JP4608454B2

JP4608454B2 - 多チャンネル電力増幅器とその電力増幅器を用いた中継放送装置

Info

Publication number: JP4608454B2
Application number: JP2006097874A
Authority: JP
Inventors: 文貴野中
Original assignee: ミハル通信株式会社
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007274374A

Description

本発明は単一電力増幅方式、並列合成方式の多チャンネル電力増幅器（MCPA）と、それを用いた中継放送装置に関し、テレビ放送、CATV放送等の中継局や移動無線通信における移動基地局等で使用されるものである。

中継放送装置の電力増幅方法として、従来は、単一チャンネル電力増幅器（SCPA：Single Channel Power Amp）により規定の電力を得る方法と、多チャンネル電力増幅器（MCPA：Multi Channel Power Amp）の出力を合成して規定の電力を得る方法（並列合成方式）など各種方法がある。

（単一電力増幅器方式のSCPAとそのレベル異常検出方法）
SCPAを使用した中継放送装置の一例を図４に示す。図４は入力信号が１波（１チャンネル：１Ch）の場合である。この中継放送装置では受信アンテナで受信された入力信号は直交周波数分割多重信号変換装置（シグナルプロセッサー：OFDM-SP：Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Signal Processor）で所要周波数帯に周波数変換されてSCPAに入力され、SCPAの内部電力増幅器（PA）でレベル増幅されて出力される。

図４の中継放送装置における入力信号レベル、出力信号レベルの異常検知は次のようにして行われる。SCPAの入力側分岐器Ａで入力信号の一部を分岐して入力側検知器（DET）で入力レベルを検知し、出力側分岐器Ｂで出力信号の一部を分岐して出力側検知器（DET）で出力レベルを検知している。この場合、入力信号が１Chであるため、入力信号（電波）が休止して途絶えたり、レベルダウンしたりすれば、入力側DETで検知されるレベルが無くなるかダウンするため入力信号のレベル異常と判断でき、入力側DETでの検知電圧レベルが正常で、出力側DETでの検知電圧レベルが異常のときは出力信号のレベル異常及びSCPAのPAの異常と判断することができる。

（単一電力増幅器方式のMCPAとそのレベル異常検出方法）
単一電力増幅器方式のMCPAを使用した中継放送装置の一例を図５に示す。図５は入力信号が２波（２Ch）の場合である。この中継放送装置では受信アンテナで受信された入力信号は２分波器（２DIV）でCh別に分波され、夫々のChの入力信号は並列接続された２つのOFDM-SPで別々に所要周波数帯に周波数変換され、両OFDM-SPからの出力信号がミキサー（２MIX）で混合されて一つのMCPAに入力され、MCPAのPAでレベル増幅されて出力される。

図５の中継放送装置の入力レベル、出力レベルの異常を検知するには、MCPAの入力側分岐器Ａで入力信号の一部を分岐し、入力側DETで入力レベルを検知し、出力側分岐器Ｂで出力信号の一部を分岐し、その出力信号のレベルを出力側DETで検知する。この場合、検知結果に基づいて次のように判断することができる。
１．入力側DETの検知電圧レベルがダウン（異常）のときは入力端（IN）から２分波器（２DIV）までに異常発生。
２．入力側DETの検知電圧レベルが無いときは入力電波が２Chとも停止。
３．入力側DETの検知電圧レベルが正常、出力側DETの検知電圧レベルがダウン（異常）のときはPAが異常。

（並列合成電力増幅器方式のMCPAとそのレベル異常検出方法）
並列合成電力増幅器方式のMCPAを使用した中継放送装置の他例を図６に示す。図６は入力信号が２波（２Ch）の場合である。この中継放送装置では受信アンテナで受信された入力信号は２分波器（２DIV）でCh別に分波され、夫々のChの入力信号は並列接続された２つのOFDM-SPで別々に所要周波数帯に周波数変換され、両OFDM-SPからの出力信号がミキサー（２MIX）で混合され、次の２分波器（２DIV）で２つのChに分波され、夫々のCh信号が別々に２つのMCPAの夫々に入力されてMCPAのPAでレベル増幅され、それらの出力が２MIXで混合されて送信される。

