JPH05129868A - 分配器 - Google Patents

分配器

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JPH05129868A
JPH05129868A JP31546791A JP31546791A JPH05129868A JP H05129868 A JPH05129868 A JP H05129868A JP 31546791 A JP31546791 A JP 31546791A JP 31546791 A JP31546791 A JP 31546791A JP H05129868 A JPH05129868 A JP H05129868A
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JP
Japan
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resistance
temperature
distribution transformer
terminals
distribution
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JP31546791A
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English (en)
Inventor
Tomohiko Kanie
知彦 蟹江
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AICHI ELECTRONICS
Aichi Electric Co Ltd
Original Assignee
AICHI ELECTRONICS
Aichi Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分配器における端子間結合損失が温度に依存
して低下することを防止すること。 【構成】 電力を分配する分配トランスと、分配トラン
スの分配端子間に挿入された吸収抵抗とを有する分配器
において、吸収抵抗を、分配トランスの端子間の使用帯
域におけるインピーダンスの温度変化を補償するような
温度特性を有する感温抵抗素子とした。吸収抵抗の所定
温度におけるレジスタンスは、所定温度において、分配
トランスの端子間の使用帯域におけるインピーダンスの
レジスタンスと等しい値を有する等価抵抗と、分配端子
間に挿入される吸収抵抗との並列接続回路のレジスタン
スが、分配端子から負荷側を見たレジスタンスの略2倍
に等しくなるように決定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CATVシステム等に
使用される高周波信号を分配する分配器に関する。特
に、端子間の結合損失の温度依存性を改良した分配器に
関する。
【0002】
【従来技術】従来、図13に示す等価回路のように使用
される分配トランスTが知られている。この分配トラン
スTは、ファライトコアにコイルL1 、L2 が捲回され
ている。そして、それぞれのコイルL2 、L3 の一方の
端子OUT1、OUT2が分配端子となり、分配端子OUT1、OUT2
にレジスタンスRの線路が接続される。この回路におい
て、分配端子OUT1、OUT2間の結合損失を最大とするため
に、即ち、分配端子OUT1、OUT2間をアイソレートするた
めに、分配端子OUT1、OUT2間に吸収抵抗RA が挿入され
ている。吸収抵抗RA のレジスタンスは線路のレジスタ
ンスRの2倍に設定されている。この時、分配端子OUT
1、OUT2間の結合損失は理論的には無限大、即ち、完全
に絶縁分離されることが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者が現
実に分配器の端子間結合損失特性を測定してみた結果、
上記のようにレジスタンスが決定された吸収抵抗RA の
挿入された分配器でも、スペースケーブルネットのよう
な2000MHz 程度の高周波帯域で使用すると、必ずしも分
配端子間の良好な絶縁分離が行われていないことを初め
て見い出した。又、極端な場合には、吸収抵抗RA がな
くとも、上述した値に設計された吸収抵抗RA を挿入し
た場合と、同程度の端子間結合損失が得られることも初
めて見い出された。さらに、本発明者により、分配器の
分配端子間の結合損失は、温度に大きく依存して変化
し、室温で大きな結合損失が得られていても、低温にな
ると結合損失が小さくなるという現象が見い出された。
【0004】このような結果となる理由について、発明
者は色々に考察した結果、次のことを考え出すに至っ
た。 (1)分配トランスはフェライトコアにコイルを捲回して
