WO2014045484A1 - 電力合成回路および電力合成方法 - Google Patents

電力合成回路および電力合成方法 Download PDF

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    • H03F2203/21157—A filter circuit being added at the output of a power amplifier stage

Definitions

  • the present invention relates to a power combining circuit and a power combining method, and more particularly to a power combining circuit and a power combining method used in a high frequency band such as a VHF band and a UHF band, for example, a power amplifier / power distribution in a TV, FM transmitter, etc.
  • the present invention relates to a power synthesizing circuit and a power synthesizing method used for operating high-frequency power units such as a power generator, a power combiner, and a filter circuit in parallel.
  • Japanese Patent No. 2639032 “Energy” As a conventional technique related to a power combining circuit that combines and outputs high frequency power obtained by operating a plurality of high frequency power units in parallel in a TV, FM transmitter or the like, for example, Japanese Patent No. 2639032 “Energy” is disclosed. There is a technique described in “Coupling device”.
  • a post 3 dB hybrid circuit that divides the two combined signals into two, outputs one signal to the antenna, and terminates the other signal with a terminator.
  • it has a simple configuration without a filter for removing spurious components generated in the amplifier.
  • spurious components of intermodulation distortion due to the nonlinearity of the amplifier are generated.
  • IM intermodulation distortion
  • a filter such as a low-pass filter or a band-pass filter is generally used.
  • the spurious component generated by the amplifier is reflected by the filter and returned to the amplifier. If this has been the case, there is a risk that problems such as an amplifier failure will occur.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power combining circuit and a power combining method capable of suppressing and absorbing spurious components generated when power amplification is performed. Yes.
  • the power combining circuit and the power combining method according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
  • a power combining circuit is a power combining circuit that combines high-frequency power of an arbitrary frequency.
  • An amplifier that amplifies input high-frequency power and an output of the amplifier have a phase difference of 90 degrees.
  • a 3 dB hybrid circuit that divides the signal into two signals, two filters that remove spurious components contained in each of the two signals from the 3 dB hybrid circuit, and a post hybrid that combines the signals from the two filters and outputs them And at least a circuit.
  • a power combining method is a power combining method in a power combining circuit that combines high-frequency power of an arbitrary frequency, in order to remove spurious components generated when the input high-frequency power is amplified by an amplifier.
  • the output of the amplifier is distributed to two signals having a phase difference of 90 degrees by a 3 dB hybrid circuit, and then has at least a filtering function for removing spurious components contained in each of the two signals. It is characterized by that.
  • the spurious component generated in the amplifier is reflected by the filter and is not returned to the amplifier, and can be suppressed and absorbed by the terminator. The occurrence of failure can be reliably prevented.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the power combining circuit shown in FIG. 1 as an embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the concept of the filter with an impedance conversion function which each integrated the 1st, 2nd impedance conversion line of the electric power synthesizing circuit shown in FIG. 1, and the 1st, 2nd filter.
  • the present invention particularly relates to a power combining circuit and a power combining method used in high frequency bands such as VHF and UHF bands, for example, power amplifiers, power dividers, power combiners, filter circuits, etc. in TVs, FM transmitters, etc.
  • the present invention relates to a power combining circuit and a power combining method used for operating the high-frequency power units in parallel, and can add a filter characteristic to the power combining circuit and reflect the spurious reflected by the filter.
  • the main feature is that the component signal does not return to the amplifier (for example, an amplifier composed of a FET (Field Effect Transistor) circuit) and can be absorbed by the terminator. .
  • the spurious component removing filter is disposed at a place where impedance conversion is necessary when performing power combining of signals having the same number of branches n (n: integer of 2 or more), and It can be configured as a filter with an impedance conversion function in which the impedance of the input port is (Z ⁇ / n) and the impedance of the output port is adjusted to Z ⁇ (Z: a constant that is arbitrarily determined as a matching impedance value). I have to.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the internal configuration of a power combiner circuit according to the present invention.
  • a power combiner circuit used in a high frequency band such as a VHF band or UHF band.
  • 1 shows an example of a power combiner circuit used for parallel operation of high-frequency power units such as a power amplifier, a power distributor, a power combiner, and a filter circuit.
  • first, second to nth amplifiers power amplifiers
  • PA1, PA2 to PAn (n: an integer of 2 or more), first, second to nth hybrid circuits (3 dB hybrid circuits).
  • HYB1, HYB2 to HYBn first and second to n-th terminators DL1, DL2 to DLn, first and second couplers C1 and C2, first and second impedance conversion lines TR1 and TR2, first and second 2 filters FILTER1, FILTER2, 0th hybrid circuit (post-hybrid circuit) HYB0, 0th terminator (post-terminator) DL0, and antenna ANT are included.
  • the outputs from the first, second to nth amplifiers (power amplifiers) PA1, PA2 to PAn are input to 21 to n1, respectively, and the first and second to nth hybrid circuits HYB1, HYB2 to HYBn 12, first, second to nth terminators DL1, DL2 to DLn are connected to the 12, 22nd to n2nd isolation terminals 12, 22 to n2, respectively.
