JP2008028923A

JP2008028923A - 高周波電力合成器

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Publication number: JP2008028923A
Application number: JP2006202098A
Authority: JP
Inventors: Takuya Tanimoto; 卓弥谷本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-25
Also published as: JP4821479B2; AU2007203431A1

Abstract

【課題】電力増幅器の並列運転時にいずれかの電力増幅器が故障した場合に、安全に電力増幅器の交換作業を行うことができる高周波電力合成器を提供する。
【解決手段】電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎの出力電力を入力するｎ個（ｎは２以上の正整数）の入力ポート１１〜１ｎを有し、その入力ポート１１〜１ｎそれぞれにリアクタンス成分を変更可能な可変リアクタンス素子２１〜２ｎを有し、その可変リアクタンス素子２１〜２ｎそれぞれからすべてのトランスフォーマ合成点５１まで入力電力波長の１／４の奇数倍の線路長の伝送線路４１〜４ｎで接続する。状況に応じて、故障した電力増幅器の出力電力を入力する任意の入力ポートに接続した可変リアクタンス素子のリアクタンス成分を変更することにより当該入力ポートにおいて全通過から全反射へと連続的に切り替えをすることができる。なお、電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎ内に反射電力を吸収するアイソレータを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波電力合成器に関し、特に、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯で用いる、ＴＶ、ＦＭ送信機等の高周波電力部を並列動作させるために使用する高周波電力合成器に関する。

ＶＨＦ、ＵＨＦ帯で用いる高周波電力部を並列動作させるために使用する従来の高周波電力合成器としては、例えば、特許文献１に示す特開平１０−２００３１３号公報「高周波電力合成器」に記載されているように、複数の広帯域の高周波電力を合成する合成器の入力ポート側にスイッチを設けて、合成器にて合成する高周波電力の入力数を切り替えることを可能にしている。

また、特許文献２に示す特開２００３−３１８６１５号公報「電力合成器」にも、複数の広帯域の高周波電力を合成する合成器合成点から入力を切り離すことができるスイッチを設けて、現用系の電力増幅器と予備系の電力増幅器とから合成器への入力をＯＮ／ＯＦＦすることを可能にする技術が記載されている。

また、特許文献３の特開昭６０−０８６９２５号公報「電力合成方式」にも高周波電力合成器の入力端に高周波スイッチを設けて、故障した入力信号源に該当する入力端を接地側に短絡して、故障した入力信号源を開放し、他の入力への影響を軽減する構成が記載されている。
特開平１０−２００３１３号公報（第３頁）特開２００３−３１８６１５号公報（第３−４頁）特開昭６０−０８６９２５号公報（第２−３頁）

しかしながら、前記特許文献１の従来の高周波電力合成器では、入力ポートに付与した切り替えスイッチは、高周波電力合成器の入力数を事前に切り替えるために使うものであって、電力増幅器を運用中にスイッチ切り替えすることは考慮していない。また、前記特許文献２の従来の高周波電力合成器は、内導体が稼動して合成点に直接接続される構造であり、結合状態を連続的に変化させることが可能なリアクタンス素子や容量結合による切り離しを考慮したものではない。さらに、前記特許文献３の従来の高周波電力合成器の場合も、高周波スイッチを使用して、入力信号源を高周波電力合成器側へ通過させるか、入力端で接地側に短絡して開放するかのいずれかを選択するものであり、例えば、可変リアクタンス素子を使用して、通過状態から完全反射状態までの特性を連続的に切り替えることを可能とするようなものではない。したがって、従来の技術では、次のような問題を解決することができない。

第１の問題点は、高周波電力合成器としてトランスフォーマ合成をする場合、各ポート間で充分なアイソレーションが確保されていないという点に起因するものである。すなわち、各ポート間でのアイソレーションが不充分なために、例えばテレビ送信機等に適用する場合のように、合成する各電力増幅器のパワーが大きくなると、いずれかの電力増幅器が故障した場合に、その電力増幅器への回り込み電力が大きくなる。このように、電力増幅器に回り込み電力が生じている状態で、当該電力増幅器を接続しているコネクタを引き抜くと、生じている回り込み電力量によっては、コネクタの接点でスパークが発生する恐れがあるため、運用中に電力増幅器を交換することができなくなる場合がある。

