JPH05315875A - 自動送信電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 振幅変動を伴った変調波を増幅して送信する
無線送信機において、逆相包絡線信号生成回路を設け、
ベースバンド信号などより逆相包絡線信号を生成し、こ
れを送信出力信号の一部を結合器で取り出し、この出力
を検波する検波回路のバイアスに印加し、得られた検波
電圧と基準電圧と比較回路で比較し、この比較出力で電
力増幅器のゲインを制御する。 【効果】 獲られる検波電圧は変調による包絡線変動の
影響を受けないため、フィードバックループ内の時定数
を大きくすることなく、送信出力電力を安定化でき、Ｔ
ＤＭＡ方式で必要とされる高速な送信出力電力のＯＮ／
ＯＦＦが可能となる。又、検波ダイオードの非線形歪の
影響を受けない、自動送信電力制御装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、無線送信機における
電力増幅に適用し、その送信電力を安定化する自動送信
電力制御に関するものであり、特に包絡線変動を伴う変
調波を増幅する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の自動送信電力制御（以
下、ＡＰＣと称す）装置を含む、送信機のブロック図で
ある。図において、１は変調信号成分であるベースバン
ド（基底帯域）信号を生成するベースバンド回路、２は
送信の搬送波を生成する局部発信器、３は搬送波をベー
スバンド信号により変調する変調回路、４はこの変調波
を増幅する電力増幅器（以下、ＰＡと称す）、４１はこ
のＰＡ４に設けられたゲイン制御端子、５は増幅された
送信出力信号である。６は後述の構成要素からなる従来
のＡＰＣ装置である。６１は前記ＰＡ４出力に設けられ
た結合器、６２はこの結合器の信号検出出力を検波する
ダイオード等からなる検波回路、６３はこの検波回路の
出力である検波電圧、６４は基準電圧源、６５は検波電
圧６３と基準電圧源６４を比較し、かつ低域通過特性を
併せ持つ比較・低域フィルタ回路、６６は比較・低域フ
ィルタ回路６５の出力でＰＡ４のゲイン制御端子４１に
入力されるゲイン制御信号である。

【０００３】次に動作について説明する。変調回路３に
は、ベースバンド信号処理回路１によって生成されたベ
ースバンド信号と、送信の搬送波３が入力され、所定の
変調を受けた高周波信号を出力する。そしてＰＡ４は変
調回路３の出力を、送信に必要な電力まで増幅し、送信
出力信号５を得る。このとき、電源電圧等が変動した場
合にも送信電力が一定となる様に、ＡＰＣ装置６が作動
する。

【０００４】ＡＰＣ装置６においては、まず結合器６１
を用いて送信出力信号５の一部が取り出される。これを
検波回路６２によって検波し、送信出力波形の包絡線レ
ベルに応じた検波電圧６３が得られる。この検波電圧６
３を比較・低域フィルタ回路６５の逆相入力へ、他方、
基準電圧源６４を比較・低域フィルタ回路６５の正相入
力へ入力し、両者を比較して誤差を検出する。比較・低
域フィルタ回路６５の出力はゲイン制御信号６６とし
て、ＰＡ４のゲイン制御端子４１へ帰還される。

【０００５】ＡＰＣ装置６は全体として負帰還回路を構
成している。送信出力電力が上昇した場合には、検波電
圧６３が上昇し、ゲイン制御信号６６は低下する。その
結果、ＰＡ４におけるゲインが小さくなり、出力電力は
抑えられる。逆に、出力電力が低下した場合には、ゲイ
ン制御信号６６は上昇し、ＰＡ４のゲインを大きくし
て、出力電力が一定に保たれる様に動作する。この様に
して、ＡＰＣ装置６は送信出力電力を安定化する。

