JP5636321B2

JP5636321B2 - アンテナ共用システム

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Publication number: JP5636321B2
Application number: JP2011073231A
Authority: JP
Inventors: 小沢　正彦; 正彦小沢; 政夫中村; 光昭染谷; 裕梅津
Original assignee: Hitachi Kokusai Yagi Solutions Inc
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Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012209720A

Description

本発明は、無線通信において、多数の無線機によりアンテナを共用するアンテナ共用システムに関する。

ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の電波を使用する自動車電話等の移動無線においては、多数の無線機によりアンテナを共用するアンテナ共用システムが従来から用いられている。

上記アンテナ共用システムにおいては、従来、ｃｈＢＰＦ（チャンネル・バンドパスフィルタ）を使用したもの、あるいはハイブリッド回路からなる複数の２混合器と送信帯域ＢＰＦを使用したものがある。

図１３は従来のｃｈＢＰＦを使用した１０チャンネル共用器のブロック構成を示したもので、第１送信系統１０Ａ及び第２送信系統１０Ｂを備えている。

第１送信系統１０Ａは、周波数が異なる例えば５台の無線送信機（Ｔｘ１〜Ｔｘ５）の出力を共用器の入力端子１１_１〜１１_５よりアイソレータ１２_１〜１２_５を介してｃｈＢＰＦ１３_１〜１３_５に入力し、これらのｃｈＢＰＦ１３_１〜１３_５の出力端子間をλ／２の電気長で構成される接続ケーブル１４_１〜１４_４により接続する。上記λは使用周波数における波長である。

また、第２送信系統１０Ｂは、上記第１送信系統１０Ａと同様に周波数が異なる例えば５台の無線送信機（Ｔｘ６〜Ｔｘ１０）の出力を共用器の入力端子１１_６〜１１_１０よりアイソレータ１２_６〜１２_１０を介してｃｈＢＰＦ１３_６〜１３_１０に入力し、これらのｃｈＢＰＦ１３_６〜１３_１０の出力端子間をλ／２の電気長で構成される接続ケーブル１４_６〜１４_９により接続する。

そして、上記第１送信系統１０Ａ及び第２送信系統１０Ｂの出力をλ／２の電気長で構成される接続ケーブル１５_１、１５_２により合成し、送信帯域ＢＰＦ１６を介してアンテナ端子１７へ出力する。

上記の構成によれば、共用損失３〜４ｄＢの低損失で共用が可能となるが、共用周波数間隔はｃｈＢＰＦ１３_１〜１３_１０の減衰特性に左右されるため、最小で各無線送信機の周波数に対して「０．０６％」程度と限界があり、更に狭い周波数間隔での共用は不可能となる。このため、狭帯域内に多数の無線チャンネルを有する無線システムでは使用できない。

図１４はハイブリッド回路からなる複数の２混合器と送信帯域ＢＰＦを利用した従来の１０ｃｈ共用器のブロック構成を示したもので、第１送信系統２０Ａ及び第２送信系統２０Ｂを備えている。

第１送信系統２０Ａは、周波数が異なる例えば４台の無線送信機（Ｔｘ１〜Ｔｘ４）の出力を共用器の入力端子２１_１〜２１_４よりアイソレータ２２_１〜２２_４を介して２混合器２３_１、２３_２に入力し、これらの２混合器２３_１、２３_２を２混合器２４_１に接続する。

一方、第２送信系統２０Ｂは、周波数が異なる例えば６台の無線送信機（Ｔｘ５〜Ｔｘ１０）の出力を共用器の入力端子２１_５〜２１_１０よりアイソレータ２２_５〜２２_１０を介して２混合器２３_３〜２３_５に入力する。また、上記２混合器２３_３、２３_４は２混合器２４_２を介して２混合器２５の一方の入力端子に接続し、上記２混合器２３_５の出力を２混合器２５の他方の入力端子に接続する。

そして、上記第１送信系統２０Ａの２混合器２４_１と第２送信系統２０Ｂの２混合器２５の出力を２混合器２６で混合した後、送信帯域ＢＰＦ２７を介してアンテナ端子２８へ出力する。

上記図１４に示したアンテナ共用システムは、ハイブリッド回路の端子間結合減衰量を利用し、理論的には共用周波数間隔を限りなく狭くすることが可能であるが、共用損失は各２混合器出力の分配損失の加算が生じるため、合計１５〜１６ｄＢ程度と非常に大きくなり、効率が悪いため、特に大電力の無線局では実用にならない。

また、本発明に関連する公知技術として、複数の送信機出力をそれぞれアイソレータ及びチャンネルフィルタを介して取り出し、パワー合成回路で合成する送信系統を２系統設け、この２系統の送信出力をハイブリッド回路で合成してアンテナへ出力するようにした送信共用装置（例えば、特許文献１参照。）や、複数の送信機出力をそれぞれアイソレータ及び帯域通過フィルタを介して取り出す２系統の送信系統を設け、この２系統の送信出力をパワーコンバイニングネットワーク及びＴｘフィルタを介してアンテナに接続するようにした空中線共用器（例えば、特許文献１参照。）がある。

