(57)【要約】【課題】平衡出力端の位相差が６０°である信号を出力する分配回路を提供する。【解決手段】第１の結合線路１は、一方の伝送線路（マイクロ波ストリップ線路）が入力端子１１および第２の結合線路２の一方の伝送線路（マイクロ波ストリップ線路）に接続され、他方のマイクロ波ストリップ線路が開放端および出力端子１２に接続されている。第２の結合線路２は、第１の結合線路１より線路幅が狭く、一方のマイクロ波ストリップ線路が第１の結合線路１の一方のマイクロ波ストリップ線路（入力側）に接続および開放端とされ、他方のマイクロ波ストリップ線路（出力側）がグランド電位（接地）および出力端子１３に接続されている。【選択図】      図１
2005020442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端を入力端とし先端を開放端とする第１の伝送線路と、該第１の伝送線路と平行に略等分配置されて電磁結合する第２の伝送線路および第３の伝送線路とを有し、前記第２、第３の伝送線路の等分配置された向かい合う各一端を第１および第２の出力端とする分配回路であって、前記第２の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第１の結合線路と前記第３の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第２の結合線路とのそれぞれの線路幅が異なることを特徴とする分配回路。
【請求項２】
一端を入力端とし先端を開放端とする第１の伝送線路と、該第１の伝送線路と平行に略等分配置されて電磁結合する第２の伝送線路および第３の伝送線路とを有し、前記第２、第３の伝送線路の等分配置された向かい合う各一端を第１および第２の出力端とする分配回路であって、前記入力端側に直列接続の伝送線路およびその先の並列接続のオープンスタブと、前記第２の出力端側に直列接続の容量素子とを備えるとともに、前記第２の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第１の結合線路と前記第３の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第２の結合線路とのそれぞれの線路幅が異なることを特徴とする分配回路。
【請求項３】
前記第１の伝送線路は、８分の３波長から６分の１波長までの間の電気長を有することを特徴とする請求項１又は２記載の分配回路。
【請求項４】
前記第２の伝送線路は、前記第１の出力端に対する他端を前記第１の伝送線路の前記入力端に相対して開放端とすることを特徴とする請求項１又は２記載の分配回路。
【請求項５】
前記第３の伝送線路は、前記第２の出力端に対する他端を前記第１の伝送線路の前記開放端に相対して接地端とすることを特徴とする請求項１又は２記載の分配回路。
【請求項６】
前記第２の結合線路を成す各線路幅は、前記第１の結合線路を成す各線路幅より狭くすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の分配回路。
【請求項７】
前記第１および第２の出力端は、２つの出力信号の位相差が前記第１の伝送線路および前記第２の伝送線路の各線路幅および線路間隔（線間ギャップ）により、略６０°に調整されることを特徴とする請求項１又は２記載の分配回路。
【請求項８】
前記第１および第２の出力端は、２つの出力信号の位相差が前記並列接続のオープンスタブ、前記直列接続の伝送線路および前記容量素子の定数設定により、略６０°に調整されることを特徴とする請求項２記載の分配回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分配回路に関し、特に平衡出力端の位相差が６０°である信号を出力する分配回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロ波帯やミリ波帯で使用されるこの種の分配回路としては、９０°ハイブリッド、１８０°ハイブリッドあるいはウィルキンソンディバイダなどが挙げられる。
【０００３】