使用していることから、ファライトコアの高周波帯域に
おける電力損失が問題となる。 (2)従って、分配トランスのインピーダンスのレジスタ
ンスが高周波帯域では無視できない程大きい。 (3)これには、フェライトコアの複素透磁率の実数成分
と虚数成分の周波数特性が関係している。 (4)分配器の結合損失の温度依存性は、分配トランスの
インピーダンスに温度依存性があるから生じている。 (5)この分配トランスのインピーダンスの温度依存性は
フェライトコアの複素透磁率に温度依存性があるために
生じている。
【0005】以上の結論が正しいことは発明者の実験に
より確かめられた。以上の結論から、本発明者は、分配
トランスにおいて分配端子間の結合損失が温度変化に応
じて減少しないようにするには、吸収抵抗のレジスタン
スの設計においては、従来の方法は高周波帯域において
は不十分であり、使用帯域における分配トランスの複素
インピーダンスの温度依存性を考慮して吸収抵抗のレジ
スタンスに温度依存性を持たせる必要があることを着想
するに至り本発明を完成させた。
【0006】本発明の目的は、高周波帯域において、分
配器における分配端子間結合損失の温度依存性を抑制し
て、温度が変化しても結合損失を大きい値に保持するこ
とである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、電力を分配する分配トランスと、分配
トランスの分配端子間に挿入された吸収抵抗とを有する
分配器において、吸収抵抗を、分配トランスの端子間の
使用帯域におけるインピーダンスの温度変化を補償する
ような温度特性を有する感温抵抗素子としたことであ
る。
【0008】
【作用】分配トランスの端子間に挿入された吸収抵抗
は、温度変化に伴ってレジスタンスが変化する。その吸
収抵抗のレジスタンスの温度依存性は、分配トランスの
使用帯域におけるインピーダンスの温度依存性を補償す
るような特性である。この吸収抵抗の温度特性により、
吸収抵抗を接続した状態での分配トランスのインピーダ
ンスの温度に対する変化が抑制される。この結果、結合
損失が最大となるように設計された分配器は環境の温度
が変化しても、結合損失が大きく低下することがなくな
る。
【0009】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は、分配トランスTの高周波帯域における
等価回路である。コイルL1 L2 は理想トランスを構成
する理想インダクタであり、漏れ磁束、巻線抵抗、線間
容量はない。これに対して、現実の分配トランスTは高
周波帯域において、漏れインダクタンス、フェライトコ
アのヒステリシス損及び渦電流損、残留損等による漏れ
抵抗を有する。よって、現実の分配トランスTは理想ト
ランスと異なり等価抵抗Rr と等価インダクタXrとを
有した複素インピーダンス素子と考えなければならな
い。これに巻線の浮遊容量Cr を考慮して、分配トラン
スTの等価回路は図1に示すようになる。
【0010】これに、吸収抵抗RA を加えた分配トラン
スの等価回路は図2に示すようになる。今、フェライト
コアの複素透磁率μ(=μ’+ jμ")の周波数特性を見
てみると、図3に示すような特性である。よって、分配
トランスTの等価インピーダンスZr (=Rr + jX
r)に関して、等価インピーダンスの大きさ|Zr |、
等価レジスタンスRr 及び等価リアクタンスXr の周波
数特性は図4に示すようになる。このように、高周波に
なれば、複素透磁率の虚数成分μ”(損失成分)が実数
成分μ’に対して無視出来なくなり、等価レジスタンス
Rr が周波数の増加に伴って増加し、等価リアクタンス
Xr よりも大きくなる。
【0011】従って、分配トランスTの複素インピーダ
ンスZr を考慮して、吸収抵抗RAのレジスタンスを決
定しなければ、分配端子OUT1とOUT2との間の結合損失を
最大にすることはできない。
【0012】分配端子OUT1とOUT2との間の結合損失を最
大にする条件を求めるには、図5に示すように、分配端
子OUT1から信号源電圧Eを印加した時の各枝路電流を 2
I,I1 2 3 4 とおき、理想トランスのコイルL1
、L2 の誘導起電力をeと置く。すると、次の関係式
が成立する。
【0013】
【数1】 I1 =I4 …(1)
【数2】 2I=I1 +I2 …(2)
【数3】 I2 =I4 +I3 …(3)
【数4】 2R・I+Za・I2 +I3・R=E …(4)
【数5】 R・I1 +e+2R・I=E …(5)
【数6】 R・I1−I3・R=e …(6)
【0014】但し、複素インピーダンスZa は、吸収抵
抗RA とキャパシタCr とを含めた全体のインピーダン
スであり、
【数7】 Za =Ra + jXa …(7) である。
