JP2001257630A - 無線通信システム - Google Patents
無線通信システムInfo
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- H04B1/16—Circuits
Abstract
ィルタの使用に起因する極端な群遅延変動に対する等化
を提供し、またそれに関わる設計の複雑化と波長調整能
力の問題にも対処する。 【解決手段】高選択率フィルタを有する受信端末内での
遅延補償を、改良された自己等化型フィルタ、外設の等
化器、またはそれらの組み合わせにより達成する。無線
システム内の受信端末は、通信信号の通過帯域を選択す
るための高い選択率を持った帯域フィルタと、その帯域
フィルタの高い選択率から生じる群遅延変動を補償する
等化器と、及び帯域フィルタにより通過帯域外信号から
守られ、受信端末に雑音指数を設定する等化器に接続さ
れた低雑音増幅器とを有する。該フィルタは、望まれる
全てもしくは部分的な遅延補償を行うために自己等化を
行うこともでき、またフィルタと等化器の両方を高温超
電導部品で構成することもできる。
Description
信システムに関し、詳しくは、高選択率フィルタと接続
して遅延等化を行う無線通信システムに関する。
F)受信機は、高い選択率(周波数の小さな違いで区別
される信号間を識別する能力)と感度(弱い信号を受信
するための能力)を、ますます不利になりつつある周波
数帯域の中で提供しなければならない。一般的な基地局
において、入ってくるRF信号はまず最初に、要求され
る信号の周波数帯域外の信号要素を取り除くために、低
損失のRF帯域通過フィルタに通される。そのフィルタ
を通過した信号は通常非常に弱いので、大量の雑音を発
生しない増幅器に接続される(すなわち、低雑音増幅器
もしくはLNA)。
しいタイプのRFフィルタ、すなわち、高温超電導(H
TS)フィルタが誕生した。HTSフィルタは、77K
の液体窒素温度以上で超電導のふるまいをする構成部品
から成る。このようなフィルタは、従来のフィルタ(す
なわち非超電導)と比べて感度と選択率の両方に関して
非常に向上した性能を備える。
用いる場合と比べて非常に低い信号損失と共に卓越した
除去を行うことを示している。より高い挿入損失を伴わ
ないこれらの選択率における改善により、無線電話会社
がそれぞれの基地局の範囲を増大させることが広くでき
るようなった。当該無線通信システムがその受容能力の
範囲内にある限り、その増大した範囲は結果として使用
時間(MOUs)の増加につながるだろう。
れのRF受信機内でのより複雑化したシステム構成の犠
牲のもとに得られるものである。特に、HTSフィルタ
は比較的低音状態(例えば、約90K以下)を維持する
ため、冷却システムと一緒にされなければならない。
ステムはある種の寒冷冷却装置を有する。その寒冷冷却
装置は通常、圧縮冷媒の供給を維持するための圧縮器と
装置の熱を取り除くための熱交換器あるいは冷却先端を
もつ。さらにHTSフィルタは、冷却された装置を低温
保持装置内に有することによる、周りの環境からの熱伝
導を最小にしなければならない。低音保持装置はその場
合、対流加熱を押さえるためあらゆる気体物質を除去さ
れることをしばしば必要とする。
るようなシステムにおいて,群遅延もしくは包絡線遅延
に関しても厄介な問題が生じる。一般的に、理想的なR
Fフィルタでは通過対域内の全周波数で定常的な群遅延
を持つ。この場合通過帯域内の信号は、異なる周波数間
で位相ひずみを起こすことなくフィルタ出力へ達する。
しかし衛星通信(すなわち、C-とX-帯域信号)のよう
な情況で用いられるフィルタは、遅延等化、もしくは一
般的に、通過帯域内に生じた位相の非線形性に対する補
償の必要性を示している。対照的に、キャリア周波数検
波後の基底帯域周波数での無線通信システムでは、振幅
補正と共に遅延等化は既に対応されている。
態様は、遅延等化器(今後、等化器)の使用を介するこ
とである。それは通常、通過帯域内の全周波数に対して
遅延を等化するために、フィルタの非線型効果を補償す
る全通過伝達関数(すなわち、通過帯域内の全周波数に
対する一つの振幅を持つ)を提供することによりひずみ
に作用する。例えば、フィルタの極性効果を押さえ込む
ために適切に複素数ゼロ点を配置した伝達関数をもつ等
化器を設計することにより非線形性に作用することがで
きる。
トワークに接続された二つ目の口、及び出力口を持った
循環器を有する。前記循環器は、入力口から2番目の
口、それとそこから出力口に単方向へ信号を渡すための
受動導波管の接続点を与える。
かしながら、いくつかの理由で最近無線通信局に導入さ
れたHTSフィルタと共に使うことには適さない。なぜ
ならフィルタは、その除去に比例してRF周波数に遅延
変動を発生させるので、高選択率HTSフィルタの使用
は以前にも増して極端な等化を結果として必要とし、そ
れは他の様々なことの中でも、設計の複雑化と波長調整
能力の問題を生じさせる。さらに従来型の等化器は、一
般的にHTSフィルタに課せられた低温環境、及び/も
しくは、より明確にいって、厳密な波長調整とそれに関
わるその他の要求に適合しないかもしれない。
れば、通信信号を受信するための受信端末は、通信信号
の通過帯域を選択するための高い選択率を持った帯域通
過フィルタと、該帯域通過フィルタのその高い選択率か
ら生じる群遅延変動を補償するための等化器、及び通過
帯域外の信号から該帯域通過フィルタによって守られ、
