JP2011234036A - 電力合成分配器および電力合成分配器を用いた送信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の並列接続された第1の分岐側端子(113、114)と1つの第1の合成側端子(115)が第1の電力合成点(116)を介して接続された第1の分岐回路(127)と、複数の並列接続された第2の分岐側端子(133、134)と1つの第2の合成側端子(135)が第2の電力合成点(136)を介して接続された第2の分岐回路(137)とを有し、第1の合成側端子と複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、第1の電力合成点から第2の電力合成点までの長さが1/2波長の整数倍である。
【選択図】図2
Description
従来の電力合成分配器は、インピーダンス不整合による合成損、分配損はないが、故障した増幅器を取り外した端子に接続されている方向性結合器の終端抵抗で吸収される電力は損失となる。すなわち、従来の電力合成分配器では、少なくとも終端抵抗で吸収される電力分は、損失になるという問題がある。
また、本発明に係る電力合成分配器は、複数の直列接続された第1の分岐側端子と1つの第1の合成側端子が第1の電力合成点を介して接続された第1の分岐回路と、複数の直列接続された第2の分岐側端子と1つの第2の合成側端子が第2の電力合成点を介して接続された第2の分岐回路とを有し、第1の合成側端子と複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、第1の電力合成点から第2の電力合成点までの長さが1/2波長の整数倍であるものである。
また、本発明に係る電力合成分配器は、複数の直列接続された第1の分岐側端子と1つの第1の合成側端子が第1の電力合成点を介して接続された第1の分岐回路と、複数の並列接続された第2の分岐側端子と1つの第2の合成側端子が第2の電力合成点を介して接続された第2の分岐回路とを有し、第1の合成側端子と複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、第1の電力合成点から第2の電力合成点までの長さが1/4波長の奇数倍であるものである。
さらに、本発明に係る電力合成分配器は、複数の並列接続された第1の分岐側端子と1つの第1の合成側端子が第1の電力合成点を介して接続された第1の分岐回路と、複数の直列接続された第2の分岐側端子と1つの第2の合成側端子が第2の電力合成点を介して接続された第2の分岐回路とを有し、第1の合成側端子と複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、第1の電力合成点から第2の電力合成点までの長さが1/4波長の奇数倍であるものである。
図1は、本発明の実施の形態1における電力合成器の回路図である。図1に示した本実施の形態1における電力合成器は、第1インピーダンス変成器101、第1接続線路112、122、第1分岐側端子113、114.123、124、133、134、第1合成側端子115、125、135、および第1電力合成点116、126、136を備えている。なお、第1接続線路112、122は、電気長が約1/4波長の奇数倍で構成されている。
図5は、本発明の実施の形態2における電力合成器の回路図である。図5に示した本実施の形態2における電力合成器は、第2インピーダンス変成器201、第2接続線路212、222、第2分岐側端子213、214.223、224、233、234、第2合成側端子215、225、235、および第2電力合成点216、226、236を備えている。なお、第2接続線路212、222は、電気長が約1/4波長の奇数倍で構成されている。
図9は、本発明の実施の形態3における電力合成器の回路図である。図9に示した本実施の形態3における電力合成器は、第3接続線路312、322、第3分岐側端子313、314.323、324、333、334、第3合成側端子315、325、335、および第3電力合成点316、326、336を備えている。なお、第3接続線路312、322は、電気長が約1/2波長の整数倍で構成されている。
図13は、本発明の実施の形態4における電力合成器の回路図である。図13に示した本実施の形態4における電力合成器は、第4インピーダンス変成器401、第5インピーダンス変成器402、第4接続線路412、422、第4分岐側端子413、414.423、424、433、434、第4合成側端子415、425、435、および第4電力合成点416、426、436を備えている。なお、第4接続線路412、422は、電気長が約1/2波長の整数倍で構成されている。
図17は、本発明の実施の形態5における電力合成器の回路図である。図17に示した本実施の形態5における電力合成器は、第1分岐回路127、137と、第2分岐回路217の3つの分岐回路がトーナメント接続されて構成されている。第2分岐回路217と第1分岐回路137を接続する第5接続線路512は、インピーダンスがZ0で1/2波長の整数倍の電気長となる線路である。また、第1分岐回路127と第1分岐回路137を接続する第5接続線路522は、インピーダンスがZ0で1/4波長の奇数倍の電気長となる線路である。
図21は、本発明の実施の形態6における電力合成器の上面図であり、方形同軸線路を用いた電力合成器である。図22は、本発明の実施の形態6における電力合成器の図21中のA−A’における断面図である。さらに、図23は、本発明の実施の形態6における電力合成器の図21中のB−B’における断面図である。
601:方形同軸線路の外導体
602:インピーダンスがZ0の方形同軸線路の内導体
603:インピーダンスが下式(10)で、電気長が1/4波長の第6インピーダンス変成器の内導体
605:電力合成部
606:電力合成分配器へ電力を入出力させるための同軸線路
607:同軸線路606の内導体
608:同軸線路606の外導体
610:出力側同軸線路コネクタ
611〜614:入力側同軸線路コネクタ
