JPS6126312A - 高周波電力増幅器 - 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】 産業上の利用分野 本発明はＶＨＦ帯およびｔＴＨＦ帯で使用する大電力並
列出力合成形の高周波電力増幅器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 第１図は従来のＶｌ（Ｆ帯またはＵＨＦ帯で並列動作す
る電力増幅器の系統図を示したものである。

以下にこの従来例の構成と問題点について第１図ととも
に説明する。

第１図において、１は送信機の前段部であシ、ＦＭ変調
方式の場合は発振器、変調器、周波数逓倍器等を包含し
ており、前段部１の出力はＶＨＦ帯またはＵＨＦ帯周波
数（以下ＲＦ周波数という）で数百ｍＷ程度である。２
は前段部１の出力を増幅する前置増幅器で、次の励振増
幅器３にＲ１周波数を出力する。３は終段電力増幅器を
励振するための励振増幅器であシ、前置増幅器２の出力
を増幅して終段電力増幅器５，６．７にＲ１周波数の励
振電力を供給する。４は終段電力増幅器６〜７へＲ１周
波数の励振電力を分配供給する電力分配器、８は終段電
力増幅器５，６．７の出力合成器、９は方向性結合器（
以下方結という）であり、進行電力ＰＦ、反射電力ａの
検出端子Ａ、Ｂを設けている。１０は出力端子であシ、
ここから同軸ケーブルや同軸管等により負荷となるアン
テナ１１へ出力される。１２は励振増幅器３のコレクタ
電力制御器であり、方結９が負荷１１からの反射が増大
し、あらかじめ設定したｖｓｗＲを超えたとき励振増幅
器３のコレクタ電力供給を切断する機能が与えられてい
る。１３は電力増幅部のコレクタ電圧供給端子である。

１４は出力検出部で、方結９の端子ムから進行波電力Ｐ
Ｆ、同端子Ｂから反射波電力ｐＲの供給を受けて負荷１
１のｖｓｗＲを検出し、そのＶＳＷＲが所定の値、例え
ば、ＶＳＷＲ）３の場合コレクタ電力制御器１２に制御
信号を送出して、励振増幅器３への電力供給を停止して
不動作にさせることによって終段電力増幅器５，６．了
を保護するようになっている。

放送機のように公共性の高い送信装置の場合はこのよう
な障害発生時は予備送信装置と予備のアンテナに切替え
て送信を継続させればよいのであるが、設備費が２倍と
なりコスト高が欠点である。

また１基のアンテナに対してセット予備方式とした場合
にアンテナが障害を起した場合には、送信装置を切替え
ても障害は復旧されない欠点がある。

有人局の場合はこのような障害が発生すればその時点で
警報音を出せばよいのであるが、無人局の場合には保守
者が駆けつけるまでに相当長い時間が必要であシ、公共
性の強い放送サービスの場合にはこのブランク時間を少
なくすることが重要な課題である。

一度障害を起してダウンしたこのような送信装置も人手
によって点検修理すれば正常動作する場合がある。そこ
で、所定時間の間隔を設けて自動的な再起動が行なわれ
る。この再起動によっても動作が復旧しないときは所定
時間後、再び再起動を行なう。このように、数回再起動
を行なっても正常動作に戻らない場合に始めて人力によ
る障害排除作業に入るのである。

人力による再起動の場合には周辺回路や回路系統の点検
を行なって起動させるものであるから、この点検によっ
て大部分の障害排除が可能であるが、自動的に再起動す
るような場合にはこれらの障害は改善されないまま、電
源電力の再投入が行われることになシ、この再起動によ
って終段電力増幅器５，６．７ｉ同時に破壊させてしま
うことがある。これは障害発生場所が出力回路にあると
キ、例えば、帯域フィルタやノツチフィルタ２コレクタ
の接触不良、有数、無機等の不純物による短絡等の原因
によって起きる障害であり、平常時では考えられないよ
うな高周波位相の遷移発生が原因であり、再起動時のト
ランジェント等によシ終段電力増幅器に異常状態を生じ
、励振増幅器３の電源切断のみでは異常状部を解除でき
ない場合が多い。しかし、現実的にはこのよりなφ態に
も異常動作を生じないような安全で確実な再起動を自動
的に行なう方法が必要となっていた。

