JP3660973B2 - 電力分配合成器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力分配合成器に関し、特に、マイクロ波帯およびミリ波帯の信号の増幅に好適な電力分配合成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例を図を参照して説明する。
ミリ波帯或いはマイクロ波帯の信号を分配合成する電力分配合成器としてウィルキンソン型の電力分配合成器が知られている（詳細は、特開平１１−３３０８１３号公報 参照）。
図２（ａ）は、入力端子から供給される電力を２分して２つの出力端子に伝播するマイクロストリップ線路上に構成されたウィルキンソン型の電力分配器を示す。図２（ａ）において、１は入力線路、２は電力分配器の入力端子、３ａ、３ｂは入力端子２から供給される信号を２分する分配線路である。分配線路３ａ、３ｂは電力分配器の設計周波数、即ち、電力分配器が取り扱う信号の中心周波数に対して１／４波長の電気長を有する。４ａ、４ｂは電力分配器の出力端子であり、５ａ、５ｂは出力端子に接続された出力線路である。６は出力端子の間に接続されたアイソレーション抵抗である。
【０００３】
入力線路１を介して入力端子２に入力した信号は、入力端子２において２分配されて電力分配器の中心周波数に対して１／４波長の電気長に設計された分配線路３ａ、３ｂにより伝播する。分配線路３ａ、３ｂに到達した信号は、その後、出力端子４ａ、４ｂを介して出カ線路５ａ、５ｂに出力される。
図２（ａ）に示される電力分配器において、分配線路３ａ、３ｂの特性インピーダンスＺｄを次式(１)で決定される値に設定すると、電力分配器を流れる信号が設計周波数を有する場合に入出力端子で生ずる反射量を最小とすることができる。 ここで、次式においてＲ_L0は、入力端子２から入力線路１側を見た場合の電力分配器のインピーダンス、即ち、入力端子終端抵抗である。また、次式においてＲ_L1は、出力端子４ａ、４ｂから出力線路５ａ ５ｂ側を見た場合の器のインピーダンス、即ち、出力端子終端抵抗である。
【０００４】
Ｚｄ＝√（２Ｒ_L0・Ｒ_L1）・・・・・・・・・・・・（１）
図２（ａ）に示される電力分配器を信号が流通する場合に、出力線路５ａ、５ｂと次段に接続される回路との間の接続部において信号の反射が生ずることがある。この反射信号は出力端子４ａ、４ｂから分配線路３ａ、３ｂに流入した後、分配線路３ａ、３ｂを介して他方の出力端子４ａ、４ｂに到達すると共に、アイソレーション抵抗６を介して他方の出力端子４ａ、４ｂに到達する。ここで、一方の出力端子４ａ、４ｂから分配線路３ａ、３ｂを介して他方の出力端子４ａ、４ｂに現れる信号を信号Ａとし、アイソレーション抵抗６を介して他方の出力端子４ａ、４ｂに到達する信号を信号Ｂと称す。
【０００５】
図２（ａ）に示される電力分配器において、信号Ａと信号Ｂが出力端子４ａ、４ｂに到達した時点で逆相で、同振幅である場合、これらの信号は互に相殺されて、両出力端子４ａ、４ｂ間のアイソレーションがとれる。電力分配器は信号の中心周波数においてアイソレーションがとれる構成とされることが望ましい。
図２（ａ）に示される電力分配器において、出力端子４ａ、４ｂに現れる２つの信号が逆相とするには、アィソレーシヨン抵抗６を介して伝播される信号Ｂの通過位相をゼロとすることが必要である。２つの出力端子４ａ、４ｂの間隔を狭めることにより、この要求は満足される。
【０００６】
電力分配器は、その出力端子に他のマイクロ波器、トランジスタを接続して使用される。ここで、出力端子４ａ、４ｂの間隔が狭められていると、これらの端子４ａ、４ｂに他のマイクロ波器、トランジスタを接続するに、出力端子４ａ、４ｂに接続用の線路５ａ、５ｂを接続することが必要となる。これらを接続することにより、これらのレイアウト上、電力分配器が大型化するという問題を生ずる。
図２（ｂ）は、以上のレイアウト上の問題点を解決するに、アイソレーション抵抗６の両側に接続用線路を形成して２つの出力端子の間に適切な距離を確保したウィルキンソン型電力分配器を示す。図２（ｂ）において、１０ａ、１０ｂは出力端子４ａ、４ｂ間に設けられたアイソレーション抵抗接続用の線路である。
【０００７】