特開平３−１８５９３２号公報特開平５−５５８１２号公報

上記のように図１３に示したｃｈＢＰＦを使用した従来のアンテナ共用システムは、共用損失３〜４ｄＢの低損失で共用が可能となるが、共用周波数間隔はｃｈＢＰＦ１３_１〜１３_１０の減衰特性に左右されるため、最小でも各無線送信機の周波数に対して「０．０６％」程度であり、狭い周波数間隔での共用は不可能である。このため狭帯域内に多数の無線チャンネルを有する無線システムでは使用することができない。

また、図１４に示したハイブリッド回路からなる複数の２混合器と送信帯域ＢＰＦを利用した従来のアンテナ共用システムは、ハイブリッド回路の端子間結合減衰量を利用し、理論的には共用周波数間隔を狭くすることが可能であるが、共用損失は各２混合器出力の分配損失の加算が生じるため、合計１５〜１６ｄＢ程度と非常に大きくなり、効率が悪いため、特に大電力の無線局では実用にならない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、狭帯域内に多数の無線チャンネルを有する無線システムにおいて、狭い共用周波数間隔で多周波数の共用が可能となり、かつ低損失なアンテナ共用システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、狭帯域内に多数の無線チャンネルを有する無線システムにおいて、低損失かつ狭い共用周波数間隔で多周波数の送信周波数共用が可能であるとともに、送受信共用も兼ね備えたアンテナ共用システムを提供することを目的とする。

第１の発明に係るアンテナ共用システムは、多数の無線送信機出力を合成してアンテナを共用するアンテナ共用器において、第１系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに接続し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する接続ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで接続された送信帯域ＢＰＦを介して送信を行う第１送信系統と、第２系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに接続し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する接続ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで接続された送信帯域ＢＰＦを介して送信を行う第２送信系統と、前記第１送信系統及び第２送信系統の出力を混合し第１及び第２のアンテナ端子に分配するハイブリッド回路からなる２混合２分配器と、前記第１及び第２のアンテナ端子にそれぞれ接続され、鉄塔の側部に水平面内で互いに約１８０°方向に設置される第１及び第２のアンテナとを具備する。そして、前記第１系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第１送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、前記第２系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第２送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって前記所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、前記第１系統の信号入力端子に入力される信号の周波数と、前記第２系統の信号入力端子に入力される信号の周波数との間隔は、少なくとも、当該第１送信系統内及び当該第２送信系統内でそれぞれ対応する前記チャンネルＢＰＦの減衰量と、前記２混合２分配器の減衰量との和が、前記所定値を満たすように設定され、前記第１及び第２のアンテナを２基合成アンテナとして動作させ、水平面無指向性としたことを特徴とする。

第２の発明に係るアンテナ共用システムは、多数の無線送信機出力を合成してアンテナを共用するアンテナ共用器において、第１系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに接続し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する接続ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで接続された送信帯域ＢＰＦを介して送信を行う第１送信系統と、第２系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに接続し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する接続ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで接続された送受信共用器を介して送信を行う第２送信系統と、前記第１送信系統及び第２送信系統の出力を混合し第１及び第２のアンテナ端子に分配するハイブリッド回路からなる２混合２分配器と、前記第１及び第２のアンテナ端子にそれぞれ接続され、鉄塔の側部に水平面内で互いに約１８０°方向に設置される第１及び第２のアンテナと、前記第１及び第２のアンテナで受信され、前記送受信共用器の受信端子より出力される受信信号を増幅器及び受信用分配器を介して複数の無線受信機に入力する受信系統とを具備する。そして、前記第１系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第１送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、前記第２系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第２送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって前記所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、前記第１系統の信号入力端子に入力される信号の周波数と、前記第２系統の信号入力端子に入力される信号の周波数との間隔は、少なくとも、当該第１送信系統内及び当該第２送信系統内でそれぞれ対応する前記チャンネルＢＰＦの減衰量と、前記２混合２分配器の減衰量との和が、前記所定値を満たすように設定され、前記第１及び第２のアンテナを２基合成アンテナとして動作させ、水平面無指向性とすると共に、送信用及び受信用として共用するように構成したことを特徴とする。

第３の発明は、前記第２の発明に係るアンテナ共用システムを２系統設けると共にダイバーシティ受信機能を備えた複数の無線受信機を２系統に共通に設け、第１系統の受信用分配器の分配出力を各無線受信機の一方の入力端子に入力し、第２系統の受信用分配器の分配出力を各無線受信機の他方の入力端子に入力してダイバーシティ受信を行うように構成し、前記各系統の第１及び第２のアンテナを鉄塔の側部にそれぞれ水平面内で互いに約１８０°方向に設置すると共に、各系統間のアンテナを相互に約９０°の位置関係を保って配置することを特徴とする。

本発明によれば、狭帯域内に多数の無線チャンネルを有する無線システムにおいて、狭い共用周波数間隔で多周波数の共用が可能となり、かつ低損失なアンテナ共用システムを提供することができる。

また、送受共用が可能であると共に、鉄塔頂部にアンテナの設置スペースがない状況においても、鉄塔側面を利用し良好な指向性を得られ、かつダイバーシティ機能を兼ね備えたアンテナ共用システムを提供することができる。

