(57)【要約】【課題】構成が複雑化することを防止し、構成に要する費用が嵩むことを抑制し、メンテナンス作業性を向上させることができる非接触型線路結合構造、分配器、合成器、および電力増幅器を提供することである。【解決手段】実施形態の非接触型線路結合構造は、第１結合線路と、第２結合線路と、誘電体とを持つ。第１結合線路は、第１開放端を有する。第２結合線路は、第２開放端を有する。誘電体は、第１結合線路と第２結合線路とを非接触に積層配置する。【選択図】図１
2016111460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１開放端を有する第１結合線路と、
第２開放端を有する第２結合線路と、
前記第１結合線路と前記第２結合線路とを非接触に積層配置する誘電体と、
を備える、
非接触型線路結合構造。
【請求項２】
前記第１結合線路は、
前記第１開放端と、第１端子に接続される第１接続端と、を有し、
前記第２結合線路は、
前記第２開放端と、第２端子に接続される第２接続端と、を有し、
終端抵抗に接続される終端部と、第３端子に接続される第３接続端と、を有する第３結合線路と、
前記第１結合線路、前記第２結合線路、および前記第３結合線路を、互いに非接触に積層配置する前記誘電体と、
を備え、
前記第１結合線路および前記第３結合線路の各々は、前記第２結合線路と電磁結合する、
請求項１に記載の非接触型線路結合構造。
【請求項３】
前記第２結合線路は、前記誘電体を介して積層配置されるとともに、前記誘電体に設けられる導電部によって電気的に接続される第１線路部および第２線路部を備え、
前記第１線路部は、前記第２開放端を有するとともに、前記第１結合線路と電磁結合し、
前記第２線路部は、前記第２接続端を有するとともに、前記第３結合線路と電磁結合する、
請求項２に記載の非接触型線路結合構造。
【請求項４】
少なくとも前記第１結合線路を有する第１基板と、
少なくとも前記第３結合線路を有する第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板を積層固定する固定部材と、
を備え、
前記第２結合線路は、前記第１基板または前記第２基板に設けられる、
請求項２または請求項３に記載の非接触型線路結合構造。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の非接触型線路結合構造を備え、
前記第１接続端は、出力端であり、
前記第２接続端は、第１入力端であり、
前記第３接続端は、第２入力端である、
合成器。
【請求項６】
請求項２または請求項３に記載の非接触型線路結合構造を備え、
前記第１接続端は、入力端であり、
前記第２接続端は、第１出力端であり、
前記第３接続端は、第２出力端である、
分配器。
【請求項７】
請求項５に記載の合成器および請求項６に記載の分配器を備え、
前記分配器の前記第１出力端および前記第２出力端に接続される入力部と、前記合成器の前記第１入力端および前記第２入力端に接続される出力部と、を有する増幅部を備える、
電力増幅器。
【請求項８】
前記合成器および前記分配器の各々は、
前記第１結合線路を有する第１基板と、前記第２結合線路および前記第３結合線路を有する第２基板と、前記第１基板および前記第２基板を積層固定する固定部材と、
を備え、
前記入力部は、前記分配器の前記第２基板と一体に形成され、
前記出力部は、前記合成器の前記第２基板と一体に形成される、
請求項７に記載の電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非接触型線路結合構造、分配器、合成器、および電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数百Ｗ級大電力用の増幅器に備えられる分配器および合成器がある。