(57)【要約】【課題】導波管に挿入される各給電プローブ間のアイソレーションを確保する。【解決手段】導波管２０には、第１給電プローブ４１ｉ１、第２給電プローブ４２ｉ１、第１給電プローブ４１ｉ２、第１給電プローブ４２ｉ２がこの順に挿入されている。第１給電プローブ４１ｉ１と第２給電プローブ４２ｉ１の間隔、第１給電プローブ４１ｉ２と第１給電プローブ４２ｉ２の間隔は、管内波長λｇの略１／４である。第１給電プローブ４１ｉ１は入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１に接続されており、第２給電プローブ４２ｉ１は９０°位相遅延回路３００を介して入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１に接続されている。第１給電プローブ４１ｉ２は入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２に接続されており、第２給電プローブ４２ｉ２は９０°位相遅延回路３００を介して入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２に接続されている。【選択図】図１
2014131114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸長する方向に沿って高周波信号を伝搬する導波管と、
前記導波管に挿入される複数の給電プローブと、を備えた高周波分配器であって、
前記複数の給電プローブのそれぞれは、前記高周波信号の伝搬方向に沿って該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１給電プローブと第２給電プローブとからなり、
第１端子、第２端子、第３端子を有し、前記第３端子から入力された高周波信号が前記第１端子および第２端子に分配されて出力され、且つ、前記第２端子から出力される高周波信号の位相が前記第１端子から出力される高周波信号の位相よりも９０°遅れる移相分配器を備え、
前記第１端子は前記第１給電プローブに接続し、前記第２端子は前記第２給電プローブに接続し、
前記複数の給電プローブの前記第１給電プローブと前記第２給電プローブは、前記高周波信号の伝搬方向に沿って交互に配置されている、高周波分配器。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波分配器であって、
前記伝搬方向に沿って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３給電プローブと第４給電プローブと、
第１端子、第２端子、第３端子を有し、前記第３端子から入力された高周波信号が前記第１端子および第２端子に分配されて出力され、且つ、前記第２端子から出力される高周波信号の位相が前記第１端子から出力される高周波信号の位相よりも９０°遅れる第２の移相分配器を備え、
前記第２の移相分配器の前記第１端子は前記第４給電プローブに接続し、前記第２の移相分配器の前記第２端子は前記第３給電プローブに接続し、
前記第３給電プローブおよび前記第４給電プローブは、前記第１給電プローブおよび前記第２給電プローブよりも、前記伝搬方向の下流側に配置され、
前記複数の給電プローブの前記第４給電プローブと前記第３給電プローブは、前記高周波信号の伝搬方向に沿って交互に配置されている、高周波分配器。
【請求項３】
請求項２に記載の高周波分配器であって、
前記導波管は、前記第１給電プローブおよび前記第２給電プローブが挿入される合成区間と、前記第３給電プローブおよび前記第４給電プローブが挿入される分配区間との間に、湾曲部を備える、高周波分配器。
【請求項４】
請求項３に記載の高周波分配器であって、
前記湾曲部は、前記合成区間と前記分配区間とで、伸長方向が平行で且つ前記伝搬方向が反対になる形状であり、
前記移相分配器と前記第２の移相分配器は、前記導波管を挟んで配置される、高周波分配器。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の高周波分配器であって、
前記合成区間の給電プローブ数と前記分配区間の給電プローブ数とが整数倍の関係でない、高周波分配器。
【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分配器であって、
前記移相分配器は、９０°ハイブリッド回路によって構成される、高周波分配器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの高周波信号を複数の高周波信号に分配したり、複数の高周波信号を合成したりする高周波分配器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の高周波分配器が考案されている。例えば、特許文献１には、導波管に複数の給電プローブを挿入した構造の高周波分配器が記載されている。この高周波分配器では、複数の給電プローブは、導波管の伸長する方向に沿って所定間隔で配置されている。
【０００３】
複数の高周波信号を合成する場合には、各給電プローブに高周波信号を印加する。給電プローブに印加された各高周波信号は、導波管内の各給電プローブの位置で合成されながら、導波管内を伝搬する。
【０００４】
複数の高周波信号に分配する場合には、合成の場合と逆に、導波管を伝搬する高周波信号が各給電プローブに電磁界結合して取り出されることで、高周波信号が分配される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５３２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すような導波管に複数の給電プローブを挿入する形状の高周波分配器では、給電プローブ間のアイソレーションを確保することが困難であった。例えば、導波管における高周波信号の伝搬方向に沿って、高周波信号を導波管に給電して合成するための第１、第２のプローブ（第１、第２合成側給電プローブ）が配置されていたとする。
【０００７】
