JP2002064353A - 電力分配合成回路 - Google Patents
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Abstract
マイクロ波集積回路へ適用することができる電力分配合
成回路を提供する。 【解決手段】 電力分配合成回路DM1においては従来
のスタブの代わり、キャパシタを設け、不要波を抑圧す
る。入出力端子1は等価のキャパシタ5及び6を通して
それぞれ入出力端子2及び3に接続される。さらにイン
ダクタ4を通して接地される。入出力端子2及び3は抵
抗11により接続される。さらに入出力端子2はインダ
クタ7、キャパシタ9を通って接地され、入出力端子3
はインダクタ8およびキャパシタ10を通って接地され
る。インダクタ7および8、キャパシタ9および10は
それぞれ等価であり、特定の価をとる。
Description
いて、周波数f0の高周波信号を、同相、位相差90
度、位相差θ度で分配合成するとともに、不要波を抑圧
する電力分配合成回路に関するものである。
と信号波との混合波を出力するミキサであり、局部発振
波の二倍波と信号波との混合を行うことによって、局部
発振波の偶数次の高調波を抑圧することができる。この
偶高調波ミキサの構成は、既に種々報告されている。
11を示す回路図である。
461から入力される周波数frfの高周波信号を、90
度位相差、等振幅の2つの信号波に分配する90度電力
分配合成回路468と、局部発振回路464で発生した
局部発振波を受けて等位相、等振幅の2つの信号波に分
配する0度電力分配合成回路465と、分配された信号
波と局部発振波とを混合し、I信号、Q信号をそれぞれ
出力する偶高調波ミキサ466、467と、ベースバン
ドのI信号が出力されるベースバンドI端子462と、
ベースバンドのQ信号が出力されるベースバンドQ端子
463とによって構成されている。
の動作について説明する。
発振波の二倍波とを混合し、ベースバンドのI信号をベ
ースバンドI端子に出力し、また、偶高調波ミキサ46
7が、受信信号と局部発振波の二倍波とを混合し、ベー
スバンドのQ信号をベースバンドI端子に出力する。
11に使用されている従来の偶高調波ミキサ466を示
す回路図である。
年に開催された、IEEE主催、Internatio
nal Microwave Symposiumの1
996MTT−S Digestの967ページから9
70ページに記載されているミキサである。
PDP(アンチパラレルダイオードペア)451は、互
いに逆極性のミキサダイオードが並列に接続されている
回路である。
号が入力される端子であり、ベースバンド信号阻止用の
キャパシタ455を介して、APDP451の一端(A
端)に接続されている。
るベースバンド信号が出力される端子であり、高周波信
号阻止用のインダクタ456を介して、RF端子452
が接続される端子と同じAPDP451の一端(A端)
に接続されている。
部発振波が入力される端子であり、RF端子452とベ
ースバンド端子453とが接続されている端子とは異な
るAPDP451の他端(B端)に接続されている。
451のA端に接続された先端開放スタブであり、先端
短絡スタブ458は、APDP451のB端に接続され
た先端短絡スタブである。なお、上記スタブは、分布定
数線路である。
457と先端短絡スタブ458とを用いて、局部発振波
の周波数fpと、入力高周波信号の周波数frf(=2
fp)とを合波するミキサである。
高調波ミキサ466の構成と同様である。
て、説明する。
スタブ457と先端短絡スタブ458とは、局部発振波
の周波数fpの概略四分の一の波長、すなわち、入力高
周波信号の周波数frf(=2fp)の概略二分の一波長
となるように、スタブの長さが設計されている。
の端子のうちで、RF端子452とベースバンド端子4
53との側の端子(A端)に接続され、DC近傍とfrf
(=2fp)近傍とにおいて、高インピーダンスとな
り、したがって、APDP451は、RF端子452と
ベースバンド端子453とに接続される。
において、低インピーダンスとなり、APDP451
は、接地される。逆に、先端短絡スタブ458は、AP
DP451の端子のうちで、LO端子454側の端子
(B端)に接続され、DC近傍とfrf近傍とにおいて、
低インピーダンスとなり、APDP451は、接地され
る。一方、先端短絡スタブ458は、fp近傍におい
て、高インピーダンスになり、したがって、APDP4
51は、LO端子454に接続される。
454に局部発振波が供給されると、ミキサダイオード
が半周期ごとにONして電流が流れる。これによって、
APDP451は、半周期ごとにコンダクタンスが高ま
る動作をする。このために、APDP451を適用して
ミキサを構成すると、APDP451があたかも局部発
振波の偶数次の高調波で変調されているように見え、し
たがって、局部発振波の二倍波2fpと信号波frfとが
混合され、局部発振波fpと信号波frfとの混合が抑制
される。
のダイオードのバランスのみによって、局部発振波の偶
数次の高調波を抑制することができ、通常の平衡型のミ
キサと比較して、はるかに高い抑制が可能である。
高調波ミキサ466の動作と同様である。
来のウィルキンソン型電力分配合成回路DM12を示す
図である。
M11における0度電力分配合成回路465として、従
来、図35に示す分布定数線路を組み合わせたウィルキ
ンソン型電力分配合成回路DM12が使用されている。
来のブランチライン型90度電力分配合成回路DM13
を示す図である。
M11における90度電力分配合成回路468として、
従来、図36に示す分布定数線路を組み合わせたブラン
チライン型90度電力分配合成回路DM13が一般的に
使用されている。
DM12において、入出力端子471、472、473
に接続される負荷インピーダンスをZ0とすると、周波
数f0で電気長90度、特性インピーダンスZの分布定
数線路474、475の特性インピーダンスZ1は、 Z1=21/2Z0……式(1) であり、抵抗素子476の抵抗値Rは、 R=2Z0……式(2) である。
チライン型90度電力分配合成回路DM13において、
入出力端子481、482、483に接続される負荷イ
ンピーダンスをZ0とすると、周波数f0で電気長90
度、特性インピーダンスZ1の分布定数線路484、4
85の特性インピーダンスZ1は、 Z1=Z0/21/2……式(3) であり、分布定数線路486、487の特性インピーダ
ンスZ2は、 Z2=Z0……式(4) であり、抵抗素子488の抵抗値Rは、 R=Z0……式(5) である。
来のウィルキンソン型電力分配合成回路DM12を集中
定数化した電力分配合成回路DM14を示す図である。
来のウィルキンソン型電力分配合成回路DM12を集中
定数化した電力分配合成回路DM15を示す図である。
来のブランチライン型90度電力分配合成回路DM13
を、集中定数化した電力分配合成回路DM16を示す図
である。
来のブランチライン型90度電力分配合成回路DM13
を、集中定数化した電力分配合成回路DM17を示す図
である。
成回路DM14と、図39に示すブランチライン型90
度電力分配合成回路DM16とは、図35に示す分布定
数線路を、高域通過型の集中定数線路に置き換えた回路
である。また、図38に示すウィルキンソン型電力分配
合成回路DM15と図40に示すブランチライン型90
度電力分配合成回路DM17とは、図35に示す分布定
数線路を、低域通過型の集中定数線路に置き換えた回路
である。
電力分配合成回路DM14において、入出力端子49
1、492、493に接続される負荷インピーダンスを
Z0とすると、インダクタ494のインダクタンスL
1は、 L1=(1/2)×{(21/2Z0)/(2πf0)}……式(6) であり、キャパシタ495、496の容量C1は、 C1=1/(2πf0×21/2Z0)……式(7) であり、インダクタ497、498のインダクタンスL
2は、 L2=(21/2Z0)/(2πf0)……式(8) であり、抵抗素子499の抵抗値Rは、 R=2Z0……式(9) である。
電力分配合成回路DM15において、入出力端子50
1、502、503に接続される負荷インピーダンスを
Z0とすると、キャパシタ504の容量C1は、 C1=2/(2πf0×21/2Z0)……式(10) であり、インダクタ505、506のインダクタンスL
1は、 L1=(21/2Z0)/(2πf0)……式(11) であり、キャパシタ507、508の容量C2は、 C2=1/(2πf0×21/2Z0)……式(12) であり、抵抗素子509の抵抗値Rは、 R=2Z0……式(13) である。
90度電力分配合成回路DM16において、入出力端子
511、512、513に接続される負荷インピーダン
スをZ0とすると、キャパシタ514、515の容量C1
は、 C1=1/(2πf0×Z0)……式(14) であり、キャパシタ516、517の容量C2は、 C2=21/2/(2πf0×Z0)……式(15) であり、インダクタ518、519、520、521の
インダクタンスL1は、 L1=(21/2−1)×(Z0/2πf0)……式(16) であり、抵抗素子522の抵抗値Rは、 R=Z0……式(17) である。
90度電力分配合成回路DM17において、入出力端子
531、532、533に接続される負荷インピーダン
スをZ0とすると、インダクタ534、535のインダ
クタンスL1は、 L1=Z0/2πf0……式(18) であり、インダクタ536、537のインダクタンスL
