JP5088107B2 - Signal distribution device - Google Patents
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Description
本発明は、3つ以上の信号伝送路を共通に接続する信号分配装置に関し、特に3台以上の通信装置を相互に同じ通信環境で接続して、その通信装置の通信性能の評価を行う場合に適用して好適な信号分配装置に関する。 The present invention relates to a signal distribution device that connects three or more signal transmission paths in common, and particularly when three or more communication devices are connected to each other in the same communication environment and the communication performance of the communication device is evaluated. The present invention relates to a signal distribution device suitable for application to the above.
従来、例えば携帯電話のような無線で通信を行う無線通信装置(またはその無線通信装置用ソフトウエア)の評価や開発を行う場合、外部からノイズや反射波の影響を受けずに安定して通信できる状態を作り出す為、無線通信装置同士を同軸ケーブル等の有線で接続することがある。 Conventionally, when evaluating and developing a wireless communication device (or software for the wireless communication device) that communicates wirelessly such as a mobile phone, stable communication without being affected by noise or reflected waves from the outside. In order to create a state that can be performed, wireless communication devices may be connected to each other by a wire such as a coaxial cable.
この場合、接続する無線通信装置が2台であれば、その2台の無線通信装置のポートを1本のケーブルで直接接続するだけでよいが、3台以上の無線通信装置を接続する場合には、無線通信装置を接続するすべてのポート間で等しく信号を分配しなければ、それぞれの無線装置での無線通信状態に相当する信号の送受信状態を正確に再現することはできない。しかし、3つ以上のポート間での分配を等しくするためには、信号の分配器や減衰器を組み合わせて使用する必要があり、複雑で大掛かりなネットワークを構築する必要がある。 In this case, if there are two wireless communication devices to be connected, the ports of the two wireless communication devices need only be directly connected with one cable, but when three or more wireless communication devices are connected. If the signal is not equally distributed among all the ports connected to the wireless communication device, the signal transmission / reception state corresponding to the wireless communication state in each wireless device cannot be accurately reproduced. However, in order to equalize the distribution among three or more ports, it is necessary to use a combination of signal distributors and attenuators, and it is necessary to construct a complex and large-scale network.
また1つの入力ポートから入力された信号を複数の出力ポートに分配する分配器が提案されているが、すべてのポート間でインピーダンスが一定にはならない為、3つ以上の高周波伝送線路が接続する分配器には利用できない。 Also, a distributor that distributes a signal input from one input port to a plurality of output ports has been proposed, but since the impedance is not constant among all the ports, three or more high-frequency transmission lines are connected. Not available for distributors.
特許文献1には、マイクロ波帯およびミリ波帯において、1つの信号を2つに分割する電力分配器が開示されている。
上述したように、3台以上の無線通信装置を有線で直接接続して、その接続した複数台の無線通信装置の内の2台の無線通信装置間で信号の送受信を行いながら、他の無線通信装置に及ぼす影響の測定などの、3台以上の無線通信装置間の相互の影響を測定したい場合がある。しかしながら、従来の分配器は、全てのポートのインピーダンスが等しい構成ではないため、無線通信環境を再現した有線での接続状態とはならず、正確な影響などの測定が困難であった。 As described above, three or more wireless communication devices are directly connected by wire, and signals are transmitted and received between two wireless communication devices among the plurality of connected wireless communication devices, while other wireless communication devices are connected. There are cases where it is desired to measure the mutual influence between three or more wireless communication devices, such as measurement of the effect on the communication device. However, since the conventional distributor does not have the same impedance at all ports, it does not have a wired connection state that reproduces the wireless communication environment, and it is difficult to accurately measure the influence.
また、従来の分配器を使用した接続構成の場合、例えば低損失のマイクロ波電力分配器を用いると、信号強度が強い場合、受信側で信号が歪むという問題があった。 In the case of a connection configuration using a conventional distributor, for example, when a low-loss microwave power distributor is used, there is a problem that the signal is distorted on the receiving side when the signal strength is strong.
本発明は、無線通信装置などの通信装置を複数台接続して、それぞれの通信装置の通信状態を等しくすると共に、各通信装置間で伝送される信号を適正な信号とすることが簡単にできる信号分配装置を提供することを目的とする。 According to the present invention, a plurality of communication devices such as wireless communication devices can be connected to equalize the communication state of each communication device, and signals transmitted between the communication devices can be easily set as appropriate signals. An object is to provide a signal distribution device.