【0015】上式(1)〜(6)を用いて、分配端子OU
T2の端子から負荷Rに流出する電流I3 を信号源電圧E
で表すと、次のようになる。
【数8】 I3 =(2R−Za)E/4R(4R+Za) …(8) (8)式からは、Za =2Rの時に、I3 =0になるこ
とが分かる。しかし、Za は複素数であるので、Xa ≠
0の場合には、Za =2Rの関係式は成立しない。よっ
て、Xa ≠0の場合には、I3 =0とすることはできな
い。しかし、|I3 |の極小値は求めることができる。
【0016】即ち、(8)式のZa に(7)式を代入し
て、I3 の絶対値|I3 |を求め、その|I3 |をRa
,Xa で偏微分して、その偏微分値が零となる条件を
求めれば、|I3|を最小とする条件を求めることがで
きる。
【0017】高周波帯域において、Ra ≫Xa が成立す
るならば、(10MHz 以上の高周波帯域で成立する。)
|I3 |の極小値は、
【数9】 Ra =2R …(9) の時に実現する。即ち、
【数10】 Ra =Rr ・RA /(Rr +RA ) …(10) であるので、
【数11】 Ra =Rr ・RA /(Rr +RA )=2R …(11)
【数12】 RA =2R・Rr /(Rr −2R) …(12) となるように、吸収抵抗RA のレジスタンスを設定すれ
ば、分配端子間の結合損失を最大とすることができる。
【0018】又、分配トランスTのインピーダンスZr
は、
【数13】 Zr =jωμ’L0 +ωμ”L0 …(13) と書ける。但し、
【数14】 L0=0.2tn2logDo/Di …(14) であり、L0 はフェライトコアの空心インダクタンス、
tはフェライトコアの長さ、nは巻数、Do はフェライ
トコアの外径、Di はフェライトコアの内径である。
【0019】このことから、μ’,μ”が既知の時、|
3 |の最小条件を満たすように、L0 を決定すること
ができる。尚、μ’≪μ”の周波数帯域を仮定すると
(10MHz 以上の高周波帯域で成立する。) 、
【数15】 ωμ”L0 =2R …(15) となるように、L0 を設計することで、結合損失の大き
な分配器を作成することができる。
【0020】このようにして設計された図6に示す形状
の分配器を実際に製造して、20℃におけるそのインピ
ーダンスZr の絶対値を測定した。その測定図を図7に
示す。図7に示す測定結果から、等価レジスタンスRr
の使用帯域における平均値は350Ωである。よって、
R=150Ωであるので、(12)式から、RA =21
00Ωに設定すれば良いことが分かる。
【0021】上述のように、L0 の決定されたフェライ
トを用いた分配器だけの(吸収抵抗を挿入しない場合)
20℃における端子間の結合損失測定を測定した。その
結果を図8に示す。100MHzから2000MHz の帯域におい
て、約23dB以上の結合損失が得られている。
【0022】一方、2100Ωの吸収抵抗RA を分配端
子OUT1,OUT2間に挿入した場合の分配器全体の分配端子
OUT1,OUT2間の20℃における結合損失特性を測定し
た、その結果を図9に示す。100MHzから1600MHz の帯域
において、約28dB以上の損失が得られているのが分か
る。即ち、吸収抵抗を挿入することによって、結合損失
特性はさらに改良されている。
【0023】次に、温度特性について述べる。上述のよ
うにL0 の決定された図6に示す形状の分配器のインピ
ーダンスZrの絶対値(10MHz 以上では=Rr )の周
波数特性を温度を変化させて測定した。その測定結果を
図10に示す。図10に示す測定結果から、等価レジス
タンスRr の使用帯域における平均値は、20℃では3
50Ω、0℃では400Ω、40℃では280Ωであ
る。又、この分配器( 吸収抵抗の挿入されていない場
合) の端子間結合損失の周波数特性を温度をパラメータ
として測定した結果を図12に示す。この分配器の40
℃における等価レジスタンスは280Ωであるので線路
レジスタンスの2倍(2R)の300Ωに最も近い。よ
って、40℃の結合損失が0℃、20℃に比べて大きく
なっている。
【0024】図10に示す特性において、1000MHz にお
ける温度と分配器の等価インピーダンスZr (=Rr )
との関係をプロットすると図11に示すようになる。こ
の図から20℃における抵抗温度係数(一次係数)は-
0.886%/℃(-3.10 Ω/℃)であることが理解され
る。
【0025】次に、等価インピーダンスRr の図11に
示す温度特性を吸収抵抗RA の温度特性で補償するため
の、吸収抵抗RA の抵抗温度係数を求める。線路インピ
ーダンスRは温度に依存せずに一定であると仮定する。
(12)式を温度Tで微分すると、次式が得られる。
