JP2007053751A - マイクロ波フィルタバンク及びｕｗｂタイプのトランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】出力ポートの各々において渡される電力が入力ポートにおける電力に比較してそれほど大幅に減衰しないような構造であるマイクロ波フィルタバンクを提供する。
【解決手段】少なくとも１つの相互接続ネットワーク及びフィルタを含むタイプのマイクロ波フィルタバンクであって、上記少なくとも１つの相互接続ネットワークの各々は、入力ラインと、入力ラインに接続される少なくとも２つの出力ラインとを備え、上記相互接続ネットワークの各出力ラインにはフィルタが接続され、上記相互接続ネットワーク又は所与の相互接続ネットワークに接続されるフィルタは、カットオフ周波数が異なり且つ帯域幅がオーバラップしない、マイクロ波フィルタバンクに関する。それらは、上記相互接続ネットワーク又は少なくとも１つの相互接続ネットワークの出力ラインが、異なる特性インピーダンスを示すことを特徴とする。
【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、入力信号の周波数に応じて電磁エネルギーを入力ポートから複数の出力ポートに向かって送り出し、逆に電磁エネルギーを複数の出力ポートから入力ポートに向かって併合するように意図されたマイクロ波フィルタバンクに関する。本発明はまた、エネルギースプリッタとして又はマルチプレクサ／デマルチプレクサとして作用するこうした少なくとも１つのフィルタバンクを使用するＵＷＢ（超広帯域）のトランシーバに関する。

本発明のフィルタバンクは、或る周波数帯域の信号が入力ポートから出力ポートに伝播し、サブバンドのみが渡される場合、エネルギースプリッタとして使用することができ、又は異なるサブバンドの信号が出力ポートから入力ポートまで伝播する場合、エネルギーコンバイナ(energy combiner)として使用することができる。このため、こうしたフィルタバンクは相互的（reciprocal）であると言う。さらに、上記信号が情報を伝達するか又はデータを表す場合、本発明のフィルタバンクは、信号の伝播方向に応じて、マルチプレクサとして又はデマルチプレクサとして作用することができる。

本発明の分野では、種々の技術、すなわちストリップライン技術、マイクロストリップ技術又はコプラナ(coplanar)技術が採用される場合がある。ストリップラインのラインは、背面及び上面が接地面によって回復される（recovered）誘電基板及び／又は磁気基板に埋め込まれる導線である。マイクロストリップラインもまた導線であるが、誘電基板及び／又は磁気基板の上面に堆積され、基板の背面のみが接地面によって回復される。コプラナ技術では、接地面はラインを包囲し、基板の背面もまた接地に接続された面によって回復される場合もある。本発明は主にマイクロストリップ技術に関連して説明するが、本発明はそれに限定されず、ストリップライン技術及びコプラナ技術を用いて実行される任意の実施形態も含む、ということが理解され得る。

本発明のフィルタバンクは、概して、フィルタが接続される相互接続ネットワークを備える。当該技術分野では、種々のタイプのマイクロ波相互接続ネットワークが知られている。１つは、方向性結合器であり、本質的に２つのラインから構成され、それらは結合されるために小さい間隔で互いに平行に位置する。２つずつ連結される３つ以上のラインを結合することも可能であり、それによりいわゆるＬａｎｇｅ構成となる。こうした相互接続ネットワークの実施形態の例は、特許文献１に記載されている。

別のタイプのマイクロ波相互接続ネットワークは、２つの１／４波長線路部分から構成され、その各々の一端はネットワークの入力ポートに接続され他端はそれぞれの出力ポートに接続され、２つの出力ポートは集中抵抗器に接続される、ウィルキンソン型電力分配器に見ることができる。こうした電力分配器は、たとえば、特許文献２に記載されている。

他のタイプのマイクロ波相互接続ネットワークもまた当該技術分野において既知であるが、ここではそれらについて説明しない。たとえば、マサシ・ナカツガワによって著され、「A novel configuration for 1/N multiport power dividers using series/parallel transmission line division and a polyimide/alumina ceramic structure for HPA module implementation」と題され、IEEE transactions on microwave theory and techniques, col 49, No 6, June 2001において発表された文書において、１／Ｎマルチポート電力分配器が記載されている。