本発明は、少なくとも3つの入出力ポートを備え、それぞれの入出力ポートの特性が等しい信号分配装置としたものである。
その構成としては、入出力ポートの数に対応して複数用意された伝送路の一端を、各入出力ポートに接続し、その複数の伝送路の他端を分岐点で共通に接続する。それぞれの伝送路の途中には、それぞれの抵抗値が等しい第1の抵抗器を接続する。さらに、分岐点とグランド部との間に、特定の周波数帯を除去する受動型フィルタを接続する構成とする。
The present invention provides a signal distribution device that includes at least three input / output ports, and each input / output port has the same characteristics.
As the configuration, one end of a plurality of transmission paths prepared corresponding to the number of input / output ports is connected to each input / output port, and the other ends of the plurality of transmission paths are connected in common at a branch point. A first resistor having the same resistance value is connected in the middle of each transmission line. Further, a passive filter that removes a specific frequency band is connected between the branch point and the ground portion.
本発明によると、各伝送路を接続した分岐点から各入出力ポート側を見た構成が等しく、各入出力ポートのインピーダンスを等しくした上で、受動型フィルタの作用で所望の周波数帯の信号を除去することができる。そして、それぞれの伝送路の途中に接続した第1の抵抗器があることで、各入出力ポート間で伝送される信号強度を適正な強度とすることができる。 According to the present invention, the configurations of the respective input / output ports viewed from the branch points connecting the respective transmission lines are equal, the impedance of each input / output port is made equal, and the signal in the desired frequency band is obtained by the action of the passive filter. Can be removed. And since there exists the 1st resistor connected in the middle of each transmission line, the signal strength transmitted between each input-output port can be made into appropriate intensity | strength.
本発明によって、複数のポート間のインピーダンスの整合が取れ、さらに所望の信号成分を取り除くことができる信号伝送装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a signal transmission device capable of matching impedance between a plurality of ports and further removing a desired signal component.
以下、本発明の第1の実施の形態の例を、図1から図3を用いて説明する。
まず、図1を参照して本発明の実施の形態の原理を説明する。
図1に示すように、本実施の形態の信号分配装置は、6つのポートを備え、各ポートにそれぞれ別の通信装置の通信端子(無線通信装置の場合にはアンテナ接続部)が、直接又は信号線を介して接続される。本実施の形態の信号伝送装置は、この6つのポートを全て等しい信号特性として、ポートに接続された各通信装置の通信状態を等しくするものである。
信号分配装置は、配線ボード11を備える。その配線ボード11上に信号伝送線路12と第1の減衰器が直列に接続して伝送路17を形成している。
Hereinafter, an example of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the principle of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the signal distribution device according to the present embodiment includes six ports, and each port has a communication terminal (an antenna connection unit in the case of a wireless communication device) of a different communication device, either directly or Connected via signal line. The signal transmission apparatus according to the present embodiment makes the communication states of the communication apparatuses connected to the ports equal by setting all the six ports to equal signal characteristics.
