JP4735551B2

JP4735551B2 - 通信基地局及びそれを用いた通信システム

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Publication number: JP4735551B2
Application number: JP2007010781A
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Inventors: 健武井
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Description

本発明は、レーダー、ＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identification）等の、通信基地局が放射した電磁波が不特定物体あるいは端末局に散乱されて再び基地局に到来し、その到来した電磁波を再度通信基地局が受信し、不特定物体あるいは端末局固有の情報を識別する通信基地局及びそれを用いた通信システムに関するものである。

不特定多数の物体を遠隔で識別する技術は、物流の量的増加および流通速度の高速化に伴い、近年富にその有用性が期待されている。このような、大量且つ高速に物体を識別するためには、それら複数の物体の位置関係が特定できないために、物体に浸潤する情報伝達手段の適用が必要不可欠になる。このような用途に対しては無線技術が適しており、特に、電磁波を用いて物体を検出するシステム及び同物体の有する情報を伝達するシステムが、例えば、レーダーシステムあるいは無線タグシステムとして既に実現に供している。

しかしながら、物流の高速化・大容量化に伴い、電磁波を用いた物体検出・情報伝達の能力、換言すれば、同システムにおいて電磁波の到達する距離を向上させることが、普遍的社会要請となっている。電磁波は伝達距離と共にその距離の２〜３乗程度に比例して減衰するため、電磁波の伝達距離が増加すると基地局から放射された電磁波が再び基地局に到来する際にはその電力が著しく減少しており、種々の擾乱因子に対して極めて耐性の低いものとなっている。このようなシステムでは基地局から到来した電磁波のエネルギーをなるべく変換損少なく基地局へと再放射させるために、一般には識別すべき物体からの散乱電磁界そのものを情報伝送のための搬送波として使う方法が一般的である。何らかの手段で新たな搬送波を生成するためには、電磁波の高周波電力を何らかの手段のための電源電力に変換する必要が生じ、その際は必ず変換損が現実には生じてしまう。電磁波を用いた無線伝送では搬送波に与えるべき電力で電磁波の到達距離が制限されてしまうので、搬送波生成の電力効率を最大にすることが、システムにおける電磁波の到達距離、換言すればシステムの適用限界を最大にすることに繋がる。

散乱波を直接搬送波として用いるシステムでは、基地局が放射する送信電力自体が、基地局に再到来する電磁波の最大の擾乱因子となる。何故なら、両者の周波数が同一であるために、フィルタ等の汎用の技術を用いた、該擾乱因子の除去が出来ないからである。一般に無線通信システムでは、送信波と受信波を二重化（デュプレックス）するために、周波数分割二重（フリーケンシー・デバイド・デュプレックス：ＦＤＤ）あるいは時間分割二重（タイム・デバイド・デュプレックス：ＴＤＤ）と呼ばれる、異なる周波数あるいは異なる時間タイミングで受信と送信を行い、等価的に送信波と受信波を二重化する技術が用いられている。散乱波を直接搬送波として用いる場合は、方向分割二重（ディレクション・デバイド・デュプレックス：ＤＤＤ）とでも呼ぶことができる従来技術が知られており、この技術ではサーキュレーターを用いて基地局から出て行く電磁波と基地局に入ってくる電磁波の方向性の違いを用いて等価的に送信波と受信波を二重化している（例えば、非特許文献１参照）。

図１０は従来の通信基地局の構成を示す回路図である。図１０に示すように、通信基地局は、電磁波の発生源である搬送波発生器６１と、電磁波を外部に（例えば、端末局に向かって）放射するアンテナ６８と、アンテナ６８での受信波を受信する受信回路６２と、搬送波発生器６１、アンテナ６８及び受信回路６２を接続するサーキュレーター６４とを備える。