発明の目的 本発明は上記のような従来例の問題点を除去するもので
あり、電力増幅装置の調整状態が何等かの原因で、極め
て特異な条件に変化した場合に自動的な再起動を繰返し
ても、装置に損傷を与えることがなく始動および再起動
を安全、確実に行なえるようにすることを目的とするも
のである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するために、励振段とこれに並
列接続した電力増幅器とを備え、前記電力増幅器の出力
を負荷の影響を受けにくいウィルキンソン形合成器で合
成して取シ出し、取り出した出力を方結で検出し、その
ｖｓｗＲ値と前記励振器への励振電力の有無から前記励
振段および前記電力増幅器の起動制御を行ない、特に電
力増幅器を一時でなく、一台ずつ順次所定のタイミング
、所定の回数起動制御できるように構成したので、起動
に際してトランジェント破損を起さない効果を得るもの
である。

実施例の説明 以下に本発明の一実施例の構成について、図面とともに
説明する。

第２図において、符号１〜１４の内、第１図と同じ番号
のものは同じ機能を有するものである。

第２図において、１５は前置増幅器２のコレクタ電流検
出器であり、あらかじめ設定した値以上の電流を検出し
たときコレクタ電力制御器１６へ情報を出力する。１６
は励振増幅器３および終段電力増幅器５〜７のコレクタ
電力制御器であシ、以下の各機能が与えられている。

第１は前記コレクタ電流検出器１５からの励振情報によ
り励振増幅器３にコレクタ電力を′供給する機能が与え
られている。

第２は、コレクタ電流検出器１６と出力検出器１４（７
）ＶＳＷＲ情報トチ動作し、ｖｓｗＲ（電圧定在波比）
が、あらかじめ定められた限界値以下の場合は所定タイ
ミングを以て、リレー回路１７を起動させて終段電力増
幅器６にコレクタ電力を供給して、これを動作させる機
能が与えられている。

第３は、リレー回路１７を起動して出力検出器１４のＶ
ＳＷＲが所定値以下のとき、リレー回路１８を起動して
終段電力増幅器７にコレクタ電力を供給して、これを動
作させる機能が与えられている。

第４は、前記コレクタ電流検出器１５の情報によシ励振
増幅器３にコレクタ電力を供給したとき出力、検出器１
４のｖｓｗａが劣化している場合に励振増幅器３へのコ
レクタ電力供給を停止させる機能が与えられている。

第５は、リレー回路１７が起動して終段電力増幅器６ヘ
コレクタ電力を供給したとき、前記出力検出器１４のｖ
ｓｗａが劣化している場合、リレー１７を復旧させて終
段電力増幅器６へのコレクタ電力供給を断とするととも
に、励振増幅器３へのコレクタ電力供給を停止させる機
能が与えられている。

第６は、リレー回路１８が起動して終段電力増幅器７ヘ
コレクタ電力を供給したとき、前記出力検出器１４のｙ
ｓｗｕが劣化している場合、リレ７１７．１８を復旧さ
せて終段電力増幅器６，７へのコレクタ電力供給を断と
するとともに、励振増幅器３のコレクタ電力供給を停止
させる機能が与えられている。これら電力供給を停止す
る場合、励振増幅器３へのコレクタ電力供給の停止は数
μトル十数μｓ　で行なわれ、終段電力増幅器６゜７の
コレクタ電力の供給停止はリレーの動作復旧時間、即ち
数ｍ８以内に行なわれることになる。

