JPH04267612A - 並列増幅システム及び信号増幅方法 - Google Patents

並列増幅システム及び信号増幅方法

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JPH04267612A
JPH04267612A JP3273513A JP27351391A JPH04267612A JP H04267612 A JPH04267612 A JP H04267612A JP 3273513 A JP3273513 A JP 3273513A JP 27351391 A JP27351391 A JP 27351391A JP H04267612 A JPH04267612 A JP H04267612A
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JP
Japan
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signal
phase
amplitude
amplified
control
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Application number
JP3273513A
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert J Wolkstein
ハーバート・ジョセフ・ウォークシュタイン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/602—Combinations of several amplifiers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、出力電力の大きな並列
増幅器用装置に関し、更に詳しくは、和および差ポート
を有するハイブリッド電力結合器において電力を結合し
、差ポートにおける電力レベルに応じて結合される信号
の位相を制御する装置に関する。
【０００２】無線周波またはマイクロ波増幅器および／
またはより大きな結合電力用の信号ソースの並列化は周
知である。無線周波（ＲＦ）信号はマイクロ波、ミリメ
ートル波および他の信号を含んでいる。プール（Ｐｏｏ
ｌｅ）　の名義で１９８７年１０月２０日に発行された
米国特許第４，７０１，７１６号は進行波管（ＴＷＴ）
増幅器を並列にする装置について説明している。ここに
説明されているように、増幅されるべき信号は３ｄＢ、
９０゜ハイブリッドに供給され、２つの名目上等しい振
幅の部分に分割される。同様な３ｄＢハイリブリッド結
合器は一対の入力ポートおよび結合出力ポートを有して
いる。一対の増幅経路が信号スプリッタの出力ポートか
ら電力結合器の対応する入力ポートに延びている。プー
ルの特許に説明されているように、増幅器経路を通る位
相および通路の長さは等しくされ、結合された電力を広
い帯域幅にわたって最大にするようになっている。ハイ
ブリッドスプリッタおよび結合器の差ポートは抵抗で終
端されている。
【０００３】並列増幅装置は例えば山の頂上のような遠
隔な場所またはアクセスできない場所に設けられた中継
器および通信システムに無線周波またはマイクロ波信号
を送信するために使用される。電源電圧の変動および経
年変化に対するＴＷＴ増幅器の位相特性が敏感なことは
従来周知である。固体増幅器は一般に感度が高いもので
はないが、過渡的な電磁障害（ＥＭＩ）状態、核放射線
の影響の結果として、または高温における半導体ドーパ
ント拡散による経年変化の影響の結果として位相及び振
幅応答における突然の変化を受け易い。位相が約１０ま
たは１５度以下の変化を行うと、結合された出力電力は
約０．　１ｄＢ以下の低減を発生する。このような電力
における低減は通常許容し得るものと考えられる。１０
または１５度を超える相対的位相の変化が発生すると、
実質的に０．１ｄＢ以上の電力低減が発生したり、また
は信号の相殺が発生することがある。このような変化は
しばしば受け入れることができないものと考えられる。 増幅経路に手動で調整可能な移相器を使用して、所望の
出力を達成するように位相を補正することが知られてい
る。並列増幅器が遠隔な場所または比較的アクセスでき
ない場所に設けられた場合には、位相を補正して、問題
を解決するためにその場所に保守技能者を派遣すること
が必要である。異常が発生してから技能者が到着するま
での間、装置は動作することはできない。これは好まし
くないことである。例えば、海底のケーブルにおけるよ
うなある場所においては、手動調整を全く行うことはで
きない。
【０００４】機上登載および他のシステムでは、並列増
幅器を含む装置の大きさ、重量および複雑さを最小にす
ることは重要である。並列増幅器用に改良された位相補
正装置が要望されている。
【０００５】
