JP6438212B2

JP6438212B2 - Power amplifier

Info

Publication number: JP6438212B2
Application number: JP2014098298A
Authority: JP
Inventors: 克之中村; 達郎坂井; 憲幸市橋; 功一中原; 雄樹千藤
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: JP2015216511A

Description

本発明は、スイッチングアンプ（Ｄ級アンプ）のユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができる電力増幅装置に関する。 The present invention relates to a power amplifying apparatus capable of making output power variable by making the number of units of a switching amplifier (class D amplifier) variable.

従来技術（非特許文献１−３を参照。）の電力増幅装置の構成を図１に示す。従来技術の電力増幅装置Ａは、スイッチングアンプのユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができ、パルス幅変調部１、電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４、電力合成部３及び帯域制限部４から構成される。 FIG. 1 shows a configuration of a power amplifying device according to the prior art (see Non-Patent Literature 1-3). The power amplifier A of the prior art can change the output power by changing the number of units of the switching amplifier, and the pulse width modulator 1, power amplifiers 2-1, 2-2, 2- 3, 2-4, a power combiner 3 and a band limiter 4.

パルス幅変調部１は、電力増幅対象の信号を変調波によりパルス幅変調する。電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４は、パルス幅変調部１の矩形波出力をそれぞれ電力増幅する。電力合成部３は、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波出力を電力合成する。帯域制限部４は、電力合成部３の矩形波出力を帯域制限する。最終的に、電力増幅装置Ａは、電力増幅対象の信号を電力増幅することができる。 The pulse width modulation unit 1 performs pulse width modulation on a signal to be amplified by a modulated wave. The power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 amplify the rectangular wave output of the pulse width modulation unit 1, respectively. The power combiner 3 combines the rectangular wave outputs of the power amplifiers 2-1, 2-2, 2-3, 2-4. The band limiting unit 4 band limits the rectangular wave output of the power combining unit 3. Finally, the power amplifying apparatus A can amplify the power amplification target signal.

生岩量久、中尚、宮崎徹郎、「ハイブリッド変調方式中波ラジオ送信機の開発」、テレビジョン学会誌、１９９３年、第４７巻、第４号、ｐｐ．５２３−５２７．Nobuhisa Iwaiwa, Naohisa Naka, Tetsuro Miyazaki, “Development of Hybrid Modulation Medium Wave Radio Transmitter”, Journal of Television Society, 1993, Vol. 47, No. 4, pp. 523-527. 宮崎徹郎、山口竹彦、中尚、那須嘉彦、生岩量久、「ＳＩＴを使用した大電力中波放送機の開発」、テレビジョン学会誌、１９９１年、第４５巻、第４号、ｐｐ．５３１−５３７．Tetsuro Miyazaki, Takehiko Yamaguchi, Nakasho, Yoshihiko Nasu, Masuhisa Iwaiwa, “Development of High-Power Medium-Wave Broadcaster Using SIT”, Journal of Television Society, 1991, Vol. 45, No. 4, pp. 531-537. 山口竹彦、宮崎徹郎、中尚、那須嘉彦、生岩量久、「ＳＩＴを使用した大電力中波放送機の実用設計」、テレビジョン学会誌、１９９１年、第４５巻、第６号、ｐｐ．７４７−７５３．Takehiko Yamaguchi, Tetsuro Miyazaki, Nakasho, Yoshihiko Nasu, Masuhisa Iwaiwa, “Practical Design of High-Power Medium-Wave Broadcaster Using SIT”, Journal of Television Society, 1991, Vol. 45, No. 6, pp . 747-753.

従来技術では、電力合成部３は、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波出力を電力合成する。よって、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波出力の位相にばらつきがあるとき、電力合成部３で損失が発生し、電力増幅効率が低下する。また、従来技術では、帯域制限部４は、電力合成部３の矩形波出力を帯域制限する。よって、帯域制限部４は、幅広い可変の出力電力に対応する必要があり、大型化される。 In the prior art, the power combiner 3 combines the rectangular wave outputs of the power amplifiers 2-1, 2-2, 2-3, 2-4. Therefore, when there is variation in the phase of the rectangular wave output of each of the power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, a loss occurs in the power combining unit 3, and the power amplification efficiency is reduced. In the prior art, the band limiting unit 4 limits the band of the rectangular wave output of the power combining unit 3. Therefore, the band limiting unit 4 needs to cope with a wide range of variable output power, and is increased in size.

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、スイッチングアンプのユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができる電力増幅装置において、電力増幅効率を向上させるとともに、回路規模を小型化させることを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-described problem, the present invention improves power amplification efficiency and circuit scale in a power amplifying apparatus capable of varying output power by varying the number of units of a switching amplifier. The purpose is to reduce the size.

上記目的を達成するために、複数の帯域制限部は、各電力増幅部の矩形波出力をそれぞれ帯域制限し、電力合成部は、各帯域制限部の正弦波出力を電力合成する。 In order to achieve the above object, the plurality of band limiting units limit the rectangular wave output of each power amplification unit, and the power combining unit combines the sine wave output of each band limiting unit.

具体的には、本発明は、電力増幅対象の信号を位相変調して、位相変調に応じた位相差を互いに有しデューティー比率がともに５０％である２系統の矩形波を出力する位相変調部と、前記位相変調部の矩形波出力をそれぞれ電力増幅する複数の電力増幅部と、各電力増幅部の矩形波出力をそれぞれパルス幅変調信号に変換する複数のパルス幅変調信号変換部と、各パルス幅変調信号変換部の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する複数の帯域制限部と、各帯域制限部の正弦波出力を電力合成する電力合成部と、を備えることを特徴とする電力増幅装置である。 Specifically, the present invention phase-modulates a signal to be amplified, and outputs a two-system rectangular wave having a phase difference corresponding to the phase modulation and a duty ratio of 50%. A plurality of power amplification units that respectively amplify the rectangular wave output of the phase modulation unit, a plurality of pulse width modulation signal conversion units that respectively convert the rectangular wave output of each power amplification unit into a pulse width modulation signal, A power amplifying device comprising: a plurality of band limiting units that band-limit the rectangular wave outputs of the pulse width modulation signal converting unit; and a power combining unit that combines the sine wave outputs of the band limiting units. is there.

