JP6272584B1 - 減結合回路 - Google Patents

Abstract

第１の入出力ポート（１）及び第３の入出力ポート（３）のそれぞれと接続されており、第１の入出力ポート（１）と第３の入出力ポート（３）との間の結合を低減する可変減結合回路（１０）と、第１の入出力ポート（１）から信号が入力された際に可変減結合回路（１０）から第２の入出力ポートに向けて出力された信号と、第４の入出力ポートから信号が入力された際に第４の入出力ポートから可変減結合回路（１０）に向けて出力された信号とから、第２の入出力ポートと第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を測定する結合測定回路（２０）とを設け、コントローラ（３０）が、結合測定回路（２０）により測定された結合振幅及び結合位相に従って第１の入出力ポート（１）と第３の入出力ポート（３）との間の結合振幅が零になるように、可変減結合回路（１０）を制御する。

Description

この発明は、複数の入出力ポート間の結合を低減する減結合回路に関するものである。

近年、スマートフォンなどの通信端末は、複数の通信方式に対応していることがある。
例えば、通信端末が、ブルートゥース（登録商標／以下、記載を省略する。）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を用いる通信方式と、２．４ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いる通信方式とに対応しており、２つの通信方式で独立に無線通信を行うことができることがある。
ブルートゥースは、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）によって標準化されている短距離無線通信技術である。

通信端末が２つの通信方式で独立に無線通信を行う場合、一方の通信方式で無線通信を行う信号が、他方の通信方式で無線通信を行う際のノイズとなって、通信品質が劣化することがある。
このため、２つの通信方式での通信品質の劣化を抑えるには、例えば、ブルートゥースで無線通信を行う際に用いるアンテナと、無線ＬＡＮで無線通信を行う際に用いるアンテナとの間の結合を抑える必要がある。

また、無線通信の高速化及び高品質化の要求に伴って、ダイバーシチ及びＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）を適用する場合、複数のアンテナを用いることがある。ダイバーシチ及びＭＩＭＯの効果を十分に発揮するには、複数のアンテナ間の結合をできる限り抑制して、複数のアンテナの相関を低くする必要がある。
一般に、複数のアンテナ間の結合を抑えるには、複数のアンテナの間隔を十分に長くすることが求められる。しかし、通信端末が小型の端末である場合、アンテナを搭載することが可能な領域が狭いため、複数のアンテナの間隔を十分に長くすることが困難であることが多い。

以下の特許文献１には、複数のアンテナの間隔を十分に長くすることが困難であっても、複数のアンテナ間の結合を抑えることができるようにするため、複数のアンテナ間の結合を低減する減結合回路を実装している無線通信装置が開示されている。
この減結合回路は、２つのアンテナ間に可変リアクタンス回路を設け、一定時間毎に可変リアクタンス回路のリアクタンス値を切り替える機能を備えている。
一定時間毎に切り替えるリアクタンス値が無線通信装置の使用環境に適合している値であれば、複数のアンテナ間の結合を抑えることができる。
一定時間毎のリアクタンス値の切り替えは、事前に複数のリアクタンス素子を用意し、使用環境に応じて、複数のリアクタンス素子の中から、使用対象のリアクタンス素子を選択する。

特開２０１１−１０９４４０号公報

従来の減結合回路は以上のように構成されているので、事前に用意するリアクタンス素子の数が多ければ、無線通信装置の使用環境に適合しているリアクタンス値を選択できる可能性が高まる。しかし、事前に用意しているリアクタンス素子の数が多いほど、処理負荷が大きくなり、使用対象のリアクタンス素子を選択するまでに多くの時間を要することがある。
一方、事前に用意しているリアクタンス素子の数が少なければ、無線通信装置の使用環境に適合しているリアクタンス値を選択できる可能性が低くなり、複数のアンテナ間の結合を十分に抑えることができないことがあるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、数多くのリアクタンス素子の中から、使用対象のリアクタンス素子を選択する処理を実施することなく、複数の入出力ポート間の結合を抑えることができる減結合回路を得ることを目的とする。

この発明に係る減結合回路は、第１の入出力ポート及び第３の入出力ポートのそれぞれと接続されており、第１の入出力ポートと第３の入出力ポートとの間の結合を低減する可変減結合回路と、第１の入出力ポートから信号が入力された際に可変減結合回路から第２の入出力ポートに向けて出力された信号と、第４の入出力ポートから信号が入力された際に第４の入出力ポートから可変減結合回路に向けて出力された信号とから、第２の入出力ポートと第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を測定する結合測定回路と、結合測定回路により測定された結合振幅及び結合位相に従って第１の入出力ポートと第３の入出力ポートとの間の結合振幅が零になるように、可変減結合回路を制御するコントローラとを備え、結合測定回路は、可変減結合回路から第２の入出力ポートに向けて出力された信号の一部を取り出す第１の結合器と、第４の入出力ポートから可変減結合回路に向けて出力された信号の一部を取り出す第２の結合器と、第１の結合器により取り出された信号と、第２の結合器により取り出された信号とから同相成分及び直交成分を検出する直交検出器と、直交検出器により検出された同相成分及び直交成分から、第２の入出力ポートと第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を演算する演算器とを備えるよう構成したものである。

この発明によれば、第１の入出力ポート及び第３の入出力ポートのそれぞれと接続されており、第１の入出力ポートと第３の入出力ポートとの間の結合を低減する可変減結合回路と、第１の入出力ポートから信号が入力された際に可変減結合回路から第２の入出力ポートに向けて出力された信号と、第４の入出力ポートから信号が入力された際に第４の入出力ポートから可変減結合回路に向けて出力された信号とから、第２の入出力ポートと第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を測定する結合測定回路とを設け、コントローラが、結合測定回路により測定された結合振幅及び結合位相に従って第１の入出力ポートと第３の入出力ポートとの間の結合振幅が零になるように、可変減結合回路を制御するように構成したので、数多くのリアクタンス素子の中から、使用対象のリアクタンス素子を選択する処理を実施することなく、第１の入出力ポートと第３の入出力ポートとの間の結合を抑えることができる効果がある。

この発明の実施の形態１による減結合回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による減結合回路の結合測定回路２０を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による減結合回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による他の減結合回路を示す構成図である。 結合度Ｃ_ｐ＝０．０１、結合振幅α＝０．１、結合位相φ＝π／２であるときの｜ｐ_ｏｕｔ｜の変化を示す説明図である。 この発明の実施の形態３による減結合回路を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による減結合回路の結合測定回路２０を示す構成図である。 この発明の実施の形態５による減結合回路の可変減結合回路１０を示す構成図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による減結合回路を示す構成図である。
図１において、第１の入出力ポート１は信号を入出力する入出力ポートである。
信号を入出力する第２の入出力ポートはアンテナ２である。
第３の入出力ポート３は信号を入出力する入出力ポートである。
信号を入出力する第４の入出力ポートはアンテナ４である。
この実施の形態１では、第１の入出力ポート１から高周波信号が入力され、アンテナ２から高周波信号である電波が空間に放射される。
これにより、アンテナ２から放射された電波の一部がアンテナ４で受信され、第３の入出力ポート３から高周波信号が出力される例を説明する。
ただし、アンテナ４は、高周波信号である電波を空間に放射する送信アンテナとしても用いることができるため、図１では、アンテナ４から電波が放射されている様子を示している。
この実施の形態１では、第２及び第４の入出力ポートがアンテナ２，４である例を示しているが、これに限るものではなく、例えば、第２及び第４の入出力ポートが回路基板などであってもよい。

