JPH05152977A - 送信出力制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ＴＤＭＡ方式無線送信機等に用いられ、送信
出力バースト波を広い出力範囲にわたって安定かつ高精
度に制御出来るようにする。 【構成】 送信出力Ｐｏの一部を方向性結合器４によっ
て取り出し、検波器７で検波して基準電圧と比較してパ
ワーアンプ３を制御する閉ループ系とパワーアンプに前
置するドライブアンプ２を制御する開ループ系とを設
け、両ループの制御を組合せることにより送信出力の広
範囲、多段制御を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線送信機等の送信出
力制御回路に関し、特に広いダイナミックレンジにわた
って精度の高い安定な制御を要求されるＴＤＭＡ送信機
等に適する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の送信出力制御回路として
は、送信出力の一部を検波し、検波出力により電力増幅
器にフィードバックを掛ける閉ループ方式が使われるこ
とが多かった。

【０００３】送信出力制御回路としては、例えば図９、
図１０に示す方法が知られている。図９では、発振源１
により電力増幅器３（電力増幅器系）を駆動して送信出
力（ＴＸ）を得、その一部を方向性結合器４で取り出
し、検波器７で検波し、検波出力（Ｖｄｅｔ）と基準出
力（Ｖｒｅｆ）とを比較誤差アンプ９で比較し、比較誤
差アンプ９の出力を制御電圧（Ｖｃｏｎｔ）として電力
増幅器３の出力を制御するようにフィードバック（検波
系）を掛けている。なお８はバースト状の基準出力の波
形を示している。

【０００４】また図１０に示した特願昭２−２１９２１
５等では、方向性結合器４と検波器７の中間に可変減衰
器５を設け、送信出力の値によって可変減衰器５の減衰
量を変えることにより、検波器７の入力レベルを一定に
保ち、検波系に対し広いダイナミックレンジにわたり安
定な制御を可能としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示した第１の従来例では、ＴＤＭＡ送信機等に適用した
場合検波系、電力増幅器系の双方の系制御のダイナミッ
クレンジが狭いため、バースト状の送信出力を得るに際
して、その立上がり、立下がり特性が高速化しにくく、
また広い範囲の出力調整も行い難かった。また小出力時
等に出力の温度特性を含めた安定性に欠ける欠点があっ
た。

【０００６】また図１０に示した第２の従来例の構成で
は、検波系の制御のダイナミックレンジは広がっている
ため、安定性、再現性は改善されているが、電力増幅器
系のダイナミックレンジは図９の場合と同じであるため
に、バースト出力の立上がり時にオーバーシュートした
り、不要発振を起す問題があった。さらに送信出力の温
度特性の安定度も十分でなかった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、低出力から高出力まで高精度で制御出
来、かつ高度の安定度、再現性を備えた送信バースト出
力が得られる送信出力制御回路を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電力増幅器の前段に可変出力のドライブ段
を設け、また電力増幅器の出力を可変増幅手段を介して
検波し、検波出力を基準電圧と比較し、その誤差電圧で
前記電力増幅器を制御するように構成し、また前記ドラ
イブ段、可変増幅手段、基準電圧等をそれぞれ所要の送
信出力に対応する制御信号で制御するようにしたもので
ある。

【０００９】

【作用】従って本発明によれば、電力増幅器系と検波系
の両方を制御信号により、前者をオープンループとし
て、また後者はクローズループとして送信出力に合せて
個別に制御するように構成したので、両系のダイナミッ
クレンジが広がり、出力の広い範囲にわたり高精度、高
安定な制御が達成で出来る。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の実施例の構成を示す。同図で
１はＶＣＯ（電圧制御発振器）等から成る送信信号の発
振源、２は後に詳述する可変出力ドライブアンプ、３は
（送信）電力増幅器（パワーアンプ）、４は方向性結合
器、５は可変減衰器（ＡＴＴ）で制御部１０により減衰
度が制御される。６は高周波増幅器（ＲＦＡＭＰ）、７
はダイオード等より成る検波器、９は基準電圧（Ｖｒｅ
ｆ）と検波器７の出力（Ｖｄｅｔ）とを比較する比較誤
差アンプ、１０は制御部で、制御信号入力１１により可
変出力ドライブアンプ２、ＡＴＴ５、基準電圧（Ｖｒｅ
ｆ）をそれぞれ制御する。なお、８はバースト状の基準
波形である。

