(57)【要約】 【課題】スイッチを使用しても、分波切替時における伝送信号の伝送損失を小さくすることができ、切替数が増大しても伝送損失の増大を抑圧することのできる分波器、この分波器を用いる送信機、受信機及び送受信機を提供する。  【解決手段】伝送信号入力端に並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備える。複数のフィルタ回路は、複数のフィルタ回路それぞれが、伝送信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、第１の伝送線路とフィルタとの間に分岐接続され、伝送信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有する。  【選択図】図１
2014175772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送信号入力端に並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を具備し、
前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記伝送信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記伝送信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有する分波器。
【請求項２】
前記第１の伝送線路及び第２の伝送線路は、超伝導体で形成され、
前記第１の伝送線路及び第２の伝送線路を超伝導状態になるまで極低温に冷却する冷却手段をさらに具備する請求項１記載の分波器。
【請求項３】
前記フィルタ回路のうち、少なくとも１つの前記スイッチがオフとなる制御を行う制御部をさらに具備する請求項１記載の分波器。
【請求項４】
アンテナ素子から空間へ放射する複数の送信信号を生成する複数の送信回路と、
前記複数の送信信号それぞれから所定の周波数帯域を通過させ合成出力する分波器とを具備し、
前記分波器は、前記複数の送信回路それぞれの送信信号出力端に並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記送信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記送信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力を合成して前記アンテナ素子に出力する送信機。
【請求項５】
アンテナ素子から空間へ放射する送信信号を生成する送信回路と、
前記送信信号を複数系統に分配して所定の周波数帯域を通過させ合成出力する分波器とを具備し、
前記分波器は、前記送信回路の送信信号出力端に並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記送信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記送信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力を合成して前記アンテナ素子に出力する送信機。
【請求項６】
前記第１の伝送線路及び第２の伝送線路は、超伝導体で構成され、
前記第１の伝送線路及び第２の伝送線路を超伝導状態になるまで極低温に冷却する第１の冷却手段をさらに具備する請求項４または５記載の送信機。
【請求項７】
アンテナ素子により受信された受信信号を入力して所定の周波数帯域別に分波する分波器と、
前記分波器を通過した周波数帯域別の受信信号をそれぞれ処理する複数の受信回路とを具備し、
前記分波器は、前記複数の受信回路それぞれに対して並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記受信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記受信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力をそれぞれ前記複数の受信回路に出力する受信機。
【請求項８】
アンテナ素子により受信された受信信号を入力して所定の周波数帯域別に分波し合成出力する分波器と、
前記分波器で分波合成された受信信号を処理する受信回路とを具備し、
前記分波器は、前記アンテナ素子からの受信信号を入力して互いに異なる周波数帯域を通過させ、合成出力する複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記受信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記受信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力を合成して前記受信回路に出力する受信機。
【請求項９】
前記第１の伝送線路及び第２の伝送線路は、超伝導体で構成され、
前記第１の伝送線路及び第２の伝送線路を超伝導状態になるまで極低温に冷却する第２の冷却手段をさらに具備する請求項７または８記載の受信機。
【請求項１０】
送受信共用のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に対応する送信系と受信系を切替接続する送受信切替器と、
