(57)【要約】【課題】使用周波数が高くしかも分岐数の多い場合にもコンパクトでしかも構造簡単な高周波分配合成器を提供すること。【解決手段】本発明一例の高周波分配合成器は、基本ポートと、この基本ポートに対応して分岐された複数の分岐ポートと、前記基本ポートから前記分岐ポートに分岐配線の回路を形成された基板と、を備え、前記分岐ポートと前記基本ポートとが前記基板上の同一の面に配設される。【選択図】図１
2010068224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本ポートと、
この基本ポートに対応して分岐された複数の分岐ポートと、
前記基本ポートから前記分岐ポートに分岐配線の回路を形成された基板と、を備え、
前記分岐ポートと前記基本ポートとが前記基板上の同一の面に配設されることを特徴とする高周波分配合成器。
【請求項２】
第１の基本ポートと、
この第１の基本ポートに対応して分岐された複数の第１の分岐ポートと、
前記第１の基本ポートから前記第１の分岐ポートに分岐配線の回路を形成され、前記分岐ポートを前記基本ポートと同一の面に配設された第１の基板と、
第２の基本ポートと、
この第２の基本ポートに対応して分岐された複数の第２の分岐ポートと、
前記第２の基本ポートから前記第２の分岐ポートに分岐配線の回路を形成され、前記第２の分岐ポートを前記第２の基本ポートと同一の面に配設され、前記第１の分岐ポート及び前記第１の基本ポートが前記第２の基本ポート及び前記第２の基本ポートと同じ面に突出する貫通孔を有する第２の基板と、
を有して成ることを特徴とする高周波分配合成器。
【請求項３】
少なくとも前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられ、前記第１の分岐ポート及び前記第１の基本ポートを通す貫通孔を有する保護板を有することを特徴とする請求項２記載の高周波分配合成器。
【請求項４】
前記第２の基板の上に設けられ、前記第１の分岐ポート及び前記第１の基本ポートと前記第２の分岐ポート及び前記第２の基本ポートを通す貫通孔を有することを特徴とする請求項３記載の高周波分配合成器。
【請求項５】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、同一面に複数の基板をつなげた構造を有することを特徴とする請求項４記載の高周波分配合成器。
【請求項６】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、プリント基板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の高周波分配合成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブフェーズドアレイアンテナを用いるレーダ装置などに用いられる、分岐数が多い高周波分配合成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブフェーズドアレイアンテナを用いるレーダ装置などでは、多くの素子アンテナを用い、各々の送信電波及び受信電波のタイミングすなわち全体としての位相面を変化させて電子走査を行う。そのためには、送信信号をこれらの素子アンテナに供給し、あるいはこれらの素子アンテナにより受信した電波を電気信号として合成する高周波分配合成器が必要不可欠である。
【０００３】
上記素子アンテナは通常、１／４波長の間隔で配設する必要があり、使用する電波の周波数が高いと、これらのアンテナはかなり密集することになる。これらの素子アンテナに接続される配線はできるだけ短いほうがよいから、高周波信号を分配合成する高周波分配合成器の各端子は高密度で設けられる構造が望ましい。
【０００４】
このような場合、例えば１００分配合成が必要であるとすると、１つの基板に設けることができず、従来は、例えば図８に示すように分割し８分配器を縦続接続して用いていた。このように８つの分岐ポートを有する８分配器を１５個用いることによって、１００分配合成器を構成することが可能である。通常、その上層に２分配器を用い入出力間を同軸ケーブルで接続し、これらの８分配合成器及び２分配合成器は、主に金属製の筐体に収納される。しかし、これらの分配合成器は、１つ１つの筐体に入った分配合成器であり嵩張って装置全体が大型化してしまうという問題点があった。
【０００５】
