JP3394441B2 - 送信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、内部に電源を備
え、外部より入力されたＲＦ信号を電力増幅器により増
幅して送信アンテナに出力する送信装置に関するもの
で、特に航空機等に搭載され、温度範囲の広い環境で使
用される送信装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図１１は従来の送信装置６１を示す構成
図である。図１１において送信装置６１は、外部より入
力されたＲＦ信号を増幅する電力増幅器２、電力増幅器
２により増幅した信号を出力する出力回路３、外部電源
６より入力された電力を内部の電源９に供給する入力回
路７、入力回路７より入力された電力により電力増幅器
２に必要な電源電圧を生成し出力する電源９を備える。
４は出力回路３と送信アンテナ５とを接続する伝送路で
ある。また、出力回路３は、信号モニタ用カップラー、
伝送線路、出力コネクタ等からなる。入力回路７は、入
力コネクタ、サーキットブレーカ、ノイズフィルタ等か
らなる。 【０００３】従来の送信装置６１においては、入力され
たＲＦ信号が電力増幅器２により増幅された後に出力回
路３及び伝送線路４を順に経由して送信アンテナ５より
空中に出力される。これらの出力回路３や伝送線路４及
び送信アンテナ５等の部品は、電力増幅器２の最大出力
電力に耐えうる耐電力性能を持つものが選定される。ま
た、電源９は、外部電源６より入力回路７を介して入力
される電力により、電力増幅器２に必要な電源電圧を生
成し、電力増幅器２に供給する。この供給電力すなわち
電源出力電力は、電力増幅器２の消費電力となる。よっ
て、電源９は、常に、電力増幅器２に電力を供給するた
めに、電力増幅器２の最大消費電力を満足する出力特性
を有する。また、外部電源６の容量、入力回路７の耐電
力は、上記電源出力電力を生成するために必要な入力電
力を満足するものが選定される。 【０００４】また、図１２に従来の送信装置６１の代表
的なＲＦ出力特性Ｌ３及び消費電力特性Ｌ４の線図を示
す。図１２において、横軸は温度、縦軸はＲＦ出力電力
及び消費電力である。従来の送信装置６１の場合、温度
の変化により、電流値（消費電力）とＲＦ出力電力とが
大きく変化する。ＲＦ出力電力と消費電力との関係は、
下式により表される。 （ＲＦ出力電力）＝（消費電力）×（効率）………（１） 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
送信装置６１の場合、電力増幅器２の最大ＲＦ出力電力
により、出力回路３や伝送線路４及び送信アンテナ５等
が決定される。また、電力増幅器２の最大消費電力によ
り、外部電源６の容量、入力回路７が決定される。この
ため、特に、航空機搭載用等のような温度範囲の広い環
境で使用する送信装置においては、温度による特性変化
が大きいため、すべての温度範囲で電力増幅器２の最大
ＲＦ出力電力及び最大消費電力に対する出力回路３や伝
送線路４及び送信アンテナ５等の耐電力及び外部電源６
の容量、入力回路７の耐電力の要求を満足するよう、容
量や耐電力の大きなものを選定する必要があり、装置の
大型化、コストアップとなるという問題点があった。 【０００６】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、電力増幅器のＲＦ出力、消費電力
の範囲を抑え、装置の小型化、コスト低減を図ることを
目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る送
信装置は、外部より入力されたＲＦ信号を増幅する電力
増幅器と、増幅した信号を出力するための出力回路と、
上記電力増幅器に指定したレベルの電力値までは一定電
