JP3088321B2

JP3088321B2 - 障害検出方式

Info

Publication number: JP3088321B2
Application number: JP09026414A
Authority: JP
Inventors: 敦稲橋
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2000-09-18
Anticipated expiration: 2017-02-10
Also published as: JPH10224314A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はドライバー増幅器や
送信部等の信号源から電力増幅器やアンテナ等の終端装
置に高周波信号を伝送する高周波装置において，上記終
端装置の障害を検出する障害検出方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の障害検出方式の一つが特
開平６−２９６１６８号公報に開示されている。この障
害検出方式では、アンテナ障害によって発生した反射波
をサーキュレータにより分波し、この分波された反射波
の電力が所定値以上に増大すると，アンテナ障害として
警告を発生している。

【０００３】また、従来のこの種の障害検出方式の別の
手法が特開平５−１３６７４７号公報および特開昭６２
−２２５０３７号公報に開示されている。この障害検出
手法では、送信部からアンテナに送出される進行波電力
とアンテナ障害によって発生した反射波の電力（反射波
電力）とを比較してアンテナ障害を検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の障害検
出方式では、電力増幅器やアンテナ等の終端装置からの
反射波電力を正確に検出できないという欠点があった。
つまり、通常の高周波装置では、上記信号源や上記終端
装置には上記高周波数信号の周波数によって急激に出力
位相が変動するフィルタを含むことがあり、また上記終
端装置では障害時の反射位相を予測できず、さらに上記
終端装置からの反射波電力検出のために用いる反射波結
合部には完全整合の入出力端インピーダンスを求め難い
という特徴がある。このため、上記終端装置からの反射
波を任意の比率で反射波電力の検出器（反射波電力検出
部）に分配する上記反射波結合部の反射波出力端の等価
出力端インピーダンスも上記終端装置から反射波を生じ
る反射端インピーダンスによって大幅に変化する。

【０００５】従って、上記反射波出力端から出力される
反射波電力は、上記反射波出力端の等価出力端インピー
ダンスによっては、上記終端装置からの反射波電力を正
確に反映しない場合が生じる（上記等価出力端インピー
ダンスの整合状態では高く検出され、不整合状態では低
く検出される。）。例えば、上記反射電力が所定値を超
えると上記終端装置の障害警報（アラーム：ＡＬＭ）送
出を行う障害検出方式では（上記開示例もこの方式であ
る）、検出される上記反射波電力が上記終端装置からの
反射波電力を正確に反映しない場合には、上記障害警報
は誤報，あるいはこの障害検出方式の誤動作となる。

【０００６】従って本発明の目的は、従来技術による問
題点を解消し、終端装置からの反射波電力を正確に検出
することによって、誤報および誤動作を少なくした障害
検出方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一つによる障害
検出方式は、終端装置が生じる高周波信号の反射波を任
意の比率で反射波結合端に分配する反射波結合部と、前
記反射波結合端に接続されてこの反射波結合端の等価リ
アクタンス値を変化しうる可変リアクタンス回路と、前
記可変リアクタンス回路の所定位置に接続されて前記反
射波結合部から出力される前記反射波の電力値を検出す
る反射電力検出部と、検出された前記反射波の電力値が
所定の基準値を越えると警報信号を送出する比較部とを
備える。

【０００８】前記障害検出方式は、前記可変リアクタン
ス回路が、前記高周波数信号の周波数において１／４波
長以上の移相量を有する先端開放または先端短絡の可変
移相器である構成をとることができる。

【０００９】前記障害検出方式の一つは、前記反射電力
検出部が、先端開放の前記可変移相器の先端部に接続さ
れている構成をとることができる。

【００１０】前記障害検出方式の別の一つは、前記反射
電力検出部が、前記反射波結合端または前記反射波結合
端から前記可変移相器の先端部までの間の所定位置に接
続されている構成をとることができる。

【００１１】前記障害検出方式においては、前記反射電
力検出部が、前記反射波結合部から出力される前記反射
波の電力値を検出する検波器と、検出された前記電力値
を所定の時定数で積分する積分器とを備える構成をとる
ことができる。

【００１２】前記障害検出方式においては、前記可変移
相器が、前記高周波数信号の周波数において１／４波長
以上の移相量を変化され、前記反射電力検出部が、前記
移相量変化によって変化する前記高周波数信号の反射波
の電力の平均値と見なされる値を出力する構成をとるこ
とができる。

【００１３】また、前記障害検出方式においては、前記
可変移相器が、前記高周波数信号の周波数において１／
４波長以上の移相量を変化され、前記反射電力検出部
が、前記移相量変化によって変化する前記高周波数信号
の反射波の電力の最大値を抽出する構成をとることがで
きる。

【００１４】本発明の別の一つによる障害検出方式は、
終端装置が生じる高周波信号の反射波を任意の比率で反
射波結合端に分配する反射波結合部と、前記反射波結合
部から出力される前記反射波の電力を検出する反射電力
検出部と、第１の基準電圧を生じる基準電圧源と、前記
第１の基準電圧を検出された前記反射波の電力の変化に
対応する第２の基準電圧に変化させる基準電圧変更回路
と、検出された電気反射波の電力が前記第２の基準値を
越えると警報信号を送出する比較部とを備える。

