JPH01126817A - 自動出力制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セルラー無線システムの端末用送信機（以下
、送信機という）−などに用いて好適な自動出力制御回
路に係わり、特に、高周波増幅器の出力を希望する値に
自動的に保持できるようにした自動出力制御回路に関す
る。

〔従来の技術〕

セルラー無線システムなどにおいては、端末機と基地局
との距離などに応じて端末機の送信パワーを異ならせる
必要がある。このために、各送信機には、高周波増幅器
の出力を希望する値に自動的に保持できるようにするた
めの自動出力制御回路が設けられているが、その−例と
して、米国特許明細書第４５２３１５５号に開示される
ものを第５図によって説明する。なお、同図において、
■は入力端子、２は出力端子、３は高周波増幅器、４は
結合コンデンサ、５はバイアス端子、６は温度補償回路
、７はダイオード、８は高周波検波回路、９はダイオー
ド、１０はコンデンサ、１１は抵抗、１２は比較回路、
１３は演算増幅器、１４はアナログスイッチ、１５は入
力端子、１６は抵抗である。

入力端子１から入力された高周波信号は、高周波増幅器
３で増幅された後、出力端子２から出力されるとともに
、その一部は結合コンデンサ４を介して高周波検波回路
８に供給される。高周波検波回路８は検波用のダイオー
ド９と高周波遮断用のコンデンサ１０、バイアス用の抵
抗１１とからなり、バイアス端子５から温度補償回路６
を介してダイオード９のアノードにバイアス電圧＋Ｖ　
ｂ　ｉ　ａ　ｓを印加することにより、ダイオード９に
適度なバイアス電流が流れるようにし、ダイオード９の
特性曲線の２乗特性部分に動作点をもたせて供給される
高周波波信号を検波する。ダイオード９の検波出力はコ
ンデンサ１０によって高周波成分が除去され、高周波増
幅器３の出力レベルを表わす直流電圧が得られる。この
直流電圧は比較回路１２の演算増幅器１３に供給される
。

比較回路１２には、また、入力端子１５からのＡＯＣ（
自動出力制御）信号に応じて複数の異なる抵抗値の抵抗
のいずれか１つを選択するアナログスイッチ１４が設け
られている。ここでは、ＡＯＣ信号は３ビツト構成であ
り、これによってアナログスイッチ１４は８個の抵抗の
いずれか１つを選択するものとする。アナログスイッチ
１４で選択された抵抗と抵抗１６とで電源電圧＋Ｖが分
圧され、得られた分圧電圧が基準電圧として演算増幅器
１３に供給される。この基準電圧はＡＯＣ信号によって
８段に切換え可能である。演算増幅器１３では、高周波
検波回路８からの直流電圧と基準電圧とがレベル比較さ
れ、これらの差に応じた電圧が制御電圧として高周波増
幅器３に供給される。

高周波増幅器３では、この制御電圧によって増幅度が制
御され、演算増幅器１３への直流電圧と基準電圧とのレ
ベルが所定の関係となるようにこの増幅度が設定される
。したがって、高周波増幅器３の出力は、演算増幅器１
３に入力される基準電圧に応じた値となり、入力端子１
５から入力されるＡＯＣ信号を適宜設定することにより
、所望の値となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、かかる従来技術において、ダイオード９の２
乗特性部分に動作点をもたせるべく最適な電流を流した
としても、このダイオード９のノ＼イアス電圧が温度変
化によって大きく変動する。

高周波検波回路８で高周波信号が検波されることによっ
て得られる直流電圧の変化範囲は２０ｍＶ程度であるが
、ダイオード９のバイアス電圧は、＝３０“Ｃ〜＋７０
℃の１００℃の温度変化に対し、１００ｍＶ以上も変化
し、この変化量は高周波信号の検波による直流電圧の変
化量の数倍に達する。

高周波検波回路８の出力直流電圧は高周波信号の検波に
よる直流電圧にダイオード９のバイアス電圧が加算され
たものであり、このために、高周波増幅器３の出力は温
度変化によって１０ｄＢ以上も変動することになり、高
周波増幅器３からは安定した出力が得られない。

