JP2005534262A - バイアス−ｔ装置及びそのセンターコンダクター - Google Patents

Abstract

移動通信システムのバイアス−Ｔ装置に関する。バイアス−Ｔ装置は、送受信装置に接続される入力コネクターとアンテナに接続される出力コネクターとが両端に、それぞれ一体形に形成され、入力コネクターと出力コネクターとの中央部分を貫通するハウジングホールが形成されており、中央の上部に固定ホールが形成されているハウジングと、入力及び出力コネクターに接続されて電気的な接続を可能にするセンターコンダクターと、から構成される。また、センターコンダクターは、第１のセンターコンダクターの一端部から軸方向に延設される収容ホールが備えられた第１のセンターコンダクターと、第２のセンターコンダクターの一端から伸張されて収容ホールに挿入されるシャフトを有する第２のセンターコンダクターと、を含み、シャフト外側の表面には、陽極酸化処理を施す。

Description

本発明は、移動通信システムに関し、特に、移動通信システムにおける基地局(Base Transceiver Station；ＢＴＳ)の高周波信号及び電源を基地局の屋外設備に供給するためのバイアス−Ｔ装置及びそのセンター(center)コンダクター(conductor)に関する。

（従来技術）
一般に、タワートップ(Tower−Ｔop)方式のＢＴＳにおける地上の設備は、ＢＴＳの屋外設備(アンテナタワー)に位置するリモートＲＦユニット(remote RF unit)に接続したＩＦＬ(Inter Facility Link)ケーブルでの信号または電力の損失を補償するために、プリアンプ(pre-amplifier)を採用するか、または付加的な増幅機能を有する上向／下向周波数変換器を使用する。また、アンテナタワーに設けられたリモートＲＦユニットに電力を供給するために、バイアス−Ｔ装置またはライン増幅器を備える。

図１は、従来のタワートップ方式の一例を示すＢＴＳ１００の構成を示すブロック図である。図１を参照すると、従来のＢＴＳ１００は、高周波信号の送受信レベルを向上させるために、地上に設けた地上ＢＴＳ１００と、屋外に設けたアンテナタワー１１４と、を含む。

まず、地上ＢＴＳ１００の構成を説明する。制御／インターフェース部１０２は、ＢＴＳ１００の動作を制御するために基地局制御器(Base Station Controller；ＢＳＣ)との信号の整合を行い、ＢＴＳ１００の全般的な動作を制御する。デジタル(digital)処理部１０４は、制御／インターフェース部１０２の制御に従って、順方向及び逆方向の信号におけるＣＤＭＡの変調及び復調を行う。上向／下向周波数変換器１０６は、順方向の信号をＣＤＭＡ無線帯域の信号に上向変換し、逆方向の信号をデジタル処理部１０４で使用される、中間周波数信号に下向変換する。プリアンプ１０８は、上向／下向周波数変換器１０６から出力される信号のライン損失を補償する機能とこの信号をアンテナタワー１１４における無線高周波(Radio Frequency;ＲＦ)処理の入力条件を満たすように信号を増幅する機能とを有する。バイアス−Ｔ(Bias−Ｔ)回路１１０は、電力とプリアンプ１０８の出力信号を合成して、ＩＦＬケーブルを介してアンテナタワー１１４に伝送する。バイアス−Ｔ回路１１２は、アンテナタワー１１４からの受信信号を上向／下向周波数変換器１０６に伝送する。

アンテナタワー１１４は、主増幅器１１６と低ノイズ増幅器１２４とアンテナ１１８及び１２０と、から構成される。主増幅器１１６は、バイアス−Ｔ回路１１０からの信号の電力を、移動加入者端末機への順方向の無線リンクに要求される基準に適合するレベルにまで増幅する。低ノイズ増幅器１２４は、アンテナ１２０から受信した信号を最小のノイズで増幅してバイアス−Ｔ回路１１２に伝送する。

図２は、図１に示すバイアス−Ｔ回路の回路図である。図２に示すバイアス−Ｔ回路において、信号入力ノードａを介してプリアンプ１０８から出力された信号が入力されると、この信号は、キャパシタ(capacitor)Ｃ１を介して信号出力ノードｂに出力されるが、直流電流が印加される電源入力ノードｃには出力されない。なぜならば、この入力信号は、高周波信号であり、この高周波信号により電源入力ノードｃはインダクタ(inductor)Ｌ１のために無限のインピーダンスを有するためである。さらに、ＤＣ電源は、電源入力ノードｃ及びインダクタＬ１を介して入力される。従って、プリアンプ１０８の出力信号及びＤＣ電源は、バイアス−Ｔ回路１１０を介して合成され、アンテナタワー１１４に伝送される。

