(57)【要約】【課題】  良好な周波数特性を得つつ、小型でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路を得る。【解決手段】本発明における逆相分配回路は、所定の周波数帯域の中心周波数において、集中定数素子により構成されるＴ形またはΠ形の略９０度の遅れ位相を持つ第１乃至第３の−９０度回路と、略９０度の進み位相を持つ第１の＋９０度回路と、前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路のそれぞれの一端と接続する入力端子と、前記第１の−９０度回路の他端と接続する第１の出力端子と、前記第１の＋９０度回路の他端と接続する第２の出力端子と、を備え、前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路を同形とし、前記第２の−９０度回路と前記第３の−９０度回路を同形とし、かつ、それぞれの一端を接続し、前記第２の−９０度回路の他端と前記第１の出力端子とを接続し、前記第３の−９０度回路の他端と前記第２の出力端子とを接続する。【選択図】  図１
2012080397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数帯域の中心周波数において、集中定数素子により構成されるＴ形またはΠ形の略９０度の遅れ位相を持つ第１乃至第３の−９０度回路と、
所定の周波数帯域の中心周波数において、集中定数素子により構成されるＴ形またはΠ形の略９０度の進み位相を持つ第１の＋９０度回路と、
前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路のそれぞれの一端と接続する入力端子と、
前記第１の−９０度回路の他端と接続する第１の出力端子と、
前記第１の＋９０度回路の他端と接続する第２の出力端子と、を備え、
前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路を同形とし、
前記第２の−９０度回路と前記第３の−９０度回路を同形とし、かつ、それぞれの一端を接続し、
前記第２の−９０度回路の他端と前記第１の出力端子とを接続し、
前記第３の−９０度回路の他端と前記第２の出力端子とを接続する逆相分配回路。
【請求項２】
前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路の形と、前記第２の−９０度回路と前記第３の−９０度回路の形を、同形とする請求項１に記載の逆相分配回路。
【請求項３】
前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路の形と、前記第２の−９０度回路と前記第３の−９０度回路の形を、異なる形とする請求項１に記載の逆相分配回路。
【請求項４】
所定の周波数帯域の中心周波数において、集中定数素子により構成されるＴ形またはΠ形の略９０度の遅れ位相を持つ第４の−９０度回路と、
所定の周波数帯域の中心周波数において、集中定数素子により構成されるＴ形またはΠ形の略９０度の進み位相を持つ第２乃至４の＋９０度回路と、
前記第４の−９０度回路と前記第２の＋９０度回路のそれぞれの一端と接続する入力端子と、
前記第４の−９０度回路の他端と接続する第１の出力端子と、
前記第２の＋９０度回路の他端と接続する第２の出力端子と、を備え、
前記第４の−９０度回路と前記第２の＋９０度回路を同形とし、
前記第３の＋９０度回路と前記第４の＋９０度回路を同形とし、かつ、それぞれの一端を接続し、
前記第３の＋９０度回路の他端と前記第１の出力端子とを接続し、
前記第４の＋９０度回路の他端と前記第２の出力端子とを接続する逆相分配回路。
【請求項５】
前記第４の−９０度回路と前記第２の＋９０度回路の形と、前記第３の＋９０度回路と前記第４の＋９０度回路の形を、同形とする請求項４に記載の逆相分配回路。
【請求項６】
前記第４の−９０度回路と前記第２の＋９０度回路の形と、前記第３の＋９０度回路と前記第４の＋９０度回路の形を、異なる形とする請求項４に記載の逆相分配回路。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の逆相分配回路を１または複数備えるアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆相分配回路及びそれを適用したアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆相分配回路はレーダ装置や基地局などのアンテナ用の給電回路をはじめとして、逆相分配を必要とする高周波回路に一般的に用いられる基本的な回路である。
【０００３】
逆相分配回路の従来例として、所定の周波数帯域の中心周波数において、誘電体基板表面に形成されたリング状ストリップ導体パターンが略１／４波長（略９０度の遅れ位相）、略１／２波長（略１８０度の遅れ位相）、略３／４波長（略２７０度の遅れ位相）の長さの伝送線路となるように、リング状ストリップ導体パターン、入力側ストリップ導体パターン、第１、第２の出力側ストリップ導体パターンとを接続させる構造が開示されている。
【０００４】
この構造では、入力側ストリップ導体パターンに入力された高周波信号は、略１／４波長と略３／４波長の長さをもつ伝送線路により逆相分配されるとともに、第１、第２の出力側ストリップ導体パターンの間に略１／２波長の長さをもつ伝送線路があることで、広い周波数帯域にわたり、２つの出力側ストリップ導体パターンに逆相の高周波信号が分配される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に記載される従来技術では、所定の周波数帯域の中心周波数において、略１／４波長、略１／２波長及び略３／４波長の伝送線路の長さが決められるため、利用する周波数帯域に応じて長さが変化する。特に低周波数帯では波長が長くなるため、回路の大形化を招くという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度（９０度を含む。以下同じとする。）の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタといった集中定数素子によるＴ形回路、Π形回路によって構成し、これらの回路を複数個組合せて、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路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】
