JPH04227340A - 冗長によって保護されるマイクロ波信号用電力接続部 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冗長によって保護され
る、例えばアクティブ冗長で動作する複数の電力増幅器
を使用して保護されるマイクロ波信号用電力接続部に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば地上局に設けられた電力伝送器で
は、離隔した経路を結合するか又は複数の電力伝送器を
まとめて単一の出力ポート、即ち実際には伝送アンテナ
へ統合する接続部をしばしば使用せねばならない。更に
は電力増幅器のブレークダウンから接続部を保護するた
めに、この接続部は冗長電力増幅器を使用することが通
常は要求される。

【０００３】このために現在の伝送器は、一般に、ノー
マリーアクティブの主増幅器を使用し且つ主増幅器と同
一のバックアップ増幅器を含む追加の増幅経路をも備え
ている。この第２の増幅経路は主増幅器が故障した場合
に第１の増幅経路の代わりに切換えられるのに適してい
る。通常、バックアップ増幅器へ切換える際あまり多く
の情報が損失しないようにするために、バックアップ増
幅器は常に電源オンの待機状態に維持されている。そこ
でバックアップ増幅器は“ホット”冗長で動作すると言
われ得る。

【０００４】一方の増幅器連鎖が他方の増幅器連鎖のブ
レークダウン又は切断時にのみ動作するような２つの同
一構成の増幅器連鎖が並列に装着されねばならないので
、この従来装置は費用が高くつくことが理解されよう。

【０００５】この欠点を解決するために、現在では“ア
クティブ”冗長で動作する装置、即ちそれぞれが公称電
力の半分を提供しさらに共に連続且つ並列に動作する２
つの増幅器を有する装置が使用される傾向にある。これ
らの増幅器のいずれかがブレークダウンした場合には、
他方の増幅器が動作を継続し、それにより接続部は公称
電力レベルより低い電力レベルとは言え、動作を継続す
る。しかしながらこのような電力増幅器に通常採用され
ている許容差マージンを考慮すればこの欠点は全く受け
入れられないものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この型の接続装置は市
販されている。しかしながら、両方の冗長増幅器が導波
管と円形ＴＥ１１導波管の形態の移相器に結合された直
交モード変換器とを介して伝送アンテナに結合されてい
るので、これらの装置には欠点が２つある。

【０００７】アクティブ冗長の２つの増幅器のみを使用
する電力接続部でこの技術を実施することは簡単である
が、４つ、６つ、８つ又はそれ以上の増幅器の場合は簡
単ではない。直交モード変換器の入力は２つの直交する
矩形の導波管を使用しており、その結果、２つより多い
増幅器を並列に接続するために経路を“ピラミッド”網
で接続せねばならず、経路間に困難且つ費用のかかる位
相補償の問題が生じる。

【０００８】この直交モード変換器の技術は単に“導波
管”の技術である。同軸又はマイクロストリップ技術は
上記技術と等化でないため、これらの装置は同軸又はマ
イクロストリップ技術に転換され得ない。にもかかわら
ず、伝送電力レベルがあまり高くないいくつかのケース
でこのことが所望される。

【０００９】本発明はこれらの欠点を解決することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、冗
長によって、特にアクティブ冗長で動作する複数の電力
増幅器を使用して保護されるマイクロ波信号用電力接続
部を提供する。この接続部は少なくとも、増幅すべき入
力信号を、周波数及び位相が同期した１つ以上の対の信
号に分割するのに適している３ｄＢ，０゜結合器と、こ
れらの信号に対応する各経路上にあり、電力増幅器が後
に設けられた整合サーキュレータと、各対の経路の一方
の整合サーキュレータの前に挿入された０又はπ移相器
と、経路内の２つの増幅器の下流で経路の各対に係合さ
れる可変ランク結合器とを備えており、該可変ランク結
合器が、２つの入力ポートに２つの前記増幅器のそれぞ
れの出力からの２つの信号がそれぞれ送られる３ｄＢ，
９０゜入力結合器と　　０゜〜１８０°の範囲の移相を
行うのに適しており且つ前記入力結合器からの２つの出
力経路の一方に配置される調整可能な移相器と、該調整
可能な移相器からの及び入力結合器の他方の出力経路か
らのそれぞれの出力信号が送られる２つの入力経路を有
しており且つ負荷に接続された一方の出力ポート及び当
該接続部の電力出力用に構成されるか又は他の可変ラン
ク結合器の２つの入力ポートの１つに結合されている他
方の出力ポートを有しており、入力結合器と類似した又
は同一の３ｄＢ，９０゜出力結合器とをカスケード式に
備えている。

