JP3722777B2 - High frequency power detection circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は高周波電力検出回路、特にマルチキャリア高周波信号の高精度な電力検出を可能にする高周波電力検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、無線伝送装置における最終段電力増幅器の出力電力表示や出力電力制御には高周波電力検出器が用いられる。W−CDMAに見られる出力電力制御が必須であるように、その重要性は益々増大している。ところが、そこに用いられるダイオード、LOGアンプ等の高周波電力検出器の要素は、温度、入力レベル、周波数に対して特性が変化するため検出誤差を生じる。そこで、従来、温度センサを内蔵し、その出力に基づき、逆特性生成回路で高周波電力検出器の温度特性を補償し、また、高周波電力検出器の周波数特性とは逆の特性を持つ結合器を接続することで周波数特性を補償している。
【0003】
上記従来の高周波電力検出器では、温度特性と周波数特性だけを補正しているが、これまでの無線伝送装置等では、狭帯域信号のシングルキャリア信号のみを増幅していたため特に問題は生じなかった。ところが、近年、例えば、W−CDMA用の無線伝送装置では、1本のキャリアの周波数帯域が広がり、さらに、マルチキャリア伝送が行われている。従って、シングルキャリアに対する周波数特性に加え、広帯域にキャリアが分布することによるマルチキャリア化による影響も無視できなくなってきている。
【0004】
これを、図14及び図15を用いて説明する。図14は従来の高周波電力検出回路である。図において、1は高周波信号入力端子、2は方向性結合器、3は高周波信号を検波する検波回路、9は温度センサ、5は温度センサ9の出力に基づいて、検波回路3の出力特性とは逆の特性の出力を発生する逆特性生成回路、6は検波回路3の出力と、逆特性生成回路5の出力とを合成し、温度変化の影響の少ない高周波電力検出を得る合成回路であり、この合成回路6の出力をもって検出電力とする。
【0005】
この従来の高周波電力検出回路に対し、高周波信号入力端子1からW−CDMA信号の広帯域信号が入力された場合、キャリアパターン(1Carr〜5Carr)をパラメータとした検波回路3の出力電力と温度との関係を実測すると、図15のような入出力特性を示す。図15から明らかなように、図14の従来の高周波電力検出回路では、温度特性を補償できても、キャリアパターンによる検出誤差が生じていることがわかる。図15は、検波回路としてアナログ・デバイス社のAD8361を使用し、センタ周波数2140MHz、検波回路入力0dBmの場合の実測値をグラフにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の高周波電力検出回路は、キャリアパターンにより検出電力に検出誤差が生じていた。この発明は、マルチキャリア化の影響を受けることなく測定精度の高い高周波電力検出回路を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる高周波電力検出回路は、マルチキャリア高周波電力源からの高周波信号を入力とし、この入力信号の電力に対応した出力を発生する検波回路と、上記マルチキャリア高周波信号のキャリアパターンに応じて上記検波回路の特性を補正する信号を生成する逆特性生成回路と、上記検波回路の出力を上記逆特性生成回路の出力で補正して取り出す合成回路とを備えたことを特徴とするものである。
【0008】
また、上記に記載の高周波電力検出回路において、上記逆特性生成回路は、上記検波回路の出力レベルにより補正量を修正した信号を出力するようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
また、上記に記載の高周波電力検出回路において、キャリアパターン情報をマルチキャリア高周波信号の通信回線から取り出すようにしたことを特徴とするものである。
【0010】
また、上記に記載の高周波電力検出回路において、マルチキャリア高周波信号からキャリアパターン情報を検出するキャリア情報検出回路を備えたことを特徴とするものである。
【0011】
また、上記に記載の高周波電力検出回路において、上記逆特性生成回路は、予め測定されたキャリアパターン情報に対する検波回路出力の補正値をテーブルとして備えていることを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る高周波電力検出回路を示すブロック図である。図において、1は高周波信号入力端子、2は方向性結合器、3は高周波信号を検波する検波回路、4は外部装置7からの信号を受けてキャリア情報、つまり受信信号がどのキャリアパターンに属するかという情報、を取り出すキャリア情報受信回路、5はキャリア情報受信回路4の出力に基づいて、検波回路3の出力特性を補正する信号を生成する逆特性生成回路、6は検波回路3の出力と逆特性生成回路5の出力とを合成し、キャリアパターンによる誤差の影響を低減した高周波電力を得る合成回路で、この合成回路6の出力をもって検出電力とする。
【0013】
