(57)【要約】【課題】他の伝送線路と導波管とのモード変換を行いながら、同時に、他の伝送線路から入力される位相の異なる複数の高周波信号を合成して導波管から出力する。【解決手段】高周波伝送線路１０は、一方端が入出力ポートＰｏｒｔ２０で他方端が短絡終端の導波管２０、互いにλｈ／４の電気長で離間された第１〜第４端子Ｐｈ３１〜Ｐｈ３４を有する９０°ハイブリッド線路３０、第１、第２給電プローブ４１，４２を備える。第１給電プローブ４１は第１端子Ｐｈ３１に接続され、第２給電プローブ４２は第２端子Ｐｈ３２に接続されている。第３端子Ｐｈ３１には入出力ポートＰｏｒｔ３０が接続され、第４端子Ｐｈ３４には入出力ポートＰｏｒｔ４０が接続されている。第１高周波信号は入出力ポートＰｏｒｔ３０に入力され、第１高周波信号に対してλｈ／４で位相遅延した第２高周波信号は入出力ポートＰｏｒｔ４０に入力される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波伝搬方向の一方端が入出力ポートであり、他方端が短絡終端されている導波管と、
前記導波管内に挿入された第１給電プローブと、
前記導波管内に挿入され、前記第１給電プローブから前記入出力ポート側に前記高周波信号の管内波長の１／４の奇数倍分離間して配置された第２給電プローブと、
第１端子、第２端子、第３端子、第４端子を備え、前記第３端子または前記第４端子から入力された高周波信号が前記第１端子および前記第２端子に分配されて９０°位相差で出力され、前記第１端子または前記第２端子から入力された高周波信号が前記第３端子および前記第４端子に分配されて９０°位相差で出力される９０°ハイブリッド回路と、を備え、
前記第１端子が前記第１給電プローブに接続し、前記第２端子が前記第２給電プローブに接続している、
高周波伝送線路。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波伝送線路であって、
前記９０°ハイブリッド回路は、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子が、それぞれ前記高周波信号の波長に対して１／４の奇数倍からなる電気長の線路で接続された構造からなる、高周波伝送線路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高周波伝送線路であって、
前記９０°ハイブリッド回路は、分布定数プレーナ回路によって形成されている、高周波伝送線路。
【請求項４】
請求項３に記載の高周波伝送線路であって、
前記分布定数プレーナ回路は、マイクロストリップラインによって構成されている、高周波伝送線路。
【請求項５】
請求項１に記載の高周波伝送線路であって、
前記９０°ハイブリッド回路は、集中定数素子を用いた回路によって形成されている、高周波伝送線路。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高周波伝送線路と、
前記第３端子に第１入出力部が接続するサーキュレータと、を備え、
該サーキュレータの第２入出力部を第１送信信号入力端子とし、前記第４端子を第２送信信号入力端子とし、前記サーキュレータの第３入出力部を受信信号出力端子とし、
前記サーキュレータは、前記第１送信信号入力端子からの信号を前記第３端子に出力し、前記第３端子からの信号を前記受信信号出力端子に出力する構造からなる、
高周波送受波器。
【請求項７】
請求項６に記載の高周波送受波器であって、
前記サーキュレータの第３入出力部と前記受信信号出力端子との間にリミッタ回路を備えた、
高周波送受波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管と他の伝送線路との変換機能を備える高周波伝送線路、および当該高周波伝送線路を用いた送受波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導波管を用いて高周波信号を伝搬する高周波伝送線路が各種考案されている。このような導波管と、他の態様の伝送線路（例えば、マイクロストリップ線路等）との間でモード変換を行う場合、導波管の途中に給電プローブを挿入し、当該給電プローブに他の態様の伝送線路を接続する。
【０００３】
