JP2008236604A - 分配器 - Google Patents

Abstract

【課題】出力ポートに接続された後段回路のインピーダンスが変動した場合でも、定在波比、及び、通過特性の周波数特性の悪化を低減することができる分配器を提供する。
【解決手段】 １つの入力ポートＰｉｎと、後段回路２１、２２が接続される２つの出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２とを有し、前記入力ポートＰｉｎから入力された信号を前記２つの出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に分配して出力する分配器１であって、前記入力ポートＰｉｎから分岐した２つの出力端であるノードＮ１、Ｎ２を有し、入力ポートＰｉｎからみたインピーダンスを、前記後段回路２１、２２の第１インピーダンスに整合する分配回路１０を備え、前記２つのノードＮ１、Ｎ２のそれぞれに、互いに等しい電気長Ｌｃ及び所定の特性インピーダンスＺｃを有する移相器１３、１４を設け、前記移相器１３、１４の出力端のそれぞれを前記出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に接続する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばテレビ放送や無線通信の搬送波といった各種の高周波信号を分配する分配器に関する。

従来、例えばテレビ放送や無線通信などで利用されている高周波帯の信号を受信する受信装置には、インピーダンス整合を維持したたまま受信信号を複数に分配する分配器が用いられており、この分配器としては従来から各種のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の従来の分配器について以下に簡単に説明する。
図８は従来の分配器の構成を示す回路であり、図８（Ａ）は分布定数回路を用いて構成したウイルキンソン型の分配器を示し、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示すウイルキンソン型分配器を集中定数回路で構成した分配器を示し、図８（Ｃ）は抵抗を用いた分配器を示す。なお、以下では、入力信号を２分配する分配器について説明する。

図８（Ａ）に示す従来分配器１００Ａは、１つの入力ポートＰｉｎと、２つの出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２とを備え、入力ポートＰｉｎと、各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２の間が、伝送対象の高周波信号の周波数に対しλ／４の電気長（＝線路長／高周波信号の波長）となる長さにマイクロストリップラインを用いて形成された、λ／４移相器としての伝送線路１０１Ａ、１０２Ａで接続され、これらの伝送線路１０１Ａ、１０２Ａが、分岐点１０３Ａで相互に接続されて入力ポートＰｉｎに接続されている。また、それぞれの伝送線路１０１Ａ、１０２Ａのインピーダンスは入力ポートＰｉｎの特性インピーダンスＺ₀（例えば５０Ω）の２^1/2倍（２の平方根倍）とされている。これらの伝送線路１０１Ａ、１０２Ａがインピーダンス整合部として作用することにより、分岐点１０３Ａから各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２をみたときのインピーダンスが特性インピーダンスＺ₀に整合するようになっている。

さらに、従来分配器１００Ａは、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２の間に、入力ポートＰｉｎの特性インピーダンスＺ₀の２倍となる整合抵抗１０４Ａが接続されている。したがって、２つの出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２の間には、分岐点１０３Ａで相互に接続された２本の伝送線路１０１Ａ、１０２Ａを通る経路と、整合抵抗１０４Ａだけを通る経路の２系統の経路が並列に形成される。伝送線路１０１Ａ、１０２Ａを通る経路の線路長はλ／２であるため、整合抵抗１０４Ａだけを通る経路に対して位相が反転し、この結果、各経路を通る信号が相殺され、各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２の間でのアイソレーションが与えられる。

このような構成の従来分配器１００Ａの入力ポートＰｉｎ、及び、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに規定のインピーダンス（すなわち、特性インピーダンスＺ₀と同じインピーダンス）を接続して使用した場合、入力ポートＰｉｎから入力された信号が２分配され、それぞれの出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２から同位相で出力される。このとき、電力も分配されるため、−３ｄＢ(実際には伝播損失分だけさらにレベルは低下する)の同一レベルの信号がそれぞれの出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２から出力される。また、この従来分配器１００Ａは、入力ポートＰｉｎと各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２との間の定在波比ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）が良好な値を示す。