  • the thirteenth, twenty-third to thirty-third output terminals 13 and 23 to n3 for outputting one degree signal of each of the first and second to n-th hybrid circuits HYB1 and HYB2 to HYBn are connected to the first coupler C1. Connected to each other.
  • the characteristic impedance of the line at the point of the first coupler C1 is (Z / n) ⁇ (Z: a constant that is arbitrarily determined as a matching impedance value, for example, “50”), but the first impedance conversion line TR1 is Finally, the impedance is converted to the matching impedance Z ⁇ and connected to the first filter FILTER1.
  • the 14th, 24th to n4th output terminals 14, 24 to n4 for signal output delayed by ⁇ 90 degrees of the other of the first, second to nth hybrid circuits HYB1, HYB2 to HYBn are respectively They are connected to each other by the second coupler C2, and finally, the impedance is converted to the matching impedance Z ⁇ as in the case of the first impedance conversion line TR1 through the second impedance conversion line TR2.
  • Two filters are connected to FILTER2.
  • the first and second impedance conversion lines TR1 and TR2 are converted into matching impedance Z ⁇ , for example, 50 ⁇ impedance through the respective lines, and then the respective signals have first and second filters FILTER1 and FILTER2 having the same electrical characteristics. Is input.
  • the output terminal sides of the first and second filters FILTER1 and FILTER2 are connected to the 01th and 02nd input terminals 01 and 02 of the post-hybrid circuit, that is, the 0th hybrid circuit HYB0, each having a coupling degree of 3 dB.
  • a post-terminator for terminating unnecessary signal components output from the first and second filters FILTER1 and FILTER2, that is, a zero-terminator DL0 is connected to the third isolation terminal 03 of the zeroth hybrid circuit HYB0.
  • a 04th output terminal 04 that synthesizes and outputs signal components output from the first and second filters FILTER1 and FILTER2 is connected to the antenna ANT.
  • the power combining circuit shown in FIG. 1 has the spurious components generated in the first and second to n-th amplifiers PA1 and PA2 to PAn so that the first and second filters FILTER1 and FILTER2
  • the first and second to nth amplifiers PA1 and PA2 to PAn are not reflected and returned to the first and second to nth terminators DL1 and DL2 to DLn.
  • it is possible to reliably prevent the first and second to nth amplifiers PA1 and PA2 to PAn (for example, amplifiers composed of FET circuits) from being broken due to reflection.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the power combiner circuit shown in FIG. 1 as an embodiment of the present invention, which occurs in the first, second to nth amplifiers PA1, PA2 to PAn.
  • An example of the operation that reliably prevents the spurious component from being reflected by the first and second filters FILTER1 and FILTER2 and returning to the first and second to nth amplifiers PA1 and PA2 to PAn is shown.
  • first, high-frequency signals having the same frequency and the same phase in the first, second to n-th amplifiers PA1, PA2 to PAn are each 3 dB.
  • the first, second to nth hybrid circuits HYB1, HYB2 to HYBn having coupling degrees are respectively input to the eleventh, twenty-first to n1th input terminals 11, 21 to n1 (n: an integer of 2 or more). (Sequence Seq1).
  • the high-frequency signals input from the first and second to n-th amplifiers PA1 and PA2 to PAn are respectively supplied to the first, second to n-th hybrid circuits HYB1 and HYB2 to HYBn.
  • the n3 output terminals 13 and 23 to n3 and the other fourteenth, twenty-fourth to n4th output terminals 14 and 24 to n4 are divided and output as two output signals having the same amplitude.
  • the phase of the signal output to the other 14th, 24th to n4th output terminals 14 and 24 to n4 side with respect to the phase of the signal output to the nth output terminal 13 and 23 to n3 side is respectively , A signal having a phase difference delay of ⁇ 90 degrees (sequence Seq2).
  • the signal distributed to one of the thirteenth, twenty-third to n3-th output terminals 13, 23-n3 side is guided to the first coupler C1.
  • the characteristic impedance of the line at the point of the first coupler C1 is (Z / n) ⁇ , but the first impedance conversion line TR1 from the first coupler C1 to the input terminal of the first filter FILTER1.
  • the impedance is converted to the matching impedance Z ⁇ by the line (sequence Seq3).
  • the signal that has passed through the first filter FILTER1 for removing spurious components is guided to the 01st input terminal 01 of the post-hybrid circuit, that is, the 0th hybrid circuit HYB0 (sequence Seq4).
  • the signal having a phase difference delay of ⁇ 90 degrees distributed to the other fourteenth, twenty-fourth to nth output terminals 14, 24 to n4 is led to the second coupler C2.
  • the characteristic impedance of the line at the point of the second coupler C2 is (Z / n) ⁇ , but the input terminal of the second filter FILTER2 from the second coupler C2 as in the case of the first coupler C1.