第１合成側給電プローブから給電された高周波信号が導波管を伝搬して、第２合成側給電プローブに達した際、給電プローブ間のアイソレーションを確保していないと、第１合成側給電プローブからの高周波信号が第２合成側給電プローブを介して取り出され、第２合成側給電プローブに接続する給電回路に流れてしまう。このような現象が生じると、導波管を伝搬する高周波電力が低下し、高周波信号の合成効率が低下してしまう。
【０００８】
また、給電プローブと給電回路との間にアイソレータを配置することによって、各給電回路のアイソレーションを確保できる。しかしながら、通常のアイソレータは、給電プローブから入ってきた高周波信号を電気抵抗もしくはこれに準ずる回路で熱変換する構成となっている。したがって、上述の損失への対応はできない。また、アイソレータを設けることにより、分配合成器としての可逆性が失われてしまう。さらに、アイソレータを追加することにより、サイズ及びコストが増大してしまう。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、導波管に複数の給電プローブを挿入することで高周波信号の合成を行う際に、分配合成器としての可逆性を確保するとともに各給電プローブ間のアイソレーションを十分に確保できる高周波分配器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、伸長する方向に沿って高周波信号を伝搬する導波管と、導波管に挿入される複数の給電プローブと、を備えた高周波分配器に関するものであり、次の特徴を有する。複数の給電プローブのそれぞれは、高周波信号の伝搬方向に沿って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１給電プローブと第２給電プローブとからなる。高周波分配器は、第１端子、第２端子、第３端子を有し、第３端子から入力された高周波信号が第１端子および第２端子に分配されて出力され、且つ、第２端子から出力される高周波信号の位相が第１端子から出力される高周波信号の位相よりも９０°遅れる移相分配器を備える。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する。複数の給電プローブの第１給電プローブと第２給電プローブは、高周波信号の伝搬方向に沿って交互に配置されている。
【００１１】
この構成では、伝搬方向の上流側の第１給電プローブおよび第２給電プローブから導波管内に供給された高周波信号が下流側の第１給電プローブおよび第２給電プローブに達しても、これらから移相分配器に入力される各高周波信号は相殺される。これにより、隣り合う第１、第２給電プローブの組の間でのアイソレーションは、確保される。
【００１２】
また、この発明の高周波分配器では、さらに、第３、第４給電プローブ、第２の移相分配器を備える。第３給電プローブおよび第４給電プローブは、伝搬方向に沿って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。第２の移相分配器は、上述の移相分配器と同じ構成からなり、第１端子、第２端子、第３端子を有し、第３端子から入力された高周波信号が第１端子および第２端子に分配されて出力され、且つ、第２端子から出力される高周波信号の位相が第１端子から出力される高周波信号の位相よりも９０°遅れる構造からなる。そして、第２の移相分配器の第１端子は第４給電プローブに接続し、第２の移相分配器の第２端子は前記第３給電プローブに接続する。第３給電プローブおよび第４給電プローブは、第１給電プローブおよび第２給電プローブよりも、伝搬方向の下流側に配置されている。複数の給電プローブの第４給電プローブと第３給電プローブは、高周波信号の伝搬方向に沿って交互に配置されている。
【００１３】
この構成では、伝搬方向の上流側からきた高周波信号を、各第３、第４給電プローブで外部に出力することができる。すなわち、導波管を伝搬する高周波信号を、各第３、第４給電プローブで分配して出力することができる。
【００１４】
また、この発明の高周波分配器では、導波管は、第１給電プローブおよび第２給電プローブが挿入される合成区間と、第３給電プローブおよび第４給電プローブが挿入される分配区間との間に、湾曲部を備える。
【００１５】
この構成では、導波管が湾曲するため、高周波分配器の形状の自由度が向上する。
【００１６】
また、この発明の高周波分配器では、湾曲部は、合成区間と分配区間とで伸長方向が平行で且つ伝搬方向が反対になる形状である。移相分配器と第２の移相分配器は、導波管を挟んで配置される。
【００１７】
この構成では、高周波信号の合成と分配を行う高周波分配器を、小型に形成することができる。
【００１８】
また、この発明の高周波分配器では、合成区間の給電プローブ数と分配区間の給電プローブ数とが整数倍の関係でない。
【００１９】
この構成は、高周波分配器の具体的な構成例を示しており、入力側（合成側）と出力側（分配側）の端子数が整数倍の関係でない場合を示している。このような従来構成では複雑な構成になるような場合であっても、簡素な構成で高周波分配器を実現することができる。
【００２０】
また、この発明の高周波分配器では、移相分配器は９０°ハイブリッド回路によって構成される。
【００２１】
この構成では、移相分配器の具体的な構成例を示しており、９０°ハイブリッド回路を用いることで、簡素な構成を実現できる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、導波管に複数の給電プローブを挿入する構造の高周波分配器において分配合成器としての可逆性を確保しながら各給電プローブ間のアイソレーションを十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高周波分配器のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る高周波分配器に利用する高周波伝送線路のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送線路において移相分配器側から高周波信号が給電される場合の動作概念を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送線路において導波管から高周波信号が供給される場合の第１の動作概念を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送線路において導波管から高周波信号が供給される場合の第２の動作概念を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る高周波伝送線路部分のブロック図である。
