JP2006054812A

JP2006054812A - 分配器および通信方法

Info

Publication number: JP2006054812A
Application number: JP2004236675A
Authority: JP
Inventors: Masanori Washiro; 賢典和城
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-16
Also published as: JP4379254B2; US8140042B2; CN102097671A; US20060035585A1; CN1744378B; CN1744378A; KR20060050416A; KR101164243B1

Abstract

【課題】無線機送受信モジュールの出力信号を有線で他の複数の無線機送受信モジュールに伝送するために、各ポート間で挿入損が一定で、安価且つ小型な分配器を提供する。
【解決手段】分配器１００は、ポート１〜６を有し、配線基板１１に６本の信号伝送線路１２を配線され、各信号伝送線路１２の一端は分岐点１３に接続される。また、各信号伝送線路１２には、減衰器１４が設けられる。各減衰器１４は、同じ減衰量を有する。また、１本の分配器接続用伝送線路１５が配線され、この分配器接続用伝送線路１５にインピーダンス変換器１６、スイッチ付きコネクタ１７が設けられる。減衰器と分配器を一体化することで、安価且つ小型化の多端末無線通信の評価・開発システム用分配器を得られる。また、２つの分配器１００を接続することができる。そのため、ポート数を増やすことができ、即ち同時に接続できる無線機の数を増やすことができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、無線機送受信モジュールの信号を有線で送受信するための３つ以上の複数のポートを有する分配器および通信方法に関する。詳しくは、無線機送受信モジュールの出力信号を有線で他の複数の無線機送受信モジュールに伝送する際に、無線機送受信モジュールから出力される高周波信号を複数に分配する分配器において、高周波信号を伝送するための３つ以上の信号伝送線路と、各信号伝送線路の一端が接続される分岐点とを備え、その分岐点において各信号伝送線路には、減衰器が配置される構成とし、また他の分配器と接続するための信号伝送線路をさらに備える構成とすることによって、各ポート間で挿入損が一定となるため、各無線機が同じ状態で通信を行うことができ、また分配器同士の接続ができるようにした分配器等に係るものである。

無線機または無線機用ソフトウエアの評価・開発を行う場合、外部からのノイズや反射波の影響を受けずに安定して通信できる状態をつくりだすため、無線機同士を同軸ケーブル等の有線で接続することがある。

従来、１つの信号を２つに分割する分配器は広く知られている。（例えば、特許文献１参照）。

この場合、電力分配器は、入力端子と、２つの分配端子と、入力端子および分配端子の間をそれぞれ接続する設定波長の１／４、または設定波長の１／４と半波長の整数倍の線路長を有する２つの分岐線路と、分配端子間に接続されたアイソレーション抵抗とを備えたものである。

また、１つの入力ポートから入力された信号を複数の出力ポートに分配する分配器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この場合、高周波電力分配合成器は、高周波電力を複数に分配し、または、これらを合成する電力分配合成器であって、誘電体基板上に積層された誘電体多層薄膜および金属薄膜とによって形成されるスロット回路、平行平板状の平衡線路、コプレーナ線路、マイクロストリップ線路およびストリップ線路等の伝送線路によって構成され、
特性インピーダンスＺのスロット線路または平行平板状線路からなる第１の線路を、特性インピーダンスＺ／２のスロット線路または平行平板状平衡線路からなる第２および第３の線路に接続することによって構成した直列２分配回路と、特性インピーダンスＺ’のコプレーナ線路、マイクロストリップ線路またはストリップ線路からなる第４の線路を、特性インピーダンス２Ｚ’のコプレーナ線路、マイクロストリップ線路またはストリップ線路からなる第５の線路および第６の線路の接続することによって構成した並列２分配回路と、直列２分配回路と並列分配回路との間に接続される第２および第３の線路と第４の線路とを接続する線路変換部を備え、１つの直列分配回路に２つの並列分配回路を接続し、第１の線路のインピーダンスをＺｏとするときに、第５および第６の線路の各々における特性インピーダンスがＺｏに等しくなるように構成したものである。

