JP2006506013A - 可変電力分割器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 可変電力分割器とその方法により、基地局アンテナで送受される信号を制御するために使用されるような高電力マルチキャリアRF環境でのポート間のRF電力を変更出来る。可変電力分割器は単一制御位相シフター(10)とハイブリッド分割器(115)を含んでいる。単一制御位相シフターは1つの入力ポートと2つの出力ポートを有する3ポート装置からなる。単一制御位相シフターはさらに2つのRF信号間の位相を変化又は調整できる可変調整器を含んでいる。ハイブリッド電力分割器は2つの入力ポートと2つの出力ポートを有する4ポート装置からなる。単一制御位相シフターおよびハイブリッド電力分割器は実質的に高速製造に適する平面構造からなる。ハイブリッド電力分割器の出力ポートはアンテナ又は電力吸収素子のような種々の装置に結合できる。
Description
図1−図5は可変電力分割器とスイッチとして機能するため2つの位相シフターと2つの固定電力分割器を組み込んだ5つの従来構成を示している。図1−図4は4つのポートを有するネットワークを図示し、図5は3つのポートを有するネットワークを図示する。他のネットワークでは3又は4つのポートを有し、多数のポートを有するネットワークは多数のポートと追加の位相シフターを有する固定電力分割器で実現される。より多数のポートを有するネットワークはビルディングブロックとして3又は4ポートを有するネットワークを使用して実現できる。図1−図5に示される3又は4ポート構成は(2状態を有する)スイッチまたは(連続状態を有する)可変電力分割器として実現される。
キャンピ(Campi)らに与えられた米国特許第4,485,362号は、他方の出力部で感知できるほど電力出力を変化させずに、1方の出力部で広範囲に可変出力を有するが、電力分割を変更するため電子パッチデバイスおよび回路を要求する、3ポート可変マイクロ波ストリップライン電力分割器を教示している
従来技術の可変電力分割器は調整範囲でほぼ一定の位相を有する出力信号を達成するため複数の位相シフターを要求し、より高価な導波管伝送媒体の使用に限定され、又はハイブリッドネットワークの一部として複雑な機械装置の使用に依存した。キャンピらの1つのストリップライン電力分割器でさえ2つの平面パッチ部材であることを要求される2つの出力部間の個別電力分割を達成するためパッチ部材と接地間の種々の接触点の接続を要求する。
本発明の可変電力分割器は出力信号が簡単で単一の可動部により、局部的又は遠隔的に容易に制御可能な装置を提供する。本発明の可変電力分割器はマイクロストリップ又はストリップライン伝送ラインを使用するプリント回路基板上の平面構成に適している。本発明の可変電力分割器は単一入力ポートおよび少なくとも2つの出力ポートを有し、出力ポートに現れる信号は広範囲に渡って振幅を可変できる。1つの典型的な実施例において、一定の位相差が可変電力分割器の出力ポートでRF信号間に存在する。他の典型的な実施例において、可変電力分割器の出力ポートのRF信号は可変調整器の調整範囲で位相がほぼ等しい。
105 入力ポート
110 位相シフター
115 ハイブリッド電力分割器
120 出力ポート
205 第1電気路
210 第2電気路
215 第1位相シフター出力ポート
220 第2位相シフター出力ポート
300 ワイパー素子
310 結合リング
320A 支持トレース
340 誘電体支持体
400 ナット
405 ワッシャ
410 バネ
415 キー
420 誘電体スペーサー
425 シャフト
905A、905B アンテナ素子
1000 可変電力減衰器
1015 電力吸収終端
Claims (77)
- RF信号を受信するための第1入力ポートと、2つの相補可変位相シフトされたRF信号を出力するための第1および第2出力ポートを有する位相シフターと;
前記位相シフターの前記第1および第2出力ポートと第3および第4出力ポートに接続された第2および第3入力ポートを有し、調整範囲でほぼ一定の位相を有しかつ前記可変位相シフトされたRF信号の関数である振幅を有する2つの信号を出力するためのハイブリッド電力分割器と;
を具備することを特徴とする可変電力分割器。 - 前記位相シフターが1つの可動電気路からなることを特徴とする請求項1記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターがアクチュエータに接続された1つの可動電気路からなることを特徴とする請求項1記載の可変電力分割器。
- 前記アクチュエータが電気機械装置からなることを特徴とする請求項3記載の可変電力分割器。
- 前記電気機械装置がモータからなることを特徴とする請求項4記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターが前記第1入力ポートに容量的に接続された1つの可動電気路からなることを特徴とする請求項1記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターがアクチュエータに接続された前記第1入力ポートに容量的に接続された1つの可動電気路からなることを特徴とする請求項1記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターが第2電気路に容量的に接続された第1電気路からなることを特徴とする請求項1記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器が0度/90度電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の前記第3および第4出力ポートから出力された前記2つの信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項1記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器が0度/180度電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の前記第3および第4出力ポートから出力された前記2つの信号がほぼ90度異なる位相を有することを特徴とする請求項1記載の可変電力分割器。
- RF信号を受信するための第1入力ポートと、調整範囲でほぼ一定の位相と可変振幅を有する2つのRF信号を出力するための出力ポートを有する可変電力分割器において、
