JP5118597B2

JP5118597B2 - 電力分配合成器

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Publication number: JP5118597B2
Application number: JP2008248528A
Authority: JP
Inventors: 真治永嶺; 徹谷口
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010081373A

Description

本発明は、高周波信号を電力分配または電力合成する電力分配合成器に関する。

従来の電力分配合成器の構成を図２１，２２に示す。図２１は斜視図を示し、図２２は図２１のＡ−Ａ断面図を示す。図２１では、構造の理解を容易にするため、誘電体１１４を透明なものとして表現している。基板１１０上には誘電体１１４を挟んで接地導体１１２が形成されており、接地導体１１２上には誘電体１１４が形成されている。さらに、誘電体１１４を挟んで接地導体１１２上には、ストリップ導体１２０，１３０が接地導体１１２と平行に形成されている。ストリップ導体１２０，１３０は、基板１１０と垂直方向に関して誘電体１１４を挟んで互いに近接配置されていることで、互いに電磁気的に結合している。ストリップ導体１２０の一端部及び他端部にはポート１２１，１２２がそれぞれ配置されており、ストリップ導体１３０の一端部及び他端部にはポート１３１，１３２がそれぞれ配置されている。ストリップ導体１２０，１３０の電気長は、伝搬する高周波信号の波長λの１／４に等しい。

図２１，２２に示す構成において、ポート１２１に高周波信号が入力された場合は、ストリップ導体１２０，１３０間の電磁気結合により高周波信号がポート１２２，１３１に電力分配（２分配）されて出力される。その際には、ポート１２２から出力される高周波信号とポート１３１から出力される高周波信号との間に９０°の位相差が生じる。一方、ポート１２２，１３１に高周波信号が入力された場合は、ストリップ導体１２０，１３０間の電磁気結合によりこれらの高周波信号が電力合成されてポート１２１から出力される。その際には、ポート１２２に入力された高周波信号とポート１３１に入力された高周波信号との間の位相差が９０°変化して電力合成される。なお、ポート１３２は、終端抵抗（ダミーロード）を介して接地される。

また、従来のミキサ（バランスミキサ）回路の構成を図２３に示す。電力分配器５１は、入力されたＩＦ信号（第１高周波信号）を電力分配して出力する。電力分配器５１では、ＩＦ信号が９０°の位相差をもって２分配される。電力分配器５２は、入力された局部発振信号（第２高周波信号）を電力分配して出力する。電力分配器５２では、２分配された局部発振信号に９０°の位相差が生じる。ミキサ５３は、電力分配器５１で分配された一方のＩＦ信号に電力分配器５２で分配された一方の局部発振信号を混合することで、このＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換（アップコンバート）する。ミキサ５４は、電力分配器５１で分配された他方のＩＦ信号に電力分配器５２で分配された他方の局部発振信号を混合することで、このＩＦ信号をＲＦ信号に周波数変換（アップコンバート）する。電力合成器５５は、ミキサ５３でアップコンバートされた一方のＲＦ信号とミキサ５４でアップコンバートされた他方のＲＦ信号とを電力合成して出力する。電力合成器５５では、ミキサ５３からの一方のＲＦ信号とミキサ５４からの他方のＲＦ信号が同相で電力合成される。図２１，２２に示す電力分配合成器を図２３に示すミキサ回路の電力分配器５１や電力分配器５２に適用することが可能である。

ミキサ５３，５４でアップコンバートされたＲＦ信号には、局部発振信号の周波数ＦｌｏとＩＦ信号の周波数Ｆｉｆとの和Ｆｌｏ＋Ｆｉｆに係る周波数成分と、局部発振信号の周波数ＦｌｏとＩＦ信号の周波数Ｆｉｆとの差Ｆｌｏ−Ｆｉｆに係る周波数成分とが含まれる。ミキサ５３，５４からのＲＦ信号が電力合成器５５で合成される際には、和Ｆｌｏ＋Ｆｉｆに係る周波数成分及び差Ｆｌｏ−Ｆｉｆに係る周波数成分の一方（希望波成分）が同相合成されるともに、和Ｆｌｏ＋Ｆｉｆに係る周波数成分及び差Ｆｌｏ−Ｆｉｆに係る周波数成分の他方（イメージ成分）が逆相合成されて抑圧される。このように、図２３に示すミキサ回路は、イメージリジェクトミキサとして機能する。

