JP4070900B2 - 電磁波送信／受信用の装置及びシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁波の受信／送信用の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤレス対話型の電気通信サービスは急速に発展してきている。これらのサービスは電話方式、ファクシミリ伝送、テレビジョン方式、特にディジタルテレビジョン、いわゆる「マルチメディア」分野及びインターネット網に関する。これらの大衆消費市場向けのサービスは手頃な費用で使用可能とされねばならない。このことは特に、ユーザの受信器／送信器が、殆どの場合に電気通信衛星を通じてサーバと通信せねばならない、或いはＳＡＭＳ出版の書籍「Reference Data for Engineers」の第３５章、第２０頁に記載されるＭＭＤＳ（マルチポイント・マルチチャネル分配方式）、ＬＭＤＳ（ローカルマルチポイント分配方式）又はＭＶＤＳ（マルチポイントビデオ分配方式）方式の範囲にある場合に要求される。これらの通信方式は概してマイクロ波の範囲を使用する。例えば、ＭＭＤＳ方式では、４０ＧＨｚのオーダの周波数帯域が使用される。
【０００３】
これらの周波数の範囲では、慣習的に別個の導波管受信器及び導波管送信器が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の技術は、顧客からサービス源へ情報又は命令の流れを伝達するために顧客から基地局への戻りリンクを形成することが必要なとき（例えば有料のオーディオビジュアル番組の分野において）は使用することが複雑である。これは従って費用がかかる。更に、その重さ及び大きさは個人による使用には調和しない。更に、送信リンクと受信リンクとの間を分離し、それにより送信信号によって受信信号を悪化させることを防止することが有利である。
【０００５】
本発明は上述の欠点を克服することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
装置は、マイクロストリップ受信回路及びマイクロストリップ送信回路に結合された導波管を含み、上記回路は夫々、上記導波管の第１の直線的な部分及び上記第１の部分と平行な上記導波管の第２の直線的な部分に配置され、上記導波管は更に、上記送信回路によって放送された電磁波が受信回路において、受信回路の中に干渉を生じさせないよう充分に減衰されるよう配置されたフィルタ手段を含むことを特徴とする。
【０００７】
ハイブリッドマイクロストリップ及び導波管技術を利用する係る装置は中位の費用で製造されうる。その大きさ及び重さは減少され、送信及び受信はそれでも同時に可能である。更に、導波管の使用は送信及び受信のための広い周波数帯域により有利である。更に、かくして送信信号と受信信号との間の良い分離が得られる。
【０００８】
本発明は、電磁波の受信／送信のための、上記電磁波を合焦する手段を含むシステムに関し、システムは本発明による装置を装備することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の他の利点を非制限的な例としての例示される実施例を示す添付の図面を参照して説明する。説明の簡単化のため、全ての図面に亘って同一の機能を行う要素は同一の参照番号によって示されている。
図１は、本発明によって使用されるＭＭＤＳ，ＬＭＤＳ又はＭＶＤＳ受信／送信システムの戻りリンクの基本的な概念を示す図である。
【００１０】
システムによって分配される情報は、衛星、レコーディングスタジオ又はケーブル網から到来しうる。図１に示される例では、衛星１０は、地上局１３の受信アンテナ１２へ情報１１を送信する。この情報１１は、顧客によって使用可能な情報及び番組を放送する送信器／受信器１５を有する共通アンテナ１４へ送信される。例えば、マイクロ波送信器／受信器１５はＭＭＤＳ方式の範囲の情報１６を放送する。この情報及び番組１６は、例えば住居１８の屋根の上に配置された小さな直径のアンテナ１７（４０ＧＨｚのＭＭＤＳ方式の範囲の適用では１０ｃｍのオーダ）によって各顧客側で受信される。もちろん、これらのアンテナは寸法が小さいため、アパートメントの場合、各階のバルコニーの近傍に配置されうる。アンテナ１７は、受信されたエネルギーを合焦するための反射器１９と、１次源２０を形成する本発明による受信／送信装置とを含む。本発明による受信／送信装置は、反射器１９の焦点に配置され、放射された電磁波に対して開いた端はホーン又は電磁レンズの形状である。
