JPH06260958A - 自動電力制御回路および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は電力増幅器に供給される電源電圧の低
下により歪が発生する場合でも、この歪をできるだけ低
減し、隣接チャネルに与える妨害を低減することを目的
とする。 【構成】無線通信システムにおいて無線回線を介して基
地局との間で通信を行ない、電力増幅器１４に入力され
る信号レベルを可変減衰器１３で可変制御することによ
り送信出力レベルを所望のレベルに維持する無線通信装
置において、電源回路２により前記電力増幅器１４に供
給される電源電圧を検出し、検出された電源電圧が所定
のレベルＶref ２より低いとき、前記可変減衰器１３を
制御して送信出力レベルを下げることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無線通信装置等によるデ
ィジタル通信における送信出力を安定させる自動電力制
御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車電話，携帯電話等、基地局との間
で無線回線を介して通信を行う無線通信装置において
は、送信出力を安定させるために自動電力制御（以下、
ＡＰＣ：Automatic Power Control と称す）回路が用い
られている。図５は従来のＡＰＣ回路を説明するための
回路ブロック図である。以下に、同図を用いてディジタ
ル無線通信装置に用いられた場合のＡＰＣ回路を説明す
る。

【０００３】変調信号が可変減衰器２７に入力される
と、ここで信号レベルが減衰される。減衰された信号は
電力増幅器２３にて電力増幅された後、アンテナ２４を
介して送信される。

【０００４】また、電力増幅器２３に電力増幅された信
号の一部は電圧検出回路２５に取り込まれ、ここで出力
電圧が検出される。検出された出力電圧は制御回路２９
から与えられる基準電圧と比較器２６で比較される。こ
の比較の結果、前記出力電圧が基準電圧と同じでない場
合、電圧検出回路２５で検出される出力電圧が基準電圧
と同じになるように、可変減衰器２７の減衰量が調整さ
れる。各回路は、電源回路２８より電源供給を受けてい
る。

【０００５】図６は電力増幅器２３の入出力特性を示す
図である。図６（ａ）において、特性Ａは、電源回路２
８により所定の電源電圧が電力増幅器２３に供給されて
いる場合の入出力特性である。このＡＰＣ回路を有する
無線通信装置と基地局との間の無線通信において、ある
無線チャネル使用時に、電力増幅器２３の入出力特性が
特性Ａであり、動作点が点ａであるとき、飽和電力から
動作点ａまでの相対値（以下、出力バックオフと称す）
は十分大きいので（ｄ）、動作上特に問題はない。

【０００６】しかし、電力増幅器２３に供給される電源
電圧が低下すると、入出力特性は図６（ａ）の特性Ｂの
ようになってしまうことが考えられる。このとき、送信
出力を一定とするべく電力増幅器２３の動作点を点ｂに
変更することにより、電源電圧が低下する前と同レベル
の出力電力が得られる。しかし、π／４シフトＤＱＰＳ
Ｋ等のディジタル変調系では、電力増幅器２３が飽和す
ると隣接チャネル、さらには次隣接チャネルに大きな影
響を与えることがある。特に使用チャネルの送信出力レ
ベルが高く、隣接チャネルの送信出力レベルが低い場合
は使用チャネルの送信出力の漏洩電力により大きな妨害
となる可能性が高い。そのため、電力増幅器２３の入出
力特性の線形領域を動作点とし、出力電力に大きな歪を
引き起こす飽和点付近を動作点としないようにすること
が望まれる。この動作点が入出力特性の飽和点付近であ
るか否かを示すのが前述の出力バックオフである。

【０００７】図６（ｂ）に示されるように入出力特性が
ＣからＤに変化しても動作点の位置によって出力バック
オフの大きさは異なる。この動作点の違いは送信出力レ
ベルにより異なるもので、出力レベルが高い場合（動作
点Ｐ，Ｑ）、出力バックオフは小さくなり、出力レベル
が低い場合（動作点Ｒ，Ｓ）、出力バックオフは大きく
なる。図７は、電力増幅器の出力電力と周波数との関係
を示し、この出力電力からの漏洩電力を表すスペクトラ
ムを示す図である。