図８（Ｂ）に示す従来分配器１００Ｂは、上述した従来分配器１００Ａの伝送線路１０１Ａ、１０２Ａを集中定数回路により構成したものである。すなわち、入力ポートＰｉｎと、各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２の間が、伝送線路１０１Ａ、１０２Ａで接続され、それぞれの伝送線路１０１Ａ、１０２Ａの分岐点１０３Ｂと、各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２との間に、キャパシタ１０４Ｂ、１０６Ｂ及びインダクタンス１０５Ｂからなるλ／４位相器１０７Ｂがそれぞれ設けられており、また、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２の間が整合抵抗１０８Ｂにより接続されている。
このような構成の従来分配器１００Ｂは、λ／４位相器１０７Ｂの各素子の値を伝送対象の信号に基づいて規定することで、上述した従来分配器１００Ａと同じ特性を有する。

図８（Ｃ）に示す従来分配器１００Ｃは、抵抗素子を用いてインピーダンスの整合をとるようにした回路であり、特性インピーダンスＺ₀に対して整合がとれるように決定された同一抵抗値（詳細にはＺ₀／３のインピーダンス）の３つの抵抗素子１０１ＣがＹ型（スター型）に接続され、それぞれの抵抗素子１０１Ｃの端部が入力ポートＰｉｎ、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に接続されている。特性インピーダンスが５０Ωの場合は、約１８Ωの抵抗値を有する抵抗素子１０１Ｃが一般に用いられる。
この従来分配器１００Ｃにおいては、２分配によって信号レベルが３ｄＢ低下し、さらには抵抗素子による損失が３ｄＢ加わるため、信号の通過損失は６ｄＢとなり、上述したウイルキンソン型の従来分配器１００Ａ、１００Ｂに比べて損失は大きくなるが、抵抗素子１０１Ｃを使用しているため、特性が伝送対象の信号の周波数に依存せず、直流から高周波までの広い周波数帯域の信号の分配に使用することが可能であり、また、制作が比較的容易であるなどの特徴を有する。
上記従来分配器１００Ａ〜１００Ｃは、いずれも例えば５０Ωといった規定のインピーダンスを入力ポートＰｉｎ、及び、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続して使用することで、通常、その性能が理論通り得られる事になる。
特開平１０−３０３６１７号公報

しかしながら、上記従来分配器１００Ａ〜１００Ｃにおいては、規定のインピーダンスを有する回路を入力ポートＰｉｎ、及び、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続しても、次のような場合には所望の性能が得られないことがある。
すなわち、図９（Ａ）に示すように、従来分配器１００Ａ〜１００Ｃのいずれかの従来分配器１００に対し、その出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれにスイッチ回路１２０を介して、後段回路の一例たる増幅器１２１が接続されており、入力ポートＰｉｎに接続されるインピーダンス及び２つの増幅器１２１の入力インピーダンスが規定のインピーダンス(例えば５０Ω)の場合、２つのスイッチ回路１２０が共に閉成しているときには、入力ポートＰｉｎから入力された信号は問題なく出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に分配され、各増幅器１２１により増幅されて出力される。

しかしながら、図９（Ｂ）に示すように、例えば２つのスイッチ回路１２０のうち、出力ポートＰｏｕｔ１側のスイッチ回路１２０だけが開成しているときには、出力ポートＰｏｕｔ１に接続されるインピーダンスが非常に大きいインピーダンス（開放状態）となり、また、一方の出力ポートＰｏｕｔ２には規定のインピーダンス（例えば５０Ω）が接続されている状態となるため、所望の特性が得られなくなる。

図１０に、図９に示した回路の別例を示す。
この図（Ａ）に示すように、バイアス電圧Ｖｄがスイッチ回路１３０を介して供給される増幅器１３１が、従来分配器１００の出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続されている。増幅器１３１は、スイッチ回路１３０が閉成している場合には、バイアス電圧Ｖｄが供給されて動作状態となり、その入力インピーダンスは規定のインピーダンス（例えば５０Ω）となる。したがって、２つのスイッチ回路１３０が共に閉成し、増幅器１３１のそれぞれが動作状態にある場合は、インピーダンス整合が図られ、所望の特性が得られる。

