JP3601024B2 - 無線通信機の送信出力制御回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体無線通信機等に使用され、無線通信機の送信出力を一定に制御する無線通信機の送信出力制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
移動体無線通信機に使用され、無線通信機の温度、電源電圧などの変化に関わらず常に無線通信機の送信出力を一定に制御する無線通信機の送信出力制御回路は、従来、図10に示すような閉ループで構成されるのが一般的であった。
この出力制御回路では、VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)検出のために出力信号の反射波を検出する直接結合器12により高出力電力増幅器11の送信出力を検出し、その検出出力を検波回路13で検波する。
【0003】
次にその検波電圧と、メモリ14に格納されている基準パラメータ値をD/A変換器15でD/A変換することにより得られた基準電圧(定電圧)とを差動増幅器16で比較し、両電圧の誤差電圧を差動増幅器16から発生させ、この誤差電圧により高出力電力増幅器11の増幅率を制御することにより、高出力電力増幅器11から出力される送信出力を一定となるように制御する。
なお送信出力レベルを一定に保つための基準パラメータ値はEEPROMなどのメモリ14内に格納されている。
なお送信出力レベルとは、ランピング信号、即ち、送信波の立ち上がり、立ち下がりの波形を決める信号で送信電力を決めるが、時間的に値の変化しないパラメータを言う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の送信出力制御回路ではメモリ14とD/A変換器15の他に直接結合器12、検波回路13、図示しない検波電圧の温度補償回路、差動増幅器16等の多数の回路が必要になり、部品点数、コストの点で問題があった。
また基板実装面積も増大するため、無線通信機のより一層の小型化を困難にした。
更に、設計を行う際には温度補償を考慮した上で検波電圧を決め、出力の周波数および電源電圧変動を評価しながらゲインを決め、ランピングおよび過度特性を考慮して差動増幅器16の時定数を決めるなど、設計効率が悪いという問題点もあった。
本発明は上述の問題点を解消するためになされたもので、回路構成を簡略化すると共に設計の容易な無線通信機の送信出力制御回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信機の送信出力制御回路は、ランピング制御のためのデフォルト値と、複数段階の送信電力毎の標準制御値と、所定の電源電圧を基準として電源電圧の変化に応じた補正値と、所定の送信チャンネルを基準として送信チャンネルの変化に応じた補正値と、所定の周囲温度を基準として周囲温度の変化に応じた補正値とをメモリに記憶する手段と、現在の送信出力を検波しA/D変換してディジタル値を得る手段と、前記デフォルト値を前記メモリから読出すとともに、現在の使用条件下での前記送信電力毎に対応した標準制御値、前記電源電圧の変化に対応した補正値、前記送信チャンネルの変化に対応した補正値、前記周囲温度の変化に対応した補正値を前記メモリから読出し、さらに現在の送信出力を検波しA/D変換して得られる前記ディジタル値を取得して、前記デフォルト値と前記標準制御値と前記補正値と前記ディジタル値との間で演算して算出制御値を得る手段と、この手段で得られた算出制御値で電力増幅器の増幅率を制御し、送信出力を制御する手段と、を具備する。
前記送信出力制御回路において、前記標準制御値は差動算出パラメータ(k1)とゲインパラメータ(k2)とすることが出来る。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の無線通信機の送信出力制御回路の実施の形態を示す回路図である。
送信信号を増幅する高出力電力増幅器11の増幅率制御端子部にはD/A変換器19の出力が接続される。このD/A変換器19には、メモリ17から算出制御値(以下算出パラメータ値:RAMPDという)が供給される。
この算出パラメータ値をD/A変換器19でD/A変換し、出力電圧で高出力電力増幅器11の増幅率を制御することにより送信出力が一定に制御される。
【0007】
EEPROM等で構成されるメモリ17には、無線通信機の送信出力のランピング制御のための基準パラメータ値(デフォルト値ともいう)が記憶されている。