圧で電流が増加し指定値を超えると定電力となるよう電
流増加とともに電圧が低下する特性を有する電源と、外
部より入力された電力を電源に供給する入力回路と、を
備えたことを特徴とする。 【０００８】請求項２の発明に係る送信装置は、請求項
１に記載の電源が、電流の指定値を指定する電力値を可
変にする特性を有することを特徴とする。 【０００９】請求項３の発明に係る送信装置は、請求項
１に記載の電源が、電圧を可変することにより、指定す
る電力値を可変する特性を有することを特徴とする。 【００１０】請求項４の発明に係る送信装置は、請求項
１に記載の電源が、指定電力値に温度特性を持つことを
特徴とする。 【００１１】請求項５の発明に係る送信装置は、請求項
１に記載の電力増幅器が複数段に形成され、電源がそれ
ぞれの電力増幅器の一部またはすべてに接続されたこと
を特徴とする。 【００１２】請求頃６の発明に係る送信装置は、請求項
１に記載の電力増幅器が並列配置され、電源がそれぞれ
の電力増幅器毎に接続されたことを特徴とする。 【００１３】請求項７の発明に係る送信装置は、請求項
６に記載の電源が電力増幅器毎へ供給する電力の指定値
を変えられる特性を有することを特徴とする。 【００１４】 【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態１の送
信装置１を示す構成図である。図１において、送信装置
１は、従来の電源９に代えて、電力制御回路あるいは電
圧制御回路等による電源８を備えたことに特徴がある。
電源８は、外部電源６より入力回路７を介して入力され
た電力により、電力増幅器２に必要な電源電圧を生成し
出力する。よって、電力増幅器２への供給電力すなわち
電源出力電力は電力増幅器２の消費電力となるが、電源
８が出力電力を一定に保つので、電力増幅器２の消費電
力は一定に保たれる。 【００１５】また、送信装置１においては、外部より入
力されたＲＦ信号を電力増幅器２により増幅した後に出
力回路３及び伝送線路４を順に経由させて送信アンテナ
５より空中に出力すること、出力回路３や伝送線路４及
び送信アンテナ５として電力増幅器２の最大出力電力に
耐えうる耐電力をもつものが選定されること、外部電源
６の容量、入力回路７の耐電力が電源出力電力を生成す
るために必要な入力電力を満足するものが選定されるこ
とは、従来の送信装置６１と同様である。 【００１６】次に、実施の形態１の送信装置１の動作を
図２に示す線図を用いて説明する。図２において、横軸
は温度、縦軸はＲＦ出力電力及び消費電力であり、実線
Ｌ１は実施の形態１による送信装置１のＲＦ出力特性、
実線Ｌ２は実施の形態１による電力増幅器２の消費電
力、点線Ｌ３は従来の送信装置６１のＲＦ出力特性、点
線４は従来の電力増幅器２の消費電力を示す。実施の形
態１の送信装置１では、電力増幅器２の消費電力が電源
８により一定に保たれて温度により変化しない。このた
め、ＲＦ出力特性は、上記（１）式より、消費電力が一
定であるため、消費電力の変化によるＲＦ出力の変化が
抑えられ、効率の変化分のみの変化となり、変化範囲は
狭くなる。また、最大ＲＦ出力電力を抑えることができ
る。 【００１７】以上のように、実施の形態１の送信装置１
によれば、最大ＲＦ出力電力が抑えられるため、最大Ｒ
Ｆ出力電力から決まる出力回路３や伝送線路４及び送信
アンテナ５の耐電力を抑えることができ、小型化、コス
ト低減を図ることができる。また、電源８の出力電力も
一定レベルに抑えることができるため、その出力電力か
ら決まる外部電源６の容量、入力回路７の耐電力を抑え
ることができ、小型化、コスト低減を図ることができ
る。 【００１８】図３は本発明の実施の形態２の電源の特性
図である。図３において、横軸は電源の出力電流、縦軸
は電源の出力電圧である。電源の出力電力は、下式によ