仮にカスタマイズした分配合成器を設計して分配数の多いものを製造したとしても、分配器の内部の高周波回路である基板は製造上の寸法限界があり、特に分配合成数が多いときには上記と同様に複数の分配器を有し、しかも筐体の構成の数は減っても、筐体に収納されることに変わりはない。
【０００６】
また、出力ポート（上記例では１００ポート）は、最終段の分配器のポートの間隔により決まってしまうので、分配合成の系統を複数の系統とする場合には、分配合成器の全体規模が系統数分だけ大きくなってしまう。例えばアクティブフェーズドアレイアンテナを用いるレーダ装置の場合には、高周波給電回路を、送信系（分配器）と受信系（合成器）を別々にすることが多いが、このような場合には、上述のような分配合成系統が、２系統またはそれ以上必要になり、規模の増大が問題となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような、従来の高周波分配合成器の問題点に鑑みてなされたもので、使用周波数が高くしかも分岐数の多い場合にもコンパクトでしかも構造が簡単な高周波分配合成器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１によれば、基本ポートと、この基本ポートに対応して分岐された複数の分岐ポートと、前記基本ポートから前記分岐ポートに分岐配線の回路を形成された基板と、を備え、前記分岐ポートと前記基本ポートとが前記基板上の同一の面に配設されることを特徴とする高周波分配合成器を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、使用周波数が高くしかも分岐数の多い場合にもコンパクトでしかも構造が簡単な高周波分配合成器が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明一実施形態の高周波合成分配器の斜視図である。この高周波分配合成器１１は、上面に突き出した入力ポートＪ１及び出力ポートＪ２の基本ポート、及び分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎ、Ｊ２１〜Ｊ２ｎと、２枚の基板Ｓ１、Ｓ２と、これらの基板の上下及び中間に配設される保護板Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有する。
【００１１】
入力ポートＪ１は一列に配設された分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎにつながっており、この入力ポートＪ１に入力された送信信号が分配されてこれらの分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎから出力される。一方、出力ポートＪ２は他の一列に配設された分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎにつながっており、これらの分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎから入力された受信信号が合成され出力ポートＪ２から出力される。
【００１２】
図１に示した高周波分配合成器１１の電気回路を図２に示す。即ち、入力ポートＪ１と分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎから成る分配器２１と、出力ポートＪ２と分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎからなる合成器２２が並列に設けられていることになる。なお、この分配器及び合成器は逆にしてもよい、即ち合成器２２を出力ポートＪ２から入力された送信信号が分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎに出力される分配器として用い、分配器２１を分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎに入力された受信信号が入力ポートＪ１に出力される合成器として用いることも可能である。
【００１３】
