JPH04351111A

JPH04351111A - 改良型電力増幅器出力レベル・コントローラ

Info

Publication number: JPH04351111A
Application number: JP33802291A
Authority: JP
Inventors: Mark Tissier John; ジョン・マーク・ティッシャー
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1992-12-04

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、調節可能な電力
出力を備えた電力増幅器を有するＲＦ（高周波）通信装
置など（これに限定されない）の電力増幅器に関し、さ
らに詳しくは改良型電力増幅器出力レベル・コントロー
ラに関する。

【０００２】

【従来の技術】現代のＲＦ（高周波）通信装置は、固定
端装置，移動型装置および携帯型装置を含め、一般的に
は可変電力出力を有する電力増幅器を備えた形で供給さ
れる。移動型装置および携帯型装置の場合、送信機出力
電力レベルは、近傍セル内で発生する通信への干渉を最
小限に抑えるため、セル方式通信システムのように、中
央サイトの制御下に置かれる場合がある。また、基地局
および中継器などの固定端装置は、送信機のカバレージ
が、特殊な装置環境において要求されるエリアに限定さ
れることを保証するため、出力電力の調節が必要になる
場合がある。

【０００３】現代のＲＦ装置はしばしば、各種の内部機
能を制御するのにマイクロコンピュータなどのデジタル
電子デバイスを採用しているので、電源制御信号などの
信号はデジタル情報として発せられることが多い。電力
レベル情報は、２進数に対応するデジタル・ワード形態
をとる場合があり、相対的に小さな数値が低電力に、高
い数値が高電力に対応している。

【０００４】無論、ＲＦ電力増幅器は一般にはアナログ
回路であり、デジタル・ワードを意味のあるアナログ制
御信号に変換する機能は欠如している。このため、デジ
タル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ）を使用して所要のアナ
ログ信号を生成することが多い。

【０００５】通常、多くの内部装置機能は１つのマイク
ロコンピュータによってモニターまたは制御されている
ので、デジタル電源制御ワードの表示専用に使用できる
個々の出力回線の数は制限されていることが多い。この
制限は直接的に、電源制御レベルの設定能の制限に結び
つく。たとえば、５ボルトの電源制御電圧レンジを表す
のに４ビットしか使用できない場合には、設定能はステ
ップ当たり０．３１２５ボルトに制限されることになる
。このようにステップ・サイズがかなり大きい場合には
結果として、出力電力レベルを所望の値に設定するのが
困難になる。

【０００６】概してこのような設定の困難さは、デジタ
ル制御回路は通常５ボルトの論理供給で動作するが、電
力増幅器は、効率性のために当該装置内で利用できる最
大ＤＣ（直流）電圧を使用して動作するという事実にい
きつく。大抵のＲＦ通信装置の場合、これは公称１３．
６ボルトである。したがって、電力増幅器の動作電圧と
同じレンジの電源制御電圧を印加するには、Ｄ／Ａの他
にレベル変換回路が必要になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このレベル変換機能を
実行する従来技術の電力増幅器制御回路は、入力電圧の
ゆるやかな変化に応答して出力電圧のかなり急激な上昇
を示す。この急激な出力上昇は前記応答特性の結果生じ
るものであり、厳密なアナログシステムでは許容できる
が、デジタル制御環境、特にＤ／Ａ　設定能が電源制御
出力回線の利用可能度によって厳しい制限を受けている
場合には役に立たない。したがって、デジタル制御装置
での使用に適合する電源制御回路で、設定能が限られて
いるにもかかわらず制御機能を最大限活用すべく出力応
答の傾きを比較的緩やかにする電源制御回路に対する必
要性が生まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の必要性は、制御電
圧入力（ＶＣＯＮＴ）に応答する電源制御電圧出力（Ｖ
ＰＣ）を有する改良型電力増幅器出力レベル・コントロ
ーラの提供によって満たされる。この改良は、比較的小
さなＶＣＯＮＴの増加に応答してＶＰＣを第１有効電源
制御電圧出力レベルまで急上昇させ、ついでＶＣＯＮＴ
のさらなる増加に応答して第２有効電源制御電圧出力レ
ベルまで線形に漸増させるフィードバック手段から構成
される。

【０００９】

【実施例】図１Ａに示すような、従来技術の電力増幅器
出力レベル・コントローラでは、電力増幅器の動作電圧
とほぼ同じ大きさの電圧がコントローラの供給入力（１
０１）に印加される。ダーリントン接続トランジスタ対
（１０３）は直列通過モードで動作し、コントローラの
出力端子（１０２）に現れる電圧を制御する。ついでこ
の電圧（ＶＰＣ）は、制御を意図する電力増幅器の可変
利得セクションに印加される。第２トランジスタ（１０
４）は、電力レベル・コントローラ入力（１０６）に現
れる制御電圧（ＶＣＯＮＴ）に応答して、ダーリントン
接続対（１０３）にベース電流を提供する。直列通過素
子（１０３）の高電流利得のため、コントローラの出力
電圧（１０２）は供給入力レベル（１０１）にごく近い
値まで急上昇する。無論、ダーリントン（１０３）の飽
和電圧が残りの電圧を占める。

