(57)【要約】【課題】基地局で発生させる電磁波自体が、基地局に再到来する電磁波に対する擾乱となることを抑制し、基地局と対象物体あるいは端末局の距離を大きく取ることを可能ならしめる通信システムを提供する。【解決手段】送信回路１と基地局アンテナと受信回路２とサーキュレーターとを備える基地局１０と、端末局２０とで構成される通信システムにおいて、送信回路１には基地局逆相二分配手段３，４が接続され、基地局逆相二分配手段３，４は、２つのサーキュレーター５，６に接続され、それら２つのサーキュレーター５，６の他のポートには、基地局偏波アンテナ７，８が接続され、サーキュレーター５，６のさらに他のポートには同相合成手段９が接続されるようにした。【選択図】図１
2008177957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と端末局とから構成され、上記基地局が、送信波を発生する送信回路と、上記送信波を外部に放射すると共に外部からの受信波を受信する基地局アンテナと、その基地局アンテナで受信された受信波を受信する受信回路と、上記送信波を上記基地局アンテナに伝送させると共に上記受信波を上記受信回路に伝送させるサーキュレーターとを備える通信システムにおいて、
上記基地局の送信回路には、入力された信号を互いに逆相の２つの信号に分配して出力する基地局逆相二分配手段が接続され、その基地局逆相二分配手段は、２つのサーキュレーターに接続され、それら２つのサーキュレーターの他のポートには、それぞれ旋回偏波方向の異なる基地局偏波アンテナが接続され、上記サーキュレーターのさらに他のポートには同相合成手段が接続され、その同相合成手段に上記受信回路が接続され、他方、上記端末局は、入力された１つの信号を互いに逆相の２つの信号に分配する或いは入力された２つの信号を逆相合成する端末局逆相分配結合手段を介して旋回偏波方向が異なる２つの端末局偏波アンテナと変調器とが接続されてなることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
基地局と端末局から構成される通信システムであって、上記送信回路を基地局同相二分配器の入力ポートに結合し、基地局同相二分配器の第一出力および第二出力には夫々第一のサーキュレーターのポート１及び１８０度移相器を介した第二のサーキュレーターのポート１が結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート２には各々の旋回偏波方向が異なる第一及び第二の基地局円偏波アンテナが結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート３には基地局同相二合成器の第一及び第二の入力ポートが結合し、基地局同相二合成器の出力ポートに上記受信回路が結合し、上記端末局は各々の旋回偏波方向が異なる第一および第二の端末局円偏波アンテナを具備し、該第一及び第二の端末局円偏波アンテナには夫々端末局同相二合成器の第一の入力ポート及び１８０度移相器を介して第二の入力ポートが結合し、上記端末局同相二合成器の出力ポートに変調器が結合することを特徴とする通信システム。
【請求項３】
上記基地局同相二分配器と１８０度移相器の結合体および端末局同相二合成器と１８０度移相器の結合体が同等の動作を行う基地局ラットレース回路および端末局ラットレース回路である請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
上記基地局同相二合成器がウイルキンソン二合成回路である請求項２または３記載の通信システム。
【請求項５】
基地局と端末局から構成される通信システムであって、基地局は送信回路と受信回路を具備し、該送信回路を第一の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート１に結合し、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート２は抵抗で終端され、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート３とポート４には夫々第一および第二のサーキュレーターのポート１が結合し、該第一および第二のサーキュレーターのポート２には各々の旋回偏波方向が異なる第一および第二の基地局円偏波アンテナが結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート３には第二の基地局９０°ハイブリッドカプラの夫々ポート１及びポート２が結合し、上記第二の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート３は抵抗で終端され、上記第二の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート４に該受信回路が結合され、端末局は各々の旋回偏波方向が異なる第一および第二の端末局円偏波アンテナを具備し、該第一および第二の端末局円偏波アンテナには端末局９０°ハイブリッドカプラのポート３とポート４が結合し、該端末局９０°ハイブリッドカプラの２ポートは抵抗で終端され、上記端末局９０°ハイブリッドカプラのポート１に変調器が結合することを特徴とする通信システム。
【請求項６】
上記変調器は、アンテナの入力インピーダンスを切り替えるものである請求項１〜５いずれかに記載の通信システム。
【請求項７】
上記送信回路が搬送波発生回路である請求項１〜５いずれかに記載の通信システム。
【請求項８】
一枚の多層基板を用いて、基地局のアンテナ以外の構成要素が多層基板の表面に実装され、旋回偏波方向が異なる二つの円偏波アンテナが上記多層基板の裏面に実装される請求項１〜７いずれかに記載の通信システム。
【請求項９】
一枚の多層基板を用いて、端末局のアンテナ以外の構成要素が該多層基板の表面に実装され、旋回偏波方向が異なる二つの円偏波アンテナが該多層基板の裏面に実装される請求項１〜７いずれかに記載の通信システム。
【請求項１０】