図６の中継放送装置の入力レベル、出力レベルの異常を検知するには、MCPAの２つの伝送系路Ｃ、Ｄの夫々の入力側分岐器Ａで入力信号の一部を分岐し、夫々の入力側DETで入力レベルを検知し、伝送系路Ｃ、Ｄの夫々の出力側分岐器Ｂで出力信号の一部を分岐し、その出力信号のレベルを出力側DETで検知する。この場合、検知結果に基づいて次のように判断することができる。
１．入力側DETの検知電圧レベルがダウン（異常）のときは入力端（IN）から２分波器（２DIV）までに異常発生。
２．入力側DETの検知電圧レベルが無いときは入力電波が２Chとも停止。
３．入力側DETの検知電圧レベルが正常、出力側DETの検知電圧レベルがダウン（異常）のときはPAが異常。

図５、図６のMCPAでは入力信号が２Chであるため、入力側DETの検知電圧レベルがダウンし、しかもそれが入力信号の停波が原因でレベルダウンしたとしても、どちらのChが停波或はレベルダウンしたのか判断することができない。その原因を判断するためには入力側DETの検知レベルと夫々のOFDM-SPの出力レベルとを比較しなければならないという面倒がある。

本発明は入力信号が２Ch以上ある場合に、夫々の入力信号レベルや出力信号レベルの異常をCh別に判別でき、更に、電力増幅器自体の異常も判別できるようにしたものである。

本願の請求項１記載の多チャンネル電力増幅器は、２Ch以上の入力信号を周波数変換可能なOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）で周波数変換し、その変換信号をOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）の出力側に設けられた多チャンネル電力増幅器（MCPA）内の１つの内部電力増幅器（PA）で増幅して外部に出力する中継放送装置における多チャンネル電力増幅器（MCPA）において、前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）内に一つの内部電力増幅器（PA）が設けられ、前記内部電力増幅器（PA）の入力側に入力側分岐器１が、出力側に出力側分岐器２が設けられ、前記入力側分岐器１に入力側分配器３が、前記出力側分岐器２に出力側分配器４が夫々接続され、夫々の分配器３、４に、前記入力信号をチャンネル（Ch）別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、夫々のフィルタ（BPF）に検知器（DET）が接続され、前記入力側の検知器（DET）で入力信号の異常をCh別に検知でき、前記出力側の検知器（DET）により前記内部電力増幅器（PA）で増幅された出力信号のCh別の異常及び内部電力増幅器（PA）の異常を検知できるようにしたものである。

本願の請求項２記載の多チャンネル電力増幅器は、２Ch以上の入力信号を分波器（DIV）でチャンネル別に分波し、夫々のチャンネルの入力信号を、周波数変換可能な二以上のOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）でチャンネル別に周波数変換し、OFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）から出力される変換信号を混合器（MIX）で混合し、混合器（MIX）の出力側に設けられた多チャンネル電力増幅器（MCPA）で前記混合信号を増幅して外部に出力する中継放送装置における多チャンネル電力増幅器（MCPA）において、前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）内の２以上の内部電力増幅器は並列接続され、前記２以上の内部電力増幅器（PA）の夫々の入力側に入力側分岐器１が、出力側に出力側分岐器２が設けられ、夫々の分配器３、４に、前記入力信号をチャンネル（Ch）別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、夫々のフィルタ（BPF）に検知器（DET）が接続され、前記入力側の検知器（DET）で入力信号の異常をCh別に検知でき、前記出力側の検知器（DET）により、前記内部電力増幅器（PA）で増幅された出力信号のCh別の異常及び内部電力増幅器（PA）の異常を検知できるようにしたものである。

