JP2012105155A - Weak electric wave transmission device - Google Patents
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Abstract
【課題】 OFDM信号に対して特定のレベルを越えるピークの発生を無くし、瞬時送信電力の急峻な変化にも対応できる微弱電波送信装置を提供する。
【解決手段】 OFDM信号を入力し、入力信号波形のピーク値が特定の値を越える波形に対しては越える波形分をカットした信号を出力する振幅制限回路3と、この振幅制限回路3の出力を増減する利得変更回路4と、振幅制限回路3の振幅制限レベル情報を基に利得変更回路5の利得を制御する制御回路6とを備え、制御回路6は振幅制限レベルに対して微弱電波送信装置が送信する信号のピーク電力が一定になるよう利得変更回路5を制御する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a weak radio wave transmitter capable of eliminating a peak exceeding a specific level for an OFDM signal and adapting to a sudden change in instantaneous transmission power.
An amplitude limit circuit 3 for inputting an OFDM signal and outputting a signal obtained by cutting a waveform portion exceeding the peak value of the input signal waveform exceeding a specific value, and an output of the amplitude limit circuit 3 A gain changing circuit 4 for increasing / decreasing the gain, and a control circuit 6 for controlling the gain of the gain changing circuit 5 based on the amplitude limiting level information of the amplitude limiting circuit 3. The control circuit 6 transmits weak radio waves to the amplitude limiting level. The gain changing circuit 5 is controlled so that the peak power of the signal transmitted by the apparatus is constant.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はRF信号を送信する微弱電波送信装置に関し、特にOFDM方式の信号を所定の電界強度以下で送信する微弱電波送信装置に関する。 The present invention relates to a weak radio wave transmission device that transmits an RF signal, and more particularly to a weak radio wave transmission device that transmits an OFDM signal with a predetermined electric field strength or less.
ワンセグ放送を受信できる携帯端末の普及に伴い、特定の狭いエリアを対象に独自にワンセグ放送を実施して情報を提供するサービスが検討されている。このような放送は免許を必要としない微弱な電波を使用すれば容易に実施できる。この場合、例えば数メートルの所定の間隔で多数のアンテナを設置することになる。 With the widespread use of mobile terminals that can receive 1Seg broadcasting, services that provide information by implementing 1Seg broadcasting independently for specific narrow areas are being studied. Such broadcasting can be easily carried out using weak radio waves that do not require a license. In this case, for example, a large number of antennas are installed at a predetermined interval of several meters.
例えば特許文献1では、送信装置と中継器を備えて、送信装置によりワンセグ放送の周波数より低い周波数の電波を比較的大きな電力で出力し、この電波を中継器が受信してワンセグ放送の周波数に再変換して出力することで、電波の届かないエリアや特定のエリアにおいてワンセグ放送を受信可能としている。
但し、ここで再変換して出力される電波は、322MHz〜10GHzの範囲の免許を必要としない微弱電波であり、AGC回路を使用して送信電力が大きくならないように制御を行っている。
For example, in
However, the radio wave output by re-conversion here is a weak radio wave that does not require a license in the range of 322 MHz to 10 GHz, and is controlled so that the transmission power does not increase using an AGC circuit.
尚、ここで言う免許を必要としない微弱電波とは、電波法の免許対象から除外される電波のことで、ワンセグ放送で使用される周波数帯(470〜710MHz)では無線局から3メートルの距離において電界強度がピーク値で35μV/m以下の電波を言う。
また、ワンセグ放送とは、地上デジタルテレビ放送の1チャンネルに使用される14のOFDMセグメントのうち、携帯電話や移動体端末向けの1セグメントを使用する放送のサービスを言う。
Note that the weak radio waves that do not require a license here are radio waves that are excluded from the license subject to the Radio Law, and in the frequency band (470 to 710 MHz) used for one-segment broadcasting, a distance of 3 meters from the radio station. The electric field strength is a radio wave having a peak value of 35 μV / m or less.
One-segment broadcasting refers to a broadcasting service that uses one segment for mobile phones and mobile terminals among the 14 OFDM segments used for one channel of terrestrial digital television broadcasting.
