JP4320348B2 - 結合回路 - Google Patents
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Description
この従来の結合回路は、回転結合導体の出力側端部におけるλg/4(λgは、回転結合導体上における使用周波数の波長)の部位に、4分の1波長変成器としての負荷インピーダンス回路を設けた構成を有する。この構成によれば、出力側結合部の大きさをλg/4より小さく設定することが可能になるので、回転可能範囲を広くすること、つまり、信号位相の可変範囲を大きくすることができる。また、アレーアンテナの各アンテナ素子への給電部に使用した場合には、出力端子から出力される信号の位相を連続的に変化して、上記アレーアンテナのメインビーム方向を連続的に変化させること、つまり、分配器の機能と移相器の機能を結合した機能を得ることができる(例えば、特許文献1、2参照)。
しかし、上記従来の結合回路は、出力側ストリップ線路の両出力端子に等分の電力が分配されるため、上記アレーアンテナ等に有効に適用することができない等の実用上の不便があった。
この結合回路の前記第2の結合部は、前記回転結合導体の長手方向中心軸線に対して前記出力側マイクロストリップ線路の一端部側に位置する部位もしくは他端部側に位置する部位に、前記所定の分配比を設定するための電力分配調整スタブを設けている。
この結合回路の前記複数の第2の結合部は、前記回転結合導体の長手方向中心軸線に対して前記出力側マイクロストリップ線路の一端部側に位置する部位もしくは他端部側に位置する部位に、前記所定の分配比率を設定するための電力分配調整スタブをそれぞれ設けている。
(2)出力側マイクロストリップ線路の一端部および他端部から出力される信号の位相を運続的に変化させることができる。
(3)出力側マイクロストリップ線路の一端部および他端部から出力される信号の位相の変化量を比例させながら同時に変化させることができる。従って、アレーアンテナの各アンテナ素子への給電部に使用することにより、アレーアンテナからの放射のメインビームの方向を連続的に変化することができる。
(4)分配器と移相器を一体化することができるので、構造の簡単化と低コスト化を図ることができる。
(5)回転結合導体の回転範囲が広くとれるので、信号の位相変化範囲を大きくすることができる。
図1は、2GHz帯の周波数に適用し得るように、また、1:2の電力分配比が得られるように構成した本実施形態に係る結合回路の分解斜視図である。この結合回路は、誘電体基板1と、この誘電体基板1の中心を通る軸3を介して該誘電体基板1に回転可能に支持される誘電体基板5とを備えている。
誘電体基板1の上面には、入力側線路導体7および出力側線路導体9がそれぞれ金属箔によってプリント形成され、また、該誘電体基板10の下面全域には、金属箔からなる接地導体11がプリント形成されている。
出力側マイクロストリップ線路19は、出力側線路導体9の円弧部位9aにおいて円弧状結合部19aを形成し、かつ、誘電体基板1の前端側に位置した一端部および他端部においてそれぞれ出力端子21および23を形成している。
なお、本実施形態では、出力側マイクロストリップ線路19の円弧状結合部19aの半径が0.35λ(λは、使用周波数の波長である)に設定され、また、上記入力側マイクロストリップ線路13および出力側マイクロストリップ線路19の特性インピーダンスが共に約50Ωに設定されている。
ZOUT、ZINは、通常、50Ωであるので、このままでは整合がとれない。そこで、本実施形態では、前述したように、回転結合導体31に負荷インピーダンス回路37を設け、これによるインピーダンス変換によって整合をとるようにしている。
上記4分の1波長変成器と同様のインピーダンス変換機能を有する負荷インピーダンス回路37を回転結合導体31に設けた本実施形態の結合回路によれば、この負荷インピーダンス回路37によって上記インピーダンスZINとZOUT/2が整合されることになる。
なお、本実施形態では、入力側マイクロストリップ線路13および出力側マイクロストリップ線路19に対する回転結合導体31の機械的接触をなくすため、該回転結合導体31が結合する上記両線路13、19の領域の上面(結合部15の上面および結合部19aの上面)を厚さ0.2mm程度の絶縁体被膜で被覆してある。したがって、上記機械的接触に起因した雑音の発生や相互変調の問題を回避することができる。もちろん、上記機械的接触を回避するために、回転結合導体31をフローティングさせて、上記領域の上面と回転結合導体31との間に微小なエアギャップを形成するようにしてもよい。
したがって、上記電力は、結合部35および出力側マイクロストリップ線路19の結合部19aを介して該出力側マイクロストリップ線路19に流入する。このとき、結合部35に設けられた分配調整スタブ41は、出力端子23側に向う電力の一部を反射する作用をなす。この反射した電力は、出力端子21側に向かって移動し、その結果、出力端子23に分配される電力よりも出力端子21に分配される電力の方が大きくなる。すなわち、本実施形態では、出力端子23に分配される電力と出力端子21に分配される電力の比が1:2になる。
なお、上記回転結合導体31'も、図2に示す結合部35、負荷インピーダンス回路37、幅広部39および結合部35に対応する各要素を備え、それらには図2に示す参照番号に準じた参照番号が付されている。
図8は、図5に示す結合回路において回転結合導体31'の回転角θを0°、−90°、+90°に設定した場合のVSWR(定在波比)特性をそれぞれ示す。
図9(a)および(b)は、図1に示す結合回路において、回転結合導体31の回転角θを0°に設定した場合の左側出力端子21の通過損失(分配比2)および右側出力端子23の通過損失(分配比1)をそれぞれ示す。