【０００８】
本発明の逆相分配回路は、所定の周波数帯域の中心周波数において、集中定数素子により構成されるＴ形またはΠ形の略９０度の遅れ位相を持つ第１乃至第３の−９０度回路と、所定の周波数帯域の中心周波数において、集中定数素子により構成されるＴ形またはΠ形の略９０度の進み位相を持つ第１の＋９０度回路と、前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路のそれぞれの一端と接続する入力端子と、前記第１の−９０度回路の他端と接続する第１の出力端子と、前記第１の＋９０度回路の他端と接続する第２の出力端子と、を備え、前記第１の−９０度回路と前記第１の＋９０度回路を同形とし、前記第２の−９０度回路と前記第３の−９０度回路を同形とし、かつ、それぞれの一端を接続し、前記第２の−９０度回路の他端と前記第１の出力端子とを接続し、前記第３の−９０度回路の他端と前記第２の出力端子とを接続したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な周波数特性を得つつ、小型でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図７】この発明の実施の形態４にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図９】この発明の実施の形態５にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図１１】この発明の実施の形態６にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態６にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図１３】この発明の実施の形態７にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態７にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図１５】この発明の実施の形態８にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態８にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性である。
【図１７】この発明の実施の形態９にかかるアンテナ装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、それぞれが本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。
【００１２】
図１は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図１において、１は入力端子、２は第１の出力端子、３は第２の出力端子、４は第１の接続部、５は第２の接続部、６は第３の接続部、７は第４の接続部である。また、破線によって囲まれる領域８、９、１０は、その中に含まれる回路が所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路であることを示す。ここでは、８を第１の−９０度回路、９を第２の−９０度回路、１０を第３の−９０度回路とする。また、一点鎖線によって囲まれる領域１１は、その中に含まれる回路が所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の進み位相をもつ第１の＋９０度回路であることを示す。ここでは、１１を第１の＋９０度回路とする。
【００１３】
図１に示す逆相分配回路は、第１の接続部４と入力端子１を接続し、第１の−９０度回路８の一端と第１の＋９０度回路１１の一端を第１の接続部４にて接続する。また、第２の接続部５と第１の出力端子２を接続し、第１の−９０度回路８の他端と第２の−９０度回路９の一端を第２の接続部５にて接続する。また、第３の接続部６と第２の出力端子３を接続し、第１の＋９０度回路１１の他端と第３の−９０度回路１０の一端を第３の接続部６にて接続する。また、第４の接続部７に第２の−９０度回路９、第３の−９０度回路１０のそれぞれの他端を接続して構成される。
【００１４】
また、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれ第１乃至第３のインダクタを表し、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ第１乃至第３のキャパシタを表す。図示するように、第１、第２のインダクタＬ１、Ｌ２と第１のキャパシタＣ１の一端を接続し、第１のキャパシタＣ１の他端を接地して第１のＴ形回路を構成する。また、第３のインダクタＬ３と第２、第３のキャパシタＣ２、Ｃ３の一端を接続し、第３のインダクタＬ３の他端を接地して第２のＴ形回路を構成する。
【００１５】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第１乃至第３の−９０度回路８、９、１０を第１のΤ形回路、第１の＋９０度回路１１を第２のΤ形回路で構成する。
【００１６】
ここで、第１乃至第３のインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３のインダクタンスＬと第１乃至第３のキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすると、数式（１）によりそれぞれ算出することができる。
【００１７】
【数１】
2012080397.tif 000003
【００１８】
