JPH04902A - 可変電力分配回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、主としてＵＨＦ〜マイクロ波帯で用いられ
る可変電力分配器に関するものである。

【従来の技術】

第６図は例えばマイクロウェーブジャーナル、１９８３
年８月号、第１０５〜１１６頁に示された従来の可変電
力分配器を示す斜視図、第７図は上記可変電力分配器の
基本的構成を示すブロック図である。第７図において、
３２は波が入射される入力端子、２７は入力波を２つの
出力に分配する等振幅等位相電力分配器、２６は等振幅
等位相電力分配器２７に設けられた導波管無反射終端器
、２８．２９は等振幅等位相電力分配器２７で分配され
た２つの出力を移相する移相量可変の移相器、３０は移
相器２８．２９の出力が通過する等振幅９０°位相電力
分配器、３３．３４は等振幅９０゜位相電力分配器３０
に設けられ、出力波Ｖａｖｂを得る出力端子である。 第６図において、２２は導波管で、一端に上記入力端子
３２が設けられ、他端に上記出力端子３３゜３４が設け
られている。また、この導波管２２の入力端子３２寄り
の位置の上部に上記導波管無反射終端器２６が設けられ
、この部分で上記等振幅等位相電力分配器２７が構成さ
れている。２３は導波管２２内に設けられた一対のフェ
ライトトロイド、２４は一対のフェライトトロイド２３
にそれぞれ通された磁化用導線、２５は磁化用導線２４
を通すための孔、３１は磁化用導線２４に位相制御用の
電流を流すための一対の駆動部である。上記各一対のフ
ェライトトロイド２３及び磁化用導線により、上記２つ
の移相器２８．２９が構成されている。また、導波管２
２の共通の壁にスロットを形成することにより、上記等
振幅９０°位相電力分配器３０が構成されている。 次に動作について説明する。 入力端子３２より入射した電力Ａワットの波は、等振幅
等位相電力分配器２７を通り等振幅等位相で２分され、
それぞれ移相器２８．２９に入射する。この移相器２８
．２９の挿入位相をθａ、θｂとすると、この移相器２
８．２９を通過し、さらに等振幅９０′位相電力分配器
３０で９０°の位相差を以って通過することにより、出
力端子３３゜に現れる波Ｖａ、Ｖｂは、複素数の電圧で
示すと次式で表される。 ｖａ＝、β入−ｉｎ　　（π／４＋（θａ−θｂ）／２
）ｅｘｐ　（ｊ　（θａ　＋θｂ）　／２　）・・・・
・・・・・・・・・・・（１）Ｖ　ｂ　＝　Ｅｃｏｓ　
　（１／４　＋（θａ−θｂ”）　／２　）ｅｘｐ　（
ｊ　（θａ　＋θｂ）　／２　）・・・・・・・・・・
・・・・・（２）二こで、ｊは虚数単位である。 上記式（１）、　（２）より、移相器２８．２９の位相
差（θａ−θｂ）を駆動部３１からの位相制御電流によ
り、−π／４〜十π／４の範囲で変化させると、出力端
子３３．３４に現れる波Ｖａ、Ｖｂの電力をそれぞれＡ
ワットから０ワツトに、および０ワツトからＡワットに
変えることができる。また、移相器２８．２９の挿入位
相の和（θａ十θｂ）を一定に保つと、電力比を変えて
も出力端子３３．３４に現れる波Ｖａ、Ｖｂの位相を一
定にすることができる。