【００１１】

【実施例】添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１２】本発明を実施するために基本となる要素で
ある“可変ランク結合器”即ち“ＶＲＣ”と称する公知
の要素を図１に示す。

【００１３】このＶＲＣは、入力ポートとみなされ得る
２つの上流アクセスポート１及び２と、四端子網の出力
ポートとみなされ得る２つの下流ポート３及び４とを含
んでいる四端子網である。このＶＲＣ要素の一般的な適
用においては、ポート２及び３は、マイクロ波入力信号
がポート１に印加されて出力信号がポート４から得られ
るように、負荷抵抗５及び６をそれぞれ介して接地され
ている。

【００１４】ポート１及び２は３ｄＢ，９０°結合器７
の２つの上流ポートである。この結合器７は通常はリブ
レット結合器（ｒｉｂｌｅｔ　　ｃｏｕｐ１ｅｒ）（図
２）である。このリブレット結合器において、１に印加
された信号は、０゜及び９０°だけそれぞれ移相され各
々が入力信号の半分の振幅を有する２つの信号を結合器
７の出力８及び９に与える。

【００１５】８における信号は、結合器７と同一構成の
第２のリブレット結合器１３の入力１０に印加される。 この結合器１３の他方の入力１１は接地されておらず、
調整可能なマイクロ波移相器１２を介して結合器７の出
力９に接続されている。上記ポート３及び４は結合器１
３の２つの下流ポートでもある。

【００１６】従来の使用では図１のＶＲＣは、例えば２
つの入力周波数Ｆ１及びＦ２から一方の周波数Ｆ１を選
択するのに適した損失性回路である。

【００１７】本発明は、図２のリブレット結合器７のよ
うな３ｄＢ，９０゜結合器の特性を使用することに基づ
いている。図２及び図３を参照してこの特性を説明する
。

【００１８】結合器７は、幅がａ（導波管の長い側面）
且つ長さがＬの矩形導波管と同様に中央長さ部分１６に
連通する矩形導波管による２つの同一構成の第１の長さ
部分１４及び１５をポート１及び２に隣接して有する。 上述の長さ部分１６は、長さ部分１４及び１５と同一構
成であり且つ８及び９で終端する他の２つの長さ部分１
７及び１８に連通している。寸法ａは導波管１４及び１
５（又は１７及び１８）の幅の合計と僅かに異なるのみ
である。

【００１９】結合器７の従来の使用では、マイクロ波は
ポート１又は２の一方に印加され、（図２の）面Ａでは
、振幅は等しいが、位相速度の異なる２つの伝搬モード
が存在する。より詳細に言えば導波波長が、（式中、λ
はポート１又は２に印加されたオーダの波長である）で
ある対称ＴＥ０１モードが存在する。

【００２０】さらに導波波長が、 である非対称ＴＥ０２モードが存在する。

【００２１】面Ｂにおいて、長さＬ（図２）に沿って通
過した後のこれら２つの波間の相対移相は、で表され、
相対移相がπ／２に等しくなるようにＬが選択されるな
らば、２つの直交位相波が得られる。

【００２２】従って波がポート１に印加されると、８で
は振幅が半分で移相されていない波が生じ、９では振幅
は同様に半分であるが、９０°移相された波が生じる。

【００２３】２つの同相波がポート１及び２に印加され
ると、４つの波（図３）、即ち位相の対立により相殺さ
れる２つの非対称ＴＥ０２モード波１９及び２０と、同
相で足し合わされる２つの対称ＴＥ０１モード波２１及
び２２との４つの波のベクトル和が接合面１６（例えば
面Ａ）内に現れる。

