(57)【要約】信号分割器／結合器(11)および方法は、マイクロストリップパッチアンテナ(58,48)により受信される第１および第２の周波数の信号を結合する。第１の伝送線スタブ(28)は、第１の信号受信パスの第２の周波数信号を阻止し、第２の伝送線スタブ(20)は、受信機入力(10)で増加した信号レベルを与える第２の信号受信パスの第１の周波数信号を阻止する。１実施形態では、伝送線スタブは開回路スタブであり、ストリップライン伝送線(14、32,50)から形成された結合する接合部(12)から１／４波長に位置される。伝送線スタブ(28,20)はまた第２のアンテナによる第１の周波数信号の放射を減少し、第１のアンテナによる第２の周波数信号の放射を減少する。１実施形態では、第１および第２の周波数信号は全地球測位システムにより与えられるＬ１およびＬ２信号である。【選択図】図１
2004538735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の周波数の信号を分割／結合する信号分割器／結合器において、
接合部(12)で結合されている第１、第２、第３の伝送線(50,32,14)と、
第１の伝送線に沿った第２の周波数の信号を阻止するために第１の伝送線(50)に結合されている第１の伝送線のスタブセクション(28)と、
第２の伝送線に沿った第１の周波数の信号を阻止するために第２の伝送線(32)に結合されている第２の伝送線のスタブセクション(20)とを含んでいる信号分割器／結合器。
【請求項２】
第１の伝送線スタブセクションは接合部(12)から第１の距離(24)に位置されている第１の開回路スタブであり、前記第１の距離は実質上、第２の周波数の１／４波長に等しく、第２の伝送線スタブセクションは接合部(12)から第２の距離(16)に位置されている第２の開回路スタブであり、前記第２の距離は実質上、第１の周波数の１／４波長に等しい請求項１記載の信号分割器／結合器。
【請求項３】
第１、第２、第３の伝送線と、第１および第２の開回路スタブは実質上同一のインピーダンスを有するマイクロストリップ伝送線であり、第１の周波数は全地球測位システム（ＧＰＳ）のＬ１周波数であり、第２の周波数はＧＰＳのＬ２周波数である請求項２記載の信号分割器／結合器。
【請求項４】
第１の開回路スタブ(28)は実質上、第２の周波数の１／４波長の奇数倍に等しい長さを有し、
第２の開回路スタブ(20)は実質上、第１の周波数の１／４波長の奇数倍に等しい長さを有している請求項２記載の信号分割器／結合器。
【請求項５】
第１および第２の周波数の信号は第１および第２のアンテナによりそれぞれ与えられ、
第１の伝送線(50)は第１のアンテナから第１の周波数の信号を提供され、
第２の伝送線(32)は第２のアンテナから第２の周波数の信号を提供され、
第３の伝送線は接合部(12)から第１および第２の周波数の結合された信号を受信し、結合された信号を受信機入力(10)へ与える請求項１記載の信号分割器／結合器。
【請求項６】
第１および第２の周波数の信号を受信するアンテナ受信システム(60)において、
第１のアンテナ(58)により受信される第１の周波数の信号を結合する伝送線リング(52)と、
第１および第２の周波数の信号を受信機入力へ与える共通の伝送線セクション(14)と、
伝送線リングと共通の伝送線セクションとの間に結合される第１の伝送線セクション(50)と、
第１の伝送線セクションに沿った第２の周波数の信号の伝播を阻止するために第１の伝送線セクションに結合されている第１の伝送線スタブセクション(28)とを具備しているアンテナ受信システム(60)。
【請求項７】
第２のアンテナ(48)により受信される第２の周波数の信号を結合する第１のハイブリッド(34)と、
第１のハイブリッド(34)と共通の伝送線セクションとの間に結合されている第２の伝送線セクション(32)とを具備し、
第１および第２の伝送線セクションは共通の伝送線セクションの端部とに接合部(12)を形成しており、
第２の伝送線セクションに沿った第１の周波数の信号の伝播を阻止するために第２の伝送線セクション(32)に結合されている第２の伝送線スタブセクション(20)をさらに具備している請求項６記載のアンテナ受信システム。
【請求項８】
第１のアンテナからの複数の信号を結合し、結合された信号をマイクロストリップリングへ提供するための第２および第３のハイブリッド(40,46)をさらに具備し、
