JPS61212922A

JPS61212922A - 大電力増幅装置制御方式

Info

Publication number: JPS61212922A
Application number: JP5250985A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hatsuda; 健初田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1985-03-18
Filing date: 1985-03-18
Publication date: 1986-09-20

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】Ｃ産業上の利用分野）本発明は、信号ア減衰の大きな周波数帯で使用する衛星
通信用地球局の大電力送信装置の構成法に関するもので
ある。

（従来の技術）従来の衛星通信方式で使用される周波数帯は６７４　Ｇ
Ｈｚ帯のような降雨減衰などによる信号減衰の少々い周
波数帯が使用されてきた。しかし、静止衛星軌道の混雑
にともない、降雨減衰の大きな１０　ＧＩ−（ｚ帯板上
の周波数帯を使用する必要があるが、１０　ＧＩ−Ｉｚ
帯以上の周波数帯では降雨による減衰が大きくなり、年
間の稼動率（例えば９９．５係）を確保するためには、
大きな降雨マージンが必要である。この値は地域により
異々るが、例えば３０ＧＨｚ帯では１５ｄＢ　〜２０ｄ
Ｂ位の降雨マージンが必要となる。逆に考えれば晴天時
（降雨減衰のない場合）には約１５〜２０ｄＢ低い送信
電力で通信品質が確保できることを意味する。３０／２
０ＧＩＩｚ帯を使用する衛星通信方式の例として、Ｏ８
−２（さくら２号）を用いたＴＤＭＡ　（６５Ｍ　ｂ　
／Ｓ　）通信の例があり、この方式においては送信機の
出力としてはその送信機の飽和電力に近い値で常に送信
しており、降雨の有無による送信電力の増減は行ってい
々い。

Ｃ発明が解決しようとする問題点）とのように常に大電力を送信していることは地球局消費
電力、送信装置の寿命、隣接衛星間の干渉（所要軌道間
隔）などの点で不利となる。

また、このような大電力送信装置は通常１本の管球を使
用し、管球当り高出力を必要とし、高価になると共に、
装置自体も大きくなる欠点を有している。また常に飽和
電力に近い送信を行なっているため管球の劣化も早く、
１〜２年毎に管球を交換する必要があり年経費が大きく
なるだけでなく、取換時にはＴ　１）ＭＡ倍信号断が生
ずる恐れがある。

また、常に飽和電力に近い送信を行なっていることによ
り冷却装置も常にファンを全回転する必要があυ、一般
に信頼性の悪いファンも燈期的に取換える必要が生ずる
という欠点を有していた。

本発明の目的は、従来の技術で述べた問題点を解決する
ために、晴天時（降雨減衰の無い時）と降雨時（降雨減
衰のある時）の送信出力を変化させ、それぞれの状態で
回線規格を満足する信号電力対雑音電力比（０７Ｎ）を
満足する出力を送信する方式を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するための本発明の特徴は、信号が空間
または降雨その他の伝搬損失により受ける減衰の大きい
周波数帯で使用する大電力増幅装置において、第１．第
２の大電力増幅器を並列に配列し、該大電力増幅器の入
力側に電力分割器、出力側に電力合成器を配置し、第１
．第２の大電力増幅器が電力合成可能な構成としておき
、信号減衰の無い時には第１の大電力増幅器のみをＯＮ
とし、第２の大電力増幅器をＯＦＦとしておき、信号減
衰の無い時の回線品質を確保するだけの大電力増幅装置
出力が得られるように、大電力増幅器の入力側に設置し
た可変減衰器の減衰量を調整しておき、信号減衰量が増
加したことを検出した場合、この値に対応して可変減衰
量の値を変化させるように増幅装置制御部で制御し、あ
らかじめ設定された信号減衰値に達した時に、第２の大
電力増幅器をＯＮとし、第２の増幅器の前段部に設置さ
れた可変減衰器の値を除々に小さくしてゆくとともに、
第１．第２の大電力増幅器の前段部に設置された移相器
の位相を変化させて、装置出力側に設けた出力演出部の
合成出力が常に最大になるようにしておき、それぞれの
大電力増幅器の最大出力の約２倍の送信出力が得られる
ような制御を増幅装置制御部で行々い、信号減衰が小さ
くなった場合は、上記と逆の手順で送信出力が減少する
ように、増幅装置制御部において制御する信号減衰の大
きい周波数帯で用いる大電力増幅装置制御方式にある。

