(57)【要約】【課題】  電源供給用のケーブルを敷設することなく高所に設置された送信アンテナの動作状態を簡易に、確実に監視することのできるアンテナ監視システムを提供する。【解決手段】  電界（電波）を受けてレーザ光を変調する無給電形光変調器を放送用または通信用の送信アンテナに組み込み、監視装置からは光ファイバを介して上記無給電形光変調器にレーザ光を導入すると共に該無給電形光変調器にて変調されたレーザ光を上記光ファイバを介して受光する。そして受光したレーザ光の変調成分から送信アンテナの動作状態を監視する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放送用または通信用の送信アンテナに組み込まれて該送信アンテナから出力される電波を受けてレーザ光を変調する無給電形光変調器と、この無給電形光変調器にレーザ光を導入すると共に該無給電形光変調器にて変調されたレーザ光を受光して前記送信アンテナの電波送信状態を監視する監視装置とを具備したことを特徴とするアンテナ監視システム。
【請求項２】
前記監視装置は、前記送信アンテナから離反した位置に設けられるものであって、
該監視装置は、前記送信アンテナとの間に敷設された光ファイバを介して前記無給電形光変調器に対してレーザ光を導入するレーザ光源と、上記光ファイバを介して前記無給電形光変調器から導かれる変調されたレーザ光を受光する受光器とを具備し、この受光器にて受光したレーザ光の変調成分から前記送信アンテナからの電波の送信を監視することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ監視システム。
【請求項３】
前記無給電形光変調器は、送信アンテナを構成する複数の送信アンテナユニットのそれぞれに個別に組み込まれるものである請求項１または２に記載のアンテナ監視システム。
【請求項４】
前記監視装置は、複数の無給電形光変調器に対して光スイッチを介して選択的にレーザ光を導入し、このレーザ光を選択的に導入した無給電形光変調器からの変調されたレーザ光を受光することを特徴とする請求項３に記載のアンテナ監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放送用または通信用の送信アンテナの電波送信状態を簡易に、しかも確実に監視することのできるアンテナ監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放送用または通信用の送信アンテナは、その送信波（電波）を遠距離まで伝播させるべく、専ら鉄塔（放送塔や電波塔）等の高所に設置される。これ故、送信アンテナにおける故障発生の有無等を目視により監視することが困難である。
そこで従来一般的には、図６にその概念を示すように送信アンテナ１を設置した放送塔２に付随してその近傍に設けられる建屋（局舎）３に受信用のアンテナ（受信アンテナ）４を設置し、送信アンテナ１から放射された電波を上記受信アンテナ４にて受信するようにしている。そして受信アンテナ４にて受信される電波の受信強度を監視したり、ＴＶの場合にはその受信画像を受像機５にて表示することで送信アンテナ１から正常に電波（放送波）が送信されていることを確認している（エアーモニタ方式）。
【０００３】
また図７に示すように、送信アンテナ１とその送信機６とを結ぶ給電線７に方向性結合器８を介挿し、監視装置９にてその送信系全体のＶＳＷＲ（定在波比）を監視することも行われている（全系統ＶＳＷＲ監視方式）。更には送信アンテナ１が複数のアンテナユニットにより構成される場合、これらの各アンテナユニットの動作状態を個別に監視するべく、ジャンクションボックス等の分岐部品に組み込んだＥ／Ｏモジュールを用いて各アンテナユニットからの反射信号をそれぞれ光信号に変換し、これらの光信号を解析することも提唱されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平８−２５４５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上述したエアーモニタ方式や全系統ＶＳＷＲ監視方式にあっては、送信アンテナ１を構成する個々のアンテナユニットにおける送信状態を監視することができないと言う問題がある。この点、特許文献１に開示されるような個別ＶＳＷＲ監視方式によれば、各アンテナユニットに対して分岐された送信信号の反射信号をモニタするので、上述した不具合を招来することがない。しかし各アンテナユニットの入力部において分岐された電気信号をＥ／Ｏモジュールを用いて光信号に変換してその監視部である局舎３まで導く必要があるので、上記Ｅ／Ｏモジュールを駆動する為の電源を確保する必要がある。しかもこの電源供給の為のケーブルによって落雷等の誘導を受ける可能性があるので、その対策が必要となる等の問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、高所に設置された送信アンテナの動作状態を簡易に、しかも確実に監視することのできるアンテナ監視システムを提供することにある。
