WO2017056246A1 - 電力分配器 - Google Patents

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branch
waveguide
power
output end
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素実 渡辺
秀憲 湯川
晋二 荒井
智宏 高橋
優 牛嶋
米田　尚史
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports

Definitions

  • the present invention relates to a power distributor used in a circuit that handles electromagnetic waves such as microwaves and millimeter waves.
  • the power distributor disclosed in the following Non-Patent Document 1 has a configuration in which a main waveguide and two branch waveguides are connected by a T-branch portion.
  • the two branch waveguides are waveguides having the same diameter.
  • a notch is provided in the T branch portion in order to match the main waveguide and the branch waveguide.
  • Non-Patent Document 1 forms a T-branch waveguide, and generally realizes unequal distribution by making the two branch waveguides have different diameters. To do.
  • the power divider is configured. Since the complexity of the structure of the power feeding circuit can be avoided and the manufacturing becomes easy, there is a demand for realizing equal distribution by making the diameters of the two branch waveguides equal.
  • Patent Document 1 as a technique for realizing unequal distribution even if the diameters of two branch waveguides are equal, a notch is provided at a position shifted from the center line of the main waveguide.
  • a power distributor having a T-branch is disclosed.
  • Patent Document 2 a conductor post is installed at a position deviated from the center line of the main waveguide as a technique for realizing unequal distribution even if the diameters of the two branch waveguides are equal.
  • a power distributor is disclosed.
  • the input / output end on the side not connected to the T-branch portion of the two input / output ends in the main waveguide may be bent at 90 degrees. That is, the main waveguide may have a bent portion. At this time, the distance between the bent portion of the main waveguide and one of the branch waveguides is closer than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave propagating through the main waveguide (hereinafter referred to as “in-tube wavelength ⁇ g”).
  • in-tube wavelength ⁇ g a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave propagating through the main waveguide
  • a distribution amplitude deviation occurs between the powers of the two electromagnetic waves.
  • a technique for reducing the distribution amplitude deviation generally, a technique is employed in which the distribution ratio of the two electromagnetic waves is changed by making the two branch waveguides have different diameters.
  • JP 59-132203 A for example, FIG. 2
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-85901 for example, FIG. 1
  • the conventional power divider is configured as described above, if the notch is formed at the position deviated from the center line of the main waveguide, the two branch waveguides may have the same diameter even if they have the same diameter. Distribution can be realized. However, in this case, the width of the branch waveguide on the side where the notch is shifted (for example, the B dimension of the waveguide) is reduced, but the width of the branch waveguide on the side where the notch is shifted is reduced. Cannot be reduced below the production limit. For this reason, there is a limit to the amount of shift of the notch, and there is a problem that a desired distribution ratio may not be obtained.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems. Even if the diameters of the two branch waveguides are equal, the number of parts is not increased, and the reflection characteristics are not deteriorated.
  • An object of the present invention is to obtain a power distributor that can be realized and achieve a desired distribution ratio.
  • the main waveguide for propagating electromagnetic waves and the first input / output end are connected to one end of the main waveguide, and the power of the electromagnetic waves output from one end of the main waveguide is T Branch and output one electromagnetic wave having T-branched power from the second input / output terminal, and output the other electromagnetic wave having T-branched power from the third input / output terminal, or the second input / output terminal
  • a T branching unit that combines the power of the electromagnetic wave input from the third input / output terminal and the power of the electromagnetic wave input from the third input / output terminal, and outputs the electromagnetic wave after power combining from the first input / output terminal;
  • a first branching waveguide connected to the second input / output end of the T branching portion and a second branching waveguide connected to the third input / output end of the T branching portion.
  • Cage in which as the convex portion is provided in the notch portion of the third output terminal side of the notch portion or T bifurcation of the second output end of the T bifurcation.
  • the notch portion on the second input / output end side in the T branch portion or the notch portion on the third input / output end side in the T branch portion is provided with the convex portion. Even if the diameters of the two branch waveguides are the same without increasing the number of parts and without causing deterioration of the reflection characteristics, there is an effect that unequal distribution can be realized and a desired distribution ratio can be realized.
  • FIG. 1A, 1B, and 1C are explanatory diagrams illustrating a power distributor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A and FIG. 2B are explanatory views showing a power distributor in which the protrusion 6 is not provided in the notch 5 provided in the T-branch portion 2.
  • 3A and 3B are explanatory diagrams showing distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG. 4A and 4B are explanatory diagrams illustrating distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG. It is explanatory drawing which shows the example by which the two power dividers of FIG. 1 are combined. It is a top view which shows the power divider
  • FIG. 9A and 9B are explanatory diagrams illustrating distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG. 10A and 10B are explanatory diagrams illustrating distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a power distributor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1A is a top view showing a power distributor according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1B is a perspective view showing the power distributor according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1C is an explanatory view showing dimensions of notches. It is.
  • a power distributor that distributes the power of an electromagnetic wave (for example, microwave, millimeter wave, etc.) input from the port (1) and outputs the electromagnetic wave after power distribution from the ports (2) and (3).
  • a power distributor that combines the power of electromagnetic waves input from the ports (2) and (3) and outputs the combined electromagnetic waves from the port (1) may be used.
  • a main waveguide 1 is a waveguide that propagates an electromagnetic wave input from a port (1) and outputs the electromagnetic wave to a T branching unit 2.
  • the main waveguide 1 has a bent portion 1a in which a part of the tube is bent at the E plane.