次に、検波回路3の入出力特性に影響を与えるキャリアパターンについて図2及び図3を用いて説明する。W−CDMA信号は、2110MHz〜2170MHz(帯域幅60MHz)が20MHz毎にL、M、Hの3バンドに分割されている。各20MHzのバンド内に5MHz毎のキャリアF1〜F4が最大4波多重される。上述した図15のパラメータであるキャリアパターンは、1Carr〜5Carrの5パターンがあり、各々のキャリアパターンを図3に示し、キャリアの周波数軸上の位置を図2に示す。
【0014】
次に動作を説明する。高周波信号入力端子1から入力された高周波信号は、その一部が方向性結合器2を介して検波回路3に入力される。キャリア情報受信回路4は、外部装置7からの信号を受けてキャリアパターン情報(すなわち図3のキャリアパターン1乃至5のどのパターンか示す信号)を出力し、そのキャリアパターンに基づいて逆特性生成回路5を駆動する。逆特性生成回路5はキャリアパターンに応じて、検波回路3の出力特性とは逆の特性の補正出力信号を出し、合成回路6において検波回路3の出力を補正する。
【0015】
図3にキャリアパターン1乃至5とキャリアパターンに応じた補正値とを示す。この補正値は、予め測定し、逆特性生成回路5のメモリテーブルに記憶させておく。逆特性生成回路5は、補正値に応じた補正出力信号を出し、検波回路3の出力と合成回路6で合成される。合成回路6の出力を図4に示す。前述のように、図14における補正前の検波回路3の出力は、キャリアパターンと温度に関して、図15のように変動する。図15は、温度特性に加え、キャリアパターンによる変動が存在していることを示している。このように、キャリアパターン補正をしない図15では、キャリアパターンによる偏差が0.2dBm以上あったものが、本実施の形態によれば、図4に示すように0.1dBm以下に抑制でき、キャリアパターンの影響を除去した出力が得られる。
【0016】
以上のように構成された高周波電力検出回路は、キャリアパターンによる検波回路の誤差を最小に抑えることができるため、W−CDMAのような広帯域変調信号に対して精度の高い電力検出を可能にする。
【0017】
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2に係る高周波電力検出回路のブロック図である。図において、5aは検波回路3の出力レベルにより制御される逆特性生成回路であり、その他の要素は図1と同一要素に同一符号を付して説明を省略する。
【0018】
高周波信号入力端子1から入力された高周波信号の一部は、方向性結合器2を介して検波回路3に入力される。キャリア情報受信回路4には、外部装置7からキャリア情報を入力する。逆特性生成回路5aは、キャリアパターン情報に加え、検波回路3の検波出力レベルを示す信号が加えられ、このレベルとキャリアパターンに応じて補正信号を発生する。逆特性生成回路5aには、メモリテーブル上に補正係数を記録しており、キャリア情報と検波回路出力レベルとに応じて、逆特性出力を生成する。
【0019】
図6と図7とを用いて逆特性生成回路5aの動作を説明する。図6は、逆特性生成回路5aのブロック図で、これは逆特性テーブル17と、振幅誤差テーブル21と、D/A変換器19とから構成される。図7は、逆特性生成回路5aの逆特性テーブル17の記録内容を示す。
【0020】
キャリア情報受信回路4は、外部装置7から信号を受信し、バンド情報(L、M、H)とキャリアパターン情報とを逆特性生成回路5aに出力する。逆特性生成回路5a内の逆特性テーブル17は、上記バンド情報及びキャリアパターン情報を引数として、逆特性補正値18を出力する。これを、図7に示す。逆極性テーブル17には、バンドがL、M、Hの3通り、キャリアパターンが15通り、計45通りの補正値データが予め記録されている。逆特性補正値18には、さらに検波出力レベルに応じて振幅誤差テーブル21から出される信号を加えてD/A変換器19でD/A変換した信号を出力する。
【0021】
比較のため、従来の高周波電力検出回路にW−CDMA信号の広帯域信号が入力された場合の検波回路出力の温度に対する入出力特性を、キャリアパターンをパラメータとして実測して図8に示す。このグラフのデータは、検波回路3としてアナログ・デバイス社のAD8361を使用し、中心周波数は2140MHz、検波回路入力レベル=−10dBmとした実測値である。
【0022】
図8は、実施の形態1(入力レベル=0dBm、図4)とは出力特性が異なる。そこで、図3に示すように、入力レベル0dBmに対する補正値を逆特性生成回路5a内で発生し、これにより補正を行うと、図9のようになる。この図9では、キャリアパターン間の偏差が、補正なしの図8より却って増加している。これは、検波回路特性がキャリアパターンと入力レベルの影響を受けるためであり、これを解消するために、逆特性生成回路5aに検波回路3の出力レベルに応じた信号を供給するよう逆特性生成回路5aを図6の構成とし、その出力を、キャリアパターンと検波回路3からの検波出力レベルとにより決定する。この逆特性生成回路5aの出力を合成回路6で検波回路3の出力と合成する。得られた補正後の電力検出回路特性を図10に示す。
【0023】
以上のように構成された高周波電力検出回路は、検波回路出力の検出誤差を最小にし、無線通信用電力増幅器の広帯域化に対しても、最適な電力検出を行うことができる。
【0024】
実施の形態3.
