JP3378539B2 - 多周波共用器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多周波共用器に係
わり、特に、移動通信の基地局あるいはＴＶ放送の中継
放送装置等において、１本の同軸ケーブルで、主通信用
信号と制御信号とを伝送するとともに、駆動電源を供給
する際に有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動通信の基地局、あるいはＴＶ放送の
中継放送装置等では、受信した主通信信号のＳ／Ｎ比を
改善するために、受信アンテナの直下に高周波低雑音増
幅器（ＬＮＡ）が配置される。この低雑音増幅器を駆動
するための駆動電源は、局舎内から主通信用信号を伝送
する同軸ケーブルを介して供給されている。

【０００３】図１３は、従来の移動通信の基地局の信号
伝送・給電系統の一例を示すブロック図であり、局舎内
から同軸ケーブルを介して高周波低雑音増幅器に駆動電
源を供給するための信号伝送・給電系統を示すブロック
図である。同図において、１０１は受信アンテナ、１０
２，１０４，１０７はバンドパスフィルタ（以下、単
に、ＢＰＦと称する。）、１０３は高周波低雑音増幅
器、１０５，１０８はローパスフィルタ（以下、単に、
ＬＰＦと称する。）、１０６は同軸ケーブルである。同
図に示すように、駆動電源は、局舎内においてＬＰＦ
（１０８）を介して同軸ケーブル１０６に多重化され、
また、受信アンテナ直下において同軸ケーブル１０６に
より供給される駆動電源は、ＬＰＦ（１０５）を介して
高周波低雑音増幅器１０３に供給される。

【０００４】一般的な通信回線では前記した方法でもよ
いが、重要な通信回線、あるいは公衆回線では、安定し
て通信が行えるように、高周波低雑音増幅器１０３を現
用と、予備用との２個設けるのが一般的である。このよ
うな場合には、現用の高周波低雑音増幅器１０３と、予
備用の高周波低雑音増幅器１０３とを切り換える制御信
号（コントロール信号）も、局舎内から供給する必要が
ある。そして、落雷等の影響を考慮して、この制御信号
も同軸ケーブルを介して供給されている。

【０００５】図１４は、従来の移動通信の基地局の信号
伝送・給電系統の他の例を示すブロック図であり、局舎
内から同軸ケーブルを介して高周波低雑音増幅器に駆動
電源および制御信号を供給するための信号伝送・給電系
統を示すブロック図である。図１４に示す信号伝送・給
電系統は、受信した主通信用信号を通過させるＢＰＦ
（１０４，１０７）がハイパスフィルタ（１１１，１１
３）に変更され、さらに、制御信号を通過させるＢＰＦ
（１１２，１１４）と、コントロールユニット１１５が
追加されている点で、前記図１３に示す信号伝送・給電
系統と相違する。この場合に、制御信号としては、１０
ＫＨｚ以下の周波数の信号が使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
１４に示す信号伝送系統・給電系統では、制御信号が１
０ＫＨｚ以下の周波数帯域の信号であるため、この制御
信号が駆動電源に漏洩するのを防止するためのＬＰＦ
（１０５，１０８）が大型化し、それによりコストが上
昇するという問題点があった。本発明は、前記従来技術
の問題点を解決するためになされたものであり、本発明
の目的は、１本の信号線に、主通信用信号、制御信号お
よび駆動電源を多重化する多周波共用器において、駆動
電源を通過させるＬＰＦの小型化を図り、コストを低減
することが可能となる技術を提供することにある。本発
明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細
書の記述及び添付図面によって明らかにする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、１本の信号線に、
主通信用信号、変調された制御信号および駆動電源を多
重化する多周波共用器であって、前記一本の信号線と接
続され、前記主通信用信号を通過させる第１のバンドパ
スフィルタと、前記一本の信号線と接続され、前記変調
された制御信号および駆動電源を通過させる第１のロー
パスフィルタと、前記第１のローパスフィルタの後段に
接続され、前記駆動電源を通過させる第２のローパスフ
ィルタと、前記第１のローパスフィルタの後段に接続さ
れ、前記変調された制御信号を通過させる複数の第２の
バンドパスフィルタとを有し、前記第１のバンドパスフ
ィルタは、入出力結合回路に容量結合回路を用いた同軸
共振器形バンドパスフィルタであり、前記複数の第２の
バンドパスフィルタは、入出力結合回路に容量結合回路
を用いたヘリカル共振器形バンドパスフィルタであるこ
とを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【０００９】図１、図２は、本発明の実施の形態の多周
波共用器が適用される移動通信の基地局の信号伝送・給
電系統を示すブロック図である。図１は、受信アンテナ
直下の構成を示す図であり、図２は、局舎内の構成を示
すブロック図である。図１、図２に示す信号伝送・給電
系統では、振幅変調された制御信号が同軸ケーブル１０
６を伝送する。そのため、図１、図２に示す信号伝送・
給電系統では、局舎内あるいはアンテナ直下から伝送さ
れてくる振幅変調された制御信号を復調するための復調
器（７２ａ，７２ｂ）と、局舎内あるいは受信アンテナ
直下から送信される制御信号を振幅変調するための変調
器（７１ａ，７１ｂ）とが設けられる。なお、後述する
ように、本実施の形態において、制御信号は周波数が異
なる複数の信号で構成されている。

