JP3972110B2

JP3972110B2 - 無線機の送信回路

Info

Publication number: JP3972110B2
Application number: JP2002193894A
Authority: JP
Inventors: 卓頼横山
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP2004040418A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＶＨＦ帯やＵＨＦ帯で使用される無線機において、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いて送信回路を設計する場合、図４に示すように、ＭＯＳＦＥＴ１１のゲート電圧を可変して希望の送信出力に可変することが多い。そのとき、送信出力の可変量が小さい場合は、ファイナルアンプだけでゲート電圧を可変すればよいが、送信出力の可変量を大きくしようとするとＣ級動作の場合は、ファイナルアンプのゲート電圧の可変だけでは送信出力を絞りきれないため、その前段のドライブアンプのゲート電圧も可変させなければならない。
【０００３】
そのとき、ゲート電圧を可変させる自動送信出力制御回路（ＡＰＣ回路）をドライブアンプ用とファイナルアンプ用の２系統用意するのはスペース、コストなどの点で不利なため、通常は、図５に示すように、１つのＡＰＣ回路２１でドライブアンプ２２とファイナルアンプ２３のゲート電圧を制御している。
【０００４】
しかし、ドライブアンプ２２とファイナルアンプ２３で最大定格やＶｇｓ−Ｉｄｓ特性が違うから、１つのＡＰＣ回路２１から同一のゲート電圧をドライブアンプ２２とファイナルアンプ２３に供給したのでは、それらのアンプ２２，２３が最適な動作状態にならない。そこで、従来は、前記図５に示すように、ＡＰＣ回路２１の出力に２つの抵抗分圧回路２４，２５を接続して、それぞれの回路２４，２５による異なる抵抗分圧により、ドライブアンプ２２側のゲート電圧とファイナルアンプ２３側のゲート電圧を最適化している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような抵抗分圧のみでドライブアンプ２２側のゲート電圧とファイナルアンプ２３側のゲート電圧を最適化する方法では、ドライブアンプ２２とファイナルアンプ２３の特性が極端に違う場合は、やはりゲート電圧の最適化ができなかった。その結果、希望する送信出力時に最適動作点でドライブアンプ２２とファイナルアンプ２３を動作させられず、送信効率が悪化して送信電流が増加したり、送信出力の可変範囲が狭くなるといった問題点があった。
【０００６】
この問題点を例えば図６を参照して説明すると、図６の特性図において、横軸はＡＰＣ回路２１の出力電圧ＡＰＣ、縦軸はドライブアンプ２２およびファイナルアンプ２３に印加されるゲート電圧Ｖｇ、特性Ｉはドライブアンプ２２側の抵抗分圧回路２４の出力特性、すなわちＡＰＣ回路２１の出力電圧ＡＰＣに対するドライブアンプ２２のゲート電圧特性、特性IIはファイナルアンプ２３側の抵抗分圧回路２５の出力特性、すなわちＡＰＣ回路２１の出力電圧ＡＰＣに対するファイナルアンプ２３のゲート電圧特性、である。また、縦軸上のａ点は、例えば送信出力５Ｗを得る場合のドライブアンプ２２の最適動作点（最適ゲート電圧）、同縦軸上のｂ点は同送信出力５Ｗを得る場合のファイナルアンプ２３の最適動作点（最適ゲート電圧）である。
【０００７】
