JP6740381B2 - 合成・分配器 - Google Patents
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Description
すなわち、合成・分配器は、第一ポートと、第二ポートと、第三ポートと、前記第一ポートと前記第二ポートとの間に設けられる第一インピーダンス変換器と、前記第一ポートと前記第三ポートとの間に設けられる第二インピーダンス変換器と、前記第二ポートと前記第三ポートとの間に設けられるアイソレーション部と、を備える。前記アイソレーション部は、第一セミリジットケーブルと第二セミリジットケーブルとで構成されるバランと、複数の終端抵抗と、を備える。前記複数の終端抵抗のそれぞれの一端は前記バランに接続され、前記複数の終端抵抗のそれぞれの他端は接地される。前記第一インピーダンス変換器、前記第二インピーダンス変換器および前記第三インピーダンス変換器のそれぞれの線路長は中心周波数の波長の1/4である。前記第二ポートおよび前記第三ポートのインピーダンスをRi、前記第一ポートのインピーダンスをRo、前記第一インピーダンス変換器および前記第二インピーダンス変換器のインピーダンスをWとすると、W=(2×Ri×Ro)1/2の関係にある。
(比較例1)
合成・分配器にはウィルキンソン型合成・分配器がある。本願発明者らが本願に先立って検討した技術(比較例1)に係るウィルキンソン型合成器について図1、2を用いて説明する。図1は比較例1に係るウィルキンソン型合成器の構成を示すブロック図である。図2は図1のウィルキンソン型合成器において、アイソレーション抵抗に吸収される電力が最大となる場合を示す図である。
W=(2RiRo)1/2 ・・・(1)
R=2Ri ・・・(2)
ここで、インピーダンス変換器4,5の線路長はfcにおける1波長(λ)の1/4の長さ(λ/4)である。
I=(BT/2)1/2 ・・・(3)
なお、セミリジットケーブル62、63のそれぞれの線路長とインピーダンス変換器65の線路長はfcにおける1波長(λ)の1/4の長さ(λ/4)になるよう長さを調整されている。
Ro=50Ω、Ri=50Ω、W=70.7Ω、B=50Ω、T=50Ω、I=35.35Ω、fc=1GHzである。なお、終端抵抗65は、定格電力の大きなものを使用している。
変形例1に係るウィルキンソン型合成器について図9を用いて説明する。図9は変形例1に係るウィルキンソン型合成器の構成を示す図である。
B/2=T ・・・(4)
次に、ウィルキンソン型合成器10Aの特性について図10A、10B、10Cを用いて説明する。図10Aは図9のウィルキンソン型合成器における通過特性のシミュレーション結果を示す図である。図10Bは図9のウィルキンソン型合成器における反射特性およびアイソレーション特性のシミュレーション結果を示す図である。図10Cは図9のウィルキンソン型合成器の通過特性を広帯域で示す図である。
Ro=50Ω、Ri=50Ω、B=100Ω、T=50Ω、W=70.7Ω、fc=1GHzである。なお、終端抵抗65は、定格電力の大きなものを使用している。
図11はシミュレーションで使用した定格電力の大きい終端抵抗のインピーダンスを示すスミスチャートである。終端抵抗65(理想:50Ω)は周波数を上げていくと理想の50Ωから外れていく。100MHz(m1)ではほぼ50Ωであり、1GHz(m2)ではまだ50Ωに近い特性になっているが、それ以上に周波数を上げていくと50Ωからずれてきて2GHz(m3)となると50Ωから大きく外れてしまう。
I=(BTN/2)1/2 ・・・(5)
この構成にすると終端抵抗65の数をN個に増やせるので、終端抵抗65の耐電力を所要の値の1/Nに下げることが可能になっている。
