JPH11312988A - マイクロ波・ミリ波送信方法と送信装置 - Google Patents

マイクロ波・ミリ波送信方法と送信装置

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JPH11312988A
JPH11312988A JP10120589A JP12058998A JPH11312988A JP H11312988 A JPH11312988 A JP H11312988A JP 10120589 A JP10120589 A JP 10120589A JP 12058998 A JP12058998 A JP 12058998A JP H11312988 A JPH11312988 A JP H11312988A
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JP
Japan
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mixer
output
amplifier
power
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JP10120589A
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Tomoya Kaneko
金子友哉
Makoto Akaishi
誠 赤石
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
    • H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】広い高周波出力電力範囲に渡り十分かつ安定し
た送信装置を提供する。 【解決手段】マイクロ波・ミリ波の周波数アップコンバ
ータと可変減衰器と電力増幅器をもつ送信装置におい
て、送信出力信号の一部を方向性結合器にて取り出した
信号と、アップコンバータ用の第一のミキサに入力する
局部発振信号の一部を分岐、増幅したものを第二のミキ
サの局部発振信号としてに入力し、中間周波信号にダウ
ンコンバートした後、このダウンコンバートした中間周
波信号を帯域通過フィルタを介して対数増幅器へ入力
し、この対数増幅器の出力信号をダイオード検波器を介
して検波信号として取出し、この検波信号を差動増幅器
に入力するとともに、この差動増幅器で送信出力電力を
決定する基準電圧と比較し、かつ増幅した後差動増幅器
より直流信号として取出し、可変減衰器に入力すること
により送信出力電力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数アップコン
バータを有するマイクロ波・ミリ波送信装置に関し、特
に送信装置の出力レベルを安定化させるための送信方法
と送信装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】従来のこの種送信装置（特開平４−１５
７９２７号）では、図５に示した如く、入力された中間
周波信号（ＩＦ信号）を局部発振器２０の出力とミキサ
２１で混合して無線周波信号（ＲＦ信号）に変換し、可
変利得増幅器２２と電力増幅器２３により増幅してＲＦ
信号として出力し、ＲＦ信号送信出力レベルを検波器２
４で検出し、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２５を介して
前記可変利得増幅器２２に送り、可変利得増幅器２２の
利得を制御してＲＦ信号送信出力レベルを一定化するよ
うに構成していた。
【０００３】しかし、上記の送信装置は、ＲＦ帯の可変
利得増幅器２２を使用しているために高価であり、また
周波数変換後に自動利得制御を行うため、シンセサイザ
方式の局部発振器を使用して送信周波数を変更する送信
装置においては、可変利得増幅器２２は全ての利得変化
の範囲で、かつ、広帯域に良好な周波数特性が要求され
る。その上、ＩＦ入力が断の時、可変利得増幅器２２が
最大利得となりミキサ２１からのローカル信号のリーク
を大きく増幅し、ＲＦ出力でのスプリアス特性を劣化さ