  • the T branching section 2 has a first input / output end 2 a connected to one end of the main waveguide 1, and T-branches the power of the electromagnetic wave output from one end of the main waveguide 1 to provide a second input / output end.
  • One electromagnetic wave that is T-branched from 2b is output, and the other electromagnetic wave that is T-branched from the third input / output terminal 2c is output.
  • FIG. 1 is a waveguide that propagates an electromagnetic wave input from a port (1) and outputs the electromagnetic wave to a T branching unit 2.
  • the main waveguide 1 has a bent portion 1a in which a part of the tube is bent at the E plane.
  • the T branching section 2 has a first input / output end 2 a
  • the T branching unit 2 combines the power of the electromagnetic wave output from the branching waveguide 3 and the power of the electromagnetic wave output from the branching waveguide 4 to combine the power. Are output to the main waveguide 1.
  • the branching waveguide 3 is connected to the second input / output terminal 2b of the T branching part 2, and the first branch that outputs one electromagnetic wave whose power is T-branched by the T branching part 2 from the port (2). It is a waveguide.
  • the branching waveguide 3 When an electromagnetic wave is input from the port (2), the branching waveguide 3 outputs the electromagnetic wave to the second input / output terminal 2b of the T branching unit 2.
  • the branching waveguide 4 is connected to the third input / output terminal 2c of the T branching part 2, and the second branch for outputting the other electromagnetic wave whose power is T-branched by the T branching part 2 from the port (3). It is a waveguide.
  • the branching waveguide 4 When the electromagnetic wave is input from the port (3), the branching waveguide 4 outputs the electromagnetic wave to the third input / output terminal 2c of the T branching portion 2.
  • the branching waveguides 3 and 4 are waveguides having the same diameter.
  • the T-branch portion 2 has a notch 5 symmetrical to the input / output ends 2b and 2c as viewed from the center 2d of the T-branch portion 2 at the facing portion 2e of the first input / output end 2a. Yes. Further, a convex portion 6 is provided at a notch portion of the T branch portion 2 on the third input / output end 2 c side. Since the convex part 6 is formed together with the notch 5 when the notch 5 is formed in the T branch part 2, the number of parts does not increase even if the convex part 6 is provided. In the example of FIG.
  • the convex portion 6 is a notch portion on the third input / output end 2 c side in the T branch portion 2.
  • the convex portion 6 is a notch on the second input / output end 2b side in the T branch portion 2.
  • the convex portion 6 is provided at a position that is one fifth or more of the depth of the notch 5 from the tip 5 a of the notch 5 provided in the T branch portion 2. In the example of FIG. 1, the convex portion 6 is provided at a position that is a half of the depth of the notch 5.
  • the distance 7 between the branching waveguide 4 and the bent portion 1a of the main waveguide 1 is a length of one quarter or less of the in-tube wavelength ⁇ g that is the wavelength of the electromagnetic wave propagated through the main waveguide 1.
  • the distance 7 between the branching waveguide 4 and the bent portion 1a of the main waveguide 1 is about one-eighth of the guide wavelength ⁇ g at the design center frequency. If the distance 7 between the branched waveguide 4 and the bent portion 1a of the main waveguide 1 is not zero (a state in which the bent waveguide 4 and the bent portion 1a of the main waveguide 1 are connected), it is manufactured. It may be close to the limit length.
  • B1 to B5 are B dimensions indicating the width of each waveguide.
  • B4 3.1 mm
  • B5 2.6 mm.
  • the dimension A which is the height of the waveguide is 9.5 mm.
  • the electromagnetic wave input from the port (1) is propagated by the main waveguide 1, and the power of the electromagnetic wave propagated by the main waveguide 1 is T-branched by the T branching unit 2.
  • the distance 7 between the bent portion 1a of the main waveguide 1 and the branching waveguide 4 is closer than a quarter of the guide wavelength ⁇ g, the wavefront generated at the bent portion 1a of the main waveguide 1 is reduced. If the gradient is not sufficiently reduced, the power of the electromagnetic wave propagated by the main waveguide 1 may be T-branched and output to the two branch waveguides 3 and 4.
  • the notch 5 is provided in the T branch portion 2 but also the third branch in the T branch portion 2.
  • Protrusions 6 are provided at the notches on the input / output end 2c side.
  • the propagation of electromagnetic waves to the branching waveguide 3 can be made comparable. Thereby, the distribution amplitude deviation which has occurred can be reduced.
  • the convex part 6 is provided in the position of 1/5 or more of the depth of the notch 5 from the front-end
  • the alignment between the main waveguide 1 and the branched waveguides 3 and 4 is not greatly impaired. For this reason, the reflection characteristics are not greatly deteriorated.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a power distributor in which the notch 5 provided in the T-branch part 2 is not provided with the convex part 6.
  • 2A is a top view showing the power distributor
  • FIG. 2B is a perspective view showing the power distributor.
  • the power divider shown in FIG. 2 is the same as the power divider shown in FIG. 1 except that the convex portion 6 is not provided.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG. 3A shows a distribution amplitude characteristic of the power distributor of FIG. 1, and FIG. 3B shows a reflection characteristic of the power distributor of FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG. 4A shows the distribution amplitude characteristic of the power distributor of FIG. 2, and FIG. 4B shows the reflection characteristic of the power distributor of FIG. 3 and 4 show an example in which the specific bandwidth is about 50%.
  • S21 and S31 are S parameters.
  • the power distributor of FIG. 1 in which the convex portion 6 is provided in the notch 5 provided in the T-branch portion 2 is more effective than the power distributor in FIG. 2 in which the convex portion 6 is not provided.
  • the maximum distribution amplitude deviation S21-S31 is reduced.
