JPH0244409B2 - - Google Patents
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- JPH0244409B2 JPH0244409B2 JP59200959A JP20095984A JPH0244409B2 JP H0244409 B2 JPH0244409 B2 JP H0244409B2 JP 59200959 A JP59200959 A JP 59200959A JP 20095984 A JP20095984 A JP 20095984A JP H0244409 B2 JPH0244409 B2 JP H0244409B2
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- Japan
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- input
- power
- signal
- terminals
- output
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
- H03F3/602—Combinations of several amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/198—A hybrid coupler being used as coupling circuit between stages of an amplifier circuit
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、複数の増幅器を用いて複数のチヤ
ネルを増幅する電力増幅装置に関するものであ
る。
ネルを増幅する電力増幅装置に関するものであ
る。
「従来の技術」
第１０図は従来のこの種の電力増幅装置の構成
を示す。入力端子１1〜１Nはそれぞれ最大送信出
力Ｐの増幅器２1〜２Nの入力側に接続され、増幅
器２1〜２Nはそれぞれ出力端子３1〜３Nに接続さ
れている。入力端子１1〜１Nからそれぞれ入力さ
れた各チヤネルの信号はそれぞれ各別の増幅器２
１〜２Nで増幅された後出力端子３1〜３Nに出力さ
れる。この電力増幅装置において各チヤネルの送
信出力は増幅器２1〜２Nの出力Ｐによつて限定さ
れることになる。すなわち、各チヤネルが完全に
独立に構成されているため、例えば入力端子１1
から入力され出力端子３1に出力されるチヤネル
に出力の余裕があるとしてもその余裕出力を他の
チヤネルに振り分けることは不可能であつた。例
えば衛星通信において、複数の異なる地域に異な
るアンテナビームが割当てられ、各地域に対する
通信量が変動し、これに応じて１つのチヤネルに
与える副チヤネル（周波数多重分割の搬送波）の
数を変化させるが、各チヤネルの増幅器は最も多
くの搬送波が割当てられた時の入力を十分増幅す
るだけの電力増幅容量をもつ必要がある。このた
め大電力容量の高価な増幅器を用意する必要があ
り、搬送波数の割当てが少い場合はそのチヤネル
の増幅器は有効に利用されてない。また他のチヤ
ネルの増幅器に出力の余裕があつて、あるチヤネ
ルの増幅器が最大許容出力を出している状態で、
その増幅器のチヤネルがそれよりも多くの搬送波
を割当てることはできなかつた。
を示す。入力端子１1〜１Nはそれぞれ最大送信出
力Ｐの増幅器２1〜２Nの入力側に接続され、増幅
器２1〜２Nはそれぞれ出力端子３1〜３Nに接続さ
れている。入力端子１1〜１Nからそれぞれ入力さ
れた各チヤネルの信号はそれぞれ各別の増幅器２
１〜２Nで増幅された後出力端子３1〜３Nに出力さ
れる。この電力増幅装置において各チヤネルの送
信出力は増幅器２1〜２Nの出力Ｐによつて限定さ
れることになる。すなわち、各チヤネルが完全に
独立に構成されているため、例えば入力端子１1
から入力され出力端子３1に出力されるチヤネル
に出力の余裕があるとしてもその余裕出力を他の
チヤネルに振り分けることは不可能であつた。例
えば衛星通信において、複数の異なる地域に異な
るアンテナビームが割当てられ、各地域に対する
通信量が変動し、これに応じて１つのチヤネルに
与える副チヤネル（周波数多重分割の搬送波）の
数を変化させるが、各チヤネルの増幅器は最も多
くの搬送波が割当てられた時の入力を十分増幅す
るだけの電力増幅容量をもつ必要がある。このた
め大電力容量の高価な増幅器を用意する必要があ
り、搬送波数の割当てが少い場合はそのチヤネル
の増幅器は有効に利用されてない。また他のチヤ
ネルの増幅器に出力の余裕があつて、あるチヤネ
ルの増幅器が最大許容出力を出している状態で、
その増幅器のチヤネルがそれよりも多くの搬送波
を割当てることはできなかつた。
この発明の目的は複数の増幅器中の増幅出力容
量を有効に利用できる電力増幅装置を提供するこ
とにある。
