JP2014068191A - Digital amplitude modulation device - Google Patents
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Abstract
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に関する。 Embodiments described herein relate generally to a digital amplitude modulation apparatus used in a transmission apparatus for medium wave broadcasting, for example.
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。 For example, in medium-wave broadcasting, a plurality of power amplifiers arranged in parallel are provided, and an amplified carrier signal is output by controlling on / off of the plurality of power amplifiers according to the voltage amplitude level of the modulated signal. A digital amplitude modulation device that generates AM waves (Amplitude Modulation Waves) by combining the output signals of power amplifiers that are turned on and sends them to a predetermined broadcast service area. It's being used.
上記デジタル振幅変調装置では、長年にわたる安定動作が要求されることになるため、定期的に電力増幅器のメンテナンスを必要とする。このメンテナンス作業としては、上記デジタル振幅変調装置の動作中に、電力増幅器をデジタル振幅変調装置から取り外すことにより行われる。また、万一、電力増幅器が故障した場合に、故障した電力増幅器を取り外して、正常な電力増幅器に交換する必要がある。 The digital amplitude modulation device requires stable operation for many years, and therefore requires regular maintenance of the power amplifier. This maintenance work is performed by removing the power amplifier from the digital amplitude modulator during the operation of the digital amplitude modulator. If the power amplifier fails, it is necessary to remove the failed power amplifier and replace it with a normal power amplifier.
ところが、上記デジタル振幅変調装置の動作中に、電力増幅器をデジタル振幅変調装置から取り外したり、電力増幅器を取り付けたりすると、他の電力増幅器からの出力信号が漏れてきて、他の関連する回路にダメージを与えることがある。 However, if the power amplifier is removed from the digital amplitude modulation device or attached when the digital amplitude modulation device is operating, the output signal from the other power amplifier leaks and damages other related circuits. May give.
例えば、特許文献1では、デジタル振幅変調装置の動作中において、複数の電力増幅器の1つの電力増幅器の切り離し取り付けおよび/または交換のために、ディスエイブル信号によりオフ状態を実現する機能を有した電力増幅器と、イネーブルとディスエイブルとを制御するスイッチならびにコントローラと、一次巻線のノーマル開放状態と短絡状態とを実現する短絡用スイッチならびにスイッチドライバとを具備し、電力増幅器においてディスエイブル信号により電力増幅器のオフ状態を実現するステップと、電力増幅器に関連する一次巻線を短絡させるステップと、電力増幅器をデジタル振幅変調装置から切り離すステップとを備えることを特徴とするデジタル振幅変調装置が提案されている。
For example, in
ところで、上記特許文献1で提案されているデジタル振幅変調装置では、タイマを使用し、電力増幅器のオフ状態を実現するステップの後に、短時間の時間遅れ(数ミリ秒)を実現させ、電力増幅器に関連する一次巻線を短絡させる。そのため、短時間の間、一次巻線に他の電力増幅器からの出力信号が漏れてきて、トランスその他の関連する回路にダメージが生じる可能性がある。
By the way, in the digital amplitude modulation apparatus proposed in the above-mentioned
本発明の目的は、動作中に、電力増幅器の取り外しまたは取り付けが行われても、他の電力増幅器からの出力信号の漏れにより他の回路に与えるダメージを防止し得るデジタル振幅変調装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a digital amplitude modulation device capable of preventing damage to other circuits due to leakage of an output signal from another power amplifier even if the power amplifier is removed or attached during operation. There is.
実施形態によれば、実施形態によれば、デジタル振幅変調装置は、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で所定の信号を電力増幅し、各電力増幅器に接続されるトランスの一次巻線と、トランスの一次巻線に対向する二次巻線とから成る合成器で各電力増幅器の出力を合成することにより振幅変調波を生成するデジタル振幅変調装置において、複数の電力増幅器の各々は、第1の切替手段と、第2の切替手段を備える。第1の切替手段は、電力の供給と遮断とを切り替える。第2の切替手段は、第1の切替手段により電力の供給と遮断が切り替えられる電力増幅器のトランスの一次巻線をノーマル開放状態または短絡状態に切り替えるとともに、電力増幅器に入力されるオン/オフ制御信号の供給または遮断を切り替える。 According to the embodiment, according to the embodiment, the digital amplitude modulation device can amplify a predetermined signal with a plurality of power amplifiers arranged in parallel and capable of being turned on / off according to the voltage amplitude level of the modulated signal. Then, an amplitude modulated wave is generated by synthesizing the output of each power amplifier by a synthesizer composed of a primary winding of the transformer connected to each power amplifier and a secondary winding facing the primary winding of the transformer. In the digital amplitude modulation device, each of the plurality of power amplifiers includes a first switching unit and a second switching unit. The first switching means switches between power supply and cutoff. The second switching means switches the primary winding of the transformer of the power amplifier that is switched between power supply and cutoff by the first switching means to a normal open state or a short circuit state, and ON / OFF control input to the power amplifier Switches between signal supply and cutoff.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1実施形態に係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。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the digital amplitude modulation apparatus according to the first embodiment.
