(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末への信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部からの信号を無線端末へ送信するためのアンテナと、
前記増幅部からの信号を終端するための終端器と、
前記増幅部を、前記アンテナ又は前記終端器に切り替えて接続するためのスイッチと、
前記増幅部から前記アンテナ又は前記終端器に出力される進行波と、該進行波が反射されて前記増幅部へ戻る反射波との合成波を抽出する結合部と、
所定のタイミングにおける前記結合部で抽出された合成波の電力を出力する検波回路と、
前記増幅部及び前記アンテナの故障がない状態において、前記スイッチにより前記増幅部を前記アンテナ又は前記アンテナに代えて取り付けられる外部終端器に接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第１の電力の値と、前記スイッチにより前記増幅部を前記終端器に接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第２の電力の値とが予め記憶された記憶部と、
運用中に、前記検波回路から入力した電力の値に基づき、前記増幅部側の故障及び前記アンテナ側の故障のいずれかを判断する処理部と
を備え、
前記処理部は、
前記スイッチにより前記増幅部と前記アンテナとを接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第３の電力の値を入力し、
入力された第３の電力の値が、前記記憶部に記憶された第１の電力の値に基づく第１の範囲の外にあることにより、前記スイッチよりも前記増幅部側又は前記アンテナ側が故障であることを検出し、
前記スイッチにより前記増幅部と前記終端器とを接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第４の電力の値を入力し、
入力された第４の電力の値が、前記記憶部に記憶された第２の電力の値に基づく第２の範囲内にあるか否かにより、前記増幅部側の故障及び前記アンテナ側の故障のいずれであるかを判断する無線通信装置。
【請求項２】
前記処理部は、
入力された第４の電力の値が第２の範囲内である場合に、前記アンテナの故障又は前記アンテナから前記スイッチの間の故障と判断し、
入力された第４の電力の値が第２の範囲外である場合に、前記増幅部の故障又は前記増幅部の入力端よりも前の回路の故障と判断する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記結合部は、
入力端と、
前記入力端に接続された出力端と、
前記入力端と前記出力端との接続線に、コンデンサ又はカプラ又は該接続線を通過する電力の量をモニタするための素子を介して接続される抽出端と
を有する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
予め定められた位相変動量に従い、進行波及び反射波の位相を制御する可変位相器をさらに備えた請求項１に記載の無線装置。
【請求項５】
無線端末への信号を増幅する第１の増幅部と、
前記第１の増幅部からの信号をさらに増幅する第２の増幅部と、
前記第１の増幅部からの信号を終端するための終端器と、
前記第１の増幅部を、前記第２の増幅部又は前記終端器に切り替えて接続するためのスイッチと、
前記第１の増幅部から前記第２の増幅部又は前記終端器に出力される進行波と、該進行波が反射されて前記第１の増幅部へ戻る反射波との合成波を抽出する結合部と、
所定のタイミングにおける前記結合部で抽出された合成波の電力を出力する検波回路と、
前記第１の増幅部及び前記第２の増幅部の故障がない状態において、前記スイッチにより前記第１の増幅部を前記第２の増幅部に接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第１の電力の値と、前記スイッチにより前記第１の増幅部を前記終端器に接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第２の電力の値とが予め記憶された記憶部と、
運用中に、前記検波回路から入力した電力の値に基づき、前記第１の増幅部側の故障及び前記第２の増幅部側の故障のいずれかを判断する処理部と
を備え、
前記処理部は、
前記スイッチにより前記第１の増幅部と前記第２の増幅部とを接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第３の電力の値を入力し、
入力された第３の電力の値が、前記記憶部に記憶された第１の電力の値に基づく第１の範囲の外にあることにより、前記スイッチよりも前記第１の増幅部側又は前記第２の増幅部側が故障であることを検出し、
