JP2011091644A - High frequency device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波信号を処理する高周波機器に関し、特に方向性結合器を備える高周波機器に関する。 The present invention relates to a high-frequency device that processes a high-frequency signal, and particularly to a high-frequency device including a directional coupler.
高周波信号を処理する高周波機器の中には、高周波信号を分岐する方向性結合器を備えるものがある。高周波信号を分岐する方向性結合器として、例えば、バランを用いた方向性結合器が一般的によく利用されている。ところが、バランを用いた方向性結合器では、取り扱う高周波信号が高レベルである場合、バランのコアが磁化してしまい、その結果、歪みやスプリアスが発生してしまうことがある。また、バランは、コアに巻線を巻き付ける際の巻き付けバラツキがバランの特性に大きく影響を及ぼすという問題や、取り扱う高周波信号の周波数が高くなるにつれてバランの特性が安定しなくなるという問題を有している。 Some high-frequency devices that process high-frequency signals include a directional coupler that branches high-frequency signals. As a directional coupler for branching a high-frequency signal, for example, a directional coupler using a balun is commonly used. However, in a directional coupler using a balun, when the high-frequency signal to be handled is at a high level, the balun core may be magnetized, resulting in distortion and spurious. In addition, the balun has the problem that the winding variation when winding the winding around the core greatly affects the characteristics of the balun, and the problem that the balun characteristics become unstable as the frequency of the high-frequency signal to be handled increases. Yes.
一方、幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器も一般的によく利用されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器では、分岐線路の一部を希望周波数の1/4波長の長さとし、幹線線路の一部と分岐線路の一部とを平行に近接配置して電磁気的に結合させる。これにより、分岐線路の一部が希望周波数の高周波信号に対してアンテナとして機能し、希望周波数の高周波信号の一部が幹線線路から分岐線路に抜き取られる。 On the other hand, a directional coupler having a configuration in which a part of a main line and a part of a branch line are electromagnetically coupled is also commonly used (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In a directional coupler having a configuration in which a part of a main line and a part of a branch line are electromagnetically coupled, a part of the branch line has a length of 1/4 wavelength of a desired frequency, and a part of the main line And a part of the branch line are arranged close to each other in parallel and are electromagnetically coupled. Thereby, a part of the branch line functions as an antenna for the high-frequency signal of the desired frequency, and a part of the high-frequency signal of the desired frequency is extracted from the main line to the branch line.
分岐信号が狭帯域である場合、上記の希望周波数を分岐信号の周波数にすれば何ら問題ない。しかしながら、分岐信号が広帯域である場合、上記の希望周波数を分岐信号の帯域内のどの周波数に設定しても、分岐信号の周波数依存性が大きくなってしまうという問題がある。 When the branch signal has a narrow band, there is no problem if the desired frequency is set to the frequency of the branch signal. However, when the branch signal has a wide band, there is a problem that the frequency dependency of the branch signal is increased even if the desired frequency is set to any frequency within the band of the branch signal.
本発明は、上記の状況に鑑み、広帯域にわたって周波数依存性が小さい分岐信号を得ることができる高周波機器を提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a high-frequency device capable of obtaining a branch signal having a small frequency dependency over a wide band.
上記目的を達成するために本発明に係る高周波機器は、幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している方向性結合器と、前記方向性結合器により前記幹線線路の一部から抜き取られ前記分岐線路の一部から伝送される所定の広帯域の高周波信号の周波数特性を前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなるように補正する周波数補正部とを備える構成とする。 In order to achieve the above object, a high-frequency device according to the present invention includes a directional coupler in which a part of a main line and a part of a branch line are electromagnetically coupled, and the main line by the directional coupler. And a frequency correction unit that corrects the frequency characteristics of a predetermined broadband high-frequency signal extracted from a part of the branch line and transmitted from a part of the branch line so that frequency dependence is reduced over the predetermined broadband. .
前記周波数補正部の構成例としては、イコライザと、アッテネータとを有する構成が挙げられる。 A configuration example of the frequency correction unit includes a configuration having an equalizer and an attenuator.
