JPH03283716A - 無線送信機の電力増幅装置 - 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、電力増幅器に対する電力制御フィードバック
回路を備えた無線送信機の電力増幅装置に関する。

［従来の技術］ 無線送信機の電力増幅装置として、出力電力を一定に制
御する電力制御フィードバック回路を備えたものが提案
されている。例えば、自動車電話システムの端末機にお
ける無線送信機の電力増幅装置は、電力制御フィードバ
ック回路を備えている。

第２図は、電力制御フィードバック回路を備えた従来の
無線送信機の電力増幅装置を示すものである。

第２図において、送信信号は、電力増幅器１によって電
力増幅された後、出力伝送線路２及びアイソレータ（な
い場合もある）３を順次弁して図示しないアンテナに供
給される。

出力電力の一部は、結合伝送線路や結合コンデンサ等の
結合手段４により取り出される。この取出された電力は
、検波ダイオード５によって検波され、さらに、平滑コ
ンデンサ６によって平滑されて電力増幅器１からの高周
波出力電力レベルを反映したモニタ電圧に変換される。

このモニタ電圧は、抵抗分割器７によって電圧変換（減
衰）された後、直流増幅段８によって直流増幅されて、
演算増幅器構成の比較器９の反転入力端子に与えられる
。比較器９の非反転入力端子には、基準電圧が与えられ
ており、モニタ電圧の基準電圧からの差分電圧が電流駆
動増幅段１０に与えられる。

差分電圧は、電流駆動増幅段１０によって増幅されて電
流駆動能力が高められた後に、電力増幅器１の電力制御
端子１１へ制御電圧として印加される。

以上の構成により、直流増幅段８からのモニタ電圧と基
準電圧とが等しくなるようにフィードバック制御が実行
され、電力増幅器１からの出力電力が安定化される。

ところで、自動車電話システムにおいては、電源の節約
を期して、基地局との距離に応じて端末機の出力電力を
制御している。このような出力電力レベルの切換えは、
上述した抵抗分割器７として複数タップを有する可変式
のものを適用して、分割比を変えることで実行している
。

なお、上述した電流駆動増幅段１０は、通常、単純なト
ランジスタ増幅器で構成される場合が多い。例えば、第
３図に示すように、ＰＮＰ形トランジスタＱ１を用い、
比較器９からの差分電圧をベース抵抗Ｒ１を介してトラ
ンジスタＱ１のベースに印加し、このトランジスタＱ１
のコレクタ電圧を電力増幅器ｌの電力制御端子１１へ印
加するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、トランジスタ増幅器構成の電流駆動増幅
段１０によると、電力増幅器１の駆動電流が数Ａと大き
くなると、そこでの損失が非常に大きくなって発熱が著
しくなる。

例えば、携帯型の自動車電話端末機の場合、電源が電池
であるので、かかる大きな損失の発生は特に問題となる
。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、電
力制御フィードバック回路が安定に動作することを担保
しつつ、電流駆動増幅段での損失を小さく押さえること
ができる無線送信機の電力増幅装置を提供しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ かかる課題を解決するため、本発明においては、電力制
御フィードバック回路の出力段に設けられている、電力
増幅器に制御電圧を印加する電流駆動増幅段として、与
えられた電圧をパルス信号に変換した後増幅して電流駆
動能力を高め、その後、パルス成分を除去して制御電圧
を形成するものを適用することとした。また、進み位相
の移相器を、電力制御フィードバック回路のなるループ
内のいずれかの位置に設けることとした。

［作用］ 本発明においては、入力電圧をパルス信号に変換して電
流駆動増幅を行なうようにしたので、かかる電流駆動増
幅による損失を小さく押さえることができる。この場合
、電力増幅器には、電流駆動増幅された電圧からパルス
成分を除去した制御電圧を与えることになるが、かかる
除去のためにローパスフィルタを用いることになる。し
かし、ローパスフィルタを適用することによって、フィ
ードバック回路での位相遅れが１８０度程度になって発
振する恐れがある。そこで、進み位相の移相器を、電力
制御フィードバック回路のループ内のいずれかの位置に
設けることとした。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は、この実施例の構成を示すブロック図である。

