(57)【要約】【課題】  周波数特性や環境安定性が高く、かつ、ダイナミックレンジが広い自動レベル制御装置等を提供する。【解決手段】上述した課題は、検波器と、第１の遮断周波数以上の信号を減衰させる第１のローパスフィルタと、第１のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第１のレベルとの差分信号を出力する第１の比較器と、被制御回路に入力する信号レベルを制御する第１の制御回路とを備えた自動レベル制御装置であって、検波器が、検波入力制御信号に基づいて信号レベルを制御した信号を出力する第２の制御回路と、第２の制御回路の出力信号を検波する検波素子と、第２の遮断周波数以上の信号を減衰させる第２のローパスフィルタと、第２のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第２のレベルとの差分に基づいて、検波入力制御信号を出力する第２の比較器を備えた自動レベル制御装置等により解決することができる。【選択図】図１
2007288588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御回路の出力信号を検波する検波器と、
前記検波器の出力信号のうち、第１の遮断周波数以上の信号を減衰させる第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第１のレベルとの差分に基づいて、被制御回路入力制御信号を出力する第１の比較器と、
前記被制御回路入力制御信号に基づいて、前記被制御回路に入力する信号レベルを制御する第１の制御回路と、を備えた自動レベル制御装置であって、前記検波器が、
入力された前記被制御回路の出力信号を、検波入力制御信号に基づいて信号レベルを制御した信号を出力する第２の制御回路と、
前記第２の制御回路の出力信号を検波する検波素子と、
前記検波素子の出力信号のうち、第２の遮断周波数以上の信号を減衰させる第２のローパスフィルタと、
前記第２のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第２のレベルとの差分に基づいて、前記検波入力制御信号を出力する第２の比較器と、
を備えたことを特徴とする自動レベル制御装置。
【請求項２】
前記第２の遮断周波数が、前記第１の遮断周波数より高い周波数であることを特徴とする請求項１記載の自動レベル制御装置。
【請求項３】
被制御回路の出力信号を検波して第１の検波信号を生成する工程と、
前記第１の検波信号を、第１の遮断周波数以上の信号成分を減衰させた第１の濾波信号を生成する工程と、
前記第１の濾波信号の信号レベルと所定の第１のレベルとの差分に基づいて、前記被制御回路に入力する信号レベルを制御する工程と、
を含む自動レベル制御方法であって、前記検波信号を生成する工程が、
被制御回路の出力信号を、検波入力制御信号に基づいて、信号レベルを制御して検波した第２の検波信号を生成する工程と、
前記第２の検波信号を、第２の遮断周波数以上の信号成分を減衰させた第２の濾波信号を生成する工程と、
前記第２の濾波信号の信号レベルと所定の第２のレベルとの差分に基づいて、前記検波入力制御信号を生成する工程と、
を含むことを特徴とする自動レベル制御方法。
【請求項４】
被制御回路の出力信号を検波する検波器と、
前記検波器の出力信号のうち、第１の遮断周波数以上の信号を減衰させる第１のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第１のレベルとの差分に基づいて、被制御回路入力制御信号を出力する第１の比較器と、
前記被制御回路入力制御信号に基づいて、前記被制御回路に入力する信号レベルを制御する第１の制御回路と、を備えた自動レベル制御回路であって、前記検波器が、
入力された前記被制御回路の出力信号を、検波入力制御信号に基づいて信号レベルを制御した信号を出力する第２の制御回路と、
前記第２の制御回路の出力信号を検波する検波素子と、
前記検波素子の出力信号のうち、第２の遮断周波数以上の信号を減衰させる第２のローパスフィルタと、
前記第２のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第２のレベルとの差分に基づいて、前記検波入力制御信号を出力する第２の比較器と、
