JPH10512427A - 妨害に対して保護された電力供給のための方法および構成体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、セルラー無線システムにおけるベースステーションの主装置（１４）とマストヘッド前置増幅器（１２）との間でアンテナライン（１３）を通して電力供給が行われ、アンテナライン（１３）に形成された過電圧が無線周波数に適応させた過電圧プロテクタを用いてアースへと導通させられるようにした電力供給のための妨害に対して保護された方法および構成体に関するものである。こうすることにより、別個のケーブルを使用せずに済み、且つ給電ケーブルのための別個の過電圧プロテクタも使用しないで済む。

Description

【発明の詳細な説明】 妨害に対して保護された電力供給のための方法および構成体 発明の分野 本発明は、セルラー無線システムにおける受信機へ電力を供給するための妨害 に対して保護された方法に関するものである。この方法は、セルラー無線システ ムにおけるベースステーションで使用される。そのベースステーションは、主装 置と、周辺装置と、主装置と周辺装置との間のアンテナラインとを備えており、 主装置は、少なくとも、電源およびアンテナフィルタを備えており、周辺装置は 、少なくとも、マストヘッド増幅器を備えている。 本発明は、また、セルラー無線システムのベースステーションでの受信機への 電力を供給するための妨害に対して保護された構成体にも関するものである。前 記ベースステーションは、主装置と、周辺装置と、主装置と周辺装置との間のア ンテナラインとを備え、前記主装置は、少なくとも、電源およびアンテナフィル タを備え、前記周辺装置は、少なくとも、マストヘッド増幅器を備える。 発明の背景 セルラー無線システムのベースステーションは、アンテナと、送信機および受 信機手段とを備える。無線周波数は、導体において急速に減衰され、歪まされ、 乱されるので、受信信号は、通常、できるだけアンテナに近いところで、増幅さ れる。このような目的のために、ベースステーションの周辺装置であるマストヘ ッド前置増幅器が、セルラー無線システムのベースステーションに含まれていて 且つ通常領域に配置されれているアンテナのすぐ傍において使用されている。ベ ースステーションの主装置は、例えば、そのベースステーションに含まれた装置 へ電力を供給するための１つまたはそれ以上の電源を備える。マストヘッド増幅 器の電源は、典型的には、ベースステーションの主装置に含まれた電源とマスト ヘッド前置増幅器との間の別個の電力供給ケーブルを用いて、低周波交流または 直流で実施される。電力供給ケーブルは、別個の通常の過電圧プロテクタによっ て保護されている。ベースステーションの主装置とマストヘッド前置増幅器との 間に電力供給ケーブルを取り付けることはやっかいなことである。その設置作業 に費用が掛かるだけでなく、そのケーブル自体にも費用が掛かる。さらに、電力 供給ケーブルによって必要とされる過電圧プロテクタは、しばしば、十分に良好 に働かないことがあり、そのために、余分な作業が必要となり、それだけ費用が 掛かってしまうことがありうるものである。 発明の特徴 本発明の目的は、別個の電力供給ケーブルを設ける必要をなくし且つ過電圧保 護が改善されるように、ベースステーションに対して電力供給を行うようにする ことである。 これは、前述したような型の方法であって、ベースステーションの主装置から 周辺装置へとアンテナラインを通して作動電圧を供給し、前記アンテナラインに て供給された前記作動電圧と前記アンテナからの信号とをフィルタリングするこ とにより周辺装置において互いに分離し、前記ベースステーションによって使用 される無線周波数にて動作する４分の１波長の長さのインピーダンス整合スタブ を通して、前記アンテナラインに形成される過電圧をアースへと導通させること を特徴とする方法によって、達成される。 本発明の電力供給構成体においては、主装置から周辺装置へと作動電圧を供給 するようにアンテナラインが配列されており、前記周辺装置が、前記アンテナに 供給された作動電圧とアンテナからの信号とを互いに分離するためのフィルタ手 段を備えており、ベースステーションによって使用される無線周波数にて動作す る４分の１波長の長さのインピーダンス整合スタブが過電圧をアースへと導通さ せるように配列されていることを特徴とする。 本発明の方法は、相当の効果を有している。すなわち、本発明の解決方法によ れば、ケーブルの数を削減でき、したがって、過電圧保護に必要とされる構成部 分の数を少なくすることができ、しかも、過電圧保護を高めることができる。こ れにより、全体のコストを低減することができる。 