JPS5823774B2 - 増幅装置 - Google Patents
増幅装置Info
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- JPS5823774B2 JPS5823774B2 JP54033181A JP3318179A JPS5823774B2 JP S5823774 B2 JPS5823774 B2 JP S5823774B2 JP 54033181 A JP54033181 A JP 54033181A JP 3318179 A JP3318179 A JP 3318179A JP S5823774 B2 JPS5823774 B2 JP S5823774B2
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- signal
- output
- detector
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
- H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers
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- 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
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
- H04B1/0466—Fault detection or indication
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/204—A hybrid coupler being used at the output of an amplifier circuit
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- H—ELECTRICITY
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- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/429—Two or more amplifiers or one amplifier with filters for different frequency bands are coupled in parallel at the input or output
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/20—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F2203/21—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F2203/211—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
- H03F2203/21157—A filter circuit being added at the output of a power amplifier stage
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は一般的に電子回路に関し、より特定的には、
RF増幅器を不適当なアンテナ負荷のための破壊から保
護するための回路に関する。
RF増幅器を不適当なアンテナ負荷のための破壊から保
護するための回路に関する。
多数の形態において電力増幅器が多くの形式の自動同調
アンテナカプラでインタフェイスされるとき、同調と同
時に増幅器の出力装置を破壊から保護することを可能に
するために、可変V 5WR(電圧定在波比)負荷(V
SWR負荷とは、信号源に対して電圧定在波が存在する
負荷を意味する。
アンテナカプラでインタフェイスされるとき、同調と同
時に増幅器の出力装置を破壊から保護することを可能に
するために、可変V 5WR(電圧定在波比)負荷(V
SWR負荷とは、信号源に対して電圧定在波が存在する
負荷を意味する。
:にできるだけたくさんの電力を供給することが必要に
なる。
なる。
この過負荷保護はソリッドステートの装置においては極
めて重要である。
めて重要である。
ここに概説された概念は、アンテナカプラの同調と同時
に増幅器コンポーネントを無傷で維持することを可能に
するために、広い範囲のVSWR負荷への出力電力の最
大化を許容する。
に増幅器コンポーネントを無傷で維持することを可能に
するために、広い範囲のVSWR負荷への出力電力の最
大化を許容する。
考えられる先行技術のよい例が「EIectronic
Design magazine : 1975年1月
」の110頁で始まる第4章に説明されている。
Design magazine : 1975年1月
」の110頁で始まる第4章に説明されている。
一般に、先行技術は、最終の増幅器のコレクタ電流、温
度、VSWR1増幅器のピーク出力電圧またはこれらの
幾つかの組合わせを検知することを含む。
度、VSWR1増幅器のピーク出力電圧またはこれらの
幾つかの組合わせを検知することを含む。
検出された値は、これらの値を容認できるレベルに維持
するために、駆動レベルを調整するために用いられる。
するために、駆動レベルを調整するために用いられる。
この容認できるレベルは、増幅器の能力に関して必然的
に過度にひかえめである。
に過度にひかえめである。
無条件に安定した増幅器において負荷の変更によって増
幅器の出力段の破壊が引き起こされるとき、その破壊は
出力段の装置への熱的なまたは電圧の過負荷のどちらか
のためであるということが、よく考えてみると理解され
るであろう。
幅器の出力段の破壊が引き起こされるとき、その破壊は
出力段の装置への熱的なまたは電圧の過負荷のどちらか
のためであるということが、よく考えてみると理解され
るであろう。
