(57)【要約】【課題】アイソレータを設けなくともアンテナ素子からの反射電力に対して内部機器を保護する機能を備えた送信アンテナを提供する。【解決手段】自動レベル制御回路８のＣＰＵ３０にＶＳＷＲ異常判定機能を持たせ、ＣＰＵ３０の制御データ入力部３１に進行波電力検出回路４と反射波電力検出回路５の検出データを入力し、予め設定した閾値と比較判断させ、ＶＳＷＲ異常と判断したら増幅回路１の入力部を開放すると共に接続されていた信号伝送路を終端させた。更に、可変アッテネータ２のアッテネート量を最大にすると共に電源スイッチ３７を動作させて増幅回路の電源をオフさせた。【選択図】  図３
2004200800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子から放射する信号を増幅する増幅回路を備えた送信アンテナであって、進行波電力検出手段及び反射波電力検出手段と、検出した進行波電力及び反射波電力を基にＶＳＷＲを演算すると共に予め設定した閾値と前記ＶＳＷＲ演算値とを比較してＶＳＷＲ異常を判定する演算手段と、前記増幅回路の入力部を解放するスイッチ手段と、を有し、
前記演算手段がＶＳＷＲ異常発生と判定したら、前記スイッチ手段を動作させて、前記増幅回路の入力部を解放する回路保護機能を備えたことを特徴とする送信アンテナ。
【請求項２】
演算手段は、ＶＳＷＲ異常発生と判断したら、増幅回路の電源を止める請求項１記載の送信アンテナ。
【請求項３】
スイッチ手段は終端抵抗を備え、増幅回路の入力部を解放すると同時に増幅回路に信号を送る信号伝送路を前記終端抵抗に接続する請求項１又は２記載の送信アンテナ。
【請求項４】
増幅回路の入力段に可変アッテネータを備え、該可変アッテネータをＣＰＵを備えた自動レベル制御回路が制御して増幅回路の出力を一定に保持する送信アンテナにあっては、ＶＳＷＲ異常を判定する演算手段が前記ＣＰＵである請求項１乃至３の何れかに記載の送信アンテナ。
【請求項５】
ＶＳＷＲ異常が発生したら、ＣＰＵが可変アッテネータのアッテネート量を操作して減衰量を最大にする請求項４に記載の送信アンテナ。
【請求項６】
スイッチ手段が解放動作したら、増幅回路が動作停止したことを報知する報知手段を有する請求項１乃至５の何れかに記載の送信アンテナ。
【請求項７】
演算手段は、ＶＳＷＲ異常発生の判断後、予め定めた所定の時間経過後に復帰信号を発し、該復帰信号によりスイッチ手段、増幅回路は復帰動作する請求項１乃至６の何れかに記載の送信アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信アンテナに関し、詳しくは送信アンテナのＶＳＷＲが劣化した場合に、送信アンテナに接続されている機器を保護する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衛星を使用した衛星放送システムが、地上に大がかりなインフラを整備しなくても広範囲に放送を提供できるため普及が進んでいる。ところが、移動体向けの放送にもこのようなシステムを適用しようとした場合、こうした衛星放送システムでは、例えばＳバンド（２．６〜４ＧＨｚ）といった高い周波数が使用されるため、電波の直進性が強く山陰やビル陰では電波が極端に弱くなる性質を有している。そのため、このような衛星放送システムをそのまま移動体向けに適用することができない。そこで、電波の弱いエリアに対しては局所的に電波を再放射するギャップフィラー装置を設けることで対応させて、移動体に対しても衛星放送システムを適用する開発が進められている。
このギャップフィラー装置は、衛星受信アンテナと衛星受信アンテナで受信した信号を局所的に放射する送信アンテナから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３０７１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ギャップフィラー装置で使用される送信アンテナ装置は、衛星電波の遮られる地域をカバーする電波強度が必要であるが、周囲の電波施設に影響を及ぼすことがないように必要以上に強度を上げることはできないため、増幅回路や利得調整回路等の内部回路が内蔵され、常時出力が一定となるようコントロールされている。このように、送信アンテナは複雑な構造となっているため、アンテナ素子等に異常が生じてＶＳＷＲが劣化した際に内部機器が故障してしまう問題があった。
