JPH04311105A - 電力増幅装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は衛星通信その他に用い
られる高周波信号（数ＭＨｚ〜数＋ＧＨｚ）の電力増幅
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の装置として図３に示すもの
があった。図において、１は信号入力端子、２は小信号
増幅部、３はステップ式可変減衰部、４は減衰値設定信
号入力端子、５は減衰値設定回路、６は電圧制御可変減
衰器、７は高出力増幅部、８は利得補償回路、９は誤差
増幅器、１０は抵抗器、１１はサーミスタ、１２は直流
電圧印加端子、１３は信号出力端子である。

【０００３】次に動作について説明する。信号入力端子
１に印加された被増幅信号は、小信号増幅部２にて適当
なレベルまで線形増幅された後、１個又は複数個のステ
ップ式可変減衰器から成るステップ式可変減衰部３に送
られる。ステップ式可変減衰部３では、減衰値設定回路
５からの１／０バイナリ制御信号の組み合わせにより０
〜１５ｄＢの減衰量を１ｄＢ刻みで設定し、小信号増幅
部２から入力した信号レベルを減衰させることができ、
減衰値設定信号入力端子４より読み込んだ入力信号レベ
ルの変化に応じた減衰値設定情報に従って動作する。本
例は０／１ｄＢ、０／２ｄＢ、０／４ｄＢ、０／８ｄＢ
の４個のステップ式可変減衰器から成る場合である。さ
らに、ステップ式可変減衰部３の出力信号は電圧制御可
変減衰器６に入力する。利得補償回路８では抵抗器１０
とサーミスタ１１の接続点から直流電圧印加端子１２に
印加された直流電圧の分割電圧を取り出し、誤差増幅器
９の反転入力端子に入力しているが、周囲温度が変動す
るとサーミスタ１１の抵抗値が変化し誤差増幅器９の出
力もこれに応じて変化する。電圧制御可変減衰器６はマ
イクロ波帯の場合、例えばＰＩＮダイオードで構成され
ており、上記誤差増幅器９の出力をダイオードの順方向
バイアス電圧として取り込むことで、温度変化に応じて
入力信号を減衰させることができる。

【０００４】電圧制御可変減衰器６の出力は更に高出力
増幅部７にて所望のレベルまで電力増幅された後、信号
出力端子１３より出力する。上記のように、従来の装置
は入力信号レベルの変化に伴いステップ式可変減衰器３
の設定を変化させ、一定の出力電力を得るものであるが
、周囲温度の変化による小信号増幅部２、ステップ式可
変減衰部３及び高出力増幅部７での利得変動を相殺する
温度係数を持ったサーミスタを実装することで、装置全
体の利得を一定に保っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力増幅装置は
以上のように構成されているが、周囲温度変化によって
生じる装置各部の利得変動量を、予測もしくは実測によ
りあらかじめ算出し、これを補償するサーミスタの値を
数回に及ぶ温度試験により決定するため試験調整時間が
かかる、また、ステップ式可変減衰部３での設定値ごと
に利得変動量が異なるため、すべての設定減衰値におい
て最適な利得変動補償をすることができないという問題
点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、任意の減衰量設定値において周
囲温度変化により生じる装置の利得変動を正確に検出し
、逐次利得補償することのできる電力増幅装置を得るこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる電力増
幅装置は、入力信号の一部から取り出した直流成分と減
衰値設定回路から送出するステップ式減衰器制御信号を
Ｄ／Ａ変換し逆対数変換／√演算した信号とを掛け算し
たものを基準信号として、高出力増幅部出力信号の一部
から抽出した直流成分との比較を誤差増幅器にて行い、
利得変動にともなう誤差電圧にて電圧制御可変減衰器の
減衰量を制御するものである。

【０００８】

【作用】この発明における電力増幅装置では、周囲温度
変化に伴い変化する出力レベルを誤差増幅器にて上記基
準信号と比較し、発生した誤差電圧にて電圧制御可変減
衰器の減衰量を増減させる。

