JP2014013992A

JP2014013992A - デジタル振幅変調装置及びデジタル振幅変調装置の制御方法

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Publication number: JP2014013992A
Application number: JP2012150310A
Authority: JP
Inventors: Yuki Funahashi; 祐紀舟橋; Seiki Katayama; 誠記片山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: WO2014006890A1; JP5575189B2; US20150103954A1; US9263881B2

Abstract

【課題】放送サービスエリアのカバー範囲を狭めず、急激なＳＷＲの変化に対し実時間で追従し、電力増幅器の保護を行う。
【解決手段】デジタル振幅変調装置１００は、測定部１５と、ファーストサージプロテクション部１６と、スローベクトルプロテクション部１７と、制御部１１とを備える。ファーストサージプロテクション部１６は、測定部１５の出力検出信号から求めたＳＷＲが閾値超えの場合、オン状態の電力増幅器１２の第１の上限台数を求め、第１の制御信号を発生する。スローベクトルプロテクション部１７は、測定部１５の出力検出信号から求められたＳＷＲが閾値以下の場合、オン状態の電力増幅器１２の第２の上限台数を求め、第２の制御信号を発生する。制御部１１は、第１の制御信号の受信時に、第１の上限台数内で電力増幅器１２をオン／オフ制御し、第２の制御信号の受信時に、第２の上限台数内で電力増幅器１２をオン／オフ制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、例えば、中波放送の送信装置に用いられるデジタル振幅変調装置及びデジタル振幅変調装置の制御方法の改良に関する。

例えば中波放送においては、並列に配置された複数の電力増幅器を有し、被変調信号の電圧振幅レベルに合わせて複数の電力増幅器をオン／オフ制御することで増幅されたキャリア信号が出力される電力増幅器の台数を変更し、オン状態の電力増幅器の各出力信号を合成することでＡＭ波（振幅変調波：Amplitude Modulation Wave）を生成し所定の放送サービスエリアへ送出するデジタル振幅変調装置が利用されている。

ところで、上記デジタル振幅変調装置では、例えば電力増幅器が壊れたり、何等かの障害が発生するとＡＭ波の信号品質が劣化する可能性がある。このため、例えば、落雷時や、断線、故障、サージ混入などの負荷系異常時やアンテナの負荷特性によるＳＷＲ（定在波比：Standing Wave Ratio）の悪化の際に、電力増幅器の破壊を防止する必要がある。

そこで、デジタル振幅変調装置では、例えばアンテナなどからの反射電力による電力増幅器の破壊を防止するために、SWRを監視し、出力電力を制御する。例えば、従来では、SWRの値が警告限界を超えた場合には送信回路のスイッチを切断することで出力電力をゼロにする方法や、送信電力を減力する方法などが知られている。

実開昭６２−８７３７号公報特開平１１−３３０９９０号公報

ところで、上記ＳＷＲの測定には、一般のマイクロコンピュータが使用される。このマイクロコンピュータのＣＰＵは、演算遅延量が大きいため、落雷時などの急激なＳＷＲの変化に対する実時間での追従が不可能となる。

また、入射電圧と反射電圧との比である反射係数から算出されるＳＷＲを用いた判定を行う方法では、反射係数の位相成分による出力電力の変化を判別できず、放送サービスカバーエリア範囲を必要以上に狭めてしまう。

さらに、アンテナの負荷特性に起因した変調波によるＳＷＲの悪化により保護回路が誤動作することもある。

本発明の目的は、反射係数を監視して放送サービスエリアのカバー範囲を狭めること、ＡＭ波の信号品質を劣化させることなく、また、急激なＳＷＲの変化に対し実時間で追従してＳＷＲを監視することで、電力増幅器の保護動作を行い得るデジタル振幅変調装置及びデジタル振幅変調装置の制御方法を提供することにある。

