CN1289467A - 天线馈电电路 - Google Patents

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CN1289467A
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远藤勉
深泽彻
宫崎守桊
千叶勇
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Abstract

提供一种不需要平衡—不平衡变换器的结构简单的天线馈电电路。通过由设在圆筒(1)的外壁面上的一对带状导体(5a、5b)与设在圆筒(1)的整个内壁面上的内部导体(6)构成微带线路并由180度分配电路(2)向带状导体(5a、5b)输出具有180度相位差的电力,可以抵销因连接平衡—不平衡线路而产生的无用电流。由于将内部导体(6)设在圆筒(1)的整个内表面上,所以,可以使在内部导体(6)的内表面上感应产生的无用电流相互抵消。

Description

天线馈电电路
技术领域
本发明涉及螺旋线天线的天线馈电电路，尤其是双线、四线、或八线螺旋线天线的天线馈电电路。
背景技术
以往，作为这种天线馈电电路，例如，已知有在MicrowaveJournal(微波期刊)，Dec.,1970,pp49-53中登载的“ResonantQuadrifilar Helix Antenna(谐振式四线螺旋线天线)”的图6所示的1/4 turn volute with split sheath balun(带分路式铠装平衡-不平衡适配器的1/4圈螺旋形)所公开的一种型式。
图1是表示现有的天线馈电电路的图，示出上述MicrowaveJournal中登载的1/4 turn volute with split sheath balun的概略图。图中，61是第1螺旋线天线，62是第2螺旋线天线，63是馈电用同轴电缆，64是在同轴电缆63的外导体上切出的1/4波长的狭缝，65是设在同轴电缆63的内导体上的阻抗变换部，66是第1、第2螺旋线天线61、62的馈电点。
第1、第2螺旋线天线61、62，从其动作状态来看，可以看作是类似平行双线线路的平衡式线路。所以，当与像同轴电缆63这样的不平衡式线路连接而进行馈电时，在第1、第2螺旋线天线61、62与同轴电缆63之间需要一个平衡-不平衡变换器。因此，设置着图1所示的由同轴电缆63、1/4波长的狭缝64、阻抗变换部65构成的平衡-不平衡适配器。该平衡-不平衡适配器，还具有抵消将平衡式线路与不平衡式线路连接时产生的无用电流的功能。
另外，作为现有的天线馈电电路，还有在特开昭63-30006号公报中公开的型式。该电路在同轴电缆的外部导体上备有1/4波长的狭缝，相对于俯仰角相同的2对天线元件，利用具有2对支脚部的连接片连接各天线元件的一端，从而改善了组装的作业性及尺寸精度。
由于现有的天线馈电电路具有如上所述的结构，所以，平衡-不平衡适配器在轴向必须具有相当于1/4波长左右的长度，此外，当想要缩短包括天线在内的整个系统的长度时，必须与天线一起构成同轴结构，因而存在着使结构变得复杂的问题。
发明的公开
本发明的目的是解决上述的课题。
本发明的另一目的是提供一种不需要平衡-不平衡适配器等平衡-不平衡变换器的结构简单的天线馈电电路。
本发明的目的由具有以下结构的天线馈电电路实现。即，利用如下的天线馈电电路解决上述课题，该电路备有设在圆筒的内壁面上的导体、以与上述圆筒的轴向平行的方式且相对于上述圆筒的轴对称地设在上述圆筒的外壁面上的一对带状导体、与上述一对带状导体的一端连接并将具有180度相位差的电力输出到上述一对带状导体上的180度分配电路；将螺旋线天线与上述一对带状导体的另一端连接。
本发明的天线馈电电路的一实施形态，在一对带状导体内，备有与螺旋线天线连接时的阻抗匹配电路。
本发明的天线馈电电路的一实施形态，作为阻抗匹配电路，使用电容性元件。
本发明的天线馈电电路的一实施形态，作为阻抗匹配电路，使用曲折形线路。
本发明的天线馈电电路的一实施形态，作为阻抗匹配电路，使用短截线。
在本发明的天线馈电电路的一实施形态中，180度分配电路，备有：T形分支电路，它具有相对于输入端子按T形分路的一对输出端子；及延迟电路，与上述一个输出端子连接，且在使用频率的电气长度上等于1/2波长。