そのため、増幅回路とアンテナ素子の間にアイソレータを設けて、ＶＳＷＲが劣化した際に増大する反射電力から回路機器を保護する形態が考えられるが、送信アンテナは小型なものが望まれ、比較的大きな容積を必要とするアイソレータはギャップフィラー装置の送信アンテナには適さなかった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、アイソレータを設けなくともアンテナ素子からの反射電力に対して内部回路を保護する機能を備えた送信アンテナを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、アンテナ素子から放射する信号を増幅する増幅回路を備えた送信アンテナであって、進行波電力検出手段及び反射波電力検出手段と、検出した進行波電力及び反射波電力を基にＶＳＷＲを演算すると共に予め設定した閾値と前記ＶＳＷＲ演算値とを比較してＶＳＷＲ異常を判定する演算手段と、前記増幅回路の入力部を解放するスイッチ手段と、を有し、前記演算手段がＶＳＷＲ異常発生と判定したら、前記スイッチ手段を動作させて、前記増幅回路の入力部を解放する回路保護機能を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、演算手段は、ＶＳＷＲ異常発生と判断したら、増幅回路の電源を止めることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、スイッチ手段は終端抵抗を備え、増幅回路の入力部を解放すると同時に増幅回路に信号を送る信号伝送路を前記終端抵抗に接続することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの発明において、増幅回路の入力段に可変アッテネータを備え、該可変アッテネータをＣＰＵを備えた自動レベル制御回路が制御して増幅回路の出力を一定に保持する送信アンテナにあっては、ＶＳＷＲ異常を判定する演算手段が前記ＣＰＵであることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項４の発明において、ＶＳＷＲ異常が発生したら、ＣＰＵが可変アッテネータのアッテネート量を操作して減衰量を最大にすることを特徴とする。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れの発明において、スイッチ手段が解放動作したら、増幅回路が動作停止したことを報知する報知手段を有することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの発明において、演算手段は、ＶＳＷＲ異常発生と判断した後、予め定めた所定の時間経過後に復帰信号を発し、該復帰信号によりスイッチ手段、増幅回路は復帰動作することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る送信アンテナの一例を示すブロック図であり、１は信号を増幅する増幅回路、２は増幅回路１の入力信号の大きさを制御する可変アッテネータ、３はバンドパスフィルタ、４は進行波電力検出回路、５は反射波電力検出回路、６は増幅回路１の入力部を開放するスイッチ手段としての高周波スイッチ、７は送信アンテナの制御部であり、この制御部７は自動レベル制御回路（以下、ＡＬＣ回路と称する。）８（図３に示す。）を備え、このＡＬＣ回路８には後述する回路保護機能が備えられている。
【００１１】
また、１０はアンテナ素子、１１は制御部に電源を供給する制御部電源ライン、１２は増幅回路１へ電力を供給する増幅回路電源ライン、１３，１４はアッテネータ、１５ａは可変アッテネータ２の制御線、１５ｂは高周波スイッチ６の制御線を示し、進行波電力検出回路４と反射波電力検出回路５は夫々アッテネータ１３，１４を介して接続されてカプラ１６を形成し、出力側信号線に接続されている。
更に、１７は直流電源と信号を分離する低域通過フィルタ、１８は例えば５０Ωの終端抵抗であり、高周波スイッチ６が動作して、増幅回路１の入力部を開放した際に、接続されていた信号伝送路１９を終端させて前段回路の特性を維持させるために設けられている。また、４ａ，５ａは夫々進行波電力検出回路４及び反射波電力検出回路５の出力線で、何れもＡＬＣ回路８に入力される。
【００１２】
そして、図２はこの送信アンテナを備えたギャップフィラー装置のブロック図を示し、２１が上記送信アンテナである。送信アンテナ２１は、入力端子２２に分配器２３が接続され、分配器２３及び信号処理器２４を介して衛星受信アンテナ２５に接続されている。ここでは、１台の衛星受信アンテナ２５に対して３台の送信アンテナ２１を接続可能なギャップフィラー装置を示している。また、２６は通信手段であり、分配器２３、信号処理器２４、送信アンテナ２１等の動作状態を遠隔地にある監視センターに通報するためのものである。
【００１３】
次に、ＡＬＣ回路８について説明する。制御部７に設けられたＡＬＣ回路８は、図３のブロック図に示すように構成されている。図３において、３０はＣＰＵ、３１は制御データ入力部、３２はＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）、３３はマルチプレクサであり、マルチプレクサ３３には、進行波電力検出回路４、反射波電力検出回路５の出力線４ａ，５ａが接続されている。マルチプレクサ３３は、それらの出力信号を順に選択して検出値をＡＤＣ３２に送り、ＡＤＣ３２がＡ／Ｄ変換してＣＰＵ３０にデータ入力している。