また、本発明は、電力増幅対象の信号をパルス幅変調するパルス幅変調部と、前記パルス幅変調部の矩形波出力をそれぞれ電力増幅する複数の電力増幅部と、各電力増幅部の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する複数の帯域制限部と、各帯域制限部の正弦波出力を電力合成する電力合成部と、を備えることを特徴とする電力増幅装置である。 The present invention also provides a pulse width modulation unit that performs pulse width modulation on a signal to be amplified, a plurality of power amplification units that respectively amplify the rectangular wave output of the pulse width modulation unit, and a rectangular wave of each power amplification unit. A power amplifying apparatus comprising: a plurality of band limiting units that band-limit each output; and a power combining unit that combines power of the sine wave output of each band limiting unit.

この構成によれば、電力合成部は、各帯域制限部の正弦波出力を電力合成する。よって、各帯域制限部の正弦波出力の位相にばらつきがあっても、従来技術と比較して、電力合成部で損失が発生せず、電力増幅効率が向上する。また、この構成によれば、複数の帯域制限部は、各電力増幅部の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する。よって、各帯域制限部は、従来技術と比較して、幅広い可変の出力電力に対応する必要がなく、小型化される。 According to this configuration, the power combining unit performs power combining on the sine wave output of each band limiting unit. Therefore, even if there is variation in the phase of the sine wave output of each band limiting unit, no loss occurs in the power combining unit and the power amplification efficiency is improved as compared with the conventional technique. Further, according to this configuration, the plurality of band limiting units limit the rectangular wave output of each power amplification unit. Therefore, each band limiting unit does not need to correspond to a wide range of variable output power as compared with the prior art, and is downsized.

また、本発明は、各帯域制限部の正弦波出力の位相のばらつきを補償するように、各電力増幅部の矩形波入力、各電力増幅部の矩形波出力、各帯域制限部の矩形波入力及び各帯域制限部の正弦波出力のうち少なくともいずれか一つに対して、遅延処理を行なう位相ばらつき補償部、をさらに備えることを特徴とする電力増幅装置である。 In addition, the present invention provides a rectangular wave input for each power amplifying unit, a rectangular wave output for each power amplifying unit, and a rectangular wave input for each band limiting unit so as to compensate for variations in the phase of the sine wave output of each band limiting unit. And a phase variation compensator that performs a delay process on at least one of the sine wave outputs of each band limiting unit.

この構成によれば、位相ばらつき補償部は、各帯域制限部の正弦波出力の位相のばらつきを補償する。よって、各帯域制限部の正弦波出力の位相にばらつきがあっても、従来技術と比較して、電力合成部で損失がほとんど発生せず、電力増幅効率がさらに向上する。 According to this configuration, the phase variation compensation unit compensates for the phase variation of the sine wave output of each band limiting unit. Therefore, even if there is a variation in the phase of the sine wave output of each band limiting unit, almost no loss is generated in the power combining unit and the power amplification efficiency is further improved as compared with the conventional technique.

電力増幅前にパルス幅変調する場合と比べ、電力増幅後にパルス幅変調する場合には、デューティー比率がともに５０％である２系統の矩形波に対する遅延処理が容易である。 Compared with the case where pulse width modulation is performed before power amplification, when pulse width modulation is performed after power amplification, delay processing for two types of rectangular waves having a duty ratio of 50% is easy.

また、本発明は、前記位相ばらつき補償部は、一の電力増幅部の矩形波入力、一の電力増幅部の矩形波出力、一の帯域制限部の矩形波入力及び一の帯域制限部の正弦波出力のうち少なくともいずれか一つの位相（以下では、「変化位相」という。）を変化させ、他の電力増幅部の矩形波入力、他の電力増幅部の矩形波出力、他の帯域制限部の矩形波入力及び他の帯域制限部の正弦波出力の位相を固定して、前記電力合成部の出力電力を最大にする前記変化位相を設定することにより、他の帯域制限部の正弦波出力の位相に対する一の帯域制限部の正弦波出力の位相のばらつきを補償することを特徴とする電力増幅装置である。 Further, according to the present invention, the phase variation compensating unit includes a rectangular wave input of one power amplifying unit, a rectangular wave output of one power amplifying unit, a rectangular wave input of one band limiting unit, and a sine of one band limiting unit. The phase of at least one of the wave outputs (hereinafter referred to as “change phase”) is changed, and the rectangular wave input of the other power amplification unit, the rectangular wave output of the other power amplification unit, and the other band limiting unit By fixing the phase of the sine wave output of the rectangular wave input and the other band limiting unit and setting the change phase that maximizes the output power of the power combining unit, the sine wave output of the other band limiting unit It is a power amplifying apparatus that compensates for a variation in the phase of the sine wave output of one band limiting unit with respect to the phase of.

この構成によれば、位相ばらつき補償部は、電力合成部の出力電力を最大にする変化位相を設定することにより、各帯域制限部の正弦波出力の位相のばらつきを補償する。よって、各帯域制限部の正弦波出力の位相にばらつきがあっても、従来技術と比較して、電力合成部で損失がほとんど発生せず、電力増幅効率がさらに向上する。 According to this configuration, the phase variation compensating unit compensates for the phase variation of the sine wave output of each band limiting unit by setting a change phase that maximizes the output power of the power combining unit. Therefore, even if there is a variation in the phase of the sine wave output of each band limiting unit, almost no loss is generated in the power combining unit and the power amplification efficiency is further improved as compared with the conventional technique.

また、本発明は、前記位相ばらつき補償部は、少なくとも３点の前記変化位相における前記電力合成部の出力電力の測定結果に対して、所定の関数のフィッティングを行なうことにより、前記電力合成部の出力電力を最大にする前記変化位相を設定することを特徴とする電力増幅装置である。 Further, according to the present invention, the phase variation compensator performs fitting of a predetermined function on the measurement result of the output power of the power combiner in at least three change phases, so that the power combiner The power amplifying apparatus is characterized in that the change phase for maximizing output power is set.

この構成によれば、位相ばらつき補償部は、少なくとも３点の変化位相における電力合成部の出力電力に対してフィッティングを行なうことにより、電力合成部の出力電力を最大にする変化位相を設定する。よって、各帯域制限部の正弦波出力の位相にばらつきがあっても、従来技術と比較して、電力合成部で損失がほとんど発生せず、電力増幅効率がさらに向上する。そして、電力合成部の出力電力の測定結果の分解能が低くても、確実にかつ迅速に電力合成部の出力電力を最大にする変化位相を設定することができる。 According to this configuration, the phase variation compensator sets the change phase that maximizes the output power of the power combiner by fitting the output power of the power combiner in at least three change phases. Therefore, even if there is a variation in the phase of the sine wave output of each band limiting unit, almost no loss is generated in the power combining unit and the power amplification efficiency is further improved as compared with the conventional technique. And even if the resolution of the measurement result of the output power of the power combiner is low, the change phase that maximizes the output power of the power combiner can be set reliably and quickly.

