JP4216576B2

JP4216576B2 - Signal amplification circuit and output level control method thereof

Info

Publication number: JP4216576B2
Application number: JP2002364315A
Authority: JP
Inventors: 倫也林
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP2004200805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号増幅回路とその出力レベル制御方法に関し、特に出力レベルを温度補償処理するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、信号出力レベルを制御する技術において、温度変化に伴う出力変動を補正する技術が提案されている。一例として、送信アンテナのアンテナ素子から放射される信号に関し、予めアンテナから送信される所望レベルの送信電力の規定電力の最大値および標準値ならびに最小値に対応するレベル検出手段の検出電圧を記憶手段に記憶する送信電力制御回路がある。これは、レベル検出手段の検出電圧が規定電力の範囲外になったときに基準電圧発生手段の基準電圧を規定電力の標準値に対応する値に最も近くなるように基準電圧発生手段を制御する。そして、この時の基準電圧発生手段の電圧設定値を温度検出手段の検出した周囲温度の条件に対応させて記憶手段に記憶するように構成されている（特許文献１参照。）。この回路は、温度変化による収束点の変化を補正することにより、常に送信電力を規格範囲内に納めることができるものである。
【０００３】
また、他の例として、出力の一部を結合回路に取出し、入力インピーダンスに対して出力インピーダンスが大きく設定されているインピーダンス変換器に結合回路から取出した信号を入力する自動電力制御回路がある。これは、入力電圧に対して、インピーダンス変換器の出力電圧を増幅し、インピーダンス変換器の出力信号を検波回路にて検波し、この検波回路の出力と指令電力に対して送信電力増幅器の増幅度を制御するものである（特許文献２参照。）。この回路は、検波回路の入力前に電圧信号を入力インピーダンスで増幅することにより、検波回路に用いられているダイオードの温度特性による送信電力増幅器の出力変動を無視できる値にすることができるものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２１２２５４号公報
【特許文献２】
特開平５−２９１８５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者は、アンテナから送信される所望レベル毎に、送信電力の規定電力の最大値および標準値ならびに最小値に対応するレベル検出手段の検出電圧を予め記憶手段に記憶しているため、これら複数種類のデータのため大容量のメモリを必要とし、コスト増となってしまう。
【０００６】
また、後者は、ダイオードの温度特性による出力変動だけを無視できる値に抑えるものであり、回路の発熱部等構成全体から生じる出力変動要因には対応することができないため、依然として所望の出力レベルから外れ易いという問題点があった。
【０００７】
こうした問題に鑑み、本発明は、信号増幅回路の出力レベル制御に必要な各種基準データの使用を最小限に抑えることで確保するメモリ領域を少なくし、また信号出力レベルを高い安定性で維持することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による信号増幅回路は、放送信号増幅素子としてのＦＥＴからなり信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の所要の基準出力レベルを設定する出力レベル設定スイッチと、前記増幅された信号の出力レベルを制御する自動レベル制御手段と、前記自動レベル制御手段の温度を測定する温度測定手段と、前記増幅された信号の出力レベルを測定する出力レベル測定手段と、を備え、前記自動レベル制御手段によって、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに前記増幅された信号の出力レベルを一致させるように制御する信号増幅回路において、前記自動レベル制御手段が、予め、前記増幅された信号の出力レベルを前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルとなるようにレベル調整を行い、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルと前記所要の基準出力レベルに対応した基準温度とを記憶し、前記温度測定手段の温度特性に基づく関数を、前記温度測定手段で測定した温度と前記増幅手段の出力レベルとを変数として、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベル毎に傾きの異なる一次関数で規定し、前記出力レベル設定スイッチで設定した前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに対応する前記基準温度と前記温度測定手段で測定した現在の温度との差分を求め、前記両温度の差分が零でない場合、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに対応した前記一次関数の傾きを係数とし、前記差分に前記係数を除算して求めた演算結果を補償量とし、前記出力レベル設定スイッチで設定した前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに前記補償量を加算または減算して前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルの推定値を求め、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルの推定値に前記増幅された信号の出力レベルを一致させるように制御するよう構成される。
【０００９】