実施形態によれば、デジタル振幅変調装置は、伝送信号を、当該被変調信号の電圧振幅レベルに応じてオン／オフ制御可能で並列に配置された複数の電力増幅器にて電力増幅し、各電力増幅器の出力を合成器にて合成することでＲＦ(Radio Frequency)信号としての振幅変調波を生成し所定の放送サービスエリアへ送出するデジタル振幅変調装置を対象とし、測定部と、ファーストサージプロテクション部と、スローベクトルプロテクション部と、制御部とを備える。測定部は、ＲＦ信号から電圧・電流を検出する。ファーストサージプロテクション部は、測定部から出力される検出信号を用いてＳＷＲを演算し、当該ＳＷＲを予め決められた閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値より大きい場合に、当該ＳＷＲに基づいて、オン状態にする電力増幅器の第１の上限台数を求め、当該第１の上限台数の値を含む第１の制御信号を発生する。スローベクトルプロテクション部は、ファーストサージプロテクション部に対し並列に接続され、測定部から出力される検出信号を用いて反射係数を演算し、当該反射係数から求められたＳＷＲを閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値以下の場合に、当該反射係数に基づいて、オン状態にする電力増幅器の第２の上限台数を求め、当該第２の上限台数の値を含む第２の制御信号を発生する。制御部は、第１の制御信号を受信したときに、前記第１の上限台数内で前記被変調信号の電圧振幅レベルに応じて電力増幅器をオン／オフ制御し、前記第２の制御信号を受信したときに、前記第２の上限台数内で前記被変調信号の電圧振幅レベルに応じて電力増幅器をオン／オフ制御する。

第１の実施形態におけるデジタル振幅変調装置の構成を示すブロック図。図１に示した測定部の回路構成を示す図。図１に示したファーストサージプロテクション部ならびにスローベクトルプロテクション部の具体的構成を示すブロック図。第１の実施形態において、ファーストサージプロテクション部とスローベクトルプロテクション部の制御領域の関係を示す図。第２の実施形態におけるデジタル振幅変調装置の構成を示すブロック図。第２の実施形態における制御部の制御処理手順を示すフローチャート第４の実施形態におけるファーストサージプロテクション部とスローベクトルプロテクション部の制御領域の関係を示す図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態は、通常動作時に、全台数の電力増幅器をオン状態に制御して運用するようにしたものである。

図１は、第１の実施形態におけるデジタル振幅変調装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すデジタル振幅変調装置１００のキャリア信号入力端子１０１には、キャリア信号が入力される。キャリア信号入力端子１０１に入力されたキャリア信号は、制御部１１を介して電力増幅（PA：Power Amplifier）部１２のｎ（ｎは任意の自然数）台の電力増幅器１２１〜１２ｎに分配されて供給される。各電力増幅器１２１〜１２ｎはオン／オフ制御信号もしくはキャリア信号の位相差に応じてオン＝駆動状態、オフ＝停止状態となり、オン状態で増幅されたキャリア信号を出力する。

オン状態のキャリア信号は合成部１３で合成され、フィルタ部１４で不要な周波数成分が除去された後、測定部１５を介して、振幅変調されたＲＦ帯の放送波（ＡＭ波）として出力端子１１３を介して図示しない送信アンテナから所定の領域に向けて送出される。一般的に出力端子１１３の先には送信アンテナが接続されるが、その間に整合回路、フィルタやリジェクタが挿入されることもある。また、合成部１３から測定部１５までの順序は図１の順序以外であってもよく、これらの順序が前後してもよい。また、測定部１５以外の回路は、デジタル振幅変調装置１００から削除されても、同等の機能を実現する回路がアンテナまでの間に存在すれば本質的に問題はない。

一方、合成部１３で合成されたＡＭ波は、フィルタ部１４を介して測定部１５に供給される。測定部１５は、図２に示すように、電流ピックアップ回路１５１及び電圧ピックアップ回路１５２を備え、入力されたＡＭ波を電流ピックアップ回路１５１でピックアップし、入力されたＡＭ波を電圧ピックアップ回路１５２でピックアップする。そして、測定部１５は、ピックアップした電流信号及び電圧信号を、ファーストサージプロテクション部１６及びスローベクトルプロテクション部１７にそれぞれ供給する。本実施形態では、振幅が等しい電流と電圧とを検出しているが、電圧ｖ１と電圧ｖ１からλ／４離れた電圧ｖ２とを検出するものでもよい。

