JP2524294B2 - プリント基板パワ―コンバイナ― - Google Patents

プリント基板パワ―コンバイナ―

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JP2524294B2
JP2524294B2 JP4352134A JP35213492A JP2524294B2 JP 2524294 B2 JP2524294 B2 JP 2524294B2 JP 4352134 A JP4352134 A JP 4352134A JP 35213492 A JP35213492 A JP 35213492A JP 2524294 B2 JP2524294 B2 JP 2524294B2
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俊雄 武川
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Yaesu Musen Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】無線通信分野に使用されるアイソ
レータを用いた回路であって、特に無線通信におけるレ
ピータ方式のアンテナとの入出力に設ける多チャネル周
波数のパワー合成器及びパワー分配器に関する。
【0002】
【従来の技術】特定小電力通信では400M帯の搬送波
で12.5KHz毎にチャネルが割当られている。この
特定小電力無線通信機のレピータには、単信通信又は同
時通信が出来るように送信と受信のチャンネル周波数を
別けた方法が行なわれている。一例を上げると送信には
421MHz帯域を用い、受信時は440MHz帯を用
いる。又、その送受信のチャネル周波数を逆にする事も
可能である。
【0003】ここでは同時通信について説明する。レピ
ータには例えば送信チャネル、受信チャネル共に各4チ
ャネルとすると、その送信周波数のチャネルを421.
0125MHz,421.025MHz,421.03
75MHz,421.005MHzとし、受信チャネル
を440.0125MHz,440.025MHz,4
40.0375MHz,440.05MHzとする。以
上の各チャネルにアンテナを設けるには費用もかかるし
形状も大きくなるので通常は送信・受信共に夫々1基の
アンテナを用いて通信を行っている。そのためアンテナ
の入力側にはパワー合成器と、パワー分配器を用意する
必要がある。
【0004】そこで、まずパワー合成について考えてみ
ると、4チャネルのうち3チャネルが合成された場合に
は合成によって生じる相互変調(以下IMDと記す)歪
の発生は、
【0005】
【数1】
【0006】のようになり、2次IMDの分離は不可能
になる。又、これと同様に受信チャネルの場合でも同じ
ことが生じる。この4チャネルのうちの3チャネルの組
合せは送信周波数、受信周波数共夫々12組の組合せが
ある。そこで予めIMDの発生によるトラブルを避ける
ため使用するチャネル周波数帯幅12.5KHz内にI
MDが入り込まないように割り当周波数を選択して用い
る。この選択は特定小電力の場合は40チャネルのうち
から選択すれば良い。
【0007】この選択されたチャネル間においても実際
には2次IMDの外に、3次IMD、5次IMD、更に
複合IMDを生じるものであるからこれを排除するため
に高能率のアイソレータを用いなければならない。
【0008】アイソレータを必要とするパワー合成器又
はパワー分配器にはWilkinsonが提唱した図5
に示すパワーデバイダの回路がある。図5(a)(b)
共に分配器の入力側、出力側は共にインピーダンスZ
とするとき、分配器の分岐点から通過する周波数のλg
/4の長さにとり、夫々の周波数のλg/4の点間に2
のインピーダンスを接続することでその周波数の最
大アイソレーションが得られるとしている。従って、こ
の周波数のλg/4と異なる長さの周波数ではSWR、
アイソレーション(分離特性)が悪くなる。図5(b)
は補償形パワーデバイダーで比帯域幅を広くとることが
できる回路である。この図5(a)(b)共に1オクタ
ーブ程度の広帯域の実用的なSWR、アイソレーション
が得られるものである。
【0009】図6は従来の分配及び合成回路を用いた増
幅回路である。入力側の信号はパワー分配器Cで分配
されて増幅器A,Aに夫々入力する。増幅器A
で増幅された電力はパワー合成器Cで合成されて
出力する。この回路の異相分はパワー分配器Cは抵抗
で、パワー合成器Cは抵抗Rによって吸収され
る。この構成を1周波用同相コンバイナーと称し、アイ
ソレーションは−20dB程度に過ぎない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の1周波用同
相コンバイナー等では分配及び合成回路は同軸ケーブル
を用い、異相吸収用の抵抗も固定抵抗によるものである
