JPH08204410A - 電力分配合成器 - Google Patents

電力分配合成器

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JPH08204410A
JPH08204410A JP1135695A JP1135695A JPH08204410A JP H08204410 A JPH08204410 A JP H08204410A JP 1135695 A JP1135695 A JP 1135695A JP 1135695 A JP1135695 A JP 1135695A JP H08204410 A JPH08204410 A JP H08204410A
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JP
Japan
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impedance
characteristic impedance
resistance
absorption resistance
port
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Pending
Application number
JP1135695A
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English (en)
Inventor
Takashi Inoue
隆 井上
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】吸収抵抗の値が設定値よりずれても、電力合成
・分配特性が劣化しないようにする。 【構成】主線路1の第1のポートP1と信号の分岐点T
との間に、分岐点Tから主線路1側を見たインピーダン
スZaがZ0 /2<Za<Z0 となるようにするインピ
ーダンス変換器10を設ける。一端をそれぞれ分岐点T
と接続し他端をそれぞれ第2及び第3のポートP2,P
3と対応接続し特性インピーダンスZ0 をもつ1/8波
長の2つの分岐線路3を設ける。特性インピーダンスZ
0 より十分高い抵抗値をもつ実体抵抗の吸収抵抗Rをは
さんで、2つの分岐線路3の他端間に、この吸収抵抗R
を含む全長が1/8波長となり個々の長さがほぼ1/1
6波長の2つの吸収抵抗線路4を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力分配合成器に関し、
特に無線LAN、携帯電話器などの通信分野での応用が
期待されているミリ波集積回路における電力分配合成器
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のミリ波回路には導波管がよく用い
られていたが、半導体素子の高周波対応化が進むにつれ
て、以前では導波管で形成されていた受動回路素子も、
コプレーナ線路やマイクロストリップ線路のような、誘
電体基板上に形成される薄膜回路で形成されるようにな
り、回路全体のモノリシック集積回路(MMIC)化が
進んでいる。それに伴い、マイクロ波・ミリ波の電力分
配合成回路として、ブランチ・ライン90°ハイブリッ
ド・カップラーやウィルキンソン型の電力分配合成器も
コプレーナ線路やマイクロストリップ線路を用いて集積
回路構成にしたい、という要求が生じてきた。
【0003】ウィルキンソン型の電力分配合成器は、ブ
ランチ・ライン型に比べて回路寸法が小さくできるた
め、比較的多用されている。これは、1つの高周波入力
を幾つかの同相の出力に分配し、逆方向に用いるとき、
幾つかの同相の高周波入力を1つの出力に合成する機能
をもつ回路である。電力分配器としては、特開平2−2
24501号公報記載のものがあり、また1/4波長と
なる長さの伝送線路を用い、出力電力の端子間アンバラ
ンスを改善したウィルキンソン型の電力分配合成器とし
て、特公昭63−15762号公報記載のものがある。
【0004】ウィルキンソン型による原型をマイクロス
トリップ線路で構成した従来の電力分配合成器の一例を
図4に示す。この図4は、4分の1波長変換器を用いた