請求項２の発明による信号増幅回路出力レベル制御方法は、放送信号増幅素子としてのＦＥＴからなり信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段の所要の基準出力レベルを設定する出力レベル設定スイッチと、前記増幅された信号の出力レベルを制御する自動レベル制御手段と、前記自動レベル制御手段の温度を測定する温度測定手段と、前記増幅された信号の出力レベルを測定する出力レベル測定手段と、を備え、前記自動レベル制御手段によって、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに前記増幅された信号の出力レベルを一致させるように制御する信号増幅回路出力レベル制御方法において、前記自動レベル制御手段が、予め、前記増幅された信号の出力レベルを前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルとなるようにレベル調整を行い、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルと前記所要の基準出力レベルに対応した基準温度とを記憶し、前記温度測定手段の温度特性に基づく関数を、前記温度測定手段で測定した温度と前記増幅手段の出力レベルとを変数として、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベル毎に傾きの異なる一次関数で規定し、前記出力レベル設定スイッチで設定した前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに対応する前記基準温度と前記温度測定手段で測定した現在の温度との差分を求め、前記両温度の差分が零でない場合、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに対応した前記一次関数の傾きを係数とし、前記差分に前記係数を除算して求めた演算結果を補償量とし、前記出力レベル設定スイッチで設定した前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルに前記補償量を加算または減算して前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルの推定値を求め、前記増幅手段の前記所要の基準出力レベルの推定値に前記増幅された信号の出力レベルを一致させるように制御することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を使用した信号増幅回路は、例えば、２００４年の春に放送開始予定の衛星を利用したモバイル放送システムにおいて、特に、衛星からの放送信号を再放射するギャップフィラー装置を構成する一要素として最適に使用されるものである。ここで、モバイル放送システムとは、家庭などに加え、携帯電話や自動車などの移動体でもデジタル放送を受信可能とするためのシステムである。このシステムは、静止衛星と地上の放送センター局と補助的な地上無線設備であるギャップフィラー装置とから構成されている。図１に示すように、ギャップフィラー装置６０は、衛星からの放送信号を受信する受信アンテナ５１、信号処理器５２、分配器５３、及び、信号増幅回路５０とアンテナ素子５４ａとからなり放送信号を再送信する送信アンテナ５４から構成されている。
【００１４】
このシステムにおいて、１２ＧＨｚ帯の放送信号が放送センター局から一旦衛星まで送り上げられ、その後、衛星から２．６ＧＨｚ帯と１２ＧＨｚ帯との２つの周波数帯の放送信号がサービスエリア全体に送出される。移動体は、放送信号が届く場所では２．６ＧＨｚ帯の放送信号を衛星から直接受信する。一方ビル内部やトンネル内等の電波が遮蔽される場所では、ギャップフィラー装置６０が受信アンテナ５１で受信した１２ＧＨｚ帯の放送信号を２．６ＧＨｚ帯に変換し電波が受信できる位置に設置した送信アンテナ５４から再送信された放送信号を受信する。
【００１５】
本システムのギャップフィラー装置６０は、放送信号が遮られるエリアであってもサービスを受けられるように、さらに、高速移動中でも安定した放送受信を実現可能とするものである。そして、本発明を使用した信号増幅回路５０を備えることにより、送信アンテナ５４は、送信する放送信号を、所望の送信出力レベルで安定して送信可能とするものである。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明に係る信号増幅回路５０を内蔵した送信アンテナ５４のブロック図である。モバイル放送システムのギャップフィラー装置６０において、送信アンテナ５４は、２．６ＧＨｚ帯の放送信号を再放射可能に形成されたアンテナ素子５４ａと、放送信号を適正な出力レベルに増幅する信号増幅回路５０とから構成されている。
【００１７】
信号増幅回路５０の入力端子１には、衛星からの１２ＧＨｚ帯の放送信号を受信可能に構成されたギャップフィラー用受信アンテナ（以下、「受信アンテナ」とする）５１が分配器５３を介して接続されている（図１参照）。ここで、分配器５３は、１台の受信アンテナに対して３台の送信アンテナを接続可能に放送信号を分配するよう３本の支線を備えている。また出力端子１０には、送信アンテナ５４のアンテナ素子５４ａが接続されている。
【００１８】
入力端子１には、分配器５３から放送信号と駆動用電源が供給され、放送信号のみを通過させるコンデンサ２が接続されている。コンデンサ２の出力端には、放送信号を後段に伝送するか否かを切り替え制御可能に構成された切替用ＲＦスイッチ４、放送信号を所望の減衰量で調整出力制御可能に構成されたゲインコントローラ（以下「ＧＣ」とする）６、ＦＥＴ等の放送信号増幅素子からなる増幅手段としてのアンプ７、及び、高調波やスプリアス成分を除去するバンドパスフィルタ８が直列に接続されている。また、バンドパスフィルタ８の出力端とアンテナ素子５４ａに接続された出力端子１０との間には、アンテナ素子５４ａに出力される放送信号の進行波電力と反射波電力とを検出可能に構成されたカプラ９が設けられている。尚、バンドパスフィルタ８は、出力端子１０の前段に設けても良い。
【００１９】
また入力端子１は、分配器５３から供給された電源成分のみを通過させるローパスフィルタ３を介して、電源ライン３ａにより制御部１５に接続されている。制御部１５は、分配器５３から供給された電源電力を各回路に供給する電力生成回路（図示略）と、送信アンテナ５４から放射される放送信号の送信レベルを一定値に維持する自動レベル制御手段としての自動レベル制御回路（以下「ＡＬＣ回路」とする）１５ａ（図３に示す）とから構成されている。ＲＦスイッチ４には、放送信号を伝送しないように切り替えた場合に、分配器５３の支線の出力端が終端処理されるように終端抵抗５が接続されている。なお本信号増幅回路５０では、終端抵抗５の抵抗値として、５０Ωが最適に用いられている。
【００２０】
カプラ９は、放送信号の進行波電力を検出して制御部１５に進行波電力波形を出力可能に形成された進行波電力検出回路１２と、放送信号の反射波電力を検出して制御部１５に反射波電力波形を出力可能に形成された反射波電力検出回路１４と接続され、出力レベル測定手段を構成している。また、カプラ９と進行波電力検出回路１２との間には、進行波電力検出回路１２に入力される進行波電力の入力レベルを所要値に調節する進行波用アッテネータ（以下「進行波用ＡＴＴ」とする）１１が設けられ、またカプラ９と反射波電力検出回路１４との間には、同様に反射波用アッテネータ（以下「反射波用ＡＴＴ」とする）１３が接続されている。またアンプ７は、電源ライン１８を介して、制御部１５から電源供給可能に接続されている。
【００２１】
