(57)【要約】      （修正有）【課題】電力損失が比較的少なく、また、所定温度範囲における減衰量の変動幅を容易に変更可能な利得温度補償回路を提供する。【解決手段】利得温度補償回路は、サーキュレータとサーミスタとを備え、サーキュレータは第一のポートに入力される信号を第二のポートに出力し、第二のポートに入力される信号を第三のポートに出力し、サーミスタは前記第二のポートに接続され、サーミスタが第二のポートから出力される信号の電力を温度に応じて変化させて信号を反射し第二のポートに入力させることで、信号の減衰量を調整する。【選択図】図２
2009284192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のポートに入力される信号を第二のポートに出力し、前記第二のポートに入力される信号を第三のポートに出力するサーキュレータと、
前記第二のポートに接続され、前記第二のポートから出力される信号の電力を温度に応じて変化させて該信号を反射し前記第二のポートに入力させるサーミスタとを備えることを特徴とする利得温度補償回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記サーミスタと直列又は並行に接続する抵抗素子を備えることを特徴とする利得温度補償回路。
【請求項３】
無線信号を送信する無線送信装置において、
無線信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成された無線信号の電力を温度に応じて減衰させる利得温度補償部と、
前記利得温度補償部により電力が減衰された無線信号を増幅する電力増幅器とを備え、
前記利得温度補償部は、
第一のポートに入力される信号を第二のポートに出力し、前記第二のポートに入力される信号を第三のポートに出力するサーキュレータと、
前記第二のポートに接続され、前記第二のポートから出力される信号の電力を温度に応じて変化させて該信号を反射し前記第二のポートに入力させるサーミスタとを備えることを特徴とする無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度に応じて信号の利得を変化させる利得温度補償回路に関し、特に、無線送信装置の高出力増幅器に入力される信号の利得調整に好適である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、無線通信システムにおいて、無線信号を送信する無線送信装置では、高周波信号を高出力増幅器（電力増幅器）により増幅し、アンテナから送信する。電力増幅器の利得は温度に応じて変化し、高温になるほど利得が減少する特性を有する。そのため、温度変化によっても信号利得を一定にするために、利得温度補償回路により電力増幅器に入力される信号の利得を調整し、温度補償を行う。
【０００３】
図１は、従来の利得温度補償回路の構成例を示す図である。図１（ａ）は、回路構成例であり、図１（ｂ）はその減衰量特性を示す図である。図１（ａ）に示すように、利得温度補償回路は、温度によりインピーダンスが変化するサーミスタと温度に対して固定インピーダンスの抵抗素子とを接続した構成であり、例えば、図１（ａ）の構成の回路において、抵抗値を適宜変更することで、所定の温度範囲（例えば摂氏−４０度〜１００度）の温度範囲における温度変化に対する減衰量（利得）の補償量を所望の値になるように設計することができる。
【０００４】
下記特許文献１は、サーミスタの抵抗値変化に応じて誤差増幅器の基準電圧を変化させ、固体増幅器の温度特性を補償する方法が記載されている。
【特許文献１】特開昭５３−１１３４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の利得温度補償回路は、所定温度範囲における減衰量（利得）の変動幅（温度傾斜）を一定量（例えば１０ｄＢ）確保しようとすると、常温時（摂氏２５度付近）における減衰量が比較的大きく、電力損失が大きいという問題を有する。例えば、図１（ｂ）では、常温時（摂氏２５度付近）の減衰量が約１０ｄＢ程度、最低の減衰量（摂氏１００度時）も約６ｄＢとなる。
【０００６】
また、従来の利得温度補償回路はチップ化され、所定温度範囲における減衰量の温度傾斜を変更したい場合は、利得温度補償回路の部品全体を変更する必要がある。
【０００７】
電圧制御により減衰量を制御する手段も知られているが、温度に応じた電圧制御が必要であり、回路規模が大きくなり、また制御のための電源が必要となる欠点がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電力損失が比較的少なく、また、所定温度範囲における減衰量の変動幅を容易に変更可能な利得温度補償回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための利得温度補償回路は、第一のポートに入力される信号を第二のポートに出力し、前記第二のポートに入力される信号を第三のポートに出力するサーキュレータと、前記第二のポートに接続され、前記第二のポートから出力される信号の電力を温度に応じて変化させて該信号を反射し前記第二のポートに入力させるサーミスタとを備える。