出力端子４ａ、４ｂに接続線路１０ａ、１１ｂが接続されると、その線路１０ａ、１０ｂのリアクタンスの影響で入出力端子からみた反射最小周波数に、設計周波数からのずれが生ずる。即ち、電力分配器の反射特性が悪化する。そして、出力端子４ａ、４ｂ聞に接続線路１０ａ、１０ｂが接続されていると、設計周波数を有する信号が電力分配器を流通するに際して、分配線路３ａ、３ｂを介して流通する信号Ａの位相と、アイソレーション抵抗６を介レて流通する信号Ｂの位相とが逆相にならないので、アイソレーション最大周波数が設計周波数からずれる。以上の通り、レイアウト上の要求から２つの出力端子４ａ、４ｂの間に接続線路１０ａ、１０ｂを導入する場合、反射特性およびアイソレーション特性が共に設計周波数の近傍で劣化し、ウィルキンソン電力分配器の理想的な特性が得られない。
【０００８】
接続線路１０ａ、１０ｂの導入により生起する特性悪化の問題を解消するに、図２（ｃ）に図示される電力分配器が開発された。図２（ｃ）において１０ａ、１０ｂは出力端子４ａ、４ｂの間に設けられた抵抗接続用線路、５０ａ、５０ｂはコンデンサ、５１ａ、５１ｂは出力端子４ａ、４ｂに接続されたショートスタブである。この電力分配器において、接続線路１０ａ、１０ｂの特性インピーダンスは高い値に設定され、コンデンサ５０ａ、５０ｂ、ショートスタブ５１ａ、５２ｂは接続線路１０ａ、１０ｂのリアクタンスを打ち消す素子である。
【０００９】
以上の通りにして、電力分配器の入出力端子からみた反射最小周波数およびアイソレーション最大周波数を電力分配器の設計周波数に一致させることができると共に、出力端子４ａ、４ｂの間に適当な間隔を確保することができる。即ち、この図２（ｃ）の電力分配器は、ウィルキンソン電力分配器の理想的な特性を損なうことなく、他のマイクロ波回路と容易に接続することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図２（ｃ）の電力分配器において、優れたアイソレーション特性を実現するには、コンデンサ５０ａ、５０ｂの容量を正確に接続線路１０ａ、１０ｂの電気長に対応する値に設定する必要がある。この要求を満足することは取り扱う信号がミリ波帯或いはマイクロ波帯の信号である場合に、必ずしも容易ではない。そして、この電力分配器において、２つのコンデンサ５０ａ、５０ｂをバランスよく構成することも必要である。また、この電力分配器において、優れた特性を実現するには、各構成要素を接続するワイヤその他のリアクタンスの影響等をも考慮する必要がある。更に、この電力分配器は、出力端子４ａ、４ｂにショートスタブ５１ａ、５１ｂを接続する必要があり、電力分配器全体として部品点数が増加すると共に大型化するという問題も有している。
【００１１】
そして、アイソレーション抵抗６に存在する浮遊リアクタンスによっても電力分配器の反射特性は劣化する。
この発明は、ウィルキンソン分配器を構成するアイソレーション抵抗の両端部近傍よりオープンスタブを相互に接近して延伸形成することにより、反射特性およびアイソレーション特性の良好な上述の問題を解消した電力分配合成器を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１：入力線路１と、入力線路１から入力端子２において２分岐する第１の分配線路３ａおよび第２の分配線路３ｂと、第１の分配線路３ａに自身の出力端子４ａにおいて接続する第１の出力線路５ａおよび第２の分配線路３ｂに自身の出力端子４ｂにおいて接続する第２の出力線路５ｂと、第１の分配線路３ａの出力端子４ａと第２の分配線路３ｂの出力端子４ｂとの間に接続されるアイソレーション抵抗６を有するマイクロストリップ線路より成るウィルキンソン電力分配合成器において、アイソレーション抵抗６の両端部６１ａ、６１ｂ近傍よりマイクロストリップ線路より成るオープンスタブ７ａ、７ｂを相互に接近して延伸形成した電力分配合成器を構成した。
【００１３】
そして、請求項２：請求項１に記載される電力分配合成器において、第１の分配線路３ａの出力端子４ａと第２の分配線路３ｂの出力端子４ｂの双方からマイクロストリップ線路より成るオープンスタブ７ａ、７ｂを相互に接近して延伸形成した電力分配合成器を構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明する。実施例において、従来例における部材と共通する部材には共通する参照符号を付与している。