且つ受信端末に雑音指数を設定するため等化器に接続さ
れた低雑音増幅器を有する。
フィルタは高温超電導部品からなり、前記等化器もさら
に高温超電導部品からなる。該帯域通過フィルタ、等化
器及び低雑音増幅器は、寒冷環境下での運用のために低
温保持装置内に配置することができる。
号もしくはセルラー信号を含むような異なる種類の無線
通信システムに関して便利かもしれない。
からなる。該等化器は更に、それら複数の共振器がそれ
ぞれ配置される複数の空洞を呈した筐体からなることが
できる。その共振器群は、接続され、且つ隣接されるこ
とも可能な、非連続な共振器の対を有することもでき
る。該等化器は、好ましくは高性能で、外設のものとす
る。
フィルタは自己等化型フィルタからなる。受信端末は、
好ましくはその自己等化型フィルタが中に配置された低
温保持装置を有する。そして、該自己等化型フィルタは
高温超電導部品からなることができる。等化器も更に高
温超電導部品からなることができる。
信するための受信端末は、通信信号の通過帯域を選択
し、通信信号の該通過帯域内での遅延補償のために複素
数ゼロ点を設定するため、複数の結合された段をもつ高
選択率帯域通過フィルタ、及び通信信号の該通過帯域内
で更なる遅延補償を行うため該高選択率帯域通過フィル
タに連結された等化器を有する。
帯域通過フィルタ及び等化器は、高温超電導部品からな
る。前記受信端末はさらに、該高選択率帯域通過フィル
タにより通過帯域外信号から守られ、且つ該受信端末に
雑音指数を設定するため前記等化器に接続された低雑音
増幅器を有することが可能である。前記高選択率帯域通
過フィルタ、等化器及び低雑音増幅器は、寒冷環境下で
の運用のために低温保持装置内に配置されることが可能
である。
らなり、そしてそれらは、該等化器の筐体が呈する複数
個の空洞の中へそれぞれ配置することができる。該共振
器群は、結合された一組の非連続な共振器を有すること
ができる。その一組の非連続な共振器は、隣接されるこ
とができる。
を持つ帯域通過フィルタは、複数個の共振器を有し、そ
のそれぞれの共振器が高温超電導材料からなる。該共振
器群は、一組の非連続な共振器を有し、そしてそれら
は、通過帯域内での遅延補償のための複素数ゼロ点を設
定するため連結される。
が隣接するように配置されることができる。前記帯域通
過フィルタも、その複数個の共振器がそれぞれ空洞に配
置されるように複数個の空洞を呈した筐体を有すること
ができる。該筐体は、前記の非連続な共振器の組を分離
するための壁を有し、その壁はその非連続な共振器の組
を横断連結するための孔を有することができる。
は、更なる遅延補償を提供するため該帯域通過フィルタ
に結合された等化器と組み合わされる。該等化器は、高
温超電導部品からなることができ、その組み合わせは、
雑音指数の設定のために該等化器に該帯域通過フィルタ
を連結した低雑音増幅器を有することもできる。該等化
器は、高性能等化器かつ/もしくは多重共振装置である
ことが可能である。該多重共振装置は、複数個の空洞を
呈した筐体からなり、さらに少なくとも二つの非連続
で、結合された共振器を有することができる。そのふた
つの非連続な共振器は隣接することができる。
た該無線通信システム内の受信端末及びフィルタに生来
備わっている、もしくは添付の図面と共に以下の詳細な
説明により当業者に明らかになる。
信端末内で、一つ以上の高選択率フィルタによりもたら
される群遅延変動を補償しようとするものである。本発
明に従う遅延補償は、内部的等化、外部的等化もしくは
それらの組み合わせからなる。より詳しくいうと、高選
択率フィルタを有する受信端末内での遅延補償は、改良
された自己等化型フィルタ、外設の等化器、またはそれ
らの組み合わせを有することが可能である。
送受信をするようなその他のあらゆる通信局は受信機を
有し、そして該受信機は一般的に10に示されるような
端末(これ以降“受信端末“)を有する。アンテナ12
は適当な電気抵抗の同軸もしくはその他のケーブル1
4、あるいは当業者に既知のその他の結合を介して受信
端末10に接続されている。受信端末10は、受信機の
残りの構成部品に接続するための出力口18を持ったキ
ャビネット16の中に格納されることができる。キャビ
ネット16は、送信フィルタのような、受信端末10専
用外の構成部品を有することができ、また更に多重信号
路を作るため冗長なシステムを有することもできる。受
信端末10は、受信路内の部品と送信路内の部品を包括
且つ/もしくは共有するような送受切替器の構成に組み
込むことも可能である。一つ以上のアンテナ(当業者に
既知のように、無指向性であってもなくてもよい)は多
重セクタのセルを受信するため、受信端末10と一体と
なっていることも可能である。従って、説明を簡略化す
るためのみ、以後説明される部品、見地もしくは要素
は、無線電話機、多重セクター環境下で運用するため
に、複製、結合さもなければ修正されることができると
いう理解のもとに、本発明を、受信のみで単一セルある
いはセクタ環境下で説明する。
ネット16は、その中に配置された部品を寒冷環境下に
維持するために低温保持装置20を有する。低温保持装
置20は、同時申請中の米国特許出願第08/831,
175に示す装置のような薄い壁を有するものであって
もよいし(この開示を参照することによりここに組み込
む)、その他の適当な、定常の温度と圧力環境を設定で
きるような定温保持装置であってもよい。この目的を達
