JPH01806A - 電力増幅回路装置 - 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］ 本発明は無線送信機等に備えられる電力増幅回路装置に
関する。

［従来の技術］ 第３図は従来例の単側波帯（以下、ＳＳＢという。）送
信機のブロック図である。第３図において、音声入力端
子ｌに入力された音声信号はＳＳＢ変調器２に人力され
、ＳＳＭ（変調器２は搬送波発振器３から出力される搬
送波を上記音声信号でＳＳＢ変調して、トランジスタ又
は真空管等の能動素子を備えいわゆるリニアアンプと呼
ばれる電力増幅器４に出力する。電力増幅器４には電圧
源５から一定の直流電圧Ｖｃｃが供給され、電力増幅器
４は入力されたＳＳＢ変調信号を増幅し、増幅されたＳ
ＳＢ変調信号を空中線端子６を介して空中線７に出力し
て送信する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の従来例のＳＳＢ送信機における空中線端子６から
電力増幅器４側を見た出力インピーダンスＲＬは、公知
の通り、次式で表わすことができろ。

（１）電力増幅器４の２個の能動素子がプッシュプル構
成の場合 ＲＬ　＝　２　Ｖｃｃ”／　Ｐｏ　　　　　　・・・　
（１）（２）電力増幅器４が１個の能動素子のみで構成
されている場合 ＲＬ　＝　Ｖｃｃ”／（２Ｐｏ）　　　　　・・・　（
２）ここで、ＰＯは電力増幅器４の出力端における送信
出力電力である。

上記（１）、（２）の場合において、入力音声信号電圧
が変化するに従って、第４図（Ａ）に示すように、送信
出力電力ＰＯか変化しかつ電源直流電圧Ｖｃｃが変化し
ないものとすると、上記（１）、（２）のいずれの場合
においてら出力インピーダンスＲＬは変化する。ここで
、空中線７の特性インピーダンスは一般に一定であるの
で、電力増幅器４と空中線７間でインピーダンスの不整
合状態が生じる。また、電圧源５のレギュレーションが
悪い場合は、第４図（Ｂ）に示すように比較的大きい送
信出力電力Ｐｏ時に電圧源５の直流電圧Ｖｃｃが低下し
、上記に加えてインピーダンスの不整合状態が悪化する
。

また、ト？ンジスタを用いた電力増幅器４の出力効率η
［％］は次式で表イっすことができる。

出力効率η［％］＝出力電ノア［Ｗ］／人力電力（直流
）［Ｗ］Ｘ　１００　　・・・（３）例えば最大定格送
信出力＋００ＷのＳＳＢトランジスタ送信機の場合、本
発明者の実験によれば、最大定格出力時に１７０Ｗの入
力電力（直流）を要し、また１／４定洛定力出力１２５
Ｗの入力電力（直流）を要した。従って、それぞれの場
合における出力効率η［％］とコレクタ損失Ｐｃ［Ｗ］
は次のようになる。

（＋）最大定格出力時 出力効率η−（１００／１７０）ｘ１００＝５９［％］ コレクタ損失Ｐｃ＝１７０−１００＝７０［Ｗ］（２）
ｌ／４定格出力時 出力効率η−（２５／１２５）ｘ１００＝２０［％］ コレクタ損失Ｐｃ＝１２５−２５＝１００［Ｗ］以上の
結果より、送信出力電力が大幅に低下したにもかかわら
ず、入力電力（直流）は大差なく、逆にコレクタ損失Ｐ
ｃはｌ／４定洛定力出力方が増加し、出力効率が低下し
ている。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、入力信号電圧が
変化し出力電力が変化した場合であってら出力端でイン
ピーダンスの不整合状態が生じず、かつ入力信号電圧が
低下した場合であっても出力効率が低下することがない
電力増幅回路装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、入力信号を電力増幅する電力増幅回路と、上
記入力信号を線形に電力増幅するように変化する電源電
圧を上記電力増幅回路に供給する電源回路を備えたこと
を特徴とする。