【０００８】図７には一例としてある周波数ｆo のチャ
ネルおよびその隣接チャネルである周波数ｆo ＋Δｆ
（例えばΔｆ＝３０ＫＨｚ）のチャネルにおいてそれぞ
れ送信出力レベルＰＬ０（レベル大）とＰＬ７（レベル
小）で送信が行なわれている場合が示されている。本
来、出力レベルＰＬ０のスペクトラムは同図に示す点線
のようになっているのが好ましい。しかしながら、図６
（ａ）の特性Ｂのように入出力特性が変化し、動作点を
ｂに選ぶと出力バックオフが小さくなり（ｅ）、図７に
波線で示されるようにスペクトラムが拡がってしまう。
その結果、隣接チャネルの送信出力レベルが小さいとそ
のスペクトラムを覆ってしまい、隣接チャネルを使用し
て通信を行っている無線通信装置では正常な通信が不可
能となる問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、ディジタ
ル無線通信装置において従来のＡＰＣ回路を用いると、
電力増幅器に供給される電源電圧が低下した場合、電力
増幅器の出力電力の歪が大きくなり、この出力電力の漏
洩電力が隣接するチャネルに与える妨害が大きくなる。
また、この問題を解決すべく、飽和電力が高く歪が小さ
い電力増幅器を実現した場合、高価，大型化，効率劣
化，消費電流増加等の問題が生じる。

【００１０】本発明はこれらの問題を解決し、電力増幅
器に供給される電源電圧の低下により歪が発生する場合
でも、この歪をできるだけ低減することのできるＡＰＣ
回路およびこのＡＰＣ回路を有する無線通信装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【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、入力信号を増幅するための増幅手段を含
む、入力信号のレベルを可変するための信号レベル可変
手段と、この信号レベル可変手段によりレベル可変され
た信号のレベルを検出するための検出手段と、少なくと
も前記増幅手段に電源を供給するための電源供給手段
と、この電源供給手段により前記増幅手段に供給される
電源のレベルを所定の第１の基準レベルに対して比較
し、この比較の結果に基づいて第２の基準レベルの信号
を送出するための第１の比較制御手段と、前記検出手段
により検出された信号レベルを前記第１の比較制御手段
により送出された信号の第２の基準レベルに対して比較
し、この比較の結果に基づいて前記信号レベル可変手段
を可変制御するための信号を送出するための第２の比較
制御手段とを具備したことを特徴とする自動電力制御回
路を提供する。

【００１２】また、無線通信システムにおいて無線回線
を介して基地局との間で通信を行ない、電力増幅手段を
含む送信出力レベル可変手段を制御して送信出力レベル
を所望のレベルに維持する無線通信装置において、少な
くとも前記電力増幅手段に電源を供給するための電源供
給手段と、この電源供給手段により前記電力増幅手段に
供給される電源電圧を検出し、検出された電源電圧が所
定のレベルより低いとき、前記送信出力レベル可変手段
を制御して送信出力レベルを下げるための制御手段とを
具備したことを特徴とする無線通信装置を提供する。

【００１３】

【作用】本発明によれば、電源供給手段により増幅手段
に供給される電源のレベルが所定の第１の基準レベルに
対して比較され、この比較の結果に基づいて第２の基準
レベルの信号が第１の比較制御手段から送出される。信
号レベル可変手段の出力信号レベルは、検出手段により
検出され、この検出された信号レベルと前記第１の比較
制御手段から送出された信号の第２の基準レベルは第２
の比較制御手段により比較される。この比較の結果に基
づいて前記信号レベル可変手段は可変制御される。

【００１４】また、本発明の第２の発明によれば、無線
通信装置において、電力増幅手段に供給される電源電圧
を検出し、検出された電源電圧が所定のレベルより低い
とき、送信出力レベル可変手段を制御して送信出力レベ
ルを下げる。

【００１５】従って、増幅手段（電力増幅手段）に供給
される電源のレベルが低下した場合（所定の第１の基準
レベル以下となった場合）、電源レベル低下により生じ
る増幅手段（電力増幅手段）の出力の歪みに基づく隣接
チャネルへの妨害を低減することができる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明のＡＰＣ回路の一実施例を、
ＡＰＣ回路がディジタル自動車電話装置に用いられる場
合を例にとって図面とともに説明する。図１は自動車電
話装置の電話機ユニットの構成を示す回路ブロック図で
ある。同図を用いて、その構成および動作を説明する。

【００１７】電話機ユニット１は、車載バッテリから得
られる電源を所定電源電圧に変えて各回路に供給する電
源回路２と、各回路の制御をする制御回路３と、アンテ
ナ４と、共用器５と、受信系と、送信系と、オフフック
スイッチ８と、テンキーおよびファンクションキー等か
らなるキーパッド１１と、基準電圧発生回路２４と、比
較器２５とから構成される。受信系は、受信回路６と、
発音体７と、ＡＦ−ＡＭＰ（Audio Frequency Amplifie
r ）９と、受話器１０とから構成される。

