(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数を有する第１の信号と第２の信号が入力されることにより、当該第１の信号と第２の信号を周波数合成した信号を出力するアンテナ共用装置であって、
対をなす第１と第２の端子と、対をなす第３と第４の端子と、前記第１の端子と前記第３の端子とを接続する主接続線路と、前記主接続線路に平行に配置され、前記第２の端子と前記第４の端子とを接続する副接続線路とを備え、前記主接続線路及び前記副接続線路が、前記第１の信号と前記第２の信号との中間の周波数に対応する波長の略１／４の長さごとに区分けされた区分け部を有し、前記主接続線路と前記副接続線路との長さ方向の中央に配置された前記区分け部の互いの距離寸法が、他の区分け部の互いの距離寸法よりも小さくなるように配置され、前記他の区分け部の互いの距離寸法が前記中央に配置された区分け部から前記長さ方向へ離れるに従って段階的に大きくなるように配置された、第１の方向性結合器と、
対をなす第５と第６の端子と、対をなす第７と第８の端子と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続し、長さが前記第１の信号と前記第２の信号の周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された主接続線路と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続する主接続線路に平行に配置され、前記第６の端子と前記第８の端子とを接続し、長さが前記周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された副接続線路とを備えた、第２の方向性結合器と、を備え、
前記第３と第４の端子が、それぞれ前記第５と第６の端子と接続される、
ことを特徴とするアンテナ共用装置。
【請求項２】
前記第１の方向性結合器と第２の方向性結合器の少なくとも一方が、３ｄＢの結合度を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ共用装置。
【請求項３】
前記第１から第８の端子のうち、出力となる端子の何れか一方の端子が抵抗によって終端されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ共用装置。
【請求項４】
異なる周波数を有する第１の信号と第２の信号を周波数合成した信号が入力されることにより、前記第１の信号と第２の信号とに周波数分離した信号を出力する周波数分離装置であって、
対をなす第１と第２の端子と、対をなす第３と第４の端子と、前記第１の端子と前記第３の端子とを接続する主接続線路と、前記主接続線路に平行に配置され、前記第２の端子と前記第４の端子とを接続する副接続線路とを備え、前記主接続線路及び前記副接続線路が、前記第１の信号と前記第２の信号との中間の周波数に対応する波長の略１／４の長さごとに区分けされた区分け部を有し、前記主接続線路と前記副接続線路との長さ方向の中央に配置された前記区分け部の互いの距離寸法が、他の区分け部の互いの距離寸法よりも小さくなるように配置され、前記他の区分け部の互いの距離寸法が前記中央に配置された区分け部から前記長さ方向へ離れるに従って段階的に大きくなるように配置された、第１の方向性結合器と、
対をなす第５と第６の端子と、対をなす第７と第８の端子と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続し、長さが前記第１の信号と前記第２の信号の周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された主接続線路と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続する主接続線路に平行に配置され、前記第６の端子と前記第８の端子とを接続し、長さが前記周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された副接続線路とを備えた、第２の方向性結合器と、を備え、
前記第３と第４の端子が、それぞれ前記第５と第６の端子と接続される、
ことを特徴とする周波数分離装置。
【請求項５】
所定の周波数を含む信号が入力されることにより、前記所定の周波数に相当する周波数成分を通過させる帯域通過フィルタ装置であって、
対をなす第１と第２の端子と、対をなす第３と第４の端子と、前記第１の端子と前記第３の端子とを接続する主接続線路と、前記主接続線路に平行に配置され、前記第２の端子と前記第４の端子とを接続する副接続線路とを備え、前記主接続線路及び前記副接続線路が、前記所定の周波数と、前記所定の周波数と異なる周波数である任意の周波数との中間の周波数に対応する波長の略１／４の長さごとに区分けされた区分け部を有し、前記主接続線路と前記副接続線路との長さ方向の中央に配置された前記区分け部の互いの距離寸法が、他の区分け部の互いの距離寸法よりも小さくなるように配置され、前記他の区分け部の互いの距離寸法が前記中央に配置された区分け部から前記長さ方向へ離れるに従って段階的に大きくなるように配置された、第１の方向性結合器と、