前記RF信号を受信するための前記第1入力ポートと、2つの可変位相、一定振幅RF信号を出力するための第1および第2出力ポートと、制御範囲を有する1つの可変調整器からなる位相シフターであり、前記可変調整器が前記RF信号を2つのRF信号に分割し且つ前記2つのRF信号を位相シフトし、前記分割および位相シフトする機能は前記可変調整器により互いに一体的に実施され、前記2つのRF信号は前記可変調整器の制御範囲でほぼ等しく一定の振幅を有し且つ前記可変調整器の位置の関数として調整可能な相補位相を有する位相シフターと;
前記位相シフターの第1および第2出力ポートにそれぞれ接続され、前記2つの位相シフトされたRF信号を受信するための第2および第3入力ポートと、前記可変調整器の設定の関数としての変数である前記調整器の制御範囲でほぼ一定の位相を有しかつ相補振幅を有する2つの信号を出力するための第3および第4出力ポートからなるハイブリッド電力分割器と;
を具備することを特徴とする可変電力分割器。 - 前記可変調整器に存在する前記2つのRF信号の位相の和が前記可変調整器の制御範囲でほぼ一定量にほぼ等しいことを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器が1つの可動電気路からなることを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器がアクチュエータに接続された1つの可動電気路からなることを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記アクチュエータが電気機械装置からなることを特徴とする請求項14記載の可変電力分割器。
- 前記電気機械装置がモータからなることを特徴とする請求項16記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器が1つの回転可能な電気路からなることを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器がアクチュエータに接続された1つの回転可能な電気路からなることを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器が前記位相シフターの入力ポートに容量的に結合された1つの電気路からなることを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器が前記位相シフターに容量的に接続された1つの可動電気路からなることを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器が0度/90度ハイブリッド電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の第3および第4出力ポートから出力された前記2つの信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器が0度/180度ハイブリッド電力分割器からなり、前記ハイブリッド電力分割器の第3および第4出力ポートから出力された前記2つの信号がほぼ90度異なる位相を有することを特徴とする請求項11記載の可変電力分割器。
- RF信号を受信するための第1入力ポートと、調整範囲でほぼ一定の位相と可変振幅で2つのRF信号を出力するための出力ポートを有する可変電力分割器において、
前記RF信号を受信するための前記第1入力ポートと、第1および第2出力ポートと、前記RF信号を前記可変調整器の関数としてほぼ同一振幅と調整可能な可変差動位相を有する2つの位相シフトされたRF信号に分割し、前記2つの位相された信号は前記位相シフターの第1および第2出力ポートに送出される位相シフターと;
前記位相シフターの第1および第2出力ポートにそれぞれ接続され、前記2つの位相シフトされたRF信号を受信するための第2および第3入力ポートと、前記位相シフターの前記可変調整器の関数としての変数である前記可変調整器の調整範囲でほぼ一定の位相を有し且つ相補振幅を有する2つのRF信号を出力するための第3および第4出力ポートからなるハイブリッド電力分割器と;
を具備することを特徴とする可変電力分割器。 - 前記RF信号の分割の機能と、前記RF信号をシフトする位相の機能が単一構成部品により互いに一体的にを実行されることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器は規定された調整範囲を含み、前記ハイブリッド電力分割器の前記第3および第4出力ポートの相補振幅の和は前記可変調整器の調整範囲でほぼ一定量であることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記第1および第2出力ポートの2つの位相シフトされた信号の相補位相の和が前記可変調整器の調整範囲で一定であることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器は前記RF信号の伝送路セグメントであり、ワイパーアームの入力および出力区画で前記RF信号を容量的に結合するための入力区画と出力区画を有するワイパーアームを備えることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記直交ハイブリッドは分岐ライン直交ハイブリッドであることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記可変電力分割器に入力された前記RF信号の伝送路が前記位相シフターにより生成された前記2つの位相シフトされたRF信号の伝送路からなり、前記ハイブリッド電力分割器の前記RF信号の伝送路がプリント回路基板材料から製造されることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記RF信号伝送路のすべてが、可変調整器を除いて、ほぼ平面であることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器の制御範囲が前記制御範囲の第1点と第2点を備えるRFスイッチを規定しており、前記可変調整器を前記第1点に設定するとほぼすべての入手可能な信号入力電力が第3出力ポートに現れ、前記第4出力ポートには信号がほとんど存在せず、且つ前記可変調整器を第2点に設定するとほぼすべての入手可能な信号入力電力が第4出力ポートに現れ、前記第3出力ポートには信号がほとんど