(57)【要約】【課題】フィルタ部や整合部などインピーダンス整合が必要な回路において、切り離し及び再結合をすることなくインピーダンス整合を行う。【解決手段】実施形態のディジタル振幅変調装置は、変調信号の電圧振幅レベルに応じてオン／オフ制御可能な並列に接続され、キャリア信号を増幅して出力する複数の電力増幅器と、各電力増幅器の出力を合成することにより振幅変調波信号を生成する合成部と、合成部が生成した振幅変調波信号のフィルタリングを行うフィルタ部と、を備えている。そして、フィルタ部は、当該フィルタ部に現在設定されているインダクタンスあるいはキャパシタンスにより算出したインピーダンスあるいは特性に基づいて、前記インダクタンスあるいは前記キャパシタンスを変更可能な可変素子を有して構成されている。【選択図】図３
2015139208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調信号の電圧振幅レベルに応じてオン／オフ制御可能な並列に接続され、キャリア信号を増幅して出力する複数の電力増幅器と、
各電力増幅器の出力を合成することにより振幅変調波信号を生成する合成部と、
前記合成部が生成した振幅変調波信号のフィルタリングを行うフィルタ部と、を備え、
前記フィルタ部は、当該フィルタ部に現在設定されているインダクタンスあるいはキャパシタンスにより算出したインピーダンスあるいは特性に基づいて、前記インダクタンスあるいは前記キャパシタンスを変更可能な可変素子を有して構成されている、
ディジタル振幅変調装置。
【請求項２】
前記フィルタ部に現在設定されているインダクタンスあるいはキャパシタンスに基づいて入力インピーダンスあるいは出力インピーダンスを演算により算出するインピーダンス演算部を備えた、
請求項１記載のディジタル振幅変調装置。
【請求項３】
前記フィルタ部において現在設定されているインダクタンスあるいはキャパシタンスを用いた場合の特性を演算により算出する特性演算部を備えた、
請求項１又は請求項２記載のディジタル振幅変調装置。
【請求項４】
前記フィルタ部において現在設定されているインダクタンスあるいはキャパシタンスに基づいて入力インピーダンスあるいは出力インピーダンスを演算により算出するインピーダンス演算部と、
前記フィルタ部において現在設定されているインダクタンスあるいはキャパシタンスを用いた場合の特性を演算により算出する特性演算部と、
前記フィルタ部を構成する可変素子を駆動する駆動装置と、
前記入力インピーダンスあるいは出力インピーダンス並びに前記特性に基づいて、前記駆動装置を制御する駆動演算部と、
を備えた請求項１記載のディジタル振幅変調装置。
【請求項５】
前記特性は、効率及び歪率を含み、
前記可変素子は、前記効率及び歪率のうち、効率を優先してインダクタンスあるいはキャパシタンスを変更する、
請求項３または請求項４記載のディジタル振幅変調装置。
【請求項６】
前記特性は、出力電力、効率、歪率あるいはスプリアスのうち少なくともいずれかを含む、
請求項３または請求項４記載のディジタル振幅変調装置。
【請求項７】
前記フィルタ部は、当該ディジタル振幅変調装置の後段に接続される整合部、フィルタ、リジェクタあるいはトラップ回路と共働して前記可変素子のインダクタンスあるいはキャパシタンスを変更する、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のディジタル振幅変調装置。
【請求項８】
アナログ回路として構成され、前記フィルタ部の入力インピーダンスあるいは出力インピーダンスに基づいて、全ての前記増幅部をオフ制御状態とするための処理を行う瞬間停止回路と、
アナログ回路及びディジタル回路の複合回路として構成され、前記フィルタ部の入力インピーダンスあるいは出力インピーダンスに基づいて演算を行い、保護指標を出力する保護指標演算部と、
前記保護指標に基づいて前記複数の電力増幅器の全数停止及び復帰を繰り返す処理を行う停止処理部と、
前記停止処理部と排他的に動作し、前記保護指標に基づいて、実際に駆動する電力増幅器の停止及び復帰を個別に行う処理を行う減力処理部と、
前記瞬間停止開路、前記停止処理部及び前記減力処理部の処理結果に基づいて、前記複数の電力増幅器のオン／オフ制御を行う制御部と、
を備えた請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のディジタル振幅変調装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のディジタル振幅変調装置と、
前記ディジタル振幅変調装置と送信アンテナとのインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、
前記整合部は、当該整合部について算出したインピーダンスに基づいて、インダクタンスあるいはキャパシタンスを変更可能な可変素子を有して構成されている、
送信システム。
【請求項１０】
前記整合部の入力インピーダンスあるいは出力インピーダンスを演算により算出するインピーダンス演算部を備えた、
請求項９記載の送信システム。
【請求項１１】
前記整合部を構成する可変素子を駆動する第２の駆動装置と、
前記インピーダンスに基づいて、前記第２の駆動装置を制御する第２の駆動演算部と、
を備えた請求項９又は請求項１０記載の送信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ディジタル振幅変調装置及び送信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中波放送においては、並列に配置された複数の電力増幅器を有し、変調信号の電圧振幅レベルに合わせて複数の電力増幅器をオン／オフ制御することで増幅されたキャリア信号が出力される電力増幅器の台数を変更し、オン状態の電力増幅器の出力信号を合成部で合成し、フィルタ部により余計な成分を除去するフィルタリングを行うことでＡＭ波（振幅変調波：Amplitude  Modulation  Wave）を生成するディジタル振幅変調装置が知られている。