Ro=50Ω、Ri=50Ω、W=70.7Ω、B=50Ω、T=50Ω、N=4、I=70.7Ω、fc=2GHzである。このとき、終端抵抗8は4個使用しているので、必要となる耐電力は実施例1(図6)で使用した終端抵抗の1/4となっている。
変形例2に係るウィルキンソン型合成器について図16、17A、17B、17Cを用いて説明する。図16は変形例2に係るウィルキンソン型合成器の構成を示す図である。
B/2=T/N ・・・(6)
次に、ウィルキンソン型合成器10Cの特性について図17A、17B、17Cを用いて説明する。図17Aは図16のウィルキンソン型合成器における通過特性のシミュレーション結果を示す図である。図17Bは図16のウィルキンソン型合成器における反射特性およびアイソレーション特性のシミュレーション結果を示す図である。図17Cは図16のウィルキンソン型合成器の通過特性を広帯域で示す図である。
Ro=50Ω、Ri=50Ω、W=70.7Ω、B=50Ω、T=50Ω、N=2、fc=2GHzである。なお、終端抵抗65の耐電力は、実施例1(図6)の1/2のものを使用している。
変形例3に係るウィルキンソン型合成器について図18、19A、19B、19Cを用いて説明する。図18は変形例3に係るウィルキンソン型合成器の構成を示す図である。
I=(BT/2N)1/2 ・・・(7)
次に、ウィルキンソン型合成器10Dの特性について図19A、19B、19Cを用いて説明する。図19Aは図18のウィルキンソン型合成器における通過特性のシミュレーション結果を示す図である。図19Bは図18のウィルキンソン型合成器における反射特性およびアイソレーション特性のシミュレーション結果を示す図である。図19Cは図18のウィルキンソン型合成器の通過特性を広帯域で示す図である。
Ro=50Ω、Ri=50Ω、W=70.7Ω、B=50Ω、T=50Ω、I=17.7Ω、N=4、fc=2GHzである。なお、終端抵抗65の耐電力は、実施例1(図6)の1/4のものを使用している。
(1)ウィルキンソン型合成・分配器において、アイソレーション部にバランを用いることでアイソレーション特性を改善し、偶数次の高調波を減衰させることができる。
(2)(1)のウィルキンソン型合成・分配器において、アイソレーション部のバランに終端抵抗を接続することでアイソレーション特性を改善することができる。
(3)(2)のウィルキンソン型合成・分配器において、終端抵抗とバランとの間にインピーダンス変換器を挿入することにより使用可能なバランと終端抵抗の種類を増やすことができる。
(4)(2)のウィルキンソン型合成・分配器において、アイソレーション部のバランに終端抵抗を複数並列接続することで高い周波数でも良好な特性を有することができる。
(5)(3)のウィルキンソン型合成・分配器において、終端抵抗とインピーダンス変換器の回路を複数個並列接続することで利用できる終端抵抗の種類を増やし、高い周波数でも良好な特性を有することができる。
(6)(3)のウィルキンソン型合成・分配器において、1つのインピーダンス変換器に複数の終端抵抗を並列接続することで利用できる終端抵抗の種類を増やし、高い周波数でも良好な特性を有することができる。
(比較例2)
合成・分配器には実施形態1と異なる構成のバラン型合成・分配器がある。本願発明者らが本願に先立って検討した技術(比較例2)に係るバラン型合成・分配器について図20、21A、21Bを用いて説明する。図20は比較例2に係るバラン型合成・分配器の構成を示す図である。
第1の構成は、
不平衡ポートと、
第一平衡ポートと、
第二平衡ポートと、
前記不衡ポートと前記第一平衡ポートと前記第二平衡ポートの間に設けられるバランと、
前記第一平衡ポートと前記第二平衡ポートとの間に設けられるアイソレーション部と、
を備え、
前記バランは、
芯線と被覆線とを有する第一セミリジットケーブルと、
芯線と被覆線とを有する第二セミリジットケーブルと、
を備え、