図１０の通信基地局では、方向性結合器としてサーキュレーター６４を用いており、搬送波発生器６１で発生した電磁波は、サーキュレーター６４を介してアンテナ６８より放射される。基地局に再到来する電磁波は、アンテナ６８よりサーキュレーター６４に導かれ、サーキュレーター６４の有する非相反性により、搬送波発生器６１へではなく受信回路６２へと伝達される。

特開２００６−２０３４６９号公報 Klaus Finkenzellar著、ソフト工学研究所訳「ＲＦＩＤハンドブック第２版」２００４年５月、日刊工業新聞社、４５頁

しかしながら、従来の通信基地局によれば、サーキュレーター６４において、原理的には発生し得ない逆回転方向への電磁エネルギーの回り込みが、現実には−２０〜−３０ｄＢ程度発生してしまう。一方、基地局と対象物体、或いは基地局と端末局の距離が大きくなるに従い、基地局に再到来する電磁波は、その距離の２〜３乗に比例して減衰し微弱となるため、搬送波発生器６１からサーキュレーター６４を介して受信回路６２への送信波の回り込みの度合い（ノイズ）が増加し、基地局と対象物体或いは基地局と端末局との距離を大きく取ることが出来ないという問題があった。

そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、基地局で発生させる電磁波自体が、基地局に再到来する電磁波に対する擾乱となることを抑制し、結果として、基地局と対象物体あるいは端末局の距離を大きく取ることを可能ならしめる通信基地局及びそれを用いた通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、送信波を発生する送信回路と、上記送信波を外部に放射すると共に外部からの受信波を受信するアンテナと、そのアンテナで受信された受信波を受信する受信回路と、上記送信波を上記アンテナに伝送させると共に上記受信波を上記受信回路に伝送させるサーキュレーターとを備える方向分割二重基地局において、
上記送信回路は、上記送信波を２つに分配する第１のカプラを介して、２つのサーキュレーターに接続され、上記アンテナは、２つに分配された送信波を結合させると共に上記受信波を２つに分波する第２のカプラを介して、上記２つのサーキュレーターの他のポートに接続され、上記受信回路は、２つに分配された受信波を結合させる第３のカプラを介して、上記２つのサーキュレーターのさらに他のポートに接続されていることを特徴とする通信基地局である。

具体的には、上記送信回路を第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート１に結合し、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート２は抵抗で終端され、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート３とポート４には夫々第一および第二のサーキュレーターのポート１が結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート２には第二の９０°ハイブリッドカプラ６の夫々ポート１およびポート２が結合し、上記第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート３にはアンテナが結合し、上記第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート４は抵抗で終端され、上記第一および第二のサーキュレーターのポート３には第三の９０°ハイブリッドカプラ７の夫々ポート１およびポート２が結合し、上記第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート３は抵抗で終端され、上記第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート４に上記受信回路が結合されるものである。

上記送信回路は、搬送波発生回路であってもよい。

上記受信波が振幅変調されていてもよい。

上記送信波と上記受信波の搬送波周波数が同一であってもよい。

アンテナが直線偏波アンテナであってもよい。

アンテナが円偏波アンテナであってよい。

上記第一の９０°ハイブリッドカプラ３、上記第二の９０°ハイブリッドカプラ６、上記第一のサーキュレーター及び上記第二のサーキュレーターが基板の表面に実装され、上記第三の９０°ハイブリッドカプラ７が上記基板の裏面に実装されてもよい。

さらに、上記基板は内層を有する多層基板であり、その多層基板の内層に上記第一、第二及び第三の９０°ハイブリッドカプラが接地されるグランド層が形成されていてもよい。

また、本発明は、上記通信基地局と、アンテナ及びアンテナの入力インピーダンスを切り替える変調手段を備えた複数の端末局とで構成される通信システムである。

上記端末局は、整流回路とマイクロコントローラと記憶回路と切り替えスイッチを具備し、上記端末局のアンテナから入力された電磁波のエネルギーを上記整流回路により上記マイクロコントローラに供給し、上記マイクロコントローラで上記記憶回路に格納されている情報をもとに上記切り替えスイッチを一定の規則でオンオフすることによりアンテナの入力インピーダンスを切り替えるようにしてもよい。