そこで、第５図においては、ダイオード９と同じ特性の
ダイオード７を有する温度補償回路６が設けられている
。しかしながら、ダイオードの特性にはバラツキがあり
、このために、ダイオード７．９の特性を一致させるこ
とは非常に難かしく、温度補償回路６でもってダイオー
ド９の温度補償を精度よく行なうことはできないという
問題があった。

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、温度による影
響を精度よく除去し、高周波増幅器の出力を安定化でき
るようにした自動出力制御回路を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、高周波信号を入
力とする周波数変換回路と該周波数変換回路の出力信号
を検波する低周波検波回路とで該高周波信号の検波段を
構成し、該検波段の出力直流電圧を比較回路に供給して
高周波増幅器の増幅度制御電圧を得るようにする。

〔作用〕

周波数変換回路は、高周波信号を低周波変調信号に変換
するが、温度変化の影響を受ける。この温度変化の影響
は低周波変調信号とともに出力される直流電圧の振幅変
動として現われる。しかし、温度変化は非常に緩やかで
あるから、温度変化に起因したこの振幅変動による該直
流電圧の角周波数は得られる低周波変調信号の角周波数
に比べると非常に小さい。このために、周波数変換回路
の出力信号から該直流電圧を除くことは極めて容易であ
る。

また、一般に、低周波検波回路については、温度変化の
影響を受けない回路構成をとることは従来から種々行な
われており、このような回路構成をとることにより、低
周波検波回路からは、温度変化によって変動しない、そ
の入力される低周波変調信号の振幅に応じた直流電圧が
得られることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明による自動出力制御回路の一実施例を示
すブロック図であって、１７は検波段、１８は周波数変
換回路、１９は振幅変調回路、２０は高周波検波回路、
２１は低周波検波回路、２２゜２３は直流分阻止回路、
２４は発振器、２５はフィルタ、２６は単方向性回路で
あり、第５図に対応する部分には同一符号をつけている
。

同図において、高周波増幅器３の出力信号は、入出力特
性に方向性を有する単方向性回路２６（たとえば、方向
性結合器、アイソレータ、増幅器を用いたバッファなど
）を通って検波段１７に供給される。

検波段１７は振幅変調回路１９、直流阻止回路２２、高
周波検波回路２０、直流阻止回路２３、低周波検波回路
２１および発振器２４からなっている。振幅変調回路１
９では、発振器２４からの一定振幅、一定周波数の低周
波信号で単方向性回路２６からの高周波信号が振幅変調
される。振幅変調回路１９の出力信号は、直流分阻止回
路２２で直流電圧が除かれた後、高周波検波回路２０で
包絡線検波されて低周波の変調信号に変換される。

すなわち、振幅変調回路１９、高周波検波回路２０およ
び発振器２４とで周波数変換回路１８が形成され、これ
により、単方向性回路２６から出力される高周波信号が
低周波変調信号に変換される。

この場合、低周波信号の振幅は高周波信号の振幅に応じ
たものである。高周波検波回路２０から出力される低周
波変調信号は、直流分阻止回路２３で直流電圧が除かれ
た後、低周波検波回路２１に供給されて検波され、単方
向性回路２６から出力される高周波信号の振幅に応じた
レベルの直流電圧が得られる。

ここで、振幅変調回路１９にはダイオードが用いられて
おり、これによって振幅変調回路１９から直流電圧も出
力され、しかも、温度変化によってこの直流電圧は変動
する。一方、高周波検波回路２０は第５図で示した高周
波検波回路８と同様の構成をなしており、振幅変調回路
１９の出力信号を直接高周波検波回路２０に供給すると
、その検波素子であるダイオードに振幅変調回路１９か
らの温度変化によって変動する直流電圧が印加されるこ
とになり、このダイオードの動作点が温度変化によって
変動し、最適な検波特性を保持できない。直流分阻止回
路２２は振幅変調回路１９からのかかる直流電圧を除去
するものであり、これにより、高周波検波回路２０にお
けるダイオードの動作点が最適に設定できる。