【００１０】以下、図１、図２に示す信号伝送・給電系
統について説明する。受信アンテナ１０１で受信された
主通信用信号は、ＢＰＦ１０２を介してスイッチ回路２
１に入力され、高周波低雑音増幅器２３あるいは高周波
低雑音増幅器２４で増幅される。増幅された主通信用信
号は、スイッチ回路２２およびＢＰＦ（１０ａ）を通過
し、同軸ケーブル１０６を介して局舎内に伝送される。
同軸ケーブル１０６を介して局舎内に伝送された主通信
信号は、ＢＰＦ（１０ｂ）を通過して受信装置に出力さ
れる。

【００１１】局舎内に設けられた直流電源９２からの駆
動電源は、ＬＰＦ（１２ｂ）、ＬＰＦ（１１ｂ）を通過
し、同軸ケーブル１０６を介して受信アンテナ直下に伝
送される。同軸ケーブル１０６を介して受信アンテナ直
下に伝送された駆動電源は、ＬＰＦ（１１ａ）、ＬＰＦ
（１１ｂ）を通過し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３に入力
される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７３の出力電圧は、電圧
安定化回路（７４，７５）を介してアンテナ直下の各部
の駆動電源として供給される。

【００１２】局舎内に設けられたコントロールユニット
９０からの制御信号は、振幅変調器（７１ｂ）で振幅変
調され、この振幅変調された制御信号は、ＢＰＦ（１４
ｂ）を通過し、同軸ケーブル１０６を介して受信アンテ
ナ直下に伝送される。また、同軸ケーブル１０６を介し
て受信アンテナ直下から伝送されてきた、振幅変調され
た制御信号は、ＢＰＦ（１３ｂ）を通過し、復調器（７
２ｂ）に入力される。復調器（７２ｂ）で復調された制
御信号は、コントロールユニット９０に入力される。な
お、コントロールユニット９０にはインタフェースユニ
ット９１が接続され、このインタフェースユニット９１
は、電話線などを介して入力される遠隔制御信号をコン
トロールユニット９０に出力し、あるいは、受信アンテ
ナ直下から伝送された制御信号を電話線などを介して遠
方の制御装置に出力する。

【００１３】同軸ケーブル１０６を介して局舎内から伝
送される、振幅変調された制御信号は、ＢＰＦ（１４
ａ）を通過し、復調器（７２ａ）に入力され、復調器
（７２ａ）で復調された制御信号は、コントロールユニ
ット５０に入力される。高周波低雑音増幅器（２３，２
４）には、パイロット信号生成ユニット３０から振幅変
調されたパイロット信号も入力され、高周波低雑音増幅
器（２３，２４）は、この振幅変調されたパイロット信
号を増幅して、パイロット信号検出ユニット４０に出力
する。パイロット信号検出ユニット４０からの検出信号
は、コントロールユニット５０に入力され、コントロー
ルユニット５０は、パイロット信号検出ユニット４０か
らの検出信号と、復調器（７２ａ）から入力される制御
信号とを比較し、現用の高周波低雑音増幅器に故障、性
能低下等の不都合がある場合に、スイッチコントロール
ユニット６０にスイッチ回路（２１，２２）の切替指示
を出力し、同時に、故障、性能低下等の不都合がある高
周波低雑音増幅器を知らせるために発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）を発光（あるいは点滅）させる。

