(57)【要約】【課題】広い周波数帯域にわたって、分配位相差をほぼ１８０°に維持するとともに、分配振幅差を低減することができる逆相分配回路を得る。【解決手段】入力端子１と第１出力端子２との間に接続され、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の電気長を有する第１伝送線路４と、入力端子１と第２出力端子３との間に接続され、中心周波数において３／４波長の電気長を有する第２伝送線路５と、第１出力端子２と第２出力端子３との間に接続され、中心周波数において１／２波長の電気長を有する第３伝送線路６とを備え、第１伝送線路４および第２伝送線路５の特性インピーダンスを互いに等しい値とし、第３伝送線路６の特性インピーダンスを、第１伝送線路４および第２伝送線路５の特性インピーダンスよりも小さな値とする。【選択図】図１
2011035706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に入力された高周波信号を分配して、第１出力端子および第２出力端子から互いに逆相で出力する逆相分配回路であって、
前記入力端子と前記第１出力端子との間に接続され、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の電気長を有する第１伝送線路と、
前記入力端子と前記第２出力端子との間に接続され、前記中心周波数において３／４波長の電気長を有する第２伝送線路と、
前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に接続され、前記中心周波数において１／２波長の電気長を有する第３伝送線路と、を備え、
前記第１伝送線路および前記第２伝送線路の特性インピーダンスを互いに等しい値とし、前記第３伝送線路の特性インピーダンスを、前記第１伝送線路および前記第２伝送線路の特性インピーダンスよりも小さな値とする
ことを特徴とする逆相分配回路。
【請求項２】
前記第３伝送線路の特性インピーダンスを、前記第１伝送線路および前記第２伝送線路の特性インピーダンスのほぼ半分の値とする
ことを特徴とする請求項１に記載の逆相分配回路。
【請求項３】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面に形成されたストリップ導体と、
前記誘電体基板の裏面に形成された接地導体と、を有し、
前記第１伝送線路、前記第２伝送線路および前記第３伝送線路を、それぞれ前記ストリップ導体および前記接地導体からなるマイクロストリップ線路により構成し、
前記誘電体基板の端部に、前記入力端子、前記第１出力端子および前記第２出力端子を配設する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の逆相分配回路。
【請求項４】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の内部に形成されたストリップ導体と、
前記誘電体基板の表面および裏面に形成された接地導体と、を有し、
前記第１伝送線路、前記第２伝送線路および前記第３伝送線路を、それぞれ前記ストリップ導体および前記接地導体からなるストリップ線路により構成し、
前記誘電体基板の端部に、前記入力端子、前記第１出力端子および前記第２出力端子を配設する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の逆相分配回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波帯やミリ波帯で使用される逆相分配回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の逆相分配回路は、入力端子と第１出力端子との間に接続された第１伝送線路と、入力端子と第２出力端子との間に接続された第２伝送線路と、第１出力端子と第２出力端子との間に接続された第３伝送線路とを備え、入力端子に入力された高周波信号を分配して、第１出力端子および第２出力端子から互いに逆相で出力している。
【０００３】
ここで、第１伝送線路、第２伝送線路および第３伝送線路は、所定の周波数帯域の中心周波数において、それぞれほぼ１／４波長、３／４波長および１／２波長の電気長を有している。また、第１伝送線路、第２伝送線路および第３伝送線路の特性インピーダンスは、互いに等しい値に設定されている。