ファーストサージプロテクション部１６は、アナログ回路により構成され、測定部１５でピックアップされた電流信号及び電圧信号を用いてＳＷＲを演算し、当該ＳＷＲを予め決められた閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値より大きい場合に、ＳＷＲに基づいて、オン状態にする電力増幅器１２１〜１２ｎの上限ＰＡ台数を求め、上限ＰＡ台数の値を含む出力制御信号を制御部１１に出力する。

スローベクトルプロテクション部１７は、デジタル回路により構成され、測定部１５でピックアップされた電流信号及び電圧信号を用いて反射係数を演算し、当該反射係数から求められるＳＷＲを閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値以下の場合に、当該反射係数に基づいて、オン状態にする電力増幅器１２１〜１２ｎの上限ＰＡ台数を求め、上限ＰＡ台数の値を含む出力制御信号を制御部１１に出力する。

制御部１１は、音声信号入力端子１０２に入力された音声信号の電圧振幅に応じて電力増幅器をオン／オフ制御する制御信号を生成する、もしくは電力増幅器をオン/オフ制御するためにキャリア信号の位相を制御する制御信号を生成するもので、電力制御部１１１と、信号制御部１１２とを備えている。

電力制御部１１１は、音声信号入力端１０２に入力された電圧振幅レベルと、ファーストサージプロテクション部１６ならびにスローベクトルプロテクション部１７からの出力制御信号、すなわち、オンＰＡ台数の上限値とに応じてオン状態となる電力増幅器の台数を算出し、信号制御部１１２を制御する。

信号制御部１１２は、電力制御部１１１で算出されたオンＰＡ台数に基づきオン／オフ制御信号もしくはキャリア信号の位相差に応じて電力増幅器のオン／オフ制御を行う。

図３は、ファーストサージプロテクション部１６ならびにスローベクトルプロテクション部１７の具体的構成を示すブロック図である。

ファーストサージプロテクション部１６は、加算回路１６１と、減算回路１６２と、ＳＷＲ算出回路１６３と、ＳＷＲ比較制御部１６４とを備える。加算回路１６１は、測定部１５から供給される検出電流及び検出電圧を加算して入射電圧を求める。減算回路１６２は、測定部１５から供給される検出電流及び検出電圧を減算して反射電圧を求める。ＳＷＲ算出回路１６３は、入射電圧と反射電圧との商である反射係数ρの大きさΓからＳＷＲを算出する。ＳＷＲ比較制御部１６４は、ＳＷＲ算出回路１６３で算出されたＳＷＲと予め決められた閾値とを比較し、ＳＷＲが閾値以上であればオンＰＡ台数の上限を０とする出力制御信号を生成し、制御部１１に出力する。もしくはＳＷＲの代わりに反射電圧を活用し、出力電力制御を行う。

すなわち、ファーストサージプロテクション部１６は、電力増幅器の耐力が小さくなる相対的に大きな反射電圧が生じる場合に迅速に出力制御を行う手段であり、電力増幅器を保護する。

一方、スローベクトルプロテクション部１７は、デジタル変換回路１７１と、ベクトル演算回路１７２と、反射係数比較制御部１７３とを備えている。デジタル変換回路１７１は、測定部１５から供給される検出電流及び検出電圧をアナログ／デジタル変換する。ベクトル演算回路１７２は、デジタル変換回路１７１で得られたデジタルデータから時間領域で平均化された反射係数ρを算出する。反射係数比較制御部１７３は、ベクトル演算回路１７２で得られた反射係数ρから求められるＳＷＲと上記ファーストサージプロテクション部１６に設定された閾値とを比較し、ＳＷＲが閾値以下の場合に、反射係数ρの値に応じてオンＰＡ台数の上限をｍ（ｍはｎ以下の任意の自然数）とする出力制御信号を生成し、制御部１１に出力する。なお、上記ファーストサージプロテクション部１６で反射電圧を活用し、出力電力制御を行う場合には、反射係数比較制御部１７３は、ベクトル演算回路１７２で得られた反射係数ρから求められる反射電圧と上記ファーストサージプロテクション部１６に設定された閾値とを比較し、反射電圧が閾値以下の場合に、反射係数ρの値に応じてオンＰＡ台数の上限をｍ（ｍはｎ以下の任意の自然数）とする出力制御信号を生成する。