せるという問題を有していた。
【０００４】そこで、上記の従来型送信装置を改善する
ものとして、図６の送信装置が開発されているが、この
送信装置は、ＩＦ入力信号を可変利得増幅器３０に入力
して所定の増幅を行い、局部発振器３１の出力とミキサ
３２で混合させてＲＦ信号に変換する。そして、この変
換したＲＦ信号を電力増幅器３３で増幅して送信出力を
して取出すものである。
【０００５】上記の送信装置では、電力増幅器３３の出
力を一部分岐して検波器３４で検波することによりＲＦ
送信出力レベルを検出し、自動利得制御回路３５により
検波器３４の検波出力が所定の値になるように可変利得
増幅器３０の利得を制御して、ＲＦ送信出力レベルを一
定化するように構成している。したがって、上記の送信
装置は、前述した従来型の送信装置に比較すると装置自
体を安価に製作でき、しかも周波数変換前に自動利得制
御を行うためシンセサイザ方式の局部発振器を使用して
送信周波数を変更して所定の通信を行う送信装置におい
て、可変利得増幅器３０はある決った中心周波数のＩＦ
信号の利得制御を行うことが可能であり、可変利得増幅
器３０は特に広帯域に良好な周波数特性を必要としな
い。また、ＩＦ信号入力が断の時に可変利得増幅器３０
が最大利得となってミキサ３２からのローカル信号のリ
ークを大きく増幅することは無く、ＲＦ出力でのスプリ
アス特性が劣化するのを防止できるという利点がある
が、前述した２種類の従来型の送信装置では、電力増幅
器の出力から分岐した信号を直接ダイオードで検波して
いた。
【０００６】
【発明の解決しようとする問題点】しかるに、一般のダ
イオードの入力電力対検波電圧特性は、図４に示す如
く、低温でダイオードの順方向電圧が増加することか
ら、少ない入力電力での検波電圧が減少してしまう。ま
た、ダイオードの接合の逆耐圧で決まる最大入力以上に
入力することはダイオードの破壊の危険がある。
【０００７】そのため、環境温度変化があっても一定の
検波電圧を安定して得られる範囲は非常に狭くせいぜい
20dB（100 倍）程度である。ところで、送信装置の出力
電力の一部を分岐し検波して電力モニタとし、基準電圧
と比較して可変減衰器を制御するオートレベルコントロ
ール回路を用いて出力電力を所定の値に一定化できる回
路構成を採用して、基準電圧を可変して送信装置の出力
電力を可変することも可能であるが、しかし可変した出
力電力レベルを環境温度変化に対して一定化することの
できる可変範囲は、前述ダイオードの特性の制限からせ
いぜい20ｄB 程度であり、出力電力を制御・変化せしめ
た場合に広い高周波出力電力範囲に渡り十分かつ安定し
た電圧の検波電圧を得ることは非常に困難である。
【０００８】本発明は、上記のような欠点を除去するた
めになされたもので、検波器の前段に対数増幅器を採用
するとともに、送信出力の一部を方向性結合器を介して
分岐した電力を一度、中間周波数（たとえば1GHz以下）
にダウンコンバートして対数増幅器の動作可能な周波数
に変換して増幅して検波するように構成したので、電力
レベル変化が数ディケード（例えば1000倍）に及んでも
対数増幅器の出力電力レベル変化は数倍（例えば3 倍）
にすることができ、この電力の数倍の変化が、検波ダイ
オードの良好なリニアリティを持つ範囲（図4 で示す-1
0 〜10dBm 、100 倍）で検波可能で、差動増幅器基準電
圧を可変して出力電力を制御・変化せしめた場合でも広
い高周波出力電力範囲に渡り十分かつ安定した電圧の検
波電圧を得ることができる。
【０００９】
【発明の課題の解決手段】本発明は、上記の問題を解決
するため、マイクロ波・ミリ波の周波数アップコンバー
タと可変減衰器と電力増幅器をもつ送信装置において、
送信出力信号の一部を方向性結合器にて取り出した信号
と、アップコンバータ用の第一のミキサに入力する局部
発振信号の一部を分岐、増幅したものを第二のミキサの
局部発振信号としてに入力し、中間周波信号にダウンコ
ンバートした後、このダウンコンバートした中間周波信
号を帯域通過フィルタを介して対数増幅器へ入力し、こ
の対数増幅器の出力信号をダイオード検波器を介して検
波信号として取出し、この検波信号を差動増幅器に入力
