JP5652185B2 - 群遅延時間調整回路および電力分配合成回路 - Google Patents

Description

本発明は、信号の群遅延時間を調整する群遅延時間調整回路および電力分配合成回路に関し、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯のＴＶ、ＦＭ送信機等において電力信号の群遅延時間を調整する群遅延時間調整回路および電力分配合成回路に関する。

ＶＨＦ、ＵＨＦ帯のＴＶ、ＦＭ送信機等で用いられる電力分配合成回路として、それぞれ結合度が異なる（ｎ−１）個の方向性結合器（３ｄＢカプラ、４．７ｄＢカプラ、・・・、−１０ｌｏｇ（１／ｎ）ｄＢカプラ）を縦接続したｎ合成器を用いる構成が知られている。結合度が異なる複数の方向性結合器を用いて電力合成する場合、各ルートの位相が広帯域で一致している必要がある。各ルートの位相が一致しない場合、合成した時の合成ロスが大きくなる。

特許文献１には、それぞれ結合度が異なる方向性結合器を多段に縦続接続した構成を、分配器と合成器の両方に適用した電力増幅回路が開示されている。

特開２００１−２６７８６２号公報

特許文献１の電力分配合成技術は、中心周波数近傍では各ルートの位相が一致するものの、各ルートの群遅延速度（位相の周波数特性の傾き）が異なることから、中心周波数から離れるに従い、各ルートの位相が一致しなくなり、合成ロスが大きくなる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、伝送線路の中心周波数での位相を所望の値に維持した状態で、群遅延時間（位相の周波数特性の傾き）を任意に調整できる群遅延時間調整回路および電力分配合成回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る群遅延時間調整回路は、信号が入力する入力端子、信号を出力するアイソレーション端子、結合端子および通過端子を備えた３ｄＢハイブリッド回路と、片端が結合端子に接続されると共に他端が接地された第１の特性を有する第１のリアクタンスと、片端が通過端子に接続されると共に他端が接地された第１の特性を有する第２のリアクタンスと、アイソレーション端子に接続されると共に第１の特性に対応する電気長が設定された調整用線路と、を備える。

上記目的を達成するために本発明に係る電力分配合成回路は、入力信号をｎ分配してｎ本のルートへ出力する分配手段と、各ルートに配置されたｎ個の上記群遅延時間調整回路と、ｎ本のルートからの信号を合成して出力する合成手段と、を備える。

本発明に係る群遅延時間調整回路および電力分配合成回路は、第１の特性を有する２つのリアクタンスと第１の特性に対応する電気長が設定された調整用線路とを備えることにより、通過する信号の伝送線路の中心周波数での位相を所望の値に維持したまま、群遅延時間を任意に調整することができる。

本発明の第１の実施形態に係る群遅延時間調整回路１０の等価回路図の一例である。 本発明の第１の実施形態に係る群遅延時間調整回路１０の信号の流れを説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る群遅延時間調整回路１０の２つのリアクタンスが、（ａ）容量性リアクタンスの場合、（ｂ）短絡状態の場合、（ｃ）誘導性リアクタンスの場合、の等価回路図の一例である。 本発明の第１の実施形態に係る群遅延時間調整回路１０の位相の周波数特性の一例である。 本発明の第１の実施形態に係る群遅延時間調整回路１０の群遅延時間の周波数特性の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力分配合成回路１００の等価回路図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る９０°３ｄＢハイブリッドＨ３１０の通過損失の周波数特性の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力分配合成回路１００から調整回路３００、４００、５００を削除した場合の等価回路図の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力分配合成回路１００から調整回路３００、４００、５００を削除した場合の、ルート１を基準とした位相差の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力分配合成回路１００のルート１を基準とした位相差の一例である。 本発明の第２の実施形態に係る電力分配合成回路１００と、調整回路３００、４００、５００を削除した電力分配合成回路１００‘の合成ロスの周波数特性の一例である。 本発明の第３の実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂの等価回路図の一例である。 本発明の第３の実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂから調整回路３００、４００、５００を削除した場合の等価回路図の一例である。 本発明の第３の実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂから調整回路３００、４００、５００を削除した場合の、ルート１を基準とした位相差の一例である。 本発明の第３の実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂのルート１を基準とした位相差の一例である。 本発明の第３の実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂと、調整回路３００、４００、５００を削除した電力分配合成回路１００Ｂ‘の合成ロスの周波数特性の一例である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る群遅延時間調整回路について説明する。本実施形態の群遅延時間調整回路の等価回路図の一例を図１に示す。図１において、群遅延時間調整回路１０は、３ｄＢハイブリッド２０、第１のリアクタンス３０、第２のリアクタンス４０および調整用線路５０を備える。