［作用］ 以上のように構成することにより、上記電源回路が上記
入力信号を線形に電力増幅するように変化する電源電圧
を上記電力増幅回路に供給し、上記電源電圧が供給され
た上記電力増幅回路は上記入力信号を線形に電力増幅す
る。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例であるＳＳＢ送信機のブロッ
ク図であり、第１図において第３図と同一のものについ
ては同一の符号を付している。

このＳＳＢ送信機が従来例の第３図のＳＳＢ送信機と異
なるのは、 （１）電力増幅器４に可変の電源直流電圧Ｖｃｃを供給
するプログラマブル電圧源５ａを設けたこと、（２）Ｓ
ＳＢ変調器２と電力増幅器４との間に、供給される制御
バイアス電圧ｖｂにより減衰量が変化する例えばピンダ
イオードにてな７る可変減衰器８を設けたこと、 （３）音声入力端子に人力される音声信号を増幅する増
幅器１１と、増幅された信号電圧の振幅を検出し振幅に
対応した直流電圧に変換する振幅検出器１２を設けたこ
と、 （４）上記振幅検出器１２から出力される音声信号電圧
に応答して上記直流電圧Ｖｃｃと可変減衰器８の減衰量
を制御する制御回路ＩＯを設けたこと、並びに、 （５）上記制御回路１０による制御時間（約５０ミリ秒
）だけ音声信号を遅延させる遅延回路９を音声入力端子
ｌとＳＳＢ変調器２との間に設けたことである。以下、
上記相違点について詳細に説明する。

制御回路１０において、回路１０のシステム全体を制御
する８ビツトのＺ８０型中央演算処理集積回路（以下、
ＣＰＵという。）２０が備えられる。

このＣＰＵ２０には、アドレスバス３０及びデータバス
３１を介してリードオンリメモリ（以下、ＲＯＭという
。）２１とランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡ　Ｍと
いう。）２２か接続される。ＲＯＭ２１には制御回路ｌ
Ｏのシステム全体を制御するシステムプログラムが記憶
され、ＲＡＭ２２にはＣＰＵ２０のためのワークエリア
が確保されるとともに、ＳＳＢ変調器２の各動作周波数
帯における入力音声信号電圧に対する電力増幅器４へ供
給する直流電圧Ｖｃｃの特性データ並びに上記各動作周
波数帯におけろ入力音声信号電圧に対ケる可変減衰器８
の減衰器を制御するための制御バイアス電圧ｖｂの特性
データが、所定の各入力信号電圧に対してそれぞれ８ビ
ツトのデータとして予め記憶される。なお、上記制御バ
イアス電圧ｖｂの特性データは電力増幅器４の人出力特
性を線形に保つための補正データである。

ここで、直流電圧Ｖｃｃは第２図に示すように人力音声
信号電圧に対して正比例の関係になるように設定される
。なお、上記直流電圧Ｖｃｃのデータは電力増幅器４の
能動素子の最大定格電圧まで設定される。従って、最大
定格”ｘ圧を超える電圧がプログラマブル電圧ＩＤａか
ら電力増幅器４に印加されることはなく、７ｕ力増幅器
４の能動素子が過電圧により破壊されることが防止され
る。さらに、電力増幅器４の電源直流電圧Ｖｃｃを変化
することにより電力増幅器４の入出力電力特性の線形性
が損なわれるので、上記入出力電力特性を線形に保つよ
うに入力信号電圧に対して設定される電源直流電圧Ｖｃ
ｃに対して上記入出力電力特性を第２図に示すように補
正するために、可変減衰ｆｉｉ８の減衰量を制御する。

なお、ＳＳＢ送信機の主電源スイッチ（図示せず）をオ
フとしてもＲＡＭ２２に記憶されているデータが消去さ
れないようにするため、ＲＡＭ２２にはバックアップ電
池２２ａが備えられる。また、ＣＰＵ２０には人出力制
御回路２３が接続され、該回路２３はキーボード２４か
ら入力される周波数帯をコード信号に変換してＣＰＵ２
０に出力すると、ともに、キーボード２４又はＣＰＵ２
０から入力される各種データを液晶表示器２５に出力し
て表示させる。さらに、ＣＰＵ２０には、データバス３
１を介してアナログ・ディジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変
換という。）器２５、データバッファメモリ２６及びデ
ィジタル・アナログ変換（以下、Ｄ／Ａ変換という。）
器２７が接続される。

