特許 6334315 切替装置、送受信装置、及びアンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6334315

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】切替装置、送受信装置、及びアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/213 20060101AFI20180521BHJP

   H01P 7/08 20060101ALI20180521BHJP

   H01P 1/203 20060101ALI20180521BHJP

   H04B 1/50 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   H01P1/213 NZAA

   H01P7/08

   H01P1/203

   H04B1/50

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-167760(P2014-167760)

(22)【出願日】2014年8月20日

(65)【公開番号】特開2016-46587(P2016-46587A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】熊本 剛

(72)【発明者】

【氏名】篠永 充良

(72)【発明者】

【氏名】河口 民雄

(72)【発明者】

【氏名】塩川 教次

(72)【発明者】

【氏名】加屋野 博幸

(72)【発明者】

【氏名】中山 浩平

(72)【発明者】

【氏名】山崎 六月

(72)【発明者】

【氏名】池内 裕章

【審査官】 橘 均憲

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５３８７８８６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４７５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３２８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１０１３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１００１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２１１００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３５８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３３２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／１０

Ｈ０１Ｐ １／２１３

Ｈ０１Ｐ １／２０３

Ｈ０１Ｐ ７／０８

Ｈ０４Ｂ １／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナ素子に接続された第１の共振器と、
前記第１の共振器と第１の周波数で電磁界結合可能な第２の共振器であって、共振周波数を変更可能な第２の共振器と、
前記第１の共振器と第１の周波数で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な第３の共振器と、
前記第２の共振器及び前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する周波数設定部と、
を備える切替装置。

【請求項2】

前記周波数設定部は、
前記アンテナ素子を用いて信号の送信が行われる場合、前記第２の共振器の共振周波数を前記第１の周波数に設定するとともに、前記第３の共振器の共振周波数を前記第２の周波数に設定し、
前記アンテナ素子を用いて信号の受信が行われる場合、前記第２の共振器の共振周波数を前記第２の周波数に設定するとともに、前記第３の共振器の共振周波数を前記第１の周波数に設定する、
請求項１記載の切替装置。

【請求項3】

前記第２の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合する第４の共振器を更に備える、
請求項１または２記載の切替装置。

【請求項4】

前記第３の共振器と前記第１の周波数で電磁界結合する第５の共振器を更に備える、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の切替装置。

【請求項5】

前記第３の共振器は超伝導体で形成され、
前記第３の共振器を冷却する冷却部を更に備える、
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の切替装置。

【請求項6】

アンテナ素子に接続された第１の共振器と、
前記第１の共振器と第１の周波数で電磁界結合可能な第２の共振器であって、共振周波数を変更可能な第２の共振器と、
前記第１の共振器と第１の周波数で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な第３の共振器と、
前記第２の共振器及び前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する周波数設定部と、
送信信号を増幅して前記第２の共振器へ出力する第１の増幅器と、
前記第３の共振器から出力される受信信号を増幅する第２の増幅器と、
を備える送受信装置。

【請求項7】

アンテナ素子と、
前記アンテナ素子に接続された第１の共振器と、
前記第１の共振器と第１の周波数で電磁界結合可能な第２の共振器であって、共振周波数を変更可能な第２の共振器と、
前記第１の共振器と第１の周波数で電磁界結合可能な第３の共振器であって、共振周波数を変更可能な第３の共振器と、
前記第２の共振器及び前記第３の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に設定する周波数設定部と、
送信信号を増幅して前記第２の共振器へ出力する第１の増幅器と、
前記第３の共振器から出力される受信信号を増幅する第２の増幅器と、
を備えるアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、切替装置、送受信装置、及びアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、送信と受信で１つのアンテナ素子を共用する通信機器には、アンテナ素子に送信フィルタ及び受信フィルタを並列に接続した分波回路が設けられている。また、送信フィルタを通過した送信信号の一部が分岐点で受信フィルタに回り込んでしまうことにより、受信フィルタが破損するのを防止するため、受信フィルタの前段に回り込み信号を抑制するための抑制フィルタを設ける方法が開示されている。

【0003】

しかしながら、この方法を用いる場合、受信フィルタへ回り込んだ送信信号は、抑制フィルタで減衰された後、受信フィルタで反射されて分岐点に戻り、送信信号に合成される。そのため、受信フィルタで反射された信号は、送信信号に対して位相がずれており、信号レベルも低下している。従って、抑制フィルタを通り受信フィルタで反射された信号が送信信号に合成されることにより、送信信号の強度が低下する問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−３３２６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、装置を保護しつつ、信号の強度の低下を抑制することができる切替装置、送受信装置、及びアンテナ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の切替装置は、第１の共振器と、第２の共振器と、第３の共振器と、周波数設定部とを持つ。前記第１の共振器は、アンテナ素子に接続され、共振周波数を変更可能な共振器である。前記第２の共振器は、前記第１の共振器と第１の周波数で電磁界結合可能な共振器である。前記第３の共振器は、前記第１の共振器と前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で電磁界結合可能な共振器である。前記周波数設定部は、前記第１の共振器の共振周波数を、前記第１の周波数または前記第２の周波数に設定する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態のフェーズドアレイアンテナ１の構成図。

【図2】第１の実施形態の切替装置１００の構成図。

【図3】第１の実施形態の共振器の構成図。

【図4】周波数可変共振器１０２が共振周波数を変更する仕組みを説明するための図。

【図5】第１の実施形態の周波数設定部１０８による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図6】第２の実施形態の切替装置１００の構成図。