上記二つの円偏波アンテナが、二つの給電点を具備する一連の面構造で実現される請求項８または９記載の通信システム。
【請求項１１】
端末局が整流回路とマイクロコントローラと記憶回路と切り替えスイッチを具備し、端末局のアンテナから入力された電磁波のエネルギーを該整流回路により該マイクロコントローラに供給し、該マイクロコントローラは該記憶回路に格納されている情報をもとに該切り替えスイッチを一定の規則でオンオフすることでアンテナの入力インピーダンスを切り替える請求項１〜１０いずれかに記載の通信システム。
【請求項１２】
上記端末局が複数存在し、各端末局の送信する変調信号の送信タイミングが互いに異なる請求項１〜１１いずれかに記載の通信システム。
【請求項１３】
上記端末局が複数存在し、各端末局の送信する変調信号の送出間隔が互いに異なる請求項１〜１１いずれかに記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダー、ＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identification）等の、通信基地局が放射した電磁波が不特定物体あるいは端末局に散乱されて再び基地局に到来し、その到来した電磁波を再度通信基地局が受信し、不特定物体あるいは端末局固有の情報を識別する通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不特定多数の物体を遠隔で識別する技術は、物流の量的増加および流通速度の高速化に伴い、近年富にその有用性が期待されている。このような、大量且つ高速に物体を識別するためには、それら複数の物体の位置関係が特定できないために、物体に浸潤する情報伝達手段の適用が必要不可欠になる。このような用途に対しては無線技術が適しており、特に、電磁波を用いて物体を検出するシステム及び同物体の有する情報を伝達するシステムが、例えば、レーダーシステムあるいは無線タグシステムとして既に実現に供している。
【０００３】
しかしながら、物流の高速化・大容量化に伴い、電磁波を用いた物体検出・情報伝達の能力、換言すれば、同システムにおいて電磁波の到達する距離を向上させることが、普遍的社会要請となっている。電磁波は伝達距離と共にその距離の２〜３乗程度に比例して減衰するため、電磁波の伝達距離が増加すると基地局から放射された電磁波が再び基地局に到来する際にはその電力が著しく減少しており、種々の擾乱因子に対して極めて耐性の低いものとなっている。このようなシステムでは基地局から到来した電磁波のエネルギーをなるべく変換損少なく基地局へと再放射させるために、一般には識別すべき物体からの散乱電磁界そのものを情報伝送のための搬送波として使う方法が一般的である。何らかの手段で新たな搬送波を生成するためには、電磁波の高周波電力を何らかの手段のための電源電力に変換する必要が生じ、その際は必ず変換損が現実には生じてしまう。電磁波を用いた無線伝送では搬送波に与えるべき電力で電磁波の到達距離が制限されてしまうので、搬送波生成の電力効率を最大にすることが、システムにおける電磁波の到達距離、換言すればシステムの適用限界を最大にすることに繋がる。
【０００４】
散乱波を直接搬送波として用いるシステムでは、基地局が放射する送信電力自体が、基地局に再到来する電磁波の最大の擾乱因子となる。何故なら、両者の周波数が同一であるために、フィルタ等の汎用の技術を用いた、該擾乱因子の除去が出来ないからである。一般に無線通信システムでは、送信波と受信波を二重化（デュプレックス）するために、周波数分割二重（フリーケンシー・デバイド・デュプレックス：ＦＤＤ）あるいは時間分割二重（タイム・デバイド・デュプレックス：ＴＤＤ）と呼ばれる、異なる周波数あるいは異なる時間タイミングで受信と送信を行い、等価的に送信波と受信波を二重化する技術が用いられている。散乱波を直接搬送波として用いる場合は、方向分割二重（ディレクション・デバイド・デュプレックス：ＤＤＤ）とでも呼ぶことができる従来技術が知られており、この技術ではサーキュレーターを用いて基地局から出て行く電磁波と基地局に入ってくる電磁波の方向性の違いを用いて等価的に送信波と受信波を二重化している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
図１４は従来の通信基地局の構成を示す回路図である。図１４に示すように、通信基地局は、電磁波の発生源である搬送波発生器６１と、電磁波を外部に（例えば、端末局に向かって）放射するアンテナ６８と、アンテナ６８での受信波を受信する受信回路６２と、搬送波発生器６１、アンテナ６８及び受信回路６２を接続するサーキュレーター６４とを備える。
【０００６】
図１４の通信基地局では、方向性結合器としてサーキュレーター６４を用いており、搬送波発生器６１で発生した電磁波は、サーキュレーター６４を介してアンテナ６８より放射される。基地局に再到来する電磁波は、アンテナ６８よりサーキュレーター６４に導かれ、サーキュレーター６４の有する非相反性により、搬送波発生器６１へではなく受信回路６２へと伝達される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０３４６９号公報