可変減結合回路１０は第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３を備えている。
可変減結合回路１０は第１の入出力ポート１及び第３の入出力ポート３のそれぞれと接続されており、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合を低減する回路である。
第１の可変リアクタンス回路１１は一端が第１の入出力ポート１と接続され、他端が結合測定回路２０を介してアンテナ２と接続されている可変リアクタンス回路である。
第２の可変リアクタンス回路１２は一端が第３の入出力ポート３と接続され、他端が結合測定回路２０を介してアンテナ４と接続されている可変リアクタンス回路である。
第３の可変リアクタンス回路１３は一端が第１の入出力ポート１と接続され、他端が第３の入出力ポート３と接続されている可変リアクタンス回路である。

第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３は、誘導性のリアクタンス値及び容量性のリアクタンス値の両方を取れることが求められる。
このような可変リアクタンス回路の一般的な回路構成としては、例えば、リレーのような物理的なスイッチ又は半導体の電気的スイッチを用いて、固定のリアクタンス値を有する集中定数素子又は分布定数素子を切り替える構成が考えられる。しかし、この回路構成の場合、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３を制御するコントローラ３０は、数多くの集中定数素子又は分布定数素子の中から、使用対象の集中定数素子又は分布定数素子を選択する処理を実施する必要がある。このため、実施の形態１では、この回路構成を想定していない。

この実施の形態１では、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３の回路構成として、リアクタンス値が固定のインダクタ及びリアクタンス値が固定のキャパシタを備えた第１の回路と、リアクタンス値が可変のインダクタ及びリアクタンス値が可変のキャパシタを備えた第２の回路とが並列又は直列に接続された構成を想定している。
これにより、コントローラ３０は、数多くのリアクタンス素子の中から、使用対象のリアクタンス素子を選択する処理を実施することなく、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値を誘導性又は容量性に切り替えることができる。
また、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３に対する制御量のそれぞれが１つとなるため、コントローラ３０の処理負荷が小さいものとなる。
ここでは、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３が、第１の回路と第２の回路とが並列又は直列に接続されている例を示しているが、第１の回路と第２の回路の回路構成は、上記の例に限るものではない。例えば、第１の回路が備えるインダクタ及びキャパシタのうち、リアクタンス値が固定のインダクタを可変のインダクタに代えてもよい。あるいは、リアクタンス値が固定のキャパシタを可変のキャパシタに代えてもよい。

結合測定回路２０は第１の入出力ポート１から高周波信号が入力された際に可変減結合回路１０からアンテナ２に向けて出力された高周波信号と、アンテナ４から高周波信号である電波が入力された際にアンテナ４から可変減結合回路１０に向けて出力された高周波信号とから、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを測定する回路である。
コントローラ３０はメモリ３１及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３２を備えている。
コントローラ３０は結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φに従って第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるように、可変減結合回路１０を制御する。

コントローラ３０のメモリ３１はアンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φと、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値との対応関係を示すテーブルを記憶している。
コントローラ３０のＣＰＵ３２はメモリ３１に記憶されているテーブルを参照して、結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φに対応する第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値を取得する。
ＣＰＵ３２は第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値が、取得したリアクタンス値となるように、可変リアクタンス回路１１〜１３のリアクタンス値を制御する。
この実施の形態１では、ＣＰＵ３２が、メモリ３１に記憶されているテーブルを参照して、リアクタンス値を取得する例を説明するが、ＣＰＵ３２が、以下の式（２）及び式（３）、または、式（４）及び式（５）を用いて、リアクタンス値を算出するようにしてもよい。

図２はこの発明の実施の形態１による減結合回路の結合測定回路２０を示す構成図である。
図２において、第１の結合器２１は例えばウィルキンソン電力分配器、方向性結合器などで実現され、可変減結合回路１０の可変リアクタンス回路１１から出力された高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号Ｓ_１を直交検出器２３に出力する。
第２の結合器２２は例えばウィルキンソン電力分配器、方向性結合器などで実現され、アンテナ４から出力された高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号Ｓ_２を直交検出器２３に出力する。
第１の結合器２１及び第２の結合器２２が方向性結合器で実現される場合、アンテナ２とアンテナ４の送受が入れ替わった場合でも、高周波信号の一部を取り出すことができる。したがって、アンテナ２とアンテナ４の送受が動的に変化する通信装置では、１つのアンテナにつき、送信用の結合器と受信用の結合器とを設ける必要がないため、回路規模を小さくすることができる。

直交検出器２３はＩＱ検出器と呼ばれることがある回路であり、例えば、ミキサ、移相器、分配器、検波器などを含む回路である。
直交検出器２３は第１の結合器２１の出力信号である高周波信号Ｓ_１と第２の結合器２２の出力信号である高周波信号Ｓ_２とから、Ｉ成分（同相成分）及びＱ成分（直交成分）を検出して、Ｉ成分を示す直流電圧Ｖ_ｉとＱ成分を示す直流電圧Ｖ_ｑとを出力する。
Ａ／Ｄ変換器２４は直交検出器２３から出力された直流電圧Ｖ_ｉをアナログ信号からデジタル信号Ｄ_ｉに変換し、デジタル信号Ｄ_ｉを演算器２６に出力するアナログデジタル変換器である。
Ａ／Ｄ変換器２５は直交検出器２３から出力された直流電圧Ｖ_ｑをアナログ信号からデジタル信号Ｄ_ｑに変換し、デジタル信号Ｄ_ｑを演算器２６に出力するアナログデジタル変換器である。

演算器２６はＡ／Ｄ変換器２４から出力されたデジタル信号Ｄ_ｉとＡ／Ｄ変換器２５から出力されたデジタル信号Ｄ_ｑとから、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算し、結合振幅α及び結合位相φをコントローラ３０に出力する。
ここでは、結合測定回路２０が演算器２６を備えている例を示しているが、例えば、コントローラ３０のＣＰＵ３２が演算器２６の演算機能を備えて、ＣＰＵ３２が結合振幅α及び結合位相φを演算するようにしてもよい。
また、Ａ／Ｄ変換器２４とＡ／Ｄ変換器２５の両方又は一方が演算器２６又はコントローラ３０の一部に組み込まれているものであってもよい。

次に動作について説明する。
この実施の形態１では、送信機が第１の入出力ポート１に接続され、受信機が第３の入出力ポート３に接続されているものとして説明する。
この場合、送信機から出力された高周波信号が第１の入出力ポート１に与えられた際、アンテナ２から高周波信号が電波として空間に放射され、その電波の一部がアンテナ４で受信される。アンテナ４で受信された電波である高周波信号は、結合信号として、第３の入出力ポート３に伝わる。

この実施の形態１では、アンテナ２は、第１の入出力ポート１のインピーダンスと整合しているものとする。また、アンテナ４は、第３の入出力ポート３のインピーダンスと整合しているものとする。
参照面Ａからアンテナ２に入力された信号とアンテナ４から参照面Ａに入力された信号の比をＳ_２１で表すものとする。
Ｓ_２１＝α×ｅｘｐ（ｊφ） （１）
式（１）において、αは結合振幅、φは結合位相、ｊは虚数単位である。

