JP5933464B2

JP5933464B2 - 無線通信装置及び送信電力制御方法

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Publication number: JP5933464B2
Application number: JP2013023451A
Authority: JP
Inventors: 典昭齊藤; 宮長　健二; 健二宮長; 貴行築澤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2016-06-08
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Description

本開示は、高周波信号の送信電力を制御する無線通信装置及び送信電力制御方法に関する。

近年、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセスの微細化技術の進歩に伴い、例えば６０ＧＨｚ帯を用いたミリ波の無線通信用の集積回路が実用化されつつある。ミリ波帯の無線通信用の集積回路の動作周波数はマイクロ波帯の無線通信用の集積回路の動作周波数と比較して高くなるため、ＣＭＯＳプロセスにおける高域の遮断周波数ｆｔ、即ち電流利得が１倍となり、増幅素子として使用困難な周波数と動作周波数との差が減少するため、近接している。

このため、ＣＭＯＳプロセスにおいて生じるバラツキ及び温度変化によって、高周波信号用の増幅器の利得が大きく変動する。更に、ミリ波帯の無線通信ではアンテナ利得のバラツキが生じ易いので、無線通信装置におけるアンテナの実効放射電力レベル（ＥＩＲＰ：Effective Isotropic Radiated Power）が変動し易くなる、という課題があった。

この課題を解決するために、従来、不揮発メモリを用いてプロセスのバラツキに起因して生じる送信電力のずれを補正する無線通信装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に示す無線通信装置の動作は、図５を参照して後述する。

特開平８−２６５２１０号公報

しかし、特許文献１では、アンテナ利得のバラツキが生じた場合に高周波信号の電力を補正することが考慮されていない。このため、アンテナ利得のバラツキが生じ易い無線通信（例えばミリ波の無線通信）では、無線通信装置におけるアンテナの実効放射電力レベルを一定化することが困難という課題が生じる。

本開示は、上述した従来の課題を解決するために、高周波信号を扱う無線通信において、アンテナ利得のバラツキが生じてもアンテナの実効放射電力レベルを一定化する無線通信装置及び送信電力制御方法を提供することを目的とする。

本開示は、ベースバンド信号を増幅する可変利得増幅器と、増幅された前記ベースバンド信号を直交変調して高周波信号を生成する直交変調器と、生成された前記高周波信号を増幅する電力増幅器と、増幅された前記高周波信号を送信する送信アンテナと、増幅された前記高周波信号を検波することにより検波信号を生成する検波器と、予め生成された所望の送信電力値を記憶する第１の不揮発性メモリと、前記検波信号と前記所望の送信電力値とに応じて、前記可変利得増幅器の利得を調整する制御部と、を備え、前記所望の送信電力値は、前記送信アンテナから送信された前記高周波信号が受信アンテナを有する検査器で受信信号として受信され、前記受信信号から測定されたアンテナ実効放射電力である、無線通信装置である。

また、本開示は、送信アンテナから高周波信号を送信する無線通信装置と、前記送信アンテナから送信された前記高周波信号を受信アンテナで受信し前記高周波信号の送信電力値を検査する検査器とにおける送信電力制御方法であって、前記無線通信装置は、前記送信アンテナから送信される前記高周波信号の所望の送信電力値を記憶する第１の不揮発性メモリと、前記無線通信装置の可変利得増幅器の利得を調整するための利得調整値を記憶する第２の不揮発性メモリと、を有し、前記検査器は、前記送信アンテナから送信される高周波信号の所望範囲の送信電力値を保持し、前記送信アンテナから送信された前記高周波信号の送信電力値が前記所望範囲の送信電力値の上限値より大きい場合に、前記高周波信号の送信電力値と前記所望範囲の送信電力値の中心値との差分を前記第２の不揮発性メモリに書き込み、前記送信アンテナから送信された前記高周波信号の送信電力値が前記所望範囲の送信電力値の下限値より小さい場合に、シミュレーション又は実測により予め定められた前記高周波信号の送信電力値の初期値と、前記所望範囲の送信電力値の中心値と前記高周波信号の送信電力値との差分との加算結果を前記第１の不揮発性メモリに書き込む、送信電力制御方法である。