上述したもののような既知のマイクロ波相互接続ネットワークを使用するフィルタバンクの欠点は、入力ポートにおける入力電力が、一般に、フィルタバンクの出力ポートの各々において大幅に減衰する、たとえば２出力ポート相互接続ネットワークの場合に３ｄＢ減衰する、という事実である。こうした減衰から、増幅回路が必要になる。しかしながら、これらの増幅器は、外部バイアスが必要であるため受動回路とすることができない。本発明の目的は受動回路を提供することであることに留意されたい。

図１ａは、２重フィルタバンク(dual filter bank)であり得る一実施形態を示す。これは、全体的にＴの形状を有する相互接続ネットワーク１０を備え、図１ａにおける左側の水平ライン１１は入力ラインであり、したがって入力ポートＰｉを有し、右側の他方の水平ライン１２は第１の出力ラインであり、したがって第１のフィルタＦ１の入力ポートに接続されるように意図された第１の出力ポートＰｏ１を有し、垂直ライン１３は第２の出力ラインであり、したがって第２のフィルタＦ２の入力に接続されるように意図された第２の出力ポートＰｏ２を有する。フィルタＦ１及びＦ２は、たとえばバンドパスフィルタであり、それらのカットオフ周波数は異なり、それらの帯域幅はオーバラップしない。ライン１２及び１３のインピーダンスをフィルタＦ１及びＦ２のそれぞれのインピーダンス（一般に５０Ω）と一致させるために、ライン１２及び１３のサイズは同一である。ライン１１のインピーダンスも同じであって、一般に５０Ωであり、それによりライン１１のサイズもまたライン１２及び１３のサイズと同一である。

図１ｂは、入力信号の周波数に対する、フィルタＦ１及びＦ２のそれぞれの出力における送信電力をそれぞれグラフにしたものである。フィルタＦ１の出力ポートＦｏｐ１における電力が大幅な損失なしに送信されるのに対し、フィルタＦ２の出力ポートＦｏｐ２における電力は、主にフィルタＦ２の周波数サブバンドの最下部分において不都合な損失により影響を受ける、ということが分かる。

JIANYI ZHOU ET AL: "Design of compact microstrip duplexers for 3G mobile communication systems" ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM, 2000. IEEE JULY 16-21, 2000, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, Vol. 2, 16 July 2000 (2000-07-16), pages 816-819, XP010514664 ISBN: 0-7803-6369-8 米国特許出願公開第２００４／０１１３７１６号公報 米国特許第４３６７４４５号公報 米国特許出願公開第２００５／０１４１６０２号公報（段落０００７、０００８、図１）

本発明は、上述した欠点を示さないマイクロ波フィルタバンクであって、それらの出力ポートの各々において渡される電力が入力ポートにおける電力に比較してそれほど大幅に減衰しないような構造であるマイクロ波フィルタバンクを提供することにより、上述した問題を解決することを目的とする。

実際、本発明によるマイクロ波フィルタバンクは、少なくとも１つの相互接続ネットワーク及びフィルタを含み、上記少なくとも１つの相互接続ネットワークの各々は、入力ラインと、入力ラインに接続される少なくとも２つの出力ラインとを備え、上記相互接続ネットワークの各出力ラインにフィルタが接続され、上記相互接続ネットワーク又は所与の相互接続ネットワークに接続されるフィルタは、カットオフ周波数が異なり且つ帯域幅がオーバラップしないタイプの、マイクロ波フィルタバンクである。このマイクロ波フィルタバンクは、上記相互接続ネットワーク又は少なくとも１つの相互接続ネットワークの出力ラインが、異なる特性インピーダンスを示すことを特徴とする。

有利には、相互接続ネットワークに接続されるフィルタのカットオフ周波数が高いほど、上記フィルタが接続される出力ラインの幅が広い。同様に、相互接続ネットワークに接続されるフィルタのカットオフ周波数が低いほど、上記フィルタが接続される出力ラインが長い。

本発明の一実施の形態によれば、同じ相互接続ネットワークに接続されるフィルタの中で、他より低い周波数カットオフを有するもの及び他より高い周波数カットオフを有するものはそれぞれ、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタである。

本発明はまた、上述したような複数のフィルタバンクを、後続フィルタバンクの入力ポートが先行フィルタバンクの出力ポートのうちの１つに接続されるように、且つ、後続フィルタバンクのフィルタの帯域幅が、その後続フィルタバンクが接続される先行フィルタバンクの出力ポートのフィルタの帯域幅に含まれるように結合する、マイクロ波フィルタバンクに関連する。