【００１５】前記障害検出方式の一つは、前記反射電力
検出部が、前記反射波結合部から出力される前記反射波
の電力値を検出する検波器と、検出された前記電力値を
所定の時定数で積分する積分器とを備える構成をとるこ
とができる。

【００１６】前記障害検出方式の別の一つは、前記基準
電圧源が、正電位と接地電位との間の電位を抵抗器で分
圧して前記第１の基準電圧を生じ、前記基準電圧変更回
路が、エミッタを前記基準電圧源の電位分圧点に接続
し，コレクタをバイアス抵抗器を介して前記接地電位に
接続し，検出された前記反射波の電力に対応する電圧を
ベースに供給されるＰＮＰトランジスタをを備える構成
をとることができる。

【００１７】前記障害検出方式のさらに別の一つは、前
記基準電圧源が、前記信号源が送出する前記高周波数信
号の電力に対応する前記第１の基準電圧を生じる構成を
とることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１９】図１は第１の発明による障害検出方式の実
施の形態の一つを示すブロック図である。

【００２０】信号源１からはマイクロ波信号等の高周波
数信号を送信電力Ｐｔで出力する。高周波数信号は反射
波結合部２を通って終端装置３に供給される。信号源１
と反射波結合部２との間，および反射波結合部２と終端
装置３との間はマイクロストリップ線路等の高周波伝送
路で接続している。なお、本明細書の図面において高周
波伝送路は２本線で示している。回路間接続用の高周波
伝送路は、一般にできるだけ短かくなるように構成され
る。信号源１は一般にドライバー増幅器や電力増幅器あ
るいは送信部等である。終端装置３は、信号源１がドラ
イバー増幅器の場合には一般に電力増幅器であり、信号
源１が電力増幅器や送信部の場合には一般にアンテナ装
置である。上記送信部には出力端にフィルタ装置を含む
ことが多い。

【００２１】信号源１から終端装置３に向う高周波数信
号を進行波、終端装置３が高周波数信号を受けることに
より反射波結合部２方向に進行するように生じる高周波
数信号を反射波という。終端装置３が上記反射波を生じ
る場所（仮想点のこともある）を反射端といい、高周波
伝送路から上記反射端を見たインピーダンスを反射端イ
ンピーダンスという。反射波結合部２は、終端装置３か
らの上記高周波信号の反射波を任意の比率（結合量）で
反射波結合端に分配する。反射波結合部２にはサーキュ
レータあるいは方向性結合器を用いることができる。上
記反射波結合端から出力する反射波をＰｒで表わす。

【００２２】反射波結合部２の反射波結合端は反射電力
検出部４の入力端に接続されており、反射波Ｐｒが反射
電力検出部４に供給される。反射電力検出部４は、上記
反射波結合端に接続されてこの反射波結合端の等価イン
ピーダンスを変化しうる可変インピーダンス回路と、上
記可変インピーダンス回路の所定位置に接続されて反射
波結合部２から出力される反射波Ｐｒの電力を検波して
検波電圧Ｖｒとして出力する検波器とを備える。なお、
上記検波器は、高周波数信号を検波するいわゆる検波器
と、この検波器出力を積分し，反射波Ｐｒの電力を時間
的に平均化した検波電圧Ｖｒとする積分器とを含んでい
る。

【００２３】ここで、図１の実施の形態の障害検出方式
では、上記可変インピーダンス回路として可変リアクタ
ンス回路を使用している。つまり、本実施の形態では反
射電力結合部２の反射波結合端に変化しうるリアクタン
スを付加している。このため、上記リアクタンス値が所
定の条件を満たすように変化されて上記反射結合端の等
価インピーダンスがが整合状態になると，上記反射波結
合端から出力される反射波Ｐｒの電力は極大となり，こ
の極大値は終端装置３からの反射波電力に比例する値で
ある。一方、上記可変リアクタンス回路を等価的に高周
波伝送路と見なせる回路にした場合、上記リアクタンス
値が上記高周波数信号の周波数における電気長にして１
／４波長だけ等価的に変化した値においては，反射波Ｐ
ｒの電力はほぼ極小値になる。従って、上記可変リアク
タンス回路のリアクタンスを１／４波長相当分以上変化
させると、反射電力検出部４からは反射波Ｐｒの時間平
均電力相当値が検波電圧Ｖｒとして出力される。

【００２４】なお、反射波検出部４内の上記積分器を内
蔵の検波器が出力する検波電圧の極大値と極小値との平
均値を計算する平均値演算器に代えると、上記平均値で
ある検波電圧Ｖｒも終端装置３からの反射波電力にほぼ
比例する値になる。つまり、上記可変リアクタンス回路
および上記積分器あるいは平均値演算器は、反射波結合
部２から出力される反射波Ｐｒを終端装置３からの反射
波電力に比例するように平均化させる回路である。

