(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板に形成された分布定数線路で伝送線路を構成し、この伝送線路として、主電力を伝送する主線路と、この主線路に結合して電力の一部を検波器側へ伝送するための検波器側線路とを備えた電力結合器であって、
上記検波器側線路の端部に配置され、当該検波器側から上記主線路と検波器側線路の結合部を見たときのインピーダンス整合を図るための終端抵抗と、
この終端抵抗の先端側に接続され、当該終端抵抗に仮想接地を与えるための約１／４波長線路長の先端開放線路と、を備え、
少なくとも上記先端開放線路を上記主線路に対し所定の間隔で配置し、この先端開放線路が上記主線路に容量性結合する構成としたことを特徴とする高周波電力モニタ用電力結合器。
【請求項２】
上記先端開放線路の先端開放部を上記主線路に対し結合させたことを特徴とする上記請求項１記載の高周波電力モニタ用電力結合器。
【請求項３】
上記先端開放線路の側面部及び上記終端抵抗の側面部を上記主線路に対し結合させたことを特徴とする上記請求項１記載の高周波電力モニタ用電力結合器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波電力モニタ用電力結合器、特にマイクロ波通信装置の送信機で送信電力をモニタするための電力結合器の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６には、従来からマイクロ波通信装置の送信機等の送信出力（電力）をモニタする場合の回路構成が示されており、例えば最終段ＨＰＡ（High Power Amplifier）１にアイソレータ２（なお、４は終端抵抗）を介してアンテナが接続されている場合等において、上記最終段ＨＰＡ１と上記アイソレータ２との間に、分布結合型１／４波長方向性結合器３が配置される。
【０００３】
図７には、上記１／４波長方向性結合器３の詳細な構成が示されており、伝送線路はマイクロストリップ線路で形成される。即ち、図示されるように、誘電体基板６の表側に、上記ＨＰＡ１とアイソレータ２を接続する主線路７が幅Ｗ1で形成され、この基板６の裏側全面にはグランドプレートが形成される。この主線路７に対して、検波器側の幅Ｗ2の伝送線路８がその４分の１波長（使用周波数帯域中心周波数の波長の約１／４）の線路長でＳの幅を持って結合（結合部Ｈ4）しており、この伝送線路8の先端側に、終端抵抗９を介して４分の１波長の線路長の１／４波長先端開放線路１０が接続される。
【０００４】
このような１／４波長方向性結合器３によれば、主線路７と伝送線路８が結合部Ｈ4で結合し、図６で示したＨＰＡ１から伝送される方向の送信電力の一部が、伝送線路８側へ取り出されて検波器へ導かれ、アイソレータ２側から伝送される方向の電力は取り出されない。なお、上記アイソレータ２でもアンテナから伝送されるマイクロ波が遮断される。
【０００５】
このようにして、検波器では入力電圧を検波することにより、送信電力（出力）のモニタを行うことができる。そして、上記伝送線路８の先端側に配置された終端抵抗９と先端開放線路１０によれば、この終端抵抗９を仮想接地として、検波器側から反射して伝送線路8に戻ってくる不要なマイクロ波を吸収することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の高周波電力モニタ用の電力結合器においては、上述したように、結合部Ｈ4において使用周波数帯域の中心周波数の約１／４波長の線路長で伝送線路８が結合するため、結合部領域のスペースが広くなり、小型化を図ることができないという問題があった。しかも、上記伝送線路８の１／４波長線路部分から先端側においては、終端抵抗９及び先端開放線路１０が上記主線路７と結合しないように上記主線路７に垂直（コの字形）に配置されており、このことによっても電力結合器の回路スペースは大きくなる。
【０００７】
また、高い周波数帯域では、上記誘電体基板６の材質による誘電損失や導体表面における放射損失などが顕著となることから、特に上記の分布結合型１／４波長方向性結合器を用いた場合には、その結合部分の長さによる送信電力の損失が問題となる。
【０００８】
