(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局からの電波を受信する受信アンテナと、受信した高周波信号の使用帯域信号を選択する帯域フィルタと、該帯域フィルタの出力周波数をΔｆ（数十Ｈｚ）だけ微小偏移させた後増幅する増幅部と、該増幅部の出力の高調波を除去する低域フィルタと、該低域フィルタの出力を移動局に対して送信する送信アンテナとを備えた無線中継増幅装置において、
前記帯域フィルタの出力を使用帯域の中のチャネルの数に分配する分配器と、該分配器の出力を各チャネル毎に選択増幅する複数のチャネル選択増幅部と、該複数のチャネル選択増幅部の出力を合成して前記低域フィルタに入力する合成器とが備えられ、
前記複数のチャネル選択増幅部のそれぞれは、
受信信号と高周波帰還信号とを合成する第１の合成器と、該第１の合成器の出力の周波数を前記受信信号の周波数より低い中間周波数に変換する第１のミキサと、該ミキサの出力と中間周波帰還信号とを合成する第２の合成器と、該第２の合成器の出力から当該チャネルの周波数のみを選択するチャネルフィルタと、該チャネルフィルタの出力周波数を第１の方向性結合器を介して前記Δｆ（数十Ｈｚ）だけ微小偏移させる周波数偏移器と、該周波数偏移器の出力レベルを調節する第１の可変減衰器と、該第１の可変減衰器の出力を第２の方向性結合器を介したのち微小偏移した高周波信号に変換する第２のミキサと、該第２のミキサの出力を増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を通過させて前記低域フィルタに入力する第３の方向性結合器とを備えるとともに、
前記第２の方向性結合器によって抽出した中間周波段の出力側信号を、第１の可変移相器，第２の可変減衰器，第１の可変遅延器とが直列接続された中間周波帰還回路で位相とレベルと遅延時間を変化させて前記中間周波帰還信号として前記第２の合成器に入力して前記送信アンテナから送出される電波の一部が前記受信アンテナに廻り込んだ成分を相殺する中間周波相殺系と、
前記第３の方向性結合器によって抽出した高周波段の出力側信号を、第２の可変移相器，第３の可変減衰器，第２の可変遅延器とが直列接続された高周波帰還回路で位相とレベルと遅延時間を変化させて前記高周波帰還信号として前記第１の合成器に入力して前記送信アンテナから送出される電波の一部が前記受信アンテナに廻り込んだ成分を相殺する高周波相殺系と、
前記第１の方向性結合器によって抽出した前記使用帯域信号に、前記微小偏移した帯域信号が重畳されているか否かを監視し、そのビート周波数成分のレベルを検出する受信機と、
該受信機で検出されたビート周波数成分のレベルがしきい値を超えたとき、該ビート周波数成分のレベルが零になるように前記中間周波相殺系と前記高周波相殺系の可変素子の値を制御する制御部と
が備えられたことを特徴とする無線中継増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、無線呼出しシステムにおいて、不感地などに設置され、基地局からの電波を受信して増幅し、不感地の移動機に対して再送信する無線中継増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無線呼出しシステムの無線中継増幅装置は、基地局からの受信アンテナと移動局向け送信アンテナとの取り付け位置が近いと、送信出力の一部が受信アンテナに廻り込んでループが形成されて異常発振を起こすことがある。
このような異常発振を防止するため、増幅するときに僅かな周波数偏移を与えて、送信出力が廻り込んだ場合、そのオフセットからビートを検出することにより装置の増幅利得を下げることで発振が起こり難いようにしている。
偏移させる周波数Δｆは、例えば、２８０ＭＨｚ帯の搬送波に対して５０Ｈｚ程度であり、移動機が十分受信できる値である。このような無線中継増幅装置を、例えば、周波数オフセットブースタと呼んでいる。
【０００３】
図４は従来の無線中継増幅装置のブロック図である。図において、３１は受信アンテナ、３２，３７は帯域フィルタ（ＢＰＦ）、３３は方向性結合器、３４は高周波可変減衰器、３５は周波数偏移器、３６は電力増幅器、３８は送信アンテナ、３９は制御回路、４０は受信機である。
