JPH01265705A - 高周波電力分配／合成回路 - 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】 ［Ｉ２／−呈上の利用分ｌｌ’ｌ’　］木発明は、超小
型の高周波用電力多分配／多合成回路に関するものであ
る。

「従来の技術］ 多分配の例として、４分配について従来技術を】ホへる
。

高周波マ程力を４分配する最も羊純な回路は、たとえは
第７図に示すような並列４分配回路である。ここ−Ｃ，
Ｐｌは入力高周波電力であり、この人力高周波′電力Ｐ
１を任意長の特性インピーダンスＺ。

の高周波伝送線路１を介して、４つの１７４波長高周波
伝ｊス線路２．３．４および５（それぞれ特性インピー
ダンス２Ｚ、）に分配し、さらに任意長の特＋ｆｌイン
ピーダンス′／、０の高周波伝送線路６，Ｚ８おにび９
をそれぞれ経て、４分配された高周波電力ｐ２．ｐ、、
ｐ、、および１〕５を取り出す。

この場合、分配後の各端子２Ｚ〜Ｐ４の出力インピーダ
ンスを人力インピーダンスＺ。と等しくするためには、
４１のインピーダンス変換器か必要であるから、第７図
の例では、このインピーダンス変換器として、特性イン
ピーダンス２Ｚ．１の１／４波長伝送線路２〜５を使用
している。

第８図は広く使用されているウィルＡンソン型電力４分
配回路の例である。ここては、第７図の並列４分配回路
において、線路２と６．３と７゜４と８および５と９の
間に、それぞれ、抵抗値Ｒの抵抗１０．ＩＩ、１２おＪ
：び１３の各一端を接続し、同他端を共通に接続する。

この例は、これら抵抗１０〜１３をイ」加して、出力端
子Ｐ２〜Ｐ５間でのアイソレージ、インを↑４たせてい
る点が第７図と異なっているか、電力分配の原理は両者
とも同一である。

［発明か解決しようとする課題］ これら両回路の問題点は以下の２点である。

（１）　Ｘ／＜波長インピーダンス変換器２〜５を用い
ているため、動作帯域が制限されており、かつ回路が大
型になる。

例えは、１Ｇｌｌｚでの１／４波長品周波伝ｉＸ線路の
人きざは７５ｍ＋ｎ、］０ＧｌｌｚてもＺ５ｍｍである
。

（２）多分配回路を最も必要とするのは、例えＧ：ｌ第
９図に示すよう２ノ高出力増幅器への石川である。ここ
て、１４は第７図または第８図に示した４分配回路、１
５〜１８は各分配出力を増幅する単位増幅器である。こ
れら増幅器１５〜１８の出力を第７１．２Ｉまた６Ｊ第
８図に示した４分配回路を、その人出先側を逆にして用
いた４合成回路てあり、合成出力を取り出す。

ここで、これら分配回路は、人力から出力へ至る高周波
の経路を全て一致させるよう４ζ多分配回路で１１けれ
はならない。ところか、第７図または第８図に示した回
路では、回路を立体的にしなりれば、Ｐ、−Ａ−Ｐ２に
至る経路長とＰ、−Ｂ−Ｐ３に至る経路長とを厳密に一
致さ一ピることは：Ｉ［Ｌかった。

そこで、上述した問題点（２）を解決するために、従来
技術では、第１０図（Ａ）　　に示すように構成され、
第１Ｏ図（ＩＩ）に示すようにシンホル表示される２分
配のウィルＡンソン型電力分配回路ＰＤを、第１１図の
ように３個組み合ねゼで４分配回路を構成していた。

これは、２分配回路ＰＤでは、１）１→１〕２に至る糾
路長とＰ、−１’３に至る経路長とを幾何学的に一＋：
Ｘに′：ｔ；、　シくてぎるからであった。しかしなが
ら、この構成では１／２波長以」−の伝送線路を必要と
し、極めて大きな回路にｔ、ｒるという欠点を生した。

しかもまた、高周波の伝搬長か、分配部で長いため、電
力分配回路の損失も大きかった。

以上、要するに、従来は、主に並列分配を縁り返し！ｉ
ｔ続接続することにより、多分配回路を構成しており、
インピーダンスの上♂、をインピーダンス変換器で解消
する手段をとっていたため、分配回路の特性はインピー
ダンス変換器の周波数特性に支配される。さらに加えて
、インピーダンス変換器の回路自体も目的とする周波数
ての１７４波長の大きさとなり、その占有面積から勘案
すると、能動回路と同一の半導体基板上に形成すること
に対する利点は乏しかった。

