JPH08288711A

JPH08288711A - ハイブリッド電力２分配器

Info

Publication number: JPH08288711A
Application number: JP8554195A
Authority: JP
Inventors: Senji Yokogawa; 泉二横川; Toshio Nakayama; 俊雄中山
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化が容易なハイブリッド電力２分配器を得
る。【構成】第１のポート１と第２のポート２との間に第１
の伝送線路１０ａを設け、第１のポート１と第３のポー
ト３との間に第２の伝送線路１０ｂを設ける。上記第１
の伝送線路１０ａは、キャパシタンスＣ₁₁，Ｃ₁₂の直列
回路と、このキャパシタンスＣ₁₁，Ｃ₁₂の中点と接地間
に設けられる短絡スタブ１１からなっている。また、第
２の伝送線路１０ｂは、キャパシタンスＣ₂₁，Ｃ₂₂の直
列回路と、このキャパシタンスＣ₂₁，Ｃ₂₂の中点と接地
間に設けられる短絡スタブ１２からなっている。上記第
２のポート２と第３のポート３との間に抵抵Ｒ₂₃を接続
する。そして、第１の伝送線路１０ａ及び第２の伝送線
路１０ｂは、それぞれ信号を伝送する際に９０°の位相
差を生じるように回路定数を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スタブとキャパシタン
スを用いたハイブリッド電力２分配器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、簡単な構造と製作が容易なハイブ
リッド電力２分配器として、図８に示すような１／４波
長の２個の伝送線路を用いたウィルキンソン形の分配器
がある。すなわち、第１のポート１と第２のポート２と
の間に１／４波長の伝送線路４ａを設け、第１のポート
１と第３のポート３との間に１／４波長の伝送線路４ｂ
を設けている。そして、第２のポート２と第３のポート
３との間にインピーダンス整合用の抵抗（バランス用抵
抗）Ｒ₂₃を接続している。

【０００３】上記の構成において、第１のポート１から
の入力信号は、第２のポート２と第３のポート３へそれ
ぞれそれぞれ等しい電力で分配される。そして、第２の
ポート２からの入力信号は、第１のポート１へ出力され
るが、第３のポート３には出力されない。同様に第３の
ポート３からの入力信号は、第１のポート１へ出力され
るが、第２のポート２には出力されない。

【０００４】すなわち、第２のポート２からの入力信号
は、伝送線路４ａ，４ｂを通って第３のポート３へ伝送
されると共に、抵抗Ｒ₂₃を通って第３のポート３に伝送
されるが、伝送線路４ａ，４ｂを通る信号は１８０°位
相が遅れ、抵抗Ｒ₂₃を通る信号は位相の遅れがない。従
って、第２のポート２から伝送線路４ａ，４ｂを通って
第３のポート３へ伝送される信号と、第２のポート２か
ら抵抗Ｒ₂₃を通って第３のポート３に伝送される信号と
は逆位相となって相殺され、この結果、第３のポート３
には出力されない。また、同様にして第３のポート３か
らの入力信号は、第２のポート２には出力されない。

【０００５】上記ウィルキンソン形の分配器は、１／４
波長の伝送線路４ａ，４ｂを用いるために大型となるの
で、これを小型にするために、図９及び図１０に示すよ
うなハイブリッド電力２分配器が考えられている。