【０００３】
この種のディジタル振幅変調装置を実際の放送に用いる場合には、合成部で合成された信号をフィルタ部を介して送信アンテナから送出するに際し、ディジタル振幅変調装置を構成するフィルタ部と共働してインピーダンス整合を行う整合部を設ける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４５８０１１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらフィルタ部や整合部でインピーダンス整合を実施する際には、専用の測定器を使用し、フィルタ部や整合部を一旦切り離す必要があった。
【０００６】
さらに、インピーダンス整合後の歪率、効率、スプリアスなどの特性を取得するには、これらフィルタ部や整合部を結合したうえで測定を実施する必要があり、作業が煩雑であるとともに、測定結果である特性が規格を満たさない場合には、繰り返しの作業が発生する虞があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、フィルタ部や整合部などインピーダンス整合が必要な回路において、切り離し及び再結合をすることなくインピーダンス整合を行うことが可能なディジタル振幅変調装置及び送信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のディジタル振幅変調装置は、変調信号の電圧振幅レベルに応じてオン／オフ制御可能な並列に接続され、キャリア信号を増幅して出力する複数の電力増幅器と、各電力増幅器の出力を合成することにより振幅変調波信号を生成する合成部と、合成部が生成した振幅変調波信号のフィルタリングを行うフィルタ部と、を備えている。
そして、フィルタ部は、当該フィルタ部に現在設定されているインダクタンスあるいはキャパシタンスにより算出したインピーダンスあるいは特性に基づいて、前記インダクタンスあるいは前記キャパシタンスを変更可能な可変素子を有して構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態のディジタル振幅変調装置の概要構成ブロック図である。
【図２】図２は、可変素子を使用したπ型ロウパスフィルタの一例の説明図である。
【図３】図３は、ディジタル振幅変調装置のより具体的な構成の説明図である。
【図４】図４は、フィルタ部のインピーダンス整合処理手順の処理フローチャートである。
【図５】図５は、インピーダンス整合の説明図である。
【図６】図６は、効率優先で整合を実施する場合の説明図である。
【図７】図７は、基準点となるインピーダンスから一定のノルムを範囲としてインピーダンスを可変する場合の説明図である。
【図８】図８は、従来のインピーダンス整合処理の処理フローチャートである。
【図９】図９は、第１実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
【図１０】図１０は、整合部におけるインピーダンス整合処理の処理フローチャートである。
【図１１】図１１は、第２実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態のディジタル振幅変調装置の概要構成ブロック図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態のインピーダンス測定及び調整処理のフローチャートである。
【図１４】図１４は、第４実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
【図１５】図１５は、第５実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
【図１６】図１６は、第６実施形態の保護部の概要構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して好適な実施形態について説明する。
図１は、実施形態のディジタル振幅変調装置の概要構成ブロック図である。
ディジタル振幅変調装置１００は、大別すると、図１に示すように、変調制御部１１、電力増幅部１２、合成部１３、フィルタ部１４、キャリア信号入力端子Ｔｃ、音声信号入力端子Ｔｓ及び信号出力端子Ｔｏｕｔを備えている。
【００１１】
キャリア信号入力端子Ｔｃには、伝送信号であるキャリア信号Ｓｃが入力される。
音声信号入力端子Ｔｓには、変調信号である音声信号Ｓｓが入力される。
信号出力端子Ｔｏｕｔからは、合成後にインピーダンス整合がなされフィルリング（濾波）された振幅変調信号ＳＡＭが出力される。
【００１２】
電力増幅部１２は、並列接続され、個別にオン／オフ制御可能なｎ台の電力増幅器（ＰＡ：Power  Amplifier）１２−１〜１２−ｎを備えている。キャリア信号入力端子Ｔｃに入力されたキャリア信号Ｓｃは、変調制御部１１を介して電力増幅器１２−１〜１２−ｎに分配される。
【００１３】
電力増幅器１２−１〜１２−ｎは、それぞれ変調制御部１１からのオン制御により個別にオン状態（駆動状態）とされる。そして、オン状態の電力増幅部１２−ｘ（ｘ：１〜ｎ）は、それぞれキャリア信号Ｓｃをあらかじめ定められたレベルに増幅して増幅キャリア信号Ｓａｃを合成部１３に出力する。また、電力増幅器１２−１〜１２−ｎは変調制御部１１からのオフ制御によりオフ状態（停止状態）となる。
本実施形態では、電力増幅器１２−１〜１２−ｎのオン／オフ制御を行う手法として図１に示したようにキャリア信号Ｓｃと制御信号を使用している。これに対し、キャリア信号Ｓｃの位相差を変化させることで、オン／オフ制御を実現するように構成することも可能である。また、キャリア信号Ｓｃの位相差を変化させ、電力増幅器１２−１〜１２−ｎにおける増幅レベルを変化させることも可能である。
【００１４】
合成部１３は、オン状態にある電力増幅器１２−１〜１２−ｎがそれぞれ出力した増幅キャリア信号Ｓａｃを合成して合成キャリア信号Ｓｓａｃを出力する。
本実施形態では、ディジタル振幅変調装置１００のフィルタ部１４やディジタル振幅変調装置１００の後段に接続される整合部１５に可変素子を採用することで、インダクタンス値やキャパシタンス値を活線のまま、つまり、結合状態を維持したまま変更可能な仕組みを実現する。
