(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主信号のバンドパスフィルタ回路を介して主線に入力する主信号にカップラを介して該主信号とは異なる周波数のパイロット信号を合成し、該主信号及び該パイロット信号を増幅器で増幅する増幅器ユニットにおいて、
前記主信号の入力端子と前記カップラの入力端子との間にサーキュレータの入力ポートと出力ポートを挿入接続し、該サーキュレータのアイソレーションポートと接地との間に移相器を設け、
前記主線を介して前記サーキュレータの側に戻り、前記バンドパスフィルタ回路で反射して増幅器に入力するパイロット信号の戻り成分が前記カップラを介して増幅器の側に直接入力するパイロット信号の主成分に所定位相で重畳するように構成したことを特徴とする増幅器ユニット。
【請求項２】
主信号のバンドパスフィルタ回路を介して主線に入力する主信号にカップラを介して該主信号とは異なる周波数のパイロット信号を合成し、該主信号及び該パイロット信号を増幅器で増幅する増幅器ユニットにおいて、
前記主信号の入力端子と前記カップラの入力端子との間に入力ポートと出力ポートを挿入接続した第１のサーキュレータと、
該第１のサーキュレータのアイソレーションポートに入力ポートを接続した第２のサーキュレータとを備え、
該第２のサーキュレータの出力ポートを前記主信号に対する帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端し、かつ該第２のサーキュレータのアイソレーションポートと接地との間に移相器を設け、
前記主線を介して前記第１のサーキュレータの側に戻る主信号の反射成分を前記帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端すると共に、前記主線を介して前記第１のサーキュレータの側に戻り、前記バンドパスフィルタ回路で反射して増幅器に入力するパイロット信号の戻り成分が前記カップラを介して増幅器の側に直接入力するパイロット信号の主成分に所定位相で重畳するように構成したことを特徴とする増幅器ユニット。
【請求項３】
前記移相器と直列に減衰器を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の増幅器ユニット。
【請求項４】
主信号のバンドパスフィルタ回路を介して主線に入力する主信号にカップラを介して該主信号とは異なる周波数のパイロット信号を合成し、該主信号及び該パイロット信号を増幅器で増幅する増幅器ユニットにおいて、
前記主信号の入力端子と前記カップラの入力端子との間に移相器とサーキュレータの入／出力ポートを接続した直列回路を挿入し、該サーキュレータのアイソレーションポートを前記主信号に対する帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端し、
前記主線を介して前記第１のサーキュレータの側に戻る主信号の反射成分を前記帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端すると共に、前記主線を介して前記サーキュレータの側に戻り、前記バンドパスフィルタ回路で反射して増幅器に入力するパイロット信号の戻り成分が前記カップラを介して増幅器の側に直接入力するパイロット信号の主成分に所定位相で重畳するように構成したことを特徴とする増幅器ユニット。
【請求項５】
前記移相器を可変移相器としたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の増幅器ユニット。
【請求項６】
前記増幅器の入力端より前記パイロット信号の一部を抽出及び検波してその信号レベルを検出し、該検出した信号レベルと所定値との比較出力により前記増幅器の入力端におけるパイロット信号のレベルが一定となるように前記可変移相器をフィードバック制御するフィードバック制御部を備えることを特徴とする請求項５記載の増幅器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は増幅器ユニットに関し、特に、移動通信システムの無線基地局における送／受信ＲＦ信号の増幅器ユニットに適用して好適なるものである。