本開示によれば、高周波信号を扱う無線通信において、アンテナ利得のバラツキが生じてもアンテナの実効放射電力レベルを一定化できる。

本実施形態の無線通信装置の構成を示すブロック図検波利得が最小、検波利得が最大の各検波器における入力電力と出力電圧との関係を示すグラフ本実施形態の無線通信装置の第１、第２の各不揮発性メモリへの書き込みの動作手順を説明するフローチャート本実施形態の無線通信装置のＡＰＣ（自動利得制御）の動作手順を説明するフローチャート本実施形態の無線通信装置の実動作時におけるＡＰＣ（自動利得制御）の動作手順を説明するフローチャート従来の無線通信装置の構成の一部を示すブロック図従来の無線通信装置における使用チャンネルと送受分波器の通過損失との関係を示すグラフ

（本実施形態の内容に至る経緯）
先ず、本開示に係る無線通信装置及び送信電力制御方法の実施形態を説明する前に、本実施形態の内容に至る経緯について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、従来の無線通信装置の構成の一部を示すブロック図である（特許文献１参照）。図７は、従来の無線通信装置における使用チャンネルと送受分波器の通過損失との関係を示すグラフである（特許文献１参照）。

図６に示す無線通信装置では、送信部（不図示）において変調された送信信号の電力を増幅する電力増幅器１の出力端子に、方向性結合器２を介して送受分波器３が接続され、更に、送受分波器３の一方にはアンテナ４が接続され、送受分波器３の他方には受信部（不図示）が接続されている。

電力増幅器１は、電力制御端子に与えられる制御信号Ｓ８に応じて、出力電力を可変する。方向性結合器２は、電力増幅器１の出力電力を検出する。方向性結合器２には、電力増幅器１の出力電力を直流電圧（検出信号Ｓ５）として検波する検波ダイオード５が接続されている。方向性結合器２及び検波ダイオード５は、電力増幅器１の出力電力を検出して検出信号Ｓ５を出力する電力検出手段として動作する。

演算増幅器６は、検波ダイオード５が出力した検出信号Ｓ５と基準信号Ｓ１１とを比較し、比較結果として両方の信号のレベル差が零になるように検出信号Ｓ５の値を変化させる。また、図６に示す無線通信装置には、アンテナ４の出力端から出力するべき電力レベルに対する出力制御データを記憶したメモリ９が設けられている。

即ち、図７に示す使用チャンネルと送受分波器３の通過損失との関係に応じて、使用チャンネルとアンテナ４の出力端から出力するべき出力電力との関係を示す出力制御データがメモリ９に記憶されている。電力増幅器１の出力端子からアンテナ４の出力端までの間には、方向性結合器２及び送受分波器３によって電力の通過損失が生じる。

例えば図７に示す送受分波器３の通過損失は、使用チャンネルが０〜１００では２ｄＢ、使用チャンネルが１００〜７００では１ｄＢ、使用チャンネルが７００〜８００では２ｄＢである。従って、送受分波器３の通過損失を一定にするためには、使用チャンネルの０〜１００と７００〜８００とに１ｄＢ分の補正値を加算する必要がある。無線通信装置は、出力制御データを基にして、アンテナ４の出力端における全ての使用チャンネルの出力電力を一定に保つ。

しかし、特許文献１を帯域幅が広いミリ波帯の無線通信に適用すると、高周波信号の電力を検波する検波器（例えば検波ダイオード）の動作レンジが不足するため、検波器の入力電力に対する出力電圧が一意に定まらず、高周波信号の信号電力を一定に制御することが困難となる。

また、それぞれ異なる動作レンジを有する検波器を並列に実装することで、検波器の動作レンジを仮想的に拡大することは可能であるが、高周波信号を扱う無線通信（特に６０ＧＨｚのミリ波帯の無線通信）では各検波器間のバラツキも大きく個別に校正をかける必要が生じるため好ましくない。

そこで、以下の各実施形態では、高周波信号を扱う無線通信において、アンテナ利得のバラツキが生じても、簡易な構成によってアンテナの実効放射電力レベルを一定化する無線通信装置及び送信電力制御方法の例を説明する。

以下、本開示に係る無線通信装置及び送信電力制御方法の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。本開示に係る送信電力制御方法は、本開示に係る無線通信装置によって実行される。先ず、無線通信装置の構成について説明する。

（無線通信装置の構成）
図１は、本実施形態の無線通信装置２００の構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信装置２００は、デジタル変調信号発生器１１０、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）１０５ａ，１０５ｂ、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂ、直交変調部１０３、電力増幅器１０２、局部発振器１０７、９０度移相器１０６、カプラ１０１、送信アンテナ１００、検波器１０８、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）１０９、制御部１１１、第１の不揮発性メモリ１１２及び第２の不揮発性メモリ１１３を含む。制御部１１１は、比較器１１６、揮発性メモリ１１７、スイッチ１１８及び減算器１１９を含む。

