JP6070007B2

JP6070007B2 - 無線通信装置およびその障害検出方法

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Publication number: JP6070007B2
Application number: JP2012209045A
Authority: JP
Inventors: 晃秀前田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: JP2014064221A

Description

本発明は、無線通信に関する技術であり、特にアンテナの障害検出機能を有する無線通信装置およびその障害検出方法に関するものである。

情報通信社会の発展とともに無線通信の重要性が高まっている。重要性の高まりとともに無線通信の安定性に対する要求も高くなり、無線通信装置の障害検出技術の検討が盛んに行われている。無線通信装置において、他の装置と無線ネットワークを介しての信号の送受信を行うアンテナ部は重要な要素の１つである。そのため、障害が起きた際などに早期に対処できるようにアンテナ部の異常を検出する技術の開発も盛んに進められている。

アンテナ部の異常の検出にはＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio；電圧定在波比）の値が用いられることがある。ＶＳＷＲとは無線通信装置の送信回路等でアンテナ部へ向かう進行波とアンテナ部で反射され戻ってくる反射波との合成波の電圧の最大振幅と最小振幅の比率である。アンテナ部等に異常があった場合には、反射波が強くなるため最大振幅と最小振幅の差が大きくなりＶＳＷＲの値も大きくなる。よって、ＶＳＷＲの値を測定から求めることにより、アンテナ部の異常の検出が可能となる。ＶＳＷＲの値をアンテナ部の異常の検出に用いたものとして、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１にはアンテナ部の監視システムが開示されている。特許文献１の技術は、無線通信装置を設置するときに、アンテナ部が正常なときと異常なときのデータを個々に収集しそのデータを基に、運用時の異常の有無を監視するというものである。異常の有無の判定にはＶＳＷＲの値が用いられ、無線通信装置の設置時の測定で設定された閾値との比較により異常の有無が判断される。

特許文献２においてもアンテナの異常の検出に関する技術が開示されている。特許文献２ではアンテナで受信する受信信号の強度を検出し、受信信号の強度が所定の閾値以下になった時に反射電力の測定が実施される。その際、反射電力の測定値が一定以上であった場合に、アンテナに異常が発生していると判断される。また、反射電力の大きさの判定にはＶＳＷＲを用いることもできるとしている。

特許文献３にはアンテナ部へ向かう信号と、アンテナ部で反射して戻ってくる信号とが合成された信号を検出し、異常の検出を行う機能を有する無線通信装置が開示されている。合成された信号が所定の範囲から外れた場合に、スイッチ切り替え操作を実施することにより増幅器の故障かアンテナ部の故障かの故障箇所の切り分けが可能としている。

特開２００４−９６６８９号公報特開２００６−１３６２２号公報特開２００７−２５１３３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術には次のような課題がある。特許文献１では無線通信装置の設置の際に、アンテナ部が正常な場合と異常時相当の場合のＶＳＷＲの測定を実施し、異常の有無の判断を行うための閾値を決定している。そのため、使用時に想定される送信信号の出力範囲全てについて試験を行わなければならず作業量が膨大になるとともに閾値の設定も複雑になる。また、設置時の範囲以外で使用する際には改めて測定を行い、閾値を決定しなければアンテナ部の障害検出技術として用いることができない。

また、特許文献２では、送信出力を変更した場合等についての技術は開示されておらず、送信出力が変化あるいは変更するような無線通信装置には用いることができない。

特許文献３においても送信出力を変更した場合等についての技術は開示されておらず、送信出力が変化あるいは変更するような無線通信装置には用いることができない。
また、特許文献３の技術では増幅器とアンテナ部の異常の切り分けを行うためにはスイッチの切り替えが必要であり、装置構成の複雑化や作業量の増加につながる。

本発明では、アンテナ部の異常の検出機能を有し、幅広い送信出力設定で利用可能な無線通信装置を得ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の無線通信装置は増幅手段と、無線送信手段と、信号減衰手段と、信号検出手段と、送信信号測定手段と、障害検出手段と、減衰量判断手段とを備える。

増幅手段は入力された信号を増幅し増幅信号として出力する。無線送信手段は増幅信号を無線送信する。信号減衰手段は無線送信手段において反射される増幅信号の反射電力を減衰し、減衰信号として出力する。信号検出手段は減衰信号の強度を測定する。送信信号測定手段は増幅信号の強度を測定する。障害検出手段は信号検出手段により測定される減衰信号の測定結果を基に、無線送信手段の異常の有無の判断を行う。減衰量判断手段は、
信号減衰手段における信号の減衰後の強度が所定の範囲内となるように減衰量を判断する。また、信号減衰手段は減衰量判断手段により判断された信号の強度の減衰量を基に信号の減衰を行い、減衰信号として出力する。