【背景技術】
【０００２】
無線基地局のＲＦ増幅器は、通常屋外に敷設されるため、該増幅器出力を局舎内に引き込んでモニタすることにより増幅器利得を監視する事が行われる。具体的には、図７（Ｂ）に示す如く、所定帯域幅の主信号Ｓに周波数の異なる（即ち、この所定帯域外の周波数の）既知レベルのパイロット信号Ｐを注入（多重）してこれらを増幅すると共に、該増幅後のパイロット信号レベルを外部でモニタすることにより増幅器の利得を間接的に監視できる。以下、詳細に説明する。
【０００３】
図７（Ａ）は従来の増幅器ユニットの回路図で、図において、１０は増幅器ユニット、１１は主信号帯域を通過させる前段の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、１２はパイロット信号の発振器、１４は方向性結合器からなるカップラ（Ｃｕｐ）、１５は増幅素子としてのトランジスタ（Ｔｒ）、１３Ａ，１３Ｂはアイソレータ（Ｉｓｏ）である。
【０００４】
次に、この構成におけるパイロット信号の基本的な流れを説明する。発振器１２のパイロット信号Ｐをカップラ１４で主線に結合させると、該カップラ１４の端子２の側にはその数分の１の電力のパイロット信号（順方向成分）Ｐｆが現れ、かつ端子１の側には更にその１／１０以下の電力のパイロット信号（方向性成分）Ｐｒが現れる。更に、この順方向成分Ｐｆはトランジスタ１５の不整合により入力で一部が反射され、その反射成分Ｐｆｒは前記方向性成分Ｐｒに合成（多重）されて増幅器ユニット１０の入力端子側に戻る。以下、パイロット信号の反射成分Ｐｆｒと方向性成分Ｐｒとをまとめてパイロット信号の戻り成分（Ｐｒ）と呼ぶ。
【０００５】
更に、この増幅器ユニット１０の入力端子から外部に漏れ出たパイロット信号の戻り成分は、前段のＢＰＦ１１で全反射されるため、増幅器ユニット１０に再入力し、最終的にトランジスタ増幅回路の入力点（規定点ＲＰ）でパイロット信号の順方向成分Ｐｆに重畳される。このため、既知（一定）であるはずのパイロット信号レベルが変化してしまう。また、これに伴い、増幅後のパイロット信号のモニタレベルも変化するが、もはや、規定点ＲＰにおけるパイロット信号レベルが一定（既知）でないため、増幅器１５の利得を適正には監視できなくなる。
【０００６】
従来は、カップラ１４の前後にアイソレータ１３Ａ，１３Ｂを設けることで、専らパイロット信号の戻り成分を小さくさせていた。ここで、１３Ｂはパイロット信号の反射成分Ｐｆｒを阻止するためのアイソレータ、１３Ａはパイロット信号の方向性成分Ｐｒ（＋Ｐｆｒ）を阻止するためのアイソレータである。
【特許文献１】特開平５−９０８４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来技術のように、一般に高価でサイズが大きく（例えば、２０×２０ｍｍ）なるようなアイソレータを２個設けると、コスト面や実装面積の増大を招く問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、従来とは異なる方法により、パイロット信号のレベルの安定化（例えば反射成分の抑制）を図ることを目的とする。また、増幅器入力におけるパイロット信号レベルの安定化が図れる安価又は小型化を図った増幅器ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様による増幅器ユニットは、主信号のバンドパスフィルタ回路を介して主線に入力する主信号にカップラを介して該主信号とは異なる周波数のパイロット信号を合成し、該主信号及び該パイロット信号を増幅器で増幅する増幅器ユニットにおいて、前記主信号の入力端子と前記カップラの入力端子との間にサーキュレータの入力ポートと出力ポートを挿入接続し、該サーキュレータのアイソレーションポートと接地との間に移相器を設け、前記主線を介して前記サーキュレータの側に戻り、前記バンドパスフィルタ回路で反射して増幅器に入力するパイロット信号の戻り成分が前記カップラを介して増幅器の側に直接入力するパイロット信号の主成分に所定位相で重畳するように構成したものである。
【００１０】
