JP2013165418A - Radio wave environment measurement device, radio wave environment measurement method, and control program thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基地局無線部装置のアンテナ端に接続されるケーブルやアンテナ等のVSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)を干渉波の影響を受けずに監視するとともに、周辺周波数環境をモニタする機能を提供する電波環境測定装置、電波環境測定方法、及びその制御プログラムに関する。 The present invention monitors a VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) such as a cable or an antenna connected to an antenna end of a base station radio unit apparatus without being affected by an interference wave, and an ambient frequency environment. The present invention relates to a radio wave environment measuring apparatus, a radio wave environment measuring method, and a control program thereof that provide a function for monitoring a radio wave.
従来のVSWR監視装置1’の例を図6に示す。図6のVSWR監視装置1’は、反射電力のみを監視してその反射電力が閾値以上の値になった場合にアラーム(ALM)を発動させるためのものである。図6に示すVSWR監視装置1’において、基地局の送信信号は電力増幅器(PA)10、アイソレータ(ISO)20及び結合器(CPL)30を通過してアンテナ40方向に出力される。アンテナ40方向に出力された送信信号が、アンテナ40またはアンテナ40に至るまでのケーブルの損傷等により反射してくる場合、結合器30を介して反射された反射波を抽出し、検波器(DET)60において検波することで損傷等の異常を監視することができる。
An example of a conventional VSWR monitoring device 1 'is shown in FIG. The VSWR monitoring device 1 'shown in FIG. 6 is for monitoring only the reflected power and causing an alarm (ALM) to be activated when the reflected power becomes a value equal to or greater than a threshold value. In the
しかし、アンテナ40側から反射してくる反射波(希望波)には送信した信号のみではなく、周辺の基地局環境によりさまざまな周波数成分が含まれている。そのため、希望波の反射電力に対して上記希望波以外の周波数成分の電力が近くなれば希望波の反射電力の測定値の誤差が大きくなってしまう。また、希望波の反射電力よりも希望波以外の周波数成分の電力が大きくなればアラームの誤作動に至る可能性がある。これを回避するために、図6においてはバンドパスフィルタ(BPF)100を配置している。このバンドパスフィルタ100は希望波のみを通過させる周波数特性を有しており、これにより希望波以外の周波数成分の影響を受けにくくなる。
However, the reflected wave (desired wave) reflected from the
ところで、近年の基地局装置は信号のマルチキャリア化や広帯域化が進んでおり、このバンドパスフィルタ100に要求される希望波帯域も広帯域な特性が要求されるため、高価なフィルタにより実現する必要がある。また、希望波以外の周波数成分の影響はVSWR検出のみでなく基地局装置の他の機能・動作に影響を及ぼしてしまうことが多々ある。その際に、解析のためにどのような周波数成分の干渉波がアンテナ40を介して入力されているのか観測するためには、一度基地局を停波した上で測定器等を接続して再度運用を開始して観測するか、基地局装置に干渉波の周波数成分を検出できるように信号をデジタルに取り込んでフーリエ変換を行うような高度な仕組みを備えておく必要があり煩雑であった。
By the way, in recent years, base station apparatuses are becoming more multi-carrier signals and wider bands, and the desired wave band required for the band-
このような従来技術の例として、特許文献1は、出力端子92を介して出力する送信信号と出力端子95を介して出力する送信信号を検波し、出力端子92を介して出力された送信信号に基づく電圧値と出力端子95を介して出力する送信信号に基づく電圧値に基づいて出力電圧を算出して、算出された出力電圧に基づき高周波信号の電力が所定の送信電力レベルまで達するように電力増幅器61を制御する送信電力制御方法を開示する。
As an example of such a conventional technique,
特許文献1では、アンテナの負荷に依存せずに送信電力を一定に制御するために、出力端子92からの送信信号と出力端子95からの送信信号を用いて、最大送信電力の制御に用いられる検波電力の値として進行波成分が検波電力に加わってしまうことを防止する。
In
しかしながら、特許文献1は、内容的には反射電力による出力精度劣化を防ぐことが目的とするものであって、その携帯端末は反射波と干渉波の周波数成分を観測するため電圧可変フィルタを備えていないため、高価なフィルタにより実現する必要があった。また、希望波以外の周波数成分の影響を観測することができなかった。
However,
また、近年の携帯基地局等の送受信装置は高機能化しており、その機能の1つとしてアンテナ端子に接続されたケーブルやアンテナ本体の正常性をVSWRで判定する機能が要求されることが多い。周辺の環境により基地局アンテナに入力される妨害波により基地局装置が異常動作する場合がある。 Also, recent transceiver devices such as mobile base stations have become highly functional, and as one of the functions, a function for determining the normality of the cable connected to the antenna terminal or the antenna body by VSWR is often required. . Depending on the surrounding environment, the base station apparatus may operate abnormally due to the interference wave input to the base station antenna.