また、ある電源電圧、あるチャンネル、ある周囲温度を基準として、それらから変化した使用条件下での電源電圧(deltaV)、コントロールチャンネル(deltaARFCN)、温度(deltaRF_TEMP)のパラメータ設定値が補正値として格納されている。
また送信電力レベル(PCL)毎に設定可能な差動算出パラメータ(k1)と、同様にPCL毎に設定可能なゲインパラメータ(k2)とが標準制御値として格納されている。
【0008】
高出力電力増幅器11から出力される送信電力は直接結合器12により検出され、検波回路13により検波され、その出力はA/D変換器18を介してディジタル値すなわち送信出力を検波した検波電圧のパラメータ設定値VDETとしてメモリ17に入力される。
検波回路13により検出される送信出力の大きさは動作温度により変化するため、これを補正するための温度補償回路がサーミスタ20を含む温度検出回路21で構成され、その出力によりA/D変換器18において検波出力を補正するように構成されている。
【0009】
このように、メモリ17には、ランピング制御のための基準パラメータ値、PCL毎の標準制御値である差動算出パラメータ(k1)とゲインパラメータ(k2)、電源電圧VSSの基準値からの変化に応じたVSS補正値、送信チャンネルの基準値(基準チャンネル)からの変化に応じたチャンネル補正値、温度の基準値からの変化に応じた温度補正値等が記憶されている。
【0010】
そして、現在のPCLに対応した標準制御値、現在の電源電圧、現在の送信チャンネル、現在の温度に応じた補正値を読出して、さらには現在の検波電圧に基づくパラメータ設定値を補正値として取得して、基準パラメータ値との間で図示しない演算装置により演算を行うことにより算出パラメータ値を算出し、その算出パラメータ値でD/A変換器19を介して高出力電力増幅器11の増幅率を制御することにより、所定のPCLに制御し、かつ電源電圧の変動、チャンネル変化、温度変化に関わらず常に送信出力を一定に制御する。
【0011】
図2〜図6はメモリ17内に格納されている標準制御値と補正値とを示した図である。
無線通信機として900MHz帯(Power Class 4)のGSM端末を用いた場合、送信電力レベルは基地局との距離に応じて15段階に切り替えられる。また、1800MHz帯(Power Class 1)の端末(DCS1800)を用いた場合は16段階に切り替えることができる。
そこで、図2および図3に示すように送信電力レベル(PCL)を15または16段階に切り替えるようにし、各出力レベルにおいて標準制御値である差動算出パラメータ(k1)とゲインパラメータ(k2)とを対応させて記憶する。
【0012】
図2においてx1〜x15,y1〜y16は各出力レベルPCL毎に任意の値を設定することができる。
また図3においてz1〜z15,u1〜u16は各PCL毎に任意の値を設定することができる。
なお、本実施の形態に使用される無線通信機はデュアルバンド機として構成され、切り替えによりGSM端末としてもDCS端末としても使用可能である。
高出力電力増幅器11の出力電力はランピング制御され、図11に示すようにn個(例えば64個)に分割されそれぞれの区間毎にその値が基準パラメータ値(デフォルト値)としてメモリ17に格納されている。
【0013】
図4は電源電圧VSS補正値で、VSSが3.8Vから4.0Vの間にある時を基準として、この基準電圧より電源電圧が低いか高いかにより補正値deltaVが図に示すように設定されている。なおこれらの補正値はいずれも整数値で、電源電圧の範囲を更に細かく区分して設定することもできるし、区分を更に粗く設定することもできる。
【0014】
図5はチャンネル補正値を示すもので、送信チャンネルが中間の基準チャンネルより低いか高いかによりチャンネル補正値が設定されている。
いずれの補正値も整数値で、チャンネルの切分けの幅は更に細かくしても粗くしてもよい。
図6は温度補正値(deltaRF TEMP)を示したもので、15度から35度の間にある時を基準として、送信出力部の動作温度に基づいて温度補償値が補正値として設定されている。
なおこれらの補正値も整数値であり、温度補償する温度範囲は更に細かくも粗くも設定することができる。
図7は図6に示すdeltaRF TEMPの補正値を選択するための図で、利用法の詳細は後述される。
【0015】
ここで高出力電力増幅器11の制御端子に供給される送信出力の制御値である算出パラメータ値(RAMPD(n))は式(1)により算出される。
ここでnは図11の横軸に示すサンプリング数で32,64または128に設定されるが、このサンプリング数はこれに限定されるものではない。
また式(1)のxは(トータルサンプリング数/2)−1を表わす。
【0016】