本実施形態の無線通信装置２００は、例えば６０ＧＨｚ程度のミリ波帯の周波数を用いた高周波信号を生成して送信アンテナ１００から送信する。検査器１１４は、送信アンテナ１００から送信された高周波信号を受信アンテナ１１５において受信する。なお、図１では、デジタル変調信号発生器１１０、ＤＡＣ１０５，１０５ｂ及び可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂから差動信号が出力されて直交変調部１０３に入力されているが、シングルエンド信号が入力されても良い。

デジタル変調信号発生器１１０は、同一の振幅であって９０度の位相差を有するベースバンド信号（例えば試験用トーン信号）を生成し、ベースバンド信号の同相信号（Ｉ信号）をＤＡＣ１０５ａに出力し、ベースバンド信号の直交信号（Ｑ信号）をＤＡＣ１０５ｂに出力する。なお、デジタル変調信号発生器１１０は、制御部１１１が出力した制御信号Ｓ１１０を基に、ベースバンド信号（例えば試験用トーン信号）の出力レベルを生成しても良い。

ＤＡＣ１０５ａは、デジタル変調信号発生器１１０が出力したデジタルの同相信号をアナログの同相信号に変換して可変利得増幅器１０４ａに出力する。

ＤＡＣ１０５ｂは、デジタル変調信号発生器１１０が出力したデジタルの直交信号をアナログの直交信号に変換して可変利得増幅器１０４ｂに出力する。

可変利得増幅器１０４ａは、制御部１１１が出力した利得制御信号Ｓ１０４に応じて利得を変更し、利得制御信号Ｓ１０４に応じて変更した利得を用いて、ＤＡＣ１０５ａが出力した同相信号を増幅して直交変調部１０３に出力する。なお、図１を簡単にするために、制御部１１１から可変利得増幅器１０４ａまでの矢印の図示を省略する。

可変利得増幅器１０４ｂは、制御部１１１が出力した利得制御信号Ｓ１０４に応じて利得を変更し、利得制御信号Ｓ１０４に応じて変更した利得を用いて、ＤＡＣ１０５ｂが出力した直交信号を増幅して直交変調部１０３に出力する。

局部発振器１０７は、所定（例えば６０ＧＨｚ）の局部信号（ローカル信号）を発振して９０度移相器１０６に出力する。

９０度移相器１０６は、局部発振器１０７が出力した局部信号を用いて、同一の振幅であって９０度の位相差を有する２つの局部信号を生成して直交変調部１０３に出力する。

直交変調部１０３は、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂが出力したベースバンド信号（同相信号，直交信号）と、９０度移相器１０６が出力した２つの局部信号とを用いて直交変調する。直交変調部１０３は、直交変調によって高周波信号（例えばミリ波）を生成して電力増幅器１０２に出力する。

電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）１０２は、直交変調部１０３が出力した高周波信号の電力を増幅して送信アンテナ１００に出力する。送信アンテナ１００に入力された高周波信号は送信され、検査器１１４の受信アンテナ１１５において受信される。

カプラ１０１は、電力増幅器１０２が増幅した高周波信号の一部を取り出して検波器１０８に出力する。カプラ１０１が取り出したアナログの高周波信号の電力は、電力増幅器１０２が増幅した高周波信号の電力に比べて、例えば２０ｄＢ低下する。

検波器１０８は、カプラ１０１が取り出したアナログの高周波信号を検波してＡＤＣ１０９に出力する。図２は、検波利得が最小、検波利得が最大の各検波器１０８における入力電力[ｄＢｍ]と出力電圧[Ｖ]との関係を示すグラフである。なお、図２の横軸には、検波器１０８における入力電力以外に、６ｄＢｉの利得を有する送信アンテナ１００から送信された高周波信号の送信電力（アンテナ実効放射電力（ＥＩＲＰ）[ｄＢｍ]という）も示されている。

検波利得は、検波器１０８の出力電圧と入力電力に対応する入力電圧との比を表す。ＣＭＯＳプロセスのバラツキによって、検波器１０８の検波利得は異なるので、図２では検波利得が最大の検波器１０８、及び検波利得が最小の検波器１０８における各入力電力と出力電圧との関係が示されている。

