(57)【要約】【課題】入力電力を出力電力に増幅する電力増幅装置において、並列運転状態から単体運転状態へと運転状態を切り替えるにあたり、停止状態に切り替えるパワーアンプに不要なストレスを与えないとともに、出力保護回路に誤作動を生じさせない。【解決手段】パワーアンプ２Ａ、２Ｂの並列運転状態からパワーアンプ２Ａのみの単体運転状態への運転状態の切り替えを行なう。停止状態に切り替えるパワーアンプ２Ｂについて、運転状態を切り替える遷移期間において、電源電圧の供給を停止する一方で、バイアス電圧の供給を実行する期間であり遷移期間より短い期間であるバイアス供給期間を設定する。運転状態を切り替える遷移期間のうちバイアス供給期間において、停止状態に切り替えるパワーアンプ２Ｂにアイドリング電流を流して、停止状態に切り替えるパワーアンプ２Ｂに接続される供給電源電圧の平滑コンデンサから電荷を放電する。【選択図】図４
2014033302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力を分配する電力分配部と、
前記電力分配部が出力した分配電力をそれぞれ増幅する複数の電力増幅部と、
前記複数の電力増幅部がそれぞれ出力した増幅電力を合成する電力合成部と、
前記複数の電力増幅部のそれぞれについて、バイアス電圧及び電源電圧の供給を実行するとともに、当該電力増幅部の出力端子及び前記電力合成部の出力端子の間において導通を確保する動作状態と、バイアス電圧及び電源電圧の供給を停止するとともに、当該電力増幅部の出力端子及び前記電力合成部の出力端子の間において導通を遮断する停止状態と、の間で運転状態を切り替える運転状態切替部と、
前記複数の電力増幅部のいずれかについて、前記運転状態切替部が前記動作状態から前記停止状態へと運転状態を切り替える遷移期間において、電源電圧の供給を停止する一方で、バイアス電圧の供給を実行する期間であり前記遷移期間より短い期間であるバイアス供給期間を設定することで、当該電力増幅部にアイドリング電流を流して、当該電力増幅部に接続される供給電源電圧の平滑コンデンサから電荷を放電する遷移期間制御部と、
を備えることを特徴とする並列電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電力を出力電力に増幅する電力増幅装置において、電力利用効率を考慮して並列運転及び単体運転の間で運転状態を切り替える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３の並列電力増幅装置では、電力利用効率を考慮して、出力電力が定格出力であるときには、複数のパワーアンプを用いて入力電力を出力電力に増幅する並列運転を行ない、出力電力が定格出力より低いときには、単体のパワーアンプを用いて入力電力を出力電力に増幅する単体運転を行なう。並列運転及び単体運転の間で運転状態を切り替えるため、複数のパワーアンプの前段に電力分配部を配置し、複数のパワーアンプの後段に電力合成部を配置し、電力分配部及び電力合成部に切り替えリレーを設ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３０５６０８６号明細書
【特許文献２】特開２０１１−０７７７００号公報
【特許文献３】特開２００２−３７４１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
並列電力増幅装置の小型化及びコストダウンを考慮して、電力合成部には切り替えリレーを設ける一方で、電力分配部には切り替えリレーを設けないことが、特許文献１〜３の発展例として考えられる。パワーアンプの運転／停止は、バイアス電圧及び電源電圧の供給スイッチのＯＮ／ＯＦＦで制御される。発展例の並列運転状態及び単体運転状態における並列電力増幅装置を、それぞれ図１、２に示す。
【０００５】
並列運転状態では、パワーアンプ２Ａが動作状態であり、パワーアンプ２Ｂも動作状態である。電力分配部１は、入力電力を分配する。パワーアンプ２Ａは、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５ＡのＯＮ制御で、バイアス電圧及び電源電圧を供給され、電力分配部１から入力された分配電力を増幅する。パワーアンプ２Ｂは、バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５ＢのＯＮ制御で、バイアス電圧及び電源電圧を供給され、電力分配部１から入力された分配電力を増幅する。
【０００６】
電力合成部３は、切り替えリレー３１において、パワーアンプ２Ａによる増幅電力を入力され、電力合成器３４側への出力制御を行なう。一方で、電力合成部３は、切り替えリレー３２において、パワーアンプ２Ｂによる増幅電力を入力され、電力合成器３４側への出力制御を行なう。そして、電力合成部３は、電力合成器３４において、パワーアンプ２Ａによる増幅電力及びパワーアンプ２Ｂによる増幅電力を合成し、切り替えリレー３３において、電力合成器３４側からの入力制御を行ない、合成電力を出力する。
【０００７】