【００１５】
本実施形態で用いる可変素子としては、可変コイルあるいは可変コンデンサ等が挙げられる。
例えば、インダクタンスを可変する可変素子としては、可変コイルが挙げられる。可変コイルの場合には、コイルの実効的な巻き数や長さを変更したり、磁束を妨げる量、透磁率などを変更したりすることで、インダクタンス値を変化させる。
【００１６】
また、キャパシタンスを可変する可変素子としては、可変コンデンサが挙げられる。可変コンデンサの場合には、印加電圧などを変化させ空乏層の厚さを制御することで誘電率などを変更することで、キャパシタンス値を変化させたり、機械的な軸を回転させることで電極間が対向する面積や電極間の距離を変化させることで、キャパシタンス値を変化させたりする可変コンデンサが用いられる。
【００１７】
図２は、可変素子を使用したπ型ロウパスフィルタの一例の説明図である。
さらに、π型ロウパスフィルタ３０においては、図２に示すように、可変コイル３１及び可変コンデンサ３２、３３をπ字形状に結線し、組み合わせることでインピーダンスのレジスタンス成分及びリアクタンス成分を変更可能に構成する。
【００１８】
さらにまた、π型ロウパスフィルタにおいては、図示しない送信アンテナとの間に接続されるリジェクタ回路、トラップ回路、直列共振回路あるいは並列共振回路等を組み合わせることで、可変コイルあるいは可変コンデンサのいずれか一方のみで、インピーダンスのレジスタンス成分及びリアクタンス成分を変更させることも可能である。
【００１９】
本実施形態においては、以上のような可変コイルあるいは可変コンデンサ等の可変素子を採用することで、これらを回路から分離することなく、インピーダンス整合を実施することが可能となっている。
【００２０】
フィルタ部１４は、合成部１３が出力した合成キャリア信号Ｓｓａｃのフィルタリング（濾波）することで、合成キャリア信号Ｓｓａｃに含まれる不要な成分を抑圧する。さらに、フィルタ部１４は、例えば、信号出力端子Ｔｏｕｔにおいて、５０Ωとなるように、上述した可変素子（π型ロウパスフィルタ３０を構成した場合、可変コイル３１及び可変コンデンサ３２、３３）を用いてインピーダンス整合を行い、振幅変調されたＲＦ帯の放送波（ＡＭ波）である振幅変調信号ＳＡＭを信号出力端子Ｔｏｕｔから出力する。
【００２１】
信号出力端子Ｔｏｕｔの後段には、上述の例の場合、送信アンテナ入力インピーダンスを５０Ωにインピーダンス整合するための整合部１５が設けられている。
すなわち、フィルタ部１４のインピーダンス整合は、ディジタル振幅変調装置１００と整合部１５との間を同軸ケーブルなどで接続することを目的とし、整合部１５のインピーダンス整合は、整合部１５の先にある図示しない送信アンテナに接続することを目的としている。
【００２２】
そのため、フィルタ部１４で整合するインピーダンスは、一般的な同軸ケーブルなどの特性インピーダンスが５０Ωであるため、５０Ωという値に設定される。
また、信号出力端子Ｔｏｕｔと図示しない送信アンテナとの間には、リジェクタ回路やトラップ回路などが挿入されるので、整合部１５で整合するインピーダンスは、それらのリジェクタ回路やトラップ回路などを考慮した値に設定される。
【００２３】
図３は、ディジタル振幅変調装置のより具体的な構成の説明図である。
本実施形態では、図３に示すように、さらに、ディジタル振幅変調装置１００Ａのフィルタ部１４や後段の整合部１５の前後にそれぞれピックアップ部（検出部）を設け、抵抗やコンデンサ・カレントトランスで振幅変調されたＲＦ帯の放送波（ＡＭ波）の電圧成分や電流成分をピックアップ（検出）し、フィルタ部１４あるいは整合部１５の接続状態を維持したままインピーダンスの算出を行っている。
【００２４】
ディジタル振幅変調装置１００Ａのフィルタ部１４に対応するピックアップ部としては、本実施形態では、前置ピックアップ部１７Ａ、後置ピックアップ部１７Ｂの２つを想定している。
しかしながら、前置ピックアップ部１７Ａあるいは後置ピックアップ部１７Ｂのいずれか一方とし、フィルタ部１４の入力側あるいは出力側のいずれか一方のインピーダンスのみを算出しても良い。あるいは、必要に応じて（例えば、電圧ピックアップ部２個、電流ピックアップ部２個等）ピックアップ部を３個以上設けることも可能である。
【００２５】
上記構成によれば、ピックアップ部でピックアップした電圧成分や電流成分を基に歪率やスプリアスなどの特性の算出も行うことで、フィルタ部１４（あるいは整合部１５）と、他の回路部との分離が不要となり、さらに、インピーダンスと特性（歪率やスプリアスなど）とを同時に観測することで、繰り返し作業の発生を抑制することが可能となる。
【００２６】
また、インピーダンスと特性と算出するために電圧成分や電流成分をピックアックするピックアップ部を、フィルタ部１４と整合部１５との間に設けて、フィルタ部１４と整合部１５とで共用することも可能である。
【００２７】
さらに、ピックアップ部の出力信号に基づいて演算を行う演算回路（図３の例では、インピーダンス演算部４２、特性演算部４３及び保護部４４）に対し、ピックアップ部をそれぞれに設ける必要があるが、図３の実施形態では、演算回路の入力段に入力信号の選択切替部（選択切替回路）４１を設けてピックアップ部の数を最小限に抑制するように構成している。
【００２８】
さらにまた、ピックアップ部の構成にλ／４変成器などを使用し、電圧値Ｖ１と電圧値Ｖ１から位相がπ／２離れた電圧値Ｖ２（電流値に相当）のみでインピーダンスや、フィルタ部１４あるいは整合部１５の特性等の特性を演算するように構成することも可能である。
【００２９】
加えて、演算回路（図３の例では、インピーダンス演算部４２、特性演算部４３及び保護部４４）に制御部４５を介して、表示部４６を接続して演算結果であるインピーダンスやフィルタ部１４あるいは整合部１５の特性を表示したり、通信部４７を接続して外部制御機器に演算結果の情報伝達を実施したりすることも可能である。
【００３０】
