JPH0388402A - Wireless frequency dividing net - Google Patents
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- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は無線周波数信号を分割したり複数の無線周波数
信号を結合したりするために使用可能な無線周波数網に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a radio frequency network that can be used to split a radio frequency signal or to combine a plurality of radio frequency signals.
周波数結合器の用途は特に送信機、例えばテレビ送信機
である。従来よりテレビ送信機は無線周波数段にタライ
ストロンを使用しアンテナに送られる信号を増幅するよ
うになっている。Applications of frequency couplers are particularly in transmitters, for example television transmitters. Traditionally, television transmitters have used a talistron in the radio frequency stage to amplify the signal sent to the antenna.
クライストロンはこの働入を全体として首尾よく確実に
行うことができる□が、それらは複雑な冷却装置を必要
とし、循環水を使用しているのが普通であり、そのため
規則的な保守を必要としている。更に、クライストロン
が故障すると送信機が動作しなくなる。Klystrons can generally successfully and reliably perform this work, but they require complex cooling systems, typically use circulating water, and therefore require regular maintenance. There is. Additionally, if the klystron fails, the transmitter will no longer work.
これらの理由からクライストロンの代わりに並列動作す
るソリッドステートの無線周波数増幅器のアレイを使用
する動きがみられる。アレイもしくは並列状のソリッド
ステート増幅器の場合、同相の出力信号を個々の増幅器
の故障が出力全体を無効にしないように結合する必要が
ある。For these reasons, there is a movement to replace klystrons with arrays of solid-state radio frequency amplifiers operating in parallel. In the case of arrays or parallel solid state amplifiers, it is necessary to combine the in-phase output signals so that the failure of any individual amplifier does not invalidate the entire output.
本発明は、コモン入力もしくは出力ポートに接続された
第1のコモンノード、第2のコモンノード、およびその
間の少なくとも3個のブランチとから成る無線周波数網
で、各々のブランチがバランス負荷が接続される第1の
ブランチノードと、そこから隔たってブランチ出力もし
くは入力ポートに接続された第2のブランチノードより
戒る、ものを提供するものである。上記周波数網はコモ
ン入力ポートの特定周波数入力の無線局・波数信号がブ
ランチ出力ポート全体間で等分割され、全ブランチ入力
ポートに同相で付与された特定周波数の複数の同一無線
周波数信号がコモン出力ポートで結合されて現われるよ
うになるような寸法と構成を有する。The present invention relates to a radio frequency network consisting of a first common node connected to a common input or output port, a second common node, and at least three branches therebetween, each branch connected to a balanced load. A first branch node connected to a first branch node and a second branch node connected to a branch output or input port at a distance therefrom. In the above frequency network, the radio station/wave number signal of a specific frequency input of the common input port is divided equally among all the branch output ports, and multiple identical radio frequency signals of the specific frequency given in the same phase to all branch input ports are output as a common output. They are sized and configured to appear coupled at a port.
ノー1間距離は全て入力値の作業波長の4分のlに等し
いことが望ましい。然しなから、多くの用途では、狭帯
域幅の周波数は満足のゆくものではない。第2のコモン
ノードと第1ブランチノードのそれぞれの間のブランチ
部分のインピーダンス値は周波数網の帯域幅に幾分影響
を及ぼすことが判っているからである。これらの部分に
適当なインピーダンスを選択することによって帯域幅を
大きくすることができる。そのインピーダンスは周波数
網の他の部分に対して低いものであることが望ましい。It is desirable that all the distances between the nodes be equal to 1/4 of the working wavelength of the input values. However, for many applications, narrow bandwidth frequencies are unsatisfactory. This is because it is known that the impedance value of the branch portion between each of the second common node and the first branch node has some influence on the bandwidth of the frequency network. The bandwidth can be increased by selecting appropriate impedances for these parts. It is desirable that its impedance be low relative to other parts of the frequency network.
帯域幅を大きくするには第1のコモンノードとコモン入
出力ポート間に4分の1の波長変換器を設け、追加回線
の長さを帯域幅の中心部の波長の4分のlとすることに
よって行うことができる。To increase the bandwidth, install a 1/4 wavelength converter between the first common node and the common input/output port, and make the length of the additional line 1/4 of the wavelength at the center of the bandwidth. This can be done by:
帯域幅を改善するには更に第1のコモンノードに例えば
4分の1波長に等しい長さを有する短絡スタブを接続す
ることによって行うことが望ましい。例として、この構
造によって1.021未満の入力VSWRについて99
〜109MIIzの帯域幅による20ウ工イ結合器を実
現することができる。It is also advisable to improve the bandwidth by connecting to the first common node a shorting stub having a length, for example, equal to a quarter wavelength. As an example, this structure allows for an input VSWR of less than 1.021
A 20W coupler with a bandwidth of ~109 MIIz can be realized.
