JPH0239610A - 利得制御可能なｒｆ増幅回路 - 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、一般的にはＲＦ増幅器出力の制御に関し、そ
して更に詳細には、広い温度範囲に亘って出力電力を正
確に調節する制御回路に関する。

従来の技術及び考案が解決しようとする課題用途によっ
ては、ＲＦ増幅器の出力電力の精密な制御を維持するこ
とが望まれる。例えば、移動電話（ｃｅｌｌｕｌａｒ　
ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）　　シｘテムにおいて、各々の加
入者ユニットのＲＦ小出力、１方の極端では熱帯条件に
、そして他方の極端では北極の条件に対応する温度範囲
に亘って特定の許容差以内に制御されなければならない
。

出力電力増幅器の制御は、フィードバックループを介し
て達成される。典型的には、ＲＦ増幅器の出力の１部分
が検出器のための人力信号として加えられ、この検出器
が更に、電力を示す（ｐｏｗｅｒ−ｉｎｄｉｃａｔｉｎ
ｇ）信号を提供し、そのレベルがＲＦ出力電力に対応し
ている。この信号は基準値と比較され、そして２つの間
の差がＲＦ増幅器に加えられて、その差を最小とするよ
うに増幅器の利得が制御される。

検出器は典型的には、温度依存性の順方向電圧降下特性
を有している半導体ダイオードである。

更に、ダイオードにＲＦ電力を加えると、ダイオードの
温度が変化して、従って順方向電圧降下が変化する。そ
の結果、温度が変化するに従って、電力を示す信号レベ
ルが変化する。その結果、基準が一定に保たれていても
、ＲＦ増幅器の出力が変化してしまう。

温度変化により生じるＲＦ出力の変化を避けるためのい
くつかの方法がある。１つの方法は、特性が検出器ダイ
オードにマツチし、且つ同じ温度にさらされる第２のダ
イオードを使用することである。この第２のダイオード
は、検出器ダイオードからの信号の温度変化を減少する
ように接続される。この方法のひとつの例が米国特許第
４，５２３．１５５号に記載されている。しかし、整合
する特性を有するダイオードの選択は比較的費用のかか
る手順である。更に、ダイオードの特性の整合を得るこ
との程度については実際上限界があるし、そしてシステ
ム内の他の構成部品によって生ずる熱勾配の存在する同
じ周囲温度にこのダイオードをさらすことについても実
際上の限界がある。

送信器出力レベルが１０の数乗に亘って選択的に変化で
きる場合、例えば、移動電話（ｃｅｌｌｕｌａｒｔｅｌ
ｅｐｈｏｎｅ）において、検出器ダイオードの温度変化
順方向電圧降下は、高ＲＦ出力電力が送信されるとき、
検出器入力レベルに比べて小さい。順方向降下への温度
変化の影響は相対的に小さく、従って、電圧降下変動は
、検出器によって発生される電力を示す信号にあまり影
響を与えない。一方、低ＲＦ出力電力が送信されるとき
には、順方向電圧降下は、検出器入力信号と比較して大
きな影響力を持つことになる。従って電圧降下のときの
温度変化は電力を示す信号を実質的に変化させる。

温度変化を処理する他の方法は、このような差違を利用
している。その方法によれば信号を対数的に増幅するこ
とによって検出器人力信号の動的範囲が圧縮される。適
切な増幅度を°選ぶことによって、検出器入力信号は、
ユニットによって送信されるべきすべての電力レベルに
対して、検出器ダイオードによる電圧降下に比べて大き
くすることができる。従って、電圧降下時における温度
により生ずる変化は、電力を示す信号に小さな影響しか
与えない。この方法の１例が米国特許第４．６０２，２
１８号に記載されている。しかし、この方法はダイオー
ド整合（ｄｉｏｄｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ）による方法と
比較して不正確である。

他の温度に関連した問題は電力を示す信号を増幅する増
幅器のオフセットである。このオフセットの温度に関す
る変化は、補償されず、また出力増幅器に望ましくない
変化を生ずる。

課題を解決するための手段 本発明を実施する回路において、電力増幅器の出力は、
検出器へのＲＦ大入力選択した速さで振幅変調されるの
に応じてサンプルされる。従って、検出器出力は本質的
には低周波数信号であり、その振幅は検出器へのＲＦ倍
信号振幅に対応しており、そしてその周波数は変調周波
数に等しい。低周波数信号の振幅が検出器入力信号の振
幅に対応しており、従ってＲＦ増幅器出力電力に対応し
ている。低周波数信号振幅が基準と比較され、それによ
り低周波数波形振幅と基準値との間の差に比例する誤差
信号が得られる。この誤差信号を用いてＲＦ増幅器の利
得の制御が行なわれる。

