JPH0730349A - 線型回路の利得検出装置および自動利得制御装置 - Google Patents

線型回路の利得検出装置および自動利得制御装置

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JPH0730349A
JPH0730349A JP19308593A JP19308593A JPH0730349A JP H0730349 A JPH0730349 A JP H0730349A JP 19308593 A JP19308593 A JP 19308593A JP 19308593 A JP19308593 A JP 19308593A JP H0730349 A JPH0730349 A JP H0730349A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力信号の変調モード等やレベル変化に左右
されずに線型回路の利得の変動を正確に検出し、その検
出値によって利得を安定化する。 【構成】 第1、第2の積分器41、42は、線型回路
部20に入力される2つの変調信号I、Qの2乗和信号
(I2 +Q2 )と、その変調信号によって線型回路部2
0から出力される変調出力信号の検波出力の2乗信号
(D2 )とを、スイッチ39、40がオンした時点から
第1の積分器41の出力が基準電圧Vrに達するまで同
時に積分する。利得演算器44は、この積分結果A、B
の比を線型回路部20の利得値Gとして利得制御手段5
1へ送出する。利得制御手段51は、この利得値Gが基
準値Grに近づくように線型回路部20の可変利得回路
31の利得を可変する。リセット手段52は、利得値G
が利得制御手段51に入力された後に、第1、第2の積
分器41、42をリセットする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、線型回路の利得を検出
する利得検出装置と自動利得制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術と解決しようとする課題】各種の電子機器
に用いられる増幅器等の線型回路は、温度の変化や信号
の周波数によって利得が変化するため、たとえ入力信号
のレベルが一定でも、出力信号のレベルが変動する。
【0003】この様なレベル変動が無視できない各種の
測定器では、例えば図5に示すような自動レベル制御装
置(ALC)10によって、出力レベルを安定化してい
る。この装置10は、線型回路としての増幅器1の出力
レベルを安定化するために、増幅器1の出力信号を検波
器11で検波し、この検波出力からローパスフィルタ1
2によって検出した直流電圧Vsと、予め設定された基
準電圧Vrとを差動増幅器13へ入力し、この差動出力
が零に近づくように、増幅器1の入力側に挿入された可
変利得回路2の利得を制御して、増幅器1から出力され
る信号のレベルを一定にしている。
【0004】ところが、このような自動レベル制御装置
では、無変調信号あるいはAM変調信号のように振幅の
平均が一定で連続した信号の出力レベルを安定させるこ
とはできても、直交変調信号のように振幅の平均が一定
でなく、バースト状にレベルが変化する信号の場合に
は、その振幅の平均変化に応じて利得が変化してしま
い、入力信号と出力信号との間の線型性が失われてしま
うという問題があった。また、この自動レベル制御装置
の直流電圧Vsの値から、増幅器1そのものの利得変動
を検出することも考えられるが、この電圧Vsには、入
力信号のレベルの変動分も含まれているため、増幅器1
の利得変動を正確に検出することはできない。
【0005】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、線型回路の利得そのものを信号波形
によらず正確に検出できる利得検出装置と、この利得検
出装置によってその線型回路の利得を安定化できるよう
にした自動利得制御装置を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の線型回路の利得検出装置は、線型回路に入力
される信号を積分する第1の積分器と、前記線型回路か
ら出力される信号を積分する第2の積分器と、前記第1
の積分器および第2の積分器の積分期間を同期させる同
期手段と、前記積分期間後の前記第1の積分器の出力と
前記第2の積分器の出力との比を算出する利得演算器と
を備えている。
【0007】また、本発明の線型回路の自動利得制御装
置は、利得の可変が可能な線型回路に入力される信号を
積分する第1の積分器と、前記線型回路から出力される
信号を積分する第2の積分器と、前記第1の積分器およ
び第2の積分器の積分期間を同期させる同期手段と、前
記積分期間後の前記第1の積分器の出力と前記第2の積
分器の出力との比を算出する利得演算器と、前記利得演
