JPH0434322B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 誘電性基板と、 前記基板上に取り付けられ、狭端部へ向けてド
ルフ−チエビシヨフテーパ状に形成された広端部
を有するとともに、複数のフインガを規定する一
定幅の複数のスロツトを有する電気伝導性材料の
テーパ状ストリツプと、 前記複数のフインガのうち隣接する各々のフイ
ンガを電気的に接続する抵抗手段とを具備し、 各フインガの幅は前記ストリツプの広端部にお
いて広くかつ狭端部において狭くドルフ−チエビ
シエフテーパ状に形成されており、前記複数のフ
インガのうち隣接する各々のフインガは効率の良
い結合を提供すべく十分に近接して配置されてい
ることを特徴とする広帯域電力分割器／結合器回
路。

２ 前記テーパ状ストリツプの前記狭端部に入力
信号を供給する手段をさらに具備することを特徴
とする請求項１記載の広帯域電力分割器／結合器
回路。

３ 前記テーパ状ストリツプの前記広端部の前記
複数のフインガに複数の入力信号を供給する手段
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載
の広帯域電力分割器／結合器回路。

４ 前記抵抗手段が、前記フインガに沿つて、前
記狭端部又は前記広端部の各フインガ端部に選択
的に供給された信号に対して４分の１波長の距離
で前記複数のフインガのうち隣接する各々のフイ
ンガを電気的に接続する複数の抵抗器を具備する
ことを特徴とする請求項１記載の電力分割器／結
合器回路。

５ 前記複数の抵抗器が前記ストリツプの上部に
配設され、前記複数のフインガのうち隣接する
各々のフインガの隣接部に重複するチツプ抵抗器
であることを特徴とする請求項４記載の電力分割
器／結合器回路。

６ 前記複数の抵抗器が前記スロツト内で前記基
板上の前記複数のフインガのうち隣接する各々の
フインガの間に配設され、前記隣接するフインガ
の隣接部に電気的接触を形成する厚膜抵抗器であ
ることを特徴とする請求項４記載の電力分割器／
結合器回路。

７ 前記複数の抵抗器が前記スロツト内で前記基
板上の隣接するフインガの間に配設され、前記隣
接するフインガの隣接部に電気的接触を形成する
薄膜抵抗器であることを特徴とする請求項４記載
の電力分割器／結合器回路。

８ 前記誘電性基板がサフアイア、ベリリウム酸
化物、水晶及びアルミナからなる群から選択され
た材料を有することを特徴とする請求項１記載の
電力分割器／結合器回路。

９ 前記テーパ状ストリツプが所望の動作帯域の
下限周波数に対して約３の浸透厚さの金属からな
ることを特徴とする請求項１記載の電力分割器／
結合器回路。

１０ 前記隣接するフインガの間隔が約0.0381mm
であることを特徴とする請求項１記載の電力分割
器／結合器回路。

発明の背景 １ 発明の分野 この発明はマイクロ波及びミリメートル波集積
回路に関し、より詳細には高周波信号を複数の信
号に分割又は複数の高周波信号源を単一な信号に
結合すべく使用される平面状電力分割器／結合器
回路に関する。

この明細書及び請求の範囲においても使用され
ているように、高周波信号という用語はマイクロ
波とミリメートル波との両方の信号を含む。

２ 関連技術の説明 電力分割器回路は、多素子アンテナへの給電
時、高周波信号を多数の信号に分割すべく開発さ
れた。他方、電力結合回路は、多くの固体アンプ
リフアイア、チツプトランジスタ又はオシレータ
の出力を結合すべく開発された。いくつかの異な
る回路構成がこの電力分割または結合を達成すべ
く開発され、円形構成のウイルキンソン
（Wilkinson）電力分割器がG.J.Wilkinson、“Ｎ
ウエイのハイブリツドパワー分割器”、IRE
Trans.on Microwave Theory and Tech.、
MTT−８ No.１、116−19 （Jan 1960）に開
示され、フオーク状電力分割器が、“電気的に対
称な平らなＮウエイのハイブリツドパワー分割
器／結合器”と題され、IEEE Trans.
Microwave Theory Tech.、MTT−28、No.６、
555−63 （June 1980）、A.Salehによる論文に
開示され、放射状電力分割器が“FET増幅器の
ための放射状パワー結合器”、1978 IEEE ISSCC
Digest 164−165、273（February 1978）、J.
Schellenberg ＆ M.Cohn著による論文等に開
示された。これらの電力分割器／結合器回路の何
れも位相整合、超広帯域幅、インピーダンス変
換、コンパクトな平面状電力分割回路及び結合回
路におけるポートからポートの分離の全てを同時
に提供しない。

発明の摘要 従つて、本発明の目的は、マイクロ波及びミリ
メートル波信号を分割かつ結合するコンパクトな
平面状集積回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、100％よりも大きな帯域
幅を達成する電力分割器／結合器回路回路を提供
することにある。