一方、増幅器１３１は、スイッチ回路１３０が開成してバイアス電圧Ｖｄが供給されず、非動作状態となった場合、入力インピーダンスは、例えば数キロΩ〜数十キロΩといった非常に高いインピーダンスとなる。したがって、図１０（Ｂ）に示すように、例えば２つのスイッチ回路１３０のうち、出力ポートＰｏｕｔ１に接続されたアンプ１３１にバイアス電圧Ｖｄを供給するスイッチ回路１３０だけが開成しているときには、出力ポートＰｏｕｔ１に接続されるインピーダンスが非常に大きくなるのに対して、出力ポートＰｏｕｔ２には規定のインピーダンス（例えば５０Ω）が接続されている状態となるため、図９（Ｂ）に示した回路と同様に、所望の特性が得られなくなる。

次いで、上記のように従来分配器１００の例えば出力ポートＰｏｕｔ１に接続されているインピーダンスが他方の出力ポートＰｏｕｔ２に接続されている規定のインピーダンス（例えば５０Ω）よりも高くなった場合、従来分配器１００の性能にどういった影響を及ぼすかを説明する。なお、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続するインピーダンスは逆であっても良い。

図１１及び図１２はそれぞれ、前掲図１０に示す回路の特性を示す図であり、図１１は前掲図１０（Ａ）に示す回路状態の特性を示し、また、図１２は前掲図１０（Ｂ）に示す回路状態の特性を示す。また、図１１及び図１２のそれぞれにおいて、（Ａ）は入力ポートＰｉｎからみたインピーダンスの軌跡を示すスミスチャートであり、（Ｂ）は入力ポートＰｉｎから各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２への通過特性を示す。なお、これらの図では、中心周波数を１ＧＨｚとし５００ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚまでの周波数帯域における特性を示し、また、前掲図１０に示す回路の従来分配器１００に、前掲図８（Ａ）に示した分布定数回路型のウイルキンソン型分配器である従来分配器１００Ａを１ＧＨｚの高周波信号に最適化したものを用いており、その特性インピーダンスＺ₀を５０Ωとしている。

前掲図１０（Ａ）に示す回路においては、各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２には共に規定のインピーダンス（＝特性インピーダンスＺ₀＝５０Ω）が接続されるため、図４（Ａ）に示すように、入力ポートＰｉｎからみたインピーダンスは、プロットＸ１で示す１ＧＨｚの信号に対して、特性インピーダンスＺ₀と同じ５０Ωとなり、定在波比ＶＳＷＲ＝１という良好な性能を発揮する。
また、図４（Ｂ）に示すように、入力ポートＰｉｎから各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２への通過特性においても、入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ１への通過特性と、入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ２への通過特性とが共に一致し、また、１ＧＨｚの周波数の信号に対しては、通過損失が−３ｄＢ程度となり良好な値を示す。また、通過特性においては、０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの周波数帯域内での変動幅が約０．２６ｄＢと十分小さな値であり周波数特性も良好となる。

これに対し、前掲図１０（Ｂ）に示す回路においては、出力ポートＰｏｕｔ１に接続されているアンプ１３１が非動作状態であるため、この出力ポートＰｏｕｔ１には例えば１０ｋΩのインピーダンスが接続され、また、一方の出力ポートＰｏｕｔ２に接続されているアンプ１３１は動作状態であるため、この出力ポートＰｏｕｔ２には規定のインピーダンス（＝特性インピーダンスＺ₀＝５０Ω）が接続された状態となる。
この状態においては、図１２（Ａ）に示すように、入力ポートＰｉｎからみたインピーダンスは、０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの周波数の全ての信号に対し、特性インピ一ダンスＺ₀である５０Ωから外れてしまっており、また、プロットＸ２で示す１ＧＨｚの信号に対しては、定在波比ＶＳＷＲ＝３と悪化している。
また、図１２（Ｂ）に示すように、入力ポートＰｉｎから各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２への通過特性においても、入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ１への通過特性は、非動作状態のアンプ１３１の入力インピーダンスが１０ｋΩとなるため、インピーダンス不整合により約−２０ｄＢと非常に小さな値となる。ただし、実際には、この出力ポートＰｏｕｔ１は、アンプ１３１を非動作状態として使用しないため、この出力ポートＰｏｕｔ１への通過損失は問題にならない。
しかしながら、出力ポートＰｏｕｔ２は、動作状態のアンプ１３１を接続して使用するポートであるが、入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ２への通過特性は、１ＧＨｚの信号に対しては略−３ｄＢとなるものの、１ＧＨｚよりも低周波側及び高周波側で損失が変動し、０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの周波数帯域内での変動幅が約１．３ｄＢとなって周波数特性が悪化してまっている。

