JP4178712B2

JP4178712B2 - 利得調整装置

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Publication number: JP4178712B2
Application number: JP2000102656A
Authority: JP
Inventors: 和沖松ヶ谷; 邦彦佐々木
Original assignee: Denso Corp
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Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2008-11-12
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信信号に対して利得調整を行う利得調整装置に関し、特にパケット信号の受信に対して好適なるものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
コンピュータネットワークの整合性をとるため、タイムスロットによる通信（予め信号の送受信のタイミングが決まっている通信）にかわり、パケットによる通信（ランダムなタイミングで突然信号がやってくる通信）が検討されている。
【０００３】
また、伝送速度を上げるために、ＱＡＭやＯＦＤＭのような振幅変動の激しい通信方式が注目されている。
【０００４】
ディジタル受信機では、信号はＡ／Ｄ変換器によりサンプリングする。良好に信号をとるためには、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを十分に活用することが望ましい。
【０００５】
一方、特に移動体通信では、端末間の距離に応じて受信電力が大きく変わるため、上記したダイナミックレンジを活用するには、Ａ／Ｄ変換器の入口で、受信電力によらず一定電力に制御できる利得調整装置が必要である。
【０００６】
パケット通信に対応させるためには、いつ受信するかわからないパケット信号を検出し、直ちに一定電力に利得制御できる高速の制御が必要である。また、振幅変動の激しい方式の信号を利得制御する場合には、信号の振幅変動に追従すると、信号波を乱してしまうため、制御をある程度低速にする必要がある。
【０００７】
特開平９−３０７６０１号公報には、ＱＡＭの送信波を利得制御する場合に、送信波の包絡線検波成分（電力に比例した電圧値）を、サンプルホールドし、積分して利得制御するものが記載されている。また、このものでは、送信を開始した直後は、上記サンプルホールドの周期を短くし、等価的に制御速度を高速にし、しばらくした後にサンプルホールドの周期を粗くして、制御速度を低速にする技術が記載されている。
【０００８】
この公報に記載された技術は、送信波に限定されている。送信波でなら自分が送信するタイミングを知っているため、制御が容易である。これをそのまま受信に利用しようとしても、特にパケット通信の場合、いつ信号が受信されるかが不明であるため、そのままでは適用できない。また、一旦、サンプルホールドして階段状の波形にしてから、積分回路を通すことにより制御信号を生成しているため、連続波を積分する場合に比べ、量子化誤差が発生し、制御の精度が下がるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みたもので、パケット通信を行う受信機において、パケット信号を受信したときに高速で利得制御でき、その後、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３）と、電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間経過後にタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５）と、タイミング生成回路（５）から出力されたタイミング信号により、制御回路（３）から出力された制御電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路（６）と、タイミング生成回路（５）からタイミング信号が出力されるまでは制御回路（３）からの制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給し、タイミング信号が出力されると、サンプルホールド回路（６）でホールドされた制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）とを有することを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、パケット信号を検出すると、高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、固定した利得とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、可変利得増幅器（１）の出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３）と、電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、電力検出器（２）の出力電圧が所定の閾値を超え、その後収束状態になっていることを検出して収束検出信号を出力する収束検出回路（８）と、パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力され、かつ収束検出回路（８）から収束検出信号が出力されたときにタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５１）と、タイミング生成回路（５１）から出力されたタイミング信号により、制御回路（３）から出力された制御電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路（６）と、タイミング生成回路（５１）からタイミング信号が出力されるまでは制御回路（３）からの制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給し、タイミング信号が出力されると、サンプルホールド回路（６）でホールドされた制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）とを有することを特徴としている。
