JPH0539003U - 空中線共用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空中線共用装置の構造としてスペースファクタ
がよく、コンパクトに収納できる手段を提供する。 【構成】可変同調同軸型共振器を周波数同調素子として
有するとともに送受信機との接続端子を有する複数個の
可変帯域通過ろ波器と、該複数個の可変帯域通過ろ波器
のそれぞれを１／４波長線路を介して一つの合成点に接
続する複数個の該１／４波長線路と、該合成点と空中線
端子との間にあって空中線側インピーダンスを送受信機
側インピーダンスに整合させるインピーダンス変成器を
有する空中線共用装置において、インピーダンス変成器
の少なくとも合成点部分を例えば図１のストリップ線路
導体３１とアース導体３２で形成されるようなストリッ
プ線路で構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、１本の空中線を２台以上の無線機で共用するための空中線共用装置 で、周波数同調素子として可変同調同軸型共振器を使用した空中線共用装置の結 合回路の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図５は、４台の送信装置を共用するための空中線共用装置（以下共用装置と称 する）の構成例図である。この図において、５〜８は可変同調の同軸型共振器か ら成る周波数可変型帯域ろ波器（以下帯域ろ波器と称する)、１〜４は無線送受 信機からの高周波信号の入力端子、９〜１２は１／４波長の線路、１３はインピ ーダンス変成器、１４は空中線端子である。 帯域ろ波器５〜８はそれぞれ異なる周波数に同調して使われる。１／４波長線 路９〜１２は、各帯域ろ波器の同調周波数に関して合成点から残る３点の帯域ろ 波器側をみた時のインピーダンスを無限大に近い値（実際は回路のインピーダン スに比べて充分大きい値）とするためのもので、これによって他の帯域ろ波器の 影響をなくすことができる。線路の長さは共用器の使用周波数帯域の中心周波数 で、波長の１／４となるようにする。 インピーダンス変成器１３は、使用周波数帯域内で最適な特性となるよう種々 の特性インピーダンスの１／４波長の線路を縦続接続したもので構成される。例 えば、３００ＭＨz±９０ＭＨzの帯域で使われる共用装置の入出力インピーダン スを５０Ωとしたときの３段構成のインピーダンス変成器の場合、シミュレーシ ョンの結果では、合成点から順に５０Ω，８５Ω，６４Ωの特性インピーダンス の線路をそれぞれ１／４波長の電気長で接続すればよい。 ここで共用装置の構造について説明する。使用帯域の中心周波数を３００ ＭＨz，Ｑが４０００の共振器が必要な場合、直径約９０mmの共振器が必要とな る。４重同調型のろ波器を想定するとこのような共振器を４個連結することによ り、１組の帯域ろ波器が構成される。 ４チャネルの共用装置の構造としては、図６のように構成できることが望まし い。図において１５〜１８は４個の同軸型共振器を結合した可変帯域ろ波器で、 内部にたての円筒形の共振器が奥行方向に並べられた構造になっており、図の奥 側が送受信機からの入力コネクタ、手前側が結合器との接続コネクタとなってい る。１９〜２２はその接続コネクタである。２３は結合器で、図５の１／４波長 線路９〜１２およびインピーダンス変成器から成る。２４は空中線への出力コネ クタである。すなわち、４個の共振器が連結されたそれぞれの組の帯域ろ波器が ４組同一側に並んで配列され、その同じ前面に結合器が配置されており、全体の 形として立方体に近い形状に構成できるのでスペースファクタがよくコンパクト に収納されることとなり望ましい。 しかし従来は以下に述べるような理由でこのような構成は寧ろ実現し難く、図 ７に示すように、両側に分かれて配列された帯域ろ波器の中間に結合器が配置さ れた幅広の形状のスペースファクタの悪い構成を採らざるを得なかった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