【００２５】基準電圧源６は終端装置３からの所定の反
射波電力に対応する値の基準電圧Ｖｓを生じる。電圧変
換部５は、反射電力検出部４が上記所定の反射電力に相
当する反射波Ｐｒを受けたときに出力する検波電圧Ｖｒ
が基準電圧Ｖｓになるように、検波電圧Ｖｒを比例的に
電圧変換して比較電圧Ｖｒｓを生じる。演算増幅器等を
用いた電圧コンパレータである比較部７は、比較電圧Ｖ
ｒｓが基準電圧Ｖｓを越えると警報信号ＡＬＭを送出し
て、終端装置３の障害を報知する。

【００２６】本実施の形態での障害検出方式は、終端装
置３が所定量以上の反射波電力を生じるとき，終端装置
３が障害であると判断する。従って、基準電圧Ｖｓは終
端装置３が上記所定量の反射波電力を生じるときの比較
電圧Ｖｒｓと同じである。終端装置３に反射端開放や反
射端短絡のような重大障害が発生すると、比較電圧Ｖｒ
ｓは勿論，正常値の限界である基準電圧Ｖｓを超え、比
較部７は警報信号ＡＬＭを発生する。

【００２７】図２は図１の実施の形態における反射波電
力検出部４の第１例である反射電力検出部４Ａの説明図
であり、（ａ）は詳細ブロック図、（ｂ）は特性説明図
である。

【００２８】図２（ａ）の反射電力検出部４Ａを参照す
ると、可変移相器４１の入力端は反射波結合部２の反射
波結合端に接続されている。可変移相器４１は、制御回
路４３からの印加電圧変化により、上記高周波数信号の
周波数において移相量をπ／２ラジアン（電気長で１／
４波長）以上変化できる先端開放の移相器である。制御
回路４３は、所定周期Ｔｉで印加電圧を変化させ、可変
移相器４１の移相量を連続的にほぼπ／２ラジアン変化
させる。可変移相器４１の開放先端には検波器４２を接
続し、検波器４２は可変移相器４１から入力された反射
波Ｐｒに相当する高周波数信号を検波して検波電圧Ｖｄ
１を生じる。なお、検波器４２の入力インピーダンスを
高インピーダンスにする等により，検波器４２と可変移
相器４２とを弱結合にすれば、検波器４２の接続による
可変移相器４１のインピーダンス変化をごく少くするこ
とができる。検波電圧Ｖｄ１は所定周期Ｔｉより長い時
定数の積分器４４で平滑化されて、終端装置３からの反
射波電力に対応する検波電圧Ｖｒ１（Ｖｒ）になる。

【００２９】図２（ｂ）には可変移相器４１の移相量を
π／２ラジアン以上変化させたときの検波電圧Ｖｄ１の
変化を示している。終端装置３が正常時の場合を実線
Ａ，全反射の場合を波線Ｂ，反射は全反射より少ないが
正常時より大きい障害時で且つ反射位相が全反射の場合
とは異なる場合を一点鎖線Ｃで示している。

【００３０】反射波結合部２の反射波結合端は一般に整
合状態にないので、この反射波結合端と可変移相器４１
の開放端との間には定在波が立つ。上記反射波結合端と
可変移相器４１の開放端との間の等価電気長が当該高周
波数信号の周波数において１／４波長（π／２ラジア
ン）以上であると、定在波には少なくとも１つずつの腹
と節とが存在する。

【００３１】いま、上記反射波結合端が誘導性インピー
ダンスを呈する場合、上記反射波結合端から可変移相器
４１を見たインピーダンスを容量性にすると、いわゆる
コンジュゲートマッチングにより，上記反射波結合端の
整合状態が改善される。上記反射波結合端が呈する誘導
性リアクタンス値と可変移相器４１を含む回路が呈する
容量性リアクタス値とが一致すると，上記反射波結合端
の整合状態は極大に改善され、上記反射波結合端から出
力される反射波Ｐｒの電力，従って検波電圧Ｖｄ１は極
大になる。正常時Ａにおいては、移相量π／２のときが
この状態に相当する。

【００３２】一方、上記反射波結合端から可変移相器４
１を見たインピーダンスを誘導性にすると、上記反射波
結合端の整合状態は悪化する。最大悪化は、上記極大改
善における容量性リアクタンスの状態から等価電気長を
ほぼ１／４波長変化させた状態で起る。つまり、正常時
Ａにおいては、可変移相器４１の移相量が０ラジアンの
状態で上記反射波結合端から出力される反射波Ｐｒの電
力，従って検波電圧Ｖｄ１が極小になる。

【００３３】反射波結合部２の反射波結合端から出力さ
れる反射波Ｐｒの電力は、終端装置３の反射点が同じ
で，かつ可変移相器４１の移相量が同じである限り、終
端装置３からの反射電力に比例する。従って、図２
（ｂ）の例での検波電圧Ｖｄ１の大きさは、終端装置３
の反射点が同じであるかぎり，全反射Ｂ〉障害時Ｃ〉正
常時Ａの順になる。

