(57)【要約】フィルタ・ネットワークは、高い信頼性及び高い有用性を持つ高い周波数選択性を提供することに、向けられている。フィルタ・ネットワークは、超伝導フィルタと非超伝導フィルタとを備え、即ち、それらの組み合わせを備えて、マルチプレクサを形成する。非超伝導フィルタの受信側は、複数の受信ＲＦ信号をプレ・フィルタし、その後に、それらを超伝導フィルタに入力する。非超伝導フィルタは、第１通過域内の周波数を持つＲＦ信号を超伝導フィルタに通過させるように、構成され且つ配置される。超伝導デバイスは、さらに狭い受信ＲＦ信号における高い周波数選択性を示すように、構成され且つ配置される。他の態様は、異なるが同様の目的を達成するように、同様の構造に関する配置、構成及び使用に、向けられている。マルチプレクサ構成において、送信フィルタの様々な組み合わせを用いて、アンテナ・タワー又はベース・ステーションに配置され得る受信側電子機器を持つ共通アンテナの使用を可能にする。
2004529551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ・ネットワークであって、
入力及び出力を有する非超伝導フィルタと、
非超伝導フィルタの前記出力と接続された入力を有する超伝導フィルタと、
を備えるフィルタ・ネットワーク。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタが、第１通過域を有するバンド・パス・フィルタである、フィルタ・ネットワーク。
【請求項３】
請求項２に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタが、第１通過域の外側にある周波数に位置する有限周波数送信ゼロを有する、フィルタ・ネットワーク。
【請求項４】
請求項２に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタが、第１通過域の外側にある周波数に位置する、ゼロの又は２以上の有限周波数送信ゼロを有する、フィルタ・ネットワーク。
【請求項５】
請求項２に記載のフィルタ・ネットワークであって、超伝導フィルタが、第１通過域の内側にある周波数に位置する第２通過域を有するバンド・パス・フィルタである、フィルタ・ネットワーク。
【請求項６】
請求項２に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタが、ハウジング並びに第１、第２及び第３共振器を備え、前記第１、第２及び第３共振器が、前記ハウジング内に囲われており、その結果、非超伝導フィルタの入力が第１共振器に接続され、非超伝導フィルタの出力が第３共振器に接続され、共振器のそれぞれが他の２つの共振器のうちのそれぞれ１つに接続される、フィルタ・ネットワーク。
【請求項７】
請求項６に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタが、第１通過域の外側にある周波数に位置する有限周波数送信ゼロを有する、フィルタ・ネットワーク。
【請求項８】
請求項７に記載のフィルタ・ネットワークであって、有限周波数送信ゼロが、第１通過域よりも高い周波数に位置する、フィルタ・ネットワーク。
【請求項９】
請求項７に記載のフィルタ・ネットワークであって、有限周波数送信ゼロが、第１通過域よりも低い周波数に位置する、フィルタ・ネットワーク。
【請求項１０】
請求項６に記載のフィルタ・ネットワークであって、超伝導フィルタが、第１通過域の内側に位置する第２通過域を有するバンド・パス・フィルタである、フィルタ・ネットワーク。
【請求項１１】
請求項６に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタの入力及び出力が、それぞれ、第１及び第３共振器に静電容量的に接続される、フィルタ・ネットワーク。
【請求項１２】
請求項６に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタの入力及び出力が、それぞれ、第１及び第３共振器に直接的に接続される、フィルタ・ネットワーク。
【請求項１３】
請求項６に記載のフィルタ・ネットワークであって、前記第１、第２及び第３共振器のそれぞれは、ハウジング内の開口部を介して、互いに接続される、フィルタ・ネットワーク。
【請求項１４】
請求項２に記載のフィルタ・ネットワークであって、非超伝導フィルタが、ハウジング並びに４以上の共振器を備え、前記４以上の共振器が、前記ハウジング内に囲われており、その結果、非超伝導フィルタの入力が前記４以上の共振器のうちの１つに接続され、非超伝導フィルタの出力が前記４以上の共振器のうちのもう１つに接続される、フィルタ・ネットワーク。
【請求項１５】
無線周波数（ＲＦ）信号をフィルタする方法であって、
非超伝導フィルタを用いて無線周波数信号をフィルタするステップと、
その後に超伝導フィルタを用いて前記無線周波数信号をフィルタするステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、非超伝導フィルタを用いて無線周波数信号をフィルタする前記ステップがさらに、第１通過域内の周波数を有する無線周波数信号を通過させるステップを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、非超伝導フィルタを用いて無線周波数信号をフィルタする前記ステップがさらに、信号拒絶を増強させるために、第１通過域の外側の周波数における有限送信ゼロを提供するステップを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、超伝導フィルタを用いて前記無線周波数信号をフィルタする前記ステップがさらに、第１通過域の内側に位置する第２通過域内の周波数を有する無線周波数信号を通過させるステップを含む、方法。
