JP2666226B2 - 電力増幅回路 - Google Patents

電力増幅回路

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、無線周波数帯の信号を電力増幅する電力増
幅回路に関する。
[従来の技術] 従来から、無線周波数帯で使用する多段電力増幅回路
や、小型送信機の出力を増幅する線形増幅回路では、過
励振による過大出力防止のために過大出力検出回路が設
けられ、また増幅動作の異常を検知して信号入力を停止
させるためにプロテクション回路が設けられている。
第2図には、従来における電力増幅回路の構成が示さ
れている。
この図に示される電力増幅回路10は、送信機12から供
給される信号を増幅する電力増幅器14と、電力増幅器14
の出力が過大となったことを検出してALC(オートマチ
ックレベルコントロール)信号を発生させ送信機12に供
給する過大出力検出回路16と、電力増幅器14の動作の異
常を検出して入力停止信号を送信機12に供給するプロテ
クション回路18と、から構成されている。
すなわち、送信機12から出力される信号は、電力増幅
器14によって電力増幅され、例えば後段の電力増幅回路
に供給される。
送信機12からの入力が過大となること等によって電力
増幅器14の出力が過大となった場合、過大出力検出回路
16はこれを検出してALC信号を発生させる。このALC信号
は、送信機12に供給され、送信機12はこれに応じて出力
に係る電力を減少させる。
また、電力増幅器14において動作異常が生じた場合、
プロテクション回路18はこれを検出して、入力停止信号
を送信機12に供給する。送信機12は、この入力停止信号
に応じて電力増幅器14への出力を停止させる。
このように、過大出力検出回路16によって後段への供
給にかかる電力増幅器14の出力過大が防止され、またプ
ロテクション回路18によって電力増幅器14の異常動作に
伴う回路故障等が防止される。
なお、送信機12からの出力停止は、例えば送信機12の
主電源回路をオフにする等の手段によって実現される。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来においては、電力増幅器の過大出
力や異常動作を防止するためには、送信機が過大出力検
出回路やプロテクション回路から供給されるALC信号及
び入力停止信号に応じて動作する送信機でなくてはなら
ず、インターフェース条件の合わない送信機では電力増
幅器の過大出力、異常動作等を防止できなかった。
また、一般に、ALC信号は送信機を構成する回路のう
ち、比較的信号レベルが小さい初段の回路に帰還される
場合が多い。このため、電力増幅器の出力が過大となっ
てから実際に送信機の出力が絞られるまでには一定の時
間が必要であった。例えば、第3図に示されるように、
tdの閉ループ遅延時間が生じてしまい、この時間tdにお
いて電波の質の劣化や電力増幅器のストレスが生じてし
まう。
同様に、プロテクション回路によって電力増幅器の異
常動作が検出された場合には、送信機の出力を瞬時に停
止させることが困難であり、特に電力増幅器が半導体素
子で構成されている場合においてストレスが発生してし
まう。すなわち、送信機の主電源回路をオフにするため
には一定の時間が必要であり、この間、電力増幅器にス
トレスが加えられる。
このように、従来においては、インターフェース条件
の合わない送信機と接続することができず、また電力増
幅器の過大出力・異常動作の対応に一定の時間が必要で
あり、回路動作の安定性・安全性の上で支障が生じてい
た。
本発明は、このような問題点を解決することを課題と
してなされたものであり、外部とのインターフェース条
件が問われることなく、かつ電力増幅器の過大出力・異
常動作への対応がより迅速となる電力増幅回路を提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明の請求項
(1)は、送信機から供給される入力信号をそのパワー
MOSFETにより増幅する電力増幅器と、電力増幅器の出力
が過大となったことを検出してALC信号を電圧出力する
過大出力検出回路と、電力増幅器の出力の異常状態を検
出して出力停止信号を電圧出力するプロテクション回路
と、過大出力検出回路の出力電圧とプロテクション回路
の出力電圧の和を所定のゲートバイアス電圧から減じ、
その結果得られる電圧をパワーMOSFETにゲートバイアス
電圧として供給することにより、過大出力検出回路から
ALC信号が電圧出力されているときに電力増幅器の利得
を低下させ、プロテクション回路から出力停止信号が電
圧出力されているときに電力増幅器による増幅を停止さ
せる加減算器と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の請求項(2)は、送信機から供給され
る入力信号をそのパワーMOSFETにより増幅する電力増幅
器と、電力増幅器の出力が過大となったことを検出して