【発明の概要】並列増幅装置は、増幅されるべき信号の
ソースに接続されるようになっている入力ポートを有す
る信号スプリッタを備えている。また、信号スプリッタ
は名目上等振幅のスプリット信号が増幅されるべき信号
に応じて出力される第１および第２の出力ポートを有し
ている。ハイブリッド電力結合器は第１および第２の入
力ポートおよび利用装置に接続されるようになっている
和出力ポートを有している。また、ハイブリッド電力結
合器は差ポートを有している。ハイブリッド電力結合器
は入力ポートに供給される信号の同相成分（９０゜ハイ
ブリッド電力結合器の場合には、直角位相成分）を一緒
に加算し、結合した信号を和出力ポートに発生するよう
になっている。ハイブリッド電力結合器は、入力ポート
に供給される信号の位相外れ成分、すなわち直角位相成
分（９０゜ハイブリッド電力結合器の場合には、同相成
分）を表す差信号を差ポートに発生する。また、並列増
幅装置は第１および第２の増幅経路を有し、この各々は
スプリッタの出力ポートと結合器の入力ポートの間に設
けられている。制御可能な位相シフト装置が第１および
第２の増幅経路の少なくとも一方に接続されている。制
御可能な移相器は制御入力ポートを有し、該制御入力ポ
ートに供給される制御信号の制御の下に第１および第２
の増幅経路の少なくとも一方における信号を位相シフト
する。制御系が結合器の差出力ポートに接続され、位相
外れ（あるいは、同相）成分を表す信号の大きさを感知
し、増幅された信号を同相（あるいは、直角位相）状態
近くに維持するようにフィードバック形式で移相器の制
御入力ポートに制御信号を供給する。本発明の特定の実
施例では、電力結合器からの差信号は搬送波上に変調さ
れ、人工衛星から地上局に送信される。この信号は地上
局で処理され、その結果の制御信号が移相器を制御する
ために人工衛星に返信される。
【０００６】
【実施例の記載】図１は、全体的に１０で示す人工衛星
の斜視図であり、この人工衛星は本体部１１を有し、こ
の本体部１１上には太陽電池パネル１２および反射型ア
ンテナ１４が設けられている。アンテナ１４は地球８上
に設けられている全体的に１８で示す地上局の対応する
アンテナ１６の方を向いている。地上局１８はアンテナ
１６を支持する塔２０、装置ハウジング２２およびアン
テナ１６をハウジング２２内に設けられている装置（別
個に図示せず）と接続する２４で示す伝送線を有してい
る。
【０００７】図２（ａ）は、衛星本体部１１または制御
場所から離れた他の場所に設けられている並列増幅装置
および付属回路の簡略ブロック図である。図２（ａ）に
おいて、ソース２１０は例えば衛星カメラからのような
遠隔情報源であったり、または地球上で発生するビデオ
またはデータであり、これは図６に関連して説明するよ
うな衛星中継器モードにおいて再伝送されるものである
。いずれの場合にも、これらの信号はＲＦ搬送波上に変
調される。ソース２１０からのＲＦ信号は方向性カプラ
２１２の貫通路を通ってハイブリッド信号スプリッタ２
２２の第１の入力ポート２２０に供給される。ハイブリ
ッドスプリッタ２２２の第２のポート２２４は整合した
終端抵抗２２６に接続されている。名目上等しい振幅の
信号がハイブリッド信号スプリッタ２２２の出力ポート
２２８および２３０から発生する。本技術分野に専門知
識を有する者にとっては、スプリッタ２２２のようなハ
イブリッド電力分割器または信号スプリッタは基準位相
を有する中心周波数においてポート２２０および２２８
の間の信号を結合し、基準位相に対して約９０゜の位相
シフトに対応する位相遅延をもって入力ポート２２０と
出力ポート２３０との間の信号を結合することが知られ
ている。
【０００８】電力結合器として使用される同様なまたは
同じハイブリッド信号スプリッタが図２（ａ）において
２４２として示されている。ハイブリッド電力結合器２
４２は第１および第２の入力ポート２４０および２４４
を有している。また、結合器２４２は入力ポート２４０
および２４４に供給される信号が（９０゜の相対位相を
有する）直角位相状態にある場合に結合された信号が現
れる和または結合出力ポート２５０を有するとともに、
入力ポート２４０および２４４に供給される信号の相互
同相成分を表す信号が出力される差出力ポート２４８を
有している。ポート２４８は終端抵抗２４６に接続され
ている。
【０００９】図２（ａ）において２３２で示されている
第１の信号増幅経路は信号スプリッタ２２２の出力ポー
ト２２８と電力結合器２４２の入力ポート２４０の間に
延びている。経路２３２は縦続接続された可変減衰器（
Ａ）２５６および信号スプリッタ２２２の出力ポート２
２８から発生する基準位相（０゜）信号を増幅し、この
増幅した信号を電力結合器２４２の入力ポート２４０に
供給する増幅器２３６を有している。入力ポート２４０
に達する信号の位相は経路２３２の長さおよび減衰器２
５６と増幅器２３６によって導入される位相シフトによ
って変更される。