The signal distribution device includes a wiring board 11. A
伝送路17の一端はポート10(例えばポート1)と接続し、他端は分岐点13と接続している。図1の例では6つの伝送路17が、分岐点13に共通に接続している。また分岐点13にはグランドと接続した第2の減衰器15が接続している。分岐点13にはさらにフィルタ20がグランドとの間に接続されている。
One end of the
また配線ボード11と回路を囲むようにシールドボックス16が形成されており、ポート10はシールドボックスの外に設置されている。
A shield box 16 is formed so as to surround the wiring board 11 and the circuit, and the
次に、本実施の形態のより具体的な構成例を、図2に示す。図2の構成例では、図1の第1の減衰器14に対応して、直列抵抗14を接続した例としてある。また、図1の第2の減衰器15に対応して、並列抵抗15を接続した例としてある。また、信号伝送線路12は例えばストリップ線路、マイクロストリップ線路を使用することができる。
Next, FIG. 2 shows a more specific configuration example of the present embodiment. In the configuration example of FIG. 2, a
図1のフィルタ20は、図2の例では、直列インダクタンス21と直列キャパシタンス22を直列に接続した構成の回路である。本例では直列インダクタンス21の一端を分岐点13に接続し、他端をグランドと接続した直列キャパシタンス22に接続している。
In the example of FIG. 2, the
このように構成された図1及び図2の回路の動作を次に説明する。図2の例では直列抵抗14と並列抵抗15の値を設定することで所望の減衰率を有する回路を形成することができる。
The operation of the circuit shown in FIGS. 1 and 2 configured as described above will now be described. In the example of FIG. 2, a circuit having a desired attenuation factor can be formed by setting the values of the
この直列抵抗14の値を「rs」と表すと、直列抵抗14の値はポートの数をN、減衰量をK、信号伝送路の特性伝送路の特性インピーダンスを50Ωとすると、次の式によって求めることができる。
rs=50×(1−K)/(1+K)
When the value of the
rs = 50 × (1−K) / (1 + K)
また並列抵抗15の値を「rp」と表すと、並列抵抗15の抵抗値rp(Ω)は、次の式によりよって求めることができる。
rp=100×K/((1+K) ×(1−(N−1)×K))
When the value of the
rp = 100 * K / ((1 + K) * (1- (N-1) * K))
上記2つの式によって直列抵抗14及び並列抵抗15の値が求まる。さらに、回路の信号の除去帯域は分岐点13に接続される直列インダクタンス21と直列キャパシタンス22によって決定される。信号の除去帯域は、直列インダクタンス21と直列キャパシタンス22の値をそれぞれ変化させて、インピーダンスを変えることにより制御することができる。
The values of the
したがって、例えば各ポートに無線通信端末(図2では示されていない)を接続し、ポート1に接続された無線通信端末から、信号を送信すると仮定する。この場合、ポート1に入力された信号は伝送路17の減衰器14(直列抵抗14)で信号強度が減衰され、分岐点13に伝送される。
Therefore, for example, it is assumed that a wireless communication terminal (not shown in FIG. 2) is connected to each port and a signal is transmitted from the wireless communication terminal connected to port 1. In this case, the signal input to the port 1 is attenuated in signal strength by the attenuator 14 (series resistor 14) of the
分岐点13では各ポート(ポート2〜ポート6)に接続される伝送路17に均等な強度で信号が分配される。また分岐点13に接続する第2の減衰器(並列抵抗15)にも信号が分配される。この第2の減衰器15は分岐点13における信号の強度を減衰させるため、他の伝送路17に伝送される信号全体を一律に減衰させる働きを有する。
At the
各ポートに接続される伝送路17では第1の減衰器14によってさらに信号が減衰され、それぞれのポート(ポート2〜ポート6)に信号が到達する。また、分岐点13に接続するフィルタによって不要な信号は除去される。
In the
したがって、本例では、直列抵抗14と並列抵抗15の値を設定することで分配、減衰機能を共に有し且つ、どのポートから見てもインピーダンスが等しい回路を構成することができる。
Therefore, in this example, by setting the values of the
つまり入力ポート、出力ポートの区別なく、すべてのポートでインピーダンスの整合を取ることができる。さらに各ポート間で信号の減衰、つまり挿入損が一定になるので各ワイヤレス通信機が同じ通信状態で通信を行うことができる。 In other words, impedance matching can be achieved at all ports without distinction between input ports and output ports. Further, since the signal attenuation between the ports, that is, the insertion loss is constant, each wireless communication apparatus can perform communication in the same communication state.
したがって、実際の無線通信環境と同等の環境を構築することができる。これは図3に示したような状況と同じである。図3では、4つの無線通信端末(無線通信端末1〜無線通信端末4)がそれぞれ減衰率−50dBで互いに無線接続されている。 Therefore, an environment equivalent to an actual wireless communication environment can be constructed. This is the same as the situation shown in FIG. In FIG. 3, four wireless communication terminals (wireless communication terminal 1 to wireless communication terminal 4) are wirelessly connected to each other with an attenuation factor of −50 dB.
実際の無線通信環境では、外部ノイズまたは妨害波が入ってくるが、本例による分配器では、このような外部ノイズまたは妨害波がなく、且つ実際の無線通信環境と同等の環境を実現することができる。 In an actual wireless communication environment, external noise or jamming waves will enter, but in the distributor according to this example, such an external noise or jamming wave is not present and an environment equivalent to the actual wireless communication environment must be realized. Can do.
