JPH06224641A

JPH06224641A - ディジタルａｍ送信機

Info

Publication number: JPH06224641A
Application number: JP5008695A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Miki; 信之三木; Haruhiko Yura; 晴彦由良
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1994-08-12
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: EP0693843B1; EP0693843A1; JP2809957B2; US5450444A

Abstract

(57)【要約】【目的】スイッチング電力増幅器が平均して動作し、
信頼性の向上したディジタルＡＭ送信機を提供するこ
と。【構成】音声信号をディジタル化したディジタル信号
のビットの全てまたは一部と、このビットの全てまたは
一部の値に対応する数から信号が出力される符号化手段
の出力端との組み合わせが、時間の経過で変化するよう
にしている。そして、符号化手段の出力端にそれぞれ接
続され、音声信号で変調される搬送波信号を増幅する複
数のスイッチング電力増幅器１６の動作時間が均等化す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中波ラジオ放送などに
使用される中波送信機をディジタル化したディジタルＡ
Ｍ送信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディジタルＡＭ送信機について、
図６の回路構成図で説明する。

【０００３】６１は音声信号Ａの入力端で、入力端６１
から音声信号Ａが入力される。入力された音声信号Ａ
は、Ａ／Ｄコンバータ６２に加えられ、例えば１２ビッ
トの２進符号（２^０、２^１、２^２、……２^１１）で表現
されるディジタル信号に変換される。このディジタル信
号は各ビット毎に並列に符号器６３に加えられる。

【０００４】符号器６３は、１２ビットの２進符号に対
応する４０９５個（＃１〜＃４０９５）の出力端を有し
ており、それらの出力端のうち、ディジタル信号のビッ
トで定まる所定の出力端から信号が出力される。

【０００５】例えば、２進符号の２^０ビットが１の場合
（１０進表示で１）には＃１の１個の出力端に１が出力
される。また、２^１ビットが１の場合（１０進表示で
２）には＃２、３の２個の出力端に１が出力される。そ
して、２^２ビットが１の場合（１０進表示で４）には＃
４、５、６、７の４個の出力端に１が出力される。

【０００６】したがって、音声信号のレベルが小さい場
合には、番号の小さい出力端から１が出力され、そし
て、音声信号のレベルが大きくなるにつれて番号の大き
い出力端からも１が出力されるようになる。

【０００７】また、符号器６３の出力端には、それぞれ
搬送波切替器６４（＃１〜＃４０９５）が接続され、各
搬送波切替器６４はスイッチング電力増幅器６５（＃１
〜＃４０９５）に接続される。

【０００８】なお、搬送波切替器６４は符号器６３の出
力端から出力１が加えられると、ＯＮ状態になる。

【０００９】一方、６６は搬送波信号Ｃの入力端で、入
力端６６から入力された搬送波信号Ｃは、分配器６７で
スイッチング電力増幅器６５と等しい数の４０９５個に
分割され、前記搬送波切替器６４に加えられる。そし
て、ＯＮ状態にある搬送波切替器６４を通してスイッチ
ング電力増幅器６５に加えられる。

【００１０】スイッチング電力増幅器６５に加えられた
搬送波信号Ｃは増幅され、合成器６８に加えられる。合
成器６８は、各スイッチング電力増幅器６５（＃１〜＃
４０９５）に個別に接続される一次巻線（＃１〜＃４０
９５）と、各一次巻線と個別に結合し互いが直列に接続
される二次巻線（＃１〜＃４０９５）とで構成されてい
る。

【００１１】したがって、複数のスイッチング電力増幅
器６５のうち、動作状態にあるスイッチング電力増幅器
の出力が合成器６８で合成される。合成された出力は帯
域フィルタ６９でＡＭ変調波ＡＭとなり、出力端７０か
ら出力される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のディジ
タルＡＭ送信機は、高効率で高性能という特徴がある
が、次のような欠点がある。

【００１３】例えば、符号器は複数の出力端を有してい
るが、番号の大きい出力端からは音声信号のレベルが大
きい場合しか出力されない。これに対し、番号の小さい
出力端は、音声信号のレベルが小さい場合でも、また大
きい場合でも出力される。したがって、番号の小さい出
力端の方が頻繁に出力される。

【００１４】このため、番号の小さい符号器の出力端に
接続されるスイッチング電力増幅器は、番号の大きい符
号器の出力端に接続されるスイッチング電力増幅器に比
し、動作する時間が長くなる。

