(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と移動局の間の上り／下り回線電波を双方向中継増幅する中継増幅装置であって、互いに対向する送受信チャネル毎に入力高周波信号を一定の中間周波数に周波数変換して選択増幅したのち再度高周波信号に周波数変換して送出する周波数選択形無線中継増幅装置において、
前記中間周波数で選択増幅するために用いられるＩＦフィルタの温度による中心周波数の偏差を使用温度範囲にわたって予め記憶させたメモリと、
前記ＩＦフィルタの温度を検出する温度センサと、
該温度センサによって検出した温度に対応する前記ＩＦフィルタの中心周波数の偏差を前記メモリから読み出し、入力側の局発信号の周波数を制御して周波数変換後の前記中間周波数は温度によって変化する前記ＩＦフィルタの中心周波数に一致させ、更に、出力側の局発信号を制御して出力側ミキサの出力は前記偏差のないもとの高周波信号に変換されて出力させる周波数の制御手段と
を備えたことを特徴とする周波数選択形無線中継増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信の無線中継装置に関し、特に、周波数選択形中継増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動無線通信では、地形や建造物による影響や基地局からの距離等により、基地局からの電波が届きにくい地域でのサービスを展開するために無線中継増幅装置が用いられる。この無線中継増幅装置のうち、受信信号の無線周波数を特定の周波数（中間周波数という）に変換して増幅し、再度、無線周波数に変換して送信する装置を周波数選択形無線中継増幅装置という。
【０００３】
図２は従来の周波数選択形無線中継増幅装置の構成例図である。図において、１，１３は、それぞれ基地局向け，移動向けのアンテナである。２，１２，は、それぞれ基地局向け，移動局向けの共用器、３，１４はそれぞれ下り，上り信号用の低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ）、３０は複数の周波数変換選択増幅回路、４，１０，１５，２１はそれぞれ複数の周波数変換選択増幅回路３０に分配合成するための分配器，合成器、５，７，１６，１８は周波数変換用のミキサ、８，９，１９，２０は局部発振器、６，１７はそれぞれ上り，下りの中間周波フィルタ（以下、ＩＦフィルタという）、１１，２２は下り，上りの電力増幅器（ＨＰＡ）である。
ＩＦ段は、一般に、ＩＦフィルタ，増幅器，ＩＦフィルタの順に縦続接続されているが、ここでは１つのＩＦフィルタのみを図示し、他の図示は省略した。
【０００４】
この構成の中で、ＩＦフィルタ６，１７は、ミキサ５，１６の出力端に発生する希望中間周波以外の不要波、いわゆるスプリアスを除去するのみならず、システム内の多数の入力チャネルのうち希望するチャネルを選択する役割を果たす。
【０００５】
この、ＩＦフィルタの特性選定に関しては、隣接チャネルの減衰量と同時に帯域内の振幅，位相特性（遅延時間偏差特性）が重要である。特に、ディジタルセルラシステムのようなＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式を採用している自動車電話システムでは、この遅延特性と振幅特性の偏差による信号品質劣化は非常に大きな問題となる。
上記のうち、遅延時間偏差により生ずる遅延歪は信号内の符号間干渉を起こし、そのための信号品質劣化は中継システムの大きな障害となる。
【０００６】
また、フィルタの次数にほぼ比例する通過域の絶対遅延時間も重要である。特に、ＴＤＭＡ方式の場合は、基地局と移動局との間で同期をとる必要があり、通常、移動局の基地局からの距離によって決定される伝搬路の遅延に合わせ、基地局側が信号をシフトさせ同期をとる方法が採用されている。従ってこのフィルタを通過する際に遅延時間が増大すると、同期可能の許容範囲を逸脱し、通話不可能となる恐れがある。
【０００７】
これらの問題を踏まえ、このような周波数選択形中継装置のＩＦフィルタの選定には、減衰域の減衰傾度と減衰量、これに相反する性質の通過帯域内の振幅，遅延時間偏差特性、そして、フィルタ通過の際の絶対遅延時間というフィルタ段数（次数）の増加による減衰傾度の急峻化に相反する特性の最適値を選択することが重要である。
【０００８】
さて、前述の中間周波数としては、一般に１００ＭＨｚ  帯前後が使われる場合が多い。その際、ＩＦフィルタの素子として、クリスタルやＳＡＷフィルタ（弾性表面波フィルタ）が広く利用されており、特に、ＳＡＷフィルタは小形軽量化に非常に大きな効果を発揮する。しかし、このＳＡＷフィルタの最大の欠点は、温度により中心周波数が大きく変動することである。すなわち、ＳＡＷフィルタは圧電基板のＳＴカットによる温度特性を有し、二次特性を示す。
【０００９】
図３はＳＡＷフィルタの中心周波数温度特性例図であり、ＳＡＷフィルタの中心周波数ｆ０  が温度によりどのように変化するかを表した図である。縦軸はΔｆ／ｆ０  を表す。この例からもわかるように、常温（２０℃）より周囲温度が上昇（６０℃）しても下降（−２０℃）しても中心周波数が低下する。いわゆる二次特性となっている。
