JPS598083B2 - 双方向増幅器 - Google Patents
双方向増幅器Info
- Publication number
- JPS598083B2 JPS598083B2 JP6619276A JP6619276A JPS598083B2 JP S598083 B2 JPS598083 B2 JP S598083B2 JP 6619276 A JP6619276 A JP 6619276A JP 6619276 A JP6619276 A JP 6619276A JP S598083 B2 JPS598083 B2 JP S598083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminal
- input
- circuit
- amplifier circuit
- impedance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/62—Two-way amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は動作が安定にして、犬なる利得を以って伝送
信号を両方向に増幅することができる双方向増幅器に関
する。
信号を両方向に増幅することができる双方向増幅器に関
する。
公知の双方向増幅器は音声信号の二線式ベースバンド伝
送を対象としたもので、緒方他著゛搬送電話その２″電
子通信学会刊、５２頁（昭和４９年発行）、・またはＪ
． Ｌ． Ｍｅｒｒｉｌｌ 他著”Ｎｅｇａｔｉｖｅ
Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ＴｅｌｅｐｈｏｎｅＲｅｐｅａ
ｔｅｒ ”、Ｂ．Ｓ．Ｔ．Ｊ．、３３、５、１０７０頁
（Ｓｅｐｔ．、１９５４）等に見ラレル如＜、負性イン
ピーダンス変換器による線路インピーダンスの相殺を原
理として構成されていた。
送を対象としたもので、緒方他著゛搬送電話その２″電
子通信学会刊、５２頁（昭和４９年発行）、・またはＪ
． Ｌ． Ｍｅｒｒｉｌｌ 他著”Ｎｅｇａｔｉｖｅ
Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ＴｅｌｅｐｈｏｎｅＲｅｐｅａ
ｔｅｒ ”、Ｂ．Ｓ．Ｔ．Ｊ．、３３、５、１０７０頁
（Ｓｅｐｔ．、１９５４）等に見ラレル如＜、負性イン
ピーダンス変換器による線路インピーダンスの相殺を原
理として構成されていた。
すなわち開放安定形または短絡安定形の負性インピーダ
ンスを用いてホイートストンブリッジを構成し、その独
立な６辺の枝路のうち２辺を、それぞれ双方向増幅器の
挿入位置から見た両側の線路の２端子インピーダンスと
するとき、その２辺間で構成される双方向増幅器を線路
に挿入したことによる増幅利得は、上記の負性インピー
ダンスの値を適当に選ぶことにより、Ｏ ｄＢから無限
犬ｄＢの間で任意に設定することが原理的に可能であっ
た。
ンスを用いてホイートストンブリッジを構成し、その独
立な６辺の枝路のうち２辺を、それぞれ双方向増幅器の
挿入位置から見た両側の線路の２端子インピーダンスと
するとき、その２辺間で構成される双方向増幅器を線路
に挿入したことによる増幅利得は、上記の負性インピー
ダンスの値を適当に選ぶことにより、Ｏ ｄＢから無限
犬ｄＢの間で任意に設定することが原理的に可能であっ
た。
しかし、この公知の双方向増幅器は負性インピーダンス
特有の動作の不安定性の影響を避けることができず、線
路インピーダンスの特性によっては発振して正常な増幅
作用をすることができなくなったり、また、このような
発振現象を避けるために著しく増幅利得を低減しなけれ
ばならない等の欠点があった。
特有の動作の不安定性の影響を避けることができず、線
路インピーダンスの特性によっては発振して正常な増幅
作用をすることができなくなったり、また、このような
発振現象を避けるために著しく増幅利得を低減しなけれ
ばならない等の欠点があった。
理想的な負性インピーダンスを高周数で実現することが
難しいために、公知の双方向増幅器の適用範囲は音声信
号帯域のような低周波に限られ、広帯域搬送方式等にこ
れを適用することは極めて困難であるという欠点もあっ
た。
難しいために、公知の双方向増幅器の適用範囲は音声信
号帯域のような低周波に限られ、広帯域搬送方式等にこ
れを適用することは極めて困難であるという欠点もあっ
た。
本発明はこれらの欠点を除去するため、負性インピーダ
