JPS584495B2 - Ａｍ送信機の自動出力制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波電力増幅器の電源電圧を変化させて変調
する高レベル変調方式のＡＭ送信機における自動出力制
御方式に関するものである。

従来のＡＭ送信機の自動出力制御方式を第１図と第２図
に示す。

第１図は高周波電力増幅器の電源電圧が一定となるよう
に制御する例であり、第２図は送信出力が一定となるよ
うに制御する例である。

第１図において、１１は電源端子、１２は高周波電力増
幅器、１３は搬送波発振器、１４は励振回路、１５は音
声信号端子、１６はパルス幅変調器、１７は，駆動回路
、１８はスイッチング電力増幅器、１９はローバスフィ
ルタ、２０はダイオード、２１は出力整合回路、２２は
方向性結合器、２３は出力端子、２４は差動増幅器、２
５は出力調整器、２６は検波器、２７はしきい値回路、
＋，−は電王極性を示す。

第１図の例は一般にＰＷＭ変調方式あるいはＰＤＭ変調
方式と呼ばれるもので主動作は以下の通りである。

周知のように搬送波発振器１３の出力は励振回路１４を
経て高周電力増幅器１２を励振する。

音声信号端子１５からの入力信号はパルス幅変調器１６
に入力され、入力信号の大きさに比例したパルス幅変調
されくり返し周波数を１００ＫＨｚ前後とするパルス幅
変調信号（ＰＷＭ信号）として出力され駆動回路１７に
与えられる。

続いて駆動回路１７はスイッチング電力増幅器１８を駆
動する。

このスイッチング電力増幅器１８は周知のようにソース
接地の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）から構成された
ゲート回路で前記ＰＷＭ信号に従ってオン，オフのスイ
ッチング動作を行なう。

スイッチング電力増幅器１８の出力即ちＦＥＴのドレイ
ンはチョークコイル入力の電王源駆動型のローバスフィ
ルタ１９に接続され、その出力は高周冫波電力増幅器１
２の負電源端子−へ与えられる。

このローバスフィルタ１９は前記ＰＷＭ信号のくり返し
周波数を阻止し、音声信号を通過させる機能を有するの
でローバスフィルタ１９の出力には音声信号が再現され
、従って高周波電力増幅器１２の電圧はパルス幅即ち音
声信号に比例して変化する。

ダイオード２０はスイッチング電力増幅器１８のオフの
期間の電流の連続性を満すフライホイールダイオードで
ある。

前述のように高周波電力増幅器１２の電圧はパルス幅に
比例して変化するから、その電圧をパルス幅変調器１６
の入力の直流レベルにより変化させて出力制御を行なう
ことができる。

第１図ではこれを高周波電力増幅器１２の正電源端子十
と負電源端子一の間の電圧を差動増幅器２４によりパル
ス幅変調器１６の入力側に負帰還となる極性で与えるこ
とにより、高周波電力増幅器１２の電圧が常に一定に制
御されるいわゆる負帰還ループを構成することで行なっ
ている。

従って電源電圧の変動やパルス幅変調器１６の動作点の
変動を吸収して出力整合回路２１，方向性結合器２２を
通した出力端子２３からの出力を一定に保つことができ
る。

しかしながらこの方式は負荷の変動に対しては効果がな
く、負荷インピーダンス変動は串力整合回路２１の入力
側にも波及するため出力が変動する欠点があった。

また、方向性結合器２２から検波器２６を通ししきい値
回路２７を経て励振回路１４および駆動回路１７を制御
する回路叫サージプロテクタ回路であり、方向性結合器
２２で反射電力を検出してそれを検波器２６で検波し、
その大きさが一定値を越えればしきい値回路２７により
励振回路１４および駆動回路１７を制御して動作を停止
させる保護回路である。

この保護回路は周知のように雷等によるアレスタの放電
やアンテナ系の異常等の負荷インピーダンスの大きな変
化に対して動作するものであり、負荷インピーダンスの
小さな変化によって動作するものではないのでそのよう
な負荷インピーダンスの小さな変化に効果はない。

従って負荷インピーダンスの小さな変化で出力整合回路
２１の入力側のインピーダンスが小さくなり出力が過大
となるようなことに対しては効果はなかった。

第２図において２８は検波器であり、その他の記号のも
のは第１図と同じである。

この例は出力制御として、出力端子２３の高周波電圧を
検波器２８により検波したものをパルス幅変調器１６の
入力側に与えて制御することにより出力を一定に保つよ
うにするものである。

しかしこの方式は負荷が変動した場合も常に出力が一定
となるため、図示してない負荷側の整合回路や負荷（ア
ンテナ）回路の調整時によって出力が制御されるため調
整点が不明確になるほか、負荷不整合による出力低下を
補おうとして高周波電力増幅器１２の電圧が上昇して過
負荷状態となったり、また該電圧が供給電源電圧の１／
２以上になり１００％の正変調ができなくなる欠点があ
った。