上記基地局のアンテナの偏波形式と上記端末局のアンテナの偏波形式が同一であってもよい。

上記構成によれば、基地局が放射する電磁波を発生する送信回路の出力を第一の９０°ハイブリッドカプラ３により２分配し、夫々の分配出力にサーキュレーターを結合し、各々のサーキュレーターの順回転方向出力を第二の９０°ハイブリッドカプラ６を用いて合成してアンテナに供給し、アンテナから入力される基地局への再到来電磁波を該各々のサーキュレーターの順回転方向出力より取り出し第三の９０°ハイブリッドカプラ７により合成し、受信回路に伝達することで達成できる。

送信回路より出力された電磁波は第一の９０°ハイブリッドカプラ３により２分配されるが、２個のサーキュレーターと第二の９０°ハイブリッドカプラ６によりこれらは同相合成され殆ど損失なくアンテナより外部空間に放射される。実際には、各要素の銅損、鉄損、放射損等により損失が生じるが−１ｄＢ程度若しくはそれ以下であり、事実上問題にはならない。他方、アンテナから入力された電磁波は、第二の９０°ハイブリッドカプラ６により二分配されるが、２個のサーキュレーターと第二の９０°ハイブリッドカプラ６によりこれらは同相合成され殆ど損失なく受信回路に伝達される。一方、搬送波発生器より出力された電力のうち第一の９０°ハイブリッドカプラ３で二分配され、サーキュレーターの逆回転方向へと漏れ込んだ電磁波の電力は、第三の９０°ハイブリッドカプラ７により逆相合成され殆ど受信回路に到達することが出来ない。

従って、本発明によれば方向分割二重方式をサーキュレーターを用いて実現しつつ、その従来技術の欠点であった基地局が生成する搬送波の電力の、基地局に再到来する電磁波への擾乱を抑制することができるので、基地局と対象物体あるいは端末局の距離を大きく取ることが可能となる。

本発明によれば、基地局のアンテナで受信した受信波に対して、基地局の送信波自体による擾乱を大幅に抑制できるので、受信波が有する情報の信号対雑音比を良くすることができる。その結果として基地局と対象物体あるいは端末局との距離を大きく取ることができ、通信基地局を有する通信システムの適用範囲（領域）を拡大するという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る第１の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である。

図１に示すように、通信基地局（以下、基地局）は、送信回路１、受信回路２、第一のカプラ３、第一のサーキュレーター４、第二のサーキュレーター５、第二のカプラ６、第三のカプラ７、アンテナ８、および終端抵抗１０を具備する。送信回路及び受信回路は慣用のものが用いられる。また、第一、第二および第三のカプラとして、本実施形態では９０°ハイブリッドカプラを用いた。

９０°ハイブリッドカプラは、４つ入出力ポート（ポート１〜ポート４）を有し、例えば、ポート１から入力された電磁波をポート２とポート３から等分配比で出力し、また、ポート１及びポート４から入力された電磁波をそれら電磁波の位相に依存して合成しポート２或いはポート３から出力するものである。

本実施形態の基地局は、送信回路１の出力が第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート１に結合し、第一の９０°ハイブリッドカプラ３の（右回りに）ポート２に第一のサーキュレーター４のポート１が結合し、該第一の９０°ハイブリッドカプラ３の（右回りに）ポート３に第二のサーキュレーター５のポート１が結合し、該第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート４は終端抵抗１０が結合し、第一のサーキュレーター４の（順方向に）ポート２が第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート１に結合し、該第二の９０°ハイブリッドカプラ６の（右回りに）ポート２に終端抵抗１０が結合し、該第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート３にアンテナ８が結合し、該第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート４に該第二のサーキュレーター５の（順方向に）ポート２が結合し、該第二のサーキュレーター５のポート３が第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート４に結合し、第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート２に受信回路２が結合し、第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート３に終端抵抗１０が結合して構成される。

