JPH07303020A - １以上の周波数バンドを利用する通信システムのための結合器 - Google Patents

１以上の周波数バンドを利用する通信システムのための結合器

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JPH07303020A
JPH07303020A JP7094627A JP9462795A JPH07303020A JP H07303020 A JPH07303020 A JP H07303020A JP 7094627 A JP7094627 A JP 7094627A JP 9462795 A JP9462795 A JP 9462795A JP H07303020 A JPH07303020 A JP H07303020A
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JP
Japan
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circuit
combiner
impedance
pass filter
terminals
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Application number
JP7094627A
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Inventor
Francis R Ashley
レイモンド アッシュレイ フランシス
Steven J Daubert
ジョセフ ダウバート スチーヴン
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • H03H11/02—Multiple-port networks
    • H03H11/34—Networks for connecting several sources or loads working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source

Landscapes

  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、一以上の周波数バンドで情報を通
信するシステムで用いる信号結合器に関する。 【構成】 信号結合器は、一次と二次の巻線を有するト
ランスを備えている。各巻線は一対の巻線端子を有して
いて、また、一対の補助巻線端子を形成するように中間
位置で分割されている。回路は異なる周波数バンドで異
なるインピーダンスを提供するように補助巻線端子対の
各々の間に提供されている。特に、第一の周波数範囲で
第一のインピーダンスを提供する第一の回路は一方の巻
線の補助巻線端子間に接続される。第二の回路は他方の
トランス巻線の補助巻線端子間に接続されている。この
第二の回路は、第一の回路と結合して第二の周波数範囲
で第二のインピーダンスを提供する。実施例では、第一
の回路は音声周波数バンド範囲で６００オームのインピ
ーダンスを提供する。第二の回路は第一の回路と結合し
て、４０ＫＨｚ以上の周波数範囲で１００オームのイン
ピーダンスを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は通信システムに関し、特
に１以上の周波数バンドで情報が通信されるシステムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの通信システムにおいて、受信器に
送信される情報は１以上の周波数バンドを通して供給さ
れる。ある周波数バンドで供給される情報は他の周波数
バンドで供給される情報とは形式あるいはソースが異な
る。音声情報は１つの周波数バンドに割り当てられ、デ
ータが他の周波数バンドに割り当てられても良い。ある
いは、例えば、異なるソースから発せられた異なるデー
タあるいは形式の異なるデータが異なる周波数バンドを
通して送信されても良い。あるいは、例えば、周波数分
割多重化では、１つの形式のあるいは１つのソースから
の情報のストリームが特定バンドに周期的に割り当てら
れても良い。何れであっても、そのようなシステムアプ
リケーションでは、特定周波数バンドに情報信号を挿入
