(57)【要約】【課題】  どのレベル設定値でも連続可変減衰器の応答限界まで高速にすることができる出力レベル制御回路を提供する。【解決手段】  連続可変減衰器４に入力される無線高周波信号をレベル設定信号に基づく所定の減衰量で減衰し、連続可変減衰器４から出力される無線高周波信号をレベル検出器６で検出し、検出されたレベル検出信号をレベル設定信号に追従するようにフィードバック制御する出力レベル制御回路において、レベル設定信号とレベル検出信号との差信号に基づいて連続可変減衰器４の非線形特性を補償した信号を連続可変減衰器４に出力する非線形補正回路７を備えたことを特徴とする。【選択図】                    図１
2008205876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続可変減衰器に入力される無線高周波信号をレベル設定信号に基づく所定の減衰量で減衰し、前記連続可変減衰器から出力される無線高周波信号をレベル検出器で検出し、検出されたレベル検出信号を前記レベル設定信号に追従するようにフィードバック制御する出力レベル制御回路において、
前記レベル設定信号と前記レベル検出信号との差信号に基づいて前記連続可変減衰器の非線形特性を補償した信号を前記連続可変減衰器に出力する非線形補正回路
を備えたことを特徴とする出力レベル制御回路。
【請求項２】
前記非線形補正回路はダイオードの電圧電流特性を利用した指数増幅器である
ことを特徴とする請求項１記載の出力レベル制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号発生器やスペクトラムアナライザのダウンコンバータ用ローカル信号部などで応用可能な、数ＭＨｚ以上の高周波信号の出力レベル制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号発生器等に用いられる出力レベル制御回路は、増幅部が出力する高周波信号の出力レベルを検出する検波手段と、この検波手段の出力と所定の出力レベルに対応する基準電圧とを比較する比較手段と、この比較手段の出力に応答して増幅部の出力レベルを制御する自動レベル調整手段とを備えることにより、周囲の温度変化等に対しても出力レベルを一定に保持するものをいう。
【０００３】
図５は従来の出力レベル制御回路の構成ブロック図である。レベル設定回路１は出力電力設定を行い、電圧対電力のテーブルにしたがってＤＡコンバータから出力電力に対応する電圧値をレベル設定値として出力する。引算回路２は加算回路などで構成され、レベル設定回路１から出力されるレベル設定値とレベル検出器６から出力されるレベル出力値とを比較し、その差信号を出力する。ループフィルタ３は積分回路を含んだアクティブフィルタで構成され、引算回路２から出力される差信号を入力する。連続可変減衰器４はＰＩＮダイオードを使用し、ループフィルタ３から出力された信号により制御された減衰量で、ＲＦ（無線高周波）信号入力を減衰させる。パワーディバイダ５は連続可変減衰器４から出力されたＲＦ信号を２つに電力分岐する。パワーディバイダ５で電力分岐した一方のＲＦ信号は外部に出力される。レベル検出器６はパワーディバイダ５で電力分岐した他方のＲＦ信号を検出して対応するレベル検出信号を出力する。レベル検出信号は引算回路２の入力にフィードバックされる。
【０００４】
図５の出力レベル制御回路の動作を次に説明する。レベル設定回路１から出力されたレベル設定信号は引算回路２でレベル検出器６から出力されるレベル検出信号と比較され、その差信号がループフィルタ３に入力される。連続可変減衰器４はループフィルタ３の出力信号により制御された所定の減衰量で、連続可変減衰器４に入力するＲＦ信号を減衰させる。連続可変減衰器４から出力されたＲＦ信号はパワーディバイダ５で２方向に電力分岐され、一方は出力レベル制御回路のＲＦ信号出力となり、他方はレベル検出器６に入力される。レベル検出器６から出力されたレベル検出信号は引算回路２の反転入力端子にフィードバックされる。前述のように、ループフィルタ３には積分回路が含まれているので、レベル設定信号とレベル検出信号との間の差信号にオフセットが生じないようにフィードバック制御される。
【０００５】
出力レベル制御回路に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５７２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の出力レベル制御回路において、連続可変減衰器４は、ＲＦ信号に対する抵抗値が順方向電流にほぼ逆比例するＰＩＮダイオードを複数使用し、これらを直列及び並列に接続してπ型減衰器及びＴ型減衰器を構成しているので、制御信号対減衰（対数）比特性には大きな非線形特性が存在する。
【０００８】
図６はＰＩＮダイオードで構成された連続可変減衰器４の特性の一例を示す特性曲線図である。減衰量が大きいところでは単位制御電圧あたりの可変量が大きくなり、減衰量−５ｄＢと−３０ｄＢ付近の感度を比較すると約５００倍の差が存在する。
【０００９】
上記のように、感度差が５００倍もある状態で図５に示すフィードバックループを構成すると、例えば、設定値を−５ｄＢに設定したときのループ帯域を５ｋＨｚに設計すると、−３０ｄＢ設定時にはループ帯域が２．５ＭＨｚになる。ＰＩＮダイオードにはデバイス設計時に決定されるキャリア寿命があるため、入力するＲＦ信号の周波数を例えば１００ＭＨｚとすると、時定数自体を１μｓ程度にとる必要がある。したがって、ループ帯域を２．５ＭＨｚとするに必要な、制御電圧に対する高速応答性は期待できない。
【００１０】