本発明はまた、入力データをそれぞれのサブバンドにおいて所定数の周波数パルスで変調する変調器と、送信データを回復するために上記サブバンドで受信された信号を復調する復調器と、上記それぞれのサブバンドにおける周波数パルスのすべてを、送信するために受け取って併合するように意図されるか、又は、上記サブバンドで受信された信号を、上記復調器に渡すために受け取って分割するように意図された、少なくとも１つのフィルタバンクとを備えるＵＷＢタイプのトランシーバに関連する。このトランシーバは、上記フィルタバンクが、上述したようなフィルタバンクであることを特徴とする。

本発明によるトランシーバは、上記変調器が、それぞれのサブバンドで上記所定数の周波数パルスを生成するために、パルス発生器及び上述したようなフィルタバンクを有することを特徴とすることができる。

上述した本発明の特徴は、他の特徴と同様に、添付図面に関連して提供する以下の説明を読むことによってより明らかとなろう。

図２ａは、全体的にＴの形状を有する相互接続ネットワーク２０を備える２重フィルタバンクを示し、図２ａにおける左側の水平ライン２１は入力ラインであり、したがって入力ポートＰｉを有し、右側の他方の水平ライン２２は第１の出力ラインであって、したがって第１の出力ポートＰｏ１を有し、垂直ライン２３は第２の出力ラインであって、したがって第２の出力ポートＰｏ２を有する。第１の出力ポートＰｏ１は、出力ポートＦｏｐ１が設けられるフィルタＦ１の入力に接続されるように意図されている。同様に、第１の出力ポートＰｏ２は、出力ポートＦｏｐ２が設けられるフィルタＦ２の入力に接続されるように意図されている。フィルタＦ１及びＦ２は、カットオフ周波数が異なり、帯域幅がオーバラップしない。

「入力」及び「出力」という用語は、エネルギースプリッタとしてのフィルタバンクの使用を指すが、それをエネルギーコンバイナとして使用することができないことを意味するものではない。それは、その要素のすべて（フィルタＦ１及びＦ２さえも）が相互的であるためである。

図２ｂは、本発明による同じ２重フィルタバンクの相互接続ネットワーク２０を示し、それは、基板２５の上面にプリントされたライン２１、２２及び２３によって構成され、背面が接地面２６によって構成される。ライン２１〜２３を構成するプリントされた導電層の厚さをｔとする。フィルタＦ１及びＦ２は、この図２ｂを明確にする目的で、表されていない。

第１のライン２１は、ラインであって、長さ及び幅が、そのラインが入力ポートＰｉに接続されるデバイスのインピーダンスに適合する特性インピーダンスを示すように意図されている、ラインから形成される。通常、ライン１の特性インピーダンスは５０Ωである。

さらに、本発明の特徴によれば、出力ライン２２及び２３は非対称であり、それは、それらが２つの異なる特性インピーダンスを示すことを意味する。図２ａ及び図２ｂにおいて、出力ライン２２及び２３はサイズが異なり、主にそれらの長さ及び幅が異なる。

フィルタＦ１のカットオフ周波数はフィルタＦ２のカットオフ周波数より低いため、送信ライン２２の特性インピーダンスは、送信ライン２３の特性インピーダンスより高い。さらに、それらライン２２及び２３の特性インピーダンスは、ライン２１の特性インピーダンスより低い。

誘電基板にプリントされた単一のマイクロストリップラインの特性インピーダンスを、E. Hammerstad及びφ. Jensenによって著され、「Accurate models for microstrip computer aided design」と題された文書に示されている式に基づいて確定してもよい。この文書において、優れた精度で、所与の比誘電率の誘電基板にプリントされたマイクロストリップラインの所与の厚さに対し、特性インピーダンスは本質的にラインの幅によって決まる、ということが分かる。こうした原理を適用することにより、ライン２３及びライン２２が同じ幅を呈することはなく、たとえばライン２３はライン２２より幅が広くなる。

各ライン２２、２３の長さに関しては、これらを、入力信号の周波数に対する変動、又は２つのライン２２及び２３の交差部分における透過係数の動作周波数における導波長(guided wavelength)に対する変動を考慮する場合に確定することができる。フィルタＦ１のカットオフ周波数はフィルタＦ２のカットオフ周波数より低いため、ライン２２はライン２３より長い、ということを証明することができる。

