JPH0320082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高周波パワーデイバイダおよびパワ
ーコンバイナ、特に高周波ストリツプラインとエ
アストリツプライン型のパワーデイバイダ・コン
バイナに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、ストリツプライン型パワーデイバイダ
（powerdivider）およびパワーコンバイナ
（powercombiner）は、高周波（マイクロ波）電
力操作（約２〜18GHzの周波数レンジ）の技術分
野において周知である。さらに、このようなパワ
ーデイバイダが構造的にはパワーコンバイナと同
一であることは、上記のような技術分野において
一般的に知られている。この型のパワーデイバイ
ダは、典型的には、入力用パワーストリツプ及び
２つのパワー出力用ストリツプであるストリツプ
導体としてパターン形成された金属層を有し、入
力用パワーストリツプからの入力を２つのパワー
出力用ストリツプにより分配するように構成され
ている。パワーコンバイナは、２つの入力用パワ
ーストリツプおよび単一の出力用ストリツプを有
するように入出力関係がパワーデイバイダに対し
て逆であることのみが異なつている。したがつ
て、パワーデイバイダ・コンバイナ構成は、一般
的にパワーデイバイダとしてみなすことができ
る。ストリツプライン型パワーデイバイダの金属
パターン層の特徴的意図は、実質的にTEMモー
ド（transverse electromagnetic mode）で動作
する導体を得るための周知の成果と同様である。
金属層は、通常誘電体の基板により保持され、さ
らに導電性の接地面により包囲されている。それ
にまた、各入力および出力ストリツプの端部は、
並列の導電性の通路を備えた１個のパワーデイバ
イダ機能を構成するため、導電的に接続されてい
る。

パワーデイバイダの実際的な動作に関する問題
として、パワー出力信号の一部が反射されて他の
パワー出力に戻らないように各パワー出力を効果
的に分離することが必要である。それぞれのパワ
ー出力に対するパワー出力信号の一部または全部
の反射による影響は、パワー出力とそれに対応す
る負荷装置間のインピーダンス不適合または開回
路によつて引き起こされる。

ところで、必要とする分離は、典型的にはパワ
ーデイバイダの各出力ストリツプ間に抵抗負荷を
接続することにより実現される。既知のデイバイ
ダは、以下の式によつて表現される中心の動作周
波数fcを有している。

ここで、ｃは自由空間での光速度であり、εは
比誘電率、そしてλは信号の波長であり、負荷抵
抗はパワー入力ストリツプとパワー出力ストリツ
プの接合部からλ／４倍数の距離を有する点で接
続されている。これは、パワー出力間の導電性通
路に反射されたパワー出力信号の一部を供給する
ことになる。この場合、パワー出力間の距離は、
反射されたパワー出力信号の残りが通過する通路
よりも略々λ／２短い距離である。これは、反射
された２つのパワー出力信号間に約180°の位相差
を生じさせることになり、結果的に反射されたパ
ワー出力信号を効果的に除去することになる。

高周波パワーデイバイダの有効的な構成に対す
る特徴的な問題として、出力ストリツプ間に抵抗
負荷を物理的に配置し取付けることが必要とされ
ている。抵抗負荷は、通常各出力ストリツプに導
線が半田付けされた標準の高周波抵抗器または基
板に形成された凹陥部に配置され、２個の出力ス
トリツプ間に半田付けされる別個でチツプ状の薄
膜抵抗器のいずれかである。それぞれの場合にお
いて、負荷抵抗を物理的な適所に配置し半田付け
する必要を満たすには、製造コストの上昇および
装置の生産量の低下をもたらすことになり、簡単
でしかも正確な製造工程による実現は困難であ
る。

〔発明の概要〕

よつて、本発明の概括的な目的は、容易にしか
も正確に製造できる構成を有する有効的な高周波
パワーデイバイダ・コンバイナを提供することに
ある。

この目的を実現するため、本発明は、誘電体基
板と、パワー入力ストリツプと２個のパワー出力
ストリツプを有するパワーデイバイダを構成する
ための金属パターン層と、および金属層と基板間
に介在される抵抗材料層を利用する。この抵抗材
料層は、金属層下から伸び出ており、反射された
パワー出力信号を打消して消去するための抵抗負
荷を実現するために２個のパワー出力ストリツプ
を導電的に連絡する抵抗ブリツジを含んでいる。

