(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号である２つの入力信号をさらに２つずつの分岐信号に電気信号のまま分岐する２つの分配手段と、該分配手段それぞれから出力される前記分岐信号のいずれか一方の分岐信号それぞれを入力する２つの入力端子と２つの出力端子とを備える２×２スイッチと、前記分岐信号の他方の分岐信号それぞれをモニタしたモニタ結果に応じて前記２×２スイッチの接続状態を切り替える制御信号を前記２×２スイッチに出力する制御手段と、を少なくとも備えている構成を有する信号切替装置において、
前記分配手段は、１つの信号を２つの差動構成の分岐信号に増幅して分岐する差動出力増幅器からなり、
前記２×２スイッチは、第１のＳＰＤＴ（単極双投）スイッチと第２のＳＰＤＴスイッチからなり、
該ＳＰＤＴスイッチそれぞれは第１のＦＥＴと第２のＦＥＴから構成されており、
前記第１のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と接続され、前記第１のＦＥＴのゲートはＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子と接続され、
前記第２のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と接続され、前記第２のＦＥＴのゲートはＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子と接続されており、
前記第１のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第１の入力端子に接続され、前記第２のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第２の入力端子に接続され、
前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子とは、前記２×２スイッチの第１の出力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子は、前記２×２スイッチの第２の出力端子に接続され、
前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子は、前記２×２スイッチの第１の制御端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子は、前記２×２スイッチの第２の制御端子に接続されており、
前記２×２スイッチが、前記制御手段からの前記制御信号に基づいて、第１、第２の２つの前記入力端子と第１、第２の２つの出力端子との間の接続状態を、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子、前記第２の入力端子と前記第２の出力端子とを接続した接続状態と、前記第１の入力端子と前記第２の出力端子、前記第２の入力端子と前記第１の出力端子とを接続した接続状態と、のいずれかに切り替えること
を特徴とする信号切替装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号切替装置において、前記制御手段が、２つの前記入力信号それぞれから分岐された前記他方の分岐信号をモニタする際に、それぞれの分岐信号の前記他方の分岐信号の信号レベルを検出し、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号の前記一方の分岐信号を入力している前記２×２スイッチの前記入力端子を、前記第１の出力端子に接続し、前記信号レベルが低い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号の前記一方の分岐信号を入力している前記２×２スイッチの前記入力端子を、前記第２の出力端子に接続する前記制御信号を、前記２×２スイッチに出力することを特徴とする信号切替装置。
【請求項３】
請求項２に記載の信号切替装置において、前記２つの入力信号が、同一の信号源から出力されて、互いに異なる伝送路を介して当該信号切替装置に入力される場合、前記２×２スイッチの前記第１の出力端子の後段に、さらに、該第１の出力端子から出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段を備えていることを特徴とする信号切替装置。
【請求項４】
電気信号である４つの入力信号をさらに２つずつの分岐信号に電気信号のまま分岐する４つの分配手段と、該分配手段それぞれから出力される前記分岐信号のいずれか一方の分岐信号それぞれを入力する４つの入力端子と４つの出力端子とを備える４×４スイッチと、前記分岐信号の他方の分岐信号それぞれをモニタしたモニタ結果に応じて前記４×４スイッチの接続状態を切り替える制御信号を前記４×４スイッチに出力する制御手段と、を少なくとも備えている構成を有する信号切替装置において、
前記分配手段は、１つの信号を２つの差動構成の分岐信号に増幅して分岐する差動出力増幅器からなり、
前記４×４スイッチは、４個の２入力２出力の２×２スイッチを２個ずつ２段に縦列接続することにより構成され、
前記２×２スイッチは、第１のＳＰＤＴ（単極双投）スイッチと第２のＳＰＤＴスイッチからなり、
該ＳＰＤＴスイッチそれぞれは第１のＦＥＴと第２のＦＥＴから構成されており、
前記第１のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と接続され、前記第１のＦＥＴのゲートはＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子と接続され、
前記第２のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と接続され、前記第２のＦＥＴのゲートはＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子と接続されており、
前記第１のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第１の入力端子に接続され、前記第２のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第２の入力端子に接続され、
前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子とは、前記２×２スイッチの第１の出力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子は、前記２×２スイッチの第２の出力端子に接続され、
前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子は、前記２×２スイッチの第１の制御端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子は、前記２×２スイッチの第２の制御端子に接続されており、
前記４×４スイッチは、該４×４スイッチの入力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチのうち、一方の２×２スイッチの２つの出力端子が、該４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチそれぞれのいずれか一方の入力端子とそれぞれ接続され、該４×４スイッチの入力端子側に配置した他方の２×２スイッチの２つの出力端子が、該４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチそれぞれの他方の入力端子とそれぞれ接続される構成を有し、前記２×２スイッチそれぞれが、前記制御手段からの前記制御信号に基づいて、第１、第２の２つの前記入力端子と第１、第２の２つの出力端子との間の接続状態を、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子、前記第２の入力端子と前記第２の出力端子とを接続した接続状態と、前記第１の入力端子と前記第２の出力端子、前記第２の入力端子と前記第１の出力端子とを接続した接続状態と、のいずれかに切り替えることを特徴とする信号切替装置。