例えば、図１の減結合回路を製造する際に、テーブルを作成し、そのテーブルをコントローラ３０のメモリ３１に格納しておくようにする。
即ち、図１の減結合回路は、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φと、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値との対応関係を示すテーブルを作成し、そのテーブルをコントローラ３０のメモリ３１に格納しておくようにする。
以下、テーブルの作成例を説明する。
例えば、図１の減結合回路を製造する際に、送信機がテスト信号を第１の入出力ポート１に与えて、結合測定回路２０が結合振幅α及び結合位相φを測定する。
コントローラ３０のＣＰＵ３２は、結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φをメモリ３１内のテーブルに格納する。

次に、ＣＰＵ３２は、結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φをモニタしながら、事前に設定されている手順に従って第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値を切り替える制御を行う。
このとき、ＣＰＵ３２は、結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φに従って、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になる第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値を探索する。
ＣＰＵ３２は、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるリアクタンス値を探索すると、先にメモリ３１内のテーブルに格納した結合振幅α及び結合位相φに対応するリアクタンス値として、探索したリアクタンス値をメモリ３１内のテーブルに格納する。
送信機が複数のテスト信号を第１の入出力ポート１に与えて、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるリアクタンス値を探索する処理を繰り返し実施する。
これにより、結合振幅α及び結合位相φと、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値との対応関係を示すテーブルを作成することができる。

第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になる状況下では、第１の入出力ポート１から第３の入出力ポート３を見た結合が０となる。
このとき、第１の入出力ポート１から第３の入出力ポート３を見た結合と、第３の入出力ポート３から第１の入出力ポート１を見た結合とは等しい。このため、送信機が第１の入出力ポート１に接続されて、受信機が第３の入出力ポート３に接続される場合だけでなく、送信機が第３の入出力ポート３に接続されて、受信機が第１の入出力ポート１に接続される場合でも、上記のテーブルを利用することができる。
ここでは、図１の減結合回路を製造する際に、テーブルを作成する例を示しているが、テーブルの作成は、一定の時間間隔毎に実行するようにしてもよい。また、テーブルの作成は、例えば、振動の変化など、アンテナ周囲の環境変動を観測可能なセンサからの情報をトリガとして実行するようにしてもよい。これにより、アンテナ周囲の環境が変動しても、常に２つのアンテナ間の結合を低減する状態を維持することが可能になる。

なお、高周波信号が結合測定回路２０を通過する際の通過損と通過移相量を、参照面Ａでの結合信号と参照面Ｂでの結合信号とが同一と見なせる程度に小さくできれば、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるサセプタンス値Ｂ_１は、以下の式（２）で表される。サセプタンス値Ｂ_１は、第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２におけるリアクタンス値の逆数である。

また、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になる第３の可変リアクタンス回路１３におけるリアクタンス値の逆数であるサセプタンス値Ｂ_２は、以下の式（３）で表される。

式（２）及び式（３）において、Ｙ_０は規格化アドミタンスである。

一方、結合測定回路２０が通過損βと電気長θを有しているために、高周波信号が結合測定回路２０を通過する際の通過損と通過移相量を、参照面Ａでの結合信号と参照面Ｂでの結合信号とが同一と見なせる程度に小さくすることができない場合がある。
この場合、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になる第１及び第２の可変リアクタンス回路１１，１２におけるリアクタンス値の逆数であるサセプタンス値Ｂ_１は、以下の式（４）で表される。

また、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になる第３の可変リアクタンス回路１３におけるリアクタンス値の逆数であるサセプタンス値Ｂ_２は、以下の式（５）で表される。

次に、送信機が通信信号である高周波信号を第１の入出力ポート１に与えると、その高周波信号は、可変減結合回路１０における第１の可変リアクタンス回路１１を通過して、結合測定回路２０の第１の結合器２１に到達する。
結合測定回路２０の第１の結合器２１は、到達した高周波信号をアンテナ２に出力するとともに、その高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号Ｓ_１を直交検出器２３に出力する。
これにより、アンテナ２から高周波信号が電波として空間に放射される。

アンテナ２から放射された電力のうち、アンテナ４で受信された電力を参照面Ａで観測された電力である結合信号Ｓ_２１は、高周波信号として結合測定回路２０の第２の結合器２２に到達する。
結合測定回路２０の第２の結合器２２は、到達した高周波信号を可変減結合回路１０の第２の可変リアクタンス回路１２に出力するとともに、その高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号Ｓ_２を直交検出器２３に出力する。
この実施の形態１では、説明の簡単化のために、第１の結合器２１と第２の結合器２２の特性が同じであるものとする。高周波信号Ｓ_１，Ｓ_２は、高周波信号Ｓ_１の振幅で規格化されているものとすると、以下の式（６）及び式（７）で表される。

なお、高周波信号Ｓ_１の振幅は、送信機から第１の入出力ポート１に与えられる高周波信号に依存するため既知の値である。

結合測定回路２０の直交検出器２３は、第１の結合器２１の出力信号である高周波信号Ｓ_１と第２の結合器２２の出力信号である高周波信号Ｓ_２とから、Ｉ成分及びＱ成分を検出する。
直交検出器２３は、Ｉ成分及びＱ成分を検出すると、以下の式（８）に示すようなＩ成分を示す直流電圧Ｖ_ｉをＡ／Ｄ変換器２４に出力し、以下の式（９）に示すようなＱ成分を示す直流電圧Ｖ_ｑをＡ／Ｄ変換器２５に出力する。

結合測定回路２０のＡ／Ｄ変換器２４は、直交検出器２３から直流電圧Ｖ_ｉを受けると、直流電圧Ｖ_ｉをアナログ信号からデジタル信号Ｄ_ｉに変換し、デジタル信号Ｄ_ｉを演算器２６に出力する。
結合測定回路２０のＡ／Ｄ変換器２５は、直交検出器２３から直流電圧Ｖ_ｑを受けると、直流電圧Ｖ_ｑをアナログ信号からデジタル信号Ｄ_ｑに変換し、デジタル信号Ｄ_ｑを演算器２６に出力する。

結合測定回路２０の演算器２６は、Ａ／Ｄ変換器２４から出力されたデジタル信号Ｄ_ｉとＡ／Ｄ変換器２５から出力されたデジタル信号Ｄ_ｑとから、以下の式（１０）及び式（１１）に示すように、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算し、結合振幅α及び結合位相φをコントローラ３０に出力する。

コントローラ３０のＣＰＵ３２は、メモリ３１に記憶されているテーブルを参照して、結合測定回路２０の演算器２６から出力された結合振幅α及び結合位相φに対応する第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値を取得する。
そして、ＣＰＵ３２は、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値が、取得したリアクタンス値となるように、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値を制御する。

ここでは、ＣＰＵ３２が、メモリ３１に記憶されているテーブルを参照して、演算器２６から出力された結合振幅α及び結合位相φに対応するリアクタンス値を取得する例を示しているが、これに限るものではなく、以下のようにしてもよい。
例えば、ＣＰＵ３２は、高周波信号が結合測定回路２０を通過する際の通過損と通過移相量を、参照面Ａでの結合信号と参照面Ｂでの結合信号とが同一と見なせる程度に小さくできる場合、結合位相φを式（２）に代入し、結合振幅α及び結合位相φを式（３）に代入する。
これにより、ＣＰＵ３２は、第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２のサセプタンス値Ｂ_１と、第３の可変リアクタンス回路１３のサセプタンス値Ｂ_２とを算出する。
そして、ＣＰＵ３２は、第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２のサセプタンス値Ｂ_１から第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２のリアクタンス値１／Ｂ_１を算出する。
また、ＣＰＵ３２は、第３の可変リアクタンス回路１３のサセプタンス値Ｂ_２から第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値１／Ｂ_２を算出する。

