JP3332408B2

JP3332408B2 - 自動電力制御回路

Info

Publication number: JP3332408B2
Application number: JP08859392A
Authority: JP
Inventors: 寛羽賀; 智横矢
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Sony Corp
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Sony Corp
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JPH05291854A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車用電話機や携帯電
話機等の移動機に用いられる送信電力制御回路に係り、
特に、送信電力を指定されたレベルに一定に制御する自
動電力制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】セルラー方式を採用する自動車用電話機
等の移動通信システムでは、移動機間の電波干渉を防止
するため、各セル毎に異なる周波数を使用するのが望ま
しい。しかし、使用できる周波数帯が制限されているた
め、隣接したセルには異なる周波数を割り当てて使用す
るが、通常の状態では電波の届かない離れたセルには同
一の周波数を割り当てて使用する。ところが、離れたセ
ル間であっても、移動機の所在位置，地形等の状況によ
り、電波が届いてしまうことがある。この場合、各セル
で同一の周波数を使用している移動機は、電波干渉を起
こすことになる。

【０００３】そこで、移動機の送信回路に送信電力の大
きさを数段階に切り換える回路を付加し、基地局は移動
機からの受信電波の電界強度を調べ、その移動機との間
での送受信に必要で且つ大きすぎることのない適切な電
力レベルを判断して当該移動機に指令し、移動機は指令
された電力レベルに送信電力を切り換えるようになって
いる。そして更に、自動電力制御回路が、送信電力レベ
ルを、切り換えた電力レベルに一定に維持するようにな
っている。

【０００４】自動電力制御回路は、送信電力の一部を取
り出して整流検波し、得られた信号の大きさにより、送
信回路の増幅器の増幅度を制御し、送信電力を一定に維
持するものである。ところが、整流検波回路に用いられ
るダイオードが約２ｍＶ／℃の温度特性を持つため、送
信電力が温度に依存して変動してしまうという問題があ
る。

【０００５】この問題を解決するため、従来は、整流検
波するダイオードのアノードに、別のダイオードと抵抗
を介してバイアス電源を接続し、整流検波するダイオー
ドの温度による順電圧降下の変化を補償するようにして
いる。また、別の従来技術では、送信電力の一部を取り
出しこれを対数増幅器にて増幅してから整流検波する構
成とし、ダイナミックレンジを圧縮して整流検波回路の
ダイオードの温度特性の影響が小さくなるようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
整流検波回路のダイオードの温度特性が送信電力に変動
を与えるという問題を解決するものである。整流検波用
ダイオードの温度特性を別のダイオードで補償する従来
技術の場合、温度補償用のダイオードの特性を整流検波
用ダイオードの特性に合わせないと、その温度補償効果
は小さくなってしまう。そこで、特性の揃ったペアのダ
イオードを用意し、移動機を製造することになるが、特
性の揃ったダイオードをペアで用意するのは、移動機の
製造コストを増大させる要因となる。また、この従来技
術は、送信電力の一部を方向性結合器やキャパシタで検
出し、方向性結合器やキャパシタの検出する小さな電圧
を増幅器で増幅する構成をとっている。移動機は、携帯
性を考慮するとそのハードウェア規模が小さい方がよ
く、一方で、小さな検出電圧を処理し小さな送信電力を
安定に制御する性能が求められている。このため、最初
からハードウェア規模が小さく且つ制御性能の優れた回
路を設計する必要があるが、従来はこのような配慮がな
く、余分なハードウェアを追加することで目的の制御性
能を達成しようとする回路構成となっている。

【０００７】対数増幅器を設けることで、整流検波用ダ
イオードの温度特性を補償する従来技術の場合、対数増
幅器のハードウェア規模が大きいという問題がある。ま
た、この従来技術は、対数増幅器の温度特性について配
慮していないという問題もある。更に、対数増幅器はリ
ニアリティを圧縮するものであるため分解能を上げた制
御が必要となり、方向性結合器やキャパシタで検出した
信号を処理する回路の温度特性が問題になるが、それに
対しても配慮していない。更にまた、対数増幅器のリニ
アリティに限界があるため、送信電力レベルの制御もこ
の限界により制限されていまうという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、整流検波回路のダイオー
ド等の温度特性の補償を行わなくても送信電力の変動を
無視できる新規な構成を備えた自動電力制御回路を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、無線周波数
信号を送信電力増幅器により所要電力レベルに増幅しア
ンテナから出射する送信機に用いられ、送信電力レベル
を前記所要電力レベルに一定に制御する自動電力制御回
路において、前記送信電力増幅器の出力の一部を取り出
す結合回路と、入力インピーダンスに比して出力インピ
ーダンスが大なるように構成され、入力信号電圧を昇圧
して出力信号電圧を得るインピーダンス変換器と、該イ
ンピーダンス変換器の出力信号にバイアスを付与するバ
イアス手段と、該バイアス手段にてバイアスが付与され
た前記インピーダンス変換器の出力信号を整流検波する
検波回路と、前記所要電力レベルと前記検波回路の出力
信号の電力レベルとを比較し両者の差により前記送信電
力増幅器の増幅度を制御して送信電力レベルを前記所要
電力レベルに一定に制御する制御手段とを備えること
で、達成される。