図３のＡＬＣ回路１５ａは、信号増幅回路５０の各種制御動作を行うＣＰＵ２２を備えてなり、これにアナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ（以下「ＡＤＣ」とする）２３を介してマルチプレクサ２４が接続されている。マルチプレクサ２４には、検出線１２ａを介した進行波電力検出回路１２、検出線１４ａを介した反射波電力検出回路１４、電力生成回路（図示略）の電圧値を検出する電圧センサ２７及び温度測定手段としての温度センサ２８等の信号検出用デバイスが接続されている。マルチプレクサ２４は、これら複数種類のうち選択した一つのデータのみをＣＰＵ２２に入力するように構成されている。なお、これら複数種類のデバイスについて夫々にＡＤＣ２３を接続すれば、マルチプレクサ２４を取り除くことも可能である。
【００２２】
またＣＰＵ２２には、各種パラメータを格納するデータ用フラッシュメモリ２９、ＣＰＵ２２のプログラムを格納するプラグラム用フラッシュメモリ３０が接続され、さらにプログラム実行中に使用される変数を格納するＳＲＡＭ３１が接続されている。その他、プログラムの書き込みや監視情報の表示などに使用されるシリアル通信ポート３２、出力レベル設定やフラッシュメモリ初期化等を行うための各種スイッチ３３、機器の状態を外部に表示させるためのＬＥＤ３４が接続されている。さらに制御線１６を介してＲＦスイッチ４が接続され、また制御線１７に接続されたＤ／Ａコンバータ（以下「ＤＡＣ」とする）３５の出力端にはＧＣ６が接続されている。
【００２３】
上記構成の送信アンテナ５４の信号増幅回路５０において、所要の基準出力レベルはフラッシュメモリ２９に予め記憶され、各基準出力レベルに対応した基準温度は予め温度センサ２８によって測定してフラッシュメモリ２９に記憶される。そして、基準温度と測定した現在の温度との差の絶対値を差分として求め、この差分に基づき演算式を用いて温度補償された基準出力レベルを推定する。
【００２４】
ここで、本信号増幅回路５０においては、演算式は（差分としての絶対値÷係数）で表される。また演算式に含まれた係数は、温度センサ２８の温度特性に基づく関数から導出される。この関数には、増幅手段としてのアンプ７の所要の基準出力レベル毎に傾きの異なる一次関数が規定され、温度測定手段で測定した温度と増幅手段の出力レベルとが変数として使用される。各係数は、これらの傾きに対応する。そしてこれらの係数は、所要の出力レベル毎に対応した温度補償係数として、予めプログラム中に記述される。
【００２５】
ＣＰＵ２２は、基準出力レベルの推定値に測定した出力レベルを一致させるようにＧＣ６の制御電圧を調整し、所望の出力レベルを一定値に維持させるように制御動作する。
【００２６】
信号増幅回路５０の出力レベル制御方法（自動レベル制御（Ｓ９））を図４のフローチャートを基に説明する。不揮発性メモリすなわちフラッシュメモリ２９には、出力電力調整時の温度が基準温度データとして予め保存されている。そしてシステム起動時に、保存されている基準温度データをＳＲＡＭ３１にコピーする。さらにＳＲＡＭ３１からＣＰＵ２２のレジスタにセットする（Ｓ１５）。ここで、内部温度の基準温度データとは、製造ラインで信号増幅回路５０のレベル調整を行った時の送信アンテナ５４内部の温度データである。製造ラインでは正確な送信アンテナ５４の出力レベル調整を行う。ＡＤＣ２３で収集された現在の温度データをＳＲＡＭ３１にコピーする。さらにＳＲＡＭ３１からＣＰＵ２２のレジスタにセットする（Ｓ１６）。ＣＰＵ２２により基準温度データと現在の温度データの差分を求める（Ｓ１７）。
【００２７】
差分が零かどうかをチェックする（Ｓ１８）。零ならば、信号増幅回路５０を製造ラインで調整した時と同じ温度状態なので温度補償処理（Ｓ１９）（図５参照）を行わないようにする。零でないならば、製造ラインで調整した時と同じ温度状態ではないので温度補償処理を実施する。出力レベルを合わせるための基準出力レベルデータを差分（ｃ）に応じて適切に処理して、温度補償された基準出力レベルデータに可変させる処理を行う（Ｓ１９）。ＡＤＣ２３で測定した進行波電力のＡＤＣデータ値と温度補償された基準出力レベルデータ値が一致するようにＧＣ６の制御電圧を生成するＤＡＣ３５をＣＰＵ２２によって制御する（Ｓ２０）。自動レベル制御を終了する。
【００２８】
信号増幅回路５０の温度補償処理（Ｓ１９）の動作を図５のフローチャートを基に説明する。
出力電力調整時の温度を基準温度データとして不揮発性メモリすなわちフラッシュメモリ２９に予め保存する。温度補償処理開始後、保存されている基準温度データをＣＰＵ２２のレジスタにセットする。次にＡＤＣ２３で収集された現在の温度データをＣＰＵ２２のレジスタにセットする。両者の差の絶対値を求める。符号ビット（元の値は正負情報）はフラグに保存する（Ｓ２１）。ここで、内部温度の基準温度データとは、製造ラインで信号増幅回路５０のレベル調整を行った時の送信アンテナ５４内部の温度データである。製造ラインでは正確な送信アンテナ５４の出力レベル調整を行う。
【００２９】
出力レベル設定スイッチ３３の状態を検出することにより、ＧＣ制御処理（図６参照）において、出力レベルを何ｄＢｍにすればよいか調べる（Ｓ２２）。各出力レベルに対応した温度補償係数がプログラム中に記述されている。出力レベル設定スイッチ３３の出力レベルに対応した温度補償係数を選択し、ＣＰＵ２２のレジスタにセットする（Ｓ２３）。温度変化に対して出力レベル変化が線形な特性をしている場合、処理Ｓ２１で求めた温度差の絶対値データを、選択した温度補償係数で割り算処理（演算処理）を行い、商を求め、この商を補償量とする（Ｓ２４）。求めた補償量を製造ラインで設定された基準出力レベルデータに加算（または減算）する。この演算結果データが推定された温度補償された基準出力レベルデータとなる（Ｓ２５）。温度補償処理を終了する。
【００３０】
信号増幅回路５０のＧＣ制御処理（Ｓ２０）の動作を図６のフローチャートを基に説明する。
ＧＣ制御処理開始後、図５の処理Ｓ２５で求めた温度補償された基準出力レベルデータをＣＰＵ２２のレジスタにセットする（Ｓ２６）。ＡＤＣ２３で取得した進行波電力データ（測定した現在の出力レベル）をＣＰＵ２２のレジスタにセットする（Ｓ２７）。温度補償された基準出力レベルデータと進行波電力データの差分を算出する（Ｓ２８）。求めた差分が零であるかどうか調べる（Ｓ２９）。零である場合、規定の出力レベルに一致している状態であるので、前回と同じＧＣ６の制御電圧値（ＤＡＣ３５のデータは以前と同じデータを設定）として、ＧＣ制御処理を終了する。零でない場合、規定の出力レベルに一致していない状態なので、処理Ｓ３０に進む。
【００３１】
温度補償された基準出力データと進行波電力データとを比較して大小関係を調べる（Ｓ３０）。基準出力データよりも進行波電力データの方が小さい場合は、処理Ｓ３１に進む。出力レベルを増大させる（ＧＣ６の減衰量を減らす）方向にＧＣ６の制御電圧を調整する（Ｓ３１）。基準出力データよりも進行波電力データの方が大きい場合は、処理Ｓ３２に進む。出力レベルを減少させる（ＧＣ６の減衰量を増やす）方向でＧＣ６の制御電圧を調整する（Ｓ３２）。ＧＣ制御処理を終了する。