第１のアンテナは第１の周波数の信号を受信するためのマイクロストリップパッチアンテナであり、第２のアンテナは第２の周波数の信号を受信するためのマイクロストリップパッチアンテナであり、
伝送線リング、第１、第２、第３のハイブリッド、共通の伝送線セクション、第１および第２の伝送線セクション、第１および第２の伝送線スタブセクションはストリップライン伝送線で構成され、共通の伝送線セクションと第１および第２の伝送線セクションはそれぞれ同一のインピーダンスを有し、
第１の伝送線スタブセクション（28）は接合部(12)から第１の距離(24)に位置され、この第１の距離は第２の周波数の実質上１／４波長に等しく、
第２の伝送線スタブセクション(20)は接合部(12)から第２の距離(16)に位置され、この第２の距離(16)は第１の周波数の実質上１／４波長に等しく、
第１の伝送線スタブセクション(28)は第２の周波数の実質上１／４波長の奇数倍に等しい長さを有する開回路スタブセクションであり、
第２の伝送線スタブセクション(20)は第１の周波数の実質上１／４波長の奇数倍に等しい長さを有する開回路スタブセクションである請求項７記載のアンテナ受信システム。
【請求項９】
第１の周波数の信号が第１のアンテナ出力(42)において与えられ、第２の周波数の信号が第２のアンテナ出力(36)において与えられる第１および第２の周波数の信号を結合する方法において、
接合部から第１の周波数の１／４波長に実質上等しい距離に位置されている第１の伝送線スタブセクションにより第２のアンテナ出力において第１の周波数の信号を阻止し、
接合部から第２の周波数の１／４波長に実質上等しい距離に位置されている第２の伝送線スタブセクションにより第１のアンテナ出力において第２の周波数の信号を阻止し、
接合部で第１と第２の周波数の信号を結合する信号結合方法。
【請求項１０】
第１および第２の周波数の結合された信号を受信機の入力へ供給することをさらに含んでおり、第１のアンテナ出力における信号は第２のアンテナ出力から与えられる第２の周波数の信号を実質上含んでおらず、第２アンテナ出力における信号は第１のアンテナ出力から与えられる第１の周波数の信号を実質上含んでいない請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波回路の分野に関し、特に異なる周波数の受信された信号を分割／結合するマイクロ波分割器／結合器回路、特に全地球測位システム（ＧＰＳ）のＬ１とＬ２周波数信号を受信するアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波パワー分割器と結合器は多年にわたって広範囲の応用で使用されており、最も基本的な形態では３ポート装置である。パワー分割器の場合、１つのポートはしばしば入力ポートと呼ばれ、他のポートはしばしば出力ポートと呼ばれる。パワー結合器の場合、１つのポートはしばしば出力ポートと呼ばれ、他のポートはしばしば入力ポートと呼ばれる。受動マイクロ波パワー分割器および結合器は通常、パワー結合器またはパワー分割器として動作し、それ故ポートが入力または出力ポートと呼ばれるかは交換可能である。多くの応用では、例えば送信および受信アンテナの両者として動作するフェイズドアレイアンテナのビーム成形ネットワークで使用されるとき、パワー分割器／結合器は結合器と分割器の両者として動作する。
【０００３】
マイクロ波パワー分割器および結合器はストリップライン伝送線またはマイクロストリップ伝送線などのようなマイクロ波伝送線を使用する。マイクロ波ストリップライン伝送線は３つの導体からなり、中央の導体は２つの接地面導体間に位置する誘電材料の２つの層間に設けられている。他方、マイクロストリップ伝送線はしばしば誘電性材料の層上に形成された導体と、その誘電性材料の対向する面上の接地面導体を有している。
【０００４】
多くのマイクロ波信号応用では、マイクロ波信号を１以上の信号に分割できることが望まれている。信号分割器は“Ｔｅｅ”構造における分布された伝送線の１／４波長セクションの形態を取る。信号パワーは２つのコンポーネント、即ち各２つの出力ポートのそれぞれにおける１つの出力に分割される。マイクロ波信号の分割に加えて、２つのマイクロ波周波数を１つのポートへ結合できることが可能であることがしばしば望まれている。例えば２つのアンテナ入力は受信機に単一の入力を与えるために結合される。信号分割器のように、結合器はしばしば２つのマイクロ波信号を結合するために共通の接合部で共に結合される２以上の１／４波長セクションを使用する。