  • the signal that has passed through the second filter FILTER2 for removing spurious components is led to the 02nd input terminal 02 of the post-hybrid circuit, that is, the 0th hybrid circuit HYB0 (sequence Seq6).
  • the phase difference between the signal led to the 01st input terminal 01 of the post-hybrid circuit, that is, the 0th hybrid circuit HYB0, and the signal led to the 02nd input terminal 02 is 90 degrees (the signal on the 02th input terminal 02 side).
  • the power is not supplied to the 04th output terminal 04 side connected to the antenna ANT. Combining is performed, and a signal is output to the antenna ANT (sequence Seq7).
  • the power is not output from the post-terminator, that is, the 03th isolation terminal 03 connected to the 0th terminator DL0, because the phase of the combined power is opposite (sequence Seq8).
  • spurious components that cannot pass through the first and second filters FILTER1 and FILTER2 are reflected by the first and second filters FILTER1 and FILTER2, respectively, and pass through the first and second impedance conversion lines TR1 and TR2. Then, the signals return to the first and second couplers C1 and C2, respectively (sequence Seq9). Thereafter, the reflected spurious components are transmitted from the first coupler C1 and the second coupler C2 to one of the thirteenth, twenty-third to thirteenth ones of the first, second to n-th hybrid circuits HYB1, HYB2 to HYBn, respectively. The process returns to the n3 output terminals 13, 23 to n3 and the other fourteenth, twenty-fourth to n4th output terminals 14, 24 to n4 (sequence Seq10).
  • the phase difference of the reflected signal with respect to 14, 24 to n4 is 90 degrees, and the first, second to nth hybrid circuits HYB1, to which the first, second to nth amplifiers PA1, PA2 to PAn are connected, respectively.
  • the reflected power phase is opposite, and thus the reflected spurious component power is not output (sequence Seq11).
  • the reflected spurious components are output to the first and second to nth terminators DL1 and DL2 to DLn, and the first, second to nth terminations are output.
  • the devices DL1, DL2 to DLn absorb power (sequence Seq12).
  • the spurious components generated in the first, second to nth amplifiers PA1, PA2 to PAn are converted into the first and second filters FILTER1 and FILTER2. It is not reflected and returned to the first and second to nth amplifiers PA1, PA2 to PAn, and can be suppressed and absorbed by the first and second to nth terminators DL1 and DL2 to DLn. .
  • an isolation function between a plurality of amplifiers for example, an amplifier comprising a FET (Field Effect Transistor) circuit
  • a conventional power combining circuit ie, even if a certain amplifier fails
  • the function of preventing the reflected power of the wraparound from being absorbed by the terminator and returning to the other amplifiers is the first, second to n-th hybrid circuit HYB1
  • HYB1 the first and second to n-th terminators DL1 and DL2 to DLn connected to the twelfth, twenty-second to n2-th isolation terminals 12 and 22 to n2, respectively of HYB2 to HYBn. Need not be explained again.
  • first and second filters FILTER1 and FILTER2 for removing spurious components are not limited to bandpass filters that allow only signal components in a desired frequency band to pass, but low frequencies below the desired frequency band. It goes without saying that the present invention can be applied in exactly the same way whether it is a low-pass filter that passes signal components or a high-pass filter that passes high-frequency signal components of a desired frequency band or higher.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the concept of a filter with an impedance conversion function obtained by integrating the first and second impedance conversion lines TR1 and TR2 and the first and second filters FILTER1 and FILTER2 of the power combining circuit shown in FIG. is there. That is, in the filter with the impedance conversion function shown in FIG.
  • the impedance of the output port is used for matching even when the impedance of the input port is (Z / n) ⁇ . It has a configuration that also includes an impedance conversion function for performing impedance conversion internally so that the impedance becomes Z ⁇ . By using this configuration, it is possible to reduce the size of the power combining circuit.
  • an amplifier that amplifies the input high-frequency power and the output of the amplifier have a phase difference of 90 degrees.
  • the 3 dB hybrid circuit for distributing the two signals is a plurality of circuits of first, second to nth amplifiers PA1, PA2 to PAn and first, second to nth hybrid circuits HYB1, HYB2 to HYBn, respectively.
  • the amplifier and the 3 dB hybrid circuit may be composed of one circuit each. Absent.
  • the first and second filters FILTER1 and FILTER2 it is possible to reliably add a filter effect for removing spurious components during power synthesis, and output unnecessary spurious components to the antenna ANT side. This can be surely prevented.
  • spurious components generated in the first and second to nth amplifiers PA1, PA2 to PAn are reflected by the first and second filters FILTER1 and FILTER2, and the first, second to nth amplifiers PA1 are reflected. Can be suppressed and absorbed by the first, second to nth terminators DL1, DL2 to DLn without being returned to PA2 to PAn, and thus the first, second to second It is possible to reliably prevent the failure of the n amplifiers PA1, PA2 to PAn.