第７は、励振増幅器３にコレクタ電力を供給したのち終
段電力増幅器θ、７ヘコレクタ電力を供給しＶＳＷＲ劣
化を検出してリレー１７．１８を復旧し、励振増幅器３
のコレクタ電力供給をしゃ断する一連の動作をあらかじ
め定められた時間間隔、例えば、１０〜２０秒にてｎ回
（例えば、ｎ−１〜１ｏ）再起動させる。そうして、ｎ
回起動しても正常動作に戻らないときに再起動のための
動作を停止させる機能が与えられている。

第８は、ｖｓｗＲの異常を出力検出器１４が検出したと
き異常警報を音響的に、光学的に発生または表示させる
とともに、有人の保守局に異常を通知する。さらにこの
間、再起動の回数をカウントしてあらかじめ定めた回数
起動しても、正常な起動が不能のとき障害警報を発生さ
せ、これを有人の保守局に通知するとともに、送信装置
機能を停止させることである。

この際、有人の保守局からのテレメータリングや遠隔操
作による再起動機能を付与するか否かは保守規準の考え
方で決定されることである。

第３図は第２図の主要部の具体構成例を示し、１４Ａは
出力検出部、１５はコレクタ電流検出器、１６Ａは定電
圧回路、１６Ｂは制御部である。

出力検出部１４で、Ｄｌは進行波電力Ｐｙの検波器、Ｄ
ｌは反射波電力ｐＲの検波器、Ｄｖは電圧分配器、Ｐｏ
は電圧比較器、Ｄ５はサイリスタである。次にコレクタ
電流検出器１５で、Ｒ８は抵抗、Ｔ５．　Ｔ６はトラン
ジスタである。定電圧回路１６Ａで、Ｔ１〜Ｔ４はトラ
ンジスタ、Ｄ４はツェナーダイオード、Ｒ５，Ｒ６は抵
抗、Ｒ７は半固定抵抗である。制御回路１６Ｂは、電圧
比較回路Ｐ１〜Ｐ６、ＯＲはオア回路、Ｒ１−Ｒ３は抵
抗、０１〜Ｃ３はタイミング用コンデンサ、Ｃ４＋　０
５は結合コンデンサ、Ｅ１〜Ｅ５は基準電比源であシ、
Ｃ１Ｒ１゜Ｃ２Ｒ２，Ｃ３Ｒ５で時定数回路を構成して
いる。

次に、第３図の動作を説明する。検波器Ｄ１の検波出力
ｅｏは電圧分圧器ＤＶで分圧されｅｌとなシ、検波器Ｄ
２の検波出力ｅ２と電圧比較器Ｐｔｌで比較され、反射
電圧ｅ２が進行電圧ｅ１に対してｅ２）ｅ１゛のときに
サイリスタＤ５を導通させて、励振増幅器３への規準電
圧町を０電圧に落すように動作する。さらに大きな電力
を得るため、この電力増幅器を複数台合成して使用する
構成では、負荷のｖｓｗａが悪いとき、出力の立上シの
遅い電力増幅器の出力端子へは、出力合成器を経由して
他の電力増幅器からの電力が廻り込んで、反射電力が多
いと判定して立上れなくなるのを防止するため、第３図
の０２が小さい時は一定電圧Ｅ４を越えた反射電圧ｅ２
で、ＶＳＷＲ異常を検出し、しゃ断させるようにしてい
る。通常このＥ４は定格出力の５０％程度になるように
設定している。

コレクタ電流検出器１５は前段部１から励振がないとき
、または励振レベルが規格値以下のときにトランジスタ
Ｔ５のベースをＨとして、トランジスタＴ６のエミッタ
出力を０電位とし、励振増幅器３へのコレクタ電力の供
給を停止させる。