また、高周波検波回路２０では、第５図で説明したよう
に、ダイオードのバイアス電圧が温度変化によって大き
く変動し、この結果、出力される直流電圧も温度変化に
よって大きく変動する。しかし、高周波検波回路２０か
ら出力される必要な信号は、この直流電圧ではなくて低
周波変調信号であり、したがって、この直流電圧は直流
分阻止回路２３によって充分除去することができる。

なお、直流分阻止回路２２．２３としては、コンデンサ
やトランスなどを用いることができる。

低周波検波回路２１としては、特性が温度変化の影響を
受けないような構成が従来種々開発されており、かかる
構成をとることにより、しかも、高周波検波回路２０か
ら出力される直流電圧が直流分阻止回路２３によって遮
断されることにより、低周波検波回路２１からは、単方
向性回路２６から出力される高周波信号の振幅に応じた
振幅の直流電圧が得られる。

なお、振幅変調回路１９で発生したスプリアス成分が高
周波信号の入力端子側から漏れても、これが単方向性回
路２６によって遮断されるから、高周波増幅器３の出力
側に逆戻りすることはない。

低周波検波回路２１から出力される直流電圧は、第５図
で説明したように、比較回路１２でＡＯＣ信号に応した
基準電圧と比較され、その出力電圧がフィルタ２５を介
して増幅度制御電圧として高周波増幅器３に供給される
。このフィルタ２５は発振器２４の出力信号の漏洩成分
や各回路などで生じたノイズ成分を取り除くためのもの
である。

以上のようにして、温度補償回路を用いる必要はなく、
検波段における温度変化による影響を高い精度で除くこ
とができ、高周波増幅器の出力を所望の値に極めて安定
化させることができる。

第２図は第１図に示した実施例の一興体例を示す回路図
であって、２７はトランス、２８〜３１はダイオード、
３２はトランス、３３はダイオード、３４はコンデンサ
、３５は抵抗、３６はコンデンサ、３７，３８は抵抗、
３９．４０はダイオード、４１は演算増幅器、４２〜５
５は抵抗、５６は演算増幅器、５７はアナログスイッチ
、５８は抵抗、５９はコンデンサ、６０はバイアス端子
、６１は結合コンデンサであり、第１図に対応する部分
には同一符号をつけている。

同図において、たとえばアイソレータからなる単方向性
回路２６の出力端子は、結合コンデンサ６１を介し、振
幅変調回路１９の入力側トランス２７の一次側コイルに
接続されている。この−次側コイルの他端は接地されて
いる。

振幅変調回路１９は、この入力側トランス２７と出力側
トランス３２、ダイオード２８〜３１とからなっている
。入力側トランス２７の二次側コイルの一方の端子には
ダイオード２８のカソードとダイオード２９のアノード
とが接続され、他方の端子にはダイオード３０のアノー
ドとダイオード３１のカソードが接続されている。出力
側トランス３２の一次側コイルの一方の端子にはダイオ
ード２８のアノードとダイオード３０のカソードとが接
続され、他方の端子にはダイオード２９のカソードとダ
イオード３１のアノードとが接続されている。そして、
入力側トランス２７の二次側コイルの中点と出力側トラ
ンス３２の一次側コイルの中点との間に発振器２４が接
続されている。

単方向性回路２６から入力側トランス２７に供給された
高周波信号は発振器２４からの低周波信号によって平衡
変調され、出力側トランス３２から出力される。

出力側トランス３２は直流分阻止回路２２でもあり、そ
の二次側コイルの一方の端子はバイアス端子６０に接続
されている。

高周波検波回路２０は第５図における高周波検波回路８
と同様の構成をなしている。すなわち、検波用のダイオ
ード３３のアノードが振幅変調回路１９の出力側トラン
ス３２の端子に接続され、ダイオード３３のカソードと
接地端子との間に高周波遮断用のコンデンサ３４、バイ
アス用の抵抗３５が互いに並列に接続されている。ダイ
オード３３のカソードには、バイアス端子６０から出力
側トランス３２の二次側コイルを介して＋５Ｖのバイア
ス電圧が印加されており、これにより、ダイオード３３
の動作特性が２乗特性となるように動作点が設定されて
いる。出力側トランス３２から出力される低周波信号で
平衡変調された高周波信号は、ダイオード３３で検波さ
れ、コンデンサ３４で高周波成分が除去されて低周波信
号の包絡線を有する検波出力、すなわち低周波変調信号
が得られる。

