JPH08265210A - 高周波無線送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全使用チャンネルにわたってアンテナ出力端
から一定の出力電力を出力し、使用チャンネルに依存す
ることなく回線接続率を安定化させる。 【構成】 方向性結合器２の出力電力通過損失と使用チ
ャンネルとの関係を示す補正値を含む出力制御データを
予めメモリ９に記憶しておく。送信のために使用チャン
ネルがセットされると、ＣＰＵ１０はその使用チャンネ
ルに対応した出力制御データを読み出し、制御信号Ｓ１
０を出力する。この制御信号Ｓ１０は、Ｄ／Ａ変換器１
１でアナログの基準信号Ｓ１１に変換される。電力増幅
器１の出力電力は、方向性結合器２及び検波ダイオード
５で検出され、検出信号Ｓ５が出力される。基準信号Ｓ
１１と検出信号Ｓ５とは演算増幅器６で比較され、その
比較結果に基づきトランジスタ８を介して電力増幅器１
の出力電力が制御される。この出力電力は、送受分波器
３で受信電波と分波された後、アンテナ４から出力され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車電話装置、携帯
電話装置等の高周波無線送信装置、特にその電力増幅器
の出力制御方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高周波無線送信装置における送信
部では、変調された送信信号の電力を電力増幅器で増幅
し、その電力増幅器の出力電力を送受分波器を介してア
ンテナへ送り、該アンテナから送信電波を放射するよう
になっている。電力増幅器における出力端子と電力制御
端子との間には、出力制御回路がフィードバック接続さ
れている。そして、電力増幅器の出力電力が変動した場
合、その変動を出力制御回路が検出し、該出力変動分を
打ち消すようなフィードバック信号を該電力増幅器の電
力制御端子に与え、該電力増幅器から常に一定な出力電
力を送出するようになっている。一方、受信電波はアン
テナで受信され、送受分波器で送信電波と分波された
後、受信部側へ送られ、受信処理が行われる。送受分波
器は、例えば送信用フィルタ、受信用フィルタ及び分波
回路により構成され、１つのアンテナを送受信用に用い
るために、該送受信用フィルタとアンテナがインピーダ
ンス整合されている。送信用フィルタ及び受信用フィル
タは、例えば小型化が図れる誘電体セラミックスからな
る誘電体フィルタで形成されている。この送受信用フィ
ルタの等価回路は、インダクタンスＬ及びキャパシタン
スＣより構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高周波無線送信装置では、次のような問題があり、それ
を解決することが困難であった。従来の高周波無線送信
装置の出力部では、アンテナからの出力電力の低下によ
って通信障害を起こして回線接続率を低下させることを
防止するため、電力増幅器の出力電力を出力制御回路で
フィードバック制御することにより、該電力増幅器から
常に一定な出力電力を送出するようになっている。とこ
ろが、電力増幅器の出力端子からアンテナ出力端までの
間には、送受分波器等の通過損失があり、その通過損失
が、高周波無線送信装置の使用周波数帯域（使用チャン
ネル）に依存するので、アンテナ出力端での出力電力は
一定ではなく、使用チャンネルに対応して変動する。そ
のため、高周波無線送信装置の実使用上において、使用
周波数帯域（使用チャンネル）での回線接続率に影響
（回線接続率の低下）がでていた。このような回線接続
率の低下を防止する方法として、例えば、送受分波器と
アンテナとの間に方向性結合器を挿入し、該方向性結合
器によって出力電力を検出し、それが一定となるように
電力増幅器の電力制御端子にフィードバックをかける方
法も考えられる。しかし、送受分波器とアンテナとの間
に方向性結合器を挿入すると、該送受分波器を構成する
送受信用フィルタとアンテナとのインピーダンス整合が
とれなくなって受信系に悪影響を及ぼすことが考えられ
るので、採用しがたい。従って、未だ技術的に充分満足
のゆく電力増幅器の出力制御技術を提供することが困難
であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、高周波無線送信装置における出力部
において、制御信号に応じたレベルで、高周波の送信信
号の電力を増幅して出力する電力増幅器と、出力電力を
送信電波の形で放射すると共に受信電波を受信するアン
テナと、前記電力増幅器の出力電力を前記アンテナへ送
出し、かつ該アンテナで受信した受信電波を該出力電力
と分離して受信部側へ入力する送受分波器と、前記電力
増幅器と前記送受分波器との間に接続され、該電力増幅
器の出力電力を検出して検出信号を出力する電力検出手
段と、メモリとを、備えている。メモリは、前記電力増
幅器の出力側から前記アンテナ出力端までの出力電力通
過損失と、使用周波数帯域である使用チャンネルとの関
係を示す補正値を含み、該使用チャンネルと、該アンテ
ナ出力端から出力すべき出力電力値との関係を示す出力
制御データを記憶した記憶装置である。さらに、この第
１の発明では、送信時に使用チャンネルが設定される
と、その使用チャンネルに対応した前記出力制御データ
を前記メモリから読み出して基準信号を出力するメモリ
アクセス手段と、前記検出信号と前記基準信号とを比較
してその両信号のレベル差が零になるように該検出信号
を変化させるための前記制御信号を前記電力増幅器に与
える比較制御手段とが、設けられている。第２の発明で
は、第１の発明の高周波無線送信装置において、電力検
出手段を、電力増幅器の出力電力を取り出す方向性結合
器と、該方向性結合器の出力信号を検波する検波ダイオ
ードとで構成している。メモリアクセス手段は、メモリ
の読み書きを制御する中央処理装置（以下、ＣＰＵとい
う）と、該ＣＰＵの出力ディジタル信号をアナログの基
準信号に変換するディジタル／アナログ変換器（以下、
Ｄ／Ａ変換器という）とで構成している。さらに、比較
制御手段は、検波ダイオードから出力される検出信号
と、Ｄ／Ａ変換器から出力される基準信号とを比較して
その両信号のレベル差が零になるように該検出信号を変
化させる演算増幅器と、該演算増幅器の出力信号に応じ
たレベルの制御信号を出力して電力増幅器の出力電力を
制御する制御トランジスタとを、備えている。