前記スイッチにより前記第１の増幅部と前記終端器とを接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第４の電力の値を入力し、
入力された第４の電力の値が、前記記憶部に記憶された第２の電力の値に基づく第２の範囲内にあるか否かにより、前記第１の増幅部側の故障及び前記第２の増幅部側の故障のいずれであるかを判断する無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に係り、特に、移動体又は無線通信システムにおける基地局等に設けられるアンテナおよびアンテナ給電系の監視装置、故障検出回路を有する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの故障を検出する方法として、従来は、図９に例示する様に電力増幅部側（ＲＦ  ＩＮ）からの進行波電力Ｐｆと、アンテナ側（ＲＦ  ＯＵＴ）からの反射波電力Ｐｒを個別に検出し、進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒの差分ΔＰを計算し、この計算結果ΔＰがしきい値Ｐｒｅｆを超えたか否かでアンテナ側の故障を検出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、図１０に例示する様に、アンテナ側からの反射波電力Ｐｒのみを監視してアンテナ側の故障を検出する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−８６８２０号公報
【特許文献２】特開平６−２９６１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の方法の場合、進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒとを分離するブロック（例えば、サーキュレータ）においては、進行波電力Ｐｆ用のレベル検出回路と、反射波電力Ｐｒ用のレベル検出回路が必要となり、装置として高価になっていた。また、進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒを分離するブロックの入力側と出力側のインピーダンスが、例えば５０Ωに整合されていなくては、正確な電力値が検出できないが、アンテナ側に故障が発生することで、整合が崩れるため、正確な電力を検出できない場合があった。更に、後者（特許文献２）のアンテナ側からの反射波電力Ｐｒのみを監視してアンテナ側の故障を検出する場合は、アンテナ側の故障は検出できても、送信機側の特に電力増幅部の故障は検出できない課題があった。
また、アンテナを設置作業者が取り付けるタイプで送信電力の比較的大きい無線機は、無線機の動作中に設置作業者がアンテナを取り外したり、または、アンテナが正しく取り付けられていないにもかかわらず、無線機の電源を投入してしまう場合がある。この時、送信した進行波電力Ｐｆがアンテナ接続端において反射し、反射波電力Ｐｒ（進行波電力Ｐｆとほぼ同じ）が送信回路最終段の電力増幅部の出力端子に印加されることになる。この様な状況においては、電力増幅部の性能を劣化させる。また、アンテナが外れた状態では、結果としてアンテナから所望の電力が出力されないので、通信システムにおいては通信距離が激減する等トラフィックを著しく低下させてしまう。
特にインフラとして使われている無線機や、緊急連絡用の無線機は、アンテナからの送信電力が低い場合、異常であると判断し、早急に原因究明、異常個所の究明および修理する必要がある。
本発明は、以上の点に鑑み、無線機の故障箇所が、アンテナなのか電力増幅部なのかを切り分ける事が可能な無線通信装置を提供することを目的とする。また、本発明は、進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒを分離することなく、アンテナまたは次段の電力増幅部の故障なのか、手前にある電力増幅部の故障なのかを検出することを目的のひとつとする。さらに、本発明は、回路の基板上のライン長、アンテナケーブルの全長などを考慮せずに設計できる装置を提供することを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
無線装置の故障検出装置は、例えば、高周波信号を電力増幅する電力増幅部と、前記電力増幅部からアンテナに送出される進行波電力Ｐｆとアンテナから電力増幅部へ戻る反射波電力Ｐｒとの合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌを取り出す結合部と、前記合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、送信電力Ｐｆをアンテナ方向と終端器方向に切り替える高周波スイッチと、前記終端器と、Ａ／Ｄ変換器の出力を収納するメモリと高周波スイッチやメモリを制御するＣＰＵを備える。