【０００６】これらの２分配器は、何れも伝送線路４
ａ，４ｂの両端または中央にキャパシタンス（コンデン
サ）Ｃを接続することにより、その線路長を短くして小
型化したものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記図８に示したウィ
ルキンソン形の分配器は、１／４波長の伝送線路４ａ，
４ｂを用いているので、線路長が長くなって大型になる
という問題がある。また、図９及び図１０に示したハイ
ブリッド電力２分配器は、線路長を短くできるので、あ
る程度の小型化が可能であるが、第２のポート２と第３
のポート３への伝送線路４ａ，４ｂができるだけ結合し
ないように引き離して配置する必要があるので、ある程
度以上の小型化が困難である。本発明は上記実情に鑑み
てなされたもので、小型化が容易なハイブリッド電力２
分配器を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るハイブリッ
ド電力２分配器は、第１のポートと第２のポートとの間
に設けられる直列接続のキャパシタンス及び並列接続さ
れる短絡スタブからなる第１の伝送線路と、上記第１の
ポートと第３のポートとの間に設けられる直列接続のキ
ャパシタンス及び並列接続される短絡スタブからなる第
２の伝送線路と、上記第２のポートと第３のポートとの
間に設けられるインピーダンスとを具備したことを特徴
とする。また、本発明は、上記ハイブリッド電力２分配
器を多段に構成したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】第１の伝送線路及び第２の伝送線路により伝送
される信号の位相がそれぞれ９０°ずれるように設定す
ることにより、第１のポートからの入力信号は、第２の
ポートと第３のポートへそれぞれそれぞれ等しい電力で
分配され、第２のポートからの入力信号は、第１のポー
トへ出力されるが、第３のポートには出力されない。同
様に第３のポートからの入力信号は、第１のポートへ出
力されるが、第２のポートには出力されない。

【００１０】そして、と第１及び第２の伝送線路は、キ
ャパシタンスの直列回路を主体として構成しているの
で、非情に短い伝送線路とすることができる。また、第
１の伝送線路と第２の伝送線路は、引き離して設置する
必要がないと共に、短絡スタブも折り曲げて設置するこ
とができるので、小型化が容易である。また、基本とな
る分配器を多段に構成することにより、広帯域化を計る
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。［第１実施例］図１は、本発明の第１実施例に係るハイ
ブリッド電力２分配器の基本的な回路構成図である。

【００１２】図１に示すように第１のポート１と第２の
ポート２との間に第１の伝送線路１０ａを設け、第１の
ポート１と第３のポート３との間に第２の伝送線路１０
ｂを設けている。上記第１の伝送線路１０ａは、キャパ
シタンス（コンデンサ）Ｃ₁₁，Ｃ₁₂の直列回路と、この
キャパシタンスＣ₁₁，Ｃ₁₂の中点と接地間に設けられる
短絡スタブ１１からなっている。また、第２の伝送線路
１０ｂは、キャパシタンスＣ₂₁，Ｃ₂₂の直列回路と、こ
のキャパシタンスＣ₂₁，Ｃ₂₂の中点と接地間に設けられ
る短絡スタブ１２からなっている。そして、第２のポー
ト２と第３のポート３との間に整合用インピーダンスと
して例えば抵抵（バランス用抵抗）Ｒ₂₃を接続してい
る。

【００１３】上記の構成において、第１の伝送線路１０
ａ及び第２の伝送線路１０ｂは、それぞれ信号を伝送す
る際に９０°の位相差を生じるように回路定数が設定さ
れる。上記キャパシタンスＣ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂の値
Ｃ、及び短絡スタブ１１，１２の特性インピーダンスＷ
と線路長Ｌは、電源及び負荷のインピーダンスをＲ
（Ω）とすると、次式で与えられる。

【００１４】

【数１】

【００１５】ただし、ω₀ は使用角周波数である。従っ
て、伝送線路１０ａ，１０ｂの特性インピーダンスＷま
たは線路長Ｌを与えることによって上記（１）式の素子
値が定まる。また、抵抗Ｒ₂₃の値は、Ｒ₂₃＝２Ｒ …（２）である。

【００１６】上記図１に示したハイブリッド電力２分配
器において、伝送線路１０ａ，１０ｂにより伝送される
信号の位相がそれぞれ９０°ずれるように設定すること
により、第１のポート１からの入力信号は、第２のポー
ト２と第３のポート３へそれぞれそれぞれ等しい電力で
分配され、第２のポート２からの入力信号は、第１のポ
ート１へ出力されるが、第３のポート３には出力されな
い。同様に第３のポート３からの入力信号は、第１のポ
ート１へ出力されるが、第２のポート２には出力されな
い。

【００１７】そして、伝送線路１０ａ，１０ｂは、キャ
パシタンスの直列回路を主体として構成しているので、
非情に短い伝送線路とすることができる。また、第１の
伝送線路１０ａと第２の伝送線路１０ｂは、引き離して
設置する必要がないと共に、短絡スタブ１１，１２も折
り曲げて設置することができるので、小型化が容易であ
る。

