JP2664262B2 - 位相反転器 - Google Patents

位相反転器

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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 一つの高周波信号から位相差が180゜ある2つの信号
を得るために用いられる位相反転器に関し、 超高周波領域において180゜位相差のある2つの信号
を損失少なく得ることを目的とし、 4個の導波管方向性結合器(ここでは結合器という)
とこの結合器の夫々の間に挿入された3分岐導波管の2
路とを接続し、3分岐導波管の残りの1路を介して端子
を設け、各結合器のメインポートとカップルポートとを
短絡器にて短絡してこのうちの1個を所定長を有する延
長導波管短絡器とし、該延長導波管短絡器の反射角とこ
れ以外の短絡器の反射角とが180゜異なるように設定
し、延長導波管短絡器を接続された結合器に隣る端子に
入来した信号を、延長導波管短絡器を接続された結合器
に隣る別の端子と、該信号を入来させた端子に隣る結合
器に隣る端子とに180゜位相差のある出力信号として分
配して取出す構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、一つの高周波信号から位相差が180゜ある
2つの信号を得るために用いられ、かつ、2つの等振幅
の信号を入力した時同相成分と180゜の位相差がある成
分とに分離できる機能を持つ位相反転器に関する。
位相反転器としては、コイルを使用した変成器やコン
デンサ,インダクタンス等の素子を用いた低周波領域用
の位相変調器の構成のものが知られているが、これらの
回路は超高周波領域においては浮遊容量のために用いる
ことができない。そこで、超高周波領域においては結合
線路等の分布定数回路を使用する必要がある。
〔従来の技術〕
第6図は平行結合線路を用いた従来の位相反転器の平
面図を示す。このものは、プリント基板1上にリング上
の伝送線路部2及び3を組合わせて設け、λ/4平行結合
線路としたものである。端子41,42,43,44の位相差は90
゜ずつ異なっているので、端子41から入力された信号は
端子42に位相差+90゜,端子44に位相差−90゜と等しく
分配されて180゜位相差をもった信号が夫々出力される
ことになる。この場合、端子43には端子42から出力され
る信号と端子42から出力される信号と端子44から出力さ
れる信号とが合成されるが、端子42,44の各出力は180゜
位相差があるのでその合成によって端子43からは信号は
出力されない。
第6図に示す構成の位相反転器を用いてプッシュプル
増幅器を構成した従来例として、「The 13th Internati
onal Conference on Infrared and Millimeterwave」
(1988年12月)に記載されているものが知られている。
一方、本出願人は先に平成元年1月19日付の特許願
(発明の名称「位相反転器」)(特願平1−8495号)
で、第7図に示す位相反転器を提案した。このものは、
伝送線路部101,102で形成されるλ/4の結合回路、伝送
線路部102,103で形成されるλ/4の結合回路、伝送線路
部103,104で形成されるλ/4の結合回路、伝送線路部1
04,101で形成されるλ/4の結合回路を組合わせてリング
状に接続して該各結合回路間に端子20,21,22,23を設
け、入力端子20に入来した信号を2つの出力端子21,23
に180゜位相差のある信号として取出し、端子22に信号
が出力されない構成とし、かつ、同図(A)に示すよう
に、入力端子20と一方の出力端子21との間の結合回路
と、入力端子20と他方の出力端子23との間の結合回路と
の型を開放型−接地型の如き異なる型、他の2つ結合回
路の型を開放型−開放型で構成するか、又は、同図
(B)に示すように、他の2つの結合回路を接地型−接
地型の如き同じ型で構成したものである。なお、第7図
中、白丸印は開放端,黒丸印は接地端を示す。
〔発明が解決しようとする課題〕
第6図及び第7図に示す位相反転器はプリント基板上
に伝送線路部を設けた平面タイプ構成であり、誘電体中
に信号を通すために損失が多く、特に、数10GHzのよう
な超高周波領域では損失が無視できない問題点があっ
た。又、上記平面タイプ構成のものは、高周波数になる
と共に波長が短かくなり、特に超高周波領域では波長:
伝送線路部幅の比が小になって伝送線路として使用しに
くい問題点があった。
本発明は、長高周波領域において180゜位相差のある
2つの信号を損失少なく得ることができる位相反転器を
提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理図を示す。同図中、501〜504
導波管方向性結合器、511〜514は3分岐導波管であり、
結合器501〜504と3分岐導波管511,512,513,514の2路
とが接続されている。521〜524は端子で、各導波管方向
性結合器間に3分岐導波管の残りの1路を介して設けら
れている。531〜534は短絡器で、 各導波管方向性結合器のメインポートとカップルポー
トとを短絡してこのうちの1個を所定長を有する延長導