さらに、高周波スイッチとアンテナの間に、ＣＰＵで制御可能な可変位相器を備えてもよい。また、上述のアンテナの代わりに、次段の電力増幅部等を備え、本故障検出装置を両電力増幅部の間に備えてもよい。
【０００６】
本発明の第１の解決手段によると、
無線端末への信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部からの信号を無線端末へ送信するためのアンテナと、
前記増幅部からの信号を終端するための終端器と、
前記増幅部を、前記アンテナ又は前記終端器に切り替えて接続するためのスイッチと、
前記増幅部から前記アンテナ又は前記終端器に出力される進行波と、該進行波が反射されて前記増幅部へ戻る反射波との合成波を抽出する結合部と、
所定のタイミングにおける前記結合部で抽出された合成波の電力を出力する検波回路と、
前記増幅部及び前記アンテナの故障がない状態において、前記スイッチにより前記増幅部を前記アンテナ又は前記アンテナに代えて取り付けられる外部終端器に接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第１の電力の値と、前記スイッチにより前記増幅部を前記終端器に接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第２の電力の値とが予め記憶された記憶部と、
運用中に、前記検波回路から入力した電力の値に基づき、前記増幅部側の故障及び前記アンテナ側の故障のいずれかを判断する処理部と
を備え、
前記処理部は、
前記スイッチにより前記増幅部と前記アンテナとを接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第３の電力の値を入力し、
入力された第３の電力の値が、前記記憶部に記憶された第１の電力の値に基づく第１の範囲の外にあることにより、前記スイッチよりも前記増幅部側又は前記アンテナ側が故障であることを検出し、
前記スイッチにより前記増幅部と前記終端器とを接続して前記増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第４の電力の値を入力し、
入力された第４の電力の値が、前記記憶部に記憶された第２の電力の値に基づく第２の範囲内にあるか否かにより、前記増幅部側の故障及び前記アンテナ側の故障のいずれであるかを判断する無線通信装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の解決手段によると、
無線端末への信号を増幅する第１の増幅部と、
前記第１の増幅部からの信号をさらに増幅する第２の増幅部と、
前記第１の増幅部からの信号を終端するための終端器と、
前記第１の増幅部を、前記第２の増幅部又は前記終端器に切り替えて接続するためのスイッチと、
前記第１の増幅部から前記第２の増幅部又は前記終端器に出力される進行波と、該進行波が反射されて前記第１の増幅部へ戻る反射波との合成波を抽出する結合部と、
所定のタイミングにおける前記結合部で抽出された合成波の電力を出力する検波回路と、
前記第１の増幅部及び前記第２の増幅部の故障がない状態において、前記スイッチにより前記第１の増幅部を前記第２の増幅部に接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第１の電力の値と、前記スイッチにより前記第１の増幅部を前記終端器に接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第２の電力の値とが予め記憶された記憶部と、
運用中に、前記検波回路から入力した電力の値に基づき、前記第１の増幅部側の故障及び前記第２の増幅部側の故障のいずれかを判断する処理部と
を備え、
前記処理部は、
前記スイッチにより前記第１の増幅部と前記第２の増幅部とを接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第３の電力の値を入力し、
入力された第３の電力の値が、前記記憶部に記憶された第１の電力の値に基づく第１の範囲の外にあることにより、前記スイッチよりも前記第１の増幅部側又は前記第２の増幅部側が故障であることを検出し、
前記スイッチにより前記第１の増幅部と前記終端器とを接続して前記第１の増幅部から信号を送信し、前記結合部を介して前記検波回路により取得された第４の電力の値を入力し、