３つのライン２１、２２及び２３の交差部分において、たとえば矩形形状のパッチ２４が設けられ、その幅はライン２１〜２３の幅より大きく、そのためライン２１〜２３の交差部分の付近においてライン２１〜２３の幅が段状に変化する。パッチ４の特性インピーダンスは、ライン２１の特性インピーダンスに等しいか、それより低いように選択される。パッチ２４の特性インピーダンスは、ライン２１の特性インピーダンスより低いように選択されることが有利であり、それにより相互接続ネットワーク２０の反射パラメータレベル(reflection parameters level)が最適になる。

図２ｃは、入力ポートＰｉにおける入力信号の周波数に対する、図２ａ及び図２ｂに表される２重フィルタバンクのそれぞれのフィルタＦ１及びＦ２の出力ポートにおける正規化送信電力をグラフにしたものである。図２ｃのグラフを作成するために使用された２重フィルタバンクは、セラミック基板上に作製され、その誘電定数は複素数（１０．５−１０^−３ｊ）に等しく、その比透磁率は１である（基板は誘電材料であった）。基板の厚さは０．６３５ｍｍであった。プリントされたラインの厚さは１７μｍであった。

ライン２２の長さは７．５ｍｍであり、その幅は０．７５ｍｍであり、一方、ライン２３の長さは５ｍｍであり、その幅は０．８７ｍｍであった。ライン２１の長さは３ｍｍであり、その幅は０．５７６ｍｍであった。パッチ２４に関しては、その長さは２ｍｍであり、その幅は１．６７ｍｍであった。

それぞれのフィルタＦ１及びＦ２の２つの出力にわたる３．１ＧＨｚ〜４．１ＧＨｚの周波数範囲に対する正規化送信電力は、５％未満の誤差で１に等しいことが分かる。

図２ａ及び図２ｂに示す２重フィルタバンクの代替の一実施形態によれば、そのサイズを低減するために、ライン２１、２２、２３のうちの少なくとも１つは、図２ｄに示すようにメアンダライン(meander line)である（たとえば、ライン２１、２２及び２３はメアンダラインである）。各ライン２１、２２及び２３の幅及び全長は、図２ａ及び図２ｂに示す実施形態の各対応するライン２１、２２及び２３の幅及び全長に等しい。

本発明はマイクロストリップ技術の使用に限定されない、ということに留意されたい。ストリップライン技術を、この使用が暗示する必要な適応をもって使用することができる。図２ｅに、コプラナ技術を使用する実施形態を示し、そこでは、図１ｃに比較して、背面接地面６がなくなり、代りに相互接続ネットワークを包囲する上面接地面２６’が使用されている。

図３は、本発明の原理に従う別のフィルタバンクを示す。これは、１つの入力ライン４１と３つの出力ライン４２、４３及び４４とを有する相互接続ネットワーク４０を備える。入力ライン４１は、フィルタバンクの入力ポートＰｉを形成する。相互接続ネットワーク３０の出力ポートは、３つのフィルタＦ１、Ｆ２及びＦ３の入力にそれぞれ接続され、それらのカットオフ周波数は異なり（フィルタＦ１のカットオフ周波数が他より低く、その次がフィルタＦ２であり、フィルタＦ３のカットオフ周波数が他より高い）、それらの帯域幅はオーバラップしない。

第１のライン４１は、それが入力ポートＰｉに接続されるデバイスのインピーダンスと適合する特性インピーダンスを示すように意図された、長さ及び幅を有する。通常、ライン１の特性インピーダンスは５０Ωである。

本発明によれば、フィルタＦ１、Ｆ２及びＦ３に接続されるように意図された出力ライン４２、４３及び４４の特性インピーダンスは、異なる特性インピーダンスを示す。さらに、それぞれのフィルタＦ１〜Ｆ３のカットオフ周波数は上述したようなものであるため、ライン４２のインピーダンス特性はライン４３のインピーダンス特性より高く、ライン４３のインピーダンス特性はまたライン４４のインピーダンス特性より高い。そうするために、ライン４４はライン４３より幅が広く、ライン４３はライン４２より幅が広い。さらに、ライン４２はライン４３より長く、ライン４３はライン４４より長い。