ウィルキンソン型の電力分配合成器の構成を示す図であ
る。
【0005】以下では簡単のために、同相で等しい高周
波入力を1つに合成する場合について考察することにす
る。
【0006】この電力分配合成器を合成器として使うと
き、第1のポートP1が出力端子、第2及び第3のポー
トP2及びP3が入力端子となる。ポートP1側(特性
インピーダンスZ0 )から分岐点TよりポートP2及び
P3側をみたときのインピーダンスがポートP1側の特
性インピーダンスZ0 に整合するように、4分の1波長
変成器の特性インピーダンスは決定される。また、一方
の入力端子から入った信号が他方の入力端子に至るには
2つのルートがあり、第1のルートと第2のルートとの
距離の差は2分の1波長で、信号の位相は180°ずれ
る。いま、一方の入力端子からみた第1のルートの特性
インピーダンスが、同入力端子からみた第2のルートの
特性インピーダンスに等しくなるように吸収抵抗Rの値
を選ぶものとする。すると、信号を一方の入力端子から
入力しても、他方の入力端子では信号のキャンセルが起
こり、出力信号が観測されなくなるが、これを、入力端
子間の“アイソレーション”をとる、という。また、吸
収抵抗Rとしては、実抵抗体が用いられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上に述べ
たような電力分配合成器は、終端抵抗(ブランチ・ライ
ン型)や吸収抵抗R(ウィルキンソン型)として実抵抗
体が用られているが、実抵抗体の抵抗値のずれは、入出
力インピーダンス整合やアイソレーション特性を劣化さ
せ、電力分配合成器としての機能を失わせる。ウィルキ
ンソン型を電力合成器として用いた例では、吸収抵抗の
抵抗値のずれ(±50%を想定)はアイソレーション特
性だけでなく入力インピーダンスを著しく変化させ、電
力の合成の機能が破壊されるという問題点がある。
【0008】従って本発明の目的は、実抵抗体の吸収抵
抗R(終端抵抗)の抵抗値が設定値よりずれても電力合
成・分配の特性があまり劣化しない電力分配合成器を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の電力分配合成器
は、ウィルキンソン型の電力分配合成器であって、所定
の特性インピーダンスをもつ第1のポートを含む主線路
と、信号の分岐点から見た前記主線路側のインピーダン
スが前記特性インピーダンスの1/2より大きくこの特
性インピーダンスより小さくなるように変換するインピ
ーダンス変換器と、前記特性インピーダンスをもつ第2
及び第3のポートと、一端をそれぞれ前記分岐点と接続
し他端をそれぞれ前記第2及び第3のポートと対応接続
し前記特性インピーダンスをもつ1/8波長の2つの分
岐線路と、前記特性インピーダンスより十分高い抵抗値
をもつ実抵抗体の吸収抵抗と、一端をそれぞれこの吸収
抵抗の両端と対応接続し他端をそれぞれ前記2つの分岐
線路の他端と対応接続し前記吸収抵抗を含む全長が1/
8波長となり個々の長さがほぼ1/16波長の2つの吸
収抵抗線路とを有している。
【0010】また、インピーダンス変換器を、一端を第
1のポートと接続し他端を信号の分岐点と接続して主線
路の一部を形成する伝送線路と、一端を前記第1のポー
ト及び伝送線路の接続点と接続するオープン型及びショ
ート型のうちの一方の型のスタブとを含む構成とし、吸
収抵抗の抵抗値を、特性インピーダンスの3倍より高い
値として構成される。
【0011】
【作用】まず、この電力分配合成器を電力分配器として
用いた場合について考える。主線路(1)に設けられた
オープン型あるいはショート型のスタブ(2)と伝送線
路(6)とからなるインピーダンス変成器(10)が、
信号の分岐点(T)からみた主線路(1)の特性インピ
ーダンスZ0 をZa(Z0 /2<Za<Z0 )に変換す
る。この場合、分岐線路(3)に並列に挿入接続された
吸収抵抗線路(4)及び吸収抵抗(R)の値は入力イン
ピーダンス整合にはほとんど関与しないだけでなく、吸
収抵抗(R)は特性インピーダンスZ0 に対し十分高い
インピーダンス(>3Z0 )を有するので、高周波回路
上では、吸収抵抗線路(4)は16分の1波長程度の長
さの2本のオープン・スタブにみえるが、この疑似オー