本発明の優れた効果は、写真食刻の技術と材料
の使用を通じて、パワーデイバイダに一体化して
抵抗負荷が形成されることにある。これは、望ま
しい抵抗値を有する抵抗負荷をパワー出力ストリ
ツプ間に正確に配置させ、それにより、特定の中
心動作周波数を有する装置を製造することを可能
にする。また、最初の装置製造後、パワー分割比
および抵抗負荷値を変化させることができる。

本発明の他の効果は、単一の高い効率を有する
エアストリツプライン型パワーデイバイダを形成
するための平らな基板の両側に、同一のパワーデ
イバイダを同時に存在する構造を可能にすること
である。

これらの、およびその他の本発明による効果は
以下添附図面を参照にした実施例の詳細な説明に
よりさらに明らかにされる。

〔発明の実施例〕

本発明は、例えばマイクロストリツプ線路また
はエアストリツプ線路（サスペンデツドストリツ
プ線路）に使用されるパワーデイバイダ・コンバ
イナであり、同時に一体化して形成される抵抗負
荷要素を備えたストリツプライン型パワーデイバ
イダ・コンバイナを提供する。

前述したように、パワーデイバイダの構造は、
パワーデイバイダおよびパワーコンバイナの両者
に共通するものであり、ただその使用方法が相違
するだけである。したがつて、以下の説明では、
パワーデイバイダ・コンバイナ構造についてパワ
ーデイバイダとしての動作に関してのみ記述す
る。

第１図は、本発明により構成されるストリツプ
ライン型パワーデイバイダの斜視図である。デイ
バイダ１０は、ストリツプ導体からなる入力スト
リツプ１８と２個のストリツプ導体からなる、出
力ストリツプ２０，２２を有し、パターン形成さ
れた高導電性の金属層１４と、誘電体基板１２
と、金属層１４と基板１２間に介在する抵抗材料
層１６とからなる。この抵抗材料層１６は、金属
層１４の形状と大部分で一致しているが、金属層
１４下から伸び出て、パワー出力ストリツプ２
０，２２の両者の下に設けられる抵抗材料層１６
の部分を導電的に連結する抵抗ブリツジ２４を含
んでいる。パワーデイバイダ１０の抵抗負荷とし
て作用するブリツジ２４は、入力ストリツプ１８
と出力ストリツプ２０，２２の接合部からλ／４
の奇数倍の距離をもつた所定の位置、即ちパワー
デイバイダの望ましい中心動作周波数が１／λに
比例する位置に配置されている。

本発明の好ましい実施例においては、前記エア
ストリツプライン構成でのパワーデイバイダの構
造を利用している。それは、鏡像的であるが同一
のパワーデイバイダ構造であり、基板１２の平行
な主面に配置され、さらに２つの構造が位置的に
１対１対応であるように位置しているものであ
る。それぞれの入力および出力ストリツプの端部
は、各パワーデイバイダが実効的に並列で動作す
ることを可能とするように導電的に接続されてい
る。

本発明により構成される典型的なエアストリツ
プライン型パワーデイバイダの１つのストリツプ
の断面を第３図に示す。相互に鏡像的関係にある
金属層６６および抵抗材料層６８は、基板６２の
両表面の対向する位置に列で位置的に１対１の対
応をするように位置付けられている。パワーデイ
バイダは、周囲を接地された外囲器６４で包囲さ
れ、空気絶縁体７０の内部に保持されている。

エアストリツプライン構成を使用する主要な効
果およびそれを望ましい実施例に適用する主要な
理由は、誘電特性および損失の不均一な基板を許
容しなければならないことに起因している。各金
属層６６に沿つて伝播されるTEMモード波が、
電位および位相に関して本質的に同一であるか
ら、放射波７２で示されるように伝播する電磁波
により生ずる電界が基板を貫通することはほとん
どない。そのため、エアストリツプライン型パワ
ーデイバイダにおけるパワー損失は、基板の絶縁
値と実質上無関係である。さらに、上記の好まし
い実施例において、電界７２が損失抵抗材料層６
８を貫通することもほとんどない。結果として、
抵抗材料層６８の存在により、実際上エアストリ
ツプライン型パワーデイバイダの効率の低下は生
じないことになる。