し、及び／あるいは受信された情報信号を抽出するため
の回路が必要である。そのような回路を結合器と呼ぶこ
とにする。
【０００３】結合器は、受動素子あるいは能動素子を用
いて構成できる。必要な結合機能を達成するために受動
素子が長い間使用されてきたが、ある通信システムアプ
リケーションでの必要性能は受動素子を利用する従来の
結合器の能力を超えている。一方、能動素子で実現され
る結合器は機能させるためには電力が供給されなければ
ならず、市販の電力サービス期間の間に通信システムが
機能し続ける必要があるアプリケーションでは電力バッ
クアップ能力が提供されなければならない。この電力バ
ックアップ能力を提供するとある状況では受け入れがた
いほど費用がかさむ。従って、受動素子で実現される結
合器の性能能力の強化が望まれている。
【０００４】
【発明の要旨】従来技術の欠点を克服するために、本発
明による信号結合器は、一次と二次の巻線を有するトラ
ンスを備えている。各巻線は一対の巻線端子を有してい
る。各巻線はまた、一対の補助巻線端子を形成するよう
に中間位置で分割されている。回路は異なる周波数バン
ドで異なるインピーダンスを提供するように補助巻線端
子対の各々の間に提供されている。特に、第一の周波数
範囲で第一のインピーダンスを提供する第一の回路は一
方の巻線の補助巻線端子間に接続される。第二の回路は
他方のトランス巻線の補助巻線端子間に接続されてい
る。この第二の回路は、トランスと第一の回路と結合し
て、あるいは第一の回路と結合して第二の周波数範囲で
第二のインピーダンスを提供する。実施例では、第一の
回路は音声周波数バンド範囲で６００オームのインピー
ダンスを提供する。第二の回路は第一の回路と結合し
て、４０ＫＨｚ以上の周波数範囲で１００オームのイン
ピーダンスを提供する。
【０００５】
【実施例】図１は本発明を組み込んだ通信システム１０
０を示す。その通信システムでは、音声信号とデータ信
号の両方が通信パス１０３を介して中央局１０１と顧客
構内１０２の間で通信される。この実施例では、パス１
０３はチップ・リングリードを有するツイステッドワイ
ヤ対であり、それは中央局１０１から顧客構内１０２ま
で延びている。中央局から顧客構内までの通信の情報レ
ートは顧客構内から中央局までのそれより大きい。通信
システム１００が非対称と呼ばれるのはそのためであ
る。非対称システム１００は、公衆交換電話ネットワー
ク（ＰＳＴＮ）を介して電話顧客へのビデオ通信を提供
するために提案されている非対称デジタル加入者ループ
（ＡＤＳＬ）システムと呼ばれるようなシステムの一つ
として広く使用されるであろう。
【０００６】図１に示すように、音声信号は通信パス１
０３のチップ・リングリードを介して中央局１０１と顧
客構内１０２の間で双方向的に接続されている。そのよ
うな音声信号はＤＣから４ＫＨｚまで延びる第一の周波
数帯１０４で結合される。データ信号はまた、チップ・
リングリードをを介して中央局１０１と顧客構内１０２
の間で双方向的に結合されている。データ信号は４０Ｋ
Ｈｚから１．７ＭＨｚまで延びる第二の周波数帯で結合
されている。バンド１０５は２つのサブバンド１０６と
１０７に分割される。サブバンド１０６は４０ＫＨｚか
ら１００ＫＨｚまで延び、顧客構内１０２から中央局１
０１に結合されるデータ信号のために割り当てられてい
る。一方、サブバンド１０７は、１００ＫＨｚから１．
７ＭＨｚまで延び、中央局１０１から顧客構内１０２に
結合されるデータ信号のために割り当てられている。上
記音声とデータの通信能力を提供するために、中央局１
０１は、高域バンドトランシーバー１０８、低域バンド
トランシーバー１０９、及びカップラー１１０を備えて
いる。同様に、顧客構内１０２は、低域バンドトランシ
ーバー１０９、カップラー１１０、及び高域バンドトラ
ンシーバー１１１を備えている。高域バンドトランシー
バー１０８と１１１は双方向データ通信を提供し、一方
低域バンドトランシーバーの対１０９は双方向音声通信
を提供する。顧客構内にある低域バンドトランシーバー
は中央局にあるそれと同一であることに注意すべきであ
る。しかしながらそれらの場所にある高域バンドトラン
シーバーは、送信と受信の周波数がそれらの場所で異な
っているので、異なっている。実際の応用では、低域バ
ンドトランシーバーは図１に示される中央局１０１には