例えば、ＣＰＵ３２は、高周波信号が結合測定回路２０を通過する際の通過損と通過移相量を、参照面Ａでの結合信号と参照面Ｂでの結合信号とが同一と見なせる程度に小さくできない場合、結合位相φを式（４）に代入し、結合振幅α及び結合位相φを式（５）に代入する。
これにより、ＣＰＵ３２は、第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２のサセプタンス値Ｂ_１と、第３の可変リアクタンス回路１３のサセプタンス値Ｂ_２とを算出する。
そして、ＣＰＵ３２は、第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２のサセプタンス値Ｂ_１から第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２のリアクタンス値１／Ｂ_１を算出する。
また、ＣＰＵ３２は、第３の可変リアクタンス回路１３のサセプタンス値Ｂ_２から第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値１／Ｂ_２を算出する。

ＣＰＵ３２が式（２）及び式（３）、または、式（４）及び式（５）を用いて、第１の可変リアクタンス回路１１及び第２の可変リアクタンス回路１２のリアクタンス値１／Ｂ_１と、第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値１／Ｂ_２とを算出する場合、テーブルを参照する必要がなくなる。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、第１の入出力ポート１及び第３の入出力ポート３のそれぞれと接続されており、第１の入出力ポートと第３の入出力ポートとの間の結合を低減する可変減結合回路１０と、第１の入出力ポート１から信号が入力された際に可変減結合回路１０から第２の入出力ポートに向けて出力された信号と、第４の入出力ポートから信号が入力された際に第４の入出力ポートから可変減結合回路１０に向けて出力された信号とから、第２の入出力ポートと第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を測定する結合測定回路２０とを設け、コントローラ３０が、結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φに従って第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるように、可変減結合回路１０を制御するように構成したので、数多くのリアクタンス素子の中から、使用対象のリアクタンス素子を選択する処理を実施することなく、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合を抑えることができる効果を奏する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、結合測定回路２０が直交検出器２３などを備えている例を示しているが、この実施の形態２では、結合測定回路２０が直交検出器２３を備えていない例を説明する。

図３はこの発明の実施の形態２による減結合回路を示す構成図である。図３において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変移相器４１は第１の結合器２１により取り出された高周波信号の位相を調整し、位相調整後の高周波信号を可変減衰器４２に出力する。
可変減衰器４２は可変移相器４１から出力された高周波信号の振幅を減衰し、振幅減衰後の高周波信号を電力合成器４３に出力する。

電力合成器４３は可変減衰器４２により振幅が減衰された高周波信号と、第２の結合器２２により取り出された高周波信号とを合成し、合成後の高周波信号を検波器４４に出力する。
検波器４４は電力合成器４３により合成された高周波信号を検波する。
演算器４５は検波器４４により検波される信号が零になるように、可変移相器４１による位相の調整量である移相量Ψ及び可変減衰器４２の減衰量Ｄ_ａｔｔを制御する。
また、演算器４５は検波器４４により検波される信号が零になる移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔから、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算し、演算した結合振幅α及び結合位相φをコントローラ３０に出力する。

図３では、結合測定回路２０が演算器４５を備えている例を示しているが、図４に示すように、演算器４５がコントローラ３０に含まれているものであってもよい。
図４はこの発明の実施の形態２による他の減結合回路を示す構成図である。

次に動作について説明する。
結合測定回路２０以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、結合測定回路２０の動作のみを説明する。
結合測定回路２０の第１の結合器２１は、可変減結合回路１０の第１の可変リアクタンス回路１１から出力された高周波信号をアンテナ２に出力するとともに、その高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号Ｓ_１を可変移相器４１に出力する。

結合測定回路２０の可変移相器４１は、第１の結合器２１から高周波信号Ｓ_１を受けると、高周波信号Ｓ_１の位相を調整し、位相調整後の高周波信号を可変減衰器４２に出力する。
結合測定回路２０の可変減衰器４２は、可変移相器４１から位相調整後の高周波信号を受けると、位相調整後の高周波信号の振幅を減衰し、振幅減衰後の高周波信号ｐ_１を電力合成器４３に出力する。
結合測定回路２０の第２の結合器２２は、アンテナ４から出力された高周波信号を可変減結合回路１０の第２の可変リアクタンス回路１２に出力するとともに、その高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号Ｓ_２をｐ_２として電力合成器４３に出力する。

ここで、第１の結合器２１の結合度と第２の結合器２２の結合度とが同じであり、その結合度がＣ_ｐであるとする。また、結合度Ｃ_ｐ及び可変減衰器４２の減衰量Ｄ_ａｔｔが、０〜１の正の実数であるとする。
可変減衰器４２から電力合成器４３に出力される高周波信号ｐ_１は、可変減結合回路１０から第１の結合器２１に出力される高周波信号で規格化すると、以下の式（１２）で表される。

また、第２の結合器２２から電力合成器４３に出力される高周波信号ｐ_２は、式（１）に示す結合信号Ｓ_２１を用いると、以下の式（１３）で表される。

結合測定回路２０の電力合成器４３は、可変減衰器４２から出力された高周波信号ｐ_１と、第２の結合器２２から出力された高周波信号ｐ_２とを合成し、合成後の高周波信号ｐ_ｏｕｔを検波器４４に出力する。合成後の高周波信号ｐ_ｏｕｔは、以下の式（１４）で表される。

結合測定回路２０の検波器４４は、電力合成器４３から合成後の高周波信号ｐ_ｏｕｔを受けると、合成後の高周波信号ｐ_ｏｕｔを検波し、検波した信号である｜ｐ_ｏｕｔ｜を演算器４５に出力する。｜ｐ_ｏｕｔ｜は、以下の式（１５）で表される。

検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が最小値である０になるのは、高周波信号ｐ_１，ｐ_２の振幅が０、即ち、Ｄ_ａｔｔ＝０かつα＝０の場合を除けば、以下の式（１６）及び式（１７）が成立する場合である。

検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が最小値である０になるときの可変移相器４１の移相量Ψ及び可変減衰器４２の減衰量Ｄ_ａｔｔから、結合振幅αと結合位相φを一意に求めることができる。
図５は結合度Ｃ_ｐ＝０．０１、結合振幅α＝０．１、結合位相φ＝π／２であるときの｜ｐ_ｏｕｔ｜の変化を示す説明図である。
図５では、図を見易くするために減衰量Ｄ_ａｔｔの範囲を０〜０．２、移相量Ψの範囲を−π〜＋πとしている。
検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜は、図５からも明らかなように、移相量Ψと減衰量Ｄ_ａｔｔの組み合わせが特定の組み合わせになるときに最小値である０になり、移相量Ψと減衰量Ｄ_ａｔｔを変数とする単峰性の関数で表される。

演算器４５は、検波器４４により検波される信号｜ｐ_ｏｕｔ｜をモニタしながら、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる可変移相器４１の移相量Ψ及び可変減衰器４２の減衰量Ｄ_ａｔｔを探索する。
演算器４５は、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔを探索すると、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる減衰量Ｄ_ａｔｔを式（１６）に代入することで、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅αを演算し、結合振幅αをコントローラ３０に出力する。
また、演算器４５は、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる移相量Ψを式（１７）に代入することで、アンテナ２とアンテナ４との間の結合位相φを演算し、結合位相φをコントローラ３０に出力する。