【００１０】

【作用】結合回路にて取り出された送信電力増幅器の出
力の電圧は、インピーダンス変換器にて入力信号電圧を
昇圧した値となり、検波回路に入力される。このため、
検波回路のダイオードの温度特性は無視できるものにな
り、送信電力レベルは温度変化に係わらず所定電力レベ
ルに一定に維持される。

【００１１】ここで、インピーダンス変換器等の周波数
特性の影響が問題になる場合には、基地局からの指令電
力レベルに対して周波数特性を補正するデータをメモリ
に格納しておき、検波回路の出力電力レベルと比較する
指令電力レベルとしてメモリの格納データを用いること
で、インピーダンス変換器等の周波数特性の影響を容易
に回避できる。

【００１２】更に、結合回路として方向性結合器を使用
する場合、進行波結合端出力をインピーダンス変換器に
入力し、反射波結合端出力をバイアス手段に入力すると
共に、このバイアス手段に用いる抵抗の値を終端抵抗と
して機能する値のものを用いる。これにより、また、イ
ンピーダンスを変換させる機構を方向性結合器に入れた
場合、別途にインピーダンス変換器を用いる必要はなく
なる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の第１実施例に係る自動電力制
御回路を備えた移動機の送信回路の回路図である。移動
機の送信電力増幅器１の入力端に無線周波数信号（ＲＦ
信号）が入力され、送信電力増幅器１の出力端がアンテ
ナフィルタ１０に接続され、アンテナフィルタ１０の出
力端にアンテナ１１が接続され、送信電力増幅器１の出
力信号がアンテナから空中に出射される。この送信回路
のメインループに取り付けられる自動電力制御回路は、
方向性結合器２と、バイアス手段３と、インピーダンス
変換器４と、半波整流検波回路５と、レベル制御電圧発
生器６と、制御手段としての誤差電圧増幅器７と、ＲＯ
Ｍ８とから成る。

【００１４】方向性結合器２は、前記のメインループの
うち送信電力増幅器１とアンテナフィルタ１０との途中
に設けられており、この方向性結合器２にて送信電力増
幅器１の出力電力の一部が取り出される。

【００１５】バイアス手段３は、方向性結合器２にて取
り出された送信電力増幅器１の出力信号にバイアス電圧
を重畳するものである。バイアス手段３は、抵抗３ａと
抵抗３ｂを備え、バイアス電源Ｂの電圧（＋５Ｖ）をこ
れらの抵抗で分圧｛３ｂ／（３ａ＋３ｂ）｝した電圧を
バイアス電圧とする。この電圧は、検波回路５に使用す
るダイオード５ａの順電圧降下を補正するものである。
また、本実施例では、抵抗３ｂは、終端抵抗としての機
能も果たす。

【００１６】インピーダンス変換器４には、メインルー
プから方向性結合器２により取り出されバイアス手段３
によりバイアス電圧が付与された信号が入力される。こ
のインピーダンス変換器４の入力インピーダンスは、方
向性結合器２のインピーダンス変換器４側への出力イン
ピーダンスと整合をとる値となっており、本実施例で
は、約５０オームとなっている。インピーダンス変換器
４の出力インピーダンスは、本実施例では約１２５０オ
ームにしてある。従って、本実施例のインピーダンス変
換器４は、入力信号の電圧を出力側で約５倍にするよう
に機能する。尚、インピーダンス変換器４は、マイクロ
ストリップ線路で構成したり、インダクタ４ａやキャパ
シタ４ｂ等のディスクリートな部品で構成することがで
きる。インピーダンス変換機構を内蔵した方向性結合器
を使用する場合、このインピーダンス変換器４は不用と
なる。