在本发明的天线馈电电路的一实施形态中，180度分配电路，备有：T形分支电路，它具有相对于构成输入端子的第1微带线路构成按T形分路的输出端子的第2和第3微带线路；及狭缝，与上述第1微带线路正交，且在使用频率的电气长度上等于1/2波长，上述第1微带线路，相对于上述狭缝，在与上述输入端子的输入侧相反的一侧具有短路端，上述第2微带线路，相对于上述狭缝，配置在上述输入端子的输入侧，同时在与上述输入端子的输入侧相反的一侧具有短路端，上述第3微带线路，相对于上述狭缝，配置在与上述输入端子的输入侧相反的一侧，同时在上述输入端子的输入侧具有短路端。
本发明的天线馈电电路的一实施形态，备有设在圆筒的内壁面上的导体、以与上述圆筒的轴向平行的方式且相对于上述圆筒的轴对称地设在上述圆筒的外壁面上的第1和第2的一对带状导体、与上述第1和第2的一对带状导体的一端分别连接并将具有180度相位差的电力分别输出到上述第1和第2的一对带状导体上的第1和第2的180度分配电路、将具有90度相位差的电力输出到上述第1和第2的180度分配电路上的90度分配电路；将四线螺旋线天线与第1和第2的一对带状导体的另一端连接。
本发明的天线馈电电路的一实施形态，备有设在圆筒的内壁面上的导体、以与上述圆筒的轴向平行的方式且相对于上述圆筒的轴对称地设在上述圆筒的外壁面上的第1、第2、第3和第4的一对带状导体、分别与上述第1、第2、第3和第4的一对带状导体的一端连接并将具有180度相位差的电力输出到上述第1、第2、第3和第4的一对带状导体的第1、第2、第3和第4的180度分配电路、将具有90度相位差的电力分别输出到上述第1和第3的180度分配电路及上述第2和第4的180度分配电路的第1和第2的90度分配电路；将由两组四线螺旋线天线构成的八线螺旋线天线与上述第1、第2、第3和第4的一对带状导体的另一端连接。
附图的简单说明
图1是表示现有的天线馈电电路的结构的图。
图2是表示本发明实施形态1的天线馈电电路的结构的图。
图3是本发明实施形态1的圆筒的断面图，是表示在带状导体及导体内流过的电流流向的图。
图4是表示将螺旋线天线连接于本发明实施形态1的带状导体时的电流流动状态的图。
图5是本发明实施形态1的圆筒的断面图，是表示与螺旋线天线连接时在带状导体及导体内流过的电流流向的图。
图6是表示本发明实施形态2的天线馈电电路的结构的图。
图7是表示本发明实施形态3的天线馈电电路的结构的图。
图8是表示本发明实施形态4的天线馈电电路的结构的图。
图9是表示本发明实施形态5的天线馈电电路中的180度分配电路的结构的图。
图10是表示本发明实施形态6的天线馈电电路中的180度分配电路的结构的图。
图11是表示本发明实施形态7的天线馈电电路的结构的图。
图12是表示本发明实施形态8的天线馈电电路的结构的图。
用于实施发明的最佳形态
实施形态1
图2是表示本发明实施形态1的天线馈电电路的结构的图。图中，1是圆筒，5a、5b是以与轴向平行的方式且以上述圆筒1的轴为对称轴而设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体，6是设在圆筒1的整个内壁面上的内部导体。由该带状导体5a、5b、圆筒1及内部导体6分别构成微带线路。
另外，在图2中，2是与带状导体5a、5b的一端连接的用于分配使其相互间具有180度相位差的电力的180度分配电路，3是与带状导体5a、5b的另一端连接的双线螺旋线天线(螺旋线天线)，4是对180度分配电路2供给电力的无线电路。
以下，说明其动作。
图3是圆筒1的断面图，图中示出在带状导体5a、5b及内部导体6内流过的电流的流向。由于在一对带状导体5a、5b上连接着使其具有180度相位差的180度分配电路，所以在带状导体5a、5b内流过方向相反的电流7a、7b，由于构成微带线路结构，所以在内部导体6的分别与带状导体5a、5b相对的部分内，流过分别与带状导体5a、5b方向相反的电流8a、8b。因此，在圆筒1的整个内壁面的内部导体6内流过方向相反的电流8a、8b。