本実施の形態では、数式（１）において中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として説明する。これらの値を数式（１）に代入すると、第１乃至第３のインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第１乃至第３のキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００１９】
図２は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図２（ａ）〜（ｄ）において、横軸は周波数を表す。図２（ａ）は、入力端子１から高周波信号を入力した時に、入力端子１で反射される高周波信号の大きさの割合、すなわち、入力反射振幅｜Ｓ１１｜を表す。図２（ｂ）は、入力端子１から高周波信号を入力した時に、第１、第２の出力端子２、３へそれぞれ分配される高周波信号の大きさの割合、すなわち、分配振幅｜Ｓ２１｜、｜Ｓ３１｜を表す。図中では｜Ｓ２１｜は実線、｜Ｓ３１｜は破線によって表される。図２（ｃ）は、入力端子１から高周波信号を入力した時に、第１、第２の出力端子２、３へ分配される高周波信号の振幅差、すなわち、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜を表す。図２（ｄ）は、入力端子１から高周波信号を入力した時に、第１、第２の出力端子２、３へ分配される高周波信号の位相差、すなわち、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）を表す。以降の実施の形態における逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）の説明においても上述と同じ特性にて説明を行う。
【００２０】
図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−３３ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．１９ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から４度以内になることがわかる。
【００２１】
このように、本実施の形態にかかる逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１、第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に、＋９０度回路と−９０度回路をΤ形回路のみで構成できる特徴をもつ。
【００２２】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΤ形回路で構成し、３つの−９０度回路と１つの＋９０度回路を組合せた回路によって、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図３において実施の形態１の図１と同一の機能を有する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
また、Ｌ４は第４のインダクタを表し、Ｃ４、Ｃ５は第４、第５のキャパシタを表す。図示するように、第４のインダクタＬ４と第４のキャパシタＣ４の一端を接続し、第４のインダクタＬ４の他端と第５のキャパシタＣ５の一端を接続し、第４、第５のキャパシタＣ４、Ｃ５のそれぞれの他端を接地して第１のΠ形回路を構成する。
【００２５】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第１の−９０度回路８を第１のΤ形回路、第２、第３の−９０度回路９、１０を第１のΠ形回路、第１の＋９０度回路１１を第２のΤ形回路で構成する。
【００２６】
ここで、第１乃至第４のインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４のインダクタンスＬと第１乃至第５のキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすると、数式（１）によりそれぞれ算出することができる。
【００２７】
実施の形態１と同様に、中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として説明する。これらの値を数式（１）に代入すると、第１乃至第４のインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第１乃至第５のキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００２８】
図４は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−４０ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．２０ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から４度以内になることがわかる。
【００２９】
このように、本実施の形態にかかる逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１、第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に、実施の形態１にかかる逆相分配回路と比較すると、図４（ａ）からわかるように、入力反射振幅が小さくなる特徴をもつ。すなわち、実施の形態１の逆相分配回路において第２、第３の−９０度回路をΠ形回路として、Ｔ形回路とΠ形回路を組み合わせた構成にすることによって入力反射振幅の特性を向上させることができる。
【００３０】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΤ形回路とΠ形回路によって構成し、３つの−９０度回路と１つの＋９０度回路を組み合わせた回路によって、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００３１】
実施の形態３．
