JPH03250902A - 電力分配/合成器 - Google Patents

電力分配/合成器

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JPH03250902A
JPH03250902A JP2048562A JP4856290A JPH03250902A JP H03250902 A JPH03250902 A JP H03250902A JP 2048562 A JP2048562 A JP 2048562A JP 4856290 A JP4856290 A JP 4856290A JP H03250902 A JPH03250902 A JP H03250902A
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Masato Asa
正人 阿佐
Masayuki Nakajima
政幸 中嶋
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Tokimec Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
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    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H01P1/2135Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using strip line filters

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は、マイクロ波帯において好適に用いられる電力
分配/合成器に関し、特に、フィルタ機能を備えた分布
定数型の電力分配/合成器に関する。
[従来の技術] マイクロ波送信機、受信機等のマイクロ波回路において
用いられる回路素子として、電力分配/合成器や、フィ
ルタがある。
従来、この種の電力分配/合成器としては、第10図に
示すように、1/4波長変成器31゜32を、共通ポー
ト1と各分配ポート2,3との間に設けて構成されるも
のがある。このような構成において、共通ポート1から
入力されるマイクロ波電力は、分配ポート2,3に等分
配される。
また、分配ポート2,3から入力されるマイクロ波電力
は、合成されて共通ポート1から出力される。
また、フィルタとしては1例えば、ローパスフィルタで
あれば、第11図に示すような、ハイインピーダンス線
路33にオープンスタブ34を設けて構成されるものが
ある。
なお、この種の電力分配/合成器については、例えば、
 (S、B、Cohn”A C1ass of Blo
adband Three−Part TEM−Mod
e )lybrid”IEEE Trans、  Mi
crowaveTheory Tech、MTT−16
,No、2(Feb、1968)pp、110−116
)等に記載されている。また、この種のフィルタについ
ては、(G、L、Matihaai、L、Toung 
and E、M、T。
Jones  ”Microwave    Filt
ers、Impedance  −MatchingN
etworks、and   Coupling   
5tructures” McGRAV−HILL B
OOK COMPANY 1984)等に記載されてい
る。
[発明が解決しようとする課題] ところで、マイクロ波回路では、電力分配器に、フィル
タを縦列接続して用いることが多く行なわれている。し
かし、従来は、それぞれ独立の回路素子として設けられ
ている。そのため、使用部品数が多くなると共に、回路
が大きくならざるを得なかった。特に、マイクロ波回路
を集積回路化する場合には、回路部品の占める面積を少
なくして、できる限り小型化するため、部品数の減少が
望まれている。
また、従来の電力分配/合成器は、上述したように、1
/4波長変成器を用いるため、その形状が大きいという
問題があった。例えば、第10図に示すものでは、共通
ポート1から分配ポート2.3の両端の長さL2が、約