【０００５】
通常の信号分割器と信号結合器、特に１／４波長セクションを使用する分割器と結合器についての問題は異なる周波数の信号を効率的に結合および／または分割する能力がないことである。例えば２つのアンテナが単一の受信機入力に結合される必要がある別々の周波数を受信するとき、信号パワーは他のアンテナからの受信機入力と出力の間で分割されるので、信号の結合は各信号からの受信されたパワーで５０％までの損失を生じる。これは受信機の性能を減少するだけでなく、他のアンテナにより受信された信号の放射を生じる。受信機の性能は特に位置の決定をベースとするためのタイミング測定を使用するシステムにとって重要である。例えば進歩したミサイル位置決定システムの受信機は全地球測位システム（ＧＰＳ）システム衛星が与える信号を捕捉し追跡する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ミサイルシステムの改良された位置決定を行う方法および装置が一般的に必要とされている。また、改良された受信機の性能を与える方法および装置が一般的に必要である。また、受信された信号の改良された信号強度を受信機へ提供する方法および装置が一般的に必要とされている。さらに異なる周波数の信号をさらに効率的に結合する信号結合器および信号結合方法が一般的に必要とされている。また、信号を分割し、異なる周波数の信号をさらに効率的に分離する方法および装置が一般的に必要とされている。さらに、異なる周波数の信号と共に使用するための分割器／結合器構造が一般的に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
技術での必要性は、本発明により解決される。本発明は、１実施形態において、第１と第２の周波数の信号を分割／結合する信号分割器／結合器を提供する。この１実施形態では、信号分割器／結合器は接合部で接続される第１、第２、第３の伝送線と、第１の伝送線に沿った第２の周波数の信号を阻止するために第１の伝送線に結合された第１の伝送線のスタブセクションと、第２の伝送線に沿った第１の周波数の信号を阻止するために第２の伝送線に結合された第２の伝送線のスタブセクションとを含んでいる。この実施形態では、第１の伝送線スタブセクションは接合部から第１の距離に位置されている第１の開回路スタブである。第１の距離は実質上、第２の周波数の１／４波長に等しい。第２の伝送線スタブセクションは接合部から第２の距離に位置されている第２の開回路スタブである。第２の距離は実質上、第１の周波数の１／４波長に等しい。この実施形態では、第１、第２、第３の伝送線と、第１、第２の開回路スタブは実質上同一のインピーダンスを有するマイクロストリップ伝送線であり、第１の周波数は全地球測位システム（ＧＰＳ）のＬ１周波数であり、第２の周波数はＧＰＳ  Ｌ２周波数である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を特に特許請求の範囲と共に指摘する。しかしながら図面を伴って詳細な説明と特許請求の範囲を参照することにより本発明はさらに完全に理解されるであろう。同一の参照符号は図面全体を通して類似のものを指している。
ここで行う説明はその１形態で本発明の種々の実施形態を示し、このような説明はどのような方法においても限定として解釈されることを意図するものではない。
本発明は分割器／結合器構造と、異なる周波数の信号を分割／結合する方法に関し、１実施形態では、改良された位置決定の方法および装置を提供する。本発明はまた別の実施形態では、位置決定受信機で改良された信号レベルを有する方法およびシステムを提供する。他の実施形態では、本発明は信号分割器、信号結合器、および異なる周波数の信号を効率的に分割および／または結合する方法を提供する。別の実施形態では、本発明は第１および第２の周波数信号を受信するアンテナ受信システムを提供する。さらに別の実施形態では、本発明は第１および第２のアンテナ出力を通って受信される信号の放射を減少する方法を提供する。
【０００９】
