(57)【要約】【課題】ＮＦが良好な低雑音増幅装置を提供する。【解決手段】低雑音増幅装置５１における切替回路には、低雑音増幅器２５の入力側とグランドとの間および、低雑音増幅器２５の出力側とグランドとの間の双方に挿入されるとともに、受信する高周波信号の波長に対してほぼ１／４の長さを有した線路５５、５６と、これらの線路５５、５６のそれぞれに接続されるとともに、その一方の端子側にグランドが接続された切替スイッチ５７、５８とを設け、マイクロストリップライン５９はこれらの切替スイッチ５７の他方の端子と切替スイッチ５８の他方の端子間に接続され、制御部５３は検出回路５４から低雑音増幅器２５が故障している旨の信号を得た場合、切替スイッチ５７、５８を他方の端子側へ切り替えるものである。これにより高周波信号が通過する信号ラインに切替スイッチ５７、５８が挿入されないので、信号の損失が小さくできる。【選択図】図１
2007166256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号が入力される入力端子と、この入力端子に入力された信号が供給される低雑音増幅器と、この低雑音増幅器の出力が供給される出力端子と、前記低雑音増幅器の電源端子へ駆動電圧を供給する電源回路と、この電源回路の出力が供給されて前記低雑音増幅器の故障を検出する検出回路と、この検出回路の出力が接続された制御部と、前記入力端子と前記出力端子との間に設けられたバイパス回路と、このバイパス回路を前記低雑音増幅器の入力側と出力側との間に選択的に挿入するために、前記制御部の出力に接続された切替回路とを備え、前記切替回路には、前記低雑音増幅器の入力側とグランドとの間および、前記低雑音増幅器の出力側とグランドとの間の双方に挿入されるとともに、前記高周波信号の波長に対してほぼ１／４の長さを有した線路と、これらの線路のそれぞれに接続されるとともに、その一方の端子側に前記グランドが接続された切替スイッチとを設け、前記バイパス回路はこれらの切替スイッチの他方の端子側同士の間に接続され、前記制御部は前記検出回路から前記低雑音増幅器が故障している旨の信号を得た場合に、前記切替スイッチを他方の端子側へ切り替える低雑音増幅装置。
【請求項２】
バイパス回路は、伝送線路で形成された請求項１に記載の低雑音増幅装置。
【請求項３】
伝送線路は、マイクロストリップラインとした請求項２に記載の低雑音増幅装置。
【請求項４】
バイパス回路は、低雑音増幅器の入・出力側におけるそれぞれインピーダンスと整合する整合回路とした請求項１に記載の低雑音増幅装置。
【請求項５】
切替スイッチは、電子スイッチとした請求項１に記載の低雑音増幅装置。
【請求項６】
切替スイッチには機械的スイッチを用い、電源回路が非動作時には、前記機械的スイッチがバイパス回路側へ接続される請求項１に記載の低雑音増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などの基地局に用いられる低雑音増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の低雑音増幅装置について図面を用いて説明する。図４は、携帯電話の基地局の全体説明図であり、図５は従来の低雑音増幅装置の回路ブロック図である。
【０００３】
まず図４を用いて、基地局１の全体の構成について説明する。図４において、携帯電話２から送信された送信信号３は、アンテナタワー４上に取付けられたアンテナ５で受信される。このアンテナ５で受信された送信信号は塔頂基地局受信部６へ入力され、不要な周波数信号が除去され、必要な希望信号が増幅されて、出力端子６ａから出力される。
【０００４】
一方地上に設置された基地局建屋７の中に地上基地局受信部８が収納されている。そしてアンテナ５で受信した送信信号３は、塔頂基地局受信部６の出力端子６ａから同軸ケーブル９を介して地上基地局受信部８へと供給される。また、基地局建屋７からケーブル１０を介して塔頂基地局受信部６の電力端子６ｂに対して電力が供給されることで、塔頂基地局受信部６が稼動する。
【０００５】