【図７】本発明の実施形態に係る高周波伝送線路部分の外観斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る高周波分配器のブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る高周波分配器を用いた多段増幅器の回路ブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る多段増幅器の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１の実施形態に係る高周波分配器について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波分配器のブロック図である。なお、本実施形態では、高周波分配器と称しているが、高周波信号の分配と高周波信号の結合の双方が可能な高周波回路のことを示す。
【００２５】
高周波分配器１は、導波管２０、複数の移相分配器３０ｉ１，３０ｉ２，３０ｏ１，３０ｏ２，３０ｏ３、第１給電プローブ４１ｉ１，４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ１，４２ｉ２、第３給電プローブ４１ｏ１，４１ｏ２，４１ｏ３、第４給電プローブ４２ｏ１，４２ｏ２，４２ｏ３を備える。
【００２６】
導波管２０は、矩形導波管である。導波管２０の伸長方向の両端は短絡終端２１，２２である。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。
【００２７】
導波管２０には、伸長方向に沿って、第１給電プローブ４１ｉ１，４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ１，４２ｉ２、第３給電プローブ４１ｏ１，４１ｏ２，４１ｏ３、第４給電プローブ４２ｏ１，４２ｏ２，４２ｏ３が挿入されて、配置されている。
【００２８】
第１給電プローブ４１ｉ１，４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ１，４２ｉ２は、第３給電プローブ４１ｏ１，４１ｏ２，４１ｏ３、第４給電プローブ４２ｏ１，４２ｏ２，４２ｏ３よりも短絡終端２１側に配置されている。
【００２９】
より具体的には、導波管２０の一方の短絡終端２１側から、第１給電プローブ４１ｉ１、第２給電プローブ４２ｉ１、第１給電プローブ４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ２の順で配置されている。隣り合う第１給電プローブ４１ｉ１，４１ｉ２は、それぞれの結合量に応じて適宜設定した間隔で配置されている。例えば、一例としては、隣り合う第１給電プローブ４１ｉ１，４１ｉ２は、伝搬する高周波信号の導波管２０の管内波長λｇの略整数倍（Ｎ倍）の間隔で配置されている。第１給電プローブ４１ｉ１と第２給電プローブ４２ｉ１は、管内波長λｇの略１／４の間隔で配置されている。第１給電プローブ４１ｉ２と第２給電プローブ４２ｉ２は、管内波長λｇの略１／４の間隔で配置されている。なお、第１給電プローブ４１ｉ１は、導波管２０の短絡終端２１から所定長Ｌ１だけ離間した位置に形成されている。この所定長Ｌ１は、高周波分配器の仕様に応じて適宜設定すればよい。
【００３０】
さらに、第２給電プローブ４２ｉ２から短絡終端２２側に向かって、第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１、第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２、第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３の順で配置されている。
【００３１】
第４給電プローブ４２ｏ１と第３給電プローブ４１ｏ１は、管内波長λｇの略１／４の間隔で配置されている。第４給電プローブ４２ｏ２と第３給電プローブ４１ｏ２は、管内波長λｇの略１／４の間隔で配置されている。第４給電プローブ４２ｏ３と第３給電プローブ４１ｏ３は、管内波長λｇの略１／４の間隔で配置されている。なお、第３給電プローブ４１ｏ３は、導波管２０の短絡終端２２から所定長Ｌ２だけ離間した位置に形成されている。この所定長Ｌ２も、高周波分配器の仕様に応じて適宜設定すればよい。
【００３２】
第１給電プローブ４１ｉ１、第２給電プローブ４２ｉ１は、移相分配器３０ｉ１に接続されている。第１給電プローブ４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ２は、移相分配器３０ｉ２に接続されている。
【００３３】
第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１は、移相分配器３０ｏ１に接続されている。第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２は、移相分配器３０ｏ２に接続されている。第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３は、移相分配器３０ｏ３に接続されている。
【００３４】
移相分配器３０ｉ１は入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１に接続されており、移相分配器３０ｉ２は入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２に接続されている。移相分配器３０ｏ１は入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ１に接続されており、移相分配器３０ｏ２は入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ２に接続されており、移相分配器３０ｏ３は入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ３に接続されている。
