JP4517886B2 - 送信出力制御装置及びその方法並びにそれを用いた送信機 - Google Patents

Description

本発明は送信出力制御装置及びその方法並びにそれを用いた送信機に関し、特に送信機における送信電力を制御する送信出力制御方式に関するものである。

従来、この種の送信出力制御装置は、図６に示す構成となっている。図６を参照すると、変調器１で発生した信号は、ミキサ２及びシンセサイザ５によりＲＦ信号に変換され、可変減衰器３を介して増幅器４へ入力されて所定の送信出力まで増幅され出力される。この増幅出力電力の一部は方向性結合器７により取出されれて、検波器８において検波された電圧と基準電圧１２との差分が、比較器９により導出される。そして、この差分は、ＬＰＦ２０及び誤差増幅器６を介して可変減衰器３の減衰量制御電圧としてフィードバックされることにより、送信出力が常に一定になるように制御されている。

なお、このような送信電力制御回路に関連する技術の例として、特許文献１，２に開示のものがある。
特開平８−９７７３４号公報 特開平８−１０２７６７号公報

ここで、送信すべき変調波は、図７（ａ）のように、瞬間的なレベル変動が大きいために、図７（ｂ）のように、変調波のエンベロープに追随して出力レベルが変動してしまうことがある。これを防ぐためには、ＬＰＦ２０の時定数を大きくすることが考えられるが、この場合には、装置の起動時や、周波数変更時や、更には出力レベルを変化させる用途（Automatic Transmit Power Control）時等に、所定の送信出力になるのに時間がかかるという欠点がある。

ここで、上記の特許文献１を参照すると、上述のような送信電力制御回路を、ＡＭ変調波とＦＭ変調波との送信のために併用する場合において、変調波種別に対応して、ＬＰＦの時定数を切換えるようにしたものであり、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する問題を解決するためのものではない。

また、特許文献２を参照すると、高周波電力増幅器の利得変動などが生じた場合に、包絡線帰還ループがベースバンド変調信号と被変調信号の包絡線が同じになるよう制御すると共に、ＡＬＣループにより、誤差増幅器の基準となる信号を可変制御することにより、電力増幅器の利得変動によらず、一定電力の被変調波を出力するようにしたものであり、やはり、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する問題を解決するためのものではない。

本発明の目的は、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する出力レベルの変動をなくし、かつ装置の起動時や、周波数変更時や、更には出力レベルを変化させる用途時などには、送信出力が安定になる時間を早くすることが可能な送信電力制御装置及びその方法並びにそれを用いた送信機を提供することである。

本発明による送信電力制御装置は、
送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御装置であって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する手段と、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御し、前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とする。

本発明による送信機は上記の送信電力制御装置を用いたことを特徴とする。
本発明による送信電力制御方法は、
送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法であって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出するステップと、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、
送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する処理と、
前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、送信信号の瞬間的なレベル変動に対する出力レベルの変動をなくすと共に、かつ装置の起動時や、周波数変更時や、更には出力レベルを変化させる用途時などには、送信出力が安定になる時間を早くすることが可能になるという効果がある。

以下に、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態の構成図であり、図６と同等部分は同一符号により示している。変調器１で発生した信号は、ミキサ２及びシンセサイザ５によりＲＦ信号に変換され、可変減衰器３を介して増幅器４へ入力されて所定の送信出力まで増幅され出力される。増幅器４の出力には、方向性結合器７を介して検波器８が接続されている。なお、可変減衰器３の減衰値を適宜可変させることにより、送信出力を一定に保つようになっている。

検波器８の出力は平均化回路１１経由、または直接に、切替器１０を通じて比較器９の一入力となっている。比較器９の他の入力には、基準電圧１２が供給されている。この比較出力は誤差増幅器６と絶対値算出回路１４に接続されている。比較器１６の入力には、絶対値算出回路１４の出力と基準電圧１５とが供給されており、比較器１６の出力は制御回路１３に供給されている。この制御回路１３の出力は切替器１０と誤差増幅器６に接続されている。また、変調器１から制御回路１３へ信号情報が供給されている。

次に、本発明の実施の形態による送信出力制御回路の動作について説明する。増幅器４から出力される送信信号の一部は、方向性結合器７を介して検波器８に入力されて、送信レベルに応じた直流電圧に検波される。この検波電圧は、送信信号が変調波の場合、変調波のエンベロープをもったリップル成分のある信号となっている（図７（ａ）参照）。変調波検波電圧は、平均化回路１１で平滑化され変動分の少ない信号となる（図２（ａ）参照）。通常状態では、切替器１０は平均化回路１１を通るような経路になっているため、比較器９には、この平均化された変調波検波電圧が入力される。

比較器９はこの平均化された変調波検波と電圧基準電圧１２との差分を出力する。この差分は誤差増幅器６で増幅され、可変減衰器３の電圧をコントロールする。この一巡のループにより送信出力が一定に保たれることになる（図２（ｂ）参照）。平均化回路１１は信号が変調波であっても、出力が一定になる役割を果たしている。平均化回路１１がないと、検波電圧がそのままフィードバックされるので、送信出力が変調波のエンベロープに応じて変動してしまう（図７（ｂ）参照）。

次に、出力レベルを変化させる例を考える。基準電圧１２を変化させることにより、希望の送信出力レベルに変化させることが可能である。出力レベルを変化させるケースは、意図的に（手動で）規定レベルを出力する場合、ＡＴＰＣ（Automatic Transmit Power Control）によりフェージング等により自動で送信出力を変化させる場合、装置起動時（電源オン時）等が考えられる。