するため、低温保持装置20は寒冷冷却装置に連結され
る(図なし)。
持装置20は、好ましくは前選択帯域通過フィルタ(今
後“フィルタ”)22、低雑音増幅器24、等化器26
を含むいくつかの低温部品を内蔵する。フィルタ22
は、アンテナ12により集められ、同軸ケーブル14に
より受信端末10に伝達された通信信号を受信するため
の入力口28に接続される。フィルタ22は、アンテナ
12により集められる、当該無線通信システムに関係す
る帯域外の信号から低雑音増幅器24を保護するよう一
般的に設計される。そして、低雑音増幅器24は、著し
い雑音を付加することなくフィルタ22の通過帯域内周
波数の信号を増幅するよう設計され、それにより、受信
端末10へ雑音指数を原則的に獲得もしくは設定する。
フィルタ22と低雑音増幅器24により展開された、濾
過され増幅された通信信号は、次に、通過帯域内でフィ
ルタ22から生じた群遅延変動を補償するよう設計され
た等化器26に供給される。
るため複数のフィルタが縦列されているという意味にお
いてフィルタシステムとすることもできる。それらのフ
ィルタは、絶縁体もしくは他の緩衝材により分離される
ことができ、もしくは同時申請中である米国特許申請第
08/831,175に示されるような増幅器であるこ
とが可能である。この開示を参照することによりここに
組み込む。その独特の構成に関係なく、フィルタあるい
はフィルタシステム22は、フィルタ22がHTS材料
からなる共振器あるいは他の部品を有するという意味に
おいて、好ましくはHTSに基づくフィルタとする。更
に好ましくは、フィルタ22は極めて低い挿入損失を維
持しながら卓越した除去を提供するために、HTS材料
を用いた多重共振空洞を有する。更に詳しくは、そのよ
うなHTSフィルタは、HTS材料が厚くフィルムコー
ティングされた一つ以上の構成部品を持つことができ
る。適当なHTSフィルタは、たくさんのセルラー及び
PCS帯域用のものがイリノイ・スーパーコンダクタ・
コーポレーション(マウントプロスペクト、イリノイ)
より市販されており、さらに低雑音増幅器と組み合わさ
れた統合装置もSpectrumMaster(登録商標)とRangeMaste
r(登録商標)の商標で市販されており調達可能である。
本発明の実施に適当な他のHTS及び非HTSフィルタ
は、上記の同時申請中の出願書及び/もしくは下記の説
明より更に説明される。
は空洞に配置された共振器からなる必要はなく、共振空
洞内に配置されることが可能な適当な基板上に蒸着され
る薄膜の超電導材料に基づくこともできることに注意す
べきである。フィルタ22は、同時申請中である米国特
許申請第09/158,631に示されるデュアルモー
ド、全温度フィルタを構成することもできる。この開示
を参照することによりここに組み込む。そのようなデュ
アルモードフィルタは、結果として運用温度が超電導材
料の臨界温度を超えてしまうような停電の間も連続した
運用を提供する。
フィルタの代わりにその他の高選択率フィルタを用いる
ことができる。例えば、当業者は寒冷環境下での運用に
おいて改善された応答を提供する非超電導フィルタや、
低雑音の基床を持つある種の非超電導セラミックからな
る部品を有するフィルタに直ぐ気づくであろう。フィル
タの構成部品の材料にかかわらず、本文書では,高選択
率フィルタ(あるいは高い選択率をもつフィルタ)は、
約1%以上の帯域用(通常全帯域システム用)には10
以上の極を持つフィルタ、あるいは約0.3%以下の帯
域用(通常特定チャネルシステム用)には5つ以上の極
を持つフィルタを構成する。より好ましくは、フィルタ
22は、約1%以上の帯域用では12以上の極をもち、
約0.3%以下の帯域用では6つ以上の極を持つ。最も
好ましくは、フィルタ22は、約1%以上の帯域用では
16以上の極をもち、約0.3%以下の帯域用では8つ
以上の極を持つ。
22は、好ましくは約1dB以下、より好ましくは約
0.7dB以下、最も好ましくは約0.5dB以下の付
加雑音寄与率も有する。前記の雑音指数はもちろん温度
に依存しており、従って、それゆえに調整される必要が
あるかもしれないことに注意すべきである。
軸ケーブルもしくは当業者に既知のその他の適当な伝送
線を介して低雑音増幅器24に接続される。反射、及び
それから発生する信号損失を避けるため、伝達線の抵抗
値はフィルタ22と低雑音増幅器24にあわせておくべ
きである。低雑音増幅器24は、フィルタ22の通過帯
域と一致するよう設定された周波数範囲間で固定量の利
得をもった、濾過され、増幅されたRF信号を出力す
る。例えば低雑音増幅器24は、1850から1910
MHZの周波数範囲間で約1.2dB(常温で)の最大
雑音指数の状態で約25dBの利得を供給できる。低雑
音増幅器24は、寒冷温度での運用を考慮してGaAs
に基づく増幅器とすることできるが、そうでなくてもよ
い。そのような低雑音増幅器は、JCAテクノロジー
(カマリロ、カリフォルニア)から製品番号JC12−
2342Dで市販されている。あるいは、低雑音増幅器
24は、より低い周波数範囲(824から849MH
Z)間で同様の利得レベルを供給する。そのような低雑
音増幅器は、JCAテクノロジーから製品番号JC01
−3149で市販されている。
ている。本発明の一つの実施例においては、等化器26
は、入力口32、中継口34及び出力口36を備える循
環器30を有する。循環器30は従来型の設計であって
