JP6730904B2 - 多重化装置 - Google Patents

Description

本発明は、周波数が異なる複数の高周波信号を多重化する、或いは、多重化された高周波信号を逆多重化する多重化装置に関する。

スマートフォン、タブレット、及びゲーム機に代表される携帯端末が広く普及し、且つ、携帯端末１台当たりの無線通信量が急激に増加している。そのため、このような携帯端末の無線通信用として割り当てられる周波数帯域は、広帯域化され続けている。

この広帯域化にともない、無線通信の分野では、周波数帯域が異なる複数の高周波信号を多重化する（合波する）、或いは、多重化された高周波信号を逆多重化する（分波する）多重化装置の需要が高まっている。このような多重化装置は、デュプレクサ或いはマルチプレクサとして知られている。以下では、周波数帯域が異なる２つの高周波信号を多重化或いは逆多重化する多重化装置をデュプレクサと称し、周波数帯域が異なる３つ以上の高周波信号を多重化或いは逆多重化する多重化装置をマルチプレクサと称する。

なお、デュプレクサ及びマルチプレクサは、その使用方法に応じて、複数の高周波信号を多重化することもできるし、複数の高周波信号が多重化された高周波信号を逆多重化することもできる。以下においては、主に、多重化及び逆多重化のうち逆多重化を例として説明する。

マイクロ波帯において用いられている既存のデュプレクサは、フィルタ、方向性結合器、及びサーキュレータなどの高周波デバイスを組み合わせることにより構成されている。このタイプのデュプレクサは、フィルタの通過帯域に含まれる高周波信号と、該フィルタの阻止帯域に含まれる高周波信号とを逆多重化することができる。

波長が異なる複数の高周波信号を逆多重化するマルチプレクサを、上述したデュプレクサと同様に、フィルタ、方向性結合器、及びサーキュレータなどの組み合わせにより実現する場合、該マルチプレクサは、上述したデュプレクサであってフィルタの通過帯域が異なるデュプレクサを直列に接続することにより実現される。波長が異なるＮ個（Ｎは３以上の自然数）の高周波信号を逆多重化するためには、Ｎ−１個のデュプレクサを直列に接続する。したがって、このように構成されたマルチプレクサは、高周波信号の数を表すＮが増加するにしたがって、（１）該ダイプレクサを構成する高周波デバイスの数が増加する、（２）該ダイプレクサのサイズが大きくなる、という問題を有する。

一方、異なる周波数帯域の複数の高周波信号をまとめて逆多重化することができる高周波デバイスとして、マイクロ波レンズが知られている。特許文献１には、周波数が異なる複数の高周波信号がまとめて入力された場合であっても、それぞれの高周波信号の周波数を同時に測定可能な周波数測定装置が記載されている。この周波数測定装置は、特許文献１の図１に図示されているように、分配器と、位相器と、マイクロ波レンズとを備えている。

分配器に入力された高周波信号（特許文献１に記載の入力信号）は、分配器により等振幅且つ同位相のＮ個の高周波信号に分けられ、移相器に入力される。移相器は、入力されたＮ個の高周波信号のそれぞれについて所定の位相ずつ移相する。移相器によりそれぞれ移相されたＮ個の高周波信号の各々は、マイクロ波レンズの各端子に入力される。

マイクロ波レンズは、誘電体からなる基板と、該基板のおもて面にプリントされた導体パターンと、該基板のうら面に形成されたグランド層とにより構成される。特許文献１の図１に図示された該導体パターンは、非特許文献１に記載されたロットマンレンズ（wide-angle microwave lens）の設計方法にしたがって設計することができる。

入力ポートの各々から入力された高周波信号は、それぞれ、複数の出力ポートの各々に到達する。したがって、複数の出力ポートの各々においては、Ｎ個の高周波信号が干渉し、その振幅が足し合わされることになる。その結果、各出力ポートにおいては、その出力ポートに特有の周波数を有する高周波信号のみが振幅を強めあい、それ以外の周波数を有する高周波信号が振幅を弱めあう。すなわち、各出力ポートからは、その出力ポートに特有の周波数を有する高周波信号のみが検出される。

以上のように、特許文献１に記載された周波数測定装置は、マイクロ波レンズを用いることによって、周波数が異なる複数の高周波信号から周波数が所定の周波数帯域に含まれる高周波信号のみを分離することができる。

また、非特許文献２には、マイクロ波レンズの一態様であるロットマンレンズを用いたマルチプレクサ（非特許文献２においてはデマルチプレクサと表記）が記載されている。非特許文献２のＦｉｇ．４に図示されているように、このマルチプレクサは、１３個のビームポート、１３個のアレイポート、ロットマンレンズを構成する導体パターン、及び、アレイポートに接続されたＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を備えている。ＡＷＧは、アレイポートの各々に接続された導波路からなる導波路群である。この導波路群を構成するそれぞれの導波路は、一方の端部がロットマンレンズに接続されており、他方の端部は、信号を反射するように構成されている。したがって、ロットマンレンズから各導波路に入力された信号は、各導波路の他方の端部において反射され、再びロットマンレンズに入力される。

このとき、各導波路の長さは、入力された信号の位相を所定の量だけずらすようにそれぞれ定められている。その結果、７番目のビームポート（中央のビームポート）からロットマンレンズに入力された信号は、各アレイポートに到達し、ＡＷＧを一往復する過程において所定の位相差をつけられ、ＡＷＧから再びロットマンレンズに入力され、各ビームポートに到達する。その結果、各ビームポートからは、それぞれ、そのビームポートに特有の周波数を有する高周波信号のみが検出される。

特開平４−４３９６８号公報（１９９２年２月１３日公開）

W. Rotman and R. F. Turner, "Wide-angle Microwave Lens for Line Source Applications", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 11, Issue 6, November 1963 Yunhua Zhang, Vincent Fusco, "Rotman Lens Used as a Demultiplexer/Multiplexer", Microwave Conference (EuMC), 2012 42nd European, 2012 Paul P. Roberts and Graham E. Town, "Dsesign of Microwave Filters by Inverse Scattering", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND THECHIQUES, VOL. 43, NO.4, APRIL 1995

しかしながら、非特許文献２に記載されたマルチプレクサは、隣接するビームポート間に生じるクロストークが大きいという課題を有する。このマルチプレクサでは、ＡＷＧを伝搬する高周波信号に位相差をつけるために、ＡＷＧを構成する各導波路の長さをそれぞれ異ならせる構成を採用している。そのため、ＡＷＧを一往復したのちにロットマンレンズに入力された高周波信号は、互いに異なる強度を有し、時間遅延量が周波数により異なることにより強度ピークが周波数に比例して移動することになる。結果として、各ビームポートに到達した高周波信号同士の干渉が理想的な状態からずれてしまい、隣接するビームポート間に生じるクロストークが増大し、出力されるスペクトルもなだらかな山のようになり、各出力ポートの帯域幅も限定される。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロ波レンズを備えた多重化装置において、隣接するポート間におけるクロストークを抑制することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る多重化装置は、複数のビームポート及び複数のアレイポートを含むマイクロ波レンズと、前記複数のアレイポートの各々に１つずつ結合された導波路によって構成された導波路群と、前記導波路の各々に挿入された、所定の周波数帯域を反射帯域とするバンドリジェクトフィルタによって構成されたフィルタ群と、を備えている。

上記の構成によれば、複数のビームポートの何れか１つに対して、複数の周波数帯域の各々に含まれる高周波信号が多重化された多重化信号を入力した場合に、多重化信号は、該ビームポート、マイクロ波レンズ、各アレイポート、及び、各導波路を経て各バンドリジェクトフィルタに到達する。各バンドリジェクトフィルタは、反射帯域に含まれる高周波信号を反射する。各バンドリジェクトフィルタにより反射された反射帯域に含まれる高周波信号の各々は、各導波路及び各アレイポートを経てマイクロ波レンズに再び入力される。マイクロ波レンズは、反射帯域に含まれる高周波信号の各々を複数のビームポートの何れか１つに集中させることができる。