以上のように、従来分配器１００においては、その出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に、入力インピーダンスが可変し得る後段回路が接続された場合、その後段回路のインピーダンスが可変することで、定在波比ＶＳＷＲが悪化し、また、周波数特性も悪化するという問題がある。
なお、前掲図１０に示す回路を例にして従来分配器１００の技術的課題を説明したが、前掲図９に示す回路においても同様な技術的課題を有する。ときに、この図９に示す回路においては、スイッチ回路１２０が開成することで、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に接続されるインピーダンスが開放状態となるため、その問題の程度はより深刻となる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、出力ポートに接続された後段回路のインピーダンスが変動した場合でも、定在波比、及び、通過特性の周波数特性の悪化を低減することができる分配器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、１つの入力ポートと、後段回路が接続される２つの出力ポートとを有し、前記入力ポートから入力された信号を前記２つの出力ポートに分配して出力する分配器であって、前記入力ポートから分岐した２つの出力端を有し、入力ポートからみたインピーダンスを、前記後段回路の第１インピーダンスに整合する分配回路を備え、前記２つの出力端のそれぞれに、互いに等しい電気長及び所定の第２インピーダンスを有する移相器を設け、前記移相器の出力端のそれぞれを前記出力ポートに接続したことを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記２つの出力ポートのそれぞれに接続される後段回路は、動作状態の入力インピーダンスが前記第１インピーダンスとなる増幅器であり、前記増幅器は、駆動電源の供給／遮断が制御可能に構成され、前記駆動電源が遮断され非動作状態となった場合に、前記入力インピーダンスが増大することを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記後段回路は、スイッチ回路を介して前記２つの出力ポートのそれぞれに接続され、前記スイッチ回路は、前記後段回路と前記出力ポートとを切断した場合、前記出力ポートを開放状態にすることを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記分配回路は、前記入力ポートと前２つの記出力端のそれぞれとの間に設けられたλ／４移相器と、前記２つの出力端の間に設けられた抵抗素子とを有するウイルキンソン型の回路、或いは、同一抵抗値を有する３つの抵抗素子をＹ型に接続し、これらの抵抗素子のそれぞれの端部に前記入力ポート、及び、前記２つの出力端がそれぞれ接続された回路であることを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記分配回路が備えるλ／４移相器、及び、前記分配回路の出力端のそれぞれに接続された移相器は、マイクロストリップラインで形成された伝送線路を有していることを特徴とする。

本発明によれば、２つの出力ポートのそれぞれに接続された後段回路のインピーダンスが、互いに同じ構成の移相器により位相変化を受けてインピーダンス変換されるため、後段回路のいずれかのインピーダンスが、第１インピーダンスより非常に大きくなった場合でも、定在波比の悪化、及び、入力ポートから第１インピーダンスが接続された方の出力ポートまでの通過特性の周波数に対する変動幅を抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る分配器１の構成を示す回路図である。
この図に示すように、分配器１は、分配回路１０と、この分配回路１０のそれぞれの信号出力端であるノードＮ１、Ｎ２のそれぞれに接続された２つの移相器１３、１４とを有し、各移相器１３、１４の出力端部が分配器１の出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２として構成されている。

分配回路１０は、例えば分布定数回路を用いて構成したウイルキンソン型の分配器と略同一の構成を示している。すなわち、分配回路１０は、入力ポートＰｉｎから分岐点１５で分岐し、各ノードＮ１、Ｎ２に至る経路１６、１７と、これらの経路１６、１７のそれぞれに設けられ、伝送対象の高周波信号の周波数に対しλ／４の電気長Ｌａ（＝線路長／高周波信号の波長）を有し、例えばマイクロストリップラインを用いて形成された、インピーダンスＺａを有する、λ／４移相器としての伝送線路１８、１９と、ノードＮ１、Ｎ２の間に設けられた整合抵抗２０とを備えている。
伝送線路１８、１９のそれぞれのインピーダンスＺａは、分配器１の分配数Ｍと、特性インピーダンスＺ₀とを用いてＺａ＝Ｍ^1/2×Ｚ₀として規定され、また、整合抵抗２０のインピーダンスＺｂは、特性インピーダンスＺ₀の２倍に設定されている。

