(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）とを入力し、
加算部によって、該同相成分（Ｉ）から帰還同相成分（Ｉ′）を減算し、前記直交成分（Ｑ）から帰還直交成分（Ｑ′）を減算し、
該減算された同相成分（ｉ）と該減算された直交成分（ｑ）とをそれぞれ帯域制限し、
該帯域制限された同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し、
該直交変調した信号を電力増幅して出力信号として送信し、
該出力信号の一部を分波し、
該分波した出力信号の一部（以下、帰還信号と称する）を前記搬送波信号によって直交復調して、ベースバンド信号の帰還同相成分（Ｉ′）と帰還直交成分（Ｑ′）とを前記加算部に出力する負帰還電力増幅回路において、
前記帰還信号を検波し、該検波された前記帰還信号の信号レベルを検出し、
該検出された信号レベルに基づいて、前記帰還信号の信号レベルを制御し、
前記帯域制限された同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）のいずれか１つの信号レベルを検出し、
該検出した信号レベルに基づいて、前記直交変調した信号の信号レベルを制御することによって、前記出力信号のレベルを制御することを特徴とするループゲイン制御方法。
【請求項２】
順方向部と帰還部と、該帰還部の出力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）を入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）からそれぞれの成分同士で減算して該順方向部に与える加算部とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、前記順方向部の出力信号レベルを検出する第１のレベル検出器と、前記帰還部の信号レベルを制御する第１のレベル制御器と、前記第１のレベル検出器が検出した前記出力信号レベルに応じて該第１のレベル制御器の出力信号レベルを制御するための制御信号を出力する制御部とを備え、前記帰還部の信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力レベルを一定に制御する電力増幅回路において、
前記順方向部は、前記加算部から入力した入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）のそれぞれを帯域制限して同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）とを出力するループフィルタと、該同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し被変調波信号を出力する直交変調器と、該被変調波信号の出力信号レベルを制御する第２のレベル制御器と、該第２のレベル制御器の出力する信号を増幅する電力増幅器とで構成され、
前記同相成分（ｉ）または直交成分（ｑ）のいずれか１つの成分の信号レベルを検出する第２の検出部とを備え、
前記制御部は、更に、前記第２の検出部の検出した信号レベルの値に応じて、前記第２のレベル制御器を制御することによってループゲインを一定に制御することを特徴とする電力増幅回路。
【請求項３】
順方向部と帰還部と、該帰還部の出力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）を入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）からそれぞれの成分同士で減算して該順方向部に与える加算部とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、前記順方向部の出力信号レベルを検出するレベル検出器と、前記帰還部の信号レベルを制御する第１のレベル制御器と、前記レベル検出器が検出した前記出力信号レベルに応じて該第１のレベル制御器の出力信号レベルを制御するための制御信号を出力する制御部とを備え、前記帰還部の信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力レベルを一定に制御する電力増幅回路において、
前記順方向部は、前記加算部から入力した入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）のそれぞれを帯域制限して同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）とを出力するループフィルタと、該同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し被変調波信号を出力する直交変調器と、該被変調波信号の出力信号レベルを制御する第２のレベル制御器と、該第２のレベル制御器の出力する信号を増幅する電力増幅器とで構成され、
