JPS6184924A

JPS6184924A - 電力増幅器の過負荷保護方法

Info

Publication number: JPS6184924A
Application number: JP59206184A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1986-04-30

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】（産業上の利用分野）本発明は電力増幅器、特に送信機において複数の高効率
電力増幅器出力を合成して大電力を得石場合における電
力増幅器の過負荷保護方法に関するものである。

（従来の技術）従来、この分野の技術の一例として「特許公告公報５１
−４１２８２昭和５１年１１月９日」に開示するものが
ある。一般に送信機等の高周波電力増幅器は負荷が空中
線であり、空中線回路の負荷変動、例えば空中線の短絡
、断線等による負荷不整合により電力増幅器が過負荷と
なり破損する可能性があり、過負荷状態での動作を停止
し、電力増幅器の破損を防ぐ必要がある。

そのため、負荷不整合による反射を検出し、反射が所定
値以内になるように、電力増幅器の電源電圧を制御し減
力運転状態や停止状態にすることにより電力増幅器を保
護していた。

第５図は従来の送信機の過負荷保護方法の一例を示すプ
「」ツク図であり、図のように送信機が高出力のラノオ
、放送機のごとき場合、高出力を得るためと並列冗長系
による高信頼性化を計るために複数の電力増幅器出力を
合成すべく並列運転するのが−・般的である。第５図に
おいて、１〜３は、３台の送信機、すなわち変調部を含
む電力増幅器であって、：３系統の出力が合成器４によ
シ合成されて出力端子５よシ負荷に出力を供給する。負
荷変動による反射検知回路６が合成器４と出力端子５の
間に挿入さ、れていて、反射検知信号を制御回路７で判
断し、３台の電力増幅器出力を減力または停止すべく制
御することにより、各電力増幅器を過負荷状態から保護
していた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、電力増幅器がいわゆるＤ級増幅回路のご
とき内部抵抗の小さい高効率増幅器の場合においては、
電力増幅器の電源電圧により減力制御しても負荷不整合
が大きい場合には過負荷状態になり　出力を停止させる
以外に電力増幅器を保護することができないという欠点
があった。

（問題点を解決するだめの手段）本発明は、このような欠点を解決するためになされたも
ので、複数の電力増幅器とその出力を合成する手段と、
合成出力と負荷との間に設けられた反射電力検出等によ
る過負荷検知手段と、該過負荷検知信号を判別する制御
回路によシ構成され、制御回路からの信号によシ、複数
の電力増幅器の一部を停止させるようにしたものである
。これによシ、従来の電力増幅器の電源電圧制御による
減力運転によっては保護不可能な極端な負荷不整合に対
しても、出力を停止させないで保護することができる電
力増幅器の過負荷保護方法が提供できる。

（作　用）本発明は、負荷不整合時に合成動作中の電力増幅器の一
部を停止させることによシ、動作中の電力増幅器の不整
合度が軽減できるので、負荷不整合に対して、出力を停
止させずに電力増幅器を過負荷状態から保護することが
できるのである。

（実施例）第１図は本発明の実施例を示すプロ、り図であって、１
０．１１は２台の送信機、すなわち変調部を含む電力増
幅器である。ここでは説明を容易にするために電力増幅
器の合成の数を２としているが、第５図と同様、２台の
電力増幅器の出力は合成器ノ２によシ合成され、出力端
子５よシ負荷に出力を供給する。合成器出力と出力端子
の間には反射検知回路１３が挿入されている。反射検知
信号は制御回路１４によって、その大きさを判別し、電
力増幅ｆ！３１０　ｉたは電力増幅器１ノの片方を停止
すべく励振を断とする制御を行なう。

ここで、本発明をよシ理解しやすくするため、本発明の
対象となる送信機、即ち変調部を含む電力増幅器の構成
について詳しく述べる。第２図は第１図の電力増幅器１
０．１１の構成を示すブロック図で、この電力増幅器は
終段直列変調方式で振幅変調を行なう厨送信機で、変調
増幅はノクルス幅変調技術を用いたものである。