また、通常、増幅器を危険にさらすことなく負荷への電
力出力能力を最大にしうろことが最も望ましいと考えら
れている。
力出力能力を最大にしうろことが最も望ましいと考えら
れている。
それゆえに、単に各潜在的に破壊的な条件のために、い
くらかの所定の量だけ電力出力を減じるよりむしろ、装
置の熱としての損失がパラメータであり、そのパラメー
タは大きなVSWR範囲を有する負荷への電力出力を最
大にするように、可変的に制御されるべきである。
くらかの所定の量だけ電力出力を減じるよりむしろ、装
置の熱としての損失がパラメータであり、そのパラメー
タは大きなVSWR範囲を有する負荷への電力出力を最
大にするように、可変的に制御されるべきである。
もし装置の熱としての損失が装置の出力ポートの瞬間電
圧に関連してコントロールされれば、出力段の装置の破
壊は防止されうる。
圧に関連してコントロールされれば、出力段の装置の破
壊は防止されうる。
先行技術は、装置の熱としての損失および出力の瞬間電
圧のこれら2つの量を適当にモニタしなく、そしてそれ
ゆえに変化する負荷条件への出力電力を最高に活用で。
圧のこれら2つの量を適当にモニタしなく、そしてそれ
ゆえに変化する負荷条件への出力電力を最高に活用で。
きない。
それゆえに、この発明の目的は改良された増幅装置を提
供することである。
供することである。
この発明の他の目的および利点は図面に関連する明細書
および特許請求の範囲の理解から明らか。
および特許請求の範囲の理解から明らか。
となろう。
第1図において、入力リード10がALC(autom
at ic 1evel control )ブロック
のゲインコントロール手段ないしフィードバックコント
ローラ12へRF倍信号与える。
at ic 1evel control )ブロック
のゲインコントロール手段ないしフィードバックコント
ローラ12へRF倍信号与える。
このコントロ。−ラは、ALCコントローラに共通する
早い立ち上がりおよび遅い立ち下がり特性を有している
。
早い立ち上がりおよび遅い立ち下がり特性を有している
。
RF倍信号装置の同調の目的のための注入キャリヤ信号
であってよく、または受信機への無線送信のための情報
を含む変調された信号であってもよ。
であってよく、または受信機への無線送信のための情報
を含む変調された信号であってもよ。
い。
ALCブロック12の出力はり一ド14でRF増幅器1
6に供給される。
6に供給される。
ALCブロック12へのコントロール入力はリード18
で与えられ、かつ従って入力10での入力信号はそれら
がリード14で出力されるより前に、リード18での入
力にしたがって振幅変調される。
で与えられ、かつ従って入力10での入力信号はそれら
がリード14で出力されるより前に、リード18での入
力にしたがって振幅変調される。
RF増幅器16はリード20で信号出力をローパスフィ
ルタ22に与え、そのローパスフィルタ22はリード2
4で信号を方向性電力計26へ供給する。
ルタ22に与え、そのローパスフィルタ22はリード2
4で信号を方向性電力計26へ供給する。
図示されているように、RF増幅器16は、コレクタ電
圧検出器32およびダイオード34を含む点線のブロッ
ク30へ、リード28で検知信号を与える。
圧検出器32およびダイオード34を含む点線のブロッ
ク30へ、リード28で検知信号を与える。
リード28のその信号は増幅器の出力段のコレクタでの
瞬間電圧を表わし、そしてこれらの信号は出力トランジ
スタの電圧破壊を引き起こす高い誘導電圧の表示を与え
るために用いられる。
瞬間電圧を表わし、そしてこれらの信号は出力トランジ
スタの電圧破壊を引き起こす高い誘導電圧の表示を与え
るために用いられる。
RF増幅器16からの検知リード36は、RF増幅器1
6の出力装置への瞬間電流入力を表わす信号を与え、か
つ平均入力電力検出器38へ与えられる。
6の出力装置への瞬間電流入力を表わす信号を与え、か
つ平均入力電力検出器38へ与えられる。
平均入力電力検出器38は電源端子40からの入力電力
を受ける。
を受ける。
平均入力電力検出器38からの出力信号は減算回路(ま
たは熱としての損失の検出器)42へ供給され、その回
路42は出力がダイオード44を通し、かつ次いでリー
ド46へ与えられる。
たは熱としての損失の検出器)42へ供給され、その回
路42は出力がダイオード44を通し、かつ次いでリー
ド46へ与えられる。
総括的に48として示すスイッチは、このスイッチ48
がTIP状態にあるとき、信号をリード18へ戻す。
がTIP状態にあるとき、信号をリード18へ戻す。
ここに示されるように、それはTIP状態にある。
方向性電力計26は、リード52によって第3のスイッ
チ54に接続されたスイッチ48の他の段である総括的
に50として示すスイッチへ、出力信号を供給する。
チ54に接続されたスイッチ48の他の段である総括的
に50として示すスイッチへ、出力信号を供給する。
スイッチ48,50および54の全ては、同時に動作す
るように一本に結合されていて、通常のRF増幅器の使
用の間TIP状態にある。
るように一本に結合されていて、通常のRF増幅器の使
用の間TIP状態にある。
TIP状態は「同調の進行中」のためであり、そしてそ
れはある動作周波数での使用のために増幅器を準備する
ためにだけ用いられ、それによってアンテナカプラがそ
の特定の周波数に関して最適条件のためにインピーダン
スレベルを調整しようとする。
れはある動作周波数での使用のために増幅器を準備する
ためにだけ用いられ、それによってアンテナカプラがそ
の特定の周波数に関して最適条件のためにインピーダン
スレベルを調整しようとする。
スイッチがTIP状態にあるとき、方向性電力計26の
出力は減衰器56に供給され、かつ次いでスイッチ54
を通してリード58へ出力され、このリード58はその
出力がアンテナ62へ接続されたアンテナカプラ60に
接続されている。
出力は減衰器56に供給され、かつ次いでスイッチ54
を通してリード58へ出力され、このリード58はその
出力がアンテナ62へ接続されたアンテナカプラ60に
接続されている。