この実施例においても、送信信号を電力増幅してアンテ
ナに与える構成、出力電力の一部からモニタ電圧と基準
電肛との差分電圧を得るまでの構成は、従来装置と同様
である。

すなわち、送信信号は、電力増幅器２１によって電力増
幅された後、出力伝送線Ｂ２２及びアイソレータ２３を
順−次介して図示しないアンテナに供給される。

出力電力の一部は、結合伝送線路や結合コンデンサ等の
結合手段２４により取り出され、この取出された電力は
、検波ダイオード２５によって検波され、平滑コンデン
サ２６によって平滑されてモニタ電圧に変換される。こ
のモニタ電圧は、抵抗分割器２７によって外部からの出
力電力指令に応じて電圧変換（減衰）された後、直流増
幅段２８によって直流増幅されて比較器２９の反転入力
端子に与えられる。比較器２９の非反転入力端子には、
基準電圧が与えられており、モニタ電圧の基準電圧から
の差分電圧が得られる。

しかし、得られた差分信号に対する処理構成は、従来装
置とは異なる。差分信号は移相器３０に与えられ、この
移相器３０によってその位相が進められた後、パルス幅
変調器３１に与えられる。ここで、移相器３０としては
、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ１の並列回路と、抵抗Ｒ４
及びコンデンサＣ２の直列回路とからなり、並列回路の
一端に差分′電圧が入力され、並列回路の他端とアース
間に直列回路が接続され、並列回路及び直列回路の接続
点から移相された差分電圧を取出す構成のものを適用す
る。なお、移相器３０を電力制御フィードバック回路Ｌ
Ｐに介挿するようにした理由については、後述する。

位相が進められた移相器３０からの差分電圧は、パルス
幅変調器３１に与えられる。パルス幅変調器３１は、こ
の差分電圧に応じてパルス幅変調し、得られたパルス信
号を電流駆動増幅段３２に与える。電流駆動増幅段３２
は、増幅して電流駆動能力を高める。この増幅されたパ
ルス信号はローパスフィルタ３３に与えられ、ローパス
フィルタ３３は、このパルス信号のパルス成分（及びス
プリアス成分）を除去して制御電圧を形成して電力増幅
器２１の電力制御端子３４に印加する。

以上の電力制御フィードバック回路ＬＰにより、直流増
幅段２８からのモニタ電圧と基準電圧とが等しくなるよ
うにフィードバック制御が実行され、電力増幅器２１か
らの出力電力が所定電力に安定化される。例えば、自動
車電話システムにおいて、基地局からの距離が遠くなっ
て抵抗分割器２７の分割比（減衰率）が大きな値に可変
されたとする。

この場合にも、直流増幅段２８からのモニタ電圧と基準
電圧とが等しくなるようにフィードバック制御が実行さ
れ、電力増幅器２１からの出力電力が所定電力に安定化
される。しかし、直流増幅段２８からのモニタ電圧は分
割比が可変される前と同一であるが、分割比は可変され
ているので、かかるフィードバック処理によって抵抗分
割器２７に入力されるモニタ電圧、従って、出力電力は
可変される前の分割比の場合に比較して大きくなり、こ
・の大きくなった出力電力で安定化される。

上述した構成において、モニタ電圧と基準電圧との差分
電圧を、直接電流駆動増幅するのではなく、パルス化し
て電流駆動増幅するようにしたのは、増幅処理期間を減
少させてかかる増幅での損失を小さく押さえるためであ
る。

次に、移相器３０をフィードバックループ内に介挿させ
るようにした理由を説明する。

上述したローパスフィルタ３３は、電力制御フィードバ
ック回ＢＬＰの必要帯域を満たし、がっパルス成分（及
びスプリアス成分）を十分に減衰させるものであること
が必要があり、具体的には、第４図に示す構成のものを
適用することができる。

すなわち、入力端子及び出力端子間にコイルＬが介挿さ
れ、出力端子及びアース間に、抵抗Ｒ５及ヒコンテンサ
Ｃ３の直列回路と、コンデンサｃ４とが並列に接続され
たものを適用することができる。