図２では、検波器１０８への入力電力、即ち電力増幅器１０２が増幅した高周波信号の電力に応じて、検波器１０８の出力電圧が一意に定まる領域が検波器１０８の動作レンジ（検波レンジ）である。従って、図２に示す検波器１０８では、検波器１０８の出力電圧が０．３５Ｖ〜１．１５Ｖの範囲、即ち検波レンジの領域である場合に、検波器１０８を後述する自動利得制御（図４参照）に用いることができる。一方、検波レンジ以外の領域では、検波器１０８の出力電圧と入力電力とが１対１に対応しないので、自動利得制御（図４参照）に用いることが困難である。

例えば検波利得が最小の検波器１０８では、検波器１０８の入力電力（ＥＩＲＰ）が−１７ｄＢｍ（＋９ｄＢｍ）〜−８ｄＢｍ（＋１８ｄＢｍ）の範囲が検波レンジとなる。また、例えば検波利得が最大の検波器１０８では、検波器１０８の入力電力が−２４ｄＢｍ（＋２ｄＢｍ）〜−１２ｄＢｍ（＋１４ｄＢｍ）の範囲が有効な検波レンジとなる。

ＡＤＣ１０９は、検波器１０８の出力、即ちアナログの出力電圧をデジタルの出力電圧に変換して制御部１１１に出力する。

制御部１１１は、ベースバンド信号を生成させるための制御信号Ｓ１１０をデジタル変調信号発生器１１０に出力する。制御部１１１は、第１の不揮発性メモリ１１２及び第２の不揮発性メモリ１１３に記憶された値（後述参照）と、ＡＤＣ１０９が出力したデジタルの出力電圧に対応する出力電力ＡＤＣＯＵＴとを基に、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を設定するための利得制御信号Ｓ１０４を生成して可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂに出力する。

比較器１１６は、第１の不揮発性メモリ１１２に記憶されている値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡと、ＡＤＣ１０９が出力したデジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴとを比較する。ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡは、無線通信装置２００から送信される高周波信号のＥＩＲＰの所望の値であり、検査器１１４により書き込まれる。比較器１１６は、第１の不揮発性メモリ１１２に記憶されている値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡとＡＤＣ１０９が出力したデジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴとの比較結果に応じて、揮発性メモリ１１７に記憶されている利得ＴＸＧＡＩＮを増加する。

揮発性メモリ１１７は、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得ＴＸＧＡＩＮを記憶する。揮発性メモリ１１７に記憶されている利得ＴＸＧＡＩＮは、スイッチ１１８及び減算器１１９に入力される。

スイッチ１１８は、揮発性メモリ１１７に記憶されている利得ＴＸＧＡＩＮ又は減算器１１９の出力（減算結果）を選択し、利得制御信号Ｓ１０４として可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂに出力する。

減算器１１９は、揮発性メモリ１１７に記憶されている利得ＴＸＧＡＩＮから第２の不揮発性メモリ１１３に記憶されているオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴを減算してスイッチ１１８に出力する。

第１の不揮発性メモリ１１２は、送信アンテナ１００から送信された高周波信号のＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡを記憶する。第１の不揮発性メモリ１１２には、例えばｅＦＵＳＥの製造技術によって製造された不揮発性メモリを用いる。これにより、第１の不揮発性メモリ１１２の製造コストを低減できる。

第２の不揮発性メモリ１１３は、例えば検波器１０８の出力電圧が検波レンジの下限値（例えば０．３５Ｖ、図２参照）であってＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の上限値を超えている場合に、ＥＩＲＰを所定量減少させるためのオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴを記憶する。オフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴは、検査器１１４により書き込まれる。第２の不揮発性メモリ１１３には、例えばｅＦＵＳＥの製造技術によって製造された不揮発性メモリが用いられる。これにより、第２の不揮発性メモリ１１３の製造コストを低減できる。

受信アンテナ１１５は、送信アンテナ１００から送信された高周波信号を受信して検査器１１４に出力する。

検査器１１４は、無線通信装置２００から送信される高周波信号の所望範囲の送信電力の情報を保持する。以下の説明では、例えば所望範囲の送信電力の下限値は６．５ｄＢｍであり、上限値は９．５ｄＢｍとする。検査器１１４は、受信アンテナ１１５が出力した高周波信号のＥＩＲＰを測定し、ＥＩＲＰが所望範囲の送信電力であるか否かを判定する。検査器１１４は、判定結果に応じて、第１、第２の各不揮発性メモリ１１２、１１３の内容を更新する。

