(57)【要約】      （修正有）【課題】  ２つの方向性結合器の送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置し、各方向性結合器の検波出力を加算することにより、方向性の調整をなくすことが可能となった電力制御回路を提供する。【解決手段】  この電力制御回路１００は、送信信号を増幅する送信アンプ１と、送信信号を伝送する伝送路２と、送信信号の負荷となる負荷回路３と、送信アンプ１と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３へ伝播する送信信号の一部を取り出す方向性結合器４、７と、当該負荷回路３により反射された送信信号の一部を取り出す方向性結合器１１と、方向性結合器４、７の出力を検波する検波器５、８と、方向性結合器１１の出力を検波する検波器１３と、検波器５の出力と検波器８の出力とを加算する加算器１０と、加算器１０の出力Ｖｃ及び検波器１３の出力Ｖｄに基づいて送信アンプ１を制御する誤差アンプ１８と、を備えて構成される。【選択図】  図１
2007006046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を増幅する電力増幅回路と、該電力増幅回路が出力する送信信号の負荷となる負荷回路と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第２の方向性結合器と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路により反射された送信信号の一部を取り出す第３の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器の出力を検波する第１の検波器と、前記第２の方向性結合器の出力を検波する第２の検波器と、前記第３の方向性結合器の出力を検波する第３の検波器と、前記第１の検波器の出力と前記第２の検波器の出力とを加算する加算器と、該加算器の出力及び前記第３の検波器の出力に基づいて前記電力増幅回路を制御する電力制御部と、を備えたことを特徴とする電力制御回路。
【請求項２】
送信信号を増幅する電力増幅回路と、該電力増幅回路が出力する送信信号の負荷となる負荷回路と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第２の方向性結合器と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路により反射された送信信号の一部を取り出す第３の方向性結合器と、該第３の方向性結合器と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路により反射された送信信号の一部を取り出す第４の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器の出力を検波する第１の検波器と、前記第２の方向性結合器の出力を検波する第２の検波器と、前記第３の方向性結合器の出力を検波する第３の検波器と、前記第４の方向性結合器の出力を検波する第４の検波器と、前記第１の検波器の出力と前記第２の検波器の出力とを加算する第１の加算器と、前記第３の検波器の出力と前記第４の検波器の出力とを加算する第２の加算器と、前記第１の加算器の出力及び前記第２の加算器の出力に基づいて前記電力増幅回路を制御する電力制御部と、を備えたことを特徴とする電力制御回路。
【請求項３】
前記第１の方向性結合器と前記第２の方向性結合器は、夫々の方向性結合器により取り出される送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御回路。
【請求項４】
前記第３の方向性結合器と前記第４の方向性結合器は、夫々の方向性結合器により取り出される反射波の位相が１８０度異なるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の電力制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御回路に関し、さらに詳しくは、送信機に用いられる電力増幅回路を制御する電力制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送信機の出力が送受信アンテナ等で反射して電力増幅回路に戻ると、この反射波により電力増幅回路の増幅素子が破壊されることがある。このため、従来から電力増幅回路の出力にアイソレータを設けて反射波が電力増幅回路に戻らないようにすることが行われるが、アイソレータにおける電力損失が無視できない程度に過大である場合には、アイソレータを用いずに、送信出力制御装置により電力増幅回路の出力を制御することが一般に行われる。
例えば特許文献１には、電力増幅回路と負荷回路との間に設けられた、進行波を取り出す方向性結合器及び反射波を取り出す方向性結合器と、進行波の方向性結合器の出力を検波する第１の検波器と、反射波の方向性結合器の出力を検波する第２の検波器と、第２の検波器の出力を接断するスイッチと、外部からの制御信号に基づきスイッチを制御するスイッチ制御部と、第１の検波器の出力とスイッチの出力とを加算する加算器と、加算器の出力に基づき電力増幅回路を制御する電力制御部とを備え、低出力時にはスイッチをＯＦＦして反射波による出力制御を行わず、出力低下を防止する技術について開示されている。