特許第３１４２０１０号公報特開平９−１０７２１２号公報米国特許出願公開第２００６／００２８２９５号明細書

図２１，２２に示す構成の電力分配合成器では、ストリップ導体１２０，１３０を基板１１０と垂直方向に関して誘電体１１４を挟んで互いに近接配置することで、ストリップ導体１２０，１３０間の電磁気結合を強めることが可能となる。しかし、電力分配された高周波信号が出力される、または電力合成される高周波信号が入力されるポート１２２，１３１は、接地導体１１２に対する距離が互いに異なるストリップ導体１２０，１３０にそれぞれ配置されているため、ポート１２２，１３１の特性インピーダンスが互いに異なる。図２１，２２に示す構成においてポート１２２，１３１のインピーダンス特性（反射特性）を電磁気解析により計算した結果を図２４，２５に示す。図２４はポート１２２，１３１の反射特性（反射係数の振幅特性）を示し、図２５はポート１２２，１３１の複素反射係数をスミスチャート上に表したものを示す。図２４では、使用周波数帯域の中心周波数を１として横軸の周波数を正規化している。図２４，２５に示すように、ポート１２２，１３１のインピーダンス特性（反射特性）に差が生じていることがわかる。ポート１２２，１３１の特性インピーダンスが互いに異なると、ポート１２２，１３１にそれぞれ接続される回路の動作条件が互いに異なってくる。例えば、図２１，２２に示す電力分配合成器を図２３に示すミキサ回路の電力分配器５１や電力分配器５２に適用した場合は、ミキサ５３，５４にそれぞれ接続されるポート１２２，１３１の特性インピーダンスが互いに異なることで、ミキサ５３，５４の動作条件が互いに異なってくる。その結果、イメージ成分の抑圧効果が少なくなる。

本発明は、電力分配された高周波信号が出力される、または電力合成される高周波信号が入力される２つのポートの特性インピーダンス差を抑えることを目的とする。

本発明に係る電力分配合成器は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る電力分配合成器は、高周波信号を電力分配または電力合成する電力分配合成器であって、基板上に形成された接地導体と、誘電体を挟んで接地導体上に形成された第１信号導体であって、その一端部及び他端部に第１ポート及び第２ポートがそれぞれ配置され、第１ポートと第２ポートとの間の電気長が高周波信号の波長の１／４またはその奇数倍にほぼ等しい第１信号導体と、誘電体を挟んで接地導体上に形成され、第１信号導体と電磁気的に結合する第２信号導体であって、その一端部及び他端部に第３ポート及び第４ポートがそれぞれ配置され、第３ポートと第４ポートとの間の電気長が高周波信号の波長の１／４またはその奇数倍にほぼ等しい第２信号導体と、を備え、第１信号導体は、一端部に第１ポートが配置された第１ストリップ導体と、一端部に第２ポートが配置され、接地導体に対する距離が第１ストリップ導体と異なる第２ストリップ導体と、第１ストリップ導体の他端部と第２ストリップ導体の他端部とを接続する第１接続導体と、を含み、第２信号導体は、一端部に第３ポートが配置され、第１ストリップ導体と電磁気的に結合し、接地導体に対する距離が第２ストリップ導体とほぼ等しい第３ストリップ導体と、一端部に第４ポートが配置され、第２ストリップ導体と電磁気的に結合し、接地導体に対する距離が第３ストリップ導体と異なる第４ストリップ導体と、第３ストリップ導体の他端部と第４ストリップ導体の他端部とを接続し、第１接続導体と電磁気的に結合する第２接続導体と、を含むことを要旨とする。