  • 3B and 4B show that there is almost no difference in the reflection characteristics depending on the presence or absence of the convex portion 6. That is, it can be seen that even if the protrusions 6 are provided in the notches 5 formed in the T-branch portion 2, the reflection characteristics are not greatly deteriorated.
  • the convex portion 6 is provided in the notch 5 provided in the T branch portion 2, without increasing the number of parts, There is an effect that a distribution amplitude deviation can be reduced and a desired distribution ratio can be realized without causing deterioration of reflection characteristics.
  • the distribution amplitude deviation that has occurred is reduced and the power of the electromagnetic wave is equally distributed to the branching waveguide 3 and the branching waveguide 4.
  • the power of the electromagnetic wave propagated to the branching waveguide 4 can be adjusted, so that a desired distribution ratio can be realized.
  • the power feeding circuit to which the power divider of FIG. 1 is applied can be widened.
  • the power of the electromagnetic wave propagated to the branch waveguide 4 can be adjusted by appropriately changing the size of the convex portion 6, so that two branch waveguides can be adjusted. Even if the diameters of the tubes 3 and 4 are equal, unequal distribution can be realized and a desired distribution ratio can be realized.
  • the convex part 6 provided in the notch 5 can be changed in size by adding or shaving it after the power distributor is manufactured, fine adjustment of the electrical characteristics is possible. There is also an effect that can be performed.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example in which two power distributors of FIG. 1 are combined.
  • the power of the electromagnetic wave input from the port (1) is equally distributed to the ports (2) to (5).
  • 21 is a waveguide
  • 22 is a T branch.
  • An array element may be connected to the ports (2) to (5).
  • the distance 7 between the branched waveguide 4 and the bent portion 1a of the main waveguide 1 is set to 4 of the guide wavelength ⁇ g.
  • the length can be less than a fraction, the distance between the array element connected to the port (2) and the array element connected to the port (4) in the Y direction, or the port (3) It is also possible to narrow the interval in the Y direction between the array element connected to the port and the array element connected to the port (5).
  • the array elements connected to the ports (2) and (3) and the array elements connected to the ports (4) and (5) are arranged in a relationship shifted in the X direction. It is also possible to do. For this reason, the effect that the freedom degree of array element arrangement
  • the power distributor is an E-plane T-branch waveguide
  • the power distributor may be an H-plane T-branch waveguide
  • the power distributor is configured by a waveguide.
  • the power distributor is configured by a strip line or a microstrip line. It can also be applied to vessels.
  • a T branch is provided between the strip line corresponding to the main waveguide 1 and the strip line corresponding to the branch waveguides 3 and 4.
  • a strip line corresponding to part 2 is connected.
  • the strip line corresponding to the T-branch portion 2 is provided with a notch corresponding to the notch 5, and a protrusion corresponding to the protrusion 6 is provided in the notch.
  • FIG. 6 is a top view showing a power distributor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. A recess 8 is provided in a notch portion on the second input / output end 2 b side in the T branch portion 2. Since the recess 8 is formed together with the notch 5 when the notch 5 is formed in the T-branch portion 2, the number of parts does not increase even if the recess 8 is provided.
  • the recessed part 8 is provided in the position more than 1/5 of the depth of the notch 5 from the front-end
  • the recess 8 is provided at a position that is half the depth of the notch 5.
  • the concave portion 8 is on the second input / output end 2 b side in the T branch portion 2.
  • the concave portion 8 is provided in the third branching portion 2 in the T branching portion 2. It is provided in a notch portion on the input / output end 2c side.
  • the convex portion 6 in order to facilitate the propagation of electromagnetic waves to the branching waveguide 4, the convex portion 6 is provided, and the B dimension in the vicinity of the third input / output end 2c in the T branching portion 2 is widened. Shows what it is.
  • the concave portion 8 in order to make it difficult for the electromagnetic wave to propagate to the branching waveguide 3, the concave portion 8 is provided to narrow the B dimension in the vicinity of the second input / output end 2 b in the T branching portion 2. ing.
  • the power of the electromagnetic wave propagated to the branching waveguide 4 and the power of the electromagnetic wave propagated to the branching waveguide 3 can be adjusted more easily than when only the convex portion 6 is provided. Therefore, according to the second embodiment, there is an effect that the degree of freedom of the power distribution ratio can be increased as compared with the first embodiment.
  • Embodiment 3 The configuration of the power divider according to the third embodiment is the same as the configuration of the power divider according to the first embodiment, but the configuration in which the shape of the T-branch portion 2 and the convex portion 6 are configured by curves is described.
  • To do. 7 is a top view showing a power divider according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the T branch unit 11 is connected to one end of the main waveguide similarly to the T branch unit 2 of FIG. 1.
  • the T branch unit 11 performs T branching on the power of the electromagnetic wave output from one end of the main waveguide 1.
  • the T-branch portion 11 is the same as the T-branch portion 2 in FIG. 1 except that the shape is a curve.
  • the T-branch portion 11 is provided with a symmetrical notch 12.
  • a convex portion 13 is provided at a notch portion of the T branch portion 11 on the branch waveguide 4 side.
  • the convex portion 13 is the same as the convex portion 6 of FIG. 1 except that the shape is a curve.
  • FIG. 7 is the same as the configuration of the power distributor of FIG. 1, and therefore the operation is the same as that of the power distributor of FIG.
  • the B dimension indicating the width of each waveguide is represented by B1 to B4.
