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発明の名称 無線受信機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−23375(P2003−23375A)
公開日 平成15年1月24日(2003.1.24)
出願番号 特願2001−209092(P2001−209092)
出願日 平成13年7月10日(2001.7.10)
代理人 【識別番号】100104156
【弁理士】
【氏名又は名称】龍華 明裕
【テーマコード(参考)】
5K016
5K021
5K061
5K062
【Fターム(参考)】
5K016 AA05 CB11 CB15 DA02 EA05 
5K021 CC03 CC07 CC14 DD02 FF11
5K061 AA05 BB12 CC08 CC25 CC45 CD08 HH01 JJ24
5K062 AB15 AD03 AD04 BA01 BC01 BE09 BF08
発明者 加賀屋 範行 / 須藤 雅樹 / 内田 貴 / 大久保 陽一
要約 課題
冷却手段が故障等した場合でも無線受信機の通信を継続することができるようにする。

解決手段
無線受信機100は、入力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出す帯域フィルタ10と、帯域フィルタ10を冷却する冷却手段40と、帯域フィルタ10を収容して外部から断熱する熱遮断容器30と、入力信号を伝送する伝送手段50と、入力信号を帯域フィルタ10又は伝送手段50のいずれに供給するかを切り替える第1の切替部70と、帯域フィルタ10又は伝送手段50に接続され、帯域フィルタ10又は伝送手段50からの信号のいずれを出力するかを切り替える第2の切替部75とを備える。
特許請求の範囲
【請求項1】 入力信号を帯域制限して出力する帯域フィルタと、前記帯域フィルタに接続され、前記帯域フィルタから出力された信号を増幅する増幅部と、前記帯域フィルタを収容して外部から断熱する熱遮断容器と、前記帯域フィルタを冷却する冷却手段と、前記入力信号を伝送する伝送手段と、前記入力信号を前記帯域フィルタ又は前記伝送手段のいずれに供給するかを切り替える第1の切替部と、前記帯域フィルタ又は前記伝送手段に接続され、前記帯域フィルタ又は前記伝送手段からの信号のいずれを出力するかを切り替える第2の切替部とを備えることを特徴とする無線受信機。
【請求項2】 入力信号を帯域制限して出力する帯域フィルタと、前記入力信号を伝送する伝送手段と、前記入力信号を前記帯域フィルタ又は前記伝送手段のいずれに供給するかを切り換える第1の切替部と、受け取った信号を増幅して出力する増幅部と、前記帯域フィルタを収容して外部から断熱する熱遮断容器と、前記帯域フィルタを冷却する冷却手段と、前記帯域フィルタが帯域制限した前記入力信号、又は前記伝送手段が伝送した前記入力信号のいずれを、前記増幅部に出力するかを切り替える第2の切替部とを備えることを特徴とする無線受信機。
【請求項3】 前記熱遮断容器の内部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記第1の切替部及び前記第2の切替部の切り替えを制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線受信機。
【請求項4】 前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度が所定の基準温度を超えたときに、前記第1の切替部が、前記入力信号を前記伝送手段に供給するように第1の切替部を切り替え、かつ前記第2の切替部が、前記伝送手段からの信号を出力するように前記第2の切替部を切り替えることを特徴とする請求項3に記載の無線受信機。
【請求項5】 前記冷却手段は、前記帯域フィルタを所定の温度に冷却し、前記帯域フィルタは、前記所定の温度において超伝導状態を示す材料により構成されたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の無線受信機。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号から所定の周波数帯域の信号を低雑音で取り出す無線通信機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、入力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出す帯域フィルタを冷却することによって、所定の周波数帯域の信号を低雑音で取り出す高感度無線受信機がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、冷却手段の故障等により帯域フィルタが冷却されなくなった場合、入力信号は、帯域フィルタにおいて劣化又は絶縁する。このため無線受信機は、通信を継続できなくってしまう。
