(57)【要約】第１のポートから入力する信号を第２及び第３のポートへ分配出力し、かつ、第２及び第３のポートから入力する信号を合成して第１のポートへ出力するために用いられる電力の分配合成回路である。電力分配合成回路１０の伝送線路１１は、一方の端部１をポートＰ１に、また、他方の端部２をポートＰ２、Ｐ３にそれぞれ接続して、入力信号を分配・合成している。伝送線路１２は、一方の端部を伝送線路１１の端部２に直結し、他方の端部３をポートＰ３に接続して、伝送線路１１と一体化できる。この構成により小型化されるのでコストの低減ができる。更に、このような構成により、ポートＰ１から入力した信号は伝送線路１１の端部２で二分割され、一方の信号はポートＰ２に送られ、他方の信号は伝送線路１２を介してポートＰ３に送られる。信号の波長λに対して、伝送線路１２の電気長をλ／２またはλ／４とすることで分配後の信号の位相差を１８０度または９０度に、また、伝送線路１１の電気長をλ／４とすることで三つの入出力ポート全てを同じ入出力インピーダンスにできる。
2004109843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力信号を第１及び第２の分配された信号に分配し、第２及び第３の入力信号を合成し合成された信号を出力する電力分配合成回路において、
前記第１の入力信号を入力される第１のポート（Ｐ１）と、
第２のポート（Ｐ２）と、
第３のポート（Ｐ３）と、
前記第１、前記第２、及び前記第３のポートに接続され、前記第１のポートに入力された前記第１の入力信号を前記第１及び前記第２の分配された信号に分配し、前記第１及び前記第２の分配された信号を前記第２及び前記第３のポートに出力する伝送線路部（１１＋１２）とを備え、
前記伝送線路部は、前記第２及び前記第３のポートに前記第２及び前記第３の入力信号が入力されると、前記第２及び前記第３の入力信号を合成し、前記合成された信号を前記第１のポートに出力するものである
ことを特徴とする電力分配合成回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電力分配合成回路において、
前記伝送線路部は、
前記第１のポートに接続された第１の端部（１）と前記第２のポートに交流的に接続された第２の端部（２）とを有する第１の伝送線路（１１）と、
前記第１の伝送線路の前記第２の端部に接続された一端部と、前記第３のポートに交流的に接続された他端部（３）とを有する第２の伝送線路（１２）とを
備えていることを特徴とする電力分配合成回路。
【請求項３】
請求項２に記載の電力分配合成回路において、前記第１の伝送線路は前記信号の波長λの四分の一の電気長を有することを特徴とする電力分配合成回路。
【請求項４】
請求項２に記載の電力分配合成回路において、前記第２の伝送線路は前記信号の波長λの四分の一の電気長を有することを特徴とする電力分配合成回路。
【請求項５】
請求項２に記載の電力分配合成回路において、前記第２の伝送線路は前記信号の波長λの二分の一の電気長を有することを特徴とする電力分配合成回路。
【請求項６】
請求項２に記載の電力分配合成回路において、前記第１及び第２の伝送線路は一体化されていることを特徴とする電力分配合成回路。
【請求項７】
請求項２に記載の電力分配合成回路において、前記第１及び第２の伝送線路は基板上に形成されたマイクロストリップ線路であることを特徴とする電力分配合成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、一方に第１の入出力ポートを備え、他方に第２及び第３の入出力ポートを備える電力分配合成回路に関する。その電力分配合成回路では、第１の入出力ポートから入力する信号が第２及び第３の入出力ポートへ分配される。第２及び第３の入出力ポートから入力する信号は合成されて第１の入出力ポートへ出力する。
【背景技術】  従来から、この種の電力分配合成回路は、電力の分配合成が必要となる高周波電力増幅器またはミキサ回路に対して数多く使用されている。
例えば、日本公開特許・特開平１１−１２７００４号公報仕様書では、小型で振幅バランスが取れた高周波回路が開示されている。しかしながら、その高周波回路は占有面積を縮小して、小型化することが求められるという点で好ましくない。