入力された第４の電力の値が、前記記憶部に記憶された第２の電力の値に基づく第２の範囲内にあるか否かにより、前記第１の増幅部側の故障及び前記第２の増幅部側の故障のいずれであるかを判断する無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、無線機の故障箇所が、アンテナなのか電力増幅部なのかを切り分ける事が可能な無線通信装置を提供することができる。また、本発明によると、進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒを分離することなく、アンテナまたは次段の電力増幅部の故障なのか、手前にある電力増幅部の故障なのかを検出することができる。さらに、本発明によると、回路の基板上のライン長、アンテナケーブルの全長などを考慮せずに設計できる装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
１．第１の実施の形態
（装置構成）
図１は、無線通信装置の構成図である。
無線通信装置１００は、図１の様に、例えば、アンテナ１０８と、無線端末への高周波信号を電力増幅する電力増幅部１０３と、電力増幅部１０３からアンテナ１０８に送出される電力Ｐｆとアンテナ１０８から電力増幅部１０３へ戻る電力Ｐｒの合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌを取り出す結合部１０４と、検出回路１１５と、取り出した合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０９と、送信電力Ｐｆをアンテナ１０８方向と終端器１０６方向に切り替える高周波スイッチ１０５と、終端器１０６と、Ａ／Ｄ変換したＰｃｐｌ値を収納（記憶）するメモリ（記憶部）１１１と、高周波スイッチ１０５やメモリ１１１を制御するＣＰＵ（処理部）１１０とを備える。無線通信装置１００は、送受信回路部１０２と、送受信切り替えスイッチ１０７とをさらに備えてもよい。ベースバンド部１０１は、上述のＡ／Ｄ変換器１０９と、ＣＰＵ１１０と、メモリ１１１とを有する。なお、本実施の形態は、検出回路１１５の出力をＡ／Ｄ変換器１０９で変換してディジタル処理しているが、アナログ処理するようにしてもよい。
本実施の形態では、結合部１０４で取り出す電力Ｐｃｐｌが電力増幅部１０３からアンテナ１０８方向の進行波電力Ｐｆなのか、アンテナから電力増幅部１０３への反射波電力Ｐｒなのかを区別する必要が無い。従って、結合部１０４は、サーキュレータや方向性結合器を用いずに構成でき、例えば、セラミックコンデンサ１個と、非常に小スペースでかつ安価に構成できる。
【００１０】
図１１は、結合部１０４の構成例を示す図である。
結合部１０４の例を挙げると、図１１の様に接続されたコンデンサ１つの結合部１０４’で構成できる。また、本特許に限らず、通常、電力検出用に置かれる検波回路１１５がある。検波回路１１５は、入力された電力Ｐｃｐｌを、例えばポジティブ・ピーク・ホールドし、合成電力（例えばピーク値）に比例した電圧Ｖｃｐｌに変換する。なお、ピーク値以外にも、実効値、平均値等、所定のタイミング、範囲における適宜の値を取ってもよい。
例えば、アンテナ１０８で異常が起こり、反射波Ｐｒが発生すると、合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌは、検波回路１１５にて、例えばポジティブ・ピーク・ホールドされ、合成電力に比例した電圧Ｖｃｐｌに変換される。反射波Ｐｒが発生するにせよ、電力増幅部１０３が故障するにせよ、合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌの変化は、合成電力に比例した電圧Ｖｃｐｌの変化としてＡ／Ｄ変換器１０９にとりこまれ、ＣＰＵ１１０が判断できるディジタル値の変化となって現れる。なお、本実施の形態では、電圧Ｖｃｐｌの変化として取り込んでいるが、電力Ｐｃｐｌに対応しているため、電力Ｐｃｐｌを取り込んだものとして説明する。なお、検出回路１１５からの出力は、電圧Ｖｃｐｌ以外にも、電力Ｐｃｐｌに応じた適宜の出力であってもよい。また、ＣＰＵ１１０は、入力した電圧Ｖｃｐｌから電力Ｐｃｐｌを求めてもよい。
【００１１】
結合部１０４は、図示のように、入力端と、入力端に接続された出力端と、入力端と出力端との接続線に、コンデンサを介して接続される抽出端とを有する。なお、上述のコンデンサは一例であり、カプラでもよいし、電力をわずかに分配し、通過する電力の量をモニタできる素子、回路を用いてもよい。
ＣＰＵ１１０がＡ／Ｄ変換器１０９より値を取り込むタイミングは、アンテナ１０８や電力増幅部１０３が異常でない場合に、送信ごとに違った値とならないように決める。本実施の形態を利用する無線システムによって異なるが、例えば、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）なら、スタートシンボル（ＳＳ）、プリアンブル（ＰＲ）の送信中が良い。また、制御ＣＨ（ＣＣＨ）だけ、通信ＣＨ（ＴＣＨ）だけに適用すると決めておけば、上記２つに更に、ユニークワード（ＵＷ）までの範囲内の決まったタイミングで取り込めば良い。
