JPH04332209A - 多端子電力増幅器 - 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、複数の入出力端子を有
するマイクロ波帯の多端子電力増幅器に関する。なお、
本発明はマルチビーム衛星通信に用いられる衛星搭載増
幅器その他として利用される。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、複数の入出力端子を有する従
来の多端子電力増幅器の構成を示すブロック図である。 図において、入力端子８１１　〜８１８　の各信号は、
第１の電力結合器８２を介して増幅器８３１　〜８３８
　に入力され、それぞれの出力は第２の電力結合器８４
を介して出力端子８５１　〜８５８　に取り出される。 なお、ここに示す構成は入出力端子数Ｎ（２ｎ　）＝８
（２３　）、増幅器数Ｎ＝８であり、各電力結合器８２
，８４は、２入力２出力の９０度ハイブリッド結合器（
Ｈ）８６を４（Ｎ／２）個並列に配置し、さらに３（ｎ
）段縦続に配置した構成である。また、入出力端子はそ
れぞれ対応するものに同一の添字を付したが、一般的な
構成は例えば特開昭６１−７８２１３号公報に記載され
ている。

【０００３】以下、図１０に示す多端子電力増幅器の動
作について説明するが、ここでは簡単のために入力端子
８１１　には周波数ｆ１　（角周波数ω１　）の信号が
入力し、入力端子８１２　には周波数ｆ２　（角周波数
ω２　）の信号が入力されるときに、各増幅器８５１　
〜８５８　が同一の特性を有する理想的な場合について
示す。入力端子８１１　に入力される信号電圧をｖ１　
＝ａ・ｃｏｓ（ω１ｔ）　、入力端子８１２　に入力さ
れる信号電圧をｖ２　＝ａ・ｃｏｓ（ω２ｔ）　とする
。入力端子８１１　に入力される信号が、第１の電力結
合器８２を介して各増幅器８３１　〜８３８　に入力さ
れるときの理想的な移相量をαｊ１（ｊ＝８３１　〜８
３８　）とすると、 αｊ１＝０°，９０°，９０°，１８０°，９０°，１
８０°，１８０°，２７０° である。また、入力端子８１２　に入力される信号が、
第１の電力結合器８２を介して各増幅器８３１　〜８３
８　に入力されるときの理想的な移相量をαｊ２（ｊ＝
８３１　〜８３８　）とすると、 αｊ２＝９０°，１８０°，１８０°，２７０°，０°
，９０°，９０°，１８０° である。したがって、各増幅器８３１　〜８３８　には
、　　ｖ＝ｂ・ｃｏｓ（ω１ｔ＋αｊ１）＋ｂ・ｃｏｓ
（ω２ｔ＋αｊ２）　　　　　　　　　　…　（１）の
信号が入力される。ただし、ｂ＝ａ・２−３／２である
。 また、αｊ１，αｊ２は第１の電力結合器８２の構成で
決定される位相であり、例えば増幅器８３１　ではαｊ
１＝０°，αｊ２＝９０°である。

【０００４】ここで、各増幅器８３１　〜８３８　の特
性について、入力電圧ｖ，出力電圧Ｖ，係数ａ１　，ａ
３　として 　　Ｖ＝ａ１・ｖ＋ａ３・ｖ３　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
　（２）と仮定する。　（１）式で表される信号がこの
増幅器に入力された場合には、出力電圧Ｖの各信号成分
は、ｆ１　成分：Ａ１・ｃｏｓ（ω１ｔ＋αｊ１）ｆ２
　成分：Ａ１・ｃｏｓ（ω２ｔ＋αｊ２）となる。ただ
し、Ａ１　＝ｂ・ａ１＋３ｂ・ａ３／４である。

【０００５】各増幅器で増幅された信号は、第２の電力
結合器８４で位相合成される。各増幅器８３１　〜８３
８　から出力された信号が、第２の電力結合器８４を介
して出力端子８５１　に取り出されるときの理想的な移
相量をβ１ｊ（ｊ＝８３１　〜８３８　）とすると、β
１ｊ＝２７０°，１８０°，１８０°，９０°，１８０
°，９０°，９０°，０° である。また、各増幅器８３１　〜８３８　から出力さ
れた信号が、第２の電力結合器８４を介して出力端子８
５２　に取り出されるときの理想的な移相量をβ２ｊ（
ｊ＝８３１　〜８３８　）とすると、 β２ｊ＝１８０°，９０°，９０°，０°，２７０°，
１８０°，１８０°，９０° である。

