JP5226608B2

JP5226608B2 - 電力調整方法

Info

Publication number: JP5226608B2
Application number: JP2009132829A
Authority: JP
Inventors: 恵一田口
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: JP2010283420A

Description

本発明は無線機の送信電力増幅器の電力調整方法に関する。

電力増幅器の周波数特性による利得のバラツキがあるため、規定電力とするため、電力調整は利得の低い周波数帯で調整することになるが、利得の高い周波数帯においては、励振部が出力し、電力増幅器で増幅した際、自動送信電力制御の動作により規定電力になるまでの時間は短時間ではあるが、規定電力を超える事がある。

この時、電力増幅器の個体差によっては励振部の出力波形と比べて電力増幅器の出力は歪む現象が発生する。特に、振幅変調信号などで信号源の尖頭電力が高い場合においては歪みやすいという問題点がある。

従来方式では、この問題点を回避するため、周波数特性によるバラツキを抑えるよう、使用する周波数に絞って規定電力となるように規定電力に調整したり、場合によっては周波数バンドを区切って規定電力となるよう電力計を使用して調整している。

図1に従来の無線機の系統図を示す。電力調整時、励振部（信号源）１からの信号を電力調節器2を通して周波数変換器（信号源ＩＦを送信する周波数へ変換する）３で使用する周波数に変換し、電力増幅器（周波数変換器の出力を規定電力まで増幅させる）４で電力を増幅し、電力検出器Ａ（電力増幅器出力をピックアップコイル等非接触で検出し電圧として変換する）７で出力電力に対応した電圧等を検出する。

この時、電力計(外付けの計測器)８で計測しながら、電力制御器（規定電力となるよう電力調節器を制御する）６の設定値を可変させ、規定電力となるように電力調節器（電力増幅器への入力を調整し、規定電力とする）２で出力レベルを調整する。

電力検出器Ａ７で規定電力時に相当する検出電圧等を電力制御器６で設定させておく。電力増幅器４には周波数特性による利得のバラツキがあるため利得の低い帯域で規定電力となるように調整する必要がある。

無線機運用時、空中線９での運用時は、励振部からの信号１を電力増幅器４で電力を増幅するが電力検出器Ａ７で検出した電圧等が規定電力時の規定電圧等となった際、電力制御器６であらかじめ設定しておいた設定値により電力調節器２で出力レベルを調整し、規定電力となる。

この電力を自動で検出し、規定電力とする一連の動作は自動送信電力制御（APC）と呼ばれ一般的に広く用いられている。

特開昭６１−９０５２６特開昭６１−２４５７０８

一般的に無線機の使用周波数は、製造者側では知り得る状態ではないため、使用者が使用する周波数を決定するのは、無線機製造後である。

使用する周波数に絞った規定電力の調整では、使用する周波数が多数ある場合、無線機運用者は全ての使用周波数での調整が必要になる。

製造者側で周波数バンドを区切って規定電力を調整する場合では、無線機運用者が送信電力の調整をしなくとも良い無線機になるが、電力増幅器のバラツキは解消されきれないため、送信出力では規定電力にバラツキが発生する。また、いくつかの周波数バンドでの多数の調整が必要になる。

上記のいずれも電力計を使用しての調整が必要になる。

電力増幅器からの出力電力を検出する電力検出器Ａと、該電力検出器Ａからの検出信号を検出して、電力増幅器の入力に接続されている電力調節器を制御して該電力増幅器の出力を調整する電力制御器から構成される電力調整回路において、
電力調整時には電力調節器の入力側に電力減衰器を接続し、該電力増幅器の出力には終端器を接続し、
終端器には電力を検出する電力検出器Ｂを接続し、該電力検出器Ａからの検出電圧と該電力検出器Ｂからの検出電圧を取り込み、該電力減衰器で減衰されない場合の検出電圧に換算する電圧換算器を有し、該電圧換算器からの信号により該電力調節器を該電力制御器で制御して該電力増幅器の出力を全使用周波数で調整・設定するとともに、該電力制御器での設定値を無線機制御器に記録し、
運用時には、該電力減衰器、該終端器、該電力検出器ＢをＯＦＦとして、該無線機制御器に記録した設定値に該電力制御器を設定して該電力調節器を調整して該電力増幅器からの出力電力を自動調整することを特徴とする。