図５は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図５において上述の実施の形態の逆相分配回路と同一の機能を有する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
また、Ｌ５、Ｌ６は第５、第６のインダクタを表し、Ｃ６は第６のキャパシタを表す。図示するように、第６のキャパシタＣ６と第５のインダクタＬ５の一端を接続し、第６のキャパシタＣ６の他端と第６のインダクタＬ６の一端を接続し、第５、第６のインダクタＬ５、Ｌ６のそれぞれの他端を接地して第２のΠ形回路を構成する。
【００３３】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第１乃至第３の−９０度回路８、９、１０を第１のΠ形回路、第１の＋９０度回路１１を第２のΠ形回路で構成する。
【００３４】
ここで、第４乃至第６のインダクタＬ４、Ｌ５、Ｌ６のインダクタンスＬと第４乃至第６のキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ６のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすると、数式（１）によりそれぞれ算出することができる。
【００３５】
実施の形態１と同様に、中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として挙げる。これら値を式（１）に代入すると、第４乃至第６のインダクタＬ４、Ｌ５、Ｌ６のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第４乃至第６のキャパシタＣ４、Ｃ５、Ｃ６のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００３６】
図６は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−２８ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．０５ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から４度以内になることがわかる。
【００３７】
このように、本実施の形態にかかる逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１、第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に＋９０度回路と−９０度回路をΠ形回路のみで構成した場合には、実施の形態１の逆相分配回路と比べ、図６（ｃ）からわかるように、分配振幅差を小さくできるという効果がある。
【００３８】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΠ形回路により構成し、３つの−９０度回路と１つの＋９０度回路を組合せた回路によって、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００３９】
実施の形態４．
図７は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図７において上述の実施の形態の逆相分配回路と同一の機能を有する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第１の−９０度回路８を第１のΠ形回路、第２、第３の−９０度回路９、１０を第１のΤ形回路、第１の＋９０度回路１１を第２のΠ形回路で構成する。
【００４１】
ここで、第１、第２、第４乃至第６のインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のインダクタンスＬと第１、第４乃至第６のキャパシタＣ１、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすると、数式（１）によりそれぞれ算出することができる。
【００４２】
実施の形態１と同様に、中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として挙げる。これら値を数式（１）に代入すると、第１、第２、第４乃至第６のインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第１、第４乃至第６のキャパシタＣ１、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００４３】
図８は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−２７ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．０２ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から４度以内になることがわかる。
【００４４】
このように、本実施の形態にかかる逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１、第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に、実施の形態３における逆相分配回路と比較すると、図８（ｃ）からわかるように、分配振幅差をより小さくすることができる特徴をもつ。すなわち、実施の形態３の逆相分配回路において第２、第３の−９０度回路をＴ形回路として、Ｔ形回路とΠ形回路を組み合わせた構成にすることによって分配振幅差の特性をさらに向上させることができる。
【００４５】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΤ形回路とΠ形回路により構成し、３つの−９０度回路と１つの＋９０度回路を組合せた回路によって、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００４６】
実施の形態５．
