JPH071622U - Ｂ級電力増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 大電力中波ラジオ放送機のＢ級真空管変調増
幅器４の消費電力低減のためグリッドバイアス電圧を下
げたときに生じるクロスオーバー歪を非線形増幅器２に
より前置補償し、真空管変調増幅器の動作効率を向上さ
せる。 【効果】 無信号時のプレート電流を減少させた状態に
も拘らず、クロスオーバー歪の低減を可能としたクロス
オーバー歪前置補償器を実現できるので、大幅な電力消
費の低減が可能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、Ｂ級動作を行う真空管増幅器のクロスオーバー歪を低減させたＢ級 電力増幅装置に関するものである。

【０００２】 更に詳述すれば本考案は、真空管式終段変調中波大電力ラジオ放送機あるいは 大電力短波送信機などに適用可能な、Ｂ級電力増幅装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】

図２に代表的な大電力４極管のＥｇ−Ｉｐ特性を示す。

【０００４】 Ｂ級真空管増幅器の最適グリッドバイアス電圧時における入出力特性は図３（ Ａ）に示した１０の特性のようになり、この時プレート電流は無信号入力時にお いても１Ａ程度の余分な電流が流れている。

【０００５】 この状態で、余分なプレート電流を少なくするためにグリッドバイアス電圧を 負極性側に大きくすると（すなわち、Ｃ級動作方向にずらすと）、図３（Ａ）に 示した１１のように低入力レベル時にノンリニアな特性が表れる。

【０００６】 従って、この特性によりクロスオーバー歪（正弦波入力時の時間軸波形で見る と図４（Ａ）の波形）が発生し、音声信号の歪率の劣化となって表れる。例えば 、最適グリッドバイアス時のアイドルプレート電流（無信号入力時）が１Ａの時 の歪率が２％であったとして、プレート電流を０．５Ａに低下させると、クロス オーバー歪が発生してその歪率は６〜８％に悪化する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

このように従来のＢ級真空管式増幅器では、クロスオーバー歪を改善するため グリッドバイアス電圧を加え、入力が無信号のときでも１Ａ程度の余分なプレー ト電流（１５０ｋＷ放送機の場合）を流さねばならなかった。そのため、不要な 電力消費を伴うという欠点がみられた。

【０００８】 それは、各段階におて可能な限り直線性を保持させようとする従来の考え方に 基づくものであるが、本考案では近年の歪補償技術の進展を導入し、トータルで の直線性保持の考え方を新たに導入することで、より大きい利点を引出そうとす るものである。

【０００９】 よって本考案の目的は上述の点に鑑み、無信号時のプレート電流を減少させた 状態にも拘らず、クロスオーバー歪の低減を可能としたＢ級電力増幅装置を提供 することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために本考案に係るＢ級電力増幅装置は、複数の非線形 素子を含む非線形回路をＢ級真空管増幅器の前段に設け、該非線形回路の入出力 特性により前記Ｂ級真空管増幅器のクロスオーバー歪を低減させたものである。

【００１１】

【作用】

本考案によれば、増幅器（演算増幅器等）にダイオード等の非線形素子を接続 した非線形回路により、Ｂ級真空管増幅器の入力信号を前置補償し、Ｂ級真空管 増幅器のクロスオーバー歪の低減を図ることができる。

【００１２】 すなわち、本考案に係るＢ級電力増幅装置は、Ｂ級真空管増幅器のクロスオー バー歪と逆の特性でＢ級真空管増幅器の入力信号を補償してクロスオーバー歪を 改善するため、無信号入力時の余分なプレート電流を流す必要がなく、消費電力 の低減が可能となる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案を１５０ｋＷ送信機のＢ級真空管変調増幅器に適用した場合につ いて説明する。

【００１４】 図１は、本考案の一実施例による非線形増幅器を使用した系統を示す図である 。

【００１５】 まず、１５０ｋＷ放送機の場合の補償原理を説明する。従来技術に関して先に 述べたとおり、Ｂ級真空管増幅器の最適グリッドバイアス電圧時における入出力 特性は図３（Ａ）に示した１０の特性のようになり、この時プレート電流は無信 号入力時においても１Ａ程度の余分な電流が流れている。

【００１６】 この状態で、余分なプレート電流を少なくするためにグリッドバイアス電圧を 負極性側に大きくすると（すなわち、Ｃ級動作方向にずらすと）、図３（Ａ）に 示した１１のように低入力レベル時にノンリニアな特性が表れる。

【００１７】 従って、この特性によりクロスオーバー歪（正弦波入力時の時間軸波形で見る と図４（Ａ）の波形）が発生し、音声信号の歪率の劣化となって表れる。例えば 、最適グリッドバイアス時のアイドルプレート電流（無信号入力時）が１Ａの時 の歪率が２％であったとして、プレート電流を０．５Ａに低下させると、クロス オーバー歪が発生してその歪率は６〜８％に悪化する。

