JPH11308017A - 高周波電力モニタ用電力結合器 - Google Patents

高周波電力モニタ用電力結合器

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JPH11308017A
JPH11308017A JP10109120A JP10912098A JPH11308017A JP H11308017 A JPH11308017 A JP H11308017A JP 10109120 A JP10109120 A JP 10109120A JP 10912098 A JP10912098 A JP 10912098A JP H11308017 A JPH11308017 A JP H11308017A
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Kazuo Oikawa
和夫 及川
Hiroshi Sugiyama
博史 杉山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結合部のスペースを小さくでき、送信電力の
損失が小さくなると共に、筐体にマイクロ波が到達する
ことによる影響を最小限にする。 【解決手段】 マイクロストリップ線路の主線路14を
伝送する主電力の一部を、マイクロストリップ線路の伝
送線路15を介して検波器側へ供給するための電力結合
器で、上記伝送線路15の端部に終端抵抗16と、この
終端抵抗16に仮想接地を与えるための約1/4波長の
線路長の先端開放線路17とを設け、この先端開放線路
17の例えば先端開放部を上記主線路14に対し間隔g
1で近接配置する。これによれば、上記主線路14に上
記先端開放線路17が容量性結合し、結合部H1の領域
が小さくなり、送信電力の損失も低くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波電力モニタ用
電力結合器、特にマイクロ波通信装置の送信機で送信電
力をモニタするための電力結合器の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】図6には、従来からマイクロ波通信装置
の送信機等の送信出力(電力)をモニタする場合の回路
構成が示されており、例えば最終段HPA(High Power
Amplifier)1にアイソレータ2(なお、4は終端抵
抗)を介してアンテナが接続されている場合等におい
て、上記最終段HPA1と上記アイソレータ2との間
に、分布結合型1/4波長方向性結合器3が配置され
る。
【0003】図7には、上記1/4波長方向性結合器3
の詳細な構成が示されており、伝送線路はマイクロスト
リップ線路で形成される。即ち、図示されるように、誘
電体基板6の表側に、上記HPA1とアイソレータ2を
接続する主線路7が幅W1で形成され、この基板6の裏
側全面にはグランドプレートが形成される。この主線路
7に対して、検波器側の幅W2の伝送線路8がその4分
の1波長(使用周波数帯域中心周波数の波長の約1/
4)の線路長でSの幅を持って結合(結合部H4)して
おり、この伝送線路8の先端側に、終端抵抗9を介して
4分の1波長の線路長の1/4波長先端開放線路10が
接続される。
【0004】このような1/4波長方向性結合器3によ
れば、主線路7と伝送線路8が結合部H4で結合し、図
6で示したHPA1から伝送される方向の送信電力の一
部が、伝送線路8側へ取り出されて検波器へ導かれ、ア
イソレータ2側から伝送される方向の電力は取り出され
ない。なお、上記アイソレータ2でもアンテナから伝送
されるマイクロ波が遮断される。
【0005】このようにして、検波器では入力電圧を検
波することにより、送信電力(出力)のモニタを行うこ
とができる。そして、上記伝送線路8の先端側に配置さ
れた終端抵抗9と先端開放線路10によれば、この終端
抵抗9を仮想接地として、検波器側から反射して伝送線
路8に戻ってくる不要なマイクロ波を吸収することがで
きる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
高周波電力モニタ用の電力結合器においては、上述した
ように、結合部H4において使用周波数帯域の中心周波
数の約1/4波長の線路長で伝送線路8が結合するた
め、結合部領域のスペースが広くなり、小型化を図るこ
とができないという問題があった。しかも、上記伝送線
路8の1/4波長線路部分から先端側においては、終端
抵抗9及び先端開放線路10が上記主線路7と結合しな
いように上記主線路7に垂直(コの字形)に配置されて
おり、このことによっても電力結合器の回路スペースは
大きくなる。
【0007】また、高い周波数帯域では、上記誘電体基
板6の材質による誘電損失や導体表面における放射損失
などが顕著となることから、特に上記の分布結合型1/
4波長方向性結合器を用いた場合には、その結合部分の
長さによる送信電力の損失が問題となる。
【0008】更に、上記の伝送線路8の1/4波長線路
による結合は結合度が高いため、高出力送信機の出力を
モニタする際等、被測定電力が高い場合には、上記主線
路7と伝送線路8の結合部間の間隔Sを広くとることに
なる。しかし、この間隔Sを広くすると、上方に存在す
る筐体(の蓋等)までの高さが低い場合は、その高さに
より結合度が変わるなどの影響を受け易い。
【0009】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、結合部のスペースを小さく
でき、送信電力の損失が小さくなると共に、筐体の影響