本発明の一態様では、第１ストリップ導体と第２ストリップ導体と第３ストリップ導体と第４ストリップ導体とで電気長が互いにほぼ等しいことが好適である。

本発明の一態様では、第１ストリップ導体及び第４ストリップ導体は互いに対称配置された導体部分を有し、第２ストリップ導体及び第３ストリップ導体は互いに対称配置された導体部分を有することが好適である。

本発明の一態様では、第１接続導体及び第２接続導体はビアであることが好適である。

また、本発明に係るミキサ回路は、第１高周波信号を２分配する第１分配器と、第２高周波信号を２分配する第２分配器と、第１分配器で分配された一方の第１高周波信号に第２分配器で分配された一方の第２高周波信号を混合することで当該第１高周波信号の周波数を変換する第１ミキサと、第１分配器で分配された他方の第１高周波信号に第２分配器で分配された他方の第２高周波信号を混合することで当該第１高周波信号の周波数を変換する第２ミキサと、第１ミキサで周波数変換された一方の第１高周波信号と第２ミキサで周波数変換された他方の第１高周波信号とを合成する合成器と、を備えるミキサ回路であって、第１分配器と第２分配器と合成器とのいずれか１つまたはいずれか２つが、本発明に係る電力分配合成器であることを要旨とする。

本発明によれば、電力分配された高周波信号が出力される、または電力合成される高周波信号が入力される第２ポートと第３ポートは、接地導体に対する距離が互いにほぼ等しい第２ストリップ導体及び第３ストリップ導体にそれぞれ配置されているため、第２ポートと第３ポートの特性インピーダンス差を抑えることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜４は、本発明の実施形態に係る電力分配合成器の構成の概略を示す図である。図１は斜視図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示し、図３は図１のＢ−Ｂ断面図を示し、図４は図１のＣ−Ｃ断面図を示す。ただし、図１では、構造の理解を容易にするため、誘電体１４を透明なものとして表現している。本実施形態に係る電力分配合成器は、高周波信号を電力分配または電力合成するためのものである。

基板１０上には、誘電体１４を挟んで膜状の接地導体１２が形成されている。接地導体１２は、基板１０の表面上の全面に渡って形成されている。ここでの基板１０については、半導体基板を用いることもできるし、誘電体基板を用いることもできる。接地導体１２上には、膜状の誘電体１４が形成されている。さらに、誘電体１４を挟んで接地導体１２上には、第１信号導体２０及び第２信号導体３０が形成されている。第１信号導体２０と第２信号導体３０は、誘電体１４を挟んで互いに近接配置されていることで、互いに電磁気的に結合している。第１信号導体２０の一端部には第１ポート２１が配置されており、第１信号導体２０の他端部には第２ポート２２が配置されている。第１信号導体２０の一端部と他端部との間の電気長、すなわち第１ポート２１と第２ポート２２との間の電気長は、高周波信号の波長λの１／４（あるいはその奇数倍）に等しい（あるいはほぼ等しい）。同様に、第２信号導体３０の一端部には第３ポート３１が配置されており、第２信号導体３０の他端部には第４ポート３２が配置されている。第２信号導体３０の一端部と他端部との間の電気長、すなわち第３ポート３１と第４ポート３２との間の電気長も、高周波信号の波長λの１／４（あるいはその奇数倍）に等しい（あるいはほぼ等しい）。