もよいが、好ましくは、受信端末10の他の構成要素と
の適合性のため寒冷温度で運用可能であることが望まし
い。そのような循環器は、UTEマイクロウェーブ、イ
ンク(ハズベリーパーク、ニュージャージー)から型番
CT−2409−Nで市販されている。作動中、入力口
32は、郡遅延変動を持った、濾過され、増幅された通
信信号を受信するため低雑音増幅器24に接続され、そ
して、その信号は1ポート装置38へ適用するため中継
口34へ渡される。1ポート装置38は好ましくは、フ
ィルタ22による遅延変動を補償する伝達関数を持った
全透過ネットワークである。中継口34に渡された信号
は、共振器群E−1からE−6で処理されるため1ポー
ト装置38へ入り、共振器E−6の後反射し、さらに共
振器E−6からE−1へと戻りながら処理される。共振
器群E−1からE−6は、HTSあるいは非HTS部品
からなることができ、寒冷環境下で運用される必要はな
い。しかしながら本発明の一つの態様においては、類似
する材料あるいは部品はよく似た熱応答特性をもつの
で、フィルタ22と等化器26の両方に類似する材料且
つ/もしくは部品を使う方が有利である。すなわち、た
とえフィルタ22と等化器26の両方が寒冷温度下で運
用されるとしても、正確な温度設定からフィルタ22と
等化器26が、少しでも逸脱した場合に異なる影響を与
えるかもしれないからである。結果として、遅延補償を
達成するために受信端末10の構成要素を調整するどん
な試みも、受信端末10の運用温度に作用する、その後
におこる、未制御の事象により妨げられるかもしれな
い。
−1からE−6は、空洞共振器として、あるいは薄膜の
HTS技術で実現することができる。従って、HTS部
品が使われるという点で、共振器E−1からE−6は厚
膜あるいは薄膜の部品からなることを理解すべきであ
る。
合では、それぞれの空洞は、装置筐体の内壁に配置され
た孔を介して結合されることができる。これを、図3A
と3Bを用いて、以下で詳しく説明する。本発明の一つ
の実施例における共振器E−1からE−6が結合されて
いる様式が、隣接する共振器を区分する壁42内の開口
部あるいはギャップ40として図2に概略で示されてい
る。開口部40は、図3Aと3Bに図示されているよう
な孔と相応するよう位置している。
dBのハイブリッドネットワークで置き換えることがで
きる。
ート装置38が2つの異なる視点から詳細に示されてい
る。本発明の一つの実施例においては、共振器E−1か
らE−6は、端壁52、上壁54及び下壁56の組をも
つ筐体50により定義されるそれぞれの空洞内に実現さ
れる。筐体24も、端壁52、上壁54及び下壁56に
ネジあるいはそのようなものを介して固定された一組の
板(図なし)を有する。筐体50も、隣接する共振空洞
E−1からE−6を分離するための複数の内壁58を有
している。共振器E−1、E−4及びE−5に関する空
洞を定義しているような内壁58は、覆い隠されていて
見えにくい、あるいは図3Aと3Bでは表示されていな
いが、より明確に表示されている空洞と好ましくは類似
したものである。
/出力の空洞を持ち、それは、概略で62(図3B)に
示されているような、入力/出力接続機構の挿入のため
の孔60(図3B)を有する。接続機構62は、共振器
E−1に関する空洞内に電磁波を伝搬(もしくは集積)
するためのアンテナ(図なし)を有する。アンテナは、
単純な電導ループ、あるいは空洞内の導電要素の位置の
機械的な調整をまかなうような複雑な構造を有すること
もできる。そのような接続機構の例が、米国特許第5,
731,269に説明されており、この開示を参照する
ことによりここに組み込む。接続機構62はさらに、図
3Bに示されるように側壁52にアンテナとケーブルコ
ネクタ66を固定するための板64を有する。
してそれらは,それぞれスプリットリング状の、ドーナ
ツ型共振器を有する(図7と8に例示)。ドーナツ型共
振器は、図7と8に示すように、あるいは当業者には既
知のように,特定の程度且つ種類の結合をなすよう空洞
内に位置付けることができる。各ドーナツ型共振器は,
誘電実装機構により下壁56に固定することできる。実
装機構は,孔68へ達するネジ(図なし)あるいはその
ようなものを介して下壁56に固定することができる。
実装機構は、図7と8に示されるように配置され組み立
てることができる。模範的な実装機構の説明は米国特許
第5,843,871により詳しい。この開示を参照す
ることによりここに組み込む。別の適当な誘電実装機構
が米国特許申請第08/869,399に詳しい。この
開示を参照することによりここに組み込む。
てドーナツ型共振器内のギャップ(図なし)の近くの各
空洞へ差し込まれた調整盤(図なし)により調整され
る。各調整盤は,上壁54内の孔(図なし)の方へ達す
るネジ組立部品70に結合されている。スプリットリン
グ共振器を調整する、そのような機構は,当業者にはよ
く知られているのでこれ以上説明はしない。しかし,よ
り詳細な説明は,米国特許第5,843,871に詳し
い。
−1とE−2は、内壁58内の結合孔72を介して結合
される。結合孔72の位置,大きさ及び形状は大きく変
えることがでる。共振器E−2は、結合孔74により共
振器E−3に結合され,一方共振器E−3は、T型にす
ることもできる結合孔76により共振器E−4に結合さ
れる。共振器E−4とE−5は、非連続な共振器E−3
とE−6を交差結合する孔78に大きさと形状が類似す