このような構成の分配回路１０においては、分岐点１５からノードＮ１、Ｎ２のそれぞれをみたときのインピーダンスが特性インピーダンスＺ₀に整合し、また、各経路１６、１７にλ／４の電気長Ｌを有する２つの伝送線路１８、１９が介在することで、ノードＮ１、Ｎ２間のアイソレーションが図られている。
ノードＮ１、Ｎ２のそれぞれに接続された移相器１３、１４は共に、例えばマイクロストリップラインを用いて形成され、伝送対象の信号の周波数に対してλ／４の電気長Ｌｃを有し、なおかつ、所定のインピーダンスＺｃを有している。
なお、分布定数回路を用いて分配回路１０を構成したが、集中定数回路を用いて構成しても良い。また、分配回路１０は、ウイルキンソン型の回路に限らず、前掲図８（Ｃ）に示した、抵抗を用いた回路であっても良い。

次いで、図２に示すように、分配器１において、分配対象の高周波信号の周波数ｆ₀を１ＧＨｚとし、また、分配回路１０の特性インピーダンスＺ₀を５０Ω、移相器１３、１４のそれぞれのインピーダンスＺｃを７０Ωとし、さらに、出力ポートＰｏｕｔ１に５０ΩのインピーダンスＺｄを有する後段回路２１を接続し、また、出力ポートＰｏｕｔ２に１ｋΩのインピーダンスＺｅを有する後段回路２２を接続した場合の動作を図３に示すスミスチャートを参照して説明する。

分配器１の出力ポートＰｏｕｔ１には、５０ΩのインピーダンスＺｄの後段回路２１が接続されているため、ノードＮ１に接続された移相器１３と出力ポートＰｏｕｔ１との間のノードＮ３から出力ポートＰｏｕｔ１側をみたインピーダンスは５０Ωであり、図３に示すスミスチャートにおいては点Ｕ１にプロットされ、また、その点Ｕ１（すなわちノードＮ３）では定在波比ＶＳＷＲ＝１となる。
一方、出力ポートＰｏｕｔ２には１ｋΩのインピーダンスＺｅを有する後段回路２２が接続されており、ノードＮ２に接続された移相器１４と出力ポートＰｏｕｔ２との間のノードＮ４から出力ポートＰｏｕｔ２側をみたインピーダンスは、図３に示すスミスチャートでは点Ｕ２にプロットされ、定在波比ＶＳＷＲ＝２０となる。
また、分配器１のノードＮ１から出力ポートＰｏｕｔ１側を見たインピーダンスは、図３に示すスミスチャートでは点Ｕ３にプロットされ、定在波比ＶＳＷＲ＝４となる。同様に、ノードＮ２から出力ポートＰｏｕｔ２側を見たインピーダンスは、図３に示すスミスチャートでは点Ｕ４にプロットされ、定在波比ＶＳＷＲ＝５となる。

以上のことから、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続された５０Ω及び１ｋΩのインピーダンスＺｄ、Ｚｅは、互いに同じ構成の移相器１３、１４によりλ／４の位相変化を受けてインピーダンス変換される。その結果、ノードＮ３、Ｎ４での定在波比はそれぞれ定在波比ＶＳＷＲ＝１と定在波比ＶＳＷＲ＝２０であったのに対し、ノードＮ１、Ｎ２での定在波比はそれぞれ、定在波比ＶＳＷＲ＝４と定在波比ＶＳＷＲ＝５になる。

ノードＮ３での定在波比ＶＳＷＲは、ノードＮ１での定在波比ＶＳＷＲと比べて、その値が「１」から「４」に悪化したものの、ノードＮ３、Ｎ４間の定在波比ＶＳＷＲの差の値「１９」は、移相器１３、１４が介在することでノードＮ１、Ｎ２間では、定在波比ＶＳＷＲの差の値が「１」となる。
このことは、ノードＮ１、Ｎ２における定在波比ＶＳＷＲが、移相器１３、１４が接続されていない場合に比べて両ノードＮ１、Ｎ２とも同等の定在波比ＶＳＷＲとなり、移相器１３、１４が接続されていない場合に比べ、より良好な状態で動作できる事を意味している。
なお、図３に示すインピーダンス軌跡は７０Ωの特性インピーダンスをもつ移相器で移相を変化させた場合の軌跡を示している。

