JP2003008305A - 空中線共用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 各チャネルの送信波を通過させる帯域通過フ
ィルタをｎ（ｎ≧２）個使用し、小型化を図り、コスト
を低減できる空中線共用器を提供する。 【解決手段】 第１のハイブリッド１１の端子Ｔ１２と
第２のハイブリッド１２の端子Ｔ２１の間に、電力分配
器２１と、帯域通過フィルタ３１，３２と電力合成器４
１を縦続接続し、第１のハイブリッド１１の端子Ｔ１３
と第２のハイブリッド１２の端子Ｔ２４の間に、電力分
配器２２と、帯域通過フィルタ３３，３４と電力合成器
４２を縦続接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空中線共用装置に
係わり、特に、ＶＨＦ，ＵＨＦ帯のテレビジョン放送機
構における送信用アンテナを、複数の送信機で共用する
際に有効な技術にに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の空中線共用装置の概略
構成を示すブロック図である。同図に示すように、従来
の空中線共用装置においては、隣接する各第２のハイブ
リッド回路（Ｈ１４ａ，Ｈ１５ａ，Ｈ２２ａ）の第２の
端子（Ｔｂ）と第１の端子（Ｔａ）とが互いに接続され
るとともに、両端の第２のハイブリッド回路（Ｈ１４
ａ）の第１の端子（Ｔａ）が無反射終端器（Ｒ）に、両
端の第２のハイブリッド回路（Ｈ２２ａ）の第２の端子
（Ｔｂ）がアンテナ（ＡＮＴ）に接続される。また、各
第２のハイブリッド回路（Ｈ１４ａ，Ｈ１５ａ，Ｈ２２
ａ）の第３の端子（Ｔｃ）と、各第１のハイブリッド回
路（Ｈ１４ｂ，Ｈ１５ｂ，Ｈ２２ｂ）の第３の端子（Ｔ
ｃ）との間には、それぞれ各チャネルの送信波を通過さ
せる帯域通過フィルタ（Ｂ１４ａ，Ｂ１５ａ，Ｂ２２
ａ）が接続され、各第１のハイブリッド回路（Ｈ１４
ａ，Ｈ１５ａ，Ｈ２２ａ）の第４の端子（Ｔｄ）と各第
１のハイブリッド回路（Ｈ１４ｂ，Ｈ１５ｂ，Ｈ２２
ｂ）の第４の端子（Ｔｄ）との間には、それぞれ各チャ
ネルの送信波を通過させる帯域通過フィルタ（Ｂ１４
ｂ，Ｂ１５ｂ，Ｂ２２ｂ）が接続される。

【０００３】さらに、各第１のハイブリッド回路（Ｈ１
４ｂ，Ｈ１５ｂ，Ｈ２２ｂ）の第１の端子（Ｔａ）は、
それぞれのチャネルの送信波を出力する送信機に接続さ
れ、各第１のハイブリッド回路（Ｈ１４ｂ，Ｈ１５ｂ，
Ｈ２２ｂ）の第２の端子（Ｔａ）は、それぞれ無反射終
端器（Ｒ）に接続される。ここで、各第１および第２の
ハイブリッド回路、各帯域通過フィルタは、それぞれ各
チャネルの送信波を通過させる定インピーダンス帯域通
過フィルタを構成する。即ち、第２のハイブリッド回路
（Ｈ１４ａ）、第１のハイブリッド回路（Ｈ１４ｂ）、
および帯域通過フィルタ（Ｂ１４ａ，Ｂ１４ｂ）は、１
４チャネルの送信波を通過させる定インピーダンス帯域
通過フィルタを、第２のハイブリッド回路（Ｈ１５
ａ）、第１のハイブリッド回路（Ｈ１５ｂ）、および帯
域通過フィルタ（Ｂ１５ａ，Ｂ１５ｂ）は、１５チャネ
ルの送信波を通過させる定インピーダンス帯域通過フィ
ルタを、また、第２のハイブリッド回路（Ｈ２２ａ）、
第１のハイブリッド回路（Ｈ２２ｂ）、および帯域通過
フィルタ（Ｂ２２ａ，Ｂ２２ｂ）は、２２チャネルの送
信波を通過させる定インピーダンス帯域通過フィルタを
構成する。