本発明の目的はこれらの欠点を除去するため、高周波電
力増幅器１２の電圧と、該増幅器の電流の大きさとの二
者を帰還させ、その電流の大きさによって前記二者の帰
還の効果の優劣を設けることによって出力を制御するも
ので以下詳細に説明する。

第３図は本発明の第１の実施例であって、４２は高周波
変流器、４３，４９．５０はダイオード、４４，４６，
５１は抵抗器、４５．４７はコンデンサ、４８は演算増
幅器、５２，５３は可変抵抗器であり、その他の記号の
ものは第１図と同じである。

音声信号端子１５からの入力信号がパルス幅変調器１６
でＰＷＭ信号に変調され駆動回路１７、スイッチング電
力増幅器１８を経てローパスフイルタ１９を通り再現さ
れた音声信号で高周波電力増幅器１２の電圧を変化させ
、該増幅器１２の電圧を差動増幅器２４を通してパルス
幅変調器１６の入力側に負帰還させる負帰還ループの構
成およびその動作は第１図の従来例と同じである。

以下この負帰還ループを第１の帰還ループと称す。

第１の実施例では前記構成に加えて高周波電力増幅器１
２の高周波出力電流を図で示すように高周波変流器４２
を該増幅器１２の出力側に設け、該出力電流を電圧に変
換した後、該回路４２の出力側に直列にダイオード４３
、差列に抵抗器４４、コンデンサ４５を図に示すように
配置した一般に使用されるＡＭ検波回路より包絡線検波
し、さらにその回路に直列に抵抗器４６、並列にコンデ
ンサ４７を接続して成る平滑回路で包絡線検波された負
性電圧を平均値化する。

この平均値化した負性電圧を以下平均値出力と称す。

この平均値出力を演算増幅器４８およびダイオード４９
，５０、抵抗器５１からなる半波整流回路を通してパル
ス幅変調器１６の入力側に帰還させる。

このような回２路構成をとることにより、平均値出力が
一定値（Ｖｐ）を越えない範囲（この場合、超えないと
は負極性で小になることを言う）においてはダイオード
５０によりクランプされて、常に一定値（Ｖｐ）の電圧
が出力され、一定値（■ｐ）を越えた（負極性で大）場
合のみダイオード４９を通して平均値出力の増加に応じ
た変化が出力される。

従ってこれは一種の負帰還であり、高周波電力増幅器１
２の電源電圧が下げられる方向に作用し、出力が一定に
保たれる。

つまり高周波出力電流が一定値以上大きくならない範囲
では平均値出力の電圧はＶｐより低くならないため、前
記ダイオード４９，５０、抵抗器５１からなる半波整流
回路は不感回路として作用する。

以上の帰還ループを第１の帰還ループに対し第２の帰還
ループと称し、その制御電圧即ち本実施例では演算増幅
器４８からダイオード４９を通して出力される電工を第
２の出力制御電圧と称することにすると、該出力制御電
圧と高周波電力増幅器１２の出力である高周波出力電流
との関係は第４図のようになる。

なおこの第２の帰還ループは第１の帰還ループの外側に
構成するので一定値（Ｖｐ）を超えた場合、第２の帰還
ループが優先して作用するのは自明である。

また可変抵抗器５２は送信機の出力設定用であり、出力
の設定値により周知のように前述の一定値（Ｖｐ）が決
まる。

可変抵抗器５３は高周波出力電流による出力制御の開始
点の設定用、即ち出力制御開始点の平均値出力電圧がＶ
ｐに等しくなるように設定するものである。

即ち第２の帰還ループは一定値Ｖｐより低い場合は前述
のようにこのＶｐなる電圧が第２の出力制御電圧として
与えられ、従ってこの場合出力制御としては第１の帰還
ループが優先して作用し、一定値Ｖｐをこえたら高周波
出力電流に比例した第２の出力制御電圧が与えられ、即
ち第２の帰還ループが優先して作用するので高周波出力
電流の安定化が常にできる。

従って従来の例で説明したように検波器２６、しきい値
２７で構成された保護回路で保護されないような負荷イ
ンピーダンスの変化による出力の過大に対しても有効に
作用し出力を一定に保つことができる。

なお本実施例では第３図に示すように高周波電力増幅器
１２の尚周波出力電流を電圧に変換し、ダイオード４３
、抵抗器４３，４４で包絡線検波し、抵抗器４６、コン
デンサ４７で平均値化し、演算増幅器４８とダイオード
４９，５０、抵抗器５１の半波整流器で不感回路を構成
してあるが、これ以上のような回路に限られるものでは
なく、高周波電力増幅器１２の出力である高周波出力電
流の大きさを検出し、その平均値をとり出し一定値（Ｖ
ｐ）以下の場合は第１の帰還ループが優先して作用し、
一定値（Ｖｐ）以上の場合は第２の帰還ループが優先し
て作用するような回路構成であればどのような回路でも
よいことは勿論である。