ワンセグ放送はOFDM信号を用いているため、信号波形のピーク電力は平均送信電力より大きな値となる。微弱電波はピーク値で規定されているため、微弱電波の条件を満たす送信装置は、平均送信電力をピーク電力と平均送信電力の比に相当する量だけ下げる必要があった。その結果、平均送信電力を下げることで、受信可能エリアが狭くなる問題があったり、受信可能エリアが狭くなるため、単位面積あたりの送信装置数が増加して設置コストが増加する問題が発生し、微弱電波を用いたワンセグ放送を受信するユーザーの利便性が低下する問題があった。 Since one-segment broadcasting uses OFDM signals, the peak power of the signal waveform is larger than the average transmission power. Since a weak radio wave is defined by a peak value, a transmission device that satisfies the condition of the weak radio wave needs to reduce the average transmission power by an amount corresponding to the ratio of the peak power to the average transmission power. As a result, there is a problem that reducing the average transmission power reduces the receivable area, or the receivable area becomes narrow, which increases the number of transmitters per unit area and increases installation costs. There is a problem in that the convenience of users who receive one-segment broadcasting using weak radio waves is reduced.
ワンセグ放送はOFDM信号を用いているため、信号波形の瞬時送信電力は急峻な変化をし、AGC回路でこの急峻な変化をする瞬時送信電力のピーク値を制限しようすると、時定数を短くし、応答を高速にする必要がある。しかしながら、AGC回路の時定数を短くすると、次のような問題が発生した。 Since one-segment broadcasting uses OFDM signals, the instantaneous transmission power of the signal waveform changes steeply, and if the AGC circuit tries to limit the peak value of instantaneous transmission power that changes sharply, the time constant is shortened, The response needs to be fast. However, when the time constant of the AGC circuit is shortened, the following problem occurs.
図13はAGC回路の一例を示し、41はAGC回路、42はAGC回路41の時定数を設定する時定数設定回路である。図14はこのAGC回路41をOFDM信号のピーク電力制限に適用し、時定数設定回路を高速に設定した場合の出力スペクトラム波形の一例を示している。図14は、上述したワンセグ放送周波数帯でワンセグ信号に非常に大きな歪みが生じることを示している。この図14に示すように、AGC回路41をOFDM信号のピーク電力制限に適用させようと時定数を短く高速に設定すると過応答となり、ワンセグ信号に非常に大きな歪みが生じてしまう問題があった。
そのため、OFDM信号のような瞬時送信電力変動の大きい信号に対しては、AGC回路41の時定数を短くしピーク電力を制限することは困難であり、AGC回路41は平均電力の制御目的にしか使用することはできなかった(非特許文献1参照)。
FIG. 13 shows an example of the AGC circuit, 41 is an AGC circuit, and 42 is a time constant setting circuit for setting the time constant of the
Therefore, it is difficult to limit the peak power by shortening the time constant of the
一方、リミッター回路の場合は通常ダイオードが使用される。図15は、一対のダイオードD43,D44を使用したリミッター回路を示し、図16はこのリミッター回路の入力レベル対振幅制限レベル特性を示している。この図16から、瞬時送信電力変動のピーク値を制限するには、高い入力レベルが必要であることがわかる。具体的に、微弱無線局の送信電力は、通常−70dBm程度であるが、ダイオードによる振幅制限では、図16から−3dBの抑制するために17dBm程度の入力レベルが必要となっている。そのため、微弱電波を対象とする装置に適用する場合、−70dBmの信号を87dB増幅して17dBmとし、ダイオードによる振幅制限を行った後アッテネータにより87dBレベルを減衰させて−70dBmの信号とする必要があり、非常に高利得の増幅器が必要となる問題があった。また、同一周波数帯域で非常に大きなレベル差のある信号が同居するため、信号間でアイソレーションを確保することが困難であるという問題があった。 On the other hand, in the case of a limiter circuit, a diode is usually used. FIG. 15 shows a limiter circuit using a pair of diodes D43 and D44, and FIG. 16 shows the input level vs. amplitude limit level characteristic of this limiter circuit. FIG. 16 shows that a high input level is required to limit the peak value of the instantaneous transmission power fluctuation. Specifically, the transmission power of the weak radio station is normally about −70 dBm, but the amplitude limit by the diode requires an input level of about 17 dBm in order to suppress −3 dB from FIG. Therefore, when applied to a device that targets weak radio waves, it is necessary to amplify a -70 dBm signal to 87 dBm to 17 dBm, and after limiting the amplitude by a diode, attenuate the 87 dB level by an attenuator to obtain a -70 dBm signal. There is a problem that an amplifier with a very high gain is required. Further, since signals having a very large level difference coexist in the same frequency band, there is a problem that it is difficult to ensure isolation between signals.