图4是表示将双线螺旋线天线3连接于设在圆筒1的外壁面上的一个带状导体5a的一端时的电流流动状态的图。流过带状导体5a的电流7a，作为电流9直接流入双线螺旋线天线3。但是，相对于与流过带状导体5a的电流7a对应的流过内部导体6的内壁面的电流8a，在内部导体6的相反一侧流过与电流8a方向相反的无用电流10a。在带状导体5b侧也构成同样的状态，即流过与无用电流10a方向相反的无用电流10b。假如该无用电流10a、10b流向180度分配电路2及无线电路4，则将作为无用电波发射，从而影响作为天线系统的工作。
图5是圆筒1的断面图，示出与双线螺旋线天线3连接时在带状导体5a、5b及内部导体6内流过的电流的流向。如图所示，与带状导体5a、5b对应的无用电流10a、 虽然是方向彼此相反地电流动，但由于在电气上通过设在圆筒1的整个内壁面的内部导体6连接，所以使无用电流10a、 相互抵消，因而消除了无用电流的影响。因此，不需要在现有技术中使用的平衡-不平衡适配器等平衡-不平衡变换器。
如上所述，按照本实施形态1，通过由设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体5a、5b与设在圆筒1的整个内壁面的内部导体6分别形成微带线路并由180度分配电路2向一对带状导体5a、5b输出具有180度相位差的电力，可以抑制无用电流，因此不需要平衡-不平衡适配器等平衡-不平衡变换器，从而取得可以实现结构简单的天线馈电电路的效果。
实施形态2
图6是表示本发明实施形态2的天线馈电电路的结构的图。图中，11a、11b是设在带状导体5a、5b的中间部位的片状电容器(电容性元件)。这里，不限于片状电容器，只要是电容性的，也可以采用其他形式的元件。其他符号与实施形态1的图2所示相同。
以下，说明其动作。
由于设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体5a、5b与设在圆筒1的整个内壁面的内部导体6分别形成微带线路，所以，与实施形态1一样，可以将无用电流抵消。进一步，还可以由设在带状导体5a、5b的中间部位的片状电容器11a、11b进行与双线螺旋线天线3连接时的阻抗匹配。
如上所述，按照本实施形态2，可以实现结构简单的天线馈电电路，同时可以通过用于进行阻抗匹配的片状电容器11a、11b高效率地向双线螺旋线天线3供给电力，从而可以取得提高发射效率的效果。
实施形态3
图7是表示本发明实施形态3的天线馈电电路的结构的图。图中，12a、12b是设在带状导体5a、5b的中间部位的曲折形线路。其他符号与实施形态1的图2所示相同。
以下，说明其动作。
由于设在圆筒1的外壁面上的带状导体5a、5b与设在圆筒1的整个内壁面的内部导体6分别形成微带线路，所以，与实施形态1一样，可以将无用电流抵消。进一步，还可以由设在带状导体5a、5b的中间部位的曲折形线路12a、 进行与双线螺旋线天线3连接时的阻抗匹配。
如上所述，按照本实施形态3，可以实现结构简单的天线馈电电路，同时可以通过用于进行阻抗匹配的曲折形线路12a、
Figure 9980243800092
高效率地向双线螺旋线天线3供给电力，从而可以取得提高发射效率的效果。
实施形态4
图8是表示本发明实施形态4的天线馈电电路的结构的图。在图中，13a、13b是设在带状导体5a、5b的中间部位的短截线。其他符号与实施形态1的图2所示相同。
以下，说明其动作。
由于设在圆筒1的外壁面上的带状导体5a、5b与设在圆筒1的整个内壁面的内部导体6分别形成微带线路，所以，与实施形态1一样，可以将无用电流抵消。进一步，还可以由设在带状导体5a、5b的中间部位的短截线13a、
Figure 9980243800093
进行与双线螺旋线天线3连接时的阻抗匹配。
如上所述，按照本实施形态3，可以实现结构简单的天线馈电电路，同时可以通过用于进行阻抗匹配的短截线13a、 高效率地向双线螺旋线天线3供给电力，从而可以取得提高发射效率的效果。
实施形态5
图9是表示本发明实施形态5的天线馈电电路中的180度分配电路的结构的图。图中，21是微带线路的T形分支电路的输入端子，22a是微带线路的T形分支电路的一个输出端子，23a是微带线路的T形分支电路的另一个输出端子，24是在工作频率的电气长度(1/2波长)上具有180度相位的延迟微带线路(线路)，22b、23b是微带线路(线路)。