次いで、図４に示すように、本実施形態に係る分配器１に後段回路２１、２２としてアンプ（増幅器）３１、３２を接続した応用回路２について説明する。
それぞれの増幅器３１、３２は、スイッチ回路３０を介してバイアス電圧Ｖｄが供給されており、スイッチ回路３０が閉成している場合に動作状態となって入力インピーダンスＺｆが５０Ωとなり、また、スイッチ回路３０が開成している場合には非動作状態となって入力インピーダンスＺｆが１０ｋΩとなる。

図４（Ａ）は、応用回路２が備える２つのスイッチ回路３０が共に閉成して増幅器３１、３２のそれぞれが共に動作状態である場合を示し、その場合の応用回路２の特性を図５に示す。この図５において、（Ａ）は、は入力ポートＰｉｎからみたインピーダンスの軌跡を示すスミスチャートであり、（Ｂ）は入力ポートＰｉｎから各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２への通過特性を示す。なお、これらの図では、中心周波数を１ＧＨｚとし５００ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚまでの周波数帯域における特性を示している。
図５（Ａ）に示すように、入力ポートＰｉｎにおける定在波比ＶＳＷＲは１ＧＨｚの高周波信号に対して定在波比ＶＳＷＲ＝２となり、また、入力ポートＰｉｎから各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２への通過特性は、入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ１への通過特性と、入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ２への通過特性とが共に一致し、１ＧＨｚの高周波信号の通過損失は−３．５ｄＢとなっている。また、また、通過特性においては、０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの周波数帯域内での変動幅が約０．２３ｄＢとなる。

一方、図４（Ｂ）に示すように、出力ポートＰｏｕｔ１に接続されているアンプ３１へのバイアス電圧Ｖｄの供給が停止し、このアンプ３１が非動作状態である場合、図６（Ａ）に示すように、入力ポートＰｉｎにおける１ＧＨｚの高周波信号に対する定在波比ＶＳＷＲ＝２となる。

また、図６（Ｂ）に示すように、入力ポートＰｉｎから各出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２への通過特性において、入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ１への通過特性は、非動作状態のアンプ３１の入力インピーダンスが１０ｋΩとなるため、インピーダンス不整合により−１７ｄＢと小さな値となる。ただし、実際には、この出力ポートＰｏｕｔ１は、アンプ３１を非動作状態として使用しないため、この出力ポートＰｏｕｔ１への通過損失は問題にならない。
一方、出力ポートＰｏｕｔ２は、動作状態のアンプ３２を接続して使用するポートである。入力ポートＰｉｎから出力ポートＰｏｕｔ２への通過特性は、１ＧＨｚの信号に対しては、図４（Ａ）に示した回路状態と同じ、−３．５ｄＢであり０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの周波数帯域内での変動幅は約０．８ｄＢとなる。

すなわち、本実施形態の応用回路２は、前掲図１０に示した従来の回路と比較すると、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続される入力インピーダンスが共に５０Ωである場合、入力ポートＰｉｎにおける定在波比ＶＳＷＲは、従来の回路が定在波比ＶＳＷＲ＝１であるのに対して、本実施形態の応用回路２ではＶＳＷＲ＝２となっており、また、通過特性においては、従来の回路の通過損失が−３．０１ｄＢであるのに対して、本実施形態の応用回路２の通過損失は−３．５ｄＢとなっている。

また、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のいずれか一方に１０ｋΩの入力インピーダンスを接続した場合を比較すると、入力ポートＰｉｎにおける定在波比ＶＳＷＲは、従来の回路が定在波比ＶＳＷＲ＝３であるのに対して、本実施形態の応用回路２ではＶＳＷＲ＝２となって、その値が向上している。また、通過特性は、動作状態のアンプ３１、３３が接続されている出力ポートＰｏｕｔ２において、従来の回路の通過損失が−３．０１ｄＢであるのに対して、本実施形態の応用回路２の通過損失は−３．５ｄＢであるが、０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの周波数帯域内での変動幅については、従来の回路が１．３ｄＢであったのに対し、本実施形態に係る応用回路２では０．８ｄＢであり、その値が向上している。