対をなす第５と第６の端子と、対をなす第７と第８の端子と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続し、長さが前記所定の周波数と前記任意の周波数との周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された主接続線路と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続する主接続線路に平行に配置され、前記第６の端子と前記第８の端子とを接続し、長さが前記周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された副接続線路とを備えた、第２の方向性結合器と、を備え、
前記第３と第４の端子が、それぞれ前記第５と第６の端子と接続される、
ことを特徴とする帯域通過フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＶＨＦ、ＵＨＦ帯のＴＶ、ＦＭ送信機等において、異なる２チャンネル以上の電力を合成または分離することでアンテナ端子を共用する、アンテナ共用装置及び周波数分離装置及び帯域通過フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ共用装置とは、複数の送信チャンネルを使用する通信システムにおいて送信する複数のチャンネルを結合する装置である。従来のアンテナ共用装置として、ＣＩＢ（Constant Inpedance Bandpass：コンスタントインピーダンスバンドパス）型が知られている。
【０００３】
図２１は従来のＣＩＢ型のアンテナ共用装置の構成を示す概略ブロック図である。
図２１に示すように、ＣＩＢ型のアンテナ共用装置７は、３ｄＢの結合度を有する方向性結合器９１０、９２０と、帯域通過フィルタ９３０、９４０とを備える。方向性結合器９１０は、周波数ｆＨの信号が端子９１１から入力され端子９１３へ出力されるルートにおける位相を０ｄｅｇとする場合、端子９１１から入力され９１４へ出力されるルートにおける位相が−９０ｄｅｇとなる。また、方向性結合器９１０は、周波数ｆＨの信号が端子９１２から入力され端子９１４へ出力されるルートにおける位相を０ｄｅｇとする場合、端子９１２から入力され９１３へ出力されるルートにおける位相が−９０ｄｅｇとなるような位相特性を持つ。方向性結合器９２０は、方向性結合器９１０と同様の位相特性を持つ。
【０００４】
方向性結合器９１０の端子９１１はＤＬ（Dummy Load：ダミーロード）９０に接続され、方向性結合器９１０の端子９１２は周波数ｆＨの送信波を出力する送信機１０２に接続される。方向性結合器９１０の端子９１３、９１４と方向性結合器９２０の端子９２１、９２２の間には、それぞれ周波数ｆＨの送信波を通過させる帯域通過フィルタ９３０、９４０が接続される。方向性結合器９２０の端子９２３はアンテナ８０に接続され、方向性結合器９２０の端子９２４は周波数ｆＬの送信波を出力する送信機１０１に接続される。
【０００５】
以下、図２１に示すＣＩＢ型のアンテナ共用装置７の動作を簡単に説明する。
送信機１０２は、周波数ｆＨの送信波を方向性結合器９１０の端子９１２へ出力する。方向性結合器９１０は、端子９１２から入力された送信波を端子９１３、９１４へ等分して出力する。このとき、端子９１４における送信波の位相を０ｄｅｇとすると、端子９１３における送信波の位相は−９０ｄｅｇとなる。帯域通過フィルタ９３０、９４０はそれぞれ端子９１３、９１４から出力された送信波を通す。方向性結合器９２０は帯域通過フィルタ９３０、９４０から出力される送信波を端子９２３、９２４へ等分して出力する。
【０００６】
端子９２３は、端子９２１から入力された送信波と、端子９２２から入力された送信波を周波数合成して出力する。端子９１３における送信波の位相が−９０ｄｅｇであることから、端子９２１から入力され、端子９２３から出力された送信波の位相は、−９０ｄｅｇである。また、端子９１４における送信波の位相が０ｄｅｇであることから、端子９２２から入力され、端子９２３から出力された送信波の位相は、−９０ｄｅｇである。そのため、端子９２３において送信波は同相となり、足し合わせて合成された信号が出力される。
【０００７】