同相成分（ｉ）または直交成分（ｑ）のいずれか１つの成分として所定のＤＣ電圧とし他方の成分をゼロとする信号を直交変調器に入力し、
前記所定のＤＣ電圧を入力した成分の信号レベルと、前記所定のＤＣ電圧とを入力して比較結果を出力する比較器を備え、
前記制御部は、更に、前記比較器の比較結果に応じて、前記第２のレベル制御器を制御することによってループゲインを一定に制御することを特徴とする電力増幅回路。
【請求項４】
ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）とを入力し、
加算部によって、該同相成分（Ｉ）と帰還同相成分（Ｉ′）を加算し、前記直交成分（Ｑ）から帰還直交成分（Ｑ′）を加算し、
該加算された同相成分（ｉ）と該加算された直交成分（ｑ）とをそれぞれ帯域制限し、
該帯域制限された同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し、
該直交変調した信号を電力増幅して出力信号として送信し、
該出力信号の一部を分波し、
該分波した出力信号の一部（以下、帰還信号と称する）を前記搬送波信号によって直交復調して、ベースバンド信号の帰還同相成分（Ｉ′）と帰還直交成分（Ｑ′）とを前記加算部に出力する負帰還電力増幅回路において、
前記帰還信号を検波する検波手段と、該検波された前記帰還信号の信号レベルを検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段により検出された信号レベルに基づいて、前記帰還信号の信号レベルを制御する制御手段と、
前記帯域制限された同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）のいずれか１つの信号レベルを検出する第２の検出手段と、
該第２の検出手段により検出した信号レベルに基づいて、前記直交変調した信号の信号レベルを前記制御手段により制御することによって、前記出力信号のレベルを制御することを特徴とする電力増幅回路。
【請求項５】
順方向部と帰還部と、該帰還部の出力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）を入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）からそれぞれの成分同士で加算して該順方向部に与える加算部とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、前記順方向部の出力信号レベルを検出する第１のレベル検出器と、前記帰還部の信号レベルを制御する第１のレベル制御器と、前記第１のレベル検出器が検出した前記出力信号レベルに応じて該第１のレベル制御器の出力信号レベルを制御するための制御信号を出力する制御部とを備え、前記帰還部の信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力レベルを一定に制御する電力増幅回路のループゲイン制御方法において、
前記順方向部は、前記加算部から入力した入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）のそれぞれを帯域制限して同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）とを出力し、該同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し被変調波信号を出力し、該被変調波信号の出力信号レベルを第２のレベル制御器により制御し、該第２のレベル制御器の出力する信号を増幅し、
前記同相成分（ｉ）または直交成分（ｑ）のいずれか１つの成分の信号レベルを第２の検出部により検出し、
前記制御部は、更に、前記第２の検出部の検出した信号レベルの値に応じて、前記第２のレベル制御器を制御することによってループゲインを一定に制御することを特徴とする電力増幅回路のループゲイン制御方法。
【請求項６】
順方向部と帰還部と、該帰還部の出力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）を入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）からそれぞれの成分同士で加算して該順方向部に与える加算部とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、前記順方向部の出力信号レベルを検出するレベル検出器と、前記帰還部の信号レベルを制御する第１のレベル制御器と、前記レベル検出器が検出した前記出力信号レベルに応じて該第１のレベル制御器の出力信号レベルを制御するための制御信号を出力する制御部とを備え、前記帰還部の信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力レベルを一定に制御する電力増幅回路のループゲイン制御方法において、
