(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地導体とストリップ導体で成る中心導体とを有する線路で形成され、一端から伝送モードの信号が入力される入力線路と、上記入力線路の他端に接続され、上記入力線路と概略平行に配置されると共に上記入力線路に対して互いに対称的に形成された第１の出力線路と第２の出力線路と、上記入力線路と上記第１の出力線路および上記第２の出力線路の接続部に形成され、上記入力線路へ入力された伝送モードの信号を上記第１の出力線路と上記第２の出力線路へ分配する分岐部と、を備えた電力分配器において、上記第１の出力線路と上記第２の出力線路を形成する上記ストリップ導体それぞれの上記分岐部側の端部の互いに向かい合う側に、上記第１の出力線路および上記第２の出力線路の長さ方向に直交する方向のスリット形状の切り欠きを上記ストリップ導体の幅方向の概ね中央の地点までの深さで設けたことを特徴とする電力分配器。
【請求項２】
請求項１記載の電力分配器において、上記スリット形状の切り欠きに代えて、上記スリット形状の切り欠きの開口端を両方向へ広げた楔形状で、上記スリット形状の切り欠きの上記ストリップ導体の幅方向の概ね中央の地点の上記第１の出力線路と上記第２の出力線路を形成する上記ストリップ導体それぞれの幅が不連続なくなだらかに変化して上記分岐部へ至る楔形状の切り欠きとしたことを特徴とする電力分配器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる電力分配器の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は1998 IEEE MTT-S Digest, "A HIGH POWER AND HIGH EFFICIENC２２ MONOLITHIC POWER AMPLIFIER FOR LOCAL MULTIPOINT DISTRIBUTION SERVICE", pp569-572に示された送信用高出力増幅器に用いられている電力分配器部分の導体パターンを示す図である。図において、１０は高周波増幅器、１は入力線路、２は出力線路、３は分岐部である。電力分配器は入力線路１、出力線路２、分岐部３により構成されている。なお、高周波増幅器１０ａ、１０ｂの後段には電力合成器（図８では図示省略）が配置され、それぞれの高周波増幅器１０ａ、１０ｂの出力を合成して出力する。ここで、高周波増幅器は単位増幅素子を並列配置した構成のものが用いられている。
【０００３】
次に動作について説明する。
入力線路１に信号が入力されると、入力された信号は分岐部３によって分配され、出力線路２ａ、２ｂに出力される。出力線路２ａ、２ｂに出力された信号はそれぞれ、並列に配置された２個の高周波増幅器１０ａ、１０ｂで増幅された後、高周波増幅器１０ａ、１０ｂの後段に配置される電力合成器によって合成されて出力される。上記のように、入力された信号を、電力分配器で分配して２個の高周波増幅器１０ａ、１０ｂを通過させ、電力合成器で合成して出力を取り出す構成とすることにより高出力増幅器が実現されている。
【０００４】
また、２個の高周波増幅器１０ａ、１０ｂは近接して並列に配置させることにより、回路の小形化が図られている。
【０００５】
送信用高出力増幅器は上記のように構成されているため、従来の電力分配器では、入力線路１と出力線路２ａ、２ｂ、および、出力線路２ａ、２ｂどうしが接近した構造となり、各出力線路２ａ、２ｂにおける電流の振幅分布は不均一で非対称となる。図９に電力分配器の導体パターン上の電流分布を模式的に示した説明図を示す。入力線路１に伝送モードで入力された信号は導体パターンのエッジで振幅が大きい分布となるが、分岐部３において振幅の大きい電流は最短経路を通るため、各出力線路２ａ、２ｂにおいては向かい合うエッジ側で振幅が大きくなる。一例として、図１０に入力線路１のＡＡ’位置、出力線路２ａのＢＢ’位置、出力線路２ｂのＣＣ’位置における電流の振幅分布を示すように、出力線路２ａ、２ｂにおける電流の振幅分布は不均一で非対称となる。なお、入力線路１のＡＡ’位置でも電流の振幅分布は不均一ではあるが対称性は良い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、各出力線路２ａ、２ｂにおける電流の振幅分布が不均一で非対称となると、高周波増幅器は単位増幅素子を並列配置した構成のものが用いられているため、それぞれの単位増幅素子の動作条件がばらつき、増幅器の特性が劣化するという問題が生じる。