算器の算出値を予め設定された基準値と比較し、該算出
値が前記基準値に等しくなる方向に、前記線型回路の利
得を可変する利得制御手段とを備えている。
【0008】
【作用】このように構成したため、本発明の線型回路の
利得検出装置では、線型回路に入力される信号と、出力
される信号とが、第1の積分器と第2の積分器でそれぞ
れ同一の積分期間積分され、その積分値同士の比が、線
型回路の利得に対応した値として算出される。
【0009】また、本発明の線型回路の自動利得制御装
置では、前記利得検出装置で算出された算出値が、予め
設定された基準値に近づく方向に、線型回路の利得が可
変制御される。
【0010】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図1は、本発明を直交変調信号発生装置の線型
回路部20に対して適用した例を示している。
【0011】この線型回路部20は、直交変調器21で
2つの変調信号I、Qによって直交変調された変調出力
信号を、周波数混合型の周波数変換器30で所望周波数
に変換し、この変換出力を利得可変回路31および増幅
器32を介して出力するように構成されている。
【0012】直交変調器21は、図2に示すように、搬
送信号発生器22からの所定周波数の信号を90°ハイ
ブリッド23によって90度位相の異なる2つの局発信
号に分け、これらの局発信号と変調信号I、Qとをミキ
サ24、25で混合し、それぞれの混合出力をパワーコ
ンバイナ26で加え合わせた信号を変調出力信号として
出力する。
【0013】したがって、この変調出力信号の振幅値
は、図3に示すように、各変調信号の振幅をI、Qとし
たとき、直交座標上で座標(I,Q)の点Pの原点から
の距離(I2 +Q2 1/2 に比例し、しかも各変調信号
の振幅に比例した値となる。即ち、この直交変調器21
は、周波数変換器30、利得可変回路31および増幅器
32と同様に、入力信号の振幅に比例した信号を出力す
る線型回路である。なお、利得可変回路31は、減衰量
を外部から可変できるアッテネータや、ゲインを可変で
きるプログラマブル増幅器で構成されている。
【0014】この線型回路部20の利得を検出するため
の利得検出装置35には、線型回路部20に入力される
信号の振幅に対応する値として、2つの変調信号I、Q
の2乗の和(I2 +Q2 )を算出する入力レベル演算器
36が設けられている。
【0015】また、この利得検出装置35は、線型回路
部20の出力信号を検波する検波器37とその検波出力
Dの2乗(D2 )を算出する出力レベル演算器38とが
設けられている。
【0016】入力レベル演算器36および出力レベル演
算器38の出力は、同期してオンオフするスイッチ3
9、40をそれぞれ介して、第1の積分器41、42に
それぞれ入力されている。
【0017】第1の積分器41は、入力レベル演算器3
6の出力をスイッチ39が閉じている間積分してその積
分出力を後述する電圧比較器43と利得演算器44に出
力し、ハイレベルのリセット信号Rを受けるとその積分
出力をゼロにする。また、第2の積分器42は、出力レ
ベル演算器38の出力をスイッチ40が閉じている間積
分してその積分出力を後述する利得演算器44に出力
し、ハイレベルのリセット信号Rを受けるとその積分出
力をゼロにする。
【0018】電圧比較器43は、第1の積分器41の出
力電圧が基準電圧Vrより低いときにはローレベル、第
2の積分器42の出力電圧が基準電圧Vr以上のときに
はハイレベルの電圧を出力する。前述のスイッチ39、
40は、この電圧比較器43の出力がローレベルの間は
ともにオン状態となり、ハイレベルの間はともにオフ状
態となる。
【0019】利得演算器44は、積分期間Tにおける第
1の積分器41の出力Aと第2の積分器42の出力Bと
の比Gを次式によって算出する。 G=10・log(B/A) ……(1) ただし、A=∫T (I2 +Q2 )dt、B=∫T 2
【0020】上式(1)は、 G=20・log〔(B1/2 /T)/(A1/2 /T)〕 と等価であるため、Gは、線型回路部20の入力信号の
振幅の実効値と出力信号の振幅の実効値との比、即ち、
線型回路部20の利得をdB値で示した値となる。
【0021】A/D変換器45は、電圧比較器43の出
力がハイレベルになったときに、利得演算器44の算出
結果Gをディジタル値に変換して制御部50へ送出する
とともにこの制御部50に対して測定完了信号Sを出力
する。
【0022】マイクロコンピュータで構成された制御部
50は、利得検出装置35とともに、自動利得制御装置
を形成するものであり、利得制御手段51とリセット手
段52とが設けられている。
【0023】利得制御手段51は、利得検出装置35か
らディジタル値として出力される線型回路部20の利得
値Gを、測定完了信号によってラッチし、この利得値G