Ａ／Ｄ変換器２５は、音声入力端子ｌから増幅器ＩＩ及
び振幅検出器１２を介して人力される音声信号を８ビツ
トのデータ信号にＡ／Ｄ変換してデータバス３Ｉを介し
てＣＰＵ２０に出力する。データバッファメモリ２６は
ＣＰＵ２０から出力される直流電圧Ｖｃｃの８ビツトの
制御信号をいったん記憶した後、プログラマブル電圧源
５ａに出力し、これに応答してプログラマブル電圧源５
ａは上記制御信号に対応する直流電圧Ｖｃｃを電力増幅
器４に出力する。Ｄ／Ａ変換器２７はＣＰ　Ｕ　２０か
ら出力される可変減衰器８の減衰量に対応する８ビツト
のバイアス電圧信号を制御バイアス電圧ｖｂに変換して
可変減衰器８に出力する。

なお、搬送波発振器３は放送波帯域を除＜４３５ＫＨｚ
〜２６Ｍｌ−１ｚの搬送波信号を発生してＳＳＢ変調器
２に出力し、これに応答してＳＳＢ変調器２は上記搬送
波信号を人力音声信号でＳＳＢ変調して可変減衰器８を
介して電力増幅器４に出力する。また、ＣＰＵ２０はＲ
ＯＭ２１に記憶されているシステムプログラムに従って
動作し、ＲＯＭ２１．ＲＡＭ２２、人出力制御回路２３
、Ａ／Ｄ変換器２５、データバッファメモリ２６及びＤ
／Ａ変換器２７を制御する。さらに、電力増幅器４は従
来例と同様にトランジスタ又は真空管等の能動素子を備
え、該能動素子に所定の電源直流電圧Ｖｃｃが供給され
るとき入力信号を電力増幅して出力する。

以上のように構成されたＳＳＢ送信機の操作及び動作に
ついて図面を参照して説明する。

操作者はキーボード２４を用いて送信を行う動作周波数
帯を入力する。このとき、動作周波数帯のデータがキー
ボード２４から人出力制御回路２３を介してＣＰＵ２０
に出力されるとともに、液晶表示器２５に出力されて表
示される。これに応答して、ＣＰＵ２０は、入力された
動作周波数帯に対応しＲＡＭ２２に予め記憶された、上
記直流電圧Ｖｃｃの特性データ及び上記制御バイアス電
圧ｖｂの特性データの記憶アドレスを検索して、上記１
１ＡＭ２２に記憶された特性データに対して常時アクセ
ス可能であって、電力増幅器４が最良の状態で動作可能
な状態となる。この状態で、操作台が音声入力端子ｌに
接続された例えばマイク（図示せず）を用いて音声を入
力する。これによって、この音声信号が、音声入力端子
ｌを介してＳＳＢ送信機に入力され、遅延回路９を介し
てＳＳＢ変調器２に出力されるとともに、増幅器１１７
１ｔび振幅検出器１２を介してＡ／Ｄ変換器２５に出力
される。

ＳＳＢ変調器２は、搬送波発振器３から出力される上記
動作周波数帯内の所定の周波数を有する搬送波を、入力
された音声信号でＳＳＢ変調して可変減衰器８を介して
電力増幅器４に出力する。

一方、Ａ／Ｄ変換器２６は人力された音声信号をＡ／Ｄ
変換し、データバス３１を介してＣＰｔＪ２０に出力す
る。これに応答してＣＰＵ２０は、人力された音声信号
のレベルに対応する上記直流電圧Ｖｃｃの８ビツトのデ
ータ及び制御バイアス電圧ｖｂの８ビツトのデータをｌ
ＩＡＭ２２から読み出し、データバス３Ｉを介してそれ
ぞれデータバッファメモリ２６及びＤ／Ａ変換器２７に
出力する。