【発明が解決しようとする課題】

従来の可変電力分配器は以上のように構成されているの
で、周波数が低い場合には波長に比例して装置全体が大
きくなる。特にフェライトの透磁率変化に対する移相量
の変化を大きくするためフェライトトロイド２３と孔２
５の高さの比２幅の比、およびフェライトトロイド２３
の厚さを一定にしなければならない条件から、移相器２
８．２９の高さを低くするには制限がある。また、周波
数が低い場合には、導波管では断面寸法が大きくなるた
め外部接続回路が同軸線路の場合が多く、同軸導波管変
換器が必要となる。このため可変電力分配器全体を平面
的に構成することが困難であるという問題がある。一方
、平面構成のため移相器２８．２９にダイオードなどの
半導体素子を用いようとすると半導体の抵抗による損失
の増大や高電力に耐えられなくなる問題が生じる。 また、フェライト、半導体いずれを用いた移相器２８．
２９も、移相器１個につき１個の電子的な駆動部３１が
必要になる。このため２個の出力端子３３．３４の位相
を一定にするため２個の移相器２Ｂ、２９およびそれぞ
れの駆動部３１には特性の一致したものを使用し、さら
に（θａ＋θｂ）を一定に保つように２個の駆動部３１
を制御しなければならない問題がある。また、電子的な
駆動部３１により速い電力可変速度が得られるが、可変
速度の速さが要求されない場合には、むしろ電子的な駆
動部３１の機能に対するコストが高くなる問題がある。 従来の可変電力分配器には上述したような種々の課題が
あった。 この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、低損失かつ高耐電力性能を有し平面構成でき
るとともに、１個の駆動部で、電力比を変えても２つの
出力端子に現れる波の位相を一定にすることができる可
変電力分配器を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この発明に係る可変電力分配器は、２個の移相器を、地
導体４上に設けられた２本の平行な直線導体３ａ、３ｂ
と、一方の対角線１ａが上記直線導体と直交し且つ直線
導体の一部を覆うように上記地導体上に配され且つ上記
一方の対角線の方向に移動可能に成された菱形誘電体板
１とにより構成したものである。

【作用】

この発明における菱形誘電体板は、２本の直線導体と直
交する方向に移動させることにより、２つの波の移相量
が調整されて、２つの出力の電力比を変えられ、また出
力波の位相を一定にすることができる。

