JP2602901B2

JP2602901B2 - 同軸ケーブル損失量測定装置、および、それを用いた同軸ケーブル損失補償装置

Info

Publication number: JP2602901B2
Application number: JP14824088A
Authority: JP
Inventors: 昌宏田村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPH01316671A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕同軸ケーブルの損失量を測定する装置に関し、特に、個々の同軸ケーブルの損失量を正確に測定する
ことを目的とし、同軸ケーブルの一方の端部に設けられ、少くとも２つ
のそれぞれ周波数が異なり振幅の等しいパイロット信号
を該同軸ケーブルに印加するパイロット信号発生回路
と、前記同軸ケーブルの他方の端部に設けられ、前記パ
イロット信号発生回路から印加された少くとも２つのパ
イロット信号を分離して検波する少くとも２つの検波回
路と、周波数に依存して減衰量が異なる該検波回路から
の少くとも２つの検波信号に基いて、前記同軸ケーブル
を通過する信号の周波数に対する同軸ケーブルの損失量
を算出する、演算装置とを有する構成にする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は同軸ケーブルの損失を正確に測定する装置、
およびその損失量を補償する装置に関する。

本発明の装置は、同軸ケーブルを用いて通信を行う種
々の装置、例えば屋内端局装置と屋外地球局装置とが同
軸ケーブルを介して接続される衛星通信用地球局等に用
いられる。

〔従来の技術〕

同軸ケーブルを用いる装置として、衛星通信地球局の
場合を例にとる。

通信衛星の性能向上に伴ない、開口直径1.2m程度の非
常に小さいアンテナを持つ超小型地球局を用いて人工衛
星を経由させた通信が可能となり、加入者の敷地内に直
接地球局を設置するという通信形態がとられている。こ
のような通信システムにおいては、地球局装置は可能な
限り小形にすることが望ましい。特に送受信装置はアン
テナの背面に取り付けられ、この送受信装置と屋内に設
置された端局装置との間が同軸ケーブルで接続されて地
球局が構成されている。端局装置と屋外の送受信装置と
の間の同軸ケーブル内を入出力中間周波信号が通過す
る。中間周波信号の外に、送受信装置を監視制御する信
号も端局装置から送受信装置に送出される。

アンテナの背面に取り付けられた屋外の送受信装置と
端局装置との間の同軸ケーブル長は、これらの設置条件
により異なる。このため同軸ケーブル長により中間周波
数信号の減衰が変動するから、地球局からの送信電力レ
ベルが変動することになる。一方地球局の送信電力の設
定は非常に厳しく抑えられており、同軸ケーブル長によ
る送信電力の変動を排除する必要がある。

このような変動を排除する方法としては、考え得る最
長の同軸ケーブルで装置設計を行ない、且つ、最長の同
軸ケーブルを布線することが考えられる。送受信装置と
端局装置との間が短い場合、余分のケーブルはまるめて
置く。しかしながら、この方法は余分の同軸ケーブルの
布設に伴う価格上の問題がある。

次の方法としては、同軸ケーブル長に応じてケーブル
ロス分だけ増幅器等により補正することがある。しかし
ながら、この方法は、個々に布設同軸ケーブルを正確に
把握して正確に補正量を定めなければならない問題があ
る。更に、設置現場において、防水処理が施された屋外
の装置を開封して操作しなければならず、操作上の問題
がある。

また以上の２つに共通する問題として、同軸ケーブル
の温度、経時変化に伴う変動が事実上補正できないとい
うことがある。

以上の問題に鑑みて、送信中間周波信号の振幅を検出
して直接、レベル制御することが考えられる。しかしな
がらこの方法は、SCPC（Single Channel Per Carrier）
通信方式などにおける連続波に対しては有効であるが、
衛星通信として用いられるTDMA通信方式における周波数
バースト波、又はパケット通信方式における孤立的バー
スト波の場合には、信号が存在しない期間があり、単純
にレベル制御できないという問題がある。すなわち、信
号が存在しない期間についてもレベル制御すると存在し
ない信号に基いてレベル制御を行うことになり誤った制
御を行うことになる。

かゝる問題を克服するため、本件出願人は、例えば、
特開昭63−77226号公報において開示したように、屋内
端局装置からのパイロット信号を同軸ケーブルを介して
受信した屋外地球局装置において、パイロット信号の検
波出力の減衰量を基にして可変等化器を制御すると共
に、パイロット信号と主信号との周波数差による振幅誤
差を更に補正するように構成した通信方式を考案した。
ここで、周波数差による振幅誤差補正は、同軸ケーブル
における損失が周波数の関数として規定され、パイロッ
ト信号の周波数と主信号の周波数が異なるので、パイロ
ット信号の検波出力に基づく減衰量補償に加えて、周波
数に伴う再補正を行なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の周波数差補正は、予め標準的に得られた、周波
数およびケーブル長をパラメータとする損失曲線に基い
て、実際の周波数およびケーブル長について、補間して
得られた損失を用いている。従って、同一仕様の同軸ケ
ーブルを用いた場合、その補正内容は全ての同軸ケーブ
ルについて同じになる。