【０００５】

【作用】第１及び第２の発明によれば、以上のように高
周波無線送信装置を構成したので、ある使用チャンネル
で送信する場合、その使用チャンネルがセットされる
と、メモリアクセス手段では該使用チャンネルに対応し
た出力制御データをメモリから読み出して基準信号を出
力する。一方、電力増幅器の出力電力は、電力検出手段
によって検出されて該電力検出手段から検出信号が出力
される。この基準信号と検出信号とが比較制御手段で比
較され、その両信号のレベル差が零になるように該比較
制御手段によって電力増幅器の出力電力が制御される。
この電力増幅器の出力電力は、電力検出手段を通って送
受分波器で受信電波と分波された後、アンテナ出力端か
ら出力される。メモリに記憶された出力制御データに
は、電力増幅器の出力側からアンテナ出力端までの出力
電力通過損失と使用チャンネルとの関係を示す補正値が
含まれているので、全使用チャンネルにわたってアンテ
ナ出力端から一定の出力電力が出力される。従って、前
記課題を解決できるのである。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の実施例を示す高周波無線送
信装置における出力部の概略の構成図である。この高周
波無線送信装置の出力部では、送信部において変調され
た送信信号の電力を増幅する電力増幅器１を有し、その
出力端子に、方向性結合器２を介して送受分波器３が接
続され、さらにその送受分波器３に、アンテナ４が接続
されている。電力増幅器１は、低電圧で高効率が得られ
るＧａＡｓＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等によって
複数段の増幅回路で構成され、電力制御端子に与えられ
る制御信号Ｓ８によって、例えば数百ｍＷから数ｍＷま
で出力電力を変えられるようになっている。方向性結合
器２は、２つの伝送路を適当な結合素子で結合した８端
子回路（４分岐回路）であり、電力増幅器１の出力電力
を検出する機能を有している。この方向性結合器２に
は、通路差形方向性結合器、直並列形方向性結合器、十
字形方向性結合器、多素子結合形方向性結合器、及びス
ロット結合形方向性結合器等がある。通路差形方向性結
合器は、λ_g ／４結合形（但し、λ_g は伝送路中の波
長）と逆結合形とがあり、前者は同種の結合素子をλ_g
／４の奇数倍離して副伝送線路の逆方向に行く波を打ち
消すものであり、後者はλ_g ／４の奇数倍離した２つの
結合素子でそれぞれ逆位相の結合波を励振し、副伝送路
の順方向に行く波を打ち消すものである。直並列形方向
性結合器は、２つの伝送路をそれぞれ結合度の等しい直
列動作及び並列動作の結合素子で結合し、両者の位相関
係が電波の進行方向によって逆になることを利用した結
合器である。十字形方向性結合器は、長辺の等しい２つ
の方形導波管を直交させ、共通壁の対角線上に十文字の
スリットを設けたものである。多素子結合形方向性結合
器は、管軸を平行にした２つの導波管の共通壁に疎結合
の結合孔を多数設けたものである。また、スロット結合
形方向性結合器は、２つの導波管の共通壁に管軸方向の
スロットを設けたものである。