本願の請求項３記載の多チャンネル電力増幅器は、２以上の内部電力増幅器（PA）が並列接続された多チャンネル電力増幅器（MCPA）が２以上並列接続され、夫々の多チャンネル電力増幅器（MCPA）の個々の内部電力増幅器で２Ch以上の入力信号を増幅し、それら増幅信号を夫々の多チャンネル電力増幅器（MCPA）内で合成し、２以上の多チャンネル電力増幅器（MCPA）から出力される合成信号を合成して外部に出力する中継放送装置の前記MCPAにおいて、夫々の多チャンネル電力増幅器（MCPA）は２以上の内部電力増幅器（PA）の入力側を共通伝送路とし、その共通伝送路に共通分岐部を備え、共通分岐部は入力側の分岐器１の分岐端に入力側の分配器３が接続され、出力側の分岐器２の分岐端に出力側の分配器４が接続され、夫々の分配器３、４の２以上の分配端の夫々に入力信号をCh別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、夫々の入力側の分岐器２の出力側に２以上の伝送系路が設けられ、夫々の伝送系路に内部電力増幅器（PA）が接続され、それら二以上の内部電力増幅器（PA）の出力側に設けられた出力側分岐器の分岐端に分配器４が接続され、夫々の分配器４の分配端に入力信号をCh別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、夫々のフィルタ（BPF）に検知器（DET）が接続されて、前記共通分岐部の入力側の検知器（DET）により入力信号の異常をCh別に検知でき、出力側の検知器（DET）により前記電力増幅器（PA）の夫々で増幅された出力信号のCh別の異常及び内部電力増幅器（PA）の異常を検知できるようにしたものである。

本願の請求項４記載の中継放送装置は、２Ch以上の入力信号を周波数変換可能なOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）で周波数変換し、その変換信号をOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）の出力側に設けた多チャンネル電力増幅器（MCPA）内の１つの内部電力増幅器（PA）で増幅して外部に出力する中継放送装置において、前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）に、請求項１記載の多チャンネル電力増幅器を使用したものである。

本願の請求項５記載の中継放送装置は、２Ch以上の入力信号を分波器（DIV）でチャンネル別に分波し、夫々のチャンネルの入力信号を、周波数変換可能な二以上のOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）でチャンネル別に周波数変換し、OFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）から出力される変換信号を混合器（MIX）で混合し、混合器（MIX）の出力側に設けられた多チャンネル電力増幅器（MCPA）で前記混合信号を増幅して外部に出力する中継放送装置における多チャンネル電力増幅器（MCPA）において、前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）に、請求項２又は請求項３記載の多チャンネル電力増幅器を使用したものである。

請求項１記載の多チャンネル電力増幅器は２Ch以上の入力信号レベル・出力信号レベルの異常をCh別に検知でき、入力信号レベルの異常であるか電力増幅器の異常であるかも判別することができ、異常が発生した電力増幅器の判別もできるため保守、管理が容易になる。

請求項２、請求項３記載の多チャンネル電力増幅器も２Ch以上の入力信号レベル及び出力信号レベルの異常をCh別に検知でき、MCPA自体の異常及び異常発生箇所を確実に検知し判別することができるので、保守、管理が容易になる。また、並列合成方式のMCPAであるため信号パワーを高めることもできる。

請求項３記載の多チャンネル電力増幅器は、共通分岐部を設けたので、前記効果の他に、構成がシンプルで安価になるという効果もある。

請求項４記載の中継放送装置は請求項１記載の多チャンネル電力増幅器を使用したので、請求項１記載の多チャンネル電力増幅器と同様の効果を備えた中継放送装置となる。

請求項５記載の中継放送装置は請求項２、３記載の多チャンネル電力増幅器を使用したので、請求項２、３記載の多チャンネル電力増幅器と同様の効果を備えた中継放送装置となる。

（実施形態１）
本願発明のMCPAを使用した中継装放送装置の第１の例を図１に示す。この中継放送装置は図４に示す中継放送装置と同様に内部電力増幅器を１つだけ内蔵した単一電力増幅器方式のMCPAを１台使用したものである。