プン・スタブ(吸収抵抗線路4)と分岐線路(3)とが
出力側インピーダンスZ0 をZa*(Zaの複素共役)
に変成するようにできる。その結果、分配器として用い
たときの入力インピーダンス整合がとれることになる。
【0012】次に、この電力分配合成器を電力合成器と
して用いた場合について考える。この場合は、分岐線路
(3)に並列に挿入接続された吸収抵抗線路(4)及び
吸収抵抗(R)の値は本来入力インピーダンス整合に関
与するものであるが、吸収抵抗(R)は比較的高いイン
ピーダンス(>3Z0 )を有するので、高周波回路上で
は、吸収抵抗線路(4)は16分の1波長程度の長さの
2本のオープン・スタブにみえることになり、吸収抵抗
(R)の値が入力インピーダンス整合にほとんど関与し
なくなる。この疑似オープン・スタブ(吸収抵抗線路4
と主線路(1)に設けられたインピーダンス変成器(1
0)とにより、一方の入力端子(ポートP2又はP3)
から入力された信号が主線路(1)の出力端子(ポート
P1)に出力されるときのインピーダンス整合がとれる
ことになる。
【0013】ところが、このインピーダンス整合は動作
周波数帯だけでのことで、それ以外の帯域では整合がと
れてはいない。吸収抵抗(R)は動作周波数帯域以外の
周波数においてRF電力をある程度減衰させる働き、つ
まり、アイソレーションをとる働きをする。本発明の電
力分配合成器の場合、吸収抵抗(R)は、等電力でかつ
位相が逆の信号が作り出す働きをしているわけでなく、
動作周波数では単に線路をオープンに近くみせているだ
けなので、吸収抵抗(R)の抵抗値が回路特性に大きな
影響を与えることがない。実抵抗の吸収抵抗(R)の値
はある程度の高抵抗(>3Z0 )であれば十分というこ
とになる。実際の応用においては、吸収抵抗(R)がな
くてもよい(つまりアイソレーションが不要の)場合の
電力合成や、アイソレーションの必要があるが吸収抵抗
(R)の値が設計値からずれやすい場合の電力合成に向
いている。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0015】図1は本発明の一実施例を示す平面模式図
である。
【0016】この実施例は、特性インピーダンスZ0
もつ第1のポートP1、及び一端をこの第1のポートP
1と接続し他端を信号の分岐点Tと接続する伝送線路6
を含む主線路1と、一端を第1のポートP1及び伝送線
路6の接続点を接続し伝送線路6と共にインピーダンス
変成器10を形成して分岐点Tから見た主線路1側のイ
ンピーダンスZaをZ0 /2<Za<Z0 となるように
変換するオープン型のスタブ2と、特性インピーダンス
0 をもつ第2及び第3のポートP2,P3と、一端を
それぞれ分岐点Tと接続し他端をそれぞれ第2及び第3
のポートP2,P3と対応接続し特性インピーダンスZ
0 をもつ1/8波長(λ/8)の2つの分岐線路3と、
特性インピーダンスZ0 より十分高い(3Z0 より高
い)抵抗値をもつ実抵抗体の吸収抵抗Rと、一端をそれ
ぞれこの吸収抵抗Rの両端と対応接続し他端をそれぞれ
2つの分岐線路3の他端と対応接続し吸収抵抗Rを含む
全長が1/8波長(λ/8)で個々の長さがほぼ1/1
6波長(λ/16)の2つの吸収抵抗線路4とを有する
構成となっている。
【0017】この実施例における各部の寸法は吸収抵抗
Rの抵抗値が150Ωのとき最適化し、伝送線路6が3
0×225(幅×長さ、単位μm、以下同じ)、スタブ
2が40×184、分岐線路3が30×232.5、吸
収抵抗線路4が10×101となっている。
【0018】このような寸法で形成された電力分配合成
器において、吸収抵抗Rの抵抗値が150Ωからずれた
場合の入出力場合の反射損失(S11,S22)を図2
に示す。この図2からも分るように、吸収抵抗Rの抵抗
値が±50%ずれたとしても、反射損失は実用的なレベ
ルを保っていることが分る。
【0019】また、図3に吸収抵抗Rの抵抗値が150
Ωからずれたときの入(出)力ポート間のアイソレーシ
ョン(S23)及び透過量(S21)を示す。この場合
も吸収抵抗Rの抵抗値が±50%ずれても実用的なレベ
ルを保っていることがわかる。図4において、透過量は
あまりよくないようにみえるが、ミリ波帯動作の電力分