【００１１】次に動作を図１と図２〜図４を参照しなが
ら説明する。図１で、電力増幅器３出力の一部が方向性
結合器４により取出され、ＡＴＴ５に入力される。ＡＴ
Ｔ５の減衰度は制御部１０の制御信号入力１１から入力
される例えば４ビットのデジタル制御信号に対応してそ
の減衰度が変化するように制御される。このようなデジ
タル制御信号は基地局より送られて来ることが多い。Ａ
ＴＴ５の出力は高周波増幅器６を経由して検波器７に入
力される。この際ＡＴＴ５の減衰度及び高周波増幅器６
の増幅度は送信出力（Ｐｏ）によらず検波器７への入力
が出来るだけ一定になるように制御される。検波器７の
出力（Ｖｄｅｔ）と基準電圧（Ｖｒｅｆ）は逐次比較器
等より成る比較誤差アンプ９で比較され、その誤差電圧
（Ｖｃｏｎｔ）により電力増幅器３の出力を制御する。
このように方向性結合器４、可変減衰器５、高周波増幅
器６、検波器７、比較誤差アンプ９、電力増幅器３によ
り検波系の（フィードバック）閉ループを形成する。な
お、基準電圧（Ｖｒｅｆ）は基準波形８のようなバース
ト状形状を成し、そのピーク値が送信出力Ｐｏに対応し
て変化する電圧として制御部１０により与えられる。ま
た、ＡＴＴ５と高周波増幅器６で可変増幅部を形成す
る。

【００１２】図４に、電力増幅器３の出力制御特性を入
力ドライブレベルを変えて測定した例を示す。例えば出
力を１０ｄＢ下げたい時は、（ａ）から（ｂ）の曲線に
該当するドライブレベルにすれば、制御感度は不変であ
る。また出力を２４ｄＢ下げたい時は、（ｃ）の曲線に
該当するドライブレベルにして、制御感度を一定に保
つ。

【００１３】このような条件を満たすドライブレベルを
各出力レベルに対して求め、それらの値を電力増幅器３
のドライブ入力とすると、出力バーストのランピング波
形は、図２の例のように改善される。オーバーシュート
や不要発振が改善され、基本的に全てのパワーレベルに
対して同じ制御感度を持ち、検波系の動作レベルも一定
である。

【００１４】特に検波ダイオードの動作レベルが一定
で、検波電圧も最大値で数ボルトで使用している場合に
は、出力制御が極めて安定で、図５に示すように、出力
の環境温度依存性が極めて小さく、全ての出力レベルに
おいて、温度補償が不要のものとなる大きなメリットが
生まれる。

【００１５】一方、制御系のもう一つの要素として、電
力増幅器系の制御感度が取上げられる。制御電圧対出力
の関係が図３のように、直線で傾き一定の場合は、電力
増幅器の制御感度は、出力に依らず一定で、検波系の制
御感度が一定であるのに良く合致し、電力増幅器系、検
波系、比較誤差アンプから成る閉ループだけで、小電力
時から、大電力時迄、広いダイナミックレンジに渡って
送信出力制御ができる。しかしながら一般に、電力増幅
器の制御電圧対出力の関係は、図４の（ａ）のように、
最大出力付近で飽和する曲線となり、各出力レベルでの
制御感度、つまり接線は、大きく変化する。特に、出力
を絞っていくと急激に制御感度が高くなり、この為制御
ループの発振が起こる。閉ループの発振は、ループの応
答を遅くすれば止められるが、最大出力付近では逆にバ
ースト波形制御ができなくなり、電源電圧変動、入力レ
ベル変動等に対する自動出力制御（ＡＰＣ）の効果も期
待できなくなる。

【００１６】次に可変出力ドライブアンプ２の具体構成
例を図６に示す。同図の構成は入出力側と中間にそれぞ
れ整合回路を挟んだＦＥＴの２段カスケード接続のアン
プである。第１、第２のＦＥＴ（ＦＥＴ１，ＦＥＴ２）
それぞれの第１ゲートＧ１はＲＦ信号が入力され固定バ
イアスに保持され、また第２ゲートＧ２を制御端子とし
ている。トランジスタ１段当たりのレベル可変量は１５
〜２０ｄＢであり、例として３０ｄＢ以上可変させる為
には２段構成とする。