そして、３４は可変アッテネータ２をコントロールするゲインコントロール信号出力部であり、Ｄ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）３５を介して制御線１５ａに出力され、可変アッテネータ２を制御している。また、３６は回路保護信号出力部であり、制御線１５ｂが接続されて高周波スイッチ６を制御するし、３７ａは増幅回路制御出力部であり、増幅回路１の電源スイッチ３７を制御する。
【００１４】
更に、３９は送信アンテナ２１の状態を表示するＬＥＤ、４０は出力レベル設定やフラッシュメモリ初期化等の操作をする操作部、４１はパーソナルコンピュータ等を接続して、プログラムの書き込みや回路保護機能の動作状態の表示に使用するシリアル通信ポートである。
尚、４２は各種パラメータを格納するフラッシュメモリ、４３はＣＰＵプログラムを格納するプログラム用のフラッシュメモリ、４４はプログラム実行中に使用されるＳＲＡＭを示している。
【００１５】
このように構成されたＡＬＣ回路８は、進行波電力検出回路４により検出されたデータから、進行波電力即ちアンテナ素子１０からの放射電波の出力が所定の範囲になるように可変アッテネータ２のアッテネート量を制御すると共に、図４に示すフローチャートに従い回路保護動作をする。
以下、図４を基に回路保護動作の流れを説明する。まず、Ｓ１で初期化処理をし、シリアル通信、ＡＤＣ３２、ＤＡＣ３５等の各種レジスタの設定やメモリのクリア等を行うと共に、可変アッテネータ２のアッテネート量や高周波スイッチ６をアンテナ素子１０から電波を送信する標準状態に設定する。そして、Ｓ２に進み、進行波，反射波の電力データ等の監視データを取得し、Ｓ３で取得した監視データからＶＳＷＲを演算すると共に、予め設定した閾値と演算値を比較する。例えば閾値を６と設定されていたら、６未満であれば正常、６以上であれば異常値と判断し、正常であればＳ１２に進み、異常値を示していたならばＳ４に進む。
【００１６】
Ｓ１２では、ＶＳＷＲ異常検出回数カウンタを初期設定値にし、Ｓ１３でアンテナ異常継続時間回数カウンタをリセットする。そして、Ｓ１４でシリアル通信ポートに異常なし等の情報を出力し、Ｓ２に戻りＶＳＷＲ異常検出動作を継続する。
また、Ｓ４では異常継続時間のカウントをスタート或いは継続し、Ｓ５で継続時間が規定値に達したか判断する。規定値に達したならばＳ６に進み、達しなければＳ１４に進んでシリアル通信ポート４１に異常発生中の情報等を出力して、Ｓ２に戻り監視を継続する。
尚、ＶＳＷＲ異常検出回数カウンタは、ＶＳＷＲ異常が発生しても、設定した回数まで増幅回路を自動で再起動させるためのカウンタであり、ＶＳＷＲ異常判定閾値等と共に予め設定しておく。
【００１７】
そして、Ｓ６では、回路保護信号出力部３６から信号を出力し、高周波スイッチ６をオンさせて、増幅回路１の入力を開放すると共に信号伝送路１９を終端する。更に、ゲインコントロール信号出力部３４から信号を送出し、可変アッテネータ２のアッテネート量を最大に、即ち減衰量を最大にする。続いて、Ｓ７で増幅回路１の電源をオフし、Ｓ８でシリアル通信ポート４１に増幅回路オフの情報を出力する。
次に、Ｓ９でＶＳＷＲ異常検出回数カウンタをデクリメントする。例えば回数カウンタが初期設定の４であれば３にしてＳ１０に進む。Ｓ１０では、その回数カウンタ値を判断し、カウンタ値が０でなければＳ１５に進み、１０秒待った後Ｓ１に戻り初期化処理を行い、増幅回路の再起動操作を行う。０であればＳ１１に進み、ＬＥＤ３９を点滅等させてＶＳＷＲ異常発生の報知動作をさせ、増幅回路１の復帰動作をせずＶＳＷＲ異常検出動作を終了する。
【００１８】
このように、ＶＳＷＲ異常が発生したら、スイッチ手段である高周波スイッチの動作により増幅回路の入力部が解放されるので、増幅回路等の内部回路及びその前段に接続された分配器等の機器をアンテナのＶＳＷＲ異常から保護でき、送信アンテナの信頼性が向上する。また、同時に増幅回路の電源が止まるので、消費電力を最小限に抑えることができる。
また、スイッチ手段は、増幅回路の入力部を開放操作した際に開放された信号伝送路を終端するので、増幅回路前段に接続された機器の特性を劣化させることがない。
更に、上記実施の形態は、自動レベル制御回路がＶＳＷＲを判定する演算手段を兼用している。このように、自動レベル制御回路を備えた送信アンテナにあっては別途演算手段を設ける必要がないし、ＶＳＷＲ異常が発生した際に、増幅回路入力部のアッテネート量を最大にすれば、仮にスイッチ手段の解放動作が不十分であったり、スイッチ手段のアイソレーションが不十分であっても、確実に増幅回路を保護できる。
【００１９】