【０００６】したがって、出力端子８５１　に現れる各
信号成分は、 ｆ１　成分：Σｊ　２−３／２・Ａ１・ｃｏｓ（ω１ｔ
＋αｊ１＋β１ｊ）ｆ２　成分：Σｊ　２−３／２・Ａ
１・ｃｏｓ（ω２ｔ＋αｊ２＋β１ｊ）となる。ただし
、Σｊ　はｊ＝８３１　〜８３８　についての総和であ
る。一方、 αｊ１＋β１ｊ＝２７０°，２７０°，２７０°，２７
０°，２７０°，２７０°，２７０°，２７０° αｊ２＋β１ｊ＝　　０°，　　０°，　　０°，　　
０°，１８０°，１８０°，１８０°，１８０° であるので、周波数ｆ１　の信号は出力端子８５１　に
同相合成されて出力されるが、周波数ｆ２　の信号は出
力端子８５１　には逆相合成されて出力されない。

【０００７】同様にして、周波数ｆ２　の信号は出力端
子８５２　に同相合成されて出力されるが、周波数ｆ１
　の信号は出力端子８５２　には逆相合成されて出力さ
れない。 このように、従来の多端子電力増幅器では、１つの入力
端子に入力された信号が第１の電力結合器８２により分
配されて各増幅器８３１　〜８３８　に入力され、各増
幅器で増幅された後に、第２の電力結合器８４により位
相合成されて入力端子に対応した出力端子にだけ出力さ
れる構成になっている。したがって、この多端子電力増
幅器をマルチビーム衛星通信用の増幅器として用いた場
合には、各ビームからの信号を共通増幅するので、ビー
ム間のトラヒック変動があっても柔軟に対処して電力の
有効利用を図ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の多端子電力増幅
器をマルチビーム衛星搭載用中継器の送信多端子電力増
幅器として使用する場合には、増幅器の高信頼性が要求
される。ところで、現用機器が故障した場合には、切替
スイッチなどによって予備機器に切り替えて動作させる
予備構成により、高信頼性を確保することが一般的に行
われている。

【０００９】しかし、複数の入出力端子を有し、複数の
増幅器を有する従来の多端子電力増幅器では、各増幅器
が同一の特性であることが不可欠であるので、予備構成
を実現するには挿入する切替スイッチなどの特性を含め
て設計する必要がある。したがって、現在ではＮ個の増
幅器全体に対して予備の増幅器を有するような予備構成
は実現されていない。

【００１０】本発明は、Ｎ個の増幅器全体に対して予備
構成をとることができる多端子電力増幅器を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数Ｍ個の信
号入力端子の信号を所定の位相関係で複数Ｎ個の出力端
子に位相展開する第１の電力結合器と、前記第１の電力
結合器の各出力端子に取り出される出力信号をそれぞれ
増幅するＮ個の増幅器と、前記Ｎ個の増幅器の各出力信
号を前記第１の電力結合器の位相関係に対応する所定の
位相関係で位相合成し、前記各信号入力端子に対応する
Ｍ個の信号出力端子に出力する第２の電力結合器とを備
えた多端子電力増幅器において、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４端
子を有し、端子ａと端子ｂが接続される接続状態１，端
子ａと端子ｃおよび端子ｂと端子ｄが同時に接続される
接続状態２，さらに端子ａと端子ｄおよび端子ｂと端子
ｃが同時に接続される接続状態３の３つの接続状態をと
り、前記接続状態１における端子ａ−ｂ間の電気長がｅ
ｓ１であり、前記接続状態２における端子ａ−ｃ間，端
子ｂ−ｄ間および前記接続状態３における端子ａ−ｄ間
，端子ｂ−ｃ間の各電気長がｅｓ２である４端子切替ス
イッチを前記増幅器対応に設け、隣接する４端子切替ス
イッチの端子ｄと端子ｃが電気長ｅｓｓの接続線路を介
して接続され、両端の４端子切替スイッチの端子ｃまた
は端子ｄが電気長ｅｒ　の接続線路を介してそれぞれ端
子Ｔ１または端子Ｔ２に接続され、 ｅｓｓ＝ｅｓ１−２ｅｓ２ ｅｒ　＝ｅｓ１−ｅｓ２ の関係を有する切替スイッチ網を前記Ｎ個の増幅器の入
力側と出力側のそれぞれに備え、前記各切替スイッチ網
の端子Ｔ１間および端子Ｔ２間にそれぞれ前記Ｎ個の増
幅器と同一の特性を有する２つの増幅器を備え、前記（
Ｎ＋２）個の増幅器のうちＮ個の増幅器を現用として用
い、このＮ個の増幅器の少なくとも１つに故障が発生し
たときに、前記切替スイッチ網を操作してその増幅器に
隣接する増幅器から予備として残っている増幅器まで１
つずつシフトした迂回経路を形成する制御手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】図１は、本発明の多端子電力増幅器の基本構成
を示すブロック図である。図において、Ｎ個並列に配置
される増幅器８３１　〜８３Ｎ　の外側に２個の増幅器
８３Ｎ＋１　，８３Ｎ＋２　を予備として設け、従来の
多端子電力増幅器としての動作を損なうことなく、故障
した増幅器に代わって予備の増幅器８３Ｎ＋１　あるい
は増幅器８３Ｎ＋２　に迂回する経路を形成する切替ス
イッチ網１１，１２を備える。切替スイッチ網１１，１
２は、それぞれＮ個の４端子切替スイッチ１３１　〜１
３Ｎ　，１４１　〜１４Ｎ　を備える。なお、増幅器に
付す番号の添字と、４端子切替スイッチに付す番号の添
字が対応する。

