JPH10303662A - 故障の場合でも劣化が少ない電力増幅器装置 - Google Patents
故障の場合でも劣化が少ない電力増幅器装置Info
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- JPH10303662A JPH10303662A JP10115454A JP11545498A JPH10303662A JP H10303662 A JPH10303662 A JP H10303662A JP 10115454 A JP10115454 A JP 10115454A JP 11545498 A JP11545498 A JP 11545498A JP H10303662 A JPH10303662 A JP H10303662A
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- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
- H03F3/602—Combinations of several amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
- H03F1/526—Circuit arrangements for protecting such amplifiers protecting by using redundant amplifiers
Abstract
(57)【要約】
【課題】 増幅器の故障の場合にセルの電力を最適化す
ることが可能な電力増幅器装置を提供する。 【解決手段】 この装置は、あらゆる増幅経路が、入力
信号が異なる電力をもっているとしても、あらゆる増幅
経路がほぼ同じ電力となるようにできている。各増幅経
路は、カップラ（６８）の第一及び第二ポートに接続さ
れた好ましくは同じ二台の増幅器（６４、７４）を有す
る少なくとも一つのセル（４０）を備え、その第三のポ
ートはセル（４０）の出力（４４）を構成する。できれ
ばまた、一つのポートがセルの入力を構成し、他の二つ
のポートがそれぞれ増幅器の入力に接続されている入力
カップラ（５４）を備えることが望ましい。各セル（４
０）は、それらの増幅器のいずれか一台が故障した場合
には、出力における電力を最大化できるように、出力カ
ップラ（６８）のポートに信号を再結合するための手段
を備える。
ることが可能な電力増幅器装置を提供する。 【解決手段】 この装置は、あらゆる増幅経路が、入力
信号が異なる電力をもっているとしても、あらゆる増幅
経路がほぼ同じ電力となるようにできている。各増幅経
路は、カップラ（６８）の第一及び第二ポートに接続さ
れた好ましくは同じ二台の増幅器（６４、７４）を有す
る少なくとも一つのセル（４０）を備え、その第三のポ
ートはセル（４０）の出力（４４）を構成する。できれ
ばまた、一つのポートがセルの入力を構成し、他の二つ
のポートがそれぞれ増幅器の入力に接続されている入力
カップラ（５４）を備えることが望ましい。各セル（４
０）は、それらの増幅器のいずれか一台が故障した場合
には、出力における電力を最大化できるように、出力カ
ップラ（６８）のポートに信号を再結合するための手段
を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、故障の場合でも劣
化が少ない電力増幅器装置に関するものである。
化が少ない電力増幅器装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特定の分野では、とりわけ宇宙技術にお
いては、構成部品や要素の避けられない故障が装置の機
能に著しい劣化をもたらさないように、装置を製造する
ことが必要である。この目的を達成するために、一般的
には、最適な電力で、各部品や要素を作動させ、これら
の部品や要素に冗長度がもたらされる。
いては、構成部品や要素の避けられない故障が装置の機
能に著しい劣化をもたらさないように、装置を製造する
ことが必要である。この目的を達成するために、一般的
には、最適な電力で、各部品や要素を作動させ、これら
の部品や要素に冗長度がもたらされる。
【０００３】このように、通信衛星においては、場合に
よっては、各々がはっきりと定められた位相と振幅をも
つ信号によって給電される単ビーム型放射要素（送信用
と受信用）のアセンブリが使用される。各放射要素に
は、一つまたは複数の電力増幅器が結び付けられる。放
射要素に印加される信号の振幅は変わることがあるの
で、結び付けられた増幅器をその最適な電力で作動させ
ることが必ずしも可能ではない。各増幅器が最良の条件
で使用されるためには、「マルチポート増幅器」とよば
れる構成が使用される。
よっては、各々がはっきりと定められた位相と振幅をも
つ信号によって給電される単ビーム型放射要素（送信用
と受信用）のアセンブリが使用される。各放射要素に
は、一つまたは複数の電力増幅器が結び付けられる。放
射要素に印加される信号の振幅は変わることがあるの
で、結び付けられた増幅器をその最適な電力で作動させ
ることが必ずしも可能ではない。各増幅器が最良の条件
で使用されるためには、「マルチポート増幅器」とよば
れる構成が使用される。
【０００４】このような装置（図１）は、放射要素（こ
こには図示されていない）の数に等しい入力ポート数１
２1…１２nを含む入力バトラマトリクス（Ｂｕｔｌｅｒ
ｍａｔｒｉｘ）１０を備えている。入力１２1…１２4
に印加される信号の出力の和は一般に一定である。バト
ラマトリクスは、その信号の出力１４1…１４4（入力と
同数）に、パワーが等しい信号を印加するようなマトリ
クスである。
