JP2012147106A - 無線増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 予備系での運用中に、回線を切断することなく現用系の不具合の状態を確認して、メンテナンスを容易に行うことができ、利便性を向上させる無線増幅装置を提供する。
【解決手段】 入力信号を現用系又は予備系に入力すると共に、予備系切り替え時に分配された信号を現用系に入力する入力側ＲＦスイッチ２２と、予備系に入力される信号を分配する方向性結合器３０と、入力された信号を終端する終端器３３と、現用系又は予備系をアンテナ１５に接続すると共に、予備系切り替え時に増幅器１３の出力を終端器３３に接続する出力側ＲＦスイッチ２４とを備え、予備系切り替え時に、方向性結合器３０で分配された一方の入力信号が、出力側ＲＦスイッチ２４を介してアンテナ１５から送信され、他方の信号が、入力側ＲＦスイッチ２２を介して増幅器１３に入力され、出力側ＲＦスイッチ２４を介して終端器３３で終端される無線増幅装置としている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、現用系と予備系とを備えた無線増幅装置に係り、特に予備系での運用状態を維持したまま、現用系の不具合の状態を確認可能とし、装置状態の解析やメンテナンスを容易に行うことができる無線増幅装置に関する。

［先行技術の説明：図３］
携帯電話等の無線基地局には、無線通信対象の信号を増幅する無線増幅装置が設けられ、増幅された信号がアンテナから空間放射される。
無線基地局の通信の信頼度を向上させるため、無線増幅装置は増幅器の故障や障害に対する対策の一つとして、無線増幅装置が故障しても通信が停止することがないように、通常使用する現用系の増幅器の他にバイパス機能（ＲＦバイパス機能）として予備系の増幅器を設けたものがある。
尚、ＲＦバイパス機能は主として送信系のための機能であり、受信系の冗長性は、アンテナを２本用いたダイバーシティ構成を用いることが多い。

従来の無線増幅装置の構成について図３を用いて説明する。図３は、従来のＲＦバイパス機能付き無線増幅装置の構成図である。ここでは送信系のみの構成を示す。
図３に示すように、送信装置として用いられる従来の無線増幅装置は、ＲＦ入力端子１１と、入力側ＲＦスイッチ（図では「入力ＲＦＳＷ」）１２と、増幅器１３ａと、予備増幅器１３ｂと、出力側ＲＦスイッチ（図では「出力ＲＦＳＷ」）１４と、アンテナ１５と、制御部１６とを備えている。

入力側ＲＦスイッチ１２は、ＲＦ入力端子１１に接続する端子ａを、現用系経路上の端子ｂ又は予備系経路上の端子ｃに切り替えて接続するものであり、正常動作時には、端子ｂ側に切り替えられている。
また、出力側ＲＦスイッチ１４は、アンテナ１５に接続する端子ｆに、現用系経路上の端子ｄ又は予備系経路上の端子ｅを切り替えて接続するものであり、正常動作時には端子ｄ側に切り替えられている。

つまり、正常動作時には、入力ＲＦ信号は、入力側ＲＦスイッチ１２を介して現用系の増幅器１３ａで増幅され、出力側ＲＦスイッチ１４を介してアンテナ１５から出力される。入力側ＲＦスイッチ１２及び出力側ＲＦスイッチ１４は、制御部１６又は外部からの操作によって切り替えられる。

制御部１６は、増幅器１３ａの異常検出部（保護機能、図示せず）からの報知信号（アラーム）に基づいて入力側ＲＦスイッチ１２及び出力側ＲＦスイッチ１４の切り替えを制御し、また、増幅器１３ａ及び１３ｂのバイアス電圧のオン／オフを制御する。

そして、異常発生時には、入力側ＲＦスイッチ１２は端子ｃ側に切り替えられ、出力側ＲＦスイッチ１４は、端子ｅ側に切り替えられて、予備増幅器１３ｂで増幅を行う予備系での運用となる。
尚、予備系の経路は、不具合発生時に応急的に運用することを想定して、予備増幅器１３ｂを設けない場合もある。

ＲＦバイパス機能が用いられるのは、停電により通常の電力供給が受けられなくなった場合や、ＲＦの過入力、外気温度の上昇、供給電圧の低下等の外的要因により増幅器１３の保護機能が動作した場合が考えられる。
また、増幅器１３が故障して正常な増幅動作が不可能となった場合にも、ＲＦバイパス機能が用いられるようにしてもよい。

そして、従来の無線増幅装置においては、一旦バイパスモード（予備系での運用）に切り替わった場合には、停電による復旧を除いて、増幅器１３の停止要因を確認することは困難であった。
アラームのログ情報を遠隔監視によって外部の保守端末で取得することは可能であるが、故障原因の確認やＲＦ入力波に起因する保護機能の動作の確認等は、バイパスモードを解除して、ＲＦ入力を入力させて動作確認させなければならない。そのためには、テストモード等に切り替えて一旦回線を停止させる必要がある。

