JPH10341117A - 電力増幅装置 - Google Patents

電力増幅装置

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JPH10341117A
JPH10341117A JP15099897A JP15099897A JPH10341117A JP H10341117 A JPH10341117 A JP H10341117A JP 15099897 A JP15099897 A JP 15099897A JP 15099897 A JP15099897 A JP 15099897A JP H10341117 A JPH10341117 A JP H10341117A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナとの位相不整合を補正し、アンテナ
との負荷状態に対しての安定性や電力効率を向上させ
る。 【解決手段】 開示される電力増幅装置は、高周波信号
を電力増幅する電力増幅器3と、電力増幅器3の消費電
流を検出し、検出信号S2を出力する電流検出回路13
と、アンテナ6からの反射電力を検出し、検出信号S1
を出力する反射電力検出回路4と、入力された高周波信
号の位相を連続的又は段階的に可変可能な移相器12
と、検出信号S1と検出信号S2との組み合わせが所定の
判定基準に合致するか否かを判定し、その判定結果に基
づいて電力制御信号SC1及び位相制御信号SC2を出力
し、電力制御回路5及び位相制御回路15を介して電力
増幅器3の増幅度又は移相器12の移相量を制御する判
定回路14とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力増幅装置に
関し、特に、自動車や航空機に搭載される無線機の電力
増幅装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車や航空機に搭載される無線機にお
いては、1つのアンテナで広い周波数帯域をカバーしな
ければならず、また、その搭載される自動車や航空機の
機種毎にアンテナの設置条件が異なるため、アンテナを
接続する同軸ケーブルの長さがアンテナの設置条件に応
じて異なる。
【0003】従って、電力増幅装置が、接続されるアン
テナの電圧定在波比(VSWR:voltage standing wav
e ratio)の値に対して安定性を確保できたとしても、
送受信の周波数を変更することによって位相が任意に変
化したり、アンテナの設置条件に対応して同軸ケーブル
の長さが異なることに起因して位相が不整合になること
によって、電力増幅装置の位相に対する安定性が損なわ
れてしまう。これにより、送信電力の低下や異常発振に
よる不安定動作が生じ、通信に支障をきたす場合があ
る。
【0004】右不都合を防止するためには、電力増幅装
置の安定性をさらに向上させればよいが、電力効率とト
レードオフの関係となり、両者を両立させることはでき
ない。さらに、この種の無線機は、自動車の車内や航空
機の機内という限られた空間に搭載されるので、接続さ
れるアンテナとの負荷状態に対しての安定性や電力効率
よりも、小型・軽量化が優先されるという事情もある。
【0005】そこで、従来から、一般に、アンテナ及び
同軸ケーブルと電力増幅装置の出力部との間にインピー
ダンスを整合させるための固定素子を用いた整合器を設
けたり、図3に示すように、負荷としてのアンテナ側か
らの反射電力を検出し検出信号S1を出力する反射電力
検出回路4を、電力増幅装置1内のアンテナ端子2と電
力増幅器3との間に設け、反射電力を表す検出信号S1
の値が規定値以上になった時に、電力制御回路5によっ
て電力増幅器3の増幅度を低下させていた。なお、図3
において、符号6はアンテナ、7はアンテナ6と電力増
幅装置1とを接続する同軸ケーブルを示している。
【0006】また、特開平4−56522号公報には、
1つの励振信号を複数の電力増幅器に供給し各出力を合
成して送信電力とする送信機において、送信機の負荷か
らの反射電力を検出してその値が規定値以上になった時
に高周波スイッチを制御して励振信号を印加する電力増
幅器の数を減らすことにより、送信機の出力を低減する
技術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の電力増幅装置において、固定素子を用いた整合回路
を設けた場合には、広い周波数帯域の一部の周波数帯域
に対してしか位相整合の効果が得られないという欠点が
あった。また、図3に示す構成の電力増幅装置や特開平
4−56522号公報に開示された構成の電力増幅装置
では、単に反射電力を検出して送信出力を低減している
に過ぎないので、位相に対する補償がないという問題が
あった。従って、広い周波数変化と全位相変化に対して
ダイナミックな安定動作が期待できず、無線機の機能低
下やひいては故障を招く虞がある。
【0008】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、アンテナとの位相不整合が補正でき、アンテナ
との負荷状態に対しての安定性や電力効率を向上させる
ことができる電力増幅装置を提供することを目的として
