JPH05251901A - 複数周波数マトリクスマルチプレクサ - Google Patents
複数周波数マトリクスマルチプレクサInfo
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- JPH05251901A JPH05251901A JP3182679A JP18267991A JPH05251901A JP H05251901 A JPH05251901 A JP H05251901A JP 3182679 A JP3182679 A JP 3182679A JP 18267991 A JP18267991 A JP 18267991A JP H05251901 A JPH05251901 A JP H05251901A
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- input
- matrix
- signal
- phase
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
- H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
- H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 マルチプレクサの様々の信号チャンネル間に
生じる相互変調を発生しないで、マトリクスの複数の入
力からの信号の加算を可能とする。 【構成】 異なる搬送波周波数の信号を送信するマルチ
プレクサ１０であって、マトリクスの出力端子を救済す
る遅延要素３２〜３８のセット１４を含みバトラーマト
リクス１２を有する。各遅延要素３２〜３８は、遅延単
位の構成数だけ異なる各要素により信号に生じる遅延に
おいて、他の遅延要素とは異なる。周波数の選択は、バ
トラーマトリクス１２の位相シフトテーパにより生じる
位相シフトを補償する位相シフトの増加値を発生するた
めに、遅延単位の増加量に従って行われる。
生じる相互変調を発生しないで、マトリクスの複数の入
力からの信号の加算を可能とする。 【構成】 異なる搬送波周波数の信号を送信するマルチ
プレクサ１０であって、マトリクスの出力端子を救済す
る遅延要素３２〜３８のセット１４を含みバトラーマト
リクス１２を有する。各遅延要素３２〜３８は、遅延単
位の構成数だけ異なる各要素により信号に生じる遅延に
おいて、他の遅延要素とは異なる。周波数の選択は、バ
トラーマトリクス１２の位相シフトテーパにより生じる
位相シフトを補償する位相シフトの増加値を発生するた
めに、遅延単位の増加量に従って行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はマイクロ波電磁信号の
マルチプレクサに関し、特に複数の入力チャンネルの各
チャンネルでの位相テーパ(phase tapers)を零にし、そ
して複数の出力ポートに複数の各入力信号の分散信号を
供給し、一方、信号振幅の均一分布をマルチプレクサ全
体を通して維持する量子化遅延ユニットを有するバトラ
ーマトリクス(Butler Matrix) の複合構造に関する。
マルチプレクサに関し、特に複数の入力チャンネルの各
チャンネルでの位相テーパ(phase tapers)を零にし、そ
して複数の出力ポートに複数の各入力信号の分散信号を
供給し、一方、信号振幅の均一分布をマルチプレクサ全
体を通して維持する量子化遅延ユニットを有するバトラ
ーマトリクス(Butler Matrix) の複合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】マルチプレクサは様々の信号処理に広く
用いられている。例えばマルチプレクサは、衛星を使用
する直接放送のような通信システムに使用されている。
その衛星にはアレイ状のアンテナが設けられ、地球上の
指定された地域に複数の信号を異なる周波数で送信す
る。衛星で信号を受信した直後、分離チャンネル内の各
信号を増幅し、その後、信号は電力分配器の入力ポート
に接続される単一送信ラインに結合される。電力分配器
はアンテナの一組の放射器中で信号電力を均等に分割
し、電磁力ビームを形成し、このビームは地球に信号を
運ぶ。
用いられている。例えばマルチプレクサは、衛星を使用
する直接放送のような通信システムに使用されている。
その衛星にはアレイ状のアンテナが設けられ、地球上の
指定された地域に複数の信号を異なる周波数で送信す
る。衛星で信号を受信した直後、分離チャンネル内の各
信号を増幅し、その後、信号は電力分配器の入力ポート
に接続される単一送信ラインに結合される。電力分配器
はアンテナの一組の放射器中で信号電力を均等に分割
し、電磁力ビームを形成し、このビームは地球に信号を
運ぶ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電力分配器の
入力に接続される前述の信号チャンネルを使用するとき
に問題が生じる。信号チャンネル内の全信号の加算は、
強い電界及び磁界を発生し、それは、マイクロ波回路の
導波管を接続する導波管フランジ間のインターフェース
での強電界の下で生じるような非線形効果を生じる傾向
がある。複数の信号の加算により生じた非線形効果は、
各信号を破壊する相互変調(intermoduration) を発生す
る。その結果、現在使用できる衛星通信システムにより
通信される信号は、所望の忠実度を達成しない。
入力に接続される前述の信号チャンネルを使用するとき
に問題が生じる。信号チャンネル内の全信号の加算は、
強い電界及び磁界を発生し、それは、マイクロ波回路の
導波管を接続する導波管フランジ間のインターフェース
での強電界の下で生じるような非線形効果を生じる傾向
がある。複数の信号の加算により生じた非線形効果は、
各信号を破壊する相互変調(intermoduration) を発生す
る。その結果、現在使用できる衛星通信システムにより
通信される信号は、所望の忠実度を達成しない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述の問題は、単一出力
ラインに全電力を供給する代わりに、４つの出力ライン
の各々に全電力の１／４を提供するマルチプレクサによ
り克服できる。この特徴及び他の利点は、バトラーマト
リクスと、バトラーマトリクスの出力ポートに挿入され
る一組の遅延固定値を使用し、異なる周波数帯域の信号
に用いられるマルチプレクサを構成することにより提供
される。バトラーマトリクス入力ポートは、マルチプレ
クサの入力ポートとして用いられ、各入力ポートは各信
号周波数帯域の一つとして各々使用される。遅延の固定
値はマトリクスの出力ポートに接続されるディレイライ
ン(delay lines) により提供され、ディレイラインの出
力ポートはマルチプレクサの出力ポートとして用いられ
る。
ラインに全電力を供給する代わりに、４つの出力ライン
の各々に全電力の１／４を提供するマルチプレクサによ
り克服できる。この特徴及び他の利点は、バトラーマト
リクスと、バトラーマトリクスの出力ポートに挿入され
る一組の遅延固定値を使用し、異なる周波数帯域の信号
に用いられるマルチプレクサを構成することにより提供
される。バトラーマトリクス入力ポートは、マルチプレ
クサの入力ポートとして用いられ、各入力ポートは各信
号周波数帯域の一つとして各々使用される。遅延の固定
値はマトリクスの出力ポートに接続されるディレイライ
ン(delay lines) により提供され、ディレイラインの出
力ポートはマルチプレクサの出力ポートとして用いられ
る。
【０００５】マイクロ波技術として一般に良く知られる
ように、バトラーマトリクスは電力分配器の属性で、マ
トリクスの入力ポートにのどれか一つに供給された信号
電力は、マトリクスの出力ポートの中で等しく分割され
る。更に、入力ポートのどれか一つに入力された信号に
応答して、マトリクスの連続するポートに出力される信
号に、位相テーパを提供し、位相テーパ量は各入力ポー
トで異なる。位相テーパは、位相内の固定増加量として
発生し、この位相は連続する出力ポートの一つから出力
される信号内に現れる。信号がマトリクスの帯域幅以内
であれば、特定入力ポートに供給された全信号に同一の
位相テーパが信号周波数に関係なく発生する。
