JPS6173408A - 送信出力の制御方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は基地局と移動局から成る無線通信システムにお
いて基地局の受信レベルが過大にならないように基地局
から移動局へ送信出力を規制する信号を送り、例えば移
動局の送信出力を１０数ワツトから数ミリワットまで安
定に制御出来る送信出力の制御方法に関するものである
。

従来例の構成とその問題点 従来、移動通信用の基地局アンテナには垂直側　　　　
　゛波、水平面無指性の高利得アンテナが使用されるが
、下方ロブの利得をダイポールアンテナの利得と同程度
に抑圧したものが使用されている。基地局受信機の受信
入力ＰＲは送信電力をＰＴ、伝播損失″ｆ：Ｌｐ、基地
アンテナ利得をＧａ移動■１アンテナ利得ｆ　Ｇａ’と
すれば、これらの関係は次式で表される。即ち、ＰＲ＝
　ＰＴ−Ｌｐ　＋　Ｇａ　＋　Ｇａ’　　となる。

ココテ例えば送信電力Ｐ７　＝　１２　Ｗ　（４２ｄＢ
　ｍ　）で、基地局アンテナ高が低く、下方ロープに対
する基地局と移動局間距離が７０ｍのときの、周波数９
００　ＭＨｚに対する伝播損失（、Ｌｐ）を求めると約
ｅ　ａ　ｄＢ　となる。また、下方ロープのアンテナ利
得および移動局アンテナの利得をｏ　ｄＢとすると基地
局受信入力（ＰＲ）は−２２ｄＢｍ（９１ｄＢｐ　）と
なる。いま、基地局受信機の規容最犬入力ＰＲＱを−４
８ｄＢｍ（６５ｃｉＢｐ　）とすれば、受信入力ＰＲは
許容受信入力ＰＲｏ　ｆ　２６　ｄＢも上廻り、これが
基地局受信障害の原因の１つであり、これを軽減するに
は、基地局に近接した移動局の送信出力を低下させる必
要が生じている。

従来、移動局の送信出力の制御には第１図のような回路
が用いられる。第１図において、１は送信機の前段部で
あシ、原発振器、変調部、また必要により周波数逓信部
、緩衝増幅部を備えている。

原発振器は周波数シンセサイザ等によシ複数のチャネル
にアクセスするように制御されており、数十〜数百ｍＷ
を出力するものである。２は励振部、３は電力増幅ユニ
ット（以下ＰＡ部という）、４は方向性結合器、５はア
イソレータ、６は帯域フィルタ（ＢＰＦ）、７はアンテ
ナを表わしている。

一般には送受共用器（図示せず）を経てアンテナに出力
きれる。８は励振部２およびＰＡ部３の電源（ＶＣＣ）
供給端子、９は出力制御端子であり、出力制御信号は受
信機内の制御部（図示せず）から供給される。１ｏは励
振部２およびＰＡ部３への供給電力制御部、１１は電圧
比較器、１６は進行波、１６は直流電圧の可変減衰器、
１８は前記可変減衰器１６の切替スイッチ、１９は送信
出力を制御する基準電圧発生部である。

次に、上記従来例の動作を説明する。送信機の前段部１
の出力は送信周波数（ｆＴ　’）と同じでその出力は数
十ｍＷ〜数百ｍＷとして励振部２へ加えられる。励振部
２はこの周波数成分を増幅してＰＡ部３を励振する。Ｐ
Ａ部３の出力は方向性結合器４、アイソレータ５　、Ｂ
ＰＦｅを介してアンテナ７へ出力される。方向性結合器
４では進行波成分の一部を取出し、検波器１６で検波し
、その直流出力は可変減衰器１６を介して電圧比較器１
１に供給される。ここで、基準電圧発生部１９の出力と
比較され、その結果に基いて供給電力制御部１０に制御
電圧を与える。供給電力制御部１Ｑは電圧比較器１１の
電圧により、励振部２およびＰＡ部３の供給電圧を自動
調整して出力を変化させる。