これらの分配器および合成器においては、大型で構成が複雑化することを防止し、構成に要する費用が嵩むことを抑制し、メンテナンス性を向上させるための接続構造を備えることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７４７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、構成が複雑化することを防止し、構成に要する費用が嵩むことを抑制し、メンテナンスの際に半田付け作業などが不要で作業効率を向上させることができる非接触型線路結合構造、分配器、合成器、および電力増幅器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の非接触型線路結合構造は、第１結合線路と、第２結合線路と、誘電体とを持つ。第１結合線路は、第１開放端を有する。第２結合線路は、第２開放端を有する。誘電体は、第１結合線路と第２結合線路とを非接触に積層配置する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の電力増幅器の構成を模式的に示す図。
【図２】実施形態の合成器の等価回路を示す図。
【図３】実施形態の合成器の一部の構成を示す断面図。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線矢視図。
【図５】実施形態の合成器の一部の構成を示す斜視図。
【図６】実施形態の変形例に係る合成器の等価回路を示す図。
【図７】実施形態の変形例に係る合成器の一部の構成を示す断面図。
【図８】図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の非接触型線路結合構造、分配器、合成器、および電力増幅器を、図面を参照して説明する。
【０００８】
実施形態の電力増幅器１は、例えばデジタル送信機用の終段電力増幅器である。複数の電力増幅器１の各々は、図１に示すように、入力分配部２と出力合成部３との間に並列的に接続されている。入力分配部２は、１つの高周波信号を複数の電力増幅器１に分配する。出力合成部３は、複数の電力増幅器１からの複数の高周波信号を合成する。
電力増幅器１は、ユニット化される増幅部１１、分配器１２、および合成器１３を備えている。増幅部１１は、例えばＦＥＴなどの２つの増幅器１４を備えている。２つの増幅器１４の各々の入力部１４ａは分配器１２に接続されている。２つの増幅器１４の各々の出力部１４ｂは合成器１３に接続されている。
【０００９】
分配器１２および合成器１３は、図２〜図５に示すように、同一の非接触型線路結合構造２０を備えている。
非接触型線路結合構造２０は、誘電体多層基板により形成されている。非接触型線路結合構造２０は、誘電体層を介して互いに非接触に積層配置される第１結合線路２１、第２結合線路２２、および第３結合線路２３を備えている。第１結合線路２１および第３結合線路２３の長さは、信号波の実効伝搬波長λの１／４に形成されている。第２結合線路２２は、電気的に接続される第１線路部２２１および第２線路部２２２を備えている。第１線路部２２１および第２線路部２２２の各々の長さは、信号波の実効伝搬波長λの１／４に形成されている。第２結合線路２２の長さは理論上実効伝搬波長λの１／２に形成されると第１線路部２２１と第２線路部２２２間に任意の長さの５０Ω線路があってもよい。
【００１０】
第１結合線路２１は両端に第１端部および第２端部を備えている。第１端部は開放される第１開放端２１ａである。第２端部は第１端子２０ａに接続される第１接続端２１ｂである。なお、第１端子２０ａは、例えば第１結合線路２１から５０Ω線路にて延長し、信号波の入出力ポートが設けられている。
第２結合線路２２の第１線路部２２１は両端に第１端部および第２端部を備えている。第１端部は第２線路部２２２に接続される接続部２２１ａである。第２端部は、開放される第２開放端２２１ｂである。
第２結合線路２２の第２線路部２２２は両端に第１端部および第２端部を備えている。第１端部は第１線路部２２１に接続される接続部２２２ａであり、第２端部は第２端子２０ｂに接続される第２接続端２２２ｂである。なお、第２端子２０ｂは、例えば第２線路部２２２から５０Ω線路にて延長し、信号波の入出力ポートが設けられている。
