JPS5836524B2 - バラクタ−テイバイキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バラクターを用いて周波数の逓倍を行なうバ
ラクター逓倍器の改良に関するものである。

従来のバラククーを用いた周波数逓倍器の基本的な集中
定数等価回路は、第１図に示すような回路構戒を有して
いる。

すなわち、基本波信号源Ｓから、整合回路Ｍ１および基
本波のみを通過させ逓倍波は通過させない低域通過済波
器ＬＰを介して、基本波信号を逓倍用バラクターＣ■に
印加し、バラククーＣ■により発生した逓倍波出力は、
逓倍波のみを通過させ基本波は通過させない高城通過炉
波ＨＰおよび整合回路Ｍ２を介して出力負荷抵抗ＲＬに
供給されている。

なお、上述の低域通過済波器ＬＰの替わりに逓倍波を阻
止するための帯域阻止炉波器を用いることもある。

いま、第１図示の回路構成において、バラクターＣ■か
ら低域通過ｐ波器ＬＰ側および高城通過済波器ＨＰ側を
みたインピーダンスをそれぞれＺ１およびＺ２とすると
、逆に炉波器ＬＰおよびＨＰからバラクターＣＶ側をみ
たインピーダンスはそれぞれＺ２およびＺ１によって決
まるので、整合回路Ｍ，およびＭ２からバラクターＣＶ
側を見たインピーダンスも、当然？ζ、Ｚ２およびＺ１
の影響を受ける。

したがって、上述のごとき従来の回路構成においては、
基本波回路および逓倍波回路におけるインピーダンスの
整合は互いに関連することになり、整合回路の調整が困
難であった。

しかも、これらの整合回路は周波数帯域幅が狭くなると
いう欠点もある。

例えば、基本波回路の整合回路Ｍ１の負荷は、単にバラ
クターＣ■だけではなく、更に、バラクターＣ■から逓
倍波回路をみたインピーダンスＺ２の影響も受け、その
インピーダンスＺ２は基本波周波数では純リアククンス
となるため、結局、整合回路Ｍ１の負荷はＺ２という余
分のリアクタンス成分をも含むことになる。

また、逓倍波回路の整合回路Ｍ２についても、上述と全
く同様に、その負荷はバラククーＣｖのほかにＺ１とい
う余分のりアクタンス成分をも含むことになる。

上述のごとく、従来のバラクター逓倍器においては、基
本波と逓倍波との回路の調整が互に関連して困難となる
のみならず、帯域幅が狭いという欠点があった。

しかして、逓倍器の帯域幅が狭いと、例えば周波数変調
波の周波数を逓倍する場合に特性の劣化を来たすなどの
問題を生ずることになる。

本発明の目的は、上述した問題を解決して欠点を除去し
、基本波回路と逓倍波回路とをそれぞれ全く独立するご
とく構成し、それぞれ独立に調整しうるとともに、広い
周波数帯域幅を有するようにしたバラクター逓倍器を提
供することにある。

すなわち、本発明バラクター逓倍器は、バラクターを用
いて周波数の逓倍を行なう周波数逓倍部においで、基本
波或分および逓倍波成分それぞれの電磁界がそれぞれ偶
モードおよび奇モードのうちの互に異なるモードを有す
るごとく構成した回路を備え、その回路における前記そ
れぞれの電磁界の有するモードの対称面に関して面対称
となる位置にそれぞれバラクターを配設し、それらのバ
ラクターの極性をそれぞれ前記逓倍波の有する電磁界モ
ードにおける電界または電流の向きに同時に沿うごとく
設定したことを特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明を詳細に訝明する。

本発明バラクター逓倍器の基本的回路構成の例を第２図
に示す。

第２図示の回路構成において、パイプリツドコイルＴの
一次巻線Ａ１，Ａ２の中点Ｐと接地端子Ｅとの間に整合
回路Ｍ１の出力端子をそれぞれ接続し、その整合回路Ｍ
１の入力端子Ｑと接地端子Ｅとの間に基本波信号源Ｓを
接続する。

一次巻線の端子Ａ１およびＡ２と接地間にそれぞれバラ
クターダイオードＣＶＩの十端子およびバラクターダイ
オードＣ■１の一端子を接続し、それぞれのバラクター
ダイオードの他の端子を接地する。

なお、バラクターダイオードの十端子とは、その端子に
充分な大きさの十電圧を印加したときにバラクター電流
が流れる方の端子をいう。

更に、ハイブリッドコイルＴの二次巻線の端子Ｂ１およ
びＢ２には逓倍波回路の整合回路Ｍ２の入力端子をそれ
ぞれ接続し、整合回路Ｍ２の出力端子には負荷抵抗ＲＬ
を接続する。

