(57)【要約】【課題】広帯域にわたって周波数依存性が小さい分岐信号を得ることができる高周波機器を提供する。【解決手段】幹線線路の一部１と分岐線路の一部２とが電磁気的に結合している方向性結合器と、前記方向性結合器により前記幹線線路の一部１から抜き取られ前記分岐線路の一部２から伝送される所定の広帯域の高周波信号の周波数特性を前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなるように補正する周波数補正部（アッテネータ４及びイコライザ５）とを備える高周波機器。【選択図】図１
2011091644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している方向性結合器と、
前記方向性結合器により前記幹線線路の一部から抜き取られ前記分岐線路の一部から伝送される所定の広帯域の高周波信号の周波数特性を前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなるように補正する周波数補正部とを備えることを特徴とする高周波機器。
【請求項２】
前記周波数補正部が、イコライザと、アッテネータとを有する請求項１に記載の高周波機器。
【請求項３】
前記分岐線路の一部が、前記所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さである請求項１又は請求項２に記載の高周波機器。
【請求項４】
前記分岐線路の一部が、前記所定の広帯域の上限周波数より低い周波数の１／４波長の長さである請求項１又は請求項２に記載の高周波機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を処理する高周波機器に関し、特に方向性結合器を備える高周波機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号を処理する高周波機器の中には、高周波信号を分岐する方向性結合器を備えるものがある。高周波信号を分岐する方向性結合器として、例えば、バランを用いた方向性結合器が一般的によく利用されている。ところが、バランを用いた方向性結合器では、取り扱う高周波信号が高レベルである場合、バランのコアが磁化してしまい、その結果、歪みやスプリアスが発生してしまうことがある。また、バランは、コアに巻線を巻き付ける際の巻き付けバラツキがバランの特性に大きく影響を及ぼすという問題や、取り扱う高周波信号の周波数が高くなるにつれてバランの特性が安定しなくなるという問題を有している。
【０００３】
一方、幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器も一般的によく利用されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器では、分岐線路の一部を希望周波数の１／４波長の長さとし、幹線線路の一部と分岐線路の一部とを平行に近接配置して電磁気的に結合させる。これにより、分岐線路の一部が希望周波数の高周波信号に対してアンテナとして機能し、希望周波数の高周波信号の一部が幹線線路から分岐線路に抜き取られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７６１７号公報（第１２図）
【特許文献２】特開２００６−２１１１９９号公報（第６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分岐信号が狭帯域である場合、上記の希望周波数を分岐信号の周波数にすれば何ら問題ない。しかしながら、分岐信号が広帯域である場合、上記の希望周波数を分岐信号の帯域内のどの周波数に設定しても、分岐信号の周波数依存性が大きくなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の状況に鑑み、広帯域にわたって周波数依存性が小さい分岐信号を得ることができる高周波機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係る高周波機器は、幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している方向性結合器と、前記方向性結合器により前記幹線線路の一部から抜き取られ前記分岐線路の一部から伝送される所定の広帯域の高周波信号の周波数特性を前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなるように補正する周波数補正部とを備える構成とする。
【０００８】
前記周波数補正部の構成例としては、イコライザと、アッテネータとを有する構成が挙げられる。
【０００９】
前記方向性結合器の小型化を図る観点から、前記分岐線路の一部を、前記所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さとすることが望ましい。しかしながら、前記所定の広帯域の範囲や前記方向性結合器の分岐側周波数特性により、前記分岐線路の一部を前記所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さにすると、前記所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうことがある。そこで、前記分岐線路の一部を前記所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さにすると、前記所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうような場合には、前記分岐線路の一部を、前記所定の広帯域の上限周波数より低い周波数の１／４波長の長さとすることが望ましい。これにより、前記所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が上限周波数での端子間結合損失とほぼ同じレベルになるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る高周波機器によると、幹線線路の一部と分岐線路の一部とが電磁気的に結合している方向性結合器と、前記方向性結合器により前記幹線線路の一部から抜き取られ前記分岐線路の一部から伝送される所定の広帯域の高周波信号の周波数特性を前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなるように補正する周波数補正部とを備える構成であるので、前記周波数補正部から出力される信号すなわち分岐信号において前記所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＲＦ送信機の概略構成例を示す図である。
