(57)【要約】【課題】送信電力増幅回路自身が発熱して、増幅率が低下し、電力増幅出力が低下した等の場合に、送信電力増幅回路自身の発熱を抑止して、送信電力増幅回路の温度上昇による破損を防止すること。【解決手段】本発明では、送信信号を電力増幅する送信電力増幅回路２と、慨送信電力増幅回路２から出力される送信電力の大きさに関連付けられた送信電力関連信号を出力する送信電力関連信号出力手段３，４と、前記送信電力関連信号と基準値との比較結果に応じて前記送信電力増幅回路の増幅率を制御する制御信号を出力する制御手段５と、を備えた電力増幅装置２０において、前記送信電力増幅回路２の発熱が所定の状態より多いか否かを検出する検出手段１２と、前記送信電力増幅回路２の発熱が前記所定の状態より多い場合には増幅率を下げるように前記制御信号を補正する補正手段１３とを備えるという手段を講じた。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を電力増幅する送信電力増幅回路と、
慨送信電力増幅回路から出力される送信電力の大きさに関連付けられた送信電力関連信号を出力する送信電力関連信号出力手段と、
前記送信電力関連信号と基準値との比較結果に応じて前記送信電力増幅回路の増幅率を制御する制御信号を出力する制御手段と、
を備えた電力増幅装置において、
前記送信電力増幅回路の発熱が所定の状態より多いか否かを検出する検出手段と、
前記送信電力増幅回路の発熱が前記所定の状態より多い場合には増幅率を下げるように前記制御信号を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば移動体無線通信機において、送信機の出力電力を厳しい温度条件下でも安定して制御する技術に関するものであり、特には、送信機の出力電力増幅器における温度上昇による破損を防止できる温度補償技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、送信機の出力電力増幅器には、いわゆる自動電力制御（ＡＰＣ）回路が採用されることが多く、送信出力を電源電圧、入力電力、温度等の諸条件の変動に対して一定に保つ役割をしている。この種の技術の一例は、例えば特公平７−８３３２６等に記載されている。
そのような従来例を示した第５図において、１は送信ＶＣＯ、２は送信電力増幅回路、３は方向性結合器、４はダイオードを使用した検波回路、５は比較誤差アンプ、Ｖｒｅｆは出力電力基準電圧信号、７は前記検波回路４の温度特性を補償するために、入力された前記出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆを補正して、補正された出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆ’を出力する温度補償回路、１１は温度補償減衰器である。
【０００３】
上記構成において、送信ＶＣＯ１からの出力は送信電力増幅回路２で電力増幅され、方向性結合器３を介して送信される。方向性結合器３は送信電力増幅回路２の出力を一部分岐して検波回路４に供給し、その検波出力を比較誤差アンプ５に入力する。比較誤差アンプ５では、この検波出力と温度補償回路７から出力される補正された出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆ’とを比較し、その比較結果に応じて送信電力増幅回路２に制御電圧ＶＡＰＣを与え増幅率を制御する。こうして送信出力制御負帰還ループが構成されている。
【０００４】
このような構成において、検波回路４で使用されるダイオードは一般に温度による特性の変化が大きいという問題を持っている。
そこで、従来技術においては、温度補償回路７を付加して、ダイオードの温度特性を補償し、温度変化の激しい環境下においても、送信電力を一定に保つように構成されている。
【０００５】
よって、方向性結合器３で同じ送信電力を一部分離して出力したとき、検波回路４は温度が高くなると出力される電圧は高くなり、温度補償回路７がない場合、比較誤差アンプ５では等価的に送信機の出力が高いと判断され、送信機の出力電力は低下する方向に制御されてしまう。
【０００６】