第２図において、２０は電源端子、２１は音声入力端子
、２２は搬送波入力端子、２３は出力端子である。

２４は・モルス幅変調器で、入力に比例した・ぐルス幅
の・ぐルス列を出力し、その・母ルス幅変調信号により
変調用スイッチング回路２５を制御する。

２６は・ぞルス幅変調のくシ返し周波数を阻止するロー
・ぐルフィルタで、電源端子２０からの電源電圧を振幅
とする・ぐルス幅変調波形よりパルス幅変調器２４の入
力に比例した波形に復調する。２７は音声入力端子２１
からの音声信号に、搬送波に相当するＤＣレベルのバイ
アス電圧を重畳するとともに、減力・停止制御端子２８
からの信号に応じて音声信−シＪお、Ｌび該バイアス電
圧のレベルを制御する。故に減力・停止制御端子２８の
制御により電源電圧の平均値が制御でき、減力制御また
は停止制御ができるのである。

電力、搬送波入力端子２２からの搬送波は励振０Ｎ１０
ＦＦ’のスイッチ回路２９および励振増幅器３θを経由
して、被変調電力増幅器３１を励振する。

端子３５の信すによシスイッチ回路２９を制御すること
により、電力増幅器の動作を停止させるととができる。

第１図においては省略されているが実際には音声入力端
子２１には同位相の音声信号を与え、搬送波入力端子２
２には同位相の搬送波信号を与え、電源端子２θにはそ
れぞれ電源を与えるものとする。□ 寸だ、第２図における３３は送信周波数を通過させるバ
ッドパスフィルタで、ここでは説明を容易にするために
人出の位相差は無いものとする。

第；３図に、第１図における電力増幅器ｌＯおよび１１
を合成する合成器１２の一例を示す。第４図において４
０および４１は入力端子、４２は出力端子である。ＨＹ
Ｂは２巻線を直列接続した高周波トランスで、そのセン
タータッグを出力とし、巻き初めと巻き終シを入力とす
ることと、入力間すなわち端子４０と４１の間に抵抗Ｉ
が接続されている。この抵抗工を以下アイソレーション
抵抗と呼ぶ。出力端子４２に接続される負荷インピーダ
ンスがＲなるとき、入力端子４０および４ノの入力イン
ピーダンスが２Ｒで、アイソレーション抵抗゛■”の抵
抗値が４Ｒの場合に入力端子４０゜４ノ間にアイソレー
ションがあることは周知のことである。

第１図における電力増幅器１０および１ノの出力は合成
器１２で合成し、反射検知回路１３を経由して出力端子
５よシ負荷に電力を供給する。ここで、負荷のインピー
ダンスが変動し、反射が大きくなったとき、制御回路１
４によシの信号で電力増幅？！３７’および１ノのどち
らかを停止する。

停止制御は第２図の端子２８と３２を同時に制御する。

停止した方の電力増幅器は励振が無いだめ出力インピー
ダンスは高くなり、変調用スイ、チノグ回路２５側もＯ
ＦＦのだめ電源電圧までは電力増幅８：÷出力は制限さ
れない。

このように一方の電力増幅器のみを停止させた場合、出
力あるいは反射の一部はアイツレ−／ヨン抵抗Ｉに消費
される。言いかえれば、動作中の電力増幅器の負荷不整
合は軽減される可能性があることが理解され、過負荷保
護に効果があることが理解される。

軽減される大きさを計算してみると次のようになる。一
般的ＫＤ級増幅器等の高効率増幅回路は、負荷インピー
ダンスが小さくなると過負荷となる。

ここで、合成器の出力インピーダンスがｒがらｒ′とな
った場合の出力と入力インピーダンスについて求める。

停止側の電力増幅器出力は電源電圧で制限されたり、他
の要素で無限大のインピーダンスになることはないが、
ここでは完全に開放として計算する。

第４図において、５１と５２が合成器の２つの入力端子
であり、端子５ノに電圧ｅの高周波電源が接続され、電
流がｉとすると、端子５１の入力インビニダンス２は、Ｚ＝−・・・（１）である。端子５２は開放とし、その電圧をｅｚとする。

５３が出力端子でＲＬなる抵抗値の負荷が接続されてい
る。端子５１と５２の間には抵抗値ＲＩなるアイソレー
ション抵抗が接続されている。ことで通常の負荷抵抗が
ｒとすると、Ｒ１は端子５１゜５２間のアイソレーショ
ンを得るために４ｒにする。このとき、入力のインピー
ダンス２は２ｒとなる。

