JPS6019376Y2 - 中継器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は負性インピーダンス中継器に関するものである
。

負性インピーダンス中継器は通信線路上に所定の間隔で
設けられ、両方向の信号を附勢して中継する。

第１図は一般の負性インピーダンス中継器の概念的構成
図であり、ハイブリット回路Ｔｓ、 Ｔｐによって伝送
線路にそれぞれ接続された直列腕の負性インピーダンス
−Ｚｓと並列腕の負性インピーダンス−Ｚｐとで構成さ
れている。

ここにおいて、直列側のトランスＴｓの巻線比を２＝１
＋１、平列側のトランスＴｐの巻線比を１：１とし、信
号源と負荷がそれぞれ線路の特性インピーダンスＺＯに
整合しているとすると、Ｆマトリクスで表わしたこの中
継器の各パラメータは次のようになる。

Ａ ＝ Ｄ ＝＝ （１）Ｚｐ−Ｚｓ
／４ １醪Ｌ（２） ”＝Ｚ３／４−Ｚｐ １（３） Ｃ＝Δ／４−Ｚｐ また中継器の影像インピーダンスＺｉｍが線路の特性イ
ンピーダンスＺｏに整合しているとすると、 Ｚｉｍ＝Ｊ＝ｊ羽＝Ｚｏ （４）このため中継
器のゲインＧは Ｇ＝ １ ＝ヒ卆Ｐ句 （５）Ａ＋Ｂ／Ｚｏ
１−ＺＳ／２２０ となる。

このような中継器において、直列腕の負性インピーダン
ス−Δと並列腕の負性インピーダンス−Ｚｐの値が適宜
調整され、所望のゲインＧとインピーダンス整合を得る
ようにしているが、負性インピーダンス−Ｚｓ、 −Ｚ
ｐとゲインＧの関係は単純な関数でないので、負性イン
ピーダンスの調整量とゲインの変化との対応が素直な関
係にならず、ゲイン調整がやりにくい。

本考案の目的は、負性インピーダンスの調整量とゲイン
の変化との対応が素直な関係になり、ゲイン調整のやり
やすい負性インピーダンス中継器を提供することにある
。

以下、図面によって本考案を詳細に説明する。

第２図は本考案の前提となる負性インピーダンス回路の
基本回路である。

第２図において、Ａは差動形の演算増幅器、Ｚｌ、Ｚ２
．Ｚｓはインピーダンス素子である。

これらの記号はインピーダンス値をも表わすものとする
。

インピーダンスＺ１は演算増幅器Ａの出力端子と非反転
入力端子の間に接続され、インピーダンスＺ２．ｚ３は
演算増幅器Ａの出力端子と接地点（コモンライン）の間
に直列に接続され、これらインピーダンスＺ２、Ｚｓの
直列接続点が演算増幅器Ａの反転入力端子に接続されて
いる。

演算増幅器Ａの非反転入力端子と接地点がこの回路の入
力端子 、 ａ／となっている。

このような回路において、演算増幅器Ａをゲインと入力
抵抗が充分大きいものとすると、入力端子 、 ａ／間
に入力電圧Ｖｉを加えたとき次式が戒り立つ。

Ｖｉ＝ Ｚ １ ｉ、 十Ｖｏ
（６）Ｖｏ＝ −（Ｚ ２ ＋Ｚ ３） １２（
７）Ｖｌ”ＶＦ＝ ２３１２
（８）したがってこの回路の入力インピーダンスＺ■
は次式で表される。

ｚｎ皇異＝ ｚ１ｚ３ １□ Ｚ ２ （９）すなわち入力
インピーダンスＺ■は負性インピーダンスとなる。

同様な関係は演算増幅器Ａの非反転入力端子と反転入力
端子を交換した形の第３図の回路においても成立する。

第２図の回路は、入力端子 、 ａ／間に、この回路の
入力インピーダンスｚ■よりも絶対値が小さいインピー
ダンスを持つ外部回路が接続されたときに安定なので、
短絡安定形と呼ばれ、第３図の回路は、入力端子、 ａ
／間に、ｚ■よりも絶対値が大きいインピーダンスを持
つ外部回路が接続されたときに安定なので、開放安定形
と呼ばれる。

これら両回路は目的に応じて使い分けられる。

このような負性インピーダンス回路は演算増幅器を用い
ているので、従来のトラジスタを用いたものに比べて周
波数帯域がきわめて広い。

この負性インピーダンス回路の入力インピーダンスの性
質は、インピーダンスＺｌ、Ｚ２．Ｚ３によって様々に
変えることができる。

第４図は本考案実施例の概念的構成図であり、−Ｚｓ、
−Ｚｐをそれぞれ前記の負性インピータンス回路によ
って構成してものである。

直列腕の負性インピーダンス−Ｚｓは、演算増幅器Ａｓ
と、その出力端子ｅと反転入力端子ｄの間に接続された
インピーダンス泗と、出力端子ｅと接地点Ｇの間に接続
された分圧抵抗Ｒｏ １とから構成され、分圧抵抗ＲＤ
１の分圧点は非反転入力端子ｅに接続され、直列トラン
スＴｓの２次コイルが演算増幅器んの反転入力端子ｄと
接地点Ｇの間に接続される。