【００１０】
図４はＳＡＷフィルタの高温側の温度特性例図であり、常温（２５℃）の時と高温（５０℃）の時の減衰特性例である。希望波をｆ０  とし周波数の低い側の隣接チャネルをｆ０  −１ｃｈとすると、常温（２５℃）では４０ｄＢ確保できる減衰量も、周囲温度が５０℃の時は減衰特性が周波数の低い方にずれるため減衰量は１０ｄＢしか得られない。このため、保証できる減衰量は常温での実力値では４０ｄＢでも実際は１０ｄＢしか保証できない。
【００１１】
この場合、実際の装置の使用温度範囲のすべてにわたって減衰量を常温と同じだけ保証しようとすると、それだけ帯域を狭くするか、次数を増やして減衰傾度を急峻にするか、いずれにしても狭帯域で次数の多いフィルタを選定することになる。しかし、そうすると、遅延時間偏差，絶対遅延量ともに増加して所要の規格を満たすことができなくなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように、周波数選択形の無線中継増幅装置のＩＦフィルタとして、温度による中心周波数の変化が大きいフィルタを使用する場合、遅延時間偏差，絶対遅延時間による信号品質劣化を生じないようにすると減衰傾度が不足して実際に期待できる隣接チャネルの減衰量は常温の値より少なくなりるという欠点があった。隣接チャネルの減衰量が十分とれない場合、中継装置周辺のエリアで隣接チャネルが使われたとき、妨害波として送出してしまったり、入感有または干渉ありチャネルとして誤認識し実用上混乱することがある。
【００１３】
本発明の目的は、従来技術の周波数選択形の無線中継増幅装置のＩＦフィルタの温度変化による隣接チャネル減衰量の劣化の問題点を解決し、帯域内の遅延時間特性を維持しつつ、フィルタ回路構成を変えることなく、周囲温度が変化しても隣接チャネルの減衰量を維持して、干渉に強くした無線中継増幅装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の周波数選択形無線中継増幅装置は、基地局と移動局の間の上り／下り回線電波を双方向中継増幅する中継増幅装置であって、互いに対向する送受信チャネル毎に入力高周波信号を一定の中間周波数に周波数変換して選択増幅したのち再度高周波信号に周波数変換して送出する周波数選択形無線中継増幅装置において、
前記中間周波数で選択増幅するために用いられるＩＦフィルタの温度による中心周波数の偏差を使用温度範囲にわたって予め記憶させたメモリと、
前記ＩＦフィルタの温度を検出する温度センサと、
該温度センサによって検出した温度に対応する前記ＩＦフィルタの中心周波数の偏差を前記メモリから読み出し、入力側の局発信号の周波数を制御して周波数変換後の前記中間周波数は温度によって変化する前記ＩＦフィルタの中心周波数に一致させ、更に、出力側の局発信号を制御して出力側ミキサの出力は前記偏差のないもとの高周波信号に変換されて出力させる周波数の制御手段と
が備えられたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明では、ＩＦフィルタとしてＳＡＷフィルタを使用し、ＳＡＷフィルタの二次特性的温度特性に着目し、温度に対する中心周波数の偏差を予めメモリに記憶させ、ＳＡＷフィルタの温度を検出し、その検出温度に対応する周波数偏差をメモリから読み出してその偏差を相殺するように局部発振周波数を変化させ、変換したＩＦ周波数が常にＳＡＷフィルタの中心周波数になるように構成した。
【００１６】
前述のように、ＩＦフィルタの環境温度による特性の変化を考える際、特に、ＳＡＷフィルタの場合、温度による特性変化の傾向を分析すると、中心周波数は温度によって変化するが、変化した中心周波数を中心とする帯域内特性及び減衰傾度はほとんど変化しない。
図５の例で説明する。図において、ｆ０  は常温におけるフィルタの中心周波数、破線は常温の減衰特性、Ｂは常温におけるフィルタ帯域とする。
常温時の信号は、中心周波数ｆ０  を中心に変調された信号としてスペクトルを広げ、帯域Ｂの一部を占有する。その際のフィルタを通過する信号の品質劣化は、帯域Ｂの遅延時間偏差等の特性に左右される。
次に、常温から＋Ｔ℃だけ変化したときの特性は、中心周波数がｆ０  ’に移動するが、このｆ０  ’を中心に見れば、減衰特性も帯域Ｂ’の特性も常温の特性とほとんど変わらないという性質がある。そこで、常温時のＩＦ周波数と、常温＋Ｔ℃時のＩＦ周波数を、フィルタの中心周波数になるようにオフセットさせてやれば、周囲温度が変化しても常温のフィルタ特性の実力を維持した周波数選択が実現でき、従来と同じフィルタ構成でありながら、温度が変化しても常温と同じフィルタの実力を維持でき、隣接チャネルの減衰量，帯域内の特性とも良好に保つことができる。
【００１７】
【実施例】