存在しないことを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記第3又は第4出力ポートの1つは吸収性負荷に接続され、前記調整範囲でほぼ一定の位相で可変減衰信号が他の第3又は第4出力ポートに現れるので、前記可変電力分割器が可変減衰器として動作することを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記可変減衰信号が前記可変調整器の制御範囲内の設定の関数であることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器に接続された電気機械アクチュエータを更に具備することを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記電気機械アクチュエータがモータであることを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器の動きを制御するための遠隔制御器を更に具備することを特徴とする請求項23記載の可変電力分割器。
- 主RF信号を第1RF信号と第2RF信号に分割し、前記第1および第2RF信号間の位相差を提供し、前記分割機能と前記位相差機能が互いに一体的に実施される位相シフターと;
前記電力分割器の第1出力ポートのRF信号の振幅と前記電力分割器の第2出力ポートのRF信号の振幅の和が前記調整範囲でほぼ一定量に等しいように、前記第1および第2RF信号を受信するため、且つ前記第1および第2RF信号を分割し、再合成するためのハイブリッド電力分割器と;
を具備することを特徴とする可変RF電力分割器。 - 前記第1RF信号の位相と前記第2RF信号の位相の和が前記調整範囲でほぼ一定量に等しいことを特徴とする請求項37記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターが静止電気路に容量的に結合された、前記第1および第2RF信号を伝播するための1つの可動電気路を具備することを特徴とする請求項37記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器が前記可変調整器の位置の関数として前記第1および前記第2出力ポート間の電力を変更することを特徴とする請求項37記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターは各々が各RF信号を伝播させる2つの電気路を具備することを特徴とする請求項37記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器は0度/90度ハイブリッド電力分割器を具備し、前記ハイブリッド電力分割器の前記第1および第2出力ポートから出力された前記2つの信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項37記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器は0度/180度ハイブリッド電力分割器を具備し、前記ハイブリッド電力分割器の前記第1および第2出力ポートから出力された前記2つの信号がほぼ90度の差である位相を有することを特徴とする請求項37記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターは入力ポートと2つの出力ポートを有する3ポート装置を具備することを特徴とする請求項37記載の可変電力分割器。
- RF信号を受信するための単一入力ポートと;
前記単一入力ポートを具備し、前記RF信号を第1RF信号と第2RF信号に分割し、前記第1RF信号の第1位相と前記第2RF信号の第2位相を発生するための単一制御位相シフターと;
前記単一制御位相シフターに動作可能に結合され、前記第1および第2RF信号を処理するためのハイブリッド電力分割器と;
第1振幅を有する第1RF出力信号を伝播させるための、前記電力分割器の第1出力ポートと;
前記第2RF出力信号を伝播させるための、前記電力分割器の第2出力ポートであり、前記第2RF出力信号が第2振幅を有し、前記第1振幅と前記第2振幅の和が前記調整範囲で一定量にほぼ等しく、前記第1および前記第2位相が前記調整範囲でほぼ一定量である第2出力ポートと;
を具備することを特徴とする可変電力分割器。 - 前記単一制御位相シフターは前記第1位相と前記第2位相の和が前記調整範囲で一定量にほぼ等しいように前記第1位相と前記第2位相を発生することを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 前記単一制御位相シフターは非接触導電構造を具備し、前記非接触導電構造間のRF信号流が容量結合によることを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターがほぼ平面構造体を具備ことを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 前記位相シフターがプリント回路基板材料から製造されることを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 前記ハイブリッド電力分割器がほぼ平面構造体を具備することを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 前記単一制御可変電力分割器は前記第1および第2出力ポートにあるRF出力電力の和が出力ポートの1つに実質的に現れ、他の出力ポートでRF電力が実質的に現れないような調整範囲を有し、前記可変電力分割器が前記第1および第2出力ポート間の入力RF信号を切り替えることを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器に結合された電気機械アクチュエータを更に具備することを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 前記電気機械アクチュエータがモータであることを特徴とする請求項52記載の可変電力分割器。
- 前記可変調整器の動きを制御するための遠隔制御器を更に具備することを特徴とする請求項45記載の可変電力分割器。
- 主RF信号を入力ポートに挿入する工程と;
前記主RF信号を第1および第2RF信号に分割する工程と;