周辺の環境により基地局アンテナに入力される妨害波が送信希望波の極近傍に存在する場合、VSWR検出装置に高価なフィルタを付けて希望波以外を減衰させた上で検出する必要があった。 When the interference wave input to the base station antenna exists in the immediate vicinity of the desired transmission wave due to the surrounding environment, it was necessary to detect it after attenuating other than the desired signal by attaching an expensive filter to the VSWR detector. .
さらに、周辺の環境により基地局アンテナに入力される妨害波によりVSWR判定精度が大きく劣化等の誤動作をする場合、その解析には基地局動作を止めた上で測定器により周辺環境を観測するか、高価な解析機構を基地局装置に組み込む必要があった。 Furthermore, when the VSWR judgment accuracy is greatly deteriorated due to the interference wave input to the base station antenna due to the surrounding environment, the base station operation is stopped and the surrounding environment is observed with a measuring instrument for the analysis. Therefore, it is necessary to incorporate an expensive analysis mechanism into the base station apparatus.
本発明は、上記課題を解決するために最小限の回路追加により正確なVSWR異常判定を実現するとともに周辺周波数環境の観測を実現することを目的とする。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to realize an accurate VSWR abnormality determination by adding a minimum circuit and to observe an ambient frequency environment.
上述の課題に鑑み、本発明の一態様は、アンテナ側から反射される送信信号の反射波とアンテナから入力される干渉波を測定する電波環境測定装置において、制御電圧を制御する制御回路と、上記送信信号の反射波と上記干渉波の周波数成分を観測するために、上記制御回路で制御する制御電圧に基づいて、中心周波数を変更しながら任意の制御電圧で掃引される電圧可変フィルタと、上記電圧可変フィルタを介して抽出された上記送信信号の反射波と上記干渉波の周波数成分を検波し、出力電圧をモニタすることで、電圧定在波比の検出と不要波の周波数成分の観測を可能にする検波器と、を備える電波環境測定装置に関する。 In view of the above-described problems, an embodiment of the present invention provides a control circuit that controls a control voltage in a radio wave environment measurement apparatus that measures a reflected wave of a transmission signal reflected from an antenna side and an interference wave input from the antenna; In order to observe the frequency component of the reflected wave and the interference wave of the transmission signal, a voltage variable filter that is swept with an arbitrary control voltage while changing the center frequency based on the control voltage controlled by the control circuit; By detecting the reflected wave of the transmission signal extracted through the voltage variable filter and the frequency component of the interference wave and monitoring the output voltage, the voltage standing wave ratio is detected and the frequency component of the unwanted wave is observed. And a radio wave environment measuring apparatus comprising:
本発明の他の態様は、アンテナ側から反射される送信信号の反射波とアンテナから入力される干渉波を測定する電波環境測定方法において、上記送信信号の反射波と上記干渉波の周波数成分を観測するために、制御電圧に基づいて、中心周波数を変更しながら任意の制御電圧で掃引し、上記送信信号の反射波と上記干渉波の周波数成分を検波し、出力電圧をモニタすることで、電圧定在波比の検出と不要波の周波数成分の観測を可能にする電波環境測定方法に関する。 Another aspect of the present invention relates to a radio wave environment measurement method for measuring a reflected wave of a transmission signal reflected from an antenna side and an interference wave input from the antenna, wherein a frequency component of the reflected wave of the transmission signal and the interference wave is calculated. In order to observe, sweeping with an arbitrary control voltage while changing the center frequency based on the control voltage, detecting the reflected wave of the transmission signal and the frequency component of the interference wave, and monitoring the output voltage, The present invention relates to a radio wave environment measurement method that enables detection of a voltage standing wave ratio and observation of frequency components of unnecessary waves.