図９は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図９において、上述の実施の形態の逆相分配回路と同一の機能を有する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。破線によって囲まれる領域１２は、その中に含まれる回路が所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路であることを示す。ここでは、１２を第４の−９０度回路とする。また、一点鎖線によって囲まれる領域１３乃至１５は、その中に含まれる回路が所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路であることを示す。ここでは、１３を第２の＋９０度回路、１４を第３の＋９０度回路、１５を第４の＋９０度回路とする。
【００４７】
図９に示す逆相分配回路は、第１の接続部４と入力端子１を接続し、第４の−９０度回路１２の一端と第２の＋９０度回路１３の一端を第１の第１の接続部４にて接続する。また、第２の接続部５と第１の出力端子２を接続し、第４の−９０度回路１２の他端と第３の＋９０度回路１４の一端を第２の接続部５にて接続する。また、第３の接続部６と第２の出力端子３を接続し、第２の＋９０度回路１３の他端と第４の＋９０度回路１５の一端を第３の接続部６にて接続する。また、第４の接続部７に第３、第４の＋９０度回路１４、１５のそれぞれの他端を接続して構成される。
【００４８】
また、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９は第７乃至第９のインダクタを表し、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９は第７乃至第９のキャパシタを表す。図示するように、第７、第８のインダクタＬ７、Ｌ８と第７のキャパシタＣ７の一端を接続し、第７のキャパシタＣ７の他端を接地して第３のΤ形回路を構成する。また、第９のインダクタＬ９と第８、第９のキャパシタＣ８、Ｃ９の一端を接続し、第９のインダクタＬ９の他端を接地して第４のΤ形回路を構成する。
【００４９】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第４の−９０度回路１２を第３のΤ形回路、第２乃至第４の＋９０度回路１３、１４、１５を第４のΤ形回路で構成する。
【００５０】
ここで、第７乃至第９のインダクタＬ７、Ｌ８、Ｌ９のインダクタンスＬと第７乃至第９のキャパシタＣ７、Ｃ８、Ｃ９のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすると、数式（１）によりそれぞれ算出することができる。
【００５１】
実施の形態１と同様に、中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として挙げる。これら値を数式（１）に代入すると、第７乃至第９のインダクタＬ７、Ｌ８、Ｌ９のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第７乃至第９のキャパシタＣ７、Ｃ８、Ｃ９のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００５２】
図１０は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−３５ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．１５ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から４度以内になることがわかる。
【００５３】
このように、本実施の形態にかかる逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１、第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に、実施の形態１による逆相分配回路と同様に−９０度回路と＋９０度回路をΤ形回路のみで構成でき、また、それと同程度の周波数特性を得ることができるという特徴をもつ。
【００５４】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΤ形回路により構成し、１つの−９０度回路と３つの＋９０度回路を組合せた回路によって、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００５５】
実施の形態６．
図１１は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図１１において、上述の実施の形態の逆相分配回路と同一の機能を有する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
また、Ｌ１０、Ｌ１１は第１０、第１１のインダクタ、Ｃ１０は第１０のキャパシタを表す。ここでは、第１０のキャパシタＣ１０と第１０のインダクタＬ１０の一端を接続し、第１０のキャパシタＣ１０の他端と第１１のインダクタＬ１１の一端を接続し、第１０、第１１のインダクタＬ１０、Ｌ１１のそれぞれの他端を接地して第３のΠ形回路を構成する。
【００５７】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第４の−９０度回路１２を第３のΤ形回路、第２の＋９０度回路１３を第４のΤ形回路、第３乃至第４の＋９０度回路１４、１５を第３のΠ形回路で構成する。
【００５８】
ここで、第７乃至第１１のインダクタＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１のインダクタンスＬ、第７乃至第１０のキャパシタＣ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすれば、数式（１）によりそれぞれ算出される。
【００５９】
実施の形態１と同様に、中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として挙げる。これら値を数式（１）に代入すると、第７乃至第１１のインダクタＬ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第７乃至第１０のキャパシタＣ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００６０】