量を有効に利用できる電力増幅装置を提供するこ
とにある。
「問題点を解決するための手段」
この発明によればM1個の信号入力端子及びＮ
個（Ｎ≧M1）の信号出力端子をもつ第１の電力
結合器の各信号出力端子にそれぞれ増幅器が接続
され、そのＮ個の増幅器の出力側は、Ｎ個の信号
入力端子及びM2個（Ｎ≧M2）の信号出力端子を
もつ第２の電力結合器の各信号入力端子にそれぞ
れ接続される。第１の電力結合器はその各１つの
信号入力端子に入力された信号を等分割してすべ
ての（Ｎ個）の信号出力端子に出力するものであ
り、第２の電力結合器は第１の電力結合器の信号
入力端子と信号出力端子とを逆にしたものであ
る。１つの信号入力端子に入力された信号は第１
の電力結合器によりＮ個の増幅器に等分配されて
それぞれ増幅され、これらＮ個の増幅器の出力は
第２の電力結合器により合成されて１つの信号出
力端子に出力される。同様にして他の１つの信号
入力端子に入力された信号はＮ個の増幅器で分配
増幅され他の１つの信号出力端子に出力される。
個（Ｎ≧M1）の信号出力端子をもつ第１の電力
結合器の各信号出力端子にそれぞれ増幅器が接続
され、そのＮ個の増幅器の出力側は、Ｎ個の信号
入力端子及びM2個（Ｎ≧M2）の信号出力端子を
もつ第２の電力結合器の各信号入力端子にそれぞ
れ接続される。第１の電力結合器はその各１つの
信号入力端子に入力された信号を等分割してすべ
ての（Ｎ個）の信号出力端子に出力するものであ
り、第２の電力結合器は第１の電力結合器の信号
入力端子と信号出力端子とを逆にしたものであ
る。１つの信号入力端子に入力された信号は第１
の電力結合器によりＮ個の増幅器に等分配されて
それぞれ増幅され、これらＮ個の増幅器の出力は
第２の電力結合器により合成されて１つの信号出
力端子に出力される。同様にして他の１つの信号
入力端子に入力された信号はＮ個の増幅器で分配
増幅され他の１つの信号出力端子に出力される。
２入力端子“ａ”，“ｂ”及び出力端子“ａ”，
“ｂ”をもつハイブリツド結合器を〔ａ，ｂ〕と
標記すると、第１，第２の電力結合器としてはそ
れぞれN/2個のハイブリツド結合器が並置された
ものがｎ段縦続的に配され、１段目のハイブリツ
ド結合器の入出力端子に番号〔2k，2k＋１〕（ｋ
＝０，１，……，2n-1−１）を、２段目のハイブ
リツド結合器の入出力端子に番号〔4k1＋k2，4k1
＋k2＋２〕（k1＝０，１，……，2n-2−１，k2＝
０，１）を、ｉ段目（ｉ＝１，２，……，ｎ）の
ハイブリツド結合器の入出力端子に番号〔2ik1＋
k2，2ik1＋k2＋2i-1〕（k1＝０，１，……，2n-1−
１，k2＝０，１，……，2i-1−１）をそれぞれ付
けると、各段間でそれぞれ対応する番号の前段出
力端子と後段入力端子とがそれぞれ接続され、そ
の１段目のハイブリツド結合器の入力端子〔2K，
2K＋１〕を電力結合器の入力端子、ｎ段目のハ
イブリツド結合器の出力端子を電力結合器の出力
端子とするものである。この場合M1＜Ｎ，M2＜
Ｎの場合においてM1個（M2個）の入力端子に信
号を入力した際に信号が通らないハイブリツド結
合器が第１，第２の電力結合器に生じ、これらの
ハイブリツド結合器は省略してもよい。
“ｂ”をもつハイブリツド結合器を〔ａ，ｂ〕と
標記すると、第１，第２の電力結合器としてはそ
れぞれN/2個のハイブリツド結合器が並置された
ものがｎ段縦続的に配され、１段目のハイブリツ
ド結合器の入出力端子に番号〔2k，2k＋１〕（ｋ
＝０，１，……，2n-1−１）を、２段目のハイブ
リツド結合器の入出力端子に番号〔4k1＋k2，4k1
＋k2＋２〕（k1＝０，１，……，2n-2−１，k2＝
０，１）を、ｉ段目（ｉ＝１，２，……，ｎ）の
ハイブリツド結合器の入出力端子に番号〔2ik1＋
k2，2ik1＋k2＋2i-1〕（k1＝０，１，……，2n-1−
１，k2＝０，１，……，2i-1−１）をそれぞれ付
けると、各段間でそれぞれ対応する番号の前段出
力端子と後段入力端子とがそれぞれ接続され、そ
の１段目のハイブリツド結合器の入力端子〔2K，
2K＋１〕を電力結合器の入力端子、ｎ段目のハ
イブリツド結合器の出力端子を電力結合器の出力
端子とするものである。この場合M1＜Ｎ，M2＜
Ｎの場合においてM1個（M2個）の入力端子に信
号を入力した際に信号が通らないハイブリツド結
合器が第１，第２の電力結合器に生じ、これらの
ハイブリツド結合器は省略してもよい。
「第１実施例」
第１図はこの発明の実施例を示し、第１０図と
対応する部分に同一符号を付けてある。この実施
例では入力端子１1〜１Nと増幅器２1〜２Nとの間
に電力結合器１１が挿入され、また増幅器２1〜
２Nと出力端子３1〜３Nとの間に電力結合器１２
が挿入される。電力結合器１１，１２はそれぞれ
ハイブリツド結合器で構成したもので、任意の端
子からの入力電力を常にＮ等分してＮ個の出力端
子に出力する機能を有するものである。
対応する部分に同一符号を付けてある。この実施