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101には、伝送信号としてのキャリア信号が入力される。キャリア信号入力端101に入力されたキャリア信号は、電力増幅部(PA:Power Amplifier)120のn(nは任意の自然数)台の電力増幅器1201〜120nに分配されて供給される。各電力増幅器1201〜120nは、制御部110の制御に応じて、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。
A carrier signal as a transmission signal is input to the carrier
増幅されたキャリア信号は合成部130で合成され、フィルタ部140で濾波された後、振幅変調されたRF帯の放送波(AM波)として出力信号端103から出力される。出力信号端103の先には図示しない送信アンテナが接続されるが、一般的にはその間に整合回路やフィルタ、リジェクタ、トラック回路などが挿入される。
The amplified carrier signal is synthesized by the
一方、デジタル振幅変調装置100に入力される音声信号(被変調信号)は、制御部110に入力される。制御部110は、入力された音声信号の電圧振幅に応じて、オン/オフ制御信号やキャリア信号の位相差により各々の電力増幅器1201〜120nのオン/オフ状態を制御する。
On the other hand, an audio signal (modulated signal) input to the digital
図2は、電力増幅器1201〜120n及び合成部130の具体的構成を示す回路構成図である。ここでは、電力増幅器1202を代表して説明する。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating specific configurations of the
電力増幅器1202は、例えばMOSFET等で成るスイッチング素子13〜16によるD級フルブリッジ構成であり、スイッチ121を介して電源電圧Vinが供給されている。
The
合成部130は、n個のトランス(#1〜#n)を備え、一次巻線を電力増幅器1202の出力端に接続し、二次巻線を直列に接続し、その一方端を、直接接地し、もしくは、コイル、コンデンサ、抵抗、またはそれらの組み合わせとを介して接地し、他方端を合成出力端としたものである。すなわち、合成部130では、電力増幅器1201〜120nのいずれかで電力増幅されたキャリア信号が一次巻線に加えられると、二次巻線側に出力され、合成される。
The combining
さらに、電力増幅器1202には、制御部110に対し着脱自在に装着可能な制御コネクタ10と、スイッチ121を切替制御するためのスイッチコントローラ11と、トランス#2の一次巻線を短絡もしくは開放させるリレー回路12が備えられる。制御コネクタ10には、オン/オフ制御信号および/またはキャリア信号と、電力増幅器に関連する一次巻線を短絡もしくは開放させるための切替用電流とが流れている。なお、他の電力増幅器1201,1203〜120nも電力増幅器1202と同様にそれぞれ、制御コネクタ10と、スイッチコントローラ11と、リレー回路12が備えられる。
Furthermore, the
電力増幅器1202では、制御部110から制御コネクタ10を介してオン/オフ制御信号もしくはキャリア信号が供給されると、各スイッチング素子13〜16がスイッチング制御されて、図3に示すようなRF信号を出力する。すなわち、RF信号S1では、スイッチング素子13及びスイッチング素子16がオン状態、スイッチング素子14及びスイッチング素子15がオフ状態となる。一方、RF信号S2では、スイッチング素子14及びスイッチング素子15がオン状態、スイッチング素子13及びスイッチング素子16がオフ状態となる。
In the
リレー回路12は、図4に示すように、スイッチ12aを備えており、リレー用電源123からリレー用電流がコイル12bに供給されている場合、スイッチ12aが端子12c側に切り替えられ、ノーマル開放状態にある。そして、制御コネクタ10が取り外されると、リレー用電源123からリレー用電流がコイル12bに供給されず、スイッチ12aが端子12d側に切り替えられ、トランス#2の一次巻線を短絡することになる。
As shown in FIG. 4, the
次に、上記構成による電力増幅器の取り外しまたは取り付け動作を説明する。 Next, the removal or attachment operation of the power amplifier having the above configuration will be described.