また、本発明の他の態様は、アンテナ側から反射される送信信号の反射波とアンテナから入力される干渉波を測定する電波環境測定方法用の制御プログラムにおいて、上記送信信号の反射波と上記干渉波の周波数成分を観測するために、制御電圧に基づいて、中心周波数を変更しながら任意の制御電圧で掃引する処理と、上記送信信号の反射波と上記干渉波の周波数成分を検波し、出力電圧をモニタすることで、電圧定在波比の検出と不要波の周波数成分の観測を可能にする処理とをコンピュータに実行させる制御プログラムに関する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a control program for a radio wave environment measurement method for measuring a reflected wave of a transmission signal reflected from an antenna side and an interference wave input from the antenna, In order to observe the frequency component of the interference wave, based on the control voltage, sweeping with an arbitrary control voltage while changing the center frequency, detecting the reflected wave of the transmission signal and the frequency component of the interference wave, The present invention relates to a control program that causes a computer to execute processing that enables detection of a voltage standing wave ratio and observation of frequency components of unnecessary waves by monitoring an output voltage.
本発明によれば、基地局無線部装置のアンテナ端に接続されるケーブルやアンテナ等のVSWRを干渉波の影響を受けずに監視するとともに周辺周波数環境をモニタする機能を安価に実現することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to inexpensively realize a function of monitoring a VSWR such as a cable or an antenna connected to an antenna end of a base station radio unit apparatus without being affected by an interference wave and monitoring a surrounding frequency environment. It becomes possible.
本発明の更なる利点及び実施形態を、記述と図面を用いて下記に詳細に説明する。 Further advantages and embodiments of the present invention are described in detail below using the description and the drawings.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not construed as being limited by the embodiments described below.
図1は、本発明の実施形態による電波環境測定装置1のブロック図である。本実施形態による電波環境測定装置1は、VSWR異常の検出のみならず希望波以外の周波数成分の干渉波をモニタする機能を安価な方法で実現する。
FIG. 1 is a block diagram of a radio wave
図1に示す本実施形態による電波環境測定装置1は、電力増幅器10、アイソレータ20、結合器30、アンテナ40、電圧可変フィルタ50、検波器60、アナログ/デジタル変換器70、デジタル/アナログ変換器80、及び出力端90を備える。基地局の送信信号は電力増幅器10、アイソレータ20、及び結合器30を通ってアンテナ40から放射される。また、使用するアナログ/デジタル変換器70、デジタル/アナログ変換器80としては汎用的なデバイスが使用できる。
A radio wave
電波環境測定装置1において、出力端90からアンテナ40の間でインピーダンスの不整合があると、アンテナ40から放射されるべき電力の一部が反射波として反射して戻ってくる。アンテナ40またはアンテナ40までの同軸ケーブル等の異常で完全にオープン状態になった場合は全反射で戻ってくる。反射してきた信号(反射波)は、結合器30を介して抽出されて電圧可変フィルタ50を通って検波器60にて検波される。当該電圧可変フィルタ50は電圧制御型の可変フィルタで、デジタル/アナログ変換器(DAC)80で制御される制御電圧を用いて中心周波数を変更できる仕組みとする。
