JPH0918256A - 固体化電力増幅器 - Google Patents

固体化電力増幅器

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JPH0918256A
JPH0918256A JP7188566A JP18856695A JPH0918256A JP H0918256 A JPH0918256 A JP H0918256A JP 7188566 A JP7188566 A JP 7188566A JP 18856695 A JP18856695 A JP 18856695A JP H0918256 A JPH0918256 A JP H0918256A
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力増幅器における入力電力の変化にかかわ
らず常に最大効率を確保する一方で、位相の変動が生じ
ることを防止する。 【構成】 入力電力のレベルを検出する手段2と、入力
電力の位相を制御する手段3と、位相制御された信号を
電力増幅素子により増幅する電力増幅器5と、この電力
増幅器のバイアスを制御する手段11,14,17とを
備え、入力電力のレベルに応じて位相制御手段と電力増
幅器の各バイアスを制御する。入力電力が変化された場
合には、電力増幅器のバイアス電圧は追従されて制御さ
れ、常に電力増幅器は最大効率に保たれ、この電力増幅
器のバイアス変化に伴って位相が変化されるが、位相制
御手段での位相制御により位相のずれが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は可変出力マイクロ波増幅
器に関し、特にマルチ・ポート・アンプやマルチ・マト
リクス・アンテナ用アンプに適用される固体化電力増幅
器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマルチ・ポート・アンプは、図2
に示すように、複数個の固体化増幅器101を並列配置
し、その入力側と出力側に複数個のハイブリッド10
2,103を直列ないし交差的に接続したインプットマ
トリクス104とアウトプットマトリクス105を有し
ている。入力電力はインプットマトリクス104で各固
体化増幅器101に配分され、増幅される。増幅された
RF電力はアウトプットマトリクス105で合成され、
このアウトプットマトリクス105に各ビームに対応し
たフィードホーンを接続すれば、各増幅RF電力は各フ
ィードホーンに供給され、各ビームが空間的に合成され
る。
【0003】また、従来のマルチ・マトリクス・アンテ
ナ用アンプは図3に示すように複数の固体化増幅器20
1の入力側と出力側にインプットネットワーク202、
アウトプットネットワーク203が接続される。そし
て、アウトプットネットワーク203に複数のフィード
ホーン204が接続されてマルチ・マトリクス・アンテ
ナが構成される。入力電力はインプットネットワーク2
02で各固体化増幅器201に配分され増幅される。増
幅されたRF電力はアウトプットマトリクス203で合
成され複数のフィードホーン204に供給され各ビーム
が空間的に合成される。
【0004】このようなマルチ・ポート・アンプやマル
チ・マトリクス・アンテナ用アンプに用いられる固体化
増幅器101,201は、図4に示すように、ドライバ
アンプ部301、FET増幅器302、電源部303と
で構成されている。そして、入力された電力はドライバ
アンプ301にて所定のレベルまで増幅され、FET増
幅器302にて更に必要な電力レベルまで増幅される。
このFET増幅器302の電力増幅素子には、電源部3
03より直流バイアス電圧が供給されており、このバイ
アス電圧は入力RF電力の大きさの変化にかかわらず固
定されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、衛星搭載用
中継器の電力増幅器は、使用可能な電力資源が限られて
いるため、高効率であることが要求される。特に、今後
非常に多く使用されると考えられる中/低高度軌道の移
動体衛星は、地球の影に入る頻度が高く供給電力が従来
の静止軌道衛星に比較して少ない上、多数の地上の移動
局がランダムにアクセスするために電力増幅器の負荷が
大きく変動する。したがって、このような負荷の変動に
対しても電力増幅器が常に最大効率で動作することが要
求される。
【0006】しかしながら、前記したようにFET電力
増幅部を有する従来の固体化増幅器は、電力増幅素子の