【０００６】また、自動車・携帯電話などの送信機で
は、送信出力電力を素早く複数段階に切替えることが要
求される。その場合は、各々の送信出力電力に対応した
基準電圧を予め用意しておき、これを切替スイッチなど
により切替えることによって、送信電力の切替えを実現
しようとしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＡＰＣ装置は以
上のように構成されているので、包絡線変動を伴う変調
波｛例えば振幅変調、直角振幅変調、四相ＰＳＫ（以
下、各々ＡＭ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫと称す）｝の増幅に適
用するためには、検波電圧と基準電圧の差を十分に平均
化してゲイン制御信号から変調に伴う変動分つまり包絡
線変動を除去することが必要で、その為に比較・低域フ
ィルタ回路の容量Ｃと抵抗Ｒで決まる時定数を変調によ
り変動する包絡線の凹凸を十分に平滑にする程度にまで
十分大きくせねばならない。この場合、時分割多元接続
（以下、ＴＤＭＡと称す）方式におけるバースト状の送
信では、大きな時定数のために送信出力波形の立ち上が
りがなまってしまい、高速な送信出力電力のＯＮ／ＯＦ
Ｆが実現できないなどの問題点があった。

【０００８】この発明は前記のような問題点を解消する
ためになされたもので、包絡線変動を伴う変調波を増幅
し出力する際に、その送信出力電力を安定化すると共に
ＴＤＭＡ方式におけるバースト送信で要求される様な高
速な送信ＯＮ／ＯＦＦ特性を実現できるＡＰＣ装置を得
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＡＰＣ装
置は、送信出力信号の一部を取り出すための結合器と、
バイアス電圧入力端子を有し前記結合器の出力を受けて
前記送信出力信号の包絡線を求める検波回路と、ベース
バンド信号等を入力し逆相包絡線信号を検波回路のバイ
アス電圧入力端子へ出力する逆相包絡線生成回路と、基
準電圧と前記検波回路出力の検波電圧を比較して比較結
果に応じて前記送信出力信号を作る電力増幅器のゲイン
を制御するゲイン制御信号出力を得る比較回路を備える
よう構成したものである。

【００１０】また、逆相包絡線信号を減衰させる減衰器
と、基準電圧を変化させる基準電圧源を設け、外部より
入力される送信出力レベル切替制御信号に従って前記減
衰器の減衰量と基準電圧源が発生する基準電圧を変化さ
せるように構成したものである。

【００１１】

【作用】この発明における逆相包絡線生成回路は、ベー
スバンド信号、あるいはＰＡに入力される変調信号など
から逆相包絡線信号を生成し、これを検波回路にバイア
ス電圧として与えることによって、変調に伴う包絡線変
動を相殺した検波電圧を得て、この検波電圧と基準電圧
を比較回路に与え、その比較出力を電力増幅器のゲイン
を制御するゲイン制御信号出力として電力増幅器に与え
る。

【００１２】さらに、逆相包絡線信号を、外部より入力
される送信出力レベル切替制御信号にて前記減衰器の減
衰量を制御することにより所定レベルに制御し、基準電
圧源の発生電圧も送信出力レベル切替制御信号により制
御し、変化させることにより送信出力の大きさを複数段
階に切り替える。

【００１３】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において、１〜５、６１、６６は
従来例と同じであり同一符号を付して説明を省略する。

【００１４】７は、この発明に係るＡＰＣ装置で、７２
はバイアス電圧可変の検波回路、７３は検波電圧、７４
は基準電圧源、７５は比較回路である。また、７７はベ
ースバンド信号より変調波の包絡線と逆相の信号を生成
するための逆相包絡線生成回路、７８は逆相包絡線信
号、７９は高周波を阻止する手段であるチョークコイル
である。逆相包絡線信号７８は、チョークコイル７９を
通して検波回路７２にバイアス電圧として与えられる。

【００１５】次に動作について説明する。従来例と同様
に、変調回路３に入力された搬送波３はベースバンド信
号処理回路１の出力によって所定の変調を掛けられる。
特に、ここでは変調は、包絡線変動を伴う変調方式（例
えば帯域制限されたＱＰＳＫ）とする。この変調波をＰ
Ａ４で増幅して送信出力信号５を得る。このとき、ＡＰ
Ｃ装置７が送信電力の安定化を行なう。