以上説明したように第１の実施例では、通常の状態即ち
一定値（Ｖｐ）をこえない範囲では第１の帰還ループの
みが作用し、その場合その第１の帰還ループの外側にあ
る第２の帰還ループの第２の出力制御電圧は高周波出力
電流に無関係な一定値の電圧Ｖｐが与えられているため
、電源電圧の変動やパルス幅変調器１６の動作点の変動
は従来通り補償される。

また大幅な負荷インピーダンスに対しても反射電力検出
による保護回路（方向性結含器２２、検波器２６、しき
い値回路２７を通した回路）で従来通り保護されるが、
この保護回路の動作感度を低くした場合、比較的小さな
負荷変動に対しても、高周波電力増幅器１２の負荷イン
ピーダンスが低下して（特に高効率電力増幅器を使用し
ている場合）出力が過大となる。

これに対し第１の実施例では前述したように一定値以上
（平均値出力Ｖｐ以上）高周波出力電流が増大した場合
、第２の帰還ループが優先して作用するので、この出力
過大を防止することができる。

即ち保護回路の感度を低くしても安定な動作ができるた
め、アンテナ系（負荷）の調整が容易になるほか、季節
や天候によるアンテナインピーダンスの変動程度で保護
回路が動作して停波することもない。

また逆に高周波電力増幅器１２の負荷インピーダンスが
大きくなる方向にアンテナ系のインピーダンスが変動（
この場合出力電流は減少する）した場合は第２の帰還ル
ープは作用しないため高周波電力増幅器１２の電圧が過
大となることはない。

第１の実施例では第２の帰還ループとして、高周波電力
増幅器１２の出力である高周波出力電流を検出する構成
としたが、第５図に示すように高周波電力増幅器１２の
電源電流を検出しても同様の効果が生じる。

第５図は第２の実施例で、６１は分流器としての低抵抗
器、６２は分流器６１の電圧降下分を対接地電圧に変換
する差動増幅器であり、その他の記号のものは第３図と
同じである。

高周波電力増幅器１２が内部インピーダンスの低い高効
率の電圧スイッチング型である場合等、該増幅器１２の
電源電流と高周波出力電流はほぼ１対１の対応関係にあ
るので第１の実施例と全く同様の効果が生じる。

以上説明したように、本発明は負荷変動による高周波出
力電流の増大を第２の帰還ループを設けて防止する自動
出力制御方式であるので、非常に安定した動作が実現で
き、アンテナインピーダンスの変動が生じ易く、かつ高
信頼性の要求される中波ラジオ放送機に利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のＡＭ送信機の自動出力制御
方式の構成図、第３図は本発明の第１の実施例の構成図
、第４図は第１の実施例の出力制御電圧と高周波出力電
流の関係を示す説明図、第５図は本発明の第２の実施例
の構成図である。 １１・・・・・・電源端子、１２・・・・・・高周波電
力増幅器、１３・・・・・・搬送波発振器、１４・・・
・・・励振回路、１５・・・・・・音声信号端子、１６
・・・・・・パルス幅変調器、１７・・・・・・駆動回
路、１８・・・・・・スイッチング電力増幅器、１９・
・・・・・ローパスフィルタ、２０・・・・・・ダイオ
ード、２１・・・・・・出力整合回路、２２・・・・・
・方向性結合器、２３・・・・・・出力端子、２４・・
・・・・差動増幅器、２５・・・・・・出力調整器、２
６・・・・・・検波器、２７・・・・・・；しきい値回
路、４２・・・・・・高周波変流器、４３，４９．５０
・・・・・・ダイオード、４４，４６，５１ ．６１
・・・・・・抵抗器、４５，４７・・・・・・コンデン
サ、５２ ． ５３・・・・・・可変抵抗器、６２・・
・・・・差動増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高周波電力増幅器の電源電圧を変化させて変調する
   高レベル変調方式のＡＭ送信機において、高周波電力増
   幅器の電源電圧の大きさに比例した電圧を負帰還させる
   第１の帰還ループを有するとともに、前記高周波電力増
   幅器の高周波出力電流または該高周波電力増幅器の電源
   電流の大きさの平均値を帰還させる第２め帰還ループを
   第１の帰還ループの外側に配置し、前記高周波電力増幅
   器の高周波出力電流または電源電流の大きさの平均値が
   、ＡＭ送信機の設定出力から定まる所定の値以下である
   場合は、第２の帰還ループは前記所定の値のみを出力さ
   せることにより第１の帰還ループを優先して作用させ、
   前記所定の値を越えた場合は、前記高周波電力増幅器の
   高周波出力電流または電源電流の大きさの平均値の変化
   を帰還させるよう第２の帰還ループ番優先して作用させ
   ることを特徴とするＡＭ送信機の自動出力制御方式。