配合成器をマイクロストリップ線路による薄膜集積回路
で形成したとき、ブランチ・ライン型でもウィルキンソ
ン型でも通常このような数値となる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、主線路の
第1のポートと信号の分岐点との間に、分岐点から主線
路側を見たインピーダンスが、主線路の特性インピーダ
ンスの1/2より大きく前記特性インピーダンスより小
さくなるようにするインピーダンス変換器を設け、一端
をそれぞれ分岐点と接続し他端をそれぞれ第2及び第3
のポートと対応接続し上記特性インピーダンスをもつ1
/8波長の2つの分岐線路を設け、上記特性インピーダ
ンスより十分高い抵抗値をもつ実体抵抗の吸収抵抗をは
さんで、2つの分岐線路の他端間に、この吸収抵抗を含
む全長が1/8波長となり個々の長さがほぼ1/16波
長の2つの吸収抵抗線路を設けた構成とすることによ
り、吸収抵抗の抵抗値が設定値からずれても、電力合成
・分配時のインピーダンス整合を行うことができ、電力
合成・分配特性の劣化を抑えることができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面模式図である。
【図2】図1に示された実施例の効果を説明するための
吸収抵抗の抵抗値に対する反射損失特性図である。
【図3】図1に示された実施例の効果を説明するための
吸収抵抗の抵抗値に対する透過量・アイソレーション特
性図である。
【図4】従来の電力分配合成器の一例の平面模式図であ
る。
【符号の説明】
1 主線路 2 スタブ 3 分岐線路 4 吸収抵抗線路 6 伝送線路 10 インピーダンス変成器 20 マイクロストリップ線路 P1〜P3 ポート R 吸収抵抗 T 分岐点

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウィルキンソン型の電力分配合成器であ
    って、所定の特性インピーダンスをもつ第1のポートを
    含む主線路と、信号の分岐点から見た前記主線路側のイ
    ンピーダンスが前記特性インピーダンスの1/2より大
    きくこの特性インピーダンスより小さくなるように変換
    するインピーダンス変換器と、前記特性インピーダンス
    をもつ第2及び第3のポートと、一端をそれぞれ前記分
    岐点と接続し他端をそれぞれ前記第2及び第3のポート
    と対応接続し前記特性インピーダンスをもつ1/8波長
    の2つの分岐線路と、前記特性インピーダンスより十分
    高い抵抗値をもつ実抵抗体の吸収抵抗と、一端をそれぞ
    れこの吸収抵抗の両端と対応接続し他端をそれぞれ前記
    2つの分岐線路の他端と対応接続し前記吸収抵抗を含む
    全長が1/8波長となり個々の長さがほぼ1/16波長
    の2つの吸収抵抗線路とを有することを特徴とする電力
    分配合成器。
  2. 【請求項2】 インピーダンス変換器を、一端を第1の
    ポートと接続し他端を信号の分岐点と接続して主線路の
    一部を形成する伝送線路と、一端を前記第1のポート及
    び伝送線路の接続点と接続するオープン型及びショート
    型のうちの一方の型のスタブとを含む構成とした請求項
    1記載の電力分配合成器。
  3. 【請求項3】 吸収抵抗の抵抗値を、特性インピーダン
    スの3倍より高い値とした請求項1記載の電力分配合成
    器。
JP1135695A 1995-01-27 1995-01-27 電力分配合成器 Pending JPH08204410A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020153283A1 (ja) * 2019-01-22 2020-07-30 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよび通信装置
CN112054278A (zh) * 2019-06-06 2020-12-08 南宁富桂精密工业有限公司 功率分配器

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19970513