本発明では、主信号の入力端子とカップラとの間に反射型の移相回路を設けたことにより、パイロット信号の戻り成分は、反射型の移相回路によって所要に位相調整された後、最終的に増幅器の入力端（規定点）でパイロット信号の主成分に安定に重畳（合成）されるため、規定点におけるパイロット信号レベルを所要（既知）の設定値に安定化させることが可能となる。また、比較的高価で場所を取るサーキュレータは１個あれば良いので、この種の増幅器ユニットを安価かつ小型に提供することも可能となる。
【００１１】
本発明の第２の態様による増幅器ユニットは、主信号のバンドパスフィルタ回路を介して主線に入力する主信号にカップラを介して該主信号とは異なる周波数のパイロット信号を合成し、該主信号及び該パイロット信号を増幅器で増幅する増幅器ユニットにおいて、前記主信号の入力端子と前記カップラの入力端子との間に入力ポートと出力ポートを挿入接続した第１のサーキュレータと、該第１のサーキュレータのアイソレーションポートに入力ポートを接続した第２のサーキュレータとを備え、該第２のサーキュレータの出力ポートを前記主信号に対する帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端し、かつ該第２のサーキュレータのアイソレーションポートと接地との間に移相器を設け、前記主線を介して前記第１のサーキュレータの側に戻る主信号の反射成分を前記帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端すると共に、前記主線を介して前記第１のサーキュレータの側に戻り、前記バンドパスフィルタ回路で反射して増幅器
に入力するパイロット信号の戻り成分が前記カップラを介して増幅器の側に直接入力するパイロット信号の主成分に所定位相で重畳するように構成したものである。
【００１２】
本発明によれば、上記パイロット信号と同様に、増幅器の入力で反射される主信号の反射成分は、第２のサーキュレータの出力ポートに接続した主信号の帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端されるため、増幅器の入力端（規定点）における主信号間の干渉を有効に抑制できる。これに伴い、増幅器の入力におけるパイロット信号レベルもより高い信頼性で安定化できる。
【００１３】
本発明の第３の態様では、前記移相器と直列に減衰器を設けたものである。これにより、パイロット信号の戻り成分の位相のみならず、振幅も所要に設定できるため、増幅器の入力におけるパイロット信号レベルをより高い精度で安定化できる。
る。
【００１４】
好ましくは、本発明の増幅器ユニットは、主信号にカップラを介して該主信号とは異なる周波数のパイロット信号を合成し、該主信号及び該パイロット信号を増幅器で増幅する増幅器ユニットにおいて、前記主信号の入力端子と前記カップラの入力端子との間に移相器とアイソレータとからなる直列回路を設けたものである。
【００１５】
本発明においては、パイロット信号の戻り成分は、その大部分がアイソレータで阻止されると共に、一部漏れ出した戻り成分が移相器で位相調整されて後、最終的にパイロット信号の順方向成分に重畳される。従って、簡単な構成により増幅器の入力におけるパイロット信号レベルを有効に安定化できる。
【００１６】
本発明の第４の態様による増幅器ユニットは、主信号のバンドパスフィルタ回路を介して主線に入力する主信号にカップラを介して該主信号とは異なる周波数のパイロット信号を合成し、該主信号及び該パイロット信号を増幅器で増幅する増幅器ユニットにおいて、前記主信号の入力端子と前記カップラの入力端子との間に移相器とサーキュレータの入／出力ポートを接続した直列回路を挿入し、該サーキュレータのアイソレーションポートを前記主信号に対する帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端し、前記主線を介して前記第１のサーキュレータの側に戻る主信号の反射成分を前記帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端すると共に、前記主線を介して前記サーキュレータの側に戻り、前記バンドパスフィルタ回路で反射して増幅器に入力するパイロット信号の戻り成分が前記カップラを介して増幅器の側に直接入力するパイロット信号の主成分に所定位相で重畳するように構成したものである。