例えば、特許文献１は、マイクロストリップラインと導波管とのモード変換を利用した方向性結合器であり、マイクロストリップラインと導波管は、一端がマイクロストリップラインに接続し他端が導波管に挿入された給電プローブ（探針）により結合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１３２７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の構成では、互いに位相差を有する第１高周波信号と第２高周波信号とをマイクロストリップライン側から入力して合成し導波管から出力する場合に、次のような問題が生じる。
【０００６】
この場合、第１高周波信号をマイクロストリップラインの第１端子から入力し、第２高周波信号をマイクロストリップラインの第２端子から入力する。そして、これら第１高周波信号と第２高周波信号とが導波管に給電される際に、互いに相殺しないように位相調整しなければならない。
【０００７】
したがって、従来の構成では、第１高周波信号、第２高周波信号の少なくとも一方の位相調整を行う位相調整回路を、マイクロストリップラインとは別に設けなければならない。これにより、高周波伝送線路が大型化してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、他の伝送線路と導波管とのモード変換を行いながら、同時に、他の伝送線路から入力される位相の異なる複数の高周波信号を合成して導波管から出力できる高周波伝送線路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の高周波伝送線路は、導波管、第１給電プローブ、第２給電プローブ、および９０°ハイブリッド回路を備える。導波管は、高周波伝搬方向の一方端が入出力ポートであり、他方端が短絡終端されている。第１、第２給電プローブは、導波管内に挿入されている。第２給電プローブは、第１給電プローブから前記入出力ポート側に前記高周波信号の管内波長の１／４の奇数倍分離間して配置されている。９０°ハイブリッド回路は、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子を備える。９０°ハイブリッド回路は、第３端子または第４端子から入力された高周波信号が第１端子および第２端子に分配されて９０°位相差で出力され、第１端子または第２端子から入力された高周波信号が第３端子および第４端子に分配されて９０°位相差で出力される構成からなる。第１端子は第１給電プローブに接続し、第２端子は第２給電プローブに接続している。
【００１０】
この構成では、第３端子から入力された第１高周波信号と、第４端子から入力され、第１高周波信号に対して波長の１／４の位相遅延からなる第２高周波信号とが、相殺されることなく合成され、導波管の入出力ポートから出力される。
【００１１】
また、この発明の高周波伝送線路では、９０°ハイブリッド回路は、第１端子、第２端子、第３端子、第４端子が、それぞれ高周波信号の波長に対して１／４の奇数倍からなる電気長の線路で接続された構造からなる。
【００１２】
また、この発明の高周波伝送線路では、９０°ハイブリッド回路は、分布定数プレーナ回路によって形成されている。
【００１３】
また、この発明の高周波伝送線路では、分布定数プレーナ回路は、マイクロストリップラインによって構成されている。
【００１４】
これらの構成では、９０°ハイブリッド回路を分布定数回路で実現する具体的な構造例を示している。特に、マイクロストリップラインには、高周波伝送線路を薄型且つ小型に形成できる。
【００１５】
また、この発明の高周波伝送線路では、９０°ハイブリッド回路は、集中定数素子を用いた回路によって形成されている。
【００１６】
この構成では、９０°ハイブリッド回路を集中定数回路素子で実現する場合を示している。
【００１７】
また、この発明の高周波送受波器は、上述のいずれかに記載の構成からなる高周波伝送線路と、第３端子に第１入出力部が接続するサーキュレータと、を備える。高周波送受波器は、サーキュレータの第２入出力部を第１送信信号入力端子とし、第４端子を第２送信信号入力端子とし、サーキュレータの第３入出力部を受信信号出力端子とする。サーキュレータは、第１送信信号入力端子からの信号を第３端子に出力し、第３端子からの信号を受信信号出力端子に出力する構造からなる。