【００１３】
この発明によっても、請求項１と同様、パケット信号を検出すると、高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、固定した利得とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を高速で目標値に制御するための第１の制御電圧を出力する第１の制御回路（３１）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を低速で目標値に制御するための第２の制御電圧を出力する第２の制御回路（３２）と、電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間が経過するまでは、第１の制御回路（３１）からの第１の制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給し、所定時間が経過すると、第２の制御回路（３２）からの第２の制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給する回路手段（５、７）とを有することを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、パケット信号を検出してから所定時間が経過するまでは高速制御モードとして利得調整を行い、所定時間が経過すると低速制御モードとして利得調整を行っているから、パケット信号を検出すると高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、低速の利得制御とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
【００１６】
この請求項３に記載の回路手段（５、７）としては、請求項４に記載の発明のように、パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間経過後にタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５）と、タイミング生成回路（５）からタイミング信号が出力されるまでは第１の制御回路（３１）からの第１の制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給し、タイミング信号が出力されると、第２の制御回路（３２）からの第２の制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）とを有するものとすることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、可変利得増幅器（１）の出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を高速で目標値に制御するための制御電圧を出力する第１の制御回路（３１）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を低速で目標値に制御するための制御電圧を出力する第２の制御回路（３２）と、電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、電力検出器（２）の出力電圧が所定の閾値を超え、その後収束状態になっているを検出して収束検出信号を出力する収束検出回路（８）と、パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力され、かつ収束検出信号が出力されたときにタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５１）と、タイミング生成回路（５１）からタイミング信号が出力されるまでは第１の制御回路（３１）からの第１の制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給し、タイミング信号が出力されると、第２の制御回路（３２）からの第２の制御電圧を可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）とを有することを特徴としている。
【００１８】
この発明においても、請求項３に記載の発明と同様、パケット信号を検出すると高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、低速の利得制御とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を制御定数に応じた速度で目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３３）と、電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間が経過するまでは制御定数を大きな値に調節し、所定時間が経過後は、制御定数を小さな値に調節する制御定数調節回路（９）とを有することを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、パケット信号を検出してから所定時間が経過するまでは大きな制御定数で高速に利得調整を行い、所定時間が経過すると制御定数を低下させて低速で利得調整を行っているから、パケット信号を検出すると高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、低速の利得制御とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、可変利得増幅器（１）の出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を制御定数に応じた速度で目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３３）と、電力検出器（２）の出力電圧に応じ、電力検出器（２）の出力電圧が上昇すると制御定数を増加させ、電力検出器（２）の出力電圧が下降すると制御定数を低下させるように、制御定数を調節する制御定数調節回路（９１）とを有することを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、パケット信号の受信により可変利得増幅器（１）の出力電力がオーバーシュートしてもそれに追従して高速の利得制御を行うため直ちに安定した電力に移行させることができ、その後、可変利得増幅器（１）の出力電力の変化の収束に応じて低速で利得制御を行うため、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