電力増幅器1201〜120nの各々は、図2に示す電力増幅器1202と同様に電源122からの電源電力を遮断するスイッチコントローラ11とスイッチ121とを備えている。また、制御部110ならびにリレー用電源123とを備え、電力増幅器1201〜120nの各々は制御コネクタ10を介して接続されている。
Each of the
デジタル振幅変調装置の動作中において、複数の電力増幅器1201〜120nの1つの電力増幅器1202の取り外しを行う際、スイッチ121を用いて、まず電源電力を遮断した上で、その次に、制御コネクタ10を抜くことにより、デジタル振幅変調装置の動作中における他の電力増幅器1201,1203〜120nからの出力信号の漏れによるトランスその他の関連する回路にダメージを防止することができる。これは、電源遮断後、すなわち出力0の場合の電流は、スイッチング素子14及びスイッチング素子15もしくはスイッチング素子13及びスイッチング素子16がオン状態であるため、GNDに流れるためであり、トランス#2の一次巻線を短絡状態とすることで、トランスとして動作しなくなることから電流を消失させ、電力増幅器1202及びトランス#2その他回路を保護することができるためである。
During the operation of the digital amplitude modulation apparatus, when removing one
なお、トランス#2の一次巻線が短絡状態の時に、スイッチング素子13及びスイッチング素子16、もしくはスイッチング素子14及びスイッチング素子15がオン状態となっても電源が遮断されているため、電流は発生しない。従って、これらの状態切り替えの順番はどのような関係でもよい。
Note that when the primary winding of the
一方、取り付け時には逆の操作、すなわち、制御コネクタ10を挿すことで、オン/オフ制御信号を供給し、トランス#2の一次巻線をノーマル開放状態とし、その上で、電源電力を供給することで、他の電力増幅器1201,1203〜120nの動作を阻害することなく、複数の電力増幅器1201〜120nの1つの電力増幅器1202の取り付けを行うことができる。
On the other hand, the reverse operation at the time of installation, that is, by inserting the
以上のように上記第1の実施形態では、複数の電力増幅器1201〜120nのオン/オフ制御やリレー回路12の動作の状態切り替えが制御コネクタ10を介して制御部110により行われることで、オペレータが電力増幅器1202に制御コネクタ10を着脱するだけで、取り外し取り付けおよび/または交換が簡単に行える。すなわち、デジタル振幅変調装置の動作中において、1つの電力増幅器1202の取り外しを行う際には、取り外しを行う電力増幅器1202に供給する電力をスイッチ121により遮断した上で、電力の供給が遮断された電力増幅器1202に関連するトランス#2の一次巻線をリレー回路12による短絡状態ならびにオン/オフ制御信号の遮断をするようにしている。一方、取り付けを行う際には、電力増幅器1202に関連するトランス#2の一次巻線をリレー回路12によりノーマル開放状態ならびにオン/オフ制御信号の供給するようにした上で、電源を供給するようにしている。
As described above, in the first embodiment, on / off control of the plurality of
従って、動作中における他の電力増幅器1201,1203〜120nからの出力信号の漏れによるトランス#2及びその他の関連する回路に与えられるダメージを防止できる。
Accordingly, it is possible to prevent damage to the
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、ヒューズが切断されることをトリガにして、トランスの一次巻線をリレー回路12により短絡状態とするようにしたものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the primary circuit of the transformer is short-circuited by the
図5は、第2の実施形態に係る電力増幅器1201〜120n及び合成部130の具体的構成を示す回路構成図である。ここでは、電力増幅器1202を代表して説明する。図5において、上記図2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。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram illustrating specific configurations of the
各スイッチング素子13〜16には、ヒューズ21を介して電源22からの電源電圧Vinが供給されることになる。ここで、例えば落雷時に、電力増幅器1201〜120nから大きな出力が発生し、過電流により電力増幅器1202のヒューズ21が切断される場合がある。そのような場合には、電源電圧Vinの供給が遮断され、スイッチング素子13〜16の出力が0となる。このとき、トランス#2の一次巻線に電流が発生することを避けるために、トランス#2の一次巻線をリレー回路12により短絡状態とする。
The power supply voltage Vin from the
次に、上記構成による電力増幅器1201〜120nの取り外し及び取り付の動作について、それぞれ図6及び図7を用いて説明する。ここでは、電力増幅器1202を例に挙げて取り外し及び取り付けの動作を説明するが、その他の電力増幅器においても同様である。
Next, the removal and mounting operations of the
図6は、電力増幅器1202を取り外すときの電源電圧遮断制御手順及びその内容を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a power supply voltage cutoff control procedure and its contents when the
まず、電力増幅器1202が動作中であるか否かが検出され(ステップST6a)、動作中である場合(ステップST6aでYes)、ヒューズ21が切断されているか否かが常時監視される(ステップST6b)。ここで、例えば落雷などの原因により、電力増幅器1202に過電流が発生したために、ヒューズ21が切断された場合(ステップST6bでYes)、トランス#2の一次巻線をリレー回路12により短絡状態とし、制御コネクタ10を介して電力増幅器1202に入力されるオン/オフ制御信号の遮断をする(ステップST6c)。
First, it is detected whether or not the