この負性インピーダンス回路は開放安定形なので、直流
的な短絡防止のために直列トランスＴｓの２次コイルに
はデカップリング・コンデンサＣが直列に挿入されてい
る。

このコンデンサＣのインピーダンスは、ここで論じる信
号の周波数領域においては無視できる程度に定められて
いる。

並列腕の負性インピーダンス−Ｚｐは、演算増幅器Ａｐ
と、その出力端子りと非反転入力端子ｆとの間に接続さ
れたインピーダンス２０／２と出力端子りと接地点Ｇの
間に接続された分圧抵抗ＲＤ２とから構成され、分圧抵
抗Ｒｏ２の分圧点は反転入力端子ｇに接続され、並列ト
ランスＴｐの２次コイルが非反転入力端子ｆと接地点Ｇ
の間に接続されている。

この負性インピーダンス回路は短絡安定形となっている
。

分圧抵抗ＲＤ１．ＲＤ２の分圧点は連動して変えられ、
これによって両分圧抵抗器の分圧比は相補的に変化する
ようになっている。

分圧点が中点にあるときの分圧比を１：１とし、そこか
らの分圧点の変位比をＸとすると、−Ｚｓ、 −Ｚｐは
それぞれ次式で表わされる。

Ｚｄｅｏｚｃｃ ’−Ｘ（１□ 一Δ＝ Ｚｃｅ ＝ ｌ＋ｘ”π０ −ｚｐ＝−叩可；＝−１＋Ｘ−Ｚ！２−（１１）Ｚｇｈ
１−ｘ２ これらを前記（４）式に代入すると、影像インピーダン
スＺｉｍは Ｚｉｍ ＝ ｊＺｐＺｓ ＝ ＪＺＯ２＝ＺＯ（１２）
となって線路に整合するから、ゲインＧは前記（５）式
により、 Ｇ＝十刻舟賠 １＋Ｘ −一下。

、＝支（１３）１−１蜀「 となる。

すなわち中継器のゲインＧは分圧抵抗Ｒ０１，９ＲＤ２
の分圧比を変えることによって変えられ、しかもゲイン
を変えても整合には何んらの影響もおよぼさない。

ゲインＧは、分圧抵抗ＲＤ１．ＲＤ２の中点からの分圧
比変化量Ｘの逆数という単純な関係で表わされるので、
ゲインの調整はきわめてやりやすくなる。

このようにして本考案によれば、適応周波数の帯域が広
く、かつ整合に影響をおよぼすことなく操作しやすい機
構で任意にゲインが変えられる。

負性インピーダンス中継器が得られる。

なお、直列腕の負性インピーダンス−Ｚｓおよび並列腕
の負性インピーダンス−Ｚｐは、それぞれ前記（１ｏ）
式および（１１）式の関係を満足しさえすればよいから
、第４図において、ＺｄｅとＺｃｃを交換し、ｚｒｈと
ＺｇＣを交換しても得られる結果は同一である。

したがって本考案の中継器は、それぞれの場合の組合わ
せに基づき、他にも３通りの変形が可能である。

これらを第５．６．７図にそれぞれ示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の負性インピーダンス中継器の概念的構成
図、第２図、第３図は本考案の前提となる負性インピー
ダンス回路の電気的構成図、第４図、第５図、第６図、
第７図は本考案実施例の概念的構成図である。 Ｌ・・・・・・伝送線路、Ｔｓ、 Ｔｐ・・・・・・ハ
イブリット回路を構成する一対のトランス、−Ｚｓ、
−Ｚｐ・・・・・・負インピーダンス、Ａ、 Ａｓ、
Ａｐ・・・・・・差動形演算増幅器、Ｚｌ、Ｚ２．Ｚｓ
・・・・・・インピーダンス、ｂ・・・・・・伝送線路
の特性インピーダンス、ＲＤｌ、Ｒ８゜・・・・・・分
圧抵抗器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 伝送線路にハイブリット回路によってそれぞれ接続され
   た直列腕の負性インピーダンス−乙と並列腕の負性イン
   ピーダンス−Ｚｐからなる中継器において、直列腕およ
   び並列腕の負性インピーダンスとして、出力端子と一方
   の入力端子の間に第１のインピーダンスｚ１が接続され
   、出力端子とコモンラインの間に第２のインピーダンス
   ｚ２と第３のインピーダンスｚ３とが直列に接続され、
   これらインピーダンスＺ２．Ｚ３の直列接続点が他方の
   入力端子に接続された差動形の演算増幅器からなる負性
   インピーダンス回路をそれぞれ用い、かつ、直列腕の負
   性インピーダンス回路においては、中点を基準として互
   いに連動するスライドをそれぞれ有する２つの可変分圧
   抵抗ＲＤ１、ＲＤ２のうち一方ＲＤ１の分圧点から一端
   までを第２のインピーダンスｚ２とし、可変分圧抵抗Ｒ
   Ｄｌの分圧点から他端までを第１のインピーダンスＺ１
   または第３のインピーダンスｚ３とし、伝送線路の特性
   インピーダンスの２倍の値のインピーダンスを第３のイ
   ンピーダンスＺ３または第１のインピーダンＺ１とする
   ようにし、並列腕の負性インピーダンス回路においては
   、前記２つの可変分圧抵抗ＲＤＩ、ＲＤ２のうち他方Ｒ
   Ｄ２の分圧点から他端までを第２のインピーダンスｚ２
   とし、可変分圧抵抗ＲＤ２の分圧点から一端までを第１
   のインピーダンスｚ１または第３のインピーダンスＺ３
   とし、伝送線路の特性インピーダンスの１１２の値のイ
   ンピーダンスを第３のインピーダンスｚ３または第１の
   インピーダンスＺ１とするようにした中継器。