図面の簡単な説明 次に、添付図面に例示された実施例について、本発明をより詳細に説明する。 第１図は、セルラー無線システムにおけるベースステーションの一般的構成を 示す図である。 第２図は、本発明による過電圧プロテクタの作動結合の一例を示す図である。 好ましい実施例の説明 第１図は、セルラー無線システムにおけるベースステーションの代表的構成を 示している。ベースステーション１０は、アンテナ１１と、周辺装置１２と、ア ンテナライン１３と、主装置１４とを備えている。主装置１４は、送信機および 受信機ブロックの如き種々な部分１４ａと、アンテナフィルタ１４ｂと、ベース ステーションの電源１４ｃとを備えている。アンテナフィルタ１４ｂは、主装置 コネクタ１４ｄを備えている。この主装置コネクタ１４ｄには、アンテナライン １３が接続される。本発明の場合においては、周辺装置１２は、マストヘッド前 置増幅器である。ベースステーション１０の動作については、受信の観点からの み前述したのであるが、このベースステーション１０の動作によれば、部分１１ から１４ｄが互いに次のようにして接続される。すなわち、アンテナ１１が非常 に弱いものであることもありうる送信信号を受信したとき、その信号は、そのア ンテナから前置増幅器１２へと供給される。前置増幅器１２は、その信号がさら に弱められないようにするために、できるだけアンテナ１１の近くに配置される べきである。このような理由のためと、また、ベースステーションがしばしばあ る種のアンテナマストを備えるものであるためとで、前置増幅器１２は、そのア ンテナマストに取り付けられる。その前置増幅器１２から、信号は、アンテナフ ィルタ１４ｂへと送られ、さらに、そこから、さらなる処理部へと送られる。ベ ースステーションにおける種々な装置１２−１４ｂによって使用される電力は、 電源１４ｃから得られる。 第２図は、本発明の解決方法による電源の過電圧プロテクタの一例を示してい る。この過電圧保護のための構成体は、前置増幅器１２と、作動電圧の入力端子 ２０と、無線周波数チョーク２１と、高域フィルタ２２と、受信機コネクタ２３ と、電圧の関数として電子導通的に変化する構成部品２５と、マイクロストリッ プライン２６と、ベースステーションのアース２７と、ベースステーションのた めの主装置コネクタ１４ｄとを備える。部分１４ｄおよび２０から２６は、次の ように互いに結合される。アンテナライン１３は、主装置コネクタ１４ｄに接続 される。アンテナライン１３から、受信信号が主装置コネクタ１４ｄを通してマ イクロストリップライン２６へ供給される。マイクロストリップライン２６から 、その受信信号は、高域フィルタ２２および受信機コネクタ２３を介して受信機 へと送られる。マイクロストリップライン２６は、アンテナライン１３が接続さ れた主装置コネクタ１４ｄと受信機コネクタ２３とを接続している。マイクロス トリップライン２６は、典型的には、一様なグランド面が与えられ且つ絶縁体の 頂面に配置されていて電磁放射線の伝播を案内する導体である。無線周波数チョ ーク２１は、信号が端子２０を通して電源へと伝播しないようにする。 妨害が生じる場合には、過電圧が、アンテナライン１３に発生する。その過電 圧は、信号と同じようにしてマイクロストリップライン２６へと伝播する。しか しながら、マイクロストリップライン２６において、その過電圧は、過電圧プロ テクタ２４、２５を通してアース２７へと放電させられる。したがって、その過 電圧は、コネクタ２３へも、受信機の処理部へも伝播していかない。 次に、第１図および第２図を参照して、本発明の解決方法について、より詳細 に考察する。本発明の解決方法においては、電力は、ベースステーション１０の 主装置１４からアンテナライン１３を介して周辺装置１２へと供給される。雷の 作用によりアンテナライン１３に発生された過電圧は、例えば、本発明の解決方 法では、過電圧プロテクタとして作用するようにアンテナライン１３とアース２ ７との間にインピーダンス整合スタブ２４を接続することにより、アース２７へ と供給される。このインピーダンス整合スタブ２４は、ベースステーション１０ によって使用される無線周波数で動作し、その長さは、λ／４＋ｎ＊λ／２であ る。ここで、λは、波長であり、ｎは、整数であり、ｎ∈［０，１，２，．．． ］である。ベースステーション１０の受信機においては、主装置とアンテナ１１ との間のアンテナライン１３を常に使用する必要がある。アンテナ１１の近傍に 配置された周辺装置１２の電力供給はアンテナライン１３を通して行われるので 、別個の電力供給ケーブルは必要とされず、これは、一つの効果である。周 辺装置１２は、作動電圧としての電力供給を、情報を含む高周波信号から分離す るためのフィルタ手段１２ａを備える。