JPH0652851B2 - 高周波電力増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、送信器等における高周波電力増幅回路に係
り、より詳細には、その出力レベルが一定となるレベル
制御を行う高周波電力増幅回路に関する。

従来の技術 広範な範囲にわたる周波数の増幅を行うため、その出力
レベルを一定に保つことが困難な機種では、出力レベル
のレベル制御を行っている。

その方法としては、第４図に示すように、方向性結合器
等からなる出力検出部83を用いることによって、高周波
増幅器82の出力の一部の検出を行うと共に、その出力を
検波部84によって検波する。そして検波された出力を、
抵抗R8とコンデンサーC8とからなる一次遅れフィルター
85を介して誤差増幅器86に導く。

そしてこの誤差増幅器86において、一次遅れフィルター
85の出力電圧（高周波増幅器82の出力レベルを示す）と
基準電圧V86 との差異を示す電圧を生成し、この生成し
た電圧に従って、高周波増幅器82に導かれる高周波信号
のレベルを、可変減衰器81を用いて制御することによ
り、高周波増幅器82の出力を一定に保つ構成が、従来に
おいては採用されていた。

発明が解決しようとする課題 上記構成を用いた場合、第５図のt85 によって示す受信
期間には、一次遅れフィルター85の出力電圧は０Ｖ（86
21 によって示す）となっている。そのため、可変減衰
器81への高周波信号811 の送出の開始等により、送信を
開始したとき(T81) には、誤差増幅器86より出力され、
可変減衰器81の減衰量の制御を行う電圧863 は、最小量
の減衰を指示する電圧8631となってしまうので、可変減
衰器81の出力812 のレベルは、入力された高周波信号の
レベルに略等しい、大きなレベルの信号8121となる。そ
のため、この大きなレベルの高周波信号が導かれた高周
波増幅器82の出力も大きなレベルとなる。

また一次遅れフィルター85は、高周波増幅器が増幅変調
信号を扱う場合、一次遅れフィルター85のカットオフ周
波数は変調信号の最低周波数に比べて十分低くなければ
系を安定させることができない。従って、一次遅れフィ
ルター85の時定数が大きな値となるので、その出力862
の電圧が上昇するためには、時定数に対応する長い期間
ｔ86 を要する。

一方、誤差増幅器86は、一般に大きな増幅率を持つよう
に設定されるため、一次遅れフィルター85の出力862 の
レベルがある一定のレベルV87 に達するために必要とす
る期間t86 内においては、誤差増幅器86の出力863 は飽
和したレベル8632に留まる。そのため、高周波増幅器82
からは、期間t86 において、過大なレベルの信号が出力
されることとなり、高周波増幅器82を構成するトランジ
スターの過励振による破壊（オーバードライブ）を招く
等の問題が生じていた。

本発明は上記課題を解決するため着想されたものであ
り、その目的は、送信開始時における過励振により生じ
る出力増幅素子の破壊を防止することのできる高周波電
力増幅回路を提供することにある。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本発明の高周波電力増幅回路
は、 レベル制御信号の電圧に従い、その出力レベルが変化す
る電圧制御レベル可変部と、 電圧制御レベル可変部の出力の増幅を行う高周波増幅器
と、 高周波増幅器の出力レベルの検出を行う出力レベル検出
部と、 出力レベル検出部の出力が一方の端子に導かれた抵抗
と、この抵抗の他方の端子に一方の端子が接続され、他
方の端子が接地されたコンデンサーとからなり、このコ
ンデンサーと前記抵抗との接続点の電圧を検出レベル信
号として送出する一次遅れフィルターと、 高周波増幅器から出力される信号のレベルの設定を行う
基準電圧と検出レベル信号との差異に対応する信号を、
レベル制御信号として、電圧制御レベル可変部に送出す
る誤差増幅器と、 受信時においてのみ、一次遅れフィルターを構成するコ
ンデンサーに電圧の印加を行う補正電圧源とを備えた構
成とし、 補正電圧源によりコンデンサーに印加される電圧は、基
準電圧に対応する出力レベルより大きなレベルの信号が
高周波増幅器より送出されたとき、検出レベル信号に現
れる電圧と等しくする。

