(57)【要約】【課題】  出力側インピーダンスと負荷側入力インピーダンスとがマッチングしなくとも、負荷側に要求する電力を確実に供給でき、装置としての信頼性を高めること。【解決手段】  利得制御装置２０に対して反射波係数演算部２２が設けられている。出力端子１５から負荷３０側に出力電力が供給された場合、負荷側の入力インピーダンスと出力端子１５側のインピーダンスとがマッチングせず、いわゆる不整合が生じることで、両者のインピーダンスの差の大きさに基づいてカプラー１４内に反射波としての電力が入力されるが、反射波係数演算部２２は、その反射波電力の大きさを検出すると共に、その反射波電力と出力端子から実際に出力されている出力電力とアッテネータ１２の利得との大きさに基づいてアッテネータ１２の利得を補正する。【選択図】  図１
2005136933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子及び出力端子間にそれぞれ順方向に接続された高周波電力用の減衰器及び増幅器並びにカプラーと、該カプラーを通る進行波電力の大きさに基づいて前記減衰器による利得の大きさをフィードバック制御する利得制御手段とを備えた自動利得制御装置において、
前記利得制御手段は、前記出力端子から出力される出力側のインピーダンスと、前記出力端子に接続された負荷側の入力インピーダンスとの差に応じて、前記カプラーに反射波電力が入力したとき、その反射波電力の大きさに基づいて前記減衰器の利得を補正する反射波係数演算部を有することを特徴とする自動利得制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動利得制御装置において、
前記反射波係数演算部は、前記反射波電力と前記出力端子から実際に出力されている出力電力と前記減衰器の利得との大きさに基づいて反射波電力係数を求め、該求めた反射波電力係数に応じて前記反射波電力を吸収する方向に前記減衰器の利得を調整することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動利得制御装置において、
前記利得制御手段は、前記反射波電力が一定のしきい値を越えた時点で、利得が所定以上に大きくなるのを防ぐ保護回路を有することを特徴とする自動利得制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の自動利得制御装置において、
前記高周波電力用の減衰器と増幅器とは、ＡＧＣ増幅器若しくはＡＬＣ増幅器からなることを特徴とする自動利得制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動利得制御装置に係り、特に高周波回路に利用するのに好適な自動利得制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  自動利得制御装置は、例えば通信の送信用マイクロ波増幅装置や受信用ダウンコンバータ、ＲＦ電力の増幅用等に用いられており、入力側の電力変動が起きても、出力側進行波の電力を検波して利得制御を行うことで、出力電力を一定に保つようにしている。
従来の自動利得制御装置を、図３を用いて説明する。図３に示す自動利得制御装置７は、入力端子１に高周波電力が印加されると、その電力が高周波用の減衰器としてのアッテネータ２によって減衰された後、高周波用の増幅器３で増幅され、カプラー４を介して出力端子５から出力電力が出力される。【０００３】  この場合、カプラー４は、利得制御部６によって内部を通る進行波電力が検出され、利得制御部６がその進行波電力の大きさに基づいてアッテネータ２に対する利得（減衰）の大きさを決定することで、入力電力が変動しても、出力端子５からの高周波電力が一定となるように制御するようになっている。
このような自動利得制御装置は、出力端子５に負荷３０の入力端子３１が接続されることで使用され、入力電力の変動に拘わらず出力電力を一定にすることで、負荷３０側が所望の回路動作を行うようになっている。
なお、この種に関連する装置として、検波用ダイオードを用いた場合にその特性にバラツキが存在するのを解消するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】        特開平１１−１０３２２５号公報（第２−５頁、図１−図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、図３に示す従来の自動利得制御装置においては、出力側のインピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとがマッチング（整合）した場合にのみ、負荷３０側が要求する電力を、負荷３０側に供給するようになっている。