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、OFDM信号に対して所定のレベルを越えるピークの発生を無くし、急峻な瞬時送信電力の変化にも対応でき、受信可能エリアの拡大が可能な微弱電波送信装置を提供することを目的としている。 Therefore, in view of such problems, the present invention eliminates the occurrence of peaks exceeding a predetermined level in the OFDM signal, can cope with a sharp change in instantaneous transmission power, and can expand a receivable area. The object is to provide a radio wave transmitter.
上記課題を解決する為に、請求項1の発明に係る微弱電波送信装置は、OFDM信号を入力し、入力信号波形のピーク値が特定の値を越える波形に対しては、越える波形分をカットした信号を出力する信号振幅制限手段と、前記信号振幅制限手段の出力を増減する送信電力増減手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、信号振幅制限手段により特定のレベルを越えるピークの発生を無くすことができる。そのため、ピーク値を一定の電界強度以内に抑制しながら平均送信電力を大きくでき、受信可能エリアを拡大することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the weak radio wave transmitter according to the invention of
According to this configuration, the occurrence of a peak exceeding a specific level can be eliminated by the signal amplitude limiting means. Therefore, the average transmission power can be increased while suppressing the peak value within a certain electric field strength, and the receivable area can be expanded.
請求項2の発明は、請求項1に記載の構成において、前記送信電力増減手段の利得を制御する利得制御回路を備え、前記利得制御回路は、前記信号振幅制限手段の振幅制限情報を基に前記送信電力増減手段の平均出力電力が特定の値になるよう制御することを特徴とする。
この構成によれば、振幅制限量に応じて微弱電波送信装置の平均送信電力を制御することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, a gain control circuit for controlling a gain of the transmission power increasing / decreasing means is provided, and the gain control circuit is based on amplitude limit information of the signal amplitude limiting means. Control is performed so that the average output power of the transmission power increasing / decreasing means becomes a specific value.
According to this configuration, it is possible to control the average transmission power of the weak radio wave transmitter according to the amplitude limit amount.
請求項3の発明は、請求項2に記載の構成において、前記信号振幅制限手段が、入力された信号のピーク電力を制限し、前記送信電力増減手段が、前記振幅制限情報を基に前記微弱電波送信装置の送信する信号のピーク電力を一定とするよう平均送信電力を増加させる制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、微弱電波送信装置が送信する瞬時送信電力のピーク値を一定にすることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration according to the second aspect, the signal amplitude limiting unit limits the peak power of the input signal, and the transmission power increasing / decreasing unit determines the weakness based on the amplitude limitation information. Control is performed to increase the average transmission power so that the peak power of the signal transmitted by the radio wave transmitter is constant.
According to this configuration, the peak value of the instantaneous transmission power transmitted by the weak radio wave transmission device can be made constant.
請求項4の発明は、請求項3に記載の構成において、前記送信電力増減手段が、微弱電波の条件である所定の距離で測定した電界強度がピーク値で所定の値以下を満たしながら、送信する信号の平均送信電力を増加させる制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、現行の微弱電波の条件である3メートルの距離で電解強度のピーク値が35μV/m以下を満たしながら、受信可能エリアを拡大することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration according to the third aspect, the transmission power increasing / decreasing means transmits the electric field intensity measured at a predetermined distance which is a condition of weak radio waves while satisfying a peak value below a predetermined value. Control is performed to increase the average transmission power of the transmitted signal.
According to this configuration, the receivable area can be expanded while the peak value of the electrolytic strength satisfies 35 μV / m or less at a distance of 3 meters, which is the current condition of weak radio waves.
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の構成において、前記信号振幅制限手段は、入力信号を増幅して出力する少なくとも1つのトランジスタを備え、前記トランジスタを入力信号波形のうち半波成分を越え且つ全波形に満たない波形を増幅して出力するAB級動作、或いは入力信号波形のうち半波成分のみ増幅して出力するB級動作させてピーク値をカットすることを特徴とする。
この構成によれば、簡易な回路で瞬時送信電力の急峻な変化にも対応でき、ピーク値を良好に制限できる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the signal amplitude limiting means includes at least one transistor that amplifies and outputs an input signal, and the transistor has an input signal waveform. The peak value is cut by class AB operation that amplifies and outputs a waveform that exceeds half-wave component and less than the full waveform, or class B operation that amplifies and outputs only the half-wave component of the input signal waveform. Features.