また、バイアス−Ｔ回路１１２は、逆方向の信号に対しても同一の作用を行い、逆方向の信号を上向／下向周波数変換器１０６に伝送する。

キャパシタＣ１を構成する方法としては、幾通りもの方法がある。一つの方法としては、チップキャパシタを使用することである。しかしながら、このような場合には、入力ノードと伝送路との間でチップキャパシタを半田づけする工程を経なければならないため、キャパシタの組立がさらに複雑かつ困難である、という問題があった。

他の方法としては、入力ノードと伝送路との間に設けられる、キャパシタＣ１を構成する２枚の電極板(すなわち、センター(center)コンダクター(conductor))を、所定の間隔だけ離隔して装着する方法がある。一般に、キャパシタの静電容量は、２枚の電極板の重なり合う部分の面積に比例し、２枚の電極板の距離に反比例する。しかしながら、最近の電気機器及びその部品は、軽薄短小化の傾向にある。電極板の面積はキャパシタのサイズに大きな影響を与えるため、静電容量を増加するために電極板の面積を大きくすることは、製品の小型化がすすむにつれて困難となった。したがって、電極板間の距離を減らす方法が主に適用されるが、電極板間の距離を減らすことにも限界があり、キャパシタの静電容量を増加することは、やはり困難であった。

（発明の概要）
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、キャパシタの電極板(センターコンダクター)の面積を増やし、電極板間の距離を数ミクロン単位で減らすことによって、キャパシタの静電容量を増加させて、従来の性能の向上が可能な、バイアス−Ｔ装置及びそのセンターコンダクターを提供することにある。

本発明は、前記した従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、キャパシタの電極板の面積を増やし、電極板間の距離を数ミクロン単位にまで減らすことによって、キャパシタの容量を増大させると共に装置の性能を向上させた、バイアス−Ｔ装置及びセンターコンダクターを提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためのバイアス−Ｔ装置及びセンターコンダクターであって、ハウジングは、伝送システムに接続する入力コネクターとアンテナに接続する出力コネクターとが、両端にそれぞれ一体形に形成される。また、ハウジングは固定ホールを有するハウジングホールと、バイアス−Ｔ装置と入力コネクター及び出力コネクターに接続されるセンターコンダクターとからなり、電気的な接続を可能にする。

また、本発明の他の側面によれば、本発明の対向する両側に形成される入力コネクターと出力コネクターとを含むハウジングホールを備えるハウジングを有するバイアス−Ｔ装置は、センターコンダクターを備える。この入力コネクターは、伝送システムに接続され、出力コネクターは、アンテナに接続される。センターコンダクターは、出力コネクターの中央部分を貫通する第１のハウジングホールに挿入される第１のコンダクターと、入力コネクターの中央部分を貫通する第２のハウジングホールに挿入される第２のコンダクターとを含む。第１のコンダクターは、収容チューブを備え、第２のコンダクターは、コンダクターシャフトを備える。また、コンダクターシャフトは、収容ホールに挿入されて第１のコンダクターと第２のコンダクターとがハウジングホール内で相互に結合する。収容チューブの内側の表面とコンダクターシャフトの外側の表面のうち少なくとも一方には、陽極酸化処理を施す。

本発明は、別途の素子を挿入したり、または、半田づけをしたりすることなく、コンダクターシャフトの当接する表面に陽極酸化処理を施すことによって、第１のコンダクターと第２のコンダクターとの間を数ミクロン単位で近接させることが可能である。そして、第１のコンダクターと第２のコンダクターとを嵌合することによってキャパシタの容量を大きくすることができる。また、ハウジングを一体形に構成することによって、製造コストの低減を可能とする、という長所を有する。

（発明の詳細な説明）
以下、本発明による最良の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連する公知の機能及び構成に関する具体的な説明は省略する。

図３は、本発明の実施形態に従うセンターコンダクターの外観斜視図であり、図４は、本発明の実施形態に従うバイアス−Ｔ装置の構成を示す分解斜視図であり、図５は、図４に示すバイアス−Ｔ装置の組立横断面図である。図４及び図５は、図３に示すセンターコンダクター３００がバイアス−Ｔ装置に挿入される過程を示す図である。