いま、送信出力を５Ｗに設定しようとして、ＡＰＣ回路２１から出力電圧ＡＰＣ＝ｃ［Ｖ］が出力されたとすると、特性IIに従ってファイナルアンプ２３にはｂ点のゲート電圧が印加され、ファイナルアンプ２３は送信出力５Ｗを得るときの最適動作点となるが、特性Ｉに従えば出力電圧ＡＰＣ＝ｃ［Ｖ］でドライブアンプ２２はａ点のゲート電圧（送信出力５Ｗを得るときの最適動作点）とならず、結局、送信回路から出力５Ｗが出力されない（送信出力は５W未満）。次に、ＡＰＣ回路２１から出力電圧ＡＰＣ＝ｄ［Ｖ］が出力されたとすると、特性Ｉに従ってドライブアンプ２２にはａ点のゲート電圧が印加され、ドライブアンプ２２は送信出力５Ｗを得るときの最適動作点となるが、特性IIに従えば出力電圧ＡＰＣ＝ｄ［Ｖ］でファイナルアンプ２３はｂ点のゲート電圧（送信出力５Ｗを得るときの最適動作点）とならず、結局、送信回路から出力５Ｗが出力されない（送信出力は５W未満）。次に、ＡＰＣ回路２１から出力電圧ＡＰＣ＝ｅ［Ｖ］が出力されると、特性Ｉ，IIに従ってドライブアンプ２２とファイナルアンプ２３にゲート電圧が印加され、送信回路から送信出力５Ｗが出力されるが、この状態は、ドライブアンプ２２およびファイナルアンプ２３のいずれに関しても送信出力５Ｗを得るときの最適動作点ａ，ｂ（最適ゲート電圧ａ，ｂ）を外れている。
【０００８】
このように、１つのＡＰＣ回路２１からの出力電圧（制御電圧）を２つの抵抗分圧回路２４，２５で抵抗分圧してドライブアンプ２２とファイナルアンプ２３にゲート電圧として印加した場合は、ドライブアンプ２２を希望送信出力の最適動作点に設定できたときはファイナルアンプ２３が希望送信出力の最適動作点にならず、逆に、ファイナルアンプ２３を希望送信出力の最適動作点に設定できたときはドライブアンプ２２が希望送信出力の最適動作点にならず、結局、両方のアンプ２２，２３を最適動作点からずらして希望送信出力に設定しなければならないので、送信効率が悪化していた。また、このように、最適動作点からずらして希望送信出力に設定しなければならないので、送信出力の可変範囲が狭くなった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は、ドライブアンプとファイナルアンプに供給される送信出力可変用の制御電圧を最適化して、ドライブアンプとファイナルアンプが各送信出力で常に最適動作点で動作するようにすることにより、送信効率の向上を図ることができるとともに、送信出力の可変範囲を広くとることができる無線機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線機の送信回路は、ドライブアンプとファイナルアンプの両方に１つの自動送信出力制御回路から送信出力可変用の制御電圧を供給するようにした無線機の送信回路において、前記自動送信出力制御回路と前記ドライブアンプ間に挿入され、各送信出力で前記ドライブアンプが最適動作点で動作するように前記自動送信出力制御回路の出力電圧を補正して前記制御電圧として前記ドライブアンプに供給する第１の電圧制御回路と、前記自動送信出力制御回路と前記ファイナルアンプ間に挿入され、各送信出力で前記ファイナルアンプが最適動作点で動作するように前記自動送信出力制御回路の出力電圧を補正して前記制御電圧として前記ファイナルアンプに供給する第２の電圧制御回路とを具備し、前記第１の電圧制御回路は、外部電圧入力端子と前記自動送信出力制御回路の出力間に逆流防止用ダイオード、第１の抵抗、第２の抵抗が直列接続され、第１の抵抗と第２の抵抗の相互接続点が抵抗分圧回路に接続され、この抵抗分圧回路の分圧点から前記制御電圧を出力するように構成され、前記外部電圧入力端子に供給される外部電圧により、前記自動送信出力制御回路の出力電圧に対して所定の電圧だけ増大した前記ドライブアンプ用の前記制御電圧を発生させ、制御電圧の変化の傾きは前記第１および第２の抵抗で設定でき、前記第２の電圧制御回路は、前記自動送信出力制御回路の出力に一定電圧降下手段としてのダイオードが接続され、このダイオードの出力に抵抗分圧回路が接続され、この抵抗分圧回路の分圧点から前記制御電圧を出力するように構成され、前記自動送信出力制御回路の出力電圧が一定レベル増大した時点から前記ファイナルアンプ用の前記制御電圧を発生させることを特徴とする。
【００１３】