しかしながら、同一仕様の同軸ケーブルであっても実
際には製造ロット、布設時の条件その他で、個々の同軸
ケーブルの損失はバラツキがあり、全く同一ではない。
従って標準的な損失データを用いると、個々の同軸ケー
ブルの実際の損失に則した正確な補正が実現できないと
いう問題がある。

また、この場合、個々の同軸ケーブルの実際のケーブ
ル長をパラメータとして入力しなければならず、ケーブ
ル長の正確な測定を必要とする。同軸ケーブルを交換す
る場合があり、この場合、再びケーブル長の正確な測定
および再調整が必要となる。

更に、従来の方法は、一旦パイロット信号の振幅減衰
に基いた振幅補正を行なった上、周波数差に基づく補正
を行なっており、補正原理が間接的であるため、正確な
補正が実現できない要因を内在している。

以上に鑑みて、本発明は、先ず、同軸ケーブル個々の
損失を正確に測定し得ること、次いで、測定したケーブ
ル損失に基いて正確な損失補正が可能な装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段、および、作用〕

本発明の第１形態に係る同軸ケーブル損失量測定装置
の原理ブロック図を第１図に示す。当該同軸ケーブル損
失量測定装置は、同軸ケーブル１の一方の端部Ａに設け
られ、少くとも２つのそれぞれ周波数f₁,f₂が異なり振
幅の等しいパイロット信号SP₁,SP₂を該同軸ケーブルに
印加するパイロット信号発生回路２と、前記同軸ケーブ
ルの他方の端部Ｂに設けられ、前記パイロット信号発生
回路から印加された少くとも２つのパイロット信号を分
離して検波する少くとも２つの検波回路3,4と、演算装
置５とから成る。

演算装置５は、周波数に依存して減衰量が異なる該検
波回路からの少くとも２つの検波信号DP₁,DP₂に基い
て、前記同軸ケーブルを通過する信号の周波数ｆに対す
る同軸ケーブルの損失量LOSSを算出する。すなわち、周
波数がそれぞれ異なり、振幅の等しいパイロット信号を
同軸ケーブル１を通過させそれらの減衰量から、一般的
な周波数ｆに対するその同軸ケーブルの損失量を算出す
る。

また本発明の第２形態に係る同軸ケーブル損失補償装
置の原理ブロック図を第２図に示す。当該発明は第１形
態の同軸ケーブル損失量測定装置を適用したものであ
り、第１図に図示の回路に対し、更に、前記同軸ケーブ
ルの一方の端部に設けられ、前記パイロット信号発生回
路からのパイロット信号SP₁,SP₂と、該パイロット信号
の周波数と異なる周波数の主信号SMとを分波する第１の
分波回路６と、前記同軸ケーブルの他方の端部に設けら
れ、受信パイロット信号と受信主信号とを分波する第２
の分波回路７と、該第２の分波回路の後段に設けられ、
前記受信主信号のみを通過させるフィルタ８と、該フィ
ルタの後段に設けられた可変利得回路（９）と、を有す
る。

前記検波回路は第２の分波回路に接続されて前記受信
パイロット信号のみをそれぞれ分離して検波し、前記演
算装置が前記受信主信号に対する同軸ケーブルの損失量
を算出して前記可変利得回路に出力し、前記可変利得回
路が印加された同軸ケーブル損失量に応じて前記受信主
信号の振幅を補償する。

尚、分波回路6,7はそれぞれパイロット信号と主信号
とを分波するものであるが、予め同軸ケーブルの損失量
を測定した後、主信号に対する損失量の補償を行うよう
にすることができるから、除去することができる。

以上において、同軸ケーブルの布設後その同軸ケーブ
ルの損失量を一旦測定した後は、くり返してその同軸ケ
ーブルの損失量を測定する必要はないから、同軸ケーブ
ル布設直後のみ同軸ケーブルの損失量を測定するように
することができる。

