(57)【要約】【課題】  増幅器の利得変動に基づいて、送信系の中間周波数の入力電力を適切に制御する送信電力制御装置、及び送信電力制御方法を提供する。【解決手段】  局発信号発生器１から入力されたＬＯ信号は、分配器２にて分配され、混合器７において利得モニタ用信号として送信主信号と混合され、送信電力増幅器８に入力される。一般に、ＬＯ信号発生器１は、ミキサ５の周波数変換特性を安定させる。増幅器８の利得変動を受けた送信主信号と利得モニタ信号は、増幅器８の出力側の分波回路９によって再び分離され、ＢＰＦを経て検波器１０に入力される。検波器１０は、利得モニタ信号の電力に応じた電圧を発生し、その電圧は増幅器８の利得信号として送信電力制御部１１に入力される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号を送出する信号発生部と、
所定の周波数を有した局発信号を送出する局発信号発生部と、
前記ベースバンド信号及び前記局発信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部から出力された前記局発信号のレベルを検出する検波部と、
前記検波部によって検出されたレベルに基づいて前記信号発生部から出力された前記ベースバンド信号の利得を調整する制御部とを有することを特徴とする送信電力制御装置。
【請求項２】
前記局発信号を第１の分配信号及び第２の分配信号に分配する分配部と、
前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る分周部と、
前記第２の分配信号を１／Ｍ（Ｍは２以上の自然数）に逓倍して逓倍信号を得る逓倍部と、
前記ベースバンド信号を前記逓倍信号により周波数変換するミキサと、
前記分周信号と前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号とを混合し、混合信号を生成する混合部とを有し、
前記増幅部は、前記混合信号を増幅し、
前記検波部は、前記増幅部によって増幅された前記混合信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出することを特徴とする請求項１記載の送信電力制御装置。
【請求項３】
前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号から前記第２の分周信号を分離するフィルタを有することを特徴とする請求項２記載の送信電力制御装置。
【請求項４】
前記分周部によって得られた分周信号を減衰する減衰部を有することを特徴とする請求項２又は３記載の送信電力制御装置。
【請求項５】
前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る分周部と、
前記ベースバンド信号を前記分周信号により周波数変換するミキサとを有し、
前記増幅部は、前記分周信号により周波数変換された前記ベースバンド信号を増幅し、
前記検波部は、前記増幅部によって増幅された前記ベースバンド信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出することを特徴とする請求項１記載の送信電力制御装置。
【請求項６】
前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号及び前記分周信号の通過帯域を持つフィルタを有することを特徴とする請求項５記載の送信電力制御装置。
【請求項７】
ベースバンド信号を送出する信号発生部と、所定の周波数を有した局発信号を送出する局発信号発生部とを有する送信電力制御装置の送信電力制御方法であって、
前記ベースバンド信号及び前記局発信号を増幅する工程と、
前記増幅された前記局発信号のレベルを検出する工程と、
前記検出された前記レベルに基づいて前記信号発生部から出力された前記ベースバンド信号の利得を調整する工程とを有することを特徴とする送信電力制御方法。
【請求項８】
前記局発信号を第１の分配信号及び第２の分配信号に分配する工程と、
前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る工程と、
前記第２の分配信号を１／Ｍ（Ｍは２以上の自然数）に逓倍して逓倍信号を得る工程と、
前記ベースバンド信号を前記逓倍信号により周波数変換する工程と、
前記分周信号と前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号とを混合し、混合信号を生成する工程と、
前記混合信号を増幅する工程と、
前記増幅部によって増幅された前記混合信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出する工程とを有することを特徴とする請求項７記載の送信電力制御方法。
【請求項９】
周波数変換された前記ベースバンド信号から前記第２の分周信号を分離する工程を有することを特徴とする請求項８記載の送信電力制御方法。
