(57)【要約】【課題】  単一モード伝送路であっても電磁界の乱れの問題を解決するものである。それによって、設計性に優れ、高集積化に向いた分岐回路あるいはそれを用いた高周波回路装置を提供する。【解決手段】  第１の入出力線路と、それに接続された第１の共振器を有し，前記共振器は直接または共振器を介して第２の共振器と電磁界結合し、第２の共振器はさらに第３および第４の共振器と電磁界結合しており、第３の共振器および第４の共振器から直接もしくは共振器を介して第２および第３の入出力線路に接続することで、第1の入出力線路からの入力が第２、第３の入出力線路へと分配して出力される分岐回路において、第３の共振器から第２の入出力線路に至るまでの回路と第４の共振器から第３の入出力線路に至るまでの回路構成がともに等しくする。【選択図】  図１
2005269306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入出力線路と、それに接続された第１の共振器を有し，前記共振器は直接または共振器を介して第２の共振器と電磁界結合し、第２の共振器はさらに第３および第４の共振器と電磁界結合しており、第３の共振器および第４の共振器から直接もしくは共振器を介して第２および第３の入出力線路に接続することで、第1の入出力線路からの入力が第２、第３の入出力線路へと分配して出力される分岐回路において、第３の共振器から第２の入出力線路に至るまでの回路と第４の共振器から第３の入出力線路に至るまでの回路構成がともに等しいことを特徴とする分岐回路。
【請求項２】
前記第２の共振器と第３の共振器の結合係数ｋ’および第２の共振器と第４の共振器の結合係数ｋ”を次式の比に選ぶことによって、入出力線路１からの入力が入出力線路２，３へと１：ｎの比で出力されることを特徴とする請求項１に記載の分岐回路。
【数１】
2005269306.tif 000009
【請求項３】
前記第１の共振器と第１の入出力線路、第３の共振器と第２の入出力線路、および第４の共振器と第３の入出力線路の関係において外部Qをそのままにし、少なくともひとつの入出力線路を他の入出力線路と異なる形態に選んだことを特徴とする請求項１記載の分岐回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波、ミリ波といった高周波領域で使用する分岐回路およびそれを備えた高周波モジュール、および通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高い周波数領域、特に準ミリ波やミリ波といった分野の研究が注目され、その実用化が検討されている。このような高周波化における問題点の一つに、線路不連続部における電磁界の乱れといった問題があった。こういった問題は、例えば、導波管回路で特にそのH面を利用した分岐回路では全体の特性に大きな影響を与えるため設計が非常に困難であった。
【０００３】
こういった問題を解決する方法として特開平１０−１７３４１２号公報ではNRDガイドとモードサプレッサを併用し、LSM波とLSE波の特性の違いを利用した合分波器が発明されているが、単一モードを伝搬する導波管回路においてはこういった手法を用いることができなかった。
【特許文献１】特開平１０−１７３４１２号公報
【特許文献２】特開平５−２１８７１３号公報
【特許文献３】特開２００２−１３５０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は同じ２つの帯域通過フィルタを１入力２出力の共振器を使って合成し、分岐回路とすることによって、単一モード伝送路であっても電磁界の乱れの問題を解決するものである。それによって、設計性に優れ、高集積化に向いた分岐回路あるいはそれを用いた高周波回路装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、同一の２つの帯域通過フィルタを１入力２出力の共振器をつかって合成し,分岐回路とすることによって、単一モード伝送路であっても上記の課題を解決しうるものである。すなわち、第１の入出力線路と、それに接続された第１の共振器を有し，前記共振器は直接または共振器を介して第２の共振器と電磁界結合し、第２の共振器はさらに第３および第４の共振器と電磁界結合しており、第３の共振器および第４の共振器から直接もしくは共振器を介して第２および第３の入出力線路に接続することで、第1の入出力線路からの入力が第２、第３の入出力線路へと分配して出力される分岐回路において、第３の共振器から第２の入出力線路に至るまでの回路と第４の共振器から第３の入出力線路に至るまでの回路構成がともに等しいことに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、これまで多くの技術の蓄積があるフィルタ設計手法を用いて分岐回路が実現でき、高度な設計性を有するとともに、不要波が除去できるといった分岐回路およびそれを応用した高周波回路装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ここではまず第一の実施形態に係る分岐回路の構成を図１を参照して説明する。同図は図２に示す基本となるフィルタ回路において、ｋ番目の共振器を図３に示す１入力２出力の共振器に置き換え、さらにk+1番目以降の回路を２つDJの２つの出力端子に接続したものである。フィルタ１とフィルタ２の合成と考えられるこの回路は分岐回路として機能し，その特性として端子(1)からの入力は端子(2)、(3)へと単一モードであっても同位相で分配が可能となる。なおここでDは共振器であり、ｋijはｉ番目とj番目の共振器の結合係数を表している。