こには図示されていない）の数に等しい入力ポート数１
２1…１２nを含む入力バトラマトリクス（Ｂｕｔｌｅｒ
ｍａｔｒｉｘ）１０を備えている。入力１２1…１２4
に印加される信号の出力の和は一般に一定である。バト
ラマトリクスは、その信号の出力１４1…１４4（入力と
同数）に、パワーが等しい信号を印加するようなマトリ
クスである。
【０００５】マトリクス１０の各出力１４iには、出力
バトラマトリクス２０の入力１８iに接続された電力増
幅器１６i（またはこのよう増幅器アセンブリ）が結び
付けられる。この出力マトリクスは、各々が一つの放射
要素に接続される出力２２iを備えている。出力マトリ
クス２０は、入力マトリクス１０の逆関数である。この
ようにして、各出力２２iにおいて、増幅（増幅定数は
除いて）と位相が、対応する入力１２iに印加された信
号と同じ信号が存在する。
バトラマトリクス２０の入力１８iに接続された電力増
幅器１６i（またはこのよう増幅器アセンブリ）が結び
付けられる。この出力マトリクスは、各々が一つの放射
要素に接続される出力２２iを備えている。出力マトリ
クス２０は、入力マトリクス１０の逆関数である。この
ようにして、各出力２２iにおいて、増幅（増幅定数は
除いて）と位相が、対応する入力１２iに印加された信
号と同じ信号が存在する。
【０００６】増幅器１６iは、すべて同じ電力で作動す
る。この電力はもちろん、作動の最適ポイントに対応し
ている。通常、増幅器は互いに同じである。故障を防ぐ
ために、図１に示されている従来の装置においては、余
分な増幅器が備えられている。このようにして、この例
における装置は六台の増幅器を備えているが、必要な増
幅器数は４台である。余分な増幅器は当初は使用されな
い。故障した場合に、それらの増幅器が、スイッチ２４
1、２４2…、２６1、２６2…によって回路に組込まれ
る。たとえば、最初は、増幅器１６’2が、マトリクス
１０の出力１４2をマトリクス２０の入力１８2につない
でいた。この増幅器において故障が検知されると、増幅
器１６’2を回路から外し、予備であった増幅器１６2を
回路に組み込むために、スイッチ２４2と２６2が制御さ
れた。
る。この電力はもちろん、作動の最適ポイントに対応し
ている。通常、増幅器は互いに同じである。故障を防ぐ
ために、図１に示されている従来の装置においては、余
分な増幅器が備えられている。このようにして、この例
における装置は六台の増幅器を備えているが、必要な増
幅器数は４台である。余分な増幅器は当初は使用されな
い。故障した場合に、それらの増幅器が、スイッチ２４
1、２４2…、２６1、２６2…によって回路に組込まれ
る。たとえば、最初は、増幅器１６’2が、マトリクス
１０の出力１４2をマトリクス２０の入力１８2につない
でいた。この増幅器において故障が検知されると、増幅
器１６’2を回路から外し、予備であった増幅器１６2を
回路に組み込むために、スイッチ２４2と２６2が制御さ
れた。
【０００７】予備の増幅器とスイッチ−ほとんどの場合
電気機械式スイッチ−が、邪魔になる余分な質量をつく
りだしてしまう。さらに、一台の増幅器を他の増幅器に
交換することによって、信号の経路の変化に起因する位
相の変化が生じる。その結果、出力２２iにおける信号
の変化が生じ、それは、方向と増幅における送信（受
信）パターンすなわち放射パターンの劣化となって表れ
る。
電気機械式スイッチ−が、邪魔になる余分な質量をつく
りだしてしまう。さらに、一台の増幅器を他の増幅器に
交換することによって、信号の経路の変化に起因する位
相の変化が生じる。その結果、出力２２iにおける信号
の変化が生じ、それは、方向と増幅における送信（受
信）パターンすなわち放射パターンの劣化となって表れ
る。
【０００８】こうした技術については、米国特許ＵＳ
５ ６１０ ５５６号に示されているが、ここでは、装
置が、入力マトリクスの出力と、出力マトリクスの対応
する入力との間の各経路において、二台の等しい増幅器
を備えた一つの増幅セルを備え、それら二台の増幅器
は、一つの出力ポートが出力マトリクスの入力に接続さ
れたカップラの二つの入力ポートに接続される。
５ ６１０ ５５６号に示されているが、ここでは、装
置が、入力マトリクスの出力と、出力マトリクスの対応
する入力との間の各経路において、二台の等しい増幅器
を備えた一つの増幅セルを備え、それら二台の増幅器
は、一つの出力ポートが出力マトリクスの入力に接続さ
れたカップラの二つの入力ポートに接続される。
【０００９】しかしながら、この装置は、増幅器が故障
した場合にはセルの電力を最適化できない。
した場合にはセルの電力を最適化できない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この欠点を
解消することを目的とする。本発明によって、増幅器の
数を限定し、増幅器の故障の場合にセルの電力を最適化
することが可能になる。
解消することを目的とする。本発明によって、増幅器の
数を限定し、増幅器の故障の場合にセルの電力を最適化
することが可能になる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、各セルが、出
力カップラのポートに信号を再結合するための手段を備
え、それらの手段は、各増幅器と、出力カップラの対応
するポートとの間に配置されることを特徴とする。
力カップラのポートに信号を再結合するための手段を備
え、それらの手段は、各増幅器と、出力カップラの対応
するポートとの間に配置されることを特徴とする。
【００１２】このようにして、一方では、出力における
電力は最大化され、他方ではセルの増幅器のいずれか一
つが故障した場合に、カップラの出力が、位相が変わっ
ていない信号を印加する。送信アンテナに適用された場