また、線路間の電磁結合を利用して入力信号の位相を調整し、振幅が同一であって、位相が互いに逆相関係にある信号Ａ、Ｂを出力するマーチャントバランもよく使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、これらの分配回路は、出力される位相が９０°あるいは１８０°の場合には、広帯域な位相対周波数特性が得られるものの、他の位相あるいは平衡出力の位相差を得る場合には、広帯域な特性を実現することはできなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４１０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の分配回路は、出力の位相が９０°あるいは１８０°以外の他の位相を求める場合には、位相対周波数特性を広帯域にすることができないという欠点がある。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去するため、分配回路を構成する２組の結合線路の線路幅および線路間隔を調整することにより、平衡出力の位相差が６０°で広帯域な特性を得ることができる分配回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の分配回路は、一端を入力端とし先端を開放端とする第１の伝送線路と、該第１の伝送線路と平行に略等分配置されて電磁結合する第２の伝送線路および第３の伝送線路とを有し、前記第２、第３の伝送線路の等分配置された向かい合う各一端を第１および第２の出力端とする分配回路であって、前記第２の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第１の結合線路と前記第３の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第２の結合線路とのそれぞれの線路幅が異なることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の分配回路は、一端を入力端とし先端を開放端とする第１の伝送線路と、該第１の伝送線路と平行に略等分配置されて電磁結合する第２の伝送線路および第３の伝送線路とを有し、前記第２、第３の伝送線路の等分配置された向かい合う各一端を第１および第２の出力端とする分配回路であって、前記入力端側に直列接続の伝送線路およびその先の並列接続のオープンスタブと、前記第２の出力端側に直列接続の容量素子とを備えるとともに、前記第２の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第１の結合線路と前記第３の伝送線路およびその対向する前記第１の伝送線路から成る第２の結合線路とのそれぞれの線路幅が異なることを特徴としている。
【００１０】
また、前記第１の伝送線路は、８分の３波長から６分の１波長までの間の電気長を有することを特徴としている。
【００１１】
また、前記第２の伝送線路は、前記第１の出力端に対する他端を前記第１の伝送線路の前記入力端に相対して開放端とすることを特徴としている。
【００１２】
また、前記第３の伝送線路は、前記第２の出力端に対する他端を前記第１の伝送線路の前記開放端に相対して接地端とすることを特徴としている。
【００１３】
また、前記第２の結合線路を成す各線路幅は、前記第１の結合線路を成す各線路幅より狭くすることを特徴としている。
【００１４】
また、前記第１および第２の出力端は、２つの出力信号の位相差が前記第１の伝送線路および前記第２の伝送線路の各線路幅および線路間隔（線間ギャップ）により、略６０°に調整されることを特徴としている。
【００１５】
また、前記第１および第２の出力端は、２つの出力信号の位相差が前記並列接続のオープンスタブ、前記直列接続の伝送線路および前記容量素子の定数設定により、略６０°に調整されることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の分配回路の一つの実施の形態を示す回路図である。
【００１７】
図１によると、高周波（ＲＦ）信号を入力する入力端子１１と、８分の１波長の電気長を有する第１の結合線路１と、第１の結合線路１に接続された８分の１波長の第２の結合線路２と、互いに６０°の位相関係にあるＲＦ信号を取り出す出力端子１２、１３とより構成されている。
【００１８】
また、第１の結合線路１は、一方の伝送線路（マイクロ波ストリップ線路）が入力端子１１および第２の結合線路２の一方の伝送線路（マイクロ波ストリップ線路）に接続され、他方のマイクロ波ストリップ線路が開放端および出力端子１２に接続されている。
【００１９】
同様に、第２の結合線路２は、一方のマイクロ波ストリップ線路が第１の結合線路１の一方のマイクロ波ストリップ線路（入力側）に接続および開放端とされ、他方のマイクロ波ストリップ線路（出力側）がグランド電位（接地）および出力端子１３に接続されている。
【００２０】
次に、本実施の形態の分配回路の動作を図１を参照して詳細に説明する。
【００２１】
入力端子１１から入力されたＲＦ信号は、第１、第２の結合線路１、２の入力側のマイクロストリップ線路を経て、第２の結合線路２の線路端（開放端）まで到達する。
【００２２】
ここで、第２の結合線路２は、入力側のマイクロストリップ線路の末端が開放端であるのに対して、出力側のマイクロ波ストリップ線路の末端が接地されているため、偶モードの信号が抑圧されるとともに奇モードの信号が結合されて出力端子１３に導かれる。
