(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドケースと、
前記シールドケース内に配置される第１の電極および第２の電極と、
前記第１および第２の電極上に移動可能に配置される誘電体板とを備える無接点切替器であって、
前記誘電体板は、前記第１および第２の電極に対向する面と反対側の面に、前記第１の電極との間で容量素子を形成する第１の容量形成電極と、前記第２の電極との間で容量素子を形成する第２の容量形成電極と、前記第１の容量形成電極と前記第２の容量形成電極とを接続するインダクタンス素子とを有し、
前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方は、前記シールドケースとの間に配置される第２のインダクタンス素子と、第２の容量素子との並列回路を有し、
前記誘電体板と、前記第１および第２の電極との間の間隔を変化させて、前記第１の電極と前記第２の電極とを、伝送信号の周波数において導通状態、あるいは、遮断状態とすることを特徴とする無接点切替器。
【請求項２】
現用系と予備系の切替器として、前記請求項１に記載の無接点切替器を用いたことを特徴とする電力合成器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無接点切替器および電力合成器に係わり、特に、移動通信、地上波デジタルテレビ等におけるマルチキャリアパワーアンプの並列運転時に、現用系と予備系とを切り替える切替器に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テレビジョンの中継放送設備などにおいては、中継放送設備の一部に故障などが生じる場合を想定し、現用系と予備系との２つを備えるのが一般的である。
例えば、電力合成器であれば、図１４に示すように、４台のパワーアンプ（ＰＡ１〜ＰＡ４）を並列に接続し、このうち３台（例えば、ＰＡ１〜ＰＡ３）を現用系として使用し、残りの１台（ＰＡ４）を予備系として使用するようにしている。この場合に、パワーアンプ（ＰＡ２）に故障などが生じた場合には、スイッチ（ＳＷ２１、ＳＷ２２）をオフとして、当該故障が生じたパワーアンプ（ＰＡ２）を現用系から取り外し、スイッチ（ＳＷ４１、ＳＷ４２）をオンとして、予備系のパワーアンプ（ＰＡ４）を現用系に挿入する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前述したスイッチ（ＳＷ）としては、接点型のスイッチが使用されている。しかしながら、現用系から予備系への切り替えは運用中に行われるので、従来の接点型のスイッチではスパーク放電を伴い、接点の溶断などの事故（または、故障）が発生する恐れがあった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、スパーク放電を伴わず、かつ、接点の溶断なども生じない無接点切替器を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前述の無接点切替器を使用する電力合成器を提要することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、シールドケースと、前記シールドケース内に配置される第１の電極、第２の電極、並びに、前記第１および第２の電極上に移動可能に配置される誘電体板とを備える無接点切替器であって、前記誘電体板は、前記第１および第２の電極に対向する面と反対側の面に、前記第１の電極との間で容量素子を形成する第１の容量形成電極と、前記第２の電極との間で容量素子を形成する第２の容量形成電極と、前記第１の容量形成電極と前記第２の容量形成電極とを接続するインダクタンス素子とを有し、前記誘電体板と、前記第１および第２の電極との間の間隔を変化させて、前記第１の電極と前記第２の電極とを、伝送信号の周波数において導通状態、あるいは、遮断状態をすることを特徴とする。
また、本発明では、前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方は、前記シールドケースとの間に配置される第２のインダクタンス素子と、第２の容量素子との並列回路を有する。
さらに、本発明は、現用系と予備系の切替器として、前述の無接点切替器を用いた電力合成器である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の無接点切替器の原理を説明するための図である。
図１に示すように、高周波信号の伝送経路に、可変容量素子（Ｃｖ）とインダクタンス素子（Ｌ）からなる直列共振回路を挿入する。
この直列共振回路の共振周波数（ｆｖ）は、周知の如く、ｆｖ＝１／２π√（Ｌ×Ｃｖ）で表され、共振周波数（ｆｖ）の時に、直列共振回路のインピーダンスは０となることが知られている。
したがって、今、図１に示す直列共振回路の共振周波数（ｆｖ）を、伝送される高周波信号の周波数ｆｏに等しく（ｆｖ＝ｆｏ）すると、直列共振回路のインピーダンスが０となるので、高周波信号は、直列共振回路の影響を受けることがない。
しかしながら、直列共振回路の共振周波数（ｆｖ）を、伝送される高周波信号の周波数から大きく離れた周波数とすると、直列共振回路は高インピーダンスとなるので、高周波信号は流れなくなる。