【０００９】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において１〜７、１３は上記従来
例と全く同一のものである。１４は入力カップラー、１
５は利得補償回路、１６は第１の包絡線検波器、１７は
第１のローパスフィルタ、１８はＤ／Ａ変換器、１９は
逆対数変換／√回路、２０は掛け算回路、２１は出力カ
ップラー、２２は第１の抵抗器、２３は第２の抵抗器、
２４は第２の包絡線検波器、２５は第２のローパスフィ
ルタ、２６は誤差増幅器である。

【００１０】また図２は本実施例の説明を補足するため
の出力波形例で、ａ及びａ´は入力カップラー出力波形
、ｂ及びｂ´は第１の包絡線検波器出力波形、ｃ及びｃ
´は第１のローパスフィルタ出力波形、ｄ及びｄ´は逆
対数変換／√回路出力波形，ｅ及びｅ´は掛け算回路出
力波形、ｆ及びｆ´は第１及び第２の抵抗器による上記
出力カップラー出力波形の電圧変換波形、ｇ及びｇ´は
第２の包絡線検波器出力波形、ｈ及びｈ´は第２のロー
パスフィルタ出力波形である。

【００１１】上記のように構成された電力増幅装置では
、信号入力端子１に印加された被増幅信号は入力カップ
ラー１４を経由して小信号増幅部２にて適当なレベルま
で線形増幅された後、１個または複数個のステップ式可
変減衰器から成るステップ式可変減衰部３へ送られる。 ステップ式可変減衰部３では従来例と同様、減衰値設定
信号入力端子４より読み込んだ減衰値設定情報に従って
動作する減衰値設定回路５からの１／０バイナリ制御信
号により０〜１５ｄＢの減衰量を１ｄＢ刻みで設定し、
小信号増幅部２から入力した信号レベルを減衰させる。 ステップ式可変減衰部３の出力信号は電圧制御可変減衰
器６を通過後、高出力増幅部７にて所望のレベルまで電
力増幅され、更に出力カップラー２１を経由して出力端
子１３より出力する。

【００１２】まず本装置への入力信号レベルが最大の場
合（入力信号レベル０ｄＢとする）の利得補償について
説明する。利得補償は利得補償回路１５にて行なわれる
が、まず入力カップラー１４にて取り出した入力信号の
一部（図２波形ａ）は第１の包絡線検波器１６にてピー
ク値が検出され（図２波形ｂ）、第１のローパスフィル
タ１７でリップル成分が除去された後、掛け算回路２０
へ送出される（図２波形ｃ）。このときの図２波形ｃの
電圧値を１Ｖとする。また入力信号レベルが最大の為、
減衰値設定信号入力端子４からは設定減衰量１５ｄＢの
命令が入力され、これに従い減衰値設定回路５はステッ
プ式可変減衰部３の各ステップ式可変減衰部へ１、１、
１、１のバイナリ制御信号を送出しているが、これらの
一部はＤ／Ａ変換器１８にて入力バイナリ信号に応じた
アナログ電圧に変換される。Ｄ／Ａ変換器１８の出力ア
ナログ電圧は逆対数変換／√回路１９にて逆対数値に変
換後√演算処理がなされ、掛け算回路２０へ送られる。 本実施例ではＤ／Ａ変換器１８は１、１、１、１のディ
ジタル入力に対応して−１．５Ｖを出力するものとし、
従って逆対数変換／√回路１９の出力は０．１８Ｖとな
る（図２波形ｄ）。掛け算回路２０では上記第１のロー
パスフィルタ１７及び逆対数変換／√回路１９からの信
号を掛け合わせ、誤差増幅器２６の反転入力端子へ基準
電圧として送出する（図２波形ｅ）。本例では第１のロ
ーパスフィルタ１７の出力電圧１Ｖ、逆対数変換／√回
路１９の出力電圧０．１８Ｖのため基準電圧は０．１８
Ｖとなる。一方出力カップラー２１にて取り出した高出
力増幅部７出力信号の一部は第１の抵抗器２２及び第２
の抵抗器２３にて抵抗分圧された後（図２波形ｆ）、第
２の包絡線検波器２４にてピーク値が検出され（図２波
形ｇ）、第２のローパスフィルタ２６でリップル成分が
除去された後（図２波形ｈ）誤差増幅器２６の非反転入
力端子へ入力する。ここで、第１の抵抗器２２及び第２
の抵抗器２３による分圧比は、常温において上記誤差増
幅器２６の反転入力端子へ印加されている基準電圧と等
しくなるように設定されているため、誤差増幅器２６に
おいては誤差電圧は発生しない（図２波形ｅとｈは等し
い値となる）。今、周囲温度変化により小信号増幅部２
、高出力増幅部７における利得またはステップ式可変減
衰部３での減衰量が増減すると高出力増幅部の出力信号
レベルが変動し、図２波形ｆは例えばｆ´のようになる
。これに従い第２の包絡線検波器２４出力波形は図２波
形ｇ´に、第２のローパスフィルタ２５出力波形は図２
波形ｈ´のように変化するため誤差増幅器２６にて誤差
電圧が発生する（誤差電圧ｅ−ｈ´Ｖ）。電圧制御可変
減衰器６の電圧制御端子は誤差増幅器２６の出力に接続
されており、上記誤差電圧に応じて減衰量が変化する制
御ループを形成しているため常に一定の利得が保持され
る。