第２の問題は、前記第１の問題を回避する妥協案として、運用中に故障した電力増幅器を回り込み電力によるスパークを発生させずにコネクタを引き抜くことを可能とするために、全体の電力増幅器の電力を減力する、もしくは、数台の電力増幅器の出力をオフにして回り込み電力のレベルを低下させた状態にしてから、故障電力増幅器のコネクタを引き抜くという代替案に対するものである。すなわち、このような代替案の場合であっても、少なからず回り込み電力が生じているため、完全に、安全とは言い難い。さらに、この代替案の場合では、その間の全体の電力増幅器の出力レベルが大幅に低下してしまうという大きな問題が生じてしまう。

そこで、本発明の目的は、並列運転している複数の電力増幅器の高周波電力を合成する構成において、例えば１ないし複数の電力増幅器が故障してしまった場合であっても、インピーダンス不整合による入力ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：入力電圧定在波比）の劣化やトータルの出力電力の低下を軽減可能とし、さらに、故障電力増幅器の交換作業を安全に行うことができる高周波電力合成器を提供することにある。

前述の課題を解決するため、本発明による高周波電力合成器は、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）任意の波長の複数の高周波電力をそれぞれ入力する各入力ポートに入力電力の波長にて伝送線路間を反射することなく全通過特性で結合可能な可変リアクタンス素子をそれぞれ有し、該可変リアクタンス素子それぞれについてリアクタンス成分を可変して各入力ポートにおいて全通過特性と全反射特性との間を連続的に変化させることが可能であり、かつ、該可変リアクタンス素子それぞれと各入力電力を合成するトランスフォーマ合成点とを、線路長が入力電力の波長の１／４の奇数倍の伝送線路それぞれを介して接続する高周波電力合成器。
（２）上記（１）の高周波電力合成器において、前記可変リアクタンス素子それぞれがショートスタブラインから構成され、該ショートスタブラインそれぞれの線路長が、入力電力の波長の１／４から０までの間で可変である高周波電力合成器。
（３）上記（１）の高周波電力合成器において、前記可変リアクタンス素子それぞれがショートスタブラインとオープンスタブラインとの組み合わせから構成され、該オープンスタブラインそれぞれの線路長が、入力電力の波長の１／４であり、該ショートスタブラインそれぞれの線路長が、入力電力の波長の１／８から０までの間で可変である高周波電力合成器。
（４）上記（１）の高周波電力合成器において、前記可変リアクタンス素子それぞれが空気とは異なる誘電率の媒体によって覆われている高周波電力合成器。
（５）任意の波長の複数の高周波電力をそれぞれ入力する各入力ポートに入力電力の波長で伝送線路間を反射することなく全通過特性で結合可能な可変容量性結合素子をそれぞれ有し、該可変容量性結合素子それぞれについて結合容量を可変して各入力ポートにおいて全通過特性とオープン特性との間を連続的に変化させることが可能であり、かつ、該可変容量性結合素子それぞれと各入力電力を合成するトランスフォーマ合成点とを、線路長が入力電力の波長の１／２の整数倍の伝送線路それぞれを介して接続する高周波電力合成器。
（６）上記（５）の高周波電力合成器において、前記可変容量性結合素子それぞれを、２つの中空の線路間を、絶縁体で覆われた導体を挿抜することによって可変容量結合する構造からなっている高周波電力合成器。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかの高周波電力合成器において、各入力ポートに入力する任意の波長の複数の高周波電力それぞれを出力するための電力増幅器として、現用系と予備系との電力増幅器を備え、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス成分を可変に制御することにより、または、前記可変容量性結合素子の結合容量を可変に制御することにより、前記電力増幅器の現用系と予備系との切り替えを行う高周波電力合成器。