するとともに、この差動増幅器で送信出力電力を決定す
る基準電圧と比較し、かつ増幅した後差動増幅器より直
流信号として取出し、可変減衰器に入力することにより
送信出力電力を制御する。
【００１０】また、マイクロ波・ミリ波の周波数アップ
コンバータと可変減衰器と電力増幅器をもつ送信装置に
おいて、局部発振器の発振信号を入力する第一のミキサ
と、前記局部発振器の発振信号の一部と前記電力増幅器
で所定のレベルまで増幅した送信出力信号の一部を入力
してダウンコンバートした中間周波信号を出力すための
第二のミキサと、この第二のミキサで出力した中間周波
信号を所定のレベルに増幅する対数増幅器と、この対数
増幅器で出力した信号レベルの対数に比例したレベルモ
ニタ電圧を得る検波器と、この検波器の出力信号と送信
出力電力を決定する直流基準電圧とを比較・増幅する差
動増幅器とで構成し、この差動増幅器の出力を前記可変
減衰器に入力して送信出力信号を制御する。
【００１１】また、前記検波器は、第二のミキサで中間
周波信号にダウンコンバートした後帯域通過フィルタと
対数増幅器を介して出力される信号よりレベルモニタ電
圧を得るためのダイオードで構成する。また、前記可変
減衰器の制御は、差動増幅器でもって検波電圧と送信出
力電力を決定する基準電圧とを比較・増幅した直流信号
で制御する。
【００１２】また、前記第一のミキサに偶高調波ミキサ
を採用するとともに、第二のミキサも偶高調波ミキサを
採用する。また、前記第一、及び第二のミキサはダイオ
ードを用いたバランス型ミキサで構成する。
【００１３】
【発明の実施態様】図１中、１は局部発振器であり、こ
の局部発振器１の発振出力は第一のミキサ２に入力され
る。前記局部発振器１の発振出力の一部は、方向性結合
器３により分岐され、増幅器４を介して第二のミキサ５
に局部発振信号として入力される。前記第一のミキサ２
及び第二のミキサ５はダイオードで構成され、両ミキサ
２及び５は、図２・図３に示した如く、ダイオードを用
いたバランスミキサとする。上記の構成を採用すること
で、第一のミキサ２に入力される局部発振信号のアップ
コンバートされる信号の出力端子からの漏洩や、第二の
ミキサ５における局部発振信号のダウンコンバートされ
る信号の出力端子からの漏洩は防止される。
【００１４】また、前記第一のミキサ２には中間周波信
号が入力され、マイクロ波・ミリ波の送信周波数信号に
アップコンバートされる。このアップコンバートされた
出力信号は、帯域通過フィルタ６を経由することで局部
発振信号とイメージ信号は抑圧される。そして、帯域通
過フィルタ６より出力される信号は、可変減衰器７と電
力増幅器８により所定のレベルまで増幅され送信出力信
号として取出される。
【００１５】なお、前記電力増幅器８には化合物半導体
を用いたMES FET や、その半導体チップ上に整合回路を
持つモノリシック集積回路を採用する。前記電力増幅器
８より出力される出力信号の一部は、方向性結合器９で
分岐され、前述した第二のミキサ５に入力される。そし
て、この第二のミキサ５でもって電力増幅器８の増幅出
力信号レベルに比例したレベルの中間周波信号として取
出される。この第二のミキサ５より取出された中間周波
信号は、帯域通過フィルタ１０へ送られ、この帯域通過
フィルタ１０で不要波を抑圧した後、対数増幅器１１に
入力される。この対数増幅器１１より取出された信号
は、低域通過フィルタ１２を介して検波ダイオード１３
に入力される。そしてこの検波処理により送信出力信号
レベルの対数に比例したレベルモニタ電圧を得る。
【００１６】上記で得たレベルモニタ電圧は、次段の差
動増幅器１４に入力され、この差動増幅器１４でもって
送信出力電力を決定する直流基準電圧と比較・増幅され
て前述した可変減衰器７を制御する直流電圧として出力
される。ところで、前記検波ダイオード１３には送信波
に含まれる変調成分を抑圧するコンデンサ１５が並列に
接続して設けられている。
【００１７】本発明に係るマイクロ波・ミリ波通信用送
信装置は、上記の構成を採用したので、温度変化による
増幅器利得変動や中間周波入力電力変動に対し出力電力
が増加しても検波電圧が増加して可変減衰器の減衰量も
