JPWO2004001990A1 - 電力検出回路 - Google Patents

Abstract

クレストファクタ（ピークファクタ）がコード電力及びコード多重数により刻々と変化する変調方式（例えば、特にＷ−ＣＤＭＡシステムに代表される変調方式）における送信機の自動送信電力制御回路と受信機の受信電界強度測定回路に用いられる電力検出回路に係り、送信電力検出の精度と受信電界強度測定の精度を改善することを課題とする。反転増幅器６２は、検波器６１からの脈流電圧信号を、反転電圧信号とし、直流成分除去用コンデンサ６３は、更に、直流成分を除去する。一方、緩衝増幅器６４は、脈流電圧信号に対して、前記反転増幅器と同一の周波数特性を反映させる。加算増幅器６５は、緩衝増幅器６４からの出力信号と、直流成分除去用コンデンサ６３からの出力信号とを加算する。

Description

本発明は、クレストファクタ（ピークファクタ）がコード電力及びコード多重数により刻々と変化する変調方式（例えば、特にＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムに代表される変調方式）における送信機の自動送信電力制御回路と受信機の受信電界強度測定回路に用いられる電力検出回路に係り、送信電力検出の精度と受信電界強度測定の精度を改善する技術に関する。

図７は、従来の自動送信電力制御回路構成の第一例を示す図である。１０と３０は、高周波増幅器、２０は、電圧制御アッテネータ、４０は、電力分配器、６０は、電力検出回路、７０は、制御回路である。そして、この例で、自動送信電力制御回路に含まれる電力検出回路６０は、検波器６１、積分回路６２０、及び緩衝増幅器６３０から構成されている。
検波器６１の出力側には、積分回路６２０が設けられている。積分回路６２０は、検波器６１の出力信号の脈流信号成分を平滑することにより、直流化を行っている。直流化された信号は、制御回路７０に供給される。
図８は、従来の自動送信電力制御回路構成の第一例による送信時のａ点の波形を示す図である。図９は、従来の自動送信電力制御回路構成の第一例による送信時のｂ点の波形を示す図である。
ａ点の信号は、検波器６１の出力信号であり、ｂ点の信号は、積分回路６２０を通過した信号である。ｂ点での波形は、本来、送信出力の平均電力に比例するものでなければならない。しかし、電力検出回路６０の出力電圧は、クレストファクタ（ピークファクタ）の変化の影響により、変動する。
図１０は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を示す図である。第一例と同様に、１０と３０は、高周波増幅器、２０は、電圧制御アッテネータ、４０は、電力分配器、６０は、電力検出回路、７０は、制御回路である。そして、この例で、自動送信電力制御回路に含まれる電力検出回路６０は、検波器６１、直流成分除去コンデンサ６３、反転増幅器６２、及び加算増幅器６５から構成されている。
検波器６１の出力側の一方には、直流成分除去用コンデンサ６３が設けられている。直流成分除去用コンデンサ６３からの出力信号は、反転増幅器６２に入力される。他方、検波器６１の出力信号の脈流信号成分は、加算増幅器６５にも直接供給される。
反転増幅器６２からの出力信号は、脈流信号成分から直流成分を除去し、反転させた交流成分である。この反転増幅器６２からの出力信号と、検波器６１からの出力信号は、加算増幅器６５で合成される。このようにして直流化された信号が、制御回路７０に供給される。
図１１は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例による送信時のａ点の波形を示す図である。図１２は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を用いた送信時のｃ点の波形を示す図である。図１３は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を用いた送信時のｄ点の波形を示す図である。図１４は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を用いた送信時のｅ点の波形を示す図である。
ａ点の信号は、検波器６１の出力信号であり、ｃ点の信号は、直流成分除去用コンデンサ６３を通過して反転増幅器６２に入力される信号であり、ｄ点の信号は、反転増幅器６２からの出力信号であり、ｅ点の信号は、加算増幅器６５の出力信号ある。ｅ点の波形は、本来、送信出力の平均電力に比例するものでなければならない。しかし、電力検出回路６０の出力電圧は、クレストファクタ（ピークファクタ）の変化の影響により、変動する。
特に、この例では、反転増幅器６２の入力インピーダンスと、直流成分除去用コンデンサ６３とにより、高域通過フィルタが形成される。そのために、ｃ点の反転増幅器６２への入力信号は、ａ点の信号から歪んだ信号となる。
ｄ点の反転増幅器６２からの出力信号は、反転増幅器６２で素子自体の周波数特性が反映され、ｃ点の信号から歪んだ信号となる。
尚、この例で、検波器６１からの出力信号は、緩衝増幅器等を通さずに直接加算増幅器６５に供給されている。
ｄ点の反転増幅された信号と、ａ点の検波器６１からの出力信号とが、加算増幅器６５により合成される。そして、加算増幅器６５からｅ点の信号が出力される。しかし、このようにして電力検出回路６０から出力される電圧は、実際には、クレストファクタ（ピークファクタ）の変化の影響により、変動する。
Ｗ−ＣＤＭＡシステムに代表されるコード多重広帯域伝送の無線通信システムにおいて、コード数とそのコード電力に依存して、クレストファクタ（ピークファクタ）が変化する場合、平均送信電力が一定であるにも関わらず、それに反して、電力検出回路による検出電圧が一定にならないという問題がある。
従来の電力検出回路構成では、この問題を解決する自動送信電力制御回路を構成することは困難である。この問題を解決するためには、コード数とそのコード電力に基づいて、検波電圧を補正する高速演算回路が必要となる。従って、実際上回路規模が増大することになり、コストも高くなる。
本発明は、クレストファクタ（ピークファクタ）が刻々と変化する被変調波信号でも、その平均電力に正確に比例した検波電圧を得ることができる電力検出回路を、簡単な構成で、低コストに提供することを目的とする。