【請求項１０】
前記分周信号を減衰する工程を有することを特徴とする請求項８又は９記載の送信電力制御方法。
【請求項１１】
前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る工程と、
前記ベースバンド信号を前記分周信号により周波数変換する工程と、
前記分周信号により周波数変換された前記ベースバンド信号を増幅する工程と、
増幅された前記ベースバンド信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出する工程とを有することを特徴とする請求項７記載の送信電力制御方法。
【請求項１２】
周波数変換された前記ベースバンド信号及び前記分周信号の通過帯域により分離する工程を有することを特徴とする請求項１１記載の送信電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信電力制御装置、及び送信電力制御方法に関し、特に、送信電力を適応的に制御する送信電力制御装置、及び送信電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波・ミリ波帯を使用する無線通信装置において、送信電力のダイナミックレンジの拡大が求められている。送信電力の可変方法としては、図６及び７に示す方法が一般的に広く用いられている。
【０００３】
図６及び７ともに、中間周波数（ＩＦ周波数）をミキサ３によりマイクロ波・ミリ波帯の周波数に変換し、送信用増幅器にて増幅され送信される。ここで、図６及び７に示すＲＦ帯可変抵抗減衰器１４及びＩＦ帯可変抵抗減衰器１２は、送信出力の可変に用いる。
【０００４】
具体的に、図６においては、送信電力を可変するために、送信電力増幅器５の出力側に送信電力モニタ用検波回路６を用い、その検波信号をＦＲ帯可変抵抗減衰器１４、又はＩＦ帯可変抵抗減衰器１２にフィードバックすることにより実現している。
【０００５】
特許文献１では、所定の振幅を有するモニタ波を抽出してそのレベルを検出し、検出されたモニタ波レベルに基づいて送信電力増幅器の利得を調整することにより、リニア変調波のエンベロープ成分を抑圧することなく送信電力を所定の設定値に自動的に制御するとともに、バースト送信の場合にも十分速い立ち上がり時間確保することができる自動送信電力制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開平３−１５４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の発明は以下の問題を有している。
【０００７】
図６において、送信電力モニタ用に用いられる検波ダイオード（送信電力検波器９）は、特に高周波かつ低出力時に検波精度が著しく劣化するため高精度の検波が難しくなり、技術的障壁になっていた。更に、図６に示す構成によれば、高価で、技術的難易度が高い、マイクロ波・ミリ波帯での可変抵抗減衰器が必要である。
【０００８】
また、図７に示すように、ＩＦ帯可変抵抗減衰器１２を制御してＩＦ周波数の入力電力を可変する方法を用いる場合もあるが、設置環境変化（特に温度変化）による増幅器の特性変動をオープンループで補償するオーブンループ送信電力制御回路が必要となる。そのため、個々の素子のバラツキを補正するためには、制御パラメータを個別に設定する必要あり、生産性の低下を招くばかりでなく、増幅器の経時劣化、素子故障等に起因する変化に対しては、全く補正が不可能である。
【０００９】
そこで、本発明は、利得モニタ信号を用いて増幅器の利得変動を検知し、利得変動に基づいて送信系の中間周波数の入力電力を制御し、送信出力を可変することにより、送信出力が大幅に可変された場合でも、利得モニタ信号の検波器により増幅器の利得変動分の範囲を検波すればよいため、技術的に難易度の高いマイクロ波・ミリ波帯での広ダイナミックレンジ検波回路、及び可変抵抗減衰器が用いずに高精度の電極可変を実現することができる送信電力制御装置、及び送信電力制御方法を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の送信電力制御装置は、ベースバンド信号を送出する信号発生部と、所定の周波数を有した局発信号を送出する局発信号発生部と、前記ベースバンド信号及び前記局発信号を増幅する増幅部と、前記増幅部から出力された前記局発信号のレベルを検出する検波部と、前記検波部によって検出されたレベルに基づいて前記信号発生部から出力された前記ベースバンド信号の利得を調整する制御部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の送信電力制御装置において、前記局発信号を第１の分配信号及び第２の分配信号に分配する分配部と、前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る分周部と、前記第２の分配信号を１