検波器１５の検波電圧Ｅｄが基準電圧Ｅｓより低い場合
Ｅｄ＜Ｅｓは供給電力制御部１ｏの出力をより高圧にし
、Ｅｄ＞　Ｅ３の場合は供給電力制御部１０からの制御
電圧ＥＣを低下させて、ＰＡ部３の出力があらかじめ設
定された出力に接近するように制御される。切替スイッ
チ１８は出力制御端子９の入力により可変減衰器１６乞
変化させて電圧比較器１１に出力させる。第２図は検波
器１５の検波特性を表わしたものであり、方向性結合器
４からアンテナ７への送信出力の進行波成分Ｐｄに対す
る検波電圧Ｅｄを表したものである。こ＼で検波電圧Ｅ
ｄは送信出力が１０ｄＢの低下に対して３．７■に、２
０ｄＢの低下に対しては１ｖに変化することを示してい
る。しかし、ダイオード検波器の入力が低下して直線検
波領域を外れた場合は検波出力は急激に低下し、−２０
ｄＢ以下ではその変化の判別が困難となり、正確な出力
制御が不可能となる。又−２ｏｄＢ附近で能率良く検波
するためには方向性結合器４の結合を密にする必要があ
るがこれにより挿入損失が増加してアンテナ７からの出
力が低下する欠点がある。これを補償して規定出力を得
るにはその分だけ大出力のＰＡ部が必要となり、電源利
用効率を低下させる欠点があるため、送信出力に関係な
く効率良く出力制御が可能な出力制御方法が要求されて
いる。

発明の目的 本発明は前記従来例の欠点を除去するものであり、広範
囲の出力制御を可能とする送信出力の制御方法を提供す
ることを目的とするものである。

発明の構成 本発明は前記目的を達成するために、方向性結合器を疎
結合としてその挿入損失を低下させると共に、増幅器を
用いて進行波成分を増幅したのち検波を行ない送信出力
が極端に低下した状態においても、そのレベル検波器を
直線検波領域で動作可能にして制御誤差を軽減すると共
に、方向結合器と増幅器の間に高周波可変減衰器を挿入
制御して送信出力が大きいときでも前記高周波増幅器の
飽和を防止し、常に直線動作域で動作させて正確な送信
出力の制御を可能にしたものであり、広い出力範囲に亘
って安定確実な出力制限を可能にする効果を得るもので
ある。

実施例の説明 以下に本発明の一実施例の構成について、図面とともに
説明する。

第３図は本発明の制御方法を採用した装置の構成を示す
ブロック図であり、１は送信機の前段部、２は励振部、
３はＰＡ部、４は方向性結合器、５はアイソレータ、６
はＢＰＦ、　７（ｄアンテナ、８は電源ｖｃｃの電源供
給端子、９は出方制御端子、１０は供給電力制御部、１
１は電圧比較器、１６は検波器であり、これらは第１図
と同様の構成であり、また前段部１．励振部２．ＦＡ部
３によシミ力増幅部を構成する。１２および１３は第１
図の基準電圧発生部１９に相当する部分であり、１３は
出力制御信号で動作する出力の切替スイッチ、１２は基
準電圧発生器である０１４は高部ｇ′帯の可変減衰器、
１８は可変減衰器１４の切替スイッチ、１５は高周波増
幅器、１ｅは検波器、１７は直流増幅器であり、この出
力と基準電圧発生器１２の電圧を比較して送信出方を制
御している。