図１２は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−３９ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．２９ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から５度以内になることがわかる。
【００６１】
このように、本実施の形態にかかる逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１、第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に、実施の形態５にかかる逆相分配回路と比べると、図１２（ａ）からわかるように、入力反射振幅が小さくなる特徴をもつ。すなわち、実施の形態５の逆相分配回路において第２、第３の＋９０度回路をΠ形回路として、Ｔ形回路とΠ形回路を組み合わせた構成にすることによって入力反射振幅の特性を向上させることができる。
【００６２】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΤ形回路とΠ形回路により構成し、１つの−９０度回路と３つの＋９０度回路を組合せた回路を構成することで、良好な特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００６３】
実施の形態７．
図１３は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図１３において、上述の実施の形態の逆相分配回路と同一の機能を有する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
また、Ｌ１２は第１２のインダクタを表し、Ｃ１１、Ｃ１２は第１１、第１２のキャパシタを表す。ここでは、第１２のインダクタＬ１２と第１１のキャパシタＣ１１の一端を接続し、第１２のインダクタＬ１２の他端と第１２のキャパシタＣ１２の一端を接続し、第１１、第１２のキャパシタＣ１１、Ｃ１２のそれぞれの他端を接地して第４のΠ形回路を構成する。
【００６５】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第４の−９０度回路１２を第４のΠ形回路、第２乃至第４の＋９０度回路１３、１４、１５を第３のΠ形回路で構成する。
【００６６】
ここで、第１０乃至第１２のインダクタＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２のインダクタンスＬ、第１０乃至第１２のキャパシタＣ１０、Ｃ１１、Ｃ１２のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすると、数式（１）によりそれぞれ算出することができる。
【００６７】
実施の形態１と同様に、中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として挙げる。これら値を数式（１）に代入すると、第１０乃至第１２のインダクタＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第１０乃至第１２のキャパシタＣ１０、Ｃ１１、Ｃ１２のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００６８】
図１４は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−２８ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．０８ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から５度以内になることがわかる。
【００６９】
このように、本実施の形態による逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１、第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に、＋９０度回路と−９０度回路をΠ形回路のみで構成した場合には、実施の形態５の逆相分配回路と比べ、図１４（ｃ）からわかるように、分配振幅差を小さくできるという効果がある。
【００７０】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΠ形回路により構成し、１つの−９０度回路と３つの＋９０度回路を組合せた回路によって、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００７１】
実施の形態８．
図１５は、本実施の形態にかかる逆相分配回路の構成例を示す図である。図１５において、上述の実施の形態の逆相分配回路と同一の機能を有する構成は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態にかかる逆相分配回路は、第４の−９０度回路１２を第４のΠ形回路、第２の＋９０度回路１３を第３のΠ形回路、第３、第４の＋９０度回路１４、１５を第４のΤ形回路で構成する。
【００７３】
ここで、第９乃至第１２のインダクタＬ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２のインダクタンスＬと第８乃至第１２のキャパシタＣ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２のキャパシタンスＣは、所定の周波数帯域の中心周波数をｆ０、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗をＲとすると、数式（１）によりそれぞれ算出することができる。
【００７４】