このような逆相分配回路では、中心周波数を含む広い周波数帯域にわたって、分配される高周波信号間の位相差、すなわち分配位相差をほぼ１８０°に維持することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２０４６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、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の逆相分配回路では、上述したように、分配位相差については、広い周波数帯域にわたってほぼ１８０°に維持することができる。ところが、分配される高周波信号間の振幅差、すなわち分配振幅差については、分配位相差がほぼ１８０°に維持される周波数帯域においても、高周波信号の周波数が中心周波数から離れるにつれて大きくなり、高周波信号の伝送品質が劣化するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、広い周波数帯域にわたって、分配位相差をほぼ１８０°に維持するとともに、分配振幅差を低減することができる逆相分配回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る逆相分配回路は、入力端子に入力された高周波信号を分配して、第１出力端子および第２出力端子から互いに逆相で出力する逆相分配回路であって、入力端子と第１出力端子との間に接続され、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の電気長を有する第１伝送線路と、入力端子と第２出力端子との間に接続され、中心周波数において３／４波長の電気長を有する第２伝送線路と、第１出力端子と第２出力端子との間に接続され、中心周波数において１／２波長の電気長を有する第３伝送線路とを備え、第１伝送線路および第２伝送線路の特性インピーダンスを互いに等しい値とし、第３伝送線路の特性インピーダンスを、第１伝送線路および第２伝送線路の特性インピーダンスよりも小さな値とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る逆相分配回路によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の電気長を有する第１伝送線路と、中心周波数において３／４波長の電気長を有する第２伝送線路との特性インピーダンスを互いに等しい値とし、中心周波数において１／２波長の電気長を有する第３伝送線路の特性インピーダンスを、第１伝送線路および第２伝送線路の特性インピーダンスよりも小さな値とすることにより、広い周波数帯域にわたって、分配位相差をほぼ１８０°に維持するとともに、分配振幅差を低減することができる逆相分配回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る逆相分配回路を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る逆相分配回路の伝送特性を例示する説明図である。
【図３】従来の逆相分配回路の伝送特性を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の逆相分配回路の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る逆相分配回路を示す回路図である。
図１において、この逆相分配回路は、入力端子１に入力された高周波信号を分配して、第１出力端子２および第２出力端子３から互いに逆相で出力する。
【００１２】
入力端子１と第１出力端子２との間には、所定の周波数帯域の中心周波数において、１／４波長（λ／４）の電気長を有する第１伝送線路４が接続されている。入力端子１と第２出力端子３との間には、所定の周波数帯域の中心周波数において、３／４波長（３λ／４）の電気長を有する第２伝送線路５が接続されている。また、第１出力端子２と第２出力端子３との間には、所定の周波数帯域の中心周波数において、１／２波長（λ／２）の電気長を有する第３伝送線路６が接続されている。
【００１３】
第１伝送線路４と第２伝送線路５との接続点Ｐ１と、入力端子１との間には、入力伝送線路７が接続されている。第１伝送線路４と第３伝送線路６との接続点Ｐ２と、第１出力端子２との間には、第１出力伝送線路８が接続されている。また、第２伝送線路５と第３伝送線路６との接続点Ｐ３と、第２出力端子３との間には、第２出力伝送線路９が接続されている。なお、第１出力伝送線路８と第２出力伝送線路９とは、互いに等しい電気長に設定されている。
【００１４】
ここで、第１伝送線路４の特性インピーダンスをＺｃ１、第２伝送線路５の特性インピーダンスをＺｃ２、第３伝送線路６の特性インピーダンスをＺｃ３とし、入力伝送線路７、第１出力伝送線路８および第２出力伝送線路９の特性インピーダンスをともにＺｃとする。また、入力端子１、第１出力端子２および第２出力端子３のそれぞれに接続される負荷抵抗をともにＲとする。
【００１５】
なお、ここでは、入力伝送線路７、第１出力伝送線路８および第２出力伝送線路９の特性インピーダンスＺｃと、入力端子１、第１出力端子２および第２出力端子３のそれぞれに接続される負荷抵抗Ｒとは、互いに等しい値に設定されている。すなわち、入力端子１、第１出力端子２および第２出力端子３は、特性インピーダンスＺｃの負荷によって終端されている。
【００１６】
また、第１伝送線路４の特性インピーダンスＺｃ１および第２伝送線路５の特性インピーダンスＺｃ２は、互いに等しい値（負荷抵抗Ｒに２の平方根（√２）を乗じた値）に設定されている。また、第３伝送線路６の特性インピーダンスＺｃ３は、第１伝送線路４および第２伝送線路５の特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２よりも小さな値に設定されている。
