JP2618028B2 - 可変電力分配器及び可変アンテナビーム給電回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波、ミリ波等の周波数帯で使用
される可変電力分配器及びこれを用いた可変アンテナビ
ーム給電回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば1983年８月に刊行された「MICROWAVE
JOURNAL（月刊マイクロ波）」Vol.26,No.8,PP.105〜114
に掲載された従来の可変電力分配器の構成を示すブロッ
ク図である。図において、（１），（２）は移相器、
（３）はマジックＴ、（４）は結合度が3dBの90゜ハイ
ブリッド結合器、（５）は入力端子、（６），（７）は
出力端子を示し、上記移相器（１），（２）には導波管
形フェライトラッチング移相器が用いられ、その他すべ
ての構成部品にも導波管部品が用いられている。

次に、上記従来の可変電力分配器の動作について説明
する。入力端子（５）への入射波はマジックＴ（３）に
より同相、等振幅で電力分配されて移相器（１），
（２）に与えられ、移相器（１），（２）にて位相推移
を受けた後に90゜ハイブリッド結合器（４）で合成され
る。90゜ハイブリッド結合器（４）の位相関係から、入
力端子（５）への入射電力を１、移相器（１）の移相量
をθ、移相器（２）の移相量を90゜−θとすると、出力
端子（６）と（７）へは、電力がそれぞれcos²θとsin²
θで、相互に同相の電磁波が取り出される。

ここで、移相器（１），（２）の移相量を変化させ、
移相量をθ＝０゜とすれば全入射電力が出力端子（６）
へ取り出され、移相量をθ＝90゜とすれば全入射電力が
出力端子（７）へ取り出され、また移相量をθ＝θ_１＝
45゜とすれば分配比がcos²θ_１＝sin²θ_１で出力端子
（６）と（７）へ取り出され、これにより可変電力分配
器としての動作が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の可変電力分配器は以上のように構成されている
ので、構成部品として極めて低損失化の難しい移相器の
使用が不可欠であり、このために挿入損失が大きくなる
という問題点があった。また、使用される移相器として
フェライト移相器は導波管以外で構成することが困難で
あるため、可変電力分配器はその構成が全体的に大形に
なり重量が重くなるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、損失を小さくできると共に、小形、軽量化
が図れる可変電力分配器及びこれを用いた可変アンテナ
ビーム給電回路を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

入力端子に第１の切替端子が接続された四端子の第１
のトランスファスイッチと、第１の出力端子に第３の切
替端子が接続されると共に上記第１のトランスファスイ
ッチの第４の切替端子に第２の切替端子が直接または線
路を介して接続された四端子の第２のトランスファスイ
ッチと、上記第１のトランスファスイッチの第２の切替
端子と第３の切替端子に入力端子と一方の分配出力端子
がそれぞれ接続されると共に第２の出力端子に他方の分
配出力端子が直接または線路を介して接続された電力分
配器と、上記第２のトランスファスイッチの第１と第４
の切替端子間に接続された電気長補正線路とから成り、
上記電気長補正線路の長さを、上記電力分配器の入力端
子から上記第１の出力端子までの電気長が上記第１およ
び第２のトランスファスイッチの切替えによって変化し
ない長さに選定したものである。

また、他の発明に係る可変アンテナビーム給電回路
は、上記可変電力分配器を複数個直並列接続すると共
に、その接続体の複数の出力端子にそれぞれアンテナ素
子を接続したものである。

〔作用〕

この発明における可変電力分配器は、移相器よりも低
損失で小形な２つのトランスファスイッチ電力分配器及
び電気長補正線路との組合せで構成することにより、可
変電力分配器として低損失化および小形、軽量化を図る
ことができる。

また、他の発明における可変アンテナビーム給電回路
は、上記可変電力分配器を複数直並列接続し、その接続
体の複数の出力端子にそれぞれアンテナ素子を接続して
構成したので、上記可変電力分配器の分配比の状態を切
替えることにより励振するアンテナ素子の数を切替える
ことができ、アンテナビーム幅や形状を可変にできる。
そして、各可変電力分配器は低損失であるため給電回路
の総合の損失も低くなる。また、電磁波は入力端子から
各アンテナ素子までに同数の可変電力分配器を通過する
ため、上記各励振状態すべての電気長を一致させること
ができ、各アンテナ素子を同位相で励振することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、（５）は入力端子、（６），（７）は出
力端子、（８），（９）は四端子のトランスファスイッ
チ、（10）は電力分配器、（11），（12）は電気長補正
線路、（13）〜（17）はトランスファスイッチ（８），
（９）の切替端子を示し、上記トランスファスイッチ
（８）は、その第１の切替端子が入力端子（５）に接続
され、上記トランスファスイッチ（９）は、その第３の
切替端子が出力端子（６）に接続されると共に第２の切
替端子がトランスファスイッチ（８）の第４の切替端子
（切替端子（15））に接続され、電力分配器（10）は、
その入力端子がトランスファスイッチ（８）の第２の切
替端子（13）に接続されると共に、一方の分配出力端子
がトランスファスイッチ（８）の第３の切替端子（14）
に接続され、かつ他方の分配出力端子が電気長補正線路
（12）を介して出力端子（７）に接続されている。そし
て、上記電気長補正線路（11）は、トランスファスイッ
チ（９）の第１の切替端子（16）と第４の切替端子（1
7）間に接続されている。また電気長補正線路（11）の
電気長は電力分配器（10）の電気長に等しく選ばれ、電
気長補正線路（12）の電気長はトランスファスイッチ
（８），（９）の電気長の和に等しく選ばれている。さ
らに、上記スイッチ（８），（９）には導波管形機械式
スイッチ、電力分配器（10）には例えば電子通信学会論
文誌のVol.J65−B,No.12,PP1555〜1556に掲載されたセ
プタム形電力分配器が用いられている。