【図7】超伝導共振器の温度変化に基づくフィルタ特性の変化の一例を示す図。

【図8】臨界温度以下まで十分冷却された超伝導共振器のフィルタ特性と、常温で使用される共振器（常伝導共振器）のフィルタ特性の一例を示す図。

【図9】第３の実施形態の切替装置１００の構成図。

【図10】第３の実施形態の周波数設定部１２５による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図11】第４の実施形態の切替装置１００の構成図。

【図12】第４の実施形態の周波数設定部１２５による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態の切替装置、送受信装置、及びアンテナ装置を、図面を参照して説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のフェーズドアレイアンテナ１の構成図である。フェーズドアレイアンテナ１は、複数のアンテナ素子１０−１〜１０−ｎと、複数のＬＮＡ（Low Nose Amplifier）２０−１〜２０−ｎと、複数の移相器３０−１〜３０−ｎと、合成器４０と、複数のＰＡ（Power Amplifier）５０−１〜５０−ｎと、複数の移相器６０−１〜６０−ｎと、分配器７０と、複数の切替装置１００−１〜１００−ｎとを備える。

【0010】

アンテナ素子１０−１〜１０−ｎを用いて信号を送信する場合、分配器７０は送信信号を移相器６０−１〜６０−ｎに分配する。移相器６０−１〜６０−ｎは、分配されたそれぞれの送信信号の位相を調整し、ＰＡ５０−１〜５０−ｎに出力する。ＰＡ５０−１〜５０−ｎは、移相器６０−１〜６０−ｎにより位相を調整された信号をそれぞれ増幅し、切替装置１００−１〜１００−ｎに出力する。

【0011】

切替装置１００−１〜１００−ｎがアンテナ素子１０−１〜１０−ｎを用いて信号を送信する場合、外部の制御部（不図示）から切替装置１００−１〜１００−ｎに送信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、切替装置１００−１〜１００−ｎは、ＰＡ５０−１〜５０−ｎから入力された信号をアンテナ素子１０−１〜１０−ｎに送信するよう内部の信号伝達ルートを切り替える。

【0012】

また、詳細は後述するが、切替装置１００−１〜１００−ｎは、ＰＡ５０−１〜５０−ｎから入力された信号から送信周波数の成分の信号を抽出するフィルタ機能を有する。切替装置１００−１〜１００−ｎは、抽出した送信周波数の成分の信号をアンテナ素子１０−１〜１０−ｎへと出力する。

【0013】

一方、アンテナ素子１０−１〜１０−ｎを用いて信号を受信する場合、外部の制御部（不図示）から切替装置１００−１〜１００−ｎに受信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、切替装置１００−１〜１００−ｎは、アンテナ素子１０−１〜１０−ｎからの信号をＬＮＡ２０−１〜２０−ｎに送信するよう内部の信号伝達ルートを切り替える。

【0014】

また、詳細は後述するが、切替装置１００−１〜１００−ｎは、アンテナ素子１０−１〜１０−ｎから入力された信号から受信周波数の成分の信号を抽出するフィルタ機能を有する。切替装置１００−１〜１００−ｎは、抽出した受信周波数の成分の信号をＬＮＡ２０−１〜２０−ｎへと出力する。

【0015】

ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎは、ノイズの発生が少ない増幅器である。ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎは、切替装置１００−１〜１００−ｎから入力された信号を増幅し、移相器３０−１〜３０−ｎに出力する。移相器３０−１〜３０−ｎは、ＬＮＡ２０−１〜２０−ｎから入力されたそれぞれの信号の位相を調整し、合成器４０に出力する。

【0016】

合成器４０は、移相器３０−１〜３０−ｎから入力された信号を合成し、合成波を出力する。このような構成によって、各移相器３０−１〜３０−ｎがそれぞれの信号の位相を調整し、合成器４０が位相を調整されたそれぞれの信号を合成することで、特定方向に送信信号を出力し、また特定方向からの信号を高感度に受信することができる。

【0017】

図２は、第１の実施形態の切替装置１００の構成図である。以下、いずれの系列のアンテナ素子、切替装置、ＬＮＡ、ＰＡ、または移相器であるかを示す「−」以下の符号を省略して説明する。切替装置１００は、アンテナ素子１０に接続される第１の端子１０１と、ＰＡ５０に接続される第２の端子１０４と、ＬＮＡ２０に接続される第３の端子１０６とを備える。また、切替装置１００は、第１の端子１０１に接続された周波数可変共振器１０２と、第２の端子１０４に接続された共振器１０３と、第３の端子１０６に接続された共振器１０５と、第４の端子１０７に接続された周波数設定部１０８とを備える。

【0018】

本実施形態において、送信周波数と受信周波数とは異なる。具体的には、送信周波数はｆ_１、受信周波数はｆ_２である。周波数設定部１０８は、周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_１とｆ_２のいずれかに設定する。

【0019】

本実施形態において、共振器１０３は１つだけでもよいが、フィルタ特性を向上させるために損失との兼ね合いを考慮したうえで複数設けられることが好ましい。また、共振器１０５についても同様に、フィルタ特性を向上させるために損失との兼ね合いを考慮したうえで複数設けられることが好ましい。図２では、共振器１０３が２つ設けられ、共振器１０５が２つ設けられた例を示している。周波数可変共振器１０２の共振周波数はｆ_１またはｆ_２に変更可能であるが、共振器１０３の共振周波数はｆ_１に固定され、共振器１０５の共振周波数はｆ_２に固定されている。