このように、本発明は、スイッチングアンプのユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができる電力増幅装置において、電力増幅効率を向上させるとともに、回路規模を小型化させることができる。 As described above, the present invention can improve power amplification efficiency and reduce the circuit scale in a power amplifying apparatus capable of varying output power by varying the number of units of the switching amplifier. it can.

従来技術の電力増幅装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power amplifier of a prior art. 本発明の第１の電力増幅装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st power amplification apparatus of this invention. 本発明の第２の電力増幅装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd power amplifier of this invention. 本発明の電力合成部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power synthetic | combination part of this invention. 本発明の第１の位相ばらつき補償の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the 1st phase variation compensation of this invention. 本発明の第２の位相ばらつき補償の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the 2nd phase variation compensation of this invention. 本発明の位相ばらつき補償の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the phase variation compensation of this invention. 本発明の位相ばらつき補償の精度を示す図である。It is a figure which shows the precision of the phase variation compensation of this invention. 本発明の位相ばらつき補償の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase variation compensation of this invention.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

本発明の第１の電力増幅装置の構成を図２に示す。本発明の電力増幅装置Ａは、スイッチングアンプのユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができ、位相変調部８、電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４、電力合成部３、帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４、パルス幅変調信号変換部９−１、９−２、９−３、９−４、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４、電力測定部６及び位相設定部７から構成される。 The configuration of the first power amplifying device of the present invention is shown in FIG. The power amplifying apparatus A of the present invention can change the output power by changing the number of units of the switching amplifier, and the phase modulating unit 8, the power amplifying units 2-1, 2-2, 2-3. 2-4, power combining unit 3, band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, pulse width modulation signal converting units 9-1, 9-2, 9-3, 9-4 , Delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, a power measuring unit 6 and a phase setting unit 7.

位相変調部８は、電力増幅対象の信号を変調波により位相変調して、位相変調に応じた位相差を互いに有しデューティー比率がともに５０％である２系統の矩形波を出力する。電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４は、位相変調部８の矩形波出力をそれぞれ電力増幅する。パルス幅変調信号変換部９−１、９−２、９−３、９−４は、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波出力をそれぞれパルス幅変調信号に変換する。帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４は、各パルス幅変調信号変換部９−１、９−２、９−３、９−４の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する。電力合成部３は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力を電力合成する。最終的に、電力増幅装置Ａは、電力増幅対象の信号を電力増幅することができる。 The phase modulation unit 8 phase-modulates a signal to be amplified by a modulated wave, and outputs two types of rectangular waves having a phase difference corresponding to the phase modulation and a duty ratio of 50%. The power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 amplify the rectangular wave output of the phase modulation unit 8, respectively. The pulse width modulation signal conversion units 9-1, 9-2, 9-3, 9-4 respectively output the rectangular wave outputs of the respective power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 to pulse widths. Convert to modulated signal. Band-limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 band-limit the rectangular wave outputs of the respective pulse width modulation signal converting units 9-1, 9-2, 9-3, and 9-4. To do. The power combiner 3 combines the sine wave outputs of the band limiters 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. Finally, the power amplifying apparatus A can amplify the power amplification target signal.

本発明の第２の電力増幅装置の構成を図３に示す。本発明の電力増幅装置Ａは、スイッチングアンプのユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができ、パルス幅変調部１、電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４、電力合成部３、帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４、電力測定部６及び位相設定部７から構成される。 The configuration of the second power amplifying apparatus of the present invention is shown in FIG. The power amplifying apparatus A of the present invention can change the output power by changing the number of units of the switching amplifier, and the pulse width modulation unit 1, the power amplification units 2-1, 2-2, 2- 3, 2-4, power combiner 3, band limiter 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, delay processor 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, power It comprises a measuring unit 6 and a phase setting unit 7.

パルス幅変調部１は、電力増幅対象の信号を変調波によりパルス幅変調する。電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４は、パルス幅変調部１の矩形波出力をそれぞれ電力増幅する。帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４は、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する。電力合成部３は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力を電力合成する。最終的に、電力増幅装置Ａは、電力増幅対象の信号を電力増幅することができる。 The pulse width modulation unit 1 performs pulse width modulation on a signal to be amplified by a modulated wave. The power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 amplify the rectangular wave output of the pulse width modulation unit 1, respectively. Band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 band limit the rectangular wave outputs of the respective power amplifying units 2-1, 2-2, 2-3, and 2-4. The power combiner 3 combines the sine wave outputs of the band limiters 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. Finally, the power amplifying apparatus A can amplify the power amplification target signal.

このように、電力合成部３は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力を電力合成する。よって、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相にばらつきがあっても、従来技術と比較して、電力合成部３で損失が発生せず、電力増幅効率が向上する。また、複数の帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４は、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する。よって、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４は、従来技術と比較して、幅広い可変の出力電力に対応する必要がなく、小型化される。このように、スイッチングアンプのユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができる電力増幅装置Ａにおいて、電力増幅効率を向上させるとともに、回路規模を小型化させることができる。 Thus, the power combiner 3 combines the power of the sine wave outputs of the band limiters 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. Therefore, even if there is a variation in the phase of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, a loss is generated in the power combining unit 3 compared to the conventional technique. Therefore, the power amplification efficiency is improved. Further, the plurality of band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 respectively output the rectangular wave outputs of the power amplifying units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 to the respective bands. Restrict. Therefore, each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 does not need to support a wide range of variable output power as compared with the related art, and is downsized. Thus, by making the number of units of the switching amplifier variable, in the power amplifying apparatus A that can vary the output power, the power amplification efficiency can be improved and the circuit scale can be reduced.

遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきを補償するように、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波入力に対して、それぞれ遅延処理を行なう。 The delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 compensate for variations in the phase of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. As described above, the delay processing is performed on the rectangular wave input of each of the power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4.

なお、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきを補償するように、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波出力に対して、それぞれ遅延処理を行なってもよい。 Note that the delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 change the phase variation of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. To compensate, delay processing may be performed on the rectangular wave output of each of the power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, 2-4.

