JP3456202B2 - 受信レベルモニタ回路 - Google Patents

受信レベルモニタ回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は受信レベルモニタ回
路に関し、特に受信信号を所定レベルに自動制御する可
変減衰器に供給される制御電流に基づき受信レベルモニ
タ出力を生成する受信レベルモニタ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波、ミリ波受信機においては、
フェージングによる受信レベル変動に対処するために、
高周波増幅段もしくは中間周波増幅段にAGC増幅回路
や可変減衰器を設け、信号レベルが所定レベルになるよ
うに自動制御している。
【0003】AGC増幅回路や可変減衰器に供給する制
御電圧や制御電流は、受信レベルに応じて変化するの
で、この制御電圧や制御電流に基づき受信レベルをモニ
タできる。
【0004】図3はマイクロ波受信機の自動レベル制御
手段と従来の受信レベルモニタ出力の一例を示すブロッ
ク図である。
【0005】受信信号S1は、高周波増幅回路1により
高周波増幅され、可変減衰器2により所定レベルにレベ
ル制御された後、再び高周波増幅回路3により高周波増
幅され、ミキサ4により局部発振回路5からの局部発振
信号S2と混合されてIF(中間周波)信号S3として
出力される。
【0006】可変減衰器2は、例えばピンダイオードを
用いて構成され、ピンダイオードに供給するバイアス電
流を制御することにより、ピンダイオードの内部抵抗を
変化させて減衰量を可変する。
【0007】この可変減衰器2を制御するために、IF
信号S3を検波器6により検波し、この検波電圧Vdと
基準電圧Vfとの差電圧を差動増幅回路8により増幅
し、更に対数増幅回路10により対数増幅して可変減衰
器2に供給している。なお、基準電圧Vfは、IF信号
S3の設定レベルに対応しており、基準電圧発生回路7
により生成される。
【0008】ここで、従来は、受信レベルモニタ出力と
して、差動増幅回路8の出力電圧Vmを取出している。
【0009】ところで、通常の自動レベル制御手段で
は、差動増幅回路8の出力側に対数増幅回路10を設け
る必要はないが、可変減衰器2の減衰量が制御電流に対
して非線形となるので、これを線形化するために設けて
いる。特に差動増幅回路8の出力を受信レベルモニタ出
力として使用する場合には必須である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来例
では、差動増幅回路8の出力電圧Vmを受信レベルモニ
タ出力としている。
【0011】受信レベルモニタ出力として要求されるこ
とは、受信レベル(dBm)の変化に対して直線的に変
化することである。つまり、受信信号を所定レベルに自
動制御する可変減衰器に供給される制御電流に基づき受
信レベルモニタ出力を生成する場合は、可変減衰器の減
衰量(dB)の変化に対して受信レベルモニタ出力が常
に直線的に比例して変化することが要求される。
【0012】しかし、対数増幅回路だけでは、可変減衰
器の減衰量の全範囲にわたって制御電流に対する減衰量
の関係を直線的な比例関係にすることは困難である。ま
た、環境温度変化によって、高周波増幅回路や対数増幅
回路等の増幅系の利得が変動するので、広い温度範囲に
わたって精度よく受信レベルモニタ出力を得ることがで
きないという問題点を有している。
【0013】本発明の目的は、可変減衰器を制御する制
御電流に基づき広い温度範囲にわたって高精度に受信レ
ベルをモニタできる受信レベルモニタ出力を得ることの
できる受信レベルモニタ回路を提供することにある。
【0014】
【0015】
【課題を解決するための手段】 本発明の受信レベルモニ
タ回路は、制御電流に応じて受信信号を所定レベルに減
衰させる定インピーダンス型の可変減衰器と、 前記可変
減衰器に供給される前記制御電流を通過させる直列抵抗
と、この直列抵抗の端子間電位差を検出増幅する高入力
インピーダンスの端子間電位差検出手段と、前記可変減
衰器の減衰量(dB)に対して前記端子間電位差が直線
的に変化するように前記端子間電位差検出手段の出力を
対数変換する対数変換手段と、温度変化による増幅系の
利得変動による前記端子間電位差の変動分を補正する利
得変動補正手段と、受信周波数が2周波数以上の場合に