【００１７】半波整流検波回路５には、インピーダンス
変換器４の出力信号が入力される。半波整流検波回路５
は、本実施例では、順方向に設けられたダイオード５ａ
と、ダイオード５ａの出力とアースとの間に並列に接続
された抵抗５ｂ及びキャパシタ５ｃとから成るが、その
構成は別のものでもよい。また、全波整流回路でもよ
い。

【００１８】誤差電圧増幅器７の出力側は、送信電力増
幅器１の増幅度を制御する制御端子に接続される。誤差
電圧増幅器７は、入力する２信号の差を増幅して出力す
るものであり、一方の入力端子は前記半波整流検波回路
５の出力端子に接続され、他方の入力端子には、レベル
制御電圧発生器６の出力端子が接続される。誤差電圧増
幅器７の制御端子にはＴｘオン／オフ信号が入力され、
誤差電圧増幅器７の出力をオン／オフする。Ｔｘオン時
には、誤差電圧増幅器７は入力２信号の差に応じた信号
を出力し、Ｔｘオフ時にはその出力を無効にし、送信電
力増幅器１へのバイアスを０とする。これにより、送信
電力増幅器１の高周波出力は断となる。

【００１９】レベル制御電圧発生器６は、Ｄ／Ａ変換器
により容易に実現されるものであり、ＲＯＭ８から出力
されるデータに対応した電圧を発生させ、誤差電圧増幅
器７に出力するものである。ＲＯＭ８には、基地局から
指令されてくる電力レベルに対応するデータであって、
各電力レベルにおいてインピーダンス変換器４及びフィ
ルタ１０の持つ周波数特性を相殺するデータ及び各送信
電力レベルに対応する補正データが予め格納されてお
り、基地局からの指令に応じたデータがレベル制御電圧
発生器６に出力される。尚、インピーダンス変換器４等
の周波数特性を問題にする必要がない移動機であれば、
このＲＯＭ８を省略し、基地局からの指令に基づく電力
レベルを直接レベル制御発生器６に入力する構成とする
ことで、コストの低減を図ることができる。

【００２０】上述した構成に係る自動電力制御回路にお
いて、ＲＦ信号が送信電力増幅器１に入力すると、送信
電力増幅器１はその制御端子への入力信号により指定さ
れた増幅度でＲＦ信号を増幅し、出力する。送信電力増
幅器１とアンテナフィルタ１０との接続経路には、アン
テナ方向への進行波とアンテナからの反射波が存在し、
進行波と反射波の一部が方向性結合器２を通して自動電
力制御回路側に入ってくる。このうち、反射波はバイア
ス手段３の終端抵抗３ｂにより消費されてしまい、進行
波の一部のみがインピーダンス変換器４に入力する。
今、何らかの原因で、送信電力増幅器１の出力電力に変
動が生じたとする。この出力電力の一部は方向性結合器
２により取り出され、半波整流検波回路５にて検波さ
れ、これがＲＦ出力相関電圧として誤差電圧増幅器７の
一方の入力となる。誤差電圧増幅器７は、このＲＦ出力
相関電圧を、基地局が指令してきた電力レベルと比較
し、その差を増幅して送信電力増幅器１の制御端子に入
力する。これにより、送信電力レベルが指令電力レベル
より大きくなれば増幅度は小さくなり、送信電力レベル
が指令電力レベルより小さくなれば、増幅度は大きくな
り、送信電力レベルは指令電力レベルに一定に維持され
る。

【００２１】温度が変化して検波回路５のダイオード５
ａの特性が変化した場合でも、本実施例に係る自動電力
制御回路の検波回路５からは、温度の影響を無視できる
ＲＦ出力相関電圧が誤差電圧増幅器７に出力される。そ
の理由は、インピーダンス変換器４を設け、検波回路５
への入力電圧を本実施例で約５倍にしているからであ
る。送信電力増幅器１で増幅されたＲＦ信号は、方向性
結合器２によりその進行波成分が一定の比率にて取り出
される。この電力は、例えば最低出力時で約０．１４Ｖ
ｒｍｓ、最高出力時で約１．４Ｖｒｍｓである（ｒｍｓ
は実効値を示す。）。この電力が、入力インピーダンス
５０オーム，出力インピーダンス１２５０オームのイン
ピーダンス変換器４に入力されると、その出力側での電
圧値は約５倍となり、最低出力時で約０．７Ｖｒｍｓ、
最高出力時で約７．０Ｖｒｍｓとなる。

