(57)【要約】【課題】増幅手段の冗長構成における増幅手段の故障時に、増幅手段のマージンを活用し、正常な増幅手段への分配電力を増大させて利得を補償し、合成損失を低減する。【解決手段】第１の増幅手段および第２の増幅手段を備え、その一方または両方を用いて入力信号を増幅して出力する電力増幅装置において、入力信号を所定の電力分配比率かつ等位相で第１の増幅手段および第２の増幅手段に分配する可変電力分配手段と、第１の増幅手段および第２の増幅手段の各出力信号を合成した信号を出力する経路を形成する合成モードと、第１の増幅手段の出力信号を出力する経路または第２の増幅手段の出力信号を出力する経路を切り替える経路切替モードとのモード切り替えが可能な経路切替合成手段と、可変電力分配手段に電力分配比率を設定し、経路切替合成手段に合成モードまたは経路切替モードを設定する制御を行う制御手段とを備える。【選択図】  図１
2018137554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の増幅手段および第２の増幅手段を備え、その一方または両方を用いて入力信号を増幅して出力する電力増幅装置において、
前記入力信号を所定の電力分配比率かつ等位相で前記第１の増幅手段および前記第２の増幅手段に分配する可変電力分配手段と、
前記第１の増幅手段および前記第２の増幅手段の各出力信号を合成した信号を出力する経路を形成する合成モードと、前記第１の増幅手段の出力信号を出力する経路または前記第２の増幅手段の出力信号を出力する経路を切り替える経路切替モードとのモード切り替えが可能な経路切替合成手段と、
前記可変電力分配手段に前記電力分配比率を設定し、前記経路切替合成手段に前記合成モードまたは前記経路切替モードを設定する制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅装置において、
前記可変電力分配手段は、２つのハイブリッドと、その間を接続する２つの伝送路間の相対的な位相差を設定するための位相制御手段とを備え、前記入力信号を該位相制御手段で設定する位相差に応じて前記電力分配比率を設定する構成である
ことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力増幅装置において、
前記経路切替合成手段は、２つのハイブリッドと、その間を接続する伝送路間に複数の位相差を設定する位相制御手段とを備え、該位相制御手段で第１の位相差を設定したときに前記合成モードとなり、第２の位相差を設定したときに前記第１の増幅手段の出力信号を出力する経路となり第３の位相差を設定したときに前記第２の増幅手段の出力信号を出力する経路に切り替わる前記経路切替モードとなる構成である
ことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力増幅装置において、
前記制御手段は、前記入力信号の信号電力が前記第１の増幅手段および前記第２の増幅手段で線形増幅可能な最大許容入力値に対するマージンに応じて、前記可変電力分配手段の前記電力分配比率を制御する構成である
ことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力増幅装置において、
前記制御手段は、前記第１の増幅手段または前記第２の増幅手段の故障時に前記可変電力分配手段の前記電力分配比率を制御するときに、正常動作する増幅手段に対して、前記マージンが３dB以上あれば前記入力信号を等分配の−３dBから３dBの電力補償をして出力する制御を行い、前記マージンが３dB〜０dBであれば前記入力信号を等分配の−３dBからそのマージン分の電力補償をして出力する制御を行う構成である
ことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項６】
第１の増幅手段および第２の増幅手段を備え、その一方または両方を用いて入力信号を増幅して出力する電力増幅制御方法において、
前記入力信号を可変電力分配手段に入力し、所定の電力分配比率かつ等位相で前記第１の増幅手段および前記第２の増幅手段に分配する第１のステップと、
前記第１の増幅手段および前記第２の増幅手段の各出力信号を経路切替合成手段に入力し、各出力信号を合成した信号を出力する経路を形成する合成モードと、前記第１の増幅手段の出力信号を出力する経路または前記第２の増幅手段の出力信号を出力する経路を切り替える経路切替モードとのモード切り替えを行う第２のステップと、
前記可変電力分配手段に前記電力分配比率を設定し、前記経路切替合成手段に前記合成モードまたは前記経路切替モードを設定する制御を行う第３のステップと
を有することを特徴とする電力増幅制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電力増幅制御方法において、