本実施形態に係る電力分配合成器において、第１ポート２１〜第４ポート３２のうち、１つのポートに高周波信号（例えば３０〜４０ＧＨｚ程度の信号）が入力された場合は、高周波信号が電力分配されて他の２つのポートから出力される。例えば第１ポート２１に高周波信号が入力された場合は、高周波信号が第１信号導体２０を伝搬して第２ポート２２から出力されるとともに、第１信号導体２０と第２信号導体３０との電磁気結合により第３ポート３１からも出力される。つまり、第１ポート２１に入力された高周波信号が第２ポート２２及び第３ポート３１に電力分配（２分配）される。その際には、第２ポート２２から出力される高周波信号と第３ポート３１から出力される高周波信号との間に９０°の位相差が生じる。一方、第１ポート２１〜第４ポート３２のうち、２つのポートに高周波信号が入力された場合は、これらの高周波信号が電力合成されて他の１つのポートから出力される。例えば第２ポート２２及び第３ポート３１に高周波信号が入力された場合は、第１信号導体２０と第２信号導体３０との電磁気結合によりこれらの高周波信号が電力合成されて第１ポート２１から出力される。その際には、第２ポート２２に入力された高周波信号と第３ポート３１に入力された高周波信号との間の位相差が９０°変化して電力合成される。なお、第４ポート３２（残りのポート）は、終端抵抗（ダミーロード）を介して接地される。

同様に、第３ポート３１に高周波信号が入力された場合は、高周波信号が第４ポート３２及び第１ポート２１に電力分配（２分配）されて出力される。その際には、第４ポート３２から出力される高周波信号と第１ポート２１から出力される高周波信号との間に９０°の位相差が生じる。一方、第４ポート３２及び第１ポート２１に高周波信号が入力された場合は、これらの高周波信号が電力合成されて第３ポート３１から出力される。その際には、第４ポート３２に入力された高周波信号と第１ポート２１に入力された高周波信号との間の位相差が９０°変化して電力合成される。なお、第２ポート２２は、終端抵抗（ダミーロード）を介して接地される。

第１信号導体２０は、接地導体１２と平行に配置された第１ストリップ導体２３及び第２ストリップ導体２４を有する。第１ポート２１は第１ストリップ導体２３の一端部に配置されており、第２ポート２２は第２ストリップ導体２４の一端部に配置されている。

本実施形態では、第１ストリップ導体２３及び第２ストリップ導体２４は、互いに異なる層に配置されており、接地導体１２に対する距離が互いに異なる。図１〜４に示す例では、第１ストリップ導体２３が第２ストリップ導体２４よりも下層に配置されており、第１ストリップ導体２３と接地導体１２との間の距離が、第２ストリップ導体２４と接地導体１２との間の距離よりも短い。さらに、第１信号導体２０は、互いに異なる層の第１ストリップ導体２３の他端部と第２ストリップ導体２４の他端部とを電気的に接続する第１接続導体２５を有する。第１ストリップ導体２３と第１接続導体２５と第２ストリップ導体２４の総電気長が高周波信号の波長の１／４（あるいはその奇数倍）に等しく（あるいはほぼ等しく）なるように設計される。

第２信号導体３０は、接地導体１２と平行に配置された第３ストリップ導体３３及び第４ストリップ導体３４を有する。第３ポート３１は第３ストリップ導体３３の一端部に配置されており、第４ポート３２は第４ストリップ導体３４の一端部に配置されている。第３ストリップ導体３３は、基板１０（接地導体１２）と垂直方向に関して、誘電体１４を挟んで第１ストリップ導体２３に近接して配置されていることで、第１ストリップ導体２３と電磁気的に結合している。第４ストリップ導体３４は、基板１０（接地導体１２）と垂直方向に関して、誘電体１４を挟んで第２ストリップ導体２４に近接して配置されていることで、第２ストリップ導体２４と電磁気的に結合している。