【0020】

周波数可変共振器１０２、共振器１０３、及び共振器１０５は、例えば図３に示されるように、基板上に形成されたマイクロストリップラインのパターンを有する構造としてよい。ここで、２つの基板の間隔は、周波数可変共振器１０２と共振器１０５の間との間で電磁界結合が成立する距離となるように設定されている。また、基板上における周波数可変共振器１０２と共振器１０３の距離、共振器１０３と共振器１０３の間の距離、及び共振器１０５と共振器１０５の間の距離も、電磁界結合が成立する距離となるように設定されている。ここで、各共振器間の距離を調整するために結合を補助する線路などを別途配置しても良い。

【0021】

次に、アンテナ素子１０を用いて信号を送信する場合の切替装置１００の動作について説明する。切替装置１００がアンテナ素子１０を用いて信号を送信する場合、外部の制御部（不図示）から第４の端子１０７に送信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、周波数設定部１０８は周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_１に設定する。

【0022】

ＰＡ５０により増幅された信号は、第２の端子１０４に入力される。共振器１０３の共振周波数はｆ_１であるため、共振器１０３は第２の端子１０４から入力された信号から周波数ｆ_１の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。一方、周波数可変共振器１０２の共振周波数はｆ_１に設定されている。周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_１）と共振器１０３の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、周波数可変共振器１０２と共振器１０３との間に電磁界結合が成立する。ここで、電磁界結合とは、電磁波による無線結合を意味する。ここで、結合の例として共振器１０２と共振器１０３が同じ共振周波数ｆ_１となる場合を扱っているが、若干共振周波数がずれた場合も結合するため、多少の共振周波数のずれは許容できる。

【0023】

周波数可変共振器１０２と共振器１０３との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１０２は、共振器１０３から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を第１の端子１０１へと出力することができる。出力された周波数ｆ_１の信号は、アンテナ素子１０へと送信される。

【0024】

一方、周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_１）と共振器１０５の共振周波数（ｆ_２）とは異なるため、周波数可変共振器１０２と共振器１０５との間に電磁界結合は成立しない。従って、送信信号が受信側の共振器１０５に回り込んで共振器１０５を破損することを防止することができるとともに、不要な経路がないため送信信号の強度の低下を防止することができる。

【0025】

次に、アンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合の切替装置１００の動作について説明する。切替装置１００がアンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合、外部の制御部（不図示）から第４の端子１０７に受信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、周波数設定部１０８は周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_２に設定する。

【0026】

アンテナ素子１０により受信された信号は、第１の端子１０１に入力される。周波数可変共振器１０２の共振周波数はｆ_２に設定されているため、周波数可変共振器１０２は第１の端子１０１から入力された信号から周波数ｆ_２の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_２）と共振器１０５の共振周波数（ｆ_２）とは等しいため、周波数可変共振器１０２と共振器１０５との間に電磁界結合が成立する。ここで、結合の例として共振器１０２と共振器１０５が同じ共振周波数ｆ_２となる場合を扱っているが、若干共振周波数がずれた場合も結合するため、多少の共振周波数のずれは許容できる。

【0027】

周波数可変共振器１０２と共振器１０５との間に電磁界結合が成立すると、共振器１０５は、周波数可変共振器１０２から出力された周波数ｆ_２の信号を受信し、受信した信号を第３の端子１０６へと出力することができる。出力された周波数ｆ_２の信号は、第３の端子１０６からＬＮＡ２０に入力される。

【0028】

一方、周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_２）と共振器１０３の共振周波数（ｆ_１）とは異なるため、周波数可変共振器１０２と共振器１０３との間に電磁界結合は成立しない。従って、受信信号が送信側の共振器１０３に回り込むことを防止することができる。

【0029】

このように、周波数設定部１０８が周波数可変共振器１０２の共振周波数の設定を切り替えることで、周波数可変共振器１０２と共振器１０３との間で電磁界結合を成立させるか、または周波数可変共振器１０２と共振器１０５との間で電磁界結合を成立させるかを切り替えることができる。なお、各共振器間の電磁界結合を確実に切断するために、周波数ｆ_２は周波数ｆ_１からできるだけ離れた値に設定することが好ましい。

【0030】

図４は、周波数可変共振器１０２が共振周波数を変更する仕組みを説明するための図である。周波数可変共振器１０２の両端部には、可変コンデンサ１５０、１５１がそれぞれ設けられている。周波数設定部１０８は、可変コンデンサ１５０及び１５１の静電容量を変更することにより、周波数可変共振器１０２の共振周波数を切り替えることができる。

【0031】

なお、周波数可変共振器１０２の構成は、図４に示すものに限られない。例えば、可変コンデンサに代えて可変コイルを設け、周波数設定部１０８が可変コイルのインダクタンスを変更するようにしてもよい。また、周波数設定部１０８が周波数可変共振器１０２に誘電体を近づけたり遠ざけたりすることで、周波数可変共振器１０２の共振周波数を変更してもよい。また、スイッチ等により物理的な電気長を可変しても良い。

【0032】

周波数設定部１０８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やプログラムメモリ、各種インターフェース等を有するマイクロコンピュータである。また、周波数設定部１０８は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって実現されてもよい。周波数設定部１０８は、以下に説明するように、送信モードへの切替信号を受信した場合には周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_１に設定し、受信モードへの切替信号を受信した場合には周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_２に設定する。

【0033】

図５は、第１の実施形態の周波数設定部１０８による処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１０８は、外部の制御部から第４の端子１０７を介して切替信号を受信するまで待機する（ステップＳ１００）。切替信号は、送信モードへの切替信号と、受信モードへの切替信号のいずれかである。周波数設定部１０８が切替信号を受信すると（ステップＳ１００のＹＥＳ）、周波数設定部１０８は、受信した切替信号が送信モードへの切替信号であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