【請求項５】
請求項４に記載の信号切替装置において、前記制御手段が、４つの前記入力信号それぞれから分岐された前記他方の分岐信号をモニタする際に、４つの前記入力信号のうち、前記４×４スイッチの入力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチごとにそれぞれに入力される２個ずつの入力信号について、それぞれの前記他方の分岐信号の信号レベルをそれぞれ検出し、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチの前記第１の出力端子に接続し、信号レベルが低い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチの前記第２の出力端子に接続する前記制御信号を、前記４×４スイッチに出力することを特徴とする信号切替装置。
【請求項６】
請求項５に記載の信号切替装置において、前記他方の分岐信号の信号レベルの比較対象となる分岐元の２個ずつの前記入力信号が、それぞれ、同一の信号源から出力されて、互いに異なる伝送路を介して当該信号切替装置に入力される場合、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチそれぞれの前記第１の出力端子の後段に、さらに、該第１の出力端子から出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段を備えていることを特徴とする信号切替装置。
【請求項７】
請求項４に記載の信号切替装置において、前記制御手段が、４つの前記入力信号それぞれから分岐された前記他方の分岐信号をモニタする際に、４つの前記入力信号のうち、前記４×４スイッチの入力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチごとにそれぞれに入力される２個ずつの入力信号について、それぞれの前記他方の分岐信号の信号レベルをそれぞれ検出し、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチのいずれか一方の第１の２×２スイッチの２つの出力端子それぞれに接続し、信号レベルが低い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチの他方の第２の２×２スイッチの２つの出力端子それぞれに接続する前記制御信号を、前記４×４スイッチに出力することを特徴とする信号切替装置。
【請求項８】
請求項７に記載の信号切替装置において、前記他方の分岐信号の信号レベルの比較対象となる分岐元の２個ずつの前記入力信号が、それぞれ、同一の信号源から出力されて、互いに異なる伝送路を介して当該信号切替装置に入力される場合、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチのうち、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを接続する前記第１の２×２スイッチの２つの出力端子それぞれの後段に、さらに、該出力端子それぞれから出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段を備えていることを特徴とする信号切替装置。
【請求項９】
請求項１ないし３のいずれかに記載の信号切替装置において、前記２×２スイッチの出力端子すべての後段に、各出力端子それぞれから出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段をそれぞれ備えていることを特徴とする信号切替装置。
【請求項１０】
請求項４ないし８のいずれかに記載の信号切替装置において、前記４×４スイッチの出力端子すべての後段に、各出力端子それぞれから出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段をそれぞれ備えていることを特徴とする信号切替装置。
【請求項１１】
請求項３、６、８、９、１０のいずれかに記載の信号切替装置において、前記出力分配手段が、１つの信号を、２つの差動構成の分岐信号に増幅して分岐する差動出力増幅器、あるいは、２つの同相の分岐信号に増幅して分岐する２出力増幅器のいずれかにより構成されていることを特徴とする信号切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号切替装置に関し、特に、データ伝送、光通信、無線通信、および、それらのネットワークにおいて、予備伝送路へ切り替えるプロテクション機能などを提供する信号切替装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワークにおいては、伝送路に障害が発生した際においても安定した通信経路を確保するために、予備伝送路を設けて現用の伝送路との間で切り替えを行うプロテクション機能を備えた信号切替装置が多用されている。特に、大容量のトラフィックが伝送される光ファイバ通信においては、プロテクション機能を適用した冗長構成の採用が必須となっている。
【０００３】
従来、このような光ファイバ通信におけるプロテクション機能の実現は、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換してから電気段において経路切替を行うプロテクション（電気段プロテクション）が採用されていた。その理由は、障害の検出機能やスイッチ機能を実現する場合、電気処理（電子回路）の方が光処理（光デバイス）と比較して、機能性、信頼性、コスト面で優位であったことによる。これらの従来の電気的な信号処理は、特許文献１の特許第２８５３７５０号公報「現用予備切り替え伝送システム」に開示されているように、伝送されてきた光信号を低速の信号に一旦分離した後で行われることが一般的であった。
【０００４】
一方、近年の光デバイス技術の進展に伴い、伝送されてきた光信号を光信号のままで経路切替を行う光段プロテクション構成の導入が進められている。これらの経路切替を行う光スイッチとしては、特許文献２の特開２００４−１３５２３８号公報「光分岐挿入装置」に開示されているように、微小な機械式スイッチＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）構成のようなものが使用されている。このような光段プロテクション構成を採用することにより、従来の電気段プロテクションと比較して、装置構成をシンプルにすることができるという効果が得られる。
【特許文献１】特許第２８５３７５０号公報
【特許文献２】特開２００４−１３５２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の信号切替装置については、次のような問題がある。すなわち、前記特許文献１に記載されているような電気段プロテクション構成の場合は、電気的な信号処理を、伝送されてきた光信号を低速の信号に一旦分離した後で行うような構成であるため、装置規模や消費電力が大きくなってしまうという問題点がある。さらに、信号の切替処理に使用される電気スイッチが、常時、電力を消費し続けてしまうという問題点もある。
【０００６】
一方、前記特許文献２に記載されているような光段プロテクション構成の場合は、機械的な動作によりＯＮ／ＯＦＦを切り替えるＭＥＭＳスイッチが使用されているため、電気回路を使用する構成と比較して、信頼性に難があるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されたＳＰｎＴ（ｎ：２以上の整数、単極ｎ投）スイッチを用いて信号経路を切り替えることにより、電力消費を低減し、かつ、部品点数を削減し、高信頼性化が可能な信号切替装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。