2は、 L2=Z0/(21/2×2πf0)……式(19) であり、キャパシタ538、539、540、541の
容量C1は C1=(1+21/2)/(2πf0×Z0)……式(20) であり、抵抗素子542の抵抗値Rは、 R=Z0……式(21) である。
調波直交復調器DM11は、RF・ベースバンド端子側
で、90度電力分配合成回路468と先端開放スタブ4
57とを使用し、LO端子側で、0度電力分配合成回路
465と先端短絡スタブ458とを使用する。
1は、偶高調波ミキサ466と467とを有し、偶高調
波ミキサ466が、先端開放スタブ457と先端短絡ス
タブ458との2つのスタブを含み、偶高調波ミキサ4
67も、先端開放スタブ457と先端短絡スタブ458
との2つのスタブを含み、結局、従来の偶高調波直交復
調器DM11は、4つのスタブを有する。しかも、スタ
ブ457、458は、周波数f0で電気長が90度の大
型な分布定数線路である。
M11は、小型化・高集積化が要求されるモノリシック
マイクロ波集積回路への適用には不向きであるという問
題がある。
タブ458とを集中定数化した場合、モノリシックマイ
クロ波集積回路において、インダクタやキャパシタの占
有面積が増大するという問題がある。
モノリシックマイクロ波集積回路へ適用することができ
る電力分配合成回路を提供することを目的とするもので
ある。
の占有面積が増大しない電力分配合成回路を提供するこ
とを目的とするものである。
回路において、スタブの代わり、キャパシタまたはイン
ダクタを設け、不要波を抑圧するる電力分配合成回路で
ある。この結果、回路寸法を小型化することができる。
図1は、本発明の第1の実施例である電力分配合成回路
DM1の構成を示す回路図である。
端子1と、第2の入出力端子2と、第3の入出力端子3
と、インダクタンスL1を具備する第1のインダクタ4
と、インダクタンスL2を具備する第2のインダクタ7
と、インダクタンスL2を具備する第3のインダクタ8
と、容量C1を具備する第1のキャパシタ5と、容量C1
を具備する第2のキャパシタ6と、容量C2を具備する
第3のキャパシタ9と、容量C2を具備する第4のキャ
パシタ10と、抵抗値Rを具備する第1の抵抗素子11
とを有する。
1に一端が接続され、他端が接地されている。第2のイ
ンダクタ7は、第2の入出力端子2に一端が接続されて
いる。第3のインダクタ8は、第3の入出力端子3に一
端が接続されている。
1に一端が接続され、第2の入出力端子2に他端が接続
されている。第2のキャパシタ6は、第1の入出力端子
1に一端が接続され、第3の入出力端子3に他端が接続
されている。第3のキャパシタ9は、第2のインダクタ
7の他端に一端が接続され、他端が接地されている。第
4のキャパシタ10は、第3のインダクタ8の他端に一
端が接続され、他端が接地されている。
2と第3の入出力端子3との間に接続されている。
型電力分配合成回路DM14に、先端開放スタブを付加
した電力分配合成回路DM21を示す図である。
1は、電力分配合成回路DM1に対応する従来例であ
る。また、従来の電力分配合成回路DM21は、入出力
端子21、22、23と、インダクタンスL1のインダ
クタ24と、容量C1のキャパシタ25、26と、イン
ダクタンスL2のインダクタ27、28と、先端開放ス
タブ29、30と、抵抗値Rの抵抗素子31とを有す
る。
調波直交復調器DM11における偶高調波ミキサ466
を構成する先端開放スタブ457であり、一方、先端開
放スタブ30は、従来の偶高調波直交復調器DM11に
おける偶高調波ミキサ467を構成する先端開放スタブ
457である。
のスタブ29、30を使用し、これらスタブ29、30
は、周波数f0で電気長が90度の大型な分布定数線路
であるので、回路面積が増大するという問題がある。一
方、電力分配合成回路DM1は、2個のキャパシタ9、
10を付加し、2個のインダクタ7、8の素子定数を調
節することで、スタブを省略することができる。その結
果、電力分配合成回路DM21と比較し、回路面積(規
模)を小さくすることが可能であり、モノリシックマイ
クロ波集積回路への適用に有効である。
て、各構成素子の定数の設定方法について説明する。
ンピーダンスをZ0と仮定する。インダクタ4のインダ
クタンスL1を、 L1=(1/2)×(21/2Z0/2πf0)……式(22) と設定し、キャパシタ5、6の容量C1を C1=1/(2πf0×21/2Z0)……式(23) と設定し、インダクタ7、8のインダクタンスL2を、 L2=(4/3)×(21/2Z0/2πf0)……式(24) と設定し、キャパシタ9、10の容量C2を、 C2=3×{1/(2πf0×21/2Z0)}……式(25) と設定し、抵抗素子11の抵抗値Rを、 R=2Z0……式(26) と設定する。
力分配合成回路DM1が、周波数f 0における入出力端
子1、2、3での入出力整合条件と、入出力端子1と入
出力端子2との間と、入出力端子1と入出力端子3との
間とに対する分配・合成比を等しくする条件と、さらに
入出力端子2と入出力端子3との間のアイソレーション
条件とを満足することを説明する。
て、入出力端子2と入出力端子3とから同相励振した場
合の等価回路を示す図である。
と入出力端子3とから同相励振した場合、入出力端子2
と入出力端子3との電位は等しくなるので、抵抗11に
は電流が流れない。よって、図1に示す電力分配合成回
路DM1において、抵抗値11を抵抗値R/2に2分す
る点と、入出力端子1とを結んだ対称線で2分したとき
におけるそれぞれの分岐点が開放されていると考えれば
よく、したがって、図3に示す等価回路図のようにな
る。
キャパシタ5、インダクタ7、キャパシタ9のパラメー
タに、式(22)、式(23)、式(24)、式(2
5)の値を用いると、周波数f0における入出力端子
1、2、3での入出力整合条件と、入出力端子1と入出
力端子2との間と、入出力端子1と入出力端子3との間
とに対する分配・合成比を等しくする条件とを満足す
る。なお、51、52は、入出力端子である。
て、入出力端子2と入出力端子3とから逆相励振した場
合の等価回路を示す図である。
と入出力端子3とから逆相励振した場合、入出力端子2
と入出力端子3との電位は逆位相になるので、電力分配
合成回路DM1において、抵抗値11を抵抗値R/2に
2分する点と、入出力端子1とを結んだ対称線で2分し
たときにおけるそれぞれの分岐点の電位が零となり、上
記それぞれの分岐点が短絡されていると考えればよく、
したがって、図4で示す等価回路図のようになる。
ンダクタ7、キャパシタ9、抵抗値R/2の抵抗素子6
5のパラメータに、式(23)、式(24)、式(2
5)、式(26)の値を用いると、入出力端子2と入出
力端子3との間のアイソレーション条件を満足する。な
お、61は、入出力端子であり、65は抵抗である。
L1に、 L1=(1/2)×(21/2Z0/2πf0) を設定し、キャパシタ5、6の容量C1に、 C1=1/(2πf0×21/2Z0) を設定し、インダクタ7、8のインダクタンスL2に、 L2=(4/3)×(21/2Z0/2πf0) を設定し、キャパシタ9、10の容量C2に、 C2=3×{1/(2πf0×21/2Z0)} を設定し、抵抗素子11の抵抗値Rに、 R=2Z0 を設定すればよいことがわかる。
入力すると、1/2ずつに分配された高周波信号が、入
出力端子2と入出力端子3とから同相で出力される。ま
た、入出力端子2から高周波信号を入力すると、入出力
端子3では、抵抗値Rの抵抗素子11を通過した高周波
信号と、キャパシタ5、6を通過した高周波信号とが等
振幅かつ逆相で合成されるので、出力されない。
を示す回路図である。
例は、入出力端子71、72、73と、インダクタンス
Lのインダクタ74と、容量Cのキャパシタ75、76
と、インダクタンス8L/3のインダクタ77、78
と、容量3Cのキャパシタ79、80と、抵抗値2Z0
の抵抗素子81とを有する。
=f0/2=1GHzとし、入出力端子71、73に接
続される負荷インピーダンスZ0=50Ω、また、イン
ダクタンスL=2.81nH、容量C=1.13pFと
する。
において、順方向伝達係数S21、入力反射係数S11、S
22、アイソレーションS32の数値シミュレーション結果
の周波数特性を示す図である。
2.23GHzにおいて、分配損失として(3.05±
0.04)dBの特性、入力反射量として−20dB以
下の特性、アイソレーションとして20dB以上の特性
が得られていることがわかる。また、周波数0.81G
Hz〜1.12GHzにおいて、分配損失として−20
dB以下の特性、アイソレーションとして20dB以上
の特性が得られていることがわかる。
実施例である電力分配合成回路DM2の構成を示す回路
図である。
端子91と、第2の入出力端子92と、第3の入出力端
子93と、容量C1の第1のキャパシタ94と、インダ
クタンスL1の第1のインダクタ95と、インダクタン
スL1の第2のインダクタ96と、容量C2の第3のイン
ダクタ97と、容量C2の第4のインダクタ98と、イ
ンダクタンスL2の第2のキャパシタ99と、インダク
タンスL2の第3のキャパシタ100と、抵抗値Rの第
1の抵抗素子101とを有する。
子91に一端が接続され、他端が接地されている。第1
のインダクタ95は、第1の入出力端子91に一端が接
続され、第2の入出力端子92に他端が接続されてい
る。第2のインダクタ96は、第1の入出力端子91に
一端が接続され、第3の入出力端子93に他端が接続さ