このようにして実際に測定された損失量をもとに、主
信号の周波数に対する損失量を直接計算し、その損失量
を直接補償するので、正確な損失量の補償が可能とな
る。

本発明は主信号が連続的に出力される場合、間欠的に
出力される場合のいずれであってもよい。

〔実施例〕

本発明の実施例として、同軸ケーブルの損失量を測定
し、その測定量に基いて主信号の損失量を補償する装置
を第３図を参照して述べる。

第３図において、同軸ケーブル１の一方の端部Ａに、
分配回路（ハイブリッド）6a、およびそれぞれの発振周
波数がf₁,f₂であるオシレータ21,22が設けられている。
分配回路6aを介して、周波数ｆの主信号SM（ｆ）および
オシレータ21,22からのパイロット信号SP₁,SP₂が同軸ケ
ーブル１に印加されるように構成されている。パイロッ
ト信号SP₁,SP₂、および主信号SMの関係を第４図に示
す。パイロット信号SP₁,SP₂の振幅は、同じ大きさとす
る。それらの周波数f₁,f₂は図示実線の如き関係、又
は、主信号SMの周波数ｆをかこむように一方の周波数
f₁′が破線の如き関係になっていてもよい。

同軸ケーブル１の他方の端部Ｂに、分配回路7a、フィ
ルタ8a、可変利得回路9a、フィルタ31および検波器31お
よび検波器32から成る第１の検波回路3a、フィルタ41お
よび検波器42から成る第２の検波回路4a、および、４ビ
ットマイクロプロセッサ（MPU）5aが図示の如く接続さ
れている。分配回路7aは受信主信号SMとパイロット信号
SP₁,SP₂とを分波する。フィルタ8aは主信号SMの周波数
（ｆ）成分を通過させるバンドパスフィルタである。フ
ィルタ31はパイロット信号SP₁の周波数（f₁）成分のみ
を通過させるバンドパスフィルタである。フィルタ41は
パイロット信号SP₂の周波数（f₂）成分のみを通過させ
るバンドパスフィルタである。

同軸ケーブル１の一方の端部Ａから同軸ケーブル１に
送出されたパイロット信号SP₁,SP₂、および主信号SMは
それぞれ、それらの周波数、および同軸ケーブルの寸法
および長さに基いて減衰するが、これらの受信パイロッ
ト信号および主信号がそれぞれフィルタ31,41および8a
を介してとり出される。

ここで、同軸ケーブルにおける損失量は、第５図に図
示の特性を示す。すなわち、同軸ケーブルを通過する信
号の周波数ｆとその損失量（減衰量）Ｌ（dB）とは一般
に次式で与えられる。

logL＝alogf＋ｂ …（１） a,b:変数同じ振幅のパイロット信号SP₁,SP₂が同じ同軸ケーブ
ル１を通過することにより生ずる減衰量L₁,L₂（dB）は
それぞれ次式で示される。

（２）式から変数a,bを求めると次式で表わされる。

但し、 f₁,f₂は既知であるから、α，βは定数である。L₁は
検波器32、L₂は検波器42で検出できる。MPU 5aは、これ
ら検波器32,42の出力に基いて、上記a,bを算出する。更
にMPU 5aは、算出したa,bを（１）式に代入し、周波数
ｆにおける損失量Ｌ（dB）を計算する。

Ｌ＝ｆ×e^a＋e^b …（５） MPU 5aは、この計算損失量Ｌ（dB）から、逆に、可変
利得回路9aで補償すべき利得ｇ＝1/Lを算出し、可変利
得回路9aに出力する。

上記損失量Ｌおよび利得ｇは、主信号を通過させる前
にその同軸ケーブルについて一度計算しておけばよい。
従って、これらの測定および計算は多少時間がかゝって
もよい。このようにして得られた利得ｇに基いて、フィ
ルタ8aから抽出された主信号SMが可変利得回路9aでその
振幅が補償される。

以上から明らかなように、実際の同軸ケーブルについ
て、周波数ｆに対する損失が正確に得られ、更にその損
失量にもとづいて正確に損失量を補償することができ
る。

第６図は、本発明を小型衛星地球局に適用した例を示
す。

同図において、屋内の端局装置100と屋外の小形地球
局装置200とが同軸ケーブル300により接続されている。
この同軸ケーブルにおいてケーブル損失が生ずる。端局
装置100は、端末機に接続されるベースバンドプロセッ
サ101、復調器102、変調器103、制御信号変調器104、監
視信号復調器105および分波回路106を有している。地球
局装置200には、分波回路201、ダウンコンバータ202、
低雑音増幅器203、偏分波器204、アンテナ205、電力増
幅器206、アップコンバータ207、監視信号変調器208お
よび制御信号復調器209が設けられている。以上の基本
的動作は、端局装置100の変調器103および分波回路106
を介して送信すべき中間周波信号IFが同軸ケーブル300
に出力される。この中間周波信号IFが地球局装置200の
分波回路201を介して受信され、アップコンバータ207に
より中間周波から高周波に変換され、電力増幅器206で
増幅され、偏分波器204を介してアンテナ205から放射さ
れる。一方、アンテナ205で受信された高周波信号は偏
分波器204を介して低雑音増幅器203に導入され、ダウン
コンバータ202において中間周波信号に変換され、分波
回路201から同軸ケーブル300を介して端局装置100に出
力される。この受信信号は分波回路106、復調器102を介
してベースバンドプロセッサ101に入力される。