  • FIG. 8 is a top view showing a power distributor in which the protrusion 13 is not provided in the notch 12 provided in the T branching portion 11.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG. 9A shows the distribution amplitude characteristic of the power distributor of FIG. 7, and FIG. 9B shows the reflection characteristic of the power distributor of FIG.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing distribution amplitude characteristics and reflection characteristics of the power distributor of FIG. 10A shows the distribution amplitude characteristic of the power distributor of FIG. 8, and FIG. 10B shows the reflection characteristic of the power distributor of FIG. 9 and 10 show an example in which the specific bandwidth is about 50%.
  • the maximum distribution amplitude deviation S21-S31 is reduced as compared with the power distributor of FIG.
  • FIGS. 9B and 10B that the difference in reflection characteristics is small depending on the presence or absence of the convex portion 13. That is, it can be seen that even if the protrusion 13 is provided in the notch 12 formed in the T-branch portion 11, the reflection characteristics are not greatly deteriorated.
  • the power distributor is an E-plane T-branch waveguide.
  • the power distributor is an H-plane T-branch waveguide.
  • the power distributor is configured by a waveguide.
  • a strip line or a micro wave is used instead of the waveguide.
  • the present invention can also be applied to a power distributor constituted by strip lines.
  • the power distributor according to the present invention is applied to a circuit that handles electromagnetic waves such as microwaves and millimeter waves.

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Abstract

主導波管（１）の一端から出力された電磁波の電力をＴ分岐して、電力をＴ分岐した一方の電磁波を分岐導波管（３）に出力するとともに、電力をＴ分岐した他方の電磁波を分岐導波管（４）に出力するＴ分岐部（２）を備え、Ｔ分岐部（２）には、対称な形状の切欠き（５）が第１の入出力端（２ａ）の対向部分（２ｅ）に施されており、Ｔ分岐部（２）における第２の入出力端（２ｂ）側の切欠き部分又はＴ分岐部（２）における第３の入出力端（２ｃ）側の切欠き部分に凸部（６）が設けられている。

Description

電力分配器
　この発明は、例えば、マイクロ波やミリ波などの電磁波を扱う回路に用いられる電力分配器に関するものである。
　下記の非特許文献１に開示されている電力分配器は、主導波管と２つの分岐導波管がＴ分岐部で接続されている構成である。２つの分岐導波管は、同一径の導波管である。
　この電力分配器では、主導波管と分岐導波管の整合を図るために、Ｔ分岐部に切欠きが施されている。
　下記の非特許文献１に開示されている電力分配器は、Ｔ分岐導波管をなしており、一般的には、２つの分岐導波管を異なる径にすることで、不等分配を実現する。
　しかし、例えば、２つの分岐導波管の径を等しくして、２つの分岐導波管の先にそれぞれ接続されるそれぞれの導波管回路の径を等しくできれば、当該電力分配器により構成される給電回路の構造の複雑性が回避でき、かつ製造が容易になるため、２つの分岐導波管の径を等しくして、不等分配を実現したいという要望がある。
　以下の特許文献１には、２つの分岐導波管の径が等しくても不等分配を実現する手法として、主導波管の中心線から偏移している位置に切欠きが施されているＴ分岐部を有する電力分配器が開示されている。
　また、以下の特許文献２には、２つの分岐導波管の径が等しくても不等分配を実現する手法として、主導波管の中心線上からずれている位置に導体ポストを設置している電力分配器が開示されている。
　さらに、レイアウトの都合上、主導波管における２つの入出力端のうち、Ｔ分岐部と接続されていない側の入出力端が９０度に折り曲げられていることがある。即ち、主導波管が曲げ部を有していることがある。