【０００９】
第１の技術手段は、電気信号である２つの入力信号をさらに２つずつの分岐信号に電気信号のまま分岐する２つの分配手段と、該分配手段それぞれから出力される前記分岐信号のいずれか一方の分岐信号それぞれを入力する２つの入力端子と２つの出力端子とを備える２×２スイッチと、前記分岐信号の他方の分岐信号それぞれをモニタしたモニタ結果に応じて前記２×２スイッチの接続状態を切り替える制御信号を前記２×２スイッチに出力する制御手段、とを少なくとも備えている構成を有する信号切替装置において、前記分配手段は、１つの信号を２つの差動構成の分岐信号に増幅して分岐する差動出力増幅器からなり、前記２×２スイッチは、第１のＳＰＤＴ（単極双投）スイッチと第２のＳＰＤＴスイッチからなり、該ＳＰＤＴスイッチそれぞれは第１のＦＥＴと第２のＦＥＴから構成されており、前記第１のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と接続され、前記第１のＦＥＴのゲートはＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子と接続され、前記第２のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と接続され、前記第２のＦＥＴのゲートはＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子と接続されており、前記第１のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第１の入力端子に接続され、前記第２のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第２の入力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子とは、前記２×２スイッチの第１の出力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子は、前記２×２スイッチの第２の出力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子は、前記２×２スイッチの第１の制御端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子は、前記２×２スイッチの第２の制御端子に接続されており、前記２×２スイッチが、前記制御手段からの前記制御信号に基づいて、第１、第２の２つの前記入力端子と第１、第２の２つの出力端子との間の接続状態を、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子、前記第２の入力端子と前記第２の出力端子とを接続した接続状態と、前記第１の入力端子と前記第２の出力端子、前記第２の入力端子と前記第１の出力端子とを接続した接続状態と、のいずれかに切り替えることを特徴とする。
【００１０】
第２の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の信号切替装置において、前記制御手段が、２つの前記入力信号それぞれから分岐された前記他方の分岐信号をモニタする際に、それぞれの分岐信号の前記他方の分岐信号の信号レベルを検出し、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号の前記一方の分岐信号を入力している前記２×２スイッチの前記入力端子を、前記第１の出力端子に接続し、前記信号レベルが低い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号の前記一方の分岐信号を入力している前記２×２スイッチの前記入力端子を、前記第２の出力端子に接続する前記制御信号を、前記２×２スイッチに出力することを特徴とする。
【００１１】
第３の技術手段は、前記第２の技術手段に記載の信号切替装置において、前記２つの入力信号が、同一の信号源から出力されて、互いに異なる伝送路を介して当該信号切替装置に入力される場合、前記２×２スイッチの前記第１の出力端子の後段に、さらに、該第１の出力端子から出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第４の技術手段は、電気信号である４つの入力信号をさらに２つずつの分岐信号に電気信号のまま分岐する４つの分配手段と、該分配手段それぞれから出力される前記分岐信号のいずれか一方の分岐信号それぞれを入力する４つの入力端子と４つの出力端子とを備える４×４スイッチと、前記分岐信号の他方の分岐信号それぞれをモニタしたモニタ結果に応じて前記４×４スイッチの接続状態を切り替える制御信号を前記４×４スイッチに出力する制御手段、とを少なくとも備えている構成を有する信号切替装置において、前記分配手段は、１つの信号を２つの差動構成の分岐信号に増幅して分岐する差動出力増幅器からなり、前記４×４スイッチは、４個の２入力２出力の２×２スイッチを２個ずつ２段に縦列接続することにより構成され、前記２×２スイッチは、第１のＳＰＤＴ（単極双投）スイッチと第２のＳＰＤＴスイッチからなり、該ＳＰＤＴスイッチそれぞれは第１のＦＥＴと第２のＦＥＴから構成されており、前記第１のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と接続され、前記第２のＦＥＴのソースもしくはドレインのいずれか一方はＳＰＤＴスイッチの入力端子と接続され、他方がＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第１の入力端子に接続され、前記第２のＳＰＤＴスイッチの入力端子は、前記２×２スイッチの第２の入力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の出力端子とは、前記２×２スイッチの第１の出力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の出力端子は、前記２×２スイッチの第２の出力端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子は、前記２×２スイッチの第１の制御端子に接続され、前記第１のＳＰＤＴスイッチの第２の制御端子と前記第２のＳＰＤＴスイッチの第１の制御端子は、前記２×２スイッチの第２の制御端子に接続されており、前記４×４スイッチは、該４×４スイッチの入力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチのうち、一方の２×２スイッチの２つの出力端子が、該４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチそれぞれのいずれか一方の入力端子とそれぞれ接続され、該４×４スイッチの入力端子側に配置した他方の２×２スイッチの２つの出力端子が、該４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチそれぞれの他方の入力端子とそれぞれ接続される構成を有し、前記２×２スイッチそれぞれが、前記制御手段からの前記制御信号に基づいて、第１、第２の２つの前記入力端子と第１、第２の２つの出力端子との間の接続状態を、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子、前記第２の入力端子と前記第２の出力端子とを接続した接続状態と、前記第１の入力端子と前記第２の出力端子、前記第２の入力端子と前記第１の出力端子とを接続した接続状態と、のいずれかに切り替えることを特徴とする。
【００１３】