【００１５】ところで、中波ラジオ送信機のような大電
力送信機では、通常、同一電力の複数個の増幅器を並列
に接続して構成している。したがって、電力増幅器によ
って動作する時間が不均一になると、特定の電力増幅器
が早く故障してしまい、信頼性のバランスに問題が発生
する。

【００１６】本発明は、上記の欠点を解決するもので、
スイッチング電力増幅器が平均して動作するディジタル
ＡＭ送信機を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のディジタルＡＭ
送信機は、音声信号をディジタル化したディジタル信号
が入力され、前記ディジタル信号のビットの全てまたは
一部の値に対応した数の出力端から動作信号を出力する
符号化手段と、この符号化手段の出力端にそれぞれ接続
され、かつ、前記音声信号で変調される搬送波信号を増
幅する複数のスイッチング電力増幅器と、この複数のス
イッチング電力増幅器のうち、前記符号化手段から前記
動作信号が出力する出力端に接続して動作するスイッチ
ング電力増幅器の出力を合成する合成器とを具備し、前
記ディジタル信号のビットの全てまたは一部と、このビ
ットの全てまたは一部の値に対応する数から信号が出力
される前記符号化手段の出力端との組み合わせが、時間
の経過で変化するようにしている。

【００１８】

【作用】上記の構成によれば、音声信号をディジタル化
したディジタル信号のビットの全てまたは一部の値と、
この値に対応する数から信号が出力される符号化手段の
出力端との組み合わせが、時間の経過で変化するように
している。

【００１９】したがって、符号化手段の出力端にそれぞ
れ接続され、音声信号で変調される搬送波信号を増幅す
る複数のスイッチング電力増幅器のうち、動作するスイ
ッチング電力増幅器は、入力するディジタル信号のレベ
ルによって一義的に決定されなくなり、各スイッチング
電力増幅器は動作する時間が均等化する。

【００２０】この結果、動作するスイッチング電力増幅
器の発熱量が少なくなり、信頼性が向上する。

【００２１】

【実施例】本発明の一実施例について、図１の回路構成
図を参照して説明する。

【００２２】１１は音声信号の入力端で、入力端１１か
ら音声信号が入力される。入力された音声信号は、Ａ／
Ｄコンバータ１２に加えられ、例えば１２ビットの２進
符号（２^０、２^１、２^２、……２^１１）で表現されるデ
ィジタル信号に変換される。このディジタル信号は各ビ
ット毎に並列に符号器１３に加えられる。

【００２３】符号器１３は、１２ビットの２進符号に対
応する４０９５個（＃１〜＃４０９５）の出力端を有し
ており、それらの出力端のうち、ディジタル信号の値で
定まる所定の出力端から信号が出力される。

【００２４】例えば、２進符号の２^０ビットが１の場合
（１０進表示で１）には＃１の１個の出力端に１が出力
される。また、２^１ビットが１の場合（１０進表示で
２）には＃２、３の２個の出力端に１が出力される。そ
して、２^２ビットが１の場合（１０進表示で４）には＃
４、５、６、７の４個の出力端に１が出力される。

【００２５】したがって、音声信号のレベルが小さい場
合には、下位のビットが１になるので番号の小さい方の
出力端から１が出力される。そして、音声信号のレベル
が大きくなるにつれて、上位のビットが１になるので番
号の大きい出力端からも１が出力されるようになる。

【００２６】符号器１３の出力端は可変符号器１４に接
続される。なお、可変符号器１４の動作については後で
説明するが、可変符号器１４は、符号器１３の出力端に
対応してそれぞれ４０９５個（＃１〜＃４０９５）の入
力端と出力端を有している。そして、可変符号器１４の
出力端は、それぞれ各別に搬送波切替器１５（＃１〜＃
４０９５）に接続され、搬送波切替器１５は同様に各別
にスイッチング電力増幅器１６（＃１〜＃４０９５）に
接続される。

【００２７】なお、搬送波切替器１５は、可変符号器１
４の出力が加えられるとＯＮ状態になる。

【００２８】なお、搬送波切替器１５やスイッチング電
力増幅器１６などは、各実施例において、それぞれ複数
個で構成されているが、搬送波切替器１５やスイッチン
グ電力増幅器１６などの表現は、必ずしもこれら複数個
を総称するものではなく、特定の１個あるいは複数個を
表現する場合でも、搬送波切替器１５あるいはスイッチ
ング電力増幅器１６と表現して説明する。

