JP2000513885A - 直交切替え型アンテナ・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スイッチング回路は、ＶＨＦ／ＵＨＦ信号を切替える。このスイッチング回路は、入力信号を増幅する増幅器と、増幅された入力信号を出力に結合するスイッチング・デバイスと、制御信号の第１の状態に応答して、スイッチング・デバイスを導通状態にすると同時に、入力信号を増幅する増幅器をイネーブル化する制御回路であって、制御信号の第２の状態に応答して、スィッチング・デバィスを非導通状態にすると同時に、入力信号を出力から更に分離するように増幅器からＤＣ動作電圧を除去する制御回路とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 直交切替え型アンテナ・システム 産業上の利用分野 本発明は、異なる指向性を有するアンテナ間の切替えを行うためのスイッチン グ回路を具えたアンテナ切替えシステムに関する。 発明の背景 テレビジョン信号および他の放送信号を受信する場合、望ましくない多重路信 号を判別するために、或る指向性を持ったアンテナを具えることは、通常望まし いことである。このような指向性のアンテナは、放送送信機に向かって機械的に 回転させることができる。しかしながら、機械的な回転は、追加の費用の掛かる 回転機器を必要とするので、望ましくないものである。アンテナに指向性を与え るもう１つの方法は、所望の送信機に向かって直角に向いている、固定アンテナ の中の１つを選択することである。異なるアンテナ間の切替えの概念は、竹田氏 外による論文、１９８０年８月発行、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＣＥ−２６、の第２６ ３頁〜第２６９頁に掲載の、“オートモビル受信機におけるＦＭ多重路歪みは新 しいアンテナシステムにより著しく減少された”と題する論文に詳しく記載され ている。さらに詳しく説明すると、この論文は、直角に合成された２つのループ ・アンテナを含むスイッチング・アンテナ・システムについて開示している。使 用中の１つのループ・アンテナについて、一度多重路干渉が生じると、多重路歪 みセンサがそれを検出し、ユーザは代りのものに切替えることができる。 アンテナ切替え回路については、多くの装置が提案されている。このような装 置の１つが、フリン（Ｆｌｙｎｎ）氏外に付与された米国特許第４，９５９，８ ７３号明細書に記載されている。フリン氏外の特許の場合、信号出力ラインは、 ２つまたはそれ以上の入力ラインのうちの１つに切替えられ、この１つは、共通 の接続点において２つまたはそれ以上の入力ラインに永久に接続されている。各 入力ラインはそれに関連した増幅器段を有し、この増幅器段は、正規の高利得（ “オン”）状態、または分離（“オフ”）状態でバイアスすることができる。“ オフ”状態でバイアスすることは、増幅器段の出力が、それ自体の入力ラインに 対して低インピーダンスを呈し、入力ラインの長さは、残りのラインとの接続点 において高インピーダンスをリフレクト（ｒｅｆｌｅｃｔ）するように選定され る。この切替え装置は、低い値に保持しようとする“オン”経路のリターンロス （ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ）とインサーションロス（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏ ｓｓ）をイネーブル化し、同時に、“オフ”経路信号に高いインサーションロス を与える。しかしながら、この構成は、特に、ＶＨＦ信号とＵＨＦ信号を切替え る場合に望ましくない。何故なら、この構成によると、回路の設計自由度を著し く制限する、入力ラインの特定の長さが必要とされるからである。従って、追加 の減衰回路を必要とすることなく、ＶＨＦの周波数帯域とＵＨＦの周波数帯域に おいて、“オフ”信号について許容可能な分離を与えるＲＦ切替え構成の必要性 が存在する。 発明の概要 本発明は、先に説明した問題点を解決するものである。