JPH05304429A - 並列運転増幅器とその異常検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ホットスタンバイ形マイクロ波無線
装置などで使用される並列運転増幅器とその異常検出回
路に関するものであり、並列運転増幅器を構成する高周
波増幅器の異常を的確に検出することができる小規模な
回路構成の異常検出回路を提供すること、また、高周波
増幅器の障害の有無にかかわらずシステム利得を一定に
できる並列運転増幅器を提供することを目的とするもの
である。 【構成】 ２台並列運転された高周波増幅器５０、５１
の異常を検出する並列運転増幅器の異常検出回路であっ
て、二つの高周波増幅器５０、５１の出力信号の一部を
それぞれ分岐し検波してモニタ信号を生成する二つのモ
ニタ信号生成回路５２、５３と、この二つのモニタ信号
生成回路５２、５３からのモニタ信号が差動入力信号と
して入力される差動増幅器５４と、この差動増幅器５４
の出力信号に基づいて高周波増幅器５０、５１の利得障
害を判定する判定回路５５とを具備したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホットスタンバイ形マ
イクロ波無線装置などで使用される並列運転増幅器とそ
の異常検出回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７にはマイクロ波無線装置の構成例が
示される。図中、２０、２１は送信回路、２２はマイク
ロ波用の送信切替え器、２３は送信側帯域フィルタ、２
４はサーキュレータ、２５はアンテナ、２６は受信側帯
域フィルタ、２７、２８は前置ＲＦ（高周波）増幅器、
２９は電力分配用のマジックＴ（ハイブリッドと同
等）、３０、３１は受信回路、３２はパルス信号用の受
信切替え器である。

【０００３】この無線装置は信頼性を上げるために送信
回路２０、２１と受信回路３０、３１が二重化構成とな
っている。また無線装置のマイクロ波受信部には、シス
テム利得の増大を図る目的で前置ＲＦ増幅器２７、２８
が設けられているが、この前置ＲＦ増幅器２７、２８も
二重化されて２台が並列運転されており、片方が故障し
ても回線障害とならないようになっている。

【０００４】この前置ＲＦ増幅器２７、２８の片側が故
障した場合、受信回路３０、３１への受信レベルは最大
６ｄＢ低下する。しかし、この前置ＲＦ増幅器以降の受
信回路では、この故障による受信レベル低下を回線損失
の変動と区別することができないため、受信レベル低下
だけによって前置ＲＦ増幅器２７、２８の故障発生を検
出することは困難である。このため各前置ＲＦ増幅器２
７、２８の段階でそれらの異常を検出できるようにする
必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この前置ＲＦ増幅器の
異常検出方法としては、増幅器内で使用されるＦＥＴ等
の半導体に流れる電流の変化を監視し、それら半導体の
故障を判定する方法がある。図８はこの方法を説明する
図であり、前置ＲＦ増幅器２７、２８内の半導体を流れ
る駆動電流をそれぞれａ１、ａ２とすると、これらの駆
動電流ａ１、ａ２が基準値に対して過大になったり、過
小になったときには、前置ＲＦ増幅器に故障が発生した
と判定するものである。

【０００６】しかしながら、この方法では半導体以外に
よる故障、例えばコンデンサや抵抗の劣化により利得が
低下するなどの故障に対しては、駆動電流が過大／過小
とならないため、障害検出ができないという問題があ
る。

【０００７】また他の異常検出方法としては、各前置Ｒ
Ｆ増幅器２７、２８の入力と出力の電流をモニタし、前
置ＲＦ増幅器の利得が低下したときにはその差が変化す
ることで故障を判定する方法が考えられる。すなわち、
図９に示されるように、各前置ＲＦ増幅器２７、２８の
前段に入力信号を検波し増幅する検波増幅回路３３、３
４をそれぞれ設け、また後段に出力信号を検波する検波
回路３５、３６をそれぞれ設け、それら入力と出力の電
力比を比較回路３７、３８でそれぞれ監視するものであ
る。

【０００８】この方法では、回線損失の変動など回線状
態により入力レベルが非常に低下する場合もあるので、
入力側にモニタ用の高周波増幅器を必要とするなど、コ
スト上昇、回路規模増大という面で問題があり、またこ
の高周波増幅器が故障する可能性もある。