また、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきを補償するように、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の矩形波入力に対して、それぞれ遅延処理を行なってもよい。 In addition, the delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 change the phase variation of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. In order to compensate, delay processing may be performed on the rectangular wave input of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4.

また、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきを補償するように、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力に対して、それぞれ遅延処理を行なってもよい。 In addition, the delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 change the phase variation of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. In order to compensate, delay processing may be performed on the sine wave outputs of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, respectively.

また、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４は、以上に説明の遅延処理を組み合わせることにより、それぞれ遅延処理を行なってもよい。以下の説明では、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４は、各電力増幅部２−１、２−２、２−３、２−４の矩形波入力に対して、それぞれ遅延処理を行なうとする。 Further, the delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 may perform the delay processes by combining the delay processes described above. In the following description, the delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 correspond to the rectangular wave inputs of the power amplification units 2-1, 2-2, 2-3, and 2-4. Assume that each delay process is performed.

このように、遅延処理部５−１、５−２、５−３、５−４は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきを補償する。よって、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相にばらつきがあっても、従来技術と比較して、電力合成部３で損失がほとんど発生せず、電力増幅効率がさらに向上する。 As described above, the delay processing units 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 have the phase of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. Compensate for variations. Therefore, even if there is a variation in the phase of the sine wave output of each band limiting unit 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, compared with the prior art, almost no loss occurs in the power combining unit 3 The power amplification efficiency is further improved.

電力測定部６及び位相設定部７については、図４−９を用いて詳しく説明する。 The power measurement unit 6 and the phase setting unit 7 will be described in detail with reference to FIGS.

本発明の電力合成部の構成を図４に示す。電力合成部３は、バランス抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、負荷抵抗ＲＬ及びトランスＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５から構成される。 The configuration of the power combiner of the present invention is shown in FIG. The power combining unit 3 includes balance resistors R1, R2, and R3, a load resistor RL, and transformers T1, T2, T3, T4, and T5.

ここで、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、振幅のばらつきがあっても、電力合成部３での損失は大きな問題にならない。しかし、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきがあるとき、電力合成部３での損失が問題になりうる。ただし、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきが小さいとき、例えば以下の実施形態では、位相のばらつきが５°以内であるとき、電力合成部３での損失は問題にならない。 Here, even if there is variation in amplitude in the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, the power combining unit The loss at 3 is not a big problem. However, when there are phase variations in the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the power combining unit 3 Loss can be a problem. However, when the variation in phase is small in the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, for example, the following embodiments Then, when the phase variation is within 5 °, the loss in the power combiner 3 does not matter.

各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきがあるとき、バランス抵抗Ｒ１での損失、バランス抵抗Ｒ２での損失、バランス抵抗Ｒ３での損失及び負荷抵抗ＲＬでの出力は、それぞれ数式１−４で表される。ただし、ＲＭＳ（ＲｏｏｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）は、実効値を表す。

When the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 have a phase variation, the loss in the balance resistor R 1, The loss at the balance resistor R2, the loss at the balance resistor R3, and the output at the load resistor RL are expressed by Equations 1-4, respectively. However, RMS (Root Mean Square) represents an effective value.

よって、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきがないときには、バランス抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３での損失は０になり、負荷抵抗ＲＬでの出力は最大になる。 Therefore, when there is no phase variation in the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, the balance resistors R1, R2 , The loss at R3 becomes 0, and the output at the load resistance RL becomes maximum.

そこで、負荷抵抗ＲＬでの出力を最大にして、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきを補償する。 Therefore, the output at the load resistor RL is maximized, and the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3 and 4-4 are phase-shifted. To compensate for variations in

つまり、位相設定部７は、一の電力増幅部２（例えば、２−１）の矩形波入力の位相（以下では、「変化位相」という。）を変化させ、他の電力増幅部２（例えば、２−２、２−３、２−４）の矩形波入力の位相を固定して、電力合成部３の出力電力を最大にする変化位相を設定することにより、他の帯域制限部４（例えば、４−２、４−３、４−４）の正弦波出力の位相に対する一の帯域制限部４（例えば、４−１）の正弦波出力の位相のばらつきを補償する。そして、位相設定部７が、電力合成部３の出力電力を最大にする変化位相を設定するにあたり、電力測定部６は、電力合成部３の出力電力を測定する。 That is, the phase setting unit 7 changes the phase of the rectangular wave input (hereinafter referred to as “change phase”) of one power amplification unit 2 (for example, 2-1), and changes the other power amplification unit 2 (for example, for example). 2-2, 2-3, 2-4) by fixing the phase of the rectangular wave input and setting the change phase that maximizes the output power of the power combining unit 3, For example, the variation of the phase of the sine wave output of one band limiting unit 4 (for example, 4-1) with respect to the phase of the sine wave output of 4-2, 4-3, 4-4) is compensated. Then, when the phase setting unit 7 sets the change phase that maximizes the output power of the power combining unit 3, the power measuring unit 6 measures the output power of the power combining unit 3.

以下の説明では、位相ばらつき補償の手順として、２種の手順を説明する。 In the following description, two procedures are described as the phase variation compensation procedure.

まず、第１の位相ばらつき補償の手順を説明する。位相設定部７は、スキャニングされた変化位相における電力合成部３の出力電力の測定結果に従って、電力合成部３の出力電力を最大にする変化位相を設定する。 First, the first phase variation compensation procedure will be described. The phase setting unit 7 sets a change phase that maximizes the output power of the power combining unit 3 in accordance with the measurement result of the output power of the power combining unit 3 in the scanned change phase.

本発明の第１の位相ばらつき補償の手順を図５に示す。位相設定部７は、電力増幅部２−１の矩形波入力の位相を遅延処理部５−１を通じてスキャニングして、電力増幅部２−２、２−３、２−４の矩形波入力の位相を固定して、電力合成部３の出力電力を最大にする電力増幅部２−１の矩形波入力の位相を遅延処理部５−１を通じて設定する。 FIG. 5 shows the first phase variation compensation procedure of the present invention. The phase setting unit 7 scans the phase of the rectangular wave input of the power amplification unit 2-1 through the delay processing unit 5-1, and the phase of the rectangular wave input of the power amplification units 2-2, 2-3, and 2-4. Is fixed, and the phase of the rectangular wave input of the power amplifier 2-1 that maximizes the output power of the power combiner 3 is set through the delay processor 5-1.