ように、バトラーマトリクスは電力分配器の属性で、マ
トリクスの入力ポートにのどれか一つに供給された信号
電力は、マトリクスの出力ポートの中で等しく分割され
る。更に、入力ポートのどれか一つに入力された信号に
応答して、マトリクスの連続するポートに出力される信
号に、位相テーパを提供し、位相テーパ量は各入力ポー
トで異なる。位相テーパは、位相内の固定増加量として
発生し、この位相は連続する出力ポートの一つから出力
される信号内に現れる。信号がマトリクスの帯域幅以内
であれば、特定入力ポートに供給された全信号に同一の
位相テーパが信号周波数に関係なく発生する。
【０００６】又、ディレイラインは遅延及び位相シフト
を、ディレイラインを伝播する正弦波信号に提供するこ
とも一般に知られている。位相シフト量は信号周波数及
び遅延の量に比例する。マトリクスの出力ポートに一組
の固定増加量を挿入することにより、信号周波数のあら
ゆる特定値に対して、連続する出力ポート間の位相シフ
ト内に固定増加量が発生する。
を、ディレイラインを伝播する正弦波信号に提供するこ
とも一般に知られている。位相シフト量は信号周波数及
び遅延の量に比例する。マトリクスの出力ポートに一組
の固定増加量を挿入することにより、信号周波数のあら
ゆる特定値に対して、連続する出力ポート間の位相シフ
ト内に固定増加量が発生する。
【０００７】この発明によれば、遅延の量子化された値
は、バトラーマトリクスの位相テーパに関係する位相シ
フトの量子化された値に対抗するために適用される。マ
トリクスの出力ポートに挿入された遅延量は、マトリク
スの連続する出力ポートの間の固定増加量だけ異なる。
遅延増加量は、対象とする全ての信号周波数に対するバ
トラーマトリクスの位相テーパを補償するために、次に
示す方法で設定される。
は、バトラーマトリクスの位相テーパに関係する位相シ
フトの量子化された値に対抗するために適用される。マ
トリクスの出力ポートに挿入された遅延量は、マトリク
スの連続する出力ポートの間の固定増加量だけ異なる。
遅延増加量は、対象とする全ての信号周波数に対するバ
トラーマトリクスの位相テーパを補償するために、次に
示す方法で設定される。
【０００８】第１に、所望の位相テーパ補償は、信号周
波数の特定信号値において得られる。この周波数はマト
リクスの出力ポートの一つに供給された信号の周波数で
ある。第２に、バトラーマトリクスは周波数に関係な
く、そのマトリクスの帯域幅以内の全ての信号に対して
その位相テーパを提供し、一方、ディレイラインにより
提供された補償遅延は周波数に直結して変化する。従っ
て、マトリクスの他の入力ポートに供給された信号周波
数の他の値の位相テーパ補償を提供する。ここで周波数
は、遅延要素が所望位相補償量を供給するように選択さ
れる。バトラーマトリクスの一組の位相テーパ内の様々
な位相増加は、周波数スペクトルにおいて均一に分離し
て位置する信号周波数を使用して補償できる値を有す
る、という事実によりこの発明の有益な特徴が提供され
る。本発明のマルチプレクサは、前述の衛星アンテナに
適用でき、又同時に一般的な信号処理回路にも適用でき
る。
波数の特定信号値において得られる。この周波数はマト
リクスの出力ポートの一つに供給された信号の周波数で
ある。第２に、バトラーマトリクスは周波数に関係な
く、そのマトリクスの帯域幅以内の全ての信号に対して
その位相テーパを提供し、一方、ディレイラインにより
提供された補償遅延は周波数に直結して変化する。従っ
て、マトリクスの他の入力ポートに供給された信号周波
数の他の値の位相テーパ補償を提供する。ここで周波数
は、遅延要素が所望位相補償量を供給するように選択さ
れる。バトラーマトリクスの一組の位相テーパ内の様々
な位相増加は、周波数スペクトルにおいて均一に分離し
て位置する信号周波数を使用して補償できる値を有す
る、という事実によりこの発明の有益な特徴が提供され
る。本発明のマルチプレクサは、前述の衛星アンテナに
適用でき、又同時に一般的な信号処理回路にも適用でき
る。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に従って構成されたマルチプレ
クサ１０を示し、バトラーマトリクス１２及び遅延回路
１４を含む。例えばこのマルチプレクサは、４入力ポー
ト１６及び４出力ポート１８により提供される。入力ポ
ート１６は各々、符号Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤにより区別さ
れる。出力ポート１８は各々、符号Ｗ、Ｘ、Ｙ、及びＺ
により区別される。バトラーマトリクスは８又は１６入
力ポートのような比較的大きな数の入力ポートにより構
成できるものである。ここで入力ポートの数は出力ポー
トの数に一致している。マトリクス１２は、図１に示さ
れるように４入力ポートにより構成され、４つのハイブ
リッドカプラ(hybrid couplers) ２０、２２、２４、及
び２６と、２個の位相シフター(phase shifter) ２８及
び３０により構成される。各カプラー２０〜２６は９０
°位相シフト、電力の均等分割、３dB（デシベル）結合
を提供する。位相シフター２８及び３０は各々４５°の
位相遅れ(phase lag) を提供する。
クサ１０を示し、バトラーマトリクス１２及び遅延回路
１４を含む。例えばこのマルチプレクサは、４入力ポー
ト１６及び４出力ポート１８により提供される。入力ポ
ート１６は各々、符号Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤにより区別さ
れる。出力ポート１８は各々、符号Ｗ、Ｘ、Ｙ、及びＺ
により区別される。バトラーマトリクスは８又は１６入
力ポートのような比較的大きな数の入力ポートにより構
成できるものである。ここで入力ポートの数は出力ポー
トの数に一致している。マトリクス１２は、図１に示さ
れるように４入力ポートにより構成され、４つのハイブ
リッドカプラ(hybrid couplers) ２０、２２、２４、及
び２６と、２個の位相シフター(phase shifter) ２８及
び３０により構成される。各カプラー２０〜２６は９０
°位相シフト、電力の均等分割、３dB（デシベル）結合
を提供する。位相シフター２８及び３０は各々４５°の
位相遅れ(phase lag) を提供する。
【００１０】遅延回路１４は４個の分離セクション３
２、３４、３６、及び３８により示される。マルチプレ
クサ１０の出力ポート４０はセクション３２〜３８の各
々を介して、マトリクス１２の対応する出力ポート１８
に接続される。各出力ポート４０は更に符号ＷＷ、Ｘ
Ｘ、ＹＹ、及びＺＺにより区別される。遅延セクション
３２はポートＷ及びＷＷの間に遅延を生じない（零遅
延）簡単な直接接続である。遅延セクション３４は遅延
の一単位、Ｔ、をポートＸ及びＸＸの間に提供する。遅
延セクション３６及び３８は、遅延の２単位及び３単位
を、それらが接続される各ポート対の間に各々提供す
る。
２、３４、３６、及び３８により示される。マルチプレ
クサ１０の出力ポート４０はセクション３２〜３８の各
々を介して、マトリクス１２の対応する出力ポート１８
に接続される。各出力ポート４０は更に符号ＷＷ、Ｘ
Ｘ、ＹＹ、及びＺＺにより区別される。遅延セクション
３２はポートＷ及びＷＷの間に遅延を生じない（零遅
延）簡単な直接接続である。遅延セクション３４は遅延
の一単位、Ｔ、をポートＸ及びＸＸの間に提供する。遅
延セクション３６及び３８は、遅延の２単位及び３単位
を、それらが接続される各ポート対の間に各々提供す
る。
【００１１】動作において、マトリクス１２では、入力
ポート１６のいずれかに提供された信号は、４個の出力
ポート１８全てに、電力に関して均等に分割される。更
に、一組の出力ポート１８に出力される信号は、入力ポ
ート１６のいずれかの入力の発生に応答して、図３〜５
を参照して後に説明されるように、連続する出力ポート
１８の間に、位相テーパ又は進みを有する。各入力ポー
ト１６での入力信号は異なる周波数であって、４つのポ
ート１６に対して、４つの周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、及
びｆ４がある。出力ポートの位相進みは各入力ポート１
６からの信号に対して異なる。更に、マトリクス１２