【０００９】また上述の並列運転増幅器では、高周波増
幅器の一方に故障が起きたときには、最終的な合成出力
レベルが故障高周波増幅器の出力レベル低下分だけ低下
することは免れないが、システム運用上は障害の有無に
かかわらず常に一定のシステム利得が得られることが望
ましい。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、並列運転増幅器を構成する高周波増幅器の異
常を的確に検出することができる小規模な回路構成の異
常検出回路を提供することを目的とするものである。ま
た、高周波増幅器の障害の有無にかかわらずシステム利
得を一定にできる並列運転増幅器を提供することも目的
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明にかかる原
理説明図である。本発明の並列運転増幅器の異常検出回
路は、２台並列運転された高周波増幅器５０、５１の異
常を検出する並列運転増幅器の異常検出回路であって、
二つの高周波増幅器５０、５１の出力信号の一部をそれ
ぞれ分岐し検波してモニタ信号を生成する二つのモニタ
信号生成回路５２、５３と、この二つのモニタ信号生成
回路５２、５３からのモニタ信号が差動入力信号として
入力される差動増幅器５４と、この差動増幅器５４の出
力信号に基づいて高周波増幅器５０、５１の利得障害を
判定する判定回路５５とを具備したものである。

【００１２】上記二つのモニタ信号生成回路、例えばモ
ニタ信号生成回路５２は、高周波増幅器５０の出力信号
の一部を分岐する分岐器５２１と、分岐器５２１で分岐
した分岐信号を検波する検波器５２２と、検波器５２２
の検波信号を直流増幅する直流増幅器５２３とを含み構
成することができる。

【００１３】また本発明の並列運転増幅器は、上記の異
常検出回路を備え、上記２台の高周波増幅器５０、５１
の出力信号をそれぞれについて設けられた可変減衰器を
それぞれ通した後に合成するように構成され、上記異常
検出回路によって高周波増幅器５０、５１の一方の異常
が検出されたときには、異常でない高周波増幅器側の可
変減衰器の減衰量を、異常側の高周波増幅器の出力が低
下する分減少させるように構成したものである。

【００１４】また本発明の並列運転増幅器は、上記並列
運転増幅器において、上記異常検出回路によって高周波
増幅器の一方の異常が検出されたときには、その異常側
の高周波増幅器の動作を停止するように構成してもよ
い。

【００１５】

【作用】本発明の異常検出回路では、モニタ信号生成回
路５２、５３によって、二つの高周波増幅器５０、５１
の出力信号の一部をそれぞれ分岐し検波してモニタ信号
を生成する。さらにこれらのモニタ信号を差動増幅器５
４に差動入力として入力する。これにより、高周波増幅
器５０、５１への入力が共に低下する回線損失などの場
合には差動入力値は小さいので差動増幅器５４の出力は
小であり、一方、高周波増幅器５０、５１のいずれかが
利得低下障害等を起こした場合には差動入力値が大きく
なって差動増幅器５４の出力信号が正側または負側に増
大する。判定回路５５はこの差動増幅器５４の出力信号
の変化に基づいて高周波増幅器５０、５１の利得障害を
判定する。

【００１６】モニタ信号生成回路５２、５３の動作とし
ては、例えばモニタ信号生成回路５２の場合、高周波増
幅器５０の出力信号の一部を分岐器５２１で分岐し、そ
の分岐信号を検波器５２２で検波して高周波信号から直
流信号に変換し、その検波信号を直流増幅器で増幅して
所望の大きさのモニタ電圧を生成するものである。

【００１７】また本発明の並列運転増幅器においては、
上記異常検出回路によって高周波増幅器５０、５１の一
方の異常が検出されたときには、異常でない高周波増幅
器側の可変減衰器の減衰量を、異常側の高周波増幅器の
出力が低下する分減少させるように動作する。これによ
り、障害を起こした高周波増幅器の出力レベルの低下分
を、障害を起こしていない側の高周波増幅器の出力信号
レベルをその可変減衰器の減衰量を小さくして増大させ
ることで補償して、最終的に合成される合成信号の大き
さを一定にすることにより、全体の利得を障害の有無に
かかわらず一定にすることができる。