特に本発明は、高所に設置された送信アンテナの部位まで電源供給用のケーブルを敷設することなく上記送信アンテナの状態を監視することのできるアンテナ監視システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明に係るアンテナ監視システムは、請求項１に示すように
[１]  放送用または通信用の送信アンテナに組み込まれて該送信アンテナから出力される電波を受けてレーザ光を変調する無給電形光変調器と、
[２]  この無給電形光変調器にレーザ光を導入すると共に該無給電形光変調器にて変調されたレーザ光を受光して前記送信アンテナの電波送信状態を監視する監視装置と
を具備したことを特徴としている。
【０００７】
特に前記送信アンテナから離反した位置に設けられる監視装置としては、請求項２に示すように
[ａ]  前記送信アンテナとの間に敷設された光ファイバを介して前記無給電形光変調器に対してレーザ光を導入するレーザ光源と、
[ｂ]  上記光ファイバを介して前記無給電形光変調器から導かれる変調されたレーザ光を受光する受光器とを具備し、
[ｃ]  この受光器にて受光したレーザ光の変調成分から前記送信アンテナからの電波の送信を監視するように構成することが望ましい。
【０００８】
また前記送信アンテナが複数の送信アンテナユニットにより構成される場合には、前記無給電形光変調器を上記各送信アンテナユニットのそれぞれに個別に組み込むことが望ましい（請求項３）。この際、前記監視装置においては、光スイッチを介して複数の光ファイバの１つを選択接続することで、複数の無給電形光変調器に対して選択的にレーザ光を導入し、このレーザ光を選択的に導入した無給電形光変調器からの変調されたレーザ光を受光するように構成することが望ましい（請求項４）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るアンテナ監視システムによれば、送信アンテナに組み込まれる無給電形光変調器は、そこに導入されたレーザ光を電波により変調して出力する機能を備えた受動素子であり、その作動に電源を必要としないので、放送塔等の高所に設置された送信アンテナまで電源供給ケーブルを敷設する必要がない。従って電源供給ケーブルを介する落雷対策が不要であることのみならず、電源供給ケーブルの敷設が不要な分、その設備コストの大幅な低減を図り得る。
【００１０】
また送信アンテナと該送信アンテナから離反した位置に設けられる監視装置との間に光ファイバを敷設し、前記監視装置からは上記光ファイバを介して前記無給電形光変調器に対してレーザ光を導入し（レーザ光源）、また上記光ファイバを介して前記無給電形光変調器から導かれる変調されたレーザ光を受光する（受光器）だけで良いので、送信アンテナ側と監視装置との間を完全に電気的に切り離す（絶縁する）ことができる。また監視装置が設置される局舎が、送信アンテナが取り付けられる放送塔から遠く離れている場合であっても、光ファイバの伝送特性を利用して送信アンテナの動作状態を確実に監視することができる。
【００１１】
また送信アンテナが複数の送信アンテナユニットにより構成される場合であっても、前述した無給電形光変調器を上記各送信アンテナユニットのそれぞれに個別に組み込めば良く、またこれらの無給電形光変調器と監視装置との間を多芯の光ファイバーケーブルを介して個別に接続すればよいので、その設備コストを低く抑え得る。特に監視装置においては、光スイッチを介して複数の無給電形光変調器に対して選択的にレーザ光を導入し、このレーザ光を選択的に導入した無給電形光変調器からの変調されたレーザ光を受光するようにすれば、簡易にして個々の送信アンテナユニットの動作状態を監視することが可能となる。
【００１２】
従って送信アンテナが、通信用のパラボラアンテナである場合のみならず、反射板上に設けた双ループアンテナを主体とする複数のアンテナユニットを円環状に配列して構成される放送用の多面合成アンテナである場合であっても、個々の送信アンテナ、或いは送信アンテナユニットの送信状態を簡易に、しかも確実に監視することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るアンテナ監視システムについて、放送用の送信アンテナの監視を例に説明する。