本発明の実施例１に係る１０ｃｈ共用器の構成を示すブロック図である。同実施例１に係る１０ｃｈ共用器の送信側通過損失特性例を示す図である。同実施例１に係る１０ｃｈ共用器の同一送信系統内の共用周波数間隔での端子間結合減衰量を示す図である。同実施例１に係る１０ｃｈ共用器の２つの送信系統間の共用周波数間隔での端子間結合減衰量を示す図である。本発明の実施例２に係る１０ｃｈ共用器の構成を示すブロック図である。本発明の実施例３に係る１０ｃｈ共用器の構成を示すブロック図である。同実施例３に係る１０ｃｈ共用器のアンテナを鉄塔の側面を利用し水平面内で互いに１８０°方向に設置した場合の配置例を示す図である。図７のアンテナ配置例における水平面指向性を示す図である。本発明の実施例４に係る１０ｃｈ共用器の構成を示すブロック図である。本発明の実施例５に係る１０ｃｈ共用器の構成を示すブロック図である。同実施例５に係る１０ｃｈ共用器において、鉄塔側面を利用して２系統のアンテナを設置した場合の配置例を示す上面図である。図１１に示すアンテナ配置例における第１のアンテナ共用器に接続されるアンテナ及び第２のアンテナ共用器に接続されるアンテナの水平面指向性を示す図である。従来のチャンネルＢＰＦを使用した１０ｃｈ共用器の構成を示すブロック図である。従来の複数の２混合器と送信帯域ＢＰＦを利用した１０ｃｈ共用器の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る１０ｃｈ共用器１００Ａのブロック構成例を示したもので、第１送信系統３０Ａ及び第２送信系統３０Ｂを備えている。

第１送信系統３０Ａは、周波数が異なる例えば５台の無線送信機（Ｔｘ１〜Ｔｘ５）の出力を共用器の入力端子３１_１〜３１_５よりアイソレータ３２_１〜３２_５を介してｃｈＢＰＦ（チャンネル・バンドパスフィルタ）３３_１〜３３_５に入力し、これらのｃｈＢＰＦ３３_１〜３３_５の出力端子間を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３４_１〜３４_４により接続する。上記λは使用周波数における波長である。更に上記ｃｈＢＰＦ３３_１〜３３_５の合成出力を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３５_１により送信帯域ＢＰＦ３６ａに入力し、この送信帯域ＢＰＦ３６ａの出力を任意長さの接続ケーブル３７ａを介して混合器、例えばハイブリッド回路で構成される２混合２分配器３８の一方の入力端子に入力する。上記送信帯域ＢＰＦ３６ａは、第１送信系統３０Ａの送信帯域に合わせて通過帯域幅が設定される。

また、第２送信系統３０Ｂは、上記第１送信系統３０Ａと同様に周波数が異なる例えば５台の無線送信機（Ｔｘ６〜Ｔｘ１０）の出力を共用器の入力端子３１_６〜３１_１０よりアイソレータ３２_６〜３２_１０を介してｃｈＢＰＦ３３_６〜３３_１０に入力し、これらのｃｈＢＰＦ３３_６〜３３_１０の出力端子間を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３４_６〜３４_９により接続する。更に上記ｃｈＢＰＦ３３_５〜３３_１０の合成出力を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３５_２により送信帯域ＢＰＦ３６ｂに入力し、この送信帯域ＢＰＦ３６ｂの出力を任意長さの接続ケーブル３７ｂを介して上記２混合２分配器３８の他方の入力端子に入力する。上記送信帯域ＢＰＦ３６ｂは、第２送信系統３０Ｂの送信帯域に合わせて通過帯域幅が設定される。

上記２混合２分配器３８は、一方の出力端子をアンテナ端子３９としてアンテナ４０に接続し、他方の出力端子と接地間に疑似負荷抵抗Ｒを接続する。すなわち、上記２混合２分配器３８は、第１送信系統３０Ａ及び第２送信系統３０Ｂから出力される多周波数の送信機出力を合成してアンテナ端子３９よりアンテナ４０へ出力する。

上記の構成において、第１送信系統３０Ａにおける無線送信機Ｔｘ１〜Ｔｘ５の周波数ｆ１〜ｆ５の共用周波数間隔は、例えば無線送信機Ｔｘ１の送信周波数を第１周波数ｆ１とすると、この第１周波数ｆ１に対して例えば「＋０．０６％」に設定する。

すなわち、
ｆ２＝ｆ１＋（ｆ１×０．０６％）
ｆ３＝ｆ２＋（ｆ１×０．０６％）
ｆ４＝ｆ３＋（ｆ１×０．０６％）
ｆ５＝ｆ４＋（ｆ１×０．０６％）
に設定する。

そして、第２送信系統３０Ｂにおける無線送信機Ｔｘ６〜Ｔｘ１０の周波数ｆ６〜ｆ１０の共用周波数間隔は、第１送信系統３０Ａにおける無線送信機Ｔｘ１〜Ｔｘ５の各周波数ｆ１〜ｆ５に対してそれぞれ例えば「＋０．００６％」に設定する。