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Abstract

　入力した高周波電力を増幅する複数のアンプすなわち第１、第２～第ｎアンプ（ＰＡ１，ＰＡ２～ＰＡｎ）と、該アンプそれぞれの出力を互いの位相差が９０度になる２つの信号に分配する複数の３ｄＢハイブリッド回路すなわち第１、第２～第ｎハイブリッド回路（ＨＹＢ１，ＨＹＢ２～ＨＹＢｎ）と、該３ｄＢハイブリッド回路それぞれから出力される２つの信号のうち同位相同士を互いに結合する２つの結合器すなわち第１、第２結合器（Ｃ１，Ｃ２）と、該結合器により結合された２つの信号それぞれに含まれるスプリアス成分を除去する２つのフィルタすなわち第１、第２フィルタ（ＦＩＬＴＥＲ１，ＦＩＬＴＥＲ２）と、該フィルタからの信号を電力合成して出力する後置ハイブリッド回路すなわち第０ハイブリッド回路（ＨＹＢ０）と、を少なくとも備えて構成する。電力増幅を行う際に生じるスプリアス成分を抑制吸収することが可能な電力合成回路を提供する。

Description

電力合成回路および電力合成方法
　本発明は、電力合成回路および電力合成方法に関し、特に、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯等の高周波数帯で用いる電力合成回路および電力合成方法であって、例えばＴＶ、ＦＭ送信機等における電力増幅器・電力分配器・電力合成器・フィルタ回路等の高周波電力部を並列動作させるために使用する電力合成回路および電力合成方法に関する。
　ＴＶ、ＦＭ送信機等において複数の高周波電力部を並列動作させて得られるそれぞれの高周波電力を合成して出力する電力合成回路に関する従来技術として、例えば、特許文献１の特許第２６３９０３２号公報「エネルギー結合装置」に記載の技術がある。該特許文献１に記載の電力合成回路においては、複数のアンプと、該アンプからの信号を互いに９０度の位相差を有する２つの信号に分配する３ｄＢハイブリッド回路と、分配した同位相の信号同士を結合する２つの結合器と、結合した２つの信号を２分配して、一方の信号をアンテナに出力し、他方の信号を終端器にて終端する後置３ｄＢハイブリッド回路とを備えた構成とされているが、アンプにて生じるスプリアス成分を除去するためのフィルタを備えていない簡易な構成になっている。
特許第２６３９０３２号公報（第２－４頁）
　したがって、前記特許文献１に記載のような従来技術においては、高周波信号の電力増幅をした場合に、アンプの非線形性により信号波形に歪みが生じ、基本周波数の整数倍(２倍、３倍、４倍、…)の周波数において高調波が発生する。
　また、所望波近傍の帯域外においては、アンプの非線形性による相互変調歪(ＩＭ: Intermodulation　Distortion)のスプリアス成分が発生する。これら帯域外のスプリアス成分を取り除いた信号を出力するために、一般に、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ等のフィルタを用いているが、アンプで生じたスプリアス成分が当該フィルタで反射して、アンプへ返送されてきた場合には、アンプが故障してしまうなどの不具合が生じるおそれもある。
（本発明の目的）
　本発明は、かくのごとき事情に鑑みてなされたものであり、電力増幅を行う際に生じるスプリアス成分を抑制吸収することが可能な電力合成回路および電力合成方法を提供することを、その目的としている。
　前述の課題を解決するため、本発明による電力合成回路および電力合成方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
　（１）本発明による電力合成回路は、任意の周波数の高周波電力を合成する電力合成回路において、入力した高周波電力を増幅するアンプと、該アンプの出力を互いの位相差が９０度になる２つの信号に分配する３ｄＢハイブリッド回路と、該３ｄＢハイブリッド回路からの２つの信号それぞれに含まれるスプリアス成分を除去する２つのフィルタと、該２つのフィルタからの信号を電力合成して出力する後置ハイブリッド回路と、を少なくとも備えていることを特徴とする。
　（２）本発明による電力合成方法は、任意の周波数の高周波電力を合成する電力合成回路における電力合成方法であって、入力した高周波電力をアンプによって増幅した際に生じるスプリアス成分を除去するために、該アンプの出力を３ｄＢハイブリッド回路によって互いの位相差が９０度になる２つの信号に分配した後に、該２つの信号それぞれに含まれるスプリアス成分を除去するためのフィルタリング機能を少なくとも有していることを特徴とする。
　本発明の電力合成回路および電力合成方法によれば、以下のような効果を奏することができる。
　第１に、フィルタを新たに備えることにより、電力合成時に、スプリアス成分を除去するためのフィルタ効果を確実に付加することができ、不要なスプリアス成分をアンテナ側へ出力することを確実に防止することができる。
　第２に、アンプで生じたスプリアス成分が、フィルタにて反射されて、該アンプに返送されてくることがなく、終端器にて抑制吸収させることが可能であり、而して、該アンプの故障の発生を確実に防止することができる。
本発明による電力合成回路の内部構成の一例を示すブロック構成図である。 図１に本発明の一実施形態として示した電力合成回路の動作の一例を説明するための模式図である。 図１に示す電力合成回路の第１、第２インピーダンス変換線路と第１、第２フィルタとをそれぞれ統合したインピーダンス変換機能付きフィルタの概念を示す説明図である。
　以下、本発明による電力合成回路および電力合成方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。
（本発明の特徴）