【００１４】スイッチコントロールユニット６０は、コ
ントロールユニット５０からの切替指示に基づき、スイ
ッチ回路（２１，２２）を制御して、現用の高周波低雑
音増幅器を、予備用の高周波低雑音増幅器に切り替え
る。さらに、コントロールユニット５０は、現用の高周
波低雑音増幅器に故障、性能低下等が発生したことを知
らせるための制御信号を出力する。このコントロールユ
ニット５０からの制御信号は、変調器（７１ａ）で振幅
変調され、振幅変調された制御信号は、ＢＰＦ（１３
ａ）を通過し、同軸ケーブル１０６を介して局舎内に伝
送される。

【００１５】図１、図２において、ＢＰＦ（１０ａ，１
０ｂ）、ＬＰＦ（１１ａ，１１ｂ）、ＬＰＦ（１２ａ，
１２ｂ）、ＢＰＦ（１３ａ，１３ｂ）およびＢＰＦ（１
４ａ，１４ｂ）が、本実施の形態の多周波共用器を構成
する。図３ないし図５は、本実施の形態の多周波共用器
に使用されるＢＰＦ（１０ａ，１０ｂ）の一例を示す図
であり、同図（ａ）は概略構造を示す図、同図（ｂ）は
等価回路を示す回路図である。

【００１６】図３は、次数２のインターデジタル形ＢＰ
Ｆ、図４は、次数３のインターデジタル形ＢＰＦ、図５
は次数２のコムライン形ＢＰＦである。なお、図３ない
し図５において、１は筐体、２はコイル部、３は可変容
量部である。図３ないし図５に示すＢＰＦは、主通信用
信号の周波数帯域において低損失であり、それ以外の周
波数帯域においては大きな減衰量が得られる。また、主
通信用信号の周波数帯域においては整合状態となってい
るので、反射波は少なく、さらに、入出力結合回路が容
量結合回路になっているので、主通信用信号の周波数帯
域以外の周波数帯域ではハイインピーダンス状態（即
ち、開放状態）となる。これにより、振幅変調された制
御信号および駆動電源が、スイッチ回路２２、あるいは
受信装置側に漏洩するのを防止することができる。

【００１７】図６は、本実施の形態の多周波共用器に使
用されるＬＰＦ（１１ａ，１１ｂ）の一例を示す図であ
り、同図（ａ）は概略構造を示す図、同図（ｂ）は等価
回路を示す回路図である。なお、同図において、１は筐
体、４は伝送線路、５はセラミック等の誘電体である。
このＬＰＦ（１１ａ，１１ｂ）は、振幅変調された制御
信号および駆動電源を通過させ、主通信用信号の通過を
阻止するフィルタである。

【００１８】図７は、本実施の形態の多周波共用器に使
用されるＬＰＦ（１２ａ，１２ｂ）の一例の概略構造を
示す図であり、同図において、１は筐体、６は貫通コン
デンサである。なお、図７に示すＬＰＦ（１２ａ，１２
ｂ）の等価回路は、図６（ｂ）と同じであるので図示は
省略する。このＬＰＦ（１２ａ，１２ｂ）は、駆動電源
を通過させ、振幅変調された制御信号の通過を阻止する
フィルタである。

【００１９】図８は、本実施の形態の多周波共用器に使
用されるＢＰＦ（１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ）の
一例を示す図であり、同図（ａ）、（ｂ）は要部断面構
造を示す断面図、同図（ｃ）は、等価回路を示す回路図
である。この図８に示すＢＰＦは、ヘリカル共振形ＢＰ
Ｆであり、同図において、７はヘリカル共振素子であ
る。このＢＰＦ（１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ）
は、共振周波数（振幅変調された制御信号の搬送周波
数）において特性インピーダンスとなり、反射波が少な
くなるとともに、低損失となる。また、それ以外の周波
数帯域では、減衰量が大きくなり、ハイインピーダンス
状態となるので、他の回路に何ら干渉を与えることな
く、振幅変調された制御信号のみを通過させることがで
きる。