　このとき、主導波管の曲げ部と一方の分岐導波管の距離が、主導波管により伝搬される電磁波の波長（以下、「管内波長λｇ」と称する）の４分の１より近接している場合、主導波管の曲げ部で発生する波面の勾配が十分に低減されずに、主導波管により伝搬された電磁波の電力がＴ分岐されて、２つの分岐導波管に出力されることがある。
　このため、２つの分岐導波管の径が同一であっても、主導波管により伝搬された電磁波の電力を２つに分配する際、２つの電磁波の電力の間に分配振幅偏差が発生することがある。
　この分配振幅偏差を低減する手法としても、一般的には、２つの分岐導波管を異なる径にすることで、２つの電磁波の分配比を変える手法がとられる。
特開昭５９－１３２２０３号公報（例えば、第２図） 特開２００１－８５９０１号公報（例えば、図１）
小西良弘著、「マイクロ波回路の基礎とその応用」、総合電子出版社、2000年、pp.180～185
　従来の電力分配器は以上のように構成されているので、主導波管の中心線から偏移している位置に切欠きを施せば、２つの分岐導波管の径が等しくても不等分配を実現することができる。しかし、この場合、切欠きが偏移された側の分岐導波管の幅（例えば、導波管のＢ寸法）が狭くなるが、切欠きが偏移された側の分岐導波管の幅を製造限界以下には狭めることができない。このため、切欠きの偏移量には限界があり、所望の分配比が得られないことがあるという課題があった。また、切欠きの偏移に伴って主導波管と分岐導波管の間に不整合が発生して、反射特性が劣化してしまうという課題があった。
　また、主導波管の中心線上からずれている位置に導体ポストを設置すれば、２つの分岐導波管の径が等しくても不等分配を実現することができるが、この場合、導体ポストを設置する分だけ部品点数が増えてしまって構成が複雑になるという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、部品点数を増やさずに、反射特性の劣化を招くことなく、２つの分岐導波管の径が等しくても不等分配を実現し、所望の分配比を実現することができる電力分配器を得ることを目的とする。
　この発明に係る電力分配器は、電磁波を伝搬する主導波管と、第１の入出力端が主導波管の一端と接続されており、主導波管の一端から出力された電磁波の電力をＴ分岐して、第２の入出力端から電力をＴ分岐した一方の電磁波を出力するとともに、第３の入出力端から電力をＴ分岐した他方の電磁波を出力、あるいは、第２の入出力端から入力された電磁波の電力と第３の入出力端から入力された電磁波の電力とを合成して、第１の入出力端から電力合成後の電磁波を出力するＴ分岐部と、Ｔ分岐部の第２の入出力端と接続されている第１の分岐導波管と、Ｔ分岐部の第３の入出力端と接続されている第２の分岐導波管とを備え、Ｔ分岐部には、第２及び第３の入出力端に対して対称な形状の切欠きが第１の入出力端の対向部分に施されており、Ｔ分岐部における第２の入出力端側の切欠き部分又はＴ分岐部における第３の入出力端側の切欠き部分に凸部が設けられているようにしたものである。
　この発明によれば、Ｔ分岐部における第２の入出力端側の切欠き部分又はＴ分岐部における第３の入出力端側の切欠き部分に凸部が設けられているように構成したので、部品点数を増やさずに、反射特性の劣化を招くことなく、２つの分岐導波管の径が等しくても不等分配を実現し、所望の分配比を実現することができる効果がある。
図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃは、この発明の実施の形態１による電力分配器を示す説明図である。 図２Ａ，図２Ｂは、Ｔ分岐部２に施されている切欠き５に凸部６が設けられていない電力分配器を示す説明図である。 図３Ａ，図３Ｂは、図１の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。 図４Ａ，図４Ｂは、図２の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。 図１の電力分配器が２つ組み合わされている例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による電力分配器を示す上面図である。 この発明の実施の形態３による電力分配器を示す上面図である。 Ｔ分岐部１１に施されている切欠き１２に凸部１３が設けられていない電力分配器を示す上面図である。 図９Ａ，図９Ｂは、図７の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。 図１０Ａ，図１０Ｂは、図８の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１による電力分配器を示す説明図である。
　特に図１Ａはこの発明の実施の形態１による電力分配器を示す上面図、図１Ｂはこの発明の実施の形態１による電力分配器を示す斜視図、図１Ｃは切欠きの寸法を示す説明図である。
　図１では、ポート（１）から入力された電磁波（例えば、マイクロ波、ミリ波など）の電力を分配して、ポート（２）（３）から電力分配後の電磁波をそれぞれ出力する電力分配器を想定しているが、ポート（２）（３）から入力された電磁波の電力を合成して、ポート（１）から電力合成後の電磁波を出力する電力分配器であってもよい。
　図１において、主導波管１はポート（１）から入力された電磁波を伝搬し、その電磁波をＴ分岐部２に出力する導波管である。主導波管１は、管の一部がＥ面で折り曲げられている曲げ部１ａを有している。
　Ｔ分岐部２は第１の入出力端２ａが主導波管１の一端と接続されており、主導波管１の一端から出力された電磁波の電力をＴ分岐して、第２の入出力端２ｂから電力をＴ分岐した一方の電磁波を出力するとともに、第３の入出力端２ｃから電力をＴ分岐した他方の電磁波を出力する。