前記第３のステップは、前記入力信号の信号電力が前記第１の増幅手段および前記第２の増幅手段で線形増幅可能な最大許容入力値に対するマージンに応じて、前記可変電力分配手段の前記電力分配比率を制御する
ことを特徴とする電力増幅制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電力増幅制御方法において、
前記第３のステップは、前記第１の増幅手段または前記第２の増幅手段の故障時に前記可変電力分配手段の前記電力分配比率を制御するときに、正常動作する増幅手段に対して、前記マージンが３dB以上あれば前記入力信号を等分配の−３dBから３dBの電力補償をして出力する制御を行い、前記マージンが３dB〜０dBであれば前記入力信号を等分配の−３dBからそのマージン分の電力補償をして出力する制御を行う
ことを特徴とする電力増幅制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星通信システムの基地局における電力増幅装置および電力増幅制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信は広範なサービスエリアと災害に強い特徴を有しているため、地上回線の使用困難な洋上やデジタルディバイド地域、災害時の通信環境構築に広く利用されている。しかしながら、36,000ｋｍ上空の静止衛星を中継して通信するため、伝搬損失が非常に大きく地球局の性能の向上が求められる。特に、点在する各ユーザ端末からのデータを集約する基地局においては、扱う通信容量が大きく、大きな送信電力が必要となると共に、信頼性の確保や故障時の対応が求められる。
【０００３】
大きな送信電力が求められる場合は、(a) 増幅装置単体の高出力化、(b) 増幅装置出力の電力合成のいずれかの対応が考えられる。(a) については日々性能が向上しているものの上限があり、(a) で対応できない場合、または、コスト的観点から、(b) の電力合成のアプローチを取る必要性がある。
【０００４】
図９は、電力合成による電力増幅装置の構成例を示す。
図９(1) は、増幅しようとする信号を分配手段５１を介して２つの増幅手段５２−１，５２−２に入力し、それぞれ増幅した信号を合成手段５３を介して合成して出力する構成である。図９(2) は、増幅しようとする信号を多段化した分配手段５１を介して４つの増幅手段５２−１〜５２−４に入力し、それぞれ増幅した信号を多段化した合成手段５３を介して合成して出力する構成である。分配手段５１および合成手段５３はハイブリッド回路を用いる構成が一般的である。
【０００５】
また、信頼性向上の観点からは、増幅装置の故障に対応する必要がある。(a) の増幅装置単体の場合には、増幅装置の故障により出力が完全に零となるため、増幅装置の冗長構成が必要になる。
【０００６】
図１０は、冗長化した電力増幅装置の構成例を示す。
図１０において、切替手段５４，５５の間に増幅手段５２−１，５２−２を接続し、増幅手段の一方を現用系として、他方を予備系として冗長化した構成である。現用系としている一方の増幅手段が故障した場合には、切替手段５４，５５を現用系から予備系の増幅手段に切り替える。
【０００７】
なお、図９に示す電力合成のために複数の増幅手段を備える構成では、１つの増幅手段の故障により出力が完全に零にならないが、増幅手段の減少による利得低下と合成手段における損失により出力低下が生じる。例えば、図９(1) のように２つの増幅手段の出力を合成する構成において、一方の増幅手段の故障により出力電力が半減（３dB減）し、さらに合成時の振幅偏差に伴う合成手段の損失で３dB減となり、合計の出力低下は６dBとなる。詳しくは、図１１を参照して別途説明する。
【０００８】
特許文献１では、２つの増幅手段の出力を合成する合成手段において、一方の増幅手段が故障した場合に、他方の増幅手段の出力信号を損失なく出力する構成が開示されている。これにより、合成手段における３dBの損失は回避されるが、故障した増幅手段による３dBの利得低下は残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許５９９４８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、増幅手段には、線形増幅可能な許容入力レベルの上限値（以下、最大許容入力値という）Ｐmax があり、この最大許容入力値Ｐmax に対する入力信号電力Ｐinの差が増幅手段のマージンとなる。図１２に示す増幅手段の特性例では、最大許容入力値Ｐmax が−31dBm であり、入力信号電力ＰinがＰmax （−31dBm ）以下で使用可能領域となり、入力信号電力ＰinがＰmax ／２（−34dBm ）以下のときは、増幅手段のマージンが３dB以上となる。また、入力信号電力ＰinがＰmax／２〜Ｐmax（−34dBm 〜−31dBm ）のときは３dB〜０dBのマージンとなる。
【００１１】