る孔(図なし)により結合される。最後に、共振器E−
5とE−6は孔80により結合される。
延補償するための複素数ゼロ点を確立するため、それぞ
れの共振器の組の間で正結合を確立する。共振器E−1
からE−6は、共振器E−3とE−6の間で簡単に交差
結合させるため及び性能を最適化させるためジグザグに
配置される。例えば,共振器E−3とE−6の間で交差
結合を確立することは,図3Aや3Bのような6つの共
振器の設計で8つの共振器設計程度にまで等化性能を改
善させることがわかっている。ジグザグの6段配置はま
た、結合力を最小化し,そしてそれは,不要な、非隣接
の結合の程度を減少させる。
くはレイアウトは、交差結合された非連続の共振器が隣
接されることを考慮に入れている(例えば,E−3とE
−6)。さらに、図3Aと3Bに示される共振器E−1
からE−6及び結合孔は、非隣接の共振器間での不要な
結合を避けるため、連続した共振器間(例えば,共振器
E−1とE−2)や非連続な共振器間での結合を最小化
するよう設計することができる。不要な結合は,特に、
HTS部品を用いた共振器を結合するときのような強い
結合をさせる場合に特に問題になるであろう。
に必要な複素数ゼロ点を確立するため、共振器E−1か
らE−6の結合の調整は,上壁54の孔84に配置され
る結合ネジ82を介して達成される。孔84は、各結合
ネジ82が内壁58内のそれぞれの孔に収まるよう配置
されることが好ましい。
銀のコーティングを施したアルミニウムであることが好
ましいが、低い抵抗率をもつ様々な材料でもよい。同様
に,スプリットリング共振器は、低電気抵抗金属ででき
ていることが可能であるが,本発明の一つの実施例で
は,HTS材料でコーティングされている。そのような
HTS材料を製造するためのより詳しい化学組成や方法
は、米国特許第5,789,347に見ることができ,
この開示を参照することによりここに組み込む。
ト装置38が6つの共振器もしくは6つの段を定義した
空洞を有する一方で,1ポート装置38は特定の等化を
達成するためには必要なだけ共振器もしくは段をもつこ
とができる。一般的に,もし通過帯域の約90%がある
程度の等化(例えば,非凡な遅延変動のため)を必要と
すれば,遅延変動を発生させるフィルタ22内の約半分
の数の共振器が1ポートネットワーク38内に必要であ
ることがわかっている。もし、通過帯域の追加部分も等
化が必要なら,共振器の数は増やすことが可能である。
上記の概算は,フィルタがここに開示されるような、準
楕円フィルタであることを仮定していることに注意が必
要である。チェビシェブあるいはその他の種類のフィル
タが用いられる場合は,等化はそれほど必要なく、従っ
て,その場合は,共振器の数を減らすほうが適当であろ
う。
論されてきたHTS及びその他の高選択率フィルタは,
特に,W−CDMAのような広いバンド幅を持つシステ
ムにおいて多大な遅延変動を発生する可能性がある。そ
のような場合は,著しい量の遅延補償を必要とし、従っ
て,高性能の等化器を必要とする。本文書での高性能等
化器は,約1%以上のバンド幅を持つ無線通信システム
には6つ以上の共振器を持ち、約0.3%以下のバンド
幅を持つ無線通信システムには4つ以上の共振器をもつ
1ポート装置を有する。より好ましくは,1ポート装置
は、約1%以上のバンド幅を持つ無線通信システムには
8つ以上の共振器を持ち、約0.3%以下のバンド幅を
持つ無線通信システムには6つ以上の共振器を有する。
最も好ましくは,1ポート装置は、約1%以上のバンド
幅を持つ無線通信システムには10以上の共振器を持
ち、約0.3%以下のバンド幅を持つ無線通信システム
には8つ以上の共振器を有する。
ポートネットワーク38に類似した構成を持つHTSフ
ィルタと共に用いることができる。図4において、フィ
ルタ22は,16個の共振器(F−1からF−16)を
有し、それらは厚膜もしくは薄膜技術を用いて実現可能
である。どちらの場合も,共振器F−1からF−16
は、連続的及び非連続的な結合を容易にするため図のよ
うに2列に配置することができる。通信信号は入力口1
00を介してフィルタ22、そして共振器F−1に入
り,その後信号は,図4に図解されるように共振器F−
2からF−12へ結合器102を通って順番に処理され
る。フィルタ22が厚膜技術を利用している場合は,各
結合器102は内壁に設置された孔に該当する(等化器
26に関してここまで述べてきたことと同様に)。孔の
大きさ,位置及び形状に関する更なる詳細は,すでに参
照した申請第09/130,274にみることができ
る。しかしながら一般的に,結合器102(及びここま
でに説明したネジのようなあらゆる結合調整機構)は、
連続した共振器の結合各組のために正結合を確立するよ
う設計される。
の間及びF−7とF−10の間で非連続な結合をする結
合器104も有する。そのような非連続な結合は,フィ
ルタ22に(遅延補償のための複素数ゼロ点よりむし
ろ)伝達ゼロ点を確立するよう設計され,共振器F−6
とF−11の間に正結合を確立し、F−7とF−11の
間に負結合を確立するような当業者に既知の様式(ネジ
もしくはそのようなものを介する)の結合調整を有する
ことができる。そのような結合の強さもしくは等級は、
本発明の各応用に基づき、その時ごとに確立されるよう
な程度のものである。
且つ非連続的に伝搬された後、信号は出力口106に接
続される。入力口100と出力口106は設計上、入力