ンス変換器を使用せずに、１対の加算増幅回路と６個の
受動インピーダンスまたはその等価回路を組合せて、１
条の線路を共有して互いに逆方向に伝送せんとする２個
の信号に対し、各々負帰還増幅回路を形成するように１
個の双方向増幅器を構成したものである。
ンス変換器を使用せずに、１対の加算増幅回路と６個の
受動インピーダンスまたはその等価回路を組合せて、１
条の線路を共有して互いに逆方向に伝送せんとする２個
の信号に対し、各々負帰還増幅回路を形成するように１
個の双方向増幅器を構成したものである。
以下図面について詳細に説明する。
図はこの発明による双方向増幅器の実施例であって、１
及び２は各々信号入出力端子、３及び４は各々端子１及
び２の信号を分岐する分岐点、５及び６は各々加算増幅
回路、１は増幅回路５の出力端子、８及び９は各々加算
増幅回路５０入力端子で、これ等入力端子より増幅回路
５を経由してその出力端子７に至る伝達係数の符号が相
反する入力端子、１０は増幅回路６の出力端子、１１及
び１２は各々増幅回路６を経由してその出力端子１０に
至る伝達係数の符号が相反する増幅回路６の入力端子、
１３，１４，１５，１６，１７，１８はそれぞれ受動イ
ンピーダンス回路であり、分岐点３は回路１３及び１６
をそれぞれ通じて入力端子８及び出力端子１０に接続さ
れ、分岐点４は回路１５及び１４をそれぞれ通じて出力
端子７及び入力端子１１に接続され、端子７及び１２間
に回路１７が、端子９及び１０間に回路１８がそれぞれ
接続される。
及び２は各々信号入出力端子、３及び４は各々端子１及
び２の信号を分岐する分岐点、５及び６は各々加算増幅
回路、１は増幅回路５の出力端子、８及び９は各々加算
増幅回路５０入力端子で、これ等入力端子より増幅回路
５を経由してその出力端子７に至る伝達係数の符号が相
反する入力端子、１０は増幅回路６の出力端子、１１及
び１２は各々増幅回路６を経由してその出力端子１０に
至る伝達係数の符号が相反する増幅回路６の入力端子、
１３，１４，１５，１６，１７，１８はそれぞれ受動イ
ンピーダンス回路であり、分岐点３は回路１３及び１６
をそれぞれ通じて入力端子８及び出力端子１０に接続さ
れ、分岐点４は回路１５及び１４をそれぞれ通じて出力
端子７及び入力端子１１に接続され、端子７及び１２間
に回路１７が、端子９及び１０間に回路１８がそれぞれ
接続される。
これ等受動インピーダンス回路１３〜１８はそのインピ
ーダンスの実部が非負なるｌ端子対回路であり、コイル
、コンデンサ及び抵抗器を用いて構成される。
ーダンスの実部が非負なるｌ端子対回路であり、コイル
、コンデンサ及び抵抗器を用いて構成される。
また加算増幅回路５，６は入力端子の対地電位がほｙ零
であり、かつ出力インピーダンスが零であるもので、そ
の伝達係数は出力電圧と入力電流との比なる伝達インピ
ーダンスにて表現される。
であり、かつ出力インピーダンスが零であるもので、そ
の伝達係数は出力電圧と入力電流との比なる伝達インピ
ーダンスにて表現される。
従ってこれ等加算増幅回路は伝達インピーダンスの符号
が相反する２種類の入力端子を有する。
が相反する２種類の入力端子を有する。
このような条件を満たす加算増幅回路はいわゆる演算増
幅器またはこれと等価な回路を１個以上用いて容易に実
現できることはいうまでもない。
幅器またはこれと等価な回路を１個以上用いて容易に実
現できることはいうまでもない。
次にこの双方向増幅器の動作を説明する。
まず入出力端子１に入力された信号は分岐点３で、回路
１３，１６のいづれかを経由する２成分に分岐する。
１３，１６のいづれかを経由する２成分に分岐する。
このうち回路１３を経由する成分は増幅回路５で増幅さ
れ、回路１５を経由して入出力端子２に出力される。
れ、回路１５を経由して入出力端子２に出力される。
残る回路１６を経由する成分は出力端子１０より見た増
幅回路６の出力インピーダンスが零であるため、出力端
子１０で短絡され、回路１４，１７，１８を通過するこ
とがない。
幅回路６の出力インピーダンスが零であるため、出力端
子１０で短絡され、回路１４，１７，１８を通過するこ
とがない。
また上述の入出力端子１に入力され、回路１３を経由し
た信号の成分は入出力端子２に出力されると同時に、回
路１４を経由して入力端子１１に達する。
た信号の成分は入出力端子２に出力されると同時に、回
路１４を経由して入力端子１１に達する。
一方、この入力端子１１に達した信号と同一成分が出力
端子７で分岐し、回路１８を経由して入力端子１２に達