は、必要な位相テーパを有する一組の信号のように、そ
の動作は相互動作であり、４個の出力ポート１８の全て
に同時に供給され、一つの入力ポート１６に単一信号を
発生するために結合される。
ポート１６のいずれかに提供された信号は、４個の出力
ポート１８全てに、電力に関して均等に分割される。更
に、一組の出力ポート１８に出力される信号は、入力ポ
ート１６のいずれかの入力の発生に応答して、図３〜５
を参照して後に説明されるように、連続する出力ポート
１８の間に、位相テーパ又は進みを有する。各入力ポー
ト１６での入力信号は異なる周波数であって、４つのポ
ート１６に対して、４つの周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、及
びｆ４がある。出力ポートの位相進みは各入力ポート１
６からの信号に対して異なる。更に、マトリクス１２
は、必要な位相テーパを有する一組の信号のように、そ
の動作は相互動作であり、４個の出力ポート１８の全て
に同時に供給され、一つの入力ポート１６に単一信号を
発生するために結合される。
【００１２】図２に示されるように、マルチプレクサ１
０は、例えば反射アンテナ４２と共に使用することがで
き、入力ポート１６に供給される異なる周波数の信号を
結合し、その結果生じる複合信号を一組の放射器４４に
分配する。放射器４４は出力ポート４０に接続され、ア
ンテナ４２のリフレクタ４６を照射するフィードアレイ
(feed array)として動作する。又、マルチプレクサ１０
及び放射器４４のアレイは、直接放射アレイ（図示され
ず）として反射器４６を用いずに動作しえる。反射器４
６と共に使用したとき、角度領域を明らかに反転して、
放射器４４のアレイは成分ビーム(component beam)４８
を発生する。成分ビーム４８の方向は位相テーパにより
決定される。４つの周波数ｆ１〜ｆ４の各々に対して、
異なる位相テーパ及び対応するビーム方向が存在する。
マルチプレクサ１０は入力ポート１６のいずれか一つの
入力信号部分を、各放射器４４に供給するので、４つの
周波数の入力信号から生じる複合包含ビームが存在し、
この複合包含ビームは各成分ビーム４８の組み合わせで
ある。
０は、例えば反射アンテナ４２と共に使用することがで
き、入力ポート１６に供給される異なる周波数の信号を
結合し、その結果生じる複合信号を一組の放射器４４に
分配する。放射器４４は出力ポート４０に接続され、ア
ンテナ４２のリフレクタ４６を照射するフィードアレイ
(feed array)として動作する。又、マルチプレクサ１０
及び放射器４４のアレイは、直接放射アレイ（図示され
ず）として反射器４６を用いずに動作しえる。反射器４
６と共に使用したとき、角度領域を明らかに反転して、
放射器４４のアレイは成分ビーム(component beam)４８
を発生する。成分ビーム４８の方向は位相テーパにより
決定される。４つの周波数ｆ１〜ｆ４の各々に対して、
異なる位相テーパ及び対応するビーム方向が存在する。
マルチプレクサ１０は入力ポート１６のいずれか一つの
入力信号部分を、各放射器４４に供給するので、４つの
周波数の入力信号から生じる複合包含ビームが存在し、
この複合包含ビームは各成分ビーム４８の組み合わせで
ある。
【００１３】例えば、アンテナ４２を有する衛星は、合
衆国の地理的に異なる領域をカバーする成分ビームを発
生し、これら成分ビームは加算されて、合衆国全土をカ
バーする複合ビームを形成する。反射器４６がないと
き、放射器４４は、方向放射アレイとして動作し、各放
射器４４から放射される信号は結合されて、放射器４４
から離れたポイントＰの単一方向の単一ビームを形成す
る。各入力ポート１６での各入力信号の電力を分割する
マルチプレクサ１０の動作により、マルチプレクサ１０
は、全電力を単一出力ライン内に供給するのではなく、
４個の各出力ポートに各入力信号の電力の１／４の電力
を供給する。従って各出力ポート４０は、各入力信号電
力の合計電力を出力する。マルチプレクサのこの特徴は
衛星の動作において有益である。なぜならば、４個の入
力端子１６に接続される４個の独立したアンプは、全信
号が従来の通信システムの単一チャンネル内で共に増幅
されて、前述のように相互変調信号を生成する危険を犯
すことなく、４個の入力信号を増幅して総合出力電力を
発生するからである。
衆国の地理的に異なる領域をカバーする成分ビームを発
生し、これら成分ビームは加算されて、合衆国全土をカ
バーする複合ビームを形成する。反射器４６がないと
き、放射器４４は、方向放射アレイとして動作し、各放
射器４４から放射される信号は結合されて、放射器４４
から離れたポイントＰの単一方向の単一ビームを形成す
る。各入力ポート１６での各入力信号の電力を分割する
マルチプレクサ１０の動作により、マルチプレクサ１０
は、全電力を単一出力ライン内に供給するのではなく、
４個の各出力ポートに各入力信号の電力の１／４の電力
を供給する。従って各出力ポート４０は、各入力信号電
力の合計電力を出力する。マルチプレクサのこの特徴は
衛星の動作において有益である。なぜならば、４個の入
力端子１６に接続される４個の独立したアンプは、全信
号が従来の通信システムの単一チャンネル内で共に増幅
されて、前述のように相互変調信号を生成する危険を犯
すことなく、４個の入力信号を増幅して総合出力電力を
発生するからである。
【００１４】衛星内にマルチプレクサ１０を使用する前
述の効果は、一般的な信号処理及び通信に応用できる。
例えば、４つの異なるＲＦ（無線周波数）の値で動作す
る４つの分離信号源は、４つの入力部分１６に接続され
て、４つの信号電力を４つの出力ポート４０に均等に分
割し、各出力ポート４０は各入力信号電力の１／４の電
力を出力する。アンテナ４２のような適切な信号結合手
段が出力ポート４０に電磁的に結合され、各信号成分を
結合し、前述の成分ビーム４８のような結合された出力
信号を発生する。
述の効果は、一般的な信号処理及び通信に応用できる。
例えば、４つの異なるＲＦ（無線周波数）の値で動作す
る４つの分離信号源は、４つの入力部分１６に接続され
て、４つの信号電力を４つの出力ポート４０に均等に分
割し、各出力ポート４０は各入力信号電力の１／４の電
力を出力する。アンテナ４２のような適切な信号結合手
段が出力ポート４０に電磁的に結合され、各信号成分を
結合し、前述の成分ビーム４８のような結合された出力
信号を発生する。
【００１５】衛星の構造における例により、図２はマル
チプレクサ１０を使用する衛星の更に詳細な部分を示
す。衛星に上方リンク(up-link) アンテナ５０を設け、
地上局から衛星に送信された信号を受信できる。上方リ
ンク信号は、例えば１７ＧＨｚ（ギガヘルツ）の中心周
波数のＲＦの分離した信号である。信号は広帯域アンプ
５２により増幅され、そしてミキサ５４に供給され、そ
こで信号は参照源５６のＲＦ信号と混合されて、例えば
１２ＧＨｚに周波数降下変換(down convert)される。そ
して信号はミキサ５４からアンプ５８を介してマルチプ
レクサ６０に接続される。アンプ５８は信号を更に増幅
し、そしてマルチプレクサ６０は信号を比較的狭い帯域
幅の分離チャンネルに分割する。この発明の実施例によ
れば、衛星回路は更に４個のアンプ６４の(set) セット
を具備し、これらアンプは信号の最終振幅をそのチャン
ネル６２に各々提供し、マルチプレクサ１０の各入力ポ
ートに信号を供給する。その結果、信号は４出力マルチ
プレクサポート４０で分配され、前述の成分ビーム４８
を発生する。４個のアンプ６４のセットに結び付いてマ
ルチプレクサ１０を使用することにより、従来の単一増
幅チャンネル内に発生する相互変調の危険を犯すことな
く、所望出力電力レベルを得ることができる。
チプレクサ１０を使用する衛星の更に詳細な部分を示
す。衛星に上方リンク(up-link) アンテナ５０を設け、
地上局から衛星に送信された信号を受信できる。上方リ
ンク信号は、例えば１７ＧＨｚ（ギガヘルツ）の中心周
波数のＲＦの分離した信号である。信号は広帯域アンプ
５２により増幅され、そしてミキサ５４に供給され、そ
こで信号は参照源５６のＲＦ信号と混合されて、例えば
１２ＧＨｚに周波数降下変換(down convert)される。そ
して信号はミキサ５４からアンプ５８を介してマルチプ
レクサ６０に接続される。アンプ５８は信号を更に増幅
