JPH0198304A - 電力増幅回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無線送信機等に備えられる電力増幅回路装置に
関する。

［従来の技術］ 第２図は第１の従来例の電力増幅回路の回路図である。

第２図において、音声入力端子１は結合用コンデンサＣ
ｃを介して電力増幅トランジスタＱのベースに接続され
、該トランジスタＱのコレクタは負荷ＲＬを介して電源
電圧源Ｖｃｃの正極に接続される。一方、電源電圧源Ｖ
ｃｃの負極及びトランジスタＱのエミッタはアースに接
続される。

さらに、バイアス用電圧源Ｅの正極は抵抗Ｒ１及びＲ２
の直列回路を介してアースに接続され、また、該電圧源
Ｅの負極はアースに接続される。ここで、抵抗Ｒ１及び
Ｒ２の接続点はチョークコイルＬを介してトランジスタ
Ｑのベースに接続される。

以上のように構成された第１の従来例の電力増幅回路に
おいて、バイアス用電圧源Ｅの出力電圧は分圧用抵抗Ｒ
１及びＲ２で分圧された後、チョークコイルＬを介して
電力増幅トランジスタＱの直流バイアス電圧として該ト
ランジスタＱのベースに印加され、従って、該バイアス
電圧は上記分圧用抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値で決定され
る。ここで、音声入力端子ｌに入力された音声信号は、
この電力増幅トランジスタＱを用いて構成される電力増
幅回路において増幅された後、負荷ＲＬに出力される。

第３図は第２の従来例の電力増幅回路の回路図である。

第３図において、この電力増幅回路が上述の第１の従来
例の電力増幅回路と異なるのは、第２図の分圧用抵抗Ｒ
１及びＲ２が、出力電圧変化用の外付は可変抵抗ＶＲを
備えた自動電圧調整器６０にとって代わったことである
。ここで、自動電圧調整器６０の可変抵抗ＶＲの抵抗値
を変化させることによって、電力増幅トランジスタＱの
バイアス電圧を変化させることができる。この第２の従
来例の電力増幅回路は、第１の従来例の電力増幅回路と
同様に動作する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の第１及び第２の従来例の電力増幅回路において、
電力増幅トランジスタＱのベースに印加される直流バイ
アス電圧は、一般に、無信号時のコレクタ電流に基づい
て決定されて固定的に設定されるので、該電力増幅回路
の信号入力時の能動状態において、該直流バイアス電圧
を変化させることができず、従って、該電力増幅回路に
おいて最良の動作点を設定することができないという問
題点があった。

また、上記電力増幅回路において、ベース・エミッタ間
の入力信号が大きくなった場合においてはコレクタ電流
及びベース電流に比例して出力電力が大きくなるが、こ
こで、入力信号が所定のレベル以上に大きくなったとき
、該トランジスタＱのベース・エミッタ間のＰＮ接合に
よる整流作用により直流電圧が生じ、ベースにおけるバ
イアス電圧を変動させ、最良の動作点を設定することが
できないという問題点があった。

第４図はＡＢ、級の電力増幅回路の出力電力の平方根に
対するコレクタ電流及びベース電流を示すグラフであり
、第４図において、破線は該電力増幅回路が最良の動作
点で動作している場合の特性であり、一方、実線は該電
力増幅回路の実際の動作時の特性である。従来例の上記
電力増幅回路の実際の動作においては、第４図に示すよ
うに、出力電力が所定のレベル以上となったとき、上述
の理由によるバイアス電圧の変化により、該電力増幅回
路の動作点が最良の動作点からずれ、ベース電流及びコ
レクタ電流が飽和することを示している。