【００１７】
本発明によれば、上記パイロット信号と同様に、増幅器の入力で反射される主信号の反射成分は、サーキュレータの出力ポートに接続した主信号の帯域通過フィルタを介して回路の特性インピーダンスにより終端されるため、増幅器の入力端（規定点）における主信号間の干渉を有効に抑制できる。またこれに伴い、増幅器の入力におけるパイロット信号レベルもより高い信頼性で安定化する。
【００１８】
本発明の第５の態様では、前記移相器を可変移相器としたものである。従って、回路素子パラメータのばらつきや経年変化など、増幅器ユニットの多様な特性変化にも容易に対処できる。
【００１９】
本発明の第６の態様では、前記増幅器の入力端より前記パイロット信号の一部を抽出及び検波してその信号レベルを検出し、該検出した信号レベルと所定値との比較出力により
前記増幅器の入力端におけるパイロット信号のレベルが一定となるように前記可変移相器をフィードバック制御するフィードバック制御部を備える。従って、増幅器入力のパイロット信号レベルを自動的に安定化できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べた如く本発明によれば、パイロット信号のレベルの安定化（例えば反射成分の抑制）を図ることができる。また、外部より増幅器の利得を正確かつ安定にモニタ可能な増幅器ユニットを安価かつ小型に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図１は第１の実施の形態による増幅器ユニット１０Ａの回路図で、パイロット信号の戻り成分（Ｐｒ＋Ｐｆｒ）の位相及び振幅を調整してパイロット信号の主成分Ｐｆに合成するこにより、レベル規定点ＲＰにおけるパイロット信号のレベルを安定化させる場合を示している。図において、１１は主信号帯域を通過させる前段の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、１２はパイロット信号の発振器、１４は方向性結合器などによるカップラ（Ｃｕｐ）、１５は増幅素子としてのトランジスタ（Ｔｒ）、１６はサーキュレータ（Ｃｉｒ）、１７は電圧制御形の可変移相器、１８は減衰器である。
【００２２】
発振器１２のパイロット信号Ｐをカップラ１４で主線に結合させると、該カップラ１４の端子２（順方向）の側にはその数分の１の電力のパイロット信号Ｐｆが現れ、かつ端子１（反対方向）の側には更にその１／１０以下の電力のパイロット信号Ｐｒが現れる。更に、順方向に進むパイロット信号Ｐｆはトランジスタ１５の不整合により入力でその一部が反射され、その反射成分Ｐｆｒは前記逆方向に進む方向性成分Ｐｒに合成されて、戻り成分となり、サーキュレータ１６の出力ポート２に入力する。
【００２３】
更に、この戻り成分は、サーキュレータ１６をその出力ポート２からアイソレーションポート３に通過すると共に、移相器１７と減衰器１８を通過してその位相及び振幅が調整され、更にＧＮＤで反射すると共に、再度減衰器１８及び移相器１７を通過してその振幅及び位相が調整されてサーキュレータ１６のアイソレーションポート３に戻る。
【００２４】
更に、このパイロット信号の戻り成分は増幅器ユニット１０ＡのＲＦ入力端子から外部に漏れ出て前段のＢＰＦ１１とのミスマッチにより全反射されると共に、増幅器ユニット１０Ａに再入力し、サーキュレータ１６の入力ポート１から出力ポート２、及びカップラ１４の端子１から端子２を通過してパイロット信号のレベル規定点ＲＰに至る。この時、レベル規定点ＲＰにおける戻り成分Ｐｒ’の位相及び振幅は、可変移相器１７に対する制御電圧Ｖｃｏｎｔのマニュアル調整と、減衰器１８における減衰量の設定とにより所要に決定可能であるため、これによりレベル規定点ＲＰにおけるパイロット信号レベルを所要（既知）の一定値となるように調整できる。即ち、反射成分を抑制してパイロット信号のレベルの安定化を図ることができる。また、本第１の実施の形態による増幅器ユニット１０Ａは上記図７の従来例よりも価格面で約７５％、実装面積で１５〜２０％程度削減可能となっている。