【００１８】
この構成では、第１送信信号入力端子と第２送信信号入力端子から入力された第１高周波信号（第１送信信号）と第２高周波信号（第２送信信号）とが合成されて導波管の入出力ポートから出力される。さらに、導波管の入出力ポートから入力された高周波信号（受信信号）は、第３端子のみから出力されるので、当該高周波信号（受信信号）は、サーキュレータを介して受信信号出力端子のみに出力される。これにより、上述の高周波伝送線路にサーキュレータを組み合わせただけで、送信信号を合成して出力し、受信信号を特定の出力端子へ出力する高周波送受波器を構成することができる。
【００１９】
また、この発明の高周波送受波器では、サーキュレータの第３入出力部と受信信号出力端子との間にリミッタ回路を備えている。この構成では、サーキュレータから受信信号出力端子側に大電力の信号が入力されても、リミッタ回路によって制限され、受信信号出力端子から大電力の信号が出力されない。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、他の伝送線路と導波管とのモード変換を行いながら、同時に、他の伝送線路から入力される位相の異なる複数の高周波信号を合成して導波管から出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の第１動作態様を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の第２動作態様を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の外観斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る高周波送受波器の回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態に係る高周波伝送線路について、図を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の回路ブロック図である。
【００２３】
高周波伝送線路１０は、導波管２０、９０°ハイブリッド線路３０、第１給電プローブ４１、第２給電プローブ４２を備える。
【００２４】
導波管２０は矩形導波管であり、高周波信号の伝搬方向の一方端が入出力ポートＰｏｒｔ２０であり、高周波信号の伝搬方向の他方端が短絡終端されている。導波管２０の開口断面の幅および高さは、導波管２０を伝搬する高周波信号の周波数（波長λｇ）に基づいて決定されている。
【００２５】
９０°ハイブリッド線路３０は、第１端子Ｐｈ３１、第２端子Ｐｈ３２、第３端子Ｐｈ３３、第４端子Ｐｈ３４を備え、これらの端子が方形の角部となる形状で形成されている。第１端子Ｐｈ３１と第２端子Ｐｈ３２は、高周波信号の波長λｈ（形成される線路における波長）の略１／４の電気長で接続されている。第２端子Ｐｈ３２と第４端子Ｐｈ３４は、高周波信号の波長λｈ（形成される線路における波長）の略１／４の電気長で接続されている。第４端子Ｐｈ３４と第３端子Ｐｈ３３は、９０°ハイブリッド線路３０を伝搬する高周波信号の波長λｈ（形成される線路における波長）の略１／４の電気長で接続されている。第３端子Ｐｈ３３と第１端子Ｐｈ３１は、高周波信号の波長λｈ（形成される線路における波長）の略１／４の電気長で接続されている。なお、ここで言う、波長λｈの略１／４の電気長とは、高周波信号の波長λｈの１／４の位相と実使用上で同等と見なせる位相になり得る範囲の電気長を意味する。なお、各端子間の電気長は、λｈ／４の奇数倍であってもよい。
【００２６】
第３端子Ｐｈ３３は入出力ポートＰｏｒｔ３０に接続し、第４端子Ｐｈ３４は入出力ポートＰｏｒｔ４０に接続している。これらの接続距離は同じである。
【００２７】
第１給電プローブ４１の一方端は、９０°ハイブリッド線路３０の第１端子Ｐｈ３１に接続されており、第１給電プローブ４１の他方端は、導波管２０の管内に挿入されている。
【００２８】
第２給電プローブ４２の一方端は、９０°ハイブリッド線路３０の第２端子Ｐｈ３２に接続されており、第２給電プローブ４２の他方端は、導波管２０の管内に挿入されている。
