(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を増幅する可変利得回路と、
前記可変利得回路から出力された送信信号を増幅する電力増幅回路と、
送信制御信号によってオン／オフ制御され、電力増幅回路の出力信号を間欠的に出力するスイッチ回路と、
前記電力増幅回路で増幅された前記送信信号の一部を取り出して検波する検波回路と、
前記送信制御信号によって、送信オン時は前記検波回路の検波出力を出力し送信オフ時は前記送信オン時の検波出力を保持して出力する検波保持回路と、
前記検波保持回路の出力レベルと予め設定した基準レベルとを比較し、基準レベルより大きいときは出力レベルを低減し、等しいときはそのままとし、小さいときは増加する処理を行うことにより、その差を縮小するように前記可変利得回路の利得を制御する利得制御回路と、
を備えることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記検波保持回路は、前記検波回路の検波出力が入力される時定数の大きな第１の時定数回路および時定数の小さな第２の時定数回路と、前記送信オン時は前記第２の時定数回路の出力を選択し前記送信オフ時は前記第１の時定数回路の出力を選択するスイッチ回路とを有することを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記検波保持回路は、前記送信オン時の前記検波回路の検波出力の最大レベルを保持するピークホールド回路からなることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項４】
送信部および受信部を有し車両に搭載された車載機器との間で無線通信を行う路側用無線通信装置であって、
前記送信部は、
送信信号を増幅する可変利得回路と、
前記可変利得回路から出力された前記送信信号を増幅する電力増幅回路と、
送信制御信号によってオン／オフ制御され、電力増幅回路の出力信号を間欠的に出力するスイッチ回路と、
前記電力増幅回路で増幅された前記送信信号の一部を取り出して検波する検波回路と、
前記送信制御信号によって送信オン時は前記検波回路の検波出力を出力し送信オフ時は前記送信オン時の検波出力を保持して出力する検波保持回路と、
前記検波保持回路の出力レベルと予め設定した基準レベルとを比較し、基準レベルより大きいときは出力レベルを低減し、等しいときはそのままとし、小さいときは増加する処理を行うことにより、その差を縮小するように前記可変利得回路の利得を制御する利得制御回路と、
を備えることを特徴とする路側用無線通信装置。
【請求項５】
前記検波保持回路は、前記検波回路の検波出力が入力される時定数の大きな第１の時定数回路および時定数の小さな第２の時定数回路と、前記送信オン時は前記第２の時定数回路の出力を選択すると共に前記送信オフ時は前記第１の時定数回路の出力を選択するスイッチ回路とを有することを特徴とする請求項４記載の路側用無線通信装置。
【請求項６】
前記検波保持回路は、前記送信オン時の前記検波回路の検波出力の最大レベルを保持するピークホールド回路からなることを特徴とする請求項４記載の路側用無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナから出力する電波の電力を一定に制御するＡＰＣ（Auto Power Control：自動出力制御）構成の無線送信装置及び路側用無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アンテナから送信する電波の電力が予め設定されたレベルになるように、送信回路の最終段に設けた電力増幅部の増幅度を自動的に制御するようにしたＡＰＣ構成の無線送信装置が知られている。
【０００３】
図６は、ＡＰＣ構成を有する従来の無線送信装置の出力部の構成を示すブロック図で、変調後の送信信号を増幅する可変利得回路２１および電力増幅回路２２と、送信制御信号によってオン／オフ制御され送信信号を間欠的に出力するスイッチ回路２３と、送信信号の一部を分岐する方向性結合器２４と、送信信号を電波として出力する送信アンテナ２５とを備えている。
【０００４】
さらに、方向性結合器２４で分岐した送信信号の電力レベルを測定する検波回路２６と、検波回路２６の出力に基づいて可変利得回路２１の増幅度を制御するＡＰＣ電圧を出力する利得制御回路２７とを備えている。なお、可変利得回路２１はＡＰＣ電圧の電圧レベルに比例して増幅度が増加する構成となっている。
【０００５】
この構成において、無線送信装置の起動時は利得制御回路２７から所定の初期レベルを有するＡＰＣ電圧が出力され、このＡＰＣ電圧によって可変利得回路２１の増幅度が制御される。
【０００６】
一方、変調された送信信号は可変利得回路２１および電力増幅回路２２で増幅され、スイッチ回路２３が送信制御信号によってオンになっているときは、方向性結合器２４を経て送信アンテナ２５から電波として出力される。
