JP4444204B2 - 同軸ケーブル給電システムとその給電方法 - Google Patents

Description

この発明は、同軸ケーブル給電システムとその給電方法に関する。

給電装置から同軸ケーブルを介して末端装置に給電する給電システムが用いられている（例えば特許文献１、２を参照）。この種のシステムは、近年では例えばＲＯＦ（Radio over Fiber）システムの親局装置から子局装置に電力を供給するために用いられる。この場合、親局装置と子局装置とは同軸ケーブルを介して接続され、通信信号に加えて供給電力が伝送される。
ところで既存のシステムでは、親局装置に子局装置を接続して給電を開始するまでの作業を人間系に頼っており、同軸ケーブルの先端に電圧がかかったままの状態で作業がなされることがある。このような場合には子局側の操作者に危険が及ぶ可能性があるので何らかの対処が望まれている。
特許第３２８７９０４号公報 特開平６−２９１７０６号公報

以上述べたように既存の同軸ケーブル給電システムでは、同軸ケーブルの先端に電圧がかかったままの状態で作業がなされることがあり、危険なので何らかの対処が望まれている。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、作業者への危険を軽減した同軸ケーブル給電システムとその給電方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、同軸ケーブルを介して接続され当該同軸ケーブルを介して無線周波数信号を互いに授受する親局装置および子局装置と、前記同軸ケーブルを介して前記親局装置から前記子局装置に給電する給電ユニットとを具備する同軸ケーブル給電システムにおいて、前記給電ユニットは、前記子局装置への給電電圧を発生する電源装置と、前記同軸ケーブルへの前記給電電圧の供給をオン／オフするオン／オフスイッチと、前記無線周波数信号よりも周波数の低い低周波信号を発生出力し前記同軸ケーブルに接続されて前記低周波信号を前記同軸ケーブルに印加する低周波発振器と、この低周波発振器の前記同軸ケーブルへの接続経路に直列に接続される直列抵抗と、前記直列抵抗における前記低周波信号の振幅を規定のウインドウで識別し、その結果に基づいて前記オン／オフスイッチをオン／オフ制御する識別手段とを備え、前記子局装置は、前記給電電圧に重畳された前記低周波信号を終端する終端抵抗を備えることを特徴とする同軸ケーブル給電システムが提供される。

このような手段を講じることにより、子局側で同軸ケーブルが終端されることによる低周波インピーダンスの変化を、親局側（給電ユニット側）で検知することが可能になる。この変化は低周波信号の振幅の変化としてモニタされ、その結果に基づいて給電のオン／オフ制御が実施される。すなわち子局側における同軸ケーブルの非接続時には給電をオフとし、接続されたと同時に給電が自動的に開始される。従って人体の安全を確保することができ、ひいては測定器などを接続する際にも直流の印加を防止できるようになるので、作業者への安全性が向上する。

この発明によれば、作業者への危険を軽減した同軸ケーブル給電システムとその給電方法を提供することができる。

［第１の実施形態］
図１は、この発明に係わる同軸ケーブル給電システムの第１の実施形態を示す機能ブロック図である。このシステムは、親局装置１と、この親局装置1に同軸ケーブル２を介して接続される子局装置３とを備える。このうち親局装置１には、同軸ケーブル２を介して子局装置３に給電する子局給電用電源４が接続される。親局装置１は、さらに光ファイバを介して携帯電話基地局など（図示せず）に接続される。この種のシステムはいわゆるＲＯＦシステムと称され、無線ゾーンを拡大するために展開される。なお図１においては親局装置１から子局装置３への一系統分を示しているが、親局装置１から複数の子局装置３へそれぞれ同軸ケーブル２を引き、１：Ｎのスター状トポロジを形成しても良い。このほかマルチドロップ状に配線しても良く、親局装置１〜子局装置３間の接続形態は特に限定されない。

親局装置１から同軸ケーブル２を介して伝送された無線周波数信号は、子局装置３において再生されてアンテナ３５から放射される。またアンテナ３５に到達した携帯電話端末からの無線周波数信号は、子局装置３から同軸ケーブル２を介して親局装置１に伝送される。このように同軸ケーブル２を介して双方向の信号伝送がなされる。

子局給電電源４においては、電源４１で発生された供給電圧が出力スイッチ４２を介して親局装置１に入力される。この供給電圧は親局装置１のチョークコイル１２を介して同軸ケーブル２に印加される。チョークコイル１２を介して高周波インピーダンスを上げることにより、直流の供給電圧と無線周波数信号とを分離することができる。無線周波数信号の伝送経路には親局装置１においてキャパシタ１１が、子局装置３においてキャパシタ３１が直流接続されており、これによっても供給電圧が分離される。例えば５０Ω系においては数百ＭＨｚ程度で低域をカットオフするようにする。子局装置３においてはチョークコイル３３を介して供給電圧が分離され、子局電源３４を介して装置内各部に給電される。