【００２３】
請求項１、３、４、６に記載の所定時間としては、請求項８に記載の発明のように、プリアンブルの受信時間より短く、かつ可変利得増幅器（１）の出力電力が目標値に収束するよりも長い時間であるのが好ましい。この場合、請求項９に記載の発明のように、その所定時間は、得調整用のプリアンブル部の受信時間より短い時間であるのが好ましい。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、電力検出器（２）の出力電圧に基づき、可変利得増幅器（１）の出力電力を目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３４）と、制御回路（３４）からの制御電圧に基づいて、可変利得増幅器（１）の出力電力を安定化させるように可変利得増幅器（１）の出力電力を補正する回路手段（１０、１１、１２、１３）とを有することを特徴としている。
【００２５】
この発明によれば、パケット信号の受信に対し信号波を制御電圧で補正することによって、安定した信号波を得ることができる。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る利得調整装置の構成を示す。この利得調整装置は、移動体通信における受信機に備えられ、ＱＡＭやＯＦＤＭのような振幅変動の激しい通信方式で送信された信号を、例えばミキサでＩＦ信号にし、そのＩＦ信号の利得を調整する装置として用いられる。この利得調整装置で利得調整された出力電圧は、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して例えばベクトル復調器に入力される。なお、この利得調整装置の前段と、後段に接続されるものは、上記したミキサ、ベクトル復調器以外のものでも可能であり、例えば前段を復調器、後段をディジタル復調器とすることもできる。
【００２８】
この利得調整装置は、パケット信号を受信したときに、パケット信号の利得を調整するに適した構成となっている。パケット信号は、プリアンブルとデータから構成されており、プリアンブルには、利得調整用のプリアンブル部と周波数制御用のプリアンブル部、タイミング調整用のプリアンブル部などから構成され、利得調整用のプリアンブル部がプリアンブルの先頭に配置されている。
【００２９】
次に、図１に示す利得調整装置の具体的な構成について説明する。この利得調整装置は、可変利得増幅器１と、電力検出器２と、制御回路３と、パケット検出回路４と、タイミング生成回路５と、サンプルホールド回路６と、スイッチ回路７とを有して構成されている。
【００３０】
可変利得増幅器１は、制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する。電力検出器２は、可変利得増幅器１の出力電力に応じた電圧Ｖｐを出力する。制御回路３は、電力検出器２の出力電圧Ｖｐを目標電圧と比較し、可変利得増幅器１の出力電力を目標値に制御するための制御電圧Ｖｇを出力する。
【００３１】
パケット検出回路４は、電力検出器２の出力電圧Ｖｇを所定の閾値（以下、第１の閾値という）と比較してパケット信号を検出するもので、電力検出器２の出力電圧Ｖｇが第１の閾値を超えている間ハイレベルのパケット検出信号を出力する。タイミング生成回路５は、時間を計測する回路を有しており、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力されてからの時間を計測し、所定時間ｔｄが経過するとハイレベルのタイミング信号を出力し、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力されている間、タイミング信号の出力を継続する。
【００３２】
サンプルホールド回路６は、タイミング生成回路５からタイミング信号が出力されると、制御回路３から出力された制御電圧Ｖｇをサンプルホールドする。スイッチ回路７は、タイミング生成回路５からタイミング信号が出力されるまでは制御回路３からの制御電圧Ｖｇを可変利得増幅器１に供給し、タイミング信号が出力されると、サンプルホールド回路６でホールドされた制御電圧Ｖｇを可変利得増幅器１に供給するもので、例えば半導体式のスイッチで構成することができる。
【００３３】
次に、上記した構成の作動について説明する。図２に、各部信号のタイミングチャートを示す。（ａ）はこの利得調整装置への入力信号を示し、（ｂ）はパケット検出回路４の出力信号を示し、（ｃ）はタイミング生成回路５の出力信号を示し、（ｄ）は電圧検出器２の出力電圧Ｖｐ（可変利得増幅器１の出力電力に相当）を示す。
【００３４】
パケット信号が受信されていないときは、電力電圧器２から出力される電圧Ｖｐは低電圧レベルにある。このため、制御回路３は、電力検出器２の出力電圧Ｖｐに基づき、可変利得増幅器１の出力電力を目標値に制御するための制御電圧Ｖｇを出力する。この状態では、パケット検出回路４は、パケット信号を検出していないため、スイッチ回路７は、制御回路３からの制御電圧Ｖｇを可変利得増幅器１に供給する。このようなフィードバックループにより、可変利得増幅器１は高利得で増幅を行っている。
【００３５】
この後、パケット信号が受信されると、可変利得増幅器１の出力電力が上昇する。このため、電力電圧器２から出力される電圧Ｖｐも上昇し、電圧Ｖｐが第１の閾値を超えると、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力される。このパケット検出信号の出力によってタイミング生成回路５は、時間の計測を開始する。その時間が所定時間ｔｄになるまでは、タイミング生成回路５はタイミング信号を出力しない。このため、制御回路３からの制御電圧Ｖｇがスイッチ回路７を介して可変利得増幅器１に供給され、可変利得増幅器１が高利得で制御される。このとき、可変利得増幅器１の出力電力は、オーバーシュートするように変化する（図２（ｄ）参照）。