前記順方向部は、前記加算部から入力した入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）のそれぞれを帯域制限して同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）とを出力し、該同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し被変調波信号を出力し、該被変調波信号の出力信号レベルを第２のレベル制御器により制御し、該第２のレベル制御器の出力する信号を増幅し、
同相成分（ｉ）または直交成分（ｑ）のいずれか１つの成分として所定のＤＣ電圧とし他方の成分をゼロとする信号を直交変調器に入力し、
前記所定のＤＣ電圧を入力した成分の信号レベルと、前記所定のＤＣ電圧とを入力して比較結果を出力し、
前記制御部は、更に、前記比較結果に応じて、前記第２のレベル制御器を制御することによってループゲインを一定に制御することを特徴とする電力増幅回路のループゲイン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，電力増幅器に関わり、特に負帰還回路を備えた電力増幅器の非線形歪み補償に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
線形デジタル変調方式，例えば１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）やπ／４ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）等を利用した無線システムにおいては、電力増幅回路の非線形歪補償が必須であり、各種の非線形歪補償方式（リニアライザ）が用いられている。その中でもカーテシアンループの負帰還方式のリニアライザは古くから利用されている方式である。従来の線形帰還回路を備えた電力増幅回路を図２によって説明する。図２は、カーテシアン方式の負帰還リニアライザ方式を用いた無線機の送信部（負帰還電力増幅回路）の構成を示すブロック図である。
【０００３】
ベースバンド信号発生器 1 は、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）を発生し、それぞれ、加算器 2-1 と 2-2 とに出力する。そして、同相成分（Ｉ）は、加算器 2-1 で帰還信号の同相成分（Ｉ′）と加算されて同相成分（ｉ）としてループフィルタ 3-1 に出力される。同様に、直交成分（Ｑ）は、加算器 2-2 で帰還信号の同相成分（Ｑ′）と加算されて直交成分（ｑ）としてループフィルタ 3-2 に出力される。
ループフィルタ 3-1 は、入力した同相成分信号（ｉ）に帯域制限をかけて、直交変調器 4 に出力する。同様に、ループフィルタ 3-2 は、入力された直交成分信号（ｑ）に帯域制限をかけて、直交変調器 4 に出力する。
【０００４】
また、基準信号発生器 11 は基準周波数信号を発生し、ＰＬＬ周波数シンセサイザ 12 に出力する。ＰＬＬ周波数シンセサイザ 12 は、基準周波数信号を基に搬送波信号を発生させ、直交変調器 4 と移相器 13 とに出力する。移相器 13 は、入力した搬送波信号の位相を、位相制御器 16 から与えられる制御信号に基づいてシフトさせて直交復調器 15 に出力する。
【０００５】
直交変調器 4 は、入力したベースバンド信号の同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）及び搬送波信号とから、所望の周波数帯に変調された被変調波信号を得て、バンドパスフィルタ 5（ BPF ）に出力する。
バンドパスフィルタ 5 は、被変調波信号から不要成分を取り除いて、電力増幅器（ PA ）7 に出力する。電力増幅器 7 は、入力した信号を規定された出力レベルまで増幅し、方向性結合器 8 に出力する。方向性結合器 8 を通過する信号は、ローパスフィルタ（ LPF ）9 に出力され、ローパスフィルタ 9 で高調波成分を除去された後、アンテナ 10 を介して出力される。
【０００６】
