JP2004040466A

JP2004040466A - 出力回路

Info

Publication number: JP2004040466A
Application number: JP2002194695A
Authority: JP
Inventors: Yuji Fushiki; 伏木　勇二; Nobuyoshi Kijima; 来嶋　信芳
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】出力合成による出力回路において、簡単かつ小型、省コストの回路でより効果的に増幅器の異常検出を行うことができるようにすること。
【解決手段】パワーコンバイナ３４の２つの入力端子間に検出用トランス３７を接続し、この検出用トランス３７の出力巻線３９に発生する電圧から振幅差および位相差の発生、すなわち増幅器３２，３３の異常を検出する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線機において、大電力の出力を得る場合、一つのデバイスで構成すると高出力のデバイスが必要なこともあるが、そこに高電圧大電流が流れるので、部品に大型かつ高価な物が必要となる。また、熱も集中するため放熱が難しくなる。そこで、複数の比較的小電力のデバイスにて得られる出力を合成して大電力を得ることが一般的に行われる。その出力合成には、パワーコンバイナ（電力合成器）が用いられる。パワーコンバイナは、その入力にそれぞれ同一振幅、同一位相で信号が入力された場合、出力にはそれぞれの入力電力の合成された出力電力が得られるという、一般的に広く認知された回路である。
【０００３】
パワーコンバイナによる出力合成を行う従来の出力回路を図３に示す。Ｓは入力信号で、この入力信号Ｓをスプリッタ（電力分配器）１１で同一振幅、同一位相の２つの信号に分ける。そして、分けられた２つの信号を、それぞれ同じ構成で作られた２つの増幅器１２，１３で増幅する。その後、増幅器１２，１３の出力をパワーコンバイナ１４で合成する。
【０００４】
パワーコンバイナ１４は、出力を合成するためのトランス１５を有する。また、パワーコンバイナ１４は、２つの入力端子間に接続された電力吸収抵抗１６を有する。そして、従来の出力回路では、この電力吸収抵抗１６の近傍に、該抵抗１６の発熱を検出する温度検出器（具体的にはサーミスタ）１７が設けられ、この温度検出器１７の出力が制御部１８に接続される。また、パワーコンバイナ１４の各入力端子に接続して２つの電力検出器１９，２０が設けられる。この電力検出器１９，２０は、平滑用のコンデンサＣ１，Ｃ２とダイオード等の検波器Ｄからなり、検波器Ｄの出力（電力検出器１９，２０の出力）は前記制御部１８に接続される。
【０００５】
このような従来の出力回路において、増幅器１２，１３の動作が正常であれば、パワーコンバイナ１４の２つの入力端子で大きく位相、振幅が異なることは無く、パワーコンバイナ１４の電力吸収抵抗１６に消費される電力は殆どなく、パワーコンバイナ１４の出力には２つの増幅器１２，１３出力の電力和が生じる。
【０００６】
一方、増幅器１２，１３の少なくとも一方の動作が異常となって、パワーコンバイナ１４の２つの入力端子間に振幅差あるいは位相差が発生すると、パワーコンバイナ１４でロスが発生し、２つの増幅器１２，１３出力の電力和が能率的にパワーコンバイナ１４から出力されないばかりか、増幅器１２，１３の破壊が発生する恐れもある。そこで、パワーコンバイナ１４の２つの入力端子間で振幅差または位相差の発生、すなわち増幅器１２，１３の異常を検出して、もし振幅差または位相差が発生している場合は、増幅器１２，１３のゲインを低下させたり、場合によっては増幅器１２，１３に対する電源の供給を停止させることにより、増幅器１２，１３を保護しており、それが温度検出器１７、電力検出器１９，２０および制御部１８で行われる。
【０００７】
すなわち、電力検出部１９，２０は、パワーコンバイナ１４の各入力端子の信号電力を平滑・検波して直流電圧として検出する。そして、その検出出力を制御部１８に送って演算することにより、パワーコンバイナ１４の２つの入力端子間に電力差が発生しているかを検出する。そして、もし、パワーコンバイナ１４の２つの入力端子間に電力差が発生していると判断されると、発生程度に応じて、制御部１８で、増幅器１２，１３のゲインを低下させたり、場合によっては増幅器１２，１３に対する電源供給を停止させる。
【０００８】
また、パワーコンバイナ１４の２つの入力端子間で振幅差または位相差が発生すると、２つの入力端子間で生じた電圧差によって電力吸収抵抗１６で電力が消費され、該抵抗１６が発熱する。そこで、この抵抗１６の温度を温度検出器１７で検出して、検出出力を制御部１８に供給することにより、抵抗１６の発熱程度に応じて制御部１８で増幅器１２，１３のゲインを低下させたり、場合によっては増幅器１２，１３に対する電源供給を停止させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような電力検出器１９，２０による異常検出方法では、電力検出器１９，２０が、パワーコンバイナ１４の各入力端子の電力を平滑・検波して直流電圧として検出していて、平滑が行われているため、振幅差は検出できても、位相差は検出できず、有効な方法ではなかった。また、制御部１８で演算を行わなければならず、制御部１８が複雑となった。