れている。第3のインダクタ97は、第2の入出力端子
92に一端が接続されている。第4のインダクタ98
は、第3の入出力端子93に一端が接続されている。
タ97の他端に一端が接続され、他端が接地されてい
る。第3のキャパシタ100は、第4のインダクタ98
の他端に一端が接続され、他端が接地されている。
子92と上記第3の入出力端子93との間に接続されて
いる。
型電力分配合成回路に先端短絡スタブを付加した電力分
配合成回路DM22を示す図である。
2は、電力分配合成回路DM2に対応する従来例であ
る。また、従来の電力分配合成回路DM22は、入出力
端子111、112、113と、容量C1のキャパシタ
114と、インダクタンスL1のインダクタ115、1
16と、容量C2のキャパシタ117、118と、先端
短絡スタブ119、120と、抵抗値Rの抵抗素子12
1とを有する。
路DM22では、スタブを2本使用するので、回路面積
が増大するという問題がある。一方、電力分配合成回路
DM2は、2個のインダクタ97、98を付加し、2個
のキャパシタ99、100の素子定数を調節すること
で、スタブを省略することができる。その結果、電力分
配合成回路DM22と比較し、回路面積(規模)を小さ
くすることが可能であり、モノリシックマイクロ波集積
回路への適用に有効である。
て、各構成素子の定数の設定方法について説明する。
負荷インピーダンスをZ0と仮定する。キャパシタ94
の容量C1を、 C1=2/(2πf0×21/2Z0)……式(27) と設定し、インダクタ95、96のインダクタンスL1
を、 L1=21/2Z0/2πf0……式(28) と設定し、インダクタ97、98のインダクタンスL2
を、 L2=(1/3)×(21/2Z0/2πf0)……式(29) と設定し、キャパシタ99、100の容量C2を、 C2=(3/4)×{1/(2πf0×21/2Z0)}……式(30) と設定し、抵抗素子101の抵抗値Rを、 R=2Z0……式式(31) と設定する。
合成回路DM2が、周波数f0における入出力端子9
1、92、93での入出力整合条件と、入出力端子91
と入出力端子92との間と、入出力端子91と入出力端
子93との間とに対する分配・合成比を等しくする条件
とを満足することを説明し、さらに入出力端子92と入
出力端子93との間のアイソレーション条件を満足する
ことを説明する。
続される負荷インピーダンスをZ0と仮定し、電力分配
合成回路DM2を入出力端子92と入出力端子93とか
ら同相励振した場合の等価回路を示す図である。
て、入出力端子92と入出力端子93とから逆相励振し
た場合の等価回路を示す図である。
端子92と入出力端子93とから同相励振した場合、入
出力端子92と入出力端子93との電位が互いに等しく
なるので、抵抗101には電流は流れない。よって、電
力分配合成回路DM2において、抵抗値101を抵抗値
R/2に2分する点と、入出力端子91とを結んだ対称
線で2分したときにおけるそれぞれの分岐点が、開放さ
れていると考えればよく、したがって、図9に示す等価
回路図のようになる。
入出力端子92と入出力端子93とから逆相励振した場
合、電力分配合成回路DM2において、入出力端子93
との電位が互いに逆位相になるので、電力分配合成回路
DM2において、抵抗値101を抵抗値R/2に2分す
る点と、入出力端子91とを結んだ対称線で2分したと
きにおけるそれぞれの分岐点の電位が零になり、それぞ
れの分岐点が短絡されていると考えればよく、したがっ
て、図10に示す等価回路図のようになる。
端子であり、143は、容量C1/2のキャパシタであ
る。
端子でり、155は、抵抗値R/2の抵抗素子である。
43、インダクタ95、インダクタ97、キャパシタ9
9のパラメータに、式(27)、式(28)、式(2
9)、式(30)の値を用いると、周波数f0における
入出力端子91、92、93での入出力整合条件と、入
出力端子91と入出力端子92との間と、入出力端子9
1と入出力端子93との間に対する分配・合成比を等し
くする条件とを満足する。
クタ95、インダクタ97、キャパシタ99、抵抗素子
155のパラメータに、式(28)、式(29)、式
(30)、式式(31)の値を用いると、入出力端子9
2と入出力端子93との間のアイソレーション条件を満
足する。
に、 L1=21/2Z0/2πf0 を設定し、インダクタ97、98のインダクタンスL2
に L2=(1/3)×(21/2Z0/2πf0) を設定し、キャパシタ99、100の容量C2に、 C2=(3/4)×{1/(2πf0×21/2Z0)} を設定し、抵抗素子101の抵抗値Rに、 R=2Z0 を設定すればよいことがわかる。
を入力すると、1/2ずつに分配された高周波信号が、
入出力端子92と入出力端子93とから同相で出力され
る。また、入出力端子92から高周波信号を入力する
と、入出力端子93では、抵抗値Rの抵抗素子101を
通過した高周波信号と、インダクタ95、96を通過し
た高周波信号とが、等振幅かつ逆相で合成されるので、
出力されない。
例を示す回路図である。
力端子161、162、163と、容量Cのキャパシタ
164と、インダクタンスLのインダクタ165、16
6と、インダクタンスL/3のインダクタ167、16
8と、容量3C/8のキャパシタ169、170と、抵
抗値2Z0の抵抗素子171と有する。
数f1=2f0=2GHzとし、入出力端子161、16
3に接続される負荷インピーダンスZ0=50Ω、ま
た、インダクタンスL=11.3nH、容量C=4.5
0pFとする。
例において、順方向伝達係数S21、入力反射係数S11、
S22、アイソレーションS32についての数値シミュレー
ション結果の周波数特性を示す図である。
1.07GHzにおいて、分配損失として(3.03±
0.02)dBの特性、入力反射量として−20dB以
下の特性、アイソレーションとして20dB以上の特性
が得られていることがわかる。また、周波数1.91G
Hz〜2.14GHzにおいて、分配損失として−30
dB以下の特性、アイソレーションとして35dB以上
の特性が得られていることがわかる。
の実施例である電力分配合成回路DM3を示す回路図で
ある。
端子181と、第2の入出力端子182と、第3の入出
力端子183と、インダクタンスL1の第1のインダク
タ189と、インダクタンスL2の第3のインダクタ1
91と、インダクタンスL2の第4のインダクタ192
と、第1のキャパシタ187と、容量C1の第2のキャ
パシタ185と、容量C1の第3のキャパシタ186
と、第4のキャパシタ188と、インダクタンスL1の
第2のインダクタ190と、容量C3の第5のキャパシ
タ193と、容量C3の第6のキャパシタ194と、抵
抗値Rの第1の抵抗素子184とを有する。
入出力端子181に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第3のインダクタ191は、第2の入出力端子1
82に一端が接続されている。第4のインダクタ192
は、第3の入出力端子183に一端が接続されている。
端子181に一端が接続され、第2の入出力端子182
に他端が接続されている。第2のキャパシタ185は、
第1の入出力端子181に一端が接続されている。第3
のキャパシタ186は、第2の入出力端子182に一端
が接続され、第3の入出力端子183に他端が接続され
ている。第4のキャパシタ188は、第2のキャパシタ
185の他端に一端が接続され、第3の入出力端子18
3に他端が接続されている。
シタ185の他端に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第5のキャパシタ193は、第3のインダクタ1
91の他端に一端が接続され、他端が接地されている。
第6のキャパシタ194は、第4のインダクタ192の
他端に一端が接続され、他端が接地されている。
タ185の他端に一端が接続され、他端が接地されてい
る。
ン型90度電力分配合成回路に先端開放スタブを付加し
た電力分配合成回路DM23を示す図である。
23は、電力分配合成回路DM3に対応する従来例であ
る。また、従来の電力分配合成回路DM23は、入出力
端子201、202、203と、抵抗値Rの抵抗素子2
04と、容量C1のキャパシタ205、206と、容量
C2のキャパシタ207、208と、インダクタンスL1
のインダクタ209、210、211、212と、先端
短絡スタ213、214ブとを有する。
回路DM23では、スタブを2本使用するので、回路面
積が増大するという問題がある。一方、電力分配合成回
路DM3は、2個のキャパシタ193、194を付加
し、2個のインダクタ191、192の素子定数を調節
することで、スタブを省略することができる。その結
果、電力分配合成回路DM23と比較し、回路面積(規
模)を小さくすることが可能であり、モノリシックマイ
クロ波集積回路への適用に有効である。
分配合成回路DM3について、各構成素子の定数の設定
方法について説明する。
される負荷インピーダンスを、Z0と仮定する。キャパ
シタ185、186の容量C1を、 C1=1/(2πf0×Z0)……式(32) と設定し、キャパシタ187、188の容量C2を、 C2=21/2/(2πf0×Z0)……式(33) と設定し、インダクタ189、190のインダクタンス
L1を、 L1=(21/2−1)×(Z0/2πf0)……式(34) と設定し、インダクタ191、192のインダクタンス