【０００４】以下、１４チャネルの送信波を例に挙げ
て、図１２に示す空中線共用装置の動作を簡単に説明す
る。図１２に示す空中線共用装置において、第１のハイ
ブリッド回路（Ｈ１４ｂ）の第１の端子（Ｔａ）から入
力された１４チャネルの送信波は、それぞれ帯域通過フ
ィルタ（Ｂ１４ａ，Ｂ１４ｂ）を通って、第２のハイブ
リッド回路（Ｈ１４ａ）に入力され、第２のハイブリッ
ド回路（Ｈ１４ａ）の第２の端子（Ｔｂ）から出力され
る。この第２のハイブリッド回路（Ｈ１４ａ）から出力
された１４チャネルの送信波は、第２のハイブリッド回
路（Ｈ１５ａ）に入力され、帯域通過フィルタ（Ｂ１５
ａ，Ｂ１５ｂ）で全反射され、第２のハイブリッド回路
（Ｈ１５ａ）の第２の端子（Ｔｂ）から出力される。以
下、同様にして、アンテナ（ＡＮＴ）に至り、アンテナ
（ＡＮＴ）から放射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、従来のアナログ
方式のテレビジョン放送の他に、技術の進歩により、デ
ジタル方式のテレビジョン放送が開始されようとしてい
る。しかしながら、デジタル方式のテレビジョン放送に
採用される直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ；Orthogonal
Frequency Divison Multiplex）変調方式の変調波は、
従来のアナログ方式のテレビジョン放送のＮＴＳＣ方式
の変調波よりも、ピーク電圧値が大きく、そのため、前
述の図１２に示すアンテナ共用器では、各定インピーダ
ンス帯域通過フィルタ内の各帯域通過フィルタ（Ｂ１４
ａ，Ｂ１４ｂ，Ｂ１５ａ，Ｂ１５ｂ，Ｂ２２ａ，Ｂ２２
ｂ）の耐圧が不足するので、各定インピーダンス帯域通
過フィルタ内の帯域通過フィルタを増やす必要があっ
た。

【０００６】図１３は、前述の問題点を解決するため
に、本出願の前に本発明者により考案された定インピー
ダンス帯域通過フィルタの概略構成を示すブロック図で
ある。なお、この図１３に示す定インピーダンス帯域通
過フィルタは、各チャネル毎に、帯域通過フィルタを４
個使用する空中線共用器である。図１３に示す定インピ
ーダンス帯域通過フィルタにおいて、送信機から出力さ
れるｋチャネルの送信波は、ハイブリッド回路５１で２
分配され、このハイブリッド回路５１で分配された各送
信波は、ハイブリッド回路（５２，５４）、および帯域
通過フィルタ（３１，３２）から成る第１の定インピー
ダンス帯域通過フィルタと、ハイブリッド回路（５３，
５５）、および帯域通過フィルタ（３３，３４）から成
る第２の定インピーダンス帯域通過フィルタとに入力さ
れ、第１および第２の定インピーダンス帯域通過フィル
タを通過した送信波は、ハイブリッド回路５６で合成さ
れ、出力される。また、（１〜（ｋ−１））チャネル、
あるいは、（（ｋ＋１）〜ｎ）チャネルの送信波は、ハ
イブリッド回路５７で２分配され、ハイブリッド回路
（５４，５５）に入力され、帯域通過フィルタ（３１〜
３４）で全反射され、ハイブリッド回路（５４，５５）
を通過して、ハイブリッド回路５６で合成され、出力さ
れる。

【０００７】しかしながら、この図１３に示す空中線共
用器では、ハイブリッド回路が７個、無反射終端器
（Ｒ）が５個必要となり、回路が大型化するとともに、
回路が複雑化し、コストが高くなるという問題点があっ
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、各チャネルの送
信波を通過させる帯域通過フィルタを２ｎ（ｎ≧２）個
使用し、小型化を図り、コストを低減することが可能な
空中線共用器を提供することにある。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。

【０００８】

【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、各チャネル毎に設
けられ、各チャネルの送信波を通過させる複数のフィル
タ装置（定インピーダンスフィルタ）を備える空中線共
用装置であって、前記各フィルタ装置は、第１のハイブ
リッド回路と、第２のハイブリッド回路と、前記第１の
ハイブリッド回路の第３の端子と前記第２のハイブリッ
ド回路の第３の端子との間、並びに、前記第１のハイブ
リッド回路の第４の端子と前記第２のハイブリッド回路
の第４の端子との間に配置される、電力分配器と、ｎ
（ｎ≧２）個の帯域通過フィルタと、電力合成器との直
列回路とを有し、前記第１のハイブリッド回路は、第１
の端子に各チャネルの送信波が入力され、前記第２のハ
イブリッド回路は、第１の端子が、隣接する第２のハイ
ブリッド回路の第２の端子に、第２の端子が、隣接する
第２のハイブリッド回路の第１の端子に、それぞれ接続
されて縦続接続されるとともに、両端の第２のハイブリ
ッド回路における、第２の端子が、隣接する第２のハイ
ブリッド回路の第１の端子に接続されない第２のハイブ
リッド回路の第２の端子に、空中線に接続されることを
特徴とする。本発明の好ましい実施の形態では、前記第
１および第２の電力分配器、並びに、前記第１および第
２の電力合成器は、それぞれ各チャネルの送信波の中心
周数の波長をλｏとするとき、長さが、λｏ／４の同軸
線路で構成されることを特徴とする。

【０００９】

【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。

【００１０】［実施の形態１］図１は、本発明の実施の
形態の空中線共用器の概略構成を示すブロック図であ
る。同図に示すように、本実施の形態の空中線共用器に
おいても、各定インピーダンス帯域通過フィルタ（１０
_１，１０_ｋ，１０_ｎ）が、送信アンテナ（ＡＮＴ）に縦
続接続される。そして、前述の段落番号〔００１０〕で
説明した方法と同様な方法により、送信機から出力され
る各チャネルの送信波（ｆ_ｎ，ｆ_ｋ，ｆ_１；ｆ_ｎ＞ｆ_ｋ
＞ｆ_１）は、この定インピーダンス帯域通過フィルタ
（１０_１，１０_ｋ，１０_ｎ）を通過して、送信アンテナ
１１０に供給される。