【００１０】第２の信号増幅経路２３４は信号スプリッ
タ２２２の出力ポート２３０と電力結合器２４２の入力
ポート２４４の間に延びている。経路２３４は信号スプ
リッタ２２２の出力ポート２３０からの名目上直角位相
信号を位相シフトし増幅し、この位相シフトして増幅さ
れた信号を電力結合器２４２の入力ポート２４４に供給
する制御可能な移相器２５８および増幅器２３８を有し
ている。移相器２５８は制御入力ポート２５９を有して
いる。
【００１１】以上説明したように、図２（ａ）のソース
２１０からの信号は２つの名目上等しい振幅の相互直角
位相信号部分に分割され、その各々は信号経路２３２ま
たは２３４の一方によって増幅される。この増幅された
信号は電力結合器２４２に供給される。電力結合器２４
２は、入力に供給される２つの増幅された信号が名目上
直角位相状態にある限り、この入力に供給された２つの
増幅信号の結合された電力を表す信号を結合出力ポート
２５０に出力する。減衰器２５６は、経路２３２から入
力ポート２４０に供給される信号の振幅、すなわち信号
の電力が経路２３４から入力ポート２４４に供給される
ものに等しくなるように調整される。移相器２５８は、
以下において更に詳細に説明するが、入力ポート２４０
および２４４に供給される２つの増幅信号がほぼ直角位
相になるように調整される。電力結合器２４２の入力ポ
ート２４０および２４４におけるこれらの信号の上述し
た位相および振幅条件において、和出力ポート２５０に
おける結合信号はその最大値に非常に近くなり、差ポー
ト２４８における信号はゼロに近くなる。
【００１２】結合信号は図２（ａ）の電力結合器２４２
の出力ポート２５０から送受信マルチプレクス（ＭＰＸ
）装置を通ってアンテナ１４に供給され、経路１５を通
って地上局１８（図１）に伝送される。マルチプレクス
装置２５２は、本技術分野で周知であるように、異なる
周波数で送受信を行い、受信信号を動作中継器モードに
おいて送信周波数に変換する周波数分割フィルタリング
および変換ユニットである。
【００１３】本発明の一態様によれば、電力結合器２４
２の出力ポート２４８の差信号の振幅は監視され、移相
器２５８を制御するために使用される。本発明の他の態
様によれば、制御はダウンリンクおよびアップリンク通
信路を介して行われる。図２（ａ）においては、ブロッ
ク２５４として示されている高インピーダンス検出器が
電力結合器２４２の差出力ポート２４８における信号振
幅を検出し、差信号の振幅を表す信号（可能ならば、デ
ィジタル形式）を発生する。この振幅を表す信号は変調
器２６０に供給される。変調器２６０はこの振幅を表す
信号を送信周波数の搬送波上に変調する。振幅を表す信
号で変調された搬送波は方向性カプラ２１２の中間入力
に供給され、信号スプリッタ２２２の入力ポート２２０
に供給される。この変調された信号は、分割され、増幅
され、結合され、アンテナ１４から経路１５を通って地
上局１８（図１）のアンテナ１６に送信される。
【００１４】次に、図２（ｂ）を参照すると、経路１５
を介してアンテナ１６で受信した信号は送受信マルチプ
レクサ２６６を介して復調器２６８に供給される。この
復調器２６８は受信信号を復調する。この受信信号には
図２（ａ）の検出器２５４から発生する振幅を表す信号
が含まれている。復調された振幅を表す信号はブロック
２７０として示されている零検出論理に供給される。こ
の零検出論理２７０は最終的に所望の位相シフトを与え
る値に移相器２５８（図２（ａ））を設定するベースバ
ンド指令信号を発生する。このベースバンド指令信号は
変調器２７２に供給され、この変調器２７２はベースバ
ンド指令信号を送信搬送波上に変調し、この変調された
指令信号を（図示しない他の信号とともに）マルチプレ
クサ２６６の他のポートに供給し、これにより変調され
た指令信号はアンテナ１６および経路１５を介して人工
衛星１０（図２（ａ））のアンテナ１４に送信される。
【００１５】図２（ａ）を再び参照すると、変調された
指令信号はマルチプレクサ２５２を通って復調器２６２
に供給され、復調器２６２は変調された指令信号をベー
スバンドに復調する。この結果のベースバンド指令信号
は論理回路２６４に供給され、論理回路２６４は移相器
２５８の指令信号を発生する。
【００１６】本発明の一態様によれば、移相器２５８は
１８０゜、９０゜、４５゜および２２．５゜のステップ
で位相シフトを制御する４ビットステップの移相器であ
る。適当な制御信号を選択することによって２２．５゜
の増分を発生することができる。各々が２２．５゜の増
分で１６の増大を行うと、３６０゜に等しくなり、この
結果４ビットの移相器はどのような位相でも±１１．２
５゜の最大位相エラー内に補正することができる。ステ
ップ式制御可能移相器は本技術分野で周知のものであり
、例えばヘンダーソン他（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ　ｅｔ　