そこで、本発明の目的は、同一半導体基板上に能動回路
と混載Ｅｌ能な程度に小型であり、しかｂ周波数か１ｉ
Ｂ４限されない茜周波′散力分配／合成回路な提イＪｔ
することにある。

１課題を解決するための手段コ この上う／ｊ目的を達成するために、請求項１の発明は
、第１６：：：子に１５りるインピーダンス２に対して
、第１端子とは反対側の第２および第３端子の各々にお
けるインピーダンスか７７２　となる直列２分配回路と
、第２および第３端子の谷々に接続される第４および第
５端子におけるインピーダンス２′　に対して、第４お
よび第５端子の各々とは反対側の第６およひ第７端子お
よび第８４１３よび第９端子における各インピーダンス
か２Ｚ′　　となる第１および第２並列２分配回路とを
（ｊｆｉえ、第１端子におけるインピーダンス２を′ｌ
ｏとするときに、第６ないし第９端子の各々におけるイ
ンピーダンスか７゜に等しくなるように構成したことを
特徴とする。

さらにま）こ、請求項２の発明は、第１端子におけるイ
ンピーダンスＺに夕シして、第１端子とは反対側の第２
およひ第３端子の各〃におけるインピーダンスか２′／
、となる並列２分配回路と、第２および第３０１１＾子
の各々に接続される第４および第５端子におＧづるイン
ピーダンスＺ′　に対し−（’、７ｉＫ４ｊ３にひ第５
端子の各々とは反対側の第６１５よひ第７【１１６子お
よび第８および第９端子における各インピーダンスかＺ
′／２となる第１および第２直列２分配回路とを備え、
第１端子におけるインピーダンスＺをγ。とするときに
、第６ないし第９端子の各々におけるインピーダンスが
′１．ｏに等しく　）するように構成したことを特徴と
する。

［作　用］ 請求項１の本発明は、インピーダンス変換器を用いない
直列２分配の場合に生じる人力インピーダンスＺに対す
る出力インピーダンスＺ／２への低下と、インピーダン
ス変換器を用いノよい並列２分配の場合に生じる人力イ
ンピーダンスＺ′　に対する、出力インピーダンス２Ｚ
′　への上宿−とを組み合わせることにより、人力イン
ピーダンスＺ。に対する出力インピーダンスか７゜の４
分配回路を構成した。

更に、請求項２の本発明ては、半導体基板」二の集積回
路のよう２を回路の平面化Ｊ１３よひ超小型化を必要と
する応用のために、直列２分配回路をスロット線路によ
る直列分配の形１房とし、および並列２分配をコプレー
ナ線路もしくはマイクロスｌ−リップ線路による並列分
配の形態とする。

本発明によれは、高周波電力多分配回路を１／４波長イ
ンビークンス変換器等の周波数に依存−・）−る部分を
設りることノ了しに実現できることから、末鎖的に周波
数特性を持たず、かつ大きさも超小型にてきる。その結
果、本発明によれは、半導体プロセスと完全に整合かと
れており、構造および寸法の点からｂ能動素子と共に同
一の半導体基板上へ混載することか極めて容易である。

［実施例］ υ下、図面を参！１θして本発明の実施例を計１１１１
に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。

第１図において、２１は特性インピーダンスＺ。の任意
長の高周波伝送線路であり、人力高周波電力Ｐ１をこの
伝送線路２１を介しＣ１１の理想変成）洛３１の入力端
子３２に供給する。入力端子３３を零電位とする。理想
変成器３１ては、まずその２吹側コイルの中点３４を高
周波的に零電位にし、ｔ−ｐカ端子３５および３６から
２分配された高周波出力を取り出す。

この理想変成器３１は直列２分配回路を構成し、２次側
コイルの２つの出力端子３５および３６ては、１次１ｉ
ｉ１１のインピーダンス７゜に対して、それぞれ、Ｚｏ
／２のインビダンスとなっているので、各出力端子３５
および３６に特性インピーダンスかＺ。／２の任意長の
高岡（ＪＲ，線路４１およびＩＩ２を、それぞれ、接続
する。これら伝送線路４１および４２のそれぞれに特性
インピーダンスＺｏの任意長の高周波伝送線路４３と４
４および４５と４６を２木ずつ並列に接続する。これら
並列接続された４つの伝ｉＸ線路４３．’１４．’１５
および４６の各出力３ｉｊ、Ｈ子Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４およ
びＰ、：、では出力インピーダンスはＺ。／２の２倍の
２０とな）ており、入力端子１１１の人力インピーダン
スＺ。に対して、４分配後の出力インピーダンスちｌ。