さらに本発明の目的は、広帯域の周波数に渡つ
て、単一な信号を複数の等位相、等振幅の信号に
分割する電力分割器／結合器回路を提供すること
にある。

さらに本発明の目的は、効率良い電力結合を保
証すべく各ポートで位相整合を供給する電力分割
器／結合器回路を提供することにある。

さらに本発明の目的は、複数の高周波信号源を
効率よく前記信号源の全ての和に等しい大きさの
１つの高周波信号に結合する電力分割器／結合器
回路を提供することにある。

さらに本発明の目的は、良好なポート間の分離
を供給する電力分割器／結合器回路を提供するこ
とにある。

さらに本発明の目的は、インピーダンス変換と
電力結合又は分割を同時に供給する電力分割器／
結合器回路を提供することにある。

本発明による電力分割器／結合器回路は、電気
伝導性材料の平らなテーパ状ストリツプを具備
し、前記ストリツプは広端部から前記ストリツプ
の狭端部に向つて伸張する複数のスロツトを有し
複数のフインガを規定している。前記テーパ状ス
トリツプの狭端部は入力又は出力となる１つのポ
ートを形成し、前記フインガの各先端は入力ポー
ト又は出力ポートとなる複数のポートを形成す
る。分離抵抗は前記フインガに沿つた４分の１波
長の距離で隣接フインガを接続する。前記テーパ
状ストリツプは誘電性基板上に取付けられる。

高周波信号源からの入力信号は前記テーパ状ス
トリツプの狭端部の単一ポート内に供給される。
前記入力信号は前記フインガポートで等振幅、等
位相の複数の高周波信号に分割される。逆に言え
ば、複数の高周波入力信号は前記フインガポート
に供給された時、前記テーパ状ストリツプの狭端
部の単一ポートで単一な高周波信号に結合する。

本発明の付加的な目的、利点、特徴は、添附の
図面と本発明の好ましい実施例の次の詳細な説明
から容易に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明の原理による電力分割器／
結合器回路の平面図である。

第２ａ図は、第１ａ図の線１ｂ−１ｂについて
の断面図である。

第２図は、一部を切欠いた拡大斜視図であり、
本発明の他の実施例による電力分割器／結合器回
路の一部を示す。

第３図は、本発明のさらに他の実施例を示す平
面図であり、一対の電力分割器／結合器回路を使
用している。第１−３図は縮尺通りではない。

好ましい実施例の説明 特に第１ａ図及び第１ｂ図において、本発明の
電力分割器／結合器回路は電気伝導性材料のテー
パ状ストリツプを含み狭端部２及び広端部３を有
する。前記テーパ状ストリツプ１は好ましくは金
などの金属からできているが良質であれば他のど
んな電気伝導材でもよい。前記ストリツプは所望
の帯域幅の下限周波数に対して約２−３の浸透厚
さを有する。前記テーパ状ストリツプ１はテーパ
状伝送線路を提供し、テーパの外形は所望の帯域
幅に渡つて、前記テーパ状ストリツプの前記狭端
部２のインピーダンスが前記テーパ状ストリツプ
の広端部３のインピーダンスに整合するように選
択される。前記テーパの外形及び長さがそれぞ
れ、最大帯域内反射係数と下限遮断周波数を決定
する。

多くのテーパ形態があるが、指数形テーパ、双
曲線テーパ又はドルフ−チエビシエフ（Dolph−
Tchebycheff）テーパなどが、その帯域幅におい
て特定最大大きさの反射係数の伝送線路に対して
最小長さを提供するので動作させるのに最適なこ
とが判明した。前記ドルフ−チエビシエフ
（Dolph−Tchebycheff）テーパに対する設計方
程式は“改善された設計の伝送線路テーパ”（44
Proc.IRE 31−35，Jan.1956）と題されたR.W.
Klopfenstein著の論文に見られ、ここに参考文献
として引用された。