According to this configuration, it is possible to cope with a steep change in instantaneous transmission power with a simple circuit and to favorably limit the peak value.
請求項6の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の構成において、前記信号振幅制限手段は、AB級動作するトランジスタを備えたクリップ回路を2段有して入力信号の正負のピーク値に対してピーク値カットを実施し、ピーク値を所定の値以下とした信号を送信することを特徴とする。
この構成によれば、トランジスタをAB級動作させることにより簡易な回路で瞬時送信電力の急峻な変化にも対応でき、ピーク値を良好に制限できる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the signal amplitude limiting means has two stages of clip circuits each including a class AB-operating transistor, and the input signal has positive and negative peaks. A peak value cut is performed on the value, and a signal having a peak value equal to or less than a predetermined value is transmitted.
According to this configuration, it is possible to cope with a sudden change in instantaneous transmission power with a simple circuit by operating the transistor in class AB, and it is possible to favorably limit the peak value.
請求項7の発明は、請求項6に記載の構成において、前記信号振幅制限手段は、前記2段のクリップ回路の間に後段のクリップ回路の入力を調整するレベル調整回路を有することを特徴とする。
この構成によれば、前段と後段のクリップ回路の特性が異なっても、入力信号の正負の波形に対して特定の値を越えるピークを良好にカットすことができる。
A seventh aspect of the invention is characterized in that, in the configuration of the sixth aspect, the signal amplitude limiting means includes a level adjustment circuit for adjusting an input of a subsequent clip circuit between the two clip circuits. To do.
According to this configuration, even if the characteristics of the preceding and succeeding clip circuits are different, a peak exceeding a specific value can be favorably cut with respect to the positive and negative waveforms of the input signal.
本発明によれば、信号振幅制限手段により、入力したOFDM信号に対して特定のレベルを越えるピークの発生を無くすことができる。そのため、ピーク値を一定の電界強度以内に抑制しながら平均送信電力を大きくでき、受信可能エリアを拡大することが可能となり、単位面積あたりの送信機数を減らすことができ、設置コストを低減することができる。
また、トランジスタをAB級或いはB級動作させることにより簡易な回路で瞬時送信電力の急峻な変化にも対応でき、ピーク値を良好に制限できる。
According to the present invention, the signal amplitude limiting means can eliminate the occurrence of a peak exceeding a specific level for the input OFDM signal. Therefore, the average transmission power can be increased while suppressing the peak value within a certain electric field strength, the receivable area can be expanded, the number of transmitters per unit area can be reduced, and the installation cost can be reduced. be able to.
In addition, by operating the transistors in class AB or class B, it is possible to cope with a sudden change in instantaneous transmission power with a simple circuit, and it is possible to satisfactorily limit the peak value.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る微弱電波送信装置の一例を示す回路図であり、1はワンセグ信号を入力する信号入力端子、2はアンテナが接続される信号出力端子、3はトランジスタQ1を備えた信号振幅制限手段としての振幅制限回路、5は送信電力増減手段としての利得変更回路(GC)、6は利得変更回路5を制御する制御回路、7はA/Dコンバータ(ADC)、8はD/Aコンバータ(DAC)である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a weak radio wave transmission apparatus according to the present invention, wherein 1 is a signal input terminal for inputting a one-segment signal, 2 is a signal output terminal to which an antenna is connected, and 3 is a signal including a transistor Q1. An amplitude limiting circuit as amplitude limiting means, 5 is a gain changing circuit (GC) as transmission power increasing / decreasing means, 6 is a control circuit for controlling the