【非特許文献１】Klaus Finkenzellar著、ソフト工学研究所訳「ＲＦＩＤハンドブック第２版」２００４年５月、日刊工業新聞社、４５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の通信基地局によれば、サーキュレーター６４において、原理的には発生し得ない逆回転方向への電磁エネルギーの回り込みが、現実には−２０〜−３０ｄＢ程度発生してしまう。一方、基地局と対象物体、或いは基地局と端末局の距離が大きくなるに従い、基地局に再到来する電磁波は、その距離の２〜３乗に比例して減衰し微弱となるため、搬送波発生器６１からサーキュレーター６４を介して受信回路６２への送信波の回り込みの度合い（ノイズ）が増加し、基地局と対象物体或いは基地局と端末局との距離を大きく取ることが出来ないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、基地局で発生させる電磁波自体が、基地局に再到来する電磁波に対する擾乱となることを抑制し、結果として、基地局と対象物体あるいは端末局の距離を大きく取ることを可能ならしめる通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、基地局と端末局とから構成され、上記基地局が、送信波を発生する送信回路と、上記送信波を外部に放射すると共に外部からの受信波を受信する基地局アンテナと、その基地局アンテナで受信された受信波を受信する受信回路と、上記送信波を上記基地局アンテナに伝送させると共に上記受信波を上記受信回路に伝送させるサーキュレーターとを備える通信システムにおいて、上記基地局の送信回路には、入力された信号を互いに逆相の２つの信号に分配して出力する基地局逆相二分配手段が接続され、その基地局逆相二分配手段は、２つのサーキュレーターに接続され、それら２つのサーキュレーターの他のポートには、それぞれ旋回偏波方向の異なる基地局偏波アンテナが接続され、上記サーキュレーターのさらに他のポートには同相合成手段が接続され、その同相合成手段に上記受信回路が接続され、他方、上記端末局は、入力された１つの信号を互いに逆相の２つの信号に分配する或いは入力された２つの信号を逆相合成する端末局逆相分配結合手段を介して旋回偏波方向が異なる２つの端末局偏波アンテナと変調器とが接続されてなるものである。
【００１１】
また、本発明は、基地局と端末局から構成される通信システムであって、上記送信回路を基地局同相二分配器の入力ポートに結合し、基地局同相二分配器の第一出力および第二出力には夫々第一のサーキュレーターのポート１及び１８０度移相器を介した第二のサーキュレーターのポート１が結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート２には各々の旋回偏波方向が異なる第一及び第二の基地局円偏波アンテナが結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート３には基地局同相二合成器の第一及び第二の入力ポートが結合し、基地局同相二合成器の出力ポートに上記受信回路が結合し、上記端末局は各々の旋回偏波方向が異なる第一および第二の端末局円偏波アンテナを具備し、該第一及び第二の端末局円偏波アンテナには夫々端末局同相二合成器の第一の入力ポート及び１８０度移相器を介して第二の入力ポートが結合し、上記端末局同相二合成器の出力ポートに変調器が結合する通信システムである。
【００１２】
上記基地局同相二分配器と１８０度移相器の結合体および端末局同相二合成器と１８０度移相器の結合体が同等の動作を行う基地局ラットレース回路および端末局ラットレース回路であってもよい。
【００１３】
上記基地局同相二合成器がウイルキンソン二合成回路であってもよい。
【００１４】
また、本発明は、基地局と端末局から構成される通信システムであって、基地局は送信回路と受信回路を具備し、該送信回路を第一の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート１に結合し、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート２は抵抗で終端され、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート３とポート４には夫々第一および第二のサーキュレーターのポート１が結合し、該第一および第二のサーキュレーターのポート２には各々の旋回偏波方向が異なる第一および第二の基地局円偏波アンテナが結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート３には第二の基地局９０°ハイブリッドカプラの夫々ポート１及びポート２が結合し、上記第二の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート３は抵抗で終端され、上記第二の基地局９０°ハイブリッドカプラのポート４に該受信回路が結合され、端末局は各々の旋回偏波方向が異なる第一および第二の端末局円偏波アンテナを具備し、該第一および第二の端末局円偏波アンテナには端末局９０°ハイブリッドカプラのポート３とポート４が結合し、該端末局９０°ハイブリッドカプラのポート２は抵抗で終端され、上記端末局９０°ハイブリッドカプラのポート１に変調器が結合するものである。
【００１５】
上記変調器は、アンテナの入力インピーダンスを切り替えるものであってもよい。
【００１６】
上記送信回路が、搬送波発生回路であってもよい。
【００１７】
一枚の多層基板を用いて、基地局のアンテナ以外の構成要素が多層基板の表面に実装され、旋回偏波方向が異なる二つの円偏波アンテナが上記多層基板の裏面に実装されてもよい。
【００１８】
一枚の多層基板を用いて、端末局のアンテナ以外の構成要素が該多層基板の表面に実装され、旋回偏波方向が異なる二つの円偏波アンテナが該多層基板の裏面に実装されてもよい。
【００１９】
上記二つの円偏波アンテナが、二つの給電点を具備する一連の面構造で実現されてもよい。
【００２０】
端末局が整流回路とマイクロコントローラと記憶回路と切り替えスイッチを具備し、端末局のアンテナから入力された電磁波のエネルギーを該整流回路により該マイクロコントローラに供給し、該マイクロコントローラは該記憶回路に格納されている情報をもとに該切り替えスイッチを一定の規則でオンオフすることでアンテナの入力インピーダンスを切り替えてもよい。
【００２１】
上記端末局が複数存在し、各端末局の送信する変調信号の送信タイミングが互いに異なるようにしてもよい。
【００２２】
上記端末局が複数存在し、各端末局の送信する変調信号の送出間隔が互いに異なるようにしてもよい。
【００２３】