図１の中継放送装置では受信アンテナで受信された入力信号がOFDM-SPで所要周波数帯に周波数変換され、OFDM-SPからの出力信号がMCPAに入力され、MCPA内のPAでレベル増幅されて出力される。

図１のMCPAは入力端（IN）と出力端（OUT）の間に入力側分岐器１と出力側分岐器２が設けられ、両分岐器１、２間にPAが配置されている。入力側分岐器１の分岐端には分配器３が接続され、分配器３の２つの分配端の夫々にバンドパスフィルタ（BPF）が接続され、夫々のBPFにDETが接続されている。出力側分岐器２の分岐端には分配器４が接続され、分配器４の２つの分配端にBPFが接続され、夫々のBPFにDETが接続されている。

（図１の増幅器での異常検知）
図１のMCPAは入力側の分配器３の２つの分配端の夫々と、出力側の分配器４の２つの分配端の夫々にBPFが接続されているため、入力側の２つのBPFをCh1用とCh２用、出力側の２つのBPFをCh1用とCh２用としておけば、入力側DETでCh１、Ch２の入力信号の異常を、出力側DETでCh１、Ch２の出力信号の異常を検知することができる。また、入力側DETで検知されるCh１、Ch２の入力信号レベルが正常であるが、出力側DETで検知されるCh１、Ch２の出力信号レベルが異常であるときはPAが異常であると判断することができる。

（実施形態２）
本願発明のMCPAを使用した中継放送装置の第２の例を図２に示す。この中継放送装置は二つの電力増幅器内蔵のMCPAを２台使用したものである。

図２の中継放送装置では受信アンテナで受信された入力信号が２分波器（２DIV）で分波され、夫々のChの入力信号は並列接続された２つのOFDM-SPで別々に所要周波数帯に周波数変換され、両OFDM-SPからの出力信号がミキサー（２MIX）で混合され、次のMCPAに入力されてMCPAの夫々のPAでレベル増幅されて出力される。

図２の２つのMCPAは同じ構成で同じ機能を備えたものであり、入力側ハイブリッドカプラ（HYB）と出力側ハイブリッドカプラ（HYB）を備え、それらの間に二つの伝送系路５、６を備え、夫々の伝送系路５、６に入力側分岐器１と出力側分岐器２を備え、両分岐器１、２間に内部増幅器（PA１、PA２）を備え、入力側分岐器１の分岐端に分配器３が接続され、分配器３の２つの分配端にBPFが接続され、夫々のBPFにDETが接続されている。出力側分岐器２の分岐端には分配器４が接続され、分配器４の２つの分配端にBPFが接続され、夫々のBPFにDETが接続されている。

（図２の増幅器での異常検知）
図２のMCPAは二つの伝送系路５、６の入力側と出力側にBPFが接続されているため、入力側、出力側の夫々の２つのBPFをCh１用、Ch２用としておけば、夫々の伝送系路５、６の入力側DETでCh１、Ch２の入力信号の異常を、出力側DETでCh１、Ch２の出力信号の異常を検知することができる。また、夫々の伝送系路の入力側DETで検知されるCh１、Ch２の入力信号レベルが正常であるが、出力側DETで検知されるCh１、Ch２の出力信号レベルが異常であるときは、MCPAのPAが異常であると判断することができる。

（実施形態３）
本願発明のMCPAを使用した中継放送装置の第３の例を図３に示す。この中継装置も二つの電力増幅器内蔵のMCPAを２台使用したものであり、図３のMCPAは図２に示すMCPAの両伝送系路３、４の入力側分岐器１とそれに接続される入力側分配器３とその分岐器３の２つの分配端に接続される２つのBPFと夫々のBPFに接続される２つのDETを一ブロックにまとめて共通分岐部７として入力側HYBの前段に配置し、入力側HYBと出力側HYBの間の伝送系路５、６の夫々に設けたPAと出力側分岐器２と分配器４と２つのBPFと２つのDETを残したものである。分配器４の２つの分配端に接続されている２つのBPFは夫々Ch１用、Ch２用としてある。