ａｌ）　の名義で１９８８年６月２８に発行された米国
特許第４，７５４，２６５号に記載されている。アナロ
グ移相器が以下に説明するような代わりの物として使用
されてもよい。
【００１７】上述したように、電力結合器２４２の和出
力ポート２５０における振幅エラーは約１０゜または１
５゜以下の位相エラーに対して許容し得るものである。 そして、１１．２５゜の最大位相エラー内に位相補正し
得る能力の結果として許容し得る動作が可能となる。
【００１８】図３は図２（ａ）の電力結合器２４２の入
力ポート２４０および２４４に供給される信号の位相エ
ラー（この場合には、直角位相からの偏差）の関数とし
ての差出力ポート２４８における信号電力の傾向を示す
図である。一般に、信号振幅は約±１０゜の範囲内の位
相エラーに対してはゼロに等しくはないがヌル（零）の
値にある。ヌル（零）は位相シフトが正しい値の近くに
あることを示すのに使用されるものである。
【００１９】図４は図２（ｂ）の零検出論理２７０の論
理の流れを示す簡略化されたフローチャートである。図
４においては、論理はスタートブロック４１０で開始し
、出力制御（指令）信号を中間範囲値に初期設定するこ
とを示しているブロック４１１に移り、変数Ｖφがダミ
ーの初期値に設定される。そこから、論理は、論理のル
ープがあまり頻繁に補正を行うことを防止する遅延を表
している遅延ブロック４１２に進む。このブロック４１
２から、論理はブロック４１４に達するが、このブロッ
ク４１４では、図２（ａ）のハイブリッド結合器２４２
の差出力ポート２４８に現れる遠隔測定電圧の大きさを
表す信号を読み取ることを示している。この信号は検出
器２５４によって検出され、変調器２６０で変調され、
図２（ｂ）の受信機に送信されるとともに、図２（ｂ）
の復調器２６８によって復調されたものである。 差信号の実際の測定値はＶφに割り当てられたダミー値
の代わりに使用され、その後Ｖφは差信号の測定値を表
す。変数ＶＲＥＦはブロック４１６においてＶφの現在
の測定値に等しくなるように設定され、これにより次の
変化の結果が比較される基準値が形成される。ブロック
４１８は指令出力信号を１ビットだけ増大することを示
している。また、これは図２（ａ）の移相器２５８の位
相を２２．５゜だけ変化させる。Ｖφの新しい値は、ハ
イブリッド結合器２４２の入力ポート２４０および２４
４に供給される信号の相対的位相の変化によって前の値
と異なる。ブロック４２０は結合位相における変化から
生ずるＶφの新しい値を読み取ることを示している。ブ
ロック４２０から、論理は判定ブロック４２２に進み、
この判定ブロックにおいてＶφの現在値が前の値ＶＲＥ
Ｆと比較される。指令出力信号を増大した結果、Ｖφを
低減した場合には、ＶφはＶＲＥＦ以下になり、増大に
よって図２のハイブリッド結合器２４２の入力ポート２
４０および２４４に供給された信号の相対位相を所望の
値に近づけたこと、すなわち正しい方向に動かしたこと
を示している。一方、指令出力信号を増大した結果、Ｖ
φが増大した場合には、ハイブリッド結合器２４２に供
給された信号の位相が悪い方向に変化したことを意味す
る。ＶφがＶＲＥＦ以下である場合には、論理は判定ブ
ロック４２２からＹＥＳの経路を通って出て、論理経路
４２４を通ってブロック４１６に戻り、ここでＶφの最
後の値、すなわち現在の値を新しい基準値ＶＲＥＦにす
る。論理は再びブロック４１８，４２０および４２２を
通り、各増大の結果Ｖφによって表される差電圧が低減
する間は、指令出力信号を連続的に増大する論理ループ
が形成される。
【００２０】最終的には、指令出力信号が増大した場合
、Ｖφの値は低減せず、図３の０゜の点の１０゜または
１５゜以内の位相状態にあることを示す。Ｖφの値が増
大したことは、指令出力信号の値を増大する論理の結果
、相対位相が所望の状態から離れて変化したことを意味
する。ＶφがＶＲＥＦより小さくない場合、すなわちＶ
ＲＥＦがＶφより小さいかまたは等しい場合には、論理
は判定ブロック４２２からＮＯの出力を通って出て、論
理経路４２６を通って別のブロック４２８に進む。ブロ
ック４２８においては、指令出力信号の値は２ビットだ
け低減させられる。ブロック４２８における低減が１ビ
ットのみであった場合には、移相器の状態はＶＲＥＦの
現在の値がセットされた状態に対応し、この場合にＶφ
が読み取られるものとすると、同じ移相器の設定におい
て２つの測定値を比較することになるので、Ｖφは（リ
セット状態において避けることができないエラーを除い
て）常にＶＲＥＦに等しくなる。２ビット低減すること
によって、移相器の状態は指令出力信号の前の増大より
前に持っていた状態を通過して戻される。Ｖφの現在の
値はブロック４３０で測定され、それから論理は判定ブ
ロック４３２に進む。判定ブロック４３２においてはＶ
φの現在の値がＶＲＥＦと比較される。ＶφがＶＲＥＦ