【０００４】
図４に示した従来の無線中継増幅装置の作用を説明する。受信アンテナ３１で基地局からの電波を受信し、使用周波数帯域（例えば８チャネル）を帯域フィルタ３２で選択し、その出力を方向性結合器３３を介して高周波可変減衰器３４に入力し、その出力信号の周波数を周波数偏移器３５で数十Ｈｚ偏移させ、周波数偏移器３５の出力信号を電力増幅器１６で電力増幅し、その出力信号を帯域フィルタ３７で帯域選択し、その出力を送信アンテナ３８から不感地の移動局に対して送信する。
【０００５】
受信機４０は、アンテナ間廻り込み量検出回路を有し、方向性結合器３３で抽出した受信信号の一部から、送信アンテナ３８からの廻り込み受信したｆ０  ＋Δｆの信号による周波数Δｆのビート信号を検出し、その検出レベルを制御回路３９に与える。制御回路３９はそのビート信号のレベルが予め定めた値以下になるように高周波可変減衰器３４の減衰量を大きくして増幅装置として利得ＧＡ  を下げるように制御する。
【０００６】
しかし、この増幅装置の利得ＧＡ  が小さくなって無線ゾーンが狭くなるとサービスエリアが狭くなるので、上記従来の無線中継増幅装置では、通常、装置の利得ＧＡ  より、送信アンテナ３８から受信アンテナ３１への廻り込み損失ＧＬ  を十分大きい状態にして異常発振が起こらないようにするため、送受信アンテナ間の距離を十分離して設置している。
【０００７】
さらに、突風など何らの原因でアンテナの向きが変わってアンテナ廻り込み損失ＧＬ  が少なくなったとき、受信機４０は、受信アンテナ３１に入力された入力波ｆ０  のレベルと（ｆ０  ＋Δｆ）波のレベルとの差を判断し、制御回路３９は、例えば、入力レベル（ｆ０  ）より廻り込みレベル（ｆ０  ＋Δｆ）が１０ｄＢ低いレベルまで増加した時、装置の利得ＧＡ  を５ｄＢ下げて廻り込みレベルが入力レベルより１５ｄＢ低くなるように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の装置では、何らかの原因でアンテナの向きが変わったとき、廻り込みレベルが入力レベルより設定値以下になるように装置の利得ＧＡ  を下げる構成であるため、そのような時には、運用中に無線中継増幅装置のゾーンが狭くなってしまうという欠点があった。
そのようになりにくくするため、受信アンテナと送信アンテナ間の距離をさらに離して設置していたが、アンテナを含む中継増幅装置の設置面積が広くなり現場の状況に合わなくなるという欠点があった。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来の無線中継増幅装置の問題点である送信アンテナから受信アンテナに対する廻り込み損失が十分得られるようにアンテナ間を離して固定するために広い設置面積が必要になることや、何らかの原因で廻り込み損失が少なくなった時に装置利得を下げるためにゾーンが狭くなってしまうという問題点を解決し、送受信アンテナ間の距離が十分とれない場所でも、また装置利得の抑圧を少なくしても異常発振が起こり難いようにした無線中継増幅装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線中継増幅装置は、基地局からの電波を受信する受信アンテナと、受信した高周波信号の使用帯域信号を選択する帯域フィルタと、該帯域フィルタの出力周波数をΔｆ（数十Ｈｚ）だけ微小偏移させた後増幅する増幅部と、該増幅部の出力の高調波を除去する低域フィルタと、該低域フィルタの出力を移動局に対して送信する送信アンテナとを備えた無線中継増幅装置において、
前記帯域フィルタの出力を使用帯域の中のチャネルの数に分配する分配器と、該分配器の出力を各チャネル毎に選択増幅する複数のチャネル選択増幅部と、該複数のチャネル選択増幅部の出力を合成して前記低域フィルタに入力する合成器とが備えられ、
前記複数のチャネル選択増幅部のそれぞれは、