【００１１】
本発明による装置は、アンテナ１４から到来する下り信号を中間周波数に変換し、上記アンテナ１４へ送信されるための中間周波数信号を高周波数に変換する周波数変換器を更に有する。この変換器は、本発明による受信／送信装置の中に一体化される。
図２に示される変形では、この変換器は独立して周波数変換装置２１の中に配置されうる。変換器２１は、受信された信号を中間周波数に変換し、この信号を例えば同軸ケーブル２２といった接続手段を通じて、住居１８の内部に配置され、例えばテレビジョン受像機２５といった放送情報を使用する手段に接続されるデコーダ／コーダ２４を含む室内ユニット２３へ送信する。
【００１２】
本発明では、上記アンテナ１７はまた戻りリンクのために使用されうる。このように、対話型サービスの範囲では顧客は例えばリモートコントロールを使用して応答する。情報はケーブル２２によって符号化され、次にこの情報を送信周波数帯域へ変換する高周波変換器へ送信される。「顧客」アップリンク２６は戻りデータを地上局１３へ放送する。従って地上局１３はまた、顧客によって放送され、その送信器／受信器１５上に受信されたデータを収集し、集中する役割を有する。
【００１３】
このアップリンクは例えば、欧州の４０ＧＨｚのＭＭＤＳ方式では［４０．５乃至４０．５５ＧＨｚ］及び［４２．４５乃至４２．５ＧＨｚ］の帯域幅で動作し、一方アンテナ１７が送信器／受信器１４によって放送される情報を受信するリンクを示すダウンリンクは、例えば［４０．５５乃至４１．５ＧＨｚ］及び［４１．５乃至４２．４５ＧＨｚ］の帯域幅で動作する。
【００１４】
アップリンク上で放送されるデータは、有料テレビジョンに、又はより一般的には顧客に対して、映画への瞬時のアクセス、対話型ゲーム、テレビショッピング、ソフトウエアのダウンロード及びデータベースクエリー、予約等を提供する対話型テレビジョンに関係するデータでありうる。
図２は本発明による装置２７の実施例の概略的な分解図を示す図である。装置２７は、開いた端が電磁波の受信／送信用のアンテナ（図２には図示せず）の焦点２９に配置された円筒状のキャップ２８を含む。キャップ２８の開いた端は、上記の電磁波の良い受信／送信を可能にする不連続部即ち溝を有する円錐部即ちホーン３０へと延在する。これらの不連続部（図示せず）はそれ自体として既知である。
【００１５】
導波管のキャップ２８は３つの部分２８₁ ，２８₂ 及び２８₃ へ分割される。部分２８₁ はホーン３０に接続され、部分２８₂ は円筒状キャップ２８の中央部分であり、部分２８₃ は共振空胴を含む導波管の端部である。第１及び第２の導波管部分２８₁ 及び２８₂ の間には、電磁波を送信するためのマイクロストリップ回路板３２が導波管２８の主軸３１に対して横向きに配置され、第２及び第３の導波管部分２８₂ 及び２８₃ の間には、電磁波を受信するためのマイクロストリップ回路板３３が軸３１に対して横向きに配置される。夫々が基板を形成するこれらの２つの回路板３２及び３３は、所与の誘電率を有しそれ自体として知られる材料からなる。上記の回路板３２及び３３は、エネルギーが放射又は受信されるべき空間に向いた夫々の上面３２₁ ，３３₁ と、基板の他の面に配置された下面３２₂ ，３３₂ とを有する。
【００１６】
下面３２₂ ，３３₂ は金属化され接地板を形成し、導波管２８の伝導性の壁と接触する。回路板３２及び３３には夫々２つのプローブ３４₁ ，３４₂ 及び３５₁ ，３５₂ が与えられ、これらは夫々、回路板３２，３３の上面３２₁ ，３３₁ にエッチングされ、導波管２８の壁に接触することなく開口を通って導波管２８の周辺の内側を通る。
【００１７】
直交して偏波された電磁波を受信及び送信することを可能にするため、各対（３４₁ ，３４₂ ）及び（３５₁ ，３５₂ ）の夫々の２つのプローブは互いに直角に配置される。これらの２つのプローブ（３４₁ ，３４₂ ）及びプローブ（３５₁ ，３５₂ ）は夫々マイクロストリップ線路（３６₁ ，３６₂ ）によって回路板３２及び３３に接続され、この技術はそれ自体として送信回路及び受信回路について既知であり、これらの回路は図８に図示される。２つのリンク用の周波数変換装置を含む装置２７は、住居１８（図示せず）の内側に配置される室内装置２３（図示せず）に接続される。
【００１８】