このように本多重化装置は、複数の周波数帯域の各々に含まれる高周波信号が多重化された多重化信号から反射帯域に含まれる高周波信号を逆多重化し、１つのビームポートから選択的に出力することができる。すなわち、本多重化装置は、デュプレクサとして機能する。

本多重化装置が備えているバンドリジェクトフィルタは、その強度をその設計によりコントロールしながら、反射帯域に含まれる高周波信号を反射することができる。したがって、本多重化装置は、各バンドリジェクトフィルタによって反射された高周波信号であって、強度が同程度に揃った高周波信号の各々をマイクロ波レンズに対して入力することができる。したがって、従来のＡＷＧを備えた多重化装置（例えば非特許文献２に記載のマルチプレクサ）と比較して、隣接するビームポート間におけるクロストークを抑制することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの各々は、それぞれ、前記反射帯域の高周波信号に対して異なる位相特性を有する、ことが好ましい。

本明細書において、バンドリジェクトフィルタの位相特性は、バンドリジェクトフィルタが反射帯域に含まれる高周波信号を反射したときに生じる位相変化量Δφの周波数依存性のことを意味する。上記の構成によれば、バンドリジェクトフィルタの数を抑えながら多数の周波数を分割することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの少なくとも何れか１つは、前記反射帯域に含まれる高周波信号に対して、他のバンドリジェクトフィルタと異なる反射係数を有する、ことが好ましい。

上記の構成によれば、隣接するビームポート間におけるクロストークを更に抑制することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの各々の反射係数は、前記マイクロ波レンズの対称軸に近いアレイポートに挿入されたバンドリジェクトフィルタほど大きく、前記マイクロ波レンズの対称軸から遠いアレイポートに挿入されたバンドリジェクトフィルタほど小さい、ことが好ましい。

上記の構成によれば、隣接するビームポート間におけるクロストークを確実に抑制することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記バンドリジェクトフィルタを第１のハンドリジェクトフィルタとし、前記フィルタ群を第１のフィルタ群として、前記導波路の各々に挿入された、前記第１のバンドリジェクトフィルタとは反射帯域が互いに異なる第２〜第ｎのバンドリジェクトフィルタの各々によってそれぞれが構成された第２〜第ｎのフィルタ群を更に備えている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、第１〜第ｎのフィルタ群の各々は、互いに異なる反射帯域に含まれる高周波信号を反射する。マイクロ波フィルタは、互いに異なる反射帯域に含まれる高周波信号を複数のビームポートの何れか１つに集中させることができる。したがって、本校集は装置は、マルチプレクサとして機能する。

第１〜第ｎのフィルタ群を構成する第１〜第ｎのバンドリジェクトフィルタの各々は、上述したように、その強度をその設計によりコントロールしながら、反射帯域に含まれる高周波信号を反射することができる。したがって、本多重化装置は、従来のＡＷＧを備えた多重化装置（例えば非特許文献２に記載のマルチプレクサ）と比較して、隣接するビームポート間におけるクロストークを抑制することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記第１〜第ｎのフィルタ群において、第ｉのフィルタ群（ｉは、１以上ｎ以下の自然数）を構成する第ｉのバンドリジェクトフィルタの各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差を生じさせるように、前記導波路の各々に挿入されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、第ｉのバンドリジェクトフィルタの各々により反射され、且つ、マイクロ波レンズに再び入力される高周波信号の各々には、所定の時間遅延差が付けられる。マイクロ波レンズは、この所定の時間遅延差に基づき、第ｉのバンドリジェクトフィルタの各々により反射された高周波信号の各々を、複数のビームポートの何れか１つに集中させる。したがって、上述した所定の時間遅延差を適宜設計することによって、本多重化装置は、第ｉのバンドリジェクトフィルタの各々により反射された高周波信号の各々を任意のビームポートから選択的に出力することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記所定の伝搬経路差は、前記第ｉのバンドリジェクトフィルタの各々により反射された高周波信号の各々が干渉した結果として、前記複数のビームポートのうち何れか１つのビームポート上においてその強度がピークを有するように定められている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、隣接するビームポート間におけるクロストークをより確実に抑制することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記マイクロ波レンズは、前記導波路群及び前記フィルタ群と共有する誘電体基板と、該誘電体基板のおもて面に形成された導体パターンと、該誘電体基板のうら面に形成されたグランド層であって、前記導波路群及び前記フィルタ群と共有するグランド層とにより構成されており、前記導波路群を構成する前記導波路の各々は、前記誘電体基板と、該誘電体基板のおもて面に形成された帯状導体と、前記グランド層とにより構成されており、前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの各々は、前記誘電体基板と、該誘電体基板のおもて面に形成された帯状導体であって、その幅が周期的に変化する帯状導体と、前記グランド層とにより構成されている、ことが好ましい。

上記の構成によれは、マイクロストリップ線路の技術を利用して本多重化装置を実現することができる。したがって、プリント基板を利用して本多重化装置を製造することができるため、容易に本多重化装置を製造することができる。

本発明の一態様に係る多重化装置において、前記マイクロ波レンズとしてロットマンレンズを採用してもよい。

本発明は、マイクロ波レンズを備えた多重化装置において、隣接するポート間におけるクロストークを抑制する効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るデュプレクサのブロック図である。 図１に示したデュプレクサが備えるマイクロ波レンズにおける電気長を示す模式図である。 図１に示したデュプレクサ（ｎ＝５の場合）の平面図である。 図２の（ａ）に示したデュプレクサを構成するビームポート側の弧上における高周波信号の強度を示すグラフである。 図２の（ｂ）に示したフィルタ群を構成する各バンドリジェクトフィルタの位相特性を示すグラフである。 図２の（ｂ）に示したフィルタ群を構成する各バンドリジェクトフィルタの反射特性を示すグラフである。 図２の（ｂ）に示したフィルタ群の変形例の平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るデュプレクサが備えているフィルタ群の配置を示す模式図である。 図８に示したデュプレクサが備えているフィルタ群を構成する各バンドリジェクトフィルタによって反射された高周波信号における時間遅延量を示すグラフである。 図７に示したデュプレクサの各ビームポートから出力される高周波信号の強度を示すグラフである。 図７に示したデュプレクサの変形例が備えているフィルタ群の配置を示す平面図である。 図１０に示した変形例のデュプレクサの各ビームポートから出力される高周波信号の強度を示すグラフである。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るデュプレクサ１について、図１〜図６を参照して説明する。デュプレクサ１は、請求の範囲に記載された多重化装置に一態様である。図１〜図２を参照してデュプレクサ１の概要について説明した後に、図３〜図６を参照してデュプレクサ１の具体的な構成について説明する。

図１は、デュプレクサ１の構成を模式的に示すブロック図である。図２は、デュプレクサ１が備えるマイクロ波レンズ１０における電気長を示す模式図である。図３は、デュプレクサ１の具体的な構成を示す平面図である。図４は、デュプレクサ１を構成するビームポート１２側の弧１１ｂ上における高周波信号の強度を示すグラフである。図５は、フィルタ群１５を構成する各バンドリジェクトフィルタ１５１〜１５５の位相特性を示すグラフである。図６は、フィルタ群１５を構成する各バンドリジェクトフィルタ１５１〜１５５の反射特性を示すグラフである。

（デュプレクサ１の概要）
図１に示すように、デュプレクサ１は、マイクロ波レンズ１０と、導波路群１４と、フィルタ群１５とを備えている。マイクロ波レンズ１０は、マイクロ波レンズの一態様である。マイクロ波レンズ１０は、レンズ本体１１と、ビームポート群１２と、アレイポート群１３とを備えている。

ビームポート群１２は、複数のビームポート１２１〜１２ｍ（ｍは１以上の自然数）により構成されている。アレイポート群１３は、複数のアレイポート１３１〜１３ｎ（ｎは１以上の自然数）により構成されている。以下において、ビームポート１２１〜１２ｍの各々において、レンズ本体１１側と反対側の端部のことをそれぞれ端部Ｐ１２１〜Ｐ１２ｍと称する。また、アレイポート１３１〜１３ｎの各々において、レンズ本体１１側と反対側の端部のことをそれぞれ端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎと称する。