し、そしてマルチプレクサ６０は信号を比較的狭い帯域
幅の分離チャンネルに分割する。この発明の実施例によ
れば、衛星回路は更に４個のアンプ６４の(set) セット
を具備し、これらアンプは信号の最終振幅をそのチャン
ネル６２に各々提供し、マルチプレクサ１０の各入力ポ
ートに信号を供給する。その結果、信号は４出力マルチ
プレクサポート４０で分配され、前述の成分ビーム４８
を発生する。４個のアンプ６４のセットに結び付いてマ
ルチプレクサ１０を使用することにより、従来の単一増
幅チャンネル内に発生する相互変調の危険を犯すことな
く、所望出力電力レベルを得ることができる。
【００１６】図３のチャートは、入力ポートＡ、Ｂ、
Ｃ、又はＤのいずれか一つにの入力に応答して発生した
マトリクス１２の出力ポートＷ、Ｘ、Ｙ、及びＺの位相
テーパ、及び実際の位相シフトの実験による値である。
このチャートにおいて、符号Ｗで示される列及び符号Ａ
により示される行の交点において、マトリクス１２の入
力ポートＡから出力ポートＷに伝播する電磁波の４５°
位相遅れの値（マイナス記号により示される）が示され
る。同様に、符号Ｘで示される列及び符号Ａにより示さ
れる行の交点において、チャートは９０°位相遅れを示
し、この位相遅れはポートＡでの入力信号に応答して、
出力ポートＸに発生する。同様に、チャートの行及び列
の他の交点は、マトリクス１２の入力ポート１６のいず
れか一つに供給された信号に応答して、マトリクス１２
の出力ポート１８のいずれか一つにおいて信号に与えら
れた位相シフトを示す。マトリクス１２は線形に動作
し、信号の線形の重ね合わせがマトリクス１２により達
成される。従って入力信号は複数の入力ポート１６に同
時に供給することができ、出力ポート１８のセットにお
いて出力信号のセットが同時に発生することが判る。チ
ャートの右側の列は、出力ポート１８の中の連続するポ
ート間の位相における増加量を提供し、これは信号が入
力ポート１６のいずれか一つに入力された場合の一定位
相増加量を提供する。
Ｃ、又はＤのいずれか一つにの入力に応答して発生した
マトリクス１２の出力ポートＷ、Ｘ、Ｙ、及びＺの位相
テーパ、及び実際の位相シフトの実験による値である。
このチャートにおいて、符号Ｗで示される列及び符号Ａ
により示される行の交点において、マトリクス１２の入
力ポートＡから出力ポートＷに伝播する電磁波の４５°
位相遅れの値（マイナス記号により示される）が示され
る。同様に、符号Ｘで示される列及び符号Ａにより示さ
れる行の交点において、チャートは９０°位相遅れを示
し、この位相遅れはポートＡでの入力信号に応答して、
出力ポートＸに発生する。同様に、チャートの行及び列
の他の交点は、マトリクス１２の入力ポート１６のいず
れか一つに供給された信号に応答して、マトリクス１２
の出力ポート１８のいずれか一つにおいて信号に与えら
れた位相シフトを示す。マトリクス１２は線形に動作
し、信号の線形の重ね合わせがマトリクス１２により達
成される。従って入力信号は複数の入力ポート１６に同
時に供給することができ、出力ポート１８のセットにお
いて出力信号のセットが同時に発生することが判る。チ
ャートの右側の列は、出力ポート１８の中の連続するポ
ート間の位相における増加量を提供し、これは信号が入
力ポート１６のいずれか一つに入力された場合の一定位
相増加量を提供する。
【００１７】この発明によれば、入力ポートのいずれか
一つに入力された入力信号は、出力において、等しい位
相で、電力に関して均等に分割されるマルチプレクサを
制作するのが望ましい。従って、本発明のマルチプレク
サ１０は、入力ポート１６のいずれか一つの入力に応答
して、等しい値の位相シフトの値を各マルチプレクサ出
力ポート４０に発生する。位相テーパ、又はポート４０
での位相進みは零である。図１、４、及び５に示される
ように、この発明の目的はマトリクス１２の出力ポート
１８での遅延に独立した値を提供することにより、及び
マルチプレクサ１０の各入力ポート１６に供給される搬
送信号での異なる周波数による動作によって達成され
る。
一つに入力された入力信号は、出力において、等しい位
相で、電力に関して均等に分割されるマルチプレクサを
制作するのが望ましい。従って、本発明のマルチプレク
サ１０は、入力ポート１６のいずれか一つの入力に応答
して、等しい値の位相シフトの値を各マルチプレクサ出
力ポート４０に発生する。位相テーパ、又はポート４０
での位相進みは零である。図１、４、及び５に示される
ように、この発明の目的はマトリクス１２の出力ポート
１８での遅延に独立した値を提供することにより、及び
マルチプレクサ１０の各入力ポート１６に供給される搬
送信号での異なる周波数による動作によって達成され
る。
【００１８】図４はＴ、２Ｔ、及び３Ｔにより示される
ディレイラインに関する所望の位相シフト対周波数の特
性を示す。一般に、正弦信号に時間遅延を適用すること
は、位相シフトを生じる効果があり、ここで時間遅延の
値は周波数に対する位相シフトの導関数のマイナスに等
しい。図４には４つの周波数、即ち周波数ｆ１、ｆ２、
ｆ３及びｆ４が示される。これらの周波数は中心周波数
Ｆｃに対して対象に位置する。そして図４には、中心周
波数Ｆｃにより定義される、各周波数ｆ１、ｆ２、ｆ
３、及びｆ４、及び多数の単位増加量Ｆｕにより定義さ
れる４つの式を示す。従ってｆ１は中心周波数の３単位
だけ左の周波数としてグラフに示され、ｆ４は中心周波
数Ｆｃの３単位右に位置する。周波数ｆ２及びｆ３は各
々中心周波数の左１単位、及び左１単位に位置する。
ディレイラインに関する所望の位相シフト対周波数の特
性を示す。一般に、正弦信号に時間遅延を適用すること
は、位相シフトを生じる効果があり、ここで時間遅延の
値は周波数に対する位相シフトの導関数のマイナスに等
しい。図４には４つの周波数、即ち周波数ｆ１、ｆ２、
ｆ３及びｆ４が示される。これらの周波数は中心周波数
Ｆｃに対して対象に位置する。そして図４には、中心周
波数Ｆｃにより定義される、各周波数ｆ１、ｆ２、ｆ
３、及びｆ４、及び多数の単位増加量Ｆｕにより定義さ
れる４つの式を示す。従ってｆ１は中心周波数の３単位
だけ左の周波数としてグラフに示され、ｆ４は中心周波
数Ｆｃの３単位右に位置する。周波数ｆ２及びｆ３は各
々中心周波数の左１単位、及び左１単位に位置する。
【００１９】グラフにおいて、異なる軌跡が、遅延部分
３２〜３８（図１）内の遅延量に依存して発生される。
セクション３２の場合、それに関係する位相遅延及び位
相シフトは無い。セクション３４の場合、１単位の遅延
Ｔがあり、比較的少ないマイナス傾斜を有する直線が提
供される。セクション３６に関する遅延の２単位による
位相シフトを示す軌跡につして急激な傾斜が示される。
グラフの対応する軌跡は遅延セクション３４、３６及び
３８に対して各々用語Ｔ、２Ｔ、及び３Ｔにより区別さ
れる。
３２〜３８（図１）内の遅延量に依存して発生される。
セクション３２の場合、それに関係する位相遅延及び位
相シフトは無い。セクション３４の場合、１単位の遅延
Ｔがあり、比較的少ないマイナス傾斜を有する直線が提
供される。セクション３６に関する遅延の２単位による
位相シフトを示す軌跡につして急激な傾斜が示される。
グラフの対応する軌跡は遅延セクション３４、３６及び
３８に対して各々用語Ｔ、２Ｔ、及び３Ｔにより区別さ
れる。
【００２０】又、図４で、位相シフト量は、遅延量およ
び周波数の値に比例することを示す位相シフトに関する
等式を示す。文字Ｎは遅延回路１４の各セクション内の
遅延単位の数を示す。比例定数において、１ナノ秒の遅
延はメガヘルツの周波数当たり、０．３６°の位相シフ
トを提供する。位相シフトに関するこの等式は、周波数
は中心周波数Ｆｃと、一つ以上の単位周波数Ｆｕに等し
い周波数増加量Δｆの和によって表せることを示す。こ
の等式では、位相シフトは、周波数増加量とは無関係の
固定値シフトφ0 と、周波数増加量に依存する位相シフ
トの可変値の和に等しいことが示される。
び周波数の値に比例することを示す位相シフトに関する
等式を示す。文字Ｎは遅延回路１４の各セクション内の
遅延単位の数を示す。比例定数において、１ナノ秒の遅
延はメガヘルツの周波数当たり、０．３６°の位相シフ
トを提供する。位相シフトに関するこの等式は、周波数
は中心周波数Ｆｃと、一つ以上の単位周波数Ｆｕに等し