本発明による切替え回 路は、入力信号を増幅する増幅器と、増幅された入力信号を出力に結合するスイ ッチング手段と、制御信号の第１の状態に応答して、スイッチング手段を導通状 態にすると同時に、入力信号を増幅する増幅器をイネーブル化する手段と、制御 信号の第２の状態に応答して、スイッチング手段を非導通状態にすると同時に、 出力から入力信号を更に分離するために、増幅器からＤＣ動作電圧を除去する手 段とから成る。本発明は、図面を参照することにより、更によく理解することが できるだろう。 図面の簡単な説明 第１図は、衛星放送およびローカル放送の信号を受信する、二目的用アンテナ の実施例を示す。 第２図は、第１図に示すアンテナのディッシュ(ｄｉｓｈ：皿）形反射器の実 施例を示す。 第３図は、独立形の折返しボウタイ・アンテナを示す。 第４図は、第１図と第２図に示す特徴を組み入れている二目的用アンテナ・シ ステムの別の実施例を示す。 第５図は、電圧制御されるアンテナ・スイッチ／増幅器の実施例を概略図で示 す。 第６図は、トーン制御されるアンテナ・スイッチ／増幅器の実施例を概略図で 示す。 第７図は、周波数変換器およびアンテナ・スイッチ／増幅器のための制御信号 を発生する電源調整回路の実施例を概略図で示す。 第８図は、スイッチ式折返しボウタイ・アンテナに関連するアンテナ・パター ンを示す。 第９−ａ図は、衛星放送およびローカル放送の信号を受信する、二目的アンテ ナの別の実施例を示す。 第９−ｂ図は、第９−ａ図に示す高域フィルタを概略図で示す。 第１０図は、第９−ａ図に示す特徴を含んでいる二目的アンテナ・システムの 別の実施例を示す。 第１１−ａ図は、第１０図に示すアンテナ・システムの反射器の実施例を示す 。 第１１−ｂ図は、第１１−ａ図に示す反射器の実施例の特徴を示す。 以上の図面で、同一または同様な構成要素は同じ参照番号で表されている。 発明の詳細な説明 第１図は、第１の周波数帯域にあり、別の周波数帯域の信号（例えば、地上放 送局からのＶＨＦおよびＵＨＦ信号）も受信するよう変更されている信号、例え ばマイクロ波直接放送衛星（ＤＢＳ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｓａ ｔｅｌｌｉｔｅ）信号を受信するためのディッシュ形アンテナを示す。第１図に 示す二目的アンテナは、ディッシュ形反射器１００、周波数変換器１１、および 周波数変換器支持アーム１２０を含む。周波数変換器１１は、例えば、従来の低 雑音ブロック変換器（ＬＮＢ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ｂｌｏｃｋ）である。ディ ッシュ形反射器１００は直接放送衛星（ＤＢＳ）から送信されるマイクロ波を反 射し焦点に集める。周波数変換器支持アーム１２０は、反射されたマイクロ波信 号の焦点に周波数変換器１１を配置させる。 これらのディッシュ形反射器は、いわゆる“射出成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）”法を使用して製作することができる。この方法では、マイク ロ波反射器を形成するために、軽量の絶縁材（例えば、プラスチックまたはガラ ス繊維）で通常作られるディッシュ形部材の表面に、導電性の金属塗料（例えば 、ニッケルまたは銅の塗料）が塗られる。また、本発明の原理に従って、ＤＢＳ 信号を受信する反射器は、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯域の信号を受信するアンテナ素子も 含む。射出成形で生産されるディッシュ形反射器の場合、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯域の 信号を受信するための構成要素は、以下に詳しく説明するように、導電性塗料の マスキング（ｍａｓｋｉｎｇ）により、ディッシュ形部材の表面に形成される。 以下に説明するように、ディッシュ形反射器にＶＨＦ／ＵＨＦ素子を組み込んで も、マイクロ波反射器の相対的な機能を低下させないことが実験的に確かめられ ている。 ディッシュ形部材の表面にＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ素子を形成する工程では、 導電性塗料を除去して、細い境界線（第１図の１２）を生じる。