作動電圧により、前置増幅器１２および それに含まれたフィルタの作動が可能とされる。作動電圧と信号とを互いに分離 するためのフィルタ手段１２ａは、無線周波数で動作し集積回路または別々の部 品から構成されるフィルタである。本発明の解決方法における作動電圧は、低周 波、典型的には、はっきりと１ｋＨｚより下の周波数であるか、または、直流で ある。作動電圧の周波数についての特定の制約はない。しかしながら、作動電圧 の周波数帯域は、既存のフィルタリング方法によって、妨害および典型的には、 少なくとも数十ＭＨｚの周波数を有する信号から分離しうるものでなければなら ない。例えば、雷によって生ぜしめられる過電圧は、広い周波数帯域を有してい る。このような理由のために、作動電圧は、ネットワーク周波数の通常電圧また は直流であるのが好ましい。この場合においては、電源は、狭い帯域を有し、し たがって、電力供給における妨害の量が減少される。 ベースステーションの主装置１４は、アンテナラインと受信機とを接続するマ イクロストリップライン２６を備えている。このマイクロストリップラインにそ って無線周波数放射線が伝播し、アンテナライン１３が、そのマイクロストリッ プラインに作動的に結合される。インピーダンス整合スタブ２４の第１の端部と マイクロストリップライン２６との間に、電圧の関数として電子導通度を変化す る構成部品２５が設けられる。もし、過電圧プロテクタが単にインピーダンス整 合スタブ２４からなる場合には、マストヘッド前置増幅器１２の電源として、直 流電圧を使用することはできない。何故ならば、この場合には、そのインピーダ ンス整合スタブ２４は、マイクロストリップライン２６からアースへの短絡回路 を構成するからである。直流電源を可能とするためには、電圧の関数として電子 導通度を変化する構成部品２５が、インピーダンス整合スタブ２４とマイクロス トリップライン２６との間に使用される。通常の作動状態のもとでは、アンテナ ライン１３およびマイクロストリップライン２６に過電圧がなく、構成部品２５ のインピーダンスは、高く、これを通してベースステーションのアース２７へと 電流は実質的には流れない。マイクロストリップライン２６において妨害電圧が 増大するとき、その構成部品２５の導通度が増大し、その妨害過電圧がアース ２７へと導通させられる。 電圧の関数として電子導通度を変化する構成部品２５は、好ましくは、典型的 には非線形的に動作するバリスタである。マイクロストリップライン２６におい て電圧が増大して、所定の閾値を越えるとき、バリスタ２５のインピーダンスは 、その通常の非常に高い値から急激に降下し、非常に低い値となり、したがって 、その高い妨害電圧は、ベースステーションのアース２７へ通される。バリスタ ２５の通常のインピーダンスは、１０メガオームより高いが、高い電圧において は、そのインピーダンスは、１００オームよりも低い値へと降下する。過電圧が アースへと非常に急速に逃されるので、例えば、音声の遷移がこれにより乱され るようなことはない。何故ならば、人間は、短い中断を知覚し得ないからである 。さらにまた、特に、セルラー無線システムにおいては、エラー修正により、短 い中断による妨害をさらに減少させることができる。電圧の関数として電子導通 度を変化する構成部品２５は、バリスタと同じ保護特性を与える、好ましくは、 双方向性保護ツエナーであるツエナーダイオードであっても良い。 本発明の過電圧プロテクタは、ベースステーションにおいて保護されるべきユ ニットへと組み込まれる。典型的には、このプロテクタは、既知の商業的に採用 されているような解決方法で達成されるよりも低いレベルである±５０ｖから２ ００Ｖの間の過電圧をカットオフする。このプロテクタは、３５Ａの大きさの電 流をアースへと通す。作動電圧Ｕ＋は、典型的には、１２Ｖの直流電圧である。 電子構成部品は繊細であるので、過電圧保護がより低い電圧から可能であるほど 良いといえる。過電圧保護は、構成体に組み込まれた本発明の過電圧保護に加え て、別に設置される市販の過電圧プロテクタを使用することにより、さらに高め られる。この場合において、プロテクタの電圧容量は、特に、高エネルギー過電 圧パルスに対する保護を与えるために、２００Ｖを越えるところまで増大しうる 。同時に、アースへ流される妨害電流の大きさは、４０ｋＡまでにもなることが ありうる。本発明の解決方法を市販の過電圧プロテクタと関連させて使用すると きには、それは、ベースステーションの諸装置を、高エネルギーパルスの残留パ ルスに対して保護する。市販の過電圧プロテクタの主プロテクタの動作範囲は、 約±９０Ｖから上であるが、より高い残留パルスでも可能である。市販の過電圧 プ ロテクタと本発明の解決方法とは、互いに補い合うものである。 添付図面に例示された例について、本発明を説明してきたのであるが、本発明 は、このような例に限定されるものではなく、本発明は、本請求の範囲に記載し た発明の概念の範囲内において種々変形しうるものであることは、明らかであろ う。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 サウッコ カリ フィンランド エフイーエン−90570 オ ウル トゥーリキンティエ ８エー205