本発明による高周波電力合成器によれば、信号源の各入力ポートに設けた可変リアクタンス素子あるいは可変容量性結合素子を使用して、全通過状態から完全反射状態（またはオープン状態）までの特性を連続的に切り替えることを可能としているので、故障信号源を交換する際に、回り込み電力によるスパークの恐れがなく、故障信号源を安全に交換することができるという効果を奏することができる。

すなわち、信号源となる入力電力の各入力ポートに配置した可変リアクタンス素子のリアクタンス成分あるいは可変容量性結合素子の結合容量を連続的に可変にすることにより、各入力ポートにおいて全通過特性から全反射特性（またはオープン特性）までの間を連続的に切り替えていくことが可能であるので、信号源の交換時や切り替え時にスパークが発生する恐れがない。

一般に、ｎ個の電力増幅器の並列運転時において、いずれかの電力増幅器が故障してしまった場合、故障して出力が低下した電力増幅器の出力ポートには、他の電力増幅器からの回り込み電力が生じている。このような場合に、本発明による高周波電力合成器においては、故障した電力増幅器の出力側すなわち高周波電力合成器の該当する入力ポート側に、全通過状態から全反射状態（またはオープン状態）までリアクタンス成分または結合容量の特性を連続的に切り替えることを可能とする可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子を有しており、故障した電力増幅器の出力ポートに接続している入力ポートに設けられた可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子のリアクタンス成分または結合容量を連続的に変更して、該当する入力ポートにおいて全通過状態から全反射特性（またはオープン特性）へと連続的に変更するように調整することを可能としている。

これにより、故障した電力増幅器の出力ポートには回りこみ電力が通過することができなくなり、故障した電力増幅器を安全に取り外して、正常な電力増幅器と交換することができる。交換した後は、変更した可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子のリアクタンス成分または結合容量を元の値に戻し、その出力ポートを電力が通過することができる状態にして、交換した正常な電力増幅器のパワーを高周波電力合成器側に出力することにより、電力増幅器の交換作業を安全に完了させることができる。

さらに、電力増幅器の交換時におけるノイズが本線系の信号に混ざってしまうリスクを軽減することができるので、インピーダンス不整合による入力ＶＳＷＲの劣化を防止することも可能であり、また、他の正常な電力増幅器の電力を減力させる必要性もないので、トータルの出力電力の低下を防止することが可能である。

つまり、複数の電力増幅器の並列運転の最中であっても、故障した電力増幅器を安全に交換することができる。その理由は、前述したように、電力増幅器の出力側に、リアクタンス成分または結合容量を可変にし、全通過状態と全反射状態（またはオープン状態）との間の連続的な切り替えを行うことができる可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子を各入力ポートに有することにより、故障した電力増幅器への回り込み電力量を制御することができるからである。

さらに、他の正常な電力増幅器の電力を減力させることなく、通常運転を継続できるため、従来技術の場合のように、例えば回り込み電力が安全なレベルになるまで全体のパワーを落とした上で、電力増幅器を交換するという方法よりも、トータルの出力電力の低下を少なくすることができる。

以下、本発明による高周波電力合成器の好適実施形態例について添付図を参照して説明する。

（本発明の主な特徴）
本発明の主な特徴は次の点にある。すなわち、本発明の高周波電力合成器は、ｎ個（ｎは２以上の正整数である）の電力増幅器からの任意の波長（周波数）の高周波電力それぞれを入力するｎ個の入力ポートを有し、その入力ポートそれぞれにリアクタンス成分または結合容量を任意の値に連続的に変更可能とする可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子と、その可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子からすべてのトランスフォーマ合成点までの距離が、λ／４の奇数倍すなわち入力電力の波長λの１／４の奇数倍となる伝送線路とを少なくとも有して構成している点にある。

ここで、状況に応じて、可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子のいずれかについてそのリアクタンス成分またはその結合容量を変更して、任意の入力ポートにおいて、全通過から全反射（またはオープン）へと連続的に切り替えることを可能とすることにより、故障電力増幅器の交換作業を安全に行うことができるとともに、インピーダンス不整合による入力ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）の劣化やトータルの出力電力の低下を防止することができる。なお、電力増幅器の内部には、反射電力を吸収するためのアイソレータを少なくとも有する構成とする必要がある。