【００３６】
上記した所定時間ｔｄは、利得調整用のプリアンブル部の受信時間より短く、かつ可変利得増幅器１の出力電力が目標値に収束するよりも長い時間に設定されている。従って、所定時間ｔｄが経過するまでには、可変利得増幅器１の出力電力は、オーバーシュートが収束した状態になっている。なお、所定時間ｔｄは、利得調整用のプリアンブル部を超えて他のプリアンブル部にかかるような時間であっても、他のプリアンブル部の復調に影響がないのであれば、利得調整用のプリアンブル部より長くてもよい。但し、プリアンブルの受信時間より短い時間である必要がある。
【００３７】
そして、所定時間ｔｄが経過すると、タイミング生成回路５からタイミング信号が出力される。このタイミング信号によって、サンプルホールド回路６は、制御回路３から出力されている制御電圧Ｖｇをサンプルホールドし、スイッチ回路７は、サンプルホールド回路６にてホールドされた制御電圧Ｖｇを可変利得増幅器１に供給するようにスイッチ切り換えを行う。従って、この後は、可変利得増幅器１は、固定した利得で増幅を行う。
【００３８】
その後、パケット信号が受信されなくなると、可変利得増幅器１の出力電力が低下し、電力電圧器２から出力される電圧Ｖｐが低下する。このため、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力されなくなり、タイミング生成回路５からタイミング信号が出力されなくなる。その結果、スイッチ回路７は、制御回路３からの制御電圧Ｖｇを可変利得増幅器１に供給するようにスイッチ切り換えを行う。従って、この後は、可変利得増幅器１は、パケット信号を受信する前の状態に戻る。
【００３９】
従って、この第１実施形態によれば、パケット信号を検出すると高速で利得制御を行う利得制御モードとし、その後、所定時間ｔｄが経過すると利得を固定する固定利得モードとしているから、パケット信号を検出すると高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、固定した利得とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
（第２実施形態）
図３に、本発明の第２実施形態に係る利得調整装置の構成を示す。
【００４０】
上記した第１実施形態では、パケット信号を検出してから所定時間ｔｄが経過すると利得制御モードから固定利得モードに移行させるものを示したが、この第２実施形態では、所定時間ｔｄの計測を行わず、電力検出器２の出力電圧が所定の閾値（第１の閾値より高い閾値で、以下、第２の閾値Ｖｔｈという）を超えた後、その閾値を下回って収束状態になっていることを検出して、利得制御モードから固定利得モードに移行させるようにしている。
【００４１】
このため、この第２実施形態に係る利得調整装置は、電力検出器２の出力電圧が第２の閾値Ｖｔｈを超えた後、第２の閾値Ｖｔｈを下回る収束タイミングを検出し、電力検出器２の出力電圧が第２の閾値Ｖｔｈより低い第３の閾値以上である間、収束検出信号を出力する収束検出回路８を備えている。
【００４２】
この収束検出回路８としては、例えば、電力検出器２の出力電圧を第２の閾値Ｖｔｈと比較し電力検出器２の出力電圧が第２の閾値Ｖｔｈ以上であるときにハイレベル信号を出力する第１のコンパレータと、電力検電力検出器２の出力電圧を第３の閾値と比較し電力検出器２の出力電圧が第３の閾値以上であるときにハイレベル信号を出力する第２のコンパレータと、第１のコンパレータの出力がハイレベルからローレベルに変化した後、第２のコンパレータの出力がハイレベルである間、収束検出信号を出力する回路によって構成することができる。なお、第１のコンパレータは、チャタリングによる誤動作をなくすため、ヒステリシス付きのコンパレータとするのが好ましい。
【００４３】
また、タイミング生成回路５１は、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力され、かつ収束検出回路８から収束検出信号が出力されているときにタイミング信号を出力するように構成されている。このタイミング生成回路５１としては、例えばＡＮＤ回路を用いて構成することができる。
【００４４】
次に、上記した構成の作動について説明する。図４に、各部信号のタイミングチャートを示す。（ａ）はこの利得調整装置への入力信号を示し、（ｂ）はパケット検出回路４の出力信号を示し、（ｃ）は電圧検出器２の出力電圧（可変利得増幅器１の出力電力に相当）を示し、（ｄ）はタイミング生成回路５の出力信号を示す。
【００４５】
パケット信号が受信されていないときは、可変利得増幅器１、電力検出器２、制御回路３によるフィードバックループによって、可変利得増幅器１の利得が制御されている。そして、パケット信号が受信されると、上記したフィードバックループによって、可変利得増幅器１の利得が制御される。このため、可変利得増幅器１の出力電力は、オーバーシュートし、その後、収束する（図４（ｃ）参照）。
【００４６】
この収束した状態を、電力検出器２からの出力電圧に基づいて収束検出回路８が検出し、収束検出回路８から収束検出信号が出力されると、タイミング生成回路５１からタイミング信号が出力される。このことによって、第１実施形態と同様、利得制御モードから固定利得モードに移行する。
（第３実施形態）
図５に、本発明の第３実施形態に係る利得調整装置の構成を示す。
【００４７】
上記した第１実施形態では、パケット信号を検出してから所定時間ｔｄが経過するまでは利得制御モードとし、所定時間ｔｄが経過すると固定利得モードとするものを示したが、この第３実施形態では、パケット信号を検出してから所定時間ｔｄが経過するまでは、制御定数を高速にした高速制御モードとし、所定時間ｔｄが経過すると、制御定数を低速にした低速制御モードとしている。
【００４８】
このため、この第２実施形態に係る利得調整装置は、電力検出器２の出力電圧に基づき、可変利得増幅器１の出力電力を高速で目標値に制御するための第１の制御電圧Ｖｇ１を出力する第１の制御回路３１と、電力検出器２の出力電圧に基づき、可変利得増幅器１の出力電力を低速で目標値に制御するための第２の制御電圧Ｖｇ２を出力する第２の制御回路３２とを備えている。
【００４９】