【００１７】図７がデュアルゲートＦＥＴ２段構成の時
の、ゲート電圧対出力レベル特性を示す図である。

【００１８】一方、電力増幅器３の各出力レベルに対す
る最適なドライブ入力レベルは、例えば図８のような関
係で変化し、この値にはある程度の許容幅がある。

【００１９】各出力レベルに対応して、可変出力ドライ
ブアンプ２のゲートバイアスを与えるのは制御部１０か
らの指定により行われるが、実施例として、出力レベル
の情報として４ビットディジタル値で与えられる場合、
簡単なオペアンプでＤ−Ａコンバータを構成し、図６に
示したような回路が可能である。ここでＯＲ回路は、出
力レベルの最も高いところでドライブレベルを特に増加
する為のものである。

【００２０】このような可変出力ドライブアンプ２を電
力増幅器３に前置し、開ループ制御することにより、電
力増幅器の制御感度がほぼ一定に保たれ、全ての出力レ
ベルにおいて、安定な送信バースト波形制御が可能とな
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上記実施例より明らかなよう
に、送信出力結合部の後に可変減衰器を挿入し、検波系
の制御感度を送信出力の変化に対して一定に保つように
した閉ループ制御に加えて、電力増幅器の制御感度の変
化を、可変出力レベルドライブアンプを電力増幅器に前
置し、ドライブレベルを開ループ制御するという二組の
ループを組み合せることにより、送信出力制御を全ての
出力レベルで一定の制御感度で制御することを可能とす
る。その結果、送信出力レベルの広いレンジに渡る制御
のみならず、送信バースト波形の立上がり、立下がりの
波形制御のように広いダイナミックレンジに渡る高速な
制御が可能となる。さらに、検波系の動作レベルが一定
の為、極めて安定で再現性が高く、特に環境温度依存性
が少なく、全ての出力レベルにおいて温度補償を不要と
する大きな効果も有する。また、一般に送信電力が小さ
い時に生ずる不要発振が、本発明によれば発生せず高速
で安定な制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における送信出力制御装置の
ブロック図

【図２】同装置の特性を説明するための波形図

【図３】同装置の理想的な制御電圧に対する出力特性を
説明するための特性図

【図４】同装置の実測した制御電圧に対する出力特性を
示す特性図

【図５】同装置の出力の温度特性例を示す特性図

【図６】同装置の可変出力ドライブアンプの構成例を示
すブロック図

【図７】同装置の出力とゲート制御電圧の関係を示す特
性図

【図８】同装置の最適ドライブレベルと送信出力の関係
を示す特性図

【図９】従来の送信出力制御回路の構成例を示すブロッ
ク図

【図１０】他の従来の送信出力制御回路の構成例を示す
ブロック図

【符号の説明】

１ 発振源 ２ 可変出力ドライブアンプ ３ 電力増幅器 ４ 方向性結合器 ５ 可変減衰器 ６ 高周波増幅器 ７ 検波器 ９ 比較誤差アンプ １０ 制御部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発信源から高周波信号で駆動される可変
   出力のドライブアンプにパワーアンプを縦続接続して送
   信出力を得ると共に、前記送信出力の一部を方向性結合
   器で検出し、可変増幅部を経由して検波器に入力し、前
   記検波器の出力を基準電圧源と比較しその誤差電圧によ
   り前記パワーアンプを制御するフィードバックループと
   所要の送信出力に対応する制御信号を入力して前記可変
   増幅部、基準電圧源及び前記ドライブアンプをその出力
   により制御する制御部を設けた送信出力制御回路。
2. 【請求項２】 請求項１で可変増幅部は制御部により制
   御される可変減衰器を備えた送信出力制御回路。
3. 【請求項３】 請求項１で可変増幅部は固定増幅度の高
   周波増幅器を有する送信出力制御回路。
4. 【請求項４】 請求項１で制御部は高送信出力時に、低
   送信出力時に比較しドライブアンプの出力が増すように
   制御する送信出力制御回路。
5. 【請求項５】 請求項１で制御部はデジタル回路と、前
   記デジタル回路の出力をアナログ制御信号に変換するデ
   ジタル・アナログ変換器を備えた送信出力制御回路。
6. 【請求項６】 請求項１でドライブアンプは、縦続接続
   した複数段のＦＥＴ増幅回路で構成し、前記ＦＥＴ増幅
   回路の少くとも一段の増幅度を制御部により制御するよ
   うにした送信出力制御回路。