　本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、特に、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯等の高周波数帯で用いる電力合成回路および電力合成方法であって、例えばＴＶ、ＦＭ送信機等における電力増幅器・電力分配器・電力合成器・フィルタ回路等の高周波電力部を並列動作させるために使用する電力合成回路および電力合成方法に関する発明であり、電力合成回路に対してフィルタの特性を付加することができ、かつ、該フィルタにて反射されるスプリアス成分の信号が、アンプ（例えばＦＥＴ（Field　Effect　Transistor）回路からなるアンプ）にリターンしてくることがなく、終端器にて吸収することができる仕組みを有していることを主要な特徴としている。
　より具体的には、次のような仕組みを有している。電力合成回路を構成する第１～第ｎアンプＰＡ１～ＰＡｎ（ｎ：２以上の整数）それぞれから出力される信号を、３ｄＢの結合度を有する第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎによってそれぞれ２分配する。そのとき、同振幅でそれぞれ２分配されるが、一方の端子（例えば端子３）側へ出力される信号の位相に対し、他方の端子（例えば端子４）側へ出力される信号の位相は－９０度の位相差遅れを有する信号として出力する。
　次に、０度の位相成分を有する信号のグループと－９０度の位相遅れの成分を有する信号のグループとにおいて、それぞれ、同位相の電力合成を行うことによって得られた２つの信号を、スプリアス成分除去用として新たに設けたフィルタへそれぞれ入力して、スプリアス成分を除去した後、それぞれのフィルタを通過した２つの信号を、３ｄＢの結合度を有する第０ハイブリッド回路ＨＹＢ０にて電力合成して、アンテナへ出力する。
　このとき、スプリアス成分除去用のフィルタを、分岐数ｎ（ｎ：２以上の整数）の同位相の信号の電力合成を行う際に、インピーダンス変換が必要になる場所に配置するとともに、該フィルタの入力ポートのインピーダンスが（ＺΩ／ｎ）であって、出力ポートのインピーダンスがＺΩ（Ｚ：整合用インピーダンス値として任意にあらかじめ定めた定数）に調整されたインピーダンス変換機能付きフィルタとして構成することも可能にしている。
（実施形態の構成例）
　次に、本発明の一実施形態として、スプリアス成分を抑制吸収することが可能な電力合成回路の内部構成の一例を、図１のブロック構成を用いて説明する。図１は、本発明による電力合成回路の内部構成の一例を示すブロック構成図であり、特に、ＶＨＦ、ＵＨＦ帯等の高周波数帯で用いる電力合成回路であって、例えばＴＶ、ＦＭ送信機等における電力増幅器・電力分配器・電力合成器・フィルタ回路等の高周波電力部を並列動作させるために使用する電力合成回路の一例を示している。
　図１に示す電力合成回路は、第１、第２～第ｎアンプ（電力増幅器）ＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎ（ｎ：２以上の整数）、第１、第２～第ｎハイブリッド回路（３ｄＢハイブリッド回路）ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎ、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬｎ、第１、第２結合器Ｃ１、Ｃ２、第１、第２インピーダンス変換線路ＴＲ１、ＴＲ２、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２、第０ハイブリッド回路（後置ハイブリッド回路）ＨＹＢ０、第０終端器（後置終端器）ＤＬ０、および、アンテナＡＮＴを少なくとも含んで構成されている。
　図１に示す電力合成回路において、それぞれ３ｄＢの結合度を有する第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎ（３ｄＢハイブリッド回路）それぞれの第１１、第２１～第ｎ１入力端子１１、２１～ｎ１に、それぞれ、第１、第２～第ｎアンプ（電力増幅器）ＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎからの出力が入力され、第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎそれぞれの第１２、第２２～第ｎ２アイソレーション端子１２、２２～ｎ２には、それぞれ、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬnが接続される。
　また、第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎそれぞれの一方の０度信号出力用の第１３、第２３～第ｎ３出力端子１３、２３～ｎ３は、第１結合器Ｃ１にて相互に接続される。該第１結合器Ｃ１の地点における線路の特性インピーダンスは（Ｚ／ｎ）Ω（Ｚ：整合用インピーダンス値として任意にあらかじめ定めた定数例えば"５０"）であるが、第１インピーダンス変換線路ＴＲ１を介して、最終的には、整合用インピーダンスＺΩまでにインピーダンス変換されて、第１フィルタＦＩＬＴＥＲ１に接続される。また、同様に、第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎそれぞれの他方の－９０度遅れの信号出力用の第１４、第２４～第ｎ４出力端子１４、２４～ｎ４は、第２結合器Ｃ２にて相互に接続され、第２インピーダンス変換線路ＴＲ２を介して、最終的には、第１インピーダンス変換線路ＴＲ１の場合と同様の整合用インピーダンスＺΩまでにインピーダンス変換されて、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ２に接続される。
　第１、第２インピーダンス変換線路ＴＲ１、ＴＲ２それぞれの線路を経て、整合用インピーダンスＺΩ例えば５０Ωのインピーダンスに変換された後、それぞれの信号は、同じ電気特性を有する第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２へ入力される。第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２それぞれの出力端子側は、それぞれが３ｄＢの結合度を有する後置ハイブリッド回路すなわち第０ハイブリッド回路ＨＹＢ０の第０１、第０２入力端子０１、０２に接続される。
