JP5446557B2 - 信号合成装置および信号分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、信号合成装置および信号分離装置に関し、特には、互いに異なる周波数を有する３つの信号を合成する信号合成装置、および、互いに異なる周波数を有する３つの信号が合成された信号を３つの信号に分離する信号分離装置に関する。

特許文献１には、互いに異なる周波数を有する第１、第２および第３の信号を合成する３波共用装置が記載されている。

この３波共用装置は、第１および第２の信号を合成する第１の合成部と、第１の合成部の出力と第３の信号とを合成する第２の合成部と、を含む。第１の合成部は、２つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）と、２本の伝送線路と、を有する。第２の合成部は、２つの３ｄＢカプラと、２つのフィルタと、４本の伝送線路と、１つの吸収抵抗と、を有する。

なお、この３波共用装置において入力と出力を逆にすると、この３波共用装置は信号分離装置として機能する。

実開昭６１−１９７７１７号公報

特許文献１に記載の３波共用装置は、２つの３ｄＢカプラと２つのフィルタとを含む第２の合成部の他に、第１の合成部を有する。このため、部品点数が多く構成が複雑であるという課題があった。

本発明の目的は、上記課題を解決可能な信号合成装置および信号分離装置を提供することである。

本発明の信号合成装置は、周波数が互いに異なる第１信号、第２信号および第３信号を合成する信号合成装置であって、前記第１信号が入力される第１端子と、前記第２信号が入力される第２端子と、第３端子と、第４端子と、を有し、前記第１端子に入力された第１信号を、前記第３端子と前記第４端子から出力し、前記第２端子に入力された第２信号を、前記第３端子と前記第４端子から出力する第１の３ｄＢカプラと、前記第３信号が入力される第５端子と、第６端子と、第７端子と、第８端子と、を有し、前記第５端子に入力された第３信号を、前記第６端子と前記第７端子から出力し、前記第６端子と前記第７端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が出力用条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第８端子から出力する第２の３ｄＢカプラと、前記第１信号と前記第２信号とを通し、かつ、前記第３信号を反射する第１フィルタおよび第２フィルタと、前記第１フィルタを介して前記第３端子と前記第６端子を接続する第１伝送線路と、前記第２フィルタを介して前記第４端子と前記第７端子を接続する第２伝送線路と、を含み、前記第１フィルタの位相特性と前記第２フィルタの位相特性とは等しく、前記第６端子と前記第７端子の各々に入力される第１信号の位相差と、前記第６端子と前記第７端子の各々に入力される第２信号の位相差と、前記第６端子と前記第７端子の各々に入力される第３信号の位相差とが、前記出力用条件を満たすように、前記第１伝送線路と前記第２伝送線路の各々の長さと、前記第６端子から前記第１フィルタまでの長さと、前記第７端子から前記第２フィルタまでの長さとが、設定されている。

本発明の信号分離装置は、周波数が互いに異なる第１信号、第２信号および第３信号が合成された合成信号を、前記第１信号、前記第２信号および前記第３信号に分離する信号分離装置であって、前記合成信号が入力される第１端子と、第２端子と、第３端子と、第４端子と、を有し、前記第１端子に入力された合成信号を、前記第２端子と前記第３端子から出力し、前記第２端子と前記第３端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が第１条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第４端子から出力する第１の３ｄＢカプラと、第５端子と、第６端子と、第７端子と、第８端子と、を有し、前記第５端子と前記第６端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が第２条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第７端子から出力し、前記第５端子と前記第６端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が第３条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第８端子から出力する第２の３ｄＢカプラと、前記第１信号と前記第２信号とを通し、かつ、前記第３信号を反射する第１フィルタおよび第２フィルタと、前記第１フィルタを介して前記第２端子と前記第５端子を接続する第１伝送線路と、前記第２フィルタを介して前記第３端子と前記第６端子を接続する第２伝送線路と、を含み、前記第１フィルタの位相特性と前記第２フィルタの位相特性とは等しく、前記第２端子と前記第３端子の各々に入力される第３信号の位相差が前記第１条件を満たし、かつ、前記第５端子と前記第６端子の各々に入力される第１信号の位相差が前記第２条件を満たし、かつ、前記第５端子と前記第６端子の各々に入力される第２信号の位相差が前記第３条件を満たすように、前記第１伝送線路と前記第２伝送線路の各々の長さと、前記第２端子から前記第１フィルタまでの長さと、前記第３端子から前記第２フィルタまでの長さとが、設定されている。