このように図2〜図6はメモリ17に設定してあるRFパラメータを示しており、更にランピング波形を生成する基準となるランピング制御値のデフォルト値もメモリ17に保持されている。
このように図2〜図6のRFパラメータが現在の動作条件に対応して読出され、さらに現在の検波電圧に基づくパラメータ設定値VDETが取得され、デフォルト値を基に式(1)により算出され、算出パラメータ値が定まることにより、高出力電力増幅器11の制御値およびランピング制御波形が生成される。
【0017】
次に無線通信機の動作状態が次の条件にある場合について考察する。
<動作条件>
電源電圧VSS:3.6V
ARFCN :975チャンネル
周囲温度 :−10℃
PCL :5
この条件下において予めメモリ17に保持されているパラメータが図2〜図6に基づいて送信スロット内で読出される。ただし電源電圧VSSの読出しは送信スロット内であっても送信スロット外であっても可能である(なお、その際はどちらか一方に定義付けが必要である。)。
これによって読出されるRFパラメータは、図2からk1=x1、図3からk2=z1、図4からdeltaV=v2gsm、図5からdeltaARFCN=ARFCN1gsm、図6からdeltaRF TEMP=RFTEMP4gsmとなる。
【0018】
なおこれらのパラメータは式(1)に代入されて送信電力の制御値が計算されるが、式中のVDET及び deltaRF TEMについて次に説明する。
PCL=5の場合、高出力電力増幅器11から出力される送信出力は直接結合器12によりカップリングされて取り出され、検波回路13により検波されてA/D変換器18によりディジタル値に変換される。この値がVDETとなる。
同時に、動作状態における周囲温度は温度検出回路21に使用されているサーミスタ20によりその温度に対する電圧としてA/D変換器18に入るが、図7で設定されている電圧−温度範囲テーブルにより前記周囲温度が属する温度範囲が認識され、即ち上記条件ではRF TEMP Voltage4以下となっているために0℃以下であることが認識され、図6からその温度に対するパラメータが読出される。
【0019】
これらすべてのパラメータに基づき、式(1)によりRAMPDが計算され、この値がD/A変換器19を介してアナログ値に変換され、その電圧により高出力電力増幅器11に制御値として与えられる。
この一連の流れを持つ送信出力制御回路は同時にランピングおよびトランジェント特性を得ることが可能となる。
【0020】
図8は本発明の他の実施の形態を示す回路図である。
この実施の形態はGSM(900MHz)とDCS(1800MHz)のデュアルバンド移動体無線通信機に本発明を適用した場合で、メモリ17aには各バンド(GSMとDCS1800)に対応して基準パラメータ値と標準制御値と補正値とがそれぞれ記憶される。
【0021】
ネットワーク切り替え時にはそのバンドに対応するメモリ17aの算出パラメータ値(RAMPD)をD/A変換器19で変換し、高出力電力増幅器11aのいずれかの増幅器を制御する。
なお図8においてはGSM,DCSの2つのバンドが用いられているが、もう1つのDCS(1.9GHz帯)についても基準パラメータ値と標準制御値と補正値とを設定するようにすればトライバンド機の場合にも本発明を適用することができる。
【0022】
図9は本発明の送信出力制御回路を採用したGSMとDCS1800のデュアルバンド移動体無線通信機の実際の回路を示す。
この回路においてはD/A変換器45により変換された2つのアナログ信号(I,Q成分)が第2部局部発振器40の信号とともに変調器38で変調され送信信号となり、バッファ37を介して位相検出器36に供給される。
また2つのバンド(GSMとDCS1800)に対応している第1部局部発振機41のリファレンス波と送信用電力制御発振機(以後デュアルTXVCOと呼ぶ)34の送信波とが周波数変換器39で、先に述べた変調器38で変調された送信波と同一の周波数に変換され位相検出器36に供給される。
【0023】
そして、位相検出器36に対する2つの信号入力の間に位相差があればデュアルTXVCO34がどれだけ標準からずれているかを示す誤差信号を出力する。
位相検出器36によって発生した誤差信号はループフィルタ35に入力される。このループフィルタ35はローパスフィルタであり、位相検出器36の交流信号の変動を除去するRC回路で構成される。
このループフィルタ35に対しての入力は交流リップルを持つ直流誤差信号で、これがデュアルTXVCO34の制御作用をする。
このデュアルTXVCO34を制御するために位相固定ループ回路を構成している。
【0024】