なお、ディジタル振幅変調装置１００の特性として、図示しない電源部からの情報により効率を算出することも可能である。
上述したように本実施形態のピックアップ部は、電力増幅部を構成する電力増幅器１２−１〜１２−ｎの保護を行う保護部４４のピックアップ部としても共用しており、機能の拡張に比べ、回路規模の増大を抑制することが可能となる。
【００３１】
ここで、一例として、フィルタ部１４におけるインピーダンス整合について詳細に説明する。
フィルタ部１４としては、通常、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）あるいはロウパスフィルタ（ＬＰＦ）として構成するが、以下の説明においては、フィルタ部１４をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）として構成した場合を例として説明する。
【００３２】
図４は、フィルタ部のインピーダンス整合処理手順の処理フローチャートである。
ピックアップ部からの情報を基にフィルタ部１４としてのＢＰＦの現在の入力インピーダンスを算出し（ステップＳ１１）、特性（出力電力・効率・歪率・スプリアス）を算出する（ステップＳ１２）。
【００３３】
続いて、特性算出結果に基づいて、特性が規格内、すなわち、特性が規格を満足しているか否かを判別する（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３の判別において、特性が規格を満足していれば（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、インピーダンス整合を終了する。
【００３４】
一方ステップＳ１３の判別において、特性が規格を満足していない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、可変素子を制御して、フィルタ部１４としてのＢＰＦの入力インピーダンスを変更する（ステップＳ１４）。
【００３５】
そして、再び処理をステップＳ１２に移行し、変更後のフィルタ部１４としてのＢＰＦの入力インピーダンスにおける特性を算出し（ステップＳ１２）、特性が規格を満足しているか否かを判別する（ステップＳ１３）。
【００３６】
ステップＳ１３の判別において、再び特性が満足していない場合、さらにフィルタ部１４としてのＢＰＦの入力インピーダンスを変更し（ステップＳ１４）、規格を満足するまで同様の処理を繰り返すこととなる。
【００３７】
具体的には、フィルタ部１４としてのＢＰＦの出力インピーダンスが５０＋ｊ０Ωであり、フィルタ部１４としてのＢＰＦの現在の入力インピーダンスが４０−ｊ１０Ωであったとする。
また、目標とする特性を効率７５％以上、歪率２．５％以下とする。
例えば、フィルタ部１４としてのＢＰＦの入力インピーダンスが４０−ｊ１０Ωの条件においては、効率８０％であるが、歪率は３％と算出された場合には、フィルタ部１４としてのＢＰＦを構成している可変素子を変化させ、ＢＰＦの入力インピーダンスを変更する。
【００３８】
そして、ＢＰＦ入力インピーダンスが４０−ｊ５Ωの条件においては、効率は８１％、歪率は３．２％と算出され、ＢＰＦ入力インピーダンスが４０−ｊ１５Ωの条件においては、効率は７６％、歪率は２％と算出されるものと仮定する。
【００３９】
図５は、インピーダンス整合の説明図である。
インピーダンスは、図５に示すように、４つの方向に変化させること（ステップ量は任意の値とする）が最も単純な変化のさせ方であり、一般に効率最適点と歪最適点は一致しないため、規格を満足しながら、どちらかを優先させることとなる。
【００４０】
本説明では、歪率を優先させており、例えば、あるＢＦＰの入力インピーダンス（４０−ｊ１２．５Ω）が、効率は７８％、歪率は２．３％と算出されたとした場合には、ＢＰＦの入力インピーダンスが４０−ｊ１５Ωの条件を最適点と判断することとなる。
また、別の方法として、基準インピーダンスの周辺８点を測定し、効率優先で整合を実施する方法を説明する。
【００４１】
図６は、効率優先で整合を実施する場合の説明図である。
基準点となるインピーダンス（±０ｓｔｅｐ）から、Ｒ方向・Ｘ方向にある単位インピーダンスを変化させた場合、特性に変化はなく、効率が良くなる点を選択することができる。
【００４２】
図７は、基準点となるインピーダンスから一定のノルムを範囲としてインピーダンスを可変する場合の説明図である。
図７に示すように、基準点（中心点）となるインピーダンスから一定のノルムを範囲とし、円周の角度４５°刻みで測定を実施する方法なども考えられる。この場合において、ノルムは複数存在しても良い。
【００４３】
図８は、従来のインピーダンス整合処理の処理フローチャートである。
ここで、図８を参照して、従来のインピーダンスの測定及び調整処理について説明する。
従来においては、インピーダンスの測定及び調整処理を行うに際し、まずフィルタ部１４としてのＢＰＦを切り離し（ステップＳ１０１）、ＢＰＦの入力インピーダンスを算出する（ステップＳ１０２）。
【００４４】
続いて、再びフィルタ部１４としてのＢＰＦを接続し（ステップＳ１０３）、出力電力、効率、歪率、スプリアス等の特性を算出する（ステップＳ１０４）。
そしてステップＳ１０４で算出した特性が規格内であるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
ステップＳ１０５の判別において、算出した特性が規格内である場合には（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００４５】
しかしながら、ステップＳ１０５の判別において算出した特性が規格外である場合には（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、フィルタ部１４としてのＢＰＦを切り離し（ステップＳ１０６）、ＢＰＦの入力インピーダンスを変更し（ステップＳ１０７）、処理を再びステップＳ１０に移行して、以下同様の処理を特性が規格内に収まるまで繰り返すこととなる。
【００４６】