本発明によれば、信号合成装置または信号分離装置において、構成の簡略化を図ることが可能になる。

本発明の第１実施形態の信号合成装置を示したブロック図である。 第１信号のルートを説明するためのブロック図である。 第２信号のルートを説明するためのブロック図である。 第３信号のルートを説明するためのブロック図である。 本発明の第２実施形態の信号合成装置を示したブロック図である。 本発明の第３実施形態の信号合成装置を示したブロック図である。 本発明の第４実施形態の信号合成装置を示したブロック図である。 本発明の一実施形態の信号分離装置を示したブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の信号合成装置（以下「３波共用装置」と称する）１を示したブロック図である。

図１において、３波共用装置１は、３ｄＢカプラ２と、３ｄＢカプラ３と、フィルタ４と、フィルタ５と、伝送線路６〜１１と、を含む。なお、３ｄＢカプラは、一般的に、方向性結合器とも称される。

３波共用装置１は、第１信号、第２信号および第３信号を合成する。第１信号、第２信号および第３信号は、周波数が互いに異なる。以下、第１信号の周波数をｆ１と称し、第２信号の周波数をｆ２と称し、第３信号の周波数をｆ３と称する。

３ｄＢカプラ２は、一般的に第１の３ｄＢカプラと呼ぶことができる。

３ｄＢカプラ２は、端子２１〜２４を有する。端子２１は、一般的に第１端子と呼ぶことができる。端子２１は、３波共用装置１の入力端子として機能する。端子２１には、第１信号が入力される。端子２２は、一般的に第２端子と呼ぶことができる。端子２２は、３波共用装置１の入力端子として機能する。端子２２には、第２信号が入力される。端子２３は、一般的に第３端子と呼ぶことができる。端子２４は、一般的に第４端子と呼ぶことができる。

３ｄＢカプラ２は、端子２１に入力された第１信号を、端子２３と端子２４から出力する。３ｄＢカプラ２は、端子２４での第１信号の位相を、端子２３での第１信号の位相よりも９０度遅くした状態で、端子２３と端子２４から第１信号を出力する。

また、３ｄＢカプラ２は、端子２２に入力された第２信号を、端子２３と端子２４から出力する。３ｄＢカプラ２は、端子２３での第２信号の位相を、端子２４での第２信号の位相よりも９０度遅くした状態で、端子２３と端子２４から第２信号を出力する。

なお、端子２１と端子２２は、３ｄＢカプラ２によって、アイソレーションが確保される。

３ｄＢカプラ３は、一般的に第２の３ｄＢカプラと呼ぶことができる。

３ｄＢカプラ３は、端子３１〜３４を有する。端子３１は、一般的に第５端子と呼ぶことができる。端子３１は、３波共用装置１の入力端子として機能する。端子３１には、第３信号が入力される。端子３２は、一般的に第６端子と呼ぶことができる。端子３３は、一般的に第７端子と呼ぶことができる。端子３４は、一般的に第８端子と呼ぶことができる。端子３４は、３波共用装置１の出力端子として機能する。端子３４は、例えば、アンテナ１２と接続される。

３ｄＢカプラ３は、端子３１に入力された第３信号を、端子３２と端子３３から出力する。３ｄＢカプラ３は、端子３２での第３信号の位相を、端子３３での第３信号の位相よりも９０度遅くした状態で、端子３２と端子３３から第３信号を出力する。

また、３ｄＢカプラ３は、端子３２と端子３３の各々に入力された同一周波数の信号の位相差が、出力用条件を満たす場合に、その同一周波数の信号を端子３４から出力する。

なお、出力用条件は、端子３２と端子３３に同一周波数の信号が入力されている状況下で、端子３２に入力された信号の位相が、端子３３に入力された信号の位相よりも８０〜１００度（望ましくは９０度）遅れている、というものである。

