(57)【要約】  送電線路バランは、長手通路を有する伝導性スリーブを覆って同心に位置付けられる長手通路を有する管状フェライトを含む。同軸給電線の端部は、スリーブの長手通路内に位置付けられ、スリーブは、その基端部で、同軸ケーブルの遮蔽体に接地される。スリーブは、バラン中にフェライトを使用することによって引き起こされる寄生線路の効果を緩衝する。
2009538047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線路と、
該送電線路について位置付けられる遮蔽体と、
フェライトと、
該フェライト内に位置付けられる伝導性スリーブとの組み合わせを含み、
該伝導性スリーブは、前記送電線路について位置付けられ、前記遮蔽体に短絡される、
バラン。
【請求項２】
前記フェライトは、長手通路を有する管状フェライトを含み、前記伝導性スリーブは、前記長手通路内に位置付けられる、請求項１に記載のバラン。
【請求項３】
前記管状フェライトの前記長手通路及び前記伝導性スリーブは、円形の円筒構造を構成する、請求項２に記載のバラン。
【請求項４】
前記管状フェライトは、約４０の透磁率又は約０．１０５インチの壁厚の少なくとも１つを含む、請求項３に記載のバラン。
【請求項５】
平衡負荷を送電線路の不平衡給電と整合するための方法であって、
寄生線路を形成するために、フェライトを前記送電線路に結合するステップと、
前記フェライトを前記送電線路に結合することによって形成される前記寄生線路を緩衝するために、伝導性スリーブを前記フェライトに結合するステップとを含む、
方法。
【請求項６】
前記フェライト及び前記伝導性スリーブは、４分の１波長を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記フェライトを取り囲む前記伝導性スリーブは、低周波数でフェライトの効果を絶縁し、それによって、損失を減少し、且つ、ＶＳＷＲを向上する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記送電線路は、変成器として機能する、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記送電線路は、スプリッタとして機能する、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記送電線路は、コンバイナとして機能する、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、伝送線路変成器に関する。より具体的には、この発明は、広帯域送電線路バランに関する。
【背景技術】
【０００２】
その短縮形によって「バラン」(“balun”)とも呼ばれる平衡不平衡変成器は、従来的な変成器の場合におけるような磁束鎖交数による代わりに、伝送線路モードによって、エネルギを入力から出力へ伝送する分離型変成器と同一の特性を本質的に提供する。
【０００３】
バランは、接地源が、非接地負荷又は中間地点が接地された均衡負荷を駆動することを可能にする。さらに、バランは信号の位相反転を可能にする。さらに、もし正信号がその入力に適用されるならば、正出力リード線は接地され得る。もし回帰電流が遮蔽体内を流れることを強制されるならば、伝送線路からの放射場はない。何故ならば、線路の外側地点から、両方の電流が線路の中心に配置され、互いに相殺し合うからである。しかしながら、場は、中心導体と遮蔽体との間に依然として存在する。
【０００４】
バズーカバランとしても既知の伝導性スリーブの形態のバランが、平衡アンテナを不平衡同軸給電線と整合するために一般的に使用される。従来技術のバズーカバランが、７５Ωケーブル１４の端部１６の上に位置付けられ、且つ、その内側導体２６のその給電地点２４で開路(open circuit)を反射するよう、その近位端でのみケーブル１４の遮蔽体１８（即ち、その不平衡線路２０）に短絡される、４分の１波長の長さの伝導性スリーブを含むものとして、図１中に示されている。負荷Ｚを構成する平衡線路２８は、図示されるように、半波長ダイポールアンテナ３０を含み得る。伝導性スリーブ１２は、既存の外側プラスチックマントル３２の周りに緊密に適合し得る。
【０００５】
特に、遮蔽体１８に短絡されるバズーカバランのスリーブ１２は、第二同軸伝送線路を形成する（即ち、スリーブは、新しい線路の「遮蔽体」であり、元の「遮蔽体」は、内側導体である）。理論的には、完全な無損失４分の１波伝送線路が、４分の１波の長さの周波数で無限インピーダンスを示す。しかしながら、実際には、ケーブルの既存の外側プラスチックマントルの上にだけ緊密に位置付けられる小さな直径のスリーブを誘電性スペーサとして使用することは、低いインピーダンスを示す。対称的に、同軸ケーブルの上に据え付けられる誘電性管状シリンダを使用することによって、著しくより大きなインピーダンスを得ることができ、次に、より大きな直径のスリーブが同軸ケーブルに据え付けられる。より大きな直径のスリーブを示す代表的な特許は、米国特許第４，７３７，７９７号を含む。米国特許第６，５５２，６８９号は、さらに修正されたバランを開示しており、そこでは、同一直径の伝導性スリーブ及び誘電性シリンダが積み重ねられ、次に、より大きな直径の外側誘電性シリンダ内に位置付けられる。
【０００６】