この電力増幅回路は、カーテシアンループによる負帰還リニアライザの構成となっている。即ち、方向性結合器 8 は、電力増幅器 7 の出力信号の一部を分波し、可変アッテネータ（ ATT ）6-2 に出力する。可変アッテネータ 6-2 は、入力した信号の電力レベルを適正な値に調整し、直交復調器 15 に出力する。直交復調器 15 は、移相器 13 から入力した搬送波信号と、可変アッテネータ 6-2 から入力した帰還信号とによって、帰還ベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）とを取り出し、帰還信号の同相成分（Ｉ′）を加算器 2-1 の−（負）入力端子に出力し、帰還信号の直交成分（Ｑ′）を加算器 2-2 の−（負）入力端子に出力する。
これによって、この電力増幅回路に負帰還がかけられる。
【０００７】
このような負帰還電力増幅回路においては、系を安定させるために、加算器 2-1 と 2-2 の入力端子側で、入力信号（同相成分（Ｉ）、直交成分（Ｑ））と帰還信号（同相成分（Ｉ′）、直交成分（Ｑ′））の位相差が、同一成分同士でそれぞれ 180 度となる必要が有る。このため、位相制御器 16 は、移相器 13 を制御して、入力信号と帰還信号の位相差が 180 度となるように制御を行う。そのために、ベースバンド信号発生器 1 から出力され加算器 2-2 に入力される信号（入力信号）の直交成分（Ｑ）と、ループフィルタ 3-2 から出力され直交変調器 4 に入力される信号の直交成分（ｑ）とを、位相制御器 16 に出力する。
【０００８】
上記の加算器 2-1 と 2-2 の機能は、入力信号と帰還信号の位相差を 180 度に制御する場合には、入力信号と帰還信号とをそれぞれ加算し、また、入力信号と帰還信号の位相差を 0 度に制御する場合には、入力信号から帰還信号を減算する。
即ち、位相制御器 16 は、入力信号の直交成分（Ｑ）と、加算器 2-2 の出力信号の直交成分（ｑ）との位相を比較し、位相のずれを検出し、検出した位相のずれ分を補正するための制御信号を移相器 13 に出力する。移相器 13 では、入力した制御信号に基づいて、直交復調器 15 に出力する搬送波信号の位相をシフトさせて出力する。こうして、加算器 2-1 と2-2とにそれぞれ入力する入力信号と帰還信号との位相差を調整する。
【０００９】
移相器 13 では、図５に示すように、任意の位相シフトを実現するため、直交座標（ x，y ）に相当するＤＣ電圧（ x1，y1 ）をＰＬＬ周波数シンセサイザ 12 から入力された搬送波信号に与えて直交変調し、任意の初期位相（θ）の搬送波信号を得る。図５は、移相器の動作説明のための図で、横軸がベースバンド信号の同相成分、縦軸がベースバンド信号の直交成分を示す同相成分−直交成分平面での信号の状態を示す図である。
移相器 13 で使用する電源を、例えば、+5 V 単一電源とすると、搬送波信号の動作可能範囲は、0 V 〜 5 V となる。最大の信号ダイナミックレンジを得るためには、2.5 V 中心で信号を動作させればよい。この時、2.5 V は、基準電圧となり、この 2.5 V を基準として信号動作を行う。また、移相器 13 に与えられるＤＣ電圧（制御信号）は、今場合、2 V 〜 3 V の範囲で与えられる。
【００１０】
次に、送信部（電力増幅回路）の出力信号のレベルを一定に保つためには、帰還部のゲインを調整する必要がある。一般に負帰還電力増幅回路では、ループゲインが１より非常に大きい場合、帰還部のゲイン（減衰量）で出力レベルが決定される。従って、出力信号レベルを一定に保つためには、帰還部の信号レベルを一定に保つ必要がある。
即ち、方向性結合器 8 によって帰還された、出力信号の一部（帰還信号）を検波器 14 に与える。検波器 14 は、入力した信号を包絡線検波し、その信号レベルに比例した電圧をＡ／Ｄ変換器 22 に出力する。Ａ／Ｄ変換器 22 は、検波器 14 から入力した検波信号をデジタルデータに変換し、制御部 20 に出力する。
制御部 20 は、検出した電圧レベルが規定値になるようなＤＣ電圧をＤ／Ａ変換器 21 に出力する。Ｄ／Ａ変換器 21 は、ＤＣ電圧をアナログデータに変換して可変アッテネ−タ 6-2 に出力し、可変アッテネ−タ 6-2 の減衰量を制御する。こうして、検波器 14 の出力電圧により、電力増幅器 7 の出力信号レベルを一定に保つことができる。
【００１１】
負帰還動作を、図４によってを簡単に説明する。図４は、基本的な負帰還電力増幅回路の構成を示すブロック図である。
図４において、入力信号（信号レベル：Ｘ）が入力端子 41 を介して加算器 42 に入力され、加算器 42 の出力信号は帰還部 43 に与えられる。帰還部 43 は入力した信号に所定のゲイン（Ａ）を与え、出力端子 45 を介して出力する（信号レベル：Ｙ）。同時に、帰還部 43 は、出力信号（信号レベル：Ｙ）を帰還部 44 に出力する。帰還部 44 は入力した信号に所定のゲイン（β）を与え、加算器 42 の−（負）入力端子に出力する。加算器 42 は、入力端子 41 から入力する入力信号から、帰還部 44 から入力する信号を減算して出力する。