以上の説明のように、従来の手法では、インピーダンスの測定及び調整には、フィルタ部１４としてのＢＰＦの切り離し及び接続が必要なので、図８に示すように、７ステップの処理が必要となり、したがって、図６に示したように±１ステップの全８点の算出に必要な時間、あるいは、図７に示しように一定のノルム範囲の算出に必要な時間、本実施形態のようにフィルタ部１４としてのＢＰＦの切り離し及び接続が必要とされない提案手法に比べて、非常に大きいことは容易にわかる。
【００４７】
［１］第１実施形態
図９は、第１実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
送信システム２００は、第１実施形態のディジタル振幅変調装置１００と、ディジタル振幅変調装置１００の信号出力端子Ｔｏｕｔに接続され、整合部１５の前段に配置され、整合部１５の入力信号の電圧値及び電流値を検出するための前置ピックアップ部２３と、整合部１５の後段に配置され、整合部１５の出力信号の電圧値及び電流値を検出するための後置ピックアップ部２５と、前置ピックアップ部２３の出力信号あるいは後置ピックアップ部２４の出力信号を選択的に出力する選択切替部４１と、選択切替部４１から出力された前置ピックアップ部２３の出力信号あるいは後置ピックアップ部２５の出力信号のいずれかに基づいて、整合部１５の入力インピーダンスあるいは整合部１５の出力インピーダンスのいずれかを算出して出力するインピーダンス演算部２６と、インピーダンス演算部２６により算出された整合部１５の入力インピーダンス及び整合部１５の出力インピーダンス制御するための各種情報を表示部２８に表示させ、あるいは、通信部２９を介して図示しない外部制御装置に通知する制御部２７と、を備えている。
【００４８】
この場合において、整合部１５に対応して、前置ピックアップ部２３及び後置ピックアップ部２５の二つのピックアップ部を設けていたが、いずれか一方だけを設ける構成とすることも可能である。
また、前置ピックアップ部２３については、ディジタル振幅変調装置１００のフィルタ部１４の後段にある後置ピックアップ部２２と共用するように構成することも可能である。さらに、選択切替部４１、インピーダンス演算部２６、制御部２７、表示部２８及び通信部２９については、図３に示した、選択切替部４１、インピーダンス演算部４２、制御部４５、表示部４６及び通信部４７と共有するように構成することも可能である。
【００４９】
図１０は、整合部におけるインピーダンス整合処理の処理フローチャートである。
整合部１５にも可変素子を採用した場合、インピーダンス整合方法は以下の通りとなる。
まず、インピーダンス演算部２６は、前置ピックアップ部２３及び後置ピックアップ部２５からの情報に基づいて整合部１５のインピーダンスを算出し（ステップＳ２１）、特性（出力電力・効率・歪率・スプリアス）を算出する（ステップＳ２２）。
【００５０】
続いて、特性算出結果に基づいて、特性が規格内、すなわち、特性が規格を満足しているか否かを判別する（ステップＳ２３）。
ステップＳ２３の判別において、特性が規格を満足していれば（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、インピーダンス整合を終了する。
【００５１】
一方、ステップＳ２３の判別において、特性が規格を満足していない場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）整合部１５としてのＬＰＦを構成している可変素子である可変コイル（Ｌ）のインダクタンス、可変コンデンサ（Ｃ）のキャパシタンスを制御して、整合部１５としてのＬＰＦの入力インピーダンスを変更する（ステップＳ２４）。
【００５２】
そして、変更後の整合部１５としてのＬＰＦのインピーダンスが目標とするインピーダンスであるか否かを判別する（ステップＳ２５）。
ステップＳ２５の判別において、変更後の整合部１５としてのＬＰＦのインピーダンスが目標とするインピーダンスではない場合には（ステップＳ２５；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ２４に処理を移行し、以下同様の処理を行う。
一方、ステップＳ２５の判別において、変更後の整合部１５としてのＬＰＦのインピーダンスが目標とするインピーダンスである場合には（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、整合部１５としてのＬＰＦにおける特性（出力電力、効率、歪率、スプリアス）を測定し（ステップＳ２６）、特性が規格を満足しているか否かを判別する（ステップＳ２７）。
【００５３】
ステップＳ２７の判別において、再び特性が規格を満足していない場合（ステップＳ２７；Ｎｏ）、さらに整合部１５としてのＬＰＦのインピーダンスを変更し（ステップＳ２４）、規格を満足するまで同様の処理を繰り返すこととなる。
一方、ステップＳ２７の判別において、特性が規格を満足している場合には（ステップＳ２７；Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００５４】
以下、より具体的に処理を説明する。
例えば、アンテナインピーダンスが２００＋ｊ３００Ωであり、整合部１５の入力インピーダンスが５０＋ｊ５Ωであったとする。目標インピーダンスは５０＋ｊ０Ωであるため、整合部１５のインピーダンスを変更する。
【００５５】
そして、変更後の整合部１５のインピーダンスが５０＋ｊ０Ωの条件で、特性が規格を満足しているか否かを判別する。
そして、特性が規格を満足している場合には、インピーダンス整合は終了する。
一方、規格を満足しない場合には、整合部１５としての、ＬＰＦのインピーダンスを変更し、再び同様の手順により規格を持たすポイントを探すこととなる。
【００５６】
［２］第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。
中波放送の送信時に用いられるディジタル振幅変調装置と整合部に使用した送信システムにおいて、放送を継続する仕組みとして信頼性を確保するため、冗長系が構成させることが多い。