増幅系の周波数特性に基づく利得変動分を補正する周波
数特性補正手段とを備える。
【0016】また、前記可変減衰器が、ウィルキンソン
形分配回路による定インピーダンス型のピンダイオード
可変減衰器であり、前記端子間電位差検出手段は、前記
直列抵抗の両端子にそれぞれ接続される高入力インピー
ダンスのボルテージフォロワと、これらボルテージフォ
ロワの出力を増幅する差動増幅部とを有する。
【0017】更に、前記対数変換手段は、前記端子間電
位差検出手段の出力を対数増幅する対数増幅部と、常温
において前記可変減衰器の減衰量(dB)を変化させた
ときに前記対数増幅部の出力値が直線的に変化しない部
分を補正するためのデータが予め書き込まれた対数変換
補正テーブルと、前記対対数変換補正テーブルに基づき
前記対数増幅部の出力値を補正する対数変換補正演算部
とを有し、また更に、前記利得変動補正手段は、温度を
検出する温度センサと、常温からの温度差に対する増幅
系の利得変動に基づく前記対数変換手段の出力値変動分
を補正するためのデータが予め書き込まれた利得変動補
正テーブルと、前記温度センサの出力値および前記利得
変動補正テーブルに基づき前記対数変換手段の出力値を
補正する利得変動補正演算部とを有する。
【0018】本発明の受信レベルモニタ回路は、受信周
波数が2周波数以上の広帯域受信の場合、増幅系の周波
数特性に基づく利得変動分を補正する周波数特性補正手
段を備え、前記周波数特性補正手段は、増幅系の周波数
特性に基づく前記利得変動補正手段の出力値変動分を補
正するためのデータが予め書き込まれた周波数特性補正
テーブルと、受信周波数に応じて前記周波数特性補正テ
ーブルを参照して前記利得変動補正手段の出力値を補正
する周波数特性補正演算部とを有する。
【0019】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【0020】図1は本発明の一実施形態を示すブロック
図であり、点線で囲んだ部分が本発明の受信レベルモニ
タ回路である。
【0021】図1において、受信信号S1は、高周波増
幅回路1により高周波増幅され、可変減衰器2により所
定レベルにレベル制御された後、再び高周波増幅回路3
により高周波増幅された後、ミキサ4により局部発振回
路5からの局部発振信号S2と混合されてIF(中間周
波)信号S3として出力される。
【0022】また、IF信号S3の出力レベルが検波器
6により検出され、この検波器6の検波電圧Vdと基準
電圧Vfとの差電圧が差動増幅回路8により増幅された
後、駆動回路9により駆動増幅されて制御電流として可
変減衰器2へ供給される。以上が受信機の自動レベル制
御手段である。
【0023】受信レベルモニタ回路は、可変減衰器2に
供給される制御電流Iaを検出するための直列抵抗11
と、この直列抵抗11の両端子にそれぞれ接続される高
入力インピーダンスのボルテージフォロワ12,13
と、これらボルテージフォロワ12,13を介して直列
抵抗11の端子間電位差を増幅する差動増幅部14と、
可変減衰器2の制御電流に対する減衰量(dB)の関係
を直線化するために差動増幅部14の出力を対数変換す
る対数増幅部15と、対数増幅部15の出力値を補正す
るためのデータが予め書き込まれた対数変換補正テーブ
ル16と、対数変換補正テーブル16に基づき対数増幅
部15の出力値を補正する対数変換補正演算部17と、
温度を検知する温度センサ18と、温度による増幅系の
利得変動に基づく対数増幅部15の出力値変動分を補正
するためのデータが予め書き込まれた利得変動補正テー
ブル19と、温度センサ18の出力値および利得変動補
正テーブル19に基づき対数変換補正演算部17の出力
値を補正する利得変動補正演算部20とを有している。
【0024】ここで、可変減衰器2としては、例えば図
示したように、ウィルキンソン形分配回路による定イン
ピーダンス型可変減衰器を使用し、ピンダイオードに供
給するバイアス電流を制御して減衰量を可変する。この
ように可変減衰器2を定インピーダンス型とすることに
より、高周波信号に対してンピーダンス変動を抑制で
き、温度変動等に対しても安定した減衰器として動作さ
せることができる。
【0025】直列抵抗11は、過大電流を防止する機能
も有しており、回路障害が発生しても可変減衰器のピン
ダイオードに許容値以上の過大電流が流れないようにす