【0004】そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる無線受信機を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち本発明の第1の形態に係る無線受信機は、入力信号を帯域制限して出力する帯域フィルタと、帯域フィルタに接続され、帯域フィルタから出力された信号を増幅する増幅部と、帯域フィルタを収容して外部から断熱する熱遮断容器と、入力信号を伝送する伝送手段と、入力信号を帯域フィルタ又は伝送手段のいずれに供給するかを切り替える第1の切替部と、帯域フィルタ又は伝送手段に接続され、帯域フィルタ又は伝送手段からの信号のいずれを出力するかを切り替える第2の切替部とを備える。
【0006】本発明の第2の形態に係る無線受信機は、入力信号を帯域制限して出力する帯域フィルタと、入力信号を伝送する伝送手段と、入力信号を帯域フィルタ又は伝送手段のいずれに供給するかを切り換える第1の切替部と、受け取った信号を増幅して出力する増幅部と、帯域フィルタを収容して外部から断熱する熱遮断容器と、帯域フィルタを冷却する冷却手段と、帯域フィルタが帯域制限した入力信号、又は伝送手段が伝送した入力信号のいずれを、増幅部に出力するかを切り替える第2の切替部とを備える。
【0007】無線受信機は、熱遮断容器の内部の温度を検出する温度検出部と、温度検出部が検出した温度に基づいて第1の切替部及び第2の切替部の切り替えを制御する制御部とを備えてもよい。
【0008】制御部は、温度検出部が検出した温度が所定の基準温度を超えたときに、第1の切替部が、入力信号を伝送手段に供給するように第1の切替部を切り替え、かつ第2の切替部が、伝送手段からの信号を出力するように第2の切替部を切り替えてもよい。
【0009】冷却手段は、帯域フィルタを所定の温度に冷却し、帯域フィルタは、所定の温度において超伝導状態を示す材料により構成されてよい。
【0010】なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなくこれらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0012】図1は、本発明の第1実施形態に係る無線受信機100を示す。本実施形態の無線受信機100は、例えば移動体通信や衛星通信で使用される基地局無線受信機である。無線受信機100は、入力端子110と、第1の切替部70と、帯域フィルタ10と、熱遮断容器30と、冷却手段40と、伝送手段50と、第2の切替部75と、出力端子115とを備える。また無線受信機100は、増幅部20を備える。
【0013】入力端子110は、アンテナ(不図示)から受け取った入力信号を第1の切替部70に伝達する。第1の切替部70は、入力端子110から受け取った入力信号を後述する帯域フィルタ10又は伝送手段50のいずれに供給するかを切り替える。第1の切替部70は、例えば同軸リレーやピンダイオードを構成要素に有する。第1の切替部70は、入力信号を帯域フィルタ10に供給するときには、第1の端子70aに接続を切り替える。一方第1の切替部70は、入力信号を伝送手段50に供給するときには、第2の端子70bに接続を切り替える。
【0014】帯域フィルタ10は、第1の切替部70から供給された入力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出す。帯域フィルタ10は、例えば超伝導材料を構成要素に有する超伝導フィルタである。超伝導材料を超伝導状態に保つことができるように、超伝導材料は、高温超伝導材料であることが好ましい。高温超伝導材料は、例えばBi系、Ti系、、Pb系、Y系等の銅酸化物である。高温超伝導フィルタ(HTSF:High Temperature Superconductinng Filter)は、例えばマイクロストリップ構造の薄膜HTSF、キャビティ共振器構造の厚膜HTSFである。
【0015】熱遮断容器30は、帯域フィルタ10を収容して外部から断熱する。熱遮断容器30は、例えば真空断熱により外部からの熱進入を遮断する構造を有するとよい。熱遮断容器30は、例えばデュワー瓶である。
【0016】増幅部20は、帯域フィルタ10が取り出した所定の周波数帯域の信号を増幅する。増幅部20が動作するための電力は、増幅部用電源端子22を通じて外部電源から供給される。また増幅部20は、低雑音化のため熱遮断容器30に収容されることが好ましい。この場合に、増幅部20は、極低温増幅器(CLNA:Cryogenic Low Noise Amplifier)であることが好ましい。
【0017】冷却手段40は、冷却部材45を用いて帯域フィルタ10が超伝導状態を示す温度に帯域フィルタ10を冷却する。冷却手段40が動作するための電力は、冷却手段用電源端子42を通じて外部から供給される。ここでいう冷却手段40は、例えば極低温冷凍機である。極低温冷凍機は、ヘリウムガス等の圧縮・膨張による熱交換サイクルを利用することによって数10Kといった極低温を維持する冷凍機である。極低温冷凍機は、例えば小型のスターリング型パルス冷凍方式を採る冷凍機であるとよい。また増幅部20が熱遮断容器30に収容されている場合に、冷却手段40はさらに増幅部20を冷却する。なお冷却手段40は、帯域フィルタ10と増幅部20とを異なる温度に冷却してもよい。