【０００７】送受分波器３は、電力増幅器１の出力電力
をアンテナ４へ送出し、かつ該アンテナで受信した受信
電波を該出力電力と分離して受信部側へ入力するもので
あり、送信用フィルタ、受信用フィルタ及び分波回路に
より構成されている。送信用フィルタ及び受信用フィル
タは、例えば、小型で高性能な誘電体セラミックス等で
形成された誘電体フィルタで構成されている。送信用フ
ィルタ及び受信用フィルタは、誘電体フィルタに代え
て、ＬＣフィルタや弾性表面波フィルタ等といった他の
フィルタで構成してもよい。分波回路は、ストリップ線
路等で構成されている。この送受分波器３の等価回路
は、インダクタンスＬ及びキャパシタンスＣより構成さ
れるため、通過損失（電力減衰量）が周波数に依存す
る。送受分波器３のうちの送信用フィルタが電力増幅器
１側に接続され、受信用フィルタが受信部側に接続さ
れ、さらに分波回路がアンテナ４に接続されている。方
向性結合器２には、その出力電力を直流電圧（検出信号
Ｓ５）として検波する検波ダイオード５が接続されてい
る。これらの方向性結合器２及び検波ダイオード５によ
り、電力増幅器１の出力電力を検出して検出信号Ｓ５を
出力する電力検出手段を構成している。検波ダイオード
５の出力側には、演算増幅器６の（−）側入力端子が接
続され、その（＋）側入力端子に基準信号Ｓ１１が入力
されるようになっている。

【０００８】演算増幅器６は、検波ダイオード５から与
えられる検出信号Ｓ５と基準信号Ｓ１１とを比較してそ
の両信号のレベル差が零になるように該検出信号Ｓ５を
変化させる回路であり、その出力端子が抵抗７等を介し
てＰＮＰ形制御トランジスタ８のベースに接続されてい
る。制御トランジスタ８のエミッタは低電圧電源ＶＣＣ
に接続され、さらにコレクタが電力増幅器１の電力制御
端子に接続されている。この制御トランジスタ８は、演
算増幅器６の出力端子から与えられるベース電流の大き
さに応じてコレクタ電圧（制御信号Ｓ８）が変化し、電
力増幅器１の出力電力を変化させる機能を有している。
これらの演算増幅器６、抵抗７、及び制御トランジスタ
８等によって比較制御手段が構成されている。また、こ
の高周波無線送信装置の出力部には、アンテナ出力端か
ら出力すべき電力レベルに対する出力制御データを記憶
したメモリ９が設けられている。メモリ９にはＣＰＵ１
０が接続され、さらにそのＣＰＵ１０にＤ／Ａ変換器１
１が接続されている。ＣＰＵ１０は、メモリ９に対する
データの読み書き（アクセス）を制御し、該メモリ９か
ら読み出した出力制御データを制御信号Ｓ１０の形で出
力する機能を有している。Ｄ／Ａ変換器１１は、ＣＰＵ
１０から出力されるディジタルな制御信号Ｓ１０をアナ
ログの直流電圧（基準信号Ｓ１１）に変換し、その基準
信号Ｓ１１を演算増幅器６の（＋）側入力端子へ与える
回路である。これらのＣＰＵ１０及びＤ／Ａ変換器１１
により、メモリアクセス手段が構成されている。

【０００９】図２は、図１中のメモリ９に記憶される出
力制御データを説明するためのもので、送受分波器３の
通過損失に対する高周波無線送信装置の使用周波数帯域
（使用チャンネル）の関係を示す図である。電力増幅器
１の出力端子からアンテナ出力端までの間には、方向性
結合器２及び送受分波器３によって電力の通過損失が生
じる。一般に、方向性結合器２の挿入損による通過損失
に比べ、送受分波器３の通過損失が大きい。しかも、送
受分波器３は、インダクタンスＬ及びキャパシタンスＣ
の等価回路で表せ、その通過損失（電力減衰量）が、高
周波無線送信装置における使用周波数帯域（使用チャン
ネル）によって変わる。例えば、使用周波数帯域を８２
４ＭＨ_z 〜８４９ＭＨ_z 、使用チャンネルを０〜８００
とすると、送受分波器３の通過損失は、使用チャンネル
０〜１００で２ｄＢ、使用チャンネル１００〜７００で
１ｄＢ、使用チャンネル７００〜８００で２ｄＢとな
る。但し、この通過損失は、用いる送受分波器３の構造
等によって異なるが、ここでは図２のような通過損失を
有する送受分波器３を用いるものと仮定する。送受分波
器３の通過損失を一定にするためには、使用チャンネル
の０〜１００と７００〜８００に１ｄＢ分の補正値を加
算する必要がある。そこで、このような補正値を含み、
使用チャンネルとアンテナ出力端から出力すべき出力電
力値との関係を示す出力制御データを予めメモリ９に記
憶しておく。