本発明によれば、電力計等の計測器を無線機外部に接続して送信電力を調整することなく、通常無線機に内蔵される無線機制御器によって自動で送信電力を調整することが出来る。

また、電力計に相当する既知のインピーダンスである終端器を内蔵することにより、規定電力に相当する電圧等は既知であることから、通常無線機で内蔵されるＡＰＣ回路用の電力検出器と終端器で検出される規定電力に相当する電圧等を比較・記憶することにより、規定電力への調整が可能である。これは、仮に従来の無線機のＡＰＣ回路で不可欠な電力検出器に周波数特性が有ったとしても補正をかけることが可能であることを示す。

また、電力増幅器への入力を低減させることで無線機に内蔵する終端器を小型化できることから、従来の無線機のサイズに影響を与えることがない。なお、無線機で使用する電力増幅器はＡＢ級のリニアアンプ（が前提）であることから入力が低減されていても直線性は確保されているため、ほとんど誤差無く調整が可能である。

本発明では、使用する周波数に対して、自動で規定電力の調整を行い、周波数バンドを区切って規定電力を調整する場合のような、電力増幅器の周波数特性によるバラツキは軽減され規定電力の送信電力とすることができる。
また、電力計等計測器を使用せずとも、自動でほとんどズレのない状態で規定電力に調整することが可能である。

このことにより、使用する周波数でバラツキが軽減された状態での規定電力に調整できるため送信時に電力増幅器で増幅した際、自動送信電力制御の動作により規定電力になるまでの時間は非常に短縮することが可能となり規定電力に収束する時間は短いものとなる。従って電力増幅器の個体差による励振部の出力波形と比べての電力増幅器の出力は歪む現象が軽減される。

また、本発明では、現在では一般的なデジタル無線機において励振部（信号源）はデジタル信号をＤ／Ａしているので、無線機制御器により送信出力を電力検出器Ａ７の状態を追随しつつ、規定出力にＤ／Ａ出力の下位ｂｉｔ数で微調整することも可能であり、電力減衰器のモジュールをデジタル信号処理により本方法を実現可能であることも含んでいる。

従来の無線機の系統図本発明の無線機の系統図

本発明の無線機の系統図を図２に、その実施例を以下に示す。まず初めに電力調整時の動作について説明する。無線機制御器（無線機全体のシステム制御）５は以下の（１）から（８）に示す一連の流れを制御する。

（１）電力調整時に切り換え器Ｂ（電力増幅器出力信号を電力調整時と運用時で切り換える）１６を終端器（外付け電力計に相当する低レベル５０Ω終端器）１５側に切り換え、励振部１の出力での切り換え器Ａ（電力調節器入力信号のレベルを電力調整時と運用時で切り換える）１１を電力減衰器（電力調節器への入力を一定の減衰をさせる）１２側に切り換える。
（２）励振部１より定レベル信号を出力する。
（３）定レベル信号は電力減衰器１２により定レベルの電力から−ＸｄＢの電力で出力され、電力調節器２を介して周波数変換器３で送信する周波数に変換される。

（４）電力増幅器４は定レベルから−ＸｄＢ低い入力により、規定電力−ＸｄＢの信号で増幅する。
（５）その時、電力検出器Ａ７では検出電圧Ｖ１が検出され、同時に電力検出器Ｂ（電力増幅器出力を終端抵抗での電圧を検出する）１４では５０Ωで終端されたときの終端電圧Ｖ２が検出される。
（６）これら、Ｖ１とＶ２は電圧換算器（電力検出器Ａ７と電力検出器Ｂ１４の検出信号を減衰器で減衰させた出力電力に相当する検出電圧等を減衰させ無い検出電圧の状態と等価になるように換算する）１３に入力される。

（７）終端電圧Ｖ２は規定電力−ＸｄＢでの検出電圧であり、検出電圧Ｖ１は規定電力−ＸｄＢに相当する検出電圧である。電圧換算器１３は、電力減衰器１２で減衰させない状態での検出電圧を自動換算し電力制御器６に出力し、電力調節器２で規定電力−ＸｄＢに調整する。終端電圧は終端器１５が５０Ωであるため既知の数値であり換算は容易である。