振幅制限回路3は、高周波増幅用NPNトランジスタQ1のエミッタ接地回路で構成したAB級動作回路であり、信号入力端子1から入力するOFDM信号から成るワンセグ信号に対して特定の値を越えるピーク波形をクリップ(カット)して出力するクリップ回路である。
具体的に、振幅制限回路3のトランジスタQ1のエミッタに、振幅制限レベルを調整するためにコレクタ電流Icを変化させる可変抵抗VR1、コレクタ電流を検出するための判定抵抗R10、コレクタ電圧Vc設定のための第1DC電源V1、ベース電圧Vb設定のための第2DC電源V2を備え、入力信号波形のピーク値が特定の値を越える波形に対しては、トランジスタQ1がAB級動作して特定の値を越える波形をクリップして出力するよう可変抵抗VR1が調整される。
The
Specifically, the variable resistor VR1 for changing the collector current Ic for adjusting the amplitude limit level, the determination resistor R10 for detecting the collector current, and the collector voltage Vc are set at the emitter of the transistor Q1 of the
尚、振幅制限回路3のピーク波形をカットする閾値は、具体的に利得変更回路5の利得バランスを加味して設定され、信号出力端子2から出力される信号のピーク電力の値を加味して設定される。また、L1は出力インピーダンスを整合するための整合トランス、L2,L3は高周波信号の通過を阻止するチョークコイルである。
The threshold for cutting the peak waveform of the
制御回路6はマイクロコンピュータから成り、A/Dコンバータ7でデジタルデータに変換された抵抗R10の電圧降下量情報(振幅制限情報)を基に振幅制限回路3の抵抗制限レベルを判断して制御信号を生成して出力し、この制御信号がD/Aコンバータ8でアナログデータに変換されて利得変更回路5の利得が制御される。この結果、信号出力端子2から出力される信号は、振幅制限を行ったレベル分の平均電力を増加させることができる。
The
図2は図1の微弱電波送信装置の周波数を横軸にとったピーク電力を示している。また、図3は図1の微弱電波送信装置の時間を横軸にとった瞬時送信電力を示している。何れも、(a)は振幅制限前、(b)は可変抵抗VR1を調整して特定の値以上のピーク値を制限した状態を示している。この図2及び図3から、振幅制限後は周波数軸上でも時間軸上でも特定値以上の大きさの電力が抑制されていることがわかる。 FIG. 2 shows the peak power with the horizontal axis representing the frequency of the weak radio wave transmitter of FIG. FIG. 3 shows the instantaneous transmission power with the horizontal axis representing the time of the weak radio wave transmission apparatus of FIG. In either case, (a) shows a state before amplitude limitation, and (b) shows a state in which the peak value of a specific value or more is limited by adjusting the variable resistor VR1. 2 and 3, it can be seen that after the amplitude is limited, the electric power having a magnitude greater than the specific value is suppressed on the frequency axis and the time axis.
このように構成された微弱電波送信装置は、可変抵抗VR1で設定された特定の値を越えるピーク波形がカットされ、且つ平均送信電力は一定の値を維持するよう制御して入力信号を増幅して出力される。例えば、信号出力端子2に接続された図示しないアンテナから輻射される信号の電界強度の最大値が、3メートルの距離においてピーク値で35μV/m以下となるよう振幅制限を行ったレベルを補償するように、制御回路6が利得変更回路5を制御する。この結果、ピーク電力が所定の値以下の状態を維持しながら平均送信電力が大きくなるよう制御される。
The weak radio wave transmitter configured in this way amplifies the input signal by controlling so that the peak waveform exceeding the specific value set by the variable resistor VR1 is cut and the average transmission power is kept constant. Is output. For example, the level in which the amplitude is limited is compensated so that the maximum value of the electric field intensity of a signal radiated from an antenna (not shown) connected to the
このように、振幅制限回路3により特定のレベルを越えるピークの発生を無くすことができ、利得変更回路5を制御して平均送信電力を大きくしてもピーク値を一定の電界強度以内に抑制し、ピーク値を大きくすること無く平均送信電力を大きくできる。更に、利得変更回路5は、振幅制限回路3の振幅制限量に応じてピーク電力が一定になるよう制御でき、微弱電波送信装置の瞬時送信電力のピーク値を一定に保持することができる。その結果、微弱電波の条件を満足しながら受信可能エリアを拡大することができる。
更に、トランジスタをAB級動作させる簡易な回路で送信信号のピーク値を制限できる。
Thus, the occurrence of a peak exceeding a specific level can be eliminated by the
Furthermore, the peak value of the transmission signal can be limited with a simple circuit that causes the transistor to perform class AB operation.