３ｄＢハイブリッド２０は、信号が入力する入力端子２１、信号を出力するアイソレーション端子２２、結合端子２３および通過端子２４を備える。アイソレーション端子２２に調整用線路５０が、結合端子２３に片端が接地された第１のリアクタンス３０が、通過端子２４に片端が接地された第２のリアクタンス４０が接続されている。

第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０は擬似抵抗であり、同じ特性（第１の特性）を有する。ここで、第１の特性が容量性の場合は、短絡された状態を基準にして（すなわち、入力端子２１−アイソレーション端子２２間の位相が中心周波数において＋９０°の状態を基準にして）信号の位相が進み、位相の周波数特性の傾き（すなわち、群遅延時間）が大きくなる。また、第１の特性が誘導性の場合は、短絡された状態を基準にして信号の位相が遅れ、群遅延時間が小さくなる。さらに、第１の特性が容量性リアクタンス無限大または誘導性イアクタンス無限小の場合は短絡された状態と等価となり、信号の位相は変化しない。

ここで、位相の変化量の大きさは、リアクタンスの大きさで調整することができ、容量成分が小であれば位相進みが大となり、誘導成分が大であれば位相遅れが大となる。なお、第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０は擬似抵抗であることから、通過時に信号の強度レベルが変化することは無い。

調整用線路５０は、第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０が有する第１の特性と対応する電気長が設定されている。例えば、第１の特性が位相を入力端子２１−アイソレーション端子２２間の位相が中心周波数において＋９０°の状態を基準にしてＸ°進める容量特性の場合、調整用線路５０は電気長の変化分がＸ°となるように線路長が長く調整される。一方、第１の特性が位相をＸ°（＋９０°の状態を基準）遅らせると誘導特性の場合、調整用線路５０は電気長の変化分がＸ°なるように線路長が短く調整される。

信号の流れについて図２を用いて説明する。本実施形態に係る群遅延時間調整回路１０に入力した位相が０°の信号は、３ｄＢハイブリッド２０の入力端子２１から、同位相で結合端子２３へ、位相が９０°遅れた状態で通過端子２４へ出力する。結合端子２３および通過端子２４へ入力した信号はそれぞれ、第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０によって第１特性（位相がＸ°変化、群遅延時間が変化。）が付加された後、全反射されることにより位相が１８０°進み、再び結合端子２３および通過端子２４へ入力する。そして、結合端子２３からアイソレーション端子２２へ位相が９０°遅れた状態で、通過端子２４からアイソレーション端子２２へは同位相で出力され、合成されて通過端子２４から出力されて調整用線路５０に入力する。さらに、調整用線路５０に入力した信号は、第１の特性と対応する電気長を通過し、群遅延時間調整回路１０から出力する。ここで、第１の特性と対応する電気長は、第１の特性が端子２１−２２間の位相が中心周波数において＋９０°の状態を基準にＸ°進む特性の場合、−（Ｘ＋９０）°となる。従って、信号が本実施形態に係る群遅延時間調整回路１０を通過することにより、中心周波数の位相は維持されたままで（０°＝−９０°＋Ｘ°＋１８０°−（Ｘ＋９０）°）、群遅延時間のみが変化した信号が出力される。

具体例を挙げて説明する。第１の特性が容量性の場合（ケース１）の群遅延時間調整回路１０の等価回路図の一例を図３（ａ）に、第１の特性が短絡の場合（ケース２）の等価回路図の一例を図３（ｂ）に、第１の特性が誘導性の場合（ケース３）の等価回路図の一例を図３（ｃ）に示す。

