JP2019129493A - 異常判定装置、および、送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】一方の送信機から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で他方の送信機によって受信されているか否かを判定する。【解決手段】実施形態の異常判定装置は、同一周波数で異なるＲＦ信号を空間に放射する第１の送信機、および、第２の送信機のうちの第１の送信機に対して設けられる。異常判定装置は、第１の伝送線に対して設けられ、第１の送信機本体から第１のアンテナへの方向の電力の一部をピックアップする第１の方向性結合器と、第１の伝送線に対して設けられ、第１のアンテナから第１の送信機本体への方向の電力の一部をピックアップする第２の方向性結合器と、第１の方向性結合器から出力される電力と、第２の方向性結合器から出力される電力と、に基づいて、第２の送信機から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で第１のアンテナによって受信されているか否かを判定する判定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、異常判定装置、および、送信機に関する。

例えば、テレビジョン電波を送信するときに、互いに近傍に設置され、同一周波数で異なるＲＦ（Radio Frequency）信号を空間に放射する２つの送信機を使用する場合が考えられる。その場合、一方の送信機から放射されたＲＦ信号が所定強度以上で他方の送信機によって受信されてしまうと、他方の送信機の性能が劣化してしまうことがある。

特開平５−２１９００７号公報 特開平７−１７７１２３号公報 特開２０１０−８１３０７号公報

しかしながら、上述の従来技術では、他方の送信機の性能が劣化した場合に、他方の送信機自体の故障等が原因なのか、あるいは、一方の送信機から放射されたＲＦ信号が所定強度以上で他方の送信機によって受信されていることが原因なのか、判別することができなかった。

そこで、本実施形態の課題は、一方の送信機から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で他方の送信機によって受信されているか否かを判定することである。

実施形態の異常判定装置は、同一周波数で異なるＲＦ信号を空間に放射する第１の送信機、および、第２の送信機のうちの前記第１の送信機に対して設けられる。前記第１の送信機は、前記第１の送信機の本体である第１の送信機本体と、ＲＦ信号を空間に放射する第１のアンテナと、前記第１の送信機本体と前記第１のアンテナの間に設けられ、電力を伝送する第１の伝送線と、を備える。前記異常判定装置は、前記第１の伝送線に対して設けられ、前記第１の送信機本体から前記第１のアンテナへの方向の電力の一部をピックアップする第１の方向性結合器と、前記第１の伝送線に対して設けられ、前記第１のアンテナから前記第１の送信機本体への方向の電力の一部をピックアップする第２の方向性結合器と、前記第１の方向性結合器から出力される電力と、前記第２の方向性結合器から出力される電力と、に基づいて、前記第２の送信機から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で前記第１のアンテナによって受信されているか否かを判定する判定部と、を備える。

図１は、実施形態の異常判定装置と送信機の構成図である。 図２は、実施形態における反射メータの振れの大小と異常判定装置によるアラーム発報の有無の場合分けの説明図である。 図３は、比較例の送信機の構成図である。

以下、添付の図面を用いて、実施形態の異常判定装置、送信機等について説明する。

（比較例）
理解を助けるために、まず、比較例の送信機について説明する。図３は、比較例の送信機の構成図である。比較例の送信機は、互いに近傍に設置される水平偏波用送信機と垂直偏波用送信機を備える。水平偏波用送信機は、水平偏波用送信機本体と、アンテナと、を備える。水平偏波用送信機本体は、励振器と、ＰＡ（Power Amplifier：電力増幅器）と、ＢＰＦ（Band Pass Filter：バンドパスフィルタ）と、を備える。垂直偏波用送信機は、垂直偏波用送信機本体と、アンテナと、を備える。垂直偏波用送信機本体は、励振器と、ＰＡと、ＢＰＦと、を備える。各構成の機能等の詳細については、後述の実施形態で説明する。

この送信機は、例えば、大容量地上デジタル放送用送信機である。この送信機では、テレビジョン電波を送信するときに、水平偏波用送信機と垂直偏波用送信機によって、同一周波数で異なるＲＦ（Radio Frequency）信号を空間に放射する。水平偏波用送信機と垂直偏波用送信機は、アイソレーションを考慮して設置される。ここで、アイソレーションとは、アンテナ間で一方のアンテナから他方のアンテナへの信号の漏洩（回り込んでの入力）の程度を示す量である。アイソレーションは、例えば、一方のアンテナへの入力信号と他方のアンテナへの漏洩信号の電力の比（ｄＢ）で示される。つまり、アイソレーションの値が高いほど、信号の漏洩が少ない。以下、アイソレーションの値が高いことを「アイソレーションが良い」、アイソレーションの値が低いことを「アイソレーションが悪い」等と称する場合がある。