【００１６】ＡＰＣ装置７においては、まず結合器６１
を用いて送信出力信号５の一部を取り出す。これを検波
回路７２を用いて検波するが、このとき、検波回路７２
に、逆相包絡線信号７８をバイアス電圧として与える。
逆相包絡線信号７８は、ベースバンド信号をもとに、逆
相包絡線生成回路７７にて生成する。そして、逆相包絡
線信号７８は、搬送波信号成分阻止のためのチョークコ
イル７９を通して、検波回路のバイアス電圧として供給
する。

【００１７】図２に示す回路の動作信号波形図を用い
て、検波回路７２の動作の様子を示す。図２（ａ）に示
す回路の動作信号波形図は従来例の様にバイアス電圧が
常に０Ｖの場合を示し、図２（ｂ）に示す回路の動作信
号波形図は逆相包絡線をバイアス電圧として印加した場
合を示す。図２（ａ）の内、６１０は結合器６１を通じ
て取り出した信号の波形、７８０はバイアス電圧として
加えられる０Ｖ、８００は検波ダイオードにより整流さ
れた波形、７３０はバイアス電圧として０Ｖを加えた場
合の検波電圧である。また、図２（ｂ）に示す回路の動
作信号波形図の内、７８は、バイアス電圧として印加す
る逆相包絡線信号、８０１はバイアス電圧を印加した検
波ダイオードにより整流された波形、７３は検波電圧を
示す。

【００１８】結合器６１を通じて取り出された信号６１
０は、変調に伴う包絡線変動を有している。これを従来
例の様にバイアス電圧を常に０Ｖとして検波した場合、
検波ダイオードにより整流した波形は８００の様にな
り、検波電圧７３０には包絡線変動が現われる。一方、
図１の実施例における検波波形は図２（ｂ）の様にな
る。すなわち、逆相包絡線信号（直流電圧を重畳した）
７８をバイアス電圧として加えると整流波形は８０１の
様になり、検波電圧７３は、変調に伴った包絡線変動の
影響を受けない。

【００１９】逆相包絡線生成回路７７の具体的な一構成
例を、ベースバンド信号処理回路１の具体的一構成例と
共に、図３に示す。１１はベースバンド信号の同相成分
（Ｉ）と直交成分（Ｑ）をディジタル処理によって生成
し、各々の数値データを出力するＩ、Ｑ生成回路、１２
Ｉ、１２Ｑは各々、Ｉ、Ｑの数値データをアナログ値
（電圧）に変換して出力するＤ／Ａコンバータである。
７７１Ｉ、７７１Ｑは各々Ｉ、Ｑの数値データをアドレ
ス入力とし、指定された番地のメモリから入力値の２乗
値を数値データとして出力する２乗ＲＯＭ、７７２は加
算器、７７３は加算器７７２の出力をアドレス入力と
し、指定された番地のメモリから入力値の√値を数値デ
ータとして出力する√ＲＯＭ、７７４はＤ／Ａコンバー
タ、７７５は同相入力端子にＤＣオフセット電圧をもっ
た反転増幅回路である。

【００２０】図３に示した回路では、Ｉ、Ｑ生成回路１
１に於て、ディジタル処理によってＩ、Ｑを生成し、こ
れをＤ／Ａコンバータ１２Ｉ、１２Ｑによってアナログ
信号に変換して変調のベースバンド信号を得ている。従
って、逆相包絡線生成回路７７に於ては、Ｉ、Ｑの数値
データを入力して、ディジタル処理によって包絡線を生
成する。この包絡線Ｅｎｖは、ベースバンドＩ、Ｑと次
なる関係がある。 Ｅｎｖ＝√（Ｉ2＋Ｑ2） …（１）