すなわち、
ｆ６＝ｆ１＋（ｆ１×０．００６％）
ｆ７＝ｆ２＋（ｆ２×０．００６％）
ｆ８＝ｆ３＋（ｆ３×０．００６％）
ｆ９＝ｆ４＋（ｆ４×０．００６％）
ｆ１０＝ｆ５＋（ｆ５×０．００６％）
に設定する。

図２は、上記実施例１に示した１０ｃｈ共用器１００Ａにおける各入力端子３１_１〜３１_５、３１_６〜３１_１０とアンテナ端子３９間の通過損失特性を示したもので、各無線送信機Ｔｘ１〜Ｔｘ１０の周波数ｆN（N＝1〜１０）にて約５ｄＢの低損失特性が得られている。上記図２は、横軸に周波数をとり、縦軸に通過損失（ｄＢ）をとって示した。

図３は第１送信系統３０Ａ内での入力端子３１_１〜３１_５間、及び第２送信系統３０Ｂ内での入力端子３１_６〜３１_１０間での結合減衰量特性を示したもので、各無線送信機の周波数ｆN（N＝1〜１０）に対し、「＋０．０６％」の周波数間隔にて共用器の端子間結合減衰量の一般的な要求性能の３５dＢ以上を満足する４０ｄＢ以上の減衰量が得られている。

図４は送信系統１と送信系統２の間での共用器入力端子間の結合減衰量特性を示したもので、各無線送信機の周波数ｆN に対し、「０．００６％」の周波数間隔にて４０ｄＢ以上の減衰量が得られている。

従って、共用周波数間隔が各無線送信機の周波数ｆN に対し「０．０６％」以上の場合には、上記実施例１で示したように同一送信系統内にて共用し、更に共用周波数間隔が狭い「０．００６％」以上の場合は、第１送信系統３０Ａと第２送信系統３０Ｂとに共用周波数を分けることにより共用が可能となり、低損失かつ狭い共用周波数間隔での共用が可能となる。

すなわち、第１送信系統３０Ａ及び第２送信系統３０Ｂから出力される多周波数の送信機出力をハイブリッド回路で構成される２混合２分配器３８にて接続合成し、アンテナ端子３９に出力する。このとき、第１送信系統３０Ａと第２送信系統３０Ｂの間では、ｃｈＢＰＦの減衰特性の不足分を２混合２分配器３８の端子間結合減衰量で補うことにより、第１送信系統３０Ａと第２送信系統３０Ｂ間の共用周波数間隔は最小で対応周波数ｆN に対して「０．００６％」程度が可能となり、また共用損失については、ｃｈＢＰＦ方式の利用により５〜６ｄＢの低損失での共用が可能となる。

なお、実施例１では、各無線送信機の周波数間隔を周波数ｆN に対して「＋側」に設定した場合について示したが、各無線送信機の周波数ｆN に対して「−側」に設定しても良く、この場合においても上実施例１と同様の結果を得ることができる。

次に本発明の実施例２に係るアンテナ共用システムについて説明する。

図５は本発明の実施例２に係る１０ｃｈ共用器１００Ｂのブロック構成図である。この実施例２は、上記実施例１に示した１０ｃｈ共用器１００Ａにおいて、更に受信系統５０を設け、上記アンテナ４０を送信用としてだけでなく受信用アンテナとして共用できるように構成したものである。なお、図１に示した実施例１と同一部分には同一号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２に係る１０ｃｈ共用器１００Ｂは、図５に示すように実施例１における第２送信系統３０Ｂの送信帯域ＢＰＦ３６ｂに代えて送受信共用器５１を設けている。この送受信共用器５１は、第２送信系統３０Ｂの送信帯域に合わせて通過帯域幅が設定された送信用ＢＰＦ、及び受信系統５０の受信帯域（１０チャンネル）に合わせて通過帯域幅が設定された受信用ＢＰＦにより構成され、送信信号を入力する送信端子、受信信号を出力する受信端子、２混合２分配器３８に接続する送受信端子を備えている。

上記送受信共用器５１の受信端子から取り出される受信信号は、増幅器５２で増幅されて受信用１０分配器５３に入力される。この受信用１０分配器５３は、アンテナ４０により受信された信号を出力端子５４_６〜５４_１０より無線受信機（Ｒｘ６〜Ｒｘ１０）に分配する。

上記の構成において、第２送信系統３０ＢのｃｈＢＰＦ３３_６〜３３_１０から出力される送信信号は、送受信共用器５１を介して２混合２分配器３８へ送られ、第１送信系統３０Ａの送信信号と合成されてアンテナ４０より送信される。

また、アンテナ４０で受信された信号は、２混合２分配器３８及び送受信共用器５１の受信用ＢＰＦを介して取り出され、増幅器５２で増幅された後、受信用１０分配器５３により出力端子５４_６〜５４_１０を介して各無線受信機（Ｒｘ６〜Ｒｘ１０）に分配される。