／Ｍ（Ｍは２以上の自然数）に逓倍して逓倍信号を得る逓倍部と、前記ベースバンド信号を前記逓倍信号により周波数変換するミキサと、前記分周信号と前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号とを混合し、混合信号を生成する混合部とを有し、前記増幅部は、前記混合信号を増幅し、前記検波部は、前記増幅部によって増幅された前記混合信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の送信電力制御装置において、前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号から前記第２の分周信号を分離するフィルタを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の送信電力制御装置において、前記分周部によって得られた分周信号を減衰する減衰部を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の送信電力制御装置において、前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る分周部と、前記ベースバンド信号を前記分周信号により周波数変換するミキサとを有し、前記増幅部は、前記分周信号により周波数変換された前記ベースバンド信号を増幅し、前記検波部は、前記増幅部によって増幅された前記ベースバンド信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の送信電力制御装置において、前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号及び前記分周信号の通過帯域を持つフィルタを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、ベースバンド信号を送出する信号発生部と、所定の周波数を有した局発信号を送出する局発信号発生部とを有する送信電力制御装置の送信電力制御方法であって、前記ベースバンド信号及び前記局発信号を増幅する工程と、前記増幅された前記局発信号のレベルを検出する工程と、前記検出された前記レベルに基づいて前記信号発生部から出力された前記ベースバンド信号の利得を調整する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の送信電力制御方法において、前記局発信号を第１の分配信号及び第２の分配信号に分配する工程と、前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る工程と、前記第２の分配信号を１／Ｍ（Ｍは２以上の自然数）に逓倍して逓倍信号を得る工程と、前記ベースバンド信号を前記逓倍信号により周波数変換する工程と、前記分周信号と前記ミキサによって周波数変換された前記ベースバンド信号とを混合し、混合信号を生成する工程と、前記混合信号を増幅する工程と、前記増幅部によって増幅された前記混合信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の送信電力制御方法において、周波数変換された前記ベースバンド信号から前記第２の分周信号を分離する工程を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の送信電力制御方法において、前記分周信号を減衰する工程を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項７記載の送信電力制御方法において、前記第１の分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周して分周信号を得る工程と、前記ベースバンド信号を前記分周信号により周波数変換する工程と、前記分周信号により周波数変換された前記ベースバンド信号を増幅する工程と、増幅された前記ベースバンド信号から前記局発信号を抽出し、前記局発信号のレベルを検出する工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の送信電力制御方法において、周波数変換された前記ベースバンド信号及び前記分周信号の通過帯域により分離する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、利得モニタ信号を用いて増幅器の利得変動を検知し、利得変動に基づいて送信系の中間周波数の入力電力を制御し、送信出力を可変することにより、送信出力が大幅に可変された場合でも、増幅器において増幅された利得モニタ信号の利得変動を検波器により検出するため、技術的に難易度の高いマイクロ波・ミリ波帯での広ダイナミックレンジ検波回路、及び可変抵抗減衰器が用いずに高精度の電極可変を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係わる無線装置の構成及び動作について説明する。
