(57)【要約】【課題】電力損失を低減し、電力合成を高効率に行うこと。【解決手段】複数の入力ポート１〜４から個別に入力される複数の高周波電力を同相で合成して出力ポートから出力する電力合成器であって、複数の高周波電力を２入力毎に合成する複数の入力側トランスＴ１，Ｔ２と、複数の入力側トランスＴ１，Ｔ２の各出力を１次側に接続し、２次側を出力ポートに直列接続して、合成とインピーダンス変換とを同時に行う複数の出力側トランスＴ４，Ｔ５とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力ポートから個別に入力される複数の高周波電力を同相で合成して出力ポートから出力する電力合成器であって、
前記複数の高周波電力を２入力毎に合成する複数の入力側トランスと、
前記複数の入力側トランスの各出力を１次側に接続し、２次側を前記出力ポートに直列接続して、合成とインピーダンス変換とを同時に行う複数の出力側トランスと
を具備することを特徴とする電力合成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、電力増幅器出力を合成する電力合成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等に用いられるマイクロ波帯の高周波電力を分配又は合成する電力分配合成器として、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。この電力分配合成器は、電力合成器として用いられるときは、例えば、複数の電力増幅器から出力される信号がそれぞれ入力され、これらの電力を合成して出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような電力分配合成器を電力合成器として用いる際の問題点として、先ず電流合成による電力損失が大きいことが挙げられる。また、もう一つの問題点として、浮遊容量、浮遊インダクタンスがある。高周波回路においては、伝送線や回路素子によって浮遊容量や浮遊インダクタンスが生じ、回路インピーダンスに影響を与える。
【０００５】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、電力損失を低減し、電力合成を高効率に行うことが可能な電力合成器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様は、複数の入力ポートから個別に入力される複数の高周波電力を同相で合成して出力ポートから出力する電力合成器であって、前記複数の高周波電力を２入力毎に合成する複数の入力側トランスと、前記複数の入力側トランスの各出力を１次側に接続し、２次側を前記出力ポートに直列接続して、合成とインピーダンス変換とを同時に行う複数の出力側トランスとを具備する電力合成器を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
すなわちこの発明によれば、電力損失を低減し、電力合成を高効率に行うことが可能な電力合成器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る電力合成器の一実施形態を示す回路構成図。
【図２】図１の回路の動作説明図。
【図３】従来の電力合成器の一例を示す回路構成図。
【図４】図３の回路の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照してこの発明に係る実施の形態を詳細に説明する。  
図１は、本発明の電力合成器に係る一実施形態を示す回路構成図である。図１において、各入力ポート１〜４から入力された高周波電力信号は、２入力毎に入力側のトランスＴ１、Ｔ２によってそれぞれ同相で電流合成され出力される。トランスＴ１、Ｔ２で合成された信号は、トランスＴ３からトランスＴ４、Ｔ５の１次側にそれぞれ分配される。出力側のトランスＴ４、Ｔ５は、２次側が直列接続され、上記分配された信号の合成とインピーダンス変換とを同時に行う。
【００１０】
例えば、入力ポート１〜４及び出力ポートのインピーダンスを全て５０Ωとすると、各入力ポート１〜４から入力された電力がＴ１〜Ｔ５によって合成され出力ポートから出力される。また、このときアンバランス吸収抵抗Ｒ１、Ｒ２を１００Ω、Ｒ３を５０Ωに選択することで、入力ポート１〜４の電力にばらつきがある場合においても、入力ポート１〜４から見たインピーダンスは全て５０Ωとなり、各入力ポート１〜４間でアイソレーションが取れる。例えば入力ポート１の電力が０となった場合、入力ポート２からの電流の１／２がＲ１を通してトランスＴ１に流れるため、Ｔ１の入力電流は平衡となる。また、トランスＴ３の入力電流はトランスＴ２の出力電流の１／４がＲ３を通してＴ１の出力電流に加算されてトランスＴ３へ流れるため、トランスＴ１、Ｔ２と同様に入力電流の平衡が取れる。