本発明の望ましい実施例は、標準の写真食刻の
エツチング技術および材料を使用して処理された
基板から構成されている。上記の処理された基板
は、ポリイミド基板、例えば約15ミル（１ミルは
１／１０００インチ）の厚さを有するトリアジン
（triazine）から構成されている。さらに、最初
両側を抵抗材料層、即ち４ミクロン或は以下の厚
さで面積当り約100Ωの抵抗を有するニクロムで
被覆されている。それから、高導電性の金属層、
例えば約17ミクロンの厚さを有する銅で被覆され
る。この基板構成物は、マイカコーポレーシヨン
（the Mica Corpora−tion、住所は
10900Washington Blvd、Culver City、
California、90230）から入手することができる。
それから、所望のパワーデイバイダパターンおよ
び抵抗要素のホトレジストマスクは、金属層の表
面に形成される。これに続いて、金属および抵抗
材料層の余分な部分を除去するために、亜鉄酸塩
化物および硫酸銅溶液（CuSO₄5H₂O）を用いて
エツチングが行なわれる。パワーデイバイダは、
抵抗ブリツジを限定するためにホトレジストで再
度マスクされ、三酸化クロム（chromium
trioxide）および硫酸溶液（sulfuric acid
solution）でエツチングされる。このエツチング
工程は、抵抗ブリツジの抵抗値に重大な影響を及
ぼすことがないように選択的に金属層を除去する
ことになる。当然、エツチング工程は、デイバイ
ダのパワー分割比および抵抗ブリツジの抵抗値を
調整するために繰返して行なわれることになる。

本発明の実施は、本発明により構成されるスト
リツプライン型パワーデイバイダの設計をいかな
る方法においても制限するものではない。パター
ン形成された金属層の所定の大きさおよび抵抗ブ
リツジにより与えられる抵抗負荷の値の選択は、
高導電性で入力ストリツプ３８および２つの出力
ストリツプ４０，４２を有する金属層３４、絶縁
基板３２および金属層３４と基板３２に接しその
間に介在される抵抗材料層３６の三者により決定
される。

第２図のパワーデイバイダ構造は、第１図に対
して出力ストリツプ４０，４２の拡張部４６，４
８の１組を含む点で相違している。出力ストリツ
プと抵抗ブリツジ４４間を導電的に接続させるこ
とにより、これらの拡張部は入力ストリツプと出
力ストリツプの接合部からλ／４の奇数倍の距離
をもつて効果的に抵抗ブリツジを位置することに
なる。この場合、各拡張部とそれぞれの出力スト
リツプにそつて、距離が計測される。

第２図に示されるパワーデイバイダの構造は、
第１図の場合と同様に基板の一方の面のストリツ
プライン配列またはむしろ望ましい基板の両面の
エアストリツプライン配列のいずれにおいても、
効果的に使用されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るエアストリツ
プライン型パワーデイバイダの構成を示す斜視
図、第２図は本発明の他の実施例に係るストリツ
プライン型パワーデイバイダの構成を示す斜視
図、第３図は上記第１図を具体化したエアストリ
ツプライン型パワーデイバイダの断面図である。 １２，３２，６２……基板、１６，３６，６８
……抵抗材料層、１８，３８……パワー入力スト
リツプ、２０，２２，４０，４２……パワー出力
ストリツプ、２４，４４……抵抗ブリツジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １／λに比例する中心動作周波数を有する高
   周波パワーデイバイダにおいて、 誘電体基板と、 この誘電体基板上にパターン形成されて、前記
   高周波パワーデイバイダを構成するパワー入力ス
   トリツプ導体及び前記パワー入力ストリツプ導体
   に導電的に接合されて、前記パワー入力ストリツ
   プ導体からの入力を分配するための１組のパワー
   出力ストリツプ導体として形成された金属層と、 この金属層と前記誘電体基板との間に介在し、
   前記金属層下から伸び出て前記１組のパワー出力
   ストリツプ導体間を抵抗的に連結し前記パワー入
   力ストリツプ導体と前記パワー出力ストリツプ導
   体との接合部からλ／４の奇数倍の距離の場所に
   配置される抵抗ブリツジ層を含み、前記金属層と
   一体的に前記誘電体基板の表面上に形成された抵
   抗材料層とからなることを特徴とするストリツプ
   ライン型パワーデイバイダ・コンバイナ。 ２ 前記誘電体基板は平行な両主面にそれぞれ前
   記高周波パワーデイバイダを有し、 前記高周波パワーデイバイダは１体１対応の位
   置関係を有するようにそこに配列され、 前記高周波パワーデイバイダが並列に動作する
   ように、前記各高周波パワーデイバイダのそれぞ
   れに設けられた前記パワー入力ストリツプ導体と
   前記パワー出力ストリツプ導体とが導電的に接合
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のストリツプライン型パワーデイバイダ・
   コンバイナ。 ３ 前記金属層は銅であり、前記抵抗材料層はニ
   クロムであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のストリツプライン型パワーデイバイ
   ダ・コンバイナ。