60mmとなる。そのため、小型化の障害となっている
ため、この点についても、解決すべき課題となっていた
本発明の目的は、素子を小型化すると共に、電力分配/
合成機能に、フィルタ機能を併せて持たせて、回路素子
の複合化を図り、部品数の減少を可能とする電力分配/
合成器を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明は、フィルタ機能を有
するインピーダンス変成器を、共通ポートと各分配ポー
トとの間に設けて構成され、マイクロ波電力の分配/合
成を行なう電力分配/合成器を提供する。
また、本発明は、共通ポートとN個の分配ポートとの間
に、インピーダンス変成機能を有するフィルタをそれぞ
れ備えて構成される電力分配/合成器を提供する。ここ
で、フィルタは、例えば、分配ポート側の特性インピー
ダンスより大きいインピーダンスを有するインピーダン
ス線路に共振素子を設けて構成することができる。
[作用] 本発明は、共通ポートと各分配ポートとの間に設けられ
るインピーダンス変成機能により、共通ポートに入力さ
、れるマイクロ波電力が、各分配ポートに分配される。
ここで、インピーダンス変成比をn:1と設定すれば(
nは分配数)、電力は等分配される。
また、本発明は、インピーダンス変成器と共に、共通ポ
ートと各分配ポートとの間にフィルタ機能が設けられて
いる。このフィルタ機能により、共通ポートに入力され
るマイクロ波電力が、そのフィルタ特性に応じて周波数
が選択されて各分配ポートに分配出力される。
以上は電力の分配の場合である。合成の場合は、分配ポ
ートからマイクロ波電力を入力すると、共通ポートから
合成されたマイクロ波電力が得られる。この場合、フィ
ルタ機能も同様に作用し、フィルタ特性に応じて選択さ
れた周波数のマイクロ波電力が合成される。
このように、本発明によれば、マイクロ波の電力分配/
合成器と共に、フィルタ機能を併せて備えているので、
回路素子の複合化が図れて1部品数の減少が可能となる
。また、二つの機能が、分配/合成器またはフィルタの
一方の素子と同等の大きさで実現される。従って、ある
程度の面積を必要とする分布定数型の電力分配/合成器
およびフィルタを、小さな面積で実現することができ、
素子の小型化が可能となる。
[実施例] 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。
第1図および第2図に、トリプレート構造のストリップ
ラインを用いて構成した、ローパスフィルタ特性を有す
る、本発明の分配/合成器の一実施例の構成を示す。な
お、第1図は、ストリップ線路パターンを、また、第2
図は本実施例断面構造を、それぞれ模式的に示す。
本実施例は、共通ポート1と、2個の分配ポート2,3
との間に、フィルタ機能を有するインピーダンス変成器
6をそれぞれ設け、これらとアイソレーション抵抗7と
を、接地導体8,9間に、誘電体10を介して配置する
ことにより構成される。
インピーダンス変成器6は、共通ポート1と2個の分配
ポート2,3とを接続するハイインピーダンス線路5に
、オープンスタブ4を設けて構成される。
本実施例では、このインピーダンス変成器6は、は、2
本が並行に配置される。従って、インピーダンス変成器
6は、変成比が2:1となるように設定する。もっとも
、2本に限らず、さらに多数のインピーダンス変成I6
を用いて、多数(n本)の分配を行なうことも可能であ
る。この場合、分配数nに応じて、インピーダンス変成
器6を変成比がn:1となるように設定する。
オープンスタブ4の突出長さ、幅1個数は、フィルタ特
性および変成比n:1によって適宜設定することができ
る。本実施例では、オープンスタブ4は、20G)lz
をカットオフ周波数とするローパスフィルタを構成する
ように設定される。この設定は、例えば、シミュレーシ
ョンにより行なうことができる。
共通ポート1および2個の分配ポート2,3と、インピ
ーダンス変成器6,6とは、例えば、誘電体10a上に
設けられた導体層を、予め設定したパターンに従ってフ
ォトエツチングすることにより形成される。
アイソレーション抵抗7は、第1図において斜線により
示すように、並行して配置される2本のインピーダンス
線路5間に、それらの線路間を渡って配置される。なお
