JPH07502392A - 無線周波数増幅器 - 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】 本発明は無線周波数増幅器に関し、より特定的には、限定するのではないか、テ レビジョン送信装置に使用するための無線周波数増幅器に関する。

発明の背景 そのような増幅器で使用される装置は、トランジスタのような半導体素子、また は熱電子管であるかもしれないが、たとえば増幅されるＲＦ倍信号変調の程度に よって、変動するかもしれない大きな無線周波数（ＲＦ）電流を扱うことが必要 とされるだろう。

これらの装置の都合の悪い特徴は、それらの内部温度が、Ｒｐ　Ｈ流の加熱効果 のために、扱われた平均ＲＦ主電力関数として変化するであろうことである。結 果として内部温度か変化するので、それに対応した装置の導通点の変化と、関連 の利得の変化とが引起こされる。

たとえはシリコントランジスタで、コレクタ電流フローを起こすのに必要なペー スエミッタ電圧、Ｖｂｅは、装置のシリコン構造の温度のＩ　’Ｃの変化ごとに 、２．１ｍＶ変化する。

テレビジョン送信機の無線周波数増幅器は、通常はＡＢ級モードで動作し、そこ で増幅器のパワーイン／パワーアウト特性のある程度の非線形性か、ハイの信号 レベルて許容される。しかし、そのようなＡＢ級増幅器から最適性能を達成する ためには、増幅装置のバイアス動作レベルが決定的に重要である。無線周波数電 力レベルの変化によって引起こされた内部温度変化から生じる、その装置の導通 点の変化は、平均の無線周波数電力レベルが変化するにつれて、その装置からの 出力信号の望ましくない、かつ変化する歪を生しさせ得ることか認められる。

テレビジョン送信装置内の無線周波数増幅器では、変調された無線周波数信号の 振幅および装置によって扱われる平均無線周波数電力が、信号が白に対応するレ ベル（最小パワー）から黒に対応するレベル（最大パワー）まで変化するにつれ て、速くスイングし得るので、その問題は特に深刻である。装置内の熱変化によ る、結果として生じる非線形性の、送信された映像信号への影響は最も顕著であ り得る。

装置の内部加熱に関係する熱変化は、迅速であり、装置の内部構造で起こる。し たがって、たとえば補償装置の一部をなす、外部に取付けられた温度センサのよ うな、周囲の動作条件による比較的長い期間の熱変化を修正するために、無線周 波数電力増幅装置に使われるかもしれないような手段によって、そのような変化 をモニタし修正することは不可能である。

したがって、この発明の目的は、無線周波数増幅器に使われる装置の性能に対す る、無線周波数電力レベルの変化による迅速な内部温度変化の有害な影響を少な くとも部分的に未然に防ぐことである。

発明の概要 本発明の第１の局面に従えば、少なくとも１つの増幅装置を組入れる無線周波数 増幅器は、装置によって扱われる無線周波数電力の変化に関する信号を装置に与 えるための手段を含み、それにより、装置によって扱われる無線周波数電力の変 化から生しる装置の構造内の温度変化による装置の導通点の変化を補償する。

装置によって扱われる無線周波数電力の変化に関する補償信号は、装置の回路内 の検知素子から引出されてもよい。

検知素子は、装置の主たる電流経路に接続されてもよく、抵抗器であってもよい 。

代替的に、増幅器がその一部をなす信号遅延の他のところから、信号チェーンの 増幅器に先行する点がら、または信号チェーンの増幅器に続く点から、補償信号 が引出されてもよい。

補償信号は、好ましくは信号フィルタによって、装置のバイアス回路に与えられ てもよく、その時定数は電力レベルの変化に関係する装置の内部熱時定数に関係 する。

１１号フィルタの時定数は、好ましくは装置の内部熱時定数と実質的に同しであ る。

補償信号は、最？ＪＪに述へられた装置と実質的に同じ内部熱時定数を有する、 同し信号チェーン内の別の装置にも与えられてよい。

この発明は、発明を実施する無線周波数増幅器、典型的には、テレビジョン信号 送信装置に設けられるときの信号送信装置による。

発明の実施例は、添付図面を参照して、例としてのみ述べられるであろう。

図１は、先行技術に従ったＲＦ増幅器の概略回路図である。

図２は、異なったバイアス条件での図１の増幅器の電力伝達特性を図示する。

図３は、この発明の動作の原則を例示しかっそれに従って修正された図１のＲＦ 増幅器の概略図である。

図４は、この発明に従ったＲＦ増幅器に使用するテレビジョン送信機の最終段の ブロックである。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、テレビジョン送信機に使われ、この発明に従っ たＲＦ増幅器の回路図の本質部分図１に関して、ＲＦ増幅器は、トランジスタ１ ２および１４と、抵抗器１６および１８とを含む従来のバイアス回路を備えた増 幅装置、トランジスタ１ｏを含む。

接続り−１・線２０を介してトランジスタ１０のベースに与えられたＲＦ倍信号 、装置によって増幅され、増幅された出力は、装置のコレクタ回路の負荷２２が ら接続リード線２４を介して引出される。