上記構成によれば、送信回路より出力された電磁波は同相二分配器により二分配されるが、２個のサーキュレーターと１８０度移相器により、異なる偏波にて殆ど損失なくアンテナより外部空間に放射される。実際には、各要素の銅損、鉄損、放射損等により損失が生じるが−１ｄＢ程度若しくはそれ以下であり、事実上問題にはならない。他方、アンテナから入力された電磁波は、同相二合成器により同相合成され殆ど損失なく受信回路に伝達される。一方、搬送波発生器より出力された電力のうち同相二分配器で二分配され、サーキュレーターの逆回転方向へと漏れ込んだ電磁波の電力は、１８０度移相器の働きにより、逆相で同相二合成器により合成されるので殆ど受信回路に到達することが出来ない。基地局および端末局が有する各々異なる旋回偏波方向を持つ一組の円偏波アンテナ間は、電磁波の偏波の直交性により高いアイソレーション特性を呈するが、実際はアンテナの製造誤差等により多少の漏洩がお互いのアンテナ間に発生するが、その漏洩も上述した同様の原理にて相殺される。従って、本発明によれば方向分割二重方式が抱える基地局のサーキュレーターを介して発生する受信回路への送信電力の漏洩を互いに異なる旋回偏波方向を持つ二つ一組の円偏波アンテナ用いて抑制することができるので、基地局と対象物体あるいは端末局の距離を大きく取ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、基地局のアンテナで受信した受信波に対して、基地局の送信波自体のよる擾乱を大幅に抑制できるので、受信波が有する情報の信号対雑音比を良くすることができる。その結果として基地局と対象物体あるいは端末局との距離を大きく取ることができ、通信基地局を有する通信システムの適用範囲（領域）を拡大するという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る第１の実施形態の通信システム（偏波分割二重ＰＤＤ通信システム）の構成を示す回路図である
図１に示すように、通信システムは、基地局（図中ＢＳ）１０と端末局（図中ＴＳ）２０とで構成される。
【００２７】
基地局１０は、送信回路１、受信回路２、基地局同相二分配器３と１８０度移相器４の結合体である基地局逆相二分配手段、第一のサーキュレーター５、第二のサーキュレーター６、第一の基地局円偏波アンテナ７及び第二の基地局円偏波アンテナ８を備える。
【００２８】
送信回路１の入力は基地局同相二分配器３の入力ポートに結合し、基地局同相二分配器３の第一出力および第二出力には夫々第一のサーキュレーター５のポート１および１８０度移相器４を介した第二のサーキュレーター６のポート１が結合し、該第一および第二のサーキュレーターのポート２には各々の旋回偏波方向が異なる第一の基地局円偏波アンテナ７および第二の基地局円偏波アンテナ８が結合し、該第一および第二のサーキュレーターのポート３には基地局同相二合成器９の第一および第二の入力ポートが結合し、該基地局同相二合成器の出力ポートに受信回路２が結合される。
【００２９】
端末局２０は、変調器２１、端末局同相二合成器２３と１８０度移相器２４とを接続してなる（或いは結合体である）端末局逆相二分配結合手段と、第一の端末局円偏波アンテナ２７及び第二の端末局円偏波アンテナ２８を備える。
【００３０】
旋回偏波方向が異なる第一の端末局円偏波アンテナ２７および第二の端末局円偏波アンテナ２８には、夫々端末局同相二合成器２３の第一の入力ポートおよび１８０度移相器２４を介した第二の入力ポートが結合し、該端末局同相二合成器２３の出力ポートに変調器２１が結合している。
【００３１】
本実施の形態の通信システムの作用を説明する。
【００３２】
送信回路１より出力された電磁波（送信波信号）は基地局同相二分配器３により互いに同相で２つの送信波（信号）に分配される。その送信波の一方は、第一のサーキュレーター５を介して第一の基地局円偏波アンテナ７より外部空間に放射される。送信波の他方は、  第二のサーキュレーター６と１８０度移相器４により、１８０度（π／２）位相が変化され、第二の基地局円偏波アンテナ８より外部空間に放射される。すなわち、両基地局円偏波アンテナ７，８からそれぞれ放射された送信波は、異なる偏波（逆相）にて殆ど損失なく放射される。実際には、各要素の銅損、鉄損、放射損等により損失が生じるが−１ｄＢ程度若しくはそれ以下であり、事実上問題にはならない。
【００３３】
他方、第一の基地局円偏波アンテナ７および第二の基地局円偏波アンテナ８からそれぞれ入力された電磁波は、第一、第２サーキュレーター５、６を介して基地局同相二合成器９により同相合成され殆ど損失なく受信回路２に伝達される。
【００３４】
ここで、基地局１０では、送信回路１より出力され、基地局同相二分配器３で二分配された電力の一部は、第一のサーキュレーター５と第二のサーキュレーター６において逆回転方向（受信回路２方向）へと漏れ込む（回り込む）。しかし、本実施の形態では、第二のサーキュレーター６で漏れ込む電磁波は、１８０度移相器４の働きにより、第一のサーキュレーター５で漏れ込む電磁波電磁波に対して逆相である。よって、互いに逆相の電磁波は基地局同相二合成器９により合成されるので相殺され、殆ど受信回路２に到達することが出来ない。
【００３５】
また、端末局２０では、互いに偏波の異なる電磁波（受信波）をそれぞれ第一の端末局円偏波アンテナ２７、第二の端末局円偏波アンテナ２８で受信する。受信した電磁波は互いに逆相であるが、第二端末局円偏波アンテナ２８で受信された電磁波は１８０度移相器２４で位相変化される。よって、２つの電磁波は互いに同相となり、これら電磁波は端末局同相二合成器２３で同相合成され、変調器２１へ伝達される。
【００３６】
逆に、変調器２１から送信される電磁波は、上記の経路を逆方向に通り、互いに偏波の異なる電磁波が第一及び第二の端末局円偏波アンテナ２７，２８から放射される。
【００３７】
基地局１０および端末局２０が有する各々異なる旋回偏波方向を持つ一組の円偏波アンテナ間は、電磁波の偏波の直交性により高いアイソレーション特性を呈する。実際はアンテナの製造誤差等により多少の漏洩がお互いのアンテナ間に発生するが、その漏洩も上述した同様の原理にて相殺することができる。