帯域幅のより低い周波数端部及びインピーダンスは、スリーブの代わりにフェライトを利用するバランの使用を通じて増大され得る。フェライトを使用しないならば、接地への遮蔽体のインピーダンスは、低い周波数端部を制限する。
【０００７】
フェライトビードを利用する従来技術のフェライトバランは、周波数帯域に亘って高いインピーダンスを維持するよう給電地点に近接してケーブルの上に位置付けられる複数のフェライトビードから成る。例えば、米国特許第４，９６２，３５９号を参照。他の従来技術のフェライトバランは、フェライトスリーブを利用する。例えば、米国特許第４，７１９，６９９号を参照。最後に、さらに他のフェライトバランは、八木アンテナのフレームに組み込まれる。例えば、米国特許第４，０２８，７０９号を参照。
【０００８】
残念なことに、フェライトバランを使用するとき、寄生線路が遮蔽体によって接地に形成される。高周波数でフェライトを利用することの寄生効果は、十分に文書化されている。米国特許第５，２９６，８２３号は、そのような寄生効果を認識し、寄生モード抑制のための特殊なプリント回路及び遮蔽構造を教示している。具体的には、その図１１中に例証されているように、１つの遮蔽構造は、拡大された遮蔽管状の単一の接地導体内に、２つの導体伝送線路を含む中央通路を有するフェライトコアと単一の導体伝送線路を含む中央通路を有する誘電体とを並列位置決めすることを含む。その教示によれば、遮蔽構造は単一エネルギを閉じ込め、他の外側の回路及び構造への結合を防止する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
低い周波数でフェライトの効果からバランを絶縁し、損失を著しく減少し、且つ、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）を著しく向上する、改良されたバランの必要が現存する。
【００１０】
本発明の目的は、インピーダンス及び帯域幅のより低い周波数端部を増大するためにフェライトを利用するバランを提供すると同時に、低周波数でのフェライトの寄生効果からバランを絶縁し、それによって、損失を著しく減少し、ＶＳＷＲを著しく改良することである。
【００１１】
前述は、本発明の関連目的の一部の概略を述べたものである。これらの目的は、意図される発明のより顕著な機能及び用途の一部を例証しているに過ぎないと解釈されるべきである。多くの他の有益な結果が、開示の発明を異なる方法で適用することによって、或いは、開示の範囲内で本発明を変更することによって取得され得る。従って、本発明の他の目的及びより完全な理解は、付属の図面を参照することによって、請求項によって定められる本発明の範囲に加えて本発明の要約及び好適実施態様の詳細な記載を参照することによって取得され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明を要約する目的のために、本発明は、広帯域コンバイナ、スプリッタ、及び、変成器用の送電線路バランを含む。一般的に、本発明のバランは、長手通路を有する管状フェライトを含む。伝導性スリーブが、管状フェライトの通路内に同心に位置付けられる。伝導性スリーブを包含する管状フェライトの長さ及び伝導性スリーブの長さは、双方とも、好ましくは、波長の４分の１である。送電線路の末端部は、伝導性スリーブ内に位置付けられ、スリーブは、その基端部で、同軸ケーブルの遮蔽体に接地される。結果として得られる組立体は、同軸ケーブル、並びに、同軸ケーブルの基端部で互いに同心に位置付けられる伝導性スリーブ及び管状フェライトを含む。
【００１３】
より具体的には、本発明のバランは、その周りに伝導性スリーブを備えた同軸ケーブルと、伝導性スリーブを覆うフェライトスリーブとを含む。スリーブは、絶縁材料によって分離される。伝導性スリーブは、一端部で、送電線路に接続される。
【００１４】
本発明の着想を試すために、以下に示されるデータ中に示されるように、本発明の実施は、背面接続された２つの５０オーム不平衡と５０オーム平衡ユニットを含むものとして構成された。試験実施は、背面組立体の入力及び出力で直列に接続された２５オーム半硬質０．０７直径の同軸ケーブルを使用した。伝導性スリーブは、ｘｘｘの内径を備える半硬質５０オーム同軸ケーブルの外側の遮蔽体上に位置付けられた。ｘｘｘの内径及びｘｘｘの外径を備える４０のｕを備える２つのフェライトコアが、遮蔽体を覆って配置された。
【００１５】
もし同軸ケーブルの長さが半波長の長さであるならば、電源端部での短絡が負荷端部に現れ、バラン動作を破壊するであろうことが付記される。従って、バランの長さは、通常、半波長の長さより下であるべきである。しかしながら、不利に、この要求は、可能な低周波数応答を大幅に制限する。よって、低周波数動作を拡張するために、本発明に従ったフェライトが同軸ケーブルの周りに使用された。
【００１６】
本発明に従ったフェライトの使用は、同軸ケーブルよりも電気的に長い寄生線路をもたらす。何故ならば、寄生線路のための伝送媒体は、高い等時性及び誘電定数を有する磁性材料を通じるからである。本発明の伝導性スリーブの使用は、この効果を著しく減少させる。
【００１７】
さらなる試験は、もし本発明のスリーブが利用されないならば、その応答における大きな下降を被ることを示したことが付記される。スリーブのない組立体の応答における大きな下降は、同軸ケーブルの遮蔽体及び寄生線路用の媒体の一部としてフェライトコアを使用する接地によって形成される寄生線路に起因すると考えられる。本発明のスリーブを使用しない代表的なＶＳＷＲが、図２中に示されている。