この時，出力信号レベルＹは、
Ｙ＝  Ａ・Ｘ／（１＋Ａ・β）
で示される。ここで、（Ａ・β）はループゲインであり、（Ａ・β）≫１とすると上式は、
Ｙ≒Ｘ／β
となり、帰還部のゲイン（減衰量）βで出力レベルを決定することができる。
従って、出力信号レベルを一定に保つためには、上述の従来技術の説明のように、可変アッテネ−タ 6-2 での制御が可能となる。
尚、図４で説明した順方向部 43 は、図２では、ループフィルタ 3-1 と 3-2、直交変調器 4 、バンドパスフィルタ 5 、可変アッテネ−タ 6-1、電力増幅器 7 、方向性結合器 8 で少なくとも構成される。また、帰還部 44 は、可変アッテネ−タ 6-2 、直交復調器 15 で少なくとも構成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術においては、順方向部のゲインＡが変動した場合、ループゲイン（＝Ａ・β）が変動する。このため、順方向部のゲインＡが減少した場合には、歪改善効果が減小し、隣接チャネル漏洩電力の劣化につながる欠点がある。逆に、順方向部のゲインＡが増加した場合には、ループの位相余裕やゲイン余裕が減少し、送信周波数の切替え時や無線機の立ち上げ時に発振する確率が高くなる欠点がある。尚、ゲインの変動要因としては、部品のばらつき、経年変化、温度変化等があり、これらの変動要因が送信特性を劣化させる。
本発明の目的は、上記のようなの欠点を除去し、送信特性の劣化のない無線機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、本発明の電力増幅回路のループゲイン制御方法は、順方向部と帰還部と加算器とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、順方向部の出力レベルを検出し、検出された出力レベルに応じて帰還部の信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力レベルを一定に制御し、部品のばらつき、経年変化、温度変化の少なくとも１つの要因によるループゲインの変動を抑えることによって、送信特性の劣化のない無線機を実現したものである。
【００１４】
即ち、本発明の電力増幅回路のループゲイン制御方法は、順方向部と帰還部と加算部とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、電力増幅回路の出力信号レベルを検出し、検出された出力信号レベルに応じて帰還部の帰還信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力信号レベルを一定に制御する電力増幅回路の制御方法において、帰還部内の信号レベルを検出し、検出した信号レベルに応じて、帰還部内の信号レベルを制御するものである。
【００１５】
即ち、本発明の電力増幅回路のループゲイン制御方法は、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）とを入力し、加算部によって同相成分（Ｉ）から帰還同相成分（Ｉ′）を加算または減算し、直交成分（Ｑ）から帰還直交成分（Ｑ′）を加算または減算し、加算または減算された同相成分（ｉ）と加算または減算された直交成分（ｑ）とをそれぞれ帯域制限し、帯域制限された同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し、直交変調した信号を電力増幅して出力信号として送信し、出力信号の一部を分波し、分波した出力信号の一部（以下、帰還信号と称する）を搬送波信号によって直交復調して、ベースバンド信号の帰還同相成分（Ｉ′）と帰還直交成分（Ｑ′）とを加算部に出力する負帰還電力増幅回路において、帰還信号を検波し、検波された帰還信号の信号レベルを検出し、検出された信号レベルに基づいて、帰還信号の信号レベルを制御し、帯域制限された同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）のいずれか１つの信号レベルを検出し、検出した信号レベルに基づいて、直交変調した信号の信号レベルを制御することによって、出力信号のレベルを制御するものである。
【００１６】