いる。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明に係る電力増幅装置は、入力さ
れた高周波信号を電力増幅して同軸ケーブルを介してア
ンテナに給電する電力装置において、上記高周波信号を
電力増幅する電力増幅器と、上記電力増幅器の消費電流
を検出し、第1の検出信号を出力する電流検出回路と、
上記アンテナからの反射電力を検出し、第2の検出信号
を出力する反射電力検出回路と、入力された高周波信号
の位相を連続的又は段階的に可変可能な移相器と、上記
第1の検出信号と上記第2の検出信号との組み合わせが
所定の判定基準に合致するか否かを判定し、その判定結
果に基づいて上記電力増幅器の増幅度又は上記移相器の
移相量を制御する制御回路とを備えてなることを特徴と
している。
【0010】また、請求項2記載の発明に係る電力増幅
装置は、入力された高周波信号を電力増幅して同軸ケー
ブルを介してアンテナに給電する電力装置において、上
記高周波信号を電力増幅する電力増幅器と、上記電力増
幅器の消費電流を検出し、第1の検出信号を出力する電
流検出回路と、上記電力増幅器の増幅度を制御する電力
制御回路と、上記アンテナからの反射電力を検出し、第
2の検出信号を出力する反射電力検出回路と、入力され
た高周波信号の位相を連続的又は段階的に可変可能な移
相器と、上記移相器の移相量を制御する位相制御回路
と、上記第1の検出信号と上記第2の検出信号との組み
合わせが所定の判定基準に合致するか否かを判定し、そ
の判定結果に基づいて上記電力制御回路及び上記位相制
御回路へそれぞれ制御信号を供給する判定回路とを備え
てなることを特徴としている。
【0011】さらにまた、請求項3記載の発明は、請求
項1又は2記載の電力増幅装置に係り、上記判定基準
は、上記反射電力及び上記消費電流が最小の組み合わせ
となるか否かであることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の態様について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図1はこの発明の一実施例である電力
増幅装置11の電気的構成を示すブロック図であり、こ
の図において、図3の各部に対応する部分には同一の符
号を付け、その説明を省略する。この図に示す電力増幅
装置11においては、アンテナ端子2と反射電力検出回
路4との間に移相器12が新たに設けられている。移相
器12は、入力された高周波信号の位相を連続的又は段
階的に360゜可変可能であるが、初期状態では入力信
号を移相しないで出力する。
【0013】また、図1においては、電流検出回路13
と、判定回路14と、位相制御回路15とが新たに設け
られている。電流検出回路13は、電力増幅器3の消費
電流を検出し、検出信号S2を出力する。判定回路14
は、反射電力検出回路4から供給された反射電力量を表
す検出信号S1と、電流検出回路13から供給された消
費電流量を表す検出信号S2とを図2に示す判定基準に
基づいて比較判定し、電力制御回路5及び位相制御回路
15へそれぞれ電力制御信号SC1及び位相制御信号SC2
を供給する。位相制御回路15は、位相制御信号SC2に
基づいて移相器12の移相量を制御する。なお、アンテ
ナ6の電圧定在波比VSWRは、1より大きい値、即
ち、整合状態が悪いものとする。
【0014】次に、上記構成の電力増幅装置の動作につ
いて説明する。まず、送信すべき高周波信号は、電力増
幅器3において所定の増幅度で電力増幅された後、反射
電力検出回路4、移相量が0゜の移相器12、アンテナ
端子2及び同軸ケーブル7を経てアンテナ6に供給され
るので、アンテナ6から電波として輻射される。この
時、反射電力検出回路4は、負荷としてのアンテナ6及
び同軸ケーブル7からの反射電力を検出し検出信号S1
を判定回路14に供給し、電流検出回路13は、電力増
幅器3の消費電流を検出し、検出信号S2を判定回路1
4に供給する。
【0015】これにより、判定回路14は、図2に示す
判定基準を参照し、供給された検出信号S1と検出信号
S2との組み合わせが最適領域(図2における斜線を施
した領域)内にあるか否か、即ち、反射電力及び消費電
流が最小であるか否かを判定する。ここで、判定基準の
最適領域は、反射電力及び消費電流をそれぞれある範囲
毎に段階分けし、両者のマトリクス上で決定するものと
する。また、電力増幅器3の安定動作領域は、消費電流
のある範囲をもって決定されるものとする。
【0016】従って、判定回路14は、上記検出信号S
1と検出信号S2との組み合わせが図2に示す最適領域の
いずれかに該当する場合には、電力制御信号SC1及び位
相制御信号SC2を出力しない。これにより、電力制御回
路5は、電力増幅器3の増幅度の低減を制御しないの
で、電力増幅器3は、送信すべき高周波信号を所定の増
幅度のままで電力増幅し、位相制御回路15は、移相器
12の位相可変を制御しないので、移相器12は、入力
信号をそのままの位相状態で出力する。これに対して、
上記検出信号S1と検出信号S2との組み合わせが図2に
示す最適領域のいずれにも該当しない場合には、判定回
路14が位相制御信号SC2を出力する。これにより、位