図９(1) と同じ図１１(1) の構成において、入力信号電力ＰinがＰmax 以下のときに、分配手段５１で等分配して２つの増幅手段５２−１，５２−２にＰin／２が入力し、それぞれ増幅出力のＰout ／２が合成手段５３で等合成して出力信号電力Ｐout となる。このとき、各増幅手段の入力Ｐin／２はＰmax ／２以下であって３dB以上のマージンがあるので、入力信号電力Ｐinを２Ｐin（＝２Ｐmax ）まで増大させることが可能である。すなわち、本構成は入力信号電力Ｐinが２Ｐmax 以下、図１２の特性例では−28dBm 以下であれば使用可能である。
【００１２】
一方、図１１(2) に示すように、入力信号電力ＰinがＰmax 以下のときに、一方の増幅手段５２−２が故障した場合に、分配手段５１で等分配して正常な他方の増幅手段５２−１にＰin／２が入力し、増幅出力のＰout ／２のみが合成手段５３に入力するので、増幅利得が半減するとともに、合成手段５３における損失（−３dB）があって出力信号電力はＰout ／４となり、６dBの利得減少となる。
【００１３】
このとき、増幅手段５２−１の入力Ｐin／２はＰmax ／２以下であって３dB以上のマージンがあるので、図１１(3) に示すように、入力信号電力Ｐinを２Ｐin（＝２Ｐmax ）に増大し、増幅手段５２−１の入力をＰin／２からＰin（＝Ｐmax ）に増大すれば、増幅出力はＰout となり、合成手段５３における損失（−３dB）は避けられないものの出力信号電力はＰout ／２となる。
【００１４】
しかし、入力信号電力２Ｐinに対して出力信号電力Ｐout ／２であるので、６dBの利得減少は変わらない。すなわち、図１１(3) の構成において、増幅手段の入力を３dBのマージンに応じてＰin／２からＰinに増大するために、分配手段５１の前段で入力信号電力をＰinから２Ｐinに増大させる方法は、６dBの利得低下は同じであり本質的な解決にはならない。一方、入力信号電力Ｐinを大きくする代わりに分配手段５１の電力分配比率を調整し、増幅手段のマージンの範囲で増幅手段への入力電力が大きくすることができれば、増幅手段のマージンに応じた利得が加算されることになるが、そのような構成の電力増幅装置は存在しなかった。
【００１５】
本発明は、複数の増幅手段で構成される電力増幅装置における一部の増幅手段の故障時に、増幅手段のマージンを活用し、正常動作する増幅手段への入力電力を増大させて利得を補償するとともに、合成損失を低減してさらに利得補償が可能な電力増幅装置および電力増幅制御方法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】
【００１６】
第１の発明は、第１の増幅手段および第２の増幅手段を備え、その一方または両方を用いて入力信号を増幅して出力する電力増幅装置において、入力信号を所定の電力分配比率かつ等位相で第１の増幅手段および第２の増幅手段に分配する可変電力分配手段と、第１の増幅手段および第２の増幅手段の各出力信号を合成した信号を出力する経路を形成する合成モードと、第１の増幅手段の出力信号を出力する経路または第２の増幅手段の出力信号を出力する経路を切り替える経路切替モードとのモード切り替えが可能な経路切替合成手段と、可変電力分配手段に電力分配比率を設定し、経路切替合成手段に合成モードまたは経路切替モードを設定する制御を行う制御手段とを備える。
【００１７】
第１の発明の電力増幅装置において、可変電力分配手段は、２つのハイブリッドと、その間を接続する２つの伝送路間の相対的な位相差を設定するための位相制御手段とを備え、入力信号を該位相制御手段で設定する位相差に応じて前記電力分配比率を設定する構成である。
【００１８】
第１の発明の電力増幅装置において、経路切替合成手段は、２つのハイブリッドと、その間を接続する伝送路間に複数の位相差を設定する位相制御手段とを備え、該位相制御手段で第１の位相差を設定したときに合成モードとなり、第２の位相差を設定したときに第１の増幅手段の出力信号を出力する経路となり第３の位相差を設定したときに第２の増幅手段の出力信号を出力する経路に切り替わる経路切替モードとなる構成である。
【００１９】
第１の発明の電力増幅装置において、制御手段は、入力信号の信号電力が第１の増幅手段および第２の増幅手段で線形増幅可能な最大許容入力値に対するマージンに応じて、可変電力分配手段の電力分配比率を制御する構成である。この制御手段は、第１の増幅手段または第２の増幅手段の故障時に可変電力分配手段の電力分配比率を制御するときに、正常動作する増幅手段に対して、マージンが３dB以上あれば入力信号を等分配の−３dBから３dBの電力補償をして出力する制御を行い、マージンが３dB〜０dBであれば入力信号を等分配の−３dBからそのマージン分の電力補償をして出力する制御を行う構成としてもよい。
【００２０】