第３結合線路２３は両端に第１端部および第２端部を備えている。第１端部は第３端子２０ｃに接続される第３接続端２３ａである。第２端部は、終端抵抗Ｒによって終端される終端部２３ｂである。なお、第３端子２０ｃは、例えば第３結合線路２３から５０Ω線路にて延長し、第３結合線路２３が延びる方向の直交方向などに信号波の入出力ポートが設けられている。
【００１１】
非接触型線路結合構造２０の第１接地層２４１、第１誘電体層２５１、第１結合線路２１、第２誘電体層２５２、第２結合線路２２の第２線路部２２２、第３誘電体層２５３、第２接地層２４２、第４誘電体層２５４、第２結合線路２２の第１線路部２２１、第５誘電体層２５５、第３結合線路２３、第６誘電体層２５６、および第３接地層２４３は、順次積層されている。
【００１２】
第１接地層２４１は、接地される導体層である。第１接地層２４１は、第１誘電体層２５１を介して第１結合線路２１と平行に配置されている。
第１結合線路２１および第２結合線路２２の第１線路部２２１は、第２誘電体層２５２を介して平行に配置されている。第１結合線路２１および第１線路部２２１は、互いの第１端部を積層方向で対向させ、互いの第２端部を積層方向で対向させている。つまり第１結合線路２１の第１開放端２１ａと第１線路部２２１の接続部２２１ａとは積層方向で対向している。第１結合線路２１の第１接続端２１ｂと第１線路部２２１の第２開放端２２１ｂとは積層方向で対向している。第１結合線路２１および第２線路部２２２は、電磁結合する。
【００１３】
第２結合線路２２の第１線路部２２１および第２線路部２２２は、第３誘電体層２５３、第２接地層２４２、および第４誘電体層２５４を介して平行に配置されている。第１線路部２２１および第２線路部２２２は、互いの第１端部を積層方向で対向させ、互いの第２端部を積層方向で対向させている。つまり第１線路部２２１の接続部２２１ａと第２線路部２２２の接続部２２２ａとは積層方向で対向している。第１線路部２２１の第２開放端２２１ｂと第２線路部２２２の第２接続端２２２ｂとは積層方向で対向している。第１線路部２２１の接続部２２１ａと第２線路部２２２の接続部２２２ａとは、第２接地層２４２の一部に設けられる誘電体領域２４２ａと第３誘電体層２５３および第４誘電体層２５４とを厚さ方向に貫通するスルーホール２６によって電気的に接続されている。第２接地層２４２は、接地される導体層である。第２接地層２４２は、第３誘電体層２５３を介して第１線路部２２１と平行に配置されている。第２接地層２４２は、第４誘電体層２５４を介して第２線路部２２２と平行に配置されている。スルーホール２６は、導電性の内壁を有する貫通孔である。
【００１４】
第２結合線路２２の第２線路部２２２および第３結合線路２３は、第５誘電体層２５５を介して平行に配置されている。第２線路部２２２および第３結合線路２３は、互いの第１端部を積層方向で対向させ、互いの第２端部を積層方向で対向させている。つまり第２線路部２２２の接続部２２２ａと第３結合線路２３の第３接続端２３ａとは積層方向で対向している。第２線路部２２２の第２接続端２２２ｂと第３結合線路２３の終端部２３ｂとは積層方向で対向している。第２線路部２２２および第３結合線路２３は、電磁結合する。
第３接地層２４３は、接地される導体層である。第３接地層２４３は、第６誘電体層２５６を介して第３結合線路２３と平行に配置されている。
【００１５】
非接触型線路結合構造２０は、第１結合線路２１を有する第１基板３１と、第２結合線路２２および第３結合線路２３を有する第２基板３２と、第１基板３１および第２基板３２を積層固定する固定部材３３と、を備えている。
第１基板３１は、第１接地層２４１、第１誘電体層２５１、第１結合線路２１、および第２誘電体層２５２を備えている。
第２基板３２は、第２結合線路２２の第２線路部２２２、第３誘電体層２５３、第２接地層２４２、第４誘電体層２５４、第２結合線路２２の第１線路部２２１、第５誘電体層２５５、第３結合線路２３、第６誘電体層２５６、および第３接地層２４３を備えている。