（検査器１１４における各不揮発性メモリへのデータの書き込み動作）
次に、無線通信装置２００から送信された高周波信号のＥＩＲＰに応じて、検査器１１４が第１、第２の各不揮発性メモリ１１２、１１３にデータを書き込む動作について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施形態の無線通信装置２００の第１、第２の各不揮発性メモリ１１２、１１３への書き込みの動作手順を説明するフローチャートである。図４は、本実施形態の無線通信装置２００のＡＰＣ（自動利得制御）の動作手順を説明するフローチャートである。図３及び図４に示す各フローチャートの動作は、例えば無線通信装置２００の出荷検査時に実行される。

図３において、先ず、検査器１１４は、変数ＴＸＡＤＣ＿ＡＤＪ及びオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴに０（ゼロ）を、ＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡに初期値を設定する（Ｓ１１）。なお、ＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡの初期値は、実測又はシミュレーションによって予め定められた適切な所定値である。

ステップＳ１１の後、無線通信装置２００は、ＡＰＣ（自動利得制御）を実行する（Ｓ１２）。ここで、無線通信装置２００におけるＡＰＣについて図４を参照して詳細に説明する。

図４において、制御部１１１は、スイッチ１１８の入力を揮発性メモリ１１７の出力に切り替える（Ｓ１２−１）。制御部１１１は、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得の初期値、即ち最小の利得ＴＸＧＡＩＮを揮発性メモリ１１７から読み出し、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を設定するための利得制御信号Ｓ１０４を生成して可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂに出力する。可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂは、利得制御信号Ｓ１０４に応じて、各可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得ＴＸＧＡＩＮを初期値に設定する（Ｓ１２−２）。

更に、制御部１１１は、ベースバンド信号を生成させるための制御信号Ｓ１１０をデジタル変調信号発生器１１０に出力する。デジタル変調信号発生器１１０は、制御部１１１が出力した制御信号Ｓ１１０を基に、ベースバンド信号（例えば試験用トーン信号）を生成し、ベースバンド信号の同相信号（Ｉ信号）をＤＡＣ１０５ａに出力し、ベースバンド信号の直交信号（Ｑ信号）をＤＡＣ１０５ｂに出力する（Ｓ１２−３）。

ＤＡＣ１０５ａは、デジタル変調信号発生器１１０が出力したデジタルの同相信号をアナログの同相信号に変換して可変利得増幅器１０４ａに出力する。ＤＡＣ１０５ｂは、デジタル変調信号発生器１１０が出力したデジタルの直交信号をアナログの直交信号に変換して可変利得増幅器１０４ｂに出力する。

可変利得増幅器１０４ａは、利得制御信号Ｓ１０４に応じて変更した利得を用いて、ＤＡＣ１０５ａが出力した同相信号を増幅して直交変調部１０３に出力する（Ｓ１２−４）。可変利得増幅器１０４ｂは、利得制御信号Ｓ１０４に応じて変更した利得を用いて、ＤＡＣ１０５ｂが出力した直交信号を増幅して直交変調部１０３に出力する（Ｓ１２−４）。

直交変調部１０３は、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂが出力したベースバンド信号の同相信号，直交信号と、９０度移相器１０６が出力した２つの局部信号とを用いて直交変調する（Ｓ１２−５）。直交変調部１０３は、直交変調によって高周波信号（例えばミリ波）を生成して電力増幅器１０２に出力する。

電力増幅器１０２は、直交変調部１０３が出力した高周波信号の電力を増幅して送信アンテナ１００に出力する（Ｓ１２−６）。カプラ１０１は、電力増幅器１０２が増幅した高周波信号の一部を取り出して検波器１０８に出力する。検波器１０８は、カプラ１０１が取り出したアナログの高周波信号を検波してＡＤＣ１０９に出力する（Ｓ１２−７）。ＡＤＣ１０９は、検波器１０８の出力、即ちアナログの出力電圧をデジタルの出力電圧に変換して制御部１１１に出力する（Ｓ１２−７）。

制御部１１１は、ステップＳ１１において設定されたＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡの初期値と、ＡＤＣ１０９が出力したデジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴとを比較する（Ｓ１２−８）。制御部１１１は、デジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴがＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡの初期値以上であると判定した場合に（Ｓ１２−８、ＮＯ）、ステップＳ１２−２において設定した可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得ＴＸＧＡＩＮを確定する（Ｓ１２−９）。これにより、無線通信装置２００におけるＡＰＣは終了する。

