JPS5885644A - 送信出力制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無線通信機、特に自動車電話用無線通信機や携
帯用無線電話機等に適用される送信出力制御方式に関す
る。

近年、限られた周波数資源を有効に利用するために、数
十チャンネルから数百チャンネルの周波数をそのチャン
ネル数の数十倍から数百倍の加入者により共有するよう
なシステムが実用化されている。そして、このシステム
は、一般に複数の無線基地局を配置し、比較的広範囲な
サービスエリアにおいて良質な通話品質を維持するよう
に設計されている。このようなシステムにおいては、多
数の移動通信端末がサービスエリアを自在に移動するし
、また場合によっては装置性能が異なる移動端末２例え
ば送信出力が異なる車載無線機と携帯型無線機の共存と
いったこと°もサービスの多様化の面で必要とされるこ
とがある。

このような場合、システムを円滑に作動させるためには
、無線基地局と移動端末間の電波伝播損失に応じて移動
端末側の送信電力を増減する方法が有効である。例えば
、我が国における８００ＭＨｚ帯の自動車電話システム
によれば２通常移動端末機の出力が５Ｗであるのに対し
、無線基地局の近傍゛においては、無線基地局からの到
来電波の強度が一定値を越えることを移動端末機の受信
部で検出するととによって、移動端末機の出力を約１５
ｄＢ低下させる。また、米国における８　００　ＭＨｚ
帯の自動車電話システムにおいては、無線基地局におい
て、移動端末機かＧの到来電波の強度を監視し。

無線基地局側より該当する無線端末機に対して送信出力
増減の指示を発する。この時の移動端末側送信″出力の
変動比は最大的３０　ｄＢにも及び、こ（をステップ的
に８段階で制御する方法がとられている。

無線機の送信出力を増減するには、従来から多くの方法
が考え出され、実用に供されてきた。これ等の主なもの
として。

ａ、）送信出力電力をモニター（検出）シ、増幅器の利
得か、増幅器への入力レベルを制御すす閉ループ制御に
よるもの。

ｂ、）送信用°力電力を一定値に保ち、その出力電力を
温度変動や電圧変動等の環境条件に対し安定な動作をす
る信号減衰手段を介して、開ループ制御するもの。

ｃ、）前記ａ）、ｂ）を併用した手段によるものを挙げ
ることができる。このうち、閉ループ制御による代表的
な従来例について、第１図を参照して説明する。図にお
いて、１は変調器、２はビンダイオードによる可変減衰
器、３は電力増幅器。

４は方向性結合器、５は検波回路、６は基準電圧により
比較制御される直流増幅回路、７は送信出力制御回路、
８はアイソレータ、９はアンテナ共用回路、１０はアン
テナ、１１は受信機フロントエンド、そして１２は復調
器である。このような構成によれば、入力端子ＴＩＫ与
えられた変調信号は変調された搬送波として可変減衰器
２をとおり、電力増幅器３で電力増幅されて方向性結合
器４に与えられる。方向性結合器４から得られる送信出
力のうち１分岐された出力は検波回路５において半波整
流され、直流電圧Ｖ　ｉ　ｎとして直流増幅回路６の入
力側に加えられる。

一方、送信出力制御回路７において、７−１は固定基準
電圧発生源、７−４は基準電圧Ｅ８を予め決められた値
だけ低下させるだめの出方制御用開閉器。

７−５はオアグー）　、　７−６は開閉器７−４を手動
的にするスイッチを示している。いま、開閉器７−４が
開いた状態にあれば、直流増幅回路６は検波回路５から
与えられる直流電圧ｖｉｎを基準電圧Ｅ８により比較し
、出力側にその場合の誤差電圧を出力して、可変減衰器
２を決められた状態に制御する。

次に、この移動端末が無線基地局に接近すると。

復調器１２から得られる出力電圧制御信号により開閉器
７−４は閉じられ、基準電圧Ｅ８が低下する。

その結果、直流増幅回路゛６の出力に得られる大きな誤
差電圧によって可変減衰器２は制御され、可変減衰器２
に加えられる変調波が減衰された状態で電力増幅器３に
与えられる。電力増幅器３で増幅された出力の一部は方
向性結合器４から検波回路５を介してネガティブにフィ
ードバラクサレ安定化され、送信出力はアイツレ−９夕
８を介してアンテナ１０から送出される。

しかし、この例に見られるような出力の制御法は、一般
に可変範囲が狭いという欠点を有している。それは１次
の環内にもとすくものである。第１図において、検波回
路５では、ダイオード５−１の特性によシ、入力電力が
大きいときには■ＤＦ、Ｔは入力電力（ＰＩＮ）の平方
根に比例する。即ち。