図4は、微弱電波送信装置の他の例を示し、同一の構成要素には同一の符号を付与している。上記図1とは出力回路の構成が異なり、利得変更回路5を備えていない。また、振幅制限レベルを調整するための可変抵抗R10は設けず固定抵抗R7となっている。図5はこの回路の入力レベル対振幅制限レベル特性を示し、この図5に示すようにNPNトランジスタを使用した振幅制限回路だけでも、AB級動作にすることで低い入力レベルで瞬時送信電力変動のピーク値を制限できる。よって、ピーク電力を抑制でき、特定の値を越えた電界強度の信号を送信しない微弱電波送信装置を構成できる。
FIG. 4 shows another example of the weak radio wave transmitting apparatus, and the same components are assigned the same reference numerals. The configuration of the output circuit is different from that in FIG. 1 and the
尚、上記実施形態は、NPNトランジスタをAB級動作させることでピーク値を制限した信号を出力させているが、NPNトランジスタをB級動作させてもピーク値を制限した信号を出力させることができる。このように、AB級或いはB級により増幅することで、例えばC級増幅回路を使用する場合に比べて信号品質を高くできる。 In the above-described embodiment, a signal whose peak value is limited is output by operating the NPN transistor in class AB. However, a signal whose peak value is limited can be output even when the NPN transistor is operated in class B. . Thus, by amplifying by class AB or class B, the signal quality can be improved as compared with, for example, the use of a class C amplifier circuit.
図6の回路図は、本発明に係る微弱電波送信装置の他の例を示している。23は入力信号の特定の大きさ以上のピーク値をクリップ(カット)して出力するクリップ回路(第1クリップ回路23aと第2クリップ回路23b)、24は第2のクリップ回路23bに入力する信号レベルを調整するレベル調整回路であり、上記図1と共通する構成要素には同一の符号を付与してある。尚、第1のクリップ回路23aと、第2のクリップ回路23bと、レベル調整回路24とで、特定の値以上のピーク値をカットする振幅制限回路30を構成している。
The circuit diagram of FIG. 6 shows another example of the weak radio wave transmitter according to the present invention.
図6に示すように、振幅制限回路30は2段構成のクリップ回路23(23a,33b)を備え、双方のクリップ回路23は、同様の回路構成となっている。但し、後段となる第2のクリップ回路23bに入力される信号は、前段の第1のクリップ回路23aの入力信号に対して反転した位相となるため、互いに補完動作する。
As shown in FIG. 6, the
具体的に、第1のクリップ回路23aは、高周波増幅用NPNトランジスタから成る第1トランジスタQ11のエミッタ接地回路であり、AB級動作するようバイアス設定した構成となっている。同様に、第2のクリップ回路23bも、高周波増幅用NPNトランジスタから成る第2トランジスタQ12のエミッタ接地回路であり、AB級動作するようバイアス設定した構成となっている。
Specifically, the
この結果、第1のクリップ回路23a及び第2のクリップ回路23bは、何れも入力する信号に対して特定の値を越えるピーク波形をクリップして出力しする。よって、信号入力端子1から入力するOFDM信号から成るワンセグ信号に対して、特定の値を越えるピーク波形をカットして出力する。而も、第1のクリップ回路23aが正負一方のピークをクリップして出力し、第2のクリップ回路23bが、他方のピークをクリップして出力する。また、クリップ回路23はNPNトランジスタをAB級動作させる構成とすることで、ワンセグ放送の周波数帯域においてピーク値を良好に制限できる。
As a result, the
図7はクリップ回路23の動作特性図(Ic−Vce特性図)を示し、(a)は1段目の第1のクリップ回路23aの特性を示し、(b)は2段目の第2のクリップ回路23bの特性を示しており、この図を参照して更に説明する。各図において、Pは動作点、Siは入力信号、Soは出力信号、Ioは出力電流を示している。2段設けることにより、信号波形の正負双方の波形に対して確実にピークをカットして出力を制限している。尚、(c)は参考のためにA級増幅した場合の特性を示している。
FIG. 7 shows an operation characteristic diagram (Ic-Vce characteristic diagram) of the
図7(a)に示すように、第1トランジスタQ11の動作点Pを設定することで、一定の電圧値を越えるピーク波形に対してそのピークをクリップして出力する。この時、クリップする電圧レベルは抵抗R4により設定される。また、図7(b)に示すように第2トランジスタQ12の動作点Pを設定することで、一定の電圧を越えるピーク波形に対してそのピークをクリップして出力する。この時クリップする電圧レベルは抵抗VR2により設定される。この結果、正負双方のピーク波形がクリップされて出力される。 As shown in FIG. 7A, by setting the operating point P of the first transistor Q11, the peak is clipped and output for a peak waveform exceeding a certain voltage value. At this time, the voltage level to be clipped is set by the resistor R4. Further, by setting the operating point P of the second transistor Q12 as shown in FIG. 7B, the peak is clipped and output for a peak waveform exceeding a certain voltage. At this time, the voltage level to be clipped is set by the resistor VR2. As a result, both positive and negative peak waveforms are clipped and output.