以下，说明其动作。
从输入端子21输入的电力，以等振幅、等相位的方式分配给输出端子22a、23a。通过连接于输出端子23a的延迟微带线路24，使微带线路23b的电力的相位滞后180度，作为结果，将振幅相等而具有180度相位差的电力输出到微带线路22b、23b。
如上所述，按照本实施形态5，可以取得能够实现结构简单的天线馈电电路的效果。
实施形态6
图10是表示本发明实施形态6的天线馈电电路中的180度分配电路的结构的图。图中，31是微带线路的T形分支电路的输入端子，35是以与微带线路31正交的形式设在微带线路31的衬底上的在电气长度上大约为半波长的狭缝，34是设在微带线路31跨过了狭缝35的位置上的通孔(短路端)，微带线路31，通过该通孔34与衬底短路。
另外，在图10中，32是从与微带线路31同一侧跨过狭缝35并通过通孔34与衬底短路的微带线路，33是从与微带线路31相反的一侧跨过狭缝35并通过通孔34与衬底短路的微带线路。
以下，说明其动作。
从微带线路31输入的电力，沿微带线路31传输，并通过感应而在狭缝35内产生电场。在狭缝35内感应产生的电场，以与由微带线路31激励的电场同相的方式耦合到从与微带线路31同一侧跨过狭缝35的微带线路32内进行传播。
另外，由于微带线路33从与微带线路31相反的一侧跨过狭缝35，所以，狭缝35的电场，以与由微带线路31激励的电场反相的方式耦合到微带线路33。因此，在微带线路32和33内，传播着反相，即具有180度相位差的电场，从而使整个系统作为180度相位差分配电路而进行工作。
如上所述，按照本实施形态6，可以取得能够实现结构简单的天线馈电电路的效果。
实施形态7
图11是表示本发明实施形态7的天线馈电电路的结构的图。图中，1是绝缘性的圆筒，5a、5c是以与轴向平行的方式且以上述圆筒1的轴为对称轴而设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体，5b、5d是以与轴向平行的方式且以上述圆筒1的轴为对称轴而设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体，6是设在圆筒1的整个内壁面上的内部导体。带状导体5a、5b、5c、5d，等间隔地配置在圆筒的外表面上。由该带状导体5a、5b、5c、5d、圆筒1及内部导体6分别构成微带线路。
另外，在图11中，2a是与一对带状导体5a、5c的一端连接的用于分配使其相互间具有180度相位差的电力的180度分配电路，2b是与一对带状导体5b、5d的一端连接的用于分配使其相互间具有180度相位差的电力的180度分配电路，41是与带状导体5a、5b、5c、5d的另一端连接的四线螺旋线天线，42是用于提供90度相位差并向180度分配电路2a、2b分配电力的90度分配电路，4是对90度分配电路42供给电力的无线电路。
以下，说明其动作。
由设在圆筒1的外壁面上的带状导体5a、5b、5c、5d与整个内壁面上的内部导体6形成4个微带线路。4个带状导体5a、5b、5c、5d，与2个180度分配电路2a、2b连接，构成使带状导体5a与带状导体5c相对、并使带状导体5b与带状导体5d相对的2组。并且，将带状导体5a、5b、5c、5d的另一端与四线螺旋线天线41的各元件连接。
由于带状导体5a、5b、5c、5d的各组连接着180度分配电路2a、2b，所以，与实施形态1一样，可以将无用电流抵消。进一步，2个180度分配电路2a、2b，由90度度分配电路42对其输入信号提供90度的相位差。因此，对与180度分配电路2a、2b连接的带状导体5a、5b、5c、5d及与其连接的四线螺旋线天线41的各元件沿圆周方向各提供90度的相位差。
如上所述，按照本实施形态7，通过由设在圆筒1的外壁面上的带状导体5a、5b、5c、5d与设在圆筒1的整个内壁面上的内部导体6分别形成微带线路并由180度分配电路2a、2b分别向带状导体5a、5c及带状导体5b、5d输出具有180度相位差的电力，可以抑制无用电流，因而不需要平衡-不平衡适配器等平衡-不平衡变换器，并可以实现结构简单的天线馈电电路，同时，由于均匀地划分使用圆筒1的内壁面及外壁面，所以具有能将多元件的天线馈电电路统一的效果。