合には、送信パターンの方向に対する妨害も最小化され
る。
電力は最大化され、他方ではセルの増幅器のいずれか一
つが故障した場合に、カップラの出力が、位相が変わっ
ていない信号を印加する。送信アンテナに適用された場
合には、送信パターンの方向に対する妨害も最小化され
る。
【００１３】できれば、各セルは、入力ポートが、入力
バトラマトリクスの対応する出力に接続され、出力ポー
トがそれぞれの増幅器の入力に接続される入力カップラ
を備えることが望ましい。
バトラマトリクスの対応する出力に接続され、出力ポー
トがそれぞれの増幅器の入力に接続される入力カップラ
を備えることが望ましい。
【００１４】一実施形態によれば、各増幅器のバイアス
電圧は変えることができる。このようにして、一台の増
幅器が故障した場合には、それ以上の電力を印加するこ
とができるように、他の増幅器のバイアス電圧が変更さ
れる。
電圧は変えることができる。このようにして、一台の増
幅器が故障した場合には、それ以上の電力を印加するこ
とができるように、他の増幅器のバイアス電圧が変更さ
れる。
【００１５】他の実施形態によれば、たとえばＰＩＮダ
イオード型スイッチは、各増幅器の出力とカップラの対
応する入力ポートの間で直列に置かれ、カップラの出力
の第二のポートは、他のスイッチを介してインピーダン
スが負荷される。増幅器が故障した場合には、カップラ
の対応する入力ポートに短絡回路が負荷されるよう、こ
の増幅器と直列のスイッチが制御され、故障した増幅器
に応じてカップラの出力の第二のポートに短絡回路が負
荷される、もしくは開回路に接続されるように出力のス
イッチが制御される。
イオード型スイッチは、各増幅器の出力とカップラの対
応する入力ポートの間で直列に置かれ、カップラの出力
の第二のポートは、他のスイッチを介してインピーダン
スが負荷される。増幅器が故障した場合には、カップラ
の対応する入力ポートに短絡回路が負荷されるよう、こ
の増幅器と直列のスイッチが制御され、故障した増幅器
に応じてカップラの出力の第二のポートに短絡回路が負
荷される、もしくは開回路に接続されるように出力のス
イッチが制御される。
【００１６】同一の経路は、並列に複数のセルをもつこ
とができる。たとえば、一つの経路が並列に二つのセル
を有する場合、それらのセルは、一つの入力カップラと
一つの出力カップラを備えた一つのモジュールを形成
し、このモジュールにおける各セルは、一つのセルの中
の各増幅器と同じ役割を果たす。
とができる。たとえば、一つの経路が並列に二つのセル
を有する場合、それらのセルは、一つの入力カップラと
一つの出力カップラを備えた一つのモジュールを形成
し、このモジュールにおける各セルは、一つのセルの中
の各増幅器と同じ役割を果たす。
【００１７】一つのセルの増幅器が二台とも故障して
も、残りのセルがある。モジュールの出力カップラの信
号の再結合手段が備えられている場合には、作動は、一
台の増幅器が故障したセルに対するのと同じである。
も、残りのセルがある。モジュールの出力カップラの信
号の再結合手段が備えられている場合には、作動は、一
台の増幅器が故障したセルに対するのと同じである。
【００１８】本発明はマルチポート増幅器に限定される
わけではない。本発明はまた、一つの電力セルまたは一
つの電力モジュールにも拡大適用される。
わけではない。本発明はまた、一つの電力セルまたは一
つの電力モジュールにも拡大適用される。
【００１９】好ましくは、衛星や宇宙船のような実際に
修理が不可能な場所における信号の増幅のために適用さ
れることが望ましい。
修理が不可能な場所における信号の増幅のために適用さ
れることが望ましい。
【００２０】添付の図面を参照して、本発明の実施形態
のいくつかを説明することによって本発明の他の特性及
び利点が明らかになるだろう。
のいくつかを説明することによって本発明の他の特性及
び利点が明らかになるだろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】まず最初に図２を参照する。
【００２２】図２に示されたマルチポート増幅器は、従
来のマルチポート増幅器（図１）と同じように、従来の
マルチポート増幅器の同じ参照番号が付された対応する
マトリクスと同じ機能を有する入力バトラマトリクス１
０と出力バトラマトリクス２０を備えている。
来のマルチポート増幅器（図１）と同じように、従来の
マルチポート増幅器の同じ参照番号が付された対応する
マトリクスと同じ機能を有する入力バトラマトリクス１
０と出力バトラマトリクス２０を備えている。
【００２３】マトリクス１０の各出力１４iとマトリク
ス２０の対応する入力１８iの間に電力モジュール３０i
が配置される。図２には、モジュール３０1全体が概略
的に示され、他のモジュール３０2、３０3、３０4は単
純なブロックで示されている。
ス２０の対応する入力１８iの間に電力モジュール３０i
が配置される。図２には、モジュール３０1全体が概略
的に示され、他のモジュール３０2、３０3、３０4は単
純なブロックで示されている。
【００２４】モジュール３０1は、二つの入力ポートと
二つの出力ポート付きの３デシベル（ｄＢ）及び位相差
９０°タイプの入力カップラ３２を備えている。第一の
入力３４は、マトリクス１０の出力１４1の信号を受取
るのに対して、第二の入力（ここには図示されていな
い）は、図３から図５との関連で後述するのと同じ要領
で、インピーダンスを介してアースに接続される。カッ
プラ３２の第一の出力３６は、第一のセル４０の入力に
接続されるのに対して、このカップラの第二の出力３８
は、セル４０と同じ第二のセル４２の入力に接続され
る。セル４０については、図３、４、５との関連で後述
する。