上記した制御回路３１、３２は、時定数フィルタを有して構成されている。制御回路３１は、時定数フィルタの時定数が小さく（すなわちカットオフ周波数が大きく）なっており、可変利得増幅器１の出力電力を高速で目標値に制御するための第１の制御電圧Ｖｇ１を出力する。また、制御回路３２は、時定数フィルタの時定数が大きく（すなわちカットオフ周波数が小さく）なっており、可変利得増幅器１の出力電力を低速で目標値に制御するための第２の制御電圧Ｖｇ２を出力する。
【００５０】
また、この実施形態では、第１実施形態と同様のパケット検出回路４、タイミング生成回路５、スイッチ回路７を備えているが、サンプルホールド回路６は備えられていない。
【００５１】
次に、上記した構成の作動について説明する。図６に、各部信号のタイミングチャートを示す。（ａ）はこの利得調整装置への入力信号を示し、（ｂ）はパケット検出回路４の出力信号を示し、（ｃ）はタイミング生成回路５の出力信号を示し、（ｄ）は電圧検出器２の出力電圧（可変利得増幅器１の出力電力に相当）を示す。
【００５２】
パケット信号が受信されていないときは、タイミング生成回路５からタイミング信号が出力されていないため、スイッチ回路７は、第１の制御回路３１からの第１の制御電圧Ｖｇ１を可変利得増幅器１に供給する。このことにより、可変利得増幅器１は高速で利得制御されている。
【００５３】
この後、パケット信号が受信されると、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力されるが、タイミング生成回路５は、パケット検出信号が出力されてから所定時間ｔｄが経過するまでは、タイミング信号を出力しない。このため、可変利得増幅器１は、第１の制御回路３１からの第１の制御電圧Ｖｇ１によって高速で利得制御されている。
【００５４】
この後、所定時間ｔｄが経過すると、タイミング生成回路５からタイミング信号が出力されるため、スイッチ回路７は、第２の制御回路３２からの第２の制御電圧Ｖｇ２を可変利得増幅器１に供給する。このことにより、可変利得増幅器１は、第２の制御回路３２からの第２の制御電圧Ｖｇ２によって低速で利得制御される。
【００５５】
従って、この第３実施形態によれば、パケット信号を検出してから所定時間ｔｄが経過するまでは高速制御モードとして利得調整を行い、所定時間ｔｄが経過すると低速制御モードとして利得調整を行っているから、パケット信号を検出すると高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、低速の利得制御とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
（第４実施形態）
図７に、本発明の第４実施形態に係る利得調整装置の構成を示す。
【００５６】
上記した第３実施形態では、パケット信号を検出してから所定時間ｔｄが経過すると高速制御モードから低速制御モードに移行させるものを示したが、この第４実施形態では、電力検出器２の出力電圧が第２の閾値Ｖｔｈを超えた後、その閾値を下回って収束状態になっていることを検出して、高速制御モードから低速制御モードに移行させるようにしている。
【００５７】
このため、この第４実施形態に係る利得調整装置は、第２実施形態と同様、収束検出回路８とタイミング生成回路５１を備えている。
【００５８】
この第４実施形態では、パケット信号が受信されていないとき、可変利得増幅器１、電力検出器２、第１の制御回路３１によるフィードバックループにより、可変利得増幅器１の利得が高速で制御されている。そして、パケット信号が受信されると、上記したフィードバックループによって、可変利得増幅器１の利得が高速で制御されるため、可変利得増幅器１の出力電力は、オーバーシュートし、その後、収束する。
【００５９】
この収束した状態を、電力検出器２からの出力電圧に基づいて収束検出回路８が検出すると、収束検出回路８から収束検出信号が出力されるため、タイミング生成回路５１からタイミング信号が出力される。このことによって、スイッチ回路７が経路切り換えを行い、第２の制御回路３２からの第２の制御電圧Ｖｇ２が可変利得増幅器１に供給され、可変利得増幅器１の利得が低速で制御される。
（第５実施形態）
図８に、本発明の第４実施形態に係る利得調整装置の構成を示す。
【００６０】
上記第３実施形態では、２つの制御回路３１、３２により高速制御モードから低速制御モードに移行させるものを示したが、この第５実施形態では、１つの制御回路を用い、その制御定数を変化させることで、可変利得増幅器１の利得制御を高速から低速に変化させるようにしている。
【００６１】
このため、この第５実施形態に係る利得調整装置は、制御回路３３の制御定数を調節するための制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを出力する制御定数調節回路９を備えている。また、この実施形態における制御回路３３は、制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌに応じて制御電圧Ｖｇを出力するように構成されている。
【００６２】
図９に、制御回路３３の具体的な構成を示す。この制御回路３３は、電力検出器２の出力電圧Ｖｐと目標電圧の差を求める引算器３３１と、引算器３３１の出力を増幅する誤差増幅器３３２と、制御定数調節回路９からの制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌによって制御定数が設定される電圧制御フィルタ（ＶＣＦ：Voltage Controlled Filter）３３３と、その出力電圧のレベルを変換するレベル変換器３３４を有して構成されている。なお、第１ないし第４実施形態で示した制御回路３、３１、３２は、図１０に示す電圧制御フィルタ３３３の部分が、固定の制御定数（時定数）を有する時定数フィルタとなっている。
【００６３】