第５の技術手段は、前記第４の技術手段に記載の信号切替装置において、前記制御手段が、４つの前記入力信号それぞれから分岐された前記他方の分岐信号をモニタする際に、４つの前記入力信号のうち、前記４×４スイッチの入力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチごとにそれぞれに入力される２個ずつの入力信号について、それぞれの前記他方の分岐信号の信号レベルをそれぞれモニタし、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチの前記第１の出力端子に接続し、信号レベルが低い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチの前記第２の出力端子に接続する前記制御信号を、前記４×４スイッチに出力することを特徴とする。
【００１４】
第６の技術手段は、前記第５の技術手段に記載の信号切替装置において、前記他方の分岐信号の信号レベルの比較対象となる分岐元の２個ずつの前記入力信号が、それぞれ、同一の信号源から出力されて、互いに異なる伝送路を介して当該信号切替装置に入力される場合、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチそれぞれの前記第１の出力端子の後段に、さらに、該第１の出力端子から出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段を備えていることを特徴とする。
【００１５】
第７の技術手段は、前記第４の技術手段に記載の信号切替装置において、前記制御手段が、４つの前記入力信号それぞれから分岐された前記他方の分岐信号をモニタする際に、４つの前記入力信号のうち、前記４×４スイッチの入力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチごとにそれぞれに入力される２個ずつの入力信号について、それぞれの前記他方の分岐信号の信号レベルをそれぞれ検出し、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチのいずれか一方の第１の２×２スイッチの２つの出力端子それぞれに接続し、信号レベルが低い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチの他方の第２の２×２スイッチの２つの出力端子それぞれに接続する前記制御信号を、前記４×４スイッチに出力することを特徴とする。
【００１６】
第８の技術手段は、前記第７の技術手段に記載の信号切替装置において、前記他方の分岐信号の信号レベルの比較対象となる分岐元の２個ずつの前記入力信号が、それぞれ、同一の信号源から出力されて、互いに異なる伝送路を介して当該信号切替装置に入力される場合、前記４×４スイッチの出力端子側に配置した２個の前記２×２スイッチのうち、信号レベルが高い方の前記他方の分岐信号に分岐された前記入力信号それぞれの前記一方の分岐信号を入力している２個の前記２×２スイッチの前記入力端子それぞれを接続する前記第１の２×２スイッチの２つの出力端子それぞれの後段に、さらに、該出力端子それぞれから出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段を備えていることを特徴とする。
【００１８】
第９の技術手段は、前記第１ないし第３の技術手段のいずれかに記載の信号切替装置において、前記２×２スイッチの出力端子すべての後段に、各出力端子それぞれから出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段をそれぞれ備えていることを特徴とする。
【００１９】
第１０の技術手段は、前記第４ないし第８の技術手段のいずれかに記載の信号切替装置において、前記４×４スイッチの出力端子すべての後段に、各出力端子それぞれから出力される信号をさらに２つずつの出力分岐信号に分岐する出力分配手段をそれぞれ備えていることを特徴とする。
【００２０】
第１１の技術手段は、前記第３、第６、第８、第９、第１０の技術手段のいずれかに記載の信号切替装置において、前記出力分配手段が、１つの信号を、２つの差動構成の分岐信号に増幅して分岐する差動出力増幅器、あるいは、２つの同相の分岐信号に増幅して分岐する２出力増幅器のいずれかにより構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係わる信号切替装置によれば、ＦＥＴで構成されたＳＰｎＴ（ｎ：２以上の整数、単極ｎ投）スイッチを用いて信号経路を切り替える構成を採用しているので、以下のごとき効果を奏することができる。
【００２２】
本発明に係わる信号切替装置では、前述のように、スイッチ部にＦＥＴで構成されたＳＰｎＴスイッチを採用することにより、切替時・非切替時を問わず、当該スイッチ部の消費電力を、常時、ゼロにすることが可能であり、消費電力を低減することができる。また、当該スイッチ部をアナログ回路のみの電子集積回路によって構成することができるので、部品点数を削減することが可能であり、信頼性を向上させることができる。
【００２３】
また、入力信号の信号レベルの検出など、入力信号をモニタするために、入力信号を分岐させる分配手段（すなわち分岐回路）として、２出力の差動出力増幅器や２出力増幅器を適用することにより、スイッチ部や伝送路における信号の損失を補償することも可能である。もって、たとえば、同一信号源から出力されて、現用側と予備側とで別々の伝送路を介して伝送されてきた信号を、それぞれ、電気段で、差動出力増幅器により増幅しながら２分岐し、この分岐された信号それぞれの信号レベルをモニタして、信号レベルが高い方の入力信号を増幅して現用回線に出力するように切替制御することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明に係わる信号切替装置の最良の実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係わる信号切替装置の第１の実施形態の構成例を示す構成図である。
【００２６】
図１に示す信号切替装置１００は、２つの入力端子と２つの出力端子からなる２×２スイッチ３と、２つの差動出力増幅器６１，６２と、２つのレベル検出器４１，４２と、２×２スイッチ３を制御するための制御手段である制御装置５とにより構成されている。本信号切替装置１００においては、入力信号７１，７２の２つの信号が差動出力増幅器６１，６２それぞれに入力される。これらの入力信号７１，７２は、差動出力増幅器６１，６２により増幅されるとともに、それぞれ、２つずつの信号に分配される。すなわち、２つの差動出力増幅器６１，６２は、２つの入力信号７１，７２それぞれを、さらに２つずつの分岐信号に分岐する分配手段を提供している。
【００２７】
差動出力増幅器６１により２つに分岐された分岐信号の一方は、２×２スイッチ３の入力端子１１に入力され、他方はレベル検出器４１に入力される。一方、差動出力増幅器６２により２つに分岐された分岐信号の一方は、２×２スイッチ３の入力端子１２に入力され、他方はレベル検出器４２に入力される。ここに、２つの入力信号７１，７２が差動出力増幅器６１，６２によりそれぞれ２つに分岐された分岐信号の他方の信号をモニタするモニタ手段として、２つのレベル検出器４１，４２を用いて、入力された分岐信号の他方の信号ひいては入力信号７１，７２の信号レベルをそれぞれ検出する場合を示しているが、本発明は、かかる場合に限るものではなく、入力された分岐信号の他方の信号ひいては入力信号７１，７２をモニタするものであれば、周波数や時間的な変位など、如何なるものを対象としてもかまわない。
【００２８】