（・作用）大電力増幅装置の総合出力は、各装置のオン／オフ及び
接続状態、可変減衰器及びカソード電圧の調節により制
御され、回線品質の維持に必要な低電力で送信する。電
力増幅装置の冷却用ファンは出力の低下に従って回転数
が低下するごとく制御される。従って降雨減衰の少ない
ときは低出力で送信し降雨減衰の大きなときのみ大出力
で送信するので、消費電力、装置の寿命及び干渉の点で
有利である。

（実施例）第１図は本発明の実施例であって、１はＩＦ”信号入力
端子、２はＩＰ帯可変減衰器、３は送信周波数変換器、
４は電力分割器、５，６は励振器。

７．８は可変移相器、９．１０はＲＦ帯可変減衰器。

１１は第１の大電力増幅管（例えばＴＷＴ）、１２は第
２の大電力増幅管（例えばＴＷＴ　）　、　１３．１４
は管球冷却用ファン、１５は電力合成器（マジックＴ）
、１６はカップラー、１７は出力端子、　１８はマイク
ロプロセッサを用いた増幅装置制御部。

１９はビーコン受信器、２０はビーコン信号入力端子を
示す。

これを動作するには、晴天時には第１の大電力増幅管１
１のみを動作させ、第２の大電力増幅管１２の増幅器電
流を断にしておく。この結果、入力端子１から入力され
たＴＤＭＡ信号などは、晴天時の規格を満足するに足る
送信電力を得るように、■Ｆ帯可変減衰器２．ＲＦ帯可
変減衰器９の値を増幅装置制御部１８で制御し、送信周
波数変換器３で３０　ＧＨｚ帯等に変換され、電力分割
器４で２分割され、励振器５で増幅され第１の大電力増
幅管で増幅される。この増幅信号はマジックＴ等の構造
を持つ電力合成器１５の端子２１に入力され端子２２．
２３に１／２の電力が出力される。

降雨減衰の大きい衛星通信システム、例えば３０７２０
　ＧＨｚ帯などにおいては、上り回線（３０ＧＨｚ帯）
の降雨マージンとしては１５ｄＢ〜２５ｄＢの値を考え
ている。このことは、降雨時には大電力増幅管１１．１
２の最大能力（飽和出力）を送信系し、降随による減衰を補償しているが、晴天時ははソ降
雨マージンに相当する値だけ低下させても回線品質は確
保できることを示している。このことは、例えば飽和出
力が１５０Ｗの大電力増幅管の出力は２０ｄＢ低下させ
て良い場合は１，５Ｗ送信すれば良いことになる。電力
分割器１５で電力は１〕／２されることを考えれば大電
力増幅管１１で３Ｗを出力すれば晴天時は良いことにな
る。電力分割器１５で分割された半分の信号電力のうち
端子２２に表われた電力はダミー２５で消費される、（
端子２４には出力は表われない）。端子２３に表われた
信号電力は出力端子１７からアンテナにフィードされ、
一部はカップラー１６で検出され、増幅装置制御部１８
に入力され、所定の電力が得られるように、可変減衰器
２，９を制御する。

晴天時には上記のように、非常に少ない電力を送信すれ
ば良いので、大電力増幅管１１のカソード電圧を飽和時
電力を得るに必要な規定値から低下させても必要な電力
（例えば３　Ｗ　）は得られる。

ＴＷＴ等の信頼性はカソードの寿命に犬きく依存し、カ
ソード電圧低下によりカソード温度が低下すると信頼性
（ＭＴＢＦ）を改善することができる。

また、晴天時の送信出力が小さいため飽和時電力送出時
の管球コレクタ部の温度上昇を防ぐための冷却用ファン
は、晴天時には温度上昇が微少であるので回転数を低下
させてもまたは断にしても十分である。増幅装置はＭＴ
ＢＦとして理想的には７年〜１０年にわたって無保守で
あることが望捷れるが、年間の約９５係以上は非常に小
さい減衰であることを考えると、上記の対策によって故
障の原因となる要因を減少させることが可能で装置の高
信頼性が達成される。