また、マイクロ波電力分配器が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この場合、電力分配を行う部分を導波管構造としているため、伝送損失が低減できる。

特開２０００−３０７３１３号公報（第２，３頁、第１図）特開平９−２４６８１７号公報（第３，４頁、第１図）特開平８−２９３７０７号公報（第３，４頁）

無線機または無線機用ソフトウエアの評価・開発を行う場合、外部からのノイズや反射波の影響を受けずに安定して通信できる状態をつくりだすためには、外来のノイズを避け、各無線機の発振する電波のみを受け取れる状況にする必要がある。また、直接波と反射波の干渉の影響を避けるため、無線端末を有線で接続することが望ましい。

しかし、従来の高周波信号分配器であるウィルキンソンカプラやハイブリッドカプラ、あるいはそれらの組み合わせでは、各ポート間の挿入損を一定にするような評価・開発システムを組むことができない。従来の分配器や減衰器を組み合わせることで理想的な状態ではないが使用可能な評価・開発システムを組んだとしても大掛かりな構成になってしまう。

例えば、上述した特許文献１の場合、すべてのポート間で等しく信号を分配するような無線機評価系を組むことができない。また、信号の強度を所望の値に設定するために分配器と減衰器を組み合わせて使用する必要があり、複雑で大掛かりなネットワークを構築する必要があるという欠点があった。

また、上述した特許文献２の場合、入力ポート、出力ポートが特定され、すべてのポート間で挿入損が一定にはならないため、３つ以上の無線機の評価には利用できない。

また、無線機を評価するために上述した特許文献３の低損失の分配器を用いる場合、信号強度が強すぎるため受信側で信号が歪むという問題がある。そのため、安定した無線通信を行うためには、ある程度に減衰した信号を受信側に送る必要がある。

そこで、この発明は、各ポート間で挿入損が一定で、各無線機が同じ状態で通信を行うことができると共に、安価且つ小型化を図ることができるようにした分配器および通信方法を提供することを目的とする。

この発明に係る分配器は、無線機送受信モジュールの出力信号を有線で他の複数の無線機送受信モジュールに伝送する際に、無線機送受信モジュールから出力される高周波信号を複数に分配する分配器において、無線機送受信モジュールの出力信号を有線で他の複数の無線機送受信モジュールに伝送する際に、無線機送受信モジュールから出力される高周波信号を複数に分配する分配器において、高周波信号を伝送するための３つ以上の信号伝送線路と、該信号伝送線路の一端が接続される分岐点とを備え、信号伝送線路には、分岐点において減衰器が配置されるものである。

また、この発明に係る通信方法は、高周波信号を伝送するための３つ以上の信号伝送線路と、信号伝送線路の一端が接続される分岐点とを備え、その分岐点において減衰器が配置される分配器を用い、複数の無線機送受信モジュールの間に有線で通信を行う通信方法において、複数の無線機送受信モジュールの入力または出力端子をケーブルで信号伝送線路に接続し、複数の無線機送受信モジュールのうち１つから通信信号を送信し、通信信号は分岐点を介して減衰された信号が均等に分配され、接続される他の無線機送受信モジュールが同じ状態で受信を行うものである。

この発明においては、３つ以上の信号伝送線路が一点に接続され、各信号伝送線路に減衰器が配置される。例えば、複数の信号伝送線路に配置される減衰器は、同じ減衰量を有する。また例えば、一端が分岐点に接続され、他の分配器と接続するための信号伝送線路をさらに備える。他の分配器と接続するための信号伝送線路にインピーダンス変換器を備え、他の分配器と接続するための信号伝送線路の他の分配器と接続する端が、他の分配器と接続されないときには終端抵抗によって終端される。また、信号伝送線路は、コプレーナ線路、ストリップ線路、またはマイクロストリップ線路によって構成され、各信号伝送線路間にグランド面を有する。また、分配器において、信号伝送線路、分岐点および減衰器を囲われるシールドケースをさらに備える。