（８）上記の（３）〜（７）を送信に使用する周波数で順次切り換えて繰り返し行い、全ての使用する周波数で行い、電圧換算器１３の出力を全て無線機制御器５で記録・設定を行う。
なお、終端電圧は終端器１５の誤差が非常に少ないものであれば、電力増幅器４はＡＢ級リニアアンプであり電力増幅の直線性が確保されているため、入力がＸｄＢ低くても電力の調整に誤差はさほど大きくなく、規定電力で無線機の外側に電力計で送信出力を計測していることと同義である。

この方法を用いれば、電圧換算器１３に入力されるＶ１とＶ２の設定が適正に調整することで計測器である電力計を用いずとも送信電力を規定値に全て調整することが無い。また、電力減衰器１２で励振部１の出力を減衰させて、送信電力を低減させるため、無線機１００内部の終端器１５は小型の物で良い。

次に無線機運用時の動作について説明する。無線運用時においては、電力減衰器１２、電力検出器Ｂ１４、終端器１５はＯＦＦとするが、この時の動作は、以下の（１）から（６）に示す様になる。

（１）使用する励振部１で定レベル出力を行う。
（２）あらかじめ設定された電力制御器６での設定値で電力調節器２を制御する。
（３）電力増幅器４で増幅し、電力検出器Ａ７で電圧等を検出する。
（４）検出電圧Ｖ１と既知である５０Ω終端時の電圧Ｖ２は、電圧換算器１３で換算された状態で記録・設定された状態で電力制御器６に出力される。

（５）電力制御器６はこの信号を基に電力調整を行う。
（６）既に使用周波数で設定されているので、大きく規定電力を外れることはなく、ほとんど歪みのない状態で送信電力が出力される。

例えば、電力増幅器４の利得が５０ｄＢ、規定電力が１００Ｗ（＝＋５０ｄＢｍ）、電力減衰器１２の減衰量Ｘを２０ｄＢとすると以下となる。

励振部１の出力を０ｄＢｍとすると、電力減衰器１２の出力が−２０ｄＢｍ、電力増幅器４の出力が＋３０ｄＢｍとなり、終端器電圧（平均）は７．０７Ｖ（＝Ｖ２）となる。電力調整器２で、終端器検出電圧Ｖ２を７．０７Ｖとなるように調整する。その時の検出電圧を０．０３Ｖ（と仮定する）を記録する。
電圧換算は電力減衰器により電圧は１／１０（電力が２０ｄＢ低減されることは電圧が１／１０）となるので、規定電力時のＶ２は７０.７Ｖ、Ｖ１は０．３Ｖとなる。これを電力制御器６ならびに無線機制御器５で記録・設定する。

１励振部
２電力調節器
３周波数変換器
４電力増幅器
５無線機制御器
６電力制御器
７電力検出器
８電力計
１１切り替え器Ａ
１２電力減衰器
１３電圧換算器
１４電力検出器Ｂ
１５終端器
１６切り替え器Ｂ

Claims

電力増幅器からの出力電力を検出する電力検出器Ａと、該電力検出器Ａからの検出信号を検出して、電力増幅器の入力に接続されている電力調節器を制御して該電力増幅器の出力を調整する電力制御器から構成される電力調整回路において、
電力調整時には電力調節器の入力側に電力減衰器を接続し、該電力増幅器の出力には終端器を接続し、
終端器には電力を検出する電力検出器Ｂを接続し、該電力検出器Ａからの検出電圧と該電力検出器Ｂからの検出電圧を取り込み、該電力減衰器で減衰されない場合の検出電圧に換算する電圧換算器を有し、該電圧換算器からの信号により該電力調節器を該電力制御器で制御して該電力増幅器の出力を全使用周波数で調整・設定するとともに、該電力制御器での設定値を無線機制御器に記録し、
運用時には、該電力減衰器、該終端器、該電力検出器ＢをＯＦＦとして、該無線機制御器に記録した設定値に該電力制御器を設定して該電力調節器を調整して該電力増幅器からの出力電力を自動調整することを特徴とする電力調整方法