さらに、回路をIC(Integrated Circuit)チップとして形成すれば装置の小型化を図ることができる。その結果、従来のように分配器、減衰器、終端器等高周波部品を複雑に組み合わせて回路を構成する必要がなく、評価したいワイヤレス通信機を図2の構成の分配器に接続するだけでマルチ端末ワイヤレス通信の評価、開発システムを構築することができる。 Further, if the circuit is formed as an IC (Integrated Circuit) chip, the apparatus can be reduced in size. As a result, there is no need to configure a circuit by complexly combining high-frequency components such as a distributor, attenuator, and terminator as in the prior art, and a wireless communication device to be evaluated can be connected to a distributor having the configuration shown in FIG. Terminal wireless communication evaluation and development system can be constructed.
直列抵抗14は信号伝送線路12と接続され、配線ボード11に形成される。したがって、通常は無線通信端末の試験等を行うときに、抵抗値を変更することはできない。しかし、並列抵抗15は分岐点13とグランドとの間に接続されるので、分岐点13に接続するポートを新たに設けて、外部からの接続により抵抗値を変更することができる。また、並列抵抗15は省略することもできる。
The
図4は、第1の実施の形態の例の変形例を示す。この図4は、図2に示した信号分配装置の並列抵抗15を省略した場合の構成である。即ち、図4に示すように、分岐点13には、直列抵抗14の他に、フィルタ20を構成する直列インダクタンス21だけを接続し、図2に示した並列抵抗15を省略した構成としてある。その他の部分は、図2の信号分配装置と同様に構成し、その説明は省略する。直列抵抗14の抵抗値rsは上記の式を用いて決定することができる。
FIG. 4 shows a modification of the example of the first embodiment. FIG. 4 shows a configuration when the
回路の動作については、分岐点13に接続する第2の減衰器15が存在しないが、第1の減衰器14によって各伝送路12の信号が一律に減衰される。よって、図2の例と同様であるので説明は省略する。
Regarding the operation of the circuit, the
次に本発明の第2の実施の形態の例を、図5を用いて説明する。
図5において、第1の実施の形態の例と構成が同じ部分については、同一符号を付す。図5に示した本実施の形態の構成例は、ポートを4つ設置した例としてある。ポートと接続する各伝送路17には、並列インダクタンス23と並列キャパシタンス24の並列回路が分岐点13と直列抵抗14の間に接続されている。
Next, an example of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, parts having the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The configuration example of the present embodiment shown in FIG. 5 is an example in which four ports are installed. In each
この第2の実施の形態の例では、分岐点13とグランドとの間に接続されるフィルタ20のほかに、伝送路17と分岐点13との間に並列インダクタンス23と並列キャパシタンス24の並列回路が接続されている。よって、ポート間を通過する信号の通過帯域のフィルタ次数が4次となる。
In the example of the second embodiment, in addition to the
第2の実施の形態の例による分配器の動作を説明する。図6は図5の回路の信号特性を示した図である。図の横軸は周波数であり、縦軸は減衰率を表している。図示したように、信号の減衰率30は0.10GHzkら0.7GHz付近にかけては平坦な特性を有しており、0.7GHz付近から急激に信号の伝送特性が小さくなり、1.00GHz付近で最小になっている。
The operation of the distributor according to the example of the second embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing signal characteristics of the circuit of FIG. In the figure, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the attenuation rate. As shown in the figure, the
つまり周波数1GHz付近の信号の大部分はフィルタ20によってグランドに流れるため、回路内には伝送されない。1.00GHz付近から1.4GHz付近にかけて急激に伝送特性が大きくなり、1.4GHz付近から10.00GHzまでは平坦な特性を有している。
That is, most of the signals near the frequency of 1 GHz flow to the ground by the
図6からわかるように、第2の実施の形態の例における回路の特性は、急峻な特性を有するフィルタを実現することができる。よって、信号の除去帯域幅が狭い場合に好適である。 As can be seen from FIG. 6, a filter having a steep characteristic can be realized as the circuit characteristic in the example of the second embodiment. Therefore, it is suitable when the signal removal bandwidth is narrow.