【００１０】次に、以上のように構成される高周波無線
送信装置の動作を説明する。高周波無線送信装置を用い
てある使用チャンネル（例えば、３００）で送信する場
合、スイッチ等によって使用チャンネル３００をセット
する。すると、ＣＰＵ１０では、予めメモリ９に記憶さ
れた使用チャンネル３００に対する出力制御データを読
み出し、その読み出しデータに対応した制御信号Ｓ１０
を出力する。この制御信号Ｓ１０は、Ｄ／Ａ変換器１１
でアナログの基準信号Ｓ１１に変換され、演算増幅器６
の（＋）側入力端子へ送られる。一方、電力増幅器１の
出力電力は、方向性結合器２で検出され、検波ダイオー
ド５によって直流電圧の検出信号Ｓ５が検波され、その
検出信号Ｓ５が演算増幅器６の（−）側入力端子へ送ら
れる。演算増幅器６では、基準信号Ｓ１１のレベルと検
出信号Ｓ５のレベルとを比較し、そのレベル差に応じて
出力電圧を変化させる。この演算増幅器６の出力電圧
は、ベース電流として制御トランジスタ８のベースに送
られ、該制御トランジスタ８のコレクタ電圧である制御
信号Ｓ８が、電力増幅器１の電力制御端子に与えられ、
該電力増幅器１の出力電力が制御される。これにより、
Ｄ／Ａ変換器１１から出力される基準信号Ｓ１１に応じ
た出力電力が、電力増幅器１から出力される。この安定
した出力電力は、方向性結合器２を通して送受分波器３
で分波され、アンテナ４から送信電波の形で放射され
る。電力増幅器１の出力電力は送受分波器３の通過損失
のために減衰するが、メモリ９に記憶された出力制御デ
ータはその通過損失を考慮したデータとなっているの
で、該出力制御データに対応した出力電力がアンテナ出
力端から出力されることになる。

【００１１】次に、使用チャンネルが例えば０〜１００
で送信する場合を考える。使用チャンネル０〜１００に
おける送受分波器３の通過損失は、図２に示すように２
ｄＢである。従来の技術では、電力増幅器１の出力電力
が常に一定の出力レベルで送受分波器３に入力されるた
め、アンテナ出力端では使用チャンネル０〜１００に対
応した出力レベルが送出される。この状態では、高周波
無線送信装置の回線接続率が使用チャンネル０〜１００
に依存してしまう。これに対し、本実施例では、送受分
波器３の通過損失分の補正値（１ｄＢ）を予めメモリ９
に記憶しておくので、その補正値が加算された出力制御
データがメモリ９からＣＰＵ１０によって読み出され
る。ＣＰＵ１０から出力された制御信号Ｓ１０は、Ｄ／
Ａ変換器１１でアナログの基準信号Ｓ１１に変換され、
その基準信号Ｓ１１に対応した出力電力がアンテナ出力
端から出力される。そのため、アンテナ出力端における
全使用チャンネル０〜８００の出力電力を一定に保つこ
とができる。従って、高周波無線送信装置の回線接続率
は、使用チャンネル０〜８００に依存することなく安定
する。なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の
変形が可能である。その変形例としては、例えば次の
（ａ）〜（ｅ）のようなものがある。