（第１の実施例）
図１は、本発明による高周波電力合成器の等価回路の一実施例を示す回路図であり、本発明の原理を示す高周波電力合成器の等価回路であって、ｎ個（ｎは２以上の正整数）の電力増幅器からの任意の周波数（波長）の高周波電力を合成するトランスフォーマ型合成器として構成されている。図１に示すトランスフォーマ型の高周波電力合成器１００は、ｎ個の電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎのそれぞれの出力ポートすなわち高周波電力合成器側から見たｎ個の入力ポート１１〜１ｎそれぞれに、ショートスタブライン２１〜２ｎを接続し、ショートスタブライン２１〜２ｎそれぞれの接続点を形成するスタブ分岐点３１〜３ｎから、各入力電力を合成するトランスフォーマ合成点５１までを、線路長（距離）が入力電力波長λの１／４の奇数倍（すなわちλ／４の奇数倍：図１の場合、λ／４×１）の伝送線路４１〜４ｎによって接続している。

ここで、ショートスタブライン２１〜２ｎそれぞれは、スタブ線路長を入力電力波長λの１／４倍から０まで、すなわち、λ／４（完全通過状態）〜０λ（全反射状態）まで、連続的に可変とすることにより、リアクタンス成分を連続的に変更可能な可変リアクタンス素子として形成している。また、電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎの電力をトランスフォーマ合成点５１で合成した合成電力は、トランスフォーマ合成点５１から線路長がλ／４の伝送線路６１を介して出力端子７１から出力される。なお、４１〜４ｎおよび６１のそれぞれの伝送線路を、λ／４インピーダンス変換トランスとすることにより、広帯域特性が得られている。また、電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎのそれぞれの内部には、反射電力を吸収するためのアイソレータを有している。

（構成例の説明）
図１の高周波電力合成器１００は、前述したように、第１の入力ポート１１のスタブ分岐点３１にスタブ線路長をλ／４〜０λまで変更可能なショートスタブライン２１を接続し、第２の入力ポート１２のスタブ分岐点３２にスタブ線路長をλ／４〜０λまで変更可能なショートスタブライン２２を接続し、以降、各入力ポート１ｊ（ｊ＝３〜ｎ−１の整数）のスタブ分岐点３ｊに、同様なショートスタブライン２ｊを順次接続していき、最後の入力ポートとなる第ｎの入力ポート１ｎのスタブ分岐点３ｎにも、同様に、スタブ線路長をλ／４〜０λまで変更可能なショートスタブライン２ｎを接続し、それぞれのスタブ分岐点３１〜３ｎからトランスフォーマ合成点５１までをλ／４の線路長の伝送線路４１〜４ｎで接続したトランスフォーマ型高周波電力合成器として構成している。なお、伝送線路４１〜４ｎの線路長は、λ／４のみでなく、λ／４の奇数倍としても良い。

（動作例の説明）
通常運用時には、ショートスタブライン２１〜２ｎそれぞれのスタブ線路長は、入力電力波長λの１／４倍すなわちλ／４に調整されており、入力ＶＳＷＲ電圧定在波比は最良の状態にあり、全通過特性に設定されている。このような通常運用状態では、各入力ポート１１〜１ｎからスタブ分岐点３１〜３ｎを全通過状態で通過した電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎの出力電力は、４１〜４ｎおよび６１の伝送線路上にて、１段もしくは多段のλ／４インピーダンス変換トランスによってトランスフォーマ合成される。

しかし、ｎ個の電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎの並列運転中に、いずれかの電力増幅器ＰＡｉ（ｉは１〜ｎのいずれか任意の整数）に故障が生じて、その故障電力増幅器ＰＡｉ単体の出力電力が低下した場合、この故障した電力増幅器ＰＡｉに回り込み電力が生じる。もし、故障電力増幅器ＰＡｉを交換するために、高周波電力合成器１００の運用中に、故障した電力増幅器ＰＡｉを取り外したい場合、故障した電力増幅器ＰＡｉの入力ポート１ｉのスタブ分岐点３ｉに接続されているショートスタブライン２ｉのスタブ線路長を０λに連続的に変更することによって、全反射特性となるように調整し、電力がスタブ分岐点３ｉを通過できない状態に設定する。