【0034】

受信した切替信号が送信モードへの切替信号である場合（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、周波数設定部１０８は、周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_１に設定する（ステップＳ１０２）。この結果、周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_１）と共振器１０３の共振周波数（ｆ_１）は等しくなり、周波数可変共振器１０２と共振器１０３との間に電磁界結合が成立する。一方、周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_１）と共振器１０５の共振周波数（ｆ_２）は異なるものとなり、周波数可変共振器１０２と共振器１０５との間に電磁界結合は成立しない。従って、第２の端子１０４に入力された信号のうち周波数ｆ_１の成分の信号は、共振器１０３及び周波数可変共振器１０２の信号伝達ルートを経て第１の端子１０１に出力される。

【0035】

一方、受信した切替信号が送信モードへの切替信号ではない場合、即ち受信モードへの切替信号を受信した場合（ステップＳ１０１のＮＯ）、周波数設定部１０８は、周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_２に設定する（ステップＳ１０３）。この結果、周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_２）と共振器１０５の共振周波数（ｆ_２）は等しくなり、周波数可変共振器１０２と共振器１０５との間に電磁界結合が成立する。一方、周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_２）と共振器１０３の共振周波数（ｆ_１）とは異なるものとなり、周波数可変共振器１０２と共振器１０３との間の電磁界結合が成立しなくなる。従って、第１の端子１０１に入力された信号は、周波数可変共振器１０２及び共振器１０５の信号伝達ルートを経て第３の端子１０６に出力される。

【0036】

ステップＳ１０２の処理またはステップＳ１０３の処理が完了すると、周波数設定部１０８はステップＳ１００に戻り、再び切替信号を受信するまで待機する。このように、周波数設定部１０８が切替信号を受信する度にステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理が繰り返し実行される。

【0037】

このように、周波数設定部１０８が周波数可変共振器１０２の共振周波数の設定を切り替えることで、周波数可変共振器１０２と共振器１０３との間、あるいは周波数可変共振器１０２と共振器１０５との間のいずれか一方のみ電磁界結合を成立させることができる。これによって、周波数ｆ_１の送信信号が受信側の共振器１０５へ回り込むことを防止できるため、受信側の共振器１０５を保護しつつ、送信信号の強度の低下を抑制することができる。

【0038】

以上説明した本実施形態によれば、アンテナ素子１０に接続された周波数可変共振器１０２と、周波数可変共振器１０２と第１の周波数（ｆ_１）で電磁界結合可能な共振器１０３と、周波数可変共振器１０２と第２の周波数（ｆ_２）で電磁界結合可能な共振器１０５と、周波数可変共振器１０２の共振周波数を、第１の周波数（ｆ_１）または第２の周波数（ｆ_２）に設定する周波数設定部１０８とを備えることにより、装置を保護しつつ、信号の強度の低下を抑制することができる。

【0039】

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態の切替装置１００の構成図である。第２の実施形態は、受信側の共振器を超伝導共振器とした点で第１の実施形態と異なる。以下、係る相違点を中心に説明する。

【0040】

本実施形態の切替装置１００には、第１の実施形態における共振器１０５に代えて、超伝導共振器１１６が設けられている。超伝導共振器１１６は１つだけでもよいが、フィルタ特性を向上させるために損失との兼ね合いを考慮したうえで複数設けられることが好ましい。図６では、超伝導共振器１１６が２つ設けられた例を示している。周波数可変共振器１０２の共振周波数はｆ_１またはｆ_２に変更可能であるが、共振器１０３の共振周波数はｆ_１に固定され、超伝導共振器１１６の共振周波数はｆ_２に固定されている。なお、本実施形態における信号送信時の動作は、第１の実施形態における信号送信時の動作と同様である。

【0041】

アンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合の切替装置１００の動作について説明する。切替装置１００がアンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合、外部の制御部（不図示）から第４の端子１０７に受信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、周波数設定部１０８は周波数可変共振器１０２の共振周波数をｆ_２に設定する。

【0042】

アンテナ素子１０により受信された信号は、第１の端子１０１に入力される。周波数可変共振器１０２の共振周波数はｆ_２に設定されているため、周波数可変共振器１０２は第１の端子１０１から入力された信号から周波数ｆ_２の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。周波数可変共振器１０２の共振周波数（ｆ_２）と超伝導共振器１１６の共振周波数（ｆ_２）とは等しいため、周波数可変共振器１０２と超伝導共振器１１６との間に電磁界結合が成立する。

【0043】

周波数可変共振器１０２と超伝導共振器１１６との間に電磁界結合が成立すると、超伝導共振器１１６は、周波数可変共振器１０２から出力された周波数ｆ_２の信号を受信し、受信した信号を第３の端子１０６へと出力することができる。出力された周波数ｆ_２の信号は、第３の端子１０６からＬＮＡ２０に入力される。

【0044】

超伝導共振器１１６は、冷却板１１０上に設けられている。冷却板１１０は、冷却部１１１によって冷却される。冷却板１１０には熱伝導率の高い材料を用いることが好ましく、例えば銅等の金属を用いるとよい。また、冷却制御部１１３は、冷却板１１０上に設けられた温度計１１２の検知温度に基づき冷却部１１１を制御する。冷却制御部１１３は、超伝導共振器１１６が超伝導状態となる臨界温度Ｔｃ以下となるまで十分冷却されるように、冷却部１１１を制御する。