図３に、高周波分配合成器１１の基板Ｓ１、Ｓ２とこれらの上下に設けられる保護板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の積層構造を示す。基板Ｓ２は例えばプリント基板である。基板Ｓ２の下面に配線が設けられ、基板Ｓ２の上面にこれらの配線に接続され、所定の長さの分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎが設けられる。分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎが一列でほぼ等間隔に、基板Ｓ２上でほぼ垂直に直上に向けて設けられている。またこれらの分岐ポートの少し右寄りのほぼ中央の側端に出力ポートＪ２が設けられている。これらの分岐ポートおよび出力ポートＪ２の、基板Ｓ２上に突出する長さは、保護板Ｐ２、基板Ｓ１及び保護板Ｐ１の厚さより大きく取ってある。
【００１４】
基板Ｓ１も例えばプリント基板であって、下面に配線が設けられ上面にこれらの配線に接続され、所定の長さの分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎが一列でほぼ等間隔に、ほぼ垂直に直上に向けて設けられている。これらの分岐ポートの少し左寄りのほぼ中央の側端に入力ポートＪ１が設けられている。これらの分岐ポートおよび入力ポートＪ１の、基板Ｓ１上に突出する長さは、保護板Ｐ１の厚さより大きく取ってある。保護板Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、例えば表面が絶縁処理された鉄板である。
【００１５】
図３に示されるように、最も下に置かれる保護板Ｐ３は孔などが設けられていない鉄板であり、この保護板Ｐ３上に基板Ｓ２が載置される。基板Ｓ２の上に載置される保護板Ｐ２は、上記基板Ｓ２の分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎの突出した位置に対応して長方形の貫通孔Ｈ２２が設けられ、出力ポートＪ２が突出した位置には、切り欠き部Ｃ２２が設けられている。したがって、保護板Ｐ２の貫通孔Ｈ２２を介して上方に、基板Ｓ２の分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎが突出し、切り欠き部Ｃ２２の上方に出力ポートＪ２が突出することになる。
【００１６】
基板Ｓ２の分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎに対応する、基板Ｓ１の位置に保護板Ｐ２と同様に一列でほぼ等間隔の長方形の貫通孔Ｈ２１を有する。また保護板Ｐ１にも基板Ｓ１の貫通孔Ｈ２１及び保護板Ｐ２の貫通孔Ｈ２２と同じ位置に貫通孔Ｈ２０を有する。したがってこれらの貫通孔を介して基板Ｓ２の分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎは保護板Ｐ１の上方に突出する。一方、出力ポートＪ２は、保護板Ｐ２の切り欠き部Ｃ２２、基板Ｓ１の切り欠き部Ｃ２１及び保護板Ｐ１の切り欠き部Ｃ２０を介して保護板Ｐ１の上方に突出する。
【００１７】
基板Ｓ１の分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎは保護板Ｐ１の一列でほぼ等間隔の貫通孔Ｈ１０を介して、また基板Ｓ１の入力ポートＪ１は保護板Ｐ１の切り欠き部Ｃ１を介して、保護板Ｐ１の上方に突出する。
【００１８】
結局、基板Ｓ１に設けられ保護板Ｐ１の上方に突出した入力ポートＪ１は、同様に基板Ｓ１に設けられ保護板Ｐ１の上方に突出した分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎに接続されている。また基板Ｓ２に設けられ保護板Ｐ１の上方に突出した出力ポートＪ２は、同様に基板Ｓ２に設けられ保護板Ｐ１の上方に突出した分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎに接続されている。
【００１９】
即ち、これらの入力ポートＪ１と分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎ、出力ポートＪ２とＪ２１〜Ｊ２ｎの接続関係は図２に示されるようになっており、各々分配器、合成器を構成する。
【００２０】
