JPS6080323A - 送信機の電力増幅部の同調制御方法 - 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】 本発明は、無線通信用送信機、特にＨＦ帯帯電電力送信
機電力増幅部出力回路の定数可変回路素子（以下可変素
子と略記する）の整合同調を制御する方法に関するもの
である。

この種の送信機の最終段電力増幅部の出力回路は、一般
に電力増幅管との同調、アンテナなどの負荷インピーダ
ンスとの整合、不要波出力の抑圧等が要求されるだめ、
低域泥波回路としてアンテナに接続されるが、低域Ｐ波
回路の回路素子にはその回路素子の値を送信機の選択さ
れた使用周波数範囲や選択使用されるアンテナによく適
合するように設定するための可変素子を含めることが要
求される。

第１図（Ａ）および（Ｂ）は従来の送信機出力回路（低
域Ｐ波回路）の−例図であり、図中のり。は可変インダ
クタ、Ｃ１゜、Ｃ７゜は真空可変コンデンサ、Ｌは固定
または可変インダクタ、Ｃ，、Ｃ２は固定捷たけ半固定
の真空コンデンサである。一般′ｖｃは使用周波数が指
定されると、それに対応するアンテナを最初は負荷とせ
ず、アンテナ装身抵抗を出力回路の負荷とし、この負荷
抵抗に最大出力を与えるように可変素子の値を調整する
。次に、指定アンテナを接続して電波を発射するが、ア
ンテナの入力インピーダンスはアンテナ装身抵抗のよう
な純抵抗とは限らないから整合のため可変素子の再調整
を行う。この調整において、可変素子を出力回路の発振
などの不安定領域までも変化させると、回路素子を破損
することが多いことが知られている。

第２図はこの対策の１つを示したもので、この回路の可
変素子は２つの並列コンデンサＣ，ｆｌとＣ２Ｑである
。これらの可変コンデンサのそれぞれに小容量の真空可
変コンデンサｃｓを卯列に接続し、与えられた負荷に対
してまず大容量のＣ１゜おｊびＣ２゜により整合を行い
、微調整は各ｃｓによって行うという回路構成である。

しかし、この回路では小容量コンデ／すＣ８の可変範囲
が周波数に無関係に一定であるため、低い周波帯では容
量の変化が過小な反面高い周波帯では変化量が過大で回
路の不安定域に達することがあるという欠点がある。

本発明は、これらの問題を解決するだめに、常に安定領
域内で可変素子の調整動作を実行し得る送信機の電力増
幅部の同調制御方法を提供するものである。

以下本発明の詳細な説明する。

通常の送信機では組込み（プリセット）周波数として１
０周波数程度を組込み、できるだけＳ／Ｎ比の高い無線
伝送ができるように時間帯によって使用する周波数を選
択し切替えている。！た、電力増幅管の出力回路にはπ
形回路が使用されることが多く、特に大電力送信機には
π形回路が適することが知られている。〔たとえば　師
岡２石用；π形回路を使用した送信機負荷自動整合装置
。

国際通信の研究（国際電信電話会社発行）３２号５１頁
　１９Ｇ２年６月参照〕従って、以下の説明ではπ形回
路の場合を例にとって説明するが、本発明を実施したπ
形回路の可変素子は第１図（Ｂ）のようにＣ１ｏとＣ３
゜のみでＣｓ１ｄ使用しない。

本発明では、送信機から実際に電波を発射する以前に、
出力回路負荷に装身アンテナ抵抗を用いてあらかじめプ
リセット調整を行っておく。このプリセット調整では、
可変素子ＣＩＯとＣ２０をその全可変範囲に亘って変化
させて調整を行い、組込周波数における各可変素子の同
調値を測定するとともに、各可変素子を同調値の前後に
変化させた場合の送信機の安定動作領域を測定する。本
発明に用いる調整および測定の手順については後に説明
するが、一般にプリセット調整時には出力管の供給電源
電圧を適当に下げておき、バイアス抵抗を入れて出力管
が発振したときバイアスがか＼り安全なようにする。発
振等の異状状態の有無はたとえばプレート電流の変化、
たとえば電流の減小で検知し、調整操作時の可変素子の
値の安全限界を定めておく。また、プリセット調整が終
了すれば、送信機は実際に使用する運用操作に移すこと
ができる。運用時には選択されたチャネル周波数に対し
プリセット調整にて得られた値に可変素子の位置を合わ
せ、次に負荷をアンテナに切換えてそのアンテナの入力
インピーダンスに整合するように可変素子を再補正調整
するのであるが、可変素子の可変範囲は先にプリセット
調整時に設定した安定動作領域内に制限されるので整合
用回路素子−１保護される。