In the radio wave
また、送信信号帯域のVSWR検出を行う場合や希望波以外の周波数成分を正確に観測したい場合は、この電圧可変フィルタ50の3dB帯域幅を狭くする必要がある。例えば図2のような送信信号帯域と同等の3dB帯域幅を有したフィルタの場合、周波数を可変しても電圧可変フィルタ50の帯域幅よりも狭い間隔の不要波の周波数成分を識別することができなくなる。従って、不要波の周波数成分を正確にモニタする場合は図3のように送信信号帯域に比べて狭い3dB帯域幅のフィルタを用いることが望ましい。
In addition, when performing VSWR detection of the transmission signal band or when it is desired to accurately observe frequency components other than the desired wave, it is necessary to narrow the 3 dB bandwidth of the
図4のような希望波の反射波と希望波以外の干渉波成分がアンテナ40側から入力されているとき、電圧可変フィルタ50をデジタル/アナログ変換器80で掃引しながら検波器60の出力電圧をモニタすると図5に示す周波数成分と検波レベルが観測される。本実施例の場合は1MHz間隔で電圧可変フィルタ50の中心周波数を2020MHz〜2180MHzまで掃引している。これにより希望波の反射電力はもとより希望波以外の周波数成分も検出することができる。
When the reflected wave of the desired wave and the interference wave component other than the desired wave as shown in FIG. 4 are input from the
同様のモニタは結合器30と検波器60の間に帯域制限を行うフィルタ類を配置せずに検波器60の出力をベースバンドに取り込んでからフーリエ変換することや、信号を直接ダウンコンバーターで取り込むことでも可能だが、高速な検波器60とベースバンドに取り込むアナログ/デジタル変換器(ADC)70の帯域幅もモニタすべき帯域に合わせて広帯域なデバイスを選択する必要がありモニタ装置としては高価になってしまう。そのため、本発明の実施例のように電圧可変フィルタ50を用いることで安価なフィルタと検波器の構成で可能になる。
A similar monitor takes in the output of the
細かな周波数ステップで掃引するとある程度掃引時間が必要になるが、VSWR測定や干渉波の観測程度の用途であれば200MHz帯域を1MHzステップで1ステップ100usで10回掃引したとしても、平均で1秒以内に測定が終わるため、迅速な測定が可能となる。
Sweeping at fine frequency steps requires a certain amount of sweep time, but for applications such as VSWR measurement and interference wave observation, even if the 200 MHz band is swept 10 times at 1 MHz step and 1
このように、本発明の実施形態による電波環境測定装置1においては、アンテナ40側から反射してきた信号を取り込む結合器30と反射電力を検出する検波器60の間に電圧で中心周波数が変更できる電圧可変フィルタ(VCF)50を追加している。この電圧可変フィルタ50は3dB帯域幅が希望波信号帯域の1/10程度である。この電圧可変フィルタ50の制御電圧をコントロールして中心周波数を変更しながら検波器60の検波電圧出力をモニタすることで、図4のような希望波の反射電力と希望波以外の干渉波の周波数成分が入力された場合には図5のようにその周波数成分と検波レベルを検波することができる。VSWRの検出を行いたいときは希望波が存在する周波数帯域のみの制御電圧で掃引した結果を用いることで、希望波の直近に存在する干渉波の影響を排除することができる。また、この制御電圧の掃引を希望波が存在する周波数帯域以外の広い帯域に行うことで、アンテナ40を介して入力される希望波以外(不要波)の周波数成分を観測することが可能になる。
As described above, in the radio wave
次に本発明の実施形態による電波環境測定装置1の動作について説明する。
Next, the operation of the radio wave