第５図は、理想的な線形電力増幅回路に周波数ｐ及びｑ
の２信号を入力した場合の入力信号及び混変調ひずみ波
の相対電力レベルを示す図である。

従来例の電力増幅回路において、上述のようにバイアス
点が最良の動作点からずれたとき、第５図における周波
数（３ｑ−２ｐ）、（４ｑ−３ｐ）、（５ｑ−４ｐ）、
（６ｑ−５ｐ）並びに（３ｐ−２ｑ）、（４ｐ−３ｑ）
、（５ｐ−４ｑ）、（６ｐ−５ｑ）の各混変調ひずみ波
のレベルが大きく変化し、このとき、不要波である混変
調ひずみ波の電力レベルが上昇することが知られている
。また、この混変調ひずみ波のレベルは、該電力増幅回
路の出力電力、周波数、温度及び電源電圧に依存するこ
とが公知となっている。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、入力信号電圧が
変化し出力電力が変化した場合であっても、電力増幅回
路を最良の動作点で動作させることができ、混変調ひず
み波の発生を最小限にすることができる電力増幅回路装
置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、入力信号を電力増幅する電力増幅回路と、直
流バイアス電圧を上記電力増幅回路に供給する電源回路
と、上記電力増幅回路が上記入力信号を最良の動作点で
線形に電力増幅するように上記電源回路から出力される
直流バイアス電圧を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とする。

［作用］ 以上のように構成することにより、上記制御手段が、上
記電力増幅回路が上記入力信号を最良の動作点で線形に
電力増幅するように上記電源回路から出力される直流バ
イアス電圧を制御する。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例である単側波帯（以下、ＳＳ
Ｂという。）送信機のブロック図である。

この本発明のＳＳＢ送信機は、搬送波発振器４から出力
される所定の送信周波数の搬送波信号を、音声入力端子
！に入力される音声信号でＳＳＢ変調し、該ＳＳＢ変調
波を電力増幅トランジスタＱを備えた電力増幅回路で電
力増幅して、アンテナ７から送信するＳＳＢ送信機であ
り、上記電力増幅トランジスタＱのベースに印加される
直流バイアス電圧が制御回路１０によって最良の電圧に
設定され、上記電力増幅回路を最良の動作点で動作され
ることを特徴としている。

第１図において、音声入力端子Ｉに入力された音声信号
は、制御回路ＩＯによる制御時間（約５０ミリ秒）だけ
遅延させる遅延回路２を介してＳＳＢ変調器３に入力さ
れ、ＳＳＢ変調器３は搬送波発振器４から出力される搬
送波を上記音声信号でＳＳＢ変調して、該ＳＳＢ変調波
を結合用コンデンサＣｃを介して、電力増幅回路の電力
増幅トランジスタＱのベースに印加する。該トランジス
タＱのコレクタは出カドランス５−の１次側を介して、
電源電圧Ｖｃｃを出力する直流電圧源８の正極及び電圧
検出器９に接続され、該直流電圧源８の負極はアースに
接続される。出カドランス５の２次側は出力端子６を介
してアンテナ７に接続される。また、該トランジスタＱ
のベースは、チョークコイルＬを介してプログラマブル
直流電圧源２８の電圧出力端子に接続され、該トランジ
スタのエミッタはアースに接続される。

上記電圧検出器９は、直流電圧源８の出力電圧Ｖｃｃを
検出して、該電源電圧Ｖｃｃの情報を含む電源電圧信号
をマルチプレクサ２５を介してアナログ・ディジタル変
換（以下、Ａ／Ｄ変換という。）器２６に出力する。温
度検出器２９は上記電力増幅トランジスタＱに近接して
設けられた温度検出用サーミスタを備え、上記電力増幅
トランジスタＱの温度を検出して、該検出された温度の
情報を含む温度信号を、マルチプレクサ２５を介してＡ
／Ｄ変換器２６に出力する。

一方、音声入力端子ｌに入力された音声信号はまた、増
幅器１１を介して振幅検出器１２に入力され、これに応
答して振幅検出器１２は、増幅された信号電圧の振幅を
検出し振幅に比例した直流電圧である信号電圧信号を、
マルチプレクサ２５を介してＡ／Ｄ変換器２６に出力す
る。ここで、マルチプレクサ２５は、後述するＣＰＵ２
０からデータバス３１を介して周期的に入力される切り
換え信号に応答して、入力される温度信号、電源電圧信
号、及び信号電圧信号を択一的に周期的に切り換えて、
Ａ／Ｄ変換器２６に出力する。

