(57)【要約】【課題】  従来の送信機では、雷サージに伴って発生するスパークに由来する急激な立ち下がり波形に基づく高周波ノイズを除去できず、雷サージ耐性が不十分であるという問題点があり、スパークによる急激な電圧変化を緩和して高周波ノイズの発生を抑制し、雷サージ耐性を向上させて増幅素子の破損を防ぐことができる雷サージ低減機能付き送信機を提供する。【解決手段】  複数の電力増幅器３の各々の出力に挿入接続されたＢＰＦ４と、合成器５と同調整合回路６との間に接続されたサージ吸収器７と、出同調整合回路６と空中線９との間に挿入接続された直流カットコンデンサ８と、空中線の入力に接続されたボールギャップ（避雷器）１０に加え、ボールギャップ１０の接地側に直列に接続されたコイル１１とを備えたことを特徴とする雷サージ低減機能付き送信機である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された送信信号を分配する分配器と、
前記分配された信号をそれぞれ増幅する複数の電力増幅器と、
前記増幅された各々の信号を合成する合成器と、
前記合成された信号を空中線に同調させる同調整合回路と、
出力信号を放射する空中線とを備えた送信機であって、
前記複数の電力増幅器の各々の出力に挿入接続され、特定周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、
前記合成器と前記同調整合回路との間に接続され、雷サージによるサージ電力を吸収するサージ吸収器と、
前記同調整合回路と前記空中線との間に挿入接続され、直流成分を除去する直流カットコンデンサと、
前記空中線の入力に接続された避雷器と、
前記避雷器の接地側に直列に接続されたコイルとを備えたことを特徴とする雷サージ低減機能付き送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短波送信機（固体化、真空管式問わず）に係り、特に空中線より混入する雷サージを抑圧・低減して、装置内部でスパークが発生したとしても十分抑圧可能とし、雷サージに対する耐性を向上させることができる雷サージ低減機能付き送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力増幅器として半導体素子を用いた固体化送信機は、空中線より混入する雷サージ（誘導雷、直撃雷等）で半導体が破損することがある。
雷サージを低減する送信機としては、送信機出力に直流カットコンデンサや避雷器を挿入したり、電力増幅器の出力に低周波成分を抑制するＢＰＦを設けたものがあった。
【０００３】
図３は、従来の固体化送信機の構成ブロック図である。
図３に示すように、従来の固体化送信機は、入力信号を変調する信号制御回路１と、変調された入力信号を複数に分配する分配器２と、必要なレベルまで信号を増幅する複数の電力増幅器（ＰＡ）３-1〜３-nと、特定の周波数帯（発射周波数）のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ；帯域制限フィルタ）４-1〜４-nと、複数のＢＰＦ４から出力された信号を合成する合成器５と、空中線との整合をとり合成出力の高周波を除去する同調整合回路６と、雷サージを吸収する回路であるサージ吸収器７と、サージ電流の直流成分を除去する直流カットコンデンサ８と、送信機の出力信号を空中に放射する空中線９とから構成されている。尚、ここでは図示は省略するが、直流カットコンデンサ８の後段に避雷器を設けることもある。
【０００４】
上記構成部分の内、電力増幅器３としてはＦＥＴ等の半導体素子が用いられる。また、同調整合回路６としては、高調波を低減し、空中線インピーダンスに整合させるために一般的にローパスフィルタ（ＬＰＦ）が用いられる。
【０００５】
また、サージ吸収器７は、半導体方式又はバイアス印加方式のものがあり、サージ電流の低周波成分を吸収するが、高周波成分まで抑圧することはできないものである。ＢＰＦ４は、サージ電流の低周波成分を除去する機能があり、各々の電力増幅器４の保護のために設けられているものである。
【０００６】
そして、上記送信機において、入力された信号は、信号制御回路１によって変調され、分配器２でｎ個の電力増幅器３に分配され、各々の電力増幅器３によって増幅される。増幅された信号は、ＢＰＦ４によって送信機の出力周波数帯のみが抽出されて、合成器５において合成され、同調整合回路６を介して空中線と整合され、空中線９から出力信号として放出されるようになっている。
【０００７】
次に、従来の固体化送信機における雷サージの影響について図４を用いて説明する。図４は、従来の送信機における雷サージの影響を示す模式説明図である。
図４に示す送信機では、図３の送信機の構成に加えて直流カットコンデンサ８の後段に避雷器としてボールギャップ１０を備えている。
【０００８】
空中線９から雷サージが混入した場合、雷サージの電圧が高い場合には、同調整合回路６の部品やボールギャップ１０の間でスパーク（火花）が発生することがある。図４の例ではボールギャップ間でスパークが発生した場合を示している。
【０００９】
例えば、空中線から＋側の雷サージが入った場合、ボールギャップ間でスパークが発生すると、そのサージ波形は、＋側に大きく立ち上がった後、急激な立ち下がり波形となる（図４（ｅ）参照）。この波形は、直流カットコンデンサ８、同調整合回路６を通過する間にコイルやコンデンサの作用によって大きな高周波成分に変換されるが、高周波成分のノイズは、上述したように、サージ吸収器７では吸収されない（図４（ｆ）参照）。
【００１０】