L2を、 L2={4(21/2−1)/3}×(Z0/2πf0)……式(35) と設定し、キャパシタ193、194の容量C2を、 C2=3(1+21/2)/(2πf0×Z0)……式(36) と設定し、抵抗素子184の抵抗値Rを、 R=Z0……式(37) と設定する。
分配合成回路DM3が、周波数f0における入出力端子
181、182、183での入出力整合条件と、入出力
端子181と入出力端子182との間と、入出力端子1
81と入出力端子183との間とに対する分配・合成比
を等しくする条件と、さらに、入出力端子182と入出
力端子183との間のアイソレーション条件と、位相差
90度の条件とを満足する。よって、キャパシタ18
5、186の容量C1を、 C1=1/(2πf0×Z0) に設定し、キャパシタ187、188の容量C2を、 C2=21/2/(2πf0×Z0) に設定し、インダクタ189、190のインダクタンス
L1を、 L1=(21/2−1)×(Z0/2πf0) に設定し、インダクタ191、192のインダクタンス
L2を、 L2={4(21/2−1)/3}×(Z0/2πf0) に設定し、キャパシタ193、194の容量C2を、 C2=3(1+21/2)/(2πf0×Z0) に設定し、抵抗素子184の抵抗値Rを、 R=Z0 に設定すれば、入出力端子181から高周波信号を入力
すると、1/2ずつに分配された高周波信号が、入出力
端子182と入出力端子183とから、位相差90度で
出力される。
入力すると、入出力端子183では等振幅かつ逆相で合
成されるので、出力されない。
例を示す回路図である。
体例は、入出力端子221、222、223と、抵抗値
Z0の抵抗素子224と、容量Cのキャパシタ225、
226と、容量21/2Cのキャパシタ227、228
と、インダクタンスLのインダクタ229、230と、
インダクタンス4L/3のインダクタ231、232
と、容量3(1+21/2)Cのキャパシタ233、23
4とを有する。また、所望周波数f0=2GHz、抑圧
周波数f1=f0/2=1GHzとし、入出力端子22
1、222、223に接続される負荷インピーダンスZ
0=50Ω、また、インダクタンスL=1.65nH、
容量C=1.59pFとする。
例において、順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数
S11、S22、S33、アイソレーションS32についての数
値シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
2.05GHzにおいて、分配損失として(3.05±
0.05)dBの特性、入力反射量として−20dB以
下の特性、アイソレーションとして20dB以上の特性
が得られていることがわかる。また、周波数0.89G
Hz 1.06GHzにおいて、分配損失として、−3
5dB以下の特性、アイソレーションとして、50dB
以上の特性が得られていることがわかる。
例において、順方向伝達係数S21とS31との位相差の数
値シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
2.21GHzにおいて、位相差として(90±0.
5)度の特性が得られていることがわかる。
の実施例である電力分配合成回路DM4の構成を示す回
路図である。
端子231と、第2の入出力端子232と、第3の入出
力端子233と、容量C1の第1のキャパシタ239
と、インダクタンスL3の第5のインダクタ241と、
インダクタンスL3の第6のインダクタ242と、イン
ダクタンスL2の第1のインダクタ237と、インダク
タンスL1の第2のインダクタ235と、インダクタン
スL1の第3のインダクタ236と、インダクタンスL2
の第4のインダクタ238と、容量C1の第2のキャパ
シタ240と、容量C2の第3のキャパシタ243と、
容量C2の第4のキャパシタ244と、抵抗値Rの第1
の抵抗素子234とを有する。
入出力端子231に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第5のインダクタ241は、第2の入出力端子2
32に一端が接続されている。第6のインダクタ242
は、第3の入出力端子233に一端が接続されている。
第1のインダクタ237は、第1の入出力端子231に
一端が接続され、第2の入出力端子232に他端が接続
されている。第2のインダクタ235は、第1の入出力
端子231に一端が接続されている。第3のインダクタ
236は、第2の入出力端子232に一端が接続され、
第3の入出力端子233に他端が接続されている。第4
のインダクタ238は、第2のインダクタ235の他端
に一端が接続され、第3の入出力端子233に他端が接
続されている。
クタ235の他端に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第3のキャパシタ243は、第5のインダクタ2
41の他端に一端が接続され、他端が接地されている。
第4のキャパシタ244は、第6のインダクタ242の
他端に一端が接続され、他端が接地されている。
タ235の他端に一端が接続され、他端が接地されてい
る。
ン型90度電力分配合成回路に先端短絡スタブを付加し
た電力分配合成回路DM24を示す図である。
251、252、253と、抵抗値Rの抵抗素子254
と、インダクタンスL1のインダクタ255、256
と、インダクタンスL2のインダクタ257、258
と、容量C1のキャパシタ259、260、261、2
62と、先端短絡スタブ263、264とを有する。
回路DM24では、スタブを2本使用するので、回路面
積が増大するという問題がある。一方、電力分配合成回
路DM4は、2個のインダクタ241、242を付加
し、2個のキャパシタ243、244の素子定数を調節
することで、スタブを省略することができる。その結
果、電力分配合成回路DM24と比較し、回路面積(規
模)を小さくすることが可能であり、モノリシックマイ
クロ波集積回路への適用に有効である。
て、各構成素子の定数の設定方法について説明する。
される負荷インピーダンスをZ0と仮定する。インダク
タ235、236のインダクタンスL1を、 L1=Z0/2πf0……式(38) と設定し、インダクタ237、238のインダクタンス
L2を、 L2=Z0/(21/2×2πf0)……式(39) と設定し、キャパシタ239、240の容量C1を、 C1=(1+21/2)/(2πf0×Z0)……式(40) と設定し、インダクタ241、242のインダクタンス
L3を、 L3={(21/2−1)/3}×(Z0/2πf0)……式(41) と設定し、キャパシタ243、244の容量C2を、 C2={3(1+21/2)/4}×{1/(2πf0×Z0)}……式(42) と設定し、抵抗素子234の抵抗値Rを、 R=Z0……式(43) と設定する。
分配合成回路DM4が、周波数f0における入出力端子
231、232、233での入出力整合条件と、入出力
端子231と入出力端子232との間と、入出力端子2
31と入出力端子233との間とに対する分配・合成比
を等しくする条件と、さらに入出力端子232と入出力
端子233との間のアイソレーション条件と、位相差9
0度の条件とを満足する。
ダクタンスL1を、 L1=Z0/2πf0 に設定し、インダクタ237、238のインダクタンス
L2を、 L2=Z0/(21/2×2πf0) に設定し、キャパシタ239、240の容量C1を、 C1=(1+21/2)/(2πf0×Z0) に設定し、インダクタ241、242のインダクタンス
L3を、 L3={(21/2−1)/3}×(Z0/2πf0) に設定し、キャパシタ243、244の容量C2を、 C2={3(1+21/2)/4}×{1/(2πf0×
Z0)} に設定し、抵抗素子234の抵抗値Rを R=Z0 に設定すれば、入出力端子231から高周波信号を入力
すると、1/2ずつに分配された高周波信号が入出力端
子232および入出力端子233から位相差90度で出
力される。
入力すると、入出力端子233では等振幅かつ逆相で合
成されるので、出力されない。
例を示す回路図である。
値Z0の抵抗素子274と、インダクタンスLのインダ
クタ275、276と、インダクタンスL/21/2のイ
ンダクタ277、278と、容量Cのキャパシタ27
9、280と、インダクタンス(21/2−1)L/3の
インダクタ281、282と、容量3C/4のキャパシ
タ283、284とを有する。
圧周波数をf1=2f0=2GHzとし、入出力端子27
1、272、273に接続される負荷インピーダンスを
Z0=50Ω、また、インダクタンスL=7.96n
H、容量C=7.68pFとする。
例において、順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数
S11、S22、S33、アイソレーションS32についての数
値シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
1.03GHzにおいて、分配損失として(3.07±
0.07)dBの特性、入力反射量として−20dB以
下、アイソレーションとして20dB以上の特性が得ら
れていることがわかる。
Hzにおいて、分配損失として−35dB以下の特性、
アイソレーションとして40dB以上の特性が得られて
いることがわかる。
例において、順方向伝達係数S21とS31との位相差の数
値シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
1.04GHzにおいて、位相差として(90±0.
