JP6645181B2 - 増幅装置、増幅装置の制御方法および増幅装置のプログラム - Google Patents

Description

本発明は、増幅装置、増幅装置の制御方法および増幅装置のプログラムに関する。

近年、複数の周波数帯に対応可能な電力増幅器が、テレビ送信機や移動体通信機等、様々な機器で用いられている。電力増幅器の信号品質や電力効率などの動作性能は、電力増幅器の動作温度に左右される。そのため、電力増幅器の動作温度を適切に設定することは、電力増幅器の動作性能を向上させる上で重要となる。

上記に関連して、例えば、特許文献１には、電子管の出力電力に基づき電力増幅器内の温度調節を行う発明が、開示されている。

特開平８−１４８９４３号公報

信号品質を示す指標の一つである電力増幅器内に生じる相互変調歪（Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ：ＩＭＤ）は、電力増幅器の動作温度によって変化する上、変化の傾向は入力信号の周波数によって異なるため、動作状態によって動作性能を低下させる場合がある。

しかしながら、特許文献１に係る発明は、ＩＭＤについて何ら考慮していない。従って、特許文献１に係る発明は、電力増幅器に適切な動作温度を設定することができない場合がある。すなわち、特許文献１に係る発明は、電力増幅器の動作性能を低下させてしまう場合がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、適切な動作温度を設定することができる増幅装置、増幅装置の制御方法および増幅装置のプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における増幅装置は、入力信号の周波数を特定する特定手段と、前記周波数に対応する温度情報を取得する取得手段と、自装置内の温度を前記温度情報が示す設定温度に調節する調節手段と、を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における増幅装置の制御方法は、入力信号の周波数を特定し、前記周波数に対応する温度情報を取得し、自装置内の温度を前記温度情報が示す設定温度に調節する、ことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における増幅装置のプログラムは、増幅装置のコンピュータに、入力信号の周波数を特定する処理と、前記周波数に対応する温度情報を取得する処理と自装置内の温度を前記温度情報が示す設定温度に調節する処理とを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、適切な動作温度を設定することができる。

電力増幅器１０の構成図の一例である。 電力増幅器１０に生じる相互変調歪の温度依存性を示すグラフの一例である。 本発明の第１の実施形態に係る増幅装置２０のブロック構成図の一例である。 本発明の第１の実施形態に係る増幅装置２０の動作を表すフローチャートの一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器１００の構成図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る温度情報データベースの一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器１００の動作を表すフローチャートの一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器１００の構成図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器１００の構成図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力増幅器１００の構成図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る温度情報の一例である。

はじめに、本発明に関連する電力増幅器の一例を説明する。

図１は、電力増幅器１０の構成図を示す。電力増幅器１０は、図１に示すように、入力端子１１と、増幅回路１２と、出力端子１３と、温度検出回路１４と、温度調整回路１５と、送風機１６と、を備える。

増幅回路１２は、入力端子１１が受信した信号を増幅する。そして、増幅回路１２は、上記増幅した信号を、出力端子１３を介して図示しない装置等に出力する。

温度調整回路１５は、温度検出回路１４が検出した電力増幅器１０内の温度が既定の温度でなかった場合、送風機１６を制御して、電力増幅器１０内の温度を既定の温度に調節する。ここで、上記既定の温度は、４０℃や６０℃等、予め設定されている。

ここで、図２は、電力増幅器１０に生じるＩＭＤの温度依存性を示すグラフである。詳細には、図２は、電力増幅器１０の入力信号の周波数が４７４ＭＨｚの場合、６６６ＭＨｚの場合及び８５８ＭＨｚの場合におけるＩＭＤの大きさを纏めたものである。

図２に示すように、電力増幅器１０に生じるＩＭＤの大きさは、入力信号の周波数によって異なる。例えば、入力信号の周波数が４７４ＭＨｚであった場合のＩＭＤ大きさは、電力増幅器１０内の温度が６０℃のときに最小となる。また、入力信号の周波数が６６６ＭＨｚであった場合のＩＭＤ大きさは、電力増幅器１０内の温度が４０℃のときに最小となる。また、入力信号の周波数が８５８ＭＨｚであった場合のＩＭＤ大きさは、電力増幅器１０内の温度が２０℃のときに最小となる。ここで、電力増幅器１０の動作性能は、ＩＭＤが小さいほど向上する。すなわち、最適な電力増幅器１０内の温度は、入力信号の周波数に依存する。なお、動作性能は、ＩＭＤの他に、変調誤差比（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ）で示される信号品質や、電力効率等によっても左右される。