　第０ハイブリッド回路ＨＹＢ０の第０３アイソレーション端子０３には、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２から出力される不要信号成分を終端するための後置終端器すなわち第０終端器ＤＬ０が接続され、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２から出力される信号成分を合成して出力する第０４出力端子０４はアンテナＡＮＴへ接続される。
　以上のような内部構成を備えることによって、図１に示す電力合成回路は、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎで生じたスプリアス成分が、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２で反射して第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎに返送されることがなく、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬnにて抑制吸収させることを可能にし、而して、反射によって生じる恐れがある第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎ（例えばＦＥＴ回路からなるアンプ）の故障の発生を確実に防止することができる。
（実施形態の動作の説明）
　次に、図１に示した電力合成回路の動作について、図２の模式図を参照しながら詳細に説明する。図２は、図１に本発明の一実施形態として示した電力合成回路の動作の一例を説明するための模式図であり、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎで生じたスプリアス成分が第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２で反射して第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎに返送されることを確実に防止している動作の一例を示している。
　図２の模式図に示すように、まず、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎにおいて電力増幅された周波数が同じで、かつ、位相が同位相の高周波信号は、それぞれ３ｄＢの結合度を有する第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎそれぞれの第１１、第２１～第ｎ１入力端子１１、２１～ｎ１（ｎ：２以上の整数）に、それぞれ、入力される（シーケンスＳｅｑ１）。
　第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎから入力された高周波信号は、それぞれ、第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎにおいて、一方の第１３、第２３～第ｎ３出力端子１３、２３～ｎ３および他方の第１４、第２４～第ｎ４出力端子１４、２４～ｎ４に、同振幅の出力信号として２分配されて出力されるが、一方の第１３、第２３～第ｎ３出力端子１３、２３～ｎ３側へ出力される信号の位相に対して、他方の第１４、第２４～第ｎ４出力端子１４、２４～ｎ４側へ出力される信号の位相は、それぞれ、－９０度の位相差遅れを有する信号となる（シーケンスＳｅｑ２）。
　また、一方の第１３、第２３～第ｎ３出力端子１３、２３～ｎ３側へ分配された信号は、第１結合器Ｃ１に導かれる。ここで、第１結合器Ｃ１の地点における線路の特性インピーダンスは（Ｚ／ｎ）Ωであるが、第１結合器Ｃ１から第１フィルタＦＩＬＴＥＲ１の入力端子に至るまでに、第１インピーダンス変換線路ＴＲ１の線路によって整合用インピーダンスＺΩにまでインピーダンス変換を行う（シーケンスＳｅｑ３）。しかる後、スプリアス成分を除去するための第１フィルタＦＩＬＴＥＲ１を通過した信号が、後置ハイブリッド回路すなわち第０ハイブリッド回路ＨＹＢ０の第０１入力端子０１へ導かれる（シーケンスＳｅｑ４）。
　また、他方の第１４、第２４～第ｎ４出力端子１４、２４～ｎ４側へ分配された－９０度の位相差遅れを有する信号は、第２結合器Ｃ２へ導かれる。ここで、第２結合器Ｃ２の地点における線路の特性インピーダンスは（Ｚ／ｎ）Ωであるが、第１結合器Ｃ１の場合と同様に、第２結合器Ｃ２から第２フィルタＦＩＬＴＥＲ２の入力端子に至るまでに、第２インピーダンス変換線路ＴＲ２の線路によって整合用インピーダンスＺΩにまでインピーダンス変換を行う（シーケンスＳｅｑ５）。しかる後、スプリアス成分を除去するための第２フィルタＦＩＬＴＥＲ２を通過した信号が、後置ハイブリッド回路すなわち第０ハイブリッド回路ＨＹＢ０の第０２入力端子０２へ導かれる（シーケンスＳｅｑ６）。
　後置ハイブリッド回路すなわち第０ハイブリッド回路ＨＹＢ０の第０１入力端子０１に導かれた信号と、第０２入力端子０２に導かれた信号との位相差は、９０度（第０２入力端子０２側の信号が第０１入力端子０１側の信号に対して－９０度の遅れを有する信号)であるので、第０ハイブリッド回路ＨＹＢ０においては、アンテナＡＮＴに接続されている第０４出力端子０４側には、電力合成が行われて、信号がアンテナＡＮＴへ出力される（シーケンスＳｅｑ７）。これに対して、後置終端器すなわち第０終端器ＤＬ０に接続されている第０３アイソレーション端子０３側については、合成電力の位相が逆位相となるため電力が出力されない（シーケンスＳｅｑ８）。