5)度の特性が得られていることがわかる。
の実施例である電力分配合成回路DM5の構成を示す図
である。
端子291と、第2の入出力端子292と、第3の入出
力端子293と、インダクタンスL1の第1のインダク
タ294と、インダクタンスL4の第4のインダクタ3
01と、インダクタンスL4の第5のインダクタ302
と、容量C1の第1のキャパシタ295と、容量C1の第
2のキャパシタ296と、インダクタンスL2の第2の
インダクタ297と、容量C2の第3のキャパシタ29
8と、インダクタンスL3の第3のインダクタ300
と、容量C3の第4のキャパシタ299と、容量C4の第
5のキャパシタ303と、容量C4の第6のキャパシタ
304と、抵抗値Rの第1の抵抗素子305とを有す
る。
入出力端子291に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第4のインダクタ301は、第2の入出力端子2
92に一端が接続されている。第5のインダクタ302
は、第3の入出力端子293に一端が接続されている。
端子291に一端が接続されている。第2のキャパシタ
296は、第1の入出力端子291に一端が接続され、
第3の入出力端子293に他端が接続されている。
シタ295の他端に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第3のキャパシタ298は、第1のキャパシタ2
95の他端に一端が接続され、他端が接地されている。
第3のインダクタ300は、第1のキャパシタ295の
他端に一端が接続され、第2の入出力端子292に他端
が接続されている。第4のキャパシタ299は、第2の
入出力端子292に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第5のキャパシタ303は、第4のインダクタ3
01の他端に一端が接続され、他端が接地されている。
第6のキャパシタ304は、第5のインダクタ302の
他端に一端が接続され、他端が接地されている。
タ295の他端に一端が接続され、第2のキャパシタ2
96の他端に他端が接続されている。
の入出力端子とに入力される信号の位相差をθとし、ま
た、上記第2の入出力端子と上記第3の入出力端子とか
ら出力される信号の位相差をθとしている。
ン型電力分配合成回路にθ度伝送線路と先端開放スタブ
を付加した電力分配合成回路DM25を示す図である。
311、312、313と、インダクタンスL1のイン
ダクタ314と、容量C1のキャパシタ315、316
と、インダクタンスL5のインダクタ317、318
と、先端開放スタブ319、320と、θ度伝送線路3
21と、抵抗値Rの抵抗素子322とを有する。
回路DM25では、スタブを3本使用するので、回路面
積が増大するという問題がある。一方、電力分配合成回
路DM5は、4個のキャパシタ298、299、30
3、304と2個のインダクタ300、301を付加す
るのみで、3本のスタブを省略することができる。その
結果、電力分配合成回路DM25と比較し、回路面積
(規模)を小さくすることが可能であり、モノリシック
マイクロ波集積回路への適用に有効である。
て、各構成素子の定数の設定方法について説明する。
される負荷インピーダンスをZ0と仮定する。インダク
タ294のインダクタンスL1を、 L1=(1/2)×(21/2Z0/2πf0)……式(44) と設定し、キャパシタ295、296の容量C1を、 C1=1/(2πf0×21/2Z0)……式(45) と設定し、インダクタ297のインダクタンスL2を、 L2=21/2Z0/2πf0……式(46) と設定し、キャパシタ298の容量C2を、 C2=tan{(π×θ)/360}/(2πf0×Z0)……式(47) と設定し、キャパシタ299の容量C3を、 C3=[tan{(π×θ)/360}/(2πf0×Z0)]+{1/(2π f0×21/2Z0)……式(48) と設定し、インダクタ300のインダクタンスL3を、 L3=[Z0×sin{(π×θ)/180}]/2πf0……式(49) と設定し、インダクタ301、302のインダクタンス
L4を、 L4=(4/3)×(21/2Z0/2πf0)……式(50) と設定し、キャパシタ303、304の容量C4を、 C4=3/(2πf0×21/2Z0)……式(51) と設定し、抵抗素子305の抵抗値Rを、 R=2Z0……式(52) と設定する。
分配合成回路DM5が、周波数f0における入出力端子
291、292、293での入出力整合条件と、入出力
端子291と入出力端子292との間と、入出力端子2
91と入出力端子293との間に対する分配・合成比を
等しくする条件と、さらに入出力端子292と入出力端
子293との間のアイソレーション条件と、位相差θ度
の条件とを満足する。よって、インダクタ294のイン
ダクタンスL1を、 L1=(1/2)×(21/2Z0/2πf0) に設定し、キャパシタ295、296の容量C1を、 C1=1/(2πf0×21/2Z0) に設定し、インダクタ297のインダクタンスL2を、 L2=21/2Z0/2πf0 に設定し、キャパシタ298の容量C2を、 C2=tan{(π×θ)/360}/(2πf0×
Z0) に設定し、キャパシタ299の容量C3を、 C3=[tan{(π×θ)/360}/(2πf0×Z
0)]+{1/(2πf0×21/2Z0)} に設定し、インダクタ300のインダクタンスL3を、 L3=[Z0×sin{(π×θ)/180}]/2πf
0 に設定し、インダクタ301、302のインダクタンス
L4を、 L4=(4/3)×(21/2Z0/2πf0) に設定し、キャパシタ303、304の容量C4を、 C4=3/(2πf0×21/2Z0) に設定し、抵抗素子305の抵抗値Rを、 R=2Z0 に設定すれば、入出力端子291から高周波信号を入力
すると、1/2ずつに分配された高周波信号が入出力端
子292と入出力端子293とから、位相差θ度で出力
される。
入力すると、入出力端子293では等振幅かつ逆相で合
成されるので、出力されない。
例を示す回路図であり、位相差を45度とした場合を示
す図である。
力端子341、342、343と、インダクタンスLの
インダクタ344と、容量Cのキャパシタ345、34
6と、インダクタンス2Lのインダクタ347と、容量
21/2×tan{(π×θ)/360}×Cのキャパシ
タ348と、容量[1+21/2tan{(π×θ)/3
60}]×Cのキャパシタ349と、インダクタンス2
1/2×sin{(π×θ)/180}×Lのインダクタ
350と、インダクタンス8L/3のインダクタ35
1、352と、容量3Cのキャパシタ353、354
と、抵抗値2Z0の抵抗素子355とを有する有する。
=f0/2=1GHzとし、入出力端子341、34
2、343に接続されている負荷インピーダンスZ0=
50Ω、また、インダクタンスL=2.81nH、容量
C=0.66pFとする。
例において、順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数
S11、S22、S33、アイソレーションS32についての数
値シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
2.12GHzにおいて、分配損失として(3.01±
0.01)dBの特性、入力反射量として−25dB以
下の特性、アイソレーションとして25dB以上の特性
が得られていることがわかる。
Hzにおいて、分配損失として−25dB以下の特性、
アイソレーションとして25dB以上の特性が得られて
いることがわかる。
例において、順方向伝達係数S21とS31の位相差の数値
シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
2.02GHzにおいて、位相差として(45±1.