次に本発明方法をさらに具体的に説明する。

第３図は、出力回路の可変素子制御ループの描成例図で
ある。可変素子として可変コノデンサＣ（オたは可変イ
ンダクタンスＬ）を制御する場合の制御ループは、可変
素子の値を変化させるように駆動し急停止が可能なモー
タ（Ｍ）２と、モータの出力軸と連動して可変素子の指
示値が可変範囲内のどの値を示す位置にあるかを検出す
る位置検出器３と１位置検出器３よりの位置データ３ａ
＞よび制御信号１１Ｃよりモータ２の駆動を制御する位
置制御器４とによって構成され、閉ループを形成して可
変素子の値を制御する。本発明では上記のようにこの制
御動作は２段階に行う。その１つはあらかじめプリセッ
トしておくチャネル周波数が設定されｌ’ｃとき、負荷
をアンテナ装身抵抗として各チャネル周波数毎の設定同
調位＃に可変素子を駆動モータを後に説明する手動信号
にて正逆回転させることにより変化させるプリセット調
整動作であり、他の１つはこのプリセット値を実際のア
ンテナインピーダンスに整合させるためＶＣＮ正する操
作で、これは運用動作と呼び、これも第５図で説明する
ように手動信号で行う。なお、第１図（Ｂ）のように、
モータにて制御されるＣｌ０１Ｃ２０の如き２個の可変
素子を使用する場合には、第３図の制御ループは２組必
要である。

第４図は第３図中の位置制御器４の構成例図である。図
中の位置制御Ｓ４には、図示のようにマイクロプロセッ
サ（、ＣＰＵ）５と、入力ポードアと、出力ボート８と
、メモリ６．１０と、位置データ表示器９が含まれる。

このうち入力ポードアＶＣ入力する制御信号１１〜１６
は第３図の制御信号１に和尚するディジタル信号であり
、たとえば、送信機の制御盤から与えられ、この入力ポ
ードアからマイクロプロセッサ５を経て出力ポート８Ｖ
ｃ送られモータ２を制御する。これらの制御信号は、後
に説明する第５図のフロー図に従って入力ボートに入力
するが、１１は調整と運用の２モードのうちの一つの態
様をとるモード信号、１２はプリセント値メモリ要求信
号、１３と１４はリミット値メモリ要求信号、１５はチ
ャネル切替信号、１６は手動変化（ＵＰ／ＤＯＷＮ）信
号の各入力ピンである。まだ、メモリ６けプリセット位
置をグリセノドチャネル毎に記憶するメモリで、メモリ
１０は可変素子の可変範囲の上、下制限データを記憶す
る可変範囲制限テーブルメモリである。なお、特にメモ
リ１０は、入力データをメモリ内にテーブルとして持つ
ので、テーブルメモリと呼んでいる。位置検出器３′Ｖ
Ｃは、たとえばモータ２の回転角度従って可変コンデン
サの位置情報を発生できる公知のロータリエンコーダが
用いられる。

次に可変素子の（値の）設定方法を、第５図の可変素子
の位置制御プログラムフロー図によって説明するが、説
明の便宜上その前にチャネルの選定と可変素子の設定と
を実際の例によって示しておく。最初のプリセノ）Ｑる
いはプリセット周波数変更の場合′には、調整担当者が
グリセノド調整を行い、可変素子のプリセット位置をメ
モリ６に、可変範囲の実際の限界値より内側の適当値を
上。

下の制限値として設定してテーブルメモリ１０Ｖｃそれ
ぞれ記憶させる。実際の数値例で示すと、−４ＭＨｚ、
ＣＨ３−５ＭＨｚ、ＣＨ４−６ＭＨｚ。

ＣＨ５・　７ＭＨｚ、・・・・・・・・ｂ）位置データ
　位置検出に公知のロータリエンコーダを使用し、分解
能を１　／　１０００とする。

真空コンデンサであり、１０　ｐＦの位置を０００に、
／＼ また１０００ｐＦの位置を９９９とし、構造上コンデン
サ軸の５０回転で１０〜１０００　ｐＦ変化するものと
すれば、３６０　Ｘ　５０／１０００二１８°となるか
ら、モータ２によって可変コンデンサＣの軸が１８°回
−、ニオ１ジノ、ケ去核釦精７１０亦！しせストへ１ｒ
俤中七れる。なお、もし可変素子が０１〜１０μＨの可
変インダクタンスの場合ならば、０１μＨの位置を００
０にし、ｌＯμＨの位置を９９９として１０回転で０１
から１０μＨまで変化するのであれば、３６０°Ｘ　１
０／１０００　＝　３．６°となるから、モータ２によ
って可変インダクタンスＬが３６°回転すると位置情報
が１°変化することになる。