と等しくてきる。ここて、各伝送線路２１．４１〜４６
は任意長てあ（つ、零でもよい。

一方、出力端子り、Ｐ３．Ｐ、、ｌおよびＰ５を入力端
子、入力端子Ｐ１を出力端子として用いれは、第１図示
の回ｉ１８に：より高周波電力合成回路を構成すること
もてぎる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す。

この実施例では、第１の実施例と異なり、入力端子１）
１を任意長の特性インピーダンスＺ。の高周波伝送線路
５１に接続し、この伝送線路５１の出力端を２分岐して
任、弦長の特性インピーダンス２Ｚ、の高周波伝送線路
５２および５３に接続する。これら伝送線路５２および
５３の各出力端を、それぞれ、理想変成器６１ｊ５よび
６２を介して、任意長の特性インピーダンス７゜０）高
周波伝送線路７１と７２および７３と７４に結合する。

これら伝送線路７１〜７４を出力端子１）２〜Ｐ５に接
続する。

この実施例ては、υ上のようにして、まず、人力インピ
ーダンスＺ。に対して、伝送線路５１〜５３による並列
２分配回路により２Ｚ．、のインピーダンスに上昇させ
、それぞれのインピーダンスを理想変成器６１および６
２を経て直列２分配することにより、Ｚｏのインピーダ
ンスに戻して出力させる。したがって、この回路におい
ても、入力端子Ｐ、の人力インピーダンスＺｏに対して
、４分配後の出力端子ｐ２．ｐ、、ｐ４およびＰ５の各
出力インピーダンスはＺ。

に等しい。ここで、図に示す高周波伝送線路５１〜５３
、７］〜７４の各長さは第１図の例と同しく任意長でよ
く、零でもよい。

一方、出力端子Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４およびＰ、を入力端子
、入力端子Ｐ、を出力端子として用いれば、第２図示の
回路により高周波電力合成回路を構成することもできる
。

第３図（八）はスロット線路によって、第１図示の直列
分配回路を構成した例の斜視図、第３図（１１）はその
等価回路を示す。

第３図］（Δ）において、８１は話電体基板、８２．８
３および（１４は、１字型パターンでメロン１〜線路８
５．８５および８７を形成するように、基板８１上に配
置された接地導体板である。スロット線路８５の特性イ
ンピーダンスをＺとし、スロット線路８εおよび８７の
各特性インピーダンスなＺ／２　とする。

第４図（Ａ）および（ＩＩ）は、それぞれ、コプレーナ
線路によって第２図示の並列分配回路を構成した例の斜
視図およびその等価回路を示す。

第４図（八）において、９１．９２および９３は、１字
型パターンのスロット９４を形成するように、基板８１
上に配置された接地導体板である。このスロット９４内
には１字型パターンの導体板９５を配置して、特性イン
ピーダンスＺ′　のコプレーナ線路９７とそれぞれ特性
インピーダンス２Ｚ’　のコプレーナ線路９８および９
９とを形成する。接地導体板９１と９３および９２と９
３を、それぞれ、導体ワイヤまたはエアブリッジ配線９
６で接続する。

第５図（八）および（１１）は、それぞれ、マイクロス
］−リップ線路によって第２図示の並列分配回路を構成
した例の３．１視図およびその等価回路図である。

第５図（Ａ）　におい゛Ｃ，基板８１の一方の主面には
接地導体板＋０１を配置゛する。基板８１の他方の主面
には１字型パターンの導体板によるマイクロス１〜リッ
プ線路１０２，１０３および１０４を配置する。マイク
ロストリップ線路＋０２の特性インピーダンスな２′　
とし、マイクロスｌ−リップ線路１０３１’、ｉよひ１
０４の各特性インピーダンスを２Ｚ′　　とする。