【0018】伝送手段50は、第1の切替部70から供給された入力信号を伝送する。伝送手段50は、例えば高周波信号を伝送する同軸ケーブルや光ケーブルを構成要素に有する。
【0019】第2の切替部75は、帯域フィルタ10又は伝送手段50に電気的に接続される。例えば第2の切替部75は、帯域フィルタ10に増幅部20を介して電気的に接続される。また第2の切替部75は、例えば伝送手段50に電気的又は光学的に接続される。第2の切替部75は、帯域フィルタ10又は伝送手段50からの信号のいずれを出力するかを切り替える。第2の切替部75は、例えば同軸リレーやピンダイオードを構成要素に有する。第2の切替部75は、帯域フィルタ10から取り出された信号を出力するときには、第3の端子75aに接続を切り替える。一方第2の切替部75は、伝送手段50から伝送された信号を出力するときには、第4の端子75bに接続を切り替える。出力端子115は、第2の切替部75から受け取った信号を外部に出力する。なお第1の切替部70及び第2の切替部75の少なくとも一方は、熱遮断容器30に収容されてもよい。
【0020】次に本実施形態の無線受信機100の動作について説明する。第1の切替部70は、入力端子110から受け取った入力信号を帯域フィルタ10に供給するように第1の端子70aに接続を切り替える。帯域フィルタ10は、入力信号から所定の周波数帯域の信号を取り出す。増幅部20は、帯域フィルタ10から受け取った所定の周波数帯域の信号を増幅する。第2の切替部75は増幅部20から受け取った信号を出力端子115に出力する。
【0021】ここで冷却手段40の故障や熱遮断容器30の破損等によって、冷却手段40が熱遮断容器30に収容された帯域フィルタ10を超伝導状態に維持できないことがある。この場合に、第1の切替部70は、例えば無線受信機100の操作者の指示に基づいて第2の端子70bに接続を切り替える。さらに、第2の切替部75は、第4の端子75bに接続を切り替える。これにより伝送手段50は、第1の切替部70から受け取った入力信号を第2の切替部75まで伝送する。第2の切替部75は、伝送手段50によって伝送された信号を出力端子115に出力する。
【0022】以上のように、冷却手段40が故障等した場合でも無線受信機100は、伝送手段50を予備経路として使用することによって通信を継続することができる。
【0023】図2は、本発明の第2実施形態に係る無線受信機200を示す。本実施形態においては、無線受信機200は、制御部60と、温度検出部80とをさらに備える。その他の点においては、本実施形態は、第1実施形態と同様である。そこで以下では、本実施形態が第1実施形態と相違する点について説明する。なお以下の説明において、既に第1の実施形態において説明して部材には、第1実施形態で用いた符号と同一の符号を付す。
【0024】温度検出部80は、熱遮断容器30の内部の温度を検出する。温度検出部80は、例えば熱遮断容器30の内部に配される。制御部60は、温度検出部80が検出した温度に基づいて第1の切替部70及び第2の切替部75の切り替えを制御する。例えば制御部60は、温度検出部80が検出した温度が所定の基準温度を超えたときに、第1の切替部70が、入力信号を伝送手段60に供給するように第1の切替部70を第2の端子70bに切り替える。また制御部60は、第2の切替部75が、伝送手段50からの信号を出力するように第2の切替部を第4の端子75bに切り替える。ここで上述の所定の基準温度は、例えば帯域フィルタ10を構成する超伝導材料が超伝導状態を保つ温度に基づいて定められることが好ましい。このように基準温度を設定しておけば、冷却手段40の故障等が発生した場合でも、無線受信機200は、自動的に通信を継続することができる。
【0025】図3は、本発明の第3実施形態に係る無線受信機300を示す。本実施形態においては、無線受信機300は、第2の実施形態における第2の切替部75の代わりに第2の切替部175を備える。その他の点においては、本実施形態は、第2実施形態と同様である。そこで以下では、本実施形態が第2実施形態と相違する点について説明する。なお以下の説明において、既に第2の実施形態において説明して部材には、第2実施形態で用いた符号と同一の符号を付す。
【0026】第2の切替部175は、帯域フィルタ10又は伝送手段50に電気的に接続される。第2の切替部175は、帯域フィルタ10又は伝送手段50からの信号のいずれを増幅器20に出力するかを切り替える。第2の切替部175は、帯域フィルタ10が超伝導状態で動作しているときには、受け取った信号を増幅部20に出力するように第5の端子175aに接続を切り替える。
【0027】一方冷却手段40の故障等によって帯域フィルタが適切に動作しなくなったときには、第2の切替部175は、伝送手段50から信号を出力するように第6の端子175bに接続を切り替える。これにより帯域フィルタ10において入力信号が劣化又は絶縁することが回避される。従って無線受信機300は、冷却手段40の故障等が生じた場合でも通信を継続することができる。