単体運転状態では、パワーアンプ２Ａが動作状態であり、パワーアンプ２Ｂは停止状態である。電力分配部１は、入力電力を分配する。パワーアンプ２Ａは、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５ＡのＯＮ制御で、バイアス電圧及び電源電圧を供給され、電力分配部１から入力された分配電力を増幅する。パワーアンプ２Ｂは、バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５ＢのＯＦＦ制御で、バイアス電圧及び電源電圧を供給されず、電力分配部１から入力された分配電力を増幅しない。
【０００８】
電力合成部３は、切り替えリレー３１において、パワーアンプ２Ａによる増幅電力を入力され、切り替えリレー３３側への出力制御を行なう。一方で、電力合成部３は、切り替えリレー３２において、パワーアンプ２Ｂによる出力電力を入力され、電力合成器３４側への出力制御を行なう。そして、電力合成部３は、切り替えリレー３３において、切り替えリレー３１側からの入力制御を行ない、パワーアンプ２Ａによる増幅電力を出力する。
【０００９】
発展例における並列運転状態から単体運転状態への遷移処理を図３に示す。並列運転状態では、図１のように、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５ＡはＯＮに制御され、パワーアンプ２Ａは動作状態にあり、一方で、バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５ＢもＯＮに制御され、パワーアンプ２Ｂも動作状態にある。単体運転状態では、図２のように、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５ＡはＯＮに制御され、パワーアンプ２Ａは動作状態にあり、一方で、バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５ＢはＯＦＦに制御され、パワーアンプ２Ｂは停止状態にある。
【００１０】
並列運転状態から単体運転状態への遷移期間では、切り替えリレー３１、３２、３３は切り替え状態にあり、安全な運転状態の切り替えのため、バイアス供給スイッチ４Ａ、４Ｂ及び電源供給スイッチ５Ａ、５ＢはＯＦＦに制御される。
【００１１】
ここで、パワーアンプ２Ａ、２Ｂは、供給電源電圧の平滑コンデンサ（図１、２に不図示）を接続される。よって、電源供給スイッチ５Ａ、５Ｂが、ＯＦＦに制御された後でも、供給電源電圧の平滑コンデンサは、電荷を徐々にしか放電することができず、パワーアンプ２Ａ、２Ｂは、電源電圧にほぼ等しい電圧を供給される。
【００１２】
遷移期間から単体運転状態へと移行する際には、パワーアンプ２Ｂに接続される供給電源電圧の平滑コンデンサに蓄えられた電荷により、パワーアンプ２Ｂは、電源電圧にほぼ等しい電圧を短い時間供給されるため、不要なパルスを出力してしまう。よって、パワーアンプ２Ｂが不要なストレスを受けてしまうとともに、出力保護回路（図１、２に不図示）が誤作動してしまうという問題があった。
【００１３】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、入力電力を出力電力に増幅する電力増幅装置において、並列運転状態から単体運転状態へと運転状態を切り替えるにあたり、停止状態に切り替えるパワーアンプに不要なストレスを与えないとともに、出力保護回路に誤作動を生じさせないことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、停止状態に切り替えるパワーアンプについて、運転状態を切り替える遷移期間において、電源電圧の供給を停止する一方で、バイアス電圧の供給を実行する期間であり遷移期間より短い期間であるバイアス供給期間を設定する。
【００１５】
具体的には、本発明は、入力電力を分配する電力分配部と、前記電力分配部が出力した分配電力をそれぞれ増幅する複数の電力増幅部と、前記複数の電力増幅部がそれぞれ出力した増幅電力を合成する電力合成部と、前記複数の電力増幅部のそれぞれについて、バイアス電圧及び電源電圧の供給を実行するとともに、当該電力増幅部の出力端子及び前記電力合成部の出力端子の間において導通を確保する動作状態と、バイアス電圧及び電源電圧の供給を停止するとともに、当該電力増幅部の出力端子及び前記電力合成部の出力端子の間において導通を遮断する停止状態と、の間で運転状態を切り替える運転状態切替部と、前記複数の電力増幅部のいずれかについて、前記運転状態切替部が前記動作状態から前記停止状態へと運転状態を切り替える遷移期間において、電源電圧の供給を停止する一方で、バイアス電圧の供給を実行する期間であり前記遷移期間より短い期間であるバイアス供給期間を設定することで、当該電力増幅部にアイドリング電流を流して、当該電力増幅部に接続される供給電源電圧の平滑コンデンサから電荷を放電する遷移期間制御部と、を備えることを特徴とする並列電力増幅装置である。
【００１６】