【００１０】
サーミスタのインピーダンスと信号伝送線路のインピーダンスが一致しない場合のサーミスタによる電力反射を利用して、サーキュレータに入力された信号の反射電力を温度に応じて変化させ、サーキュレータから出力される信号の電力の減衰量を調整する。
【発明の効果】
【００１１】
本利得温度補償回路は、所定温度範囲における減衰量の変動幅を維持しつつ、減衰量自体を抑圧することができ、信号の電力損失（デッドロス）を低下させることができる。
【００１２】
サーミスタの常数やサーミスタに直列又は並列に接続する固定抵抗のインピーダンスを変化させることで、所定温度範囲で任意の温度傾斜に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１４】
図２は、本実施の形態における利得温度補償回路の第一の構成例を示す図である。利得温度補償回路２０は、３つのポートを有するサーキュレータ２１とサーミスタ２２とを備える。サーキュレータ２１は、第一のポートＰ１に入力された信号を第二のポートＰ２に出力し、第二のポートＰ２に入力された信号を第三のポートＰ３に出力する。サーミスタ２２は、第二のポートＰ２に接続され、第二のポートＰ２はサーミスタ２２を介して接地される。
【００１５】
このとき、高周波信号の伝送線路のインピーダンスとサーミスタのインピーダンスが整合しないと、第一のポートＰ１に入力され第二のポートＰ２から出力される信号はサーミスタ２２で反射する。この特性を利用して、利得温度補償回路２０は、温度変化に応じたサーミスタ２２のインピーダンス変化により、高周波信号の減衰量を変化させるものである。反射した高周波信号は、第二のポートＰ２に入力され第三のポートＰ３から出力される。これにより、伝送線路上のサーキュレータ２１を通過する高周波信号の減衰量を変化させることができる。
【００１６】
図３は、サーミスタ２２の減衰量の変化を示す図であり、図３（ａ）は、サーミスタ２２のインピーダンスに対する減衰量の変化し、図３（ａ）の例では、伝送線路のインピーダンスを５０Ωとし、サーミスタ２２のインピーダンスが５０Ωのときには、インピーダンスが一致するため、第二のポートＰ２から出力される高周波信号はサーミスタ２２で反射せず接地方向に流れる。すなわち、高周波信号は反射せず、第三のポートＰ３から高周波信号が出力されないため、減衰量が最大となる。そして、サーミスタ２２のインピーダンスが伝送線路のインピーダンスと一致せず、その値の差異が大きくなるほど減衰量は低下していく、すなわち、反射する高周波信号の電力は増大していく。このとき、インピーダンス差を所定値以上にすることで、高周波信号を実質的に全反射させることができ、減衰量をサーキュレータ２１の通過損失のみに抑えることができる。サーキュレータ２１の通過損失が例えば０．４ｄＢであるとすると、サーミスタ２２のインピーダンスを高周波信号を全反射させる値に設定することで、最低減衰量を１ｄＢ以下に抑えることできる。
【００１７】
従って、所定温度範囲において、図３の丸囲み領域のように、減衰量の最も小さい部分を含む領域でインピーダンスが変化するサーミスタ２２を用いることで、所定温度範囲における所定の減衰量の温度傾斜を確保するとともに、所定温度範囲における減衰量を小さく抑えることができる。
【００１８】
図３（ｂ）は、サーミスタ２２の温度に対応する減衰量の変化を示す。減衰量の少ないインピーダンス領域（図３（ａ）の丸囲み領域）付近を利用して、所望の減衰量の傾斜（例えば１０ｄＢ）を確保するとともに、所定温度範囲における最低減衰量が小さく抑えられるので、例えば、常温（摂氏２５度）付近での減衰量も低く抑えられ（約６ｄＢ程度）となり、電力損失（デッドロス）を大幅に抑えられる。
【００１９】
図４は、本実施の形態における利得温度補償回路の第二の構成例を示す図であり、図５は第三の構成例を示す図である。図４の例では、サーミスタ２２に並列に固定抵抗２３が接続され、図５の例では、サーミスタ２２に直列に固定抵抗２３が接続される。それぞれの例において、サーミスタ２２と固定抵抗２３との合成インピーダンスを調整することで、所定温度範囲に対する減衰量の温度傾斜（変動幅）を所望の値に設定することができる。なお、接続される固定抵抗２３の数は一つに限らず、複数であってもよい。また、サーミスタ２２も複数であってもよく、その場合適宜並列又は直列に接続される。
【００２０】