制御定数調節回路９は、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力されると、図１０に示すパターンで制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを出力する。すなわち、パケット検出回路４からパケット検出信号が出力されてから、所定時間ｔｄが経過するまでは、制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを高電圧レベルにし、所定時間ｔｄが経過すると、制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを除々に低下させ、その後低電圧レベルにする。つまり、制御定数調節回路９は、パケット信号が出力されてから所定時間ｔｄが経過するまでは制御回路３３の制御定数を大きな値に調節し、所定時間ｔｄが経過すると、除々に制御回路３３の制御定数を小さな値に調節する。
【００６４】
従って、この第５実施形態によれば、パケット信号を検出してから所定時間ｔｄが経過するまでは大きな制御定数で高速に利得調整を行い、所定時間ｔｄが経過すると除々に制御定数を低下させて低速で利得調整を行っているから、パケット信号を検出すると高速の利得制御で直ちに安定した電力に移行させ、その後、低速の利得制御とすることで、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
（第６実施形態）
図１１に、本発明の第６実施形態に係る利得調整装置の構成を示す。
【００６５】
上記した第５実施形態では、パケット信号の検出に基づいて制御回路３３の制御定数を変化させるものを示したが、この実施形態では、電力検出器２の出力電圧Ｖｐに応じて制御回路３３の制御定数を変化させるようにしている。
【００６６】
このため、この実施形態では、電力検出器２の出力電圧Ｖｐに応じた制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを出力する制御定数調節回路９１を備えている。この制御定数調節回路９１は、電力検出器２の出力電圧Ｖｐに応じ、電圧Ｖｐが上昇すると制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを上昇させ、また電圧Ｖｐが下降すると制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを下降させるように、制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌを変化させる。この場合、制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌは、電圧Ｖｐから所定の関数（例えば、１次関数、２次関数、対数関数など）を用いて求めることができる。
【００６７】
この第６実施形態によれば、パケット信号の受信により可変利得増幅器１の出力電力がオーバーシュートしてもそれに追従して高速の利得制御を行うため直ちに安定した電力に移行させることができ、その後、可変利得増幅器１の出力電力の変化の収束に応じて低速で利得制御を行うため、信号波を乱すことなく安定した電力での出力を行うことができる。
（第７実施形態）
図１２に、本発明の第７実施形態に係る利得調整装置の構成を示す。
【００６８】
この実施形態では、可変利得増幅器１の出力電力を電力検出器２で検出し、この電力検出器２の出力電圧Ｖｐに基づいて高速制御回路３４が高速で利得制御を行うための制御電圧Ｖｇを可変利得増幅器１に供給する。このようなフィードバックループにより、可変利得増幅器１の出力電力は、入力信号の変動に追従した電圧となる。
【００６９】
このようなフィードバックループにおいて、可変利得増幅器１から出力される信号波の波形と高速制御回路３４の出力電圧Ｖｇの波形を測定したところ、図１３に示す結果が得られた。この結果から、信号波が低下するにつれて制御電圧Ｖｇは大きくなり、また信号波が上昇するにつれて制御電圧Ｖｇが小さくなっていることがわかる。従って、信号波を制御電圧Ｖｇで補正するようにすれば、安定した信号波を得ることができる。
【００７０】
このため、この実施形態では、可変利得増幅器１の出力電力をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器１０と、高速制御回路３４からの制御電圧Ｖｇをディジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換器１１と、第２のＡ／Ｄ変換器１１の出力に基づいて補正値を演算する補正値演算回路１２と、この補正値演算回路１２で得られた補正値により、第１のＡ／Ｄ変換器１０の出力を補正するように乗算する乗算器１３とを有し、この乗算器１３から安定した電力の信号波を出力させるようにしている。
【００７１】
上記した補正値演算回路１２での補正値の演算について説明する。
【００７２】
可変利得増幅器１の増幅率をＧとすると、可変利得増幅器１の出力電力Ｐ１は入力電力Ｐ０に対し数式１で表される。
【００７３】
【数１】
Ｐ１＝Ｇ・Ｐ０
また、増幅率Ｇは、制御電圧Ｖｇにより関数ｆで数式２のように表される。
【００７４】
【数２】
Ｇ＝ｆ（Ｖｇ）
数式２を数式１に代入して数式３が得られる。
【００７５】
【数３】
Ｐ１＝ｆ（Ｖｇ）・Ｐ０
このＰ１は、第１のＡ／Ｄ変換器１０でサンプリングした信号波の波形と対応している。
【００７６】
ここで、可変利得増幅器１の利得制御が、信号波の振幅変動に追従しないようにするためには、制御電圧Ｖｇが図１３のように変動せず、時間に対して一定値である必要がある。この一定値は、電力検出器２、高速制御回路３４によるフィードバック系が収束した後の制御電圧Ｖｇの平均値とすればよい。制御電圧ＶｇをＶｍとすると、Ｖｍは数式４で求めることができる。
【００７７】
【数４】

【００７８】
ここで、ｔ１はフィードバック系が目標値に制御できるまでの時間ｔｄよりも長く設定し、ｔ２−ｔ１は、信号波形の振幅変動周期よりも十分長くする。上記したＶｍを用いれば、信号波の振幅変動に追従せずに、固定利得で増幅した場合と同様となる。このときの波形Ｐ’は数式５で表すことができる。
【００７９】
【数５】
Ｐ’＝ｆ（Ｖｍ）・Ｐ０
この数式５と数式３から、数式６となる。
【００８０】
【数６】

【００８１】
ここで、ｆ（Ｖｇ）が補正値となり、上記した補正値演算回路１２の演算で求められる。
【００８２】
なお、可変利得増幅器１が例えばリニアな可変利得アンプの場合、増幅率Ｇは数式７で表すことができる。
【００８３】
【数７】
Ｇ＝ｆ（Ｖｇ）＝α・Ｖｇ＋β
また、可変利得増幅器１が、制御電圧Ｖｇに対しｄＢで利得が変わるような場合には、増幅率Ｇは数式８で表すことができる。