更に、上記の伝送線路８の１／４波長線路による結合は結合度が高いため、高出力送信機の出力をモニタする際等、被測定電力が高い場合には、上記主線路７と伝送線路８の結合部間の間隔Ｓを広くとることになる。しかし、この間隔Ｓを広くすると、上方に存在する筐体（の蓋等）までの高さが低い場合は、その高さにより結合度が変わるなどの影響を受け易い。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、結合部のスペースを小さくでき、送信電力の損失が小さくなると共に、筐体の影響を最小限にすることができる高周波電力モニタ用電力結合器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、誘電体基板に形成された分布定数線路で伝送線路を構成し、この伝送線路として、主電力を伝送する主線路と、この主線路に結合して電力の一部を検波器側へ伝送するための検波器側線路とを備えた電力結合器であって、上記検波器側線路の端部に配置され、当該検波器側から上記主線路と検波器側線路の結合部を見たときのインピーダンス整合を図るための終端抵抗と、この終端抵抗の先端側に接続され、当該終端抵抗に仮想接地を与えるための約１／４波長線路長の先端開放線路と、を備え、少なくとも上記先端開放線路を上記主線路に対し所定の間隔で配置し、この先端開放線路が上記主線路に容量性結合する構成としたことを特徴とする。上記の分布定数線路としては、マイクロ（波）ストリップ線路、その他のストリップ線路及びコプレナー線路等を含み、終端抵抗としては、薄膜抵抗、厚膜抵抗及びチップ抵抗等を含む。
【００１１】
請求項２に係る発明は、上記先端開放線路の先端開放部を上記主線路に対し結合させたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、上記先端開放線路の側面部及び上記終端抵抗の側面部を上記主線路に対し結合させたことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、例えば先端開放線路の先端開放部を主線路に結合することができ、これによれば１／４波長の長さではなく、先端開放線路の小さな幅により結合され、またコの字形の配置とはならず、方向性のない容量性結合となる。従って、結合部のスペースも小さいものとなり、また送信電力の挿入損失も低くなる。更に、この場合は、小さい幅で結合することから、所定の結合度を確保するために結合間隔を狭くすることになり、筐体による影響も小さくなる。
【００１３】
また、上記主線路に対する結合は、上記先端開放線路の側面部の一部で行ってよいし、この側面部と終端抵抗の側面部の両者で行うこともでき、この場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には、実施形態例の第１例に係る高周波電力モニタ用電力結合器の一例が示されており、図示の基板１２は図７で示したものと同様で、誘電体材料からなり、裏面にグランドプレートが形成される。この基板１２の表面に、図６で示した最終段ＨＰＡ（１）とアンテナ側のアイソレータ（２）を接続する幅Ｗ1の主線路（マイクロストリップ線路）１４が形成される。
【００１５】
また、電力モニタのための検波器側へ送信電力の一部を供給する伝送線路（マイクロストリップ線路）１５が形成され、この伝送線路１５の先端側に、終端抵抗１６を介して先端開放線路１７が接続されており、この先端開放線路１７の線路長Ｄを、使用周波数帯域中心周波数の波長の約１／４とすることにより、上記終端抵抗１６の先端開放線路側端（終端抵抗１６と先端開放線路１７とが接する点）が検波器側から見た仮想接地（０電位）点となる。従って、検波器側から終端抵抗１６を見たインピーダンスは、伝送線路の特性インピーダンス（終端抵抗１６の抵抗値）と等しくなり、終端される。
【００１６】
そして、この先端開放線路１７の先端開放部が上記主線路１４に対し間隔ｇ1で配置され、この先端開放線路１７はその幅Ｗ2で主線路１４に結合される。従って、この場合は、１／４波長の線路で結合した従来のように方向性を持つことはなく、幅Ｗ2と間隔ｇ1により容量性結合をすることになり、図示されるように結合部Ｈ1の領域は非常に小さいものとなる。
【００１７】
図２には、上記図１の等価回路が示されており、図示されるように、当該回路は上記結合部Ｈ1の幅Ｗ2との間隔ｇ１により与えられる容量Ｃ1（なお、この容量Ｃ1は上記幅Ｗ2と間隔ｇ１を適当に選択することにより任意の値に設定できる）で主線路１４に接続される。従って、主線路１４を伝送する送信電力の一部は、容量Ｃ1、終端抵抗１６及び伝送線路１５を介して検波器へ供給されることになる。また、伝送線路１５の先端側は、１／４波長の線路長の先端開放線路１７で与えられる容量Ｃ2を介して接地（仮想接地）され、これによって検波器側から反射して戻ってくるマイクロ波は除去される。
【００１８】