ALC信号を電圧出力する過大出力検出回路と、電力増幅
器の出力が異常状態を検出して出力停止信号を電圧出力
するプロテクション回路と、過大出力検出回路の出力電
圧、プロテクション回路の出力電圧及び電力増幅停止を
指令する外部電圧の和を所定のゲートバイアス電圧から
減じ、その結果得られる電圧をパワーMOSFETにゲートバ
イアス電圧として供給することにより、過大出力検出回
路からALC信号が電圧出力されているときに電力増幅器
の利得を低下させ、プロテクション回路から出力停止信
号が電圧出力されているとき及び外部電圧が供給されて
いるときに電力増幅器による増幅を停止させる加減算器
と、を備えることを特徴とする。
[作用] 本発明の請求項(1)においては、送信機後段に設け
られた電力増幅器の出力が過大になった場合に、このこ
とが過大出力検出回路によって検出され、ALC信号が出
力される。また、送信機後段に設けられた電力増幅器に
おいて出力異常が生じた場合には、このことがプロテク
ション回路により検出され、出力停止信号が出力され
る。過大出力検出回路の出力電圧やプロテクション回路
の出力電圧は加減算器に入力され、加減算器において
は、両出力電圧の和が、所定のゲートバイアス電圧から
減ぜられる。その結果得られる電圧は、パワーMOSFETに
ゲートバイアス電圧として供給される。従って、過大出
力検出回路からALC信号が電圧出力されている場合に
は、パワーMOSFETのゲートバイアス電圧がALC信号電圧
値分だけ低下するから、電力増幅器の利得が低下する。
また、プロテクション回路から出力停止信号が電圧出力
されている場合には、パワーMOSFETのゲートバイアス電
圧が出力停止信号電圧値分だけ低下するから、出力停止
電圧値を適宜設定しておくことにより電力増幅器による
増幅を停止させられる。さらに、ALC信号が送信機では
なくその後段の電力増幅器のパワーMOSFETに帰還されて
いるため応答性が向上し遅延時間が生じなくなる。ま
た、ALC信号を送信機に帰還させる必要がないため、送
信機とのインタフェースを考慮する必要もなくなる。さ
らに、出力停止信号が送信機ではなくその後段の電力増
幅器に帰還されているため応答性が向上し、またインタ
フェースの考慮の必要がなくなる。
また、本発明の請求項(2)においては、過大出力検
出回路の出力電圧やプロテクション回路の出力電圧の他
に、電力増幅停止を指令する外部電圧も加減算器に与え
られる。加減算器においては、これら3種類の電圧の和
が、所定のゲートバイアス電圧から減ぜられる。その結
果得られる電圧は、パワーMOSFETにゲートバイアス電圧
として供給される。従って、本請求項においては、請求
項(1)に係る作用が発生する他、外部電圧を与えるこ
とにより電力増幅器による増幅を停止させることも可能
になる。
[実施例] 以下、本発明の好適な実施例について図面に基づいて
説明する。
なお、第2図または第3図に示される従来例と同様の
構成には同一の符号を付し生命を省略する。
第1図には、本発明の一実施例に係る電力増幅回路の
構成が示されている。
この図に示される電力増幅回路では、非反転入力端子
に定電圧源20が接続された加減算器22が示されている。
この加減算器22の反転入力端子には、過大出力検出回路
16及びプロテクション回路18の出力が接続されており、
さらに必要に応じてオフ電圧Eoffが入力される。
次に、この実施例の動作について説明する。
まず、電力増幅器14からの出力が過大となった場合に
は、過大出力検出回路16によってALC信号が発せられ
る。このALC信号は、所定の電圧値EALCを有している。
定電圧源20から出力される電圧は、一定の電圧Egであ
り、ALC信号信号発生時には加減算器22から両者の差電
圧EGS=Eg−EALCが電力増幅器14に出力される。
一方、電力増幅器14は、いわゆるパワーMOSFETによっ
て構成されており、このパワーMOSFETはそのゲートバイ
アス電圧によって利得が制御される素子である。加減算
器22の出力は、このパワーMOSFETのゲートバイアス電圧
として供給され、従って、過大出力検出回路16からALC
信号EALCが出力されている場合には、電力増幅器14の利
得が減少することとなる。
一方、プロテクション回路18により電力増幅器14の異
常動作が検出された場合、プロテクション回路18は定電
圧源20の電圧Egよりも大きなオフ電圧Eoffを加減算器22
に供給する。加減算器22は、この電圧Eoffと定電圧源20
の電圧Egとの差を演算し電力増幅器14に出力する。電力
増幅器14のパワーMOSFETには、この電圧Eg−Eoffがゲー
トバイアス電圧として供給される。ここで、Eg<Eoff
あるため、Eg−Eoffは負電圧である。従って、パワーMO
SFETはカットオフ状態となる。この結果、電力増幅器14
からの出力が停止され、異常動作による支障が防止され
る。
このように、本実施例によれば、電力増幅器14の過大