前記アンテナ素子から空間へ放射する複数の送信信号を生成する複数の送信回路と、前記複数の送信信号それぞれから所定の周波数帯域を通過させ合成出力する送信用分波器とを具備する送信機と、
前記アンテナ素子により受信された受信信号を入力して所定の周波数帯域別に分波する受信用分波器と、前記受信用分波器を通過した周波数帯域別の受信信号をそれぞれ処理する複数の受信回路とを具備する受信機とを備え、
前記送信用分波器は、前記複数の送信回路それぞれの送信信号出力端に並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記送信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記送信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力を合成して前記アンテナ素子に出力するものとし、
受信用前記分波器は、前記複数の受信回路それぞれに対して並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記受信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記受信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力をそれぞれ前記複数の受信回路に出力する送受信機。
【請求項１１】
送受信共用のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子に対応する送信系と受信系を切替接続する送受信切替器と、
前記アンテナ素子から空間へ放射する送信信号を生成する送信回路と、前記送信信号を複数系統に分配して所定の周波数帯域を通過させ合成出力する送信用分波器とを具備する送信機と、
前記アンテナ素子により受信された受信信号を入力して所定の周波数帯域別に分波し合成出力する受信用分波器と、前記受信用分波器で分波合成された受信信号を処理する受信回路とを具備する受信機とを備え、
前記送信用分波器は、前記送信回路の送信信号出力端に並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記送信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記送信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力を合成して前記アンテナ素子に出力するものとし、
前記受信用分波器は、前記アンテナ素子からの受信信号を入力して互いに異なる周波数帯域を通過させ、合成出力する複数のフィルタ回路を備え、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記受信信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記受信信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有し、前記複数のフィルタ回路の出力を合成して前記受信回路に出力する送受信機。
【請求項１２】
前記送信用分波器に備える第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、前記受信用分波器に備える第１の伝送線路及び第２の伝送線路は、超伝導体で構成され、
前記送信用分波器に備える第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、前記受信用分波器に備える第１の伝送線路及び第２の伝送線路を超伝導状態になるまで極低温に冷却する冷却手段をさらに具備する請求項１０または１１記載の送受信機。
【請求項１３】
前記送信用分波器のフィルタ回路のうち、少なくとも１つのフィルタのスイッチがオフとなる制御を行い、前記受信用分波器のフィルタ回路のうち、前記送信用分波器のフィルタ回路でオフした周波数帯域のスイッチと等しい周波数帯域のスイッチがオフとなる制御を行う制御部をさらに具備する請求項１０または１１記載の送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、伝送信号を分波する分波器、この分波器を用いる送信機、受信機及び送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高周波の伝送信号を周波数帯域毎に分波する分波器では、伝送線路の切り替えに、機械的なリレースイッチ、半導体回路を用いるピンダイオードスイッチ及びＦＥＴスイッチ等のスイッチが用いられている。
【０００３】
しかしながら、従来の分波器では、上記スイッチによって伝送線路の切替を行うため、伝送信号を分波する際に信号の導体損失によって伝送損失が生じてしまう。また、切替数を増やす場合には、その分、スイッチを多段に接続することになり、伝送損失が増大してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３５７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来の分波器では、スイッチで伝送線路を切り替えて伝送信号を分波するため、高周波信号の伝送損失が生じてしまい、その切替数が増えるにつれて、スイッチを多段に接続することになり、伝送損失が増大してしまう。