例では入力端子１1〜１Nと増幅器２1〜２Nとの間
に電力結合器１１が挿入され、また増幅器２1〜
２Nと出力端子３1〜３Nとの間に電力結合器１２
が挿入される。電力結合器１１，１２はそれぞれ
ハイブリツド結合器で構成したもので、任意の端
子からの入力電力を常にＮ等分してＮ個の出力端
子に出力する機能を有するものである。
この構成において例えば１つの入力端子１1か
らの信号は電力結合器１１でＮ等分された後、Ｎ
等分された信号毎に増幅器２1〜２Nでそれぞれ増
幅され、これら増幅出力は電力結合器１２で合成
されて１つの出力端子３1に出力される。
らの信号は電力結合器１１でＮ等分された後、Ｎ
等分された信号毎に増幅器２1〜２Nでそれぞれ増
幅され、これら増幅出力は電力結合器１２で合成
されて１つの出力端子３1に出力される。
他の１つの入力端子から入力された信号も同様
に電力結合器１１でＮ等分された後、Ｎ等分され
た信号毎に増幅器２1〜２Nで増幅され、再び電力
結合器１２で合成されてその入力端子に対応した
１つの出力端子から出力されることになる。
に電力結合器１１でＮ等分された後、Ｎ等分され
た信号毎に増幅器２1〜２Nで増幅され、再び電力
結合器１２で合成されてその入力端子に対応した
１つの出力端子から出力されることになる。
従つて、各増幅器２1〜２Nは各チヤネル（各入
力端子１1〜１Nの入力信号）のそれぞれＮ等分さ
れた信号電力の総和に対して最大出力の限界を与
える。このためＮ個のチヤネルの内低出力チヤネ
ルの余裕電力を他のチヤネルに振り分けることが
可能となる。次に、この動作を理論的に説明する
ため、先ずハイブリツド結合器の性質に基づき一
般的な説明を行う。
力端子１1〜１Nの入力信号）のそれぞれＮ等分さ
れた信号電力の総和に対して最大出力の限界を与
える。このためＮ個のチヤネルの内低出力チヤネ
ルの余裕電力を他のチヤネルに振り分けることが
可能となる。次に、この動作を理論的に説明する
ため、先ずハイブリツド結合器の性質に基づき一
般的な説明を行う。
４入力４出力電力結合器
第２図Ａはハイブリツド結合器HYBの単体を
示したものであり、表示を簡単化するため、結合
の生じている部分を第２図Ｂに示すように縦実線
で表わすことにする。この時、例えば４つのハイ
ブリツド結合器を用いた入出力端子数がそれぞれ
４の電力結合器（第３図Ａ）は第３図Ｂに示すよ
うに表わせる。なお、以下においては、端子に付
した連続番号により信号端子を呼ぶことにする。
また、ハイブリツド結合器は、〔k1，k2〕の標記
により入力端子“k1”，“k2”および出力端子
“k1”，“k2”を有するハイブリツド結合器を特定
するものとする。
示したものであり、表示を簡単化するため、結合
の生じている部分を第２図Ｂに示すように縦実線
で表わすことにする。この時、例えば４つのハイ
ブリツド結合器を用いた入出力端子数がそれぞれ
４の電力結合器（第３図Ａ）は第３図Ｂに示すよ
うに表わせる。なお、以下においては、端子に付
した連続番号により信号端子を呼ぶことにする。
また、ハイブリツド結合器は、〔k1，k2〕の標記
により入力端子“k1”，“k2”および出力端子
“k1”，“k2”を有するハイブリツド結合器を特定
するものとする。
ハイブリツド結合器にはカツプラー型ハイブリ
ツド結合器（90゜HYB）と、マジツクＴ型ハイブ
リツド結合器（180゜HYB）とがある。前者のカ
ツプラー型ハイブリツド結合器では入力端子
“k1”からの入力信号は出力端子“k1”と“k2”
とに＋90゜（または−90゜）の位相差で２等分して
出力され、かつ入力端子“k2”からの入力信号は
出力端子“k1”と“k2”とに−90゜（または＋90゜）
位相差で２等分されて出力される。後者のマジツ
クＴ型ハイブリツド結合器では、入力端子“k1”
からの入力信号は出力端子“k1”と“k2”とに同
相（または180゜の位相差）で２等分されて出力さ
れ、かつ入力端子“k2”からの入力信号は出力端
子“k1”と“k2”とに180゜の位相差（または同
相）で２等分されて出力される。第４図Ａ，Ｂに
それぞれ90゜HYB，180゜HYBの各端子間の結合関
係を夫々示している。
ツド結合器（90゜HYB）と、マジツクＴ型ハイブ
リツド結合器（180゜HYB）とがある。前者のカ
ツプラー型ハイブリツド結合器では入力端子
“k1”からの入力信号は出力端子“k1”と“k2”
とに＋90゜（または−90゜）の位相差で２等分して
出力され、かつ入力端子“k2”からの入力信号は
出力端子“k1”と“k2”とに−90゜（または＋90゜）
位相差で２等分されて出力される。後者のマジツ
クＴ型ハイブリツド結合器では、入力端子“k1”
からの入力信号は出力端子“k1”と“k2”とに同
相（または180゜の位相差）で２等分されて出力さ
れ、かつ入力端子“k2”からの入力信号は出力端
子“k1”と“k2”とに180゜の位相差（または同
相）で２等分されて出力される。第４図Ａ，Ｂに