【００１３】ここで、４端子切替スイッチの接続状態を
図２に示す。４端子切替スイッチの各端子ａ，ｂ，ｃ，
ｄにおいて、端子ａ−ｂ間の電気長をｅｓ１とし、端子
ａ−ｃ間，端子ｂ−ｄ間，端子ａ−ｄ間，端子ｂ−ｃ間
の各電気長をｅｓ２とする。図２（１）　に示す接続状
態１は端子ａ−ｂ間が接続された状態を示し、図２（２
）　に示す接続状態２は端子ａ−ｃ間，端子ｂ−ｄ間が
接続された状態を示し、図２（３）　に示す接続状態３
は端子ａ−ｄ間，端子ｂ−ｃ間が接続された状態を示す
。

【００１４】以下説明を容易にするために、各４端子切
替スイッチ１３１　〜１３Ｎ　，１４１　〜１４Ｎ　の
初期状態を接続状態１とする。４端子切替スイッチ１３
１　〜１３Ｎ　の端子ａは第１の電力結合器８２の各出
力端子に接続され、端子ｂは増幅器８３１　〜８３Ｎ　
の各入力端子に接続される。また、４端子切替スイッチ
１４１　〜１４Ｎ　の端子ａは増幅器８３１　〜８３Ｎ
　の各出力端子に接続され、端子ｂは第２の電力結合器
８４の各入力端子に接続される。また、各４端子切替ス
イッチ１３１　〜１３Ｎ　，１４１　〜１４Ｎ　の端子
ｃ，ｄは、それぞれ隣接する４端子切替スイッチの対向
する端子に電気長ｅｓｓの接続線路１５を介して接続さ
れる。また、切替スイッチ網１１の４端子切替スイッチ
１３１　の端子ｃは、電気長ｅｒ　の接続線路１６を介
して切替スイッチ網１１の端子１７１　に接続され、４
端子切替スイッチ１３Ｎ　の端子ｄは、接続線路（電気
長ｅｒ　）１６を介して切替スイッチ網１１の端子１７
２　に接続される。また、切替スイッチ網１２の４端子
切替スイッチ１４１　の端子ｃは、接続線路（電気長ｅ
ｒ　）１６を介して切替スイッチ網１２の端子１８１　
に接続され、４端子切替スイッチ１４Ｎ　の端子ｄは、
接続線路（電気長ｅｒ　）１６を介して切替スイッチ網
１２の端子１８２　に接続される。予備の増幅器８３Ｎ
＋１　は端子１７１　と端子１８１　との間に接続され
、予備の増幅器８３Ｎ＋２　は端子１７２　と端子１８
２　との間に接続される。

【００１５】また、各増幅器８３１　〜８３Ｎ　，８３
Ｎ＋１　，８３Ｎ＋２　の振幅量がすべてＡであり、位
相量がすべてθＡ　であるとし、各切替スイッチ網１１
，１２は無損失であるとする。各切替スイッチ網１１，
１２が無損失であれば、各４端子切替スイッチがどのよ
うな接続状態でも、切替スイッチ網１１から各増幅器８
３１　〜８３Ｎ　，８３Ｎ＋１　，８３Ｎ＋２　を介し
て切替スイッチ網１２の出力端子に得られる振幅量は増
幅器の振幅量Ａとなるので、以下の説明では各接続状態
における位相量だけに着目する。