なお、端子３１と端子３４は、３ｄＢカプラ３によって、アイソレーションが確保される。

フィルタ４は、一般的に第１フィルタと呼ぶことができる。フィルタ４は、第１信号と第２信号とを通し、かつ、第３信号を反射する。

フィルタ５は、一般的に第２フィルタと呼ぶことができる。フィルタ５は、第１信号と第２信号とを通し、かつ、第３信号を反射する。

フィルタ４とフィルタ５の特性（反射特性、通過特性、および、位相特性）は、全て等しくなるように調整されている。フィルタ４とフィルタ５は、同じ種類のフィルタ（例えば、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、ノッチフィルタ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、または、帯域阻止フィルタ（ＢＲＦ））であることが望ましい。以下では、フィルタ４とフィルタ５が、共に、バンドパスフィルタであるとする。

伝送線路６は、端子２３と、フィルタ４の一方の端子と、を接続する。伝送線路７は、フィルタ４の他方の端子と、端子３２と、を接続する。なお、伝送線路６と伝送線路７とで、第１伝送線路が構成される。第１伝送線路は、フィルタ４を介して、端子２３と端子３２とを接続する。

伝送線路８は、端子２４と、伝送線路１０の一端と、を接続する。伝送線路９は、伝送線路１０の他端と、フィルタ５の一方の端子と、を接続する。伝送線路１１は、フィルタ５の他方の端子と、端子３３と、を接続する。なお、伝送線路８と伝送線路９と伝送線路１０と伝送線路１１とで、第２伝送線路が構成される。第２伝送線路は、フィルタ５を介して、端子２４と端子３３とを接続する。

伝送線路８の長さと伝送線路９の長さとの和は、伝送線路６の長さと等しくなるように設定されている。伝送線路７の長さは、伝送線路１１の長さと等しくなるように設定されている。

このため、第１伝送線路の長さと第２伝送線路との長さとの差は、伝送線路１０の長さＬとなる。

伝送線路１０の長さＬは、第１信号と第２信号のうち周波数の低い方の信号が伝送線路１０を通過する前後で、その信号の位相が、１８０±１０度の範囲（望ましくは１８０度）でずれ、かつ、第１信号と第２信号のうち周波数の高い方の信号が伝送線路１０を通過する前後で、その信号の位相差が０±１０度の範囲（望ましくは０度つまり３６０度）でずれる長さ（以下「基準長さ」と称する）に設定されている。

例えば、伝送線路１０の長さＬは、第１信号と第２信号との周波数の差の絶対値を周波数とする信号の半波長の長さに設定される。

なお、伝送線路１０の長さＬは、基準長さを満たすものであれば、第１信号と第２信号との周波数の差の絶対値を周波数とする信号の半波長の長さに近い値でもよい。

また、伝送線路７の長さと伝送線路１１の長さとの差は、第３信号の半波長のｎ倍（ｎ＝０）の長さとなる。

次に、動作を説明する。

なお、以下では、周波数ｆ１は、周波数ｆ２よりも低いものとする。また、伝送線路１０の長さＬは、周波数ｆｄ（ｆｄ＝ｆ２−ｆ１）の信号の半波長（λｄ／２）の長さに設定されているとする。つまり、Ｌ＝λｄ／２が満たされているとする。

まず、３波共用装置１における第１信号のルートについて説明する。図２は、第１信号のルートを説明するためのブロック図である。

図２において、３ｄＢカプラ２は、端子２１に入力された第１信号（周波数ｆ１）を、２つに分配して、端子２３と端子２４に出力する。２つの第１信号の位相差は、端子２３を基準（０度）とすると、端子２４上では−９０度（位相遅れが９０度）となる。

端子２３から出力された第１信号は、伝送線路６を通り、フィルタ４を通過し、伝送線路７を通って、３ｄＢカプラ３の端子３２に入力する。

一方、端子２４から出力された第１信号は、伝送線路８と伝送線路１０と伝送線路９とを通り、フィルタ５を通過し、伝送線路１１を通って、３ｄＢカプラ３の端子３３に入力する。

ここで、端子２４から出力された第１信号が通ったルートは、端子２３から出力された第１信号が通ったルートよりも、伝送線路１０の長さＬだけ長い。伝送経路１０の長さＬは、λｄ／２に設定されているため、端子２４から出力された第１信号は、伝送経路１０を通過する前後で、位相が１８０度ずれる。