本発明の種々の実施形態は単一の受信機入力で２以上の周波数の結合を必要とするシステム、またはその代わりに、別々のアンテナにより送信するために２以上の周波数の分離を必要とするシステムで使用するのに適している。本発明はその位置の決定に２つの信号を使用する装置を含む、２つの信号を使用する任意の静止したまたは移動する装置に応用可能である。例えば、本発明は手持ち型のＧＰＳ受信機と、位置の決定およびナビゲーションを基礎としてＧＰＳタイプのタイミング測定を使用する機上ミサイル上の位置決定システムに応用可能である。
【００１０】
本発明の１実施形態にしたがって、第１および第２の周波数の信号を分割／結合するための信号分割器／結合器は実質上同一のインピーダンスを有し、接合部で接合される第１、第２、第３の伝送線を含んでいる。第１の開回路スタブは第１の伝送線に結合され、第１の伝送線に沿った第２の周波数の信号を阻止する役目を行う。第２の開回路スタブは第２の伝送線に結合され、第２の伝送線に沿った第１の周波数の信号を阻止する役目を行う。他方で、伝統的なパワー分割器／結合器はしばしば２つの入力ポートから受信された同一の周波数のパワー結合信号、または２つの出力ポート間で同一の周波数のパワー分割信号である。換言すると、伝統的なパワー分割器は２以上の出力ポート間の信号の受信されたパワーを分割し、各出力ポートで信号エネルギの約１／２（以下）を生じる。代わりに、伝統的なパワー結合器は２以上の入力ポートから受信された信号のエネルギを結合し、入力ポートで受信されたパワーレベルの和であるパワーレベルの信号を第３のポートで提供する。
【００１１】
本発明の信号分割器／結合器は、伝統的なパワー分割器／結合器と異なって、同一周波数の２以上の信号のパワーを１つの出力に結合することを意図することを必要とせず、また本発明の分割器／結合器は必ずしも２以上の出力間で単一の周波数信号のパワーを分割することを意図していない。本発明は異なる周波数信号のエネルギの実質的な部分を単一の出力に転送することを意図するか、または代わりに異なる周波数信号のエネルギの実質的な部分を分離することを意図している。本発明は多くの応用を有するが、位置決定またはタイミング基準を得るために２以上の信号を使用する装置のような２以上の異なる周波数信号を使用する静止型または移動型装置で使用するのに最も応用可能である。位置決定用の信号を提供するこのようなシステムの例は例えば、米国により提供されている全地球測位システム（“ＧＰＳ”）、（以前の）ソビエト社会主義共和国連邦により提供されたグローバルナビゲーションシステム（“ＧＬＯＮＡＳＳ”）、グローバル位置決定タイプの信号を送信する種々の電気通信システムを含んでいる。
【００１２】
ＧＰＳは受信機がそこから地上または地上に隣接した現在地を決定できる情報を送信する衛星信号送信機を具備し、また観察測定の標準時間帯または時間等のタイミング測定を行う位置付けシステムである。ＧＰＳは地球表面上に関して時間と共に移動する２４までの地球軌道衛星を含んでいる。衛星は２つの搬送波周波数、即ち１５７５ＭＨｚのＬ１および１２２７ＭＨｚのＬ２で右円偏波信号を送信する。搬送波周波数はナビゲーションデータとレンジングコードにより変調される。レンジングコードは各衛星に関連する特有の疑似ランダム雑音シーケンスを有する拡散スペクトルコードである。ナビゲーションデータにより、受信機は信号送信時間で衛星位置を決定し、レンジングコードにより、受信機は時間と衛星から受信機までの距離と速度を決定する。
【００１３】
特に、ナビゲーションデータは衛星軌道上に更新された情報を含んでおり、それによってＧＰＳタイプの受信機は衛星の位置を正確に決定できる。レンジングコードを使用するため、受信機は受信された信号の疑似ランダム雑音シーケンスを複製し、受信されたシーケンスと相関するまで、このシーケンスをコード追跡ループで時間シフトする。必要とされる時間シフトは受信機とその衛星との間の距離を示している。しばしば、受信機はドップラ周波数シフトと、衛星に対する受信機の速度を検出するために、搬送波追跡ループの搬送波位相を処理することによりその速度を決定する。
【００１４】