【００１８】送信系は、送話器２２と，ＡＦ−ＡＭＰ２
３と、変調回路１２と、可変減衰器１３と、電力増幅器
１４と、検波回路と、オペアンプ２０と、低域通過フィ
ルタ２１と、アイソレータ１６とから構成される。

【００１９】検波回路は電力増幅器１４およびアイソレ
ータ１６の間に設けられた方向性結合器１５と、この方
向性結合器１５により分配された送信信号の一部を半波
整流して直流電圧を得るダイオード１８と、このダイオ
ード１８で得られた直流電圧信号に含まれる高周波成分
を除去する低域通過フィルタ１９と、アイソレータ１６
から電力増幅器１４の方向に流れる信号を吸収するため
の抵抗１７とから構成される。次に本実施例の電話機ユ
ニット１における着呼および発呼の動作について説明す
る。

【００２０】まず、着呼は次のようにして行われる。ア
ンテナ４で受信された着呼信号は、共用器５を介して、
受信回路６に入力される。受信回路６で復調された信号
は制御回路３に入力される。ここで、この信号に含まれ
るダイヤル情報が本電話機ユニット１に割り当てられて
いるダイヤル情報と一致すると判断されると、発音体７
が制御されて呼出音が出される。このとき、使用者によ
ってオフフックスイッチ８が押下されると、制御回路３
により、発音体７の呼出音が止められる。これで、通話
可能な状態となる。

【００２１】また、発呼は次のようにして行われる。キ
ーパッド１１より相手方の電話番号が入力されると、そ
の入力信号は、制御回路３を通して変調回路１２で変調
される。変調された信号は可変減衰器１３にて一定レベ
ル減衰された後、電力増幅器１４に入力される。この電
力増幅器１４で増幅された信号は方向性結合器１５，ア
イソレータ１６および共用器５を介してアンテナ４から
送信される。送信後、相手方が応答することによって、
通話状態に入る。

【００２２】通話状態に入り、相手方からの音声信号
が、アンテナ４で受信され、共用器５を介して受信回路
６に入力されると、この受信回路６で復調される。復調
された信号はＡＦ−ＡＭＰ９に入力されて増幅された
後、受話器１０を通して使用者に伝わる。また、送話器
２２を通して使用者により音声が入力されると、その音
声信号はＡＦ−ＡＭＰ２３で増幅された後、変調回路１
２で変調される。変調された信号は、可変減衰器１３に
て一定レベル減衰された後、電力増幅器１４に入力され
る。この電力増幅器１４で増幅された信号は、方向性結
合器１５，アイソレータ１６および共用器５を介してア
ンテナ４から送信される。

【００２３】次に、基本的なＡＰＣの動作を説明する。
電力増幅器１４に所定の信号が入力されると、この信号
は電力増幅器１４により増幅される。増幅された信号は
方向性結合器１５，アイソレータ１６および共用器５を
介してアンテナ４より送信されるが、前記増幅された信
号の一部は方向性結合器１５，ダイオード１８，および
低減通過フィルタ１９により検波される。この検波の結
果、電力増幅器１４の送信出力レベルを表す直流電圧信
号がオペアンプ２０の一方の入力端子に入力される。一
方、電力増幅器１４の送信出力を決定する基準電圧（Ｖ
ref １）信号もまた、制御回路３からオペアンプ２０の
他方の入力端子に入力される。これら、検波された信号
と基準信号がオペアンプ２０の２つの入力端子に加えら
れると、その電位差が増幅されて差動増幅出力が出力さ
れる。この差動増幅出力は低域通過フィルタ２１にて濾
波され、可変減衰器１３の制御電圧として可変減衰器１
３の減衰量を変化させる。これにより、電力増幅器１４
へ入力される信号のレベルが調整されるので、電力増幅
器１４から出力される信号のレベルが基準電圧Ｖref １
に基づく所望の値に安定制御される。

【００２４】なお、基準電圧Ｖref １の値は、通常、電
話機ユニット１と無線回線を介して接続される基地局か
ら送信された送信出力レベルを指示する情報に基づいて
決定される。送信出力レベルは例えばＰＬ０からＰＬ７
までの８段階あり、ＰＬ０を３４．８ｄＢｍとし、４ｄ
Ｂｍ間隔でＰＬ７の６．８ｄＢｍまでとする。