から正確に周波数に対応するアイソレーションを得るこ
とはできなかった。そのため、特定小電力通信用のレピ
ータに用いる400MHz帯周波数で用いる4チャネル
波数の合成又は分配する場合にアイソレーション特性が
悪かった。そのため夫々の出力側に合成又は分配する他
方の周波数の廻り込みを充分抑圧できず、相互変調歪I
MDが発生して通信に支障をきたす事が多かった。良好
なアイソレーションを得るために更に空洞共振回路を複
数付加してアイソレーションを上げる方法が行なわれて
おり、形状も大きくなり、かつコスト高となった。
【0011】本発明はこのような問題を解決するため
に、プリント基板によるパワーコンバイナーを作ること
で軽量、かつ、小形で安定した高アイソレーションを得
るパワー分配器及びパワー合成器の提供をするものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】プリント基板上に複数の
入力側から対を成して合成回路となる複数の対のパター
ンを設け、更に合成回路の出力側にも対を成す合成回路
のパターンを設けて最終段は単一出力になるよう構成す
る。これら各対を成す合成回路はパターンの合成点から
クランク形又は円形に設けたパターンの入力側に各周波
数のλg/4になるよう構成し、更にその長さを微調整
できる選択端子を設けて、周波数のλg/4の長さに近
似に設定するパターン長選択手段を備えている。各対を
成す合成回路は夫々選択した周波数λg/4に近似の端
子間に可変抵抗器を装着し、この可変抵抗器を調整して
対を成す合成回路の各周波数の最大アイソレーションを
得る調整手段とを備えてたパワー合成器である。
【0013】上記合成回路の入力側と出力側の信号路を
逆にし、単一入力側から複数の出力側に信号方向を変え
る事でパワー分配器となる。
【0014】更に、上記プリント基板上のパワー合成器
又はパワー分配器の入力側と出力側にフエライトアイソ
レータ等を装着してアイソレーションの安定度を高める
構造である。
【0015】
【作用】パワー合成器はプリント基板に回路パターンと
して作られており、更に異相吸収用の抵抗に最大のアイ
ソレーションになるよう調整してある。そのため入力信
号が他の入力側に混入するレベルを−60dB以上抑圧
できるので入力周波数相互間で廻り込みにより発生する
相互変調歪IMDの影響は充分小さく抑えられる。
【0016】
【実施例】図1は本発明の4チャネルコンバイナーのプ
リント基板の回路パターンを示す図である。図中1は両
面プリント基板であり、例えば商品名FR−4やテフロ
(登録商標)基板等を用いる。プリント基板の裏面は
ベタの銅張りである。11,12,16,17,21,
22は共にストリップラインであり、この部分のインピ
ータンスZ≒70Ωである。15,20,25はアイ
ソレーション調整用の半固定の可変抵抗器である。1
4,19,24は夫々、各ストリップラインの周波数の
λg/4の長さの近似値を選択するλg/4選択端子で
ある。26,27,28,29は入力側アイソレータで
30は出力側アイソレータであり、これらの特性は約2
0dB程度のフェライトアイソレータである。13,1
8,23は各パワー合成器の夫々の出力ラインであり、
入力側と共に、インピーダンスZは50Ωのラインで
ある。
【0017】先ず入力A、入力Bのパワー合成回路につ
いて説明する。アイソレータ26,27は無くてもよ
い。入力Aの周波数に合うようにストリップライン11
の長さを選択する。このストリップラインのλg/4選
択端子14は特定小電力方式に割り当られた周波数を複
数のブロックに分けて近似値に設定する方式である。割
り当てられた周波数による入力A、入力Bでλg/4選
択端子14の2つの端子が決められる。決められた端子
間に半固定の可変抵抗器15を半田付けする。この回路
の調整には入力Aに信号を入れ入力B側に廻り込むレベ
ルの検出及び、入力Bに信号を入れて入力A側に廻り込
むレベルの検出によって可変抵抗器15を調整してアイ
ソレーションが最大になる所に設定する。このアイソレ
ーションは−60dB以上であり、又、回路の分配損は
約−3dBである。
【0018】同様にしてストリップライン16,17の
パワー合成回路でもストリップライン16,17の回路
を入力C,入力Dの周波数のλg/4の長さの近似値を
λg/4選択端子19から選択し、そこに半固定抵抗器
20を設けて、アイソレーションが最大になるよう調整
する。入力A、Bを入力するパワー合成回路の出力側1
3と入力C、Dを入力するパワー合成回路の出力側18
とは次段のパワー合成回路のストリップライン21とス
トリップライン22で更に合成されるそのため、λg/
4選択端子24と、選択した端子に半田付けする半固定
抵抗器25によって両入力のアイソレーションを最大に
調整する。以上のようにアイソレーション調整を行なっ
