JP2005198052A

JP2005198052A - 高周波装置

Info

Publication number: JP2005198052A
Application number: JP2004002623A
Authority: JP
Inventors: Teruhiro Satou; 照裕佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】アンテナユニットの不具合が検出できるアンテナ分離型の自動料金収受システム移動局用等の高周波装置を提供する。
【解決手段】アンテナユニット１７から反射されてくる送信信号の反射波を入射波から分離する方向性結合器２２と、その反射波を後段回路に接続または切断する第１スイッチ２３と、局部発振器１４からの高周波信号を後段回路に接続または切断する第２スイッチ２４とを備えているので、アンテナユニットに不具合が発生したときに発生する反射波を検出することができ、アンテナユニットの不具合を自己珍断できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有料道路の自動料金収受システムの移動局等に使用されるアンテナ分離型の高周波装置に関するものである。

従来の自動料金収受システムの移動局等に使用されるアンテナ分離型の高周波装置は、図３に示すように、アンテナ素子１を同軸ケーブル２を介して接続した同軸コネクタ３を有するアンテナユニット１７と、このアンテナユニット１７が接続される高周波装置本体部１６とからなる。高周波装置本体部１６は、アンテナユニット１７の同軸コネクタ３に接続される同軸コネクタ４と、送信あるいは受信高周波信号に含まれる近傍スプリアスを取り除くバンドパスフィルタ５と、受信した高周波信号を受信回路側へ接続したり、送信高周波信号をアンテナユニット側へ接続する送受切換スイッチ６と、受信した高周波信号を増幅するローノイズアンプ７と、受信した受信高周波信号と局部発振器１４からの高周波信号を混合して低周波信号に変換する混合器８と、変換された低周波信号を検波する検波器９と、高周波装置本体部１６から送信する送信信号に含まれるノイズを取り除くローパスフィルタ１０と、局部発振器１４から供給される高周波搬送波を送信信号によりＡＳＫ変調するＡＳＫ変調器１１と、ＡＳＫ変調された高周波信号を増幅するパワーアンプ１２と、基準周波数を発生する水晶発振器１３と、水晶発振器からの基準周波数を用いて搬送波を発生する局部発振器１４と、局部発振周波数を受信用の混合器８または送信用のＡＳＫ変調器１１に振り分ける送受切換スイッチ１５等を備えている。

次に上記従来の高周波装置の動作について説明する。図３において、電波をアンテナ素子１で受信し高周波信号として取り出し、その高周波信号を同軸ケーブル２および同軸コネクタ３、４を経由して高周波装置本体部１６に入力する。入力された高周波信号は、バンドパスフィルタ５、送受切換スイッチ６を通過してローノイズアンプ７で増幅され、混合器８で局部発振器１４から送受切換スイッチ１５を経由して供給される高周波信号と混合されることにより低周波信号に変換され、次いで検波器９に入力され、低周波信号を検波して信号を取り出し、データ処理郡（図示していない）へ送出する。一方、送信信号は、データ処理部（図示していない）から供給され、ローパスフィルタ１０に入力されてノイズを除去され、ＡＳＫ変調器１１で局部発振器１４から供給される搬送波をＡＳＫ変調して高周波信号とする。その高周波信号をパワーアンプ１２で増幅し、送受切換スイッチ６、バンドパスフィルタ５を経由してアンテナユニット３ヘ送付され、高周波信号は、アンテナ素子１で電波に変換されて空中へ送出される。

このように、上記従来の高周波装置においては、アンテナユニットを高周波装置本体部とは分離されているので、両者を別の場所に設置することができる。例えば自動車等の車両に設置される場合は、アンテナをフロントガラス面に設置し、装置本体部をセンターコンソールや座席の下等に設置することができる。無線通信装置に使用される高周波装置自体については、多くの文献にも紹介されている（例えば、非特許文献１参照）。
「移動通信ハンドブック」、オーム出版局、平成７年１１月１５日発行、ｐ．２５６

しかしながら、従来のアンテナ分離型の高周波装置においては、アンテナユニット１７は長い同軸ケーブル２を持つことから、車両へ取り付けた状態では、鋏み込み等により同軸ケーブル２が短絡したり切断することがあり、そのような場合のアンテナユニット１７の不具合が検出できないという問題があった。さらに、アンテナユニット１７の入力インピーダンスが変化したときも検出できないという問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、アンテナユニットの不具合を検出することのできるアンテナ分離型の高周波装置を提供することを目的とする。