二つの出力ポート付きの３デシベル（ｄＢ）及び位相差
９０°タイプの入力カップラ３２を備えている。第一の
入力３４は、マトリクス１０の出力１４1の信号を受取
るのに対して、第二の入力（ここには図示されていな
い）は、図３から図５との関連で後述するのと同じ要領
で、インピーダンスを介してアースに接続される。カッ
プラ３２の第一の出力３６は、第一のセル４０の入力に
接続されるのに対して、このカップラの第二の出力３８
は、セル４０と同じ第二のセル４２の入力に接続され
る。セル４０については、図３、４、５との関連で後述
する。
【００２５】セル４０の出力は、カップラ（３ｄＢ、９
０°）４６の第一の入力４４に接続されるのに対して、
セル４２の出力はこのカップラ４６の第二の入力４８に
接続される。カップラ４６の出力５０は、バトラマトリ
クス２０の入力１８1に接続される。カップラ４６は、
さらに、図３から図５との関連で後述するように、セル
４０のカップラの第二の出力と同じ要領で接続される第
二の出力（ここには図示されていない）を有している。
０°）４６の第一の入力４４に接続されるのに対して、
セル４２の出力はこのカップラ４６の第二の入力４８に
接続される。カップラ４６の出力５０は、バトラマトリ
クス２０の入力１８1に接続される。カップラ４６は、
さらに、図３から図５との関連で後述するように、セル
４０のカップラの第二の出力と同じ要領で接続される第
二の出力（ここには図示されていない）を有している。
【００２６】ここで、セル４０を示す図３を参照してみ
よう。このセル４０は、入力カップラ（３ｄＢ、９０
°）５４を備え、その第一の入力５６は、カップラ３２
の出力３６から来る信号を受取る（図１）。カップラ５
４の第二の入力５８は、５０ｏｈｍの値のインピーダン
ス６０を介してアースに接続される。
よう。このセル４０は、入力カップラ（３ｄＢ、９０
°）５４を備え、その第一の入力５６は、カップラ３２
の出力３６から来る信号を受取る（図１）。カップラ５
４の第二の入力５８は、５０ｏｈｍの値のインピーダン
ス６０を介してアースに接続される。
【００２７】カップラ５４の第一の出力６２は、そのバ
イアス電圧（またはそのゲイン）の制御入力６７を有す
る第一の増幅器６４の入力に接続される。この増幅器６
４の出力は、たとえばＰＩＮダイオード型のスイッチ７
０を介して出力カップラ６８（３ｄＢ、９０°）の第一
の入力６６に接続される。
イアス電圧（またはそのゲイン）の制御入力６７を有す
る第一の増幅器６４の入力に接続される。この増幅器６
４の出力は、たとえばＰＩＮダイオード型のスイッチ７
０を介して出力カップラ６８（３ｄＢ、９０°）の第一
の入力６６に接続される。
【００２８】同様に、カップラ５４の第二の出力７２
は、バイアス電圧またはゲインの制御入力を備えた増幅
器７４の入力に接続される。この増幅器の出力は、たと
えばＰＩＮダイオード型スイッチ８０を介してカップラ
６８の第二の入力７６に接続される。
は、バイアス電圧またはゲインの制御入力を備えた増幅
器７４の入力に接続される。この増幅器の出力は、たと
えばＰＩＮダイオード型スイッチ８０を介してカップラ
６８の第二の入力７６に接続される。
【００２９】カップラ６８の出力８２は、スイッチ８４
と５０ｏｈｍの値のインピーダンス８６を介してアース
に接続される。カップラ６８の他の出力８８は、カップ
ラ４６の入力４４に接続される（図２）。
と５０ｏｈｍの値のインピーダンス８６を介してアース
に接続される。カップラ６８の他の出力８８は、カップ
ラ４６の入力４４に接続される（図２）。
【００３０】上述のスイッチ７０、８０、８４によって
行われる接続は、セルの設計上の作動に対応する。すな
わち、このセルが故障していない時には、二台の増幅器
６４及び７４が正確に作動する。
行われる接続は、セルの設計上の作動に対応する。すな
わち、このセルが故障していない時には、二台の増幅器
６４及び７４が正確に作動する。
【００３１】増幅器６４及び７４の各出力には、出力信
号のレベルについて指示を与える検知器（ここには図示
されていない）が結び付けられる。これらの検知器は、
スイッチ７０、８０、８４の位置を変えることができる
制御手段（ここには示されていない）に結び付けられ
る。この変更は、故障した増幅器が６４か７４かによっ
て異なる。
号のレベルについて指示を与える検知器（ここには図示
されていない）が結び付けられる。これらの検知器は、
スイッチ７０、８０、８４の位置を変えることができる
制御手段（ここには示されていない）に結び付けられ
る。この変更は、故障した増幅器が６４か７４かによっ
て異なる。
【００３２】図４は、増幅器６４の故障に対応している
のに対して、図５は増幅器７４の故障に対応している。
のに対して、図５は増幅器７４の故障に対応している。
【００３３】増幅器６４が故障すると（図４）、この増
幅器の出力は、カップラ６８の入力６６からの接続を切
られ、スイッチ７０は、入力６６がアースに直接接続さ
れるように、すなわち、その入力が短絡されるように位
置決めされる。反対に、スイッチ８０の位置は変わらな
い、すなわち、増幅器７４の出力はカップラ６８の入力
７６に接続されたままである。最後に、カップラ６８の
出力８２は、インピーダンス８６から接続を切られる。
この出力は、スイッチ８４の対応する制御によって開放
回路のままとなる。
幅器の出力は、カップラ６８の入力６６からの接続を切
られ、スイッチ７０は、入力６６がアースに直接接続さ
れるように、すなわち、その入力が短絡されるように位
置決めされる。反対に、スイッチ８０の位置は変わらな
い、すなわち、増幅器７４の出力はカップラ６８の入力
７６に接続されたままである。最後に、カップラ６８の