【００１８】次に本発明の具体的な実施例について説明
する。図２は、本発明によるハイブリッド電力２分配器
の断面構造と寸法を示したもので、（ａ）は上面側から
見た断面図、（ｂ）は第２及び第３のポート２，３側か
ら見た断面図である。図２において、２０は外導体で、
筐体構造となっている。この外導体２０の内側の寸法
は、例えば幅が４２ｍｍ、高さが５ｍｍ、奥行きが１２
ｍｍに設定される。そして、上記外導体２０の正面側の
中央部に第１のポート１を構成するコネクタ２１が取り
付けられ、その反対側に第２のポート２，第３のポート
３を構成するコネクタ２２，２３が例えばＶ字型に傾斜
させて取り付けられる。

【００１９】また、外導体２０の内部にキャパシタンス
Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂が設けられると共に、短絡スタ
ブ１１，１２が設けられる。そして、コネクタ２１の中
心導体にキャパシタンスＣ₁₁，Ｃ₂₁の一端が接続され、
コネクタ２２，２３の中心導体にＣ₁₂，Ｃ₂₂及び抵抗Ｒ
₂₃が接続される。更に、キャパシタンスＣ₁₁，Ｃ₁₂の中
点と外導体２０との間に短絡スタブ１１が接続されると
共に、キャパシタンスＣ₂₁，Ｃ₂₂の中点と外導体２０と
の間に短絡スタブ１２が接続される。この短絡スタブ１
１，１２としては、例えば直径が１．２ｍｍ、長さ１６
ｍｍの導線が用いられる。

【００２０】そして、上記ハイブリッド電力２分配器の
使用周波数を１．７ＧＨｚとした場合、短絡スタブ１
１，１２の特性インピーダンスＷが「１００Ω」、抵抗
Ｒ₂₃が「５０Ω」、キャパシタンスＣの値が「１ｐＦ」
となる。上記キャパシタンスＣ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ
₂₂は、それぞれ両端に例えば２．５ｍｍのリード線を有
しており、このリード線を考慮して設計が行なわれる。

【００２１】上記使用周波数を１．７ＧＨｚとした２分
配器について実験を行ない、測定した特性図を図３及び
図４に示す。何れも実線が理論値で、破線が測定値であ
る。図３（ａ）は第１のポート１から見たＶＳＷＲ特
性、同図（ｂ）は第２のポート２，３から見たＶＳＷＲ
特性であり、何れも実線が理論値、破線が測定値であ
る。中心周波数のところではＶＳＷＲが「１．０５」位
で、インピーダンス整合の良いものが得られることが分
かる。

【００２２】また、図４（ａ）は分配損を示すもので、
殆ど３ｄｂＢで、挿入損は「０．１ｄＢ」程度である。
同図（ｂ）は第２のポート２と第３のポート３の分離度
を示すもので、充分な分離度が得られている。

【００２３】なお、上記図２に示した例では、外導体２
０に対してコネクタ２２，２３を傾斜させて取り付けた
場合について示したが、コネクタ２２，２３はコネクタ
２１と同様に外導体２０に対して垂直に取り付けてもよ
い。この場合、コネクタ２２，２３の中心導体先端の間
隔が大きくなるが、該中心導体先端をプリント基板に設
けたストリップラインを介してキャパシタンスＣ₁₂，Ｃ
₂₂及び抵抗Ｒ₂₃に接続することにより、線路損失をなく
すことができる。

【００２４】［第２実施例］次に本発明の第２実施例に
ついて説明する。図８に示した従来のウィルキンソン形
の分配器は、使用周波数近傍のみの狭帯域なハイブリッ
ド電力２分配器である。また、上記第１実施例に示した
ハイブリッド電力２分配器においても、図３及び図４に
示したように狭帯域である。

【００２５】そこで、図１に示した分配器を多段に縦続
接続して広帯域化を実現したものが図５に示すものであ
る。上記図５において、Ｚ₀₁，Ｚ₀₂，…，Ｚ_0Nは、抵抗
かキャパシタンスまたはこれらの混合されたインピーダ
ンスを示し、具体的に段数Ｎが与えられると定められる
ものである。

