JPH04352528A - 高周波電力増幅装置 - Google Patents

高周波電力増幅装置

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JPH04352528A
JPH04352528A JP3126310A JP12631091A JPH04352528A JP H04352528 A JPH04352528 A JP H04352528A JP 3126310 A JP3126310 A JP 3126310A JP 12631091 A JP12631091 A JP 12631091A JP H04352528 A JPH04352528 A JP H04352528A
Authority
JP
Japan
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output
detector
high frequency
phase shifter
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP3126310A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Taroumaru
眞 太郎丸
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3036Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
    • H03G3/3042Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers

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  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

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】本発明は無線送信機、または高周
波の搬送波を用いる有線通信機器に用いられる高周波電
力増幅装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、無線機器は小型化、固体化が進み
、特に、自動車電話や携帯電話に代表される携帯用無線
電話装置の小型・軽量化は目ざましい。そして、これら
の機器に内蔵され、送信電力を所要の電力まで増幅する
高周波電力増幅装置は、基地局における受信電界強度に
基づく基地局からの指令により、送信電力を加減する制
御が行われている。
【0003】従来の高周波電力増幅装置は図4または図
5に示すように構成されている。図4に示す高周波電力
増幅装置では、入力高周波信号を所要の電力に増幅する
電力増幅回路1の出力が方向性結合器2と同軸線路3を
介してアンテナコネクタ4に接続されている。
【0004】なお、同軸線路3は電力増幅回路1の定格
出力インピーダンスと等しい特性インピーダンスを有し
ている。方向性結合器2は電気的長さが“1/4”波長
で互いに平行に配置されたストリップ線路21および2
2と終端抵抗器23から構成され、電力増幅回路1から
アンテナコネクタ4に向かって伝達される通過電力、す
なわち進行波電力に比例した高周波出力が出力端子24
に発生する。出力端子24の高周波電圧は、直線検波器
5で検波される。
【0005】この図4に示した高周波電力増幅装置の場
合には、方向性結合器2の出力端子24には、負荷との
インピーダンス整合に関わらず、進行電力に比例した信
号が現れる。したがって、負荷のインピーダンスが電力
増幅回路1の出力インピーダンスと等しい場合には反射
波は発生しない。よって負荷に供給される電力と進行波
電力は等しくなり、通過電力参照端子51には進行波電
圧の振幅、すなわち出力電力の平方根に比例した電圧が
得られる。
【0006】図5に示す高周波電力増幅装置では、電力
増幅回路1の出力が同軸線路3を介してアンテナコネク
タ4に接続されおり、直線検波器5は結合コンデンサ6
を介して電力増幅回路1の出力端子11に接続されてい
る。
【0007】なお、この図5においても同じように、同
軸線路3は電力増幅回路1の定格出力インピーダンスと
等しい特性インピーダンスを有している。結合コンデン
サ6は電力増幅回路1の定格出力インピーダンスよりも
十分小さいインピーダンスとなる静電容量のものである
【0008】この図5に示した高周波電力増幅装置の場
合には、直線検波器5の出力の通過電力参照端子51に
は電力増幅回路1の出力端子11の電圧の大きさに比例
した直流信号が得られる。もし、負荷のインピーダンス
が電力増幅回路1の出力インピーダンスと等しくて整合
がとれているときは反射波は生じない。よって、通過電
力参照端子51には図4と同様に進行波電圧の振幅、す
なわち出力高周波電力の平方根に比例した直流信号が得
られる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の高周波電力増幅装置では次のような問題があ
る。
【0010】図4に示した高周波電力増幅装置では、取
り扱い周波数が低い場合にはストリップ線路21,22
が長くなり、方向性結合器2が大型となる。ストリップ
線路21,22を“1/4”波長よりも短くすると結合
度が低下するため、通過電力参照端子51に十分な大き
さの信号が得られなくなる。結合度を向上させるために
