JP2006333378A - Transmitter with thunder surge reduction function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、短波送信機(固体化、真空管式問わず)に係り、特に空中線より混入する雷サージを抑圧・低減して、装置内部でスパークが発生したとしても十分抑圧可能とし、雷サージに対する耐性を向上させることができる雷サージ低減機能付き送信機に関する。 The present invention relates to a short-wave transmitter (regardless of solidification or vacuum tube type), and particularly suppresses and reduces lightning surge mixed from an aerial so that even if a spark occurs inside the device, it can be sufficiently suppressed. The present invention relates to a transmitter with a lightning surge reduction function capable of improving tolerance.
電力増幅器として半導体素子を用いた固体化送信機は、空中線より混入する雷サージ(誘導雷、直撃雷等)で半導体が破損することがある。
雷サージを低減する送信機としては、送信機出力に直流カットコンデンサや避雷器を挿入したり、電力増幅器の出力に低周波成分を抑制するBPFを設けたものがあった。
In a solid-state transmitter using a semiconductor element as a power amplifier, the semiconductor may be damaged by a lightning surge (induced lightning, direct lightning, etc.) mixed from an antenna.
As a transmitter for reducing lightning surge, there has been a transmitter in which a DC cut capacitor or a lightning arrester is inserted in the transmitter output, or a BPF that suppresses a low frequency component is provided in the output of the power amplifier.
図3は、従来の固体化送信機の構成ブロック図である。
図3に示すように、従来の固体化送信機は、入力信号を変調する信号制御回路1と、変調された入力信号を複数に分配する分配器2と、必要なレベルまで信号を増幅する複数の電力増幅器(PA)3-1〜3-nと、特定の周波数帯(発射周波数)のみを通過させるバンドパスフィルタ(BPF;帯域制限フィルタ)4-1〜4-nと、複数のBPF4から出力された信号を合成する合成器5と、空中線との整合をとり合成出力の高周波を除去する同調整合回路6と、雷サージを吸収する回路であるサージ吸収器7と、サージ電流の直流成分を除去する直流カットコンデンサ8と、送信機の出力信号を空中に放射する空中線9とから構成されている。尚、ここでは図示は省略するが、直流カットコンデンサ8の後段に避雷器を設けることもある。
FIG. 3 is a configuration block diagram of a conventional solid-state transmitter.
As shown in FIG. 3, a conventional solid-state transmitter includes a
上記構成部分の内、電力増幅器3としてはFET等の半導体素子が用いられる。また、同調整合回路6としては、高調波を低減し、空中線インピーダンスに整合させるために一般的にローパスフィルタ(LPF)が用いられる。
Among the above components, a semiconductor element such as an FET is used as the
また、サージ吸収器7は、半導体方式又はバイアス印加方式のものがあり、サージ電流の低周波成分を吸収するが、高周波成分まで抑圧することはできないものである。BPF4は、サージ電流の低周波成分を除去する機能があり、各々の電力増幅器4の保護のために設けられているものである。
Further, the surge absorber 7 is of a semiconductor type or a bias application type, and absorbs a low frequency component of the surge current but cannot suppress a high frequency component. The
そして、上記送信機において、入力された信号は、信号制御回路1によって変調され、分配器2でn個の電力増幅器3に分配され、各々の電力増幅器3によって増幅される。増幅された信号は、BPF4によって送信機の出力周波数帯のみが抽出されて、合成器5において合成され、同調整合回路6を介して空中線と整合され、空中線9から出力信号として放出されるようになっている。
In the transmitter, the input signal is modulated by the
次に、従来の固体化送信機における雷サージの影響について図4を用いて説明する。図4は、従来の送信機における雷サージの影響を示す模式説明図である。
図4に示す送信機では、図3の送信機の構成に加えて直流カットコンデンサ8の後段に避雷器としてボールギャップ10を備えている。
Next, the influence of the lightning surge in the conventional solidified transmitter will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic explanatory view showing the influence of lightning surge in a conventional transmitter.