【００１２】
（前処理）
図７は、高周波スイッチをアンテナ又は外部終端器側に接続した時の構成図である。図８は、高周波スイッチを終端器側に接続した時の構成図である。図１２は、シールドルームのイメージ図である。
例えば、製品出荷前などアンテナ１０８と増幅器１０３に故障がない状態で、アンテナ１０８、もしくは、図７の様に外部終端器１１４を正しく取り付ける。また、高周波スイッチ１０５を図７の様にアンテナ１０８（もしくは外部終端器１１４）側に接続し、電力（信号）の送信を開始する。次に、結合部１０４で検出される進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒで生成される合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌをメモリ１１１にＰＡｉｎｉ（第１の電力）として記憶する。続いて、一度、送信を止め、高周波スイッチ１０５を図８の様に終端器１０６側に接続した状態で、電力（信号）の送信を開始し、その時検出される合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌを正常値ＰＴｉｎｉ（第２の電力）としてメモリ１１１に記憶する。
但し、これらメモリ１１１に記憶させる作業、即ち、調整工程にてアンテナ１０８を使う場合は、他の製品からの外来の電波が来ないように、図１２に示すようなシールドケース内、または、シールドルーム１１６内に入れて行うことができる。また、アンテナ１０８でのＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｉｔｏ、電圧定在波比）の変化が製品ばらつきや、測定系の誤差に十分含まれるように、アンテナ１０８周辺には障害物がない状態で作業する。
【００１３】
（故障判断）
図４は、結合部出力の値による正常／異常を判断する為の説明図である。図５は、結合部出力の値による異常箇所を判断する為の説明図である。
製品出荷後の運用状態では、高周波スイッチ１０５は、アンテナ１０８側に接続される。この時に、ＣＰＵ１１０は、結合部１０４及びＡ／Ｄ変換器１０９を介して入力される電力Ｐｃｐｌの値が予め定められた範囲内（例えば、図４のΔＰＡの範囲内）であるかを監視する。ΔＰＡ（第１の範囲）は、上述のＰＡｉｎｉと、予め定められた第１の許容誤差（下側許容誤差ＥＡＬｃｏｎｓｔ、上側許容誤差ＥＡＨｃｏｎｓｔ）により定められる。なお、下側許容誤差ＥＡＬｃｏｎｓｔと上側許容誤差ＥＡＨｃｏｎｓｔは、異なる値を設定することができるが、同じ値を用いてもよい。
検出される電力Ｐｃｐｌの値は、ΔＰＡの上側、下側の両方に外れる可能性がある。電力増幅部１０３の故障の場合は、例えば単に電力を増幅できなくなる又は増幅量が不足する故障だけでなく、発振する場合も考えられる。電力Ｐｃｐｌの値は、故障ならΔＰＡの下側に外れ、発振ならΔＰＡの上側に外れる。一方、アンテナ１０８が故障した場合は、特性インピーダンスが設計値から外れ、そこで電力の反射が生じる。電力Ｐｃｐｌの値は、例えば進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒの合成が波の山同士ならΔＰＡの上側に外れ、山と谷なら節になりΔＰＡの下側に外れる。
【００１４】
もし、電力Ｐｃｐｌがしきい値ΔＰＡの範囲を超えた（外れた）場合、ＣＰＵ１１０は、アンテナ１０８側に接続された高周波スイッチ１０５を、再び終端器１０６側に切替える。ＣＰＵ１１０は、結合部１０４及び検出回路１１５で検出され、Ａ／Ｄ変換器１０９で変換された電力Ｐｃｐｌの値が予め定められた範囲内（例えば、図５のΔＰＴの範囲内）であればアンテナ１０８側の故障と判断し、逆に検出電力ＰｃｐｌがΔＰＴの範囲外であれば電力増幅部１０３の故障と判断する。ΔＰＴ（第２の範囲）は、上述のＰＴｉｎｉと、予め定められた第２の許容誤差（下側許容誤差ＥＴＬｃｏｎｓｔ、上側許容誤差ＥＴＨｃｏｎｓｔ）により定められる。なお、下側許容誤差ＥＴＬｃｏｎｓｔと上側許容誤差ＥＴＨｃｏｎｓｔは、異なる値を設定することができるが、同じ値を用いてもよい。
正常なアンテナは特性インピーダンスが他の高周波回路ブロックと同じ、例えば５０Ωになっており、そこでは反射波電力Ｐｒは、設計上どうしても発生する極僅かなミスマッチ分しか発生せず、そのミスマッチ分はΔＰＡおよびΔＰＴの許容量内に含まれる。正常なアンテナでは、極僅かな反射波電力を除き残りの大部分の電力が外へ放出され、検出される電力Ｐｃｐｌは、ほぼ進行波電力Ｐｆである。同様に、終端器１０６でも反射波電力Ｐｒは、設計上どうしても発生する極僅かなミスマッチ分しか発生せず、電力の大部分は熱に変わる。
【００１５】
（フローチャート）