図１は放送塔２の上部鉄骨部に組み込まれる放送用送信アンテナ１の例を示している。この送信アンテナ１は、後で図４を参照して詳しく説明するように、所定の大きさの反射板１１上に電波放射素子としての双ループアンテナ１２を設けた複数の送信アンテナユニット１０を、放送塔２の周囲に円環状に配列して構成される、いわゆる多面合成アンテナからなる。尚、図１においては４つの送信アンテナユニット１０（１０ａ,１０ｂ,１０ｃ,１０ｄ）を９０°間隔で配列した４面形のものを示しているが、２０面形や３０面形のものであっても勿論良い。またこのような多面合成アンテナを多段に設けて送信アンテナ１を構築することもある。
【００１４】
本発明に係るアンテナ監視システムが特徴とするところは、このような送信アンテナ１の、特に送信アンテナ１を構成する複数の送信アンテナユニット１０のそれぞれに無給電形光変調器２１を組み込み、これらの各無給電形光変調器２１と局舎３に設けられる監視装置３０との間を、図２に示すように光ファイバ２２にてそれぞれ結んだ点にある。監視装置３０は、基本的には前記光ファイバ２２を介して無給電形光変調器２１にレーザ光を導入するレーザダイオード部（レーザ光源）３１と、上記無給電形光変調器２１にて電波を受けて変調されたレーザ光を前記光ファイバ２２を介して受光する受光部（受光器）３２とを備えて構成される。特に上記レーザダイオード（ＬＤ）部３１および受光部３２は、光サーキュレータ３３を介して光ファイバ２２に接続され、レーザダイオード部３１から射出されたレーザ光が受光部３２に直接回り込むことが無いように光学的に分離されている。そして監視装置３０は、上記受光部３２にて受光されるレーザ光の変調成分を検出することで、前記無給電形光変調器２１が組み込まれた送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）が正常に電波を送信しているか否かを監視するように構成されている。
【００１５】
ここで無給電形光変調器２１について説明すると、この無給電形光変調器２１は、図３に例示するようにニオブ酸リチウム（ＬiＮbＯ3）の結晶基板２１ａ上にチタン（Ｔi）をドープした２本の光導波路２１ｂを平行に形成し、これらの各光導波路２１ｂをそれぞれ挟んで対をなす変調電極２１ｃを形成した構造を有する。光ファイバ２２を介して無給電形光変調器２１に導入されるレーザ光は、上記２本の光導波路２１ｂに分岐されて導かれ、その端部に設けられ反射器２１ｄにて反射された後、各光導波路２１ｂを折り返して伝播し、合成された後に前記光ファイバ２２に逆向きに送り込まれる。
【００１６】
無給電形光変調器２１は、上記変調電極２１ｃ間にそのアンテナ部２１ｅに外部から加わる電界（電波）を印加することで、ニオブ酸リチウムのポッケルス効果により光導波路２１ｂの屈折率をその強度に応じて変化させ、これによって光導波路２１ｂに導かれるレーザ光を変調する機能を備える。特に上記変調電極２１は、前述した２本の光導波路２１ｂには互いに逆向きの電界を印加するように配設されており、これによって各光導波路２１ｂにそれぞれ導かれたレーザ光が逆位相で大きく変調されるようになっている。
このような無給電形光変調器２１は、アンテナ部２１ｅに加わる電界（電波）によって光導波路２１ｂに導かれたレーザ光をポッケルス効果を利用して直接変調する機能を有し、外部電源を全く必要としないと言う優れた特徴を有している。尚、ここでは反射形の無給電形光変調器２１について例示したが、光導波路２１ｂの一端から導入されたレーザ光を変調し、その変調レーザ光を上記光導波路２１ｂの他端側から射出する透過型のものを用いることも勿論可能である。またレーザ光としては、例えば１.５μｍ帯のものが用いられる。
【００１７】
かくしてこのような無給電形光変調器２１を送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）に組み込み、この無給電形光変調器２１に対して光ファイバ２２を介して監視装置３０からレーザ光を導入し、且つ該無給電形光変調器２１にて変調されたレーザ光を光ファイバ２２を介して前記監視装置３０にて受光し、受光したレーザ光の変調成分から前記送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）の動作状態を監視する本システムによれば、無給電形光変調器２１を組み込んだ送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）に電源を供給する必要がない。これ故、放送塔２の送信アンテナ１の設置部位まで電源供給ケーブルを敷設する必要がなく、従って電源供給ケーブルを介する落雷誘導の問題も全く生じることがない。また送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）に組み込んだ無給電形光変調器２１と、レーザダイオード（ＬＤ）部３１および受光部３２等を備えた監視装置３０との間に光ファイバ２２を敷設するだけでよいので、その設備コストを十分に低く抑えることができる等の利点がある。