この動作によりデュアルTXVCO34から送信キャリアとしてレベルの高い信号を出力し、HPA33でGSMまたはDCS1800標準の所望のレベル信号を出力し、直接結合器51とアンテナスイッチ32とを介してアンテナ31よりそのバンドの送信出力が所望のレベルで出力される。
いずれもMPUおよびDSP48によってその時のバンド、例えば、GSM標準の場合はバンド切り替え信号ライン50によりデュアルTXVCO34、デュアルHPA33、アンテナスイッチ32はすべてGSM標準のバンドに切り替わる。
【0025】
これら一連の送信動作中において温度を検出するサーミスタ43を用いた温度検出回路52によって周囲温度が検出され、その温度に対する電圧値と、電源42の電源電圧とがコーディック部47のA/D変換器44によりディジタル値に変換される。
また、直接結合器51によりカップリングされたパワーレベルは検波回路53により検波電圧として検出され、同様にコーディック部47に入力されA/D変換器44によりディジタル値に変換される。
バンドによるチャンネル(ARFCN)はMPUおよびDSP48により知ることができる。
【0026】
これらの情報はコーディック部47からMPUおよびDSP48と信号交換が行われ、MPUおよびDSP48でメモリ部49の中から現在の情報と合致しているパラメータを読出し前述した式(1)により算出し、そのディジタルパラメータをD/A変換器46で変換してアナログ信号とし、これを送信電力を制御する制御電圧としてデュアルHPA33に供給し、所望の制御が行われる。
これにより正確なランピング特性および過度特性を得ることができる。
図9は本発明をGSMとDCS1800のデュアルバンド移動体無線通信機に適用した場合を示しているが、本発明はその他の移動体無線通信機はもちろんのこと固定使用の通常の無線通信機にも広く使用することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の無線通信機の送信出力制御回路によれば、回路構成が簡単で部品点数、コストの面で有利な無線通信機を実現することができる。
また、基板実装面積も小さくすることができるため、無線通信機をより小型化することができ、しかも部品数を削減できるため、部品間のばらつきを抑えることができ信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による無線通信機の送信出力制御回路の実施の形態を示す回路図。
【図2】本発明における標準制御値を具体的に示す図。
【図3】本発明における標準制御値を具体的に示す図。
【図4】本発明におけるVSS補正値を具体的に示す図。
【図5】本発明におけるチャンネル補正値を具体的に示す図。
【図6】本発明における温度補正値を具体的に示す図。
【図7】本発明における電圧−温度範囲テーブルを具体的に示す図。
【図8】本発明による無線通信機の送信出力制御回路の他の実施の形態を示す回路図。
【図9】本発明の送信出力制御回路を採用したGSMとDCS1800のデュアルバンド移動体無線通信機を示す回路図。
【図10】従来の無線通信機の送信出力制御回路を示す回路図。
【図11】本発明に用いられるランピング制御波形を示す図。
【符号の説明】
11 高出力電力増幅器
12 直接結合器
13 検波回路
17 メモリ
19 D/A変換器
20 サーミスタ
21 温度検出回路
Claims (2)
- ランピング制御のためのデフォルト値と、複数段階の送信電力毎の標準制御値と、所定の電源電圧を基準として電源電圧の変化に応じた補正値と、所定の送信チャンネルを基準として送信チャンネルの変化に応じた補正値と、所定の周囲温度を基準として周囲温度の変化に応じた補正値とをメモリに記憶する手段と、
現在の送信出力を検波しA/D変換してディジタル値を得る手段と、
前記デフォルト値を前記メモリから読出すとともに、現在の使用条件下での前記送信電力毎に対応した標準制御値、前記電源電圧の変化に対応した補正値、前記送信チャンネルの変化に対応した補正値、前記周囲温度の変化に対応した補正値を前記メモリから読出し、さらに現在の送信出力を検波しA/D変換して得られる前記ディジタル値を取得して、前記デフォルト値と前記標準制御値と前記補正値と前記ディジタル値との間で演算して算出制御値を得る手段と、
この手段で得られた算出制御値で電力増幅器の増幅率を制御し、送信出力を制御する手段と
を具備することを特徴とする無線通信機の送信出力制御回路。 - 請求項1に記載の送信出力制御回路において、前記標準制御値が差動算出パラメータ(k1)とゲインパラメータ(k2)とであることを特徴とする送信出力制御回路。
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