図３を参照すると、センターコンダクター３００は、第１のコンダクター４００と第２のコンダクター４０２とが結合した形態を有する。センターコンダクター３００は、第１のコンダクター４００と第２のコンダクター４０２とが結合することによってキャパシタの機能を遂行し、地上ＢＴＳ１００とアンテナとの間の電気的な接続を可能にする。センターコンダクター３００のほぼ中心に形成されたセンターホール３０２は、ネジ部を有し、固定ピン４０６のセンターホール３０２への、ネジによる組立を可能とする。また、固定ピン４０６に、これを介してＤＣ電源を供給する。

図４及び図５を参照すると、バイアス−Ｔ装置は、ハウジング４１２を有する。ハウジング４１２は、ハウジングホール５０１と固定ホール４１４とを有する。ハウジングホール５０１は、ハウジング４１２を長手方向に貫通するように形成され、固定ホール４１４は、ハウジング４１２の上部を貫通し、ハウジングホール５０１に接続して形成される。ハウジング４１２は、ハウジング４１２の対向する両端に、それぞれ一体形に形成される入力コネクター４０８と出力コネクター４１０とを備える。入力コネクター４０８は、地上ＢＴＳ１００に接続され、出力コネクター４１０は、アンテナ側に接続される。第１のコンダクター４００及び第２のコンダクター４０２から構成されるセンターコンダクター３００は、ハウジング４１２に形成されたハウジングホール５０１に挿入される。

センターコンダクター３００の第１のコンダクター４００は、ハウジングホール５０１の内部に配置される。第１のコンダクター４００は、第１のコンダクター４００の対向する端部に形成される、第１のコネクターピン４００ａと収容チューブ４００ｂとを備える。

第１のコネクターピン４００aは、出力コネクター４１０を介してアンテナ側に接続される。収容チューブ４００ｂは、中心部が空洞の形状であり、この中心部の空洞は、収容チューブ４００ｂに形成される収容ホールを構成する。そして、収容チューブ４００ｂは、ハウジングホール５０１の軸方向に沿って伸張している。収容チューブ４００ｂは、略円筒状を有することが好ましい。ハウジングホール５０１は、出力コネクター４１０の中央部分を貫通して形成された第１のハウジングホール部５００と、入力コネクター４０８の中央部分を貫通して形成された第１のハウジングホール部５０２とを備える。上述した構成を有する第１のコンダクター４００は、第１のハウジングホール部５００に挿入される。また、センターコンダクター３００の第２のコンダクター４０２は、ハウジング４１２のハウジングホール５０１の内部に配置される。第２のコンダクター４０２は、コンダクター４０２の両端に形成される第２のコネクターピン４０２aとコンダクターシャフト４０４とを有する。

第２のコネクターピン４０２aは、入力コネクター４０８を介して地上ＢＴＳ１００に接続される。一方、コンダクターシャフト４０４は、第１のコンダクター４００の収容チューブ４００bに形成される収容ホールに挿入される。コンダクターシャフト４０４の外側の表面には、陽極酸化処理(anodizing)を施す。また、第２のコンダクター４０２は、入力コネクター４０８の内側に形成されたハウジングホール５０１における、第２のハウジングホール部５０２に挿入される。また、コンダクターシャフト４０４は、収容チューブ４００ｂに嵌合する形状を有し、略円筒状を有することが望ましい。

上述したように、センターコンダクター３００の組立の際、第１のコンダクター４００は出力コネクター４１０内の第１のハウジングホール部５００に挿入され、第２のコンダクター４０２は入力コネクター４０８内の第２のハウジングホール部５０２に挿入される。これによって、第２のコンダクター４０２のコンダクターシャフト４０４は、第１のコンダクター４００の収容チューブ４００ｂに挿入され、第１のコンダクター４００と第２のコンダクター４０２とが、ハウジング４１２の内部で相互に結合する。

上述したように、第１のコンダクター４００と第２のコンダクター４０２から構成されるセンターコンダクター３００において、コンダクターシャフト４０４及び収容チューブ４００ｂは、キャパシタの電極板として機能する。つまり、センターコンダクター３００の全体の大きさを増大せずに、コンダクターシャフト４０４が収容チューブ４００ｂに挿入される程度を増やすことによって、キャパシタの２つの電極板に対応するコンダクターシャフト４０４と収容チューブ４００ｂとの接触面積を広げることが可能となる。また、コンダクターシャフト４０４の外側の表面(又は、収容チューブ４００ｂの内側の表面)には、陽極酸化処理、すなわち、金属表面に酸化膜を形成する処理を施す。これにより、コンダクターシャフト４０４と収容チューブ４００ｂとが密着し、キャパシタの電極板の機能をもつので、２つの接触面の隙間を数ミクロンまで小さくすることができる。