【0045】

超伝導共振器１１６は、超伝導状態となる臨界温度Ｔｃ以下まで冷却されると、電気抵抗が大きく低下する。このため、臨界温度Ｔｃ以下まで十分冷却された超伝導共振器１１６を切替装置１００に用いることで、信号の損失を低減することができる。一例として、超伝導共振器１１６は、酸化マグネシウム基板上にイットリウム系超伝導体のマイクロストリップラインを設けた構造とすればよい。また、超伝導材料には、ニオブまたはニオブすずといった超電導体、およびＹ系銅酸化物高温超伝導を用いても良い。また、超伝導体と銅、金、銀といった金属が複合されても良い。基板は、酸化マグネシウム、サファイアまたはアルミン酸ランタンといった、多様の適した材料を用いても良い。

【0046】

図７は、超伝導共振器の温度変化に基づくフィルタ特性の変化の一例を示す図である。図７は、超伝導共振器がマイクロストリップパターンを１つ有する場合の変化の一例を示している。図７に示されるように、超伝導共振器の温度が８８Ｋのときには、超伝導共振器はフィルタとして機能しない。しかし、超伝導共振器が８６Ｋ、８０Ｋ、７０Ｋと冷却されるにつれて、急峻なフィルタ特性を示すようになる。

【0047】

図８は、臨界温度まで冷却された超伝導共振器のフィルタ特性と、常温で使用される共振器（常伝導共振器）のフィルタ特性の一例を示す図である。図８は、共振器が複数のマイクロストリップパターンを有する場合の一例を示す。共振器に複数のマイクロストリップパターンを設けることによって、フィルタのカットオフ特性を急峻にすることができる。また、フィルタ特性のピークをフラットにし、抽出する信号の周波数範囲を広げることができる。

【0048】

また、図８に示される通り、超伝導共振器１１６は常伝導共振器に比べて急峻なカットオフ特性を有する。従って、切替装置１００に超伝導共振器１１６を用いることで、目的の周波数範囲の信号を効率よく抽出することができる。

【0049】

また、超伝導共振器１１６、冷却板１１０、冷却部１１１、及び温度計１１２は、チャンバー１１４の内部に収容されている。真空ポンプ１１５は、チャンバー１１４の内部の空気を吸い出すことで、チャンバー１１４の内部を真空に近い状態にする。これによって、高い断熱効果が得られ、冷却部１１１の冷却効率を高めることができる。

【0050】

第２の実施形態の周波数設定部１０８による処理の流れは、第１の実施形態の周波数設定部１０８による処理の流れと同様である。すなわち、第２の実施形態の周波数設定部１０８は、図５に示されるフローチャートを実行する。

【0051】

以上説明した本実施形態によれば、アンテナ素子１０に接続された周波数可変共振器１０２と、周波数可変共振器１０２と第１の周波数（ｆ_１）で電磁界結合可能な共振器１０３と、周波数可変共振器１０２と第２の周波数（ｆ_２）で電磁界結合可能な超伝導共振器１１６と、周波数可変共振器１０２の共振周波数を、第１の周波数（ｆ_１）または第２の周波数（ｆ_２）に設定する周波数設定部１０８とを備えることにより、第１の実施形態と同様に、装置を保護しつつ、信号の強度の低下を抑制することができる。

【0052】

また、本実施形態では、受信側の共振器として超伝導共振器１１６を用いることで、受信信号の損失を低減することができるとともに、目的の周波数範囲の信号を効率よく抽出することができる。

【0053】

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態の切替装置１００の構成図である。第３の実施形態は、２つの周波数可変共振器１２１及び１２３を備える点で第１の実施形態と異なる。第１及び第２の本実施形態は、送信周波数（ｆ_１）と受信周波数（ｆ_２）が異なることを前提としているが、本実施形態は、送信周波数と受信周波数が同じ周波数の場合に適用できる。以下、係る相違点を中心に説明する。

【0054】

切替装置１００は、第１の端子１０１に接続された共振器１２０と、第２の端子１０４に接続された共振器１２２と、第３の端子１０６に接続された共振器１２４と、第４の端子１０７に接続された周波数設定部１２５とを備える。また、切替装置１００は、周波数可変共振器１２１及び１２３を備える。周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１及び１２３の共振周波数をｆ_１とｆ_２のいずれかに設定する。

【0055】

周波数可変共振器１２１及び１２３の共振周波数はｆ_１またはｆ_２に変更可能であるが、共振器１２０、１２２、及び１２４の共振周波数はｆ_１に固定されている。なお、各共振器は１つだけでもよいが、フィルタ特性を向上させるために損失との兼ね合いを考慮したうえで複数設けられることが好ましい。ここでは例として周波数可変共振器１２１と周波数可変超伝導共振器１２３をｆ_１とｆ_２の同じ周波数に可変しているが、必ずしも同じ周波数にする必要はなく、周波数可変共振器１２１をｆ_１とｆ_２に可変、波数可変超伝導共振器１２３をｆ_１とｆ_３に可変しても良い。

【0056】

次に、アンテナ素子１０を用いて信号を送信する場合の切替装置１００の動作について説明する。切替装置１００がアンテナ素子１０を用いて信号を送信する場合、外部の制御部（不図示）から第４の端子１０７に送信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_１に設定するとともに、周波数可変共振器１２３の共振周波数をｆ_２に設定する。

【0057】

ＰＡ５０は送信信号を増幅し、第２の端子１０４に入力する。共振器１２２の共振周波数はｆ_１であるため、共振器１２２は第２の端子１０４から入力された信号から周波数ｆ_１の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。一方、周波数可変共振器１２１の共振周波数はｆ_１に設定されている。周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_１）と共振器１２２の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、周波数可変共振器１２１と共振器１２２との間に電磁界結合が成立する。

