JP2008252428A - 切替回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波を伝送する回路において、伝送先を切り替える際の瞬断をなくすとともに、伝送効率を常に高く保つ。
【解決手段】スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスをＺ０／√２、送信先２側のインピーダンスをＺ０に設定した理由は、状態１あるいは状態３と、状態２の不整合によるエネルギー損失を等しくするためである。これにより、スイッチ３が送信先２に１本のみ接続された場合（状態１あるいは状態３）でも、２Ａ、２Ｂの両方に接続された場合（状態２）でもトータルで等しい電力が伝送されるため、どのような状態においても安定したエネルギーを伝送させることができ、かつ、瞬断なく状態１から状態３に遷移させることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、切替回路に関するものであり、より詳細には、高周波を複数の伝送先、特に、二つの伝送先に伝送する回路において、伝送先を切り替える際の瞬断をなくすとともに、伝送効率を常に高く保つことのできる切替回路に関するものである。

従来、高周波を複数、特に二つの伝送先に伝送する回路における送信先の切替においては、回路の構造上あるいはスイッチの性質上、瞬断が生じ、通信に影響を与えていた。また、切替回路の用途によっては、一つの送信先の線路を選択するのではなく複数、特に二つの送信先の線路を選択する場合も考えられる。この場合、接続の状態によって、伝送効率が異なるという問題も生じていた。

そこで、特許文献１には、瞬断が生じないよう二組の高周波オンオフスイッチ群を用いた高周波合成切替装置が開示されている。また、この装置は、出力側に向けたスイッチ端子に正規化インピーダンス１／√２の線路を接続し、入力側の二つの端子に正規化インピーダンス１の路線を接続して、伝送効率を調整している。しかしながら、この装置は、大電力高周波信号を瞬断することなく切替もしくは合成して供給することを目的とするものであり、二組の高周波オンオフスイッチ群を用いるため、部品点数が多くなり、構造も簡単なものではないという問題がある。

また、特許文献２には、瞬断が生じないようにメイクビフォアブレーク接点を用いた切替装置が開示されている。しかしながら、この装置は、待機中の受信機のバイポーラ信号出力波形の極性を、予め現用中の受信機のバイポーラ信号出力波形の極性と一致させておき、この状態でメイクビフォアブレーク接点による切替器によって瞬断なく切り替えるものであり、切替時に符号誤りを生じさせないようにするものであって、伝送効率を調整する機能を有していない。

特開平０１−２８０９０１号公報 特開平０２−３０１３３１号公報

したがって、特許文献１の装置は、この装置は、大電力高周波信号を瞬断することなく切替もしくは合成して供給することを目的とするものであり、二組の高周波オンオフスイッチ群を用いるため、部品点数が多くなり、構造も簡単なものではないという問題がある。
また、特許文献２の装置は、瞬断を生じさせないためメイクビフォアブレーク接点を用いてはいるものの、伝送効率を調整する機能を有していない。
すなわち、上記特許文献１及び２に記載の装置は何れも、切替回路における本来的な要請に応えたものではなかった。

本発明は、従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、高周波を複数の伝送先、特に、二つの伝送先に伝送する回路において、伝送先を切り替える際の瞬断をなくすとともに、伝送効率を常に高く保つことのできる切替回路及び切替方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、従来技術における問題点に鑑み、少ない部品点数でかつ簡易な構造で切替回路及び切替方法を提供することを目的とする。

本発明は、瞬断を無くすために、一時的、あるいはそれ以上の時間、２つの送信先の両方に接続される状態を設けることを特徴し、その時間帯におけるインピーダンスの不整合による伝送損失を極力少なくするための手段を持つことを特徴とする。

本発明の切替回路は、送信元からの高周波を複数の送信先に伝送する回路であって、スイッチにより送信先を切り替える切替回路において、送信先の切替に際し、一時的又はそれ以上の時間、二つの送信先の両方に接続された状態を設け、送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスを特定の比率に設定することを特徴とする。

また本発明の切替方法は、さらに、送信元からの高周波を複数の送信先に伝送する回路におけるスイッチによる送信先の切替方法であって、送信先の切替に際し、一時的又はそれ以上の時間、二つの送信先の両方に接続された状態を設け、送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスを特定の比率に設定することを特徴とする。

