JP6304734B2

JP6304734B2 - 電力制御回路および温度補償方法

Info

Publication number: JP6304734B2
Application number: JP2013084165A
Authority: JP
Inventors: 泰和黒田
Original assignee: NEC Network and System Integration Corp
Current assignee: NEC Network and System Integration Corp
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: JP2014207570A

Description

本発明は、ＡＬＣ回路等における温度変動を保障する電力制御回路および温度補償方法に関する。

高周波増幅器（以下、アンプともいう。）は、周囲温度変動や、アンプ自体の発熱、つまりアンプ自体の温度変動や、入力電力の変動によって、出力電力が変動しないことが望ましい。その周囲温度変動、アンプ自体の温度変動、入力電力の変動等に対して出力電力を補償し安定化する技術として、ＡＬＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＬｅｖｅｌＣｏｎｔｒｏｌ）回路がある（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１、２には、一般的なＡＬＣ回路が記載されている。ＡＬＣ回路は、出力電力を検出し、アンプに対して前置されている可変減衰器の減衰量を変化させ、出力電力を一定に保つ回路である。

特許文献１、２に記載されたＡＬＣ回路では、周囲温度変動等による特性変化を保障することはできるが、出力電力を検出する回路（以下、出力電力検出回路という。）の温度変化による特性変化を補償することができない可能性がある。つまり、ＡＬＣ回路では、出力電力検出回路の温度が変化した場合、出力電力を一定に保てなくなる可能性がある。従って、ＡＬＣ回路において、出力電力をより安定化させるためには、出力電力検出回路の温度を補償する回路が必要となる。

特開昭６０−０１９３１０号公報特開平０２−２１７０１１号公報

出力電力検出回路の温度を補償するためには、例えば、温度センサを用意し、アンプの温度を計測し、そのデータに基づき可変減衰器の制御信号に補正を加えるなど、複雑な制御が必要となる。つまり、温度センサや当該複雑な制御を行うための回路等が必要となる。従って、出力電力検出回路の温度を補償する場合、ＡＬＣ回路における部品点数が増え、回路構成が複雑になる可能性がある。

そこで、本発明は、複雑な制御を必要とせず、また回路の部品点数を増やすことなく、出力電力検出回路の温度特性変化を低減させることができる電力制御回路および温度補償方法を提供することを目的とする。

本発明による電力制御回路は、電力増幅器の出力電力の一部を入力し、検波電圧を出力する出力電力検出回路と、検波電圧に応じて、電力増幅器の出力電力が目標値になるように電力増幅器に入力される電力を制御する処理回路と、電力増幅器の出力電力の目標値と、出力電力検出回路の温度特性とにもとづいて予め決定された減衰量で、出力電力検出回路に入力される電力を減衰する固定減衰器と、出力電力検出回路に入力する電力増幅器の出力電力の一部を取り出す方向性結合器とを含み、方向性結合器と出力電力検出回路との間に減衰器のみが配置されていることを特徴とする。

本発明による温度補償方法は、入力された電力にもとづいて検波電圧を出力する検波素子による検波電圧にもとづいて出力電力を一定にする電力制御方法において、検波素子に入力する電力を取り出す方向性結合器と検波素子との間に固定減衰器のみを配置し、該固定減衰器が、出力電力の目標値と、検波素子の温度特性とにもとづいて予め決定された減衰量で、検波素子に入力される電力を減衰することを特徴とする。

本発明によれば、複雑な制御を必要とせず、また回路の部品点数を増やすことなく、出力電力検出回路の温度特性変化を低減させることができる。

本発明による電力制御回路の第１の実施形態の構成を示す説明図である。ＰＩＮダイオードの温度特性の一例を示す説明図である。本発明による電力制御回路の第１の実施形態の他の構成を示す説明図である。本発明による電力制御回路の第１の実施形態の他の構成を示す説明図である。本発明による電力制御回路の最小構成を示すブロック図である。

実施形態１．
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明による電力制御回路の第１の実施形態の構成を示す説明図である。

図１に示すように、本発明による電力制御回路は、ＡＬＣ回路を含む。具体的には、電力制御回路は、可変減衰器１１と、増幅器（アンプ）１２と、方向性結合器１３と、検波ダイオード１５と、可変減衰器制御回路（以下、ＡＬＣ処理回路という。）１６とを含む。さらに、電力制御回路は、固定減衰器１４を含む。

可変減衰器１１は、ＡＬＣ処理回路１６が指定する減衰量に応じて、アンプ１２に入力される電力を減衰する。

アンプ１２は、アンプ１２に対して前置されている可変減衰器１１から入力した電力を増幅し、出力する。

方向性結合器１３は、アンプ１２の出力電力、つまりアンプ１２によって増幅された電力を分波する。

固定減衰器１４は、方向性結合器１３が分派した電力を入力し、減衰する。

検波素子としての検波ダイオード１５は、例えば、ＰＩＮ（ｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−ｎ）ダイオードである。検波ダイオード１５は、本実施形態における出力電力検出回路である。検波ダイオード１５は、固定減衰器１４によって減衰された電力を入力し、検波電圧に変換する。検波ダイオード１５は、ＡＬＣ処理回路１６に検波電圧を出力する。