【００２９】
第１給電プローブ４１と第２給電プローブ４２は、導波管２０内において、導波管２０の伸長する方向（導波管２０の長さ方向及び幅方向に直交する方向であり高周波信号の伝搬方向）に沿って導波管２０を伝搬する高周波信号の波長λｇの略１／４の電気長の間隔で配置されている。なお、第１給電プローブ４１と第２給電プローブ４２との間隔の電気長は、λｈ／４の奇数倍であってもよい。
【００３０】
第１給電プローブ４１は、導波管２０の短絡終端から所定長Ｌの位置に配置されている。所定長Ｌは、高周波伝送線路の仕様に応じて適宜設定すればよい。
【００３１】
第２給電プローブ４２は、第１給電プローブ４１に対して、入出力ポートＰｏｒｔ２０側、言い換えれば、第１給電プローブ４１を基準にして短絡終端と反対側に配置されている。
【００３２】
次に、本実施形態に係る高周波伝送線路１０の動作原理を説明する。
【００３３】
（第１動作態様）
図２は本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の第１動作態様を説明するための図である。第１動作態様では、入出力ポートＰｏｒｔ３０から第１高周波信号ＲＦ１が入力され、入出力ポートＰｏｒｔ４０から第２高周波信号ＲＦ２が入力される。第２高周波信号ＲＦ２の位相は、第１高周波信号ＲＦ１の位相よりも９０°遅れている。
【００３４】
すなわち、
（θ（ＲＦ２）＝θ（ＲＦ１）−９０°）        −（式１）
の位相関係が成り立つ。
【００３５】
また、第１高周波信号ＲＦ１と第２高周波信号ＲＦ２は周波数が同じであり、電力レベルも同じである。
【００３６】
第１高周波信号ＲＦ１は、９０°ハイブリッド線路３０の第３端子Ｐｈ３３で、第１端子Ｐｈ３１方向成分と第４端子Ｐｈ３４方向成分とに分配される。この際、分配比は同じである。
【００３７】
第２高周波信号ＲＦ２は、９０°ハイブリッド線路３０の第４端子Ｐｈ３４で、第３端子Ｐｈ３３方向成分と第２端子Ｐｈ３２方向成分とに分配される。この際、分配比は同じである。
【００３８】
第１高周波信号ＲＦ１は、第３端子Ｐｈ３３で分配され、第１端子Ｐｈ３１と第２端子Ｐｈ３２に伝搬される。
【００３９】
第３端子Ｐｈ３３と第１端子Ｐｈ３１との間に配置した伝送線路の電気長はλｈ／４であるので、第１端子Ｐｈ３１での第１高周波信号ＲＦ１の位相θＰｈ３１（ＲＦ１）は、第３端子Ｐｈ３３での第１高周波信号ＲＦ１の位相θＰｈ３３（ＲＦ１）よりも９０°進んでいる。
【００４０】
すなわち、
θＰｈ３１（ＲＦ１）＝θＰｈ３３（ＲＦ１）＋９０°        −（式２）
の位相関係が成り立つ。
【００４１】
第３端子Ｐｈ３３と第２端子Ｐｈ３２との間に配置した伝送線路の電気長は２×λｈ／４であるので、第２端子Ｐｈ３２での第１高周波信号ＲＦ１の位相θＰｈ３２（ＲＦ１）は、第３端子Ｐｈ３３での第１高周波信号ＲＦ１の位相θＰｈ３３（ＲＦ１）よりも１８０°進んでいる。
【００４２】
すなわち、
θＰｈ３２（ＲＦ１）＝θＰｈ３３（ＲＦ１）＋１８０°        −（式３）
の位相関係が成り立つ。
【００４３】
第２高周波信号ＲＦ２は、第４端子Ｐｈ３４で分配され、第２端子Ｐｈ３２と第１端子Ｐｈ３１に伝搬される。
【００４４】
第４端子Ｐｈ３４と第２端子Ｐｈ３２との間に配置した伝送線路の電気長はλｈ／４であるので、第２端子Ｐｈ３２での第２高周波信号ＲＦ２の位相θＰｈ３２（ＲＦ２）は、第４端子Ｐｈ３４での第２高周波信号ＲＦ２の位相θＰｈ３４（ＲＦ２）よりも９０°進んでいる。
【００４５】
すなわち、
θＰｈ３２（ＲＦ２）＝θＰｈ３４（ＲＦ２）＋９０°        −（式４）
の位相関係が成り立つ。したがって、（式１）から、
θＰｈ３２（ＲＦ２）＝θＰｈ３３（ＲＦ１）        −（式５）
となり、（式３）と（式５）から、
θＰｈ３２（ＲＦ２）＝θＰｈ３２（ＲＦ１）−１８０°        −（式６）
となる。
【００４６】
このように、第２端子Ｐｈ３２では、第１高周波信号ＲＦ１と第２高周波信号ＲＦ２とが逆位相になり打ち消し合う。したがって、第２給電プローブ４２には、高周波信号は出力されない。
【００４７】