【０００６】
図２は、本発明の実施の形態１の無接点切替器の概略構成を示す要部断面図である。
図２において、１はシールドケース、２１，２２は同軸線路の内部導体、３１，３２は同軸線路の外部導体、５は絶縁体の支持体、１０は誘電体板である。この誘電体板１０は、アルミナなどの高誘電率の材料で構成される。
図３は、図２に示す誘電体板１０の概略構成を示す図である。
誘電体板１０の内部導体（２１，２２）と対向する面と反対側の面には、第１の容量形成電極１１１と、第２の容量形成電極１１２と、第１の容量形成電極１１１と第２の容量形成電極１１２との間を接続するインダクタンス素子１２が、例えば、印刷手法などを用いて形成されている。
ここで、第１の容量形成電極１１１は、内部導体２１との間で容量素子を形成し、同様に、第２の容量形成電極１１２は、内部導体２２との間で容量素子を形成する。
したがって、本実施の形態の無接点切替器は、内部導体２１と内部導体２２との間に、図４に示すような直列共振回路ＲＳを備えることになる。
なお、使用する周波数帯が低い場合には、インダクタンス素子１２として、コイルを使用する必要がある。
【０００７】
今、図２に示す状態、内部導体（２１，２２）上に誘電体板１０が載置されている状態において、内部導体（２１，２２）と、誘電体板１０の第１および第２の容量形成電極（１１１，１１２）との間に、アルミナなどの高誘電率の材料で構成される誘電体板１０が挿入されるので、内部導体（２１，２２）と、誘電体板１０の第１および第２の容量形成電極（１１１，１１２）とにより、容量値の大きな容量素子（コンデンサ）が形成される。
この状態の時に、図４に示す直列共振回路ＲＳの共振周波数（ｆｖ）が、内部導体２１と内部導体２２との間を伝送する高周波信号の周波数（ｆｏ）に等しくなるようにすると、直列共振回路ＲＳのインピーダンスが０となり、本実施の形態の無接点切替器はオンとなる。
次に、図５に示すように、支持体５を持ち上げて誘電体板１０を上に持ち上げると、内部導体（２１，２２）と誘電体板１０の第１および第２の容量形成電極（１１１，１１２）との間に空気が入るので、内部導体（２１，２２）と、誘電体板１０の第１および第２の容量形成電極（１１１，１１２）とにより形成される容量素子は、容量値の小さなものとなる。
したがって、この図５に示す状態では、直列共振回路ＲＳの共振周波数（ｆｖ）は、内部導体２１と内部導体２２との間を伝送する高周波信号の周波数（ｆｏ）よりも高い周波数となるので、直列共振回路は高インピーダンス状態となり、大きな減衰量が得られるので、本実施の形態の無接点切替器はオフとなる。
【０００８】
［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の形態２の無接点切替器の概略構成を示す要部断面図である。
図６において、６は導線などにより構成されるインダクタンス素子、７はアルミナなどの高誘電率の材料であり、その他の符号は、図２と同じである。
図７は、本実施の形態の無接点切替器の等価回路を示す回路図である。図７に示すように、本実施の形態の無接点切替器は、内部導体２１に並列共振回路ＲＰ１を付加したものであり、この並列共振回路ＲＰ１は、図６に示すインダクタンス素子６と、内部導体２１、外部導体３１、およびこれらの間に挿入したアルミナなどの高誘電率の材料７により形成される容量素子とから構成される。
前述の実施の形態１の無接点切替器は、単一の直列共振回路を使用するため、使用可能な周波数帯域が狭いという欠点を有しているが、本実施の形態のように、直列共振回路ＲＳに並列共振回路ＲＰ１を付加することにより、使用可能な周波数帯域を広げることが可能となる。
なお、この場合に、この並列共振回路ＲＰ１の共振周波数は、内部導体２１と内部導体２２との間を伝送する高周波信号の周波数の近傍の周波数とする。
【０００９】
［実施の形態３］
図８は、本発明の実施の形態３の無接点切替器の概略構成を示す要部断面図である。
図８において、６１は導線などにより構成されるインダクタンス素子、７１はアルミナなどの高誘電率の材料であり、その他の符号は、図２と同じである。
図９は、本実施の形態の無接点切替器の等価回路を示す回路図である。図９に示すように、本実施の形態の無接点切替器は、内部導体２２にも並列共振回路ＲＰ２を付加したものであり、この並列共振回路ＲＰ２は、図８に示すインダクタンス素子６１と、内部導体２２、外部導体３２、およびこれらの間に挿入したアルミナなどの高誘電率の材料７１により形成される容量素子とから構成される。
本実施の形態の無接点切替器は、直列共振回路ＲＳに、２個の並列共振回路（ＲＰ１，ＲＰ２）を付加するようにしたので、より使用可能な周波数帯域を広げることが可能となる。
なお、この場合に、この並列共振回路ＲＰ２の共振周波数は、内部導体２１と内部導体２２との間を伝送する高周波信号の周波数の近傍の周波数とする。
【００１０】
以下、本発明の無接点切替器を使用する電力合成器の一例について、図１０を用いて説明する。
同図に示すように、高周波信号は、分配器３０により分配され、サーキュレータ（３１１〜３１４）を介して電力増幅器（ＰＡ１〜ＰＡ４）に入力される。そして、電力増幅器（ＰＡ１〜ＰＡ４）で増幅された高周波信号は、合成器３２で合成された後、変成器３３を介して出力される。