例えば、第１図にその仕様書に記載された高周波回路を示す。図示される電力分配合成器２１は、一方に入出力ポートＰ１を接続し、他方に伝送線路２２，２３を介して入出力ポートＰ２，Ｐ３を接続している。
ここで、三つの入出力ポートＰ１〜Ｐ３それぞれの入出力インピーダンスは５０オーム、また、伝送線路２２、２３それぞれの特性インピーダンスは５０オームである。また、伝送線路２２、２３は線路長差θを電気長の差として有している。また、その仕様書に示されている図面では、この第１図と同じく伝送線路２２に直列に抵抗２４が接続されている。
この状態で、入出力ポートＰ１から入力した信号は電力分配合成回路２１により二つに分配され、それぞれの出力は二分の一に低減される。半減出力となった一方の信号は伝送線路２２を介して入出力ポートＰ２に達する。他方の信号は伝送線路２３を介して入出力ポートＰ３に達する。伝送線路２２、２３は線路長差θを有している。そのため、入出力ポートＰ２，Ｐ３それぞれに伝わる信号の大きさは同じであるが、位相差は電気長差θ分だけずれる。例えば「θ」が「０」場合、信号の位相差は「０］となる。また、「θ」が信号波長λの「１／４」の場合、位相差は９０度となる。更に「θ」が信号波長λの「１／２」の場合、位相差は１８０度となる。
他方、入出力ポートＰ２，Ｐ３から入力した信号は、伝送線路２２、２３を介して電力分配合成器２１により合成され、入出力ポートＰ１から出力される。
このような電力分配合成器２１はウイルキンソン型により構成されることが多い。しかし、その用途によりブランチライン型またはラットレース型が使用される。
また、第１図で挿入される抵抗２４は、分配の際に伝送線路の抵抗差を補償して伝送損失差及び振幅差を無くしている。この結果、バランスの取れた回路が形成されている。
上述した構成を有する電力分配合成回路では、ウイルキンソン型、ブランチライン型、またはラットレース型に限らず、増幅器全体に占める専有面積が大きいので、コスト高が免れない。その理由は、例えば、最も占有面積の小さなウイルキンソン型でも、信号の波長λの少なくとも「二分の一」電気長の伝送線路を有しているからである。更に、振幅差調整及び位相差調整のための抵抗及び伝送線路を備えるので、大型化は避けられない。
従って、本発明は、このような問題点を解決し、単純回路で構成して小型化を図り、コスト低減を実現できる電力分配合成回路を提供することを目的としている。
【発明の開示】
本発明による電力分配合成回路は、第１の入力された信号を第１及び第２の分配された信号に分配し、第２及び第３の入力される信号を合成し合成された信号を出力する電力分配合成回路において、前記第１の入力信号を入力される第１のポート（Ｐ１）と第２のポート（Ｐ２）と第３のポート（Ｐ３）と伝送線路部（１１＋１２）とを備える。その伝送線路部は、一体化されており、前記第１、前記第２、及び前記第３のポートに接続され、前記第１のポートに入力された前記第１の入力信号を前記第１及び前記第２の分配された信号に分配し、前記第１及び前記第２の分配された信号を前記第２及び前記第３のポートに出力する。また、前記伝送線路部は、前記第２及び前記第３のポートに前記第２及び前記第３の入力信号が入力されると、前記第２及び前記第３の入力信号を合成し、前記合成された信号を前記第１のポートに出力するものである。
また、前記伝送線路部は、前記第１のポートに接続された第１の端部（１）と前記第２のポートに交流的に接続された第２の端部（２）とを有する第１の伝送線路（１１）と、前記第１の伝送線路の前記第２の端部に接続された一端部と、前記第３のポートに交流的に接続された他端部（３）とを有する第２の伝送線路（１２）とを備えることが望ましい。
従って、第１の伝送線路の電気長を信号波長λの「１／４」とすることにより三つのすべての入出力ポートを同じ入出力インピーダンスにすることができる。また、伝送線路の一端にある二つの入出力ポートのうちのひとつに、電気長が信号波長λの「１／２」の伝送線路を接続することにより分配後の信号の位相差を１８０度にすることができ、また電気長が信号波長λの「１／４」の伝送線路を接続することにより分配後の信号の位相差を９０度にすることができる。
また、前記第１及び第２の伝送線路は一体化されていること、更に、基板上に形成されたマイクロストリップ線路として形成されることにより、一層の小型化を図ることができる。