ＧＰＳ衛星から送信される疑似ランダム雑音レンジングコードには２つのタイプが存在する。第１のコードはコース／獲得コード（Ｃ／Ａコード）であり、時にはシビリアンコードと呼ばれ、これは標準的なＧＰＳコードであり、Ｌ１信号を変調する。第２のコードは正確なコード（Ｐコード）であり、Ｌ１とＬ２信号の両者を変調し、通常、位置決定においてＣ／Ａコードの使用で得られることができるよりも正確さを与えるために主に使用される。Ｐコードは主として政府および軍事応用で使用される。
【００１５】
しかしながら、受信機が干渉信号を受けるとき、ＧＰＳ信号の信号獲得および追跡はさらに困難になる。これらの信号は故意ではない（例えば無線、テレビジョン、レーダ送信）ものでも、意図的であるもの（広帯域のガウスおよび拡散スペクトル妨害信号、狭帯域の掃引妨害信号）でもよい。ＧＰＳ  Ｌ１およびＬ２信号の両者を使用するミサイル位置決定システムの受信機は例えばその干渉信号が受信機の故障または不確実な追跡（例えばコード追跡ループで同期がない）を生じる意図的な妨害装置により脅威を受ける。それ故、受信機へＧＰＳのＬ１およびＬ２信号の可能な限り最高の信号レベルを効率的に与えることが非常に望ましい。
【００１６】
図１は、本発明の１実施形態にしたがった信号分割器／結合器を含んだアンテナ受信システムの１例の回路レイアウトを示している。アンテナ受信システム60はＧＰＳのＬ１とＬ２信号を受信するのに適しているが、当業者はシステム60が適切な周波数設計の変形による他の周波数信号の受信にも同様に適していることを認識するであろう。１実施形態にしたがって、第１のパッチアンテナ58により受信される第１の周波数の信号は第２のパッチアンテナ48により受信された第２の周波数の信号と結合され、受信機入力10を通って受信機のような受信装置へ与えられる。
【００１７】
第１のパッチアンテナ58は種々の位相関係で第１の周波数の信号を与える複数の出力38を有する。示されている例では、それぞれ他に対してある位相関係を有する４つの信号を提供する４つのアンテナ出力が存在する。１実施形態にしたがって、第１のパッチアンテナ58は狭い範囲の周波数を受信し、第２のパッチアンテナ48が受信するように設計されている周波数を受信しないことが好ましい。第１のパッチアンテナ58からの出力はハイブリッド40、46に結合され、これは同位相信号の結合を行い、伝送線セクション54、56でそれぞれ第１の周波数の信号を提供する。ハイブリッド40、46は好ましくは９０度のハイブリッドであるが、信号を結合するための他のエレメントは本発明で使用するのに同様に適している。
【００１８】
伝送線セクション54、56に与えられた第１の周波数の信号は伝送線リング52を通って位相で結合される。本発明の１実施形態にしたがって、伝送線リング52は９０度だけ位相を分離されたポートを有する１８０度のハイブリッドリングである。例えば、伝送線セクション56はリングの第１のポートで信号を与え、第２のポート51は第１の周波数で第１のポートから９０度の位相である。伝送線セクション54は第２のポート51から９０度の第３のポートへ信号を与え、第４のポート42は第３のポートからさらに９０度に与えられる。望ましくは、伝送線セクション54、56からの第１の周波数の信号は実質上第４のポート42で同位相で結合される。第４のポート42は第１のパッチアンテナ58により与えられる第１の周波数の全ての信号についてアンテナ出力として観察される。アンテナ出力42の第１の周波数の結合された信号は信号分割器／結合器11の入力ポートに与えられる。
【００１９】
第２のパッチアンテナ48は種々の位相関係で第２の周波数の信号を与える複数の出力44を有する。示されている例では、例えば既知の位相関係をそれぞれ有する２つの信号を与える２つのアンテナ出力44が存在する。１実施形態によれば、第２のパッチアンテナ48は狭い範囲の周波数を受信し、第１のパッチアンテナ58が受信するように設計されている周波数を受信しないことが好ましい。第２のパッチアンテナ48からの出力は、同位相信号結合を行い、出力ポート36で第２の伝送線セクション32でそれぞれ第２の周波数の信号を提供するハイブリッド34に結合されている。ハイブリッド34は好ましくは９０度のハイブリッドであるが、結合信号の他のエレメントも本発明による使用に同様に適している。第２のアンテナ出力36における第２の周波数の結合された信号は信号分割器／結合器11の第２の入力ポートに与えられる。
【００２０】