を備えたことを特徴とする自動レベル制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路の出力信号レベルを所定のレベルに制御するための自動レベル制御装置、方法および回路に関し、特に、出力信号の検波信号に基づいて、被制御回路の入力信号レベル制御することによって出力信号レベルを制御する自動レベル制御装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の発達により、さまざまな機器に電子回路が組み込まれるようになってきた。一般に、電子回路は、温度、湿度などの周囲の環境の変化や、入力される信号の周波数などの使用状態により、伝達特性が変化する。例えば、トランジスタやそれを用いた増幅回路は、信号周波数が高くなると利得が低下する。また、周囲の温度が高いところで使用すると、利得が急激に増大するものが多い。このため、たとえ被制御回路の入力信号レベルが一定であったとしても、使用状態や使用環境により出力信号レベルは変動してしまう。
【０００３】
しかし、信号発生器や測定器などの精密機器では、測定精度を維持するために、このような変動を無視できない。そこで、特許文献１に開示されているような、機器の使用状態や使用環境によらず出力信号レベルを一定に保つ自動レベル制御回路が利用されることが多い。自動レベル制御方法として、被制御回路の出力信号レベルをフィードバックして、被制御回路に入力される信号レベルを制御することによって、出力信号レベルを一定になるように制御する方法がある。
【０００４】
また、自動レベル制御回路は、出力信号レベルの安定性を維持する目的だけでなく、所望の出力信号レベルを得るための制御回路を得るために利用されることもある。例えば、被制御回路の出力信号が所定の信号レベルとなるような動作条件で、当該被制御回路や当該回路内のデバイスの伝達特性や信頼性などの試験を行う場合、自動レベル制御回路により被制御回路からの出力信号レベルを所定のレベルとなるように制御することにより測定環境を整えることができる。
【０００５】
図２に典型的な自動レベル制御装置５０の構成を示す。
自動レベル制御装置５０は、方向性結合器２２と、検波素子３２と、ローパスフィルタ２４と、比較器２３と、減衰器２１とにより構成されている。方向結合器２２の入力には、制御対象となる増幅回路４０の出力信号６１が接続されている。方向結合器２２の入力信号６１は２つに分配され、一方の分配信号６３が検波素子３２に入力され、他方が出力信号６２として装置の外部に出力される。検波素子３２の出力信号６７は、ローパスフィルタ２４に入力されている。ローパスフィルタ２４の出力信号６８は、比較器２３の一方の入力される。比較器２３の他方の入力は、電源２５に接続されている。比較器２３の出力信号（被制御回路入力制御信号）６９は、制御回路である減衰器２１の制御信号入力に入力される。
【０００６】
自動レベル制御回路５０は、信号源１０と制御対象となる被制御回路４０に接続されている。信号源１０の出力信号は、減衰器２１に入力される。減衰器２１の出力信号６０は、増幅回路４０に入力される。増幅回路４０の出力信号６１は、方向性結合器２２に入力される。方向性結合器２２からの出力信号６２は、装置外部に出力される。
【０００７】
次に、自動レベル制御回路５０の動作を簡単に説明する。
被制御回路である増幅回路４０の出力信号６１は、方向結合器２２で分配される。分配信号６３が検波素子３２で検波される。検波信号６７は、増幅回路４０からの出力信号６１の信号レベルを示している。ただし、検波信号６７は搬送波などの高周波成分が含まれているため、そのまま制御信号として用いることはできない。そこで、所定の遮断周波数以上の周波数成分をローパスフィルタ２４で減衰させて濾波信号６８を生成する。濾波信号６８は比較器２３に入力され、電源２５の出力レベルとの比較を行う。比較器２３は、両者のレベルの差分を被制御回路入力制御信号６９として出力する。減衰器２１は、被制御回路入力制御信号６９が大きくなればなるほど減衰量が増加するように設定されている。
【０００８】