【0026】
【数16】 dRA/dT=−4R2/(Rr−2R)2・dRr/dT …(16) (16)式にR=150Ω、Rr =350Ω(20
℃)、dRr/dT =-3.10 Ω/℃を代入することで、20
℃における吸収抵抗RA の抵抗温度係数が決定される。
その値は、5.31%/℃(111.6 Ω/℃)(20℃)であ
る。
【0027】よって、20℃において、抵抗値2100
Ω、抵抗温度係数5.31%/℃の正の抵抗温度係数(一次
係数)を有する感応抵抗素子、例えば、PTCサーミス
タを吸収抵抗に用いることにより、分配器の等価インピ
ーダンスRr の温度特性を補償することができる。これ
により、感温抵抗素子を吸収抵抗として挿入した分配器
の等価インピーダンスZa の温度依存性が補償されるこ
とになり、端子間結合損失の温度変化による低下が防止
される。
【0028】
【発明の効果】本発明は、電力を分配する分配トランス
と、分配トランスの分配端子間に挿入された吸収抵抗と
を有する分配器において、吸収抵抗を、分配トランスの
端子間の使用帯域におけるインピーダンスの温度変化を
補償するような温度特性を有する感温抵抗素子としたこ
とである。よって、この分配器により温度変化に依存し
て端子間結合損失が低下することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る分配器の等価
回路を示した回路図。
【図2】同実施例に係る吸収抵抗を含む分配器の等価回
路を示した回路図。
【図3】フェライトコアの複素透磁率の周波数特性を示
した特性図。
【図4】フェライトコアの複素透磁率の周波数特性に起
因する分配器のインピーダンスの周波数特性を示した特
性図。
【図5】結合損失を最大とするための条件の演算を説明
するための等価回路を示した回路図。
【図6】本実施例における結合損失を最大とする設計思
想により製造された分配器のフェライトコアの形状を示
す説明図。
【図7】本実施例における結合損失を最大とする設計思
想により製造された分配器の20℃におけるインピーダ
ンスの絶対値の周波数特性を測定した測定図。
【図8】本実施例における結合損失を最大とする設計思
想により製造された分配器の20℃における端子間結合
損失の周波数特性を測定した測定図。
【図9】本実施例における吸収抵抗を挿入した分配器の
20℃における端子間結合損失の周波数特性を測定した
測定図。
【図10】吸収抵抗を挿入していない分配器の等価イン
ピーダンスの周波数特性を温度をパラメータとして測定
した測定図。
【図11】1000MHz における分配器の等価インピー
ダンスの温度特定を測定した測定図。
【図12】吸収抵抗を挿入していない分配器の端子間結
合損失の周波数特性を温度をパラメータとして測定した
測定図。
【図13】従来の分配器の等価回路を示した回路図。
【符号の説明】
T−分配トランス R−線路抵抗 Zr −分配トランスの複素インピーダンス Rr −分配トランスのインピーダンスのレジスタンス Xr −分配トランスのインピーダンスのリアクタンス IN−入力端子 OUT1,OUT2 −分配端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力を分配する分配トランスと、前記分
    配トランスの分配端子間に挿入された吸収抵抗とを有す
    る分配器において、 前記吸収抵抗を、前記分配トランスの前記端子間の使用
    帯域におけるインピーダンスの温度変化を補償するよう
    な温度特性を有する感温抵抗素子としたことを特徴とす
    る分配器。
  2. 【請求項2】 前記吸収抵抗の所定温度におけるレジス
    タンスは、前記所定温度において、分配トランスの端子
    間の使用帯域におけるインピーダンスのレジスタンスと
    等しい値を有する等価抵抗と、分配端子間に挿入される
    吸収抵抗との並列接続回路のレジスタンスが、分配端子
    から負荷側を見たレジスタンスの略2倍に等しくなるよ
    うに決定されていることを特徴とする請求項1に記載の
    分配器。
JP31546791A 1991-11-01 1991-11-01 分配器 Pending JPH05129868A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007119266A1 (ja) * 2006-03-22 2007-10-25 Fujitsu Limited 高周波高出力増幅器
JP2018027537A (ja) * 2017-08-31 2018-02-22 好浩 岡 液中プラズマ処理装置

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