信号分割器／結合器11は接合部12で第３の伝送線セクション14と結合された第１および第２の伝送線セクション50、32を具備している。信号分割器／結合器11はまた第１および第２の伝送線セクション50、32にそれぞれ結合された第１および第２の伝送線スタブセクション28、20を具備している。本発明の１実施形態では、第１および第２の伝送線セクション50、32は出力を与える伝送線セクション14により信号結合器の入力としての役目を行う。本発明の別の実施形態では、伝送線セクション14は出力としての役目を行う第１および第２の伝送線セクション50、32との信号分割器の入力としての役目を行う。
【００２１】
１実施形態にしたがって、第１のアンテナ出力42で与えられる第１の周波数の信号は第１の伝送線セクション50に沿って伝送され、第２のアンテナ出力36で与えられる第２の周波数の信号は第２の伝送線セクション32に沿って伝導する。第１の伝送線セクション50と第２の伝送線セクション32は信号結合接合部12で接続される。伝送線セクション14は接合部12で第１および第２の伝送線セクションに結合され、第１および第２の周波数からなる信号をシステム入力10に提供する。システム入力10は受信された信号を処理するＧＰＳタイプの受信機のような受信機への入力を含むことができる。
【００２２】
第１の伝送線スタブセクション28は第１の伝送線セクション50上の第２の周波数の信号を阻止するために第１の伝送線セクション50に結合されている。第２の伝送線スタブセクション20は第２の伝送線セクション32上の第１の周波数の信号を阻止するために第２の伝送線セクション32に結合されている。１実施形態によれば、第１の伝送スタブセクション28は第２の周波数の１／４波長に実質上等しい接合部12からの距離24に位置されているスタブ接合部26に位置されている。第２の伝送線スタブセクション20は第１の周波数の１／４波長に実質上等しい接合部12からの距離16に位置されているスタブ接合部18に位置されている。
【００２３】
実施形態の１つにしたがって、第１および第２の伝送線スタブセクション28、20は第１および第２の端部30、22の開回路を有する開回路伝送線である。この実施形態では、第１の伝送線スタブセクション28は第２の周波数の１／４波長の奇数倍に実質上等しい長さを有し、一方、第２の伝送線スタブセクション20は第１の周波数の１／４波長の奇数倍に実質上等しい長さを有する。伝送線スタブセクションの長さに使用される１／４波長の数は阻止される信号の周波数範囲と、伝送線の許容公差を含んでいる幾つかのファクタに基づいて決定される。一般的に、伝送線スタブセクションが長いほど、回路の“Ｑ”は高くなり、阻止される信号範囲は狭くなる。開回路にされた伝送線は接合部12で阻止された周波数に“開回路”を与える。換言すると、第１の伝送線スタブセクション28の開回路端部は接合部12で第２の伝送線セクション32に沿って与えられる第２の周波数の信号への開回路のように見えるものを提供する。したがって、第２の伝送線セクション32からの第２の周波数信号は実質上伝送線セクション14へ偏向され、伝送線セクション50への実質上の横断を控える。さらに、第２の伝送線スタブセクション20の開回路端部は接合部12で第１の伝送線セクション50からの第１の周波数の信号に対する開回路のように見えるものを提供する。したがって、第１の伝送線セクション50に沿って与えられる第１の周波数信号は実質上伝送線セクション14へ偏向され、伝送線セクション32への実質上の横断を控える。
【００２４】
本発明の別の実施形態によれば、第１および第２の伝送線スタブセクション28、20は第１および第２の端部30、22でＲＦ短絡回路を有する短絡回路伝送線である。この実施形態では、第１の伝送線スタブセクション28は第２の周波数で終端する短絡回路を有する。この別の実施形態では、第１および第２の伝送線スタブセクション28、20の長さは接合部12で適切な周波数に対して開回路状態を実現するために選択される。
【００２５】
第１の周波数の信号は伝送線セクション32で阻止されるため、信号のエネルギの実質部は伝送線セクション50から伝送線セクション14へ与えられる。このように第１の周波数の信号は接合部12を屈折部または“コーナー”として観察し、伝送線セクション32を“観察”しない。さらに、第２の周波数の信号は伝送線セクション50で阻止されるため、これらの信号のエネルギの実質的な部分は伝送線セクション32から伝送線セクション14へ与えられる。このようにして、第２の周波数の信号もまた接合部12を屈折部または“コーナー”として観察し、伝送線セクション50を“観察”しない。