上述の回路構或においては、基本波信号源Ｓからの基本
波周波数ｆ１の信号が一次巻線の中点Ｐに加わり、端子
Ａ１およびＡ２にそれぞれ接続したバラクターダイオー
ドＣ■１およびＣＶ２に同相で印加されるので、バラク
ターＣ■１およびＣ■１には第２図に矢印で示した方向
にバラククー電流ｉ１および１２がそれぞれ流れる。

これらのバラククー電流１１および１２の波形は、第３
図にそれぞれ１ 示すように、基本波周波数ｆ１に対してｆ，の周期のパ
ルス電流波形となる。

いま、バラクターＣＶ１に流れる電流ｉ１の電流波形を
ｉ ． （ｔ）とし、バラククーＣＶ２に流れる電流ｉ
２の電流波形をｉ２（ｔ）として、これらの電流波形の
周波数スペクトラムをそれぞれＦ１（ｆ）およびＦ２（
ｆ）とすると、 そこで、まず、基本波周波数ｆ１に関して検討するに、
（４）式においてｆ＝ｆ１とすると、Ｆ２（ｔ’ｔ ）
一− Ｆｉ （ｆｔ ） （５）な
る関係が得られる。

したがって、電流１１は一次巻線の端子Ａ１からバラク
クーＣ１に向って流れるのに対し、電流ｉ２はバラクタ
Ｃ２から一次巻線の端子Ａ２に向って流れることを考慮
すると、これらのバラククー電流１１および１２中に含
まれる基本波周波数ｆ１の或分は、上述の（５）式の関
係から、結局、第４図に実線の矢印で示すように、ハイ
ブリッドコイルＴの一次巻線の中点Ｐに信号源Ｓ側から
流れ込み、両端Ａ１およびＡ２からバラククーＣ １お
よびＣＶ２に向ってそれぞれ流れ出ることになる。

したがって、一次巻線Ａ１，Ａ２に平衡結合している二
次巻線の端子Ｂ１およびＢ２には基本波周波数ｆ１の戒
分は生じない。

つぎに、基本波周波数ｆ１を２倍に逓倍した周波数ｆ２
の逓倍成分に関して検討するに、前述の（４）式におい
てｆ−ｆ２−２ｆ１とすると、なる関係が得られる。

したがって、バラクター電流ｌ１および１２中に含まれ
る逓倍波周波数ｆ２の戒分は第２図に示すｉ１およびｉ
２とそれぞれ同じ向きに、互に同じ大きさで流れること
になる。

すなわち、第５図に点線の矢印で示すように、逓倍波周
波数ｆ２の成分の電流は、ハイブリッドコイルＴの一次
巻線に端子Ａ２から流れ込んで端子ＡＩから流れ出るよ
うに流れることになり、中点Ｐからは逓倍波周波数ｆ２
の成分の電流は全く流入、流出することがない。

したがって、一次巻線Ａ１，Ａ２に結合する二次巻線Ｂ
１，Ｂ２にも逓倍波周波数ｆ２の戒分の電圧が発生して
その周波数成分の電流が端子Ｂ２から流れ込んで端子Ｂ
１から流れ出ることになる。

更に、逓倍周波数を一般化して検討すると、ｎを正の整
数としてｆ−ｎｆ１とした場合に、ｎ−奇数のときには
第４図示の電流通路により、ｎ−偶数のときには第５図
示の電流通路により、それぞれ上述したごとき向きの逓
倍波周波数成分の電流が流れることになる。

以上に述べたところから明らかなように、逓倍波回路の
整合回路Ｍ２が偶数次の逓倍波に対する整合回路である
場合には、基本波と逓倍波とは、それぞれ独立している
ことになる。

すなわち、逓倍波出力回路には基本波は存在せず、また
基本波入力回路には逓倍波は存在せず、基本波および逓
倍波がそれぞれ相手側回路に混入することは全くなくな
る。

したがって、第１図示の従来回路において、基本波と逓
倍波とが互に相手方回路に混入するのを防止するために
設けたそれぞれ低域通過および高城通過のｐ波器等のＦ
波手段を特に設けることは、上述の場合には不必要とな
る。

更に、基本波回路および逓倍波回路の整合回路Ｍ１およ
びＭ２は、上述の場合には、互に独立に調整することが
でき、また、これらの整合回路Ｍ１およびＭ２の負荷は
、いずれも、単にバラククーダイオードＣＶ１およびＣ
２のみとなり、従米回路におけるがごとく、相手側回路
のりアクタンス成分等が含まれることがないので、従来
に比べて極めて広い周波数帯域特性を得ることができる
。