以上をまとめると、本実施形態の応用回路２においては、従来の回路と比較して、通過損失が０．５ｄＢ増加し、また、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に接続されている入力インピーダンスが共に５０Ωの場合は、入力ポートＰｉｎの定在波比ＶＳＷＲの値が「１」から「２」に悪化するものの、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に接続されている入力インピーダンスのいずれかが１０ｋΩと大きくなると、入力ポートＰｉｎの定在波比ＶＳＷＲの値が「３」から「２」に改善し、また、通過特性においては、０．５ＧＨｚ〜１．５ＧＨｚの広い周波数帯域内での通過損失の変動幅が小さくなり、周波数特性が改善される。
また、本実施形態の応用回路２での３．５ｄＢという値の通過損失は、後段回路２１、２２としてアンプ３１、３２を接続しているため、それらの増幅機能により十分補えるレベルであり、また、入力ポートＰｉｎにおける定在波比ＶＳＷＲ＝２という値も大きな問題とはならない。

このように、本実施の形態によれば、分配回路１０の出力端であるノードＮ１、Ｎ２のそれぞれに、λ／４の電気長Ｌｃ及び所定のインピーダンスＺｃを有する移相器１３、１４を設け、各移相器１３、１４の出力端のそれぞれを出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２に接続しているため、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続された後段回路２１、２２のインピーダンスＺｄ、Ｚｅは、互いに同じ構成の移相器１３、１４によりλ／４の位相変化を受けてインピーダンス変換される。
これにより、後段回路２１、２２のインピーダンスＺｄ、Ｚｅのいずれかが、規定のインピーダンス（特性インピーダンスＺ₀）より非常に大きな値となった場合でも、ノードＮ１、Ｎ２での定在波比の悪化、及び、入力ポートＰｉｎから規定のインピーダンスが接続された方の出力ポートＰｏｕｔ１又はＰｏｕｔ２までの通過特性の周波数による変動を抑制することができる。

特に、本実施形態によれば、後段回路２１、２２として、非動作状態時に入力インピーダンスが非常に大きくなるアンプ３１、３２を備える場合でも、定在波比の悪化、及び、入力ポートＰｉｎから動作状態のアンプ３１又は３２が接続されている方の出力ポートＰｏｕｔ１又はＰｏｕｔ２までの通過特性の周波数による変動を抑制することができるため、定在波比の悪化、及び、通過特性の変動が抑制可能な、いわゆるブースターを提供することができる。

なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上述した実施形態において、分配器１の後段回路２１、２２として、動作状態／非動作状態の２状態を取り得るアンプ３１、３２が接続された応用回路２を示したが、これに限らない。図７に示すように、後段回路２１、２２としてアンプ４１、４２を、スイッチ回路４０を介して２つの出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２のそれぞれに接続する構成としても良い。このスイッチ回路４０は、開成した場合、アンプ４１、４２と出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２とを切断し、出力ポートＰｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２を開放状態にするため、非常に大きなインピーダンスが接続されることとなるが、この場合でも、互いに同じ構成の移相器１３、１４により、定在波比の悪化、及び、通過特性の変動が抑制される。

また例えば、上述した実施形態において、移相器１３、１４の特性インピーダンスＺｃを７０Ωとしたが、これに限らず、また、非動作状態のアンプ３１、３２の入力インピーダンスＺｆを１０ｋΩとした、これに限らない。
すなわち、本発明の趣旨を逸脱しないかぎり、移相器１４、１４の特性インピーダンスＺｃの値や、後段回路２１、２２の入力インピーダンスＺｆを適宜に設定可能である。