本実施形態では、第３ストリップ導体３３及び第４ストリップ導体３４は、互いに異なる層に配置されており、接地導体１２に対する距離が互いに異なる。そして、第３ストリップ導体３３は、第２ストリップ導体２４と同層に配置されており、接地導体１２に対する距離が第２ストリップ導体２４と等しい（あるいはほぼ等しい）。さらに、第４ストリップ導体３４は、第１ストリップ導体２３と同層に配置されており、接地導体１２に対する距離が第１ストリップ導体２３と等しい（あるいはほぼ等しい）。図１〜４に示す例では、第３ストリップ導体３３及び第２ストリップ導体２４が第４ストリップ導体３４及び第１ストリップ導体２３よりも上層に配置されており、第３ストリップ導体３３（第２ストリップ導体２４）と接地導体１２との間の距離が、第４ストリップ導体３４（第１ストリップ導体２３）と接地導体１２との間の距離よりも長い。ただし、第３ストリップ導体３３及び第２ストリップ導体２４を第４ストリップ導体３４及び第１ストリップ導体２３よりも下層に配置し、第３ストリップ導体３３（第２ストリップ導体２４）と接地導体１２との間の距離を、第４ストリップ導体３４（第１ストリップ導体２３）と接地導体１２との間の距離よりも短くすることも可能である。さらに、第２信号導体３０は、互いに異なる層の第３ストリップ導体３３の他端部と第４ストリップ導体３４の他端部とを電気的に接続する第２接続導体３５を有する。第２接続導体３５は、誘電体１４を挟んで第１接続導体２５に近接して配置されていることで、第１接続導体２５と電磁気的に結合している。第３ストリップ導体３３と第２接続導体３５と第４ストリップ導体３４の総電気長が高周波信号の波長の１／４（あるいはその奇数倍）に等しく（あるいはほぼ等しく）なるように設計される。なお、上層に位置する第３ストリップ導体３３及び第２ストリップ導体２４については、図３，４に示すように誘電体１４の内部に配置されていてもよいし、図５，６に示すように誘電体１４上に形成されていてもよい。

第１ストリップ導体２３と第２ストリップ導体２４と第３ストリップ導体３３と第４ストリップ導体３４とで電気長は互いに等しい（あるいはほぼ等しい）。そして、第１接続導体２５と第２接続導体３５とで電気長は互いに等しい（あるいはほぼ等しい）。さらに、第１ストリップ導体２３及び第４ストリップ導体３４は、互いに対称配置された導体部分を有し、第２ストリップ導体２４と第３ストリップ導体３３は、互いに対称配置された導体部分を有する。

第１信号導体２０（第１ストリップ導体２３、第２ストリップ導体２４、及び第１接続導体２５）と、第２信号導体３０（第３ストリップ導体３３、第４ストリップ導体３４、及び第２接続導体３５）の構成例を図７〜９に示す。図７は基板１０の上側から見た図を示し、図８は図７のＡ部の拡大図を示し、図９は図８のＢ−Ｂ断面図を示す。図７〜９に示す構成例では、第１ストリップ導体２３の他端部と第２ストリップ導体２４の他端部とが第１接続導体としての第１ビアホール２５を介して電気的に接続されており、第３ストリップ導体３３の他端部と第４ストリップ導体３４の他端部とが第２接続導体としての第２ビアホール３５を介して電気的に接続されている。第１ビアホール２５と第２ビアホール３５は、基板１０（接地導体１２）と平行方向に関して、誘電体１４を挟んで互いに近接して配置されていることで、互いに電磁気的に結合している。第１ストリップ導体２３と第４ストリップ導体３４は、基板１０（接地導体１２）と直交する軸１０ａに対して互いに対称配置された導体部分を有し、第２ストリップ導体２４と第３ストリップ導体３３は、基板１０と直交する軸１０ａに対して互いに対称配置された導体部分を有する。第１ビアホール２５と第２ビアホール３５は、基板１０と直交する軸１０ａに対して互いに対称配置されている。