ところで、子局給電電源４はＭＨｚオーダの低周波信号を発生出力する低周波発振回路４３を備える。低周波信号は直列抵抗４４を介して同軸ケーブルの給電電圧に重畳され、子局装置３の終端抵抗３２で終端される。この終端抵抗３２の接続の有無、すなわち同軸ケーブル２の子局装置３への接続の有無に対応して直流抵抗４４の出力側における低周波信号の振幅が変化する。この変化は振幅識別回路４５によりモニタされ、その結果に応じて出力スイッチ４２がオン／オフ制御される。

なお１つの親局装置１に対して複数の子局装置３を設ける場合には、子局給電電源４の供給電圧出力を子局装置１の台数分（同軸ケーブル分）だけ必要になる。また低周波発振器４３は１個としてバッファで分けるようにしてもよいが、検出系や出力スイッチ４２は子局装置３の個数分だけ必要となる。

図２は、図１の振幅識別回路４５でモニタされる低周波信号の振幅を示す図である。図２には規格化した振幅が示される。同軸ケーブル２が子局装置３に未接続の状態においては、振幅識別回路４５では図中点線に示すように最大の振幅がモニタされる。同軸ケーブル２が子局装置３に接続されると、終端抵抗３２が接続されることにより振幅識別回路４５で観測される振幅は図中実線に示すように低下する。そこでこの実施形態では識別ウインドウを設定し、このウインドウ内に低周波信号の振幅が検知された場合に出力スイッチ４２をオンし、給電を開始するようにする。なお過渡的な信号では動作しないように時定数を長くとるのが好ましい。

子局給電電源４の出力部分では、直列抵抗Ｒ１の出力側において振幅識別回路４５により低周波信号の振幅がモニタされ、未接続状態での振幅（初期振幅）が１の状態では出力スイッチ４２はオフされた状態である。この状態から振幅がＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２）の近傍の識別ウインドウ内において検知されると、出力スイッチ４２がオンされ給電が開始される。さらに、振幅が低下して識別ウインドウ外に出ると、出力スイッチ４２は再度オフされ、電源供給が停止される。すなわち初期振幅をＡとすると、Ａ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を中心とするウインドウの内部に低周波数信号の振幅を検知した場合にのみ出力スイッチ４２がオンされ、子局装置３への給電が行われる。

図３は、比較のため既存の同軸ケーブル給電システムを示すブロック図である。図示するように既存のシステムでは、同軸ケーブル２が子局装置３に接続されたか否かを親局装置１（または子局給電電源４）において検知する機構を備えていない。このため子局装置３を接続して電源を供給するのは人間系で実施され、作業当初から出力スイッチ４２がオンされたままで同軸ケーブル２の先端に電圧がかかったまま作業が行われることがある。

これに対しこの実施形態では、同軸ケーブル２を介して供給される供給電圧に低周波信号を印加し、子局装置３側に終端抵抗３２を設ける。子局給電電源４の直流抵抗４４に生じる低周波信号の振幅を振幅識別回路４５でモニタする。そして、直流抵抗４４の抵抗値をＲ１とし、終端抵抗３２の抵抗値をＲ２としたとき、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）で定まるウインドウ内に振幅が観測された場合にのみ、出力スイッチ４２をオンして供給電圧を供給するようにする。
このようにしたので、子局給電電源４、すなわち親局装置１側において子局装置３に同軸ケーブル２が正常に接続されたか否かを判定することができ、無接続時には電圧の印加を停止することができる。従って作業者の安全を確保することができる。

［第２の実施形態］
図４は、この発明に係わる同軸ケーブル給電システムの第２の実施形態を示す機能ブロック図である。図４において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図４において、子局装置３は警報スイッチ駆動回路３７と警報スイッチ３６とを備える。子局装置３において警報が検出されると、警報スイッチ駆動回路３７は警報スイッチ３６を駆動して、例えば一定期間でオン／オフを繰り返させる。これにより同軸ケーブルの終端抵抗値が変化し、子局給電電源４の振幅識別回路４６において低周波信号の振幅の大小が検知される。

振幅識別回路４６においては、例えば図示しない２通りのタイマを備え、このうち出力スイッチ４２のオン／オフ制御のためのタイマを長周期としておく。そして、それよりも短い周期での低周波信号の振幅変動を短周期タイマで検知することにより、子局装置３で検出された警報を子局給電電源４において検出できるようにする。検出された警報は子局アラーム検出回路４７に通知され、適切な対応がとられる。このように、子局装置３で発生した警報を低周波信号に多重することにより給電側に通知することが可能になる。