/出力結合機構62(図3B)もしくは当業者に既知の
その他の適当な結合口によく似たものにすることができ
る。
提供される遅延補償の量が十分でないことがある。例え
ば,等化器26は実際には、調整の困難さからある程度
まで制限されることがある。その場合,等化器を介して
必要な遅延補償の一部分を供給し、残りの部分を再設計
されたフィルタを介して内的に供給することが望まし
い。すなわち、本発明の一つの実施例においては,図4
のフィルタ22は,図5の108に示されるフィルタで
置き換えられる。フィルタ108は、その共振器が遅延
等化及び補償に必要な複素数ゼロ点を供給するような様
式で接続されているので自己等化型フィルタと呼ばれ
る。
点で図4のフィルタ22に似ている。例えば,フィルタ
108は,入力口100と出力口106によく似た入力
/出力結合配置を伴う薄膜あるいは厚膜技術で実現可能
である。さらに、フィルタ108も好ましくは,高選択
率フィルタであり、図のようにSE−1からSE−16
までの16個の共振器を有することができ、異なる数の
共振器は異なる応用にふさわしいかもしれないことが理
解される。共振器群SE−1からSE−16は、既に図
4に関して説明したのと同様に結合器102を介して順
番に結合される。しかし,結合の強度あるいは等級は,
以後説明するように調整する必要があるかもしれない。
フィルタ108は,図5に概説されているように下記の
非連続な共振器間:SE−5とSE−12;SE−6と
SE−11;SE−7とSE−10での交差結合配列に
おいて図4のフィルタ22とは違いがある。それらの交
差結合配列により確立された複素数ゼロ点を通じて、等
化の全てあるいは少なくとも一部が内的に達成され,さ
もなければ等化器26によって外的に達成される。
に示される実施例では、非連続もしくは交差結合の共振
器SE−5とSE−12間の結合は正、一方、SE−6
とSE−11及びSE−7とSE−10の間の結合は両
方とも負である。n=16(図5のような)の擬似楕円
フィルタに関して、(n/2−1)/2の共振器(すな
わち共振器SE−7)と(n/2+1)/2の共振器
(すなわち共振器SE−10)間の結合は通常正結合
で、n/2−3の共振器(すなわち共振器SE−5)と
n/2+2の共振器(すなわち共振器SE−12)の結
合によく似ている一方、本発明のこの実施例でのSE−
7とSE−10間の結合は、むしろ負で共振器SE−6
とSE−11間(こちらも負)の結合に類似している。
タ108の一つの実施例が、特に上記の結合配列に関し
て詳細に示されている。フィルタ108は,図3Aや3
Bのような1ポートネットワーク38の実施のための空
洞共振器に基づくアプローチと同様の構造部品を多く有
している。例外として、単純にに一つではなく、入力と
出力2つの口を有する。実際に受信端末10内にフィル
タ108を適切に導入する場合、類似する機構と構造が
温度変化に対して全て同様に反応し、それゆえ、受信端
末10の調整ずれの可能性を最小化するので、それらの
設計と構造における類似性は有利である。これを受け
て、自己等化型フィルタは、共振器SE−1からSE−
16に関する空洞を完全に定義するための筐体150、
端壁152、上壁154、下壁156、内壁158、一
組の板(図なし)を有し,共振器SE−1のための入力
結合機構160(図6B)と共振器SE−16のための
出力結合機構162(両方とも結合機構62に類似す
る)、各空洞内に収められたスプリットリングドーナツ
型共振器(図7,8)、各空洞のための調整盤(図な
し)、及び各順結合を調整するための結合ネジ(図な
し)、これら全てが上文で参照されたものに類似してお
り、これ以上説明はしない。
結合孔164を介して確立される。概略図6Aと6Bで
示されていない共振器の列内での順結合に関する結合孔
は、好ましくは,実際に示されている共振空洞の列に関
する結合孔164と大きさ、形状及び位置に関して合致
する。しかしながら,共振器SE−8とSE−9間の連
続もしくは隣接した結合は、SE−8とSE−9間の結
合がSE−7とSE−10の結合に影響していたという
意味において強すぎたことがわかっていることに注意す
べきである。結果的に,結合孔166はSE−8とSE
−9間の結合を減らすよう設計された。
ため部分的に利用される非連続な結合に関して,結合孔
168は共振器SE−5とSE−12間の必要な正結合
に影響し、一方、結合孔170と172は共振器SE−
6とSE−11間、及びSE−7とSE−10間の必要
な負結合にそれぞれ影響する。結合孔172はしかも、
共振器SE−8とSE−9を介したいかなる偽の非連続
結合をも小さくするよう寸法的に小さく設計された。共
振器SE−7とSE−10間(同様にSE−8とSE−
9間)の結合強度を減らすことにより、自己等化型フィ
ルタ108の調整が実際に扱いやすく実用的になること
がわかっている。
−11間及びSE−7とSE−10間の負結合は、概し
て180に示されるような結合アセンブリにより調整さ
れる。共振器SE−7とSE−10は、図示のようにス
プリットリングドーナツ型共振器181と実装機構18
2で実装される。結合アセンブリ180は、好ましくは
共振器181の近くで結合孔170と172内に装備さ
れ、ネジ頭184をもつネジ183を有する。ネジ18
3は、交差結合を確立するためのアンテナとして働く金
属棒186を配置するために上壁154内の孔(図な
し)に可動的に接地される。このため、ワッシャー18