ＡＬＣ処理回路１６は、入力した検波電圧を基準電圧と比較する。ＡＬＣ処理回路１６は、比較結果に応じて、可変減衰器１１の減衰量を制御し、アンプ１２の出力電力を安定化させる。すなわち、ＡＬＣ処理回路１６は、アンプ１２の出力電力が予め定められた目標値となるように、可変減衰器１１の減衰量を制御する。

次に、本実施形態の動作を説明する。

図２は、ＰＩＮダイオードの温度特性の一例を示す説明図である。具体的には、ＰＩＮダイオードの温度が＋５０℃、＋２５℃、−２０℃であるときの、ＰＩＮダイオードの入力電力と検波電圧との対応を示すグラフである。

図２に示すように、ＰＩＮダイオードに入力される電力がＡ［ｄＢｍ］である場合には、検波電圧は温度変動しないことが分かる。従って、検波ダイオード１５がＰＩＮダイオードである場合、つまり検波ダイオード１５の入力電力と検波電圧とが図２に示す温度特性を有する場合には、検波ダイオード１５の入力電力をＡ［ｄＢｍ］となるように最適化することにより、検波電圧の温度変動を無くすことができる。

逆に、検波ダイオード１５の入力電力が図２に示すＢ［ｄＢｍ］である場合には、検波電圧の温度変動が発生する。仮に、検波ダイオード１５の入力電力をＢ［ｄＢｍ］にした場合、Ｂ［ｄＢｍ］は変化していないにもかかわらず、検波電圧が温度により変動する。そのため、ＡＬＣ処理回路１６は、可変減衰器１１の減衰量を変えようと制御する可能性がある。その結果、アンプ１１の出力電力が変化する可能性がある。

そこで、本実施形態では、固定減衰器１４が、検波ダイオード１５の入力電力を、図２に示すＡ［ｄＢｍ］となるように、減衰する。つまり、減衰後の電力がＡ［ｄＢｍ］となるような減衰量を有する固定減衰器１４を、検波ダイオード１５に対して前置する。固定減衰器１４の減衰量は、アンプ１２の出力電力の目標値と、図２に示す検波ダイオード１５の温度特性とにもとづいて決定すればよい。

それにより、検波ダイオード１５の入力電力を図２に示すＡ［ｄＢｍ］にすることができ、検波電圧の温度変動を無くすことが可能となる。よって、ＡＬＣ処理回路１６に入力さる検波電圧が安定化される。従って、ＡＬＣ処理回路１６は、可変減衰器１１の減衰量を正確に調整することができ、アンプ１２の出力電力が一定になる。

以上に説明したように、本実施形態では、所定の減衰量を有する固定減衰器１４を検波ダイオード１５に対して前置し、検波ダイオード１５に入力される電力を最適化する。それにより、検波ダイオード１５における、検波電圧の温度変動を低減することができる。例えば、検波ダイオード１５の入力電力を、検波電圧が温度変動しない電力量（例えば、図２に示すＡ［ｄＢｍ］）に最適化すれば、検波電圧の温度変動を無くすことができる。従って、アンプ１２の出力電力の安定化を図ることができる。

また、固定減衰器１４を検波ダイオード１５に対して前置するだけでよいので、温度センサなどの部品や、複雑な制御を必要としない。従って、複雑な制御を必要とせず、また部品点数を増やすことなく、出力電力検出回路の温度特性変化を低減することができる。

なお、本実施形態では、検波ダイオード１５の検波電圧をＡＬＣ処理回路１６に入力する場合を例にしたが、図３に示すような、検波ダイオード１５の検波電圧を処理する位相処理回路１７を含む回路にも本発明を適用することができる。図３は、本発明による電力制御回路の第１の実施形態の他の構成を示す説明図である。図３に示す回路は、ＡＬＣ処理回路１６の代わりに位相処理回路１７が配置されている。また、可変減衰器１１の代わりに可変移相器１８が配置されている。図３に示す回路においても同様に、検波ダイオード１５に入力される電力が最適化されるため、温度変動による出力電力の誤差を低減することが可能である。

また、図４に示すように、ＡＬＣ処理回路１６を、検波ダイオード１５の検波電圧を入力とするＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）処理回路１９に置き換えた、高周波アンプのＡＧＣ回路にも、本発明を適用することができる。図４は、本発明による電力制御回路の第１の実施形態の他の構成を示す説明図である。図４に示すＡＧＣ回路においても同様に、検波ダイオード１５に入力される電力が最適化されるため、温度変動による出力電力の誤差を低減することが可能である。