波管短絡器534とし、該延長導波管短絡器534の反射角と
これ以外の短絡器531,532,533の反射角とが180゜異なる
ように設定されている。ここで、延長導波管短絡器534
を接続された導波管方向性結合器504に隣る端子521に入
来した信号を、延長導波管短絡器534を接続された導波
管方向性結合器504に隣る別の端子524と、該信号を入来
させた端子521に隣る導波管方向性結合器501に隣る端子
522とに180゜位相差のある出力信号として分配して取出
す。
〔作用〕
導波管方向性結合器を用いているので、プリント基板
上に伝送線路部を形成した構成の位相反転器に比して数
10GHzの超高周波領域において損失少なく180゜位相差の
ある2つの出力信号を取出すことができる。
〔実施例〕
第2図は本発明の一実施例の構成図を示し、同図
(A)は平面図、同図(B)は正面図である。同図中、
301,302,303,304は導波管方向性結合器で、例えば第3
図(A)に示すような磁界結合形導波管方向性結合器に
て構成されており、これらは放射状に、かつ、3分岐路
311,312,313,314にてリング状に結合されている。32は
延長導波管(短絡器)で、λ0/4(λは導波管内波
長)の長さをもち、方向性結合器304の端部に連続して
設けられている。331,332,333,334は短絡板で、夫々、
方向性結合器301,302,303、延長導波管32の端部に設け
られている。なお、方向性結合器304の端部には短絡板
は設けられていない。341,342,343,344は端子で、夫
々、方向性結合器304,301の間、方向性結合器301,302
間、方向性結合器302,303の間、方向性結合器303,304
間に設けられている。
ここで、磁界結合形導波管方向性結合器について説明
する。第3図(A)中、Aはインプットポート、Bはメ
インポート、Cはカップルポート、Dはアイソレーショ
ンポートで、矢印にて示す如く、インプットポートAか
ら入力された信号はメインポートB及びカップルポート
Cより出力され、メインポートB及びカップルポートC
より入力された信号が180゜位相差があればアイソレー
ションポートDより合成された電力が出力される。な
お、Sは短絡板、GMはメインガイド、GAは補助ガイド、
Pは磁界対称面を示す。
第2図(A)に示す位相反転器を用い、端子34
1(Δ)に信号を入力してこれを端子342(P1),34
4(P2)に180゜位相差を以て等分配して出力する(端子
343(Σ)には出力されない)場合、一方、端子34
2(P1),344(P2)に位相差180゜をもつ信号が入来した
場合、端子341(Δ)にはこれらが合成されて出力さ
れ、端子343(Σ)には出されない。方向性結合器304
端部にのみλ0/4延長導波管(長さ′)32を設ける。
即ち、方向性結合器301の端部には=(λ0/4)・n=
0(n=0)の短絡器(つまり短絡板331のみ)を設け
る一方、方向性結合器304の端部には′=(λ0/4)
(n+1)(n=0)の短絡器32を設ける。このように
すれば、方向性結合器301のインプットポートAからア
イソレーションポートDへの通過位相と、方向性結合器
304のインプットポートAからアイソレーションポート
Dへの通過位相とは180゜異なる。これは、=0と
′=λ0/4とではλ0/4の差があり、信号が短絡器32
(′=λ0/4)を往復することで(λ0/4)×2=λ0/
2つまり180゜の位相差をもつことによる。
本発明によれば、例えば数10GHzの超高周波数領域に
おいて180゜位相差のある2つの出力信号を、導波管を
用いているためにプリント基板上に伝送線路部を以て形
成されている第6図及び第7図に示す位相反転器に比し
て損失少なく得ることができる。
第2図に示す実施例は第3図(A)に示す磁界結合形
導波管方向性結合器にて構成したものであるが、本発明
はこれに限定されるものではなく、第3図(B)に示す
電界結合形導波管方向性結合器にて構成してもよい。第
3図(B)中、同図(A)と同一機能を有する部分には
同一符号を付してその説明を省略する。なお、P′は電
界対称面である。
又、第2図に示す実施例はλ0/4延長導波管32を1個
所用いた構成であり、模式的には第4図(A)に示すよ
うに開放端(白丸印)1個所、短絡端(黒丸印)3個所
を有する位相を反転器として示すことができる。一方、
第4図(B)に示す如く、λ0/4延長導波管を3個所用
い、開放端3個所、短絡端1個所を有する位相反転器と
して構成してもよい。この場合、導波管方向性結合器を
開放端にすると信号が放出されてしまうので実際には全
て短絡端とするが、前記のように180゜位相差を得るた
めに、同図(A)に示すものでは1個所、同図(B)に
示すものでは3個所λ0/4延長導管を接続して見かけ上
開放端とみなし得る方向性結合器を用いる。即ち、本発
明は、第4図(A)に示すようにλ0/4延長導波管を1
個所用いたタイプで、各方向性結合器を磁界結合形及び
電界結合形にて構成したもの、一方、第4図(B)に示
すようにλ0/4延長導波管を3個所用いたタイプで、各
方向性結合器を磁界結合形及び電界結合形にて構成した
ものの合計4通りが考えられる。
第5図は本発明になる位相反転器をプッシュプル電力