【００１０】図１Ｂに示すように、ＶＣＯＮＴが時間に
関して比較的ゆっくり増加することが可能な場合でも、
コントローラの出力電圧ＶＰＣは、ＶＣＯＮＴが０．７
ボルトに達する点あたりで急上昇しはじめる。この電位
は、入力トランジスタ（図１Ａの１０４）が導通を開始
する点を表す。前述したように、厳密なアナログ構成が
、ＶＰＣのこのように急激な傾きに対処するのに必要な
微調整をサポートできたとしても、限られた数のデジタ
ル回線で利用できる低い設定能では、許容可能な精度で
電力レベルの調節を達成することはできない。

【００１１】図２Ａの改良型電力増幅器出力レベル・コ
ントローラは、設定能が限られているＤ／Ａコンバータ
にとって格段に適した線形動作領域を示す。公称１３．
６ボルトのコントローラ入力電圧が供給入力（２０１）
に印加され、介在する直列通過ダーリントン（２０３）
が、出力端子（２０２）に現れる電圧を制御する働きを
する。制御電圧（２０６）は入力トランジスタ（２０４
）を導通状態に駆動し、入力トランジスタ（２０４）に
、ダーリントン（２０３）のベース電流を供給させる。ダーリントンの高電流利得によって、出力電圧は供給電
圧レベルまで急上昇するが、この改良型の実現では、フ
ィードバック素子（２０７）、この実施例ではツェナ・
ダイオードが、コントローラの出力電圧をツェナ電圧に
近い値にクランプする働きをする。このツェナ電圧は好
適実施例では８．２ボルトである。この８．２ボルト・
レベルは、電源制御出力電圧が初めてこの数値に達する
と、測定可能な出力電力が初めて現れはじめるので、第
１有効レベルと称される。図２Ｂは第１有効レベルおよ
び第２有効レベルの概念をより明確に示したものである
。電源制御出力電圧（ＶＰＣ）のグラフは、第１有効レ
ベル（２１０）まで急激に上昇し、ついで第２有効レベ
ル（２１１）まで線形に漸増していく様子を示している
。この第２有効レベルは、電力増幅器によって、最大の
出力電力の伝達が引き起こされるレベルに電源制御出力
電圧が達する点に相当する。

【００１２】図３Ａは、本発明の電力出力レベル制御回
路を組み込む電力増幅器を表す。電力増幅器入力（３０
１）には比較的小さな電力レベル（ＰＩＮ）が印加され
、ここでこの電力レベルは固定利得入力増幅器ステージ
（３０２）によって増幅される。この固定利得ステージ
（３０２）の出力は、電力出力レベル・コントローラ（
３０８）によって制御される可変利得電力増幅器（３０
３）に印加される。前述したように、電力レベル・コン
トローラ（３０８）は、入力制御電圧（３０９）に応答
して電力制御電圧（３１０）を生じ、前記電力制御電圧
は、第１有効レベルまで急上昇し、ついで第２有効レベ
ルまで線形に上昇する。したがって電力レベル・コント
ローラは、設定能が限られているＤ／Ａによって制御入
力電圧（３０９）が提供される場合でも充分な調節範囲
を提供する。ついで前記可変利得ステージ（３０３）の
出力はドライバ増幅器（３０４）に結合され、前記ドラ
イバ増幅器は終段増幅器セクション（３０５）に充分な
入力ドライブを提供する。好適実施例では、電力増幅器
出力（３０７）が導出されるところの終段増幅器セクシ
ョン（３０５）は、並列構成に配列されたいくつかの構
成要素増幅器（３０６）から構築される。