い周波数増加量Δｆの和によって表せることを示す。こ
の等式では、位相シフトは、周波数増加量とは無関係の
固定値シフトφ0 と、周波数増加量に依存する位相シフ
トの可変値の和に等しいことが示される。
【００２１】位相シフトを零に設定することにより、セ
クション３２〜３８の相対位相シフト特性を適切に表現
することができる。等式から、あらゆる周波数での位相
シフト及び線の傾斜は、そのセクションに示される遅延
単位の数に比例するといえる。従って、２単位の遅延を
有するセクション３６に関する軌跡は、セクション３４
に関する軌跡より２倍の傾斜を有し、あらゆる周波数で
２倍の位相シフトを有する。同様に、これらの遅延単位
を有するセクション３８に関する軌跡は、セクション３
４に対する軌跡に比べ３倍の傾斜を有し、あらゆる周波
数で３倍の位相シフトを有する。１単位の遅延を有する
セクション３４の位相シフト特性はφとして示され、こ
こで実際の位相シフトは周波数の関数である。同様に、
２単位及び３単位の遅延を各々有するセクション３６及
び３８の位相シフト特性は、各々２φ及び３φとして示
すことができる。
クション３２〜３８の相対位相シフト特性を適切に表現
することができる。等式から、あらゆる周波数での位相
シフト及び線の傾斜は、そのセクションに示される遅延
単位の数に比例するといえる。従って、２単位の遅延を
有するセクション３６に関する軌跡は、セクション３４
に関する軌跡より２倍の傾斜を有し、あらゆる周波数で
２倍の位相シフトを有する。同様に、これらの遅延単位
を有するセクション３８に関する軌跡は、セクション３
４に対する軌跡に比べ３倍の傾斜を有し、あらゆる周波
数で３倍の位相シフトを有する。１単位の遅延を有する
セクション３４の位相シフト特性はφとして示され、こ
こで実際の位相シフトは周波数の関数である。同様に、
２単位及び３単位の遅延を各々有するセクション３６及
び３８の位相シフト特性は、各々２φ及び３φとして示
すことができる。
【００２２】図５のチャートは、４入力ポート１６のい
ずれかのポートから、４出力ポート４０のいずれかまで
の、マルチプレクサを介した位相シフトを示す。チャー
トはマトリクス１２の位相シフトを含み、同時に遅延セ
クション３２〜３６の位相シフトを含む。チャートの最
下行は、マルチプレクサの各出力ポートに関係する相対
遅延を示す。チャート内の位相テーパ列は、信号がマル
チプレクサの入力ポートに入力したとき、隣接する出力
ポート間の信号位相差を示す。例えば、隣接する出力ポ
ート間の信号位相差は、マルチプレクサの入力ポートＡ
に入力した信号に対して、φ−４５°である。
ずれかのポートから、４出力ポート４０のいずれかまで
の、マルチプレクサを介した位相シフトを示す。チャー
トはマトリクス１２の位相シフトを含み、同時に遅延セ
クション３２〜３６の位相シフトを含む。チャートの最
下行は、マルチプレクサの各出力ポートに関係する相対
遅延を示す。チャート内の位相テーパ列は、信号がマル
チプレクサの入力ポートに入力したとき、隣接する出力
ポート間の信号位相差を示す。例えば、隣接する出力ポ
ート間の信号位相差は、マルチプレクサの入力ポートＡ
に入力した信号に対して、φ−４５°である。
【００２３】この発明によれば、すべての位相テーパ値
を零にするのが望ましい。入力ポートＡを使用する信号
に対して、出力ポート位相テーパは、ｆが４５°に等し
いとき、零に等しい。図４では、この条件は周波数がｆ
２に等しいときに達成されることを示す。入力ポートＢ
を使用する信号に対する出力ポート位相テーパは、周波
数がｆ４に等しいとき零に等しい。同様に、入力ポート
Ｃ及びＤに関係する出力ポート位相テーパは、周波数が
各々ｆ１及びｆ３に等しいときに零に等しい。入力ポー
トに関するこれらの動作周波数は図５の最右列に示され
る。
を零にするのが望ましい。入力ポートＡを使用する信号
に対して、出力ポート位相テーパは、ｆが４５°に等し
いとき、零に等しい。図４では、この条件は周波数がｆ
２に等しいときに達成されることを示す。入力ポートＢ
を使用する信号に対する出力ポート位相テーパは、周波
数がｆ４に等しいとき零に等しい。同様に、入力ポート
Ｃ及びＤに関係する出力ポート位相テーパは、周波数が
各々ｆ１及びｆ３に等しいときに零に等しい。入力ポー
トに関するこれらの動作周波数は図５の最右列に示され
る。
【００２４】この発明によれば、各入力ポートに関する
動作周波数の増加の選択は、及び遅延回路１４により提
供される遅延値の単調に増加するセットの導入は、セク
ション３２〜３８内でマトリクス１２の位相テーパをキ
ャンセルするのに必要な位相シフトの値を提供する。こ
れは図１、３、４、及び５を参照することにより理解さ
れる。
動作周波数の増加の選択は、及び遅延回路１４により提
供される遅延値の単調に増加するセットの導入は、セク
ション３２〜３８内でマトリクス１２の位相テーパをキ
ャンセルするのに必要な位相シフトの値を提供する。こ
れは図１、３、４、及び５を参照することにより理解さ
れる。
【００２５】マトリクス１２及びマルチプレクサ１０に
供給される信号を考察する。マトリクスの出力ポートＷ
〜Ｚで各々発生した位相シフトの結果的セットは、図３
のチャートの第１行に示される。位相シフトは、連続す
るポート間の４５°の位相遅れだけ増加する。図５に示
される補償周波数は、図４に示されるように周波数ｆ２
であり、これは、零遅延に対して０°の位相シフト、１
単位の遅延に対して４５°、２単位の遅延に対して９０
°、３単位の遅延に対して１３５°を各々発生する。図
１及び５に示されるように、零単位の遅延はマルチプレ
クサの出力ＷＷに発生し、これは位相シフトを４５°位
相遅れのまま変化させない。１単位の遅延はマルチプレ
クサの出力ＸＸに発生し、４５°の位相進みを生じ、こ
れは９０°の位相遅れを４５°の位相遅れに減少する。
同様に、マルチプレクサの出力ＹＹでの２単位の遅延、
及びマルチプレクサの出力ＺＺでの３単位の遅延は、位
相遅れを９０°、及び１３５°だけ各々減少し、４５°
の等しい位相遅れを生じる。
供給される信号を考察する。マトリクスの出力ポートＷ
〜Ｚで各々発生した位相シフトの結果的セットは、図３
のチャートの第１行に示される。位相シフトは、連続す
るポート間の４５°の位相遅れだけ増加する。図５に示
される補償周波数は、図４に示されるように周波数ｆ２
であり、これは、零遅延に対して０°の位相シフト、１
単位の遅延に対して４５°、２単位の遅延に対して９０
°、３単位の遅延に対して１３５°を各々発生する。図
１及び５に示されるように、零単位の遅延はマルチプレ
クサの出力ＷＷに発生し、これは位相シフトを４５°位
相遅れのまま変化させない。１単位の遅延はマルチプレ
クサの出力ＸＸに発生し、４５°の位相進みを生じ、こ
れは９０°の位相遅れを４５°の位相遅れに減少する。
同様に、マルチプレクサの出力ＹＹでの２単位の遅延、
及びマルチプレクサの出力ＺＺでの３単位の遅延は、位
相遅れを９０°、及び１３５°だけ各々減少し、４５°
の等しい位相遅れを生じる。
【００２６】ポートＢに入力した信号に対する位相補償
の効果も又、同様に図１、３、４、及び５を参照するこ
とにより決定することができる。図３はポートＢに対す
るマトリクスの位相テーパ（チャートの第２行）は、１
３５°の位相進み(lead)である。補償周波数は図５の第
２列に示されるようにｆ４である。図４において、ｆ４
は、各々１単位、２単位、及び３単位の遅延量の介在に
より、１３５°、２７０°、４０５°の位相シフトの遅
れ値を提供する。従って、図３の左手において、零の位
相校正がマトリクスの出力ポートＷに供給され、１３５
°の校正はマトリクスのポートＸに供給され、この２７
０°と４０５°の校正値は、マトリクスのっポートＹ及
びＺでの信号に供給される。これは、信号周波数ｆ４を
入力ポートＢに供給した直後、マルチプレクサの各出力
ポートＷＷ〜ＺＺでの１３５°遅れの位相シフトを生じ
る。同様に、信号周波数ｆ１及びｆ３を入力ポートＣ及
びＤに供給することにより、各々１３５°遅れ及び４５
°進みのマトリクスの位相テーパをキャンセルするのに
必要な補償が提供される。
の効果も又、同様に図１、３、４、及び５を参照するこ
とにより決定することができる。図３はポートＢに対す
るマトリクスの位相テーパ（チャートの第２行）は、１
３５°の位相進み(lead)である。補償周波数は図５の第
