JP2003110308A - 無反射終端器 - Google Patents

無反射終端器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の無反射終端器では帯域は先端開放線路
の特性インピーダンスに依存し、帯域が比較的狭いた
め、帯域に応じて多品種の無反射終端器を設計、製作す
る必要があり、設計時間がかかるとともに高価になって
しまう課題があった。 【解決手段】 特性インピーダンスZ0を有する伝送線
路の一端に接続され、第1の抵抗4と所望の周波数で1
/4波長の長さを有する先端開放線路5との直列回路
と、この直列回路に並列に、第2の抵抗6と先端短絡線
路7との直列回路と接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波帯の
レーダあるいは通信装置に使用され、広帯域にわたって
リターンロス特性の優れた無反射終端器に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波、ミリ波帯のレーダ装置ある
いは通信装置では一般にアイソレータ、カップラ等のコ
ンポーネントが使用され、これらのコンポーネントには
無反射終端器が必要となる。
【0003】図6は例えば昭和51年度電子通信学会総
合全国大会、講演番号597に示された従来の無反射終
端器の構成を示すもので、図中、1は誘電体基板、2は
入力端子、3は伝送線路、4は第1の抵抗、5は先端開
放線路である。この無反射終端器はこの図に示すよう
に、伝送線路3の一端には第1の抵抗4と先端開放線路
5とからなる直列回路が接続されるように配置されてお
り、これらの伝送線路3、第1の抵抗4及び先端開放線
路5はマイクロ波集積回路技術により誘電体基板1上に
一体形成されている。また、伝送線路3の他端には入力
端子2が設けられており、この入力端子2はアイソレー
タ、カップラ等のコンポーネントに接続される。
【0004】図7(a)、(b)はそれぞれ従来の無反射
終端器の等価回路及び特性例を示すものである。ここ
で、伝送線路3の特性インピーダンスをZ0,第1の抵抗
4の値をR1,先端開放線路5の特性インピーダンスおよ
び長さをそれぞれZ1,Θ1とすると図6に示す無反射終
端器は図7(a)のように表すことができる。この等価
回路において、伝送線路3の一端から第1の抵抗4側を
みたインピーダンスZL、反射係数ΓおよびVSWRはそれぞ
れ次式で与えられる。
【0005】
【数1】
【0006】
【数2】
【0007】
【数3】
【0008】通常、先端開放線路5の長さは所望の周波
数f0で1/4波長すなわちΘ1=90°に選ばれる。
このような長さに選ぶことにより、第1の抵抗4の一端
が高周波的に短絡され、数1から明らかなようにZL=R1
となる。また、第1の抵抗4の値R1は伝送線路3の特性
インピーダンスZ0および入力端子2に接続されるコンポ
ーネントのインピーダンスに等しく、通常、50Ωに選
ばれる。このような値に選ぶことにより、無反射終端器
のVSWRは数2,数3から明らかなように1となる。
【0009】従って、無反射終端器のVSWR特性は図7
(b)に示すように所望の周波数f0で最少となり、f
0から離れるに従って、徐々に劣化する特性となる。通
常、無反射終端器として問題なく使用できるVSWRは1.