しかしながら、従来の自動利得制御装置は、出力側インピーダンスと負荷３０側の入力インピーダンスとがマッチングしていないと、即ち、両者のインピーダンスが整合していない（「アンマッチング」若しくは「不整合」という）と、出力電力が反射波電力としてカプラー４に入力してしまい、負荷３０側の要求する出力電力を供給することができないという問題があった。
しかも、従来の自動利得制御装置は、反射波電力が入力された場合、その大きさによっては内部の素子が破壊されることがあることから、これを防ぐため、反射波電力を単に検出すると、警報を発生させるというアラーム機能を備えただけであり、出力側のインピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとをマッチングさせることについて配慮されていなかった。
−方、特許文献１に記載のものは、検波用ダイオードの特性のバラツキを吸収することで一定の電力を供給できる構成であるものの、負荷側と接続して使用する場合について考慮されておらず、従って、自動利得制御装置の出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとの不整合について何等開示されていない。【０００５】  本発明の目的は、上記従来の事情に鑑み、出力側のインピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとがマッチングしなくとも、負荷側に対し、要求する電力を確実に供給することができ、装置としての信頼性を高めることができる自動利得制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するために、本発明は以下の構成となっている。
請求項１に係る発明は、入力端子及び出力端子間にそれぞれ順方向に接続された高周波電力用の減衰器及び増幅器並びにカプラーと、該カプラーを通る進行波電力の大きさに基づいて前記減衰器による利得の大きさをフィードバック制御する利得制御手段とを備えた自動利得制御装置において、前記利得制御手段は、前記出力端子から出力される出力側のインピーダンスと、前記出力端子に接続された負荷側の入力インピーダンスとの差に応じて、前記カプラーに反射波電力が入力したとき、その反射波電力の大きさに基づいて前記減衰器の利得を補正する反射波係数演算部を有することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の自動利得制御装置において、前記反射波係数演算部は、前記反射波電力と、前記出力端子から実際に出力されている出力電力と、減衰器の利得との大きさに基づいて反射波電力係数を求め、該求めた反射波電力係数により前記反射波電力を吸収する方向に前記減衰器の利得を調整することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の自動利得制御装置において、
前記利得制御手段は、前記反射波電力が一定のしきい値を越えた時点で、利得が所定以上に大きくなるのを防ぐ保護回路を有することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか記載の自動利得制御装置において、前記高周波電力用の減衰器と増幅器とは、ＡＧＣ増幅器若しくはＡＬＣ増幅器からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】  請求項１に係る発明によれば、自動利得制御装置の出力側のインピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとが不整合状態にある場合、利得制御手段に設けられた反射波係数演算部が、カプラーに入力された反射波電力の大きさに基づいて実際の出力電力の損失分を加算して反射波電力を吸収する大きさの電力を出力電力とするように構成したので、出力側のインピーダンスと負荷側のインピーダンスとが不整合の状態であっても、負荷側の入力インピーダンスに対応した自動利得制御を行うことができる結果、出力側のインピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとがマッチングしている場合は勿論、アンマッチングの状態となっていても、負荷側が要求しているターゲット電力を的確に供給することができ、それだけ信頼性を高めることができる効果がある。【０００８】  請求項２に係る発明によれば、反射波係数演算部が、カプラーに入力された反射波電力と実際に出力されている出力電力との大きさに基づいて減衰器の利得を補正するので、つまり、反射波電力の大きさに応じて実際の出力電力の損失分を加算して反射波電力を吸収する大きさの電力を出力電力とし、これによって、負荷側の要求している本来の出力電力を、確実に負荷側に供給することができる効果がある。【０００９】  請求項３に係る発明によれば、自動利得制御装置の出力側のインピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとが不整合となることで、反射波係数演算部によって利得が調整されるが、その際、保護回路部によって利得が所定以上に大きくなるのを防ぐので、減衰器及び増幅器を破壊しない程度に抑えることで、内部の構成素子が破壊されるのを防ぐことができ、これにより、装置に対する信頼性をより高めることができる効果がある。【００１０】  請求項４に係る発明によれば、高周波電力用の減衰器と増幅器とが、ＡＧＣ増幅器若しくはＡＬＣ増幅器からなることで一体化できるので、装置構成の簡素化を図ることもできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を示すブロック図である。