このため、２つの第１信号の位相差は、端子３３を基準（０度）とすると、端子３２上では−９０度（位相遅れが９０度）となる。よって、端子３２と端子３３の各々に入力される第１信号の位相差が、出力用条件を満たす。したがって、３ｄＢカプラ３は、第１信号を端子３４から出力する。

なお、端子３２と端子３３の各々に入力される第１信号は、３ｄＢカプラ３の端子３１では逆相となり、互いに打ち消される。このため、第１信号が、端子３１へ漏洩することはない。

続いて、３波共用装置１における第２信号のルートについて説明する。図３は、第２信号のルートを説明するためのブロック図である。

図３において、３ｄＢカプラ２は、端子２２に入力された第２信号（周波数ｆ２）を、２つに分配して、端子２３と端子２４に出力する。２つの第２信号の位相差は、端子２４を基準（０度）とすると、端子２３上では−９０度（位相遅れが９０度）となる。

端子２３から出力された第２信号は、伝送線路６を通り、フィルタ４を通過し、伝送線路７を通って、３ｄＢカプラ３の端子３２に入力する。

一方、端子２４から出力された第２信号は、伝送線路８と伝送線路１０と伝送線路９とを通り、フィルタ５を通過し、伝送線路１１を通って、３ｄＢカプラ３の端子３３に入力する。

ここで、端子２４から出力された第２信号が通ったルートは、端子２３から出力された第２信号が通ったルートよりも、伝送線路１０の長さＬだけ長い。伝送経路１０の長さＬは、λｄ／２に設定されているため、端子２４から出力された第２信号は、伝送経路１０を通過する前後で、位相が３６０度（つまり、０度）ずれる。

このため、２つの第２信号の位相差は、端子３３を基準（０度）とすると、端子３２上では−９０度（位相遅れが９０度）となる。よって、端子３２と端子３３の各々に入力される第２信号の位相差が、出力用条件を満たす。したがって、３ｄＢカプラ３は、第２信号を端子３４から出力する。

なお、端子３２と端子３３の各々に入力される第２信号は、３ｄＢカプラ３の端子３１では逆相となり、互いに打ち消される。このため、第２信号が、端子３１へ漏洩することはない。

続いて、３波共用装置１における第３信号のルートについて説明する。図４は、第３信号のルートを説明するためのブロック図である。

図４において、３ｄＢカプラ３は、端子３１に入力された第３信号（周波数ｆ３）を、２つに分配して、端子３２と端子３３に出力する。２つの第３信号の位相差は、端子３３を基準（０度）とすると、端子３２上では−９０度（位相遅れが９０度）となる。

端子３２から出力された第３信号は、伝送線路７を通り、フィルタ４で反射され、再び伝送線路７を通って、３ｄＢカプラ３の端子３２に入力する。

また、端子３３から出力された第３信号は、伝送線路１１を通り、フィルタ５で反射され、再び伝送線路１１を通って、３ｄＢカプラ３の端子３３に入力する。

ここで、伝送線路７の長さと伝送経路１１の長さが等しいので、端子３２に入力する第３信号と端子３３に入力する第３信号との位相差は、端子３３を基準（０度）とすると、端子３２上では−９０度（位相遅れが９０度）となる。よって、端子３２と端子３３の各々に入力される第３信号の位相差が、出力用条件を満たす。したがって、３ｄＢカプラ３は、第３信号を端子３４から出力する。

なお、第３信号は、フィルタ４およびフィルタ５を通過することができないため、第３信号が、端子２１および端子２２へ漏洩することはない。

本実施形態によれば、端子３２と端子３３の各々に入力される第１信号の位相差と、端子３２と端子３３の各々に入力される第２信号の位相差と、端子３２と端子３３の各々に入力される第３信号の位相差とが、出力用条件を満たすように、第１伝送線路と第２伝送線路の各々の長さと、伝送線路７の長さと、伝送線路１１の長さとが、設定されている。