0)度の特性が得られていることがわかる。
て、電力分配合成回路DM5を、より小型化することが
できる。
1/21/2であるという条件を、電力分配合成回路DM
5に加えれば,すなわち、θ>35.26°であるとき
に、第2のインダクタ297を省略することができる。
この場合、第3のキャパシタ298の容量C2’は、 C2’=[tan(π×θ/360)−1/21/2]/
(2πf0Z0) である。上記のように、電力分配合成回路DM5におい
て第2のインダクタ297を省略することによって、電
力分配合成回路がより小型化される。
1/21/2であるという条件を、電力分配合成回路DM
5に加えれば、すなわち、θ=35.26°であるとき
に、第2のインダクタ297と第3のキャパシタ298
とを省略することができる。上記のように、電力分配合
成回路DM5において第2のインダクタ297と第3の
キャパシタ298とを省略することによって、電力分配
合成回路がより小型化される。
/21/2であるという条件を、電力分配合成回路DM5
に加えれば,すなわち、θ<35.26°であるとき
に、第3のキャパシタ298を省略することができる。
この場合、第2のインダクタ297のインダクタンスL
2’は、 L2’=Z0/{[1/21/2−tan(π×θ/36
0)]×(2πf0)} である。上記のように、電力分配合成回路DM5におい
て第3のキャパシタ298を省略することによって、電
力分配合成回路がより小型化される。
の実施例の電力分配合成回路DM6を示す回路図であ
る。
端子361と、第2の入出力端子362と、第3の入出
力端子363と、容量C1の第1のキャパシタ364
と、インダクタンスL4の第5のインダクタ371と、
インダクタンスL4の第6のインダクタ372と、イン
ダクタンスL1の第1のインダクタ365と、インダク
タンスL1の第2のインダクタ366と、容量C2の第2
のキャパシタ367と、インダクタンスL2の第3のイ
ンダクタ368と、容量C3の第3のキャパシタ370
と、インダクタンスL3の第4のインダクタ369と、
容量C4の第4のキャパシタ373と、容量C4の第5の
キャパシタ374と、抵抗値Rの第1の抵抗素子375
とを有する。
入出力端子361に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第5のインダクタ371は、第2の入出力端子3
62に一端が接続されている。第6のインダクタ372
は、第3の入出力端子363に一端が接続されている。
第1のインダクタ365は、第1の入出力端子361に
一端が接続されている。第2のインダクタ366は、第
1の入出力端子361に一端が接続され、第3の入出力
端子363に他端が接続されている。
クタ365の他端に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第3のインダクタ368は、第1のインダクタ3
65の他端に一端が接続され、他端が接地されている。
第3のキャパシタ370は、第1のインダクタ365の
他端に一端が接続され、第2の入出力端子362に他端
が接続されている。第4のインダクタ369は、第2の
入出力端子362に一端が接続され、他端が接地されて
いる。第4のキャパシタ373は、第5のインダクタ3
71の他端に一端が接続され、他端が接地されている。
第5のキャパシタ374は、第6のインダクタ372の
他端に一端が接続され、他端が接地されている。
タ365の他端に一端が接続され、上記第2のインダク
タ366の他端に他端が接続されている。
の入出力端子とに入力される信号の位相差をθとし、ま
た、上記第2の入出力端子と上記第3の入出力端子とか
ら出力される信号の位相差をθとしている。
力分配合成回路にθ度伝送線路と先端短絡スタブを付加
した電力分配合成回路DM26を示す図である。
381、382、383と、容量C 1のキャパシタ38
4と、インダクタンスL1のインダクタ385、386
と、容量C2のキャパシタ387、388と、先端短絡
スタブ389、390と、θ度伝送線路391と、抵抗
値Rの抵抗素子392とを有する。
回路DM26では、スタブを3本使用するので、回路面
積が増大するという問題がある。一方、電力分配合成回
路DM6は、2個のキャパシタ370、373と4個の
インダクタ368、369、371、372を付加する
ことで、スタブを省略することができる。その結果、電
力分配合成回路DM26と比較し、回路面積(規模)を
小さくすることが可能であり、モノリシックマイクロ波
集積回路への適用に有効である。
て、各構成素子の定数を設定する方法について説明す
る。
される負荷インピーダンスを、Z0と仮定する。
L1を、 L1=21/2Z0/2πf0……式(54) と設定し、キャパシタ367の容量C2を、 C2=1/(2πf0×21/2Z0)……式(55) と設定し、インダクタ368のインダクタンスL2を、 L2=Z0/[2πf0×tan{(π×θ)/360}]……式(56) と設定し、インダクタ369のインダクタンスL3を、 L3=[21/2/{21/2tan(π×θ/360)+1}]×(Z0/2πf0 )……式(57) と設定し、キャパシタ370の容量C3を、 C3=1/[2πf0×Z0×sin{(π×θ)/180}]……式(58) と設定し、インダクタ371、372のインダクタンス
L4を、 L4=(1/3)×(21/2Z0/2πf0)……式(59) と設定し、キャパシタ373、374の容量C4を、 C4=(3/4)×{1/(2πf0×21/2Z0)}……式(60) と設定し、抵抗素子305の抵抗値Rを、 R=2Z0……式(61) と設定する。
力分配合成回路DM6が、周波数f 0における入出力端
子361、362、363での入出力整合条件と、入出
力端子361と入出力端子362との間と、入出力端子
361と入出力端子363との間とに対する分配・合成
比を等しくする条件と、さらに入出力端子362と入出
力端子363との間のアイソレーション条件と、位相差
θ度の条件とを満足する。
L1を、 L1=(21/2Z0)/(2πf0) に設定し、キャパシタ367の容量C2を、 C2=1/(2πf0×21/2Z0) に設定し、インダクタ368の容量L2を、 L2=Z0/[2πf0×tan{(π×θ)/36
0}] に設定し、インダクタ369のインダクタンスL3を、 L3=[21/2/{21/2tan(π×θ/360)+
1}]×(Z0/2πf0) に設定し、キャパシタ370のインダクタンスC3を、 C3=1/[2πf0×Z0×sin{(π×θ)/18
0}] に設定し、インダクタ371、372のインダクタンス
L4を、 L4=(1/3)×(21/2Z0/2πf0) に設定し、キャパシタ373、374の容量C4を、 C4=(3/4)×{1/(2πf0×21/2Z0)} に設定し、抵抗素子305の抵抗値Rを、 R=2Z0 に設定すれば、入出力端子361から高周波信号を入力
すると、1/2ずつに分配された高周波信号が入出力端
子362と入出力端子363とから位相差θ度で出力さ
れる。また、入出力端子362から高周波信号を入力す
ると、入出力端子363では、等振幅かつ逆相で合成さ
れるので、出力されない。
例を示す回路図であり、位相差を45度とした場合の回
路図である。
力端子411、412、413と、容量Cのキャパシタ
414と、インダクタンスLのインダクタ415、41
6と、容量C/2のキャパシタ417と、インダクタン
ス[1/21/2tan{(π×θ)/360}]×Lの
インダクタ418と、インダクタンス[1/{21/2t
an(π×θ/360)+1}]Lのインダクタ419
と、容量[21/2/2sin{(π×θ)/180}]
×Cのキャパシタ420と、インダクタンス3Lのイン
ダクタ421、422と、容量3C/8のキャパシタ4
23、424と、抵抗値2Z0の抵抗素子425と有す
る。
=2f0=2GHzとし、入出力端子411、412、
413に接続される負荷インピーダンスZ0=50Ω、
また、インダクタンスL=11.3nH、容量C=4.