比較器９の出力は絶対値算出回路１４を通じて比較器１６に入力されており、基準電圧１５と比較されようになっている。ここで、基準電圧１２を変化させると、比較器９の出力は検波信号との差分であるため絶対値は大きくなる。比較器１２の絶対値が基準電圧１５を超過すると、ハイレベル信号が制御回路１３に入力されるようになっている。

つまり、出力レベルの誤差を検出し、誤差が一定水準より大きいかどうか判定を行うようになっている。ここで、誤差が一定水準より大きいと判断された場合は、切替器１０を、平均化回路１１を通らないパスに切替えると共に、誤差増幅器６のゲインをｎ倍に増大させる。これにより、送信出力を高速に変更することができる。

ここで、図３（ａ）に示すように、検波電圧を平均化することにより、送信出力を安定にすることができる。もし、平均化回路がないと、図７（ｂ）に示したように、変調波入力の場合は送信出力が変動してしまう。また、常に信号が平均化されていると、図３（ａ）のように、送信出力の変化が低速になってしまうが、比較器の出力が一定水準を越えた場合は、平均化回路をバイパスすることにより、図３（ｂ）のように、制御が高速化され、更に、誤差増幅器６のゲインも増大させることにより、図４のように、更なる高速制御が可能となるのである。

制御回路１３には、変調器１やシンセサイザ５からも情報が供給されており、変調波がＣＷ（無変調）の場合は、平均化回路１１をバイパスし、周波数を変更する場合も、平均化回路１１のバイパスや誤差増幅器６のゲインを増大することにより、高速に送信出力を安定化することが可能となる。

このよう、平均化回路１１がないと、図７（ａ）に示した如く、変調波入力の場合は送信出力が変動してしまうが、図７（ｂ）に示したように、検波電圧を平均化することにより、送信出力を安定にすることができる。しかし、常に信号が平均化されていると、図３（ａ）に示したように、送信出力の変化が低速になってしまうが、比較器９の出力である誤差電圧が一定水準を越えた場合は、平均化回路１１をバイパスすることにより、図３（ｂ）のように制御が高速化され、さらに誤差増幅器６のゲインも増大させることにより、図４のように，更に高速に制御することが可能となるのである。従って、本発明では、変調波入力時の送信出力レベルの安定化と、送信レベル変化時の高速な制御とを、互いに両立することができることになる。

図５は本発明の他の実施の形態の構成図であり、図１と同等部分は同一符号により示している。本例では、検波器８の出力をＡ／Ｄコンバータ１８に入力してデジタル信号とし、これをＣＰＵ１９へ供給する。そして、ＣＰＵ１９の出力をＤ／Ａコンバータ１７によりアナログ信号として、このＤ／Ａコンバータ１７の出力により減衰器３を制御するのである。この場合は、図１と同様の機能を、ＣＰＵ１９によるファームウエアにより実現するものである。また、上述の動作を予めプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータ（ＣＰＵ）により読み取って実行するよう構成できるものである。

本発明の一実施の形態を示す構成図である。 図１において通常時の送信変調波の検波電圧を平均化した場合（ａ）の送信出力レベルの状態を示す図（ｂ）である。 送信レベルの変化時における本発明の実施の形態の効果を説明する波形例である。 送信レベルの変化時における本発明の実施の形態の更なる効果を説明する波形例である。 本発明の他の実施の形態を示す構成図である。 従来技術を示す構成図である。 従来技術の動作波形例を示す図である。

符号の説明

１ 変調器
２ ミキサ
３ 可変減衰器
４ 増幅器
５ シンセサイザ
６ 誤差増幅器
７ 結合器
８ 検波器
９，１６ 比較器
１０ 切替器
１１ 平均化回路
１２，１５ 基準電圧
１７ Ｄ／Ａ変換器
１８ Ａ／Ｄ変換器
１９ ＣＰＵ
２０ ＬＰＦ

Claims (7)

1. 送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御装置であって、
   前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する手段と、
   前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御し、前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する制御手段と、
   を含むことを特徴とする送信出力制御装置。
2. 前記制御手段は、
   前記差を増幅する誤差増幅器を有し、前記誤差増幅器のゲインを、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値以下の場合よりも、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値より大なる場合に増大するようにしたことを特徴とする請求項１記載の送信出力制御装置。
3. 請求項１または２記載の送信出力制御装置を用いた送信機。
4. 送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法であって、
   前記送信出力の検波レベルの平均値を導出するステップと、
   前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
   前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御するステップと、
   を含むことを特徴とする送信出力制御方法。
5. 前記差を増幅する誤差増幅器のゲインを、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値以下の場合よりも、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値より大なる場合に増大するステップを、更に含むことを特徴とする請求項４記載の送信出力制御方法。
6. 送信出力が基準レベルになるよう制御する送信出力制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記送信出力の検波レベルの平均値を導出する処理と、
   前記平均値と前記基準レベルとの差が所定値以下の場合にこの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
   前記所定値より大なる場合に前記平均値に代えて前記検波レベルと前記基準レベルとの差に応じて前記送信出力を制御する処理と、
   を含むことを特徴とするプログラム。
7. 前記差を増幅する誤差増幅器のゲインを、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値以下の場合よりも、前記平均値と前記基準レベルとの差が前記所定値より大なる場合に増大する処理を、更に含むことを特徴とする請求項６記載のプログラム。

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