作用 受信時においては、基準電圧に対応する出力レベルより
大きなレベルの信号が高周波増幅器より送出されたと
き、検出レベル信号に現れる電圧に等しい電圧を、補正
電圧源により、一次遅れフィルターを構成するコンデン
サーに印加する構成となっていることから、送信が開始
されたとき、誤差増幅器より出力されるレベル制御信号
の電圧は、高周波増幅器の出力が設定レベルより大きく
なっていることを示す電圧となる。

そのため、電圧制御レベル可変部の減衰量は大きな減衰
量となり、高周波増幅器から出力される信号のレベル
は、設定されるべきレベルより低いレベルの信号とな
る。

そして後、一次遅れフィルターの時定数に対応する時間
が経過するに従い、検出レベル信号に現れる電圧は、そ
の低いレベルを示す電圧に向かって変化する。

そのため、誤差増幅器から送出されるレベル制御信号
は、減衰量を減らすことを指示する方向に変化し、高周
波増幅器より出力される信号のレベルが増加する。そし
て設定されたレベルの信号が高周波増幅器から出力され
るようになったとき、高周波増幅器の出力を示す検出レ
ベル信号の電圧と電圧制御レベル可変部の減衰量とは平
衡し、以後においては、設定されたレベルの信号が高周
波増幅器より出力される。

実施例 第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
線図である。

図において、ピンダイオード等からなり、減衰量を変化
させることのできる電圧制御レベル可変部11には、小レ
ベルの高周波信号71が導かれ、その出力73は、多段に接
続されたトランジスター等により構成された高周波増幅
器12に導かれている。またこの高周波増幅器12により増
幅された信号74は、、出力レベル検出部13の構成要素の
１つであり、信号74のレベルの検出を行う方向性結合器
131 に送出されている。そしてこの方向性結合器131 の
出力77は、図示されていないアンテナに接続されてい
る。

方向性結合器131 より出力され、出力74のレベルを示す
高周波信号は検波器132 に導かれ、検波器132 の出力
は、一次遅れフィルター15を構成する抵抗Ｒの一方の端
子に導かれている。またこの抵抗Ｒの他方の端子は、コ
ンデンサーＣを介して接地されると共に、誤差増幅器16
の一方の比較入力と、スイッチＳの一方の端子とに接続
されている。

スイッチＳの他方の端子には、補正電圧源18の構成要素
の１つである電圧源181 のプラス端子に導かれ、電圧源
181 のマイナス端子は、基準電圧17の発生を行う共に、
補正電圧源18の構成要素でもある電圧源171 のプラス端
子と、誤差増幅器16の他方の比較入力とに接続されてい
る。そしてこの電圧源171 のマイナス端子は接地されて
いる。また誤差増幅器16の出力は、減衰量の制御を行う
レベル制御信号72として、電圧制御レベル可変部11に送
出されている。

第２図は、主要信号の状態の変化を示す説明図であり、
必要に応じて同図を参照しつつ、本発明の一実施例の動
作について以下に説明する。

定常状態における送信時の動作についての説明を行う
と、電圧制御レベル可変部11に導かれた高周波信号71
は、電圧制御レベル可変部11において減衰（このときの
減衰量をＸで示す）を与えられた高周波信号73となり、
高周増幅器12によって増幅された後、出力レベル検出部
13の方向性結合器131 を経由して、アンテナに送出され
る。このとき方向性結合器131 によってその出力の一部
が取り出されるので、検波器132 からは、高周波増幅器
12の出力のレベルを示す検波信号75が送出され、一次遅
れフィルター15に導かれる。