低周波数信号の振幅は、検出器ダイオードの両端子間の
静止（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ）電圧降下に無関係である。

振幅はダイオードの整流効率に依存しているが、この整
流効率は温度の変化にほんの少ししか依存しない。従っ
て、温度変化による影響を極く少ししか受けない状態で
ＲＦ増幅器の利得を制御することができる。

検出器入力信号をオン及びオフに切換えることは、方形
波変調信号による一種の振幅変調であり、実際に、それ
は実施を容易にするための好ましい変調装置である。し
かし、他の振幅変調装置を、本発明の範囲から逸脱する
ことなく使用することができる。即ち、いかなるそのよ
うな構成においても、検出器がその変調したＲＦ入力信
号を整流し、従ってその出力が変調信号であり、その振
幅は実質的に検出器の零入力電圧降下に無関係である。

変調率が必然的に一定であることに注目すべきである。

低周波数信号の振幅は、増幅後決定されても良い。信号
の振幅は、増幅器によって導入されるいかなるオフセッ
トにも無関係であるから、オフセントへの温度の影響は
除去される。

本発明は請求の範囲に詳細に指摘されている。

本発明の上記及び更に他の利点は添付図面と共に行った
以下の説明を参照することによってよりよく理解される
であろう。

実施例 第１図に示されるように、本発明に組み込まれている制
御用ＲＦ増幅器ユニットは、入力端子１２から人力され
るＲＦ倍信号増幅し、そして端子１４に出力を生じる制
御可能なＲＦ増幅器１０を含む。

ＲＦ比出力１部分は方向性カップラ１６によって抽出さ
れ、そして入力信号としてスイッチ２０を介して検出器
１８に加えられる。検出器１８の出力は、基準源２２か
らの可変基準と比較され、そして端子２４におけるその
結果得られる差又は誤差信号がＲＦ増幅器１０に再び加
えられてその利得を制御する。

スイッチ２０は主にＰＩＮダイオード２６．２８及び３
６から成っている。ダイオード２６は、直流阻止コンデ
ンサ５４．５６及び６０を介して、カップラ１Ｇから検
出器１８に至る信号路に直列に接続されている。ダイオ
ード２８及び３６は並列に接続されている。ダイオード
２６がオンになり、そしてダイオード２８及び３６がオ
フになるとスイッチ２０がオンとなり、従って方向性カ
ップラ１６から検出器１８への信号伝導路を提供する。

ダイオード２６がオフになり、そしてダイオード２８及
び３６がオンになるとスイッチ２０がオフとなり、その
結果カップラ１６と検出器１８との間の経路が遮断され
る。

スイッチ２０は、発生器（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）　３４
によって作られた変調信号３２に応答して周期的にオン
及びオフされる。アースに対してゼロと正の電圧との間
を交互に繰返すこのスイッチング信号がスイッチングノ
ード５８に加えられ、このスイッチング信号を反転した
ものがスイッチングノード５９に加えられる。

更に詳しく説明すると、スイッチング信号が正であれば
、ノード５９が正であり、そしてノード５８がアースに
ある。従ってノード５９がら抵抗４４及び５０を介して
、ノード５９へ至る伝導路によって、ダイオード２６が
順方向にバイアスされる。ダイオード３６は、ノード５
９がら抵抗４４及び１）２を介してノード５８へ至る伝
導路によって逆バイアスされる。同様に、ダイオード２
８は、ノード５９から抵抗６２及び５０を介してノード
５８へ至る伝導路によって逆バイアスされる。

２サイクル時間経過後スイッチング信号が負となると、
ノード５９がアース電位となり、そしてノード５８が正
となる。その結果ダイオード２６がノード５８と５９と
の間の前記の伝導路によって逆バイアスされ、その結果
検出器入力信号が検出器１８に達するのが阻止される。

同時にダイオード２８は、ノード５８から抵抗５０及び
６２を介してノード５９へ至る伝導路により順方向にバ
イアスされる。ダイオード２８が順方向にバイアスされ
ると、コンデンサ３０がダイオード２８のインピーダン
スをキャンセルするように作用して、逆方向にバイアス
したダイオード２６を通り漏れるいかなるＲＦ倍信号も
アースに流入せしめる。