図３の中継放送装置では受信アンテナで受信された２Chの入力信号が２分波器（２DIV）で分波され、夫々のChの入力信号が並列接続された２つのOFDM-SPで別々に所要周波数帯に周波数変換され、両OFDM-SPからの出力信号がミキサー（２MIX）で混合され、次の２分波器（２DIV）で２つのCh信号に分波され、夫々のCh信号が別々に２つのMCPAの夫々に入力される。MCPAに入力された信号は入力側分岐器１−入力側HYB−伝送系路５、６−PA−出力側分岐器２−出力側HYBを経て出力される。２つのMCPAから出力された信号は２MIXで混合され、送信アンテナから外部に送信される。

（図３の増幅器での異常検知）
１．図３のMCPAでは、２Chの入力信号が入力側分岐器１で分岐され、入力側分配器３で２分配され、BPFでCh別に抽出されて夫々のDETでレベル検知されるため、入力信号のレベル異常をChごとに判別することができ。
２．図３の伝送系路５、６のPAで増幅された信号は、それらの後段の出力側分岐器２で分岐され、出力側分配器で２分配され、BPFでCh別に抽出されて夫々のDETでレベル検知されるため、出力信号のレベル異常をChごとに判別することができる。この場合、入力信号レベルに異常がなく、出力信号レベルに異常があるときはPAに異常があると判別することができる。この場合、いずれの伝送系路のPAに異常があるのかを判別することもできる。

前記実施形態１〜３のいずれの場合も受信アンテナ、２分波器（２DIV）、並列配置された２つのOFDM-SP、ミキサー（２MIX）、HYB、送信アンテナは図４、図５のそれらと同じ構成、機能のものであってもそれらを改良したものであってもよい。

本発明の単一電力増幅器方式のMCPAを使用した中継放送装置の一例を示すブロック図。本発明の並列合成方式のMCPAを使用した中継放送装置の一例を示すブロック図。本発明の並列合成方式のMCPAを使用した中継放送装置の他例を示すブロック図。従来の単一電力増幅器方式のSCPAを使用した中継放送装置の一例を示すブロック図。従来の単一電力増幅器方式のMCPAを使用した中継放送装置の一例を示すブロック図。従来の並列合成方式のMCPAを使用した中継放送装置の他例を示すブロック図。

１入力側分岐器
２出力側分岐器
３入力側分配器
４出力側分配器
５、６伝送系路
７共通分岐部
MCPA 多チャンネル電力増幅器
BPF バンドパスフィルタ
DET 検知器
HYB 入力側、出力側のハイブリッドカプラ
PA 内部電力増幅器
２DIV ２分波器
OFDM-SP 直交周波数分割多重信号変換装置
２MIX ミキサー