この結果、スタブ分岐点３ｉからトランスフォーマ合成点５１までの伝送線路４ｉの長さをλ／４としているので、トランスフォーマ合成点５１からこの入力ポート１ｉ側を見ると、λ／４ショートスタブ回路と等価な状態になっている。ゆえに、故障した電力増幅器ＰＡｉには、回り込み電力が発生していない状態になるので、故障した電力増幅器ＰＡｉを安全に取り外して交換することができる。なお、ショートスタブライン２１〜２ｎの線路長については、入力電力の波長λの１／４倍から０まで、すなわち、λ／４〜０λの範囲で連続的に可変となる場合のみに限るものではなく、場合によっては、（λ／２〜λ／４）の範囲あるいは（λ／２〜λ／４）の整数倍の範囲で連続的に可変とするようにしても良い。

（他の実施例）
次に、本発明による高周波電力合成器の他の実施例について説明する。本実施例においては、図１に示す第１の実施例における高周波電力合成器１００のショートスタブライン２１〜２ｎの代わりに、例えば、図２〜図５のいずれかに示すような等価回路または構造によって構成する場合を示している。ここで、図２は、本発明による高周波電力合成器の等価回路の他の実施例を示す回路図であり、図３は、本発明による高周波電力合成器の等価回路のさらに異なる実施例を示す回路図であり、図４は、本発明による高周波電力合成器の等価回路のさらに異なる実施例を示す回路図である。また、図５は、本発明による高周波電力合成器を実現するための構造の一例を説明するための模式図である。

まず、図２は、ｎ個のスタブ分岐点３１〜３ｎについて、その一つのスタブ分岐点３ｉ（ｉは１〜ｎのうちの任意の整数）を代表例として、図１の場合とは異なる形態のスタブの構成例を示すものであり、スタブ分岐点３ｉには、図１と同様のショートスタブライン２ｉを接続するのみならず、さらに、他端をオープン状態にしたオープンスタブライン８ｉをも接続して、ショートスタブライン２ｉとオープンスタブライン８ｉとの並列共振を行うように構成している例を示している。

ここで、図２において、図１のようにスタブ分岐点３ｉにショートスタブライン２ｉのみを接続した場合と同等の効果を得ようとする場合、例えば、オープンスタブライン８ｉのオープンスタブ長をλ／４に固定した場合には、ショートスタブライン２ｉのショートスタブ長の可変範囲を、λ／８〜０λまでとして、図１の場合よりも縮小することができる。すなわち、ショートスタブライン２ｉのみの場合は、可変範囲がλ／４〜０λまで必要であったが、このショートスタブライン２ｉとオープンスタブライン８ｉとの並列共振回路を用いれば、ショートスタブライン２ｉのショートスタブ長の可変範囲を、λ／８〜０λまでに短くすることができる。

次に、図３に示すさらに異なる構成例を説明する。図３に示す構成例は、スタブ分岐点３ｉに接続するショートスタブライン２ｉを覆う媒体の誘電率の違いを利用するものである。波長短縮率は媒体のε_r ^−１／２（ε_rは比誘電率）に比例するので、例えば、比誘電率４．０の材料を用いることができれば、比誘電率１．０の空気中でのショートスタブライン２ｉの電気長がλ／４となるスタブ線路長の線路の場合、この比誘電率４．０の媒質の媒体で当該ショートスタブライン２ｉを覆うことにより、λ/２の電気長に変化させることができる。