以上説明した本実施形態によれば、電力分配された高周波信号が出力される、または電力合成される高周波信号が入力される２つのポート（例えば第２ポート２２及び第３ポート３１）は、接地導体１２に対する距離が互いに等しいストリップ導体（例えば第２ストリップ導体２４及び第３ストリップ導体３３）にそれぞれ配置されているため、これらの２つのポート２２，３１間で特性インピーダンスが異なってくるのを抑える（理想的には特性インピーダンスを等しくする）ことができる。その結果、これらの２つのポート２２，３１にそれぞれ接続される回路の動作条件が互いに異なってくるのを抑えることができる。なお、基板１０と垂直方向に関して、第１ストリップ導体２３と第３ストリップ導体３３が誘電体１４を挟んで互いに近接して配置され、第２ストリップ導体２４と第４ストリップ導体３４が誘電体１４を挟んで互いに近接して配置されているため、第１信号導体２０と第２信号導体３０との電磁気結合を強めた状態を維持しながら、第２ポート２２と第３ポート３１の特性インピーダンス差を抑えることができる。

さらに、本実施形態では、第１ストリップ導体２３と第２ストリップ導体２４と第３ストリップ導体３３と第４ストリップ導体３４とで電気長を互いに等しくすることで、第２ポート２２と第３ポート３１の特性インピーダンス差をさらに少なくすることができる。さらに、基板１０と直交する軸１０ａに対して、第１ストリップ導体２３と第４ストリップ導体３４を互いに対称配置し、第２ストリップ導体２４と第３ストリップ導体３３を互いに対称配置することで、第２ポート２２と第３ポート３１の特性インピーダンス差をさらに少なくすることができる。

本実施形態に係る電力分配合成器において第２ポート２２と第３ポート３１のインピーダンス特性（反射特性）を電磁気解析により計算した結果を図１０，１１に示す。図１０は第２ポート２２と第３ポート３１の反射特性（反射係数の振幅特性）を示し、図１１は第２ポート２２と第３ポート３１の複素反射係数をスミスチャート上に表したものを示す。図１０では、使用周波数帯域の中心周波数を１として横軸の周波数を正規化している。図１０，１１に示すように、第２ポート２２と第３ポート３１のインピーダンス特性（反射特性）にほとんど差が生じていないことがわかる。また、本実施形態に係る電力分配合成器において、第１ポート２１と第２ポート２２との間の通過特性、及び第１ポート２１と第３ポート３１との間の通過特性を電磁気解析により計算した結果を図１２，１３に示す。図１２は、第１ポート２１と第２ポート２２との間の通過振幅特性、及び第１ポート２１と第３ポート３１との間の通過振幅特性を示し、図１３は、第１ポート２１と第２ポート２２との間の通過位相特性、及び第１ポート２１と第３ポート３１との間の通過位相特性を示す。図１２，１３でも、使用周波数帯域の中心周波数を１として横軸の周波数を正規化している。図１２，１３に示すように、第１ポート２１と第２ポート２２との間の通過特性、及び第１ポート２１と第３ポート３１との間の通過特性にほとんど劣化が生じていないことがわかる。

本実施形態では、例えば図１４，１５に示すように、接地導体１２における第１ストリップ導体２３及び第４ストリップ導体３４と対向する位置にスリット１２ａを形成することも可能である。接地導体１２にスリット１２ａを形成することで、第１信号導体２０及び第２信号導体３０の電磁気結合度を調整することができる。

次に、本実施形態に係る電力分配合成器を備えるミキサ回路の構成例について説明する。以下の説明では、図２３に示した関連技術と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する構成については図２３に示した関連技術と同様である。