【０００７】
また、電力増幅回路２２の出力の一部が方向性結合器２４で取り出され、検波回路２６で検波された後に利得制御回路２７に検波出力として取得される。利得制御回路２７は取得した検波出力と予め設定した基準レベルとを比較し、検波出力が基準レベルより大きいときはＡＰＣ電圧のレベルを低減し、等しいときはそのままとし、小さいときは増加する処理を行う。こうして得たＡＰＣ電圧によって可変利得回路２１の増幅度を制御することにより、送信信号のレベルを常に安定に保つようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術において、スイッチ回路２３がオフのときは、検波回路２６の検波出力が小さくなるので、利得制御回路２７はそれを補正するためにＡＰＣ電圧を増加するように作用する。これによって可変利得回路２１の増幅度が増加し、送信信号のレベルが増大することになる。
【０００９】
この状態でスイッチ回路２３がオンになると、検波回路２６の検波出力が瞬時に増大するため、利得制御回路２７はＡＰＣ電圧のレベルを急激に低減させて可変利得回路１の増幅度を低減させるように動作する。しかし、変化が急激なため即座には追従できず、安定するまでに時間を要するという課題があった。
【００１０】
また、ＡＰＣ電圧が安定するまでの時間を短縮しようとして利得制御回路２７の感度を高めると、ＡＰＣ電圧のレベルがオーバーシュートしてしまい、送信信号のレベルが乱れるという課題があった。
【００１１】
図７は、このような状況を説明するための信号図で、（ａ）は送信制御信号、（ｂ）は検波回路２６の検波出力信号、（ｃ）はＡＰＣ電圧である。同図から明らかなように、ＡＰＣ電圧は送信制御信号がオフの期間は高電圧となり、送信制御信号がオンとなると過渡的な応答を経て基準レベルに落ち着くことになる。
【００１２】
また、この無線送信装置を自動料金収受システムの路側装置として用いた場合は、路側装置の送信部はディジタル信号を高速バースト送信するため、送信オフから送信オンに切り替わったときに、送信レベルが安定するまでの時間を短縮する必要がある。しかし、前述の従来例においては、送信レベルが安定するまでに時間を要するという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、送信オフから送信オンに切り替わったときに、送信レベルが安定するまでの時間を短縮することができる無線送信装置及び路側用無線通信装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線送信装置は、送信信号を増幅する可変利得回路と、前記可変利得回路から出力された送信信号を増幅する電力増幅回路と、送信制御信号によってオン／オフ制御され、電力増幅回路の出力信号を間欠的に出力するスイッチ回路と、電力増幅回路で増幅された送信信号の一部を取り出して検波する検波回路と、送信制御信号によって、送信オン時は検波回路の検波出力を出力し送信オフ時は送信オン時の検波出力を保持して出力する検波保持回路と、検波保持回路の出力レベルと予め設定した基準レベルとを比較し、基準レベルより大きいときは出力レベルを低減し、等しいときはそのままとし、小さいときは増加する処理を行うことにより、その差を縮小するように可変利得回路の利得を制御する利得制御回路とから構成されている。
【００１５】
この構成により、検波保持回路は送信オン／オフにかかわらず基準レベルとほぼ同一の信号を利得制御回路に供給するので、利得制御回路からはほぼ一定の利得制御信号が出力されることになり、送信オフから送信オンに切り替わっても直ちに安定したレベルの送信信号を得ることができることとなる。
【００１６】
また、本発明の無線送信装置における検波保持回路は、検波回路の検波出力が入力される時定数の大きな第１の時定数回路および時定数の小さな第２の時定数回路と、送信オン時は第２の時定数回路の出力を選択し送信オフ時は第１の時定数回路の出力を選択するスイッチ回路とから構成されている。
【００１７】
この構成により、検波保持回路は送信オン／オフにかかわらず基準レベルとほぼ同一の信号を第１および第２の時定数回路から利得制御回路に供給するので、利得制御回路からはほぼ一定の利得制御信号が出力されることになり、送信オフから送信オンに切り替わっても直ちに安定したレベルの送信信号を得ることができることとなる。
【００１８】
また、本発明の無線送信装置における検波保持回路は、送信オン時の検波回路の検波出力の最大レベルを保持するピークホールド回路から構成されている。
【００１９】
この構成により、検波保持回路は送信オン／オフにかかわらず基準レベルとほぼ同一の信号をピークホールド回路から利得制御回路に供給するので、利得制御回路からはほぼ一定の利得制御信号が出力されることになり、送信オフから送信オンに切り替わっても直ちに安定したレベルの送信信号を得ることができることとなる。