实施形态8
图12是表示本发明实施形态8的天线馈电电路的结构的图。图中，1是圆筒，5a、5e是以与轴向平行的方式且以上述圆筒1的轴为对称轴而设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体，5b、5f是以与轴向平行的方式且以上述圆筒1的轴为对称轴而设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体，5c、5g是以与轴向平行的方式且以上述圆筒1的轴为对称轴而设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体，5d、5h是以与轴向平行的方式且以上述圆筒1的轴为对称轴而设在圆筒1的外壁面上的一对带状导体，6是设在圆筒1的整个内壁面上的内部导体。带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h，等间隔地配置在圆筒的外表面上。由该带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h、圆筒1及内部导体6分别构成微带线路。
另外，在图12中，2a是与一对带状导体5a、5e的一端连接的用于分配使其相互间具有180度相位差的电力的180度分配电路，2b是与一对带状导体5b、5f的一端连接的用于分配使其相互间具有180度相位差的电力的180度分配电路，2c是与一对带状导体5c、5g的一端连接的用于分配使其相互间具有180度相位差的电力的180度分配电路，2d是与一对带状导体5d、5h的一端连接的用于分配使其相互间具有180度相位差的电力的180度分配电路。
进一步，在图12中，51是与带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h的另一端连接的八线螺旋线天线，42a是用于提供90度相位差并向180度分配电路2a、2c分配电力的90度分配电路，42b是用于提供90度相位差并向180度分配电路2b、2d分配电力的90度分配电路，4a是对90度分配电路42a供给电力的无线电路，4b是对90度分配电路42b供给电力的无线电路。
以下，说明其动作。
由设在圆筒1的外壁面上的带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h与整个内壁面上的内部导体6分别形成8个微带线路。8个带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h，与4个180度分配电路2a、2b、2c、2d连接，构成使带状导体5a与带状导体5e相对、带状导体5b与带状导体5f相对、带状导体5c与带状导体5g相对、带状导体5d与带状导体5h相对的4组。
并且，将各带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h的另一端与八线螺旋线天线51的各元件连接。由于带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h的各组连接着180度分配电路2a、2b、2c、2d，所以，与实施形态1一样，可以抑制无用电流。
进一步，对180度分配电路2a、2c的输入电力，由90度分配电路42a提供90度的相位差，所以，对与180度分配电路2a连接的带状导体5a及与180度分配电路2c连接的带状导体5c，提供90度的相位差。而对180度分配电路2b、2d的输入电力，由90度分配电路42b提供90度的相位差，所以，对与180度分配电路2b连接的带状导体5b及与180度分配电路2d连接的带状导体5d，提供90度的相位差。
按照这种方式，对八线螺旋线天线51的各元件沿圆周方向每隔一个提供90度的相位差，因此，八线螺旋线天线51，可以作为对各元件沿圆周方向每隔一个提供90度相位差的两组四线螺旋线天线而进行工作。
