JPH01282901A - エネルギー結合装置 - 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】 （発明の分野） 本発明の対象はメートル及びデシメートル波で使用でき
るエネルギーの結合用装置である。

この型の装置は種々な場合に必要である：例えば、ひと
つの源を使用して数個の増幅器又はｒＩｆ置装幅器を等
電位でまた等位相で作動させる、あるいは数個の等電位
のまた等位相の前置増幅器で送られるパワーを集合し、
これによって得られたバワーで増幅器（複数）を等電位
でまた等位相で作動させる。あるいはまた等電位でまた
等位相で作動する数個の増幅器によって送られるパワー
を集合し、一般に送信アンテナで形成してひとつであっ
て同じユーザに給電する場合である。

（従来の技術の説明） この場合、例えば、等電位でまた等位相で作動させなけ
ればならない増幅器の場合には、４分の１波長のトラン
スでインピーダンスを合わせる回路と関連しているひと
つの入力とｎ個の出力を持つディストリビュータがあり
、このトランスはすべての増幅器が同じパワーを送る限
りは正確にこの動作を行う。しかしもし１個以上の増幅
器が故障すると、それによって発生する不均衡は全体の
アセンブリの動作を大いに阻害する。従って絶縁装置で
増幅器を遮へいする事が必要となる。各種の解決策がこ
の目的を達成するために使用されてきた。

ディストリビュータはフェライトの（ヂャイロ＞Ｍ１気
特性を使用する循環器型絶縁装置と結合された。この方
法は理論的には理想的な方法であるが、実際にはパワー
、選択性の制限及びサーキュレータ中での比較的高い損
失のような各種の欠陥を持っている。

リング型のハイブリッド接合３ｄＢカブラなどがカスケ
ード装備され、増幅器は２個づつひとつで同じ接合に接
続された：！れたデカップリングが増幅器間で得られた
が、これは費用のかかる方法であり、特に多数の増幅器
の場合には多くのハイブリッド接合が必要となるためで
ある。更に損失が大きい。

ディストリビュータはウィルキンソン型の遮へい装置に
結合された；これはかなり効果的な方法である。しかし
多くの増幅器を持つマイクロ波帯での使用にそれを適用
することは非常に難しいことが立証された。

（発明の概略） 本発明の目的はカスケード装備のハイブリッド接合に関
連する利点と同じ利点を得る一方で同時に欠陥を最少に
減少させることである。

これはハイブリッド接合を適切にディストリビュータに
結合させることによって得られる。

本発明によれば、ｍが正の整数値である場合のｍ個のエ
ネルギー源とｎが正の整数値である場合のｎ個のユーザ
との間にエネルギーの結合装置を設け、ｍ　＋　ｎは２
よりも大きく、ｍが第１でｎが第２の９０度、３ｄＢバ
イブイツト回路より成り、それぞれが第１、第２、第３
、第４のポートを持ち、それぞれのハイブリッド回路の
第１と第２のポート並びに第３と第４のポートは１対の
共役ボートを形成し、ｍ＋Ｈの平衡用負荷はそれぞれｍ
　＋　ｎのバイブイツト回路と関連し、第１と第２ディ
ストリビュータはｍ入力、ｎ出力に関連し、２個のディ
ストリビュータは等電位で、等位相であり、同じ入力／
出力の位相シフトを持ち、ｍの第１回路はそのｍの第１
入力をｍの源にそれぞれ結合され、そのｎの第２ポート
はそれぞれｍの負荷に接続され、そのｍの第３ボートは
第１ディストリビュータのｍの入力にそれぞれ接続され
、そのｍの第４ボートは第２ディストリビュータのｍの
入力にそれぞれ接続され、ｎの第２回路はそのｎの第１
ボートを第１ディストリビュータのｎ出力にそれぞれ接
続され、そのｎの第２ポートは第２ディストリビュータ
のｎ出力にそれぞれ接続され、そのｎの第３ボートはｎ
負荷にそれぞれ接続され、そのｎの第４ポートはｎの使
用物にそわぞれ接続される。