コンデンサ３６は直流分阻止回路２３をなしており、高
周波検波回路２０から低周波変調信号とともに出力され
る直流電圧を遮断する。この低周波変調信号は低周波検
波回路２１に供給される。

低周波検波回路２１は抵抗３７，３８、ダイオード３９
．４０および演算増幅器４１からなっている。抵抗３７
．３８は低周波検波回路２１の人、出力端子間に直列接
続され、抵抗３７．３８の接続点にダイオード３９のカ
ソードと演算増幅器４１の反転入力端子が接続されてい
る。演算増幅器４１の非反転入力端子は接地され、また
、その出力端子にダイオード３９のアノードとダイオー
ド４０のカソードとが接続されている。ダイオード４０
のアノードは低周波検波回路２１の出力端子に接続され
ている。かかる構成の低周波検波回路２１によって低周
波変調信号が検波され、単方向性回路２６から出力され
る高周波信号の振幅に応じた振幅の直流電圧が得られる
。

比較回路１２では、入力端子１５からのＡＯＣ信号に応
じて抵抗５２〜５５のいずれかが選択されると、これと
抵抗４２．４３とによって低周波検波回路２１の出力直
流電圧が分圧され、演算増幅器５６に非反転入力として
供給される。また、このＡＯＣ信号によって抵抗４８〜
５１のいずれかが選択されると、これと抵抗４６．４７
とによって＋５Ｖの電源電圧が分圧されて基準電圧が形
成され、反転入力として演算増幅器５６に供給される。

ここで、アナログスイッチ５７はＡＯＣ信号によって抵
抗４８〜５５のいずれか１つが選択されるものであり、
抵抗５２〜５５のいずれも選択されないときには、低周
波検波回路２１の出力直流電圧は抵抗４２を介して演算
増幅器５Ｇに供給され、また、抵抗４８〜５１のいずれ
もが選択されないときには、＋５Ｖの電源電圧が抵抗４
６゜４７によって分圧されて得られる電圧が基準電圧と
なる。したがって、基準電圧は４段に切換え可能であり
、また、低周波検波回路２１の出力直流電圧に対する分
圧比も４段に切換え可能であから、高周波増幅器３の出
力の所望値は８段に切換え可能である。

フィルタ２５は抵抗５日とコンデンサ５９とからなり、
抵抗５８の一端は演算増幅器５６の出力端子に、他端は
コンデンサ５９の一端に夫々接続されてローパスフィル
タを形成している。コンデンサ５９の他端は接地され、
抵抗５８とコンデンサ５９の接続点から高周波増幅器３
の制御電圧が出力される。

ここで、いま、高周波増幅器３から出力される高周波信
号ｅ１を、 ｅ、　＝Ｅ＋　ｃｏｓ　ω、　　ｔ　　　　−（１）（
但し、Ｅ、は振幅、Ｏ１は角周波数）と表わし、発振器
２４から出力される低周波波信号ｅ２を、 ｅｚ　＝ＣＯ３ｐｌ　　ｔ　　　　　　−・＝　（２）
（但し、Ｐ＋　は角周波数であって、ＰＩ　　（Ｏ１）
と表わすと、振幅変調回路１９から出力される平衡変調
波ｅ３は、 ｅ３＝ｅ＋　　−ｅｚ　＝Ｆ、＋　ｃｏｓ　Ｐ＋　　ｔ
　’ｃＯ３ω、ｊＩ ＝−（ＣＯ３（ＰＬ　＋ω、）　ｔ　十ｃｏｓ（Ｐ　＋
　　−Ｏ１））・・・・・・（３） で表わされる。

一方、ダイオードの入出力特性は、入力信号をｖｌ。、
出力信号をｖ　ｏｕｔとすると、ｖｏｕｔ＝八十Ｂｖへ
ｆｉ＋Ｃｖ１ｆｉ′＋Ｄｖ１ｆｉ３　＋・・・（４）（
但し、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは定数） で表わすことができ、このような特性のダイオード３３
を用いた高周波検波回路２０は、入力信号■８．．を式
（３）で示した平衡変調信号ｅ３として角周波数Ｐ１付
近の成分を取り出すものであるから、式（３）を式（４
）に代入することにより、高周波検波回路２０から次の
ような低周波変調信号ｅ４が得られる。