【００３５】
移相分配器３０ｉ１，３０ｉ２，３０ｏ１，３０ｏ２，３０ｏ３は、基本的に同じ構造からなる。
【００３６】
移相分配器３０ｉ１、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１、第１給電プローブ４１ｉ１、第２給電プローブ４２ｉ１、これら給電プローブが挿入される導波管２０の部分によって、合成側の第１高周波伝送線路が構成される。
【００３７】
移相分配器３０ｉ２、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２、第１給電プローブ４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ２、これら給電プローブが挿入される導波管２０の部分によって、合成側の第２高周波伝送線路が構成される。
【００３８】
移相分配器３０ｏ１、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ１、第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１、これら給電プローブが挿入される導波管２０の部分によって、分配側の第１高周波伝送線路が構成される。
【００３９】
移相分配器３０ｏ２、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ２、第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２、これら給電プローブが挿入される導波管２０の部分によって、分配側の第２高周波伝送線路が構成される。
【００４０】
移相分配器３０ｏ３、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ３、第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３、これら給電プローブが挿入される導波管２０の部分によって、分配側の第３高周波伝送線路が構成される。
【００４１】
各高周波伝送線路は、基本構造が同じであるので、以下では高周波伝送線路１０として具体的な構成および動作を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る高周波分配器に利用する高周波伝送線路のブロック図である。
【００４２】
高周波伝送線路１０は、上述の導波管２０に挿入された第１給電プローブ４１、第２給電プローブ４２、移相分配器３０、入出力ポートＰｏｒｔ３０を備える。なお、高周波伝送線路１０ｉ１，１０ｉ２においては、第１給電プローブが高周波伝送線路１０の第１給電プローブに相当し、第２給電プローブが高周波伝送線路１０の第２給電プローブに相当する。高周波伝送線路１０ｏ１，１０ｏ２，１０ｏ３においては、第３給電プローブが高周波伝送線路１０の第１給電プローブに相当し、第４給電プローブが高周波伝送線路１０の第２給電プローブに相当する。
【００４３】
移相分配器３０において、第１給電プローブ４１と入出力ポートＰｏｒｔ３０との間には、遅延回路は備えられていない。移相分配器３０において、第２給電プローブ４２と入出力ポートＰｏｒｔ３０との間には、９０°位相遅延回路３００が備えられている。９０°位相遅延回路３００は、入出力ポートＰｏｒｔ３０から入力され第１給電プローブ４１から出力される第１高周波信号の位相に対して、入出力ポートＰｏｒｔ３０から入力され第２給電プローブ４２から出力される第２高周波信号の位相が、９０°遅れる回路構成からなる。
【００４４】
このような構成では、入出力ポートＰｏｒｔ３０から高周波信号が入力される場合と、導波管２０から高周波信号が入力される場合において、次に示すように動作する。
【００４５】
（入出力ポートＰｏｒｔ３０側から高周波信号が入力される場合）
図３は本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送線路において移相分配器側から高周波信号が給電される場合の動作概念を示す図である。
【００４６】
入出力ポートＰｏｒｔ３０から入力された高周波信号は、第１給電プローブ４１と第２給電プローブ４２とに分配されて出力される。この際、第２給電プローブ４２に出力される第２高周波信号の電力レベルと、第１給電プローブ４１に出力される第１高周波信号の電力レベルは同じである。さらに、第２高周波信号の位相は、第１高周波信号の位相よりも９０°遅れる。
【００４７】
第１高周波信号は、導波管２０内を伝搬して第２給電プローブ４２の位置に達する。この位置での第１高周波信号の位相は、第１給電プローブ４１の位置での位相よりも９０°遅れる。ここで、導波管２０の管内波長λｇでシフトする高周波信号の位相量と、移相分配器３０の波長λｈでシフトする高周波信号の位相量は一致する。したがって、第２給電プローブ４２の位置に達した第１高周波信号の位相と、第２給電プローブ４２から出力される第２高周波信号の位相は、同位相となる。これにより、第１高周波信号と第２高周波信号とが強め合うように合成される。合成された高周波信号は、導波管２０内を、第２給電プローブ４２側の入出力ポートＰｏｒｔ２２側へ進行するように伝搬する。
【００４８】
一方、第１給電プローブ４１の位置での第２高周波信号と第１高周波信号の位相差は、９０°＋９０°＝１８０°遅れ、逆位相となる。したがって、第１給電プローブ４１側の入出力ポートＰｏｒｔ２１側へは高周波信号は伝搬されない。
【００４９】
（導波管２０側から高周波信号が高周波伝送線路１０に入力される場合）
（Ａ）導波管２０の第２給電プローブ４２側の入出力ポートＰｏｒｔ２２から高周波信号が入力される場合
図４は本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送線路において導波管から高周波信号が給電される場合の動作概念を示す図であり、第２給電プローブ４２側の入出力ポートＰｏｒｔ２２から高周波信号が入力される場合を示している。
【００５０】