抵抗６２及びコンデンサ４８がフィルターとして作用し
て、ダイオード２８とコンデンサ３０の接続点にいかな
る電位が生じてもこの電位が回路を通って伝播するのを
防げる。同様に、ノード５８が正であるとき、ダイオー
ド３６は、抵抗４２及び４４を介してノード５９へ至る
伝導路により順方向にバイアスされる。コンデンサ４０
は、ダイオード３６のリード線のインピーダンスをキャ
ンセルするようになっており、従って、ダイオード３６
が導通しているとき存在するいかなるＲＦ倍信号アース
に導かれる。抵抗４２及びコンデンサ３８はフィルター
として作用して、ダイオード３６とコンデンサ４０との
間の接続点に発生したいかなる電位をも回路の残り部分
を通り伝わるのを妨げる。

スイッチ２０の出力は、方形波変ＩＲＦ信号であり、そ
の変調は変調信号３２に対応している。

即ち、周波数がスイッチング信号の周波数であり、そし
て振幅がＲＦ出力信号の電力の大きさを表わすような方
形波変調ＲＦ倍信号ある。

検出器１８はダイオード６６を含む。小さい入力信号を
検出できるような作動領域内にダイオードをもたらすた
めに、抵抗６３．６５及び６４を介して、供給電圧（十
Ｖ）がこのダイオード６６に加えられ、その結果このダ
イオード６６が順方向にバイアスされる。ダイオード６
６によって送られた信号は、コンデンサ６８と７４、及
び抵抗７０の抵抗−コンデンサネットワークによって濾
波されて、そのＲＦ酸成分除かれる。その結果得られた
信号は実質的に、ダイオード６６のバイアス星によって
レベルシフトされた変調のレプリカである。

このパワーを示す信号が増幅器として接続した電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）７２のベース端子に加えられる
。ＦＥＴ７２の出力の出力は、直流成分を除（ため結合
コンデンサ７９を通り、２つのゲート７８及び８０に加
えられ、これ等のゲートはフヱーズシフトスイッチング
信号３２によって交互に、反対にオン、オフされる。

信号発生器３４によって供給されたスイッチング信号が
アース電位にあるとき、ゲート７８がオンになって、電
力を示す信号をＦＥＴ７２からチャージコンデンサ８２
に送る。この時間インターバル中、スイッチ２０はオン
であり、そしてＦＥＴ７２を通る電力を示す信号成分は
、カップラ１６によって抽出したＲＦ出力の部分と、Ｆ
ＥＴ７２によって与えられたオフセットとの双方から構
成されている。コンデンサ８２と抵抗８４の糾合せは好
ましくは、信号発生器３４からのスイッチング信号の周
期に比べて大きい時定数を有している。

従って、コンデンサ８２の電圧は、ゲート７８がオフ状
態にあるとき、コンデンサ８２に加えた電力を示す信号
電圧を示す。

逆に、スイッチング信号３２が高位であるとき、ゲート
８０はオンになって、電力を示す信号がＦＥＴ７２から
コンデンサ８６に与えるのを許容する。このインターバ
ル中、スイッチ２０はオフであり、従ってＦＥＴ７２か
らの電力を示す信号成分は本質的にオフセットから構成
されている。

差動増幅器８８の出力は、その入力端子の２つの電圧間
の差、即ち、コンデンサ８２及び８６の電圧間の差に比
例する。これ等の電圧の各々はＰＥ７７２からのオフセ
ットである成分を有している。

電力を示す信号の振幅である２つの電圧間の差は増幅器
８８の出力のひとつの成分となる。即ち、ＦＥＴ７２か
らのオフセットは除去されたのである。このことは、検
出器と次の増幅器との間に直流結合を必要とする従来の
システムと対照されなければならない。これ等従来のシ
ステムでは、温度により生じた増幅器のオフセット成分
の変化が実質的に電力を示す信号を変化させてしまう。

これに反して、本発明の回路では上記のように、信号は
そのような変化から隔てられる。

基準源電圧２２からの基準電圧が増幅器８８の一方の端
子に与えられており、その結果この増幅器８８の出力は
、その基準電圧と電力を示す信号の振幅との差になる。

従ってこの出力は、基準とＲＦ電力との偏差を示す誤差
信号である。従ってこの誤差信号は増幅器１０にフィー
ドバックされ、その利得が、誤差信号を最小にするよう
に調整される。