そのため、サージ吸収器７で低減されなかった高周波ノイズは、合成器５、及びＢＰＦ４の通過帯域を通ってそのまま電力増幅器３に混入して（図４（ｇ）参照）、半導体の電力増幅素子を破損する原因となっていた。この高周波成分の雷サージは、スパーク電圧が高くなるほど大きくなる。
尚、ここではボールギャップを用いて説明したが、他の避雷器を用いた場合や、整合同調回路６の部品でスパークが発生した場合についても同様のことが起こる。
【００１１】
尚、固体化短波送信機の雷サージ対策の従来技術としては、平成１０年４月２８日公開の特開平１０−１１２６６２号「固体化短波送信機の雷サージ低減方式」（出願人：国際電気株式会社、発明者：川村繁）がある。
この従来技術は、電力増幅器の合成器の出力側で同調整合回路の前に短波帯の周波数を通過させ、雷サージの低い周波数帯を減衰させるＨＰＦを挿入接続したものであり、アンテナ同調整合回路のインピーダンス整合を維持させながら電力増幅器にかかる雷サージを減衰させることができるものである。
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−１１２６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の送信機では、スパークによる急激な立ち下がり波形から発生する高周波ノイズを除去することができず、半導体の増幅素子を破損してしまうことがあり、雷サージ耐性が不十分であるという問題点があった。
【００１４】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、雷サージに伴って発生するスパークに由来する急激な電圧変化を緩和して、高周波ノイズの発生を抑制し、送信機の雷サージ耐性を向上させて増幅素子の破損を防ぐことができる雷サージ低減機能付き送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、入力された送信信号を分配する分配する分配器と、分配された信号をそれぞれ増幅する複数の電力増幅器と、増幅された各々の信号を合成する合成器と、合成された信号を空中線に同調させる同調整合回路と、出力信号を放射する空中線とを備えた送信機であって、複数の電力増幅器の各々の出力に挿入接続され、特定周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、合成器と同調整合回路との間に接続され、雷サージによるサージ電力を吸収するサージ吸収器と、同調整合回路と空中線との間に挿入接続され、直流成分を除去する直流カットコンデンサと、空中線の入力に接続された避雷器と、避雷器の接地側に直列に接続されたコイルとを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、入力された送信信号を分配する分配する分配器と、分配された信号をそれぞれ増幅する複数の電力増幅器と、増幅された各々の信号を合成する合成器と、合成された信号を空中線に同調させる同調整合回路と、出力信号を放射する空中線とを備えた送信機であって、複数の電力増幅器の各々の出力に挿入接続され、特定周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、合成器と同調整合回路との間に接続され、雷サージによるサージ電力を吸収するサージ吸収器と、同調整合回路と空中線との間に挿入接続され、直流成分を除去する直流カットコンデンサと、空中線の入力に接続された避雷器と、避雷器の接地側に直列に接続されたコイルとを備えた雷サージ低減機能付き送信機としているので、雷サージによって送信機内部でスパークが発生したとしても、コイルのインダクタンスによってサージ波形の急激な立ち上がり／立ち下がりを防いで高周波ノイズの発生を抑制し、低周波ノイズのみとしてサージ電力を十分抑圧することができ、雷サージに対する耐性及び安全性を向上させ、送信機の信頼性を向上させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明に係る雷サージ低減機能付き送信機は、入力信号が分配されて複数の電力増幅器で増幅され、合成され、空中線との同調整合が為されて、送信信号として空中線から出力される送信機であって、複数の電力増幅器の出力に設けられたＢＰＦと、合成器の出力に設けられたサージ吸収器と、空中線の入力に設けられた直流カットコンデンサと、空中線に入力に接続された避雷器に加えて、避雷器とＧＮＤとの間に直列に挿入接続されたコイルを設けたものであり、雷サージに伴って発生したスパークによる電圧の立ち下がりをコイルのインダクタンスで緩やかにして高周波ノイズの発生を抑制して、十分抑圧可能な低周波ノイズのみとすることができ、電力増幅器の半導体の損傷を防ぎ、雷サージ耐性及び安全性を向上させることができるものである。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る雷サージ低減機能付き送信機について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る送信機の構成を示す構成ブロック図である。尚、図３及び図４と同一の構成部分については同一の符号を用いて説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る送信機（本装置）は、図３に示した従来の固体化送信機と基本的な構成はほぼ同様となっており、従来と同様の部分として、信号制御回路１と、分配器２と、電力増幅器（ＰＡ）３と、ＢＰＦ４と、合成器５と、同調整合回路６と、サージ吸収器７と、直流カットコンデンサ８と、空中線９と、避雷器としてのボールギャップ１０（図３には図示せず）とを備え、更に本発明の特徴部分として、ボールギャップの接地側に直列に接続されたコイル１１が設けられている。尚、ボールギャップ１０の代わりに真空避雷器又はガス入り避雷器を用いても構わない。