本発明によれば、無線通信装置において送信信号の出力を変更または変化させても、出力設定に応じた判断基準の設定を必要とせずにアンテナの異常の有無の検出を行うことができる。また、減衰信号の信号強度が所定の範囲内になることで、信号検出が可能な範囲を広げる事無く実現することが出来る。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。本発明の第１の実施形態におけるフローの概要を示す図である。本発明の第１の実施形態の説明での反射電力の例をグラフに示した図である。本発明の第１の実施形態における反射電力をグラフに示した図である。本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。本発明の第２の実施形態におけるフローの概要を示す図である。本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。

本発明の第１の実施形態について図１を参照して詳細に説明する。図1は本実施形態の無線通信装置の構成の概要を示した図である。

本実施形態の無線通信装置１０はベースバンド処理部１１と、変調送信部１２と、電力増幅器１３と、方向性結合器１４と、サーキュレータ１５と、バンドパスフィルタ１６と、アンテナ１７とを備えている。また、無線通信装置１０は、制御部２１と、可変アッテネータ２２と、信号検出部２３とをさらに備えている。

ベースバンド処理部１１は無線通信装置１０に入力された信号を無線ネットワークの規格に沿って符号化等の処理を行い出力する機能を有する。変調送信部１２はベースバンド処理部１１からの信号を無線送信用の信号に変調して出力する。電力増幅器１３は変調送信部１２からの信号を所定の設定量に応じて増幅して出力する。電力増幅器１３には所定の設定量が可変であり、出力電力が可変であるものを用いる。本実施形態の無線通信装置１０から送信される際の定格出力電圧は無線ネットワーク等の設計に基づいて変更され、その際に、電力増幅器１３での増幅における所定の設定量等が変更される。

方向性結合器１４は電力増幅器１３からの信号をサーキュレータ１５へと送るが、その際に信号の一部を分岐する機能を有している。方向性結合器１４で分岐された信号の一部は信号検出部２３へと送られる。方向性結合器１４には、例えば、単方向性結合器を用いる。サーキュレータ１５は方向性結合器１４側から入力される信号をバンドパスフィルタ１６側へ出力し、バンドパスフィルタ１６側から入力された信号を可変アッテネータ２２側へと出力する機能を有する。

バンドパスフィルタ１６は、所定の帯域外の周波数の信号を減衰させ、所定の帯域内の信号を通過させるフィルタ機能を有する。所定の帯域は無線ネットワークの設計に基づいて設定されている。バンドパスフィルタ１６には、例えば、誘電体セラミック製の誘電体共振器で構成される誘電体フィルタを用いることができる。誘電体フィルタは所定の数の誘電体共振器がコンデンサ等を介して接続されて構成されている。誘電体フィルタにおいて、所定の帯域外の周波数の信号の減衰は誘電体セラミック製の誘電体共振器で行われ、入力側からの信号と出力側からの信号に対してほぼ等価に機能する。すなわち、本実施形態でバンドパスフィルタ１６として誘電体フィルタを用いた場合、バンドパスフィルタ１６はサーキュレータ１５側からの信号とアンテナ１７側から反射してくる信号に対してほぼ等価に機能する。よって、バンドパスフィルタ１６はサーキュレータ１５側から入力される信号とアンテナ１７側から反射して入力される信号とに対し、同一の帯域の信号を通過させる。また、サーキュレータ１５側から入力される信号とアンテナ１７側から反射して入力される信号とで、バンドパスフィルタ１６の通過前後での信号の減衰の比率等はほぼ同等である。バンドパスフィルタ１６には、信号の入力方向が逆であっても電気的にほぼ等価に機能する構造のものであれば他の形式のものを用いてもよい。アンテナ１７はバンドパスフィルタ１６からの信号を無線ネットワークへと送信する。

制御部２１は、可変アッテネータ２２を制御して可変アッテネータ２２での電力の減衰量、すなわちアンテナからの反射信号の強度の減衰量を変更する機能を有する。また、制御部２１は信号検出部２３での測定結果に基づいて、可変アッテネータ２２での減衰量を決定する機能を有する。減衰量の決定は、信号検出部２３において測定される方向性結合器１４で分岐された信号の強度に基づいて決定される。また、制御部２１は信号検出部２３で測定される可変アッテネータ２２からの信号の強度の測定結果に基づいて、アンテナ１７の異常の有無を判断する機能を有する。可変アッテネータ２２はサーキュレータ１５からの信号の電力の強度を減衰させる機能を有する。可変アッテネータ２２での信号の減衰量は制御部２１からの指示に基づいて設定される。信号検出部２３は方向性結合器１４とサーキュレータ１５からの信号の強度をそれぞれ測定し、制御部２１へとそれぞれの測定結果を送信する機能を有する。信号検出部２３での信号の測定は所定の時間、信号の強度の測定を行うことによって実施される。