端局装置100が地球局装置200を監視するため、制御信
号変調器104、監視信号復調器105、監視信号変調器208
および制御信号復調器209がそれぞれ設けられている。
これらにより、中間周波信号IFの外、制御信号と監視信
号とが送受信される。

中間周波信号は連続波の場合は連続するが、周期的バ
ースト波又は孤立的バースト波の場合は断続する。しか
しながら制御信号と監視信号は、中間周波信号の有無に
拘らず、連続的に送受信される。

端局装置100に、パイロット信号SP₁,SP₂を発生するオ
シレータ108,109を設けて、分波回路106に接続する。地
球局装置200に、損失量算出および補償回路250を分波回
路201とアップコンバータ207の間に設ける。損失量算出
および補償回路250は、第３図のフィルタ8a、可変利得
回路9a、検波回路3a,4aおよびMPU 5aと同様に構成され
る。可変利得回路としてはピンダイオードを用いた可変
アッテネータを用いることができる。

以上の如く構成することにより、小型衛星地球局にお
いても、同軸ケーブルの損失が正確に測定でき、その損
失を正確に補償することができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明によれば、同軸ケーブルの
任意の周波数に対する損失量が正確に測定可能となる。
更に、本発明は、このように測定した損失量に基いて、
特定の周波数の信号の損失量を正確に補償することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の同軸ケーブル損失量測定装置の原理ブ
ロック図、第２図は本発明の同軸ケーブル損失補償装置の原理ブロ
ック図、第３図は本発明の実施例の同軸ケーブル損失量測定およ
び補償装置の構成図、第４図は第３図の信号の関係を示す図、第５図は周波数とケーブル損失との関係を示す図、第６図は本発明の適用例としての同軸ケーブル損失量測
定および補償装置の構成図、である。（符号の説明）１……同軸ケーブル、２……パイロット信号発生回路、 3,4……検波回路、５……演算装置、 6,7……分配回路、８……フィルタ、９……可変利得回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同軸ケーブル（１）の一方の端部（Ａ）に
設けられ、少くとも２つのそれぞれ周波数（f₁,f₂）が
異なり振幅の等しいパイロット信号（SP₁,SP₂）を該同
軸ケーブルに印加するパイロット信号発生回路（２）
と、前記同軸ケーブルの他方の端部（Ｂ）に設けられ、前記
パイロット信号発生回路から印加された少くとも２つの
パイロット信号を分離して検波する少くとも２つの検波
回路（3,4）と、周波数に依存して減衰量が異なる該検波回路からの少く
とも２つの検波信号（DP₁,DP₂）に基いて、前記同軸ケ
ーブルを通過する信号の周波数（ｆ）に対する同軸ケー
ブルの損失量（LOSS）を算出する演算装置（５）とを有する、同軸ケーブル損失量測定装置。
【請求項２】同軸ケーブル（１）の一方の端部（Ａ）に
設けられ、少くとも２つのそれぞれ周波数（f₁,f₂）が
異なり振幅の等しいパイロット信号（SP₁,SP₂）を該同
軸ケーブルに印加するパイロット信号発生回路（２）
と、前記同軸ケーブルの前記一方の端部に設けられ、少くと
も２つの前記パイロット信号と、各該パイロット信号の
周波数と異なる周波数の主信号（SM）とを分波する第１
の分波回路（６）と、前記同軸ケーブルの他方の端部（Ｂ）に設けられ、少く
とも２つの受信パイロット信号と受信主信号とを分波す
る第２の分波回路（７）と、該第２の分波回路の後段に接続され、少くとも２つの前
記受信パイロット信号のみをそれぞれ分離して検波すく
少くとも２つの検波回路（3,4）と、周波数に依存して減衰量が異なる該検波回路からの少く
とも２つの検波信号（DP₁,DP₂）に基いて、前記受信主
信号の周波数（ｆ）に対する前記同軸ケーブルの損失量
を算出する演算装置（５）と、前記第２の分波回路の後段に接続され、前記受信主信号
のみを通過させるフィルタ（８）と、該フィルタの後段に接続され、前記演算装置で算出され
た前記損失量に応じて、前記受信主信号の振幅を補償す
る可変利得回路（９）とを有する、同軸ケーブル損失補償装置。