【００２６】
本発明の１実施形態によれば、伝送線はＤｕｒｏｉｄまたはアルミナ等の誘電体基体上に製造されたストリップライン伝送線であるが、マイクロストリップ伝送線は同様に適切である。１実施形態では、接合部12は図１で示されているように“Ｔ”接合であり、別の実施形態では、接合部12は“ｙ”タイプの接合部であり、ここでは伝送線セクション50、32は例えば９０度の角度以外の種々の角度で伝送線14と結合する。
【００２７】
本発明の１つの実施形態にしたがって、各伝送線14、50、32のインピーダンスは実質上接合部12において同一である。伝送線14、50、32のインピーダンスと伝送線スタブセクション20、28のインピーダンスは実際の線の幅に対する回路許容度に基づいて１０から３００オームの範囲であるが、４０から１００オームの範囲のインピーダンスが好ましい。
【００２８】
他方で、伝統的なパワー分割器／結合器はしばしばそれらの幾つかの脚部で異なるインピーダンスを有し、インピーダンス整合を行うために１／４波長の変成器セクションを使用する。本発明は伝統的なパワー結合器と異なって、同一の周波数の２つの信号のパワーを１つの出力に結合することを意図せず、２つの出力間で単一の周波数信号のパワーを分割することも意図しない。本発明は信号結合器として動作するとき、異なる周波数信号の実質上全てのエネルギを単一の出力へ転送するか、代わりに信号分割器として動作するとき、異なる周波数信号を分離する。
【００２９】
１実施形態によれば、伝送線スタブセクション28、20は伝送線セクション50、32と同一のインピーダンスを有するが、これは異なるインピーダンスの伝送線スタブセクションも使用されてもよいので必要なことではない。本発明の別の実施形態によれば、伝送線スタブセクション28、20のインピーダンスは伝送線セクション50、32のインピーダンスよりも低くてもよく、伝送線スタブセクション28、20で、より大きい線幅を生じる。
【００３０】
パッチアンテナ48、58は好ましくはマイクロストリップパッチアンテナであるが、アンテナの所望の受信周波数範囲が実質上オーバーラップしないならば、選択的に周波数を受信する任意のアンテナが本発明により使用されるのに適している。１実施形態によれば、パッチアンテナ58は選択的にＧＰＳのＬ１周波数を受信するように設計され、パッチアンテナ48はＧＰＳのＬ２周波数を受信するように設計されている。図示の実施形態では、パッチアンテナ48、58はシステム60の他の回路から分離した平面（即ち上または下）に位置される。例えば別々の誘電層と接地面（図示せず）はシステム60の回路からパッチアンテナ48、58を分離するために使用される。
【００３１】
図１は、好ましいストリップラインの実施形態の１つを示している信号分割器／結合器11を含んだシステム60の１例の回路レイアウトである。効率的に空間を使用するため、システム60の種々の素子は例えば曲線および屈曲部により種々のマイクロストリップ伝送線を製造することにより小さい領域で構成される。例えば第１および第２の伝送線スタブセクション28、20は小さい領域に適合するように長い長さの線を可能にする幾つかの曲線を有している。
【００３２】
図２は、本発明の好ましい実施形態にしたがった信号結合手順を示している。手順100は実施例のアンテナ受信システム60（図１）の部分および他の回路により行われる。本発明の種々の実施形態では、手順100はとりわけ第１、第２の周波数の信号を結合し、第１および第２の周波数の信号を阻止し、対向するアンテナにより第１、第２の周波数の信号の放射を減少させるために行われる。あるタスクのシーケンスが手順100に示されているが、これはそのタスクが任意のこのようなシーケンスで行われなければならないことを示唆する目的ではない。
【００３３】
タスク102では、第１の周波数の信号は第１のアンテナにより受信され、第１のアンテナの出力ポートでアンテナ受信回路に与えられる。タスク104では、第２の周波数の信号は第２のアンテナにより受信され、第２のアンテナの出力ポートでアンテナ受信回路に与えられる。種々の実施形態にしたがって、第１のアンテナは選択的に第１の周波数の信号を受信し、実質上、第２の周波数の信号を受信せず、第２のアンテナは選択的に第２の周波数の信号を受信し、実質上、第１の周波数の信号を受信しない。例えばアンテナは同調されたマイクロストリップパッチアンテナであり、ＧＰＳのＬ１とＧＰＳのＬ２信号周波数のような特定の周波数の受信用に設計されている。