以上のように、電力増幅器１０は、電力増幅器１０内の温度を既定の温度に調節する。そのため、電力増幅器１０は、入力信号の周波数によっては適切な温度下で動作することができず、動作性能を低下させてしまう場合がある。例えば、電力増幅器１０は、既定の温度が６０℃に設定されていた場合、入力信号の周波数が６６６ＭＨｚのときには、適切な温度下で動作することができない。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。

図３は、本実施形態に係る増幅装置２０のブロック構成図を示す。増幅装置２０は、図３に示すように、特定手段２１と、取得手段２２と、調節手段２３と、を備える。

特定手段２１は、入力信号の周波数を特定する。特定手段２１は、例えば、増幅装置２０に入力信号を送信した図示しない装置等から、上記入力信号の周波数を特定する情報を受信する。

取得手段２２は、特定手段２１が特定した周波数に対応する温度情報を取得する。取得手段２２は、例えば、増幅装置２０が具備する図示しない記憶部から、上記温度情報を取得する。

調節手段２３は、増幅装置２０内の温度を、取得手段２２が取得した温度情報が示す設定温度に調節する。例えば、調節手段２３は、現在の増幅装置２０内の温度と、上記温度情報が示す設定温度との温度差を算出する。そして、調節手段２３は、空冷や水冷によって、上記温度差の分だけ増幅装置２０内の温度を変化させる。なお、調整手段２３は、現在の増幅装置２０内の温度が上記温度情報の示す設定温度よりも低い場合、温風や温水を用いて増幅装置２０内の温度を変化させることができる。また、調整手段２３は、現在の増幅装置２０内の温度が上記温度情報の示す設定温度よりも低い場合、増幅装置２０の稼働により、増幅装置２０内の温度が上記温度情報の示す設定温度と一致するまで待機することもできる。

次に図４を参照しながら増幅装置２０の動作を説明する。

（Ｓ１０１：特定手段２１の動作）
特定手段２１は、入力信号の周波数を特定する。特定手段２１は、例えば、増幅装置２０に入力信号を送信した図示しない装置等から、入力信号の周波数を特定する情報を受信する。

（Ｓ１０２：取得手段２２の動作）
取得手段２２は、特定手段２１が特定した周波数に対応する温度情報を取得する。取得手段２２は、例えば、増幅装置２０が具備する図示しない記憶部から、上記温度情報を取得する。

（Ｓ１０３：調節手段２３の動作）
調節手段２３は、増幅装置２０内の温度を、取得手段２２が取得した温度情報が示す設定温度に調節する。例えば、調節手段２３は、現在の増幅装置２０内の温度と、上記温度情報が示す設定温度との温度差を算出する。そして、調節手段２３は、空冷や水冷によって、上記温度差の分だけ増幅装置２０内の温度を変化させる。

以上のように、本実施形態において、増幅装置２０は、入力信号の周波数に対応する温度情報に基づき、増幅装置２０内の温度を調節する。

従って、本実施形態によれば、適切な動作温度を設定することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。

図５は、本実施形態に係る電力増幅器１００の構成図を示す。電力増幅器１００は、図５に示すように、入力端子１１０と、増幅回路１２０と、出力端子１３０と、記憶部１４０と、制御端子１５０と、温度検出部１６０と、温度調節部１７０と、送風部１８０と、を備える。なお、本実施形態に係る図における矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号等の向きを限定するものではない。

ここで、電力増幅器１００は、本発明の第１の実施形態における増幅装置２０の一例である。また、制御端子１５０は、本発明の第１の実施形態における特定手段２１の一例である。また、温度調節部１７０は、本発明の第１の実施形態における取得手段２２および調節手段２３の一例である。また、送風部１８０は、本発明の第１の実施形態における調節手段２３の一例である。

入力端子１１０は、図示しない装置等から送信された信号（以下、「入力信号」と記載する。）を受信する。そして、入力端子１１０は、受信した入力信号を増幅回路１２０に入力する。

増幅回路１２０は、入力端子１１０から入力された入力信号を増幅する。増幅回路１２０は、信号の増幅動作を行うことから、電力増幅器１００における熱源（ヒートスポット）となりうる。