図３は、アンテナ１０８側の故障か、電力増幅部１０３の故障かの判断のフローチャートである。ここで、Ａ／Ｄ変換は、結合部１０４で検出された電力Ｐｃｐｌの情報をディジタル値に変換しているだけなので、変換式は省略する。
以下の説明では、製品出荷前の高周波スイッチ１０５を終端器１０６側に接続した時の結合電力をＰＴｉｎｉ、アンテナ１０８側に接続した時の結合電力をＰＡｉｎｉとし、高周波スイッチ１０５が、アンテナ側に接続されている時の、上側読み取り誤差をＥＡＨｃｏｎｓｔ、下側読み取り誤差をＥＡＬｃｏｎｓｔとし、高周波スイッチ１０５が、終端器側に接続されている時の、上側読み取り誤差をＥＴＨｃｏｎｓｔ、下側読み取り誤差をＥＴＬｃｏｎｓｔとし、実運用時、常時或いは定期的に監視されている結合部１０４にて検出した電力をＰｃｐｌとする。
なお、受信回路と送信回路でアンテナを共用する様な、図１の様な構成では、送受信切り替えスイッチ１０７を入れても良い。
まず、ＣＰＵ１１０は、製品出荷前の高周波スイッチ１０５を終端器１０６側に接続した時の結合電力ＰＴｉｎｉと、アンテナ１０８側に接続した時の結合電力ＰＡｉｎｉとを取得する（Ｓ１０１）。具体的には、無線通信装置は、製品出荷前に、アンテナ１０８もしくは図７の様に外部終端器１１４を正しく取り付けた状態で、高周波スイッチ１０５を図７の様にアンテナ１０８（もしくは外部終端器１１４）側に接続し、電力の送信を開始する。次に結合部１０４で検出される、進行波電力Ｐｆと反射波電力Ｐｒで生成される合成電力に比例した電力Ｐｃｐｌを、Ａ／Ｄ変換器１０９でディジタル信号に変換し、メモリ１１１にＰＡｉｎｉとして記憶する。続いて、一度送信を止め、図８の様に高周波スイッチ１０５を終端器１０６に接続し、電力を送信した時の結合部１０４で検出した合成波電力Ｐｃｐｌを、Ａ／Ｄ変換器１０９でディジタル信号に変換し、メモリ１１１にＰＴｉｎｉとして記憶する。なお、これらの処理はＣＰＵ１１０の指示により実行されることができる。
【００１６】
またＣＰＵ１１０は、適宜のタイミングで、高周波スイッチ１０５がアンテナ１０８側に接続されている時の上側読み取り誤差ＥＡＨｃｏｎｓｔ及び下側読み取り誤差ＥＡＬｃｏｎｓｔと、高周波スイッチ１０５が終端器１０６側に接続されている時の上側読み取り誤差ＥＴＨｃｏｎｓｔ及び下側読み取り誤差ＥＴＬｃｏｎｓｔとを設定する。なお、これらの値は、予めメモリ１１１に記憶しておくことができる。
出荷された無線通信装置１００は、設置工事後に運用状態に設定され、運用を開始する（Ｓ１０３）。その際、高周波スイッチ１０５は図１の様にアンテナ１０８側に接続された状態で電力が送信される。
ＣＰＵ１１０は、送信が開始されたか判断する（Ｓ１０５）。ここで「送信開始」の「送信」とは、例えば、本実施の形態で電力を監視する周期毎に発生する送信を意味している。例えば、ＰＨＳで制御チャネル（ＣＣＨ）を送信する度に電力を監視する事に決めたのなら、「ＣＣＨを送信する時」を指す。ＣＰＵ１１０は、送信が開始されなければ、ステップＳ１０５の処理を繰り返す。
ＣＰＵ１１０は、送信が開始されると（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、送信フラグを立てる（Ｓ１０７）。また、送信フラグが立っている間、以下の処理を繰り返し実行する（Ｓ１０９〜Ｓ１２７）。
【００１７】
ＣＰＵ１１０は、結合部１０４及び検出回路１１５で検出される合成波電力ＰｃｐｌがＰＡｉｎｉとほとんど変わらないか判断する（Ｓ１１１）。具体的には、ＣＰＵ１１０は、Ｐｃｐｌが、ΔＰＡの範囲内か否かを判断する（Ｓ１１１）。より具体的には、
ＰＡｉｎｉ−ＥＡＬｃｏｎｓｔ≦Ｐｃｐｌ≦ＰＡｉｎｉ＋ＥＡＨｃｏｎｓｔ
であるか判断する。ＣＰＵ１１０は、ＰｃｐｌがΔＰＡの範囲内にあれば（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、正常な状態にあると判断して、ステップＳ１０９以降の処理を繰り返す。
一方、Ｐｃｐｌが、ΔＰＡの範囲内になければ、すなわち
Ｐｃｐｌ＜ＰＡｉｎｉ−ＥＡＬｃｏｎｓｔ、または、
ＰＡｉｎｉ＋ＥＡＨｃｏｎｓｔ＜Ｐｃｐｌ
の場合は（Ｓ１１１：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップ１１３に移り、以降の処理で電力増幅部１０３側の故障なのか、アンテナ１０８側の故障なのかの判別を行なう。これにより故障箇所を特定できる。
ステップＳ１１３では、電力の送信をストップする（Ｓ１１３）。また、ＣＰＵ１１０は、高周波スイッチ１０５を終端器１０６側に切り替える（Ｓ１１５）。その後、再び電力を送信する（Ｓ１１７）。
ＣＰＵ１１０は、高周波スイッチ１０５を終端器１０６側に接続し電力を送信した際に、結合部１０４で得られる合成波電力（ここでは、終端器１０６では反射が起こらないので、進行波電力Ｐｆ＝合成波電力になる）Ｐｃｐｌが、ΔＰＴの範囲内か否かを判断する（Ｓ１１９）。より具体的には、