第２の発明は、第１の増幅手段および第２の増幅手段を備え、その一方または両方を用いて入力信号を増幅して出力する電力増幅制御方法において、入力信号を可変電力分配手段に入力し、所定の電力分配比率かつ等位相で第１の増幅手段および第２の増幅手段に分配する第１のステップと、第１の増幅手段および第２の増幅手段の各出力信号を経路切替合成手段に入力し、各出力信号を合成した信号を出力する経路を形成する合成モードと、第１の増幅手段の出力信号を出力する経路または第２の増幅手段の出力信号を出力する経路を切り替える経路切替モードとのモード切り替えを行う第２のステップと、可変電力分配手段に電力分配比率を設定し、経路切替合成手段に合成モードまたは経路切替モードを設定する制御を行う第３のステップとを有する。
【００２１】
第２の発明の電力増幅制御方法において、第３のステップは、入力信号の信号電力が第１の増幅手段および第２の増幅手段で線形増幅可能な最大許容入力値に対するマージンに応じて、可変電力分配手段の電力分配比率を制御する。
【００２２】
この第３のステップは、第１の増幅手段または第２の増幅手段の故障時に可変電力分配手段の電力分配比率を制御するときに、正常動作する増幅手段に対して、マージンが３dB以上あれば入力信号を等分配の−３dBから３dBの電力補償をして出力する制御を行い、マージンが３dB〜０dBであれば入力信号を等分配の−３dBからそのマージン分の電力補償をして出力する制御を行ってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、２つの増幅手段の前段に可変電力分配手段を配置し、後段に経路選択合成手段を配置することにより、一方の増幅手段の故障時に、他方の増幅手段への入力信号を増大させ、かつその増幅手段からの出力信号を損失なく取り出すことができる。
【００２４】
特に、入力信号の信号電力が増幅手段で線形増幅可能な最大許容入力値に対するマージンに応じて、可変電力分配手段の電力分配比率を制御することができる。これにより、マージンが３dB以上あれば、故障した増幅手段の利得低下分を完全補償でき、マージンが３dB〜０dBであればその範囲で故障した増幅手段の利得低下分を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電力増幅装置の基本構成例を示す図である。
【図２】可変電力分配手段１１および経路切替合成手段１３の構成例を示す図である。
【図３】可変電力分配手段１１の特性例を示す図である。
【図４】可変電力分配手段１１の特性例（拡大）を示す図である。
【図５】電力増幅装置の実施例１の構成を示す図である。
【図６】電力増幅装置の実施例２の構成を示す図である。
【図７】電力増幅装置の実施例３の構成を示す図である。
【図８】電力増幅装置の実施例４の構成を示す図である。
【図９】電力合成による電力増幅装置の構成例を示す図である。
【図１０】冗長化した電力増幅装置の構成例を示す図である。
【図１１】電力合成による電力増幅装置の課題を説明する図である。
【図１２】増幅手段の特性例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の電力増幅装置の基本構成例を示す。
図１において、電力増幅装置は、可変電力分配手段１１、増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２、経路切替合成手段１３、故障検出手段１４により構成される。
【００２７】
可変電力分配手段１１は、入力信号を２つの増幅手段に分配する電力分配比率を制御可能な構成である。２つの増幅手段が稼働するときは入力信号を等振幅かつ等位相で分配し、一方の増幅手段が故障して他方の増幅手段に入力信号を入力するときは、当該増幅手段のマージンに応じた所定の電力分配比率で分配する。経路切替合成手段１３は、２つの増幅手段の出力信号を損失なく合成して出力する合成モードと、一方の増幅手段が故障して他方の増幅手段の出力信号を出力するときに当該増幅手段の出力信号を損失なく出力する経路切替モードとを切り替える構成である。故障検出手段１４は、２つの増幅手段の故障（もしくは正常性）を検出し、その結果に応じて可変電力分配手段１１の電力分配比率と、経路切替合成手段１３の動作モード（合成モードまたは経路切替モード）を制御する。
【００２８】
図２は、可変電力分配手段１１および経路切替合成手段１３の構成例を示す。
図２(1) において、可変電力分配手段１１は、２つの90度ハイブリッド１１１，１１２と、その間を接続する伝送路間に０度〜90度〜180 度の位相差を設定する位相制御手段１１３とを備える。可変電力分配手段１１の入力信号は、90度ハイブリッド１１１の入力端子１から入力して分配され、位相制御手段１１３で所定の位相差を与えて90度ハイブリッド１１２に入力し、出力端子１，２に分配出力される。
【００２９】
図３および図４は、可変電力分配手段１１の特性例を示す。
図３および図４において、横軸は位相制御手段１１３で設定する位相差であり、縦軸は出力端子１，２における挿入損失を示す。
【００３０】
位相制御手段１１３で位相差90度に設定した場合には、90度ハイブリッド１１２から出力端子１，２に挿入損失−３dBで等分配される。
