられる送信
電力制御信号(ON/OFF)がローレベルの時にトラ
ンジスタ52はオンし、ハイレベルの時にトランジスタ
52はオフする。このように、送信電力制御信号(ON
/OFF)によってトランジスタ52をスイッチング動
作させれば良いのである。
ネルMOSFET(Metal Oxide Semi
conductor Field Effect Tr
ansistor)53を用いてスイッチング回路を構
成している。ゲート端子Gに与えられる送信電力制御信
号(ON/OFF)がローレベルの時にFET53はオ
ンし、ハイレベルの時にFET53はオフする。このよ
うに、送信電力制御信号(ON/OFF)によってトラ
ンジスタ53をスイッチング動作させれば良いのであ
る。
路SWには、電流を流す必要がないので、周知のアナロ
グスイッチを用いれば良い。
ル以下の送信出力に対して、線形補償回路を実質的に停
止状態に制御することによって、線形補償回路分の消費
電力を削減することができるのである。よって、携帯電
話等の電池を電源とする無線通信装置において、消費電
力を低減することができ、その電池の寿命を延ばすこと
ができるのである。
いた無線通信装置について図8を参照して説明する。同
図には、送信側に上述した消費電力低減回路を用いた無
線通信装置の構成例が示されている。
信号は、デュープレクサ4、RF増幅器LNA、バンド
パスフィルタBPF1、ミキサMIX1、バンドパスフ
ィルタBPF2、AGC増幅器AGC1及び直交復調器
61を順に通過することによって直交信号であるI信号
及びQ信号に復調される。この復調されたI信号及びQ
信号はI/Q信号処理回路62によって基地局からの元
の制御信号になるように処理される。この処理後の制御
信号が主制御回路(CPU)31に供給される。
信号に基づいて、パワーコントロール回路50に対して
送信レベルを指定する。また、主制御回路31は、ゲー
トバイアス設定回路8に対して送信レベルに応じたディ
ジタルデータを出力する。なお、本装置の受信信号は、
上記制御信号と同様なルートを通って符号化及び復号化
器(CODEC)41に与えられ、復号化される。
により符号化され、主制御回路31、ベースバンド波系
発生回路10、送信部回路20を介して、送信される。
回路10から出力されるI信号及びQ信号を用いて直交
変調を行う直交変調器64と、予め定められた帯域の信
号のみを通過させるバンドパスフィルタBPF3と、パ
ワーコントロール回路50からの送信電力制御信号50
0に基づいて利得を一定に制御するAGC増幅器AGC
2と、このAGC増幅器AGC2の出力を局部発振信号
に重畳するミキサMIX2と、FET増幅素子によって
電力増幅を行う電力増幅器3と、デュープレクサ4とを
含んで構成されている。
御下で局部発振信号をミキサMIX1及びMIX2に送
出したり、他の発振信号を直交復調器61や直交変調器
64に送出する。
補償回路30に入力される。線形補償回路30では上述
した動作が行われる。すなわち、主制御回路31はパワ
ーコントロール回路50に対して送信レベルを指定して
いる。そして、ある一定レベル以下の送信出力に対して
は、パワーコントロール回路50からの送信電力制御信
号500に基づいてROM40から読出されたデータに
よって線形補償回路30内のスイッチング回路SWがオ
ンオフ制御される。スイッチング回路SWがオフに制御
された場合には、先述したように、線形補償回路30へ
の電源供給が停止されるか線形補償回路30へのクロッ
ク供給が停止される。これにより、線形補償回路30は
実質的に停止状態になる。このように、線形補償回路が
停止状態に制御されることによって、この線形補償回路
分の消費電力を削減することができるのである。
置は、線形動作領域及び非線形動作領域を有する増幅動
作を行って無線送信を行う送信部回路20と、この送信
部回路20の非線形動作領域において増幅動作の線形性
を補償する線形補償動作を行う線形補償回路30とを含
む無線通信装置であり、送信部回路20の線形動作領域
において線形補償回路30の動作を実質的に停止するよ
うに制御しているのである。そして、その動作停止制御
においては、自装置の送信電力を検出し、この検出結果
に応じて少なくとも線形補償動作をさせるための電力を
供給するための電力を供給する電源回路(図示せず)か
ら線形補償動作をさせるための電力供給を断状態に制御
するか、線形補償動作をさせるためのクロック供給を制
御するのである。
送信出力に対して、線形補償回路30は実質的に停止状
態に制御される。この状態が図9に示されている。時間
の経過に応じて変化する入力電力Pinに対して送信出力
