JPS6225504A - 切換増幅器 - 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 本発明は請求範囲１項の切換増幅器に関する。

本発明は例えば高周波出力送信機のＡＭ変調されたアノ
ード電圧に対する増幅されだＮＦ（低周波）信号発生の
だめ用いられ、電気的出力側にＮＦ信号入力側に相応す
るパルス持続時間（幅）変調された出力信号が現われる
ように構成されているものに関する。

従来技術 この穐切換増幅器は西独特許第１２１８５５７号明細書
から公知である。ここに示されている切換増幅器の場合
、逆流電圧が、電子管のスイッチを用いて、増幅すべき
ＮＦ倍信号依存してスイッチングされて、切換増幅器の
出力側にパルス幅（持続時間）変調された出力信号が生
じる。この出力信号は後置接続のローパスフィルタに供
給され、このローパスフィルタの出力側には増幅された
ＮＦ倍信号生じる。このＮＦ倍信号例えば負荷、例えば
終段送信機管のアノードに供給され、そこで高周波搬送
波信号が、増幅されたＮＦ倍信号より振幅変調されひき
つづいて送信アンテナに供給される。

送信すべき出力が高い場合、例えば、１００訝と６００
　ＫＷとの間の値の場合、そのような切換増幅器の欠点
となるのは、スイッチ−電子管にて、所謂遮断電圧（暗
電圧）、スクリーングリッドへの加熱電流給電及びグリ
ッド給電のこ だめ高い損失電力が生じ＼の損失電力は熱として放出さ
れなければならないということである。

このようなスイッチ−電子管を半導体スイッチで置換す
ることは当業者により容易に行なわれる。この半導体ス
イッチはほぼ３０　ＫＶの直流電圧のもとで４００　Ｋ
Ｗ　〜２４００　ＫＷ　（７）ピーク出力をスイッチン
グできなければならない。更幅すべきＮＦ倍信号依存す
るパルス幅が著しく変化するので、スイッチングする出
力（電力）半導体の所謂ターンオフ時間の領域内に入る
幅を有する狭幅のパルスが生じる。熱の形の障害作用全
する大きな損失が生じ、これは放出が難しく、よって、
半導体スイッチの破壊を来たすことさえある。

上記欠点を回避するだめＮＦ倍信号走査する走査周波数
をできるだけ減少させることが当然性なわれる。このこ
とは著しく制約を受けてしか行なわれ得ない。それとい
うのは走査周波数はＮＦ倍信号中現われる最高周波数の
整数倍でナケればならないからである。このことは次の
よ ような事情にへる、即ち最高の変調周波数が再びＰＤＭ
信号から再生されなければならず（走査（サンプリング
）定理）、障害作用をするスペクトル成分が変調領域に
入ってはならず、さらに、放送送信機の場合所謂ＣＣＩ
Ｒ−規格による帯域の送信を１守せねばならない、とい
うことによるのである。それらの要請から走査周波数に
対して、最高変調周波数より７倍大の値が生じる。従っ
て７．５ＩＱ（Ｚの帯域幅を有するＮＦ倍信号場合７　
Ｘ　７．５　ＫＨｚ　＝　５２．５　ＫＨｚが生じる。

スイッチでは殊に工業的生産に当っては経済性の点で劣
ったものしか製造できない。

発明の課題 本発明の課題とするところは冒頭に述べた形式の切換増
幅器であって、高い信頼性及び有利す経済性（コスト）
を以て製造可能且殊に半導体オイッチが使用可能なもの
を提供することにある。

発明の構成 上記課題は請求範囲１に記載の特徴部分の構成によって
解決される。有利な実施例は従属請求項に記載されてい
る。

実施例 次に図示の実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は切換増幅器の実施例を示してあり、それの入力
側Ｅには増幅すべきＮＦ倍信号低周波信号）が加わる。

このＮＦ倍信号例えば７．５ＫＨｚの帯域幅及び１ｖの
振幅の最大ざ一クービーク値を有する。相応のＰＤＭ信
号の現われる出力側ＡはローパスフィルタＴＰの入力側
に接続されている。このローパスフィルタは例えば所謂
π形素子であシ、実質的にコンデンサとインタフタンス
とから成る。ローパスフ４ｈｆｉＴＰはほぼ５２　ＫＨ
ｚの発生ノＮｏルス繰返周波に対して例えばほぼ７０　
ｄＢの特に高い阻止減衰量を有する。ローパスフィルタ
ＴＰＯ出力側には負荷Ｒ１例えば搬送波変調のための冒
頭に述べた終段が接続されている。