本発明バラククー逓倍器の基本的回路構戒としては、上
述の第２図示の例に限られることなく、第６図に示す他
の例のごとく構戒することもてきる。

すなわち、第６図示の回路構成においては、ハイブリッ
ドコイルＴの二次巻線Ｂ１， Ｂ２側に基本波回路を設
けて両端子Ｂ１，Ｂ２間に整合回路Ｍ１を介して基本波
信号源Ｓを接続し、一方、次巻線Ａｌ ｖ Ａ２の中点
Ｐと接地間に逓倍波回路の整合回路Ｍ２を介して出力負
荷抵抗ＲＬヲ接続し、更に、一次巻線の両端Ａ１および
Ａ２にバラクターダイオードＣＶ１およびＣ２の十端子
をそれぞれ接続し、それぞれの一端子を接地する。

上述のごとき回路構成において、バラクターダイオード
ＣＶ１およびＣ２にそれぞれ流れるバラククー電流１１
およびｉ２の向きを第６図に実線の矢印で示すように設
定すると、これらのバラクター電流ｌ１および１２の波
形はそれぞれ第７図に示すようになる。

したがって、第３図示の電流波形におけると同様に，バ
ラククー電流ｉ１および１２中に含まれる周波数ｆの成
分Ｆ １（ｆ）およびＦ２（ｆ）は前述の（４）式の関
係を満足することになる。

しかして、第６図示の回路構戒におけるバラクター電流
ｉ１および１２の向きが第２図示の回路構成におけるそ
れぞれのバラクター電流とは逆向きであることからして
、基本波周波数ｆ１および奇数次逓倍周波数の成分の電
流は、第８図に実線の矢印で示すように、一次巻線に端
子Ａ１から流れ込んで端子Ａ２から流れ出る向きに流れ
て中点Ｐからは流入、流出することがなく、また、偶数
次逓倍周波数の成分の電流は、第９図に点線の矢印で示
すように、一次巻線の両端Ａ１およびＡ２から流れ込ん
で中点Ｐから流れ出る向きに流れる。

したがって、基本波回路と偶数次逓倍波回路とは、第２
図示の例におけると同様に、全く独立していることにな
る。

本発明バラククー逓倍器の基本的回路構成は上述した例
に示すとおりであるが、これらの基本的回路構成を実際
に具体的回路として構成した例をつぎに示す。

第１０図には第２図示の基本的回路構或を具体化した構
成例を示す。

すなわち、第１０図ａに示すように、ＴＥｐ矩形導波管
１の上下のＨ面にバラククーダイオードＣＶ１およびＣ
２を取付け、これらのバラクターダイオードＣ １お
よびＣ２をＨ面に垂直な金属導体棒Ｌ１により連結し、
導体棒Ｌ１の中点Ｐに矩形導波管１の管軸に並行な金属
導体棒Ｌ２を接続する。

更に、金属導体棒Ｌ，？位置から管軸方向に適切な距離
ｌだけ進んだ位置において金属導体板Ｎにより矩形導波
管１を短絡し、この短絡導体板Ｎの中央に同軸線路２を
取付け、この同軸線路２の中心導体を上述した金属導体
棒Ｌ２に接続する。

上述のごとき構成における矩形導波管１のＥ面に並行な
縦断面図を第１０図ｂに示す。

第１０図ｂに示すように、第１０図ａに示す構或におけ
る同軸線路２に基本波信号を供給すると、基本波周波数
の成分のバラククー電流は図に実線の矢印で示すように
流れ、また、バラクターＣ １およびＣＶ２で発生した
偶数次逓倍周波数の成分のバラクター電流は図に点線の
矢印で示すように流れる。

しかして、実線の矢印で示す電流は、同軸線路２の中心
導体を含み、矩形導波管１のＨ面に平行な平面を対称面
Ｓｙｍとする偶モードとなるため、矩形導波管１を励振
することがなく、したがって、矩形導波管１内を実線の
矢印で示される基本波成分の電磁波が伝搬することはな
い。

一方、点線の矢印で示す電流は、上記対称面Ｓｙｍに対
して奇モードとなるため、同軸線路２を伝搬するに必要
なＴＥＭ波の励振を行なうことがなく、したがって、偶
数次逓倍波成分の電磁波が同軸線路を伝搬することはな
い。