導波管２８を閉じる導波管部分２８₃ は、共振空胴を形成し、受信された電磁波用の基板３３の平面の開回路として動作する４分の１波長λ_GR／４導波管部分であり、ここでλ_GRは受信された電磁波の波長を表わす。これに対して、導波管部分２８₂ はプローブ３５₁ ，３５₂ をプローブ３４₁ ，３４₂ によって放送される電磁波によるエネルギー損失から分離することを可能にする電磁フィルタである。
【００１９】
図３乃至７は、プローブ３４₁ ，３４₂ からの放射による干渉の影響を受けることなく電磁波を受信することを可能にする電磁フィルタの様々な実施例を示す図である。
係る電磁フィルタの技術は、百科事典「Techniques de l'Ingeniur」[Engineering Techniques]第Ｅ−３−ＩＩ Ｅ３２５０巻の「filtres hyperfrequences 」[microwave filters] と題された第２章に記載されている。導波管の中で、共振空胴は２つのリアクタンス素子を相互に所定の位置に配置することによって形成されうる。
【００２０】
図３は、アイリス３９によって誘導的に結合された幾つかの共振空胴を使用した帯域通過フィルタ３８を示す図である。導波管２８の長さ方向の２つの連続するアイリス３９の間の距離は、２つのアイリスの間の反射が空胴の共振周波数において相互に打ち消し合うよう選択される。この距離は、λ_GRをプローブ３５₁ ，３５₂ によって受信された周波数の導波された波長とすると、λ_GR／２のオーダの距離である。このようにして形成された帯域通過フィルタ３８は、更に、λ_GTをプローブ３４₁ ，３４₂ によって放送された周波数の波長とすると、その入力において４分の１波長λ_GT／４導波管部分を有する。この帯域通過フィルタ３８は、基板３２の平面の上記プローブ３４₁ ，３４₂ によって放射されたエネルギーのための開回路であって、受信された周波数帯域をフィルタしないと考えることができる。
【００２１】
アイリス３９によって分割された幾つかの連続する空胴を使用することは都合がよいとされ、フィルタ３８の周波数応答を改善すると共により鋭いカットオフを有することを可能にした。説明するに、アイリス３９の数が増加するほど、フィルタ３８の周波数応答は急激になる。アイリス３９の数を増加させることによって得られる性能と、これから生じうる複雑さとの間の折衷として、２又は３のアイリス３９を有するフィルタ３８を使用することが望ましい。回路板３３の中の最後のアイリスを離間する距離ｌは任意であり、これは以下の実施例のフィルタにも当てはまることに注意すべきである。
【００２２】
図４は帯域通過フィルタ３８の他の実施例の水平方向の断面を示す平面図である。
図５は一連のねじ４１を使用して形成される帯域通過フィルタ４０を示す図である。各空胴の共振周波数の微調整を可能にするために、様々な挿入を有し容量性サセプタンスとして作用するこれらのねじ４１は、フィルタ４０の設定を最適化することが可能であるよう配置される。
【００２３】
図６はノッチフィルタ５０を示す図である。このフィルタ５０は、アイリス５０２によって結合することによって導波管２８₂ の本体に横方向に接続された共振空胴５０１を使用して形成される。これらの空胴の間の距離は、プローブ３４₁ 及び３４₂ によって放送される電磁波の導波された波長の４分の１のオーダである。
【００２４】
図７はフィンラインと称される帯域通過フィルタ５１を示す図である。これらのフィルタ５１は方形導波管のＥ面に、窓５３を有する金属化された基板５２を挿入することによって容易に形成される。上記の基板５２と同一の幾何学的形状を有する金属板もまた使用されうる。
図８は、本発明によるマイクロストリップ受信及び送信回路の中に夫々存在する周波数変換回路の実施例を示す図である。
【００２５】
図８の（Ａ）は、プローブ３５₁ ，３５₂ に接続される受信回路の簡単化して示す図である。本実施例では、上記の受信回路は［４１．５ＧＨｚ；４２．４５ＧＨｚ］の帯域を受信する。この帯域は引用された任意の数値と同様に、説明を明瞭化するための例としてのみ考察され、本発明の適用の範囲を制限を構成しえない。
【００２６】
プローブ３５₁ ，３５₂ 上に受信された信号はミキサ４２へ送信され、ミキサ４２の第２の入力は４０．５５ＧＨｚの周波数で発振器４３に接続される。ミキサ４２の出力は低雑音増幅器４３０の入力に接続され、増幅器４３０の出力は［９５０ＭＨｚ；１９５０ＭＨｚ］の中間周波数帯域の信号を発し、ケーブル２２によって室内ユニット２３に接続される。
【００２７】