【００３４】ここで、反射波結合部２の入力端も、反射
波結合端と同様に一般に整合状態になく、不整合によっ
て反射波結合端に出力する反射波Ｐｒの電力が減少す
る。不整合によって上記入力端と終端装置３との間にも
定在波が立つのも，上記入力端と終端装置３の反射端と
の間の等価電気長が変わると上記入力端の整合状態が変
化するのも、上記反射波結合端と可変移相器４１の開放
端との間の関係と同じ作用である。いま、図２（ｂ）の
正常時Ａと全反射時Ｂとでは、終端装置３の反射点がほ
ぼ同一になっているので、上記入力端のインピーダンス
整合について改めて検討する必要はない。しかし、障害
時Ｃは終端装置３の反射点が正常時Ａと全反射時Ｂの場
合と異っている状態であり、この場合にも可変移相器４
１の１／波長以上の移相量変化によって，反射波結合部
２の反射波結合端から出力される反射波Ｐｒの電力が、
正常時Ａや全反射時Ｂの反射波Ｐｒの電力に対応する値
に設定できる必要がある。

【００３５】いま、反射波結合器２が方向性結合器のよ
うに可逆回路である場合には、上記入力端のインピーダ
ンス（入力端インピーダンス）と上記反射波結合端のイ
ンピーダンス（結合端インピーダンス）とは相互に連動
する関係にあるので、上記入力端インピーダンスと上記
結合端インピーダンスとは可変移相器４１の移相量変化
によって同時に変化する。この変化は１／４波長ごとに
繰り返す。そして、図２（ｂ）の検波電圧Ｖｄ１の変化
は、可変移相器４１の移相量変化による上記入力端イン
ピーダンスの整合および上記結合端インピーダンスの整
合の総合された結果を反映している。

【００３６】一方、反射波結合器２がサーキュレータの
ように非可逆回路である場合には、可変移相器４１の移
相量変化による，上記入力端インピーダンス変化と上記
結合端インピーダンス変化との連動性は少ない。しかし
ながら、可変移相器４１の移相量変化による反射波Ｐｒ
の電力の１／４波長ごとの繰り返しは保たれる。この結
果、積分器４４から出力される反射波Ｐｒの平均電力相
当値である検波電圧Ｖｒ１の，終端装置３からの反射波
電力相当値からのずれが、可変移相器４１を有しない場
合に生じるかも知れない検波電圧Ｖｒ１の極大値あるい
は極小値によるずれより改善されていることは明らかで
ある。

【００３７】図２（ａ）に示された可変移相器４１は、
ハイブリッドリングとバラクタダイオードを用いる回路
であってよく、例えば、電子情報通信学会編，”通信用
マイクロ波回路”，宮内／山本共著，ＰＰ３１７に記
載された回路で構成することができる。検波器４２は、
既知のダイオード検波器を用いることができ、検波特性
は２乗検波あるいは直線検波のいずれであってもよい。
制御回路４３は水晶発振器またはオペアンプによる発振
回路によって所定周期Ｔｉを定める回路であってよい。
また、積分器４４は抵抗器とコンデンサによる時定数回
路で構成してよい。

【００３８】図３は図１の実施の形態における反射波電
力検出部４の第２例である反射電力検出部４Ｂの詳細ブ
ロック図である。

【００３９】図３を参照すると、反射電力検出部４Ｂ
は、図２（ａ）と同様に上述した可変移相器４１の入力
端を反射波結合部２の反射波結合端に接続しているが、
上述の検波器４２も上記反射波結合端に接続している。
なお、可変移相器４１は先端開放に限らず，先端短絡で
もよい。可変移相器４１は、制御回路４３からの印加電
圧変化により、上記高周波数信号の周波数において移相
量をπ／２ラジアン（電気長で１／４波長）以上変化さ
れる。すなわち、制御回路４３は、所定周期Ｔｉで印加
電圧を変化させ、可変移相器４１の移相量を連続的にほ
ぼπ／２ラジアン変化させる。検波器４２は上記反射波
結合端に生じた反射波Ｐｒを検波して検波電圧Ｖｄ２を
生じる。検波電圧Ｖｄ２は所定周期Ｔｉより長い時定数
の上述の積分器４４で平滑化されて、終端装置３からの
反射波電力に対応する検波電圧Ｖｒ２（Ｖｒ）になる。

【００４０】図３の反射電力検出部４Ｂにおいても、可
変移相器４１の移相量変化により、反射波結合器２の反
射波結合端子には、図２（ｂ）に示したと同様の反射波
Ｐｒを生じる。また、検波器４２の接続位置の変化は、
図２（ｂ）における可変移相器４１の移相量を変化した
ことになるだけである。従って、この反射電力検出部４
Ｂも、反射電力検出部４Ａと同じ作用を行う。なお、可
変移相器４１が多数の単位移相器の縦続接続回路である
ならば、検波器４２はこれら単位移相器間に接続するこ
とができる。

【００４１】図４は図１の実施の形態における反射波電
力検出部４の第３例である反射電力検出部４Ｃの詳細ブ
ロック図である。

【００４２】図４を参照すると、反射電力検出部４Ｃ
は、図２（ａ）と同様に、上述の可変移相器４１の入力
端を反射波結合部２の反射波結合端に接続し、上述の検
波器４２を可変移相器４１の開放先端に接続している。
しかし、可変移相器４１の移相量変化のためには、制御
回路４３に代えて演算器４５から制御電圧を供給してい
る。