【００１１】図２は、本実施の形態の空中線共用器に使
用される定インピーダンス帯域通過フィルタの概略構成
を示すブロック図である。なお、この図１に示す空中線
共用器は、図１３に示す空中線共用器と同様、各チャネ
ル毎に、帯域通過フィルタを４個使用する空中線共用器
である。本実施の形態では、第１のハイブリッド回路１
１の第２の端子（Ｔ_１２）と、第２のハイブリッド回路
１２の第１の端子（Ｔ_２１）との間に、第１の電力分配
器２１と、２個の帯域通過フィルタ（３１，３２）と、
第１の電力合成器４１とが縦続接続され、第１のハイブ
リッド回路１１の第３の端子（Ｔ_１３）と、第２のハイ
ブリッド回路１２の第４の端子（Ｔ_２４）との間に、第
２の電力分配器２２と、２個の帯域通過フィルタ（３
３，３４）と、第２の電力合成器４２とが縦続接続され
る。そして、第１のハイブリッド回路１１の第４の端子
（Ｔ_１４）に、各送信機から出力される各チャネルの送
信波が供給され、この各チャネルの送信波は、第２のハ
イブリッド回路１１の第２の端子（Ｔ_２２）から送信ア
ンテナ（ＡＮＴ）に供給される。

【００１２】また、（１〜（ｋ−１））チャネル、ある
いは、（ｎ〜（ｋ＋１）チャネルの送信波は、第２のハ
イブリッド回路１２の第３の端子（Ｔ_２３）に供給され
る。ここで、第１および第２の電力分配器（２１，２
２）、並びに、第１および第２の電力合成器（４１，４
２）は、それぞれ、長さがλｏ／４の同軸線路で構成さ
れる。なお、λｏは、各チャネルの送信波の中心周波数
の波長である。以下、図２に示す定インピーダンス帯域
通過フィルタの動作について説明する。図３に示すＱ変
成器１のＴ_０−Ｔ_１間の〔Ｆ〕マトリクスは、下記
（１）式で求められる。なお、図３において、Ｑ変成器
１は、同軸線路で構成され、その長さが（λ／４；λ
は、同軸線路を伝送する送信波の波長）で構成される。

【００１３】

【数１】 ここで、Ｚ_ｏは特性インピーダンスであり、Ｚ_ｏ＝１／
ｎ^１／２、また、Ｑ変成器１の長さをλ／４（ｍｌ＝π
／２）とすると、前述の（１）式は、下記（２）式のよ
うに変形できる。

【００１４】

【数２】

【００１５】また、図３において、Ｒ_Ｌ＝１とすると、
負荷抵抗部の合成抵抗（Ｒ_ＴＯ）は、１／ｎとなるの
で、図３に示すＴ_０から負荷抵抗部側を見たインピーダ
ンス（入力インピーダンス）（Ｚ_ｉｎ）および電圧反射
係数（Γ_ｉｎ）は、下記（３）式のように表される。

【００１６】

【数３】 Ｚ_ｉｎ＝（ＡＲ_ＴＯ＋Ｂ）／（ＣＲ_ＴＯ＋Ｄ） ＝（０×１／ｎ＋ｊ／ｎ^１／２）／（ｊｎ^１／２×１／ｎ＋０） ＝（ｊ／ｎ^１／２）／（ｊ／ｎ^１／２） ＝１ Γ_ｉｎ＝Ｓ_００＝（Ｚ_ｉｎ−Ｚ_１）／（Ｚ_ｉｎ＋Ｚ_１） ＝（１−１）／（１＋１） ＝０ ここで、Ｚ_１は、図３に示すＴ_０から、Ｑ変成器の入力
側を見たインピーダンスであり、ここでは、Ｚ_１は１で
ある。図４は、図３に示すＴ_ｏ−Ｔ_１−Ｔ_２ｋ間の等価
回路である。なお、図４において、Ｇはコンダクダンス
である。図４に示すＴ_ｏ−Ｔ_１−Ｔ_２ｋ間の〔Ｆ〕マト
リクスは、下記（４）式で求められる。

【００１７】

【数４】

【００１８】前述の（４）式の各要素Ａ_０ｋ，Ｂ_０ｋ，
Ｃ_０ｋ，Ｄ_０ｋより、電圧伝達係数Ｓ_０ｋは、下記
（５）式で求められる。

【数５】 Ｓ_０ｋ＝２／（Ａ_０ｋ＋Ｂ_０ｋ＋Ｃ_０ｋ＋Ｄ_０ｋ） ＝２／（ｊ（ｎ−１）／ｎ^１／２＋ｊ／ｎ^１／２＋ｊｎ^１／２） ＝−２ｊ／（ｎ^１／２−１／ｎ^１／２＋ｊ／ｎ^１／２＋ｊｎ^１／２） ＝−ｊ／ｎ^１／２ 図５は、図３に示すＴ_１から、Ｑ変成器の入力側を見た
等価回路である。図５において、図３に示すＴ_１から、
Ｑ変成器の入力側を見たインピーダンス（Ｚ_ｉｎ１）
は、下記（６）式のように表される。