【００２２】図２は、本発明の第２実施例に係る自動電
力制御回路の構成図である。本実施例は、メインループ
中にアイソレータ９を設けた送信回路に取り付けられる
自動電力制御回路であり、この場合にメインループには
進行波しか存在しないため、キャパシタ２’にてメイン
ループに流れる電力の一部を取り出している。そして、
バイアス手段３の抵抗３ｂとしては、終端抵抗の機能を
持たせる必要がないため、１Ｋオームオーダの抵抗を用
いてる（終端抵抗として機能させる第１実施例では、１
００オームオーダの抵抗を用いる。）。その他の構成は
第１実施例と同じであり、その動作も同じであるが、Ｒ
ＯＭ８には、アイソレータ９の温度特性をも一括して補
正するデータを格納する。

【００２３】尚、上述した実施例では、複数段階用意さ
れた所要電力レベルのうちの１つを、送信電力レベルと
して、基地局からの指令に基づいて決定したが、移動機
側が自身で受信電界を検出しその検出値に応じて送信電
力レベルを決定するものにも本発明を適用できることは
いうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、インピーダンス変換器
を通すことにより検波回路への入力電圧を大きくするの
で、検波回路のダイオードの温度特性を無視することが
可能となり、温度に依存しない自動電力制御回路を得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る自動電力制御回路を
備えた移動機の送信回路図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る自動電力制御回路を
備えた移動機の送信回路図である。

【符号の説明】

１…送信電力増幅器、２…方向性結合器、２’…結合回
路（キャパシタ）、３…バイアス手段、４…インピーダ
ンス変換器、５…検波回路、６…レベル制御電圧発生
器、７…誤差電圧増幅器（制御手段）、８…ＲＯＭ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−187820（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−27323（ＪＰ，Ａ) 特開平１−138806（ＪＰ，Ａ) 特開平４−100428（ＪＰ，Ａ) 特開平１−293017（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03G 3/20 - 3/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無線周波数信号を送信電力増幅器により
所要電力レベルに増幅しアンテナから出射する送信機に
用いられ、送信電力レベルを前記所要電力レベルに一定
に制御する自動電力制御回路において、前記送信電力増
幅器の出力の一部を取り出す結合回路と、入力インピー
ダンスに比して出力インピーダンスが大なるように構成
され、入力信号電圧を昇圧して出力信号電圧を得るイン
ピーダンス変換器と、該インピーダンス変換器の出力信
号にバイアスを付与するバイアス手段と、該バイアス手
段にてバイアスが付与された前記インピーダンス変換器
の出力信号を整流検波する検波回路と、前記所要電力レ
ベルと前記検波回路の出力信号の電力レベルとを比較し
両者の差により前記送信電力増幅器の増幅度を制御して
送信電力レベルを前記所要電力レベルに一定に制御する
制御手段とを備えることを特徴とする自動電力制御回
路。
【請求項２】請求項１において、前記所要電力レベル
として、複数段階用意された電力レベルのうちの１つの
レベルを、基地局からの指令に基づいて決定し、あるい
は、自局の検出した受信電界により自局にて決定するこ
とを特徴とする自動電力制御回路。
【請求項３】請求項１において、所要電力レベルに対
し前記インピーダンス変換器の周波数特性を補正したデ
ータを格納したメモリを備え、該メモリから読み出した
データを所要電力レベルとして前記制御手段に与えるこ
とを特徴とする自動電力制御回路。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかにお
いて、送信電力増幅器とアンテナとの間をアイソレータ
を用いずに接続する場合には、前記結合回路として方向
性結合器を用いると共に、前記バイアス手段に用いる抵
抗にアンテナからの反射電力を吸収する終端抵抗の機能
を兼用させることを特徴とする自動電力制御回路。
【請求項５】請求項１において、送信電力増幅器の出
力をアイソレータ及びフィルタを介してアンテナに接続
したときには、前記インピーダンス変換器，アイソレー
タ及びフィルタの周波数特性を一括して補正するデータ
をメモリに格納し、該メモリから読み出したデータを所
要電力レベルとして前記制御手段に与えることを特徴と
する自動電力制御回路。
【請求項６】請求項４において、別途インピーダンス
変換器を用いず、方向性結合器の入出力インピーダンス
が異なる様に構成し、実質的に結合出力端のインピーダ
ンスを高くする様な変換作用を持たせたものを使用する
ことを特徴とする自動電力制御回路。