The transmitter shown in FIG. 4 includes a
空中線9から雷サージが混入した場合、雷サージの電圧が高い場合には、同調整合回路6の部品やボールギャップ10の間でスパーク(火花)が発生することがある。図4の例ではボールギャップ間でスパークが発生した場合を示している。
When a lightning surge is mixed from the
例えば、空中線から+側の雷サージが入った場合、ボールギャップ間でスパークが発生すると、そのサージ波形は、+側に大きく立ち上がった後、急激な立ち下がり波形となる(図4(e)参照)。この波形は、直流カットコンデンサ8、同調整合回路6を通過する間にコイルやコンデンサの作用によって大きな高周波成分に変換されるが、高周波成分のノイズは、上述したように、サージ吸収器7では吸収されない(図4(f)参照)。
For example, when a lightning surge on the + side enters from the antenna and a spark occurs between the ball gaps, the surge waveform rises sharply to the + side and then becomes a sharp falling waveform (see FIG. 4 (e)). ). This waveform is converted into a large high frequency component by the action of the coil and the capacitor while passing through the
そのため、サージ吸収器7で低減されなかった高周波ノイズは、合成器5、及びBPF4の通過帯域を通ってそのまま電力増幅器3に混入して(図4(g)参照)、半導体の電力増幅素子を破損する原因となっていた。この高周波成分の雷サージは、スパーク電圧が高くなるほど大きくなる。
尚、ここではボールギャップを用いて説明したが、他の避雷器を用いた場合や、整合同調回路6の部品でスパークが発生した場合についても同様のことが起こる。
Therefore, the high frequency noise that has not been reduced by the surge absorber 7 passes through the passband of the
In addition, although demonstrated using the ball gap here, the same thing happens when other lightning arresters are used or when sparks occur in the parts of the matching
尚、固体化短波送信機の雷サージ対策の従来技術としては、平成10年4月28日公開の特開平10−112662号「固体化短波送信機の雷サージ低減方式」(出願人:国際電気株式会社、発明者:川村繁)がある。
この従来技術は、電力増幅器の合成器の出力側で同調整合回路の前に短波帯の周波数を通過させ、雷サージの低い周波数帯を減衰させるHPFを挿入接続したものであり、アンテナ同調整合回路のインピーダンス整合を維持させながら電力増幅器にかかる雷サージを減衰させることができるものである。
As a conventional technology for lightning surge countermeasures of solid-state shortwave transmitters, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-112661 “Thinning surge reduction method for solid-state shortwave transmitters” (Applicant: Kokusai Electric) Co., inventor: Shigeru Kawamura).
In this prior art, an HPF that passes a short-wave band frequency and attenuates a low lightning surge frequency band is inserted and connected before the tuning matching circuit on the output side of the combiner of the power amplifier. The lightning surge applied to the power amplifier can be attenuated while maintaining the impedance matching.
しかしながら、従来の送信機では、スパークによる急激な立ち下がり波形から発生する高周波ノイズを除去することができず、半導体の増幅素子を破損してしまうことがあり、雷サージ耐性が不十分であるという問題点があった。 However, the conventional transmitter cannot remove high-frequency noise generated from a sudden falling waveform due to sparks, may damage the semiconductor amplifying element, and has insufficient lightning surge resistance. There was a problem.
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、雷サージに伴って発生するスパークに由来する急激な電圧変化を緩和して、高周波ノイズの発生を抑制し、送信機の雷サージ耐性を向上させて増幅素子の破損を防ぐことができる雷サージ低減機能付き送信機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and mitigates rapid voltage changes derived from sparks generated by lightning surges, suppresses the generation of high-frequency noise, and improves the lightning surge resistance of the transmitter. It is an object of the present invention to provide a transmitter with a lightning surge reduction function that can prevent damage to an amplification element.
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、入力された送信信号を分配する分配する分配器と、分配された信号をそれぞれ増幅する複数の電力増幅器と、増幅された各々の信号を合成する合成器と、合成された信号を空中線に同調させる同調整合回路と、出力信号を放射する空中線とを備えた送信機であって、複数の電力増幅器の各々の出力に挿入接続され、特定周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、合成器と同調整合回路との間に接続され、雷サージによるサージ電力を吸収するサージ吸収器と、同調整合回路と空中線との間に挿入接続され、直流成分を除去する直流カットコンデンサと、空中線の入力に接続された避雷器と、避雷器の接地側に直列に接続されたコイルとを備えたことを特徴としている。 The present invention for solving the problems of the above-described conventional example includes a distributor for distributing an input transmission signal, a plurality of power amplifiers for amplifying the distributed signals, and each of the amplified signals. A transmitter comprising a combiner for combining, a tuning and matching circuit for tuning the combined signal to an antenna, and an antenna for radiating an output signal, wherein the transmitter is inserted and connected to each output of a plurality of power amplifiers. It is connected between a bandpass filter that passes signals in the frequency band, a synthesizer, and a tuning matching circuit, and is inserted and connected between a surge absorber that absorbs surge power caused by lightning surges, and a tuning matching circuit and an antenna. And a DC cut capacitor for removing a DC component, a lightning arrester connected to the input of the antenna, and a coil connected in series to the ground side of the lightning arrester.