【００３２】
このような本発明に係る信号増幅回路５０によれば、出力レベルの温度補償に必要な各種基準データの使用を基準温度と基準出力レベルとの２種類に抑え、少ないメモリ領域で、これらの基準データに基づいて安定性の高い出力レベル制御が実現可能となる。さらに基準出力レベルと現在の出力レベルとから求めた差分によって出力レベルの増減を制御して、基準出力レベルまでの収束時間を短縮すると共に、高い安定性で出力レベルを維持できる。
【００３３】
また、演算式の係数を温度測定手段の温度特性に基づく関数によって求めたので、温度センサの材料等の温度特性に合わせて関数を用意すれば、動作温度範囲内の温度補償をより正確に行うことができる。さらにまた、関数を、温度測定手段で測定した温度と増幅手段の出力レベルとを変数として、増幅手段の所要の基準出力レベル毎に傾きの異なる一次関数で規定したので、安価な汎用温度センサを用いて、より安定性の高い出力レベル制御が可能となる。
【００３４】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）本発明は、モバイル放送システムのギャップフィラー装置に限らず、他の衛星通信システムや無線ＬＡＮ等の送信アンテナに使用できる。
（２）本発明は、送信アンテナに限らず、ＣＡＴＶ等の有線通信システムの信号出力装置にも使用できる。
（３）本発明は、通信信号に限らず、信号増幅が必要となる他の信号の増幅に使用できる。
（４）演算式で用いられる係数は、一次関数だけでなく、二次関数、指数関数等の線形関数や、その他の非線形関数によって求めても良い。
（５）信号増幅回路５０は、アンテナ素子５４ａと別体に設けて送信アンテナ５４を構成しても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１及び請求項２の発明によれば、出力レベルの温度補償に必要な基準データを基準温度と基準出力レベルとの２種類に抑えて、メモリ領域を少なくでき、安定性の高い出力レベル制御が可能となる。また、係数を、温度測定手段の温度特性に基づく一次関数によって求めたので、温度測定手段の温度特性に合わせて関数を用意すれば、温度補償をより正確に行うことができる。また、温度特性が一次関数で表される安価な汎用温度センサを用いて、安定性の高い出力レベルの維持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号増幅回路を備えたギャップフィラー装置を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る信号増幅回路を備えた送信アンテナの一例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る信号増幅回路のＡＬＣ回路のブロック図である。
【図４】本発明に係る信号増幅回路出力レベル制御方法の流れを示すフローチャートである。
【図５】温度補償処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】ＧＣ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
７・・増幅手段としてのアンプ、９・・出力レベル測定手段としてのカプラ、１５ａ・・自動レベル制御手段としてのＡＬＣ回路、２２・・ＣＰＵ、２８・・温度測定手段としての温度センサ、５０・・信号増幅回路、５４・・送信アンテナ、５４ａ・・アンテナ素子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal amplifier circuit and an output level control method thereof, and more particularly to a circuit that performs temperature compensation processing on an output level.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a technique for controlling a signal output level, a technique for correcting an output fluctuation accompanying a temperature change has been proposed. As an example, with respect to a signal radiated from an antenna element of a transmission antenna, the detection voltage of the level detection means corresponding to the maximum and standard values and the minimum value of the prescribed power of the transmission power of a desired level transmitted from the antenna in advance is stored. There is a transmission power control circuit stored in This controls the reference voltage generating means so that the reference voltage of the reference voltage generating means is closest to a value corresponding to the standard value of the specified power when the detection voltage of the level detecting means falls outside the range of the specified power. . The voltage setting value of the reference voltage generation means at this time is stored in the storage means in correspondence with the ambient temperature condition detected by the temperature detection means (see Patent Document 1). This circuit can always keep the transmission power within the standard range by correcting the change of the convergence point due to the temperature change.