増幅器の静止動作条件は、抵抗器１８によって調整され、そのベースにバイアス を与えてその増幅器に図２の３０で図示されているような伝達特性を与え、それ は低い電力入力および中間電力人力ては線形応答を与えるか、より高い電力人力 では増加したしかし許容範囲程度の、歪を与える。

このタイプの動作は、ＡＢ級動作の典型である。

装置の導通点の変化の影響は、図２の特性３２および３４を参照して示されてい る。もし装置のコレクタ回路の静止電流は高すぎると、伝達特性３２か結果とし て生じ、その非線形性か低い電力入力レベルで過度の利得を生成する。

ちし静止電流か低すぎるならは、伝達特性３４か結果として生し、その非線形性 か低い電力入力レベルで低い利得を生成する。

ＴＶヒデオ信号に従って変調されたＲＦ倍信号は、低い電力レベルは白信号に等 しくなり、高い電力レベルは黒信号および同期パルスに等しくなり、色に関連し たイＪ３成分は中間電力レベルにある。低い電力レベルおよび中間電力レベルて 線形性（Δ級動作）を維持する重要性は、これから明らかであり、黒レベルおよ び同期パルスレベルに対応する高い電力レベルでは、限定された程度の歪（Ｂ増 動作）をｉｊ’ｌ容できることか明らかであるだろう。

ＩＭ　ｌに示されたような増幅器では、無線周波数信号か与えられる装置１０の 動作は、装置の内部加熱を、扱われるＲＦ屯カレベルの関数として生しさせる。

熱か装置のシリコンの表面に起こり、Ｖｂｅすなわち、導通か開始する１ヘラン ジスタのベースエミッタ電圧に変化を生じさせ、そのことが理想の状態と離れた 増幅器の伝達特性の動作を引起こし、低い電力レベルで非線形性を生み、ビデオ 変調ＲＦ信号の許容できない歪を生む。

図３に示される、発明に従ったＲＦ増幅器では、トランジスタｌＯのコレクタ回 路の電流検知抵抗器４０、反転増幅器４２、ローパスフィルタ４４、および非反 転バッファ増幅器４５を含むフィードバック回路を設けることによって図１の増 幅器、か修正されている。

動作において、１−ランジスタ１０のコレクタエミッタ経路のＲＦＫ流の変調レ ベルに、従って装置のＲＦ電力レベルに、直接関連した電圧か、抵抗器４ｏを介 して発生される。トランジスタ１０のＲＦ電力レしベの変化に伴ってコレクタ電 力が増加または減少するに従って、抵抗器４０を介する電圧か増加または減少す る。この電圧は、反転増幅器４２によって反転され、トランジスタ１０のバイア ス回路に−５えられ、それにより、トランジスタ１０のバイアスレベルを変化さ せ、トランジスタＩＯのＲＦｉ力に関する内部加熱によるＶｂｅの変化を補償す る。

装置のＲＦＫ力レベルの変化から引出された補償信号によって、１ヘランジスタ １０のベースを介するバイアスが、変化されるレートを、フィルタ４４か決定す る。そのレートは、トランジスタｌＯの内部熱特性の関数となり、かっ好ましく はトランジスタの内部熱特性と同じかまたは実質的に同じになるだろう。装置の 内部熱特性は装置メーカーには一般的には知られていないことに加え、異なった 装置は実質的に異なった内部熱特性を有するであろうから、たとえば電力レベル をトランジスタｌＯの予想されるダイナミック動作範囲内で連続して違えて装置 を動作することで、かつ公知の態様でフィルタ４４の臨界構成値を調整すること で、補償バイアスをベース回路トランジスタ１０に与えてバイアスレベルを実質 的に一定に維持するだめの補償信号によるバイアスの変化の所望されたレートは 、経験に基ついて決定され定められなければならない。

図３で説明された増幅器はＴＶ送信機の最終段の駆動増幅器として使われてよく 、増幅器の関数は最終駆動を一連の並列のＰＲ出力段に与えられる。そのような 装置は図４に概略的に表わされている。

ＲＦ駆動増幅器５０は分割器５４を介して変調器５２から変調されたＲＦ倍信号 受け、この発明に従ったフィードバックバイアス補償装置と、コレクタ電流、し たがってトランジスタ５８のパワーレベルに関連の電圧を発生する検知抵抗器と を組入れており、これは増幅器６０とローパスフィルタ６２とを介してｌ・ラン シスタ５８のバイアス回路にフィードバックされてＲＦパワーレベルの変化によ るトランジスタ５８内の内部温度変化を補償する。同時に、トランジスタ５８の フィードバック回路からの補償バイアスは、接続リート線６４を介して並列出力 増幅器段６６．６８．７０および７２において、トランジスタ５８と同じタイプ のＲＦ増幅トランジスタのバイアスネットワークに与えられ、同様の補償を与え る。

図５を参照して、図５Ａはテレビジョン送信機の１５０ワットＲＦ駆動増幅器を 示し、図５Ｂは図５Ａの駆動増幅器および本発明のすへてに従った他の増幅器の ための補償信号引き出し回路を示している。