第６図は本発明の第３の実施例τあり、ここては、誘電
体基板上に形成した導体パターンを示している。

第６図において、ＩＩＩは接地導体板１３１　と１３２
により形成された、特性インピーダンスｌ。のスロット
線路、＋１２および＋１３は接地導体板１３１〜１３３
　により形成された、特性インピーダンス７゜／２のス
ロワ１−線路である。＋１４および１１５はスロワ１−
線路とコプレーナ線路とを、両名間の整合をとって結合
するための変換部であり、接地・ぶ体板１３１：１６よ
ひ１３２にそれぞれ連続して、かつ導体板１；ｉ３　と
１：１４：１３よひ１３５の間および１３３　と１１［
ｉ：１５よひ１３７の間に、Ｔ掠型ハタ−ンの導体板１
４０：１Ｂよ′ｒｕ１１１　を配置する。１ｌｌｉ　ｂ
よＯ’ｌ１７　ｉｊ導体板１３３〜１３５と１４０およ
び１３３　、１３６　、１３７　と１４１により、そね
それ、形成された、特性インピーダンス′１．ｏ／２の
コプレーナ線路、ｌ！８　と１１９および１２０　と１
２１何同様に構成された特性インピーダンスＺ。のコプ
レーナ線路である。１２Ｚ　、１２３　、１２４　、１
２５　、１２６お、１：び１２Ｚ８；ｌ接地導体１３３
　と１３４，１３３　と１３６，１３４　と１３５゜１
３３　と１３７および１３６　と１３７の間を、それぞ
れ、接続１）−る導体ワイヤもしく６；Ｉエアブリッソ
配線である。１３０はＮ’ｆＳ　’ＫＬＫ１板基板る。

入力端子ｒ’　＋　、ｌ：り人力された高周波電力はス
ロット、ｌ、Ｈ路Ｉ１１〜１１３による直列分配回路を
反射なく伝搬し、変換部］１４ｊ５よひ１１５において
コプレーナ線路のモートに変換される。さらに、コプレ
ーナ線路１１６〜１２１による並列分配回路で２分配さ
れ、それぞれ、出力端子ｐ２．ｐ、、ｐ、およびＰ５に
出力される。

ここで、入力端？ｐ＋ての人力インピーダンスはｔｏで
あり、出力端子１１２．　Ｐ　３．　ｌ’　、、および
１）、ての出力インピーダンスも等しく′１．ｏと２す
る。したかつで、出力端子＋１２．ｌ”３．１’、およ
びＰ５に接続されるそれぞれの負荷か全てＺｏに等しい
インピーダンスてあれは、入力端子１１１て反射は生じ
ず、高周波電力は等しく４分配されて負荷に供給される
。

一方、出力端子Ｐ２．Ｐ３．＋１．．およびＰ５を入力
端イとし、入力端−Ｔｅｌを出力端子として用いれ１・
Ｊ、第６図示の回路を高周波電力合成回路を構成するこ
ともてぎる。

本発明の実施例３は本発明の実施例１の回路を半導体基
板を含む誘電体基板上に平面回路で構成した場合の具体
的な例でもある。この回路は１／Ｉｌ波長インピーダン
ス変換器り・１・のＪ：うに周波数に強く依存する部位
を持っておらず、原理的には周波数特性を持たない。ま
た、回路の太きさも、製作上における制限のみで定まり
、たとえは１００μｍ角υ下の角力下小さな領域内にで
も実現可能であり、能動回路と共に半導体基板上に混載
可能てある。

［発明の効果］ り上？ｉ′ｔ、明したように、未発明によれは、高周波
電力多分配回路を１７４波長インヒータンス変換器等の
周波数に依存する部分を設りることなしに実現てぎるこ
とがら、木質的に周波数特性を１またず、かつ太きさも
超小型にてきる。その結果、木発明によれば、半導体プ
ロセスと完全に整合かどれており、構造および寸法の点
からも能動素子と共に同一の半導体基板上へ混戦するこ
とか携ｉめで容易である。