【請求項１９】
ベース・ステーションに用いるフロント・エンド受信システムであって、
ＲＦ信号を受信するための入力と出力とを有する非超伝導フィルタと、
非超伝導フィルタの前記出力に接続された入力と出力とを有する超伝導フィルタと、
超伝導フィルタの出力に接続された受信機と、
を備えるフロント・エンド受信システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムであって、非超伝導フィルタが、第１通過域を有するバンド・パス・フィルタである、フロント・エンド受信システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムであって、第１通過域が、ベース・ステーションの受信周波数範囲を取り囲む、フロント・エンド受信システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムであって、受信周波数範囲が、ほぼ８２４ＭＨｚから８４９ＭＨｚまでである、フロント・エンド受信システム。
【請求項２３】
請求項２０に記載のシステムであって、非超伝導フィルタが、第１通過域の外側の周波数に位置する有限周波数送信ゼロを有する、フロント・エンド受信システム。
【請求項２４】
請求項２０に記載のシステムであって、非超伝導フィルタが、第１通過域の外側の周波数に位置する、ゼロの又は２以上の有限周波数送信ゼロを有する、フロント・エンド受信システム。
【請求項２５】
請求項２３に記載のシステムであって、有限周波数送信ゼロが、ベース・ステーションの送信周波数範囲内の周波数に位置する、フロント・エンド受信システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムであって、送信周波数範囲が、ほぼ８６９ＭＨｚから８９４ＭＨｚまでである、フロント・エンド受信システム。
【請求項２７】
請求項２０に記載のシステムであって、超伝導フィルタが、第１通過域の内側に位置する第２通過域を有するバンド・パス・フィルタである、フロント・エンド受信システム。
【請求項２８】
請求項２０に記載のシステムであって、非超伝導フィルタが、ハウジング並びに第１、第２及び第３共振器を備え、前記第１、第２及び第３共振器が、前記ハウジング内に囲われており、その結果、非超伝導フィルタの入力が第１共振器に接続され、非超伝導フィルタの出力が第３共振器に接続され、共振器のそれぞれが他の２つの共振器のうちのそれぞれ１つに接続される、フロント・エンド受信システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムであって、非超伝導フィルタが、第１通過域の外側に位置する周波数において有限周波数送信ゼロを有する、フロント・エンド受信システム。
【請求項３０】
請求項２０に記載のシステムであって、非超伝導フィルタが、ハウジング並びに４以上の共振器を備え、前記４以上の共振器が、前記ハウジング内に囲われており、その結果、非超伝導フィルタの入力が前記４以上の共振器のうちの１つに接続され、非超伝導フィルタの出力が前記４以上の共振器のうちのもう１つに接続される、フロント・エンド受信システム。
【請求項３１】
ベース・ステーションに用いるフロント・エンド受信システムであって、
ベース・ステーションの受信周波数範囲を取り囲む第１通過域と、ベース・ステーションの送信周波数範囲内の周波数に位置する有限周波数送信ゼロと、受信ＲＦ信号用の入力と、出力とを有するバンド・パス非超伝導フィルタと、
第１通過域の内側に位置する第２通過域と、前記非超伝導フィルタの前記出力に接続された入力と、出力とを有するバンド・パス超伝導フィルタと、
を備えるフロント・エンド受信システム。
【請求項３２】
マルチプレクサであって、
出力を有する少なくとも１つの送信フィルタと、
少なくとも１つの受信フィルタ・ネットワークであって、
入力と出力とを有する非超伝導フィルタと、
非超伝導フィルタの前記出力と接続された入力を有する超伝導フィルタと、
送信フィルタの前記出力と受信フィルタ・ネットワークの非超伝導フィルタの前記入力とに接続された共通ポートと、
を備える少なくとも１つの受信フィルタ・ネットワークと、
を備えるマルチプレクサ。
【請求項３３】
請求項３２に記載のマルチプレクサであって、共通ポートが、アンテナに接続される、マルチプレクサ。
【請求項３４】
請求項３２に記載のマルチプレクサであって、非超伝導フィルタが、第１通過域を有するバンド・パス・フィルタである、マルチプレクサ。
【請求項３５】
請求項３４に記載のマルチプレクサであって、送信フィルタ又は非超伝導フィルタが、第１通過域の外側の周波数に位置する有限周波数送信ゼロを有する、マルチプレクサ。
【請求項３６】
請求項３４に記載のマルチプレクサであって、送信フィルタ又は非超伝導フィルタが、第１通過域の外側の周波数に位置する、ゼロの又は２以上の有限周波数送信ゼロを有する、マルチプレクサ。
【請求項３７】