（マイクロ波レンズ１０）
マイクロ波レンズ１０において、端部Ｐ１２ｉに入力された高周波信号は、レンズ本体１１内を伝搬する過程において拡散し、アレイポート１３１〜１３ｎの各々に到達する。図２に示すように、端部Ｐ１２１〜Ｐ１２ｍのうち任意のポートを端部Ｐ１２ｉ（ｉは１以上ｍ以下の自然数）と表記し、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎのうち任意のポートを端部Ｐ１３ｊ（ｊは１以上ｎ以下の自然数）と表記する。このとき、端部Ｐ１２ｉから端部Ｐ１３ｊまでの伝搬経路の電気長を電気長Ｌｉｊと表記する。なお、図２には、端部Ｐ１２ｉから端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎの各々まで伝搬経路の電気長Ｌｉ１〜Ｌｉｎを例示している。

マイクロ波レンズ１０において、ビームポート群１２の中央に位置するビームポートをビームポート１２ｋ（図２には不図示）とした場合、ビームポート１２ｋの端部である端部Ｐ１２ｋからアレイポート群１３の各端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎまでの電気長の各々は、互いに等しくなるように構成されている。また、ビームポート群１２の中央から離れるにしたがって、線形な電気長差は、大きくなるように構成されている。

（導波路群１４）
アレイポート１３１の端部Ｐ１３１には、導波路１４１が結合されている。アレイポート１３２の端部Ｐ１３２には、導波路１４２が結合されている。アレイポート１３３の端部Ｐ１３３には、導波路１４３が結合されている。アレイポート１３ｎの端部Ｐ１３ｎには、導波路１４ｎが結合されている。このようにアレイポート１３１〜１３ｎの各々の端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎには、導波路１４１〜１４ｎが１つずつ結合されている。導波路１４１〜１４ｎは、導波路群１４を構成する。以下において、導波路１４１〜１４ｎの各々において、レンズ本体１１側と反対側の端部のことをそれぞれ端部Ｐ１４１〜Ｐ１４ｎと称する。

（フィルタ群１５）
導波路１４１の中途には、バンドリジェクトフィルタ１５１が挿入されている。以下において、バンドリジェクトフィルタのことをＢＲＦと略して表記する。導波路１４２の中途には、ＢＲＦ１５２が挿入されている。導波路１４３の中途には、ＢＲＦ１５３が挿入されている。導波路１４ｎの中途には、ＢＲＦ１５ｎが挿入されている。ＢＲＦ１５１〜１５ｎは、フィルタ群１５を構成する。

ＢＲＦ１５１〜１５ｎの各々は、所定の周波数帯域を反射帯域とするＢＲＦである。本実施形態では、６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域を反射帯域とするようにＢＲＦ１５ａ〜１５ｎの各々は、構成されている。したがって、ＢＲＦ１５１〜１５ｎの各々は、６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号を反射し、それ以外の高周波信号（６０ＧＨｚ未満の周波数帯域及び６５ＧＨｚを上回る周波数帯域に含まれる高周波信号）を透過する。

（デュプレクサ１の機能）
デュプレクサは、周波数帯域が異なる複数の高周波信号が多重化された高周波信号である多重化信号を逆多重化し、その逆多重化の結果として得られた１つの周波数帯域に含まれる高周波信号を出力することができる。以下に、逆多重化の原理を説明する。

デュプレクサ１において逆多重化を行うために、ビームポート群１２を構成するビームポート１２１〜１２ｍの何れかの端部には、周波数帯域が異なる複数の高周波信号が多重化された多重化信号が入力される。本実施形態においては、ビームポート１２の中央のビームポート１２ｋの端部Ｐ１２ｋに多重化信号を入力するものとして説明する。

端部Ｐ１２ｋに入力された多重化信号は、ビームポート１２ｋ、レンズ本体１１、及びアレイポート１３１〜１３ｎの各々を経て、アレイポート１３１〜１３ｎの各々の端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎに到達する。端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎの各々に到達した多重化信号は、何れも位相が揃っている。

端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎに到達した多重化信号の各々は、それぞれ、導波路群１４を構成する導波路１４１〜１４ｎの各々を伝搬する。

上述したように、導波路１４１〜１４ｎの各々の中途に挿入されたＢＲＦ１５１〜１５ｎの各々は、６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号を反射し、それ以外の高周波信号を透過する。したがって、多重化信号のうち６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号は、ＢＲＦ１５１〜１５ｎの各々によって反射され、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎの各々に再び到達する。

ここで、導波路１４１〜１４ｎの各々、及び、ＢＲＦ１５１〜１５ｎの各々は、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎの各々に再び到達した高周波信号の間に所定の時間遅延差Δｔを生じさせるように構成されている。すなわち、導波路群１４及びフィルタ群１５は、端部Ｐ１３１に再び到達した高周波信号と端部Ｐ１３２に再び到達した高周波信号との間、端部Ｐ１３２に再び到達した高周波信号と端部Ｐ１３３に再び到達した高周波信号との間、・・・、端部Ｐ１３ｎ−１に再び到達した高周波信号と端部Ｐ１３ｎに再び到達した高周波信号との間に何れも時間遅延差Δｔを生じさせる。

端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎの各々に再び到達した各高周波信号は、アレイポート１３１〜１３ｎの各々及びレンズ本体１１を介して、レンズ本体１１とビームポート１２１〜１２ｍの各々との境界に到達する。このレンズ本体１１とビームポート１２１〜１２ｍの各々との境界は、ビームポート１２１〜１２ｍの各々の端部のうち端部Ｐ１２１〜Ｐ１２ｍと逆側の端部である。

このレンズ本体１１とビームポート１２１〜１２ｍの各々との境界においては、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３ｎが伝搬してきた各高周波信号が干渉を起こす。その結果、高周波信号の強度が強め合うように干渉する位置に設けられたビームポート（本実施形態ではビームポート１２３とする）の端部Ｐ１２３からは６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号が高い強度で得られる。一方、高周波信号の強度が弱め合うように干渉する位置に設けられたビームポート（本実施形態ではビームポートＰ１２２〜Ｐ１２ｍ）の端部Ｐ１２１〜Ｐ１２２，Ｐ１２４〜Ｐ１２５の各々からは、６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号が低い強度で得られる。

以上のように、デュプレクサ１は、周波数帯域が異なる複数の高周波信号が多重化された高周波信号である多重化信号を逆多重化し、その逆多重化の結果として得られた１つの周波数帯域に含まれる高周波信号を出力することができる。

なお、レンズ本体１１とビームポート１２１〜１２ｍの各々との境界において、高周波信号の強度が強め合うように干渉する位置は、導波路群１４及びフィルタ群１５において生成される時間遅延差Δｔに依存する。時間遅延差Δｔに応じた最適な位置に高周波信号を取り出すためのビームポート１２３を配置することによって、６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号をより高い強度を有する状態で得ることができる。また、デュプレクサ１は、時間遅延差Δｔが導波路群１４及びフィルタ群１５の何れか一方において生成されるように構成されていてもよいし、時間遅延差Δｔが導波路群１４及びフィルタ群１５の両方で生成される位相差の和として得られるように構成されていてもよい。

（デュプレクサ１の具体的な構成）
以下では、マイクロ波レンズ１０としてロットマンレンズを採用したデュプレクサ１を用いて、その具体的な構成を説明する。ロットマンレンズは、マイクロ波レンズ１０の一態様であるため、マイクロ波レンズ１０の代わりにロットマンレンズ１０と表記する。

図３に示すように、デュプレクサ１は、誘電体製の基板１６と、基板１６のおもて面に形成された導体パターン１７と、基板１６のうら面に形成されたグランド層１８とにより構成されている。本実施形態では、基板１６を構成する誘電体として液晶ポリマー（ＬＣＰ）を採用し、導体パターン１７及びグランド層１８を構成する導体として銅を採用している。

導体パターン１７は、基板１６のおもて面に形成された銅層を図３に図示した形状にパターニングすることによって得られる。また、グランド層１８は、基板１６のうら面に形成された長方形の銅箔である。グランド層１８は、導体パターン１７を平面視した場合に、導体パターン１７を包含する領域に形成されている。このように構成された導体パターン１７、基板１６、及びグランド層１８は、一種のマイクロストリップ線路として機能する。