一方、固定ピン４０６は、第１のコンダクター４００のセンターホール３０２に垂直方向に結合し、第１のコンダクター４００をハウジング４１２に固定させると同時に、センターコンダクター３００の送信信号の出力側にＤＣ電源の電圧を印加させる。

バイアス−Ｔ装置のハウジング４１２において、地上ＢＴＳ１００に接続される入力コネクター４０８とアンテナ側に接続される出力コネクター４１０とが、ハウジング４１２の両端にそれぞれ一体形に形成される。ハウジング４１２に形成されたハウジングホール５０１は、第１のコンダクター４００が挿入される第１のハウジングホール部５００と第２のコンダクター４０２が挿入される第２のハウジングホール部５０２とを含む。また、ハウジング４１２は、固定ピン４０６を第１のコンダクター４００に垂直方向に結合することができる固定ホール４１４を有する。さらに、ハウジング４１２の上部には、様々な部品を設けるための凹部４１６が設けられ、そして、凹部４１６は、固定ホール４１４の上部に設けられ、かつ、固定ホール４１４に接続している。凹部４１６は、コイルと誘電体とを含むＥＭＩフィルター、又は、出力コネクター４１０から流入するサージ電圧から地上ＢＴＳ１００を保護するためのガスチューブアレスタ及びダイオードを収容する。

以下、センターコンダクター３００が挿入されたバイアス−Ｔ装置の動作について説明する。

例えば、ＲＦ信号が、第２のコンダクター４０２に入力すると、ＲＦ信号は、第２のコンダクター４０２と第１のコンダクター４００との結合により形成されたキャパシタを介してアンテナに出力される。一方、ＤＣ電源は、ＥＭＩフィルター及び固定ピン４０６を介して、第１のコンダクター４００に供給される。すなわち、ＲＦ信号及びＤＣ電源は、バイアス−Ｔ装置を介してアンテナタワーに伝送される。このとき、ＲＦ信号は、直流の電流が印加される固定ピン４０６には出力されない。これは、ＥＭＩフィルターを構成するコイルであるインダクタによって、固定ピン４０６のインピーダンスが無限大となるためである。さらに、第１のコンダクター４００と第２のコンダクター４０２との結合によりキャパシタを形成するために、ＤＣ電源からの直流電流は、第２のコンダクター４０２から出力されることはない。すなわち、第２のコンダクター４０２は、ＤＣ電源に対して無限大のインピーダンスを有する。

順方向の信号が入力する場合のバイアス−Ｔ装置の動作について上述したが、バイアス−Ｔ装置は、逆方向の信号に対しても同一の動作を行う。

図５は、本発明の実施形態に従うバイアス−Ｔ装置の断面図である。図５は、図４に示すハウジング４１２内にセンターコンダクター３００及び固定ピン４０６を挿入した状態を示す。図５を参照すると、第１のコンダクター４００は、第１のハウジングホール部５００に挿入され、第２のコンダクター４０２は、第２のハウジングホール部５０２に挿入される。また、基板５０４は固定ピン４０６にＤＣ電源の電圧を印加する。上述以外の構成要素についても、図４に示す。

一方、本発明の詳細について好適な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能である。例えば、コンダクターシャフト４０４の外側の表面に陽極酸化処理を施さず、収容チューブ４００ｂの内側の表面に陽極酸化の処理を施すことも可能である。さらに、センターコンダクター３００の構成が、上述したように、収容チューブ４００ｂを有する第１のコンダクター４００とコンダクターシャフト４０４を有する第２のコンダクター４０２とからなる代わりに、コンダクターシャフトを有する第１のコンダクター４００と、収容チューブを有する第２のコンダクター４０２とからなることも可能である。

従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限られるものでなく、特許請求の範囲のみならず、その範囲と均等なものにより定められるべきである。

従来のタワートップ方式のＢＴＳ１００の一例を示すブロック図である。 図１に示すバイアス−Ｔ回路の回路図である。 本発明の実施形態に従うセンターコンダクターの外観斜視図である。 本発明の実施形態に従うバイアス−Ｔ装置の構成を示す分解斜視図である。 図４に示すバイアス−Ｔ装置の組立横断面図である。