【００２５】
挿入図（ａ）に一例の可変移相器１７の回路図を示す。図において、３ｄＢブランチライン・カップラ（所謂、９０°ハイブリッド）１７ａのポート２，３にＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２をそれぞれ接続し、各カソード側を接地すると共に、インダクタンスＬを介して加えるバイアス電圧Ｖｃｏｎｔを制御することにより、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２の内部抵抗が略０〜∞の範囲で連続的に変化する。これによりパイロット信号の反射位相を連続的に変化させられる。なお、この構成ではパイロット信号が端子ＩＮから端子ＯＵＴに抜ける場合と、端子ＯＵＴから端子ＩＮに抜ける場合とで同量の位相が変化する。
【００２６】
また、可変移相器１７としては他にも市販のモジュール化された可変移相器等を使用できる。また、上記ＰＩＮダイオードに代えて、インダクタンスと可変容量ダイオード（バラクタ）とを直列に接続した移相回路を用いても良い。また、図示しないが、減衰器１８としては、市販の１チップ化された減衰器、或いは、複数のチップ抵抗を組み合わせたπ型やＴ型の減衰器を使用できる。
【００２７】
図２は第２の実施の形態による増幅器ユニット１０Ｂの回路図で、レベル規定点ＲＰにおけるパイロット信号レベルを自動的に所定値に維持可能な場合を示している。図において、２０はパイロット信号波長λの１／４の電気長を有するスタブ（所謂、λ／４板）を主線に結合させたカップラ（方向性結合器）、２１はパイロット信号レベルのフィードバック制御部、２２は検波器（ＤＥＴ）、２３は比較制御部である。その他の構成については上記図１で述べたものと同様でよい。
【００２８】
カップラ２０でレベル規定点ＲＰにおけるパイロット信号の一部を抽出し、検波器２２でその振幅を包絡線検波すると共に、比較制御部２３では検波出力の平均値と予め設定された基準値Ｖｒｅｆとを比較した比較結果に基づいて、レベル規定点ＲＰにおけるパイロット信号レベルが所要の一定値となるように制御電圧Ｖｃｏｎｔをフィードバック制御する。これにより可変移相器１７のマニュアル調整作業を削減できる。
【００２９】
図３は第３の実施の形態による増幅器ユニット１０Ｃの回路図で、上記図２の第２の実施の形態から減衰器１８を削除した場合を示している。減衰器１８を削除しても、可変移相器１７の移相量を所要に調整することで、レベル規定点ＲＰにおけるパイロット信号のレベルを所要に調整できる。なお、フィードバック制御部２１を削除することで、制御電圧Ｖｃｏｎｔをマニュアル設定するようにしても良い。このことは、以下に述べる他の実施の形態についても同様である。
【００３０】
図４は第４の実施の形態による増幅器ユニット１０Ｄの回路図で、主信号の入力端子と、主線にパイロット信号を挿入するためのカップラとの間に可変移相器とアイソレータとからなる直列回路を設けた場合を示している。図において、１３はアイソレータ（Ｉｓｏ）、１７は可変移相器である。
【００３１】
本第４の実施の形態によれば、パイロット信号の戻り成分は、その大部分がアイソレータ１３で阻止されると共に、一部漏れ出した戻り成分が移相器１７で位相調整されて後、最終的に増幅器１５の入力端でパイロット信号の順方向成分Ｐｆに重畳される。従って、簡単な構成により増幅器１５の入力におけるパイロット信号レベルを有効に安定化できる。
【００３２】
なお、図４の可変移相器１７とアイソレータ１３とを左右入れ替えても良い。この場合は、パイロット信号の位相調整後の戻り成分がアイソレータ１３で阻止されることになるが、増幅器１５の入力点ＲＰでは同様の多重効果が得られる。
【００３３】
図５は第５の実施の形態による増幅器ユニット１０Ｅの回路図で、増幅器１５の入力端において、上記パイロット信号と共に反射され、かつパイロット信号の戻り成分に重畳される主信号成分を、戻り経路の途中で分離及び回路の特性インピーダンスにより終端する場合を示している。図において、１６Ａ，１６Ｂは第１，第２のサーキュレータ、１９は主信号帯域のみを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、Ｒ０は終端抵抗（回路の特性インピーダンスに相当）である。