増加する。また、逆に出力電力が減少するときには検波
電圧が減少し可変増幅器の減衰量も減少するよう差動増
幅器１４が作動するから、温度変化や入力レベル変動が
生じても実際の出力レベルは常に一定に制御されること
になる。
【００１８】ところで、前記差動増幅器１４は、外部か
ら入力する基準電圧を変更することにより増幅器出力電
力を適正に変化させることも可能である。本発明は、対
数増幅器１１を採用して送信装置の出力から分岐した電
力を一度対数増幅器１１の動作可能な周波数である中間
周波数（例えば1GHz以下）にダウンコンバートすること
で、電力レベル変化が数ディケード（例えば1000倍）に
及んでも対数増幅器１１の出力電力レベル変化を数倍
（例えば3 倍）にすることができ、検波ダイオード１３
の良好なリニアリティを持つ範囲に設定することが可能
である。
【００１９】また、差動増幅器１４の基準電圧を可変し
て出力電力を制御・変化さしめた場合に、広い高周波出
力電力範囲に渡り十分かつ安定な電圧の検波電圧を得る
ことができる。ところで、前記第一のミキサ２（アップ
コンバータ）に偶高調波ミキサを用いた送信装置の場合
は、第二のミキサ５（ダウンコンバータ）にも偶高調波
ミキサを用いることで、同様の効果を得ることも可能で
ある。
【００２０】
【発明の効果】本発明では、前述した如く、実際の送信
装置の運用状態における受信機入力電力は、最大と最小
で「10E6〜10E7倍の差をもつ（60dB〜70Db）」。この広
い範囲のレベルを検出するために、まず対数増幅器によ
りレベルを対数変換した後にダイオードにより検波する
ように構成した。
【００２１】ところで、高周波入力を直接ダイオードに
入力して整流電圧を得る通常の検波ダイオードの検波特
性は、図4 に示すように、広い温度範囲（例えば-30 ℃
〜70℃）にて入力電力に対し直線性の良い検波出力電圧
を得られる範囲はせいぜい20dBの範囲である。これはダ
イオードに入力する電力の上限がダイオードの接合逆耐
圧で決定されるからである。
【００２２】また、低温ではダイオードの順方向電圧絶
対値が増加するため低い入力電力での検波電圧が減少し
てしまう（図４に菱形で示す。四角で示した常温の場合
に比べ、-15dBm以下で検波電圧が急激に減少してい
る）。実際の送信装置の使用環境温度下では、送信装置
の出力電力をモニタする目的の使用では、これ以上の入
力電力範囲で使用することが必要である。
【００２３】本発明では、対数増幅器を使用するため
に、送信装置の出力から分岐した電力を一度対数増幅器
の動作可能な周波数である中間周波数（たとえば1GHz以
下）にダウンコンバートしたので、電力レベル変化が数
ディケード（例えば1000倍）に及んでも対数増幅器の出
力電力レベル変化は数倍（例えの場合3 倍）にすること
ができ、電力の数倍の変化が検波ダイオードの良好なリ
ニアリティを持つ範囲（図5 の場合、-10 〜10dBm 、10
0 倍）に設定でき、増幅器の出力電力を分岐する方向性
結合器の結合度を、設計・調整することで調整も容易で
ある。
【００２４】また、差動増幅器に入力する基準電圧を可
変して出力電力を制御・変化さしめた場合には、広い高
周波出力電力範囲に渡り十分かつ安定した電圧の検波電
圧を得ることも可能であり、マイクロ波・ミリ波送信装
置に関し、特に送信装置の出力レベルの制御が容易で簡
単な回路で構成することも可能である等種々の優れた効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るマイクロ波・ミリ波通信用
送信装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】図２は第一・第二のミキサに使用するバランス
ミキサの一実施例を示す等価回路図である。
【図３】図３は同じく第一・第二のミキサに使用するバ
ランスミキサの他の実施例を示す等価回路図である。
【図４】図４はダイオードの検波特性を示すグラフであ
る。
【図５】図５は従来のマイクロ波・ミリ波通信用送信装
置の回路図である。
【図６】図６は同じく従来のマイクロ波・ミリ波通信用
送信装置の回路図である。
