JP4490858B2 - 利得制御監視方法 - Google Patents

Description

本発明は利得制御監視方法に係り、とくに利得制御のためのモニタ回路に異常が発生したときに発生する誤制御を防止するようにした利得制御監視方法に関する。

無線信号の送信装置等では、増巾装置の利得（増巾度）を一定に保つように制御する利得制御が行われる。図２は、利得制御機構を備えた無線増巾装置の構成例を示すブロック図で、入力信号Ｓinは方向性結合器１を介して可変減衰器２へ入力され、ここでレベル調整されたのち増巾回路３で増巾され、方向性結合器を経由して出力信号Ｓoutとして出力される。

入力信号Ｓinの一部は方向性結合器１で分岐され、電圧変換回路５で無線信号のレベルが直流電圧に変換され、この電圧がＡ／Ｄ変換回路６でディジタル化され、入力モニタ信号Ｍinとして増巾装置制御回路１０へ入力される。同様に出力信号Ｓoutの一部は方向性結合器４で分岐され、電圧変換回路８で無線信号レベルが直流電圧に変換され、この電圧がＡ／Ｄ変換回路９でディジタル化され、出力モニタ信号Ｍoutとしてやはり増巾装置制御回路１０へ入力される。

増巾装置制御回路１０は、演算処理を実行するＣＰＵ１１、プログラム及び装置に依存しない固定データ等を格納するＲＯＭ１３、装置の固有データを格納するＥＥＰＲＯＭ１２（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、及び作業用のＲＡＭ１４を備えている。この制御回路１０が利得一定とするための利得制御を行う。

図３は、従来の利得制御方法を示す処理のフローチャートで、予め設定された時間間隔で周期的に実行される。このフローチャート実行時には、入出力値や中間的に生成される情報を保持するための、図４に示したワークテーブルがＲＡＭ１４上に作成される。

図３において、入出レベル取得処理３０１では、まず入力及び出力のモニタ信号Ｍin、Ｍoutがとり込まれ、ワークテーブルの該当変数へ代入される。さらに図示を省略した装置周辺の温度計測値を表す情報が環境変数Ｃとして入力されると、これに対応した入力信号及び出力信号の補正値が補正テーブルＴ１から出力され、この補正値をとり込んだモニタ信号Ｍin及びＭoutにそれぞれ加算することによって入力レベルＬin及び出力レベルＬoutが得られる。また増巾装置が周波数帯を切り替えて使用される場合には、環境変数Ｃとして周波数帯を示す情報を入力し、これに応じた補正もモニタ信号Ｍin及びＭoutに対して行うこともある。以上の処理３０１で用いる補正テーブルＴ１は、電圧変換回路５、８やＡ／Ｄ変換回路６、９の温度特性や周波数特性を予め計測して生成される。

図３のターゲットレベル算出処理３０２では、処理３０１で求められた入力レベルＬinが所定の利得でもって増巾されたときに出力される筈の出力レベル、すなわちターゲット信号Ｌt0が基準データテーブルＴ２を参照して生成され、ワークテーブルの該当欄に格納される。このターゲット信号Ｌt0は、その一部が方向性結合器４で分岐され、電圧変換回路８、Ａ／Ｄ変換回路９を介してディジタル信号とされたときの値である。さらにこのターゲット信号Ｌt0を、前記環境変数Ｃに対応して補正テーブルＴ１から得られる補正値で補正することにより、ターゲットレベルＬｔが求められ、ワークテーブルの該当欄へ格納される。なお、基準データテーブルＴ２は増巾回路３の入出力特性に応じて予め作成されたもので、その例が図５に示されている。この例は入力レベルが１０ｄＢ間隔で作成されており、この間の値が入力レベルとして与えられたときには線形補間を用いるものとする。

出力レベルチェック処理３０３では、検出され環境対応に補正された出力レベルＬoutと同補正を行ったターゲットレベルＬtとを比較し両者が所定誤差以内で一致していると判定されたときは図３の制御を終了し、不一致と判定されたときは以下の処理を行って可変減衰器２の減衰率を調整する。