出力８２は、インピーダンス８６から接続を切られる。
この出力は、スイッチ８４の対応する制御によって開放
回路のままとなる。
【００３４】故障したのが増幅器７４の時には（図
５）、この増幅器の出力は、カップラ６８の入力７６か
ら接続を切られ、この入力は、スイッチ８０の対応する
制御によって、アースに接続される。反対に、増幅器６
４の出力は、カップラ６８の入力６６に接続されたまま
となる。
５）、この増幅器の出力は、カップラ６８の入力７６か
ら接続を切られ、この入力は、スイッチ８０の対応する
制御によって、アースに接続される。反対に、増幅器６
４の出力は、カップラ６８の入力６６に接続されたまま
となる。
【００３５】最後に、スイッチ８４は、出力８２が短絡
するように、すなわちアースに接続されるように位置決
めされる。
するように、すなわちアースに接続されるように位置決
めされる。
【００３６】設計上の動作においては（図３）、値ａの
信号が、カップラ５４の入力５６に印加されると、出力
６２に信号ａ／√２が現れ、出力７２に信号−ｊａ／√
２が表れる。この時、ｊは、ｊ2＝−１のような虚数で
ある。
信号が、カップラ５４の入力５６に印加されると、出力
６２に信号ａ／√２が現れ、出力７２に信号−ｊａ／√
２が表れる。この時、ｊは、ｊ2＝−１のような虚数で
ある。
【００３７】これらの条件において、増幅器６４の出力
では、信号Ｇａ／√２が得られ、増幅器７４の出力で
は、信号−ｊＧａ／√２が得られる。この時、Ｇは増幅
器６４及び７４の各々のゲインである。
では、信号Ｇａ／√２が得られ、増幅器７４の出力で
は、信号−ｊＧａ／√２が得られる。この時、Ｇは増幅
器６４及び７４の各々のゲインである。
【００３８】カップラ６８の出力８８では、得られた信
号は−ｊＧａの値を有する。したがって、この信号は、
入力３６における信号ａと９０°位相がずれている。
号は−ｊＧａの値を有する。したがって、この信号は、
入力３６における信号ａと９０°位相がずれている。
【００３９】増幅器６４または７４のいずれか一つが故
障した時に、スイッチ７０、８０、８４が図３に示され
ている位置にとどまっているとすると、端子４４におい
て−ｊＧａ／２の値の信号が得られる。このようにし
て、その信号は入力信号ａと９０°位相のずれた信号の
ままであるが、この信号の電力は設計上の動作において
得られる電力の四分の一であり、それに対して装置の容
量は単に二分の一であった。
障した時に、スイッチ７０、８０、８４が図３に示され
ている位置にとどまっているとすると、端子４４におい
て−ｊＧａ／２の値の信号が得られる。このようにし
て、その信号は入力信号ａと９０°位相のずれた信号の
ままであるが、この信号の電力は設計上の動作において
得られる電力の四分の一であり、それに対して装置の容
量は単に二分の一であった。
【００４０】それゆえ、故障の場合には、図４及び図５
との関連で上述したようにスイッチを制御する方が好ま
しい。
との関連で上述したようにスイッチを制御する方が好ま
しい。
【００４１】後に説明するように、これらの図４及び図
５に示された二つのケースの各々において、出力８８に
おいて−ｊＧａ×２／３の値の信号が得られる。これら
の条件において、復元された電力は、設計上の動作にお
ける出力信号の電力の４／９である（図３）。
５に示された二つのケースの各々において、出力８８に
おいて−ｊＧａ×２／３の値の信号が得られる。これら
の条件において、復元された電力は、設計上の動作にお
ける出力信号の電力の４／９である（図３）。
【００４２】４／９というこの分数は、増幅器のいずれ
か一台の故障によって得ることができるであろう理論上
の最大値である５０％に近い。
か一台の故障によって得ることができるであろう理論上
の最大値である５０％に近い。
【００４３】図４及び図５の範囲でカップラ６８の出力
８８において得られる値−ｊＧａ×２／３は、以下の考
察及び計算によって説明される。
８８において得られる値−ｊＧａ×２／３は、以下の考
察及び計算によって説明される。
【００４４】カップラ３ｄＢ、９０°は、四つのポート
を有し、その各々は入出力を構成する。番号ｉの各ポー
トでは、カップラは信号ａiを入力し、出力信号ｂiを出
力する。
を有し、その各々は入出力を構成する。番号ｉの各ポー
トでは、カップラは信号ａiを入力し、出力信号ｂiを出
力する。
【００４５】カップラは、入力される信号と出力される
信号との間に以下のような行列が成立するようになって
いる。
信号との間に以下のような行列が成立するようになって
いる。
【００４６】
【数２】
【００４７】一定のカップラについては、上述の４×４
行列のあらゆる数ｊに、同じ符号（＋または−）が付さ
れている。
行列のあらゆる数ｊに、同じ符号（＋または−）が付さ
れている。
【００４８】図４の場合（増幅器６４が故障した場合）
には、以下の表記法を採ることによって、カップラ６８
に上述の関係式（１）が適用される。信号ａ1及びｂ1が
ポート６６に現れ、信号ａ2及びｂ2がポート８２に現
れ、信号ａ3及びｂ3がポート７６に現れ、さらに信号ａ
4及びｂ4がポート８８に現れる。
には、以下の表記法を採ることによって、カップラ６８
に上述の関係式（１）が適用される。信号ａ1及びｂ1が
ポート６６に現れ、信号ａ2及びｂ2がポート８２に現
れ、信号ａ3及びｂ3がポート７６に現れ、さらに信号ａ
4及びｂ4がポート８８に現れる。
【００４９】ポート８８における出力信号ｂ4は以下の
値をとる。
値をとる。
【００５０】
【数３】
【００５１】以下の点を考慮に入れて、 （３）ａ1＝ｒ1ｂ1 ｒ1は、ポート６６における反射係数であり、かつ
【００５２】
【数４】
【００５３】ｒ2は、ポート８２における反射係数、し
たがって、次式が得られる。
