JP4017519B2 - 送受信信号分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、送受信信号分離装置に関する。特に、交差偏光（cross polarization）を使ったミリメートル波帯域の送信による。
【０００２】
伝送の技術分野においては、送信の場合と受信の場合とで異なる方向に偏光された波を用いたシステムを使うことが知られている。送受信用の、互いに垂直な偏光の利用（交差偏光とも呼ばれる）は、周波数域が非常に接近している場合には、受送信信号の分離を改善することを可能にする。
【０００３】
一般的には、信号は、導波管の直交モード（orthomode）から構成されるデュプレクサー（duplexer）により分離される。デュプレクサーはその偏光によって信号を分離する。また、フィルターされた帯域の外側で高い阻止率をもたらすために、直交モードの出力側に導波管フィルターを置く。送信周波数がミリメートル周波数と相当するとき、例えば40GHz、は、導波管部分は、かなり小型サイズであり、高価で正確な機械加工が必要になる。小型の直交モードの機械加工コストは、大市場製品では許されない。
【０００４】
他の解決策が予想され、アメリカ国特許第第5,374938号は、過渡プローブ（transition probe）を持つ直交モードの出力について述べている。これら直交モードは高阻止率のフィルターを可能にしない。フィルター化は、マイクロストリップ技術にて実行されるからである。
【０００５】
ヨーロッパ特許第0,961,339号が述べている解決法は、プローブを導波管フィルターで分け、送信フィルター化をマイクロストリップ技術により行い、受信フィルター化を導波管フィルターにて行うというものである。
【０００６】
しかしながら、これら二つの解決法は、二つの分離した導波路を使った常套的な解決方法と比べて送信信号の質を得ることはできない。
【０００７】
本発明は、導波管の直交モードを使用せずに高い送信信号の質を得ることを可能にする一つの解決法を提案する。これを実施するために、本発明は、アンテナと過渡領域（transition zone）との間に偏光フィルター（polarized filter）を付加する。この偏光フィルターは、送信信号の純度を向上させることを目的として、送信偏光方向にのみ送信信号をフィルター化することを可能にする。この偏光フィルターは、受信信号の偏光に対して透過的（transparent）であるので、受信信号は、上記付加したフィルターに影響されない。
【０００８】
本発明は、アンテナの後ろに置かれた送受信装置であって、この装置は、下記の第一手段又は第二手段のいずれかを持つ、過渡領域を少なくとも一つ持つことで構成されている；第一手段は、第一偏光によって偏光された少なくとも一つの波を少なくとも一つの電気信号に変換し；第二手段は、少なくとも一つの電気信号を、第二偏光によって偏光された少なくとも一つの波に変換する；また、当該送受信装置は、アンテナと前記過渡領域との間に、第二偏光方向に偏光された導波管フィルターで構成される第一フィルター領域が置かれている；前記フィルターは第一偏光方向に対し透過的である。
【０００９】
好ましい具体例は、前記第一手段はプローブからなる第一導波管領域である。前記第二手段は、プローブからなる第二導波管領域である。本装置は、第一及び第二導波管領域との間に置かれた第二フィルター領域で構成されている。これら導波管は円形である。第一フィルター領域のフィルターは、金属が挿入されたフィルターである。第二フィルター領域は、円形絞り（circular irises）を持つフィルターである。
【００１０】
本発明は、下記の記述を読むことにより、より理解され特徴や有用性が明らかになるだろう。記述は添付した図を参照している。
【００１１】
図１及び２は、本発明に関する同じく好ましい具体例として異なる図を示している。
【００１２】
図１は、受送信装置の導波管要素に関する縦断面図である。図２は、同じ（図１）導波管要素の分解図である。マイクロストリップ技術を使ったマイクロ波カードを示している。これら二つの図は、一緒に説明するほうが分かりやすいだろう。さらに表現方法からの理由で、いくつかの要素は同じスケールで描かれていない。例の方法では、受信帯域は、40.55乃至41.5 GHzであって、送信帯域は42.45乃至42.5 GHzである。この例では、この導波管の径は4.8 mmであって、低周波数用の導波管と同じである。
【００１３】
導波管要素は、5つの機能性部品で構成する。それは、アンテナ１、第一及び第二過渡領域２及び３、第一及び第二フィルター領域４及び５である。アンテナ１は、例えば、角部６である。６は、レンズや反射体（示していない）に面している。本技術分野の熟練者はよく知っている技術であり、レンズや反射体は電磁波を濃縮する。
【００１４】
第一及び第二過渡領域２及び３は、コンダクター７及び８が横切った導波管である。第一過渡領域２は、一つの端部からλ/4の位置で封鎖されている。これは、コンダクター７の平面で開放回路（open circuit）を作るためである。コンダクター７及び８は、例えば、基板９や１０の金属層の上に作られている。コンダクターの上には、受信用マイクロ波回路Rxや送信用マイクロ波回路Txが作られており、コンダクター７及び８はプローブ機能を与えられている。実際には、過渡領域２及び３は、二つの部品、つまり、受信及び送信マイクロ波カードの基板７及び８の周りにタイトに接合しているところの二つの部品で出来ている。コンダクター７及び８（基板の金属層の上に作られている）は、導波管の中心軸１１に垂直であるが、同時に、相互に垂直の平面に配置される。このように配置され、コンダクター７及び８は一つを他に、垂直方向に偏光される波を制御する。過渡領域２及び３の長さは以下のようである。つまり、コンダクター７及び８はフィルター化要素からは、少なくとも前記領域２及び３を横切る平均波長の半分程度、分離されている。
【００１５】
好ましい具体例は、第一過渡領域２のコンダクター７は第一偏光により偏光された波を電流に変換する。この電流は、受信用回路Rxにて処理される。この処理は、GHz帯域の中間周波数にもっていくためであり、この電流は、内部ユニットの同軸ケーブルを介して転送される。第二過渡領域３のコンダクター８は、送信用回路Txからくる電気信号を第二偏光の偏光に変換する。第二偏光は、第一偏光の垂直方向である。偏光された波は、アンテナに送出される。
【００１６】
第一フィルター領域４は、第二偏光により偏光されたフィルターから構成されている。このようなフィルターは、例えば、偏光方向に平行な導波管を横切るような金属挿入物１２を使って作られている。この挿入物１２の幅及び１２それぞれの間隔は、送信帯域の周波数のみを通過するような帯域通過フィルターを形成するように計算される。第一フィルター領域は、アンテナと過渡領域３との間に配置される。これは、送信S/N比を向上させるためである。
【００１７】
第二フィルター領域５は、二つの手印に領域２及び３との間に配置され、受信帯域の周波数のみを通過させるフィルターを構成する。好ましい具体例では、第二フィルター領域のフィルターは、例えば、円形絞り（circular irises）を結合した空洞部（cavities）を持つフィルター１３である。
【００１８】
これらフィルターの寸法に関しては、本技術分野の熟練者は、”Microwave filter, impedance-matching networks, and coupling structures”（George L. Matthaei、Leo Young、及びE.M.T. Jones著、Artech House Books出版（1980））を参照されたい。
【００１９】
波はアンテナで受信し、まず、第一フィルター領域４を横切り、第二フィルター領域５に伝わる。第一フィルター領域４を横切ると、第二偏光した波は、送信帯域の周波数の波を除いては、強力に減弱される。第二フィルター領域５は、受信帯域ではないすべての信号を強力に減弱する。第一過渡領域の内部では、減弱されない波のみが、受信帯域に属する第一偏光の波に偏光される。これら波は、コンダクター７によって、電気信号へと変換される。
【００２０】
送信された波は、コンダクター８によって第二偏光の偏光した波へと変換される。第二フィルター領域５のフィルターは、送信された波を止める。第一フィルター領域のフィルターは、送信帯域の波を通過させ、送信帯域の外側にある波を減衰させる。第一フィルター領域は、マイクロストリップ技術を使って作られたフィルターよりもずっと大きい減衰を伴った送信フィルター化を可能にする。
【００２１】
本発明の変形は簡単に予想できる。この例が示すのは、円形の切断面を持つ導波管に関してである。方形の切断面を持つ導波管を使っても、同様の結果を得ることができる。
【００２２】
加えて、示したこれらフィルターは、最終的なフィルター化特性が似通った異なる型のフィルターに置き換えられるかもしれない。第二フィルター領域のフィルターは、他の型でも出来る。この理由は以下の通りである。受信帯域の外側にある第一偏光を減弱するようなフィルターや、第二偏光のすべて又は一部を停止するようなフィルターを使用することが極めて可能であるからである。方形導波管を使って作ったフィルターは、第二偏光の周波数を完全に除き一方で、第一偏光のフィルターを可能にする。
（特許文献１）
アメリカ国特許第5,374938号
（特許文献２）
ヨーロッパ特許第0,961,339号
（非特許文献１）
”Microwave filter, impedance-matching networks, and coupling structures”（George L. Matthaei、Leo Young、及びE.M.T. Jones著、Artech House Books出版（1980））
【図面の簡単な説明】
【図１】 受送信装置の導波管要素に関する縦断面図である。
【図２】 図１と同じ受送信装置の導波管要素に関する分解図である。