そして、水平偏波用送信機と垂直偏波用送信機を設置する際は、アイソレーションが良い状態となるように、水平偏波用送信機のアンテナと垂直偏波用送信機のアンテナの間の位置関係（距離やそれぞれの向き）が考慮される。しかし、例えば、地震、台風等によって、両アンテナ間の位置関係が変化し、アイソレーションが悪くなる場合がある。そうすると、例えば、垂直偏波用送信機から放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機によって受信されてしまうと、水平偏波用送信機の性能（ＩＭ（Inter Modulation：相互変調積）性能、ＲＦ信号送信性能等）が劣化してしまうことがある。

しかしながら、従来技術では、水平偏波用送信機の性能が劣化した場合に、水平偏波用送信機自体の故障等が原因なのか、あるいは、垂直偏波用送信機から放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機によって受信されている（つまり、アイソレーションが悪くなっている）ことが原因なのか、判別することができなかった。

そこで、以下の実施形態では、一方の送信機（例えば垂直偏波用送信機）から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で他方の送信機（例えば水平偏波用送信機）によって受信されているか否かを判定する。

（実施形態）
次に、実施形態について説明する。図１は、実施形態の異常判定装置３と送信機１０００の構成図である。送信機１０００は、例えば、大容量地上デジタル放送用送信機であり、互いに近傍に設置される水平偏波用送信機１と垂直偏波用送信機２を備える。本実施形態では、垂直偏波用送信機２から空間に放射されたＲＦ信号が水平偏波用送信機１によって受信される場合を例にとって説明する。

水平偏波用送信機１（第１の送信機）は、水平偏波用送信機１の本体である水平偏波用送信機本体１１（第１の送信機本体）と、ＲＦ信号を空間に放射するアンテナ１２（第１のアンテナ）と、水平偏波用送信機本体１１とアンテナ１２の間に設けられ、電力を伝送する伝送線１３と、反射メータ１４と、を備える。

水平偏波用送信機本体１１は、励振器１１１と、ＰＡ１１２と、ＢＰＦ１１３と、を備える。励振器１１１は、いわゆるエキサイタであり、不図示のプログラム受信架から受信したＴＳ（Transport Stream）信号に基づいてＲＦ信号を作成し、作成したＲＦ信号をＰＡ１１２に送信する。

ＰＡ１１２は、励振器１１１から受信したＲＦ信号の電力を増幅する。なお、ＰＡ１１２は、図１では１つしか示していないが、複数であってもよい。ＰＡ１１２が複数の場合、励振器１１１とＰＡ１１２の間に分配器が設けられるとともに、ＰＡ１１２とＢＰＦ１１３の間に合成器が設けられる。

ＢＰＦ１１３は、ＰＡ１１２から受信したＲＦ信号のうち、所定周波数のみを通過させる。アンテナ１２は、ＢＰＦ１１３を通過し、伝送線１３を経由したＲＦ信号を空間に放射する。反射メータ１４に接続された方向性結合器１４１は、伝送線１３に対して設けられ、伝送線１３におけるアンテナ１２から水平偏波用送信機本体１１への方向（以下、「逆方向」（後述の「進行方向」の逆の方向）ともいう。）の電力の一部をピックアップする。反射メータ１４は、方向性結合器１４１によってピックアップされた電力を受信し、その電力の大きさを測定する。

垂直偏波用送信機２（第２の送信機）は、垂直偏波用送信機本体２１と、ＲＦ信号を空間に放射するアンテナ２２と、垂直偏波用送信機本体２１とアンテナ２２の間に設けられ、電力を伝送する伝送線２３と、を備える。垂直偏波用送信機本体２１は、励振器２１１と、ＰＡ２１２と、ＢＰＦ２１３と、を備える。励振器２１１、ＰＡ２１２、ＢＰＦ２１３、アンテナ２２、伝送線２３は、それぞれ、励振器１１１、ＰＡ１１２、ＢＰＦ１１３、アンテナ１２、伝送線１３と同様であるので、説明を省略する。

異常判定装置３は、水平偏波用送信機１に対して設けられ、可変アッテネータ３１、位相器３２、合成器３３、コンパレータ３４、方向性結合器３５（第１の方向性結合器）、方向性結合器３６（第２の方向性結合器）を備える。

方向性結合器３５は、伝送線１３に対して設けられ、伝送線１３における水平偏波用送信機本体１１からアンテナ１２への方向（進行方向）の電力の一部をピックアップする。方向性結合器３６は、伝送線１３に対して設けられ、伝送線１３における逆方向の電力の一部をピックアップする。

可変アッテネータ３１は、方向性結合器３５から出力される電力のレベルを調整する。また、可変アッテネータ３１は、レベルの調整量が可変である。位相器３２は、可変アッテネータ３１から出力される電力の位相を調整する。

