JPS6232646B2

JPS6232646B2 -

Info

Publication number: JPS6232646B2
Application number: JP18298381A
Authority: JP
Inventors: Toshuki Nishihara
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1981-11-17
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1987-07-16
Also published as: JPS5885644A

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、数十チヤンネルから数百チヤンネルの周波
数をそのチヤ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、また場合によつては装置性能が異なる移
動端末、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つ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、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
出することによつて、移動端末機の出力を約
15dB低下させる。また、米国における800MHz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、移動端末機から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約30dBにも及び、
これをステツプ的に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）し、増幅器
の利得か、増幅器への入力レベルを制御する閉
ループ制御によるもの、ｂ送信出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はピン
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T₁に与えられた変調信
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、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_io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Ｅ_sを予
め決められた値だけ低下させるための出力制御用
開閉器、７―５はオアゲート、７―６は開閉器７
―４を手動的に制御するためのスイツチ、そして
７―７は復調器１２から得られる送信出力制御信
号をオン，オフするスイツチを示している。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Ｖ
_ioを基準電圧Ｅ_s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Ｅ_s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つて可変
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を介してネガテイブ
にフイードバツクされ安定化され、送信出力はア
イソレータ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、次の理由にもとずくものである。第
１図において、検波回路５では、ダイオード５―
１の特性により、入力電力が大きいときにはＶ_DE
_Ｔは入力電力（Ｐ_IN）の平方根に比例する。即
ち、Ｖ_DET＝K₁√_IN（K₁は比例定数）となる。
そして、Ｐ_INが小さいときには、自乗検波特性と
なつて入力電力に比例する。即ち、Ｖ_DET＝
K₂P_IN（K₂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Ｖ_DET＝K₁√_INを示し、直線ｂが
Ｖ_DET＝K₂P_IN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、Ｖ_DETは対数
目盛りで表わされている。いま、例えば、送信出
力の可変範囲が３０dB必要であると仮定する
と、第２図のａを使用した場合に、Ｖ_DETの変化
は最大値と最小値の比で約32倍の差を生ずる。自
動車バツテリからの電源供給を考えた場合に、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、Ｖ_DETの最大出力
電圧を8Vとすれば、Ｖ_DETの最小出力電圧は
0.25V以下になつてしまう。実際には、直線ｂに
漸近するような特性であるため、0.2V以下とな
ることが多い。このようにＶ_DETが小さい状態に
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性にするか、電力利得
を若干犠性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
が実用限界と考えられよう。

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て
ある。第１図の例と異なる点は、１３の入力回路
切替スイツチ、１５の出力回路切替スイツチ、１
４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１２より送信出力制御信号をうけて、直
流増幅回路６、入力回路切替えスイツチ１３、低
電力増幅器１４および出力回路切替スイツチ１５
を制御する。復調器１２から得られる制御信号は
自局受信機で発生する場合と、無線基地局側より
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
信号により入力回路切換スイツチ１３と出力回路
切替スイツチ１５とは電力増幅器３側に接続され
ている。そして、２〜６により構成されるフイー
ドバツクループは、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ツチ１３と出力回路切替ス
イツチ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、ピンダイオード減
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と切替スイツチ１５とは一体化されて一本の
ピ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担当する制御
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、入力回路切替スイツチ１３と出力回
路切替スイツチ１５とは、通常ピンダイオードス
イツチで構成され、これによつて、切替速度を速
く、機械的スイツ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
スイツチ１３は、信号分配器、例えばハイブリツ
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つて精度よく維持できるが、
出力回路切替スイツチ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
のピンダイオードが必要となり、コスト面で高価
になるばかりでなく、切替スイツチを構成すべく
最低２本のピ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つた。

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
イードバツク制御形高電力増幅器を介し、他方の
出力を抵電力増幅器を介し、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イルタに接続され、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イ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
御することによつ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、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ツク
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
方向性結合器４を経由して直接アイソレータ８に
接続される。また、低電力増幅器１４の出力側は
出力回路スイツチ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
信フイルタに接続される。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、入力回路切替スイツチ１３によ
りピ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。したがつて、第３図の従来例に比
べて電力増幅後にスイツ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ツ
チ回路の損失分だけは増幅器の出力を減少できる
ことになり、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
スイツチ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、切替スイツチ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ツチ１
６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
力は送信フイルタ９ａを経由してアンテナ１０か
ら放射される。

なお、上記の実施例によれば、高電力による送
信時において、出力回路スイツチ１６を、例え
ば、ピ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
することにより、スイツチ１６で消費する電力は
無視できる程小さくなる。

以上の説明により明らかなように、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
替スイツ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、閉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ツク図、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
を示すブロツク図、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ツク図であ
る。図において、１は変調器、２は可変減衰器、３
は電力増幅器、４は方向性結合器、５は検波回
路、６は直流増幅回路、７，７′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、９ａは送信フイルタ、９ｂは受信フイルタ、
１０はアンテナ、１１は受信機フロントエンド、
１２は復調器、１３は入力回路切替スイツチ、１
４は低電力増幅器、１６は出力回路スイツチであ
る。

Claims

【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イードバツク制
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
送信フイルタに接続され、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
送信フイ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
つ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。