【００１０】
一方、温度検出器１７による異常検出方法では、温度検出に時間的な遅れが生じることがあるので、やはり有効な方法ではなかった。
【００１１】
さらに、従来は、互いの欠点を補うように、上記のように２つの異常検出手段を備えなければならなかったので、構成、スペース、コストの面で問題があった。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、簡単かつ小型、省コストの回路で、より効果的に増幅器の異常を検出することができる増幅器の異常検出手段を有する出力回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の出力回路は、同一振幅および同一位相の２つの信号を２つの増幅器で増幅した後、電力合成器で合成して出力する出力回路において、前記増幅器の異常検出手段として、前記電力合成器の２つの入力端子間に接続された検出用のトランスと、この検出用のトランスに発生した電圧を検波して直流として取出す検波器とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の出力回路は、同一振幅および同一位相の２つの信号を２つの増幅器で増幅した後、電力合成器で合成して出力する出力回路において、前記増幅器の異常検出手段として、前記電力合成器のトランスに巻込まれ、トランスの不平衡動作時に電圧が発生する検出用の巻線と、この検出用の巻線に発生した電圧を検波して直流として取出す検波器とを具備することを特徴とする。
【００１５】
【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出力回路の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による出力回路の実施の形態を示す回路図である。この出力回路は、１００Ｗ出力の増幅器を２つ使用して出力合成により２００Ｗ出力を得ようとするものであり、例えばＨＦ帯無線機の終段電力増幅部として使用される。したがって、この出力回路においては、入力信号Ｓをスプリッタ（電力分配器）３１で同一振幅、同一位相の２つの信号に分け、分けられた２つの信号を、それぞれ同じ構成で作られた２つの増幅器３２，３３で増幅した後、パワーコンバイナ（電力合成器）３４で合成し出力する。
【００１６】
また、この出力回路においては、増幅器３２，３３の異常検出手段として、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子間に検出用トランス３７（より詳細には検出用トランス３７の入力巻線３８）が接続される。さらに、検出用トランス３７の出力巻線３９の出力にダイオード等の検波器４０が接続され、この検波器４０の出力が制御部４１に接続される。
【００１７】
なお、パワーコンバイナ３４は、従来と同様に、出力を合成するためのトランス３５と、２つの入力端子間に接続された電力吸収抵抗３６とを有する。
【００１８】
このような出力回路においては、増幅器３２，３３の動作が正常であれば、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子で位相、振幅が同一であり、パワーコンバイナ３４の電力吸収抵抗３６に消費される電力はなく、パワーコンバイナ３４の出力には２つの増幅器３２，３３出力の電力和が生じる。このとき、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子で位相、振幅が同一であるので、検出用トランス３７の出力巻線３９には電圧が発生しない。
【００１９】
一方、増幅器３２，３３の少なくとも一方の動作が異常となって、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子間に振幅差あるいは位相差が発生すると、パワーコンバイナ３４でロスが発生し、２つの増幅器３２，３３出力の電力和が能率的にパワーコンバイナ３４から出力されないばかりか、増幅器３２，３３の破壊が発生する恐れもある。
【００２０】
このとき、上記出力回路においては、振幅差および位相差のいずれにおいても、その差分に対応する電圧が検出用トランス３７の出力巻線３９に発生する。さらに、検出用トランス３７の出力巻線３９に発生した電圧が検波器４０で検波されて直流となって、制御部４１に供給される。したがって、制御部４１は、この直流電圧から、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子間に発生している振幅差および位相差の程度を知ることができ、その発生程度に応じて、増幅器３２，３３のゲインを低下させたり、場合によっては増幅器３２，３３に対する電源供給を停止させる。これにより、増幅器３２，３３が保護される。