入力側Ｅに加わるＮＦ倍信号コンパレータにの一方の入
力側、例えば反転入力側に加わり、゛それの他方の入力
側には所謂６角波（形）信号が加わる。この信号は３角
波発企器ＤＲによシ発生され、５２．５ＫＨ２の基本周
波数と、低周波（ＮＦ）信号の振幅より大の振幅を有す
る。このことを以下第３図を用いて詳述する。

コンパレータにの出力側には相応してＦＭおよびＰＭ変
調された矩形波信号が生じこの信号の基本周波数はほぼ
同様に５２．５　ＫＨｚとなる。

この矩形波信号はエツジ）　ＩＪガされる第１のフリッ
プフロップ素子Ｆｉ　（Ｄフリップフロップ）の入力側
に供給される。一方エッジ）　ＩＪガされる第２のフリ
ップフロップ素子Ｆ２の入力側にはインパータエによっ
て反転された矩形波信号が加わる。そのような構成の代
わシに、相補出力側を有する比較器（コンパレータ）ヲ
用いることも可能である。この場合インパータエヲ省く
ことができる。フリップフロップ素子Ｆ１゜Ｆ２は夫々
加わる矩形信号の立上り縁（エツジ）で切換えられる。

フリップフロップ素子Ｆｌ。

Ｆ２は相補出力側Ｑ１．Ｑ１、ないしＱ２゜Ｑ２に有す
る。この出力側によって出力ブリッジＬが制御される。

この出力ブリッジは２次コイルＳＷ金有する出力トラン
スＡＴｉ有し、この２次コイルの巻回数は例えば１次コ
イルｐｗのそれより３倍大である。

アースされている中間タップを有する２次コイルＳＷに
は整流ダイオードＤＩ、Ｄ２から成る両波整流器が接続
されている。整流器の出力側は切換増幅器の出力側Ａを
形成する。

要するに、２次コイル（巻線）ＳＷと出力側Ａとの間に
はスイッチング素子例えばトランジスタは設けられてい
ない。１次巻線ｐｗには方向が切換えられるスイッチン
グされた直流が流れる。このだめに１次巻線ｐｗの端子
Ｐ１゜Ｆ２が夫々２つの直流電圧源ＵＢの直列接続体の
中間点に接続されており、それら両電圧源の各々は例え
ば５■の電圧を生じさせる。上記直列接続体の各端には
切換スイッチＵ１、Ｕ２が接続されている。これら切換
スイッチは同様に夫々２つの半導体スイッチＳｔ、８２
ないし３３．８４から成る。ｓｌと８２との接続点ない
しＳ３と８４との接続点はアース、例えば別個のアース
線路に接続されている。半導体スイッチ３１．Ｓ２ない
しｓ３．ｓ４は所属のフリップフロップ素子Ｆ１．Ｆ２
の出力（側）Ｑｌ。

が示しである。

第６図は上述の実施例の説明用の、時間に依存する波形
図を示す。ＮＦで示す入力信号は例示の階段状の電圧経
過を示し、この電圧経過は振幅値である上方の水平線分
、搬送波（中間の高さの水平線分）、下方の水平線分に
相応する。

６角波信号ＤＲは例えば５２．５　ＫＨｚの基本周波数
及び上記の上方線分と下方線分との間の差よシ犬である
最大値（ビーク−ピーク値）を有する。ＮＦ倍信号３角
波信号との交点にてコンパレータＫがスイッチング動作
し、同様に５２．５ＫＨｚの基本周波数を有する図示し
てない矩形波信号が生じる。この矩形波信号によって、
はぼ２６．２５　ＫＨｚであるスイッチング周波数で、
８１〜Ｓ４で示すカーブに従ってのスイッチ８１〜Ｓ４
の開閉が生ぜさめられる。その場合”１”はスイッチ閉
成状態を意味し、”Ｄ″は開放状態を意味する。それに
より、１次巻線ｐｗの端子Ｐ１．Ｐ２にばＯＶのアース
電位知対して、＋ＵＢから−ＵＢへの又はその逆の方向
の相応の電圧ジャンプ（跳躍的変化）が生じる。端子Ｐ
１とＦ２との間の電圧差が測定されると、１次巻線ｐｗ
に加わる電圧経過ＵＰが、ＯＶのアース電位に対して生
じる。電圧経過ＵＰから明かなように半導体スイッチ８
１〜Ｓ４は次のように制御される、即ち例えば＋２ＵＢ
から一２０Ｂへの電圧ジャンプ（これはＮＦ倍信号上方
水平線分”の除行なわれる）の際常に先ずわずかな時間
の間アース電位へ切換えられるように制御される。この
ことは２つの電圧源ＵＢの、通常存在する障害作用をす
る短絡に対する安全手段として行なわれる。この種の短
絡は図示のように次のようにして阻止される、即ち５角
形信号が、ＮＦ倍信号”上方水平成分”の値より大の最
大振幅値２有するように電圧経過ＵＰ、例えば１：３て
い昇変圧（変換）及び両波整流により、出力側Ａにて所
望のＰ　ＤＭ−信号が生じ、それのパルスのパルス高さ
は６０Ｂである。要するに、各５　ＫＶの電圧源ＵＢの
場合３　Ｑ　ＫＶであり、夫々のハーフブリッジ８１／
３２ないしＳ　３／Ｓ　４の制御周波数の２倍の高さの
周波数である。このことから明かなように、半導体スイ
ッチ８１〜Ｓ４は低い電圧のもとでスイッチングする。