上記の説明は、本発明の特定の実施態様に限定されたも
のではあるが、本発明のいくつか又はすべての利点を達
成しつつ、本発明に対して変更及び改良が行なわれるこ
とは明らかである。例えば、検出は、ダイオードの他に
、ボロメータ−のような装置によって達成されてもよい
。更に、信号を交流増幅しそしてその振幅を測定するよ
うにするならば、同期整流は必要がないであろう。従っ
て、特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲内に
含まれるような変更や改良をすべて含むものと解される
べきでああ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって構成された回路の概略図である
。 １０　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・　ＲＦ増幅器１２　　・・・・・・・・・・
・・・・・　・・・・　入力端子１４　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・　端子１６　・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・　カップラ１８　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・　検出器２６．２８．３６　・
・・・・・・・・　ＰＩＮダイオード３２　　・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　　
変調イ言号５８、５９　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・６６　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・７２　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・７８　　・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ノー
ド ダイオード ＦＴ ゲート 増幅器。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）利得制御可能なＲＦ増幅回路において、Ａ、入力
   及び制御信号を受けとり、且つＲＦ入力信号を増幅する
   ようになっていて、それによりＲＦ出力信号を発生する
   利得制御可能なＲＦ増幅器と； Ｂ、前記ＲＦ出力信号の１部分を抽出する手段と； Ｃ、変調信号により前記ＲＦ信号部分を振幅変調する手
   段と； Ｄ、変調ＲＦ信号から変調信号を回復するために接続さ
   れた検出器と； Ｅ、回復された変調信号の振幅を基準値と比較して誤差
   信号を発生するための手段と； Ｆ、前記誤差信号に応答して前記利得制御可能なＲＦ増
   幅器の利得を制御する手段と を具備することを特徴とする利得制御可能な増幅回路。
2. （２）前記振幅変調手段がスイッチであることを特徴と
   する、請求項１記載の増幅回路。
3. （３）前記スイッチが： Ａ、前記検出器への回路内の直列に設けられた第１のＰ
   ＩＮダイオードと、 Ｂ、前記第１のＰＩＮダイオードと前記ＲＦ信号抽出手
   段との間の前記入力路に並列に設けられた第２のＰＩＮ
   ダイオードと、 Ｃ、前記第１のＰＩＮダイオードと前記検出器との間の
   前記入力路に並列に設けられた第３のＰＩＮダイオード
   と； Ｄ、前記第２及び第３のＰＩＮダイオードを順方向及び
   逆方向に交互に且つ周期的にバイアスしながら前記第１
   のＰＩＮダイオードを交互に且つ周期的に逆方向及び順
   方向にバイアスする手段と を具備していることを特徴とする請求項２記載の利得制
   御可能なＲＦ増幅回路。
4. （４）前記変調信号が方形波である請求項１記載の回路
   。
5. （５）前記変調信号が階段状波形であることを特徴とす
   る請求項１記載の回路。
6. （６）前記検出器が、 Ａ、前記検出器入力信号を整流するために接続したダイ
   オードと； Ｂ、前記検出器の出力を濾波するために接続した濾波手
   段と； を具備することを特徴とする請求項１記載の回路。
7. （７）前記回路が前記ダイオードを順方向にバイアスす
   る手段を含むことを特徴とする請求項６記載の回路。
8. （８）利得制御可能なＲＦ増幅回路において、Ａ、入力
   及び制御信号を受けとり、且つＲＦ入力信号を増幅する
   ようになっていて、それによりＲＦ出力信号を発生する
   利得制御可能なＲＦ増幅器と； Ｂ、前記ＲＦ出力信号の１部分を抽出する手段と； Ｃ、変調信号により前記ＲＦ信号部分を振幅変調する手
   段と； Ｄ、変調ＲＦ信号から可変電圧又は電流を生成するため
   接続された検出器であって、それによってそこから変調
   信号を回復する検出器と；Ｅ、回復した変調信号を増幅
   するため接続した第２の増幅器と； Ｆ、前記増幅器の出力の振幅を基準値と比較して誤差信
   号を生成するための手段と； Ｇ、前記誤差信号に応答して前記制御可能なＲＦ増幅器
   の利得を制御する手段と を具備することを特徴とする利得制御可能なＲＦ増幅回
   路。
9. （９）回復した変調信号の振幅を比較する前記手段が； Ａ、同期整流器であって； １、回復した変調信号を受けとるために接続されており
   、且つ前記変調信号の負の部分によりイネーブルされる
   第１のゲートと； ２、前記第１のゲートの出力を濾波するために接続した
   第１のコンデンサと； ３、回復した変調信号を受けとるため接続されており、
   且つ前記変調信号の正の部分によりイネーブルされる第
   ２のゲートと； ４、前記第２のゲートの出力を濾波するため接続された
   第２のコンデンサと； ５、前記第１のゲートの出力信号を受けとるため接続さ
   れた第１の入力端子と、前記第２のゲートから出力信号
   を受けとるため接続された第２の入力端子と、制御信号
   を前記利得制御可能な増幅器に加えるため接続された出
   力端子とを有する増幅器と を具備している同期整流器と； Ｂ、前記差動増幅器の前記第１の入力端子に基準電圧を
   供給するため接続された基準電圧供給手段と を具備していることを特徴とする請求項１記載の回路。