所定の長さ範囲を有する可変電気長の2つの異なる電気路に沿って前記第1および第2RF信号を伝播させることにより前記第1および第2RF信号間に第1位相差を発生する工程と;
前記第1および第2RF信号間に第2位相差を発生する工程と;
前記第2出力RF信号が第2電力を有し、第1電力と第2電力の和が前記範囲で一定量にほぼ等しい状態で、第1電力を有する第1出力RF信号を発生するため前記第1および第2出力RF信号を分割し且つ再合成する工程と;
を具備し、前記電気長を変化させて、2つの出力ポート間に可変出力RF電力を発生することを特徴とする方法。 - 前記主RF信号を分割する工程は前記第1RF信号の位相と前記第2RF信号の位相の和が前記調整範囲でほぼ一定量に等しいように前記主RF信号を分割する工程を更に具備することを特徴とする請求項55記載の方法。
- 前記主RF信号を分割する工程が前記第1および第2RF信号を前記2つの電気長に沿って出力する単一電気通路に前記主RF信号を給電する工程を具備することを特徴とする請求項55記載の方法。
- 前記主RF信号を単一電気路に給電する工程と;
前記第1および第2RF信号間の前記第1位相差を変化させるため前記単一電気路を移動させる工程と;
を更に具備することを特徴とする請求項55記載の方法。 - 前記主RF信号を単一電気路に給電する工程と;
前記第1および第2RF信号間の前記第1位相差を変化させるため前記単一電気路を移動させる工程と;
を更に具備することを特徴とする請求項55記載の方法。 - 前記主RF信号を分割する工程が前記RF信号を電気路に容量的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項55記載の方法。
- 第1位相差を発生する工程が前記第1RF信号と前記第2RF信号を前記2つの電気路に容量的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項55記載の方法。
- 第2位相差を発生し、分割し、再合成する工程が前記第1RF信号および第2RF信号をハイブリッド電力分割器に給電する工程を更に具備することを特徴とする請求項55記載の方法。
- 第2位相差を発生し、分割し、再合成する工程が前記第1RF信号および第2RF信号を0度/90度ハイブリッド電力分割器に給電する工程を更に具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第1および第2RF信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項55記載の方法。
- 第2位相差を発生し、分割し、再合成する工程が前記第1RF信号および第2RF信号を0度/180度ハイブリッド電力分割器に給電する工程を更に具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第1および第2RF信号がほぼ90度異なる位相を有することを特徴とする請求項55記載の方法。
- RF電力を変化させ、分割するための方法において、
RF信号を受信する工程と;
前記RF信号の電力を等分に分割する工程と;
位相差が前記第1ポートの第1RF信号と前記第2ポートの第2RF信号間に存在するように、前記分割電力を異なる電気長の2つの電気路に沿って第1および第2ポートに分配する工程と;
第3ポートのRF信号の位相と第4ポートのRF信号の位相が前記調整範囲でほぼ一定量であるように前記電力を再合成する工程と;
を具備することを特徴とする方法。 - 前記電力を再合成する工程は前記第3ポートのRF信号の電力と前記第4ポートのRF信号の電力の和が前記調整範囲で一定量にほぼ等しいように前記電力を再合成する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記電力を均等に分割する工程の結果として第3および第4ポート間の電力を変更する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記分割された電力を分配する工程が前記2つの電気路を供給する電気路を移動させることにより前記第1および第2RF信号間の前記位相差を変化させる工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記RF信号の電力を均等に分割する工程が前記RF信号を可動電気路に供給する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記RF信号の電力を均等に分割する工程が誘電体媒体間の前記RF信号を可動電気路に電気的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記分割された電力を2つの電気路に沿って分配する工程が前記位相差に対応する所定の長さを有する2つの電気路に沿って前記分割電力を分配する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記分割電力を2つの電気路に沿って分配する工程が前記分割電力を2つの電気路に容量的に結合する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記電力を再合成する工程が前記電力を分割する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記電力を再合成する工程がハイブリッド電力分割器で前記第1RF信号と前記第2RF信号を処理する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記電力を再合成する工程が0度/90度ハイブリッド電力分割器で前記第1RF信号および第2RF信号を処理する工程を具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第1および第2RF信号がほぼ等しい位相を有することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記電力を再合成する工程が0度/180度ハイブリッド電力分割器で前記第1RF信号および第2RF信号を処理する工程を具備し、前記ハイブリッド電力分割器から出力された前記第1および第2RF信号がほぼ90度異なる位相を有することを特徴とする請求項65記載の方法。
- 前記RF信号の分割と分配を遠隔的に制御する工程を更に具備することを特徴とする請求項65記載の方法。
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