【０００８】
次にこの回路が所望の特性を得るための条件について説明する。合成した後の回路において端子(1)が整合されるためには、図１の基本分岐回路において面BB’から端子(2)を見たインピーダンスと、図２の面AA’から端子(2)，(3)をみたインピーダンスを等しくする必要がある。そこでここではまず図４の等価回路を考える。同図(a)は基本フィルタの等価回路であり、同図中ではk+1番目の共振器以降をまとめてひとつのインピーダンスZAとしている。またｋ番目とk+1番目の結合量は相互インダクタンスMをつかって表している。一方、図4(b)は図１の回路の同様の等価回路である。
【０００９】
これらの回路において図４(a)のAA’面から端子（２）側をみた入力インピーダンスおよび図４(b)BB’面から端子（２），（３）側を見た入力インピーダンスが等しい条件は式(1)となる。
【００１０】
【数１】
2005269306.tif 000003
【００１１】
このときＺＡ＝Ｚ’Ａ＝Ｚ”Ａ、つまりジャンクションレゾネータにつづく回路を基本フィルタ回路と同じに選べば２つの等価回路の結合係数間に次式の関係が成り立つ。
【００１２】
【数２】
2005269306.tif 000004
【００１３】
以上が整合条件であるが、端子(1)からの入力が端子(2)，(3)へと出力される量は図4(b)の相互インダクタンスと次式の関係がある。
【００１４】
【数３】
2005269306.tif 000005
【００１５】
ここで端子（２）および（３）から出力される電力の比をn:1とし，(３)式をＺＡ＝Ｚ’Ａ＝Ｚ”Ａの条件の下、結合係数を使って書き直せば、式(４)となる。
【００１６】
【数４】
2005269306.tif 000006
【００１７】
式(2)、(4)より、
【００１８】
【数５】
2005269306.tif 000007
【００１９】
となる。つまり出力分配比ｎが与えられれば、すべての設計パラメータは一義的に決まり端子(1)からの入力は端子(2)，(3)へと同相で出力される。例として等分配の場合、すなわちｎ＝1の場合には式(5)よりただちに次の値となる。
【００２０】
【数６】
2005269306.tif 000008
【００２１】
この設計条件の妥当性を証明するため，等価回路をつかって周波数特性を計算した。まず基本フィルタの特性は図５に示すように３段、0．1dBリップルのチェビシェフ型、中心周波数24GHzで帯域は１GHｚとしている。この結果設計パラメータは
k12=k23=３．８３％
Qe１＝Qe2＝２４．８
となる。
【００２２】
このパラメータをもとに式（５）を使えば任意分配比の分岐回路を設計することができる。図６(a)には分配比１：１の分岐回路の計算結果を示した。回路構成は図６(b)に示しており、図中には各設計パラメータを示している。また図７は分配比10：１とした場合の計算結果である。このような回路構成とすることによって所望の帯域にわたってフラットな分配特性が得られている。
【実施例】
【００２３】
本発明の基本的な構成は上記のとおりであるが、次にこれを24GHｚＨ面空洞導波管型の回路で構成した例について詳説する。共振器および入出力端子には導波管を用い，導波管のサイズは８．６３６×４．３１８としている。各結合係数および外部Ｑはアイリス長によって各設計パラメータを満足するように調整されている。図８(a)は端子(1)からの入力に対して端子(2)、(3)への出力分配比を10：１に設計した分岐回路の寸法を示している。ここでアイリス幅は1mmとし、
L1＝６．８２ｍｍ，L2＝７．３６ｍｍ，L3’＝７．２６ｍｍ，L3”＝６．９０ｍｍ
We1=We2’=We2”＝５．２３ｍｍ，Wk1＝３．９０ｍｍ
とする。図８（ｂ）は有限要素法による計算結果である。なお各隅部は製作を考慮して0.75mmのRを施した上でシミュレーションを行っている。このように本発明によれば所望の帯域にわたってフラットな良好な分岐特性が実現できる。
【００２４】
次に第２の実施例に係る分岐回路の構成を図９を参照して説明する。同図は誘電体導波管で構成した分岐回路の入出力のひとつをマイクロストリップ線路で取り出したものである。入出力線路の一部をこのように変えることによってモード変換器の役割も兼ねることができる。本発明による分岐回路の構造は導波管回路に限られるものではなく、NRDガイド、スロット線路を用いたものなどにも利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、GHz帯といった高周波領域における分岐回路として利用でき、誘電体導波管で構成することによって小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の分岐回路を示すブロック図
【図２】そのフィルタの説明図
【図３】分岐部の説明図
【図４】フィルタの等価回路と分岐回路の等価回路図
【図５】フィルタの特性の説明図
【図６】分岐回路の特性の説明図
【図７】分岐回路の特性の説明図
【図８】本発明の実施例の平面図(a)と特性の説明図(b)
【図９】本発明の他の実施例の斜視図
【符号の説明】
【００２７】
Ｄ：共振器
(1)、(2)、(3)：端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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