一方、制御部１１１は、デジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴがＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡの初期値未満であると判定した場合に（Ｓ１２−８、ＹＥＳ）、ステップＳ１２−２において設定した可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得ＴＸＧＡＩＮを１ｄＢ増加する（Ｓ１２−１０）。ステップＳ１２−１０の後、制御部１１１は、ベースバンド信号を生成させるための制御信号Ｓ１１０をデジタル変調信号発生器１１０に出力する。即ち、デジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴがＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡの初期値以上となるまで、ステップＳ１２−３からステップＳ１２−１０の動作が繰り返される。

図４に示すＡＰＣの後、検査器１１４は、送信アンテナ１００から送信された高周波信号のＥＩＲＰを測定する（Ｓ１３）。検査器１１４は、ステップＳ１３において測定されたＥＩＲＰが所望範囲の送信電力であるか否かを判定する（Ｓ１４）。

具体的には、検査器１１４は、ステップＳ１３において測定されたＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の上限値（例えば９．５ｄＢｍ）以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。検査器１１４は、ＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の上限値（例えば９．５ｄＢｍ）以上であると判定した場合には（Ｓ１４、ＹＥＳ）、ＩＮＴ（ＥＩＲＰ−８）、即ち（ＥＩＲＰ−８）の整数値をオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴとして第２の不揮発性メモリ１１３に書き込む（Ｓ１５、Ｓ１６）。なお、８ｄＢｍは、所望範囲の送信電力の中心値（所望値）の一例である。

検査器１１４は、ＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の上限値（例えば９．５ｄＢｍ）未満であると判定した場合には（Ｓ１４、ＮＯ）、ＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の下限値（例えば６．５ｄＢｍ）以上であるか否かを判定する（Ｓ１７）。

検査器１１４は、ＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の下限値（例えば６．５ｄＢｍ）以上であると判定した場合には（Ｓ１７、ＹＥＳ）、ステップＳ１１において設定されたＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡの初期値を変更せず、図３に示す動作は終了する。

一方、検査器１１４は、ＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の下限値（例えば６．５ｄＢｍ）未満であると判定した場合には（Ｓ１７、ＮＯ）、ステップＳ１１において０（ゼロ）として設定された変数ＴＸＡＤＣ＿ＡＤＪを（８−ＥＩＲＰ）に更新する（Ｓ１８）。更に、検査器１１４は、ステップＳ１１において初期値に設定されたＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡを、ＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡの初期値とステップＳ１８において更新された変数ＴＸＡＤＣ＿ＡＤＪとを加算する（Ｓ１９）。検査器１１４は、加算結果のＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡを第１の不揮発性メモリ１１２に書き込む（Ｓ１６）。これにより、図３に示す動作は終了する。

（無線通信装置２００における送信電力制御方法）
次に、本実施形態の無線通信装置２００における送信電力制御方法について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の無線通信装置２００の実動作時におけるＡＰＣ（自動利得制御）の動作手順を説明するフローチャートである。

図５において、制御部１１１は、スイッチ１１８の入力を揮発性メモリ１１７の出力に切り替える（Ｓ２１）。制御部１１１は、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得の初期値、即ち最小の利得ＴＸＧＡＩＮを揮発性メモリ１１７から読み出し、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を設定するための利得制御信号Ｓ１０４を生成して可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂに出力する。可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂは、利得制御信号Ｓ１０４に応じて、各可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得ＴＸＧＡＩＮを初期値に設定する（Ｓ２２）。

更に、制御部１１１は、ベースバンド信号を生成させるための制御信号Ｓ１１０をデジタル変調信号発生器１１０に出力する。デジタル変調信号発生器１１０は、制御部１１１が出力した制御信号Ｓ１１０を基に、ベースバンド信号（例えば試験用トーン信号）を生成し、ベースバンド信号の同相信号（Ｉ信号）をＤＡＣ１０５ａに出力し、ベースバンド信号の直交信号（Ｑ信号）をＤＡＣ１０５ｂに出力する（Ｓ２３）。

可変利得増幅器１０４ａは、利得制御信号Ｓ１０４に応じて変更した利得を用いて、ＤＡＣ１０５ａが出力した同相信号を増幅して直交変調部１０３に出力する。可変利得増幅器１０４ｂは、利得制御信号Ｓ１０４に応じて変更した利得を用いて、ＤＡＣ１０５ｂが出力した直交信号を増幅して直交変調部１０３に出力する。

直交変調部１０３は、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂが出力したベースバンド信号の同相信号，直交信号と、９０度移相器１０６が出力した２つの局部信号とを用いて直交変調する。直交変調部１０３は、直交変調によって高周波信号（例えばミリ波）を生成して電力増幅器１０２に出力する。