請求項３４に記載のマルチプレクサであって、超伝導フィルタが、第１通過域の内側に位置する第２通過域を有する、マルチプレクサ。
【請求項３８】
請求項３２に記載のマルチプレクサであって、該マルチプレクサはさらに、受信ネットワーク・フィルタを通って送られた信号を増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）を備えるマルチプレクサ。
【請求項３９】
請求項３８に記載のマルチプレクサであって、低雑音増幅器が、極低温で冷却される、マルチプレクサ。
【請求項４０】
請求項３８に記載のマルチプレクサであって、低雑音増幅器が、極低温で冷却されない、マルチプレクサ。
【請求項４１】
二重マルチプレクサであって、
入力と出力とを有する少なくとも１つの送信フィルタと、
少なくとも１つの受信フィルタであって、
入力と出力とを有する第１非超伝導フィルタ・ネットワークと、
第１非超伝導フィルタの前記出力と接続された入力と出力とを有する超伝導フィルタと、
超伝導フィルタの前記出力と接続された入力と出力とを有する第２非超伝導フィルタと、
送信フィルタの前記出力と受信フィルタ・ネットワークの第１非超伝導フィルタの前記入力とに接続された第１共通ポートと、
送信フィルタの前記入力と受信フィルタ・ネットワークの第２非超伝導フィルタの前記出力とに接続された第２共通ポートと、
を備える少なくとも１つの受信フィルタ・ネットワークと、
を備える二重マルチプレクサ。
【請求項４２】
請求項４１に記載の二重マルチプレクサであって、第１共通ポートが、アンテナに接続される、二重マルチプレクサ。
【請求項４３】
請求項４１に記載の二重マルチプレクサであって、第２共通ポートが、ベース・ステーションに接続される、二重マルチプレクサ。
【請求項４４】
請求項４１に記載の二重マルチプレクサであって、第１非超伝導フィルタが、第１通過域を有するバンド・パス・フィルタである、二重マルチプレクサ。
【請求項４５】
請求項４４に記載の二重マルチプレクサであって、送信フィルタ又は第１非超伝導フィルタが、第１通過域の外側の周波数に位置する有限周波数送信ゼロを有する、二重マルチプレクサ。
【請求項４６】
請求項４４に記載の二重マルチプレクサであって、送信フィルタ又は第１非超伝導フィルタが、第１通過域の外側の周波数に位置する、ゼロの又は２以上の有限周波数送信ゼロを有する、二重マルチプレクサ。
【請求項４７】
請求項４４に記載の二重マルチプレクサであって、超伝導フィルタが、第１通過域の内側に位置する第２通過域を有するバンド・パス・フィルタである、二重マルチプレクサ。
【請求項４８】
請求項４１に記載の二重マルチプレクサであって、該二重マルチプレクサはさらに、受信ネットワーク・フィルタを通って送られた信号を増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）を備える二重マルチプレクサ。
【請求項４９】
請求項４８に記載の二重マルチプレクサであって、低雑音増幅器が、極低温で冷却される、二重マルチプレクサ。
【請求項５０】
請求項４８に記載の二重マルチプレクサであって、低雑音増幅器が、極低温で冷却されない、二重マルチプレクサ。
【請求項５１】
二重マルチプレクサであって、
入力と出力とを有する少なくとも１つの送信フィルタと、
少なくとも１つの受信フィルタであって、
入力と出力とを有する第１超伝導フィルタ・ネットワークと、
第１超伝導フィルタの前記出力と接続された入力と出力とを有する受信電子機器と、
受信電子機器の前記出力と接続された入力と出力とを有する第２超伝導フィルタと、
送信フィルタの前記出力と受信フィルタ・ネットワークの第１超伝導フィルタの前記入力とに接続された第１共通ポートと、
送信フィルタの前記入力と受信フィルタ・ネットワークの第２超伝導フィルタの前記出力とに接続された第２共通ポートと、
を備える少なくとも１つの受信フィルタ・ネットワークと、
を備える二重マルチプレクサ。
【請求項５２】
請求項５１に記載の二重マルチプレクサであって、第１共通ポートが、アンテナに接続される、二重マルチプレクサ。
【請求項５３】
請求項５１に記載の二重マルチプレクサであって、第２共通ポートが、ベース・ステーションに接続される、二重マルチプレクサ。
【請求項５４】
請求項５１に記載のマルチプレクサであって、受信電子機器が、低雑音増幅器（ＬＮＡ）を備えるマルチプレクサ。
【請求項５５】
請求項５４に記載のマルチプレクサであって、低雑音増幅器が、極低温で冷却される、マルチプレクサ。
【請求項５６】
請求項５４に記載のマルチプレクサであって、低雑音増幅器が、極低温で冷却されない、マルチプレクサ。
【請求項５７】
請求項３２に記載のマルチプレクサであって、該マルチプレクサが、アンテナの位置から離れたベース・ステーション内に位置し、該マルチプレクサの共通ポートが、１本のケーブルを介してアンテナに接続される、マルチプレクサ。
【請求項５８】
請求項３２に記載のマルチプレクサであって、該マルチプレクサの共通ポートが、１本のケーブルを介してアンテナに接続され、該マルチプレクサ及びアンテナが共に、該マルチプレクサ及びアンテナ間のケーブル損失を最小にするために、共通アンテナ・タワー上で互いに実質的にすぐ近くに位置する、マルチプレクサ。
【請求項５９】
請求項４１に記載の二重マルチプレクサであって、該二重マルチプレクサの第１共通ポートが、１本のケーブルを介してアンテナに接続され、該二重マルチプレクサ及びアンテナが共に、該二重マルチプレクサ及びアンテナ間のケーブル損失を最小にするために、共通アンテナ・タワー上で互いに実質的にすぐ近くに位置する、二重マルチプレクサ。