する。
端子７で分岐し、回路１８を経由して入力端子１２に達
する。
これ等両成分は増幅回路６の中で差動的に増幅される結
果、出力端子１０には極めて微小量しか現れない。
果、出力端子１０には極めて微小量しか現れない。
従って入出力端子１に入力され、増幅回路５，６、回路
１６を経由して再び入出力端子１に戻ってくる不要な信
号成分は、もともと入出力端子１に入力された信号に較
べて無視することができる。
１６を経由して再び入出力端子１に戻ってくる不要な信
号成分は、もともと入出力端子１に入力された信号に較
べて無視することができる。
この双方向増幅器は入出力端子１に入力された信号と入
出力端子２に入力された別の信号に対し対称的に構成し
てあるから、上述と同様な論理は入出力端子２に入力さ
れた別の信号に対しても成り立つ。
出力端子２に入力された別の信号に対し対称的に構成し
てあるから、上述と同様な論理は入出力端子２に入力さ
れた別の信号に対しても成り立つ。
即ち入出力端子２に入力された別の信号は分岐点４で分
岐し、回路１５を経由する成分は出力端子Ｔで短絡され
、他方分岐後回路１４を経由する成分は増幅回路６で増
幅され、回路１６を経由して入出力端子１に出力される
。
岐し、回路１５を経由する成分は出力端子Ｔで短絡され
、他方分岐後回路１４を経由する成分は増幅回路６で増
幅され、回路１６を経由して入出力端子１に出力される
。
この回路１６を経由した成分のうち一部は分岐点３で分
岐し、回路１３を経由して入力端子８に達するが、出力
端子１０で分岐し、回路１７を経由して入力端子９に達
した成分とともに増幅回路５で差動的に増幅される結果
、回路６，５，１５を経由して再び入出力端子２に戻っ
てくる不要な信号成分は、もともと入出力端子２に入力
された信号に較べて無視することができる。
岐し、回路１３を経由して入力端子８に達するが、出力
端子１０で分岐し、回路１７を経由して入力端子９に達
した成分とともに増幅回路５で差動的に増幅される結果
、回路６，５，１５を経由して再び入出力端子２に戻っ
てくる不要な信号成分は、もともと入出力端子２に入力
された信号に較べて無視することができる。
インピーダンス回路１３，１４，１５，１６，１７，１
８のインピーダンスをそれぞれａ，Ａ，ｂ ，Ｂ ，ｅ
） Ｅとする。
８のインピーダンスをそれぞれａ，Ａ，ｂ ，Ｂ ，ｅ
） Ｅとする。
また入力端子８，９から出力端子７への増幅回路５の伝
達インピーダンスをそれぞれーｆ， ， ｆ，とし、入
力端子１１，１２から出力端子１０への増幅回路６の伝
達インピーダンスをそれぞれーｆ２，ｆ２とする。
達インピーダンスをそれぞれーｆ， ， ｆ，とし、入
力端子１１，１２から出力端子１０への増幅回路６の伝
達インピーダンスをそれぞれーｆ２，ｆ２とする。
またこの双方向増幅器を線路に挿入したことによる挿入
利得を端子１かも端子２へ伝送される信号に対しＧ１２
、端子２から端子１へ伝送される信号に対しＧ２１とし
、端子１，２に接続される線路のインピーダンスを各々
ｒ，Ｒとすると、キルヒホッフの法則によりＧ１２ 、
Ｇ２１は次式で与えられる。
利得を端子１かも端子２へ伝送される信号に対しＧ１２
、端子２から端子１へ伝送される信号に対しＧ２１とし
、端子１，２に接続される線路のインピーダンスを各々
ｒ，Ｒとすると、キルヒホッフの法則によりＧ１２ 、
Ｇ２１は次式で与えられる。
？〜にμ１、μ２１、β１２、β２１、θ，２、θ２，
はそれぞれ μ１２＝ ｒ１／ ａ１ｐ２１ ＝ ｆ２／Ａ，？
１２−Ａ／ｅ一θ１２、β２−ａ／Ｅ−θ２１である。
はそれぞれ μ１２＝ ｒ１／ ａ１ｐ２１ ＝ ｆ２／Ａ，？
１２−Ａ／ｅ一θ１２、β２−ａ／Ｅ−θ２１である。
μ１、μ２。は各々５，６による増幅利得を、β１２、
β２は各々増幅回路６，５による差動損失を、θ１２、
θ２１は各々分岐点４，３での分岐損失を表わしている
。
β２は各々増幅回路６，５による差動損失を、θ１２、
θ２１は各々分岐点４，３での分岐損失を表わしている
。
従って式（１）、（２）の各右辺分母において、μ１２
μ２β１β２一Ｔなる量Ｔは増幅回路５，６を含んで構
成される閉ループの一周利得、即ちいわゆる還送比を表
わしている。
μ２β１β２一Ｔなる量Ｔは増幅回路５，６を含んで構
成される閉ループの一周利得、即ちいわゆる還送比を表
わしている。
ナイキストの安定性判定条件によれば、このＴなる複素
ベクトルが、実周波数を零から無限大まで変えるとき、
Ｔの複素平面上でＴ＝１なる臨界点を周回しないという