図１に示す自動利得制御装置１０は、入力端子１１と出力端子間１５に、高周波用の減衰器としてのアッテネータ１２と増幅器１３とカプラー１４とが順方向に接続され、入力端子１１に高周波電力が入力されると、所望の利得に調整されてかつ増幅されると共に、増幅された電力がカプラー１４を介し、出力端子１５から出力電力として出力されるようになっている。【００１２】  また、カプラー１４とアッテネータ１２間には利得制御装置（利得制御手段）２０が接続され、利得制御装置２０は、カプラー１４内の進行波電力が進行波電力検出回路２１を介して検出されることで、その進行波電力の大きさに基づいて可変アッテネータ１２の利得を調整し、これによって入力電力が変動しても、出力端子１５からの出力電力が一定となるように制御されている。そのため、アッテネータ１２は、利得制御装置２０によって利得が自動的に調整できるよう可変式に構成されている。
このような自動利得制御装置１０の出力端子１５には、負荷３０の入力端子３１が接続され、負荷３０側が出力端子１５から供給される高周波の電力によって駆動される。【００１３】  この実施形態においては、利得制御装置２０に対し、カプラー１４に入力される反射波電力に基づいて反射波係数を演算すると共に、該演算した反射波係数に応じてアッテネータ１２の利得の大きさを補正する反射波係数演算部２２が設けられている。
つまり、出力端子１５から負荷３０側に出力電力が供給された場合、その負荷側の入力インピーダンスと出力端子１５側のインピーダンスとがマッチングせず、いわゆる不整合が生じることで、両者のインピーダンスの差の大きさに基づいてカプラー１４内に反射波（破線にて示す部分ａ）が入り、その反射波の電力（以下、これを反射波電力という）が入力されるが、上記反射波係数演算部２２は、その反射波電力の大きさを検出すると共に、その反射波電力と出力端子から実際に出力されている出力電力とアッテネータ１２の利得との大きさに基づいてアッテネータ１２の利得を補正する。【００１４】  即ち、反射波係数演算部２２は、反射波電力の大きさに応じて実際の出力電力の損失分を加算させることにより、負荷３０側が要求している本来の出力電力を出力端子１５から供給するようになっている。そのため、反射波係数演算部２２は、カプラー１４との間に、該カプラー１４に入力される反射波電力を取り込めるように反射波電力検出回路２３が接続されている。【００１５】  本実施形態の自動利得制御装置１０は、上記のように構成されているので、次にその動作について説明する。
いま、自動利得制御装置１０の出力端子１５に負荷３０の入力端子３１が接続され、自動利得制御装置１０の入力端子１１に高周波の入力電力が印加されると、その入力電力がアッテネータ１２によって減衰され、かつ増幅器１３によって増幅された後、増幅された電力がカプラー１４を介して出力端子１５から出力電力として出力されるようになっている。この場合、利得制御装置２０は、進行波電力検出回路２１を介してカプラー１４内の進行波電力を検出することで、その進行波電力の大きさに基づいてアッテネータ１２の利得が調節され入力電力が変動しても、出力端子１５からの出力電力が一定となるように制御される。
但し、上述した制御は、自動利得制御装置１０の出力側のインピーダンスと負荷３０側の入力インピーダンスとがマッチングしていることが前提となる。【００１６】  そして、自動利得制御装置１０の出力側のインピーダンスと負荷３０側の入力インピーダンスとが不整合状態にある場合、両者のインピーダンスの差に応じてカプラー１４に反射波電力が入力される。
しかしながら、この実施形態においては、利得制御装置２０に設けられた反射波係数演算部２２が、反射波電力検出回路２３を介してカプラー１４に入力された反射波電力の大きさを検出し、その検出した反射波電力と実際に出力されている出力電力との大きさに基づいてアッテネータ１２の利得を補正するので、つまり、反射波電力の大きさに基づいて実際の出力電力の損失分を加算して反射波電力を吸収する大きさの電力を出力電力とし、これによって、負荷３０側の要求している本来の出力電力を、負荷３０側に供給することができる。これにより、負荷３０側に要求された電力を確実に供給できるので、負荷３０が正常に動作させることができ、所期の機能を得ることができる。