[0003]
As another example, there is an automatic power control circuit in which a part of the output is taken out to the coupling circuit, and the signal taken out from the coupling circuit is inputted to an impedance converter in which the output impedance is set larger than the input impedance. This is because the output voltage of the impedance converter is amplified with respect to the input voltage, and the output signal of the impedance converter is detected by the detection circuit. (See Patent Document 2). This circuit amplifies the voltage signal with the input impedance before input to the detector circuit, so that the output fluctuation of the transmission power amplifier due to the temperature characteristics of the diode used in the detector circuit can be neglected. is there.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-212254 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-291854
[Problems to be solved by the invention]
However, the former stores in advance the detection voltage of the level detection means corresponding to the maximum and standard values and the minimum value of the prescribed power of the transmission power for each desired level transmitted from the antenna. A large amount of memory is required for a plurality of types of data, which increases costs.
[0006]
In the latter case, only the output fluctuation due to the temperature characteristic of the diode is suppressed to a negligible value, and it is not possible to cope with the output fluctuation factor generated from the entire configuration such as the heat generating part of the circuit. There was a problem that it was easy to come off.
[0007]
In view of these problems, the present invention reduces the memory area to be secured by minimizing the use of various reference data necessary for output level control of the signal amplifier circuit, and maintains the signal output level with high stability. This is the issue.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The signal amplification circuit according to the invention of claim 1 comprises an amplifying means comprising a FET as a broadcast signal amplifying element , amplifying a signal, an output level setting switch for setting a required reference output level of the amplifying means, and the amplified Automatic level control means for controlling the output level of the signal, temperature measurement means for measuring the temperature of the automatic level control means, and output level measurement means for measuring the output level of the amplified signal, the automatic level control means the level control means, the control signal amplifying circuit to match the output level of the amplified signal wherein the required reference output level of said amplifying means, said automatic level control means, in advance, the amplified signal output level performs the level adjustment such that the desired reference output level of said amplifying means, said predetermined reference of the amplifying means Storing the reference temperature and force level corresponding to the desired reference power level, a function based on the temperature characteristics of the temperature measuring means and an output level of the temperature and the amplifying means measured by said temperature measuring means as a variable the defined in different primary function of the slope to the desired reference output level for each, wherein the reference temperature corresponding to the desired reference power level and the temperature measurement of said amplifying means set by the output level setting switch of said amplifying means If the difference between the two temperatures is not zero, the slope of the linear function corresponding to the required reference output level of the amplifying means is a coefficient, and the difference is the coefficient. was the compensation amount to the operation result obtained divide, adding the compensation amount the the required reference output level of said amplifying means set by the output level setting switch or Calculated to determine the estimated value of the required reference output level of said amplifying means, configured to control so as to match the output level of the amplified signal to an estimate of the desired reference output level of said amplifying means Is done.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a signal amplifier circuit output level control method comprising: an amplifying means comprising a FET as a broadcast signal amplifying element; and an output level setting switch for setting a required reference output level of the amplifying means ; Automatic level control means for controlling the output level of the amplified signal; temperature measurement means for measuring the temperature of the automatic level control means; and output level measurement means for measuring the output level of the amplified signal. provided, by the automatic level control means, the control signal amplifier circuit output level control method to to match the output level of the amplified signal wherein the required reference output level of said amplifying means, said automatic level control means advance, the desired reference power level and so as to level adjustment of the amplifying means an output level of the amplified signal Performed, and stores a reference temperature corresponding to the desired reference power level and the desired reference output level of said amplifying means, a function based on the temperature characteristics of the temperature measuring means, temperature and measured by the temperature measuring means Using the output level of the amplifying means as a variable, the required reference output level of the amplifying means defined by a linear function having a different slope for each required reference output level of the amplifying means and set by the output level setting switch If the difference between the two temperatures is not zero, the linear function corresponding to the required reference output level of the amplifying means is obtained. and coefficient slope, the calculation result obtained by said coefficient divide the difference as a compensation amount, the required group of said amplifying means set by the output level setting switch Power levels of the required seek estimated value of the reference power level, the amplified signal to an estimate of the desired reference output level of said amplifying means of said amplifying means adding or subtracting to the compensation amount to the output level Are controlled so as to match.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The signal amplification circuit using the present invention is, for example, a mobile broadcast system using a satellite scheduled to start broadcasting in the spring of 2004, particularly as an element constituting a gap filler device that re-radiates a broadcast signal from the satellite. It is used optimally. Here, the mobile broadcast system is a system that enables digital broadcasts to be received not only at home but also by mobile bodies such as mobile phones and automobiles. This system is composed of a geostationary satellite, a terrestrial broadcasting center station, and a gap filler device which is an auxiliary terrestrial radio equipment. As shown in FIG. 1, the gap filler device 60 includes a receiving antenna 51 that receives a broadcast signal from a satellite, a signal processor 52, a distributor 53, a signal amplification circuit 50, and an antenna element 54a. It consists of a transmission antenna 54 for re-transmission.