各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、初期状態の位相をそれぞれ０°、１１°、１２°、１３°とする。初期状態では、位相のばらつきが５°以内でないため、電力合成部３での損失が問題になりうる。 For the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the initial phase is 0 °, 11 °, and 12 °, respectively. 13 °. In the initial state, since the phase variation is not within 5 °, loss in the power combining unit 3 may be a problem.

スキャニング曲線Ｓによれば、変化位相θ_１が０°であるとき、出力電力Ｐ_Ｏは初期電圧Ｐ_ＩＮＩであるが、変化位相θ_１が１２°であるとき、出力電力Ｐ_Ｏは最大電力Ｐ_ＭＡＸとなる。各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、位相補償後の位相はそれぞれ１２°、１１°、１２°、１３°である。位相補償後では、位相のばらつきが５°以内であるため、電力合成部３での損失は問題にならない。 According to the scanning curve S, when the change phase θ ₁ is 0 °, the output power P _O is the initial voltage P _INI , but when the change phase θ ₁ is 12 °, the output power P _O is the maximum power P _MAX . For the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the phase after phase compensation is 12 °, 11 °, and 12 respectively. °, 13 °. After the phase compensation, the phase variation is within 5 °, so the loss in the power combiner 3 does not become a problem.

次に、第２の位相ばらつき補償の手順を説明する。位相設定部７は、少なくとも３点の変化位相における電力合成部３の出力電力の測定結果に対して、所定の関数のフィッティングを行なうことにより、電力合成部３の出力電力を最大にする変化位相を設定する。 Next, the second phase variation compensation procedure will be described. The phase setting unit 7 performs a predetermined function fitting on the measurement result of the output power of the power combining unit 3 in at least three changing phases, thereby changing the phase of the power combining unit 3 to maximize the output power. Set.

本発明の第２の位相ばらつき補償の手順を図６に示す。位相設定部７は、電力増幅部２−１の矩形波入力の位相を遅延処理部５−１を通じて３点（例えば、測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３。ここで、測定点Ｍ１は、初期状態の位相。）選択して、電力増幅部２−２、２−３、２−４の矩形波入力の位相を固定して、電力合成部３の出力電力の測定結果に対して２次関数又は正弦関数のフィッティングを行ない、電力合成部３の出力電力を最大にする電力増幅部２−１の矩形波入力の位相を遅延処理部５−１を通じて設定する。 FIG. 6 shows the second phase variation compensation procedure of the present invention. The phase setting unit 7 determines the phase of the rectangular wave input of the power amplifying unit 2-1 through the delay processing unit 5-1 (for example, measurement points M 1, M 2, and M 3. Here, the measurement point M 1 is in the initial state. The phase of the rectangular wave input of the power amplifying units 2-2, 2-2, and 2-4 is selected, and a quadratic function or sine is applied to the output power measurement result of the power combining unit 3. Function fitting is performed, and the phase of the rectangular wave input of the power amplifier 2-1 that maximizes the output power of the power combiner 3 is set through the delay processor 5-1.

フィッティング曲線Ｆによれば、変化位相θ_１が０°であるとき、出力電力Ｐ_Ｏは初期電圧Ｐ_ＩＮＩであるが、変化位相θ_１が１２°であるとき、出力電力Ｐ_Ｏは最大電力Ｐ_ＭＡＸとなる。各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、位相補償後の位相はそれぞれ１２°、１１°、１２°、１３°である。位相補償後では、位相のばらつきが５°以内であるため、電力合成部３での損失は問題にならない。 According to the fitting curve F, when the change phase θ ₁ is 0 °, the output power P _O is the initial voltage P _INI , but when the change phase θ ₁ is 12 °, the output power P _O is the maximum power P _MAX . For the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the phase after phase compensation is 12 °, 11 °, and 12 respectively. °, 13 °. After the phase compensation, the phase variation is within 5 °, so the loss in the power combiner 3 does not become a problem.

次に、第１及び第２の位相ばらつき補償の原理を説明する。本発明の位相ばらつき補償の原理を図７に示す。各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、それぞれベクトル表示しており、振幅をそれぞれ｜Ｖ_１｜、｜Ｖ_２｜、｜Ｖ_３｜、｜Ｖ_４｜として、位相をそれぞれθ_１、θ_２、θ_３、θ_４とする。 Next, the principle of the first and second phase variation compensation will be described. The principle of phase variation compensation of the present invention is shown in FIG. The sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 are respectively displayed as vectors, and the amplitudes are represented by | V ₁ | , | V ₂ |, | V ₃ |, and | V ₄ |, the phases are θ ₁ , θ ₂ , θ ₃ , and θ ₄ , respectively.

ここで、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、振幅のばらつきがあっても、電力合成部３での損失は大きな問題にならないため、｜Ｖ_１｜、｜Ｖ_２｜、｜Ｖ_３｜、｜Ｖ_４｜は等しいと考えても問題はない。そして、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきがあるとき、電力合成部３での損失が問題になりうるため、θ_１、θ_２、θ_３、θ_４は必ずしも等しいとは限らないと考えなければならない。 Here, even if there is variation in amplitude in the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, the power combining unit 3 is not a big problem, there is no problem even if it is considered that | V ₁ |, | V ₂ |, | V ₃ |, | V ₄ | When there is a phase variation in the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the power combining unit 3 since loss can be a _{_{problem, θ 1, θ 2, θ}} 3, θ 4 must be considered not always equal.

電力合成部３の出力電力は、｜Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３＋Ｖ_４｜の二乗に比例する。電力合成部３の出力電力を最大にするためには、｜Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３＋Ｖ_４｜を最大にすればよい。図５、６を用いて説明した第１及び第２の位相ばらつき補償の手順において、ベクトルＶ_１の位相θ_１を変化させ、ベクトルＶ_２、Ｖ_３、Ｖ_４の位相θ_２、θ_３、θ_４を固定して、｜Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３＋Ｖ_４｜を最大にするためには、ベクトルＶ_１の方向をベクトルＶ_２＋Ｖ_３＋Ｖ_４の方向と同方向にすればよく、ベクトルＶ_１の位相θ_１は、数式５を満たせばよい。

The output power of the power combiner 3 is proportional to the square of | V ₁ + V ₂ + V ₃ + V ₄ |. In order to maximize the output power of the power combiner 3, it is only necessary to maximize | V ₁ + V ₂ + V ₃ + V ₄ |. In the first and second steps of the phase variation compensation described with reference to FIGS. 5 and 6, by changing the phase theta ₁ of the vector _{V 1,} vector _V _2, V 3, the phase theta ₂ _{V 4,} theta _3, In order to fix θ ₄ and maximize | V ₁ + V ₂ + V ₃ + V ₄ |, the direction of the vector V ₁ may be the same as the direction of the vector V ₂ + V ₃ + V _4. ₁ phase theta ₁ may satisfy equation 5.