図８の（Ｂ）は、プローブ３４₁ ，３４₂ に接続される装置２７の送信回路を簡単に示す図である。室内ユニット２３から入来する中間信号の周波数帯域は［４５０ＭＨｚ；５００ＭＨｚ］である。これらの信号は第１のミキサ４４に印加される。第１のミキサ４４は、周波数２．４ＧＨｚの発振器４５に接続される第２の入力と、低雑音増幅器４６の入力に接続される出力とを有する。増幅器４６の出力はミキサ４７に印加される。増幅器４６の第２の入力は周波数３７．６ＧＨｚの発振器４８に接続される。このミキサ４７の出力は増幅器４９に接続される。増幅器４９の出力は、は［４０．４５ＧＨｚ；４０．５ＧＨｚ］の周波数帯域でプローブ３４₁ ，３４₂ へ送信するための信号を発する。
【００２８】
確立された周波数平面において様々な他の形態、例えば、受信帯域［４０．５５ＧＨｚ；４１．５ＧＨｚ］及び送信帯域［４２．４５ＧＨｚ；４２．５ＧＨｚ］の形態、又は受信帯域［４１．５ＧＨｚ；４２．４５ＧＨｚ］及び送信帯域［４０．５ＧＨｚ；４０．５５ＧＨｚ］の形態を想定することができる。様々な周波数平面形態は、他の説明されていない形態と共に、この条件を満たす必要がある。
【００２９】
本発明の変形によれば、本発明による受信／送信システムは、その焦点２９に略配置された本発明による装置２７を有する電磁レンズを含みうる。
本発明による装置２７は以下のように動作する。アンテナ１９に到来する電磁波は、導波管２８に沿って導波されるようその焦点において合焦される。これらの電磁波は、受信周波数帯域のみを通過させることを可能にする帯域通過フィルタでありうるフィルタ２８₂ 、送信周波数帯域をカットオフするノッチフィルタ、或いは周波数平面において伝送帯域が伝送周波数が受信周波数よりも夫々低い、又は高いよう選択された場合に夫々高域通過フィルタ又は低域通過フィルタを通過する。上記電磁波は次にプローブ３５₁ ，３５₂ によって受信され、プローブ３５₁ ，３５₂ は例えば図８の（Ａ）の周波数変換回路に対して中間周波数への変換の後に室内ユニット２３へ送信されることを意図される受信信号を伝達する。
【００３０】
同時に、上記ユニット２３から入来する信号は例えば図８の（Ｂ）に示される周波数変換回路を通過し、プローブ３４₁ ，３４₂ に対して源アンテナ２９へ放送されるための電磁波を供給する。フィルタ２８₂ 側においてこれらのプローブによって放射されたエネルギーは減衰、又は完全にフィルタリングされ、それにより伝送された電磁波の漏れは受信回路に干渉を起こさないほど小さくなる。例として、プローブ３４₁ ，３４₂ によって放送された電磁波が伝送中にそれらの初期レベル以下の７０ｄＢまで減衰されたとき、無視できると考えられる。
【００３１】
もちろん、本発明は例としてのみ与えられた、上述され図示された実施例に制限されない。従って、導波管は電磁波の良い受信／送信を可能にする任意の形状であり得る。例として、１つの偏波が他方の偏波よりも望ましければ、方形導波管が使用されうる。同様に、導波管の軸は曲げられ得る。ホーン４０は更に任意の種類であり得、例えば溝付きのホーン、又は電磁レンズによって置き換えられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって使用されるＭＭＤＳ，ＬＭＤＳ又はＭＶＤＳ衛星受信／送信方式の戻りリンクの基本的な概念を示す図である。
【図２】本発明による装置の実施例の概略的な分解図を示す図である。
【図３】本発明よる分離手段の実施例を示す図である。
【図４】本発明よる分離手段の実施例を示す図である。
【図５】本発明よる分離手段の実施例を示す図である。
【図６】本発明よる分離手段の実施例を示す図である。
【図７】本発明よる分離手段の実施例を示す図である。
【図８】本発明によるマイクロストリップ受信及び送信回路中に存在する周波数変換回路を夫々示すブロック図であって、（Ａ）は受信プローブに接続された受信回路を簡単に示す図であり、（Ｂ）は送信プローブに接続された本発明による装置の送信回路を簡単に示す図である。
【符号の説明】
２７ 本発明による装置
２８ キャップ
２８₁ ，２８₂ ，２８₃ キャップの部分
２９ 焦点
３０ 円錐部
３１ 主軸
３２ 送信用マイクロストリップ回路板
３２₁ ，３３₁ 上面
３２₂ ，３３₂ 下面
３３ 受信用マイクロストリップ回路板
３４₁ ，３４₂ ；３５₁ ，３５₂ プローブ
３６₁ ，３６₂ ；３７₁ ，３７₂ マイクロストリップ線路

Claims (12)

1. 電磁波の受信／送信用の装置であって、