図１において、マイクロストリップ線路より成るウィルキンソン電力分配合成器は、入力線路１と、入力線路１から入力端子２において２分岐する第１の分配線路３ａおよび第２の分配線路３ｂと、第１の分配線路３ａに自身の出力端子４ａにおいて接続する第１の出力線路５ａおよび第２の分配線路３ｂに自身の出力端子４ｂにおいて接続する第２の出力線路５ａと、第１の分配線路３ａの出力端子４ａと第２の分配線路３ｂの出力端子４ｂとの間に接続されるアイソレーション抵抗６を有する。
【００１５】
この発明のウィルキンソン電力分配合成器は、アイソレーション抵抗６の両端部６１ａ、６１ｂ近傍よりオープンスタブ７ａ、７ｂを相互に接近して延伸形成し、アイソレーション抵抗６のリアクタンス成分をオープンスタブ７ａ、７ｂの形成する相互インダクタンスおよび容量成分により相殺して電力分配合成器の反射特性およびアイソレーション特性の劣化を補正する。
ここで、マイクロストリップ線路より成るオープンスタブ７ａ、７ｂを第１の分配線路３ａの出力端子４ａと第２の分配線路３ｂの出力端子４ｂの双方から相互に接近して延伸形成することにより、これら出力端子４ａ、４ｂとアイソレーション抵抗６の両端部６１ａ、６１ｂとの間に設けられたアイソレーション抵抗接続用の線路１０ａ、１０ｂの形成する浮遊リアクタンスをも含めてオープンスタブ７ａ、７ｂの形成する相互インダクタンスおよび容量成分により相殺して電力分配合成器の反射特性およびアイソレーション特性の劣化を補正する。
【００１６】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明によれば、アイソレーション抵抗の両端部の近傍よりマイクロストリップ線路より成るオープンスタブを相互に接近して延伸形成し、アイソレーション抵抗によるリアクタンス成分および長さによるアイソレーション特性の劣化をオープンスタブの形成する相互インダクタンスおよび線間容量により補正することにより、反射特性およびアイソレーション特性の改善された電力分配合成器を、部品点数を少なく、簡単容易に構成することができる。
【００１７】
即ち、この発明による反射特性およびアイソレーション特性の改善は、マイクロストリップ線路を相互に接近してオープンスタブを延伸形成することのみにより実現することができる。これは、アイソレーション抵抗の近傍に存在する浮遊リアクタンスを打ち消す素子としてコンデンサおよびショートスタブの組を対称的に２組必要とすると共に、両コンデンサの容量を正確にしかもバランスして形成することを要請される従来例と比較して、部品点数は少なく、製造は簡単容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】従来例を説明する図。
【符号の説明】
１ 入力線路
２ 入力端子
３ａ、３ｂ 分配線路
４ａ、４ｂ 出力端子
５ａ、５ｂ 出力線路
６ アイソレーション抵抗
７ａ、７ｂ オープンスタブ
１０ａ、１０ｂ 抵抗接続用線路
５０ａ、５０ｂ コンデンサ
５１ａ、５１ｂ ショートスタブ

Claims (2)

1. 入力線路と、入力線路から入力端子において２分岐する第１の分配線路および第２の分配線路と、第１の分配線路に自身の出力端子において接続する第１の出力線路および第２の分配線路に自身の出力端子において接続する第２の出力線路と、第１の分配線路の出力端子と第２の分配線路の出力端子との間に接続されるリアクタンス成分を有するアイソレーション抵抗を有するマイクロストリップ線路より成るウィルキンソン電力分配合成器において、
   アイソレーション抵抗の両端部近傍よりマイクロストリップ線路より成るオープンスタブを相互に接近延伸し、上記リアクタンス成分を相殺するための相互インダクタンスと線間容量を形成したことを特徴とする電力分配合成器。
2. 入力線路と、入力線路から入力端子において２分岐する第１の分配線路および第２の分配線路と、第１の分配線路に自身の出力端子において接続する第１の出力線路および第２の分配線路に自身の出力端子において接続する第２の出力線路と、第１の分配線路の出力端子と第２の分配線路の出力端子との間に接続されるリアクタンス成分を有するアイソレーション抵抗を有するマイクロストリップ線路より成るウィルキンソン電力分配合成器において、
   第１の分配線路の出力端子と第２の分配線路の出力端子の双方からマイクロストリップ線路より成るオープンスタブを相互に接近延伸し、上記リアクタンス成分を相殺するための相互インダクタンスと線間容量を形成したことを特徴とする電力分配合成器。

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