　図１では、ポート（１）から入力された電磁波の電力を分配して、ポート（２）（３）から電力分配後の電磁波をそれぞれ出力する電力分配器を想定しているので、Ｔ分岐部２は、主導波管１の一端から出力された電磁波の電力をＴ分岐するが、ポート（２）（３）から入力された電磁波の電力を合成して、ポート（１）から電力合成後の電磁波を出力する電力分配器の場合、Ｔ分岐部２は、分岐導波管３から出力された電磁波の電力と分岐導波管４から出力された電磁波の電力とを合成して、電力合成後の電磁波を主導波管１に出力する。
　分岐導波管３はＴ分岐部２の第２の入出力端２ｂと接続されており、ポート（２）からＴ分岐部２により電力がＴ分岐された一方の電磁波を出力する第１の分岐導波管である。
　分岐導波管３はポート（２）から電磁波が入力された場合、その電磁波をＴ分岐部２の第２の入出力端２ｂに出力する。
　分岐導波管４はＴ分岐部２の第３の入出力端２ｃと接続されており、ポート（３）からＴ分岐部２により電力がＴ分岐された他方の電磁波を出力する第２の分岐導波管である。
　分岐導波管４はポート（３）から電磁波が入力された場合、その電磁波をＴ分岐部２の第３の入出力端２ｃに出力する。
　この実施の形態１では、分岐導波管３，４が同一径の導波管であるものを想定している。
　Ｔ分岐部２には、Ｔ分岐部２の中央２ｄから見て、入出力端２ｂ，２ｃに対して対称な形状の切欠き５が第１の入出力端２ａの対向部分２ｅに施されている。
　また、Ｔ分岐部２における第３の入出力端２ｃ側の切欠き部分には凸部６が設けられている。凸部６は、Ｔ分岐部２において、切欠き５を形成する際、切欠き５と一緒に形成されるものであるため、凸部６を設けても部品点数は増加しない。
　図１の例では、Ｔ分岐部２の曲げ部１ａが分岐導波管４と同方向に延びているため、凸部６がＴ分岐部２における第３の入出力端２ｃ側の切欠き部分に設けられているが、Ｔ分岐部２の曲げ部１ａが分岐導波管３と同方向に延びている場合、凸部６はＴ分岐部２における第２の入出力端２ｂ側の切欠き部分に設けられる。
　また、凸部６は、Ｔ分岐部２に施されている切欠き５の先端５ａから、切欠き５の深さの５分の１以上の位置に設けられる。図１の例では、凸部６は、切欠き５の深さの２分の１の位置に設けられている。
　分岐導波管４と主導波管１の曲げ部１ａとの距離７は、主導波管１により伝搬される電磁波の波長である管内波長λｇの４分の１以下の長さである。図１の例では、分岐導波管４と主導波管１の曲げ部１ａとの距離７は、設計中心周波数において管内波長λｇの約８分の１の長さになっている。
　なお、分岐導波管４と主導波管１の曲げ部１ａとの距離７は、零（分岐導波管４と主導波管１の曲げ部１ａが接続されている状態）でなければ、製造限界の長さまで近づけてもよい。
　図中、Ｂ１～Ｂ５は各導波管の幅を示すＢ寸法であり、図１の例では、Ｂ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝２ｍｍである。
　この実施の形態１では、Ｂ４，Ｂ５は、Ｂ２＋Ｂ３＝４ｍｍ、Ｂ１＝２ｍｍの導波管の変成器として機能するように決定されるもとし、図１の例では、Ｂ４＝３．１ｍｍ、Ｂ５＝２．６ｍｍである。
　また、図１の例では、導波管の高さであるＡ寸法が９．５ｍｍである。
　次に動作について説明する。
　ポート（１）から入力された電磁波は主導波管１によって伝搬され、主導波管１によって伝搬された電磁波の電力はＴ分岐部２によってＴ分岐される。
　このとき、主導波管１の曲げ部１ａと分岐導波管４の距離７が、管内波長λｇの４分の１より近接している場合、主導波管１の曲げ部１ａで発生する波面の勾配が十分に低減されずに、主導波管１により伝搬された電磁波の電力がＴ分岐されて、２つの分岐導波管３，４に出力されることがある。
　このため、分岐導波管３のＢ寸法であるＢ２と、分岐導波管４のＢ寸法であるＢ３とが等しい場合であっても、Ｔ分岐部２で主導波管１により伝搬された電磁波の電力を２つに分配する際、２つの電磁波の電力の間に分配振幅偏差が発生することがある。
　しかし、この実施の形態１では、主導波管１と分岐導波管３，４の整合を図るために、切欠き５をＴ分岐部２に施すだけでなく、Ｔ分岐部２における第３の入出力端２ｃ側の切欠き部分に凸部６を設けている。
　凸部６を設けることで、Ｔ分岐部２における第３の入出力端２ｃ付近のＢ寸法が広がるため、分岐導波管４への電磁波の伝搬が容易になる。この結果、主導波管１の曲げ部１ａと分岐導波管４の距離７が、管内波長λｇの４分の１より近接している場合でも、分岐導波管３への電磁波の伝搬と、分岐導波管４への電磁波の伝搬とを同程度にすることができる。これにより、発生していた分配振幅偏差を低減することができる。
　なお、凸部６は、図１Ｃに示すように、Ｔ分岐部２に施されている切欠き５の先端５ａから、切欠き５の深さの５分の１以上の位置に設けられるので、主導波管１と分岐導波管３，４との整合を大きく損ねることがない。このため、反射特性を大きく劣化させることがない。
　ここで、図２はＴ分岐部２に施されている切欠き５に凸部６が設けられていない電力分配器を示す説明図である。
　特に図２Ａは当該電力分配器を示す上面図、図２Ｂは当該電力分配器を示す斜視図である。
　図２の電力分配器は、凸部６が設けられていない点を除き図１の電力分配器と同様である。
　図３は図１の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。図３Ａが図１の電力分配器の分配振幅特性を示し、図３Ｂが図１の電力分配器の反射特性を示している。
　図４は図２の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。図４Ａが図２の電力分配器の分配振幅特性を示し、図４Ｂが図２の電力分配器の反射特性を示している。
　図３及び図４では、比帯域が約５０％の例を示している。Ｓ２１，Ｓ３１はＳパラメータである。
　図２の電力分配器の場合、図４Ａに示すように、最大分配振幅偏差Ｓ２１－Ｓ３１が０．５ｄＢであることが確認されるが、図１の電力分配器の場合、図３Ａに示すように、最大分配振幅偏差Ｓ２１－Ｓ３１が０．２ｄＢであることが確認される。
　したがって、Ｔ分岐部２に施されている切欠き５に凸部６が設けられている図１の電力分配器の方が、凸部６が設けられていない図２の電力分配器よりも、最大分配振幅偏差Ｓ２１－Ｓ３１が低減されていることが分かる。