より大きいことが予想され、この場合、論理は判定ブロ
ック４３２から論理経路４３８を通ってブロック４４０
に進む。ブロック４４０においては指令出力信号の値は
１ビット増大され、遅延ブロック４１２に戻ることによ
って論理ループが閉成する。判定ブロック４３２におけ
る試験の結果、Ｖφの値がたまたまＶＲＥＦより小さい
場合には、論理はＹＥＳの出力を通って他の論理ループ
に進み、この結果ブロック４３４においてＶＲＥＦ＝Ｖ
φに設定され、指令出力信号はブロック４３６において
１ビット低減され、論理経路４４４を通ってブロック４
３０に戻り、これにより低減の結果Ｖφが減少している
限り、指令出力信号を低減し続ける。指令値の変化が実
施された場合には（ブロック４１８、４２８、４３６お
よび４４０）、この変化の時間を宇宙船に送信したり、
変化を実施したり、検出器を設定したり、新しい差の電
圧を地上局に再送信するために、指令値の変化を実施し
た図４の各論理ブロック（ブロック４１８、４２８、４
３６および４４６）の後に遅延を挿入することが必要と
なるであろう。本発明が補正を行う位相エラーは一般に
ゆっくりと発生し、期間中蓄積するので、上述した遅延
は問題ではない。補正をゆっくり行う制御ループは完全
な性能を維持するのに十分である。
【００２１】移相器は時々完全に誤ってセットされるか
もしれないので、図２の結合器２４２の和ポート２５０
からの結合出力信号が零になり、地上ステーションは信
号を受信しないことがある。信号がない場合には零検出
論理が動作する振幅関連信号が利用できないために位相
補正を行うことができなかったものと考えられる。この
状態が仮に優勢になった場合には、１８０゜の位相変化
を手動で指令し、自動制御によって指令を再開可能にす
ることは簡単なことである。
【００２２】図５は、図１の人工衛星１０のようなアク
セスすることができない場所において使用する並列増幅
器５００の簡略ブロック図である。増幅器５００は地上
局へのデータリンクなしに自律的に動作する。図２（ａ
）の構成要素に対応する図５の構成要素は同じ符号で示
されている。図５において、各増幅器２３６、２３８は
自律振幅制御フィードバック（Ｆ）ループ５１０、５１
２にそれぞれ接続され、利得における経年変化または温
度に関連する変化に関係なく一定の出力信号振幅を維持
するようになっている。このようなループは本技術分野
で周知のものである。各信号増幅経路２３２および２３
４は、振幅制御フィードバックループを不能にした状態
で増幅器２３６および２３８の出力を同じにするように
初期設定される制御可能減衰器２５６または５５６を有
している。移相器２５８が電力結合器２４２の和出力ポ
ート２５０の結合出力信号を最大近くに維持するように
フィードバックループに接続されている。このため、移
相器２５８は上述したような２２．５゜の増分を有する
移相器であり、零検出および論理回路５２０が図２（ｂ
）および図４の論理２７０に類似している。指令信号は
伝送路を介するよりもむしろ図５の移相器に直接供給さ
れている。
【００２３】図５の移相器２５８はアナログ移相器であ
ってもよく、この場合零検出および論理回路５２０は４
ビットディジタル指令信号を移相器２５８の制御入力ポ
ート２５９に供給されるアナログ制御信号に変換するデ
ィジタル−アナログ変換器を追加した図２（ｂ）の論理
２７０に類似している。
【００２４】図６は宇宙船で使用される本発明の他の実
施例の簡略ブロック図である。図６は全体的に図２（ａ
）に類似し、図６の対応する構成要素は同じ符号で示さ
れている。全般的に、図６の装置は図２（ａ）における
ようなアップリンクおよびダウンリンクを有する通信衛
星の一部であるが、別個のビーコン送信機およびアンテ
ナを使用して差ポート振幅情報を地上局に送信する点が
図２（ａ）の装置と異なっており、指令信号は通信アッ
プリンクを介して宇宙船に返送されている。
【００２５】図６において、アップリンク−ダウンリン
クアンテナ１４はサーキュレータ６５２に接続されてい
る。このサーキュレータ６５２はハイブリッド結合器２
４２の和出力ポート２５０からの増幅信号を送信のため
にアンテナ１４に供給し、受信信号を周波数分割マルチ
プレクサ６１３に供給している。マルチプレクサ６１３
は指令および遠隔測定周波数における信号を指令および
遠隔測定システム６６２に供給し、その一部は位相指令
信号を復調し、図２および図４において説明したように
移相器２５８の制御入力ポート２５９に供給し、移相器
を制御している。
【００２６】図６のシステムによって中継されるビデオ
、オーディオまたはデータ（データ）信号はマルチプレ
クサ６１３から経路６１５を通って通信受信機６１６に
供給され、この通信受信機は信号を処理のためにベース
バンドに復調したり、他の信号処理タスクを実行する。 処理されたデータ信号は増幅器６１８を介して周波数変
換器６２０に供給される。変換器６２０は受信機６１６
がベースバンドに変換する場合にはアップコンバータで