各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきが小さいときには、数式６を仮定することができる。

数式６を仮定することができるときには、数式５を数式７に簡略化することができる。

In the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, when the variation in phase is small, Equation 6 can be assumed. it can.

When Equation 6 can be assumed, Equation 5 can be simplified to Equation 7.

図５、６を用いて説明した第１及び第２の位相ばらつき補償の手順において、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、位相補償後の位相はそれぞれ１２°、１１°、１２°、１３°である。位相補償後の位相は、１２°＝（１１°＋１２°＋１３°）／３を満たしており、数式７を確かに満たしている。 In the first and second phase variation compensation procedures described with reference to FIGS. 5 and 6, the sine wave outputs V ₁ and V _{2 of the} band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4. , V ₃ , and V ₄ , the phase after phase compensation is 12 °, 11 °, 12 °, and 13 °, respectively. The phase after phase compensation satisfies 12 ° = (11 ° + 12 ° + 13 °) / 3, and Equation 7 is certainly satisfied.

次に、第１及び第２の位相ばらつき補償の精度を説明する。本発明の位相ばらつき補償の精度を図８に示す。電力測定部６は、電力合成部３のアナログ出力を１２ｂｉｔのデジタル出力に変換する、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｅｇｉｔａｌ）変換器であるとする。 Next, the accuracy of the first and second phase variation compensation will be described. FIG. 8 shows the accuracy of the phase variation compensation of the present invention. The power measuring unit 6 is assumed to be an A / D (Analog / Digital) converter that converts the analog output of the power combining unit 3 into a 12-bit digital output.

つまり、５Ｖフルスケールに対して、１．２２ｍＶの電圧分解能が得られる。よって、５Ｖフルスケールが１０ｋＷに対応するとすれば、５ｋＷ、２ｋＷ、１ｋＷ、５００Ｗの出力電力に対して、３．５Ｗ、２．２Ｗ、１．５Ｗ、１．１Ｗの電力分解能がそれぞれ得られる。そして、５ｋＷ、２ｋＷ、１ｋＷ、５００Ｗの出力電力に対して、どの程度の電力合成前の位相差があれば、どの程度の電力合成後の電力減少があるか、図８に示した。 That is, a voltage resolution of 1.22 mV can be obtained for 5 V full scale. Therefore, if 5V full scale corresponds to 10 kW, power resolutions of 3.5 W, 2.2 W, 1.5 W, and 1.1 W can be obtained for output powers of 5 kW, 2 kW, 1 kW, and 500 W, respectively. FIG. 8 shows how much the power difference after power synthesis is present when there is a phase difference before power synthesis for output power of 5 kW, 2 kW, 1 kW, and 500 W.

すると、５ｋＷ、２ｋＷ、１ｋＷ、５００Ｗの出力電力に対して、±３°以上、±４°以上、±４°以上、±５°以上の電力合成前の位相差がそれぞれ検出可能である。ここで、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４において、位相のばらつきが５°以内であるとき、電力合成部３での損失は問題にならない。 Then, with respect to the output power of 5 kW, 2 kW, 1 kW, and 500 W, phase differences before power combining of ± 3 ° or more, ± 4 ° or more, ± 4 ° or more, and ± 5 ° or more can be detected. Here, in the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, when the phase variation is within 5 °, The loss in the power combiner 3 is not a problem.

よって、図５を用いて説明した第１の位相ばらつき補償の手順において、電力合成部３での損失が問題にならない程度まで、電力合成部３での出力電力のピークは探索可能であり、電力合成前の位相ばらつきは検出可能である。 Therefore, in the first phase variation compensation procedure described with reference to FIG. 5, the peak of the output power at the power combining unit 3 can be searched to the extent that the loss at the power combining unit 3 does not become a problem. Phase variations before synthesis can be detected.

しかし、第１の位相ばらつき補償の手順においては、ノイズ又は誘導等の影響があるとき、電力合成部３での損失が問題にならない程度には、電力合成部３での出力電力のピークは探索不能となり得て、電力合成前の位相ばらつきは検出不能となり得る。 However, in the first phase variation compensation procedure, when there is an influence of noise or induction, the peak of output power in the power combining unit 3 is searched to the extent that the loss in the power combining unit 3 does not become a problem. It may be impossible to detect phase variations before power combining.

一方で、図６を用いて説明した第２の位相ばらつき補償の手順において、測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３における変化位相θ_１に大きな差分があれば、測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３における出力電力Ｐ_Ｏに大きな差分が生じて、フィッティング精度は向上可能である。 Meanwhile, in the second step of the phase variation compensation described with reference to FIG. 6, if there is a large difference in the change phase theta ₁ at the measurement point M1, M2, M3, the output power P at the measurement point M1, M2, M3 _A large difference occurs in _O , and the fitting accuracy can be improved.

よって、第２の位相ばらつき補償の手順においては、ノイズ又は誘導等の影響があっても、電力合成部３での損失が問題にならない程度まで、電力合成部３での出力電力のピークは探索可能であり、電力合成前の位相ばらつきは検出可能である。 Therefore, in the second phase variation compensation procedure, the peak of the output power in the power combining unit 3 is searched to the extent that the loss in the power combining unit 3 does not matter even if there is an influence of noise or induction. It is possible to detect phase variations before power synthesis.

このように、第２の位相ばらつき補償の手順においては、電力合成部３の出力電力Ｐ_Ｏの測定結果の分解能が低くても、確実に（ノイズ又は誘導等の影響を受けずに）かつ迅速に（３点の測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３のみ測定して）、電力合成部３の出力電力Ｐ_Ｏを最大にする変化位相θ_１を設定することができる。なお、ノイズ又は誘導等の影響を受けにくくするため、４点以上の測定点において測定してもよい。 Thus, in the procedure of the second phase variation compensation, even at low resolution of the measurement result of the output power P _O of the power combiner unit 3, reliably (without the influence of noise or induction and the like) and rapidly (the three points measuring points M1, M2, M3 only measured), the output power P _O of the power combiner unit 3 can set the change phase theta ₁ to the maximum. In order to make it less susceptible to noise or induction, measurement may be performed at four or more measurement points.