【００２０】図９は、本実施の形態の多周波共用器の一
例の等価回路を示す回路図である。なお、この図９に示
す多周波共用器は、ＢＰＦ（１０ａ，１０ｂ）として図
３に示すインターデジタル形ＢＰＦを、ＬＰＦ（１１
ａ，１１ｂ）として図６に示すＬＰＦを、ＬＰＦ（１２
ａ，１２ｂ）として図７に示すＬＰＦを、ＢＰＦ（１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ）として図８に示すヘリカ
ル共振器形ＢＰＦを使用したものである。

【００２１】図１０は、図９に示すＢＰＦ（１０ａ，１
０ｂ）、ＬＰＦ（１１ａ，１１ｂ）およびＬＰＦ（１２
ａ，１２ｂ）の減衰特性を示すグラフである。この図１
０において、（イ）はＢＰＦ（１０ａ，１０ｂ）の減衰
特性、（ロ）はＬＰＦ（１１ａ，１１ｂ）の減衰特性、
（ハ）はＬＰＦ（１２ａ，１２ｂ）の減衰特性を示す。
なお、この図１０において、ＢＰＦ（１０ａ，１０ｂ）
の中心周波数は２ＧＨｚである。

【００２２】図１１は、図９に示すＢＰＦ（１３ａ，１
３ｂ，１４ａ，１４ｂ）の減衰特性を示すグラフであ
る。この図１１において、（ニ）はＢＰＦ（１３ａ，１
３ｂ）の減衰特性、（ホ）はＢＰＦ（１４ａ，１４ｂ）
の減衰特性を示す。なお、この図１１において、ＢＰＦ
（１３ａ，１３ｂ）の中心周波数は１００ＭＨｚであ
り、ＢＰＦ（１４ａ，１４ｂ）の中心周波数は１５０Ｍ
Ｈｚである。

【００２３】図１２は、図１に示す各ユニットの一例を
示すブロック図である。図１２に示すように、パイロッ
ト信号生成ユニット３０は、パイロット信号を生成する
パイロット信号発生器３１と、このパイロット信号発生
器３１からのパイロット信号を振幅変調する振幅変調器
３２とで構成される。また、パイロット信号検出ユニッ
ト４０は、狭帯域ＢＰＦ４５と、増幅回路４４と、検波
用ダイオード（ＰＩＮダイオード）４３と、増幅回路４
２と、整流用ダイオード４１とで構成される。コントロ
ールユニット５０は、検波用ダイオード８４と、増幅回
路８３と、狭帯域ＢＰＦ８２と、整流用ダイオード８１
とで構成される。

【００２４】コントロールユニット５０は、整流用ダイ
オード４１の出力と整流用ダイオード８１の出力とを比
較する比較ユニット５１と、この比較ユニット５１の出
力によりＯＮ・ＯＦＦが制御されるスイッチ回路５２
と、現用の高周波低雑音増幅器の故障、性能低下等を示
す所定周波数の生成する発振回路５３とで構成される。
なお、この図１２において、制御信号は周波数が異なる
複数の信号で構成され、また、復調器７２ａに入力され
る振幅変調された制御信号の搬送周波数は１５０ＭＨｚ
であり、変調器７１ａから出力される振幅変調された制
御信号の搬送周波数は１００ＭＨｚである。

【００２５】このように、本実施の形態の多周波共用器
によれば、１本の同軸ケーブルを介して、主通信用信
号、振幅変調された制御信号および駆動電源を、ＬＰＦ
（１２ａ，１２ｂ）を大型化することなく、受信アンテ
ナから局舎内、あるいは局舎内から受信アンテナ直下へ
伝送することができるので、移動通信の基地局等の信号
伝送・給電系統を低コストで構成することができる。な
お、本実施の形態では、直流の駆動電源を局舎内から受
信アンテナ直下へ伝送するようにしたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、交流の駆動電源を局舎内か
ら受信アンテナ直下へ伝送するようにしてもよい。以
上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態
に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において種々変更可能であることは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。 （１）本発明の多周波共用器によれば、主通信用信号、
制御信号および駆動電源を多重化して１本の信号線で伝
送する際に、駆動電源を通過させるローパスフィルタを
小型化することが可能となる。これにより、移動通信の
基地局等の信号伝送・給電系統を低コストで構成するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の多周波共用器が適用され
る移動通信の基地局の信号伝送・給電系統を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明の実施の形態の多周波共用器が適用され
る移動通信の基地局の信号伝送・給電系統を示すブロッ
ク図である。