相制御回路15は、移相器12の位相可変を制御するの
で、移相器12は、所定の位相量だけ入力信号の位相を
可変して出力する。従って、反射電力と消費電流との関
係、即ち、上記検出信号S1と検出信号S2との組み合わ
せが、図2に示す最適領域のいずれかに該当するように
なる。
【0017】また、アンテナ6の電圧定在波比VSWR
が極度に悪化した場合には、判定回路14が電力制御信
号SC1を出力する。これにより、電力制御回路5は、電
力増幅器3の増幅度の低減を制御するので、電力増幅器
3は、送信すべき高周波信号を低減された増幅度で電力
増幅して出力する。これ以降の動作については、上記の
場合と同様であるので、その説明を省略する。
【0018】このように、この例の構成によれば、電力
増幅装置は、全位相と広い周波数帯域に亙って、常に接
続されるアンテナとの位相整合が確保できると共に、よ
り電力効率の良い状態で安定動作を維持できることにな
る。従って、電力増幅器3自体の安定性を厳格に求める
必要がなく、回路構成を簡単にできる。また、電力増幅
器3の消費電流が最適になるように制御しているので、
電力増幅器3における過電流及びそれに伴う発熱破壊を
未然に防ぐことができる。
【0019】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、移相器12をアンテナ端子2と反
射電力検出回路4との間に挿入した例を示したが、これ
に限定されず、移相器12を電力増幅器3の前段に設け
ても良い。また、図2に示した判定回路14の判定基準
は一例であるからこれに限定されないことはいうまでも
ない。この判定基準は、無線機の機種毎や搭載される自
動車や航空機の機種毎に異なるので、無線機の工場出荷
時又は自動車や航空機への搭載時に実験により求めて、
例えば、RAM等に書き込んで無線機に組み込むように
しても良い。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の電力増
幅装置によれば、電力増幅器の消費電流を検出すると共
に、アンテナからの反射電力を検出し、消費電流と反射
電力との組み合わせが所定の判定基準に合致するか否か
を判定し、その判定結果に基づいて電力増幅器の増幅度
又は移相器の移相量を制御するようにしたので、アンテ
ナとの位相不整合が補正でき、アンテナとの負荷状態に
対しての安定性や電力効率を向上させることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例である電力増幅装置の電気
的構成を概略示すブロック図である。
【図2】同電力増幅装置の判定回路の判定基準の一例を
示す図である。
【図3】従来の電力増幅装置の電気的構成例を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1,11 電力増幅装置 2 アンテナ端子 3 電力増幅器 4 反射電力検出回路 5 電力制御回路(制御回路) 6 アンテナ 7 同軸ケーブル 12 移相器 13 電流検出回路 14 判定回路(制御回路) 15 位相制御回路(制御回路)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力された高周波信号を電力増幅して同
    軸ケーブルを介してアンテナに給電する電力装置におい
    て、 前記高周波信号を電力増幅する電力増幅器と、 前記電力増幅器の消費電流を検出し、第1の検出信号を
    出力する電流検出回路と、 前記アンテナからの反射電力を検出し、第2の検出信号
    を出力する反射電力検出回路と、 入力された高周波信号の位相を連続的又は段階的に可変
    可能な移相器と、 前記第1の検出信号と前記第2の検出信号との組み合わ
    せが所定の判定基準に合致するか否かを判定し、その判
    定結果に基づいて前記電力増幅器の増幅度又は前記移相
    器の移相量を制御する制御回路とを備えてなることを特
    徴とする電力増幅装置。
  2. 【請求項2】 入力された高周波信号を電力増幅して同
    軸ケーブルを介してアンテナに給電する電力装置におい
    て、 前記高周波信号を電力増幅する電力増幅器と、 前記電力増幅器の消費電流を検出し、第1の検出信号を
    出力する電流検出回路と、 前記電力増幅器の増幅度を制御する電力制御回路と、 前記アンテナからの反射電力を検出し、第2の検出信号
    を出力する反射電力検出回路と、 入力された高周波信号の位相を連続的又は段階的に可変
    可能な移相器と、 前記移相器の移相量を制御する位相制御回路と、 前記第1の検出信号と前記第2の検出信号との組み合わ
    せが所定の判定基準に合致するか否かを判定し、その判
    定結果に基づいて前記電力制御回路及び前記位相制御回
    路へそれぞれ制御信号を供給する判定回路とを備えてな
    ることを特徴とする電力増幅装置。
  3. 【請求項3】 前記判定基準は、前記反射電力及び前記
    消費電流が最小の組み合わせとなるか否かであることを
    特徴とする請求項1又は2記載の電力増幅装置。
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