そしてこの一次遅れフィルター15により、検波信号75
は、時定数を与えられた信号である検出レベル信号76
（その電圧はV15 によって示されている）となり、誤差
増幅器16によって、基準電圧17と比較される。そしてそ
の差を示すと共に、差分の増幅された電圧V16 が、レベ
ル制御信号72として、電圧制御レベル可変部11に出力さ
れる。

電圧制御レベル可変部11は、このレベル制御信号72の電
圧V16 に対応した減衰量（この値はＸとなっている）を
高周波信号71に与える。この減衰量は、高周波増幅器12
の出力の増加に対応して増加するので、高周波増幅器12
の出力のレベルは、基準電圧17に対応するレベルL11 に
おい平衡し、この定常状態が保たれる。

以上においては、上記の定常状態に達するまでの、送信
の初期における各部の動作についての説明を行う。

受信時においては、スイッチＳが閉じられた状態S11 に
あるので、一次遅れフィルター15を構成するコンデンサ
ーＣには、電圧源171 により供給される基準電圧17（こ
の値をE17 とする）と、電圧源181 より供給される電圧
｛この電圧をE18 とする）との和の電圧が印加されるこ
とから、検出レベル信号76の電圧V11 は Ｖ１１＝Ｅ１７＋Ｅ１８ となる。また誤差増幅器16は、反転入力端子と非反転入
力端子間に電圧源181 の電圧Ｅ18が加わるため、その結
果を、レベル制御信号72として送出することから、レベ
ル制御信号72の電圧V12 は、誤差増幅器16の増幅率をＡ
で示すと Ｖ１２＝Ａ×Ｅ１８ となる。

誤差増幅器16の増加率Ａは高周増幅器12の出力レベル74
の振幅制御精度に関係している。振幅制御精度を高くす
るには誤差増幅器16の増幅率Ａを大きくしなければなら
ない。

Ｅ18を Ｅ17≫Ｅ18＞Ｅ17／Ａ なる値に設定しておくと、誤差増幅器16より出力される
レベル制御信号72の電圧V12 は、電圧制御レベル可変部
11が最大の減衰量を与える電圧となっている。

時刻T1において送信が開始され、電圧制御レベル可変部
11に高周波信号71が与えられると共に、スイッチＳが開
かれたときには、電圧制御レベル可変部11の減衰量が増
大であり、高周波増幅器12に導かれる高周波信号73のレ
ベルは極めて小さくなっていることから、その出力74の
レベルも小さいため、出力レベル検出部13より送出され
る検波出力75の値は略０Ｖである。

そのため、検出レベル信号76の電圧の変化E11は、一次
遅れフィルター15の時定数をＴで示すと共に、εの-t/T
乗をf(t) を用いて示すと Ｅ１１＝（Ｅ１７＋Ｅ１８）×f(t) となる。そのため、この電圧変化E11 に従って減衰量が
変化する高周波信号73が導かれた高周波増幅器12の出力
74の変化91は、その立ち上がり時間をｔとすると ｔ＝Ｔ×ｌｎ（（Ｅ１７＋Ｅ１８）／Ｅ１１） となる。一方において、出力のレベル変動を少なく押さ
えるため、誤差増幅器16の増幅率は極めて大きく設定さ
れることから、電圧制御レベル可変部11が最大の減衰量
を与える検出レベル信号76の電圧V11 と、定常状態の出
力レベルの設定を行う基準電圧17の電圧E17 との差を示
す電圧V21 は、殆ど０Ｖに近い電圧となることから、 Ｅ１１＝Ｅ１７ とする近似においては ｔ＝Ｔ×ｌｎ（１＋Ｅ１８／Ｅ１７） となる。また電圧源181 により与えられる電圧E18 も、
同様に、０Ｖに極めて近い電圧となっていることから ｔ＝Ｔ×ｌｎ（１） となり、高周波増幅器12の出力が定常状態に達する時刻
T2までの期間t11 は、極めて短い時間となる。