このため、第１信号と第２信号と第３信号とが合成された合成信号が、端子３４から出力される。

よって、簡単な構成の３波共用装置を提供することが可能となる。また、１台の共用装置にて、３波共用を行うことができるため、設置スペースが狭くて済み、使用する素子数（部品点数）も少なくなりコスト削減も見込める。

なお、本実施形態では、３ｄＢカプラ２は、端子２４での第１信号の位相を、端子２３での第１信号の位相よりも９０度遅くした状態で、端子２３と端子２４から第１信号を出力し、端子２３での第２信号の位相を、端子２４での第２信号の位相よりも９０度遅くした状態で、端子２３と端子２４から第２信号を出力する。

また、３ｄＢカプラ３は、端子３２での第３信号の位相を、端子３３での第３信号の位相よりも９０度遅くした状態で、端子３２と端子３３から第３信号を出力する。

また、出力用条件は、端子３２と端子３２に同一周波数の信号が入力されている状況下で、端子３２に入力された信号の位相が、端子３３に入力された信号の位相よりも８０〜１００度遅れている、というものである。

また、端子３２からフィルタ４までの長さと、端子３３からフィルタ５までの長さと、の差は、第３信号の半波長のｎ倍（ｎ＝０）の長さである。

また、伝送線路１０の長さＬは、第１信号と第２信号のうち周波数の低い方の信号が、伝送線路１０を通過する前後で、その信号の位相が１８０±１０度の範囲でずれ、かつ、第１信号と第２信号のうち周波数の高い方の信号が伝送線路１０を通過する前後で、その信号の位相が０±１０度の範囲でずれる長さである。

また、伝送線路１０の長さＬが、第１信号と第２信号との周波数の差の絶対値を周波数とする信号の半波長の長さとされてもよい。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の信号合成装置（３波共用装置）１Ａを示したブロック図である。図５において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。

図５に示した３波共用装置１Ａでは、フィルタ４およびフィルタ５として、バンドパスフィルタの代わりに、ノッチフィルタが用いられている。

なお、図１および図５において、伝送線路８と伝送線路９とが直接接続され、伝送線路１０が、伝送線路６の途中に組み込まれてもよい。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態の信号合成装置（３波共用装置）１Ｂを示したブロック図である。図６において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。

図６に示した３波共用装置１Ｂでは、伝送線路８と伝送線路９とが直接接続され、伝送線路１０が、伝送線路１１の途中に組み込まれている。

また、伝送線路１０の長さＬが、第１信号と第２信号との周波数の差の絶対値を周波数とする信号の半波長の長さであり、かつ、第３信号の半波長のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さとなるように設定されている。

伝送線路１０の長さＬが、第３信号の半波長のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さとなっているため、第３信号の周波数ｆ３の０．５倍、１．５倍、２．５倍、３．５倍・・・｛（ｎ−１）＋０．５｝倍（ｎは正の整数）の周波数の信号（以下「第４信号」と称する）が、第３信号と共に、端子３１から入力されても、第４信号は、端子３４から出力されなくなる。以下、この点について説明する。

端子３３から出力された第４信号は、フィルタ５で反射されて、端子３３に戻ってくるまでの間に、伝送線路１０を往復する。このため、端子３３に戻ってきた第４信号には、[１８０×（２ｎ−１）] （ｎは正の整数）度の位相が付加されている。

したがって、端子３３に入力する第４信号と端子３２に入力する第４信号との位相差は９０度であるが、位相の遅れと進みの関係が入れ替わっており、出力端子となる端子３４では、端子３３に入力する第４信号と端子３２に入力する第４信号とは打ち消しあって、出力されない。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態の信号合成装置（３波共用装置）１Ｃを示したブロック図である。図７において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。

図７において、３波共用装置）１Ｃでは、伝送線路１０ａが、伝送線路１１の途中に組み込まれており、伝送線路１０ｂが、伝送線路８と伝送線路９の間に組み込まれている。

伝送線路１０ａの長さＬ１は、第３信号の半波長のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さとなるように設定されている。また、伝送線路１０ａの長さＬ１と伝送線路１０ｂの長さＬ２との和が、図１に示した伝送線路１０の長さと同じになるように、伝送線路１０ａの長さＬ１が設定されている。