両ストリップ線路21,22との間隔を縮めることも考
えられるが、通常のプリント配線板によるストリップラ
インで線路間隔を0.1 mm以下に配置することは困
難なため、限界がある。
【0011】図4に示した高周波電力増幅装置では、こ
のような理由によって、比較的小出力の場合には方向性
結合器2の線路長を“1/4”波長としても、通過電力
参照端子51に十分な大きさの信号が得られなくなる場
合がある。
【0012】図5に示した高周波電力増幅装置では、回
路自体が簡単であるため小型に構成することができるが
、負荷との整合が悪化した場合には通過電力を正確に検
出できない。たとえば、負荷が解放または短絡という極
端な状態においては、進行波電圧と反射波電圧の位相差
により、通過電力参照端子51の電圧が零になる場合が
ある。特に、このような場合、電力増幅回路1に可変利
得のものを用いて出力電力を自動または手動で一定に制
御しようとすると、電力増幅回路1の利得を最大値まで
上昇させることになる。そして電力増幅回路1の出力電
力、すなわち進行波電力のほとんどが負荷で反射されて
電力増幅回路1に戻り、熱となって消費され、電力増幅
回路1における損失が増大し、最悪の場合には増幅素子
を破壊させる恐れがある。
【0013】本発明は方向性結合器を使用した場合より
も小型化することができ、しかも、負荷の整合が悪化し
た場合においても出力端子の通過電力を検出することが
できる高周波電力増幅装置を提供することを目的として
いる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の高周波電力増幅
装置は、電力増幅回路の出力に移相器を接続し、前記移
相器の出力から送信出力を得るとともに、前記移相器の
入力端の高周波電圧を検出する第1の検波器と、前記移
相器の出力端の高周波電圧を検出する第2の検波器と、
第1の検波器の出力電圧と第2の検波器の出力電圧とを
加算する加算器とを設け、前記加算器の出力から通過電
力参照電圧を得ることを特徴とする。
【0015】
【作用】この構成によると、移相器を介装して、進行波
電圧と反射波電圧の双方に対して互いに位相が異なる2
ヶ所での高周波電圧の振幅の和を求めるので、負荷との
インピーダンス整合が悪化したときでも、通過電力参照
出力を得ることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の高周波電力増幅装置を図1〜
図3に基づいて説明する。なお、従来例を示す図4,図
5と同一の作用をなすものには同一の符号を付けて説明
する。
【0017】図1と図2は本発明の高周波電力増幅装置
の第1の実施例を示す。電力増幅回路1の出力に90°
移相器7を接続し、90°移相器7の出力が同軸線路3
を介してアンテナコネクタ4に接続されている。90°
移相器7の入力端71には、結合コンデンサ6aを介し
て第1の検波器としての直線検波器5aが接続されてい
る。90°移相器7の出力端72には、結合コンデンサ
6bを介して第2の検波器としての直線検波器5bが接
続されている。直線検波器5aの出力電圧と直線検波器
5bの出力電圧とは加算器8で加算されて通過電力参照
端子51に出力されている。
【0018】なお、結合コンデンサ6a,6bは、90
°移相器7の入出力インピーダンスよりも十分小さいイ
ンピーダンスとなる静電容量のものである。90°移相
器7は入力した高周波信号の位相を90 °遅れて出力
するもので、図2に示すようなπ型の集中定数回路で、
電力増幅回路1の出力インピーダンスの大きさと等しく
なるように、コンデンサC1,C2の静電容量およびコ
イルLのインダクタンスを選ぶことにより実現できる。 この場合、低い周波数の高周波電力増幅装置でも小型化
が図れる。
【0019】また、90°移相器7は電気的長さが“1
/4”波長の同軸線路やストリップ線路などで実現する
こともできる。このように構成された高周波電力増幅装
置について、その動作を詳細に説明する。
【0020】ここで進行波電圧の振幅をA,反射波電圧
の振幅をBとすると、90°移相器7の入力端71にお
ける電圧V1と、90°移相器7の出力端72における
電圧をV2は下記の第1式で表せる。
【0021】
【数1】
【0022】一般に、進行波よりも反射波の方が小さい
から、0≦B≦Aなる関係がある。ωは高周波信号の角
周波数である。φは入力端71における進行波と反射波
の位相差で、負荷インピーダンスや負荷と電力増幅回路
1の出力端子との間に接続される同軸線路の長さによっ
て変化する。もし、負荷のインピーダンスが電力増幅回
路1の出力インピーダンスと等しく、整合がとれている
ときは反射波は生じずB=0となる。よってV1,V2
の振幅は等しく、通過電力参照端子51には進行波電圧
の振幅A、すなわち出力高周波電力の平方根に比例した
直流信号が得られる。次に、負荷のインピーダンスが電
力増幅回路1の出力インピーダンスおよび同軸線路のイ
ンピーダンスと異なり、整合がとれていないときには定
在波が同軸線路3上に生じる。このときV1,V2の振
幅を求めると、各々下記の第2式のVa,Vbとなる。
【0023】
【数2】
【0024】したがって、通過電力参照端子51には(
Va+Vb)に比例した直流信号が出力される。(Va
+Vb)はA、すなわち進行波電圧の振幅を固定してB
、すなわち反射波電圧の振幅が(0≦B≦A)なる定義
域の変数とする関数と見たとき、φ=0では2Aの一定
値、それ以外ではB=0で最小値2A,B=Aで下記の