また、報知手段としてＬＥＤを設けることで、一目で異常発生や動作停止の原因がＶＳＷＲ異常であることが分かるし、シリアル通信ポートから情報が出力されるので、その情報により送信アンテナの動作停止の原因を容易に知ることができ、装置の復旧操作等に役立つ。
そして、ＶＳＷＲ異常により送信が停止しても、一定時間後（ここでは１０秒後）復帰動作するので、ＶＳＷＲ異常が例えばメンテナンス作業による一時的なものであれば、送信アンテナは自動で送信動作を開始でき、利用者に対する迷惑を最小限に留めることができる。また、本発明の送信アンテナを有するギャップフィラー装置を上述するように通信手段を設けて構成すれば、ＶＳＷＲ異常の発生を遠隔地にある監視センターに通報することができ、直接送信アンテナを調査することなく遠隔地にて送信アンテナを管理できる。
【００２０】
尚、上記実施の形態はＶＳＷＲ異常発生後、１０秒経過したら復帰動作させているが、送信アンテナの使用環境に応じて設定すればよい。また、異常発生回数をカウントして、４回異常判定をしたら復帰動作しないように設定しているが、この設定は解除しても良い。
また、自動レベル制御回路を有するギャップフィラー装置に使用する送信アンテナについて説明したが、ギャップフィラー装置に限定するものではなく、増幅回路を備えた送信アンテナに対して広く適用できる。また自動レベル制御回路は無くとも演算手段として例えば専用のマイコンを設けることで本発明は実施できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、ＶＳＷＲ異常が発生したら、スイッチ手段の動作により増幅回路の入力部が解放されるので、増幅回路等の内部回路及びその前段に接続された機器をアンテナのＶＳＷＲ異常から保護でき、送信アンテナの信頼性が向上する。
【００２２】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、ＶＳＷＲ異常発生時に増幅回路の電源が止まるので、消費電力を最小限に抑えることができる。
また、請求項３の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、スイッチ手段は、増幅回路の入力部を開放操作した際に開放された信号伝送路を終端するので、増幅回路前段に接続された機器の特性を劣化させることがない。
【００２３】
請求項４の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、自動レベル制御回路がＶＳＷＲを判定する演算手段を兼用するので、自動レベル制御回路を備えた送信アンテナにあっては別途演算手段を設ける必要がない。
また、請求項５の発明によれば、請求項４の効果に加えて、ＶＳＷＲ異常が発生した際に、増幅回路入力部のアッテネート量が最大になるので、仮にスイッチ手段の解放動作が不十分であっても、増幅回路を確実に保護できる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、報知手段により一目で異常発生や動作停止の原因がＶＳＷＲ異常であることが分かるし、その情報により送信アンテナの動作停止の原因を容易に知ることができ、装置の復旧操作等に役立つ。
また、請求項７の発明によれば、請求項１乃至６の何れかの効果に加えて、ＶＳＷＲ異常により送信が停止しても、一定時間後に復帰動作するので、ＶＳＷＲ異常が例えばメンテナンス作業による一時的なものであれば、送信アンテナは自動で送信動作を開始でき、利用者に対する迷惑を最小限に留めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る送信アンテナの一例を示すブロック図である。
【図２】図１の送信アンテナを備えたギャップフィラー装置のブロック図である。
【図３】図１の制御部に備えられたＡＬＣ回路のブロック図である。
【図４】ＡＬＣ回路ＣＰＵの回路保護動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・増幅回路、２・・可変アッテネータ、４・・進行波検出回路、５・・反射波検出回路、６・・スイッチ手段としての高周波スイッチ、７・・制御部、８・・自動レベル制御回路、１０・・アンテナ素子、１８・・終端抵抗、１９・・信号伝送路、２１・・送信アンテナ、３０・・演算手段としてのＣＰＵ、３６・・回路保護信号出力部、３７・・電源スイッチ、３７ａ・・増幅回路制御出力部、３９・・報知手段としてのＬＥＤ、４１・・報知手段としてのシリアル通信ポート。
【図１】
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【図２】
2004200800.tif 000004
【図３】
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【図４】
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