【００１６】初期状態における切替スイッチ網１１の４
端子切替スイッチ１３ｉ　（ｉ＝１〜Ｎ）の端子ａから
、増幅器８３ｉ　（ｉ＝１〜Ｎ）を介して、切替スイッ
チ網１２の４端子切替スイッチ１４ｉ　（ｉ＝１〜Ｎ）
の端子ｂまでの位相量θＴ　は、すべて θＴ　＝ｅｓ１＋θＡ　＋ｅｓ１ となる。なお、従来の多端子電力増幅器と同等の動作を
実現する場合には、増幅器での絶対位相量は問題になら
ず、各増幅器の振幅および位相特性が揃っていれば十分
である。したがって、初期状態では、各切替スイッチ網
１１，１２を挿入したことにより、各増幅器での見かけ
上の位相量が全体にθＡ　からθＴ　にシフトするだけ
であり、多端子電力増幅器としての機能には支障はない
。

【００１７】初期状態で増幅器８３ｊ１（１≦ｊ１≦Ｎ
）が故障した場合には、図示しない制御手段により、切
替スイッチ網１１，１２を制御して予備の増幅器８３Ｎ
＋１　あるいは増幅器８３Ｎ＋２　への切替えを行う。 増幅器８３Ｎ＋１　に切替える場合には、増幅器８３ｋ
　（ｋ＝１〜ｊ１）に接続する切替スイッチ網１１の４
端子切替スイッチ１３ｋ　（ｋ＝１〜ｊ１）を接続状態
２に設定し、切替スイッチ網１２の４端子切替スイッチ
１４ｋ　（ｋ＝１〜ｊ１）を接続状態３に設定する。

【００１８】すなわち、故障した増幅器８３ｊ１に入力
される信号が、対応する４端子切替スイッチ１３ｊ１か
ら接続線路（電気長ｅｓｓ）１５，４端子切替スイッチ
１３ｊ１−１を介して隣接する増幅器８３ｊ１−１に迂
回され、対応する４端子切替スイッチ１４ｊ１−１から
接続線路（電気長ｅｓｓ）１５，４端子切替スイッチ１
４ｊ１を介して出力される（このときの位相量をθＴ１
とする）。以下順次、迂回経路が隣接する増幅器にシフ
トし、最後に増幅器８３１　に入力される信号が、対応
する４端子切替スイッチ１３１　から接続線路（電気長
ｅｒ　）１６，切替スイッチ網１１の端子１７１　を介
して予備の増幅器８３Ｎ＋１　に迂回され、切替スイッ
チ網１２の端子１８１　から接続線路（電気長ｅｒ　）
１６，４端子切替スイッチ１４１　を介して出力される
（このときの位相量をθＴ２とする）。

【００１９】各位相量θＴ１，θＴ２は、それぞれθＴ
１＝ｅｓ２＋ｅｓｓ＋ｅｓ２＋θＡ＋ｅｓ２＋ｅｓｓ＋
ｅｓ２θＴ２＝ｅｓ２＋ｅｒ　＋θＡ　＋ｅｒ＋ｅｓ２
となる。ここで、接続線路１５，１６の各電気長ｅｓｓ
，ｅｒ　を 　　ｅｓｓ＝ｅｓ１−２ｅｓ２　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
…　（３）　　ｅｒ　＝ｅｓ１−ｅｓ２　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　…　（４）と設定することにより、 θＴ１＝ｅｓ１＋θＡ　＋ｅｓ１ θＴ２＝ｅｓ１＋θＡ　＋ｅｓ１ となり、ともに初期状態における位相量θＴ　と等しく
なる。すなわち、故障した増幅器から予備の増幅器８３
Ｎ＋１　側に迂回経路を全体にシフトしても、位相量に
変化はなく従来と同様の多端子電力増幅器として動作さ
せることができる。