無線周波数網をスプリンタとして使用する場合、各出力
負荷が故障した時、入力整合が性能低下するが、他の入
力は全て同一振幅と位相のままにとどまる。この入力の
性能の低下は例えばサーキュレータによって一掃するこ
とができる。When using a radio frequency network as a splinter, when each output load fails, the input matching degrades, but all other inputs remain at the same amplitude and phase. This degradation in input performance can be eliminated, for example, by a circulator.
無線周波数網を結合器として使用する場合、各入力が故
障した時、出力パワーは、既に故障した入力数に応じて
この入力値よりも幾分下降する。When using a radio frequency network as a combiner, when each input fails, the output power will drop somewhat below this input value, depending on the number of inputs that have already failed.
余剰バーゾの大部分は故障した入力に隣接する負荷内番
こ出現するが、その際その残りは他の負荷周辺に均一に
分布する。Most of the excess verso appears in loads adjacent to the failed input, while the remainder is evenly distributed around other loads.
本発明の無線周波数網は同軸ケーブル、マルチワイヤケ
ーブル、導波管、あるいはLC回路によっても構成する
ことができ、そうすることによって90°の位相シフト
を付与することができる。The radio frequency network of the present invention can be constructed by coaxial cables, multiwire cables, waveguides, or even LC circuits, thereby providing a 90° phase shift.
4分の1波長の回線は、上記周波数網を物理的に実現し
やすくする場合には4分の1波長の奇数倍とすることが
好都合である。然しなから、長さを大きくすると作業帯
域幅が狭くなるという欠点がある。In order to make it easier to physically realize the above-mentioned frequency network, it is convenient to make the quarter wavelength line an odd multiple of the quarter wavelength. However, increasing the length has the disadvantage of narrowing the working bandwidth.
第1図について述べると、周波数網は第1のコモンノー
ド2と第2のコモンノード3間に延びる1Gの同一ブラ
ンチ1a〜1pより威る。各ブランチ1は、第1のブラ
ンチノード4と第2のブランチノード5で接続される三
つの等しい長さの同軸ケーブルより構成される。バラン
ス負荷6は第1のブランチノード4に接続される一方、
ブランチ入力ポードアは第2のブランチノード5に接続
される。ノード間の長さはそれぞれの場合、周波数網の
作業帯域幅の中心の波長の4分の1であるため、その波
長について周波数網の各部で90’の位相シフトが付与
される。第1のコモンノード2は出力ポート8に接続さ
れる。Referring to FIG. 1, the frequency network consists of 1G identical branches 1a-1p extending between a first common node 2 and a second common node 3. Each branch 1 is composed of three equal length coaxial cables connected at a first branch node 4 and a second branch node 5. A balanced load 6 is connected to the first branch node 4, while
The branch input port door is connected to the second branch node 5. The length between the nodes is in each case one quarter of the wavelength at the center of the working bandwidth of the frequency network, so that a phase shift of 90' is imparted in each part of the frequency network for that wavelength. The first common node 2 is connected to the output port 8 .
使用中、16個の同一の無線周波数信号がブランチ入力
ポードアa−7pにイ」与される。出力ポート8に現わ
れる信号は実質上入力信号の和となる。In use, 16 identical radio frequency signals are applied to branch input port door a-7p. The signal appearing at output port 8 is essentially the sum of the input signals.
さて第2図について述べると、周波数網の帯域幅は第1
図の周波数網の第1コモンノード2と出■0
カポ−18間に4分の1波長変換器9を接続することに
よって大きくすることができる。上記構成は短絡4分の
1波長スタブ10を第1のコモンノード2に接続するこ
とによって更に改良することができる。第2のコモンノ
ード3と第1ブランチノード4a〜4p間に延びる回線
のインピーダンスを調節することによって帯域幅を改良
することもできる。これら変形の効果は第3.4.5図
に例解する。Now, referring to Figure 2, the bandwidth of the frequency network is the first
It can be increased by connecting a quarter wavelength converter 9 between the first common node 2 and the output capo 18 of the frequency network shown in the figure. The above configuration can be further improved by connecting a shorted quarter-wave stub 10 to the first common node 2. Bandwidth can also be improved by adjusting the impedance of the lines extending between the second common node 3 and the first branch nodes 4a-4p. The effects of these modifications are illustrated in Figure 3.4.5.