【００１９】
本発明のコイル１１は、ボールギャップ１０に直列に接続され、他端は接地されている。そして、コイル１１は、ボールギャップ１０でスパークが発生した場合に起こる急激な電圧変化を抑制して電圧の急激な立ち下がりを防ぎ、それによって高周波ノイズの発生を抑えるものである。
【００２０】
これにより、本装置では、雷サージによりボールギャップ１０（又は避雷器）でスパークが発生しても高周波ノイズの発生を抑え、電力増幅器３に高周波が混入するのを防ぎ、電力増幅器の破損を防ぐことができるものである。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態に係る送信機における雷サージの影響について図２を用いて説明する。図２は、本装置における雷サージの影響を示す模式説明図である。
図２に示すように、＋の雷サージが空中線９から混入すると、ボールギャップ１０にスパークが発生することがあるが、本送信機では、ボールギャップ１０にはコイル１１が接続されているので、コイル１１のインダクタンス及び空中線９からの雷サージの電源インピーダンスによって電圧の急激な変化が抑圧され、スパーク時のサージ波形の立ち上がり及び立ち下がりが緩やかになる（図２（ａ）参照）。
【００２２】
そして、（ａ）に示したサージ波形は、急激な立ち下がりがないので、直流カットコンデンサ８及び同調整合回路６を通過する間に、コンデンサやコイルによって高周波ノイズに変換されることはなく、低周波ノイズのみを生ずる（図２（ｂ）参照）。
【００２３】
そして、低周波ノイズから成る（ｂ）の波形は、サージ吸収器７によって一部吸収された後、各電力増幅器３の出力に設けられた各々のＢＰＦ４によって更に抑圧される（図２（ｃ）参照）。上述したように、サージ吸収器７及びＢＰＦ４は、高周波ノイズを低減することはできないが、低周波ノイズは十分抑圧可能なものである。これにより、スパークによるノイズを電力増幅器３に達するまでに十分小さくすることができるものである。
【００２４】
このため、本送信機は、空中線９から雷サージが混入して装置内の避雷器や同調整合回路の部品でスパークが発生したとしても、コイル１１の作用で立ち下がりを緩やかにして高周波ノイズの発生を抑え、十分抑圧可能な低周波ノイズのみとすることができ、電力増幅器３の半導体が損傷するの防ぎ、送信機の雷サージに対する耐性及び安全性を向上させることができるものである。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る雷サージ低減機能付き送信機によれば、入力された信号を分配器２で分配し、分配された各々の信号をそれぞれ電力増幅器３で増幅し、増幅された信号を合成器３で合成し、同調整合回路６で空中線との同調整合後、送信出力とする送信機であって、複数の電力増幅器３の各々の出力に挿入接続されたＢＰＦ４と、合成器５と同調整合回路６との間に接続されたサージ吸収器７と、出同調整合回路６と空中線９との間に挿入接続された直流カットコンデンサ８と、空中線の入力に接続されたボールギャップ１０と、ボールギャップ１０の接地側に直列に接続されたコイル１１とを備えており、空中線９から雷サージが混入した場合に、装置内でスパークが発生しても、コイル１１のインダクタンスによってサージ波形の立ち下がりを緩やかにして、高周波ノイズの発生を防いで低周波ノイズのみとし、低周波ノイズをサージ吸収器７及びＢＰＦ４によって抑圧することによって、電力増幅器３に達するサージ電力を十分小さくして半導体が損傷するのを防ぐことができ、送信機の雷サージに対する耐性及び安全性を向上させることができる効果がある。
【００２６】
尚、ここでは、電力増幅器３として半導体素子を用いた固体化送信機について説明したが、真空管を用いた送信機に対しても、上述した例と同様にコイルを設けることにより、高周波ノイズの発生を防いで雷サージに対する耐性及び安全性を向上させることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、空中線より混入する雷サージを抑圧、低減して、送信機内部でスパークが発生したとしても十分抑圧可能とし、雷サージに対する耐性を向上させることができる雷サージ低減機能付き送信機に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る送信機の構成を示す構成ブロック図である。
【図２】本装置における雷サージの影響を示す模式説明図である。
【図３】従来の送信機の構成ブロック図である。
【図４】従来の送信機における雷サージの影響を示す模式説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…信号制御回路、  ２…分配器、  ３…電力増幅器（ＰＡ）、  ４…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、  ５…合成器、  ６…同調整合回路、  ７…サージ吸収器、  ８…直流カットコンデンサ、  ９…空中線、  １０…ボールギャップ、  １１…コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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