上記実施例２によれば、実施例１と同様に第１送信系統３０Ａと第２送信系統３０Ｂ間の共用周波数間隔は最小で各無線送信機の周波数ｆN に対して「０．００６％」程度が可能となり、また共用損失についてはｃｈＢＰＦ方式の利用により５〜６ｄＢの低損失での共用が可能で、且つ送受共用を兼ね備えることができる。

次に本発明の実施例３に係るアンテナ共用システムについて説明する。

図６は本発明の実施例３に係る１０ｃｈ共用器１００Ｃのブロック構成図である。この実施例３は上記実施例１に示した１０ｃｈ共用器１００Ａにおいて、２混合２分配器３８に疑似抵抗Ｒを接続せず、２つの出力端子をアンテナ端子３９ａ、３９ｂとして２基のアンテナ４０ａ、４０ｂに接続したものである。その他の構成は、図１に示した実施例１と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記アンテナ４０ａ、４０ｂは、例えば指向性アンテナを使用し、鉄塔の側面等を利用して設置し、２基合成アンテナとして動作させる。ここでアンテナ単体の指向性と、これらの配置を選ぶことにより様々な指向性を得ることができる。

図７は、アンテナ４０ａ、４０ｂを１８０°ビームアンテナとして、鉄塔４６の側面を利用し水平面内で互いに１８０°方向に設置した場合の配置例を示している。

図８は、図７のアンテナ配置例においてアンテナ４０ａ、４０ｂを１８０°ビームアンテナとし、アンテナ間隔Ｄを約１２λとした場合の平面指向性を示したもので、ほぼ全方向に指向性レベルが得られ、鉄塔頂部を利用できない場合でも略無指向性が得られている。

上記実施例３は、例えば鉄塔４６にアンテナを増設する際、鉄塔４６の頂部に余裕がなくて増設できない場合でも、鉄塔４６の側面を利用してアンテナ４０ａ、４０ｂを設置でき、初期の目的を達成することができる。また、２混合２分配器３８の分配出力を２つのアンテナ４０ａ、４０ｂに出力することにより、２混合２分配器３８の分配出力を無駄にすることなく、アンテナの出力効率を向上することができる。

また、上記実施例３においても、実施例１と同様に第１送信系統３０Ａと第２送信系統３０Ｂ間の共用周波数間隔は最小で各無線送信機の周波数ｆN に対して「０．００６％」程度が可能となり、また共用損失については、ｃｈＢＰＦ方式の利用により５〜６ｄＢの低損失での共用が可能である。

次に本発明の実施例４に係るアンテナ共用システムについて説明する。

図９は本発明の実施例４に係る１０ｃｈ共用器１００Ｄのブロック構成図である。この実施例４は、実施例３において、実施例２と同様に受信系統５０を設け、アンテナ４０を送信用としてだけでなく受信用アンテナとして共用できるように構成したものである。この受信系統５０は、実施例２と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記実施例４によれば、実施例２と同様に送信機能と共に受信機能を備え、且つ鉄塔４６にアンテナを増設する際、鉄塔４６の頂部に余裕がなくて増設できない場合でも、鉄塔４６の側面を利用してアンテナ４０ａ、４０ｂを設置することができる。

また、上記実施例４においても、実施例１と同様に第１送信系統３０Ａと第２送信系統３０Ｂ間の共用周波数間隔は最小で各無線送信機の周波数ｆN に対して「０．００６％」程度が可能となり、また共用損失については、ｃｈＢＰＦ方式の利用により５〜６ｄＢの低損失での共用が可能で、且つ送受共用を兼ね備えることができる。

次に本発明の実施例５に係るアンテナ共用システムについて説明する。

図１０は本発明の実施例５に係る１０ｃｈ共用器１００Ｅのブロック構成図である。この実施例５は、実施例４に示したものと同様構成の第１のアンテナ共用器１００Ｄ１と第２のアンテナ共用器１００Ｄ２を組み合わせて合計１０ｃｈのダイバーシティ機能を有する送受共用器を構成したものである。

第１のアンテナ共用器１００Ｄ１における第１送信系統３０Ａは、例えば３台の無線送信機（Ｔｘ１〜Ｔｘ３）を使用し、その出力を共用器の入力端子３１_１〜３１_３よりアイソレータ３２_１〜３２_３を介してｃｈＢＰＦ３３_１〜３３_３に入力し、これらのｃｈＢＰＦ３３_１〜３３_３の出力端子間を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３４_１、３４_２により接続する。更に上記ｃｈＢＰＦ３３_１〜３３_３の合成出力を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３５_１により送信帯域ＢＰＦ３６ａ_１に接続し、この送信帯域ＢＰＦ３６ａ_１の出力を任意長さの接続ケーブル３７ａを介して２混合２分配器３８ａの一方の入力端子に接続する。

また、第２送信系統３０Ｂは、３台の無線送信機（Ｔｘ４〜Ｔｘ６）の出力を共用器の入力端子３１_４〜３１_６よりアイソレータ３２_４〜３２_６を介してｃｈＢＰＦ３３_４〜３３_６に入力し、これらのｃｈＢＰＦ３３_４〜３３_６の出力端子間を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３４_４、３４_５により接続する。更に上記ｃｈＢＰＦ３３_４〜３３_６の合成出力を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３５_２により送受信共用器５１ａの送信端子に入力する。この送受信共用器５１ａは、送受信共用端子を任意長さの接続ケーブル３７ｂを介して上記２混合２分配器３８ａの他方の入力端子に接続し、この２混合２分配器３８ａの２つの出力端子をアンテナ端子３９ａ、３９ｂとして２つのアンテナ４０ａ、４０ｂに接続する。