これらの境界線 は、ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ・パターンを導電性材質の他の部分から分離する。 理論で予測され且つ実験で確証されたように、このような細いラインは、マイク ロ波放送信号の波長の約１０分の１（またはそれ以下）に保たれている限り、反 ０射器の総合的性能に悪影響を及ぼさない。参考として、Ｊｏｈｓｏｎ、Ｒｉｃ ｈａｒｄ Ｃ．およびＪａｓｉｋ，Ｈｅｎｒｙの「アンテナ用基準ガイド」（Ｍ ｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ，１９８７）における“パラボロイダル・グリッド反射器 ”を参照されたい。 例えば、米国で利用できるＲＣＡのディジタル衛星サービス（ＤＳＳ）につい ては、放送信号は１２．２ＧＨｚ〜１２．７ＧＨｚ（Ｋｕ帯域のＫ４部分）の間 で伝送される。従って、許容されるラインの幅は約１０分の１インチ（２．５ｍ ｍ）またはそれ以下であろう。しかしながら、実験により、ライン幅が８分の１ インチ（３．０ｍｍ）以下である限り、マイクロ波の受信性能は低下しないこと が証明されている。 本発明の別の特徴は、ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナ素子の構造に関する。この構造 は、第２−ａ図に示されており、以後“折返しボウタイ”アンテナと称する。こ の折返しボウタイ・アンテナは、ＶＨＦおよびＵＨＦテレビジョン周波数帯域（ 米国では５４〜８７０ＭＨｚ）全体にわたりテレビジョン放送信号を受信するた めの調節を必要としないことが判明している。これは、折返しボウタイ・アンテ ナは広周波数帯域を呈し、ＶＨＦ低帯域テレビ放送周波数の下端（５４ＭＨｚ） にまで伸長するからである。例えば、Ｊｏｈｎ Ｄ．Ｋｒａｕｓによるアンテナ （３４０〜３５８頁ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ）第２版、１９８８参照）から、ボ ウタイ形の双円錐アンテナは、クラシックのダイポール・アンテナよりも比較的 広い周波数帯域幅を有することが知られている。第２−ｄ図は、実験的な結果を 示し、折返しボウタイ・アンテナは、ボウタイ形の双円錐アンテナまたは折返し ダイポール・アンテナのような従来設計よりも著しく広い帯域幅を特徴とするこ とを示している。 上述のように、折返しボウタイ・アンテナは、射出成形法を使用することによ り、ディッシュ形反射器上に容易に形成することができる。これは二目的アンテ ナの大量生産のために望ましい。また、このようにＶＨＦ／ＵＨＦアンテナを備 える費用は、ディッシュに別個のアンテナを取り付ける場合と比較して、著しく 減少する。例示的な折返しボウタイ・アンテナの物理的寸法は実験的に定められ ており、第２−ａ図に示されている。特に、幅１８インチ（４６ｃｍ）のディッ シュ・アンテナ１００の場合、折返しボウタイ・アンテナ素子の長さ２２０は１ ８インチ（４６ｃｍ）、幅２１０は９インチ（２３ｃｍ）である。 導電性塗料も、ディッシュ上の折返しボウタイ・アンテナの広帯域性に寄与し ている。いかなる導電性塗料も、固有抵抗があるので完全に導電性ではない。例 えば、直径１８インチ（４６ｃｍ）のディッシュ上にニッケル塗料で形成された 折返しボウタイ・アンテナは約１７オームの全抵抗を有する。この抵抗は、受信 した信号を弱めるので、折返しボウタイ・アンテナの性能を低下させると思われ るかもしれないが、この抵抗では、ＶＨＦ／ＵＨＦテレビジョン周波数の全帯域 にわたりアンテナのインピーダンス整合がより良くなるので、事実、折返しボウ タイ・アンテナの総合的性能が高められる。この抵抗は、アンテナに対して広帯 域負荷として機能する。アンテナのより良いインピーダンス整合により得られる 改善は、抵抗により引き起こされる信号の損失を上回る。信号の損失とインピー ダンス整合との間の妥協（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅ）は、導電性塗料の抵抗率を変 化させることにより最適化される。 