【００１９】

【数６】 Ｚ_ｉｎ１＝（ＡＺ_１＋Ｂ）／（ＣＺ_１＋Ｄ） ＝（０×１＋ｊ／ｎ^１／２）／（ｊｎ^１／２＋０） ＝１／ｎ Ｙ_ｉｎ１＝１／Ｚ_ｉｎ１＝ｎ 図６は、図３に示すＴ_２ｋ−Ｔ_{２（ｋ＋１）}間の等価回
路である。この図６に示す等価回路から、図３に示すＴ
_２ｋ−Ｔ_{２（ｋ＋１）}間の〔Ｆ〕マトリクスは、下記
（７）式で求められる。

【００２０】

【数７】

【００２１】前述の（４）式の各要素Ａ_{ｋ（ｋ＋１）}，
Ｂ_{ｋ（ｋ＋１）}，Ｃ_{ｋ（ｋ＋１）}，Ｄ_{ｋ（ｋ＋１）}よ
り、電圧伝達係数Ｓ_{ｋ（ｋ＋１）}は、下記（５）式で求
められる。

【数８】 Ｓ_{ｋ（ｋ＋１）}＝２／（Ａ_{ｋ（ｋ＋１）}＋Ｂ_{ｋ（ｋ＋１）}＋Ｃ_{ｋ（ｋ＋１）}＋ Ｄ_{ｋ（ｋ＋１）}） ＝２／（１＋０＋２ｎ−２＋１） ＝１／ｎ また、図６に示すＴ_２ｋから、Ｔ_{２（ｋ＋１）}側を見た
インピーダンス（Ｚ_{ｉ ｎｋ}）は、下記（９）式のように
表される。

【数９】 Ｚ_ｉｎｋ＝（Ａ_{ｋ（ｋ＋１）}Ｒ_Ｌ＋Ｂ_{ｋ（ｋ＋１）}）／（Ｃ_{ｋ（ｋ＋１）}Ｒ_Ｌ ＋Ｄ_{ｋ（ｋ＋１）}） ＝（１×１＋０）／（２（ｎ−１）×１＋１） ＝１／（２ｎ−１）

【００２２】また、アドミッタンス（Ｙ_ｉｎｋ）、およ
び、電圧反射係数（Γ_ｉｎｋ）は、下記（１０）式で求
められる。

【数１０】 Ｙ_ｉｎｋ＝１／Ｚ_ｉｎｋ ＝２ｎ−１ Γ_ｉｎｋ＝（Ｙ_Ｌ−Ｙ_ｉｎｋ）／（Ｙ_Ｌ＋Ｙ_ｉｎｋ） ＝（１／Ｒ_Ｌ−Ｙ_ｉｎｋ）／（１／Ｒ_Ｌ＋Ｙ_ｉｎｋ） ＝（１−（２ｎ−１））／（１＋（２ｎ−１）） ＝（１−ｎ）／ｎ＝Ｓ_ｋｋ

【００２３】以上の結果より、図３に示すＱ変成器１の
〔Ｓ〕マトリクスの一般式〔Ｓ_ｎ〕は、下記（１１）式
で求めることができる。

【００２４】

【数１１】 したがって、ｎ＝２ときの〔Ｓ〕マトリクス〔Ｓ_２〕
は、下記（１２）式のように表される。

【００２５】

【数１２】 また、ｎ＝３ときの〔Ｓ〕マトリクス〔Ｓ_３〕は、下記
（１３）式のように表される。

【００２６】

【数１３】 さらに、ｎ＝４ときの〔Ｓ〕マトリクス〔Ｓ_４〕は、下
記（１４）式のように表される。

【００２７】

【数１４】

【００２８】図７は、図２に示す定インピーダンス帯域
通過フィルタにおける、第１の電力分配器２１、２個の
帯域通過フィルタ（３１，３２）、および第１の電力合
成器４１、あるいは、第２の電力分配器２２、２個の帯
域通過フィルタ（３３，３４）、および第２の電力合成
器４２の部分を示す図である。図７に示す端子Ｔ_ｉに、
Ｅ_ｉｉの入力電圧を加えると、端子Ｔ_１１，Ｔ_１２の出
力電圧（Ｅ_１１，Ｅ_１２）は、下記（１５）式で求める
ことができる。

【００２９】

【数１５】

【００３０】帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１，ＢＰＦ２）
は、電圧反射係数（Γ_ｋ）、および電圧伝達関数（Ｓ_ｋ
（ｘ））等が同じ特性を有するものとすると、端子Ｔ
_１１，Ｔ_１２の反射電圧（Ｅ_１１Γ，Ｅ_１２Γ）は、下
記（１６）式で求められる。

【数１６】 Ｅ_１１Γ＝Ｅ_１２Γ＝−ｊΓ_ｋＥ_１１／２^１／２ 図７に示す端子Ｔ_ｉにおける反射電圧（Ｅ_ｉΓ）は、下
記（１７）式で求められる。

【００３１】

【数１７】 この（１７）式から分かるように、図７の端子Ｔ_ｉに
は、端子Ｔ_ｉ−Ｔ_ｏ間に、単独で帯域通過フィルタ（Ｂ
ＰＦ１，ＢＰＦ２）を単独で配置した場合と同じ反射電
圧が出力される。