減衰率調整量算出処理３０４では、処理３０３の比較結果（大小関係）に応じて、可変減衰器２の減衰率を変化させるための調整量Δを定め、ワークテーブルの該当欄へ格納する。即ち、Ｌout＞Ｌtであればターゲットレベルよりも実際の出力レベルが大きくなっているから、可変減衰器２の減衰率をより大きくするように調整量Δを設定する。また逆にＬout＜Ｌtであれば減衰率をより小さくするように調整量Δを設定する。この調整量Δの大きさは予め定めたステップ量としておくことで、図３の処理の繰り返しにより出力レベルＬoutとターゲットレベルＬtがほぼ等しくなるように制御されることになる。

図３の減衰率設定値算出処理３０５では、処理３０１で得られた入力レベルＬinをキーとして、前述の基準データテーブルＴ２を参照し、入力レベルＬinに対応する減衰率設定値α0を求め、これをワークテーブルの該当欄へ格納する。ここで減衰率設定値α0は所要の減衰率を得るためのＣＰＵ１１からの出力ディジタルデータの値として表されたものであり、予め計測により取得されて基準データテーブルＴ２に格納されているものとする。入力レベルＬinがこのテーブルＴ２上で一致した値がないときは線形補間が用いられるものとする。また、処理３０４の調整量Δも上記減衰率設定値α0と同じく、減衰率の調整量をＣＰＵ１１からの出力ディジタルデータの大きさで表したもので、図５の例ではこの値が全入力レベル範囲で「Ｏ×３Ａ２」と示されている。

上記基準データテーブルＴ２の減衰率設定値を予め計測により取得するためには、各入力レベルに対して可変減衰器２の減衰率及び増巾回路３の増巾率を総合した利得がどの入力レベルに対しても一定となるようにするための減衰率設定値を実測して求めることであり、これにより可変減衰器２の制御特性及び増巾回路３の入出力特性の線形性からのずれが補償される。但しこの実測は環境条件（温度及び周波数帯）を一定として行う。前述の補正テーブルＴ１の補正量は、減衰率設定値計測時の環境条件を基準としてそこからの補正分を与えるようにしておけば、本増巾装置運用時の環境条件に伴う補正はすべて入力モニタ、出力モニタの信号のところで行われ、環境条件変動をいつも補正した制御が可能となる。

図３の減衰率制御値算出処理３０６では、処理３０５で得た減衰率設定値α0と処理３０４で定めた減衰率調整量Δとを加算し、減衰率制御値αとしてワークテーブルの該当欄へ設定し、続いて出力処理３０７でこの減衰率制御値αを電圧変換回路７へＣＰＵ１１より出力して利得制御を行う。

以上に示したような利得制御の公知例としては、例えば特許文献１に開示された「ＡＧＣ回路」がある。
特開２００３−２８９２２９号広報

前記した従来技術において、出力信号をモニタするための電圧変換回路８やＡ／Ｄ変換回路９が故障すると、出力モニタ信号Ｍoutが実際の出力信号Ｓoutを表すデータではなくなり、出力信号Ｓoutに関係のないランダムな値であったり、あるいは何らかの一定値に固定される場合がある。増巾装置には一般に、出力レベル等の監視手段が設けられていて、異常な出力レベルや利得となったときはそれを検出し報知するようになっているが、このためのモニタ信号として図３の信号Ｍoutが用いられていると、以下の問題が発生する。即ち、電圧変換回路８、Ａ／Ｄ変換回路９の一方又は双方の故障により出力モニタ信号Ｍoutが、上記監視手段では正常とみなされる値で一定に固定してしまったとする。この場合、もしその固定値が入力レベルに対して所定の利得を与える出力レベルよりも低い値であると、図３の出力レベルチェック処理３０３ではいつも利得不足の判定を行い、以下の処理３０４〜３０７を繰り返すことになる。そうすると実際の出力信号Ｓoutのレベルは監視手段により検出されないままで大きくなる一方であり、送信出力過大、ひいては増巾回路破壊という事態にいたる可能性がある。