ＰＴｉｎｉ−ＥＴＬｃｏｎｓｔ≦Ｐｃｐｌ≦ＰＴｉｎｉ＋ＥＴＨｃｏｎｓｔ
を満たすか判断する。ＣＰＵ１１０は、ΔＰＴの範囲内にある場合（Ｓ１１９：Ｙｅｓ）、ＰｃｐｌがＰＴｉｎｉとほとんど変わらないと判断できるので、電力増幅部１０３の故障ではないと判断できる。従って、故障が電力増幅部１０３側かアンテナ１０８側のいずれかであるとすれば、アンテナ１０８側の故障と判断できる。ＣＰＵ１１０は、アンテナ１０８の故障を適宜の表示部に表示する（Ｓ１２１）。なお、ＣＰＵ１１０は、アンテナ１０８の故障を示す情報を出力部から適宜の装置に出力してもよい。
【００１８】
一方、Ｐｃｐｌが、ΔＰＴの範囲内になければ、すなわち
Ｐｃｐｌ＜ＰＴｉｎｉ−ＥＴＬｃｏｎｓｔ、または、
ＰＴｉｎｉ＋ＥＴＨｃｏｎｓｔ＜Ｐｃｐｌ
の場合は（Ｓ１１９、Ｎｏ）、電力増幅部１０３の出力電力が不十分であるか、異常事態による過剰出力電力状態なので、ＣＰＵ１１０は電力増幅部１０３の故障と判断できる。ＣＰＵ１１０は、電力増幅部１０３の故障を適宜の表示部に表示する（Ｓ１２３）。なお、ＣＰＵ１１０は、電力増幅部１０３の故障を示す情報を出力部から適宜の装置に出力してもよい。
ＣＰＵ１１０は、送信フラグを解除する（Ｓ１２５）。送信フラグが解除されると、ステップＳ１０５に戻り、以降の処理を実行する。
なお、ＣＰＵ１１０は、結合部１０４より電力増幅部１０３側の故障、アンテナ１０８側の故障を判断できるが、故障が電力増幅部１０３及びアンテナ１０８のいずれかであるとすれば、ＣＰＵ１１０は、電力増幅部１０３の故障、アンテナ１０８の故障と判断して、表示部に表示等してもよい。
【００１９】
２．第２の実施の形態
図２は、可変位相器を備えた無線通信装置の構成図である。
本実施の形態の無線通信装置２００は、上記第１の実施の形態の構成に、図２の様に、高周波スイッチ１０５とアンテナ１０８の間にＣＰＵ１１０で位相が制御可能な可変位相器１１２をさらに備える。これにより、送信回路の基板上のライン長、アンテナケーブルの全長などを考慮せずに設計することが可能になる。
無線装置を製造する場合、プリント基板や高周波用の同軸ケーブル等、決まった電気長のものを用いるが、図１の構成の場合、設計段階でアンテナ１０８が故障した際に、検出する電力Ｐｃｐｌは、図４に示すΔＰＡの外側の電力にならなくてはならない。正常に電力が送出されないアンテナでは、当然、電波が反射するが、検出箇所となる結合部１０４にて、進行波と反射波の位相が１８０度付近になる線路長がある。従って、図１の構成にする場合は、アンテナ１０８故障時に、結合部１０４にて検出される電力Ｐｃｐｌが、ΔＰＡの外側の電力になるように、配線長を考慮する必要がある。
なお、図２に示した可変位相器１１２と同じ機能を持ったものは、ＣＰＵ１１０で制御せずに手動で調整するものもあり、これを用いてもよいが、量産するのであればＣＰＵ１１０等で位相制御可能なものが適している。図２の各部の詳細は、上述の第１の実施の形態と同様であるので省略する。
【００２０】
図６は、位相変動の説明をする為の説明図である。以降、原理を説明する。
例えば、図６の様に、結合部１０４の検出端子ａと出力端子ｂ間の位相変動をφ０、高周波スイッチ１０５の位相変動をφｓｗ、可変位相器１１２の位相変動をφ、送受信切り替えスイッチ１０７の位相変動をφｔｒ、アンテナコネクタの位相変動をφｃとする。また、結合部１０４と高周波スイッチ１０５の間の配線長をｌ１、波長短縮率をｋ１、高周波スイッチ１０５と可変位相器１１２の配線長をｌ２、波長短縮率をｋ２、可変位相器１１２と送受信切り替えスイッチ１０７の配線長をｌ３、波長短縮率をｋ３、送受信切り替えスイッチ１０７とアンテナコネクタ１１３の配線長をｌ４、波長短縮率をｋ４とする。このとき、結合部１０４から、アンテナコネクタ１１３までの進行波の位相変動は、次式で表せる。
【数１】
0004418440.tif 000002
一方、反射波の位相変動量は、次式で表せる。
【数２】
0004418440.tif 000003
また、アンテナコネクタ１１３では、オープンとショートが考えられ、そこでの位相変動量は、次式で表せる。
【数３】
0004418440.tif 000004
結合部１０４の検出端子ａにて観測できる入力信号の位相をθ、進行波の検出端子での出力電力をＰｆとすると、
【数４】
0004418440.tif 000005
但し０≦θ＜２π
と電力の変化量が両読み取り誤差（ＥＡＨｃｏｎｓｔとＥＡＬｃｏｎｓｔ）を越えるように、位相変動φを調整すれば良い。
【００２１】
図１３は、可変位相器１１２を設けた場合の位相調整の説明図である。
位相変動φの調整は、図１３の様にアンテナ１０８の代わりにアンテナの故障を想定したジグ１１７を取り付け、可変位相器１１２へのＣＰＵ１１０からの制御信号を色々変え、最もＰｃｐｌとして検出し易い制御信号を採用すれば良い。アンテナ故障ジグ１１７は、ショート、オープン等の、アンテナ１０８の全ての故障モードに対応したものを用いることができる。