（実施例） 次の説明及び特許の請求では２対の共役ポートより成る
９０度の３ｄＢハイブリッド接合を参照する。接合の「
１対の共役ボート」という用語は接合の４個のポートの
２個であって、均衡のとれた負荷（複数）がそれに接続
される時は、その回路の他の２個のポートの間に実際的
に結合がなく、他の２個のポートは更に１対の共役ポー
トも形成し、均衡のとれた負荷が共役ボートの対のひと
つに接続される時は常に、他の対の２個の共役ポートの
ひとつに印加されたパワーは、均衡のとれた負荷が同じ
パワーで直角位相を示す波で接続された１対のポートに
よフてでていく。この図面では９０度の３ｄＢハイブリ
ッド接合の共役ボートの対はそれぞれＩ−２と３−４と
表示しなければならない。

これらの接合はこの説明で例として使用されたアセンブ
リの中の方向性のあるカブラであり、これらの９０度の
３ｄＢ方向性カブラはｒ３ｄＢカブラ」又は「カブラ」
と今後の説明で呼ばれる。しかし本発明の範囲を越える
ことなく、これらのカブラ、例えば適切な値の位相のシ
フト素子に関連するマジックＴ接合又はハイブリッドリ
ング接続のような如何なるその他の同等な接合で構成さ
れてもよい事に注意しなければならない。

第１図はＥｌからＥｎまでのｎ個の増幅器によって与え
られるエネルギーの損失を引いた合計（説明の例ではｎ
は８に等しく、増幅器はそれぞれｌｋｗの出力を持って
いた）でアンテナＡに給電するために使用できた結合装
置の図を示す。ＥｌからＥｎまでの増幅器の出力はそれ
ぞれＤＩからＤｎまでのｎ個の３ｄＢカブラのポート１
に接続される。ＤＩからＤｎまでのカブラのボート２と
大地との間には平衡用抵抗ＲｄｌからＲｄｎまでが取り
付けられ、この抵抗は均衡のとれた負荷を形成する。Ｄ
ＩからＤｎまでのカブラのボート３はｎ個の入力と１個
の出力を持つディストリビュータＣＩの１からｎまでの
入力にそれぞれ接続される。同様にして、ＤｌからＤｎ
までのカブラのポート４はｎ個の入力と１個の出力を持
つディストリビュータＣ２の１からｎまでの入力にそれ
ぞれ接続される。ディストリビュータＣＩと６２は等電
位で等位相であり、同じ入力／出力位相シフトを持つ。

これらのディストリビュータは０°デイバイダとも呼ぶ
。ディストリビュータＣＩと６２出力は３ｄＢカプラＢ
のポート１と２にそれぞれ接続され、そのカブラのボー
ト３は平衡用抵抗Ｒｂにより大地に接続され、そのカブ
ラのボートはアンテナＡに接続され、後者はインピーダ
ンス均衡回路を持つ（図示していない）。