あってよいし、または変換器６２０はアップリンク周波
数帯域で受信した信号を異なるダウンリンク周波数帯域
に変換する簡単な周波数変換器であってもよい。
【００２７】また、図６は、図２（ａ）の検出器２５４
の機能に対応する機能を実行するハイブリッド結合器２
４２の差出力ポート２４８に接続された検出器２５４を
有している。検出器２５４は検出した零信号を変調器６
６０に供給する。変調器６６０は振幅を表す信号を送信
機（ＴＸ）６１０におけるビーコン周波数信号上に変調
する。このようなビーコンは比較的全方向性の放射パタ
ーンを有している６１４のようなアンテナに関連して宇
宙船で通常使用され、信号は宇宙船の姿勢に関係なく宇
宙船と地上局との間で送信（および／または受信）され
る。地上局においては、別のビーコン受信器（図示せず
）がビーコン信号を受信し、この信号を図２（ｂ）の２
７０のような零検出論理回路に供給する。
【００２８】図６の装置の動作においては、ハイブリッ
ド結合器２４２の差ポート２４８における信号は検出器
２５４において連続的に検出され、振幅を表す信号を形
成する。この信号はビーコン送信機６１０およびアンテ
ナ６１４によって見通し線経路１５ａを通って地上局に
送信するために変調される（６６０）。地上局において
は、受信信号はベースバンド振幅を表す信号を形成する
ために復調される。振幅を表す信号は図４の論理の要求
に従って周期的にサンプルされる。その結果の指令信号
は図２（ａ）のブロック２７２におけるようにアップリ
ンク搬送周波数上に変調され、アップリンク周波数で送
信経路１５を通って図６のアンテナ１４に送信される。 変調された指令信号はサーキュレータ６５２を介して周
波数分割マルチプレクサ６１３に供給され、マルチプレ
クサ６１３は変調された指令信号を分離し、指令および
遠隔測定システム６６２に供給する。指令および遠隔測
定システム６６２は変調された指令信号を復調して、ベ
ースバンド指令信号を復元する。この信号は図４におい
て説明したように制御のために移相器２５８の制御入力
ポート２５９に供給される。
【００２９】図７は本発明によるシステムを示しており
、このシステムでは０゜位相スプリッタおよび０゜位相
結合器が使用されている。図７において、増幅される信
号は入力ポート７１０を介して０゜振幅スプリッタ７１
４に供給される。簡単な０゜スプリッタは例えば抵抗ス
プリッタである。供給された信号の位相は矢印７１２に
よって示す０゜である。スプリッタ７１４の出力におけ
る２つの等振幅信号は矢印７１６および７１８で示す０
゜位相を示している。分割された信号の各々はそれぞれ
増幅経路７２０、７２２を通過し、その結果の増幅され
た信号は矢印７２４および７２６で示すゼロ度の相対位
相を有する。増幅された信号は７００で示す同相電力結
合器に供給される。この同相電力結合器は図２（ａ）の
結合器２４２に類似した９０゜、３ｄＢハイブリッド電
力結合器７２８を有している。結合器７２８は、その入
力ポート７３２に供給された信号の位相が入力ポート７
３４に供給された信号の位相より９０゜遅い場合に、出
力ポート７３０に和出力を発生する。更に、同相結合器
７００は遅延線路７３６を有し、この遅延線路７３６は
対象の周波数において９０゜の遅延を行うので、経路７
２２の出力における０゜の信号７２６は信号７２４に対
して９０゜シフトされる。このように、簡単な遅延また
は移相器を追加することによって９０゜電力結合器を０
゜電力結合器に変えることができる。
【００３０】図８は、アナログＲＦ移相器を示している
。このアナログＲＦ移相器は、ディジタル−アナログ変
換器が必要によりディジタル制御信号をアナログ制御信
号に変換するのに利用できる場合、図２（ａ）、図５ま
たは図６の移相器２５８として使用し得るものである。 図８において、位相シフトされるＲＦ信号はスプリッタ
２２２からサーキュレータ８１２のポート８１０に供給
される。サーキュレータ８１２はＲＦ信号をポート８１
４に循環する。このポート８１４からＲＦ信号は出て、
直流阻止コンデンサ８１６を通って可変容量ダイオード
８１８に供給される。ダイオード８１８はインダクタ８
２０として示されているＲＦ分離阻止を介して制御入力
ポート２５９から供給されている制御可能直流制御電圧
によってバイアスされている。動作周波数に応じて、イ
ンダクタ８２０は磁性材料による負荷となるソレノイド
コイルで実施するか、または高インピーダンスの伝送ラ
インの一部で実施する。ダイオード８１８はバイアスに
よって制御される位相シフトをもってＲＦ信号を反射す
る。反射されたＲＦ信号はサーキュレータ８１２のポー
ト８１４に再び入り、出力ポート８２２に循環され、結
合器２４８に向かって伝搬される。
【００３１】本発明の他の実施例は本技術分野に専門知
識を有する者に明らかになるであろう。例えば、電力ス
プリッタと電力結合器との間に延びている図２、図５ま