第４端子Ｐｈ３４と第１端子Ｐｈ３１との間に配置した伝送線路の電気長は２×λｈ／４であるので、第１端子Ｐｈ３１での第２高周波信号ＲＦ２の位相θＰｈ３１（ＲＦ２）は、第４端子Ｐｈ３４での第２高周波信号ＲＦ２の位相θＰｈ３４（ＲＦ２）よりも１８０°進んでいる。
【００４８】
すなわち、
θＰｈ３１（ＲＦ２）＝θＰｈ３４（ＲＦ２）＋１８０°        −（式７）
の位相関係が成り立つ。したがって、（式１）から、
θＰｈ３１（ＲＦ２）＝θＰｈ３３（ＲＦ１）＋９０°        −（式８）
となり、（式２）と（式８）から、
θＰｈ３１（ＲＦ２）＝θＰｈ３１（ＲＦ１）        −（式９）
となる。
【００４９】
このように、第１端子Ｐｈ３１では、第１高周波信号ＲＦ１と第２高周波信号ＲＦ２とが同位相になり強め合うように合成される。したがって、合成された高周波信号（合成高周波信号）は、第１給電プローブ４１に出力される。
【００５０】
第１給電プローブ４１に出力された合成高周波信号は、導波管２０に給電され、導波管２０を伝搬して、入出力ポートＰｏｒｔ２０から出力される。
【００５１】
このように、本実施形態の構成を用いることで、９０°ハイブリッド線路３０側の入出力ポートＰｏｒｔ３０，Ｐｏｒｔ４０から位相差が９０°の第１、第２高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２を入力することで、これらの合成高周波信号を、導波管２０の入出力ポートＰｏｒｔ２０から出力することができる。これにより、第１、第２高周波信号ＲＦ１，ＲＦ２の合成と、９０°ハイブリッド線路３０が構成される伝送線路と導波管２０との間のモード変換とを、同時に行うことができる。そして、このような合成およびモード変換機能付きの高周波線路を小型に形成することができる。
【００５２】
（第２動作態様）
図３は本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の第２動作態様を説明するための図である。第２動作態様では、入出力ポートＰｏｒｔ２０から第３高周波信号ＲＦ３が入力される。
【００５３】
導波管２０を伝搬した高周波信号ＲＦ３は、第２給電プローブ４２を介して９０°ハイブリッド線路３０の第２端子Ｐｈ３２に出力され、第１給電プローブ４１を介して９０°ハイブリッド線路３０の第１端子Ｐｈ３１に出力される。この際、第１、第２給電プローブ４１，４２の導波管２０に対する結合度を調整することで、第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号の電力と、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の電力とを同じにする。
【００５４】
第１給電プローブ４１と第２給電プローブ４２との間隔が略λｇ／４であるので、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の位相は、第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号の位相よりも略９０°進んでいる。
【００５５】
第３端子Ｐｈ３３では、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の位相はさらに９０°進んでいる。ここで、導波管２０のλｇ／４でシフトする位相量は、９０°ハイブリッド線路３０のλｈ／４でシフトする位相量は同じである。したがって、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の位相は、導波管２０内の第２給電プローブ４２の位置から９０°ハイブリッド線路３０の第３端子Ｐｈ３３までに１８０°進む。
【００５６】
また、第３端子Ｐｈ３３では、第２端子Ｐｈ３２からの電気長がλｈ／２であるので、第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号の位相は、１８０°進む。
【００５７】