50pFとする。
例において、順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数
S11、S22、S33、アイソレーションS32についての数
値シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
1.09GHzにおいて、分配損失として(3.03±
0.03)dBの特性、入力反射量として−20dB以
下の特性、アイソレーションとして20dB以上の特性
が得られていることがわかる。また、周波数1.92G
Hz 2.13GHzにおいて、分配損失として−30
dB以下の特性、アイソレーションとして35dB以上
の特性が得られていることがわかる。
例において、順方向伝達係数S21とS31の位相差の数値
シミュレーション結果の周波数特性を示す図である。
1.03GHzにおいて、位相差として(45±2.
0)度の特性が得られていることがわかる。
て、電力分配合成回路DM6を、より小型化することが
できる。
1/21/2であるという条件を、電力分配合成回路DM
6に加えれば,すなわち、θ>35.26°であるとき
に、第2のキャパシタ367を省略することができる。
なお、θは、位相差である。この場合、第3のインダク
タ368のインダクタンスL2’は、 L2’=Z0/{[tan(π×θ/360)−1/2
1/2]×(2πf0)} である。上記のように、電力分配合成回路DM6におい
て第2のキャパシタ367を省略することによって、電
力分配合成回路がより小型化される。
1/21/2であるという条件を、電力分配合成回路DM
6に加えれば、すなわち、θ=35.26°であるとき
に、第2のキャパシタ367と第3のインダクタ368
とを省略することができる。上記のように、電力分配合
成回路DM5において第2のキャパシタ367と第3の
インダクタ368とを省略することによって、電力分配
合成回路がより小型化される。
/21/2であるという条件を、電力分配合成回路DM6
に加えれば,すなわち、θ<35.26°であるとき
に、第3のインダクタ368を省略することができる。
この場合、第3のキャパシタ367の容量C2’は、 C2’=[1/21/2−tan(π×θ/360)]/
(2πf0Z0) である。上記のように、電力分配合成回路DM6におい
て第3のインダクタ368を省略することによって、電
力分配合成回路がより小型化される。
求されるモノリシックマイクロ波集積回路へ適用するこ
とができ、また、インダクタやキャパシタの占有面積が
増大しないという効果を奏する。
DM1の構成を示す回路図である。
成回路DM14に、先端開放スタブを付加した電力分配
合成回路DM21を示す図である。
2と入出力端子3とから同相励振した場合の等価回路を
示す図である。
2と入出力端子3とから逆相励振した場合の等価回路を
示す図である。
である。
方向伝達係数S21、入力反射係数S11、S22、アイソレ
ーションS32の数値シミュレーション結果の周波数特性
を示す図である。
DM2の構成を示す回路図である。
成回路DM15に先端短絡スタブを付加した電力分配合
成回路DM22を示す図である。
92と入出力端子93とから同相励振した場合の等価回
路を示す図である。
子92と入出力端子93とから逆相励振した場合の等価
回路を示す図である。
図である。
順方向伝達係数S21、入力反射係数S11、S22、アイソ
レーションS32の数値シミュレーション結果の周波数特
性を示す図である。
路DM3を示す回路図である。
力分配合成回路DM16に先端開放スタブを付加した電
力分配合成回路DM23を示す図である。
図である。
順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数S11、S22、
S33、アイソレーションS32の数値シミュレーション結
果の周波数特性を示す図である。
順方向伝達係数S21とS31との位相差の数値シミュレー
ション結果の周波数特性を示す図である。
路DM4の構成を示す回路図である。
力分配合成回路DM17に先端短絡スタブを付加した電
力分配合成回路DM24を示す図である。
図である。
順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数S11、S22、
S33、アイソレーションS32の数値シミュレーション結
果の周波数特性を示す図である。
順方向伝達係数S21とS31との位相差の数値シミュレー
ション結果の周波数特性を示す図である。
路DM5の構成を示す図である。
合成回路DM14にθ度伝送線路と先端開放スタブを付
加した電力分配合成回路DM25を示す図である。
図であり、位相差を45度とした場合を示す図である。
順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数S11、S22、
S33、アイソレーションS32の数値シミュレーション結
果の周波数特性を示す図である。
順方向伝達係数S21とS31の位相差の数値シミュレーシ
ョン結果の周波数特性を示す図である。
M6を示す回路図である。
合成回路DM15にθ度伝送線路と先端短絡スタブを付
加した電力分配合成回路DM26を示す図である。
図であり、位相差を45度とした場合の回路図である。
順方向伝達係数S21、S31、入力反射係数S11、S22、
S33、アイソレーションS32の数値シミュレーション結
果の周波数特性を示す図である。
順方向伝達係数S21とS31の位相差の数値シミュレーシ
ョン結果の周波数特性を示す図である。
れている従来の偶高調波ミキサ466を示す回路図であ
る。
路図である。
ンソン型電力分配合成回路DM12を示す図である。
ライン型90度電力分配合成回路DM13を示す図であ
る。
ンソン型電力分配合成回路DM12を集中定数化した電
力分配合成回路DM14を示す図である。
ンソン型電力分配合成回路DM12を集中定数化した電
力分配合成回路DM15を示す図である。
ライン型90度電力分配合成回路DM13を集中定数化
した電力分配合成回路DM16を示す図である。
ライン型90度電力分配合成回路DM13を、集中定数
化した電力分配合成回路DM17を示す図である。D
出力端子、 2、92、182、232、292,362…第2の入
出力端子、 3、93、183、233、293,363…第3の入
出力端子、 9…第3のキャパシタ、 10…第4のキャパシタ、 97…第3のインダクタ、 98…第4のインダクタ、 193…第5のキャパシタ、 194…第6のキャパシタ、 241…第5のインダクタ、 242…第6のインダクタ、 298…第3のキャパシタ、 299…第4のキャパシタ、 303…第5のキャパシタ、 304…第6のキャパシタ、 300…第3のインダクタ 301…第4のインダクタ、 370…第3のキャパシタ 373…第4のキャパシタ、 368…第3のインダクタ、 369…第4のインダクタ、 371…第5のインダクタ、 372…第6のインダクタ。
Claims (12)
- 【請求項1】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のインダクタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第2のインダクタと;上記第3の
入出力端子3に一端が接続されている第3のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続され、上記第2
の入出力端子に他端が接続されている第1のキャパシタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続され、上記第3
の入出力端子に他端が接続されている第2のキャパシタ
と;上記第2のインダクタの他端に一端が接続され、他
端が接地されている第3のキャパシタと;上記第3のイ
ンダクタの他端に一端が接続され、他端が接地されてい
る第4のキャパシタと;上記第2の入出力端子と上記第
3の入出力端子との間に接続されている第1の抵抗素子
と;を有することを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項2】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れた第1のキャパシタと;上記第1の入出力端子に一端
が接続され、上記第2の入出力端子に他端が接続された
第1のインダクタと;上記第1の入出力端子に一端が接
続され、上記第3の入出力端子に他端が接続された第2
のインダクタと;上記第2の入出力端子に一端が接続さ
れた第3のインダクタと;上記第3の入出力端子93に
一端が接続された第4のインダクタと;上記第3のイン
ダクタの他端に一端が接続され、他端が接地された第2
のキャパシタと;上記第4のインダクタの他端に一端が
接続され、他端が接地された第3のキャパシタと;上記
第2の入出力端子と上記第3の入出力端子との間に接続
されている第1の抵抗素子と;を有することを特徴とす
る電力分配合成回路。 - 【請求項3】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のインダクタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第3のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第4のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続され、上記第2
の入出力端子に他端が接続されている第1のキャパシタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第2
のキャパシタと;上記第2の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第3
のキャパシタと;上記第2のキャパシタの他端に一端が
接続され、上記第3の入出力端子に他端が接続されてい
る第4のキャパシタと;上記第2のキャパシタの他端に
一端が接続され、他端が接地されている第2のインダク
タと;上記第3のインダクタの他端に一端が接続され、
他端が接地されている第5のキャパシタと;上記第4の
インダクタの他端に一端が接続され、他端が接地されて
いる第6のキャパシタと;上記第2のキャパシタの他端
に一端が接続され、他端が接地されている第1の抵抗素
子と;を有することを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項4】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のキャパシタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第5のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第6のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続され、上記第2
の入出力端子に他端が接続されている第1のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第2
のインダクタと;上記第2の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第3
のインダクタと;上記第2のインダクタの他端に一端が
接続され、上記第3の入出力端子に他端が接続されてい
る第4のインダクタと;上記第2のインダクタの他端に
一端が接続され、他端が接地されている第2のキャパシ
タと;上記第5のインダクタの他端に一端が接続され、
他端が接地されている第3のキャパシタと;上記第6の
インダクタの他端に一端が接続され、他端が接地されて
いる第4のキャパシタと;上記第2のインダクタの他端
に一端が接続され、他端が接地されている第1の抵抗素
子と;を有することを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項5】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のインダクタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第4のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第5のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のキャパシタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のキャパシタと;上記第1のキャパシタの他端に一端が