[0014]
In this system, a broadcast signal in the 12 GHz band is once sent from the broadcast center station to the satellite, and then broadcast signals in two frequency bands of 2.6 GHz band and 12 GHz band are transmitted from the satellite to the entire service area. The mobile body directly receives a broadcast signal in the 2.6 GHz band from the satellite at a place where the broadcast signal reaches. On the other hand, in a place where radio waves are shielded such as inside a building or tunnel, a transmission antenna installed at a position where the gap filler device 60 converts a broadcast signal in the 12 GHz band received by the reception antenna 51 into a 2.6 GHz band and can receive the radio wave. The broadcast signal retransmitted from 54 is received.
[0015]
The gap filler device 60 of the present system can realize stable broadcast reception even during high-speed movement so that the service can be received even in an area where the broadcast signal is blocked. By providing the signal amplification circuit 50 using the present invention, the transmission antenna 54 can stably transmit a broadcast signal to be transmitted at a desired transmission output level.
[0016]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram of the transmission antenna 54 incorporating the signal amplification circuit 50 according to the present invention. In the gap filler device 60 of the mobile broadcast system, the transmission antenna 54 includes an antenna element 54a formed so that a 2.6 GHz band broadcast signal can be re-radiated, and a signal amplification circuit 50 that amplifies the broadcast signal to an appropriate output level. It is composed of
[0017]
A gap filler receiving antenna (hereinafter referred to as a “receiving antenna”) 51 configured to receive a 12 GHz band broadcast signal from a satellite is connected to the input terminal 1 of the signal amplifier circuit 50 via a distributor 53. (See FIG. 1). Here, the distributor 53 includes three branch lines so as to distribute broadcast signals so that three transmission antennas can be connected to one reception antenna. The output terminal 10 is connected to an antenna element 54 a of the transmission antenna 54.
[0018]
The input terminal 1 is connected with a capacitor 2 to which a broadcast signal and driving power are supplied from the distributor 53 and only the broadcast signal is passed. At the output end of the capacitor 2, a switching RF switch 4 configured to be able to switch and control whether or not to transmit the broadcast signal to the subsequent stage, and a gain controller configured to be able to adjust and control the broadcast signal with a desired attenuation amount (Hereinafter referred to as “GC”) 6, an amplifier 7 as an amplifying means composed of a broadcast signal amplifying element such as an FET, and a band pass filter 8 for removing harmonics and spurious components are connected in series. Further, the traveling wave power and the reflected wave power of the broadcast signal output to the antenna element 54a can be detected between the output end of the bandpass filter 8 and the output terminal 10 connected to the antenna element 54a. A coupler 9 is provided. The band pass filter 8 may be provided before the output terminal 10.
[0019]
The input terminal 1 is connected to the control unit 15 by a power supply line 3a through a low-pass filter 3 that allows only the power supply component supplied from the distributor 53 to pass therethrough. The control unit 15 includes a power generation circuit (not shown) that supplies the power source power supplied from the distributor 53 to each circuit, and automatic level control that maintains the transmission level of the broadcast signal radiated from the transmission antenna 54 at a constant value. An automatic level control circuit (hereinafter referred to as “ALC circuit”) 15a (shown in FIG. 3) as means. A termination resistor 5 is connected to the RF switch 4 so that the output end of the branch line of the distributor 53 is terminated when switched so as not to transmit a broadcast signal. In the signal amplification circuit 50, 50Ω is optimally used as the resistance value of the termination resistor 5.
[0020]
The coupler 9 detects a traveling wave power of a broadcast signal and detects a traveling wave power detection circuit 12 formed so as to output a traveling wave power waveform to the control unit 15, and detects a reflected wave power of the broadcast signal and controls the control unit 15. Are connected to a reflected wave power detection circuit 14 formed so as to be capable of outputting a reflected wave power waveform to constitute an output level measuring means. Further, between the coupler 9 and the traveling wave power detection circuit 12, a traveling wave attenuator (hereinafter referred to as “traveling wave ATT”) that adjusts the input level of the traveling wave power input to the traveling wave power detection circuit 12 to a required value. 11), and a reflected wave attenuator (hereinafter referred to as "reflected wave ATT") 13 is connected between the coupler 9 and the reflected wave power detection circuit 14. The amplifier 7 is connected via a power supply line 18 so that power can be supplied from the control unit 15.
[0021]
The ALC circuit 15a of FIG. 3 includes a CPU 22 that performs various control operations of the signal amplification circuit 50, and an A / D converter (hereinafter referred to as “ADC”) 23 that converts an analog voltage into a digital value. A multiplexer 24 is connected. The multiplexer 24 includes a traveling wave power detection circuit 12 via the detection line 12a, a reflected wave power detection circuit 14 via the detection line 14a, a voltage sensor 27 for detecting a voltage value of a power generation circuit (not shown), and a temperature measurement. A signal detection device such as a temperature sensor 28 is connected as a means. The multiplexer 24 is configured to input only one selected data from the plurality of types to the CPU 22. If the ADC 23 is connected to each of these plural types of devices, the multiplexer 24 can be removed.
[0022]
The CPU 22 is connected to a data flash memory 29 for storing various parameters, a program flash memory 30 for storing a program of the CPU 22, and an SRAM 31 for storing variables used during program execution. In addition, a serial communication port 32 used for program writing and monitoring information display, various switches 33 for performing output level setting, flash memory initialization, and the like, and an LED 34 for externally displaying the state of the device are connected. Has been. Further, the RF switch 4 is connected via the control line 16, and the GC 6 is connected to the output terminal of a D / A converter (hereinafter referred to as “DAC”) 35 connected to the control line 17.