また特許文献２には、負荷から反射される反射電力のレベルを検出する反射レベル検出手段と、検出された反射レベルが予め定められた過大反射レベル以上となり且つ過大反射レベルの持続時間が所定の時間以上持続する場合には電力増幅器の送信電力を低下させるか又は断とさせる基準制御電圧を発生させる負荷変動制御手段とを付加し、基準制御電圧を第１の基準電圧に代えて第１の比較手段に入力することによって電力増幅器の送信電力を制御する技術について開示されている。
【特許文献１】特開平７−２０２６０４号公報
【特許文献２】特許第２８３３８５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、電力増幅回路が出力するレベルに応じてアナログスイッチをＯＮ／ＯＦＦするように制御するものであり、常にレベルを監視しておかなければならず制御が複雑となり、且つアナログスイッチが必要となるため部品コストがアップするといった問題がある。
また特許文献２に開示されている従来技術は、反射波の検出レベルを所定の時間以上規定電圧を超えた場合に、送信電力を低下させるものであるが、回路構成が複雑となり部品コストが高くなるといった問題がある。
そして、上記特許文献１及び２は何れも方向性を改善するためには複雑な調整が必要となり、特に進行波と反射波の電圧を合成する回路の場合、進行波の方向性を改善しなければ、異常負荷時の出力変化を抑えることができない。また進行波の調整には、アンテナ側から調整信号を入力しなければならず、調整が難しいといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、２つの方向性結合器の送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置し、各方向性結合器の検波出力を加算することにより、方向性の調整を容易とすることが可能となった電力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】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、送信信号を増幅する電力増幅回路と、該電力増幅回路が出力する送信信号の負荷となる負荷回路と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第２の方向性結合器と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路により反射された送信信号の一部を取り出す第３の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器の出力を検波する第１の検波器と、前記第２の方向性結合器の出力を検波する第２の検波器と、前記第３の方向性結合器の出力を検波する第３の検波器と、前記第１の検波器の出力と前記第２の検波器の出力とを加算する加算器と、該加算器の出力及び前記第３の検波器の出力に基づいて前記電力増幅回路を制御する電力制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の電力制御回路は、２つの進行波の方向性結合器と１つの反射波の方向性結合器を電力増幅回路と負荷回路との間に配置する。そして２つの進行波の方向性結合器の検波出力を加算して進行波の方向性結合器の出力として電力制御部に入力し、１つの反射波の方向性結合器の検波出力を電力制御部に入力して基準電圧との誤差をなくすように電力増幅回路を制御するものである。
【０００５】
請求項２は、送信信号を増幅する電力増幅回路と、該電力増幅回路が出力する送信信号の負荷となる負荷回路と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第１の方向性結合器と、該第１の方向性結合器と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路へ伝播する送信信号の一部を取り出す第２の方向性結合器と、前記電力増幅回路と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路により反射された送信信号の一部を取り出す第３の方向性結合器と、該第３の方向性結合器と前記負荷回路との間に備えられ、当該負荷回路により反射された送信信号の一部を取り出す第４の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器の出力を検波する第１の検波器と、前記第２の方向性結合器の出力を検波する第２の検波器と、前記第３の方向性結合器の出力を検波する第３の検波器と、前記第４の方向性結合器の出力を検波する第４の検波器と、前記第１の検波器の出力と前記第２の検波器の出力とを加算する第１の加算器と、前記第３の検波器の出力と前記第４の検波器の出力とを加算する第２の加算器と、前記第１の加算器の出力及び前記第２の加算器の出力に基づいて前記電力増幅回路を制御する電力制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の電力制御回路は、２つの進行波の方向性結合器と２つの反射波の方向性結合器を電力増幅回路と負荷回路の間に配置する。そして２つの進行波の方向性結合器の検波出力を加算して進行波の方向性結合器の出力とし、同じく２つの反射波の方向性結合器の検波出力を加算して反射波の方向性結合器の出力とし、これらの出力を電力制御部に入力して基準電圧との誤差をなくすように電力増幅回路を制御するものである。