本発明の目的は、出力信号のモニタ系回路が故障したときでも、送信出力が異常に大きくなるのを検出し、防止できるようにした利得制御監視方法を提供することにある。

本発明は、制御サイクルごとにその減衰率が可変制御可能な可変減衰器を有する増巾装置の入力レベル及び出力レベルを入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段により検出し、前記入力レベル検出手段により検出した入力レベルと、予め定められた当該増巾装置の増巾度とから定まる出力レベルが前記出力レベル検出手段により検出されたときのターゲットレベルと前記出力レベル検出手段により実際に検出された出力レベルとの差が所定値以上のときは、この差がより小さくなるように所定の大きさだけ前記増巾率を変化ささせることにより、増巾装置の増巾度を一定に保つように制御する利得制御システムにおいて、
前記制御サイクルごとに、前記ターゲットレベルと前記検出された出力レベルとの差が所定値以上であって、そのために前記減衰率を変化させる制御が行われたとき、当該制御後の前記ターゲットレベルから検出された出力レベルを差し引いた第１差分と、１つ前の制御サイクル後の前記ターゲットレベルから検出された出力レベルを差し引いた第２差分と、当該制御サイクルと１つ前の制御サイクルにおいて検出された出力レベルの差である第３差分とを求め、前記減衰率が減少する制御が行われたときに前記第１差分から第２差分を差し引いた値が正であるかあるいは前記減衰率が増大する制御が行われたときに前記第１差分から第２差分を差し引いた値が負であるという第１の条件と、前記第３差分の絶対値が所定値をこえているという第２の条件が成立しているか否かをしらべる処理を実行し、
前記制御サイクルに続く制御サイクルにおいても前記減衰率を変化させる制御が行われてかつそのときの前記第１及び第２の条件の成立を調べたとき、もし前記第１及び第２の条件の少なくとも一方が成立しない状態が予め定めた回数にわたって連続したとき、前記利得制御系に異常があると判断するようにした利得制御監視方法を開示する。

前記第１の条件は、減衰率が変化するように制御したが出力レベルの検出値が十分変化していないと成立しない。また前記第２の条件は、入力レベルに応じた出力レベルの検出値が、減衰率の増減方向とは逆方向に変化したときに不成立となる。したがって第１又は第２の条件の少なくとも一方が、減衰率を変化させる利得制御が連続して行われたときに続けて不成立となったときには、例えば出力レベル検出手段が故障していることを示しており、装置異常として利得制御を停止させることができる。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明になる利得制御方法の例を示す処理のフローチャートである。動作を開始すると、まず処理１０１において、制御開始後の第１回目であることを示すために変数ｊを０とし、続いて利得制御処理１０２を実行する。この利得制御処理１０２は、図３で説明した処理であり、この処理は図示省略した機構により、制御周期毎に起動される。但し図３の処理３０３に於ける出力レベルＬoutとターゲットレベルＬtとの差が所定誤差以内であったときには、図３のステップ３０８を実行してワークテーブル上の調整量をΔに０にセットするものとする。

利得制御が終わると処理１０３でその利得制御が第１回目（ｊ＝０）かをしらべ、第１回目のときは処理１０４でｊを１にセットし、さらに監視処理のために設けたカウンタを処理１０５でクリアする。そして制御終了かを処理１０６で判定し、終了でなければ代入処理１０７を実行して利得制御１０２へ戻る。ここで制御終了の判定は、上位系からの指示信号にもとづくものとする。また代入処理１０７では、利得制御処理で得られたワークテーブル上のターゲットレベルＬtと出力レベルＬoutをそれらの前回値を表す変数Ｌt0，Ｌout0へそれぞれ代入する。

次に第２回目の制御処理が処理１０２で実行されると、変数ｊが１にセットされているから処理１０３から処理１０８へ進む。この処理１０３から処理１０８へ進む状態は、以降の制御サイクルでも変数ｊが１のままであるので維持される。

処理１０８では、ワークテーブルから調整量Δをとり出し、その値が０のとき、即ちそのときの利得制御時にターゲットレベルＬtと出力レベルＬoutの差が所定差以下であったときは、増巾回路も電圧変換回路等も正常と考えられるので、処理１０５でカウンタクリアを行い、処理１０６、１０７を経て利得制御処理１０２へ戻る。一方、処理１０８で調整量Δが０でないときは比較処理１０９へ進む。
比較処理１０９では、処理１０１で取得した減衰率調整量Δが可変減衰器の減衰率を増大させる設定（このときΔ＞０とする）か、減少させる設定（このときΔ＜０とする）かに応じて（数１）に示した条件が満たされているか否かをしらべる。

