JP2009194699A - 高周波増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】 過大入力を防止しつつ、歪みの発生を低減させる。
【解決手段】 入力高周波信号を縦続接続された高周波増幅段１０、１２が増幅する。高周波増幅段１０、１２は、動作電流がドライバ部１４によって変更可能である。高周波増幅段１０の入力側にゲインコントロール部６が設けられ、高周波増幅段１０への高周波信号レベルをドライバ部８によって減衰状態と非減衰状態とに変更可能である。高周波増幅段１２の出力側に設けられた検波回路２２が、高周波増幅段１２の出力信号のレベルを検出して、レベル検出信号を生成する。レベル検出信号が基準信号源２６の基準信号よりも大きいとき、比較器２４からの切換信号に基づいてドライバ部８がゲインコントロール部６を減衰状態とし、ドライバ部１４が高周波増幅段１０、１２の動作電流を増加させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波増幅器に関し、特に過入力保護が可能なものに関する。

従来、過入力保護を行う高周波増幅器としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１の技術では、高周波増幅部の入力側にアッテネータを配置し、高周波増幅部の出力信号のレベルを表すレベル指示信号を生成し、例えば過大な入力が供給されたことをレベル指示信号が表しているとき、レベル指示信号に基づいてアッテネータでの減衰量を大きくし、高周波増幅部での信号歪みを低減させている。

特許第３６８９６２５号

一般に、高周波増幅部を動作させる場合、入力される信号に応じた動作電流を供給することが、歪み特性を改善する上から望ましい。しかし、上述した技術では、アッテネータによって信号を低減させているだけであり、高周波増幅部に対してなんら対策をとっていない。そのため、高周波増幅器が最適な機器性能を得ることができなかった。

本発明は、最適な機器性能を発揮する高周波増幅器を提供することを目的とする。

本発明の一態様の高周波増幅器は、入力された高周波信号を増幅する増幅手段を有している。入力される高周波信号としては種々のものを使用することができるが、例えばＵＨＦ帯やＶＨＦ帯のテレビジョン放送信号を使用することができる。この増幅手段は、動作電流を変化可能に構成されている。この増幅手段の入力側にレベル調整手段が設けられている。このレベル調整手段は、前記増幅手段に供給される高周波信号のレベルを調整可能なもので、例えば可変減衰手段を使用することができる。前記増幅手段の出力側にレベル検出手段が設けられ、このレベル検出手段は、前記増幅手段の出力信号のレベルを検出し、レベル検出信号を生成する。制御手段は、例えばこのレベル検出手段のレベル検出信号と予め定めた値とを比較し、レベル検出信号が予め定めた値よりも大きいとき、前記レベル調整手段から出力される高周波信号のレベルを低下させると共に、前記増幅手段に供給される動作電流を増加させる。

このように構成すると、過大なレベルの高周波信号が増幅手段に供給されることがレベル調整手段によって阻止され、過大入力による増幅手段の破損を防止することができる。さらに、レベル調整手段によって小さなレベルの高周波信号が増幅手段に供給されているので、この小さなレベルに適した動作点で増幅手段が動作するように動作電流が増加させられる。その結果、増幅手段において小レベルの高周波信号を増幅する際に発生する歪みを低減させることができる。

前記増幅手段は、トランジスタによって構成されたものとすることができる。この場合、このトランジスタのコレクタ電流が前記制御手段によって増加させられる。トランジスタでは、そのコレクタ電流を増加させることによって、歪み特性を改善することができる。

以上のように、本発明によれば、増幅手段への過大入力を防止するためにレベル調整手段によって、増幅手段へ入力される高周波信号のレベルを低下させたとき、その低下させられた高周波信号のレベルに対応した動作点となるように、増幅手段の動作電流を増加させているので、歪み特性を改善することができる。従って、高周波増幅器の機器性能を最適な状態で発揮させることができる。

本発明の一実施形態の高周波増幅器は、例えばＵＨＦ帯の地上デジタルまたはアナログテレビジョン放送信号用のブースタに使用されるもので、図１に示すように入力端子２に上述したテレビジョン放送信号が供給される。入力端子２のテレビジョン放送信号は、抽出手段、例えばローパスフィルタ４に供給される。ローパスフィルタ４は、テレビジョン放送信号を通過させられるように遮断周波数が選択されており、テレビジョン放送信号に付帯する不要な異なる周波数の信号が除去されて、ローパスフィルタ４から出力される。

ローパスフィルタ４の出力信号は、レベル調整手段、例えばゲインコントロール部６、具体的にはＰＩＮダイオードを用いた可変減衰器に供給される。このゲインコントロール部６は、複数の段階に減衰量を調整可能で、例えば入力されたテレビジョン放送信号を何ら減衰させずに通過させる通常状態（非減衰状態）と、１０ｄＢ減衰させた減衰状態とに、切換可能に構成されている。この切換は、制御手段の一部を構成するドライバ部８からの減衰量切換制御信号によって行われる。

ゲインコントロール部６の出力信号は、増幅手段、例えば複数段、具体的には２段に縦続接続された高周波増幅段１０、１２の初段の高周波増幅段１０に供給される。この高周波増幅段１０の増幅出力信号は、さらに終段の高周波増幅段１２で増幅されて出力される。これら高周波増幅段１０、１２は、例えば高周波増幅用のトランジスタ、具体的にはバイポーラトランジスタを、いずれも含むものである。これらトランジスタの動作電流、例えばコレクタ電流は、制御手段の一部を構成するドライバ部１４から供給されている。トランジスタは、一般に、供給されているコレクタ電流が大きいほど歪み特性が改善される性質を有している。ドライバ部１４は、例えば３０ｍＡのコレクタ電流を供給する状態と、４５ｍＡのコレクタ電流を供給する状態とに切換可能に構成されている。