る。また、できるだけ大きな抵抗値に設定することによ
り、駆動回路9の出力インピーダンスを高くして定電流
源に近づけることができる。
【0026】次に動作を説明する。
【0027】駆動回路9から出力される制御電流Ia
は、直列抵抗11を介して可変減衰器2へ供給される。
直列抵抗11の端子間には制御電流Iaに比例した電位
差が生じるので、この端子間電位差により制御電流Ia
を検出できる。
【0028】端子間電位差を検出し増幅する場合、制御
電流Iaおよび駆動回路9の出力インピーダンスに影響
を与えないようにするため、高入力インピーダンスのボ
ルテージフォロア12,13を介して差動増幅部14へ
入力し、直列抵抗11の端子間電位差を処理しやすい電
圧まで増幅する。
【0029】受信レベルモニタ出力が温度の影響を大き
く受けるのは、ボルテージフォロア12,13の入力オ
フセット電圧の温度特性および増幅系の利得の温度特性
である。
【0030】このため、ボルテージフォロア12,13
としては、入力オフセット電圧温度特性が保証された演
算増幅器を使用する。例えば、減衰量が1dBのときの
制御電流値を10μAとし、直列抵抗11の抵抗値を1
kΩとした場合、制御電流値10μAのときの直列抵抗
11の端子間電位差は10mVとなるので、この場合、
ボルテージフォロア12,13に用いる演算増幅器の入
力オフセット電圧としては、10mVよりも十分低い
値、目安として1mV以下のものを選定して温度の影響
を軽減する。
【0031】受信レベル(dBm)の変化に対して制御
電流(直列抵抗11の端子間電位差)が直線的に変化す
るようにさせるために、差動増幅部14の出力値を対数
増幅部15により対数値に変換する。
【0032】図2は、受信レベル(dBm)に対する対
数増幅部15の出力電圧(V)の実測値の一例を示して
いる。この実測値は、自動レベル制御状態において受信
レベルを変化させたときの対数増幅部15の出力電圧値
を示している。
【0033】ここで、対数増幅部15の出力電圧値は、
直列抵抗11の端子間電位差の対数値、つまり可変減衰
器2の制御電流の対数値に対応している。また、対数増
幅部15の出力電圧値と可変減衰器2の減衰量との関係
は、図3に示した受信レベルに対する対数増幅部15の
出力電圧の関係に対応している。
【0034】図2に示したように、受信レベル(dB
m)に対する対数増幅部15の出力電圧(V)の関係
は、受信レベルが−20dBm以上ではほぼ直線になる
が、可変減衰器2の減衰量が少ない部分(受信レベルの
−28〜−20dBm付近)では大きく曲がっている。
【0035】受信レベル(dBm)の変化に対して対数
増幅部15の出力電圧値が全体的に直線的に変化するよ
うにするためには、減衰量の少ない部分に対して補正す
る必要がある。このため、例えば常温において、受信レ
ベルを1dBステップで変化させ、対数増幅部15の出
力電圧値を測定し、減衰量の少ない部分を補正するため
のデータを対数変換補正テーブル16に予め書き込んで
おく。
【0036】そして、対数変換補正演算部17により、
受信レベルが−28〜−20dBm付近に対応する対数
増幅部15の出力電圧値を補正テーブル16を参照し補
完して補正する。なお、対数変換補正演算部17は、補
正演算処理を行うに際して、入力される出力電圧をA/
D変換してデジタル補正処理を行う。
【0037】また、温度変化により自動レベル制御手段
の増幅回路やミキサ等の増幅系の利得が変動し、対数変
換補正演算部17の出力値が変動するので、これらも補
償する必要がある。増幅系の利得が変動した場合、図2
に示した曲線が横軸方向に移動することになるので、こ
の利得変動補正は、利得変動分だけ横軸をずらして読み
替えることに相当する。
【0038】このため、温度センサ18を設けると共
に、例えば、温度を常温から一定間隔で温度を変化させ
たときの対数増幅部15の出力電圧値の変動差分を補正
するデータを予め利得変動補正テーブル19に書き込ん
でおき、利得変動補正演算部20により温度センサ18
の検出温度および利得変動補正テーブル19に基づき、
対数変換補正演算部17の出力値を補完して補正し、受
信レベルモニタ出力とする。
【0039】このようにすることにより、受信レベルモ
ニタ出力の値は、受信レベル(dBm)の変化に対して
直線的に変化し、且つ温度に対し補正された高精度の受