【０００６】
請求項３は、前記第１の方向性結合器と前記第２の方向性結合器は、夫々の方向性結合器により取り出される送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置されることを特徴とする。
本発明の最も特徴とするところは、２つの進行波の方向性結合器を配置する位置を、送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なる位置に配置することである。これにより、進行波を加算した結果、リップルを打ち消しあい方向性に関係なく一定の電圧値として出力されるようになる。
請求項４は、前記第３の方向性結合器と前記第４の方向性結合器は、夫々の方向性結合器により取り出される反射波の位相が１８０度異なるように配置されることを特徴とする。
本発明の最も特徴とするところは、更に２つの反射波の方向性結合器を配置する位置を、互いに位相が１８０度異なる位置に配置することである。これにより、進行波及び反射波のそれぞれ加算した結果が方向性に関係なく一定の電圧値として出力されるようになる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、電力制御回路は、２つの進行波の方向性結合器と１つの反射波の方向性結合器を電力増幅回路と負荷回路の間に配置し、そして２つの進行波の方向性結合器の検波出力の加算値と１つの反射波の方向性結合器の検波出力に基づいて電力増幅回路を制御するので、反射が発生した場合は反射波の方向性結合器の検波出力にリップルが発生して若干制御が甘くなるが、全体の回路構成が簡略化され且つ進行波の方向性の調整を無くすことができる。
また請求項２では、電力制御回路は、２つの進行波の方向性結合器と２つの反射波の方向性結合器を電力増幅回路と負荷回路の間に配置し、そして２つの進行波の方向性結合器の検波出力の加算値と２つの反射波の方向性結合器の検波出力の加算値に基づいて電力増幅回路を制御するので、反射が発生した場合でも、反射波にリップルが発生しないため、制御の確実性が向上し、且つ方向性の調整を無調整化することができる。
また請求項３では、第１の方向性結合器と第２の方向性結合器は、夫々の方向性結合器により取り出される送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置されるので、加算器により加算したレベルが常に一定のレベルとなり、進行波の方向性を改善することができる。
また請求項４では、第３の方向性結合器と第４の方向性結合器は、夫々の方向性結合器により取り出される反射波の位相が１８０度異なるように配置されるので、加算器により加算したレベルが常に一定のレベルとなり、反射波の方向性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係る電力制御回路のブロック図である。この電力制御回路１００は、送信信号を増幅する送信アンプ（電力増幅回路）１と、送信アンプ１が出力する送信信号を伝送する伝送路２と、送信アンプ１が出力する送信信号の負荷となる負荷回路３と、送信アンプ１と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３へ伝播する送信信号の一部を取り出す方向性結合器（第１の方向性結合器）４と、方向性結合器４と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３へ伝播する送信信号の一部を取り出す方向性結合器（第２の方向性結合器）７と、送信アンプ１と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３により反射された送信信号の一部を取り出す方向性結合器（第３の方向性結合器）１１と、方向性結合器４の出力を検波する検波器（第１の検波器）５と、方向性結合器７の出力を検波する検波器（第２の検波器）８と、方向性結合器１１の出力を検波する検波器（第３の検波器）１３と、検波器５の出力と検波器８の出力とを加算する加算器１０と、加算器１０の出力Ｖｃ及び検波器１３の出力Ｖｄに基づいて送信アンプ１を制御する誤差アンプ（電力制御部）１８と、を備えて構成される。尚、方向性結合器４、方向性結合器７及び方向性結合器１１には夫々終端抵抗６、９、１２が備えられ、それぞれの方向性結合器のインピーダンスが整合するように調整されている。また、方向性結合器４と方向性結合器７は、夫々の方向性結合器により取り出される送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置される（詳細は後述する）。