増副器に適用した場合の構成図を示し、同図(A)はそ
の概略構成図、同図(B)はその等回路図である。第5
図において、40,41は本発明になる位相反転器で、その
間に増幅器A1,A2が導波管44を介して接続されている。
位相反転器40,41において、端子,方向性結合器,λ0/4
延長導波管は第2図に示すものと同一番号を付してその
説明を省略する。RF入力信号aは位相反転器40で0゜位
相差の信号b及び180゜位相差の信号cとされ、夫々増
幅器A1,A2で増幅されて位相反転器41に供給され、夫々
合成されてRF入力信号aに対してレベル増幅されたRF出
力dを得ることができる。増幅器A1,A2はB級動作のた
め、入力信号の片側極性のみ増幅する。この場合、信号
bの基準DC電位及び信号cの基準DC電位を合わせるため
に位相反転器40,41には50ohmの無反射終端(中点アース
端子)42,43を必要とする。一般にプッシュプル増幅器
は高効率であり、かつ、2次高周波が打消されるので歪
が少なくなるメリットがある。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によれば、導波管方向性結
合器を用いているので、数10GHzの超高周波領域におい
て損失少なく180゜位相差のある2つの出力信号を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図、 第2図は本発明の一実施例の構成図、 第3図は本発明に用いる導波管方向性結合器の構成図、 第4図は本発明の各実施例を説明する模式図、 第5図は本発明になる位相反転器をプッシュプル電力増
幅器に適用した場合の構成図、 第6図は従来の位相反転器の平面図、 第7図は本出願人が先に提案した位相反転器の平面図で
ある。 図において、 301〜304,501〜504は導波管方向性結合器、 311〜314は3分岐路、 32はλ0/4延長導波管(短絡器)、 331〜334は短絡板、 341〜344,521〜524は端子、 40,41は位相反転器、 42,43は無反射終端、 44は導波管、 511〜514は3分岐導波管、 531〜534は短絡器 を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】4個の導波管方向性結合器(501,502,503,
    504)と、該結合器の夫々の間に挿入された3分岐導波
    管(511,512,513,514)の2路とを接続し、 上記3分岐導波管(511,512,513,514)の残りの1路を
    介して端子(521,522,523,524)を設け、 上記各導波管方向性結合器(501,502,503,504)のメイ
    ンポートとカップルポートとを短絡器(531,532,533,53
    4)にて短絡してこのうちの1個を所定長を有する延長
    導波管短絡器(534)とし、該延長導波管短絡器(534
    の反射角と該延長導波管短絡器(534)以外の短絡器(5
    31,532,533)の反射角とが180゜異なるように設定し、 上記延長導波管短絡器(534)を接続された導波管方向
    性結合器(504)に隣る端子(521)に入来した信号を、
    上記延長導波管短絡器(534)を接続された導波管方向
    性結合器(504)に隣る別の端子(524)と、該信号を入
    来させた端子(521)に隣る導波管方向性結合器(501
    に隣る端子(522)とに180゜位相差のある出力信号とし
    て分配して取出す構成としてなることを特徴とする位相
    反転器。
  2. 【請求項2】4個の導波管方向性結合器(501,502,503,
    504)と、該結合器の夫々の間に挿入された3分岐導波
    管(511,512,513,514)の2路とを接続し、 上記3分岐導波管(511,512,513,514)の残りの1路を
    介して端子(521,522,523,524)を設け、 上記各導波管方向性結合器(501,502,503,504)のメイ
    ンポートとカップルポートとを短絡器(531,532,533,53
    4)にて短絡してこのうちの3個を所定長を有する延長
    導波管短絡器(531,532,533)とし、該延長導波管短絡
    器(531,532,533)の反射角と該延長導波短絡器(531,5
    32,533)以外の短絡器(543)の反射角とが180゜異なる
    ように設定し、 上記延長導波管短絡器(531,532,533)以外の短絡器(5
    34)を接続された導波管方向性結合器(504)に隣る端
    子(521)に入来した信号を、上記延長導波短絡器(5
    31,532,533)以外の短絡器(534)を接続された導波管
    方向性結合器(504)に隣る別の端子(524)と、該信号
    を入来させた端子(521)に隣る導波管方向性結合器(5
    01)に隣る端子(522)とに180゜位相差のある出力信号
    として分配して取出す構成としてなることを特徴とする
    位相反転器。
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