次に上記実施例の動作を説明する。トランスファスイ
ッチ（８）により入力端子（５）と端子（13）間、およ
び端子（14）と端子（15）間を接続し、トランスファス
イッチ（９）により端子（15）と出力端子（６）間、お
よび端子（16）と端子（17）間をそれぞれ接続すると、
入力端子（５）への入射波は、電力分配器（10）で決ま
る分配比で出力端子（６），（７）の両方から取り出さ
れる。また、トランスファスイッチ（８）により入力端
子（５）と端子（15）間、および端子（13）と端子（1
4）間をそれぞれ接続し、トランスファスイッチ（９）
より端子（15）と端子（16）間、および端子（17）と出
力端子（６）間を接続すると、入力端子（５）への入射
波の全電力が出力端子（６）より取り出される。これに
より２状態の可変電力分配器としての動作が得られる。
この時、出力端子（６），（７）に取り出される電磁波
の位相は、電気長補正線路（11），（12）の働きにより
常に一定に保たれる。

従って、実施例の如く、可変電力分配器を、従来例の
移相器（１），（２）よりも十分に低損失で小形軽量の
トランスファスイッチ（８），（９）、電力分配器（1
0），及び電気長補正線路（11），（12）だけで構成で
きるので、低損失で、かつ小形軽量となる。

なお、以上は導波路を用いた場合について述べたが、
スイッチ（８），（９）には同軸線路形の機械スイッチ
を用い、電力分配器（10）にはストリップ線路のウィル
キンソン形電力分配器あるいはハイブリッドリングを用
いることができ、これによりさらに大幅な小形化、軽量
化が可能となる。

第２図は他の発明による可変電力分配器の応用例であ
る可変アンテナビーム給電回路を示すブロック図で、図
中（５）〜（17）は上記第１図と同じものを示し、また
（18）〜（25）はアンテナ素子である。この図示実施例
では、７個の可変電力分配器の入、出力端子（５）〜
（７）を互いに接続し、１つの入力端子と８つの出力端
子をもつ給電回路を構成している。

上記実施例において、各可変電力分配器は２つの状態
を切り替るため、アンテナ素子（18）のみ、または２つ
のアンテナ素子（18），（19）、または３つのアンテナ
素子（18），（19），（20）、さらにはすべてのアンテ
ナ素子（18）〜（25）などのように励振するアンテナ素
子の数を切替ることができ、アンテナビーム幅や形状を
可変にできる。各可変電力分配器は低損失であるため給
電回路の総合の損失も低くなる。また、電磁波は入力端
子（５）から各アンテナ素子（18）〜（25）までに同数
の可変電力分配器を通過するため、上記各励振状態すべ
ての電気長を一致させることができ、各アンテナ素子
（18）〜（25）を同位相で励振することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明による可変電力分配器によれ
ば、入力端子と２つの出力端子との間に接続される構成
部品を、入力端子に接続された第１のトランスファスイ
ッチと、一方の出力端子に接続された第２のトランスフ
ァスイッチと、第１のトランスファスイッチと第２の出
力端子間に接続された電子分配器と、第２のトランスフ
ァスイッチに接続された線路との組合せで構成したの
で、可変電力分配器を構成するのに損失の大きな移相器
を必要としないため、可変電力分配器として低損失化、
小形化及び軽量化を図ることができるなどの優れた効果
を奏するものである。

また、他の発明による可変アンテナビーム給電回路に
よれば、上記可変電力分配器を複数直並列接続し、その
接続体の複数の出力端子にそれぞれアンテナ素子を接続
して構成したので、上記可変電力分配器の分配比の状態
を切替えることにより励振するアンテナ素子の数を切替
ることができ、アンテナビーム幅や形状を可変にできる
のは勿論であり、各可変電力分配器は低損失であるため
給電回路の総合の損失も低くなる。また、電磁波は入力
端子から各アンテナ素子までに同数の可変電力分配器を
通過するため、上記各励振状態すべての電気長を一致さ
せることができ、各アンテナ素子を同位相で励振するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による可変電力分配器を示
すブロック図、第２図は他の発明の一実施例である可変
アンテナビーム給電系を示すブロック図、第３図は従来
の可変電力分配器を示すブロック図である。 （５）は入力端子、（６），（７）は出力端子、
（８），（９）はトランスファスイッチ、（10）は電力
分配器、（11），（12）は電気長補正線路、（13）〜
（16）はトランスファスイッチ（８），（９）の切替端
子、（18）〜（25）はアンテナ素子である。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力端子に第１の切替端子が接続された四
   端子の第１のトランスファスイッチと、 第１の出力端子に第３の切替端子が接続されると共に上
   記第１のトランスファスイッチの第４の切替端子に第２
   の切替端子が直接または線路を介して接続された四端子
   の第２のトランスファスイッチと、 上記第１のトランスファスイッチの第２の切替端子と第
   ３の切替端子に入力端子と一方の分配出力端子がそれぞ
   れ接続されると共に第２の出力端子に他方の分配出力端
   子が直接または線路を介して接続された電力分配器と、 上記第２のトランスファスイッチの第１と第４の切替端
   子間に接続された電気長補正線路と から成り、上記電気長補正線路の長さを、上記電力分配
   器の入力端子から上記第１の出力端子までの電気長が上
   記第１および第２のトランスファスイッチの切替えによ
   って変化しない長さに選定したことを特徴とする可変電
   力分配器。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の可変電力分配器を複数
   個直並列接続すると共に、その接続体の複数の出力端子
   にそれぞれアンテナ素子を接続したことを特徴とする可
   変アンテナビーム給電回路。