本実施形態の無線通信装置１０における信号の流れについて説明する。無線通信装置１０に入力された信号はベースバンド処理部１１で符号化等の処理が行われ、さらに、変調送信部１２で無線送信用の信号に変調されて電力増幅器１３へと送られる。電力増幅器１３に入力された信号は、増幅が行われて出力される。電力増幅器１３から出力された信号は方向性結合器１４に入力される。方向性結合器１４に入力された信号はサーキュレータ１５へと送られるが、方向性結合器１４で信号の一部が分岐され信号検出部２３へと送られる。

方向性結合器１４からサーキュレータ１５へと入力された信号はバンドパスフィルタ１６へと送られる。バンドパスフィルタ１６では所定の帯域内の周波数の信号のみが通過しアンテナ１７へと送られる。アンテナ１７において信号は無線ネットワークへと送信されるが、その際、信号の有する電力分のうち一部が送信されずに反射電力として回路を戻る。アンテナ１７が完全に故障して、アンテナ１７から通信ネットワークへ信号が送信されない場合などは信号の有するほぼ全ての電力が反射電力となる。

方向性結合器１４で分岐された信号は信号検出部２３へと送られる。信号検出部２３では方向性結合器１４からの信号の強度が測定され、測定結果のデータは制御部２１へと送られる。制御部２１は、信号検出部２３から方向性結合器１４で分岐された信号の強度の測定結果のデータを受信すると、可変アッテネータ２２での信号の減衰量を決定する。減衰量は方向性結合器１４で分岐された信号の強度に応じて設定される。減衰量は、送信信号の強度が変化しても、反射電力を減衰処理した後の信号が一定の範囲の強度の信号となるように設定される。

本実施形態において、無線通信装置１０で送信される信号が最大の強度であるときの電力がＰｍａｘの場合に、方向性結合器１４で分岐された信号の電力がＸであったとする。このときの可変アッテネータ２２での減衰量がＡとなるように設定されるとする。また、送信信号の電力がＰであり、方向性結合器１４で分岐された信号の電力がＹであるとする。この場合、そのときの減衰量はＡ−（Ｘ−Ｙ）［ｄＢ］として設定される。すなわち、方向性結合器１４で分岐された信号の強度が大きくなるにつれ減衰量を大きく設定し、方向性結合器１４で分岐された信号の強度が小さくなるにつれて減衰量は小さく設定される。

本実施形態において、送信信号の電力がＰｍａｘであったときの反射電力の最大値をＰｘｒ、送信信号の電力がＰであったときの反射電力の最大値をＰｙｒとする。このとき、可変アッテネータ２２での減衰処理後の反射電力の最大値をＰｃとすると、Ｐｃ＝Ｐｘｒ−Ａ＝Ｐｙｒ−（Ａ−（Ｘ−Ｙ））と表せ一定の値となる。また、閾値の値も同様の計算により一定の値となる。

可変アッテネータ２２での減衰を行っていない場合の、送信される信号の電力である送信出力電力と反射電力の関係を図３に示した。また、本実施形態の可変アッテネータ２２での減衰を行った場合の、送信出力電力と反射電力の関係を図４に示した。図３および図４のグラフでは横軸に送信出力電力、縦軸に反射電力が示されている。図３に示す可変アッテネータ２２で減衰を行っていない場合では、各送信出力電力で検出が必要な範囲は異なっている。送信出力電力によっては、測定される反射電力の値が、信号検出部２３で検出できる範囲より大きくなる場合があり、測定できないことがある。また、可変アッテネータ２２での減衰を行わない場合は、異常とみなす反射電力の値、すなわち閾値の値も、送信出力電力によって異なっている。

一方で可変アッテネータ２２で減衰を行っている場合を示す図４では、減衰により各送信出力電力で検出が必要な電力の最大値はＰｃで一定である。また、異常とみなす反射電力の値である閾値Ｐｃｔも一定の値となる。本実施形態のように、基準に対して一定の割合で減衰量を決定することにより、送信出力が変わっても、異常の有無の判定を行う際の閾値Ｐｃｔは一定であり変更は不要となる。また、信号検出部２３は一定出力下での反射電力のとりうる範囲を検波できればよい。本実施形態において、基準に対して一定の割合で減衰量を決定する方法ならば、減衰量の決定方法は他の方法としてもよい。例えば、送信信号の出力の電力で、反射電力の値を正規化する方法などを用いることもできる。

制御部２１は可変アッテネータ２２での減衰量を決定すると、可変アッテネータ２２に減衰量のデータを送る。可変アッテネータ２２は減衰量のデータを受信すると、その値に基づいた減衰量の設定で信号の強度の減衰を行う。