【００１８】
ところで送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）に無給電形光変調器２１を組み込む場合、例えば図４に示すように電波放射素子としての双ループアンテナ１２を設けた反射板１１上に取り付けるようにすれば良い。即ち、多面合成アンテナを構成する送信アンテナユニット１０は、図４(ａ)〜(ｃ)にその正面図、側面図、底面図をそれぞれ示すように、例えば縦長の長方形をなす主反射板１１ａの上に該主反射板１１ａと平行に放射素子としての２つの双ループアンテナ１２（１２ａ,１２ｂ）を並べて設けた構造を有する。双ループアンテナ１２（１２ａ,１２ｂ）は、良く知られるようにその送信波長λと略等しいループ長（周長）を有するループ素子を略１波長離して設けたものからなる。２つの双ループアンテナ１２ａ,１２ｂは、これらのループ素子が略１波長分ずつ離して直線状に並ぶように配置される。
【００１９】
前述した主反射板１１ａは、これらの双ループアンテナ１２ａ,１２ｂの後方に配置され、各ループ素子の中心軸方向に放射される電波の一方を反対側反射することで、そのバックローブを低減する役割を担う。またこの主反射板１１ａの側縁部には、該主反射板１１ａに対して略４５°の角度をなして補助反射板１１ｂがそれぞれ設けられている。これらの補助反射板１１ｂは、前述したバックローブを低減する上で必要となる主反射板１１ａの幅を狭くする役割を担うと共に、前記双ループアンテナ１２ａ,１２ｂから放射される電波のサイドローブを低減する役割を担う。このような主反射板１１ａと補助反射板１１ｂとからなる反射板１１については、従来より種々提唱されているので、その具体的な説明については省略する。尚、図中１３は、前記双ループアンテナ１２ａ,１２ｂを覆って前記主反射板１１ａに取り付けられる合成樹脂製のレドームである。このレドーム１３によって双ループアンテナ１２ａ,１２ｂが雨風や雪等から保護される。
【００２０】
このような構造の送信アンテナユニット１０に対して、前述した無給電形光変調器２１は、例えば図４(ａ)に示すように主反射板１１ａ上における前記双ループアンテナ１２ａ,１２ｂの設置領域を避けた位置、具体的には主反射板１１ａの下端部近傍に取り付けられる。尚、無給電形光変調器２１を、図４(ａ),(ｃ)において位置Ａとして示すように双ループアンテナ１２ａ,１２ｂの裏側における前記主反射板１１ａの略中心位置に取り付けるようにしても良く、或いは双ループアンテナ１２ａ,１２ｂの側方である補助反射板１１ｂ上の位置Ｂに取り付けるようにしても良い。また図４(ｃ)において位置Ｃとして示すようにレドーム１３の内側面に無給電形光変調器２１を取り付けるようにしても良い。即ち、無給電形光変調器２１は、双ループアンテナ１２ａ,１２ｂに近接させて、主として該双ループアンテナ１２ａ,１２ｂから放射される電波の一部を確実に受けるように反射板１１やレドーム１３に取り付けられる。
【００２１】
尚、無給電形光変調器２１を、上述したように主反射板１１ａ上の前記双ループアンテナ１２ａ,１２ｂの設置領域を避けた位置や副反射板１１ｂに取り付ける場合には、既存の送信アンテナユニット１０に後付けするような場合に有利であり、また無給電形光変調器２１が故障した際、その交換作業等のメンテナンスを容易に行い得ると言う利点がある。また前述した位置Ａに無給電形光変調器２１を取り付けた場合には、例えば円環状に並べて配列される隣の送信アンテナユニット１０からの電波の廻り込みの影響を殆どなくし、該無給電形光変調器２１を組み込んだ送信アンテナユニット１０が放射する電波だけを確実に受信することができると言う利点がある。また無給電形光変調器２１をレドーム１３に取り付ける場合には、該無給電形光変調器２１とレドーム１３と一体化しておくことが容易なので、その取り扱いの容易化を図りうる等の利点がある。
【００２２】
かくして上述した如く送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）に組み込んだ無給電形光変調器２１に光ファイバ２２を介してレーザダイオード部３１からレーザ光を導入すれば、送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）が正常に電波を放出していれば、この電波により前記無給電形光変調器２１において上記レーザ光が変調され、逆に送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）が電波を放出していない場合には、上記レーザ光が変調されることがない。従って無給電形光変調器２１にて折り返して光ファィバ２２を介して受光されるレーザ光の変調成分を調べることで、該送信アンテナ１（送信アンテナユニット１０）が正常に電波を放出しているか否かを確実に判定し、その動作状態を効果的に監視することが可能となる。
