JPH09200076A - 無線送受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いＣ／Ｎを得る。 【解決手段】 受信アンテナ２１と送信アンテナ２２と
が設けられ、かつこれらアンテナ間の結合が小とされ
て、高周波送信部４からの発生雑音が高周波受信部３に
入るのを防止し、高周波受信部３は冷凍機２３により冷
却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば移動通信
・衛星通信等に用いられる無線送受信機に関し、特に受
信感度が改善されたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の無線送受信機の構成を示
す。従来の無線送受信機においては、アンテナ１は、共
用器２を通じて、所望の高周波信号を受信する高周波受
信部３と、送信すべき高周波信号を出力する高周波送信
部４とに接続され、これら共用器２、高周波受信部３、
高周波送信部４は復調器５、変調器６、信号処理回路７
および電源８等と共に筐体９の内部に納められている。
高周波受信部３の内部の構成は図４Ｂに示すように受信
帯域フィルタ１０および受信低雑音増幅器１１により構
成される。なお図中で矢印は信号の伝達方向を表わし、
図４Ｂにおいて低雑音増幅器１１に対し、端子ＰＳから
電力が供給される。

【０００３】アンテナ１で受信された信号は共用器２を
介して高周波受信部３に入力される。高周波受信部３の
内部では、受信帯域フィルタ１０により所望の帯域の信
号が選択され、受信低雑音増幅器１１で所望のレベルま
で増幅されて出力される。この増幅出力された信号は、
復調器５で所望のベースバンド信号に復調され、信号処
理回路７で、例えば音声や文字などの情報に変換されて
出力される。一方送信側に関しては、信号処理回路７で
生成されたベースバンド信号が変調器６により高周波信
号に変調されて、高周波送信部４に入力される。高周波
送信部４では入力された高周波信号を所望のレベルまで
増幅して出力する。高周波送信部４から出力された高周
波信号は、共用器２を介してアンテナ１から放射され
る。高周波受信部３、高周波送信部４、復調器５、変調
器６および信号処理回路７は電源８よりの電力により動
作する。

【０００４】高周波受信部３の性能を表す指標の一つに
受信感度がある。受信感度が高いほど、低いレベルの受
信信号に対しても規定されたＣ／Ｎの受信機出力を得る
ことができ、また、同じＣ／Ｎで受信機出力を得るため
の送信側の送信電力が小さくて良いことになる。受信信
号のレベルが同じであれば雑音レベルが低いほどＣ／Ｎ
は大きくなるので、雑音レベルを低くすることにより受
信感度を向上することができる。

【０００５】雑音は、無線送受信機を構成する回路の各
部で付加される。特に高周波受信部３で付加される雑音
が受信感度に最も影響を与える。これらの雑音は周囲温
度の影響を受け、温度が高いほど雑音電力は大きくな
る。したがって、高周波受信部３を冷却することは雑音
の低減に効果的であり、電波天文の分野では受信低雑音
増幅器を数Ｋ〜数１０Ｋの極低温に冷却した受信機が利
用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、高周波
受信部３を冷却することにより、高周波受信部３で発生
する雑音を低減することは可能である。電波天文分野の
ように受信機のみで構成されるシステムではその効果を
大いに発揮することができる。しかし、図５に示したよ
うな無線送受信機では、高周波送信部４からも雑音が発
生している。高周波送信部４から出力される雑音レベル
は高周波受信部３で付加される雑音のレベルに比べて非
常に大きい。共用器２は高周波送信部４の出力側から高
周波受信部３の入力側への信号の回り込みを低減する役
割を果たすものであるが、雑音の回り込みを完全に防ぐ
ことはできない。したがって、図５に示した構成では高
周波受信部３を冷却したとしても、高周波送信部４から
回り込む雑音のレベルが大きいために、受信感度の改善
の効果を発揮できないという問題がある。

【０００７】この発明の目的は、高周波送信部４から高
周波受信部３への雑音の回り込みを防ぐことができる構
成とし、高周波受信部３を冷却することにより、受信感
度を大幅に改善した無線送受信機を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、アン
テナと、高周波送信部と、高周波受信部を有する無線送
受信機において、前記アンテナとして高周波送信部に接
続された送信アンテナと、高周波受信部に接続された受
信アンテナが個別に設けられ、かつ冷凍機により前記高
周波受信部の構成要素のうち少くとも一部が冷却され
る。

【０００９】請求項２の発明は請求項１の発明の構成に
おいて、前記高周波受信部の構成要素として受信帯域フ
ィルタと、その受信帯域フィルタの出力側に接続された
受信低雑音増幅器が設けられている。請求項３の発明
は、請求項２の発明の構成において、高周波受信部の構
成要素として、受信低雑音増幅器の出力側に接続された
後段受信帯域フィルタを含み、この後段受信帯域フィル
タは冷凍機による冷却がなされていない。