アンテナ１７から無線ネットワークへ送信されずに反射電力となった信号は、バンドパスフィルタ１６を経由して、サーキュレータ１５へと送られる。アンテナ１７で反射して回路を戻りサーキュレータ１５へと入力された信号は可変アッテネータ２２側へ出力される。可変アッテネータ２２にサーキュレータ１５からの信号が入力されると、制御部２１により設定された減衰量で信号の強度の減衰処理が行われる。可変アッテネータ２２で減衰処理が行われた信号は出力され、信号検出部２３へと送られる。信号検出部２３は可変アッテネータ２２から信号を受信すると、信号の強度を測定する。信号検出部２３は信号の強度の測定値を得ると、測定値を制御部２１へと送る。制御部２１は信号検出部２３から送られてきたデータとあらかじめ設定されている閾値データとを比較し、アンテナ１７の異常の有無を判断する。

本実施形態の無線通信装置１０において、アンテナ１７の異常の有無を判断し異常の検出を行う際の動作について図２を参照して説明する。図２はアンテナ１７の異常の有無を判断する際のフローの概要を示したものである。

無線通信装置１０の制御部２１がアンテナ１７の異常の有無の確認の開始を判断したとする（ステップ１００）。アンテナ１７の異常の有無の確認の開始の判断は、例えば、前回の異常の有無の確認から一定の時間が経過していることとする。また、異常の有無の確認の開始の判断は、他装置や作業者からの要求があった場合や、無線通信装置１０での通信異常を検出したときなどとしてもよい。

制御部２１はアンテナ１７の異常の有無の確認を開始すると、信号検出部２３に方向性結合器１４からの信号の強度の測定を要求する（ステップ１０１）。信号検出部２３は制御部２１から測定の要求を受けると、方向性結合器１４からの信号の強度を測定する(ステップ１０２）。信号検出部２３は方向性結合器１４からの信号の強度を測定すると、方向性結合器１４からの信号の強度を制御部２１へと送る(ステップ１０３）。

制御部２１は方向性結合器１４からの信号の強度を信号検出部２３から受信すると(ステップ１０４）、可変アッテネータ２２での信号の減衰量を判断する(ステップ１０５）。制御部２１は可変アッテネータ２２での信号の減衰量を判断すると、可変アッテネータ２２へ減衰量のデータを送信する（ステップ１０６）。可変アッテネータ２２は制御部２１から減衰量のデータを受信すると（ステップ１０７）、制御部２１からの減衰量のデータに基づいて信号の減衰処理を開始する（ステップ１０８）。可変アッテネータ２２は信号の減衰処理を開始すると、信号の減衰を開始した情報を制御部２１へ送信する（ステップ１０９）。制御部２１は可変アッテネータ２２から信号の減衰を開始した情報を受信すると（ステップ１１０）、信号検出部２３へ可変アッテネータ２２から入力される信号の強度を要求する（ステップ１１１）。

信号検出部２３は制御部２１から可変アッテネータ２２から入力される信号の強度の要求を受けると、可変アッテネータ２２から入力される信号の強度を測定する（ステップ１１２）。信号検出部２３は可変アッテネータ２２から入力される信号の強度を測定すると、可変アッテネータ２２から入力される信号の強度を制御部２１へと送る（ステップ１１３）。制御部２１は可変アッテネータ２２から入力される信号の強度を信号検出部２３から受信すると（ステップ１１４）、信号の強度を閾値と比較しアンテナ１７の異常の有無を判断する（ステップ１１５）。異常の有無の判断は信号の強度を反射電力やその他の値に換算して行われることがある。信号の強度またはそれを基に算出した値が、あらかじめ設定された閾値以上であるとき（ステップ１１６でＹｅｓ）、制御部２１はアンテナ１７で異常が発生していると判断する(ステップ１１７）。ステップ１１６でＮｏのとき、制御部２１はアンテナ１７で異常が発生していないと判断し、アンテナ１７の異常の有無の確認を終了する(ステップ１１８）。

制御部２１によりアンテナ１７を含む送信機能に異常が発生していると判断された場合には、無線通信装置１０は警報音やランプ点灯等で異常の発生の情報を作業者等に知らせる。無線通信装置１０が異常の発生を警報音やランプ点灯で知らせる場合は、無線通信装置１０はスピーカや警告灯を備えた構造とする。また、閾値設定を２以上の段階に分け、無線通信装置１０が軽微な異常を検出した段階で作業者等に状況を知らせる構成としてもよい。また、警報音やランプ点灯だけでなく、無線通信装置１０に接続した端末装置や、通信ネットワークを介した情報装置に無線通信装置１０から障害発生の情報が送信される構成とすることもできる。その場合は、異常の認識が通信システムでの自動認識が行われる形としてもよく、作業者による確認が行われる形としてもよい。