【００３８】
従って、本実施形態の通信システムによれば、従来の方向分割二重方式が抱える基地局のサーキュレーターを介して発生する受信回路への送信電力の漏洩を互いに異なる旋回偏波方向を持つ二つ一組の円偏波アンテナ用いて抑制することができるので信号対雑音化が改善され、基地局と対象物体あるいは端末局の距離を大きくする効果がある。
【００３９】
次に、本発明に係る好適な第二の実施形態を図２に基づいて説明する。
【００４０】
図２に示すように、本実施形態の通信システムは、図１の基地局同相二分配器３と１８０度移相器４の結合体及び端末局同相二合成器２３と１８０度移相器２４の結合体を、同等の動作を行う基地局ラットレース回路１３および端末局ラットレース回路３３でそれぞれ置き換えた点において、図１の通信システムと異なる。
【００４１】
基地局ラットレース回路１３では、送信回路１から入力された電磁波（送信波）が、それぞれ第一のサーキュレーター５、第二のサーキュレーター６から出力されるが、基地局ラットレース回路１３の入力ポート（送信回路１側）から、各出力ポート（第一のサーキュレーター５側、第二のサーキュレーター６側）までの電気長が１／２波長異なるので分配される電磁波は互いに逆相となる。
【００４２】
次に、第三の実施形態を図３に基づいて説明する。
【００４３】
図３に示すように、本実施形態では、第二の実施形態の通信システムにおいて、基地局１０の基地局同相二合成器９をウイルキンソン二合成回１４路で置き換えたものである。
【００４４】
ウイルキンソン二合成回路１４は、図２の基地局同相二合成器９と同様に、入力された２つの電磁波を同相合成するものである。
【００４５】
本実施形態では、同相二合成器９を簡単な回路構成で実現できるウイルキンソン二合成回路１４で置き換えているので、通信システムの基地局および端末局の小型化に効果がある。
【００４６】
本実施形態の通信システムの一実施例について説明する。図４は、図３の基地局１０の構造を示し、図５は図３の端末局２０の構造を示す透明斜視図である。
【００４７】
図４に示すように、基地局は、表層１０１と中間グランド層１０５と裏層１０２との三層構造をなす多層基板を備える。表層１０１と中間グランド層１０５の間は第一の誘電体層１０３が形成され、裏層１０２と中間グランド層１０５の間は第二誘電体層１０４が形成され、裏層１０２には第一の基地局円偏波アンテナ４７と第二の基地局円偏波アンテナ４８が形成され、表層１０１には送信回路４１、基地局ラットレース回路４３、終端抵抗５９、第一のサーキュレーター４５、第二のサーキュレーター４６、ウイルキンソン二合成回路４４および受信回路４２が形成される。送信回路４１、受信回路４２、第一および第二のサーキュレーター４５，４６、基地局ラットレース回路４３、ウイルキンソン二合成回路４４、終端抵抗５９、第一および第二の基地局円偏波アンテナ４７，４８の電気的結線関係は図３の基地局と同じである。終端抵抗５９の一端はスルーホール１１４によって中間グランド層１０５に電気的に結合し、第一および第二のサーキュレーターと第一および第二の基地局円偏波アンテナとの電気的結合は、中間グランド層１０５に設けられた通過孔１１５を非接触貫通し第二のスルーホール１１６によってなされる。
【００４８】
また、図５に示すように、端末局は、表層１０１と中間グランド層１０５と裏層１０２との三層構造をなす多層基板で構成され、表層１０１と中間グランド層１０５の間は第一の誘電体層１０３が形成され、裏層１０２と中間グランド層１０５の間は第二誘電体層１０４が形成され、裏層１０２には第一の端末局円偏波アンテナ６７と第二の端末局円偏波アンテナ６８が形成され、表層１０１には変調回路６１、端末局ラットレース回路７３および終端抵抗６９が形成される。変調回路６１、端末局ラットレース回路７３、終端抵抗６９、第一および第二の端末局円偏波アンテナ６７，６８の電気的結線関係は図３の端末局２０と同じである。終端抵抗６９の一端はスルーホール１１４によって中間グランド層１０５に電気的に結合し、端末局ラットレース回路と第一および第二の基地局円偏波アンテナとの電気的結合は、中間グランド層１０５に設けられた通過孔１１５を非接触貫通し第二のスルーホール１１６によってなされる。
【００４９】
本実施例によれば、図３の実施形態の基地局１０及び端末局２０を、汎用プリント多層基板プロセスを用いて一体の薄板構造で形成でき、小型かつ安価に実現することができる。
【００５０】
次に、第四の実施形態を図６に基づいて説明する。
【００５１】
図６に示すように、本実施形態の通信システムは、基地局１０と端末局２０とで構成され、基地局１０は、送信回路１、受信回路２、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６、第一のサーキュレーター５、第二のサーキュレーター６、第一の基地局円偏波アンテナ７及び第二の基地局円偏波アンテナ８を備え、端末局２０は、変調器２１、端末局９０°ハイブリッドカプラ３５、第一の端末局円偏波アンテナ２７及び第二の端末局円偏波アンテナ２８を備える。
【００５２】
基地局１０の回路構成（電気的結線関係）は、図３の基地局ラットレース回路１３を、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５で置き換え、ウイルキンソン二合成回路１４を第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６で置き換えたものと等価である。
【００５３】