高周波増幅段１２の出力信号は、抽出手段、例えばハイパスフィルタ１６に供給される。ハイパスフィルタ１６は、高周波増幅段１２の出力信号に含まれるテレビジョン放送信号以外の周波数性分を除去するように遮断周波数が選択されている。このハイパスフィルタ１６の出力信号は、出力端子１８に供給される。

高周波増幅段１２の出力信号は、高周波増幅段１２の出力側とハイパスフィルタ１６の入力側との間に設けた１分岐器２０によって一部が分岐され、レベル検出手段、例えば検波回路２２に供給される。検波回路２２は、高周波増幅段１２の出力信号のレベルを表すレベル検出信号を生成する。

このレベル検出信号は、制御手段の一部をなす比較手段、例えば比較器２４に供給される。比較器２４は、このレベル検出信号を、基準信号源２６から供給される予め定めたレベルを表す基準信号と比較し、レベル検出信号が基準信号以上のとき、即ち過入力時にはドライバ部８、１４に切換信号を供給する。レベル検出信号が基準信号未満のとき、即ち標準状態のとき、ドライバ部８、１４には切換信号を供給しない。

ドライバ部８は、切換信号が供給されていないとき、ゲインコントロール部６を減衰量０の通過状態としているが、切換信号が供給されると、減衰量が１０ｄＢの状態に切り換える。また、ドライバ部１４は、切換信号が供給されていないとき、高周波増幅段１０、１２のコレクタ電流を３０ｍＡの状態としているが、切換信号が供給されると、コレクタ電流を１５ｍＡ増加させた４５ｍＡの状態とする。

従って、過大なレベルのテレビジョン放送信号が入力端子２に供給されたとき、レベル検出信号が基準信号を超え、ドライバ部８はゲインコントロール部６の減衰量を１０ｄＢとする。これによって、過大な入力が高周波増幅段１０、１２に供給されることを防止できる。同時に、ドライバ部１４が、高周波増幅段１０、１２のコレクタ電流を増加させているので、増幅されたテレビジョン放送信号の歪みが低下する。

図２に符号ａで示すのは、標準状態における本発明の高周波増幅器の周波数対利得特性で、符号ｂで示すのは過入力状態における本発明の高周波増幅器の周波数対利得特性である。両特性の比較より、４７０ＭＨｚ以上の周波数において標準状態よりも過入力状態のときの方が約１０ｄＢ利得が低下していることが判る。

図３は、本発明の高周波増幅器において入力信号レベル対出力信号レベル特性図で、入力信号レベルが約８４．８ｄＢμＶになると、出力信号レベルが約１００ｄＢμＶであったのが、約９３ｄＢμＶに低下している。これは、ゲインコントロール部６が減衰状態になったことによる。図４は入力信号レベル対ＣＴＢ（複合三次歪み）特性図で、入力信号レベルが約８４．８ｄＢμＶになると、今まで約−４８ｄＢｃであった複合三次歪みが約−６８ｄＢｃと約２０ｄＢｃも改善されている。これら、高周波増幅段１０、１２のコレクタ電流を増加させたことによる。

以上のように、本実施形態の高周波増幅器によれば、過入力による高周波増幅段１０、１２の破損を防止することができる上に、歪みの発生を低減させることができる。

上記の実施形態では、２段の高周波増幅段１０、１２を使用したが、状況に応じて段数は任意の数に変更することができる。また、高周波増幅段１０、１２は、バイポーラトランジスタによって構成したが、ＦＥＴによって構成することもできる。また、上記の実施形態では、ゲインコントロール部６は、減衰させない通常状態と、約１０ｄＢ減衰させる減衰状態との２段階に切り換えたが、これに限ったものではなく、通常状態から無段階に減衰量を増加させることもできる。この場合、高周波増幅段１０、１２の動作電流も連続的に増加させる。或いは、３段階以上に減衰量を増加させることもできる。この場合も、減衰量が増加するのに対応して高周波増幅段の動作電流も３段階以上に増加させる。ドライバ部１４は高周波増幅段１０、１２に共用に１台だけ設けたが、高周波増幅段１０、１２にそれぞれ対応してドライバ部を設けることもできる。

本発明の１実施形態の高周波増幅器のブロック図である。 図１の高周波増幅器の周波数対利得特性図である。 図１の高周波増幅器の入力信号レベル対出力信号レベル特性図である。 図１の高周波増幅器の入力信号レベル対複合三次歪み特性図である。

符号の説明

６ ゲインコントロール部（レベル調整手段）
８ ドライバ部（制御手段）
１０ １２ 高周波増幅段（増幅手段）
１４ ドライバ部（制御手段）
２２ 検波回路（レベル検出手段）
２４ 比較器（制御手段）

Claims (2)

1. 動作電流を変化可能に構成され、入力された高周波信号を増幅する増幅手段と、
   この増幅手段の入力側に設けられ、前記増幅手段に供給される高周波信号のレベルを調整可能なレベル調整手段と、
   前記増幅手段の出力側に設けられ、前記増幅手段の出力信号のレベルを検出して、レベル検出信号を生成するレベル検出手段と、
   このレベル検出手段のレベル検出信号が予め定めた値よりも大きいとき、前記レベル調整手段から出力される高周波信号のレベルを低下させると共に、前記増幅手段に供給される動作電流を増加させる制御手段とを、
   具備する高周波増幅器。
2. 請求項１記載の高周波増幅器において、前記増幅手段は、トランジスタによって構成され、そのコレクタ電流が前記制御手段によって増加させられる高周波信号増幅器。

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