すなわち、増幅回路４０からの出力信号レベルが大きくなると、検波信号６７の信号レベルが大きくなり、被制御回路入力制御信号６９が大きくなる。すると、減衰器２１の減衰量が増加するため、増幅回路４０の入力信号６０の信号レベルが小さくなる。増幅回路４０は、入力信号レベルが小さくなると、出力信号レベルも小さくなる。したがって、自動レベル制御装置５０は、増幅回路４０からの出力信号レベルが大きくなると、出力信号レベルが小さくなるように制御を行う。逆に、自動レベル制御装置５０は、増幅回路４０からの出力信号レベルが小さくなると、出力信号レベルが大きくなるように制御を行う。
【０００９】
そして、増幅回路４０からの出力信号レベルが所望の信号レベルになると、被制御回路入力制御信号６９の信号レベルの増減がなくなり制御状態となる。制御状態における出力信号のレベルは、電源２５の出力レベルを変化させることによって任意のレベルに設定することができる。
【００１０】
【特許文献１】特許３０１０４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、自動レベル制御装置５０自体も電子回路であるため、使用状態や使用環境により特性が変動する。なかでも、検波素子３２は環境（特に温度）依存性が高く、また使用周波数によっても特性が大きく変わる。検波素子３２の特性が変化すると、検波信号のレベルが変わるため、安定したレベル制御ができなくなってしまう。
【００１２】
この対策として、検波素子３２として、周波数特性や環境安定性が高い検波素子を利用することが考えられる。近年、このような検波素子が次々と実用化されているが、安定性を重視して設計がなされるため、扱える信号のダイナミックレンジが非常に限定されてしまうという欠点がある。このため、周波数特性や環境安定性が高く、かつ、ダイナミックレンジが広い自動レベル制御装置が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題は、被制御回路の出力信号を検波する検波器と、前記検波器の出力信号のうち、第１の遮断周波数以上の信号を減衰させる第１のローパスフィルタと、前記第１のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第１の信号レベルとの差分に基づいて、被制御回路入力制御信号を出力する第１の比較器と、前記被制御回路入力制御信号に基づいて、前記被制御回路に入力する信号レベルを制御する第１の制御回路と、を備えた自動レベル制御装置であって、前記検波器が、入力された前記被制御回路の出力信号を、検波入力制御信号に基づいて信号レベルを制御した信号を出力する第２の制御回路と、前記第２の制御回路の出力信号を検波する検波素子と、前記検波素子の出力信号のうち、第２の遮断周波数以上の信号を減衰させる第２のローパスフィルタと、前記第２のローパスフィルタの出力信号レベルと所定の第２のレベルとの差分に基づいて、前記検波入力制御信号を出力する第２の比較器と、を備えたことを特徴とする自動レベル制御装置等により解決することができる。
【００１４】
すなわち、検波素子の入力信号レベルを自動レベル制御回路で制御して、検波素子の動作点を所定の範囲に収める。これにより、ダイナミックレンジの広い信号を、周波数特性や環境安定性が高い検波素子で検波することができるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、周波数特性や環境安定性が高く、かつ、ダイナミックレンジが広い自動レベル制御装置等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】
【００１６】
図１に本発明を利用した自動レベル制御装置２０を示す。
自動レベル制御装置２０は、方向性結合器２２と、検波器３０と、ローパスフィルタ２４と、比較器２３と、減衰器２１により構成されている。方向結合器２２の入力には、制御対象となる被制御回路（図１では増幅回路４０）の出力が接続されている。方向結合器２２の入力信号６１は２つに分配され、一方の分配信号６３が検波器３０に入力され、他方が装置の外部に出力される。検波器３０の出力信号である検波信号６７ａは、ローパスフィルタ２４に入力される。ローパスフィルタ２４の出力信号である濾波信号６８は、比較器２３の一方に入力される。比較器２３の他方の入力は、電源２５に接続されている。比較器２３の出力信号である被制御回路入力制御信号６９は、被制御回路４０の入力信号レベルの制御回路である減衰器２１の制御信号入力に入力される。
【００１７】