また、本発明の電力増幅回路は、順方向部と帰還部と、帰還部の出力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）を入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）からそれぞれの成分同士で加算または減算して順方向部に与える加算部とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、順方向部の出力信号レベルを検出する第１のレベル検出器と、帰還部の信号レベルを制御する第１のレベル制御器と、第１のレベル検出器が検出した出力信号レベルに応じて第１のレベル制御器の出力信号レベルを制御するための制御信号を出力する制御部とを備え、帰還部の信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力レベルを一定に制御する電力増幅回路において、順方向部は、加算部から入力した入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）のそれぞれを帯域制限して同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）とを出力するループフィルタと、同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し被変調波信号を出力する直交変調器と、被変調波信号の出力信号レベルを制御する第２のレベル制御器と、第２のレベル制御器の出力する信号を増幅する電力増幅器とで構成され、同相成分（ｉ）または直交成分（ｑ）のいずれか１つの成分の信号レベルを検出する第２の検出部とを備え、制御部は、更に、第２の検出部の検出した信号レベルの値に応じて、第２のレベル制御器を制御することによってループゲインを一定に制御するものである。
【００１７】
また、本発明の電力増幅回路は、順方向部と帰還部と、帰還部の出力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）を入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）からそれぞれの成分同士で加算または減算して順方向部に与える加算部とによって負帰還回路を構成した電力増幅回路であって、順方向部の出力信号レベルを検出するレベル検出器と、帰還部の信号レベルを制御する第１のレベル制御器と、レベル検出器が検出した出力信号レベルに応じて第１のレベル制御器の出力信号レベルを制御するための制御信号を出力する制御部とを備え、帰還部の信号レベルを制御し、電力増幅回路の出力レベルを一定に制御する電力増幅回路において、順方向部は、加算部から入力した入力ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）のそれぞれを帯域制限して同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）とを出力するループフィルタと、同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）と搬送波信号とによって直交変調し被変調波信号を出力する直交変調器と、被変調波信号の出力信号レベルを制御する第２のレベル制御器と、第２のレベル制御器の出力する信号を増幅する電力増幅器とで構成され、同相成分（ｉ）または直交成分（ｑ）のいずれか１つの成分として規定のＤＣ電圧とし他方の成分をゼロとする信号を入力し、所定のＤＣ電圧を入力した成分の信号レベルと所定のＤＣ電圧とを比較して、比較結果を出力する比較器を備え、制御部は、更に、比較器の比較結果に応じて、第２のレベル制御器を制御するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１によって本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明を用いたデジタル無線機の送信部（負帰還電力増幅回路）の構成を示すブロック図である。図１の電力増幅回路は、図２の送信部の構成に対して、Ａ／Ｄ変換器 22 をＡ／Ｄ変換器 17-1 に、Ｄ／Ａ変換器 21 をＤ／Ａ変換器 19-2 に、及び、制御部 20 を制御部 18-1 に、それぞれ替えた構成としたものである。更に、可変アッテネ−タ 6-1 、Ａ／Ｄ変換器 17-2 、及び、Ｄ／Ａ変換器 19-1 を追加し、ループフィルタ 3-1 から出力され直交変調器 4 に入力される信号の同相成分（ｉ）を取り出し、Ａ／Ｄ変換器 17-2 に与え、Ａ／Ｄ変換器 17-2 から制御部 18-1に与えている。そして、制御部 18-1 の出力信号を、Ｄ／Ａ可変アッテネ−タ 6-1 に与えている。
【００１９】
図２と同様に、ベースバンド信号発生器 1 は、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）を発生し、それぞれ、加算器 2-1 と 2-2 とに出力する。以下、図２と同様な動作で、信号が処理され、アンテナ 10 を介して出力される。また、方向性結合器 8 から帰還される出力信号の一部もまた、図２と同様な動作で、加算器 2-1 と 2-2 に負帰還がかけられる。