ここで、第一及び第二のサーキュレーター４，５について、ポート１から入力されたものはポート２から出力され、ポート２から出力されたものはポート３から出力される非相反性を有するように、各９０°ハイブリッドカプラと接続されている。

本実施形態の基地局の作用を説明する。

送信回路１より発生した送信波は、第一の９０°ハイブリッドカプラ３により二等分配され、分配された送信波は、それぞれ第一および第二のサーキュレーター４，５を介して第二の９０°ハイブリッドカプラ６により同相合成され、アンテナ８より概略無損失に外部空間に放射される。

ここで、第一の９０°ハイブリッドカプラ３、２つのサーキュレーター４，５及び第二の９０°ハイブリッドカプラ６を伝搬する送信波について詳細に説明する。

第一の９０°ハイブリッドカプラ３において、送信波がポート１から入力されると、ポート２から出力される送信波に対して、ポート３から出力される送信波は、その位相がπ／４遅れてそれぞれ出力される。第二の９０°ハイブリッドカプラ６において、ポート１から入力された送信波は、ポート４から入力された送信波に対して、その位相がπ／４遅れてポート３から出力される。

したがって、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート２から出力され、第一のサーキュレーター４を通り、第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート１に入力される送信波と、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート３から出力され、第二のサーキュレーター６を通り、第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート４に入力される送信波とは、第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート３で位相差がなく同相合成される。

外部から到来する受信波はアンテナ８より入力され、第二の９０°ハイブリッドカプラ６により二等分配され、それぞれ第一および第二のサーキュレーター４，５を介して第三の９０°ハイブリッドカプラ７により同相合成され概略無損失に受信回路２に伝達される。

第二の９０°ハイブリッドカプラ６、２つのサーキュレーター４，５及び第三の９０°ハイブリッドカプラ７を伝搬する受信波については、上記の送信波の場合と同様に、第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート１から出力され、第一のサーキュレーター４を通り、第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート１に入力される受信波と、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート４から出力され、第二のサーキュレーター５を通り、第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート４に入力される送信波とは、第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート２で位相差がなく同相合成される。

一方、第一の９０°ハイブリッドカプラ３により二等分配された送信波の一部は、第一および第二のサーキュレーター４，５において漏れ込み（回り込み）、第三の９０°ハイブリッドカプラ７へ伝搬してしまう。しかし、これら回り込み波は、第三の９０°ハイブリッドカプラ７により逆相合成されるので、受信回路２への伝達は概略阻止される。

次に、第一の９０°ハイブリッドカプラ３、２つのサーキュレーター４，５及び第三の９０°ハイブリッドカプラ７を伝搬する送信波について詳細に説明する。

第一の９０°ハイブリッドカプラ３において、送信波がポート１から入力されると、ポート２から出力される送信波に対して、ポート３から出力される送信波は、その位相がπ／４遅れてそれぞれ出力される。第三の９０°ハイブリッドカプラ７において、ポート４から入力された送信波は、ポート１から入力された送信波に対して、その位相がπ／４遅れてポート２から出力される。

したがって、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート２から出力され、第一のサーキュレーター４を通り、第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート１に入力される送信波と、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート３から出力され、第二のサーキュレーター５を通り、第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート４に入力される送信波とは、第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート３で、その位相差がλ／２となり逆相合成される。

本実施形態の通信基地局によれば、方向分割二重方式（ＤＤＤ方式）を３つのカプラ３，６，７及び２つのサーキュレーター４，５を用いて実現することにより、送信回路２が生成する送信波（搬送波）の電力自体が基地局に再び到来する受信波への擾乱を抑制する。これにより、受信波が有する情報を信号対雑音比を良く受信回路２で受信することができ、基地局と対象物体あるいは端末局の距離を大きく取ることが可能となり、通信システムの適用エリアを拡大することができる。