【００３１】
位相制御手段１１３で位相差90度〜 180度に設定した場合には、90度ハイブリッド１１２から出力端子１に挿入損失−３dB〜０dBで分配される。
【００３２】
位相制御手段１１３で位相差90度〜０度に設定した場合には、90度ハイブリッド１１２から出力端子２に挿入損失−３dB〜０dBで分配される。
【００３３】
なお、可変電力分配手段１１の90度ハイブリッド１１１については 180度ハイブリッドや同位相で分配する分配器に置き換えることも可能であり、その場合は位相制御手段１１３に設定する位相差も適宜調整すればよい。
【００３４】
図４は、挿入損失０〜−３dBの範囲を拡大したものである。例えば、位相差を90度から 120度に変化させることにより、出力端子１の挿入損失は−３dBから−1.2dB になる。すなわち、出力端子１の信号電力を 1.8dBアップさせることができる。逆に、位相差を90度から60度に変化させることにより、出力端子２の挿入損失は−３dBから−1.2dB になる。すなわち、出力端子２の信号電力を 1.8dBアップさせることができる。これが出力端子１または出力端子２に−３dBから０dBの任意の挿入損失で分配する可変電力分配手段１１の特徴であるが、この使い方については以下に示す実施例２において説明する。
【００３５】
図２(2) において、経路切替合成手段１３は、可変電力分配手段１１と対称の構成になっており、２つの90度ハイブリッド１３１，１３２と、その間を接続する伝送路間に０度／90度／180 度の位相差を設定する位相制御手段１３３とを備え、可変電力分配手段１１の入力端子１および出力端子１，２が、経路切替合成手段１３では出力端子１および入力端子１，２となる。経路切替合成手段１３の入力信号は、90度ハイブリッド１３１の入力端子１，２から入力して分配され、位相制御手段１３３で所定の位相差を与えて90度ハイブリッド１３２に入力し、出力端子１に合成出力される。
【００３６】
90度ハイブリッド１３１の入力端子１，２に同位相の信号が入力される場合には、位相制御手段１３３で位相差90度に設定することにより、90度ハイブリッド１３２の出力端子１に等合成されて出力される合成モードとなる。
【００３７】
90度ハイブリッド１３１の入力端子１のみに信号が入力される場合には、位相制御手段１３３で位相差 180度に設定することにより、90度ハイブリッド１３２の出力端子１に損失なく出力される経路選択モードとなる。
【００３８】
90度ハイブリッド１３１の入力端子２のみに信号が入力される場合には、位相制御手段１３３で位相差０度に設定することにより、90度ハイブリッド１３２の出力端子１に損失なく出力される経路選択モードとなる。
【００３９】
（実施例１）
図５は、本発明の電力増幅装置の実施例１の構成を示す。
図５において、可変電力分配手段１１の構成は図２(1) に示すものであり、経路切替合成手段１３の構成は図２(2) に示すものである。ここで、電力増幅装置の入力信号電力をＰinをＰin≦Ｐmax とし、数値例としてＰmax ＝−31dBm 、増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２の利得を74dB、各部の信号電力値（dBm ）を図中カッコ書きで示す。すなわち、入力信号電力Ｐinに対する増幅手段のマージンが３dB以上ある場合である。
【００４０】
図５(1) は、２つの増幅手段が稼働する定常時の場合であり、可変電力分配手段１１で等分配となり、経路切替合成手段１３が合成モードに設定される例を示す。
【００４１】
入力信号電力Ｐin（Ｐin≦Ｐmax 、ここでは−31dBm ）は、可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３で位相差90度に設定して等分配され、増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２にそれぞれＰin／２（＝Ｐmax ／２、−34dBm)で入力される。増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２は、等振幅等位相の入力信号電力Ｐin／２をそれぞれ増幅し、等振幅等位相のＰout ／２（40dBm)を出力する。それぞれの出力Ｐout ／２は、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３で位相差90度に設定することにより、等合成されて出力信号電力Ｐout （43dBm ）として出力される。これにより、電力増幅装置としての利得は74dBとなる。
【００４２】
なお、ここでは各増幅手段の入力Ｐin／２がＰmax ／２以下であって３dB以上のマージンがあるので、増幅手段の最大許容入力値Ｐmax の２倍以上の入出力電力に対応することができる。
【００４３】