固定部材３３は、例えばねじ、ボルトおよびナットなどであって、第１基板３１および第２基板３２の各々の導体パターンを避けるようにして第１基板３１および第２基板３２に設けられる積層方向の貫通孔に装着され、第１基板３１および第２基板３２を固定する。
【００１６】
分配器１２において、非接触型線路結合構造２０の第１端子２０ａは入力ポートであり、第２端子２０ｂは第１出力ポートであり、第３端子２０ｃは第２出力ポートである。つまり分配器１２において、第１結合線路２１の第１接続端２１ｂは入力端であり、第２結合線路２２の第２接続端２２２ｂは第１出力端であり、第３結合線路２３の第３接続端２３ａは第２出力端である。
分配器１２は、入力端（第１接続端２１ｂ）からの入力信号は第１結合線路２１および第２結合線路２２の電磁結合によって２分配され、それぞれ第１開放端２１ａと第２開放端２２１ｂにおいて全反射する。入力信号は第２開放端２２１ｂにて逆相で消し合い、第２線路部２２２に接続される接続部２２１ａにて同相で合成出力される。分配器１２は、接続部２２１ａからの信号を、第２結合線路２２および第３結合線路２３の電磁結合によって、第１出力端（第２接続端２２２ｂ）と第２出力端（第３接続端２３ａ）とに分配する。
【００１７】
合成器１３において、非接触型線路結合構造２０の第１端子２０ａは出力ポートであり、第２端子２０ｂは第１入力ポートであり、第３端子２０ｃは第２入力ポートである。つまり分配器１２において、第１結合線路２１の第１接続端２１ｂは出力端であり、第２結合線路２２の第２接続端２２２ｂは第１入力端であり、第３結合線路２３の第３接続端２３ａは第２入力端である。
合成器１３は、第１入力端（第２接続端２２２ｂ）および第２入力端（第３接続端２３ａ）からの入力信号を、第３結合線路２３および第２結合線路２２の電磁結合によって合成する。合成した入力信号は第１結合線路２１および第２結合線路２２の電磁結合によって２分配され、それぞれ第１開放端２１ａと第２開放端２２１ｂにおいて全反射する。入力信号は第２線路部２２２に接続される接続部２２１ａにて逆相で消し合い、第２開放端２２１ｂにて同相で合成出力される。
【００１８】
分配器１２の第１基板３１は、入力分配部２と一体に形成されている。分配器１２の第２基板３２は、増幅部１１の入力部１４ａと一体に形成されている。
合成器１３の第１基板３１は、出力合成部３と一体に形成されている。合成器１３の第２基板３２は、増幅部１１の出力部１４ｂと一体に形成されている。
【００１９】
以上説明した実施形態によれば、第１開放端２１ａを有する第１結合線路２１および第２開放端２２１ｂを有する第２結合線路２２を持つことにより、非接触に積層配置される第１結合線路２１および第２結合線路２２を容易に電磁結合することができる。これにより第１結合線路２１と第２結合線路２２との間で非接触に信号を伝送することができる。第１結合線路２１および第２結合線路２２を持つことにより、第１結合線路２１および第２結合線路２２を接続するための構成に要する費用が嵩むことを抑制し、単純な構成によってメンテナンス作業性を向上させることができる。
【００２０】
さらに、第１結合線路２１、第２結合線路２２、および第３結合線路２３を持つことにより、第１接続端２１ｂと、第２接続端２２２ｂおよび第３接続端２３ａと、の組み合わせによって、非接触型線路結合構造２０を分配器１２または合成器１３とすることができる。
さらに、少なくとも第１結合線路２１を有する第１基板３１と、少なくとも第３結合線路２３を有する第２基板３２と、固定部材３３と、を持つことにより、第１基板３１および第２基板３２を適宜に分離することができる。これによりユニット交換時などにおけるメンテナンス作業性を向上させることができる。
さらに、入力分配部２と一体の第１基板３１および増幅部１１と一体の第２基板３２から成る分配器１２を持つことにより、例えば半田付け作業または専用の大電力用コネクタなどを必要とせずに、入力分配部２と増幅部１１とを容易に接続することができる。これにより構成に要する費用が嵩むことを抑制し、単純な構成によってメンテナンス作業性を向上させることができる。