図11はこの発明の実施の形態3に係る高周波電力検出回路のブロック図である。図において、20は高周波信号入力端子1からの信号の一部を取り出す方向性結合器、10は方向性結合器20の出力からキャリア情報を取り出すキャリア情報検出回路である。その他の要素は図4と同一要素に同一符号を付して説明を省略する。
【0025】
高周波信号入力端子1から入力された高周波信号の一部は、方向性結合器2を介して検波回路3に入力される。キャリア情報検出回路10は、高周波信号入力端子1から入力された高周波信号を方向性結合器20で取り出した信号からキャリア情報を検出する。逆特性生成回路5aは、キャリア情報検出回路10で得られたキャリア情報に応じて、逆特性信号を生成する。逆特性生成回路5aは、メモリテーブル上に補正値を記録しており、キャリア情報に応じて逆特性信号を生成する。
【0026】
図12は、キャリア情報検出回路10のブロック図である。11は高周波信号を周波数可変発振器12の出力で周波数変換する周波数変換器、13は周波数変換器11の出力側に接続された帯域通過フィルタ(BPF)、14は帯域通過フィルタ13の出力を検波する検波回路、15は制御回路である。16は次段の逆特性生成回路5aに出力するキャリアパターン情報である。
【0027】
次に動作を説明する。キャリア情報検出回路10に入力された高周波信号は、周波数変換器11で周波数可変発振器12の出力とミキシングされ、帯域通過フィルタ13に出力される。帯域通過フィルタ13は、5MHzのバンド幅を持ち、W−CDMA信号の1キャリアの帯域幅の信号を抽出する。検波回路14は、帯域通過フィルタ13の出力を検波し、直流成分に変換する。制御回路15では検波回路14の出力により、信号の有無を決定する。制御回路15は周波数可変発振器12の発振周波数を図2に示した各キャリアの中心周波数に設定しながら、検波回路14の出力を判定することにより、キャリアパターンを検出する。検出したキャリアパターン情報16は、逆特性生成回路5aに出力される。以上のようにして高周波信号からキャリアパターン情報を取り出す。
【0028】
図13のフローチャートを用いて、キャリア情報検出方法を説明する。先ず、バンドLのキャリアF1に対して、周波数可変発振器12の発振周波数を設定する(20L)。それに対して検波回路14の出力の有無を判定する(21L)。検波出力が有る場合は、キャリアフラグを設定する(22L)。上記動作を、バンドLが終了するまでF1、F2、F3、F4と4回繰り返す(23L)。バンドLが終了した際に、キャリアフラグが一つでも設定されているか否かをチェックする(24L)。設定されていれば、キャリアパターン情報16を逆特性生成回路5aに出力する(25)。設定されていなければ、上記バンドLに対して行った動作と同一動作をバンドMとバンドHに対して行う(20M乃至24M、及び20H乃至24H)。
【0029】
このように、キャリア情報検出回路10を持つ本実施の形態の構成では、高周波信号から直接キャリア情報を得ることにより、精度の高い高周波信号電力の検出が可能である。
【0030】
なお、上記実施の形態1乃至実施の形態3の説明においては、温度センサによる検波器出力の温度補正についての説明を省略しているが、必要に応じて温度補正を行うことはもちろんである。
【0031】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、高周波源からのモニタ電力を検波する検波回路の出力を、キャリア情報により補正する回路を備えているため、キャリアパターンによる誤差のない、広帯域信号に適した、高周波電力検出回路を得ることができる。
【0032】
また、キャリア情報と共に、検波器の出力レベルにより補正量を決定するようにしているため、より精度の高い高周波電力検出回路を得ることができる。
【0033】
また、キャリア情報をキャリア情報検出回路を用いて通信回線から得るようにしているので、簡単な構成で、精度の高い高周波電力検出回路が得られる。
【0034】
また、逆特性生成回路に補正値をテーブルとして記録しておくことにより、簡単に正確な補正量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る高周波電力検出回路を示すブロック図である。
【図2】 W−CDMAのキャリア配置図である。
【図3】 キャリアパターン及びそれに対する補正値を示す図である。
【図4】 実施の形態1による高周波電力検出回路入出力特性を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態2に係る高周波電力検出回路を示すブロック図である。
【図6】 実施の形態2における逆特性生成回路を示すブロック図である。
【図7】 実施の形態2における逆特性生成回路の逆特性テーブルの内容を示す図である。
【図8】 実施の形態2の動作を説明するための高周波電力検出回路入出力特性を示す図である。
【図9】 実施の形態2の動作を説明するための高周波電力検出回路入出力特性を示す図である。
【図10】 実施の形態2による高周波電力検出回路入出力特性を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態3に係る高周波電力検出回路を示すブロック図である。
【図12】 実施の形態3におけるキャリア情報検出回路を示すブロック図である。
【図13】 実施の形態3におけるキャリア情報検出回路の動作を説明するフローチャートである。
【図14】 従来の高周波電力検出回路を示すブロック図である。
【図15】 従来の高周波電力検出回路入出力特性を示す図である。
【符号の説明】
1 高周波入力端子、 2 方向性結合器、
3 検波回路、 4 キャリア情報受信回路、
5 逆特性生成回路、 5a 逆特性生成回路、
6 合成回路、 7 外部装置、
10 キャリア情報検出回路、 11 周波数変換器、
12 周波数可変発振器、 13 帯域通過フィルタ、
14 検波回路、 15 制御回路、
16 キャリアパターン情報、 17 逆特性テーブル、
18 逆特性補正値、 19 D/A変換器、
20 方向性結合器、 21 振幅誤差テーブル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency power detection circuit, and more particularly to a high-frequency power detection circuit that enables highly accurate power detection of multicarrier high-frequency signals.
[0002]
[Prior art]