図３（ａ）において、第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０が信号の中心周波数での位相を４５°進める容量性リアクタンスである場合、調整用線路５０は電気長が１３５°（４５°＋基準値９０°）に設定される。図３（ｂ）において、第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０が短絡状態の場合（位相の変化量は０°）、調整用線路５０は電気長が９０°（０°＋基準値９０°）に設定される。さらに、図３（ｃ）において、第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０が信号の中心周波数での位相を９０°遅らせる誘導性リアクタンスである場合、調整用線路５０は電気長が０°（−９０°＋基準値９０°）に設定される。

ケース１の場合、３ｄＢハイブリッド２０の通過により位相が９０°遅れ、第１のリアクタンス３０および第２のリアクタンス４０の通過により群遅延時間が大きくなると共に位相が４５°進み、全反射時に位相が１８０°進み、調整用線路５０を通過することにより位相が１３５°遅れる。従って、ケース１の群遅延時間調整回路１０に入力した中心周波数での位相が０°の信号は、中心周波数での位相が０°（＝−９０°＋４５°＋１８０°−１３５°）に維持されたまま、群遅延時間のみ大きくなって出力される。同様に、ケース２の場合は中心周波数での位相（０°＝−９０°＋０°＋１８０°−９０°）および群遅延時間がそのまま維持された信号が出力される。さらに、ケース３の場合は中心周波数での位相が０°（＝−９０°−９０°＋１８０°）で群遅延時間が小さくなった信号が出力される。

上述のケース１〜ケース３の位相の周波数特性を図４に、群遅延時間の周波数特性を図５に示す。図４および図５において、一点鎖線がケース１（容量性リアクタンス、電気長１３５°）、実線がケース２（短絡、電気長９０°）、点線がケース３（誘導性リアクタンス、電気長０°）である。図４に示すように、第１の特性を変化させることにより、中心周波数での位相は０°に維持した状態で、位相の周波数特性の傾きを調整することができる。すなわち、第１の特性を容量性にすることにより、短絡した状態と比較して、位相の周波数特性の傾きを右肩下がりに変化させることができる。一方、第１の特性を誘導性にすることにより、短絡した状態と比較して、位相の周波数特性の傾きを右肩上がりに変化させることができる。位相の周波数特性の傾きが変化することと、群遅延時間が変化することとは等価であり、図５に示すように、容量性リアクタンスを用いた場合は短絡した状態と比較して群遅延時間が大きくなり、誘導性リアクタンスを用いた場合は短絡した状態と比較して群遅延時間が小さくなる。

以上のように、本実施形態に係る群遅延時間調整回路１０は、第１の特性を有する２つのリアクタンス３０、４０と、第１の特性に対応する電気長が設定された調整用線路５０と、を備えることにより、通過する信号の伝送線路の中心周波数での位相を所定の値に維持したまま、群遅延時間（位相の周波数特性の傾き）のみを任意に調整することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る電力分配合成回路の構成図の一例を図６に示す。図６において、電力分配合成回路１００は、３分配器Ｄ２１０、第１の調整回路３００、第２の調整回路４００、第３の調整回路５００、第１の伝送線路Ｅ６１０、第２の伝送線路Ｅ６２０、３ｄＢカプラＨ７１０および４．７ｄＢカプラＨ７２０を備える。

３分配器Ｄ２１０はウィルキンソン型の分配器であり、入力端子０から入力した信号を同位相・同レベルで３分配し、それぞれ調整回路３００、４００、５００へ出力する。以下、第１の調整回路３００を通過するルートをルート１、第２の調整回路４００を通過するルートをルート２、第３の調整回路５００を通過するルートをルート３と記載する。

調整回路３００、４００、５００は、第１の実施形態で説明した群遅延時間調整回路１０を適用することができ、信号が３つの調整回路３００、４００、５００を通過することにより、中心周波数での位相は０°に維持されたまま、群遅延時間が調整回路３００、４００、５００の特性に応じてそれぞれ変化する。調整回路３００、４００、５００については後述する。