次に、図４に示すさらに異なる構成例を説明する。図４に示す高周波電力合成器１００Ａの構成例は、図１に示したショートスタブライン２１〜２ｎの可変リアクタンス素子を用いる代わりに、可変容量性結合素子Ｃ１〜Ｃｎを利用するものである。すなわち、ｎ個の電力増幅器ＰＡ１〜ＰＡｎのそれぞれの出力電力を入力する入力ポート１１〜１ｎそれぞれに、可変容量性結合素子Ｃ１〜Ｃｎを直列に接続して、入力ポート１１〜１ｎそれぞれに入力した電力を、可変容量性結合素子Ｃ１〜Ｃｎを接続した接続点から、λ／４インピーダンス変換トランスとなる伝送線路４１ａ〜４ｎａ，４１〜４ｎを経由させて、トランスフォーマ合成点５１で合成して、λ／４インピーダンス変換トランス６１の伝送線路を経由して出力端子７１から出力するように構成する。

図４においては、可変容量性結合素子Ｃ１〜Ｃｎの容量が無限大になったとき、その電力増幅器からの入力回路はオープン状態になる。このとき、トランスフォーマ合成点５１から見たとき、λ／２オープン回路となるように、可変容量性結合素子Ｃ１〜Ｃｎの容量接続点からトランスフォーマ合成点５１までの線路長はλ／２としている。ここで、この部分を伝送線路４１ａ〜４ｎａ，４１〜４ｎからなるλ／４インピーダンス変換トランスを２段構成とすることにより広帯域化させることが可能である。なお、可変容量性結合素子Ｃ１〜Ｃｎの容量接続点からトランスフォーマ合成点５１までの線路長は、λ／２のみならずλ／２の整数倍であっても良い。

図４のような可変容量性結合素子Ｃ１〜Ｃｎを利用した容量結合の実施構造例としては、例えば、図５に示すように、２つの中空状の線路間に挿抜可能な形態の絶縁体（例えばテフロン（登録商標））で覆った導体（金属）を用いることにより、２つの線路間を容量的に結合するような構造とする方法がある。図５のような構造とすることによって、２つの線路間を全通過特性で結合する場合は、絶縁体で覆った導体の容量性結合素子を、２つの線路間を跨ぐように中空部に挿入し、もし、２つの線路間をオープン(ＯＰＥＮ)状態にしたい場合は、この絶縁体で覆った導体の容量性結合素子を、２つの線路間の中空部から完全に引き抜くことによって、オープン状態にすることができる。

（本発明の実施例の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、前述したような実施例における高周波電力合成器によれば、次のような効果が得られる。

信号源の各入力ポートに設けた可変リアクタンス素子あるいは可変容量性結合素子を使用して、全通過状態から完全反射状態（またはオープン状態）までの特性を連続的に切り替えることを可能としているので、故障信号源を交換する際に、回り込み電力によるスパークの恐れがなく、故障信号源を安全に交換することができる。すなわち、信号源となる入力電力の各入力ポートに配置した可変リアクタンス素子のリアクタンス成分あるいは可変容量性結合素子の結合容量を連続的に可変にすることにより、各入力ポートにおいて全通過特性から全反射特性（またはオープン特性）までの間を連続的に切り替えていくことが可能であるので、信号源の交換時や切り替え時にスパークが発生する恐れがない。

一般に、ｎ個の電力増幅器の並列運転時において、いずれかの電力増幅器が故障してしまった場合、故障して出力が低下した電力増幅器の出力ポートには、他の電力増幅器からの回り込み電力が生じている。このような場合に、本発明による高周波電力合成器においては、故障した電力増幅器の出力側すなわち高周波電力合成器の該当する入力ポート側に、全通過状態から全反射状態（またはオープン状態）までリアクタンス成分または結合容量の特性を連続的に切り替えることを可能とする可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子を有しており、故障した電力増幅器の出力ポートに接続している入力ポートに設けられた可変リアクタンス素子または可変容量性結合素子のリアクタンス成分または結合容量を連続的に変更して、該当する入力ポートにおいて、全通過状態から全反射特性（またはオープン特性）へと、連続的に変更するように調整することを可能としている。

さらに、他の正常な電力増幅器の電力を減力させることなく、通常運転を継続できるため、従来技術の場合のように、例えば回り込み電力が安全なレベルになるまで全体のパワーを落とした上で、電力増幅器を交換するという方法よりも、トータルの出力電力の低下を少なくすることができる。また、電力増幅器を交換する場合にも、前述したように、電力増幅器を挿抜するコネクタの接点でのスパークの発生の恐れが無く、安全で、かつ、ノイズが本線系の信号に混ざってしまうリスクも軽減することができる。