【００５７】
一般的には、ディジタル振幅変調装置を２台有する現用予備方式が採用され、どちらのディジタル振幅変調装置の出力信号を選択するかを司る出力切替部と、音声系を分配する音声系機器と、制御を司る外部制御機器とを組み合わせて構成されることが一般的である。他にも、キャリア信号を分配する発振系機器やダミー負荷系回路などと組み合わせて構成すること可能である。現用予備方式では、一般的に、運用中にはどちらのディジタル振幅変調装置が動作し、もう一方は待機状態であるが、保守・修理などではダミー負荷系回路と接続し、特性評価などを行うことが可能な構成となっている。
【００５８】
図１１は、第２実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
第２実施形態の送信システム２００Ａは、図１１に示すように、音声系機器３５から音声信号Ｓｃがそれぞれ入力される２系統のディジタル振幅変調装置１００Ａと、１系統の整合部１５Ａと、を組み合わせた現用予備方式を採用している。
【００５９】
この場合において、整合部１５Ａの前段に２系統のディジタル振幅変調装置１００Ａを切り換える出力切替部２４を設け、整合部１５Ａの後段に後置ピックアップ部２５及びインピーダンス演算部２６を設けた構成を採っており、整合部１５、後置ピックアップ部２５及びインピーダンス演算部２６を２系統のディジタル振幅変調装置１００Ａで共用している。
【００６０】
そして、出力切替部２４により２系統のディジタル振幅変調装置１００Ａのうち、いずれか一方を整合部１５Ａに接続する。
これにより、後置ピックアップ部２５は、整合部１５Ａの電圧成分や電流成分を検出してインピーダンス演算部２６に出力する。
【００６１】
インピーダンス演算部２６は、後置ピックアップ部２５でピックアップ（検出）した電圧成分や電流成分を用いて、整合部１５Ａのインピーダンスを算出し、外部制御機器３６で表示する構成を採っている。
【００６２】
上記構成において、前置ピックアップ部２３を別に設けることも可能であるし、インピーダンス演算部２６を外部制御機器３６に組み込みことも可能である。さらに、外部制御機器３６とは別に表示系機器を備える構成も考えられる。また、複数の整合部１５Ａを設け、後置ピックアップ部２５を複数の整合部で共用可能に切替部を設ける構成を撮ることも可能である。
さらに、整合部の可変素子間（中間点）のインピーダンスを測定するために、ピックアップ部を入力端と出力端の間に置いた、中間ピックアップ部も考えることができる。
【００６３】
なお、インピーダンスの算出方法に関しては、基準となる電圧波形と電流波形とインピーダンスの関係をあらかじめセットしておき、電圧波形と電流波形の振幅や位相の変化量より現在のインピーダンスを算出する方法が一般的である。もちろん、電圧波形と電流波形との組み合わせだけでなく、電圧波形Ｖ１とＶ１から位相はπ／２離れた電圧波形Ｖ２とを組み合わせることも可能である。
さらに、可変素子の定数を確認するための仕組みとして、例えば、可変コンデンサに印加している電圧を測定することでキャパシタンス値を確認する仕組みなどを組み合わせることが考えられる。
【００６４】
［３］第３実施形態
図１２は、第３実施形態のディジタル振幅変調装置の概要構成ブロック図である。
図１２において、図３の第１実施形態と異なる点は、ディジタル振幅変調装置１００Ｂに、フィルタ部１４のインピーダンス演算結果及び特性演算結果に基づいて、フィルタ部１４を構成しているインダクタンス素子やキャパシタンス素子等の可変素子を電気的あるいは機械的に駆動してインピーダンス及び特性の自動調整を行うための駆動演算部４８及び駆動装置４９を設けた点である。
【００６５】
図１３は、第３実施形態のインピーダンス測定及び調整処理のフローチャートである。
まず、インピーダンス演算部４２は、前置ピックアップ部１７Ａ及び後置ピックアップ部１７Ｂからの情報に基づいてフィルタ部１４のインピーダンスを測定（算出）する（ステップＳ３１）。
続いて、特性演算部４３は、前置ピックアップ部１７Ａ及び後置ピックアップ部１７Ｂからの情報に基づいて特性（出力電力・効率・歪率・スプリアス）を算出する（ステップＳ３２）。
【００６６】
続いて、特性算出結果に基づいて、特性が規格内、すなわち、特性が規格を満足しているか否かを判別する（ステップＳ３３）。
ステップＳ３３の判別において、特性が規格を満足していれば（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、インピーダンス整合を終了する。
【００６７】
一方、ステップＳ３３の判別において、特性が規格を満足していない場合（ステップＳ３３；Ｎｏ）、フィルタ部１４としてのＢＰＦを構成している可変素子である可変コイル（Ｌ）のインダクタンス、可変コンデンサ（Ｃ）のキャパシタンスを変更する（ステップＳ３４）。
【００６８】
そして、インピーダンス及び特性の算出結果に基づいて駆動演算部４８は、可変コイルにおけるコイルの磁束を妨げる量を変化させるためのフラッパの位置を変化させる機構部分や、可変コンデンサにおける電極間が対向する面積や電極間の距離を変化させるための軸を回転させるための機構部分にそれぞれ対応する駆動装置（アクチュエータ）４９の駆動量を演算し、駆動制御を行う（ステップＳ３５）。
【００６９】
続いて、制御部４５は、駆動装置４９の駆動制御後のフィルタ部１４のとしてのＬＰＦのインピーダンスが目標とするインピーダンスであるか否かを判別する（ステップＳ３６）。
【００７０】
ステップＳ３６の判別において、駆動装置４９の駆動制御後のフィルタ部１４としてのＢＰＦのインピーダンスが目標とするインピーダンスではない場合には（ステップＳ３６；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ３５に処理を移行し、以下同様の処理を行う。
【００７１】
一方、ステップＳ３６の判別において、駆動装置４９の駆動制御後のフィルタ部１４としてのＢＰＦのインピーダンスが目標とするインピーダンスである場合には（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、フィルタ部１４としてのＢＰＦにおける特性（出力電力、効率、歪率、スプリアス）を測定し（ステップＳ３７）、特性が規格を満足しているか否かを判別する（ステップＳ３８）。
