JPH01117503A - 位相反転器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 庄」Ｌヒｑ刊」Ｂ１肱 本発明は例えば電力合成増幅器等において、１つの高周
波信号から位相の１８０’異なる２つの信号を作るため
に用いられる位相反転器に関する。

ｌ米Ω肢土 電力合成増幅器としては、導波管及び円形空洞共振器内
に多数個のインバットダイオードを装荷した構成や、高
出力増幅器として動輪電力分割器及び３ｄＢ方向性結合
器にＧａＡｓ　　ＰｏｗｅｒＦＥＴを接続した構成があ
り、夫々既に数多くの論文で発表されている。

ところで、後者の構成の電力合成増幅器については、従
来、シングルのＡ級増幅器を使用しており、出力電力は
約２倍近くになるが、歪がそのまま残るといった問題が
あった。そこで、本発明者は−ＧａＡｓ　　Ｐｏｗｅｒ
　　ＦＥＴを用いたブシュプル増幅器の採用を考えた。

ブシュプル増幅器によれば原理的に２次高調波が打消さ
れるので、シングルＡ級増幅器のもつ問題は解消できる
のであるが、新たに次のような問題が発生する。

日　く”′　しよ゛と　る口　占 即ち、ブシュプル増幅器の場合、各増幅器には位相が１
８０°異なった信号を入力せねばならないので、入力側
にはそのような位相反転作用をもつ位相反転器を設ける
必要があるが、電極合成増幅器の使用されるＧＨ２帯に
おいては周波数が高いために、ブシュプル増幅器の入力
側に一般的に使用される変成器や、ＣＲ素子等の位相調
整器では分布定数の影響によって１８０＠の位相差を作
ることが困難である。

本発明はこのような問題点に鑑み、高周波帯域において
１８０°位相の異なった２つの信号を作ることのできる
有用な位相反転器を提供することを目的としている。

ロ　占　”゛　るための 上記目的を達成するために本発明に係る位相反転器は、
一方の主表面の略全面にアース電極が形成された基板の
他方の主表面上に同心円状に２つの円弧電極が形成され
、両円弧電極は一端がショート端、他端が開放端とされ
ると共に、両端がら１／４　λｇ（λｇ：管内波長）の
長さの部分が他方の電極の対応部分と結合し、かつ、一
方の円弧電極には一端から１７４　λｇ若しくはその整
数倍のところに給電端子が設けられ、他方の円弧電極に
は一端から１／４　λｇ若しくはその整数倍のところに
無反射終端器が接続され、更に、一方の円弧電極に又は
２つの円弧電極にわたって、前記給電端子と９０″位相
の異なるところ及び２７００位相の異なるところに引出
端子が設けられていることを特徴としている。

本発明の作用は実施例の中で詳しく説明する。

実−一施一一■ 第３図は本発明の適用される電力合成増幅器を示す。こ
の増幅器は前置増幅器１と最終増幅器２と出力回路３と
から成っている。最終増幅器２は励振用増幅器Ａ１とブ
シュプル増幅器Ａ２．Ａ３とを備えている。励振用増幅
器Ａ１とブシュプル増幅器Ａ２．Ａ３との間には高周波
信号（以下、ＲＦ倍信号いう。）を１８０”位相の異な
った２つのＲＦ倍信号変換するための位相反転器４が設
けられている。また、ブシュプル増幅器Ａ２．Ａ３と出
力回路３との間にも同様な構造の変成器５が用いられて
いる。前記励振段及びブシュプル増幅器には、例えば内
部整合された出力３ＷのＧａＡｓ　　ＦＥＴを用いてい
る。ブシュプル増幅器としては、出力回路の効率を増加
させるのが目的であればＢ級動作をさせればよいが、Ｂ
級動作ではクロスオーバ歪を生じるので、これをさける
ため本実施例ではＡ８２級動作としている。図中、ＣＩ
、Ｃ２，Ｃ３はサーキュレータを用いたアイソレータで
ある。

第１図に前記位相反転器４の一例を示す。図（イ）は正
面図、図（ロ）は側面図である。基板１１は例えば適当
厚みを有したレキソライトで構成され、その背面側表面
１１ａには略々全面にアース電極１２が形成されている
。一方、正面側表面１１ｂには、同心円状に２つの円弧
電極１３゜１４が形成されている。一方の円弧電極１３
は、全長がλｇ／２（但し、λｇは管内波長）の半円形
状をしており、丁度中央部には給電端子１５が設けられ
ている。この給電端子１５をはさんで両側の電極部分１
３ａ、１３ｂはもう一方の円弧電極１４の対応箇所１４
ａ、１４ｂと電磁的に結合するλｇ／４結合部としであ
る。また、この円弧電極１３の一端１３Ｃはスルーホー
ル１６を通じて裏面のアース電極１２と接続されたショ
ート端とされ、他端１３ｄは開放端としである。