方向性電力計26はこの電力計26を通した順方向電圧
を表わす出力信号を、リード64で点線のブロック66
へ与える。
を表わす出力信号を、リード64で点線のブロック66
へ与える。
ブロック66の中で、リード64の信号が2乗回路68
へ与えられ、この2乗回路68は電力を表わす出力信号
をリード70で差回路72へ与える。
へ与えられ、この2乗回路68は電力を表わす出力信号
をリード70で差回路72へ与える。
負荷から反射された電圧を表わす信号がリード74で方
向性電力計26からブロック66内へすなわち2乗回路
76へ供給され、この2東回路76は負荷から(負荷に
よって使用されない)反射された電力を表わす出力信号
をリード78で差回路72へ与える。
向性電力計26からブロック66内へすなわち2乗回路
76へ供給され、この2東回路76は負荷から(負荷に
よって使用されない)反射された電力を表わす出力信号
をリード78で差回路72へ与える。
ブロック66は真の順方向電力回路と呼ばれてもよく、
リード80でのその出力は順方向電力と反射された電力
との瞬間の差かつ従って負荷によって使用された電力す
なわち負荷に与えられまたは熱として消費した電力の表
示である。
リード80でのその出力は順方向電力と反射された電力
との瞬間の差かつ従って負荷によって使用された電力す
なわち負荷に与えられまたは熱として消費した電力の表
示である。
リード80の信号は、点線の形で示される高速平均電力
検出器86へのみならず、平均電力検出器82およびピ
ーク検出器84に与えられる。
検出器86へのみならず、平均電力検出器82およびピ
ーク検出器84に与えられる。
86のような高速平均電力検出回路は、動作状態の下で
の有利な使用が見い出されるであろう。
の有利な使用が見い出されるであろう。
このような動作状態では、検出器82が急速に変化する
負荷に発生した平均電力を適当に追従するのに遅すぎる
変調の期間にわたって平均化しなければならないので、
増幅器の出力装置の熱時間定数は変調期間よりも非常に
少ない。
負荷に発生した平均電力を適当に追従するのに遅すぎる
変調の期間にわたって平均化しなければならないので、
増幅器の出力装置の熱時間定数は変調期間よりも非常に
少ない。
同調がキャリヤのみによって生じるので、検出器86は
キャリア期間にわたってだけ平均化しなければならず、
したがって、検出器82よりも早い反応であろう。
キャリア期間にわたってだけ平均化しなければならず、
したがって、検出器82よりも早い反応であろう。
しかしながら、このような検出器はこの発明に用いられ
ていない。
ていない。
なぜなら出力装置の熱時間定数がこの検出器86の余計
な費用を正当化するのに十分短かくないからである。
な費用を正当化するのに十分短かくないからである。
図示されているように、スイッチ88は、同調および通
常の動作状態の両方のために平均電力検出器82を用い
るよりもむしろ、同調のために高速検出器に切換えるた
めに用いられている。
常の動作状態の両方のために平均電力検出器82を用い
るよりもむしろ、同調のために高速検出器に切換えるた
めに用いられている。
図示されているように、スイッチ88(それは検出器8
6が使用されるとき他のスイッチと結合される)は、平
均電力検出器82からの出力信号がリード90で熱損失
検出回路42の第2の入力に供給される、そのようなT
IP状態にある。
6が使用されるとき他のスイッチと結合される)は、平
均電力検出器82からの出力信号がリード90で熱損失
検出回路42の第2の入力に供給される、そのようなT
IP状態にある。
信号は、また、リード90でダイオード92を通してリ
ード94へ供給され、かつスイッチ48を通してブロッ
ク12のコントロール入力へ供給される。
ード94へ供給され、かつスイッチ48を通してブロッ
ク12のコントロール入力へ供給される。
ピーク検出器84からの出力信号は、リード96で、ダ
イオード98を通してリード94へ与えられる。
イオード98を通してリード94へ与えられる。
リード74は、また、反射された電圧を表わす信号をし
きい値検出器100へ供給し、このしきい値検出器10
0はリード102で出力信号を再同調指令ラインへ与え
、かつまたこれらの信号をダイオード104を通してリ
ード94へ供給する。
きい値検出器100へ供給し、このしきい値検出器10
0はリード102で出力信号を再同調指令ラインへ与え
、かつまたこれらの信号をダイオード104を通してリ
ード94へ供給する。
第2図において、第1図において用いられているのと同
じ番号が同じリードを示すために用いられている。
じ番号が同じリードを示すために用いられている。
注目すべきは、1対のピンダイオード112および11
4を有する総括的に110として示す減衰器によって変
調されるように、信号がリード10で与えられかつリー
ド14で出力される。
4を有する総括的に110として示す減衰器によって変
調されるように、信号がリード10で与えられかつリー
ド14で出力される。
1対のピンダイオード112および114の電流は、リ
ード18のコントロール信号に応答して作用するトラン
ジスタ116によってコントロールされる。
ード18のコントロール信号に応答して作用するトラン
ジスタ116によってコントロールされる。
第3図において、フィルタが、バンド1のみが詳細に示
される6つの動作周波数を有するように示されている。
される6つの動作周波数を有するように示されている。
他のバンド2ないし6は構造において同様である。
信号は入力20から総括的に121として示す多数位置
スイッチを通して与えられ、かつ同様のスイッチ123
によってフィルタ22から出力される。
スイッチを通して与えられ、かつ同様のスイッチ123
によってフィルタ22から出力される。
フィルタ22からの信号出力は総括的に26とし一〇示
す方向性電力計へ通過され、かつリード50で減衰器5
6へ通過される。
す方向性電力計へ通過され、かつリード50で減衰器5
6へ通過される。
このスイッチは、TIP状態にあるように図示されてい
て、そしてもしその切換位置に変えられれば、抵抗12
5をそこを通って通過する信号に直列に接続し、かつ信