【００１８】また本発明の並列運転増幅器では、上記異
常検出回路によって高周波増幅器の一方の異常が検出さ
れたときには、その異常側の高周波増幅器の動作を停止
させて正常側の高周波増幅器の動作に悪影響を及ぼさな
いようにしてもよい。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図２には本発明の一実施例としての異常検出回路
を用いた並列運転増幅器が示される。この実施例回路は
前述したマイクロ波無線装置の受信回路の前置増幅器と
して使用されている。

【００２０】図２において、１はアンテナからの受信信
号を二分岐するハイブリッド回路であり、このハイブリ
ッド回路１で分岐された受信信号はそれぞれ前置ＲＦ増
幅器２、３に入力される。この二つの前置ＲＦ増幅器
２、３の高周波出力信号はハイブリッド回路１１で合成
され、後段の受信回路に供給される。

【００２１】各前置ＲＦ増幅器２、３の出力信号はまた
方向性結合器からなるカップラ４、５で一部が分岐さ
れ、その分岐出力信号は検波器６、７をそれぞれ通って
直流増幅器８、９にそれぞれ入力されて直流のモニタ電
圧が得られる。この二つのモニタ電圧は差動増幅器１０
に差動入力されて比較され、その比較結果に基づいてア
ラーム表示回路１２が表示される。差動増幅器１０は例
えば図３の（１）に示されるような演算増幅器と抵抗器
Ｒ１〜Ｒ４で構成される。ここでＲ１＝Ｒ３、Ｒ２＝Ｒ
４である。また上記モニタ電圧と前置ＲＦ増幅器の出力
電力の関係は例えば図３の（２）に示すようなものにな
る。

【００２２】この実施例回路の動作を以下に説明する。
前置ＲＦ増幅器２、３の出力信号はそれぞれカップラ
４、５で一部分岐され、検波器６、７で検波された後に
直流増幅器８、９で増幅されてモニタ電圧となる。これ
により前置ＲＦ増幅器２、３の高周波出力信号は直流電
圧のモニタ電圧に変換される。この二つのモニタ電圧は
差動増幅器１０に差動入力される。

【００２３】いま、前置ＲＦ増幅器２、３の利得が等し
い場合、図４の（１）に示されるように、直流増幅器
８、９から出力される二つのモニタ電圧（検波直流電圧
で例えばＡボルト）は等しくなり、したがって差動増幅
器１０の出力はほぼ零となる。このように差分値で判定
すると、マイクロ波のように入力レベルが大気条件で変
化しても故障検出にならない。

【００２４】一方、例えば前置ＲＦ増幅器２側のモニタ
電圧を基準電圧とした場合、この前置ＲＦ増幅器２側の
モニタ電圧に比べて前置ＲＦ増幅器３側のモニタ電圧が
低下すると、図４の（２）に示されるように、差動増幅
器１０の出力は負側（−側）になる。反対に、前置ＲＦ
増幅器２のモニタ電圧が低下すると、図４の（３）に示
されるように、差動増幅器１０の出力は正側（＋側）に
なる。そこで例えば前置ＲＦ増幅器２（または３）の出
力信号が６dB低下すると差動増幅器１０の出力信号は−
１Ｖ（または＋１Ｖ）になるように差動増幅器１０の利
得を調整しておき、この−１Ｖ以下になった場合には、
前置ＲＦ増幅器２が故障で６dB以上利得低下したと判断
し、一方、＋１Ｖ以上になった場合には前置ＲＦ増幅器
３が故障で６dB以上利得低下したと判断する。

【００２５】アラーム表示回路１２は前置ＲＦ増幅器
２、３にそれぞれ対応する異常表示用の発光ダイオード
を二つ備えており、この差動増幅器１０の出力電圧に応
じて前置ＲＦ増幅器２、３の何れに故障があったかを判
定し、その判定結果に従ってこれらの発光ダイオードを
発光させてアラーム表示を行っている。