For example, a high frequency power detector is used for output power display and output power control of the final stage power amplifier in the wireless transmission device. Just as the output power control found in W-CDMA is essential, its importance is increasing. However, the elements of the high-frequency power detectors such as diodes and LOG amplifiers used therein generate detection errors because their characteristics change with respect to temperature, input level, and frequency. Therefore, conventionally, a temperature sensor is built in, and based on the output, a reverse characteristic generation circuit compensates the temperature characteristic of the high frequency power detector, and a coupler having a characteristic opposite to the frequency characteristic of the high frequency power detector is provided. By connecting, frequency characteristics are compensated.
[0003]
The conventional high-frequency power detector corrects only the temperature characteristic and the frequency characteristic. However, in the conventional radio transmission apparatus and the like, there was no particular problem because only a single carrier signal of a narrow band signal was amplified. . However, in recent years, for example, in a wireless transmission apparatus for W-CDMA, the frequency band of one carrier is expanded, and multicarrier transmission is performed. Therefore, in addition to the frequency characteristics for a single carrier, the influence of multi-carrier due to carrier distribution in a wide band cannot be ignored.
[0004]
This will be described with reference to FIGS. FIG. 14 shows a conventional high-frequency power detection circuit. In the figure, 1 is a high-frequency signal input terminal, 2 is a directional coupler, 3 is a detection circuit for detecting a high-frequency signal, 9 is a temperature sensor, and 5 is an output characteristic of the
[0005]
When a wideband signal of a W-CDMA signal is input from the high frequency
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional high frequency power detection circuit has a detection error in the detection power due to the carrier pattern. The present invention is intended to provide a high-frequency power detection circuit with high measurement accuracy without being affected by the multi-carrier.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The high-frequency power detection circuit according to the present invention receives a high-frequency signal from a multi-carrier high-frequency power source and generates an output corresponding to the power of the input signal according to the carrier pattern of the multi-carrier high-frequency signal. An inverse characteristic generation circuit that generates a signal for correcting the characteristic of the detection circuit, and a synthesis circuit that corrects and extracts the output of the detection circuit with the output of the reverse characteristic generation circuit. .
[0008]
In the high-frequency power detection circuit described above, the inverse characteristic generation circuit outputs a signal whose correction amount is corrected according to the output level of the detection circuit.
[0009]
In the high-frequency power detection circuit described above, carrier pattern information is extracted from a communication line for multi-carrier high-frequency signals.