また、メンテナンスによる一時停止や装置の交換後に再度運用を開始する際には、実際の回線で用いられる信号と同等の信号でテストを行うために、余剰回線や参照ＲＦ信号を発生する信号発生器を用意しなければならない。
更に、ＲＦケーブルをつなぎ変えてテストを行うのは作業が煩雑である。

［関連技術］
尚、無線増幅装置の冗長構成に関する技術としては、特開２００８−１４１４５１号公報「増幅装置の冗長構成装置」（出願人：株式会社日立国際電気、特許文献１）がある。
特許文献１には、メジャーアラームの発生だけでなく、マイナーアラームの発生にも予備の増幅装置を効率的に利用可能とする増幅装置の冗長構成装置が記載されている。

特開２００８−１４１４５１号公報

しかしながら、従来の無線増幅装置では、一旦予備系に切り替わった後で現用系での動作を復旧させるには、一旦運用を停止させてからバイパスモードを解除して、現用系での不良解析や動作確認テストを行わなければならず、メンテナンスのために運用できない時間が生じてしまい、不便であり、更にケーブルの配線変更等の作業が煩雑であるという問題点があった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、予備系での運用中に、回線を切断することなく現用系の不具合の状態を確認でき、また、配線変更を行わなくても装置状態の解析やメンテナンスを容易に行うことができ、利便性を向上させることができる無線増幅装置を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、現用系の経路と、予備系の経路とを備えた無線増幅装置であって、現用系に入力された信号を増幅する増幅器と、予備系に入力された信号を分配する方向性結合器と、入力された信号を終端する終端器と、入力信号を現用系又は予備系に切り替えて入力すると共に、予備系に切り替えた場合には方向性結合器で分配された信号を現用系に入力する入力側スイッチと、現用系又は予備系からの信号を切り替えて送信アンテナに接続すると共に、予備系からの信号に切り替えた場合には現用系の増幅器からの信号を終端器に接続する出力側スイッチとを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、現用系の経路と、予備系の経路とを備えた無線増幅装置であって、現用系に入力された信号を増幅する増幅器と、予備系に入力された信号を分配する方向性結合器と、入力された信号を終端する終端器と、入力信号を現用系又は予備系に切り替えて入力すると共に、予備系に切り替えた場合には方向性結合器で分配された信号を現用系に入力する入力側スイッチと、現用系又は予備系からの信号を切り替えて送信アンテナに接続すると共に、予備系からの信号に切り替えた場合には現用系の増幅器からの信号を終端器に接続する出力側スイッチとを備えた無線増幅装置としているので、予備系を用いた運用を維持した状態で回線を切断することなく、信号発生器を用いたりケーブルをつなぎ変えたりしなくても現用系の不具合の状態を確認可能とし、装置状態の解析やメンテナンスを容易に行うことができる効果がある。

本発明の実施の形態に係る無線増幅装置の構成図である。 本装置のＲＦバイパス時の動作を示す説明図である。 従来のＲＦバイパス機能付き無線増幅装置の構成図である。

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。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る無線増幅装置は、現用系と予備系とを備え、予備系の経路に設けられ、入力信号を分岐して現用系の増幅器に出力する方向性結合器と、現用系の増幅器の出力側にスイッチを介して接続する終端器を備え、予備系に切り替わった場合に、方向性結合器がＲＦ入力信号を分配して一方を送信信号とすると共に他方を現用系の増幅器に入力し、スイッチが増幅器出力と終端器とを接続するようにしており、予備系での運用を行っている状態で、分岐されたＲＦ入力信号を用いて現用系の増幅器の状態確認や動作チェック等を行うことができ、通信を切断することなく、復帰に向けた装置メンテナンス作業を容易に行うことができ、利便性を向上させることができるものである。

［実施の形態に係る無線増幅装置の構成：図１］
本発明の実施の形態に係る無線増幅装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る無線増幅装置の構成図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る無線増幅装置（本装置）は、ＲＦ入力端子１１と、入力側ＲＦスイッチ（図では「入力ＲＦＳＷ」）２２と、増幅器１３と、出力側ＲＦスイッチ（図では「出力ＲＦＳＷ」）２４と、アンテナ１５と、方向性結合器（ＣＰＬ）３０と、プリアンプ（ＰＲＥ−ＡＭＰ）３２と、終端器３３と、制御部２６とを備えている。