次に、本実施形態の通信基地局の一実施例について説明する。図２は、図１の基地局の子局の構造を示す図である。

基地局は、表層１０１と中間グランド層１０５と裏層１０２との三層構造をなす多層基板を備える。表層１０１と中間グランド層１０５の間には第一の誘電体層１０３が形成され、裏層１０２と中間グランド層１０５の間には第二誘電体層１０４が形成される。裏層１０２には第三の９０°ハイブリッドカプラ５７および受信回路５２が形成され、表層１０１には送信回路５１、第一の９０°ハイブリッドカプラ５３、第一のサーキュレーター５４、第二のサーキュレーター５５、第二の９０°ハイブリッドカプラ５６、給電線路５９および終端抵抗５０が形成される。送信回路５１、受信回路５２、第一乃び第二のサーキュレーター５４、５５、第一乃至第三の９０°ハイブリッドカプラ５３、５６、５７、終端抵抗５０の電気的結線関係は図１の回路と同じである。

第二の９０°ハイブリッドカプラ５６とアンテナ８は、給電線路５９を介して接続される。終端抵抗５０の一端はスルーホール１１４によって中間グランド層１０５に電気的に結合し、第一および第二のサーキュレーターと第三の９０°ハイブリッドカプラ５７の電気的結合は、設けられた通過孔１１５を非接触貫通し第二のスルーホール１１６によってなされる。

この構成によれば、図１の通信基地局を、汎用プリント多層基板プロセスを用いて一体の薄板構造で形成でき、小型かつ安価に実現することが出来る。

次に、第二の実施形態を図３を用いて説明する。

図３に示すように、本実施形態の基地局は、送信回路１として搬送波発生器１１を具備している点において図１の基地局と異なるが他は図１と同様である。本実施形態では、送信回路を簡単な回路構成で実現できる搬送波発生器を備えているので、基地局を小型化することができる。

また、一般に、サーキュレーター及び９０°ハイブリッドカプラは、現実的には広範な周波数領域で同一の性能を保つことが難しい。本実施形態では、周波数帯域が極狭の送信波を発生する搬送波発生器１１を用いることにより、占有周波数帯域極小となる単一周波数のみ（位相のずれが殆どない）が、サーキュレーターを介して第三の９０°ハイブリッドカプラ７に漏れ込むので、結果として漏れ込み波の逆相合成による相殺効果を大きくすることができる。

次に第三の実施形態を図４に基づいて説明する。

図４に示すように、本実施形態では第一の実施形態の基地局に、外部から振幅変調された信号が到来するものである。到来した信号は第一の実施形態と同様に、受信回路２に概略無損失で伝送される。

一方、送信回路1からサーキュレーター４，５および９０°ハイブリッドカプラ６，７を介して受信回路２に漏れ込む送信回路１の出力は抑制され、その外部から到来する振幅変調波の側帯波成分への干渉も大幅に低減することができる。

第四の実施形態を図５を用いて説明する。

図５に示すように、本実施形態の基地局は、第二の実施形態の基地局に、外部から振幅変調された信号が到来するものである。

到来した信号は受信回路２に概略無損失で伝送される。送信回路1からサーキュレーター４，５および９０°ハイブリッドカプラ７を介して受信回路２に漏れ込む送信回路の出力は抑制することができる。本実施形態では、受信回路２に漏れ込む搬送波発生回路１１からの出力に、外部から到来する振幅変調波の側帯波成分が無いために、同帯波成分への干渉を更に大幅に低減することができる。

第五の実施形態を図６を用いて説明する。

図６に示すように、本実施形態の基地局は、第一の実施形態の基地局において、アンテナ８として直線偏波アンテナ２２を用いたものである。

一般に、直線偏波アンテナ２２は構成が簡単であり、特にダイポールアンテナ、モノポールアンテナに代表される小型で利得の高いアンテナを比較的容易に実現することができる。