図示していないが、分岐ポートＪ１１、Ｊ２１は素子アンテナＡ１、分岐ポートＪ１２、Ｊ２２は素子アンテナＡ２に、というように、２つの分岐ポートＪ１ｉ、Ｊ２ｉは素子アンテナＡｉに接続される。入力ポートＪ１から入力された送信信号は所定の遅延量を与えられ、分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎを介して分配され素子アンテナＡ１〜Ａｎから送信される。そして、これらの素子アンテナＡ１〜Ａｎにより受信された信号は分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎを介して合成され出力ポートＪ２に集められる。
【００２１】
上述の実施形態の構造の高周波分配合成器によれば、１枚の基板に多くの分岐ポートを設けることが可能であり、それらの基板を、分岐ポートに対応する位置に貫通孔を有する保護板で挟むことにより、堅牢な高周波分配器が得られる。
【００２２】
なお上記実施形態では、入力ポートＪ１に接続される分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎ、出力ポートＪ２に接続される分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎは、図４に示すように、各々、基板Ｓ１，Ｓ２に一列に分けて設けられていた。しかし、図５に示すように入力ポートＪ１に接続される分岐ポートＪ１１〜Ｊ１ｎと出力ポートＪ２に接続される分岐ポートＪ２１〜Ｊ２ｎを交互に配列するようにしてもよい。
【００２３】
図５に示す場合には、一方の列には、分岐ポートＪ１１、Ｊ２２、Ｊ１３、Ｊ２４、・・・Ｊ１（ｎ−１）、Ｊ２ｎが設けられ、他方の列には分岐ポートＪ２１、Ｊ１２、Ｊ２３、Ｊ１４、・・・、Ｊ２（ｎ−１）、Ｊ１ｎが設けられることになる。
【００２４】
ところで、上記実施形態では、１枚の基板に、一方の入力ポートあるいは出力ポートに接続する分岐ポートをすべて設ける構成をとっていた。しかし、さらに分岐ポートを増やす場合には、２枚あるいはそれ以上の枚数の基板を横に即ち同一面に接続固定して用いるようにしてもよい。このように２枚の基板をつないで、積層する構成の実施形態の高周波分配合成器の斜視図を図６に示す。
【００２５】
この場合には、全体入力ポートＳＪ１、全体出力ポートＳＪ２の他に、各基板毎に個別入力ポートＫＪ１１、ＫＪ１２、個別出力ポートＫＪ２１、ＫＪ２２を有しており、個別入力ポートＫＪ１１、ＫＪ１２が全体入力ポートＳＪ１に接続され、個別出力ポートＫＪ２１、ＫＪ２２が全体出力ポートＳＪ２に接続される４分配合成器６１を、更に有する。
【００２６】
図６に示した高周波分配合成器の分解図を図７に示す。基板Ｓ７１は、２枚の基板Ｓ７１１，Ｓ７１２をつなぎ合わせて構成されており、基板Ｓ７２は、２枚の基板Ｓ７２１、Ｓ７２２をつなぎ合わせて構成されている。
【００２７】
基板Ｓ７１１にはｎ個の分岐ポートＪ７１１１〜Ｊ７１１ｎが一列ほぼ等間隔に上方に向けて設けられ、基板Ｓ７１２にはｎ個の分岐ポートＪ７１２１〜Ｊ７１２ｎが一列でほぼ等間隔に上方に向けられて設けられている。基板Ｓ７１１には個別入力ポートＫＪ１１が設けられ、基板Ｓ７１２には個別入力ポートＫＪ１２が各々上方に向けて設けられている。
【００２８】
基板Ｓ７１１，Ｓ７１２には、各々基板Ｓ７２１，Ｓ７２２に設けられている分岐ポートＪ７２１１〜Ｊ７１１ｎ，Ｊ７２２１〜Ｊ７２２ｎが通る貫通孔が設けられている。
【００２９】
また、基板Ｓ７２１にはｎ個の分岐ポートＪ７２１１〜Ｊ７２１ｎが一列ほぼ等間隔に上方に向けて設けられ、基板Ｓ７２２にはｎ個の分岐ポートＪ７２２１〜Ｊ７２２ｎが一列ほぼ等間隔に上方に向けて設けられている。基板Ｓ７２１には個別出力ポートＫＪ２１が設けられ、基板Ｓ７２２には個別出力ポートＫＪ２２が上方に向けて設けられている。
【００３０】
上記の基板Ｓ７１，Ｓ７２の上、中間、下には、各々これらの基板の大きさの保護板Ｐ７１，Ｐ７２，Ｐ７３が設けられ、積層される。
【００３１】
保護板Ｐ７３は貫通孔や切り欠き部を有していない。基板Ｓ７１と基板Ｓ７２の間に設けられる保護板Ｐ７２には、個別出力ポートＫＪ２１，ＫＪ２２が通る切り欠き部及び、分岐ポートＪ７２１１〜Ｊ７２１ｎ，Ｊ７２２１〜Ｊ７２２ｎが通る貫通孔が設けられている。基板Ｓ７１の上に設けられる保護板Ｐ７１には、個別入力ポートＫＪ１１，ＫＪ１２が通る切り欠き部、個別出力ポートＫＪ２１，ＫＪ２２が通る切り欠き部及び、分岐ポートＪ７１１１〜Ｊ７１１ｎ，Ｊ７１２１〜Ｊ７１２ｎが通る貫通孔と分岐ポートＪ７２１１〜Ｊ７２１ｎ，Ｊ７２２１〜Ｊ７２２ｎが通る貫通孔、が設けられている。
【００３２】