第３図は、第１図に示す補正電圧源18と誤差増幅器16と
の実用回路の一実施例の電気的接続を示す回路図であ
る。

一次遅れフィルター15の出力である検出レベル信号76
は、ボルテージフォロワーを構成する増幅器0P1 を介し
て、抵抗R17 と抵抗R18 との比率によって増幅率が設定
される反転増幅器からなる誤差増幅16の入力と、抵抗R1
3 の一方の端子とに接続されている。

この実用回路においては、基準電圧17の発生を行う電圧
源171 として、一方の固定端子がプラス電源Ｐに接続さ
れ、他方の固定端子が接地された可変抵抗器VR1 が用い
られており、その摺動端子は、基準電圧17として、誤差
増幅器16を構成する増幅器OP3 のプラス入力に導かれる
と共に、ボルテージフォロワーを構成する増幅器OP4 、
および抵抗R16 を介して、増幅器OP2 のマイナス入力
と、ダイオードD2のアノードに接続されている。

また電圧源181 としては、２本の抵抗R13 、R15 の分圧
作用が利用されており、抵抗R13 の他方の端子は、抵抗
R15 を介して接地されると共に、抵抗R14 の一方の端子
に接続され、この抵抗R14 の他方の端子は増幅器OP2 の
プラス入力に接続されている。また増幅器OP2 の出力は
ダイオードD1のカソードに接続され、そのアノードは、
抵抗R12 を介してトランジスターＱのベースに接続され
ている。そしてトランジスターＱのコレクターは、増幅
器OP1 のプラス入力に、エミッターは、抵抗R11 を介す
ることにより、プラス電源Ｐに接続されている。

ダイオードD2のアノードは、ａ接点がプラス電源Ｐに接
続され、ｂ接点が接地されたスイッチSaのｃ接点に導か
れている。

以下においては、第１図と第３図との対応関係について
の説明を行う。

受信時には、スイッチSaのｃ接点はａ接点と接続されて
おり、増幅器OP2 のマイナス入力には、ボルテージフォ
ロワーの動作を行う増幅器OP4 より出力され、基準電圧
17を示す可変抵抗器VR1 からの電圧が導かれる。

また抵抗R11 を介してそのエミッターがプラス電源Ｐに
接続されたトランジスターＱのコレクターが、一次遅れ
フィルター15を構成するコンデンサーＣに接続されてい
ることから、このトランジスターＱに流れるベース電流
を制御することにより、抵抗Ｒによって接地状態にある
と見なすことが可能なコンデンサーＣの電圧は変化す
る。そのため、この変化は増幅器OP1 を介して、２本の
抵抗からなる分圧回路、および抵抗R14 を経て、増幅器
OP2 のプラス入力に導かれる。

増幅器OP2 は、プラス入力の電圧が、増幅器OP4 の出力
電圧に等しくなるようにその出力の電圧が変化すること
から、検出レベル信号76の電圧は、その値をE76 で示す
と Ｅ７６＝Ｅ１７×（r13 ＋ r15）／ r15 として示される（E17は増幅器OP4 より出力される基準
電圧17の電圧を示し、r13 、r15 は、抵抗R13 、R15 の
値を示す）。

また Ｅ７６＞Ｅ１７ となることから、抵抗R13 、R15 の値の設定の方法によ
り、電圧源181 に対応する電圧（E76-E17により示され
る）は任意に設定可能である。

またスイッチSaのｃ接点がｂ接点に接続されたときに
は、増幅器OP2 のマイナス入力が接地されることになっ
て、その出力は、プラス電源Ｐの電圧に近い電圧となる
ことから、ダイオードD1はオープン状態となり、トラン
ジスターＱにはベース電流が流れなくなる。その結果、
コンデンサーＣはトランジスターＱの影響から切り離さ
れることになる。このことは、一次遅れフィルター15の
出力である検出レベル信号76の電圧は、この一次遅れフ
ィルター15に導かれる検波信号75のレベルのみによって
決定されることを意味し、第１図のスイッチＳを開いた
状態に対応する。