図１６に示すミキサ回路（イメージリジェクトミキサ）の構成例では、本実施形態に係る電力分配合成器が電力分配器５２に用いられている。第１ポート２１には局部発振信号が入力され、第２ポート２２はミキサ５３に接続され、第３ポート３１はミキサ５４に接続され、第４ポート３２は終端抵抗（ダミーロード）Ｒを介して接地されている。電力分配器５２は、第１ポート２１に入力された局部発振信号を電力分配して第２ポート２２及び第３ポート３１からミキサ５３及びミキサ５４へそれぞれ出力する。電力分配器５２では、第２ポート２２から出力される局部発振信号と第３ポート３１から出力される局部発振信号との間に９０°の位相差が生じる。図１６に示す構成例によれば、第２ポート２２と第３ポート３１で特性インピーダンスが異なってくるのを抑えることができるため、第２ポート２２及び第３ポート３１にそれぞれ接続されるミキサ５３，５４の動作条件が互いに異なってくるのを抑えることができる。その結果、イメージ成分の抑圧効果を向上させることができる。また、本実施形態に係る電力分配合成器を電力分配器５１及び電力分配器５２の両方に用いることもできる。

また、図１７に示す構成例では、本実施形態に係る電力分配合成器が電力合成器５５に用いられている。第２ポート２２はミキサ５３に接続され、第３ポート３１はミキサ５４に接続され、第４ポート３２は終端抵抗（ダミーロード）Ｒを介して接地されている。電力合成器５５は、第２ポート２２及び第３ポート３１に入力されたミキサ５３，５４からのＲＦ信号を電力合成して第１ポート２１から出力する。電力合成器５５では、第２ポート２２に入力されたＲＦ信号と第３ポート３１に入力されたＲＦ信号との間の位相差が９０°変化して電力合成される。図１７に示す構成例においても、第２ポート２２及び第３ポート３１にそれぞれ接続されるミキサ５３，５４の動作条件が互いに異なってくるのを抑えることができる。また、本実施形態に係る電力分配合成器を電力分配器５１及び電力合成器５５の両方に用いることもできる。

また、図１８に示す構成例では、電力分配器５１は、入力されたＲＦ信号（第１高周波信号）を電力分配して出力する。電力分配器５１では、２分配されたＲＦ信号に９０°の位相差が生じる。電力分配器５２は、入力された局部発振信号（第２高周波信号）を電力分配して出力する。電力分配器５２では、２分配された局部発振信号を同相で出力する。ミキサ５３は、電力分配器５１で分配された一方のＲＦ信号に電力分配器５２で分配された一方の局部発振信号を混合することで、このＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換（ダウンコンバート）する。ミキサ５４は、電力分配器５１で分配された他方のＲＦ信号に電力分配器５２で分配された他方の局部発振信号を混合することで、このＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換（ダウンコンバート）する。電力合成器５５は、ミキサ５３でダウンコンバートされた一方のＩＦ信号とミキサ５４でダウンコンバートされた他方のＩＦ信号とを電力合成して出力する。電力合成器５５では、ミキサ５３からのＩＦ信号とミキサ５４からのＩＦ信号が９０°の位相差をもって電力合成される。

図１８に示す構成例では、本実施形態に係る電力分配合成器が電力分配器５１に用いられている。第１ポート２１にはＲＦ信号が入力され、第２ポート２２はミキサ５３に接続され、第３ポート３１はミキサ５４に接続され、第４ポート３２は終端抵抗（ダミーロード）Ｒを介して接地されている。電力分配器５１は、第１ポート２１に入力されたＲＦ信号を電力分配して第２ポート２２及び第３ポート３１からミキサ５３及びミキサ５４へそれぞれ出力する。電力分配器５１では、第２ポート２２から出力されるＲＦ信号と第３ポート３１から出力されるＲＦ信号との間に９０°の位相差が生じる。このように、本実施形態に係るミキサ回路をアップコンバートだけでなくダウンコンバートに用いることもできる。また、本実施形態に係る電力分配合成器を電力分配器５１及び電力合成器５５の両方に用いることもできる。

また、図１９に示す構成例では、本実施形態に係る電力分配合成器が電力分配器５２に用いられている。また、本実施形態に係る電力分配合成器を電力分配器５２及び電力合成器５５の両方に用いることもできる。