すなわち、スローベクトルプロテクション部１７は、電力増幅器の耐力が大きくなる反射電圧もしくは入射電圧と反射電圧の和が相対的に小さな場合に出力電力制御を行いながら、電力増幅器を保護する。

次に、上記構成における動作について説明する。
ファーストサージプロテクション部１６は、電力増幅器の耐力が小さくなる相対的に大きな反射電圧が生じる場合に迅速に出力制御を行う手段で、電力増幅器を保護する目的を担っており、測定部１５で検出された検出電流ｉならびに検出電圧ｖ１を用いて入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒを算出する。つまり、検出電圧ｖ１と、検出電流ｉを電圧変換したｖ１と位相がπ／２異なる電圧ｖ２とを用いて、入射電圧|Ｖｆ|＝|ｖ１＋ｖ２|、反射電圧|Ｖｒ|＝|ｖ１−ｖ２|を算出する。そして、反射電圧の絶対値|Ｖｒ|がある閾値以上もしくはＳＷＲ算出回路１６３を用いて算出された入射電圧の絶対値|Ｖｆ|と反射電圧の絶対値|Ｖｒ|の商でありスカラー値である反射係数の大きさΓからＳＷＲ（＝（１＋｜Ｖｒ｜／｜Ｖｆ｜）／（１−｜Ｖｒ｜／｜Ｖｆ｜））がある閾値以上である場合に、オンＰＡ台数の上限値を０、すなわち全電力増幅器をオフ状態とする出力制御信号を生成する。これは、雷など何等かの理由で負荷端がショートもしくはオープンになった場合の、特にショート時における電力増幅器の破壊を予防するための処理である。前述の通り、測定部１５では、検出電流ｉ以外に電圧ｖ１と電圧ｖ１からλ／４離れた電圧ｖ２とを検出することによっても、同様の処理を実現することができる。

スローベクトルプロテクション部１７は、電力増幅器の耐力が大きくなる反射電圧もしくは入射電圧と反射電圧の和が相対的に小さな場合にオンＰＡ台数の上限を設定することで出力制御を行う手段で、必要以上に放送サービスカバーエリア範囲を狭めてしまうことのないように出力電力制御を行いながら、電力増幅器を保護する目的を担っており、測定部１５で検出された検出電流ｉならびに検出電圧ｖ１をデジタル処理することにより時間領域で平均化されたベクトル値である反射係数ρを求める。検出電圧ｖ１と検出電流ｉもしくは検出電流ｉを電圧変換したｖ１と位相がπ／２異なる電圧ｖ２とからデジタル処理により、反射係数ρ＝Ｖｒ／Ｖｆを算出し、反射係数ρから求められるＳＷＲを上記ファーストサージプロテクション部１６に設定された閾値とを比較し、ＳＷＲが閾値以下の場合に、反射係数ρに基づきオンＰＡ台数の上限に該当する出力制御信号を生成する。

図４は、ファーストサージプロテクション部１６とスローベクトルプロテクション部１７の制御領域の関係を示す。図４では、閾値＝ＳＷＲ２．０を境にしてファーストサージプロテクション領域とスローベクトルプロテクション領域とを分けている。これは、デジタル処理により生じるスローベクトルプロテクション部１７の演算遅延ならびに平均化処理による遅延に伴う電力増幅器の破壊をファーストサージプロテクション部１６の処理で防止することが目的である。すなわち、ファーストサージプロテクション部１６で算出されたスカラー値であるＳＷＲが閾値２．０より大きい場合、オンＰＡ台数の上限を０台とし、さらに、スローベクトルプロテクション部１７で算出されたベクトル値である反射係数から求められたＳＷＲが閾値２．０より大きい場合、ファーストサージプロテクション部１６の処理が優先され、オンＰＡ台数の上限を０台とする。