図５(2) は、増幅手段（＃２）１２−２が故障した場合であり、可変電力分配手段１１で片分配となり、経路切替合成手段１３が経路選択モードに設定される例を示す。従来構成では、図１１(2) に示すように６dBの損失となる。
【００４４】
入力信号電力Ｐin（Ｐin≦Ｐmax 、ここでは−31dBm ）は、可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３で位相差 180度に設定することにより、増幅手段（＃１）１２−１のみに損失なしのＰin（−31dBm ）で片分配される。増幅手段（＃１）１２−１の増幅出力はＰout (43dBm) となり、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３で位相差 180度に設定することにより、損失なく出力信号電力Ｐout (43dBm）として出力される。これにより、電力増幅装置としての利得は74dBとなり、図５(1) の定常時の利得と同等になる。
【００４５】
図５(3) は、増幅手段（＃１）１２−１が故障した場合であり、可変電力分配手段１１で片分配となり、経路切替合成手段１３が経路選択モードに設定される例を示す。
【００４６】
入力信号電力Ｐin（Ｐin≦Ｐmax 、ここでは−31dBm ）は、可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３で位相差０度に設定することにより、増幅手段（＃２）１２−２のみに損失なしのＰin（−31dBm ）で片分配される。増幅手段（＃２）１２−２の増幅出力はＰout (43dBm）となり、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３で位相差０度に設定することにより、損失なく出力信号電力Ｐout (43dBm）として出力される。これにより、電力増幅装置としての利得は74dBとなり、図５(1) の定常時の利得と同等になる。
【００４７】
（実施例２）
図６は、本発明の電力増幅装置の実施例２の構成を示す。
図６において、可変電力分配手段１１の構成は図２(1) に示すものであり、経路切替合成手段１３の構成は図２(2) に示すものである。ここで、電力増幅装置の入力信号電力ＰinをＰmax ＜Ｐin≦２Ｐmax とし、数値例としてＰmax ＝−31dBm 、増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２の利得を74dB、各部の信号電力値（dBm ）を図中カッコ書きで示す。すなわち、入力信号電力Ｐinに対する増幅手段のマージンが３dB〜０dBの場合である。
【００４８】
図６(1) は、２つの増幅手段が稼働する定常時の場合であり、可変電力分配手段１１で等分配となり、経路切替合成手段１３が合成モードに設定される例を示す。
【００４９】
入力信号電力Ｐin（Ｐmax ＜Ｐin≦２Ｐmax 、ここでは−30dBm ）は、可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３で位相差90度に設定して等分配され、増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２にそれぞれＰin／２（−33dBm ）で入力される。増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２は、等振幅等位相の入力信号電力Ｐin／２をそれぞれ増幅し、等振幅等位相のＰout ／２（41dBm ）を出力する。それぞれの出力Ｐout ／２は、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３で位相差90度に設定することにより、等合成されて出力信号電力Ｐout (44dBm）として出力される。これにより、電力増幅装置としての利得は74dBとなる。
【００５０】
図６(2) は、増幅手段（＃２）１２−２が故障した場合であり、可変電力分配手段１１で電力可変分配となり、経路切替合成手段１３が経路選択モードに設定される例を示す。
【００５１】
入力信号電力Ｐin（Ｐmax ＜Ｐin≦２Ｐmax 、ここでは−30dBm ）を、可変電力分配手段１１で等分配したときのＰin／２（−33dBm ）は、Ｐmax(−31dBm ）に対して２dBのマージンがある。この入力信号電力Ｐin（−30dBm ）は、可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３で位相差90度から 120度に設定することにより、図４に示すように、等分配による挿入損失−３dBから約２dB補償されてＰin／２＋（−31dBm)となり、増幅手段（＃１）１２−１に入力される。増幅手段（＃１）１２−１の増幅出力はＰout ／２＋ (43dBm)となり、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３で位相差 180度に設定することにより、損失なく出力信号電力Ｐout ／２＋（43dBm ）として出力される。これにより、電力増幅装置としての利得は73dBとなり、図６(1) の定常時の74dBより１dB低下するが、従来の６dB低下から改善している。