３つのライン４２、４３及び４４の間の望ましくない結合を回避するために、ライン４２、４３及び４４の交差部分にパッチ４５が設けられる。

図４は、本発明の原理に従うさらに別のフィルタバンクを示す。これは、４重フィルタバンクである。これは相互接続ネットワーク５０を含む。相互接続ネットワーク５０は、１つの入力ライン５１と４つの出力ライン５２〜５５とを含み、同様に、出力ライン５２及び５３の間と、出力ライン５３及び５４の間にそれぞれ連結ライン５６及び５７を含む。ライン５１はフィルタバンクの入力ポートＰｉを形成する。相互接続ネットワーク５０の出力ポートは、４つのフィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３及びＦ４の入力にそれぞれ接続され、それらのカットオフ周波数は異なり（Ｆ１のカットオフ周波数が他より低く、その次にフィルタＦ２、次いでＦ３であり、フィルタＦ４のカットオフ周波数が他より高い）、それらの帯域幅はオーバラップしない。

第１のライン５１は、それが入力ポートＰｉに接続されるデバイスのインピーダンスと適合する特性インピーダンスを示すように意図された、長さ及び幅を有する。通常、ライン１の特性インピーダンスは５０Ωである。

本発明によれば、フィルタＦ１〜Ｆ４に接続されるように意図された相互接続ネットワーク５０の出力ライン５２、５３、５４及び５５の特性インピーダンスは、異なる特性インピーダンスを示す。さらに、フィルタＦ１〜Ｆ４のそれぞれのカットオフ周波数は上述したようなものであるため、ライン５２のインピーダンス特性はライン５３のインピーダンス特性より高く、ライン５３のインピーダンス特性はまたライン５４のインピーダンス特性より高く、ライン５４のインピーダンス特性はまたライン５５のインピーダンス特性より高い。そうするために、フィルタＦ１〜Ｆ４の周波数特性を考慮すると、ライン５５はライン５４より幅が広く、ライン５４はライン５３より幅が広く、ライン５３はライン５２より幅が広い。さらに、ライン５２はライン５３より長く、ライン５３はライン５４より長く、ライン５４はライン５５より長い。

ライン５２と連結ライン５６との交差部分、ライン５３と連結ライン５７との交差部分、及びライン５４と５５との交差部分それぞれにおいて、パッチ５８ａ、５８ｂ及び５８ｃが設けられる。

図２ａ、図２ｂ、図２ｄ、図２ｅ、図３及び図４に関連して説明したもののうちの少なくとも１つに類似する２つ以上のフィルタバンクを結合することにより、最大次数(greatest order)の別のフィルタバンクを構成することができる。結合は、後続フィルタバンクの入力ポートが先行フィルタバンクの出力ポートのうちの１つに接続されるように、且つ、後続フィルタバンクのフィルタの帯域幅が、その後続フィルタバンクが接続される先行フィルタバンクの出力ポートのフィルタの帯域幅に含まれるようになされる。

このように、図２ａ及び図２ｂに関連して先に説明した２重フィルタバンクに類似する３つの２重フィルタバンク１１０、１２０及び１３０を結合することにより、図５に示す４重フィルタバンク１００を得ることができる。それは、入力１００ｉと４つの出力１００ｏ１〜１００ｏ４とを有する。第１の２重フィルタバンク１１０は、フィルタバンク１００の入力ポートを構成する、その入力ポート１００ｉを有する。第２の２重フィルタバンク１２０の入力ポートは、２重フィルタバンク１１０のフィルタＦ１の出力に接続され、第３の２重フィルタバンク１３０の入力ポートは、第１の２重フィルタバンク１１０のフィルタＦ２の出力に接続される。第２の２重フィルタバンク１２０の２つのフィルタＦ３及びＦ４の帯域幅は、第１のフィルタバンク１１０のフィルタＦ１の帯域幅に含まれ、第３の２重フィルタバンク１３０の２つのフィルタＦ５及びＦ６の帯域幅は、第１のフィルタバンク１１０のフィルタＦ２の帯域幅に含まれる。

２重フィルタバンク１１０、１２０及び１３０の相互接続ネットワークの次元は、概して同一ではないが、フィルタＦ１及びＦ２、Ｆ３及びＦ４並びにＦ５及びＦ６の各対の電磁特性によって決まる、ということが理解されなければならない。

たとえば、各フィルタは楕円形の応答(elliptic response)を示す。フィルタＦ１及びＦ２の次数(order)は５に等しく、他のフィルタＦ３〜Ｆ６の次数は３である。