り決まる。 （出力電力）＝（出力電圧）×（出力電流）………（２） つまり、実施の形態２の電源は、定電力レベルの指定値
Ｐｏを持ち、指定したレベルの電力値までは、一定電圧
（Ｖｏ）で、電流が増加（電圧一定（Ｖ＝Ｖｏ）参照）
し、指定値（Ｐｏ＝Ｖｏ×Ｉｏ）を超えると、定電力と
なるよう電流増加とともに電圧が低下する（電力一定
（Ｐｏ＝Ｖ×Ｉ）参照）。尚、指定値Ｐｏとしては、例
えばＳバンド帯ＲＦ出力６０Ｗ級送信装置として、Ｐｏ
＝２４０Ｗのものがある。したがって、実施の形態２に
よれば、電流値が小さい時は従来の電源と同様、電圧が
一定であって所要電流値を出力するが、電流値が大きく
なり、それに伴い、電力増幅器のＲＦ出力が増加した時
は、出力電圧を下げ、電力増幅器の動作電圧を下げるこ
とにより、ＲＦ出力電力を抑えることができる。 【００１９】図４は、本発明の実施の形態３〜５に用い
る電源８Ａを示す構成図である。図４において、出力電
力生成回路２１は基準電圧生成回路２７で生成された基
準電圧をもとに出力電圧及び出力電流を生成し、電流検
出回路２２に出力する。電流検出回路２２は出力電力生
成回路２１からの出力電流を電圧に変換してレベル判定
回路２３に出力する。そして、レベル判定回路２３が電
流レベルを判定し、判定結果を可変電圧生成回路２４に
出力する。可変電圧生成回路２４はレベル判定回路２３
で判定された電流レベルをもとに電圧を生成して引き算
回路２６に出力する。つまり、可変電圧生成回路２４
は、電流レベルが図３における電流Ｉｏ以下であればゼ
ロであり、電流Ｉｏ以上であればＩの値により、電圧を
生成する。可変電圧生成回路２４で生成（出力）される
出圧をＶ’とすると、Ｖｏ×Ｉｏ＝（Ｖｏ−Ｖ’）×Ｉ
の関係から、Ｖ’＝Ｖｏ×（１−Ｉｏ／Ｉ）となる。固
定電圧生成回路２５は或る一定値の電圧を生成して引き
算回路２６に出力する。引き算回路２６は可変電圧生成
回路２４で生成された電圧と固定電圧生成回路２５で生
成された電圧とを引き算する。例えば、固定電圧生成回
路２５で生成される電圧をＶｏとし、図３において、Ｉ
の電流が流れたとき、可変電圧生成回路２４で生成され
る電圧をＶ’とすると、引き算回路２６はＶ＝Ｖｏ−
Ｖ’を生成して基準電圧生成回路２７に出力する。基準
電圧生成回路２７は引き算回路２６で生成された電圧を
安定した基準電圧に生成して出力電力生成回路２１に出
力する。 【００２０】図５は図４に示す電源８Ａの定電力レベル
の指定値を可変する本発明の実施の形態３としての特性
図である。図５において、横軸は電源の出力電流、縦軸
は電源の出力電圧を示し、電源の定電力レベルの指定値
は、電流指定値を可変（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）とすること
により、可変（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ）する。この場合、電
力増幅器の特性、使用する環境等により、定電力レベル
を調整できる。つまり、図４に示す電源８Ａにおいて、
図５に示す特性を得るには、電圧生成回路２４のＩｏを
決める回路に可変抵抗または可変コンデンサを用いるこ
とにより、達成できる。 【００２１】図６は図４に示す電源８Ａの定電力レベル
の指定値を可変する本発明の実施の形態４としての特性
図である。図６において、横軸は電源の出力電流、縦軸
は電源の出力電圧を示し、電源の定電力レベルの指定値
は、電圧指定値を可変（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）することに
より、可変（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ）される。この場合も、
実施の形態３と同様、電力増幅器の特性、使用する環境
等により、定電力レベルを調整できる。つまり、図４に