それぞれ90゜HYB，180゜HYBの各端子間の結合関
係を夫々示している。
一般構成の電力結合器
さて、第１図中に示した電力結合器１１，１２
を一般性を持つように分配数Ｎ（＝2n）にすると、
その接続関係は第５図に示すようになる。この図
は第２図に示した簡略記号を用いている。また、
ハイブリツド結合器としては90゜HYB，180゜HYB
のいずれでも使用することができる。
を一般性を持つように分配数Ｎ（＝2n）にすると、
その接続関係は第５図に示すようになる。この図
は第２図に示した簡略記号を用いている。また、
ハイブリツド結合器としては90゜HYB，180゜HYB
のいずれでも使用することができる。
第５図においては、１段目のハイブリツド結合
器は隣接間、２段目のハイブリツド結合器は１つ
飛ばし、３段目のハイブリツド結合器は３つ飛ば
し、ｉ段目のハイブリツド結合器は2i-1−１飛ば
しでそれぞれハイブリツド結合器を接続すること
により構成されている。この時、必要とされるハ
イブリツド結合器の数aNは aN＝n2n-1 ……(1) である。この電力結合器の構成を更に詳細に説明
すると、〔ａ，ｂ〕の標記により入力端子“ａ”，
“ｂ”および出力端子“ａ”，“ｂ”を有するハイ
ブリツド結合器を特定するものとすると、N/2個
のハイブリツド結合器が並列に配列したものがｎ
段縦続的に配置される。その１段目のハイブリツ
ド結合器の入出力端子に対しては〔2k，2k＋１〕
（ｋ＝０，１，……，2n-1−１）つまり〔０，
１〕，〔２，３〕，〔４，５〕，……，の番号を付し、
２段目のハイブリツド結合器の入出力端子に対し
ては〔4k1＋k2，4k1＋k2＋２〕（k1＝０，１，…
…，2n-2−１，k2＝０，１）つまり〔０，２〕，
〔１，３〕，〔４，６〕，……の番号を付し、ｉ段目
のハイブリツド結合器の入出力端子には〔2ik1＋
k2，2ik1＋k2＋2i-1〕（k1＝０，１，……，2n-i−
１，k2＝０，１，……，2i-1−１）つまり〔０，
2i-1〕，〔１，１＋2i-1〕，〔2i，2i＋2i-1〕，……の
番
号を付し、同様に順次ｎ段目のハイブリツド結合
器の入出力端子に番号を付し、任意の順序で段間
の夫々対応する番号の後段の入力端子と前段の出
力端子とがそれぞれ接続され、初段のN/2個のハ
イブリツド結合器の入力端子０〜2n-1及び終段の
Ｎ／２個のハイブリツド結合器の出力端子０〜2n-1
をそれぞれ電力結合器の信号入力端子及び信号出
力端子とする。
器は隣接間、２段目のハイブリツド結合器は１つ
飛ばし、３段目のハイブリツド結合器は３つ飛ば
し、ｉ段目のハイブリツド結合器は2i-1−１飛ば
しでそれぞれハイブリツド結合器を接続すること
により構成されている。この時、必要とされるハ
イブリツド結合器の数aNは aN＝n2n-1 ……(1) である。この電力結合器の構成を更に詳細に説明
すると、〔ａ，ｂ〕の標記により入力端子“ａ”，
“ｂ”および出力端子“ａ”，“ｂ”を有するハイ
ブリツド結合器を特定するものとすると、N/2個
のハイブリツド結合器が並列に配列したものがｎ
段縦続的に配置される。その１段目のハイブリツ
ド結合器の入出力端子に対しては〔2k，2k＋１〕
（ｋ＝０，１，……，2n-1−１）つまり〔０，
１〕，〔２，３〕，〔４，５〕，……，の番号を付し、
２段目のハイブリツド結合器の入出力端子に対し
ては〔4k1＋k2，4k1＋k2＋２〕（k1＝０，１，…
…，2n-2−１，k2＝０，１）つまり〔０，２〕，
〔１，３〕，〔４，６〕，……の番号を付し、ｉ段目
のハイブリツド結合器の入出力端子には〔2ik1＋
k2，2ik1＋k2＋2i-1〕（k1＝０，１，……，2n-i−
１，k2＝０，１，……，2i-1−１）つまり〔０，
2i-1〕，〔１，１＋2i-1〕，〔2i，2i＋2i-1〕，……の
番
号を付し、同様に順次ｎ段目のハイブリツド結合
器の入出力端子に番号を付し、任意の順序で段間
の夫々対応する番号の後段の入力端子と前段の出
力端子とがそれぞれ接続され、初段のN/2個のハ
イブリツド結合器の入力端子０〜2n-1及び終段の
Ｎ／２個のハイブリツド結合器の出力端子０〜2n-1
をそれぞれ電力結合器の信号入力端子及び信号出
力端子とする。
次に、第５図に示した電力結合器において、入
力側ｈ端子の入力電圧EIhと出力側ｋ端子の出力
電圧Epkとの関係をTransfer行列｛T(n) kh（ｈ＝０，
……，2n−１，ｋ＝０，……，2n−１）｝を用い
て、 Epk＝T(n) khEIh ……(2) と表わすことにする。この時、ハイブリツド結合
器として90゜HYBを用いて構成すると、ｎ＝１に
対しては90゜HYBの特性として、 ｎ＝２に対しては となる。ここで、ｈ，ｋを２進表示、すなわち０
または１のみをとるriおよびsiを用いて、 ｈ＝r0＋r12＋r222＋…… ｋ＝s0＋s12＋s222＋…… ……(5) と表示すると、式(3)，(4)は次のように表示するこ
とができる。