、アイソレーション抵抗7は、その長手方向の2辺の周
辺部が、2本のインピーダンス線路5の対向辺およびそ
の近傍部分と重なって、これを覆うように配置される。
もつとも、インピーダンス線路5との直流的な接触の如
何は問わない。
本実施例の分配/合成器は、共通ポート1.2個の分配
ポート2,3.インピーダンス変成器6およびアイソレ
ーション抵抗7をそれぞれ設けである誘電体10aと、
誘電体10bとを順次積層したものを、ケースを構成す
る接地導体8,9間に挾んで構成される。なお、上記各
誘電体10aおよび10bとしては、例えば、テフロン
等の樹脂を用いることができる。
このような構成において、共通ポート1からマイクロ波
電力を入射させると、入射電力が等分配されて、分配ポ
ート2,3から出力される。この際、オープンスタブ4
がローパスフィルタの共振素子として作用し、20G)
Iz以上の周波数のマイクロ波電力が遮断され、分配ポ
ート2,3には、それより低い周波数のマイクロ波電力
が選択的に出力される。
これらの様子を、第3図に示す。第3図では、横軸に周
波数として0.045〜26.5GHzをとり、縦軸の
上側に通過特性および下側に反射特性について、それぞ
れの減衰量をOdBから10dB単位でとっである。
同図によれば、共通ポート1から分配ポート2への通過
特性S21と、共通ポート1から分配ポート3への通過
特性S31は、同図中に付した符号aの位置における周
波数(2GHz)では、−3,31dBの減衰となって
1等分配されていることが分かる。また、これらは、同
図中に付した符号すの位置における周波数(18GHz
)では、−5dBの減衰となり、2〜18GHzの範囲
で、はぼ均等な出力でマイクロ波電力が分配出力され、
符号c (20GHz)の付近から急激に減衰し、26
.5GHzの位置で一60dB以上の減衰となることを
示す。なお、通過特性S21と通過特性S31とは、高
周波数域において、若干の差を生じることを除き、同一
の特性を有している。
また、共通ポート1からマイクロ波電力を入力させた場
合における該ポートにおける反射特性Sllは、同図に
示す符号dおよび0間において、−12dBを超える値
となり、符号f (20GHz)の位置を超えると、O
dBに近づく。従って、2〜18GHzの範囲で、共通
ポート1からの入力について、反射が少なくなることが
分かる。
第4図にアイソレーション特性および分配ポートにおけ
る出力反射特性を示す。第4図では、横軸に周波数とし
て0.045〜26.5GHzをとり、縦軸の上側にア
イソレーション特性および下側に分配ポートにおける反
射特性をそれぞれOdBから10dB単位でとっである
同図によれば、分配ポート3から入力されたマイクロ波
電力が分配ポート2にどの程度漏れるかを調べるアイソ
レーション特性S23は、同図中に付した符号すの位置
における周波数(18GHz)では、−23,79dB
の値となって、大きなアイソレーション効果があること
が分かる。
また、各分配ポート2.3からそれぞれマイクロ波を入
力させた場合の、それぞれのポートにおける反射特性S
22.S33は、同図において、符号dの位置において
、−16,30dBより大きな値となり、符号e (2
0GHz)の位置を超えると、Odeに近づく。従って
、2〜18GHzの範囲で、各分配ポート2,3からの
それぞれの入力について、反射が少なくなることが分か
る。従って、電力の合成に際しても、この範囲で行なう
ことができる。
このように、本実施例では、20GHz以下では電力分
配/合成器の特性を示し、20GHz以上では、ローパ
スフィルタの遮断特性を示している。
また、本実施例の電力分配/合成器は、共通ポート1か
ら分配ポート2.3の両端の長さLlが、約30+mと
なる。従って、上述した第11図に示す従来の1/4波
長変成器を用いたものより、小型化されている。
なお、上記実施例では、トリプレート構造のストリップ
ラインを用いて構成した例を示したが、本発明は、マイ
クロストリップ線路により構成することができる。この
場合は、例えば、上記実施例におけるアイソレーション
抵抗を誘電体基板に薄膜技術等により設け、この上に、
共通ポート1.2個の分配ポート2,3およびインピー