制御装置５においては、レベル検出器４１，４２によってそれぞれ検出された差動出力増幅器６１，６２からの信号のレベルに応じて、２×２スイッチ３の接続状態を切り替え制御するための制御信号が生成される。この制御信号が２×２スイッチ３に出力されることにより、２×２スイッチ３の通過状態（接続状態）を、入力端子１１と出力端子２１、入力端子１２と出力端子２２を平行に接続するバー状態と、入力端子１１と出力端子２２、入力端子１２と出力端子２１をクロスして接続するクロス状態とのいずれかに切り替える。
【００２９】
この結果、入力信号７１，７２すなわち差動出力増幅器６１，６２からの一方の分岐信号は、バー状態の出力信号１２１，１２２としてそのまま出力されるか、あるいは、クロス状態の出力信号１２２，１２１として切り替えて出力される。
【００３０】
ここで、入力信号７１，７２の２つの信号が、同一信号源からの同一の信号であり、互いに異なる伝送路を経由して本信号切替装置１００に入力される信号であった場合、制御装置５において、レベル検出器４１，４２からのそれぞれ信号のレベルすなわち入力信号７１，７２の信号レベルのうち、信号レベルが高い方の入力信号を、出力端子２１に出力し、信号レベルが低い方の入力信号を、出力端子２２に出力するように、２×２スイッチ３の通過状態を制御することにし、かつ、出力端子２１からの出力信号１２１を現用回線に送信するように構成すれば、本信号切替装置１００をプロテクションスイッチとして動作させることが可能である。
【００３１】
たとえば、同一の信号である入力信号７１，７２を伝送してくる信号の伝送路のうち、いずれか一方の伝送路が断状態になるような故障が発生していた場合に、入力信号７１，７２のうちいずれか信号レベルが高い方の入力信号を、現用回線側が接続されている出力端子２１からの出力信号１２１として出力することができる。
【００３２】
なお、このように、信号レベルが高い方の入力信号を、特定の出力端子たとえば出力端子２１からの出力信号１２１として出力する場合は、前述のような、同一の信号源から出力されてくる同一の信号の場合に限るものではなく、２つの入力信号７１，７２が、如何なる信号源から入力される場合であってもかまわない。
【００３３】
また、このような２×２スイッチ３は、好ましくは、少なくとも２つ以上のＳＰＤＴ(Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｈｒｏｗ：単極双投)スイッチを用いて構成され、各ＳＰＤＴスイッチが、少なくとも２つ以上のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のソース／ドレインを入出力端子とし、ゲートバイアスによりＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって実現されていることが望ましく、たとえば、図２に示したような、２つのＳＰＤＴスイッチ１１１，１１２を用いて実現しても良い。
【００３４】
ここに、図２は、図１の信号切替装置１００中の２×２スイッチ３の一構成例を示す回路図であり、２つのＳＰＤＴスイッチ１１１，１１２を用いて実現している例を示している。なお、２つのＳＰＤＴスイッチ１１１，１１２それぞれは、少なくとも２つ以上のＦＥＴを用いて構成すれば良いが、図２に示す例では、２つのＳＰＤＴスイッチ１１１，１１２それぞれが、２個ずつのＦＥＴ８１１，８１２、ＦＥＴ８２１，８２２を用いて構成している場合を示している。
【００３５】
ここで、図１に示す制御装置５からの制御信号を、２値の相補的な電圧として、図２に示す２×２スイッチ３の２つの制御端子１０１，１０２それぞれに入力するように構成すれば、２×２スイッチ３の通過状態をバー状態とクロス状態とのいずれかに切り替えることができる。
【００３６】
たとえば、２つの制御端子１０１，１０２それぞれにＨｉｇｈレベル、Ｌｏｗレベルの電圧を制御装置５からの制御信号として印加した場合は、図２のＳＰＤＴスイッチ１１１のＦＥＴ８１１がＯＮ、ＦＥＴ８１２がＯＦＦとなり、入力端子１１と出力端子２１とが接続された状態になり、一方、ＳＰＤＴスイッチ１１２のＦＥＴ８２１がＯＮ、ＦＥＴ８２２がＯＦＦとなり、入力端子１２と出力端子２２とが接続されたバー状態になる。
【００３７】
逆に、２つの制御端子１０１，１０２それぞれにＬｏｗレベル、Ｈｉｇｈレベルの電圧を制御装置５からの制御信号として印加した場合は、図２のＳＰＤＴスイッチ１１１のＦＥＴ８１１がＯＦＦ、ＦＥＴ８１２がＯＮとなり、入力端子１１と出力端子２２とが接続された状態になり、一方、ＳＰＤＴスイッチ１１２のＦＥＴ８２１がＯＦＦ、ＦＥＴ８２２がＯＮとなり、入力端子１２と出力端子２１とが接続されたクロス状態になる。
【００３８】
以上のように、図２に示すようなＦＥＴから構成される２×２スイッチ３においては、信号切替時も含めて、常時、消費電力がゼロであるため、前記特許文献１のような従来の低速に分離してから電気段のスイッチを適用する構成と比較して、プロテクションスイッチなどに用いる信号切替装置１００の低消費電力化を図ることができる。
【００３９】
さらには、アナログ回路のみの電子集積回路によって２×２スイッチを構成することができるので、部品点数を削減することが可能であり、スイッチ自体の高信頼化も達成することができる。また、入力信号７１，７２の信号レベルを検出するためにレベル検出器４１，４２へ入力信号７１，７２を分岐させる分岐回路として、差動出力増幅器６１，６２を適用することにより、２×２スイッチ３や伝送路における損失を補償することも可能になっている。さらに、ベースバンド信号から無線周波数帯の信号まで様々な広帯域／高周波信号への対応も容易になる。
【００４０】
［第２の実施形態］
図３は、本発明に係わる信号切替装置の第２の実施形態の構成例を示す構成図である。
【００４１】
図３に示す信号切替装置１０１は、図１に例示した信号切替装置１００中の２×２スイッチ３の出力端子２１にさらに差動出力増幅器６３を備え、一方、出力端子２２には、出力信号を終端させるための終端抵抗として、抵抗９を備えた構成となっている。ここで、差動出力増幅器６３は、出力端子２１から出力される信号を、増幅しながら、２つの出力分岐信号に分岐するための出力分配手段として機能している。
【００４２】
信号切替装置１０１においては、制御装置５において、レベル検出器４１，４２からのそれぞれ信号のレベルすなわち入力信号７１，７２の信号レベルのうち、信号レベルが高い方の入力信号を、出力端子２１に出力するように、２×２スイッチ３の通過状態を制御し、２×２スイッチ３の出力端子２１からの出力信号を差動出力増幅器６３で出力信号１２１と出力信号１２２とに２分岐して、出力信号１２１を現用回線に、出力信号１２２を予備回線に送信するように構成するようにすれば、本信号切替装置１０１を１：１プロテクションスイッチとして動作させるように構成することができる。
【００４３】
図４は、図３に示した実施形態の変型例を示している。図４の信号切替装置１０１Ａの構成例では、２×２スイッチ３の入力側となる差動出力増幅器６１，６２の前段に、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅコンバータ１４１，１４２を、また、２×２スイッチ３の出力側となる差動出力増幅器６３の後段に、電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏコンバータ１５１，１５２をそれぞれ備えることにより、本信号切替装置１０１Ａを、光ファイバ１３１〜１３４からなる光ネットワーク中に配置することが可能になっている。
【００４４】
ここで、本発明に係わる信号切替装置は、図４に例示した実施形態に限定されるものではない。たとえば、図１に例示した信号切替装置１００の入力側となる差動出力増幅器６１，６２の前段と、出力側となる出力端子２１，２２の後段とに、Ｏ／Ｅコンバータ１４１，１４２とＥ／Ｏコンバータ１５１，１５２とを配置するようにしても良いし、光ネットワーク内の設置場所に応じて、Ｏ／Ｅコンバータ１４１，１４２とＥ／Ｏコンバータ１５１，１５２とのいずれか一方のみを配置するようにしても良い。
【００４５】