たは図６の信号経路２３２、２３４は先行歪等化器また
は線形化器、振幅補正器、パイロット信号インジェクタ
またはリムーバなどのような他の構成要素を有してもよ
い。各人工衛星は複数のチャンネルを処理する多くの並
列増幅器を有していてもよい。１つの並列増幅装置から
の結合出力信号は他の結合出力信号と結合されて、更に
大きな出力信号を発生してもよい。図２（ａ）の検出器
２５４が電力結合器２４２の出力ポート２４８とインピ
ーダンス整合されている場合には、終端抵抗２４６は除
去されてもよい。電力スプリッタは名目上等しい振幅の
信号を発生するものと説明されたが、本技術分野に専門
知識を有する者は増幅器が等しい利得を有している場合
には増幅器の入力においてのみ信号が平衡していること
が必要であり、等しくない増幅器利得を補償するために
は増幅器の入力において平衡していなくてもよいことは
周知である。４ビットの制御信号について説明されてい
るが、多数のビットを使用することによってより小さな
位相増分を得ることもできる。また、説明した自動制御
の代わりに手動指令を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】人工衛星と地上局との間で信号を伝送をするた
めに地上局に向けられたアンテナを有する人工衛星の簡
略化された斜視図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の一実施例による並列増幅
装置の簡略ブロック図であり、これは図１の人工衛星の
一部であり、ハイブリッド電力結合器およびその差出力
ポートおよびアップリンク−ダウンリンクに接続された
センサを有し、図１の地上局に信号振幅情報を送信する
ものであり、図２（ｂ）は地上局に設けられている装置
の簡略ブロック図であり、ハイブリッド入力信号の位相
を制御することによって図２（ａ）の並列増幅装置と相
互作用するものであり、図２（ａ）および図２（ｂ）が
一緒になって図２を構成している。
【図３】位相不平衡に対して図示されている図２（ａ）
の電力結合器の差ポートにおける信号の理想化された図
である。
【図４】図２、図５または図６の移相器に対する制御信
号を発生し、零状態に対応する位相シフトを決定する論
理動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の人工衛星における並列増幅装置の増幅経
路の相対位相シフトの自律制御用の本発明の他の実施例
の簡略ブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例による並列増幅装置の簡略
ブロック図であり、ハイブリッド差ポート信号が別のビ
ーコンアンテナによって地上局に送信され、位相指令信
号は通信中継器システムのアップリンクに多重化されて
いる。
【図７】０゜信号スプリッタおよび０゜電力結合器を使
用した本発明の他の実施例の簡略ブロック図である。
【図８】図２（ａ）、図５または図６の装置に使用され
るアナログ移相器の簡略構成図である。
【符号の説明】
１０　　人工衛星 １４　　アンテナ １６　　アンテナ １８　　地上局 ２１０　　ソース ２１２　　方向性カプラ ２２２　　ハイブリッド信号スプリッタ２３２　　第２
の信号増幅経路 ２３６　　増幅器 ２３８　　増幅器 ２４２　　電力結合器 ２５２　　マルチプレクサ ２５６　　可変減衰器 ２５８　　移相器 ２６２　　復調器 ２６４　　論理回路 ２６６　　送受信マルチプレクサ ２６８　　復調器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　増幅されるべき信号のソースに接続さ
    れるようになっている入力ポートを有するとともに、増
    幅されるべき前記信号に応じて名目上等振幅のスプリッ
    ト信号を出力する第１および第２の出力ポートを有する
    信号スプリット手段と、第１および第２の入力ポート、
    利用手段に接続されるようになっている和出力ポートお
    よび差出力ポートを有し、前記第１および第２の入力ポ
    ートに供給される信号の直角位相成分を一緒に加算し、
    前記利用手段に供給するために結合信号を前記和出力ポ
    ートに発生し、前記第１および第２の入力ポートに供給
    される前記信号の同相成分を表す差信号を前記差出力ポ
    ートに供給するハイブリッド電力結合手段と、前記スプ
    リット手段の第１の出力ポートおよび前記結合手段の第
    １の入力ポートの間に設けられている第１の増幅経路お
    よび前記スプリット手段の第２の出力ポートおよび前記
    結合手段の第２の入力ポートの間に設けられている第２
    の増幅経路であって、前記スプリット信号を増幅して、
    増幅信号を発生し、該増幅信号を前記結合手段で結合し
    て、結合された増幅信号を発生する該第１および第２の
    増幅経路と、前記第１および第２の増幅経路の少なくと