次に本発明の実施の形態の第3の実施の形態の例を、図7を用いて説明する。
図7において、第1の実施の形態の例と構成が同じ部分については同一符号を付す。図7は第3の実施の形態の例を示した構成図である。図示したように分岐点13に直列インダクタンス21、直列キャパシタンス22で構成されるフィルタが2つ接続されている。ここで説明の便宜上、直列インダクタンス21と直列キャパシタンス22で構成されるフィルタを「第1のフィルタ」と称し、直列インダクタンス25と直列キャパシタンス26で構成されるフィルタを「第2のフィルタ」と称する。
Next, an example of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, parts having the same configurations as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of the third embodiment. As shown in the figure, two filters composed of a
次に第3の実施の形態の例による回路の動作を説明する。第1のフィルタと第2のフィルタの共振周波数を異なる値に設定することによって、2つの信号帯域に対するフィルタを構成することができる。この第3の実施の形態の例による回路の特性を図8に示した。図8の横軸は信号の周波数であり、縦軸は減衰率である。 Next, the operation of the circuit according to the example of the third embodiment will be described. By setting the resonance frequencies of the first filter and the second filter to different values, filters for two signal bands can be configured. The characteristics of the circuit according to the example of the third embodiment are shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 8 is the signal frequency, and the vertical axis is the attenuation rate.
信号特性は、周波数0.10GHzから0.20GHz付近まではほぼ平坦な特性を示しており、0.20GHz付近から急激に伝送特性が減少し、約0.33GHz付近で最小となる。0.33GHz付近の最小点から0.50GHz付近まで急激に伝送特性が増加する。 The signal characteristic shows a substantially flat characteristic from a frequency of about 0.10 GHz to about 0.20 GHz, the transmission characteristic rapidly decreases from around 0.20 GHz, and becomes minimum at around 0.33 GHz. Transmission characteristics increase rapidly from the minimum point near 0.33 GHz to near 0.50 GHz.
0.50GHz付近から2GHz付近まではほぼ平坦な特性となり、2GHz付近から2GHz付近まで伝送特性が急激に減少し最小値をとる。2GHz付近から4GHz付近まで伝送特性が急激に増加し、4GHz付近から10GHzまでほぼ平坦な特性となる。 The characteristics are almost flat from about 0.50 GHz to about 2 GHz, and the transmission characteristics decrease rapidly from about 2 GHz to about 2 GHz, and take a minimum value. The transmission characteristic increases rapidly from around 2 GHz to around 4 GHz, and becomes almost flat from around 4 GHz to 10 GHz.
このように分岐点13に共振周波数の異なる2つのフィルタを設けると、信号の除去帯域も2つ設定される。つまり、共振周波数を異なる値に設定すれば、分岐点13に接続されるフィルタの数だけ信号の除去帯域が設定される。
When two filters having different resonance frequencies are provided at the
よって、除去すべき周波数帯域が複数存在する場合は、必要な数だけ分岐点13とグランドの間にフィルタを設ければ良い。
Therefore, when there are a plurality of frequency bands to be removed, a necessary number of filters may be provided between the
10・・・ポート、11・・・配線ボード、12・・・信号伝送線路、14・・・第1の減衰器、15・・・第2の減衰器、16・・・シールドボックス、20・・・フィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記入出力ポートの数に対応して複数用意され、それぞれの一端が前記入出力ポートに接続された伝送路と、
それぞれの抵抗値が等しく、前記複数の伝送路の途中に接続された第1の抵抗器と、
前記複数の伝送路の他端を共通に接続した分岐点と、
前記分岐点とグランド部との間に接続されて、特定の周波数帯を除去する受動型フィルタとを備えることを特徴とする
信号分配装置。 A signal distribution device comprising at least three input / output ports, each of the input / output ports having the same characteristics,
A plurality of transmission lines corresponding to the number of the input / output ports, each having one end connected to the input / output port,
A first resistor having an equal resistance value and connected in the middle of the plurality of transmission lines;
A branch point commonly connected to the other ends of the plurality of transmission lines;
A signal distribution device comprising: a passive filter connected between the branch point and the ground portion and configured to remove a specific frequency band.
請求項1に記載の信号分配装置。 The signal distribution device according to claim 1, wherein a second resistor is connected between the branch point and the ground portion.
請求項1に記載の信号分配装置。 The signal distribution device according to claim 1, wherein filters having the same characteristics are connected between the other ends of the plurality of transmission lines and the branch point.
請求項1に記載の信号分配装置。 The signal distribution device according to claim 1, wherein the passive filter connected between the branch point and the ground unit includes a plurality of passive filters having different frequency bands to be removed.
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