電力Pout が同図(a)に示されているように、変化し
たものとする。すると、送信出力電力Pout が閾値PTH
よりも大きいときは、同図(b)に示されているよう
に、線形補償回路30はオン状態になる。また、送信出
力電力Pout が閾値PTH以下のときは、同図(b)に示
されているように、線形補償回路30はオフ状態にな
る。したがって、出力電力Pout が閾値PTH付近で増減
変化すると、線形補償回路30はオンオフを頻繁に繰返
すことになる。
定し、出力電力Pout が低い(小さい)方の閾値以下に
なったら線形補償回路30をオフにし、一旦オフにした
ら出力電力Pout が高い(大きい)方の閾値を越えるま
でオフを保持するように制御すれば良い。そして、送信
出力電力Pout が高い方の閾値を越えたら線形補償回路
30をオンし、一旦オンしたら低い方の閾値以下になる
までオンを保持するように制御すれば良い。このよう
に、線形補償回路30のオンオフ動作をヒステリシス制
御すれば、送信出力電力Pout が閾値PTH付近で増減変
化しても、線形補償回路30はオンオフを頻繁に繰返す
ことがなく、線形補償回路30の動作が安定するのであ
る。
は、次のような線形動作制御方法が行われている。すな
わち、送信信号を増幅し、この増幅動作の線形性を線形
補償回路で補償し、また送信信号を送信する際の送信電
力を検出し、この検出された送信電力値と所定値とを比
較し、この比較の結果送信電力値が所定値より小さい場
合に線形補償回路の動作を実質的に停止するように制御
しているのである。そして、線形補償回路の動作を実質
的に停止するために、線形補償回路への電力供給又はク
ロック供給を停止しているのである。
を参照して説明する。同図に示されているように、本無
線通信装置の線形動作制御方法においては、まず送信信
号を増幅する(ステップS11)。次に、この増幅動作
の線形性を線形補償回路で補償する(ステップS1
2)。
検出する(ステップS13)。この検出された送信電力
値と所定値とを比較し、比較の結果送信電力値が所定値
より小さいかどうか判断する(ステップS14)。送信
電力値が所定値より小さい場合には、線形補償回路の動
作を実質的に停止するように制御する(ステップS1
5)。送信電力値が所定値より小さくない場合には、そ
のまま増幅動作を継続する(ステップS15→S1
1)。そして、同図中のステップS15においては、線
形補償回路の動作を実質的に停止するために、線形補償
回路への電力供給又はクロック供給を停止するのであ
る。
態様をとりうる。
ループ型線形補償回路であることを特徴とする請求項1
記載の送信時消費電力低減回路。
プ型線形補償回路であることを特徴とする請求項1記載
の送信時消費電力低減回路。
ワード型線形補償回路であることを特徴とする請求項1
記載の送信時消費電力低減回路。
ーション型線形補償回路であることを特徴とする請求項
1記載の送信時消費電力低減回路。
ループ型線形補償回路であることを特徴とする請求項8
記載の無線通信装置。
プ型線形補償回路であることを特徴とする請求項8記載
の無線通信装置。
ワード型線形補償回路であることを特徴とする請求項8
記載の無線通信装置。
ーション型線形補償回路であることを特徴とする請求項
8記載の無線通信装置。
のレベルとし、前記送信電力が小なるレベル以下の場合
に前記線形補償動作を実質的に停止し、前記送信電力が
大なるレベルを越えた場合に前記線形補償動作を行うよ
うにヒステリシス制御することを特徴とする請求項7記
載の消費電力低減回路。
つのレベルとし、前記送信電力が小なるレベル以下の場
合に前記線形補償動作を実質的に停止し、前記送信電力
が大なるレベルを越えた場合に前記線形補償動作を行う
ようにヒステリシス制御することを特徴とする請求項1
1記載の無線通信装置。
ための電池を含むことを特徴とする請求項3又は4記載
の消費電力低減回路。
ための電池を含むことを特徴とする請求項9記載の無線
通信装置。
回路により増幅器を非線形動作領域で動作させて消費電
力低減を行う場合、ある一定レベル以下の送信出力(増
幅器の線形動作領域)に対して、線形補償回路への電力
供給を断状態に制御することにより、線形補償回路分の
消費電力を削減できるという効果がある。
減回路を用いた無線通信装置の主要部の構成を示すブロ
ック図である。
路の例を示す図である。
償回路の例を示す図である。
償回路の例を示す図である。
す図である。
フ動作を示す図である。
法を示すフローチャートである。
る。
Claims (14)
- 【請求項1】 線形動作領域及び非線形動作領域を有す
る増幅器と、この増幅器の前記非線形動作領域において