スイッチは、メークビフォアブレーク接点を用いたものであるのが好ましい。

送信先が二つである場合に特に有効である。

送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスの比が１：√２であるのが好ましい。

本発明によれば、高周波を伝送する回路において、伝送先を切り替える際に瞬断を無くすと共に、伝送効率を常に高く保つことができる。

図１は、本発明におけるスイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスをＺ０／√２に設定した場合を示す説明図、図２は、従来の送信元１及び送信先２の両方の伝送線路の特性インピーダンスがＺ０である場合の説明図、図３は、スイッチ３における送信先２の特性インピーダンスを√２×Ｚ０とした場合の説明図である。各図において、同一部分には同一符号を付している。

本発明は、送信先が複数の場合に適用可能であるが、発明の理解を容易にするため、送信先が二つの場合について説明する。

図１において、１は伝送線路の送信元、２は伝送線路の送信先、３は伝送線路の送信元１と送信先２の間に存在するスイッチを表しており、このスイッチによって、送信先２は２Ａ、２Ｂとを選択できる構造になっている。例えば、スイッチとして、メークビフォアブレーク接点を用いたものを使用するのが好ましい。スイッチの共通端子に送信元側の伝送線路を接続し、選択端子に送信先２Ａ及び２Ｂ側の伝送線路を接続して送信先２Ａ、２Ｂを選択できるようにする。

図１において、送信元１と送信先２Ａが通信状態にある場合を状態１、送信元１と送信先２Ａ、２Ｂの両方を選択されている場合を状態２、送信先として２Ｂが選択されている場合を状態３とする。状態１から状態３に遷移する時に、スイッチによっては瞬断を生じる場合がある。これを回避するために、一時的またはそれ以上の時間、伝送元１から伝送先の２Ａ、２Ｂの両方に信号が伝送される、すなわち並列に接続される状態（状態２）を設ける。

ここで、送信元側のインピーダンスをＺ０×αとし、送信先のインピーダンスをＺ０と設定すると、すなわち、送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスとの比率をα：１とする。すると、状態１及び状態３の場合には、スイッチから送信側を見るとインピーダンスがＺ０×αで、送信先側を見るとインピーダンスがＺ０なので、α＝１以外ではインピーダンスの不整合が生じる。そこで、若干のインピーダンスの不整合を生じても、十分な伝達率が得られるように、αを設定する。また、状態２では、スイッチ３から見た送信先側のインピーダンスは２本の伝送路が並列になるためＺ０／２に見える。一方、スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスはＺ０×αである。ここでも、α＝１／２以外ではインピーダンスの不整合が生じるが、十分な伝達率が得られるようにαを設定する。さらに、状態１及び状態３における伝達率と、状態２における伝達率が、ほぼ等しくなるようにαを設定すると、瞬断がなく、常に伝送効率を高く保つことができる。尚、送信先が２つより多くの複数の場合にも、同様にしてインピーダンスの比率αを設定する。
このようにして、送信先切替の際の瞬断をなくすとともに、伝送効率を常に高く保つことができる。

［実施例１］
図１において、１は伝送線路の送信元、２は伝送線路の送信先、３は伝送線路の送信元１と送信先２の間に存在するスイッチを表しており、このスイッチによって、送信先２は２Ａ、２Ｂとを選択できる構造になっている。図１において、送信元１と送信先２Ａが通信状態にある場合を状態１、送信元１と送信先２Ａ、２Ｂの両方を選択されている場合を状態２、送信先として２Ｂが選択されている場合を状態３とする。状態１から状態３に遷移する時に、スイッチによっては瞬断を生じる場合がある。これを回避するために、一時的、あるいはそれ以上の時間、伝送元１から伝送先の２Ａ、２Ｂの両方に信号が伝送される、すなわち並列に接続される状態を設ける（状態２）。
実施例１では、スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスをＺ０／√２、送信先２側のインピーダンスをＺ０に設定した。すなわち、インピーダンスの比率αを、α＝１／√２と設定した。

状態１、状態３については、スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスはＺ０／√２、送信先２側を見たインピーダンスはＺ０であるため、若干のインピーダンスの不整合は生じるが、理論上９７％のエネルギーは伝達される。
状態２の場合については、スイッチ３から送信元１側のインピーダンスはＺ０／√２、送信先２側を見たインピーダンスはＺ０の半分でＺ０／２となるため、若干のインピーダンスの不整合は生じるが、これについても理論上９７％のエネルギーは伝達される。
ここで、スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスをＺ０／√２、送信先２側のインピーダンスをＺ０に設定した理由は、状態１あるいは状態３と、状態２の不整合によるエネルギー損失を等しくするためである。これにより、スイッチ３が送信先２に１本のみ接続された場合（状態１あるいは状態３）でも、２Ａ、２Ｂの両方に接続された場合（状態２）でもトータルで等しい電力が伝送されるため、どのような状態においても安定したエネルギーを伝送させることができ、かつ、瞬断なく状態１から状態３に遷移させることが可能となる。