ｖＤＥ、＝に、ｖ／Ｆ″Ｖ；１（Ｋ１は比例定数）トナ
ル。ソシテ。

ＰＩＮが小さいときには、自乗検波特性となって入力電
力に比例する。即ちｒ　ＶＤＥＴ−に２　ＰＩＮ　（Ｋ
２は比例定数）となる。整流特性を図示すると、第２図
のようになる。図の特性において、直線ａがＶＤＥＴ　
＝Ｋｔ　６−ｋ　示し、直線すがＶ。ＥＴ＝に２　ＰＩ
Ｎを示している。曲線Ｃは実際の整流電圧曲線を示して
いる。ここで、ＶＤＥＴは対数目盛りで表わされている
。いま１例えば、送信出力の可変範囲が３０　ｄＢ必要
であると仮定すると、第２図のａを使用した場合に”Ｄ
ＥＴの変化は最大値と最小値の比で約３２倍の差を生ず
る。自動車バッテリからの電源供給を考えた場合に２回
路内で定電圧化して使用できる電圧は最高値で約９ｖ程
度であるから。

仮りに、ｖＤＩｉ、Ｔの最大出力電圧を８ｖとすれば。

ＶＤＥＴの最小出力電圧は０．２５Ｖ以下になってしま
う０実際には、直線すに漸近するような特性であるため
、０２ｖ以下となることが多い。このようにＶＤＥＴが
小さな状態において送信出力を精度よくしかも環境条件
に対し安定に動作させることは困難を伴うものである。

特に、直流増幅器６を単電圧動作としている場合には、
基準電圧の変動や回路定数の変化が制御精度を悪化させ
る。また、電力増幅器３は一般に電力効率を良くするた
めに。

Ｂ級か、Ｃ級増幅器が採用されることに・なるが。

このような電力増幅器は入出力レベルの大きな変動には
概して対応しにくいものであり、どうしても使用せざる
を得ない場合には電力効率を若干犠牲にするか、電力利
得を若干犠牲にして設計することになる。経験的に評価
すれば、出力は最大２０ｄＢ程度の電力制御が実用限ｉ
と考えられよう。

そこで、広範囲にわたる出力制御の可能なものとして実
用に供されている従来例につき、第３図を参照して説明
する。この図において、第１図と同一の機能を有する回
路には同一の番号を付しである。第１図の例と異なる点
は、１３の入力回路切替スイッチ、１５の出力回路切替
スイッチ。

１４の可変制御可能な低電力増幅器が付加されているこ
とである。また、送信出力制御回路７′は受信復調器１
２より送信出力制御信号をうけて、直流増幅回路６．入
力回路切替スイッチ１３．低電力増幅器１４および出力
回路切替スイッチ１５を制御する。復調器１２から書ら
れる制御信号は自局受信機で発生する場合と、無線基地
局側よシ送出される場合とがある。なお、送信出力制御
回路７′は第１図に示された制御回路７のような簡単な
構成によることもあるし、マイ゛クロコンピユータを使
用して複雑な切替処理を行う場合もある。

第３図の構成において、送信出力が大きい場合には、送
信出力制御回路７′から供給される制御信そして、２〜
６によシ構成されるフィードバックループは、同じ送信
出力制御回路７′から供給される出力制御信号に対応し
て所定の送信出力となるように動作する。この動作は第
１図の例と同じく閉ループ制御である。この制御系によ
り制御される送信出力より更に出力を低下させたい場合
には。

送信出力制御回路７′の制御信号により入力回路切替ス
イッチ１３と出力回路切替スイッチ１５とは低電力増幅
器１４側に切替えられる。この低電力増幅器１４は、ビ
ンダイオード減衰器を使用した回路や低出力の利得可変
増幅器を使用した回路が用いられる。なお、低電力増幅
器１４と切替スイッチ１５とは一体化されて一本のビン
ダ・イオードを利用して構成することもできる。そして
、この場合の送信電力も送信出力制御回路７′からの出
力制御信号により制御される。この制御系は電力増幅器
３を経由する場合とは異なり、開ループ制御である。こ
のような方法によれば、どちらの制御系においても和尚
する制御範囲を狭くして使用できる点で比較的容易に精
度の高い送信電力の制御が可能である。また、この例に
おいて゛、入力回路切替スイッチ１３と出力回路切替ス
イッチ１５とは１通常ピンダイオードスイッチで構成さ
れ、これによって、切替速度を速く１機械的スイッチに
比較して小型で、消費、電力を少なくすることができる
。なお、入力回路切替スイッチ１３は、信号分配器２例
えばハイブリッド分配器や抵抗分配器を使用することも
できる。

しかし、この従来例によれば、送信電力の制御能力が広
範囲にわたって精度よく維持できるが。

出力回路切替スイッチ１５には電力増幅器３からの高送
信電力が加えられるので、高電力、低損失のビンダイオ
ードが必要となシ、コスト面で高価になるばかりでなく
、切替スイッチを構成すべく最低２本のビンダイオード
が必゛要になり構造的にも大きくなるという欠点があっ
た。

本発明の目的は、上記の問題点を解消し、経済的で、し
かも小型化され、かつ高出力時の損失を低減させること
のできる効率の良い送信出力制御方式を提供することに
ある。