【0058】

周波数可変共振器１２１と共振器１２２との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１２１は、共振器１２２から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を出力することができる。また、周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_１）と共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、周波数可変共振器１２１と共振器１２０との間に電磁界結合が成立する。

【0059】

周波数可変共振器１２１と共振器１２０との間に電磁界結合が成立すると、共振器１２０は、周波数可変共振器１２１から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を第１の端子１０１へと出力することができる。出力された周波数ｆ_１の信号は、アンテナ素子１０へと送信される。

【0060】

一方、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２３の共振周波数（ｆ_２）とは異なるため、共振器１２０と周波数可変共振器１２３との間に電磁界結合は成立しない。従って、送信信号が受信側の周波数可変共振器１２３に回り込んで周波数可変共振器１２３を破損することを防止することができるとともに、送信信号の強度の低下を防止することができる。

【0061】

次に、アンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合の切替装置１００の動作について説明する。切替装置１００がアンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合、外部の制御部（不図示）から第４の端子１０７に受信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、周波数設定部１２５は周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_２に設定するとともに、周波数可変共振器１２３の共振周波数をｆ_１に設定する。

【0062】

アンテナ素子１０により受信された信号は、第１の端子１０１に入力される。共振器１２０の共振周波数はｆ_１であるため、共振器１２０は第１の端子１０１から入力された信号から周波数ｆ_１の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。また、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２３の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、共振器１２０と周波数可変共振器１２３との間に電磁界結合が成立する。

【0063】

共振器１２０と周波数可変共振器１２３との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１２３は、共振器１２０から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を出力することができる。また、周波数可変共振器１２３の共振周波数（ｆ_１）と共振器１２４の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、周波数可変共振器１２３と共振器１２４との間に電磁界結合が成立する。

【0064】

周波数可変共振器１２３と共振器１２４との間に電磁界結合が成立すると、共振器１２４は、周波数可変共振器１２３から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を第３の端子１０６へと出力することができる。出力された周波数ｆ_１の信号は、第３の端子１０６からＬＮＡ２０に入力される。

【0065】

一方、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_２）とは異なるため、共振器１２０と周波数可変共振器１２１との間に電磁界結合は成立しない。従って、受信信号が送信側の周波数可変共振器１２１に回り込むことを防止することができる。

【0066】

周波数設定部１２５は、例えば、ＣＰＵやプログラムメモリ、各種インターフェース等を有するマイクロコンピュータである。また、周波数設定部１２５は、ＬＳＩやＡＳＩＣ等によって実現されてもよい。周波数設定部１２５は、以下に説明するように、送信モードへの切替信号を受信した場合には、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_１に設定するとともに、周波数可変共振器１２３の共振周波数をｆ_２に設定する。また、周波数設定部１２５は、受信モードへの切替信号を受信した場合には、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_２に設定するとともに、周波数可変共振器１２３の共振周波数をｆ_１に設定する。

【0067】

図１０は、第３の実施形態の周波数設定部１２５による処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１２５は、外部の制御部から第４の端子１０７を介して切替信号を受信するまで待機する（ステップＳ３００）。周波数設定部１２５が切替信号を受信すると（ステップＳ３００のＹＥＳ）、周波数設定部１２５は、受信した切替信号が送信モードへの切替信号であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。

【0068】

受信した切替信号が送信モードへの切替信号である場合（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_１に設定する（ステップＳ３０２）。この結果、共振器１２２の共振周波数（ｆ_１）、周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_１）、及び共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）は等しくなり、共振器１２２と周波数可変共振器１２１との間及び周波数可変共振器１２１と共振器１２０との間に電磁界結合が成立する。

【0069】

次に、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２３の共振周波数をｆ_２に設定する（ステップＳ３０３）。この結果、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２３の共振周波数（ｆ_２）とは異なるものとなり、共振器１２０と周波数可変共振器１２３との間に電磁界結合は成立しなくなる。従って、第２の端子１０４に入力された信号のうち周波数ｆ_１の成分の信号は、共振器１２２、周波数可変共振器１２１、及び共振器１２０の信号伝達ルートを経て第１の端子１０１に出力される。

【0070】

一方、受信した切替信号が送信モードへの切替信号ではない場合、即ち受信モードへの切替信号を受信した場合（ステップＳ３０１のＮＯ）、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_２に設定する（ステップＳ３０４）。この結果、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_２）は異なるものとなり、共振器１２０と周波数可変共振器１２１との間に電磁界結合は成立しなくなる。また、周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_２）と共振器１２２の共振周波数（ｆ_１）は異なるものとなり、周波数可変共振器１２１と共振器１２２との間にも電磁界結合は成立しなくなる。

【0071】

次に、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２３の共振周波数をｆ_１に設定する（ステップＳ３０５）。この結果、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２３の共振周波数（ｆ_１）とは等しくなり、共振器１２０と周波数可変共振器１２３との間に電磁界結合が成立する。従って、第１の端子１０１に入力された信号は、共振器１２０、周波数可変共振器１２３、及び共振器１２４の信号伝達ルートを経て第３の端子１０６に出力される。

【0072】

ステップＳ３０３の処理またはステップＳ３０５の処理が完了すると、周波数設定部１２５はステップＳ３００に戻り、再び切替信号を受信するまで待機する。このように、周波数設定部１２５が切替信号を受信する度にステップＳ３０１〜Ｓ３０５の処理が繰り返し実行される。