【００１０】請求項４の発明は請求項２又は３の発明の
構成において、受信低雑音増幅器の入力側及び出力側の
少くとも一方にアイソレータが挿入されている。請求項
５の発明は請求項２乃至４の何れかの発明の構成におい
て、冷凍機により冷却されている受信帯域フィルタはそ
の冷却された温度で超伝導状態となる超伝導材料で構成
されている。

【００１１】請求項６の発明は請求項１乃至５の何れか
の発明の構成で、送信アンテナと受信アンテナとの結合
は可及的に小とされている。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１にこの発明の実施例を示し、
図５と対応する部分には同一符号をつけてある。この実
施例では、受信アンテナ２１と送信アンテナ２２が設け
られ、それぞれ高周波受信部３と高周波送信部４に直接
接続されるとともに、冷凍機２３が装備され、高周波受
信部３が冷却されている。

【００１３】この発明では受信アンテナ２１と送信アン
テナ２２とが個別に設けられているため、共用器２は必
要としない。ここで冷凍機２３は、例えばヘリウムガス
の熱交換サイクルを利用することにより、例えば数１０
Ｋ程度といった極めて低い温度を長時間安定して維持で
きる極低温冷凍機であり、これらは市販の製品を利用す
ることができる。この発明の目的は、冷却すべき対象を
所定の低温状態に長時間安定して維持することであるか
ら、この機能を有する冷凍機であればいずれも利用可能
である。

【００１４】上記実施例において、受信アンテナ２１と
送信アンテナ２２を個別に設け共用器２を不要としたの
で、高周波送信部４で発生した雑音が共用器２を介して
高周波受信部３に回り込むのを防ぐことができる。冷凍
機２３は高周波受信部３を極限的に冷却するので、高周
波受信部３で付加される雑音を大幅に低減することがで
き、結果として無線送受信機の受信感度を大幅に改善す
ることができる。

【００１５】図２Ａは、この実施例における受信アンテ
ナ２１と送信アンテナ２２の指向特性の例を示した図で
ある。同図に示すように、この発明においては、受信ア
ンテナ２１、送信アンテナ２２共に指向特性主ビームを
互いのアンテナの方向に向けないようにすることが望ま
しい。つまり、これら主ビームの重なりは可及的に小と
されている。これにより、高周波送信部４で発生した雑
音が送信アンテナ２２から空間を介して受信アンテナ２
１に回り込むのを防ぐことができる。固定局間の通信に
おいては受信アンテナ２１、送信アンテナ２２の指向特
性主ビームをその重なりが小さい状態を保持して固定し
ておけばよい。移動局の場合は、例えば両者とも水平面
内の指向特性はなるべく無指向性とするが、垂直面内の
指向特性は図２Ａに示すように主ビームがなるべく重な
らないようにする。あるいは受信アンテナ２１、送信ア
ンテナ２２の各主ビームを互いに重ならない状態を維持
して、基地局の方向に常に向けるようにしてもよい。ま
た受信アンテナ２１及び送信アンテナ２２間に例えば金
属遮蔽板を配してもよく、要は受信アンテナ２１と送信
アンテナ２２との結合をなるべく小さくする。

【００１６】高周波受信部３は図２Ｂに示すように受信
帯域フィルタ１０および受信低雑音増幅器１１の構成要
素よりなり、この例では、冷凍機２３は受信帯域フィル
タ１０と受信低雑音増幅器１１の両方を冷却している。
従って、受信帯域フィルタ１０および受信低雑音増幅器
１１で付加される雑音を低減することができる。ここで
高周波受信部３の周辺の回路は図１に示した構成として
いるので、送信側からの雑音の回り込みは防がれてお
り、無線送受信機の受信感度を大幅に改善することがで
きる。

【００１７】図３Ａに示すように、冷凍機２３は受信低
雑音増幅器１１のみを冷却してもよい。この構成でも受
信低雑音増幅器１１で付加される雑音を低減することが
できるので、無線送受信機の受信感度を改善することが
できる。図３Ｂに示すように冷凍機２３は受信帯域フィ
ルタ１０のみを冷却してもよい。この場合でも、受信帯
域フィルタ１０で付加される雑音を小さくすることがで
きるので、無線送受信機の受信感度を改善することがで
きる。