【０００６】
そこで、目的は、スイッチを使用しても、分波切替時における伝送信号の伝送損失を小さくすることができ、切替数が増大しても伝送損失の増大を抑圧することのできる分波器、この分波器を用いる送信機、受信機及び送受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態によれば、分波器は、伝送信号入力端に並列に接続され、互いに異なる通過周波数帯域を持つ複数のフィルタ回路を備える。前記複数のフィルタ回路は、前記複数のフィルタ回路それぞれが、前記伝送信号の１／４×ｎ（ｎは正の奇数）波長の長さを持つ第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路に接続され、所望の周波数帯域の伝送信号を通過させるフィルタと、前記第１の伝送線路と前記フィルタとの間に分岐接続され、前記伝送信号の１／２×ｍ（ｍは自然数）波長の長さを持つ複数の第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路間を接続するスイッチとを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る分波器の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る分波器の動作原理を示す図。
【図３】第１の実施形態に係る分波器の他の構成例を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態に係る分波器のリング共振回路の他の構成例１を示すブロック図。
【図５】第１の実施形態に係る分波器のリング共振回路の他の構成例２を示すブロック図。
【図６】第２の実施形態に係る分波器の構成を示すブロック図。
【図７】図６に示す分波器の配線例を示す配線図。
【図８】第３の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図。
【図９】第４の実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図。
【図１０】第５の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図。
【図１１】第６の実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図。
【図１２】第７の実施形態に係る送受信機の構成を示すブロック図。
【図１３】第８の実施形態に係る送受信機の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る分波器の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１に示す分波器は、伝送信号入力端子ＩＮに対して並列に接続されるｉ（ｉは２以上の自然数）個のフィルタ回路８−１〜８−ｉを備える。各フィルタ回路８−１〜８−ｉは、それぞれ入力段に所定の波長λ１〜λｉに対してλ１／４×ｎ１，λ２／４×ｎ２，…，λｉ／４×ｎｉ（ｎ１〜ｎｉは正の奇数）の長さを持つ第１伝送線路１−１〜１−ｉを備える。各第１伝送線路１−１〜１−ｉは超伝導体で形成される。各フィルタ回路８−１〜８−ｉにおいて、第１伝送線路１−１〜１−ｉの出力端はそれぞれフィルタ（ＦＩＬ）２−１〜２−ｉの入力端に接続される。フィルタ２−１〜２−ｉは、互いに異なる任意の通過周波数帯域を持ち、第１伝送線路１−１〜１−ｉから出力される伝送信号から通過帯域の周波数成分を抽出して出力端子ＯＵＴに送出する。
【００１２】
また、上記の各フィルタ回路８−１〜８−ｉは、第１伝送線路１−１〜１−ｉの出力端とフィルタ２−１〜２−ｉの入力端との間に、それぞれλ１／２×ｍ１，λ２／２×ｍ２，…，λｉ／２×ｍｉ（ｍ１〜ｍｉは自然数）の長さを持つ一対の第２伝送線路（以下、第２伝送線路対）３−１〜３−ｉが分岐接続され、この第２伝送線路対３−１〜３−ｉそれぞれのもう一端の間にスイッチ４−１〜４−ｉが接続される。各伝送線路対３−１〜３−ｉは超伝導体で形成される。
【００１３】
制御部９は、要求される通過周波数帯に応じて上記フィルタ回路８−１〜８−ｉのスイッチ４−１〜４−ｉをオン・オフ制御するもので、スイッチ４−１〜４−ｉの少なくともいずれかをオフとする。冷却装置１１は、ｉ個のフィルタ回路８−１〜８−ｉを収容し、第１伝送線路１−１〜１−ｉ及び第２伝送線路対３−１〜３−ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。
【００１４】
尚、上記波長λ１〜λｉの条件は全て異なる値でもよく、一部または全部が同一の値であってもよい。また、ｎ１〜ｎｉ，ｍ１〜ｍｉについても同様であり、全て異なる値であっても一部または全部が同一の値であってもよい。
【００１５】