図６は、サーミスタ２２と固定抵抗２３を並列に接続し（図４の構成例）、固定抵抗２３のインピーダンスを変化させた場合の減衰量の変化を示す図である。なお、サーミスタ２２は、常温２５度におけるインピーダンスを４０Ωとして、そのＢ常数＝２８００の例である。伝送線路のインピーダンスは５０Ωである。図６では、固定抵抗２３のインピーダンスｒ＝３６Ωにおいて、約１０ｄＢの温度傾斜を確保することができ、そのときの常温時の減衰量は約６ｄＢ程度であり、図１（ｂ）の特性と比較して、同一の温度範囲に対して同一の温度傾斜を有する一方、その電力損失を４ｄＢ程度に抑えることができる。
【００２１】
また、固定抵抗２３のインピーダンス及びサーミスタ２２のＢ常数を変更することで、容易に所望の温度傾斜に変化させることができ、仕様変更に対して柔軟に対応することが可能となる。また、簡易な回路構成で実現され、電源や複雑な制御を必要としない。
【００２２】
本利得温度補償回路により電力損失を抑えることで、その分電力増幅器での利得を抑えることができ、トランジスタ回路などの部品を削減可能となり、電力増幅器の構成を簡易化することができる。
【００２３】
図７は、本利得温度補償回路を適用した無線送信装置の構成例を示す図である。無線送信装置は、一例として、Ｗｉｍａｘ(Worldwide Interoperability for Microwave)による無線通信を行う装置である。送信信号生成部１はシリアルデジタルデータ列を送出し、シリアル/パラレル変換器(Ｓ／Ｐ変換器)２はデジタルデータ列をＩ信号、Ｑ信号のパラレル列に変換する。送信電力検出部３は入力されるＩ信号、Ｑ信号から電力計算を行い、低電力送信判定を行い、歪補償部４に対して歪補償開始/停止制御を行う。歪補償部４は送信信号とフィードバック信号を元にＤＰＤ（デジタルプリディストーション）処理により歪補償処理を行う。プリディストーション方式の原理は、増幅器の入力信号に対して増幅器の歪み特性と逆の特性をあらかじめ付加しておくことにより、増幅器の出力において歪みのない所望信号を得る方式である。プリディストーション方式では、歪補償前の送信信号と復調されたフィードバック信号とを比較し、その誤差を用いて、歪補償係数を算出、更新する。歪補償係数は送信信号の電力又はそれらの関数をアドレスとしてメモリ（ルックアップテーブル）に記憶される。そして、次の送信すべき送信信号に更新した歪補償係数を用いてプリディストーション処理を施し、出力する。この動作を繰り返すことにより、最終的に最適の歪補償係数に収束し、送信電力増幅器の歪が補償される。
【００２４】
歪補償部４によりＤＰＤ処理された信号はＤ／Ａ変換器５に入力され、Ｉ信号、Ｑ信号をアナログのべ一スバンド信号に変換して直交変調器６へ出力する。直交変調器６は入力されたＩ信号，Ｑ信号にそれぞれ基準搬送波生成部７からの基準搬送波と９０°移相した信号を乗算加算することにより直交変調を行い出力する。周波数変換器８は直交変調信号と局部発振信号をミキシングして無線周波数に変換し、利得温度補償回路２０へ出力する。
【００２５】
利得温度補償回路２０は、上述した機能により送信信号の利得補償を行い、送信信号を電力増幅器（ＰＡ）９へ出力する。電力増幅器９は送信信号を電力増幅して空中線(アンテナ)１０により出力される。また、送信信号は装置内で折り返され、直交変調器１１、周波数変換器１２にてIF信号に変換後、Ａ／Ｄ変換器１３を経由し、フィードバック信号として歪補償部４に帰還される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の利得温度補償回路の構成例を示す図である。
【図２】本実施の形態における利得温度補償回路の第一の構成例を示す図である。
【図３】サーミスタ２２の減衰量の変化を示す図である。
【図４】本実施の形態における利得温度補償回路の第二の構成例を示す図である。
【図５】本実施の形態における利得温度補償回路の第三の構成例を示す図である。
【図６】サーミスタ２２と固定抵抗２３を並列に接続し、固定抵抗２３のインピーダンスを変化させた場合の減衰量の変化を示す図である。
【図７】本利得温度補償回路を適用した無線送信装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：送信信号生成部、２：Ｓ／Ｐ変換器、３：４：歪補償部、５：Ｄ／Ａ変換器、６：直交変調器、７：基準搬送波発生部、８：周波数変換器、９電力増幅器、１０：アンテナ、１１：直交変調器、１２：周波数変換器、１３：Ａ／Ｄ変換器、２０：利得温度補償回路、２１：サーキュレータ、２２：サーミスタ、２３：固定抵抗
【図１】
2009284192.tif 000003
【図２】
2009284192.tif 000004
【図３】
2009284192.tif 000005
【図４】
2009284192.tif 000006
【図５】
2009284192.tif 000007
【図６】
2009284192.tif 000008
【図７】
2009284192.tif 000009