方向性結合器１４で分岐される信号は元の信号の強度に対して一定の割合である。従って、制御部２１は信号検出部２３で測定した信号の強度からアンテナ１７へと送られた信号の強度を求めることができる。また、アンテナ１７から反射してくる信号は可変アッテネータ２２で減衰されるが、減衰量は制御されているため、制御部２１は信号検出部２３での検出値と減衰量から、減衰処理前の信号の強度を求めることができる。よって、制御部２１は信号検出部２３で測定した信号の強度から、アンテナ１７へ送られた信号の強度と、アンテナ１７で反射した信号の強度を求めることができる。制御部２１はアンテナ１７へ送られた信号と、アンテナ１７で反射した信号の最大振幅時の電圧などから反射係数を算出することができる。また、制御部２１は反射係数と同様にリターンロスを算出することもできる。さらに、制御部２１は反射係数やリターンロスからＶＳＷＲの値を推定して求めることができる。制御部２１は、反射係数、リターンロス、または、ＶＳＷＲの値をあらかじめ設定した所定の閾値と比較することにより、アンテナ１７の異常の有無を判断することができる。アンテナ１７の異常の有無の判断に用いる値は、上記の反射係数などだけでなく反射電力の値の大小が一定の比で反映されたものであれば他の方法による値でもよい。

可変アッテネータ２２での減衰量は方向性結合器１４で分岐された信号の強度に応じて、一定の割合で減衰されるように設定される。すなわち、可変アッテネータ２２で減衰処理が行われた後に出力される信号は、無線通信装置１０で送信される信号の強度によらず一定の範囲内の強度の信号となる。よって、無線通信装置１０で送信の際の出力の設定を変更しても、アンテナ１７の異常の有無を判断する際の反射電力などの閾値を変更する必要はなく、条件に応じた複数のデータを準備して閾値を設定することが不要となる。

本実施形態では反射電力などの測定結果からアンテナ１７の異常の有無を判断したが、電力増幅器１３などの異常は、方向性結合器１４から分岐されて信号検出部２３で測定される信号の強度から判断することができる。その場合は、方向性結合器１４から分岐された信号が所定の値以下である場合に、電力増幅器１３やその他の送信機能に障害が発生していると判断される。

本実施形態の無線通信装置を用いると送信信号の出力設定を変更しても、出力設定に応じた判断基準の設定を必要とせずにアンテナの異常の有無の検出を行うことができる。また、減衰信号の信号強度が所定の範囲内になることで、信号検出が可能な範囲を広げる事無く実現することが出来る。

本発明の第２の実施形態について図５を参照して詳細に説明する。図５は本実施形態の無線通信装置の構成の概要を示したものである。第１の実施形態では反射電力を測定するためにサーキュレータを用いて信号検出部に信号を導いたが、本実施形態ではサーキュレータの代りに方向性結合器を用いて信号を分岐する。

本実施形態の無線通信装置３０は、ベースバンド処理部３１と、変調送信部３２と、電力増幅器３３と、第１の方向性結合器３４と、第２の方向性結合器３５と、バンドパスフィルタ３６と、アンテナ３７とを備えている。また、無線通信装置３０は、制御部４１と、可変アッテネータ４２と、信号検出部４３とをさらに備えている。

ベースバンド処理部３１、変調送信部３２及び電力増幅器３３は第１の実施形態の同一名称の部位と構成及び機能が同様のものを用いることができる。第１の方向性結合器３４は電力増幅器３３からの信号を第２の方向性結合器３５へと送るが、その際に信号の一部を分岐する機能を有している。第１の方向性結合器３４で分岐された信号の一部は信号検出部４３へと送られる。第１の方向性結合器３４には、単方向性結合器を用いる。第２の方向性結合器３５は第１の方向性結合器３４側から入力される信号をバンドパスフィルタ３６側へ出力する。また、第２の方向性結合器はバンドパスフィルタ３６側から入力された信号の一部を可変アッテネータ４２側へと出力する機能を有する。第２の方向性結合器３５には単方向性結合器や双方向性結合器を用いることができる。本実施形態では第２の方向性結合器３５に単方向性結合器が用いられているものとする。バンドパスフィルタ３６は、所定の帯域外の周波数の信号を減衰させ、所定の帯域内の信号を通過させるフィルタ機能を有する。所定の帯域は無線ネットワークの設計に基づいて設定されている。バンドパスフィルタ３６には第１の実施形態のバンドパスフィルタ１６と同様の方式のものを用いることができる。アンテナ３７はバンドパスフィルタ３７からの信号を無線ネットワークへと送信する。本実施形態の無線通信装置３０は、電力増幅器３３よりアンテナ３７側に反射電力が電力増幅器３３に入力されることを防ぐためのアイソレータを備えることがある。また、電力増幅器３３に反射電力の保護回路が形成されていることがある。