電力増幅器１０２は、直交変調部１０３が出力した高周波信号の電力を増幅して送信アンテナ１００に出力する。カプラ１０１は、電力増幅器１０２が増幅した高周波信号の一部を取り出して検波器１０８に出力する。検波器１０８は、カプラ１０１が取り出したアナログの高周波信号を検波してＡＤＣ１０９に出力する（Ｓ２４）。ＡＤＣ１０９は、検波器１０８の出力、即ちアナログの出力電圧をデジタルの出力電圧に変換して制御部１１１に出力する（Ｓ２４）。

制御部１１１は、例えば出荷検査時に第１の不揮発性メモリ１１２に書き込まれたＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡと、ステップＳ２４においてＡＤＣ１０９が出力したデジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴとを比較する（Ｓ２５）。制御部１１１は、デジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴがＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡ未満であると判定した場合には（Ｓ２５、ＮＯ）、揮発性メモリ１１７に記憶されている可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得ＴＸＧＡＩＮを１ｄＢ増加する（Ｓ２６）。ステップＳ２６の後、無線通信装置２００の動作はステップＳ２４に戻る。

制御部１１１は、ステップＳ２４においてＡＤＣ１０９が出力したデジタルの出力電圧に対応する電力ＡＤＣＯＵＴがＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡ以上であると判定した場合には（Ｓ２５、ＹＥＳ）、出荷検査時に検査器１１４によって書き込まれたオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴを第２の不揮発性メモリ１１３から読み出す。

更に、制御部１１１は、揮発性メモリ１１７に記憶されている可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得からオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴを減算し（Ｓ２７）、スイッチ１１８の入力を、揮発性メモリ１１７の出力から減算器１１９の出力に切り替える（Ｓ２８）。これにより、制御部１１１は、減算器１１９において減算した利得を設定するための利得制御信号Ｓ１０４を生成して可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂに出力する。可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂは、利得制御信号Ｓ１０４に応じて、各可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を設定できる。

以上により、本実施形態の無線通信装置２００は、例えば出荷検査時に高周波信号のＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡに初期値を設定してＡＰＣ（自動利得制御）によって可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を確定する。更に、無線通信装置２００は、確定した利得を用いた高周波信号のＥＩＲＰが所望範囲の送信電力であるか否かに応じて、ＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡ、ＥＩＲＰを所定量減少させるためのオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴを算出して第１、第２の各不揮発性メモリ１１２、１１３に書き込む。

また、無線通信装置２００は、例えば実動作時には、ＡＤＣ１０９の出力電圧に対応する出力電力ＡＤＣＯＵＴが第１の不揮発性メモリ１１２に書き込まれた高周波信号のＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡとなるように可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を調整する。更に、無線通信装置２００は、ＡＤＣ１０９の出力電圧に対応する出力電力ＡＤＣＯＵＴがＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡより大きい場合には、揮発性メモリ１１７に記憶されている可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を第２の不揮発性メモリ１１３に記憶されているオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴの分、減算する。

これにより、本実施形態の無線通信装置２００は、例えば出荷検査時では、ＡＰＣ（自動利得制御）において高周波信号のＥＩＲＰの測定結果が目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡとなるように可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を設定できる。無線通信装置２００は、高周波信号のＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の上限値以上である場合には、高周波信号のＥＩＲＰを所定量低減させるためのオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴを算出できる。また、無線通信装置２００は、高周波信号のＥＩＲＰが所望範囲の送信電力の下限値未満である場合には、高周波信号のＥＩＲＰの目標値を調整できる。

また、検波利得が最小の検波器１０８の出荷検査時における出力電圧が０．３５Ｖであり、高周波信号のＥＩＲＰが１１ｄＢｍを超えている場合（例えば１２ｄＢｍ）には検波器１０８の検波レンジ外となるので（図５参照）、検波器１０８では入力電力に対して一意に出力電圧が定まらず、高周波信号のＥＩＲＰを減少させることが困難である。

無線通信装置２００は、検波利得が最小の検波器１０８の出荷検査時における出力電圧が０．３５Ｖであって高周波信号のＥＩＲＰが１１ｄＢｍを超えていた場合でも、高周波信号のＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡを８ｄＢｍとして設定すると、実動作時には可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得からオフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴを減算できるので、高周波信号の送信電力を１１ｄＢｍから例えば３ｄＢｍ低減できる。