端子９２４は、端子９２１から入力された送信波と、端子９２２から入力された送信波を周波数合成して出力する。端子９１３における送信波の位相が−９０ｄｅｇであることから、端子９２１から入力され、端子９２４から出力された送信波の位相は、−１８０ｄｅｇである。また、端子９１４における送信波の位相が０ｄｅｇであることから、端子９２２から入力され、端子９２４から出力された送信波の位相は、０ｄｅｇである。そのため、端子９２４において送信波は逆相となり、信号は打ち消され、出力されない。また、ＤＬ９０は、通過損失や位相のずれ等によって端子９２４に生じる電力を吸収する。
【０００８】
送信機１０１は、周波数ｆＬの送信波を方向性結合器９２０の端子９２４へ出力する。方向性結合器９２０は、端子９２４から入力された送信波を端子９２１、９２２へ等分して出力する。帯域通過フィルタ９３０、９４０はそれぞれ端子９２１、９２２から出力された送信波を全反射する。方向性結合器９２０は、帯域通過フィルタ９３０、９４０で全反射された信号を端子９２３へ出力する。
【０００９】
これにより、アンテナ８０は、周波数ｆＬの送信波と周波数ｆＨの送信波を周波数合成して出力することができる。
【００１０】
また、従来使用されているアンテナ共用装置として、図２２に示すようなＳＰＢ（StarPoint Bandpass：スターポイントバンドパス）型の、帯域通過フィルタを用いるアンテナ共用装置や、図２３に示すような整流型コンバイナ（Commutating Line Combiner）が知られている。なお、アンテナ共用装置として、特許文献１の技術が開示されている。
【特許文献１】特開平４−３１１１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の図２１に示すようなＣＩＢ型や、図２２に示すようなＳＰＢ型、特許文献１のアンテナ共用装置は帯域通過フィルタを用いるために、大型化、コストアップ、帯域通過フィルタの調整に時間を要する、また通過電力が帯域通過フィルタの定格に依存するため高電力への対応が困難となる問題がある。また、図２３に示すような整流型コンバイナは帯域通過フィルタを備える構成ではないが、位相調整用のラインを方向性結合器間の線路上に設けなければならず、大型化してしまう問題がある。さらに整流型コンバイナは、共用するチャンネルの周波数が近くなると、チャンネル帯域内に周波数特性を持ち、挿入損失及び損失偏差が大きくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の周波数を有する電力の合成において、挿入損失及び損失偏差を大きくすることなく、小型化を図ることができるアンテナ共用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、異なる周波数を有する第１の信号と第２の信号が入力されることにより、当該第１の信号と第２の信号を周波数合成した信号を出力するアンテナ共用装置であって、対をなす第１と第２の端子と、対をなす第３と第４の端子と、前記第１の端子と前記第３の端子とを接続する主接続線路と、前記主接続線路に平行に配置され、前記第２の端子と前記第４の端子とを接続する副接続線路とを備え、前記主接続線路及び前記副接続線路が、前記第１の信号と前記第２の信号との中間の周波数に対応する波長の略１／４の長さごとに区分けされた区分け部を有し、前記主接続線路と前記副接続線路との長さ方向の中央に配置された前記区分け部の互いの距離寸法が、他の区分け部の互いの距離寸法よりも小さくなるように配置され、前記他の区分け部の互いの距離寸法が前記中央に配置された区分け部から前記長さ方向へ離れるに従って段階的に大きくなるように配置された、第１の方向性結合器と、対をなす第５と第６の端子と、対をなす第７と第８の端子と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続し、長さが前記第１の信号と前記第２の信号の周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された主接続線路と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続する主接続線路に平行に配置され、前記第６の端子と前記第８の端子とを接続し、長さが前記周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された副接続線路とを備えた、第２の方向性結合器と、を備え、前記第３と第４の端子が、それぞれ前記第５と第６の端子と接続される、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記第１の方向性結合器と第２の方向性結合器の少なくとも一方が、３ｄＢの結合度を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記第１から第８の端子のうち、出力となる端子の何れか一方の端子が抵抗によって終端されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、異なる周波数を有する第１の信号と第２の信号を周波数合成した信号が入力されることにより、前