号をシャントする抵抗127を信号を減衰させるように
接地に接続する。
て、そしてもしその切換位置に変えられれば、抵抗12
5をそこを通って通過する信号に直列に接続し、かつ信
号をシャントする抵抗127を信号を減衰させるように
接地に接続する。
第4a図、第4b図および第4C図において、第1図に
おいて用いられているのと同じ番号が相当するところに
用いられている。
おいて用いられているのと同じ番号が相当するところに
用いられている。
順方向電圧および反射された電圧信号はリード64およ
び74でそれぞれ総括的に66として示す順方向電力回
路へ与えられる。
び74でそれぞれ総括的に66として示す順方向電力回
路へ与えられる。
この電力回路は減算回路72の関数を与えるために演算
増幅器を含む。
増幅器を含む。
この特定的な実施例においては、実現が一層容易である
ので、2つの2乗関数の差の1次近似値が利用されてい
る。
ので、2つの2乗関数の差の1次近似値が利用されてい
る。
負荷インピーダンスの変化が同調の間減衰器によって制
限されるので、この近似値が利用されかつ許容される。
限されるので、この近似値が利用されかつ許容される。
電力回路66の出力は、次いで、平均電力検出器82お
よびPEP(PeakEnve lop Power
)検出器84へ与えられる。
よびPEP(PeakEnve lop Power
)検出器84へ与えられる。
これらの回路の各々は再び演算増幅器を含む。
ブロック82における演算増幅器はポテンショメータ1
50を含み、そのポテンショメータ150はリード15
2で適当なりCアナログ出力信号を発生するために調整
される。
50を含み、そのポテンショメータ150はリード15
2で適当なりCアナログ出力信号を発生するために調整
される。
この信号は熱損失検出器42に与えられ、かつダイオー
ド154を通してALC増幅器158に供給される。
ド154を通してALC増幅器158に供給される。
注目すべきは、第4図における他のものと同じように、
ダイオード154は第1図において示されている方向か
ら逆の論理方向で動作される。
ダイオード154は第1図において示されている方向か
ら逆の論理方向で動作される。
しかしながら、その実現された論理はまだ全く同じであ
る。
る。
ピーク検出器84は、また、ダイオード156を通して
、同じ逆のダイオード論理を用いるALC増幅器へ信号
を供給する。
、同じ逆のダイオード論理を用いるALC増幅器へ信号
を供給する。
熱的な保護信号が、また、送風装置が破壊した場合には
、ALC増幅器158へ与えられることに注目されよう
。
、ALC増幅器158へ与えられることに注目されよう
。
平均入力電力検出器38は抵抗160を経由した増幅器
の出力段への電流を検出する。
の出力段への電流を検出する。
この検出された信号で得られる電圧は、演算増幅器16
2において基準に対して比較され、かつ信号が平均電力
検出器82から得られるものと比較される熱損失検出器
42に出力される。
2において基準に対して比較され、かつ信号が平均電力
検出器82から得られるものと比較される熱損失検出器
42に出力される。
この比較は164と番号のつけられた演算増幅器におい
て行う。
て行う。
増幅器164の出力はダイオード166を通してALC
増幅器158に供給される。
増幅器158に供給される。
T I P IJ−ド168はしきい値検出器100の
ダイオード170に信号を供給する。
ダイオード170に信号を供給する。
同調動作の間リード74における反射された電圧信号が
早まってしきい値検出器に行くので、このリード168
のゼロ電圧がこの同調動作の間しきい値検出器を不能動
化する。
早まってしきい値検出器に行くので、このリード168
のゼロ電圧がこの同調動作の間しきい値検出器を不能動
化する。
しかしながら、同調状態の間検出器82によって検出さ
れるような負荷への平均電力は、出力装置の熱損失を適
当に追従するために熱損失検出器42に許容している公
知の制御された立ち上がり時間で上節から始まる。
れるような負荷への平均電力は、出力装置の熱損失を適
当に追従するために熱損失検出器42に許容している公
知の制御された立ち上がり時間で上節から始まる。
スイッチ48はこの詳細な回路図では明らかに出てきて
いない。
いない。
なぜなら論理的な等個物が以下の考察のために実現され
るからである。
るからである。
(1)同調状態の下では、負荷における電力は小さく、
シたがって負荷においてリード96および90に現われ
るピーク電力および平均電力は、&ftb 、−同調の
間小さく、そのためにそれらの出力は直接にリード18
へ結ばれうる。
シたがって負荷においてリード96および90に現われ
るピーク電力および平均電力は、&ftb 、−同調の
間小さく、そのためにそれらの出力は直接にリード18
へ結ばれうる。
(2)特定のシステム動作において遭遇する負荷のQに
関連して用いられる増幅装置の特性のために、特定の実
施例のためにどんなコレクク電圧検出器も用いられない
。
関連して用いられる増幅装置の特性のために、特定の実
施例のためにどんなコレクク電圧検出器も用いられない
。
(3)検出器82および86の目的を達成するために検
出器82だけが用いられる。
出器82だけが用いられる。
このことは、増幅器のための最も低い変調周波数と増幅
装置の熱時間定数との間の関係のために許容されている
。
装置の熱時間定数との間の関係のために許容されている
。
(4)スイッチの機能はまだしきい値検出器を能動化お
よび不能動化するために必要とされていて、これはリー
ド168およびダイオード170によって達成されてい
る。
よび不能動化するために必要とされていて、これはリー
ド168およびダイオード170によって達成されてい
る。
この発明の部分ではないが、「内部保護」および「側音
能動化」として指定された特定の回路がRF増幅器の付
加的な保護を与える。
能動化」として指定された特定の回路がRF増幅器の付
加的な保護を与える。
すなわち、側音能動化回路は負荷に供給されている電力
が低くかつシステムの故障があるという表示を与える。