【００１８】 そこで本実施例においては、図３（Ａ）に示した１１と逆の特性、すなわち図 ３（Ｂ）に示した２０の特性（時間軸波形では図４（Ｂ）の波形）を持たせた非 線形増幅器２をＢ級真空管変調増幅器４の入力端に接続することにより、クロス オーバー歪は打ち消され、増幅器出力の全体の特性は図３（Ａ）の１０（時間軸 波形では図４（Ｃ）の波形）となる。かくして、最適グリッドバイアス時の特性 と同等の結果が得られる。

【００１９】 このようにして、改善前の歪率が６〜８％のクロスオーバー歪は、改善後２〜 ３％とすることが可能である。

【００２０】 図５は、図１に示した非線形増幅器２の詳細な回路図例である。本図に示すよ うに、演算増幅器の負帰還回路にダイオードを挿入して図３の２０の特性を実現 している。ここで、ダイオードの直列個数およびゲルマニュウム，シリコン等の 種類を適宜選択することにより、幅広い真空管のアイドルプレート電流値に対応 した非線形特性の実現が可能である。具体的には、ダイオードの直列個数に対す る非線形増幅器の入出力特性の変化は図６のようになる。たとえば、７％以下の クロスオーバー歪ではゲルマニュウムダイオード１〜５個の直列個数で対応し、 ７％以上ではシリコンダイオード１個とゲルマニュウムダイオード数個で対応で きる。

【００２１】 なお、図５では演算増幅器を用いているが、トランジスタ・ＦＥＴ等を利用し たディスクリート回路による増幅器でも実現可能である。

【００２２】 非線形増幅器２の他の詳細回路例を図７に示す。入力信号（ａ）は分配器で同 相出力（ａ）と逆相出力（ｂ）を形成し、それぞれの非線形回路で処理し、それ ぞれ非線形信号出力（ｄ），（ｅ）を得る。この（ｄ）信号に合成回路で（ｅ） 信号の逆極性信号を合成し、合成出力として正側，負側とも非線形処理した信号 （ｆ）が得られる。

【００２３】 この回路による非線形特性は図７（Ｂ）に示す折線形となる。折線の各点は各 ダイオードの一端に加えられているポテンシオメータ（Ｒ₄ 〜Ｒ₆ ，Ｒ₄ ′〜Ｒ ₆ ′）による電圧値により、また各折線の傾斜は抵抗（Ｒ₁ −Ｒ₃ ，Ｒ₁ ′−Ｒ ₃ ′）によって設定可能であり、本願で必要とするかなり複雑かつ大きい非線形 特性も容易に実現できる。

【００２４】 次に、本実施例によって得られる効果を例示する。

【００２５】 上述した非線形増幅器２を、終段変調大電力中波ラジオ放送機の音声入力段に 挿入することにより、所要の直線性を保持しながら消費電力を大幅に低減できる 。

【００２６】 例えば３００ｋＷ放送機にて、１日５７６ｋＷｈの電力量の低減となる（無変 調時にて）。

【００２７】 この算出根拠は、次の通りである。

【００２８】

【数１】 １２ｋＶ×０．５Ａ＝６ｋＷ ／真空管１本の電力低減 ６ｋＷ×４本＝２４ｋＷ ／３００ｋＷ放送機にて真空管４本使用 ２４ｋＷ×２４ｈ＝５７６ｋＷｈ

【００２９】

【考案の効果】

以上説明したとおり本考案によれば、無信号時のプレート電流を減少させた状 態にも拘らず、クロスオーバー歪の低減を可能としたクロスオーバー歪前置補償 器を実現できるので、大幅な電力消費の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例による非線形増幅器を使用し
た系統を示す図である。

【図２】代表的な大電力４極管のＥｇ−Ｉｐ特性を示す
図である。

【図３】Ｂ級真空管増幅器の入出力特性（Ａ）と非線形
増幅器の入出力特性（Ｂ）を示す図である。

【図４】Ｂ級真空管増幅器に正弦波を入力した時の時間
軸で見たクロスオーバー歪波形（Ａ）と、非線形増幅器
に正弦波を入力した時の時間軸で見た補償波形（Ｂ）
と、改善後の補償された時間軸で見た波形（Ｃ）を示す
図である。

【図５】本実施例で用いる非線形増幅器の回路を示す図
である。

【図６】非線形増幅器のダイオードの個数の変化に対す
る入出力特性を示す図である。

【図７】他の実施例で用いる非線形増幅器の回路を示す
図である。

【符号の説明】

２ 非線形増幅器 ４ Ｂ級真空管変調増幅器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の非線形素子を含む非線形回路をＢ
   級真空管増幅器の前段に設け、該非線形回路の入出力特
   性により前記Ｂ級真空管増幅器のクロスオーバー歪を低
   減させたことを特徴とするＢ級電力増幅装置。