【００３４】
タスク106では、それぞれ第１および第２のアンテナ出力ポートにより与えられる第１および第２の信号はそれぞれ第１および第２の伝送線セクションに沿って伝送され、結合接合部で結合される。タスク108では、第１の周波数の信号は第２のアンテナの出力に到達することを阻止される。好ましくは、実質上第１の周波数の１／４波長に等しい接合部からの距離で第２の伝送線に沿って位置された伝送線スタブセクションは接合部で第１の周波数の信号を拒否する。タスク110では、第２の周波数の信号は第１のアンテナ出力に到達することを阻止される。好ましくは、実質上第２の周波数の１／４波長に等しい接合部からの距離で第１の伝送線に沿って位置された伝送線スタブセクションは接合部で第２の周波数の信号を拒否する。
【００３５】
タスク112で、第１および第２の周波数の結合された信号は受信機入力に与えられる。結合された信号には好ましくは受信機入力への両方の信号の実質上全ての信号パワーが与えられ、反対側のアンテナへ偏向される信号パワーはほとんどない。したがって、第１のアンテナ出力の信号は実質上第２のアンテナ出力から与えられる第２の周波数の信号がなく、第２のアンテナ出力の信号は実質上第１のアンテナ出力から与えられる第１の周波数の信号がない。
【００３６】
別の実施形態では、本発明は第１および第２のアンテナ出力によりそれぞれ受信される第１および第２の周波数信号の放射を減少する方法を提供する。信号は結合接合部で結合されて受信機入力に与えられる。この実施形態では、第１の伝送線スタブセクションは第１のアンテナ出力の第２の周波数の信号を減少するために実質上第２の周波数の１／４波長の接合部からの距離に位置される。第２の伝送線スタブセクションは第２のアンテナ出力の第１の周波数の信号を減少するために実質上第１の周波数の１／４波長に等しい接合部からの距離に位置される。この実施形態では、第１および第２の周波数はオーバーラップしない周波数であり、第１および第２の伝送線スタブセクションは好ましくは開回路のスタブである。第１の伝送線スタブセクションは実質上第２の周波数の１／４波長の奇数倍の数に等しい長さを有し、第２の伝送線スタブセクションは実質上第１の周波数の１／４波長の奇数の倍の数に等しい長さを有する。
【００３７】
以上、異なる周波数の信号を分割／結合する改良された信号分割器／結合器および方法を説明した。本発明の信号分割器／結合器および方法の種々の実施形態にしたがって、入力ソースから受信される非常に大量の信号エネルギは受信機入力などの出力へ転送される。位置決定とバウンス補正に使用されるＧＰＳのＬ１とＧＰＳのＬ２信号の場合、これは受信機がより高速度の位置計算を行うことを可能にし、受信機が雑音および干渉を克服することを容易にする。さらに、本発明の信号分割器／結合器および方法は対向するアンテナポートによる信号の放射を減少するために与えられる。
【００３８】
特定の実施形態の前述の説明は十分に本発明の一般的な特性を明白にしたので、現在の知識を適用することによって、一般的な概念から逸脱せずにこのような特別な実施形態を種々の応用のために容易に変形および／または適合することができ、それ故、このような適合および変形は説明した実施形態に等しい意味または範囲内であるして理解されることが意図される。
【００３９】
ここで使用される語句および用語は説明の目的で使用されており、技術的範囲を限定するものではないことが理解されよう。したがって本発明は全てのこのような代替、変形、等価、変更を特許請求の範囲内の技術的範囲内に含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の１実施形態にしたがった信号分割器／結合器を含んだアンテナ受信システムの１例の回路レイアウト。
【図２】本発明の１実施形態にしたがった信号結合手順のフロー図。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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