実際に周波数をオフセットする本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の実施例の要部を示す周波数変換選択増幅回路のブロック図である。この周波数変換選択増幅回路は、通話チャネル毎に設けられる。図の上側は基地局から移動局への下り回線系選択増幅部であり、下側は上り回線系選択増幅部である。
図において、まず、下り系において、３１，３５はミキサ、３２，３４はＩＦフィルタ（ＳＡＷフィルタ）、３３は増幅器、３６，４６はパルススワロー形のＰＬＬ回路、３７，４７は電圧制御形発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）  、３８，４８は分配器、３９，４９はバッファ回路、４０はＰＬＬ回路３６，４６に基準信号を入力する基準発振器、４１はメモリ、４２は温度センサ、４３は制御回路である。
【００１８】
上り系については、上記の下り系と構成が同じであり、ミキサ５１，５５、ＩＦフィルタ５２，５４、増幅器５３、ＰＬＬ回路５６，６６、ＶＣＯ５７，６７、分配器５８，６８、バッファ回路５９，６９、基準発振器６０によって構成され、メモリ４１，温度センサ４２，制御回路４３は下り系と共用するように構成されている。
【００１９】
４つのＰＬＬ回路３６，４６，５６，６６は、それぞれＶＣＯ３７，４７，５７，６７に電圧制御の帰還をかけ、局発信号の周波数を安定化している。これらのループで構成される局部発振回路は、従来は、システム内のチャネルを選択するために機能し、局発信号の可変ステップはチャネル間隔と一致しており、ＶＣＯで発振した信号の−部を、分配器でＰＬＬ回路にフィードバックし、ＰＬＬ回路の内部の分周器により基準発振器からの周波数と比較可能な周波数に分周するように構成されている。通常、この比較周波数のことを突き合わせ周波数と称しているが、従来のパルススワロー形ＰＬＬ回路では、この突き合わせ周波数＝チャネル間隔となっている。
しかし、本発明では、局発信号の可変ステップをシステムのチャネル間隔よりもっと狭い、例えば１／１６の間隔の周波数を突き合わせ周波数にすることにより、ＳＡＷフィルタの中心周波数の温度による偏差を補償するため微少周波数ステップで可変できるようにした。
【００２０】
実際の例として、図３のような温度特性をもつＳＡＷフィルタを使った場合の例を示す。このフィルタ特性は、２０℃の中心周波数に対する各温度の周波数偏差を示しており、−２０℃では−６０ｐｐｍ  、−１０℃では−３０ｐｐｍ  、４５℃では−３０ｐｐｍ  、６０℃では−６０ｐｐｍ  である。この特性をテーブルとしてメモリ４１に記憶させ、温度センサ４２からの温度情報を読み込み、対応するデータを読み出して、制御回路４３からＰＬＬ回路３６，４６，５６，６６に、局発信号の周波数を図３の特性の逆特性となるような制御信号を与える。実験では、突き合わせ周波数を１．５６２５ｋＨｚ  、ＩＦ周波数を１５６ＭＨｚ  、チャネルスペーシング（間隔）を２５ｋＨｚ  として行った。
【００２１】
その結果、表１のとおり、１．５６ｋＨｚ  間隔（ステップ）で、必要なオフセット量だけ、局発信号でＩＦ周波数をずらすことができるため、−２０℃〜＋６０℃の全域で常温とほぼ同じフィルタ特性を維持することができる。なお、１．５６２５ｋＨｚ  ステップで変化させる局発信号を１６ステップずらすと隣接チャネルとなる。
【００２２】
【表１】
0003587962.tif 000002
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、ＩＦフィルタの次数などの構成を変えないで、温度に対応してＩＦ周波数をオフセットさせることにより、従来技術での問題点であったＳＡＷフィルタの温度による中心周波数の変化による減衰特性の劣化を解消し、使用温度範囲における低遅延時間偏差，低絶対遅延と、隣接チャネルの減衰量を維持した周波数選択形無線中継増幅装置を実現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】本発明の実施例の要部を示すブロック図である。
【図２】従来の中継増幅装置のブロック図である。
【図３】ＳＡＷフィルタの中心周波数の温度特性例図である。
【図４】ＳＡＷフィルタの温度特性例図である。
【図５】ＳＡＷフィルタの温度特性例図である。
【符号の説明】
１，１３  アンテナ
２，１２  共用器
３，１４  ＬＮＡ
４，１５  分配器
５，７，１６，１８  ミキサ
６，１７  ＩＦフィルタ
８，９，１６，１８  局部発振器
１０，２１  合成器
１１，２２  電力増幅器
３０  周波数変換選択増幅回路
３１，３５，５１，５５  ミキサ
３２，３４，５２，５４  ＩＦフィルタ
３３，５３  増幅器
３６，４６，５６，６６  ＰＬＬ回路
３７，４７，５７，６７  ＶＣＯ
３８，４８，５８，６８  分配器
３９，４９，５９，６９  バッファ回路
４０，６０  基準発振器
４１  メモリ
４２  温度センサ
４３  制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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