その結果、設定減衰量によって出力レベル制御回路の応答は５００倍も異なることになる。このような状況では、信号発生器のレベル応答性がレベル設定値によって異なるため、あらゆるレベル設定において高速応答を要求されるアプリケーションには使用できないという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決しようとするもので、どのレベル設定値でも連続可変減衰器の応答限界まで高速にすることができる出力レベル制御回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明に係る出力レベル制御回路は、
連続可変減衰器に入力される無線高周波信号をレベル設定信号に基づく所定の減衰量で減衰し、前記連続可変減衰器から出力される無線高周波信号をレベル検出器で検出し、検出されたレベル検出信号を前記レベル設定信号に追従するようにフィードバック制御する出力レベル制御回路において、
前記レベル設定信号と前記レベル検出信号との差信号に基づいて前記連続可変減衰器の非線形特性を補償した信号を前記連続可変減衰器に出力する非線形補正回路
を備えたことを特徴とする。
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の出力レベル制御回路において、
前記非線形補正回路はダイオードの電圧電流特性を利用した指数増幅器である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、連続可変減衰器に入力される無線高周波信号をレベル設定信号に基づく所定の減衰量で減衰し、前記連続可変減衰器から出力される無線高周波信号をレベル検出器で検出し、検出されたレベル検出信号を前記レベル設定信号に追従するようにフィードバック制御する出力レベル制御回路において、前記レベル設定信号と前記レベル検出信号との差信号に基づいて前記連続可変減衰器の非線形特性を補償した信号を前記連続可変減衰器に出力する非線形補正回路を備えたことにより、レベル設定値による感度変化を小さくでき、どのレベル設定値でも連続可変減衰器の応答限界まで高速にすることができる出力レベル制御回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る出力レベル制御回路の一実施例を示す構成ブロック図である。図５と同じ部分は同一の記号を付して重複する説明は省略する。
【００１７】
非線形補正回路７はループフィルタ３から出力される信号を入力し、その出力信号で連続可変減衰器４の減衰量を制御する。
【００１８】
ループフィルタ３の出力信号に対応して、非線形補正回路７は連続可変減衰器４の非線形特性を打ち消すように、補償した信号を連続可変減衰器４に出力する。
【００１９】
図２は非線形補正回路７の具体例で、指数関数増幅器で構成したものを示す構成回路図である。ダイオードＤ１はアノード端子が非線形補正回路７の入力端子７１に接続され、カソード端子が演算増幅器７２の反転入力端子に接続される。演算増幅器７２の非反転入力端子はコモンに接続され、非反転入力端子と出力端子の間には抵抗Ｒ１が接続される。演算増幅器７２の出力端子は非線形補正回路７の出力端子７３に接続される。
【００２０】
図２の回路の動作を以下に説明する。一般にダイオードのＩ−Ｖ特性はＥｂｅｒｓ−Ｍｏｌｌの式で表される（下式）。
2008205876.tif 000003
但し、Is：逆方向飽和電流、q：電気素量、k：ボルツマン定数、T：温度
すなわち、ダイオードのＩ−Ｖ特性を利用することにより、指数関数による補正をハードウエアで行うことができる。
【００２１】
図２の指数関数増幅器のダイオードＤ１として図３の電流電圧特性のものを用い、フィードバック抵抗Ｒ１を４７０ｋΩとしたときの、連続可変減衰器４によるＲＦ信号の減衰量を非線形補正回路７の入力（すなわち制御電圧）から見た特性は図４のようになる。この補正により５００倍あった感度差を５倍まで縮小することができた。その結果、どのようなレベル設定においても、ループ帯域を５倍程度の変化まで抑えることができ、レベル設定に対する応答のばらつきが小さくなる。
【００２２】
上記のような構成の出力レベル制御回路によれば、非線形補正回路７により連続可変減衰器の非線形特性を補償することにより、レベル設定値による感度変化を小さくでき、全てのレベル設定値において連続可変減衰器の応答限界まで高速にすることができる出力レベル制御回路を提供することができる。
【００２３】
なお、上記の実施例では非線形補正回路７として指数関数増幅器を用いたが、これに限らず、折線近似回路など他のタイプの非線形補正回路を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る出力レベル制御回路の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】非線形補正回路７の具体例を示す構成回路図である。
【図３】ダイオードの電流電圧特性を示す特性曲線図である。
【図４】補償後の出力レベル制御回路の非線形特性を示す特性曲線図である。
【図５】出力レベル制御回路の従来例を示す構成ブロック図である。
【図６】従来の出力レベル制御回路の非線形特性を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【００２５】
４  連続可変減衰器
６  レベル検出器
７  非線形補正回路
Ｄ１  ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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