【００２０】また、増幅器８３Ｎ＋２　に切替える場合
には、故障した増幅器８３ｋ　（ｋ＝ｊ１〜Ｎ）に接続
する切替スイッチ網１１の４端子切替スイッチ１３ｋ　
（ｋ＝ｊ１〜Ｎ）を接続状態３に設定し、切替スイッチ
網１２の４端子切替スイッチ１４ｋ　（ｋ＝ｊ１〜Ｎ）
を接続状態２に設定する。以下同様に、故障した増幅器
から予備の増幅器８３Ｎ＋２　側に迂回経路を全体にシ
フトしても、位相量に変化はなく従来と同様の多端子電
力増幅器として動作させることができる。

【００２１】なお、以上の説明では、切替スイッチ網１
１，１２の各４端子切替スイッチ１３１　〜１３Ｎ　，
１４１　〜１４Ｎの初期状態を特定したが（接続状態１
）、初期状態を他の接続状態とし、Ｎ＋２個の増幅器８
３１　〜８３Ｎ　，８３Ｎ＋１　，８３Ｎ＋２　のうち
、任意のＮ個を現用増幅器とし、残りの２個を予備増幅
器とすることも可能である。

【００２２】また、各切替スイッチ網１１，１２につい
て、端子間の電気長ｅｓ１，ｅｓ２と、接続線路１５の
電気長ｅｓｓと、接続線路１６の電気長ｅｒ　との関係
を示す条件式（３），（４）　をそれぞれ個別に満足す
る構成としてもよい。

【００２３】

【実施例】図３〜図６は、本発明実施例の切替え時の状
態を示す図である。なお、本実施例はＮ＝８の場合であ
り、予備の増幅器８３９　，８３１０を備えるが、図面
の都合上、増幅器８３５　〜増幅器８３７および対応す
る４端子切替スイッチは省略されている。

【００２４】図３は初期状態であり、各切替スイッチ網
１１，１２の４端子切替スイッチ１３１　〜１３８　，
１４１　〜１４８はそれぞれ接続状態１になっている。 したがって、動作する増幅器８３１　〜８３８　におい
て、上述したように切替スイッチ網１１，１２を挿入し
た分だけ位相量がシフトするが、多端子電力増幅器とし
ての機能は従来と同様である。

【００２５】図４は増幅器８３２　が故障したときの状
態であり、切替スイッチ網１１の４端子切替スイッチ１
３１　，１３２　を接続状態２に設定し、切替スイッチ
網１２の４端子切替スイッチ１４１　，１４２　を接続
状態３に設定する。すなわち、故障した増幅器８３２　
に入力される信号が、対応する４端子切替スイッチ１３
２　から接続線路（電気長ｅｓｓ）１５，４端子切替ス
イッチ１３１　を介して隣接する増幅器８３１　に迂回
され、対応する４端子切替スイッチ１４１　から接続線
路（電気長ｅｓｓ）１５，４端子切替スイッチ１４２　
を介して出力される。また、増幅器８３１　に入力され
る信号は、対応する４端子切替スイッチ１３１　から接
続線路（電気長ｅｒ　）１６，切替スイッチ網１１の端
子１７１　を介して予備の増幅器８３９　に迂回され、
切替スイッチ網１２の端子１８１　から接続線路（電気
長ｅｒ　）１６，４端子切替スイッチ１４１　を介して
出力される。

【００２６】図５は増幅器８３１　および増幅器８３３
　が故障したときの状態であり、切替スイッチ網１１の
４端子切替スイッチ１３１を接続状態２に設定し、切替
スイッチ網１２の４端子切替スイッチ１４１　を接続状
態３に設定する。また、切替スイッチ網１１の４端子切
替スイッチ１３３　〜１３８　を接続状態３に設定し、
切替スイッチ網１２の４端子切替スイッチ１４３　〜１
４８　を接続状態２に設定する。すなわち、故障した増
幅器８３１　に入力される信号が、対応する４端子切替
スイッチ１３１　から接続線路（電気長ｅｒ　）１６，
切替スイッチ網１１の端子１７１　を介して予備の増幅
器８３９　に迂回され、切替スイッチ網１２の端子１８
１　から接続線路（電気長ｅｒ　）１６，４端子切替ス
イッチ１４１　を介して出力される。また、故障した増
幅器８３３　に入力される信号が、対応する４端子切替
スイッチ１３３　から接続線路（電気長ｅｓｓ）１５，
４端子切替スイッチ１３４　を介して隣接する増幅器８
３４　に迂回され、対応する４端子切替スイッチ１４４
から接続線路（電気長ｅｓｓ）１５，４端子切替スイッ
チ１４３　を介して出力される。以下順次、迂回経路が
隣接する増幅器にシフトし、最後に増幅器８３８　に入
力される信号が、対応する４端子切替スイッチ１３８　
から接続線路（電気長ｅｒ　）１６，切替スイッチ網１
１の端子１７２　を介して予備の増幅器８３１０に迂回
され、切替スイッチ網１２の端子１８２　から接続線路
（電気長ｅｒ　）１６，４端子切替スイッチ１４８　を
介して出力される。