導波管２０の入出力ポートＰｏｒｔ２２から入力された高周波信号は、一部が第２給電プローブ４２から移相分配器３０に出力される。さらに、第２給電プローブ４２を通過した高周波信号は、第１給電プローブ４１から移相分配器３０に出力される。ここで、第２給電プローブ４２から移相分配器３０に出力される第２高周波信号と、第１給電プローブ４１から移相分配器３０に出力される第１高周波信号とは、電力レベルが同じになるように、導波管２０に対して第１、第２給電プローブ４１，４２が配置されている。第１給電プローブ４１の位置での第１高周波信号の位相は、第２給電プローブ４２の位置での第２高周波信号の位相よりも９０°遅れる。
【００５１】
移相分配器３０に入力された第２高周波信号は、９０°位相遅延回路３００で、第１高周波信号よりもλｈ／４位相遅延されて、入出力ポートＰｏｒｔ３０に伝搬される。したがって、入出力ポートＰｏｒｔ３０では、第１高周波信号と第２高周波信号とが同位相になり、合成された高周波信号が入出力ポートＰｏｒｔ３０から出力される。
【００５２】
（Ｂ）導波管２０の第１給電プローブ４１側の入出力ポートＰｏｒｔ２１から高周波信号が入力される場合
図５は本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送線路において導波管から高周波信号が給電される場合の動作概念を示す図であり、第１給電プローブ４１側の入出力ポートＰｏｒｔ２１から高周波信号が入力される場合を示している。
【００５３】
導波管２０の入出力ポートＰｏｒｔ２１から入力された高周波信号は、一部が第１給電プローブ４１から移相分配器３０に出力される。さらに、第１給電プローブ４１を通過した高周波信号は、第２給電プローブ４２から移相分配器３０に出力される。ここで、第１給電プローブ４１から移相分配器３０に出力される第１高周波信号と、第２給電プローブ４２から移相分配器３０に出力される第２高周波信号とは、電力レベルが同じになるように、導波管２０に対して第１、第２給電プローブ４１，４２が配置されている。第２給電プローブ４２での第２高周波信号の位相は、第１給電プローブ４１での第１高周波信号の位相よりも９０°遅れる。
【００５４】
移相分配器３０に入力された第２高周波信号は、９０°位相遅延回路３００で、第１高周波信号よりも９０°位相遅延されて、入出力ポートＰｏｒｔ３０に伝搬される。したがって、入出力ポートＰｏｒｔ３０では、第１高周波信号と第２高周波信号との位相差が１８０°となって逆位相になる。これにより、入出力ポートＰｏｒｔ３０からは高周波信号が出力されない。
【００５５】
このような構成を用いた高周波伝送線路１０ｉ１，１０ｉ２，１０ｏ１，１０ｏ２，１０ｏ３を、上述のように配置することで、高周波分配器１は、次のように動作する。
【００５６】
入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１，Ｐｏｒｔ３０ｉ２から高周波信号が入力される。これらの高周波信号は同位相で入力される。入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１から入力された高周波信号は、第１給電プローブ４１ｉ１、第２給電プローブ４２ｉ１から導波管２０内に供給される。入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１から入力された高周波信号は、導波管２０を短絡終端２２方向に向かって伝搬し、第１給電プローブ４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ２に達する。
【００５７】
ここで、上述の図５の動作状態のように、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１から入力された高周波信号は、第１給電プローブ４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ２から入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２側には伝搬せず、導波管２０内を伝搬する。
【００５８】
入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２から入力された高周波信号は、第１給電プローブ４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ２から導波管２０内に供給される。入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２から入力された高周波信号は、導波管２０を短絡終端２２方向に向かって伝搬する。
【００５９】
したがって、第２給電プローブ４２ｉ２から短絡終端２２方向へは、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１からの高周波信号と入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２からの高周波信号とが合成されて伝搬される。この際、例えば、上述のように、第１給電プローブ４１ｉ１，４１ｉ２が管内波長λｇの整数倍の間隔で配置されており、第１給電プローブ４１ｉ１，４１ｉ２で同位相の高周波信号が給電されれば、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１からの高周波信号と入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２からの高周波信号とは同位相であり、互いに強め合うように合成されて、導波管２０を伝搬する。
【００６０】
これにより、二つの入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１，Ｐｏｒｔ３０ｉ２からそれぞれに入力された高周波信号は、合成されて導波管２０の所定方向（ここでは短絡終端２１側から短絡終端２２側に向かう方向）に伝搬される。
【００６１】
さらに、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１から入力された高周波信号は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２に出力されない。すなわち、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１，Ｐｏｒｔ３０ｉ２間において、高いアイソレーションを確保することができる。これにより、さらに低損失に、高周波信号の合成を行うことができる。