本発明に係る電力検出回路は、以下の要素を有することを特徴とする
（１）脈流電圧信号を検出する検波器
（２）前記脈流電圧信号を入力し、反転電圧信号を出力する反転増幅器
（３）前記反転電圧信号の直流成分を除去する直流成分除去用コンデンサ
（４）前記脈流電圧信号を入力し、前記反転増幅器と同一の周波数特性を反映させる緩衝増幅器
（５）緩衝増幅器からの出力信号と、直流成分除去用コンデンサからの出力信号とを加算する加算増幅器。
前記反転増幅器と、前記緩衝増幅器とは、同一種の素子であることを特徴とする。
被変調信号を入力し、制御回路により送信出力信号を一定に保つように高周波増幅器を制御し、高周波増幅器により被変調信号を増幅し、送信出力信号とする送信機の自動送信電力制御回路に用いられ、
前記検波器は、前記送信出力信号の一部を入力し、入力した送信出力信号の一部から、前記脈流電圧信号を検出し、
前記加算増幅器は、加算した出力信号を、前記制御回路へ供給することを特徴とする。
前記送信機は、クレストファクタが刻々と変化する変調方式の送信機であることを特徴とする。
前記変調方式は、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの変調方式であることを特徴とする。
受信機の受信電界強度測定回路に用いられることを特徴とする。
前記受信機は、クレストファクタが刻々と変化する変調方式の受信機であることを特徴とする。
前記変調方式は、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの変調方式であることを特徴とする。

図１は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例を示す図である。
図２は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のａ点の波形を示す図である。
図３は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｂ点の波形を示す図である。
図４は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｃ点の波形を示す図である。
図５は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｄ点の波形を示す図である。
図６は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｅ点の波形を示す図である。
図７は、従来の自動送信電力制御回路構成の第一例を示す図である。
図８は、従来の自動送信電力制御回路構成の第一例による送信時のａ点の波形を示す図である。
図９は、従来の自動送信電力制御回路構成の第一例による送信時のｂ点の波形を示す図である。
図１０は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を示す図である。
図１１は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例による送信時のａ点の波形を示す図である。
図１２は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を用いた送信時のｃ点の波形を示す図である。
図１３は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を用いた送信時のｄ点の波形を示す図である。
図１４は、従来の自動送信電力制御回路構成の第二例を用いた送信時のｅ点の波形を示す図である。