【００３４】
第１のサーキュレータ１６Ａのアイソレーションポート３に第２のサーキュレータ１６Ｂの入力ポート１を接続すると共に、該第２のサーキュレータ１６Ｂの出力ポート２はＢＰＦ１９を介して終端抵抗Ｒ０に接続し、かつそのアイソレーションポート３は反射型の移相回路に接続している。
【００３５】
係る構成では、第１のサーキュレータ１６Ａの出力ポート２に戻るパイロット信号の戻り成分Ｐｒと主信号の反射成分Ｓｒのうち、該主信号の反射成分ＳｒのみがＢＰＦ１９を通過して回路の特性インピーダンスＲ０により終端される。一方、パイロット信号の戻り成分ＰｒはＢＰＦ１９で全反射されて後、可変移相器１７を含む反射型の移相回路により位相調整され、最終的に増幅器１５の入力端ＲＰに戻る。これにより、増幅器１５の入力端ＲＰではパイロット信号の戻り成分Ｐｒ’のみを重畳させることが可能となるので、主信号の反射成分Ｓｒによる不要な干渉を充分に抑制できる。
【００３６】
図６は第６の実施の形態による増幅器ユニット１０Ｆの回路図で、上記図４のアイソレータ１３に代えて、サーキュレータ１６を設けると共に、そのアイソレーションポート３に主信号帯域のみを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１９を接続してその出力を回路の特性インピーダンス（終端抵抗）Ｒ０により終端した場合を示している。
【００３７】
係る構成では、サーキュレータ１６の出力ポート２に戻るパイロット信号成分Ｐｒと主信号の反射成分Ｓｒのうち、該主信号の反射成分ＳｒのみがＢＰＦ１９を通過して終端抵抗Ｒ０により終端される。一方、パイロット信号の戻り成分ＰｒはＢＰＦ１９で全反射されて後、可変移相器１７を通過して位相調整され、最終的に増幅器１５の入力端ＲＰに戻る。これにより、増幅器１５の入力端ＲＰではパイロット信号の戻り成分Ｐｒ’のみを重畳させることが可能となるので、主信号の反射成分Ｓｒによる不要な干渉を充分に抑制できる。
【００３８】
なお、図６の可変移相器１７と、回路の特性インピーダンスによる終端部を含むサーキュレータ１６とを左右入れ替えても良い。この場合は、主信号の位相調整後の戻り成分が、サーキュレータ１６で阻止されることになるが、増幅器１５の入力点ＲＰでは同様の多重効果が得られる。
【００３９】
なお、上記各実施の形態では可変移相器１７を使用したが、これに限らない。予め移相
量を合わせ込んだ固定型の移相器を使用しても良い。
【００４０】
また  上記実施の形態では図７（Ｂ）二示す関係のパイロット信号周波数について述べたが、これに限らない。主信号の帯域とパイロット信号の周波数とは他の関係にあっても良い。  
【００４１】
また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態による増幅器ユニットの回路図である。
【図２】第２の実施の形態による増幅器ユニットの回路図である。
【図３】第３の実施の形態による増幅器ユニットの回路図である。
【図４】第４の実施の形態による増幅器ユニットの回路図である。
【図５】第５の実施の形態による増幅器ユニットの回路図である。
【図６】第６の実施の形態による増幅器ユニットの回路図である。
【図７】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  増幅器ユニット
１１  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
１２  発振器
１３  アイソレータ（Ｉｓｏ）
１４，２０  カップラ（Ｃｕｐ）
１５  トランジスタ（Ｔｒ）
１６  サーキュレータ（Ｃｉｒ）
１７  可変移相器
１８  減衰器
２２  検波器（ＤＥＴ）
２３  比較制御部  
【図１】
0004952402.tif 000002
【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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