第3図は第1図に示す周波数網について周波数に対する
挿入損失と入力VSWRを示す。各ブランチにおいて、
第2のコモンノード3から第1のブランチノード4へ至
る回線のインピーダンスは280オームであり、2個の
ブランチノード4.5間の回線のインピーダンスは50
オームであり、第3回線のインピーダンスは12.5オ
ームである。FIG. 3 shows insertion loss and input VSWR versus frequency for the frequency network shown in FIG. 1. In each branch,
The impedance of the line from the second common node 3 to the first branch node 4 is 280 ohms, and the impedance of the line between the two branch nodes 4.5 is 50 ohms.
ohms, and the impedance of the third line is 12.5 ohms.
はぼ670M1lzの中心周波数から隔たるにつれて損
失とVSWRは急速に大きくなることが判る。It can be seen that the loss and VSWR increase rapidly as the distance from the center frequency of 670M1lz increases.
第4図は第2図による回路の効果を示す。然し、その場
合、短絡スタブは存在しない。各ブランチ1
内では第2のコモンノード3から第1のコモンノード2
へと5オーム、50オーム、100オームのインピーダ
ンスがそれぞれセントされている。FIG. 4 shows the effect of the circuit according to FIG. However, in that case there is no shorting stub. Within each branch 1, the second common node 3 to the first common node 2
Impedances of 5 ohm, 50 ohm, and 100 ohm are set respectively.
4分の1波長変換器は25オームのインピーダンスを備
えている。損失がすこぶる小さな帯域幅はずっと大きく
、約470〜960 Mllzの範囲にわたり、この範
囲のVSWRも相当低減されることが判るであろう。The quarter wavelength converter has an impedance of 25 ohms. It will be seen that the bandwidth with very little loss is much larger, spanning the range of about 470-960 Mllz, and that the VSWR in this range is also considerably reduced.
第5図は49オームのインピーダンスを有する短絡スタ
ブを追加した場合の効果を示す。第2のコモンノードか
ら第1のブランチノードへ延びる各ブランチ内の回線の
インピーダンスは50オームに増加し、他のインピーダ
ンスは全て同一のま\である。損失は470〜8’60
MHzの帯域幅について僅かしか増加しないが、VSW
Rは更に著しく低下することが判る。FIG. 5 shows the effect of adding a shorting stub with an impedance of 49 ohms. The impedance of the line in each branch extending from the second common node to the first branch node increases to 50 ohms, all other impedances remaining the same. Loss is 470-8'60
VSW increases only slightly with respect to MHz bandwidth.
It can be seen that R is further significantly reduced.
図面について説明した周波数網はインピーダンスについ
て対称形に構成されているが、1つのブランチ内のイン
ピーダンスの残るブランチの任意のインピーダンスに対
する比を変化させることに2
よってそのブランチ内の電力は他のブランチの各々の電
力に対して変化することが判った。これは出力電力を不
均等に分布させることが望ましい場合にスプリンタに使
用すること力ζ有益である。The frequency network described with reference to the figures is constructed symmetrically with respect to impedance, but by changing the ratio of the impedance in one branch to any impedance in the remaining branches, the power in that branch is It was found that it changes for each power. This is useful for use in sprinters when it is desired to distribute the output power unevenly.
以上、本発明の無線周波数網をテレビ送信機に関して説
明したが、他の多くのタイプの送信機や、複数の無線周
波数を共に結合したり単一の同信号から発生させたりす
る場合に使用できるものである。Although the radio frequency network of the present invention has been described with respect to a television transmitter, it can be used with many other types of transmitters and where multiple radio frequencies are combined together or generated from a single identical signal. It is something.