２列に示されるようにｆ４である。図４において、ｆ４
は、各々１単位、２単位、及び３単位の遅延量の介在に
より、１３５°、２７０°、４０５°の位相シフトの遅
れ値を提供する。従って、図３の左手において、零の位
相校正がマトリクスの出力ポートＷに供給され、１３５
°の校正はマトリクスのポートＸに供給され、この２７
０°と４０５°の校正値は、マトリクスのっポートＹ及
びＺでの信号に供給される。これは、信号周波数ｆ４を
入力ポートＢに供給した直後、マルチプレクサの各出力
ポートＷＷ〜ＺＺでの１３５°遅れの位相シフトを生じ
る。同様に、信号周波数ｆ１及びｆ３を入力ポートＣ及
びＤに供給することにより、各々１３５°遅れ及び４５
°進みのマトリクスの位相テーパをキャンセルするのに
必要な補償が提供される。
【００２７】更に、各信号チャンネルはマルチプレクサ
の枝路又はセクション内の高信号強度の危険を犯すこと
なく、独立したアンプを設けることができる。なぜなら
ば、いずれか一つの入力ポートから、その入力ポートに
接続される出力ポートの様々の送信ラインに信号電力を
均一に分散することは、バトラマトリクスの特性だから
である。
の枝路又はセクション内の高信号強度の危険を犯すこと
なく、独立したアンプを設けることができる。なぜなら
ば、いずれか一つの入力ポートから、その入力ポートに
接続される出力ポートの様々の送信ラインに信号電力を
均一に分散することは、バトラマトリクスの特性だから
である。
【００２８】これは図１の入力ポートＡからマトリクス
の各出力ポートＷ〜Ｚへの信号経路を参照することによ
り理解できる。ハイブリッドカプラ(hybrid couppler)
２０において、ポートＡからの信号は２つの等しい部分
に細分される。ハイブリッドカプラー２２及び２６にお
いて、各信号部分は再び等しい電力の信号に分割され、
入力の１／４の電力を、マトリクスの各出力ポート１８
に供給する。入力ポートＢからの信号の同時送信がある
とき、ポートＢからの信号は、第１ハイブリッドカプラ
ー２０で均等に分散し、等しい振幅の２つの信号を発生
する。これらの信号は入力ポートＡからの２つの信号と
共に同時に存在する。従って、カプラー２０からの出力
送信ラインのいずれか一つの総合電力は、ポートＡ及び
Ｂに入力された信号の平均電力に等しい。ポートＣ及び
Ｄに入力された信号についても同じことがいえる。ポー
トＣ及びＤからの信号は、カプラー２４により分散され
た後、カプラー２２及び２６を介して、入力ポートＡ及
びＢの細分された信号と結合する。カプラー２２及び２
６の送信ライン内の信号、及びその出力送信ライン内の
一部の信号は４つの入力ポート１６に供給された４つの
信号の平均値を越えることはない。従って、この発明に
よれば、マルチプレクサ１０内には、様々のポートＡ〜
Ｄの信号間で受動的非線形内部変調効果(passive nonli
near intermoduration effects) を生じるような、大き
すぎる強度の信号は無い。
の各出力ポートＷ〜Ｚへの信号経路を参照することによ
り理解できる。ハイブリッドカプラ(hybrid couppler)
２０において、ポートＡからの信号は２つの等しい部分
に細分される。ハイブリッドカプラー２２及び２６にお
いて、各信号部分は再び等しい電力の信号に分割され、
入力の１／４の電力を、マトリクスの各出力ポート１８
に供給する。入力ポートＢからの信号の同時送信がある
とき、ポートＢからの信号は、第１ハイブリッドカプラ
ー２０で均等に分散し、等しい振幅の２つの信号を発生
する。これらの信号は入力ポートＡからの２つの信号と
共に同時に存在する。従って、カプラー２０からの出力
送信ラインのいずれか一つの総合電力は、ポートＡ及び
Ｂに入力された信号の平均電力に等しい。ポートＣ及び
Ｄに入力された信号についても同じことがいえる。ポー
トＣ及びＤからの信号は、カプラー２４により分散され
た後、カプラー２２及び２６を介して、入力ポートＡ及
びＢの細分された信号と結合する。カプラー２２及び２
６の送信ライン内の信号、及びその出力送信ライン内の
一部の信号は４つの入力ポート１６に供給された４つの
信号の平均値を越えることはない。従って、この発明に
よれば、マルチプレクサ１０内には、様々のポートＡ〜
Ｄの信号間で受動的非線形内部変調効果(passive nonli
near intermoduration effects) を生じるような、大き
すぎる強度の信号は無い。
【００２９】前述したこの発明の動作より、マルチプレ
クサ１０は衛星放送システムに最適であることが判る。
その衛星放送システムは、異なる搬送波周波数の複数の
テレビチャンネルが、独立して増幅されて衛星に受信で
き、又、地上に放送できる。位相テーパを取り除くこと
により、マルチプレクサは入力ポート１６の中の分離し
た一つに供給されている信号を結合し、放射器４４に分
散する。
クサ１０は衛星放送システムに最適であることが判る。
その衛星放送システムは、異なる搬送波周波数の複数の
テレビチャンネルが、独立して増幅されて衛星に受信で
き、又、地上に放送できる。位相テーパを取り除くこと
により、マルチプレクサは入力ポート１６の中の分離し
た一つに供給されている信号を結合し、放射器４４に分
散する。
【００３０】送信ライン及びバトラーマトリクスの成分
は、全ての入力ポート１６の信号の結合されたスペクト
ルを適合させるために、充分広帯域である。遅延回路１
４の各セクションは線形に動作し、それにより、幾つか
の信号が各遅延セクションを介して伝播する。
は、全ての入力ポート１６の信号の結合されたスペクト
ルを適合させるために、充分広帯域である。遅延回路１
４の各セクションは線形に動作し、それにより、幾つか
の信号が各遅延セクションを介して伝播する。
【００３１】バトラーマトリクスと遅延回路１４を組み
合わせは、横信号フィルタ(transversal filter)の１形
式と考えられる。このフィルタで、遅延セクション３２
〜３８（図１）は、アンテナ４２を介してポイントＰ
（図２）での出力信号の結果的な加算と結び付いて、フ
ィルタの周波数特性を定義する。アンテナが使用されな
い場合、マルチプレクサ出力ポートからの信号加算は、
ハイブリッドカプラーよりなる加算ネットワークにより
容易に達成される。両方の場合で信号加算の周波数応答
は次の数学的説明により示される。Ｐで示されるよう
に、４個のマルチプレクサの出力ポートＷＷ〜ＺＺの出
力信号Ｖは、入力ポートＡでの入力信号に応答し、次式
により与えられる。 ＶAWP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ−４５°） ＶAXP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ＋φf −９０°） ＶAYP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ−２φf −１３５°） ＶAZP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ＋３φf −１８０°）
合わせは、横信号フィルタ(transversal filter)の１形
式と考えられる。このフィルタで、遅延セクション３２
〜３８（図１）は、アンテナ４２を介してポイントＰ
（図２）での出力信号の結果的な加算と結び付いて、フ
ィルタの周波数特性を定義する。アンテナが使用されな
い場合、マルチプレクサ出力ポートからの信号加算は、
ハイブリッドカプラーよりなる加算ネットワークにより
容易に達成される。両方の場合で信号加算の周波数応答
は次の数学的説明により示される。Ｐで示されるよう
に、４個のマルチプレクサの出力ポートＷＷ〜ＺＺの出
力信号Ｖは、入力ポートＡでの入力信号に応答し、次式
により与えられる。 ＶAWP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ−４５°） ＶAXP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ＋φf −９０°） ＶAYP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ−２φf −１３５°） ＶAZP ＝１／４ｃｏｓ（２πｆｔ＋３φf −１８０°）