次に、第３図の回路動作について説明する。送信周波数
、／Ｔ酸成分送信機の前段部１から励振部２に入り、そ
の増１福した励振出方をＰＡ部３に加える。その送信出
力はＰＡ部３．方向性結合器４゜フイ７Ｌ／　−夕５．
ＢＰＦｅを経てアンテナへ出力される。方向性結合器４
では送信周波数７丁の進行波成分を検出端子４ａから取
出し、その進行波成分を可変減衰器１４を介して高周波
増幅器１５へ導いて増幅した後検波器１６で検波し、更
に動作を確実にするため増幅して電圧比較器１１に加え
、その出力を供給電力制御部１０へ負帰還し、送信出力
を所定の値に制御している。上記のように方向性結合器
４の進行波成分を検出端子４ａから微小電力として取出
し、検波器」６の直線検波領域まで増幅した後で検波す
るので、検波電圧Ｅｄは送信出力ＰＴの平方根に比例す
る形となるが、それでも送信出力を３０ｄＢｉ度低下さ
せる場合には最高出力と最低出方の検波電圧の比は２０
倍にもなり、これが送信出力制御の誤差の原因となって
いる。

第３図の実施例では高周波増幅器１６の飽和出力特性お
よびシリコンダイオードの検波特性の両特性を利用して
指数直線に似た出方特性を得ている。直線域と見做され
る久方変化幅は約２０ｄＥ以下であるので、方向性結合
器４の出力側に設けられた高周波減衰器１４により１６
〜１７　ｄＥの減食を与えて直線検波領域を２＠に拡大
している。

従って、検波出力の直線領域は３２〜３４ｄＢ以上が得
られる。もし、更に広範囲の制御が要求される場合は減
衰器切替段数を増せばよい。この検波電圧は直流増＠器
およびレベル調整器で制御範囲が直線範囲となるように
調整され、電圧比較器１１に加えて他端の基準電圧発生
器１２の電圧ＥＳと比較される。その出力は励邊部２お
よびＰＡ部３の出力調整のだめの供給電力制御部１０に
加えられる０供給電力制御部１ｏは基準電圧Ｅｓと直流
増幅器１７の出力電圧ＥＡとを比較し、出力電圧ＥＡが
基準電圧ＥｓＫ近着ぐように供給電力制御部１０を調整
すればよい。い−ま、基準電圧Ｅｓに対してＥｓ＜ＥＡ
の場合には供給電力制御部１０の制＃電圧ＥＣを低レベ
ルに、Ｅｓ＞　Ｅｐ、　（Ｄ場合は、制御電圧ＥＣを高
レベルとするよう自動的に制御される。

基準電圧Ｅｓの発生方法には２つ方法が実施されており
、第１の方法は移動局側の受信レベルにより、自局の送
信出力を制御する方法である。勿論、制御に当っては基
地局の実効送信出力Ｐｂと移動局の実効送信出力Ｐｍの
差：　１ｏ　ｌｏｑ　（Ｐｂ／Ｐｍ）と移動局の受信電
力Ｐ１、基地局受信許容レベルＰＲや種々の損失等の補
正値ＣＰを考慮してＰｒ＝ＲＲ−ＣＰ　　として制限す
る方法である。第２の方法は基地局の受信レベルが許容
受信レベルＰＲに達したとき、又はその以前に移動局に
制御信号を送って、その送信出力を低下させる方法であ
る。

次に送信出力の変化の仕方であるが、第１の方法は多段
に低下または増加させ、これを通話終了まで基地局の指
示を維持することである。第２の方法は成る制御信号を
受けて送信出力を低下させた場合に、一定時間経過後は
自動的に１段または数段前の制限状態に戻したり、或い
は制限を解除する方法である０第３の方法は成る制限信
号を受けて送信出力を制限しているときに移動局の受信
レベルが大きく変動した場合には自動的に出力制限を解
除するか、或いは数段前の制限状態に戻す方法である。

この送信機の出力制御は１ｏｄＢステツプのように大き
くしてもよく、また、数ｄＢステップで行なってもよい
。これをディジタル制御信号でロロジック回路により３
０ｄＢ程度の制御を行なわせるには、例えば２段の場合
は１ｓｄＢとｏ　ｄＢ　。

４段の場合はｓ　ｄＢステップ、８段では４　ｄＢ　、
１６段では２　ｄＢステップとすればＯ〜３２ｄＢの制
御を行なうことができる。

第４図は方向性結合器４の進行波成分を高周波増幅器１
６で僧都し、検波器１６の出力Ｅｄを直流増幅器１７の
増幅出力ＥＡを示す図である。曲線ａは可変減衰器１４
が不動作のときの送信出力対ＥＡの特性である。曲線す
は可変減衰器１４を動作させたときの送信出力対ＥＡの
特性である。