次に、本発明の位相ばらつき補償の一例を図９に示す。図９の具体例では、第１及び第２の位相ばらつき補償の手順のうち、いずれの手順を用いてもよい。 Next, an example of phase variation compensation of the present invention is shown in FIG. In the specific example of FIG. 9, any of the first and second phase variation compensation procedures may be used.

図５、６の具体例では、各帯域制限部４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、初期状態の位相は互いに近い値をとっている。よって、一の電力増幅部２−１の矩形波入力の位相を変化させ、他の電力増幅部２−２、２−３、２−４の矩形波入力の位相を固定して、電力合成部３の出力電力を最大にする変化位相を設定するのみにより、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきを、５°以内に抑えることができ、つまり補償することができる。 In the specific examples of FIGS. 5 and 6, the phases of the initial states of the sine wave outputs V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-2, 4-3, and 4-4 are close to each other. . Therefore, the phase of the rectangular wave input of one power amplification unit 2-1 is changed, the phase of the rectangular wave input of the other power amplification units 2-2, 2-3, 2-4 is fixed, and the power combining unit Only by setting the change phase that maximizes the output power of 3, the variation in the phase of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 is suppressed to within 5 °. Can be compensated.

図９の具体例では、各帯域制限部４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、初期状態の位相は互いに離れた値をとっている。よって、一の電力増幅部２−１の矩形波入力の位相を変化させ、他の電力増幅部２−２、２−３、２−４の矩形波入力の位相を固定して、電力合成部３の出力電力を最大にする変化位相を設定するのみでは、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきを、５°以内に抑えることができず、つまり補償することができない。 In the specific example of FIG. 9, the phases of the initial states of the sine wave outputs V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-2, 4-3, and 4-4 have values separated from each other. Therefore, the phase of the rectangular wave input of one power amplification unit 2-1 is changed, the phase of the rectangular wave input of the other power amplification units 2-2, 2-3, 2-4 is fixed, and the power combining unit By simply setting the change phase that maximizes the output power of 3, the variation of the phase of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4 is suppressed to within 5 °. Cannot be compensated, that is, cannot be compensated.

そこで、図９の具体例では、以下に説明する第１及び第２のサイクルを実施する。これらのサイクルは、スイッチングアンプのユニットの交換時や、経年変化を考慮した定期メンテナンス時に、行なうことができる。これらのサイクルの終了後は、各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力の位相のばらつきが補償された状態で、電力増幅装置Ａによる電力増幅対象の信号の電力増幅が行なわれる。 Therefore, in the specific example of FIG. 9, the first and second cycles described below are performed. These cycles can be performed at the time of replacement of the unit of the switching amplifier, or at the time of regular maintenance considering the secular change. After completion of these cycles, the power amplification target by the power amplifying apparatus A in a state where the variation in the phase of the sine wave output of each of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 is compensated Is amplified.

まず、第１のサイクルについて説明する。各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、初期状態の位相をそれぞれ−１２°、−１２°、−１２°、１２°とする。θ_１の補償ステップでは、θ_１を変化させ、θ_２、θ_３、θ_４を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_１＝−４°を設定する。θ_２の補償ステップでは、θ_２を変化させ、θ_１、θ_３、θ_４を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_２＝−１°を設定する。θ_３の補償ステップでは、θ_３を変化させ、θ_１、θ_２、θ_４を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_３＝２°を設定する。θ_４の補償ステップでは、θ_４を変化させ、θ_１、θ_２、θ_３を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_４＝−１°を設定する。θ_４の補償ステップの後に、θ_１、θ_２、θ_３、θ_４のばらつきを、５°以内に抑えられていない。 First, the first cycle will be described. For the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the initial phase is set to −12 °, −12 °, −12 ° and 12 °. In theta ₁ compensation step, changing the _{_{_{θ 1, θ 2, θ 3}}} , to fix the theta _4, it sets the theta ₁ = -4 ° to maximize _{P O.} The theta ₂ of the compensation step, changing the _{_{_{θ 2, θ 1, θ 3}}} , to fix the theta _4, sets the theta ₂ = -1 ° to maximize _{P O.} The theta ₃ compensation step, changing the _{_{_{θ 3, θ 1, θ 2}}} , to fix the theta _4, sets the θ ₃ = 2 ° to maximize _{P O.} The theta ₄ compensation step, changing the _{_{_{θ 4, θ 1, θ 2}}} , by fixing the theta _3, sets the θ ₄ = -1 ° to maximize _{P O.} After theta ₄ compensation _{_{step, θ 1, θ 2, θ}} 3, the variation of theta _4, not suppressed within 5 °.

次に、第２のサイクルについて説明する。各帯域制限部４−１、４−２、４−３、４−４の正弦波出力Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４について、初期状態の位相はそれぞれ−４°、−１°、２°、−１°である。θ_１の補償ステップでは、θ_１を変化させ、θ_２、θ_３、θ_４を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_１＝０°を設定する。θ_２の補償ステップでは、θ_２を変化させ、θ_１、θ_３、θ_４を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_２＝０°を設定する。θ_３の補償ステップでは、θ_３を変化させ、θ_１、θ_２、θ_４を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_３＝０°を設定する。θ_４の補償ステップでは、θ_４を変化させ、θ_１、θ_２、θ_３を固定して、Ｐ_Ｏを最大にするθ_４＝０°を設定する。θ_４の補償ステップの後のみならず、θ_１の補償ステップの後であっても、θ_１、θ_２、θ_３、θ_４のばらつきを、５°以内に抑えられている。 Next, the second cycle will be described. For the sine wave outputs V ₁ , V ₂ , V ₃ , and V ₄ of the band limiting units 4-1, 4-2, 4-3, and 4-4, the initial phase is −4 °, −1 °, respectively. 2 ° and −1 °. In theta ₁ compensation step, changing the _{_{_{θ 1, θ 2, θ 3}}} , to fix the theta _4, it sets the θ ₁ = 0 ° to maximize _{P O.} The theta ₂ of the compensation step, changing the _{_{_{θ 2, θ 1, θ 3}}} , to fix the theta _4, sets the theta ₂ = 0 ° to maximize _{P O.} The theta ₃ compensation step, changing the _{_{_{θ 3, θ 1, θ 2}}} , to fix the theta _4, sets the θ ₃ = 0 ° to maximize _{P O.} The theta ₄ compensation step, changing the _{_{_{θ 4, θ 1, θ 2}}} , by fixing the theta _3, sets the θ ₄ = 0 ° to maximize _{P O.} not only after the theta ₄ compensation step, even after the theta ₁ of compensation _{_{step, θ 1, θ 2, θ}} 3, the variation of theta _4, is suppressed to within 5 °.