記第１の信号と第２の信号とに周波数分離した信号を出力する周波数分離装置であって、対をなす第１と第２の端子と、対をなす第３と第４の端子と、前記第１の端子と前記第３の端子とを接続する主接続線路と、前記主接続線路に平行に配置され、前記第２の端子と前記第４の端子とを接続する副接続線路とを備え、前記主接続線路及び前記副接続線路が、前記第１の信号と前記第２の信号との中間の周波数に対応する波長の略１／４の長さごとに区分けされた区分け部を有し、前記主接続線路と前記副接続線路との長さ方向の中央に配置された前記区分け部の互いの距離寸法が、他の区分け部の互いの距離寸法よりも小さくなるように配置され、前記他の区分け部の互いの距離寸法が前記中央に配置された区分け部から前記長さ方向へ離れるに従って段階的に大きくなるように配置された、第１の方向性結合器と、対をなす第５と第６の端子と、対をなす第７と第８の端子と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続し、長さが前記第１の信号と前記第２の信号の周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された主接続線路と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続する主接続線路に平行に配置され、前記第６の端子と前記第８の端子とを接続し、長さが前記周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された副接続線路とを備えた、第２の方向性結合器と、を備え、前記第３と第４の端子が、それぞれ前記第５と第６の端子と接続される、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、所定の周波数を含む信号が入力されることにより、前記所定の周波数に相当する周波数成分を通過させる帯域通過フィルタ装置であって、対をなす第１と第２の端子と、対をなす第３と第４の端子と、前記第１の端子と前記第３の端子とを接続する主接続線路と、前記主接続線路に平行に配置され、前記第２の端子と前記第４の端子とを接続する副接続線路とを備え、前記主接続線路及び前記副接続線路が、前記所定の周波数と、前記所定の周波数と異なる周波数である任意の周波数との中間の周波数に対応する波長の略１／４の長さごとに区分けされた区分け部を有し、前記主接続線路と前記副接続線路との長さ方向の中央に配置された前記区分け部の互いの距離寸法が、他の区分け部の互いの距離寸法よりも小さくなるように配置され、前記他の区分け部の互いの距離寸法が前記中央に配置された区分け部から前記長さ方向へ離れるに従って段階的に大きくなるように配置された、第１の方向性結合器と、対をなす第５と第６の端子と、対をなす第７と第８の端子と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続し、長さが前記所定の周波数と前記任意の周波数との周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された主接続線路と、前記第５の端子と前記第７の端子とを接続する主接続線路に平行に配置され、前記第６の端子と前記第８の端子とを接続し、長さが前記周波数差に対応する波長の１／２となるように配置された副接続線路とを備えた、第２の方向性結合器と、を備え、前記第３と第４の端子が、それぞれ前記第５と第６の端子と接続される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、帯域通過フィルタを使用せず、また整流型コンバイナのように方向性結合器間に位相調整用の線路を設けなくて良いため、挿入損失及び損失偏差を大きくすることなく小型化を図ることができる。さらに、帯域通過フィルタの調整作業が必要なくなる。定格電力に制限を与える帯域通過フィルタを使用しないため、従来よりも高電力に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるアンテナ共用装置の構成を示す概略ブロック図である。アンテナ共用装置１は、方向性結合器１０と、方向性結合器２０を備える。方向性結合器１０の端子１１は周波数ｆＬの送信波を出力する送信機１０１に接続され、方向性結合器１０の端子１２は周波数ｆＨの送信波を出力する送信機１０２に接続される。方向性結合器１０の端子１３、１４は、それぞれ方向性結合器２０の端子２１、２２に等長で接続される。方向性結合器２０の端子２３はアンテナ８０に接続され、方向性結合器２０の端子２４はＤＬ９０に接続される。
【００２０】
図２は方向性結合器１０の構造の一例を示す図である。