制御部４１は、可変アッテネータ４２を制御して可変アッテネータ４２での電力の減衰量、すなわちアンテナからの反射信号の強度の減衰量を変更する機能を有する。また、制御部４１は信号検出部４３での測定結果に基づいて、可変アッテネータ４２での減衰量を決定する機能を有する。減衰量の決定は、信号検出部４３において測定される第１の方向性結合器３４で分岐された信号の強度に基づいて決定される。また、制御部４１は信号検出部４３で測定される可変アッテネータ４２からの信号の強度の測定結果に基づいて、アンテナ３７の異常の有無を判断する機能を有する。可変アッテネータ４２は第２の方向性結合器３５からの信号の電力の強度を減衰させる機能を有する。可変アッテネータ４２での信号の減衰量は制御部４１からの指示に基づいて設定される。信号検出部４３は第１の方向性結合３４と第２の方向性結合器３５からの信号の強度をそれぞれ測定し、制御部４１へとそれぞれの測定結果を送信する機能を有する。

本実施形態の無線通信装置３０における信号の流れについて説明する。無線通信装置３０に入力された信号はベースバンド処理部３１で符号化等の処理が行われ、さらに、変調送信部３２で無線送信用の信号に変調されて電力増幅器３３へと送られる。電力増幅器３３に入力された信号は、増幅が行われて出力される。電力増幅器３３から出力された信号は第１の方向性結合器３４に入力される。第１の方向性結合器３４に入力された信号は第２の方向性結合器３５へと送られるが、第１の方向性結合器３４で信号の一部が分岐され信号検出部４３へと送られる。第１の方向性結合器３４から第２の方向性結合器３５へと入力された信号はバンドパスフィルタ３６へと送られる。バンドパスフィルタ３６では所定の帯域内の周波数の信号のみが通過しアンテナ３７へと送られる。アンテナ３７において信号は無線ネットワークへと送信されるが、その際、信号の有する電力分のうち一部が送信されずに反射電力として回路を戻る。

第１の方向性結合器３４で分岐された信号は信号検出部４３へと送られる。信号検出部４３では第１の方向性結合器３４からの信号の強度が測定され、測定結果のデータは制御部４１へと送られる。制御部４１は、信号検出部４３から第１の方向性結合器３４で分岐された信号の強度の測定結果のデータを受信すると、可変アッテネータ４２での信号の減衰量を決定する。減衰量は第１の実施形態の場合と同様に設定される。制御部４１は可変アッテネータ４２での減衰量を決定すると、可変アッテネータ４２に減衰量のデータを送る。可変アッテネータ４２は減衰量のデータを受信すると、その値に基づいた減衰量の設定で信号の強度の減衰を行う。

アンテナ３７から無線ネットワークへ送信されずに反射電力となった信号は、バンドパスフィルタ３６を経由して、第２の方向性結合器３５へと送られる。アンテナ３７で反射して回路を戻り第２の方向性結合器３５へと入力された信号は一部が分岐され可変アッテネータ４２側へ出力される。可変アッテネータ４２に第２の方向性結合器３５からの信号が入力されると、制御部４１により設定された減衰量で信号の強度の減衰処理が行われる。可変アッテネータ４２で減衰処理が行われた信号は出力され、信号検出部４３へと送られる。信号検出部４３は可変アッテネータ４２から信号を受信すると、信号の強度を測定する。信号検出部４３は信号の強度の測定値を得ると、測定値を制御部４１へと送る。

信号検出部４３において測定される可変アッテネータ４２からの信号、すなわち、アンテナ３７からの反射電力は、第２の方向性結合器３５で分岐されるため元の信号強度に比べて小さくなっている。第２の方向性結合器３５で分岐された信号の強度と分岐前の信号の強度、すなわちアンテナ３７での反射電力の大きさの割合は一定となる。よって、可変アッテネータ４２での減衰量を合わせて考慮することにより、制御部４１は信号検出部４３での測定結果からアンテナ３７での反射電力の大きさを求めることができる。

本実施形態の無線通信装置３０において、反射電力を信号検出部４３へと導くために第２の方向性結合器３５を用いた。その結果、反射電力の一部が可変アッテネータ４２に入力されるようになる。可変アッテネータ４２に入力される信号の強度が小さくなることにより、可変アッテネータ４２が減衰処理を行う前の信号の強度の最大値も小さくなる。そのため、対応する信号強度の幅の減少から可変アッテネータ４２を選定する際の選択肢が広がる効果や、可変アッテネータ４２での信号の減衰処理の精度が向上する効果が得られる。

本実施形態の無線通信装置３０において、アンテナ３７の異常の有無を判断し異常の検出を行う際の動作について図６を参照して説明する。図６はアンテナ３７の異常の有無を判断する際のフローの概要を示したものである。