テーパ状ストリツプ１は、前記ストリツプの広
端部３から前記ストリツプの狭端部２に向つて延
長する複数のスロツト４を有し複数の伝導性フイ
ンガ５を規定している。すなわち前記テーパ状ス
トリツプ１の狭端部２は単一ポート２を規定し、
回路が電力分割器として用いられるか又は結合器
として用いられるかによつてそれぞれ入力ポート
又は出力ポートとなる。前記ストリツプ１の前記
広端部３の前記伝導性フインガ５の先端はＮポー
ト６（Ｎは１より大なる整数）を規定し、回路が
電力分割器として用いられるかまたは分割器とし
て用いられるかによつてそれぞれ出力ポート又は
入力ポートとなる。第１ａ図及び第１ｂ図には５
つのポートが示されているが、いくつのポートで
も可能である。スロツト幅すなわち隣接フインガ
５間の間隔を小さくとつて前記隣接フインガ間の
結合を増し、この構造がドルフ−チエビシエフ
（Dolph−Tchebycheff）テーパ伝送線路の特性
を保持することを確実にしている。約0.0381mmの
スロツト幅が一般に使用されている。フインガ５
はストリツプライン伝導体として機能する。前記
ストリツプライン伝導体に対する最適な幅（モー
ドインピーダンスさえも）及び間隔を決定するの
にいくつかの方法があり、J.I.Smith、“サスペン
ドされた基板内の結合線のための偶数及び奇数モ
ードのキヤパシタンスパラメータ”IEEE Trans.
Microwave Theory Tech.、Vol.MTT−19、
pp.424−31 （May 1971）又はT.Itoh ＆ A.
S.Herbert、“同調隔壁をもつサスペンドされた
結合マイクロストリツプラインのための一般化さ
れたスペクトルのドメイン分析”、IEEE Trans
Microwave Thory Tech.Vol.MTT−26、
pp.820−27、（Oct.1978）等に開示されている。
前述した出版物に記載された方法は、一様な幅の
ストリツプ伝導体に対する幅及び間隔を決定すべ
く意図されている。本発明の伝導体ストリツプフ
インガ５はテーパ状なので、これらの出版物に開
示された一様幅のストリツプライン伝導体の幅決
定方程式を繰返し適用して、前記ストリツプに沿
つた各前記フインガストリツプの十分な数の点の
幅を決定し適当なテーパを規定すべきである。

分離抵抗７は隣接する伝導体フインガ５を接続
する。前記抵抗７は奇数モード伝搬において前記
電力分割器／結合器回路内に反射された信号を吸
収する。これらの抵抗は第１図に示すように前記
ストリツプの上部に配設されたチツプ抵抗器７か
又は、第２図に示すように前記基板８上のスロツ
ト４のフインガ５間に位置する厚い又は薄い膜抵
抗器７′である。

前記各対の隣接フインガ５に沿つて配設された
分離抵抗器７の数は、好ましくは奇数モードの伝
搬を効率よく吸収すべく前記回路内の前記フイン
ガポートの総数よりも小さくしなければならな
い。すなわち、５つのポートが用いられる第１ａ
図及び第１ｂ図に示された模範的な実施例におい
ては前記各対の隣接フインガに沿つて４つの抵抗
がある。しかしながら、付加的又はより少ない抵
抗もまた使用される。

分離抵抗７の抵抗値を決定するのに、いくつか
の方法がある。第一に、上記のSmith又はItoh＆
Herbertの論文に開示された“変分方法”又は
“スペクトルドメイン方法”は、分離抵抗７の抵
抗を計算するのに必要な奇数モードのインピーダ
ンスを正確に提供する。その後、抵抗値は、ここ
に参考文献として引用されたN.Nagai、E.
Matkwa及びK.Onoの“新規のＮウエイハイブリ
ツドパワー分割器”IEEE Trans. Microwave
Theory Tech.、Vol.MTT−25、Trans.
Microwave Theory Tech.、Vol.MTT−25、No.
12、pp.1008−1012（Dec.1977）に開示された方法
を使つて決定される。

前記テーパ状ストリツプ１は、概して誘電性材
料の薄い平板からなる誘電性基板８上に接着して
取付けられる。前記基板は例えば、サフアイア、
ベリリウム酸化物、石英又はアルミナからつくら
れる。前記接着材料９はクロム又はTi−タング
ステン又は他の良質の伝導性接着材料である。動
作時、前記誘電性基板８の底面１１は接地され
る。

第３図は、本発明のさらなる実施例による電力
分割器／結合器回路を示す。第３図の回路は高周
波信号源３０例えば、オシレータ又はアンプリフ
アイアを含む。前記信号源３０からの信号は前記
電力分割器／結合器回路３１の単一ポート２ａ内
に供給される。この単一高周波信号は前記フイン
ガポート６ａで複数の高周波信号に分割される。
これらの信号は例えばハイブリツドアンプリフア
イア、プレマツチトチツプ、マイクロ波モノリシ
ツク集積回路チツプ、トランジスタチツプ等の各
アンプリフアイア３２によつて増幅され、本発明
の前記電力分割器／結合器回路３３の各フインガ
ポート６ｂ内に供給され、代わりにこれらのＮ増
幅された高周波信号を前記ポート２ｂで単一の高
周波信号に結合する。最終的な出力信号は前記ア
ンプリフアイア３２からの様々な出力信号の合計
となる。

本発明は１つの特定された実施例に対して示さ
れかつ説明されたが、様々な変化及び変更が熟練
者にとつて明らかであり、本発明は添附の請求の
範囲に述べたように本発明の意図及び範囲内にあ
る。