本実施形態に拠れば、通信基地局を単純な構造で安価に実現する効果がある。

好適な第六の実施形態を図７を用いて説明する。

図７に示すように、本実施形態の基地局は、第一の実施形態の基地局において、アンテナ８として円偏波アンテナ２３を用いたものである。

一般に円偏波の電磁波は反射をすると偏波の回転方向が変化する。このために、本実施例では基地局に再度到来する電磁波（受信波）のうち、奇数回反射して円偏波アンテナ２３に到来したものは、偏波の回転方向が円偏波アンテナ２３の偏波の回転方向とあわないため円偏波アンテナ２３で受信されない。したがって、本実施形態の基地局を電磁波の反射が発生しやすい環境で使用する場合、反射波間の相互作用で生じるフェーディングを効率よく抑制することができる。

フェーディングが生じると、アンテナが受信する電磁波の電力が急激に減衰する瞬間が生じ、受信回路２で獲得する再到来波（受信波）の情報の欠落が起きる。しかしながら、本実施形態に拠れば、フェーディングを大幅に低減できるので、時間平均で電磁波の反射がおきやすい環境で使用しても基地局の感度を向上させることができる。

好適な第七の実施形態を図８を用いて説明する。

図８は、上述の実施形態の通信基地局を用いた通信システムの端末局の構造および基地局と端末局の通信方法を示す構成図である。

本実施形態の通信システムは、基地局２０と、アンテナ１８を具備する端末局８０とを備える。端末局８０は切り替えスイッチ１２、整合回路１３、整流回路１４、平滑回路１５、マイクロプロセッサ１６およびメモリ１７を具備する。アンテナ１８は切り替えスイッチ１２が並列に接続され、アンテナ１８の入力電力は整合回路１３を介して整流回路１４に入力し平滑回路１５を経てマイクロプロセッサ１６の電源となる。マイクロプロセッサ１６はあらかじめメモリ１７に蓄えられている情報を参照して、切り替えスイッチ１２を開閉することによりアンテナ１８の入力インピーダンスを変化させて、基地局アンテナ８から放射された単一周波数の電磁波８１に対する散乱電磁波８２に振幅変調を施す。

本実施例によれば、アンテナ１８で受信された電磁波を端末局８０の電力として用いているので、電池等の内部電源を用いることなく、遠隔の通信を実現することができる。ひいては、環境、保全、寿命等で端末局で電池の使用が困難な環境での無線による情報伝送を実現することができる。

好適な第八の実施形態を図９を用いて説明する。

図９に示すように、本実施形態の通信システムは、無電源ワイヤレスモニタリングシステム（前実施形態の通信システム）において、端末局が複数存在するものであり、端末局の構成は同じである。

本実施形態では３個の端末局９１，９２，９３が存在し、基地局２０は其れの端末局９１，９２，９３を識別して認識する必要がある。端末局９１，９２，９３は夫々アンテナ１８，２８，３８を具備し、内部に持っているメモリの内容に応じて切り替えスイッチのオンオフパターンを時系列的に違うものとする。

この構成によれば、ある期間において、アンテナ１８，２８，３８からの散乱電磁波の送出タイミングをずらすことが可能となり、そのタイミングを基地局２０が検出することで、これら３つの端末局９１，９２，９３を識別することが可能となる。

本実施形態の通信システムによれば、複数の端末局を基地局が識別できるので、通信システム全体としての通信容量を増大させる効果がある。

本発明に係る好適な第一の実施形態の方向分割二重基地局の構成を示す回路図である。図１の方向分割二重基地局の詳細な構成を示す透明斜視図である。本発明に係る好適な第二の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である。本発明に係る好適な第三の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である。本発明に係る好適な第四の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である。本発明に係る好適な第五の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である本発明に係る好適な第六の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である本発明に係る好適な第七の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である本発明に係る好適な第八の実施形態の通信基地局の構成を示す回路図である従来の方向分割二重基地局を示す構成図である。