制御回路ｌＯにおいて、該制御回路１０のシステム全体
を制御する８ビツトのＺ８０型中央演算処理集積回路（
以下、ＣＰＵという。）２０が備えられる。このＣＰＵ
２０には、アドレスバス３０及びデータバス３！を介し
てリードオンリメモリ（以下、ＲＯＭという。）２１と
ランダムアクセスメモｌバ以下、ＲＡＭという。）２２
が接続される。

ＲＯＭ２１１．：＋；に制御回路ＩＯのシステム全体を
制御するシステムプログラムが記憶され、ＲＡＭ２２に
はＣＰＵ２０のためのワークエリアが確保されるととも
に、電力増幅トランジスタＱを含む電力増幅回路の各動
作周波数帯における入力音声信号電圧、電力増幅トラン
ジスタＱの温度、及び電源電圧Ｖｃｃに対する上記電力
増幅トランジスタＱへ供給する直流バイアス電圧ｖｂの
特性データが、所定の各入力信号電圧、所定の各温度及
び所定の各電源電圧に対してそれぞれ８ビツトのデータ
として予め記憶される。なお、この直流バイアス電圧ｖ
ｂの特性データは、各パラメータにおいて電力増幅トラ
ンジスタＱを含む電力増幅回路が入出力特性を線形に保
つとともに最良の動作点で動作可能であるデータであり
、この特性データは例えば実際の回路の実験により決定
される。また、上記直流バイアス電圧の特性データは、
所定の最大入力信号のレベルまでしか記憶されず、入力
信号のレベルがこの最大入力信号のレベルを超えたとき
、ＣＰＵ２０は、電力増幅トランジスタＱが破壊される
ことを防止するため、カットオフ点の直流バイアス電圧
ｖｂのデータをデータバッファメモリ２７を介してプロ
グラマブル直流電圧源２８に出力して、上記動作点をカ
ットオフ点まで移動させるように制御する。

なお、このＳＳＢ送信機の主電源スイッチ（図示せず）
をオフとしてもＲＡＭ２２に記憶されているデータが消
去されないようにするため、ＲＡＭ２２にはバックアッ
プ電池２２ａが備えられる。

また、ＣＰＵ２０には入出力制御回路２３が接続され、
該回路２３はキーボード２４から入力される周波数帯を
コード信号に変換してＣＰＵ２０に出力するとともに、
キーボー、ド２４又はＣＰＵ２０から入力される各種デ
ータを液晶表示器３２に出力して表示させる。さらに、
ＣＰＵ２０には、データバス３Ｉを介して、マルチプレ
クサ２５、Ａ／Ｄ変換器２６、及びデータバッファメモ
リ２７が接続される。Ａ／Ｄ変換器２６は、マルチプレ
クサ２５から入力される直流電圧の上記各信号を８ビツ
トのデータ信号にＡ／Ｄ変換して、データバス３１を介
してＣＰＵ２０に出力する。データバッファメモリ２７
はＣＰＵ２０から出力される直流バイアス電圧ｖｂの８
ビツトの制御信号をいったん記憶した後、プログラマブ
ル直流電圧源２８に出力し、これに応答してプログラマ
ブル直流電圧源２８は上記制御信号に対応する直流バイ
アス電圧ｖｂをチョークコイルＬを介して電力増幅トラ
ンジスタＱのベースに出力する。