図２は、第１の実施形態に係る分波器の動作原理を示す図である。尚、図２ではフィルタ回路８−１〜８−ｉそれぞれに相当する概略構成を示しており、１は入力伝送信号の波長λに対してλ／４×ｎ（ｎは正の奇数）の長さを持つ第１伝送線路、２はフィルタ、３は波長λに対してλ／２（ここではｍ＝１とする）の長さを持つ第２伝送線路対、４はスイッチであり、第２伝送線路対３は１波長について共振するリング共振回路を構成する。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように、スイッチ（ＳＷ）４がオンの場合、第２伝送線路対３が第１伝送線路１の出力ラインに接続されて、（λ／２）×２の長さのリング共振回路が構成される。この場合、リング共振回路の接続点のインピーダンスが共振周波数でショートとなり、λ／４の長さの第１伝送線路１の出力ラインにつながる分岐点において、フィルタ２の入力端側がオープンのインピーダンスとなる。すなわち、このリング共振回路は、フィルタ２の入力ラインに接続されていない状態と等価な動作状態となり、第１伝送線路１から出力される伝送信号を引き込んでフィルタ２への通過を阻止することになる。
【００１７】
一方、図２（ｂ）に示すように、スイッチ４がオフの場合、第２伝送線路対３はそれぞれλ／２のオープンスタブとなる。このことから、リング共振回路は、回路的には何も付いていない場合と等価な動作状態となり、第１伝送線路１から出力される伝送信号はリング共振回路の構成部分を通過することになる。
【００１８】
上記のスイッチ動作に基づく図１に示す構成の分波器では、フィルタ回路８−１〜８−ｉそれぞれのフィルタ２−１〜２−ｉの通過周波数帯域が異なる。すなわち、分波器は、スイッチ４−１〜４−ｉを選択的にオン・オフ制御することで、フィルタ回路８−１〜８−ｉそれぞれの入力を等価的に断続させ、これによって通過させる周波数帯域の伝送信号を切り替えることができる。
【００１９】
このように、分波器は、並列に接続されたフィルタ回路８−１〜８−ｉの入力を、スイッチ４−１〜４−ｉのオン・オフによってリング共振回路を選択的に挿入して等価的に信号の伝送を断続するようにしているので、信号経路に直接スイッチを介在する場合よりも低損失となる。したがって、分波器は、従来よりも分波による伝送信号の伝送損失を小さくすることができる。
【００２０】
また、上記第１伝送線路１−１〜１−ｉ及び第２伝送線路対３−１〜３−ｉは、超伝導体で構成され、冷却装置１１で超伝導状態となるまで極低温に冷却される。これにより、分波器は、さらなる低損失化が可能となる。
【００２１】
なお、上記フィルタ２−１〜２−ｉは、第１伝送線路１−１〜１−ｉ及び第２伝送線路対３−１〜３−ｉと同様に、超伝導体で構成される超伝導フィルタであってもよい。
【００２２】
図３は、第１の実施形態に係る分波器の他の構成例を示すブロック図である。図３に示す分波器は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間にフィルタ回路８−１〜８−ｉが並列に接続される。各フィルタ回路８−１〜８−ｉは、フィルタ２−１〜２−ｉを中心に、入力側と出力側が対称となるように構成される。
【００２３】
具体的には、入力側には、λ１／４×ｎ１，λ２／４×ｎ２，…，λｉ／４×ｎｉ（ｎ１〜ｎｉは正の奇数）の長さを持つ、超伝導体による第１伝送線路１−１１〜１−１ｉが接続される。また、第１伝送線路１−１１〜１−１ｉの出力端とフィルタ２−１〜２−ｉの入力端との間に、それぞれλ１／２×ｍ１，λ２／２×ｍ２，…，λｉ／２×ｍｉ（ｍ１〜ｍｉは自然数）の長さを持つ、超伝導体による第２伝送線路対３−１１〜３−１ｉが分岐接続され、この第２伝送線路対３−１１〜３−１ｉそれぞれのもう一端の間にスイッチ４−１１〜４−１ｉが接続されて、リング共振回路が構成される。
【００２４】
また、出力側には、λ１／４×ｎ１，λ２／４×ｎ２，…，λｉ／４×ｎｉ（ｎ１〜ｎｉは正の奇数）の長さを持つ、超伝導体による第１伝送線路１−２１〜１−２ｉが接続される。また、フィルタ２−１〜２−ｉの出力端と第１伝送線路１−２１〜１−２ｉの入力端との間に、それぞれλ１／２×ｍ１，λ２／２×ｍ２，…，λｉ／２×ｍｉ（ｍ１〜ｍｉは自然数）の長さを持つ、超伝導体による第２伝送線路対３−２１〜３−２ｉが分岐接続され、この第２伝送線路対３−２１〜３−２ｉそれぞれのもう一端の間にスイッチ４−２１〜４−２ｉが接続されて、リング共振回路が構成される。
【００２５】
上記構成による分波器では、フィルタ回路８−１〜８−ｉの入力側とは別に、出力側でリング共振回路を選択的に接続可能な構成となっているので、各フィルタ回路８−１〜８−ｉそれぞれの出力を合成して出力端子ＯＵＴから導出する場合でも、フィルタ回路から出力される伝送信号が他のフィルタ回路内に混入して誤動作するおそれがないという効果が得られる。
【００２６】
図４及び図５は、それぞれ第１の実施形態に係る分波器のリング共振回路の他の構成例を示すブロック図である。図４に示すリング共振回路は、第２伝送線路対３がそれぞれ波長λに相当する長さの伝送線路と、波長λ／２に相当する長さの伝送線路で構成したものである。また、図５に示すリング共振回路は、波長λ／２に相当する長さの第２伝送線路３を３個用いて、第２伝送線路対３それぞれの一方端を第１伝送線路１の出力ラインに接続し、第２伝送線路対３の他方端を、それぞれスイッチ４を介して３番目の第２伝送線路３の両端に接続するようにしたものである。
【００２７】
上記のように、リング共振回路を構成する複数の第２伝送線路３は、同一の長さでも異なる長さでもよい。また、第２伝送線路３及びスイッチ４はいずれも多数用いてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態の分波器の構成は可逆であり、分波出力、合成出力双方で利用可能である。
【００２９】
（第２の実施形態）  