【００３２】ここで、ｔは時間、ｆは搬送波周波数、及
びφfは１単位の遅延Ｔにより発生し周波数に依存する
位相シフト。４つの信号を加えることにより、エンベロ
ープ関数(enbelope function) Ｅφが与えられる。この
エンベロープ関数は次式により与えられる。
びφfは１単位の遅延Ｔにより発生し周波数に依存する
位相シフト。４つの信号を加えることにより、エンベロ
ープ関数(enbelope function) Ｅφが与えられる。この
エンベロープ関数は次式により与えられる。
【００３３】
【数１】 ここで、示される周波数での応答ピークはｆ。ポート
Ｂ、Ｃ、及びＤに入力した信号に対しても同様に表現で
きる。
Ｂ、Ｃ、及びＤに入力した信号に対しても同様に表現で
きる。
【００３４】
【数２】
【００３５】前述の計算により示されるフィルタ応答を
図６Ａ〜６Ｄに示す。これらの図は、振幅対位相シフト
を表し、この位相シフトは図４に示したように周波数の
関数である。従って、マルチプレクサ１０の各搬送波周
波数での様々の信号チャンネルに対する応答は周波数に
関して離れている。
図６Ａ〜６Ｄに示す。これらの図は、振幅対位相シフト
を表し、この位相シフトは図４に示したように周波数の
関数である。従って、マルチプレクサ１０の各搬送波周
波数での様々の信号チャンネルに対する応答は周波数に
関して離れている。
【００３６】前述の周波数分布は、複数のアンテナ及び
複数のマルチプレクサを使用する通信システムに効果的
に使用することができ、各アンテナは図７の１６チャン
ネルシステムに示されるようなアンテナである。ここで
全部で４個のマルチプレクサ１０は、放射器のアレイを
介して２個のアンテナに接続される。隣接する周波数帯
域のＴＶチャンネルは、あらゆるマルチプレクサにおけ
る周波数帯域間の間隔を広げるために、独立したマルチ
プレクサに供給される。あらゆるマルチプレクサにおい
てチャンネル間隔を広げることにより、複数のＴＶチャ
ンネルの同時送信における忠実度が向上する。図７のシ
ステムに、このチャンネル周波数の割り付け方法を適用
した例を図８に示す。第１マルチプレクサ１０のポート
Ａ〜Ｄに入力した信号は、符号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、及び
Ｄ１により示される。同様に第２、第３及び第４マルチ
プレクサに入力した信号は、各々符号Ａ２〜Ｄ２、Ａ３
〜Ｄ３、Ａ４〜Ｄ４により示される。図８において、４
個のマルチプレクサのチャンネル割り付けは、各チャン
ネルの周波数が比較できるように、互いの表示の中に描
かれる分離した４つのグラフにより示される。あらゆる
マルチプレクサにおいてチャンネル間に位置する周波数
は、隣接するチャンネル間に位置する周波数より遥かに
大きく示されている。
複数のマルチプレクサを使用する通信システムに効果的
に使用することができ、各アンテナは図７の１６チャン
ネルシステムに示されるようなアンテナである。ここで
全部で４個のマルチプレクサ１０は、放射器のアレイを
介して２個のアンテナに接続される。隣接する周波数帯
域のＴＶチャンネルは、あらゆるマルチプレクサにおけ
る周波数帯域間の間隔を広げるために、独立したマルチ
プレクサに供給される。あらゆるマルチプレクサにおい
てチャンネル間隔を広げることにより、複数のＴＶチャ
ンネルの同時送信における忠実度が向上する。図７のシ
ステムに、このチャンネル周波数の割り付け方法を適用
した例を図８に示す。第１マルチプレクサ１０のポート
Ａ〜Ｄに入力した信号は、符号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、及び
Ｄ１により示される。同様に第２、第３及び第４マルチ
プレクサに入力した信号は、各々符号Ａ２〜Ｄ２、Ａ３
〜Ｄ３、Ａ４〜Ｄ４により示される。図８において、４
個のマルチプレクサのチャンネル割り付けは、各チャン
ネルの周波数が比較できるように、互いの表示の中に描
かれる分離した４つのグラフにより示される。あらゆる
マルチプレクサにおいてチャンネル間に位置する周波数
は、隣接するチャンネル間に位置する周波数より遥かに
大きく示されている。
【００３７】従ってこの発明により、マルチプレクサは
各々大振幅を有する複数のチャンネルを処理できるよに
なり、受動的内部変調の発生を減少できる。更にマルチ
プレクサは、マルチプレクサにより伝送される多信号の
周波数スペクトル間に明確な検定を有するフィルタとし
て機能する。
各々大振幅を有する複数のチャンネルを処理できるよに
なり、受動的内部変調の発生を減少できる。更にマルチ
プレクサは、マルチプレクサにより伝送される多信号の
周波数スペクトル間に明確な検定を有するフィルタとし
て機能する。
【００３８】以上説明された本発明の実施例は一例に過
ぎず、当業者はこの例に変更などを施すことができるも
のである。従って、この発明はここに開示された例に限
定されることはなく、特許請求の範囲にのみ限定される
ものである。
ぎず、当業者はこの例に変更などを施すことができるも
のである。従って、この発明はここに開示された例に限
定されることはなく、特許請求の範囲にのみ限定される
ものである。
【図１】この発明によって構成されたマルチプレクサの
略図。
略図。
【図２】電磁放射ビームを発生する本発明のマルチプレ
クサを導入するシステムを概略図。
クサを導入するシステムを概略図。
【図３】バトラーマトリクスの様々の出力で発生した位
相シフトを示し、マトリクスは図１のマルチプレクサの
一部分である。
相シフトを示し、マトリクスは図１のマルチプレクサの
一部分である。
【図４】相対位相シフトを、バトラーマトリクスの出力
端子で用いられた遅延の異なる値に対する周波数の関数
として示すグラフ。
端子で用いられた遅延の異なる値に対する周波数の関数
として示すグラフ。
【図５】マルチプレクサの様々の出力で発生した位相シ
フトを示し、更に、バトラーマトリクスの位相テーパに
関してマルチプレクサを補償するために使用された遅延
及び周波数の値を示すチャート
フトを示し、更に、バトラーマトリクスの位相テーパに
関してマルチプレクサを補償するために使用された遅延
及び周波数の値を示すチャート
【図６】マルチプレクサの異なるチャンネルの周波数ス
ペクトルを示す。
ペクトルを示す。
【図７】複数のアンテナを有する複数のマルチプレクサ
システムを示す。
システムを示す。
【図８】図７に示すシステムに用いられるチャンネルの
周波数割り付けを示す。
周波数割り付けを示す。
１０…マルチプレクサ、１２バトラーマトリクス、１４
…遅延回路、１６…入力ポート、１８…出力ポート、４
６…アンテナ、５２…広帯域受信器、５４…ミキサ、５
８…アンプ、６０…マルチプレクサ。
…遅延回路、１６…入力ポート、１８…出力ポート、４
６…アンテナ、５２…広帯域受信器、５４…ミキサ、５
８…アンプ、６０…マルチプレクサ。
Claims (8)
- 【請求項１】複数の入力ポートと、前記入力ポートと同
数の出力ポートを有するバトラーマトリクスであって、
前記マトリクスは前記入力ポートのいずれかに入力した
信号に応答して前記出力ポートに出力される信号に位相
テーパを発生し、ここで、前記入力ポートに各々入力さ
れた複数の入力信号に対応する複数の異なるテーパが存
在し、前記テーパは周波数とは無関係であり、 前記マトリクスの出力ポートに接続され、前記マトリク
スの出力ポートにより出力される信号に遅延を生じさせ
る遅延手段であって、ここで、各前記出力ポートでの前
記遅延手段による遅延量は、一つの出力ポートと次の出
力ポートでは遅延の構成量だけ異なっており、 を具備し、 異なる周波数の独立した入力信号を、規定された順序(o
rder) で各前記入力ポートに供給し、前記信号周波数の
前記規定された順序は、各前記入力ポートの位相テーパ
の位相増加とは反対方向の周波数増加を有し、信号周波
数と前記マトリクスの出力ポートでの遅延の積は前記位
相テーパを零とする、 ステップを有することを特徴とするマルチプレクサ。 - 【請求項２】前記信号周波数は、信号スペクトルの中心
周波数に対して対称に配置されることを特徴とする請求
項１記載のマルチプレクサ。 - 【請求項３】前記中心周波数の一方の側の周波数帯に位
置する各前記信号は位相の進み補償が行われ、前記中心
周波数の他方の側の周波数帯に位置する各前記信号は位