第1図は本発明の一例による1’6ウ工イ結合器の線図
、
第2図は第1図に示す結合器の変形線図、第3.4.5
図は、それぞれ第1図に示す周波数網と、第2図のスタ
ブのない周波数網と、第2図のスタブを有する周波数網
について周波数に対する挿入損失とVSWRのグラフ図
である。
2・・・・・・第1のコモンノード、3・・・・・・第
2のコモンノード、1a〜1p・・・・・・ブランチ、
4・・・・・・第1のブランチノード、5・・・・・・
第2のブランチノード3
7・・・・・・ブランチポート、
9・・・・・・4分の1波長変換
器、
10’・・・・・・スタブ、
図面の浄書(内容に変更なし)
第2図
特開平
88402 (5)
第3図
手
続
補
正
書
(方式)
%式%
2、発明の名称
無線周波数分割網
3、補正をする者
事件との関係
出
願人
名
称
七゛
マルコ
ニ コムノくニ
リミテッド
4、代
理
人
5、補正命令の日付
平底2年7月31日
Iメ1「川υJl”P告
(同容に某史7よし)FIG. 1 is a diagram of a 1'6-way coupler according to an example of the present invention, FIG. 2 is a diagram of a modification of the coupler shown in FIG. 1, and 3.4.5
The figures are graphs of insertion loss and VSWR with respect to frequency for the frequency network shown in FIG. 1, the frequency network without stubs in FIG. 2, and the frequency network with stubs in FIG. 2, respectively. 2...First common node, 3...Second common node, 1a to 1p...Branch,
4...First branch node, 5...
Second branch node 3 7...branch port, 9...quarter wavelength converter, 10'...stub, drawing engraving (no change in content) Figure 2 JP-A-88402 (5) Figure 3 Procedural amendment (method) % formula % 2. Name of the invention Radio frequency division network 3. Person making the amendment Name of applicant related to the case 7゛Marconi Co., Ltd. 4. Agent 5, date of amendment order: July 31, 2016, Ime 1: ``River υJl''
Claims (15)
ドと、第2のコモンノードと、その間の少なくとも3つ
の同一のブランチより成り、上記各ブランチがバランス
負荷が接続される第1のブランチノードと、そこから隔
たってブランチ出力ポートに接続される第2のブランチ
ノードとより成り、その寸法と構成が上記第2のコモン
ノードにおける無線周波数信号入力が上記ブランチ出力
ポート全体間で均等に分割される無線周波数分割網。1. a first common node connected to a common input port, a second common node, and at least three identical branches therebetween, each branch connected to a first branch node to which a balanced load is connected; a second branch node spaced apart from and connected to the branch output ports, the size and configuration of which is such that the radio frequency signal input at said second common node is divided equally among said branch output ports; Split net.
ードの各々の間のブランチ部分のインピーダンスが、上
記コモン入力ポートにおける周波数入力範囲の何れか一
つを有する無線周波数信号の実質上全体が上記ブランチ
出力ポート全体の間で均等に分割される請求項1の無線
周波数分割網。2. The impedance of the branch portion between each of the second common node and the first branch node is such that substantially the entire radio frequency signal having any one of the frequency input ranges at the common input port is output from the branch output. 2. The radio frequency division network of claim 1, wherein the radio frequency division network is divided evenly among the ports.
上記各ブランチの部分のインピーダンスが、上記第1と
第2のブランチノード間のブランチ部分のインピーダン
スより相当低く、上記第2ブランチノードと第1コモン
ノード間のブランチ部分のインピーダンスよりも低い請
求項2の無線周波数分割網。3. The impedance of each branch portion between the second common node and the first branch node is considerably lower than the impedance of the branch portion between the first and second branch nodes, and 3. The radio frequency division network of claim 2, wherein the impedance is lower than the impedance of the branch portion between.
より成る請求項2の無線周波数網。4. 3. The radio frequency network of claim 2 comprising a shorting stub connected to said first common node.
2のブランチノード間の何れのブランチの部分とも等し
い請求項4の無線周波数分割網。5. 5. The radio frequency division network of claim 4, wherein the length of the stub is equal to the length of any branch between the first common node and the second branch node.
接続された4分の1波長変換器を備え、同変換器の長さ
が上記レンジの中心波長の4分の1である請求項2の無
線周波数分割網。6. 3. The radio frequency of claim 2, further comprising a quarter wavelength converter connected between said first common node and a common input port, the length of said converter being one quarter of the center wavelength of said range. Split net.
4分の1に等しい長さを有する請求項2の無線周波数分
割網。7. 3. The radio frequency division network of claim 2, wherein each portion of each branch has a length equal to one quarter of the center wavelength of said range.