もし第１図によるアセンブリが正確に作動するためには
、ＥｌからＥｎまでの増幅器は等電位で等位相の信号を
送らなけわばならない。この結果を得る既知のアセンブ
リがあるが、第２図と第３図の助けによって判るように
本発明によるアセンブリでこの結果を得る事も可能であ
る。その都度行うべき事は１個以上の源のパワーを１個
以上のユーザに送る事であり、そのユーザは次の増幅段
階での源となる。この様にして第２図の前置増幅器から
のエネルギーのユーザである第１図の増幅器は第１図の
アンテナＡであるユーザへのエネルギー源でもある。　
ＥｌからＥｎの増幅器が等電位信号を等位相で送る通常
の動作では増幅器Ｅｉのパワー（ｉは１からｎまでの如
何なる値をとってもよい整数）はカブラＤｉにより２つ
の等しい部分に分けられるが、９０°の非同調位相シフ
トを持つニーカブラＤｉのボート３に現れるＵｆの部分
（Ｕは増幅器Ｄｉによって与えられるパワーに相当する
電圧であり、１からｎまでのｉによってとる値と関係な
く同じである）； −ｕ　／Ｉｉ　ｅｘｐ　（−ｊ　ｔｔ　／　２　）の部
分、但しｅｘｐ（−ｊπ／２）は−ｊπ／２の指数を表
わし、ｊ−ｎである。カブラＤＩからＤｎのボート３に
現れる信号のパワーはすべてディストリビュータＣＩに
加えられ、カブラＤＩからＤｎのポート４に現れる信号
のパワーはすべてすべてディストリビュータＣ２に加え
られる。もしｕｃがディストリビュータＣ１と６２の交
差から生ずる位相の変化であればカブラＢのポート１と
２における信号はそれぞれの形をとる：Ｕ　／ｆｉ　ｅ
ｘｐ　（ｊψＣ） Ｕ乙／Ｔｅｘｐ−ｊ（π／２−ψＣ） カブラＢのポート３と４ではそれぞれ Ｕ　／　２　ｅｘｐ（ｊψｃ）　＋　ｕ　／　２　ｅｘ
ｐ−ｊ　ｋ−ψＣ）、ゼロ信号 Ｕ　／　２　ｅｘｐ−ｊ　（π／２−ψＣ）＋　Ｕ　／
　２　ｅｘｐ−ｊ　（π／　２−ψＣ）、再結合された
全パワーを表わす信号、 かくして第１図のカブラとディストリビュータによって
形成されるアセンブリは、ＤｌからＤｎまでのカブラの
ポート２とカブラＢのボート３が完全に減結合される時
は、カブラＢのポート４に向かって、ＤＩからＤｎまで
のカブラのボート１の分路を構成する。第１図によるア
センブリはパワーの集合器として作動し、カブラＢのポ
ート４におけるパワーはＥｌからＥｎまでの増幅器によ
って与えられるパワーの損失を引いた合計である。図に
よるアセンブリはＥｌからＥｎまでの増幅器を除き逆転
する事ができる点に注意しなければならない。

しかしＥｌからＥｎまでの増幅器の損失はそれぞれに対
してどの程度であるか、増幅器Ｅｉ　（ｉは１からｎま
での如何なる値でもとる事ができる整数）からして、デ
ィバイダＣＩと６２の入力ｉに達した信号は３つの部分
に分けられるニ ーカブラＶのポート１と２に向けて伝送されるひとつの
部分ニ ー増幅器Ｅｉに向けて反射されるひとつの部分；−他の
増幅器に向けて再伝送されるひとつの部分。

ＥｌからＥｎまでの増幅器によって与えられるすべての
信号が等電位で等位相である時は、カブラＢのポート１
と２に向けて伝送される部分のみが存在し、他の部分は
ゼロになる。もし増幅器間の振幅又は位相の不平衡のた
め又は１個以上の増幅器の故障の場合には、故障した増
幅器Ｅｉからして、ディストリビュータＣＩと６２によ
って反射されるか又は他の増幅器に再伝送される信号は
再結合され、ＤＩからＤｎまでのカブラのポート２に現
れ、そこでそれはＲｄｌからＲｄｎまでの平衡用抵抗に
より形成される保護用負荷により吸収される。かくして
第１図によるアセンブリは如何なる不平衡に対しても、
また１個以上の増幅器の如何なる全停止に対しても増幅
器を完全に保護する。また通常入手できる全パワーと有
効に入手できる全パワーとの間の比は、システムの損失
を除きカスケード装備のカブラの組合せについて； ｎ２／　（ｎ−ｎ’　）２である。但しｎｏは故障増幅
器の数である。

第２図は如何にしてＥｌからＥｎのｎ個の増幅器がＪｌ
からＪｕｌのｍ個の等電位で等位相の前置増幅器から給
電されるかを示す。このアセンブリはｍ個の前置増幅器
、続いて旧からＨｍまでのｍ個の９０度３ｄＢカブラ、
続いてＧｌと６２の２個の同一の等電位で等位相のディ
ストリビュータでｍ個の入力とｎ個の出力を有するもの
、続いてＦｌからＦｎまでのｎ個の９０度３ｄＢカブラ
、続いてＥｌからＥｎまでのｎ個の増幅器より構成され
る。旧からＨｍまでのカブラのポート２と大地との間並
びにＦｌからＦｎまでのカブラのポート３と大地との間
に、ＲｈｌからＲｈｍ及びＲｆｌからＲｆｎまでの平衡
用抵抗が接続されている。

