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信号分配器及びその設計方法 新技術説明会

国内特許コード P110002063
整理番号 S2008-0351-N0
掲載日 2011年3月29日
出願番号 特願2008-037679
公開番号 特開2009-200609
登録番号 特許第4982806号
出願日 平成20年2月19日(2008.2.19)
公開日 平成21年9月3日(2009.9.3)
登録日 平成24年5月11日(2012.5.11)
発明者
  • 坂上 岩太
出願人
  • 国立大学法人富山大学
発明の名称 信号分配器及びその設計方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】回路の小型化を実現すると共に、入力端子における反射特性を広帯域に亘って向上させることを目的とする。
【解決手段】信号分配器1は、複数の出力端子21と各出力端子21間を接続する複数の伝送線路22とを有する出力部20と、等価回路において多段に直列接続する複数の1/4波長伝送線路により入力端子10と出力部20とを接続する変成器部30と、を備え、等価回路における複数の出力端子21のそれぞれについて、入力端子10の方向から一の出力端子21に接続する伝送線路22の特性インピーダンスと、該一の出力端子21を含む、該伝送線路22よりも入力端子10から離れる方向に位置する一以上の出力端子21の合成インピーダンスとが等しい、ことを特徴とする。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


マイクロ波ミリ波信号をN方向に分配する回路としてウィルキンソン電力分配器が良く知られている(下記非特許文献1参照)。ウィルキンソン電力分配器では、どの入出力端子から見ても整合が取れており、出力端子間のアイソレーションも取れている。しかしながら、3方向以上に分配する場合には回路が立体構造になるので、回路を平面状に構成したり集積回路を製作したりすることは困難である。この課題を解決する技術として、下記特許文献1に記載の電力合成器及び電力分配器が知られている。



入力信号を分配する際には、入力信号に対して反射成分を生じないことが要求される。平面構成の回路でこの要求を満たすものとして、下記非特許文献2及び3に記載の変成器付き多分配回路や、下記非特許文献4に記載のバグレー・ポリゴン電力分配器が知られている。また、基板の裏面から同軸ケーブルにより給電し、基板の表面上で放射状に信号を多分配する回路も知られている(下記非特許文献5)。



入力信号を2n+1分割(nは整数)する従来のバグレー・ポリゴン電力分配器では、隣り合う出力端子間の伝送路長が半波長と決まっているので、回路が大型化する傾向があった。この点を改善するものとして、特願2006-313003号明細書に記載の電力分配器がある。この電力分配器により回路の小型化が実現できると共に分配特性を改善できる。

【非特許文献1】http://www.microwaves101.com/encyclopedia/wilkinson_nway.cfm

【非特許文献2】M. Kishihara, K. Yamane and I.Ohta,“Design of broadband microstrip-type multi-waypower dividers”、Asia-Pacific Microwave Conference, Proc., vol.3, pp.1688-1691, Nov.2003.

【非特許文献3】M. Kishihara, K. Yamane and I.Ohta,“DParallel processing of powell’s optimization algorithmand its application to design of multi-way power dividers,” Asia-Pacific MicrowaveConference, Proc., 2005.

【非特許文献4】http://www.dc2light.pwp.blueyonder.co.uk/Webpage/Hybridcouplers.htm#bagley

【非特許文献5】E.L.Holzman, “An eiginvalue equation analysis of a symmetrical coax line to N-waywaveguide power divider, “ IEEE Trans. on MTT, Vol.42, No7, July 1994.

【特許文献1】特開平9-289405号公報

産業上の利用分野


本発明は、マイクロ波信号を分配する信号分配器及びその設計方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の出力端子と各出力端子間を接続する複数の伝送線路とを有する出力部と、
等価回路において多段に直列接続する複数の1/4波長伝送線路により入力端子と前記出力部とを接続する変成器部と、
を備え、
等価回路における前記複数の出力端子のそれぞれについて、前記入力端子の方向から一の出力端子に接続する伝送線路の特性インピーダンスと、該一の出力端子を含む、該伝送線路よりも前記入力端子から離れる方向に位置する一以上の出力端子の合成インピーダンスとが等しく、
前記変成器部が、一端が前記入力端子と接続する第1の1/4波長伝送線路と、該第1の1/4波長伝送線路の他端と前記出力部とを接続する第2の1/4波長伝送線路とを有する2段変成器であり、
前記第1の1/4波長伝送線路及び前記第2の1/4波長伝送線路の線幅が互いに等しい、
ことを特徴とする信号分配器。