[0023]
In the signal amplification circuit 50 of the transmission antenna 54 configured as described above, a required reference output level is stored in the flash memory 29 in advance, and a reference temperature corresponding to each reference output level is measured in advance by the temperature sensor 28 and stored in the flash memory 29. Is done. Then, an absolute value of a difference between the reference temperature and the measured current temperature is obtained as a difference, and a temperature-compensated reference output level is estimated using an arithmetic expression based on the difference.
[0024]
Here, in the signal amplifying circuit 50, the arithmetic expression is expressed by (absolute value as a difference / coefficient). The coefficient included in the calculation formula is derived from a function based on the temperature characteristics of the temperature sensor 28. In this function, a linear function having a different slope is defined for each required reference output level of the amplifier 7 as the amplification means , and the temperature measured by the temperature measurement means and the output level of the amplification means are used as variables. Each coefficient corresponds to these slopes. These coefficients are described in advance in the program as temperature compensation coefficients corresponding to each required output level.
[0025]
The CPU 22 adjusts the control voltage of the GC 6 so that the measured output level matches the estimated value of the reference output level, and performs a control operation to maintain a desired output level at a constant value.
[0026]
An output level control method (automatic level control (S9)) of the signal amplifier circuit 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. In the non-volatile memory, that is, the flash memory 29, the temperature at the time of output power adjustment is stored in advance as reference temperature data. When the system is started, the stored reference temperature data is copied to the SRAM 31. Further, it is set from the SRAM 31 to the register of the CPU 22 (S15). Here, the reference temperature data of the internal temperature is temperature data inside the transmission antenna 54 when the level of the signal amplifier circuit 50 is adjusted on the production line. In the production line, the output level of the transmitting antenna 54 is accurately adjusted. The current temperature data collected by the ADC 23 is copied to the SRAM 31. Further, it is set from the SRAM 31 to the register of the CPU 22 (S16). The CPU 22 obtains the difference between the reference temperature data and the current temperature data (S17).
[0027]
It is checked whether the difference is zero (S18). If zero, the temperature compensation process (S19) (see FIG. 5) is not performed because the signal amplification circuit 50 is in the same temperature state as adjusted on the production line. If it is not zero, the temperature compensation processing is performed because the temperature is not the same as that adjusted in the production line. The reference output level data for matching the output level is appropriately processed according to the difference (c) to change the temperature to the compensated reference output level data (S19). The CPU 35 controls the DAC 35 that generates the control voltage of the GC 6 so that the ADC data value of the traveling wave power measured by the ADC 23 matches the temperature-compensated reference output level data value (S20). End automatic level control.
[0028]
The operation of the temperature compensation process (S19) of the signal amplifier circuit 50 will be described based on the flowchart of FIG.
The temperature at the time of output power adjustment is stored in advance in the nonvolatile memory, that is, the flash memory 29 as reference temperature data. After starting the temperature compensation process, the stored reference temperature data is set in the register of the CPU 22. Next, the current temperature data collected by the ADC 23 is set in the register of the CPU 22. Find the absolute value of the difference between the two. The sign bit (original value is positive / negative information) is stored in a flag (S21). Here, the reference temperature data of the internal temperature is temperature data inside the transmission antenna 54 when the level of the signal amplifier circuit 50 is adjusted on the production line. In the production line, the output level of the transmitting antenna 54 is accurately adjusted.
[0029]
By detecting the state of the output level setting switch 33, in the GC control process (see FIG. 6), it is investigated how many dBm the output level should be set (S22). The temperature compensation coefficient corresponding to each output level is described in the program. A temperature compensation coefficient corresponding to the output level of the output level setting switch 33 is selected and set in the register of the CPU 22 (S23). When the output level change has a linear characteristic with respect to the temperature change, the absolute value data of the temperature difference obtained in process S21 is divided by the selected temperature compensation coefficient (calculation process) to obtain a quotient, This quotient is used as the compensation amount (S24). The calculated compensation amount is added (or subtracted) to the reference output level data set on the production line. This calculation result data becomes the estimated temperature compensated reference output level data (S25). End the temperature compensation process.
[0030]
The operation of the GC control process (S20) of the signal amplifier circuit 50 will be described based on the flowchart of FIG.
After the start of the GC control process, the temperature compensated reference output level data obtained in the process S25 of FIG. 5 is set in the register of the CPU 22 (S26). The traveling wave power data (measured current output level) acquired by the ADC 23 is set in the register of the CPU 22 (S27). The difference between the temperature-compensated reference output level data and the traveling wave power data is calculated (S28). It is checked whether or not the obtained difference is zero (S29). If it is zero, it is in a state that matches the prescribed output level, so the GC control process is terminated with the same control voltage value of GC6 as the previous time (DAC35 data is set to the same data as before). If it is not zero, the state does not match the specified output level, so the process proceeds to step S30.
[0031]
The reference output data compensated for temperature and the traveling wave power data are compared to check the magnitude relationship (S30). If the traveling wave power data is smaller than the reference output data, the process proceeds to step S31. The control voltage of GC6 is adjusted in the direction of increasing the output level (decreasing the attenuation of GC6) (S31). If the traveling wave power data is larger than the reference output data, the process proceeds to step S32. The control voltage of GC6 is adjusted in the direction of decreasing the output level (increasing the attenuation amount of GC6) (S32). The GC control process ends.
[0032]
According to the signal amplifying circuit 50 according to the present invention as described above, the use of various reference data necessary for temperature compensation of the output level is limited to two types, that is, the reference temperature and the reference output level. A highly stable output level control can be realized based on the data. Furthermore, the increase / decrease of the output level is controlled by the difference obtained from the reference output level and the current output level, the convergence time to the reference output level is shortened, and the output level can be maintained with high stability.