【００２４】その結果、結合器７は、周波数及び位相が
同期した２つの入力波に対して２つの並列な導波管とし
て作動する。

【００２５】次に、２次のアクティブ冗長を有する本発
明の増幅器システムを示す図４を参照する。

【００２６】送信されるべきマイクロ波信号Ｅは、ウィ
ルキンソン結合器２４のような３ｄＢ，０゜結合器の入
力２３に印加される。

【００２７】これにより、振幅が半分であり同期した２
つの信号がこの結合器の出力２５及び２６上に現れる。

【００２８】２６の信号は、２５及び２６から伝送され
る２つの波が正確に同相となるように機能するオプショ
ンの調整可能な小型の移相器２７を通過し、次いで整合
サーキュレータ２８を通過して、最終的に第１の電力増
幅器２９に印加される。

【００２９】２５の信号は、０又はπ移相器３０を通過
し、次いで他の整合サーキュレータ３１を通過して、最
終的に増幅器２９と同一構成の第２の電力増幅器３２に
印加される。

【００３０】増幅器２９及び３２は、図４の接続部の２
つのアクティブ冗長増幅器である。

【００３１】増幅器３２及び２９からの出力は、図１の
ＶＲＣと同一構成でありポート２が接地されていないＶ
ＲＣ（７，１２，１３）のそれぞれの入力１及び２に印
加される。

【００３２】この好ましい実施例において、ＶＲＣの移
相器１２は０゜〜１８０゜の範囲の移相を行うことのみ
に適しており、（それにより０゜〜３６０°の範囲で動
作し得る移相器の製造という困難かつ費用のかかる問題
が回避される。）従って図４に示す回路は以下の如く動
作する。

【００３３】０゜又は１８０°移相器３０が０゜移相位
置にあるときは（スイッチは図４に示す位置にある）、
ポート１及び２における２つの波はポート４で完全な同
相で足し合わされる（接続部の出力Ｓ）。移相器１２に
よる移相が９０°に等しいならば、ポート３（負荷６）
には信号は現れない。

【００３４】次に移相器１２による移相が９０°〜１８
０゜に増すと、ポート４における波は小さくなるが、ポ
ート３における波は大きくなり、移相が１８０°に達す
ると、各波は初期電力の半分に等しくなる。

【００３５】同様に移相が９０°〜０゜に減少すると、
ポート４における波は小さくなり、ポート３における波
は大きくなり、移相が０゜に達すると両方の波は出力ポ
ートにおいて互いに等しい半分の電力レベルとなる。

【００３６】移相器３０がπの移相に相当する位置にあ
るときは（３０のスイッチが図４に示す位置とは反対の
位置にある）、移相器１２が９０゜の移相を行うならば
、全ての信号はポート３に切換えられて、ポート４では
信号が現われない。（移相器３０がなくとも同一の結果
を得ることができるが、この場合、広範囲をカバーする
移相器１２を使用する必要があり、このような移相器の
製造は遥かに複雑で且つ費用がかかる。）従って図４に
示す接続部は、使用に際して限りなくフレクシブルであ
り、また２次より多い冗長を提供するのに容易に適合さ
れる。何故ならば出力４は、他のＶＲＣのリブレット結
合器に適用するのにまさに適した矩形の導波管の形状で
あるからである。従って例えば図５は４次のアクティブ
冗長を有する接続部の実施例を示している。

【００３７】図５には、４分割回路３３及び（３０，３
１，２７，２８）のような２つの回路（図示せず）を介
して入力信号Ｅを等しく受け取る４つの冗長電力増幅器
３４〜３７が存在している。

【００３８】図４と同様に、増幅器３４及び３５は、抵
抗４０により負荷され且つ４２から出力を提供するＶＲ
Ｃ３８に接続されており、増幅器３６及び３７も同様に
抵抗４１により負荷され且つ４３から出力を提供するＶ
ＲＣ３９に接続されている。