示す電源８Ａにおいて、図６に示す特性を得るには、固
定電圧生成回路２５に可変抵抗または可変コンデンサを
用い、電圧を可変にすることにより、達成できる。 【００２２】図７は、図４に示す電源８Ａの定電力レベ
ルの指定値を温度により制御する本発明の実施の形態５
としての特性図である。図７において、横軸は温度、縦
軸は電源の定電力指定値を示し、温度により、電力指定
値を変化させ、電力増幅器の温度特性にあわせた最適な
指定値を決めることができる。この場合、図４に示す電
源８Ａにおいて、電圧生成回路２４のＩｏを決める回路
に、電力指定値が図７に示すような温度特性（正、負、
一定）となるよう、温度特性を持つ抵抗を入れることに
より、簡単に達成できる。 【００２３】図８は本発明の実施の形態６の送信装置３
１を示す構成図である。図８において、送信装置３１
は、通常の電源９より電力増幅器２に電力を供給する一
方、電力増幅器２をドライブするためのドライバー増幅
器１０に電源８より一定の電力を供給し、ドライバー増
幅器１０と電力増幅器２とで、２段の電力増幅を行って
いる。そして、外部より入力されたＲＦ信号は、ドライ
バー増幅器１０により、ある一定レベルまで増幅され、
さらに、電力増幅器２により所要出力レベルまで増幅さ
れ、出力回路３を介して、送信アンテナに出力される。
この実施の形態６によれば、電源８がドライバー増幅器
１０に供給する電力を一定に保つことにより、実施の形
態１と同様、ＲＦ出力レベルを抑え、電力増幅器２に入
力するレベルの変動が少なくなる。これにより、従来よ
りＲＦ出力電力範囲を抑えることができる。 【００２４】実施の形態６では、ドライバー増幅器１０
にのみ電源８を使用したが、多段増幅器を備えた送信装
置において、すべての増幅器に電源８を使用しても、実
施の形態１と同様な効果が得られる。 【００２５】図９は本発明の実施の形態７の送信装置４
１を示す構成図である。図９において、送信装置４１で
は、並列配置された複数の電力増幅器２とドライバー増
幅器１０との間に電力分配器１１を挿入し、また、複数
の電力増幅器２と出力回路３との間に電力合成器１２を
挿入し、ドライバー増幅器１０により一定レベルまで増
幅されたＲＦ信号が、電力分配器１１により各電力増幅
器２に分配される。そして、各電力増幅器２により増幅
されたＲＦ信号が、電力合成器１２により電力合成さ
れ、出力回路３を介して送信アンテナに出力される。ま
た、電源８がドライバー増幅器１０と各電力増幅器２と
に一定の電力を供給する。この実施の形態７によれば、
実施の形態１と同様、電力増幅器２の消費電力を一定に
保つことにより、ＲＦ出力電力及び電源入力電力を抑え
ることにより、周辺回路の小型化、コスト低減が図れ
る。さらに、この場合、各電力増幅器２毎に電源８を接
続したので、各電力増幅器２のばらつきによる消費電力
のアンバランスを抑えることができ、各電力増幅器２で
安定に動作できる利点がある。 【００２６】図１０は本発明の実施の形態８の送信装置
５１を示す構成図である。図１０において、送信装置５
１ではドライバー増幅器１０及び複数の電力増幅器２
ａ，２ｂに電源８ａ，８ｂ，８ｃを個別に接続した点は
実施の形態７と同様であるが、これらの電源８ａ〜８ｃ
にはそれぞれ異なった定電力レベルの指定値を持たせた
ことにより、各電力増幅器２ａ〜２ｃに最適な定電力レ
ベルを指定することができる。 【００２７】 【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、電源が電力増幅器に指定したレベルの電力値までは
一定電圧で電流が増加し指定値を超えると定電力となる
よう電流増加とともに電圧が低下する特性を有するの
で、電流値の小さい時は、通常の電源と同様であり、電
流が大きくなった時のみ定電力となり、電力増幅器のＲ
Ｆ出力電力の最大値及び電源入力電力の最大値を抑え、