本発明の実施形態に係る分配器の構成を示す回路図である。 分配器の具体的な構成を示す回路図である。 分配器の動作特性を示すスミスチャートである。 分配器を備える応用回路の回路図であり、（Ａ）は後段回路の増幅器が共に動作状態である場合を示し、（Ｂ）は後段回路の増幅器の一方が非動作状態である場合を示す。 図４（Ａ）に示す応用回路の特性を示す図であり、（Ａ）は入力ポートからみたインピーダンスの軌跡を示すスミスチャートであり、（Ｂ）は入力ポートから各出力ポートへの通過特性を示す。 図４（Ｂ）に示す応用回路の特性を示す図であり、（Ａ）は入力ポートからみたインピーダンスの軌跡を示すスミスチャートであり、（Ｂ）は入力ポートから各出力ポートへの通過特性を示す。 分配器を備える応用回路の他の態様を示す回路図であり、（Ａ）は後段回路の増幅器を接続するスイッチ回路が共に閉成状態である場合を示し、（Ｂ）はスイッチ回路の一方が開成状態である場合を示す。 従来の分配器の回路図であり、（Ａ）は分布定数回路を用いて構成したウイルキンソン型の分配器を示し、（Ｂ）は分布定数回路を用いて構成したウイルキンソン型の分配器を示し、（Ｃ）は抵抗型の分配器を示す。 従来の分配器の２つの出力ポートのそれぞれに後段回路としてのアンプを接続した回路図を示し、（Ａ）は両方のアンプが接続されている状態を示し、（Ｂ）は一方のアンプが断線している状態を示す。 図９に示す回路の別例を示す図であり、（Ａ）は両方のアンプが動作状態の場合を示し、（Ｂ）は一方のアンプが非動作状態である場合を示す。 図１０（Ａ）に示す応用回路の特性を示す図であり、（Ａ）は入力ポートからみたインピーダンスの軌跡を示すスミスチャートであり、（Ｂ）は入力ポートから各出力ポートへの通過特性を示す。 図１０（Ｂ）に示す応用回路の特性を示す図であり、（Ａ）は入力ポートからみたインピーダンスの軌跡を示すスミスチャートであり、（Ｂ）は入力ポートから各出力ポートへの通過特性を示す。

符号の説明

１ 分配器
２ 応用回路
１０ 分配回路
１３、１４ 移相器
１８、１９ 伝送線路
２０ 整合抵抗
２１、２２ 後段回路
Ｐｉｎ 入力ポート
Ｐｏｕｔ１、Ｐｏｕｔ２ 出力ポート
Ｎ１、Ｎ２ ノード（出力端）
Ｚ０ 特性インピーダンス
３０ スイッチ回路
３１、３２ アンプ（増幅器）
４０ スイッチ回路
４１ アンプ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 従来分配器
Ｌａ、Ｌｃ 電気長
ＶＳＷＲ 定在波比
Ｚａ〜Ｚｆ インピーダンス

Claims (5)

1. １つの入力ポートと、後段回路が接続される２つの出力ポートとを有し、前記入力ポートから入力された信号を前記２つの出力ポートに分配して出力する分配器であって、
   前記入力ポートから分岐した２つの出力端を有し、入力ポートからみたインピーダンスを、前記後段回路の第１インピーダンスに整合する分配回路を備え、
   前記２つの出力端のそれぞれに、互いに等しい電気長及び所定の第２インピーダンスを有する移相器を設け、前記移相器の出力端のそれぞれを前記出力ポートに接続した
   ことを特徴とする分配器。
2. 請求項１に記載の分配器において、
   前記２つの出力ポートのそれぞれに接続される後段回路は、動作状態の入力インピーダンスが前記第１インピーダンスとなる増幅器であり、
   前記増幅器は、駆動電源の供給／遮断が制御可能に構成され、前記駆動電源が遮断され非動作状態となった場合に、前記入力インピーダンスが増大する
   ことを特徴とする分配器。
3. 請求項１に記載の分配器において、
   前記後段回路は、スイッチ回路を介して前記２つの出力ポートのそれぞれに接続され、前記スイッチ回路は、前記後段回路と前記出力ポートとを切断した場合、前記出力ポートを開放状態にすることを特徴とする分配器。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の分配器において、
   前記分配回路は、
   前記入力ポートと前２つの記出力端のそれぞれとの間に設けられたλ／４移相器と、前記２つの出力端の間に設けられた抵抗素子とを有するウイルキンソン型の回路、或いは、
   同一抵抗値を有する３つの抵抗素子をＹ型に接続し、これらの抵抗素子のそれぞれの端部に前記入力ポート、及び、前記２つの出力端がそれぞれ接続された回路である
   ことを特徴とする分配器。
5. 請求項４に記載の分配器において、
   前記分配回路が備えるλ／４移相器、及び、前記分配回路の出力端のそれぞれに接続された移相器は、マイクロストリップラインで形成された伝送線路を有していることを特徴とする分配器。

Images