合成器３３（例えば３ｄＢ合成器）は、位相器３２から入力された電力のレベルおよび位相と、方向性結合器３６から入力された電力のレベルおよび位相と、に応じて、出力線３３１と出力線３３２のそれぞれから電力を出力する。なお、アンテナ１２とアンテナ２２のアイソレーションが良い場合でも、水平偏波用送信機１において、水平偏波用送信機本体１１から伝送線１３を経由してアンテナ１２に送られた電力の一部は反射して伝送線１３を経由して水平偏波用送信機本体１１に戻る。このことも考慮して、アンテナ１２とアンテナ２２のアイソレーションが良い場合に、アンテナ１２から全反射相当のとき合成器３３の出力線３３２からの電力が最大となるように、可変アッテネータ３１と位相器３２を調整しておく。

そして、アンテナ１２からの反射電力がない通常時、合成器３３は方向性結合器３５からの出力の分配器として機能するため、出力線３３１からの電力が一定値となる。そのため、入力線３４１から入力する基準電圧を、このときの出力線３３１の出力を検波器３４３によって検波した電圧に、設定する。このとき、出力線３３１の電力を基準にして、方向性結合器３５から出力される電力のレベルと位相が一定であるとすると、方向性結合器３６から出力される電力のレベルが大きくなるほど、出力線３３１から出力される電力は大きくなり、また、方向性結合器３６から出力される電力の位相が変化するほど、出力線３３１から出力される電力は大きくなる。

出力線３３１から電力が出力された場合、その電力の大きさに応じた電圧が入力線３４２を経由してコンパレータ３４に入力される。また、コンパレータ３４には、所定の基準電圧が入力線３４１を経由して入力される。

コンパレータ３４は、入力線３４２から入力される電圧が、入力線３４１から入力される基準電圧よりも大きい場合に、アラームを発報する。アラームが発報されると、所定の出力手段により、ユーザが認識できるような光や音が出力される。なお、アンテナ２２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上でアンテナ１２によって受信されている場合にコンパレータ３４が発報するように、所定の基準電圧は設定されている。

このように、合成器３３とコンパレータ３４の組み合わせによって、方向性結合器３５から出力される電力と、方向性結合器３６から出力される電力と、に基づいて、垂直偏波用送信機２のアンテナ２２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機１のアンテナ１２によって受信されているか否かを判定する判定部の一例を実現することができる。

また、合成器３３とコンパレータ３４の組み合わせによって、位相器３２から出力される電力のレベルおよび位相と、方向性結合器３６から出力される電力のレベルおよび位相と、に基づいて、垂直偏波用送信機２のアンテナ２２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機１のアンテナ１２によって受信されているか否かを判定する判定部の一例を実現することができる。

次に、異常判定装置３等の動作について説明する。ここで、図２は、実施形態における反射メータ１４の振れの大小と異常判定装置３によるアラーム発報の有無の場合分けの説明図である。ここでは、反射メータ１４の振れが大きいときとして、水平偏波用送信機１自体の故障等が原因でＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）が劣化したときと、アンテナ間のアイソレーションが悪化したときを例にとる。

まず、通常時、水平偏波用送信機１のＶＳＷＲは良好で、かつ、アンテナ間（アンテナ１２とアンテナ２２）のアイソレーションも良好であるため、反射メータ１４の振れは小さく、また、異常判定装置３（コンパレータ３４）によるアラームは発報しない。

次に、水平偏波用送信機１自体の故障等によるＶＳＷＲの劣化時、水平偏波用送信機本体１１から伝送線１３を経由してアンテナ１２に送られた電力のうち、アンテナ１２で反射して伝送線１３を経由して水平偏波用送信機本体１１に戻る量が増えるので、反射メータ１４の振れは大きくなる。しかし、反射した電力の位相は通常時と変わらなく、アンテナ１２から全反射相当のとき合成器３３の出力線３３２からの電力が最大となるように調整しているため、コンパレータ３４では、入力線３４２から入力される電圧が、入力線３４１から入力される基準電圧よりも大きくならないこととなり、アラームを発報しない。

次に、地震、台風等によってアンテナ１２とアンテナ２２の間の位置関係が変化し、アンテナ間のアイソレーションが悪化したときについて説明する。その場合、垂直偏波用送信機２のアンテナ２２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機１のアンテナ１２によって受信されたものとすると、それによってアンテナ１２から伝送線１３を経由して水平偏波用送信機本体１１に送られる電力の量が増えるので、反射メータ１４の振れは大きくなる。また、その電力の位相は、水平偏波用送信機１内においてアンテナ１２で反射する電力の位相とは異なる（厳密には、異なる可能性が極めて高い）ので、合成器３３の出力線３３１から出力される電力の大きさが大きく増える。したがって、コンパレータ３４では、入力線３４２から入力される電圧が、入力線３４１から入力される基準電圧よりも大きくなるので、アラームを発報する。