増幅動作の線形性を補償する線形補償回路とを含み送信
時の消費電力を低減する無線通信装置の消費電力低減回
路であって、基地局からの制御信号に基づいて前記無線
通信装置の送信電力を制御するパワーコントロール回路
の出力である送信電力制御信号を基に、前記増幅器の前
記線形動作領域において前記線形補償回路の線形補償動
作を実質的に停止するように制御する動作制御手段を含
むことを特徴とする消費電力低減回路。 - 【請求項2】 線形動作領域及び非線形動作領域におい
て増幅動作を行い、この増幅動作の前記非線形動作領域
において増幅動作の線形性を補償する無線通信装置に設
けられ送信時の消費電力を低減する消費電力低減回路で
あって、基地局からの制御信号に基づいて前記無線通信
装置の送信電力を制御するパワーコントロール回路の出
力である送信電力制御信号を基に、前記増幅動作の前記
線形動作領域において前記線形性の補償動作を実質的に
停止するように制御することを特徴とする消費電力低減
回路。 - 【請求項3】 前記動作制御手段は、前記送信電力制御
信号の値に応じて少なくとも前記線形補償動作をさせる
ための電力を供給する電源回路からの電力供給を制御す
ることを特徴とする請求項1記載の消費電力低減回路。 - 【請求項4】 前記送信電力制御信号の値に応じて少な
くとも前記線形性の補償動作をさせるための電力を供給
する電源回路からの電力供給を制御することを特徴とす
る請求項2記載の消費電力低減回路。 - 【請求項5】 前記動作制御手段は、前記送信電力制御
信号の値に応じて前記線形補償動作をさせるためのクロ
ック供給を制御することを特徴とする請求項1記載の消
費電力低減回路。 - 【請求項6】 前記送信電力制御信号の値に応じて前記
線形補償動作をさせるためのクロック供給を制御するこ
とを特徴とする請求項2記載の消費電力低減回路。 - 【請求項7】 前記非線形動作領域は、前記送信電力が
所定レベル以上の場合における動作領域であることを特
徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の消費電力低減
回路。 - 【請求項8】 線形動作領域及び非線形動作領域を有す
る増幅動作を行って無線送信を行う送信回路と、この送
信回路の前記非線形動作領域において増幅動作の線形性
を補償する線形補償動作を行う線形補償回路とを含む無
線通信装置であって、基地局からの制御信号に基づいて
自装置の送信電力を制御するパワーコントロール回路の
出力である送信電力制御信号を基に、前記送信回路の前
記線形動作領域において前記線形補償回路の動作を実質
的に停止するように制御する動作制御手段を有する消費
電力低減回路を含むことを特徴とする無線通信装置。 - 【請求項9】 前記動作制御手段は、前記送信電力制御
信号の値に応じて少なくとも前記線形補償動作をさせる
ための電力を供給する電源回路からの電力供給を制御す
ることを特徴とする請求項7記載の無線通信装置。 - 【請求項10】 前記動作制御手段は、前記送信電力制
御信号の値に応じて前記線形補償動作をさせるためのク
ロック供給を制御することを特徴とする請求項8記載の
無線通信装置。 - 【請求項11】 前記非線形動作領域は、前記送信電力
が所定レベル以上の場合における動作領域であることを
特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の無線通信
装置。 - 【請求項12】 送信信号を増幅する増幅ステップと、
この増幅ステップにおける増幅動作の線形性を補償する
線形補償ステップと、基地局からの制御信号に基づいて
前記送信信号を送信する際の送信電力を制御するパワー
コントロール回路の出力である送信電力制御信号の値と
所定値とを比較する比較ステップと、この比較ステップ
における比較の結果前記送信電力制御信号の値が前記所
定値より小さい場合に前記線形補償動作を実質的に停止
するように制御する動作制御ステップとを含むことを特
徴とする無線通信装置の線形動作制御方法。 - 【請求項13】 前記動作制御ステップにおいては、線
形補償動作を行う線形補償回路への電力供給を停止する
ことによって該線形補償回路の動作を実質的に停止する
ことを特徴とする請求項12記載の線形動作制御方法。 - 【請求項14】 前記動作制御ステップにおいては、線
形補償動作を行う線形補償回路へのクロック供給を停止
することによって該線形補償回路の動作を実質的に停止
することを特徴とする請求項12記載の線形動作制御方
法。
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