さらに、出力合成部３と一体の第１基板３１および増幅部１１と一体の第２基板３２から成る合成器１３を持つことにより、例えば半田付け作業または専用の大電力用コネクタなどを必要とせずに、出力合成部３と増幅部１１とを容易に接続することができる。これにより構成に要する費用が嵩むことを抑制し、単純な構成によってメンテナンス作業性を向上させることができる。
【００２１】
以下、変形例について説明する。
上述した実施形態では、第２結合線路２２の長さは、信号波の実効伝搬波長λの１／２に形成されているとしたが、これに限定されず、信号波の実効伝搬波長λの１／４に形成されてもよい。
この変形例に係る非接触型線路結合構造１２０は、図６〜図７に示すように、誘電体層を介して互いに非接触に積層配置される第１結合線路２１、第２結合線路２２、および第３結合線路２３を備えている。
【００２２】
第１結合線路２１は両端に第１端部および第２端部を備えている。第１端部は開放される第１開放端２１ａである。第２端部は第１端子２０ａに接続される第１接続端２１ｂである。なお、第１端子２０ａは、例えば第１結合線路２１が延びる方向の直交方向などに設けられている。
第２結合線路２２は両端に第１端部および第２端部を備えている。第１端部は第２端子２０ｂに接続される第２接続端２２ａである。第２端部は、開放される第２開放端２２ｂである。なお、第２端子２０ｂは、例えば第２結合線路２２が延びる方向の直交方向などに設けられている。
第３結合線路２３は両端に第１端部および第２端部を備えている。第１端部は、終端抵抗Ｒによって終端される終端部２３ｃである。第２端部は第３端子２０ｃに接続される第３接続端２３ｄである。なお、第３端子２０ｃは、例えば第３結合線路２３が延びる方向の直交方向などに設けられている。
【００２３】
非接触型線路結合構造１２０の第１接地層２４１、第１誘電体層２５１、第１結合線路２１、第２誘電体層２５２、第２結合線路２２、第３誘電体層２５３、第３結合線路２３、第４誘電体層２５４、および第２接地層２４２は、順次積層されている。
【００２４】
第１接地層２４１は、接地される導体層である。第１接地層２４１は、第１誘電体層２５１を介して第１結合線路２１と平行に配置されている。
第１結合線路２１および第２結合線路２２は、第２誘電体層２５２を介して平行に配置されている。第１結合線路２１および第２結合線路２２は、互いの第１端部を積層方向で対向させ、互いの第２端部を積層方向で対向させている。つまり第１結合線路２１の第１開放端２１ａと第２結合線路２２の第２接続端２２ａとは積層方向で対向している。第１結合線路２１の第１接続端２１ｂと第２結合線路２２の第２開放端２２ｂとは積層方向で対向している。第１結合線路２１および第２結合線路２２は、電磁結合する。
【００２５】
第２結合線路２２および第３結合線路２３は、第３誘電体層２５３を介して平行に配置されている。第２結合線路２２および第３結合線路２３は、互いの第１端部を積層方向で対向させ、互いの第２端部を積層方向で対向させている。つまり第２結合線路２２の第２接続端２２ａと第３結合線路２３の終端部２３ｃとは積層方向で対向している。第２結合線路２２の第２開放端２２ｂと第３結合線路２３の第３接続端２３ｄとは積層方向で対向している。第２結合線路２２および第３結合線路２３は、電磁結合する。
第２接地層２４２は、接地される導体層である。第２接地層２４２は、第４誘電体層２５４を介して第３結合線路２３と平行に配置されている。
【００２６】
非接触型線路結合構造２０は、第１結合線路２１を有する第１基板３１と、第２結合線路２２および第３結合線路２３を有する第２基板３２と、第１基板３１および第２基板３２を積層固定する固定部材（図示略）と、を備えている。
第１基板３１は、第１接地層２４１、第１誘電体層２５１、第１結合線路２１、および第２誘電体層２５２を備えている。
第２基板３２は、第２結合線路２２、第３誘電体層２５３、第３結合線路２３、第４誘電体層２５４、および第２接地層２４２を備えている。
固定部材は、例えばねじなどであって、第１基板３１および第２基板３２の各々の導体パターンを避けるようにして第１基板３１および第２基板３２に設けられる積層方向の貫通孔に装着され、第１基板３１および第２基板３２を固定する。