本発明の高周波装置は、共通の局部発振器を使用する受信回路と送信回路を備え、前記受信回路に設けられて、前記送信回路から送信された送信信号がアンテナユニットにより反射されてくる反射波を入射波と分離する方向性結合器と、前記反射波を後段回路に接続または切断する第１のスイッチと、前記局部発振装置からの高周波信号を接続または切断する第２のスイッチとを備えた構成を有している。

この構成により、アンテナユニットの不具合を検査する際には、送信回路から送信信号を送信すると、アンテナユニットに不具合がある場合には、アンテナユニットから反射波が反射されてくるので、この反射波を方向性結合器により分離し、さらにその反射波を閉状態の第１のスイッチおよび第２のスイッチにより受信回路に導くことにより検出することができ、その出力がある一定のレベルを超えたところでアンテナユニットの不具合と判断することができる。

また、本発明の高周波装置は、前記受信回路が、受信信号の近傍スプリアスを取り除くバンドパスフィルタと、信号の送受信を切り換える送受切換スイッチと、受信した高周波信号を増幅するローノイズアンプと、前記受信した高周波信号と前記局部発振器からの高周波信号とを混合して低周波信号に変換する混合器と、前記低周波信号を検波する検波器とを備え、前記方向性結合器は、前記バンドパスフィルタの入力側に設けられ、前記第１のスイッチは、前記方向性結合器の反射波出力端と前記ローノイズアンプとの間に設けられ、前記第２のスイッチは、前記混合器と前記局部発振器との間に設けられていることを特徴とする。

この構成により、一般的な受信回路の構成に方向性結合器と２つのスイッチを追加するという簡単な手段によりアンテナユニットの不具合を検出することができる。

また、本発明の高周波装置は、共通の局部発振器を使用する受信回路と送信回路を備え、前記受信回路とは別に設けられて、前記送信回路から送信された送信信号がアンテナユニットにより反射されてくる反射波を入射波と分離する方向性結合器と、前記反射波を増幅する増幅器と、前記増幅された反射波と前記局部発振器からの高周波信号とを混合して低周波信号に変換する混合器と、前記低周波信号を検波する検波器とを備えた構成を有している。

この構成により、アンテナユニットの不具合を検査する際には、送信回路から送信信号を送信すると、アンテナユニットに不具合がある場合には、アンテナユニットから反射波が反射されてくるので、この反射波を方向性結合器により分離し、さらにその反射波を増幅、周波数変換、検波することにより検出することができ、その出力がある一定のレベルを超えたところでアンテナユニットの不具合と判断することができる。また、アンテナユニットの不具合を検出する回路が受信回路とは別に設けられているので、常時アンテナユニットの状態を監視することができる。

本発明は、アンテナユニットに不具合がある場合にアンテナユニットから反射してくる送信信号の反射波を方向性結合器により分離して、増幅、周波数変換、検波することにより検出するようにしたので、アンテナユニットの不具合を自己珍断できるという効果を有する高周波装置を提供することができる。また、アンテナユニット自体の構成は変更しないので、安価であり、アンテナゲインも大きく取ることができるという効果を有する。

以下、本発明の実施の形態における自動料金収受システム移動局用のアンテナ分離型の高周波装置について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態の高周波装置の構成を示している。図１において、アンテナ素子１を同軸ケーブル２を介して接続した同軸コネクタ３を有すするアンテナユニット１７は従来例と同じである。高周波装置本体部２１は、アンテナユニット１７の同軸コネクタ３に接続される同軸コネクタ４と、送信あるいは受信高周波信号に含まれる近傍スプリアスを取り除くバンドパスフィルタ５と、受信した高周波信号を受信回路側へ接続したり、送信高周波信号をアンテナユニット側へ接続する送受切換スイッチ６と、受信した高周波信号を増幅するローノイズアンプ７と、受信した受信高周波信号と局部発振器１４からの高周波信号を混合して低周波信号に変換する混合器８と、変換された低周波信号を検波する検波器９と、高周波装置本体部１６から送信する送信信号に含まれるノイズを取り除くローパスフィルタ１０と、局部発振器１４から供給される高周波搬送波を送信信号によりＡＳＫ変調するＡＳＫ変調器１１と、ＡＳＫ変調された高周波信号を増幅するパワーアンプ１２と、基準周波数を発生する水晶発振器１３と、水晶発振器からの基準周波数を用いて搬送波を発生する局部発振器１４と、局部発振周波数を受信用の混合器８または送信用のＡＳＫ変調器１１に振り分ける送受切換スイッチ１５等を備えており、これらの構成も従来例と同じである。