検波器３０は、減衰器３１と、検波素子３２と、ローパスフィルタ３４と、比較器３３と、電源３５から構成されている。方向性結合器２２の分配信号６３は、減衰器３１に入力されている。減衰器３１からの出力信号６４は、検波素子３２に入力されている。検波素子３２の出力信号である検波信号６５は、ローパスフィルタ３４に入力される。ローパスフィルタ３４の出力信号である濾波信号６６は、比較器３３の一方に入力されている。比較器３３の他方の入力は、電源３５に接続されている。比較器３３の出力信号は、検波器３０の検波信号６７ａとしてローパスフィルタ２４に入力されるとともに、検波入力制御信号６７ｂとして、検波素子３２の入力信号レベルの制御回路である減衰器３１の制御信号入力に入力される。
【００１８】
自動レベル制御回路２０は、信号源１０と制御対象となる被制御回路４０に接続されている。信号源１０の出力信号は、減衰器２１に入力される。減衰器２１の出力信号６０は、被制御回路のひとつである増幅回路４０に入力される。増幅回路４０の出力信号６１は、方向性結合器２２に入力される。方向性結合器２２からの出力信号６２は、装置外部に出力される。
【００１９】
なお、制御回路２１、３１は、減衰器に限られず、制御信号入力に基づいて入力された信号レベルの増幅、減衰、またはその双方を実行して出力する機能を有する回路であればよい。また、被制御回路４０からの出力信号を分配する手段は、方向性結合器に限られるものではなく、入力信号６１の信号レベルを減衰させずに出力し、かつ、入力信号レベルに比例した分配信号６３を生成できるものであればよい。
【００２０】
さらに、図１では、被制御回路として増幅回路４０が接続されているが、被制御制御は増幅回路に限られない。本願における「被制御回路」とは、入力信号レベルの増加（または減少）にしたがって出力信号レベルも増加（または減少）する単純増加特性を有する回路、または、入力信号レベルの増加（または減少）にしたがって出力信号レベルも減少（または増加）する単純減少特性を有する回路をいい、「回路」の態様としては、プリント基板上に複数の電子部品を配置して作成された回路基板のみならず、集積回路、さらにはトランジスタなど電子部品単体も含まれる。
【００２１】
次に、自動レベル制御装置２０の動作を簡単に説明する。はじめに、装置２０全体の動作を説明する。
被制御回路である増幅回路４０の出力信号６１は、方向結合器２２で分配される。分配信号６３が検波器３０で検波される。検波信号６７は、増幅回路４０からの出力信号６１の信号レベルを示している。検波信号６７は高周波成分が含まれているため、そのまま制御信号として利用することはできない。そこで、ローパスフィルタ２４で所定の遮断周波数以上の信号成分を減衰させる。ローパスフィルタ２４の遮断周波数が高いほど、増幅回路４０の出力信号レベルの制御速度を早くすることができる。ただし、増幅回路４０に入力される信号の信号周波数よりも十分低い周波数としないと、信号が歪んでしまう。本実施例の自動レベル制御装置２０が制御する信号は、信号源１０で発生した３ＧＨｚ帯の搬送波を１００ｋ〜１ＭＨｚ前後の情報信号で変調しているため、ローパスフィルタ２４の遮断周波数を情報信号の周波数よりも十分に小さな１０ｋＨｚに設定している。
【００２２】
濾波信号６８は比較器２３に入力され、電源２５の出力レベルと比較される。比較器２３は両者の差分を被制御回路入力制御信号６９として出力する。減衰器２１は、被制御回路入力制御信号６９が大きくなると減衰量が増加するように設定されている。すなわち、増幅回路４０からの出力信号レベルが大きくなると、検波信号６７の信号レベルが大きくなり、被制御回路入力制御信号６９が大きくなる。すると、減衰器２１の減衰量が増加するため、増幅回路４０の入力信号６０の信号レベルが小さくなる。増幅回路４０は、入力信号レベルが小さくなると、出力信号レベルも小さくなる。したがって、自動レベル制御装置５０は、増幅回路４０からの出力信号レベルが大きくなると、出力信号レベルが小さくするように制御を行っていることになる。逆に、増幅回路４０からの出力信号レベルが小さくなると、自動レベル制御装置５０は、出力信号レベルが大きくなるように制御を行う。
【００２３】
そして、増幅回路４０からの出力信号レベルが所望の信号レベルになると制御状態となる。制御状態となったときの出力信号６１のレベルは、電源２５の出力電圧を変化させることによって任意のレベルに設定することができる。