【図２】図１に示すＲＦ送信機の出力端子での入出力間の挿入損失を示す図である。
【図３】図１に示すＲＦ送信機の方向性結合器の分岐側周波数特性を示す図である。
【図４】図１に示すＲＦ送信機のモニタ端子での端子間結合損失を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＲＦ増幅器の概略構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明は高周波信号を処理する高周波機器全般に適用することができるが、ここでは、高周波機器の一例であるＲＦ送信機に本発明を適用した場合と、高周波機器の他の例であるＲＦ増幅器に本発明を適用した場合とを例に挙げて説明する。
【００１３】
まず、高周波機器の一例であるＲＦ送信機に本発明を適用した場合について説明する。本発明の一実施形態に係るＲＦ送信機の概略構成例を図１に示す。図１に示す本発明の一実施形態に係るＲＦ送信機は、幹線線路の一部１と分岐線路の一部２とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器と、終端抵抗３と、アッテネータ（Attenuator）４と、イコライザ（Equalizer）５と、出力端子Ｔ１と、モニタ端子Ｔ２と、入力信号処理回路６と、アンプ７と、バンドパスフィルタ８と、アイソレータ９とを備えている。なお、本実施形態では、幹線線路、分岐線路はそれぞれマイクロストリップラインで構成されている。
【００１４】
入力信号処理回路６は、入力信号（例えばＲＦ信号や光信号）を信号処理し、その信号処理の結果得られるＲＦ信号を幹線線路に出力する。幹線線路には、入力信号処理回路６側から順に、アンプ７、バンドパスフィルタ８、及びアイソレータ９が設けられている。そして、幹線線路の終端には出力端子Ｔ１が設けられている。入力信号処理回路６から出力されたＲＦ信号は、アンプ７によって増幅され、バンドパスフィルタ８によって帯域制限され、アイソレータ９を通過して出力端子Ｔ１から出力される。アイソレータ９は、順方向（入力信号処理回路６から出力端子Ｔ１に向かう方向）の信号は上述の通り通過させるが、逆方向の信号は遮断する。
【００１５】
アイソレータ９と出力端子Ｔ１との間の線路の一部分である幹線線路の一部１は、上述の通り、分岐線路の一部２と電磁気的に結合しており、分岐線路の一部２とともに方向性結合器を構成している。
【００１６】
終端抵抗３の一端は分岐線路の一部２の出力端子Ｔ１と同じ側の端部に接続され、終端抵抗３の他端は接地される。終端抵抗３の抵抗値は出力端子Ｔ１のインピーダンスに揃えている。分岐線路の一部２の出力端子Ｔ１と反対側の端部からは分岐線路の残部が延出しており、分岐線路の残部には、分岐線路の一部２側から順に、アッテネータ４及びイコライザ５が設けられている。そして、分岐線路の終端にはモニタ端子Ｔ２が設けられている。
【００１７】
ここで、分岐線路の一部２、アッテネータ４、及びイコライザ５に関する設定の一例について説明する。
【００１８】
分岐線路の一部２を所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さとする。したがって、幹線線路の一部１から抜き取られ分岐線路の一部２からアッテネータ４に伝送される所定の広帯域のＲＦ信号は、所定の広帯域の上限周波数で端子間結合損失が小さく、所定の広帯域の下限周波数で端子間結合損失が大きくなっている。このように、幹線線路から抜き取られ分岐線路の一部２からアッテネータ４に伝送される所定の広帯域のＲＦ信号は、周波数依存性が大きくなっている。
【００１９】
続いて、アッテネータ４から出力される所定の広帯域のＲＦ信号において所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子Ｔ２での所望の端子間結合損失に近づくように、アッテネータ４が、幹線線路の一部１から抜き取られ分岐線路の一部２からアッテネータ４に伝送される所定の広帯域のＲＦ信号を一律に減衰する。これにより、アッテネータ４から出力される所定の広帯域のＲＦ信号において、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失はモニタ端子Ｔ２での所望の端子間結合損失にほぼ等しくなるが、所定の広帯域の上限周波数での端子間結合損失はモニタ端子Ｔ２での所望の端子間結合損失に達しない。
【００２０】
続いて、イコライザ５から出力される所定の広帯域のＲＦ信号において所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失が極力小さくかつイコライザ５での周波数特性が方向性結合器の分岐側周波数特性と逆特性になるように、イコライザ５が、アッテネータ４から出力される所定の広帯域のＲＦ信号の周波数特性を補正する。これにより、イコライザ５から出力されモニタ出力端子Ｔ２に伝送される所定の広帯域のＲＦ信号すなわち所定の広帯域の分岐信号において、所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さくかつ所望の端子間結合損失にほぼ等しくなる。