上記アンテナ４０ａ、４０ｂは、例えば図１１に示すように指向性アンテナを使用し、鉄塔４６の側面を利用して水平面内で互いに１８０°方向に設置し、第１送信系統３０Ａ、第２送信系統３０Ｂ、及び第１受信系統５０Ａの２基合成アンテナとして動作させる。

また、図１０において、上記送受信共用器５１ａの受信端子は、増幅器５２ａを介して受信用１０分配器５３ａに接続し、この受信用１０分配器５３ａの各分配端子を出力端子５４ａ_１〜５４ａ_１０を介して１０台のダイバーシティ機能を有する無線受信機（Ｒｘ１〜Ｒｘ１０）の一方の入力端子に接続し、第１受信系統５０Ａを構成する。

また、第２のアンテナ共用器１００Ｄ２における第３送信系統３０Ｃは、２台の無線送信機（Ｔｘ７、Ｔｘ８）を使用し、その出力を共用器の入力端子３１_７、３１_８よりアイソレータ３２_７、３２_８を介してｃｈＢＰＦ３３_７、３３_８に入力し、これらのｃｈＢＰＦ３３_７、３３_８の出力端子間を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３４_７により接続する。更に上記ｃｈＢＰＦ３３_７、３３_８の合成出力を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３５_３により送信帯域ＢＰＦ３６ａ_２に接続し、この送信帯域ＢＰＦ３６ａ_２の出力を任意長さの接続ケーブル３７ｃを介して２混合２分配器３８ｂの一方の入力端子に接続する。

また、第４送信系統３０Ｄは、２台の無線送信機（Ｔｘ９、Ｔｘ１０）の出力を共用器の入力端子３１_９、３１_１０よりアイソレータ３２_９、３２_１０を介してｃｈＢＰＦ３３_９、３３_１０に入力し、これらのｃｈＢＰＦ３３_９、３３_１０の出力端子間を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３４_９により接続する。更に上記ｃｈＢＰＦ３３_９、３３_１０の合成出力を約λ／２の電気長で構成される接続ケーブル３５_４により送受信共用器５１ｂの送信端子に入力する。この送受信共用器５１ｂは、送受信共用端子を任意長さの接続ケーブル３７ｄを介して上記２混合２分配器３８ｂの他方の入力端子に接続し、この２混合２分配器３８ｂの２つの出力端子をアンテナ端子３９ｃ、３９ｄとして２基のアンテナ４０ｃ、４０ｄに接続する。

上記アンテナ４０ｃ、４０ｄは、指向性アンテナを使用し、図１１に示すように鉄塔４６の側面を利用して水平面内で互いに１８０°方向に設置し、第３送信系統３０Ｃ、第４送信系統３０Ｄ及び第２受信系統５０Ｂの２基合成アンテナとして動作させる。この場合、第２のアンテナ共用器１００Ｄ２のアンテナ４０ｃ、４０ｄは、第１のアンテナ共用器１００Ｄ１のアンテナ４０ａ、４０ｂと相互に９０°の位置関係を保って配置する。

また、上記送受信共用器５１ｂの受信端子は、増幅器５２ｂを介して受信用１０分配器５３ｂに接続し、この受信用１０分配器５３ｂの各分配端子を出力端子５４ｂ_１〜５４ｂ_１０を介して上記ダイバーシティ機能を有する１０台の無線受信機（Ｒｘ１〜Ｒｘ１０）の他方の入力端子に接続し、第２受信系統５０Ｂを構成する。

上記の構成において、第１のアンテナ共用器１００Ｄ１における第１送信系統３０Ａは、無線送信機（Ｔｘ１〜Ｔｘ３）から出力される送信信号が共用器の入力端子３１_１〜３１_３、アイソレータ３２_１〜３２_３及び送信帯域ＢＰＦ３６ａ_１を経由して２混合２分配器３８ａへ送られる。

また、第２送信系統３０Ｂは、無線送信機（Ｔｘ４〜Ｔｘ６）から出力される送信信号が共用器の入力端子３１_４〜３１_６、アイソレータ３２_４〜３２_６、ｃｈＢＰＦ３３_４〜３３_６及び送受信共用器５１ａを経由して２混合２分配器３８ａへ送られる。２混合２分配器３８ａは、第１送信系統３０Ａからの３チャネルの送信信号と第２送信系統３０Ｂからの３チャネルの送信信号とを混合し、アンテナ４０ａ、４０ｂへ出力する。