【００３２】次に、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１，ＢＰ
Ｆ２）の電圧伝達関数（Ｓ_ｋ（ｘ））によって、図７に
示す端子Ｔ_２１，Ｔ_２２に出力される電圧（Ｅ_２１，Ｅ
_２２）は、下記（１８）式で求められる。

【数１８】 Ｅ_２１＝Ｅ_２２＝−ｊＳ_ｋ（ｘ）Ｅ_１１／２^１／２ この電圧（Ｅ_２１，Ｅ_２２）により、図７の端子Ｔ_ｏに
おける合成電圧は、下記（１９）式で求められる。

【００３３】

【数１９】

【００３４】この（１９）式から分かるように、図７の
端子Ｔ_ｏには、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１，ＢＰＦ
２）の電圧伝達関数（Ｓ_ｋ（ｘ））に比例した電圧が出
力される。このことは、図７に示す端子Ｔ_ｉ−Ｔ_ｏ間
は、端子Ｔ_ｉ−Ｔ_ｏ間に、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ
１）、あるいは、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ２）を単独
で配置した場合と等価となる。図２に示すハイブリッド
回路（１１，１２）の〔Ｓ〕マトリクスは、下記（２
０）式で表される。

【００３５】

【数２０】 したがって、図２に示す端子Ｔ_１４に入力電圧（Ｅ_ｋ）
を加えた場合に、各端子に接続される電圧は、下記（２
１）式で表される。

【００３６】

【数２１】

【００３７】この（２１）式から分かるように、ハイブ
リッド回路１１の端子Ｔ_１４に、Ｅ _ｋの入力電圧を加え
た場合に、端子Ｔ_１２には、−ｊＥ_ｋ／２^１／２の出力
電圧が、端子Ｔ_１３には、Ｅ_ｋ／２^１／２の出力電圧が
得られる。そして、帯域通過フィルタ（３１〜３４）で
の反射により、ハイブリッド回路１１の端子Ｔ_１２には
Ｅ_１２Γの反射電圧が、端子Ｔ_１３にはＥ_１３Γの反射
電圧が出力される。この反射電圧（Ｅ_１２Γ，
Ｅ_１３Γ）は、前述の（１７）式を用いて、下記（２
２）式で表される。

【数２２】Ｅ_１２Γ＝ｊΓ_ｋＥ_ｋ／２^１／２ Ｅ_１３Γ＝−Γ_ｋＥ_ｋ／２^１／２ 図２に示すハイブリッド回路１１の各端子における反射
電圧は、下記（２３）式で求められる。

【００３８】

【数２３】

【００３９】この（２３）式から分かるように、反射電
圧は、ハイブリッド回路１１の端子Ｔ_１１にのみ出力さ
れ、この反射電圧は、無反射終端器（Ｒ）に吸収され
る。これにより、図２に示す回路を定インピーダンス化
することができる。また、図２に示す端子Ｔ_２１，Ｔ
_２４における出力電圧（Ｅ_２１，Ｅ_２２）は、前述の
（１９）式から、下記（２４）式のように表される。

【数２４】Ｅ_２１＝ｊＳ_ｋ（ｘ）Ｅ_ｋ／２^１／２ Ｅ_２２＝−ｊＳ_ｋ（ｘ）Ｅ_ｋ／２^１／２ この（２４）式に示す電圧により、ハイブリッド回路１
２の各端子の合成出力電圧は、下記（２５）式により求
められる。

【００４０】

【数２５】

【００４１】この（２５）式から分かるように、ハイブ
リッド回路１２の端子Ｔ_２２には、入力電圧Ｅ_ｋと、帯
域通過フィルタ（３１〜３４）の電圧伝達関数Ｓ
_ｋ（ｘ）とに比例した合成出力電圧が出力される。さら
に、本実施の形態では、各帯域通過フィルタ（３１〜３
４）に印加される電圧は、入力電圧（Ｅ_ｋ）の半分（Ｅ
_ｋ／２）となるので、各帯域通過フィルタ（３１〜３
４）として、耐圧の低いものが使用可能となる。さら
に、前述の図１３に示す空中線共用器に比して、小型化
を図り、コストを低減することが可能となる。

【００４２】図２に示すハイブリッド回路１２の端子Ｔ
_２３に、隣り合う定インピーダンス帯域通過フィルタか
ら出力されるＥ_ｋ＋１の電圧が印加された場合に、ハイ
ブリッド回路１２の各端子に出力される電圧は、下記
（２６）式で求められる。

【００４３】

【数２６】

【００４４】この（２６）式から分かるように、ハイブ
リッド回路１２の端子Ｔ_２３に、隣り合う定インピーダ
ンス帯域通過フィルタから出力されるＥ_ｋ＋１の電圧が
印加された場合、ハイブリッド回路１２の端子Ｔ_２１，
Ｔ_２４にのみ電圧が出力され、その電圧は、下記（２
７）式で表される。

【数２７】Ｅ_２１＝−ｊＥ_ｋ＋１／２^１／２ Ｅ_２４＝Ｅ_ｋ＋１／２^１／２ したがって、ハイブリッド回路１２の端子Ｔ_２１，Ｔ
_２４における、帯域通過フィルタ（３１〜３４）で反射
された反射電圧は、下記（２８）式で表される。