より大きなディッシュ形反射器を使用し、折返しボウタイ・アンテナ素子のア レイを使用することにより、ＶＨＦ／ＵＨＦ受信が更に改善される。例えば、寸 法が１８インチ以上のディッシュを使用することもでき、第２−ａ図に関して述 べた寸法の折返しボウタイ・アンテナ素子を、第２−ｂ図に示すように、２個垂 直に重ねたアレイとして構成することもできる。この複数の素子から受信される 信号を電気的に積分することにより、３ｄＢの付加的な利得が得られる。 第２−ａ図において、折返しボウタイ・アンテナ２３０の素子の中央の給電点 から分割され、それぞれの端部（１５と１６）は反射器１００の外縁部と一致す る。その２個の素子は、一方の側１７で接続され、他方の側で、それぞれの給電 点（１３と１４）で分離されている。折返しボウタイ・アンテナの構造は、第１ 図および第２−ａ図のディッュの表面に形成されるほかに、第３図に示すように 、独立形のアンテナとして設計することもできる。独立形アンテナの場合、１８ インチ（４６ｃｍ）のディッシュに形成される上述した実施例よりもアンテナを 小さくすることが好ましい。何故ならば、小さいアンテナの方が多くの異なる位 置に容易に置くことができるからである。第３図は、機能と寸法との間の妥協で ある、比較的小型の折返しボウタイ・アンテナ３０を示す。実験の結果、アンテ ナ３０は長さ１８インチ（４６ｃｍ）、幅４インチ（１０ｃｍ）のときに、許容 される性能の得られることが証明されている。アンテナ３０の素子は、種々の技 術を使用して、例えば、従来の回路盤の上にアンテナの構造をエッチングして、 あるいは基板材料の非導電性シートの上にアルミナまたは銅箔をテーピング（ｔ ａｐｉｎｇ）して、構成することができる。テレビその他の放送信号を受信する ために、ある程度の指向性を持つアンテナを動作させることが好ましい。何故な らば、指向性のあるアンテナは、より大きな信号が得られるのみならず、望まし くない多重通路信号および他の妨害を排除するからである。折返しボウタイ・ア ンテナは“数字８”のアンテナ・パターンを有する。 第２−ｃ図に示すように、最適のＶＨＦ／ＵＨＦ受信を得るために、アンテナ ・パターンのローブ（ｌｏｂｅ）がＶＨＦ／ＵＨＦテレビの送信アンテナの方に 向けられるように受信アンテナを配置すべきである。アンテナを複数の送信アン テナの方に向ける１つの方法はアンテナを機械的に回転させることである。しか しながら、もし折返しボウタイ・アンテナが、第１図および第２−ａ図に示すよ うに、ディッシュ形反射器に組み込まれている場合、アンテナを物理的に回転さ せることは望ましくない。何故ならば、ＤＢＳ信号を受信するアンテナは、典型 的に、特定の衛星の方向を指す位置に固定されるからである。また、アンテナを 物理的に回転させるには、回転装置のためにかなりの付加的費用を伴う。更に、 アンテナを反対の方向に（すなわち、９０度）回転させるのに約１０〜２０秒か かるであろう。使用者がチャンネルを変える度に、アンテナの最適の方向を見つ けるためにアンテナを調節する必要があるかもしれない。 本発明の別の特徴は、切替え可能な折返しボウタイ・アンテナ・システムを提 供することにより、アンテナを回転させる必要を無くす。第４図に示すように、 切替え可能な折返しボウタイ・アンテナ・システムは、２個の折返しボウタイ・ アンテナが直角に組み合わされている。小さい方の折返しボウタイ・アンテナ４ ３０は、周波数変換器支持アーム１２０の下に据え付けられている。３つの出力 信号（すなわち、小さい方の折返しボウタイ・アンテナ４３０の出力、ディッシ ュ上の折返しボウタイ・アンテナ２３０の出力、そして周波数変換器１１の出力 ）が別々に、スイッチ／増幅器４０に供給される。インピーダンス整合のために 、２個の４：１バルン変成器５０，６０が２個のそれぞれの折返しボウタイ・ア ンテナに設けられる。給電点１３，１４に対する端子は反射器の背後に取り付け られ、バルン変成器５０はディッシュの下に取り付けられる。制御回路６０から 発生される制御信号に応答して、スイッチ／増幅器４０は、希望するＶＨＦ／Ｕ ＨＦ送信アンテナの方向に向けられた折返しボウタイ・アンテナからの出力信号 を選択する。スイッチング動作の制御は、以下に詳しく述べる。 １本の同軸ケーブルは、複数の異なる信号、例えば、（１）ダウン・コンバー トされるマイクロ波信号；（２）ＶＨＦ／ＵＨＦ放送信号；（３）周波数変換器 １１用およびスイッチ／増幅器用のＤＣ電源；および（４）スイッチ／増幅器４ ０用のスイッチング制御信号を伝えることができる。このため、二目的アンテナ ・システム全体が簡単に据え付けられる。例示的な配線接続を第４図に示す。 第５図は、スイッチ／増幅器４０の例示的回路５００を概略図で示す。スイッ チ／増幅器５００は、増幅器５２０，５３０；スイッチング回路Ｄ１，Ｄ２；ス イッチング制御回路５１０；およびダイプレクス（ｄｉｐｌｅｘ）・フィルタ５ ６０を含んでいる。以下に説明するように、第５図の回路におけるスイッチング 動作はＤＣレベルによって制御される。第６図は別の例示的回路６００を示し、 この回路は、以下に説明するように、ＡＣスイッチング制御信号（例えば、２２ ｋＨｚの信号）に応答する。スイッチ／増幅器４０のこの実施例はどちらも、折 返しボウタイ・アンテナ２３０，４３０を非常に素早く選択する。 第５図で、２個の同じ増幅器５２０，５３０はトランジスタＱ３とＱ４を含ん でいる。各増幅器は約１０ｄＢの利得を与える。ＶＨＦ／ＵＨＦテレビジョン周 波数帯域（５４〜８７０ＭＨｚ）にわたり、利得、入力および出力インピーダン スを調節するために、従来のコンピュータ解析および設計技術を使用することが できる。入力フィルタＵ１とＵ２は、５５ＭＨｚ以下の電位妨害を排除する。ス イッチングは、増幅器５２０と５３０に交互に加えられる電力に応答してＰＩＮ ダイオードＤ１とＤ２によって行われる。スイッチング電圧供給回路５１０は、 節点Ｖ２が８ボルトのとき、節点Ｖ１がゼロ・ボルトになるように構成される。 従って、節点Ｖ２が８ボルトのとき、トランジスタＱ３のコレクタ（すなわち、 ＰＩＮダイオードＤ２のアノード電極）はＲ１に因り５ボルトになり、トランジ スタＱ４のコレクタ（ＰＩＮダイオードＤ１のアノード）はゼロ・ボルトになる 。このため、ＰＩＮダイオードは順方向にバイアスされ、ＲＦ信号に対し導通状 態となる。従って、入力Ａからの増幅された信号は出力端子５３０に向けられる 。他方、Ｄ１は逆バイアスされ、入力Ｂからの信号を阻止する。更に、トランジ スタＱ４に電圧が供給されないので、増幅器５３０は、入力Ｂからの信号に正の 利得を与えず、実際には、入力Ｂからの信号を減衰させ、更に、入力Ｂを出力端 子５３０から絶縁させる。また、節点Ｖ２がゼロ・ボルトのとき、節点Ｖ１は８ ボルトになる。このような状況下では、前述の動作は逆になり、入力Ｂからの信 号は増幅され、出力端子５３０に向けられる。 上述のように、テレビジョン・システム（例えば、衛星チューナまたはテレビ 受像機）内のＤＣ電源回路は、同軸ケーブルの中心導体を介して、スイッチ／増 幅器４０にＣＤＣ電源電圧を供給することができる。第５図と第６図に示す実施 例で、このようなＤＣ電源電圧（例えば、１０〜２５ボルト）は、インダクタン ス Ｌ５によりＶＨＦ／ＵＨＦ放送信号から分離され、レギュレータＲＥＧの入力５ １５に供給される。レギュレータＲＥＧは、スイッチ／増幅回路全体に、調整さ れたＤＣ電源電圧（例えば、８ボルト）を供給する。 以下に詳しく説明するように、テレビジョン・システムから送信される、アン テナ・スイッチング制御情報（すなわち、ＤＣ電源電圧の変化）に応答して、制 御回路５１０は、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２にそれぞれ異なるＤＣバイアス電 圧を供給する。このテレビジョン・システムからのDC電源電圧は、レギュレータ ＲＥＧの入力に供給されるだけでなく、抵抗Ｒ１６とＲ１７を含む分圧器５１１ を介して、トランジスタＱ２のベース電極にも供給される。調整されたＤＣ電源 電圧はトランジスタＱ２のエミッタ電極に供給される。テレビジョン・システム が、比較的低いＤＣ電源電圧（例えば、１４．８ボルト）を送ると、分圧器５１ １は、より低いバイアス電圧（例えば、７．４ボルト以下）をトランジスタＱ２ のベース電極に供給し、そのため、トランジスタＱ２はオンになる（すなわち、 導通状態となる）。従って、調整された電源電圧が節点Ｖ２に現れ、ＰＩＮダイ オードＤ２を順方向にバイアスする。