一方、スローベクトルプロテクション部１７で算出されたベクトル値である反射係数から求められたＳＷＲが閾値２．０より小さい場合、つまり反射係数から求められたＳＷＲが１．０〜１．３の場合、入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒとの位相関係、すなわち反射係数ρに基づき、例えば、ａのようにオンＰＡ台数の上限を推移させる。この場合、上限はｎとなる。これは、反射電圧もしくは入射電圧と反射電圧の和が相対的に小さい場合、すなわち、電力増幅器の耐力は十分であるとの考えに基づくものであり、必要以上の出力電力制御を防止する効果が得られる。

また、スローベクトルプロテクション部１７で算出された反射係数から求められるＳＷＲが１．３〜１．６の場合、例えば、ｄのようにオンＰＡ台数の上限をｎ／２〜ｎに推移させる。

なお、ＳＷＲの代わりに反射電圧に基づいて出力電力制御を行う場合も、ＳＷＲと同様の考えに基づく。

以上のように上記第１の実施形態では、誤動作を防止するため、保護回路としてのファーストサージプロテクション部１６及びスローベクトルプロテクション部１７を並列に接続し、電力増幅器１２１〜１２ｎの耐力が小さく相対的に大きな反射電圧が生じる場合には実時間での追従が可能なファーストサージプロテクション部１６を用いて電力増幅器１２１〜１２ｎをオン状態に制御する台数を求め、一方、電力増幅器の耐力が大きくなり反射電圧もしくは入射電圧と反射電圧の和が相対的に小さい場合には、ベクトル値を用いた出力制御を行うスローベクトルプロテクション部１７を用いて電力増幅器１２１〜１２ｎをオン状態に制御する台数を求めるようにしているので、最適な電力増幅器１２１〜１２ｎの保護動作を行うことができる。

従って、落雷時には迅速に電力増幅器１２１〜１２ｎを保護し、一方、電力増幅器１２１〜１２ｎの耐力が大きく反射電圧もしくは入射電圧と反射電圧の和が相対的に小さい場合に、放送サービスカバーエリア範囲を狭めてしまうことのないような出力電力制御を行いながら、電力増幅器１２１〜１２ｎを保護する目的を達成することができる。さらに、アンテナの負荷特性に起因した変調波によるＳＷＲの悪化により保護回路が誤動作することを防止できる。

また、上記第１の実施形態では、ファーストサージプロテクション部１６で算出される上限ＰＡ台数を０にすることにより、落雷時など急激なＳＷＲの変化に対しては、全電力増幅器１２１〜１２ｎを迅速にオフにして保護することができる。

また、上記第１の実施形態では、スローベクトルプロテクション部１７で演算した反射係数から求めたＳＷＲが閾値より大きい場合に、ファーストサージプロテクション部１６の処理を優先することにより、デジタル処理により生じるスローベクトルプロテクション部１７の演算遅延ならびに平均化処理による遅延に伴う電力増幅器の破壊をファーストサージプロテクション部１６の処理で防止することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、ファーストサージプロテクション部及びスローベクトルプロテクション部の処理を制御部のプログラムにより実現するようにしたものである。

図５は、第２の実施形態におけるデジタル振幅変調装置の構成を示すブロック図である。なお、図５において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

合成部１３で発生するＡＭ波は、フィルタ部１４を介して測定部１５に供給される。測定部１５は、入力されたＡＭ波を電流ピックアップ回路１５１でピックアップし、入力されたＡＭ波を電圧ピックアップ回路１５２でピックアップする。そして、測定部１５は、ピックアップした電流信号及び電圧信号を、制御部１８にそれぞれ供給する。

図６は、上記制御部１８の制御処理手順を示すフローチャートである。

制御部１８は、測定部１５でピックアップされた電流信号及び電圧信号を用いてファーストサージプロテクション部にてＳＷＲを演算し、スローベクトルプロテクション部にて反射係数を演算して、当該反射係数からＳＷＲを演算し（ステップＳＴ６ａ）、当該ＳＷＲを予め決められた閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値より大きいか否かの判断を行う（ステップＳＴ６ｂ）。

ここで、ＳＷＲが閾値より大きい場合に（Ｙｅｓ）、制御部１８はオン状態にする電力増幅器１２１〜１２ｎの上限ＰＡ台数を「０」とし、全電力増幅器１２１〜１２ｎをオフ状態に制御する（ステップＳＴ６ｃ）。