曲線ａは送信出力を大幅に低下するときの検波電圧とし
て電圧比較器１１に供給される。曲線すは送信出力を小
量低下させるときの横糸電圧として電圧比較器１１に供
給される。曲線すはこの場合−１３〜＋１０ｄＢＷ　の
出力制御に、曲線δは−８〜−３５ｄＢ　’Ｗの出力制
御に使用される。さらに広い制御範囲を必要とする場合
は可変減衰器をさらに多段に設ければよい。なお高周波
増幅器の飽和特性により検波電圧の直線域は出力の変化
範囲よりや＼広くなっている。

第５図は第３図のブロック図を実現するだめの１実施例
であり、送信電力制御方法をより具体的に示している。

図において１〜１８は第３図の同番号の機能に対応する
ものである。５０１，５０２゜５０３は電源端子８を詳
細に示したものであり、５０１はアース端子、５０２は
電池直結端子、５０３は定電圧ｖＤＤの供給端子である
。５０６゜５０７．５０８は基地局から送られる送信出
力制御信号の入力端子であり、第３図の出力制御端子９
に相当する。各端子には１又はｏｔ位が供給され、並列
信号により制御され、２３＝８の異なる送信状態が指示
される。この信号により切替スイッチ１３の集積回路Ｉ
Ｃ１３０および基準電圧発生器１２から電圧比較器１１
のトランジスタ１１１のペースに所定の電圧が供給され
る。いま切替スイッチ１３０ＩＣ１３０（７）端子Ａ、
Ｂ、Ｃは出力制御信号の入力端子であり、出力制御端子
９に当る入力端子５０６．５０７．５０８がｏ、ｏ、ｏ
の場合は出力端子ちに、また１、１．１の場合はＸ７端
子に、それぞれの入力データにより８通りに定電圧ｖＤ
Ｄ　を切替えて出力する。こ＼で１３１゜１３２．１３
３，１３４，１３５，１３６，１３７は抵抗器、１３８
　、１３９はバイパスコンデンサである。また基準電圧
発生器１２で５０９〜５１６はそれぞれＩＣ１３０の端
子”Ｏ〜ｘ７に接続された直列抵抗、５１７〜５２０は
可変抵抗、５２１は終端抵抗であり、端子チ〜ｘ３から
の定電圧ｖＤＤは第４図の曲線すによって与えられた基
準電圧ＥＢを電圧比較器１１のトランジスタ１１１のペ
ースに加える０また、ｘ４〜Ｘ７のｖＤＤは第４図の曲
線ａによって与えられる基準電圧を電圧比較器１１へ加
えてレベル比較を行なわせる０電圧比較器１１はトラン
ジスタ１１１および１１２エミツタ抵抗１１３およびバ
イパスコンデンサ１１４から構成され、供給電力制御部
１０へ制御電圧を供給する０供給電力制御部１ｏは電力
トランジスタ１００およびバイパスコンデンサ１ｏ１か
ら構成されており、電圧比較２３１１の比較結果により
制御電圧ＥＣを励撮部２およびＰＡＡｓ２供給する。Ｐ
ＡＡｓ２出力は方向性結合器４．アイソレータ５ＢＰＦ
６を経てアンテナ７から送信波として放射される０他方
、方向性結合器４の進行波電力検出端子４ａの出力は可
変減衰器１４゜高周波増幅器１６．検波器１６および直
増幅１ｇ器１７を経て増幅され、電圧比較器１１のトラ
ンジスタ１１２のペース側に負帰環され、基準電圧Ｅｓ
と比較され、直流増幅器１７の出力−がＥ８＜弘の場合
は供給電力制御部１Ｑの電力トランジスタ１ｏｏのコレ
クタ電圧を低下させる０″＆だ、Ｅ５）　ＥＡの場合は
トランジスタ１００のコレクタ電圧を昇圧することによ
ってＥｓ″；ＥＡとされる０出力制御信号の入力端子５
０６．５０７，５０８の内、出力制御曲線ｂＶｃよる入
力端子を６ｏ６゜５０７のみを使用して２２＝４通りの
出力制御を行なう。次に出力制御曲線ａに対しては５０
８を含む４通りとし、５０８に信号が加えられたとき、
その出力を切替器１８に加えて可変減衰器１４により方
向性結合器４の出力端子４ａと高周波増幅器１６の入力
の間に第４図では２１　ｄＢの減衰を与えている。いま
電圧比較器１１に与える基準電圧Ｅｓを４ｖとしたとき
曲線ａの場合の出力Ｐｄは一２ｓｄＢＷ、制御入力５０
８に信号がある場合には可変減衰器１４が動作し、出力
Ｐ、は曲線すにより−４ｄＢＷとなる。