出力端子１３０は、増幅回路１２０が増幅した入力信号を、図示しない装置等に出力する。

記憶部１４０は、入力信号の周波数毎の設定温度を示す温度情報を保持する温度情報データベースを、記憶している。ここで、上記温度情報は、周波数の情報と、当該周波数に対応する設定温度の情報と、を含む。図６は、温度情報データベースの一例を示す。図６における温度情報データベースは、３つの温度情報を保持している。具体的には、図６に示す温度情報データベースは、入力信号の周波数が４７４ＭＨｚであった場合、電力増幅器１００内の温度を６０℃に設定するとの温度情報を保持している。また、図６に示す温度情報データベースは、入力信号の周波数が６６６ＭＨｚであった場合、電力増幅器１００内の温度を４０℃に設定するとの温度情報を保持している。また、図６に示す温度情報データベースは、入力信号の周波数が８５８ＭＨｚであった場合、電力増幅器１００内の温度を２０℃に設定するとの温度情報を保持している。

制御端子１５０は、入力端子１１０に入力信号を送信した図示しない装置等から、上記入力信号の周波数情報を受信する。そして、制御端子１５０は、受信した周波数情報を温度調節部１７０に通知する。ここで、上記周波数情報とは、入力信号の周波数を特定する情報である。

温度検出部１６０は、電力増幅器１００内の温度を検出する。そして、温度検出部１６０は、検出した電力増幅器１００内の温度を温度調節部１７０に通知する。

温度調節部１７０は、制御端子１５０から周波数情報が、温度検出部１６０から電力増幅器１００内の温度が、それぞれ通知された場合、次の動作を行う。

第１の動作として、温度調節部１７０は、記憶部１４０が記憶している温度情報データベースから、制御端子１５０から通知された周波数情報に対応する温度情報を取得する。例えば、温度調節部１７０は、制御端子１５０から通知された周波数情報が４７４ＭＨｚを示していた場合、図６に示す温度情報データベースから、電力増幅器１００内の温度を６０℃に設定するとの温度情報を取得する。

第２の動作として、温度調節部１７０は、温度検出部１６０から通知された電力増幅器１００内の温度と、上記第１の動作で取得した温度情報とに基づき、送風部１８０を制御する。具体的には、温度調節部１７０は、温度検出部１６０から通知された電力増幅器１００内の温度と、上記第１の動作で取得した温度情報内の設定温度との温度差を算出する。そして、温度調節部１７０は、算出した温度差の分、電力増幅器内の温度を変化させるように送風部１８０を制御する。例えば、温度調節部１７０は、上記電力増幅器１００内の温度が３０℃であり、上記温度情報が電力増幅器１００内の温度を６０℃に設定する指示を有するものであった場合、電力増幅器内の温度を３０℃上昇させるように送風部１８０を制御する。また、例えば、温度調節部１７０は、上記電力増幅器１００内の温度が９０℃であり、上記温度情報が電力増幅器１００内の温度を６０℃設定する指示を有するものであった場合、電力増幅器内の温度を３０℃低下させるように送風部１８０を制御する。なお、温度調節部１７０は、上記記電力増幅器１００内の温度と上記温度情報内の設定温度とが同じであった場合、送風部１８０の制御を行わない。

送風部１８０は、例えば、ファンやブロア等の送風機であり、増幅回路１２０に吹き付ける風量や、電力増幅器１００内全体に行き渡らせる風量を調整することで、電力増幅器１００内の温度を調節する。なお、送風部１８０は、温度調節部１７０の制御に基づき、送風する風量を調整することで電力増幅器１００内の温度を調節する。

次に、図７を参照しながら本実施形態に係る電力増幅器１００の動作について説明する。

（Ｓ２０１：制御端子１５０の動作）
制御端子１５０は、入力端子１１０に入力信号を送信した図示しない装置等から、上記入力信号の周波数情報を受信する。そして、制御端子１５０は、受信した周波数情報を温度調節部１７０に通知する。

（Ｓ２０２：温度検出部１６０の動作）
温度検出部１６０は、電力増幅器１００内の温度を検出する。そして、制御端子１５０は、検出した電力増幅器１００内の温度を温度調節部１７０に通知する。