　なお、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２を通過することができないスプリアス成分は、それぞれ、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２において反射されて、第１、第２インピーダンス変換線路ＴＲ１、ＴＲ２を介して、第１、第２結合器Ｃ１、Ｃ２へそれぞれ戻ってくる（シーケンスＳｅｑ９）。しかる後、反射したスプリアス成分は、第１結合器Ｃ１と第２結合器Ｃ２とから、それぞれ、第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎの一方の第１３、第２３～第ｎ３出力端子１３、２３～ｎ３と、他方の第１４、第２４～第ｎ４出力端子１４、２４～ｎ４とに戻る（シーケンスＳｅｑ１０）。
　ここで、第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎの一方の第１３、第２３～第ｎ３出力端子１３、２３～ｎ３と、他方の第１４、第２４～第ｎ４出力端子１４、２４～ｎ４とに対する反射信号の位相差は９０度であり、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎがそれぞれ接続されている第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎそれぞれの第１１、第２１～第ｎ１入力端子１１、２１～ｎ１側については、反射電力の位相が逆位相となるため、反射してきたスプリアス成分の電力は出力されない（シーケンスＳｅｑ１１）。
　これに対して、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬnがそれぞれ接続されている第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎそれぞれの第１２、第２２～第ｎ２アイソレーション端子１２、２２～ｎ２側においては、反射してきたスプリアス成分が、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬｎに対して出力され、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬｎにおいて、電力吸収が行われる（シーケンスＳｅｑ１２）。
　以上のように動作することによって、図１に示す電力合成回路においては、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎで生じたスプリアス成分が、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２で反射して第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎに返送されることはなく、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬnにて抑制吸収することが可能である。
　なお、従来の電力合成回路が備えていた複数のアンプ（例えばＦＥＴ（Field　Effect　Transistor）回路からなるアンプ）間のアイソレーション機能（すなわち、或るアンプが故障した場合であっても、当該アンプからの電力は、終端器に吸収され、他のアンプに対して回り込みの反射電力が返ってくることを防止する機能）は、本実施形態においても、第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎそれぞれの第１２、第２２～第ｎ２アイソレーション端子１２、２２～ｎ２に接続している第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬnによって全く同様に実現していることは改めて説明するまでもない。
　また、スプリアス成分を除去するための第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２については、所望の周波数帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタだけに限るものではなく、所望の周波数帯域以下の低周波数信号成分を通過させるローパスフィルタの場合であっても、所望の周波数帯域以上の高周波数信号成分を通過させるハイパスフィルタの場合であっても、全く同様に適用することができることも言うまでもない。
　また、線路の特性インピーダンス（Ｚ／ｎ）Ωから整合用インピーダンスＺΩへのインピーダンス変換を行う第１、第２インピーダンス変換線路ＴＲ１、ＴＲ２とスプリアスを除去するための第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２とをそれぞれ統合して、図３のような回路構成とすることも可能である。図３は、図１に示す電力合成回路の第１、第２インピーダンス変換線路ＴＲ１、ＴＲ２と第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２とをそれぞれ統合したインピーダンス変換機能付きフィルタの概念を示す説明図である。つまり、図３に示すインピーダンス変換機能付きフィルタにおいては、スプリアス成分を除去するためのフィルタリング機能の他に、入力ポートのインピーダンスが（Ｚ／ｎ）Ωであっても、出力ポートのインピーダンスが整合用インピーダンスＺΩとなるように、内部においてインピーダンス変換を行うインピーダンス変換機能も合わせて備えた構成からなっており、かかる構成を用いることによって、電力合成回路の小型化を図ることが可能である。
　また、図１に示した電力合成回路においては、任意の周波数の高周波電力を合成する電力合成回路として、入力した高周波電力を増幅するアンプと、該アンプの出力を互いの位相差が９０度になる２つの信号に分配する３ｄＢハイブリッド回路とが、それぞれ、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎと第１、第２～第ｎハイブリッド回路ＨＹＢ１、ＨＹＢ２～ＨＹＢｎとの複数の回路から構成されている場合について示したが、本発明においては、かかる場合のみに限るものではなく、場合によっては、アンプと３ｄＢハイブリッド回路とが、それぞれ、１個ずつの回路からなっていても構わない。