　また、図３Ｂと図４Ｂより、凸部６の有無によって、反射特性の差がほとんどないことが分かる。即ち、Ｔ分岐部２に施されている切欠き５に凸部６を設けても、反射特性が大きく劣化しないことが分かる。
　以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、Ｔ分岐部２に施されている切欠き５に凸部６が設けられているように構成したので、部品点数を増やさずに、反射特性の劣化を招くことなく、分配振幅偏差を低減して、所望の分配比を実現することができる効果を奏する。
　この実施の形態１では、発生していた分配振幅偏差を低減して、分岐導波管３と分岐導波管４に対して、電磁波の電力を等分配することを想定しているが、凸部６の大きさを適宜変えることで、分岐導波管４へ伝搬される電磁波の電力を調整することができるので、所望の分配比を実現することができる。
　また、この実施の形態１によれば、反射特性の劣化を招くことなく、分配振幅偏差を低減することができるため、図１の電力分配器を適用する給電回路の広帯域化を図ることができる。
　さらに、この実施の形態１によれば、分配振幅偏差を低減するために導体ポストを設置する必要がなく、また、分岐導波管４と主導波管１の曲げ部１ａとの距離７を管内波長λｇの４分の１以下の長さにすることができるので、小型化を図ることもできる。
　この実施の形態１では、主導波管１の曲げ部を２か所有している例を示したが、曲げ部がない場合や、曲げ部を１か所有している場合でもよい。
　主導波管１の曲げ部を有しない場合でも、凸部６の大きさを適宜変えることで、分岐導波管４へ伝搬される電磁波の電力を調整することができるので、２つの分岐導波管３，４の径が等しくても不等分配を実現し、所望の分配比を実現することができる。
　また、切欠き５に設けられた凸部６は、当該電力分配器を製造した後にも、追加したり削ったりすることで、大きさを変更することが可能であるため、電気特性の微調整を行うことができるという効果もある。
　図５は図１の電力分配器が２つ組み合わされている例を示す説明図である。例えば、ポート（１）から入力された電磁波の電力は、ポート（２）～（５）に等しく分配される。図５において、２１は導波管、２２はＴ分岐部である。
　ポート（２）～（５）にはアレー素子が接続されることがあるが、上述したように、分岐導波管４と主導波管１の曲げ部１ａとの距離７を管内波長λｇの４分の１以下の長さにすることができるので、ポート（２）に接続されるアレー素子とポート（４）に接続されるアレー素子とのＹ方向の間隔や、ポート（３）に接続されるアレー素子とポート（５）に接続されるアレー素子とのＹ方向の間隔を狭くすることも可能になる。また、図５に示すように、ポート（２）、（３）に接続されるアレー素子と、ポート（４）、（５）に接続されるアレー素子とを、Ｘ方向にずれた関係で配列することも可能になる。このため、アレー素子配列の自由度が向上する効果も得られる。
　この実施の形態１では、電力分配器がＥ面Ｔ分岐導波管である例を示したが、電力分配器がＨ面Ｔ分岐導波管であるものであってもよい。
　また、この実施の形態１では、電力分配器が導波管で構成されているものを示しているが、導波管の代わりに、例えば、ストリップ線路やマイクロストリップ線路で構成されている電力分配器にも適用することができる。
　例えば、導波管の代わりに、ストリップ線路で電力分配器を構成する場合、主導波管１に相当するストリップ線路と、分岐導波管３，４に相当するストリップ線路との間に、Ｔ分岐部２に相当するストリップ線路が接続される。また、Ｔ分岐部２に相当するストリップ線路には、切欠き５に相当する切欠きが施されるとともに、その切欠きに凸部６に相当する凸部が設けられる。
実施の形態２．
　図６はこの発明の実施の形態２による電力分配器を示す上面図であり、図６において、図１Ａと同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　Ｔ分岐部２における第２の入出力端２ｂ側の切欠き部分には凹部８が設けられている。凹部８は、Ｔ分岐部２において、切欠き５を形成する際、切欠き５と一緒に形成されるものであるため、凹部８を設けても部品点数は増加しない。
　凹部８は、凸部６と同様に、Ｔ分岐部２に施されている切欠き５の先端５ａから、切欠き５の深さの５分の１以上の位置に設けられる。図６の例では、凹部８は、切欠き５の深さの２分の１の位置に設けられている。
　図６の例では、凸部６がＴ分岐部２における第３の入出力端２ｃ側の切欠き部分に設けられているため、凹部８がＴ分岐部２における第２の入出力端２ｂ側の切欠き部分に設けられているが、凸部６がＴ分岐部２における第２の入出力端２ｂ側の切欠き部分に設けられていれば、凹部８がＴ分岐部２における第３の入出力端２ｃ側の切欠き部分に設けられる。
　上記実施の形態１では、分岐導波管４への電磁波の伝搬を容易にするために、凸部６を設けて、Ｔ分岐部２における第３の入出力端２ｃ付近のＢ寸法を広げているものを示している。
　この実施の形態２では、さらに、分岐導波管３への電磁波の伝搬をしづらくするために、凹部８を設けて、Ｔ分岐部２における第２の入出力端２ｂ付近のＢ寸法を狭めている。
　これにより、凸部６だけを設ける場合よりも、分岐導波管４へ伝搬される電磁波の電力と、分岐導波管３へ伝搬される電磁波の電力とを容易に調整することができる。
　よって、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１よりも、電力分配比の自由度を高めることができる効果を奏する。
実施の形態３．
　この実施の形態３の電力分配器の構成は、上記実施の形態１の電力分配器の構成と同様であるが、Ｔ分岐部２や凸部６の形状が曲線で構成されているものを説明する。
　図７はこの発明の実施の形態３による電力分配器を示す上面図であり、図７において、図１Ａと同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