如上所述，按照本实施形态8，通过由设在圆筒1的外壁面上的带状导体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h与设在圆筒1的整个内壁面上的内部导体6分别形成微带线路并由180度分配电路2a、2b、2c、2d分别向带状导体5a、5e、带状导体5b、5f、带状导体5c、5g、及带状导体5d、5h输出具有180度相位差的电力，可以抑制无用电流，因而不需要平衡-不平衡适配器等平衡-不平衡变换器，并可以实现结构简单的天线馈电电路，同时，由于均匀地划分使用圆筒1的内壁面及外壁面，所以具有能将多元件的天线馈电电路统一的效果。
如上所述，按照本发明，通过由设在圆筒内壁面上的内部导体与设在圆筒外壁面上的一对带状导体形成微带电路，可以抑制无用电流，因此不需要平衡-不平衡适配器等平衡-不平衡变换器，从而取得可以实现结构简单的天线馈电电路的效果。
按照本发明，由于备有与螺旋线天线连接的阻抗匹配电路，所以，具有可以高效率地向螺旋线天线供给电力并使发射效率得到提高的效果。
按照本发明，通过在圆筒的外壁面上设置多个成对的带状导体，具有能将多元件的天线馈电电路统一的效果。
产业上的可应用性
本发明的天线馈电电路，可以在向螺旋线天线馈电时采用。

Claims (9)

1．一种天线馈电电路，其特征在于备有：圆筒、设在该圆筒的内壁面上的导体、以与上述圆筒的轴向平行的方式且相对于上述圆筒的轴对称地设在上述圆筒的外壁面上并具有第1端部和连接螺旋线天线的第2端部的一对或一对以上的成对的带状导体、与上述第1端部连接并通过上述第1端部对上述各成对的带状导体分别供给具有180度相位差的电流的一个或多个180度分配电路。
2．根据权利要求1所述的天线馈电电路，其特征在于：在带状导体内，备有与螺旋线天线连接时的阻抗匹配电路。
3．根据权利要求2所述的天线馈电电路，其特征在于：作为阻抗匹配电路，使用电容性元件。
4．根据权利要求2所述的天线馈电电路，其特征在于：作为阻抗匹配电路，使用曲折形线路。
5．根据权利要求2所述的天线馈电电路，其特征在于：作为阻抗匹配电路，使用短截线。
6．根据权利要求1所述的天线馈电电路，其特征在于：180度分配电路备有：T形分支电路，具有相对于输入端子按T形分路的一对输出端子；及延迟电路，与上述一个输出端子连接，且在使用频率的电气长度上等于1/2波长。
7．根据权利要求1所述的天线馈电电路，其特征在于：180度分配电路备有：T形分支电路，具有相对于构成输入端子的第1微带线路构成按T形分路的输出端子的第2和第3微带线路；及狭缝，与上述第1微带线路正交，且在使用频率的电气长度上等于1/2波长；上述第1微带线路，相对于上述狭缝，在与上述输入端子的输入侧相反的一侧具有短路端，上述第2微带线路，相对于上述狭缝，配置在上述输入端子的输入侧，同时在与上述输入端子的输入侧相反的一侧具有短路端，上述第3微带线路，相对于上述狭缝，配置在与上述输入端子的输入侧相反的一侧，同时在上述输入端子的输入侧具有短路端。
8．根据权利要求1所述的天线馈电电路，其特征在于：上述一对的带状导体，由第1和第2的一对带状导体构成，上述180度分配电路，由向上述第1的一对带状导体供给具有180度相位差的电流的第1的180度分配电路及向上述第2的一对带状导体供给具有180度相位差的电流的第2的180度分配电路构成，上述第1和第2的180度分配电路，连接着分别对上述第1和第2的180度分配电路供给具有90度相位差的电流的90度分配电路。
9．根据权利要求1所述的天线馈电电路，其特征在于：上述一对的带状导体，由第1、第2、第3和第4的一对带状导体构成，上述180度分配电路，由向上述第1的一对带状导体供给具有180度相位差的电流的第1的180度分配电路、向上述第2的一对带状导体供给具有180度相位差的电流的第2的180度分配电路、向上述第3的一对带状导体供给具有180度相位差的电流的第3的180度分配电路及向上述第4的一对带状导体供给具有180度相位差的电流的第4的180度分配电路构成，上述第1和第3的180度分配电路，连接着分别对上述第1和第3的180度分配电路供给具有90度相位差的电流的第1的90度分配电路，上述第2和第4的180度分配电路，连接着分别对上述第2和第4的180度分配电路供给具有90度相位差的电流的第2的90度分配电路。
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