ここで、ｆＬ＜ｆＨ、ｆＣ＝（ｆＨ＋ｆＬ）／２、ｆＤ＝ｆＨ−ｆＬと定義し、λＣを周波数ｆＣに対応する波長、λＤを周波数ｆＤに対応する波長とする。このとき、方向性結合器１０は端子１１と端子１３とを接続する長さλＣ／４×（２ｎ−１）の主接続線路１１０と、主接続線路１１０に平行に配置され、端子１２と端子１４とを接続する長さλＣ／４×（２ｎ−１）の副接続線路１２０を備える、３ｄＢの結合度を有する対称型多段方向性結合器である。ただし、ｎは１以上の整数である。主接続線路１１０と副接続線路１２０は長さλＣ／４ごとに区分けされた区分け部を有する。主接続線路１１０と副接続線路１２０は、長さ方向の中央に配置された区分け部の互いの距離寸法が、他の区分け部の互いの距離寸法よりも小さくなるように配置される。また、主接続線路１１０と副接続線路１２０の他の区分け部の互いの寸法距離は、中央に配置された区分け部から長さ方向に離れるに従って段階的に大きくなるように対称的に配置される。ここで、方向性結合器１０は広帯域特性となる。
【００２１】
図３は方向性結合器２０の構造の一例を示す図である。方向性結合器２０は端子２１と端子２３とを接続する主接続線路２１０と、主接続線路２１０に平行に配置され、端子２２と端子２４とを接続する副接続線路２２０を備える。方向性結合器２０は、主接続線路２１０及び副接続線路２２０の長さがλＤ／２となるように設計された、３ｄＢの結合度を有する方向性結合器とする。ここで、方向性結合器２０は狭帯域特性となる。
【００２２】
以下、ｆＬ＝４８０ＭＨｚ、ｆＨ＝８００ＭＨｚ、ｆＤ＝３２０ＭＨｚとした場合で説明する。
図４は、方向性結合器１０の特性を測定する際の構成を示す概略ブロック図である。方向性結合器１０は、６６６ＭＨｚを中心として３ｄＢの結合度を有し、広帯域特性となるλＣ／４×３の対称型多段方向性結合器である。方向性結合器１０の端子１１は、送信機１０１または１０２に接続される。端子１２は、ＤＬ９０に接続される。端子１３、１４から出力される信号を出力信号とする。
図５は、上記構成における端子１３、１４の出力信号の電力比によって、方向性結合器１０の通過周波数特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は電力比を示している。図５に示されるように、出力信号の電力は、ｆＬ（４８０ＭＨｚ）、ｆＨ（８００ＭＨｚ）のどちらの周波数でも入力信号の電力に対して約−３ｄＢとなる。
図６は、上記構成における端子１３、１４の出力信号の位相によって、方向性結合器１０の位相特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は位相を示している。−１８０ｄｅｇは＋１８０ｄｅｇと等価であるため、図６に示されるように、出力信号の周波数が増加すると、位相遅れが負の方向へ大きくなる。
図７は、図６で示される端子１３の出力信号と、端子１４の出力信号との位相差を表す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示している。図７に示されるように、出力信号の位相差は、ｆＬ（４８０ＭＨｚ）、ｆＨ（８００ＭＨｚ）のどちらの周波数でも−９０ｄｅｇとなる。
【００２３】
図８は、方向性結合器２０の特性を測定する際の構成を示す概略ブロック図である。方向性結合器２０の端子２１は、送信機１０１または１０２に接続される。端子２２は、ＤＬ９０に接続される。端子２３、２４から出力される信号を出力信号とする。
図９は、上記構成における端子２３、２４の出力信号の電力比によって、方向性結合器２０の通過周波数特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は電力比を示している。図９に示されるように、出力電力は、ｆＤ（３２０ＭＨｚ）の周波数間隔で３ｄＢの結合度特性を繰り返しており、ｆＬ（４８０ＭＨｚ）、ｆＨ（８００ＭＨｚ）の周波数でちょうど３ｄＢの結合レベルとなる。
また、図９は方向性結合器２０に３ｄＢのクロスカップリング特性を持たせた場合の通過周波数特性を表している。図９に示すように、３ｄＢの結合度を有する方向性結合器２０は、端子２３の出力電力比を表す曲線と端子２４の出力電力比を表す曲線との接点で電力比が−３ｄＢとなるが、方向性結合器２０の結合線路の間隔を狭めることで、端子２３の出力電力比を表す曲線と端子２４の出力電力比を表す曲線との交点で電力比が−３ｄＢとなるようにすることができる。このように、端子２３の出力電力比を表す曲線と端子２４の出力電力比を表す曲線との交点で電力比が−３ｄＢとなる特性を、３ｄＢのクロスカップリング特性という。
図１０は、上記構成における端子２３、２４の出力信号の位相により、方向性結合器２０の位相特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は位相を示している。−１８０ｄｅｇは＋１８０ｄｅｇと等価であるため、図１０に示されるように、端子２４の出力信号の周波数が増加すると、位相遅れが負の方向へ大きくなる。また、端子２３の出力信号の周波数が増加すると、位相遅れが負の方向へ大きくなるが、位相遅れが−９０ｄｅｇとなる周波数を超えると位相遅れは＋９０ｄｅｇに反転する。