おかれていなくとも良い。代わりに、このトランシーバ
ーは中央局から遠隔地に設けられても良い。この遠隔地
のトランシーバーは従来の交換ネットワークを介して中
央局１０１に接続される。
【０００７】図２を参照して、結合器１１０を実現する
従来の方法は、絶縁トランスと、高域通過フィルター、
及び低域通過フィルターを使用していた。示されるよう
に高域通過フィルター２０１は通信パス１０３のチップ
・リングリードと絶縁トランス２０２の一方の巻線の間
に設けられている。トランス２０２の他方の巻線は高域
バンドトランシーバー１０８あるいは１１１に接続され
ている。低域通過フィルター２０３はまた、通信パス１
０３のチップ・リングリードに接続され、低域バンドト
ランシーバー１０９に対するインターフェイス装置とし
て働く。この構成はある応用分野では満足すべき結果を
提供するが、通信システム１００のために必要な性能に
は合致しない。詳細には、通信システム１００におい
て、結合器は音声通信とデータ通信の両方に対して通信
パス１０３の特性インピーダンスとマッチングすること
が必要である。この特性インピーダンスは２つの周波数
バンド１０４と１０５で変化する。周波数バンド１０４
での音声通信では、パス１０３の特性インピーダンスは
約１００オームである。図２に示す従来の構成では、結
合器により提供される特性インピーダンスは高域通過フ
ィルター２０１と低域通過フィルター２０３の並列結合
である。即ち、並列結合の特性インピーダンスＺ結合器
は、以下の式（１）により与えられる。
【数１】 式（１）は、通信システム１００では結合器を実現する
ためにいくつかの困難があることを示している。特に、
システム１００で図２の構成を用いるとき、バンド１０
４で要求される６００オームのインピーダンスとバンド
１０５で要求される１００オームのインピーダンスは高
域通過フィルター２０１と低域通過フィルター２０３の
インピーダンスの並列結合である。バンド１０４では、
要求される６００オームのインピーダンスは、低域通過
フィルター２０３のインピーダンスを６００オームに等
しくし、高域通過フィルター２０１のインピーダンスを
６００オームよりはるかに大きくすることにより提供さ
れる。バンド１０５では、要求される１００オームのイ
ンピーダンスは、高域通過フィルター２０１のインピー
ダンスを１００オームに等しくし、低域通過フィルター
２０３のインピーダンスを１００オームよりはるかに大
きくすることにより提供される。フィルター２０１と２
０３に対するこれらのインピーダンス特性は達成が困難
である。
【０００８】図３は、本発明による結合器１１０の実施
例を示す。図４は周波数の関数としてこの結合器により
提供されるインピーダンスのプロットを示す。図４に示
すように、４ＫＨｚまで延びる周波数範囲では、６００
オームのインピーダンスが提供され、４０ＫＨｚから延
びる周波数範囲では１００オームのインピーダンスが提
供される。４ＫＨｚと４０ＫＨｚの間でバンドに提供さ
れるインピーダンスは著しく変わるが、この周波数バン
ド内で結合される情報がないので、開示された通信シス
テムではこれは問題が無い。図３を参照して、結合器１
１０は一次巻線３０２と二次巻線３０３を有する絶縁ト
ランスを具備する。これらの巻線の各々は一対の巻線端
子を有している。トランス３０１で二次巻線の一次巻線
に対する巻数比は１：１である。この比は任意であり、
他の比であっても良い。更に、トランス３０１の巻線に
関して、一次と二次の指定はまた任意である。３０４と
３０５は一次巻線３０２の終端を示し、３０６と３０７
は二次巻線３０３の終端を示す。加えて、一次と二次の
巻線は予め決められた中間部で一対の補助巻線端子を形
成するように分離されている。実施例では、この中間位
置は一次と二次の巻線の両方の中央点である。結果とし
て、端子３０４と３０８間のインピーダンスは端子３０
９と３０５間のそれと同じである。二次巻線についても
同じことが言える。即ち、端子３０６と３１０間のイン
ピーダンスは端子３１１と３０７間のそれと同じであ
る。中間位置のこの選択は長手方向のバランスを維持
し、即ちチップリードからグランドへのインピーダンス
とリングリードからグランドへのインピーダンスは同じ
であるという長所がある。ツイステッド対媒体では、共
通モード干渉信号により引き起こされるチップ・リング