バイアスが入力電力の変動にかかわらず固定となってお
り、飽和点付近で最大効率が得られるようになってい
る。このため、入力が小さい時、例えば、地上からアク
セスする移動局が少ない時は、電力増幅器の効率が非常
に低くなってしまうという問題点があった。
【0007】このため、電力増幅器の効率を常に最大と
なるように電力増幅素子のバイアス電力を変化させるこ
とが提案されているが、このバイアス電力の変化に伴っ
て電力増幅器の位相が個々にずれてしまうという問題が
ある。このような位相のずれが生じると、マルチ・ポー
ト・アンプでは出力においてパワーの合成が効率よく行
われなくなり、他のポートへの漏れが大きいという問題
が生じる。また、マルチ・マトリクス・アンテナ用アン
プにおいては、ビームが乱れて所望の特性が得られない
という問題が生じる。
【0008】
【発明の目的】本発明の目的は、入力電力の変化に対応
して常に最大効率を確保する一方で、位相の変動を防止
することを可能にした固体化電力増幅器を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の固体化電力増幅
器は、基本的には、入力電力のレベルを検出する手段
と、入力電力の位相を制御する手段と、位相制御された
信号を電力増幅素子により増幅する電力増幅器と、この
電力増幅器のバイアスを制御する手段とを備えており、
検出された入力電力のレベルに応じて位相制御手段と電
力増幅器の各バイアスを制御するように構成する。
【0010】例えば、本発明は、入力電力を検出する検
波回路と、入力電力の位相を制御する移相回路と、FE
Tを電力増幅素子とする電力増幅器と、前記検波回路の
出力レベルに応じて前記電力増幅素子のゲート及びドレ
インの各バイアス電圧を制御するバイアス制御回路と、
前記検波回路の出力レベルに応じて前記電力増幅素子の
バイアス電圧の変化による位相の変化を補正すべく前記
移相回路のバイアス電圧を制御するバイアス制御回路と
を備えることにより達成される。
【0011】
【作用】入力RF電力が変化された場合には、電力増幅
器のバイアス電圧はその入力RF電力に追従されて制御
されるため、常に電力増幅器は最大効率に保たれる。ま
た、この電力増幅器のバイアス変化に伴って位相が変化
されるが、位相制御手段において位相を制御すること
で、位相のずれの発生が防止される。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の固体電力増幅器のブロック図であ
る。RF入力電力が入力される入力ポート1には検波回
路2、移相回路3、励振増幅器4、電力増幅器5が縦続
接続され、電力増幅器5の出力ポート6からRF出力が
出力されるように構成される。前記検波回路2には、検
波信号を積分する積分回路7とA/D変換器8が接続さ
れ、このA/D変換器8の出力はそれぞれ3つの記憶回
路9,12,15に記憶されるように構成される。
【0013】また、前記各記憶回路9,12,15には
それぞれ記憶されたデータをD/A変換するD/A変換
器10,13,16が接続され、さらにこれらD/A変
換器の出力に基づいて動作されるバイアス制御回路1
1,14,17が接続される。そして、前記バイアス制
御回路11は、そのバイアス制御に基づいて前記移相回
路3における移相量を変化制御する。また、前記バイア
ス制御回路14,17はそれぞれ前記電力増幅器5を構
成するFETのゲートバイアス電圧とドレインバイアス
電圧を制御するように構成される。
【0014】この構成の固体化増幅器によれば、入力ポ
ート1に印加された入力RF電力は、検波回路2におい
て入力レベルの検出が行なわれ、その検波出力は適当な
時定数を有する積分回路7を経て、A/D変換器8によ
ってデジタル化される。この入力RF電力の入力レベル
に対応したデジタル値は、記憶回路9,12,15に記
憶され、かつこれら記憶回路に記憶されている変換テー
ブルにより変換され、さらにD/A変換器10,13,
16によりアナログ値に戻される
【0015】そして、これらのアナログ値に基づいてバ
イアス制御回路11,14,17がそれぞれ動作され
る。D/A変換器13,16のアナログ出力はバイアス
制御回路14,17を駆動し電力増幅器のゲートバイア
ス電圧及びドレインバイアス電圧を、それぞれ電力増幅
器が常に最大効率で動作するように制御する。また、D
/A変換器10の出力はバイアス制御回路11を駆動
し、電力増幅器のバイアス電圧が変動することにより生
ずる位相の変化を打ち消すように、移相回路のバイアス