を最小限にすることができる高周波電力モニタ用電力結
合器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、誘電体基板に形成された分
布定数線路で伝送線路を構成し、この伝送線路として、
主電力を伝送する主線路と、この主伝送路に結合して電
力の一部を検波器側へ伝送するための検波器側線路とを
備えた電力結合器であって、上記検波器側線路の端部に
配置され、当該検波器側から上記結合部側を見たときの
インピーダンス整合を図るための終端抵抗と、この終端
抵抗の先端側に接続され、当該終端抵抗に仮想接地を与
えるための約1/4波長線路長の先端開放線路と、を備
え、少なくとも上記先端開放線路を上記主線路に対し所
定の間隔で配置し、上記検波器側線路が上記主線路に容
量性結合する構成としたことを特徴とする。上記の分布
定数線路としては、マイクロ(波)ストリップ線路、そ
の他のストリップ線路及びコプレナー線路等を含み、終
端抵抗としては、薄膜抵抗、厚膜抵抗及びチップ抵抗等
を含む。
【0011】請求項2に係る発明は、上記先端開放線路
の先端開放部を上記主線路に対し結合させたことを特徴
とする。請求項3に係る発明は、上記先端開放線路の側
面部及び上記終端抵抗の側面部を上記主線路に対し結合
させたことを特徴とする。
【0012】上記の構成によれば、例えば先端開放線路
の先端開放部を主線路に結合することができ、これによ
れば1/4波長の長さではなく、先端開放線路の小さな
幅により結合され、またコの字形の配置とはならず、方
向性のない容量性結合となる。従って、結合部のスペー
スも小さいものとなり、また送信電力の挿入損失も低く
なる。更に、この場合は、小さい幅で結合することか
ら、所定の結合度を確保するために結合間隔を狭くする
ことになり、筐体による影響も小さくなる。
【0013】また、上記主線路に対する結合は、上記先
端開放線路の側面部の一部で行ってよいし、この側面部
と終端抵抗の側面部の両者で行うこともでき、この場合
も上記と同様の効果を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1には、実施形態例の第1例に
係る高周波電力モニタ用電力結合器の一例が示されてお
り、図示の基板12は図7で示したものと同様で、誘電
体材料からなり、裏面にグランドプレートが形成され
る。この基板12の表面に、図6で示した最終段HPA
(1)とアンテナ側のアイソレータ(2)を接続する幅
W1の主線路(マイクロストリップ線路)14が形成さ
れる。
【0015】また、電力モニタのための検波器側へ送信
電力の一部を供給する伝送線路(マイクロストリップ線
路)15が形成され、この伝送線路15の先端側に、終
端抵抗16を介して先端開放線路17が接続されてお
り、この先端開放線路17の線路長Dを、使用周波数帯
域中心周波数の波長の約1/4とすることにより、上記
終端抵抗16の結合線路側端が検波器側から見た仮想接
地(0電位)点となる。従って、検波器側から終端抵抗
16を見たインピーダンスは、伝送線路の特性インピー
ダンス(終端抵抗16の抵抗値)と等しくなり、終端さ
れる。
【0016】そして、この先端開放線路17の先端開放
部が上記主線路14に対し間隔g1で配置され、この先
端開放線路17はその幅W2で主線路14に結合され
る。従って、この場合は、1/4波長の線路で結合した
従来のように方向性を持つことはなく、幅W2と間隔g1
により容量性結合をすることになり、図示されるように
結合部H1の領域は非常に小さいものとなる。
【0017】図2には、上記図1の等価回路が示されてお
り、図示されるように、当該回路は上記結合部H1の幅
W2と間隔g1により与えられる容量C1(なお、この容
量C1は上記幅W2と間隔g1を適当に選択することによ
り任意の値に設定できる)で主線路14に接続される。
従って、主線路14を伝送する送信電力の一部は、容量
C1、終端抵抗16及び伝送線路15を介して検波器へ
供給されることになる。また、伝送線路15の先端側
は、1/4波長の線路長の先端開放線路17で与えられ
る容量C2を介して接地(仮想接地)され、これによっ
て検波器側から反射して戻ってくるマイクロ波は除去さ
れる。
【0018】第1例は以上の構成からなり、上述したよ
うに、上記主線路14において最終段HPAからアイソ
レータへ向けて伝送される送信電力の一部が、結合部H
1から先端開放線路17及び終端抵抗16を介して伝送
線路15へ取り出され、検波器へ導かれる。このとき、
上記先端開放線路17が、1/4波長の線路長となって
おり、終端抵抗16の位置に仮想接地を設定するので、
この仮想接地で検波器側からの反射マイクロ波を吸収す
ることができる。
【0019】従って、検波器側から結合部H1を見たと
きのインピーダンスは、1/4波長の長さの線路17及
び終端抵抗16によって良好な整合状態が得られること
になり、この場合結合部H1による影響は結合度が低い
場合は殆ど無視することができる。なお、アンテナ側か
ら伝送される電力はアイソレータを通りアンテナより放
射される。このようにして、伝送された一部の送信電力
を入力した検波器では、その入力電圧を検波することに
より、送信電力(出力)がモニタされる。
【0020】図5には、本発明回路の伝送特性(周波数
に対する結合度)を従来と比較したグラフ図が示されて
いる。図示されるように、図7の従来回路の特性線が10
0に示され、これに対し図1の回路の特性線は200のよう
になり、第1例の方が広帯域の周波数特性が得られるこ