と所定の基準利得Grとを比較して、GがGrより大き
いときには、その差分だけ可変利得回路31の利得を低
下させ、逆にGがGrより小さいときには、その差分だ
け可変利得回路31の利得を増加させる。
【0024】また、リセット手段52は、測定完了信号
Sによって利得値Gがラッチされた後に、ハイレベルの
リセット信号Rを第1、第2の積分器41、42に出力
する。
【0025】したがって、2つの積分器41、42の1
回の積分期間Tは、このリセット手段52によるリセッ
ト状態が解除されてから第1の積分器41の出力が基準
電圧Vrに達するまでの期間となる。なお、この積分期
間Tは、変調信号I、Qの振幅によって変化して、常に
一定になるものとは限らない。
【0026】次にこの実施例の動作を図4のタイチャー
トにしたがって説明する。このタイムチャートは、制御
部50から図4の(a)に示すようにハイレベルのリセ
ット信号Rが送出されてから次のリセット信号が送出さ
れるまでの各部の信号の変化を示しており、t0時にリ
セット信号が出力されると、第1、第2の積分器41、
42の積分出力が同図の(e)および(h)のようにゼ
ロになり、電圧比較器43の出力も同図の(i)のよう
にローレベルとなる。このため、スイッチ39、40
は、ともにオン状態となる。
【0027】2つの積分器41、42に対するリセット
が解除された後、t1時からt2までの期間に、図4の
(b)、(c)に示すような変調信号I、Qが線型回路
部20へバースト状に入力されると、2つの変調信号
I、Qによって変調された所望周波数の直交変調信号が
線型回路部20から出力される。
【0028】この変調信号I、Qを受けた入力レベル演
算器36は、その2乗和信号(I2+Q2 )を図4の
(d)に示すように出力し、直交変調信号の検波出力
(図4の(f))を受けた出力レベル演算器38は、図
4の(g)に示すようにその2乗信号(D2 )を出力す
る。
【0029】第1、第2の積分器41、42は、リセッ
ト解除後に2乗和信号(I2 +Q2)と2乗信号
(D2 )の積分をそれぞれ開始するため、その積分出力
(図4の(e)、(h))は、t1時からt2時までの
間除々に増加していく。
【0030】各積分出力を受けた利得演算器44は、前
記の式(1)に従って利得Gを算出し、A/D変換器4
5へ出力する。
【0031】この図に示しているように、t1時からt
2時までの積分によって第1の積分器41の出力が基準
電圧Vrまで達しない場合には、A/D変換器45によ
るディジタル変換は行なわれず、各積分出力はt2時以
降一定になる。
【0032】そして、t3時に次の変調信号I、Qが入
力されると、各積分出力が再び増加する。t3時からの
変調信号の入力によって、t4時に第1の積分器41の
出力が基準電圧Vrに達すると、電圧比較器43の出力
が図4の(i)のようにハイレベルに立ち上がるため、
スイッチ39、40がともにオフ状態となり、A/D変
換器45は、スイッチ39、40のオフによって出力が
安定している利得演算器44からの利得値Gをディジタ
ル値に変換し、そのデータとハイレベルの測定完了信号
(図4の(j))とを制御部50へ送出する。
【0033】制御部50の利得制御手段51は、図4の
(k)に示すように測定完了信号の立ち上がりタイミン
グにこの新データをラッチして、所定の基準利得Grと
比較し、その差G−Gr分だけ、利得可変回路31の利
得を低下させる。
【0034】一方、リセット手段52は、測定完了信号
が立ち下がるt6時にハイレベルになって、2つの積分
器41、42をリセット状態にする。このリセットによ
って両積分器41、42の出力はともにゼロになり、電
圧比較器43の出力もローレベルに戻るため、スイッチ
39、40がオン状態に戻り、t0の状態へ戻る。
【0035】以下同様に、線型回路部20に入力される
信号のレベルと、線型回路部20から出力される信号の
レベルとを、同一期間積分して得られた値の比が、この
線型回路部20の利得値として算出され、その算出値が
基準値に近づくように線型回路部20の利得が可変制御
される。このため、線型回路部20の一部の回路の利得
が温度変化等によって変動しても、線型回路部全体の利
得は、基準利得Grに安定化される。
【0036】なお、基準電圧Vsは、温度等による線型
回路部20の利得の変動に対して積分期間が極めて短く
なるように予め設定されているので、線型回路部20全
体の利得は常時一定に保たれ、入力信号(変調信号)に
対する出力信号の大きさも一定になる。
【0037】
【他の実施例】前記実施例では、2つの変調信号I、Q
を入力信号とし、その変調信号によって直交変調された
信号を出力する線型回路部20の利得制御を行なってい
たが、これは、本発明を限定するものでなく、例えば、
周波数変換器だけの線型回路や増幅器だけの線型回路に