【００１８】これら図２Ｂ乃至図３Ｂに示すように、高
周波受信部３はその構成要素中の一部を冷却する構成と
してもよいし、全てを冷却する構成としてもよい。図２
Ｂ乃至図３Ｂにそれぞれ一点鎖線で示すように、受信低
雑音増幅器１１の出力側に受信低雑音増幅器１１で発生
した高調波や、雑音等を除去するために後段受信帯域フ
ィルタ３１が高周波受信部３の構成要素として付加され
てもよい。この場合この後段受信帯域フィルタ３１は冷
凍機２３による冷却はなされない。しかし受信信号は受
信低雑音増幅器１１で十分なレベルまで増幅されるた
め、相対的にみて、受信低雑音増幅器の出力側に接続さ
れている後段受信帯域フィルタ３１で付加される雑音の
影響は、後段受信帯域フィルタ３１を冷却しなくても非
常に小さい。結果として無線送受信機の受信感度を大幅
に改善することができる。しかも冷凍機２３の容量を大
きくする必要はない（請求項３）。

【００１９】図２Ｂ乃至図３Ｂに示した構成において、
受信帯域フィルタ１０を超伝導材料を用いて構成しす
る。つまり、受信帯域フィルタ１０は例えばマイクロス
トリップラインで構成されるが、そのグランド層と、信
号線とを超伝導材料で構成し、冷凍機２３による冷却で
受信帯域フィルタ１０の超伝導材料が超伝導状態とさ
れ、信号損失が少なくされ、Ｓ／Ｎが更に改善される
（請求項５）。

【００２０】図４Ａに示すように、受信低雑音増幅器１
１の前後の整合を取るために受信低雑音増幅器１１の入
力側および出力側にそれぞれアイソレータ４１および４
２が挿入されることもある。アイソレータ４１を冷却す
ることにより、アイソレータ４１を挿入しても雑音の増
加を低く抑えることができる。受信低雑音増幅器１１の
入力側又は出力側でアイソレータを用いることなく整合
が取れる場合は、そこにはアイソレータの挿入は行わな
い。この場合も一点鎖線で示すように、アイソレータ４
２の後段に後段受信帯域フィルタ３１を設けてもよい。
更にアイソレータ４１，４２を用いる場合においても、
図３Ａ、図３Ｂに示したように、高周波受信部３の構成
要素のうちの一部のみを冷却してもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
無線送受信機の高周波受信部を冷却することによって、
高周波受信部で付加される雑音電力を極限的に低減する
ことができる。このとき、受信アンテナと送信アンテナ
を個別に設けることで、送信側で発生する雑音の受信側
への回り込みを防ぐことができるので、無線送受信機の
受信感度を大幅に向上することができる。したがって、
この発明を、例えば携帯・自動車電話方式や衛星通信等
の無線送受信機に適用することにより、無線送受信機の
受信感度を大幅に改善するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】Ａはこの発明の実施例における受信アンテナ２
１、送信アンテナ２２の各アンテナ指向特性の例を示す
図、Ｂは図１中の高周波受信部３の例を示すブロック図
である。

【図３】Ａ及びＢはそれぞれ図１中の高周波受信部３の
各他の例を示すブロック図である。

【図４】Ａは図１中の高周波受信部３の更に他の例を示
すブロック図、Ｂは従来の高周波受信部３の構成を示す
ブロック図である。

【図５】従来の無線送受信機の構成を示すブロック図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナと、高周波送信部と、高周波受
   信部とを有する無線送受信機において、 上記アンテナとして、上記高周波送信部に接続された送
   信アンテナと、上記高周波受信部に接続された受信アン
   テナとが個別に設けられ、 上記高周波受信部の構成要素のうち少くとも一部を冷却
   する冷凍機が設けられていることを特徴とする無線送受
   信機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の無線送受信機において、 上記高周波受信部の構成要素として受信帯域フィルタ
   と、その出力側に接続された受信低雑音増幅器が設けら
   れていることを特徴とする。
3. 【請求項３】 請求項２記載の無線送受信機において、 上記高周波受信部の構成要素として、上記受信低雑音増
   幅器の出力側に接続された後段受信帯域フィルタを含
   み、この後段受信帯域フィルタは上記冷凍機による冷却
   がなされていないことを特徴とする。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の無線送受信機にお
   いて、 上記受信低雑音増幅器の入力側と出力側との少くとも一
   方にアイソレータが挿入されていることを特徴とする。
5. 【請求項５】 請求項２乃至４の何れかに記載の無線送
   受信機において、 上記冷凍機で冷却されている上記受信帯域フィルタは上
   記冷却された温度で超伝導状態となる超伝導材料で構成
   されていることを特徴とする。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５の何れかに記載の無線送
   受信機において、 上記送信アンテナと上記受信アンテナとはその結合が可
   及的に小とされていることを特徴とする。