好ましい形態として、前記一定電圧降下手段としてのダイオードは、ツェナーダイオードまたはＰＮ接合ダイオードである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による無線機の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による無線機の実施の形態を示す回路図である。この図において、３１はドライブアンプ、３２はドライブアンプ３１の出力に接続されたファイナルアンプであり、送信回路を構成する。このドライブアンプ３１およびファイナルアンプ３２の各々は例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。３３は、この送信回路の送信出力を制御する自動送信出力制御回路（ＡＰＣ回路）である。このＡＰＣ回路３３は、ユーザの送信出力設定に伴い図示しないＣＰＵから出力される基準電圧と、ファイナルアンプ３２に設けられた図示しない電流検出器からの電圧とを比較器で比較して、両電圧の差に対応する出力電圧（制御電圧）でドライブアンプ３１とファイナルアンプ３２のゲート電圧を制御することにより、送信回路を所定の送信出力に設定する。したがって、ユーザが送信出力設定を切替え、ＣＰＵから出力される基準電圧が切替えられると（可変されると）、ＡＰＣ回路３３の出力電圧（制御電圧）も可変され、ドライブアンプ３１およびファイナルアンプ３２のゲート電圧も可変されるので、送信回路の送信出力が可変される。
【００１５】
このようなＡＰＣ回路３３の出力とドライブアンプ３１のゲート間には第１の電圧制御回路３４が挿入される。この第１の電圧制御回路３４は、逆流防止用のダイオードＤ１、第１の抵抗Ｒ１、および第２の抵抗Ｒ２を有し、これらの素子が外部電圧入力端子３５とＡＰＣ回路３３の出力間に前記の順で直列接続される。ここで、逆流防止用のダイオードＤ１は、アノードが外部電圧入力端子３５に接続され、カソードが第１の抵抗Ｒ１の一端に接続されている。さらに、第１の電圧制御回路３４は、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２の相互接続点Ｎ１と接地間に接続された抵抗分圧回路３６を有する。この抵抗分圧回路３６は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の直列回路からなり、分圧点、すなわち、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の相互接続点はドライブアンプ３１のゲートに接続される。
【００１６】
ＡＰＣ回路３３の出力とファイナルアンプ３２のゲート間には第２の電圧制御回路３７が挿入される。この第２の電圧制御回路３７は、ＡＰＣ回路３３の出力にカソードが接続されたツェナーダイオードＤ２と、このツェナーダイオードＤ２のアノードと接地間に接続された抵抗分圧回路３８とからなる。抵抗分圧回路３８は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の直列回路からなり、分圧点、すなわち、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の相互接続点はファイナルアンプ３２のゲートに接続される。
【００１７】
このように構成された無線機においては、ＡＰＣ回路３３の出力電圧（制御電圧）が第１の電圧制御回路３４により電圧制御された上で、ドライブアンプ３１のゲートに、送信出力可変用のゲート電圧として供給されるが、いま、外部電圧入力端子３５にＥ［Ｖ］（Ｅ［Ｖ］は、Ｅ≧ＡＰＣ電圧_ＭＡＸ＋０．６で、すなわち、ＡＰＣ回路３３の最大出力電圧ＡＰＣ_ＭＡＸ＋０．６より大、または同一）を加えると、第１の電圧制御回路３４の接続点Ｎ１（第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２の相互接続点）の電圧は次のようになる。

（ただし、０．６［Ｖ］は逆流防止用ダイオードＤ１の順方向降下電圧、Ｒ１，Ｒ２は第１、第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値）