このような基地局１は数ｋｍから数十ｋｍの間隔で配置されており、それら数十箇所の基地局１の管理を基地局管理センター１１が行っている。それぞれの基地局１と基地局管理センター１１との間は、大容量の光ケーブル１２によって接続されている。そして、基地局１を構成する機器には自己の故障を判定する機能が付加されており、故障と判定した場合に各機器が故障信号を出力する。そして、この故障信号を受け取った地上基地局受信装置８は、光ケーブル１２を介して、その情報を基地局管理センターの集中管理装置１３へと送信する。これを受け取った集中管理装置１３は、表示装置１３ａで故障している旨の表示を行う。この表示によって、ある基地局１が故障したことが判ると、整備者がその故障した基地局１を修理のために向かうこととなる。
【０００６】
次に従来の塔頂基地局受信部６について図面を用いて説明する。図５は従来の塔頂基地局受信部６の回路ブロック図である。図５において、従来の塔頂基地局受信部６は、バンドパスフィルタ２１と低雑音増幅装置２２とを含んでいる。
【０００７】
低雑音増幅装置２２は、バンドパスフィルタ２１の出力は入力端子２２ａへ接続される。この入力端子２２ａに入力された送信信号３は、入力整合回路２３へ入力される。この入力整合回路２３の出力は、切替スイッチ２４の共通端子へ供給される。そしてこの切替スイッチ２４の一方の出力端子には低雑音増幅器２５が接続されている。この低雑音増幅器２５で増幅された送信信号３は、切替スイッチ２６の一方の端子へ接続される。ここで、切替スイッチ２４の他方の端子と切替スイッチ２６の他方の端子との間はマイクロストリップライン２７によって接続されている。切替スイッチ２６の共通端子は、出力整合回路２８を介して出力端子２２ｂから同軸ケーブル９へと出力される。
【０００８】
低雑音増幅器２５の電源端子には、電源回路２９が接続されている。この電源回路２９には、ケーブル１０から電源入力端子２２ｃを介して電力が供給されている。そして電源回路２９の出力は検出回路３０へ供給され、この検出回路３０で電源回路２９から出力された電流値を検出している。検出回路３０の出力と双方の切替スイッチ２４、２６との間には制御部３１が挿入されている。
【０００９】
このように構成された低雑音増幅装置２２の動作について説明する。低雑音増幅器２５が正常に動作している状態においては、電源回路２９から低雑音増幅器２５に対して規定の電流が流れる。そして検出回路３０では、この電流値を検知する。つまり低雑音増幅器２５が正常に動作している場合、電源回路２９から入力した電流値（あるいは電圧）の方が基準電流（あるいは電圧）値よりも大きくなり、制御部３１に対して正常に動作している旨の信号を出力する。そしてこの信号を受け取った制御部３１は、切替スイッチ２４と切替スイッチ２６とを共に低雑音増幅器２５へと接続する。
【００１０】
一方、低雑音増幅器２５が故障している状態では、検出回路３０へ入力される電源回路２９の電流は略０Ｖとなるので、規定の閾値以下となる。これにより、検出回路３０から低雑音増幅器２５が故障している旨の信号が出力される。この故障している旨の信号を受け取った制御部３１は、切替スイッチ２４と切替スイッチ２６とをマイクロストリップライン２７側へと切り替える。
【００１１】
このようにすることにより、低雑音増幅器２５の破壊などが起こっても、送信信号３はマイクロストリップライン２７側を経由して地上基地局受信部８へ供給されることとなり、通信回線が全く遮断されてしまわない。
【００１２】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２０００−３１７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながらこのような従来の低雑音増幅装置２２では、送信信号３が通過する信号ラインに対して、切替スイッチ２４が挿入されているので、低雑音増幅器２５が正常稼動の状態において、切替スイッチ２４によって約０．６ｄＢの挿入損失が発生し、ＮＦが悪化するという課題を有している。