【００８４】
【数８】
Ｇ＝ｆ（Ｖｇ）＝γ１０ε・^Vg
なお、数式７、８におけるα、β、γ、εは、可変利得増幅器１固有の定数であり、その特性表から求められるが、予めＶｇとＧの関係を実測して求めるようにしてもよい。
（その他の実施形態）
上記した第１、第３、第５実施形態における所定時間ｔｄは、固定の値でなく可変となる値であってもよい。例えば、電力検出器２が検出する可変利得増幅器１の出力電力に応じてｔｄを調整するようにしてもよい。具体的には、可変利得増幅器１の出力電力と目標値の差が大きくなった場合にはｔｄを長く、逆に差が小さい場合にはｔｄを短く設定する。
【００８５】
また、上記した第１、第３、第５、第７実施形態において、電力検出器２を可変利得増幅器１の後段に配置して可変利得増幅器１の出力電力を検出し、フィードバックループ（クローズドループ）で利得制御を行うものを示したが、電力検出器２を可変利得増幅器１の前段に配置して可変利得増幅器１の入力電力を検出し、オープンループで利得制御を行うようにしてもよい。これに対し、上記した第２、第４、第６実施形態においては、可変利得増幅器１の出力電力をオーバーシュートさせる必要があるため、フィードバックループで利得制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る利得調整装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態における各部信号のタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る利得調整装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態における各部信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第３実施形態に係る利得調整装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態における各部信号のタイミングチャートである。
【図７】本発明の第４実施形態に係る利得調整装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る利得調整装置の構成を示す図である。
【図９】図８中の制御回路３３の具体的な構成を示す図である。
【図１０】図８中の制御定数調節回路９から出力される制御定数調節用電圧Ｖｃｔｌのパターンを示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る利得調整装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る利得調整装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第７実施形態において可変利得増幅器１から出力される信号波の波形と高速制御回路３４の出力電圧Ｖｇの波形を示す図である。
【符号の説明】
１…可変利得増幅器、２…電力検出器、
３、３１、３２、３３、３４…制御回路、４…パケット検出回路、
５、５１…タイミング生成回路、６…サンプルホールド回路、
７…スイッチ回路、８…収束検出回路、９、９１…制御定数調節回路、
１０、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…補正値演算回路、１３…乗算器。

Claims

制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、
前記可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、
前記パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間経過後にタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５）と、
前記タイミング生成回路（５）から出力されたタイミング信号により、前記制御回路（３）から出力された制御電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路（６）と、
前記タイミング生成回路（５）から前記タイミング信号が出力されるまでは前記制御回路（３）からの制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給し、前記タイミング信号が出力されると、前記サンプルホールド回路（６）でホールドされた制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）と
を有することを特徴とする利得調整装置。
制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、
前記可変利得増幅器（１）の出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧が所定の閾値を超え、その後収束状態になっていることを検出して収束検出信号を出力する収束検出回路（８）と、
前記パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力され、かつ前記収束検出回路（８）から収束検出信号が出力されたときにタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５１）と、
前記タイミング生成回路（５１）から出力されたタイミング信号により、前記制御回路（３）から出力された制御電圧をサンプルホールドするサンプルホールド回路（６）と、
前記タイミング生成回路（５１）から前記タイミング信号が出力されるまでは前記制御回路（３）からの制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給し、前記タイミング信号が出力されると、前記サンプルホールド回路（６）でホールドされた制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）と
を有することを特徴とする利得調整装置。
制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、