このように、三つの入出力ポートに対して一つまたは二つの伝送線路のみで分配合成回路を構成できるので、回路及び製造の単純化を図ることが可能であり、小型化によるコスト低減を実現することができる。更に、分配の際に、振幅を等分配しかつ位相差を任意に変えることができるうえ、回路の全体を小型化してコストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、従来における機能ブロックの一例を示す図であり、
第２図は、本発明による機能ブロックの実施の一形態を示す図であり、
第３図は、第２図の回路を基板上に具体化した実施の一形態を示す図であり、
第４図は、第３図に基づいて実測した周波数対応の振幅差を示す図であり、
第５図は、第３図に基づいて実測した周波数対応の位相差を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第２図は、本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。  第２図に示された電力分配合成回路では、三つの入出力ポートＰ１〜Ｐ３に対して二つの伝送線路１１，１２を備えている。
伝送線路１１は、第１の伝送線路として線路長ａを有している。伝送線路１１は、一方の端部を入出力ポートＰ１に接続し、他方の端部を入出力ポートＰ２に接続している。伝送線路１２は、第２の伝送線路として線路長ｂを有している。伝送線路１２は、一方の端部を入出力ポートＰ２に直結し、他方の端部を入出力ポートＰ３に接続している。
第１とする入出力ポートＰ１から入力した信号は、第２とする入出力ポートＰ２に接続する伝送線路１１の端部で二分割される。その一方の信号は入出力ポートＰ２に送られる。またその他方の信号は伝送線路１２を介して第３とする入出力ポートＰ３に送られる。伝送線路１２の電気長ｂにより、入出力ポートＰ２，Ｐ３それぞれに出力される信号の振幅は等しく分配されるが、信号の波長λに対する位相差は「ｂ／λ」分だけずれる。伝送線路１２の電気長ｂが「λ／２」の場合、分配後の信号の位相差は１８０度になる。また、その電気長ｂが「λ／４」の場合、分配後の信号の位相差は９０度になる。
このように、伝送線路１２の電気長ｂを変更することにより任意の位相差の信号を入出力ポートＰ２，Ｐ３の間で出力することができる。伝送線路１１の電気長ａが「λ／４」の場合、伝送線路１１はインピーダンス変換線路としての機能を持つ。例えば、入出力ポートＰ１〜Ｐ３それぞれが入出力インピーダンスＺ０を有し、かつ伝送線路１２が特性インピーダンスＺ０を有するものとする。この条件では「λ／４」線路の伝送線路１１の特性インピーダンスは、「伝送線路１２の特性インピーダンスを平方根で除した値」すなわち「Ｚ０／√２」と一意的に決定される。
次に、第３図を参照して、本発明の電力分配合成回路１０における具体的な実施の一構成について説明する。
伝送線路１１は線路長ａを有している。伝送線路１１は、一方の端部１を入出力ポートＰ１に導体線路を介して接続し、他方の端部２を入出力ポートＰ２に例えばキャパシタ１３及び導体線路を介して接続している。伝送線路１２は線路長ｂを有している。伝送線路１２は、一方を伝送線路１１の端部２に直結し、他方の端部３を入出力ポートＰ３に例えばキャパシタ１４及び導体線路を介して接続している。
入出力ポートＰ１から入力した信号は伝送線路１１の端部２で二分割される。その信号の一方は入出力ポートＰ２に送られ、他方は伝送線路１２を介して入出力ポートＰ３に送られる。
入出力ポートＰ１〜Ｐ３のそれぞれと接続される端部１〜３のそれぞれは、入出力インピーダンスＺ０を有している。図示される伝送線路１１の線路長ａは使用周波数の波長λの「１／４」であり、伝送線路１２の線路長ｂは使用周波数の波長λの「１／２」である。この場合、伝送線路１１の特性インピーダンスは「Ｚ０／√２」であり、伝送線路１２の特性インピーダンスは「Ｚ０」である。この条件により入出力ポートＰ１から入力した信号は伝送線路１１の端部２で分割され、その信号の振幅は入出力ポートＰ２，Ｐ３に等分配される。
また、第３図に示される電力分配合成回路１０では、伝送線路１１，１２が基板上にマイクロストリップ線路により伝送線路部として一体化形成されている。マイクロストリップ線路を実現する基板としては、アルミナ基板、テフロン（登録商標）基板等がある。
第４図及び第５図は、第３図で示された電力分配合成回路１０により信号の伝送を実施した際に得られた伝送特性結果を示している。