【００２１】２乗ＲＯＭ７７１ＩにはＩの数値データが
アドレスとして入力され、指定された番地のメモリより
予め計算して格納しておいたＩ2の数値データを読み出
す。同様に、２乗ＲＯＭ７７１ＱにはＱの数値データを
アドレスとして入力し、Ｑ2の数値データを読み出す。
加算器７７２は、２乗ＲＯＭ７７１Ｉと７７１Ｑの出力
を加算し、Ｉ2＋Ｑ2の数値データを出力する。√ＲＯＭ
７７３は、加算器７７２の出力であるＩ2＋Ｑ2の数値デ
ータをアドレスとして入力し、前記２乗ＲＯＭ７７１Ｉ
と同様の原理によって入力の√値、すなわち√（Ｉ2＋
Ｑ2）の数値データを出力する。式（１）で先に述べた
様に、√ＲＯＭの出力√（Ｉ2＋Ｑ2）は包絡線Ｅｎｖを
表しているから、この数値データをＤ／Ａコンバータ７
７４に入力して得られるアナログ信号が包絡線信号とな
る。Ｄ／Ａコンバータ７７４の出力を反転増幅回路７７
５に入力する。反転増幅回路７７５の正相入力端子に加
えられる直流電圧をＶとするとき、逆相包絡線生成回路
７７の出力Ｖｏは次の様になる。 Ｖｏ＝−Ｅｎｖ＋２Ｖ …（２）

【００２２】また、√ＲＯＭ７７３のかわりに予め√値
を−１倍（符号反転）し、所定の正の定数（前記式の２
Ｖに相当するもの）を加えた値を格納したＲＯＭを用い
てもよい。この場合には反転増幅回路７７５は不要とな
り、さらに簡単な構成で逆相包絡線生成回路を実現でき
る。

【００２３】このように図１の実施例における検波電圧
７３は、変調に伴った包絡線変動を含まないため、その
後は、従来例と同様、直流の基準電圧源７４と比較して
ゲイン制御信号６６を得て、これをゲイン制御端子４１
に帰還して、フィードバックループの時定数を大きくす
ることなく送信出力電力の高速なＯＮ／ＯＦＦ制御を行
なう。

【００２４】実施例２．図４は、この発明の他の実施例
を示すブロック図である。図３において、６１は図１の
結合器と同じものであるがここでは第１の結合器、７ａ
はＡＰＣ装置、９１は第２の結合器、７７ａは逆相包絡
線生成回路であり、図１と同一あるいは相当の部分には
同一符号を付し、符号の説明を省略する。

【００２５】図４の動作について説明する。図１に示し
た第１の実施例では逆相包絡線生成回路７７はベースバ
ンド信号をもとにして逆相包絡線信号７８を生成した
が、図４の実施例では、ＰＡ４に入力される増幅前の変
調波をもとにして逆相包絡線信号７８を生成する。この
ために、ＰＡ４に入力される信号の一部を結合器９１を
用いて取り出し、逆相包絡線生成回路７７ａに入力す
る。逆相包絡線生成回路７７ａは、入力された変調波を
検波するなどの方法で包絡線信号を抽出し、この信号を
例えば図３の反転増幅回路７７５を用いてＰＡ４に入力
される増幅前の変調波の包絡線と同一振幅で位相を反転
した逆相包絡線信号７８を生成し出力する。

【００２６】図４のこの他の部分の動作は、図１の実施
例と同様であり、同一部分に同一符号を付して説明は省
略する。

【００２７】実施例３．図５は、この発明の第３の実施
例を示すブロック図で、７ｂはＡＰＣ装置、８１は外部
からの制御信号により減衰量を制御できる減衰器、７４
１は外部からの制御信号により発生電圧を制御できる基
準電圧発生回路、８２はこの減衰器と基準電圧発生回路
に与える送信出力レベル切替制御信号、７８１は、減衰
器８１によって所定のレベルに減衰された逆相包絡線信
号である。また、図１と同一部分には同一符号を付し、
説明を省略する。

【００２８】図５の実施例では、送信出力レベル切替制
御信号８２を用いて、送信出力の大きさを複数段階に切
替えられる点が、図１に示した第１の実施例と異なる。
送信出力の大きさを切替える場合、送信出力の大きさに
比例して、包絡線変動の大きさ（例えば測定対象として
ピークトーピーク：ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋの値）が
変化する。従って、検波回路７２に印加する逆相包絡線
信号７８の大きさを送信出力レベル毎に、適切な大きさ
に変える必要がある。このために、逆相包絡線生成回路
７７の出力７８を減衰器８１に入力する。減衰器８１
は、送信出力レベル切替制御信号８２に基いてその減衰
量を変化させ、各送信出力レベルに対して適切な大きさ
まで減衰された逆相包絡線信号７８１を出力する。この
逆相包絡線信号７８１を検波回路７２のバイアス電圧と
して印加することにより、どの送信出力レベルにおいて
も、変調に伴った包絡線変動の影響を受けない検波電圧
７３を得ることができる。