第１の伝送線路Ｅ６１０は、電気長が９０°長くなるように伝送線路が調整された線路であり、第２の伝送線路Ｅ６２０は電気長が１８０°長くなるように伝送線路が調整された線路である。また、３ｄＢカプラＨ７１０は、入力端子７１１から入力した信号は位相を９０°遅らせ、入力端子７１２から入力した信号は同位相で、同レベルで合成して出力端子７１３から出力する。そして、４．７ｄＢカプラＨ７２０は、入力端子７２１から入力した信号の位相を９０°遅らせ、入力端子７２２から入力した信号は同位相で、レベルが１：２となるように合成して出力端子７２３から出力する。

図６において、第１の調整回路３００から出力された位相が０°の信号は、３ｄＢカプラＨ７１０を通過することにより位相が９０°遅れた状態で端子７１３へ出力される。一方、第２の調整回路４００から出力された位相が０°の信号は、第１の伝送線路Ｅ６１０の通過により位相が９０°遅れ、３ｄＢカプラＨ７１０の通過では位相がそのまま維持され、位相が９０°遅れた状態で端子７１３へ出力される。従って、３ｄＢカプラＨ７１０からは中心周波数での位相が−９０°の２つの信号が同レベルで合成されて、４．７ｄＢカプラＨ７２０の入力端子７２１へ出力される。

また、４．７ｄＢカプラＨ７２０の入力端子７２２には、第３の調整回路５００から出力された位相が０°の信号が、第２の伝送線路Ｅ６２０の通過により位相が１８０°遅れた状態で入力する。そして、４．７ｄＢカプラＨ７２０は、入力端子７２１から入力した合成信号（位相−９０°）と入力端子７２２から入力した位相が−１８０°の信号とを、入力端子７２１から入力した合成信号の位相を−９０°遅らせてレベルが１：２となるように合成し、出力端子７２３から出力する。従って、４．７ｄＢカプラＨ７２０からは中心周波数での位相が−１８０°の３つの信号が同レベルで合成されて出力される。

調整回路３００、４００、５００について説明する。まず、第１の調整回路３００について説明する。図６において、第１の調整回路３００は、３ｄＢハイブリッドＨ３１０、キャパシタＣ３２０、３３０および調整用線路Ｅ３４０を備える。３ｄＢハイブリッドＨ３１０の端子３１３、３１４にはそれぞれ片端が接地されたキャパシタＣ３２０、３３０が接続され、端子３１２には伝送線素Ｅ３４０が接続されている。

キャパシタＣ３２０、３３０は、通過する信号の位相を進めると共に群遅延時間を大きくする。なお、キャパシタＣ３２０、３３０の容量が大きいほど位相進みが大きくなると共に群遅延時間が大きくなる。本実施形態のキャパシタＣ３２０、３３０は、短絡した状態（容量が無限大）の時の位相（ハイブリッドの中心周波数において＋９０°）を基準に、位相が４５°進む容量に設定されている。

キャパシタＣ３２０、３３０が同じ特性を有することから、端子３１２からは同じ位相の信号が合成されて出力され、端子３１１からは信号が逆位相となって打ち消されて信号が出力されない。従って、９０°３ｄＢハイブリッドＨ３１０に入力した信号は小さな通過損失で端子３１２から出力する。参考に、９０°３ｄＢハイブリッドＨ３１０から出力した信号の通過損失の周波数特性の一例を図７に示す。図７において、通過損失が広帯域に亘って小さいことが分かる。ここで、図７において、本実施形態に係る電力分配合成回路１００をＵＨＦ帯域（４７０ＭＨｚ〜８６２ＭＨｚ）に適用する場合、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：１．０は、６６６ＭＨｚに相当する。

調整用線路Ｅ３４０は、所望の電気長となるように線路長が調整された線路である。本実施形態において、調整用線路Ｅ３４０は電気長が１３５°（＝４５°＋９０°）長くなるように線路長が調整されている。