図６は、第２の実施形態として、図３に示した構成において、各フィルタ回路８−１〜８−ｉのリング共振回路構成部分のスイッチを具体化した分波器の構成を示すブロック図である。図６に示す分波器では、スイッチの具体例として、入力側ピンダイオードスイッチ５−１１〜５−１ｉと出力側ピンダイオードスイッチ５−２１〜５−２ｉ（以降、ピンダイオードスイッチ５と総称）を用いている。
【００３０】
図６に示すピンダイオードスイッチ５は、ダイオードＤ１と直列接続されるキャパシタＣ１によって電位を分離し、バイアス回路Ｌ１，Ｌ２を介してダイオードＤ１に電圧を印加してダイオードＤ１をオン状態とする回路構成となっている。これにより、分波器は、制御部９による外部からの電圧制御で、フィルタ２−１〜２−ｉの切り替えを制御することができる。
【００３１】
図７は、図６に示す分波器の配線例を示す配線図である。図７に示す分波器は、３／４波長の伝送線路と１／４波長伝送線路を用いた例であり、ピンダイオードスイッチ５のバイアス回路は、省略している。
【００３２】
上記構成によれば、ピンダイオードスイッチ５は、オンオフを高速に切り替えられることが特徴である。これにより、分波器は、周波数を高速に切り替える周波数ホッピングを行う伝送信号にも対応することが可能となる。
【００３３】
また、従来の分波器は、受信系において、周波数ホッピングの可変幅を広げるとフィルタの周波数帯域も広げなければならず、ノイズが多く入ってきてしまう問題がある。しかしながら、本実施形態の分波器は、受信系において、超伝導フィルタ等の周波数帯域幅の狭いフィルタ２−１〜２−ｉを切り替えて使用することで、受信系のノイズを増やすことなく広帯域の周波数ホッピングを実現することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態の分波器は、送信系において、超伝導フィルタ等の周波数帯域幅の狭いフィルタ２−１〜２−ｉを切り替えて使用することで、増幅時の非線形歪による周波数帯域外の意図されない周波数帯域の電力であるスプリアス電力の増加をフィルタ２−１〜２−ｉで削減することが可能となる。これにより、従来の伝送信号の直線化によりスプリアス電力の増加を削減するリニアライザを用いる場合よりも、より高効率の動作が可能となる。
【００３５】
ここで、従来のリニアライザを用いる場合よりも、より高効率の動作が可能となる理由について説明する。従来のリニアライザによって非線形ひずみをキャンセルできる領域には制限がある。このため、飽和領域のような高次の歪みまで含む複雑なひずみの発生要因が生じる領域では、従来のリニアライザ動作が困難である。しかしながら、フィルタ２−１〜２−ｉは、生じる歪みの状態に依存せず、歪み削減が可能であるため、より効率の高い飽和領域での動作が可能となる。
【００３６】
なお、第２の実施形態では、ピンダイオードスイッチを用いる分波器の構成を示したが、スイッチとして、機械式のリレースイッチ及び半導体スイッチであるＦＥＴスイッチ等を用いても同様に構成することが可能である。
【００３７】
（第３の実施形態）  
図８は、第３の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。この受信機は、図１に示した第１の実施形態に係る分波器を利用して、ｉ系統の受信回路（Ｒｘ）６−１〜６−ｉを同時に動作させる。図８において、図１に示す分波器と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００３８】
すなわち、図８に示す受信機は、図１に示す分波器の入力端をアンテナ素子ＡＮＴ（図示せず）に接続し、各フィルタ回路８−１〜８−ｉの出力端を受信回路（Ｒｘ１〜Ｒｘｉ）６−１〜６−ｉに接続した構成となっている。
【００３９】
上記構成による受信機は、アンテナ素子ＡＮＴにより受信された受信信号を、分波器を構成するｉ系統のフィルタ回路８−１〜８−ｉに入力して、それぞれのフィルタ２−１〜２−ｉで周波数帯域ごとに選択的に分波し、ｉ系統の受信回路６−１〜６−ｉで、フィルタ２−１〜２−ｉを通過した受信信号を処理する。
【００４０】
ここで、制御部９は、上記並列に複数接続されるフィルタ回路８−１〜８−ｉのスイッチ４−１〜４−ｉのオン・オフ制御を行うもので、スイッチ４−１〜４−ｉの少なくともいずれかをオフとする。また、冷却装置１１は、第１伝送線路１−１〜１−ｉ及び第２伝送線路対３−１〜３−ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。
【００４１】
上記構成によれば、受信機は、ｉ系統の受信回路６−１〜６−ｉを同時に動作させる。これにより、受信機は、スイッチ４−１〜４−ｉのオン・オフ動作で、ｉ系統の受信回路６−１〜６−ｉの中から特性の良い受信回路を選択して受信するダイバーシティを行うことが可能となる。このようにダイバーシティを行うことにより、アンテナ素子ＡＮＴに直接波及び反射波等の異なる波が同時に入力され、波同士が打ち消し合う周波数帯域において生じる、伝送信号の特性劣化といった周波数フェージングを低減することが可能となる。
【００４２】
したがって、本実施形態に係る受信機は、安定した受信状態を実現することができる。
【００４３】
（第４の実施形態）  
図９は、第４の実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。この送信機は、図１に示した分波器を利用して、ｉ系統の送信回路を同時に動作させる。図９において、図１に示す分波器と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００４４】