このようにして、送信先切替の際の瞬断をなくすとともに、伝送効率を常に高く保つことができる。
［比較例１］

比較例１では、従来のように、送信元１、および送信先２の両方の伝送線路の特性インピーダンスをＺ０とした。図２は、この場合を示している。
状態１、状態３の場合、スイッチ３から見た送信先側のインピーダンスはＡ、Ｂどちらか１本の伝送路が接続されているためＺ０に見える。一方、スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスもＺ０であるため、インピーダンスは整合されており、理論上送信元１から送信先２（２Ａまたは２Ｂ）へは１００％のエネルギーが伝達される。
一方、状態２の場合、スイッチ３から見た送信先側のインピーダンスは２本の伝送路が並列になるためＺ０／２に見える。一方、スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスはＺ０であるため、インピーダンスの不整合が生じてしまい、送信元１から送信先２（２Ａと２Ｂの合計）へは理論上８９％のエネルギーしか伝送されない。
したがって、伝送効率に不整合が生じ、十分な効果が得られない。
［実施例２］

実施例２では、スイッチ３から見た送信元の特性インピーダンスをＺ０とし、送信先２側の特性インピーダンスを√２×Ｚ０とした。図３は、この場合を示している。本実施例においても実施例１と同様に、状態１から状態３に遷移する時に、一時的またはそれ以上の時間、伝送元１から伝送先の２Ａ、２Ｂの両方に信号が伝送される、すなわち並列に接続される状態（状態２）を設ける。
状態１、状態３については、スイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスはＺ０、送信先２側を見たインピーダンスは√２×Ｚ０であるため、若干のインピーダンスの不整合は生じるが、理論上９７％のエネルギーは伝達される。
状態２の場合については、スイッチ３から送信元１側のインピーダンスはＺ０、送信先２側を見たインピーダンスは√２×Ｚ０の半分でＺ０／√２となるため、若干のインピーダンスの不整合は生じるが、これについても理論上９７％のエネルギーは伝達される。インピーダンスの比率を上記のように設定した理由は、実施例１と同様である。

このようにして、送信先切替の際の瞬断をなくすとともに、伝送効率を常に高く保つことができる。
尚、送信元１側で特性インピーダンスを調整するか、送信先２の側で特性インピーダンスを調整するかは回路の構成のし易さに因る。

送信先にアンテナを接続し、ビームの方向を切り替えることができるアンテナとして利用することができる。

本発明におけるスイッチ３から見た送信元１側のインピーダンスをＺ０／√２、送信先２側のインピーダンスをＺ０に設定した場合を示す説明図である。 従来の送信元１側及び送信先２側の両方の伝送線路の特性インピーダンスがＺ０である場合の説明図である。 本発明におけるスイッチ３から見た送信元１側の特性インピーダンスをＺ０、送信先２側の特性インピーダンスを√２×Ｚ０とした場合の説明図である。

符号の説明

１… 送信元
２… 送信先
３… スイッチ

Claims (8)

1. 送信元からの高周波を複数の送信先に伝送する回路であって、スイッチにより送信先を切り替える切替回路において、送信先の切替に際し、一時的又はそれ以上の時間、二つの送信先の両方に接続された状態を設け、送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスを特定の比率に設定することを特徴とする切替回路。
2. スイッチがメークビフォアブレーク接点を用いたものである請求項１に記載の切替回路。
3. 送信先が二つである請求項１又は請求項２に記載の切替回路。
4. 送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスの比が１：√２である請求項１〜請求項３の何れか一に記載の切替回路。
5. 送信元からの高周波を複数の送信先に伝送する回路におけるスイッチによる送信先の切替方法であって、送信先の切替に際し、一時的又はそれ以上の時間、二つの送信先の両方に接続された状態を設け、送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスを特定の比率に設定することを特徴とする切替方法。
6. スイッチがメークビフォアブレーク接点を用いたものである請求項５に記載の切替方法。
7. 送信先が二つであるこ請求項５又は請求項６に記載の切替方法。
8. 送信元側のインピーダンスと送信先側のインピーダンスの比が１：√２である請求項５〜請求項７記載の何れか一に記載の切替方法。

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