すなわち、角周波数ω１の高周波信号ｅ、が、振幅変調
回路１９と高周波検波回路２０とにより、２　Ｐ　＋の
角周波数の低周波変調信号ｅ４に周波数変換されたこと
になる。この低周波変調信号ｅ４が低周波検波回路２１
で検波され、高周波信号ｅｌの振幅Ｅ１に応じた振幅の
直流電圧が得られる。

この具体例において、振幅変調回路１９ではダイオード
２８〜３１のバイアス電圧によって直流電圧が出力され
、また、高周波検波回路２０ではダイオード３３のバイ
アス電圧によって直流電圧が出力され、温度変化の影響
を受けるのはこれら直流電圧である。しかも、温度変化
によるこれら直流電圧の変動角周波数は高周波信号の角
周波数ω１や低周波変調信号の角周波数Ｐ１に比べて極
めて低い。このために、振幅変調回路１９で発生した直
流電圧は直流分阻止回路２２である出力側トランス３２
で完全に除去できるし、高周波検波回路２０で発生した
直流電圧も直流分阻止回路２３であるコンデンサ３６で
完全に除去できる。また、低周波検波回路２１でも、ダ
イオード３９．４０自体に温度変化による直流変動成分
が発生するが、演算増幅器４１のゲインが充分高いため
に、この変動成分は低周波検波回路２１の出力として現
われない。

以上のように、この具体例では、温度補償回路を用いて
いないにもかかわらず、温度変化による影響を充分に除
去できる。

第３図は第１図におてる振幅変調回路１９の他の具体例
を示す回路図であって、６２は入力端子、６３はＦＥＴ
　（電界効果トランジスタ）、６４はコンデンサ、６５
は抵抗、６６はバイアス端子、６７は出力端子であり、
第１図に対応する部分には同一符号をつけている。

この具体例はＦＥＴ６３からなる簡単なスイッチング回
路を用いるものであり、入力端子６２を結合コンデンサ
６４（第２図のコンデンサ６１に相当）を介して単方向
性回路２６（第１図）の出力端子に接続する。ＦＥＴ６
３のドレインＤはコンデンサ７４を介して出力端子６７
に接続され、ソースＳはコンデンサ６４を介して入力端
子６２に接続される。ＦＥＴ６３のソースＳには、バイ
アス端子６Ｇから抵抗６５を介して、また、ドレインＤ
には、バイアス端子６６から抵抗７３を介して、夫々＋
５ｖのバイアス電圧が印加される。

また、ＦＥＴ６３のゲートＧには、発振器２４からＯＶ
〜＋５Ｖの低周波方形波が供給され、ＰＥＴ６３のソー
スＳが正の電位のため、ＦＥＴ６３はこの方形波が＋５
Ｖのときオン、ＯＶのときオフしてスイッチング動作を
行なう。

この場合、出力端子６７は、第２図で示した構成の高周
波波検波回路２０におけるダイオード３３のアノードに
接続されるが、このダイオード３３に適度なバイアス電
流を流すために、このダイオード３３のアノードに所望
抵抗値の抵抗を介して＋５Ｖのバイアス電圧が印加され
る。また、コンデンサ７４は直流分阻止回路２２（第１
図）でもある。

そこで、入力端子６２から入力された高周波信号は、発
振器２４からの角周波数Ｐ、の低周波方形波によってＦ
ＥＴ６３がオン、オフすることにより、この低周波方形
波で振幅変調される。但し、この具体例では、出力信号
は完全にバランスがとれた平衡振幅変調波とならないた
め、上記式（５）で示したような角周波数が２　Ｐ　ｒ
の成分でなく、Ｐ、の成分をもつ信号となる。

第４図は第１図における振幅変調回路１９として第３図
に示した具体例を用いたときの低周波検波回路２１の他
の具体例を示す回路図であって、６８は入力端子、６９
は抵抗、７０はＦＥＴ、７１はコンデンサ、７２は発振
器、７３は出力端子である。