これらの構造を有し、さらに減衰器は、同じ減衰量を有することで、分配、減衰機能を共に有し、入力ポートと出力ポートの区別をなくし、各ポート間で挿入損が一定となるため、各無線機が同じ状態で通信を行うことができると共に、減衰器と分配器を一体化することで、安価且つ小型化の多端末無線通信の評価・開発システム用分配器を得られる。

従って、従来のように分配器、減衰器、終端器等高周波部品を複雑に組み合わせる必要がなく、評価したい無線機を分配器に接続するだけで多端末無線通信の評価・開発システムを構築することが可能であるので、直感的且つ容易に評価・開発を行うことが可能となる。

また、他の分配器と接続するための信号伝送線路を設けることで、必要に応じて分配器同士を専用のポートを介して接続することで、減衰量を変えることなく無線機接続用ポートの数を増やすことが可能となる。

また、各信号伝送線路の間にグランド面を設けることにより、各信号伝送線路間の信号干渉などの影響を低減することが可能となる。さらに、シールドケースにより信号伝送線路、分岐点および減衰器を覆うことで、外部からのノイズの影響を低減することが可能となる。

この発明によれば、無線機送受信モジュールの出力信号を有線で他の複数の無線機送受信モジュールに伝送する際に、無線機送受信モジュールから出力される高周波信号を複数に分配する分配器において、高周波信号を伝送するための３つ以上の信号伝送線路と、各信号伝送線路の一端が接続される分岐点とを備え、各信号伝送線路には、同じ減衰量の減衰器が配置されるものであり、各ポート間で挿入損が一定となるため、各無線機が同じ状態で通信を行うことができると共に、減衰器と分配器を一体化することで、安価且つ小型化の多端末無線通信の評価・開発システム用分配器を得られる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態の分配器および通信方法について説明する。
図１は、多端末の無線通信の状態を示す図である。図１に示すように、各無線機間の伝送損失は無線機間の距離およびアンテナの利得などによって決まるが、ここでは例として−５０ｄＢとしている。

無線機または無線機用ソフトウエアの評価・開発のために、安定した多端末無線通信の状態を作り出すためには、外来のノイズを避け、各無線機の発振する電波のみを受け取れる状況にする必要がある。また、直接波と反射波の干渉の影響を避けるため、無線端末を有線で接続することが望ましい。即ち、無線端末を有線で接続し、図１と同様な通信環境を実現するため、各ポート間で挿入損が一定となる分配器が必要となる。

図２は、本発明の第１の実施の形態としての分配器１００の構成を示す図である。図２に示すように、分配器１００は、ポート１〜６と、配線基板１１と、信号伝送線路１２と、分岐点１３と、減衰器１４と、分配器接続用伝送線路１５と、インピーダンス変換器１６、スイッチ付きコネクタ１７と、分配器接続用ポート１８と、終端抵抗１９と、シールドケース２０とを備える。

ポート１〜６は、同軸ケーブルにより無線機と接続するための端子である。この６つのポート１〜６を用いて６つの無線機と接続することができる。各ポート１〜６には信号伝送線路１２が接続されている。

信号伝送線路１２は、配線基板１１に配線され、各ポート１〜６に接続されている特性インピーダンス５０Ωの伝送線路である。この信号伝送線路１２は、コプレーナ線路、ストリップ線路、あるいはマイクロストリップ線路によって構成され、各信号伝送線路１２の間にグランド面が設けられている。これにより、各信号伝送線路１２間の信号干渉などの影響を低減することができる。分岐点１３は、６本の信号伝送線路１２および分配器接続用伝送線路１５を接続するための接続点である。この分岐点１３より通信信号が各伝送線路に分配される。

減衰器１４は、１つまたは複数のチップ抵抗によって構成される。この減衰器直１４は、信号伝送線路１２に直列に接続される。ここで、各減衰器１４の一端を、分岐点１３に接続するようになされる。また、各減衰器１４の減衰量は等しい値に設定される。

図３は、減衰器１４の構成例を示す図である。図３（ａ）は減衰器１４の第１の構成例であり、図３（ｂ）は減衰器１４の第２の構成例である。図３に示すように、減衰器１４は、複数の抵抗から減衰回路を構成するようになされる。なお、減衰器１４の構成は、これに限定されるものではない。通過信号を減衰することができる他の回路、または素材を減衰器として用いてもよい。