【請求項６０】
請求項４５に記載の二重マルチプレクサであって、該二重マルチプレクサの第１共通ポートが、１本のケーブルを介してアンテナに接続され、該二重マルチプレクサ及びアンテナが共に、該二重マルチプレクサ及びアンテナ間のケーブル損失を最小にするために、共通アンテナ・タワー上で互いに実質的にすぐ近くに位置する、二重マルチプレクサ。
【請求項６１】
請求項３２に記載のマルチプレクサであって、該マルチプレクサはさらに、該マルチプレクサの受信経路に電気サージが起こった場合に超伝導フィルタの周りにバイパス経路を提供するためのスイッチされるバイパスを備えるマルチプレクサ。
【請求項６２】
請求項４１に記載の二重マルチプレクサであって、該二重マルチプレクサはさらに、該二重マルチプレクサの受信経路に電気サージが起こった場合に超伝導フィルタの周りにバイパス経路を提供するためのスイッチされるバイパスを備える二重マルチプレクサ。
【請求項６３】
請求項５１に記載の二重マルチプレクサであって、該二重マルチプレクサはさらに、該二重マルチプレクサの受信経路に電気サージが起こった場合に第１及び第２超伝導フィルタの周りにバイパス経路を提供するためのスイッチされるバイパスを備える二重マルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電波をフィルタリングする際の構造及び技術に関連し、より詳細には、超伝導フィルタ及び非超伝導フィルタの組み合わせを用いたフィルタ・ネットワークの実装に関連する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
無線周波数（ＲＦ）装置は、選択された周波数帯の電波を受信する及び送信する際に、様々なアプローチ及び構造を使用している。よく用いられているフィルタリング構造のタイプは、無線装置のために意図された使用及び設計に依存する。例えば、誘電体フィルタは、例えば８００＋ＭＨｚ範囲内の携帯電話通信に用いられているような極超短波（ＵＨＦ）帯域内の電磁エネルギをフィルタするのに用いることができる。一般に、このようなフィルタの構造は、たくさんの誘電体共振構造を互いに結合することによって実装する。このようなフィルタ内の複数の金属同軸共振器を、コンデンサ、誘導子、又は共振構造を分離する壁内の開口部を介して、互いに結合させて、使用することもできる。また、特定のアプリケーションに用いられる共振構造の数は、システムの設計に依存し、また、一般的に、相互に結合する共振構造の数を増加することによって、性能は、追加される。
【０００３】
しかしながら、限られたハンド幅を利用するユーザの数が増加するため、通常の又は非超伝導の共振フィルタによって提供される高い周波数選択性への要求は、特に、携帯電話通信に用いられる極超短波帯内のＲＦ信号に関して、増加している。高い周波数選択性は、通常は携帯電話ベース・ステーション受信機用のフロント・エンド・フィルタとしての高温超伝導（ＨＴＳ：Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）フィルタを用いることによって、実施することができる。しかしながら、ＨＴＳフロント・エンド・フィルタは、稲妻サージ又は他の高電力信号によって誘導される故障又は性能の低下の影響を受けやすい。加えて、ＨＴＳフィルタの非線形性により、バンド外障害から、バンド内相互変調不要信号が生成する。
【０００４】
携帯電話又は同様なベース・ステーションに関して、一般的な稲妻保護装置は、１つの共振器を有するだけで、ベース・ステーションの送信側から生じる同じ場所に配置される高電力の複数の無線周波数信号から、十分に保護することができない。これらの同一場所配置送信信号は、それらの信号がベース・ステーション受信機の動作周波数に対して比較的近くに位置しているため、特に、面倒である。従って、従来技術に関連する上述及びその他の不都合を解決するフィルタが、望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
本発明は、受信機に対して高い周波数選択性を提供するフィルタ・ネットワークに向けられている。本発明のフィルタ・ネットワークは、非超伝導フィルタと超伝導フィルタとを備える。非超伝導フィルタの出力は、超伝導フィルタの入力に結合されている。非超伝導フィルタは、第１通過域内の周波数を持つＲＦ信号を超伝導フィルタに通過させることによって、受信したＲＦ信号をプレ・フィルタする。超伝導フィルタはさらに、ＲＦ信号をフィルタして、その出力で、高い周波数選択性を提供する。
【０００６】
本発明のフィルタ・ネットワークは、高い周波数選択性を提供し、同時に、超伝導フィルタに関連する多くの不都合を克服する。これは、ＲＦ信号を非超伝導フィルタでプレ・フィルタし、その後に、それらを超伝導フィルタに入力することによって、実行される。非超伝導フィルタは、超伝導フィルタを稲妻サージ又は他の高電力信号から保護する。加えて、非超伝導フィルタは、超導フィルタ出力で、バンド内相互変調不要信号を生成する障害を取り除く。複合的な構成において、非超伝導フィルタは、送信信号エネルギから、超伝導フィルタを直接保護する。
【０００７】