Claims (6)

1. 略柱状の部材からなり、該部材の両端に一体的に形成された地上基地局に接続する入力コネクター及びアンテナに接続する出力コネクターと、
   前記部材の長手方向に形成されたハウジングホールと、
   前記部材の上部を貫通し、前記ハウジングホールと垂直に接続して形成された固定ホールと、を備えるハウジングと、
   前記ハウジングホールに挿入され、前記入力コネクターと出力コネクターとにそれぞれ挿入される第１のコネクターピンと第２のコネクターピンとをそれぞれを備え、前記入力コネクターと前記出力コネクターとの間の信号の電気的な接続を可能にする第１のコンダクターと第２のコンダクターを備えるセンターコンダクターと、
   第１の端部は、前記センターコンダクターに垂直方向に接続し、第２の端部は、前記固定ホールに挿入されることによって、前記第２の端部から前記出力コネクター側に直流電源の供給を可能にした固定ピンと、を備えることを特徴とするバイアス−Ｔ装置。
2. 前記ハウジングは、前記固定ホールの上部に形成され前記固定ホールに接続すると共に、前記ハウジングの上部に形成された、前記バイアス−Ｔ装置の部品を配置するための凹部を有することを特徴とする請求項１記載のバイアス−Ｔ装置。
3. ハウジングホールと、該ハウジングホールの両側にそれぞれ形成され地上基地局に接続する入力コネクターとアンテナ側に接続する出力コネクターと、を有するハウジングを備え、前記入力コネクターと前記出力コネクターとの間の信号の電気的な接続を可能にし、出力コネクター側に直流電源を供給する、バイアス−Ｔ装置のセンターコンダクターであって、
   前記ハウジングホールの内部に挿入され、前記ハウジングホールの軸方向に沿って伸張し、収容チューブを有する第１のコンダクターと、
   前記ハウジングホールの内部に挿入され、前記ハウジングホールの軸方向に沿って伸張し、コンダクターシャフトを有し、該コンダクターシャフトは、前記収容チューブに挿入されて前記第１のコンダクターと前記第２のコンダクターとが前記ハウジングホールの内部で相互に嵌合する第２のコンダクターと、を含み、
   前記収容チューブの内側の表面及び前記コンダクターシャフトの外側の表面のうちの少なくとも一方は、陽極酸化処理が施されることを特徴とするセンターコンダクター。
4. 略柱状の部材からなり、該部材の両端に一体的に形成された地上基地局に接続する入力コネクター及びアンテナ側に接続する出力コネクターと、前記部材の長手方向に形成されたハウジングホールと、
   前記部材の上部を貫通し、前記ハウジングホールと垂直に接続して形成された固定ホールと、を備えるハウジングと、
   前記ハウジングホールの内部で軸方向に沿って伸張し、相互に嵌合する第１のコンダクターと第２のコンダクターとを備え、前記第１のコンダクターの両端には、それぞれ第１のコネクターピンと収容チューブが形成され、前記第２のコンダクターの両端には、それぞれ第２のコネクターピンとコンダクターシャフトが形成され、前記コンダクターシャフトは、前記収容チューブに挿入され嵌合し、前記収容チューブの内側の表面及び前記コンダクターシャフトの外側の表面のうちの少なくとも一方は、陽極酸化処理が施され、前記第１のコネクターピン及び第２のコネクターピンは、前記出力コネクター及び前記入力コネクターのそれぞれに挿入され、これにより前記入力コネクターと前記出力コネクターとの間の信号の電気的な接続を可能にするセンターコンダクターと、
   第１の端部は、前記センターコンダクターに垂直方向に接続し、第２の端部は、前記固定ホールに挿入され、これにより前記第２の端部から前記出力コネクター側に、直流電源の供給を可能にした固定ピンと、を備えることを特徴とするバイアス−Ｔ装置。
5. 前記ハウジングは、前記固定ホールの上部に形成され前記固定ホールに接続すると共に、前記ハウジングの上部に形成された、前記バイアス−Ｔ装置の部品を配置するための凹部を有することを特徴とする請求項４記載のバイアス−Ｔ装置。
6. 前記第１のコンダクターの前記第１のコネクターピン及び前記収容チューブは、分離して形成され、組立可能な構造であることを特徴とする請求項４又は５記載のバイアス−Ｔ装置。
   
   
   

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