以上のように構成された第１の調整回路３００において、３ｄＢハイブリッドＨ３１０の端子３１１に入力した３分配器Ｄ２１０から入力した位相が０°の信号は、３ｄＢハイブリッドＨ３１０の通過により位相が９０°遅れ、キャパシタＣ３２０、３３０の通過により群遅延時間が大きくなると共に位相が４５°進み、全反射時に位相が１８０°進み、さらに、調整用線路Ｅ３４０を通過することにより、位相が１３５°遅れる。従って、第１の調整回路３００からは、中心周波数の位相は０°（＝−９０°＋４５°＋１８０°−１３５°）に維持されたまま、群遅延時間が大きくなるように調整された信号が出力される。

次に、第２の調整回路４００について説明する。図６において、第２の調整回路４００は、３ｄＢハイブリッドＨ４１０および調整用線路Ｅ４４０を備える。３ｄＢハイブリッドＨ４１０の端子４１３、４１４は短絡状態に設定されており（容量性リアクタンス無限大または誘導性イアクタンス無限小）、位相の変化はない。一方、調整用線路Ｅ４４０は、電気長が９０°（０°＋９０°）長くなるように線路長が調整されている。そして、第２の調整回路４００に入力した位相が０°の信号は、３ｄＢハイブリッドＨ４１０の通過により位相が９０°遅れ、全反射時に位相が１８０°進み、調整用線路Ｅ４４０の通過により位相が９０°遅れる。従って、第２の調整回路４００からは、中心周波数の位相（０°＝−９０°＋１８０°−９０°）および群遅延時間がそのまま維持された信号が出力される。

第３の調整回路５００について説明する。図６において、第３の調整回路５００は、３ｄＢハイブリッドＨ５１０、インダクタＬ５２０、５３０および調整用線路Ｅ５４０を備える。３ｄＢハイブリッドＨ５１０の端子５１３、５１４にそれぞれ、片端が接地されたインダクタＬ５２０、５３０が接続され、端子５１２に伝送線素Ｅ５４０が接続されている。インダクタＬ５２０、５３０は、通過する信号の位相を遅らせると共に群遅延時間を小さくする。なお、誘導成分が大きいほど位相遅れが大きくなると共に群遅延時間が小さくなる。本実施形態のインダクタＬ５２０、５３０は、短絡した状態（誘導成分が無限小）の時の位相を基準に、位相が９０°遅れる誘導成分に設定されている。そして、調整用線路Ｅ５４０は、電気長が０°（−９０°＋９０°）に調整されている。

インダクタＬ５２０、５３０が同じ特性を有することから、端子５１２からは同じ位相の信号が合成されて出力され、端子５１１からは信号が逆位相となって打ち消されて信号が出力されない。従って、９０°３ｄＢハイブリッドＨ５１０に入力した信号は小さな通過損失で端子５１２から出力する。

第３の調整回路５００に入力した位相が０°の信号は、３ｄＢハイブリッドＨ５１０の通過により位相が９０°遅れ、インダクタＬ５２０、５３０の通過により群遅延時間が小さくなると共に位相が９０°遅れ、全反射時に位相が１８０°進み、調整用線路Ｅ５４０の通過時は変化しない。従って、第３の調整回路５００からは、中心周波数の位相は０°（＝−９０°−９０°＋１８０°）に維持されたまま、群遅延時間が小さくなるように調整された信号が出力される。

ここで、３つの調整回路３００、４００、５００をそれぞれルート１、２、３に配置する場合と配置しない場合の位相の周波数特性の違いについて説明する。本実施形態に係る電力分配合成回路１００から調整回路３００、４００、５００を削除した場合の等価回路図の一例を図８に示す。なお、図８において、電力分配合成回路１００‘(比較例)の各要素には、電力分配合成回路１００（本実施形態）の対応する要素と同じ番号を付した。

また、図８の電力分配合成回路１００‘(比較例)から出力された合成信号の位相の周波数特性をルート毎に分割し、ルート１を基準に示した例を図９に、本実施形態に係る電力分配合成回路１００から出力された合成信号の位相の周波数特性をルート毎に分割し、ルート１を基準に示した例を図１０に示す。