【００１３】図３Ｂは、可変利得セクションに印加され
る電源制御電圧と、電力増幅器出力電力との関係を示す
。

【００１４】図４はＲＦ通信システムに使用される中継
局のブロック図である。中継器は当該技術では周知のよ
うに、１つのＲＦ通信リソースまたはチャンネルを介し
てＲＦ信号を受信し、これらの被受信信号を別のチャン
ネルを介して再送出する装置である。中継器の主たる目
的は、中継器のカバレージ・エリア内で動作する移動型
および携帯型通信装置の通信距離を拡大することである
。中継器は、主として同じ（または最も近い）通信リソ
ースを使用しているかもしれない近傍のカバレージ・エ
リアとの干渉を避けるために、出力電力を正確に調節す
る必要がある。ＲＦ信号（４０１）は受信機（４０２）
によって受信され、送信機（４０３）に結合されて、こ
こで被再送出信号（４０６）になる。この実施例におい
て、送信機（４０３）は電力増幅器（４０４）を含み、
当該増幅器は本発明に基づく電力レベル・コントローラ
（４０５）によって制御される。電力レベル・コントロ
ーラ（４０５）の出力電圧は、入力制御電圧に応答して
第１有効レベルまで急激に上昇し、ついで第２有効レベ
ルまで線形に上昇する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の電力レベル・コントローラの回路図
（Ａ）と、その入力の漸増に対する応答のグラフ（Ｂ）
とを示す。

【図２】本発明に基づき構築された電力レベル・コント
ローラの概略図（Ａ）と、その入力電圧の漸増に対する
応答のグラフ（Ｂ）とを示す。

【図３】本発明の電力レベル・コントローラを利用する
典型的な電力増幅器のブロック図（Ａ）と、その出力電
力の変化を電力レベル・コントローラの出力電圧の関数
として表したグラフ（Ｂ）とを示す。

【図４】本発明の電力レベル・コントローラを組み込ん
でいる中継器のブロック図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　制御電圧入力（ＶＣＯＮＴ）（２０６
）に応答する電源制御電圧出力（ＶＰＣ）（２０２）を
有する改良型電力増幅器出力レベル・コントローラであ
って：ＶＣＯＮＴ（２０６）の比較的小さな増加に応答
して、ＶＰＣ（２０２）を第１有効電源制御電圧出力レ
ベル（２１０）まで急上昇させ、ついでＶＣＯＮＴ（２
０６）のさらなる上昇に応答して、第２有効電源制御電
圧出力レベル（２１１）まで実質的に線形に増加させる
フィードバック手段（２０７）；によって構成されるこ
とを特徴とする改良型電力増幅器出力レベル・コントロ
ーラ。
【請求項２】　　フィードバック手段（２０７）がツェ
ナ・ダイオードによって構成されることを特徴とする請
求項１記載の改良型電力増幅器出力レベル・コントロー
ラ。
【請求項３】　　第１有効電源制御電圧出力レベル（２
１０）が、測定可能な最少の電力増幅器出力電力にほぼ
相当する電源制御電圧出力によって構成されることを特
徴とする請求項１記載の改良型電力増幅器出力レベル・
コントローラ。
【請求項４】　　第２有効電源制御電圧出力レベル（２
１１）が、最大の電力増幅器出力電力にほぼ相当する電
源制御電圧出力によって構成されることを特徴とする請
求項１記載の改良型電力増幅器出力レベル・コントロー
ラ。
【請求項５】　　ＲＦ通信装置に使用する電力増幅器で
あって：入力電力（３０１）が印加される固定利得前置
増幅器（３０２）；前記前置増幅器（３０２）に結合さ
れ、電源制御電圧（３１０）に応答する可変利得電力増
幅器（３０３）；前記可変利得電力増幅器（３０３）に
結合されるドライバ増幅器（３０４）；前記ドライバ増
幅器（３０４）に結合される終段増幅器（３０５）；に
よって構成されることを特徴とし；ならびに、電源制御
電圧（３１０）が、電力増幅器出力レベル・コントロー
ラ（３０８）から導出され、前記コントローラは、制御
電圧入力の比較的小さな増加に応答して電源制御電圧を
第１有効電源制御電圧出力レベルまで急上昇させ、つい
で制御電圧入力のさらなる増加に応答して第２有効電源
制御電圧出力レベルまで実質的に線形に増加させるフィ
ードバック手段を含むことを特徴とする電力増幅器。
【請求項６】　　ＲＦ信号を受信する受信機手段（４０
２）；および被受信ＲＦ信号を再送出し、電力増幅器（
４０４）を含む送信機（４０３）をを含む中継器であっ
て、前記電力増幅器は：入力電力が印加される固定利得
前置増幅器；前記前置増幅器に結合され、電源制御電圧
に応答する可変利得電力増幅器；前記可変利得電力増幅
器に結合されるドライバ増幅器；前記ドライバ増幅器に
結合される終段増幅器；によって構成されることを特徴
とし；前記電源制御電圧が、電力増幅器出力レベル・コ
ントローラ（４０５）から導出され、前記コントローラ
は、制御電圧入力の比較的小さな増加に応答して電源制
御電圧を第１有効電源制御電圧出力レベルまで急上昇さ
せ、ついで制御電圧入力のさらなる増加に応答して第２
有効電源制御電圧出力レベルまで実質的に線形に増加さ
せるフィードバック手段を含む；ことを特徴とする中継
器。