他方の円弧電極１４は全長がλｇで、両端１４ｃ、１４
ｄが前記一方の電極１３の給電端子１５に最も近いとこ
ろに位置されたほぼ２π（ｒａｄ）の全円形状をした電
極である。この円弧電極１４の一端１４ｃはスルーホー
ル１７を通じアース電極１２と接続されたショート端で
あり、他端１４ｄは開放端である。また、両端１４ｃ、
１４ｄから１／４　λｇの範囲１４ａ、１４ｂは前記一
方の円弧電極１３と結合した１／４　λｇ結合部となっ
ていると共に、円弧電極１４の丁度中央位置には無反射
終端器２０が接続されている。この無反射終端器２０か
ら略λｇ／４だけ両端寄り位置、言い換えれば両端から
λｇ／４だけ中央寄り位置には引出端子２１．２２が形
成されている。尚、図中２３は、円弧電極１３の中央か
ら円の中心方向に向けて適当長さ突出された電極で、こ
の電極２３の存在によってシールド効果が高まる。

上記構成において、給電端子１５を通じて一方の円弧電
極１３に励振用増幅器ＡＩから出力されるＲＦ倍信号給
電すると、円弧電極１３の全長がλｇ／２であるから電
極両端１３ｃ、１３ｄで１８０°位相の異なる電圧（電
流）分布となって円弧電極１３上に拡がり、λｇ／４結
合部１３ａ、１３ｂを通じて他方の電極１４の対応箇所
１４ａ、１４ｂに伝達される。伝達された信号は夫々引
出端子２１．２２から外部へ取出すことができるが、各
引出端子２１．２２が給電端子１５からλｇ／４のとこ
ろに形成されていること、及び２つの引出端子２１．２
２間がλｇ／２だけ離れて設けであることとによって、
一方の引出端子２１には給電端子１５と９０″位相の異
なるＲＦ倍信号、他方の引出端子２２には２７０°位相
の異なるＲＦ倍信号出力される。つまり、２つの引出端
子２１．２２には１８０°位相の異なるＲＦ倍信号出力
されるのである。従って、電極２１．２２をブシュプル
増幅器の各アンプＡ２．Ａ３の入力と接続しておくこと
により、両アンプＡ２．Ａ３に１８０゜位相の異なった
２つのＲＦ倍信号供給することができる。

前記位相反転器において、引出端子２１．２２及び無反
射終端器２０の接続される端子２４を終端して給電端子
１５から定在波比（ＳＷＲ）を測定すると、１．０付近
になることが確認された。

同様に、給電端子１５、一方の引出端子２２及び端子２
４を終端して引出端子２１からＳＷＲを測定すると１．
０付近になることが確認された。更に同様に、給電端子
１５、一方の引出端子２１及び端子２４を終端して引出
端子２２からＳＷＲを測定すると、１．０付近になるこ
とが確認された。

この結果、本漬相反転器は良好に整合されていることが
わかった。また、この位相反転器は給電端子１５．２つ
の引出端子２１．２２及び無反射終端器の接続される端
子２４の合計４つのポートを有しているので、従来から
知られている３ポート（給電端子と２つの引出端子だけ
備えたもの）のものより整合がとりやすいという利点が
ある。

更に整合は広い周波数帯にわたって充足している。実験
によれば第４図に示すように８．３〜１１．０ＧＨ２ま
での２．７ＧＨｚもの広帯域にわたって整合が得られた
。但し、第４図は上記構成の位相反転器を第３図中のブ
シュプル増幅器Ａ２゜Ａ３の入力に用いると共に、ブシ
ュプル増幅器の出力側変成器５もそれと同じものを入出
力逆にして使用した場合におけるブシュプル増幅器の出
力電力の周波数特性で表している。また、第５図に、ブ
シュプル増幅器の入出力特性及び３次相互変調歪み特性
の測定結果を示す。測定は９．６ＧＨ２の基本波と、こ
れと等レベルの２　Ｍ　Ｈｚ離れた、例えば９．６０２
ＧＨ２の波の２波の信号を増幅器に入力してスペクトラ
ム　アナライザで行った。