（Ｓ２０３：温度調節部１７０の動作）
温度調節部１７０は、記憶部１４０が保持している温度情報データベースから、制御端子１５０から通知された周波数情報に対応する温度情報を取得する。例えば、温度調節部１７０は、制御端子１５０から通知された周波数情報が４７４ＭＨｚを示していた場合、図６に示す温度情報データベースから、電力増幅器１００内の温度を６０℃に設定するとの温度情報を取得する。

（Ｓ２０４：温度調節部１７０の動作）
温度調節部１７０は、Ｓ２０２で温度検出部１６０から通知された電力増幅器１００内の温度と、Ｓ２０３で取得した温度情報内の設定温度との温度差を算出する。そして、温度調節部１７０は、算出した温度差に基づき、送風部１８０を制御する。例えば、温度調節部１７０は、上記電力増幅器１００内の温度が３０℃であり、上記温度情報が電力増幅器１００内の温度を６０℃に設定するとの指示を有するものであった場合、電力増幅器内の温度を３０℃上昇させるように送風部１８０を制御する。また、例えば、温度調節部１７０は、上記電力増幅器１００内の温度が９０℃であり、上記温度情報が電力増幅器１００内の温度を６０℃に設定するとの指示を有するものであった場合、電力増幅器内の温度を３０℃低下させるように送風部１８０を制御する。

（Ｓ２０５：送風部１８０の動作）
送風部１８０は、温度調節部１７０の制御に基づき、送風する風量を調整することで電力増幅器１００内の温度を調節する。例えば、送風部１８０は、増幅回路１２０に吹き付ける風量を増やしたり、電力増幅器１００内全体に行き渡らせる風量を増やしたりすることで、電力増幅器１００内の温度を、３０℃低下させ６０℃にする。また、例えば、送風部１８０は、増幅回路１２０に吹き付ける風量を減らしたり、電力増幅器１００内全体に行き渡らせる風量を減らしたりすることで、電力増幅器１００内の温度を、３０℃上昇させ６０℃にする。

電力増幅器１００の動作フローは、Ｓ２０５の後、Ｓ２０２に戻る。すなわち、電力増幅器１００は、フィードバック制御を行う。

以上のように、本実施形態に係る電力増幅器１００における温度調節部１７０は、温度検出部１６０から通知された電力増幅器１００内の温度と、記憶部１４０が保持する温度情報データベースから取得した温度情報に基づき、電力増幅器１００内の温度を調節する。すなわち、電力増幅器１００は、適切な温度下で動作することができる。

従って、本実施形態によれば、適切な動作温度を設定することができる。

なお、本実施形態において、電力増幅器１００は、図８に示すように、送風部１８０の代わりに水冷を行う水冷部１９０を備えることもできる。この場合、温度調節部１７０は、循環水冷機等の水冷部１９０を制御することで、電力増幅器１００内の温度を調節する。

また、本実施形態において、電力増幅器１００は、図９に示すように、記憶部１４０を備えなくてもよい。この場合、入力端子１１０に入力信号を送信する図示しない装置等が、温度情報を保持する温度情報データベースを管理・保持する。上記図示しない装置等は、入力端子１１０に入力信号を送信する場合、上記入力信号の周波数に対応する温度情報を、電力増幅器１００の制御端子１５０へ送信する。そして、温度調節部１７０は、制御端子１５０を介して図示しない装置等から受信した温度情報と、温度検出部１６０が検出した電力増幅器１００内の温度とに基づき、送風部１８０を制御する。

また、本実施形態において、送風部１８０は、図１０に示すように、電力増幅器１００の外に設置されてもよい。この場合、温度調節部１７０は、温度検出部１６０から通知された電力増幅器１００内の温度、及び記憶部１４０が保持する温度情報データベースから取得した温度情報に基づく制御信号を、制御端子２００を介し送風部１８０Ｂに送信する。当該送信動作によって、温度調節部１７０は、送風部１８０Ｂを制御する。ここで、制御端子２００は、温度調節部１７０から送信された制御信号を送風部１８０Ｂに伝達する。