【００３９】出力４２及び４３は、４６から単一出力Ｓ
を提供する第３のＶＲＣ４４によってまとめられている
。このＶＲＣ４４は一方、抵抗４５により負荷されてい
る。

【００４０】増幅器のあらゆる組み合わせが可能なため
に、図５に示すような“ピラミッド”回路は非常に柔軟
性があり、増幅器３４〜３７の少なくとも１つが正しく
動作している限り、４６において有効な出力信号が常に
得られる。

【００４１】当然本発明は上述した実施例に制限される
ことはない。従って例えば図４の回路では、段階的に変
動して、０゜，９０°及び１８０°のみの値を取り得る
移相器１２を７と１３との間の経路４７上で使用し、ま
た中間移相を実現し得るために他方の経路４８上に小型
の連続可変移相器４９を提供することも好都合である。 導波管からなるリブレット結合器７を使用する代わりに
、マイクロストリップ又は同軸ケーブルで形成された同
様の結合器を使用することができる。この型の結合器に
はこれら２つのマイクロストリップ及び同軸ケーブル技
術のいずれかが容易に適用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の可変ランク結合器の構造の概略図で
ある。

【図２】図１の可変ランク結合器で使用するのに適した
リブレット結合器の１つの横断面図である。

【図３】本発明の結合器の使用時に、図２の断面で生じ
た波形を示す図２の結合器の中央横断面図である。

【図４】１対のアクティブ冗長増幅器を有する本発明の
電力装置のブロック図である。

【図５】図４のダイヤグラムを拡大した、複数対のアク
ティブ冗長増幅器を有する装置のブロック図である。

【符号の説明】

５，６，４０，４１，４５　　負荷抵抗７，１３，２４
，３８，３９，４４　　結合器１２，２７，３０，４９
　　移相器 ２８，３１　　サーキュレータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　冗長によって、特にアクティブ冗長で
   動作する複数の電力増幅器を使用して、保護されるマイ
   クロ波信号用電力接続部であって、該接続部が少なくと
   も、増幅すべき入力信号を、周波数及び位相が同期した
   １つ以上の対の信号に分割するのに適している３ｄＢ，
   ０゜結合器と、これらの信号に対応する各経路上にあり
   、電力増幅器が後に設けられた整合サーキュレータと、
   各対の経路の一方の整合サーキュレータの前に挿入され
   た０又はπ移相器と、経路内の２つの増幅器の下流で経
   路の各対に係合される可変ランク結合器とを備えており
   、該可変ランク結合器が、２つの入力ポートに２つの前
   記増幅器のそれぞれの出力からの２つの信号がそれぞれ
   送られる３ｄＢ，９０゜入力結合器と　　０゜〜１８０
   °の範囲の移相を行うのに適しており且つ前記入力結合
   器からの２つの出力経路の一方に配置される調整可能な
   移相器と、該調整可能な移相器からの及び入力結合器の
   他方の出力経路からのそれぞれの出力信号が送られる２
   つの入力経路を有しており且つ負荷に接続された一方の
   出力ポート及び当該接続部の電力出力用に構成されるか
   又は他の可変ランク結合器の２つの入力ポートの１つに
   結合されている他方の出力ポートを有しており、入力結
   合器と類似した又は同一の３ｄＢ，９０°出力結合器と
   をカスケード式に備えていることを特徴とする電力接続
   部。
2. 【請求項２】　　可変ランク結合器の入出力結合器がリ
   ブレット型結合器であることを特徴とする請求項１に記
   載の電力接続部。
3. 【請求項３】　　０゜又は１８０゜移相器が対の冗長増
   幅器の入力経路の１つに設けられていることを特徴とす
   る請求項１に記載の電力接続部。
4. 【請求項４】　　可変ランク結合器の調整可能な移相器
   が０゜、９０°及び１８０°の３つの所定位置を有して
   おり且つ他方の連続可変移相器が該可変ランク結合器の
   ２つの結合器を相互接続する他方の経路上に設けられて
   いることを特徴とする請求項１に記載の電力接続部。
5. 【請求項５】　　可変ランク結合器がマイクロストリッ
   プ技術を使用して製造されることを特徴とする請求項１
   に記載の電力接続部。
6. 【請求項６】　　可変ランク結合器が同軸技術を使用し
   て製造されることを特徴とする請求項１に記載の電力接
   続部。