この実施形態によれば、入力ポート、出力ポートに対して、２ｎの分岐ポートが得られる。即ち、この実施形態に示したように、基板をつなぐことによってさらに分岐数のおおい高周波分配合成器が得られる効果がある。
【００３３】
上述の２つの実施形態では、各基板を保護板により保護しているので、機械的に強く堅牢な高周波合成分配器が得られる。３枚の保護板は基板に接することで基板の剛性の保持と電気的な接地としていることに加えて、基板の中間に入れられている保護板は両面を基板に接しており、一層で２枚の基盤の電気的接地及び剛性の保持を兼ね備えている。すなわち、このような構成によると、基板の層の数が複数になっても一つの層の保護板が両面の基板の剛性保持及び電気的接地として機能させることができ、分配合成器が大きくなることを抑制することが可能となる。
【００３４】
もう一つの効果は、出力ポートの配置の容易性及び密集性である。図１に示したように分配合成器の系統数が２つになっても、基板数が増加した分だけ層方向に寸法は増すが、出力ポートのコネクタは基板に対してほぼ垂直に配置し、上層の基板及び保護板を貫通して外に現れるので、基盤に貫通孔を開ける余裕がある限り出力ポートコネクタの配列スペースを図上、上面に集めることができ、全体の規模の増大を従来よりも抑えることが可能となり、設計の配慮次第ではその配置密度を向上させることが可能となる。また本発明によれば、要求に応じて貫通孔の位置を自由に配置することができる。例えば図５に示すように分岐ポートの偶数と奇数のものを入れ替えることも可能である。このようにポートの配置を自由に設計できるのは、本発明の構成に依るものである。
【００３５】
図６、図７に示した本発明の実施形態では、基板１枚で必要な分岐数を得られない場合に用いることができる。この構成では基板と保護板は層状に組み合わせているだけであり筐体等の寸法制約を受けることがなく、この実施形態のように同じ層に基板を並べるだけでよいので容易に設計することができる。これは保護板を基板と積層しているからである。この実施形態では、保護板が２枚の基板と同じ大きさであり、２枚の基板の接続部を保護することが可能である。
【００３６】
上記実施形態においては、入力ポート及び出力ポートを有する分配合成器について説明した。しかし、両方のポートが入力ポートあるいは出力ポートだけでもよくここでは両者を含めて基本ポートと呼ぶ。本発明による高周波分配合成器には、分配機能のみ、あるいは合成機能のみを有するものも含まれる。
【００３７】
なお、上記保護板及び基板に有する切り欠き部は入力ポートおよび出力ポートを通すものであり、切り欠きでなくてもよく、一般的には貫通孔である。
【００３８】
上述の実施形態では、分岐ポートを一列に配設したが必ずしもこのようにする必要がなく設計の自由度は高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明一実施形態の高周波分配合成器の斜視図。
【図２】図１に示す高周波分配合成器の回路構成を示す図。
【図３】図１に示す実施形態の高周波分配合成器の構造を示す分解図。
【図４】図１に示す実施形態の高周波分配合成器の、上面から見た分岐ポートの配置を示す図。
【図５】図１に示す実施形態の高周波分配合成器の、上面から見た分岐ポートの配置の変形例を示す図。
【図６】本発明の他の実施形態の高周波分配合成器を示す図。
【図７】図６に示す実施形態の高周波分配合成器の構造を示す分解図。
【図８】従来の分配合成器の一例の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１１・・・高周波分配合成器、
Ｊ１・・・入力ポート、
Ｊ２・・・出力ポート、
Ｊ１１〜Ｊ１ｎ、Ｊ２１〜Ｊ２ｎ・・・分岐ポート、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７１，Ｓ７２・・・基板、
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ７１，Ｐ７２，Ｐ７３・・・保護板。
【図１】
2010068224.tif 000003
【図２】
2010068224.tif 000004
【図３】
2010068224.tif 000005
【図４】
2010068224.tif 000006
【図５】
2010068224.tif 000007
【図６】
2010068224.tif 000008
【図７】
2010068224.tif 000009
【図８】
2010068224.tif 000010