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、小形でありながら出力線路における電流の振幅分布の均一性および対称性が改善された電力分配器を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係わる発明の電力分配器は、地導体とストリップ導体で成る中心導体とを有する線路で形成され、一端から伝送モードの信号が入力される入力線路と、上記入力線路の他端に接続され、上記入力線路と概略平行に配置されると共に上記入力線路に対して互いに対称的に形成された第１の出力線路と第２の出力線路と、上記入力線路と上記第１の出力線路および上記第２の出力線路の接続部に形成され、上記入力線路へ入力された伝送モードの信号を上記第１の出力線路と上記第２の出力線路へ分配する分岐部と、を備えた電力分配器において、上記第１の出力線路と上記第２の出力線路を形成する上記ストリップ導体それぞれの上記分岐部側の端部の互いに向かい合う側に、上記第１の出力線路および上記第２の出力線路の長さ方向に直交する方向のスリット形状の切り欠きを上記ストリップ導体の幅方向の概ね中央の地点までの深さで設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に係わる発明の電力分配器は、上記スリット形状の切り欠きに代えて、上記スリット形状の切り欠きの開口端を両方向へ広げた楔形状で、上記スリット形状の切り欠きの上記ストリップ導体の幅方向の概ね中央の地点の上記第１の出力線路と上記第２の出力線路を形成する上記ストリップ導体それぞれの幅が不連続なくなだらかに変化して上記分岐部へ至る楔形状の切り欠きとしたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１はこの発明の電力分配器の実施の形態１を示す構成説明図である。ここでは、電力分配器は誘電体基板（または半導体基板）２１に形成したマイクロストリップ線路で構成する例を示す。図において、２１は誘電体基板（または半導体基板）、２２は地導体、２３はストリップ導体、１は入力線路、２ａ、２ｂは出力線路、３は分岐部、４ａ、４ｂはそれぞれ出力線路２ａ、２ｂのストリップ導体２３の向い合うエッジに設けた切り欠きである。この切り欠き４ａ、４ｂは前記図９で示して説明したような振幅の大きい電流の経路を遮断すると共に、切り欠き４ａ、４ｂの先端の位置まで上記振幅の大きい電流の経路をシフトさせ、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布を均一化する機能を発揮するもので、設ける位置・深さ・幅などは諸条件を勘案した電流分布のシミュレーションなどで決定できる。
【００１１】
次に、動作について説明する。
入力線路１に伝送モードで信号が入力されると、入力された信号は分岐部３で分配される。このとき、入力された信号は伝送モードのため、エッジで振幅が大きい電流分布であり、通常は最短経路を通って出力線路に出力されようとするが、分岐部３と出力線路２ａ、２ｂの間には、振幅の大きい電流の経路を遮断するように切り欠き４ａ、４ｂが設けてあるため、振幅の大きい電流は一度切り欠きの先端部分、すなわち、出力線路２ａ、２ｂの幅方向の中央付近を通り、出力線路２ａ、２ｂに出力される。こうして、信号が一度出力線路の幅方向の中心を通ることにより、出力線路２ａ、２ｂにおいては対称性の良い均一化された分布となる信号が出力される。
【００１２】
上記の例では図１のように出力線路２ａ、２ｂの幅方向の概ね中央までの深さで設けることにより、分岐された電流が出力線路２ａ、２ｂへ中央付近から流入することになり、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布の非対称性が低減されると共に均一化される効果を奏することが確認できた。
【００１３】
なお、上記実施の形態１では電力分配器を誘電体基板（または半導体基板）２１に形成したマイクロストリップ線路で構成した例を示したが、上記中心導体の構成を準用することにより、トリプレート線路形式、サスペンデッド線路形式、同軸線路形式で構成することも可能で、同様の効果を奏することは明らかである。このことは、以下の実施の形態でも同様である。
【００１４】
実施の形態２
図２はこの発明の電力分配器の実施の形態２を示す構成説明図である。ここでは、電力分配器は誘電体基板（または半導体基板）２１に形成したマイクロストリップ線路で構成する例を示す。図において、２１は誘電体基板、２２は地導体、２３はストリップ導体、１は入力線路、２ａ、２ｂは出力線路、３は分岐部、５ａ、５ｂはそれぞれ出力線路２ａ、２ｂのストリップ導体２３の向い合うエッジに設けた切り欠きである。この切り欠き５ａ、５ｂは前記図９で示して説明したような振幅の大きい電流の経路を遮断すると共に、切り欠き５ａ、５ｂの先端の位置まで上記振幅の大きい電流の経路をシフトさせ、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布を均一化する機能を発揮するものである。また、この実施の形態２は、切り欠き５ａ、５ｂを分岐部３から出力線路２ａ、２ｂに渡り連続させて設ける構成で、その深さは実施の形態１と同様の理由で出力線路２ａ、２ｂの幅方向の概ね中央まである。なお、切り欠き５ａ、５ｂを設ける形状などは諸条件を勘案した電流分布のシミュレーションなどで決定できる。