高周波電力多分配回路は、主に、第９図に示した高出力
４１１４幅器において要求されるか、本発明によれｉｌ
ｌ、かかる多分配回路を、極めて容易かつ小型に実現で
きる。しかもまた、木発明の回路は、単位増幅器と同一
の半導体基板上に混１１＆シて、千ノリシック・マイク
ロ波集積回路の形態に構成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す回路図、第２図は本発
明の実施例２を示す回路図、第３図（八）および（［１
）はスロワ１−島１路ににる直列分配回路の一例を示す
、そねそれ、丘、１視図および等価回路図１、 第４図（八）および（ｎ）はコプレーナ線路による並列
分配回路の一例を示す、それぞれ、斜視し１１ａＪ：ひ
等価回路図、 第５図（八）および＋１１）はマイクロスｉ・す・ンブ
Ｓ窒路による並列分配回路の一例を示す、そわそれ、３
′［親図および等価回路図、 第６図は本発明の実施例３を示す平面図、第７図は従来
の並列４分配回路の一例を示す回路図、 第８図は従来のウィルキンラン型電力４分配回路の一例
を示す回路図、 第９図は電力４分配回路を用いた高出力増幅器の一例を
示すブロック図、 第１０図（Ａ）および（８）は従来のウィルキンソンを
電力２分配回路の一例を示す、千第１それ、回路図、）
３　Ｊ：　Ｕそのシンボル表示の説明図、第１１図は第
１０図（八）および（［））に示したウィルギンジン型
電力２分配回路を３個フ１１み合、１つ一υだ従来の電
力４分配回路の一例を示すブロック図である。 １．６〜９・高周波伝送線路、 ２〜５・ｌ／Ｉｌ波長高周波高岡ス線路、１０へ−１３
・・抵抗、 １４・４分配回路、 １５〜１８・・ｌｌｉ位増幅器、 １９・４合成回路、 １１１１・　ウィルキンソン型電力２分配回路、２１、
’１１．４２．４３〜＋１１ｉ、５１〜５３．７１〜７
４・・高周波伝送線路、 ３１．６１．６２　　理想変成？＋ｇ、８１・・２ノ（
７Ｈイ木基イ反、 ８２〜１１４．９１〜９３，１０１−・・接地導体板、
８５〜１１７−　スロット線路、 ９４・スロット、 ９５・Ｔ字型徨体板、 ９６・・導体ワイヤ（エアブリッジ配Ｐｉり、９７〜９
９・コプレーナ線路、 １０２〜１０４・・・マイクロス［・リソ１３ｇ路、Ｉ
ｌｌ・・・特性インピーダンス７ｏのスロット線路、 １１２．１１３・・・特性インピーダンスＺ。／２のス
ロット線路、 １１４、’１１５・・スロット線路−コブレーすＮ、♀
路変換部、 １１６．１１７−！１，５士生インビータンスＺ。／２
のニフブレーナ線路、 １１８〜１２１　・・・特性インピ−タンス７゜のコプ
レーナ線路、 １２Ｚ〜１２Ｚ・・・接地導体板間を接続する導体ワイ
ヤ（エアブリッジ配線）、 １３０　・・話電体基板、 １３１〜１３７・・・接地導体板、 １／１０．＋４１・・・Ｔ字型専体板。 −Ｖ−１椹 一 −”＠ ｌ 蚊 六− Ｃ’Ｊ　　　　　　　　　ｐ ＣＬ　　　　　　　　　　ＣＬ 翼 ← 逗 く 曹　Ｅ ゲ ヤ　　■ キで 回 回 糸 寸 緩

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１端子におけるインピーダンスＺに対して、前記
   第１端子とは反対側の第２およひ第３端子の各々におけ
   るインピーダンスかＺ／２となる直列２分配回路と、 前記第２および第３端子の各々に接続される第４および
   第５端子におけるインピーダンスＺ′に対して、前記第
   ４および第５端子の各々とは反対側の第６および第７端
   子および第８および第９端子における各インピーダンス
   か２Ｚ′となる第１および第２並列２分配回路と を備え、前記第１端子におけるインピーダンスＺをＺｏ
   とするときに、前記第６ないし第９端子の各々における
   インピーダンスがＺｏに等しくなるように構成したこと
   を特徴とする高周波電力分配／合成回路。 ２）第１端子におけるインピーダンスＺに対して、前記
   第１端子とは反対側の第２および第３端子の各々におけ
   るインピーダンスか２Ｚとなる並列２分配回路と、 前記第２および第３端子の各々に接続される第４および
   第５端子におけるインピーダンスＺ′に対して、前記第
   ４および第５端子の各々とは反対側の第６および第７端
   子および第８および第９端子における各インピーダンス
   がＺ′／２となる第１および第２直列２分配回路とを備
   え、前記第１端子におけるインピーダンスＺをＺｏとす
   るときに、前記第６ないし第９端子の各々におけるイン
   ピーダンスかＺｏに等しくなるように構成したことを特
   徴とする高周波電力分配／合成回路。 ３）誘電体基板と、前記誘電体基板上に形成した特性イ
   ンピーダンスＺの第１スロット線路を特性インピーダン
   スＺ／２の第２および第３スロット線路と接続すること
   により構成した直列２分配回路と、 前記誘電体基板に形成した特性インピーダンスＺ′の第
   １コプレーナ線路またはマイクロストリップ線路を特性
   インピーダンス２Ｚ′の第２および第３コプレーナ線路
   またはマイクロストリップ線路と接続することにより構
   成した並列２分配回路と、 前記直列２分配回路と前記並列２分配回路との間に配置
   され、前記第２および第３スロット線路と前記第１コプ
   レーナ線路もしくはマイクロストリップ線路とを結合す
   る線路変換部と を備え、前記第１スロット線路におけるインピーダンス
   ＺをＺｏとするときに、前記第２および第３コプレーナ
   線路またはマイクロストリップ線路の各々におけるイン
   ピーダンスかＺｏに等しくなるように構成したことを特
   徴とする高周波電力分配／合成回路。