また、Ｏ／Ｅコンバータ１４１と差動出力増幅器６１、および／または、Ｏ／Ｅコンバータ１４２と差動出力増幅器６２、および／または、差動出力増幅器６３とＥ／Ｏコンバータ１５１，１５２は、それぞれが必ずしも個別の部品で構成される必要はなく、モジュールや集積回路として、一体となった部品であっても構わない。また、Ｏ／Ｅコンバータ１４１，１４２、および／または、Ｅ／Ｏコンバータ１５１，１５２に、クロック・データ再生回路などを含んでも構わない。
【００４６】
なお、図３、図４中の２×２スイッチ３には、好ましくは、少なくとも２つ以上のＳＰＤＴスイッチを用いて構成し、各ＳＰＤＴスイッチが、少なくとも２つ以上のＦＥＴのソース／ドレインを入出力端子とし、ゲートバイアスによりＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって実現されていることが望ましく、たとえば、図２に示したような、それぞれに２つのＦＥＴを備えた２つのＳＰＤＴスイッチ１１１，１１２を用いて実現しても良い。
【００４７】
かかるＳＰＤＴスイッチを用いることにより、第１の実施形態の場合と同様に、図３、図４に示す制御装置５からの制御信号を、２値の相補的な電圧として、図２に示す２×２スイッチ３の２つの制御端子１０１，１０２それぞれに入力するように構成すれば、２×２スイッチ３の通過状態をバー状態とクロス状態とのいずれかに切り替えることができる。
【００４８】
以上のように、図２に示すようなＦＥＴから構成される２×２スイッチ３においては、信号切替時も含めて、常時、消費電力がゼロであるため、前記特許文献１のような従来の低速に分離してから電気段のスイッチを適用する構成と比較して、プロテクションスイッチなどに用いる信号切替装置１０１，１０１Ａの低消費電力化を図ることができる。
【００４９】
さらには、部品点数の削減によりスイッチ自体の高信頼化も達成することができる。また、入力信号７１，７２の信号レベルの検出など、入力信号７１，７２をモニタするために、入力信号７１，７２を分岐させる分岐回路、および、出力端子２１から出力される信号を２つの出力信号１２１，１２２に分岐させる分岐回路として、入力側の分配手段である差動出力増幅器６１，６２、および、出力側の出力分配手段である差動出力増幅器６３をそれぞれ適用することにより、２×２スイッチ３や伝送路における損失を補償することも可能になっている。さらに、ベースバンド信号から無線周波数帯の信号まで様々な広帯域／高周波信号への対応も容易になる。
【００５０】
［第３の実施形態］
図５は、本発明に係わる信号切替装置の第３の実施形態の構成例を示す構成図である。
【００５１】
図５に示す信号切替装置１０２は、図１に例示した信号切替装置１００中の２×２スイッチ３に代わり、４×４スイッチ１６を適用し、４×４スイッチ１６の入力端子１１〜１４毎に、差動出力増幅器６１〜６４とそれぞれに対応したレベル検出器４１〜４４とを備えた構成とされている。本信号切替装置１０２においては、入力信号７１〜７４の４つの信号が差動出力増幅器６１〜６４それぞれに入力される。これらの入力信号７１〜７４は、差動出力増幅器６１〜６４により増幅されるとともに、それぞれ、２つずつの信号に分配される。すなわち、４つの差動出力増幅器６１〜６４は、４つの入力信号７１〜７４それぞれを、さらに２つずつの分岐信号に分岐する分配手段を提供している。
【００５２】
差動出力増幅器６１〜６４それぞれにより２つに分岐された分岐信号の一方は、４×４スイッチ１６の入力端子１１〜１４にそれぞれ入力され、他方は、対応するレベル検出器４１〜４４にそれぞれ入力される。ここに、４つの入力信号７１〜７４が差動出力増幅器６１〜６４によりそれぞれ２つに分岐された分岐信号の他方の信号をモニタするモニタ手段として、４つのレベル検出器４１〜４４を用いて、入力された分岐信号の他方の信号ひいては入力信号７１〜７４の信号レベルをそれぞれ検出する場合を示しているが、本発明は、かかる場合に限るものではなく、入力された分岐信号の他方の信号引いては入力信号７１〜７４をモニタするものであれば、周波数や時間的な変位など、如何なるものを対象としてもかまわない。
【００５３】
制御装置５においては、レベル検出器４１〜４４によってそれぞれ検出された差動出力増幅器６１〜６４からの信号のレベルに応じて、４×４スイッチ１６の接続状態を切り替え制御するための制御信号が生成される。この制御信号が４×４スイッチ１６に出力されることにより、４×４スイッチ１６の通過状態を、たとえば、入力端子１１と出力端子２１、入力端子１２と出力端子２２を平行に、また、入力端子１３と出力端子２３、入力端子１４と出力端子２４を平行に接続するバー状態と、入力端子１１と出力端子２２、入力端子１２と出力端子２１をクロスして、また、入力端子１３と出力端子２４、入力端子１４と出力端子２３をクロスして接続するクロス状態との間で切り替える。
【００５４】
ここで、たとえば、入力信号７１，７２の２つの信号、入力信号７３，７４の２つの信号それぞれが、同一の信号源からの同一の信号であり、入力信号７１，７２の２つの信号が上り回線を経由して入力される信号であり、一方、入力信号７３，７４の２つの信号が下り回線を経由して入力される信号であり、かつ、入力信号７１，７２それぞれ、および、入力信号７３，７４それぞれで、互いに異なる伝送路を経由して本信号切替装置１０２に入力される信号であった場合について説明する。
【００５５】
制御装置５において、上り回線の信号については、レベル検出器４１，４２からのそれぞれ信号のレベルすなわち入力信号７１，７２の信号レベルのうち、信号レベルが高い方の入力信号を、出力端子２１に出力し、信号レベルが低い方の入力信号を、出力端子２２に出力するように、４×４スイッチ１６の通過状態を制御することにし、一方、下り回線の信号については、レベル検出器４３，４４からのそれぞれ信号のレベルすなわち入力信号７３，７４の信号レベルのうち、信号レベルが高い方の入力信号を、出力端子２３に出力し、信号レベルが低い方の入力信号を、出力端子２４に出力するように、４×４スイッチ１６の通過状態を制御することにする。
【００５６】
かかる通過状態の制御を行う場合に、出力端子２１，２３それぞれからの出力信号１２１，１２３を上り回線、下り回線の現用回線にそれぞれ送信するように構成すれば、本信号切替装置１０２を上り回線と下り回線との両方のプロテクションスイッチとして動作させることが可能である。たとえば、上り回線の同一の信号である入力信号７１，７２、あるいは、下り回線の同一の信号である入力信号７３，７４を伝送してくる信号の伝送路のうち、いずれかの伝送路が断状態になるような故障が発生していた場合に、上り回線の入力信号７１，７２、あるいは、下り回線の入力信号７３，７４のうち、いずれか信号レベルが高い方の入力信号を、上り回線あるいは下り回線それぞれの現用回線側が接続されている出力端子２１からの出力信号１２１、あるいは、出力端子２３からの出力信号１２３として出力することができる。
【００５７】
なお、図５中の４×４スイッチ１６は、少なくとも４つ以上のＳＰ４Ｔ（単極４投）スイッチを用い、各ＳＰ４Ｔスイッチを、少なくとも４つ以上のＦＥＴによって構成するようにしても良いし、より好ましくは、少なくとも２つ以上のＳＰＤＴスイッチを用いて構成される２×２スイッチを複数個（たとえば４個）用いて構成し、各ＳＰＤＴスイッチが、少なくとも２つ以上のＦＥＴのソース／ドレインを入出力端子とし、ゲートバイアスによりＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって実現されていることが望ましく、たとえば、図２に示したような、それぞれに２つのＦＥＴを備えた２つのＳＰＤＴスイッチ１１１，１１２からなる２×２スイッチ３を複数用いて実現しても良い。
【００５８】