（実施形態の効果の説明）
　本実施形態においては、従来の電力合成回路の欠点を補って次のような効果を得ることができる。
　第１に、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２を備えることにより、電力合成時に、スプリアス成分を除去するためのフィルタ効果を確実に付加することができ、不要なスプリアス成分をアンテナＡＮＴ側へ出力することを確実に防止することができる。
　第２に、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎで生じたスプリアス成分が、第１、第２フィルタＦＩＬＴＥＲ１、ＦＩＬＴＥＲ２にて反射されて、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎに返送されてくることがなく、第１、第２～第ｎ終端器ＤＬ１、ＤＬ２～ＤＬnにて抑制吸収させることが可能であり、而して、第１、第２～第ｎアンプＰＡ１、ＰＡ２～ＰＡｎの故障の発生を確実に防止することができる。
　以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
　この出願は、２０１２年９月１８日に出願された日本出願特願２０１２－２０４２１４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
０１　　　　　　第０１入力端子
０２　　　　　　第０２入力端子
０３　　　　　　第０３アイソレーション端子
０４　　　　　　第０４出力端子
１１　　　　　　第１１入力端子
１２　　　　　　第１２アイソレーション端子
１３　　　　　　第１３出力端子
１４　　　　　　第１４出力端子
２１　　　　　　第２１入力端子
２２　　　　　　第２２アイソレーション端子
２３　　　　　　第２３出力端子
２４　　　　　　第２４出力端子
ｎ１　　　　　　第ｎ１入力端子
ｎ２　　　　　　第ｎ２アイソレーション端子
ｎ３　　　　　　第ｎ３出力端子
ｎ４　　　　　　第ｎ４出力端子
ＡＮＴ　　　　　アンテナ
Ｃ１　　　　　　第１結合器
Ｃ２　　　　　　第２結合器
ＤＬ０　　　　　第０終端器（後置終端器）
ＤＬ１　　　　　第１終端器
ＤＬ２　　　　　第２終端器
ＤＬｎ　　　　　第ｎ終端器
ＦＩＬＴＥＲ１　第１フィルタ
ＦＩＬＴＥＲ２　第２フィルタ
ＨＹＢ０　　　　第０ハイブリッド回路（後置ハイブリッド回路）
ＨＹＢ１　　　　第１ハイブリッド回路
ＨＹＢ２　　　　第２ハイブリッド回路
ＨＹＢｎ　　　　第ｎハイブリッド回路
ＰＡ１　　　　　第１アンプ（第１電力増幅器）
ＰＡ２　　　　　第２アンプ（第２電力増幅器）
ＰＡｎ　　　　　第ｎアンプ（第ｎ電力増幅器）
ＴＲ１　　　　　第１インピーダンス変換線路
ＴＲ２　　　　　第２インピーダンス変換線路

Claims (8)

  1. 　任意の周波数の高周波電力を合成する電力合成回路において、入力した高周波電力を増幅するアンプと、該アンプの出力を互いの位相差が９０度になる２つの信号に分配する３ｄＢハイブリッド回路と、該３ｄＢハイブリッド回路からの２つの信号それぞれに含まれるスプリアス成分を除去する２つのフィルタと、該２つのフィルタからの信号を電力合成して出力する後置ハイブリッド回路と、を少なくとも備えていることを特徴とする電力合成回路。
  2. 　任意の周波数の高周波電力を合成する電力合成回路において、入力した複数の高周波電力をそれぞれ増幅する複数のアンプと、該アンプそれぞれの出力を互いの位相差が９０度になる２つの信号に分配する複数の３ｄＢハイブリッド回路と、該３ｄＢハイブリッド回路それぞれから出力される２つの信号について同位相の信号同士を互いに結合する２つの結合器と、該２つの結合器により結合された２つの信号それぞれに含まれるスプリアス成分を除去する２つのフィルタと、該２つのフィルタからの信号を電力合成して出力する後置ハイブリッド回路と、を少なくとも備えていることを特徴とする電力合成回路。
  3. 　前記３ｄＢハイブリッド回路の２つの出力端子または前記２つの結合器と、前記２つのフィルタとの間に、線路の特性インピーダンスを、あらかじめ定めた整合用インピーダンスにインピーダンス変換する２つのインピーダンス変換線路をそれぞれ接続していることを特徴とする請求項１または２に記載の電力合成回路。
  4. 　前記２つのフィルタそれぞれに、入力端子側の線路の特性インピーダンスを、あらかじめ定めた整合用インピーダンスにインピーダンス変換して出力する回路を内蔵していることを特徴とする請求項１または２に記載の電力合成回路。
  5. 　前記２つのフィルタは、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、または、ハイパスフィルタからなっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電力合成回路。
  6. 　前記３ｄＢハイブリッド回路のアイソレーション端子には、前記２つのフィルタから反射されてくるスプリアス成分を終端するための終端器が接続されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電力合成回路。
  7. 　前記後置ハイブリッド回路のアイソレーション端子には、前記２つのフィルタから出力される不要信号成分を終端するための後置終端器が接続されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電力合成回路。
  8. 　入力した高周波電力をアンプによって増幅した際に生じるスプリアス成分を除去するために、該アンプの出力を３ｄＢハイブリッド回路によって互いの位相差が９０度になる２つの信号に分配した後に、該２つの信号それぞれに含まれるスプリアス成分を除去するためのフィルタリング機能を少なくとも有していることを特徴とする電力合成方法。
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