相の遅れ補償が行われるこを特徴とする請求項２記載の
マルチプレクサ。 - 【請求項４】前記位相進み補償及び位相遅れ補償の大き
さは、前記中心周波数から前記信号周波数までの間隔の
増加につれて増加することを特徴とする請求項３記載の
マルチプレクサ。 - 【請求項５】前記遅延手段により、遅延の最小値即ち零
が前記入力ポートの一つに供給されることを特徴とする
請求項４記載のマルチプレクサ。 - 【請求項６】マルチプレクサの複数の入力端子のセット
に各々供給された複数の信号を多重送信し、各前記信号
の電力を前記マルチプレクサの複数の出力端子に分割す
る方法であって、 所定の順序に配置された複数の入力ポートを有し、所定
の順序に配置され前記入力ポートと同数の出力ポートを
有するバトラーマトリクスを提供し、ここで、前記マト
リクスは、前記出力ポートに位相テーパの所定セットを
提供し、そして前記マトリクスの前記入力ポートのいず
れかに入力された信号に応答して、異なる位相テーパが
提供され、 所定順序のディレイラインのセットを前記マトリクスの
出力ポートに結合し、ここで、各前記ディレイラインは
前記出力ポートを伝播する信号に異なる遅延量を供給
し、前記遅延量は、前記ディレイラインの第１ディレイ
ラインが最小の遅延量を有し及び連続する各ディレイラ
インが先行するディレイラインの遅延量より１単位以上
の遅延量を有するように量子化され、各前記ディレイラ
インは前記ディレイラインを伝播する信号に位相シフト
を生成し、前記位相シフトは前記信号の周波数に比例
し、 前記マトリクスの各入力ポートに供給される異なる周波
数の入力信号のセットを選択し、前記マトリクスの各入
力ポートに供給される前記信号周波数は、ディレイライ
ンの位相シフトのセットを充分生成する量だけ互いに異
なっており、前記位相シフトは、前記マトリクスにより
提供される各前記位相テーパ内の位相シフトを対抗し、 前記マトリクスの入力ポートは前記マルチプレクサの入
力ポートとして機能し、前記ディレイラインの出力ポー
トは前記マルチプレクサの出力ポートとして機能し、 以上のステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項７】通信方法において、 複数のマルチプレクサを構成し、ここで、各マルチプレ
クサは前記マルチプレクサの複数の入力端子のセットに
各々供給された複数の信号を多重送信し、各前記信号の
電力を前記マルチプレクサの複数の出力端子のセットに
おいて分割し、前記マルチプレクサは以下のステップに
基づき構成され、 所定の順序に配置された複数の入力ポートを有し、所定
の順序に配置され前記入力ポートと同数の出力ポートを
有するバトラーマトリクスを提供し、ここで、前記マト
リクスは、前記出力ポートに位相テーパの所定セットを
提供し、そして前記マトリクスの前記入力ポートのいず
れかに入力された信号に応答して、異なる位相テーパが
提供され、 所定順序のディレイラインのセットを前記マトリクスの
出力ポートに結合し、ここで、各前記ディレイラインは
前記出力ポートを伝播する信号に異なる遅延量を供給
し、前記遅延量は、前記ディレイラインの第１ディレイ
ラインが最小の遅延量を有し及び連続する各ディレイラ
インが先行するディレイラインの遅延量より１単位以上
の遅延量を有するように量子化され、各前記ディレイラ
インは前記ディレイラインを伝播する信号に位相シフト
を生成し、前記位相シフトは前記信号の周波数に比例
し、 前記マトリクスの各入力ポートに供給される異なる周波
数の入力信号のセットを選択し、前記マトリクスの各入
力ポートに供給される前記信号周波数は、ディレイライ
ンの位相シフトのセットを充分生成する量だけ互いに異
なっており、前記位相シフトは、前記マトリクスにより
提供される各前記位相テーパ内の位相シフトを対抗し、
及びここで、前記マトリクスの入力ポートは前記マルチ
プレクサの入力ポートして機能し、前記ディレイらいん
の出力ポートは前記マルチプレクサの出力ポートとして
機能し、 前記通信方法は更に、 複数の前記マルチプレクサの出力ポートをアレイ・アン
テナの放射要素に結合し、 前記アンテナにより前記複数のマルチプレクサの信号か
ら放射ビームを発生し、 連続する周波数帯域を有する信号スペクトルの異なる周
波数で、前記マルチプレクサの入力ポートに信号を入力
し、ここで、独立した周波数帯域が各前記入力ポートに
供給され、そして、隣接する前記帯域が前記マルチプレ
クサの中の異なるマルチプレクサに供給され、マルチプ
レクサのチャンネルにおける信号のスペクトル間隔を最
大にするステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項８】前記ビームを発生するステップは、各前記
放射要素からの放射を地理的に異なる領域に方向付ける
複数のビームの発生を含むことを特徴とする請求項７記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US556160 | 1990-07-23 | ||
| US07/556,160 US5134417A (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Plural frequency matrix multiplexer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251901A true JPH05251901A (ja) | 1993-09-28 |
| JP2957027B2 JP2957027B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=24220145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3182679A Expired - Lifetime JP2957027B2 (ja) | 1990-07-23 | 1991-07-23 | 複数周波数マトリクスマルチプレクサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5134417A (ja) |
| EP (1) | EP0468662B1 (ja) |
| JP (1) | JP2957027B2 (ja) |
| CA (1) | CA2043135C (ja) |
| DE (1) | DE69122193T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018110454A (ja) * | 2013-06-19 | 2018-07-12 | アルカテル−ルーセント シャンハイ ベル カンパニー リミテッド | 振幅テーパード切り替えビーム・アンテナ・システム |
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-
1991
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- 1991-07-09 EP EP91306229A patent/EP0468662B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-23 JP JP3182679A patent/JP2957027B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| US5134417A (en) | 1992-07-28 |
| EP0468662A3 (en) | 1992-06-10 |
| EP0468662A2 (en) | 1992-01-29 |
| DE69122193D1 (de) | 1996-10-24 |
| CA2043135C (en) | 1997-05-27 |
| CA2043135A1 (en) | 1992-01-24 |
| JP2957027B2 (ja) | 1999-10-04 |
| DE69122193T2 (de) | 1997-05-07 |
| EP0468662B1 (en) | 1996-09-18 |
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