本発明によれば、入力された送信信号を分配する分配する分配器と、分配された信号をそれぞれ増幅する複数の電力増幅器と、増幅された各々の信号を合成する合成器と、合成された信号を空中線に同調させる同調整合回路と、出力信号を放射する空中線とを備えた送信機であって、複数の電力増幅器の各々の出力に挿入接続され、特定周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、合成器と同調整合回路との間に接続され、雷サージによるサージ電力を吸収するサージ吸収器と、同調整合回路と空中線との間に挿入接続され、直流成分を除去する直流カットコンデンサと、空中線の入力に接続された避雷器と、避雷器の接地側に直列に接続されたコイルとを備えた雷サージ低減機能付き送信機としているので、雷サージによって送信機内部でスパークが発生したとしても、コイルのインダクタンスによってサージ波形の急激な立ち上がり/立ち下がりを防いで高周波ノイズの発生を抑制し、低周波ノイズのみとしてサージ電力を十分抑圧することができ、雷サージに対する耐性及び安全性を向上させ、送信機の信頼性を向上させることができる効果がある。 According to the present invention, a distributor that distributes an input transmission signal, a plurality of power amplifiers that respectively amplify the distributed signals, a combiner that combines the amplified signals, A transmitter having a tuning and matching circuit that tunes a signal to an antenna and an antenna that radiates an output signal. The transmitter is inserted and connected to the output of each of a plurality of power amplifiers, and passes a signal in a specific frequency band. DC filter that is connected between the filter, the synthesizer, and the tuning matching circuit, and absorbs surge power caused by lightning surge, and is inserted between the tuning matching circuit and the antenna, and removes the DC component. And a lightning surge reduction transmitter with a lightning arrester connected to the antenna input and a coil connected in series to the grounding side of the lightning arrester. Even if an internal spark occurs, the coil inductance prevents the surge waveform from abruptly rising / falling to suppress high-frequency noise and suppresses surge power as low-frequency noise only. As a result, it is possible to improve the resistance and safety of the transmitter and to improve the reliability of the transmitter.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明に係る雷サージ低減機能付き送信機は、入力信号が分配されて複数の電力増幅器で増幅され、合成され、空中線との同調整合が為されて、送信信号として空中線から出力される送信機であって、複数の電力増幅器の出力に設けられたBPFと、合成器の出力に設けられたサージ吸収器と、空中線の入力に設けられた直流カットコンデンサと、空中線に入力に接続された避雷器に加えて、避雷器とGNDとの間に直列に挿入接続されたコイルを設けたものであり、雷サージに伴って発生したスパークによる電圧の立ち下がりをコイルのインダクタンスで緩やかにして高周波ノイズの発生を抑制して、十分抑圧可能な低周波ノイズのみとすることができ、電力増幅器の半導体の損傷を防ぎ、雷サージ耐性及び安全性を向上させることができるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A transmitter with a lightning surge reduction function according to the present invention is a transmitter in which an input signal is distributed, amplified by a plurality of power amplifiers, synthesized, tuned and matched with the antenna, and output from the antenna as a transmission signal. A BPF provided at the outputs of a plurality of power amplifiers, a surge absorber provided at the output of the combiner, a DC cut capacitor provided at the input of the antenna, and a lightning arrester connected to the input of the antenna In addition, a coil inserted and connected in series between the lightning arrester and GND is provided, and the fall of the voltage due to the spark generated by the lightning surge is moderated by the coil inductance to generate high-frequency noise. It is possible to suppress only low-frequency noise that can be sufficiently suppressed, prevent damage to the power amplifier semiconductor, and improve lightning surge resistance and safety. It is intended.