【００２０】
本発明の路側用無線通信装置は、送信部および受信部を有し車両に搭載された車載機器との間で無線通信を行う路側用無線通信装置であって、送信部が、送信信号を増幅する可変利得回路と、可変利得回路から出力された送信信号を増幅する電力増幅回路と、送信制御信号によってオン／オフ制御され、電力増幅回路の出力信号を間欠的に出力するスイッチ回路と、電力増幅回路で増幅された送信信号の一部を取り出して検波する検波回路と、送信制御信号によって送信オン時は検波回路の検波出力を出力し送信オフ時は送信オン時の検波出力を保持して出力する検波保持回路と、検波保持回路の出力レベルと予め設定した基準レベルとを比較し、基準レベルより大きいときは出力レベルを低減し、等しいときはそのままとし、小さいときは増加する処理を行うことにより、その差を縮小するように可変利得回路の利得を制御する利得制御回路とから構成されている。
【００２１】
この構成により、検波保持回路は送信オン／オフにかかわらず基準レベルとほぼ同一の信号を検波保持回路から利得制御回路に供給するので、利得制御回路からはほぼ一定の利得制御信号が出力されることになり、送信オフから送信オンに切り替わっても直ちに安定したレベルの送信信号を得ることができることとなるものである。
【００２２】
また、本発明の路側用無線通信装置における検波保持回路は、検波回路の検波出力が入力される時定数の大きな第１の時定数回路および時定数の小さな第２の時定数回路と、送信オン時は第２の時定数回路の出力を選択すると共に送信オフ時は第１の時定数回路の出力を選択するスイッチ回路とから構成されている。
【００２３】
この構成により、検波保持回路は送信オン／オフにかかわらず基準レベルとほぼ同一の信号を第１および第２の時定数回路から利得制御回路に供給するので、利得制御回路からはほぼ一定の利得制御信号が出力されることになり、送信オフから送信オンに切り替わっても直ちに安定したレベルの送信信号を得ることができることとなる。
【００２４】
また、本発明の路側用無線通信装置における検波保持回路は、送信オン時の検波回路の検波出力の最大レベルを保持するピークホールド回路から構成されている。
【００２５】
この構成により、検波保持回路は送信オン／オフにかかわらず基準レベルとほぼ同一の信号をピークホールド回路から利得制御回路に供給するので、利得制御回路からはほぼ一定の利得制御信号が出力されることになり、送信オフから送信オンに切り替わっても直ちに安定したレベルの送信信号を得ることができることとなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明による無線送信装置の実施の形態１を示すブロック図である。本実施の形態による無線送信装置は、変調後の送信信号を増幅する可変利得回路１および電力増幅回路２と、送信制御信号によってオン／オフ制御され送信信号を間欠的に出力する第１のスイッチ回路３と、送信信号の一部を分岐する方向性結合器４と、送信信号を電波として出力する送信アンテナ５とを備えている。
【００２８】
また、方向性結合器４で分岐した送信信号の電力レベルを測定する検波回路６と、送信オン時は検波回路６の検波出力を出力し送信オフ時は送信オン時に保持した検波出力を出力する検波保持回路７と、検波保持回路７の出力と予め設定した基準レベルとを比較し、その差を縮小するように可変利得回路１の増幅度を制御するためのＡＰＣ電圧を出力する利得制御回路８とを備えている。なお、可変利得回路１はＡＰＣ電圧の電圧レベルに比例して増幅度が増加する構成となっている。
【００２９】
検波保持回路７は検波回路６の出力をダイオード７ａを通じて入力する第１の時定数回路７ｂと、検波回路６の出力を直接入力する第２の時定数回路７ｃと、送信制御信号によってオン／オフ制御され送信オン時は第２の時定数回路７ｃの出力を選択し送信オフ時は第１の時定数回路７ｂの出力を選択する第２のスイッチ回路７ｄとからなっている。なお、第１の時定数回路７ｂの時定数は第２の時定数回路７ｃの時定数より大きなレベルに設定されている。
【００３０】
利得制御回路８は検波保持回路７の出力をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換するＡ／Ｄコンバータ８ａと、Ａ／Ｄコンバータ８ａの出力と予め設定した基準レベルとを比較し、その差を縮小するように可変利得回路１の増幅度を制御するためのＡＰＣ電圧データを出力する制御部８ｂと、制御部８ｂから出力されるＡＰＣ電圧データをＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換するＤ／Ａコンバータ８ｃとからなっている。
【００３１】
