(57)【要約】【課題】デュプレクサおよびサーキュレータの機能が統合され、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚのシステム間において、多周波数帯域および多チャンネルでのデータ統合を行うことができる多周波二重通信サーキュレータを提供する。【解決手段】本発明は、３周波二重通信サーキュレータと称し、メタマテリアルのＥＢＧの性質に基づき製作される一種の新型のマイクロ波回路である。先ず、従来の単層のマッシュルーム構造をサスペンデッドマイクロストリップ線路の理論と組み合わせることにより、多層構造にする。これにより、多周波のＥＢＧの性質を有し、回路を縮小することができる。次に、３つの２周波ＥＢＧ回路を環状に直列接続し、適当なインピーダンス整合の後、３周波二重通信サーキュレータが完成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入出力ポートと、
第２の入出力ポートと、
第３の入出力ポートと、
第１のフィルタと、
第２のフィルタと、
第３のフィルタと、
前記第１の入出力ポート、前記第２の入出力ポートおよび前記第３の入出力ポートを閉ループ接続する伝送線路と、を含み、双方向通信を行うことを特徴とする多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項２】
前記各フィルタと前記各入出力ポートとの間の距離は、前記各入出力ポートが受信する信号の四分の一の波長の正の整数倍であることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項３】
前記第１のフィルタ、前記第２のフィルタおよび前記第３のフィルタは、２層のマッシュルーム構造であることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項４】
前記第１のフィルタ、前記第２のフィルタおよび前記第３のフィルタは、ＥＢＧ構造であることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項５】
前記閉ループの伝送線路および前記２層のマッシュルーム構造は、３つの基板上にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項３記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項６】
前記閉ループの伝送線路および前記２層のマッシュルーム構造がそれぞれ配置される３つの基板間は、空気層を有することを特徴とする請求項５記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項７】
第Ｎの入出力ポートおよび第Ｎのフィルタをさらに含み、前記第１のフィルタ、前記第２のフィルタ、前記第３のフィルタおよび前記第Ｎのフィルタは、Ｎ−１層のマッシュルーム構造であり、前記Ｎは、３より大きい整数であることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項８】
前記閉ループの伝送線路は、マイクロストリップ構造であることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項９】
前記閉ループの伝送線路の形状は、方形、三角形、円形などの幾何学形状から選択されることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項１０】
前記第１の入出力ポート、前記第２の入出力ポートおよび第３の入出力ポートの入力信号は、１８００ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚおよび３．５ＧＨｚから選択されることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項１１】
前記マッシュルーム構造は、金属からなることを特徴とする請求項３記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項１２】
前記金属の寸法が前記サーキュレータのインピーダンス整合を決定することを特徴とする請求項１１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【請求項１３】
前記第１のフィルタ、前記第２のフィルタおよび前記第３のフィルタは、ノッチフィルタであることを特徴とする請求項１記載の多周波二重通信サーキュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーキュレータに関し、特に、ノッチ（ｎｏｔｃｈ）フィルタを有する多周波二重通信サーキュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
システム統合技術は、無線システムの発展に重要な貢献をもたらした。各種の通信規格の統合が可能な無線通信システムは、近年、積極的に研究されている。様々な通信規格を統合できる機能を持つ回路設計技術は、積極的に応用されている最も優れた技術の１つである。現在、最もよく見られる回路設計としては、以下に示すものが存在する。
【０００３】
図１を参照する。図１は、従来のデュプレクサ（Ｄｕｐｌｅｘｅｒ）１０ａを示す模式図である。デュプレクサ１０ａは、第１のポート１０１ａ、第２のポート１０２ａおよび第３のポート１０３ａを有する。第１のポート１０１ａは、第１の周波数ｆ１ａを受信し、第２の周波数ｆ２ａを出力する。第２のポート１０２ａは、第１の周波数ｆ１ａを出力する。第３のポート１０３ａは、第２の周波数ｆ２ａを受信する。即ち、デュプレクサ１０ａは、双方向通信機能を有するが、周波数分割機能は有さない。
【０００４】
図２を参照する。図２は、従来のダイプレクサ（Ｄｉｐｌｅｘｅｒ）１０ｂを示す模式図である。ダイプレクサ１０ｂは、第１のポート１０１ｂ、第２のポート１０２ｂおよび第３のポート１０３ｂを有する。第１のポート１０１ｂは、第１の周波数ｆ１ｂおよび第２の周波数ｆ２ｂを受信する。第２のポート１０２ｂは、第１の周波数ｆ１ｂを出力する。第３のポート１０３ｂは、第２の周波数ｆ２ｂを出力する。即ち、ダイプレクサ１０ｂは、周波数分割機能を有するが、双方向通信機能は有さない。
【０００５】
即ち、図１および図２に示すデュプレクサ１０ａおよびダイプレクサ１０ｂは、双方向通信または周波数分割の何れか１つの機能しか達成できない。即ち、双方向通信機能を有する回路は、周波数分割機能を同時に有することができない。また、周波数分割機能を有する回路は、双方向通信機能を同時に達成できない。この原因は、これらのマイクロ波回路が従来の設計に限定される上、包括的でない整合ネットワークを使用することによる。
【０００６】