なお、変成器３３は、インピーダンス整合を図るために設けられる。また、図１０において、Ｒは無反射終端器であり、また、λｏは、増幅される高周波信号の波長である。
この図１０において、３５１〜３５４が、前述の実施の形態１の無接点切替器であり、この無接点切替器（３５１〜３５４）のうち、３台がオン、残りの一台がオフとされ、電力増幅器の３台（例えば、ＰＡ１〜ＰＡ３）が現用系として使用され、残りの１台（例えば、ＰＡ４）を予備系として使用するようにしている。
この場合に、パワーアンプ（ＰＡ２）に故障などが生じた場合には、無接点切替器３５２をオフとして、当該故障が生じたパワーアンプ（ＰＡ２）を現用系から取り外し、無接点切替器３５４をオンとして、予備系のパワーアンプ（ＰＡ４）を現用系に挿入する。
【００１１】
図１１は、図１０に示す無接点切替器の概略構成を示す要部断面図であり、図１２は、図１１に示す誘電体板を示す図である。
図１１、図１２に示すように、シールドケース１の内部の中心部に、大面積の内部導体２５が配置される。この内部導体２５は、変成器部を兼用する。
そして、この内部導体２５の周囲に、小面積の内部導体（２１〜２４）が配置され、これらの内部導体（２１〜２４）と、内部導体２５との間に、誘電体板（１０１〜１０４）が移動可能により配置される。この誘電体板（１０１〜１０４）の内部導体（２１〜２５）と対向する面と反対側の面には、前述した第１の容量形成電極と、第２の容量形成電極と、第１の容量形成電極と第２の容量形成電極との間を接続するインダクタンス素子が形成されている。
図１３は、本発明の無接点切替器を使用する電力合成器の他の例を示す図である。この図１３に示す電力合成器は、無接点切替器（３５１〜３５４）が、直−並列回路で構成されている点で、図１０に示す電力合成器と相異するが、それ以外の回路構成は図１０と同じであるので詳細な説明は省略する。
【００１２】
このように、本発明の無接点切替器では、現用系から予備系への切り替えが運用中に行われても、従来の接点型のスイッチのように、スパーク放電が発生せず、かつ、接点の溶断などの事故（または、故障）も発生することがない。
一方、ＯＦＤＭ変調波を用いたデジタルテレビにおいては、ＭＣＰＡ（マルチキャリアパワーアンプ）を用いて、帯域が約１００ＭＨｚの多チャンネルのテレビ信号を同時に増幅する方式で中継放送を行うことが想定されている。本発明の無接点切替器はこのような用途に最適である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、スパーク放電を伴わず、かつ、接点の溶断なども生じない無接点型の切替器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無接点切替器の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１の無接点切替器の概略構成を示す要部断面図である。
【図３】図２に示す誘電体板の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の無接点切替器の等価回路を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１の無接点切替器がオフの状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２の無接点切替器の概略構成を示す要部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２の無接点切替器の等価回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態３の無接点切替器の概略構成を示す要部断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３の無接点切替器の等価回路を示す回路図である。
【図１０】本発明の無接点切替器を使用する電力合成器の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示す無接点切替器の概略構成を示す要部断面図である。
【図１２】図１１に示す誘電体板を示す図である。
【図１３】本発明の無接点切替器を使用する電力合成器の他の例を示す図である。
【図１４】従来の電力合成器を示す回路図である。
【符号の説明】
１…シールドケース、２１〜２５…同軸線路の内部導体、３１〜３５…同軸線路の外部導体、５…絶縁体の支持体、６，１２，６１，Ｌ…インダクタンス素子、７，７１…高誘電率の材料、１０，１０１〜１０４…誘電体板、１１１，１１２…容量形成電極、３０…分配器、３１１〜３１４…サーキュレータ、３２…合成器、３３…変成器、３５１〜３５４…無接点切替器、Ｃｖ…可変容量素子、ＰＡ１〜ＰＡ４…パワーアンプ、ＳＷ１１〜ＳＷ４１，ＳＷ１２〜ＳＷ４２…スイッチ、Ｒ…無反射終端器。
【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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