図１１は、図１０に示される端子２３の出力信号と、端子２４の出力信号との位相差を表す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸は位相差を示す。出力信号の位相差は、図１１に示されるように、ｆＤ（３２０ＭＨｚ）の周波数間隔で−９０ｄｅｇ、＋９０ｄｅｇの位相関係を繰り返し、ｆＬ（４８０ＭＨｚ）の場合＋９０ｄｅｇ、ｆＨ（８００ＭＨｚ）の場合−９０ｄｅｇとなる。
【００２４】
図１２は、方向性結合器１０と方向性結合器２０を接続したときの特性を測定する際の構成を示す概略ブロック図である。方向性結合器１０の端子１１は送信機１０１または１０２に接続される。端子１２はＤＬ９０に接続される。端子１３、１４は、それぞれ方向性結合器２０の端子２１、２２に接続される。端子２３、２４から出力される信号を出力信号とする。
【００２５】
図１２において、入力信号の周波数がｆＬ（４８０ＭＨｚ）である場合における端子２３、２４の出力を考える。
まず、入力信号が端子１１から入力されると、方向性結合器１０は、端子１３、１４から信号を出力する。端子１３における位相を０ｄｅｇとすると、端子１４における位相は−９０ｄｅｇとなる。
次に、端子１３から出力された信号が端子２１へ入力されると、方向性結合器２０は、端子２３、２４から信号を出力する。端子１３における位相が０ｄｅｇであることから、端子２３における位相は０ｄｅｇとなり、端子２４における位相は−９０ｄｅｇとなる。
一方、端子１４から出力された信号が端子２２へ入力されると、方向性結合器２０は、端子２３、２４から信号を出力する。端子１４における位相が−９０ｄｅｇであることから、端子２３における位相は−１８０ｄｅｇとなり、端子２４における位相は−９０ｄｅｇとなる。
ここで、端子２３の出力信号は、入力信号の位相が逆相（０ｄｅｇ、−１８０ｄｅｇ）となり、打ち消しあい、出力されない。一方、端子２４の出力信号は、入力信号の位相が同相（−９０ｄｅｇ、−９０ｄｅｇ）となり、合成されて出力される。
【００２６】
次に、図１２において、入力信号の周波数がｆＨ（８００ＭＨｚ）である場合における端子２３、２４の出力を考える。
まず、入力信号が端子１１から入力されると、方向性結合器１０は、端子１３、１４から信号を出力する。端子１３における位相を０ｄｅｇとすると、端子１４における位相は−９０ｄｅｇとなる。
次に、端子１３から出力された信号が端子２１へ入力されると、方向性結合器２０は、端子２３、２４から信号を出力する。端子１３における位相が０ｄｅｇであることから、端子２３における位相は０ｄｅｇとなり、端子２４における位相は＋９０ｄｅｇとなる。
一方、端子１４から出力された信号が端子２２へ入力されると、方向性結合器２０は、端子２３、２４から信号を出力する。端子１４における位相が−９０ｄｅｇであることから、端子２３における位相は０ｄｅｇとなり、端子２４における位相は−９０ｄｅｇとなる。
ここで、端子２３の出力信号は、入力信号の位相が同相（０ｄｅｇ、０ｄｅｇ）となり、合成されて出力される。一方、端子２３の出力信号は、入力信号の位相が逆相（＋９０ｄｅｇ、−９０ｄｅｇ）となり、打ち消しあい、出力されない。
【００２７】
上記特性を利用して、図１に示す本実施形態において、送信機１０１が周波数ｆＬ（４８０ＭＨｚ）の信号を端子１１へ入力し、送信機１０２が周波数ｆＨ（８００ＭＨｚ）の信号を端子１２へ入力すると、アンテナ共用装置１は、周波数合成された信号を端子２３から出力する。また、通過損失や位相のずれ等によって端子２４に生じる電力はＤＬ９０が吸収する。ここで、アンテナ共用装置１の端子１１、１２間のアイソレーションは方向性結合器１０のアイソレーションに依存するため、広帯域に渡って良好である。
図１３及び図１４はアンテナ共用装置１の特性を示すグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は電力比を示している。
【００２８】
なお、方向性結合器２０の長さλＤ／２を調整することにより、通過周波数、通過帯域を調整することができる。また、方向性結合器２０の結合度について図９に示すように、３ｄＢのクロスカップリング特性を持たせることによって、図１４に示すように、周波数通過特性を広帯域に調整することができる。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、位相特性の異なる方向性結合器を用いることで信号を周波数合成するようにした。これにより、帯域通過フィルタを使用せず、また整流型コンバイナのように方向性結合器間に位相調整用の線路を設けなくて良いため、小型化を図ることができる。さらに、帯域通過フィルタの調整作業が必要なくなる。定格電力に制限を与える帯域通過フィルタを使用しないため、従来よりも高電力に対応することができる。
【００３０】