なお、この発明はこの発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

この発明に係わる同軸ケーブル給電システムの第１の実施形態を示す機能ブロック図。 図１の振幅識別回路４５でモニタされる低周波信号の振幅を示す図。 比較のため既存の同軸ケーブル給電システムを示すブロック図。 この発明に係わる同軸ケーブル給電システムの第２の実施形態を示す機能ブロック図。

符号の説明

１…親局装置、２…同軸ケーブル、３…子局装置、４…子局給電用電源、１１…キャパシタ、１２…チョークコイル、３１…キャパシタ、３２…終端抵抗、３３…チョークコイル、３４…子局電源、３５…アンテナ、３６…警報スイッチ、３７…警報スイッチ駆動回路、４１…電源、４２…出力スイッチ、４３…低周波発振回路、４４…直列抵抗、４５…振幅識別回路、４６…振幅識別回路、４７…子局アラーム検出回路

Claims (6)

1. 同軸ケーブルを介して接続され当該同軸ケーブルを介して無線周波数信号を互いに授受する親局装置および子局装置と、前記同軸ケーブルを介して前記親局装置から前記子局装置に給電する給電ユニットとを具備する同軸ケーブル給電システムにおいて、
   前記給電ユニットは、
   前記子局装置への給電電圧を発生する電源装置と、
   前記同軸ケーブルへの前記給電電圧の供給をオン／オフするオン／オフスイッチと、
   前記無線周波数信号よりも周波数の低い低周波信号を発生出力し前記同軸ケーブルに接続されて前記低周波信号を前記同軸ケーブルに印加する低周波発振器と、
   この低周波発振器の前記同軸ケーブルへの接続経路に直列に接続される直列抵抗と、
   前記直列抵抗における前記低周波信号の振幅を規定のウインドウで識別し、その結果に基づいて前記オン／オフスイッチをオン／オフ制御する識別手段とを備え、
   前記子局装置は、
   前記給電電圧に重畳された前記低周波信号を終端する終端抵抗を備えることを特徴とする同軸ケーブル給電システム。
2. 前記直列抵抗の抵抗値をＲ１とし、前記終端抵抗の抵抗値をＲ２とし、前記低周波信号の初期振幅をＡとしたとき、
   前記識別手段は、Ａ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を中心とするウインドウの内部に前記低周波数信号の振幅を検知した場合に、前記オン／オフスイッチをオンすることを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル給電システム。
3. 前記子局装置は、自装置内で警報が発生した場合に前記低周波信号とは周波数の異なる警報信号を前記同軸ケーブルに印加する警報印加手段を備え、
   前記給電ユニットは、前記警報信号を検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル給電システム。
4. 前記警報印加手段は、
   前記終端抵抗に接続される警報スイッチと、
   前記警報が発生した場合に前記警報スイッチを一定期間で繰り返しオン／オフ駆動するスイッチ駆動手段とを備え、
   前記検出手段は、前記低周波信号と周期の異なる振幅変動を検出して前記警報信号を検出することを特徴とする請求項３に記載の同軸ケーブル給電システム。
5. 同軸ケーブルを介して接続され当該同軸ケーブルを介して無線周波数信号を互いに授受する親局装置および子局装置と、前記同軸ケーブルを介して前記親局装置から前記子局装置に給電する給電ユニットとを具備する同軸ケーブル給電システムに用いられる給電方法において、
   前記給電ユニットにおいて、前記無線周波数信号よりも周波数の低い低周波信号を発生させる第１工程と、
   直列抵抗を介して前記低周波信号を前記同軸ケーブルに印加する第２工程と、
   前記直列抵抗における前記低周波信号の振幅を規定のウインドウで識別してこの識別の結果に基づいて前記同軸ケーブルへの前記給電電圧の供給をオン／オフする第３工程とを具備し、
   前記直列抵抗の抵抗値をＲ１とし、前記子局装置に設けられ前記給電電圧に重畳された前記低周波信号を終端する終端抵抗の抵抗値をＲ２とし、前記低周波信号の初期振幅をＡとしたとき、
   前記第３工程は、Ａ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）を中心とするウインドウの内部に前記低周波数信号の振幅を検知した場合に前記給電電圧の供給をオンすることを特徴とする給電方法。
6. さらに、前記子局装置において警報が発生した場合に前記低周波信号とは周波数の異なる警報信号を前記同軸ケーブルに印加する第４工程と、
   前記給電ユニットにおいて前記警報信号を検出する第５工程とを具備し、
   前記第４工程は、前記警報が発生した場合に前記終端抵抗に接続される警報スイッチを一定期間で繰り返しオン／オフ駆動するステップを備え、
   前記第５工程は、前記低周波信号と周期の異なる振幅変動を検出して前記警報信号を検出するステップを備えることを特徴とする請求項５に記載の給電方法。

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