【００１４】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、低雑音増幅器が正常稼動の状態において、ＮＦが良好な低雑音増幅装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的を達成するために本発明の低雑音増幅装置における切替回路には、低雑音増幅器の入力側とグランドとの間および、前記低雑音増幅器の出力側とグランドとの間の双方に挿入されるとともに、受信する高周波信号の波長に対してほぼ１／４の長さを有した線路と、これらの線路のそれぞれに接続されるとともに、その一方の端子側に前記グランドが接続された切替スイッチとを設け、バイパス回路はこれらの切替スイッチの他方の端子側同士の間に接続され、制御部は前記検出回路から前記低雑音増幅器が故障している旨の信号を得た場合、前記切替スイッチを他方の端子側へ切り替えるものである。これにより所期の目的を達成できるものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、高周波信号が入力される入力端子と、この入力端子に入力された信号が供給される低雑音増幅器と、この低雑音増幅器の出力が供給される出力端子と、前記低雑音増幅器の電源端子へ駆動電圧を供給する電源回路と、この電源回路の出力が供給されて前記低雑音増幅器の故障を検出する検出回路と、この検出回路が接続された制御部と、前記入力端子と前記出力端子との間に設けられたバイパス回路と、このバイパス回路を前記低雑音増幅器の入力側と出力側との間に選択的に挿入するために、前記制御部の出力が接続された切替回路とを備え、前記切替回路には、前記低雑音増幅器の入力側とグランドとの間および、前記低雑音増幅器の出力側とグランドとの間の双方に挿入されるとともに、前記高周波信号の波長に対してほぼ１／４の長さを有した線路と、これらの線路のそれぞれに接続されるとともに、その一方の端子側に前記グランドが接続された切替スイッチとを設け、前記バイパス回路はこれらの切替スイッチの他方の端子側同士の間に接続され、前記制御部は前記検出回路から前記低雑音増幅器が故障している旨の信号を得た場合、前記切替スイッチを他方の端子側へ切り替える低雑音増幅装置である。
【００１７】
これにより低雑音増幅器が正常に動作している状態においては、高周波信号が通過する信号ラインに切替スイッチが挿入されないので、ロスが小さくなり、ＮＦは良好となる。
【００１８】
また、低雑音増幅器が正常に動作している状態においては、信号ラインとグランドとの間に高周波信号の波長の１／４の長さの線路が挿入されているので、受信する高周波信号に対してインピーダンスが大きくなり、実質的にオープンであるのと同じ状態となる。これにより切替スイッチによる低雑音増幅器の入出力インピーダンスに対しての影響を小さくできるとともに、信号がグランド側へ落ち難くなるので、受信した高周波信号の損失も少なくできる。
【００１９】
さらに、信号ラインとグランドとの間に高周波信号の１／４の長さの線路が挿入され、インピーダンスが高い状態であるので、線路側に流れる高周波信号は小さくなり、例え切替スイッチのアイソレーションが悪くても異常発振などを起こし難くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態の低雑音増幅装置５１について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における塔頂基地局受信部５２の回路ブロック図である。図１において、アンテナ５は携帯電話２から送信された約１．９ＧＨｚの周波数の高周波信号を受信する。このアンテナ５で受信した高周波信号はバンドパスフィルタ２１を通過させることで、携帯電話２の送信で使用する周波数以外の周波数信号を抑圧する。
【００２１】
バンドパスフィルタ２１の出力は、低雑音増幅装置５１の入力端子５１ａへ接続される。入力端子５１ａに供給された送信信号３は、入力整合回路２３へ供給される。この入力整合回路２３は、この低雑音増幅装置５１のインピーダンスと入力端子５１ａからバンドパスフィルタ２１側を見たときのインピーダンスとを整合させるものである。
【００２２】
入力整合回路２３の出力は、低雑音増幅器２５へ供給される。この低雑音増幅器２５は、入力した微弱な送信信号３を約３０ｄＢから４０ｄＢ増幅するものである。従って、この低雑音増幅装置５１の所要ＮＦは、２．５ｄＢ以上必要となる。つまり低雑音増幅装置５１において送信信号３の損失をできる限り小さくすることが重要であり、特に低雑音増幅器２５の前での損失を抑えることが重要となる。
【００２３】
低雑音増幅器２５の出力は出力整合回路２８へ接続される。この出力整合回路２８は、この低雑音増幅装置５１のインピーダンスと出力端子５１ｂから同軸ケーブル９側を見た場合のインピーダンスとを整合するものである。そしてこの出力整合回路２８の出力が、出力端子５１ｂから出力され、同軸ケーブル９を介して地上基地局受信部８へと供給される。