また、本実施形態と従来の整流型コンバイナを同じチャンネル間隔における周波数共用において比較すると、本実施形態のほうが帯域内の挿入損失、損失偏差を小さく抑えることが可能である。
図１５は、チャンネル間に２チャンネル分のスペースがある場合の周波数特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸に電力比を示している。また、図１６は、チャンネル間に１チャンネル分のスペースがある場合の周波数特性を示す図であり、横軸は周波数を示し、縦軸に電力比を示している。図１５、図１６における（Ａ）は従来の整流型コンバイナの場合、（Ｂ）は本実施形態において方向性結合器２０の結合度を３ｄＢとした場合、（Ｃ）は本実施形態において方向性結合器２０の結合度を３ｄＢのクロスカップリング特性とした場合を表している。図１５、１４に示されるように、本実施形態のほうが従来の整流型コンバイナより、挿入損失の少ない帯域が広いことが分かる。また、３ｄＢのクロスカップリング特性を持たせることにより、挿入損失の少ない帯域が広がることが分かる。
【００３１】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。例えば、本実施形態では、送信波を端子１１、１２へ入力し、端子２３から出力を得る場合を説明したが、これに限定するものではない。例えば、送信波を端子２３、２４へ入力し、端子１１から出力を得ても同等の機能が得られる。
【００３２】
なお、本実施形態におけるアンテナ共用装置１で隣々接チャンネル共用（チャンネル間に１チャンネルスペースがある場合）を行う場合、ｆＤが小さくなるため、λＤ／２が長くなり、方向性結合器２０の大型化が懸念されるが、方向性結合器２０を３ｄＢのカプララインにて構成し、線路を引き回すことで小型化することができる。
図１７はカプララインにて構成される方向性結合器を用いたアンテナ共用装置の構成を示す概略ブロック図である。方向性結合器２２０は結合度３ｄＢのカプララインにて構成されたλＤ／２の方向性結合器である。方向性結合器１０の端子１１は送信機１０１に接続され、端子１２は送信機１０２に接続される。端子１３、１４はそれぞれ方向性結合器２２０の端子２２１、２２２に接続される。端子２２３はアンテナ８０に接続され、端子２２４はＤＬ９０に接続される。方向性結合器２２０の端子２２３、２２４の出力は、方向性結合器２０（図１）の端子２３、２４の出力と同じになるため、図１７におけるアンテナ共用装置１の出力は図１におけるアンテナ共用装置１と同じである。
【００３３】
なお、本実施形態では、周波数合成する送信波が２つの場合を説明したが、これに限定するものではない。例えば、アンテナ共用装置１を複数組み合わせる、もしくは従来技術による周波数合成器とアンテナ共用装置１を組み合わせることで複数の送信波を周波数合成することができる。
図１８は、多チャンネル共用装置３の構成を示す概略ブロック図である。多チャンネル共用装置３は、周波数合成器３１０、３２０と、アンテナ共用装置１とを備える。周波数合成器３１０及び３２０は、従来技術または本発明を利用した周波数合成器である。アンテナ共用装置１は図１に示されるアンテナ共用装置１と同じものである。周波数合成器３１０は、異なる周波数ＦＬ１〜ＦＬＭを持つ送信波を送信するＭ個の送信機３０１−１〜３０１−Ｍに接続される。周波数合成器３２０は、異なる周波数ＦＨ１〜ＦＨｎを持つ送信波を送信するＮ個の送信機３０２−１〜３０２−Ｎに接続される。ただし、ＭＡＸ（ＦＬ１〜ＦＬｍ）＜ＭＩＮ（ＦＨ１〜ＦＨｎ）とする。周波数合成器３１０、３２０はそれぞれアンテナ共用装置１の端子１１、１２に接続される。アンテナ共用装置１の端子２３はアンテナ８０に接続され、端子２４はＤＬ９０に接続される。周波数合成器３１０、３２０はそれぞれ送信機３０１−１〜３０１−M、３０２−１〜３０２−Nから送信される送信波を周波数合成する。アンテナ共用装置１は、周波数合成器３１０、３２０から入力された信号を周波数合成し、アンテナ８０へ出力する。
【００３４】
なお、本実施形態では、２つの送信波を周波数合成する場合を説明したが、これに限定するものではない。例えば、周波数合成された信号を入力し、入力された信号を周波数分離することができる。
図１９は、アンテナ共用装置を周波数分離装置として用いる例を示す概略ブロック図である。方向性結合器２０の端子２３は、周波数ｆＬの信号と周波数ｆＨの信号とを周波数合成した送信波を送信する送信機１０３に接続される。端子２４は、ＤＬ９０に接続される。端子２１、２２はそれぞれ方向性結合器１０の端子１３、１４に接続される。端子１１、１２からの出力を出力信号とする。上述した特性により、端子１１は周波数ｆＬの信号を出力し、端子１２は周波数ｆＨの信号を出力する。
【００３５】
なお、本実施形態では、アンテナ共用装置１を、２つの送信波を周波数合成するアンテナ共用装置として使用する場合を説明したが、これに限定するものではない。例えば、複数の周波数成分を持つ信号を入力することで、アンテナ共用装置１を帯域通過フィルタ装置として利用することができる。