たとえば、３．１〜４．１ＧＨｚ４重フィルタバンクの一実施形態によれば、フィルタＦ１の帯域幅は３．１〜３．６ＧＨｚであり、フィルタＦ２の帯域幅は３．６〜４．１ＧＨｚであり、フィルタＦ３〜Ｆ６の帯域幅は、それぞれ３．１〜３．３５ＧＨｚ、３．３５〜３．６ＧＨｚ、３．６〜３．８５ＧＨｚ及び３．８５〜４．１ＧＨｚである。

なお、それぞれ２重フィルタバンク１１０、１２０及び１３０のフィルタの対Ｆ１及びＦ２、Ｆ３及びＦ４並びにＦ５及びＦ６のうちの少なくとも１対を、一方がローパスフィルタであり、他方がハイパスフィルタであり、２つのフィルタが相補的であるようにしてもよい、ということに留意されたい。

より一般的には、同じ相互接続ネットワークに接続されるフィルタの中で、他より低い周波数カットオフを有するもの及び他より高い周波数カットオフを有するものがそれぞれ、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタであってもよい。

なお、図５の４重フィルタバンク１００は、直列として示されていることに留意されたい。それは、フィルタＦ３及びＦ４はフィルタＦ１と直列であり、フィルタＦ５及びＦ６はフィルタＦ２と直列であるためである。

同様に、４重フィルタバンク２１０、たとえば図４に示す実施形態による４重フィルタバンク（ただし、図５に関連して説明した実施形態によるものであってもよい）と、４つの２重フィルタバンク２２０、２３０、２４０及び２５０（図２ａ及び図２ｂに関連して先に説明した２重フィルタバンクと同様のもの）とを結合することにより、図６に示すもののような８重フィルタバンク２００を得ることができる。これは、１つの入力２００ｉと８つの出力２００ｏ１〜２００ｏ８とを有する。４重フィルタバンク２１０のフィルタＦ１の出力は、フィルタＦ５及びＦ６を備える２重フィルタバンク２２０の入力ラインに接続される。同様に、４重フィルタバンク２１０のフィルタＦ２の出力は、２つのフィルタＦ７及びＦ８を備える２重フィルタバンク２３０の入力ラインに接続され、フィルタＦ３の出力は、フィルタＦ９及びＦ１０を備える２重フィルタバンク２４０の入力ラインに接続され、フィルタＦ４の出力は、フィルタＦ１１及びＦ１２を備える２重フィルタバンク２５０の入力ラインに接続される。

上に示す構成のすべてにおいて、フィルタはさまざまなタイプのものであってもよい。たとえば、K. M. Lakin他によって記述されＩＥＥＥ２００２において発表された「Bulk acoustic resonators and filters for applications above 2 GHz」と題する文書に記載されているバルク音響共振器（Bulk Acoustic Resonator）を使用するタイプのものであってもよい。それらは、ＩＥＥＥ２００２におけるE.Rius他による「3D integrated narrowband filters for millimeter-wave wireless applications」と題する文書、又はＩＥＥＥ１９９１におけるFrederick Winter他による「High-dielectric constant stripline band-pass filters」と題する文書、又はChing-Luh Hsu、Fu-Chieh Hsu及びJen-Tsai Kuoによって著されＩＥＥＥ２００５において発表された「Microstrip Bandpass Filters for Ultra-Wideband (UWB) Wireless communications」と題する文書において述べられているようなマイクロストリップ技術又はコプラナ技術を使用するタイプのものであってもよい。それらは、ＩＥＥＥ２００２におけるT. Paillotによる「A novel compact coplanar filter」と題する文書で述べられているもののようなコプラナ技術を使用するタイプのものであってもよい。それらはまた、Proceedings of the European Microwave Association Vol.1; June 2005で発表されEmmanuel Pistono他によって著された「Hybrid tunable microwave devices based on schottky-diode varactors」と題する文書に述べられているタイプのものであってもよい。

図７は、本発明によるトランシーバ５００を示す。これは、ここでは信号の伝播方向に応じてマルチプレクサとして又はデマルチプレクサとして作用するフィルタバンク５１０を備え（簡単にするためにマルチプレクサとする）、このフィルタバンク５１０は、図２ａ、図２ｂ、図２ｄ、図２ｅ、図３、図４、図５及び図６のうちの１つに表される実施形態のうちの１つに従うか、又は、これらの実施形態のうちの１つから導出される一実施形態に従う。マルチプレクサ５１０は、制御スイッチ５２０の共通接点に接続されるポート５１１を有し、制御スイッチ５２０の他の２つの接点は、増幅器５２１の出力と別の増幅器５２２の入力とにそれぞれ接続される。増幅器５２１の入力は別のスイッチ５３０の接点に接続され、増幅器５２２の出力はスイッチ５３０の別の接点に接続される。スイッチ５３０の共通接点は、アンテナ５４０に接続される。