図10(a)および(b)は、図5に示す結合回路において回転結合導体31'の回転角θを0°に設定した場合の左側出力端子21の通過損失(分配比4)および右側出力端子23の通過損失(分配比1)をそれぞれ示す。
図11は、図1および図5に示す結合回路において上記回転角θを変化させた場合の周波数2045MHzでの電力分配比の変化をそれぞれ示す。この図11から明らかなように、図1および図5に示す結合回路によれば、θの変化範囲−80°〜80°に対して安定した電力配分比(1:2、1:4)を得ることができる。
図12および図13は、図1および図5に示す結合回路において上記回転角θを変化させた場合の周波数2045MHzでの位相変化量をそれぞれ示す。これらの図から明らかなように、図1および図5に示す結合回路によれば、左側出力端子21および右側出力端子23から出力される信号の位相を同時に連続かつ直線的に変化することが可能である。
図14は、図1および図5に示す結合回路において上記回転角θを変化させた場合の周波数2045MHzでの損失をそれぞれ示す。
この結合回路は、誘電体基板10の上面に入力側マイクロストリップ線路130および出力側マイクロストリップ線路191,192を形成し、入力側マイクロストリップ線路130の円形状結合部150を通る軸30によって誘電体基板50を水平回転可能に支持した構成を有する。
出力側マイクロストリップ線路191および192は、図1に示す出力側マイクロストリップ線路19に対応するものであり、それぞれ異径の円弧状結合部191aおよび192aを備えている。
そして、本実施形態に係る結合回路よっても、図7、図9、図11〜図14に準じた動作特性を得ることができる。
なお、図15に示した実施形態では、2つの出力側マイクロストリップ線路191、192を形成しているが、もちろん、3以上の出力側マイクロストリップ線路を形成して、これらに対応する結合要素等を回転結合導体310に形成するように構成することも可能である。
3、30 軸
7 入力側線路導体
9 出力側線路導体
9a
11 接地導体
13、130 入力側マイクロストリップ線路
17、170 入力端子
19、191,192 出力側マイクロストリップ線路
21、23,211、231、212、232 出力端子
31、310 回転結合導体
35、351、352 結合部
37 371,372 インピーダンス変換部
Claims (6)
- 誘電体基板に形成された入力側マイクロストリップ線路と、
前記誘電体基板に形成され、円弧に沿った部位を有する出力側マイクロストリップ線路と、
前記円弧の中心を通る軸によって一端部が回転可能に支持され、その一端部に前記入力側マイクロストリップ線路の一端部と結合する第1の結合部を形成するとともに、その他端部に前記出力側マイクロストリップ線路の前記円弧に沿った部位と結合する第2の結合部をそれぞれ形成し、前記第2の結合部からλg/4(λgは、前記回転結合導体上における使用周波数の波長)だけ前記第1の結合部側に寄った箇所に至る部位に4分の1波長変成器としての機能を有する負荷インピーダンス回路を形成してなる回転結合導体と、を備え、
前記入力側マイクロストリップ線路の他端部から電力を入力し、前記出力側マイクロストリップ線路の一端部および他端部から所定の分配比で分配された電力をそれぞれ出力させる結合回路であって、
前記第2の結合部は、前記回転結合導体の長手方向中心軸線に対して前記出力側マイクロストリップ線路の一端部側に位置する部位もしくは他端部側に位置する部位に、前記所定の分配比を設定するための電力分配調整スタブを設けたことを特徴とする結合回路。 - 前記電力分配調整スタブは、前記回転結合導体の長手方向中心軸線からλ/4(λは使用周波数の波長)以下の距離をおいて設けられていることを特徴とする請求項1に記載の結合回路。
- 前記回転結合導体の第1の結合部および第2の結合部は、それぞれ絶縁体を介して結合させたことを特徴とする請求項1に記載の結合回路。
- 誘電体基板に形成された入力側マイクロストリップ線路と、
前記誘電体基板に形成され、異径かつ同心の複数の円弧に沿った部位をそれぞれ有する複数の出力側マイクロストリップ線路と、
前記各円弧の中心を通る軸によって一端部が回転可能に支持され、その一端部に前記入力側マイクロストリップ線路の一端部と結合する第1の結合部を形成するとともに、その他端部側に前記複数の出力側マイクロストリップ線路の前記円弧に沿った部位とそれぞれ結合する複数の第2の結合部を形成し、前記複数の第2の結合部からλg/4(λgは、前記回転結合導体上における使用周波数の波長)だけ前記第1の結合部側に寄った箇所に至る各部位に4分の1波長変成器としての機能を有する負荷インピーダンス回路をそれぞれ形成してなる回転結合導体と、を備え、
前記入力側マイクロストリップ線路の他端部から電力を入力し、前記複数の出力側マイクロストリップ線路の一端部および他端部から所定の分配比で分配された電力をそれぞれ出力させる結合回路であって、
前記複数の第2の結合部は、前記回転結合導体の長手方向中心軸線に対して前記出力側マイクロストリップ線路の一端部側に位置する部位もしくは他端部側に位置する部位に、前記所定の分配比を設定するための電力分配調整スタブをそれぞれ設けたことを特徴とする結合回路。 - 前記電力分配調整スタブは、前記回転結合導体の長手方向中心軸線からλ/4(λは、使用周波数の波長)以下の距離をおいて設けられていることを特徴とする請求項4に記載の結合回路。
- 前記回転結合導体の第1の結合部および複数の第2の結合部は、それぞれ絶縁体を介して結合させたことを特徴とする請求項4に記載の結合回路。
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