【0073】

以上説明した本実施形態によれば、アンテナ素子１０に接続された共振器１２０と、共振器１２０と第１の周波数（ｆ_１）で電磁界結合可能な周波数可変共振器１２１と、共振器１２０と第１の周波数（ｆ_１）で電磁界結合可能な周波数可変共振器１２３と、周波数可変共振器１２１及び１２３の共振周波数を、第１の周波数（ｆ_１）または第２の周波数（ｆ_２）に設定する周波数設定部１２５とを備えることにより、第１及び第２の実施形態と同様に、装置を保護しつつ、信号の強度の低下を抑制することができる。

【0074】

（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態の切替装置１００の構成図である。第４の実施形態は、第３の実施形態と同様に、送信周波数と受信周波数が同じ周波数の場合に適用できる。しかし、第４の実施形態は、受信側の共振器を超伝導共振器とした点で第３の実施形態と異なる。以下、係る相違点を中心に説明する。

【0075】

本実施形態の切替装置１００には、第３の実施形態における周波数可変共振器１２３に代えて、周波数可変超伝導共振器１３０が設けられている。また、本実施形態の切替装置１００には、第３の実施形態における共振器１２４に代えて、超伝導共振器１３１が設けられている。

【0076】

切替装置１００は、第１の端子１０１に接続された共振器１２０と、第２の端子１０４に接続された共振器１２２と、第３の端子１０６に接続された超伝導共振器１３１と、第４の端子１０７に接続された周波数設定部１２５とを備える。また、切替装置１００は、周波数可変共振器１２１と、周波数可変超伝導共振器１３０とを備える。周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１及び周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数をｆ_１とｆ_２のいずれかに設定する。

【0077】

周波数可変共振器１２１及び周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数はｆ_１またはｆ_２に変更可能であるが、共振器１２０、共振器１２２、及び超伝導共振器１３１の共振周波数はｆ_１に固定されている。各共振器は１つだけでもよいが、フィルタ特性を向上させるために損失との兼ね合いを考慮したうえで複数設けられることが好ましい。

【0078】

次に、アンテナ素子１０を用いて信号を送信する場合の切替装置１００の動作について説明する。切替装置１００がアンテナ素子１０を用いて信号を送信する場合、外部の制御部（不図示）から第４の端子１０７に送信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_１に設定するとともに、周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数をｆ_２に設定する。

【0079】

ＰＡ５０は送信信号を増幅し、第２の端子１０４に入力する。共振器１２２の共振周波数はｆ_１であるため、共振器１２２は第２の端子１０４から入力された信号から周波数ｆ_１の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。一方、周波数可変共振器１２１の共振周波数はｆ_１に設定されている。周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_１）と共振器１２２の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、周波数可変共振器１２１と共振器１２２との間に電磁界結合が成立する。

【0080】

周波数可変共振器１２１と共振器１２２との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変共振器１２１は、共振器１２２から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を出力することができる。また、周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_１）と共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、周波数可変共振器１２１と共振器１２０との間に電磁界結合が成立する。

【0081】

周波数可変共振器１２１と共振器１２０との間に電磁界結合が成立すると、共振器１２０は、周波数可変共振器１２１から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を第１の端子１０１へと出力することができる。出力された周波数ｆ_１の信号は、アンテナ素子１０へと送信される。

【0082】

一方、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数（ｆ_２）とは異なるため、共振器１２０と周波数可変超伝導共振器１３０との間に電磁界結合は成立しない。従って、送信信号が受信側の周波数可変超伝導共振器１３０に回り込んで周波数可変超伝導共振器１３０を破損することを防止することができるとともに、送信信号の強度の低下を防止することができる。

【0083】

次に、アンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合の切替装置１００の動作について説明する。切替装置１００がアンテナ素子１０を用いて信号を受信する場合、外部の制御部（不図示）から第４の端子１０７に受信モードへ切り替えるための切替信号が入力される。この信号が入力されたことに応じて、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_２に設定するとともに、周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数をｆ_１に設定する。

【0084】

アンテナ素子１０により受信された信号は、第１の端子１０１に入力される。共振器１２０の共振周波数はｆ_１であるため、共振器１２０は第１の端子１０１から入力された信号から周波数ｆ_１の信号を抽出し、抽出した信号を出力する。また、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、共振器１２０と周波数可変超伝導共振器１３０との間に電磁界結合が成立する。

【0085】

共振器１２０と周波数可変超伝導共振器１３０との間に電磁界結合が成立すると、周波数可変超伝導共振器１３０は、共振器１２０から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を出力することができる。また、周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数（ｆ_１）と超伝導共振器１３１の共振周波数（ｆ_１）とは等しいため、周波数可変超伝導共振器１３０と超伝導共振器１３１との間に電磁界結合が成立する。

【0086】

周波数可変超伝導共振器１３０と超伝導共振器１３１との間に電磁界結合が成立すると、超伝導共振器１３１は、周波数可変超伝導共振器１３０から出力された周波数ｆ_１の信号を受信し、受信した信号を第３の端子１０６へと出力することができる。出力された周波数ｆ_１の信号は、第３の端子１０６からＬＮＡ２０に入力される。

【0087】

一方、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_２）とは異なるため、共振器１２０と周波数可変共振器１２１との間に電磁界結合は成立しない。従って、受信信号が送信側の共振器１０３に回り込むことを防止することができる。