【００１２】（ａ） 上記実施例では、送受分波器３の
通過損失に対応した補正値を予めメモリ９に記憶させて
いる。しかし、方向性結合器２の挿入損が大きくてその
通過損失が無視できない場合、該方向性結合器２の通過
損失に対応した補正値も予めメモリ９に記憶させておけ
ば、アンテナ出力端から一定の出力電力を出力できる。 （ｂ） 電力増幅器１は、上記実施例に限定されず、種
々の回路構成の高周波用電力増幅器で構成できる。ま
た、この電力増幅器１の出力電力を検出する電力検出手
段は、方向性結合器２及び検波ダイオード５より構成さ
れているが、他の回路で構成してもよい。 （ｃ） 上記実施例では、電力増幅器１の出力端子から
アンテナ出力端までの通過損失に対応した補正値を予め
メモリ９に記憶させておき、該アンテナ出力端から常に
一定の出力電力を出力するようにしている。ところが、
高周波無線送信装置と基地局との位置関係においては、
良好な通信状態を維持するために、基地局までの距離が
遠いときには出力電力を大きくし、基地局までの距離が
短いときにはその出力電力を小さくするような制御を行
うことが望ましい。このような場合には、基地局との位
置関係に対応してアンテナ出力端から最適な出力電力が
出力できるようなデータを、出力制御データとして予め
メモリ９に記憶しておけばよい。 （ｄ） 上記実施例では、演算増幅器６及び制御トラン
ジスタ８等によって比較制御手段を構成しているが、コ
ンパレータや他のトランジスタを用いた回路構成にする
等、種々の回路で該比較制御手段を構成してもよい。 （ｅ） 上記実施例では、ＣＰＵ１０及びＤ／Ａ変換器
１１によってメモリアクセス手段を構成しているが、そ
れらを他のメモリアクセス回路で構成してもよい。

【００１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、電力増幅器の出力側からアンテナ出力端まで
の出力電力通過損失に対応した補正値を含んだ出力制御
データを予めメモリに記憶させておき、その出力制御デ
ータをメモリアクセス手段で読み出して比較制御手段に
よって電力増幅器の出力電力を制御するようにしている
ので、アンテナ出力端においては全使用チャンネルにわ
たり常に一定の出力電力が得られる。そのため、高周波
無線送信装置の回線接続率は、使用チャンネルに依存す
ることなく安定する。また、良好な通信状態を維持する
ために、基地局との位置関係に対応して最適な出力電力
をアンテナ出力端から出力させる場合には、そのような
基地局との位置関係に対応した該アンテナ出力端から出
力すべき出力電力値の値を、出力制御データとして予め
メモリに記憶しておけばよい。第２の発明によれば、電
力検出手段、メモリアクセス手段、及び比較制御手段を
比較的簡単な回路で構成でき、装置の小型化が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す高周波無線送信装置にお
ける出力部の概略の構成図である。

【図２】図１における送受分波器の通過損失に対する高
周波無線送信装置の使用周波数帯域（使用チャンネル）
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 電力増幅器 ２ 方向性結合器 ３ 送受分波器 ４ アンテナ ５ 検波ダイオード ６ 演算増幅器 ８ 制御トランジスタ ９ メモリ １０ ＣＰＵ １１ Ｄ／Ａ変換器 Ｓ５ 検出信号 Ｓ８，Ｓ１０ 制御信号 Ｓ１１ 基準信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号に応じたレベルで、高周波の送
   信信号の電力を増幅して出力する電力増幅器と、 出力電力を送信電波の形で放射すると共に受信電波を受
   信するアンテナと、 前記電力増幅器の出力電力を前記アンテナへ送出し、か
   つ該アンテナで受信した受信電波を該出力電力と分離し
   て受信部側へ入力する送受分波器と、 前記電力増幅器と前記送受分波器との間に接続され、該
   電力増幅器の出力電力を検出して検出信号を出力する電
   力検出手段と、 前記電力増幅器の出力側から前記アンテナ出力端までの
   出力電力通過損失と、使用周波数帯域である使用チャン
   ネルとの関係を示す補正値を含み、該使用チャンネル
   と、該アンテナ出力端から出力すべき出力電力値との関
   係を示す出力制御データを記憶したメモリと、 送信時に使用チャンネルが設定されると、その使用チャ
   ンネルに対応した前記出力制御データを前記メモリから
   読み出して基準信号を出力するメモリアクセス手段と、 前記検出信号と前記基準信号とを比較してその両信号の
   レベル差が零になるように該検出信号を変化させるため
   の前記制御信号を前記電力増幅器に与える比較制御手段
   とを、 備えたことを特徴とする高周波無線送信装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高周波無線送信装置にお
   いて、 前記電力検出手段は、前記電力増幅器の出力電力を取り
   出す方向性結合器と、前記方向性結合器の出力信号を検
   波する検波ダイオードとで構成し、 前記メモリアクセス手段は、前記メモリの読み書きを制
   御する中央処理装置と、前記中央処理装置の出力ディジ
   タル信号をアナログの前記基準信号に変換するディジタ
   ル／アナログ変換器とで構成し、 前記比較制御手段は、前記検出信号と前記基準信号とを
   比較してその両信号のレベル差が零になるように該検出
   信号を変化させる演算増幅器と、前記演算増幅器の出力
   信号に応じたレベルの前記制御信号を出力する制御トラ
   ンジスタとを備えたことを特徴とする高周波無線送信装
   置。