【００２７】図６は、増幅器８３２　が故障した後に増
幅器８３９が故障したときの状態である。増幅器８３２
　が故障した後は図４に示す状態となり、予備の増幅器
８３９　側に迂回経路が設けられるが、増幅器８３９　
が故障することにより、切替スイッチ網１１の４端子切
替スイッチ１３１　を接続状態１に戻し、切替スイッチ
網１２の４端子切替スイッチ１４１　を接続状態１に戻
す。さらに、切替スイッチ網１１の４端子切替スイッチ
１３２　〜１３８　を接続状態３に設定し、切替スイッ
チ網１２の４端子切替スイッチ１４２　〜１４８　を接
続状態２に設定する。

【００２８】このように、各増幅器８３１　〜８３１０
の振幅および位相特性が等しく、かつ各切替スイッチ網
１１，１２が無損失であれば、図３〜図６に示すいずれ
の形態においても多端子電力増幅器として同様の機能を
果たすことができる。図７は、本発明多端子電力増幅器
の他の実施例構成を示すブロック図である。なお、本実
施例は入力端子数Ｍ１＝５，出力端子数Ｍ２＝５の場合
であり、予備の増幅器８３９　，８３１０を含めて１０
個の増幅器を備えるが、図面の都合上、増幅器８３５　
〜増幅器８３７　および対応する４端子切替スイッチは
省略されている。

【００２９】本実施例の特徴とするところは、入力端子
８１１　〜８１５　に接続される第１の電力結合器８２
において、信号が通らない９０度ハイブリッド結合器（
Ｈ）８６を取り外し、入力端子に接続された９０度ハイ
ブリッド結合器８６の入力端子を終端する。また、出力
端子８５１〜８５５　に接続される第２の電力結合器８
４において、信号が通らない９０度ハイブリッド結合器
（Ｈ）８６を取り外し、出力端子に接続されない９０度
ハイブリッド結合器の出力端子を終端する。

【００３０】図８は、切替スイッチ網を構成する４端子
切替スイッチを同軸タイプの切替スイッチにより実現し
た実施例構成を示す図である。図８（１）　は、ＳＰＤ
Ｔスイッチ２０とＳＰ３Ｔスイッチ２１を用いて構成し
た４端子切替スイッチの例であり、ＳＰＤＴスイッチ２
０およびＳＰ３Ｔスイッチ２１の各接点間の電気長がｐ
ｓ　である。端子ａとＳＰ３Ｔスイッチ２１，端子ｂと
ＳＰ３Ｔスイッチ２１，端子ｃとＳＰＤＴスイッチ２０
，端子ｄとＳＰＤＴスイッチ２０との間は、それぞれ電
気長ｐｔ　の線路２２を介して接続される。ＳＰ３Ｔス
イッチ２１間は、電気長ｐ１　の線路２３を介して接続
され、ＳＰＤＴスイッチ２０とＳＰ３Ｔスイッチ２１と
の間は、それぞれ電気長ｐ２　の線路２４を介して接続
される。

【００３１】したがって、端子ａ，ｂ間の電気長ｅｓ１
は、 ｅｓ１＝２ｐｔ＋２ｐｓ＋ｐ１　　　　　　　　　　　
…　（５）であり、端子ａ−ｃ間、端子ａ−ｄ間、端子
ｂ−ｃ間、端子ｂ−ｄ間の各電気長ｅｓ２は、 ｅｓ２＝２ｐｔ＋２ｐｓ＋ｐ２　　　　　　　　　　　
…　（６）である。ここで、（３），（４）　式で決定
される接続線路１５，１６の各電気長ｅｓｓ，ｅｒ　は
、ｅｓｓ＝ｅｓ１−２ｅｓ２≧０　　　　　　　　　　
　　　　　　…　（７）ｅｒ　＝ｅｓ１−ｅｓ２　　≧
０　　　　　　　　　　　　　　　　　　…　（８）が
実現のための条件であるが、ｅｓ１＞０，ｅｓ２＞０で
あるので、　（７）式が満足されれば　（８）式は自動
的に満足される。したがって、（５），（６），（７）
　式からｅｓｓ＝（２ｐｔ＋２ｐｓ＋ｐ１）−２（２ｐ
ｔ＋２ｐｓ＋ｐ２）＝ｐ１−２（ｐ２＋ｐｔ＋ｐｓ）　
　　　　…　（９）となるので、 ｐ１　≧２（ｐ２＋ｐｔ＋ｐｓ）　　　　　　　　　　
…（１０）を満足するように、図８（１）　に示される
４端子切替スイッチを構成する。