【００２１】
このように、上記の出力回路によれば、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子間に検出用トランス３７を接続し、この検出用トランス３７の出力巻線３９に発生する電圧から振幅差および位相差の発生、すなわち増幅器３２，３３の異常を検出する。このような異常検出手段によれば、従来の温度検出器による方法のように時間的な遅れがなく、差発生と同時にそれを検出することができるとともに、振幅差および位相差のいずれも検出することができ、効果的な検出ができる。また、検出用トランス３７と検波器４０の１つの回路で振幅差および位相差の両方に対して速やかに検出することができるので、従来の電力検出器と温度検出器の２つの回路を使用する方法に比較して簡単かつ小型になり、コスト的にも有利になる。さらに、制御部４１は演算を行わなくてよいので、制御部４１を簡単にし得る。
【００２２】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す回路図である。この第２の実施の形態では、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子間に検出用トランスを接続する代わりに、パワーコンバイナ３４のトランス３５に検出用の巻線４２を一緒に巻込み、この検出用の巻線４２に発生する電圧により、振幅差および位相差の発生を検出するようにしたものである。
【００２３】
すなわち、図１に示す２つの増幅器３２，３３が正常に動作していて、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子で振幅および位相が同一の場合は、パワーコンバイナ３４のトランス３５が正常に平衡動作して、それぞれの増幅器３２，３３からの信号が互いに磁束を打ち消す方向に流れるため、磁束が生じず、検出用巻線４２に電流が生じない。これに対して、増幅器３２，３３の少なくとも一方の動作が異常となって、パワーコンバイナ３４の２つの入力端子間に振幅差あるいは位相差が発生すると、バランスが崩れてパワーコンバイナ３４のトランス３５が不平衡動作となり、磁束が差分だけ残り、その差分の磁束によって検出用巻線４２に電流が流れ、検出用巻線４２に電圧が発生する。このようにして、振幅差および位相差の発生を検出用巻線４２の電圧で検出できる。したがって、この場合は、検出用巻線４２の出力にダイオード等の検波器４０を接続して、検出用巻線４２に発生した電圧を直流に変換して図１に示す制御部４１に供給することにより、第１の実施の形態と全く同様に、振幅差および位相差の発生時に、制御部４１で、差の発生程度に応じて、増幅器３２，３３のゲインを低下させたり、場合によっては増幅器３２，３３に対する電源供給を停止させることができる。
【００２４】
そして、このような第２の実施の形態によれば、検出用トランスがなくなるので、回路をより簡略化かつ小型化でき、コスト的にも、パワーコンバイナ３４は検出用巻線分コストアップはあるが、検出用トランスがなくなる方がはるかにコストダウン効果が大きく、トータルではコストダウンになる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明の出力回路、特に増幅器の異常検出手段によれば、簡単かつ小型、省コストの回路でより効果的に増幅器の異常検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による出力回路の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明による出力回路の第２の実施の形態を示す回路図。
【図３】従来の出力回路を示す回路図。
【符号の説明】
Ｓ　入力信号
３１　スプリッタ（電力分配器）
３２，３３　増幅器
３４　パワーコンバイナ（電力合成器）
３５　トランス
３７　検出用トランス
４０　検波器
４１　制御部
４２　検出用巻線

Claims

同一振幅および同一位相の２つの信号を２つの増幅器で増幅した後、電力合成器で合成して出力する出力回路において、
前記増幅器の異常検出手段として、
前記電力合成器の２つの入力端子間に接続された検出用のトランスと、
この検出用のトランスに発生した電圧を検波して直流として取出す検波器と
を具備することを特徴とする出力回路。
同一振幅および同一位相の２つの信号を２つの増幅器で増幅した後、電力合成器で合成して出力する出力回路において、
前記増幅器の異常検出手段として、
前記電力合成器のトランスに巻込まれ、トランスの不平衡動作時に電圧が発生する検出用の巻線と、
この検出用の巻線に発生した電圧を検波して直流として取出す検波器と
を具備することを特徴とする出力回路。