このように本発明の電力制御回路１００は、２つの進行波の方向性結合器４、７と１つの反射波の方向性結合器１１を送信アンプ１と負荷回路３の間に配置する。そして２つの進行波の方向性結合器４、７の検波出力を加算して進行波の方向性結合器４、７の出力とし、１つの反射波の方向性結合器１１の検波出力を誤差アンプ１８に入力して基準電圧Ｖｅとの誤差をなくすように送信アンプ１を制御するものである。また本発明の最も特徴とするところは、２つの進行波の方向性結合器４、７を配置する位置を、送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なる位置に配置することである。これにより、加算した結果が方向性に関係なく一定の電圧値として出力されるようになる。
【０００９】
次に本発明の第１の実施形態に係る電力制御回路の動作について図２を参照して説明する。図２は反射波が発生した場合の加算器に入力する信号と出力信号を示す図である。横軸は位相、縦軸は電圧値を表す。例えば誤差アンプ１８から基準電圧Ｖｅに対応する送信出力を指示する電圧がＶｆであるとすると、Ｖｆに相当する送信電力が送信アンプ１から送信される。その送信電力は伝送路２を介して負荷回路３に伝送される。負荷回路３はインピーダンスが整合されるように予め整合されているので、負荷回路３からは殆ど反射波は発生しない。従って、方向性結合器１１の検波器１３からは反射波電圧Ｖｄはゼロである。また方向性結合器４、７は送信信号の一部を取り出して加算器１０により加算され、電圧Ｖｃとして入力される。従って、誤差アンプ１８は電圧ＶｃとＶｄの誤差を計算して、その結果が基準電圧Ｖｅになるように送信アンプを制御する。本実施形態では、反射波がゼロの場合は、Ｖｄ＝０であるから、結果として誤差アンプ１８は電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｅになるように送信アンプを制御するように動作する。
次に負荷回路３のインピーダンスが何らかの原因により変化した場合、インピーダンスの整合が崩れて伝送路２には反射波が発生する。その反射波は方向性結合器１１により受信されて検波器１３により検波され、反射波電圧Ｖｄとして誤差アンプ１８に入力される。またこのとき方向性結合器４、７は図２（ａ）、（ｂ）のようにリップル電圧Ｖａｒ、Ｖｂｒが発生する。しかし、方向性結合器４、７はリップルの位相が１８０度異なるように配置されているので、リップル電圧Ｖａｒ、Ｖｂｒは打ち消されて図２（ｃ）のように一定電圧Ｖｃだけが出力される。即ち、Ｖｃは一定であり、Ｖｄが反射波の大きさに応じて変化するので、誤差アンプ１８は一定値のＶｃとＶｄの誤差が基準電圧Ｖｅになるように制御すればよい。
【００１０】
図３は本発明の第２の実施形態に係る電力制御回路のブロック図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。この電力制御回路１１０は、送信信号を増幅する送信アンプ（電力増幅回路）１と、送信アンプ１が出力する送信信号を伝送する伝送路２と、送信アンプ１が出力する送信信号の負荷となる負荷回路３と、送信アンプ１と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３へ伝播する送信信号の一部を取り出す方向性結合器（第１の方向性結合器）４と、方向性結合器４と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３へ伝播する送信信号の一部を取り出す方向性結合器（第２の方向性結合器）７と、送信アンプ１と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３により反射された送信信号の一部を取り出す方向性結合器（第３の方向性結合器）１１と、方向性結合器１１と負荷回路３との間に備えられ、当該負荷回路３により反射された送信信号の一部を取り出す方向性結合器（第４の方向性結合器）１４と、方向性結合器４の出力を検波する検波器（第１の検波器）５と、方向性結合器７の出力を検波する検波器（第２の検波器）８と、方向性結合器１１の出力を検波する検波器（第３の検波器）１３と、方向性結合器１４の出力を検波する検波器（第４の検波器）１６と、検波器５の出力と検波器８の出力とを加算する加算器１０と、検波器１１の出力と検波器１４の出力とを加算する加算器（第２の加算器）１７と、加算器１０の出力Ｖｃ及び加算器１７の出力Ｖｄに基づいて送信アンプ１を制御する誤差アンプ（電力制御部）１８と、を備えて構成される。尚、方向性結合器４、方向性結合器７、方向性結合器１１及び方向性結合器１７には夫々終端抵抗６、９、１２、１５が備えられ、それぞれの方向性結合器のインピーダンスが整合するように調整されている。また、方向性結合器４と方向性結合器７は夫々の方向性結合器により取り出される送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置される。また方向性結合器１１と方向性結合器１４は、夫々の方向性結合器により取り出される反射波の位相が１８０度異なるように配置される。