信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔの組み合わせは、検波器４４により検波される信号｜ｐ_ｏｕｔ｜をモニタしながら、移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔの組み合わせを総当りで試行することで見つけることができる。
ただし、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が移相量Ψと減衰量Ｄ_ａｔｔを変数とする単峰性の関数で表されることを踏まえると、演算器４５が、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜を最小化するアルゴリズムとして、最急降下法を用いれば、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔの組み合わせを容易に探索することができる。
ここでは、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜を最小化するアルゴリズムとして、最急降下法を用いる例を示しているが、最急降下法に限るものではなく、他の最小化アルゴリズムを用いるようにしてもよいことは言うまでもない。

この実施の形態２によれば、結合測定回路２０が図２に示すような直交検出器２３を備えることなく、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを測定することができる。
直交検出器２３は、複数のミキサを含む大規模なアナログ回路であるため、直交検出器２３を含む減結合回路を通信装置に搭載することができないことがある。
この実施の形態２の減結合回路は、大規模なアナログ回路である直交検出器２３を含んでいないため、上記実施の形態１の減結合回路よりも小型化を図ることができる。

この実施の形態２では、送信機が第１の入出力ポート１に接続されて、受信機が第３の入出力ポート３に接続される例を示しているが、送信機が第３の入出力ポート３に接続されて、受信機が第１の入出力ポート１に接続されているものであってもよい。ただし、この場合、例えば、切替スイッチなどを用いて、第１の結合器２１の出力が電力合成器４３に与えられ、第２の結合器２２の出力が可変移相器４１に与えられるように、第１の結合器２１及び第２の結合器２２の出力先を切り替える必要がある。

実施の形態３．
上記実施の形態２では、演算器４５が、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔの組み合わせを探索して、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算する例を示している。
この実施の形態３では、演算器４５が、信号｜ｐ_ｏｕｔ｜が０になる移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔの組み合わせを探索することなく、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算する例を説明する。

図６はこの発明の実施の形態３による減結合回路を示す構成図である。図６において、図１及び図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変移相器５１は移相量Ψとして、０度の移相量又は９０度（π／２）の移相量のいずれかが設定される２値の可変移相器であり、第１の結合器２１により取り出された高周波信号の位相を移相量Ψだけシフトする。
可変減衰器５２は減衰量Ｄ_ａｔｔとして、０の減衰量又は高周波信号を遮断する減衰量のいずれかが設定される２値の可変減衰器であり、可変移相器５１から出力された高周波信号の振幅を減衰量Ｄ_ａｔｔだけ減衰させて、振幅減衰後の高周波信号を電力合成器４３に出力する。

演算器５３は可変移相器５１の移相量Ψ及び可変減衰器５２の減衰量Ｄ_ａｔｔを切り替えながら、検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜をそれぞれ取得し、それぞれ取得した信号｜ｐ_ｏｕｔ｜から、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算する。
図６では、結合測定回路２０が演算器５３を備えている例を示しているが、演算器５３がコントローラ３０に含まれているものであってもよい。

次に動作について説明する。
検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜は、式（１５）に示すように、定式化されている。
式（１５）において、移相量Ψ及び減衰量Ｄ_ａｔｔは変数であり、結合振幅α及び結合位相φは未知数である。
信号｜ｐ_ｏｕｔ｜を検波する際の２つの変数（移相量Ψ、減衰量Ｄ_ａｔｔ）の組み合わせ数が３以上であれば、２つの未知数を求めることができる。したがって、最低３つの信号｜ｐ_ｏｕｔ｜を測定すれば、結合振幅α及び結合位相φを算出することができるため、最小化アルゴリズムを実施する場合よりも、容易に結合振幅α及び結合位相φを算出することができる。

以下、３つの信号｜ｐ_ｏｕｔ｜を測定して、結合振幅α及び結合位相φを算出する例を説明する。
（１）演算器５３は、減衰量Ｄ_ａｔｔとして、Ｄ_ａｔｔ＝０、移相量Ψとして、Ψ＝０（またはΨ＝π／２）を設定する。Ｄ_ａｔｔ＝０は、高周波信号を遮断する減衰量であることを意味する。
演算器５３によりＤ_ａｔｔ＝０、Ψ＝０（またはΨ＝π／２）が設定された場合、検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜は、以下の式（１８）のように表される。

式（１８）において、結合度Ｃ_ｐは既知であるため、式（１８）から結合振幅αを求めることができる。

（２）演算器５３は、減衰量Ｄ_ａｔｔとして、Ｄ_ａｔｔ＝１、移相量Ψとして、Ψ＝０を設定する。Ｄ_ａｔｔ＝１は、０の減衰量を意味する。
演算器５３によりＤ_ａｔｔ＝１、Ψ＝０が設定された場合、検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜は、以下の式（１９）のように表される。

結合振幅αは既に求められているため、式（１９）からｃｏｓ（φ）が求められる。

（３）演算器５３は、減衰量Ｄ_ａｔｔとして、Ｄ_ａｔｔ＝１、移相量Ψとして、Ψ＝π／２を設定する。
演算器５３によりＤ_ａｔｔ＝１、Ψ＝π／２が設定された場合、検波器４４により検波された信号｜ｐ_ｏｕｔ｜は、以下の式（２０）のように表される。

結合振幅αは既に求められているため、式（２０）からｓｉｎ（φ）が求められる。
演算器５３は、求めたｃｏｓ（φ）とｓｉｎ（φ）から結合位相φを演算する。

この実施の形態３によれば、最小化アルゴリズムを実施する上記実施の形態２の演算器４５よりも、演算器５３における結合振幅α及び結合位相φの演算量を削減することができる。また、結合測定回路２０の回路構造を簡易化することができるとともに、演算時間を短縮することができる。
３つの信号｜ｐ_ｏｕｔ｜を測定する場合、可変移相器５１の移相量Ψ及び可変減衰器５２の減衰量Ｄ_ａｔｔが連続的な値に設定される必要がない。このため、可変移相器５１は２値の可変移相器で十分であり、可変減衰器５２は２値の可変減衰器で十分である。

実施の形態４．
上記実施の形態１では、結合測定回路２０が直交検出器２３などを備えている例を示しているが、この実施の形態４では、結合測定回路２０が直交検出器２３を備えていない例を説明する。

図７はこの発明の実施の形態４による減結合回路の結合測定回路２０を示す構成図である。図７において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。減結合回路の全体構成は、上記実施の形態１と同様に図１である。
第１の分配器６１は第１の結合器２１により取り出された高周波信号を３つに等分配して、３つの高周波信号のそれぞれを終端器６３、第１の電力合成器６４及び９０度移相器６５に出力する。
第２の分配器６２は第２の結合器２２により取り出された高周波信号を３つに等分配して、３つの高周波信号のそれぞれを第１の電力合成器６４、第２の電力合成器６６及び第３の検波器６９に出力する。
終端器６３は第１の分配器６１から出力された高周波信号を反射せずに消費する。

第１の電力合成器６４は第１の分配器６１により分配された高周波信号と第２の分配器６２により分配された高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を第１の検波器６７に出力する。
９０度移相器６５は第１の分配器６１により分配された高周波信号の位相を９０度移相し、９０度移相後の高周波信号を第２の電力合成器６６に出力する。
第２の電力合成器６６は９０度移相器６５により位相が９０度移相された高周波信号と第２の分配器６２により分配された高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を第２の検波器６８に出力する。