【００２６】図５には本発明の他の実施例が示される。
図中、図２の実施例と同じ参照番号が付された回路は同
じ機能の回路を示す。すなわち、ハイブリッド回路１、
１１、前置ＲＦ増幅器２、３、カップラ４、５、検波器
６、７、直流増幅器８、９、差動増幅器１０、アラーム
表示回路１２などは前述の実施例と同一の構成となって
いる。

【００２７】相違点として、前置ＲＦ増幅器２、３の高
周波出力信号はカップラ４、５を通った後、さらに可変
減衰器１３、１４をそれぞれ通ってハイブリッド回路１
１に入力されて合成されるようになっている。可変減衰
器１３、１４は電圧制御形の可変減衰器であり、差動増
幅器１０の出力信号に基づいて図６に示されるような制
御回路によりその減衰量が制御される。

【００２８】この図６の制御回路は、二つのリレーＲＬ
１とＲＬ２からなる。リレーＲＬ１は、差動増幅器１０
の出力電圧が０または＋電圧のときに、接点rc1-1 を通
じて前置ＲＦ増幅器２へその駆動電圧を印加し、接点rc
1-2 を通じて可変減衰器１４に制御電圧Ａを印加し、い
っぽう、差動増幅器１０の出力電圧が−電圧のときに、
接点rc1-1 を開いて前置ＲＦ増幅器２への駆動電圧印加
を停止し、接点rc1-2を通じて可変減衰器１４に制御電
圧Ｂを印加するように構成される。リレーＲＬ２につい
ても同様であり、差動増幅器１０の出力電圧が０または
−電圧のときに、接点rc2-1 を通じて前置ＲＦ増幅器３
へその駆動電圧を印加し、接点rc2-2 を通じて可変減衰
器１３に制御電圧Ａを印加し、いっぽう、差動増幅器１
０の出力電圧が＋電圧のときに、接点rc2-1 を開いて前
置ＲＦ増幅器３への駆動電圧印加を停止し、接点rc2-2
を通じて可変減衰器１３に制御電圧Ｂを印加するように
構成される。

【００２９】このように可変減衰器１３、１４はその制
御電圧として電圧Ａまたは電圧Ｂが印加されるようにな
っており、その制御電圧ＡまたはＢに応じて通過信号の
減衰量が変化する。すなわち電圧Ｂが印加されたときに
対して電圧Ａが印加されているときには入力信号を６dB
減衰するよう設定されており、どちらかの前置ＲＦ増幅
器が故障したときには、故障していない側の可変減衰器
は制御電圧Ｂとなって減衰量が６dB分少なくなる（すな
わち出力レベルが６dB分増加する）ようになっている。

【００３０】この実施例回路の動作を説明すると、定常
時には可変減衰器１３、１４には制御電圧Ａが印加され
ており、よって前置ＲＦ増幅器２、３からの出力信号は
この可変減衰器１３、１４でそれぞれ６dB分減衰された
後にハイブリッド回路１１で合成される。

【００３１】ここで前置ＲＦ増幅器２、３の一方が故障
して利得低下異常が生じた場合、この利得低下異常は、
前述の実施例で説明したと同様にして、差動増幅器１０
の出力電圧が規定値から−側または＋側に増大すること
によって検出される。すなわち、差動増幅器１０の出力
電圧は正常時にはほぼ０Ｖであり、前置ＲＦ増幅器２の
故障時には−電圧となり、前置ＲＦ増幅器３の故障時に
は＋電圧となる。

【００３２】この差動増幅器１０の出力電圧により故障
を起こした前置ＲＦ増幅器側のリレーが作動される。こ
こでは例えば前置ＲＦ増幅器２が故障を起こしてリレー
ＲＬ１が作動したものとする。このリレーＲＬ１の作動
により、故障側の前置ＲＦ増幅器２への駆動電圧が断と
なって障害側前置ＲＦ増幅器の出力信号を断とすると共
に、故障していない側の前置ＲＦ増幅器３の可変減衰器
１４への制御電圧がＢに変化する。これにより、その可
変減衰器１４は減衰量が６dBだけ少なくなる。この結
果、本来は前置ＲＦ増幅器２が故障したためにハイブリ
ッド回路１１の合成出力信号は６dBほどレベルが低下す
るところを、故障を起こしていない側の可変減衰器１４
のロスを６dBほど減らす（つまり可変減衰器１４の出力
レベルを６dBほど増やす）ことによってハイブリッド回
路１１の合成出力信号を障害時と正常時で等しくなるよ
うにして、障害の有無にかかわらずシステム利得を同一
に保っている。