データバッファメモリ２６は入力されろ直流電圧Ｖｃｃ
のデータを一時的に記憶してプログラマブル電圧源５ａ
に出力し、これに応答してプログラマブル電圧源５ａは
入力されたデータに対応する直流電圧Ｖｃｃを電力増幅
器４に出力する。一方、Ｄ／Ａ変換器２７は入力された
制御バイアス電圧ＶｂのデータをＤ／Ａ変換して、制御
バイアス電圧ｖｂを発生して可変減衰器８に出力する。

このとき可変減衰器８の減衰量が制御バイアス電圧ｖｂ
によって制御され、該減衰量だけ減衰されたＳＳＢ変調
波が電力増幅器４に出力される。電力増幅器４は、供給
される直流電圧Ｖｃｃを用いて、入力されたＳＳＢ変調
波を電力増幅し、空中線端子６を介して空中線７に出力
して送信する。

上記制御回路ＩＯは操作者によって指定された動作周波
数帯において入力音声信号電圧に対して正比例の関係に
ある直流電圧Ｖｃｃを電力増幅器４に出力し、電力増幅
器４の増幅度を変化させるとともに、上記直流電圧Ｖｃ
ｃに変化に伴って損われる電力増幅器４の入出力電力特
性を線形に保つように制御バイアス電圧ｖｂを可変減衰
器８に出力して可変減衰器８の減衰量を変化させる。

従って、電力増幅器４の入出力特性が人力音声信号に応
じてリアルタイムで第２図に示すように線形関係に保た
れ、これにより、従来例のように電力増幅器４の出力時
においてインピーダンスの不整合状態が生じない。また
、上述のように、入力信号電圧が小さいときに電源直流
電圧Ｖｃｃを低下させているので、最大定格時と同様の
効率を得ることができ、入力信号電圧に対して出力効率
をほぼ一定の比較的高い効率に保つことができるという
利点がある。さらに、ＲＡＭ２２に予め記憶される上記
直流電圧Ｖｃｃのデータは上述のように電力増幅器４の
能動素子の最大定格電圧まで設定されているので、最大
定格電圧を超える電圧がプログラマブル電圧源５ａから
電力増幅器４に印加されることはなく、電力増幅器４の
能動素子が過電圧により破壊されることを防止できる。

以上の実施例においては、ＳＳＢ送信機のための電力増
幅器４について述べているが、これに限らず、本発明の
回路を他の種類の変調波又は無変調波を線形に増幅する
電力増幅器に広く適用することができる。複数の電波形
式に対応する制御回路１０を構成する場合は、動作開始
時に周波数帯のみならず、電波形式を人力する必要があ
る。さらに、例えば電力増幅器４の出力電力を所定の電
力値に制限する必要がある場合は、電力増幅器４の制限
出力電力を入力してＣＰＵ２０により制限するように制
御してもよい。

またさらに、以上の実施例においては、プログラム電圧
源５ａを用いているが、これに限らず、例えば電力増幅
器４の電力増幅素子を保護するための電流制御を行う場
合、プログラム電流源を用いてらよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、入力信号を電力増
幅する電力増幅回路と、上記入力信号を線形に電力増幅
するように変化する電源電圧を上記電力増幅回路に供給
する電源回路を備えたので、入力信号が」二記電源電圧
か供給された上記電力増幅回路によって線形に電力増幅
される。従って、上記電力増幅回路の出力端において、
インピーダンスの不整合状態が生じず、また例えば入力
信号の電圧が低下しても出力効率をほぼ一定の比較的高
い効率に保つことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるＳＳＢ送信機のブロッ
ク図、 第２図は第１図のＳＳＢ送信機の入力信号電圧に対する
送信出力電力の平方根及び電源直流電圧の特性を示すグ
ラフ、 第３図は従来例のＳＳＢ送信機のブロック図、第４図（
Δ）及び（Ｂ）は第３図のＳＳＢ送信機の人ツノ信号１
１１Ｅに対する送信出力電力の平方根及び電源直流電圧
の特性を示すグラフである。 ４・・電力増幅器、 ５ａ・・・プログラマブル電圧源、 訃・可変減衰器、 ＩＯ・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を電力増幅する電力増幅回路と、上記入
   力信号を線形に電力増幅するように変化する電源電圧を
   上記電力増幅回路に供給する電源回路を備えたことを特
   徴とする電力増幅回路装置。