【００２９】また、１７は搬送波信号の入力端で、入力
端１７から搬送波信号が入力される。搬送波信号は、分
配器１８でスイッチング電力増幅器１６の数に等しい４
０９５個に分割され、それぞれ前記搬送波切替器１５に
加えられる。そして、ＯＮ状態にある搬送波切替器１５
からスイッチング電力増幅器１６に加えられ増幅され
る。増幅された信号は合成器１９に加えられる。なお、
スイッチング電力増幅器１６の構成や動作については、
米国特許第４，５８０，１１１に記載されているので説
明は省略する。

【００３０】合成器１９は、各スイッチング電力増幅器
１６に個別に接続される一次巻線（＃１〜＃４０９５）
と、各一次巻線に個別に結合され互いが直列に接続され
る二次巻線（＃１〜＃４０９５）とで構成されている。
したがって、複数のスイッチング電力増幅器１６のう
ち、動作状態にあるスイッチング電力増幅器１６の出力
が合成器１９で合成される。合成された出力は帯域フィ
ルタ２０でＡＭ変調波となり、出力端２１から出力され
る。

【００３１】ここで、上記の符号器１３や可変符号器１
４などの動作について、図２の回路構成図を参照して説
明する。

【００３２】図２で、図１と対応させると２１１が音声
信号の入力端１１、そして、２１２がＡ／Ｄコンバータ
１２、２１３が符号器１３、２１４が可変符号器１４、
２１５が搬送波切替器１５、２１６がスイッチング電力
増幅器１６である。

【００３３】なお、図１の実施例では、音声信号は１２
ビットのディジタル信号に変換されているが、図２で
は、説明の都合上、４ビット（２^０、２^１、２^２、
２^３）のディジタル信号に変換されるものとして説明す
る。

【００３４】したがって、Ａ／Ｄコンバータ２１２は４
個の出力端（＃１〜＃４）を持ち、この出力端は符号器
２１３に接続される。

【００３５】符号器２１３は、４個の入力端（＃１〜＃
４）と、１５個の出力端（＃１〜＃１５）とを有し、各
入力端（＃１〜＃４）と各出力端（＃１〜＃１５）との
間にバッファアンプＢ１〜１５が接続されている。

【００３６】例えば、２^０ビットに対応する入力端＃１
には１個のバッファアンプＢ１が、そして、２^１ビット
に対応する入力端＃２には２個のバッファアンプＢ２、
３が、２^２ビットに対応する入力端＃３には４個のバッ
ファアンプＢ４〜７が、さらに、２^３ビットに対応する
入力端＃４には８個のバッファアンプＢ８〜１５が接続
され、これらのバッファアンプは出力端（＃１〜＃１
５）にそれぞれ接続されている。

【００３７】また、符号器２１３の１５個の出力端は可
変符号器２１４、例えばマトリックス状スイッチＳＷの
入力端（＃１〜＃１５）に接続される。マトリックス状
スイッチＳＷは入力端と同数の出力端（＃１〜＃１５）
を有している。そして、マトリックス状スイッチＳＷを
構成する入力端と出力端は、縦方向および横方向に交差
するマトリックスの交点を通して接続される。なお、入
力端と出力端を接続する交点は、例えばクロック発生器
ＣＬが発生するクロック信号によって移動するように構
成されている。

【００３８】例えば、ある時刻ｔ＝ｎでは○印の交点が
接続状態にあり、それから一定時間が経過した時刻ｔ＝
ｎ＋１では□印の交点が、さらに一定時間が経過したｔ
＝ｎ＋２の時刻では△印の交点が接続状態となるように
制御される。

【００３９】したがって、図の例ではクロック信号の立
上がりごとに、接続状態にある交点が右方向に順に移動
する。

【００４０】例えば入力端＃１は、時間の経過とともに
出力端＃１から２、３…と順に接続され、また、入力端
＃２は、時間の経過とともに出力端＃２から３、４…と
順に接続される。

【００４１】また、マトリックス状スイッチＳＷの出力
端は、それぞれ搬送波切替器２１５（＃１〜＃１５）に
接続される。この搬送波切替器２１５は、マトリックス
状スイッチＳＷの出力端から出力が加えられた時にＯＮ
状態となる。そして、図１で説明したようにＯＮ状態に
ある搬送波切替器２１５（＃１〜＃１５）を通して、搬
送波信号Ｃがスイッチング電力増幅器２１６に加えら
れ、スイッチング電力増幅器２１６は動作状態になる。