第3式で示す最大値をとるBに関する単調増加関数とな
る。
【0025】
【数3】
【0026】第3式の最大値はおよそ“2.83A”と
なることがわかる。したがって(Va+Vb)の値は、
負荷整合時には“2A”、任意の負荷が接続された場合
でも、最小“2A”、最大“2.83A”の値をとる。 そして、この(Va+Vb)に比例した直流信号が、通
過電力参照端子51に現れる。
【0027】図3は本発明の第2の実施例を示す。この
実施例の高周波電力増幅装置では、図1における直線検
波器5a,5bがそれぞれ二乗検波器9a,9bに置き
換えられている。二乗検波器9a,9bは入力高周波電
圧の大きさの二乗に比例した直流信号を出力するもので
ある。
【0028】この図3の高周波電力増幅装置では、90
°移相器7の入力端71における電圧V1、出力端72
の電圧V2は、図1の実施例と同様に第1式で表せる。 そしてV1,V2の振幅も同様にして各々第2式のVa
,Vbとなる。したがって、通過電力参照端子51には
、下記の第4式で示すVa,Vbの二乗和、すなわち進
行波電力と反射波電力の和に比例した直流信号が出力さ
れる。
【0029】
【数4】
【0030】また、検波器を二乗検波器とすることによ
り、負荷の整合が悪化した場合には、通過電力が見かけ
上高く検出され、電力増幅回路1に可変利得のものを用
いて出力電力を自動または手動で一定に制御する場合に
おいて、同利得を低下させるように働くので、電力増幅
回路1における損失を抑え、増幅素子の破壊を防止でき
る。
【0031】上記の第1の実施例では、直線検波器5a
,5bの出力を加算器8で加算したが、加算器8を二乗
和するように構成した場合には、第2の実施例と同様の
効果を実現できる。
【0032】上記の各実施例の移相器7はその移送角度
が90°であったが、これは 270°としても同様で
あり、90°近傍または 270°近傍の移送角度であ
ってもほぼ信頼できる結果を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】各請求項に記載の構成によると、電力増
幅回路の出力に移相器を接続し、移相器の出力から送信
出力を得るとともに、移相器の入力端の高周波電圧と移
相器の出力端の高周波電圧に基づいて通過電力参照電圧
を得るため、方向性結合器を用いずに出力端子の通過電
力を検出することができる。
【0034】したがって、低い周波数の高周波電力増幅
装置では小型化が容易となり、また小出力の高周波電力
増幅装置で、負荷の整合が悪化した場合においても出力
端子の通過電力を検出することができる。
【0035】請求項1に記載の第1,第2の検波器は、
請求項2に記載のように直線検波器または請求項3に記
載のように二乗検波器とすることができる。二乗検波器
とした場合には負荷の整合が悪化した場合に通過電力が
見かけ上高く検出され、電力増幅回路に可変利得のもの
を用いて出力電力を自動または手動で一定に制御する場
合において、同利得を低下させるように働くので、電力
増幅回路における損失を抑え、増幅素子の破壊を防止す
るのに役立つものである。
【0036】請求項1に記載の第1,第2の検波器を直
線検波器とした場合であっても、請求項4に記載のよう
に加算器を2乗和を出力するように構成することによっ
て、第1,第2の検波器を二乗検波器とした場合と同様
の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高周波電力増幅装置のブロック図であ
る。
【図2】同装置の移相器の具体例を示す回路図である。
【図3】高周波電力増幅装置の他の実施例のブロック図
である。
【図4】方向性結合器を使用した従来の高周波電力増幅
装置のブロック図である。
【図5】方向性結合器を使用しない従来の高周波電力増
幅装置のブロック図である。
【符号の説明】
1      電力増幅回路 5a    直線検波器〔第1の検波器〕5b    
直線検波器〔第2の検波器〕6a,6b      結
合コンデンサ7      90°移相器 8      加算器 51      通過電力参照端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電力増幅回路の出力に移相器を接続し
    、前記移相器の出力から送信出力を得るとともに、前記
    移相器の入力端の高周波電圧を検出する第1の検波器と
    、前記移相器の出力端の高周波電圧を検出する第2の検
    波器と、第1の検波器の出力電圧と第2の検波器の出力
    電圧とを加算する加算器とを設け、前記加算器の出力か
    ら通過電力参照電圧を得る高周波電力増幅装置。
  2. 【請求項2】  第1の検波器と第2の検波器を直線検
    波器で構成した請求項1記載の高周波電力増幅装置。
  3. 【請求項3】  第1の検波器と第2の検波器を二乗検
    波器で構成した請求項1記載の高周波電力増幅装置。
  4. 【請求項4】  第1の検波器と第2の検波器を直線検
    波器で構成し、加算器を第1の検波器の出力と第2の検
    波器の出力との二乗和を出力するよう構成した請求項1
    記載の高周波電力増幅装置。
JP3126310A 1991-05-30 1991-05-30 高周波電力増幅装置 Pending JPH04352528A (ja)

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