実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例を示す図である。１０と３０は、高周波増幅器、２０は、電圧制御アッテネータ、４０は、電力分配器、６０は、電力検出回路、７０は、制御回路である。そして、この例で、自動送信電力制御回路に含まれる電力検出回路６０は、検波器６１、反転増幅器６２、直流成分除去コンデンサ６３、緩衝増幅器６４及び加算増幅器６５から構成されている。
高周波増幅器１０は、被変調波信号を入力する。入力された被変調波信号は、高周波増幅器１０で増幅される。増幅された信号は、電圧制御アッテネータ２０に入力される。その後、信号は、高周波増幅器３０で規定電力まで増幅される。そして、増幅された信号は、電力分配器４０で、送信出力と電力検出回路６０への信号とに分配される。
電力分配器４０で分配された信号、つまり、送信出力に比例した信号は、検波器６１で検波される。これにより、検波器６１は、電力分配器４０の分配比率に応じた電力強度を出力する。検波された信号は、緩衝増幅器６４と反転増幅器６２とに直接に供給される。
緩衝増幅器６４からの出力信号は、検波器６１からの出力信号に対して緩衝増幅器６４の周波数特性を反映した信号となる。
反転増幅器６２は、検波器６１で検出した脈流電圧信号の反転電圧信号を出力する。反転増幅器６２からの出力信号は、検波器６１からの交流成分に対して、反転増幅器６２の周波数特性が反映された信号となる。
反転増幅器６２の出力側には、直流成分除去用コンデンサ６３が設けられている。直流成分除去用コンデンサ６３は、脈流成分（反転電圧信号）から直流成分を除去する。
緩衝増幅器６４からの出力信号と、直流成分除去用コンデンサ６３からの出力信号は、加算増幅器６５で加算される。これにより、緩衝増幅器６４からの脈流成分と、直流成分除去用コンデンサ６３からの反転された交流成分とが加算される。加算増幅器６５の出力信号として、交流成分を含まない安定した直流成分が得られる。尚、緩衝増幅器６４と反転増幅器６２には、同一種の増幅器が使用されている。
図２は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のａ点の波形を示す図である。図３は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｂ点の波形を示す図である。図４は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｃ点の波形を示す図である。図５は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｄ点の波形を示す図である。図６は、本発明の自動送信電力制御回路構成の例による送信時のｅ点の波形を示す図である。
ａ点の信号は、検波器６１の出力信号であり、ｂ点の信号は、緩衝増幅器６４の出力信号であり、ｃ点の信号は、反転増幅器６２の出力信号であり、ｄ点の信号は、直流成分除去用コンデンサ６３の出力信号であり、ｅ点の信号は、加算増幅器６５の出力信号である。
前述の通り、緩衝増幅器６４と反転増幅器６２には同一種の素子を使用している。従って、それぞれの増幅器を通過する信号が、それらの素子から受ける周波数特性の影響は一致する。
加算増幅器６５からの出力信号は、設定電力を示す制御信号とともに制御回路７０に入力される。制御回路７０は、電圧制御アッテネータ２０を制御するための電圧を発生させる回路である。これにより、高周波増幅器３０の入力を制御し、送信出力を常に一定に保つように自動電力制御動作を行う。尚、前述の制御信号は、制御部から入力する。
上述の構成にすることにより、検波器６１からの信号を緩衝増幅器６４と反転増幅器６２に直接に供給し、それぞれの増幅器に検波器６１からの信号周波数成分を損なうことなく供給できる。
また、ｂ点で得られた信号と、ｄ点で得られた信号とを加算することにより、ｅ点で、図６に示した波形のように安定した直流信号を得ることができる。
本発明の電力検出回路は、送信電力を検波する検波器と、検波器からの信号を緩衝増幅する緩衝増幅器と、検波器からの信号を反転増幅する反転増幅器（緩衝増幅器と同一種の素子を用いる。）と、この反転増幅器の出力信号の直流成分を除去するコンデンサとを設け、これらの信号を加算増幅器において加算することによって、安定した平均電力を得ることを特徴とする。
加算増幅器に入力される二つの信号は、検波器から同一種の素子で緩衝増幅され、あるいは反転増幅されるため、増幅器素子から受ける周波数特性は同一である。そのため、加算の際に、周波数特性の影響は相殺される。
また、反転増幅器の入力インピーダンスと直流成分除去用コンデンサとにより高域通過フィルタが構成されることを避けることができるため、検波器からの交流成分を反転した信号を忠実に再現できる。
これにより、被変調波信号のクレストファクタ（ピークファクタ）の影響を排除し、安定な自動電力制御回路が構成できる。
尚、クレストファクタ（ピークファクタ）が刻々と変化するＷ−ＣＤＭＡシステムに代表される変調方式の受信機における受信電界強度測定回路に、この電力検出回路６０を用いることも有効である。これにより、受信時の電界強度の測定の精度が改善される。

本発明によれば、被変調波信号のクレストファクタ（ピークファクタ）に関係なく、電力検出回路からの安定した出力を得ることができる。これにより、クレストファクタ（ピークファクタ）が刻々と変化するＷ−ＣＤＭＡシステムに代表される変調方式のおける被変調波信号の平均電力を、正しく検出するできるようになる。

Claims (8)

1. 以下の要素を有することを特徴とする電力検出回路
   （１）脈流電圧信号を検出する検波器
   （２）前記脈流電圧信号を入力し、反転電圧信号を出力する反転増幅器
   （３）前記反転電圧信号の直流成分を除去する直流成分除去用コンデンサ
   （４）前記脈流電圧信号を入力し、前記反転増幅器と同一の周波数特性を反映させる緩衝増幅器
   （５）緩衝増幅器からの出力信号と、直流成分除去用コンデンサからの出力信号とを加算する加算増幅器。
2. 前記反転増幅器と、前記緩衝増幅器とは、同一種の素子であることを特徴とする請求項１記載の電力検出回路。
3. 被変調信号を入力し、制御回路により送信出力信号を一定に保つように高周波増幅器を制御し、高周波増幅器により被変調信号を増幅し、送信出力信号とする送信機の自動送信電力制御回路に用いられ、
   前記検波器は、前記送信出力信号の一部を入力し、入力した送信出力信号の一部から、前記脈流電圧信号を検出し、
   前記加算増幅器は、加算した出力信号を、前記制御回路へ供給することを特徴とする請求項１記載の電力検出回路。
4. 前記送信機は、クレストファクタが刻々と変化する変調方式の送信機であることを特徴とする請求項３記載の電力検出回路。
5. 前記変調方式は、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムの変調方式であることを特徴とする請求項４記載の電力検出回路。
6. 受信機の受信電界強度測定回路に用いられることを特徴とする請求項１記載の電力検出回路。
7. 前記受信機は、クレストファクタが刻々と変化する変調方式の受信機であることを特徴とする請求項６記載の電力検出回路。
8. 前記変調方式は、Ｗ−ＣＤＭＡシステムの変調方式であることを特徴とする請求項７記載の電力検出回路。

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