また、温度が低くなると逆に検波回路４の出力電圧が低くなり、比較誤差アンプ５では等価的に送信機の出力が低いと判断され、送信機の出力電力は上昇する方向に制御されてしまうことになる。以上のような温度特性を補正するためのものが、温度補償回路７である。この回路の特性は、上記検波回路４の特性を考慮して比較誤差アンプ５に入力される出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆを補正するものであり、温度が高くなるとこの出力電力基準電圧Ｖｒｅｆを高くして、補正された出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆ’を出力し、送信機の出力電力が低下するのを抑え、逆に温度が低くなると出力電力基準電圧Ｖｒｅｆを低くして、補正された出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆ’を出力し、送信機の出力電力が上昇するのを抑えるものである。
【０００７】
次に、この温度補償回路７の具体例を図６に示す。図６において、８は温度補償用ダイオード、９は分圧抵抗器Ａ、１０は分圧抵抗器Ｂである。温度補償用ダイオード８に検波回路のダイオードと同等な順方向特性をもつものを使用すれば、分圧抵抗器Ａ　９、温度補償用ダイオード８、分圧抵抗器Ｂ　１０には常に一定の順方向電流が流れるので、温度が高くなると温度補償用ダイオード８の順電圧が小さくなり、温度が低くなるとダイオード８の順電圧が大きくなる。つまり、温度補償用ダイオード８のカソード端子部の電圧（補正された出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆ’）は、温度が高くなると大きくなり、逆に温度が低くなると小さくなる特性となる。
【０００８】
このようにして前記温度補償用ダイオード８の順方向電圧の温度変動量を分圧抵抗器Ａ　９、分圧抵抗器Ｂ　１０の抵抗値により適度に選ぶことにより、検波回路４の温度特性を打ち消す補償回路７となる。
【０００９】
さらに、方向性結合器３と検波回路４との間に温度特性をもつ温度補償減衰器１１を挿入することによって、検波回路４の温度特性成分が完全に補償しきれなかった場合でも、送信機の出力電力の更なる安定化を行うことができる。
例えば、検波回路４の温度特性が完全に抑えられなかった時、方向性結合器３で同じ送信電力を一部分離して出力しても、使用環境下の温度が高くなった場合、比較誤差アンプではまだ等価的に送信機の出力が高いと判断され、送信機の出力電力は低下する方向に制御されてしまい、また、温度が低くなると逆に送信機の出力電力は上昇する方向に制御されてしまう成分が残る。
【００１０】
そして、温度補償回路７による補正が強すぎた場合、これとは逆に温度が高くなると、比較誤差アンプでは等価的に送信機の出力が低いと判断され、送信機の出力電力は上昇する方向に制御されてしまい、また、温度が低くなると逆に送信機の出力電力は低下する方向に制御されてしまう成分が残る。
【００１１】
これを補正する為の回路が、温度補償減衰器１１である。この温度補償減衰器１１は、温度が高くなった時に送信機の出力電力が低下する方向に制御のずれがある場合には、方向性結合器３により一部分離される出力電力成分を常温時より多く減衰させるように動作する。これにより、検波回路４は等価的に送信機の出力電力が低下しているように検波出力を出力することとなり、比較誤差アンプ５に送信機の出力電力が低いと判断させ、送信電力増幅回路２の増幅率を上げるように動作する。同様に低温時はこの逆の動作をする。
【００１２】
また、逆に温度が高くなった時に送信機の出力電力が上昇する方向に制御のずれがある場合には、この温度補償減衰器１１は、方向性結合器３より一部分離される出力電力成分を常温時より少なく減衰するように動作する。これにより、検波回路４は等価的に送信機の出力電力が上昇しているように検波出力を出力することとなり、比較誤差アンプを送信機の出力電力が高いと判断させ、送信電力増幅回路２の増幅率を下げるように動作する。同様に低温時はこの逆の動作をする。
【００１３】
このように温度補償減衰器１１は、方向性結合器３より一部分離される出力電力成分の減衰量を直接調整する機能を持つものである。
【００１４】
これにより、送信機の出力電力の温度特性による制御のずれを抑え、送信機の出力電力を更に安定化させるものである。この温度補償減衰器１１の具体例としては、π型減衰器の抵抗をサーミスタ等の温度特性を持ったものに組み合わせて構成することや、温度センサとディジタル駆動型の減衰器を組み合わせるなどの手法が考えられる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術によれば、確かに以上のようにして、送信機の出力電力の温度特性のバラツキがあっても、温度補償回路７と温度補償減衰器１１によって送信機の出力電力を一定に保つように制御できる。