【数２８】Ｅ_２１Γ＝ｊΓ_ｋＥ_ｋ＋１／２^１／２ Ｅ_２４Γ＝−Γ_ｋＥ_ｋ＋１／２^１／２ この（２８）式に示す反射電圧により、ハイブリッド回
路１２の各端子に出力される電圧は、下記（２９）式で
求められる。

【００４５】

【数２９】

【００４６】この（２９）式から分かるように、ハイブ
リッド回路１２の端子Ｔ_２２には、電圧Ｅ_ｋ＋１と、帯
域通過フィルタ（３１〜３４）の電圧反射係数Γ_ｋとに
比例した合成出力電圧が出力される。前述の（２６）式
で表される電圧が、帯域通過フィルタ（３１〜３４）を
通過した後の、ハイブリッド回路１１の端子Ｔ_１２，Ｔ
_１３における電圧（Ｅ_１２Ｓ，Ｅ_１３Ｓ）は、下記（３
０）式で表される。

【数３０】 Ｅ_１２Ｓ＝ｊＳ_ｋ（ｘ）Ｅ_ｋ＋１／２^１／２ Ｅ_１３Ｓ＝−Ｓ_ｋ（ｘ）Ｅ_ｋ＋１／２^１／２ この（３０）式に示す電圧により、ハイブリッド回路１
１の各端子に出力される電圧は、下記（３１）式により
求められる。

【００４７】

【数３１】

【００４８】この（３１）式から分かるように、ハイブ
リッド回路１２の端子Ｔ_２３に加えられ、帯域通過フィ
ルタ（３１〜３４）を通過した電圧は、ハイブリッド回
路１１の端子Ｔ_１１に出力され、無反射終端器（Ｒ）に
吸収される。以上説明したように、図２において、ハイ
ブリッド回路１１の端子Ｔ_１４に加えられた電圧Ｅ_ｋ、
ハイブリッド回路１２の端子Ｔ_２３に加えられた電圧Ｅ
_{ｋ＋ １}は、ハイブリッド回路１２の端子Ｔ_２２にＥ_ｋ＋
Ｅ_ｋ＋１として合成出力される。

【００４９】［実施の形態２］図８は、本発明の実施の
形態２の空中線共用器に使用される定インピーダンス帯
域通過フィルタの概略構成を示すブロック図である。本
実施の形態は、第１の電力分配器２１と、第１の電力合
成器４１との間、並びに、第２の電力分配器２２と、第
２の電力合成器４２との間に、並列接続された３個の帯
域通過フィルタ（３１〜３３，３４〜３６）を配置した
点で、前述の実施の形態１の空中線共用器と相異する。
図９は、図８に示す定インピーダンス帯域通過フィルタ
における、第１の電力分配器２１、３個の帯域通過フィ
ルタ（３１〜３３）、および第１の電力合成器４１、あ
るいは、第２の電力分配器２２、３個の帯域通過フィル
タ（３４〜３６）、および第２の電力合成器４２の部分
を示す図である。図９に示す端子Ｔ_ｉに、Ｅ_ｉｉの入力
電圧を加えると、端子Ｔ_１１，Ｔ_１２，Ｔ_１３の出力電
圧（Ｅ_１１，Ｅ_１２，Ｅ_１３）は、下記（３２）式で求
めることができる。

【００５０】

【数３２】

【００５１】帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１〜２）は、電
圧反射係数（Γ_ｋ）、および電圧伝達関数（Ｓ
_ｋ（ｘ））等が同じ特性を有するものとすると、端子Ｔ
_１１，Ｔ_１２，Ｔ_１３の反射電圧（Ｅ_１１Γ，
Ｅ_１２Γ，Ｅ_１３Γ）は、下記（３３）式で求められ
る。

【数３３】Ｅ_１１Γ＝Ｅ_１２Γ＝Ｅ_１３Γ＝−ｊΓ_ｋＥ
_ｉｉ／３^１／２ 図９に示す端子Ｔ_ｉにおける反射電圧（Ｅ_ｉΓ）は、下
記（３４）式で求められる。

【００５２】

【数３４】

【００５３】また、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１〜３，
ＢＰＦ４〜６）の電圧伝達関数（Ｓ _ｋ（ｘ））によっ
て、図９に示す端子Ｔ_２１，Ｔ_２２，Ｔ_２３に出力され
る電圧（Ｅ_２１，Ｅ_２２，Ｅ_２３）は、下記（３５）式
で求められる。

【数３５】Ｅ_２１＝Ｅ_２２＝Ｅ_２３＝−ｊＳ_ｋ（ｘ）Ｅ
_１１／３^１／２ この電圧（Ｅ_２１，Ｅ_２２，Ｅ_２３）により、図９の端
子Ｔ_ｏにおける合成電圧は、下記（３６）式で求められ
る。