マルチプレクサ５１０のマルチポート５１２の各ポート５１２ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、マルチスイッチ５５０のスイッチすべての中で制御スイッチ５５０ｊの共通接点に接続され、制御スイッチ５５０ｊの他の２つの接点は、変調器５６０のマルチポートの出力ポートと、復調器５７０のマルチポートの入力ポートとにそれぞれ接続される。

変調器５６０は、トランシーバの周波数帯域に一様の周波数スペクトルを有する基本パルス系列を生成するパルス発生器５６１を有し、このパルス発生器５６１は、上記周波数帯域の複数のサブバンドに含まれるパルスのエネルギーをエネルギースプリッタ５６２に渡し、エネルギースプリッタ５６２は、これらをそれぞれの出力において送り出す。エネルギースプリッタ５６２は、図２ａ、図２ｂ、図２ｄ、図２ｅ、図３、図４、図５及び図６のうちの１つにおいて表される実施形態のうちの１つによるか、又はこれらの実施形態のうちの１つから導出される一実施形態によるフィルタバンクによって形成される。上記エネルギースプリッタの各出力は、符号器５６３のスイッチのうちの１つに接続され、このスイッチは、入力データの各ビットによって制御され、対応する周波数サブバンドで変調されたパルス系列を引き渡す。符号器５６３の出力はすべて、変調器５６０の出力マルチポートを形成する。

このように、入力データをそれぞれのサブバンドにおいて所定数の周波数パルスを用いて変調する変調器５６０が提供される。

復調器５７０は、そのマルチポートの各入力ポートにわたって渡されるエネルギーを回復するように意図された回復手段５７１と、複数の制御スイッチによって構成される同期化手段５７２と、積分手段５７３と、上記積分手段５７３によって渡される信号を所定閾値と比較し、複数のビットの形式下で出力データを渡すように意図された比較器手段５７４と、を有する。同期化手段５７２及び積分手段５７３は、比較器手段５７４の各入力にわたり、チャネル遅延中に各サブバンドで搬送される電力を表す信号を渡すように意図されている。

このように、送信データを回復するために上記サブバンドで受信される信号を復調する復調器５７０が提供される。

スイッチ５２０及び５３０、マルチスイッチ５５０、並びに変調器５６０及び復調器５７０を制御するためにコントローラ５８０が設けられる。トランシーバ５００がデータを送信するように意図される時、マルチスイッチ５５０は、変調器５６０がフィルタバンク５１０に接続され、それによりフィルタバンク５１０がマルチプレクサとして作用する位置にあり、スイッチ５２０は、フィルタバンク５１０が増幅器５２２に接続される位置にあり、スイッチ５３０は、増幅器５２２がアンテナ５４０にデータを供給する位置にある。トランシーバ５００がデータを受信するように意図される場合、スイッチ５３０は、アンテナ５４０が増幅器５２１にデータを供給する位置にあり、スイッチ５２０は、増幅器５２１がフィルタバンク５１０に接続され、それによりフィルタバンク５１０がデマルチプレクサとして作用する位置にあり、マルチスイッチ５５０は、フィルタバンク５１０が復調器５７０に接続される位置にある。

そして、フィルタバンク５１０は、上記それぞれのサブバンドで変調器５６０によって生成された周波数パルスすべてを、増幅器５２２及びアンテナ５４０によって送信するために受け取って併合するように意図されるか、又は、上記サブバンドでアンテナ５４０及び増幅器５２１によって受信された信号を、上記復調器５７０に引き渡すために受け取って分割するように意図される。