結合器の中で、１／４波長線路は、図５の構成に示すように、その一方は帯域 ろ波器に接続され、その他方は合成点に結ばれる。そこで例えば上記の共振器の 寸法から、両端の帯域ろ波器から合成点までの長さは直線で１３５mmとなり、こ れに共振器からの出力の取り出し部分、合成点との接続コネクタおよびケーブル の曲がりを含めると線路としての長さは等価的に約２５０mmとなり、３００ＭＨ zでの１／４波長２５０mmと殆ど等しくなる。 帯域ろ波器と合成点までを１／４波長の電気長の線路で結ぶことを前提とすれ ば、その線路長がコネクタや線路の曲がりを含めて可能な最短の長さとして１／ ４波長の電気長の長さを越えることは許されない。そこで、上記のように実際の 線路長が殆ど１／４波長と等しい状況では、例えば線路の波長短縮率を考慮すれ ばその線路長は等価的に１／４波長の電気長を越える可能性があるので好ましく ない。 つまり、上記の線路長はその最短の長さにおいて電気長１／４波長より短くし て寧ろ実配線で線路長の不足分を補足調整し得る余裕をもつようであることが実 際的に必要である。 図６の構造では、帯域ろ波器と合成点との距離は固定され、かつ、その距離は 上記のように実際の線路長で殆ど１／４波長に等しい状況にあるので、図６のよ うな好ましい構造を採用することは実用上困難であった。 これに反して図７の構造では、帯域ろ波器と合成点との距離は短くかつ任意に 選定できる。したがって従来は実用上スペースファクタの悪い図７の構造を採用 せざるを得なかったものである。 本考案は、従来のこのような不都合な問題を解決し、空中線共用装置の構造と してスペースファクタがよく、コンパクトに収納できる手段を提供することを目 的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案では、可変同調同軸型共振器を周波数同調 素子として有するとともに送受信機との接続端子を有する複数個の可変帯域通過 ろ波器と、該複数個の可変帯域通過ろ波器のそれぞれを１／４波長線路を介して 一つの合成点に接続する複数個の１／４波長線路と、該合成点と空中線端子との 間にあって空中線側インピーダンスを送受信機側インピーダンスに整合させるイ ンピーダンス変成器を有する空中線共用装置において、インピーダンス変成器の 少なくとも合成点部分を例えば図１のストリップ線路導体３１とアース導体３２ で形成されるようなストリップ線路で構成することとする。 あるいは上記のインピーダンス変成器の合成点におけるストリップ線路にさら に直接結合するストリップ線路を例えば図１における２５と２７のように設け、 該ストリップ線路を、可変帯域通過ろ波器を１／４波長線路を介して合成点に接 続する該１／４波長線路の少なくとも一部とする構成を備えることとすれば、ス トリップ線路は誘電体を空気とする線路とすることが容易なので、上記１／４波 長線路の電気長が実際の長さより長くなることを容易に軽減し得る効果があり好 ましい。

【０００５】

【作用】 ストリップ線路は、上記のように、ストリップ線路導体とこれに対向するアー ス導体とによって形成される線路であり、後述により詳述するように、その特性 インピーダンスは主としてストリップ線路導体の幅と両導体間隔との比によって 決まる。したがってこの比を所要の比に選択した１／４波長線路を例えば複数段 縦属接続することによりインピーダンス変成器を構成し得る。 ストリップ線路は、ストリップ線路導体の幅と両導体間隔との比を所要値にし て特性インピーダンスを設定する中で、ストリップ線路導体の幅はなお選択し得 る自由度がある。 一方、インピーダンス変成器をストリップ線路で構成した場合、前記の帯域ろ 波器と合成点との距離は、帯域ろ波器の出力端子とストリップ線路の線路導体幅 のほぼ端との距離として考えることができるから、ストリップ線路の導体幅に上 記のように自由度があることを利用してこれを選択することにより、帯域ろ波器 と合成点との距離をインピーダンスや周波数特性の問題に関係なく可変にするこ とが可能になる。 すなわち、本考案の手段を図６のような構造に適用することにより、従来固定 的であった帯域ろ波器と合成点との距離を短縮し、かつ、その距離の選定をイン ピーダンスや周波数特性の問題に関係なく選択できる自由度が得られることにな る。つまり、本考案の手段が、共用装置の構造として図６のようにスペースファ クタよくコンパクトな構造の採用を可能にすることになる。

【０００６】

【実施例】

図１は本考案に使用するストリップ線路の詳細図である。アース導体の幅ｗ₁ ≫ａ、ストリップ線路導体の厚さをｔ、ストリップ線路導体とアース導体との間 隔（ストリップ線路導体の高さ）をｈ₁、ストリップ線路導体の幅をａ、ａ＞ｔ とすると、特性インピーダンスＺ₀は近似的に、次式となる。

【０００７】

【数１】

【０００８】 式の分母の第３項は、第２項に比べて小さいから、高さｈ₁と幅ａとの比により 、ストリップ線路の特性インピーダンスＺ₀が決定される。したがってｈ₁／ａを 一定に保てばインピーダンスが変わらないため、高さｈを（１）式で定まる適当 な値にすることにより、幅ａを広くすることができる。実際には、（１）式を ａ／ｈ₁と特性インピーダンスのグラフに直した図３を使用する。たとえばイ ンピーダンスを５０Ωとするとａ／ｈ₁≒５とすればよい。 本考案はこのストリップ線路の導体の幅を利用して、接続に必要な実距離を短 縮するもので、前記のインピーダンス変成器をストリップ線路で構成し、例えば 図５の１３インピーダンス変成器の合成点に最も近い１／４波長線路３１のａ＝ ３０mmとするとｈ₁＝６mmとし、その導体の端に帯域ろ波器からの１／４波長線 路を接続してやれば、１５mmの長さの余裕ができることになる。図１はこのよう に構成したストリップ線路の導体部の合成点付近の形状を示す。２５および２７ は１／４波長のストリップ線路で、図５の９および１２に相当する。２６は２５ の線路のアース導体、２８は２７の線路のアース導体である。 ２９および３０は１／４波長の同軸線路で図５の１０および１１に相当する。