他方、トランジスタＱ１はオフ（すなわち 、非導通状態）になり、節点Ｖ１はゼロ・ボルトになる。従って、増幅器５３０ とダイオードＤ２に電力は供給されない。抵抗Ｒ１８はトランジスタＱ１にベー ス電流を供給し、そのため、Ｑ２がオフになるとＱ１は完全にオンになる。もっ と高いＤＣ電源電圧（例えば、１４．８ボルト以上）の場合、Ｑ２は非導通状態 となり、Ｑ１は導通状態となる。抵抗Ｒ１８を加えることにより、制御回路５１ ０はその閾値レベル（例えば、１４．８ボルト）の付近で安定性が得られる。 ダイプレクス・フィルタ５６０は低域フィルタ５４０と高域フィルタ５５０を 含む。ダイプレクス・フィルタ５６０は、ＶＨＦ／ＵＨＦ放送信号（５５〜８０ ３ＭＨｚ）と変換されたマイクロ波信号（９５０〜１４５０ＭＨｚ）を合成する ように設計されており、そのため、これらの信号は１本の同軸ケーブルの同一の 中心導体を通して伝送することができる。さらに詳しく説明すると、ＶＨＦ／Ｕ ＨＦ放送信号のための低域フィルタ５４０（例えば、８０３ＭＨｚのカットオフ 周波数を有する）は、インダクタンスＬ６，Ｌ７およびコンデンサＣ１１を含む 。変換されたマイクロ波信号のための高域フィルタ５５０（例えば、９５０ＭＨ ｚのカットオフ周波数を有する）はインダクタンスＬ８、コンデンサＣ１２，Ｃ １４を含む。インダクタンスＬ９，Ｌ１０およびコンデンサＣ１３は、ＤＣ電源 電圧を周波数変換器１１に伝えるために設けられる。 第６図は、スイッチ／増幅器４０の別の実施例の概略図を示す。この実施例で は、ＡＣ信号（例えば、２２ｋＨｚで１．５ボルトＰ−Ｐ）を使用して、スイッ チ／増幅器４０のスイッチング機能を制御する。従来の発振器を使用して、テレ ビジョン・システム内にトーン信号が発生され、トーン信号は同軸ケーブルの中 心導体に供給されまたは中心導体から除去される。トーン信号は、存在すると、 スイッチング回路６１０に供給され整流される。回路６１０は、トーン整流回路 （Ｃ９，Ｄ４，Ｄ５，Ｃ１０）を含む。整流されたトーン信号は、トランジスタ Ｑ５とＱ２を導通状態にする。従って、調整されたＤＣ電圧（例えば、８ボルト ）はトランジスタＱ２を介して節点Ｖ２’に供給される。他方、トランジスタＱ １は非導通状態となり、節点Ｖ１’はゼロ・ボルトになる。その結果、トランジ スタＱ３とＰＩＮダイオードＤ２は導通し、トランジスタＱ４とＰＩＮダイオー ドＤ１はカットオフされる。従って、スイッチ／増幅回路６００は入力Ａを選択 する。 第７図は、同軸ケーブルの中心導体にトーン信号を付加することのできる、Ｄ Ｃ電源回路７００を示す。このＤＣ電源回路は、第１図と第４図に示すような周 波数変換器１１に異なるＤＣ電源電圧を供給する目的で、テレビジョン・システ ム（例えば、衛星チューナまたはテレビ受像機）に使用することができる。また 、第７図の回路で発生される電圧は、変換器１１で受信される信号の円偏波（右 旋または左旋円偏波）を選択する。また、第７図の電源回路は、第６図に示すス イッチ／増幅器６００のためにＤＣ電力を供給することができる。第７図に示す 回路の或る特徴は、米国特許第５，５６３，５００号から知られる。第７図に示 す回路の他の特徴は以下に説明する。 第７図で、２つの制御状態を有する制御信号が、抵抗７１０の１つの端子に結 合される。各制御状態により、第７図の回路は第７図の出力端子７３０において 異なるＤＣ電圧を発生する。例えば、０Ｖの制御信号の状態は端子７３０におい て１３Ｖを発生し、５Ｖの制御信号の状態は端子７３０において１７Ｖを発生す る。典型的に、出力端子７３０は、同軸ケーブルの中心導体を通して、第１図と 第４図に示すような周波数変換器またはＬＮＢに結合される。各電圧によって、 変換器１１は異なる信号偏波を受け取る。例えば、１３ボルトによって、変換器 １１は右旋円偏波された信号を受信し、１７Ｖにより変換器１１は左旋円偏波さ れた信号を受信する。 また第７図において、２２ｋＨｚ“トーン”信号は、コンデンサＣ５を介して 、増幅器Ｕ１の正の入力に結合される。２２ｋＨｚトーン信号が存在するとき、 増幅器Ｕ１とトランジスタＱ２およびＱ３は、この２２ｋＨｚ信号を端子７３０ において出力信号に結合させる。