【００３２】図８（２）　は、ＳＰＤＴスイッチ２０の
みを用いて構成した４端子切替スイッチの例であり、Ｓ
ＰＤＴスイッチ２０の各接点間の電気長がｐｓ　である
。端子ａ，ｂ，ｃ，ｄと各ＳＰＤＴスイッチ２０との間
は、それぞれ電気長ｐｔ　の線路２２を介して接続され
る。端子ａに接続されるＳＰＤＴスイッチ２０と端子ｄ
に接続されるＳＰＤＴスイッチ２０との間、端子ｂに接
続されるＳＰＤＴスイッチ２０と端子ｃに接続されるＳ
ＰＤＴスイッチ２０との間には、それぞれ電気長ｐ３　
の線路２５を介してＳＰＤＴスイッチ２０が挿入され、
そのＳＰＤＴスイッチ２０間は、電気長ｐ１　の線路２
３を介して接続される。端子ａに接続されるＳＰＤＴス
イッチ２０と端子ｃに接続されるＳＰＤＴスイッチ２０
との間、端子ｂに接続されるＳＰＤＴスイッチ２０と端
子ｄに接続されるＳＰＤＴスイッチ２０との間は、それ
ぞれ電気長ｐ２　の線路２４を介して接続される。

【００３３】したがって、端子ａ，ｂ間の電気長ｅｓ１
は、 ｅｓ１＝２ｐｔ＋４ｐｓ＋ｐ１＋２ｐ３　　　　　　　
　　　…（１１）である。端子ａ，ｃ間および端子ｂ，
ｃ間の電気長ｅｓ２−ａ、端子ａ，ｄ間および端子ｂ，
ｃ間の電気長ｅｓ２−ｂは、それぞれ ｅｓ２−ａ＝２ｐｔ＋２ｐｓ＋ｐ２　　　　　　　　　
　　…（１２）ｅｓ２−ｂ＝２ｐｔ＋３ｐｓ＋２ｐ３　
　　　　…（１３）である。ここで、ｅｓ２−ａ＝ｅｓ
２−ｂ＝ｅｓ２であるためには、（１２），（１３）　
式から ｐ３　＝（ｐ２−ｐｓ）／２　　　　　　　　　　…（
１４）ｐ２＞ｐｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…（１５）とすればよ
い。また、（７）　式の条件は、（１１），（１２），
（１４）式から、 ｅｓｓ＝（２ｐｔ＋４ｐｓ＋ｐ１＋（ｐ２−ｐｓ））−
２（２ｐｔ＋２ｐｓ＋ｐ２）＝ｐ１−（ｐ２＋２ｐｔ＋
ｐｓ）　　　　　　　　　　　　　…（１６）となるの
で、 ｐ１　≧ｐ２＋２ｐｔ＋ｐｓ　　　　　　　　　　　　
　…（１７）とすればよい。したがって、（１４），（
１５），（１７）式を満足するように、図８（２）　に
示される４端子切替スイッチを構成する。

【００３４】図９は、切替スイッチ網を構成する４端子
切替スイッチを導波管タイプの切替スイッチにより実現
した実施例構成を示す図である。図において、電気長ｐ
１　の導波管２６と電気長ｐ２　の増幅器２７は回転子
２８内に収容される。回転子２８の外側には、端子ａ，
ｂ，ｃ，ｄに対応した開口をもつ固定子２９が設けられ
る。 図９（１）　は接続状態１に対応し、図９（２）　は接
続状態２に対応し、図９（３）　は接続状態３に対応す
る。ここで、導波管２６の電気長ｐ１　を導波管２７の
電気長ｐ２の２倍よりも十分に大きくすれば、各端子と
回転子との接続部の電気長を考慮しても、４端子切替ス
イッチに必要な条件　（７）式を満足することができる
。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、Ｎ個の増
幅器のいずれか２個までの故障に対して、予備増幅器へ
の切替えを可能にすることができる。したがって、Ｎ個
の増幅器のすべてについて予備増幅器を備える必要がな
く、小さな規模で信頼性の高い多端子電力増幅器を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多端子電力増幅器の基本構成を示すブ
ロック図である。