第４ａ図〜第４ｄ図は１つの１次巻線ｐｗ２は複数個の
１次巻線ないし変成器及び複数の導電的に相互に分離さ
れた２次巻線ｓｗを有する使用可能な出力トランスＡＴ
の４つの実施例を示す。各２次巻線ｓｗ１〜ＳＷＮには
両波整流器Ｄ１〜ＤＮ、例えば夫々２つの整流ダイオー
ドが接続されている。生じる個別直流電圧は直列回路に
より加算される。一方の端はアース電位におかれ、他方
の端は切換増幅器の出力側Ａを形成する。ダイオードＤ
Ｋは変成器の不平衡性および電流インダクタンスの橋絡
に用いられる。

この種切換増幅器の場合半導体スイッチ８１〜Ｓ４を次
のように制御すると特に好適である、即ち半導体スイッ
チが同じ長さの投入接続期間を有しこの期間は有利に実
質的に、切換スイッチＵ１．Ｕ２ｆｒ、制御する矩形波
信号の周期の一に相応するように制御すると好適である
。このことは対称的に構成された６角波信号ＤＲ（第６
図）により行なわれ得る。

発明の効果 本発明により得られる利点とは本来の高電圧／又はサイ
リスタが存在しないことである。だだ、半導体整流器、
例えば半導体ダイオード（高電圧に対しても信頼性を以
て製作可能である）を設けさえすればよいのである。

上記整流器は本願明細書中では非スイッチング素子と称
される。それはこれにはスイッチング過程をトリガでき
る制御端子が欠除しているからである。

第２の利点とするところは半導体スイッチがてい外出力
トランスの１次側に設けられていることである。これに
よシ、半導体スイッチは比較的わずかなスイッチング電
圧のもとで高い電流をスイッチングしさえすればよい。