【００５２】
図６(3) は、増幅手段（＃１）１２−１が故障した場合であり、可変電力分配手段１１で電力可変分配となり、経路切替合成手段１３が経路選択モードに設定される例を示す。
【００５３】
入力信号電力Ｐin（Ｐmax ＜Ｐin≦２Ｐmax 、ここでは−30dBm ）は、可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３で位相差90度から60度に設定することにより、図４に示すように、等分配による挿入損失−３dBから約２dB補償されてＰin／２＋（−31dBm ）となり、増幅手段（＃２）１２−２に入力される。増幅手段（＃２）１２−２の増幅出力はＰout ／２＋（43dBm ）となり、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３で位相差０度に設定することにより、損失なく出力信号電力Ｐout ／２＋（43dBm ）として出力される。これにより、電力増幅装置としての利得は73dBとなり、図６(1) の定常時の74dBより１dB低下するが、従来の６dB低下から改善している。
【００５４】
（実施例３）
図７は、本発明の電力増幅装置の実施例３の構成を示す。
図７において、実施例３は、図５に示す実施例１の可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３を、２つの経路に挿入される位相制御手段１１３−１，１１３−２により実現し、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３を、２つの経路に挿入される位相制御手段１３３−１，１３３−２により実現したものである。その他の構成は実施例１と同様である。可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３−１は 180度／90度の位相差を設定し、位相制御手段１１３−２は90度／０度の位相差を設定する。経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３−１は 180度／90度の位相差を設定し、位相制御手段１３３−２は90度／０度の位相差を設定する。
【００５５】
増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２が正常動作する定常時は、図７(1) に示すように、位相制御手段１１３−１で位相差 180度を設定し、位相制御手段１１３−２で位相差90度を設定することにより、相対的な位相差は90度となる。さらに、位相制御手段１３３−１で位相差90度を設定し、位相制御手段１３３−２で位相差０度を設定することにより、相対的な位相差は90度となる。これにより、図５(1) の実施例１と同様に、入力信号電力Ｐinは、増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２に等分配してＰin／２で入力され、各増幅手段の増幅出力Ｐout ／２は等合成されて出力信号電力Ｐout として出力される。
【００５６】
増幅手段（＃２）１２−２の故障時は、図７(2) に示すように、位相制御手段１１３−１で位相差を 180度のままに設定し、位相制御手段１１３−２で位相差を90度から０度に設定することにより、相対的な位相差は 180度となる。さらに、位相制御手段１３３−１で位相差90度から 180度を設定し、位相制御手段１３３−２で位相差０度のままに設定することにより、相対的な位相差は 180度となる。これにより、図５(2) の実施例１と同様に、入力信号Ｐinは増幅手段(＃１)１２−１のみにＰinで入力され、その増幅出力Ｐout は、損失なく出力信号電力Ｐout として出力される。
【００５７】
増幅手段（＃１）１２−１の故障時は、図７(3) に示すように、位相制御手段１１３−１で位相差を 180度から90度に設定し、位相制御手段１１３−２で位相差を90度のままに設定することにより、相対的な位相差は０度となる。さらに、位相制御手段１３３−１で位相差90度ままに設定し、位相制御手段１３３−２で位相差０度から90度に設定することにより、相対的な位相差は０度となる。これにより、図５(3) の実施例１と同様に、入力信号Ｐinは増幅手段（＃２）１２−２のみにＰinで入力され、その増幅出力Ｐout は、損失なく出力信号電力Ｐout として出力される。
【００５８】