一方、ＳＷＲが閾値以下の場合（Ｎｏ）、制御部１８はスローベクトルプロテクション部にて算出された反射係数に基づいて、オン状態にする電力増幅器１２１〜１２ｎの上限ＰＡ台数を求め、上限ＰＡ台数内で音声信号の電圧振幅レベルに応じて電力増幅器１２１〜１２ｎをオン／オフ制御する（ステップＳＴ６ｄ）。

以上のように上記第２の実施形態であっても、上記第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、通常動作時に、全台数の電力増幅器のうち一部の電力増幅器をオン状態に制御して運用するようにしたものである。

ここでは、通常動作時に、図１に示す電力増幅器１２１〜１２ｎのうち８台の電力増幅器１２１〜１２８のみをオン状態で運用するようにしている。

次に、上記構成における動作について説明する。
ファーストサージプロテクション部１６は、通常動作時にオン状態にある電力増幅器１２１〜１２８の入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒを算出する。つまり、検出電圧ｖ１と、検出電流ｉを電圧変換したｖ１と位相がπ／２異なる電圧ｖ２とを用いて、入射電圧｜Ｖｆ｜＝|ｖ１＋ｖ２|、反射電圧｜Ｖｒ｜＝|ｖ１−ｖ２|を算出する。そして、反射電圧の絶対値|Ｖｒ|がある閾値以上もしくはＳＷＲ算出回路１６３を用いて算出された入射電圧の絶対値|Ｖｆ|と反射電圧の絶対値|Ｖｒ|の商でありスカラー値であるＳＷＲ（＝（１＋｜Ｖｒ｜／｜Ｖｆ｜）／（１−｜Ｖｒ｜／｜Ｖｆ｜））がある閾値以上である場合に、オンＰＡ台数の上限値を０、すなわち全電力増幅器をオフ状態とする出力制御信号を生成する。これは、雷など何等かの理由で負荷端がショートもしくはオープンになった場合の、特にショート時における電力増幅器の破壊を予防するための処理である。前述の通り、測定部１５では、検出電流ｉ以外に電圧ｖ１と電圧ｖ１からλ／４離れた電圧ｖ２とを検出することによっても、同様の処理を実現することができる。

スローベクトルプロテクション部１７は、測定部１５で検出された検出電流ｉならびに検出電圧ｖ１をデジタル処理することにより時間領域で平均化されたベクトル値である反射係数ρを求める。検出電圧ｖ１と検出電流ｉもしくは検出電流ｉを電圧変換したｖ１と位相がπ／２異なる電圧ｖ２とからデジタル処理により、反射係数ρ＝Ｖｒ/Ｖｆを算出し、反射係数ρから求められるＳＷＲを上記ファーストサージプロテクション部１６に設定された閾値とを比較し、ＳＷＲが閾値以下の場合に、反射係数ρに基づきオンＰＡ台数の上限に該当する出力制御信号を生成する。

制御部１１は、ファーストサージプロテクション部１６で算出されたスカラー値であるＳＷＲが閾値２．０より大きい場合、オンＰＡ台数の上限を０台とし、さらに、スローベクトルプロテクション部１７で算出されたベクトル値である反射係数から求められるＳＷＲが閾値２．０より大きい場合、ファーストサージプロテクション部１６の処理を優先し、オンＰＡ台数の上限を０台とする。

一方、スローベクトルプロテクション部１７で算出されたベクトル値である反射係数から求められたＳＷＲが閾値２．０より小さい場合、つまり反射係数から求められたＳＷＲが１．０〜１．３の場合、入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒとの位相関係、すなわち反射係数ρに基づき、制御部１１は通常動作時にオフ状態にあった電力増幅器１２９〜１２ｎへのオン状態可能な状態に制御する。また、スローベクトルプロテクション部１７で算出された反射係数から求められたＳＷＲが１．６の場合、入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒとの位相関係、すなわち反射係数ρに基づき、制御部１１は電力増幅器１２１〜１２８をオン状態可能な状態を維持する。さらに、スローベクトルプロテクション部１７で算出された反射係数から求められたＳＷＲが１．８の場合、入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒとの位相関係、すなわち反射係数ρに基づき、制御部１１はオン状態にある電力増幅器１２１〜１２８のうち、例えば電力増幅器１２６〜１２８をオン状態不可能な状態に、すなわちオンＰＡ台数の上限を「５」に制御する。