出力・異常動作によるストレスが防止されると共に、こ
の防止にかかる制御が電力増幅器14の利得・カットオフ
制御によって実現されるため、電力増幅器14に信号を供
給する送信機とのインターフェース条件が問われること
はない。また、一般にパワーMOSFETのゲート回路の直流
インピーダンスは高い値であり、このため本実施例の回
路は安価に構成することが可能であり、大電力が消耗さ
れることもない。
なお、本実施例においては過大出力検出回路16が電力
増幅器14の出力を直接検知するようにしていたが、これ
に代え電力増幅器14の入力を検知して間接的に電力増幅
器14の過大出力を検出するようにしても良い。
また、電力増幅器14に供給される直流入力電流値を検
出して電力増幅器14の過大出力を検出しても良い。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の請求項(1)によれ
ば、電力増幅器のパワーMOSFETのゲートバイアス電圧を
制御することにより送信機後段の電力増幅器の利得を制
御し電力増幅器の過大出力を抑制するようにしたため、
ALC信号を送信機に帰還した場合に比べ応答性が向上す
ると共に、入力に係る送信機とのインタフェース条件が
問われることがなくなり、同時に過大出力による障害を
防止することができる。また、電力増幅器のパワーMOSF
ETのゲートバイアス電圧のカットオフ制御によって電力
増幅器の異常出力を防止するようにしたため、やはり応
答性を向上させまたインタフェース条件の考慮の必要を
なくしつつ、電力増幅器の異常出力による障害を防止す
ることができる。更に、過大出力検出回路の出力電圧や
プロテクション回路の出力電圧を加減算器に入力し、両
出力電圧を和を所定のゲートバイアス電圧から減して得
られる電圧をパワーMOSFETのゲートバイアス電圧として
使用するようにしたため、過大出力検出回路からALC信
号が電圧出力されている場合に電力増幅器の利得を低下
させまたプロテクション回路から出力停止信号が電圧出
力されている場合に電力増幅器による増幅を停止させる
処理を、当該加減算器を使用して同時に実現することが
できる。
更に、本発明の請求項(2)によれば、過大出力検出
回路の出力電圧やプロテクション回路の出力電圧の他
に、電力増幅停止を指令する外部電圧も加減算器に与え
られるようにしたため、当該外部電圧を与えることによ
り電力増幅器による増幅を停止させることも可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る電力増幅回路の構成
を示すブロック図、 第2図は、従来における電力増幅回路の一構成例の構成
を示すブロック図、 第3図は、電力増幅器の過大出力時の出力波形を示す波
形図である。 14……電力増幅器 16……過大出力検出回路 18……プロテクション回路 22……加減算器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信機から供給される入力信号をそのパワ
    ーMOSFETにより増幅する電力増幅器と、 電力増幅器の出力が過大となったことを検出してALC信
    号を電圧出力する過大出力検出回路と、 電力増幅器の出力の異常状態を検出して出力停止信号を
    電圧出力するプロテクション回路と、 過大出力検出回路の出力電圧とプロテクション回路の出
    力電圧の和を所定のゲートバイアス電圧から減じ、その
    結果得られる電圧をパワーMOSFETにゲートバイアス電圧
    として供給することにより、過大出力検出回路からALC
    信号が電圧出力されているときに電力増幅器の利得を低
    下させ、プロテクション回路から出力停止信号が電圧出
    力されているときに電力増幅器による増幅を停止させる
    加減算器と、 を備えることを特徴とする電力増幅回路。
  2. 【請求項2】送信機から供給される入力信号をそのパワ
    ーMOSFETにより増幅する電力増幅器と、 電力増幅器の出力が過大となったことを検出してALC信
    号を電圧出力する過大出力検出回路と、 電力増幅器の出力の異常状態を検出して出力停止信号を
    電圧出力するプロテクション回路と、 過大出力検出回路の出力電圧、プロテクション回路の出
    力電圧及び電力増幅停止を指令する外部電圧の和を所定
    のゲートバイアス電圧から減じ、その結果得られる電圧
    をパワーMOSFETにゲートバイアス電圧として供給するこ
    とにより、過大出力検出回路からALC信号が電圧出力さ
    れているときに電力増幅器の利得を低下させ、プロテク
    ション回路から出力停止信号が電圧出力されているとき
    及び外部電圧が供給されているときに電力増幅器による
    増幅を停止させる加減算器と、 を備えることを特徴とする電力増幅回路。
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