また誤差増幅器16は、抵抗17とR18 との抵抗比によって
その増幅率が決定される反転増幅器に対応している。

上記したように、実用回路においては、高周波増幅器12
から出力されるレベルの設定を行う基準電圧17を、可変
抵抗器VR1 によって発生する構成となっていることか
ら、定常時における高周波増幅器12の出力のレベルを変
化させることが可能な構成となっている。

また出力レベル検出部13に、周波数特性が広範囲にわた
って一定となるものを用いた構成とすることにより、広
い周波数範囲にわたり、出力77を一定とすることが可能
となる。

なお本発明は上記実施例に限定されず、電圧制御レベル
可変部11については、減衰量が変化する構成を用いた場
合について説明したが、増幅率が変化する電圧制御増幅
器を用いた構成とすることが可能である。

また高周波増幅器12については、トランジスターを用い
た構成について説明したが、その他の素子として、例え
ば真空管、あるいはＰＥＴ等を用いた構成とすることが
可能である。

また補正電圧源18により一次遅れフィルター15を構成す
るコンデンサーＣに印加する電圧は、高周波増幅器12か
らの出力が最小となる電圧に設定した場合について説明
したが、その他の電圧として、例えば高周波増幅器12か
らの出力レベルが、定常状態において出力されるレベル
より、僅かに大きいレベルを指示する電圧とすることが
可能である。

発明の効果 本発明に係る高周波電力増幅回路は、高周波増幅器に、
レベル制御信号の電圧に従って出力レベルが変化する電
圧制御レベル可変部の出力を導き、この高周波増幅器の
出力レベルを示す信号が導かれた一次遅れフィルターを
構成するコンデンサーに、補正電圧源を用いることによ
って、受信時においてのみ、電圧制御レベル可変部に対
し、設定値より小さいレベルの信号の送出を指示する電
圧を印加する構成となっているので、送信の開始に時に
あっては、高周波増幅器の出力レベルは、小さなレベル
から定常のレベルへと変化することとなり、送信開始時
における過励振により生じる出力増幅素子の破損を防止
することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
線図、第２図は、主要信号の状態の変化を示す説明図、
第３図は、第１図に示す補正電圧源と誤差増幅器との実
用回路の一実施例の電気的接続を示す回路図、第４図は
従来において使用されている構成の電気的接続を示す回
路図、第５図は、第４図に示す構成の主要信号の変化の
様子を示す説明図である。 １１……電圧制御レベル可変部 １２……高周波増幅器 １３……出力レベル検出部 １５……一次遅れフィルター １６……誤差増幅器 １７……基準電圧 １８……補正電圧源 ７２……レベル制御信号 ７６……検出レベル信号 Ｃ……一次遅れフィルターを構成するコンデンサー Ｒ……一次遅れフィルターを構成する抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レベル制御信号の電圧に従い、その出力レ
   ベルが変化する電圧制御レベル可変部と、 この電圧制御レベル可変部の出力の増幅を行う高周波増
   幅器と、 この高周波増幅器の出力レベルの検出を行う出力レベル
   検出部と、 この出力レベル検出部の出力が一方の端子に導かれた抵
   抗と、この抵抗の他方の端子に一方の端子が接続され、
   他方の端子が接地されたコンデンサーとからなり、この
   コンデンサーと前記抵抗との接続点の電圧を検出レベル
   信号として送出する一次遅れフィルターと、 前記高周波増幅器から出力される信号のレベルの設定を
   行う基準電圧と前記検出レベル信号との差異に対応する
   信号を、前記レベル制御信号として、前記電圧制御レベ
   ル可変部に送出する誤差増幅器と、 受信時においてのみ、前記一次遅れフィルターを構成す
   るコンデンサーに電圧の印加を行う補正電圧源とを備
   え、 前記補正電圧源により前記コンデンサーに印加される電
   圧は、前記基準電圧に対応する出力レベルより大きなレ
   ベルの信号が前記高周波増幅器より送出されたとき、前
   記検出レベル信号に現れる電圧と等しい電圧であること
   を特徴とする高周波電力増幅回路。