具体的には、送信回路１の入力は第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５のポート１に結合し、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５のポート２は抵抗で終端され、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５のポート３とポート４には夫々第一のサーキュレーター５および第二のサーキュレーター６のポート１が結合し、第一および第二のサーキュレーターのポート２には各々の旋回偏波方向が異なる第一の基地局円偏波アンテナ７および第二の基地局円偏波アンテナ８が結合し、第一および第二のサーキュレーターのポート３には第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６の夫々ポート１およびポート２が結合し、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート３は抵抗で終端され、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート４に受信回路２が結合されている。
【００５４】
端末局２０の回路構成は、図３の端末局ラットレース回路３３を端末局９０°ハイブリッドカプラ３５で置き換えたものと等価である。
【００５５】
具体的には、端末局２０は各々の旋回偏波方向が異なる第一の端末局円偏波アンテナ２７および第二の端末局円偏波アンテナ２８を具備し、第一および第二の端末局円偏波アンテナには端末局９０°ハイブリッドカプラ３５のポート３とポート４が結合し、該端末局９０°ハイブリッドカプラ３５のポート２は抵抗で終端され、端末局９０°ハイブリッドカプラ３５のポート１に変調器２１が結合している。
【００５６】
基地局１０の送信回路１より発生した電磁波（送信波）は第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５により二分配され、第一のサーキュレーター５および第二のサーキュレーター６を介して第一の基地局円偏波アンテナ７および第二の基地局円偏波アンテナ８より概略無損失に外部空間に放射される。
【００５７】
ここで、送信波について説明すると、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５において、送信波がポート１から入力されると、ポート２から出力される送信波に対して、ポート３から出力される送信波は、その位相はπ／４遅れて出力される。したがって、第一及び第二の基地局円偏波アンテナ７、８から放射される送信波は、位相差π／４を有する。
【００５８】
端末局２０より再放射され外部から到来する受信波は第一の基地局円偏波アンテナ７および第二の基地局円偏波アンテナ８より入力され、第一および第二のサーキュレーター５、６を介して第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６により同相合成され概略無損失に受信回路２に伝達される。
【００５９】
ここで、受信波について説明すると、第一の基地局円偏波アンテナ７からの受信波は、第二の基地局円偏波アンテナ８からの受信波に対して、その位相がπ／４遅れている（後述する端末局２０の説明参照）。第２の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６において、ポート２から入力された受信波は、ポート１から入力された受信波に対して、その位相がπ／４遅れる。したがって、第一の基地局円偏波アンテナ７、第一のサーキュレーター５を通り、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート１に入力される受信波と、第二の基地局円偏波アンテナ８、第二のサーキュレーター６を通り、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート２に入力される受信波とは、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート４で位相差がなく同相合成される。
【００６０】
一方、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ１５により二分配された、送信回路１の出力の一部は、第一および第二のサーキュレーター５、６において漏れ込み（回り込み波）、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６へ伝搬してしまう。しかしこれらの回り込み波は、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６により逆相合成されるので、受信回路２への伝達は概略阻止される。
【００６１】
ここで、その逆相合成について説明すると、第一のサーキュレーター５で回り込み、第二の基地局ハイブリッドカプラ１６のポート１に入力される回り込み波は、第二のサーキュレーター６で回り込み、第二の基地局ハイブリッドカプラ１６のポート２に入力される回り込み波に対して、その位相がπ／２進んでいる。また、上述したように、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６では、ポート２から入力された受信波は、ポート１から入力された受信波に対して、その位相がπ／４遅れる。
【００６２】
したがって、第一のサーキュレーター５で回り込み、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート１に入力される受信波と、第二のサーキュレーター６で回り込み、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート２に入力される受信波とは、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ１６のポート４でその位相差がπ／２となり逆相合成される（相殺される）。
【００６３】
また、端末局２０において、第一の端末局円偏波アンテナ２７では、第一の基地局円偏波アンテナ７で放射された電磁波を受信し、第二の端末局円偏波アンテナ２８では、第一の基地局円偏波アンテナ８で放射された電磁波を受信する。
【００６４】