リードにおける微分信号の形成をなくすので、長手方向
のバランスが望まれる。３０８と３０９は補助一次巻線
端子であり、３１０と３１１は補助二次巻線端子であ
る。一次巻線と二次巻線が巻かれる磁性コア材料３２０
は１つの連続体片である。通信システム１００で選択さ
れるコア材料は、リップ・リングリードでのループ電流
の存在で飽和しない能力を持つべきである。低域通過フ
ィルター３１２は低域バンドトランシーバー１０９に接
続された一対の端子と補助巻線端子３０８と３０９に接
続された他の一対の端子とを有する４端子素子である。
回路３１３は高域バンドトランシーバー１０８に接続さ
れた一対の端子３１４と３１５と、補助二次巻線端子３
１０と３１１に接続された他の一対の端子を有する他の
４端子素子である。上記のように、低域通過フィルター
３１２は第一の周波数バンド内に第一の予め決められた
インピーダンスを提供し、回路３１３は低域通過フィル
ター３１２と結合して第二の周波数バンドに第二のイン
ピーダンスを提供する。第一と第二のインピーダンスは
互いに異なり、また、第一と第二の周波数バンドも同様
である。実施例では、低域通過フィルターは周波数バン
ド１０４で６００オームのインピーダンスを提供し、こ
のフィルターは、回路３１３と結合して周波数バンド１
０５で１００オームのインピーダンスを提供する。実施
例では、回路３１３で要求される回路素子を最小にする
ことは有利である。この目的は回路３１３のインダクタ
ーとしてトランス３０１の巻線を利用することにより達
成できる。即ち、チップ・リング上の異なる信号に対す
る分離された一次と二次の巻線は一対の相互結合インダ
クターと等価である。従って、実施例では、回路３１３
はトランス３０１と低域通過フィルター３１２と結合し
て、周波数バンド１０５で高域通過フィルターを提供す
る。
【０００９】回路３１３は実施例では周波数バンド１０
５で１００オームのインピーダンスを提供するマッチン
グネットワークである。この回路は、キャパシター３１
６、３１７、３１８と抵抗３１９と３２０を具備する。
抵抗３１９は端子３１４と３１５間に接続され、抵抗３
２０とキャパシター３１８との直列結合と並列に設けら
れている。キャパシター３１６は端子３１０と３１４の
間に接続され、キャパシター３１７は端子３１１と３１
５の間に接続されている。抵抗３１９は、抵抗３２０と
キャパシター３１８の直列接続と並列に１００オームの
インピーダンスを提供する。
【００１０】図５から図７に示すように低域通過フィル
ター３１２は種々の方法で実現可能である。図５に示す
ようにフィルター３１２は一対の一般化インピーダンス
変換器を具備する。これらの変換器の各々は４端子素子
である。これらの端子の一対は補助二次巻線端子、即ち
３０８と３０９に接続され、５１３と５１４として指定
される２番目の端子対はラダー回路網の最初の終端に接
続されている。変換器５０２の端子の一対は、低域バン
ドトランシーバー１０９に接続され、５１５と５１６と
して指定される端子の他の対はラダー回路網の２番目の
終端に接続されている。ラダー回路網はインダクター５
０３−５０８とキャパシター５０９−５１２を具備す
る。インダクター５０３−５０５は直列に接続され、イ
ンダクター５０６−５０８もまた同様である。キャパシ
ター５０９は一般化インピーダンス変換器５０１の端子
５１３と５１４の間に接続され、キャパシター５１２は
一般化インピーダンス変換器５０２の端子５１５と５１
６の間に接続されている。回路３１２はまたキャパシタ
ー５１７を具備し、それは補助二次巻線端子３０８と３
０９の間に接続されている。フィルター３１２の他の実
現方法が図６に示すラダー回路網により提供される。こ
のラダー回路網は２つの”レール”と複数の”横木”を
具備する。レールの長さはインダクター６０１の数を変
えることにより変えることができ、そのインダクターは
各レールを構成するように直列に接続されている。ラダ
ーの各横木は２つのレールを接続し、キャパシター６０
２により形成される。最後に、フィルター３１２は図７
に示すように、インダクターとキャパシターの接続を使
用して実現できる。この接続は、各レールがインダクタ
ーの直列接続からなり、直列接続はキャパシターの直列
接続と並列に設けられることにより特徴づけられるラダ
ー回路網として説明できる。図７を参照して、１つのレ