尚、クリップ回路23は上記図1に示す振幅制限回路3と同様の回路であり、図2に示すようなピーク電力特性を示す。また、図3に示す瞬時送信電力特性を示す。
The
そして、上記図1の回路と同様に、利得変更回路5は出力電力が一定に成るようマイクロコンピュータから成る制御回路6により制御される。制御回路6は、A/Dコンバータ(ADC)7でデジタルデータに変換された抵抗R10の電圧降下量情報(振幅制限情報)を基に、第2のクリップ回路23bの抵抗制限レベルを判断して制御信号を生成して出力する。この制御信号がD/Aコンバータ(DAC)8でアナログデータに変換されて利得変更回路5に送られ、利得変更回路5の利得が制御される。こうして、入力された信号のピーク電力をクリップ回路23が制限し、振幅制限情報を基にクリップ回路23の出力する信号のピーク電力が一定になるよう利得変更回路5が平均送信電力を増加させる制御を実施する。
Similar to the circuit of FIG. 1, the
図8は振幅制限回路30のクリッピング量と入力レベルの関係を示し、図8(a)は、第1のクリップ回路23aのみのクリッピング量と入力レベルの特性を示し、図8(b)は第1のクリップ回路23aに第2のクリップ回路23bを加えた2段のクリップ回路のクリッピング特性を示している。M1がクリッピング量、M2がMER(変調誤差比)である。例えば、MERが12dBにおけるクリッピング量を比較すると、図5(a)では3.8dB、図5(b)では4.8dBであり、正負双方のピーク値をクリッピングすることで、MER値を劣化させることなくクリッピング量を大きくできることがわかる。また、1段の場合は振幅制限に限界があるが、2段とすることで振幅制限を大きくできることがわかる。
FIG. 8 shows the relationship between the clipping amount of the
こうして、夫々のクリップ回路23において、特定の値を越えるピーク波形がカットされてピーク電力が制限される。そして、振幅制限情報を基にクリップ回路23の出力する信号の平均送信電力を特定の値となるよう利得変更回路5が平均送信電力を増減して出力する。例えば、信号出力端子2に接続された図示しないアンテナから輻射される信号の電界強度の最大値が、3メートルの距離においてピーク値で35μV/m以下となるよう振幅制限を行ったレベルを補償するように、制御回路6が利得変更回路5を制御する。この結果、ピーク電力が所定の値以下の状態を維持しながら平均送信電力が大きくなるよう制御される。但し、電界強度の最大値は、使用周波数帯域により規格値が異なる。
Thus, in each
図9はレベル調整回路24を示し、(a)、(b)は固定型、(c)は可変型の回路を示している。図6(c)では可変抵抗VR31を調整することで、レベルを変更できる。このようなレベル調整回路を設けることで、第1のクリップ回路23aの第1トランジスタQ11と第2のクリップ回路23bの第2トランジスタQ12の特性が異なっても、また回路特性が異なっても、入力信号の正負のピーク波形に対して特定の値を越えるピークを良好にカットすることができる。
FIG. 9 shows the
このように、振幅制限回路30をクリップ回路23を2段設けて構成することにより、入力したOFDM信号に対して特定のレベルを越える正負のピークの発生を無くすことができる。そのため、ピーク値を一定の電界強度以内に抑制しながら平均送信電力を大きくでき、受信可能エリアを拡大することが可能となる。
また、トランジスタQ11,Q12をAB級動作させることにより簡易な回路で瞬時送信電力の急峻な変化にも対応でき、ピーク値を良好に制限できるし、クリップ回路23の振幅制限量に応じて微弱電波送信装置の平均送信電力を制御することができる。
そして、現行の微弱電波の条件である3メートルの距離で電解強度のピーク値が35μV/m以下を満たしながら、受信可能エリアを拡大することができる。尚、通常のワンセグ放送の周波数帯より低い322MHz以下の周波数帯であっても、同様の作用を奏するものである。
In this way, by configuring the
Further, by operating the transistors Q11 and Q12 in class AB, a simple circuit can cope with a sudden change in instantaneous transmission power, the peak value can be well limited, and the weak radio wave according to the amplitude limit amount of the
Then, the receivable area can be expanded while the peak value of the electrolytic strength satisfies 35 μV / m or less at a distance of 3 meters, which is the current condition of weak radio waves. It should be noted that the same operation is achieved even in a frequency band of 322 MHz or lower, which is lower than the frequency band of normal one-segment broadcasting.