よって、第一の端末局円偏波アンテナ２７の受信波は、第二の端末局偏波アンテナ２８の受信アンテナ２８の受信波に対して位相π／４進んでいる。これら受信波は端末局９０°ハイブリッドカプラ３５のポート１及びポート２にそれぞれ入力され、端末局９０°ハイブリッドカプラ３５のポート３では位相差がなくなり、同相合成されて出力される。
【００６５】
逆に、変調器２１からの電磁波は、端末局９０°ハイブリッドカプラ３５において、ポート１から出力される電磁波が、ポート２から出力される電磁波に対して位相π／４遅れる。よって、第一の端末局円偏波アンテナ２７から放射される電磁波は、第二の端末局円偏波アンテナ２８から放射される電磁波に対して、その位相がπ／４遅れている。
【００６６】
本実施形態の通信システムによれば、図１の通信システムと同様に、送信回路１が生成する搬送波の電力の、基地局に再到来する電磁波への擾乱を抑制することができるので、図１の通信システムと同様の効果を有する。
【００６７】
また、図１の通信システムと比べて、１８０度移相器４を省略することができるので基地局１０および端末局２０の構成部品点数を減らすことができ、基地局１０および端末局２０の製造コストを低減する効果がある。
【００６８】
本実施形態の通信システムの一実施例について説明する。図７は、図６の基地局１０の構造を示し、図８は図６の端末局２０の構造を示す透明斜視図である。
【００６９】
図７に示すように、基地局は、表層１０１と中間グランド層１０５と裏層１０２との三層構造をなす多層基板を備える。表層１０１と中間グランド層１０５の間は第一の誘電体層１０３が形成され、裏層１０２と中間グランド層１０５の間は第二誘電体層１０４が形成され、裏層１０２には第一の基地局円偏波アンテナ４７と第二の基地局円偏波アンテナ４８が形成され、表層１０１には送信回路４１、第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ回路５５、第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ回路５６、終端抵抗５９、第一のサーキュレーター４５、第二のサーキュレーター４６および受信回路４２が形成される。送信回路４１、受信回路４２、第一および第二のサーキュレーター４５，４６、第一および第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ回路５５，５６、終端抵抗５９、第一および第二の基地局円偏波アンテナ４７，４８の電気的結線関係は図６の基地局１０と同じである。終端抵抗５９の一端はスルーホール１１４によって中間グランド層１０５に電気的に結合し、第一および第二のサーキュレーターと第一および第二の基地局円偏波アンテナとの電気的結合は、中間グランド層１０５に設けられた通過孔１１５を非接触貫通し第二のスルーホール１１６によってなされる。
【００７０】
また、図８に示すように、端末局は、表層１０１と中間グランド層１０５と裏層１０２との三層構造をなす多層基板を備える。表層１０１と中間グランド層１０５の間は第一の誘電体層１０３が形成され、裏層１０２と中間グランド層１０５の間は第二誘電体層１０４が形成され、裏層１０２には第一の端末基地局円偏波アンテナ６７と第二の端末局円偏波アンテナ６８が形成され、表層１０１には変調回路６１、端末局９０°ハイブリッドカプラ回路７５、および終端抵抗６９が形成される。変調回路６１、端末局９０°ハイブリッドカプラ回路７５、終端抵抗６９、第一および第二の端末基地局円偏波アンテナ６７，６８の電気的結線関係は図６の端末局２０と同じである。終端抵抗６９の一端はスルーホール１１４によって中間グランド層１０５に電気的に結合し、端末局９０°ハイブリッドカプラ回路と第一および第二の基地局円偏波アンテナとの電気的結合は、中間グランド層１０５に設けられた通過孔１１５を非接触貫通し第二のスルーホール１１６によってなされる。
【００７１】
本実施例によれば、図４の実施形態の基地局１０及び端末局２０を、汎用プリント多層基板プロセスを用いて一体の薄板構造で形成でき、小型かつ安価に実現することができる。
【００７２】
次に、第五の実施形態を図９に基づいて説明する。
【００７３】
図９に示すように、本実施形態の通信システムは、図３の通信システムと、変調器２１を負荷抵抗３７で終端された切り替えスイッチ３６に置き換えた点において異なるものである。
【００７４】
切り替えスイッチ３６を開閉することで、第一の端末局円偏波アンテナ２７及び第二の端末局円偏波アンテナ２８の入力インピーダンスが変化するので、基地局１０より放射された電磁波の端末局２０における反射係数を変化させることができる。よって、基地局１０への再放射電磁波の振幅に変調を掛けることができる。切り替えスイッチ３６および負荷抵抗３７は安価な部品で小型に実現できるので通信システムの端末局の小型化、低コスト化に効果がある。
【００７５】
次に、第六の実施形態を図１０に基づいて説明する。
【００７６】
図１０に示すように、本実施形態の通信システムは、図９の通信システムにおいて、送信回路１として搬送波発生回路１９を用いたものである。
【００７７】
本実施形態では、送信回路１として簡単な回路構成で実現できる搬送波発生器１９を用いているので、通信システムの基地局の小型化に効果がある。
【００７８】
また、一般に、第一及び第二のサーキュレーター５，６および基地局ラットレース回路１３は、現実的には広範な周波数領域で同一の性能を保つことが難しい。本実施形態では、周波数帯域が極狭の送信波を発生する搬送波発生器１９を用いることにより、占有周波数帯域極小となる単一周波数のみ（位相のずれが殆どない）が、サーキュレーター５，６を介して受信回路２側に漏れ込むので、結果として漏れ込み波の逆相合成による相殺効果を大きくすることができる。
【００７９】
次に、第七の実施形態を図１１に基づいて説明する。
【００８０】
図１１に示すように、本実施形態の通信システムは、図３の実施形態の一実施例である図４の基地局と比べて、第一の基地局円偏波アンテナ４７と第二の基地局円偏波アンテナ４８の代わりに、二つの給電点を持つ一体面状の左右両偏波発生アンテナ４９で置き換えられている点において異なる。