よび９９９は可変素子の機械的可変域の両端であるだめ
、可変素子駆動用歯車等の誤差によってオーバーランし
たとき可変素子を破損するおそれがある。従って、位置
情報２０以下および９８０以上を安全回転領域外（過回
転域）とし、これ以上回転しないように第５図のフロー
図の説明で述べるプログラムでサポートする。以上のよ
うに定めだ例によって、可変素子の設定方法を次に述べ
る。

なお、第６図は上記の例における周波数対同調位置の一
例図、第７図はプリセットチャネル毎の前記のように定
めた安定動作領域の−例図で、斜紳部分は不安定動作域
を示している。

さて、第５図のフロー図において、まずステップ■、■
で指定チャイルに＼では例として≠１とする）を入力ポ
ードアにチャネル切替信号１５を入力して設定し、≠１
チャネルの指定周波数３ＭＨｚに対する整合調整を行う
。プリセット調整の場合には、ステップ■でモード信号
１１を入力ポードアに送り込み動作モードをパ調整″と
することにより、調整動作に進む。ステップ■では可変
素子の最大変化可能範囲をＯ〜９９９としだとき可変素
子の実際の変化ＩＪ　ミツト範囲を２０〜９８０と設定
する。

次に、ステップ■〜■でデータをメモリＶ、書込む。

詳しく言えば、ステップ■では捷ずチャネル１のプリセ
ット周波数において、送信機出力段の同調整合を行って
可変素子の同調位置を決定する。この同調操作は、一般
に入力ポードアに与える手動信号１６′によって行うが
、手動信号１６はたとえば正負のレベル変化によるＵＰ
／ＤＯＷＮの方向指示を行い、これに従って位置検出器
の出力が増加／減少する方向にモータ２に駆動信号を与
えるという方法が用いらね、たとえば負荷に最大出力を
与える同調位置に可変素子を停止する。

上記同調位置は、プリセット値メモリ要求信号１２を入
力ポードアに力えることにより位置検出器３の出力ディ
ジタル信号３ａとして入力ポードアから位置メモリ６の
チャネル１の記憶領域に記憶される。次に安定度試験を
行い安定動作領域を設定する。送信機の運用時には、こ
の安定領域以外には可変素子を変化できないように可変
範囲にリミットを設けるため、安定動作領域の可変素子
位置の上限値と下限値のそれぞれを位置検出器３からめ
、これらの限界値より内側の値を設定限界値としてリミ
ット値メモリ要求信号１３および工４を入力ポードアに
入力させることによって、可変範囲ＩＩＩ　ｌ（Ｕテー
ブルメモリ１０のチャネル１の記憶領域に記憶させる。

このようにして、チャネル１のプリセット値および２つ
のリミット値のメモリ６と１０への書込みが完了した後
、チャネル２に対する調整を行い、チャネル１と同様に
可変素子の同調位置データをプリセット位置メモリ６の
チャネル２のアドレスの記憶領域に記憶させ、捷だ安定
動作領域の測定を行って上記のように設定した上限値と
下限値を可変範囲制限テーブルメモリ１０のチャイル２
の記憶領域に記憶させる。以下プリ七ン卜すべきチャネ
ル番号の順にステップ■においてすべてのプリセット周
波数毎の調整を行い、チャネル毎の記憶領域にプリセッ
ト位置データおよび可変範囲制限の上限と下限のデータ
を配憶させる。

以上でプリセット動作が完了すれば、続いて運用動作に
移ることができる。

運用動作では、入力ポードアへのモード信号１１を動作
モードとしかつプリセット時のアンテナ擬似抵抗を指定
のアンテナに切替えて実際め電波発射を行う。こＸでは
チャネル１で雷、波発射を行う場合を例にとって説明し
よう。チャネル切替信号１５を入力ポードアに送り込む
ことによって、チャネル１を選択すると、フロー図のス
テップ■として先にブリセノ）ｉＥｋによってプリセッ
ト位置メモリ６に記憶さぜたチャイル１のプリセット位
置データを経み出し一位置検出器３の出力データと比較
し、両者が一致する壕で駆動モータ２に駆動信号４ａを
出力ポート８から出力し、−散点で可変素子Ｃの駆動を
停止させる。