この回路は、端子７３０における信号が２２ｋ Ｈｚの信号（存在するとき）および選択されたＤＣレベル（例えば、１３Ｖまた は１７Ｖ）を含むように動作する。出力信号内のトーン信号の有無は、第６図の スイッチング回路で検出され、折返しボウタイ・アンテナの入力信号を切り替え るのに使用される。従って、第７図の回路は、信号の偏波とアンテナの切替えを 独立して制御するために、端子７３０において、ＡＣとＤＣの制御信号を合成し ている出力信号を発生する。また、端子７３０で発生されるＤＣ電圧は第６図の スイッチング増幅器の電源として使用される。制御信号の特定の状態および２２ ｋＨｚトーン信号の有無は、テレビジョン・システム内の制御装置、例えば、マ イクロコントローラ（図示せず）、により定められる。例えば、使用者はリモコ ンの特定のキーを作動させて、特定の信号偏波を選択し、あるいは折返しボウタ イ・アンテナの切替えを開始させる。キーの作動により、リモコン信号が発生さ れ、マイクロコントローラで受信される。マイクロコントローラは、リモコン信 号を処理して、適正な機能を選択する。例えば、マイクロコントローラは、第７ 図の抵抗Ｒ１６に供給される制御信号の適正な状態を発生し、あるいはスイッチ を制御して、２２ｋＨｚ信号をコンデンサＣ５に結合（または減結合）させる。 スイッチ／増幅器４０のスイッチング動作は幾つかの異なる方法で開始するこ とができる。例えば、使用者はリモコンを使用して、チャンネルからチャンネル へと、折返しボウタイ・アンテナの１つを手動で選択することができる。第２に 、この選択はマイクロコンピュータ・システムで自動的に行なうことができる； マイクロコンピュータ内には、それぞれのアンテナの選択と結びつくチャンルネ ルに関する情報が貯えられている。或る特定のテレビ放送のチャンネルについて どちらか１つのアンテナを使用者が選択すると、あとで同じチャンネルを選択し たときに再び同じアンテナが自動的に選択される。第３に、マイクロコンピュー タ・システムは、受信したＶＨＦ／ＵＨＦテレビ信号のレベルを示す自動利得制 御（ＡＧＣ）信号を測定することにより、ＶＨＦ／ＵＨＦアンテナのうち良い方 を自動的に選択することもできる。この自動的選択は、テレビ受像機のいわゆる “オート・プログラム（ａｕｔｏ ｐｒｏｇｒａｍ）”の間に行われる。もし必 要なら、この選択はあとで使用者が手動で変更できることが好ましい。上述のア ンテナ自動選択法はチャンネルの素早い選択、“チャンネル・サーフィン（ｃｈ ａｎｎｅｌ ｓｕｒｆｉｎｇ）と呼ばれることもある、を可能にすることにより 使用者の役に立つ。 第８図は、１対のスイッチ式直交折返しボウタイ・アンテナのアンテナ・パタ ーンを示す。点線はディッシュ上のアンテナ２３０のパターンを表し、実線は、 第４図に示す周波数変換支持アーム１２０の下に取り付けられるアンテナ４３０ のパターンを表す。全指向性アンテナ（すなわち、３６０度をカバーするアンテ ナ）と比較して、電位の多重通路および妨害の半分は２個の折返しボウタイ・ア ンテナを切り替えることにより除去されることが確かめられている。 第９−ａ図は、二目的アンテナの別の実施例を示す。第９−ａ図で、導電性の スクリーンが、絶縁性の成形合成物質（例えば、プラスチック）に埋め込まれ、 ディッシュ形の反射器８００を形成する。スクリーンは折返しボウタイ形に容易 に作れないので、比較的簡単な形状を使用すべきである。好ましいスクリーンの 実施例は、上述のように、１／８インチ（３．０ｍｍ）以下の最少分離ギャップ を有する２つの部分にスクリーンを分割することである。分割された導電性スク リーンはやはりマイクロ波信号を反射することができ、分割された部分はダイポ ール型のＶＨＦおよびＵＨＦアンテナをそれぞれ形成する。これらの形状も、先 に述べたように、導電性塗料で形成できる。 第９−ａ図で、導電性スクリーンは縦と横に分割されている。スクリーンの下 部９３０は、最適のＵＨＦ受信を得るためにダイポール型のＵＨＦアンテナとし て動作するように設計され、上部９４０は下部９３０と組み合わさってＶＨＦア ンテナとなる。下部９３０は、最適のＶＨＦ受信を得るために、ＶＨＦテレビジ ョン周波数の範囲内で上部と結合される。