【００２４】
一方基地局建屋７からケーブル１０を介して低雑音増幅装置５１の電力端子５１ｃに対して電力が供給される。電源回路２９は、入力した電力を所定の電圧へと変換し、低雑音増幅器２５や制御回路５３などへ供給する。検出回路５４は、電源回路２９と低雑音増幅器２５の電源端子２５ａとの間に挿入されている。本実施の形態における検出回路５４は、電源回路２９から低雑音増幅器２５へ加わる電流を検出している。
【００２５】
低雑音増幅器２５の入力側とグランドとの間と、低雑音増幅器２５の出力側とグランドとの間とには、それぞれ送信信号３の周波数の波長に対し１／４の長さを有した線路５５と線路５６とが設けられる。この線路５５と線路５６には、切替スイッチ５７と切替スイッチ５８の共通端子がそれぞれに接続されている。これらの切替スイッチ５７、切替スイッチ５８の一方の端子はそれぞれグランドへ接続される。そしてそれらの他方の端子間同士には５０オームのマイクロストリップライン５９（バイパス回路の一例として用いた）が挿入されている。そしてこれらの切替スイッチ５７、切替スイッチ５８の切替制御端子に制御部５３の出力が接続される。これにより制御部５３は低雑音増幅器２５の故障の有無に応じて切替スイッチ５７、切替スイッチ５８を連動して切り替える。なお、本実施の形態におけるバイパス回路として、マイクロストリップライン５９を用いたが、これは伝送線路の一例として用いたものであり、他の方式の伝送線路を用いても良い。
【００２６】
なおこの制御部５３の出力は警告手段へ接続されている。本実施の形態において、警告手段として、ＬＥＤ６０を用いている。制御部５３は低雑音増幅器２５が正常に動作していると判定した場合にこのＬＥＤ６０を点灯させ、故障していると判定した場合にＬＥＤ６０を消す。なお、電源回路２９の故障やケーブル１０から電源が供給されなくなった場合にも、ＬＥＤ６０が消灯されることとなる。
【００２７】
図２は、本実施の形態における検出回路の回路図である。図２において、検出回路５４には、電源回路２９と電源端子２５ａとの間に微小な抵抗値の抵抗７１が挿入される。そしてこの抵抗の両端での電圧差を比較器７２で比較する。つまり低雑音増幅器２５が完全に破壊した場合、電源回路２９と電源端子２５ａとの間には電流が流れない。従って抵抗の両端での電位差は０Ｖとなるので、このときに例えばハイ信号を出すようにすることで、低雑音増幅器２５の故障を検出できる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、抵抗７１の両端とグランドとの間のそれぞれに分圧抵抗７３ａ、７３ｂと抵抗７４ａ、７４ｂを設けている。低雑音増幅器２５が正常に動作している状態では、比較器７２の入力７２ａの方が入力７２ｂよりも低い電圧としている。そしてこのときにはローが出力されるようにしている。このようにすることによって、例えば低雑音増幅装置５１でショートなどが発生した場合に、過電流保護もすることができる。つまり、過電流が流れると抵抗７１の両端間での電圧が高くなり、比較器７２の入力７２ａと入力７２ｂとの電圧が逆転する。これによって、比較器７２がローを出力する。
【００２９】
以上の構成によって、切替スイッチ５７、切替スイッチ５８が、信号ラインに挿入されないので、送信信号３の損失は小さくなる。従って、ＮＦの良好な低雑音増幅装置５１を実現できる。
【００３０】
また、制御部５３は低雑音増幅器２５が正常に動作しているのか、故障しているのかを判定できる。そこで、正常に動作していると判定した場合には、切替スイッチ５７、切替スイッチ５８を共にグランド側へ接続する。これにより、線路５５、線路５６は送信信号３の周波数の波長に対して１／４の長さとすることで、送信信号３の周波数に対してインピーダンスが高くなり、結果送信信号３に対して線路５５、５６はオープン状態とほぼ同じ状態となり、送信信号３は線路５５、５６側へ流れ込み難くなる。これにより信号の損失が少なくできることとなるので、ＮＦの良好な低雑音増幅装置５１を実現できる。
【００３１】