この場合も、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、上記各実施形態は、例えば、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯のＴＶ、ＦＭ送信機等の高周波電力送信システムにおいて、異なる３チャンネル以上の電力を合成するためのアンテナ共用装置、または、無線信号回路に適用可能である。

（信号分離装置）
上記各実施形態の３波共用装置において、入力と出力を逆にすると、これらの３波共用装置は信号分離装置として機能する。

入力と出力を逆にするとは、出力端子として使用されていた端子３４が、第１信号と第２信号と第３信号とが合成された合成信号を受け付けるための入力端子として用いられ、端子３１が、第３信号の出力端子として用いられ、端子２２が第２信号の出力端子として用いられ、端子２１が第１信号の出力端子として用いられることである。

図８は、図１に示した３波共用装置１において、端子３４が、第１信号と第２信号と第３信号とが合成された合成信号を受け付けるための入力端子として用いられ、端子３１が、第３信号の出力端子として用いられ、端子２２が第２信号の出力端子として用いられ、端子２１が第１信号の出力端子として用いられた信号分離装置を示したブロック図である。

図８において、図１に示したものと同一のものには同一符号を付してある。

なお、図８に示した信号分離装置では、３ｄＢカプラ３は、一般的に第１の３ｄＢカプラと呼ぶことができる。端子３４は、一般に第１端子と呼ぶことができる。端子３２は、一般的に第２端子と呼ぶことができる。端子３３は、一般的に第３端子と呼ぶことができる。端子３１は、一般的に第４端子と呼ぶことができる。

３ｄＢカプラ３は、端子３４に入力された合成信号を、端子３２と端子３３から出力する。なお、３ｄＢカプラ３は、端子３３での合成信号の位相を、端子３２での合成信号の位相よりも９０度遅くした状態で、端子３２と端子３３から合成信号を出力する。

３ｄＢカプラ３は、端子３２と端子３３の各々に入力された同一周波数の信号の位相差が、第１条件を満たす場合に、その同一周波数の信号を端子３１から出力する。なお、第１条件は、端子３２と端子３３に同一周波数の信号が入力されている状況下で、端子３３に入力された信号の位相が、端子３２に入力された信号の位相よりも８０〜１００度（望ましくは９０度）遅れている、というものである。

３ｄＢカプラ２は、一般的に第２の３ｄＢカプラと呼ぶことができる。端子２３は、一般的に第５端子と呼ぶことができる。端子２４は、一般的に第６端子と呼ぶことができる。端子２１は、一般的に第７端子と呼ぶことができる。端子２２は、一般的に第８端子と呼ぶことができる。

３ｄＢカプラ２は、端子２３と端子２４の各々に入力された同一周波数の信号の位相差が、第２条件を満たす場合に、その同一周波数の信号を端子２１から出力する。なお、第２条件は、端子２３と端子２４に同一周波数の信号が入力されている状況下で、端子２３に入力された信号の位相が、端子２４に入力された信号の位相よりも８０〜１００度（望ましくは９０度）遅れている、というものである。

３ｄＢカプラ２は、端子２３と端子２４の各々に入力された同一周波数の信号の位相差が、第３条件を満たす場合に、その同一周波数の信号を端子２２から出力する。なお、第３条件は、端子２３と端子２４に同一周波数の信号が入力されている状況下で、端子２４に入力された信号の位相が、端子２３に入力された信号の位相よりも８０〜１００度（望ましくは９０度）遅れている、というものである。

また、端子３２と端子３３の各々に入力される第３信号の位相差が第１条件を満たし、かつ、端子２３と端子２４の各々に入力される第１信号の位相差が第２条件を満たし、かつ、端子２３と端子２４の各々に入力される第２信号の位相差が第３条件を満たすように、第１伝送線路と第２伝送線路の各々の長さと、端子３２からフィルタ４までの長さと、端子３３からフィルタ５までの長さとが、設定されている。

本実施形態によれば、簡単な構成の信号分離装置を提供することが可能となる。

なお、図８に示した信号分離装置は、図５、図６、図７に示したように変形されてもよい。

また、本実施形態は、例えば、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯のＴＶ、ＦＭ送信機等の高周波電力送信システムにおいて、異なる３チャンネル以上の電力を分離するための周波数分離装置、または、無線信号回路に適用可能である。