次に、本実施の形態による無線送信装置の動作について説明する。無線送信装置の起動時は利得制御回路８から可変利得回路１に所定の初期レベルからなるＡＰＣ電圧が供給される。変調された高周波の送信信号は可変利得回路１および電力増幅回路２で増幅され、送信オン時は第１のスイッチ回路３および方向性結合器４を経て送信アンテナ５から電波として送出される。
【００３２】
また、電力増幅回路２の出力の一部が方向性結合器４で取り出され、検波回路６で検波される。検波出力は検波保持回路７の第１および第２の時定数回路７ｂおよび７ｃに供給される。
【００３３】
第１の時定数回路７ｂは、時定数が大きいので送信オン時に検波出力によって充電されて徐々に基準レベルに到達し、送信オフ時には基準レベルから徐々に低下する信号を出力する。また、第２の時定数回路７ｃは、時定数が小さいので送信オン時に検波出力によって急峻に基準レベルに到達し、送信オフ時には基準レベルから急速に低下する信号を出力する。
【００３４】
第２のスイッチ回路７ｄは送信オン時には第２の時定数回路７ｃの出力を選択し、送信オフ時には第１の時定数回路７ｂの出力を選択する。その結果、利得制御回路８には送信オン／オフにかかわらず、ほぼ基準レベルの信号が供給されることになる。
【００３５】
利得制御回路８は、この信号をＡ／Ｄコンバータ８ａでディジタル信号に変換し、制御部８ｂで予め設定した基準レベルと比較し、入力レベルが基準レベルより大きいときはＡＰＣ電圧データのレベルを低減し、等しいときはそのままとし、小さいときは増加する処理を行う。
【００３６】
こうして得たＡＰＣ電圧データを再びＤ／Ａコンバータ８ｃでアナログ信号に変換し、可変利得回路１に増幅度を制御するＡＰＣ電圧として供給する。この処理を繰り返すことによって、送信信号のレベルを常に安定に保つように制御している。
【００３７】
ところで、この場合、利得制御回路８には送信オン／オフにかかわらず、ほぼ基準レベルと同一レベルの信号が第１および第２の時定数回路７ｂおよび７ｃから供給されるので、利得制御回路８からはほぼ同一レベルのＡＰＣ電圧が出力されることになる。この結果、送信オフから送信オンに切り替わったときに、ＡＰＣ電圧が大幅に変動することがなく、安定したレベルの送信信号を得ることができる。
【００３８】
図２は、このような本実施の形態の動作を説明する信号図で、（ａ）は送信制御信号、（ｂ）は第１の時定数回路７ｂの出力信号、（ｃ）は第２の時定数回路７ｃの出力信号、（ｄ）は第２のスイッチ回路７ｄの出力信号である。同図から明らかなように、利得制御回路８に入力される第２のスイッチ回路７ｄの出力信号は送信オン／オフにかかわらず、ほぼ一定のレベルとなっている。
【００３９】
（実施の形態２）
図３は、本発明による無線送信装置の実施の形態２を示すブロック図で、前述した実施の形態と同一の構成部分については同一符号を付して説明する。本実施の形態による無線送信装置は、変調された高周波の送信信号を増幅する可変利得回路１および電力増幅回路２と、送信制御信号によってオン／オフ制御され増幅された送信信号を間欠的に出力するスイッチ回路３と、送信信号の一部を分岐する方向性結合器４と、送信信号を電波として送出する送信アンテナ５とを有している。
【００４０】
また、方向性結合器４で分岐した送信信号の電力レベルを測定する検波回路６と、その検波出力のピークレベルをホールドするピークホールド回路９と、ピークホールド回路９の出力に基づき可変利得回路１の増幅度を制御するためのＡＰＣ電圧を出力する利得制御回路８とを備えている。
【００４１】
利得制御回路８はピークホールド回路９の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ８ａと、Ａ／Ｄコンバータ８ａの出力と予め設定した基準レベルとを比較し、その差を縮小するように可変利得回路１の増幅度を制御するＡＰＣ電圧データを出力する制御部８ｂと、制御部８ｂから出力されるＡＰＣ電圧データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ８ｃとから構成されている。
【００４２】
次に、本実施の形態による無線送信装置の動作について説明する。無線送信装置の起動時は利得制御回路８から可変利得回路１に所定の初期レベルからなるＡＰＣ電圧が供給される。変調された高周波の送信信号は可変利得回路１および電力増幅回路２で増幅され、送信オン時は第１のスイッチ回路３および方向性結合器４を経て送信アンテナ５から電波として送出される。
【００４３】
また、電力増幅回路２の出力の一部が方向性結合器４で取り出され、検波回路６で検波される。検波出力はピークホールド回路９に供給され、送信オン時にその最大レベルが保持される。
【００４４】
利得制御回路８は、ピークホールド回路９からの信号をＡ／Ｄコンバータ８ａでディジタル信号に変換し、制御部８ｂで予め設定した基準レベルと比較し、入力レベルが基準レベルより大きいときはＡＰＣ電圧データのレベルを低減し、等しいときはそのままとし、小さいときは増加する処理を行う。