ところで、パルス幅変調器３１として、発振周波数がＩ
　ＭＨ２であるもの（例えば、シダネティクス株式会社
製、製品コードＮＥ５５６２）を適用すると、パルス成
分除去のためのローパスフィルタ３３のカットオフ周波
数ｆＣは１００ｋ）１２程度に選定することを要し、第
４図に示した各回路素子としては第４図に括弧書きで示
した値を有するものヲ用いる。この場合、ローパスフィ
ルタ３３の位相特性は、第５図の曲線Ｃ■１に示すよう
になる。すなわち、カットオフ周波数Ｌｏｏｋ）ｌｚ以
上で９０度以上の位相遅れを有するものとなる。

従って、移相器３０がない場合には、フィードバック回
路ＬＰ内の各要素の位相遅れの和が１８０度となること
も生じ易く、このときのループゲインが正であると、フ
ィードバック回路ＬＰが発振してしまう。

そこで、位相を進める移相器３０をループ内に設けて、
この移相器３０での進み位相補償により位相マージンを
得て、ループが安定に動作するようにした。

第６図は、移相器３０の各回路素子の値を図示のように
選定した場合の移相器３０のゲイン特性（曲線ＣＶ３）
及び位相特性（曲線ＣＶ４）を示すものである。周波数
が１００ｋＨｚ〜Ｉ　ＨＩ３の範囲で６０度以上の進み
位相補償を行なうことができ、上述したようにループ発
振を防止できる。

上述した実施例によると、直流電圧をパルス化して電流
駆動増幅処理を行なうようにしたので、かかる処理段で
の損失及び発熱を従来より小さく押さえることができる
。この際、ローパスフィルタ３３の介挿によってループ
発振の恐れが生じるが、抵抗及びコンデンサでなる簡単
な構成の進み位相の移相器３０をループに介挿したので
、ループ発振を防止することができ、電力制御を安定に
実行させることができる。

なお、パルス幅変調以外のパルス変調方式を用いてパル
ス化を行なうようにしても良い。

また、本発明は、自動車電話システム以外の無線送信機
に適用することができる。出力電力が１段階のものに対
しても適用できる。

さらに、移相器３０の介挿位置は、上記実施例の位置に
限定されるものではなく、ループ内であればいかなる位
置であっても良い。

また、移相器３０及びローパスフィルタ３３の構成は、
上述した具体的回路例に限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、電流駆動増幅処理をパ
ルス化して行なうと共に、進み位相の移相器を電力制御
フィードバック回路に介挿するようにしたので、電力制
御フィードバック回路が安定に動作することを担保しつ
つ、電流駆動増幅段での損失、発熱を小さく押さえるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による無線送信機の電力増幅装置の一実
施例を示すブロック図、第２図は従来装置のブロック図
、第３図は従来の電流駆動増幅段の具体的構成を示す回
路図、第４図は上記実施例のローパスフィルタ３３の具
体的構成を示す回路図、第５図はローパスフィルタ３３
の周波数特性を示す特性曲線図、第６図は上記実施例の
移相器３０の周波数特性を示す特性曲線図である。 ２１・・・電力増幅器、２４・・・結合手段、２５・・
・検波ダイオード、２６・・・平滑コンデンサ、２７・
・・抵抗分割器、２８・・・直流増幅器、２９・・・比
較器、３０・・・移相器、３１・・・パルス幅変調器、
３２・・・電流駆動増幅段、３３・・・ローパスフィル
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 送信信号を電力増幅してアンテナに与える電力増幅器と
   、この電力増幅器からの出力電力レベルをモニタして基
   準レベルとの差分を得て上記電力増幅器を制御し、出力
   電力レベルを安定化させる電力制御フィードバック回路
   とを備えた無線送信機の電力増幅装置において、 上記電力制御フィードバック回路の出力段に設けられて
   いる、上記電力増幅器に制御電圧を印加する電流駆動増
   幅処理構成として、与えられた電圧をパルス信号に変換
   して処理し、パルス成分を除去して制御電圧を形成する
   ものを適用すると共に、 進み位相の移相器を、上記電力制御フィードバック回路
   のループ内に設けたことを特徴とする無線送信機の電力
   増幅装置。