【請求項2】
複数の出力端子と各出力端子間を接続する複数の伝送線路とを有する出力部と、入力端子と前記出力部とを接続する変成器部とを備える信号分配器を設計する情報処理装置における、信号分配器の設計方法であって、
前記入力端子での入力端子インピーダンス、前記出力端子の個数、及び前記信号分配器の通過域内許容反射量に対応する許容反射係数の入力を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けられた入力端子インピーダンス及び出力端子の個数に基づいて、下記式(1)
=2Z,Z=2Z/3,…,Z=2Z/(N-2) …(1)
ただし、k=(N-1)/2
(式中、Zは前記入力端子インピーダンスを表し、Nは前記出力端子の個数を表す。)
により、各出力端子間を接続する複数の伝送線路の特性インピーダンスZを算出する第1算出ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けられた入力端子インピーダンス及び出力端子の個数に基づいて、下記式(2)
in=Z/(2n+1) …(2)
ただし、n=(N-1)/2
(式中、Zは前記入力端子インピーダンスを表し、Nは前記出力端子の個数を表す。)
により、前記変成器部と前記出力部との接続点における負荷Zinを算出する第2算出ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けられた入力端子インピーダンス及び許容反射係数と、前記第2算出ステップにおいて算出された負荷とに基づいて、下記式(3)及び(4)
ρ={(K0L-K12)/(K0L+K12)} …(3)
(式中、ρは前記許容反射係数を表し、K0Lは前記負荷と前記入力端子インピーダンスとの比を表し、K12は前記変成器部を構成する第1の1/4波長伝送線路の特性インピーダンスと第2の1/4波長伝送線路の特性インピーダンスの1/2との比を表す。すなわち、K0L=Zin/Z,K12=(Zm2/2)/Zm1
m1(Zm2/2)=Zin …(4)
(式中、Zは前記入力端子インピーダンスを表し、Zinは前記負荷を表す。)
により、前記第1の1/4波長伝送線路の特性インピーダンスZm1と前記第2の1/4波長伝送線路の特性インピーダンスZm2とを算出する第3算出ステップと、
前記第1算出ステップ及び前記第3算出ステップにおいて算出された特性インピーダンスを出力する出力ステップと、
を含むことを特徴とする信号分配器の設計方法。

【請求項3】
複数の出力端子と各出力端子間を接続する複数の伝送線路とを有する出力部と、入力端子と前記出力部とを接続する変成器部とを備える信号分配器を設計する情報処理装置における、信号分配器の設計方法であって、
前記入力端子での入力端子インピーダンス、前記出力端子の個数、及び線路パラメータ比の入力を受け付ける受付ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けられた入力端子インピーダンス及び出力端子の個数に基づいて、下記式(5)
=2Z,Z=2Z/3,…,Z=2Z/(N-2) …(5)
ただし、k=(N-1)/2
(式中、Zは前記入力端子インピーダンスを表し、Nは前記出力端子の個数を表す。)
により、各出力端子間を接続する複数の伝送線路の特性インピーダンスZを算出する第1算出ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けられた入力端子インピーダンス及び出力端子の個数に基づいて、下記式(6)
in=Z/(2n+1) …(6)
ただし、n=(N-1)/2
(式中、Zは前記入力端子インピーダンスを表し、Nは前記出力端子の個数を表す。)
により、前記変成器部と前記出力部との接続点における負荷Zinを算出する第2算出ステップと、
前記受付ステップにおいて受け付けられた入力端子インピーダンス及び線路パラメータ比と、前記第2算出ステップにおいて算出された負荷とに基づいて、下記式(7)及び(8)
(Zm2/2)=K12m1 …(7)
(式中、K12は前記線路パラメータ比を表す。)
m1(Zm2/2)=Zin …(8)
(式中、Zは前記入力端子インピーダンスを表し、Zinは前記負荷を表す。)
により、前記第1の1/4波長伝送線路の特性インピーダンスZm1と前記第2の1/4波長伝送線路の特性インピーダンスZm2とを算出する第3算出ステップと、
前記第1算出ステップ及び前記第3算出ステップにおいて算出された特性インピーダンスを出力する出力ステップと、
を含むことを特徴とする信号分配器の設計方法。
産業区分
  • 伝送回路空中線
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008037679thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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