このような動作形式は半導体スイッチの使用には著しく
好適である。

第３の利点とするところは半導体スイッチは走査周波数
の半分の大きさのスイッチング周波数で動作することに
より得られる。更に、制御信号はほぼ対称的な矩形波信
号として形成されていて、その結果、半導体スイッチの
スイッチ時間より著しく大であるターンオフ時間が常に
得られる。それにより、発生する損失熱が確実に放出さ
れ得る。第４の利点は斯種切換増幅器で通有のフリーホ
イールダイオード及び蓄積チョークが不要でコスト上有
利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の接続図、第２ａ図〜第２Ｃ
図は出力ブリッジの各実施例の接続図、第３図は本発明
の実施例の動作説明用信号波形図、第４ａ図〜第４ｄ図
は出力トランスの４つの使用可能な実施例の接続図であ
る。 Ａ・・・出力側、Ｅ・・・入力側、ＴＰ・・・ローパス
フィルタ、Ｆ１、Ｆ２・・・フリツゾフロツプ素子第１
図 第３図 を 第４ａ図　　　　第４ｂ図 第４Ｃ図 第４ｄ図 Ｌ）Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切換増幅器であつて、例えば高周波出力送信機のＡ
   Ｍ変調されたアノード電圧に対する増幅されたＮＦ（低
   周波）信号発生のため用いられ、電気的出力側にＮＦ信
   号入力側に相応するパルス持続時間（幅）変調された出
   力信号が現われるように構成されているものにおいて、
   少なくとも１つの２次巻線（ＳＷ）を有する出力トラン
   ス（ＡＴ）を設け前記２次巻線はスイッチを用いずに出
   力側（Ａ）と接続され、前記出力トランス（ＡＴ）の１
   次巻線（ＰＷ）の電気端子は各１つの電気的切換スイッ
   チ（Ｕ１、Ｕ２）と少なくとも１つの直流電圧源（ＵＢ
   ）とから成る回路装置と接続されており、さらに、当該
   接続構成は１次巻線（ＰＷ）と切換スイッチ（Ｕ１、Ｕ
   ２）とを流れる電流が逆方向に切換可能であるようにな
   されており、更に各１つの切換スイッチ（Ｕ１）は少な
   くとも２つの半導体スイッチ（Ｓ１、Ｓ２）から成る直
   列接続体を有し更に、各切換スイッチ（Ｕ１、Ｕ２）に
   そのつど１つの実質的に周期的な矩形波を供給する制御
   回路を設け該矩形波供給構成は矩形波信号間に、増幅す
   べき入力信号に依存する位相ずれが存在するようになさ
   れていることを特徴とする切換増幅器。 ２、制御回路にて各切換スイッチ（Ｕ１）に１つのエッ
   ジトリガされるフリップフロップ素子（Ｆ１）が配属さ
   れており、該素子の相補的に動作する出力（Ｑ１、￥Ｑ
   １￥）によつて、そのつど切換スイッチ（Ｕ１）の各１
   つの半導体スイッチ（Ｓ１、Ｓ２）が制御されるように
   構成されている特許請求の範囲第１項記載の増幅器。 ３、制御回路はコンパレータ（Ｋ）を有し該コンパレー
   タの一方の入力側（−）に、増幅すべき入力信号が加わ
   り、それの他方の入力側（＋）には３角波信号が加わり
   該３角波信号の繰返周波数は入力信号の最高周波数より
   著しく大であり、前記３角波信号は３角波発生器（ＤＲ
   ）により発生され該３角波発生器の出力側には入力信号
   と３角波信号とに依存する矩形波信号が生じ該矩形波信
   号はフリップフロップ素子（Ｆ１、Ｆ２）に供給される
   ように構成されている特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の増幅器。 ４、コンパレータ（Ｋ）および／又はフリップフロップ
   素子（Ｆ１、Ｆ２）は矩形波信号の逆の側縁勾配のもと
   で当該フリップフロップ素子がトリガ可能であるように
   構成されている前記特許請求の範囲各項のうちいずれか
   に記載の増幅器。 ５、２次巻線（ＳＷ）の場合には１次巻線（ＰＷ）の場
   合におけるより著しく大きな全巻回数が使用され得る前
   記特許請求の範囲各項のうちいずれかに記載の増幅器。 ６、２次巻線（ＳＷ）は少なくとも１つの半導体スイッ
   チ（Ｄ１、Ｄ２）と接続されており、該半導体スイッチ
   は出力側（Ａ）と接続されており、該出力側にはローパ
   スフィルタ（ＴＰ）が接続されており、該ローパスフィ
   ルタは負荷（Ｒ）と接続されている前記特許請求の範囲
   各項のうちいずれかに記載の増幅器。 ７、出力トランスは少なくとも２つの導電的に別個の２
   次巻線を有し該２次巻線は夫々少なくとも１つの半導体
   整流器に接続されており、更に、半導体整流器により生
   ぜしめられた各直流電圧が、直列接続体を介して相加え
   られ、更に、この直列接続体の出力側が、後置接続のロ
   ーパスフィルタの入力側と接続され、該ローパスフィル
   タの出力側は負荷と接続されている前記特許請求の範囲
   各項のうちいずれかに記載の増幅器。 ８、出力トランスは無鉄心であり、その際生じる漏れイ
   ンダクタンス（ＳＬ）が、ローパスフィルタ（ＴＰ）の
   入力インダクタンスの一部として使用可能である前記特
   許請求の範囲各項のうちいずれかに記載の増幅器。 ９、出力トランスの代わりに複数の個別電源装置が設け
   られており、該電源装置の各１次巻線が、並列接続に構
   成および／又は夫々所属の切換スイッチによつてスイッ
   チングされるように構成されている前記特許請求の範囲
   各項のうちいずれかに記載の増幅器。 １０、半導体スイッチ（Ｓ１〜Ｓ４）は実質的に同じ長
   さの投入接続期間を有し該投入接続期間は例えば切換ス
   イッチ（Ｕ１、Ｕ２）を制御する矩形波信号の周期の１
   ／２に実質的に相応するものである前記特許請求の範囲
   各項のうちいずれかに記載の増幅器。