【００１７】
続いて、上記構成の逆相分配回路の動作について説明する。
入力端子１に入力された高周波信号は、入力伝送線路７を伝送し、接続点Ｐ１で２分配される。分配された２つの高周波信号は、それぞれ接続点Ｐ２、Ｐ３に伝送される。ここで、第１伝送線路４を伝送して接続点Ｐ２に到達する高周波信号と、第２伝送線路５および第３伝送線路６を伝送して接続点Ｐ２に到達する高周波信号とは、中心周波数において同相となるので、第１出力伝送線路８を伝送し、第１出力端子２から出力される。
【００１８】
また、第１伝送線路４および第３伝送線路６を伝送して接続点Ｐ３に到達する高周波信号と、第２伝送線路５を伝送して接続点Ｐ３に到達する高周波信号とは、中心周波数において同相となるので、第２出力伝送線路９を伝送し、第２出力端子３から出力される。このとき、第１出力端子２および第２出力端子３からそれぞれ出力される高周波信号の振幅は、互いに等しくなっている。
【００１９】
また、第１出力端子２および第２出力端子３からそれぞれ出力される高周波信号は、中心周波数において、接続点Ｐ１から接続点Ｐ２までの長さと、接続点Ｐ１から接続点Ｐ３までの長さの差であるλ／２、すなわち１８０°の位相差を有している。つまり、第１出力端子２および第２出力端子３からそれぞれ出力される高周波信号は、等振幅でかつ逆相となるので、この回路は逆相分配回路として動作する。
【００２０】
次に、上記構成の逆相分配回路の伝送特性について説明する。
この実施の形態１では、中心周波数を２ＧＨｚ、入力端子１、第１出力端子２および第２出力端子３のそれぞれに接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとし、第３伝送線路６の特性インピーダンスＺｃ３を、第１伝送線路４および第２伝送線路５の特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２の半分の値とする。したがって、入力伝送線路７、第１出力伝送線路８および第２出力伝送線路９の特性インピーダンスＺｃは５０Ω、第１伝送線路４および第２伝送線路５の特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２は７０．７１Ω（＝Ｚｃ×√２）、第３伝送線路６の特性インピーダンスＺｃ３は３５．３６Ωとなる。
【００２１】
上記のように条件が与えられた逆相分配回路の伝送特性（Ｓパラメータの周波数特性）の計算値を図２に示す。また、比較のために、上述した特許文献１の逆相分配回路の伝送特性（Ｓパラメータの周波数特性）の計算値を図３に示す。なお、特許文献１の逆相分配回路において、第３伝送線路の特性インピーダンスが第１伝送線路および第２伝送線路の特性インピーダンスと等しい値（７０．７１Ω）に設定されている他は、実施の形態１の逆相分配回路と同一の条件が与えられている。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｃ）において、横軸は、周波数を示している。図２（ａ）の縦軸は、入力端子１に入力された高周波信号の振幅に対する第１出力端子２および第２出力端子３からそれぞれ出力された高周波信号の振幅の割合、すなわち分配振幅｜Ｓ２１｜、｜Ｓ３１｜を示している。図２（ｂ）の縦軸は、第１出力端子２および第２出力端子３からそれぞれ出力された高周波信号の位相差、すなわち分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）を示している。また、図２（ｃ）の縦軸は、入力端子１に入力された高周波信号の振幅に対する入力端子１で反射された高周波信号の振幅の割合、すなわち入力反射振幅｜Ｓ１１｜を示している。なお、図３（ａ）〜（ｃ）においても、横軸および縦軸は、図２（ａ）〜（ｃ）と同様のものを示している。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｃ）より、例えば、比帯域幅１０％の周波数帯域、すなわち１．９〜２．１ＧＨｚの周波数範囲において、分配振幅｜Ｓ２１｜と分配振幅｜Ｓ３１｜との差は０．０５ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は−１８０°から±０．０６°以内、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−４０．７ｄＢ以下になることが分かる。また、比帯域幅２０％の周波数帯域、すなわち１．８〜２．２ＧＨｚの周波数範囲において、分配振幅｜Ｓ２１｜と分配振幅｜Ｓ３１｜との差は０．２１ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は−１８０°から±０．５２°以内、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−２８．７ｄＢ以下になることが分かる。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｃ）より、例えば、比帯域幅１０％の周波数帯域において、分配振幅｜Ｓ２１｜と分配振幅｜Ｓ３１｜との差は０．