力側ｈ端子の入力電圧EIhと出力側ｋ端子の出力
電圧Epkとの関係をTransfer行列｛T(n) kh（ｈ＝０，
……，2n−１，ｋ＝０，……，2n−１）｝を用い
て、 Epk＝T(n) khEIh ……(2) と表わすことにする。この時、ハイブリツド結合
器として90゜HYBを用いて構成すると、ｎ＝１に
対しては90゜HYBの特性として、 ｎ＝２に対しては となる。ここで、ｈ，ｋを２進表示、すなわち０
または１のみをとるriおよびsiを用いて、 ｈ＝r0＋r12＋r222＋…… ｋ＝s0＋s12＋s222＋…… ……(5) と表示すると、式(3)，(4)は次のように表示するこ
とができる。
ただし、は排他的論理和を示し、
ｒｓ＝０；ｒ＝ｓ
１；ｒ≠ｓ ……(8)
である。しかして、式(6)，(7)は第５図に示すＮ＝
2nに対して、 となる。
2nに対して、 となる。
同様に、180゜HYBを用いた場合は、
と表示することができる。ただし、∧は論理積、-
は否定を示す。
は否定を示す。
第１図の入出力関係
次に、第１図に示した実施例の入出力関係を上
記の各式より求めると以下のようになるEn（ｍ＝
０，……Ｎ−１）を電力結合器１１の端子ｍの入
力信号電圧とし、T(n) hnを電力結合器１１の入力端
子ｍとTransfer係数とすると、増幅器２1〜２Nの
各電圧増幅度をAmとすると、入力電圧Ｅに対す
る電力結合器１２の出力側ｋ端子における出力電
圧は、 Enk＝AEnΣN-1 h=0T(n) khT(n) hn ……(11) となる。従つてその時のｋ端子の出力電力Pnk
は、 Pnk＝｜Emk｜2／2R＝A2Pn｜ΣN-1 h=0T(n) khT(n) hn｜2(1
2) となる。ただしＲは信号出力端子に接続される負
荷の抵抗値であり、Pnは入力電力（E2 n／2R）を
示す。これより、ハイブリツド結合器として
90゜HYBを使用したとすると、式(9)を式(12)に代入
することにより、 Pnk＝A2Pn／N2｜ΣN-1 h=0exp〔ｊπ／２Σn-1 i=0（ri
si ＋riti）｜2 ……(13) が得られる。ただし、０または１のみをとるtiに
対して、 ｍ＝t0＋t12＋t222＋…… ……(14) である。式（13）において、２進数の性質を考慮
すると、 となる。すなわち、入力端子１1〜１Nの１つｍ
（＝t0＋t12＋t222＋……）から入力された信号は
Ｎ個の増幅器21〜2Nに分配増幅された後、出力端
子３1〜３N中の１つｋ（＝0＋12＋222＋…
…）に出力される。
記の各式より求めると以下のようになるEn（ｍ＝
０，……Ｎ−１）を電力結合器１１の端子ｍの入
力信号電圧とし、T(n) hnを電力結合器１１の入力端
子ｍとTransfer係数とすると、増幅器２1〜２Nの
各電圧増幅度をAmとすると、入力電圧Ｅに対す
る電力結合器１２の出力側ｋ端子における出力電
圧は、 Enk＝AEnΣN-1 h=0T(n) khT(n) hn ……(11) となる。従つてその時のｋ端子の出力電力Pnk
は、 Pnk＝｜Emk｜2／2R＝A2Pn｜ΣN-1 h=0T(n) khT(n) hn｜2(1
2) となる。ただしＲは信号出力端子に接続される負
荷の抵抗値であり、Pnは入力電力（E2 n／2R）を
示す。これより、ハイブリツド結合器として
90゜HYBを使用したとすると、式(9)を式(12)に代入
することにより、 Pnk＝A2Pn／N2｜ΣN-1 h=0exp〔ｊπ／２Σn-1 i=0（ri
si ＋riti）｜2 ……(13) が得られる。ただし、０または１のみをとるtiに
対して、 ｍ＝t0＋t12＋t222＋…… ……(14) である。式（13）において、２進数の性質を考慮
すると、 となる。すなわち、入力端子１1〜１Nの１つｍ
（＝t0＋t12＋t222＋……）から入力された信号は
Ｎ個の増幅器21〜2Nに分配増幅された後、出力端
子３1〜３N中の１つｋ（＝0＋12＋222＋…
…）に出力される。
このように入力端子１1〜１Nからそれぞれ入力
された各信号はそれぞれ増幅器２1〜２Nに等分配
されて増幅された後、再び合成されて出力端子３
１〜３N中の対応する１つに出力される。
された各信号はそれぞれ増幅器２1〜２Nに等分配
されて増幅された後、再び合成されて出力端子３
１〜３N中の対応する１つに出力される。
「第２実施例」
次に第６図はこの発明の第２の実施例を示す。
この例ではＮ個よりも少ない入力端子１1〜１M1
とされ、また出力端子もＮ個より少ない３1〜３M
２とされた場合でその他は第１図の実施例と同一
である。この端子数の変更により電力結合器１１
は入力端子数がM1，出力端子数がＮとされ、電
力結合器１２は入力端子数がＮ，出力端子数が
M2とされている。このような電力結合器の構成
例を第２図の簡略記号を用いて、M1＝４，Ｎ＝
８の場合について第７図に示す。第７図における
左端の端子番号０，１，２，３を入力端子とした