すなわち、図９に示す送信機は、ｉ系統の送信回路（Ｔｘ１〜Ｔｘｉ）７−１〜７−ｉの出力をそれぞれフィルタ回路８−１〜８−ｉに入力し、各フィルタ回路８−１〜８−ｉの出力を合成してアンテナ素子（図示せず）ＡＮＴに導出する構成になっている。
【００４５】
上記構成による送信機は、ｉ系統の送信回路７−１〜７−ｉで送信信号を生成し、生成された送信信号を分波器のフィルタ回路８−１〜８−ｉで周波数帯域ごとに分波して、フィルタ２−１〜２−ｉを通過した送信信号をアンテナ素子ＡＮＴから空間へ放射する。
【００４６】
ここで、制御部９は、上記並列に複数接続されるフィルタ回路８−１〜８−ｉのスイッチ４−１〜４−ｉのオン・オフ制御を行うもので、スイッチ４−１〜４−ｉの少なくともいずれかをオフとする。また、冷却装置１１は、第１伝送線路１−１〜１−ｉ及び第２伝送線路対３−１〜３−ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。
【００４７】
上記構成によれば、送信機は、ｉ系統の送信回路７−１〜７−ｉを同時に動作させ、それぞれの送信信号を周波数帯域ごとに別々に生成して、フィルタ回路８−１〜８−ｉに入力する。これにより、送信機は、複数系統の送信信号を、互いに干渉による相互変調歪みを生じることなく、同時に送信することが可能となる。
【００４８】
すなわち、送信機は、１つのスイッチ回路で複数の送信信号が入力される場合、相互変調歪みが出てしまい、特性劣化することが考えられるが、送信信号が複数の送信回路７−１〜７−ｉで別々に生成されるため、相互変調歪みに起因する特性劣化を発生させずに、送信信号を伝送することが可能となる。
【００４９】
（第５の実施形態）  
図１０は、第５の実施形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。この受信機は、図３に示した第１の実施形態に係る分波器を利用して、１つの受信回路（Ｒｘ）６で任意の周波数帯の分波出力について信号処理する。図１０において、図３に示す分波器と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００５０】
すなわち、図１０に示す受信機は、図３に示す分波器の入力端をアンテナ素子ＡＮＴ（図示せず）に接続し、各フィルタ回路８−１〜８−ｉの出力端を束ねて受信回路（Ｒｘ）６に接続した構成となっている。
【００５１】
上記構成による受信機は、アンテナ素子ＡＮＴにより受信された受信信号を分波器の各フィルタ回路８−１〜８−ｉで周波数帯域ごとに分波し、１つの受信回路６で、フィルタ２−１〜２−ｉを通過した受信信号を処理する。
【００５２】
ここで、制御部９は、上記フィルタ回路８−１〜８−ｉのスイッチ４−１１〜４−１ｉ，４−２１〜４−２ｉのオン・オフ制御を行うもので、これらのスイッチの少なくともいずれかをオフとする。冷却装置１１は、第１伝送線路１−１１〜１−１ｉ，１−２１〜１−２ｉ及び第２伝送線路対３−１１〜３−１ｉ，３−２１〜３−２ｉを超伝導状態となるまで極低温に冷却する。
【００５３】
上記構成によれば、受信機は、受信信号を１つの受信回路６にｉ系統のフィルタ出力を選択的に入力することが可能となる。これにより、処理する周波数帯域の受信信号をフィルタ回路８−１〜８−ｉで選択し、選択した受信信号の処理を行うことが可能となる。
【００５４】
（第６の実施形態）  
図１１は、第６の実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。この送信機は、図３に示した第１の実施形態に係る分波器を利用して、１つの送信回路（Ｔｘ）７で任意の周波数帯の分波出力について信号処理する。図１１において、図３に示す分波器と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００５５】
すなわち、図１１に示す送信機は、送信回路（Ｔｘ）７の出力をｉ系統に分配して、分波器のｉ系統のフィルタ回路８−１〜８−ｉに入力し、各フィルタ回路８−１〜８−ｉの出力を合成してアンテナ素子ＡＮＴに導出する構成となっている。
【００５６】
すなわち、上記構成による送信機は、１つの送信回路７で送信信号を生成し、生成された送信信号を分波器で周波数帯域ごとに分波して、フィルタ２−１〜２−ｉを通過した送信信号をアンテナ素子ＡＮＴから空間へ放射する。
【００５７】
ここで、制御部９は、上記並列に複数接続されるフィルタ回路８−１〜８−ｉのスイッチ４−１１〜４−１ｉ，４−２１〜４−２ｉのオン・オフ制御を行うもので、これらのスイッチの少なくともいずれかをオフとする。例えば、制御部９は、フィルタ回路８−１のスイッチ４−１１，４−２１をオフとする制御を行う。冷却装置１１は、第１伝送線路１−１１〜１−１ｉ，１−２１〜１−２ｉ及び第２伝送線路対３−１１〜３−１ｉ，３−２１〜３−２ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。
【００５８】
上記構成によれば、送信機は、１つの送信回路７で任意の周波数帯域の送信信号を生成する。これにより、生成される送信信号のうち、所望の周波数帯域の送信信号をフィルタ回路８−１〜８−ｉで選択し、選択した送信信号をアンテナ素子ＡＮＴへ伝送し、送信信号をアンテナ素子ＡＮＴから空間へ放射することが可能とある。