【００１３】次に本装置への入力信号レベルが最小の場
合の利得補償について説明する（本例において入力信号
レベルは最大入力時に比し−１５ｄＢとする）。入力信
号レベルが最小の場合、入力カップラー１４にて取り出
した信号、第１の包絡線検波器１６にて検出した信号、
第１のローパスフィルタ１７でリップル成分が除去され
た後の波形はそれぞれ図２波形ａ´、ｂ´、ｃ´のよう
になる。上記図２波形ｃ´は入力電力−１５ｄＢなので
電圧値で０．１８Ｖとなる。また入力信号レベルが最小
の為、減衰値設定信号入力端子４からは設定減衰量０ｄ
Ｂの命令が入力され、これに従い減衰値設定回路５はス
テップ式可変減衰部３の各ステップ式可変減衰器へ０、
０、０、０のバイナリ制御信号を送出しており、最大入
力時と同様これらの一部はＤ／Ａ変換器１８にてアナロ
グ電圧に変換される。Ｄ／Ａ変換器１８は０、０、０、
０のディジタル入力に対応して０Ｖを出力し、従って逆
対数変換／√回路１９の出力は１Ｖとなる（図２波形ｄ
´）。掛け算回路２０では上記第１のローパスフィルタ
１７及び逆対数変換／√回路１９からの信号を掛け合わ
せ、誤差増幅器２６の反転入力端子へ基準電圧として送
出する（図２波形ｅ´）。

【００１４】以上のように入力信号レベルが最小の場合
は第１のローパスフィルタ１７の出力電圧０．１８Ｖ、
逆対数変換／√回路１９の出力電圧１Ｖのため基準電圧
は０．１８Ｖとなり入力信号レベルが最大の場合と等し
い電圧値となる。以後の動作は入力信号レベルが最大の
場合と同様となり、周囲温度変動で発生した誤差増幅器
２６からの誤差電圧に従い電圧制御可変減衰器６の減衰
量を制御するループにより常に一定の利得を保持してい
る。本実施例では入力信号レベルが最大の場合と最小の
場合について説明をおこなったが、他の入力信号レベル
についても掛け算回路２０の出力電圧は常に一定（本例
では０．１８Ｖ）となるため、ステップ式可変減衰器の
設定値にかかわらず、その設定条件での周囲温度変動に
よる小信号増幅部２、高出力増幅部７における利得また
はステップ式可変減衰部３での減衰量補償をおこなう。 また、ステップ式可変減衰器３を構成するステップ式可
変減衰器の段数を増やせば、上記説明と同様の制御を広
い入力信号レベル範囲において実施できる。尚、本説明
中の第１のローパスフィルタ１７及び第２のローパスフ
ィルタ２５の周波数特性は、各々の被ろ波信号中のリッ
プル除去率および温度変動に伴う本制御ループの応答速
度を考慮して決定されるため同一のものとならない場合
もある。