符号の説明

１送信回路
２受信回路
３第一の９０°ハイブリッドカプラ
４第一のサーキュレーター
５第二のサーキュレーター
６第二の９０°ハイブリッドカプラ
７第三の９０°ハイブリッドカプラ
８アンテナ
１０終端抵抗

Claims

送信波を発生する送信回路と、上記送信波を外部に放射すると共に外部からの受信波を受信するアンテナと、そのアンテナで受信された受信波を受信する受信回路と、上記送信波を上記アンテナに伝送させると共に上記受信波を上記受信回路に伝送させるサーキュレーターとを備える方向分割二重基地局において、
上記送信回路は、上記送信波を２つに分配する第１のカプラを介して、２つのサーキュレーターに接続され、上記アンテナは、２つに分配された送信波を結合させると共に上記受信波を２つに分波する第２のカプラを介して、上記２つのサーキュレーターの他のポートに接続され、上記受信回路は、２つに分配された受信波を結合させる第３のカプラを介して、上記２つのサーキュレーターのさらに他のポートに接続されていることを特徴とする通信基地局。
上記送信回路を第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート１に結合し、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート２は抵抗で終端され、第一の９０°ハイブリッドカプラ３のポート３とポート４には夫々第一および第二のサーキュレーターのポート１が結合し、上記第一および第二のサーキュレーターのポート２には第二の９０°ハイブリッドカプラ６の夫々ポート１およびポート２が結合し、上記第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート３にはアンテナが結合し、上記第二の９０°ハイブリッドカプラ６のポート４は抵抗で終端され、上記第一および第二のサーキュレーターのポート３には第三の９０°ハイブリッドカプラ７の夫々ポート１およびポート２が結合し、上記第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート３は抵抗で終端され、上記第三の９０°ハイブリッドカプラ７のポート４に上記受信回路が結合される請求項１記載の通信基地局。
上記送信回路は、搬送波発生回路である請求項１または２記載の通信基地局。
上記受信波が振幅変調されている請求項１〜３いずれかに記載の通信基地局。
上記送信波と上記受信波の搬送波周波数が同一である請求項１〜４いずれかに記載の通信基地局。
アンテナが直線偏波アンテナである請求項１〜５いずれかに記載の通信基地局。
アンテナが円偏波アンテナである請求項１〜５いずれかに記載の通信基地局。
上記第一の９０°ハイブリッドカプラ３、上記第二の９０°ハイブリッドカプラ６、上記第一のサーキュレーター及び上記第二のサーキュレーターが基板の表面に実装され、上記第三の９０°ハイブリッドカプラ７が上記基板の裏面に実装される請求項１〜７いずれかに記載の通信基地局。
上記基板は内層を有する多層基板であり、その多層基板の内層に上記第一、第二及び第三の９０°ハイブリッドカプラが接地されるグランド層が形成されている請求項８記載の通信基地局。
請求項１〜９いずれかに記載の通信基地局と、アンテナ及びアンテナの入力インピーダンスを切り替える変調手段を備えた複数の端末局とで構成されることを特徴とする通信システム。
上記端末局は、整流回路とマイクロコントローラと記憶回路と切り替えスイッチを具備し、上記端末局のアンテナから入力された電磁波のエネルギーを上記整流回路により上記マイクロコントローラに供給し、上記マイクロコントローラで上記記憶回路に格納されている情報をもとに上記切り替えスイッチを一定の規則でオンオフすることによりアンテナの入力インピーダンスを切り替える請求項１０記載の通信システム。
上記基地局のアンテナの偏波形式と上記端末局のアンテナの偏波形式が同一である請求項１１記載の通信システム。