前記方向性結合器の小型化を図る観点から、前記分岐線路の一部を、前記所定の広帯域の上限周波数の1/4波長の長さとすることが望ましい。しかしながら、前記所定の広帯域の範囲や前記方向性結合器の分岐側周波数特性により、前記分岐線路の一部を前記所定の広帯域の上限周波数の1/4波長の長さにすると、前記所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうことがある。そこで、前記分岐線路の一部を前記所定の広帯域の上限周波数の1/4波長の長さにすると、前記所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうような場合には、前記分岐線路の一部を、前記所定の広帯域の上限周波数より低い周波数の1/4波長の長さとすることが望ましい。これにより、前記所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が上限周波数での端子間結合損失とほぼ同じレベルになるようにすることができる。 From the viewpoint of reducing the size of the directional coupler, it is preferable that a part of the branch line has a length of ¼ wavelength of the predetermined broadband upper limit frequency. However, if a part of the branch line has a length of ¼ wavelength of the upper limit frequency of the predetermined wide band due to the predetermined wide band range or the branch side frequency characteristic of the directional coupler, the predetermined wide band In some cases, the coupling loss between terminals at the lower limit frequency becomes larger than the desired coupling loss between terminals. Therefore, when a part of the branch line is made a length of ¼ wavelength of the predetermined broadband upper limit frequency, the inter-terminal coupling loss at the predetermined broadband lower limit frequency is larger than the desired inter-terminal coupling loss. In such a case, it is desirable that a part of the branch line has a length of a quarter wavelength of a frequency lower than the predetermined upper limit frequency of the wide band. As a result, the inter-terminal coupling loss at the lower limit frequency of the predetermined wide band can be made to be substantially the same level as the inter-terminal coupling loss at the upper limit frequency.
本発明に係る高周波機器によると、幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している方向性結合器と、前記方向性結合器により前記幹線線路の一部から抜き取られ前記分岐線路の一部から伝送される所定の広帯域の高周波信号の周波数特性を前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなるように補正する周波数補正部とを備える構成であるので、前記周波数補正部から出力される信号すなわち分岐信号において前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなる。 According to the high frequency device of the present invention, a directional coupler in which a part of the main line and a part of the branch line are electromagnetically coupled, and the directional coupler is extracted from a part of the main line. The frequency correction unit includes a frequency correction unit that corrects the frequency characteristics of a predetermined wide-band high-frequency signal transmitted from a part of the branch line so that frequency dependence is reduced over the predetermined wide-band. The frequency dependence of the signal output from the signal, that is, the branched signal is reduced over the predetermined wide band.
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明は高周波信号を処理する高周波機器全般に適用することができるが、ここでは、高周波機器の一例であるRF送信機に本発明を適用した場合と、高周波機器の他の例であるRF増幅器に本発明を適用した場合とを例に挙げて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention can be applied to all high-frequency devices that process high-frequency signals. Here, the present invention is applied to an RF transmitter that is an example of the high-frequency device, and an RF amplifier that is another example of the high-frequency device. The case where the present invention is applied to will be described as an example.
まず、高周波機器の一例であるRF送信機に本発明を適用した場合について説明する。本発明の一実施形態に係るRF送信機の概略構成例を図1に示す。図1に示す本発明の一実施形態に係るRF送信機は、幹線線路の一部1と分岐線路の一部2とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器と、終端抵抗3と、アッテネータ(Attenuator)4と、イコライザ(Equalizer)5と、出力端子T1と、モニタ端子T2と、入力信号処理回路6と、アンプ7と、バンドパスフィルタ8と、アイソレータ9とを備えている。なお、本実施形態では、幹線線路、分岐線路はそれぞれマイクロストリップラインで構成されている。
First, a case where the present invention is applied to an RF transmitter that is an example of a high-frequency device will be described. FIG. 1 shows a schematic configuration example of an RF transmitter according to an embodiment of the present invention. An RF transmitter according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a directional coupler having a configuration in which a part 1 of a trunk line and a