本発明の実施形態において、図4及び5中の「希望波」は希望波の反射電力、干渉波A〜Dはアンテナ40から飛び込んできた干渉波成分を意味する。基地局の送信信号は電力増幅器10、アイソレータ20及び結合器30を通ってアンテナ40から放射される。出力端90からアンテナ40の間でインピーダンスの不整合があるとアンテナ40から放射されるべき電力の一部が反射して戻ってくる。それを図4及び5中では「希望波」と表現している。アンテナ40から入力された信号は、結合器30を介して抽出され電圧可変フィルタ50を通って検波器60にて検波される。電圧可変フィルタ50は電圧制御型の可変フィルタであって、デジタル/アナログ変換器80による制御電圧の制御で中心周波数を変更できる仕組みである。電圧可変フィルタ50は、デジタル/アナログ変換器80の分解能の範囲で任意の周波数に設定することが可能である。本実施例の場合は10MHz帯域幅の希望波を想定しており、希望波帯域のすぐ上側の干渉波を検出可能なように電圧可変フィルタ50の3dB帯域幅は1MHz程度の特性とする。
In the embodiment of the present invention, the “desired wave” in FIGS. 4 and 5 means the reflected power of the desired wave, and the interference waves A to D mean the interference wave component jumped from the
図4のような希望波の反射波と希望波以外の干渉波成分がアンテナ40側から入力されているとき、電圧可変フィルタ50をデジタル/アナログ変換器80で掃引しながら検波器60の出力電圧をモニタすると図5のような周波数成分と検波レベルが観測される。本実施例の場合は1MHz間隔で電圧可変フィルタ50の中心周波数を2020MHz〜2180MHzまで掃引している。これにより希望波の反射電力はもとより希望波以外の周波数成分も検出することができる。図5において、希望波と干渉波Dの境界がわかりにくくなっているが、電圧可変フィルタ50の3dB帯域幅をさらに狭くすることで境界を鮮明にすることが可能になる。しかし、VSWRや希望波周辺の干渉波のモニタ程度であればそのようなQ値の高いフィルタにする必要はない。VSWR値として算出する場合は、希望波の10MHz帯域幅の下側半分程度の検波結果を用いて10MHz帯域幅に換算すればよい。また、このモニタには100usごとに10回掃引を行って平均化したとしても200MHz帯域の掃引時間は200msで、VSWRモニタには十分短い時間と言える。
When the reflected wave of the desired wave and the interference wave component other than the desired wave as shown in FIG. 4 are input from the
さらに、本実施形態による電波環境測定装置1では、図5のように希望波以外の周波数成分も正確に観測できるため、高速で高価なサンプリングとフーリエ変換を用いた解析や、基地局を一度停波して測定器を接続することなく、装置の出力端90へ入力される干渉波成分をモニタすることが可能となる。遠隔制御可能な装置であれば、基地局が設置されている現場に行くことなくリモートで上記干渉波成分を観測する環境を提供することが可能になる。
Furthermore, since the radio wave
このように、高価なクリスタルフィルタ/SAWフィルタを用いた構成や高速サンプリングとフーリエ変換を用いた周波数解析を用いなくとも、安価な電圧可変フィルタと検波器を用いた構成で希望波近傍に干渉波のある環境でのVSWR検出が可能になるとともに、本装置1を用いた基地局周辺の不要波成分をモニタする機能を実現することが可能になる。
In this way, an interference wave near the desired wave can be obtained without using a configuration using an expensive crystal filter / SAW filter or a configuration using an inexpensive voltage variable filter and detector without using frequency analysis using high-speed sampling and Fourier transform. VSWR detection in a certain environment is possible, and a function of monitoring unnecessary wave components around the base station using the
以上説明したように、本発明においては、以下に記載するような効果を奏する。 As described above, the present invention has the following effects.
第1の効果は、近傍に干渉波が存在する環境においても希望波の反射電力を用いたVSWR測定が行えるようになることである。 The first effect is that VSWR measurement using the reflected power of the desired wave can be performed even in an environment where an interference wave exists in the vicinity.