【００５４】

【数３６】

【００５５】この（３６）式から分かるように、図９の
端子Ｔ_ｏには、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１〜３，ＢＰ
Ｆ４〜６）の電圧伝達関数（Ｓ_ｋ（ｘ））に比例した電
圧が出力される。このことは、図９に示す端子Ｔ_ｉ−Ｔ
_ｏ間は、端子Ｔ_ｉ−Ｔ_ｏ間に、単独の帯域通過フィルタ
（ＢＰＦ１〜３，ＢＰＦ４〜６）を配置した場合と等価
となる。なお、この（３６）式と、前述の（１９）式と
は、同じであり、図８に示すハイブリッド回路１２の端
子Ｔ_２２，Ｔ_２３から出力される電圧は、前述の実施の
形態１と同じであるので、その詳細な説明は省略する。

【００５６】本実施の形態においても、ハイブリッド回
路１２の端子Ｔ_２２には、入力電圧Ｅ_ｋと、帯域通過フ
ィルタ（３１〜３６）の電圧伝達関数Ｓ_ｋ（ｘ）とに比
例した合成出力電圧が出力される。さらに、本実施の形
態では、各帯域通過フィルタ（３１〜３６）に印加され
る電圧は、入力電圧（Ｅ_ｋ）の（１／６^１／２）となる
ので、各帯域通過フィルタ（３１〜３４）として、耐圧
の低いものが使用可能となる。さらに、前述の図１３に
示す空中線共用器に比して、小型化を図り、コストを低
減することが可能となる。

【００５７】［実施の形態３］図１０は、本発明の実施
の形態２の空中線共用器に使用される定インピーダンス
帯域通過フィルタの概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態は、第１の電力分配器２１と、第１の電力
合成器４１との間、並びに、第２の電力分配器２２と、
第２の電力合成器４２との間に、並列接続された４個の
帯域通過フィルタ（３１〜３４，３５〜３８）を配置し
た点で、前述の実施の形態１の空中線共用器と相異す
る。図１１は、図１０に示す定インピーダンス帯域通過
フィルタにおける、第１の電力分配器２１、４個の帯域
通過フィルタ（３１〜３４）、および第１の電力合成器
４１、あるいは、第２の電力分配器２２、４個の帯域通
過フィルタ（３５〜３８）、および第２の電力合成器４
２の部分を示す図である。図１１に示す端子Ｔ_ｉに、Ｅ
_ｉｉの入力電圧を加えると、端子Ｔ_１１，Ｔ_１２，Ｔ
_１３，Ｔ_１４の出力電圧（Ｅ_１１，Ｅ_１２，Ｅ_１３，Ｅ
_１４）は、下記（３７）式で求めることができる。

【００５８】

【数３７】

【００５９】帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１〜４）は、電
圧反射係数（Γ_ｋ）、および電圧伝達関数（Ｓ
_ｋ（ｘ））等が同じ特性を有するものとすると、端子Ｔ
_１１，Ｔ_１２，Ｔ_１３，Ｔ_１４の反射電圧（Ｅ_１１Γ，
Ｅ_１２Γ，Ｅ_１３Γ，Ｅ_１４Γ）は、下記（３８）式で
求められる。

【数３８】Ｅ_１１Γ＝Ｅ_１２Γ＝Ｅ_１３Γ＝Ｅ_１４Γ＝
−ｊΓ_ｋＥ_ｉｉ／２ 図１１に示す端子Ｔ_ｉにおける反射電圧（Ｅ_ｉΓ）は、
下記（３９）式で求められる。

【００６０】

【数３９】

【００６１】また、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１〜４，
ＢＰＦ５〜８）の電圧伝達関数（Ｓ _ｋ（ｘ））によっ
て、図１１に示す端子Ｔ_２１，Ｔ_２２，Ｔ_２３，Ｔ_２４
に出力される電圧（Ｅ_２１，Ｅ_２２，Ｅ_２３，Ｅ_２４）
は、下記（４０）式で求められる。

【数４０】Ｅ_２１＝Ｅ_２２＝Ｅ_２３＝Ｅ_２４＝−ｊＳ_ｋ
（ｘ）Ｅ_ｉｉ／２ この電圧（Ｅ_２１，Ｅ_２２，Ｅ_２３，Ｅ_２４）により、
図１１の端子Ｔ_ｏにおける合成電圧は、下記（４１）式
で求められる。

【００６２】

【数４１】

【００６３】この（４１）式から分かるように、図１１
の端子Ｔ_ｏには、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ１〜４，Ｂ
ＰＦ５〜８）の電圧伝達関数（Ｓ_ｋ（ｘ））に比例した
電圧が出力される。このことは、図１１に示す端子Ｔ_ｉ
−Ｔ_ｏ間は、端子Ｔ_ｉ−Ｔ_ｏ間に、単独の帯域通過フィ
ルタ（ＢＰＦ１〜４，ＢＰＦ５〜８）を配置した場合と
等価となる。なお、この（４１）式と、前述の（１９）
式とは、同じであり、図１０に示すハイブリッド回路１
２の端子Ｔ_２２，Ｔ_２３から出力される電圧は、前述の
実施の形態１と同じであるので、その詳細な説明は省略
する。本実施の形態においても、ハイブリッド回路１２
の端子Ｔ_２２には、入力電圧Ｅ_ｋと、帯域通過フィルタ
（３１〜３８）の電圧伝達関数Ｓ_ｋ（ｘ）とに比例した
合成出力電圧が出力される。