受信信号と高周波帰還信号とを合成する第１の合成器と、該第１の合成器の出力の周波数を前記受信信号の周波数より低い中間周波数に変換する第１のミキサと、該ミキサの出力と中間周波帰還信号とを合成する第２の合成器と、該第２の合成器の出力から当該チャネルの周波数のみを選択するチャネルフィルタと、該チャネルフィルタの出力周波数を第１の方向性結合器を介して前記Δｆ（数十Ｈｚ）だけ微小偏移させる周波数偏移器と、該周波数偏移器の出力レベルを調節する第１の可変減衰器と、該第１の可変減衰器の出力を第２の方向性結合器を介したのち微小偏移した高周波信号に変換する第２のミキサと、該第２のミキサの出力を増幅する電力増幅器と、該電力増幅器の出力を通過させて前記低域フィルタに入力する第３の方向性結合器とを備えるとともに、
前記第２の方向性結合器によって抽出した中間周波段の出力側信号を、第１の可変移相器，第２の可変減衰器，第１の可変遅延器とが直列接続された中間周波帰還回路で位相とレベルと遅延時間を変化させて前記中間周波帰還信号として前記第２の合成器に入力して前記送信アンテナから送出される電波の一部が前記受信アンテナに廻り込んだ成分を相殺する中間周波相殺系と、
前記第３の方向性結合器によって抽出した高周波段の出力側信号を、第２の可変移相器，第３の可変減衰器，第２の可変遅延器とが直列接続された高周波帰還回路で位相とレベルと遅延時間を変化させて前記高周波帰還信号として前記第１の合成器に入力して前記送信アンテナから送出される電波の一部が前記受信アンテナに廻り込んだ成分を相殺する高周波相殺系と、
前記第１の方向性結合器によって抽出した前記使用帯域信号に、前記微小偏移した帯域信号が重畳されているか否かを監視し、そのビート周波数成分のレベルを検出する受信機と、
該受信機で検出されたビート周波数成分のレベルがしきい値を超えたとき、該ビート周波数成分のレベルが零になるように前記中間周波相殺系と前記高周波相殺系の可変素子の値を制御する制御部とが備えられたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、基地局からの約２８０ＭＨｚの受信波（ｆ０  ）を分波して各チャネル毎に約９０ＭＨｚの低い周波数（ＩＦ（中間周波）という）に変換し、狭帯域フィルタで選択し、周波数偏移（Δｆ）を与えた後、再び高周波信号（ｆ０  ＋Δｆ）に戻して増幅し、移動局に対して送出するとともに、出力側高周波段から入力側高周波段に戻す高周波数制御ループと、ＩＦ段の出力側から入力側に戻すＩＦ段制御ループとによって、位相，レベル，遅延時間を調整した帰還信号を戻して入出力アンテナの結合による異常発振が発生しないようにしたものである。
【００１２】
図１は本発明の実施例を示す中継装置全体のブロック図であり、図２はそのｃｈ（チャネル）選択増幅部の詳細を示すブロック図である。図１において、１は基地局からの電波を受信する受信アンテナ、２は使用帯域信号を選択する帯域フィルタ、２６は使用帯域の各チャネル（例えば、８チャネル）に分波する分波器、２７はチャネル選択増幅部、２８は合成器、１５は高調波を除去する低域フィルタ、１６は不感地の移動局に対して送信する送信アンテナである。
【００１３】
ｃｈ選択増幅部２７の詳細を示す図２において、１は受信アンテナ、２は帯域フィルタ、３，６は合成器、４は増幅器、５はＲＦ信号をＩＦ信号に変換するミキサ、７は中継するチャネルのみを選択するチャネルフィルタ、８，１１，１４は方向性結合器、９は周波数偏移器、１０は可変減衰器、１２はＩＦ信号をＲＦ信号に変換するミキサ、１３は電力増幅器、１５は高調波を除去する低域フィルタ、１６は送信アンテナ、１７は受信機、１８は制御部、１９，２２は可変遅延器、２０，２３は可変減衰器、２１，２４は可変移相器、２５は局部発振器である。
【００１４】
次に、図２を用いて、本発明の実施例の動作を説明する。
本発明の無線中継増幅装置のｃｈ選択増幅部２７は、図２のように、中継する信号を受信する受信アンテナ１で受信した信号を帯域フィルタ２で使用帯域を選択し、その信号を増幅器４で高周波増幅する。その信号をミキサ５で中間周波数に変換し中継するチャネルのみをチャネルフィルタ７で選択する。その信号を方向性結合器８を介して周波数偏移器９に入力し、数十Ｈｚ（Δｆ）周波数偏移する。その出力信号を可変減衰器１０でレベル調整し、方向性結合器１１を経てミキサ１２で元の高周波の周波数（ｆ０  ＋Δｆ）に変換する。その信号を電力増幅器１３で高周波増幅し、方向性結合器１４を介して低域フィルタ１５に入力し、高調波を除去して送信アンテナ１６から送出する。受信機１７は、方向性結合器８で抽出した信号から入力信号（ｆ０  ）と廻り込み信号（ｆ０  ＋Δｆ）のビート周波数成分Δｆのレベルを監視して制御部１８にその情報を与える。