この構成によれば、運転状態を切り替える遷移期間のうちバイアス供給期間において、停止状態に切り替えるパワーアンプにアイドリング電流を流して、停止状態に切り替えるパワーアンプに接続される供給電源電圧の平滑コンデンサから電荷を放電する。よって、単体運転状態に移行する際において、停止状態に切り替えるパワーアンプに不要なストレスを与えないとともに、出力保護回路に誤作動を生じさせないことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、入力電力を出力電力に増幅する電力増幅装置において、並列運転状態から単体運転状態へと運転状態を切り替えるにあたり、停止状態に切り替えるパワーアンプに不要なストレスを与えないとともに、出力保護回路に誤作動を生じさせないことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】並列運転状態における並列電力増幅装置を示す図である。
【図２】単体運転状態における並列電力増幅装置を示す図である。
【図３】従来技術における並列運転状態から単体運転状態への遷移処理を示す図である。
【図４】本発明における並列運転状態から単体運転状態への遷移処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の並列運転状態及び単体運転状態における並列電力増幅装置を、それぞれ図１、２に示す。並列電力増幅装置Ａは、電力分配部１、パワーアンプ２Ａ、２Ｂ、電力合成部３、バイアス供給スイッチ４Ａ、４Ｂ及び電源供給スイッチ５Ａ、５Ｂから構成される。電力合成部３は、切り替えリレー３１、３２、３３及び電力合成器３４から構成される。
【００２１】
電力分配部１は、入力電力を分配する。パワーアンプ２Ａ、２Ｂは、電力分配部１が出力した分配電力をそれぞれ増幅する。電力合成部３は、電力合成器３４において、パワーアンプ２Ａ、２Ｂがそれぞれ出力した増幅電力を合成する。
【００２２】
切り替えリレー３１、３３は、パワーアンプ２Ａについて、当該パワーアンプ２Ａの出力端子及び電力合成部３の出力端子の間において導通を確保する動作状態と、当該パワーアンプ２Ａの出力端子及び電力合成部３の出力端子の間において導通を遮断する停止状態と、の間で運転状態を切り替える。切り替えリレー３２、３３は、パワーアンプ２Ｂについて、当該パワーアンプ２Ｂの出力端子及び電力合成部３の出力端子の間において導通を確保する動作状態と、当該パワーアンプ２Ｂの出力端子及び電力合成部３の出力端子の間において導通を遮断する停止状態と、の間で運転状態を切り替える。
【００２３】
バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５Ａは、パワーアンプ２Ａについて、それぞれバイアス電圧及び電源電圧の供給を実行する動作状態と、それぞれバイアス電圧及び電源電圧の供給を停止する停止状態と、の間で運転状態を切り替える。バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５Ｂは、パワーアンプ２Ｂについて、それぞれバイアス電圧及び電源電圧の供給を実行する動作状態と、それぞれバイアス電圧及び電源電圧の供給を停止する停止状態と、の間で運転状態を切り替える。
【００２４】
切り替えリレー３１、３３、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５Ａは、パワーアンプ２Ａについての運転状態切替部に相当する。切り替えリレー３２、３３、バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５Ｂは、パワーアンプ２Ｂについての運転状態切替部に相当する。パワーアンプ２Ａ、２Ｂの並列運転状態からパワーアンプ２Ａのみの単体運転状態へと運転状態を切り替えるにあたり、並列運転状態及び単体運転状態のタイムチャートは、本発明及び上述の発展例でほぼ同様である。
【００２５】
電源供給スイッチ５Ａは、パワーアンプ２Ａについて、動作状態から停止状態へと運転状態が切り替わる遷移期間において、電源電圧の供給を停止する。バイアス供給スイッチ４Ａは、パワーアンプ２Ａについて、遷移期間において、バイアス電圧の供給を実行する期間であり、遷移期間より短い期間であるバイアス供給期間を設定する。
【００２６】
電源供給スイッチ５Ｂは、パワーアンプ２Ｂについて、動作状態から停止状態へと運転状態が切り替わる遷移期間において、電源電圧の供給を停止する。バイアス供給スイッチ４Ｂは、パワーアンプ２Ｂについて、遷移期間において、バイアス電圧の供給を実行する期間であり、遷移期間より短い期間であるバイアス供給期間を設定する。
【００２７】
バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５Ａは、パワーアンプ２Ａについての遷移期間制御部に相当する。バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５Ｂは、パワーアンプ２Ｂについての遷移期間制御部に相当する。パワーアンプ２Ａ、２Ｂの並列運転状態からパワーアンプ２Ａのみの単体運転状態へと運転状態を切り替えるにあたり、遷移期間のタイムチャートは、本発明及び上述の発展例で異なっている。