場合、これら入力端子０，１，２，３からの各入
力信号は破線で囲まれた部分のハイブリツド結合
器を通過しないため、この部分のハイブリツド結
合器を除去して構成することができる。この場合
も第１図に関して述べた動作原理をそのまま適用
することができ、ハイブリツド結合器を除去した
ことによる回路の簡易化，軽量化という効果を得
ることができる。また、入力端子数M3（M1≦M3
≦Ｎ）の電力結合器を使用して、M3個の入力端
子の内M1個を信号入力端子として使用し、他の
入力端子をダミーとしてもよい。
この例ではＮ個よりも少ない入力端子１1〜１M1
とされ、また出力端子もＮ個より少ない３1〜３M
２とされた場合でその他は第１図の実施例と同一
である。この端子数の変更により電力結合器１１
は入力端子数がM1，出力端子数がＮとされ、電
力結合器１２は入力端子数がＮ，出力端子数が
M2とされている。このような電力結合器の構成
例を第２図の簡略記号を用いて、M1＝４，Ｎ＝
８の場合について第７図に示す。第７図における
左端の端子番号０，１，２，３を入力端子とした
場合、これら入力端子０，１，２，３からの各入
力信号は破線で囲まれた部分のハイブリツド結合
器を通過しないため、この部分のハイブリツド結
合器を除去して構成することができる。この場合
も第１図に関して述べた動作原理をそのまま適用
することができ、ハイブリツド結合器を除去した
ことによる回路の簡易化，軽量化という効果を得
ることができる。また、入力端子数M3（M1≦M3
≦Ｎ）の電力結合器を使用して、M3個の入力端
子の内M1個を信号入力端子として使用し、他の
入力端子をダミーとしてもよい。
「第３実施例」
第８図はこの発明の第３の実施例を示す。増幅
器２1〜２Nとそれぞれ直列に移相器５1〜５Nを接
続した点を除いて他は第１図の場合と同一であ
る。第８図において移相器５1〜５Nの移相量をそ
れぞれθ0〜θN-1とすると、電力結合器１１の入力
側ｍ端子に入力された入力電力Pnに対する電力
結合器１２の出力側ｋ端子における出力電力Pnk
は、式（13）と同様に Pnk＝A2Pn／N2｜ΣN-1 h=0exp〔ｊπ／２Σn-1 i=0（ri
si ＋riti）＋jθh〕｜ ……(16) となる。ここでθ0〜θN-1がすべて等しい場合は式
（16）は式(12)と一致するため、第１図と同じ動作
となる。θ0〜θN-1をそれぞれ変化させると、入力
端子とこれと対応してその入力信号が出力される
出力端子との接続関係を変化させることが可能と
なる。たとえば式（16）においてＮ＝４とする
と、θ0＝θ1＝θ2＝θ3＝０の時０，１，２，３端子
からの入力はそれぞれ３，２，１，０端子に出力
され、θ0＝θ2＝０，θ1＝θ3＝πの時０，１，２，
３端子からの入力はそれぞれ２，３，０，１端子
に出力される。また、入力端子数が出力端子数と
異なる電力結合器を用いた第６図に示したものに
ついても移相器を用いて、入力端子と出力端子と
の対応関係を変更させることができる。
器２1〜２Nとそれぞれ直列に移相器５1〜５Nを接
続した点を除いて他は第１図の場合と同一であ
る。第８図において移相器５1〜５Nの移相量をそ
れぞれθ0〜θN-1とすると、電力結合器１１の入力
側ｍ端子に入力された入力電力Pnに対する電力
結合器１２の出力側ｋ端子における出力電力Pnk
は、式（13）と同様に Pnk＝A2Pn／N2｜ΣN-1 h=0exp〔ｊπ／２Σn-1 i=0（ri
si ＋riti）＋jθh〕｜ ……(16) となる。ここでθ0〜θN-1がすべて等しい場合は式
（16）は式(12)と一致するため、第１図と同じ動作
となる。θ0〜θN-1をそれぞれ変化させると、入力
端子とこれと対応してその入力信号が出力される
出力端子との接続関係を変化させることが可能と
なる。たとえば式（16）においてＮ＝４とする
と、θ0＝θ1＝θ2＝θ3＝０の時０，１，２，３端子
からの入力はそれぞれ３，２，１，０端子に出力
され、θ0＝θ2＝０，θ1＝θ3＝πの時０，１，２，
３端子からの入力はそれぞれ２，３，０，１端子
に出力される。また、入力端子数が出力端子数と
異なる電力結合器を用いた第６図に示したものに
ついても移相器を用いて、入力端子と出力端子と
の対応関係を変更させることができる。
「発明の効果」
この発明の効果を説明するために衛星中継装置
にこの発明装置の応用した場合について第９図を
用いて説明する。第９図は衛星中継装置を示し、
それぞれ異なる地域を照射する受信アンテナ６1
〜６Nはそれぞれ受信機７1〜７Nに接続され、こ
れら受信機７1〜７Nの出力側は受信信号をそれぞ
れ所望の送信先に接続するためのスイツチマトリ
ツクス１３に接続される。スイツチマトリツクス
１３の出力側はこの発明電力増幅装置１４中の電
力結合器１１に接続される。電力結合器１２の出
力端子はそれぞれ異なる地域を照射する送信アン
テナ９1〜９Nに接続される。
にこの発明装置の応用した場合について第９図を