【００４２】したがって、上記した構成によれば、音声
信号のレベルが一定で、例え符号器２１３から信号が出
力する出力端が同一であっても、マトリックス状スイッ
チＳＷの働きで、信号が出力するマトリックス状スイッ
チＳＷの出力端は時間とともに変化する。

【００４３】このため、入力する音声信号に変化がなく
ても、動作状態になるスイッチング電力増幅器が時間に
よって変化し、１つのスイッチング電力増幅器が集中し
て動作することがなくなる。

【００４４】例えば、音声信号のレベルが低い場合で
も、マトリックス状スイッチＳＷの働きで、スイッチン
グ電力増幅器は小さい番号のものから、大きい番号のも
のまで均等に動作する。したがって、各スイッチング電
力増幅器が均一に動作し、信頼性のバランスがよくな
り、信頼性も向上する。

【００４５】なお、クロック信号の周波数を高くすれ
ば、接続状態にある交点の切り替えがそれだけ早くな
り、スイッチング電力増幅器の持つ熱容量により、スイ
ッチング電力増幅器の発熱がより平均化される。

【００４６】ここで、動作するスイッチング電力増幅器
が入力するディジタル信号の値で一義的に定まる従来装
置の場合と、入力するディジタル信号の値が一定でも動
作するスイッチング電力増幅器が切り替わる本発明の場
合とで、スイッチング電力増幅器の発熱量を比較する。
なお、発熱量はスイッチング電力増幅器の平均出力電力
に比例するため、平均出力電力で発熱量を比較する。

【００４７】従来装置の場合、変調０％のとき動作する
スイッチング電力増幅器は特定され、発熱するスイッチ
ング電力増幅器も決まってしまう。

【００４８】例えば、出力が１ｋＷの送信機で、ピーク
変調マージンが１１０％とすると、従来装置の場合、ス
イッチング電力増幅器のうち、無変調時に動作する１台
の出力電力Ｐ１は、Ｐ１＝送信機平均電力／動作しているものの台数＝１０００Ｗ／（（１５台／１．１）／２）＝１０００／６．８１５＝１４７Ｗ … 式（１）となる。

【００４９】本発明の場合、等価的に全てのスイッチン
グ電力増幅器が動作していることになる。したがって、
動作する１台の出力電力Ｐ２は、Ｐ２＝１０００Ｗ／１５台＝６７Ｗ … 式（２）となる。

【００５０】また、送信機の定格状態であるプログラム
変調（変調度４０％）では、送信機の平均出力は無変調
時の１．０８倍となる。このため、スイッチング電力増
幅器１台当たりの出力電力Ｐ３は、Ｐ３＝１０００Ｗ×１．０８／１５台＝７２Ｗ … 式（３）となる。

【００５１】式（１）〜式（３）から分かるように、本
発明によればスイッチング電力増幅器１台当たりの発熱
量は、従来装置の半分以下になる。

【００５２】このように発熱量が低下することにより、
信頼性が向上し、また、放熱系の熱設計が簡略化し、総
合効率向上やコストダウンが実現できる。

【００５３】なお、上記の構成では、マトリックス状ス
イッチＳＷの入力端と出力端を接続するマトリックスの
交点の全てを、ある一定時間ごとに一律に移動してい
る。しかし、各スイッチング電力増幅器の平均的電力損
失や発熱量ができるだけ等しくなるように、接続状態に
ある交点を移動する時間間隔を部分的に相違させること
もできる。また、１５個の交点を３個づつ５組に分け、
１つの組みを単位にして交点を移動させることもでき
る。この場合も各スイッチング電力増幅器の平均的電力
損失はほぼ平均化される。

【００５４】なお、上記の可変符号器の動作の説明は、
４ビットの場合で行っているが、図１のような１２ビッ
トの場合も同様に説明できる。

【００５５】次に本発明の他の実施例を図３の回路構成
図で説明する。

【００５６】前記した図１の実施例では、符号器１３と
可変符号器１４をそれぞれ別の回路構成ブロックで構成
しているが、図３の実施例は符号器３と可変符号器１１
とを同一の回路構成ブロックＢ１で構成した例である。
なお、図３では図１と同一部分に同一番号を付し説明は
省略する。