【００２９】また、送信出力レベルを切替えた場合に
は、検波電圧７３の大きさが変わるため、基準電圧も各
送信出力レベル毎に異なる電圧が必要とされる。このた
めに、基準電圧発生回路７４１を設け、送信出力レベル
切替制御信号８２に応じて基準電圧を変化させる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、逆相
包絡線信号を生成し、これを検波回路のバイアス電圧と
して印加するように構成したので、変調による包絡線変
動に影響されない一定の検波電圧が得られ、フィードバ
ックループの時定数を大きくすることなくＴＤＭＡ方式
におけるバースト送信で要求される高速の送信ＯＮ／Ｏ
ＦＦという状態でも送信電力を制御できる自動送信電力
制御装置を提供することができる。

【００３１】また、検波電圧が一定となるため、検波ダ
イオードの非線形歪特性の影響がなくなり、送信電力制
御精度の高いものが得られる効果がある。

【００３２】さらに、逆相包絡線信号を減衰させる減衰
器と、外部より入力される送信出力レベル切替制御信号
に従って前記減衰器の減衰量と基準電圧を変化させるこ
とにより、送信出力レベル切替制御信号を用い、送信出
力の大きさを複数段階に素早く切替制御が出来るものが
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による自動送信電力制御装
置を示すブロック図である。

【図２】この発明の一実施例による検波回路の動作信号
波形図である。

【図３】この発明の一実施例によるベースバンド信号処
理回路と逆相包絡線生成回路の一構成例を示すブロック
図である。

【図４】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。

【図５】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。

【図６】従来の自動送信電力制御装置を示すブロック図
である。

【符号の説明】

６１ 結合器 ６６ ゲイン制御信号 ７２ 検波回路 ７４ 基準電圧源 ７５ 比較回路 ７７、７７ａ 逆相包絡線生成回路 ７８ 逆相包絡線信号 ７９ チョークコイル ８１ 減衰器 ８２ 送信出力レベル切替制御信号 ９１ 結合器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信出力信号の一部を取り出すための結
   合器と、バイアス電圧入力端子を有し前記結合器の出力
   を受けて前記送信出力信号の包絡線を求める検波回路
   と、ベースバンド信号を入力し前記包絡線と逆相の逆相
   包絡線信号を前記検波回路のバイアス電圧入力端子へ出
   力する逆相包絡線生成回路と、基準電圧と前記検波回路
   出力の検波電圧を比較して比較結果に応じて前記送信出
   力信号を作る電力増幅器のゲインを制御するゲイン制御
   信号出力を得る比較回路を備えたことを特徴とする自動
   送信電力制御装置。
2. 【請求項２】 送信出力信号の一部を取り出すための第
   １の結合器と、バイアス電圧入力端子を有し前記送信出
   力信号の包絡線を求める検波回路と、前記電力増幅器に
   入力される変調波の一部を取り出すための第２の結合器
   と、前記変調波の一部から前記包絡線と逆相の逆相包絡
   線信号を前記検波回路のバイアス電圧入力端子へ出力す
   る逆相包絡線生成回路と、基準電圧と前記検波回路出力
   の検波電圧を比較して比較結果に応じて前記送信出力信
   号を作る電力増幅器のゲインを制御するゲイン制御信号
   出力を得る比較回路を備えたことを特徴とする自動送信
   電力制御装置。
3. 【請求項３】 逆相包絡線信号を減衰させる減衰器と、
   基準電圧を発生させる基準電圧源を設け、外部より入力
   される送信出力レベル切替制御信号に従って前記減衰器
   の減衰量と基準電圧源が発生する基準電圧を変化させる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動送
   信電力制御装置。