第１の検波器６７は第１の電力合成器６４により合成された高周波信号を検波し、検波した信号を演算器７０に出力する。
第２の検波器６８は第２の電力合成器６６により合成された高周波信号を検波し、検波した信号を演算器７０に出力する。
第３の検波器６９は第２の分配器６２により分配された高周波信号検波し、検波した信号を演算器７０に出力する。
演算器７０は第１の検波器６７，第２の検波器６８及び第３の検波器６９により検波された信号から、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算し、演算した結合振幅α及び結合位相φをコントローラ３０に出力する。

次に動作について説明する。
結合測定回路２０以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、結合測定回路２０の動作のみを説明する。
結合測定回路２０の第１の結合器２１は、可変減結合回路１０の第１の可変リアクタンス回路１１から出力された高周波信号をアンテナ２に出力するとともに、その高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号を第１の分配器６１に出力する。
結合測定回路２０の第２の結合器２２は、アンテナ４から出力された高周波信号を可変減結合回路１０の第２の可変リアクタンス回路１２に出力するとともに、その高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号を第２の分配器６２に出力する。

第１の分配器６１は、第１の結合器２１から高周波信号を受けると、その高周波信号を３つに等分配して、３つの高周波信号のそれぞれを終端器６３、第１の電力合成器６４及び９０度移相器６５に出力する。
９０度移相器６５は、第１の分配器６１から高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を９０度移相し、９０度移相後の高周波信号を第２の電力合成器６６に出力する。

第１の電力合成器６４は、第１の分配器６１により分配された高周波信号と第２の分配器６２により分配された高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を第１の検波器６７に出力する。
第２の電力合成器６６は、９０度移相器６５により位相が９０度移相された高周波信号と第２の分配器６２により分配された高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を第２の検波器６８に出力する。

第１の検波器６７は、第１の電力合成器６４から出力された合成後の高周波信号を検波し、検波した信号を演算器７０に出力する。
第２の検波器６８は、第２の電力合成器６６から出力された合成後の高周波信号を検波し、検波した信号を演算器７０に出力する。
第３の検波器６９は、第２の分配器６２により分配された高周波信号検波し、検波した信号を演算器７０に出力する。

演算器７０は、第１の検波器６７、第２の検波器６８及び第３の検波器６９により検波された信号から、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを演算し、演算した結合振幅α及び結合位相φをコントローラ３０に出力する。
ここで、第２の結合器２２から第２の分配器６２に出力される高周波信号は、第１の結合器２１及び第２の結合器２２の結合度Ｃ_ｐ、結合振幅α及び結合位相φに依存している信号である。
第１の電力合成器６４により合成された高周波信号は、第１の結合器２１及び第２の結合器２２の結合度Ｃ_ｐ、結合振幅α及び結合位相φの余弦（ｃｏｓφ）に依存している信号である。
また、第２の電力合成器６６により合成された高周波信号は、第１の結合器２１及び第２の結合器２２の結合度Ｃ_ｐ、結合振幅α及び結合位相φの正弦（ｓｉｎφ）に依存している信号である。

したがって、演算器７０は、第３の検波器６９により検波された信号から、減衰量Ｄ_ａｔｔ＝１、移相量Ψ＝π／２が設定された図６の演算器５３と同様に、結合振幅αを求めることができる。
また、演算器７０は、第１の検波器６７により検波された信号から、減衰量Ｄ_ａｔｔ＝１、移相量Ψ＝０が設定された図６の演算器５３と同様に、結合位相φの余弦（ｃｏｓφ）を求めることができる。
さらに、演算器７０は、第２の検波器６８により検波された信号から、減衰量Ｄ_ａｔｔ＝１、移相量Ψ＝π／２が設定された図６の演算器５３と同様に、結合位相φの正弦（ｓｉｎφ）を求めることができる。
演算器７０は、図６の演算器５３と同様に、ｃｏｓ（φ）とｓｉｎ（φ）から結合位相φを演算する。

この実施の形態４によれば、結合測定回路２０が図２に示すような直交検出器２３を備えることなく、アンテナ２とアンテナ４との間の結合振幅α及び結合位相φを測定することができる。
また、この実施の形態４によれば、結合測定回路２０が図３、図４及び図６に示すような可変移相器４１（または５１）と可変減衰器４２（または５２）を用いずに、全て固定の受動回路で回路を構成することができる。また、可変移相器４１（または５１）の移相量と可変減衰器４２（または５２）の減衰量とを制御する必要がないため、結合振幅α及び結合位相φの測定時間を短縮することができるとともに、演算器７０の処理負荷を軽減することができる。

この実施の形態４では、９０度移相器６５が、第１の分配器６１から出力された高周波信号の位相を９０度移相して、９０度移相後の高周波信号を第２の電力合成器６６に出力する例を示しているが、これに限るものではない。例えば、９０度移相器６５が、第２の分配器６２から出力された高周波信号の位相を９０度移相して、９０度移相後の高周波信号を第２の電力合成器６６に出力するようにしてもよい。
この実施の形態４では、結合測定回路２０が終端器６３を備える例を示しているが、これに限るものではない。例えば、結合測定回路２０が、終端器６３を備えずに、第１の分配器６１を２分配回路としてもよい。この場合、第１の分配器６１から第１の電力合成器６４に出力される高周波信号の電力が、終端器６３を備えている場合と終端器６３を備えていない場合とで等しくなり、かつ、９０度移相器６５から第２の電力合成器６６に出力される高周波信号の電力が、終端器６３を備えている場合と終端器６３を備えていない場合とで等しくなるように、減衰器を備えるようにしても良いし、第１の結合器２１の結合度を小さくするようにしても良い。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、可変減結合回路１０が、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３を備えている例を示している。
この実施の形態５では、可変減結合回路１０が、第１の結合器８１、可変移相器８２、可変減衰器８３及び第２の結合器８４を備えている例を説明する。

図８はこの発明の実施の形態５による減結合回路の可変減結合回路１０を示す構成図である。減結合回路の全体構成は、上記実施の形態１と同様に図１である。
図８において、第１の結合器８１は第１の入出力ポート１から入力された高周波信号を結合測定回路２０に出力する際、高周波信号の一部を取り出して可変移相器８２に出力する。
可変移相器８２は第１の結合器８１から出力された高周波信号の位相を調整し、位相調整後の高周波信号を可変減衰器８３に出力する。
可変減衰器８３は可変移相器８２から出力された位相調整後の高周波信号の振幅を減衰し、振幅減衰後の高周波信号を第２の結合器８４に出力する。
第２の結合器８４は可変減衰器８３から出力された振幅減衰後の高周波信号と結合測定回路２０から出力された高周波信号とを結合し、結合した高周波信号を第３の入出力ポート３に出力する。

この実施の形態５でも、コントローラ３０は、上記実施の形態１〜４と同様に、結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φに従って第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるように、可変減結合回路１０を制御する。
ただし、この実施の形態５では、コントローラ３０は、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３のリアクタンス値を制御するのではなく、可変移相器８２による位相の調整量である移相量及び可変減衰器８３の減衰量を制御する点で、上記実施の形態１〜４と相違している。

次に動作について説明する。
ただし、結合測定回路２０の動作は、上記実施の形態１〜４と同様であるため詳細な説明を省略する。
この実施の形態５でも、送信機が第１の入出力ポート１に接続され、受信機が第３の入出力ポート３に接続されているものとして説明する。