しかしながら、送信電力増幅回路自身が発熱して、増幅率が低下し、電力増幅出力が低下した等の場合には、低下した増幅率を上げようと前記制御電圧ＶＡＰＣを制御して、さらに送信電力増幅回路の発熱を助長してしまい、送信電力増幅回路の破損を招きかねないという問題があった。
従来技術では、このような理由により、送信電力増幅回路自身の発熱を抑止することができなくなるので、送信電力増幅回路を保護できないという問題があった。
【００１６】
本発明はこのような従来の問題を解決するために、送信電力増幅回路の温度上昇による破損を防止することのできる温度補償回路を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
送信信号を電力増幅する送信電力増幅回路と、
慨送信電力増幅回路から出力される送信電力の大きさに関連付けられた送信電力関連信号を出力する送信電力関連信号出力手段と、
前記送信電力関連信号と基準値との比較結果に応じて前記送信電力増幅回路の増幅率を制御する制御信号を出力する制御手段と、
を備えた電力増幅装置において、
前記送信電力増幅回路の発熱が所定の状態より多いか否かを検出する検出手段と、
前記送信電力増幅回路の発熱が前記所定の状態より多い場合には増幅率を下げるように前記制御信号を補正する補正手段と、
を備えるという手段を講じた。
【００１８】
【作用】
上記構成によれば、送信電力増幅回路の発熱が所定の状態より多い状態になると、前記送信電力増幅回路の増幅率を下げるように前記制御信号を補正するので、前記送信電力増幅回路の発熱は減少する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる電力増幅装置を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１において、２０は本発明にかかる電力増幅装置であり、１は送信ＶＣＯ、２は送信電力増幅回路、３は方向性結合器、４はダイオードを使用した検波回路、５は比較誤差アンプ、Ｖｒｅｆは出力電力基準電圧信号、１２はサーミスタ、Ｒは抵抗器である。
【００２１】
上記構成において、送信ＶＣＯ１から出力される送信信号は送信電力増幅回路２で電力増幅され、方向性結合器３を介して送信される。方向性結合器３は送信電力増幅回路２の出力を一部分岐して検波回路４に供給し、その検波出力Ｖｄを比較誤差アンプ５に入力する。比較誤差アンプ５では、この検波出力Ｖｄと出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆとを比較し、その比較結果に応じた電圧信号Ｖｃを出力する。
前記電圧信号Ｖｃは、抵抗器Ｒとサーミスタ１２とが直列接続されてなる分圧回路１３によって分圧されて、前記送信電力増幅回路２への制御電圧ＶＡＰＣとして出力される。
この制御電圧ＶＡＰＣによって前記送信電力増幅回路２の増幅率は制御されるのである。
即ち、前記サーミスタ１２の抵抗値が一定の場合には、前記送信電力増幅回路２からの送信電力が一定となるように前記制御電圧ＶＡＰＣによって制御されるような送信出力制御負帰還ループが構成されている。
【００２２】
なお、図５に示した従来技術の構成と同様の構成に関しては詳細な説明を省略した。
そして、前記方向性結合器３と前記検波回路４とで特許請求の範囲に記載された送信電力関連信号出力手段を構成し、前記比較誤差アンプ５は特許請求の範囲に記載された制御手段に相当する構成である。また、前記サーミスタ１２は特許請求の範囲に記載された検出手段に相当する構成であり、前記分圧回路１３は特許請求の範囲に記載された補正手段に相当する構成である。
【００２３】
このような構成において、
通常の状態（送信電力増幅回路２の発熱が所定の状態より多くない状態）においては、前記送信電力増幅回路２の送信電力が低下した場合には、前記検波出力Ｖｄが低下するので、比較誤差アンプ５において出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆと比較されて電圧信号Ｖｃは上昇する。
ここで、図２に示したサーミスタの温度特性に示したように、サーミスタの温度が所定の温度（例えば２５℃）以下の場合には、当該サーミスタの抵抗値は所定の抵抗値（例えば１０ｋΩ）以上である。従って、抵抗器Ｒの抵抗値を２２０Ωとした場合には、図３に示した分圧回路の温度特性に示したように、分圧回路１３における分圧比率は約０．９８（＝１０ｋΩ／（１０ｋΩ＋２２０Ω））である。例えば、電圧信号Ｖｃが３．６Ｖの場合に制御電圧ＶＡＰＣは約３．５Ｖとなる。（なお、前記抵抗器Ｒの抵抗値を４７０Ωとした場合には、前記分圧比率は約０．９６（＝１０ｋΩ／（１０ｋΩ＋４７０Ω））となる。）