が低くかつシステムの故障があるという表示を与える。
ALC回路12における故障の場合、内部保護回路がA
LCコントロールの代わりに用いられる。
LCコントロールの代わりに用いられる。
動作において、この発明の好ましい実施例としての第1
図を参照する。
図を参照する。
初期設定状態において、特定の周波数がRF倍信号送信
のために選択される。
のために選択される。
その選択の後同時に、増幅器にある負荷インピーダンス
が通常非最適条件になっている。
が通常非最適条件になっている。
不適当な負荷インピーダンスは高いVSWRを作るであ
ろう。
ろう。
もし、負荷インピーダンスが非常に低ければ、RF増幅
装置はアンテナへ信号を送ろうとする大きな量の電流を
導通させ、潜在的に増幅器において破壊を生じる。
装置はアンテナへ信号を送ろうとする大きな量の電流を
導通させ、潜在的に増幅器において破壊を生じる。
他方、もしアンテナインピーダンスが極端に高ければ、
高電圧が出力トランジスタ(増幅装置)に誘導され、そ
れによってそれらの仕様を起える電圧にトランジスタを
服従させ、増幅器16の出力段におけるトランジスタの
パンチスルーおよび起こりうる破壊を結果的に生じる。
高電圧が出力トランジスタ(増幅装置)に誘導され、そ
れによってそれらの仕様を起える電圧にトランジスタを
服従させ、増幅器16の出力段におけるトランジスタの
パンチスルーおよび起こりうる破壊を結果的に生じる。
したがって、同調状態の間、減衰器56がRF増幅器の
負荷インピーダンスを所定の限度内に保つために、直列
および並列インピーダンスを与える うに挿入される。
負荷インピーダンスを所定の限度内に保つために、直列
および並列インピーダンスを与える うに挿入される。
この技術に熟達するものによって、後のことがらの理解
から、ブロック56の減衰がゼロのように小さい減衰を
持ちうろことが理解されよう。
から、ブロック56の減衰がゼロのように小さい減衰を
持ちうろことが理解されよう。
アンテナカプラ60はアンテナと増幅器の出力とをマツ
チングするために増幅器の負荷インピーダンスによって
動作し、そのために同調の完了時に適当なインピーダン
ス、1つの実施例ではおよそ50オームを増幅器16に
与える。
チングするために増幅器の負荷インピーダンスによって
動作し、そのために同調の完了時に適当なインピーダン
ス、1つの実施例ではおよそ50オームを増幅器16に
与える。
減衰器56が2つの機能をもつことがこのようにして決
定されるであろう。
定されるであろう。
第1に、それは同調の問いつも増幅器16へ公称負荷を
与え、それによって同調状態の下での増幅器の安定化の
役目を一層容易にさせる。
与え、それによって同調状態の下での増幅器の安定化の
役目を一層容易にさせる。
第2に、熱損失検出回路が所要の積分時間のために必ず
遅れを有しかっこの遅れが装置の熱時間定数のオーダで
ありうるために、減衰器はその時間に関連して負荷イン
ピーダンスの変化の率を制限し、それによって熱損失検
出回路が負荷電力を追跡するのを許容し、したがって装
置の熱としての損失をコントロールする。
遅れを有しかっこの遅れが装置の熱時間定数のオーダで
ありうるために、減衰器はその時間に関連して負荷イン
ピーダンスの変化の率を制限し、それによって熱損失検
出回路が負荷電力を追跡するのを許容し、したがって装
置の熱としての損失をコントロールする。
減衰器の他の利益は、このようにして制限される増幅器
16の負荷インピーダンスとともに、実際に2つの2乗
の差を直接にとる一層高価な回路を実際に用いるよりも
、むしろ真の順方向電力回路66内で達成される(Vp
) (VR,) の関数を1次的に近似すること
ができるという点である。
16の負荷インピーダンスとともに、実際に2つの2乗
の差を直接にとる一層高価な回路を実際に用いるよりも
、むしろ真の順方向電力回路66内で達成される(Vp
) (VR,) の関数を1次的に近似すること
ができるという点である。
回路が同調されている間、熱損失検出器42は、検出器
38からのRF増幅器のDC入力電力と検出器82から
の負荷電力との間の差をとり、そして2つ(本質的には
増幅器16における電力の熱としての損失の大きさであ
る)の間の差を用いて、コントロールブロック12を通
して通過する信号の振幅を調整する。
38からのRF増幅器のDC入力電力と検出器82から
の負荷電力との間の差をとり、そして2つ(本質的には
増幅器16における電力の熱としての損失の大きさであ
る)の間の差を用いて、コントロールブロック12を通
して通過する信号の振幅を調整する。
同調状態の間負荷条件が一層速く変化しうるので、同調
状態のための点線のブロック86によって示されるよう
な非常に速い速度の平均電力検出器をもつことが望まし
いであろう。
状態のための点線のブロック86によって示されるよう
な非常に速い速度の平均電力検出器をもつことが望まし
いであろう。
このようにして、増幅器16の出力が出力信号における
激しい変化の場合にも非常に速く制限される。
激しい変化の場合にも非常に速く制限される。
また、説明したように、負荷における条件が出力段のコ
レクタでの高い誘導電圧を作る場合がある。
レクタでの高い誘導電圧を作る場合がある。
したがって、点線のブロック30が、好ましい実施例に
おいて、含まれていて、それは出力段のコレクタ電圧が
予め定める制限を超えた場合、コントロール機能を引き
つぐ。
おいて、含まれていて、それは出力段のコレクタ電圧が
予め定める制限を超えた場合、コントロール機能を引き
つぐ。
このような場合において、検出器32からの信号は、熱
損失検出器42から得られる信号に優位を与え、そして
コレクタ電圧をもはや超えないようになるまで出力電力
をきびしく減じる。
損失検出器42から得られる信号に優位を与え、そして
コレクタ電圧をもはや超えないようになるまで出力電力
をきびしく減じる。
確められるように、熱損失追跡回路(検出器38(86
または82)および減算器42)ならびに同調の間のコ
レクタ電圧検出器の第1の目的は、アンテナへ流れる最
大信号を維持することであり、そのためカプラ60が十