端子５３の電圧をｅＬとし、合成器である高周波トラン
ス“’）ｆｆＢ’のセンタタップより電流ｉが流れ込ん
でいる。”　ＨＹＢ　”の２巻線の巻数が等しいので、
２巻線の電流は等しく、入力からの電流は２分され、百
の大きさでアイソレーション抵抗側と）ｒＹＢ”側へ流
れ、”ＨＹＢ″で加算されて、負荷にｉの太きさの電流
が流れるわけである。

ここで開放入力端子５２の電圧をｅｚとするととなる。

アイソレーション抵抗の電圧よシ、アイツレ−／ヨン抵
抗に流れる電流を求めると負荷の抵抗と電圧よりｅしＩ　＝−・・・（４）が成立し、（１）　ｊ　（２）　、　（３）　？　（４）式よ’）
　ｅｘ　＋　ｅｔ、を消去するとｒ′ Ｚ＝−＝ｒｘ（１十−）　　　　・・・（５）となる。

（５）式から、負荷変動に対して入力のインピーダンス
変動が圧縮・制限されることが理解できる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば負荷不整合時に合
成動作中の電力増幅器の一部を停止させることによシ、
動作中の電力増幅器の不整合度が軽減できるので、負荷
不整合に対して出力を停止することなく電力増幅器を過
負荷状態から保護することかできる。

特にＤ級増幅器のごとき、高効率増幅回路の場合、負荷
インピーダンスが小さくなる方向で電力増幅器の電流が
増大して、過負荷となるが、本発明の方法によれば負荷
のインピーダンスが小さくなる方向で効果が著しい。

次に単なる減力による過負荷保護との効果の差について
論じれば、例えば負荷のインピーダンスが上になった場
合、２合成の場合、本発明の方法によれば、一方の電力
増幅器の負荷インピーダンの内部抵抗を０として計算す
ると、習すなわち定格負荷に対して合成動作している場
合の約７０チとなる。

、ｌ負荷インピーダンスか■になった場合に、電力増幅器の
過負荷が同じ（電流で旦倍）になるように減力するには
電力増幅器の電圧を１にする必要がちり、出力は百にな
る。、すなわち約５５％となり、極端な過負荷に対して
の過負荷保護効果が著しく、出力低下率も従来の電源電
圧制御により減力する方式よりも改善できる。

この様に、本発明の方式によシミ力増幅器の過負荷保護
を行なうことによシ、特に極端な不整合状態に４．・い
て出力を停止せずに電力増幅器を保護することができ、
中波ラジオ放送用の送信機においてもアンテナ系のイン
ピーダンス変動が激しい場合等にも信頼性の高い動作が
期待できる。

以上の説明では２合成の場合について論じたが、合成す
る電力増幅器数が３またはそれ以上の数であっても、負
荷不整合の程度において、その中の何基かを停止する制
御を行なうことにより同様の効果が期待できる。

また、従来の電源電圧制御による減力動作等においては
、減力時においても各系統の変調度を一定に保つ等の複
雑な制御機能が要求されだが、本発明の方法によれば、
励振を断にする停止制御のみで可能なため、回路が単純
化され、調整等も不要になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブｏツク図、第２図は第
１図の電力増幅器の構成を示すブロック図、第３図は第
１図の合成器の一例を示す接続図、第４図は第３図の合
成器の入力インピーダンス言十算のだめの参考図、第５
図は従来の送信機の過負荷保護方法の一例を示すブロッ
ク図である。１１．１２・・・電力増幅器、１２・・・合成器、１３
・・・反射検知回路、１４・・・制御回路。特許出願人　沖電気工業株式会社第３図第４図　　　　　ｊ第５図手続補正書（自発）６０゜４．３０昭和　　年　　月　　日

Claims

【特許請求の範囲】

複数の電力増幅器を合成して出力を得る電力増幅装置に
おいて、合成出力の負荷不整合を検知し、該検知信号を
判別して、電力増幅器の励振を各々独立して制御し、負
荷不整合による過負荷状態の複数の電力増幅器の一部を
停止させることを特徴とする電力増幅器の過負荷保護方
法。