たパワー合成回路全体では約−60dBの分配損となる
がアイソレーションは−60dB以上を可能にする。こ
のパワー合成器のアイソレータ特性を図3に示す。
【0019】次に受信機について考えると、アンテナか
らの入力を4入力の受信部に分配すると考えれば、パワ
ー合成器の信号経路を逆にとれば単一入力側に対して2
出力側にパワーを分配し、更にこの2出力側を入力する
夫々のパワー分配回路を設けて4出力側に出力する。即
ち1入力4出力側のパワー分配器ができる。このパワー
分配器も前述のパワー合成器のアイソレーション調整と
同様に同じ構造で信号方向が逆であるが同様の調整がで
きる。このパワー分配器のアイソレーション特性図を図
4に示す。
【0020】図1に設けてある入力側の固定アイソレー
タ26,27,28,29,及び出力側のアイソレータ
30はフエライトアイソレータを接続する。これらのア
イソレータの挿入目的はパワーコンバイナー基板が結露
等でアイソレーション特性が劣化した時の保護用として
挿入するものである。
【0021】図2は特定小電力無線通信機用レピータの
ブロック図である。図中1はパワー合成器(パワーコン
バイナー)、2はパワー分配器、3はレピータの送受信
回路であり、送信部TX−1,TX−2,TX−3,T
X−4及び受信部RX−1,RX−2,RX−3,RX
−4が配設されている。4は送信アンテナで5は受信ア
ンテナである。受信アンテナ4の出力はバンドパスフィ
ルタ6及び増幅器7を介してパワー分配器2に入力され
る構成である。このレピータは送信周波数帯を421M
Hz帯に設定し、受信周波数帯を440MHz帯で運用
する構成となっている。
【0022】
【発明の効果】本発明によるパワーコンバイナーはプリ
ント基板に回路パターンを形成し、アイソレーション特
性を高めるために入力周波数のλg/4の近似値に設定
できるλg/4選択端子を設け、設定された端子間には
半固定抵抗器を設けて抵抗値を可変してアイソレーショ
ン特性を調節する事で高アイソレーションを可能にし、
又、パワー分配器にしても同一のプリント基板で入出力
方向を逆にするだけで可能とする。更にフエライトアイ
ソレータを入力側及び出力側に設ける事でアイソレーシ
ョン特性を安定化させるので、小形軽量でかつ、ローコ
ストで特性の良いアイソレーション機能のパワー合成器
やパワー分配器が得られる実用上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるパワーコンバイナーのプリント基
板に設けた回路パターンである。
【図2】本発明のパワーコンバイナーを用いた4チャネ
ルレピータのブロック図である。
【図3】パワー合成器のアイソレーション特性図であ
る。
【図4】パワー分配器のアイソレーション特性図であ
る。
【図5】従来技術の1周波用同相コンバイナーのブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 パワー合成器 2 パワー分配器 3 送受信回路 4 送信アンテナ 5 受信アンテナ 6 バンドパスフィルタ 7 増幅器 11 ストリップライン 12 ストリップライン 13 出力側 14 λg/4選択端子 15 半固定抵抗器 16 ストリップライン 17 ストリップライン 18 出力側 19 λg/4選択端子 20 半固定抵抗器 21 ストリップライン 22 ストリップライン 23 出力側 24 λg/4選択端子 25 半固定抵抗器

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント基板に2入力を1出力に合成す
    るパワー合成回路を1以上設け、前記各パワー合成回路
    の出力を更に2入力1出力のパワー合成回路に接続し、
    最終出力回路は1出力となるよう回路パターンを形成
    し、かつ、前記パワー合成回路毎に合成基点から入力側
    に入力周波数のλg/4の波長と近似の長さに設定でき
    るパターン長選択手段と、2入力1出力のパワー合成回
    路毎に選択したパターン長の設定点間に夫々可変抵抗器
    を配設し、該可変抵抗器をアイソレーションの最大値に
    なるよう整合するアイソレーション調整手段とを設けた
    プリント基板パワーコンバイナー。
  2. 【請求項2】 請求項1のプリント基板の入力側と出力
    側の信号方向を逆方向に変更するとパワー分配器となる
    ことを特徴とする請求項1のプリント基板パワーコンバ
    イナー。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2の入力側と出力側
    にフエライトアイソレータを付加したことを特徴とする
    請求項1及び請求項2のプリント基板パワーコンバイナ
    ー。
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