本発明の実施形態に従って、非超伝導共振フィルタは、３つの共振器を取り入れるハウジングを備える。共振器は、ハウジング内の開口部を介して、互いに結合されている。３つの共振器のこの結合を利用する効果は、通過域と通過域外に位置する有限周波数送信０（ゼロ）とに対応するフィルタを生成することである。
【０００８】
なお、本発明の他の実施形態及び利点は、以下の詳細な説明を読み、また、図面を参照することによって、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、阻止域における高い減衰で通過域内の低い挿入損失を達成し、通過域内における非常に高い選択性が必要とされている、様々な無線周波数（ＲＦ）アプリケーションに適用できると信じられている。本発明は、特に、携帯電話通信のベース・ステーション及びその他の通信アプリケーションに、適用可能であり、有益である。本発明は、そのように限定されず、本発明のアプリケーションは、この例において、このような通信システムの状況において、特定の実施アプリケーションによって最も良く表現される。
【００１０】
図面に戻ると、図１は、本発明の特定のアプリケーション及び実施形態に従う、ベース・ステーションのフロント・エンド受信システム１０を示している。フロント・エンド受信システム１０は、ＲＦ信号１５を受信するためのアンテナ１２と、受信ＲＦ信号をフィルタするフィルタ・ネットワーク１００と、受信機１６とを備える。フィルタ・ネットワーク１００は、指定された通過域内の受信ＲＦ信号を、受信機１６に選択的に通過させるために用いられ、同時に、障害を取り除く。障害は、受信機１６の動作周波数の外側に位置する障害信号であり、他の携帯電話サービス提供者によって送信されるＲＦ信号を含む。また、障害は、同じベース・ステーションの送信側によって送信された同一場所配置送信信号を含む。
【００１１】
フィルタ・ネットワーク１００は、非超伝導フィルタ２０と超伝導フィルタ３０（好ましくは高温超伝導（ＨＴＳ）フィルタ）を備える。非超伝導フィルタ２０の入力は、アンテナ１２からＲＦ信号１５を受信する。非超伝導フィルタ２０の出力は、超伝導フィルタ３０の入力に結合され、また、超伝導フィルタの出力は、受信機１６に結合されている。非超伝導フィルタ２０は、受信ＲＦ信号１５をプレ・フィルタし、その後に、それらは超伝導フィルタ３０によってフィルタされる。
【００１２】
非超伝導フィルタ２０は、第１通過域内の周波数を持つ受信ＲＦ信号を、超伝導フィルタ３０に通過させるように、調整されたバンド・パス・フィルタである。好ましくは、第１通過域は、ベース・ステーションの受信周波数幅を取り囲む。アンプス（ＡＭＰＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｐｈｏｎｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）標準を使用するベース・ステーションにとって、例えば、トータルの受信周波数幅は、ほど、８２４ＭＨｚから８４９ＭＨｚである。超伝導フィルタ３０は、第２通過域内の周波数を持つプレ・フィルタされたＲＦ信号を、受信機１６に通過させるように、調整されたバンド・パス・フィルタである。第２通過域は、受信機１６に高い周波数選択性を提供するために、第１通過域の内側に位置する狭い通過域である。
【００１３】
非超伝導フィルタ２０は、超伝導フィルタ３０の破滅的な故障を生じさせる高電力のバンド外信号から、超伝導フィルタを保護する。高電力信号は、稲妻衝突によって引き起こされる電気サージを含む。加えて、非超伝導２０フィルタは、第１通過域の外側に位置する障害を取り除き、その後に、それらは、超伝導フィルタ３０に入力される。これがなされる理由は、これらの障害が、超伝導フィルタ３０内にバンド内相互変調不要信号を生成するからである。これらの障害を取り除くことによって、その後に、それらは、超伝導フィルタ３０に入力され、非超伝導フィルタ２０は、バンド内相互変調不要信号を劇的に減少させる。
【００１４】
超伝導フィルタ３０は、受信機１６に高い周波数選択性を提供し、望ましい信号に周波数が接近して位置する望ましくなく信号を拒絶することができる。超伝導フィルタを用いる際の利点は、低抵抗のために低い挿入損失で望ましい信号の周りの厳密に狭い通過域を提供できる能力である。これにより、超伝導フィルタ３０は、受信機１６の信号選択性に悪影響を与えることなく、高い周波数選択性を提供することができる。
【００１５】
従って、本発明に従うフィルタ・ネットワーク１００は、超伝導フィルタに関連する多くの不都合を招くことなく、高い周波数選択性及び低い挿入損失を示す。これは、非超伝導フィルタ２０でＲＦ信号をプレ・フィルタし、その後に、ＲＦ信号を超伝導フィルタ３０に入力することによって、達成される。このようにして、高電力バンド外信号による破滅的な故障、及び、バンド内相互変調不要信号による性能低下は、劇的に減少する。
【００１６】