[0010]
The high-frequency power detection circuit described above includes a carrier information detection circuit that detects carrier pattern information from a multicarrier high-frequency signal.
[0011]
In the high-frequency power detection circuit described above, the inverse characteristic generation circuit includes a correction value of the detection circuit output for the carrier pattern information measured in advance as a table.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a block diagram showing a high-frequency power detection circuit according to
[0013]
Next, a carrier pattern that affects the input / output characteristics of the
[0014]
Next, the operation will be described. A part of the high frequency signal input from the high frequency
[0015]
FIG. 3 shows
[0016]
Since the high-frequency power detection circuit configured as described above can minimize errors in the detection circuit due to the carrier pattern, it enables highly accurate power detection for a wideband modulation signal such as W-CDMA. .
[0017]
5 is a block diagram of a high frequency power detection circuit according to
[0018]
A part of the high-frequency signal input from the high-frequency
[0019]
The operation of the inverse
[0020]
The carrier
[0021]
For comparison, FIG. 8 shows the input / output characteristics with respect to the temperature of the detection circuit output when a wideband signal of a W-CDMA signal is input to the conventional high-frequency power detection circuit, using the carrier pattern as a parameter. The data of this graph is an actual measurement value using an AD8361 manufactured by Analog Devices as the
[0022]
FIG. 8 differs from the first embodiment (input level = 0 dBm, FIG. 4) in output characteristics. Therefore, as shown in FIG. 3, when a correction value for the input level of 0 dBm is generated in the inverse
[0023]
The high-frequency power detection circuit configured as described above can minimize the detection error of the detection circuit output, and can perform optimal power detection even for a wide band of a wireless communication power amplifier.
[0024]
FIG. 11 is a block diagram of a high-frequency power detection circuit according to
[0025]
A part of the high-frequency signal input from the high-frequency
[0026]
FIG. 12 is a block diagram of the carrier
[0027]
Next, the operation will be described. The high frequency signal input to the carrier
[0028]
The carrier information detection method will be described using the flowchart of FIG. First, the oscillation frequency of the
[0029]
As described above, the configuration of the present embodiment having the carrier
[0030]
In the description of the first to third embodiments, the description of the temperature correction of the detector output by the temperature sensor is omitted, but it goes without saying that the temperature correction is performed as necessary.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the output of the detection circuit that detects the monitor power from the high frequency source is provided with the circuit that corrects the carrier information, so that it is suitable for a wideband signal free from errors due to the carrier pattern. A high frequency power detection circuit can be obtained.
[0032]
In addition, since the correction amount is determined by the output level of the detector together with the carrier information, a high-accuracy high-frequency power detection circuit can be obtained.
[0033]
In addition, since carrier information is obtained from a communication line using a carrier information detection circuit, a high-frequency power detection circuit with high accuracy can be obtained with a simple configuration.
[0034]
Further, by recording the correction values as a table in the reverse characteristic generation circuit, an accurate correction amount can be easily obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a high frequency power detection circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a carrier arrangement diagram of W-CDMA.
FIG. 3 is a diagram showing a carrier pattern and a correction value for the carrier pattern.
FIG. 4 is a diagram showing input / output characteristics of a high-frequency power detection circuit according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a high frequency power detection circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an inverse characteristic generation circuit according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating the contents of an inverse characteristic table of the inverse characteristic generation circuit according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing input / output characteristics of a high-frequency power detection circuit for explaining the operation of the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing input / output characteristics of a high-frequency power detection circuit for explaining the operation of the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing input / output characteristics of a high frequency power detection circuit according to the second embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a high frequency power detection circuit according to a third embodiment of the present invention.
12 is a block diagram showing a carrier information detection circuit in
FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of the carrier information detection circuit according to the third embodiment.
FIG. 14 is a block diagram showing a conventional high-frequency power detection circuit.
FIG. 15 is a diagram showing input / output characteristics of a conventional high-frequency power detection circuit.
[Explanation of symbols]
1 high frequency input terminal, 2 directional coupler,
3 detection circuit, 4 carrier information reception circuit,
5 reverse characteristic generation circuit, 5a reverse characteristic generation circuit,
6 synthesis circuit, 7 external device,
10 carrier information detection circuit, 11 frequency converter,
12 frequency variable oscillator, 13 band pass filter,
14 detection circuit, 15 control circuit,
16 carrier pattern information, 17 reverse characteristic table,
18 Reverse characteristic correction value, 19 D / A converter,
20 Directional coupler, 21 Amplitude error table.
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