分配器接続用伝送線路１５は、配線基板１１に配線され、分配器接続ポートに接続される伝送線路である。この分配器接続用伝送線路１５は、コプレーナ線路、ストリップ線路、あるいはマイクロストリップ線路によって構成される。分配器接続用伝送線路１５には、インピーダンス変換器１６とスイッチ付きコネクタ１７が設けられている。

インピーダンス変換器１６は、同軸ケーブルで２個の分配器１００を接続する場合、分配器接続用ポートの入力インピーダンスを同軸ケーブルの特性インピーダンスと一致させるものであり、例えば４分の１波長インピーダンス変換器、または周知のＬ、Ｃ回路から構成される。

スイッチ付きコネクタ１７は、分配器接続ポート１８に分配器接続用同軸ケーブルを接続するとき、スイッチが分配器接続ポート１８側の端子に切り替えられる。分配器接続ポート１８に分配器接続用同軸ケーブルがつながらないとき、スイッチ付きコネクタ１７によって分配器接続用伝送線路１５は終端抵抗１９で終端される。

終端抵抗１９は、チップ抵抗である。この終端抵抗１９の一端はスイッチ付きコネクタ１７に接続され、他端はグランドに接続されている。

また、シールドケース２０は、外部からのノイズの影響を低減するためのものである。この例で、シールドケース１５は配線基板１１を含む分配器回路全体を覆うようになされる。

図４は、分配器１００を用いた多端末無線通信の評価・開発システムを示す図である。図４に示すように、６つのポートを有する分配器１００において、４つの無線機１〜４が接続されている。無線機１〜４との接続は、無線機送受信モジュールの入力または出力端子を同軸ケーブルで分配器１００のポート１，２，４，６に接続するようになされる。ポート３にスペクトラムアナライザ等の測定器を接続して各無線機が送受信する信号を観測することもできる。分配器１００の６つのポート１〜６の特性はすべて共通であるので、図４に示す接続方法に限らず、無線機１〜４および測定器を分配器１００のどのポートに接続しても良い。これにより、上述した図１に示す多端末無線通信状態を実現することができる。

図４において、無線機が接続されていないポート、例えばポート５は５０Ωのターミネータで終端されることが望ましいが、各ポート間の減衰量が大きいとき、例えば減衰量が−５０ｄＢのとき、ポート１からポート５を通ってポート４に抜ける信号は、ポート１から直接にポート４に抜ける信号よりも５０ｄＢ小さく、無視することができるので、ターミネータを接続しなくとも評価・開発に十分なシステムを構築することができる。

分配器１００を用いて通信を行う場合、図４に示すように、複数の無線機１〜４のＲＦ端子をそれぞれ分配器１００のポートに接続し、複数の無線機１〜４のうち１つ（例えば、無線機１）から通信信号を送信し、通信信号は各信号伝送線路１２を接続する分岐点１３を介して均等に減衰されて他のポートに分配される。これにより、各無線機２〜４が同じ状態で通信を行うようにされる。なお、他の無線機が通信信号を送信する場合も同様である。また、複数の無線機から同時に通信信号を送信する場合も同様に行うことができる。

図５は、２つの分配器１００を接続する場合の例を示す図である。図５に示すように、一度に評価する無線機の数が分配器１００のポートより多い場合、２つの分配器１００は分配器接続用ポート１８によって接続されている。これにより、ポート数を増やすことができ、そのため同時に接続できる無線機の数を増やすことができる。この２つの分配器１００に接続される無線機は同じ条件で通信可能である。

この場合、１つの分配器１００内で各ポートから別のポートへ行くのに順に信号伝送線路１２、減衰器１４、分岐点１３、減衰器１４、信号伝送線路１２という経路によって減衰器１４を２回通過するのに対し、各ポートから分配器接続用ポート１８へは減衰器１４を１度しか通過しない。そのため、分配器１００同士を接続したときに各分配器１００のポートから分配器接続用ポート１８を通って別の分配器１００にポートへ行く経路は２個の減衰器１４を通過することになり、１個の分配器１００のポート間と同じ減衰量をもつ。