【００２３】
また、第２の結合線路２は、第１の結合線路１より線路幅を狭くすることによりインピーダンスを高くすると、奇モードの信号に対するインピーダンスが伝送線路の特性インピーダンス（一般には５０Ω）に近づき、偶モードの信号に対するインピーダンスが特性インピーダンスの３倍程度まで高くなる。これより、奇モードでの結合が容易となるため、線路幅は狭い方が好ましい。
【００２４】
従って、第２の結合線路２は、開放端では入力端子１１に対して９０°位相が遅れるもののその反面、奇モードの信号の伝送速度が偶モードのそれよりも１．５倍程度速くなることにより、結合される奇モードの信号が実際の線路長から求めた電気長と異なって７０°近く位相が進む。結局、出力端子１３における位相は、入力端子１１に対して９０°−７０°＝２０°だけ進むことになる。
【００２５】
一方、第１の結合線路１は、偶モードの信号と奇モードの信号との重ね合わせに近い特性として信号が伝搬し、出力端子１３における位相が入力端子１１に対して４０°〜４５°遅れることになる。
【００２６】
以上のことより、出力端子１２、１３の位相差は、２０°−（−４０°）＝６０°の信号が得られる。
【００２７】
ここで、出力端子１２に現れる位相は、位相差が６０°より多少ずれた場合には、第１の結合線路１の線路幅および線間ギャップを変更することにより、５°程度変えることができるため、所望の周波数で位相が６０°に合うように、線路幅と線間ギャップを設計段階で合わせ込むことができる。
【００２８】
次に具体的な例として、アルミナ基板上に構成された場合のシミュレーション結果について説明する。図２は図１に示す回路をアルミナ基板上に構成したときの平衡出力レベルの周波数特性を示す特性図であり、図３は図１に示す回路をアルミナ基板上に構成したときの平衡出力位相の周波数特性を示す特性図である。
【００２９】
分配回路は、誘電率９．６、基板厚０．３８ｍｍのアルミナ基板上に、中心周波数１０ＧＨｚの８分の１波長（概略１．５ｍｍ）を線路長とする第１の結合線路１の線路幅２００μｍ、線間ギャップ２０μｍ、および第２の結合線路２の線路幅３０μｍ、線間ギャップ２０μｍが作成される。
【００３０】
図２および図３より、周波数範囲８〜１２ＧＨｚにおいて、平衡な出力端子１２、１３間のレベル偏差は、１０ＧＨｚを基準として±２ｄＢ以内、同じく位相は６０°±４°以内の特性が得られることがわかる。
【００３１】
次に、他の実施の形態について図４を参照して説明する。図４は、本発明の他の実施の形態を示す回路図である。
【００３２】
図４によれば、第２の結合線路２の出力側のマイクロ波ストリップ線路の出力端と出力端子１３との間に接続されたコンデンサ５と、第１の結合線路１の入力側のマイクロ波ストリップ線路の入力端と入力端子１１との間にオープンスタブ３および伝送線路４とが図１に追加されている。
【００３３】
オープンスタブ３および伝送線路４は、整合回路として機能し、コンデンサ５と合わせて適当な定数が選択される。これらの回路素子により、更に平衡出力のレベル偏差および位相差を改善することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態の分配回路をスイッチ等と組み合わせることにより、広帯域な０°／６０°の位相切替が可能な移相器を小型に構成できるなどの用途が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分配回路によれば、２つの結合線路を直列接続し、これらの結合線路の線路幅および線間ギャップを選定することにより、平衡出力の位相差が６０°で広帯域な分配回路を実現することが可能となる。
【００３６】
また、スイッチ等と組み合わせることにより６０°の位相切替ができる広帯域な位相器を小型に構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分配回路の一つの実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１に示す回路をアルミナ基板上に構成したときの平衡出力レベルの周波数特性を示す特性図である。
【図３】図１に示す回路をアルミナ基板上に構成したときの平衡出力位相の周波数特性を示す特性図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１    第１の結合線路
２    第２の結合線路
３    オープンスタブ
４    伝送線路
５    コンデンサ
１１    入力端子
１２、１３    出力端子
【図１】
2005020442.tif 000003
【図２】
2005020442.tif 000004
【図３】
2005020442.tif 000005
【図４】
2005020442.tif 000006