このようにして、実施形態の異常判定装置３によれば、垂直偏波用送信機２のアンテナ２２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機１のアンテナ１２によって受信されていることを高精度で判定することができる。

具体的には、異常判定装置３において、合成器３３とコンパレータ３４の組み合わせによって、方向性結合器３５から出力される電力と、方向性結合器３６から出力される電力と、に基づいて、垂直偏波用送信機２のアンテナ２２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機１のアンテナ１２によって受信されているか否かを高精度で判定することができる。

また、異常判定装置３において、合成器３３とコンパレータ３４の組み合わせによって、位相器３２から出力される電力のレベルおよび位相と、方向性結合器３６から出力される電力のレベルおよび位相と、に基づいて、垂直偏波用送信機２のアンテナ２２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機１のアンテナ１２によって受信されているか否かを高精度で判定することができる。

また、ユーザは、反射メータ１４の振れが大きい場合に、異常判定装置３がアラームを発報しないときは、水平偏波用送信機１自体の故障等によってＶＳＷＲが劣化している可能性が高いと認識することができる。また、ユーザは、反射メータ１４の振れが大きい場合に、異常判定装置３がアラームを発報したときは、アンテナ間のアイソレーションが悪化している可能性が高いと認識することができる。つまり、ユーザは、その両者を容易に区別することができる。

また、本実施形態によれば、異常判定装置３、水平偏波用送信機１、および、垂直偏波用送信機２を備える送信機１０００を実現することができる。

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。

例えば、上述の実施形態では、異常判定装置３によって、垂直偏波用送信機２から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で水平偏波用送信機１によって受信されているか否かを判定することとした。しかし、これに限定されず、異常判定装置３によって、水平偏波用送信機１から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で垂直偏波用送信機２によって受信されているか否かを判定するようにしてもよい。

また、本発明の異常判定装置３の適用対象は、テレビジョン電波の送信機に限定されず、互いに近傍に設置され、同一周波数で異なるＲＦ信号を空間に放射する複数の送信機を有する設備全般である。

１…水平偏波用送信機、２…垂直偏波用送信機、３…異常判定装置、１１…水平偏波用送信機本体、１２…アンテナ、１３…伝送線、１４…反射メータ、２１…垂直偏波用送信機本体、２２…アンテナ、２３…伝送線、３１…可変アッテネータ、３２…位相器、３３…合成器、３４…コンパレータ、３５…方向性結合器、３６…方向性結合器、１１１…励振器、１１２…ＰＡ、１１３…ＢＰＦ、１４１…方向性結合器、２１１…励振器、２１２…ＰＡ、２１３…ＢＰＦ、３３１…出力線、３３２…出力線、３４１…入力線、３４２…入力線、３４３…検波器、１０００…送信機。

Claims (4)

1. 同一周波数で異なるＲＦ信号を空間に放射する第１の送信機、および、第２の送信機のうちの前記第１の送信機に対して設けられる異常判定装置であって、
   前記第１の送信機は、前記第１の送信機の本体である第１の送信機本体と、ＲＦ信号を空間に放射する第１のアンテナと、前記第１の送信機本体と前記第１のアンテナの間に設けられ、電力を伝送する第１の伝送線と、を備え、
   前記異常判定装置は、
   前記第１の伝送線に対して設けられ、前記第１の送信機本体から前記第１のアンテナへの方向の電力の一部をピックアップする第１の方向性結合器と、
   前記第１の伝送線に対して設けられ、前記第１のアンテナから前記第１の送信機本体への方向の電力の一部をピックアップする第２の方向性結合器と、
   前記第１の方向性結合器から出力される電力と、前記第２の方向性結合器から出力される電力と、に基づいて、前記第２の送信機から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で前記第１のアンテナによって受信されているか否かを判定する判定部と、を備える異常判定装置。
2. 前記第１の方向性結合器と、前記判定部と、の間に設けられ、前記第１の方向性結合器から出力される電力のレベルを調整するアッテネータ、および、前記アッテネータから出力される電力の位相を調整する位相器、をさらに備え、
   前記判定部は、前記位相器から出力される電力のレベルおよび位相と、前記第２の方向性結合器から出力される電力のレベルおよび位相と、に基づいて、前記第２の送信機から空間に放射されたＲＦ信号が所定強度以上で前記第１のアンテナによって受信されているか否かを判定する、請求項１に記載の異常判定装置。
3. 前記アッテネータは、前記レベルの調整量が可変な可変アッテネータである、請求項２に記載の異常判定装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の異常判定装置、前記第１の送信機、および、前記第２の送信機を備える、送信機。

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