また、無線通信装置２００は、例えば出荷検査時では、送信アンテナ１００から送信された高周波信号のＥＩＲＰに応じて、高周波信号のＥＩＲＰの目標値ＴＸＡＤＣ＿ＲＤＡＴＡを設定するので、送信アンテナ１００の利得がばらついた場合でも高周波信号のＥＩＲＰを一定化できる。従って、無線通信装置２００は、高周波信号を扱う無線通信において、アンテナ利得のバラツキが生じてもアンテナの実効放射電力レベルを一定化できる。

以上、図面を参照して各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、上述した実施形態において用いた所望範囲の送信電力の値は一例であって、所望範囲の送信電力を限定するものではない。

また、無線通信装置２００では、ＡＤＣ１０９の代わりに、コンパレータを用いても良い。

更に、上述した実施形態では、オフセット値Ｐ＿ＯＦＦＳＥＴは、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を減少させるために用いられているが、可変利得増幅器１０４ａ，１０４ｂの利得を増加させるために用いても良い。

本開示は、高周波信号を扱う無線通信において、アンテナ利得のバラツキが生じてもアンテナの実効放射電力レベルを一定化する無線通信装置及び送信電力制御方法として、有用である。

１００送信アンテナ
１０１カプラ
１０２電力増幅器
１０３直交変調部
１０４ａ，１０４ｂ可変利得増幅器
１０５ａ，１０５ｂＤＡＣ
１０６９０度移相器
１０７局部発振器
１０８検波器
１０９ＡＤＣ
１１０デジタル変調信号発生器
１１１制御部
１１２，１１３不揮発メモリ
１１４検査器
１１５受信アンテナ
１１６比較器
１１７揮発メモリ
１１８スイッチ
１１９減算器
２００無線通信装置

Claims

ベースバンド信号を増幅する可変利得増幅器と、
増幅された前記ベースバンド信号を直交変調して高周波信号を生成する直交変調器と、
生成された前記高周波信号を増幅する電力増幅器と、
増幅された前記高周波信号を送信する送信アンテナと、
増幅された前記高周波信号を検波することにより検波信号を生成する検波器と、
予め生成された所望の送信電力値を記憶する第１の不揮発性メモリと、
前記検波信号と前記所望の送信電力値とに応じて、前記可変利得増幅器の利得を調整する制御部と、を備え、
前記所望の送信電力値は、
前記送信アンテナから送信された前記高周波信号が受信アンテナを有する検査器で受信信号として受信され、前記受信信号から測定されたアンテナ実効放射電力である、
無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記制御部は、前記可変利得増幅器の利得を調整して、前記検波信号と前記所望の送信電力値とを等しくさせる、
無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記検波信号が前記所望の送信電力値と同じかより大きい場合に前記可変利得増幅器の利得を調整するための利得調整値を予め記憶する第２の不揮発性メモリ、を更に備え、
前記利得調整値は、前記検査器において前記送信アンテナから送信された前記高周波信号の送信電力値が前記送信アンテナから送信される前記高周波信号の所望範囲の送信電力値の上限値よりも大きい場合に、前記高周波信号の送信電力値と前記所望範囲の送信電力値の中心値との差分として設定されており、
前記制御部は、前記検波信号が前記所望の送信電力値より小さい場合は、前記可変利得増幅器の利得を増加させ、前記検波信号が前記所望の送信電力値と同じかより大きい場合は、前記可変利得増幅器の利得から前記利得調整値を減少させる、
無線通信装置。
送信アンテナから高周波信号を送信する無線通信装置と、前記送信アンテナから送信された前記高周波信号を受信アンテナで受信し前記高周波信号の送信電力値を検査する検査器とにおける送信電力制御方法であって、
前記無線通信装置は、前記送信アンテナから送信される前記高周波信号の所望の送信電力値を記憶する第１の不揮発性メモリと、前記無線通信装置の可変利得増幅器の利得を調整するための利得調整値を記憶する第２の不揮発性メモリと、を有し、
前記検査器は、
前記送信アンテナから送信される高周波信号の所望範囲の送信電力値を保持し、
前記送信アンテナから送信された前記高周波信号の送信電力値が前記所望範囲の送信電力値の上限値より大きい場合に、前記高周波信号の送信電力値と前記所望範囲の送信電力値の中心値との差分を前記第２の不揮発性メモリに書き込み、
前記送信アンテナから送信された前記高周波信号の送信電力値が前記所望範囲の送信電力値の下限値より小さい場合に、シミュレーション又は実測により予め定められた前記高周波信号の送信電力値の初期値と、前記所望範囲の送信電力値の中心値と前記高周波信号の送信電力値との差分との加算結果を前記第１の不揮発性メモリに書き込む、
送信電力制御方法。