よって、接続点Ｎ１では、スタート電圧（Ｅ−０．６）Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）［Ｖ］、傾きＲ１／（Ｒ１＋Ｒ２）の電圧が得られる。
【００１８】
そして、この接続点Ｎ１の電圧が抵抗分圧回路３６で微調整されてドライブアンプ３１のゲートに送信出力可変用のゲート電圧として供給されるが、前記外部電圧入力端子３５からのＥ［Ｖ］の外部電圧入力手段を有することにより、そして、前記の数式から分かるように、ドライブアンプ３１のゲート電圧は、図２の特性Ｉのような供給状態となる。すなわち、ドライブアンプ３１のゲート電圧は、ＡＰＣ回路３３の出力電圧ＡＰＣに対してスタート電圧が０［Ｖ］からＶｇｓ［Ｖ］に引上げられ、このスタート電圧Ｖｇｓを基準に、ＡＰＣ回路３３の出力電圧ＡＰＣの増大に伴い所定の傾き（増大量）で次第に増大するようになる。
【００１９】
一方、ファイナルアンプ３２のゲートには、ＡＰＣ回路３３の出力電圧（制御電圧）が第２の電圧制御回路３７で電圧制御された上で送信出力可変用のゲート電圧として供給されるが、このとき、第２の電圧制御回路３７のノードＮ２の電圧（ツェナーダイオードＤ２のアノード側の電圧）は、
Ｎ２＝ＡＰＣ電圧−（ツェナーダイオードＤ２の降伏電圧）［Ｖ］
となる。
【００２０】
そして、このノードＮ２の電圧が抵抗分圧回路３８で微調整されてファイナルアンプ３２のゲートに送信出力可変用のゲート電圧として供給されるが、ツェナーダイオードＤ２による一定電圧の降下手段を有することにより、そして、前記の数式から分かるように、ファイナルアンプ３２のゲート電圧は、図２の特性IIに示すように、ＡＰＣ回路３３の出力電圧ＡＰＣに対して一定レベル遅延した時点から０［Ｖ］よりスタートし、以後、ＡＰＣ回路３３の出力電圧ＡＰＣの増大に応じて次第に所定の傾き（増大量）で増大する。
【００２１】
そして、このようにしてドライブアンプ３１のゲート電圧のスタート電圧を引上げ、かつファイナルアンプ３２のゲート電圧のスタート時点を遅らせることにより、上記無線機によれば、ドライブアンプ３１とファイナルアンプ３２が各送信出力で常に最適動作点で動作するようになる。例えば、図２において、縦軸上のａ点は、例えば送信出力５Ｗを得る場合のドライブアンプ３１の最適動作点（最適ゲート電圧）であり、同縦軸上のｂ点は同送信出力５Ｗを得る場合のファイナルアンプ３２の最適動作点（最適ゲート電圧）である。特性Ｉのようにドライブアンプ３１のゲート電圧のスタート電圧が引上げられ、かつ特性IIのようにファイナルアンプ３２のゲート電圧のスタート時点が遅延されれば、ＡＰＣ回路３３から出力電圧ＡＰＣ＝ｃ［Ｖ］が出力されると、ドライブアンプ３１およびファイナルアンプ３２が共に最適動作点ａ，ｂ（最適ゲート電圧ａ，ｂ）に設定され、両アンプ３１，３２の最適動作状態で送信出力５Ｗが得られる。上記は、送信出力５Ｗを得る場合であるが、他の送信出力においても同様に最適動作点で希望の送信出力が得られる。
【００２２】
そして、ドライブアンプ３１とファイナルアンプ３２の最適動作点で各送信出力が得られることにより、送信効率の向上を図って省電力化が可能になるとともに、送信出力の可変範囲を広くとることができ調整が行い易くなる。
【００２３】
なお、図１では、第２の電圧制御回路３７において、ＡＰＣ回路３３の出力電圧を一定電圧降下させる手段としてツェナーダイオードＤ２の降伏電圧を使用したが、図３の第２の実施の形態に示すように、通常の整流用のＰＮ接合ダイオードＤ２’の順方向電圧を利用してもよい。ＰＮ接合ダイオードＤ２’を使用した場合は、該ダイオードＤ２’のアノードがＡＰＣ回路３３の出力に接続され、カソードが抵抗分圧回路３８（抵抗Ｒ５の一端）に接続される。このようにしても図１の第１の実施の形態と全く同様に動作し、同様の効果を得ることができる。また、図１および図３では、ドライブアンプ３１およびファイナルアンプ３２がＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるが、ＭＯＳＦＥＴ以外にも、ベース電流により送信出力を制御できるバイポーラトランジスタを使用してドライブアンプおよびファイナルアンプを構成できる。