[0033]
In addition, since the coefficient of the arithmetic expression is obtained by a function based on the temperature characteristic of the temperature measuring means, if the function is prepared according to the temperature characteristic of the material of the temperature sensor, the temperature compensation within the operating temperature range is performed more accurately. be able to. Furthermore, function, and an output level and a variable temperature and amplifying means which is measured by the temperature measuring means, so defined by the different primary function of the slope required to reference the output level for each of the amplifying means, inexpensive general-purpose temperature Using the sensor, more stable output level control is possible.
[0034]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the shape and configuration of each part without departing from the spirit of the present invention, as exemplified below. .
(1) The present invention is not limited to a gap filler device of a mobile broadcast system, but can be used for other satellite communication systems and transmission antennas such as wireless LAN.
(2) The present invention can be used not only for a transmission antenna but also for a signal output device of a wired communication system such as CATV.
(3) The present invention can be used not only for communication signals but also for amplification of other signals that require signal amplification.
(4) The coefficient used in the arithmetic expression may be obtained not only by a linear function but also by a linear function such as a quadratic function or an exponential function, or other nonlinear functions.
(5) The signal amplification circuit 50 may be provided separately from the antenna element 54a to constitute the transmission antenna 54.
[0035]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first and second aspects of the invention, the reference data required for temperature compensation of the output level can be limited to two types of reference temperature and reference output level, and the memory area can be reduced. Highly stable output level control is possible. Further, since the coefficient is obtained by a linear function based on the temperature characteristics of the temperature measuring means, if the function is prepared according to the temperature characteristics of the temperature measuring means, the temperature compensation can be performed more accurately. Further, it is possible to maintain an output level with high stability by using an inexpensive general-purpose temperature sensor whose temperature characteristics are expressed by a linear function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a gap filler device including a signal amplifier circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a transmission antenna provided with a signal amplifier circuit according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of an ALC circuit of the signal amplifier circuit according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of a signal amplifier circuit output level control method according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of temperature compensation processing.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of GC control processing.
[Explanation of symbols]
7.. Amplifier as amplification means, 9.. Coupler as output level measurement means, 15 a... ALC circuit as automatic level control means, 22... CPU, 28... Temperature sensor as temperature measurement means, 50. Signal amplification circuit, 54, transmitting antenna, 54a antenna element.

Claims

Amplifying means comprising a FET as a broadcast signal amplifying element for amplifying a signal, an output level setting switch for setting a required reference output level of the amplifying means, and an automatic level control means for controlling the output level of the amplified signal And temperature measuring means for measuring the temperature of the automatic level control means, and output level measuring means for measuring the output level of the amplified signal,
In the signal amplifying circuit which is controlled by the automatic level control means so as to match the output level of the amplified signal with the required reference output level of the amplifying means ,
The automatic level control means includes
Previously, the output level of the amplified signal subjected to the desired reference output level so as to level adjustment of the amplification means, corresponding to the desired reference power level and the desired reference output level of said amplifying means Memorize the reference temperature,
The function based on the temperature characteristics of the temperature measuring means is a linear function having a different slope for each required reference output level of the amplifying means, with the temperature measured by the temperature measuring means and the output level of the amplifying means as variables. Prescribe,
Obtaining a difference between the reference temperature corresponding to the required reference output level of the amplification means set by the output level setting switch and the current temperature measured by the temperature measurement means;
If the difference between the two temperatures is not zero,
The coefficient of the slope of the linear function corresponding to the required reference output level of the amplification means ,
The calculation result obtained by said coefficient divide the difference as a compensation amount,
Adding or subtracting the compensation amount to the required reference output level of the amplifying means set by the output level setting switch to obtain an estimated value of the required reference output level of the amplifying means ;
Control so that the output level of the amplified signal matches the estimated value of the required reference output level of the amplification means ;
A signal amplifier circuit.

Amplifying means comprising a FET as a broadcast signal amplifying element for amplifying a signal, an output level setting switch for setting a required reference output level of the amplifying means, and an automatic level control means for controlling the output level of the amplified signal And temperature measuring means for measuring the temperature of the automatic level control means, and output level measuring means for measuring the output level of the amplified signal,
In the signal amplification circuit output level control method for controlling the output level of the amplified signal to match the required reference output level of the amplification means by the automatic level control means,
The automatic level control means includes
Previously, the output level of the amplified signal subjected to the desired reference output level so as to level adjustment of the amplification means, corresponding to the desired reference power level and the desired reference output level of said amplifying means Memorize the reference temperature,
The function based on the temperature characteristics of the temperature measuring means is a linear function having a different slope for each required reference output level of the amplifying means, with the temperature measured by the temperature measuring means and the output level of the amplifying means as variables. Prescribe,
Obtaining a difference between the reference temperature corresponding to the required reference output level of the amplification means set by the output level setting switch and the current temperature measured by the temperature measurement means;
If the difference between the two temperatures is not zero,
The coefficient of the slope of the linear function corresponding to the required reference output level of the amplification means ,
The calculation result obtained by said coefficient divide the difference as a compensation amount,
Adding or subtracting the compensation amount to the required reference output level of the amplifying means set by the output level setting switch to obtain an estimated value of the required reference output level of the amplifying means ;
Control so that the output level of the amplified signal matches the estimated value of the required reference output level of the amplification means ;
A signal amplifier circuit output level control method characterized by the above.