Claims

２Ch以上の入力信号を周波数変換可能なOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）で周波数変換し、その変換信号をOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）の出力側に設けられた多チャンネル電力増幅器（MCPA）内の１つの内部電力増幅器（PA）で増幅して外部に出力する中継放送装置における多チャンネル電力増幅器（MCPA）において、
前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）内に一つの内部電力増幅器（PA）が設けられ、
前記内部電力増幅器（PA）の入力側に入力側分岐器（１）が、出力側に出力側分岐器（２）が設けられ、
前記入力側分岐器（１）に入力側分配器（３）が、前記出力側分岐器（２）に出力側分配器（４）が夫々接続され、
夫々の分配器（３、４）に、前記入力信号をチャンネル（Ch）別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、
夫々のフィルタ（BPF）に検知器（DET）が接続され、
前記入力側の検知器（DET）で入力信号の異常をCh別に検知でき、
前記出力側の検知器（DET）により前記内部電力増幅器（PA）で増幅された出力信号のCh別の異常及び内部電力増幅器（PA）の異常を検知できるようにしたことを特徴とする多チャンネル電力増幅器。
２Ch以上の入力信号を分波器（DIV）でチャンネル別に分波し、夫々のチャンネルの入力信号を、周波数変換可能な二以上のOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）でチャンネル別に周波数変換し、OFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）から出力される変換信号を混合器（MIX）で混合し、混合器（MIX）の出力側に設けられた多チャンネル電力増幅器（MCPA）で前記混合信号を増幅して外部に出力する中継放送装置における多チャンネル電力増幅器（MCPA）において、
前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）内の２以上の内部電力増幅器は並列接続され、
前記２以上の内部電力増幅器（PA）の夫々の入力側に入力側分岐器（１）が、出力側に出力側分岐器（２）が設けられ、
夫々の分配器（３、４）に、前記入力信号をチャンネル（Ch）別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、
夫々のフィルタ（BPF）に検知器（DET）が接続され、
前記入力側の検知器（DET）で入力信号の異常をCh別に検知でき、
前記出力側の検知器（DET）により、前記内部電力増幅器（PA）で増幅された出力信号のCh別の異常及び内部電力増幅器（PA）の異常を検知できるようにしたことを特徴とする多チャンネル電力増幅器。
２以上の内部電力増幅器（PA）が並列接続された多チャンネル電力増幅器（MCPA）が２以上並列接続され、夫々の多チャンネル電力増幅器（MCPA）の個々の内部電力増幅器で２Ch以上の入力信号を増幅し、それら増幅信号を夫々の多チャンネル電力増幅器（MCPA）内で合成し、２以上の多チャンネル電力増幅器（MCPA）から出力される合成信号を合成して外部に出力する中継放送装置の前記MCPAにおいて、
夫々の多チャンネル電力増幅器（MCPA）は２以上の内部電力増幅器（PA）の入力側を共通伝送路とし、その共通伝送路に共通分岐部を備え、共通分岐部は入力側の分岐器（１）の分岐端に入力側の分配器（３）が接続され、出力側の分岐器（２）の分岐端に出力側の分配器（４）が接続され、夫々の分配器（３、４）の２以上の分配端の夫々に入力信号をCh別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、夫々の入力側の分岐器（２）の出力側に２以上の伝送系路が設けられ、夫々の伝送系路に内部電力増幅器（PA）が接続され、それら二以上の内部電力増幅器（PA）の出力側に設けられた出力側分岐器の分岐端に分配器（４）が接続され、夫々の分配器（４）の分配端に入力信号をCh別に取り出すフィルタ（BPF）が接続され、夫々のフィルタ（BPF）に検知器（DET）が接続されて、前記共通分岐部の入力側の検知器（DET）により入力信号の異常をCh別に検知でき、出力側の検知器（DET）により前記電力増幅器（PA）の夫々で増幅された出力信号のCh別の異常及び内部電力増幅器（PA）の異常を検知できるようにしたことを特徴とする多チャンネル電力増幅器。
２Ch以上の入力信号を周波数変換可能なOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）で周波数変換し、その変換信号をOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）の出力側に設けた多チャンネル電力増幅器（MCPA）内の１つの内部電力増幅器（PA）で増幅して外部に出力する中継放送装置において、
前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）に、請求項１記載の多チャンネル電力増幅器を使用したことを特徴とする中継放送装置。
２Ch以上の入力信号を分波器（DIV）でチャンネル別に分波し、夫々のチャンネルの入力信号を、周波数変換可能な二以上のOFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）でチャンネル別に周波数変換し、OFDMシグナルプロセッサ（OFDM-SP）から出力される変換信号を混合器（MIX）で混合し、混合器（MIX）の出力側に設けられた多チャンネル電力増幅器（MCPA）で前記混合信号を増幅して外部に出力する中継放送装置における多チャンネル電力増幅器（MCPA）において、
前記多チャンネル電力増幅器（MCPA）に、請求項２又は請求項３記載の多チャンネル電力増幅器を使用したことを特徴とする中継放送装置。