図５Ｂの抵抗器Ｒ５は、端子Ａを介して図５ＡのＲＦ駆動増幅器のコレクタ回路 内のトランジスタＶ７（モトロラタイプ　ＸＰＳ　１０２８）に接続され、トラ ンジスタＶ７の内部熱変化補償装置のセンサ抵抗器として動作し、それを介して 引出された電圧は、ビデオ変調レベル、従ってＲＦ駆動トランジスタＶ７によっ て扱われる電力レベルによって変わり、何らかのＲＦ要素を除去した後、反転増 幅器０Ｐ３７に与えられる。反転増幅器０Ｐ３７からの反転された様々なりＣレ ベルは、増幅器０Ｐ９０に基づいてローパスフィルタに与えられているが、０Ｐ ９０は、ＲＩＯ１Ｃ６、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３およびＣ１０を含み、それらの 値は、回路図に印されているが、トランジスタ■７へのバイアス補償の変化のレ ートを与えるために選択され、そのトランジスタの内部熱特性に関連する。

図５Ｂに示された回路で、ローパスフィルタのレートを決定する成分は、ビデオ 信号のフィルタリングの後、■。

７５　Ａから４，５Ａまての範囲の平均コレクタ電流についてＶ７のためのバイ アス補償の変化の正確なレートを与えるために、示された値を有する。信号人力 のない静止コレクタ電流はおよそ４００ｍＡである。

高い電力（黒レベル）条件下では、Ｖ２は時定数を短くするように動作し、１． ７５Ａより丁ては、エミッタフオロＴノＶ３／Ｖ４は飽和状態になり回路の動作 に「エンドーストップＪを与える。

異なる内部熱特性を仔する他のトランジスタのためには、これらの構成値の修正 が、必要とされるだろう。

ＲＦ駆動増幅器のためのバイアス補償電圧は、端子Ｂを介して駆動増幅器のバイ アス回路に与えられ、かつ送信機の多くの他のＲＦ増幅器段のバイアス回路に並 列に与えられており、それらのすへてか図５八に示されたＲＦ駆動増幅器の■７ と同しｌ・ランジスタタイブを用いている。

上て述へられ図示された装置の様々な修正が、発明の範囲内で起こり得る。

たとえばこの発明は、テレビジョン送信装置に関して述へられ、そこで、信号の 変調の程度によって異なるＲＦ電力レしベによる増幅器）−ランジスタ内の内部 温度変化のため１こ補償が月えられるが、変化するＲＦ電力レベルが、変化する 内部温度および導通点、Ｖｂｅの態様の変化を生成する他の応用で、この発明か 適用されてもよい。

またこの発明は増幅装置として具体的にトランジスタに関連して述へられてきた か、ＲＦ電力の変化するレベルにより同様の内部熱の影響を修正するために、増 幅電子管のような熱装置に適用されてもよい。

補償装置は、装置内の熱効果を引起こす無線周波数信号に直接関係する信号から 引出されるならば、修正か与えられる半導体素子の主な電流経路以外から引出さ れてもよく、たとえば、無線周波数増幅器か含まれている信号チェーンのＲＦ電 力出力段から、もしくはテレビ信号増幅器からまたは無線周波数増幅器に先行す る変調段からでもよい。

フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＰＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、Ｊ　Ｐ、　ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの増幅装置を組入れ、装置によって扱われる無線周波数電力 の変化に関連した信号を装置に与える手段を含み、それによって装置によって扱 われる無線周波数電力の変化から生じる装置の構造内の温度変化による、装置の 導通点の変化が補償される、無線周波数増幅器。 ２．装置によって扱われる無線周波数電力での変化に関する補償信号が、装置の 回路の検知装置から引出される、請求項１に記載の増幅器。 ３．検知素子が、装置の主たる電流経路に接続される、請求項２に記載の増幅器 。 ４．検知素子が低坑器である、請求項３に記載の増幅器。 ５．増幅器がその一部を形成している信号チェーンの他の点から、補償信号が引 出される、請求項２に記載の増幅器。 ６．補償信号が、信号チェーンの増幅器に先行する点から引出される、請求項５ に記載の増幅器。 ７．補償信号は、信号チェーンの増幅器に続く点から引出される、請求項５に記 載の増幅器。 ８．補償信号が、装置のバイアス回路に与えられる、先行の請求項のいずれかに 記載の増幅器。 ９．補償信号が信号フィルタによって装置のバイアス回路に与えられ、その時定 数がその電力レベルの変化による装置の内部熱時定数に関連する、請求項８に記 載の増幅器。 １０．信号フィルタの時定数が、装置の内部熱時定数と実質的に同じである、請 求項９に記載の増幅器。 １１．補償信号が、その装置と実質的に同じ内部熱時定数を有する同じ信号チェ ーンのさらなる装置に与えられる、先行の請求項のいずれかに記載の増幅器。 １２．装置が半導体素子である、先行の請求項のいずれかに記載の、増幅器。 １３．装置が熱電子管である、請求項１から１１のいずれか１に記載の増幅器。 １５．無線周波数増幅器を含む、先行の請求項のいずれか１に記載の、テレビジ ョン送信装置。