さらに、信号ラインとグランドとの間に高周波信号の波長の１／４の長さの線路が挿入された状態においては、インピーダンスが高い状態となるので、線路側に流れる送信信号３は小さくなり、例え切替スイッチ５７、切替スイッチ５８のアイソレーションが悪くても異常発振などを起こし難くできる。つまり切替スイッチ５７、５８は高周波的なアイソレーションが悪くても良いので、低価格な切替スイッチを用いることができ、低価格な低雑音増幅装置５１を実現できる。
【００３２】
また、制御部５３は、低雑音増幅器２５が正常に動作していない（破壊やショート）と判定し、電源回路２９や低雑音増幅器２５に供給する電力を遮断する。
【００３３】
また、制御部５３が故障と判定した場合には、電源回路２９を停止させる。これにより、過電流によって過熱し、発火するようなことを防止できる。また不要な電力消費がないので、省電力である。
【００３４】
さらに、本実施の形態ではマイクロストリップライン５９を用いたが、これはインダクタとコンデンサなどで構成した整合回路としても良い。この場合低雑音増幅器２５が壊れた状態における低雑音増幅器２５入力側と出力側のそれぞれのインピーダンス値に応じて整合させることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では切替スイッチ５７、切替スイッチ５８に電子スイッチを用いたが、これはリレーなどの機構スイッチを用いても良い。図３は切替スイッチ５７、切替スイッチ５８に機構スイッチを用いた場合の低雑音増幅装置５１の回路ブロック図である。なお図３において図１と同じものは同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。
【００３６】
図３において、図１と異なっている点は切替スイッチ５７、切替スイッチ５８をリレー８１、リレー８２へと置き換えている点である。そしてこのリレー８１、８２の電源端子８１ａ、８２ａには、電力端子５１ｃの電力が供給され、グランド端子８１ｂ、８２ｂはトランジスタ８３、８４のコレクタに接続される。これらのトランジスタ８３、８４のエミッタ端子はグランドへと接続される。そして、制御部５３の出力が、トランジスタ８３、８４のゲート端子へ供給される。
【００３７】
リレー８１、８２の共通端子にはそれぞれ線路５５、５６が接続される。またこれらリレー８１、８２における一方の端子は双方ともグランドへ接続され、他方の端子同士の間にマイクロストリップライン５９が挿入される。
【００３８】
このような構成の場合、リレー８１、８２へ電力端子５１ｃから電力が供給され、かつトランジスタ８３、８４のゲート電圧がオンである場合にのみリレー８１、８２のコイルへ電流が流れて、リレー８１、８２がオンとなり、グランド側接点に接続される。しかしながら、リレー８１、８２へ電力端子５１ｃから電力が供給されない場合、あるいはトランジスタ８３、８４のゲート電圧がオフである場合には、リレー８１、８２のコイルに電流が流れずリレー８１、８２はオフとなり、マイクロストリップライン５９側接点に接続される。
【００３９】
このような構成により電源回路２９を駆動するための電力自体が供給されないような事態で低雑音増幅装置５１が動作しなくなった場合においても、バイパス回路へ切り替えて使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかる低雑音増幅装置は、良好なＮＦを得るという効果を有し、携帯電話などの基地局用の低雑音増幅装置等に用いると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態における低雑音増幅装置の回路ブロック図
【図２】同、検出回路の回路図
【図３】同、切替スイッチに機構スイッチを用いた場合の低雑音増幅装置の回路ブロック図
【図４】従来の低雑音増幅装置の回路ブロック図
【図５】基地局の概要図
【符号の説明】
【００４２】
２５  低雑音増幅器
５１ａ  入力端子
５１ｂ  出力端子
５２  電源回路
５３  制御部
５４  検出回路
５５  線路
５６  線路
５７  切替スイッチ
５８  切替スイッチ
５９  マイクロストリップライン
【図１】
2007166256.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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