【００１５】実施例２．上記実施例１では入力カップラ
ー１４及び出力カップラー２４の出力信号レベルの検出
に包絡線検波器を用いた場合を示したが、二乗検波器等
レベルを検出できるものならばいずれでもよく、本発明
の範囲を越えるものではない。

【００１６】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００１７】周囲温度変化による装置の利得変動に応じ
て誤差電圧を発生し、電圧制御可変減衰器の減衰量を制
御する自動利得制御ループとしたので、従来例における
温度試験での温度補償素子（サーミスタ）の最適値選定
作業が不要となり、人件費、設備費が削減できる。

【００１８】自動利得制御ループにおいて、誤差増幅器
の基準電圧値はステップ式可変減衰器での設定減衰値に
係わらず常に一定となる回路としたので、どの設定減衰
値においても周囲温度変化による装置各部での利得・減
衰量の変動に精度良く追従し、利得補償をおこなうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す回路ブロック図であ
る。

【図２】この発明の実施例１の動作説明を補う信号波形
図である。

【図３】従来の電力増幅装置を示す回路ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１　　信号入力端子 ２　　小信号増幅部 ３　　ステップ式可変減衰部 ４　　減衰値設定信号入力端子 ５　　減衰値設定回路 ６　　電圧制御可変減衰器 ７　　高出力増幅部 １３　　信号出力端子 １４　　入力カップラー １５　　利得補償回路 １６　　第１の包絡線検波器 １７　　第１のローパスフィルタ １８　　Ｄ／Ａ変換器 １９　　逆対数変換／√回路 ２０　　掛け算回路 ２１　　出力カップラー ２２　　第１の抵抗器 ２３　　第２の抵抗器 ２４　　第２の包絡線検波器 ２５　　第２のローパスフィルタ ２６　　誤差増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１個又は複数個の小信号増幅器から成
   る小信号増幅部と、減衰値設定信号により動作する減衰
   値設定回路と、この減衰値設定回路の出力信号により制
   御される１個又は複数個のステップ式可変減衰器から成
   るステップ式可変減衰部と、印加電圧により減衰量を変
   化できる電圧制御可変減衰器と、１個又は複数個の高出
   力増幅器から成る高出力増幅部とで構成される電力増幅
   装置において、入力信号の一部を取り出す入力カップラ
   ーと、この入力カップラーの出力信号レベルを検出する
   第１のレベル検出器と、この第１のレベル検出器の出力
   信号の交流成分を除去する第１のローパスフィルタと、
   上記減衰値設定回路の出力信号の一部を入力しアナログ
   値に変換するＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器の出力
   を逆対数変換／√演算する逆対数変換／√回路と、上記
   第１のローパスフィルタの出力と逆対数変換／√回路の
   出力を掛け合わせる掛け算回路と、上記高出力増幅部の
   出力信号の一部を取り出す出力カップラーと、この出力
   カップラーの出力信号を複数の抵抗器にて分圧し、分圧
   したレベルを検出する第２のレベル検出器と、この第２
   のレベル検出器の出力信号の交流成分を除去する第２の
   ローパスフィルタと、この第２のローパスフィルタの出
   力を非反転入力端子へ、上記掛け算回路の出力を反転入
   力端子へ取り込み、出力電圧により上記電圧制御可変減
   衰器の減衰量を制御する誤差増幅器とを具備したことを
   特徴とする電力増幅装置。