Claims (6)

1. アンテナ（１）に後続して配置された送受信装置であって、
   ― 第１の偏光の少なくとも一つの偏光波を少なくとも一つの電気信号に変換する第一手段（７）と、
   ― 少なくとも一つの電気信号を、第２の偏光の少なくとも１つの偏光波に変換する第二手段（８）とを備える少なくとも１つの過渡領域（２及び３）を備え、
   前記アンテナ（１）と前記過渡領域（３）との間に配置された第一フィルター領域（４）を備え、該第一フィルター領域（４）が、前記第２の偏光の方向に偏光された導波管フィルターを備え、該導波管フィルターが前記第１の偏光の方向において透過性を持つことを特徴とする送受信装置。
2. 請求項１に記載された装置であって、
   ― 第１の偏光の少なくとも一つの偏光波を少なくとも一つの電気信号に変換するプローブ（７）を備える第一導波管領域（２）と、
   ― 少なくとも一つの電気信号を、前記第２の偏光の少なくとも一つの偏光波に変換するプローブ（８）を備える第二導波管領域（３）とを備え、前記第二領域（３）が、前記第一導波管領域（２）と前記第一フィルター領域（４）との間に配されることを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載された装置であって、前記第１の偏光の偏光波が第一周波数帯に配され、前記第２の偏光の偏光波が第二周波数帯に配されており、前記第一フィルター領域（４）のフィルターが、第二極性を持つ第二周波数帯の波を通過させることを特徴とする装置。
4. 請求項２及び３に記載された装置であって、前記第一導波管領域（２）と前記第二導波管領域（３）との間に配された第二フィルター領域（５）を備え、前記第二フィルター領域（５）が、第一周波数帯の波のみを通過させるフィルターを備えることを特徴とする装置。
5. 請求項４に記載された装置であって、前記導波管が円形であり、かつ、前記第二フィルター領域（５）のフィルターが、円形絞りを結合した空洞部を備えたフィルター（１３）であることを特徴とする装置。
6. 請求項３に記載された装置であって、前記第一フィルター領域（４）のフィルターが金属挿入物を伴ったフィルター（１２）であることを特徴とする装置。

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