図10〜図12は、2段のクリップ回路を備えた他の例を示している。図10は、レベル調整回路24に自動調整機能を設けている。1段目の第1のクリップ回路23aのエミッタ電流をA/Dコンバータ(ADC)31で検出し、この電流情報からマイクロコンピュータ(マイコン)32が振幅制限量を判断し、D/Aコンバータ(DAC)33を介してレベル調整部24aに制御信号を出力している。この制御によりレベル調整部24aは、第1のクリップ回路23aの出力を、2段目の第2のクリップ回路23bが最適な振幅制限を実施するレベルに自動調整する。
10 to 12 show other examples provided with a two-stage clip circuit. In FIG. 10, the
図11、図12は、レベル調整回路を持たない構成となっている。第1のクリップ回路23aの第1トランジスタQ11の特性と、第2のクリップ回路23bの第2トランジスタQ12の特性に特定の関係を持たせることで、レベル調整回路を無くすことができる。例えば、第1トランジスタQ11に対して、第2トランジスタQ12を高出力のものにすることで、図11に示すようにレベル調整回路が無くても、良好な振幅制限を行うことができる。
また図12は、双方のトランジスタQ11,Q12のエミッタに可変抵抗VR4、VR10を設け、バイアスを調整することでレベル調整回路を無くしている。
11 and 12 are configured without a level adjustment circuit. By providing a specific relationship between the characteristics of the first transistor Q11 of the
In FIG. 12, variable resistors VR4 and VR10 are provided at the emitters of both transistors Q11 and Q12, and the level adjustment circuit is eliminated by adjusting the bias.
尚、これらの構成以外に第1トランジスタQ11のコレクタ電流情報を基に、第2トランジスタQ12のコレクタ電流を制御するよう構成してもレベル調整回路を無くすことができる。 In addition to these configurations, the level adjustment circuit can be eliminated even if the collector current of the second transistor Q12 is controlled based on the collector current information of the first transistor Q11.
1・・信号入力端子、2・・信号出力端子、3・・振幅制限回路(信号振幅制限手段)、5・・利得変更回路(送信電力増減手段)、6・・制御回路(利得制御回路)、Q1・・トランジスタ、23・・クリップ回路、23a・・第1のクリップ回路、23b・・第2のクリップ回路、24・・レベル調整回路、30・・振幅制限回路(信号振幅制限手段)、Q11・・第1トランジスタ、Q12・・第2トランジスタ。
1 ....
Claims (7)
前記利得制御回路は、前記信号振幅制限手段の振幅制限情報を基に、前記送信電力増減手段の平均出力電力が特定の値となるよう制御することを特徴とする請求項1記載の微弱電波送信装置。 A gain control circuit for controlling the gain of the transmission power increase / decrease means;
2. The weak radio wave transmission according to claim 1, wherein the gain control circuit controls the average output power of the transmission power increasing / decreasing means to be a specific value based on amplitude limit information of the signal amplitude limiting means. apparatus.
ピーク値を所定の値以下とした信号を送信することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の微弱電波送信装置。 The signal amplitude limiting means has two stages of clipping circuits including transistors that operate in class AB, and performs peak value cut for positive and negative peak values of an input signal,
5. The weak radio wave transmission device according to claim 1, wherein a signal having a peak value equal to or less than a predetermined value is transmitted.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57206113A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-17 | Nec Corp | Amplifier for limiter |
| JPH03167910A (en) * | 1989-11-28 | 1991-07-19 | Nec Corp | High frequency power amplifier device |
| JP2004166245A (en) * | 2002-10-23 | 2004-06-10 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Transmitter |
-
2010
- 2010-11-11 JP JP2010253198A patent/JP2012105155A/en active Pending
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