本実施形態に係る電力分配合成器を備えるミキサ回路と、図２１，２２に示す電力分配合成器を備えるミキサ回路とにおいて、イメージ成分の抑圧量を比較した計算結果を図２０に示す。図２０に示すように、本実施形態に係るミキサ回路によりイメージ成分の抑圧効果を向上できていることがわかる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の他の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の他の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器においてポート２２，３１の反射特性を電磁気解析により計算した結果を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器においてポート２２，３１のインピーダンス特性を電磁気解析により計算した結果を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器においてポート２１，２２間及びポート２１，３１間の通過振幅特性を電磁気解析により計算した結果を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器においてポート２１，２２間及びポート２１，３１間の通過位相特性を電磁気解析により計算した結果を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の他の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器の他の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器を備えるミキサ回路の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器を備えるミキサ回路の他の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器を備えるミキサ回路の他の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係る電力分配合成器を備えるミキサ回路の他の概略構成を示す図である。本発明の実施形態に係るミキサ回路においてイメージ成分の抑圧量を計算した結果を示す図である。関連技術に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。関連技術に係る電力分配合成器の概略構成を示す図である。関連技術に係るミキサ回路の概略構成を示す図である。関連技術に係る電力分配合成器においてポート１２２，１３１の反射特性を電磁気解析により計算した結果を示す図である。関連技術に係る電力分配合成器においてポート１２２，１３１のインピーダンス特性を電磁気解析により計算した結果を示す図である。

符号の説明

１０基板、１２接地導体、１４誘電体、２０第１信号導体、２１第１ポート、２２第２ポート、２３第１ストリップ導体、２４第２ストリップ導体、２５第１接続導体（第１ビアホール）、３０第２信号導体、３１第３ポート、３２第４ポート、３３第３ストリップ導体、３４第４ストリップ導体、３５第２接続導体（第２ビアホール）、５１，５２電力分配器、５３，５４ミキサ、５５電力合成器。

Claims

高周波信号を電力分配または電力合成する電力分配合成器であって、
基板上に形成された接地導体と、
誘電体を挟んで接地導体上に形成された第１信号導体であって、その一端部及び他端部に第１ポート及び第２ポートがそれぞれ配置され、第１ポートと第２ポートとの間の電気長が高周波信号の波長の１／４またはその奇数倍にほぼ等しい第１信号導体と、
誘電体を挟んで接地導体上に形成され、第１信号導体と電磁気的に結合する第２信号導体であって、その一端部及び他端部に第３ポート及び第４ポートがそれぞれ配置され、第３ポートと第４ポートとの間の電気長が高周波信号の波長の１／４またはその奇数倍にほぼ等しい第２信号導体と、
を備え、
第１信号導体は、
一端部に第１ポートが配置された第１ストリップ導体と、
一端部に第２ポートが配置され、接地導体に対する距離が第１ストリップ導体と異なる第２ストリップ導体と、
第１ストリップ導体の他端部と第２ストリップ導体の他端部とを接続する第１接続導体と、
を含み、
第２信号導体は、
一端部に第３ポートが配置され、第１ストリップ導体と電磁気的に結合し、接地導体に対する距離が第２ストリップ導体とほぼ等しい第３ストリップ導体と、
一端部に第４ポートが配置され、第２ストリップ導体と電磁気的に結合し、接地導体に対する距離が第３ストリップ導体と異なる第４ストリップ導体と、
第３ストリップ導体の他端部と第４ストリップ導体の他端部とを接続し、第１接続導体と電磁気的に結合する第２接続導体と、
を含む、電力分配合成器。
請求項１に記載の電力分配合成器であって、
第１ストリップ導体と第２ストリップ導体と第３ストリップ導体と第４ストリップ導体とで電気長が互いにほぼ等しい、電力分配合成器。
請求項１または２に記載の電力分配合成器であって、
第１ストリップ導体及び第４ストリップ導体は互いに対称配置された導体部分を有し、第２ストリップ導体及び第３ストリップ導体は互いに対称配置された導体部分を有する、電力分配合成器。