【００２１】
上記のように分岐線路の一部２、アッテネータ４、及びイコライザ５を設定し、所定の広帯域の上限周波数を例えば７７０ＭＨｚ、所定の広帯域の下限周波数を例えば４７０ＭＨｚ、モニタ端子Ｔ２での所望の端子間結合損失を−３０ｄＢにした場合、出力端子Ｔ１での入出力間の挿入損失が図２に示すようにほぼ０ｄＢであって、方向性結合器の分岐側周波数特性が図３に示すように所定の広帯域にわたって周波数依存性が大きいのに対して、モニタ端子Ｔ２での端子間結合損失は図４に示すように所定の広帯域にわたって周波数依存性が小さく所定の広帯域にわたって所望の端子間結合損失である−３０ｄＢとほぼ一致している。なお、本発明の特徴部分であるアッテネータ４及びイコライザ５を設けなかった場合には、モニタ端子Ｔ２での端子間結合損失は図３に示すようになってしまい、モニタ端子Ｔ２での端子間結合損失は所定の広帯域にわたって周波数依存性が大きくなってしまう。幹線出力の周波数特性が広帯域にわたりフラットな特性になっており、モニタ端子Ｔ２において測定器等で周波数特性を確認する場合に、分岐出力での周波数特性もフラットとすることで、広帯域にわたり正確なレベル測定ができる。
【００２２】
また、上記のように分岐線路の一部２を所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さとすることで、分岐線路の一部２の長さを短くすることができるので、方向性結合器の小型化を図ることができる。しかしながら、所定の広帯域の範囲や方向性結合器の分岐側周波数特性により、分岐線路の一部２を所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さにすると、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子Ｔ２での所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうことがある。そこで、分岐線路の一部２を所定の広帯域の上限周波数の１／４波長の長さにすると、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子Ｔ２での所望の端子間結合損失よりも大きくなってしまうような場合には、分岐線路の一部２を所定の広帯域の上限周波数より低い周波数（例えば４７０ＭＨｚ乃至７７０ＭＨｚの中心周波数６２０ＭＨｚ）の１／４波長の長さにし、所定の広帯域の下限周波数での端子間結合損失がモニタ端子Ｔ２での所望の端子間結合損失よりも大きくならないようにするとよい。
【００２３】
次に、高周波機器の他の例であるＲＦ増幅器に本発明を適用した場合について説明する。本発明の他の実施形態に係るＲＦ増幅器の概略構成例を図５に示す。なお、図５において図１と同一の部分には同一の符号を付す。
【００２４】
図５に示す本発明の一実施形態に係るＲＦ増幅器は、幹線線路の一部１と分岐線路の一部２とが電磁気的に結合している構成の方向性結合器と、終端抵抗３と、アッテネータ４と、イコライザ５と、出力端子Ｔ１と、モニタ端子Ｔ２と、アンプ１０及び１１と、アンプ１０の出力信号とアンプ１１の出力信号を混合して出力する混合器１２とを備えている。
【００２５】
アンプ１０には第１の帯域のＲＦ信号（例えばＵＨＦ帯の信号またはＶＨＦ帯のＨｉｇｈ側チャンネルの信号など）が入力され、アンプ１１には第２の帯域のＲＦ信号（例えばＶＨＦ帯の信号またはＶＨＦ帯のＬｏｗ側チャンネルの信号など）が入力される。したがって、混合器１２から出力される信号は、第１の帯域及び第２の帯域のＲＦ信号（所定の広帯域のＲＦ信号）となる。
【００２６】
混合器１２より後段の構成やその部分での動作については、図１に示す本発明の一実施形態に係るＲＦ送信機のアイソレータ９より後段のものと同一であるので、説明を省略する。
【００２７】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。
【００２８】
例えば、アッテネータ４とイコライザ５との配置を入れ替えても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、アッテネータ４は分岐線路側のインピーダンスを調整する役割も果たしているが、アッテネータ４を設けなくても分岐線路側のインピーダンスを所望の値に設定することができ、さらに、イコライザ５がアッテネータ４の減衰機能をも果たすような周波数特性を有するようにした場合、アッテネータ４を取り除くことができる。
【００３０】
また、本実施形態では、方向性結合器の幹線線路側を通過する信号が高周波機器の出力信号であったが、方向性結合器の幹線線路側を通過する信号は他の高周波信号（例えば、高周波機器の入力信号）であってもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、方向性結合器の幹線線路側から分岐線路側に抜き取られ、その後、アッテネータ４及びイコライザ５によって処理された高周波信号がモニタ端子Ｔ２に出力されたが、モニタ端子Ｔ２に出力されるのではなく、他の信号処理などに利用されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１    幹線線路の一部
２    分岐線路の一部
３    終端抵抗
４    アッテネータ
５    イコライザ
６    入力信号処理回路
７    アンプ
８    バンドパスフィルタ
９    アイソレータ
１０、１１  アンプ
１２  混合器
Ｔ１  出力端子
Ｔ２  モニタ端子
【図１】
2011091644.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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