【図３】本発明の実施の形態の多周波共用器に使用され
る主通信用信号を通過させるバンドパスフィルタの一例
を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の多周波共用器に使用され
る主通信用信号を通過させるバンドパスフィルタの一例
を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の多周波共用器に使用され
るバンドパスフィルタ（１０ａ，１０ｂ）の一例を示す
図である。

【図６】本発明の実施の形態の多周波共用器に使用され
るローパスフィルタ（１１ａ，１１ｂ）の一例を示す図
である。

【図７】本発明の実施の形態の多周波共用器に使用され
るローパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）の一例を示す図
である。

【図８】本発明の実施の形態の多周波共用器に使用され
るバンドパスフィルタ（１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４
ｂ）の一例を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態の多周波共用器の一例の等
価回路を示す回路図である。

【図１０】図９に示すバンドパスフィルタ（１０ａ，１
０ｂ）、ローパスフィルタ（１１ａ，１１ｂ）およびロ
ーパスフィルタ（１２ａ，１２ｂ）の減衰特性を示すグ
ラフである。

【図１１】図９に示すバンドパスフィルタ（１３ａ，１
３ｂ，１４ａ，１４ｂ）の減衰特性を示すグラフであ
る。

【図１２】図１に示す各ユニットの一例を示すブロック
図である。

【図１３】従来の移動通信の基地局の信号伝送・給電系
統の一例を示すブロック図である。

【図１４】従来の移動通信の基地局の信号伝送・給電系
統の他の例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…筐体、２…コイル部、３…可変容量部、４…伝送線
路、５…誘電体、６…貫通コンデンサ、７…ヘリカル共
振素子、１０ａ，１０ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１
４ｂ，４５，８２，１０２，１０４，１０７，１１２，
１１４…バンドパスフィルタ、１１ａ，１１ｂ，１２
ａ，１２ｂ，１０５，１０８…ローパスフィルタ、２
１，２２，５２…スイッチ回路、２３，２４，１０３…
高周波低雑音増幅器、３０…パイロット信号生成ユニッ
ト、３１…パイロット信号発生器、３２…振幅変調器、
４０…パイロット信号検出ユニット、４１，８１…整流
用ダイオード、４２，４４，８３…増幅回路、４３，８
４…検波用ダイオード（ＰＩＮダイオード）、５０，９
０，１１５…コントロールユニット、５１…比較ユニッ
ト、５３…発振回路、６０…スイッチコントロールユニ
ット、７１ａ，７１ｂ…振幅変調器、７２ａ，７２ｂ…
復調器、７３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、７４，７５…電
圧安定化回路、９１…インタフェースユニット、９３…
直流電源、１０１…受信アンテナ、１０６…同軸ケーブ
ル、１１１，１１３…ハイパスフィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04J 1/00 - 1/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本の信号線に、主通信用信号、変調さ
   れた制御信号および駆動電源を多重化する多周波共用器
   であって、 前記一本の信号線と接続され、前記主通信用信号を通過
   させる第１のバンドパスフィルタと、 前記一本の信号線と接続され、前記変調された制御信号
   および駆動電源を通過させる第１のローパスフィルタ
   と、 前記第１のローパスフィルタの後段に接続され、前記駆
   動電源を通過させる第２のローパスフィルタと、 前記第１のローパスフィルタの後段に接続され、前記変
   調された制御信号を通過させる複数の第２のバンドパス
   フィルタとを有し、 前記第１のバンドパスフィルタは、入出力結合回路に容
   量結合回路を用いた同軸共振器形バンドパスフィルタで
   あり、 前記複数の第２のバンドパスフィルタは、入出力結合回
   路に容量結合回路を用いたヘリカル共振器形バンドパス
   フィルタであることを特徴とする多周波共用器。
2. 【請求項２】 前記制御信号は、振幅変調された制御信
   号であることを特徴とする請求項１に記載の多周波共用
   器。