用いて説明する。第９図は衛星中継装置を示し、
それぞれ異なる地域を照射する受信アンテナ６1
〜６Nはそれぞれ受信機７1〜７Nに接続され、こ
れら受信機７1〜７Nの出力側は受信信号をそれぞ
れ所望の送信先に接続するためのスイツチマトリ
ツクス１３に接続される。スイツチマトリツクス
１３の出力側はこの発明電力増幅装置１４中の電
力結合器１１に接続される。電力結合器１２の出
力端子はそれぞれ異なる地域を照射する送信アン
テナ９1〜９Nに接続される。
受信アンテナ６1〜６Nで受信された信号はそれ
ぞれ受信機７1〜７Nを経由した後、行先別にスイ
ツチマトリツクス１３で切換接続される。スイツ
チマトリツクス１３の出力は電力増幅装置１４に
よつて増幅され、送信アンテナ９1〜９Nによつて
各行先に向けて送信される。このような装置では
各地域に送信するべき伝送量は時間的に変動し、
ある時は多くの受信機からの各信号が同一の送信
アンテナへ送出されることがあり、その場合は多
くの出力を必要とするが、この発明では増幅器２
１〜２Nで分配して増幅され、この時、他の送信ア
ンテナに対する出力は小さいものとなり、１つの
増幅器に片寄ることなく、互に増幅余裕を融通し
合つて増幅することになる。従つて送信アンテナ
９1〜９Nに供給する全出力の和をＮ等分した出力
を各増幅器で出力することができればよく、１つ
の送信アンテナに供給する最大出力よりも、増幅
器の最大出力を小さくすることができる。
ぞれ受信機７1〜７Nを経由した後、行先別にスイ
ツチマトリツクス１３で切換接続される。スイツ
チマトリツクス１３の出力は電力増幅装置１４に
よつて増幅され、送信アンテナ９1〜９Nによつて
各行先に向けて送信される。このような装置では
各地域に送信するべき伝送量は時間的に変動し、
ある時は多くの受信機からの各信号が同一の送信
アンテナへ送出されることがあり、その場合は多
くの出力を必要とするが、この発明では増幅器２
１〜２Nで分配して増幅され、この時、他の送信ア
ンテナに対する出力は小さいものとなり、１つの
増幅器に片寄ることなく、互に増幅余裕を融通し
合つて増幅することになる。従つて送信アンテナ
９1〜９Nに供給する全出力の和をＮ等分した出力
を各増幅器で出力することができればよく、１つ
の送信アンテナに供給する最大出力よりも、増幅
器の最大出力を小さくすることができる。
第１図はこの発明装置の第１の実施例を示す構
成図、第２図はハイブリツド結合器とその表示法
を示す図、第３図は４つのハイブリツド結合器を
用いた４入出力端子をもつ電力結合器及びその表
記を示す図、第４図はカツプラ型ハイブリツド結
合器及びマジツクＴ型ハイブリツド結合器の表記
を示す図、第５図は電力結合器の一般的構成を示
す図、第６図はこの発明装置の第２の実施例を示
す構成図、第７図は第８図中の電力結合器の例を
示す図、第８図はこの発明の第３の実施例を示す
構成図、第９図はこの発明装置の応用例を示す
図、第１０図は従来の多チヤンネル増幅器を示す
構成図である。 １1〜１N…信号入力端子、２1〜２N…増幅器、
３1〜３N…信号出力端子、５1〜５N…移相器、６
１〜６N…受信アンテナ、７1〜７N…受信機、９1
〜９N…送信アンテナ、１１，１２…電力結合器、
１３…スイツチマトリツクス。
成図、第２図はハイブリツド結合器とその表示法
を示す図、第３図は４つのハイブリツド結合器を
用いた４入出力端子をもつ電力結合器及びその表
記を示す図、第４図はカツプラ型ハイブリツド結
合器及びマジツクＴ型ハイブリツド結合器の表記
を示す図、第５図は電力結合器の一般的構成を示
す図、第６図はこの発明装置の第２の実施例を示
す構成図、第７図は第８図中の電力結合器の例を
示す図、第８図はこの発明の第３の実施例を示す
構成図、第９図はこの発明装置の応用例を示す
図、第１０図は従来の多チヤンネル増幅器を示す
構成図である。 １1〜１N…信号入力端子、２1〜２N…増幅器、
３1〜３N…信号出力端子、５1〜５N…移相器、６
１〜６N…受信アンテナ、７1〜７N…受信機、９1
〜９N…送信アンテナ、１１，１２…電力結合器、
１３…スイツチマトリツクス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｎ（＝2n）個の信号入力端子及びＮ個の信号
出力端子を有する第１の電力結合器と、この第１
の電力結合器のＮ個の信号出力端子にそれぞれ接
続されるＮ個の増幅器と、これらのＮ個の増幅器
の出力端子にそれぞれ接続されるＮ個の信号入力
端子及びＮ個の信号出力端子を有する第２の電力
結合器とを備え、 〔ａ，ｂ〕の標記により２入力端子“ａ”，
“ｂ”および２出力端子“ａ”，“ｂ”を有するハ
イブリツド結合器を特定するものとすると、上記
第１，及び第２の電力結合器はそれぞれN/2個の
ハイブリツド結合器を並列に配列したものがｎ段
縦続的に配され、その１段目のハイブリツド結合
器の入出力端子に対しては〔2k，2k＋１〕（ｋ＝
０，１，……，2n-1−１）の番号を付し、２段目