第４図は、入出力ポートＰ１から入力した信号が入出力ポートＰ２及び入出力ポートＰ３に出力される際のデータである。第４図では、入出力ポートＰ２と入出力ポートＰ３との間における信号の振幅差が、周波数に対応して示されている。図示される例では、中心周波数は３．２ＧＨｚであり、振幅差は周波数２．９ＧＨｚから３．３ＧＨｚまでにわたって１ｄＢ以下であることを得ている。
第５図は、入出力ポートＰ１から入力した信号が入出力ポートＰ２及び入出力ポートＰ３に出力される際のデータである。第５図では、入出力ポートＰ２と入出力ポートＰ３との間における信号の位相差が、周波数に対応して示されている。図示される例では、中心周波数は３．２ＧＨｚであり、位相差も中心周波数３．２ＧＨｚの近傍で１８０度であることが確認されている。
以上説明したように本発明によれば、分配の際に、振幅を等分配しかつ位相差を任意に変えることができるうえ、回路の全体を小型化してコストを低減させることができる。
産業上の利用の可能性
以上のように、本発明にかかる電力分配合成回路は、電力の分配合成としてかつ電力増幅器としてのみならず、ミキサー等の分配合成回路としても適用可能である。
【図１】
2004109843.tif 000003
【図２】
2004109843.tif 000004
【図３】
2004109843.tif 000005
【図４】
2004109843.tif 000006
【図５】
2004109843.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月18日(2005.2.18)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】第１のポート（Ｐ１）からの入力信号を分配して第２のポート（Ｐ２）、第３のポート（Ｐ３）へ出力し、第２のポート、第３のポートからの入力信号を合成して第１のポートへ出力する電力分配合成回路において、
所定の線路長を有する第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路の一方に接続された第１のポートと、前記第１の伝送線路の他方に接続された第２のポートおよび第３のポートと、前記第２のポートおよび第３のポートは、前記第１の伝送線路と交流的に接続されている
ことを特徴とする電力分配合成回路。


【手続補正００２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】請求項１において、
前記第２の入出力ポートに接続する前記第１の伝送線路における前記他方の端部の一つと、前記第３の入出力ポートとの間に、第２の伝送線路を含むことを特徴とする電力分配合成回路。


【手続補正００３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】請求項２において、
前記第１の伝送線路は、前記信号の波長の四分の一の電気長を有することを特徴とする電力分配合成回路。


【手続補正００４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】請求項２及び３において、
前記第２の伝送線路は前記信号の波長の四分の一の電気長を有することを特徴とする電力分配合成回路。


【手続補正００５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】請求項２及び３において、
前記第２の伝送線路は前記信号の波長の二分の一の電気長を有することを特徴とする電力分配合成回路。


【手続補正００６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】請求項２において、
前記第１及び第２の伝送線路は一体化されていることを特徴とする電力分配合成回路。


【手続補正００７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】請求項２において、
前記第１及び第２の伝送線路は基板上に形成されたマイクロストリップ線路であることを特徴とする電力分配合成回路。




【国際調査報告】
2004109843.tif 000008
2004109843.tif 000009
2004109843.tif 000010
2004109843.tif 000011