図26は、本発明の実施の形態7における電力合成器回路図である。図26に示した本実施の形態7における電力合成器は、第1インピーダンス変成器1001、第1接続線路1012、1022、第1分岐側端子1013、1014.1023、1024、1033、1034、第1合成側端子1015、1025、1035、および第1電力合成点1016、1026、1036を備えている。なお、第1接続線路1012、1022は、電気長が約1/4波長の奇数倍で構成されている。
実施の形態1〜7において、直列分岐回路、並列分離回路、およびそれらを組み合わせた回路により構成された本発明の電力合成分配器について説明した。これらのいずれの場合にも共通する技術的特徴は、「接続される2つの分岐回路の電力合成点間の長さが1/2波長の整数倍となるように段間の接続線路長を決定し、このような接続線路を用いて電力合成分配器を構成する」ことにある。
図31は、本発明の電力合成分配器に適用可能な並列分岐回路の基本構成を示す図である。また、図32は、本発明の電力合成分配器に適用可能な直列分岐回路の基本構成を示す図である。
(1−1)故障した増幅器が接続されていた端子の終端条件
並列分岐回路を用いた場合には、実施の形態1〜6で説明したように、分岐回路内の電力合成点における増幅器が接続されていた分岐側端子側のインピーダンスが無限大(開放)となるように終端する。これに対して、直列分岐回路を用いた場合には、実施の形態7で説明したように、分岐回路内の電力合成点における増幅器が接続されていた分岐側端子側のインピーダンスが0(短絡)となるように終端するという違いがある。
(1−2)反射損を低減するために入出力端子に接続するインピーダンス変成器
M個の増幅器を並列動作させる際に、N個の増幅器が正常に動作し、(M−N)個の増幅器で故障が発生した場合を考える。この場合に、直列分岐回路を用いた電力合成分配器と、並列分岐回路を用いた電力合成分配器とでは、反射損を低減するために、出力端子(例えば、先の図1の第1合成側端子135など)に接続するインピーダンス変成器のインピーダンス値の係数の分母分子が逆になる関係にある。
(2−1)故障した増幅器が接続されていた端子の終端条件
故障した増幅器が接続されていた端子の終端条件は、故障した増幅器が直接接続されていた分岐回路の種類により決定されることとなる。すなわち、故障した増幅器が直接接続されていた分岐回路が並列分岐回路ならば、分岐回路内の電力合成点における増幅器が接続されていた分岐側端子側のインピーダンスが無限大(開放)となるように終端することとなる。
電力合成分配器の出力端を含む分岐回路(すなわち、最終段に分岐回路)の種類により決定さることとなる。例えば、最終段が、合成側端子側にインピーダンス変成器がある並列分岐回路であれば、インピーダンスが上式(7)のインピーダンス変成器を接続することとなる。
並列分岐回路と直列分岐回路のどちらか一方の分岐回路のみからなる電力分配回路の場合には、接続される2つの分岐回路の電力合成点間の長さが1/2波長の整数倍となるように段間の接続線路長を決定する。
Claims (25)
- 複数の並列接続された第1の分岐側端子と1つの第1の合成側端子が第1の電力合成点を介して接続された第1の分岐回路と、
複数の並列接続された第2の分岐側端子と1つの第2の合成側端子が第2の電力合成点を介して接続された第2の分岐回路と
を有し、
前記第1の合成側端子と前記複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点から前記第2の電力合成点までの長さが1/2波長の整数倍であることを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項1に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/4波長の奇数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間、もしくは前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のいずれか一方に、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項1に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/2波長の整数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間と、前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のそれぞれに、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 複数の直列接続された第1の分岐側端子と1つの第1の合成側端子が第1の電力合成点を介して接続された第1の分岐回路と、
複数の直列接続された第2の分岐側端子と1つの第2の合成側端子が第2の電力合成点を介して接続された第2の分岐回路と
を有し、
前記第1の合成側端子と前記複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点から前記第2の電力合成点までの長さが1/2波長の整数倍であることを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項4に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/4波長の奇数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間、もしくは前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のいずれか一方に、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項4に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/2波長の整数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間と、前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のそれぞれに、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 複数の直列接続された第1の分岐側端子と1つの第1の合成側端子が第1の電力合成点を介して接続された第1の分岐回路と、