のハイブリツド結合器の入出力端子に対しては
〔4k1＋k2，4k1＋k2＋２〕（k1＝０，１，……，
2n-2−１，k2＝０，１）の番号を付し、ｉ段目の
ハイブリツド結合器の入出力端子に対しては〔2j
k1＋k2，2ik1＋k2＋2i-1〕（k1＝０，１，……，
2n-i−１，k2＝０，１，，……，2i-1−１）の入出
力端子番号を付し、同様に順次ｎ段目のハイブリ
ツド結合器まで入出力端子に番号を付した時、任
意の順序で段間の夫々対応する番号の後段入力端
子及び前段出力端子が接続され、１段目のハイブ
リツド結合器の入力端子及びｎ段目のハイブリツ
ド結合器の出力端子がそれぞれ電力結合器の信号
入力端子及び信号出力端子とされている電力増幅
装置。 ２ 前記第１の電力結合器の信号入力端子はM1
個（M1＜Ｎ）とされ、前記第２の電力結合器の
信号出力端子はM2個（M1≦M2＜Ｎ）とされ、
その第１の電力結合器のM1個の信号入力端子に
信号を入力した際に信号が通らないハイブリツド
結合器は除去され、前記第２の電力結合器のM2
個の信号出力端子に信号を入力した際にＮ個の信
号入力端子に供給される信号が通らないハイブリ
ツド結合器は除去されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の電力増幅装置。 ３ 前記第１の電力結合器はM3個（M1＜M3≦
Ｎ）の信号入力端子をもち、そのM1個の信号入
力端子に入力信号が供給されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電力増幅
装置。 ４ 前記第１の電力結合器と、第２の電力結合器
との間において前記Ｎ個の増幅器とそれぞれ直列
に移相器が接続されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の電力増幅装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59200959A JPS6178213A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 電力増幅装置 |
| US06775976 US4618831B1 (en) | 1984-09-25 | 1985-09-13 | Power amplifying apparatus |
| CA000490924A CA1236178A (en) | 1984-09-25 | 1985-09-17 | Power amplifying apparatus |
| FR8514057A FR2570883B1 (fr) | 1984-09-25 | 1985-09-23 | Dispositif d'amplification de puissance |
| SE8504394A SE460510B (sv) | 1984-09-25 | 1985-09-23 | Effektfoerstaerkande apparat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59200959A JPS6178213A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 電力増幅装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6178213A JPS6178213A (ja) | 1986-04-21 |
| JPH0244409B2 true JPH0244409B2 (ja) | 1990-10-03 |
Family
ID=16433152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59200959A Granted JPS6178213A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 電力増幅装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4618831B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6178213A (ja) |
| CA (1) | CA1236178A (ja) |
| FR (1) | FR2570883B1 (ja) |
| SE (1) | SE460510B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04116434U (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-19 | 国際電気株式会社 | 可変同調共振器 |
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