たがって、次式が得られる。
【００５４】
【数５】
【００５５】すなわち、
【００５６】
【数６】
【００５７】上記の式（２）と（５）から、次式が導か
れる。
れる。
【００５８】
【数７】
【００５９】したがって、
【００６０】
【数８】
【００６１】ここから、
【００６２】
【数９】
【００６３】その結果、次式が得られる。
【００６４】
【数１０】
【００６５】ｒ1＝１（短絡におけるポート６６）及び
ｒ2＝−１（開回路におけるポート８２）であることか
ら、
ｒ2＝−１（開回路におけるポート８２）であることか
ら、
【００６６】
【数１１】
【００６７】ａ３＝−ｊ Ｇａ／√２ となるので、次式が得られる。
【００６８】
【数１２】
【００６９】図５の場合には、同じく関係式（１）を用
いて、次式が得られる。
いて、次式が得られる。
【００７０】
【数１３】
【００７１】この式で、ｒ2はポート８２における反射
係数であり、ｒ3はポート７６における反射係数であ
る。
係数であり、ｒ3はポート７６における反射係数であ
る。
【００７２】この式から次式が得られる。
【００７３】
【数１４】
【００７４】さらに、信号ｂ4は以下の関係式を満た
す。
す。
【００７５】
【数１５】
【００７６】すなわち、
【００７７】
【数１６】
【００７８】これから、
【００７９】
【数１７】
【００８０】ｒ2＝ｒ3＝１であることから、次式が導か
れる。
れる。
【００８１】
【数１８】
【００８２】ａ１＝Ｇａ／√２であることから、
【００８３】
【数１９】
【００８４】が得られる。
【００８５】いずれの場合にも、出力８８においては常
に同じ位相をもつ信号が得られる。すなわち、入力５６
における信号ａに対して９０°位相がずれている。
に同じ位相をもつ信号が得られる。すなわち、入力５６
における信号ａに対して９０°位相がずれている。
【００８６】反対に、設計上の動作に対する信号の振幅
の減少は、マトリクス２０の出力２２1から２２4におい
て得られる信号を変える（図２）。マトリクス２０の出
力における信号のこうした変化を最小限に抑えるために
は、作動状態のままである増幅器６４及び７４のバイア
ス電圧制御入力６７または７７に働きかける。バイアス
電圧の増大は、出力電力を増大させる。ただし、一般
に、その結果生じる電力の増大は、故障の結果的損失を
補うには十分ではない。
の減少は、マトリクス２０の出力２２1から２２4におい
て得られる信号を変える（図２）。マトリクス２０の出
力における信号のこうした変化を最小限に抑えるために
は、作動状態のままである増幅器６４及び７４のバイア
ス電圧制御入力６７または７７に働きかける。バイアス
電圧の増大は、出力電力を増大させる。ただし、一般
に、その結果生じる電力の増大は、故障の結果的損失を
補うには十分ではない。
【００８７】上述したように、カップラ４６（図２）
は、セル４０または４２のカップラ６８に結び付けられ
たスイッチ７０、８０、８４と同類のスイッチ（ここで
は示されていない）に結び付けられる。
は、セル４０または４２のカップラ６８に結び付けられ
たスイッチ７０、８０、８４と同類のスイッチ（ここで
は示されていない）に結び付けられる。
【００８８】これらの条件において、セル４０の二台の
増幅器６４及び７４が故障した場合、カップラ４６に結
び付けられたスイッチは、図４の範囲におけるスイッチ
７０、８０、８４と同じ位置に置かれる。
増幅器６４及び７４が故障した場合、カップラ４６に結
び付けられたスイッチは、図４の範囲におけるスイッチ
７０、８０、８４と同じ位置に置かれる。
【００８９】同じように、セル４２の二台の増幅器が故
障した場合、カップラ４６に結び付けられたスイッチ
は、図５のスイッチ７０、８０、８４と同じ位置に置か
れる。
障した場合、カップラ４６に結び付けられたスイッチ
は、図５のスイッチ７０、８０、８４と同じ位置に置か
れる。
【００９０】同一経路においては、端子１４iと１８iと
の間で、二つのモジュール３０1を、さらに他の入力及
び出力カップラ（ここには示されていない）に結び付け
ることもできる点に注目すべきである。
の間で、二つのモジュール３０1を、さらに他の入力及
び出力カップラ（ここには示されていない）に結び付け
ることもできる点に注目すべきである。
【００９１】故障の結果生じる恐れのある電力の低下に
もかかわらず、本発明は、許容できる割合で、マトリク
ス２０の出力２２1から２２4までにおける信号間で位相
の関係を保つことができる。すなわち、アンテナのさま
ざまな送信（または受信）パターン間に必要な分離を保
つことができる。
もかかわらず、本発明は、許容できる割合で、マトリク
ス２０の出力２２1から２２4までにおける信号間で位相
の関係を保つことができる。すなわち、アンテナのさま
ざまな送信（または受信）パターン間に必要な分離を保
つことができる。
【図１】従来のマルチポート増幅器を示す図である。
【図２】本発明による装置の概略図である。
【図３】図２の装置の一つのセルの装置の概略図であ
る。このセルの設計上の動作状態が示されている。
る。このセルの設計上の動作状態が示されている。
【図４】劣化した作動状態における図３と同類の概略図
である。
である。
【図５】劣化した作動状態における図３と同類の概略図
である。
である。
１２1、１２2、１２3、１２4 入力 ２２1、２２2、２２3、２２4 出力 ４０ セル ４４ 出力 ５４ 入力カップラ ６４、７４ 増幅器 ６８ 出力カップラ
Claims (14)
- 【請求項１】 Ｎ個の入力（１２1…１２4）とＮ個の出
力（２２1…２２4）を有し、さらにＮ個の増幅経路を有
する電力増幅器装置であって、この装置は、入力信号が
異なる電力をもっているとしても、あらゆる増幅経路が