図２Ａの非超伝導フィルタ２００は、本発明の１実施形態に従う。非超伝導フィルタ２００は、３つの円形の棒型共振器２１５、２２０及び２２５を囲うハウジング２１０を備える。或いは、共振器２１５、２２０及び２２５は、導波管型共振器、空洞共振器、誘電体共振器、スプリットライン共振器、又は当該技術分野で知られる他の共振器にすることができる。ハウジング２１０並びに共振器２１５、２２０及び２２５は、挿入損失を最小にするために、アルミニウムから機械加工し、銀メッキすることもできる。共振器２１５、２２０及び２２５は、ハウジング２１０の内側に形成された３つの空洞の中に、それぞれ配置されており、同軸の共振器を作り出す。非超伝導フィルタ２００の入力２７５及び出力２８５は、それぞれ、共振器２１５及び２２５に、直接結合２９０及び２９５されている。或いは、入力２７及び出力２８５は、それぞれ、コンデンサ、誘導子、又は当該技術分野で知られている任意の他の結合技術を使用して、共振器２１５及び２２５に、結合することもできる。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａ中の線２Ｂに沿って得られた、非超伝導フィルタ２００の横断面図を示す。図２Ｂは、非超伝導フィルタ２００のハウジング２１０の上に置かれた上部プレート３１０を示す。また、調整ネジ３２０は、上部プレート３１０を介して、共振器２１５、２２０及び２２５のそれぞれに、挿入されている。調整ネジ３２０は、ナット３３０によって、上部プレート３１０に固定されている。調整ネジ３２０の機能は、後述する。
【００１８】
共振器２１５、２２０及び２２５のそれぞれは、ハウジング内の開口部を介して、他の２つの共振器２１５、２２０及び２２５０のうちのそれぞれ１つに、電磁気的に結合されている。共振器２１５及び２２０を結合する開口部は、図２Ａにおいて、空洞２３０及び２３５の間の隙間として示される。共振器２２０及び２２５を結合する開口部は、図２Ａにおいて、空洞２３５及び２４０の間の隙間として示される。共振器２１５及び２２５を結合する開口部は、図２Ｂにおいて、共振器２１５及び２２０の間に位置するハウジング壁２７５内の隙間２７０として、最も良く示されている。或いは、共振器は、変圧器又はコンデンサを使用して、互いに他のものと結合することもできる。
【００１９】
調整ネジ３２０は、共振器２１５、２２０及び２２５の容量を調整するために使用される。調整ネジ３２０を内側に調整することにより、共振器２１５、２２０及び２２５の容量が増加して、これにより、共振器２１５、２２０及び２２５の共振周波数が低くなる。調整ネジ３２０を外側に調整することにより、共振器２１５、２２０及び２２５の容量が減少して、これにより、共振器２１５、２２０及び２２５の共振周波数が高くなる。
【００２０】
図２Ａ及び図２Ｂの非超伝導フィルタ２００は、第１通過域と、第１通過域の外側の周波数に位置する有限周波数送信ゼロとを生成する。有限周波数送信ゼロは、その周辺に位置する信号の拒絶を増強させる。有限周波数送信ゼロの位置は、共振器２１５及び２２５を結合する開口部の寸法を調整することによって、制御することができる。好ましくは、有限周波数送信ゼロは、強い障害を含む周波数範囲内の周波数に位置し、これらの障害の拒絶を増強させる。例えば、ベース・ステーションの送信側によって送信される同一場所配置送信信号は、ベース・ステーションの送信及び受信側間の近接のため、強力であり得る。この例において、有限周波数送信ゼロは、ベース・ステーションの送信周波数範囲内の周波数に位置し、同一場所配置送信信号の拒絶を増強させる。ＡＭＰＳ標準を使用するベース・ステーションの場合、送信周波数の範囲は、ほぼ８６９ＭＨｚから８９４ＭＨｚであり、これは、８２４ＭＨｚから８４９ＭＨｚの受信周波数範囲の近くに位置している。有限周波数送信ゼロは、強い障害の位置に依存して、第１通過域よりも上又は下の何れの周波数に、位置することもできる。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂ中の非超伝導フィルタ２００に関する１つの具体例において、非超伝導フィルタ２００構造の寸法を、以下に示す。ハウジング２１０の高さＨ１は、２．３０インチである。チャンバ２３５の幅Ｗ１は、３．５０インチであり、長さＬ１は、２．７５インチであり、また、チャンバ２３０及び２４０のそれぞれは、２．５５インチの幅Ｗ２と、２．５５インチの長さを有する。共振器２１５、２２０及び２２５の直径ｄは、０．７５インチであり、高さＨ２は、２．１５インチである。共振器２２０の中心は、チャンバ２３５内において、ハウジング２１０の一方の側から１．２７５インチの長さＬ５に、また、ハウジング２１０の他方の側から１．７５インチの幅Ｗ４に、位置する。共振器２２５の中心は、チャンバ２４０内において、ハウジング２１０の一方の側から１．２７５インチの長さＬ６に、また、ハウジング２１０の他方の側から１．２７５インチの幅Ｗ５に、位置する。共振器２１５の中心は、共振器２３５の中心がチャンバ２４０内に位置するのと同様に、チャンバ２３０内において、同じ相対位置に、位置する。共振器２１５及び２２５を隔てるハウジング壁２７５の幅Ｗ３は、０．２０インチであり、長さＬ３は、２．７５インチである。最後に、共振器２１５及び２２５を結合する開口部２７０の高さＨ３は、０．７０インチであり、長さＬ４は、１．７０インチである。
【００２２】
図３は、銀メッキされたアルミニウムから作られ、上述の寸法を持つ非超伝導フィルタ２００の周波数応答のプロット３４５を示す。具体的に、プロット３４５は、非超伝導フィルタ２００の入力２７５と出力２８５との間のデシベル（ｄＢ）単位で測定された挿入損失３５０に対する、７５０ＭＨｚから９５０ＭＨｚまでの範囲の周波数を示す。フィルタ２００は、挿入損失３５０が低いところの周波数を通過させ、挿入損失３５０が高いところの周波数を拒絶する。図３において、挿入損失３５０は、約８２４ＭＨｚから８４９ＭＨｚの受信周波数範囲内で低く、その範囲は、線３５５及び３６０によって、境界を定められている。対照的に、挿入損失３５０は、約８６９ＭＨｚから８９４ＭＨｚの送信周波数範囲内で高く、その範囲は、線３６５及び３７０によって、境界を定められている。このように、プロット３４５の状態で測定された非超伝導フィルタ２００は、８２４ＭＨｚから８４９ＭＨｚの受信周波数範囲内の信号を通過させる一方、８６９ＭＨｚから８９４ＭＨｚの送信周波数範囲内の信号を拒絶する。これらの周波数範囲は、ＡＭＰＳ標準内の携帯電話ベース・ステーションによって使用される受信範囲及び送信範囲に対応する。