ダンス変成器6をそれぞれ設けて構成することができる
次に、本発明の他の実施例について、第5図および第6
図を参照して説明する。
第5図および第6図に、トリプレート構造のストリップ
ラインを用いて構成した、ハイパスフィルタ特性を有す
る、本発明の分配/合成器の他の一実施例の構成を示す
。なお、第5図はストリップ線路パターンを、また、第
6図は本実施例の断面構造を、それぞれ模式的に示す・
本実施例は、共通ポート1と、2個の分配ポート2,3
との間に、ハイパスフィルタ機能を有するインピーダン
ス変成器11とをそれぞれ設け、これらとアイソレーシ
ョン抵抗7とを、接地導体8.9間に、誘電体13を介
して配置することにより構成される。なお、ここで、上
記実施例と共通するものについては、同一の符号を付し
である。
インピーダンス変成器11は、共通ポート1と2個の分
配ポート2,3とを接続するキャパシタ12に、オープ
ンスタブ4を設けて構成される。
本実施例では、インピーダンス変成器11は、2本が並
行に配置される。従って、このインピーダンス変成器1
1は、変成比が2:1となるように設定される。もっと
も、2本に限らず、さらに多数のインピーダンス変成器
11を用いて、多数(n本)の分配を行なうことも可能
である。この場合、分配数nに応じて、インピーダンス
変成器11を変成比がn:1となるように設定する。
キャパシタ12は、第5図および第6図に示すように、
誘電体13aの両面に、交互に導体14を設けて構成さ
れる。これらのキャパシタ12とオープンスタブ4とに
よって、任意にカットオフ周波数を選ぶことができる。
キャパシタ12の構造、接続段数および、オープンスタ
ブ4の突出長さ、幅、個数は、フィルタ特性および変成
比n:1によって適宜設定することができる。この設定
は、例えば、シミュレーションにより行なうことができ
る。
共通ポート1および2個の分配ポート2,3と、インピ
ーダンス変成器11.11とは、例えば、誘電体13a
の両面に設けられた導体層を、予め設定したパターンに
従って、フォトエツチング技術を用いて形成される。
アイソレーション抵抗7は、第5図において斜線により
示すように、並行して配置される2本のインピーダンス
変成器11間に、それらの線路間を渡って配置される。
なお、アイソレーション抵抗7は、その長平方向の2辺
の周辺部が、2本のインピーダンス変成器11の対向辺
およびその近傍部分と重なって、これを覆うように配置
される。
もっとも、インピーダンス変成器11との直流的な接触
の如何は問わない。すなわち、両者が接触していなくと
もよい。このアイソレーション抵抗7は、誘電体13a
の両面側にそれぞれ配置されるが、一方のみとしてもよ
い。
アイソレーション抵抗7は、誘電体13bおよび13c
上に、設けることができる。
本実施例の分配/合成器は、共通ポー1−1.2個の分
配ポート2,3およびインピーダンス変成器11をそれ
ぞれ設けである誘電体13aと、アイソレーション抵抗
7が設けである誘電体13bと、同じく誘電体13cと
を順次積層したものを、ケースを構成する接地導体8,
9間に挾んで構成される。
なお、上記各誘電体13a、13bおよび13cとして
は、上記した誘電体10と同様に、例えば、テフロン等
の樹脂を用いることができる。
このような構成において、共通ポー1−1からマイクロ
波電力を入射させると、入射電力が等分配されて、分配
ポート2,3から出力される。この際、キャパシタ12
およびオープンスタブ4がハイパスフィルタの共振素子
として作用し、カットオフ周波数より下のマイクロ波電
力が遮断され、分配ポート2,3には、それより高い周
波数のマイクロ波電力が選択的に出力される。これは、
分配ポート2,3からマイクロ波電力を入力して共通ポ
ート1から出力する電力合成の場合も同様である。
次に、本発明のさらに他の実施例について、第7図およ
び第8図を参照して説明する。
第7図および第8図に、マイクロストリップラインを用
いて構成した、ハイパスフィルタ特性を有する、本発明
の分配/合成器の他の一実施例の構成を示す。なお、第
7図はマイクロストリップ線路パターンを、また、第8
図は本実施例の断面構造を、それぞれ模式的に示す。
本実施例は、共通ポート1および2個の分配ポート2.