上記アンテナ４０ａ、４０ｂは、２混合２分配器３８ａで混合された信号を移動無線機に向けて送信すると共に移動無線機から送られてくる信号を受信する。アンテナ４０ａ、４０ｂで受信された信号は、２混合２分配器３８ａ及び送受信共用器５１ａを介して取り出され、増幅器５２ａで増幅されて受信用１０分配器５３ａに入力される。この受信用１０分配器５３ａは、増幅器５２ａで増幅された受信信号を出力端子５４ａ_１〜５４ａ_１０より無線受信機（Ｒｘ１〜Ｒｘ１０）の一方の入力端子に分配する。

一方、第２のアンテナ共用器１００Ｄ２における第３送信系統３０Ｃは、無線送信機（Ｔｘ７、Ｔｘ８）から出力される送信信号が、共用器の入力端子３１_７、３１_８、アイソレータ３２_７、３２_８、ｃｈＢＰＦ３３_７、３３_８及び送信帯域ＢＰＦ３６ａ_２を経由して２混合２分配器３８ｂへ送られる。

また、第４送信系統３０Ｄは、無線送信機（Ｔｘ９、Ｔｘ１０）から出力される送信信号が共用器の入力端子３１_９、３１_１０、アイソレータ３２_７、３２_８、ｃｈＢＰＦ３３_９、３３_１０及び送受信共用器５１ｂを経由して２混合２分配器３８ｂへ送られる。

２混合２分配器３８ｂは、第３送信系統３０Ｃからの２チャネルの送信信号と第４送信系統３０Ｄからの２チャネルの送信信号とを混合し、アンテナ４０ｃ、４０ｄから移動無線機に向けて送信する。

上記アンテナ４０ｃ、４０ｄは、２混合２分配器３８ｂで混合された信号を移動無線機に向けて送信すると共に移動無線機から送られてくる信号を受信する。アンテナ４０ｃ、４０ｄで受信された信号は、２混合２分配器３８ｂ及び送受信共用器５１ｂを介して取り出され、増幅器５２ｂで増幅されて受信用１０分配器５３ｂに入力される。この受信用１０分配器５３ａは、増幅器５２ｂで増幅された受信信号を出力端子５４ｂ_１〜５４ｂ_１０より無線受信機（Ｒｘ１〜Ｒｘ１０）の他方の入力端子に分配する。

ダイバーシティ機能を有する無線受信機（Ｒｘ１〜Ｒｘ１０）は、第１受信系統５０Ａで受信された信号と第２受信系統５０Ｂで受信された信号とを比較し、品質の良い方の信号を選択して出力する。

図１２（ａ）は、図１１に示したように第１のアンテナ共用器１００Ｄ１のアンテナ４０ａ、４０ｂを１８０°ビームアンテナとして鉄塔４６の側面を利用して水平面内で互いに１８０°方向に配置した場合の水平面指向性を示したもので、略全方向に指向性レベルが得られている。

また、図１２（ｂ）は、第２のアンテナ共用器１００Ｄ２のアンテナ４０ｃ、４０ｄを１８０°ビームアンテナとして鉄塔４６の側面を利用して水平面内で互いに１８０°方向で、且つ第１のアンテナ共用器１００Ｄ１のアンテナ４０ａ、４０ｂと９０°の位置関係を保って配置した場合の水平面指向性を示したもので、略全方向に指向性レベルが得られている。

従って、第１のアンテナ共用器１００Ｄ１のアンテナ４０ａ、４０ｂと、第２のアンテナ共用器１００Ｄ２のアンテナ４０ｃ、４０ｄを図１１に示したように鉄塔４６の同一地上高の水平面内に配置することにより、図１２（ａ）と図１２（ｂ）の指向性による指向性ダイバーシティに対応するアンテナ共用システムを構成することができる。

上記実施例５によれば、実施例１と同様に送信側共用損失は３〜４ｄＢの低損失で共用が可能となり、多チャンネル送受共用器として良好に動作すると共に、第１のアンテナ共用器１００Ｄ１のアンテナ４０ａ、４０ｂと、第２のアンテナ共用器１００Ｄ２のアンテナ４０ｃ、４０ｄによるダイバーシティ受信機能を伴って良好な動作を行わせることができる。

また、第１のアンテナ共用器１００Ｄ１と第２のアンテナ共用器１００Ｄ２とに共用周波数を分けることにより共用が可能となり、低損失且つ狭い周波数間隔での共用が可能となる。

更に、第１のアンテナ共用器１００Ｄ１と第２のアンテナ共用器１００Ｄ２との間の送信周波数間隔は、各共用器間のアンテナ同士の空間結合減衰量を考慮すると、理論的に限りなく狭くすることが可能となる。

また、鉄塔４６にアンテナを増設する際、鉄塔４６の頂部に余裕がなくて増設できない場合でも、鉄塔４６の側面を利用してアンテナを設置でき、初期の目的を達成することができる。

なお、上記各実施例では、１０チャンネル共用器に実施した場合について示したが、無線送信機あるいは無線受信機のチャンネル数は１０チャンネルに限定されるものではなく、任意のチャンネル数に設定することが可能である。