【００４３】演算器４５は可変移相器に印加する制御電
圧を少しずつ変えて（摂動して）検波器４２から出力さ
れる検波電圧Ｖｄ３の最大値を探す。検波電圧Ｖｄ３の
最大値が検出されると（図２（ｂ）の各曲線における検
波電圧Ｖｄ１の最大値が得られる。）、演算器４５は制
御電圧を最大値が検出され検波電圧Ｖｄ３に停止させ
る。この状態では、反射波結合部２は入力端および反射
波結合端を総合して極大の整合状態にあり、上記反射波
結合端から出力される反射波Ｐｒの電力は与えられた条
件のもとで最大値をとる。上述のとおり、検波電圧Ｖｄ
１は上記反射波結合端から出力される反射波Ｐｒの最大
値を常に抽出できる。

【００４４】検波電圧Ｖｄ１は所定周期Ｔｉより長い時
定数の積分器４４で平滑化されて、終端装置３からの反
射波電力に対応する検波電圧Ｖｒｍ（Ｖｒ）になる。演
算器４５はＡ／Ｄコンバータ，ＤＳＰ（デジタルシグナ
ルプロセッサ）およびＤ／Ａコンバータを用いて構成す
ることができる。上記ＤＳＰは検波電圧Ｖｄ３が最大と
なるように摂動動作を行うソフト演算をおこなう。

【００４５】なお、終端装置３からの高周波数信号の反
射電力および反射位相が同一である場合、検波電圧Ｖｒ
ｍは反射電力検出部４Ａおよび４Ｂが出力する検波電圧
Ｖｒ１およびＶｒ２より大きい値となる。従って、図１
の障害検出方式においては、検波電圧Ｖｒｍの場合には
電圧変換部５の電圧変換率を下げて比較電圧をＶｒｓに
保つか，逆に基準電圧Ｖｓを高くする必要がある。

【００４６】以上、図１ないし図４を用いて詳述したと
おり、図１の実施の形態による障害検出方式は、反射波
結合部２の入力端インピーダンスや結合端インピーダン
スに不整合があっても、また終端装置３が反射する高周
波数信号の位相（反射位相）が不明であっても、反射波
結合部２の反射波結合端から出力される反射波Ｐｒを終
端装置３からの反射電力の相当値に対して、ずれの少な
い平均電力または最大電力に相当する値で検出すること
ができる。従って、この障害検出方式では、終端装置３
からの反射波電力を正確，かつ安定に反映して誤報，あ
るいは誤動作少なく終端装置３の障害警報を送出するこ
とができる。

【００４７】また、この障害検出方式は、信号源１から
送出される高周波数信号がデジタル振幅変調された信号
等のように振幅変動のある信号であっても、終端装置３
からの反射波電力を検波器４２により即時的に検波した
検波電圧Ｖｄを積分器４４によって平均化した検波電圧
Ｖｒ対応の比較電圧Ｖｒｓを基準電圧Ｖｓと比較してい
るので、上記振幅変動による影響を受けずに終端装置３
の障害検出を行えるという効果がある。

【００４８】図５は第２の発明による障害検出方式の実
施の形態の一つを示す図であり、（ａ）はブロック図、
（ｂ）および（ｃ）は特性説明図である。

【００４９】図５の実施の形態による障害検出方式は、
図１に示した第１の発明における反射電力検出部４を反
射電力検出部４Ｄに代え，また比較部７に供給する基準
電圧Ｖｓを検波電圧Ｖｒ（またはＶｒ４）に対応して変
動する基準電圧Ｖｓｖに変更する電圧変換部８を付加し
たものである。他の回路は、同じ回路を用いるので、同
様の動作について改めての説明は省略する。

【００５０】反射電力検出部４Ｄは反射電力検出部から
可変移相器およびこの可変移相器に関連する回路を省い
たものである。すなわち、反射電力検出部４Ｄは、反射
波結合部２の反射波結合端から出力される反射波Ｐｒの
電力値を検出して検波電圧Ｖｄ４を生じる検波器４２と
検波電圧Ｖｄ４を所定の時定数，例えばＴｉで積分して
検波電圧Ｖｒ４にする積分器４４とを備えている。従っ
て、この障害検出方式は、反射波結合部２の等価端子イ
ンピーダンスを変化させる手段を持たない。しかしなが
ら、図５の障害検出方式は、基準電圧Ｖｓを検波電圧Ｖ
ｒ４に対応して変動する基準電圧Ｖｓｖに変更すること
によって、終端装置３の障害判定の誤動作を防ぐことが
できる。以下、図５（ｂ）および図５（ｃ）を併せ参照
して上記動作について説明する。