本発明によれば、送信信号入力を切替え、−または分配
する手段に加え、該手段の一方の出力をフィードバック
制御形高電力増幅器を介し、他方の出力を低電力増幅器
を介し、送信出力として送出しわけるようにした無線通
信機の送信出力制御方式において、前記高電力増幅器の
出力側はアイソレータを介して送信フィルタに接続され
、前記低電力増幅器、の出力側は開閉手段を介して前記
アイソレータと前記送信フィルタとの間を結ぶ区間に接
続され、前記切替え、または分配する手段および前記開
閉手段のうちの少なくとも開閉手段を制御することによ
って前記高電力増幅器および前記低電力増幅器の出力を
送出しわけるようにしたことを特徴とする送信出力制御
方式が得られる。

次に９本発明による実施例について図面を参照して説明
する。

第４図は本発明による実施例の構成をブロック図により
示したものである。この図において、第３図に見られる
符号と同じ符号によ、り示された要素は、それぞれ同じ
機能をもつものと理解されたい。この例においては、電
力増幅器３の出力側は接続される。また、低電力増幅器
１４の出力側は出力回路スイッチ１６を経由して、上記
アイソレータ８の出力側とともにアンテナ共用回路９の
送信フィルタに接続される。このような回路構成によれ
ば、まず、高電力による送信時には、変調器１の出力信
号は、入力回路切替スイッチ１３によシビンダイオード
可変減衰器２側に導かれ、電力増幅器３により電力増幅
されたのち、方向性結合器４・アイソレータ８を経てア
ンテナ共用回路９に与えられる。したがって、第３図の
従来例に比べて電力増幅後にスイッチ回路を経由するこ
とがないから、従来例において生じたであろうスイッチ
回路の損失分だけは増幅器の出力を減少できることにな
シ、結果として消費電力の減少をはかることができる。

次に、低電力による送信時には、入力回路切替スイッチ
１３は低電力増幅器４側に切替えられ。

電力増幅器３への入力信号は遮断される。そして。

切替スイッチ１３を経由した信号は低電力増幅器１４か
ら閉成制御された出力回路スイッチ１６を介してアンテ
ナ共用回路９とアイソレータ８に分配される。アイソレ
ータ８に供給された電力は。

アイソレータ８のダミーで消費されることになるが、低
送信電力時であるために、この消費電力は小さく、送信
部の性能に悪影響を与えることは全くない。アンテナ共
用回路９に与えられた出力は送信フィルタ９ａを経由し
てアンテナ１ｏから放射される。

ガお、上記の実施例によれば、高電力による送信時にお
いて、出力回路スイッチ１６を２例えば。

ビンダイオードにより構成した場合、ダ・イオードを逆
バイアスしてインピーダンスを十分高くスることにより
、スイッチ１６で消費する電力は無視できる程小さくな
る。

以上の説明によシ明らかなように２本発明によれば、低
電力増幅器側に設けられた出力開閉器は。

低電力送信時における通過電力の最大値に耐えるのみで
よいから、従来技術による出力回路切替スイッチに比較
して消費電力の浪費が少ないことは勿論、小型化と経済
性の向上が得られ、車載型無線機や携帯型無線機に適用
して大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、開ループ制御による従来の送信出力制御方式
の代表的な構成例を示すブロック図、第２図は、第１図
における検波回路の整流特性を示すグラフ、第３図は、
閉ループ制御と開ループ制御とを併用した従来の送信出
力制御方式の構成例を示すブロック図、第４図は本発明
による送信出力制御方式の実施例の構成を示すブロック
図である。 図において、１は変調器、２は可変域・表器、３は電力
増幅器、４は方向性結合器、５は検波回路。 ６は直流増幅回路、　７．’ｌ”は送信出力制御回路、
８はアイソレータ、９はアンテナ共用回路、９ａは送信
フィルタ、９ｂは受信フィルタ、１０はアンテナ、１１
は受信機フロントエンド、１２は復調器９１３は入力回
路切替スイッチ１．１４は低電力増幅器、１６は出力回
路スイッチである。 序２図 Ｐｌｎ　（ｄＢｍ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信信号入力を切替え、または分配する手段に加え
   、該手段の一方の出力をフィードバック制御形高−５電
   力増幅器を介し、他方の出力を低電力増幅器を介し、送
   信出力として送出しわけるようにした無線通信機の送信
   出力制御方式において。 前記高電力増幅器の出力側はアイソレータを介して送信
   フィルタに接続され、前記低電力増幅器の出力側は開閉
   手段を介して前記アイソレータと前記送信フィルタとの
   間を結ぶ区間に接続され、前記切替え、または分配する
   手段および前記開閉手段のうちの少なくとも開閉手段を
   制御することによって前記高電力増幅器および前記低電
   力増幅器の出力を送出しわけるようにしたことを特徴と
   する送信出力制御方式。