【００３３】本発明の実施にあたっては種々の変形形態
が可能である。例えば上述の実施例では、本発明をマイ
クロ波無線通信装置に適用した場合について述べたが、
もちろん本発明はこれに限られるものではなく、増幅器
を並列運転して使用する各種用途に適用できるものであ
ることは明白である。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、小規模な回路構成の異常検出回路によって、並列運
転増幅器を構成する高周波増幅器の異常を、半導体故障
かその他の部品故障かなどを問わず、その利得低下によ
り個別に的確に検出できる。また可変減衰器を加えた本
発明の並列運転増幅器では、高周波増幅器の故障の有無
にかかわらず並列運転増幅器の最終的な利得を常に一定
に保つことができる。よってシステム運用保守の信頼度
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原理説明図である。

【図２】本発明の一実施例としての異常検出回路を用い
た並列運転増幅器を示す図である。

【図３】実施例回路における差動増幅器の構成等を示す
図である。

【図４】実施例回路の動作説明をするための図である。

【図５】本発明の他の実施例としての並列運転増幅器を
示す図である。

【図６】他の実施例における可変減衰器の制御回路を示
す図である。

【図７】受信用前置ＲＦ増幅器を用いた無線装置の構成
例を示す図である。

【図８】電流変化監視により異常検出を行う従来例を示
す図である。

【図９】入力・出力電力比較により異常検出を行う従来
例を示す図である。

【符号の説明】

１、１１ ハイブリッド回路 ２、３ 前置ＲＦ増幅器 ４、５ カップラ（方向性結合器） ６、７ 検波器 ８、９ 直流増幅器 １０ 差動増幅器 １２ アラーム表示回路 １３、１４ 可変減衰器 ２０、２１ 送信回路 ２２ 送信切替え器 ２３、２６ 帯域フィルタ ２４ サーキュレータ ２５ アンテナ ２７、２８ 前置ＲＦ増幅器 ２９ マジックＴ ３０、３１ 受信回路 ３２ 受信切替え器 ３３、３４ 検波増幅回路 ３５、３６ 検波回路 ３７、３８ 比較回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２台並列運転された高周波増幅器（５
   ０、５１）の異常を検出する並列運転増幅器の異常検出
   回路であって、 該二つの高周波増幅器の出力信号の一部をそれぞれ分岐
   し検波してモニタ信号を生成する二つのモニタ信号生成
   回路（５２、５３）と、 該二つのモニタ信号生成回路からのモニタ信号が差動入
   力信号として入力される差動増幅器（５４）と、 この差動増幅器の出力信号に基づいて高周波増幅器の利
   得障害を判定する判定回路（５５）とを具備した並列運
   転増幅器の異常検出回路。
2. 【請求項２】 該モニタ信号生成回路（５２）は、 高周波増幅器の出力信号の一部を分岐する分岐器（５２
   １）と、 該分岐器で分岐した分岐信号を検波する検波器（５２
   ２）と、 該検波器の検波信号を直流増幅する直流増幅器（５２
   ３）とを含み構成される請求項１記載の並列運転増幅器
   の異常検出回路。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の異常検出回路を
   備えた並列運転増幅器であって、 上記２台の高周波増幅器の出力信号をそれぞれについて
   設けられた可変減衰器をそれぞれ通した後に合成するよ
   うに構成され、 該異常検出回路によって該高周波増幅器の一方の異常が
   検出されたときには、異常でない高周波増幅器側の可変
   減衰器の減衰量を、異常側の高周波増幅器の出力が低下
   する分減少させるように構成した並列運転増幅器。
4. 【請求項４】 上記異常検出回路によって該高周波増幅
   器の一方の異常が検出されたときには、その異常側の高
   周波増幅器の動作を停止するように構成した請求項３記
   載の並列運転増幅器。