これにより、９０°ハイブリッド線路３０の第３端子Ｐｈ３３では、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の位相と、第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号の位相とが同位相になる。したがって、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号と第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号は強め合うように合成される関係になり、合成された高周波信号が第３端子Ｐｈ３３から、入出力ポートＰｏｒｔ３０に流れる。
【００５８】
一方、第４端子Ｐｈ３４では、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の位相はさらに９０°進む。したがって、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の位相は、導波管２０内の第２給電プローブ４２の位置から９０°ハイブリッド線路３０の第４端子Ｐｈ３４までに２７０°進む。
【００５９】
また、第４端子Ｐｈ３４では、第２端子Ｐｈ３２からの電気長がλｈ／４であるので、第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号の位相は９０°進む。
【００６０】
これにより、９０°ハイブリッド線路３０の第４端子Ｐｈ３４では、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号の位相と、第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号の位相とが逆位相になる。したがって、第１端子Ｐｈ３１に入力される高周波信号と第２端子Ｐｈ３２に入力される高周波信号は相殺される関係になり、第４端子Ｐｈ３４からは出力されない。
【００６１】
このように、本実施形態の構成を用いることで、導波管２０側の入出力ポートＰｏｒｔ２０から第３高周波信号ＲＦ３２を入力すると、９０°ハイブリッド線路３０の第３端子Ｐｈ３３のみから出力することができる。
【００６２】
したがって、本実施形態の構成を用いることで、導波管２０と異なる伝送線路側の入出力ポート群から入力した複数の高周波信号を合成して、導波管２０側の入出力ポートから出力し、導波管２０側の入出力ポートから入力した高周波信号を、導波管２０と異なる伝送線路側の特定の入出力ポートから出力することができる。そして、このような機能を有する高周波伝送線路を小型に形成することができる。
【００６３】
このような高周波伝送線路１０は、図４に示すような構造で実現される。図４は本発明の実施形態に係る高周波伝送線路の外観斜視図である。
【００６４】
導波管２０は、断面が矩形の管状導体２００からなる。管状導体２００の一方のＨ面には、２つの貫通穴（図示せず）が形成されている。２つの貫通穴は、管状導体２００の伸長する方向に沿って、波長λｇの略１／４の間隔で形成されている。管状導体２００の伸長方向の一方端には、導体壁２０１が形成されている。導体壁２０１は、開口を全て塞ぐように形成されており、管状導体２００に導通している。これにより、この導体壁２０１の位置が導波管２０の短絡終端となる。そして、導体壁２０１側の貫通穴は、管状導体２００の伸長方向に沿って、導体壁２０１から所定長Ｌだけ離間した位置に形成されている。この所定長Ｌは、高周波伝送線路の仕様に応じて適宜設定すればよい。
【００６５】
第１給電プローブ４１および第２給電プローブ４２は、棒状導体であり、それぞれが上述の貫通穴を挿通するように、配置されている。この際、第１給電プローブ４１が導体壁２０１側に配置される。
【００６６】
９０°ハイブリッド線路３０は、マイクロストリップ線路の態様からなり、誘電体基板３００を備える。誘電体基板３００は、管状導体２００の貫通穴が形成される面に配置されている。この際、誘電体基板３００は、平板面が管状導体２００の外面に当接するように配置される。誘電体基板３００の管状導体２００に当接する側の面には、グランド導体３４０が略全面に形成されている。
【００６７】