【００２５】また、各出力レベルにはディジタル自動車
電話装置が属する無線通信システムの規格により定めら
れた許容誤差範囲というものがあり、例えば、上限を＋
２ｄＢｍ，下限を−４ｄＢｍのように定められている。
実際には、アイソレータ１６等により出力ロスを生じる
ので、この点を考慮して電力増幅器１４の出力電力は前
記出力レベルよりやや高め（例えば＋１ｄＢｍ）になる
ように基準電圧Ｖref１は定められる。図２は本発明の
ＡＰＣに関わる動作の流れを示すフローチャートであ
る。以下に図１および図２を用いて本発明の動作を説明
する。

【００２６】電源回路２からは電源電圧として例えば１
３．７Ｖ（誤差±２０％以内）が電力増幅器１４に供給
されている。比較器２５ではこの電源電圧と基準電圧発
生回路２４から出力された基準電圧Ｖref ２とが比較さ
れる（ステップａ１，ｂ１）。この基準電圧Ｖref ２は
例えば１３．７Ｖの誤差−２０％である１０．９６Ｖの
値に定められる。比較器２５では前記電源電圧が基準電
圧Ｖref ２より低いとき論理ハイレベルの出力がなされ
る。この出力は制御回路３へ入力される。制御回路３で
は比較回路２５から論理ハイレベルの信号が入力される
と、現在の送信出力レベル（ＰＬ）が高いか（ＰＬ０，
ＰＬ１，ＰＬ２）否か（ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ
６，ＰＬ７）が判定される（ステップａ２，ｂ２）。こ
こで、送信出力レベルが高いと判定されると、オペアン
プ２０に入力される基準電圧Ｖref １の値が一定値下げ
られる。

【００２７】この一定値とは前述の如く、本電話機ユニ
ット１の最終送信出力がそのとき基地局により指定され
ている出力レベルの規定許容範囲内となる値である。例
えば−３ｄＢｍ程度下がるよう基準電圧Ｖref １を定め
る（ステップａ３）。しかし、この基準電圧制御は図２
（ｂ）のステップｂ３に示されるように、そのとき基地
局により指定されている出力レベルからレベルを１段階
下げるようにしてもよい。

【００２８】なお、ステップａ１，ｂ１で電源電圧が基
準電圧Ｖref ２以上である場合（比較回路２５の出力信
号が論理ローレベル）、およびステップａ２，ｂ２で送
信出力レベルが高くないと判定される場合は、隣接チャ
ネルに妨害を与える可能性も低いので、基準電圧Ｖref
１を変更する制御は行われない。さらに、ステップａ１
とａ２，ステップｂ１とｂ２はそれぞれ入れ替えてもよ
い。

【００２９】図３は電力増幅器１４の入出力特性を示す
図である。同図において特性Ａは電源回路２により所定
の電源電圧（１３．７Ｖ）が電力増幅器１４に供給され
ている場合の入出力特性である。また、特性Ｂは電力増
幅器１４に供給される電源電圧が許容誤差レベル（１
０．９６Ｖ）より低くなったために変化してしまった場
合の入出力特性である。

【００３０】従来であれば、出力電力を一定（Ｊ）に保
つために動作点をａからｂに変更して、この動作点ｂを
維持するために、入力電力がｙとなるように可変減衰器
１３の減衰量が制御された。

【００３１】しかし、本発明のＡＰＣ回路においては、
ディジタル自動車電話機の属するシステムで許容される
誤差範囲で出力電力を下げる。あるいは、基地局により
指定された送信出力レベルにおいて、このレベルを１段
階下げる。すなわち出力電力を動作点ａのときの出力電
力Ｊに対して（許容誤差範囲内である）出力電力Ｋに定
め、その結果、動作点をａからｃに変更する。可変減衰
器１３では前記基準電圧Ｖref １の変更に基づいて動作
点ｃを維持するために、電力増幅器１４の入力電力がＺ
となるように減衰量が調整される。

【００３２】いいかえれば、基準電圧Ｖref １を変更す
る（下げる）ことにより、可変減衰器１３の減衰量が増
し、電力増幅器１４の入力電力をＺとする。これによっ
て、電力増幅器１４の動作点はｃとなり、出力バックオ
フはｆとなる。