図９において、３つの信号を第１の伝送線路Ｅ６１０および第２の伝送線路Ｅ６２０のみで位相調整して３ｄＢカプラＨ７１０および４．７ｄＢカプラＨ７２０により合成する場合（比較例）、中心周波数では位相が一致するものの、中心周波数から離れるに従って位相が大きくずれる。例えば、Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙが０．８の場合、ルート１とルート２の位相差は約１８°であり、ルート１とルート３の位相差は約２３°である。

そこで、本実施形態に係る電力分配合成回路１００では、第１の調整回路３００によりルート１の位相の周波数特性の傾きを右肩上がりに調整し、第３の調整回路５００によりルート３の位相の周波数特性の傾きを右肩下がりに調整することによって、３つのルートから出力される信号の位相を広帯域に一致させる。従って、図１０にしめすように、各ルートに調整回路３００、４００、５００を配置して位相の周波数特性の傾き（群遅延時間）を調整して合成することにより（本実施形態）、広帯域に亘って３つのルートの位相差を小さくすることができる。図１０に示した例の場合、位相差を広帯域に亘って５°以下に抑えることができる。

各ルートの位相差を広帯域に亘って小さくすることにより、各ルートからの信号を合成した信号の合成ロスを小さくすることができる。電力分配合成回路１００（本実施形態）と電力分配合成回路１００‘（比較例）の合成ロスの周波数特性を図１１に示す。図１１において、調整回路３００、４００、５００を配置することにより、合成ロスを広帯域に亘って小さくすることができる。

以上のように、本実施形態に係る電力分配合成回路１００は、第２の調整回路４００の群遅延時間を基準として、第１の調整回路３００については群遅延時間を大きくし、第３の調整回路５００については群遅延時間を小さくする。調整回路３００、４００、５００の容量成分、誘導成分および調整用線路の電気長を、全てのルートの信号の群遅延時間が同じになるように最適に設定することにより、各ルートの位相差を広帯域に亘って小さくすることができる。従って、本実施形態に係る電力分配合成回路１００を用いることにより、広帯域に亘って合成ロスが小さい電力の分配合成が可能となる。

なお、本実施形態では信号を３つに分配して合成したが、これに限定されず、ｎ分配して合成する電力分配合成回路に適用することもできる。この場合、ウィルキンソン型などの同位相で分配するｎ分配器を用いて同レベル・同位相でｎ分配し、ルートごとに所望の特性が設定された調整回路を通過後、ｎ個のルートをそれぞれ結合度が異なる（ｎ−１）個の方向性結合器（３ｄＢカプラ、４．７ｄＢカプラ、・・・、−１０ｌｏｇ（１／ｎ）ｄＢカプラ）を縦接続して、合成する。

なお、本実施形態に係る遅延時間調整回路１００は、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯のＴＶ、ＦＭ送信機等の電力分配回路や電力合成器回路等に組み込むことができ、さらに、ＲＦ応用回路分野に適用することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る電力分配合成回路の等価回路図の一例を図１２に示す。図１２において、本実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂは、４．７ｄＢカプラＨ２２０、３ｄＢカプラＨ２３０、第１の調整回路３００Ｂ、第２の調整回路４００Ｂ、第３の調整回路５００Ｂ、３ｄＢカプラＨ７１０および４．７ｄＢカプラＨ７２０を備える。ここで、３ｄＢカプラＨ７１０および４．７ｄＢカプラＨ７２０は、第２の実施形態で説明したものと同様であり、詳細な説明を省略する。

４．７ｄＢカプラＨ２２０は、端子２２１から入力した信号をレベル１：２で分割し、端子２２２に同位相で、端子２２３に位相が９０°遅れた状態で出力する。４．７ｄＢカプラＨ２２０の端子２２２には第１の調整回路３００Ｂが、端子２２３には３ｄＢカプラＨ２３０の端子２３１が接続されている。一方、３ｄＢカプラＨ２３０は、端子２３１から入力した信号を同レベルで分割し、端子２３２に同位相で、端子２３３に位相が９０°遅れた状態で出力する。３ｄＢカプラＨ２３０の端子２３２には第２の調整回路４００Ｂが、端子２３３には第３の調整回路５００Ｂが接続されている。