なお、上記各実施形態では、出力用条件、第１条件、第２条件および第３条件を規定するための数値として、８０〜１００度（つまり、９０±１０度）を用いたが、この数値は、３ｄＢカプラの特性に応じて適宜変更可能である。

以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ ３波共用装置
２、３ ３ｄＢカプラ
４、５ フィルタ
６〜１１ 伝送線路
１２ アンテナ

Claims (6)

1. 周波数が互いに異なる第１信号、第２信号および第３信号を合成する信号合成装置であって、
   前記第１信号が入力される第１端子と、前記第２信号が入力される第２端子と、第３端子と、第４端子と、を有し、前記第１端子に入力された第１信号を、前記第３端子と前記第４端子から出力し、前記第２端子に入力された第２信号を、前記第３端子と前記第４端子から出力する第１の３ｄＢカプラと、
   前記第３信号が入力される第５端子と、第６端子と、第７端子と、第８端子と、を有し、前記第５端子に入力された第３信号を、前記第６端子と前記第７端子から出力し、前記第６端子と前記第７端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が出力用条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第８端子から出力する第２の３ｄＢカプラと、
   前記第１信号と前記第２信号とを通し、かつ、前記第３信号を反射する第１フィルタおよび第２フィルタと、
   前記第１フィルタを介して前記第３端子と前記第６端子を接続する第１伝送線路と、
   前記第２フィルタを介して前記第４端子と前記第７端子を接続する第２伝送線路と、を含み、
   前記第１フィルタの位相特性と前記第２フィルタの位相特性とは等しく、
   前記第６端子と前記第７端子の各々に入力される第１信号の位相差と、前記第６端子と前記第７端子の各々に入力される第２信号の位相差と、前記第６端子と前記第７端子の各々に入力される第３信号の位相差とが、前記出力用条件を満たすように、前記第１伝送線路と前記第２伝送線路の各々の長さと、前記第６端子から前記第１フィルタまでの長さと、前記第７端子から前記第２フィルタまでの長さとが、設定され、
   前記第１の３ｄＢカプラは、前記第４端子での第１信号の位相を、前記第３端子での第１信号の位相よりも９０度遅くした状態で、前記第３端子と前記第４端子から前記第１信号を出力し、前記第３端子での第２信号の位相を、前記第４端子での第２信号の位相よりも９０度遅くした状態で、前記第３端子と前記第４端子から前記第２信号を出力し、
   前記第２の３ｄＢカプラは、前記第６端子での第３信号の位相を、前記第７端子での第３信号の位相よりも９０度遅くした状態で、前記第６端子と前記第７端子から前記第３信号を出力し、
   前記出力用条件は、前記第６端子と前記第７端子に同一周波数の信号が入力されている状況下で、前記第６端子に入力された信号の位相が、前記第７端子に入力された信号の位相よりも８０〜１００度の範囲で遅れている、というものであり、
   前記第６端子から前記第１フィルタまでの長さと、前記第７端子から前記第２フィルタまでの長さと、の差は、前記第３信号の半波長のｎ倍（ｎは０以上の整数）の長さであり、
   前記第１伝送線路の長さと前記第２伝送線路の長さとの差は、前記第１信号と前記第２信号のうち周波数の低い方の信号が当該差の長さの伝送線路を通過する前後で、当該信号の位相が１８０±１０度の範囲でずれ、かつ、前記第１信号と前記第２信号のうち周波数の高い方の信号が当該差の長さの伝送線路を通過する前後で、当該信号の位相が０±１０度の範囲でずれる長さであり、
   前記第１フィルタおよび第２フィルタは、前記第５端子に、前記第３信号の周波数の｛（ｍ−１）＋０．５｝倍（ｍは正の整数）の周波数を有し前記第１および第２信号とは周波数が異なる第４信号が入力された場合に、前記第４信号を反射する、信号合成装置。
2. 請求項１に記載の信号合成装置において、
   前記第１伝送線路の長さと前記２伝送線路の長さとの差は、前記第１信号と前記第２信号との周波数の差の絶対値を周波数とする信号の半波長の長さである、信号合成装置。
3. 請求項１または２に記載の信号合成装置において、
   前記ｎは、１以上の整数である、信号合成装置。