【００６２】
この際、第１、第２給電プローブ４１ｉ１，４２ｉ１の導波管２０に対する挿入量と、第１、第２給電プローブ４１ｉ２，４２ｉ２の導波管２０に対する挿入量とを適宜設定することで、所望の合成比で高周波信号を合成することができる。例えば、伝搬方向の上流側の第１、第２給電プローブ４１ｉ１，４２ｉ１の導波管２０に対する挿入量を、伝搬方向の下流側の第１、第２給電プローブ４１ｉ２，４２ｉ２の導波管２０に対する挿入量よりも大きくする。言い換えれば、伝搬方向の下流側の第１、第２給電プローブ４１ｉ２，４２ｉ２の導波管２０に対する挿入量を、伝搬方向の上流側の第１、第２給電プローブ４１ｉ１，４２ｉ１の導波管２０に対する挿入量よりも小さくする。これにより、所望の合成比で高周波信号を合成することができるとともに、伝搬損失をさらに抑制することができる。
【００６３】
なお、上述の説明では、第１、第２給電プローブ４１ｉ２，４２ｉ２の導波管２０内への挿入量によって結合量を調整する例を示したが、高周波信号の伝搬方向に沿った導波管２０への第１、第２給電プローブ４１ｉ２，４２ｉ２の挿入位置によっても、結合量を調整することができる。
【００６４】
合成された高周波信号は、第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１の順に達する。第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１から取り出される高周波信号は、上述の図４の場合に相当する（第４給電プローブ４２ｏ１が第２給電プローブ４２に相当し、第３給電プローブ４１ｏ１が第１給電プローブ４１に相当する。）。したがって、第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１から取り出される高周波信号は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ１に出力される。ここで、第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１の導波管２０に対する結合量を調整することで、高周波信号の一部を入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ１から出力することができる。なお、結合量は、導波管２０に対する第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１の挿入量や、導波管２０の伝搬方向に対する第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１の挿入位置によって調整することができる。
【００６５】
第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１の位置を通過した高周波信号は、第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２の順に達する。第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２から取り出される高周波信号は、上述の図４の場合に相当する（第４給電プローブ４２ｏ２が第２給電プローブ４２に相当し、第３給電プローブ４１ｏ２が第１給電プローブ４１に相当する。）。したがって、第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２から取り出される高周波信号は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ２に出力される。ここで、第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２の導波管２０に対する結合度を調整することで、高周波信号の一部を入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ２から出力することができる。なお、結合度は、導波管２０に対する第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２の挿入量や、導波管２０の伝搬方向に対する第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２の挿入位置によって調整することができる。
【００６６】
第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２の位置を通過した高周波信号は、第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３の順に達する。第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３から取り出される高周波信号は、上述の図４の場合に相当する（第４給電プローブ４２ｏ３が第２給電プローブ４２に相当し、第３給電プローブ４１ｏ３が第１給電プローブ４１に相当する。）。したがって、第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３から取り出される高周波信号は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ３に出力される。ここで、第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３の導波管２０に対する結合度を調整することで、高周波信号の一部を入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ３から出力することができる。なお、結合度は、導波管２０に対する第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３の挿入量や、導波管２０の伝搬方向に対する第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３の挿入位置によって調整することができる。
【００６７】