分な「同調電力」を供給し、したがってそれが適当に調
整されうるとともに熱または電圧過負荷のための破壊か
ら増幅器を保護する。
または82)および減算器42)ならびに同調の間のコ
レクタ電圧検出器の第1の目的は、アンテナへ流れる最
大信号を維持することであり、そのためカプラ60が十
分な「同調電力」を供給し、したがってそれが適当に調
整されうるとともに熱または電圧過負荷のための破壊か
ら増幅器を保護する。
同調が完了すると、減衰器56は回路から取除かれ、増
幅器の出力がアンテナカプラ60を通してアンテナ62
へ伝わる。
幅器の出力がアンテナカプラ60を通してアンテナ62
へ伝わる。
アンテナ負荷が増幅器の出力と完全にマツチングしてい
るとき、反射される電力はなく、したがって平均電力検
出器82は順方向電圧および反射された電圧(増幅器1
6からの成る出力のための)との間の最大の差を見つけ
、したがってコントロールブロック12内で減衰回路を
コントロールする。
るとき、反射される電力はなく、したがって平均電力検
出器82は順方向電圧および反射された電圧(増幅器1
6からの成る出力のための)との間の最大の差を見つけ
、したがってコントロールブロック12内で減衰回路を
コントロールする。
注目されるように、これらの信号は方向性電力計26か
ら供給され、この方向性電力計26は順方向電圧および
ラインに沿って反射された電圧のそれぞれに比例するリ
ード64および74での出力信号を有する。
ら供給され、この方向性電力計26は順方向電圧および
ラインに沿って反射された電圧のそれぞれに比例するリ
ード64および74での出力信号を有する。
出力信号の電圧は負荷の回路網において熱として損失さ
れた電力に比例し、その出力信号は電圧を2乗しかつ負
荷における電力に対したアナログとしての差をとること
によって得られる。
れた電力に比例し、その出力信号は電圧を2乗しかつ負
荷における電力に対したアナログとしての差をとること
によって得られる。
上のことから、平均電力検出器82は時定数をもたなけ
ればならず、その時定数は少なくとも最も低いキャリア
周波数で適当に積分するのに十分な遅さであるというこ
とが決定されうる。
ればならず、その時定数は少なくとも最も低いキャリア
周波数で適当に積分するのに十分な遅さであるというこ
とが決定されうる。
事実、もし検出器82だけが用いられ、検出器86が用
いられなければ、回路はまた変調周波数で積分するに十
分な遅さとされるべきである。
いられなければ、回路はまた変調周波数で積分するに十
分な遅さとされるべきである。
もし、負荷インピーダンスが低下すれば、増幅器の出力
装置において、バランスした状態で通常得られるより多
くの熱としての損失があるであろう。
装置において、バランスした状態で通常得られるより多
くの熱としての損失があるであろう。
したがって、検出器82からよりも大きな信号が検出器
38から供給され、そしてこのことがリード14におけ
る信号の低下をもたらし、それによって増幅器16の出
力装置における熱損失が安全な限度まで戻る。
38から供給され、そしてこのことがリード14におけ
る信号の低下をもたらし、それによって増幅器16の出
力装置における熱損失が安全な限度まで戻る。
装置が通常の送信モードにあるとき、反射された電圧(
VR,)の瞬間のサンプリングがリード74において、
しきい値検出器100によって負荷が変化しないのを確
実にするために、要求される。
VR,)の瞬間のサンプリングがリード74において、
しきい値検出器100によって負荷が変化しないのを確
実にするために、要求される。
突然のかつ過度な負荷変化の場合においては、電圧■R
は新しい同調サイクルを始動するためにゼロより十分大
きく上昇し、かつ増幅器16への入力駆動を減少させる
。
は新しい同調サイクルを始動するためにゼロより十分大
きく上昇し、かつ増幅器16への入力駆動を減少させる
。
通常のシステム動作においては、アンテナカプラは、電
圧■Rのサンプリングがゼロでない任意のとき、再同調
指令を受ける。
圧■Rのサンプリングがゼロでない任意のとき、再同調
指令を受ける。
再同調が始まりかつTIP状態が達成される前に同調サ
イクルが始まるまで、増幅器はその駆動を速やかに減少
させなければならない。
イクルが始まるまで、増幅器はその駆動を速やかに減少
させなければならない。
理解されるように、負荷変化の検出は保護されている出
力段の装置の熱時間定数よりも速くなければならない。
力段の装置の熱時間定数よりも速くなければならない。
詳細な説明から注目されるように、しきい値検出器10
0は単なる検出器であり、それは同調状態の間熱損失検
出器42からの出力を圧倒する出力を与える。
0は単なる検出器であり、それは同調状態の間熱損失検
出器42からの出力を圧倒する出力を与える。
このようにして、第1図のスイッチ48または第4b図
の回路のような幾つかの手段が、同調状態の間、この検
出器がコントロールブロック12に影響を及ぼすのを除
くために必要とされる。
の回路のような幾つかの手段が、同調状態の間、この検
出器がコントロールブロック12に影響を及ぼすのを除
くために必要とされる。
動作の通常モード(TIP)において、検出器82およ
び84が同調された負荷へ与えられる平均電力およびピ
ーク電力をそれぞれ設定するために用いられている。
び84が同調された負荷へ与えられる平均電力およびピ
ーク電力をそれぞれ設定するために用いられている。
一般に、増幅器のピーク電力および平均電力の能力は異
なり、2つの検出器の使用を必要としている。
なり、2つの検出器の使用を必要としている。
この技術における当業者にとって明らかであるように、
平均電力検出器82は増幅器16の平均出力電力をコン
トロールするために用いられている。
平均電力検出器82は増幅器16の平均出力電力をコン
トロールするために用いられている。
他方、ピーク検出器84は増幅器16の出力レベルをコ
ントロールするために用いられ、そのため増幅器16を
通した信号のスペクトルの内容が劣化されない。
ントロールするために用いられ、そのため増幅器16を