電圧を制御する。
【0016】したがって、入力RF電力が変化された場
合でも、電力増幅器5のバイアス電圧はその入力RF電
力に追従されて制御されるため、常に電力増幅器5を最
大効率に保つことができる。また、この電力増幅器5の
バイアス変化に伴って位相が変化されるが、移相回路3
において位相を制御することで、位相のずれが防止され
る。このため、この固体化電力増幅器をマルチ・ポート
・アンプ或いはマルチ・マトリクス・アンテナ用アンプ
の固体化電力増幅器として適用した場合には、電力増幅
器の効率を常に最大となるように制御でき、かつその場
合でも位相のずれが生じることがないため、マルチ・ポ
ート・アンプでは出力においてパワーの合成が効率よく
行われなくなることが防止でき、かつ、他のポートへの
漏れが抑制でき、一方マルチ・マトリクス・アンテナ用
アンプにおいては、ビームが乱れを防止して所望の特性
を得ることが可能となる。
【0017】なお、前記実施例では、入力RF電力のレ
ベルを一旦デジタル値に変換した上で、これを記憶回路
の変換テーブルにより変換し、再びアナログ値に戻して
バイアス制御回路を制御しているが、アナログ値の状態
でもデータ変換が可能であれば、これらのアナログ−デ
ジタル間の変換に関係する回路は省略することができ
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力電力
が変化された場合には、電力増幅器のバイアス電圧はそ
の入力電力に追従されて制御されるため、常に電力増幅
器は最大効率に保たれ、かつこの電力増幅器のバイアス
変化によって位相が変化されるようとする場合でも、位
相制御手段における制御により、その位相のずれが防止
される。これにより、マルチ・ポート・アンプとしては
合成損や、隣接チャンネルへの漏れを最小に抑えること
ができ、マルチ・マトリクス・アンテナ用アンプとして
は、ビームの乱れが抑えられるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体化増幅器の一実施例のブロック回
路図である。
【図2】従来のマルチ・ポート・アンプのブロック構成
図である。
【図3】従来のマルチ・マトリクス・アンテナのブロッ
ク図である。
【図4】従来の固体化増幅器のブロック図である。
【符号の説明】
2 検波回路 3 移相回路 5 電力増幅器 8 A/D変換器 9,12,15 記憶回路 10,13,16 D/A変換器 11,14,17 バイアス制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電力のレベルを検出する手段と、入
    力電力の位相を制御する手段と、位相制御された信号を
    電力増幅素子により増幅する電力増幅器と、この電力増
    幅器のバイアスを制御する手段とを備え、検出された前
    記入力電力のレベルに応じて前記位相制御手段と電力増
    幅器の各バイアスを制御するように構成したことを特徴
    とする固体化電力増幅器。
  2. 【請求項2】 入力電力を検出する検波回路と、入力電
    力の位相を制御する移相回路と、FETを電力増幅素子
    とする電力増幅器と、前記検波回路の出力レベルに応じ
    て前記電力増幅素子のゲート及びドレインの各バイアス
    電圧を制御するバイアス制御回路と、前記検波回路の出
    力レベルに応じて前記電力増幅素子のバイアス電圧の変
    化による位相の変化を補正すべく前記移相回路のバイア
    ス電圧を制御するバイアス制御回路とを備えることを特
    徴とする固体化電力増幅器。
  3. 【請求項3】 検波回路の出力をA/D変換する変換器
    と、デジタル値とされた検波回路出力を記憶した変換テ
    ーブルに基づいて変換する記憶回路と、記憶回路で変換
    された出力データをD/A変換する変換器とを備え、前
    記各バイアス制御回路はこの変換されたアナログ値に基
    づいてバイアス電圧の制御を行う請求項2の固体化電力
    増幅器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003510874A (ja) * 1999-09-24 2003-03-18 サントル ナショナル デチュード スパシアル(セー.エヌ.ウー.エス) 増幅の自動適合バイアスを備えた変調無線信号送信器

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