無線通信装置３０の制御部４１がアンテナ３７の異常の有無の確認の開始を判断したとする（ステップ１３０）。アンテナ３７の異常の有無の確認の開始の判断は、例えば、前回の異常の有無の確認から一定の時間が経過していることとする。また、異常の有無の確認の開始の判断は、他装置や作業者からの要求があった場合や、無線通信装置３０での通信異常を検出した際としてもよい。

制御部４１はアンテナ３７の異常の有無の確認を開始すると、信号検出部４３に第１の方向性結合器３４からの信号の強度の測定を要求する（ステップ１３１）。信号検出部４３は制御部４１から測定の要求を受けると、第１の方向性結合器３４からの信号の強度を測定する(ステップ１３２）。信号検出部４３は第１の方向性結合器３４からの信号の強度を測定すると、第１の方向性結合器３４からの信号の強度を制御部４１へと送る(ステップ１３３）。

制御部４１は第１の方向性結合器３４からの信号の強度を信号検出部４３から受信すると(ステップ１３４）、可変アッテネータ４２での信号の減衰量を判断する(ステップ１３５）。制御部４１は可変アッテネータ４２での信号の減衰量を判断すると、可変アッテネータ４２へ減衰量のデータを送信する（ステップ１３６）。可変アッテネータ４２は制御部４１から減衰量のデータを受信すると（ステップ１３７）、制御部４１からの減衰量のデータに基づいて信号の減衰処理を開始する（ステップ１３８）。可変アッテネータ４２は信号の減衰処理を開始すると、信号の減衰を開始した情報を制御部４１へ送信する（ステップ１３９）。制御部４１は可変アッテネータ４２から信号の減衰を開始した情報を受信すると（ステップ１４０）、信号検出部４３へ可変アッテネータ４２から入力される信号の強度を要求する（ステップ１４１）。

信号検出部４３は制御部４１から可変アッテネータ４２から入力される信号の強度の要求を受けると、可変アッテネータ４２から入力される信号の強度を測定する（ステップ１４２）。信号検出部４３は可変アッテネータ４２から入力される信号の強度を測定すると、可変アッテネータ４２から入力される信号の強度を制御部４１へと送る（ステップ１４３）。制御部４１は可変アッテネータ４２から入力される信号の強度を信号検出部４３から受信すると（ステップ１４４）、信号の強度を閾値と比較してアンテナ４７の異常の有無を判断する（ステップ１４５）。異常の有無の判断には信号の強度から算出された反射電力などのその他の値を用いることもできる。信号の強度またはそれを基に算出した値が、あらかじめ設定された閾値以上であるとき（ステップ１４６でＹｅｓ）、制御部４１はアンテナ３７で異常が発生していると判断する(ステップ１４７）。ステップ１４６でＮｏのとき、制御部４１はアンテナ３７で異常が発生していないと判断し、アンテナ３７の異常の有無の確認を終了する(ステップ１４８）。

制御部４１によりアンテナ３７で異常が発生していると判断された場合には、無線通信装置３０は第１の実施形態の無線通信装置１０と同様の方法で異常の発生を他の装置や作業者へと伝達する。また、制御部４１は、第１の実施形態と同様に、信号検出部４３から受け取る信号の強度の測定値から反射係数、リターンロス、ＶＳＷＲなどの値を求め、それらの値を基にアンテナ３７の異常の有無を判断することもできる。

本実施形態の無線通信装置を用いると信号の減衰処理の精度が向上するためアンテナの異常の有無の判断精度が向上する。また、第１の実施形態と同様に、送信信号の出力設定を変更しても、出力設定に応じた判断基準の設定を必要とせずにアンテナの異常の有無の検出を行うことができる。減衰信号の信号強度が所定の範囲内になることで、信号検出が可能な範囲を広げる事無く実現することができる。

本発明の第１および第２の実施形態において、送信機能を有する無線通信装置について示したが、送受信機能を有する無線通信装置としてもよい。アンテナを送受信で兼用する場合は、バンドパスフィルタの代りにデュプレクサが用いられることがある。

第１および第２の実施形態において、送信信号の出力の測定は方向性結合器を用いて分岐した信号の強度を測定したが、実測を行わずに送信信号の出力の設定値を用いてもよい。また、電力増幅器に歪み補正機能が備えられている場合には、歪み補正用の素子に流れる電力を計測して送信信号の出力を求めることもできる。また、電力増幅器に反射電力保護用のアイソレータが備えられているときは、その終端部分に反射電力の測定回路を形成して測定を行うこともできる。

第１および第２の実施形態において、ベースバンド処理部、変調送信部、制御部などの各素子は２つ以上の素子がまとめられて１つの半導体デバイスとして形成されていてもよい。また、２つ以上の素子が１つの基板上に実装された形で形成されていてもよい。