誘電体基板３００のグランド導体３４０と反対側の面には、マイクロストリップライン３１１，３１２，３１３，３１４が形成されている。マイクロストリップライン３１１，３１３は、管状導体２００の伸長する方向に長い形状である。マイクロストリップライン３１２，３１４は、マイクロストリップライン３１１，３１３の伸長する方向に直交する方向に長い形状である。マイクロストリップライン３１１の長さ方向の一方端は、マイクロストリップライン３１４の長さ方向の他方端に接続し、マイクロストリップライン３１１の長さ方向の他方端は、マイクロストリップライン３１２の長さ方向の一方端に接続する。マイクロストリップライン３１２の長さ方向の他方端はマイクロストリップライン３１３の長さ方向の一方端に接続する。マイクロストリップライン３１３の長さ方向の他方端はマイクロストリップライン３１４の長さ方向の一方端に接続する。
【００６８】
マイクロストリップライン３１１，３１２，３１３，３１４の幅は、誘電体基板３００の誘電率および厚みを加味した上で、伝搬する高周波信号の特性インピーダンスに基づいて決定されている。さらに、マイクロストリップライン３１１，３１２，３１３，３１４の長さは、誘電体基板３００の誘電率および厚みを加味した上で、伝搬する高周波信号の波長λｈの略１／４に設定されている。
【００６９】
マイクロストリップライン３１１，３１４の接続点は、第１端子Ｐｈ３１に相当し、マイクロストリップライン３２１を介して第１給電プローブ４１に接続されている。マイクロストリップライン３１１，３１２の接続点は、第２端子Ｐｈ３２に相当し、マイクロストリップライン３２２を介して第２給電プローブ４２に接続されている。マイクロストリップライン３２１，３２２の長さは同じであることが好ましい。なお、第１、第２給電プローブ４１，４２の挿入位置を調整することで、マイクロストリップライン３２１，３２２の長さは同じでなくてもよい。
【００７０】
マイクロストリップライン３１２，３１３の接続点は、第４端子Ｐｈ３４に相当し、マイクロストリップライン３３２を介して、入出力ポートＰｏｒｔ４０に接続されている。マイクロストリップライン３１３，３１４の接続点は、第３端子Ｐｈ３３に相当し、マイクロストリップライン３３１を介して、入出力ポートＰｏｒｔ３０に接続されている。マイクロストリップライン３３１，３３２の長さは、同じであることが好ましい。また、マイクロストリップライン３１１，３１２，３１３，３１４と比較して極短いとよく、この場合、高周波伝送線路をできる限り小さくすることができる。
【００７１】
このような構成とすることで、薄型の９０°ハイブリッド線路３０を実現することができる。そして、この薄型の９０°ハイブリッド線路３０を、導波管２０に装着することで、高周波伝送線路１０を小型に形成することができる。
【００７２】
次に、上述構成からなる高周波伝送線路を用いた高周波送受波器について説明する。図５は本発明の実施形態に係る高周波送受波器の回路ブロック図である。
【００７３】
高周波送受波器１は、上述の構成からなる高周波伝送線路１０、サーキュレータ１１、リミッタ１２、および遅延回路１３を備える。高周波伝送線路１０の入出力ポートＰｏｒｔ３０には、サーキュレータ１１の第１入出力部が接続されている。サーキュレータ１１の第２入出力部は、入力ポートＰｏｒｔ３１に接続されている。サーキュレータ１１の第３入出力部は、リミッタ１２を介して、出力ポートＰｏｒｔ５０に接続されている。
【００７４】
サーキュレータ１１は、第２入出力部から入力された高周波信号を第１入出力部に出力し、第１入出力部に入力された高周波信号を第３入出力部に出力し、第３入出力部に入力された高周波信号を第２入出力部に出力する構造からなる。
【００７５】
リミッタ１２は、閾値電力以上の大電力の高周波信号が入力されると、当該高周波信号を遮断する。なお、リミッタ１２は省略することも可能であるが、当該リミッタ１２を備えることにより、出力ポートＰｏｒｔ５０に大電力の高周波信号が出力されることを防止できる。これにより、出力ポートＰｏｒｔ５０に接続される後段回路の破壊を防止できる。
【００７６】
高周波伝送線路１０の入出力ポートＰｏｒｔ４０には、ディレイ回路１３を介して入力ポートＰｏｒｔ４１が接続されている。ディレイ回路１３は、サーキュレータ１１の第２入出力部から第１入出力部への伝搬遅延と同じ遅延量を高周波信号に与える回路である。
【００７７】
このような構成の高周波送受波器１は、送信時および受信時に次に示すように動作する。
【００７８】
（送信時）