本実施の形態１における高周波装置本体部２１は、以上の構成に加え、同軸コネクタ４とバンドパスフィルタ５の入力側との間に接続され、アンテナユニット１７から反射されてくる反射波を入射波と分離して反射波出力端から出力する方向性結合器２２と、方向性結合器２２の反射波出力端とローノイズアンプ７の入力側との間に接続されて反射波を後段回路に接続または切断する第１スイッチ２３と、局部発振器１４と混合器８との間に接続されて局部発振器１４からの高周波信号を後段回路に接続または切断する第２スイッチ２４とを備えている。

以上のように構成された高周波装置について、図１を用いてその動作を説明する。まず、通常の受信を行う場合は第１スイッチ２３および第２スイッチ２４を開状態とする。このスイッチはトランジスタスイッチであり、高周波装置本体部２１を制御するＣＰＵ（図示していない）により制御される。アンテナ素子１で受信した電波から高周波信号を取り出し、その高周波信号を同軸ケーブル２および同軸コネクタ３、４を経由して高周波装置本体部２１に入力する。入力された高周波信号は方向性結合器２２を通過し、バンドパスフィルタ５、送受切換スイッチ６を通ってローノイズアンプ７で増幅され、混合器８で局部発振器１４から送受切換スイッチ１５を経由して供給される高周波信号と混合することにより低周波信号に変換され、次いで検波器９で低周波信号を検波して信号を取り出しデータ処理部（図示していない）へ送出する。一方、送信信号はデータ処理郡（図示していない）から供給され、ローパスフィルタ１０でノイズを除去され、ＡＳＫ変調器１１で局部発振器１４から供給される搬送波をＡＳＫ変調して高周波信号とする。その高周波信号はパワーアンプ１２で増幅され、送受切換スイッチ６、バンドパスフィルタ５、方向性結合器２２を経由してアンテナユニット１７ヘ送付される。高周波信号は、アンテナ素子１で電波に変換されて空中へ送出される。ここまでの基本動作は従来例と同じである。

次に、アンテナユニット１７の不具合を検査する場合の動作について説明する。まず第１スイッチ２３および第２スイッチ２４をＣＰＵ（図示していない）により図示の閉状態に設定する。次にデータ処理部（図示していない）から固定された検査用の送信信号を供給し、ＡＳＫ変調器１１で局部発振器１４から入力される搬送波をそのまま出力して高周波信号とする。さらにパワーアンプ１２で増幅し、送受切換スイッチ６、バンドパスフィルタ５、方向性結合器２２を経由して同軸コネクタ４を通じてアンテナユニット１７に入力する。このときアンテナユニット１７に何らかの不具合があれば、入力した高周波信号は、入力インピーダンスがミスマッチとなるため反射波を発生する。この反射波を方向性結合器２２で分離し、第１スイッチ２３を通じてローノイズアンプ７で増幅する。次に、混合器８において局部発振器１４から第２スイッチ２４を経由して供給される高周波信号と混合することにより低周波信号に変換し、検波器９で検波してデータ処理部（図示していない）へ送る。このデータ処理部では、検波出力がある一定のレベルを超えたところでアンテナユニット１７の不具合と判断する。

このように、本発明の実施の形態１の高周波装置によれば、アンテナユニット１７の不具合を検査する際には、送信回路から検査用送信信号を送信すると、アンテナユニット１７に不具合がある場合には、アンテナユニット１７から反射波が反射されてくるので、この反射波を方向性結合器２２により分離し、さらにその反射波を閉状態の第１のスイッチ２３および第２のスイッチ２４により受信回路に導くことにより検出することができ、その出力がある一定のレベルを超えたところでアンテナユニット１７の不具合と判断することができる。これにより、アンテナユニット１７に発生したアンテナ素子１の入力インピーダンスの変化、同軸ケーブル２の短絡あるいは切断、同軸コネクタ３、４の抜け等の不具合を検出することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態における高周波装置を図２に示す。本実施の形態２の高周波装置本体部３１は、図１に示した実施の形態１の高周波装置本体部２１における方向性結合器２２、第１スイッチ２３、第２スイッチ２４の構成に替えて、受信回路とは別に、方向性結合器３２、増幅器３３、混合器３４、検波器３５を設けたものである。すなわち、方向性結合器３２は、同軸コネクタ４とバンドパスフィルタ５の入力側との間に接続され、アンテナユニット１７から反射されてくる反射波を入射波と分離して反射波出力端から出力する。増幅器３３は、方向性結合器３２の反射波出力端に接続されて反射波を増幅する。混合器３４は、増幅器３３の出力側に接続されて増幅された反射波と局部発振器１４からの高周波信号とを混合して低周波信号に変換する。検波器３５は、混合器３４の出力側に接続されて混合器３４により生成された低周波信号を検波して出力する。