【００２３】
この具体的な例において、共振器２１５、２２０及び２２５間のクロス・カップリングの効果は、有限周波数送信ゼロを生成し、これは、プロット３４５において、挿入損失３５０内の深いスパイク３７５として見ることができる。この有限周波数送信ゼロは、８６９ＭＨｚから８９４ＭＨｚのベース・ステーション送信周波数範囲の内側に位置しており、この周波数内の周波数の拒絶を増強させる。
【００２４】
図４は、本発明の１実施形態に従うマルチプレクサ４１０を示す。マルチプレクサ４１０は、少なくとも１つの送信フィルタ４２０−ｎと、少なくとも１つの受信フィルタ・ネットワーク４２５−ｎと、を備える。受信フィルタ・ネットワーク４２５−ｎはさらに、非超伝導フィルタ４３０−ｎと、超伝導フィルタ及び受信電子機器４４０−ｎと、を備える。送信フィルタ４２０−ｎの出力及び受信フィルタ・ネットワーク４２５−ｎは、共通アンテナ・ポート４５０−ｎに接続されている。送信フィルタ４２０−ｎ及び受信フィルタ・ネットワーク４２５−ｎは、相互接続位相整合ネットワーク（図示せず）によって、共通アンテナ・ポート４５０−ｎに接続されてもよく、その構成は、当該技術分野で良く知られている。共有アンテナ・ポート４５０−ｎは、例えばケーブルを介して、アンテナ４６０に接続されている。マルチプレクサ４１０は、アンテナ４６０のすぐ近くに、位置することもできる。例えば、マルチプレクサ４１０及びアンテナ４６０は、同じアンテナ・タワーに、マウントすることもできる。或いは、マルチプレクサ４１０は、例えばベース・ステーション内でのように、アンテナ４６０から離れて位置することもできる。
【００２５】
送信フィルタ４２０−ｎは、ベース・ステーション（図示せず）の送信側からの入ってくる送信信号４２２−ｎをフィルタする。送信フィルタ４２０−ｎは、ベース・ステーションの送信周波数範囲（例えば、ＡＭＰＳ標準の場合、ほぼ８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）内の信号を通過させるように構成されたバンド・パス・フィルタである。送信フィルタ４２０−ｎは、例えば共通アンテナ・ポート４５０−ｎ上の受信信号のような、送信周波数範囲の外側に位置する信号の拒絶を増強させるために、１又は複数の有限周波数送信ゼロを含むことができる。受信フィルタ・ネットワーク４２５−ｎの非超伝導フィルタ４３０は、アンテナ４６０からの受信信号をプレ・フィルタする。非超伝導フィルタ４３０−ｎは、ベース・ステーションの受信周波数範囲（例えば、ＡＭＰＳ標準の場合、ほぼ８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ）内の信号を通過させるように構成されたバンド・パス・フィルタである。非超伝導フィルタ４３０−ｎは、例えば共通アンテナ・ポート４５０−ｎ上の送信信号のような、受信周波数範囲の外側に位置する信号の拒絶を増強させるために、１又は複数の有限周波数送信ゼロを含むことができる。超伝導フィルタ４４０−ｎは、受信信号の高い周波数選択性を提供するためのシャープなバンド・パス・フィルタである。受信電子機器４４０−ｎはさらに、受信信号を処理する。受信電子機器４４０−ｎは、受信信号を増幅するために、極低温で冷却され又は冷却されていない低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含んでもよい。また、受信電子機器４４０−ｎは、超伝導フィルタ及び／又はベース・ステーション（図示せず）を、電気サージから保護するために、保護回路を含むこともできる。保護回路は、ガス放電管電圧アレスタ（ａｒｒｅｓｔｏｒ）、１／４波長スタブ（ｓｔｕｂ）、及び、当該技術分野で知られている保護回路を含むことができる。受信信号は、フィルタ・ネットワーク４２５−ｎによって、ベース・ステーション（図示せず）の受信側に、出力される４４５−ｎ。
【００２６】
本発明に従うマルチプレクサ４１０は、送信信号及び受信信号の双方に対して、同じアンタナ４６０を作動させ、これにより、コストを減少させる。これは、送信フィルタ４２０−ｎ及び受信フィルタ・ネットワーク４２５−ｎをマルチプレクサ４１０の共通アンテナ・ポート４５０−ｎに接続し、さらに共通アンテナ・ポート４５０−ｎをアンテナ４６０に接続することによって、実施される。
【００２７】
図５は、本発明のもう１つの実施形態に従う二重デュプレクサ５１０を示す。二重デュプレクサ５１０は、送信フィルタ５１５及び受信フィルタ・ネットワーク５２０を含む。受信フィルタ・ネットワーク５２０はさらに、第１非超伝導フィルタ５３０、第２非超伝導フィルタ５５０、並びに、第１及び第２非超伝導フィルタ５３０、５５０の間に接続された超伝導フィルタ及び受信電子機器５４０を含む。送信フィルタ５１５の出力及び受信フィルタ・ネットワーク５２０の入力は、共通アンテナ・ポート５６０に接続されている。共通アンテナ・ポート５６０は、例えばケーブルを介して、アンテナ５６５に接続されている。送信フィルタ５１５の入力及び受信フィルタ・ネットワーク５２０の出力は、共通アンテナ・ポート５７０に接続されている。共通アンテナ・ポート５７０は、ケーブルを介してベース・ステーション（図示せず）に接続されている。