【００５９】
（第７の実施形態）  
図１２は、第７の実施形態に係る送受信機の構成を示すブロック図である。この送受信機は、図８に示したｉ系統の受信回路、図９に示したｉ系統の送信回路を合わせ持ち、各受信回路及び送信回路を同時に動作させる。図１２において、図８、図９に示した受信回路及び送信回路と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００６０】
すなわち、図１２に示す送受信機は、ｉ系統の送信回路７−１〜７−ｉにて送信信号を生成し、ｉ系統の受信回路６−１〜６−ｉにて受信信号を処理する。
【００６１】
具体的には、送受信共用のアンテナ素子ＡＮＴ、ダイプレクサやサーキュレータ等、アンテナ素子ＡＮＴに対応する送信系と受信系を切替接続する送受信切替器１０、アンテナ素子ＡＮＴより空間へ放射する送信信号を生成する送信回路７−１〜７−ｉ、送信信号を分波する第１の分波器Ａ−１、アンテナ素子ＡＮＴにより受信された受信信号を分波する第２の分波器Ｂ−１及び第２の分波器Ｂ−１を通過した受信信号を処理する受信回路６−１〜６−ｉを備える。
【００６２】
図１２に示す第１の分波器Ａ−１は、第３の実施形態に示す分波器と同一のものである。また、図１２に示す第２の分波器Ｂ−１は、第４の実施形態に示す分波器と同一のものである。さらに、第１の分波器Ａ−１のフィルタ回路８−１１〜８−１ｉそれぞれに送信回路７−１〜７−ｉを接続する。また、第２の分波器Ｂ−１のフィルタ回路８−２１〜８−２ｉそれぞれに受信回路６−１〜６−ｉを接続する。
【００６３】
この送受信機は、送信系において、ｉ系統の送信回路７−１〜７−ｉで送信信号を生成し、生成された送信信号を第１の分波器Ａ−１で周波数帯域ごとに分波して、送信用のフィルタ２−１１〜２−１ｉを通過した送信信号を送受信切替器１０を介して、送受信共用のアンテナ素子ＡＮＴへ生成した送信信号を伝送し、アンテナ素子ＡＮＴから空間へ放射する。
【００６４】
また、送受信機は、受信系において、空間に放射された信号が反射され、反射された信号をアンテナ素子ＡＮＴで受信し、アンテナ素子ＡＮＴにより受信された受信信号を、送受信切替器１０を介して受信系に伝送し、その受信信号を第２の分波器Ｂ−１で周波数帯域ごとに分波し、ｉ系統の受信回路６−１〜６−ｉで、受信用のフィルタ２−２１〜２−２ｉを通過した受信信号を処理する。
【００６５】
ここで、制御部９は、上記第１の分波器Ａ−１のフィルタ回路８−１１〜８−１ｉのスイッチ４−１１〜４−４ｉのオン・オフ制御を行うもので、スイッチ４−１１〜４−１ｉの少なくともいずれかをオフとする。また、制御部９は、上記第２の分波器Ｂ−１のフィルタ回路８−２１〜８−２ｉのうち、第１の分波器Ａ−１でオフした周波数帯域のスイッチ４−１１〜４−１ｉと等しい周波数帯域のスイッチ４−２１〜４−２ｉをオフとする制御を行う。これにより、送受信間で同一の周波数帯域が使用可能となる。
【００６６】
冷却装置１１−１は、第１の分波器Ａ−１に備える第１伝送線路１−１１〜１−１ｉ及び第２伝送線路対３−１１〜３−１ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。また、冷却装置１１−２は、第２の分波器Ｂ−２に備える第１伝送線路１−２１〜１−２ｉ及び第２伝送線路対３−２１〜３−２ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。なお、冷却装置１１−１及び１１−２は、一体化して、第１の分波器Ａ−１に備える第１伝送線路１−１１〜１−１ｉ及び第２伝送線路対３−１１〜３−１ｉと第２の分波器Ｂ−１に備える第１伝送線路１−２１〜１−２ｉ及び第２伝送線路対３−２１〜３−２ｉを一体的に冷却してもよい。
【００６７】
上記構成によれば、送受信機は、ｉ系統の送信回路７−１〜７−ｉを同時に動作させ、ｉ系統の送信信号を周波数帯域ごとに別々に生成して、フィルタ回路８−１１〜８−１ｉに入力する。また、送受信機は、ｉ系統の受信回路６−１〜６−ｉを同時に動作させる。これにより、送受信機は、１つのフィルタ回路８−１１〜８−１ｉで複数の送信信号が入力される場合における相互変調歪みに起因する特性劣化を発生させずに、送信信号を伝送することが可能となる。また、送受信機は、第２の分波器Ｂ−２のスイッチ４−２１〜４−２ｉのオン・オフ動作で、複数の受信回路６−１〜６−ｉの中から特性の良い受信回路を選択して受信するダイバーシティを行うことが可能となる。
【００６８】
（第８の実施形態）  
図１３は、第８の実施形態に係る送受信機の構成を示すブロック図である。この送受信機は、図１０に示したｉ系統の受信回路、図１１に示したｉ系統の送信回路を合わせ持ち、各受信回路及び送信回路を同時に動作させる。図１２において、図１０、図１１に示した受信回路及び送信回路と同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００６９】
この送受信機は、図１３に示すように、１つの送信回路７で送信信号を生成し、１つの受信回路６で信号処理する。
【００７０】
すなわち、図１３に示す送受信機は、送受信共用のアンテナ素子ＡＮＴ、アンテナ素子ＡＮＴに対応する送信系と受信系を切替接続する送受信切替器１０、アンテナ素子より空間へ放射する送信信号を生成する送信回路７、送信信号を分波する第１の分波器Ａ−２、アンテナ素子ＡＮＴにより受信された受信信号を分波する第２の分波器Ｂ−２及び第２の分波器Ｂ−２を通過した受信信号を処理する受信回路６を備える。