【００１１】
このように本発明の電力制御回路１１０は、２つの進行波の方向性結合器４、７と２つの反射波の方向性結合器１１、１４を送信アンプ１と負荷回路３の間に配置する。そして２つの進行波の方向性結合器４、７の検波出力を加算して進行波の方向性結合器４、７の出力とし、同じく２つの反射波の方向性結合器１１、１４の検波出力を加算して反射波の方向性結合器１１、１４の出力とし、これらの出力を誤差アンプ１８に入力して基準電圧Ｖｅとの誤差をなくすように送信アンプ１を制御するものである。また本発明の最も特徴とするところは、２つの進行波の方向性結合器４、７は夫々の方向性結合器により取り出される送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置され、また２つの反射波の方向性結合器１１、１４を配置する位置を、夫々互いに位相が１８０度異なる位置に配置することである。これにより、加算した結果が進行波及び反射波の方向性に関係なく一定の電圧値として出力されるようになる。尚、方向性を改善する場合、方向性の絶対値をよくする必要はなく、夫々２つの結合器の方向性が等しければよい。即ち、加算器１０及び加算器１７に夫々入力される信号の方向性が等しければ、振幅が等しくなるように調整すれば方向性は改善される。
【００１２】
次に本発明の第２の実施形態に係る電力制御回路の動作について説明する。
反射波が発生しない場合は、方向性結合器１１と方向性結合器１４には反射波が発生しないので検波器１３及び検波器１６からは電圧Ｖｇ及びＶｈは発生しない。その結果、加算器１７の出力電圧Ｖｄもゼロである。従って、反射波が発生しない場合は、第１の実施形態と動作は同じであるので説明を省略する。
ここでは負荷回路３のインピーダンスが何らかの原因により変化した場合について説明する。負荷回路３のインピーダンスが何らかの原因により変化すると、インピーダンスの整合が崩れて伝送路２には反射波が発生する。その反射波は方向性結合器１１と方向性結合器１４により受信されて検波器１３及び検波器１６により検波され、その電圧が加算器１７により加算されて反射波電圧Ｖｄとして誤差アンプ１８に入力される。またこのとき方向性結合器１１、１４は互いに位相が１８０度異なるように配置されているので、電圧Ｖｇ、Ｖｈが加算器１３により加算されると打ち消し合って一定のレベルＶｄになる。即ち、Ｖｃは一定であり、Ｖｄが反射波の大きさに応じて一定の電圧で変化するので、誤差アンプ１８は一定値のＶｃとＶｄの誤差が基準電圧Ｖｅになるように制御すればよい。
【００１３】
以上のとおり本発明によれば、送信アンプ１は、２つの進行波の方向性結合器４、７と１つの反射波の方向性結合器１１を送信アンプ１と負荷回路３の間に配置し、そして２つの進行波の方向性結合器４、７の検波出力Ｖａ、Ｖｂの加算値Ｖｃと１つの反射波の方向性結合器１１の検波出力Ｖｄに基づいて送信アンプ１を制御するので、反射が発生した場合は反射波の方向性結合器１１の検波出力にリップルが発生して若干制御が甘くなるが、全体の回路構成が簡略化され且つ進行波の方向性の調整を無くすことができる。
また、送信アンプ１は、２つの進行波の方向性結合器４、７と２つの反射波の方向性結合器１１、１４を送信アンプ１と負荷回路３の間に配置し、そして２つの進行波の方向性結合器４、７の検波出力Ｖａ、Ｖｂの加算値Ｖｄと２つの反射波の方向性結合器１１、１４の検波出力Ｖｇ、Ｖｈの加算値Ｖｄに基づいて送信アンプ１を制御するので、反射が発生した場合でも、反射波にリップルが発生しないため、制御の確実性が向上し、且つ方向性の調整を無調整化することができる。
また、方向性結合器４と方向性結合器７は、夫々の方向性結合器により取り出される送信信号に含まれるリップルの位相が１８０度異なるように配置されるので、加算器１０により加算したレベルが常に一定のレベルとなり、進行波の方向性を改善することができる。
また、方向性結合器１１と方向性結合器１４は、夫々の方向性結合器により取り出される反射波の位相が１８０度異なるように配置されるので、加算器１７により加算したレベルが常に一定のレベルとなり、反射波の方向性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力制御回路のブロック図である。
【図２】加算器に入力する信号と出力信号を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電力制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  送信アンプ、２  伝送路、３  負荷回路、４、７、１１、１４  方向性結合器、５、８、１３、１６  検波器、６、９、１２、１５  終端抵抗、１０、１７  加算器、１８  誤差アンプ、１００  電力制御回路
【図１】
2007006046.tif 000003
【図２】
2007006046.tif 000004
【図３】
2007006046.tif 000005