（ロットマンレンズ１０の形状）
導体パターン１７は、ロットマンレンズ１０、導波路群１４、及びフィルタ群１５の各領域に分割することができる。また、ロットマンレンズ１０は、レンズ本体１１、ビームポート群１２、及びアレイポート群１３の各領域に分割することができる。

ロットマンレンズ１０の主部を成すレンズ本体１１は、非特許文献１にあるように設計されており、直線ＡＡを対称軸として線対称な形状を有する。なお、図２を参照して説明したビームポート１２ｋは、直線ＡＡ上に位置しており、図３に示したビームポート１２３に対応する。

図３に示したロットマンレンズにおいて、ビームポート群１２は、５つのビームポート１２１〜１２５からなり、アレイポート群１３は、５つのアレイポート１３１〜１３５からなる。すなわち、図３に示したデュプレクサ１は、ｍ＝５及びｎ＝５を採用している。

ビームポート１２１〜１２５のうち中央のビームポートであるビームポート１２３は、端部Ｐ１２３と逆側の端部が弧１１ａと連なるように配置されている。更に、ビームポート１２３は、端部Ｐ１２３が直線ＡＡに重畳し、且つ、直線ＡＡを対称軸として線対称となるように配置されている。また、ビームポート１２３は、端部Ｐ１２３と逆側の端部から端部Ｐ１２３に近づくにしたがって幅（直線ＡＡに対して直交する方向に沿った長さ）が狭くなる形状を有し、高周波信号を入力するマクロストリップ線路につながる。

ビームポート１２１，１２２の各々は、それぞれ、直線ＡＡの一方の側（図３において上側）に、端部Ｐ１２１，Ｐ１２２と逆側の端部が弧１１ａと連なるように配置されている。更に、ビームポート１２２は、ビームポート１２３と隣接するように配置され、ビームポート１２１は、そのビームポート１２２と隣接するように配置されている。

ビームポート１２４，１２５の各々は、それぞれ、直線ＡＡの他方の側（図３において下側）に、端部Ｐ１２４，Ｐ１２５と逆側の端部が弧１１ａと連なるように配置されている。更に、ビームポート１２４は、ビームポート１２３と隣接するように配置され、ビームポート１２５は、そのビームポート１２４と隣接するように配置されている。

したがって、ビームポート１２１〜１２５からなるビームポート群１２は、直線ＡＡを対称軸として線対称な形状を有する。

なお、ビームポート１２１，１２２，１２４，１２５の各々は、ビームポート１２３と同様に、それぞれ、端部Ｐ１２１，Ｐ１２２，Ｐ１２４，Ｐ１２５と逆側の端部から端部Ｐ１２１，Ｐ１２２，Ｐ１２４，Ｐ１２５に近づくにしたがって幅が狭くなる形状を有する。

アレイポート群１３は、弧１１ｂに連なっている点を除いてビームポート群１２と同様に構成されている。すなわち、アレイポート１３１〜１３５の各々は、それぞれ、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５と逆側の端部が弧１１ｂに連なっており、且つ、アレイポート１３１〜１３５からなるアレイポート群１３は、直線ＡＡを対称軸として線対称な形状を有する。

図３に示すように、アレイポート１３１〜１３５の各々には、それぞれ、導波路１４１〜１４５が１つずつ結合されている。導波路１４１〜１４５は、導波路群１４を構成する。導波路１４１〜１４５の各々は、幅が一定な帯状の銅箔により構成されている。また、導波路１４１〜１４５の各々は、各々の中心軸が直線ＡＡに沿うように（本実施形態においては平行に）配置されている。

導波路１４１〜１４５の各々の中途には、それぞれ、ＢＲＦ１５１〜１５５が１つずつ挿入されている。ＢＲＦ１５１〜１５５の各々は、その幅が周期的に変化する帯状の銅箔（帯状導体）により構成されている。ＢＲＦ１５１〜１５５は、フィルタ群１５を構成する。ＢＲＦ１５１〜１５５の各々は、所定の周波数帯域（本実施形態においては６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満）を反射帯域とするバンドリジェクトフィルタである。反射帯域に含まれる周波数の高周波信号を反射するために、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々は、その幅が、直線ＡＡに平行な方向に沿って周期的に変化するように構成されている（図３参照）。

なお、本実施形態において、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々は、何れも同一に構成されている。したがって、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々が有する位相特性（高周波信号を反射したときに生じる位相変化量Δφの周波数依存性）は同一である。

ＢＲＦ１５１〜１５５の各々は、周期的に変化する幅の変化のさせ方、及び、その変化の周期を適宜設計することによって、所望の周波数帯域に含まれる高周波信号を反射することができる。すなわち、所望の周波数帯域を反射帯域にすることができる。バンドリジェクトフィルタに関する詳細は、例えば、非特許文献３に詳しく記載されている。

導波路１４１〜１４５の各々において、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々は、同様の位置に挿入されている。すなわち、導波路１４１〜１４５の各々のレンズ本体１１側の端部（アレイポート１３１〜１３５の端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に接続されている端部）から、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々の始端部（レンズ本体１１側の端部）までの区間（導波路１４１〜１４５の各々の第１区間と称する）の長さＬ１４は、ＢＲＦ１５１〜１５５の何れにおいても共通である。

したがって、（１）アレイポート群１３の端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々から、（２）導波路１４１〜１４５の各々の第１区間を伝搬し、（３）ＢＲＦ１５１〜１５５の各々によって反射され、（４）導波路１４１〜１４５の各々の第１区間を再び伝搬し、（５）端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に到達する各高周波信号の間に時間遅延差Δｔは、生じない。

このように構成されたデュプレクサ１の例えば端部Ｐ１２３に多重化信号を入力した場合、ビームポート１２１、レンズ本体１１、及びアレイポート１３１〜１３５の各々、及び導波路１４１〜１４５の各々を伝搬し、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々によって反射され、導波路１４１〜１４５の各々の第１区間を再び伝搬し、（５）端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に到達する各高周波信号（反射帯域に含まれる高周波信号）の間に時間遅延差Δｔは、生じない。

端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に到達する反射帯域に含まれる高周波信号の各々は、アレイポート１３１〜１３５の各々と、レンズ本体１１とを伝搬し、弧１１ａ上に到達する。反射帯域に含まれる高周波信号の各々が干渉した結果、弧１１ａ上における反射帯域に含まれる高周波信号の強度は、図４に示すように干渉縞を示す。

図４の横軸である位置Ｐは、弧１１ａ上における直線ＡＡが通る位置を原点Ｏ（Ｐ＝０．０）と定め、原点Ｏから点Ｐ１へ向かう方向を正の方向と定め、原点Ｏから点Ｐ２へ向かう方向を負の方向と定めている（図３参照）。すなわち、原点Ｏは、ビームポート１２３の端部Ｐ１２３と逆側の端部の中心に対応する。また、Ｐ＝１．０は、ビームポート１２１の端部Ｐ１２１と逆側の端部の中心に対応し、Ｐ＝０．５は、ビームポート１２２の端部Ｐ１２２と逆側の端部の中心に対応し、Ｐ＝−０．５は、ビームポート１２４の端部Ｐ１２４と逆側の端部の中心に対応し、Ｐ＝−１．０は、ビームポート１２５の端部Ｐ１２５と逆側の端部の中心に対応する。

図４の縦軸に示す強度Ｉは、上述した各位置において反射帯域に含まれる各高周波信号の強度をシミュレーションした結果を示す。なお、各位置における強度は、原点Ｏにおける強度に対する比で示されている。

図４を参照すれば、弧１１ａ上に到達した反射帯域に含まれる高周波信号の強度は、原点Ｏ、すなわち、ビームポート１２３に対応する位置において最も大きく、原点Ｏから遠ざかるにしたがって、振動を伴いながら減少することが分かる。具体的には、Ｐ＝±０．５、すなわち、ビームポート１２２，１２４に対応する位置では、Ｉ＝−１５ｄＢであり、Ｐ＝±１．０、すなわち、ビームポート１２１，１２５に対応する位置では、Ｉ＝−２０ｄＢであった。