また、図２と同様に、位相制御器 16 により移相器 13 を制御して、入力信号と帰還信号の位相差が180度となるように制御を行う。
尚、図４における順方向部 43 は、図１では、ループフィルタ 3-1 と 3-2、直交変調器 4 、バンドパスフィルタ 5 、可変アッテネ−タ 6-1、電力増幅器 7、方向性結合器 8 で少なくとも構成される。また、帰還部 44 は、可変アッテネ−タ 6-2 、直交復調器 15 で少なくとも構成される。
【００２０】
次に，出力レベルの調整を行う。出力信号の一部を方向性結合器 8 で帰還し、その一部を検波器 14 によって包絡線検波を行う。検波器 14 は、入力した信号を包絡線検波し、その信号レベルに比例した電圧をＡ／Ｄ変換器 17-1 に出力する。Ａ／Ｄ変換器 17-1 は、検波器 14 から入力した検波信号をデジタルデータに変換し、制御部 18-1 に出力する。制御部18-1は、検出した電圧レベルが規定値になるようなＤＣ電圧を、Ｄ／Ａ変換器 19-1 と19-2とにそれぞれ出力する。Ｄ／Ａ変換器 19-2 は、ＤＣ電圧をアナログデータに変換して可変アッテネ−タ 6-2 に出力し、可変アッテネ−タ 6-2 の減衰量を制御する。更に、Ｄ／Ａ変換器 19-1 もまた、ＤＣ電圧をアナログデータに変換して可変アッテネ−タ 6-1に出力し、可変アッテネ−タ 6-1 の減衰量を制御する。こうして、検波器 14 の出力電圧により、電力増幅器 7 の出力信号レベルを一定に保つことができる。
【００２１】
上記のような処理によって、出力信号レベルが規定値で一定に保たれた条件で、次に、ループフィルタ 3-1 の出力（ｉ）の一部をＡ／Ｄ変換器 17-2 から制御部 18-1 に入力する。制御部 18-1 は、Ａ／Ｄ変換器 17-2 からの信号を基に直交変調器 4 に入力される信号レベルの平均値を算出し、順方向部及び帰還部のゲインが規定ゲインである時の直交変調器 4 の入力信号レベルとの比較を行い、Ｄ／Ａ変換器 19-1 で可変アッテネ−タ 6-1 を制御しループフィルタ 3-1 の出力信号レベルが一定となるよう制御を行う。
【００２２】
図６、図７、図８を用いて上記動作の一実施例を簡単に説明する。図６〜図８は、本発明の動作の実施例を説明するために、モデル化した送信機を構成を示すブロック図である。図６は、規定レベルで動作時のゲイン配分を示したブロック図、図７は、電力増幅器のゲインが３ｄＢ減少した場合のゲイン配分を示したブロック図、図８は、本発明によるループゲイン改善のための動作を行った場合のブロック図を示す。
図６〜図８それぞれは、加算器 27 、ループフィルタ 22-1，22-2，22-3、変調器 23-1 ，23-2，23-3、可変アッテネ−タ 24-1，24-2，24-3、電力増幅器 25-1，25-2，25-3、帰還部 26 で構成される。尚、ループフィルタ 22-n、変調器 23-n 、可変アッテネ−タ 24-n、及び、電力増幅器 25-n（ n = 1 〜 3 ）で順方向部を構成している。
【００２３】
図６は、入力信号レベルを 0 dBm 、出力信号レベルを＋30 dBm 、ループゲインを 30 dB に設定した。各構成要素のゲインは、帰還部 26で−30 dB 、ループフィルタ 22-1 で 40 dB 、変調器 23-1 で 0 dB 、可変アッテネータ 24-1 で−10 dB 、電力増幅器 25-1 で30 dB である。この時、可変アッテネ−タ 24-1 の出力信号レベルは、0 dBm 、変調器 23-1 の出力信号レベルは、10 dBm 、ループフィルタ 22-1 の出力レベルは、10 dBm である。
【００２４】
次に、図６の電力増幅器 25-1 のゲインが変動して、図７に示すように、電力増幅器 25-2 のゲインが 27 dB となった場合には、帰還部 26 のゲインが変動していないので、出力信号レベルは、＋30 dBm となる。可変アッテネ−タ 24-2の出力信号レベルは、3 dBm 、変調器 23-2 の出力信号レベルは、13 dBm 、ループフィルタ 22-2 の出力信号レベルは、13 dBmとなり 、ループゲインは、27 dB である。
図７において、ループフィルタ 22-2 の出力信号レベルが、規定値の 10 dBm から、3 dB 変動したので、図８に示すように、可変アッテネ−タ 24-3 を−7 dBに可変する。その結果、ループフィルタ 22-3 の出力信号レベルは、規定値の 10 dBm となり、ループゲインも 30 dB に調整される。