尚、ここでは送信機としての構成のみを示しているが、適宜受信機の構成を備えるものとしてもよい。具体的には、増幅器の入力側と出力側にデュプレクサを設けて送信信号は増幅器を通る経路とし、アンテナ１５で受信した受信信号は、出力側のデュプレクサから増幅器１３を通さず入力側のデュプレクサを介してＲＦ入力端子１１に出力させる。

本装置の特徴部分について具体的に説明する。
入力側ＲＦスイッチ２２は、ＲＦ入力端子１１に接続する端子ａを、端子ｂ又は端子ｄに切り替えて接続するＳＰＤＴスイッチと、プリアンプ３２に接続する端子ｃを、端子ｂ又は端子ｄに切り替えて接続するＳＰＤＴスイッチとを組み合わせたＤＰＤＴスイッチである。

出力側ＲＦスイッチ２４は、アンテナ１５に接続する端子ｇを、端子ｆ又は端子ｈに切り替えて接続するＳＰＤＴスイッチと、終端器３３に接続する端子ｅを、端子ｆ又は端子ｈに切り替えて接続するＳＰＤＴスイッチとを組み合わせたＤＰＤＴスイッチである。

方向性結合器３０は、予備系での運用時に、入力ＲＦ信号を２つに分岐し、一方を出力側ＲＦスイッチ２４の端子ｈに出力し、他方をプリアンプ３２に出力する。本装置では、ここで分配されたＲＦ入力信号を、増幅器１３の動作チェックに用いるものである。

プリアンプ３２は、方向性結合器３０で分岐された信号を増幅し、入力側ＲＦスイッチ２２の端子ｃに出力する。プリアンプ３２は、方向性結合器３０におけるカップリングによるレベル低下を補うものである。
また、プリアンプ３２の出力に更に可変減衰器を設けて、増幅器１３への入力レベルを調整する構成としてもよい。

終端器３３は、出力側ＲＦスイッチ２４の端子ｅから入力されたＲＦ信号を終端する。これにより、不具合な増幅器１３のからの増幅信号が、運用中の送信信号に影響を与えるのを防ぐものである。
制御部２６は、入力側ＲＳスイッチ２２及び出力側ＲＦスイッチ２４の切り替えを制御すると共に、増幅器１３のバイアス電圧を制御する。

［本装置の動作（通常運用時）：図１］
次に、本装置の動作について説明する。
まず、通常運用時の動作について図１を用いて説明する。
通常は現用系での運用であり、入力側ＲＦスイッチ２２は端子ｂ側に、出力側ＲＦスイッチ２４は端子ｆ側に切り替えられている。
そして、図１に示すように、ＲＦ入力端子１１から入力された入力信号は、入力側ＲＦスイッチ２２によって端子ａから端子ｂに出力され、増幅器１３で増幅される。そして、出力側ＲＦスイッチ２４の端子ｆから端子ｇに出力されて、アンテナ１５から送信される。
現用系での運用を行っている際には、方向性結合器３０、プリアンプ３２、終端器３３は、経路から切断された状態となっている。

［本装置の動作（ＲＦバイパス時）：図２］
次に、ＲＦバイパス時の動作について図２を用いて説明する。図２は、本装置のＲＦバイパス時の動作を示す説明図である。
図２に示すように、増幅器１３が故障したり外的要因によって保護機能が働いた場合には、制御部２６によって、入力側ＲＦスイッチ２２と出力側ＲＦスイッチ２４がバイパス側に切り替えられて、予備系での動作（バイパスモード）となる。入力側ＲＦスイッチ２２は端子ａと端子ｄを接続し、端子ｃと端子ｂとを接続する側に切り替えられ、出力側ＲＦスイッチ２４は端子ｇと端子ｈを接続し、端子ｅと端子ｆを接続する側に切り替えられる。

バイパスモードでは、ＲＦ入力端子１１から入力されたＲＦ信号は、入力側ＲＦスイッチ２２の端子ａから端子ｄに出力され、方向性結合器３０で分配される。分配された一方の信号（スルー系）はそのまま出力側ＲＦスイッチの端子ｈから端子ｇに出力されて、アンテナ１５から送信される。カップリング量を十分大きい値とすれば分配によるスルー系の電力損失は微小である。

また、分配された他方（カップリングポート）の信号は、カップリングによるレベル低下を補うため、プリアンプ３２で増幅され、入力側ＲＦスイッチ２２の端子ｃから端子ｂに出力され、増幅器１３に入力される。
そして、増幅器１３で増幅動作を行わせ、故障内容を再現させて、作業員により不良解析や動作確認が行われる。
増幅器１３で増幅された信号は、出力側ＲＦスイッチ２４の端子ｆから端子ｅに出力されて、アンテナ１５から送信されることなく終端器３３で終端される。