【符号の説明】
１ 局部発振器 ２ 第一のミキサ ３ 方向性結合器 ４ 増幅器 ５ 第二のミキサ ６ 帯域通過フィルタ ７ 可変減衰器 ８ 電力増幅器 ９ 方向性結合器 １０ 帯域通過フィルタ １１ 対数増幅器 １２ 低域通過フィルタ １３ 検波ダイオード １４ 差動増幅器 １５ コンデンサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年４月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロ波・ミリ波の周波数アップコン
    バータと可変減衰器と電力増幅器をもつ送信装置におい
    て、送信出力信号の一部を方向性結合器にて取り出した
    信号と、アップコンバータ用の第一のミキサに入力する
    局部発振信号の一部を分岐、増幅したものを第二のミキ
    サの局部発振信号として入力して中間周波信号にダウン
    コンバートした後、このダウンコンバートした中間周波
    信号を帯域通過フィルタを介して対数増幅器へ入力し、
    この対数増幅器の出力信号をダイオード検波器を介して
    検波信号として取出し、この検波信号を差動増幅器に入
    力するとともに、この差動増幅器で送信出力電力を決定
    する基準電圧と比較し、かつ増幅した後に差動増幅器よ
    り直流信号として取出して可変減衰器に入力することに
    より送信出力電力を制御するようにしたことを特徴とす
    るマイクロ波・ミリ波送信方法。
  2. 【請求項２】 マイクロ波・ミリ波の周波数アップコン
    バータと可変減衰器と電力増幅器をもつ送信装置におい
    て、 局部発振器の発振信号を入力する第一のミキサと、 前記局部発振器の発振信号の一部と前記電力増幅器で所
    定のレベルまで増幅した送信出力信号の一部を入力して
    ダウンコンバートした中間周波信号を出力すための第二
    のミキサと、 この第二のミキサで出力した中間周波信号を所定のレベ
    ルに増幅する対数増幅器と、 この対数増幅器で出力した信号レベルの対数に比例した
    レベルモニタ電圧を得る検波器と、 この検波器の出力信号と送信出力電力を決定する直流基
    準電圧とを比較・増幅する差動増幅器とで構成し、 この差動増幅器の出力を前記可変減衰器に入力して送信
    出力信号を制御するようにしたことを特徴とするマイク
    ロ波・ミリ波送信装置。
  3. 【請求項３】 前記検波器は、第二のミキサで中間周波
    信号にダウンコンバートした後に帯域通過フィルタと対
    数増幅器を介して出力される信号よりレベルモニタ電圧
    を得るためのダイオードで構成したことを特徴とする請
    求項２記載のマイクロ波・ミリ波送信装置。
  4. 【請求項４】 前記可変減衰器の制御は、差動増幅器で
    もって検波電圧と送信出力電力を決定する基準電圧とを
    比較・増幅した直流信号で制御するようにしたことを特
    徴とする請求項２記載のマイクロ波・ミリ波送信装置。
  5. 【請求項５】 前記第一のミキサに偶高調波ミキサを採
    用するとともに、第二のミキサも偶高調波ミキサを採用
    したことを特徴とする請求項２記載のマイクロ波・ミリ
    波送信装置。
  6. 【請求項６】 前記第一、及び第二のミキサはダイオー
    ドを用いたバランス型ミキサで構成したことを特徴とす
    るする請求項２〜５記載のマイクロ波・ミリ波送信装
    置。
JP10120589A 1998-04-30 1998-04-30 マイクロ波・ミリ波送信方法と送信装置 Pending JPH11312988A (ja)

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EP99250143A EP0954096B1 (en) 1998-04-30 1999-04-30 ALC circuit for a transmitter device

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