次に、フロー図のステップ■では、動作モードは上記信
号１１の入力によって運用モードと判明しているから、
ステップ■に進み、可変範囲制限テーブルメモリ１０に
記憶されているチャネル１の可変範囲制限値データをマ
イクロプロセッサ５に読み出し、入力ポードアからマイ
クロプロセッサ５を経て出力ポート８に出力するモータ
駆動信号を位置検出器３よりの位置信号と比較して、可
変素子の位置を可変範囲制限値以内に停めるようＫ　Ｉ
Ｊミツト値を設定する。運用モードでは、指定アンテナ
から電波発射を行うが、アンテナの入力インピーダンス
は一般にアンテナ擬イυ抵抗のような純抵抗とけ限らず
気象条件によっても変化するので、この変化分に追従す
るためにステップ■〜■でその日の状態に合わせて補正
の調整を行う。それには手動信号１６を入カポードアＶ
ｃ送り前記ステップ■の説明と同様ＵＰ／ＤＯＷＮの方
向指示による駆動信号４ａをモータ２に与えて可変素子
を増減させ、たとえば送信機出力計を最大出力とするよ
うにアンテナ整合を行う。このとき誤って不安定動作域
１で可変素子を変化させて発振等を生じさせることがな
いように位置検出器３の出力を監視し、リミット値の位
置に達すれば、マイクロプロセッサよりの駆動信号が断
たれモータは自動的に急速停止される。こねがステップ
■と＠である。

なお、第５図のステップ■の″手動要求は？″′の右側
°゛アリ→ナン変化″は、正しい値に調整されたために
手動要求が不要となった場合であって、ステップ＠にと
んでモータ停止を行う。

以上、本発明の方法について詳細に説明したが、一般に
大電力送信機の電力増幅部に使用される可変素子は大電
力容量を要求されるため部品１点当りの価格はかなりの
高額である。従って、これら高価な素子および電力増幅
管を保護すると共にこれらの破損時の修復時間、たとえ
ばスパーク発生により素子に伺着したカーボンの剥離作
業などを不要にした本発明の実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の送信機の出力回路の構成例を示す回路図
、第２図は別な出力回路の構成例を示す回路図、第３図
は本発明に用いた出力回路の可変素子の制御ループ構成
例図、第４図は本発明に用いる位置制御器の構成例を示
すブロック図、第５図は本発明に用いる位置制御プログ
ラムの一例を示す動作フロー図、第６図は本発明１てお
ける出力回路の同調周波数対負荷位置特性図、第７図は
本発明におけるチャネル毎の安定動作域特性図である。 Ｃ，Ｃ＋ｏ　、　Ｃ２ｏ−可変コンデンサ、】・・制御
信号、２・・・モータ（Ｍ）、３・・・位置検出器、　
４・・・位置制御器、５　・マイクロプロセッサ、６・
・・プリセット位置メモリ、　７・・・入力ポート、　
８・・出力ポート、９・・・位置データ表示器、　１０
・・・可変範囲制限テーブルメモリ、　１１・・モード
（調整／運用）信号、　１２・・・プリセット値メモリ
要求信号、１３．１４・・リミット値メモリ要求信号、
１５・・・チャネル切替信号、 １６・・・手動（Ｕ　Ｐ／Ｄ　ＯＷＮ　）信号。 特許出願人　国際電信電話株式会社 同　国際電気株式会社 代理人　火爆　学 同　白　水　常　雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. あらかじめプリセットされた複数チャネル周波数の一つ
   を指定して該指定チャネルに自動的に同調の切替を行わ
   せる無線通信用送信機の電力増幅部の同調制御方法にお
   いて、アンテナ装身抵抗を負荷として前記電力増幅部の
   各可変回路素子のプリセット位置および前記送信機の電
   力増幅部が安定に動作するだめの該可変素子の値の上限
   位置と下限位置を決定してそれぞれ対応する記憶装置内
   の記憶位＃にチャネル毎に記憶させておくプリセット調
   整と、チャネル指定により負荷を前記装板アンテナ抵抗
   から指定アンテナに切替えて前記記憶装置に記憶させた
   指定チャネルのプリセット値に各可変回路素子を自動的
   に合わせた後前記記憶装餉に記憶させた安定動作領域の
   上、下限位置を越えぬようにアンテナインピーダンスと
   アンテナ装身抵抗との差を補正するだめの補正調整を行
   うことを特徴とする送信機の電、力増幅部の同調制御方
   法。