通した信号のスペクトルの内容が劣化されない。
上のことから要約的に、この発明がアンテナ62のよう
な負荷に向けられて増幅器の能力の限度内で最大電力(
正確な動作と調和した)を保持するために動作するとい
うことが決められよう。
な負荷に向けられて増幅器の能力の限度内で最大電力(
正確な動作と調和した)を保持するために動作するとい
うことが決められよう。
このことは、1:1以外のVSWRを表わす負荷への出
力電力を最大にし得るための不十分な変数を処理した先
行技術と対照をなす。
力電力を最大にし得るための不十分な変数を処理した先
行技術と対照をなす。
所望の結果を与えるために、平均負荷電力検出手段(6
6および82)が用いられ、それは順方向電力と反射さ
れた電力との間の差を検出し、これを増幅器16への入
力信号の振幅をコントロールするために検出器33から
得られるような増幅器16のDC入力電力を表わす信号
と比較する。
6および82)が用いられ、それは順方向電力と反射さ
れた電力との間の差を検出し、これを増幅器16への入
力信号の振幅をコントロールするために検出器33から
得られるような増幅器16のDC入力電力を表わす信号
と比較する。
これは同調の間通常のコントロール信号である。
同調状態の間、感度および給電線の形式ならびに長さの
異なる多数のアンテナカプラの形式とのインタフェイス
を許容するように、RF増幅器からの最大電力を有する
ことが望ましい。
異なる多数のアンテナカプラの形式とのインタフェイス
を許容するように、RF増幅器からの最大電力を有する
ことが望ましい。
これはRF増幅器の平均入力電力とALCブロック12
をコントロールするための平均負荷電力との差を用いる
ことによって達成され、それによって増幅器16への入
力信号の振幅を調整する。
をコントロールするための平均負荷電力との差を用いる
ことによって達成され、それによって増幅器16への入
力信号の振幅を調整する。
出力段のコレクタでの高電圧がまた出力トランジスタを
破壊するので、コレクタ電圧検出器32が高いコレクタ
電圧の場合にフィードバック機能を引きつぐために説明
された。
破壊するので、コレクタ電圧検出器32が高いコレクタ
電圧の場合にフィードバック機能を引きつぐために説明
された。
同調が完了すると、スイッチはTIP状態に戻る。
この状態において、順方向電力と反射された電力との間
の差が平均電力検出器82およびピーク検出器84へ供
給される。
の差が平均電力検出器82およびピーク検出器84へ供
給される。
これら2つの検出器の1つは適当なダイオードを介して
信号を通し、コントロール信号ヲ’)−ド18でコント
ロールブロック12へ与える。
信号を通し、コントロール信号ヲ’)−ド18でコント
ロールブロック12へ与える。
アンテナカプラ60とともにアンテナが同調されたまま
である限りは、反射された電圧は実質的に上節であり、
かつ従ってリード78には出力はないであろう。
である限りは、反射された電圧は実質的に上節であり、
かつ従ってリード78には出力はないであろう。
この作用で、リード80の信号は、順方向電圧2乗回路
68からリード70に現われる信号と実質的に等しい。
68からリード70に現われる信号と実質的に等しい。
変調のエンベロープが実質的に一定の状態では、フィー
ドバック信号が最初に検出器82から得られる。
ドバック信号が最初に検出器82から得られる。
変調のエンベロープが実質的に変わるとき、フィードバ
ック信号は最初に増幅器16の直線性を維持するために
ピーク検出器84から得られる。
ック信号は最初に増幅器16の直線性を維持するために
ピーク検出器84から得られる。
TIP状態の間、アンテナ負荷インピーダンスにおける
変化がリード80に現われる信号を低くする。
変化がリード80に現われる信号を低くする。
したがって、システムが初期設定状態または再同調指令
状態(TIP)に戻されてしまいかつ減衰器が回路に再
び挿入されるまで、反射された電圧によって決められる
ように、100のようなしきい値検出器が突然の負荷変
化に反応するために要求されている。
状態(TIP)に戻されてしまいかつ減衰器が回路に再
び挿入されるまで、反射された電圧によって決められる
ように、100のようなしきい値検出器が突然の負荷変
化に反応するために要求されている。
一方、第1図のブロックダイアグラムにローパスフィル
タ22が図示されていて、このようなフィルタが増幅器
16からの出力信号のスプリアスレベルが電力計26の
適正な動作を許容するに十分低いときには必要でない。
タ22が図示されていて、このようなフィルタが増幅器
16からの出力信号のスプリアスレベルが電力計26の
適正な動作を許容するに十分低いときには必要でない。
また、リード14の反射された電圧信号およびリード8
0での負荷へ与えられた平均電力を得るために用いられ
る装置は、減算回路とともに方向性電力計と電圧2乗回
路とを含み、これらの信号が他の回路によっても得られ
るということはこの技術に熟達するものにとって明らか
であろう。
0での負荷へ与えられた平均電力を得るために用いられ
る装置は、減算回路とともに方向性電力計と電圧2乗回
路とを含み、これらの信号が他の回路によっても得られ
るということはこの技術に熟達するものにとって明らか
であろう。
上の議論から、発明の1つの実施例の実際の実現は、特
定の応用の特別な要求にあうコスト的に効果的な態様で
実現される。
定の応用の特別な要求にあうコスト的に効果的な態様で
実現される。
特定の実施例においては、増幅器16の出力段のコレク
タの過大な電圧は増幅器に組込まれた出力装置の形式の
ために問題ではないということが決められる。
タの過大な電圧は増幅器に組込まれた出力装置の形式の
ために問題ではないということが決められる。
さらに、86のような高速平均電力検出器は検出器82
の時定数に関連して用いられる出力装置の熱時間定数の
ために必要とされないことが決定された。
の時定数に関連して用いられる出力装置の熱時間定数の
ために必要とされないことが決定された。
最後に、スイフチ48に用いられている好ましい論理や
種々の逆バイヤスダイオードは、実際に、通常(TIP