可変減結合回路１０における第１の結合器８１は、送信機が通信信号である高周波信号を第１の入出力ポート１に与えると、その高周波信号を結合測定回路２０に出力するとともに、その高周波信号の一部を取り出して、取り出した高周波信号を可変移相器８２に出力する。
可変減結合回路１０における第１の結合器８１から結合測定回路２０に出力された高周波信号は、上記実施の形態１〜４と同様に、アンテナ２から電波として空間に放射される。
アンテナ２から放射された電波の一部はアンテナ４で受信され、アンテナ４で受信された電波である結合信号は、高周波信号として、可変減結合回路１０における第２の結合器８４に到達する。

可変減結合回路１０の可変移相器８２は、コントローラ３０により設定された移相量だけ、第１の結合器８１から出力された高周波信号の位相を調整し、位相調整後の高周波信号を可変減衰器８３に出力する。
可変減結合回路１０の可変減衰器８３は、コントローラ３０により設定された減衰量だけ、可変移相器８２から出力された位相調整後の高周波信号の振幅を減衰し、振幅減衰後の高周波信号を第２の結合器８４に出力する。
可変減結合回路１０における第２の結合器８４は、可変減衰器８３から出力された振幅減衰後の高周波信号と結合測定回路２０から出力された高周波信号とを合成し、合成した高周波信号を第３の入出力ポート３に出力する。

ここで、可変減衰器８３から出力された振幅減衰後の高周波信号と、結合測定回路２０から出力された高周波信号とが、振幅が同一振幅で位相が逆位相（以下、「等振幅逆位相」と称する）であれば、２つの高周波信号が打ち消し合って、第２の結合器８４により合成された高周波信号が第３の入出力ポート３に出力されなくなる。
つまり、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になる。

コントローラ３０は、結合測定回路２０が結合振幅α及び結合位相φを測定すると、結合測定回路２０により測定された結合振幅α及び結合位相φに従って第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるように可変移相器８２の移相量を制御する。
また、コントローラ３０は、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるように可変減衰器８３の減衰量を制御する。
コントローラ３０による移相量及び減衰量の制御の結果、可変減衰器８３から出力された振幅減衰後の高周波信号と、結合測定回路２０から出力された高周波信号とが、等振幅逆位相になれば、第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になる。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、可変減結合回路１０が、第１の結合器８１、可変移相器８２、可変減衰器８３及び第２の結合器８４を備える場合でも、上記実施の形態１〜４と同様に、数多くのリアクタンス素子の中から、使用対象のリアクタンス素子を選択する処理を実施することなく、第２の入出力ポートと第４の入出力ポートとの間の結合を抑えることができる効果を奏する。

上記実施の形態１〜４のように、可変減結合回路１０が、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３を備える構成では、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３の状態が変化することがある。状態が変化することで、第１の入出力ポート１及び第３の入出力ポート３と、可変減結合回路１０との間でインピーダンスの整合状態が変化する。
このように、第１の可変リアクタンス回路１１、第２の可変リアクタンス回路１２及び第３の可変リアクタンス回路１３の状態が変化しても、アンテナ２とアンテナ４との間の結合を抑えるには、第１の入出力ポート１及び第３の入出力ポート３と、可変減結合回路１０との間に可変整合回路を設けることが望ましい。
しかし、この実施の形態５では、可変減結合回路１０が備える可変移相器８２及び可変減衰器８３は、状態が変化しても、第１の入出力ポート１及び第３の入出力ポート３と可変減結合回路１０との間でのインピーダンス整合状態に及ぼす影響は僅かである。影響が僅かである理由は、第１の結合器８１と第２の結合器８４を介して接続されているからである。
このため、この実施の形態５では、第１の入出力ポート１及び第３の入出力ポート３と、可変減結合回路１０との間に可変整合回路を設ける必要がないという効果が得られる。

また、アンテナ２とアンテナ４との間の結合は、アンテナ２，４により送受信される電波の周波数毎に異なるが、可変減結合回路１０が備える可変移相器８２及び可変減衰器８３に周波数特性を持たせれば、広範囲の周波数に亘ってアンテナ２とアンテナ４との間の結合を抑えることができる。

上記実施の形態１〜５では、アンテナ２とアンテナ４との間の結合を抑えることが可能な減結合回路を例示しているが、これに限るものではなく、３つ以上のアンテナ間の結合を抑えることも可能である。
３つ以上のアンテナ間の結合を抑える場合、可変減結合回路１０及び結合測定回路２０を各々のアンテナ間に設け、それぞれのアンテナのペアについて結合測定回路２０がアンテナ間の結合振幅及び結合位相を測定し、コントローラ３０が結合測定回路２０により測定された結合振幅及び結合位相に従って第１の入出力ポート１と第３の入出力ポート３との間の結合振幅が零になるように可変減結合回路１０を制御すればよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明は、複数の入出力ポート間の結合を低減する減結合回路に適している。

１ 第１の入出力ポート、２ アンテナ（第２の入出力ポート）、３ 第３の入出力ポート、４ アンテナ（第４の入出力ポート）、１０ 可変減結合回路、１１ 第１の可変リアクタンス回路、１２ 第２の可変リアクタンス回路、１３ 可変リアクタンス回路、２０ 結合測定回路、２１ 第１の結合器、２２ 第２の結合器、２３ 直交検出器、２４，２５ Ａ／Ｄ変換器、２６ 演算器、３０ コントローラ、３１ メモリ、３２ ＣＰＵ、４１ 可変移相器、４２ 可変減衰器、４３ 電力合成器、４４ 検波器、４５ 演算器、５１ 可変移相器、５２ 可変減衰器、５３ 演算器、６１ 第１の分配器、６２ 第２の分配器、６３ 終端器、６４ 第１の電力合成器、６５ ９０度移相器、６６ 第２の電力合成器、６７ 第１の検波器、６８ 第２の検波器、６９ 第３の検波器、７０ 演算器、８１ 第１の結合器、８２ 可変移相器、８３ 可変減衰器、８４ 第２の結合器。

Claims (12)