3と、それらを接続する、ハイパスフィルタ機能を有す
るインピーダンス変成器16と、アイソレーション抵抗
23とを、誘電体基板15上にそれぞれ設けることによ
り構成される。なお、ここで、上記実施例と共通するも
のについては、同一の符号を付しである。
インピーダンス変成器16は、共通ポート1と2個の分
配ポート2,3とを接続するキャパシタ17に、オープ
ンスタブ4を設けて構成される。
本実施例では、このインピーダンス変成器16は、2本
が並行に配置される。従って、インピーダンス変成器1
6は、変成比が2:1となるように設定する。もっとも
、2本に限らず、さらに多数のインピーダンス変成器1
6を用いて、多数(n本)の分配を行なうことも可能で
ある。この場合、分配数nに応じて、インピーダンス変
成器16を変成比がn:1となるように設定する。
キャパシタ17は、第7図および第8図に示すように、
誘電体基板15の上面に、下部導体層18を不連続に複
数段設け、各下部導体層18の一部に、誘電体19を搭
載し、この上に、上部導体層2oを配置して構成される
。この上部導体層2oの一端は、後段の下部導体層18
に接続される。これにより、複数段のキャパシタ17が
直列に接続される。上部導体層20は、例えば、金箔、
アルミニウム箔、等の金属リボンを用いることができる
。もちろんこれに限定されない。
下部導体層18には、オープンスタブ4が設けである。
また、誘電体基板15の下面側には、接地導体21が配
置される。
これらの下部導体層18、誘電体19および上部導体層
20からなるキャパシタ17と、オープンスタブ4とは
、任意の周波数をカットオフ周波数とするハイパスフィ
ルタを構成するように設定される。キャパシタ17の素
子構造、接続段数および、オープンスタブ4の突出長さ
、輻、個数は、フィルタ特性および変成比n:1によっ
て適宜設定することができる。この設定は、例えば、シ
ミュレーションにより行なうことができる。
アイソレーション抵抗23は、第7図において斜線によ
り示すように、並行して配置される2本のインピーダン
ス変成器16間に、下部導体層18に対応して不連続に
、かつ、それらの線路間を渡って配置される。なお、ア
イソレーション抵抗23は、その線路方向の2辺の周辺
部が、2本のインピーダンス変成器16の対向辺および
その近傍部分と重なるように配置される。もっとも、イ
ンピーダンス変成器16との直流的な接触の如何は問わ
ない。
アイソレーション抵抗23は、誘電体基板15上に、薄
膜技術等により設けることができる。このアイソレーシ
ョン抵抗23上に、下部導体層18が設けられ、さらに
、共通ポート1および2個の分配ポート2,3と、イン
ピーダンス変成器16.16とが、上述した構造で順次
設けられる。
なお、上記各誘電体基板15としては、上記した誘電体
10と同様に、例えば、テフロン等の樹脂を用いること
ができる。
このような構成において、共通ポート1からマイクロ波
電力を入射させると、入射電力が等分配されて、分配ポ
ート2,3から出力される。この際、インピーダンス変
成$16の各キャパシタ17およびオープンスタブ4が
ハイパスフィルタの共振素子として作用し、任意の周波
数以下の周波数のマイクロ波電力が遮断されて、分配ポ
ート2.3には、それより高い周波数のマイクロ波電力
が選択的に出力される。これは、分配ポート2゜3から
マイクロ波電力を入力して共通ポート1から出力する電
力合成の場合も同様である。
以上の実施例では、ローパスフィルタおよびハイパスフ
ィルタのフィルタ特性機能を備えた電力分配/合成器の
例を示したが、本発明は、これに限らず、バンドパスフ
ィルタ特性を備えたものも可能である。第9図にその一
例を示す。
同図に示す実施例では、通過帯域の中心周波数の172
波長の長さを有する線路26を、174波長ずつずらせ
て順次配列して構成される。このようにして、バンドパ
スフィルタ機能を有すると共に、インピーダンス変成機
能を有するインピーダンス線wt27を、分配ポート数
分設ける。また、インピーダンス線路27には、対抗す
る線路26間に、上記した各実施例と同様に、アイソレ
ーション抵抗28が設けられる。
本実施例によれば、フィルタ特性で設定される範囲の周