ここで、実施例１は、可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３が０度，90度， 180度を選択する構成であり、例えば増幅手段(＃１)１２−１が故障した場合には、図５(3) に示すように、位相制御手段１１３に対して、位相差を０度，90度， 180度の中の０度に切り替える制御が必要になる。一方、実施例３は、位相制御手段１１３−１が位相差 180度と90度の選択であり、位相制御手段１１３−２が位相差90度と０度の選択である。例えば増幅手段（＃１）１２−１が故障した場合には、図７(3) に示すように、位相制御手段１１３−１に対して位相差の切り替えを指示するだけで、180 度から90度への切り替えが可能である。このように、実施例１の位相制御手段１１３に比べて、実施例３の位相制御手段１１３−１，１１３−２は、構成および制御が簡単になる。経路選択合成手段１３の位相制御手段１３３−１，１３３−２についても同様である。以下に説明する実施例４についても同様である。
【００５９】
（実施例４）
図８は、本発明の電力増幅装置の実施例４の構成を示す。
図８において、実施例４は、図６に示す実施例２の可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３を、２つの経路に挿入される位相制御手段１１３−１，１１３−２により実現し、経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３を、２つの経路に挿入される位相制御手段１３３−１，１３３−２により実現したものである。その他の構成は実施例２と同様である。可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３−１は 180度／180−θ1度の位相差を設定し、位相制御手段１１３−２は90度／90−θ2 度の位相差を設定する。ここではθ1 ＝θ2 ＝30度とすることにより、実施例２の可変電力分配手段１１の位相制御手段１１３と同様の60度／90度／120 度の位相差を設定することができる。経路切替合成手段１３の位相制御手段１３３−１は 180度／90度の位相差を設定し、位相制御手段１３３−２は90度／０度の位相差を設定する。
【００６０】
なお、ここではθ1 ＝θ2 としているが、２つの増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２の特性の違いに応じて微調整してもよい。
【００６１】
増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２が正常動作する定常時は、図８(1) に示すように、位相制御手段１１３−１で位相差 180度を設定し、位相制御手段１１３−２で位相差90度を設定することにより、相対的な位相差は90度となる。さらに、位相制御手段１３３−１で位相差90度を設定し、位相制御手段１３３−２で位相差０度を設定することにより、相対的な位相差は90度となる。これにより、図６(1) の実施例２と同様に、入力信号電力Ｐinは、増幅手段（＃１）１２−１および増幅手段（＃２）１２−２に等分配してＰin／２で入力され、各増幅手段の増幅出力Ｐout ／２は等合成されて出力信号電力Ｐout として出力される。
【００６２】
増幅手段（＃２）１２−２の故障時は、図８(2) に示すように、位相制御手段１１３−１で位相差を 180度のままに設定し、位相制御手段１１３−２で位相差を90度から90−θ2 ＝60度に設定することにより、相対的な位相差は 120度となる。さらに、位相制御手段１３３−１で位相差90度から 180度に設定し、位相制御手段１３３−２で位相差０度のままに設定することにより、相対的な位相差は 180度となる。これにより、図６(2) の実施例２と同様に、入力信号Ｐinは増幅手段（＃１）１２−１にＰin／２＋で入力され、その増幅出力Ｐout ／２＋は、損失なく出力信号電力Ｐout ／２＋として出力される。
【００６３】
増幅手段（＃１）１２−１の故障時は、図８(3) に示すように、位相制御手段１１３−１で位相差を 180度から 180−θ1 ＝ 150度に設定し、位相制御手段１１３−２で位相差を90度のままに設定することにより、相対的な位相差は60度となる。さらに、位相制御手段１３３−１で位相差90度のままに設定し、位相制御手段１３３−２で位相差０度から90度に設定することにより、相対的な位相差は０度となる。これにより、図６(3) の実施例２と同様に、入力信号Ｐinは増幅手段（＃２）１２−２にＰin／２＋で入力され、その増幅出力Ｐout ／２＋は、損失なく出力信号電力Ｐout ／２＋として出力される。
【符号の説明】
【００６４】
１１  可変電力分配手段
１２  増幅手段
１３  経路切替合成手段
１４  故障検出手段
１１１，１１２，１３１，１３２  90度ハイブリッド
１１３，１３３  位相制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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