以上のように、図３に示すデュプレクサ１は、入力した多重化信号のうちＢＲＦ１５１〜１５５の反射帯域に含まれる高周波信号をビームポート１２３の端部Ｐ１２３に出力することができる。

なお、導波路１４１〜１４５の各々に挿入する各ＢＲＦ１５１〜１５５の位置関係を適宜変化させることによって、ＢＲＦ１５１〜１５５の反射帯域に含まれる高周波信号を出力するビームポートをビームポート１２１〜１２５の中から任意に選択することができる。したがって、デュプレクサ１は、図５に示すように各ＢＲＦ１５１〜１５５の位相特性Δφを適宜変化させることによって、以下のように複数の異なるポートにＢＲＦ１５１〜１５５の反射帯域に含まれる高周波信号を分割することができる。

図５に示すように、（１）ＢＲＦ１５１の位相変化量Δφは、周波数に対して負の大きな相関を有し、（２）ＢＲＦ１５２の位相変化量Δφは、周波数に対して負の小さな相関を有し、（３）ＢＲＦ１５３の位相変化量Δφは、周波数に関わらず一定であり、（４）ＢＲＦ１５４の位相変化量Δφは、周波数に対して正の小さな相関を有し、（５）ＢＲＦ１５５の位相変化量Δφは、周波数に対して正の大きな相関を有する。図５に図示したＢＲＦ１５１，１５２，１５３，１５４の各々の位相変化量Δφは、周波数の一次関数で表される。

（ＢＲＦ１５１〜１５５の反射特性）
ＢＲＦ１５１〜１５５の各々の反射特性（反射係数αの周波数依存性）について、図６を参照して説明する。ＢＲＦ１５１〜１５５は、上述したように６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満を反射帯域とするバンドリジェクトフィルタである。したがって、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々は、６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域において反射係数αが大きくなり、６０ＧＨｚ未満及び６５ＧＨｚを上回る周波数帯域において反射係数αが小さく（好ましくはα≦０．０１、理想的にはα〜０）なるように構成されている。

ＢＲＦ１５１〜１５５の各々の反射係数αは、それぞれが同じ値になるように定められていてもよいが、少なくとも何れか１つのＢＲＦの反射係数αが、他のＢＲＦの反射係数αと異なるように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に再到達する各高周波信号のうち何れか１つの高周波信号の強度を他の高周波信号の強度と異ならせることにより、ビームポート１２３以外のビームポート（ビームポート１２１，１２２，１２４，１２５）から出力される逆多重化信号の強度を相対的に抑制することができる。したがって、ビームポート１２１〜１２５間におけるクロストークを更に抑制することができる。

より好ましくは、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々の反射係数αは、ロットマンレンズ１０の対称軸、すなわち直線ＡＡに近いアレイポートに挿入されたＢＲＦほど大きく、直線ＡＡから遠いアレイポートに挿入されたＢＲＦほど小さい、ことが好ましい。

本実施形態においては、図６に示すように、直線ＡＡ上（原点Ｏ上）に位置するＢＲＦ１５３の反射係数αが最も大きく（α＝１．０）、Ｐ＝±０．５であるＢＲＦ１５２，１５４の反射係数αが次に大きく（α＝０．９）、Ｐ＝±１．０であるＢＲＦ１５１，１５５の反射係数αが最も小さく（α＝０．８）なるように、ＢＲＦ１５１〜１５５の各々の反射係数αを定めている。

各反射係数αをこのように定めることによって、ビームポート１２３以外のビームポート（ビームポート１２１，１２２，１２４，１２５）から出力される逆多重化信号の強度を確実に抑制することができる。したがって、ビームポート１２１〜１２５間におけるクロストークを確実に抑制することができる。

〔第１の変形例〕
図３に示したデュプレクサ１の変形例であるデュプレクサ１０１について、図７を参照して説明する。デュプレクサ１０１は、デュプレクサ１が備えている導波路群１４及びフィルタ群１５の各々を、それぞれ導波路群１１４及びフィルタ群１１５に置換することによって得られる。すなわち、デュプレクサ１０１が備えているロットマンレンズは、デュプレクサ１が備えているロットマンレンズ１０と同一である。

図７に示すように、デュプレクサ１０１において、導波路群１１４は、導波路１１４１〜１１４５からなる。また、フィルタ群１１５は、ＢＲＦ１１５１〜１１５５からなる。なお、ＢＲＦ１１５１〜１１５５の各々は、何れも同一に構成されている。したがって、ＢＲＦ１１５１〜１１５５の各々が有する位相特性（高周波信号を反射したときに生じる位相変化量Δφの周波数依存性）は同一である。

デュプレクサ１においては、導波路１４１〜１４５の各々の第１区間の長さＬ１４が共通となるように、導波路１４１〜１４５の各々に対して、それぞれＢＲＦ１５１〜１５５の各々が挿入されていた。それに対して、デュプレクサ１０１においては、導波路１１４１〜１１４５の各々の第１区間の長さが所定の経路差ΔＢＲＦずつ異なるように、導波路１１４１〜１１４５の各々に対して、それぞれＢＲＦ１１５１〜１１５５の各々が挿入されている。

具体的には図７に示すように、（１）導波路１１４１の第１区間の長さをＬ１１４として、（２）導波路１１４２の第１区間の長さはＬ１１４＋ΔＢＲＦで表され、（３）導波路１１４３の第１区間の長さはＬ１１４＋２ΔＢＲＦで表され、（４）導波路１１４４の第１区間の長さはＬ１１４＋３ΔＢＲＦで表され、（５）導波路１１４５の第１区間の長さはＬ１１４＋４ΔＢＲＦで表さる。

したがって、ＢＲＦ１１５１によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３１からＢＲＦ１１５１を経て端部Ｐ１３１に再到達する高周波信号）の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ１１５２によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３２からＢＲＦ１１５２を経て端部Ｐ１３２に再到達する高周波信号）の伝搬経路長は、２ΔＢＲＦだけ長くなる。同様に、ＢＲＦ１１５１によって反射される高周波信号の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ１１５３，１１５４，１１５５の各々によって反射される高周波信号の伝搬経路長は、それぞれ、４ΔＢＲＦ，６ΔＢＲＦ，８ΔＢＲＦだけ長くなる。換言すれば、ＢＲＦ１１５１〜１１５５の各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差である２ΔＢＲＦを生じさせるように、導波路１１４１〜１１４５の各々に挿入されている。なお、この２ΔＢＲＦが所定の時間遅延差Δｔを生じさせるように、経路差ΔＢＲＦは定められている。

なお、経路差ΔＢＲＦは、ロットマンレンズ１０の構成に応じて適宜定められる設計パラメータであり、その絶対値｜ΔＢＲＦ｜は、｜ΔＢＲＦ｜＜λｇ/４を満足する範囲内において定められる。ここで、λｇは、反射帯域の中心周波数（本実施形態においては６２．５ＧＨｚ）を有する高周波信号の実効波長である。また、経路差ΔＢＲＦに影響を与えるロットマンレンズ１０の構成としては、誘電率と実行誘電率の差、入出力ポートの入射角、ポート数、導波路間の距離、元はアンテナに使われるためビーム放射角度の設定等が挙げられる。

図７に示した直線ＢＢは、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に再到達した各高周波信号の等位相面を模式的に示している。

デュプレクサ１における逆多重化信号の強度が最大となる位置が原点Ｏ（すなわちビームポート１２３に対応する位置）だったのに対して、このように構成されたデュプレクサ１０１における逆多重化信号の強度が最大となる位置は、Ｐ＝−１．０の位置（すなわちビームポート１２５に対応する位置）となる。したがって、デュプレクサ１０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２５を選択して逆多重化信号を出力することができる。