【実施例】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 第１図において、４は上下一対の地導体、３は下部の地
導体４上に所定のパターンに形成されたストリップ導体
で、２本の平行な直線導体３ａ。 ３ｂを有している。 ５は下部の地導体４の裏側に設けられた一対の無反射終
端器である。８は等振幅等位相電力分配器で、この実施
例においては、ストリップ導体３の一端部における所定
の形状部分と地導体４と無反射終端器５とにより５端子
ラツトレースハイブリツドに構成されており、入力端子
３２が設けられている。９は等振幅９０°位相電力分配
器で、この実施例では、ストリップ導体３の他端部にお
ける所定形状部分と地導体４とにより、ブランチライン
ハイブリッドに構成されており、２つの出力端子３３．
３４が設けられている。 １は下部の地導体４上に設けられた第１の菱形誘電体板
、２は第２の菱形誘電体板である。これらの第１及び第
２の菱形誘電体板１．２は各々の対角線が一部して配さ
れ、且つ互いに直交する２本の対角線のうちの一方の対
角線が上記直線導体３ａ、３ｂと平行になり、従って、
他方の対角線が直線導体３ａ、３ｂと直交するように配
され、且つ直線導体３ａ、３ｂの一部を覆うように成さ
れている。また、第１の菱形誘電体板１は第２の菱形誘
電体板２より厚さが大きく形成されている。 １０は第１及び第２の菱形誘電体板１．２を上記他方の
対角線方向、即ち、矢印ａ方向に移動させるため手動又
は電動による駆動部である。６．７は第１及び第２の菱
形誘電体板１，２、地導体４、直線導体３ａ、３ｂで構
成される移相量可変の移相器である。 第２図は移相器６．７を構成する第１及び第２の菱形誘
電体板１．２と直線導体３ａ、３ｂとの関係を示す。 第２図において、直線導体３ａ、３ｂは間隔りを以って
配されている。第１の菱形誘電体板１の直線導体と直交
する対角線１ａの長さは２Ｄに選ばれている。これによ
って、菱形の一方の頂点ＩＣ（又はｌｄ）が直線導体３
ａ（又は３ｂ）に−致したとき、上記対角線１ａと直交
する対角線１ｂが直線導体３ｂに一致するように成され
ている。 また、このとき移相器６．７の位相差が９０°となるよ
うに、上記対角線１ｂの長さＢが選ばれている。 次に動作について説明する。 第２図において、移相器６における第１の菱形誘電体板
１が直線導体３ａを覆う長さをＬａｌ、第２の菱形誘電
体板２が直線導体３ａを覆う長さをＬ　ａ　２−、各誘
電体板に覆われない長さをＬａ３、また、それぞれ位相
定数をβ１．β２．β３とすると、この移相器６の挿入
位相θａは次式で与えられる。 θａ−β１・Ｌａ１士β２　・Ｌａ２＋β３　・Ｌａ３
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）移相器７
においても同様に、第１の菱形誘電体板１が直線導体３
ｂを覆う長さをＬｂｌ、第２の菱形誘電体板２が直線導
体３ｂを覆う長さをＬｂ２、各誘電体板に覆われない長
さをＬｂ３とすると、この移相器７の挿入位相θｂは次
式で与えられる。 θｂ＝β１・Ｌａ２＋β３・Ｌａ２＋β３・Ｌｂ３・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（４）直線導体３ａ
、３ｂの全長をＬＯ１直線導体３ａ。 ３ｂに平行な第１の菱形誘電体板１の対角線１ｂの長さ
をＢとすると、この対角線１ｂの決定条件から次式の関
係がある。 （β１−β３）・Ｂ＝π／２　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（５）Ｂ＝Ｌａ　１＋Ｌｂ２　　・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・（６）また、第２の菱形誘電体板２は、４分の１
波長インピーダンス変成器とするために、次式の関係が
ある。 β２・Ｌａ２＝β２　・Ｌ　ｂ　２　＝　ｔｃ　／２−
−−−（７）上記式（３）〜（７）より、２つの移相器
６．７の挿入位相差（θａ−θｂ）は次式で与えられる
。 θａ−θｂ＝２（βｌ−β３）・Ｌａ１−ｘ／２・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（８）また、移相器６
，７の挿入位相の和（θａ＋θｂ）は次式で与えられる
。 θａ＋θｂ＝ｘ・＜３−β３／β２）／２＋２−β３　
・Ｌ。 ＝Ｃ（：　一定）　　　・・・・旧・・・・・・・・・
・・（９）上記式（８）、　（９）を前記式（１）、　
（２）に代入すると、次式となる。 Ｖ　ａ　＝　、／”ｒｓｉｎ　（（β１−β３）・Ｌａ
１）ｅｘｐ　（ｊ　Ｃ／２）　　　　・・・・・・・・
・・・・・・・ａωＶ　ｂ　＝　πｏｓ　（（β１−β
３）・Ｌａ１）ｅｘｐ　（ｊ　Ｃ／２）　　　　・・・
・・・・・・・・・・・・ＯＤ上記式０ＩＩＩｌ、　０
０よりＬａｌを変えることにより、つまり１個の駆動部
１０のみで、第１．第２の菱形誘電体板１．２を矢印ａ
方向に移動させることにより、電力分配比を変えること
ができる。また、電力分配比を変えても出力端子３３．
３４に現れる波の位相は不変である。 以上によれば、フェライトの磁性体積や半導体の抵抗、
および振幅制限効果の影響がないため、低損失特性や高
耐電力性能を得ることができ、かつ平面構成できる。 移相器６，７において、第１の菱形誘電体板１が直線導
体３ａ、３ｂを覆う部分のインピーダンスを７１、第２
の菱形誘電体板２が直線導体３ａ。 ３ｂを覆う部分のインピーダンスを２２、各誘電体板に
覆われない部分のインピーダンスを２３とすると、Ｚｌ
が２３に近い値であれば反射は小さく、第２の菱形誘電
体板２は不要となるが、Ｚｌが２３と大きく異なると反
射が大きくなる。この場合にはＺ２を次式ａりの値とし
、かつ上記式（７）の条件を満たせば、第２の菱形誘電
体板２は４分の１波長インピーダンス変成器として働き
反射を無くずことができる。 Ｚ２＝５〒］〒　　　　　０り 第１図においては、第１の菱形誘電体板１の周囲に第２
の菱形誘電体板２を配置する場合を示したが、これらの
菱形誘電体板の製造方法として、第２の菱形誘電体板２
に第１の菱形誘電体板１と同じ外形をもつ別の菱形誘電
体板を張り付けることにより、所要の厚さの第１の菱形
誘電体板１を形成すると、加工、組み立てが容易になる
。 第３図に、この発明による可変電力分配器１１゜１２．
１３．１４，１５．１６を６個組み合わせて用いる可変
電力分配回路を示す、ここでは最大４個までの増幅器１
７．１Ｂ、１９．２０の電力合成を行う場合を示してい
る。この回路では、可変電力分配器の電力分配比を調整
することにより、接続されている増幅器に対してのみ電
力を等振幅等位相で分配および合成できる。このため電
力損を伴うこと無く、出力電力レベルを一定に保ったま
ま、増幅器の個数を２個から３個に追加する作業や、故
障した増幅器を取り替える作業を行うことができる。 なお、第３図において１．ＩＩＡＡ ２’　　４’　　４’　　２゜ Ａ等の値は各線路または端子の通過電力を示している。 この場合には、全ての可変電力分配器１１〜１６は、等
電力分配の状態にある。 る。この様な場合には可変電力分配器１１と１６、可変
電力分配器１２と１４、可変電力分配器１３と１５がそ
れぞれ同一の電力分配比になるように各移相器６，７を
駆動する必要がある。 第５図に、可変電力分配器１１〜１６を層状に積み重ね
て構成し、それぞれの可変電力分配器１１゜１６間を接
続する線路の一部に交差する線路２１を用い上記それぞ
れの可変電力分配器１１〜１６の第１．第２の菱形誘電
体板１，２の駆動部１０を共通にしたものを示す。６個
の可変電力分配器１１〜１６を用いているため、本来６
個の駆動部が必要となるが、交差する線路２１により可
変電力分配器１１と１６、可変電力分配器１２と１４、
可変電力分配器１３と１５それぞれの組の移相器の菱形
誘電体板１．２の移動方向を同一にしているため、駆動
部１０を共通に使え、駆動部１０の数を３個に減らすこ
とができる。