無線周波数（ＲＦ）フィルタ９１０， ９２０は結合手段として使用される。各フィルタは、アマチュア・ラジオのダイ ポール・アンテナに使用されるものと同様な、簡単な並列共振トラップであるか 、または第９−ｂ図に示すような高域フィルタである。このような変形も導電性 塗料で形成することができる。導電性塗料をディッシュ上にマスキングすること により開発することのできるＲＦフィルタもある。 第１０図は、導電性メッシュ型反射器のための例示的アンテナ・システムを示 す。ディッシュ内のダイポール型アンテナの出力は、バルン変成器に結合され、 つぎに、ダイプレクス．フィルタ（例えば、Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍａｓｔｅｒ ４ ００１ ＩＦＤ型）の入力の１つに結合される。ダイプレクス・フィルタのその 他の入力も周波数変換器の出力に結合され、衛星からマイクロ波の放送信号を受 信する。ダイプレクス・フィルタの合成された出力は、１本の同軸ケーブル（２ 本でない）を介してテレビジョン・システムに結合される。ここで、もう１つ別 のダイプレクス・フィルタが、合成された信号からＶＨＦ／ＵＨＦ信号と衛星信 号を分離し、そのため、従来のＶＨＦ／ＵＨＦテレビ受像機および衛星チューナ は分離されたこの２つの信号をそれぞれ受信することができる。 第１０図に示すＶＨＦ／ＵＨＦ受信システムの実施例では、放送局が近く（例 えば、２０マイル以内）にある場合に良好な信号受信が得られることが判明して いる。第１１−ａ図に示すように、放射状のロッドをスクリーンの部分に取り付 けることにより、ＶＨＦ／ＵＨＦ受信を更に改善させることができる。放射状ロ ッドは、埋込み式ダイポール・アンテナを双円錐アンテナと同様に機能させる。 “無限”双円錐アンテナの一定の入力インピーダンス（Ｒｉ）は以下の式で表 される。 Ｒｉ＝１２０１ｎ ｃｏｔ Θhc／２（オーム） ここで、Θhcは第１１−ｂ図に示すとおりである。アンテナ素子の長さが受信 周波数の１波長以下である、有限双円錐アンテナの場合、アンテナの入力インピ ーダンスはリアクタンス性となる。従って、“円錐”部分（すなわち、スクリー ン）の有効長を増すことが望ましい。アンテナの背後から放射状に伸長するロッ ドまたはワイヤが付加される。これらのロッドは第１１−ｂ図に示すような角度 θhcであり、アンテナの入力インピーダンスを制御すると共に、ＶＨＦ／ＵＨＦ 放送周波数帯域の範囲内で比較的低い周波数の信号の受信を特に改善させる。 “プログラム可能なディジタル・イコライザー”として知られている、最近の ＮＴＳＣ受信技術の発達は、二目的アンテナ・システムを改良するために特に有 利である。何故なら、イコライザーはＮＴＳＣローカル放送信号についての多重 通路および妨害の問題を更に減らすことができるからである。 本発明はある程度の特定性をもって説明したきたが、本開示は一例としてなさ れれ、構成の細部の変更は本発明の精神から逸脱することなく行われることが理 解される。例えば、二目的用のアンテナは、ディジタル／アナログ・テレビジョ ン信号を受信するためだけでなく、ディジタル／アナログ音声またはデータ信号 を受信するために使用することができる。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．入力信号を増幅する増幅器と、 増幅された前記入力信号を出力に結合させるスイッチング手段と、 制御信号の第１の状態に応答して、前記スイッチング手段を導通状態にすると 同時に、前記入力信号を増幅する前記増幅器をイネーブル化する制御手段と、 前記制御信号の第２の状態に応答して、前記スイッチング手段を非導通状態に すると同時に、前記入力信号を前記出力から更に分離するために、前記増幅器か らＤＣ動作電圧を除去する前記制御手段とから成る、スイッチング回路。 ２．前記制御信号がＤＣ信号である、請求項１記載のスイッチング回路。 ３．前記制御信号がＡＣ信号である、請求項１記載のスイッチング回路。 ４．前記出力に結合され、合成された出力信号を発生する手段を含み、該合成手 段が、前記増幅された入力信号、前記制御信号、およびもう１つの周波数帯域の 信号とを合成する、請求項１記載のスイッチング回路。