（数１）の不等式｜Ｌout−Ｌout0｜＞εは、Δ≠０とすることによって、可変減衰器の減衰率を変化させたとき、所定値以上の出力レベル変化が生じたかのチェックであり、不等式Δ・（δＬ−δＬ0）＜０（この大小関係も一定の幅以上の違いを意味する）は調整量Δによって出力レベルの変化が正常な方向に生じているかのチェックである。
例えば調整量Δ＞０であったときを考える。（数１）のδＬ、δＬ0は、それぞれの制御時点（現時点と１回前の制御時点）に於るターゲットレベルから出力レベルを差し引いた値で、ターゲットレベルの方はそれぞれの時点に於ける増幅装置入力レベルに対応している。一方出力レベルの方は、前回制御時よりも今回の方が増巾装置の利得（増巾度）が小さくなっていればδＬ＜δＬ0となる筈である。調整量Δ＞０は前述のように可変減衰器の減衰率を増大させる方向としているから、各回路が正常であればΔ・（δＬ−δＬ0）＜０となる。これが（数１）の１つの条件である。調整量Δ＜０のときも同様である。

比較処理１０９で正常と判定されたときは処理１０５、１０６、１０７を経て次の利得制御処理１０２へ進むが、この処理１０９で異常と判定されるとカウンタを＋１し（処理１１０）、カウント値が予め決めた正整数Ｎ未満かをしらべる（処理１１１）。この結果がＮ未満であれば処理１０６、１０７（このときはカウンタクリアは行わない）を経て次の利得制御処理１０２へ進む。

以上の処理をくり返しているとき、調整量Δ≠０でかつ比較処理１０９の判定結果が異常という状態がＮ回続くと、処理１１１でカウンタのカウント値がＮとなる。このようなときは装置異常とみなして送信の停止等の異常処理１１２を実行して、利得制御を終了する。

以上に示した図１の監視方法によると、例えば出力側モニタのための電圧変換回路が故障してその出力Ｍoutが入力レベル対応のターゲットレベルよりも少し低い値に固定されてしまった場合、可変減衰器の減衰率を減少させる利得制御がくり返して際限なく行われる可能性があるが、図１の処理では上記Ｎ回のくり返しで利得制御が停止される。従って過大な送信出力という事態が防止できる。

本発明の監視方法の例を示すフローチャートである。 増巾装置の構成例を示すブロック図である。 利得制御処理の概略フローチャートである。 ワークテーブルの説明図である。 基準データテーブルの例である。

符号の説明

１、４ 方向性結合器
２ 可変減衰器
３ 増巾回路
５、８ 電圧変換回路
６、９ Ａ／Ｄ変換回路
１０ 増巾装置制御回路

Claims (1)

1. 制御サイクルごとにその減衰率が可変制御可能な可変減衰器を有する増巾装置の入力レベル及び出力レベルを入力レベル検出手段及び出力レベル検出手段により検出し、前記入力レベル検出手段により検出した入力レベルと、予め定められた当該増巾装置の増巾度とから定まる出力レベルが前記出力レベル検出手段により検出されたときのターゲットレベルと前記出力レベル検出手段により実際に検出された出力レベルとの差が所定値以上のときは、この差がより小さくなるように所定の大きさだけ前記増巾率を変化させることにより、増巾装置の増巾度を一定に保つように制御する利得制御システムにおいて、
   前記制御サイクルごとに、前記ターゲットレベルと前記検出された出力レベルとの差が所定値以上であって、そのために前記減衰率を変化させる制御が行われたとき、当該制御後の前記ターゲットレベルから検出された出力レベルを差し引いた第１差分と、１つ前の制御サイクル後の前記ターゲットレベルから検出された出力レベルを差し引いた第２差分と、当該制御サイクルと１つ前の制御サイクルにおいて検出された出力レベルの差である第３差分とを求め、前記減衰率が減少する制御が行われたときに前記第１差分から第２差分を差し引いた値が正であるかあるいは前記減衰率が増大する制御が行われたときに前記第１差分から第２差分を差し引いた値が負であるという第１の条件と、前記第３差分の絶対値が所定値をこえているという第２の条件が成立しているか否かをしらべる処理を実行し、
   前記制御サイクルに続く制御サイクルにおいても前記減衰率を変化させる制御が行われてかつそのときの前記第１及び第２の条件の成立を調べたとき、もし前記第１及び第２の条件の少なくとも一方が成立しない状態が予め定めた回数にわたって連続したとき、前記利得制御系に異常があると判断するようにした利得制御監視方法。

Images