図６は、図５に示した実施形態の変型例を示している。図６の信号切替装置１０２Ａの構成例は、図５に例示した信号切替装置１０２に対して、図３の信号切替装置１０１の場合と同様に、さらに、４×４スイッチ１６の出力端子２１，２３に差動出力増幅器６５，６６をそれぞれ備え、一方、出力端子２２，２４には、出力信号を終端させるための終端抵抗として、抵抗９１，９２をそれぞれ備えた構成となっている。ここで、差動出力増幅器６５，６６それぞれは、出力端子２１，２３から出力される信号を、増幅しながら、２つの出力分岐信号に分岐するための出力分配手段として機能している。
【００５９】
このように、４×４スイッチ１６の出力端子２１および出力端子２３からそれぞれ出力される信号を、差動出力増幅器６５および差動出力増幅器６６により、それぞれ、出力信号１２１，１２２および出力信号１２３，１２４の２つずつの信号に２分岐し、出力信号１２１と出力信号１２３とを、それぞれ、上り回線と下り回線との現用回線に、一方、出力信号１２２と出力信号１２４とを、それぞれ、上り回線と下り回線との予備回線に送信するようにすれば、本信号切替装置１０２Ａを上り回線と下り回線との両方の１：１プロテクションスイッチとして動作させるように構成することができる。
【００６０】
なお、図６中の４×４スイッチ１６についても、少なくとも４つ以上のＳＰ４Ｔ（単極４投）スイッチを用い、各ＳＰ４Ｔスイッチを、少なくとも４つ以上のＦＥＴによって構成するようにしても良いし、より好ましくは、少なくとも２つ以上のＳＰＤＴスイッチを用いて構成される２×２スイッチを複数用いて構成し、各ＳＰＤＴスイッチが、少なくとも２つ以上のＦＥＴのソース／ドレインを入出力端子とし、ゲートバイアスによりＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって実現されていることが望ましく、たとえば、図２に示したような、それぞれに２つのＦＥＴを備えた２つのＳＰＤＴスイッチ１１１，１１２からなる２×２スイッチ３を複数用いて実現しても良い。
【００６１】
ここで、４×４スイッチ１６の最もシンプルな構成は、図２に示すような２×２スイッチを４個用い、４個の２×２スイッチを、図７や図８に例示するように、２個ずつ２段に縦列接続した構成である。図７は、図５または図６の信号切替装置１０２または１０２Ａ中の４×４スイッチの一構成例を示す構成図であり、図８は、図５または図６の信号切替装置１０２または１０２Ａ中の４×４スイッチの他の構成例を示す構成図である。
【００６２】
図７の４×４スイッチ１６や図８の４×４スイッチ１６Ａに例示する場合においては、４個の２×２スイッチ３１〜３４を２個ずつ２段に縦列接続して構成し、かつ、４×４スイッチ１６，１６Ａの入力端子１１〜１４側に配置した２個の２×２スイッチ３１，３２のうち、一方の２×２スイッチ３１の２つの出力端子が、４×４スイッチ１６，１６Ａの出力端子２１〜２４側に配置した２個の２×２スイッチ３３，３４それぞれのいずれか一方の入力端子とそれぞれ接続され、４×４スイッチ１６，１６Ａの入力端子１１〜１４側に配置した他方の２×２スイッチ３２の２つの出力端子が、４×４スイッチ１６，１６Ａの出力端子２１〜２４側に配置した２個の２×２スイッチ３３，３４それぞれの他方の入力端子とそれぞれ接続される構成としている。
【００６３】
このような４×４スイッチ１６，１６Ａを構成する４個の２×２スイッチ３１〜３４それぞれが、制御装置５からの制御信号に基づいて、第１、第２の２つの入力端子と第１、第２の２つの出力端子との間の接続状態を、第１の入力端子と第１の出力端子、第２の入力端子と第２の出力端子とを平行に接続したバー状態と、第１の入力端子と第２の出力端子、第２の入力端子と第１の出力端子とをクロスして接続したクロス状態と、のいずれかに切り替えられることにより、４個の入力端子１１〜１４と４個の出力端子２１〜２４との間の接続状態が指示された状態に切り替えられるようになる。
【００６４】
次に、入力端子１１〜１４側に配置した一方の２×２スイッチであるスイッチ３１に対応する入力端子１１，１２にそれぞれ入力される入力信号が、上り回線用の同一の信号であり、一方、他方のスイッチ３２に対応する入力端子１３，１４にそれぞれ入力される入力信号が、下り回線用の同一の信号であり、かつ、出力端子２１，２３にはそれぞれ上り、下り回線用の現用回線側が接続され、一方、出力端子２２，２４にはそれぞれ上り、下り回線用の予備回線側が接続されている場合を例にとって、図７の４×４スイッチ１６や図８の４×４スイッチ１６Ａの構成例についてさらに説明する。
【００６５】
図７の４×４スイッチ１６の場合のように、出力端子を図の上から出力端子２１，２３，２２，２４のように割り当てた場合や、図８の４×４スイッチ１６Ａの場合のように、出力端子を図の上から出力端子２３，２１，２４，２２のように割り当てた場合、制御装置５が、４つの入力信号７１〜７４それぞれから分岐された他方の分岐信号の信号レベルをモニタする際に、４つの入力信号７１〜７４のうち、４×４スイッチ１６の入力端子１１〜１４側に配置した２個の２×２スイッチ３１，３２ごとにそれぞれに入力される２個ずつの入力信号（すなわち、上り回線と下り回線との２個ずつの入力信号）について、差動出力増幅器６１〜６４それぞれで分岐した他方の分岐信号の信号レベルをそれぞれモニタする。
【００６６】
信号レベルをモニタした結果として、信号レベルが高い方の他方の分岐信号に分岐された入力信号それぞれの一方の分岐信号を入力している２個の２×２スイッチ３１，３２の入力端子それぞれを（たとえば、入力信号７１，７３から差動出力増幅器６１，６３により分岐してレベル検出器４１，４３に入力した他方の分岐信号の信号レベルが、入力信号７２，７４のそれよりもそれぞれ高い場合、入力信号７１，７３から分岐して４×４スイッチ１６，１６Ａに入力される一方の分岐信号それぞれを）、４×４スイッチ１６，１６Ａの出力端子２１〜２４側に配置した２個の２×２スイッチ３３，３４のいずれか一方の第１の２×２スイッチ（図７、図８の場合は、２×２スイッチ３３）の２つの出力端子（すなわち４×４スイッチ１６，１６Ａにおいて現用回線側に接続される出力端子２１，２３が存在する出力端子）それぞれに接続する制御信号が、制御装置５から４×４スイッチ１６，１６Ａに出力される。
【００６７】
一方、信号レベルが低い方の他方の分岐信号に分岐された入力信号それぞれの一方の分岐信号を入力している２個の２×２スイッチ３１，３２の入力端子それぞれを（たとえば、入力信号７２，７４から差動出力増幅器６２，６４により分岐してレベル検出器４２，４４に入力した他方の分岐信号の信号レベルが、入力信号７１，７３のそれよりもそれぞれ低い場合、入力信号７２，７４から分岐して４×４スイッチ１６，１６Ａに入力される一方の分岐信号それぞれを）、４×４スイッチ１６，１６Ａの出力端子２１〜２４側に配置した２個の２×２スイッチ３３，３４の他方の第２の２×２スイッチ（図７、図８の場合は、２×２スイッチ３４）の２つの出力端子（すなわち４×４スイッチ１６，１６Ａにおいて予備回線側に接続される出力端子２２，２４が存在する出力端子）それぞれに接続する制御信号が、制御装置５から４×４スイッチ１６，１６Ａに出力される。
【００６８】
このように、図７、図８のごとき出力端子の配置においては、２×２スイッチ３３の２つの出力端子が、上り回線と下り回線との現用回線側に接続される端子で、図６のように、出力端子の後段に差動出力増幅器６５，６６を配置する場合に該当する端子であり、一方の２×２スイッチ３４の２つの出力端子が、上り回線と下り回線との予備回線側に接続される端子で、図６のように、出力端子の後段に終端抵抗の抵抗９１，９２を配置する場合に該当する端子であるので、４×４スイッチ１６，１６Ａの入力端子１１〜１４側に配置した２×２スイッチ３１と２×２スイッチ３２との２つの２×２スイッチにおけるクロス状態とバー状態との切替制御を行うのみで、上り回線と下り回線とで独立したプロテクションスイッチとして動作させることができる。
【００６９】
さらに、４×４スイッチ１６，１６Ａの出力端子２１〜２４側に配置した２×２スイッチ３３と２×２スイッチ３４のクロス状態とバー状態との切替制御も行わせることにより、信号の折り返し伝送も可能になるので、多用途な信号切替装置を構成することができる。