【００７２】
ステップＳ３８の判別において、再び特性が規格を満足していない場合（ステップＳ３８；Ｎｏ）、さらにフィルタ部１４としてのＢＰＦのインピーダンスを変更し（ステップＳ３４）、規格を満足するまで同様の処理を繰り返すこととなる。
一方、ステップＳ３８の判別において、特性が規格を満足している場合には（ステップＳ３８；Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００７３】
以上の説明のように、本第３実施形態によれば、可変コイルにおけるコイルの磁束を妨げる量を変化させるためのフラッパの位置を変化させる機構部分や、可変コンデンサにおける電極間が対向する面積や電極間の距離を変化させるための軸を回転させるための機構部分に、駆動装置（アクチュエータ）を組み合わせ、特性を確認しながら、最適点への自動的な合わせこみが可能となる。
【００７４】
［４］第４実施形態
図１４は、第４実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
第４実施形態の送信システム２００Ｂは、図１４に示すように、２系統の第３実施形態のディジタル振幅変調装置と同構成のディジタル振幅変調装置１００Ｂと、１系統の整合部１５Ａと、を組み合わせた現用予備方式を採用している。
【００７５】
この場合において、整合部１５Ａの前段に２系統のディジタル振幅変調装置１００Ｂを切り換える出力切替部２４を設け、整合部１５Ａの後段に後置ピックアップ部２５、インピーダンス演算部２６、整合部１５Ａを構成しているインダクタンス素子やキャパシタンス素子等の可変素子を電気的あるいは機械的に駆動してインピーダンス及び特性の自動調整を行うための駆動演算部５１及び駆動装置５２を設けた構成を採っており、整合部１５Ａ、後置ピックアップ部２５、インピーダンス演算部２６、駆動演算部５１及び駆動装置５２を２系統のディジタル振幅変調装置１００Ｂで共用している。
【００７６】
そして、出力切替部２４により２系統のディジタル振幅変調装置１００Ｂのうち、いずれか一方を整合部１５Ａに接続する。
これにより、後置ピックアップ部２５は、整合部１５Ａの電圧成分や電流成分を検出してインピーダンス演算部２６に出力する。
【００７７】
インピーダンス演算部２６は、後置ピックアップ部２５でピックアップ（検出）した電圧成分や電流成分を用いて、整合部１５Ａのインピーダンスを算出し、外部制御機器３６で表示するとともに、整合部１５Ａのインピーダンスを駆動演算部５１に出力する構成を採っている。
【００７８】
これにより、入力されたインピーダンスに基づいて駆動演算部５１は、整合部１５Ａを構成している可変コイルにおけるコイルの磁束を妨げる量を変化させるためのフラッパの位置を変化させる機構部分や、可変コンデンサにおける電極間が対向する面積や電極間の距離を変化させるための軸を回転させるための機構部分にそれぞれ対応する駆動装置（アクチュエータ）５２の駆動量を演算し、駆動制御を行う。
【００７９】
以上の説明のように、本第４実施形態によれば、ディジタル振幅変調装置１００Ｂにおけるインピーダンスの自動調整に加えて、整合部１５Ａに対しても同様の仕組みで自動調整を実施することができる。
【００８０】
その結果、例えば、降雪などによる送信アンテナ入力インピーダンス、および、温度変化時のコイル・コンデンサの定数変化によるフィルタ部出力側インピーダンス・整合部入力側インピーダンスの変動に伴い発生する出力電力の変動に対し、自動調整により、出力信号変動の低減が図れる。
【００８１】
また、定在波比などを整合状態に近づけることによる電力増幅器などの回路へのストレスの低減をすることができる。
さらに、その結果、温度特性が優れたコンデンサなどを使用する場合に比べ、安価でかつ小型なコンデンサを使用することができる。
【００８２】
［５］第５実施形態
図１５は、第５実施形態の送信システムの概要構成ブロック図である。
第５実施形態の送信システム２００Ｃは、災害時などを想定した現用予備方式の送信システムであり、インピーダンス測定用の電圧値あるいは電流値を検出するピックアップ部２５Ａをそれぞれ有するとともに、送出アンテナ５７に接続された整合部１５Ｃを二系統有し、整合部１５Ｃ毎に第４実施形態のインピーダンス演算部２６、駆動演算部５１及び駆動装置５２に相当するインピーダンス演算部２６Ａ、駆動演算部５５及び駆動装置５６を有し、通常の運用中は、現用予備方式として動作する。
【００８３】
つまり、運用中にはいずれか一方のディジタル振幅変調装置１００Ｂ及びいずれか一方の整合部１５Ｃが動作し、いずれも他方は待機状態となっている。この場合において、双方のディジタル振幅変調装置１００Ｂのキャリア信号入力端子Ｔｃには、発振系機器７１から伝送信号であるキャリア信号Ｓｃが入力され、音声信号入力端子Ｔｓには、音声系機器３５から変調信号である音声信号Ｓｓが入力される。
しかし災害時など有事の際に２入力・２出力対応の送信システム２００Ｃとして動作することが可能である。
【００８４】
この場合には、一方の入力側の音声信号やキャリア周波数を、もう一方と異なる信号ならびに周波数に変更することで、完全に独立した２系統の送信システムを駆動することができる。
【００８５】
その後、各駆動演算部４８、５５により、指定された周波数での自動調整を実施することで、例えば、広域放送と県域放送が聴取可能なエリアにおいて、広域放送用送信システムに異常が起きた際も、県域放送を送信する局舎において、本送信システム２００Ｃを使用することで、放送をカバーすることが出来る。
【００８６】
この場合において、音声信号は同じプログラムでも良いし、場合によっては、インターネット回線などでの割り込みや放送波を受信し、別の周波数で再送することで、中継を実施することも可能であるし、送信局舎での生放送にも対応可能となる。今回は整合部１５Ｃが二つの例を想定したが、現用予備方式で整合部１５Ｃが三つ以上の場合も考えられ、整合部１５Ｃの切替と自動調整との組み合わせなども考えることが出来る。