本発明の第３の実施形態について図７を参照して詳細に説明する。図７は本実施形態の無線通信装置の構成の概要を示した図である。

本実施形態の無線通信装置は、増幅手段５１と、無線送信手段５２と、信号減衰手段５３と、信号検出手段５４と、送信信号測定手段５５と、障害検出手段５６と、減衰量判断手段５７とを備える。

増幅手段５１は入力された信号を増幅し増幅信号として出力する。無線送信手段５２は増幅信号を無線送信する。信号減衰手段５３は無線送信手段５２において反射される増幅信号の反射電力を減衰し、減衰信号として出力する。信号検出手段５４は減衰信号の強度を測定する。送信信号測定手段５５は増幅信号の強度を測定する。障害検出手段５６は信号検出手段５４により測定される減衰信号の測定結果を基に、無線送信手段５２の異常の有無の判断を行う。減衰量判断手段５７は、送信信号測定手段５５により測定された増幅信号の強度を基に信号減衰手段５４による信号の減衰後の強度が所定の範囲内となるように減衰量を判断する。また、信号減衰手段５３は減衰量判断手段５７により判断された信号の強度の減衰量を基に信号の減衰を行い、減衰信号として出力する。

本実施形態の無線通信装置を用いると送信信号の出力設定を変更または変化させても、出力設定に応じた判断基準の設定を必要とせずにアンテナの異常の有無の検出を行うことができる。また、減衰信号の信号強度が所定の範囲内になることで、信号検出が可能な範囲を広げる事無く実現することができる。

本発明は、無線通信分野において基地局や端末装置などとして用いられる無線通信装置に利用することができる。

１０無線通信装置
１１ベースバンド処理部
１２変調送信部
１３電力増幅器
１４方向性結合器
１５サーキュレータ
１６バンドパスフィルタ
１７アンテナ
２１制御部
２２可変アッテネータ
２３信号検出部
３０無線通信装置
３１ベースバンド処理部
３２変調送信部
３３電力増幅器
３４第１の方向性結合器
３５第２の方向性結合器
３６バンドパスフィルタ
３７アンテナ
４１制御部
４２可変アッテネータ
４３信号検出部
５１増幅手段
５２無線送信手段
５３信号減衰手段
５４信号検出手段
５５送信信号測定手段
５６障害検出手段
５７減衰量判断手段
１００−１１８アンテナの異常検出時の各ステップ
１３０−１４８アンテナの異常検出時の各ステップ

Claims

入力された信号を増幅し増幅信号として出力する増幅手段と、
前記増幅信号を無線送信する無線送信手段と、
前記無線送信手段において反射される前記増幅信号の反射電力を減衰し減衰信号として出力する信号減衰手段と、
前記減衰信号の強度を測定する信号検出手段と、
前記信号検出手段により測定される前記減衰信号の測定結果を基に前記無線送信手段の異常の有無の判断を行う障害検出手段と、
前記増幅信号の一部を分岐して分岐増幅信号として出力する分岐手段と、
前記分岐増幅信号の強度を測定する送信信号測定手段と、
前記送信信号測定手段により検出された前記分岐増幅信号の強度を基に前記信号減衰手段による信号の減衰後の強度が所定の範囲内となるように減衰量を判断する減衰量判断手段とを備え、
前記信号減衰手段は前記減衰量判断手段により判断された信号の強度の減衰量を基に信号の減衰を行い前記減衰信号として出力することを特徴とする無線通信装置。
前記増幅手段から出力される前記増幅信号を前記無線送信手段への経路に送り、前記無線送信手段からの前記反射電力を前記信号減衰手段への経路へと送る経路切替手段を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記経路切替手段がサーキュレータまたは方向性結合器であり、
前記増幅信号が前記サーキュレータまたは前記方向性結合器を介して前記無線送信手段に出力され、
前記反射電力が前記サーキュレータまたは前記方向性結合器を介して前記信号減衰手段への経路に出力されることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
前記分岐手段が方向性結合器であり、
前記増幅信号が前記方向性結合器に入力され、前記分岐増幅信号として出力されることを特徴する請求項１から３いずれかに記載の無線通信装置。
前記障害検出手段において判断に用いられる前記減衰信号の測定結果が、電圧定在波比であることを特徴とする請求項１から４いずれに記載の無線通信装置。
入力された信号を増幅して増幅信号として出力し、
前記増幅信号の一部を分岐して分岐増幅信号として出力し
前記増幅信号を無線送信し、
前記分岐増幅信号の強度を測定し、
前記無線送信の際に反射される前記増幅信号の反射電力の減衰量を、前記分岐増幅信号の強度の測定結果を基に、減衰後の強度が所定の範囲内となるように判断し、
前記増幅信号の反射電力を、前記減衰量に基づいて減衰して減衰信号として出力し、
前記減衰信号の強度を測定して信号測定結果として出力し、
前記信号測定結果を基に無線送信手段の異常の有無を判断することを特徴とする無線通信装置の障害検出方法。