【００６４】さらに、本実施の形態では、各帯域通過フ
ィルタ（３１〜３８）に印加される電圧は、入力電圧
（Ｅ_ｋ）の（１／８^１／２）となるので、各帯域通過フ
ィルタ（３１〜３４）として、耐圧の低いものが使用可
能となる。さらに、前述の図１３に示す空中線共用器に
比して、小型化を図り、コストを低減することが可能と
なる。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。

【００６５】

【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、各チャネルの送信波
を通過させる帯域通過フィルタを２ｎ（ｎ≧２）個使用
し、小型化を図り、コストを低減することが可能な空中
線共用器を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の空中線共用器の概略構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１の空中線共用器に使用さ
れる定インピーダンス帯域通過フィルタの概略構成を示
すブロック図である。

【図３】図２に示す定インピーダンス帯域通過フィルタ
における電力分配器（または、電力合成器）の〔Ｓ〕マ
トリクスを説明するための図である。

【図４】図２に示す定インピーダンス帯域通過フィルタ
における電力分配器（または、電力合成器）の〔Ｓ〕マ
トリクスを説明するための図である。

【図５】図２に示す定インピーダンス帯域通過フィルタ
における電力分配器（または、電力合成器）の〔Ｓ〕マ
トリクスを説明するための図である。

【図６】図２に示す定インピーダンス帯域通過フィルタ
における電力分配器（または、電力合成器）の〔Ｓ〕マ
トリクスを説明するための図である。

【図７】図２に示す定インピーダンス帯域通過フィルタ
における、電力分配器、２個の帯域通過フィルタ、およ
び電力合成器の部分を取り出して示す図である。

【図８】本発明の実施の形態２の空中線共用器に使用さ
れる定インピーダンス帯域通過フィルタの概略構成を示
すブロック図である。

【図９】図８に示す定インピーダンス帯域通過フィルタ
における、電力分配器、３個の帯域通過フィルタ、およ
び電力合成器の部分を取り出して示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態３の空中線共用器に使用
される定インピーダンス帯域通過フィルタの概略構成を
示すブロック図である。

【図１１】図１０に示す定インピーダンス帯域通過フィ
ルタにおける、電力分配器、３個の帯域通過フィルタ、
および電力合成器の部分を取り出して示す図である。

【図１２】従来の空中線共用装置の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図１３】従来の空中線共用装置の問題点を解決するた
めに、本出願の前に本発明者により考案された定インピ
ーダンス帯域通過フィルタの概略構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１…Ｑ変成器、１０_１，１０_ｋ，１０_ｎ…定インピーダ
ンス帯域通過フィルタ、１１，１２，５１〜５７，Ｈ１
４ａ，Ｈ１４ｂ，Ｈ１５ａ，Ｈ１５ｂ，Ｈ２２ａ，Ｈ２
２ｂ…ハイブリッド回路、２１，２２…電力分配器、３
１〜３８，ＢＰＦ１〜ＢＰＦ８，Ｂ１４ａ，Ｂ１４ｂ，
Ｂ１５ａ，Ｂ１５ｂ，Ｂ２２ａ，Ｂ２２ｂ…帯域通過フ
ィルタ、４１，４２…電力合成器、ＡＮＴ…アンテナ、
Ｒ…無反射終端器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各チャネル毎に設けられ、各チャネルの
   送信波を通過させる複数のフィルタ装置を備える空中線
   共用装置であって、 前記各フィルタ装置は、第１の端子に各チャネルの送信
   波が入力されるとともに、第３および第４の端子から出
   力される送信波が互いに９０°の位相差を有する第１の
   ハイブリッド回路と、 前記第１のハイブリッド回路の第３の端子に接続される
   第１の電力分配器と、 前記第１の電力分配器に接続され、各チャネルの送信波
   を通過させる第１群ののｎ（ｎ≧２）個の帯域通過フィ
   ルタと、 前記第１群の帯域通過フィルタに接続される第１の電力
   合成器と、 前記第１のハイブリッド回路の第４の端子に接続される
   第２の電力分配器と、 前記第２の電力分配器に接続され、各チャネルの送信波
   を通過させる第２群のｎ（ｎ≧２）個の帯域通過フィル
   タと、 前記第２群の帯域通過フィルタに接続される第２の電力
   合成器と、 第３の端子に前記第１の電力合成器が、第４の端子に前
   記第２の電力合成器が接続される第２のハイブリッド回
   路とを有し、 前記第２のハイブリッド回路は、第１の端子が、隣接す
   る第２のハイブリッド回路の第２の端子に、第２の端子
   が、隣接する第２のハイブリッド回路の第１の端子に、
   それぞれ接続されて縦続接続されるとともに、両端の第
   ２のハイブリッド回路における、第２の端子が、隣接す
   る第２のハイブリッド回路の第１の端子に接続されない
   第２のハイブリッド回路の第２の端子に、空中線に接続
   されることを特徴とする空中線共用装置。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の電力分配器、並び
   に、前記第１および第２の電力合成器は、それぞれ各チ
   ャネルの送信波の中心周数の波長をλｏとするとき、長
   さが、λｏ／４の同軸線路で構成されることを特徴とす
   る請求項１に記載の空中線共用装置。