JP6795382B2

JP6795382B2 - 電力合成・分配器

Info

Publication number: JP6795382B2
Application number: JP2016219503A
Authority: JP
Inventors: 南谷　康次郎; 康次郎南谷; 宏幸梅原
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2036-11-10
Also published as: JP2018078469A

Description

本発明は電力合成・分配器、特にマイクロ波電力を複数に分岐し又は複数の電力を合成する電力合成・分配器の構成に関する。

図３に、ラジアル線路を用いた電力合成・分配器の構成が示されており、この電力合成・分配器は、中央線路（同軸線路）２１、円柱状空間を持つラジアル線路２２、中央線路２１の周囲に配置され、同軸線路からなる複数の分岐線路２３を有している。このような電力合成・分配器（回路）は、中央線路２１を中心として等距離に各分岐線路２３を配置することにより、各分岐線路２３のマイクロ波を等振幅、等位相に設定でき、電力の合成又は分配に適した構造を持つ。また、ラジアル線路２２は、空間を使用しており、ウィルキンソン型のように誘電体基板等を用いた電力合成・分配器と比較して伝送損失が小さく、大電力のマイクロ波を扱うことが可能であるという長所がある。

特開昭６３−３００６０５号公報特開平１０−２７０９１５号公報特開２０１３−１５０１４３号公報

ところで、低損失で大電力を扱うことのできるラジアル線路２２を用いた電力合成・分配器では、分岐線路２３の数（分岐数）が多くなり、各分岐線路２３が理想的な位置、即ちラジアル線路２２の中心から等距離かつ等間隔の配置からずれた場合には、電力の合成又は分配に求められる特性（伝送の各種特性）のずれが大きくなってしまうという問題がある。

従来では、上記の特性のずれを防ぐために、ラジアル線路２２と分岐線路２３の結合にスロットを用いたり（上記特許文献１）、複雑な形状のインピーダンス変換部を設けたり（上記特許文献２）、ラジアル線路のインピーダンスに勾配を設けたり（上記特許文献３）する等、複雑な構造が採用されるが、このような特性のずれを緩和するための複雑な構造では、電力合成・分配器の低コスト化を図ることが困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、伝送特性のずれを小さくすることができ、低コスト化を図ることが可能となる電力合成・分配器を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、同軸線路からなる中央線路、ラジアル線路及び上記中央線路の周囲の複数の分岐線路を有する電力合成・分配器において、上記複数の分岐線路を同軸線路とし、上記中央線路が配置される上側又は下側の一方の部材と上記分岐線路が配置される上側又は下側の他方の部材との間に上記ラジアル線路を形成する構成からなり、上記中央線路の周囲の上記一方の部材に、上記中央線路と同一方向にて係合孔を設け、かつ上記他方の部材に上記分岐線路の外導体の孔を形成し、上記分岐線路の外導体の孔及び上記一方の部材に設けた上記係合孔に、増幅器側の中心導体を挿入配置し、この中心導体を止めネジにて上記係合孔に固定することにより、上記増幅器を本体に直接的に取り付けたことを特徴とする。
請求項２の発明は、同軸線路からなる中央線路、ラジアル線路及び上記中央線路の周囲の複数の分岐線路を有する電力合成・分配器において、上記複数の分岐線路を同軸線路とし、上記中央線路及び上記分岐線路が配置される上側又は下側の一方の部材と上側又は下側の他方の部材との間に上記ラジアル線路を形成する構成からなり、上記一方の部材の上記中央線路の周囲に上記分岐線路の外導体の孔を形成し、かつ上記他方の部材に上記中央線路と同一方向にて係合孔を設け、上記分岐線路の外導体の孔及び上記他方の部材に設けた上記係合孔に、増幅器側の中心導体を挿入配置し、この中心導体を止めネジにて上記係合孔に固定することにより、上記増幅器を本体に直接的に取り付けたことを特徴とする。

上記の構成によれば、中央線路が配置される例えば上側部材（一方の部材）に、中央線路と同一方向で係合孔が形成され、この係合孔に、ラジアル線路に延伸した分岐線路の中心導体が係合され、固定される。この上側部材に、上記中央線路の外導体となる円形孔を形成する場合は、上側部材の同一面側から円形孔と共に係合孔を加工形成する（円形孔を中心としてその周囲に係合孔を形成する）ことが好ましい。
また、係合孔に挿入された中心導体は、上側部材の側面等からねじ込まれた止めネジで固定することができる。