    も一方に接続され、制御入力ポートを有し、該制御入力
    ポートに供給される制御信号の制御の下で前記第１およ
    び第２の増幅経路の少なくとも一方の信号を他方に対し
    て位相シフトする制御可能な位相シフト手段と、前記結
    合手段の前記差出力ポートに接続され、前記差信号の振
    幅を感知して、振幅を表す信号を発生し、該振幅を表す
    信号に応じて前記増幅信号をほぼ直角位相状態に維持し
    、前記結合された増幅信号を最大にするようにフィード
    バック方式で制御信号を発生して、前記位相シフト手段
    の前記制御入力ポートに供給する制御手段と、を有する
    並列増幅装置。
  2. 【請求項２】　　前記制御手段は振幅零検出手段を有し
    ている請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】　　前記制御手段は、前記結合手段の差出
    力ポートに接続され、前記振幅を表す信号で搬送波を変
    調し、第１の変調された搬送波を発生する第１の変調手
    段と、前記第１の変調手段に接続され、前記第１の変調
    された搬送波を放射し、放射信号を遠隔ステーションへ
    の経路に向けて発生するアンテナ手段と、前記遠隔ステ
    ーションに設けられ、前記放射信号を受信し、該放射信
    号に関連する前記振幅を表す信号に応答し、前記制御信
    号を発生し、該制御信号を前記位相シフト手段の制御入
    力ポートに供給する受信および制御手段と、を有する請
    求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】　　前記遠隔位置に設けられ、前記制御信
    号を受信し、該制御信号を選択された周波数において搬
    送波信号上に変調し、第２の変調信号を発生するように
    接続されている第２の変調手段と、前記第２の変調手段
    に接続され、前記第２の変調信号を前記並列増幅装置へ
    の前記経路に沿って返信する送信手段と、前記位相シフ
    ト手段に接続され、前記第２の変調信号を受信し、該第
    ２の変調信号を復調して前記制御信号を取り出し、該制
    御信号を前記位相シフト手段の制御入力ポートに供給す
    る第２の受信手段と、を更に有する請求項３記載の装置
    。
  5. 【請求項５】　　前記受信および制御手段は、前記差信
    号を最小の値近くに維持するように前記位相シフト手段
    に位相をシフトさせる値近くに前記制御信号を周期的に
    変化させる論理手段を有する請求項３記載の装置。
  6. 【請求項６】　　前記論理手段は論理ループを有し、該
    論理ループは前記並列増幅装置の前記場所と前記遠隔位
    置との間の往復時間を越える遅延を有する遅延手段を有
    している請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】　　増幅されるべき信号を第１および第２
    の名目上等しい振幅の部分に分割して、第１および第２
    のスプリット信号を発生し、前記第１および第２のスプ
    リット信号をそれぞれ第１および第２の増幅経路を通過
    させて、第１および第２の増幅信号をそれぞれ発生し、
    前記第１および第２の増幅信号をそれぞれハイブリッド
    電力結合器の第１および第２の入力ポートに供給し、該
    電力結合器は前記第１および第２の信号の直角位相成分
    を加算して、結合された増幅信号を発生する和出力ポー
    トを有するとともに、同相成分を表す成分を発生する差
    出力ポートを有しており、前記差出力ポートにおける前
    記差信号の振幅を感知し、前記差信号の振幅に応じて位
    相制御信号を発生し、前記結合された増幅信号を最大に
    するように前記位相制御信号に応じて前記第１および第
    ２の増幅信号の相対位相を制御する、増幅されるべき信
    号を増幅する方法。
  8. 【請求項８】　　前記第１および第２の増幅経路は天体
    の周囲を軌道を描いて回る人工衛星上に設けられており
    、該天体に前記差信号を送信するステップを更に有して
    いる請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】　　前記位相制御信号を発生する前記ステ
    ップは、前記天体上で実施され、前記人工衛星に前記位
    相制御信号を送信するステップを更に有している請求項
    ８記載の方法。
JP3273513A 1990-11-02 1991-09-26 並列増幅システム及び信号増幅方法 Pending JPH04267612A (ja)

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