なお、上記ステップST6bにおいて、ヒューズ21が切断されていない場合(ステップST6bでNo)であれば、トランス#2の一次巻線をリレー回路12によりノーマル開放状態とし、上記ステップST6a及びステップST6bの処理を繰り返し実行することになる。
If the
以上のように上記第2の実施形態によれば、ヒューズ21が切断されると、自動的にトランスの一次巻線をリレー回路12により短絡状態に切り替えられ、かつ、他の電力増幅器から分離されるので、電力増幅器1202の取り外しが簡単に行える。
As described above, according to the second embodiment, when the
次に、電力増幅器1202を取り付けるときの電源電圧供給制御手順を示すが、本手順における電力増幅器1202は図5で説明した構成の他に、図7に示すように、スイッチング素子12〜16とヒューズ21との間に、スイッチ124が設けられている。この電力増幅器1202では、スイッチ124及びヒューズ21を介して電源22からの電源電圧Vinが供給されることになり、例えば落雷時に、電力増幅器1201〜120nに大きな電圧がかけられ、電力増幅器1202のヒューズ21が切断される場合には、スイッチ124が自動的にオフ状態となり、電源電圧Vinが遮断される。このとき、トランス#2の一次巻線に流れる電流は、スイッチング素子13及びスイッチング素子16、もしくはスイッチング素子14及びスイッチング素子15がオン状態となることにより、グランド(GND)に吸収されることになる。その後、トランス#2の一次巻線側を短絡することで、この電流を消失させる。
Next, a power supply voltage supply control procedure when the
図8は、電力増幅器1202を取り付けるときの電源電圧供給制御手順及びその内容を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing the power supply voltage supply control procedure and its contents when the
まず、電力増幅器1202を取り付けた後に、制御コネクタ10を介して電力増幅器1202に入力されるオン/オフ制御信号の供給を行い、トランス#2の一次巻線をリレー回路12によりノーマル開放状態とする(ステップST8a)。その後、ヒューズ21の導通状態の確認をし(ステップST8b)、導通していることが確認されると(ステップST8bでYES)、電力増幅器1202へ電源を供給する(ステップST8c)。なお、ヒューズ21の導通していることが確認できない場合(ステップST8bでNO)、オン/オフ制御信号の供給をし、トランス#2の一次巻線をリレー回路12によりノーマル開放状態とするステップST8aの処理を繰り返し実行する。
First, after the
この場合は、トランス#2の一次巻線側に流れる電流はGNDに吸収されるため、トランス#2及びその他の回路に与えられるダメージを防止できる。
In this case, since the current flowing to the primary winding side of the
以上のように上記第2の実施形態によれば、電力増幅器1202に関連するトランス#2の一次巻線をリレー回路12によりノーマル開放状態にし、ならびにオン/オフ制御信号を供給するようにした上で電源を供給するようにしているので、デジタル振幅変調装置における他の電力増幅器の動作を阻害することなく、電力増幅器1202の取り付けが行える。
As described above, according to the second embodiment, the primary winding of the
なお、本第2の実施形態において、図7に示すスイッチ124は、取り外し時の動作で説明した図5に示す電力増幅器1202に設けられてもよい。また、本第2の実施形態において、第1の実施形態で説明した図2に示すスイッチコントローラ11を設けることも可能である。
In the second embodiment, the
(第3の実施形態)
第3の実施形態は、制御コネクタ10を電力増幅器及び制御部から抜き出すことをトリガにして、電力増幅器1201〜120nの取り外し及び取り付けの動作について、それぞれ図9及び図10を用いて説明する。ここでは、図2に示す電力増幅器1202を例に挙げ、取り外し及び取り付けの動作を説明するがその他の電力増幅器においても同様である。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the operation of removing and attaching the
図9は、第3の実施形態に係る電力増幅器1202を取り外すときの電源電圧遮断制御手順及びその内容を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing a power supply voltage cutoff control procedure and its contents when the
オペレータが、デジタル振幅変調装置の動作中に(ステップST9aのYES)、例えば故障などの理由により電力増幅器1202を他の正常な電力増幅器と交換するべく、電力の供給を遮断した後、電力増幅器1202の制御コネクタ10を引き抜いた場合(ステップST9bのYES)、トランス#2の一次巻線をリレー回路12により短絡状態となり、制御コネクタ10を介して電力増幅器1202に入力されるオン/オフ制御信号が遮断される(ステップST9c)。なお、上記ステップST9bにおいて、制御コネクタ10が抜き出されなければ(ステップST9bのNo)、電力増幅器1202は上記ステップST9a及びステップST9bの処理を繰り返し実行する。
During the operation of the digital amplitude modulator (YES in step ST9a), the operator shuts off the power supply to replace the
以上のように上記第3の実施形態によれば、制御コネクタ10が電力増幅器1202から抜かれれば、電力の供給が遮断された電力増幅器1202に関連するトランス#2の一次巻線をリレー回路12による短絡状態ならびにオン/オフ制御信号の遮断をするようにしているので、例えば故障した電力増幅器1202を安全に取り外して、他の電力増幅器と交換することができる。
As described above, according to the third embodiment, when the
図10は、第3の実施形態に係る電力増幅器1202を取り付けるときの電源電圧供給制御手順及びその内容を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a power supply voltage supply control procedure and its contents when the