また、電力合成・分配器を増幅器の電力合成回路に使用する場合、次のような手順で増幅器としての十分な特性を確保することができる。
まず、各分岐線路に、分岐部コネクタ側の中心導体を延伸させた部分を取り付け、この中心導体が係合孔に止めネジで固定され、ラジアル線路に結合される。この分岐部コネクタを取り付けることで、ラジアル線路中心の中央線路と各分岐線路間の伝送特性を測定することが可能となる。この測定で、良好な特性が得られていると判断した後、止めネジを緩め、中心導体を分岐部コネクタと共に取り外す。次に、コネクタを取り外した各分岐線路部分に、増幅回路側の中心導体を延伸させた部分を取り付け、この中心導体を止めネジで係合孔に固定し増幅回路として使用する。このようにして、電力合成・分配器の伝送特性が担保され、増幅器の電力の確実な合成が可能となる。

本発明によれば、ラジアル線路を形成する一体の上側又は下側の部材に、中央線路のための孔と、分岐線路の中心導体のための孔とを機械加工することにより、中央線路と分岐線路との位置精度を上げることができる。この結果、伝送の各種特性のずれを小さくすることができ、低コスト化を図ることも可能となる。
また、電力合成・分配器を増幅器の電力合成回路に使用する場合は、測定により電力合成器の良好な伝送特性を確保した上で、増幅器の取付けが容易になるという利点がある。

本発明の第１実施例の電力合成・分配器の構成を示す断面図である。第２実施例の電力合成・分配器の構成を示す断面図である。従来の電力合成・分配器の構成を示す断面図である。

図１に、第１実施例の電力合成・分配器の構成が示されており、この図１において、符号１は導体である上側部材、２は導体である下側部材で、これらにより筐体（本体）が構成される。３は、上側部材１と下側部材２の間に形成されたラジアル線路であり、このラジアル線路３は、略円柱形の空間となる。４は、同軸線路からなる中央線路、５は中央線路４に接続された中央部コネクタであり、上記上側部材１の円形孔部分は中央線路４の外導体を兼ね、中央線路４の中心導体は下側部材２に接続される。

図１の７は、同軸線路からなる分岐線路、８は分岐線路７に接続された分岐部コネクタであり、下側部材２の円形孔部分は分岐線路７の外導体を兼ね、分岐線路７の中心導体７ａは、分岐部コネクタ８の中心導体を延伸したものを利用している。この分岐線路７は、中央線路４から等距離でそれぞれが等間隔となるように、複数配置される。９は、分岐線路７の中心導体７ａを挿入する嵌合孔（係合孔）、１０は止めネジ、１１はインピーダンス整合部である。

上記上側部材１の中央線路４の外導体となる円形孔の加工と、複数の嵌合孔９の円形孔の加工は、上側部材１の同一面内（外表面又はインピーダンス整合部１１が設けられた内面）において機械加工することで（同じ工程で）実施され、上側部材１の中央の孔に、中央線路４の中心導体が取り付けられ、複数の嵌合孔９には、中心導体７ａ（分岐部コネクタ８の中心導体）が嵌合され、上側部材１の側面方向からねじ込まれた止めネジ１０で固定される。

このような電力合成・分配器によれば、電力分配器として用いられる場合、入力された高周波電力が中央線路５からラジアル線路３に伝わり、中央線路５の中心導体から等距離に設置された複数の分岐線路７の中心導体７ａに達し、これらの分岐線路７に等しく電力が分配される。また、電力合成器として用いられる場合は、電力の流れの方向が逆となり、分岐線路７から入力される電力の合成が可能となる。なお、インピーダンス整合部１１は、ラジアル線路３と分岐線路７の間の入出力のインピーダンスを合わせるように機能する。