【００５１】図５（ｂ）は図５（ａ）において電圧変換
部８の動作を非活性にした状態，つまり基準電圧源６が
生じる基準電圧Ｖｓをそのまま比較部７に供給する場合
の動作状態を説明する図である。仮に、信号源１が高周
波数信号の周波数をスイープして発生させたとすると、
反射波結合部２の反射波結合端に生じる反射波の電力お
よびこの電力値に対応する電圧，つまり反射電力検出部
４Ｄが生じる検波電圧Ｖｒ４は周波数間隔Δｆのリップ
ルを持つ。光速度をＣ０，反射波結合部２と終端装置３
との間の等価電気長をｌとすると、周波数間隔Δｆ＝Ｃ
０／ｌ（Ｈｚ）である。つまり、主として接続伝送路の
長さによる等価電気長ｌが長くなると、周波数間隔Δｆ
は狭くなる。なお、信号源１の出力端または終端装置３
の入力端に例えば多段の狭帯域フィルタ（ＢＰＦ）が接
続されていると、このフィルタは通過帯域の両端で一段
当りπラジアンの通過位相変化を生じるので，信号源１
と終端装置３との間の等価電気長ｌは長くなり、周波数
間隔Δｆはごく狭くなる。検波電圧Ｖｒ４の大きさは、
終端装置３が全反射時Ａのとき最も大きく、正常時Ａで
は小さく、また障害時Ｃの最小電圧は正常時Ａの最大電
圧より大きくしている。終端装置３の反射位相のみが等
価電気長ｌの変化がごく少く図示の状態から変化する
と、検波電圧Ｖｒ４の曲線は図の左右の方向にずれる。

【００５２】信号源１が送出する高周波数信号の周波数
は、一般に、固定の周波数ｆ０である。終端装置３の反
射係数（反射電力）は変らず，位相のみが変化すると、
周波数ｆ０における検波電圧Ｖｒ４は曲線Ａ，Ｂおよび
Ｃ等の各各の反射電力における最大値と最小値の間を取
り得る。比較部７に固定の基準電圧Ｖｓを供給する場合
には、障害時Ｃにおける検波電圧Ｖｒ４の最小値（Ａ
ａ）が、正常時Ａにおける検波電圧Ｖｒ４の最大値（Ｎ
ｂ）より大きく設定される必要があるのは、図５（ｂ）
からよく理解されるところである。また、誤動作を避け
るために、検波電圧ＡａとＮｂとの間にはノイズマージ
ンを設ける必要もある。

【００５３】図５（ｃ）は電圧変換部８の動作を説明す
るための図である。

【００５４】電圧変換部８は、基準電圧源６からの基準
電圧Ｖｓを反射波電力検出部４Ｄからの検波電圧Ｖｒ４
の大きさに応じて変動する基準電圧Ｖｓｖに変換する。
図５（ｃ）ではＶｓｖ＝（Ｖｓ−α）＋（Ｖｒ４−Ｖ
ｓ）／２の関係になっている。但し、αは正常時Ａにお
ける検波電圧Ｖｒ４の最大値をＮｂ，最小値をＮａとし
たとき、α〈（Ｎｂ−Ｎａ）／２の固定値である。即
ち、電圧変換部８は、終端装置３の正常時Ａにおける検
波電圧Ｖｒ４の最大値Ｎｂを境に、検波電圧Ｖｒ４が基
準電圧Ｖｓよりが低い場合、基準電圧Ｖｓｖを新しい基
準電圧（Ｖｓ−α）から検波電圧Ｖｒ４を所定の重み付
けでマイナス側にオフセットし、逆の場合には基準電圧
（Ｖｓ−α）からプラス側にオフセットする。図５
（ｃ）の場合の検波電圧Ｖｒ４に対する重み付けは１／
２である。

【００５５】上述のとおり、図５の実施の形態による障
害検出方式は、終端装置３の反射電力検出による障害検
出において、障害判定のしきい値である基準電圧Ｖｒｖ
を検波電圧Ｖｒ４の増減に合せて増減させることによ
り、比較部７において障害判定する際に、正常時Ａにお
ける検波電圧Ｖｒ４の最大値Ｎｂ付近のノイズマージン
が高まる。この結果、図５の実施の形態による障害検出
方式は、誤報の少い安定した警報信号ＡＬＭ送出動作を
提供できるという効果がある。

【００５６】図６は図５の実施の形態に用いた電圧変換
部８の説明図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）は動作特
性を示す図である。

【００５７】図６では基準電圧源６と電圧変換部８とを
不可分な回路として構成している。基準電圧源６は正電
位Ｖｐｓと接地電位との間の電位を分圧する抵抗器Ｒ１
とＲ２とで構成されると理解される。抵抗器Ｒ１とＲ２
との接続点が、一応、基準電圧Ｖｓの出力点とされる。
電圧変換部８は、基準電圧変換の能動素子としてＰＮＰ
トランジスタ８１を用いる。トランジスタ８１のエミッ
タは抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点に共通接続され、このエ
ミッタは基準電圧Ｖｓｖの出力端子となっている。トラ
ンジスタ８１のコレクタはバイアス抵抗器Ｒ５を介して
接地電位に接続される。トランジスタ８１のベースに
は、反射電力検出部４Ｄから抵抗器Ｒ３を介して検波電
圧Ｖｒ４が供給される。なお、トランジスタ８１のエミ
ッタとベース間にはバイアス抵抗器Ｒ４を接続してい
る。