実施の形態１と同様に、中心周波数ｆ０を１ＧＨｚ、入力端子１と第１、第２の出力端子２、３に接続される負荷抵抗Ｒを５０Ωとした場合を一例として挙げる。これら値を式（１）に代入すると、第９乃至第１２のインダクタＬ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２のインダクタンスＬは１１．２５４ｎＨ、第８乃至第１２のキャパシタＣ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２のキャパシタンスＣは２．２５１ｐＦとなる。
【００７５】
図１６は、本実施の形態にかかる逆相分配回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）である。図示するＳパラメータの周波数特性から、０．９〜１．１ＧＨｚの周波数帯域（比帯域幅２０％）において、入力反射振幅｜Ｓ１１｜は−２６ｄＢ以下、分配振幅差｜Ｓ３１／Ｓ２１｜は０．０２ｄＢ以内、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は１８０度から４度以内になることがわかる。
【００７６】
このように、本実施の形態による逆相分配回路は、比帯域幅が２０％といった広い周波数帯域において、入力端子１から高周波信号を入力してもほとんど反射せず、第１乃至第２の出力端子２、３へほぼ等しい振幅で、かつ、ほぼ逆相の高周波信号を分配する。特に、実施の形態７における逆相分配回路と比較すると、図１６（ｃ）からわかるように、分配振幅差をより小さくすることができる特徴をもつ。すなわち、実施の形態７の逆相分配回路において第２、第３の＋９０度回路をＴ形回路として、Ｔ形回路とΠ形回路を組み合わせた構成にすることによって分配振幅差の特性をさらに向上させることができる。
【００７７】
以上の構成によれば、所定の周波数帯域の中心周波数において略９０度の遅れ位相をもつ−９０度回路と略９０度の進み位相をもつ＋９０度回路を、インダクタとキャパシタによるΤ形回路とΠ形回路により構成し、１つの−９０度回路と３つの＋９０度回路を組合せた回路によって、良好な周波数特性を得つつ、小形でかつ広い周波数帯域にわたり動作する逆相分配回路が得られるという効果を奏する。
【００７８】
実施の形態９．
図１７は上述の実施の形態にかかる逆相分配回路を適用したアンテナ装置の構成例を示す図である。図において２１は逆相分配回路、２２は同相分配回路、２３は逆相分配回路と同相分配回路への入力を切替えるスイッチ、２４及び２５は逆相分配回路２１に接続されるアンテナ、２６及び２７は同相分配回路２２に接続されるアンテナである。なお、逆相分配回路２１は上述の実施の形態と同じく入力端子、第１、第２の出力端子を有する。スイッチ２３が逆相分配回路２１側に接続した場合は逆相分配回路２１の入力端子を介して高周波信号が入力される。また、逆相分配回路２１の第１、第２の出力端子はアンテナ２４、２５とそれぞれ接続される。
【００７９】
逆相分配回路２１に接続された側の２つのアンテナ２４、２５に励振される信号は互いに逆相となる。また、同相分配回路２２に接続された側の２つのアンテナ２６、２７に励振される信号は互いに同相となる。アンテナ２４、２５から放射される電波とアンテナ２６、２７から放射される電波の偏波面を略直交させるように各アンテナを配置すれば、それぞれの電波の相関を低くすることができる。
【００８０】
これにより、アンテナ２４、２５から放射される電波と、アンテナ２６、２７から放射される電波を、受信信号の信号品質に基づいてスイッチ２３を切り替えることによって、受信品質を向上させる切換ダイバーシチをすることができる。またさらに、上述のように逆相分配回路２１は小型で、広い周波数帯域において低相関を維持することができるので、経済性に優れたダイバーシチ効果の高いアンテナ装置を実現することができる。
【００８１】
また、例えば、図１７に示すアンテナ装置を一単位として、それを複数個用いて送信側および受信側アンテナ装置を構成することもできる。送信側アンテナ装置の複数のアンテナから送信信号を空間多重することで、伝送レートの向上を実現するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  ＭｕｌｔｉＯｕｔｐｕｔ）通信等に適用することができる。上述のように逆相分配回路２１を小型にしてアンテナ装置全体を小型化できることから特に、家庭において使用されるフェムト基地局に好適である。
【符号の説明】
【００８２】
１              入力端子
２              第１の出力端子
３              第２の出力端子
４              第１の接続部
５              第２の接続部
６              第３の接続部
７              第４の接続部
８              第１の−９０度回路
９              第２の−９０度回路
１０            第３の−９０度回路
１１            第１の＋９０度回路
１２            第４の−９０度回路
１３            第２の＋９０度回路
１４            第３の＋９０度回路
１５            第４の＋９０度回路
２１            逆相分配回路
２２            同相分配回路
２３            スイッチ
２４〜２７      アンテナ
【図１】
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【図２】
2012080397.tif 000005
【図３】
2012080397.tif 000006
【図４】
2012080397.tif 000007
【図５】
2012080397.tif 000008
【図６】
2012080397.tif 000009
【図７】
2012080397.tif 000010
【図８】
2012080397.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2012080397.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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