ほぼ同じ電力となるようにできており、各増幅経路は、
カップラ（６８）の第一及び第二ポートに接続された好
ましくは同じ二台の増幅器（６４、７４）を有する少な
くとも一つのセル（４０）を備え、そのカップラの第三
のポート（８８）はセル（４０）の出力（４４）を構成
し、さらに、各セル（４０）は、それらの増幅器（６
４、７４）のいずれか一台が故障した場合には、出力
（８８）における電力を最大化できるように、出力カッ
プラ（６８）のポート（６６、７６、８２）に信号を再
結合するための手段（７０、８０）を備え、これらの手
段は、各増幅器（６４、７４）と、出力カップラ（６
８）の対応するポート（６６、７６）の間に配置される
ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 各セルが入力カップラ（５４）を備え、
そのカップラの一つのポート（５６）が、セルの入力を
構成し、他の二つのポート（６２、７２）がそれぞれ増
幅器（６４、７４）の入力に接続されていることを特徴
とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 各増幅器（６４、７４）と、出力カップ
ラ（６８）の対応するポート（６６、７６）との間に、
一つのスイッチ（７０、８０）が配置され、故障した増
幅器に対応するスイッチは、出力カップラ（６８）の対
応するポートが短絡するような位置に来ることを特徴と
する請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項４】 出力カップラ（６８）の第四のポート
（８２）に、第三のスイッチ（８４）を介してインピー
ダンス（８６）が負荷されることを特徴とする請求項３
に記載の装置。 - 【請求項５】 出力カップラ（６８）の第三のスイッチ
（８４）が、故障した増幅器（６４、７４）に応じて、
この出力（８２）を短絡回路または開回路に置くために
配置されることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 前記スイッチがＰＩＮダイオードタイプ
であることを特徴とする請求項３から５までのいずれか
一項に記載の装置。 - 【請求項７】 一つのセル（４０）の各増幅器が、バイ
アス電圧制御入力（６７、７７）を備え、他の増幅器が
故障している時に作動状態にある増幅器の電力を増大さ
せるための手段が備えられることを特徴とする請求項１
から６までのいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項８】 各増幅経路が、並列に少なくとも二つの
セル（４０、４２）を備えていることを特徴とする請求
項１から７までのいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項９】 並列の二つのセル（４０、４２）が、そ
れぞれカップラ（４６）のポート（４４、４８）に接続
されることを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 入力カップラ（３２）を備え、その二
つのポート（３６、３８）が、それぞれセル（４０、４
２）の入力に接続されることを特徴とする請求項９に記
載の装置。 - 【請求項１１】 セル（４０、４２）のいずれか一つの
二台の増幅器が同時に故障した場合に、このカップラ
（４６）の出力における電力を最大化することができる
ように、セルの出力信号を受取るカップラ（４６）のポ
ートに信号を再結合するための手段を備えていることを
特徴とする請求項９または１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 一つのカップラ（５４、６８、３２、
４６）が４つのポートを有し、それらの各ポートによっ
て、信号ａiが入力され、信号ｂiが出力され、それらの
信号は、 【数１】 の関係式によって関係付けられており、ここでｊは、ｊ
2＝−１のような虚数であることを特徴とする請求項１
から１１までのいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項１３】 入力バトラマトリクス（１０）と出力
バトラマトリクス（２０）を有することを特徴とする請
求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項１４】 放射要素、好ましくは衛星や宇宙船に
搭載されるアンテナの給電に対する、請求項１から１３
までのいずれか一項に記載の装置の適用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9705070 | 1997-04-24 | ||
| FR9705070A FR2762728B1 (fr) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | Dispositif a amplificateurs de puissance a faible degradation en cas de pannes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303662A true JPH10303662A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=9506271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10115454A Pending JPH10303662A (ja) | 1997-04-24 | 1998-04-24 | 故障の場合でも劣化が少ない電力増幅器装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6014056A (ja) |