【００２３】
尚、放送塔２に送信アンテナ１を構成する複数の送信アンテナユニット１０が配置される場合には、これらの各送信アンテナユニット１０のそれぞれに無給電形光変調器２１を組み込むようにすれば良い。そして図５に示すように送信アンテナ１と監視装置３０との間に、複数本の光ファイバを束ねた光ファイバケーブルを敷設し、送信アンテナ１の近傍において上記光ファイバケーブルから個々の光ファイバ２２を引き出して各無給電形光変調器２１に連結するようにすれば良い。そして監視装置３０側においては、光スイッチ３４を介して前記各光ファィバ２２に選択的にレーザ光を導入し、当該光ファイバ２２に連結された無給電形光変調器２１からの戻りレーザ光を受光するようにすれば良い。このような光スイッチ３４を介して光ファイバ２２を、ひいてはその光ファイバ２２に結合された無給電形光変調器２１を選択することで、当該無給電形光変調器２１を組み込んだ送信アンテナユニット１０の動作状態だけを確実に監視することが可能となる。
【００２４】
ちなみに光スイッチ３４の駆動は、常時、巡回的に光ファイバ２２を選択するようにしても良く、或いは送信アンテナ１のメンテナンス時にのみ監視対象を指定してマニュアル的に行うようにしても良い。例えば多面合成アンテナを構成する送信アンテナユニット１０の数が４面である場合のようにその面数が少ない場合には、１つの送信アンテナユニット１０が故障しただけでもその影響が大きいので、常時、巡回的に各送信アンテナユニット１０の動作状態を監視することが望ましい。また逆に２０面・３０面形の多面合成アンテナにおいては、１つの送信アンテナユニット１０が故障しても、故障した送信アンテナユニット１０に隣接する送信アンテナユニット１０によって放射電波強度の低下を補うことができるので、予め定められたメンテナンス時点毎に各送信アンテナユニット１０の動作状態を調べるだけでも十分である。従って実際的には、送信アンテナ１の設備仕様やその設置条件等に応じてその監視動作モードを設定するようにしておけば良い。
【００２５】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここでは放送用送信アンテナの監視を例に説明したが、通信用のパラボラアンテナ１ａからの電波の放射状態を監視する場合にも同様に適用することができる。この場合には、そのパラボラ面等に無給電形光変調器２１を組み込んでおけば良い。また受光部３２により受光されたレーザ光の変調成分を検出する場合には、レーザ光の受光量に応じて変化する受光部３２からの電気信号を増幅し、その高周波成分を電気的に検出するようにすれば十分である。
【００２６】
また上述した構造以外の送信アンテナ、例えばフェーズアレイアンテナやマイクロストリップアンテナ等にも無給電形光変調器２１を組み込んで、その動作状態を監視することも勿論可能である。ちなみにマイクロストリップアンテナの場合、該マイクロストリップアンテナと無給電形光変調器とを集積一体化して構築することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンテナ監視システムにおける送信アンテナ部の構成を示す図。
【図２】送信アンテナに組み込まれる無給電形光変調器と監視装置との接続関係を示す図。
【図３】無給電形光変調器の概略構成とその動作機能を説明する為の図。
【図４】送信アンテナユニットへの無給電形光変調器の取り付け例を示す図。
【図５】複数の無給電形光変調器と監視装置との接続例を示す図。
【図６】エアーモニタ方式による従来のアンテナ監視の形態を示す図。
【図７】ＶＳＷＲの監視による従来のアンテナ監視の形態を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１  送信アンテナ
１０  送信アンテナユニット
１１  反射板
１１ａ  主反射板
１１ｂ  補助反射板
１２  双ループアンテナ
２１  無給電形光変調器
２２  光ファイバ
３０  監視装置
３１  レーザダイオード部（レーザ光源）
３２  受光部(受光器)
３３  光サーキュレータ
３４  光スイッチ
【図１】
2005086347.tif 000003
【図２】
2005086347.tif 000004
【図３】
2005086347.tif 000005
【図４】
2005086347.tif 000006
【図５】
2005086347.tif 000007
【図６】
2005086347.tif 000008
【図７】
2005086347.tif 000009