【００１８】
要約すれば、本発明によれば、管状フェライトを取り囲む伝導性スリーブの使用は、低周波数でフェライトの効果からバランを絶縁し、それによって、損失を著しく減少し、且つ、ＶＳＷＲを著しく向上する。それ故に従来技術のフェライトバランに関連する不利点の多くは克服される。
【００１９】
前述は、技術に対する本寄与がより十分に理解され得るよう、以下の発明の詳細な記載がより良好に理解されるために、本発明のより関係のある重要な機能を幾分広く略述している。本発明の追加的な機能は以下に記載され、本発明の請求項の主題を形成する。開示される着想及び具体的な実施態様は、本発明の同一の目的を実施するために他の回路及び組立体を変更し或いは設計するための基礎として直ちに利用され得ることが、当業者によって理解されよう。そのような均等な回路及び組立体は、付属の請求項中に示されるような本発明の精神及び範囲から逸脱しないことも、当業者によって理解されよう。
【００２０】
本発明の本質及び目的のさらに完全な理解のために、付属の図面と関連して挙げられる好適実施態様の以下の詳細な説明が参照されなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
類似の参照符号は、図面の幾つかの図を通じて、類似の部分を指す。
【００２２】
図３を参照すると、本発明のバラン５０の好適実施態様は、長手通路５８を有する伝導性スリーブ５６を覆って同心に位置付けられた長手通路５４を有する管状フェライト５２を含む。伝導性スリーブ５６の基端部６０は、好ましくは、内向きに折り返されている。好ましくは、管状フェライト５２及び伝導性スリーブ５６は、それらのそれぞれの通路５４及び５６に沿って、円形の円筒構造を含む。
【００２３】
１つの用途において、本発明のバラン５０は、ケーブルの内側導体２６のその給電地点２４で開路を反射(reflect)するよう、７５Ωケーブル１４の端部１６、及び、例えば、はんだ付けによって、その基端部６０でのみケーブルの遮蔽体１８（即ち、不平衡線路２０）に短絡される伝導性スリーブ５６を覆って結合されることが意図されている。
【００２４】
結合される伝導性スリーブ５６は、同軸ケーブル１４の遮蔽体１８から寄生線路を形成する。スリーブ１８に結合される管状フェライト５２は、スリーブ５６と接地との間に追加的な寄生線路を形成する。その媒体としてフェライト５２を使用する寄生線路の効果は、スリーブ５６によって緩衝される。スリーブ５６及び遮蔽体１８によって形成される寄生線路が４分の１波長であるとき、不平衡線路２０とスリーブ５６の端部との間のインピーダンスは極めて高く、それによって、スリーブの端部から接地へのインピーダンスの影響を減少する。
【００２５】
伝導性スリーブ５６の長手通路５８は、ケーブル１４の既存の外側プラスチックマントル３２の周りに緊密に適合されるよう寸法取られ得る。代替的に、マントル３２は取り除かれ得るし、伝導性スリーブ５６の長手通路５８は、ケーブル１４の遮蔽体１８の周りに緊密に適合するよう寸法取られ得る。さらに代替的に、伝導性スリーブ５６の長手通路５８及び管状フェライト５３の直径がそれぞれ増大された状態で、マントル３２は、より厚い誘電性スペーサによって置換され或いは補完され得る。
【００２６】
管状フェライト５２は、その長手通路５４が伝導性スリーブ５６の周りに緊密に適合するよう寸法取られ得る。代替的に、それ自体が誘電性スペーサで充填され得るよう、管状フェライト５３の長手通路と伝導性スリーブとの間に空間を形成するために、管状フェライト５３の長手通路５４の直径は、伝導性スリーブ５６の外径よりも大きくあり得る。
【００２７】
フェライト５２の壁厚、その浸透率、及び、フェライト５２との間の空間は、バランの性能を最適化するよう選択されるべきである。以下の表は、実際の試作品の実施例を示す。
【表１】
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【００２８】
本発明のバラン５０は、負荷Ｚのための平衡／不平衡変成器として機能するよう主として意図されている。例えば、バランの負荷Ｚを構成する平衡線路２８は、図３に示されるように、半波長ダイポールアンテナ３０を含み得る。代替的に、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、バラン５０は、スプリッタ(splitter)又はコンバイナ(combiner)として構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】スリーブを利用する従来技術のバズーカバランを示す縦断面図である。
【図２】典型的な従来技術のフェライトバランのＶＳＷＲを示すプロット図である。
【図３】同軸給電線の終端部の上に据え付けられる管状フェライトを取り囲む伝導性スリーブを利用する本発明に従ったバランを示す縦断面図である。
【図４】図３のバランのＶＳＷＲを示すプロット図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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