【００５８】図６（ａ）および（ｂ）を参照すると、Ｐ
ＮＰトランジスタ８１のベースに印加される検波電圧Ｖ
ｒ４が０Ｖ等のように低いときには、ベース電圧Ｖｂが
接地電位に下がるため、トランジスタ８１はＯＮ状態と
なる。このトランジスタ８１のＯＮ状態では、抵抗器Ｒ
１に電流が流れるので、エミッタの電位，つまり基準電
圧Ｖｓｖが下がる。このときの基準電圧Ｖｓｖは、上記
設定例ではＶｓｖ＝（Ｖｓ／２−α）にする。

【００５９】検波電圧Ｖｒ４が高くなるとトランジスタ
８１のベース電位Ｖｂが上昇し、コレクタ電流（エミッ
タ電流）が減少し、最終的にはトランジスタ８１がＯＦ
Ｆ状態となる。このときにはトランジスタ８１のエミッ
タに電流が流れないため、エミッタ電位でもある基準電
圧Ｖｓｖは正電位Ｖｐｓと抵抗器Ｒ１とＲ２とによって
決定される電圧Ｖｐｓ・｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝にな
る。このときの基準電圧Ｖｓｖは、上記設定例ではＶｓ
ｖ＝（Ｖｓ−α）＋（Ｖｒ４−Ｖｓ）／２にする必要が
ある。

【００６０】また、ベース電位Ｖｂが上記２状態の中間
にある検波電圧Ｖｒ４＝Ｖｓのときには、基準電圧Ｖｓ
ｖ＝Ｖｓ−αにする必要がある。従って、電圧変換部８
では上記３条件をできるだけ満足するように諸パラメー
タを選ぶ必要がある。

【００６１】図７は第２の発明による障害検出方式の実
施の形態の別の一つを示すブロック図である。

【００６２】図７の実施の形態による障害検出方式は、
図５の障害検出方式で必要となる基準電圧Ｖｓを信号源
１が送出する高周波数信号Ｐｔの電力値に対応して変化
させるために、図５の回路に加えて進行波結合部９と送
信電力検出部１０とを備える。また、本実施の形態で
は、図５の実施の形態で用いた電圧変換部８に代えて、
これと同じ入出力信号条件を有する電圧変換部８Ａを備
えている。

【００６３】進行波結合部９は、信号源１と反射波結合
部２との間に挿入され、信号源１が生じる高周波信号Ｐ
ｔの進行波を任意の比率で送信電力検出部１０に分配す
る。進行波結合部９には方向性結合器やサーキュレータ
を用いることができる。

【００６４】送信出力検出部１０は進行波結合部１０か
ら分波された進行波Ｐｔ１を検波してその電力値に対応
する検波電圧を生じる。この検波電圧は積分され，また
規定電力レベルの進行波Ｐｔ１を受けたときには基準電
圧Ｖｓになるようにレベル調整された基準電圧Ｖｓ１を
生じる。従って、基準電圧Ｖｓ１は信号源１が送出する
高周波数信号Ｐｔの電力値に比例する電圧である。な
お、送信出力検出部１０は、反射電力検出部４Ｄと同じ
検波器４２と，積分器４４の機能にさらにレベル調整機
能を備えた積分器４４Ａを備える。

【００６５】電圧変換部８Ａは、例えばＶｓｖ＝（Ｖｓ
１−α）＋（Ｖｒ４−Ｖｓ１）／２とするように、検波
電圧Ｖｒ４に重み付けをするとともにオフセットをかけ
たアナログ演算を行う。このアナログ演算は演算増幅器
を用いて実現することができる。

【００６６】図７の障害検出方式では、信号源１の送信
電力が変化することによって，終端装置３の特性変化が
ないにも拘わらず検出電圧Ｖｒ４が変化しても、信号源
１の送信電力に比例する基準電圧Ｖｓ１を比較部７に供
給するため、比較部７では上記送信電力の変動に対応し
て安定した障害検出を行うことができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明では、
終端装置が生じる高周波信号の反射波を任意の比率で反
射波結合端に分配する反射波結合部と、前記反射波結合
端に接続されてこの反射波結合端の等価インピーダンス
を変化しうる可変インピーダンス回路と、前記可変イン
ピーダンス回路の所定位置に接続されて前記反射波結合
部から出力される前記反射波の電力値を検出する反射電
力検出部と、検出された前記反射波の電力値が所定の基
準値を越えると警報信号を送出する比較部とを備えるの
で、上記終端装置に反射波の反射位相が変化するような
障害が生じても，上記反射波の電力値を正確に検出で
き、正確で安定した上記終端装置の障害検出をおこなえ
るという効果がある。

【００６８】また、第２の発明では、終端装置が生じる
高周波信号の反射波を任意の比率で反射波結合端に分配
する反射波結合部と、前記反射波結合部から出力される
前記反射波の電力値を検出する反射電力検出部と、第１
の基準電圧を生じる基準電圧源と、前記第１の基準電圧
を検出された前記反射波の電力値の変化に対応する第２
の基準電圧に変化させる基準電圧変更回路と、検出され
た前記反射波の電力値が前記第２の基準値を越えると警
報信号を送出する比較部とを備えるので、上記終端装置
の障害判定の反射波レベルが近接している領域におい
て、判定レベルにマージンを持たすことができ、上述の
状態でも誤警報を発する恐れが減少するという効果があ
る。