なお、搬送波発振器４は放送波帯域を除＜４３５ＫＨｚ
〜２６ＭＨｚの搬送波信号を発生してＳＳＢ変調器３に
出力し、これに応答してＳＳＢ変調器３は上記搬送波信
号を入力音声信号でＳＳＢ変調して結合用コンデンサＣ
ｃを介して電力増幅トランジスタＱのベースに出力する
。また、ＣＰＵ２０はＲＯＭ２　Ｎこ記憶されているシ
ステムプログラムに従って動作し、ＲＯＭ２１．ＲＡＭ
２２、入出力制御回路２３、マルチプレクサ２５、Ａ／
Ｄ変換器２６、及びデータバッファメモリ２７を制御す
る。ここで、ＣＰＵ２０は、切り換え信号をデータバス
３１を介してマルチプレクサ２５に出力することにより
、マルチプレクサ２５に入力される電源電圧信号、温度
信号、及び信号電圧信号を所定の周期で周期的にかつ択
一的に切り換え、これにより、Ａ／Ｄ変換された上記各
信号の８ビツトのデータを周期的にデータバス３１を介
して取り込む。

以上のように構成されたＳＳＢ送信機の操作及び動作に
ついて図面を参照して説明する。

操作者はキーボード２４を用いて送信を行う動作周波数
帯を入力する。このとき、動作周波数帯のデータがキー
ボード２４から入出力制御回路２３を介してＣＰＵ２０
に出力されるとともに、液晶表示器３２に出力されて表
示される。これに応答して、ＣＰＵ２０は、入力された
動作周波数帯に対応しＲＡＭ２２に予め記憶された上記
直流バイアス電圧ｖｂの特性データの記憶アドレスを検
索し、このとき、上記ＲＡＭ２２に記憶された特性デー
タに対して常時アクセス可能であって、電力増幅トラン
ジスタＱを含む電力増幅回路が最良の動作点で動作可能
な状態となる。この状態で、操作者が音声入力端子ｌに
接続された例えばマイク（図示せず）を用いて音声を入
力する。これによって、この音声信号が音声入力端子ｌ
を介してＳＳＢ送信機に入力され、遅延回路２を介して
ＳＳＢ変調器３に出力されるとともに、増幅器ＩＩ、振
幅検出器１２及びマルチプレクサ２５を介してＡ／Ｄ変
換器２６に出力される。また、電圧検出器９は常時、直
流電圧源８の出力電圧Ｖｃｃを検出して、該電源電圧Ｖ
ｃｃの情報を含む電源電圧信号をマルチプレクサ２５を
介してＡ／Ｄ変換器２６に出力する。さらに、温度検出
器２９は常時、上記電力増幅トランジスタＱの温度を検
出して、該検出された温度の情報を含む温度信号を、マ
ルチプレクサ２５を介してＡ／Ｄ変換器２６に出力する
。

マルチプレクサ２５に入力される電源電圧信号、温度信
号、及び信号電圧信号は、上述のようにＣＰＵ２０によ
って、所定の周期で周期的にかつ択一的に切り換えられ
、これにより、Ａ／Ｄ変換器２６によってＡ／Ｄ変換さ
れた上記各信号の８ビツトのデータが周期的にデータバ
ス３１を介してＣＰＵ２０に取り込まれる。

ＳＳＢ変調器３は、搬送波発振器４から出力される上記
動作周波数帯内の所定の周波数を有する搬送波を、入力
された音声信号でＳＳＢ変調して結合用コンデンサＣｃ
を介して電力増幅トランジスタＱのベースに出力する。

一方、ＣＰＵ２０は、上述のように入力された音声信号
のレベル、電力増幅トランジスタＱの温度及び電源電圧
Ｖｃｃに対応する直流バイアス電圧ｖｂの８ビツトのデ
ータをＲＡＭ２２から読み出し、データバス３１を介し
てデータバッファメモリ２７に出力する。データバッフ
ァメモリ２７は入力される直流バイアス電圧ｖｂのデー
タを一時的に記憶してプログラマブル直流電圧源２８に
出力し、これに応答してプログラマブル直流電圧源２８
は入力されたデータに対応する直流バイアス電圧ｖｂを
チョークコイルＬを介して電力増幅トランジスタＱのベ
ースに印加する。