入力信号処理回路6は、入力信号(例えばRF信号や光信号)を信号処理し、その信号処理の結果得られるRF信号を幹線線路に出力する。幹線線路には、入力信号処理回路6側から順に、アンプ7、バンドパスフィルタ8、及びアイソレータ9が設けられている。そして、幹線線路の終端には出力端子T1が設けられている。入力信号処理回路6から出力されたRF信号は、アンプ7によって増幅され、バンドパスフィルタ8によって帯域制限され、アイソレータ9を通過して出力端子T1から出力される。アイソレータ9は、順方向(入力信号処理回路6から出力端子T1に向かう方向)の信号は上述の通り通過させるが、逆方向の信号は遮断する。
The input
アイソレータ9と出力端子T1との間の線路の一部分である幹線線路の一部1は、上述の通り、分岐線路の一部2と電磁気的に結合しており、分岐線路の一部2とともに方向性結合器を構成している。
As described above, a part 1 of the main line that is a part of the line between the isolator 9 and the output terminal T1 is electromagnetically coupled to the
終端抵抗3の一端は分岐線路の一部2の出力端子T1と同じ側の端部に接続され、終端抵抗3の他端は接地される。終端抵抗3の抵抗値は出力端子T1のインピーダンスに揃えている。分岐線路の一部2の出力端子T1と反対側の端部からは分岐線路の残部が延出しており、分岐線路の残部には、分岐線路の一部2側から順に、アッテネータ4及びイコライザ5が設けられている。そして、分岐線路の終端にはモニタ端子T2が設けられている。
One end of the termination resistor 3 is connected to the end of the
ここで、分岐線路の一部2、アッテネータ4、及びイコライザ5に関する設定の一例について説明する。
Here, an example of setting related to the
分岐線路の一部2を所定の広帯域の上限周波数の1/4波長の長さとする。したがって、幹線線路の一部1から抜き取られ分岐線路の一部2からアッテネータ4に伝送される所定の広帯域のRF信号は、所定の広帯域の上限周波数で端子間結合損失が小さく、所定の広帯域の下限周波数で端子間結合損失が大きくなっている。このように、幹線線路から抜き取られ分岐線路の一部2からアッテネータ4に伝送される所定の広帯域のRF信号は、周波数依存性が大きくなっている。
A
続いて、アッテネータ4から出力される所定の広帯域のRF信号において所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子T2での所望の端子間結合損失に近づくように、アッテネータ4が、幹線線路の一部1から抜き取られ分岐線路の一部2からアッテネータ4に伝送される所定の広帯域のRF信号を一律に減衰する。これにより、アッテネータ4から出力される所定の広帯域のRF信号において、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失はモニタ端子T2での所望の端子間結合損失にほぼ等しくなるが、所定の広帯域の上限周波数での端子間結合損失はモニタ端子T2での所望の端子間結合損失に達しない。
Subsequently, the attenuator 4 is connected to the trunk line so that the inter-terminal coupling loss at the predetermined wide-band lower limit frequency in the predetermined wide-band RF signal output from the attenuator 4 approaches the desired inter-terminal coupling loss at the monitor terminal T2. A predetermined broadband RF signal extracted from the part 1 of the line and transmitted from the
続いて、イコライザ5から出力される所定の広帯域のRF信号において所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が極力小さくかつイコライザ5での周波数特性が方向性結合器の分岐側周波数特性と逆特性になるように、イコライザ5が、アッテネータ4から出力される所定の広帯域のRF信号の周波数特性を補正する。これにより、イコライザ5から出力されモニタ出力端子T2に伝送される所定の広帯域のRF信号すなわち所定の広帯域の分岐信号において、所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくかつ所望の端子間結合損失にほぼ等しくなる。
Subsequently, in the predetermined broadband RF signal output from the
上記のように分岐線路の一部2、アッテネータ4、及びイコライザ5を設定し、所定の広帯域の上限周波数を例えば770MHz、所定の広帯域の下限周波数を例えば470MHz、モニタ端子T2での所望の端子間結合損失を−30dBにした場合、出力端子T1での入出力間の挿入損失が図2に示すようにほぼ0dBであって、方向性結合器の分岐側周波数特性が図3に示すように所定の広帯域にわたって周波数依存性が大きいのに対して、モニタ端子T2での端子間結合損失は図4に示すように所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さく所定の広帯域にわたって所望の端子間結合損失である−30dBとほぼ一致している。なお、本発明の特徴部分であるアッテネータ4及びイコライザ5を設けなかった場合には、モニタ端子T2での端子間結合損失は図3に示すようになってしまい、モニタ端子T2での端子間結合損失は所定の広帯域にわたって周波数依存性が大きくなってしまう。幹線出力の周波数特性が広帯域にわたりフラットな特性になっており、モニタ端子T2において測定器等で周波数特性を確認する場合に、分岐出力での周波数特性もフラットとすることで、広帯域にわたり正確なレベル測定ができる。
As described above, a
また、上記のように分岐線路の一部2を所定の広帯域の上限周波数の1/4波長の長さとすることで、分岐線路の一部2の長さを短くすることができるので、方向性結合器の小型化を図ることができる。しかしながら、所定の広帯域の範囲や方向性結合器の分岐側周波数特性により、分岐線路の一部2を所定の広帯域の上限周波数の1/4波長の長さにすると、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子T2での所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうことがある。そこで、分岐線路の一部2を所定の広帯域の上限周波数の1/4波長の長さにすると、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子T2での所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうような場合には、分岐線路の一部2を所定の広帯域の上限周波数より低い周波数(例えば470MHz乃至770MHzの中心周波数620MHz)の1/4波長の長さにし、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子T2での所望の端子間結合損失よりも大きくならないようにするとよい。
Further, as described above, the length of the