また、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

３０Ａ…第１送信系統、３０Ｂ…第２送信系統、３０Ｃ…第３送信系統、３０Ｄ…第４送信系統、３１_１〜３１_１０…共用器の入力端子、３２_１〜３２_１０…アイソレータ、３３_１〜３３_１０…ｃｈＢＰＦ、３４_１〜３４_４、３４_６〜３４_９…接続ケーブル、３５_１〜３５_４…接続ケーブル、３６ａ、３６ａ_１、３６ａ_２…送信帯域ＢＰＦ、３６ｂ…送信帯域ＢＰＦ、３７ａ〜３７ｄ…接続ケーブル、３８、３８ａ、３８ｂ…２混合２分配器、３９、３９ａ〜３９ｄ…アンテナ端子、４０、４０ａ〜４０ｄ…アンテナ、４６…鉄塔、５０…受信系統、５０Ａ…第１受信系統、５０Ｂ…第２受信系統、５１、５１ａ、５１ｂ…送受信共用器、５２、５２ａ、５２ｂ…増幅器、５３、５３ａ、５３ｂ…受信用１０分配器、５４_１〜５４_１０…受信系統の信号出力端子、５４ａ_１〜５４ａ_１０…第１受信系統の信号出力端子、第２受信系統の信号出力端子、１００Ａ…実施例１に係る１０ｃｈ共用器、１００Ｂ…実施例２に係る１０ｃｈ共用器、１００Ｃ…実施例３に係る１０ｃｈ共用器、１００Ｄ…実施例４に係る１０ｃｈ共用器、１００Ｅ…実施例５に係る１０ｃｈ共用器。

Claims

多数の無線送信機出力を合成してアンテナを共用するアンテナ共用器において、
第１系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに入力し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する入力ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで入力された送信帯域ＢＰＦを介して送信を行う第１送信系統と、
第２系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに入力し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する入力ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで入力された送信帯域ＢＰＦを介して送信を行う第２送信系統と、
前記第１送信系統及び第２送信系統の出力を混合し第１及び第２のアンテナ端子に分配するハイブリッド回路からなる２混合２分配器と、
前記第１及び第２のアンテナ端子にそれぞれ接続され、鉄塔の側部に水平面内で互いに約１８０°方向に設置される第１及び第２のアンテナと
を具備し、
前記第１系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第１送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、
前記第２系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第２送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって前記所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、
前記第１系統の信号入力端子に入力される信号の周波数と、前記第２系統の信号入力端子に入力される信号の周波数との間隔は、少なくとも、当該第１送信系統内及び当該第２送信系統内でそれぞれ対応する前記チャンネルＢＰＦの減衰量と、前記２混合２分配器の減衰量との和が、前記所定値を満たすように設定され、
前記第１及び第２のアンテナを２基合成アンテナとして動作させ、水平面無指向性としたことを特徴とするアンテナ共用システム。
多数の無線送信機出力を合成してアンテナを共用するアンテナ共用器において、
第１系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに接続し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する接続ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで接続された送信帯域ＢＰＦを介して送信を行う第１送信系統と、
第２系統の複数の信号入力端子をそれぞれアイソレータを介してチャンネルＢＰＦに接続し、前記各チャンネルＢＰＦの出力を約１／２波長の電気長で構成する接続ケーブルにて合成後、約１／２波長の電気長で構成するケーブルで接続された送受信共用器を介して送信を行う第２送信系統と、
前記第１送信系統及び第２送信系統の出力を混合し第１及び第２のアンテナ端子に分配するハイブリッド回路からなる２混合２分配器と、
前記第１及び第２のアンテナ端子にそれぞれ接続され、鉄塔の側部に水平面内で互いに約１８０°方向に設置される第１及び第２のアンテナと、
前記第１及び第２のアンテナで受信され、前記送受信共用器の受信端子より出力される受信信号を増幅器及び受信用分配器を介して複数の無線受信機に入力する受信系統と
を具備し、
前記第１系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第１送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、
前記第２系統の複数の信号入力端子には、当該端子間での結合減衰量が、当該第２送信系統内の少なくとも前記チャンネルＢＰＦによって前記所定値を満たすように、周波数が離された信号が入力され、
前記第１系統の信号入力端子に入力される信号の周波数と、前記第２系統の信号入力端子に入力される信号の周波数との間隔は、少なくとも、当該第１送信系統内及び当該第２送信系統内でそれぞれ対応する前記チャンネルＢＰＦの減衰量と、前記２混合２分配器の減衰量との和が、前記所定値を満たすように設定され、
前記第１及び第２のアンテナを２基合成アンテナとして動作させ、水平面無指向性とすると共に、送信用及び受信用として共用するように構成したことを特徴とするアンテナ共用システム。
請求項２に記載のアンテナ共用システムを２系統設けると共にダイバーシティ受信機能を備えた複数の無線受信機を２系統に共通に設け、第１系統の受信用分配器の分配出力を各無線受信機の一方の入力端子に入力し、第２系統の受信用分配器の分配出力を各無線受信機の他方の入力端子に入力してダイバーシティ受信を行うように構成し、前記各系統の第１及び第２のアンテナを鉄塔の側部にそれぞれ水平面内で互いに約１８０°方向に設置すると共に、各系統間のアンテナを相互に約９０°の位置関係を保って配置することを特徴とするアンテナ共用システム。