【００１５】
制御部１８は、送信アンテナ１６から廻り込んで受信アンテナ１に入力される信号（ｆ０  ＋Δｆ）を相殺し、装置利得ＧＡ  よりアンテナ廻り込み損失ＧＬ  が小さい状態でも廻り込み発振せず、無線中継増幅装置として正常に動作させるため、方向性結合器１４によって抽出した高周波出力を可変遅延器２２，可変減衰器２３，可変移相器２４により、電力増幅器１３の出力ａ→送信アンテナ１６ｂ→受信アンテナｃ→帯域フィルタ２の出力ｄの廻り込み系と、ａ→ｅ→ｆ→ｄの高周波相殺系が、同遅延時間，同振幅，逆位相とし、廻り込み信号を合成器３で相殺するように制御する。
【００１６】
さらに、制御部１８は、この高周波系の相殺だけでは十分に相殺できない時に、方向性結合器１１で抽出する中間周波数（例えば９０ＭＨｚ）ループでも同様に、ｇ→ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｈの廻り込み系と、ｇ→ｉ→ｊ→ｎの中間周波数の相殺系が同振幅，同遅延時間，逆位相になるように可変減衰器１９，可変減衰器２０，可変移相器２１を制御して高周波相殺系で相殺しきれなかった廻り込み信号を合成器６で相殺するように制御する。
【００１７】
また、理想的に廻り込み系の遅延時間と相殺系の遅延時間が同じ場合は、図３のｋ１のように周波数特性が平坦で廻り込みを相殺できる。しかし、実際は、遅延時間を全く同じにすることは難しく、遅延時間差があるので、ｋ２のように、相殺する周波数（ｆ０  ）から離れた周波数では、離れるほど廻り込み量が増加してしまう。このことにより、無線中継増幅装置の通過帯域幅がＢＷ２の時よりＢＷ１のほうが狭いので廻り込み量が少なくなる。
【００１８】
高周波（例えば２８０ＭＨｚ）でチャネル選択用の帯域フィルタを実現するのは難しいが、百ＭＨｚ程度（例えば９０ＭＨｚ）では容易なので、一度、中間周波数に変換し、チャネル選択の狭帯域フィルタ７によって帯域を狭くし、これにより廻り込み量を抑えることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無線中継増幅装置において、送信アンテナから受信アンテナへの廻り込み損失が装置利得より小さい場合でも、廻り込み発振することなく安定した中継増幅が可能となり、送信アンテナと受信アンテナの距離をとるために設置面積が広くなることなく設置が可能となる。言い換えれば、送信アンテナと受信アンテナ間の距離が十分にとれない設置場所でも、装置利得を下げることなくサービスゾーンを確保することができるので、実用上極めて大きい効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の部分詳細構成を示すブロック図である。
【図３】アンテナ間の廻り込み量の周波数特性例図である。
【図４】従来の無線中継増幅装置の構成例図である。
【符号の説明】
１  受信アンテナ
２  帯域フィルタ
３，６  合成器
４  増幅器
５，１２  ミキサ
７  チャネルフィルタ
８，１１，１４  方向性結合器
９  周波数偏移器
１０，２０，２３  可変減衰器
１３  電力増幅器
１５  低域フィルタ
１６  送信アンテナ
１７  受信機
１８  制御部
１９，２２  可変遅延器
２１，２４  可変移相器
２５  局部発振器
２６  分波器
２７  チャネル選択増幅部
２８  合成器
３１  受信アンテナ
３２，３７  帯域フィルタ
３３  方向性結合器
３４  可変減衰器
３５  周波数偏移器
３６  電力増幅器
３８  送信アンテナ
３９  制御回路
４０  受信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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