1. 第１の入出力ポート及び第３の入出力ポートのそれぞれと接続されており、前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合を低減する可変減結合回路と、
   前記第１の入出力ポートから信号が入力された際に前記可変減結合回路から第２の入出力ポートに向けて出力された信号と、第４の入出力ポートから信号が入力された際に前記第４の入出力ポートから前記可変減結合回路に向けて出力された信号とから、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を測定する結合測定回路と、
   前記結合測定回路により測定された結合振幅及び結合位相に従って前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合振幅が零になるように、前記可変減結合回路を制御するコントローラと
   を備え、
   前記結合測定回路は、
   前記可変減結合回路から前記第２の入出力ポートに向けて出力された信号の一部を取り出す第１の結合器と、
   前記第４の入出力ポートから前記可変減結合回路に向けて出力された信号の一部を取り出す第２の結合器と、
   前記第１の結合器により取り出された信号と、前記第２の結合器により取り出された信号とから同相成分及び直交成分を検出する直交検出器と、
   前記直交検出器により検出された同相成分及び直交成分から、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を演算する演算器とを備えた減結合回路。
2. 第１の入出力ポート及び第３の入出力ポートのそれぞれと接続されており、前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合を低減する可変減結合回路と、
   前記第１の入出力ポートから信号が入力された際に前記可変減結合回路から第２の入出力ポートに向けて出力された信号と、第４の入出力ポートから信号が入力された際に前記第４の入出力ポートから前記可変減結合回路に向けて出力された信号とから、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を測定する結合測定回路と、
   前記結合測定回路により測定された結合振幅及び結合位相に従って前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合振幅が零になるように、前記可変減結合回路を制御するコントローラと
   を備え、
   前記結合測定回路は、
   前記可変減結合回路から前記第２の入出力ポートに向けて出力された信号の一部を取り出す第１の結合器と、
   前記第４の入出力ポートから前記可変減結合回路に向けて出力された信号の一部を取り出す第２の結合器と、
   前記第１の結合器により取り出された信号の位相を調整する可変移相器と、
   前記可変移相器により位相が調整された信号の振幅を減衰する可変減衰器と、
   前記可変減衰器により振幅が減衰された信号と、前記第２の結合器により取り出された信号とを合成する電力合成器と、
   前記電力合成器により合成された信号を検波する検波器と、
   前記可変移相器の移相量と前記可変減衰器の減衰量を設定する演算器とを備え、
   前記演算器は、前記可変移相器の移相量と、前記可変減衰器の減衰量と、前記検波器により検波された信号から、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を演算する演算器であることを特徴とする減結合回路。
3. 第１の入出力ポート及び第３の入出力ポートのそれぞれと接続されており、前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合を低減する可変減結合回路と、
   前記第１の入出力ポートから信号が入力された際に前記可変減結合回路から第２の入出力ポートに向けて出力された信号と、第４の入出力ポートから信号が入力された際に前記第４の入出力ポートから前記可変減結合回路に向けて出力された信号とから、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を測定する結合測定回路と、
   前記結合測定回路により測定された結合振幅及び結合位相に従って前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合振幅が零になるように、前記可変減結合回路を制御するコントローラと
   を備え、
   前記結合測定回路は、
   前記可変減結合回路から前記第２の入出力ポートに向けて出力された信号の一部を取り出す第１の結合器と、
   前記第４の入出力ポートから前記可変減結合回路に向けて出力された信号の一部を取り出す第２の結合器と、
   前記第１の結合器により取り出された信号を分配する第１の分配器と、
   前記第２の結合器により取り出された信号を分配する第２の分配器と、
   前記第１の分配器により分配された信号と前記第２の分配器により分配された信号とを合成する第１の電力合成器と、
   前記第１の分配器により分配された信号の位相を９０度移相する９０度移相器と、
   前記９０度移相器により位相が９０度移相された信号と前記第２の分配器により分配された信号とを合成する第２の電力合成器と、
   前記第１の電力合成器により合成された信号を検波する第１の検波器と、
   前記第２の電力合成器により合成された信号を検波する第２の検波器と、
   前記第２の分配器により分配された信号を検波する第３の検波器と、
   前記第１から第３の検波器により検波された信号から、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を演算する演算器とを備えた減結合回路。
4. 前記可変減結合回路は、
   一端が前記第１の入出力ポートと接続され、他端が前記結合測定回路を介して前記第２の入出力ポートと接続されている第１の可変リアクタンス回路と、
   一端が前記第３の入出力ポートと接続され、他端が前記結合測定回路を介して前記第４の入出力ポートと接続されている第２の可変リアクタンス回路と、
   一端が前記第１の入出力ポートと接続され、他端が前記第３の入出力ポートと接続されている第３の可変リアクタンス回路とを備えており、
   前記コントローラは、前記結合測定回路により測定された結合振幅及び結合位相に従って前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合振幅が零になるように、前記第１から第３の可変リアクタンス回路のリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の減結合回路。
5. 前記可変減結合回路は、
   前記第１の入出力ポートから入力された信号を前記結合測定回路に出力する際、前記入力された信号の一部を取り出す第１の結合器と、
   前記可変減結合回路の第１の結合器により取り出された信号の位相を調整する可変移相器と、
   前記可変減結合回路の可変移相器により位相が調整された信号の振幅を減衰する可変減衰器と、
   前記可変減結合回路の可変減衰器により振幅が減衰された信号と、前記第４の入出力ポートから入力された信号とを結合し、前記結合した信号を前記第３の入出力ポートに出力する第２の結合器とを備えており、
   前記コントローラは、前記結合測定回路により測定された結合振幅及び結合位相に従って前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポートとの間の結合振幅が零になるように、前記可変減結合回路の可変移相器による位相の調整量である移相量及び前記可変減結合回路の可変減衰器の減衰量を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の減結合回路。
6. 前記結合測定回路における前記演算器が前記コントローラに含まれていることを特徴とする請求項２記載の減結合回路。
7. 前記演算器は、前記検波器により検波される信号が零になるように、前記可変移相器による位相の調整量である移相量及び前記可変減衰器の減衰量を制御し、前記検波器により検波される信号が零になる移相量及び減衰量から、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を演算することを特徴とする請求項２記載の減結合回路。
8. 前記演算器は、最急降下法を用いて、前記検波器により検波される信号が零になる移相量及び減衰量を演算することを特徴とする請求項７記載の減結合回路。
9. 前記可変移相器は、０度の移相量又は９０度の移相量のいずれかに設定される２値の可変移相器であり、
   前記可変減衰器は、０の減衰量又は前記可変移相器により位相が調整された信号を遮断する減衰量のいずれかに設定される２値の可変減衰器であり、
   前記演算器は、前記可変移相器の移相量及び前記可変減衰器の減衰量を切り替えながら、前記検波器により検波された信号をそれぞれ取得し、前記取得した信号から、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートとの間の結合振幅及び結合位相を演算することを特徴とする請求項２記載の減結合回路。
10. 前記コントローラは、
    前記第１及び第２の可変リアクタンス回路におけるリアクタンス値の逆数であるサセプタンス値Ｂ_１を以下の式で算出し、前記サセプタンス値Ｂ_１に従って前記第１及び第２の可変リアクタンス回路のリアクタンス値を制御し、
    前記第３の可変リアクタンス回路におけるリアクタンス値の逆数であるサセプタンス値Ｂ_２を以下の式で算出し、前記サセプタンス値Ｂ_２に従って前記第３の可変リアクタンス回路のリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項４記載の減結合回路。
    

    

    
    

    

    ただし、Ｙ_０は規格化アドミタンス、αは前記結合測定回路により測定された結合振幅、φは前記結合測定回路により測定された結合位相である。
11. 前記コントローラは、
    前記第１及び第２の可変リアクタンス回路におけるリアクタンス値の逆数であるサセプタンス値Ｂ_１を以下の式で算出し、前記サセプタンス値Ｂ_１に従って前記第１及び第２の可変リアクタンス回路のリアクタンス値を制御し、
    前記第３の可変リアクタンス回路におけるリアクタンス値の逆数であるサセプタンス値Ｂ_２を以下の式で算出し、前記サセプタンス値Ｂ_２に従って前記第３の可変リアクタンス回路のリアクタンス値を制御することを特徴とする請求項４記載の減結合回路。
    

    

    
    

    

    ただし、Ｙ_０は規格化アドミタンス、αは前記結合測定回路により測定された結合振幅、φは前記結合測定回路により測定された結合位相、βは前記結合測定回路における通過損、θは前記結合測定回路が有する電気長である。
12. 前記コントローラは、前記可変減結合回路の可変減衰器により振幅が減衰された信号と、前記第４の入出力ポートから前記可変減結合回路に向けて出力された信号とが、振幅が同一振幅で位相が逆位相になるように、前記可変減結合回路の可変移相器の移相量及び前記可変減結合回路の可変減衰器の減衰量を制御することを特徴とする請求項５記載の減結合回路。

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