【００２８】
送信フィルタ５１５は、マルチプレクサ４１０の送信フィルタ４２０−ｎと同様の方法で、ベース・ステーション（図示せず）からの入ってくる送信信号をフィルタする。超伝導フィルタ５４０は、受信信号の高い周波数選択性を提供するためのシャープなバンド・パス・フィルタである。受信電子機器５４０はさらに、マルチプレクサ４１０の受信フィルタ４４０−ｎと同様の方法で、受信信号を処理する。第２非超伝導フィルタ５５０は、受信電子機器５４０に入ることから共通ポート５７０上の送信信号をブロックする間に受信信号を共通ポート５７０に通過させるバンド・パス・フィルタである。第２の非超伝導フィルタ５５０は、第１非超伝導フィルタ５３０と全く同じであってもよい。
【００２９】
本発明に従う二重デュプレクサ５１０は、送信信号及び受信信号の双方に対して、同じアンタナ５６５を作動させ、これにより、コストを減少させる。さらに、二重デュプレクサ５１０は、送信信号及び受信信号を、共通ポート５７０を介して二重デュプレクサ５１０とベース・ステーション（図示せず）との間を流すことを可能にする。その結果、単一のケーブル５７５を、ベース・ステーションに接続される二重デュプレクサ５１０に用いることができる。ベース・ステーションは、二重デュプレクサ５１０からの送信信号及び受信信号の双方に対して単一のケーブル５７５を用いるため、追加的なフィルタが、ベース・ステーションにおいて送信信号及び受信信号を分離するために、必要とされ得る。これは、ベース・ステーション（図示せず）の送信側とケーブル５７５との間に送信フィルタ５８０を提供し、さらに、ベース・ステーション（図示せず）の受信側とケーブル５７５との間に受信フィルタ５８５を提供することによって、実施することができる。
【００３０】
二重デュプレクサ５１０は、１つの送信フィルタ５１５と１つの受信フィルタ・ネットワーク５２０とを含むものとして説明したが、当該技術分野の当業者は、二重マルチプレクサを具体化するために、任意の数の送信フィルタ及び受信フィルタ・ネットワークが、二重デュプレクサに追加され得ることを十分に理解できるであろう。
【００３１】
図６は、本発明のもう１つの実施形態に従う二重デュプレクサ６１０を示す。この実施形態において、受信フィルタ・ネットワーク６２０は、第１超伝導フィルタ６３０と、第２超伝導フィルタ６３０と、第１及び第２超伝導フィルタ６３０、６５０の間に接続された受信電子機器６４０と、を含む。第１超伝導フィルタ６３０は、アンテナ６５６からの受信信号の高い周波数選択性を提供するためのシャープなバンド・パス・フィルタである。受信電子機器６３０はさらに、受信信号を処理し、また、ＬＮＡ及び保護回路を含み得る。第２超伝導フィルタ６５０は、受信電子機器６４０に入ることから共通ポート５７０上の送信信号をブロックする間に受信信号を共通ポート５７０に通過させるバンド・パス・フィルタである。代替的に、第２超伝導フィルタ６５０は、非超伝導フィルタによって、置き換えることもできる。
【００３２】
追加的に、図４及び図５中に示されるシステムの受信側の破滅的な故障を軽減するために、スイッチされるバイパス（図示せず）を用いることもできる。システムの受信経路内に電気サージが起こる場合、スイッチされるバイパスは、受信電子機器４４０−ｎ及び５４０内に示される超伝導フィルタの周りに受信信号を向ける。また、このバイパス機能に含まれるものは、冷却されていてもよく又は冷却されていなくてもよい１つ又は複数の低雑音増幅器とともに、故障を起こしやすいと考えられる受信信号の経路内におけるその他の回路である。
【００３３】
本発明のその他の特徴及び実施形態は、明細書の考慮とここに開示された発明の実施から、当該技術分野における当業者にとって明らかであろう。例えば、図２Ａ及び図２Ｂ中に図示される非超伝導フィルタは、様々な方法で実施して、設計及び仕様に応じて同様の結果を達成することができる。加えて、当業者は、本発明が、ＡＭＰＳ標準において使用される周波数域に制限されないこと、また、その他の携帯電話標準において使用される他の周波数域で、原理上、動作可能であることを十分に理解できるであろう。明細書及び図示した実施形態は、具体的な例としてのみ考えられていることが意図されており、本発明の新の範囲及び精神は、添付の特許請求の範囲によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１実施形態に従うフィルタ・ネットワークを組み込む通信システムを示す。
【図２−Ａ】本発明の１実施形態に従う非超伝導フィルタの上面図を示す。
【図２−Ｂ】本発明の１実施形態に従う非超伝導フィルタの横断面図を示す。
【図３】本発明の１実施形態に従う非超伝導フィルタのフィルタ応答に関するプロット図を示す。
【図４】本発明の１実施形態に従うマルチプレクサを示す。
【図５】本発明の１実施形態に従う二重デュプレクサを示す。
【図６】本発明の他の実施形態に従う二重デュプレクサを示す。
【図１】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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