以上のように上記第３の実施形態であっても、上記第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。特に、スローベクトルプロテクション部１７で算出される反射係数に応じて減力させたり増力させたり柔軟に対応できる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、ファーストサージプロテクション部１６で算出されるオンＰＡ台数の上限を０台にするのではなく、１台または２台とするようにしたものである。

図７は、第４の実施形態におけるファーストサージプロテクション部１６とスローベクトルプロテクション部１７の制御領域の関係を示す。図７では、閾値＝ＳＷＲ１．８を境にしてファーストサージプロテクション領域とスローベクトルプロテクション領域とを分けている。

ファーストサージプロテクション部１６は、通常動作時にオン状態にある電力増幅器１２１〜１２８の入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒを算出する。つまり、検出電圧ｖ１と、検出電流ｉを電圧変換したｖ１と位相がπ／２異なる電圧ｖ２とを用いて、入射電圧｜Ｖｆ｜＝|ｖ１＋ｖ２|、反射電圧｜Ｖｒ｜＝|ｖ１−ｖ２|を算出する。そして、反射電圧の絶対値|Ｖｒ|がある閾値以上もしくはＳＷＲ算出回路１６３を用いて算出された入射電圧の絶対値|Ｖｆ|と反射電圧の絶対値|Ｖｒ|の商でありスカラー値である反射係数の大きさΓからＳＷＲ（＝１＋｜Ｖｒ｜／｜Ｖｆ｜）／（１−｜Ｖｒ｜／｜Ｖｆ｜））がある閾値以上である場合に、オンＰＡ台数の上限値を「２」とする出力制御信号を生成する。

スローベクトルプロテクション部１７は、測定部１５で検出された検出電流ｉならびに検出電圧ｖ１をデジタル処理することにより時間領域で平均化されたベクトル値である反射係数ρを求める。検出電圧ｖ１と検出電流ｉもしくは検出電流ｉを電圧変換したｖ１と位相がπ／２異なる電圧ｖ２とからデジタル処理により、反射係数ρ＝Ｖｒ／Ｖｆを算出し、反射係数ρから求められるＳＷＲを上記ファーストサージプロテクション部１６に設定された閾値とを比較し、ＳＷＲが閾値以下の場合に、反射係数に基づきオンＰＡ台数の上限に該当する出力制御信号を生成する。

制御部１１は、ファーストサージプロテクション部１６で算出されたスカラー値であるＳＷＲが閾値１．８より大きい場合、オンＰＡ台数の上限を２台とし、さらに、スローベクトルプロテクション部１７で算出されたベクトル値である反射係数から求められるＳＷＲが閾値１．８より大きい場合、ファーストサージプロテクション部１６の処理を優先し、オンＰＡ台数の上限を２台とする。ここでは、制御部１１は、電力増幅器１２１，１２２のみをオン状態可能な状態に制御する。

一方、スローベクトルプロテクション部１７で算出されたベクトル値である反射係数から求められたＳＷＲが閾値１．８より小さい場合、つまり反射係数から求められたＳＷＲが１．０〜１．３の場合、制御部１１は、入射電圧Ｖｆと反射電圧Ｖｒとの位相関係、すなわち反射係数ρに基づき、オンＰＡ台数の上限を推移させる。

以上のように上記第４の実施形態にあっても、上記第１の実施形態と同様の作用効果が得られ、特に、１台または２台の電力増幅器のみオン状態可能な状態に制御する場合に、迅速にオン制御を行うことができる。

（その他の実施形態）
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００…デジタル振幅変調装置、１１,１８…制御部、１２１〜１２ｎ…電力増幅器、１３…合成部、１４…フィルタ部、１５…測定部、１６…ファーストサージプロテクション部、１７…スローベクトルプロテクション部、１５１…電流ピックアップ部、１５２…電圧ピックアップ部、１６１…加算回路、１６２…減算回路、１６３…ＳＷＲ算出回路、１６４…ＳＷＲ比較制御部、１７１…デジタル変換回路、１７２…ベクトル演算回路、１７３…反射係数比較制御部。