本発明の電力増幅装置は、スイッチングアンプのユニット数を可変にすることにより、出力電力を可変にすることができる送信装置等に適用することができる。 The power amplifying device of the present invention can be applied to a transmission device or the like that can change the output power by changing the number of units of the switching amplifier.

Ａ：電力増幅装置
１：パルス幅変調部
２、２−１、２−２、２−３、２−４：電力増幅部
３：電力合成部
４、４−１、４−２、４−３、４−４：帯域制限部
５−１、５−２、５−３、５−４：遅延処理部
６：電力測定部
７：位相設定部
８：位相変調部
９、９−１、９−２、９−３、９−４：パルス幅変調信号変換部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３：バランス抵抗
ＲＬ：負荷抵抗
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５：トランス
Ｓ：スキャニング曲線
Ｆ：フィッティング曲線
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３：測定点 A: Power amplification device 1: Pulse width modulation unit 2, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4: Power amplification unit 3: Power combination unit 4, 4-1, 4-2, 4-3 4-4: Band limiting units 5-1, 5-2, 5-3, 5-4: Delay processing unit 6: Power measurement unit 7: Phase setting unit 8: Phase modulation unit 9, 9-1, 9- 2, 9-3, 9-4: Pulse width modulation signal converters R1, R2, R3: Balance resistor RL: Load resistors T1, T2, T3, T4, T5: Transformer S: Scanning curve F: Fitting curves M1, M2 , M3: Measurement point

Claims

電力増幅対象の信号を位相変調して、位相変調に応じた位相差を互いに有しデューティー比率がともに５０％である２系統の矩形波を出力する位相変調部と、
前記位相変調部の矩形波出力をそれぞれ電力増幅する複数の電力増幅部と、
各電力増幅部の矩形波出力をそれぞれパルス幅変調信号に変換する複数のパルス幅変調信号変換部と、
各パルス幅変調信号変換部の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する複数の帯域制限部と、
各帯域制限部の正弦波出力を電力合成する電力合成部と、
各帯域制限部の正弦波出力の位相のばらつきを補償するように、各電力増幅部の矩形波入力、各電力増幅部の矩形波出力、各帯域制限部の矩形波入力及び各帯域制限部の正弦波出力のうち少なくともいずれか一つに対して、遅延処理を行なう位相ばらつき補償部と、
を備えることを特徴とする電力増幅装置。 A phase modulation unit that phase-modulates a signal to be amplified and outputs two rectangular waves having a phase difference corresponding to the phase modulation and a duty ratio of 50%;
A plurality of power amplifying units each for power amplifying the rectangular wave output of the phase modulation unit;
A plurality of pulse width modulation signal conversion units for converting the rectangular wave output of each power amplification unit into a pulse width modulation signal, respectively;
A plurality of band limiting units that band limit the rectangular wave output of each pulse width modulation signal conversion unit,
A power combiner that combines the sine wave output of each band limiter;
In order to compensate for the phase variation of the sine wave output of each band limiting unit, the rectangular wave input of each power amplifying unit, the rectangular wave output of each power amplifying unit, the rectangular wave input of each band limiting unit and the band limiting unit A phase variation compensator that performs a delay process on at least one of the sine wave outputs;
A power amplifying apparatus comprising:

電力増幅対象の信号をパルス幅変調するパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調部の矩形波出力をそれぞれ電力増幅する複数の電力増幅部と、
各電力増幅部の矩形波出力をそれぞれ帯域制限する複数の帯域制限部と、
各帯域制限部の正弦波出力を電力合成する電力合成部と、
各帯域制限部の正弦波出力の位相のばらつきを補償するように、各電力増幅部の矩形波入力、各電力増幅部の矩形波出力、各帯域制限部の矩形波入力及び各帯域制限部の正弦波出力のうち少なくともいずれか一つに対して、遅延処理を行なう位相ばらつき補償部と、
を備えることを特徴とする電力増幅装置。 A pulse width modulation unit that performs pulse width modulation on a signal to be amplified, and
A plurality of power amplifying units each for power amplifying the rectangular wave output of the pulse width modulation unit;
A plurality of band limiting units that band limit the rectangular wave output of each power amplification unit;
A power combiner that combines the sine wave output of each band limiter;
In order to compensate for the phase variation of the sine wave output of each band limiting unit, the rectangular wave input of each power amplifying unit, the rectangular wave output of each power amplifying unit, the rectangular wave input of each band limiting unit and the band limiting unit A phase variation compensator that performs a delay process on at least one of the sine wave outputs;
A power amplifying apparatus comprising:

前記位相ばらつき補償部は、一の電力増幅部の矩形波入力、一の電力増幅部の矩形波出力、一の帯域制限部の矩形波入力及び一の帯域制限部の正弦波出力のうち少なくともいずれか一つの位相（以下では、「変化位相」という。）を変化させ、他の電力増幅部の矩形波入力、他の電力増幅部の矩形波出力、他の帯域制限部の矩形波入力及び他の帯域制限部の正弦波出力の位相を固定して、前記電力合成部の出力電力を最大にする前記変化位相を設定することにより、他の帯域制限部の正弦波出力の位相に対する一の帯域制限部の正弦波出力の位相のばらつきを補償する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力増幅装置。 The phase variation compensator is at least one of a rectangular wave input of one power amplifying unit, a rectangular wave output of one power amplifying unit, a rectangular wave input of one band limiting unit, and a sine wave output of one band limiting unit One phase (hereinafter referred to as “change phase”) is changed, and a rectangular wave input of another power amplification unit, a rectangular wave output of another power amplification unit, a rectangular wave input of another band limiting unit, and others By fixing the phase of the sine wave output of the band limiter and setting the change phase to maximize the output power of the power combiner, one band with respect to the phase of the sine wave output of the other band limiter power amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that to compensate for the phase variation of the sinusoidal output of the limiting unit.

前記位相ばらつき補償部は、少なくとも３点の前記変化位相における前記電力合成部の出力電力の測定結果に対して、所定の関数のフィッティングを行なうことにより、前記電力合成部の出力電力を最大にする前記変化位相を設定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力増幅装置。 The phase variation compensation unit maximizes the output power of the power combining unit by fitting a predetermined function to the measurement result of the output power of the power combining unit in at least three change phases. The power amplification device according to claim 3 , wherein the change phase is set.