以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。

本発明による高周波電力合成器の等価回路の一実施例を示す回路図である。本発明による高周波電力合成器の等価回路の他の実施例を示す回路図である。本発明による高周波電力合成器の等価回路のさらに異なる実施例を示す回路図である。本発明による高周波電力合成器の等価回路のさらに異なる実施例を示す回路図である。本発明による高周波電力合成器を実現するための構造の一例を説明するための模式図である。

符号の説明

１１〜１ｎ入力ポート
２１〜２ｎショートスタブライン（可変リアクタンス素子）
３１〜３ｎスタブ分岐点
４１〜４ｎ λ／４インピーダンス変換トランス（伝送線路）
４１ａ〜４ｎａ λ／４インピーダンス変換トランス（伝送線路）
５１トランスフォーマ合成点
６１ λ／４インピーダンス変換トランス（伝送線路）
７１出力端子
８ｉオープンスタブライン
Ｃ１〜Ｃｎ可変容量性結合素子
ＰＡ１〜ＰＡｎ電力増幅器（アイソレータ内蔵）
１００高周波電力合成器
１００Ａ高周波電力合成器

Claims

任意の波長の複数の高周波電力をそれぞれ入力する各入力ポートに入力電力の波長にて伝送線路間を反射することなく全通過特性で結合可能な可変リアクタンス素子をそれぞれ有し、該可変リアクタンス素子それぞれについてリアクタンス成分を可変して各入力ポートにおいて全通過特性と全反射特性との間を連続的に変化させることが可能であり、かつ、該可変リアクタンス素子それぞれと各入力電力を合成するトランスフォーマ合成点とを、線路長が入力電力の波長の１／４の奇数倍の伝送線路それぞれを介して接続することを特徴とする高周波電力合成器。
請求項１に記載の高周波電力合成器において、前記可変リアクタンス素子それぞれがショートスタブラインから構成され、該ショートスタブラインそれぞれの線路長が、入力電力の波長の１／４から０までの間で可変であることを特徴とする高周波電力合成器。
請求項１に記載の高周波電力合成器において、前記可変リアクタンス素子それぞれがショートスタブラインとオープンスタブラインとの組み合わせから構成され、該オープンスタブラインそれぞれの線路長が、入力電力の波長の１／４であり、該ショートスタブラインそれぞれの線路長が、入力電力の波長の１／８から０までの間で可変であることを特徴とする高周波電力合成器。
請求項１に記載の高周波電力合成器において、前記可変リアクタンス素子それぞれが空気とは異なる誘電率の媒体によって覆われていることを特徴とする高周波電力合成器。
任意の波長の複数の高周波電力をそれぞれ入力する各入力ポートに入力電力の波長で伝送線路間を反射することなく全通過特性で結合可能な可変容量性結合素子をそれぞれ有し、該可変容量性結合素子それぞれについて結合容量を可変して各入力ポートにおいて全通過特性とオープン特性との間を連続的に変化させることが可能であり、かつ、該可変容量性結合素子それぞれと各入力電力を合成するトランスフォーマ合成点とを、線路長が入力電力の波長の１／２の整数倍の伝送線路それぞれを介して接続することを特徴とする高周波電力合成器。
請求項５に記載の高周波電力合成器において、前記可変容量性結合素子それぞれを、２つの中空の線路間を、絶縁体で覆われた導体を挿抜することによって可変容量結合する構造からなっていることを特徴とする高周波電力合成器。
請求項１ないし６のいずれかに記載の高周波電力合成器において、各入力ポートに入力する任意の波長の複数の高周波電力それぞれを出力するための電力増幅器として、現用系と予備系との電力増幅器を備え、前記可変リアクタンス素子のリアクタンス成分を可変に制御することにより、または、前記可変容量性結合素子の結合容量を可変に制御することにより、前記電力増幅器の現用系と予備系との切り替えを行うことを特徴とする高周波電力合成器。