【0028】なお伝送手段50に加えて、無線受信機300は、冷却をしなくても機能する汎用の帯域フィルタや増幅器を備えてもよい。この汎用の帯域フィルタは、例えば誘電体材料を構成要素に有する誘電体フィルタである。この汎用の帯域フィルタの取り出す信号の周波数帯域は、帯域フィルタ10が取り出す周波数帯域と略同一の周波数帯域であることが好ましい。
【0029】図4は、本発明の第4実施形態に係る無線受信機400を示す。本実施形態においては、無線受信機400は、複数の入力端子110と、複数の第1の切替部70と、複数の帯域フィルタ10と、複数の熱遮断容器30と、複数の冷却手段40と、複数の冷却部材45と、複数の出力端子115と、複数の増幅部20と、複数の温度検出部85とを備える。その他の点においては、本実施形態は、第2実施形態と同様である。そこで以下では、本実施形態が第2実施形態と相違する点について説明する。なお以下の説明において、既に第2の実施形態において説明して部材には、第1実施形態で用いた符号と同一の符号を付す。また、本例において無線受信機400は、二つの入力端子110と、二つの第1の切換部70と、二つの帯域フィルタ10と、二つの熱遮断容器30と、二つの冷却手段40と、二つの出力端子115と、増幅部20と、二つの温度検出部85とを備えるものとして説明する。
【0030】制御部80は、複数の温度検出部85が検出した温度に基づいて複数の第1の切替部70及び第2の切替部75の切り替えを制御する。例えば、制御部80は、いずれかの温度検出部85が検出した温度が所定の基準温度を超えたときに、対応する第1の切替部70が、入力信号を伝送手段50に供給するように、第1の切替部70を第2の端子70bに切り替える。また、制御部80は、いずれかの温度検出部85が検出した温度が所定の基準温度を超えたときに、対応する第2の切替部75が、伝送手段60からの信号を出力するように対応する第2の切替部を第4の端子75bに切り替える。ここで上述の所定の基準温度は、例えば帯域フィルタ10を構成する超伝導材料が超伝導状態を保つ温度に基づいて定められることが好ましい。
【0031】また、上述の所定の基準温度は、それぞれの帯域フィルタ10を構成する超伝導材料が超伝導状態を保つ温度に基づいて、それぞれの帯域フィルタに対して定められてよい。このように基準温度を設定しておけば、冷却手段40の故障等が発生した場合でも、無線受信機400は、自動的に通信を継続することができる。また、複数の伝送手段50を、それぞれ複数の帯域フィルタ10に対応して設ける場合に比べ、回路規模を縮小することができる。
【0032】図5は、本発明の第5実施形態に係る無線受信機500を示す。本実施形態においては、無線受信機500は、複数の伝送手段50を備える。また、無線受信機500は、複数の熱遮断容器30を備え、それぞれの熱遮断容器30内に、複数の伝送手段50のそれぞれに対応する複数の帯域フィルタ、複数の増幅部20、及び複数の温度検出部85を備える。また、無線受信機500は、伝送手段50、又は当該伝送手段50に対応する帯域フィルタ10と電気的に接続され、それぞれの帯域フィルタ10に対応して設けられた複数の第1の切替部70と、伝送手段50、又は当該伝送手段50に対応する増幅部20と電気的に接続され、それぞれの増幅部20に対応して設けられた複数の第2の切替部75とを備える。その他の点においては、本実施形態は、第2実施形態と同様である。そこで以下では、本実施形態が第2実施形態と相違する点について説明する。なお以下の説明において、既に第2の実施形態において説明して部材には、第1実施形態で用いた符号と同一の符号を付す。
【0033】制御部80は、複数の温度検出部85が検出した温度に基づいて複数の第1の切替部70及び第2の切替部75の切り替えを制御する。例えば、制御部80は、いずれかの温度検出部85が検出した温度が所定の基準温度を超えたときに、対応する第1の切替部70が、入力信号を伝送手段50に供給するように、第1の切替部70を第2の端子70bに切り替える。また、制御部80は、いずれかの温度検出部85が検出した温度が所定の基準温度を超えたときに、対応する第2の切替部75が、伝送手段50からの信号を出力するように対応する第2の切替部を第4の端子75bに切り替える。ここで上述の所定の基準温度は、例えば帯域フィルタ10を構成する超伝導材料が超伝導状態を保つ温度に基づいて定められることが好ましい。
【0034】また、上述の所定の基準温度は、それぞれの帯域フィルタ10を構成する超伝導材料が超伝導状態を保つ温度に基づいて、それぞれの帯域フィルタに対して定められてよい。このように基準温度を設定しておけば、冷却手段40の故障等が発生した場合でも、無線受信機500は、自動的に通信を継続することができる。また、複数の伝送手段50を、それぞれ複数の帯域フィルタ10に対応して設ける場合に比べ、回路規模を縮小することができる。
【0035】以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0036】
【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明によれば冷却手段が故障等した場合でも無線受信機の通信を継続することができる。




 

 


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