このように、本発明の一態様に係るデュプレクサでは、端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に再到達する高周波信号の各々に対して所定の時間遅延差Δｔを持たせることによって、ビームポート１２１〜１２５の中から選択された所定のビームポートに対して逆多重化信号を出力することができる。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るマルチプレクサ２０１について、図８〜図１０を参照して説明する。図８は、マルチプレクサ２０１が備えているフィルタマトリクス２１５Ｍの配置を示す模式図である。図９は、フィルタマトリクス２１５Ｍを構成する各ＢＲＦによって反射された高周波信号における時間遅延特性を示すグラフである。図８は、マルチプレクサ２０１のビームポート１２１〜１２５の各々から出力される逆多重化信号の強度を示すグラフである。

マルチプレクサ２０１は、図３に示したデュプレクサ１が備えている導波路群１１４を導波路群２１４に置換し、且つ、フィルタ群１５に対応するフィルタ群２１５Ｃ（請求の範囲に記載の第１のフィルタ群）に加えて反射帯域が互いに異なる複数のフィルタ群２１５Ａ，２１５Ｂ，２１５Ｄ，２１５Ｅ（請求の範囲に記載の第２〜第５のフィルタ群）を追加することによって得られる。以下において、フィルタ群２１５Ａ〜２１５Ｅのことをまとめてフィルタマトリクス２１５Ｍと称す。マルチプレクサ２０１が備えているロットマンレンズは、デュプレクサ１が備えているロットマンレンズ１０と同一である。

図８に示すように、マルチプレクサ２０１において、導波路群２１４は、導波路２１４１〜２１４５からなる。フィルタマトリクス２１５Ｍを構成するフィルタ群２１５Ａ〜２１５Ｅのうちフィルタ群２１５Ｃは、上述したとおりデュプレクサ１が備えているフィルタ群１５に対応する。したがって、フィルタ群２１５Ｃの反射帯域は、６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域である。また、フィルタ群２１５Ａの反射帯域は、５０ＧＨｚ以上５５ＧＨｚ未満の周波数帯域であり、フィルタ群２１５Ｂの反射帯域は、５５ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ未満の周波数帯域であり、フィルタ群２１５Ｄの反射帯域は、６５ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ未満の周波数帯域であり、フィルタ群２１５Ｅの反射帯域は、７０ＧＨｚ以上７５ＧＨｚ未満の周波数帯域である。

（フィルタ群２１５Ｃ）
導波路２１４１〜２１４５の各々において、フィルタ群２１５Ｃを構成するＢＲＦ２１５Ｃ１〜２１５Ｃ５の各々は、図８に示すように同様の位置に挿入されている。すなわち、導波路２１４１〜２１４５の各々のレンズ本体１１側の端部（アレイポート１３１〜１３５の端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に接続されている端部）から、ＢＲＦ２１５Ｃ１〜２１５Ｃ５の各々の始端部（レンズ本体１１側の端部）までの区間（導波路１４１〜１４５の各々の第１区間と称する）の長さＬ２１４Ｃは、ＢＲＦ２１５Ｃ１〜２１５Ｃ５の何れにおいても共通である。換言すれば、互いに隣接する導波路２１４１〜２１４５の第１区間の経路差ΔＢＲＦＣは、ΔＢＲＦＣ＝０である。

そのため、ＢＲＦ２１５Ｃ１〜２１５Ｃ５の各々によって反射されアレイポート群１３の各端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に到達した高周波信号（６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号）の各々における時間遅延差ΔｔＣは、ΔｔＣ＝０である（図９参照）。なお、図９に示したプロットＣ１〜Ｃ５の各々は、ＢＲＦ２１５Ｃ１〜２１５Ｃ５の各々によって反射されアレイポート群１３の各端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に到達した高周波信号における時間遅延量を示す。図９に示したプロットＡ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ５，Ｄ１〜Ｄ５，Ｅ１〜Ｅ５の各々についても同様である。

したがって、図３に示したデュプレクサ１のフィルタ群１５の場合と同様に、フィルタ群２１５Ｃによって反射された６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号の強度は、ビームポート１２３において最大となり、ビームポート１２３から遠ざかるにしたがって著しく減少する。換言すれば、マルチプレクサ２０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２３を選択して６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号（逆多重化信号）を出力することができる（図１０に示したビームポート１２３のプロット参照）。

（フィルタ群２１５Ａ）
導波路２１４１〜２１４５の各々において、フィルタ群２１５Ａを構成するＢＲＦ２１５Ａ１〜２１５Ａ５の各々は、導波路２１４１〜２１４５の各々の第１区間の長さＬ２１４Ａが経路差ΔＢＲＦＡずつ長くなるように、導波路２１４１〜２１４５の各々に対して挿入されている（図８参照）。ΔＢＲＦＡは、図７に示したデュプレクサ１０１におけるΔＢＲＦと等しい。

そのため、ＢＲＦ２１５Ａ１〜ＢＲＦ２１５Ａ５の各々によって反射され各端部Ｐ１３１〜Ｐ１３５の各々に到達した高周波信号（５０ＧＨｚ以上５５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号）の間には、往路及び復路の２回にわたって経路差ΔＢＲＦＡに起因する時間遅延が生じる。その結果、図９に示すように、ＢＲＦ２１５Ａ１によって反射され端部Ｐ１３１に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＡ１）が最も小さく、ＢＲＦ２１５Ａ２によって反射され端部Ｐ１３２に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＡ２）、ＢＲＦ２１５Ａ３によって反射され端部Ｐ１３３に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＡ３）、ＢＲＦ２１５Ａ４によって反射され端部Ｐ１３４に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＡ４）、ＢＲＦ２１５Ａ５によって反射され端部Ｐ１３５に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＡ５）の順番で時間遅延量が大きくなる。プロットＡ１とプロットＡ２との時間遅延差ΔｔＡ、プロットＡ２とプロットＡ３との時間遅延差ΔｔＡ、プロットＡ３とプロットＡ４との時間遅延差ΔｔＡ、及び、プロットＡ４とプロットＡ５との時間遅延差ΔｔＡの各々は、何れも等しく、２ΔＢＲＦＡに対応する。

したがって、図７に示したデュプレクサ１０１のフィルタ群１１５の場合と同様に、フィルタ群２１５Ａによって反射された５０ＧＨｚ以上５５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号の強度は、Ｐ＝−１．０の位置（すなわちビームポート１２５に対応する位置）において最大となり、ビームポート１２５から遠ざかるにしたがって著しく減少する。このように、マルチプレクサ２０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２５を選択して５０ＧＨｚ以上５５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号（逆多重化信号）を出力することができる（図１０に示したビームポート１２５のプロット参照）。

（フィルタ群２１５Ｂ）
導波路２１４１〜２１４５の各々において、フィルタ群２１５Ｂを構成するＢＲＦ２１５Ｂ１〜２１５Ｂ５の各々は、導波路２１４１〜２１４５の各々の第１区間の長さＬ２１４Ｂが経路差ΔＢＲＦＢずつ長くなるように、導波路２１４１〜２１４５の各々に対して挿入されている（図８参照）。

したがって、ＢＲＦ２１５Ｂ１によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３１からＢＲＦ２１５Ｂ１を経て端部Ｐ１３１に再到達する高周波信号）の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ２１５Ｂ２によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３２からＢＲＦ２１５Ｂ２を経て端部Ｐ１３２に再到達する高周波信号）の伝搬経路長は、２ΔＢＲＦＢだけ長くなる。同様に、ＢＲＦ２１５Ｂ１によって反射される高周波信号の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ２１５Ｂ３，２１５Ｂ４，２１５Ｂ５の各々によって反射される高周波信号の伝搬経路長は、それぞれ、４ΔＢＲＦＢ，６ΔＢＲＦＢ，８ΔＢＲＦＢだけ長くなる。換言すれば、ＢＲＦ２１５Ｂ１〜２１５Ｂ５の各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差である２ΔＢＲＦＢを生じさせるように、導波路２１４１〜２１４５の各々に挿入されている。

その結果、フィルタ群２１５Ａの場合と同様に、プロットＢ１とプロットＢ２との時間遅延差ΔｔＢ、プロットＢ２とプロットＢ３との時間遅延差ΔｔＢ、プロットＢ３とプロットＢ４との時間遅延差ΔｔＢ、及び、プロットＡ４とプロットＡ５との時間遅延差ΔｔＢの各々は、何れも等しく、２ΔＢＲＦＢに対応する。