信レベルモニタ出力を生成できる。
【0040】ところで、受信周波数が2周波数以上ある
ような広帯域の受信機の場合には、高周波増幅回路の周
波数特性により、受信周波数毎に利得に差異が生じの
で、受信周波数に応じて利得変動分を補正する必要があ
る。このため、周波数特性に基づく利得変動補正演算部
20の出力値変動分を補正するためのデータを予め周波
数特性補正テーブル(図示省略)に書き込んでおき、周
波数特性補正演算部(図示省略)を設けて、受信周波数
に応じて周波数特性補正テーブルを参照して利得変動補
正演算部20の出力値を補正すればよい。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
信信号を所定レベルに自動制御する可変減衰器を定イン
ピーダンス型とし、直列抵抗を介して制御電流を可変減
衰器へ供給し、この直列抵抗の端子間電位差を検出増幅
し、検出増幅した端子間電位差が可変減衰器の減衰量
(dB)に対して直線的に変化するように対数変換した
後、温度変化による利得変動分を補正して受信レベルモ
ニタ出力として送出することにより、広い温度範囲にわ
たって高精度に受信レベル(dBm)をモニタできる受
信レベルモニタ出力を得ることができる。
【0042】また、受信周波数が2周波数以上の広帯域
受信の場合、増幅系の周波数特性に基づく利得変動分を
補正することにより、受信周波数範囲が広帯域な受信機
においても、広い温度範囲にわたって高精度に受信レベ
ルをモニタできる受信レベルモニタ出力を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】受信レベル(dBm)に対する対数増幅部15
の出力電圧(V)の実測値の一例を示す図である。
【図3】マイクロ波受信機の自動レベル制御手段と従来
の受信レベルモニタ出力の一例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
11 直列抵抗 12,13 ボルテージフォロワ 14 差動増幅部 15 対数増幅部 16 対数変換補正テーブル 17 対数変換補正演算部 18 温度センサ 19 利得変動補正テーブル 20 利得変動補正演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 29/08 H04B 1/16 H04B 1/26 - 1/28 H04B 1/60 H04B 3/46 - 3/48 H04B 17/00 - 17/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 制御電流に応じて受信信号を所定レベル
    に減衰させる定インピーダンス型のピンダイオード可変
    減衰器と、前記可変減衰器に供給される前記制御電流を
    通過させる直列抵抗と、この直列抵抗の端子間電位差を
    検出増幅する高入力インピーダンスの端子間電位差検出
    手段と、前記可変減衰器の減衰量(dB)に対して前記
    端子間電位差が直線的に変化するように前記端子間電位
    差検出手段の出力を対数変換する対数変換手段と、温度
    変化による増幅系の利得変動による前記端子間電位差の
    変動分を補正する利得変動補正手段と、受信周波数が2
    周波数以上の場合に増幅系の周波数特性に基づく利得変
    動分を補正する周波数特性補正手段とを備えることを特
    徴とする受信レベルモニタ回路。
  2. 【請求項2】 前記可変減衰器が、ウィルキンソン形分
    配回路による定インピーダンス型のピンダイオード可変
    減衰器であることを特徴とする請求項1記載の受信レベ
    ルモニタ回路。
  3. 【請求項3】 前記対数変換手段は、前記端子間電位差
    検出手段の出力を対数増幅する対数増幅部と、常温にお
    いて前記可変減衰器の減衰量(dB)を変化させたとき
    に前記対数増幅部の出力値が直線的に変化しない部分を
    補正するためのデータが予め書き込まれた対数変換補正
    テーブルと、前記対対数変換補正テーブルに基づき前記
    対数増幅部の出力値を補正する対数変換補正演算部とを
    有することを特徴とする請求項1記載の受信レベルモニ
    タ回路。
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