このように本実施の形態においては、分配器１００は、ポート１〜６を有し、配線基板１１に６本の信号伝送線路１２を配線され、各信号伝送線路１２の一端は分岐点１３に接続される。また、各信号伝送線路１２には、減衰器１４が設けられる。各信号伝送線路１２に設けられた減衰器１４は、同じ減衰量を有する。また、配線基板１１に１本の分配器接続用伝送線路１５が配線され、この分配器接続用伝送線路１５の一端は分岐点１３に接続され、分配器接続用伝送線路１５にインピーダンス変換器１６、スイッチ付きコネクタ１７が設けられる。

また、信号伝送線路１２、分配器接続用伝送線路１５は、コプレーナ線路、ストリップ線路、あるいはマイクロストリップ線路によって構成され、各信号伝送線路間にグランド面を有する。

これにより、分配、減衰機能を共に有し、入力ポートと出力ポートの区別をなくし、各ポート間で挿入損が一定となるため、各無線機が同じ状態で通信を行うことができる。また、減衰器と分配器を一体化することで、安価且つ小型の多端末無線通信の評価・開発システム用分配器を得られる。

その結果、従来のように分配器、減衰器、終端器等高周波部品を複雑に組み合わせる必要がなく、評価したい無線機を分配器に接続するだけで多端末無線通信の評価・開発システムを構築することができるので、直感的且つ容易に評価・開発を行うことができる。

また、分配器接続用ポート１８を設けることで、２つの分配器１００を接続することができる。これにより、必要に応じて分配器同士を専用のポートを介して接続することで、減衰量を変えることなく無線機接続用ポートの数を増やすことができ、そのため同時に接続できる無線機の数を増やすことができる。

また、各信号伝送線路１２の間にグランド面を設けることにより、各信号伝送線路１２間の信号干渉などの影響を低減することができる。さらに、シールドケース１５により配線基板１１を含む分配器回路全体を覆うことで、外部からのノイズの影響を低減することができる。

図６は、本発明の第２の実施の形態としての分配器２００の構成を示す図である。分配器２００は、２つの分配器接続用ポートを有する分配器の構成例である。この図６において、図２と対応する部分には、同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

図６に示すように、分配器２００は、ポート１〜６と、配線基板１１と、信号伝送線路１２と、分岐点１３と、減衰器１４と、分配器接続用伝送線路１５と、インピーダンス変換器１６、スイッチ付きコネクタ１７と、分配器接続用ポート１８と、終端抵抗１９と、シールドケース２０とを備える。

この分配器２００は、配線基板１１に２本の分配器接続用伝送線路１５が設けられる。各分配器接続用伝送線路１５には、インピーダンス変換器１６とスイッチ付きコネクタ１７が設けられている。分配器接続用ポート１８は、分配器２００の両側に配置され、スイッチ付きコネクタ１７を介して分配器接続用伝送線路１５に接続されている。

図７は、複数の分配器２００の接続例を示す図である。図７に示すように、一度に評価する無線機の数が多い、２以上の分配器２００を必要とする場合、３つの分配器２００は分配器接続用ポート１８によって接続されることにより、ポート数を増やすことができ、そのため同時に接続できる無線機の数を増やすことができる。この３つの分配器２００のそれぞれに接続される無線機は同じ条件で通信可能である。

この場合、上述した分配器１００と同様に、１つの分配器２００内で各ポートから別のポートへ行くのに順に信号伝送線路１２、減衰器１４、分岐点１３、減衰器１４、信号伝送線路１２という経路によって減衰器１４を２回通過するのに対し、各ポートから分配器接続用ポート１８へは減衰器１４を１度しか通過しない。そのため、分配器２００同士を接続したときに各分配器２００のポートから分配器接続用ポート１８を通って別の分配器２００にポートへ行く経路は２個の減衰器１４を通過することになり、１個の分配器２００のポート間と同じ減衰量をもつ。