【００５７】また、本発明のもう一つの他の実施例につ
いて、図４の回路構成図で説明する。

【００５８】なお、図４の実施例では、図１と同一部分
には同一の番号を付し、図１と相違する構成を中心に説
明する。

【００５９】１１１は音声信号の入力端で、入力端１か
ら音声信号が入力される。入力された音声信号は、Ａ／
Ｄコンバータ１２に加えられ、１２ビットの２進符号
（２^０、２^１、２^２、……２^１１）で表現されるディジ
タル信号に変換される。

【００６０】そして、ディジタル信号の下位ビット（２
^０〜２^７）は、Ｄ／Ａコンバータ４１でアナログ信号に
変換され、アナログ電力増幅器４２に加えられる。アナ
ログ電力増幅器４２には、入力端１７、そして分配器１
８を通して搬送波信号が供給されており、搬送波信号は
Ｄ／Ａコンバータ４１から加えられるアナログ信号の大
きさに応じて増幅される。

【００６１】一方、ディジタル信号の上位ビット（２^８
〜２^１１）は、符号器１３ａ、そして可変符号器１４ａ
に加えられ、上記した図１の実施例と同様の方法で処理
される。

【００６２】また、スイッチング電力増幅器（＃１〜＃
１５）およびアナログ電力増幅器４２で増幅された搬送
波信号は合成器１９で合成され、帯域フィルタ２０を通
して出力端２１からＡＭ変調波として出力される。な
お、図４の実施例の場合、電力増幅器は、１５個のスイ
ッチング電力増幅器と１個のアナログ電力増幅器で構成
されるので、搬送波信号は分配器１８で１６個に分割さ
れる。

【００６３】また、本発明のもう一つの他の実施例につ
いて、図５の回路構成図で説明する。

【００６４】前記した図４の実施例では符号器１３ａと
可変符号器１４ａが別の回路構成ブロックで構成されて
いるが、図５の実施例は符号器１３ａと可変符号器１４
ｂとを同一の回路構成ブロックＢ２で構成した例であ
る。なお、図５では図４と同一部分に同一番号を付し説
明は省略する。

【００６５】なお、上記した実施例では、動作するスイ
ッチング電力増幅器を決定する符号化手段を、例えばマ
トリックス状スイッチなどで構成し、縦方向および横方
向に交差するマトリックスの交点を時間とともに変化さ
せている。このようなマトリックス状スイッチはロジッ
クＩＣなどで容易に実現できる。

【００６６】また、符号化手段を、例えば回路構成ブロ
ックが相違する符号器と可変符号器とで構成し、先ず符
号器において、音声信号をディジタル化したディジタル
信号をその値で定まる数の出力に変換し、次に可変符号
器において、符号器で変換された出力から、動作するス
イッチング電力増幅器を決定する動作信号を作ってい
る。しかし、図３や図５の実施例のように符号器と可変
符号器を一体化し、符号化手段に入力されるディジタル
信号をそのまま利用し、例えばソフトウエア的に処理し
たり、またはＤＳＰ（デジタル信号処理ＩＣ）等で処理
したりして、動作するスイッチング電力増幅器を決定す
る動作信号を作ることもできる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチング電力増幅
器が平均して動作し、信頼性の向上したディジタルＡＭ
送信機が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図である。

【図２】本発明の説明するための回路構成図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す回路構成図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す回路構成図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す回路構成図である。

【図６】従来装置説明する回路構成図である。

【符号の説明】

１１…入力端１２…Ａ／Ｄコンバータ１３…符号器１４…可変符号器１５…搬送波切替器１６…スイッチング電力増幅器１７…入力端１８…分配器１９…合成器２０…帯域フィルタ２１…出力端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音声信号をディジタル化したディジタル
信号が入力され、前記ディジタル信号のビットの全てま
たは一部の値に対応した数の出力端から動作信号を出力
する符号化手段と、この符号化手段の出力端にそれぞれ
接続され、かつ、前記音声信号で変調される搬送波信号
を増幅する複数のスイッチング電力増幅器と、この複数
のスイッチング電力増幅器のうち、前記符号化手段から
前記動作信号が出力する出力端に接続して動作するスイ
ッチング電力増幅器の出力を合成する合成器とを具備し
たディジタルＡＭ送信機において、前記ディジタル信号
のビットの全てまたは一部と、このビットの全てまたは
一部の値に対応する数から信号が出力される前記符号化
手段の出力端との組み合わせが、時間の経過で変化する
ようにしたことを特徴とするディジタルＡＭ送信機。