第2の効果は、高価な装置を持ちなくとも希望波帯域以外の周波数成分を観測することが可能になるため、周辺環境調査やトラブルシューティングの際に必要になるデータが遠隔で取得する環境が安価に実現できることである。 The second effect is that it is possible to observe frequency components other than the desired wave band without having an expensive device. Therefore, an environment in which data necessary for the surrounding environment investigation and troubleshooting can be acquired remotely. It can be realized at low cost.
なお、上述した実施形態による電波環境測定方法をコンピュータに実行させる制御プログラムも本発明の範疇に含まれる。 A control program that causes a computer to execute the radio wave environment measuring method according to the above-described embodiment is also included in the scope of the present invention.
1 電波環境測定装置
10 電力増幅器
20 アイソレータ
30 結合器
40 アンテナ
50 電圧可変フィルタ
60 検波器
70 アナログ/デジタル変換器
80 デジタル/アナログ変換器
90 出力端
DESCRIPTION OF
Claims (7)
制御電圧を制御する制御回路と、
前記送信信号の反射波と前記干渉波の周波数成分を観測するために、前記制御回路で制御する制御電圧に基づいて、中心周波数を変更しながら任意の制御電圧で掃引される電圧可変フィルタと、
前記電圧可変フィルタを介して抽出された前記送信信号の反射波と前記干渉波の周波数成分を検波し、出力電圧をモニタすることで、電圧定在波比の検出と不要波の周波数成分の観測を可能にする検波器と、を備えることを特徴とする電波環境測定装置。 In the radio wave environment measuring device that measures the reflected wave of the transmission signal reflected from the antenna side and the interference wave input from the antenna,
A control circuit for controlling the control voltage;
In order to observe the frequency component of the reflected wave and the interference wave of the transmission signal, based on the control voltage controlled by the control circuit, a voltage variable filter that is swept with an arbitrary control voltage while changing the center frequency;
By detecting the frequency component of the reflected wave and the interference wave extracted through the voltage variable filter and monitoring the output voltage, the voltage standing wave ratio is detected and the frequency component of the unwanted wave is observed. A radio wave environment measuring device comprising:
前記送信信号の反射波と前記干渉波の周波数成分を観測するために、制御電圧に基づいて、中心周波数を変更しながら任意の制御電圧で掃引し、
前記送信信号の反射波と前記干渉波の周波数成分を検波し、出力電圧をモニタすることで、電圧定在波比の検出と不要波の周波数成分の観測を可能にすることを特徴とする電波環境測定方法。 In the radio wave environment measurement method for measuring the reflected wave of the transmission signal reflected from the antenna side and the interference wave input from the antenna,
In order to observe the frequency component of the reflected wave and the interference wave of the transmission signal, based on the control voltage, sweeping with an arbitrary control voltage while changing the center frequency,
By detecting the frequency component of the reflected wave and the interference wave of the transmission signal and monitoring the output voltage, it is possible to detect the voltage standing wave ratio and observe the frequency component of the unnecessary wave. Environmental measurement method.
前記送信信号の反射波と前記干渉波の周波数成分を観測するために、制御電圧に基づいて、中心周波数を変更しながら任意の制御電圧で掃引する処理と、
前記送信信号の反射波と前記干渉波の周波数成分を検波し、出力電圧をモニタすることで、電圧定在波比の検出と不要波の周波数成分の観測を可能にする処理とをコンピュータに実行させる制御プログラム。 In a control program for a radio wave environment measuring method for measuring a reflected wave of a transmission signal reflected from an antenna side and an interference wave input from an antenna,
In order to observe the frequency component of the reflected wave and the interference wave of the transmission signal, based on the control voltage, sweeping with an arbitrary control voltage while changing the center frequency,
Performs processing that enables detection of the voltage standing wave ratio and observation of frequency components of unnecessary waves by detecting the frequency components of the reflected wave and the interference wave of the transmission signal and monitoring the output voltage. Control program to make.
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