複数の並列接続された第2の分岐側端子と1つの第2の合成側端子が第2の電力合成点を介して接続された第2の分岐回路と
を有し、
前記第1の合成側端子と前記複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点から前記第2の電力合成点までの長さが1/4波長の奇数倍であることを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項7に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/2波長の整数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間、もしくは前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のいずれか一方に、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項7に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/4波長の奇数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間と、前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のそれぞれに、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 複数の並列接続された第1の分岐側端子と1つの第1の合成側端子が第1の電力合成点を介して接続された第1の分岐回路と、
複数の直列接続された第2の分岐側端子と1つの第2の合成側端子が第2の電力合成点を介して接続された第2の分岐回路と
を有し、
前記第1の合成側端子と前記複数の第2の分岐側端子が接続された電力合成あるいは電力分配を行う電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点から前記第2の電力合成点までの長さが1/4波長の奇数倍であることを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項10に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/2波長の整数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間、もしくは前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のいずれか一方に、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項10に記載の電力合成分配器において、
前記第1の合成側端子と前記第2の分岐側端子は、長さが1/4波長の奇数倍である第1の接続線路を介して接続され、
前記第1の電力合成点と前記第1の合成側端子の間と、前記第1の接続線路が接続された前記第2の分岐側端子と前記第2の電力合成点の間のそれぞれに、長さが1/4波長の奇数倍であるインピーダンス変成器が設けられたことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項1ないし3または請求項10ないし12のいずれか1項に記載の電力合成分配器において、
前記第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが第1の電力合成点における前記第1の分岐側端子側のインピーダンスが無限大となるように、前記第1の分岐側端子が全反射終端された
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項13に記載の電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点との間に第1の中間線路が接続された、前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、前記第1の中間線路と合わせた電気長が1/4波長の奇数倍となるような先端が短絡された第1の終端線路を接続した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項13または14に記載の電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点との間に第2の中間線路が接続された、前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、前記第2の中間線路と合わせた電気長が1/2波長の整数倍となるような、先端が開放された第2の終端線路を接続した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項13ないし15のいずれか1項に記載の電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点と直接接続された前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、電気的に開放となるように終端した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項13ないし16のいずれか1項に記載の電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点と直接接続された前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、先端が開放され電気長が1/2波長の整数倍の第3の終端線路を接続した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項13ないし17のいずれか1項に記載の電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点と直接接続された前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、先端が電気的に短絡され電気長が1/4波長の奇数倍の第4の終端線路を接続した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項4ないし9のいずれか1項に記載の電力合成分配器において、