もつとも、上述の場合においては、同軸線路のＴＥ１モ
ードの電磁波は励起されるので、偶数次逓倍周波数にお
ける同軸線路のＴＥ，１モードに対しては、同軸線路２
が遮断域となるように、同軸線路２の内径を小さく設定
しておく必要がある。

また、第１０図ｂに符号４により示す部分は整合用誘電
体ブロックである。

なお、第２図示の基本的回路構成を具体化するには、上
述した第１０図示の例に限られることなく、例えば、第
１１図に示すように構成することもできる。

すなわち、第１１図ａに示す構成例においては、矩形導
波管１の逓倍波の伝搬する管軸方向とは直角のＥ面の管
壁に同軸線路２を取付けてあるが、かかる構戒によって
も得られる回路動作は、上述の第１０図示の場合と全く
同様である。

また、第６図示の基本的回路構成を具体化するには、第
２図示の回路構成との相違点に対応して、第１０図もし
くは第１１図に示した具体的回路構成において、バラク
ターダイオードＣＶ１またはＣＶ２の極性を反転させて
配設するとともに、矩形導波管１に基本波入力信号を供
給して逓倍波出力信号を同軸線路２から取出すようにす
れば、第６図示の回路構成におけるバラククー電流に相
当する向きのバラクター電流が流れて、第１０図または
第１１図について謂明したのと同様にして周波数逓倍が
行なわれる。

ごの場合に矩形導波管１および同軸線路２の寸法を、そ
れぞれを伝搬する電磁波の周波数に応じて適切に設定す
べきこと勿論である。

以上の訣明から明らかなとおり、本発明によるバラクタ
ー逓倍器においてはつぎのような顕著な効果が得られる
。

（１）基本波回路と逓倍波回路とが互に独立であるため
、回路の調整が極めて容易である。

（２）基本波と逓倍波との周波数分離回路が不要となる
ため、回路の構成が極めて簡単となる。

（３）基本波入力回路および逓倍波出力回路ともに、そ
れぞれの負荷が相手方回路には無関係に、単にバラクタ
ーのみとなるため、逓倍器の周波数帯域幅が極めて広く
なる。

したがって、本発明パラククー逓倍器をマイクロ波中継
機器等のマイクロ波機器に使用すれば、小型軽量で広帯
域性能を有するマイクロ波機器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバラクター逓倍器の構成を示すブロック
線図、第２図は本発明バラクター逓倍器の基本的回路構
成例を示すブロック線図、第３図は第２図示の回路構成
におけるバラクター電流波形を示す波形図、第４図は第
２図示の回路構成における基本波成分電流の通路を示す
回路図、第５図は第２図示の回路構成における逓倍波成
分電流の通路を示す回路図、第６図は本発明バラクター
逓倍器の他の基本的回路構戒例を示すブロック線図、第
７図は第６図示の回路構成におけるバラクター電流波形
を示す波形図、第８図は第６図示の回路構成における基
本波成分電流の通路を示す回路図、第９図は第６図示の
回路構成における逓倍波成分電流の通路を示す回路図、
第１０図ａおよびｂは本発明バラククー逓倍器の具体的
構成例をそれぞれ示す一部破断の斜視図および縦断面図
、第１１図ａおよびｂは本発明バラクター逓倍器の他の
具体的構成例をそれぞれ示す一部破断の斜視図および縦
断面図である。 １・・・・・・矩形導波管、２・・・・・・同軸線路、
３・・・・・・金属導体棒、４・・・・・・整合用誘電
体ブロック、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２・・・・・・バラクター、
Ｍ１，Ｍ２・・・・・・整合回路， ＬＰ・・・・・・
低域通過炉波器、ＨＰ・・・・・・高城通過済波器、Ｓ
・・・・・・信号源、ＲＬ・・・・・・負荷抵抗、Ｔ・
・・・・・ハイブリッドコイル、Ｓｙｍ・・・・・・対
称面．，ＬｌｊＬ２・・・・・・金属導体棒、Ｎ・・・
・・・金属導体板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バラククーを用いて周波数の逓倍を行なう周波数逓
   倍器において、基本波成分および逓倍波成分それぞれの
   電磁界がそれぞれ偶モードおよび奇モードのうちの互に
   異なるモードを有するごとく構或した回路を備え、その
   回路における前記それぞれの電磁界の有するモードの対
   称面に関して面対称となる位置にそれぞれバラククーを
   配設し、それらのバラククーの極性をそれぞれ前記逓倍
   波の有する電磁界モードにおける電界または電流の向き
   に同時に沿うごとく設定したことを特徴とするバラクタ
   ー逓倍器。