このように本実施形態の構成を用いれば、導波管２０を伝搬する高周波信号を、導波管２０とは異なる伝送線路に形成された複数の入出力ポートに分配して出力することができる。
【００６８】
なお、ここで、第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１の導波管２０に対する結合度、第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２の導波管２０に対する結合度、第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３の導波管２０に対する結合度の比を適宜調整することで、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ１，Ｐｏｒｔ３０ｏ２，Ｐｏｒｔ３０ｏ３に対して、等分配に高周波信号を出力することができる。
【００６９】
例えば、第４、第３給電プローブ４２ｏ１，４１ｏ１の導波管２０に対する挿入位置、第４、第３給電プローブ４２ｏ２，４１ｏ２の導波管２０に対する挿入位置、第４、第３給電プローブ４２ｏ３，４１ｏ３の導波管２０に対する挿入位置の電界強度が同じになるように各給電プローブが設置されている場合、各給電プローブの挿入量を次に示すように設定する。第４、第３給電プローブ４２ｏ１，４１ｏ１の導波管２０に対する挿入量よりも、より下流側の第４、第３給電プローブ４２ｏ２，４１ｏ２の導波管２０に対する挿入量を大きくする。第４、第３給電プローブ４２ｏ２，４１ｏ２の導波管２０に対する挿入量よりも、より下流側の第４、第３給電プローブ４２ｏ３，４１ｏ３の導波管２０に対する挿入量を大きくする。そして、各挿入量の比を、結合比に応じて設定する。これにより、等分配による高周波信号の分配出力が実現できる。
【００７０】
なお、上述の高周波伝送線路１０は、具体的に次に示す構成により実現できる。本実施形態では、移相分配器を９０°ハイブリッド線路で実現する場合を示す。図６は、本発明の実施形態に係る高周波伝送線路部分のブロック図である。図７は、本発明の実施形態に係る高周波伝送線路部分の外観斜視図である。
【００７１】
図７に示すように、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。なお、図示しないが、管状導体２００の伸長方向の両端には、導体壁が形成されている。導体壁は、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、この両端の導体壁の位置が導波管２０の短絡終端２１，２２となる。
【００７２】
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。
【００７３】
第１給電プローブ４１の一方端は、導波管２０の管内に挿入されており、第１給電プローブ４１の他方端は、９０°ハイブリッド線路３０Ｈの第１端子Ｐｈ３１（具体的な構造は後述する。）に接続されている。第２給電プローブ４２の一方端は、導波管２０の管内に挿入されており、第２給電プローブ４２の他方端は、９０°ハイブリッド線路３０Ｈの第２端子Ｐｈ３２（具体的な構造は後述する。）に接続されている。
【００７４】
９０°ハイブリッド線路３０Ｈ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３０Ｈ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。第３端子Ｐｈ３３は入出力ポートＰｏｒｔ３０に接続している。
【００７５】
より具体的には、９０°ハイブリッド線路３０Ｈは、図７に示すような構造からなる。
【００７６】
９０°ハイブリッド線路３０Ｈ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３１０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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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（等電気長）である。
【００８０】
マイクロストリップライン３１２，３１３の接続点は、第４端子Ｐｈ３４に相当する。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の長さは、マイクロストリップライン３１１，３１２，３１３，３１４と比較して極短く、波長λｈに対して位相シフトが無視できるほど短いか、同じ（等電気長）であるとよい。
【００８１】
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３０Ｈ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３０Ｈ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。これにより、高周波分配器１を小型化に形成することができる。
【００８２】
なお、上述の実施形態では、９０°ハイブリッド線路３０Ｈを、マイクロストリップ線路で実現する場合を示したが、マイクロストリップ線路以外で導波管と異なる分布定数回路によっても実現することができる。さらには、集中定数素子の回路によって、９０°ハイブリッド回路を実現することもできる。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る高周波分配器について、図を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る高周波分配器のブロック図である。本実施形態の高周波分配器１Ａは、第１の実施形態に示した高周波分配器１に対して、導波管２０Ａの構造が異なる。したがって、第１の実施形態に示した高周波分配器１と異なる箇所のみを具体的に説明する。
【００８４】
導波管２０Ａは、一方向に伸長する形状の第１部分導波管２１１、第２部分導波管２１２、湾曲部２２０を備える。湾曲部２２０は、第１部分導波管２１１、第２部分導波管２１２と同様の管状導体からなり、一方の開口端と他方の開口端とが、同じ方向に向くように、３６０°湾曲する形状からなる。
【００８５】