図３を参照する。図３は、従来の３つの入出力ポートを有するサーキュレータ（ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ）１０ｃを示す。図４は、逆時計回りでのサーキュレータ１０ｃの入出力の行列[Ｓ]を示す図である（時計回りは贅言しない）。入力は、行列[Ｓ]の横軸であり、出力は、行列[Ｓ]の縦軸である。このサーキュレータ１０ｃは、現在の通信システムにおいてよく見られる回路であり、信号を密閉系において伝達するが、単一周波数での操作しかできないため、現在の通信システムの需要を満たすことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、双方向通信機能および周波数分割機能を同時に達成する上、サーキュレータのループ伝送機能を有し、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚを含む３種類の通信システムの信号の送受信を統合するのに使用することができ、３つのシステム相互間でのデータ伝送を可能にする多周波二重通信サーキュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を達成するために、本発明の多周波二重通信サーキュレータは、少なくとも、第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、第３の入出力ポート、第１のフィルタ、第２のフィルタ、第３のフィルタおよび伝送線路を含む。第１の入出力ポート、第２の入出力ポートおよび第３の入出力ポートは、閉ループ接続される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の多周波二重通信サーキュレータは、双方向通信機能および周波数分割機能を同時に達成する上、サーキュレータのループ伝送機能を有し、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚを含む３種類の通信システムの信号の送受信を統合するのに使用することができ、３つのシステム相互間でのデータ伝送を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のデュプレクサを示す模式図である。
【図２】従来のダイプレクサを示す模式図である。
【図３】従来のサーキュレータを示す模式図である。
【図４】図３のサーキュレータの入出力の行列を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるサーキュレータを示す模式図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるサーキュレータを示す模式図である。
【図７】本発明の３周波二重通信サーキュレータを示す模式図である。
【図８】本発明の３つのＳパラメータの行列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の目的、特徴および効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
【００１２】
図５を参照する。図５は、本発明の一実施形態によるサーキュレータを示す模式図である。入力信号は、１８００ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚおよび３．５ＧＨｚから選択される（これらのみに限定されず、当該技術を熟知する者は、変更することができる）。本実施形態では、３ポート環状マイクロ波回路２０を示す。第１のポート２０１は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚの入出力ポートである。第２のポート２０２は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの入出力ポートである。第３のポート２０３は、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの入出力ポートである。図５に示すように、第１のポート２０１と第２のポート２０２との間の閉ループの伝送線路２０４のサブ経路上に、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚのノッチ回路とされる第１のフィルタ２０７が配置される。同様に、第１のポート２０１と第３のポート２０３との間の伝送線路２０４のサブ経路上に、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚのノッチ回路とされる第２のフィルタ２０８が配置される。また、第２のポート２０２と第３のポート２０３との間の伝送線路２０４のサブ経路上に、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚのノッチ回路とされる第３のフィルタ２０９が配置される。
【００１３】
上述のノッチ回路は、二層のマッシュルーム構造からなるのが好ましい。
【００１４】
図６を参照する。図６は、本発明の他の実施形態による３ポート環状マイクロ波回路３０を示す。第１のポート３０１は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚの入出力ポートである。第２のポート３０２は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの入出力ポートである。第３のポート３０３は、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの入出力ポートである。
【００１５】
図６に示すように、第１のポート３０１と第２のポート３０２との間の閉ループの伝送線路３０４のサブ経路上の適合する位置に、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚのＥＢＧ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｂａｎｄ−ｇａｐ）回路３０７とされる２層のマッシュルーム構造が配置され、回路全体のインピーダンス整合とされる。同様に、第１のポート３０１と第３のポート３０３との間の伝送線路のサブ経路上の適合する位置に、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚのＥＢＧ回路３０８が配置され、回路全体のインピーダンス整合とされる。また、第２のポート３０２と第３のポート３０３との間の伝送線路のサブ経路上の適合する位置に、ＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚのＥＢＧ回路３０９が配置され、回路全体のインピーダンス整合とされる。
【００１６】
上述の適合する位置は、ＥＢＧ回路３０７，３０８，３０９の両隣の入出力ポートが受信する信号の四分の一の波長の正の整数倍から選択されるのが好ましい。
【００１７】
閉ループの伝送線路３０４および２層のマッシュルーム構造は、３つの基板上にそれぞれ配置され、３つの基板間は、空気層を有するのが好ましい。
【００１８】
閉ループの伝送線路３０４は、マイクロストリップ（ｍｉｃｒｏ−ｓｔｒｉｐ）構造であるのが好ましい。
【００１９】
閉ループの伝送線路３０４の形状は、方形、三角形、円形などの幾何学形状から選択されるのが好ましい。
【００２０】
マッシュルーム構造は、金属からなるのが好ましい。
【００２１】
上記金属の寸法により、３ポート環状マイクロ波回路３０のインピーダンス整合が決定されるのが好ましい。
【００２２】