ールはキャパシター７０５と７０６の直列接続と平行に
設けられたインダクター７０１と７０２の直列接続を含
んでいる。第二のレールはキャパシター７１０と７１１
の直列接続と平行に設けられたインダクター７０３と７
０４の直列接続により形成される。これら２つのレール
に関して３つの横木がある。これらの横木の最初のもの
は、各レールの一端を横切るキャパシター７０７の接続
により形成され、これらの横木の二番目のものはキャパ
シター７０９を各レールの他方の端部を横切るように接
続することにより形成される。３番目の横木はインダク
ター７０１と７０２の接続により形成されるノード７１
３とインダクター７０３と７０４の接続により形成され
る他のノード７１４との間にキャパシター７０８を接続
することにより形成される。図７において、回路３１２
はまた、補助二次巻線端子３０８と３０９の間に接続さ
れたキャパシター７１２を含んでいる。図５から７の構
成では、図５のキャパシター５１７、図６の最左キャパ
シター６０２、図７ではキャパシター７０９と７１２の
並列結合であり、一義的に周波数バンド１０５において
低域通過フィルター３１２の入力インピーダンスを決定
する。
【００１１】勿論、本発明は実施例を参照して説明した
が他の構成が当業者には明らかであろう。例えば、実施
例ではディスクリート素子を使用するが、これらの素子
は適切にプログラムされたプロセッサ、特定目的集積回
路、デジタルプロセッサあるいはこれらの素子のいずれ
かのアナログあるいはハイブリッドの対応物を１以上使
用して実現されても良い。あるいは、例えば、実施例中
の通信パス１０３はツイステッドケーブル対であるが、
同軸ケーブルあるいはシールドツイステッドケーブル対
のような他の形式のワイヤー通信媒体を使用することも
できる。更に、実施例中のパス１０３は中央局１０１と
顧客構内１０２との間に延びる連続ツイステッド対であ
るが、本発明は中央局のすぐ近くのツイステッド対接続
と顧客構内１０２のすぐ近くの他のツイステッド対接続
との間に１以上の非ワイヤー媒体が設けられるアプリケ
ーションにも適用可能である。そのような非ワイヤー媒
体は光ファイバーと無線リンク（セルラーと非セルラ
ー）を含む。最後に、例えば、実施例中の回路３１３は
特定のマッチングネットワークであるが、他の構成も可
能である。抵抗３２０とキャパシター３１８の直列結合
と並列の抵抗３１９の構成は単一の抵抗で置換しても良
い。他に、図３に示す抵抗３１９と３２０とキャパシタ
ー３１８の構成の代わりに他の抵抗とキャパシターの並
列結合に一端で接続された抵抗とキャパシターの直列結
合で置換してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み込んだ通信システムを示すブロッ
クダイアグラムである。
【図２】図１の結合器を提供するための従来技術を示す
ブロックダイアグラムである。
【図３】本発明の一実施例を示すブロックダイアグラム
である。
【図４】周波数の関数として図３の実施例により提供さ
れるインピーダンスをプロットした図である。
【図５】図３に示される低域通過フィルターの他の実施
例を示す図である。
【図６】図３に示される低域通過フィルターの他の実施
例を示す図である。
【図７】図３に示される低域通過フィルターの他の実施
例を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 中央局 １０８、１１１ 高域バンドトランシーバー １０９、１０９ 低域バンド（音声バンド）トランシー
バー １１０ 結合器 １０３ チップとリング １０２ 顧客構内 ２０２ 絶縁トランス ２０１ 高域通過フィルター ２０３ 低域通過フィルター ３１２ 低域通過フィルター ５１２ 一般化インピーダンス変換器
フロントページの続き (72)発明者 スチーヴン ジョセフ ダウバート アメリカ合衆国 07738 ニュージャーシ ィ，リンクロフト，ウィスパーリング パ インズ ドライヴ 56

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一のインダクタンスを有する第一の一
    次巻線と第二のインダクタンスを有する第二の一次巻線
    と、及び第三のインダクタンスを有する第一の二次巻線
    と第四のインダクタンスを有する第二の二次巻線とを有