【００２４】
まず、図１を用いて本実施形態に係わる無線装置の構成について説明する。本実施形態に係わる無線装置は、局発信号発振器（以下、ＬＯ信号発振器とする）１、ＬＯ信号を分配する分配器２、分配器２において分配された分配信号をマイクロ波・ミリ波帯の周波数に逓倍するＬＯ逓倍器３、分配器２によって分配された分配信号を１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）に分周し、利得モニタ信号として出力する分周器４、ＬＯ逓倍器３においてマイクロ波・ミリ波帯の周波数に逓倍されたＬＯ信号と送信ＩＦ入力端子から入力された送信主信号とを混合するミキサ５、ミキサ５から出力された信号から送信ＩＦ入力端子から入力された送信主信号のみを抽出するバンドパスフィルタ１３、利得モニタ信号に所定の減衰を与えるレベル調整用減衰器６、レベル調整用減衰器６により減衰された利得モニタ信号とバンドフィルタ１３によって抽出された送信主信号とを混合し、増幅器８に入力する混合器７、混合器７から出力された混合信号を増幅する増幅器８、増幅器８において増幅された混合信号から利得モニタ信号を分離する分波回路９、分波回路９で分離された利得モニタ信号を検波する検波器１０、検波器１０の検波信号に応じて送信系の中間周波数の入力電力を制御するＩＦ周波数可変抵抗減衰器１２とその制御回路１１を有して構成される。
【００２５】
利得モニタ信号用の検波器１０は、通常、マイクロ波帯で用いる。例えば、ショットキーダイオードを用いた検波回路を用いるが、広検波ダイナミックレンジと低入力レベルの検波は不要なため、特殊な専用ダイオードや高精度な検波回路を用いる必要ない。分波回路９は、送信主信号の周波数がＬＯ信号の周波数以上離れている（ＬＯの高調・分周、偶高調波ミキサを使用）ため、簡単なフィルタ回路で実現することができる。更に、増幅器８に関しても、利得モニタ信号の周波帯での増幅は不要であるため、利得モニタ信号は許容できる範囲において減衰されてもかまわない。
【００２６】
次に、本実施形態に係わる無線装置の動作について説明する。一般的な無線装置では、中間周波数の信号を周波数変換器も用いてマイクロ波帯やミリ波帯の周波数へ変換し、送信電力増幅器によって所望の電力レベルまで増幅し、送信出力される。なお、周波数変換器には、局発信号発振器から出力されたＬＯ信号が逓倍器にて、マイクロ波・ミリ波帯の周波数に逓倍されたＬＯ信号が入力される。
【００２７】
局発信号発生器１から入力されたＬＯ信号は、分配器２にて分配され、混合器７において利得モニタ用信号として送信主信号と混合され、送信電力増幅器８に入力される。一般に、ＬＯ信号発生器１は、ミキサ５の周波数変換特性を安定させるため、例えばＬＯ信号発振器１に内蔵された増幅器の電力飽和を活用するなどして、一定出力になるように設計される。つまり、ＬＯ信号から生成された利得モニタ信号も、レベル一定の信号として送信電力増幅器８に入力されることになる。更に、利得モニタ信号は、送信主信号の送信電力増幅器８の歪みを所望のレベル以上に劣化させる。よって、利得モニタ信号は、減衰器６において送信主信号の通信品質を劣化させないレベルに調整されて、増幅器に入力される。なお、利得モニタ信号のレベルの調整は、分岐／混合回路の分岐／混合比によって設定してもよいし、別個の減衰器６を用いて設定してもよい。
【００２８】
増幅器８の利得変動を受けた送信主信号と利得モニタ信号は、増幅器８の出力側の分波回路９によって再び分離され、ＢＰＦを経て検波器１０に入力される。検波器１０は、利得モニタ信号の電力に応じた電圧を発生し、その電圧は増幅器８の利得信号として送信電力制御部１１に入力される。ここで、ＬＯ信号発振器１からの局発信号として、逓倍前の信号を用い、かつ分周器４を用いるのは、利得モニタ信号と送信主信号との分波を容易な回路で実現するためである。
【００２９】
増幅器８における利得モニタ信号の入力と分波に関しては、図２に示す方法によっても可能である。図２に示す方法では、増幅器８のＲＦ入力・出力で利得モニタ信号を混合／分離するのではなく、増幅器８のＤＣバイアス端子（２１、２２）に混合器２０と分離器２５とを設けることにより、利得モニタ信号の入力、分波する。これは、増幅器８が多段直列接続され、利得モニタ信号の周波数帯域と送信主信号の周波数帯域との利得差が極端に大きくなってしまう場合に、バイアス端子を利得モニタ信号の入出力として用い、多段接続増幅器を並列接続増幅器と見なすことにより利得モニタ信号の周波数帯域の極端な利得低下を防ぐ手段として有効である。なお、図４は、バイアス端子からの利得モニタ信号の応答を示している。
【００３０】
利得モニタ信号は、送信電力制御部１１で増幅器８の利得変動（例えば、ΔｄＢ）の補正情報として処理される。その補正情報と送信ＩＦ入力端子の元々の設定値によって、無線装置の送信電力が決定される。更には、変動する補正情報がある一定の条件を超えた場合には、増幅器８が異常に陥ったと判断し、故障検出機能として利用することもできる。