【００１５】
この実施の形態２での動作などは実施の形態１での説明と同様であり、同様の効果を奏するが、さらに、切り欠き５ａ、５ｂによる不連続を小さくするように設けているため、反射を小さくして損失を低減できるという効果がある。
【００１６】
実施の形態３
図３はこの発明の電力分配器の実施の形態３を示す構成説明図である。ここでは、電力分配器は誘電体基板（または半導体基板）２１に形成したマイクロストリップ線路で構成する例を示す。図において、２１は誘電体基板、２２は地導体、２３はストリップ導体、１は入力線路、２ａ、２ｂは出力線路、３は分岐部、６ａ、６ｂはそれぞれ入力線路１から分岐部３を経て出力線路２ａまたは出力線路２ｂへ至る電流の経路における振幅の大きい電流の経路となるストリップ導体２３に、出力線路２ａ、２ｂを横切る向きに設けたスロットである。このスロット６ａ、６ｂは前記図９で示して説明したような振幅の大きい電流の経路を遮断すると共に、振幅の大きい電流を一度分散させて出力線路２ａ、２ｂへ流入させ、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布を均一化する機能を発揮するものである。なお、スロット６ａ、６ｂを設ける位置などは諸条件を勘案した電流分布のシミュレーションなどで決定できる。
【００１７】
この実施の形態３の電力分配器においても上記したことから実施の形態１と同様に考えられ、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布の非対称性が低減されると共に均一化される効果を奏する。
【００１８】
実施の形態４
図４はこの発明の電力分配器の実施の形態４を示す構成説明図である。ここでは、電力分配器は誘電体基板（または半導体基板）２１に形成したマイクロストリップ線路で構成する例を示す。図において、２１は誘電体基板、２２は地導体、２３はストリップ導体、１は入力線路、２ａ、２ｂは出力線路、３は分岐部、７ａ、７ｂはそれぞれ出力線路２ａ、２ｂの入口付近のストリップ導体２３の向い合うエッジに設けた抵抗である。この抵抗７ａ、７ｂは前記図９で示して説明したような振幅の大きい電流を減衰させ、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布を均一化する機能を発揮するものである。
また、抵抗７ａ、７ｂを設ける位置・形状・抵抗値などは諸条件を勘案した電流分布のシミュレーションなどで決定できる。
この実施の形態４では、振幅の大きい電流の経路となる出力線路２ａ、２ｂの入口付近のストリップ導体２３の向い合うエッジにそれぞれ垂直にストリップ導体２３のほぼ中央まで一定値の抵抗７ａ、７ｂを設けた例である。
【００１９】
次に、動作原理について説明する。
入力線路１に伝送モードで信号が入力されると、入力された信号は分岐部３で分配される。このとき、入力された信号は伝送モードのため、エッジで振幅が大きい電流分布であり、通常は最短経路を通って出力線路２ａ、２ｂに出力されようとするが、分岐部３と出力線路２ａ、２ｂの間には、振幅の大きい電流の経路上に抵抗７ａ、７ｂが設けてあるため、振幅の大きい電流は抵抗７ａ、７ｂにより減衰されて出力線路２ａ、２ｂに出力される。出力線路２ａ、２ｂの上記向かい合うエッジの反対側のエッジ側を通る振幅の小さい電流は、抵抗７ａ、７ｂの影響を受けず減衰されないため、出力線路２ａ、２ｂの出口付近においては信号電流の振幅分布が均一化されて出力される。
【００２０】
この実施の形態４の電力分配器においても上記したことから、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布の非対称性が低減されると共に均一化される効果を奏する。
【００２１】
実施の形態５
図５はこの発明の電力分配器の実施の形態５を示す構成説明図である。ここでは、電力分配器は誘電体基板（または半導体基板）２１に形成したマイクロストリップ線路で構成する例を示す。図において、２１は誘電体基板、２２は地導体、２３はストリップ導体、１は入力線路、２ａ、２ｂは出力線路、３は分岐部、８ａ、８ｂはそれぞれ出力線路２ａ、２ｂのストリップ導体２３の入口付近に挿入配置した抵抗である。この抵抗８ａ、８ｂは出力線路２ａ、２ｂの入口付近のストリップ導体２３の向い合うエッジ側ほど幅広で抵抗値が大きくなるように帯状に形成されているため、前記図９で示して説明したような振幅分布を有する出力線路２ａ、２ｂの電流を減衰させ、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布を均一化する機能を発揮するものである。
また、抵抗８ａ、８ｂは出力線路２ａ、２ｂのストリップ導体２３を横断して設けられており、連続的に電流を減衰させることが可能で、出力線路２ａ、２ｂの電流分布の不連続を低減する効果がある。