従って、送信電力増幅回路２の発熱が所定の状態より多くない場合には、前記サーミスタ１２の抵抗値が所定の抵抗値以上であるので、分圧回路による分圧比率は大きいままで大きくは変化しない。
従って、電圧信号Ｖｃの上昇に従って制御電圧ＶＡＰＣも上昇して、送信電力増幅回路２の増幅率を増加させ、図４に示したように、送信電力も増加するのである。このような制御によって、送信電力増幅回路２から出力される送信電力はほぼ一定に保たれるのである。
【００２４】
一方、送信電力増幅回路２の発熱が所定の状態より多くなって送信電力が低下した場合には、前記同様に前記検波出力Ｖｄが低下するので、比較誤差アンプ５において出力電力基準電圧信号Ｖｒｅｆとと比較されて電圧信号Ｖｃは上昇する。
送信電力増幅回路２の発熱が所定の状態より多い場合には、図２に示したサーミスタの温度特性に示したように、サーミスタの温度が所定の温度（例えば７０℃）以上になって、当該サーミスタの抵抗値は所定の抵抗値以下（例えば２ｋΩ）となる。従って、抵抗器Ｒの抵抗値を２２０Ωとした場合には、図３の分圧回路の温度特性に示したように、分圧回路１３における分圧比率は約０．９０以下に低下する。例えば、電圧信号Ｖｃが３．６Ｖの場合に制御電圧ＶＡＰＣは約３．２Ｖとなる。
従って、電圧信号Ｖｃが上昇しても分圧された制御電圧ＶＡＰＣは低下して、送信電力増幅回路２の増幅率を減少させるように制御する。このような制御によって、送信電力増幅回路２の発熱の増加が抑制されるので、送信電力増幅回路２の破損が防止され保護されるのである。
【００２５】
なお、ダイオードの温度特性を補償するために、従来例の温度補償回路７と同様の構成の温度補償回路を設けてもよい。
また、従来例の温度補償減衰器１１と同様の構成の温度補償減衰器を設けてもよい。
また、サーミスタ１２の配置場所を送信電力増幅回路の近くに設定することによって、温度変化に敏感に応答することができる。なお、検出手段としては、サーミスタに限らず他の温度センサと制御回路との組み合わせを採用することもできる。そして、温度変化に連動した連続的な制御でもよいが、所定のしきい値を越えるか否かによって不連続的に制御してもよい。
さらに、抵抗器Ｒの値を変えることによって、図３に示したように、分圧回路の温度特性を変えることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、送信信号を電力増幅する送信電力増幅回路と、慨送信電力増幅回路から出力される送信電力の大きさに関連付けられた送信電力関連信号を出力する送信電力関連信号出力手段と、前記送信電力関連信号と基準値との比較結果に応じて前記送信電力増幅回路の増幅率を制御する制御信号を出力する制御手段と、を備えた電力増幅装置において、前記送信電力増幅回路の発熱が所定の状態より多いか否かを検出する検出手段と、前記送信電力増幅回路の発熱が前記所定の状態より多い場合には増幅率を下げるように前記制御信号を補正する補正手段と、を備えることによって、送信電力増幅回路の発熱が所定の状態より多い状態になると、前記送信電力増幅回路の増幅率を下げるように前記制御信号を補正して、前記送信電力増幅回路の発熱を減少させるので、送信電力増幅回路の温度上昇による破損を防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電力増幅装置の実施の形態の構成を示した構成図である。
【図２】サーミスタの温度特性図である。
【図３】分圧回路の温度特性図である。
【図４】送信電力の特性図である。
【図５】従来例の電力増幅装置の構成図である。
【図６】温度補償回路の具体例の構成図である。
【符号の説明】
２０　電力増幅装置
１　送信ＶＣＯ
２　送信電力増幅回路
３　方向性結合器
４　ダイオードを使用した検波回路
５　比較誤差アンプ
１２　サーミスタ、検出手段
１３　分圧回路、補正手段
Ｒ　抵抗器
Ｖｒｅｆ　出力電力基準電圧信号
３、４　送信電力関連信号出力手段
【図１】
2004064540.tif 000003
【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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