【０００９】 各同軸線路２９、３０の内導体は図１のようにストリップ線路の線路導体３１に 接続する。また２９、３０の外導体はそれぞれ２６、２８のアース導体に接続す る。３１は１／４波長のストリップ線路を縦続接続した図５の１３のインピーダ ンス変成器の一部で合成点に最も近いものである。３２は３１の路線のアース導 体である。図１において、例えばｈ₂＝２mm，ａ₁＝１０mm，ｗ₂＞ａ₁とすると２ ５および２７の１／４波長線路は特性インピーダンスＺ₀が５０Ωとなる。

【００１０】 図２は合成点付近およびインピーダンス変成器の上面図であり、前述と同様に ２５および２７はそれぞれ図５の９および１２の１／４波長のストリップ線路、 ２９および３０はそれぞれ図５の１０および１１の１／４波長の同軸線路である 。３１および３３，３４は前述のインピーダンス変成器で１／４波長の線路を縦 続接続したもので３３および３４の線路も３１の線路と同様に例えば３３では線 路とアース導体との間隔ｈ₂₂と線路幅ａ₂₂との比ａ₂₂／ｈ₂₂を２．４４とすれば Ｚ₀≒ ８５Ω，３４においては、線路とアース導体との間隔ｈ₃₃と線路幅ａ_{3 3} との比 ａ₃₃／ｈ₃₃を３．８９とすればＺ₀≒６４Ωとなる。３５はインピーダ ンス変成器から空中線端子へ接続する同軸線路である。同図にストリップ線路３ １、３３、３４の点線部分での断面図を付記してある。

【００１１】 図４は、本考案の共用装置結合回路の伝送特性例図である。これらの特性例図 において、横軸は周波数を示し、縦軸は伝達特性Ｓ２１（Ｓパラメータの順方向 伝送係数）および反射特性Ｓ１１（Ｓパラメータの入力反射係数）を示す。中心 周波数ｆ₀を３００ＭＨzとするとｆ₀±９０ＭＨzの周波数範囲で良好な伝達特性 、反射特性が得られた。

【００１２】 なお、図２には３３、３４をともに３１と同様の１／４波長のストリップ線路 で構成した例を示したが、３３、３４は必ずしもストリップ線路で構成する必要 はなく、インピーダンス変成器の形成要素であればよく、特に広帯域性を有する ものであれば好ましい。

【００１３】

【考案の効果】

本考案を実施することにより広帯域インピーダンス変成器を幅の広いストリッ プ線路で構成し、共振器から合成点までの実距離を短くし、図６のような構造が 可能となる。したがってスペースファクタのよいコンパクトな共用装置を得るこ とができる。 この場合に、上記のインピーダンス変成器の合成点におけるストリップ線路に さらに直接結合するストリップ線路を設け、該ストリップ線路を、可変帯域通過 ろ波器を１／４波長線路を介して合成点に接続する該１／４波長線路の少なくと も一部とする構成を備えることとすれば、上記１／４波長線路の電気長が実際の 長さより長くなることを容易に軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の空中線共用装置の合成点部分の詳細構
造図。

【図２】本考案の空中線共用装置の合成点部分およびイ
ンピーダンス変成器構成例図。

【図３】ストリップ線路の幅およびアースとの間隔の比
と特性インピーダンスとの関係を示す図。

【図４】本考案の空中線共用装置の伝送特性例図であ
る。

【図５】空中線共用装置の構成例図。

【図６】本考案の実施対象の空中線共用装置の構造例
図。

【図７】従来の方法による空中線共用装置の構造例図。

【符号の説明】

１、２、３、４…無線送受信機との接続端子、５、６、
７、８…可変同調同軸型共振器、９、１０、１１、１２
…１／４波長の線路、１３…インピーダンス変成器、１
４…空中線との接続端子、２５、２７…１／４波長のス
トリップ線路の一部、２６…２５の線路のアース導体、
２８…２７の線路のアース導体、２９、３０…１／４波
長の同軸線路の一部、３１…１／４波長のインピーダン
ス変成器としてのストリップ線路の合成点付近の線路、
３２…３１の線路のアース導体、３３、３４…１／４波
長のインピーダンス変成器としてのストリップ線路、３
５…インピーダンス変成器から空中線端子に接続する同
軸線路。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】可変同調同軸型共振器を周波数同調素子と
   して有するとともに送受信機との接続端子を有する複数
   個の可変帯域通過ろ波器と、該複数個の可変帯域通過ろ
   波器のそれぞれを１／４波長線路を介して一つの合成点
   に接続する複数個の該１／４波長線路と、該合成点と空
   中線端子との間にあって空中線側インピーダンスを送受
   信機側インピーダンスに整合させるインピーダンス変成
   器を有する空中線共用装置において、インピーダンス変
   成器の少なくとも合成点部分をストリップ線路で構成す
   ることを特徴とする空中線共用装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の空中線共用装置において、
   インピーダンス変成器の合成点におけるストリップ線路
   にさらに直接結合するストリップ線路を設け、該ストリ
   ップ線路を、可変帯域通過ろ波器を１／４波長線路を介
   して合成点に接続する該１／４波長線路の少なくとも一
   部とする構成を備えることを特徴とする空中線共用装
   置。