降雨減衰が大きくなり、第１の大電力増幅管１１の飽和
出力（例えば１５０Ｗ）では降雨減衰を補償できない状
態がビーコン信号端子２ｏからの信号をビーコン受信器
１９で検出し、その減衰量を検知することで予測される
場合、第２の大電力増幅器１２の低圧、高圧電源がＯＮ
されてスタンバイの状態となる（なお、ＲＦ可変減衰器
ｌｏは晴天時には大きな減衰値に設定されている）。約
３〜５分後にカソード温度が上昇し、高圧がかかり、増
幅可能々状態となる。この状態に達した時に第２０大電
力増幅器の出力を第１の大電力増幅器に合成するために
、除々にＲＦ可変減衰器１０の減衰量を小さくしてゆき
、降雨減衰を補償する値となるように設定する。Ｒ，Ｆ
帯可変減衰器１０の減衰値を小さくすると共に、大電力
増幅管１１．１２の合成により最大電力が得られるよう
に、可変移相器７，８を調整して最大合成出力を出力端
子１７に得る。

なお、第２の大電力増幅管１２が動作し、出力が６ｄＢ
増加する時間率は第２図に示すように３０　ＧＨｚ帯に
おいては０．２係ｃ年間１６時間）と短い時間である。

第１．第２の大電力増幅管１１．１２が飽和出力で動作
し、それぞれの位相が可変移相器７，８で最適点に調整
されている場合は端子２３に１本の大電力増幅管の飽和
出力の約３ｄＢ大きな合成出力が得られる〆（実際は損
失が若干ある）。この時は端子２２には信号は現われな
い。

第１．第２の大電力増幅器１１．１２が飽和出力動作す
るためには、カソード電圧は規定値に増加され、この時
は発熱も太きくなるので冷却用ファン１３．１４も全速
運転を行なう。

降雨減衰値が小さ々値となると、ＲＦ帯町変減衰器１０
．可変移相器８を除々に変化してゆき、装置出力を減少
させる。ＲＦ帯可変減衰器１０の値が十分大きな直とな
った時に、大電力増幅管１２の電源をオフし、第１の大
電力増幅管１１のみが動作するモードに移行する。

第１の大電力増幅管１１の系統に障害が発生した場合、
直ちに第２の大電力増幅管１２の系統が動作する。この
結果、第２の大電力増幅管１２は電力合成管および予備
管を兼ねていることになる。

障害を発生した第１の大電力増幅管１１の取換えはＩ’
（Ｆ帯可変減衰器９を大きな値としておき、管球交換を
行なえば良い。

上記説明では第１の大電力増幅管１１．１２はＴＷＴ等
の電子管を想定したが、トランジスタ増幅器等の固体大
電力増幅装置でも同様の動作を行、　　なうことが可能
である。

以上の説明では、２本の大電力増幅器の合成について説
明したが、大電力増幅器の数は２本には限定されず、２
本以上の合成も可能である。例えば、第３図は４本合成
の例を示しており、複数の大電力増幅管３２〜３５の出
力を降雨減衰に応じて可変衿相器２４〜２７．　ＲＦ帯
可変減衰器２８〜３１を制御して、降雨減衰が大きくな
った時に順次大電力増幅管をオンしてゆき所要の電力を
得ることが出来る。

（発明の効果）以上説明したように晴天時には第１の大電力増幅管１１
のみが動作し、第２の大電力増幅管１２は使用していな
いので、装置総合のＭＴＢＦははソ２倍となる。また、
晴天時に動作する第１の大電力増幅管の出力は十分小さ
くても良いのでカソード電圧を低下出来、管球自体の信
頼性向上に寄与できる。また、晴天時には管球温度の上
昇が小さいので冷却用ファン１３の電圧低下または電圧
断しても良く、装置信頼性の向上に役立つ。

また、降雨減衰量が大きくなった場合に第２の大電力増
幅管１２を動作させ、ＲＦ帯可変減衰器１０、移相器８
の調整により電力合成器で電力合成を行なっているため
、機緘的ＳＷ類を使った場合のような信号の瞬断が無く
、高速ＴＩ）ＭＡ通信等の同期外れの問題もなく、出力
部分の受動回路による損失も最小とすることが可能とな
る。

さらに、第１の大室７．７増幅管が障害となった場合、
直ちに第２の大電力増幅管を使用することが出来、第２
の大電力増幅管は電力合成用および予備管として動作さ
せることが可能となり予備管を切替器で切替えて使用す
る場合より管球の有効利用となる。