従来技術による２重フィルタバンクを示す図である。 フィルタバンクの入力ポートにおける入力信号の周波数に対する、図１ａの２重フィルタバンクの２つのフィルタの出力ポートの各々において渡される電力をグラフにした図である。 マイクロストリップ技術を使用する本発明の一実施形態による２重フィルタバンクの平面図である。 マイクロストリップ技術を使用する本発明の一実施形態による２重フィルタバンクの斜視図である。 フィルタバンクの入力ポートにおける入力信号の周波数に対する、図２ａ及び図２ｂの２重フィルタバンクの２つのフィルタの出力ポートの各々において渡される電力をグラフにした図である。 図２ａ及び図２ｂに示すものによる２重フィルタバンクの他の実施形態を示す図である。 図２ａ及び図２ｂに示すものによる２重フィルタバンクの他の実施形態を示す図である。 本発明による３重フィルタバンクの平面図である。 本発明による４重フィルタバンクの平面図である。 図２ａ及び図２に関連して示すものによる３つの２重フィルタバンクを結合することによって得られる本発明による４重フィルタバンクの平面図である。 図４に関連して説明するものによる４重フィルタバンクと、図２ａ及び図２ｂに関連して説明するものによる４つの２重フィルタバンクとを結合することによって得られる本発明による８重フィルタバンクの平面図である。 少なくとも１つの本明細書で上述したフィルタバンクを使用するＵＷＢ（超広帯域）タイプの送信システムのトランシーバの概略図である。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの相互接続ネットワーク及びフィルタを含むマイクロ波フィルタバンクであって、
   前記少なくとも１つの相互接続ネットワークの各々は、入力ラインと、前記入力ラインに接続される少なくとも２つの出力ラインとを備え、
   前記相互接続ネットワークの各出力ラインにフィルタが接続され、
   前記相互接続ネットワーク又は所与の相互接続ネットワークに接続される前記フィルタは、カットオフ周波数が異なり且つ帯域幅がオーバラップしない
   マイクロ波フィルタバンクにおいて、
   前記相互接続ネットワーク又は少なくとも１つの相互接続ネットワークの前記出力ラインは、異なる特性インピーダンスを示し、
   これらの特性インピーダンスはまた、接続されるデバイスのインピーダンスに適合するように意図される前記入力ラインの特性インピーダンスとも異なることを特徴とする、マイクロ波フィルタバンク。
2. 相互接続ネットワークに接続されるフィルタの前記カットオフ周波数が高いほど、前記フィルタが接続される前記出力ラインの幅が広いことを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波フィルタバンク。
3. 相互接続ネットワークに接続されるフィルタの前記カットオフ周波数が低いほど、前記フィルタが接続される前記出力ラインが長いことを特徴とする、請求項１又は２に記載のマイクロ波フィルタバンク。
4. 少なくとも１つのラインはメアンダラインであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタバンク。
5. 前記少なくとも１つの相互接続ネットワークの前記ラインは、マイクロストリップ技術におけるラインであるか、又はストリップライン技術におけるラインであるか、又はコプラナ技術におけるラインであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタバンク。
6. 前記フィルタはバンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタバンク。
7. 同じ相互接続ネットワークに接続される前記フィルタの中で、他より低い周波数カットオフを有するもの及び他より高い周波数カットオフを有するものはそれぞれ、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタバンク。
8. マイクロ波フィルタバンクであって、
   複数のフィルタバンクであって、それぞれが請求項１〜７のいずれか一項に記載される、複数のフィルタバンクを、
   後続フィルタバンクの入力ポートが、先行フィルタバンクの出力ポートのうちの１つに接続されるように、且つ、
   前記後続フィルタバンクの前記フィルタの前記帯域幅が、前記後続フィルタバンクが接続される前記先行フィルタバンクの出力ポートの前記フィルタの前記帯域幅に含まれるように
   結合することを特徴とするマイクロ波フィルタバンク。
9. ＵＷＢタイプのトランシーバであって、
   入力データを、それぞれのサブバンドにおいて所定数の周波数パルスで変調する、変調器と、
   送信データを回復するために、前記サブバンドで受信された信号を復調する、復調器と、
   前記それぞれのサブバンドにおける前記周波数パルスのすべてを、送信するために受け取って併合するように意図されるか、又は、前記サブバンドで受信された信号を、前記復調器に渡すために受け取って分割するように意図された、少なくとも１つのフィルタバンクと
   を備え、前記フィルタバンクは、請求項１〜８のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタバンクによることを特徴とする、ＵＷＢタイプのトランシーバ。
10. 前記変調器は、前記それぞれのサブバンドで前記所定数の周波数パルスを生成するために、パルス発生器及び請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィルタバンクを有することを特徴とする、請求項９に記載のＵＷＢタイプのトランシーバ。

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