【００３１】
ここで、マイクロ波／ミリ波帯の電力増幅器に主要に用いられるＦＥＴ増幅器８（図２に示す）の周波数特性と利得（温度変動及び経時変動）の関係について説明する。
【００３２】
一般に、ＦＥＴ増幅器は、所望の周波数帯域で最大の特性が得られるように整合回路を設けて設計され、環境変化に対する周波数特性の依存性も小さい。図４及び５は、温度などの環境変化に対するＦＥＴ増幅器８の利得変動の変動を示した図である。なお、図４及び５は、環境変化の主原因となるＦＥＴパラメータとして、トランスコンダクタンス（ｇｍ）の変化による周波数特性への影響を表した図である。
【００３３】
図５に示すように、トランスコンダクタンス（ｇｍ）を広帯域に整合した場合、周波数に対する利得の変動は小さい。さらに、図４に示すように、トランスコンダクタンス（ｇｍ）を狭帯域に整合した場合における周波数に対する利得の変化量もほぼ一定であることが読み取れる。よって、送信主信号の周波数内での利得変動は、強い相関をもって利得モニタ信号の周波数内の利得変化に反映されることになる。したがって、本実施形態に係わる送信電力制御装置によれば、利得モニタ信号の強度変化を検知し、検知した利得モニタ信号の強度変化により送信主信号の周波数を制御することにより、増幅器８の利得変動を制御することができる。
【００３４】
上述の構成によれば、利得モニタ信号を用いて増幅器の利得変動を検知し、利得変動に基づいて送信系の中間周波数の入力電力を制御し、送信出力を可変することにより、送信出力が大幅に可変された場合でも、利得モニタ信号の検波器により増幅器の利得変動分の範囲を検波すればよいため、図６及び７に示す従来の構成と異なり、技術的に難易度の高いマイクロ波・ミリ波帯での広ダイナミックレンジ検波回路、及び可変抵抗減衰器が用いずに高精度の電極可変を実現することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、検波器によって利得モニタ信号の利得変動を常に監視し、検出された利得変動に応じて、送信系の中間周波数の入力電力を制御するため、増幅器の経時劣化に対しても適切に追従することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態によれば、増幅器に入力する送信系の中間周波数の入力電力を制御する可変抵抗減衰器のパラメータを個別に設定する必要がないため、生産性を向上することができる。
【００３７】
次に、図３を用いて本発明の他の実施形態について説明する。
【００３８】
図３に示すように、ＬＯ信号発生器１からのＬＯ信号を分離する分配器２と混合器３とを用いずに、偶高調波ミキサ５と、偶高調波ミキサ５の出力のフィルタとして送信主信号帯及び利得モニタ信号帯の通過帯域を持つフィルタ１３とを用いることも可能である。
【００３９】
偶高調波ミキサ５から出力される送信周波数は、ＬＯ信号の周波数（以下、ＬＯ周波数とする）の整数倍と送信主信号の周波数（以下、ＩＦ周波数とする）の加減算で表される周波数（Ｎ×ＬＯ周波数±Ｍ×ＩＦ周波数）である。よって、ＬＯ周波数と送信周波数とは、約ＬＯ整数倍異なる。そして、所望の送信周波数及び利得モニタ周波数の２周波数バンドを通過するフィルタを用いることにより、増幅器８に２波を簡単に入力できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係わる送信電力制御装置の回路構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係わる増幅器の回路構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係わる送信電力制御装置の回路構成を示す図である。
【図４】温度などの環境変化に対するＦＥＴ増幅器の利得変動の変動を示す図である。
【図５】温度などの環境変化に対するＦＥＴ増幅器の利得変動の変動を示す図である。
【図６】従来の送信電力制御装置の回路構成を示す図である。
【図７】従来の送信電力制御装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    局信号発生器
２    分配器
３    逓倍器
４    分周器
５    ミキサ
６    減衰器
７    混合器
８    送信電力増幅器
９    利得モニタ信号分離器
１０    検波器
１１    制御器
【図１】
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【図２】
2006339983.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006339983.tif 000008
【図７】
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