次に、コレクタ制御器１６の動作について説明する。定
電圧回路１６Ａで、トランジスタＴ１〜Ｔ４、ツェナー
ダイオードＤ４、抵抗Ｒ５〜Ｒ６は一般に使用される定
電圧回路で１、前記のようにＶＳＷＲ劣化時には規定電
圧ＥｊをサイリスタＤ３で短絡して励振増幅器３へのコ
レクタ電力供給を停止させる。なお電ポ比較器Ｐ１の比
較電圧Ｅ３は１ｇ　＞　Ｅ５に設定されている。ｖｓｗ
ｕ劣化時、電圧比較器Ｐ１の出力はＨとなシ、第１のＯ
Ｒ時定数回路のコンデンサＣ１の充電を開始する。この
間、励振増幅器３および終段電力増幅器６，７のコレク
タ電力の供給はリレー１７．１８によシ切断されている
。第１のＯＲ時定数回路が充電されて、Ｖｌ）Ｊ　とな
った点で、電圧比較器Ｐ５の（→端子にパルスが与えら
れ、電圧比較器Ｐ５の出力は短時間Ｈとなシ、オア回路
ＯＲの出力はＨとなる。従ってトランジスタＴ６のエミ
ッタは０電位となシ、サイリスタＤ３の導通を解除する
。

再起動によって異常が恢復した場合はリレー１８が動作
して終段電力増幅器７にコレクタ電圧が印加されて正常
動作となる。

また、異常動作の場合はサイリスタＤ３が再び導通とな
って励振増幅器３および終段電力増幅器６のコレクタ電
力の切断を持続する。一方、この時点で電圧比較器、Ｐ
２の出力Ｈのため、第２のＯＲ時定数によりコンデンサ
Ｃ２が充電されて、Ｖ２）Ｊの点で再起動を行なう。正
常動作にならないときは同様な動作を繰返して第３のＯ
Ｒ時定数回路のコンデンサＣ３の充電によシミ圧比較器
Ｐ４は出力をＨとして端子２ｏに出力して警報器（図示
せず）によシ異常を警報することになる。

以上はアナログ回路による回路構成例を説明したが、同
様な機能はディジタル回路でも構成できる。

第４図は終段電力増幅器５，６．７の出力合成を行なう
ウィルキンソン形出力合成器を示す。これは各出力エユ
〜ＩＣには入力が出力インピーダンスＺで、出力が３×
ｚのインピーダンス変換器２ａ−２ｃと３出力の合成部
からなシ、入力側にインピーダンスＺの星形抵抗体Ｒａ
、　Ｆｊｂ、　Ｒｏが接続されている。この抵抗体は終
段電力増幅器５のみが動作中には抵抗体Ｒａ　ｒ　Ｒｂ
　ｒ　’Ｃは負荷となシ、出力端子１ｏでのｖｓｗＲ＝
■のときにもＩ、から見たインピーダンスはＶＳＷＲ＝
２に見えるので、終段電力増幅器５を１台のみ動作させ
ておいても、増幅器に損傷を与えることはない。

出力検出器１４の調整点をＶＳＷＲ＝３すなわち反射電
力２５チとした場合でも出力電力は定格電力の１７３−
１／９となるノテ、ＶＳＷＲ異常判定は行なわずリレー
１７が動作して電力増幅器６が動作する。このとき出力
電圧は定格電力の２　／３　＝　４／９　トなるのでＶ
ｓＷＲ＝３すナワち反射電力２５係で調整した場合ＶＳ
ＷＲ＝７すなわち反射電力５６％の値以上でしゃ断する
。

終段電力増幅器６，６の２台が動作しているときは出力
端子１０でのＶＳＷＲ−■のときでも工ａあるいはより
から見たインピーダンスはＶＳＷＲ＝５に見えるので終
段電力増幅器５．６は安定に立」ニジ損傷を受けること
はない。

負荷のＶＳＷＲ＝７以下の場合はリレー１８が動作して
電力増幅器７も動作する。この電力増幅器７が動作する
のはＶＳＷＲ７，Ｏ以下であるから安定に立上り動作に
する。