電力の合成・分配において、伝送特性のずれをなくすには、高精度にて、分岐線路７の位置が中心から等距離で、かつ各分岐線路間の距離も等しくする必要があるが、実施例では、上記上側部材１における中央線路４の外導体の孔加工と、分岐線路７の中心導体７ａのための嵌合孔９の加工を、上側部材１の同一面内での機械加工としており、これらの孔の位置精度は、機械加工のみで決まり、組立での位置ずれが殆ど生じないため、その電力の分配及び合成は理想に近い特性となる。

図２に、第２実施例の構成が示されており、この第２実施例は、電力合成・分配器を複数の増幅器の出力電力合成に利用したものである。
図２において、１３は複数配置された増幅器であり、図１の止めネジ１０を緩めて分岐部コネクタ８を取り外した後、その代わりに増幅器１３及び中心導体７ａを取り付けるようにする。即ち、増幅器１３側に配置された中心導体を延伸させ、これを分岐線路７の中心導体７ａとして嵌合孔９に挿入し、止めネジ１０で固定する。この止めネジ１０は、増幅器としての特性が確保された後に、導電性接着剤等を用いて固着させてもよく、この止めネジ１０によって増幅器１３が本体（筐体）に取り付けられる。

従来の電力合成・分配器では、通常、コネクタ部分の取外しができない構造となっているので、増幅器１３との結線には、増幅器側のコネクタ（例えばオス側）と電力合成器側のコネクタ（例えばメス側）とを接続し、両方の同軸線路を連結する必要があり、この連結線路部分での伝送特性のばらつきが避けられず、合成電力の低下が生じ易いという問題があった。
しかし、第２実施例では、コネクタ接続を利用せずに、増幅器１３を電力合成・分配器に直接接続することが可能となるので、同軸線路の連結による合成電力の低下が防止できるという利点がある。なお、電力合成・分配器としての特性測定は、分岐部コネクタ８を取り付けた状態で、この分岐部コネクタ８と中央部コネクタ５間の伝送特性を測定することで実施することができる。

上記実施例では、分岐部コネクタ８又は増幅器１３を中央部コネクタ５の反対側に設けたが、これら分岐部コネクタ８又は増幅器１３を中央部コネクタ５（上側部材１）側に配置し、下側部材２に設けた嵌合孔９へ中心導体７ａを挿入・固定するようにしてもよい。

１…上側部材、２…下側部材、
３，２２…ラジアル線路、４，２１…中央線路（同軸線路）、
５…中央部コネクタ、７，２３…分岐線路（同軸線路）、
７ａ…中心導体、８…分岐部コネクタ、
９…嵌合孔（係合孔）、１０…止めネジ、
１１…インピーダンス整合部、１３…増幅器。

Claims

同軸線路からなる中央線路、ラジアル線路及び上記中央線路の周囲の複数の分岐線路を有する電力合成・分配器において、
上記複数の分岐線路を同軸線路とし、上記中央線路が配置される上側又は下側の一方の部材と上記分岐線路が配置される上側又は下側の他方の部材との間に上記ラジアル線路を形成する構成からなり、
上記中央線路の周囲の上記一方の部材に、上記中央線路と同一方向にて係合孔を設け、かつ上記他方の部材に上記分岐線路の外導体の孔を形成し、
上記分岐線路の外導体の孔及び上記一方の部材に設けた上記係合孔に、増幅器側の中心導体を挿入配置し、この中心導体を止めネジにて上記係合孔に固定することにより、上記増幅器を本体に直接的に取り付けたことを特徴とする電力合成・分配器。
同軸線路からなる中央線路、ラジアル線路及び上記中央線路の周囲の複数の分岐線路を有する電力合成・分配器において、
上記複数の分岐線路を同軸線路とし、上記中央線路及び上記分岐線路が配置される上側又は下側の一方の部材と上側又は下側の他方の部材との間に上記ラジアル線路を形成する構成からなり、
上記一方の部材の上記中央線路の周囲に上記分岐線路の外導体の孔を形成し、かつ上記他方の部材に上記中央線路と同一方向にて係合孔を設け、
上記分岐線路の外導体の孔及び上記他方の部材に設けた上記係合孔に、増幅器側の中心導体を挿入配置し、この中心導体を止めネジにて上記係合孔に固定することにより、上記増幅器を本体に直接的に取り付けたことを特徴とする電力合成・分配器。