    するトランスと、 前記第一と第二の二次巻線とに接続され、第一の周波数
    範囲で第一のインピーダンスを提供する第一の回路と、
    及び前記第一と第二の一次巻線とに接続された第二の回
    路であって、前記第一の回路と結合して、第二の周波数
    範囲で第二のインピーダンスを提供する第二の回路であ
    って、前記第一と第二のインピーダンスが互いに異な
    り、前記第一と第二の周波数範囲が互いに異なる第二の
    回路とを具備する信号結合器。
  2. 【請求項２】 前記第一の回路と前記第一と第二の二次
    巻線との結合は低域通過フィルターを構成する請求項１
    記載の結合器。
  3. 【請求項３】 前記低域通過フィルターは複数のキャパ
    シターを含み、インダクターは前記第一と第二の二次巻
    線の形で提供される請求項２記載の結合器。
  4. 【請求項４】 前記低域通過フィルターは、一般化イン
    ピーダンス変換器を更に具備する請求項３記載の結合
    器。
  5. 【請求項５】 前記複数のキャパシターとインダクター
    はラダー回路網状に構成される請求項３記載の結合器。
  6. 【請求項６】 前記第一の回路と結合して前記第二の回
    路は高域通過フィルターを構成する請求項１記載の結合
    器。
  7. 【請求項７】 前記第一のインピーダンスはほぼ６００
    オームであり、前記第一の周波数波範囲は音声帯域にほ
    ぼ等価である請求項１記載の結合器。
  8. 【請求項８】 前記第二のインピーダンスはほぼ１００
    オームであり、前記第二の周波数範囲は約４０ＫＨｚか
    ら４０ＫＨｚより実質的に大きい予め決められた周波数
    まで延びている請求項１記載の結合器。
  9. 【請求項９】 前記第一のインピーダンスはほぼ６００
    オームであり、前記第一の周波数波範囲は約０ＫＨｚか
    ら４ＫＨｚまで延び、前記第二のインピーダンスはほぼ
    １００オームであり、前記第二の周波数範囲は約４０Ｋ
    Ｈｚから４０ＫＨｚより実質的に大きい予め決められた
    周波数まで延びている請求項１記載の結合器。
  10. 【請求項１０】 前記結合器は前記第一の周波数範囲の
    音声信号と前記第二の周波数範囲のデータ信号を結合す
    る請求項１記載の結合器。
  11. 【請求項１１】 前記第二の回路は前記第一の仮と前記
    トランスと結合して高域通過フィルターを構成する請求
    項１記載の結合器。
  12. 【請求項１２】 前記第一の一次巻線は前記第二の一次
    巻線と実質的に同じインダクタンスを有し、前記第一の
    二次巻線は前記第二の二次巻線と実質的に同じインダク
    タンスを有する請求項１記載の結合器。
  13. 【請求項１３】 前記第一の回路は前記第一の周波数範
    囲の信号を処理するためのトランシーバーに接続されて
    いる請求項１記載の結合器。
  14. 【請求項１４】 前記第二の回路は前記第二の周波数範
    囲の信号を処理するための他のトランシーバーに接続さ
    れている請求項１３記載の結合器。
  15. 【請求項１５】 前記トランシーバーは音声信号を処理
    し、前記他のトランシーバーはデータ信号を処理する請
    求項１４記載の結合器。
JP7094627A 1994-04-20 1995-04-20 １以上の周波数バンドを利用する通信システムのための結合器 Withdrawn JPH07303020A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/230,263 US5528630A (en) 1994-04-20 1994-04-20 Coupler for communication systems which utilize more than one frequency band
US230263 1994-04-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07303020A true JPH07303020A (ja) 1995-11-14

Family

ID=22864544

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