このように本実施の形態においては、分配器２００は、ポート１〜６を有し、配線基板１１に６本の信号伝送線路１２を配線され、各信号伝送線路１２の一端は分岐点１３に接続される。また、各信号伝送線路１２には、減衰器１４が設けられる。各信号伝送線路１２に設けられた減衰器１４は、同じ減衰量を有する。また、配線基板１１に２本の分配器接続用伝送線路１５が配線され、これらの分配器接続用伝送線路１５の一端は分岐点１３に接続され、各分配器接続用伝送線路１５にインピーダンス変換器１６、スイッチ付きコネクタ１７が設けられる。

また、分配器接続用ポート１８を２つ設けることで、３つ以上の分配器２００を接続することができる。これにより、必要に応じて分配器同士を専用のポートを介して接続することで、減衰量を変えることなく無線機接続用ポートの数を増やすことができ、そのため同時に接続できる無線機の数を増やすことができる。

なお、上述実施の形態においては、６つのポートを有するものについて説明したが、これに限定されるものではない。ポートの数は３以上の任意の数に設定することができる。

また、上述実施の形態においては、各ポート間の減衰量は−５０ｄＢとした例について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上述実施の形態においては、各信号伝送線路１２に設けられた減衰器１４が同じ減衰量としたが、これに限定されるものではない。必要に応じて異なる減衰量にしてもよい。

以上のように、この発明に係る分配器および通信方法は、無線機の評価・開発または無線機用ソフトウエアの評価・開発を行う際に、無線機の信号を有線で送受信し、理想の無線通信状態と同様な通信環境を形成する場合に利用できる。

多端末の無線通信状態の例を示す図である。第１の実施の形態としての分配器の構成例を示す図である。減衰器１４の構成例を示す図である。分配器１００を用いた多端末無線通信の評価・開発システムを示す図である。２つの分配器１００の接続例を示す図である。第２の実施の形態としての分配器の構成例を示す図である。複数の分配器２００の接続例を示す図である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６・・・ポート、１１・・・配線基板、１２・・・信号伝送線路、１３・・・分岐点、１４・・・減衰器、１５・・・分配器接続用伝送線路、１６・・・インピーダンス変換器、１７・・・スイッチ付きコネクタ、１８・・・分配器接続用ポート、１９・・・終端抵抗、２０・・・シールドケース、１００，２００・・・分配器

Claims

無線機送受信モジュールの出力信号を有線で他の複数の無線機送受信モジュールに伝送する際に、上記無線機送受信モジュールから出力される高周波信号を複数に分配する分配器において、
上記高周波信号を伝送するための３つ以上の信号伝送線路と、
上記信号伝送線路の一端が接続される分岐点とを備え、
上記信号伝送線路には、上記分岐点において減衰器が配置される
ことを特徴とする分配器。
上記複数の信号伝送線路に配置される減衰器は、同じ減衰量を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の分配器。
一端が上記分岐点に接続され、他の分配器と接続するための信号伝送線路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の分配器。
上記他の分配器と接続するための信号伝送線路にインピーダンス変換器を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の分配器。
上記他の分配器と接続するための信号伝送線路の他の分配器と接続する端が、他の分配器と接続されないときには終端抵抗によって終端される
ことを特徴とする請求項３に記載の分配器。
上記信号伝送線路は、コプレーナ線路、ストリップ線路、あるいはマイクロストリップ線路によって構成され、
各信号伝送線路間にグランド面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の分配器。
上記信号伝送線路、分岐点および減衰器を囲われるシールドケースをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の分配器。
高周波信号を伝送するための３つ以上の信号伝送線路と、上記信号伝送線路の一端が接続される分岐点とを備え上記分岐点において減衰器が配置される分配器を用い、複数の無線機送受信モジュールの間に有線で通信を行う通信方法において、
上記複数の無線機送受信モジュールの入力または出力端子をケーブルで上記信号伝送線路に接続し、
上記複数の無線機送受信モジュールのうち１つから通信信号を送信し、
上記通信信号は上記分岐点を介して減衰された信号が均等に分配され、接続される他の無線機送受信モジュールが同じ状態で受信を行う
ことを特徴とする通信方法。