【0088】

周波数可変超伝導共振器１３０及び超伝導共振器１３１は、冷却板１３４上に設けられている。冷却板１３４は、冷却部１３５によって冷却される。また、冷却制御部１３７は、冷却板１３４上に設けられた温度計１３６の検知温度に基づき冷却部１３５を制御する。周波数可変超伝導共振器１３０及び超伝導共振器１３１は、冷却部１３５により周波数可変超伝導共振器１３０及び超伝導共振器１３１が超伝導状態となる臨界温度Ｔｃ以下まで十分冷却される。

【0089】

また、周波数可変超伝導共振器１３０、超伝導共振器１３１、冷却板１３４、冷却部１３５、及び温度計１３６は、チャンバー１３８の内部に収容されている。真空ポンプ１３９は、チャンバー１３８の内部の空気を吸い出すことで、チャンバー１３８の内部を真空に近い状態にする。これによって、高い断熱効果が得られ、冷却部１３５の冷却効率を高めることができる。

【0090】

図１２は、第４の実施形態の周波数設定部１２５による処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、周波数設定部１２５は、外部の制御部から第４の端子１０７を介して切替信号を受信するまで待機する（ステップＳ４００）。周波数設定部１２５が切替信号を受信すると（ステップＳ４００のＹＥＳ）、周波数設定部１２５は、受信した切替信号が送信モードへの切替信号であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。

【0091】

受信した切替信号が送信モードへの切替信号である場合（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_１に設定する（ステップＳ４０２）。この結果、共振器１２２の共振周波数（ｆ_１）、周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_１）、及び共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）は等しくなり、共振器１２２と周波数可変共振器１２１との間及び周波数可変共振器１２１と共振器１２０との間に電磁界結合が成立する。

【0092】

次に、周波数設定部１２５は、周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数をｆ_２に設定する（ステップＳ４０３）。この結果、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数（ｆ_２）とは異なるものとなり、共振器１２０と周波数可変超伝導共振器１３０との間に電磁界結合は成立しなくなる。従って、第２の端子１０４に入力された信号のうち周波数ｆ_１の成分の信号は、共振器１２２、周波数可変共振器１２１、及び共振器１２０の信号伝達ルートを経て第１の端子１０１に出力される。

【0093】

一方、受信した切替信号が送信モードへの切替信号ではない場合、即ち受信モードへの切替信号を受信した場合（ステップＳ４０１のＮＯ）、周波数設定部１２５は、周波数可変共振器１２１の共振周波数をｆ_２に設定する（ステップＳ４０４）。この結果、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_２）は異なるものとなり、共振器１２０と周波数可変共振器１２１との間に電磁界結合は成立しなくなる。また、周波数可変共振器１２１の共振周波数（ｆ_２）と共振器１２２の共振周波数（ｆ_１）は異なるものとなり、周波数可変共振器１２１と共振器１２２との間にも電磁界結合は成立しなくなる。

【0094】

次に、周波数設定部１２５は、周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数をｆ_１に設定する（ステップＳ４０５）。この結果、共振器１２０の共振周波数（ｆ_１）と周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数（ｆ_１）とは等しくなり、共振器１２０と周波数可変超伝導共振器１３０との間に電磁界結合が成立する。従って、第１の端子１０１に入力された信号は、共振器１２０、周波数可変超伝導共振器１３０、及び超伝導共振器１３１の信号伝達ルートを経て第３の端子１０６に出力される。

【0095】

ステップＳ４０３の処理またはステップＳ４０５の処理が完了すると、周波数設定部１２５はステップＳ４００に戻り、再び切替信号を受信するまで待機する。このように、周波数設定部１２５が切替信号を受信する度にステップＳ４０１〜Ｓ４０５の処理が繰り返し実行される。

【0096】

以上説明した本実施形態によれば、アンテナ素子１０に接続された共振器１２０と、共振器１２０と第１の周波数（ｆ_１）で電磁界結合可能な周波数可変共振器１２１と、共振器１２０と第１の周波数（ｆ_１）で電磁界結合可能な周波数可変超伝導共振器１３０と、周波数可変共振器１２１及び周波数可変超伝導共振器１３０の共振周波数を、第１の周波数（ｆ_１）または第２の周波数（ｆ_２）に設定する周波数設定部１２５とを備えることにより、第１〜第３の実施形態と同様に、装置を保護しつつ、信号の強度の低下を抑制することができる。

【0097】

また、本実施形態では、受信側の共振器として周波数可変超伝導共振器１３０を用いることで、受信信号の損失を低減することができるとともに、目的の周波数範囲の信号を効率よく抽出することができる。

【0098】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、アンテナ素子１０に接続され、共振周波数を変更可能な第１の共振器１０２と、第１の共振器１０２と第１の周波数（ｆ_１）で電磁界結合可能な第２の共振器１０３と、第１の共振器１０２と第１の周波数（ｆ_１）とは異なる第２の周波数（ｆ_２）で電磁界結合可能な第３の共振器１０５と、第１の共振器１０２の共振周波数を、第１の周波数（ｆ_１）または第２の周波数（ｆ_２）に設定する周波数設定部１０８とを持つことにより、装置を保護しつつ、信号の強度の低下を抑制することができる。

【0099】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0100】

１０…アンテナ、２０…ＬＮＡ、３０…移相器、４０…合成器、５０…ＰＡ、６０…移相器、７０…分配器、１００…切替装置、１０１…第１の端子、１０２…周波数可変共振器、１０３…共振器、１０４…第２の端子、１０５…共振器、１０６…第３の端子、１０７…第４の端子、１０８…周波数設定部、１１１…冷却部、１１６…超伝導共振器、１３０…超伝導周波数可変共振器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】