)の間活動化するよりもむしろ、同調動作の間しきい値
検出器100を不動作化するような、第1図において示
されたものと論理的に等しいものを用いて実現される。
種々の逆バイヤスダイオードは、実際に、通常(TIP
)の間活動化するよりもむしろ、同調動作の間しきい値
検出器100を不動作化するような、第1図において示
されたものと論理的に等しいものを用いて実現される。
特定の実現およびブロックダイアグラムは同じではない
が、概念は同じのままであり、ブロック32および86
の実現は、特に検出器86が単にフィードバック回路に
おける時定数を変えることによって検出器82と同じも
ので実現され、かつ検出器30が検出器100と同じで
しきい値の設定の異なるもので実現されうるので、この
技術に熟達する誰にも第2図ないし第4図の特定の回路
における情報を用いて完全に明らかとなるものと確信す
る。
が、概念は同じのままであり、ブロック32および86
の実現は、特に検出器86が単にフィードバック回路に
おける時定数を変えることによって検出器82と同じも
ので実現され、かつ検出器30が検出器100と同じで
しきい値の設定の異なるもので実現されうるので、この
技術に熟達する誰にも第2図ないし第4図の特定の回路
における情報を用いて完全に明らかとなるものと確信す
る。
1つのブロックダイアグラムと1つの特定の実現を示し
たが、特許請求の範囲による発明の概念によってのみ限
定されるべきである。
たが、特許請求の範囲による発明の概念によってのみ限
定されるべきである。
第1図はこの発明の概念の一実施例のブロックダイアグ
ラムである。 第2図はこの発明の概念のALC(自動レベルコントロ
ール)フロック部分を示す回路図である。 第3図は第1図におけるフィルタ、方向性電力計および
減衰器部分のブロックを示す回路図である。 第4a図、第4b図、第4c図は第1図のRF増幅器お
よび検出器の部分のための特定的な回路図を示す。 図において、12はALCコントロールブロック、16
はRF増幅器、22はローパスフィルタ、26は方向性
電力計、32はコレクタ電圧検出器、38は平均入力電
力検出器、42は熱としての損失の検出器、56は減衰
器、60はアンテナカプラ、68,76は2乗回路、7
2は差回路、82は平均電力検出器、84はピーク検出
器、86は高速平均電力検出器、100はしきい値検出
器を・示す。
ラムである。 第2図はこの発明の概念のALC(自動レベルコントロ
ール)フロック部分を示す回路図である。 第3図は第1図におけるフィルタ、方向性電力計および
減衰器部分のブロックを示す回路図である。 第4a図、第4b図、第4c図は第1図のRF増幅器お
よび検出器の部分のための特定的な回路図を示す。 図において、12はALCコントロールブロック、16
はRF増幅器、22はローパスフィルタ、26は方向性
電力計、32はコレクタ電圧検出器、38は平均入力電
力検出器、42は熱としての損失の検出器、56は減衰
器、60はアンテナカプラ、68,76は2乗回路、7
2は差回路、82は平均電力検出器、84はピーク検出
器、86は高速平均電力検出器、100はしきい値検出
器を・示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 アンテナ負荷へ接続するための増幅装置であって、 RF信号入力手段、ゲインコントロール手段およびRF
信号出力手段を含むRF増幅手段と、前記RF増幅手段
の前記信号出力手段と前記ゲインコントロール手段との
間に接続されて、前記負荷へ与えられる平均電力と増幅
器へ供給される平均DC入力電力との差に従って、所定
の限度内で前記RF増幅手段の出力段における熱として
の損失を維持するように前記RF増幅手段のレベルをコ
ントロールする平均電力検出手段とを備え、前記平均電
力検出手段は、前記増幅装置と前記負荷との同調動作の
間能動化される増幅装置。 2 前記RF増幅手段の前記RF信号出力手段に接続さ
れて、前記負荷から反射された信号が予め定められた値
を越えるときに、前記増幅装置と前記負荷との同調動作
を始めるための初期設定信号を前記RF増幅手段へ与え
るしきい値検出手段をさらに備える、特許請求の範囲第
1項記載の増幅装置。 3 前記RF増幅手段の前記RF出力手段に接続されて
、前記同調動作の間前記増幅手段の出力負荷回路に保護
インピーダンス手段を挿入する手段をさらに備える、特
許請求の範囲第1項記載の増幅装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US000000896650 | 1978-04-17 | ||
US05/896,650 US4165493A (en) | 1978-04-17 | 1978-04-17 | Protected amplifier apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS54145418A JPS54145418A (en) | 1979-11-13 |
JPS5823774B2 true JPS5823774B2 (ja) | 1983-05-17 |
Family
ID=25406569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54033181A Expired JPS5823774B2 (ja) | 1978-04-17 | 1979-03-19 | 増幅装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4165493A (ja) |
JP (1) | JPS5823774B2 (ja) |
CA (1) | CA1134918A (ja) |
DE (1) | DE2912757A1 (ja) |
FR (1) | FR2423919A1 (ja) |
GB (1) | GB2019142B (ja) |
IT (1) | IT1162469B (ja) |
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