本発明の実施の形態に係る雷サージ低減機能付き送信機について図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る送信機の構成を示す構成ブロック図である。尚、図3及び図4と同一の構成部分については同一の符号を用いて説明する。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る送信機(本装置)は、図3に示した従来の固体化送信機と基本的な構成はほぼ同様となっており、従来と同様の部分として、信号制御回路1と、分配器2と、電力増幅器(PA)3と、BPF4と、合成器5と、同調整合回路6と、サージ吸収器7と、直流カットコンデンサ8と、空中線9と、避雷器としてのボールギャップ10(図3には図示せず)とを備え、更に本発明の特徴部分として、ボールギャップの接地側に直列に接続されたコイル11が設けられている。尚、ボールギャップ10の代わりに真空避雷器又はガス入り避雷器を用いても構わない。
A transmitter with a lightning surge reduction function according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration block diagram showing a configuration of a transmitter according to an embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 3 and 4 will be described using the same reference numerals.
As shown in FIG. 1, the transmitter (this device) according to the embodiment of the present invention has almost the same basic configuration as the conventional solid-state transmitter shown in FIG. Are a
本発明のコイル11は、ボールギャップ10に直列に接続され、他端は接地されている。そして、コイル11は、ボールギャップ10でスパークが発生した場合に起こる急激な電圧変化を抑制して電圧の急激な立ち下がりを防ぎ、それによって高周波ノイズの発生を抑えるものである。
The coil 11 of the present invention is connected in series to the
これにより、本装置では、雷サージによりボールギャップ10(又は避雷器)でスパークが発生しても高周波ノイズの発生を抑え、電力増幅器3に高周波が混入するのを防ぎ、電力増幅器の破損を防ぐことができるものである。
Thus, in this device, even if a spark occurs in the ball gap 10 (or lightning arrester) due to a lightning surge, the generation of high frequency noise is prevented, the high frequency is prevented from entering the
次に、本発明の実施の形態に係る送信機における雷サージの影響について図2を用いて説明する。図2は、本装置における雷サージの影響を示す模式説明図である。
図2に示すように、+の雷サージが空中線9から混入すると、ボールギャップ10にスパークが発生することがあるが、本送信機では、ボールギャップ10にはコイル11が接続されているので、コイル11のインダクタンス及び空中線9からの雷サージの電源インピーダンスによって電圧の急激な変化が抑圧され、スパーク時のサージ波形の立ち上がり及び立ち下がりが緩やかになる(図2(a)参照)。
Next, the influence of lightning surge in the transmitter according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the influence of lightning surge in the present apparatus.
As shown in FIG. 2, when + lightning surge is mixed from the
そして、(a)に示したサージ波形は、急激な立ち下がりがないので、直流カットコンデンサ8及び同調整合回路6を通過する間に、コンデンサやコイルによって高周波ノイズに変換されることはなく、低周波ノイズのみを生ずる(図2(b)参照)。
Since the surge waveform shown in (a) does not fall sharply, it is not converted into high-frequency noise by a capacitor or coil while passing through the DC cut
そして、低周波ノイズから成る(b)の波形は、サージ吸収器7によって一部吸収された後、各電力増幅器3の出力に設けられた各々のBPF4によって更に抑圧される(図2(c)参照)。上述したように、サージ吸収器7及びBPF4は、高周波ノイズを低減することはできないが、低周波ノイズは十分抑圧可能なものである。これにより、スパークによるノイズを電力増幅器3に達するまでに十分小さくすることができるものである。
Then, the waveform of (b) consisting of low frequency noise is partially absorbed by the surge absorber 7 and then further suppressed by each
このため、本送信機は、空中線9から雷サージが混入して装置内の避雷器や同調整合回路の部品でスパークが発生したとしても、コイル11の作用で立ち下がりを緩やかにして高周波ノイズの発生を抑え、十分抑圧可能な低周波ノイズのみとすることができ、電力増幅器3の半導体が損傷するの防ぎ、送信機の雷サージに対する耐性及び安全性を向上させることができるものである。
For this reason, even if a lightning surge enters from the aerial 9 and a spark is generated in a lightning arrester or a tuning matching circuit component in the apparatus, this transmitter generates a high-frequency noise by slowing the fall by the action of the coil 11. Thus, only low frequency noise that can be sufficiently suppressed can be obtained, the semiconductor of the