8が、調整中のネジの位置を保持するため上壁154内
に形成される台座190上に配置される。さらに、ネジ
183は、ネジ183を受けるためネジ切られた内部を
持つ楕円状の、誘電締め具取付補強材192に結合され
る。締め具取付補強材192は、ネジ頭184の回転運
動が回避され、その結果金属棒186の垂直転位に解釈
されるように結合孔170と172に適合される。この
ようにして、金属棒186は交差結合されるべき共振器
間の結合の適切な強度を確立するよう配置することがで
きる。そして、交差結合は、遅延補償に必要な複素数ゼ
ロ点を確立するよう設計される。
タ108使うこと(すなわちフィルタ22をフィルタ1
08で代用する)は,等化器26の1ポート装置38の
複雑性を大きく減らすことができる。例えば,このよう
な実施例においては1ポート装置の次元を6から4に減
らすことができることがわかった。一般的に言って、フ
ィルタ108は適度な量の内的等化を提供し、それは、
本発明のある応用では全ての群遅延変動を完全に補償す
るのに十分であるかもしれない。しかし、システム設計
の複雑性を減らし、システムの調整に関する問題を最小
化するという興味のものでは,内部的等化が理論的には
十分な等化を提供できるかどうかには関係なく、更に遅
延補償を提供するため外部の等化器を付加することが望
ましいかもしれない。実際,そのような実施例では,受
信端末10が通信システムに接続される前に、システム
の設計者もしくは技術者がフィルタ108と等化器26
を別々に調整することを可能にするであろう。そして等
化器26は、群遅延等化に対するシステム特性が満足さ
れることを確実にするために厳密に調整することができ
る。
た他の構成部品は、単一で、独立のユニットに統合する
ことができる、あるいはできないかもしれないので、本
発明は、受信端末10内の部品のいかなる特定の物理的
構成にも制限されるものではないことを理解いただきた
い。さらに、本発明は,単信もしくは双信構成を持つ受
信端末に制限されるものではなく,また、特定の数のセ
クタをもつ基地局での使用に制限されるものでもない。
を有する場合、受信端末10は、HTSフィルタが受信
信号を処理すべきか否かを決定するためのバイパス機構
を有することができる。HTSフィルタをバイパスする
選択は、同時申請中の米国特許出願第09/255,8
96に示されるような、独立型のユニットに一体化され
た制御器で扱うことができる。この開示を参照すること
によりここに組み込む。
は、一つもHTSを基にした部品を有する必要がない。
さらに、そのような構成部品は,非寒冷温度下で運用で
きるあるいはできない。しかし、調波やその他のキャリ
ブレーションのために、類似の部品、あるいは類似の温
度下での運用のために設計された部品を持つシステムを
準備し運用することはそれほど厄介ではない。
いかなる特定の種類のRF通信信号、もしくは、ある種
の無線通信信号にも制限されるものではない。したがっ
て、本発明の実践は,PCS,セルラー及びその他無線
システムに適合し、しかし制限されるものであり、実質
的に、W−CDMAのような第3世代(すなわち“3
G”)及びその他の広いバンド幅をもつシステム(そし
て遅延変動がより起こりうる)に適したものである。
ムでの利用に特に適し、またここではその意味において
議論され、当業者は、本発明の開示が決してそのような
利用環境に制限されないことを感謝するだろう。逆にい
うと,本発明の開示に準拠して構成された受信機は、本
発明の主旨から逸脱することのない高性能フィルタリン
グ且つ/あるいは遅延等化から恩恵を受けるいかなる応
用にも従事することができる。
されたものであり,当業者には変更例が明白であるた
め、不要な限定と理解されるべきものではない。
高選択率HTSフィルタの使用により課せられる、以前
にも増した極端な等化を実現することができ、且つ設計
の複雑化と波長調整能力の問題にも対処できる。さらに
本発明における無線通信システムに備えられた等化器
は、一般的にHTSフィルタに課せられた低温環境、及
び/もしくは、より明確にいって、厳密な波長調整とそ
れに関わるその他の要求にも適合することができる。
ク図である。
の等化器の概略図である。
前選択フィルタの概略図である。
己等化型前選択フィルタの概略図である。
型前選択フィルタの簡略な透視図である。
透視図である。
択フィルタの断面図である。
Claims (37)
- 【請求項1】 通信信号の通過帯域を選択するための高
い選択率を備えた帯域通過フィルタと、前記帯域通過フ
ィルタのその高い選択率から生じる郡遅延変動を補償す
る等化器と、通過帯域外の信号から前記帯域通過フィル
タにより保護され、且つ受信端末に雑音指数を設定する
ために前記等化器に接続された低雑音増幅器と、からな
る通信信号を受信するための受信端末を備えた無線通信
システム。 - 【請求項2】 前記帯域通過フィルタは、高温超電導部
品からなる請求項1記載の受信端末を備えた無線通信シ
ステム。 - 【請求項3】 前記等化器は、高温超電導部品からなる
請求項2記載の受信端末を備えた無線通信システム。 - 【請求項4】 前記帯域通過フィルタと等化器及び低雑
音増幅器は、寒冷環境下での運用のために低温保持装置
内に配置される請求項3記載の受信端末を備えた無線通
信システム。 - 【請求項5】 前記通信信号は、PCS信号とセルラー
信号からなるグループから選択される請求項1記載の受