【００１７】  従って、この自動利得制御装置１０によれば、出力側のインピーダンスと負荷３０側のインピーダンスとがアンマッチング（不整合）となる状態であっても、負荷側の入力インピーダンスに対応した自動利得制御を行うことができ、そのため、従来技術及び特許文献１に記載のものと異なり、出力側のインピーダンスと負荷３０側の入力インピーダンスとがマッチングしている場合は勿論、アンマッチングの状態となっていても、負荷２０側が要求しているターゲット電力（出力電力）を的確に供給することができる。【００１８】  しかも、反射波係数演算部２２は、カプラー１４に入力された反射波電力と実際に出力されている出力電力とアッテネータ１２の利得との大きさに基づいてアッテネータ１２の利得を補正するので、つまり、反射波電力の大きさに応じて実際の出力電力の損失分を加算して反射波電力を吸収する大きさの電力を出力電力とするので、負荷３０側の要求している本来の出力電力を、確実に負荷３０側に供給することができる。【００１９】  図２は、本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を示している。
図２に示す実施形態において、前述した第１の実施形態と異なるのは、利得制御装置２０に保護回路部２４が設けられた点にある。【００２０】  即ち、自動利得制御装置１０の出力側のインピーダンスと負荷３０側の入力インピーダンスとが不整合となった場合、反射波係数演算部２２がそれを解消すべくアッテネータ１２に対する利得を調整することとなるが、その際、反射波電力が著しく大きく（若しくは小さく）なり、従って、利得の正負の値が著しく大きくなってしまった場合、それに対応して反射波係数演算部２２によって補正されると、アッテネータ１２のみならず増幅器１３の利得が限界を越えて動作するおそれがあり、アッテネータ１２や増幅器１３のような構成機器が破壊されるおそれがある。【００２１】  上記保護回路部２４は、出力側のインピーダンスと負荷３０側の入力インピーダンスとが不整合となることで発生した反射波電力が、一定のしきい値を越えた時点で、アッテネータ１２及び増幅器１３の利得が限界を越えて動作しないようにするため、利得が所定以上に大きくなるのを防ぐようにしている。【００２２】  この場合、保護回路部２４としては、例えば反射波電力検出係数演算部２２の前段に設けられ、反射波電力検出回路２３を介して検出した反射波電力がしきい値より大きいと、予め設定された特定範囲内に収まるようにしてよいが、或いは、反射波電力検出係数演算部２２の後段に設けられ、反射波電力検出係数演算部２２の演算結果、予め設定された範囲を越える利得の調整範囲となるときに、その利得の範囲が特定範囲内に収まるようにしてもよく、何れにしろ、最終的に増幅器１３の利得が所定以上に大きくなるのを防ぐようにすればよい。【００２３】  この実施形態によれば、自動利得制御装置１０の出力側のインピーダンスと負荷３０側の入力インピーダンスとが不整合となることで、反射波係数演算部２２によって利得が調整されるが、その際、保護回路部２４によって利得が所定以上に大きくなるのを防ぐように構成し、アッテネータ１２及び増幅器１３を破壊しない程度に抑えることで、アッテネータ１２及び増幅器１３等のように構成素子が破壊されるのを防ぐことができる。従って、装置に対する信頼性をより高めることができる。
このような保護回路部２４及び反射波係数演算部２３を有する利得制御装置２０としては、ＣＰＵで構成することができるばかりでなく、その種の演算器を新たに追加させることでも構成することができるで、容易に対処することができる。【００２４】  なお、図示実施形態では、アッテネータ１２と増幅器１３とがそれぞれ別々に構成された例を示したが、これに限らず、一体構成となったものを用いることができ、例えば受信用としてのＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）増幅器、或いは送信用としてのＡＣＬ（Ａｕｔｏ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｏｎｔｒｌ）増幅器を用いても、同様の作用効果を得ることができ、図示実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態に係る自動利得制御装置を示すブロック図である。
【図３】  従来の自動利得制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】  １０…自動利得制御装置
１１…入力端子
１２…高周波電力用のアッテネータ（減衰器）
１３…高周波電力用の増幅器
１４…高周波電力用のカプラー
１５…出力端子
２０…利得制御装置（利得制御手段）
２２…反射波係数演算部
２３…反射波電力検出回路
２４…保護回路部
３０…負荷
３１…負荷側の入力端子
【図１】
2005136933.tif 000003
【図２】
2005136933.tif 000004
【図３】
2005136933.tif 000005