このように構成されたフィルタ群２１５Ｂによって反射された高周波信号の強度が最大となる位置は、図４に示したＰ＝−０．５の位置（すなわちビームポート１２４に対応する位置）となるようにΔＢＲＦＢを設定する。したがって、マルチプレクサ２０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２４を選択して５５ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号（逆多重化信号）を出力することができる（図１０に示したビームポート１２４のプロット参照）。

（フィルタ群２１５Ｄ）
導波路２１４１〜２１４５の各々において、フィルタ群２１５Ｄを構成するＢＲＦ２１５Ｄ１〜２１５Ｄ５の各々は、導波路２１４１〜２１４５の各々の第１区間の長さＬ２１４Ｄが経路差ΔＢＲＦＤずつ短くなるように、導波路２１４１〜２１４５の各々に対して挿入されている（図８参照）。

したがって、ＢＲＦ２１５Ｄ１によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３１からＢＲＦ２１５Ｄ１を経て端部Ｐ１３１に再到達する高周波信号）の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ２１５Ｄ２によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３２からＢＲＦ２１５Ｄ２を経て端部Ｐ１３２に再到達する高周波信号）の伝搬経路長は、２ΔＢＲＦＤだけ短くなる。同様に、ＢＲＦ２１５Ｄ１によって反射される高周波信号の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ２１５Ｄ３，２１５Ｄ４，２１５Ｄ５の各々によって反射される高周波信号の伝搬経路長は、それぞれ、４ΔＢＲＦＤ，６ΔＢＲＦＤ，８ΔＢＲＦＤだけ短くなる。換言すれば、ＢＲＦ２１５Ｄ１〜２１５Ｄ５の各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差である２ΔＢＲＦＤを生じさせるように、導波路２１４１〜２１４５の各々に挿入されている。

その結果、ＢＲＦ２１５Ｄ１によって反射され端部Ｐ１３１に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＤ１）が最も大きく、ＢＲＦ２１５Ｄ２によって反射され端部Ｐ１３２に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＤ２）、ＢＲＦ２１５Ｄ３によって反射され端部Ｐ１３３に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＤ３）、ＢＲＦ２１５Ｄ４によって反射され端部Ｐ１３４に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＤ４）、ＢＲＦ２１５Ｄ５によって反射され端部Ｐ１３５に到達した高周波信号の時間遅延量（プロットＤ５）の順番で時間遅延量が小さくなる。プロットＤ１とプロットＤ２との時間遅延差ΔｔＤ、プロットＤ２とプロットＤ３との時間遅延差ΔｔＤ、プロットＤ３とプロットＤ４との時間遅延差ΔｔＤ、及び、プロットＤ４とプロットＤ５との時間遅延差ΔｔＤの各々は、何れも等しく、２ΔＢＲＦＤに対応する。

このように構成されたフィルタ群２１５Ｄによって反射された高周波信号の強度が最大となる位置は、図４に示したＰ＝＋０．５の位置（すなわちビームポート１２２に対応する位置）となる。したがって、マルチプレクサ２０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２２を選択して６７．５ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号（逆多重化信号）を出力することができる（図１０に示したビームポート１２２のプロット参照）。

（フィルタ群２１５Ｅ）
導波路２１４１〜２１４５の各々において、フィルタ群２１５Ｅを構成するＢＲＦ２１５Ｅ１〜２１５Ｅ５の各々は、導波路２１４１〜２１４５の各々の第１区間の長さＬ２１４Ｅが経路差ΔＢＲＦＤずつ短くなるように、導波路２１４１〜２１４５の各々に対して挿入されている（図８参照）。

したがって、ＢＲＦ２１５Ｅ１によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３１からＢＲＦ２１５Ｅ１を経て端部Ｐ１３１に再到達する高周波信号）の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ２１５Ｅ２，ＢＲＦ２１５Ｅ３，２１５Ｅ４，２１５Ｅ５の各々によって反射される高周波信号の伝搬経路長は、それぞれ、２ΔＢＲＦＥ，４ΔＢＲＦＥ，６ΔＢＲＦＥ，８ΔＢＲＦＥだけ短くなる。換言すれば、ＢＲＦ２１５Ｅ１〜２１５Ｅ５の各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差である２ΔＢＲＦＥを生じさせるように、導波路２１４１〜２１４５の各々に挿入されている。

その結果、フィルタ群２１５Ｄの場合と同様に、プロットＥ１とプロットＥ２との時間遅延差ΔｔＥ、プロットＥ２とプロットＥ３との時間遅延差ΔｔＥ、プロットＥ３とプロットＥ４との時間遅延差ΔｔＥ、及び、プロットＥ４とプロットＥ５との時間遅延差ΔｔＥの各々は、何れも等しく、２ΔＢＲＦＥに対応する。

このように構成されたフィルタ群２１５Ｅによって反射された高周波信号の強度が最大となる位置は、図４に示したＰ＝＋１．０の位置（すなわちビームポート１２１に対応する位置）となる。したがって、マルチプレクサ２０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２１を選択して７０．０ＧＨｚ以上７５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる高周波信号（逆多重化信号）を出力することができる（図１０に示したビームポート１２１のプロット参照）。

（マルチプレクサ２０１の機能）
マルチプレクサは、周波数帯域が異なる複数の高周波信号が多重化された高周波信号である多重化信号を所定の周波数帯域に基づき逆多重化し、その逆多重化の結果として得られた各周波数帯域に含まれる逆多重化信号の各々を、それぞれ別個のビームポートから選択的に出力することができる。

具体的には、ビームポート１２３に対して周波数帯域が異なる複数の高周波信号が多重化された多重化信号を入力した場合に、図８に示したマルチプレクサ２０１は、（１）５０ＧＨｚ以上５５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号をビームポート１２５から出力し、（２）５５ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号をビームポート１２４から出力し、（３）６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号をビームポート１２３から出力し、（４）６５ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号をビームポート１２２から出力し、（５）７０ＧＨｚ以上７５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号をビームポート１２１から出力することができる。

なお、上述したように、マルチプレクサ２０１を設計する場合、ロットマンレンズ１０のレンズ本体１１を構成する弧１１ａのどの位置に逆多重化信号のピークが現れるかを上述した時間遅延量に基づき理解することができる。時間遅延量に基づきマルチプレクサ２０１を適宜設計することによって、各逆多重化信号の出力スペクトルの波形及び各逆多重化信号の帯域幅（一例として図１０参照）を任意に設定することができる。

〔第２の変形例〕
図１１に示したマルチプレクサ２０１の変形例であるマルチプレクサ３０１について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、マルチプレクサ３０１が備えているフィルタマトリクス３１５Ｍの配置を示す模式図である。図１２は、マルチプレクサ３０１のビームポート１２１〜１２５の各々から出力される逆多重化信号の強度を示すグラフである。

マルチプレクサ３０１は、図８に示したマルチプレクサ２０１が備えている導波路群２１４を導波路群３１４に置換し、且つ、フィルタマトリクス２１５Ｍをフィルタマトリクス３１５Ｍに置換することにより得られる。マルチプレクサ３０１が備えているロットマンレンズは、マルチプレクサ２０１が備えているロットマンレンズ１０と同一である。

フィルタ群３１５Ａ〜３１５Ｃの各々は、それぞれ、図８に示したフィルタ群２１５Ａ〜２１５Ｃの各々と同様に構成されている。すなわち、第１区間の長さＬ３１４Ａ〜Ｌ３１４Ｃの各々は、それぞれ、図８に示した第１区間の長さＬ２１４Ａ〜Ｌ２１４Ｃに対応する。

したがって、マルチプレクサ３０１は、（１）ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２５を選択して５０ＧＨｚ以上５５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号を出力し、（２）ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２４を選択して５５ＧＨｚ以上６０ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号を出力し、（３）ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２３を選択して６０ＧＨｚ以上６５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号を出力することができる。

（フィルタ群３１５Ｄ）
フィルタ群３１５Ｄを構成するＢＲＦ３１５Ｄ１〜３１５Ｄ５の各々は、導波路３１４１〜３１４５の各々の第１区間の長さＬ３１４Ｄが経路差ΔＢＲＦＤずつ長くなるように、導波路３１４１〜３１４５の各々に対して挿入されている。