条件の下では、図に示した双方向増幅器は常に安定に動
作する。
ベクトルが、実周波数を零から無限大まで変えるとき、
Ｔの複素平面上でＴ＝１なる臨界点を周回しないという
条件の下では、図に示した双方向増幅器は常に安定に動
作する。
このような条件は、μ１。
またはμ２、の周波数特性の整形、β１２、β２、を構
成する各受動インピーダンスの選定等により達成するこ
とができる。
成する各受動インピーダンスの選定等により達成するこ
とができる。
即ちこの図の双方向増幅器は端子１から端子２へ、端子
２から端子１へのいづれの伝送方向に対しても負帰還増
幅器として動作する。
２から端子１へのいづれの伝送方向に対しても負帰還増
幅器として動作する。
従ってＧＩ２またはＧ２。を犬ならしめることは容易で
ある。
ある。
また端子１，２より見た入力インピーダンスを各々Ｚ１
，Ｚ２とすると、ｚｌ，ｚ２ はそれぞれ次式で与えら
れる。
，Ｚ２とすると、ｚｌ，ｚ２ はそれぞれ次式で与えら
れる。
Ｚ１＝ ａＢ／ （ ａ 十Ｂ ） （３
）Ｚ２−Ａｂ／（Ａ十ｂ） （４）式（１）
、（２）の右辺は各々２個の受動インピーダンスの並列
接続を表わしているから、Ｚ１ｚ２を各ア 各線路インピーダンスｒ，Ｈに整合させることは極めて
容易である。
）Ｚ２−Ａｂ／（Ａ十ｂ） （４）式（１）
、（２）の右辺は各々２個の受動インピーダンスの並列
接続を表わしているから、Ｚ１ｚ２を各ア 各線路インピーダンスｒ，Ｈに整合させることは極めて
容易である。
なお端子１０から増幅回路５へ供給する信号は、入力端
子９に対するのみならず、増幅回路５が多段構成の場合
はその途中の段に対しても供給してもよい。
子９に対するのみならず、増幅回路５が多段構成の場合
はその途中の段に対しても供給してもよい。
そして回路１８の例えば可変抵抗器を調整して出力端子
１０よりの回路１６，１３を通じて端子８へ達したもの
と、回路１８を通じて端子９へ達するものとが打消され
るように調整するが、その調整残りを、上記増幅回路５
の中間段へ供給する端子１０の信号のレベルを調整して
なるべく完全な打消しが行なわれるようにすることがで
きる。
１０よりの回路１６，１３を通じて端子８へ達したもの
と、回路１８を通じて端子９へ達するものとが打消され
るように調整するが、その調整残りを、上記増幅回路５
の中間段へ供給する端子１０の信号のレベルを調整して
なるべく完全な打消しが行なわれるようにすることがで
きる。
同様に端子７より増幅回路６の中間段に対して信号を供
給してもよい。
給してもよい。
また上詠において上記打消が完全に行なわれなくても、
各信号は負帰還増幅とされるため発振が生じるようなこ
とはなく、要は入力信号にくらべ、他の信号が十分抑圧
され匁ばよい。
各信号は負帰還増幅とされるため発振が生じるようなこ
とはなく、要は入力信号にくらべ、他の信号が十分抑圧
され匁ばよい。
以上説明したように、この発明の双方向増幅器によれば
、公知の双方向増幅器を以ってしては不可能なほどの犬
なる増幅利得を実現できると同時に極めて安定に動作す
る。
、公知の双方向増幅器を以ってしては不可能なほどの犬
なる増幅利得を実現できると同時に極めて安定に動作す
る。
またその線路へのインピーダンス整合が容易であるから
、入出力端における反射波の影響は無視できる。
、入出力端における反射波の影響は無視できる。
更にこの双方向増幅器は実現の容易な１端子対受動イン
ピーダンスと加算増幅回路とのみによって構成されるた
め、音声信号帯域のような低周波からテレビ信号帯域や
超多重搬送波帯域のような高周波まで、広い周波数領域
にわたって双方向増幅を達成することができる。
ピーダンスと加算増幅回路とのみによって構成されるた
め、音声信号帯域のような低周波からテレビ信号帯域や
超多重搬送波帯域のような高周波まで、広い周波数領域
にわたって双方向増幅を達成することができる。
従って本発明によれば、従来の双方向増幅器の適用分野
であった音声信号の二線式ベースバンド伝送のみならず
、テレビ信号の二線式双方向ベースバンド伝送や、同軸
ケーブルを伝送媒体とする超多重の双方向伝送もまた可
能となり、線路費用の半減等経済化の効果は大にして、
新しい通信サービスを提供することができる。
であった音声信号の二線式ベースバンド伝送のみならず
、テレビ信号の二線式双方向ベースバンド伝送や、同軸
ケーブルを伝送媒体とする超多重の双方向伝送もまた可
能となり、線路費用の半減等経済化の効果は大にして、