これにより、本装置では、予備系での回線を切断しなくても、不具合が発生した現用系における不良解析や動作確認を行うことができ、また、実際に運用されている信号を用いて増幅器１３の動作チェック及び調整等を行うことが可能となり、参照用ＲＦ信号を発生する信号発生器等を用意しなくてよい。

また、上述した構成では、予備系切り替え後に直ちに現用系にも分配されたＲＦが供給されるようになっているが、不具合を起こしている増幅器１３をそのままの状態で動作させ続けるのは不要な電力を消費し続けてしまう上、不具合が一層悪化することも懸念される。

そこで、別の構成として、制御部２６が、予備系に切り替えた後、増幅器１３へのバイアス電圧供給を一旦停止し、その後、メンテナンス作業員が現地に到着して不良解析や動作確認を行う場合に、外部からの指示で制御部２６が増幅器１３への電力供給を再開する構成とすることも可能である。

また、増幅器１３への電力供給のオン／オフを切り替えるスイッチを設け、予備系切り替え後には制御部２６によってスイッチをオフにして増幅器１３への電力供給を切断し、不良解析や復旧作業の際に作業員がスイッチを操作して電力供給を再開する構成としてもよい。

更にまた、上述した例では予備系の経路上には増幅器を設けていないが、予備系に増幅器を設ける構成としてもよい。この場合、予備系の増幅器の電源は、現用系の増幅器とは異なる系で供給されることが望ましい。

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る無線増幅装置によれば、入力ＲＦ信号を現用系又は予備系に切り替えて入力すると共に、予備系切り替え時に予備系から分配された信号を現用系に入力する入力側ＲＦスイッチ２２と、予備系に入力されるＲＦ信号を分配する方向性結合器３０と、入力された信号を終端する終端器３３と、入力側ＲＦスイッチ２２に連動して、現用系又は予備系をアンテナ１５に切り替えて接続すると共に、予備系切り替え時に増幅器１３の出力を終端器３３に接続する出力側ＲＦスイッチ２４とを備え、予備系切り替え時には、方向性結合器３０で分配された一方の入力ＲＦ信号が、出力側ＲＦスイッチを介してアンテナ１５から送信されると共に、他方のＲＦ信号が、入力側ＲＦスイッチ２２を介して増幅器１３に入力され、出力側ＲＦスイッチ２４を介して終端器３３で終端される無線増幅装置としているので、予備系での運用状態を保持しつつ、現用系にもＲＦ信号を分配して増幅器１３を動作させることができ、不具合を再現させて不良解析を行ったり、動作確認及びメンテナンスを行うことができ、更に、実際の運用信号を動作確認に用いるため、信号発生装置等が不要になり、不具合発生時の復旧作業を容易に行うことができ、利便性を向上させることができる効果がある。

また、本装置によれば、方向性結合器３０から現用系に分配される信号を増幅するプリアンプ３２を備えているので、送信信号の損失を少なくしても、分配されたＲＦ信号を増幅して増幅器１３における不良解析や動作確認が十分行える入力レベルとすることができる効果がある。

また、本装置によれば、増幅器１３への電力供給のオン／オフを切り替えるスイッチを備え、制御部２６が、予備系への切り替え時に、一旦スイッチをオフにして増幅器１３への電力供給を切断し、その後、作業員が現地に到着してメンテナンス作業を開始してから、作業員の指示入力によって電力供給を再開するようにしているので、不具合状態にある増幅器１３での不要な電力消費を無くし、不具合の悪化を防ぐことができる効果がある。

本発明は、予備系での運用状態を維持したまま、現用系の不具合の状態を確認可能とし、装置状態の解析やメンテナンスを容易に行うことができる無線増幅装置に適している。

１１...ＲＦ入力端子、 １２...入力側ＲＦスイッチ、 １３、１３ａ...増幅器、 １３ｂ...予備増幅器、 １４...出力側ＲＦスイッチ、 １５...アンテナ、 １６...制御部、 ２２...入力側ＲＦスイッチ、 ２４...出力側ＲＦスイッチ、 ２６...制御部、 ３０...方向性結合器、 ３２...プリアンプ、 ３３...終端器

Claims (1)

1. 現用系の経路と、予備系の経路とを備えた無線増幅装置であって、
   前記現用系に入力された信号を増幅する増幅器と、
   前記予備系に入力された信号を分配する方向性結合器と、
   入力された信号を終端する終端器と、
   入力信号を前記現用系又は前記予備系に切り替えて入力すると共に、前記予備系に切り替えた場合には前記方向性結合器で分配された信号を前記現用系に入力する入力側スイッチと、
   前記現用系又は前記予備系からの信号を切り替えて送信アンテナに接続すると共に、前記予備系からの信号に切り替えた場合には前記現用系の増幅器からの信号を前記終端器に接続する出力側スイッチとを備えたことを特徴とする無線増幅装置。

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