信端末を備えた無線通信システム。 - 【請求項6】 前記等化器は、複数の共振器からなる請
求項1記載の受信端末を備えた無線通信システム。 - 【請求項7】 前記等化器は、更に複数の空洞を呈した
筐体からなり、前記共振器がそれぞれ各空洞の中に配置
される請求項6記載の受信端末を備えた無線通信システ
ム。 - 【請求項8】 前記共振器は、一組の非連続な共振器を
有し、且つその一組の非連続な共振器は結合されている
請求項6記載の受信端末を備えた無線通信システム。 - 【請求項9】 前記の非連続な共振器の組は、隣接され
ている請求項8記載の受信端末を備えた無線通信システ
ム。 - 【請求項10】 前記等化器は、高性能で外設の等化器
からなる請求項1記載の受信端末を備えた無線通信シス
テム。 - 【請求項11】 前記帯域通過フィルタは、自己等化型
フィルタからなる請求項1記載の受信端末を備えた無線
通信システム。 - 【請求項12】 前記自己等化型フィルタを配置した低
温維持装置を備える請求項11記載の受信端末を備えた
無線通信システム。 - 【請求項13】 前記自己等化型フィルタは、高温超電
導部品からなる請求項11記載の受信端末を備えた無線
通信システム。 - 【請求項14】 前記等化器は、高温超電導部品からな
る請求項13記載の受信端末を備えた無線通信システ
ム。 - 【請求項15】 通信信号の通過帯域を選択し、且つ該
通信信号の通過帯域内での遅延補償のための複素数ゼロ
点を設定するため複数の連結された段を有する高選択率
帯域通過フィルタと、該通信信号の通過帯域内で更なる
遅延補償を提供するために前記高選択率帯域通過フィル
タに連結された等化器と、からなる通信信号の受信のた
めの受信端末を備えた無線通信システム。 - 【請求項16】 前記高選択率帯域通過フィルタは、高
温超電導部品からなる請求項15記載の受信端末を備え
た無線通信システム。 - 【請求項17】 前記等化器は、更なる高温超電導部品
からなる請求項16記載の受信端末を備えた無線通信シ
ステム。 - 【請求項18】 通過帯域外の信号から前記高選択率帯
域過フィルタにより保護され、受信端末に雑音指数を設
定するため前記等化器に接続された低雑音増幅器を備え
る請求項15記載の受信端末を備えた無線通信システ
ム。 - 【請求項19】 前記高選択率帯域通過フィルタと等化
器及び低雑音増幅器は、寒冷環境下での運用のため低温
保持装置内に配置されている請求項18記載の受信端末
を備えた無線通信システム。 - 【請求項20】 前記通信信号は、PCS信号とセルラ
ー信号からなるグループから選択される請求項15記載
の受信端末を備えた無線通信システム。 - 【請求項21】 前記等化器は、複数の共振器からなる
請求項15記載の受信端末を備えた無線通信システム。 - 【請求項22】 前記等化器は、更に複数の空洞を呈し
た筐体からなり、前記共振器各々が、それぞれ各空洞の
中に配置される請求項21記載の受信端末を備えた無線
通信システム。 - 【請求項23】 前記共振器は、一組の非連続な共振器
を有し、且つその一組の非連続な共振器は結合されてい
る請求項22記載の受信端末を備えた無線通信システ
ム。 - 【請求項24】 前記の非連続な共振器の組は、隣接さ
れている請求項23記載の受信端末を備えた無線通信シ
ステム。 - 【請求項25】 前記等化器は、高性能で外設の等化器
からなる請求項23記載の受信端末を備えた無線通信シ
ステム。 - 【請求項26】 共振器群は、一組の非連続な共振器を
有し、通過帯域内での遅延補償のために複素数ゼロ点を
設定するためその一組の非連続な共振器は結合され、前
記共振器各々は、高温超電導材料からなり、その共振器
群を有する、帯域通過フィルタを備えた無線通信システ
ム。 - 【請求項27】 前記共振器の非連続な組は、隣接する
よう配置されている請求項26記載の帯域通過フィルタ
を備えた無線通信システム。 - 【請求項28】 前記共振器各々は、複数の空洞の中へ
それぞれ配置されるような空洞を呈した筐体からなる請
求項26記載の帯域通過フィルタを備えた無線通信シス
テム。 - 【請求項29】 前記筐体は、一組の非連続な共振器を
分離する壁を有し、その壁はその非連続な共振器を交差
結合するための孔を有する請求項26記載の帯域通過フ
ィルタを備えた無線通信システム。 - 【請求項30】 更なる遅延補償を提供するため前記帯
域通過フィルタに接続される等化器を備えた請求項26
記載の無線通信システム。 - 【請求項31】 前記等化器は、高温超電導部品からな
る請求項30記載の無線通信システム。 - 【請求項32】 雑音指数を設定するため前記等化器へ
前記帯域通過フィルタを接続する低雑音増幅器を有する
請求項30記載の無線通信システム。 - 【請求項33】 前記等化器は、高性能等化器である請
求項32記載の無線通信システム。 - 【請求項34】 前記等化器は、多重共振装置からなる
請求項32記載の無線通信システム。 - 【請求項35】 前記多重共振装置は、複数の空洞を呈
した筐体からなる請求項34記載の無線通信システム。 - 【請求項36】 前記多重共振装置は、更に少なくとも
二つの結合された非連続な共振器を有する請求項35記
載の無線通信システム。 - 【請求項37】 前記の二つの非連続な共振器は、隣接
されている請求項36記載の無線通信システム。
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