したがって、ＢＲＦ３１５Ｄ１によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３１からＢＲＦ３１５Ｄ１を経て端部Ｐ１３１に再到達する高周波信号）の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ３１５Ｄ２によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３２からＢＲＦ３１５Ｄ２を経て端部Ｐ１３２に再到達する高周波信号）の伝搬経路長は、２ΔＢＲＦＤだけ長くなる。同様に、ＢＲＦ３１５Ｄ１によって反射される高周波信号の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ３１５Ｄ３，３１５Ｄ４，３１５Ｄ５の各々によって反射される高周波信号の伝搬経路長は、それぞれ、４ΔＢＲＦＤ，６ΔＢＲＦＤ，８ΔＢＲＦＤだけ長くなる。換言すれば、ＢＲＦ３１５Ｄ１〜３１５Ｄ５の各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差である２ΔＢＲＦＤを生じさせるように、導波路３１４１〜３１４５の各々に挿入されている。

このように構成されたフィルタ群３１５Ｄによって反射された高周波信号の強度が最大となる位置は、図４に示したＰ＝−１．０の位置（すなわちビームポート１２５に対応する位置）となる。したがって、マルチプレクサ３０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２５を選択して６５ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号を出力することができる。

（フィルタ群３１５Ｅ）
フィルタ群３１５Ｅを構成するＢＲＦ３１５Ｅ１〜３１５Ｅ５の各々は、導波路３１４１〜３１４５の各々の第１区間の長さＬ３１４Ｅが経路差ΔＢＲＦＥずつ長くなるように、導波路３１４１〜３１４５の各々に対して挿入されている。

したがって、ＢＲＦ３１５Ｅ１によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３１からＢＲＦ３１５Ｅ１を経て端部Ｐ１３１に再到達する高周波信号）の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ３１５Ｅ２によって反射される高周波信号（端部Ｐ１３２からＢＲＦ３１５Ｅ２を経て端部Ｐ１３２に再到達する高周波信号）の伝搬経路長は、２ΔＢＲＦＥだけ長くなる。同様に、ＢＲＦ３１５Ｅ１によって反射される高周波信号の伝搬経路長に対して、ＢＲＦ３１５Ｅ３，３１５Ｅ４，３１５Ｅ５の各々によって反射される高周波信号の伝搬経路長は、それぞれ、４ΔＢＲＦＥ，６ΔＢＲＦＥ，８ΔＢＲＦＥだけ長くなる。換言すれば、ＢＲＦ３１５Ｅ１〜３１５Ｅ５の各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差である２ΔＢＲＦＥを生じさせるように、導波路３１４１〜３１４５の各々に挿入されている。

このように構成されたフィルタ群３１５Ｅによって反射された高周波信号の強度が最大となる位置は、図４に示したＰ＝−０．５の位置（すなわちビームポート１２４に対応する位置）となる。したがって、マルチプレクサ３０１は、ビームポート１２１〜１２５の中からビームポート１２４を選択して７０ＧＨｚ以上７５ＧＨｚ未満の周波数帯域に含まれる逆多重化信号を出力することができる。

このように構成されたマルチプレクサ３０１は、フィルタマトリクス３１５Ｍの構成を適宜設計することによって、（１）１つのビームポート１２３から１つの反射帯域（６０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ未満の周波数帯域）に含まれる逆多重化信号を出力することもできるし、（２）１つのビームポート（例えばビームポート１２５）から複数の反射帯域（例えば５０ＧＨｚ以上５５ＧＨｚ未満の周波数帯域及び６５ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ未満の周波数帯域）に含まれる逆多重化信号を出力することもできる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１０１ デュプレクサ（多重化装置）
２０１，３０１ マルチプレクサ（多重化装置）
１０ ロットマンレンズ（マイクロ波レンズ）
１１ レンズ本体
ＡＡ 直線（対称軸）
１２ ビームポート群
１２１〜１２ｎ ビームポート
１３ アレイポート群
１３１〜１３ｎ アレイポート
１４，１１４，２１４，３１４ 導波路群
１４１〜１４ｎ 導波路（第１〜第ｎの導波路）
１１４１〜１１４５，２１４１〜２１４５，３１４１〜３１４５ 導波路（第１〜第５の導波路）
１５，１１５ フィルタ群
２１５Ａ〜２１５Ｅ，３１５Ａ〜３１５Ｅ フィルタ群（第１〜第５のフィルタ群）
１５１〜１５ｎ ＢＲＦ（バンドリジェクトフィルタ（第１〜第ｎのバンドリジェクトフィルタ））
２１５Ａ１〜２１５Ａ５，２１５Ｂ１〜２１５Ｂ５，２１５Ｃ１〜２１５Ｃ５，２１５Ｄ１〜２１５Ｄ５，２１５Ｅ１〜２１５Ｅ５，３１５Ａ１〜３１５Ａ５，３１５Ｂ１〜３１５Ｂ５，３１５Ｃ１〜３１５Ｃ５，３１５Ｄ１〜３１５Ｄ５，３１５Ｅ１〜３１５Ｅ５ ＢＲＦ（バンドリジェクトフィルタ（第１〜第ｎのバンドリジェクトフィルタ））

Claims (9)

1. 複数のビームポート及び複数のアレイポートを含むマイクロ波レンズと、
   前記複数のアレイポートの各々に１つずつ結合された導波路によって構成された導波路群と、
   前記導波路の各々に挿入された、所定の周波数帯域を反射帯域とするバンドリジェクトフィルタによって構成されたフィルタ群と、を備えている、
   ことを特徴とする多重化装置。
2. 前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの各々は、それぞれ、前記反射帯域の高周波信号に対して異なる位相特性を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の多重化装置。
3. 前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの少なくとも何れか１つは、前記反射帯域に含まれる高周波信号に対して、他のバンドリジェクトフィルタと異なる反射係数を有する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の多重化装置。
4. 前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの各々の反射係数は、前記マイクロ波レンズの対称軸に近いアレイポートに挿入されたバンドリジェクトフィルタほど大きく、前記マイクロ波レンズの対称軸から遠いアレイポートに挿入されたバンドリジェクトフィルタほど小さい、
   ことを特徴とする請求項３に記載の多重化装置。
5. 前記バンドリジェクトフィルタを第１のハンドリジェクトフィルタとし、前記フィルタ群を第１のフィルタ群として、
   前記導波路の各々に挿入された、前記第１のバンドリジェクトフィルタとは反射帯域が互いに異なる第２〜第ｎのバンドリジェクトフィルタの各々によってそれぞれが構成された第２〜第ｎのフィルタ群を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の多重化装置。
6. 前記第１〜第ｎのフィルタ群において、第ｉのフィルタ群（ｉは、１以上ｎ以下の自然数）を構成する第ｉのバンドリジェクトフィルタの各々は、互いに隣接する導波路を伝搬する高周波信号に対して所定の伝搬経路差を生じさせるように、前記導波路の各々に挿入されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の多重化装置。
7. 前記所定の伝搬経路差は、前記第ｉのバンドリジェクトフィルタの各々により反射された高周波信号の各々が干渉した結果として、前記複数のビームポートのうち何れか１つのビームポート上においてその強度がピークを有するように定められている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の多重化装置。
8. 前記マイクロ波レンズは、前記導波路群及び前記フィルタ群と共有する誘電体基板と、該誘電体基板のおもて面に形成された導体パターンと、該誘電体基板のうら面に形成されたグランド層であって、前記導波路群及び前記フィルタ群と共有するグランド層とにより構成されており、
   前記導波路群を構成する前記導波路の各々は、前記誘電体基板と、該誘電体基板のおもて面に形成された帯状導体と、前記グランド層とにより構成されており、
   前記フィルタ群を構成する前記バンドリジェクトフィルタの各々は、前記誘電体基板と、該誘電体基板のおもて面に形成された帯状導体であって、その幅が周期的に変化する帯状導体と、前記グランド層とにより構成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の多重化装置。
9. 前記マイクロ波レンズは、ロットマンレンズである、
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の多重化装置。
   

Images