なお、抵抗８ａ、８ｂを設ける位置・形状・抵抗値などは諸条件を勘案した電流分布のシミュレーションなどで決定できる。
【００２２】
この実施の形態５の電力分配器においても上記したことから、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布の非対称性が低減されると共に均一化される効果を奏する。
【００２３】
実施の形態６
図６はこの発明の電力分配器の実施の形態６を示す構成説明図である。この実施の形態６では、前記実施の形態５における抵抗８ａ、８ｂに代えて抵抗９ａ、９ｂをそれぞれ出力線路２ａ、２ｂのストリップ導体２３の入口付近に挿入配置した構成である。抵抗９ａ、９ｂは一定の幅で出力線路２ａ、２ｂのストリップ導体２３を横断して設けられており、出力線路２ａ、２ｂの入口付近のストリップ導体２３の向い合うエッジ側ほど抵抗値が大きくなるような抵抗物質、または、出力線路２ａ、２ｂの入口付近のストリップ導体２３の向い合うエッジ側ほど抵抗値が大きくなるような厚みの変化で帯状に形成したものであり、前記図９で示して説明したような振幅分布を有する出力線路２ａ、２ｂの電流を減衰させ、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布を均一化する機能を発揮するものである。
また、抵抗９ａ、９ｂは出力線路２ａ、２ｂのストリップ導体２３を横断して設けられており、連続的に電流を減衰させることが可能で、出力線路２ａ、２ｂの電流分布の不連続を低減する効果がある。
なお、抵抗９ａ、９ｂを設ける位置・形状・抵抗値などは諸条件を勘案した電流分布のシミュレーションなどで決定できる。
【００２４】
この実施の形態６の電力分配器においても上記したことから、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布の非対称性が低減されると共に均一化される効果を奏する。
【００２５】
実施の形態７
図７はこの発明の電力分配器の実施の形態７を示す構成説明図である。この実施の形態７は、前記実施の形態１の電力分配器において、分岐部３での分岐数を対称的に増加させ、出力線路２ａ、２ｂの外側に対称的に出力線路２ｃ、２ｄを設け、４個の高周波増幅器の接続を可能にした電力分配器の例である。
なお、この実施の形態７では、出力線路の数は上記４個以外にも６個、８個と増加させることも可能であり、また、前記実施の形態２〜６のいずれにも準用できる。
【００２６】
この実施の形態７の電力分配器によれば、出力線路２ａ、２ｂの出口付近での電流の振幅分布の非対称性が低減されると共に均一化される効果を奏するほか、より多くの高周波増幅器の接続を可能とする効果がある。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、小形でありながら出力線路における電流の振幅分布の均一性および対称性が改善された電力分配器を得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の電力分配器の実施の形態１を示す構成説明図である。
【図２】  この発明の電力分配器の実施の形態２を示す構成説明図である。
【図３】  この発明の電力分配器の実施の形態３を示す構成説明図である。
【図４】  この発明の電力分配器の実施の形態４を示す構成説明図である。
【図５】  この発明の電力分配器の実施の形態５を示す構成説明図である。
【図６】  この発明の電力分配器の実施の形態６を示す構成説明図である。
【図７】  この発明の電力分配器の実施の形態７を示す構成説明図である。
【図８】  送信用高出力増幅器に用いられている従来の電力分配器部分の導体パターンを示す図である。
【図９】  従来の電力分配器の導体パターン上の電流分布を模式的に示した説明図である。
【図１０】  従来の電力分配器の入力線路１のＡＡ’位置、出力線路２ａのＢＢ’位置、出力線路２ｂのＣＣ’位置における電流の振幅分布の説明図である。
【符号の説明】
１  入力線路、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  出力線路、３  分岐部、４ａ、４ｂ  切り欠き、５ａ、５ｂ  切り欠き、６ａ、６ｂ  スロット、７ａ、７ｂ  抵抗、８ａ、８ｂ  抵抗、９ａ、９ｂ  抵抗、１０ａ、１０ｂ  高周波増幅器、２１  誘電体基板（または半導体基板）、２２  地導体、２３  ストリップ導体。
【図１】
0003846535.tif 000002
【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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【図１０】
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