【００７１】
図１３に示す第１の分波器Ａ−２は、第５の実施形態に示す分波器と同一のものである。また、図１３に示す第２の分波器Ｂ−２は、第６の実施形態に示す分波器と同一のものである。さらに、並列に複数接続される第１の分波器Ａ−２のフィルタ回路８−１１〜８−１ｉに対して、１つの送信回路７を接続する。また、並列に複数接続される第２の分波器Ｂ−２のフィルタ回路８−２１〜８−２ｉに対して、１つの受信回路６を接続する。
【００７２】
すなわち、上記構成による送受信機は、送信系において、１つの送信回路７で送信信号を生成し、生成された送信信号を第１の分波器Ａ−２で周波数帯域ごとに分波して、送信用のフィルタ２−１１〜２−１ｉを通過した送信信号をアンテナ素子ＡＮＴから空間へ放射する。
【００７３】
また、送受信機は、受信系において、空間に放射された信号が反射され、反射された信号をアンテナ素子ＡＮＴで受信し、アンテナ素子ＡＮＴにより受信された受信信号を第２の分波器Ｂ−２で周波数帯域ごとに分波し、１つの受信回路６で、受信用のフィルタ２−２１〜２−２ｉを通過した受信信号を処理する。
【００７４】
ここで、制御部９は、上記第１の分波器Ａ−２のフィルタ回路８−１１〜８−１ｉのスイッチ４−１１１〜４−１１ｉ，４−１２１〜４−１２ｉのオン・オフ制御を行うもので、これらのスイッチの少なくともいずれかをオフとする。また、制御部９は、上記第２の分波器Ｂ−２のフィルタ回路８−２１〜８−２ｉのうち、第１の分波器Ａ−２でオフした周波数帯域のスイッチ４−１１１〜４−１１ｉ，４−１２１〜４−１２ｉと等しい周波数帯域のスイッチ４−２１１〜４−２１ｉ，４−２２１〜４−２２ｉをオフとする制御を行う。
【００７５】
冷却装置１１−１は、第１の分波器Ａ−２に備える第１伝送線路１−１１１〜１−１１ｉ，１−１２１〜１−１２ｉ及び第２伝送線路対３−１１１〜３−１１ｉ，３−１２１〜３−１２ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。また、冷却装置１１−２は、第２の分波器Ｂ−２に備える第１伝送線路１−２１１〜１−２１ｉ，１−２２１〜１−２２ｉ及び第２伝送線路対３−２１１〜３−２１ｉ，３−２２１〜３−２２ｉを超伝導状態になるまで極低温に冷却する。なお、冷却装置１１−１及び１１−２は、一体化して、第１の分波器Ａ−２に備える第１伝送線路１−１１１〜１−１１ｉ，１−１２１〜１−１２ｉ及び第２伝送線路対３−１１１〜３−１１ｉ，３−１２１〜３−１２ｉと第２の分波器Ｂ−２に備える第１伝送線路１−２１１〜１−２１ｉ，１−２２１〜１−２２ｉ及び第２伝送線路対３−２１１〜３−２１ｉ，３−２２１〜３−２２ｉを一体的に冷却してもよい。
【００７６】
上記構成によれば、送受信機は、１つの送信回路７で送信信号を生成し、１つの受信回路６で受信信号を処理する。これにより、送受信機は、生成される送信信号のうち、所望の周波数帯域の送信信号をフィルタ回路８−１１〜８−１ｉで選択し、選択した送信信号をアンテナ素子ＡＮＴへ伝送し、アンテナ素子ＡＮＴから空間へ放射することが可能とある。また、送受信機は、信号処理する周波数帯域の受信信号をフィルタ回路８−２１〜８−２ｉで選択し、選択した受信信号の処理を行うことが可能である。
【００７７】
すなわち、送受信機は、特定の周波数帯域に、伝送信号の特性を劣化させる波等による不要波干渉が生じる場合、アンテナ素子ＡＮＴから空間へ放射する送信信号をフィルタ回路８−１１〜８−１ｉで選択することで、不要波干渉が生じる周波数帯域の送信信号を制限して、不要波信号成分を抑圧することが可能となる。また、送受信機は、処理する周波数帯域の受信信号をフィルタ回路８−２１〜８−２ｉで選択することで、不要波干渉が生じる周波数帯域の受信信号を制限して、不要波信号成分を抑圧することが可能となる。
【００７８】
なお、上記送信機、受信機及び送受信機は、１つのアンテナ素子を有する場合について記載しているが、アンテナ素子を周波数帯域ごとに複数有していてもよい。また、送信機、受信機及び送受信機は、アンテナ素子に対応する送信系及び受信系それぞれを複数設置し、アレイ上に並べるアレイアンテナの構成としてもよい。
【００７９】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８０】
１…λ／４×ｎ伝送線路、２…フィルタ、３…１／２×ｍ伝送線路対、４…スイッチ、５…ピンダイオードスイッチ、Ｄ１…ダイオード、Ｃ１…キャパシタ、Ｌ１，Ｌ２…バイアス回路、６…受信回路、７…送信回路、８…フィルタ回路、ＩＮ…入力端子、ＯＵＴ…出力端子、９…制御部、ＡＮＴ…アンテナ素子、１０…送受信切替器、１１…冷却装置、Ａ−１，Ａ−２…第１の分波器、Ｂ−１，Ｂ−２…第２の分波器。
【図１】
2014175772.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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【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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