設計完了の時点ではプリント基板や同軸ケーブルの電気長は決まっているので、ＣＰＵ１１０からの、例えば適宜の変換器でＤＡ変換した電圧等の可変位相器１１２への制御信号も決まった値となる。この値は、例えばメモリに記憶しておくことができる。
【００２２】
３．第３の実施の形態
図１４は、次段に増幅器を設けた場合の説明図である。
第１及び第２の実施の形態において、図１や図２に示した構成は、アンテナ１０８側が故障する可能性があるので、それを検出したい時の為であるが、同様に、二つの故障する可能性のある電力増幅器がある様な無線通信装置にも適用可能である。例えば、各電力増幅器の故障を検出するために適用できる。
無線通信装置３００は、例えば、図１４の様に結合部１０４、高周波スイッチ１０５、終端器１０６を二つの電力増幅器（第１の電力増幅器１０３、第２の電力増幅器１１８）の間に入れる設計をすれば、電力増幅器１０３やそれよりも前が故障したのか、次段の電力増幅器１１８が故障したのかを切り分けられる。例えば、第１の実施の形態におけるアンテナの故障が次段の電力増幅器１１８の故障に対応する。
但し、この場合は電力増幅器の入出力間には、ある程度のアイソレーションがあるのでアンテナ１０８の故障検知までは期待できない。なお、次段増幅器１１８の後に、第１の実施の形態の構成を適用することでアンテナの故障は検出できる。
なお、各部の詳細については、第１の実施の形態と同様であるので省略する。また、図示の例では増幅器が２段の構成を示しているが、適宜の数の増幅器と、各増幅器の間に結合器１０４、スイッチ１０５、終端器１０８がそれぞれ配置されるようにしてもよい。
【００２３】
４．第４の実施の形態
図１５は、次段に増幅器を設け、さらに可変位相器も設けた場合の説明図である。
更に、図１５の様に、図１４の回路に可変位相器１１２を取り付ければ、結合部１０４から故障を懸念している次段の電力増幅器１１８までの電気長を気にせず配置でき、配置が決まった時点で可変位相器１１２の位相を制御する制御信号を決めれば良くなり、設計が楽になる。なお、各部の詳細については、第１及び第２の実施の形態と同様であるので省略する。
（付記）
なお、上述の各実施の形態では、アンテナ側の故障及び増幅部側の故障について述べたが、アンテナの故障及び増幅部の故障と判断してもよいし、アンテナとスイッチの間（アンテナ側）の故障、スイッチと増幅器の間の故障若しくは増幅器の入力端よりも前の回路の故障等と判断してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、例えば、移動体又は無線通信システム、それら通信システムにおける基地局、基地局に設けられるアンテナおよびアンテナ給電系の監視装置等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】無線通信装置の構成図。
【図２】可変位相器を備えた無線通信装置の構成図。
【図３】無線通信装置の調整と運用時の故障判断フローチャート。
【図４】結合部出力の値による正常／異常を判断する為の説明図。
【図５】結合部出力の値による異常箇所を判断する為の説明図。
【図６】位相変動の説明をする為の説明図。
【図７】高周波スイッチをアンテナ又は外部終端器側に接続した時の構成図。
【図８】高周波スイッチを終端器側に接続した時の構成図。
【図９】従来技術の代表図（１）。
【図１０】従来技術の代表図（２）。
【図１１】結合部の例を示す図。
【図１２】シールドルームのイメージ図。
【図１３】可変位相器を設けた場合の位相調整の説明図。
【図１４】次段に増幅器を設けた場合の説明図。
【図１５】次段に増幅器を設け、可変位相器も設けた場合の説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１００  無線通信装置
１０１  ベースバンド部
１０２  送受信回路部
１０３  電力増幅部
１０４  結合部
１０５  高周波スイッチ
１０６  終端器
１０７  送受信切り替えスイッチ
１０８  アンテナ
１０９  Ａ／Ｄ変換器
１１０  ＣＰＵ
１１１  メモリ
１１２  可変位相器
１１３  アンテナコネクタ
１１４  外部終端器
１１５  検波回路
１１６  シールドルーム
１１７  アンテナ故障ジグ
１１８  次段の電力増幅部
２００  可変位相器をさらに備えた無線通信装置
３００  第２の増幅部をさらに備えた無線通信装置
４００  第２の増幅部と可変位相器をさらに備えた無線通信装置
【図１】
0004418440.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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