第１部分導波管２１１の一方端は短絡終端２１であり、他方端は湾曲部２２０の一方の開口端に接続している。第２部分導波管２１２の一方端は湾曲部２２０の他方の開口端に接続しており、他方端は短絡終端２２である。第１部分導波管２１１と第２部分導波管２１２は、伸長方向が平行になるように配置されており、互いの対向する導体壁が共通化されている。
【００８６】
合成区間側となる第１給電プローブ４１ｉ１、第２給電プローブ４２ｉ１、第１給電プローブ４１ｉ２、第２給電プローブ４２ｉ２は、第１部分導波管２１１に挿入されている。分配側となる第４給電プローブ４２ｏ１、第３給電プローブ４１ｏ１、第４給電プローブ４２ｏ２、第３給電プローブ４１ｏ２、第４給電プローブ４２ｏ３、第３給電プローブ４１ｏ３は、第２部分導波管２１２に接続されている。
【００８７】
合成区間側の給電プローブ群と、分配側の給電プローブ群は、導波管２０Ａを挟むように配置されている。
【００８８】
このような構成とすることで、導波管２０Ａが湾曲して折り返される構造であるので、第１の実施形態に示した高周波分配器１と比較して、一方向の長さを大幅に短くすることができる。これにより、設置状況によって省スペース化が可能になる。また、合成区間側の移相分配器３０ｉ１，３０ｉ２と、分配区間側の複数の移相分配器３０ｏ１，３０ｏ２，３０ｏ３とが、導波管２０Ａを挟んで、離間して配置される。したがって、合成区間側の移相分配器３０ｉ１，３０ｉ２と、分配区間側の複数の移相分配器３０ｏ１，３０ｏ２，３０ｏ３とのアイソレーションを高くできる。
【００８９】
このような高周波分配器１Ａは、次に示すような多段増幅器に利用できる。図９は、本発明の第２の実施形態に係る高周波分配器を用いた多段増幅器の回路ブロック図である。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る多段増幅器の等価回路図である。
【００９０】
多段増幅器２は、上述の構成からなる高周波分配器１Ａ、高周波増幅器Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３を備える。高周波増幅器Ａ１１の出力端は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１に接続されている。高周波増幅器Ａ１２の出力端は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ２に接続されている。高周波増幅器Ａ２１の出力端は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ１に接続されている。高周波増幅器Ａ２２の出力端は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ２に接続されている。高周波増幅器Ａ２３の出力端は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ３に接続されている。
【００９１】
高周波増幅器Ａ１１，Ａ１２で増幅された高周波信号は、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｉ１，Ｐｏｒｔ３０ｉ２から入力されて、高周波分配器１Ａで合成される。合成された高周波信号は分配されて、入出力ポートＰｏｒｔ３０ｏ１，Ｐｏｒｔ３０ｏ２，Ｐｏｒｔ３０ｏ３から出力され、高周波増幅器Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３に入力される。高周波増幅器Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３は、入力された各高周波信号を増幅して出力する。
【００９２】
このように、本実施形態の構成を用いることで、所望の合成比分配比で高周波信号を合成分配しながら増幅することができる。すなわち、従来の複数の入出力ポートを持つ分配結合器では、ポート間のアイソレーションを確保するために、入力ポート数と出力ポート数が整数倍の関係にならなければならないという制約があった。しかしながら、本実施形態の構成を用いることで、入力ポート数と出力ポート数をそれぞれ任意に設定することが可能になり、例えば、従来構成では容易に構成することができなかった２入力３出力等の整数比にならない分配結合器も、容易に構成することができる。
【００９３】
なお、上述の各実施形態では、合成区間側の高周波伝送線路数が二個で、分配区間側の高周波伝送線路数が三個の場合を示したが、これらの数は適宜設定することができる。これにより、所望の出力電力に増幅する多段増幅器を容易に実現することができる。
【００９４】
また、上述の第２の実施形態では、３６０°湾曲する導波管の場合を示したが、湾曲する角度は、これに限らず、必要とする仕様に応じて適宜設定すればよい。また、第２の実施形態では、合成区間側の回路と分配区間側の回路とを導波管を介して離間する構成を示したが、導波管の同じ側に、合成区間側の回路と分配区間側の回路とを混在することもできる。
【００９５】
また、上述の多段増幅器は、二段の場合を示したが、同様の構成を三段以上つなげてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１，１Ａ：高周波分配器、
２：多段増幅器、
１０，１０ｉ１，１０ｉ２，１０ｏ１，１０ｏ２，１０ｏ３：高周波伝送線路、
２０，２０Ａ：導波管、
２１，２２：短絡終端
３０，３０ｉ１，３０ｉ２，３０ｏ１，３０ｏ２，３０ｏ３：移相分配器、
３０Ｈ：９０°ハイブリッド線路、
４１ｉ１，４１ｉ２：第１給電プローブ、
４２ｉ１，４２ｉ２：第２給電プローブ、
２００：管状導体、
２１１：第１部分導波管、
２１２：第２部分導波管、
２２０：湾曲部、
３００：９０°位相遅延回路、
３１０：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、
Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２，Ａ２３：高周波増幅器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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