とが分かる。更に、この第1例では、結合部H1の面積
が図7の結合部H4と比較すると極めて小さくなり、回路
を小型化できるという利点がある。
【0021】図3には、実施形態の第2例の構成が示さ
れており、この第2例は先端開放線路の側面部を主線路
に結合させたものである。即ち、図3に示されるよう
に、1/4波長の線路長の先端開放線路20を途中で直
角に曲げ、先端側部分の側面を主線路14に対し間隔g
2で配置する。そして、この先端開放線路20は終端抵
抗21を介して伝送線路15へ接続する。この第2例に
よっても、上記第1例と同様の効果を得ることができ、
結合部H2の面積も従来と比較して小さくなる。
【0022】図4には、実施形態の第3例の構成が示さ
れており、この第3例は終端抵抗を含めて主線路に結合
させたものである。即ち、図4に示されるように、検波
器側へ接続される伝送線路22の先端側を直角に曲げ、
終端抵抗23及び1/4波長先端開放線路24の側面部
を主線路14に対し間隔g3で配置する。このような第
3例によっても、上記第1例と同様の効果を得ることが
でき、結合部H3の面積も図7のようにコの字形の配置
とならないので、従来と比較して小さくなる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主線路に伝送される電力の一部を検波器側へ取り出して
送信電力をモニタするための電力結合器で、終端抵抗と
この終端抵抗に仮想接地を与えるための約1/4波長の
先端開放線路とを備え、少なくともこの先端開放線路を
上記主線路に対し、容量性結合により結合させたので、
1/4波長方向性結合器を使用する場合と比較すると、
結合部のスペースを小さくして小型化を図ることがで
き、また結合部が短くなるので、送信電力の損失も小さ
くすることが可能となる。
【0024】更に、本質的に粗結合となるため、結合度
を低く設定する場合でも結合間隔が小さくなるので、上
方の筐体の影響(蓋の高さによる結合度の変化等)も解
消することができる。しかも、容量性結合となることか
ら、結合して検出する電力の周波数特性が広帯域となる
という利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の第1例に係る高周波電力モ
ニタ用電力結合器の構成を示す図である。
【図2】図1の電力結合器の等価回路図である。
【図3】実施形態の第2例に係る電力結合器の構成を示
す図である。
【図4】実施形態の第3例に係る電力結合器の構成を示
す図である。
【図5】図1の高周波電力モニタ用電力結合器における
周波数に対する結合度合を、図7の従来例との比較で示
す特性図である。
【図6】従来の高周波電力モニタ用電力結合器の構成の
一例を示し、分布結合型1/4波長方向性結合器を用い
た場合の図である。
【図7】図6の電力結合器の結合部分の詳細図である。
【符号の説明】
6,12 … 基板、 7,14 … 主線路、 8,15,22 … 伝送線路(検出器側)、 9,16,21,23 … 終端抵抗、 10,17,20,24 … 1/4波長先端開放線路、 H1〜H4 … 結合部、 C1,C2 … 容量。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板に形成された分布定数線路で
    伝送線路を構成し、この伝送線路として、主電力を伝送
    する主線路と、この主伝送路に結合して電力の一部を検
    波器側へ伝送するための検波器側線路とを備えた電力結
    合器であって、 上記検波器側線路の端部に配置され、当該検波器側から
    上記結合部側を見たときのインピーダンス整合を図るた
    めの終端抵抗と、 この終端抵抗の先端側に接続され、当該終端抵抗に仮想
    接地を与えるための約1/4波長線路長の先端開放線路
    と、を備え、 少なくとも上記先端開放線路を上記主線路に対し所定の
    間隔で配置し、上記検波器側線路が上記主線路に容量性
    結合する構成としたことを特徴とする高周波電力モニタ
    用電力結合器。
  2. 【請求項2】 上記先端開放線路の先端開放部を上記主
    線路に対し結合させたことを特徴とする上記請求項1記
    載の高周波電力モニタ用電力結合器。
  3. 【請求項3】 上記先端開放線路の側面部及び上記終端
    抵抗の側面部を上記主線路に対し結合させたことを特徴
    とする上記請求項1記載の高周波電力モニタ用電力結合
    器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006295375A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Hitachi Metals Ltd 高周波回路及びこれを用いた通信装置
US7904038B2 (en) 2005-12-19 2011-03-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Output monitor circuit of radio-frequency circuit

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JP2006295375A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Hitachi Metals Ltd 高周波回路及びこれを用いた通信装置
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