第６図は可変減衰器を電子回路で構成したものであり、
４は方向性結合器、４ａは進行波検出端子、１４，１５
．１６は第３図と同じ番号の機能を有しており、可変減
衰器１４の０１１Ｃ２は結合コンデンサ、Ｃ３ハバイパ
スコンデンサ、Ｄｌ、Ｄ２はビンダイオードのようなス
イッチングダイオード、ｌｔｄコイルＳ、ｙ、　、Ｓ１
２はストリップラインによる微小インダクタンス、１４
ａはスイッチ電力供給端子であり、制御入力５０８に信
号が与えられたときに切替スイッチ１８から制御電力が
供給される。上記実施例では可変減衰器１４をスイッチ
ングダイオードによる電子回路として示したが、これは
高周波を所定値だけ減衰でき、切替できるものであれば
よい。

前述の動作は２３＝８による８段切替えについて説明し
たものであるが、切替段数が２”（ｎ：整数）でないも
のや８以上の細かな制御にも応用できる。

発明の効果 本発明は前記のような構成であり、以下に示す種々の効
果が得られるものである。

ａ）送信機の最大出力に対して例えば３０ｄＢ以上低い
ときの進行波成分を方向性結合器から得ようとする場合
、従来は結合度の増加が必要であり、送信出力素不用に
低下させていた。また、制御範囲が４０ｄＢ以上も必要
な場合は低出力において制御誤差が大きく変動を生じ易
い欠点があったが、本発明では方向性結合器から微小電
力を抽出し、これを高周波増幅して検波ダイオードの直
線検波領域で使用すると共に、方向性結合器と高周波増
幅器の間に高周波可変減衰器を設けて送信出力の範囲に
よって減衰器の動作を切替るので、常に適当な制御電圧
を和ることかできるので制御誤差を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の送信出力制御装置のブロック図、第２図
は同制御器の進行波成分の検波出力特性を示す図、第３
図は本発明の一実施例における送信出力の制御方法を説
明するためのブロック図、第４図は同方法の検波出力特
性を示す図、第５図は第３図の構成の詳細回路図、第６
図は可変減衰器の一実施例を示すプロンクダイアグラム
図である０１４・・・・・可変減衰器、１６・・・・・
・高周波増幅器、１６・・・・・検波器、１７・・・・
・・直流増幅器、１８・・・・・切替スイッチ、１１・
・・・・電圧比較器、１２・・・・・・基準電圧発生器
、１３・・・・・・切替スイッチ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名（′
；１図 第２図 （θｄＢｗ−・・送イ↓出、／１７１４ｇ４−φイ直ン
・−３１７１ 第　４　図 ｆｆ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御電圧により送信出力の制御可能な電力増幅部を設け
   、前記送信出力の一部を方向性結合器を介して分岐し、
   可変減衰器を経由して高周波増幅し、前記高周波出力を
   検波した後基準電圧と比較して前記制御電圧を得るよう
   にすると共に、所要の送信出力に対応して前記可変減衰
   器の減衰度と前記基準電圧を切替える送信出力の制御方
   法。