【００２４】
さらに、上記の実施の形態では、ゲート電圧のスタート電圧を引上げる第１の電圧制御回路３４をドライブアンプ３１側に挿入し、ゲート電圧のスタート時点を遅延させる第２の電圧制御回路３７をファイナルアンプ３２側に挿入したが、ドライブアンプ３１およびファイナルアンプ３２の特性によっては、両電圧制御回路３４，３７をドライブアンプ３１側とファイナルアンプ３２側で入れ替えて同様の効果を得ることができる。さらに、ドライブアンプ３１とファイナルアンプ３２に特性によっては、第１の電圧制御回路３４および第２の電圧制御回路３７の一方をいずれかのアンプ側に挿入するだけで同様の効果を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明の無線機によれば、ドライブアンプとファイナルアンプに供給される送信出力可変用の制御電圧を最適化して、ドライブアンプとファイナルアンプが各送信出力で常に最適動作点で動作するようにすることにより、送信効率の向上を図って省電力化が可能になるとともに、送信出力の可変範囲を広くとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線機の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明の実施の形態の動作を説明するための特性図。
【図３】本発明の無線機の第２の実施の形態を示す回路図。
【図４】送信出力の可変方法を説明するための回路図。
【図５】従来の無線機を示す回路図。
【図６】従来の無線機の問題点を説明するための特性図。
【符号の説明】
３１ドライブアンプ
３２ファイナルアンプ
３３自動送信出力制御回路（ＡＰＣ回路）
３４第１の電圧制御回路
３５外部電圧入力端子
３７第２の電圧制御回路
Ｄ２ツェナーダイオード
Ｄ２’ ＰＮ接合ダイオード

Claims

ドライブアンプとファイナルアンプの両方に１つの自動送信出力制御回路から送信出力可変用の制御電圧を供給するようにした無線機の送信回路において、
前記自動送信出力制御回路と前記ドライブアンプ間に挿入され、各送信出力で前記ドライブアンプが最適動作点で動作するように前記自動送信出力制御回路の出力電圧を補正して前記制御電圧として前記ドライブアンプに供給する第１の電圧制御回路と、
前記自動送信出力制御回路と前記ファイナルアンプ間に挿入され、各送信出力で前記ファイナルアンプが最適動作点で動作するように前記自動送信出力制御回路の出力電圧を補正して前記制御電圧として前記ファイナルアンプに供給する第２の電圧制御回路とを具備し、
前記第１の電圧制御回路は、外部電圧入力端子と前記自動送信出力制御回路の出力間に逆流防止用ダイオード、第１の抵抗、第２の抵抗が直列接続され、第１の抵抗と第２の抵抗の相互接続点が抵抗分圧回路に接続され、この抵抗分圧回路の分圧点から前記制御電圧を出力するように構成され、前記外部電圧入力端子に供給される外部電圧により、前記自動送信出力制御回路の出力電圧に対して所定の電圧だけ増大した前記ドライブアンプ用の前記制御電圧を発生させ、制御電圧の変化の傾きは前記第１および第２の抵抗で設定でき、
前記第２の電圧制御回路は、前記自動送信出力制御回路の出力に一定電圧降下手段としてのダイオードが接続され、このダイオードの出力に抵抗分圧回路が接続され、この抵抗分圧回路の分圧点から前記制御電圧を出力するように構成され、前記自動送信出力制御回路の出力電圧が一定レベル増大した時点から前記ファイナルアンプ用の前記制御電圧を発生させる
ことを特徴とする無線機の送信回路。
前記一定電圧降下手段としてのダイオードは、ツェナーダイオードまたはＰＮ接合ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の無線機の送信回路。