同図において、ＦＥＴ７０のソースＳは入力端子６８に
接続されるとともに、抵抗６９を介して接地され、ドレ
インＤは出力端子７３に接続されるとともに、コンデン
サ７１を介して接地されている。また、ＦＥＴ７０のゲ
ートＧには、第３図における発振器２４に同期した発振
器７２の出力信号が供給される。この発振器７２の出力
信号は、発振器２４の出力信号が＋５ｖのとき一５Ｖと
なり、発振器２４の出力信号がＯＶのとき０■となる。

ＦＥＴ７０は、発振器７２の出力信号が一５Ｖのときオ
フ、０■のときオンする。

入力端子６８からは高周波検波回路２０から出力される
低周波変調信号（角周波数Ｐ、の成分）が入力されるが
、発振器７２の出力信号はこの低周波変調信号にも同期
しており、この低周波変調信号の負の半サイクルでＦＥ
Ｔ７０はオンし、コンデンサ７１が充電を行なうが、低
周波変調信号の正の半サイクルＭ間、ＦＥＴ７０はオフ
してこの期間コンデンサ７１は充電電圧を保持する。

すなわち、この具体例はサンプルホールド回路として動
作し、これにより、出力端子７３に高周波信号の振幅に
応じた振幅の直流電圧が得られる。

第５図は第１図に示した実施例の他の具体的回路構成を
示す回路図であって、７５はインピーダンス変換回路で
あり、第１図、第２図に対応する部分には同一符号をつ
けている。

この具体例は、振幅変調回路１９、低周波検波回路２１
として、夫々第３図、第４図に示した具体例を用いたも
のであり、さらに、直流分阻止回路２３と低周波検波回
路２１との間にインピーダンス変換回路７５を設け、こ
の低周波検波回路（サンプルホールド回路）２１の特性
を改善している。

なお、上記実施例では、周波数変換回路１８を振幅変調
回路と高周波検波回路とで構成したが、同様の機能を有
する他の構成としてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、温度補償のため
の回路手段を用いたり、温度補償のためのバイアスの調
整を行なうことなく、温度変化による影響を非常に高い
精度で除くことができ、高周波増幅器の出力を所望の値
に安定化できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動出力制御回路の一実施例を示
すブロック図、第２図はその一具体的回路構成を示す回
路図、第３図は第１図における振幅変調回路の他の具体
例を示す回路図、第４図は第１図における低周波検波回
路の他の具体例を示す回路図、第５図は第１図に示した
実施例の他の具体的回路構成を示す回路図、第６図は従
来の自動出力制御回路の一例を示す回路図である。 ３・・・・・・高周波増幅器、１２・・・・・・比較回
路、１７・・・・・・検波段、１８・・・・・・周波数
変換回路、１９・・・・・・振幅変調回路、２０・・・
・・・高周波検波回路、２１・・・・・・低周波検波回
路、２２．２３・・・・・・直流分阻止回路、７５・・
・・・・インピーダンス変換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高周波増幅器の出力信号を検波し該出力信号の振幅
   に応じた直流電圧を形成する検波段と、該検波段の出力
   直流電圧と基準電圧とを比較する比較段とを備え、該比
   較段の出力信号を該高周波増幅器の増幅度制御信号とす
   る自動出力制御回路において、前記検波段は、前記高周
   波増幅器の出力信号を低周波変調信号に変換する周波数
   変換回路と、該低周波変調信号を検波する低周波検波回
   路とからなることを特徴とする自動出力制御回路。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記周波数変換回
   路と前記低周波検波回路との間に直流分阻止回路を設け
   たことを特徴とする自動出力制御回路。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   周波数変換回路は、前記高周波増幅器の出力信号を低周
   波信号で変調する振幅変調回路と、該振幅変調回路の出
   力信号を検波して前記低周波変調信号を形成する高周波
   検波回路とからなることを特徴とする自動出力制御回路
   。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記振幅変調回路
   と前記高周波検波回路との間に直流分阻止回路を設けた
   ことを特徴とする自動出力制御回路。