図７を参照する。図７は、本発明の３周波二重通信サーキュレータ４０の全体構造を示す模式図である。第１のポート４０１と第２のポート４０２との間に、２．４５ＧＨｚおよび３．５ＧＨｚの２周波ＥＢＧ回路４０７が配置される。従って、ＧＳＭ１８００ＭＨｚの信号のみが通過する。即ち、第１のポート４０１と第２のポート４０２との間は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚの信号チャンネルである。第１のポート４０１と第３のポート４０３との間は、１．８ＧＨｚおよび３．５ＧＨｚの２周波ＥＢＧ回路４０８であるため、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚの信号のみが通過する。即ち、第１のポート４０１と第３のポート４０３との間は、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚの信号チャンネルである。また、第１のポート４０１に接続される２つの２周波ＥＢＧ回路４０７，４０８は、何れも３．５ＧＨｚの周波数帯域を含むため、ＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの信号は阻止され、第１のポート４０１から第２のポート４０２および第３のポート４０３に伝送することができない。また、第２のポート４０２および第３のポート４０３も第１のポート４０１にＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの信号を伝送できない。即ち、第１のポート４０１は、ＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの分離ポート（ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｐｏｒｔ）と称することができる。
【００２３】
同様に、第２のポート４０２および第３のポート４０３にもそれぞれ２つの２周波ＥＢＧ回路が接続される。第２のポート４０２は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚの信号を第１のポート４０１に伝達し、ＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの信号を第３のポート４０３に伝達することしかできない。第３のポート４０３は、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚの信号を第１のポート４０１に伝達し、ＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの信号を第２のポート４０２に伝達することしかできない。即ち、第２のポート４０２は、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚの信号の送受信ができず、第３のポート４０３は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚの信号の受送信ができない。即ち、第２のポート４０２は、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚの分離ポートであり、第３のポートは、ＧＳＭ１８００ＭＨｚの分離ポートである。
【００２４】
インピーダンス整合の関係から、３周波二重通信サーキュレータ４０の素子間隔は、ＥＢＧ回路４０７，４０８，４０９の両隣の入出力ポートが受信する信号の四分の一の波長の正の整数倍の中から選択される。例えば、閉ループの伝送線路４０４の経路が２．３ｃｍ半径の円形のとき、ＥＢＧ回路４０７と両隣の入出力ポートとの距離は、２．６３９ｃｍおよび５．５ｃｍであり、ＥＢＧ回路４０８と両隣の入出力ポートとの距離は、４．２０３ｃｍおよび２．１ｃｍであり、ＥＢＧ回路４０９と両隣の入出力ポートとの距離は、３．９１ｃｍおよび２．７８６ｃｍである（これのみに限定されない）。
【００２５】
３周波二重通信サーキュレータの全てのＳパラメータをまとめ、３つのＳパラメータ行列により、このマイクロ波回路の特性を描写する。図８を参照する。当該技術に熟知する者であれば、図８に示すＳパラメータ行列から、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの３種類の操作周波数帯域の下での回路特性は、様々なモード下での操作に都合が良いことが分かる。即ち、３ポート環状マイクロ波回路を３種類の異なる周波数帯域の電気通信規格の統合したいシステムが交わる部分に配置し、システム統合を行う整合回路として使用することができる。３ポート環状マイクロ波回路は、ＧＳＭ１８００ＭＨｚ、ＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚの三種類のシステムに配置することができ、第１のポートにＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚのシステムを接続し、第２のポートにＧＳＭ１８００ＭＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚのシステムを接続し、第３のポートにＷｉＦｉ２．４５ＧＨｚおよびＷｉＭＡＸ３．５ＧＨｚのシステムを接続することにより、３つのシステム相互間でのデータ伝送を可能にする。同様の概念から、他の電気通信規格に配置することができ、この概念をさらなる多周波に拡張することができる。
【００２６】
以上の説明は、本発明の好適な実施例を示したものであり、本発明の特許請求の範囲を制限するものではなく、本発明の明細書および図面を運用した簡易な修飾および同等効果の変更は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１０ａ  デュプレクサ
１０１ａ  第１のポート
１０２ａ  第２のポート
１０３ａ  第３のポート
１０ｂ  ダイプレクサ
１０１ｂ  第１のポート
１０２ｂ  第２のポート
１０３ｂ  第３のポート
[Ｓ]  行列
２０  ３ポート環状マイクロ波回路
２０１  第１のポート
２０２  第２のポート
２０３  第３のポート
２０４  伝送線路
２０７  第１のフィルタ
２０８  第２のフィルタ
２０９  第３のフィルタ
３０  ３ポート環状マイクロ波回路
３０１  第１のポート
３０２  第２のポート
３０３  第３のポート
３０４  伝送線路
３０７  ＥＢＧ回路
３０８  ＥＢＧ回路
３０９  ＥＢＧ回路
４０  ３周波二重通信サーキュレータ
４０１  第１のポート
４０２  第２のポート
４０３  第３のポート
４０４  伝送線路
４０７  ＥＢＧ回路
４０８  ＥＢＧ回路
４０９  ＥＢＧ回路
【図１】
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【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】
2011188466.tif 000008
【図７】
2011188466.tif 000009
【図８】
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