対しても本発明を同様に適用でき、このように入力も出
力も一系統の場合には、入力信号と出力信号の検波出力
の積分値同士の比から求めた利得を、基準値に近づける
ように制御すればよい。
【0038】また、本発明は、高周波信号を扱う線型回
路だけでなく、例えばパルス信号を増幅するパルス増幅
器にも適用できる。この場合には、パルス増幅器への入
力パルスとその出力パルスとをスイッチ39、40を介
してそのまま第1、第2の積分器41、42へ入力すれ
ばよい。
【0039】また、前記実施例では、入力信号側の第1
の積分器の出力が基準電圧に達したときを積分終了時と
していたが、出力側の積分出力が基準値に達したときに
積分を終了してもよく、また、所定レベルを越える入力
信号(または出力信号)が所定回数検出されたときに積
分を終了させたり、リセット解除後に起動するタイマを
用いて、リセット解除から一定時間が経過したときに積
分を終了させるようにしてもよい。
【0040】また、前記実施例では、線型回路の利得を
dBとして表すように対数の演算を行なっていたが、入
力信号の振幅値と出力信号の振幅値の比を単純にその線
型回路の利得として算出し、この算出値に基づいて線型
回路の利得を制御するようにしてもよい。また、この利
得制御の方法として、複数回の利得算出値の平均値で制
御してもよい。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の線型回路
の利得検出装置は、線型回路に入力される信号のレベル
値の積分結果と、この入力信号に対して線型回路から出
力された信号のレベル値の積分結果との比を演算して、
線型回路の利得を検出するように構成されているため、
入力信号のレベル変化等に左右されずに、線型回路の利
得を正確に検出することができる。
【0042】また、本発明の自動利得制御装置は、この
利得検出装置で検出された線型回路の利得を所定利得に
近づけるように、線型回路の利得を可変制御しているた
め、線型回路の利得変動を、信号の変調モード等に係わ
らず、また、入力信号に対する出力信号の線型性を失う
ことなく、安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図
【図2】直交変調器の構成図
【図3】変調信号と変調出力信号の振幅の関係を示す図
【図4】一実施例の動作を説明するためのタイムチャー
【図5】従来の自動レベル制御装置の構成図
【符号の説明】
20 線型回路部 21 直交変調器 30 周波数変換器 31 利得可変回路 32 増幅器 35 利得検出装置 36 入力レベル演算器 37 検波器 38 出力レベル演算器 39、40 スイッチ 41 第1の積分器 42 第2の積分器 43 電圧比較器 44 利得演算器 45 A/D変換器 50 制御部 51 利得制御手段 52 リセット手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図3】
【図2】
【図4】
【図5】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】線型回路に入力される信号を積分する第1
    の積分器と、 前記線型回路から出力される信号を積分する第2の積分
    器と、 前記第1の積分器および第2の積分器の積分期間を同期
    させる同期手段と、 前記積分期間後の前記第1の積分器の出力と前記第2の
    積分器の出力との比を算出する利得演算器とを具備した
    線型回路の利得検出装置。
  2. 【請求項2】利得の可変が可能な線型回路に入力される
    信号を積分する第1の積分器と、 前記線型回路から出力される信号を積分する第2の積分
    器と、 前記第1の積分器および第2の積分器の積分期間を同期
    させる同期手段と、 前記積分期間後の前記第1の積分器の出力と前記第2の
    積分器の出力との比を算出する利得演算器と、 前記利得演算器の算出値を予め設定された基準値と比較
    し、該算出値が前記基準値に等しくなる方向に、前記線
    型回路の利得を可変する利得制御手段とを具備した線型
    回路の自動利得制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU737859B2 (en) * 1997-04-21 2001-08-30 Nec Corporation Gain controller

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AU737859B2 (en) * 1997-04-21 2001-08-30 Nec Corporation Gain controller

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