直線性の高いRF電力検出器：Design Ideas 信号源とパルス処理（1/2 ページ）

高性能な無線送信器は、RF電力の正確なモニターが不可欠である。しかし、CDMAやTDMAといった変調方式の登場で、RF電力モニターに関する伝統的なアプローチは時代遅れになった。今回は、波形に依存せずに、高い線形性でRF電力を測定できる回路を紹介する。

[Victor Chang／Eamon Nash（Analog Devices），EDN Japan]

　高性能な無線送信器は、RF電力の正確なモニターが不可欠である。携帯電話の標準規格のほとんどが、効率的なネットワークを実現するために、電力伝送レベルを厳格に規定しているからだ。こうした送信信号強度の規定は、携帯電話システムの低コスト化にも一役買っている。図1は波形に依存せずに、高い線形性でRF電力を測定できる回路である。

図1：入力信号電力に比例した出力電圧を生成する回路 （クリックで拡大）
RF電力検出IC（IC₁）と乗算器IC（IC₂）、オペアンプ（IC₃）を使って構成した

伝統的なアプローチは時代遅れ

　CDMA（符号分割多元接続）やTDMA（時分割多元接続）といった変調方式の登場によって、RF電力モニターに関する伝統的なアプローチは時代遅れになってしまった。ダイオードを使った検出器は温度安定性に問題がある。温度検出器は応答が遅い。対数アンプは温度安定性が高く、ダイナミックレンジが広い。しかし、波形に依存した応答を示す。

　波形に依存してしまうと、変調方式によって出力が変化してしまう。スペクトラム拡散方式の場合は、チャンネル負荷によって出力が変わる。従って、多くの変調方式に対応したシステムでは、波形に依存しないRF電力モニターが必要になる。

　例えば、送信時の変調方式をQPSK（直交位相偏移変調）や16値QAM（直交位相振幅変調）、64値QAMの中から選択できるポイントツーポイントのシステムや、CDMAやW-CDMAのようなスペクトラム拡散方式を採用したシステムの場合である。

図2：対数アンプを使った場合の入力信号電力対出力電圧特性 （クリックで拡大）
対数アンプは、広いダイナミックレンジの信号を検出できるが、実効値に応答できない。このため実効値が同じ正弦波と方形波を入力しても、出力電圧に違いが発生する。

　対数アンプは、自動利得制御ループを使うことで可変利得パワーアンプの利得を制御できる。しかし出力電圧は波形に依存してしまう。対数アンプは、信号の実効値に応答するものではないからだ。例えば、実効値が等しい正弦波と方形波の信号を対数アンプに入力すると、図2に示すように入出力特性に違いが生じる。対応策として、校正係数を使うことでこの違いを吸収できる。