以上のように構成された高周波装置について、図２を用いてその動作を説明する。まず、通常の送受信については従来例と同様の動作を行う。次に、アンテナユニット１７に発生したアンテナ素子１の入力インピーダンスの変化、同軸ケーブル２の短絡あるいは同軸コネクタ３、４の抜け等の不具合を検出する動作について説明する。データ処理郡（図示していない）から固定されたまたは通常の送信信号を供給し、ＡＳＫ変調器１１で局部発振器１４から入力される搬送波をそのまま、またはＡＳＫ変調波を出力し、高周波信号とする。さらにパワーアンプ１２で増幅し、切換スイッチ６、バンドパスフィルタ５、方向性結合器３２を経由し同軸コネクタ４を通じてアンテナユニット１７に入力する。このとき、アンテナユニット１７に何らかの不具合があれば、入力した高周波信号は入力インピーダンスがミスマッチとなるため反射波を発生する。この反射波を方向性結合器３２で分離し、増幅器３３に入力して増幅する。次いで、混合器３４において局部発振器１４から供給される高周波信号と混合することにより低周波信号に変換し、検波器３５で検波してデータ処理部（図示していない）へ送る。このデータ処理部では、検波出力がある一定のレベルを超えたところでアンテナユニット１７の不具合と判断する。

このように、本発明の実施の形態２の高周波装置によれば、アンテナユニット１７に不具合が発生したときに発生する反射波を検出するための回路を受信回路とは別に設けたので、常時アンテナユニット１７の監視を行うことができる。

以上のように、本発明に係る高周波装置は、アンテナユニットに不具合がある場合にアンテナユニットから反射してくる送信信号の反射波を方向性結合器により分離して、増幅、周波数変換、検波することにより検出するようにしたので、アンテナユニットの不具合を自己珍断できるという効果を有し、有料道路の自動料金収受システムの移動局等に使用されるアンテナ分離型の高周波装置等として有用である。

本発明の第１の実施の形態における高周波装置の構成を示すブロック図本発明の第２の実施の形態における高周波装置の構成を示すブロック図従来例における高周波装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１アンテナ素子
２同軸ケーブル
３同軸コネクタ
４同軸コネクタ
５バンドパスフィルタ
６送受切換スイッチ
７ローノイズアンプ
８混合器
９検波器
１０ローパスフィルタ
１１ＡＳＫ変調器
１２パワーアンプ
１３水晶発振器
１４局部発振器
１５送受切換スイッチ
１６高周波装置本体部
１７アンテナユニット
２１高周波装置本体部
２２方向性結合器
２３第１スイッチ
２４第２スイッチ
３１高周波装置本体部
３２方向性結合器
３３増幅器
３４混合器
３５検波器

Claims

共通の局部発振器を使用する受信回路と送信回路を備え、前記受信回路に設けられて、前記送信回路から送信された送信信号がアンテナユニットにより反射されてくる反射波を入射波と分離する方向性結合器と、前記反射波を後段回路に接続または切断する第１のスイッチと、前記局部発振装置からの高周波信号を接続または切断する第２のスイッチとを備えた高周波装置。
前記受信回路は、受信信号の近傍スプリアスを取り除くバンドパスフィルタと、信号の送受信を切り換える送受切換スイッチと、受信した高周波信号を増幅するローノイズアンプと、前記受信した高周波信号と前記局部発振器からの高周波信号とを混合して低周波信号に変換する混合器と、前記低周波信号を検波する検波器とを備え、前記方向性結合器は、前記バンドパスフィルタの入力側に設けられ、前記第１のスイッチは、前記方向性結合器の反射波出力端と前記ローノイズアンプとの間に設けられ、前記第２のスイッチは、前記混合器と前記局部発振器との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の高周波装置。
共通の局部発振器を使用する受信回路と送信回路を備え、前記受信回路とは別に設けられて、前記送信回路から送信された送信信号がアンテナユニットにより反射されてくる反射波を入射波と分離する方向性結合器と、前記反射波を増幅する増幅器と、前記増幅された反射波と前記局部発振器からの高周波信号とを混合して低周波信号に変換する混合器と、前記低周波信号を検波する検波器とを備えた高周波装置。