【００７０】
なお、図７、図８においては、出力端子側の配列を、現用回線側の出力端子２１，２３と予備回線側の出力端子２２，２４とでまとめるように配置した場合を示しているが、出力端子側ではなく、入力端子側の配列を、図５、図６と異なる配置にしても、同様の効果を得ることができる。すなわち、入力端子側の配列を、図の上から順に、入力端子１１，１２，１３，１４として上り回線側の入力端子１１，１２と下り回線側の入力端子１３，１４とで別々の２×２スイッチ３１，３２に入力する代わりに、入力端子の配列を、図の上から入力端子１１，１３，１２，１４あるいは入力端子１３，１１，１４，１２のように、上り回線用の信号と下り回線用の信号とを１つずつ別々の２×２スイッチ３１，３２に入力するように配置するようにしても良い。
【００７１】
この場合は、４×４スイッチの出力端子２１〜２４側に配置した２×２スイッチ３３と２×２スイッチ３４との２つの２×２スイッチにおけるクロス状態とバー状態との切替制御を行うのみで、上り回線と下り回線とで独立したプロテクションスイッチとして動作させることができる。
【００７２】
さらに、４×４スイッチ１６，１６Ａの入力端子１１〜１４側に配置した２×２スイッチ３１と２×２スイッチ３２のクロス状態とバー状態との切替制御も行わせることにより、信号の折り返し伝送も可能になるので、多用途な信号切替装置を構成することができる。
【００７３】
なお、本実施形態においても、図４に例示した信号切替装置１０１Ａの場合と同様に、４×４スイッチ１６の入力側にＯ／Ｅコンバータを、一方、出力側にＥ／Ｏコンバータを備えることにより、本信号切替装置１０２，１０２Ａを光ネットワーク中に配置することも可能である。
【００７４】
以上のように、図５ないし図８に示すような４×４スイッチ１６，１６Ａにおいても、ＦＥＴを用いたスイッチ構成とすることにより、信号切替時も含めて、常時、消費電力がゼロであるため、前記特許文献１のような従来の低速に分離してから電気段のスイッチを適用する構成と比較して、プロテクションスイッチなどに用いる信号切替装置１０２，１０２Ａの低消費電力化を図ることができる。
【００７５】
さらには、部品点数の削減によりスイッチ自体の高信頼化も達成することができる。また、入力信号７１〜７４の信号レベルの検出など、入力信号７１〜７４をモニタするために、入力信号７１〜７４を分岐させる分配手段（すなわち分岐回路）として、および、出力端子２１，２３から出力される信号を、２つの出力信号１２１，１２２、出力信号１２３，１２４にそれぞれ分岐させる分岐回路として、入力側の分配手段である差動出力増幅器６１〜６４、出力側の出力分配手段である差動出力増幅器６５，６６をそれぞれ適用することにより、４×４スイッチ１６や伝送路における損失を補償することも可能になっている。さらに、ベースバンド信号から無線周波数帯の信号まで様々な広帯域／高周波信号への対応も容易になる。
【００７６】
［その他の実施形態］
第３の実施形態に例示した信号切替装置１０２，１０２Ａ中の４×４スイッチ１６として、複数個の２×２スイッチを用いる代わりに、少なくとも４個以上のＳＰ４Ｔ（単極４投）スイッチで構成することもできる。この場合も、各ＳＰ４Ｔスイッチそれぞれは少なくとも４つ以上のＦＥＴから構成される。制御装置５からの制御信号によって、ＦＥＴを用いて構成される各ＳＰ４ＴスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態が制御されることにより、４×４スイッチの４つの入力端子と４つの出力端子との間の接続状態を切り替えることになる。
【００７７】
さらに、本発明に係わる信号切替装置のスイッチの構成を、より一般化して、ｍ個以上（ｍ：３以上の整数）のＳＰｍＴスイッチを用いて、ｍ×ｍスイッチとして構成することもできる。この場合も、各ＳＰｍＴスイッチそれぞれは、少なくともｍ個以上のＦＥＴを用いて構成される。
【００７８】
また、前述したような信号切替装置１００，１０１，１０１Ａ，１０２，１０２Ａと同一のスイッチ構成からなる複数の第１ないし第ｎの信号切替装置で構成して、各信号切替装置には、それぞれ２つまたは４つの信号が入力され、制御装置５からの制御信号に応じて、ｎ個の信号または上り・下り回線対応のｎ個の信号について、第１ないし第ｎの信号切替装置それぞれに備えられた２×２スイッチまたは４×４スイッチの接続状態を一括して切り替えるようにしても良い。
【００７９】
たとえば、第１ないし第ｎの信号切替装置それぞれの２×２スイッチまたは４×４スイッチについて、第１の入力端子と第１の出力端子、第２の入力端子と第２の出力端子、と平行に接続するバー接続状態、または、第１の入力端子と第１の出力端子、第２の入力端子と第２の出力端子、第３の入力端子と第３の出力端子、第４の入力端子と第４の出力端子、と平行に接続するバー接続状態と、第１の入力端子と第２の出力端子、第２の入力端子と第１の出力端子、とクロスして接続するクロス接続状態、または、第１の入力端子と第２の出力端子、第２の入力端子と第１の出力端子、第３の入力端子と第４の出力端子、第４の入力端子と第３の出力端子、とクロスして接続するクロス接続状態と、を切り替えるようにしても良い。
【００８０】
さらに、前述した各実施形態において、１個の信号を２個の分岐信号に分岐させる分配手段および／または出力分配手段として例示した、２つの差動構成の分岐信号に増幅して分岐する差動出力増幅器に代えて、同相出力の分岐増幅器、すなわち、２つの同相の分岐信号に増幅して分岐する２出力増幅器などを適用することもできる。
【００８１】
また、前述した各実施形態においては、２×２スイッチや４×４スイッチの出力端子の後段に出力分配手段として差動出力増幅器を配置する場合、プロテクションスイッチとして現用回線側に接続される出力端子に対してのみ配置するようにしたが、場合によっては、一部の出力端子のみならず、すべての出力端子の後段に差動出力増幅器（出力分配手段）を配置するようにしても良く、プロテクションスイッチとして適用する場合であっても、予備回線側に接続される出力端子の後段に、終端抵抗を接続する代わりに、出力分配手段として差動出力増幅器を配置するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係わる信号切替装置の第１の実施形態の構成例を示す構成図である。
【図２】図１の信号切替装置中の２×２スイッチの一構成例を示す回路図である。
【図３】本発明に係わる信号切替装置の第２の実施形態の構成例を示す構成図である。
【図４】図３に示した実施形態の変型例の信号切替装置を示す構成図である。
【図５】本発明に係わる信号切替装置の第３の実施形態の構成例を示す構成図である。
【図６】図５に示した実施形態の変型例の信号切替装置を示す構成図である。
【図７】図５または図６の信号切替装置中の４×４スイッチの一構成例を示す構成図である。
【図８】図５または図６の信号切替装置中の４×４スイッチの他の構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１〜１４…スイッチの入力端子、２１〜２４…スイッチの出力端子、３，３１〜３４…２×２スイッチ、４１〜４４…レベル検出器、５…制御装置、６１〜６６…差動出力増幅器、７１〜７４…入力信号、８１１〜８１２，８２１〜８２２…ＦＥＴ、９，９１，９２，９１１，９１２，９２１，９２２…抵抗、１０１，１０２…制御端子、１１１，１１２…ＳＰＤＴスイッチ、１２１〜１２４…出力信号、１３１〜１３４…光ファイバ、１４１，１４２…Ｏ／Ｅコンバータ、１５１，１５２…Ｅ／Ｏコンバータ、１６，１６Ａ…４×４スイッチ、１００，１０１，１０１Ａ，１０２，１０２Ａ…信号切替装置。
【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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