【００２７】
分配器１２において、非接触型線路結合構造２０の第１端子２０ａは入力ポートであり、第２端子２０ｂは第１出力ポートであり、第３端子２０ｃは第２出力ポートである。つまり分配器１２において、第１結合線路２１の第１接続端２１ｂは入力端であり、第２結合線路２２の第２接続端２２ａは第１出力端であり、第３結合線路２３の第３接続端２３ｄは第２出力端である。
分配器１２は、入力端（第１接続端２１ｂ）からの入力信号を第１開放端２１ａにおいて全反射する。分配器１２は、全反射した信号を、第１結合線路２１および第２結合線路２２の電磁結合によって第２開放端２２１ｂに出力する。分配器１２は、第２開放端２２ｂからの信号を、第２結合線路２２および第３結合線路２３の電磁結合によって、第１出力端（第２接続端２２ａ）と第２出力端（第３接続端２３ｄ）とに分配する。
【００２８】
合成器１３において、非接触型線路結合構造２０の第１端子２０ａは出力ポートであり、第２端子２０ｂは第１入力ポートであり、第３端子２０ｃは第２入力ポートである。つまり分配器１２において、第１結合線路２１の第１接続端２１ｂは出力端であり、第２結合線路２２の第２接続端２２ａは第１入力端であり、第３結合線路２３の第３接続端２３ｄは第２入力端である。
合成器１３は、第１入力端（第２接続端２２ａ）および第２入力端（第３接続端２３ｄ）からの入力信号を、第３結合線路２３および第２結合線路２２の電磁結合によって合成する。合成器１３は、合成した入力信号を第２開放端２２ｂにおいて全反射する。合成器１３は、全反射した信号を、第２結合線路２２および第１結合線路２１の電磁結合によって出力端（第１接続端２１ｂ）に出力する。
【００２９】
分配器１２の第１基板３１は、入力分配部２と一体に形成されている。分配器１２の第２基板３２は、増幅部１１の入力部１４ａと一体に形成されている。
合成器１３の第１基板３１は、出力合成部３と一体に形成されている。合成器１３の第２基板３２は、増幅部１１の出力部１４ｂと一体に形成されている。
【００３０】
以下、他の変形例について説明する。
上述した実施形態では、分配器１２および合成器１３の各々の第２基板３２を増幅部１１と一体に形成する場合において、第２結合線路２２および第３結合線路２３を第２基板３２に設けるとしたが、これに限定されない。
例えば分配器１２および合成器１３の各々の単体としては、第１結合線路２１および第２結合線路２２を第１基板３１に設け、第３結合線路２３を第２基板３２に設けてもよい。
【００３１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第１開放端を有する第１結合線路および第２開放端を有する第２結合線路を持つことにより、非接触に積層配置される第１結合線路および第２結合線路を容易に電磁結合することができる。これにより第１結合線路と第２結合線路との間で非接触に信号を伝送することができる。第１結合線路および第２結合線路を持つことにより、第１結合線路および第２結合線路を接続するための構成に要する費用が嵩むことを抑制し、単純な構成によってメンテナンス作業性を向上させることができる。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１…電力増幅器、１１…増幅部、１２…分配器、１３…合成器、１４…増幅器、１４ａ…入力部、１４ｂ…出力部、２０…非接触型線路結合構造、２１…第１結合線路、２１ａ…第１開放端、２１ｂ…第１接続端、２２…第２結合線路、２２ａ…第２接続端、２２ｂ…第２開放端、２２１ｂ…第２開放端、２２２ｂ…第２接続端、２３…第３結合線路、２３ａ…第３接続端、２３ｂ…終端部、２６…スルーホール、３１…第１基板、３２…第２基板、３３…固定部材
【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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