従って、第１の調整回路３００Ｂには中心周波数での位相が０°の信号が、第２の調整回路４００Ｂには中心周波数での位相が−９０°の信号が、そして、第３の調整回路５００Ｂには中心周波数での位相が−１８０°の信号がそれぞれ同レベルで入力する。そして、位相が０°、−９０°および−１８０°の３つの信号を３ｄＢカプラＨ７１０および４．７ｄＢカプラＨ７２０を用いて合成することにより、本実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂからは、中心周波数での位相が−１８０°の３つの信号が同レベルで合成された信号が出力される。

ここで、３つの調整回路３００Ｂ、４００Ｂ、５００Ｂをそれぞれルート１、２、３に配置しない場合の位相の周波数特性について説明する。本実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂから調整回路３００Ｂ、４００Ｂ、５００Ｂを削除した場合の等価回路図の一例を図１３に示す。さらに、電力分配合成回路１００Ｂ‘（比較例）から出力した合成信号の位相の周波数特性をルート毎に分割し、ルート１を基準に示した例を図１４に示す。

図１４において、調整回路３００Ｂ、４００Ｂ、５００Ｂを削除した場合、ルート１とルート３の信号は全ての周波数において位相が一致している一方、ルート２の信号は位相の周波数特性の傾きが右肩下がりになっている（群遅延時間が相対的に大きい）。すなわち、３つのルートの位相の周波数特性を一致させるには、ルート１とルート３の群遅延時間を大きくし（傾きを右肩下がりにする）、ルート２の群遅延時間を小さくすればよい（傾きを右肩下がりにする）。

そこで、本実施形態では、図１２に示すように、第１の調整回路３００Ｂのリアクタンス３２０Ｂ、３３０Ｂおよび第３の調整回路５００Ｂのリアクタンス５２０Ｂ、５３０Ｂには容量性リアクタンスを適用し、第２の調整回路４００Ｂのリアクタンス４２０Ｂ、４３０Ｂには誘導性リアクタンスを適用する。なお、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、各調整用線路３４０Ｂ、４４０Ｂ、５４０Ｂには、各リアクタンスの設定値に応じた電気長を設定する。

上記のように構成された本実施形態に係る電力分配合成回路１００から出力された各信号の位相を、ルート１を基準に示した例を図１５に示す。図１５に示すように、本実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂにおいて、３つのルートからの信号は広帯域に亘って位相差が小さく調整されている。

また、電力分配合成回路１００Ｂ（本実施形態）と電力分配合成回路１００Ｂ‘（比較例）の合成ロスの周波数特性の一例を図１６に示す。図１６に示すように、調整回路３００Ｂ、４００Ｂ、５００Ｂを配置することにより、合成ロスを広帯域に亘って小さくすることができる。

以上のように、本実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂは、容量性リアクタンスを有する調整回路を配置することにより群遅延時間を大きくし、誘導性リアクタンスを有する調整回路を配置することにより群遅延時間を小さくすることにより、各ルートの群遅延時間を調整することができる。従って、本実施形態に係る電力分配合成回路１００Ｂを用いることにより、広帯域に亘って合成ロスが小さい電力分配合成が可能となる。

なお、本実施形態では、４つのカプラを用いて信号を３分割し、合成したが、これに限定されない。例えば、それぞれ結合度が異なる方向性結合器（−１０ｌｏｇ（１／ｎ）ｄＢカプラ、・・・、４．７ｄＢカプラ、３ｄＢカプラ）を（ｎ−１）個を縦接続したｎ分配器と、それぞれ結合度が異なる方向性結合器（３ｄＢカプラ、４．７ｄＢカプラ、・・・、−１０ｌｏｇ（１／ｎ）ｄＢカプラ）を（ｎ−１）個を縦接続したｎ合成器を組み合わせた電力分配合成回路等にも適用できる。