オペレータが、例えば故障などの理由により電力増幅器1202を他の正常な電力増幅器と交換する場合、当該正常な電力増幅器を取り付け後、まず、制御コネクタ10を介して電力増幅器1202に入力されるオン/オフ制御信号の供給を行い、トランス#2の一次巻線をリレー回路12によりノーマル開放状態とする(ステップST10a)。その後、電源増幅器1202の制御コネクト10が差し込まれることが確認されると(ステップST10bのYES)、取り付けられた電力増幅器1202へ電源を供給する(ステップST10c)。
When the operator replaces the
以上のように上記第3の実施形態によれば、電力増幅器1202に関連するトランス#2の一次巻線をリレー回路12によりノーマル開放状態ならびにオン/オフ制御信号の供給するようにした上で電源を供給するようにしているので、デジタル振幅変調装置における他の電源増幅器の動作を阻害することなく、電力増幅器1202の取り付けが行える。
As described above, according to the third embodiment, the primary winding of the
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、電力増幅器に関連するトランスの一次巻線を短絡状態またはノーマル開放状態とさせる手段としてリレー回路を用いる例について説明したが、各実施形態で説明したリレー回路に限定されるものではなく、リレー回路としてメカニカルリレーを用いて説明を行ったが、半導体リレーやハイブリッドリレーもしくは切替を実現するその他の回路を用いてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the example in which the relay circuit is used as a means for causing the primary winding of the transformer related to the power amplifier to be in a short circuit state or a normal open state has been described. However, the embodiment is limited to the relay circuit described in each embodiment. Instead, the description has been made using a mechanical relay as a relay circuit, but a semiconductor relay, a hybrid relay, or other circuits that realize switching may be used.
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。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10…制御コネクタ、11…スイッチコントローラ、12…リレー回路、13〜16…スイッチング素子、21…ヒューズ、22…電源、100…デジタル振幅変調装置、1201〜120n…電力増幅器、121…スイッチ、122…電源、123…リレー用電源、130…合成部、140…フィルタ部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数の電力増幅器の各々は、
電力の供給と遮断とを切り替える第1の切替手段と、
前記第1の切替手段により電力の供給と遮断が切り替えられる電力増幅器の前記トランスの一次巻線をノーマル開放状態または短絡状態に切り替えるとともに、前記電力増幅器に入力されるオン/オフ制御信号の供給または遮断を切り替える第2の切替手段とを具備することを特徴とするデジタル振幅変調装置。 A predetermined signal is power-amplified by a plurality of power amplifiers arranged in parallel and capable of being turned on / off in accordance with the voltage amplitude level of the modulated signal, a primary winding of a transformer connected to each power amplifier, and the transformer In a digital amplitude modulation device that generates an amplitude-modulated wave by synthesizing the output of each power amplifier with a synthesizer composed of a secondary winding facing the primary winding of
Each of the plurality of power amplifiers includes:
First switching means for switching between power supply and cutoff;
The primary winding of the transformer of the power amplifier that is switched between power supply and cutoff by the first switching means is switched to a normal open state or a short circuit state, and an on / off control signal input to the power amplifier is supplied or A digital amplitude modulation device comprising: a second switching means for switching between cutoffs.
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US9590829B2 (en) | 2015-02-02 | 2017-03-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Modulated signal generating device and wireless device |
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