前記第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが第1の電力合成点における前記第1の分岐側端子側のインピーダンスが0となるように、前記第1の分岐側端子が全反射終端された
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項19に記載の電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点との間に第1の中間線路が接続された、前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、前記第1の中間線路と合わせた電気長が1/2波長の整数倍となるような先端が短絡された第1の終端線路を接続した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項19または20に記載の電力合成分配器において、
前記第1の電力合成点との間に第2の中間線路が接続された、前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、前記第2の中間線路と合わせた電気長が1/4波長の奇数倍となるような、先端が開放された第2の終端線路を接続した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項19ないし21のいずれか1項に記載の電力合成分配器において、
前記複数の第1の分岐側端子のうち、少なくとも1つが、電気的に短絡となるように終端した
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項13ないし22のいずれか1項に記載の電力合成分配器において、
全反射終端された第1の分岐側端子の数に応じて、前記第2の合成側端子でのインピーダンス不整合をインピーダンス整合させる整合用インピーダンス変成器をさらに備える
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項23に記載の電力合成分配器において、
第1の分岐端子の総数をM個(Mは、2以上の整数)、全反射終端された第1の分岐側端子の総数を(M−N)個(Nは、1以上M未満の整数)としたとき、
(ケース1)前記第2の分岐回路において、前記第2の合成側端子が長さ1/4波長の奇数倍である前記インピーダンス変成器を介して前記第2の電力合成点と接続されており、前記第2の合成側端子に接続される負荷インピーダンスがZ0である場合であり、かつ、前記第2の分岐回路が複数の並列接続された第2の分岐側端子で構成されている場合には、前記整合用インピーダンス変成器を、電気長が1/4波長の奇数倍であり、インピーダンスが
(ケース2)前記第2の分岐回路において、前記第2の合成側端子が長さ1/4波長の偶数倍である前記インピーダンス変成器を介して前記第2の電力合成点と接続されており、前記第2の合成側端子に接続される負荷インピーダンスがZ0である場合であり、かつ、前記第2の分岐回路が複数の並列接続された第2の分岐側端子で構成されている場合には、前記整合用インピーダンス変成器を、電気長が1/4波長の奇数倍であり、インピーダンスが
(ケース3)前記第2の分岐回路において、前記第2の合成側端子が長さ1/4波長の奇数倍である前記インピーダンス変成器を介して前記第2の電力合成点と接続されており、前記第2の合成側端子に接続される負荷インピーダンスがZ0である場合であり、かつ、前記第2の分岐回路が複数の直列接続された第2の分岐側端子で構成されている場合には、前記整合用インピーダンス変成器を、電気長が1/4波長の奇数倍であり、インピーダンスが
(ケース4)前記第2の分岐回路において、前記第2の合成側端子が長さ1/4波長の偶数倍である前記インピーダンス変成器を介して前記第2の電力合成点と接続されており、前記第2の合成側端子に接続される負荷インピーダンスがZ0である場合であり、かつ、前記第2の分岐回路が複数の直列接続された第2の分岐側端子で構成されている場合には、前記整合用インピーダンス変成器を、電気長が1/4波長の奇数倍であり、インピーダンスが
(ケース5)前記第2の分岐回路において、前記第2の合成側端子が前記インピーダンス変成器を介さずに直接前記第2の電力合成点と接続されており、前記第2の合成側端子に接続される負荷インピーダンスがZ0である場合であり、かつ、前記第2の分岐回路が複数の並列接続された第2の分岐側端子で構成されている場合には、前記整合用インピーダンス変成器を、電気長が1/4波長の奇数倍であり、インピーダンスが
(ケース6)前記第2の分岐回路において、前記合成側端子が前記インピーダンス変成器を介さずに直接前記第2の電力合成点と接続されており、前記第2の合成側端子に接続される負荷インピーダンスがZ0である場合であり、かつ、前記第2の分岐回路が複数の直列接続された第2の分岐側端子で構成されている場合には、前記整合用インピーダンス変成器を、電気長が1/4波長の奇数倍であり、インピーダンスが
ことを特徴とする電力合成分配器。 - 請求項1ないし24のいずれか1項に記載の電力合成分配器を複数並列動作させることを特徴とする電力合成分配器を用いた送信機。
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