　Ｔ分岐部１１は、図１のＴ分岐部２と同様に、主導波管の一端と接続されており、主導波管１の一端から出力された電磁波の電力をＴ分岐して、電力をＴ分岐した一方の電磁波を分岐導波管３に出力するとともに、電力をＴ分岐した他方の電磁波を分岐導波管４に出力する。
　Ｔ分岐部１１は、形状が曲線になっている点以外は、図１のＴ分岐部２と同様である。
　Ｔ分岐部１１には、図１のＴ分岐部２と同様に、対称な形状の切欠き１２が施されている。
　また、Ｔ分岐部１１における分岐導波管４側の切欠き部分には凸部１３が設けられている。
　凸部１３は、形状が曲線になっている点以外は、図１の凸部６と同様である。
　図７の電力分配器の構成は、図１の電力分配器の構成と同様であるため、図１の電力分配器と同様の動作となる。
　各導波管の幅を示すＢ寸法は、Ｂ１～Ｂ４で表しており、図７の例では、Ｂ１＝Ｂ２＝２ｍｍ、Ｂ３＝Ｂ４＝１ｍｍである。
　図８はＴ分岐部１１に施されている切欠き１２に凸部１３が設けられていない電力分配器を示す上面図である。
　図９は図７の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。図９Ａが図７の電力分配器の分配振幅特性を示し、図９Ｂが図７の電力分配器の反射特性を示している。
　図１０は図８の電力分配器の分配振幅特性及び反射特性を示す説明図である。図１０Ａが図８の電力分配器の分配振幅特性を示し、図１０Ｂが図８の電力分配器の反射特性を示している。
　図９及び図１０では、比帯域が約５０％の例を示している。
　図９と図１０を比較すると明らかなように、Ｔ分岐部１１に施されている切欠き１２に凸部１３が設けられている図７の電力分配器の方が、凸部１３が設けられていない図８の電力分配器よりも、最大分配振幅偏差Ｓ２１－Ｓ３１が低減されていることが分かる。
　また、図９Ｂと図１０Ｂより、凸部１３の有無によって、反射特性の差が小さいことが分かる。即ち、Ｔ分岐部１１に施されている切欠き１２に凸部１３を設けても、反射特性が大きく劣化しないことが分かる。
　よって、Ｔ分岐部１１や凸部１３の形状が曲線になっていても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。即ち、部品点数を増やさずに、反射特性の劣化を招くことなく、分配振幅偏差を低減して、所望の分配比を実現することができる効果を奏する。
　なお、この実施の形態３によれば、Ｔ分岐部１１や凸部１３の形状が曲線であるため、上記実施の形態１よりも、製造がし易いというメリットを有している。
　この実施の形態３では、電力分配器がＥ面Ｔ分岐導波管である例を示したが、上記実施の形態１と同様に、電力分配器がＨ面Ｔ分岐導波管であるものであってもよい。
　また、この実施の形態３では、電力分配器が導波管で構成されているものを示しているが、上記実施の形態１と同様に、導波管の代わりに、例えば、ストリップ線路やマイクロストリップ線路で構成されている電力分配器にも適用することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係る電力分配器は、例えば、マイクロ波やミリ波などの電磁波を扱う回路に適用される。
　１　主導波管、１ａ　曲げ部、２　Ｔ分岐部、２ａ　第１の入出力端、２ｂ　第２の入出力端、２ｃ　第３の入出力端、２ｄ　Ｔ分岐部の中央、２ｅ　第１の入出力端の対向部分、３　分岐導波管（第１の分岐導波管）、４　分岐導波管（第２の分岐導波管）、５　切欠き、５ａ　切欠きの先端、６　凸部、７　距離、８　凹部、１１　Ｔ分岐部、１２　切欠き、１３　凸部、２１　導波管、２２　Ｔ分岐部。

Claims (6)

  1. 　電磁波を伝搬する主導波管と、
    　第１の入出力端が前記主導波管の一端と接続されており、前記主導波管の一端から出力された電磁波の電力をＴ分岐して、第２の入出力端から電力をＴ分岐した一方の電磁波を出力するとともに、第３の入出力端から電力をＴ分岐した他方の電磁波を出力、あるいは、前記第２の入出力端から入力された電磁波の電力と前記第３の入出力端から入力された電磁波の電力とを合成して、前記第１の入出力端から電力合成後の電磁波を出力するＴ分岐部と、
    　前記Ｔ分岐部の第２の入出力端と接続されている第１の分岐導波管と、
    　前記Ｔ分岐部の第３の入出力端と接続されている第２の分岐導波管とを備え、
    　前記Ｔ分岐部には、前記第２及び第３の入出力端に対して対称な形状の切欠きが第１の入出力端の対向部分に施されており、前記Ｔ分岐部における前記第２の入出力端側の切欠き部分又は前記Ｔ分岐部における前記第３の入出力端側の切欠き部分に凸部が設けられていることを特徴とする電力分配器。
  2. 　前記第１及び第２の分岐導波管が同一径の導波管であることを特徴とする請求項１記載の電力分配器。
  3. 　前記主導波管は、管が折り曲げられている曲げ部を備えていることを特徴とする請求項１記載の電力分配器。
  4. 　前記Ｔ分岐部における前記第２の入出力端側の切欠き部分に前記凸部が設けられていれば、前記第１の分岐導波管と前記主導波管の曲げ部との距離が、前記主導波管により伝搬される電磁波の波長の４分の１以下であり、前記Ｔ分岐部における前記第３の入出力端側の切欠き部分に前記凸部が設けられていれば、前記第２の分岐導波管と前記主導波管の曲げ部との距離が、前記主導波管により伝搬される電磁波の波長の４分の１以下であることを特徴とする請求項３記載の電力分配器。
  5. 　前記Ｔ分岐部に施されている切欠きの先端から、前記切欠きの深さの５分の１以上の位置に前記凸部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電力分配器。
  6. 　前記Ｔ分岐部における前記第２の入出力端側の切欠き部分に前記凸部が設けられていれば、前記第３の入出力端側の切欠き部分に凹部が設けられ、前記第３の入出力端側の切欠き部分に前記凸部が設けられていれば、前記第２の入出力端側の切欠き部分に凹部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電力分配器。
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