【００３３】出力バックオフの大きさｆは十分大きいた
め、図４（電力増幅器の出力電力と周波数との関係を示
し、この出力電力からの漏洩電力を表すスペクトラムを
示す図）に示されるように、歪を押さえることができ、
隣接チャネルに与える妨害を押さえることができる。

【００３４】以上説明したように、歪による影響が大き
くなる、電力増幅器の飽和出力付近を動作点として送信
している場合、電力増幅器に供給される電源電圧が低下
し、電力増幅器の入出力特性が変化しても、送信出力レ
ベル規定許容範囲内で、あるいは送信出力レベルの１段
階分、電力増幅器の出力レベルを下げるようにしたた
め、電力増幅器の歪による影響を減少させ隣接チャネル
に与える影響を押さえることができるので良好な送信を
行うことができる。

【００３５】また、本実施例においては、基準電圧Ｖre
f １に基づいた可変減衰器の可変制御によるＡＰＣ回路
の場合について説明した。しかしながら、基準電圧Ｖre
f １を電力増幅器の制御に適当となるような値に変更す
ることによって、電力増幅器の制御によるＡＰＣ回路の
場合にも本発明を適用してもよい。

【００３６】さらに、本実施例においては、ＡＰＣ回路
がディジタル自動車電話装置に用いられる場合を例にと
って説明したが、本発明はこれに限られることはなく、
携帯電話機等、ＡＰＣ回路を用いたディジタル通信機で
あればいかなるものにも適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、自動電力制御回路にお
いて、増幅器に供給される電源のレベルに基づいて信号
レベル可変回路が可変制御されるので、また、無線通信
装置において、電力増幅器に供給される電源電圧が所定
レベルより低いとき送信出力レベル可変回路が制御され
て送信出力レベルが下げられるので、電源レベル低下に
より生じる増幅器（電力増幅器）の出力の歪みに基づく
隣接チャネルへの妨害を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車電話装置の電話機ユニットの構成を示す
回路ブロック図。

【図２】本発明の自動車電力制御に関わる動作の流れを
示すフローチャート。

【図３】電力増幅器の入出力特性を示し、特に本発明に
おける動作点を示す図。

【図４】本発明における、電力増幅器の出力電力と周波
数との関係を示し、この出力電力からの漏洩電力を表す
スペクトラムを示す図。

【図５】従来の自動電力制御回路を説明するための回路
ブロック図。

【図６】電力増幅器の入出力特性を示し、特に従来にお
ける動作点を示す図。

【図７】従来における、電力増幅器の出力電力と周波数
との関係を示し、この出力電力からの漏洩電力を表すス
ペクトラムを示す図。

【符号の説明】

２…電源回路 ３…制御回路 １３…可変減衰器
１４…電力増幅器 １５…方向性結合器 １８…ダイオード １９…低
域通過フィルタ ２０…オペアンプ ２１…低減通過フィルタ ２４
…基準電圧発生回路 ２５…比較器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 晃洋 東京都日野市旭が丘３丁目１番地の21 東 芝コミュニケーションテクノロジ株式会社 内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を増幅するための増幅手段を含
   む、入力信号のレベルを可変するための信号レベル可変
   手段と、 この信号レベル可変手段によりレベル可変された信号の
   レベルを検出するための検出手段と、 少なくとも前記増幅手段に電源を供給するための電源供
   給手段と、 この電源供給手段により前記増幅手段に供給される電源
   のレベルを所定の第１の基準レベルに対して比較し、こ
   の比較の結果に基づいて第２の基準レベルの信号を送出
   するための第１の比較制御手段と、 前記検出手段により検出された信号レベルを前記第１の
   比較制御手段により送出された信号の第２の基準レベル
   に対して比較し、この比較の結果に基づいて前記信号レ
   ベル可変手段を可変制御するための信号を送出するため
   の第２の比較制御手段とを具備したことを特徴とする自
   動電力制御回路。
2. 【請求項２】 無線通信システムにおいて無線回線を介
   して基地局との間で通信を行ない、電力増幅手段を含む
   送信出力レベル可変手段を制御して送信出力レベルを所
   望のレベルに維持する無線通信装置において、 少なくとも前記電力増幅手段に電源を供給するための電
   源供給手段と、 この電源供給手段により前記電力増幅手段に供給される
   電源電圧を検出し、検出された電源電圧が所定のレベル
   より低いとき、前記送信出力レベル可変手段を制御して
   送信出力レベルを下げるための制御手段とを具備したこ
   とを特徴とする無線通信装置。