【００２６】上記の回路において、設計例として「Ｎ＝
２」の場合では、図６に示すような回路となるが、この
回路が唯一のものではなく、他の回路も考えられる。図
６において、Ｗ₁₁，Ｗ₁₂，Ｗ₂₁，Ｗ₂₂は、短絡スタブ１
１₁₁，１１₁₂，１２₂₁，１２₂₂の特性インピーダンス、
Ｌ₁₁，Ｌ₁₂，Ｌ₂₁，Ｌ₂₂は、短絡スタブ１１₁₁，１
１₁₂，１２₂₁，１２₂₂の線路長である。これらの回路の
素子値は、電源及び負荷インピーダンス「１」と規格化
して示すと、第１の伝送線路１ａでは、 ω₀ Ｃ₁₁＝０．５７８、 ω₀ Ｃ₁₂＝１．２２３Ｗ₁₁ｔａｎβＬ₁₁＝２．４４７、Ｗ₁₂ｔａｎβＬ₁₂＝１．１５６Ｒ₀₁＝２．９５、Ｒ₀₂＝６．２ …（３）となる。また、第２の伝送線路１０ｂにおいても、上記
第１の伝送線路１ａと同じ素子値となる。

【００２７】ここで、特性インピーダンスを「Ｗ₁₁（Ｗ
₂₁）＝Ｗ₁₂（Ｗ₂₂）＝４」のように定め、求められた分
配器の特性を計算した結果を図７に示す。図７（ａ）
は、第１のポート１から見たＶＳＷＲ特性、同図（ｂ）
は第２のポート２と第３のポート３から見たＶＳＷＲ特
性、同図（ｃ）は第２のポート２と第３のポート３の分
離度を示している。

【００２８】上記図７において、実線は広帯域化した
「Ｎ＝２」の場合であり、破線は図１の「Ｎ＝１」の場
合である。図７（ａ）の第１のポート１のＶＳＷＲ特性
はかなり広帯域化され、また、同図（ｃ）の分離度も広
帯域化されていることが分かる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、第
１のポートと第２のポートとの間に設けられる第１の伝
送線路及び第１のポートと第３のポートとの間に設けら
れる第２の伝送線路は、キャパシタンスの直列回路を主
体として構成しているので、非情に短い伝送線路とする
ことができる。また、第１の伝送線路と第２の伝送線路
を引き離して設置する必要がないと共に、短絡スタブは
折り曲げて設置することができるので、小型化が容易で
ある。また、本発明は、基本となる分配器を多段に構成
することにより、広帯域化を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド電力２分
配器の基本構成図。

【図２】同実施例の具体的な構成例を示す図。

【図３】同実施例におけるＶＳＷＲ特性図。

【図４】同実施例における分配損及び分離度特性図。

【図５】本発明の第２実施例に係るハイブリッド電力２
分配器の構成図。

【図６】本発明における２段構成のハイブリッド電力２
分配器の構成図。

【図７】同実施例におけるＶＳＷＲ特性及び分離度特性
図。

【図８】従来のウィルキンソン形ハイブリッド電力２分
配器の構成図。

【図９】従来の線路とキャパシタンスによるハイブリッ
ド電力２分配器の構成図。

【図１０】従来の線路とキャパシタンスによるハイブリ
ッド電力２分配器の他の構成例を示す図。

【符号の説明】

１第１のポート２第２のポート３第３のポート１０ａ第１の伝送線路１０ｂ第２の伝送線路１１，１２短絡スタブ２０外導体２１〜２３コネクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のポートと第２のポートとの間に設
けられる直列接続のキャパシタンス及び並列接続される
短絡スタブからなる第１の伝送線路と、上記第１のポー
トと第３のポートとの間に設けられる直列接続のキャパ
シタンス及び並列接続される短絡スタブからなる第２の
伝送線路と、上記第２のポートと第３のポートとの間に
設けられるインピーダンスとを具備したことを特徴とす
るハイブリッド電力２分配器。
【請求項２】請求項１記載の分配器を多段に構成した
ことを特徴とするハイブリッド電力２分配器。