   マイクロストリップ受信回路（３３）及びマイクロストリップ送信回路（３２）に結合された導波管（２８）を含み、上記導波管は第１の導波管部分、第２の導波管部分、第３の導波管部分（２８ ₁ 、２８ ₂ 、２８ ₃ ）にこの順で分かれており、上記送信回路（３２）は第１の導波管部分と第２の導波管部分の間に配置され、上記受信回路（３３）は第２の導波管部分と第３の導波管部分の間に配置され、第２の導波管部分（２８ ₂ ）は更に、前記受信回路（３３）によって受信される電磁波の周波数を略中央とする帯域通過フィルタまたは前記送信回路（３２）によって送信される電磁波の周波数を略中央とするノッチフィルタで形成されるフィルタ手段を含んでおり、該フィルタ手段は、前記送信回路と前記受信回路の間で、該送信回路（３２）によって放送される電磁波が受信回路（３３）において、受信回路（３３）の中に干渉を生じさせないよう充分に減衰されるよう配置されており、前記第３の導波管部分（２８ ₃ ）は共振空胴を含むことを特徴とする装置。
2. 該フィルタ手段は共振空胴を有するフィルタ（３８）を含み、該共振空胴の夫々は受信される電磁波の導波された波長（λ_GR）の半分（λ_GR／２）の長さであり、少なくとも２つのアイリス（３９）の間に配置され、該フィルタ（３８）は受信回路（３３）によって受信される電磁波の周波数を略中央とする帯域通過フィルタを形成するよう意図されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 該フィルタ手段はねじ（４１）空胴フィルタ（４０）を含み、該フィルタ（４０）は受信回路（３３）によって受信される電磁波の周波数を略中央とする帯域通過フィルタを形成するよう意図されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
4. 該フィルタ手段は、アイリス（５０２）による結合により導波管（２８₂）の本体に対して垂直に接続され、送信される電磁波の波長（λ_GT）の４分の１（λ_GT／４）に等しい長さだけ離間された少なくとも２つの共振空胴（５０１）によって形成される共振空胴を有し、送信回路（３２）によって送信される電磁波の周波数を略中央とするノッチフィルタを形成することが意図されるフィルタ（５０）を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
5. 該フィルタ手段は、金属化された基板（５２）上に形成された少なくとも１つの共振器、又は導波管のＥ面に挿入されたスロット付き金属板を含み、受信回路によって受信される電磁波の周波数を略中央とする帯域通過フィルタを形成することが意図されるフィンライン型のフィルタ（５１）を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
6. 上記受信回路（３３）及び送信回路（３２）上に夫々配置され、相互に直角をなし、直交する偏波された電磁波を夫々受信及び送信しうる２つの受信プローブ（３５₁，３５₂）及び２つの送信プローブ（３４₁，３４₂）を含むことを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の装置。
7. 上記受信プローブ（３５₁，３５₂）及び送信プローブ（３４₁，３４₂）は夫々、マイクロストリップ受信回路（３３）及びマイクロストリップ送信回路（３３）の基板の上にエッチングされることを特徴とする、請求項６記載の装置。
8. 各マイクロストリップ回路（３３，３２）は周波数変換回路を含むことを特徴とする、請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の装置。
9. 該導波管（２８）は、受信された電磁波の導波された波長（λ_GR）の４分の１に等しい長さを有する４分の１波長（λ_GR／４）空胴（２８₃）によって閉じられることを特徴とする、請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の装置。
10. 電磁波合焦手段を含む電磁波の受信／送信用のシステムであって、
    請求項１乃至９のうちいずれか１項記載の装置を含むことを特徴とするシステム。
11. 該合焦手段は放物面反射器を含み、
    該装置は該放物面反射器（１９）の焦点（２９）に略配置されることを特徴とする、請求項１０記載のシステム。
12. 該合焦手段は電磁レンズを含み、
    該装置は該電磁レンズの焦点（２９）に略配置されることを特徴とする、請求項１０記載のシステム。

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