本発明の実施の形態に係る雷サージ低減機能付き送信機によれば、入力された信号を分配器2で分配し、分配された各々の信号をそれぞれ電力増幅器3で増幅し、増幅された信号を合成器3で合成し、同調整合回路6で空中線との同調整合後、送信出力とする送信機であって、複数の電力増幅器3の各々の出力に挿入接続されたBPF4と、合成器5と同調整合回路6との間に接続されたサージ吸収器7と、出同調整合回路6と空中線9との間に挿入接続された直流カットコンデンサ8と、空中線の入力に接続されたボールギャップ10と、ボールギャップ10の接地側に直列に接続されたコイル11とを備えており、空中線9から雷サージが混入した場合に、装置内でスパークが発生しても、コイル11のインダクタンスによってサージ波形の立ち下がりを緩やかにして、高周波ノイズの発生を防いで低周波ノイズのみとし、低周波ノイズをサージ吸収器7及びBPF4によって抑圧することによって、電力増幅器3に達するサージ電力を十分小さくして半導体が損傷するのを防ぐことができ、送信機の雷サージに対する耐性及び安全性を向上させることができる効果がある。
According to the transmitter with the lightning surge reduction function according to the embodiment of the present invention, the input signal is distributed by the
尚、ここでは、電力増幅器3として半導体素子を用いた固体化送信機について説明したが、真空管を用いた送信機に対しても、上述した例と同様にコイルを設けることにより、高周波ノイズの発生を防いで雷サージに対する耐性及び安全性を向上させることができる効果がある。
Here, the solid-state transmitter using a semiconductor element as the
本発明は、空中線より混入する雷サージを抑圧、低減して、送信機内部でスパークが発生したとしても十分抑圧可能とし、雷サージに対する耐性を向上させることができる雷サージ低減機能付き送信機に適している。 The present invention provides a transmitter with a lightning surge reduction function capable of suppressing and reducing lightning surge mixed from an aerial so that it can be sufficiently suppressed even if a spark is generated inside the transmitter and can improve resistance to lightning surge. Is suitable.
1…信号制御回路、 2…分配器、 3…電力増幅器(PA)、 4…バンドパスフィルタ(BPF)、 5…合成器、 6…同調整合回路、 7…サージ吸収器、 8…直流カットコンデンサ、 9…空中線、 10…ボールギャップ、 11…コイル
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記分配された信号をそれぞれ増幅する複数の電力増幅器と、
前記増幅された各々の信号を合成する合成器と、
前記合成された信号を空中線に同調させる同調整合回路と、
出力信号を放射する空中線とを備えた送信機であって、
前記複数の電力増幅器の各々の出力に挿入接続され、特定周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、
前記合成器と前記同調整合回路との間に接続され、雷サージによるサージ電力を吸収するサージ吸収器と、
前記同調整合回路と前記空中線との間に挿入接続され、直流成分を除去する直流カットコンデンサと、
前記空中線の入力に接続された避雷器と、
前記避雷器の接地側に直列に接続されたコイルとを備えたことを特徴とする雷サージ低減機能付き送信機。 A distributor for distributing an input transmission signal;
A plurality of power amplifiers each amplifying the distributed signal;
A synthesizer for combining the amplified signals;
A tuning matching circuit for tuning the synthesized signal to an antenna;
A transmitter with an antenna that emits an output signal,
A band-pass filter that is inserted and connected to the output of each of the plurality of power amplifiers and allows a signal in a specific frequency band to pass;
A surge absorber connected between the combiner and the tuned matching circuit and absorbing surge power caused by lightning surge;
A DC cut capacitor that is inserted and connected between the tuning matching circuit and the antenna and removes a DC component;
A lightning arrester connected to the input of the antenna;
A transmitter with a lightning surge reduction function, comprising: a coil connected in series to the ground side of the lightning arrester.
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---|---|---|---|---|
US8179304B2 (en) | 2007-06-14 | 2012-05-15 | Kyocera Corporation | Direct-current blocking circuit, hybrid circuit device, transmitter, receiver, transmitter-receiver, and radar device |
KR101439893B1 (en) | 2013-10-16 | 2014-09-12 | 주식회사 한국서지연구소 | Pci protector with surge protection using spiral antenna |
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