【００８７】
この場合において、変調制御部１１、インピーダンス演算部、特性演算部、駆動演算部などは１つの演算器（ＣＰＵやＦＰＧＡ・ＡＳＩＣなど）で実現することも可能であるし、レイテンシーや負荷・冗長を考えて複数の演算器で実現しても良い。
３入力・３出力など複数対応も可能であるし、ディジタル振幅変調を利用したＦＭ変調方式への変更や出力電力・周波数の変更も自動調整機能により実現可能である。さらに災害時には給電設備との連携を強化するため、残存供給可能電力に応じて、自動調整機能により、出力電力の調整を実施しながらの運用が可能となる。
【００８８】
［６］第６実施形態
本第６実施形態は、上述した第１実施形態乃至第５実施形態のいずれにも適用可能な実施形態であり、各実施形態における保護部４４に代えて用いる保護部４４Ａについて、落雷などの急激な変化に対して、確実に適応できるようにした実施形態である。
【００８９】
図１６は、第６実施形態の保護部の概要構成ブロック図である。
第６実施形態の保護部４４Ａは、選択切替部４１が出力したピックアップ部の検出結果信号を分配する分配部６１と、分配部６１により分配された検出結果信号をアナログＩＣなどのコンパレータで定在波比などの保護指標を監視し、瞬間停止を司る瞬間停止回路６２と、分配部６１により分配された検出結果信号をアナログＩＣ及びディジタルＩＣの混合回路として構成され保護指標の演算を実施する保護指標演算部６３と、保護指標演算部６３の演算結果である保護指標の大きさに応じて、複数の電力増幅器１２−１〜１２−ｎの全数停止及び復帰を繰り返す停止処理部６４と、停止処理部６４の非動作時に動作し、保護指標演算部６３の演算結果である保護指標の大きさに応じて、実際に駆動する電力増幅器１２−１〜１２−ｎの停止及び復帰を個別に行う減力処理部６５と、を備えている。
【００９０】
上記構成によれば、制御部４５は、自己が演算を行うことなく、停止処理部６４あるいは減力処理部６５の出力結果に基づいて制御を行うだけで、電力増幅器１２−１〜１２−ｎの保護を行うことが可能となり、制御部４５の制御負荷を軽減することできる。
【００９１】
さらに制御部４５における演算レイテンシーによる保護遅延を小さくすることが可能となる。
この場合において、第３実施形態乃至第５実施形態で説明したように、インピーダンス及び特性の自動合わせこみを実施することで、保護を実施している際の特性の劣化を最小限に抑えることが可能となる。
【００９２】
［７］実施形態の効果
以上の説明のように各実施形態によれば、フィルタ部や整合部などインピーダンス整合が必要な回路において、これらの回路を当該回路が実際に駆動される場合に接続されている他の回路から切り離し及び再接続をすることなくインピーダンス整合を行うことが可能となる。
【００９３】
［８］実施形態の変形例
本実施形態のディジタル振幅変調装置あるいは送信システムで実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにしてもよい。
【００９４】
また、本実施形態のディジタル振幅変調装置あるいは送信システムで実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のディジタル振幅変調装置あるいは送信システムで実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態のディジタル振幅変調装置あるいは送信システムの制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００９５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９６】
１００、１００Ａ、１００Ｂ  ディジタル振幅変調装置
２００、２００Ｂ、２００Ｃ  送信システム
１１    変調制御部
１２    電力増幅部
１２−１〜１２−ｎ  電力増幅器
１３    合成部
１４    フィルタ部
１５、１５Ａ、１５Ｃ  整合部
１７Ａ  前置ピックアップ部
１７Ｂ  後置ピックアップ部
２４    出力切替部
２５    後置ピックアップ部
２５Ａ  ピックアップ部
２６、２６Ａ、４２  インピーダンス演算部
２７    制御部
２８    表示部
２９    通信部
３０    π型ロウパスフィルタ
３１    可変コイル
３２    可変コンデンサ
４１    選択切替部
４３    特性演算部
４４、４４Ａ  保護部
４５    制御部
４６    表示部
４７    通信部
４８、５１、５５  駆動演算部
４９、５２、５６  駆動装置
５７    送出アンテナ
６１    分配部
６２    瞬間停止回路
６３    保護指標演算部
６４    停止処理部
６５    減力処理部
ＳＡＭ  振幅変調信号
Ｓａｃ  増幅キャリア信号
Ｓｃ    キャリア信号
Ｓｓａｃ  合成キャリア信号
Ｔｃ    キャリア信号入力端子
Ｔｏｕｔ  信号出力端子
Ｔｓ    音声信号入力端子
【図１】
2015139208.tif 000003
【図２】
2015139208.tif 000004
【図３】
2015139208.tif 000005
【図４】
2015139208.tif 000006
【図５】
2015139208.tif 000007
【図６】
2015139208.tif 000008
【図７】
2015139208.tif 000009
【図８】
2015139208.tif 000010
【図９】
2015139208.tif 000011
【図１０】
2015139208.tif 000012
【図１１】
2015139208.tif 000013
【図１２】
2015139208.tif 000014
【図１３】
2015139208.tif 000015
【図１４】
2015139208.tif 000016
【図１５】
2015139208.tif 000017
【図１６】
2015139208.tif 000018