【００２８】
本発明における並列運転状態から単体運転状態への遷移処理を図４に示す。並列運転状態では、図１のように、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５ＡはＯＮに制御され、パワーアンプ２Ａは動作状態にあり、一方で、バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５ＢもＯＮに制御され、パワーアンプ２Ｂも動作状態にある。単体運転状態では、図２のように、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５ＡはＯＮに制御され、パワーアンプ２Ａは動作状態にあり、一方で、バイアス供給スイッチ４Ｂ及び電源供給スイッチ５ＢはＯＦＦに制御され、パワーアンプ２Ｂは停止状態にある。
【００２９】
並列運転状態から単体運転状態への遷移期間では、切り替えリレー３１、３２、３３は切り替え状態にある。そこで、バイアス供給スイッチ４Ａ及び電源供給スイッチ５Ａ、５Ｂは、安全な運転状態の切り替えのため、ＯＦＦに制御される。しかし、バイアス供給スイッチ４Ｂは、遷移期間のうちバイアス供給期間では、ＯＮに制御され、遷移期間のうちバイアス供給期間後は、安全な運転状態の切り替えのため、ＯＦＦに制御される。
【００３０】
ここで、バイアス供給期間は、遷移期間より短い期間である。そして、バイアス供給期間は、パワーアンプ２Ｂに接続される供給電源電圧の平滑コンデンサ（図１、２に不図示）が、電源電圧による充電電荷を放電可能である時間程度であることが望ましい。さらに、バイアス供給期間は、遷移期間のうち前半、中盤、後半のいずれに設定してもよい。
【００３１】
よって、電源供給スイッチ５Ａが、ＯＦＦに制御された後では、バイアス供給スイッチ４Ａは、バイアス供給期間でもＯＦＦに制御されているため、パワーアンプ２Ａに接続される供給電源電圧の平滑コンデンサは、電荷を徐々にしか放電することができず、パワーアンプ２Ａは、電源電圧にほぼ等しい電圧を供給される。
【００３２】
しかし、電源供給スイッチ５Ｂが、ＯＦＦに制御された後では、バイアス供給スイッチ４Ｂは、バイアス供給期間ではＯＮに制御されているため、パワーアンプ２Ｂに接続される供給電源電圧の平滑コンデンサは、電荷を迅速に放電することができ、パワーアンプ２Ｂは、電源電圧にほぼ等しい電圧を供給される状態から迅速に脱する。
【００３３】
遷移期間から単体運転状態へと移行する際には、パワーアンプ２Ｂに接続される供給電源電圧の平滑コンデンサは、電荷を既に放電しているため、パワーアンプ２Ｂは、電源電圧にほぼ等しい電圧を供給される状態から既に脱しており、不要なパルスを出力しない。よって、パワーアンプ２Ｂが不要なストレスを受けてしまうとともに、出力保護回路（図１、２に不図示）が誤作動してしまうという問題がなくなる。
【００３４】
ここで、パワーアンプ２Ａ、２Ｂとして、電源供給スイッチ５Ａ、５ＢがＯＦＦに制御されていても、バイアス供給スイッチ４Ａ、４ＢがＯＮに制御されていれば、アイドリング電流を流すことができるパワーアンプを適用することができる。例えば、パワーアンプ２Ａ、２Ｂとして、ＡＢ級パワーアンプを適用することができる。
【００３５】
以上の説明では、パワーアンプ２Ａ、２Ｂの並列運転状態からパワーアンプ２Ａのみの単体運転状態への運転状態の切り替えを行なった。しかし、パワーアンプ２Ａ、２Ｂの並列運転状態からパワーアンプ２Ｂのみの単体運転状態への運転状態の切り替えを行なうこともできる。そして、パワーアンプ２Ａ（２Ｂ）のみの動作状態からパワーアンプ２Ｂ（２Ａ）のみの動作状態への運転状態の切り替えを行なうこともできる。さらに、パワーアンプを２個以上並列に配置し、運転状態の切り替えを行なうこともできる。
【００３６】
以上のいずれの場合でも、停止状態に切り替えるパワーアンプについて、遷移期間において、電源電圧の供給を停止する一方で、バイアス供給期間を設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る並列電力増幅装置は、無線送信用増幅装置に適用することができ、この場合、バイアス供給スイッチ及び電源供給スイッチとして、送信状態ではパワーアンプを動作させるが受信状態ではパワーアンプを動作させないスイッチを適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ：並列電力増幅装置
１：電力分配部
２Ａ、２Ｂ：パワーアンプ
３：電力合成部
４Ａ、４Ｂ：バイアス供給スイッチ
５Ａ、５Ｂ：電源供給スイッチ
３１、３２、３３：切り替えリレー
３４：電力合成器
【図１】
2014033302.tif 000003
【図２】
2014033302.tif 000004
【図３】
2014033302.tif 000005
【図４】
2014033302.tif 000006