【００１１】
図２に本回路の動作説明図を示す。全ての入力ポート１〜４のインピーダンスをＺ、電流をＩとすると、図２の（ａ）〜（ｄ）点のインピーダンスＺ及び電流Ｉは、以下のようになる。
（ａ）…Ｚ／２、２Ｉ  
（ｂ）…Ｚ／２、２Ｉ  
（ｃ）…Ｚ／２、２Ｉ  
（ｄ）…Ｚ／２、２Ｉ
つまり、トランスＴ３の出力が合成されていないため、図２の（ｃ）、（ｄ）点でのインピーダンスＺはＺ／２、電流は２Ｉのままである。ここで、Ｔ４、Ｔ５のインピーダンス比をそれぞれ１：１とすると、各トランス１次側のインピーダンスＺ／２が２次側において直列に接続され、出力のインピーダンスは入力と同じＺとなる。また、上述したように、入力ポート１〜４から見ると、各入力ポート１〜４間のアイソレーションを取ることも可能である。
【００１２】
ここで、比較のために、図３に従来の電力合成器の一例を示す。従来回路では、各入力ポート１〜４からトランスＴ３までの構成は図１の回路と同様であるが、トランスＴ３によって電流合成された後、トランスＴ４によってインピーダンス変換を行っている。
【００１３】
図４に、この従来回路の動作説明図を示す。図４において、各入力ポート１〜４のインピーダンスをＺ、電流をＩとすると、図の（ａ）〜（ｃ）点のインピーダンスＺと電流Ｉは、以下のようになる。
（ａ）…Ｚ／２、２Ｉ  
（ｂ）…Ｚ／２、２Ｉ  
（ｃ）…Ｚ／４、４Ｉ
この合成方式の問題点として、この図３を例に取ると、まず電流合成による電力損失が大きいことが挙げられる。特に（ｃ）点においてはＴ３〜Ｔ４間には各入力ポート１〜４の４倍の電流が流れるため、Ｔ３〜Ｔ４間の伝送ロスが大きくなってしまう。そのため伝送線を太くしなければならず、またＴ４自体も大きな素子が必要となる。
【００１４】
もう一つの問題点として、浮遊容量、浮遊インダクタンスがある。高周波回路においては、伝送線や回路素子によって浮遊容量や浮遊インダクタンスが生じ、回路インピーダンスに影響を与える。これは複素インピーダンスにおける虚数成分に相当する。この虚数成分は、インピーダンスの高い例えば図２の入力ポート等に存在する場合はさほど影響が無いが、（ｃ）点の様にインピーダンスが低くなった部分に存在するものは、入力ポート１〜４及び出力ポートから見ると値が４倍となってしまうため、入出力のインピーダンスに大きな影響を与えてしまう。
【００１５】
これに対し、本実施形態では、従来、入力インピーダンスＺに対して出力インピーダンスがＺ／４となっていたものを、出力インピーダンスをＺ／２とするため、出力側トランスを２段接続している。上記図１において、各入力ポート１〜４からトランスＴ３までの構成は、図３の従来回路と同じであるが、破線で囲んだ部分が従来と異なる。従来回路ではトランスＴ３によって電流合成された後、Ｔ４によってインピーダンス変換を行っているが、本実施形態の回路ではトランスＴ３の出力で合成は行わず、出力側のトランスＴ４、Ｔ５によって合成とインピーダンス変換を同時に行うインピーダンス（電圧）合成の構成となっている。
【００１６】
すなわち、本実施形態によれば、従来と比べて回路のインピーダンスを大きく下げずに電力合成を高効率に行うことができる。例えば、インピーダンスが１／２になると流れる電流は２倍になるが、電力損失は４倍となるため、図４の従来回路と図２の本実施形態の回路を比べた場合、Ｔ３〜Ｔ４（Ｔ５）間の電力損失は従来の１／４となるため、伝送線やＴ４（Ｔ５）に小さな素子を使用することが可能となる。また、従来よりも回路インピーダンスが下がらないことで、Ｔ３〜Ｔ４間で生じる複素インピーダンスの虚数成分による影響も少なくすることができ、入出力ポートの整合調整も容易となる。
【００１７】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００１８】
１，２，３，４…入力ポート、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…トランス、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…アンバランス吸収抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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