【００２４】
なお、上述した例とは逆に、濾波信号６８の信号レベルが大きくなるほど比較器２３の出力信号（被制御回路入力制御信号）６９を小さくするように設定してもよい。この場合には、減衰器２１を、制御入力信号が小さくなるほど減衰量が大きくなるように設定する必要がある。
【００２５】
次に、検波器３０の動作を詳細に説明する。
分配信号６３は、減衰器３１に入力され、検波信号入力制御信号６７により信号レベルが減衰される。減衰された信号６４は、検波素子３２に入力される。この検波素子３２は、ある限定された動作領域で周波数特性・環境安定性が特に高くなるようなタイプの素子を選択する。検波信号６５は、ローパスフィルタ３４で高周波成分を減衰させる。
【００２６】
ここで、減衰器３０内部のフィードバック回路は、検波素子３２の入力信号レベル制御して、検波素子３２を周波数特性や環境安定性の高い動作領域で作動させることを目的としている。したがって、ローパスフィルタ３４の遮断周波数は、情報信号の周波数よりも大きく設定する必要がある。よって、ローパスフィルタ３４の遮断周波数は、ローパスフィルタ２４の遮断周波数よりも高くなるように設定することが望ましいことになる。ただし、情報信号を搬送する搬送波自体がレベル制御されてしまうと本来の目的である検波ができなくなってしまう。そこで、遮断周波数は、搬送波の周波数よりも十分低い値に設定する必要がある。本実施例の自動レベル制御信号２０で制御する信号は、３ＧＨｚ帯の搬送波を１００ｋ〜１ＭＨｚ前後の情報信号で変調した信号であるため、ローパスフィルタ３４の遮断周波数を情報信号の周波数よりも十分に大きく、かつ搬送波信号よりも小さな１００ＭＨｚに設定している。
【００２７】
濾波信号６６は比較器３３に入力され、電源３５の出力レベルと比較される。比較器３３は両者の差分を検波器３０の検波出力信号６７ａとして出力する。比較器３３の出力は、検波入力制御信号６７ｂとして、減衰器３１の制御信号入力にも入力される。減衰器３１は、検波入力制御信号６７ｂが大きくなると減衰量が増加するように設定されている。すなわち、分配信号６３の入力信号レベルが大きくなると、検波信号６５の信号レベルが大きくなり、検波入力制御信号６７ｂが大きくなる。すると、減衰器３１の減衰量が増加するため、検波素子３２への入力信号６４の信号レベルが小さくなる。逆に、分配信号６３の信号レベルが小さくなると、検波入力制御信号６７ｂが小さくなり、減衰器３１の減衰量が減少する。このようにして、検波素子３２を周波数特性や環境安定性の高い領域で動作させている。検波素子３２の動作点は、電源３５の出力電圧を変化させることによって任意のレベルに設定することができる。
【００２８】
なお、上述した例とは逆に、濾波信号６６が大きくなるほど比較器３３の出力信号（検波入力制御信号）６７ｂを小さくするように設定してもよい。この場合には、減衰器３１を、制御入力信号が小さくなるほど減衰量が大きくなるように設定する必要がある。
【００２９】
以上、本発明に係る技術的思想を特定の実施例を参照しつつ詳細にわたり説明したが、本発明の属する分野における当業者には、請求項の趣旨及び範囲から離れることなく様々な変更及び改変を加えることが出来ることは明らかである。例えば、上述した実施態様では、被制御回路として単純増加特性を有する増幅回路を制御する態様を示したが、減衰器２１の制御特性を逆（すなわち、被制御回路入力制御信号６９の信号レベルが大きくなると、減衰量が小さくなる）に設定することにより、単純減少特性を有する被制御回路を制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施態様の概略構成図である。
【図２】背景技術の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
２０、５０  自動レベル制御装置
２１、３１  制御回路（減衰器）
２３、３３  比較器
２４、３４  ローパスフィルタ
２５、３５  電源
３０            検波器
３２  検波素子
４０  被制御回路（増幅回路）
６５、６７ａ  検波信号
６６、６８  濾波信号
６７ｂ  検波入力制御信号
６９  被制御回路入力制御信号
【図１】
2007288588.tif 000003
【図２】
2007288588.tif 000004