Claims

伝送信号を、当該被変調信号の電圧振幅レベルに応じてオン／オフ制御可能で並列に配置された複数の電力増幅器にて電力増幅し、各電力増幅器の出力を合成器にて合成することでＲＦ(Radio Frequency)信号としての振幅変調波を生成し所定の放送サービスエリアへ送出するデジタル振幅変調装置において、
前記ＲＦ信号から電圧・電流を検出する測定部と、
前記測定部から出力される検出信号を用いてＳＷＲ（Standing Wave Ratio）を演算し、当該ＳＷＲを予め決められた閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値より大きい場合に、ＳＷＲに基づいて、オン状態にする電力増幅器の第１の上限台数を求め、当該第１の上限台数の値を含む第１の制御信号を発生するファーストサージプロテクション部と、
前記ファーストサージプロテクション部に対し並列に接続され、前記測定部から出力される検出信号を用いて反射係数を演算し、当該反射係数から求められたＳＷＲを前記閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値以下の場合に、当該反射係数に基づいて、オン状態にする電力増幅器の第２の上限台数を求め、当該第２の上限台数の値を含む第２の制御信号を発生するスローベクトルプロテクション部と、
前記第１の制御信号を受信したときに、前記第１の上限台数内で前記被変調信号の電圧振幅レベルに応じて電力増幅器をオン／オフ制御し、前記第２の制御信号を受信したときに、前記第２の上限台数内で前記被変調信号の電圧振幅レベルに応じて電力増幅器をオン／オフ制御する制御部とを具備することを特徴とするデジタル振幅変調装置。
前記ファーストサージプロテクション部は、前記第１の上限台数を「０」にすることを特徴とする請求項１記載のデジタル振幅変調装置。
前記制御部は、前記第１の制御信号を前記第２の制御信号より優先して処理することを特徴とする請求項１記載のデジタル振幅変調装置。
前記測定部は、振幅が等しく、位相がπ／２異なる２つの信号を検出することを特徴とする請求項１記載のデジタル振幅変調装置。
前記ファーストサージプロテクション部ならびに前記スローベクトルプロテクション部は、反射電圧に基づいて前記第１の上限台数を求めることならびに前記反射電圧が閾値以下の場合に反射係数に基づいて前記第２の上限台数を求めることを特徴とする請求項１記載のデジタル振幅変調装置。
前記スローベクトルプロテクション部で演算した反射係数は、時間領域で平均化された反射係数であることを特徴とする請求項１記載のデジタル振幅変調装置。
伝送信号を、当該被変調信号の電圧振幅レベルに応じてオン／オフ制御可能で並列に配置された複数の電力増幅器にて電力増幅し、各電力増幅器の出力を合成器にて合成することでＲＦ(Radio Frequency)信号としての振幅変調波を生成し所定の放送サービスエリアへ送出するデジタル振幅変調装置の制御方法において、
前記ＲＦ信号から電圧・電流を検出し、
ファーストサージプロテクション部により前記電圧・電流の検出結果を用いてＳＷＲ（Standing Wave Ratio）を演算し、当該ＳＷＲを予め決められた閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値より大きい場合に、当該ＳＷＲに基づいて、オン状態にする電力増幅器の第１の上限台数を求め、当該第１の上限台数の値を含む第１の制御信号を発生し、
スローベクトルプロテクション部により前記電圧・電流の検出結果を用いて反射係数を演算し、当該反射係数から求められたＳＷＲを前記閾値と比較し、当該ＳＷＲが閾値以下の場合に、当該反射係数に基づいて、オン状態にする電力増幅器の第２の上限台数を求め、当該第２の上限台数の値を含む第２の制御信号を発生し、
前記第１の制御信号を受信したときに、前記第１の上限台数内で前記被変調信号の電圧振幅レベルに応じて電力増幅器をオン／オフ制御し、前記第２の制御信号を受信したときに、前記第２の上限台数内で前記被変調信号の電圧振幅レベルに応じて電力増幅器をオン／オフ制御することを特徴とするデジタル振幅変調装置の制御方法。