このとき電力増幅トランジスタＱを含む電力増幅回路が
、最良の直流バイアス電圧ｖｂが供給され最良の動作点
で線形に動作するように制御され、ＳＳＢ変調器３によ
って変調されたＳＳＢ変調波が該電力増幅回路で電力増
幅され、出力端子６を介してアンテナ７に出力して送信
する。なお、入力信号のレベルが上記最大入力信号のレ
ベルを超えたとき、ＣＰＵ２０は、電力増幅トランジス
タＱが破壊されることを防止するため、カットオフ点の
直流バイアス電圧ｖｂのデータをデータバッファメモリ
２７を介してプログラマブル直流電圧源２８に出力して
、上記動作点をカットオフ点まで移動させるように制御
する。

従って、上述のＣＰＵ２０の制御によって、電力増幅ト
ランジスタＱを含む電力増幅回路の入出力特性が入力音
声信号に応じてリアルタイムで線形関係に保たれ、これ
によって、例えば２信号による混変調ひずみ波における
不要波を所定のレベル以下に抑圧することができるとと
もに、電力増幅トランジスタＱの温度に応じて上記電力
増幅回路の動作点が最良の位置に制御されて該電力増幅
回路の温度補償を行うことができる。また、上述のよう
に、入力信号のレベルが上記最大入力信号のレベルを超
えたとき、ＣＰＵ２０は、カットオフ点の直流バイアス
電圧ｖｂのデータをデータバッファメモリ２７を介して
プログラマブル直流電圧源２８に出力して、上記動作点
をカットオフ点まで移動させるように制御するので、電
力増幅トランジスタＱが破壊されることを防止すること
ができるという利点がある。

以上の実施例においては、ＳＳＢ送信機のための電力増
幅トランジスタＱを用いた電力増幅回路について述べて
いるが、これに限らず、本発明の回路を他の種類の変調
波又は無変調波を線形に増幅する電力増幅回路に広く適
用することができる。

複数の電波形式に対応する制御回路ｌＯを構成する場合
は、動作開始時に周波数帯のみならず、電波形式を入力
する必要がある。

また、以上の実施例においては、プログラム直流電圧源
２８を用いているが、これに限らず、例えば電力増幅回
路の電力増幅素子を保護するための電流制御を行う場合
、プログラム電流源を用いてもよい。

さらに、以上の実施例においては、ＣＰＵ２０が電力増
幅回路の直流バイアス電圧を制御しているが、これに限
らず、同様に電源電圧Ｖｃｃを制御するように構成して
もよい。この場合−入力信号レベルに対する電源電圧Ｖ
ｃｃの特性データをＲＯＭ２１に予め記憶しておく必要
がある。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、電力増幅回路が入
力信号を最良の動作点で線形に電力増幅するように電源
回路から出力される直流バイアス電圧を制御するように
したので、電力増幅回路の入出力特性が入力信号に応じ
てリアルタイムで線形関係に保たれて最良の動作点で上
記電力増幅回路を動作させることができ、これによって
、例えば２信号による混変調ひずみ波における不要波を
所定のレベル以下に抑圧することができるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるＳＳＢ送信機のブロッ
ク図、 第２図及び第３図は従来例の電力増幅回路の回路図、 第４図は従来例の電力増幅回路の出力電力の平方根に対
するコレクタ電流及びベース電流を示すグラフ、 第５図は理想的な線形電力増幅回路における２信号によ
る混変調ひずみ波の相対電力レベルを示すグラフである
。 ５・・・出カドランス、 １０・・・制御回路、 １２・・・振幅検出器、 ２８・・・プログラマブル直流電圧源、Ｑ・・・電力増
幅トランジスタ、 Ｌ・・・チョークコイル。 特　許　出　願　人　古野電気株式会社代　理　人　弁
理士　青白　葆ほか２名第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を電力増幅する電力増幅回路と、直流バ
   イアス電圧を上記電力増幅回路に供給する電源回路と、 上記電力増幅回路が上記入力信号を最良の動作点で線形
   に電力増幅するように上記電源回路から出力される直流
   バイアス電圧を制御する制御手段とを備えたことを特徴
   とする電力増幅回路装置。