周辺回路の小型化、コスト低減を行うことができる。 【００２８】請求項２及び請求項３の発明によれば、定
電力レベルの指定値を指定する電流値及び電圧値を可変
にしたので、電力増幅器の特性に最適な定電力レベルを
指定できる。 【００２９】請求項４の発明によれば、定電力レベルに
温度特性を持たせたので、電力増幅器の温度特性に最適
な定電力レベルを指定できる。 【００３０】請求項５の発明によれば、複数段の電力増
幅器の一部またはすべてに電源を接続したので、多段増
幅器の送信装置に関しても、周辺回路の小型化、コスト
低減化を図ることができる。 【００３１】請求項６の発明によれば、並列配置された
複数の電力増幅器毎に、電源を接続したので、複数の電
力増幅器の出力を合成する送信装置に関しても、周辺回
路の小型化、コスト低減が図れる。さらに、複数の電力
増幅器のばらつきによる消費電力のアンバランスを抑え
ることができ、各電力増幅器で安定に動作できる。 【００３２】請求項７の発明によれば、並列配置された
複数の電力増幅器毎に、定電力レベルの指定値を変える
ようにしたので、各電力増幅器で最適な定電力レベルを
指定できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の実施の形態１の送信装置を示す構成
図である。 【図２】 本発明の実施の形態１の送信装置の動作説明
用線図である。 【図３】 本発明の実施の形態２の電源の特性図であ
る。 【図４】 本発明の実施の形態３〜５に用いる電源を示
す構成図である。 【図５】 本発明の実施の形態３の電源の特性図であ
る。 【図６】 本発明の実施の形態４の電源の特性図であ
る。 【図７】 本発明の実施の形態５の電源の動作説明用線
図である。 【図８】 本発明の実施の形態６の送信装置を示す構成
図である。 【図９】 本発明の実施の形態７の送信装置を示す構成
図である。 【図１０】 本発明の実施の形態８の送信装置を示す構
成図である。 【図１１】 従来の送信装置を示す構成図である。 【図１２】 従来の送信装置の動作説明用線図である。 【符号の説明】 １，３１，４１，５１，６１ 送信装置、２ 電力増幅
器、３ 出力回路、４ 伝送線路、５ 送信アンテナ、
６ 外部電源、７ 入力回路、８，８Ａ 電源、９ 電
源、１０ ドライバー増幅器、１１ 電力分配器、１２
電力合成器。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 外部より入力されたＲＦ信号を増幅する
   電力増幅器と、増幅した信号を出力するための出力回路
   と、上記電力増幅器に指定したレベルの電力値までは一
   定電圧で電流が増加し指定値を超えると定電力となるよ
   う電流増加とともに電圧が低下する特性を有する電源
   と、外部より入力された電力を電源に供給する入力回路
   と、を備えたことを特徴とする送信装置。 【請求項２】 電源が、電流の指定値を指定する電力値
   を可変にする特性を有することを特徴とする請求項１記
   載の送信装置。 【請求項３】 電源が、電圧を可変することにより、指
   定する電力値を可変する特性を有することを特徴とする
   請求項１記載の送信装置。 【請求項４】 電源が、指定電力値に温度特性を持つこ
   とを特徴とする請求項１記載の送信装置。 【請求項５】 電力増幅器が複数段に形成され、電源が
   それぞれの電力増幅器の一部またはすべてに接続された
   ことを特徴とする請求項１記載の送信装置。 【請求頃６】 電力増幅器が並列配置され、電源がそれ
   ぞれの電力増幅器毎に接続されたことを特徴とする請求
   項１記載の送信装置。 【請求項７】 電源が電力増幅器毎へ供給する電力の指
   定値を変えられる特性を有することを特徴とする請求項
   ６記載の送信装置。