【００６９】さらに、上記第１および第２の発明におい
ては、上記反射電力検出部に検出された前記電力値を積
分することにより、上記高周波数信号が時間的に振幅変
動する信号であっても、この振幅変動による影響なし
に、上記終端装置の障害検出を行うことができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明による障害検出方式の１実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】図１の実施の形態における反射波電力検出部４
の第１例である反射電力検出部４Ａの説明図であり、
（ａ）は詳細ブロック図、（ｂ）は特性説明図である。

【図３】図１の実施の形態における反射波電力検出部４
の第２例である反射電力検出部４Ｂの詳細ブロック図で
ある。

【図４】図１の実施の形態における反射波電力検出部４
の第３例である反射電力検出部４Ｃの詳細ブロック図で
ある。

【図５】第２の発明による障害検出方式の実施の形態の
一つを示す図であり、（ａ）はブロック図、（ｂ）およ
び（ｃ）は特性説明図である。

【図６】図５の実施の形態に用いた電圧変換部８の説明
図であり、（ａ）は回路図、（ｂ）は動作特性を示す図
である。

【図７】第２の発明による障害検出方式の実施の形態の
別の一つを示すブロック図である。

【符号の説明】

１信号源２反射波結合部３終端装置４，４Ａ〜４Ｄ反射電力検出部５，８，８Ａ電圧変換部６基準電圧源７比較部９進行波結合部１０送出電力結合部４１可変移相部４２検波器４３制御回路４４，４４Ａ積分器４５演算器８１ＰＮＰトランジスタＲ１〜Ｒ４抵抗器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】終端装置が生じる高周波信号の反射波を
任意の比率で反射波結合端に分配する反射波結合部と、
前記反射波結合端に接続されてこの反射波結合端の等価
リアクタンス値を変化しうる可変リアクタンス回路と、
前記可変リアクタンス回路の所定位置に接続されて前記
反射波結合部から出力される前記反射波の電力値を検出
する反射電力検出部と、検出された前記反射波の電力値
が所定の基準値を越えると警報信号を送出する比較部と
を備えることを特徴とする障害検出方式。
【請求項２】前記可変リアクタンス回路が、前記高周
波数信号の周波数において１／４波長以上の移相量を有
する先端開放または先端短絡の可変移相器であることを
特徴とする請求項１記載の障害検出方式。
【請求項３】前記反射電力検出部が、先端開放の前記
可変移相器の先端部に接続されていることを特徴とする
請求項２記載の障害検出方式。
【請求項４】前記反射電力検出部が、前記反射波結合
端または前記反射波結合端から前記可変移相器の先端部
までの間の所定位置に接続されていることを特徴とする
請求項２記載の障害検出方式。
【請求項５】前記反射電力検出部が、前記反射波結合
部から出力される前記反射波の電力値を検出する検波器
と、検出された前記電力値を所定の時定数で積分する積
分器とを備えることを特徴とする請求項３または４記載
の障害検出方式。
【請求項６】前記可変移相器が、前記高周波数信号の
周波数において１／４波長以上の移相量を変化され、前記反射電力検出部が、前記移相量変化によって変化す
る前記高周波数信号の反射波の電力の平均値と見なされ
る値を出力することを特徴とする請求項２または３また
は４記載の障害検出方式。
【請求項７】前記可変移相器が、前記高周波数信号の
周波数において１／４波長以上の移相量を変化され、前記反射電力検出部が、前記移相量変化によって変化す
る前記高周波数信号の反射波の電力の最大値を抽出する
ことを特徴とする請求項２または３または４記載の障害
検出方式。
【請求項８】終端装置が生じる高周波信号の反射波を
任意の比率で反射波結合端に分配する反射波結合部と、
前記反射波結合部から出力される前記反射波の電力値を
検出する反射電力検出部と、第１の基準電圧を生じる基
準電圧源と、前記第１の基準電圧を検出された前記反射
波の電力値の変化に対応する第２の基準電圧に変化させ
る基準電圧変更回路と、検出された前記反射波の電力値
が前記第２の基準値を越えると警報信号を送出する比較
部とを備えることを特徴とする障害検出方式。
【請求項９】前記反射電力検出部が、前記反射波結合
部から出力される前記反射波の電力値を検出する検波器
と、検出された前記電力値を所定の時定数で積分する積
分器とを備えることを特徴とする請求項８記載の障害検
出方式。
【請求項１０】前記基準電圧源が、正電位と接地電位
との間の電位を抵抗器で分圧して前記第１の基準電圧を
生じ、前記基準電圧変更回路が、エミッタを前記基準電圧源の
電位分圧点に接続し，コレクタをバイアス抵抗器を介し
て前記接地電位に接続し，検出された前記反射波の電力
に対応する電圧をベースに供給されるＰＮＰトランジス
タをを備えることを特徴とする請求項８記載の障害検出
方式。
【請求項１１】前記基準電圧源が、前記信号源が送出
する前記高周波数信号の電力値に対応する前記第１の基
準電圧を生じることを特徴とする請求項８記載の障害検
出方式。