インタセプト　ポイントは４９．５ｄＢｍであった。な
お、第３図の構成において位相反転器４の出力インピー
ダンスとブシュプル増幅器Ａ２．Ａ３の入力インピーダ
ンスとが整合しない場合には発振が起こることもあるの
で、第２図に示すように両者間にサーキュレータを用い
たアイソレータ３１．３２を挿入しておくとよい。

次に第６図は本発明の他の実施例を示す。この実施例で
は、２つの円弧電極４１．４２はいずれも−πｒａｄの
円弧状をしており、両端から１７４λｇの長さの範囲に
他方の円弧電極の対応箇所と結合する結合部４１ａ、ｂ
、４２ａ、ｂが形成されている。そして、一方の円弧電
極４１には一端４１Ｃから１７４　λｇ離れたところに
給電端子４３が、１／２　λｇ離れたところに１つの引
出端子４４が形成されている。また、他方の円弧電極４
２には一端４２ｃから１７４　λｇ離れたところに無反
射終端器が接続される端子４５．１／２　λｇ離れたと
ころにもう１つの引出端子４６が形成されている。各円
弧電極４１．４２とも一端４１ｃ、４２ｄはショート端
、他端４１ｄ、４２ｃは開放端となっている。

上記構成によれば、引出端子４４．４６が２つの円弧電
極にわたって形成されているが、各引出端子４４．４６
の形成位置の給電端子４３に対する位相は前記実施例と
同様、９０°と２７０＠であるから、２つの引出端子か
らは１８０”位相の異なるＲＦ倍信号得られる。

第７図は本発明の更に他の実施例を示す。この実施例で
は基板の一方の表面の電極パターンは第１図若しくは第
６図に示したものと同じであるが、その基板１１の表面
に材質、寸法の同じ基板７１を貼り付けた構成である。

基板７１の一方の表面には全面にアース電極７２が施さ
れている。

この構成によれば、円弧電極パターンの上下両側に誘電
体基板が存在する対称的な構造となるので、円弧電極パ
ターンの上方と下方とで電磁界分布のバランスが良くな
る結果、周波数特性が改良される。

ｍと成果 以上説明したように本発明に係る位相反転器によれば、
超高周波電力合成増幅器の作動範囲であるＯＨ２帯域に
おいても、１８０°位相の異なる増幅器へのブシュプル
増幅器の使用が確保されるといった効果がある。

加えて、本発明の位相反転器は基板上に導電パターンを
用いて構成できるので、平面実装に適した構成であると
共に、２つの円弧電極が４つのポートを有した構成であ
るので、インピーダンス整合がとりやすく、かつ広い帯
域にわたって整合が得られるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明の一実施例としての位相反転器を
示す正面図、図（ロ）は側面図、第２図はインピーダン
スマツチングを取る方法の説明図、第３図は本発明の一
適用例を示す電力合成回路図、第４図は出力電力の周波
数特性を示す図、第５図はブシュプル増幅器の入力特性
及び３次相互変調歪み特性の実測値を示す図、第６図及
び夫々第７図本発明の別の実施例を示す図である。 ４・・・位相反転器、１１・・・基板、１２・・・アー
ス電極、１３．１４−・・円弧電極、１３ａ、ｂ、、１
４ａ。 ｂ・・・λｇ／４結合部、１５・・・給電端子、２１．
２２・・・出力端子、 特許出願人　：　株式会社　村田製作所第１図 第２図 第３図 第４図 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　（ＧＨｚ） 第５図 １ｎｐｕｔ　Ｐｏｗｅｒ　（ｄＢｍ） 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方の主表面の略全面にアース電極が形成された
   基板の他方の主表面上に同心円状に２つの円弧電極が形
   成され、 両円弧電極は一端がショート端、他端が開放端とされる
   と共に、両端から１／４λｇ（λｇ：管内波長）の長さ
   の部分が他方の電極の対応部分と結合し、 かつ、一方の円弧電極には一端から１／４λｇ若しくは
   その整数倍のところに給電端子が設けられ、他方の円弧
   電極には一端から１／４λｇ若しくはその整数倍のとこ
   ろに無反射終端器が接続され、更に、一方の円弧電極に
   又は２つの円弧電極にわたって、前記給電端子と９０°
   位相の異なるところ及び２７０°位相の異なるところに
   引出端子が設けられていることを特徴とする位相反転器
   。