ドと、第2のコモンノードと、その間の少なくとも3つ
の同一のブランチと、から成り、上記各ブランチが、バ
ランス負荷が接続される第1のブランチノードと、そこ
から隔たりブランチ入力ポートに接続される第2のブラ
ンチノードと、から成り、その寸法と構成が、上記ブラ
ンチ入力ポート全体に同相で付与される複数の同一無線
周波数信号が上記第1のコモンノードに結合されて出現
するように構成された無線周波数結合網。8. consisting of a first common node connected to a common output port, a second common node, and at least three identical branches therebetween, each branch being connected to a first branch node to which a balanced load is connected. and a second branch node connected to a branch input port spaced apart therefrom, the dimensions and configuration of which is such that a plurality of identical radio frequency signals applied in phase across said branch input ports are connected to said first branch input port. A radio frequency coupling network configured to appear coupled to a common node.
ノード間のブランチ部分のインピーダンスが、全て周波
数レンジの何れか一つにある複数の同一無線周波数が上
記ブランチ入力ポート全体に全て同相で付与されて実質
上コモン出力ポートに結合されて現われる請求項9の無
線周波数結合網。9. The impedance of the branch portion between the second common node and each of the first branch nodes is such that a plurality of identical radio frequencies, all in one of the frequency ranges, are all applied to the entire branch input port in the same phase. 10. The radio frequency coupling network of claim 9 which appears coupled to a substantially common output port.
ド間の上記各ブランチ部分のインピーダンスが上記第1
と第2のブランチノード間のブランチ部分のインピーダ
ンスより実質上低く、上記第2のブランチノードと第1
のコモンノード間のブランチ部分のインピーダンスより
低い請求項9の無線周波数結合網。10. The impedance of each branch portion between the second common node and the first branch node is
and the second branch node, the impedance of the branch portion between the second branch node and the first branch node is substantially lower than the impedance of the branch portion between the second branch node and the first
10. The radio frequency coupling network of claim 9, wherein the impedance is lower than the impedance of the branch portion between the common nodes.
ブより成る請求項9の無線周波数結合網。11. 10. The radio frequency coupling network of claim 9 comprising a shorting stub connected to said first common node.
第2のブランチノード間のブランチの何れの部分とも等
しい請求項11の無線周波数結合網。12. 12. The radio frequency coupling network of claim 11, wherein the length of the stub is equal to any portion of the branch between the first common node and the second branch node.
に接続される4分の1波長変換器より成り、上記変換器
の長さが上記レンジの中心周波数の4分の1である請求
項9の無線周波数網。13. 10. The radio frequency of claim 9, comprising a quarter-wavelength converter connected between said first common node and a common input port, the length of said converter being one-fourth of the center frequency of said range. network.
数の4分の1に等しい長さを有する請求項9の無線周波
数結合網。14. 10. The radio frequency coupling network of claim 9, wherein each portion of each branch has a length equal to one quarter of the center frequency of the range.
の等しい信号に分割する信号分割手段と、並列に動作す
る複数のソリッドステート増幅器を備える増幅段とを備
え、上記等しい信号の各々が上記ソリッドステート増幅
器の各々に入力され、上記増幅器の各々の出力が複数の
入力ポートと、音変調信号を結合網に接続し、同結合網
が複数の入力ポートと、音変調信号を結合された映像変
調信号とミキシングする信号ミキシング段に接続される
コモン出力ポートとを有し、上記結合網が、上記コモン
出力ポートに接続される第1のコモンノードと、第2の
コモンノードと、上記第1と第2のコモンノード間の複
数の同一ブランチとから成り、上記ブランチがそれぞれ
、バランス負荷が接続される第1のブランチノードと、
そこから隔たり上記入力ポートの各々に接続された第2
のブランチノードと、を備え、上記結合網の寸法と構成
が、上記出力がソリッドステート増幅器から上記出力ポ
ートで結合されて現われるテレビ送信器。15. an amplification stage comprising a video modulated radio frequency signal input, signal splitting means for splitting said signal into a plurality of equal signals, and a plurality of solid state amplifiers operating in parallel, each of said equal signals being connected to said solid state amplifier. and the output of each of the amplifiers is connected to a plurality of input ports and a combining network, which connects a plurality of input ports and a video modulating signal to which the audio modulating signal is combined. a common output port connected to a signal mixing stage for mixing, and the coupling network has a first common node connected to the common output port, a second common node, and the first and second common nodes. a plurality of identical branches between common nodes, each of which is connected to a first branch node to which a balance load is connected;
a second connected to each of the above input ports separated therefrom;
a branch node, wherein the dimensions and configuration of said coupling network are such that said output appears coupled at said output port from a solid state amplifier.
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