波数のマイクロ波電力が分配ポート2゜3に選択的に出
力される。これは1分配ポート2゜3からマイクロ波電
力を入力して共通ポート1から出力する電力合成の場合
も同様である。
上記各実施例では、等分配の例を示したが、分配の比率
を分配ポートにより異ならせるようにしてもよい。また
、フィルタ特性についても1分配ホードにより異ならせ
てもよい。
[発明の効果] 以上説明したように1本発明によれば、マイクロ波用電
力分配/合成器の素子を小型化することができる。また
、本発明によれば、電力分配/合成機能にフィルタ機能
を併せて持つことができ、回路素子の複合化を図り、部
品数の減少を可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電力分配/合成器の一実施例の構成に
用いるストリップ線路パターンを模式的に示す平面図、
第2図は上記実施例の電力分配/合成器の断面構造を模
式的に示すA−A断面図、第3図は上記実施例の電力分
配/合成器の通過特性および反射特性を示すグラフ、第
4図は上記実施例の電力分配/合成器のアイソレーショ
ン特性および分配ポートにおける反射特性を示すグラフ
、第5図は本発明の分配/合成器の他の一実施例の構成
に用いるストリップ線路パターンを模式的に示す平面図
、第6図は上記実施例の電力分配/合成器の断面構造を
模式的に示すB−B断面図、第7図は本発明の分配/合
成器のさらに他の一実施例の構成に用いるストリップ線
路パターンを模式的に示す平面図、第8図は上記実施例
の電力分配/合成器の断面構造を模式的に示すC−C断
面図、第9図は本発明の分配/合成器のさらに他の一実
施例の構成に用いるストリップ線路パターンを模式的に
示す平面図、第10図は1/4波長変成器を用いた従来
の電力分配/合成器を示す平面図、第11図は従来のロ
ーパスフィルタを示す平面図である。 1・・・共通ポート、2,3・・・分配ポート、4・・
・オープンスタブ、5・・・ハイインピーダンス線路、
6・・・インピーダンス変成器、7・・・アイソレージ
目ン抵抗、8.9・・・接地導体、10,10a、10
b・・・誘電体、11・・・インピーダンス変成器、1
2・・・キャパシタ、13 、13 a 、 13 b
 、 13 c −・誘電体、15・・・誘電体基板、
16・・・インピーダンス変成器、17・・・キャパシ
タ、18・・・下部導体層。 19・・・誘電体、20・・・上部導体層、21・・接
地導体。 畠願人 株式会社 東京計器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.フィルタ機能を有するインピーダンス変成器を、共
    通ポートと各分岐ポートとの間に設けて構成され、マイ
    クロ波電力の分配/合成を行なうことを特徴とする電力
    分配/合成器。
  2. 2.共通ポートとN個の分配ポートとの間に、インピー
    ダンス変成機能を有するフィルタをそれぞれ備え、該フ
    ィルタは、分配ポート側の特性インピーダンスより大き
    いインピーダンスを有するインピーダンス線路に共振素
    子を設けて構成されることを特徴とする電力分配/合成
    器。
  3. 3.共通ポートとN個の分配ポートとの間に、インピー
    ダンス変成機能を有するローパスフィルタをそれぞれ備
    え、該フィルタは、分配ポート側の特性インピーダンス
    より大きいインピーダンスを有するインピーダンス線路
    と、該インピーダンス線路にオープンスタブを設けて構
    成されることを特徴とする電力分配/合成器。
  4. 4.共通ポートとN個の分配ポートとの間に、インピー
    ダンス変成機能を有するハイパスフィルタをそれぞれ備
    え、該フィルタは、キャパシタにオープンスタブを設け
    て構成されることを特徴とする電力分配/合成器。
JP2048562A 1990-02-28 1990-02-28 電力分配/合成器 Expired - Lifetime JP2688531B2 (ja)

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