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セルラー無線システムにおけるベースステーション（１０）にて使用され、 セルラー無線システムにおける受信機へ電力を供給するための妨害に対して保護 された方法であって、前記ベースステーションは、主装置（１４）と、周辺装置 （１２）と、前記主装置（１４）と前記周辺装置（１２）との間のアンテナライ ン（１３）とを備えており、前記主装置（１４）は、少なくとも電源（１４ｃ） およびアンテナフィルタ（１４ｂ）を備えており、前記周辺装置（１２）は、少 なくともマストヘッド増幅器を備えているような方法において、ベースステーシ ョンの周辺装置（１２）へアンテナライン（１３）を通して主装置（１４）から 作動電圧を供給し、前記アンテナライン（１３）とアンテナ（１１）からの信号 とを互いに周辺装置（１２）にて、フィルタリング（１２ａ）によって分離し、 電圧の関数としてそのインピーダンスを変化する構成要素（２５）およびそこに 接続され且つ前記ベースステーション（１０）によって使用される無線周波数で 動作するインピーダンス整合スタブ（２４）を通して、前記アンテナライン（１ ３）に形成された過電圧をアースへと導通させることを特徴とする方法。 ２．前記ベースステーション（１０）の主装置（１４）が、前記アンテナライン （１３）と受信機ブロック（１４ａ）とを接続し且つ前記アンテナライン（１３ ）がそこに作動的に結合されるようなマイクロストリップライン（２６）を備え るときには、前記アンテナライン（１３）に形成された過電圧は、前記マイクロ ストリップライン（２６）に接続され且つそのインピーダンスを電圧の関数とし て変化するような構成要素（２５）およびそこに接続されたインピーダンス整合 スタブを通してアース（２４）へと導通させられる請求項１記載の方法。 ３．前記インピーダンス整合スタブ（２４）の長さは、λを波長とし、ｎを整数 として、λ／４＋ｎ＊λ／２である請求項１記載の方法。 ４．セルラー無線システムのベースステーション（１０）での受信機へ電力を供 給するための妨害に対して保護された構成体であって、前記ベースステーショ ンは、主装置（１４）と、周辺装置（１２）と、前記主装置（１４）と前記周辺 装置（１２）との間のアンテナライン（１３）とを備えており、前記主装置（１ ４）は、少なくとも電源（１４ｃ）およびアンテナフィルタ（１４ｂ）を備えて おり、前記周辺装置（１２）は、少なくともマストヘッド増幅器を備えているよ うな構成体において、前記アンテナライン（１３）は、前記主装置（１４）から 前記周辺装置（１２）へと作動電圧を供給するように配列されており、前記周辺 装置（１２）は、前記アンテナライン（１３）へ供給される作動電圧とアンテナ ８１１）からの信号とを互いに分離するためのフィルタ手段（１２ａ）を備えて おり、前記ベースステーション（１０）によって使用される無線周波数で動作す るインピーダンス整合スタブ（２４）および電圧の関数としてその電子導電度を 変化する構成要素（２５）が過電圧をアース（２７）へと導通させるために配列 されていることを特徴とする電力供給構成体。 ５．前記ベースステーション（１０）の主装置（１４）が、前記アンテナライン （１３）を作動的に結合するマイクロストリップライン（２６）を備えるとき、 電圧の関数としてその電子導電度を変化する構成要素（２５）が、前記インピー ダンス整合スタブ（２４）の第１の端部と前記マイクロストリップライン（２６ ）との間に接続されるようにして配列されていることを特徴とする請求項４記載 の電力供給構成体。 ６．前記インピーダンス整合スタブ（２４）の長さは、λを波長とし、ｎを整数 として、λ／４＋ｎ＊λ／２である請求項４記載の電力供給構成体。 ７．電圧の関数としてその電子導電度を変化する前記構成要素（２５）は、バリ スタである請求項４記載の電力供給構成体。 ８．電圧の関数としてその電子導電度を変化する前記構成要素（２５）は、好ま しくは、双方向性保護ツエナーダイオードであるツエナーダイオードである請求 項４記載の電力供給構成体。