３２図のアセンブリの中でＪｌからＪｎまでの前置増幅
器からディストリビュータＧｌと６２の入力に至る部分
は、ＥｌからＥｎまでの増幅器とディストリビュータＣ
１と６２の入力との間に含まれる第１図によるアゼンブ
リのその部分に相当する；ＪｌからＪｎまでの前置増幅
器のそのひとつの異常動作に対する遮へいはこの様にし
て与えられる。

第２図のアセンブリの中でディストリビュータＧｌと６
２の出力からＥｌとＥｎの増幅器の入力に到るその部分
は、ディストリビュータＣｔと６２の入力とＥｌからＥ
ｎまでの増幅器の出力との間の第１図によるアセンブリ
のその部分、即ちその逆転性を利用して第１図による使
用方向、逆転して使用する部分に相当する。第２図のア
センブリのこの部分はＥｌからＥｎまでの増幅器の等電
位で等位相の給電を可能にする。

第３図は、如何にしてＪｌからＪｎまでの前置増幅器が
１個の増幅器Ｎによって表わされる源から等電位、等位
相で給電され得るかを示す。信号Ｓは増幅器Ｎの入力に
印加される。このアセンブリは増幅器Ｎを、続いて９０
度の３ｄＢ力ブラＭを、続いて１個の入力とｍ個の出力
を持つ２個の同一の等電位、等位相のディストリビュー
タＬｌとＬ２を、続いてにｌからにｍまでのｍ個の９０
度３ｄＢカブラを、続いてＪｌからＪｍまでのｍ個の前
置増幅器を持つ。カブラＭのポート２と大地の間並びに
ＫｌからＫｍまでのカブラのポート３と大地の間に平衡
用抵抗ＲとＲｋｌからＲｋｍまでが接続される。

Ｎの源の出力とＪｌからＪｍまでの前置増幅器の入力と
の間に含まれる第３図によるアセンブリのその部分は、
アンテナＡとＥｌからＥｎまでの増幅器の出力との間に
含まれ、従ってその逆転性によって第１図による使用の
逆方向へ使用される第１図によるアセンブリのその部分
に相当する。このアセンブリはＪｌからＪｍの前置増幅
器の等電位と等位相の給電用に使用できる。

本発明は説明の例に限定されない。これはｍ個のエネル
ギー源によるｎ個のユーザの等電位、等位相の供給に一
般に使用できる。このｍとｎは正の整数であり、ｍ＋ｎ
は２よりも大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は増幅器と使用物との間の結合装置を示す。 第２図は前置増幅器と第１図の増幅器との間の結合装置
を示す。 第３図は源と第２図の前置増幅器との間の結合装置を示
す。 各種図面の相対的な素子は同じ参照で指定する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｍが正の整数値である場合のｍ個のエネルギー源とｎが
   正の整数である場合のｎ個のユーザとの間でエネルギー
   を結合する装置であって、ｍ＋ｎは２より大であり、ｍ
   が第１でｎが第２の９０度の３ｄＢハイブリッド回路よ
   り成り、それぞれが第１、第２、第３、第４のポートを
   持ち、各ハイブリッド回路の第１と第２のポート並びに
   第３と第４のポートは共役ポートの対をなし、ｍ＋ｎの
   平衡用負荷はｍ＋ｎのハイブリッド回路及びｍ個の入力
   とｎ個の出力を持つ第１と第２のディストリビュータと
   それぞれ結合し、２個のディストリビュータは等電位、
   等位相であり、同じ入力／出力位相シフトを持ち、ｍ個
   の第１回路はそのｍ個の第１入力をｍ個の源にそれぞれ
   結合されており、そのｎ個の第２のポートはｍ個の負荷
   にそれぞれ結合されており、そのｍ個の第３のポートは
   第１ディストリビュータのｍ個の入力にそれぞれ接続さ
   れており、そのｍ個の第４のポートは第２ディストリビ
   ュータのｍ個の入力にそれぞれ接続され、ｎ個の第２回
   路はそのｎ個の第１のポートを第１ディストリビュータ
   のｎ個の出力にそれぞれ接続され、そのｎ個の第２のポ
   ートは第２ディストリビュータのｎ個の出力にそれぞれ
   接続され、そのｎ個の第３のポートはｎ個の負荷にそれ
   ぞれ接続され、そのｎ個の第４のポートはｎ個のユーザ
   にそれぞれ結合されることを特徴とするエネルギー結合
   装置。