第１例は以上の構成からなり、上述したように、上記主線路１４において最終段ＨＰＡからアイソレータへ向けて伝送される送信電力の一部が、結合部Ｈ1から先端開放線路１７及び終端抵抗１６を介して伝送線路１５へ取り出され、検波器へ導かれる。このとき、上記先端開放線路１７が、１／４波長の線路長となっており、終端抵抗１６の位置に仮想接地を設定するので、この仮想接地で検波器側からの反射マイクロ波を吸収することができる。
【００１９】
従って、検波器側から結合部Ｈ1を見たときのインピーダンスは、１／４波長の長さの線路１７及び終端抵抗１６によって良好な整合状態が得られることになり、この場合結合部Ｈ1による影響は結合度が低い場合は殆ど無視することができる。なお、アンテナ側から伝送される電力はアイソレータを通りアンテナより放射される。このようにして、伝送された一部の送信電力を入力した検波器では、その入力電圧を検波することにより、送信電力（出力）がモニタされる。
【００２０】
図５には、本発明回路の伝送特性（周波数に対する結合度）を従来と比較したグラフ図が示されている。図示されるように、図７の従来回路の特性線が100に示され、これに対し図１の回路の特性線は200のようになり、第１例の方が広帯域の周波数特性が得られることが分かる。更に、この第１例では、結合部Ｈ1の面積が図7の結合部Ｈ4と比較すると極めて小さくなり、回路を小型化できるという利点がある。
【００２１】
図３には、実施形態の第２例の構成が示されており、この第２例は先端開放線路の側面部を主線路に結合させたものである。即ち、図３に示されるように、１／４波長の線路長の先端開放線路２０を途中で直角に曲げ、先端側部分の側面を主線路１４に対し間隔ｇ2で配置する。そして、この先端開放線路２０は終端抵抗２１を介して伝送線路１５へ接続する。この第２例によっても、上記第１例と同様の効果を得ることができ、結合部Ｈ2の面積も従来と比較して小さくなる。
【００２２】
図４には、実施形態の第３例の構成が示されており、この第３例は終端抵抗を含めて主線路に結合させたものである。即ち、図４に示されるように、検波器側へ接続される伝送線路２２の先端側を直角に曲げ、終端抵抗２３及び１／４波長先端開放線路２４の側面部を主線路１４に対し間隔ｇ3で配置する。
このような第３例によっても、上記第１例と同様の効果を得ることができ、結合部Ｈ3の面積も図７のようにコの字形の配置とならないので、従来と比較して小さくなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、主線路に伝送される電力の一部を検波器側へ取り出して送信電力をモニタするための電力結合器で、終端抵抗とこの終端抵抗に仮想接地を与えるための約１／４波長の先端開放線路とを備え、少なくともこの先端開放線路を上記主線路に対し、容量性結合により結合させたので、１／４波長方向性結合器を使用する場合と比較すると、結合部のスペースを小さくして小型化を図ることができ、また結合部が短くなるので、送信電力の損失も小さくすることが可能となる。
【００２４】
更に、本質的に粗結合となるため、結合度を低く設定する場合でも結合間隔が小さくなるので、上方の筐体の影響（蓋の高さによる結合度の変化等）も解消することができる。
しかも、容量性結合となることから、結合して検出する電力の周波数特性が広帯域となるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の第１例に係る高周波電力モニタ用電力結合器の構成を示す図である。
【図２】図１の電力結合器の等価回路図である。
【図３】実施形態の第２例に係る電力結合器の構成を示す図である。
【図４】実施形態の第３例に係る電力結合器の構成を示す図である。
【図５】図１の高周波電力モニタ用電力結合器における周波数に対する結合度合を、図７の従来例との比較で示す特性図である。
【図６】従来の高周波電力モニタ用電力結合器の構成の一例を示し、分布結合型１／４波長方向性結合器を用いた場合の図である。
【図７】図６の電力結合器の結合部分の詳細図である。
【符号の説明】
６，１２  …  基板、
７，１４  …  主線路、
８，１５，２２  …  伝送線路（検出器側）、
９，１６，２１，２３  …  終端抵抗、
10，１７，２０，２４  …  １／４波長先端開放線路、
Ｈ1〜Ｈ4  …  結合部、
Ｃ1，Ｃ2  …  容量。
【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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