前記第一セミリジットケーブルの芯線の一端が前記第一平衡ポートに接続され、前記第二セミリジットケーブルの芯線の一端が前記第二平衡ポートに接続され、前記第一セミリジットケーブルの芯線の他端が前記第二セミリジットケーブルの被覆線の一端および前記不平衡ポートに接続され、前記第二セミリジットケーブルの芯線の他端が前記第一セミリジットケーブルの被覆線の一端および接地線に接続され、
前記アイソレーション部は、
第一伝送線路と、
第二伝送線路と、
終端抵抗と、
を備え、
前記第一伝送線路の一端が前記第一平衡ポートに接続され、前記第二伝送線路の一端端が前記第二平衡ポートに接続され、前記第一伝送線路の他端と前記第二伝送線路の他端と前記終端抵抗の一端が接続され、前記終端抵抗の他端は接地され、
前記第一セミリジットケーブル、前記第二セミリジットケーブル、前記第一伝送線路および前記第二伝送線路のそれぞれの線路長は中心周波数の波長の1/4である
合成・分配器。
前記不平衡ポート、前記第一平衡ポート、前記第二平衡ポートおよび前記終端抵抗のインピーダンスは50Ω、前記第一セミリジットケーブル、前記第二セミリジットケーブル、前記第一伝送線路および前記第二伝送線路のインピーダンスは70.7Ωである
合成・分配器。
1・・・第一ポート(不平衡ポート)
2・・・第二ポート(第一平衡ポート)
3・・・第三ポート(第二平衡ポート)
4,5・・・インピーダンス変換器
6・・・アイソレーション抵抗
61・・・バラン
62,63・・・セミリジッドケーブル
64・・・インピーダンス変換器
65・・・終端抵抗
20・・・バラン型合成・分配器
70・・・バラン
71,72・・・・セミリジッドケーブル
80・・・アイソレーション部
81・・・伝送線路
82・・・伝送線路
83・・・終端抵抗
Claims (1)
- 第一ポートと、
第二ポートと、
第三ポートと、
前記第一ポートと前記第二ポートとの間に設けられる第一インピーダンス変換器と、
前記第一ポートと前記第三ポートとの間に設けられる第二インピーダンス変換器と、
前記第二ポートと前記第三ポートとの間に設けられるアイソレーション部と、
を備え、
前記アイソレーション部は、
第一セミリジットケーブルと、
第二セミリジットケーブルと、
複数の終端抵抗と、
複数の第三インピーダンス変換器と、
を備え、
前記第一セミリジットケーブルの一端の内部導体が前記第二ポートに接続されると共に外部導体が接地され、
前記第二セミリジットケーブルの一端の内部導体が前記第三ポートに接続されると共に外部導体が接地され、
前記第一セミリジットケーブルの他端の内部導体と前記第二セミリジットケーブルの他端の外部導体が接続されると共に前記複数の第三インピーダンス変換器のそれぞれの一端に接続され、
前記第二セミリジットケーブルの他端の内部導体と前記第一セミリジットケーブルの他端の外部導体が接続されると共に接地され、
前記複数の終端抵抗のそれぞれの一端は前記複数の第三インピーダンス変換器のそれぞれの他端に接続され、前記複数の終端抵抗のそれぞれの他端は接地され、
前記第一インピーダンス変換器および前記第二インピーダンス変換器のそれぞれの線路長は中心周波数の波長の1/4であり、
前記第二ポートおよび前記第三ポートのインピーダンスをRi、前記第一ポートのインピーダンスをRo、前記第一インピーダンス変換器および前記第二インピーダンス変換器のインピーダンスをWとすると、W=(2×Ri×Ro)1/2の関係にあり、
前記複数の第三インピーダンス変換器のそれぞれのインピーダンスをI、前記終端抵抗のインピーダンスをT、前記第一セミリジットケーブルと前記第二セミリジットケーブルのインピーダンスをBとすると、I=(B×T×N/2) 1/2 の関係にあり、前記Nは2以上の整数である
合成・分配器。
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