また、図１において，電圧可変アッテネ−タ 6-1 と 6-2 は、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプ等のゲインを制御するためのゲインコントロールアンプでも代用可能である。尚、順方向部のゲイン検出に関しては、直交成分（Ｑ）側の信号を検出しても等価である。
【００２５】
本発明の第２の実施例を図３によって説明する。図３は、本発明を用いたデジタル無線機の送信部（電力増幅回路）の構成を示すブロック図である。この図３によって、順方向部のゲイン検出に関する別の実施例を説明する。図３は、図１の構成に対して、Ａ／Ｄ変換器 17-2をコンパレータ 23 に、制御部 18-1 を制御部 18-2 に、それぞれ替え、コンパレータ 23 に入力するループフィルタ 3-1の出力信号の同相成分（ｉ）と基準電圧（コンパレータ 23 の他方の端子から入力するＤＣ電圧）との比較結果を制御部 18-2 に出力するものである。
【００２６】
図３において、順方向部のゲイン検出以外は図１と同等であるので説明を省略する。
まず、ベースバンド信号発生器 1 から、ベースバンド信号の直交成分（Ｑ）を出力せず（Ｑ＝０）、同相成分（Ｉ）からは送信出力が規定レベルとなるＤＣ電圧を出力する。このときのループフィルタ 3-1 の出力を、コンパレータ 23 に入力し、コンパレータ 23 において基準電圧と比較する。この基準電圧は、各ゲイン（順方向部と帰還部のそれぞれのゲイン）が規定された値を満足している場合に、ループフィルタ 3-1 で出力される電圧に設定されている。
制御部 18-2 は、Ｄ／Ａ変換器 19-2 を制御して、可変アッテネ−タ 6-1 を連続的に動作させる。この時コンパレータ 23 の出力が“Ｈ”（ハイ）レベルから“Ｌ”（ロー）レベル（またはその逆）に変化した時の可変アッテネ−タ 6-1の設定値が、ループゲインを一定にする値である。上記設定値によって送信動作を行う。上記実施例では、コンパレータが比較する信号を同相成分（ｉ）としたが、直交成分（Ｑ）側の信号を比較しても等価である。
【００２７】
また、上記図１と図２の実施例とは逆に、同相成分を直交成分、直交成分を同相成分に替えた構成にしても良い。
尚、順方向部のゲインを検出し、検出されたゲインが一定となる様に制御する場合に、ゲインを検出する場所は、上記実施例では、直交変調器 4 に信号が入力する場所であったが、例えば、直交変調器 4 の出力、電力増幅器 7 の入力側や出力側等、順方向部を構成する場所であればどこでも良い。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、順方向部のゲイン変動が発生しても、帰還部のゲイン調整後に、順方向部のレベルを検出することでループゲインが検出でき、順方向部のゲインを調整することでループゲインを規定値に調整ができ、送信特性の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の送信部の構成を示すブロック図。
【図２】  従来の無線機の送信部の構成を示すブロック図。
【図３】  本発明の一実施例の送信部の構成を示すブロック図。
【図４】  基本的な負帰還回路の構成を示すブロック図。
【図５】  移相器の動作説明のための図。
【図６】  本発明の一実施例を説明する負帰還回路のブロック構成図。
【図７】  本発明の一実施例を説明する負帰還回路のブロック構成図。
【図８】  本発明の一実施例を説明する負帰還回路のブロック構成図。
【符号の説明】
1：ベースバンド信号発生器、  2-1，2-2，27：加算器、  3-1，3-2，22-1，22-2，22-3：ループフィルタ、  4：直交変調器、  5：バンドパスフィルタ、  6-1，6-2，24-1，24-2，24-3：可変アッテネ−タ、  7，25-1，25-2，25-3：電力増幅器、  8：方向性結合器、  9：ローパスフィルタ、  10：アンテナ、  11：基準信号発生器、  12：ＰＬＬ周波数シンセサイザ、  13：移相器、  14：検波器、  15：直交復調器、  16：位相制御器、  17-2，17-2，22：Ａ／Ｄ変換器、  18-1，18-2，20：制御部、  19-1，19-2，19-3，21：Ｄ／Ａ変換器、  23-1，23-2，23-3：変調器、  26：帰還部、  27：コンパレータ。
【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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【図７】
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【図８】
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