次に、高周波機器の他の例であるRF増幅器に本発明を適用した場合について説明する。本発明の他の実施形態に係るRF増幅器の概略構成例を図5に示す。なお、図5において図1と同一の部分には同一の符号を付す。 Next, a case where the present invention is applied to an RF amplifier which is another example of the high-frequency device will be described. FIG. 5 shows a schematic configuration example of an RF amplifier according to another embodiment of the present invention. 5 that are the same as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
図5に示す本発明の一実施形態に係るRF増幅器は、幹線線路の一部1と分岐線路の一部2とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器と、終端抵抗3と、アッテネータ4と、イコライザ5と、出力端子T1と、モニタ端子T2と、アンプ10及び11と、アンプ10の出力信号とアンプ11の出力信号を混合して出力する混合器12とを備えている。
An RF amplifier according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 5 includes a directional coupler having a configuration in which a part 1 of a main line and a
アンプ10には第1の帯域のRF信号(例えばUHF帯の信号またはVHF帯のHigh側チャンネルの信号など)が入力され、アンプ11には第2の帯域のRF信号(例えばVHF帯の信号またはVHF帯のLow側チャンネルの信号など)が入力される。したがって、混合器12から出力される信号は、第1の帯域及び第2の帯域のRF信号(所定の広帯域のRF信号)となる。
The
混合器12より後段の構成やその部分での動作については、図1に示す本発明の一実施形態に係るRF送信機のアイソレータ9より後段のものと同一であるので、説明を省略する。
Since the configuration subsequent to the
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, the range of this invention is not limited to this, A various change can be added and implemented in the range which does not deviate from the main point of invention.
例えば、アッテネータ4とイコライザ5との配置を入れ替えても同様の効果を得ることができる。
For example, the same effect can be obtained even if the arrangement of the attenuator 4 and the
また、アッテネータ4は分岐線路側のインピーダンスを調整する役割も果たしているが、アッテネータ4を設けなくても分岐線路側のインピーダンスを所望の値に設定することができ、さらに、イコライザ5がアッテネータ4の減衰機能をも果たすような周波数特性を有するようにした場合、アッテネータ4を取り除くことができる。
The attenuator 4 also plays a role of adjusting the impedance on the branch line side. However, the impedance on the branch line side can be set to a desired value without providing the attenuator 4, and the
また、本実施形態では、方向性結合器の幹線線路側を通過する信号が高周波機器の出力信号であったが、方向性結合器の幹線線路側を通過する信号は他の高周波信号(例えば、高周波機器の入力信号)であってもよい。 Further, in this embodiment, the signal passing through the main line side of the directional coupler was the output signal of the high frequency device, but the signal passing through the main line side of the directional coupler is another high frequency signal (for example, High-frequency equipment input signal).
また、本実施形態では、方向性結合器の幹線線路側から分岐線路側に抜き取られ、その後、アッテネータ4及びイコライザ5によって処理された高周波信号がモニタ端子T2に出力されたが、モニタ端子T2に出力されるのではなく、他の信号処理などに利用されるようにしてもよい。
In the present embodiment, the high-frequency signal extracted from the main line side of the directional coupler to the branch line side and then processed by the attenuator 4 and the
1 幹線線路の一部
2 分岐線路の一部
3 終端抵抗
4 アッテネータ
5 イコライザ
6 入力信号処理回路
7 アンプ
8 バンドパスフィルタ
9 アイソレータ
10、11 アンプ
12 混合器
T1 出力端子
T2 モニタ端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Part of
Claims (4)
前記方向性結合器により前記幹線線路の一部から抜き取られ前記分岐線路の一部から伝送される所定の広帯域の高周波信号の周波数特性を前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなるように補正する周波数補正部とを備えることを特徴とする高周波機器。 A directional coupler in which a part of the main line and a part of the branch line are electromagnetically coupled;
The frequency characteristic of a predetermined wide-band high-frequency signal extracted from a part of the trunk line by the directional coupler and transmitted from a part of the branch line is corrected so that the frequency dependence is reduced over the predetermined wide band. A high frequency device comprising a frequency correction unit.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107039737A (en) * | 2015-12-31 | 2017-08-11 | 英飞凌科技股份有限公司 | Passive equalizer for directional coupler |
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2009
- 2009-10-22 JP JP2009243712A patent/JP2011091644A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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CN107039737A (en) * | 2015-12-31 | 2017-08-11 | 英飞凌科技股份有限公司 | Passive equalizer for directional coupler |
CN107039737B (en) * | 2015-12-31 | 2021-05-04 | 英飞凌科技股份有限公司 | Passive equalizer for directional coupler |
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