図５は、本発明による電力制御回路の最小構成を示すブロック図である。図５に示すように、電力制御回路は、電力増幅器１（図１に示すアンプ１２に相当。）の出力電力の一部を入力し、検波電圧を出力する出力電力検出回路２（図１に示す検波ダイオード１５に相当。）と、検波電圧に応じて、電力増幅器１の出力電力が目標値になるように電力増幅器１に入力される電力を制御する処理回路３（図１に示す可変減衰器１１およびＡＬＣ処理回路１６に相当。）と、電力増幅器１の出力電力の目標値と、出力電力検出回路２の温度特性とにもとづいて決定された減衰量で、出力電力検出回路２に入力される電力を減衰する減衰器４（図１に示す固定減衰器１４に相当。）とを含む。

そのような構成によれば出力電力検出回路における、検波電圧の温度変動を低減すことができ、アンプの出力電力の安定化を図ることができる。また、減衰器を出力電力検出回路に対して前置するだけでよいので、温度センサなどの部品や、複雑な制御を必要としない。従って、複雑な制御を必要とせず、また部品点数を増やすことなく、出力電力検出回路の温度特性変化を低減することができる。

上記の実施形態には、以下のような電力制御回路も開示されている。

（１）減衰器４は、出力電力検出回路２に入力される電力が、検波電圧の温度変動を最も小さくすると判断された電力量になるように、出力電力検出回路２に入力される電力を減衰する電力制御回路。

そのような構成によれば、検波電圧の変動をより確実に小さくすることができる。また、出力電力検出回路の入力電力を、検波電圧が温度変動しない電力量（例えば、図２に示すＡ［ｄＢｍ］）にすることにより、検波電圧の温度変動を無くすことが可能となる。

（２）処理回路３が、検波電圧に応じて電力増幅器１に入力される電力を減衰する電力制御回路。

（３）処理回路３（図４に示す可変減衰器１１およびＡＧＣ処理回路１９に相当。）が、検波電圧に応じて電力増幅器１の利得を制御する電力制御回路。

（４）処理回路３（図３に示す可変移相器１８および位相処理回路１７に相当。）が、検波電圧に応じて電力増幅器１に入力される信号の位相を制御する電力制御回路。

上記の実施形態には、以下のような減衰器（温度補償回路）も開示されている。

（５）電力増幅器１の出力電力の一部を入力し、検波電圧を出力する出力電力検出回路２と、検波電圧に応じて、電力増幅器１の出力電力が目標値になるように電力増幅器１に入力される電力を制御する処理回路３とを含む電力制御回路において、電力増幅器１の出力電力の目標値と、出力電力検出回路２の温度特性とにもとづいて決定された減衰量で、出力電力検出回路２に入力される電力を減衰する温度補償回路。

そのような構成によれば、複雑な制御を必要とせず、また部品点数を増やすことなく、電力制御回路における出力電力検出回路の温度特性変化を低減することができる。

（６）出力電力検出回路２に入力される電力が、検波電圧の温度変動を最も小さくすると判断された電力量になるように、出力電力検出回路２に入力される電力を減衰する温度補償回路。

１電力増幅器
２出力電力検出回路
３処理回路
４減衰器
１０変減衰器
１１可変減衰器
１２増幅器（アンプ）
１３方向性結合器
１４固定減衰器
１５検波ダイオード
１６ＡＬＣ処理回路
１７位相処理回路
１８可変移相器
１９ＡＧＣ処理回路

Claims

電力増幅器の出力電力の一部を入力し、検波電圧を出力する出力電力検出回路と、
前記検波電圧に応じて、前記電力増幅器の出力電力が目標値になるように前記電力増幅器に入力される電力を制御する処理回路と、
前記電力増幅器の出力電力の目標値と、前記出力電力検出回路の温度特性とにもとづいて予め決定された減衰量で、前記出力電力検出回路に入力される電力を減衰する固定減衰器と、
前記出力電力検出回路に入力する前記電力増幅器の出力電力の一部を取り出す方向性結合器とを含み、
前記方向性結合器と前記出力電力検出回路との間に前記減衰器のみが配置されている
ことを特徴とする電力制御回路。
前記固定減衰器は、出力電力検出回路に入力される電力が、検波電圧の温度変動を最も小さくすると判断された電力量になるように減衰量が決定されている
請求項１に記載の電力制御回路。
前記処理回路が、検波電圧に応じて電力増幅器に入力される電力を減衰する
請求項１または請求項２に記載の電力制御回路。
前記処理回路が、検波電圧に応じて電力増幅器に入力される信号の位相を制御する
請求項１または請求項２に記載の電力制御回路。
入力された電力にもとづいて検波電圧を出力する検波素子による前記検波電圧にもとづいて出力電力を一定にする電力制御方法において、
前記検波素子に入力する電力を取り出す方向性結合器と前記検波素子との間に固定減衰器のみを配置し、
前記固定減衰器が、前記出力電力の目標値と、前記検波素子の温度特性とにもとづいて予め決定された減衰量で、前記検波素子に入力される電力を減衰する
ことを特徴とする温度補償方法。
前記固定減衰器が、検波素子に入力される電力が、検波電圧の温度変動を最も小さくすると判断された電力量になるように減衰量が決定されている
請求項５に記載の温度補償方法。