図２０は、アンテナ共用装置を帯域通過フィルタ装置として用いる例を示す概略ブロック図である。方向性結合器１０の端子１２は、複数の周波数成分を持つ信号を送信する送信機１０４に接続され、端子１１はＤＬ９０に接続される。端子１３、１４はそれぞれ方向性結合器２０の端子２１、２２に接続される。端子２４はＤＬ９１に接続される。端子２３はアンテナ８０に接続される。方向性結合器１０のλＣ及び方向性結合器２０のλＤの長さを変えることによって減衰させる帯域、周波数特性を調整することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、方向性結合器１０及び２０が結合度３ｄＢの方向性結合器である場合を説明したが、これに限定するものではない。方向性結合器１０及び２０が３ｄＢの方向性結合器である場合、入力信号が端子１３、１４及び２３、２４へ等分されて出力される。そのため、方向性結合器２０において電力が合成されるとき、２つの位相が逆相となる周波数の信号の電力が零となり、同相となる周波数の信号の電力が入力電力と同じになる。これにより、挿入損失及び端子２４からの出力を最小限に抑えることができる。
方向性結合器１０及び２０が３ｄＢの方向性結合器でない場合、方向性結合器１０及び２０が３ｄＢの方向性結合器である場合と比べ、端子２３からの出力が小さくなり、端子２４からの出力が大きくなるが、端子２４はＤＬ９０に接続されるため、出力された信号はＤＬ９０に吸収され、反射されない。したがって、挿入損失は大きくなるが、結合度３ｄＢの方向性結合器である場合と同等の周波数合成機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態によるアンテナ共用装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】方向性結合器１０の構造の一例を示す図である。
【図３】方向性結合器２０の構造の一例を示す図である。
【図４】方向性結合器１０の特性を測定する際の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】方向性結合器１０の通過周波数特性を示す図である。
【図６】方向性結合器１０の位相特性を示す図である。
【図７】端子１３の出力信号と、端子１４の出力信号との位相差を表す図である。
【図８】方向性結合器２０の特性を測定する際の構成を示す概略ブロック図である。
【図９】方向性結合器２０の通過周波数特性を示す図である。
【図１０】方向性結合器２０の位相特性を示す図である。
【図１１】端子２３の出力信号と、端子２４の出力信号との位相差を表す図である。
【図１２】方向性結合器１０と方向性結合器２０を接続したときの特性を測定する際の構成を示す概略ブロック図である。
【図１３】アンテナ共用装置１の特性を示すグラフである。
【図１４】アンテナ共用装置１の特性を示すグラフである。
【図１５】チャンネル間に２チャンネル分のスペースがある場合の周波数特性を示す図である。
【図１６】チャンネル間に１チャンネル分のスペースがある場合の周波数特性を示す図である。
【図１７】カプララインにて構成される方向性結合器を用いたアンテナ共用装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１８】多チャンネル共用装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１９】アンテナ共用装置を周波数分離装置として用いる例を示す概略ブロック図である。
【図２０】アンテナ共用装置を周波数分離装置として用いる例を示す概略ブロック図である。
【図２１】従来のＣＩＢ型のアンテナ共用装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２２】従来のＳＰＢ型のアンテナ共用装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２３】従来の整流型コンバイナの構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…アンテナ共用装置  ９…アンテナ共用装置  １０…方向性結合器  １１〜１４…端子  ２０…方向性結合器  ２１〜２４…端子  ８０…アンテナ  ９０…ＤＬ  １０１、１０２…送信機  １１０、２１０…主接続線路  １２０、２２０…副接続線路
【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】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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