１０ 群遅延時間調整回路
２０ ３ｄＢハイブリッド
３０ 第１のリアクタンス
４０ 第２のリアクタンス
５０ 調整用線路
１００、１００Ｂ 電力分配合成回路
２１０ 分配器Ｄ
２２０ ４．７ｄＢカプラＨ
２３０ ３ｄＢカプラＨ
３００、３００Ｂ 第１の調整回路
４００、４００Ｂ 第２の調整回路
５００、５００Ｂ 第３の調整回路
６１０ 第１の伝送線路Ｅ
６２０ 第２の伝送線路Ｅ
７１０ ３ｄＢカプラＨ
７２０ ４．７ｄＢカプラＨ

Claims (10)

1. 信号が入力する入力端子、前記信号を出力するアイソレーション端子、結合端子および通過端子を備えた３ｄＢハイブリッド回路と、
   片端が前記結合端子に接続され、他端が接地された、第１の特性を有する第１のリアクタンスと、
   片端が前記通過端子に接続され、他端が接地された、前記第１の特性を有する第２のリアクタンスと、
   前記アイソレーション端子に接続され、前記第１の特性に対応する電気長が設定された調整用線路と、
   を備える、群遅延時間調整回路。
2. 前記第１の特性は、信号が往復することで位相が中心周波数において＋Ｘ°変化する容量特性であり、
   前記調整用線路は、前記３ｄＢハイブリッド回路において入力端子およびアイソレーション端子間の位相が中心周波数において＋Ｙ°変化している場合、位相が中心周波数において−（Ｙ°＋Ｘ°）変化する長さに設定されている、
   請求項１記載の群遅延時間調整回路。
3. 前記第１のリアクタンスと前記第２のリアクタンスとは短絡されており、
   前記調整用線路は、前記３ｄＢハイブリッド回路において入力端子およびアイソレーション端子間の位相が中心周波数において＋Ｙ°変化している場合、位相が中心周波数において−Ｙ°変化する長さに設定されている、
   請求項１記載の群遅延時間調整回路。
4. 前記第１の特性は、信号が往復することで位相が中心周波数において−Ｘ°変化する誘導特性であり、
   前記調整用線路は、前記３ｄＢハイブリッド回路において入力端子およびアイソレーション端子間の位相が中心周波数において＋Ｙ°変化している場合、位相が中心周波数において−（Ｙ°−Ｘ°）変化する長さに設定されている、
   請求項１記載の群遅延時間調整回路。
5. 入力信号をｎ分配してｎ本のルートへ出力する分配手段と、
   各ルートに配置されたｎ個の請求項１乃至４のいずれか一項記載の群遅延時間調整回路と、
   前記ｎ本のルートからの信号を合成して出力する合成手段と、
   を備える分配合成回路。
6. 前記合成手段は、方向性結合器を多段縦接続した構成である、請求項５記載の分配合成回路。
7. 前記分配手段は、ウィルキンソン型ｎ分配器であり、
   前記合成手段での位相変化に対応する伝送線路をさらに備える、
   請求項６記載の分配合成回路。
8. 前記分配手段は３つのルートに信号を同位相同レベルで分割するウィルキンソン型３分配器であり、
   前記合成手段は３ｄＢカプラおよび４．７ｄＢカプラを縦接続した構成であり、
   ルート１に請求項２記載の群遅延時間調整回路を配置し、
   ルート２に請求項３記載の群遅延時間調整回路および電気長が９０°に調整された前記伝送線路を配置し、
   ルート３に請求項４記載の群遅延時間調整回路および電気長が１８０°に調整された前記伝送線路を配置する、
   請求項７記載の分配合成回路。
9. 前記分配手段は、方向性結合器を多段縦接続した構成である、請求項６記載の分配合成回路。
10. 前記分配手段および前記合成手段は、３ｄＢカプラおよび４．７ｄＢカプラを縦接続した構成であり、
    ルート１およびルート３に請求項２記載の群遅延時間調整回路を配置し、
    ルート２に請求項４記載の群遅延時間調整回路を配置する、
    請求項９記載の分配合成回路。

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