【発明の効果】

以上のように、この発明によれば可変電力分配器におけ
る２個の移相量可変移相器を、２本の直線導体を菱形の
誘電体板で共通に覆う２本のトリプレート形ストリップ
線路で構成したので、平面構成ができ、さらに１個の駆
動部で、電力比を変えても２つの出力端子に現れる波の
位相を一定にすることができる効果がある。また、上記
菱形誘電体板の周囲に第２の菱形誘電体板を装荷するよ
うに成せば、反射減衰特性を容易に改善でき、さらに、
この発明による可変電力分配器を複数個層状に積み重ね
て可変電力分配回路を構成し、それぞれの可変電力分配
器間の一部の接続に交差する線路を用いて、それぞれの
可変電力分配器の菱形誘電体板の駆動部を共通にするこ
とにより、可変電力分配器の数より少ない数の駆動部で
複数の増幅器の電力合成を行うことができ、全体寸法を
小さくでき、かつコストを下げることができる等の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による可変電力分配器を示
す斜視図、第２図は可変電力分配器の移相器の平面図、
第３図、第４図は可変電力分配器を複数個用いた可変電
力分配回路のブロック図、第５図は可変電力分配回路の
構成図、第６図は従来の可変電力分配器を示す斜視図、
第７図は可変電力分配器のブロック図である。 １は第１の菱形誘電体板、３ａ、３ｂは直線導体、４は
地導体、６．７は移相器、８は５端子ラツトレースハイ
ブリツド、９はブランチラインハイブリッド、１０は駆
動部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第１図 １ＯＮ動部 第 図 第 図 ２日 第 図 平成 年 月 日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　等振幅等位相電力分配器の２つの出力端子にそれぞれ
   移相量可変の移相器を接続し、上記それぞれの可変移相
   器の出力端子に等振幅９０度位相電力分配器を接続して
   構成される可変電力分配器において、地導体上に設けら
   れた２本の平行な直線導体と、菱形を成しその一方の対
   角線が上記直線導体と直交し且つ上記菱形が直線導体の
   一部を覆うように上記地導体上に配され且つ上記一方の
   対角線の方向に移動可能に成された菱形誘電体板とから
   成る上記移相器を設けたことを特徴とする可変電力分配
   器。