4. 周波数が互いに異なる第１信号、第２信号および第３信号が合成された合成信号を、前記第１信号、前記第２信号および前記第３信号に分離する信号分離装置であって、
   前記合成信号が入力される第１端子と、第２端子と、第３端子と、第４端子と、を有し、前記第１端子に入力された合成信号を、前記第２端子と前記第３端子から出力し、前記第２端子と前記第３端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が第１条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第４端子から出力する第１の３ｄＢカプラと、
   第５端子と、第６端子と、第７端子と、第８端子と、を有し、前記第５端子と前記第６端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が第２条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第７端子から出力し、前記第５端子と前記第６端子の各々に同一周波数の信号が入力された状況で、当該同一周波数の信号の位相差が第３条件を満たす場合に、当該同一周波数の信号を前記第８端子から出力する第２の３ｄＢカプラと、
   前記第１信号と前記第２信号とを通し、かつ、前記第３信号を反射する第１フィルタおよび第２フィルタと、
   前記第１フィルタを介して前記第２端子と前記第５端子を接続する第１伝送線路と、
   前記第２フィルタを介して前記第３端子と前記第６端子を接続する第２伝送線路と、を含み、
   前記第１フィルタの位相特性と前記第２フィルタの位相特性とは等しく、
   前記第２端子と前記第３端子の各々に入力される第３信号の位相差が前記第１条件を満たし、かつ、前記第５端子と前記第６端子の各々に入力される第１信号の位相差が前記第２条件を満たし、かつ、前記第５端子と前記第６端子の各々に入力される第２信号の位相差が前記第３条件を満たすように、前記第１伝送線路と前記第２伝送線路の各々の長さと、前記第２端子から前記第１フィルタまでの長さと、前記第３端子から前記第２フィルタまでの長さとが、設定され、
   前記第１の３ｄＢカプラは、前記第３端子での合成信号の位相を、前記第２端子での合成信号の位相よりも９０度遅くした状態で、前記第２端子と前記第３端子から前記合成信号を出力し、
   前記第１条件は、前記第２端子と前記第３端子に同一周波数の信号が入力されている状況下で、前記第３端子に入力された信号の位相が、前記第２端子に入力された信号の位相よりも８０〜１００度の範囲で遅れている、というものであり、
   前記第２条件は、前記第５端子と前記第６端子に同一周波数の信号が入力されている状況下で、前記第５端子に入力された信号の位相が、前記第６端子に入力された信号の位相よりも８０〜１００度の範囲で遅れている、というものであり、
   前記第３条件は、前記第５端子と前記第６端子に同一周波数の信号が入力されている状況下で、前記第６端子に入力された信号の位相が、前記第５端子に入力された信号の位相よりも８０〜１００度の範囲で遅れている、というものであり、
   前記第２端子から前記第１フィルタまでの長さと、前記第３端子から前記第２フィルタまでの長さと、の差は、前記第３信号の半波長のｎ倍（ｎは０以上の整数）の長さであり、
   前記第１伝送線路の長さと前記第２伝送線路の長さとの差は、前記第１信号と前記第２信号のうち周波数の低い方の信号が当該差の長さの伝送線路を通過する前後で、当該信号の位相が１８０±１０度の範囲でずれ、かつ、前記第１信号と前記第２信号のうち周波数の高い方の信号が当該差の長さの伝送線路を通過する前後で、当該信号の位相が０±１０度の範囲でずれる長さであり、
   前記第１フィルタおよび第２フィルタは、前記第１端子に、前記第３信号の周波数の｛（ｍ−１）＋０．５｝倍（ｍは正の整数）の周波数を有し前記第１および第２信号とは周波数が異なる第４信号が入力された場合に、前記第４信号を反射する、信号分離装置。
5. 請求項４に記載の信号分離装置において、
   前記第１伝送線路の長さと前記２伝送線路の長さとの差は、前記第１信号と前記第２信号との周波数の差の絶対値を周波数とする信号の半波長の長さである、信号分離装置。
6. 請求項４または５に記載の信号分離装置において、
   前記ｎは、１以上の整数である、信号分離装置。

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