即ち上記動作を１とめると、 （１）終段電力増幅器出力にウィルキンソン形等の入力
端子間がアイソレーション特性を有する出力合成器を接
続し、終段電力増幅器の内の１台だけを常に動作状態に
するとともに、負荷インピーダンスのあらゆるＶＳＷＲ
，、！＋らゆる位相条件によって異常状態の発生がない
ようにするとともに、正常時には効率的に出力を負荷側
に供給することである。

（２）初期状態および異常発生時は終段電力増幅器の内
の１台だけを常に動作させるとともに、ＶＳＷＲに異常
のないときには自己タイミングを用いて、次の終段電力
増幅器を動作させ、これにも異常がなければ、さらに、
次の終段電力増幅器を動作させることによって全増幅器
を正常動作させるものであシ、全増幅器の同時動作によ
るトランジェントの発生を防止することである。

（３）前段部１からのコレクタ電流検出器１５を設け、
前段部１の出力が瞬断された場合は励振増幅器の動作を
停止させ、さらに第２．第３の終段電力増幅器６，７に
コレクタ電力を供給する電力供給リレー１７．１８を開
放してこれらの動作を停止させ、適当なタイミングを与
え、始動時と同様にＶＳＷＲを確かめながら順次増幅器
を動作させてトランジェントの発生を軽減させることで
ある。

（４）出力検出器１４が異常を検出して励振増幅器３お
よび終段電力増幅器の内の１台を残して動作を停止させ
た場合も出力検出器１４のｖｓｗＲを目安に終段電力増
幅器の再起動を行なう。この時、もし、ｖｓｗＲが劣化
しているときは直ちに初期状態に戻し、さらにタイミン
グをとって終段電力増幅器の起動を行ない、あらかじめ
定められた回数、再起動を行なっても正常に動作しない
ときはそれ以後の再起動を停止させ、休止状態とするも
のであるから、瞬時的な異常状態の発生に対して終段電
力増幅器の機能が無駄に停止させることを防止すること
である。

発明の効果 本発明は上記のような構成でちゃ、以下に示す効果が得
られる。

（ａ）　　並列接続された複数の終段増幅器を同時起動
しないのでトランジェントによシ増幅器の破損が起らな
い。

い）再起動の間隔、回数を任意に設定できるので再起動
の成功の確率が高い。

（Ｃ）　　ウィルキンソン形出力合成器と並列再起動動
作を組合せぞいるので、例えば負荷が開放状態で２台の
終段増幅器を動作状態にしても安全である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高周波電力増幅器の構成を示すブロック
図、第２図は本発明の一実施例の高周波電力増幅器の構
成を示すブロック図、第３図は第２図の構成における要
部の具体構成を示す回路図、第４図はウイルキンンン型
出力合成器の動作を説搦するための説明図である。 １・・・・・・前段部、２・・・・・・前置増幅器、３
・・・・・・励振増幅器、４・・・・・・電力分配器、
５，６．７・・・・・・終段電力増幅器、８・・・・・
・出力合成器、９・・・・・・方向性結合器、１４・・
・・・・出力検出器、１５・・・・・・コレクタ電流検
出器、１６・・・・・コレクタ電力制御器、１７゜１８
・・・・・・リレー回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名」１ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高周波入力を順次増幅して出力を得るための前置増幅器
   と、励振増幅器と、並列接続された複数の電力増幅器と
   、前記電力増幅器の出力を合成するウィルキンソン形回
   路と方向性結合器の縦続接続を備えると共に前記方向性
   結合器からの負荷整合状態情報と前記前置増幅器からの
   励振電力の有無情報から、前記励振増幅器と前記電力増
   幅器の一部或いは全部を所定の段階を経て一定のタイミ
   ングおよび回数で起動して立上げ動作を行なわせる制御
   部を備えた高周波電力増幅器。