【００８１】
本実施形態に拠れば左右両偏波のアンテナの最大寸法を、図４の実施例の基地局と比べて増大できるので、ＰＤＤ通信システムの基地局のアンテナ利得を増大することが出来るので、ＰＤＤ通信システムの通信距離拡大に効果がある。
【００８２】
次に、第八の実施形態を図１２に基づいて説明する。
【００８３】
図１０に示すように、本実施形態の通信システムは、上述の実施形態の端末局２０と、基地局１０が構成要素となっている。
【００８４】
理解の簡明さを図るために、基地局および端末局の一組の各々旋回偏波方向の異なる円偏波アンテナを1つのシンボルで表し、基地局側がアンテナ１７、端末局側がアンテナ１８と表している。
【００８５】
端末局２０は切り替えスイッチ９２、整合回路９３、整流回路９４、平滑回路９５、マイクロプロセッサ９６およびメモリ９７を具備し、アンテナ１８に切り替えスイッチ９２が並列に接続し、アンテナ１８の入力電力は整合回路９３を介して整流回路９４に入力し平滑回路９５を経てマイクロプロセッサ９６の電源となる。マイクロプロセッサ９６はあらかじめメモリ９７に蓄えられている情報を参照して、該スイッチ９２を開閉することによりアンテナ１８の入力インピーダンスを変化させて、基地局アンテナ１７から放射された単一周波数の電磁波８１に対する散乱電磁波８２に振幅変調を施す。
【００８６】
本実施形態によれば、アンテナ１８で受信された電磁波を端末局１１の電力として用いているので、電池等の内部電源を用いることなく、遠隔の通信を実現することができる。ひいては、環境、保全、寿命等で端末局で電池の使用が困難な環境での無線による情報伝送を実現することができる。
【００８７】
次に、第九の実施形態を図１３に基づいて説明する。
【００８８】
図１３に示すように、本実施形態の通信システムは、前実施形態の通信システムにおいて、端末局が複数存在するものである。図面では、前実施形態と同様に、基地局および端末局の一組の各々旋回方向の異なる円偏波アンテナを1つのシンボルで表している。
【００８９】
本実施の形態では３個の端末局２００，２０１，２０２が存在し、基地局１０は其れ其れの端末局２００，２０１，２０２を識別して認識する必要がある。端末局２００，２０１，２０２は夫々アンテナ１８０，１８１，１８２を具備し、内部に持っているメモリの内容に応じて切り替えスイッチのオンオフパターンを時系列的に違うものとする。
【００９０】
この構成によれば、ある期間において、アンテナ１８０，１８１，１８２からの散乱電磁波の送出タイミングをずらすことが可能となり、そのタイミングを基地局１０が検出することで、これら３つの端末局２００，２０１，２０２を識別することが可能となる。
【００９１】
本実施形態の通信システムによれば、複数の端末局を基地局が識別できるので、通信システム全体としての通信容量を増大させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る好適な第一の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係る好適な第二の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図３】本発明に係る好適な第三の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図４】図３の通信システムの基地局の詳細な構成を示す透明斜視図である。
【図５】図３の通信システムの基端末の詳細な構成を示す透明斜視図である。
【図６】本発明に係る好適な第四の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図７】図６の通信システムの基地局の詳細な構成を示す透明斜視図である。
【図８】図６の通信システムの基端末の詳細な構成を示す透明斜視図である。
【図９】本発明に係る好適な第五の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図１０】本発明に係る好適な第六の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図１１】本発明に係る好適な第七の実施形態の通信システムの構成を示す透明斜視図である。
【図１２】本発明に係る好適な第八の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図１３】本発明に係る好適な第九の実施形態の通信システムの構成を示す回路図である。
【図１４】従来の通信システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  送信回路
２  受信回路
３  同相二分配器
４  １８０度移相器
５  第一のサーキュレーター
６  第二のサーキュレーター
７  第一の基地局円偏波アンテナ
８  第二の基地局円偏波アンテナ
９  同相二合成器
１０  基地局
１３  ラットレース回路
１４  ウイルキンソン二合成回路
１５  第一の基地局９０°ハイブリッドカプラ
１６  第二の基地局９０°ハイブリッドカプラ
１７  基地局アンテナ
１８  端末局アンテナ
１９  搬送波発生回路
２０  端末局
２１  変調器
２３  同相二合成器
２４  １８０度移相器
２７  第一の端末局円偏波アンテナ
２８  第二の端末局円偏波アンテナ
【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】
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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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【図１４】
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