電力合成形式を採用しているので１本当りの増幅管の出
力は単管を用いる場合に比べて約半分で良く、管球も作
りやすく管球に必要なアノード、コレクタ電圧等は低く
て良く、電源の小形化、経済化、低消費電力化が可能で
ある。（従来の予備方式の予備管を準備する方式でも電
源は現用、予備用の２台必要であり、その電圧は高い値
が必要で、高価、大形なものとなる）本発明は衛星通信用地球局用大電力増幅装置について主
として説明を行なったが、地上無線通信用電力増幅装置
、衛星搭載用電力増幅器にも応用して、高信頼、低消費
電力化等が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す構成図、第２図は
３０　ＧＨｚ帯における降雨減衰確率を示す図である。てろ１１８ト柘ｔ＄ｈθ・）め史１乞４月乞邸ａである
。１：入力端子、　　　２；ＩＦ帯可変減衰器、　　３；
送信周波数変換器、　　４．１８．１９　；電力分割器
。５、６．２０〜２３；励振器、　　７，８．２４〜２７
：可変移相器、　　　９，１０．２８〜３ｔ；ＲＦ帯可
変減衰器、　　１１；第１の大電力増幅管、　　１２；
第２の大電力増幅管、　３２〜３５；複数の大電力増幅
器、　　　１３．１４　；管球冷却用ファン、　　　１
５，３６゜３７；電力合成器、　　１６；カップラー、
　　　１７；出力端子、　　１８；増幅装置制御部、　
　１９；ビーコン受信４ａ、　　　２０；ビーコン入力
端子。２１〜２４；電力合成器の端子、２５；ダミー。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）信号が空間または降雨その他の伝搬損失により受
ける減衰の大きい周波数帯で使用する大電力増幅装置に
おいて、第１、第２の大電力増幅器を並列に配列し、該
大電力増幅器の入力側に電力分割器、出力側に電力合成
器を配置し、第１、第２の大電力増幅器が電力合成可能
な構成としておき、信号減衰の無い時には第１の大電力
増幅器のみをＯＮとし、第２の大電力増幅器をＯＦＦと
しておき、信号減衰の無い時の回線品質を確保するだけ
の大電力増幅装置出力が得られるように、大電力増幅器
の入力側に設置した可変減衰器の減衰量を調整しておき
、信号減衰量が増加したことを検出した場合、この値に
対応して可変減衰量の値を変化させるように増幅装置制
御部で制御し、あらかじめ設定された信号減衰値に達し
た時に、第２の大電力増幅器をＯＮとし、第２の増幅器
の前段部に設置された可変減衰器の値を除々に小さくし
てゆくとともに、第１、第２の大電力増幅器の前段部に
設置された移相器の位相を変化させて、装置出力側に設
けた出力検出部の合成出力が常に最大になるようにして
おき、それぞれの大電力増幅器の最大出力の約２倍の送
信出力が得られるような制御を増幅装置制御部で行ない
、信号減衰が小さくなった場合は、上記と逆の手順で送
信出力が減少するように、増幅装置制御部において制御
することを特徴とする信号減衰の大きい周波数帯で用い
る大電力増幅装置制御方式。
（２）特許請求の範囲第１項記載の大電力増幅装置制御
方式において、信号減衰の無い時にカソード電圧を飽和
出力を得るに必要な規定値より低い値に設定して動作さ
せ、カソード温度を低下させておき、信号減衰量が大き
くなり、大きな出力が必要となった場合、カソード電圧
を増加させ規定値とする制御を行なうことを特徴とする
信号減衰の大きい周波数帯で用いる大電力増幅装置制御
方式。
（３）特許請求の範囲第１項記載の大電力増幅装置制御
方式において信号減衰が無く、小出力送信で装置温度が
低い場合は、冷却用ファンを低回転数または断としてお
き、降雨減衰が大きくなり、大出力送信により装置の温
度が上昇した場合に、回転数を上昇させるような制御を
増幅装置制御部で行なうことを特徴とする信号減衰の大
きい周波数帯で用いる大電力増幅装置制御方式。
（４）特許請求の範囲第１項記載の第１、第２の大電力
増幅器を並列に配列し、電力合成した第１番目の該大電
力増幅装置と同様な第３、第４の大電力増幅器を並列に
配列し、合成した第２番目の大電力増幅装置を新しく付
加した電力合成器により電力合成し、信号減衰の少ない
時には第１の大電力増幅器のみ動作させ、信号減衰が大
きくなった場合第２の大電力増幅器を動作させ、第１番
目の大電力増幅装置の最大電力まで増幅し、さらに信号
減衰が大きくなった場合は、第２番目の大電力増幅装置
を動作させ、最大出力となるように各大電力増幅器の入
力側の位相器を調整するような制御を増幅装置制御部で
行なうことを特徴とする信号減衰の大きい周波数帯で用
いる大電力増幅装置制御方式。