１１ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は−１８０°から±０．０８°以内、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−３１．０ｄＢ以下になることが分かる。また、比帯域幅２０％の周波数帯域において、分配振幅｜Ｓ２１｜と分配振幅｜Ｓ３１｜との差は０．４６ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は−１８０°から±０．６８°以内、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−２４．８ｄＢ以下になることが分かる。
【００２５】
ここで、図２（ａ）〜（ｃ）と図３（ａ）〜（ｃ）とを比較すると、実施の形態１の逆相分配回路では、比帯域幅１０％の周波数帯域において、特許文献１の逆相分配回路よりも、分配振幅差が０．０６ｄＢ、入力反射振幅が９．７ｄＢそれぞれ改善されることが分かる。また、実施の形態１の逆相分配回路では、比帯域幅２０％の周波数帯域において、特許文献１の逆相分配回路よりも、分配振幅差が０．２５ｄＢ、入力反射振幅が３．９ｄＢそれぞれ改善されることが分かる。また、実施の形態１の逆相分配回路では、わずかではあるが、分配位相差も改善されることが分かる。
【００２６】
すなわち、実施の形態１の逆相分配回路では、比帯域幅１０％や２０％といった広い周波数帯域において、良好な分配位相差特性を維持しつつ、分配振幅差特性および入力反射振幅特性の改善が図られている。
【００２７】
なお、第３伝送線路６の特性インピーダンスＺｃ３を、第１伝送線路４および第２伝送線路５の特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２よりも小さな値にすればするほど、分配振幅差を低減することができる。しかしながら、第３伝送線路６の特性インピーダンスＺｃ３をある程度の値よりも小さくすると、入力反射振幅が悪化する。第３伝送線路６の特性インピーダンスＺｃ３を、第１伝送線路４および第２伝送線路５の特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２のほぼ半分の値としたときが、分配振幅差および入力反射振幅の双方について、最もよい特性を得ることができる。
【００２８】
以上のように、実施の形態１によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の電気長を有する第１伝送線路と、中心周波数において３／４波長の電気長を有する第２伝送線路との特性インピーダンスを互いに等しい値とし、中心周波数において１／２波長の電気長を有する第３伝送線路の特性インピーダンスを、第１伝送線路および第２伝送線路の特性インピーダンスよりも小さな値とすることにより、広い周波数帯域にわたって、分配位相差をほぼ１８０°に維持するとともに、分配振幅差を低減することができる逆相分配回路を得ることができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態１において、このような逆相分配回路は、例えば、誘電体基板の表面に形成されたストリップ導体、および誘電体基板の裏面に形成された接地導体からなるマイクロストリップ線路を用いて構成することができる。この場合には、第１伝送線路４、第２伝送線路５、第３伝送線路６、入力伝送線路７、第１出力伝送線路８および第２出力伝送線路９をマイクロストリップ線路により構成し、図１に示すように、それぞれの伝送線路を接続点Ｐ１〜Ｐ３で接続する。さらに、誘電体基板の端部に向けて延在する入力伝送線路７、第１出力伝送線路８および第２出力伝送線路９にそれぞれ入力端子１、第１出力端子２および第２出力端子３を接続することにより、逆相分配回路が構成される。
【００３０】
また、この他にも、逆相分配回路は、例えば、誘電体基板の内部に形成されたストリップ導体、および誘電体基板の表面および裏面に形成された接地導体からなるストリップ線路（トリプレート線路）を用いて構成することができる。この場合には、第１伝送線路４、第２伝送線路５、第３伝送線路６、入力伝送線路７、第１出力伝送線路８および第２出力伝送線路９をストリップ線路により構成し、図１に示すように、それぞれの伝送線路を接続点Ｐ１〜Ｐ３で接続する。さらに、誘電体基板の端部に向けて延在する入力伝送線路７、第１出力伝送線路８および第２出力伝送線路９にそれぞれ入力端子１、第１出力端子２および第２出力端子３を接続することにより、逆相分配回路が構成される。
【符号の説明】
【００３１】
１  入力端子、２  第１出力端子、３  第２出力端子、４  第１伝送線路、５  第２伝送線路、６  第３伝送線路、Ｚｃ１、Ｚｃ２、Ｚｃ３  特性インピーダンス。
【図１】
2011035706.tif 000003
【図２】
2011035706.tif 000004
【図３】
2011035706.tif 000005