【図２】４端子切替スイッチの接続状態を示す図である
。

【図３】本発明実施例の切替え時の状態（初期状態）を
示す図である。

【図４】本発明実施例の切替え時の状態（増幅器８３２
　が故障したときの状態）を示す図である。

【図５】本発明実施例の切替え時の状態（増幅器８３１
　および増幅器８３３　が故障したときの状態）を示す
図である。

【図６】本発明実施例の切替え時の状態（増幅器８３２
　が故障した後に増幅器８３９　が故障したときの状態
）を示す図である。

【図７】本発明多端子電力増幅器の他の実施例構成を示
すブロック図である。

【図８】切替スイッチ網を構成する４端子切替スイッチ
を同軸タイプの切替スイッチにより実現した実施例構成
を示す図である。

【図９】切替スイッチ網を構成する４端子切替スイッチ
を導波管タイプの切替スイッチにより実現した実施例構
成を示す図である。

【図１０】複数の入出力端子を有する従来の多端子電力
増幅器の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１，１２　　切替スイッチ網 １３，１４　　４端子切替スイッチ １５　　接続線路（電気長ｅｓｓ） １６　　接続線路（電気長ｅｒ　） １７，１８　　端子 ２０　　ＳＰＤＴスイッチ ２１　　ＳＰ３Ｔスイッチ ２２，２３，２４，２５　　線路 ２６　　導波管（電気長ｐ１　） ２７　　増幅器（電気長ｐ２　） ２８　　回転子 ２９　　固定子 ８１　　入力端子 ８２　　第１の電力結合器 ８３　　増幅器 ８４　　第２の電力結合器 ８５　　出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数Ｍ個の信号入力端子の信号を所定
   の位相関係で複数Ｎ個の出力端子に位相展開する第１の
   電力結合器と、前記第１の電力結合器の各出力端子に取
   り出される出力信号をそれぞれ増幅するＮ個の増幅器と
   、前記Ｎ個の増幅器の各出力信号を前記第１の電力結合
   器の位相関係に対応する所定の位相関係で位相合成し、
   前記各信号入力端子に対応するＭ個の信号出力端子に出
   力する第２の電力結合器とを備えた多端子電力増幅器に
   おいて、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４端子を有し、端子ａと端子
   ｂが接続される接続状態１，端子ａと端子ｃおよび端子
   ｂと端子ｄが同時に接続される接続状態２，さらに端子
   ａと端子ｄおよび端子ｂと端子ｃが同時に接続される接
   続状態３の３つの接続状態をとり、前記接続状態１にお
   ける端子ａ−ｂ間の電気長がｅｓ１であり、前記接続状
   態２における端子ａ−ｃ間，端子ｂ−ｄ間および前記接
   続状態３における端子ａ−ｄ間，端子ｂ−ｃ間の各電気
   長がｅｓ２である４端子切替スイッチを前記増幅器対応
   に設け、隣接する４端子切替スイッチの端子ｄと端子ｃ
   が電気長ｅｓｓの接続線路を介して接続され、両端の４
   端子切替スイッチの端子ｃまたは端子ｄが電気長ｅｒ　
   の接続線路を介してそれぞれ端子Ｔ１または端子Ｔ２に
   接続され、 ｅｓｓ＝ｅｓ１−２ｅｓ２ ｅｒ　＝ｅｓ１−ｅｓ２ の関係を有する切替スイッチ網を前記Ｎ個の増幅器の入
   力側と出力側のそれぞれに備え、前記各切替スイッチ網
   の端子Ｔ１間および端子Ｔ２間にそれぞれ前記Ｎ個の増
   幅器と同一の特性を有する２つの増幅器を備え、前記（
   Ｎ＋２）個の増幅器のうちＮ個の増幅器を現用として用
   い、このＮ個の増幅器の少なくとも１つに故障が発生し
   たときに、前記切替スイッチ網を操作してその増幅器に
   隣接する増幅器から予備として残っている増幅器まで１
   つずつシフトした迂回経路を形成する制御手段を備えた
   ことを特徴とする多端子電力増幅器。