接続され、他端が接地されている第2のインダクタと;
上記第1のキャパシタの他端に一端が接続され、他端が
接地されている第3のキャパシタと;上記第1のキャパ
シタの他端に一端が接続され、上記第2の入出力端子に
他端が接続されている第3のインダクタと;上記第2の
入出力端子に一端が接続され、他端が接地されている第
4のキャパシタと;上記第4のインダクタの他端に一端
が接続され、他端が接地されている第5のキャパシタ
と;上記第5のインダクタの他端に一端が接続され、他
端が接地されている第6のキャパシタと;上記第1のキ
ャパシタの他端に一端が接続され、上記第2のキャパシ
タの他端に他端が接続されている第1の抵抗素子と;を
有することを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項6】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のインダクタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第4のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第5のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のキャパシタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のキャパシタと;上記第1のキャパシタの他端に一端が
接続され、他端が接地されている第3のキャパシタと;
上記第1のキャパシタの他端に一端が接続され、上記第
2の入出力端子に他端が接続されている第3のインダク
タと;上記第2の入出力端子に一端が接続され、他端が
接地されている第4のキャパシタと;上記第4のインダ
クタの他端に一端が接続され、他端が接地されている第
5のキャパシタと;上記第5のインダクタの他端に一端
が接続され、他端が接地されている第6のキャパシタ
と;上記第1のキャパシタの他端に一端が接続され、上
記第2のキャパシタの他端に他端が接続されている第1
の抵抗素子と;を有し、上記第2の入出力端子と上記第
3の入出力端子とに入力される信号の位相差をθとし、
また、上記第2の入出力端子と上記第3の入出力端子と
から出力される信号の位相差をθとした場合、θ>3
5.26°であることを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項7】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のインダクタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第4のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第5のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のキャパシタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のキャパシタと;上記第1のキャパシタの他端に一端が
接続され、上記第2の入出力端子に他端が接続されてい
る第3のインダクタと;上記第2の入出力端子に一端が
接続され、他端が接地されている第4のキャパシタと;
上記第4のインダクタの他端に一端が接続され、他端が
接地されている第5のキャパシタと;上記第5のインダ
クタの他端に一端が接続され、他端が接地されている第
6のキャパシタと;上記第1のキャパシタの他端に一端
が接続され、上記第2のキャパシタの他端に他端が接続
されている第1の抵抗素子と;を有し、上記第2の入出
力端子と上記第3の入出力端子とに入力される信号の位
相差をθとし、また、上記第2の入出力端子と上記第3
の入出力端子とから出力される信号の位相差をθとした
場合、θ=35.26°であることを特徴とする電力分
配合成回路。 - 【請求項8】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のインダクタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第4のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第5のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のキャパシタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のキャパシタと;上記第1のキャパシタの他端に一端が
接続され、他端が接地されている第2のインダクタと;
上記第1のキャパシタの他端に一端が接続され、上記第
2の入出力端子に他端が接続されている第3のインダク
タと;上記第2の入出力端子に一端が接続され、他端が
接地されている第4のキャパシタと;上記第4のインダ
クタの他端に一端が接続され、他端が接地されている第
5のキャパシタと;上記第5のインダクタの他端に一端
が接続され、他端が接地されている第6のキャパシタ
と;上記第1のキャパシタの他端に一端が接続され、上
記第2のキャパシタの他端に他端が接続されている第1
の抵抗素子と;を有し、上記第2の入出力端子と上記第
3の入出力端子とに入力される信号の位相差をθとし、
また、上記第2の入出力端子と上記第3の入出力端子と
から出力される信号の位相差をθとした場合、θ<3
5.26°であることを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項9】 第1の入出力端子と、第2の入出力端子
と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路に
おいて、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のキャパシタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第5のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第6のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のインダクタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のインダクタと;上記第1のインダクタの他端に一端が
接続され、他端が接地されている第2のキャパシタと;
上記第1のインダクタの他端に一端が接続され、他端が
接地されている第3のインダクタと;上記第1のインダ
クタの他端に一端が接続され、上記第2の入出力端子に
他端が接続されている第3のキャパシタと;上記第2の
入出力端子に一端が接続され、他端が接地されている第
4のインダクタと;上記第5のインダクタの他端に一端
が接続され、他端が接地されている第4のキャパシタ
と;上記第6のインダクタの他端に一端が接続され、他
端が接地されている第5のキャパシタと;上記第1のイ
ンダクタの他端に一端が接続され、上記第2のインダク
タの他端に他端が接続されている第1の抵抗素子と;を
有することを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項10】 第1の入出力端子と、第2の入出力端
子と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路
において、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のキャパシタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第5のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第6のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のインダクタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のインダクタと;上記第1のインダクタの他端に一端が
接続され、他端が接地されている第3のインダクタと;
上記第1のインダクタの他端に一端が接続され、上記第
2の入出力端子に他端が接続されている第3のキャパシ
タと;上記第2の入出力端子に一端が接続され、他端が
接地されている第4のインダクタと;上記第5のインダ
クタの他端に一端が接続され、他端が接地されている第
4のキャパシタと;上記第6のインダクタの他端に一端
が接続され、他端が接地されている第5のキャパシタ
と;上記第1のインダクタの他端に一端が接続され、上
記第2のインダクタの他端に他端が接続されている第1
の抵抗素子と;を有し、上記第2の入出力端子と上記第
3の入出力端子とに入力される信号の位相差をθとし、
また、上記第2の入出力端子と上記第3の入出力端子と
から出力される信号の位相差をθとした場合、θ>3
5.26°であることを特徴とする電力分配合成回路。 - 【請求項11】 第1の入出力端子と、第2の入出力端
子と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路
において、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のキャパシタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第5のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第6のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のインダクタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のインダクタと;上記第1のインダクタの他端に一端が
接続され、上記第2の入出力端子に他端が接続されてい
る第3のキャパシタと;上記第2の入出力端子に一端が
接続され、他端が接地されている第4のインダクタと;
上記第5のインダクタの他端に一端が接続され、他端が
接地されている第4のキャパシタと;上記第6のインダ
クタの他端に一端が接続され、他端が接地されている第
5のキャパシタと;上記第1のインダクタの他端に一端
が接続され、上記第2のインダクタの他端に他端が接続
されている第1の抵抗素子と;を有し、上記第2の入出
力端子と上記第3の入出力端子とに入力される信号の位
相差をθとし、また、上記第2の入出力端子と上記第3
の入出力端子とから出力される信号の位相差をθとした
場合、θ=35.26°であることを特徴とする電力分
配合成回路。 - 【請求項12】 第1の入出力端子と、第2の入出力端
子と、第3の入出力端子とを具備する電力分配合成回路
において、 上記第1の入出力端子に一端が接続され、他端が接地さ
れている第1のキャパシタと;上記第2の入出力端子に
一端が接続されている第5のインダクタと;上記第3の
入出力端子に一端が接続されている第6のインダクタ
と;上記第1の入出力端子に一端が接続されている第1
のインダクタと;上記第1の入出力端子に一端が接続さ
れ、上記第3の入出力端子に他端が接続されている第2
のインダクタと;上記第1のインダクタの他端に一端が
接続され、他端が接地されている第2のキャパシタと;
上記第1のインダクタの他端に一端が接続され、上記第
2の入出力端子に他端が接続されている第3のキャパシ
タと;上記第2の入出力端子に一端が接続され、他端が
接地されている第4のインダクタと;上記第5のインダ
クタの他端に一端が接続され、他端が接地されている第
4のキャパシタと;上記第6のインダクタの他端に一端
が接続され、他端が接地されている第5のキャパシタ
と;上記第1のインダクタの他端に一端が接続され、上
記第2のインダクタの他端に他端が接続されている第1
の抵抗素子と;を有し、上記第2の入出力端子と上記第
3の入出力端子とに入力される信号の位相差をθとし、
また、上記第2の入出力端子と上記第3の入出力端子と
から出力される信号の位相差をθとした場合、θ<3
5.26°であることを特徴とする電力分配合成回路。
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