新しい通信サービスを提供することができる。
図は本発明による双方向増幅器の実施例を示す回路構成
図である。 １，２：信号入出力端子、３，４：信号分岐点、５，６
：加算増幅回路、７：増幅回路５の出力端子、８，９：
増幅回路５０入力端子、１０：増幅回路６の出力端子、
１１，１２：増幅回路６０入力端子、１３〜１８：受動
インピーダンス。
図である。 １，２：信号入出力端子、３，４：信号分岐点、５，６
：加算増幅回路、７：増幅回路５の出力端子、８，９：
増幅回路５０入力端子、１０：増幅回路６の出力端子、
１１，１２：増幅回路６０入力端子、１３〜１８：受動
インピーダンス。
Claims (1)
- １ 第１端子に入力された信号を増幅して第２端子へ出
力する第１加算増幅回路と、上記第２端子に入力された
別の信号を増幅して上記第１端子へ出力する第２加算増
幅回路と、上記第１加算増幅回路の出力に比例した入力
を上記第２加算増幅回路に印加するように接続した第１
インピーダンス回路と、上記第２加算増幅回路の出力に
比例した入力を上記第１加算増幅回路に印加するように
接続した第２インピーダンス回路とを具備し、上記第１
端子に入力さ、れて上記第２端子に出力される信号、ま
た上記第２端子に入力されて上記第１端子に出力される
信号はそれぞれ負帰還増幅されるように上記第１、第２
加算増幅回路の利得及び上記第１、第２インピーダンス
回路のインピーダンスが選定されてなることを特徴とす
る双方向増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6619276A JPS598083B2 (ja) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | 双方向増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6619276A JPS598083B2 (ja) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | 双方向増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52149415A JPS52149415A (en) | 1977-12-12 |
| JPS598083B2 true JPS598083B2 (ja) | 1984-02-22 |
Family
ID=13308725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6619276A Expired JPS598083B2 (ja) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | 双方向増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598083B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020166196A1 (ja) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | 日本電気株式会社 | 双方向増幅器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54103659A (en) * | 1978-02-02 | 1979-08-15 | Oki Electric Ind Co Ltd | Asymmetrical gain unit |
-
1976
- 1976-06-07 JP JP6619276A patent/JPS598083B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020166196A1 (ja) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | 日本電気株式会社 | 双方向増幅器 |
| JPWO2020166196A1 (ja) * | 2019-02-14 | 2021-10-28 | 日本電気株式会社 | 双方向増幅器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52149415A (en) | 1977-12-12 |
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