| EP (1) | EP0874450A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10303662A (ja) |
| FR (1) | FR2762728B1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292053B1 (en) * | 1999-11-10 | 2001-09-18 | Lucent Technologies Inc. | Power amplifier system |
| US6466088B1 (en) * | 1999-12-17 | 2002-10-15 | Ikanos Communications | Method and apparatus for multi-channel X-DSL line driver |
| ES2398702T3 (es) * | 2006-09-26 | 2013-03-21 | Eutelsat Sa | Sistema de carga útil para satélites |
| RU181024U1 (ru) * | 2017-12-08 | 2018-07-03 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (АО "НИИТФА") | Конструкция радиочастотного объединителя с ключами |
| EP4191877A1 (en) * | 2021-12-06 | 2023-06-07 | Eutelsat SA | Method to use a multiport amplifier under failure condition and associated device |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2284226A1 (fr) * | 1974-09-06 | 1976-04-02 | Thomson Csf | Dispositif de commutation d'un amplificateur de surpuissance et station emettrice equipee d'un tel dispositif |
| US4010426A (en) * | 1975-11-12 | 1977-03-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Rf power amplifier parallel redundant system |
| JPS59172816A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-09-29 | Nec Corp | 高周波電力増幅器 |
| JPS6178213A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電力増幅装置 |
| US5083094A (en) * | 1990-09-28 | 1992-01-21 | Space Systems/Loral, Inc. | Selective power combiner using phase shifters |
| US5574967A (en) * | 1994-01-11 | 1996-11-12 | Ericsson Ge Mobile Communications, Inc. | Waste energy control and management in power amplifiers |
| US5610556A (en) * | 1995-10-31 | 1997-03-11 | Space Systems/Loral, Inc. | Multi-port amplifiers with switchless redundancy |
| US5675285A (en) * | 1995-12-21 | 1997-10-07 | Lucent Technologies Inc. | Multichannel predistortion linearizer for multiple amplifiers with multiple antennas |
-
1997
- 1997-04-24 FR FR9705070A patent/FR2762728B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-20 EP EP98400965A patent/EP0874450A1/fr not_active Withdrawn
- 1998-04-23 US US09/064,595 patent/US6014056A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-24 JP JP10115454A patent/JPH10303662A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6014056A (en) | 2000-01-11 |
| EP0874450A1 (fr) | 1998-10-28 |
| FR2762728A1 (fr) | 1998-10-30 |
| FR2762728B1 (fr) | 1999-05-28 |
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