【００４５】
こうして得たＡＰＣ電圧データを再びＤ／Ａコンバータ８ｃでアナログ信号に変換し、可変利得回路１に増幅度を制御するＡＰＣ電圧として供給する。この処理を繰り返すことによって、送信信号のレベルを常に安定に保つように制御している。
【００４６】
ところで、この場合、利得制御回路８には送信オン／オフにかかわらず、ほぼ基準レベルと同一レベルの信号がピークホールド回路９から供給されるので、利得制御回路８からはほぼ同一レベルのＡＰＣ電圧が出力されることになる。この結果、送信オフから送信オンに切り替わったときに、ＡＰＣ電圧が大幅に変動することがなく、安定したレベルの送信信号を得ることができる。
【００４７】
図４は、このような本実施の形態の動作を説明する信号図で、（ａ）は送信制御信号、（ｂ）はピークホールド回路９の出力信号である。同図から明らかなように、利得制御回路８に入力されるピークホールド回路９の出力信号は送信オン／オフにかかわらず、ほぼ一定のレベルとなっている。
【００４８】
（実施の形態３）
図５は、本発明による路側用無線通信装置の実施の形態を示すブロック図で、前述した無線送信装置を送信部に備えた構成を有している。この路側用無線通信装置は有料道路の料金所に設置され、走行中の車両（自動車）の車載機器と無線交信を行うことにより、通行料金を収受する自動料金収受システムとして用いられるものである。
【００４９】
本実施の形態による路側用無線通信装置は、図示せぬネットワークを介して中央装置に接続された路側制御部１１と、路側制御部１１に接続された送信部１２および受信部１３と、送信部１２から出力された送信信号をアンテナ１４に出力すると共にアンテナ１４で受信した受信信号を受信部１３に供給するサーキュレータ１５とを備えている。
【００５０】
送信部１２は前述した無線送信装置と同一の構成を有しており、変調された高周波の送信信号を増幅する可変利得回路１および電力増幅回路２と、送信制御信号によってオン／オフ制御され増幅された送信信号を間欠的に出力するスイッチ回路３と、送信信号の一部を分岐する方向性結合器４とを有している。
【００５１】
また、方向性結合器４で分岐した送信信号の電力レベルを測定する検波回路６と、送信オン時の検波出力を保持する検波保持回路７と、検波保持回路７の出力に基づき可変利得回路１の増幅度を制御するためのＡＰＣ電圧を出力する利得制御回路８とを有している。
【００５２】
この構成において、路側制御部１１は送信部１２から料金所を通過する自動車の車載機器に向けてディジタル信号を高速バースト送信し、反対に車載機器からのディジタル信号を受信部１３で受信することで交信を行い、通行料金の収受処理を実行する。
【００５３】
この場合、送信オフから送信オンに切り替わるときに、送信部１２から出力される送信信号のレベルが直ちに安定するので、走行中の自動車との間で高速双方向通信が行えることになる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は検波回路と利得制御回路との間に検波保持回路またはピークホールド回路を設け、送信オン時と送信オフ時とで利得制御回路にほぼ同一レベルの信号を供給することにより、可変利得回路を制御するＡＰＣ電圧の立ち上がり時間を短縮することができ、過渡応答の少ない安定したレベルの送信信号を出力することができる無線送信装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線送信装置の実施の形態１を示すブロック図
【図２】図１に示す無線送信装置の動作を説明する波形図
【図３】本発明による無線送信装置の実施の形態２を示すブロック図
【図４】図３に示す無線送信装置の動作を説明する波形図
【図５】本発明による路側用無線通信装置の実施の形態を示すブロック図
【図６】従来の無線送信装置の構成を示すブロック図
【図７】図６に示す無線送信装置の動作を説明する波形図
【符号の説明】
１    可変利得回路
２    電力増幅回路
３    第１のスイッチ回路
４    方向性結合器
５    送信アンテナ
６    検波回路
７    検波保持回路
７ａ  ダイオード
７ｂ  第１の時定数回路
７ｃ  第２の時定数回路
７ｄ  第２のスイッチ回路
８    利得制御回路
８ａ  Ａ／Ｄコンバータ
８ｂ  制御部
８ｃ  Ｄ／Ａコンバータ
９    ピークホールド回路
１１    路側制御部
１２    送信部
１３    受信部
１４    アンテナ
１５    サーキュレータ
【図１】
0004271349.tif 000002
【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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