また、本実施形態において、記憶部１４０は、同一の周波数に対して複数の設定温度を含む温度情報を保持することもできる。上記構成により、送風部１８０は、例えば、送風部１８０の性能上、電力増幅器１００内の温度を最適な温度まで下げられない場合、次のように動作可能である。この場合、送風部１８０は、温度調節部１７０の制御に従い、電力増幅器１００内の温度を、送風部１８０の性能の範囲内で設定可能な温度のうち、最適な温度に設定する。また、上記構成により、送風部１８０は、例えば、電力増幅器１００内の最適な設定温度が、電力増幅器１００稼働時の電力増幅器１００内の温度よりも高い場合、次のように動作可能である。この場合、送風部１８０は、温度調節部１７０の制御に従い、電力増幅器１００内の温度を、電力増幅器１００稼働時の温度よりも低い温度のうち、最適な温度に設定する。図１１は、前者の場合の温度情報の一例を示す。ここで、図１１における設定温度２０℃は、優先度が最も高い電力増幅器１００内の設定温度である。また、図１１における設定温度６０℃は、優先度が２番目に高い電力増幅器１００内の設定温度である。ここで、例えば、電力増幅器１００の動作性能は、電力増幅器１００内の温度を２０℃まで低下させる過程で、電力増幅器１００内の温度が４０℃までしか低下しなかった場合、図３に示すようにＩＭＤが大きくなってしまうことから、下がってしまう。この場合、温度調節部１７０は、電力増幅器１００内の温度を、図１１に示す温度情報データベース内の優先度２の６０℃となるように送風部１８０を制御することで、良好な電力増幅器１００の動作性能を実現する。

１０ 電力増幅器
１１ 入力端子
１２ 増幅回路
１３ 出力端子
１４ 温度検出回路
１５ 温度調整回路
１６ 送風機
２０ 増幅装置
２１ 特定手段
２２ 取得手段
２３ 調節手段
１００ 電力増幅器
１１０ 入力端子
１２０ 増幅回路
１３０ 出力端子
１４０ 記憶部
１５０ 制御端子
１６０ 温度検出部
１７０ 温度調節部
１８０、１８０Ｂ 送風部
１９０ 水冷部
２００ 制御端子

Claims (7)

1. 入力信号の周波数を特定する特定手段と、
   前記周波数に対応する複数の温度情報を取得する取得手段と、
   自装置内の温度を前記複数の温度情報が示す設定温度のいずれかに調節する調節手段と、
   を備えることを特徴とする増幅装置であって、
   前記調節手段は、自装置内の温度を前記複数の温度情報のうちの優先度が最も高い第１の温度情報が示す設定温度に調節できなかった場合、自装置内の温度を前記複数の温度情報のうちの前記第１の温度情報の次に優先度が高い第２の温度情報が示す設定温度に調節する、
   ことを特徴とする増幅装置。
2. 自装置内の現在温度を検出する検出手段を更に備え、
   前記調節手段は、前記現在温度と前記設定温度との温度差を算出し、前記温度差の分だけ自装置内の温度を調節する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
3. 前記調節手段は、空冷を行い自装置内の温度を調節する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の増幅装置。
4. 前記調節手段は、自装置内の熱源に風を吹き付ける又は自装置内全体に風を行き渡らせて、自装置内の温度を調節する、ことを特徴とする請求項３に記載の増幅装置。
5. 前記調節手段は、水冷を行い自装置内の温度を調節する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の増幅装置。
6. 入力信号の周波数を特定し、
   前記周波数に対応する複数の温度情報を取得し、
   自装置内の温度を前記複数の温度情報が示す設定温度のいずれかに調節し、
   自装置内の温度を前記複数の温度情報のうちの優先度が最も高い第１の温度情報が示す設定温度に調節できなかった場合、自装置内の温度を前記複数の温度情報のうちの前記第１の温度情報の次に優先度が高い第２の温度情報が示す設定温度に調節する、
   ことを特徴とする増幅装置の制御方法。
7. 増幅装置のコンピュータに、
   入力信号の周波数を特定する処理と、
   前記周波数に対応する複数の温度情報を取得する処理と、
   自装置内の温度を前記複数の温度情報が示す設定温度のいずれかに調節する処理と、
   自装置内の温度を前記複数の温度情報のうちの優先度が最も高い第１の温度情報が示す設定温度に調節できなかった場合、自装置内の温度を前記複数の温度情報のうちの前記第１の温度情報の次に優先度が高い第２の温度情報が示す設定温度に調節する処理と、
   を実行させることを特徴とする増幅装置のプログラム。

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