前記可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を高速で目標値に制御するための第１の制御電圧を出力する第１の制御回路（３１）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を低速で目標値に制御するための第２の制御電圧を出力する第２の制御回路（３２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、
前記パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間が経過するまでは、前記第１の制御回路（３１）からの第１の制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給し、前記所定時間が経過すると、前記第２の制御回路（３２）からの第２の制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給する回路手段（５、７）と
を有することを特徴とする利得調整装置。
前記回路手段（５、７）は、前記パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間経過後にタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５）と、
前記タイミング生成回路（５）から前記タイミング信号が出力されるまでは前記第１の制御回路（３１）からの第１の制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給し、前記タイミング信号が出力されると、前記第２の制御回路（３２）からの第２の制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）と
を有することを特徴とする請求項３に記載の利得調整装置。
制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、
前記可変利得増幅器（１）の出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を高速で目標値に制御するための制御電圧を出力する第１の制御回路（３１）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を低速で目標値に制御するための制御電圧を出力する第２の制御回路（３２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧が所定の閾値を超え、その後収束状態になっているを検出して収束検出信号を出力する収束検出回路（８）と、
前記パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力され、かつ前記収束検出信号が出力されたときにタイミング信号を出力するタイミング生成回路（５１）と、
前記タイミング生成回路（５１）から前記タイミング信号が出力されるまでは前記第１の制御回路（３１）からの第１の制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給し、前記タイミング信号が出力されると、前記第２の制御回路（３２）からの第２の制御電圧を前記可変利得増幅器（１）に供給するスイッチ回路（７）と
を有することを特徴とする利得調整装置。
制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、
前記可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を制御定数に応じた速度で目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３３）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧によりパケット信号を検出してパケット検出信号を出力するパケット検出回路（４）と、
前記パケット検出回路（４）からパケット検出信号が出力されてから所定時間が経過するまでは前記制御定数を大きな値に調節し、前記所定時間が経過後は、前記制御定数を小さな値に調節する制御定数調節回路（９）と
を有することを特徴とする利得調整装置。
制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、
前記可変利得増幅器（１）の出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を制御定数に応じた速度で目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３３）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に応じ、前記電力検出器（２）の出力電圧が上昇すると前記制御定数を増加させ、前記電力検出器（２）の出力電圧が下降すると前記制御定数を低下させるように、前記制御定数を調節する制御定数調節回路（９１）と
を有することを特徴とする利得調整装置。
前記パケット信号は、プリアンブルを有するものであり、前記所定時間は、前記プリアンブルの受信時間より短く、かつ前記可変利得増幅器（１）の出力電力が目標値に収束するよりも長い時間であることを特徴とする請求項１、３、４、６のいずれか１つに記載の利得調整装置。
前記プリアンブルは、利得調整用のプリアンブル部を有し、前記所定時間は、前記利得調整用のプリアンブル部の受信時間より短い時間であることを特徴とする請求項８に記載の利得調整装置。
制御電圧に応じた利得で、入力信号を増幅する可変利得増幅器（１）と、
前記可変利得増幅器（１）の入力電力または出力電力に応じた電圧を出力する電力検出器（２）と、
前記電力検出器（２）の出力電圧に基づき、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を目標値に制御するための制御電圧を出力する制御回路（３４）と、
前記制御回路（３４）からの制御電圧に基づいて、前記可変利得増幅器（１）の出力電力を安定化させるように前記可変利得増幅器（１）の出力電力を補正する回路手段（１０、１１、１２、１３）と
を有することを特徴とする利得調整装置。