送信時には、第１送信信号を入力ポートＰｏｒｔ３１から入力し、第２送信信号を入力ポートＰｏｒｔ４１から入力する。第１送信信号と第２送信信号は、周波数および電力が同じである。第２送信信号は、第１送信信号が入力ポートＰｏｒｔ３１に入力されるタイミングの位相よりも９０°遅れた位相で、入力ポートＰｏｒｔ４１に入力される。
【００７９】
第１送信信号は、サーキュレータ１１を介して、高周波伝送線路１０の入出力ポートＰｏｒｔ３０に入力される。第２送信信号は、ディレイ回路１３を介して、高周波伝送線路１０の入出力ポートＰｏｒｔ４０に入力される。入出力ポートＰｏｒ４０での第２送信信号の位相は、入出力ポートＰｏｒｔ３０での第１送信信号の位相よりも９０°遅れている。
【００８０】
高周波伝送線路１０が上述の構成であるので、第１送信信号と第２送信信号とは高周波伝送線路１０で合成され、合成送信信号は、導波管２０の入出力ポートＰｏｒｔ２０から出力される。また、第２送信信号は、入出力ポートＰｏｒｔ３０からサーキュレータ１１へは出力されない。
【００８１】
（受信時）
受信時には、受信信号を入出力ポート２０から入力する。高周波伝送線路１０が上述の構成であるので、受信信号は、高周波伝送線路１０を伝搬して、入出力ポートＰｏｒｔ３０から出力される。一方、高周波伝送線路１０が上述の構成であるので、受信信号は、入出力ポートＰｏｒｔ４０からは出力されない。
【００８２】
入出力ポートＰｏｒｔ３０から出力された受信信号は、サーキュレータ１１およびリミッタ１２を介して、出力ポートＰｏｒｔ５０へ出力される。
【００８３】
このように、本実施形態の構成を用いることで、送信信号を合成して導波管から出力し、導波管から入力した受信信号を特定の出力端子へ出力する高周波送受波器を構成することができる。この際、上述の高周波伝送線路１０を用いることで、高周波送受波器も小型化することができる。
【００８４】
さらに、サーキュレータ１１、リミッタ１２を面実装部品とし、ディレイ回路１３をマイクロストリップラインで形成し、９０°ハイブリッド線路３０と同様に、導波管２０に装着された誘電体基板に設けることで、高周波送受波器を、さらに小型化することができる。
【００８５】
また、第１送信信号Ｔｘ１および第２送信信号Ｔｘ２が並列合成方式の電力増幅器の各出力端子に接続される場合、ディレイ回路１３は、並列合成方式の電力増幅器における終段電力分配回路と共用することができる。これにより、更なる小型化が可能になる。
【００８６】
なお、上述の高周波送受信器において、第２給電プローブ４２を省略して９０°ハイブリッド線路３０の第２端子Ｐｈ３２を整合終端する構成を用いることも可能である。この場合、サーキュレータ１１は、第１給電プローブ４１と９０°ハイブリッド線路３０の第１端子Ｐｈ３１との間に接続する。しかしながら、この構成では、第１、第２送信信号Ｔｘ１，Ｔｘ２が大電力の場合、整合終端器が大型で高価になり、高周波送受信器が大型化しコストアップすることになる。しかしながら、上述の本実施形態の構成を用いることで、整合終端器を省略でき、高周波送受信器の大型化やコストアップを防止できる。
【００８７】
なお、上述の実施形態では、マイクロストリップ線路と導波管とのモード変換器を兼用した高周波伝送線路を例に説明したが、マイクロストリップ線路以外で導波管と異なる高周波伝送線路に関しても、上述の構成を適用することができる。
【００８８】
また、上述の実施形態では、分布定数線路によって９０°ハイブリッド線路を形成する例を示したが、集中定数素子による９０°ハイブリッド回路によっても、上述の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１：高周波送受波器、
１０：高周波伝送線路、
１１：サーキュレータ、
１２：リミッタ、
１３：遅延回路、
２０：導波管、
３０：９０°ハイブリッド線路、
４１：第１給電プローブ、
４２：第２給電プローブ、
２００：管状導体、
２０１：導体壁、
３００：誘電体基板、
３１１，３１２，３１３，３１４，３２１，３２２，３３１，３３２：マイクロストリップライン、
３４０：グランド導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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