2以下であり、帯域は先端開放線路5の特性インピーダ
ンスZ1に依存する。例えば、Z1=50Ωでは比帯域で2
2%、25Ωでは45%が得られ、Z1が低いほど広帯域
化が図れる。
【0010】次に動作原理について説明する。図6にお
いて、アイソレータあるいはカップラ等のコンポーネン
トから漏洩した不要なマイクロ波は入力端子2から入力
され、伝送線路3を介して第1の抵抗4で吸収される。
特に周波数f0の不要なマイクロ波は完全に吸収され、
それ以外のf0近傍の周波数帯でも大部分が吸収され
る。従って、入力端子2における不要なマイクロ波の反
射波をほとんど無くすことができる。
【0011】以上のように、伝送線路3の一端に第1の
抵抗4と先端開放線路5との直列回路を接続する事によ
り、無反射終端器からの不要なマイクロ波の反射波がほ
とんど存在しないため、入力端子2に接続されるアイソ
レータ、カップラ等のコンポーネントの高性能化を図る
ことができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来の無反射終端器で
は帯域は先端開放線路の特性インピーダンスZ1に依存す
る。これは誘電体基板の誘電率、厚さおよび先端開放線
路の幅により決まり、実現上、10Ω程度が限界であ
る。この場合、比帯域は100%となる。このように、
この種の無反射終端器では比帯域が比較的狭いため、通
常、コンポーネントの周波数の応じて無反射終端器を設
計する必要があり、設計時間がかかるとともに、品種も
増えてしまう問題点があった。また、ある種のレーダ装
置においては2〜3オクターブの超広帯域化が要求され
る場合があり、このような装置には使用できない問題点
もあった。
【0013】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、周波数に依存せず広帯域にわたっ
てVSWRの良好な無反射終端器を得ることを目的とし
ている。
【0014】
【課題を解決するための手段】第1の発明による無反射
終端器は従来の第1の抵抗と先端開放線路との直列回路
に、並列に、第2の抵抗と先端短絡線路との直列回路を
接続したものである。
【0015】また、第2の発明による無反射終端器は第
1の抵抗と第2の抵抗が伝送線路の特性インピーダンス
に、また、先端開放線路の長さと先端短絡線路の長さが
それぞれ等しく、かつ、先端開放線路の特性インピーダ
ンスと先端短絡線路の特性インピーダンスとの積が伝送
線路の特性インピーダンスの2乗に等しくしたものであ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は実施の形態
1の無反射終端器の構成を示すものであり、図中、6は
第2の抵抗、7は先端短絡線路、8は金属ブロックであ
る。この無反射終端器はこの図に示すように、第1の抵
抗4が接続されている伝送線路3の先端に、第2の抵抗
6と金属ブロック8により先端短絡された先端短絡線路
7との直列回路を接続したものであり、誘電体基板1上
にマイクロ波集積回路を用いて一体形成されている。な
お、ここでは先端短絡線路7を実現するのに金属ブロッ
ク8を用いた場合について示しているが、メッキを施し
たスルホール、誘電体基板1の側面メタライズを用いて
も良い。
【0017】図2(a)はこの発明の無反射終端器の等
価回路を表すものである。この図から明らかなように従
来の無反射終端器を構成する第1の抵抗4と先端開放線
路5との直列回路に、並列に、第2の抵抗6と先端短絡
線路7との直列回路を接続されたものと見なすことがで
きる。ここで先端短絡線路7の長さは先端開放線路5の
長さとほぼ同じく所望の周波数f0で1/4波長に選ば
れている。このような長さに選ぶことにより、f0の偶
数倍の周波数に対して、図2(a)は図2(b)の等価
回路となる。即ち、伝送線路3の先端には第1の抵抗4
のみが接続されたものと見なすことができる。また、直
流およびf0の奇数倍の周波数に対しては図2(c)の
等価回路となり、伝送線路3の先端には第2の抵抗6の
みが接続されたものと見なすことができる。
【0018】図3はこの発明の無反射終端器のVSWR特性
の一例である。第2の抵抗6の抵抗値を第1の抵抗4と
同様に伝送線路3の特性インピーダンスZ0にほぼ等しく
選ぶことにより、この図に示すように広帯域にわたって
良好な特性が得られる。
【0019】次に動作原理について説明する。図1おい
て、アイソレータあるいはカップラ等のコンポーネント
から漏洩した不要なマイクロ波は入力端子2から入力さ
れ、伝送線路3を通って第1の抵抗4と第2の抵抗6に
到達する。ここでf0の偶数倍の周波数成分のマイクロ
波は第1の抵抗4で、奇数倍の周波数成分のマイクロ波
は第2の抵抗6で吸収され、それ以外のマイクロ波は両
者で大部分吸収される。従って、広帯域にわたって入力
端子2における不要なマイクロ波の反射波を無くすこと
ができる。
【0020】以上のように、この発明の無反射終端器で
は従来の無反射終端器を構成する第1の抵抗4と先端開
放線路5との直列回路に並列接続されるように、第2の
抵抗6と先端短絡線路7との直列回路を設けることによ
り、数オクターブ以上の広帯域にわたって良好なVSWRを
得ることができる。従って、従来のようにコンポーネン
トの周波数に応じて無反射終端器の設計をする必要が無
く設計時間の短縮が図れるとともに、品種も削減できる
ため低価格化を図ることができる利点がある。また、2
〜3オクターブの超広帯域が要求されるレーダ装置にも
使用可能である。
【0021】実施の形態2.実施の形態2の無反射終端
器は実施の形態1と基本構成は同じであるが、実施の形
態1では先端開放線路5と先端短絡線路7の長さをそれ
ぞれ所望の周波数で1/4波長に選んだ場合について示
したが、実施の形態2ではこれらの長さに限定するもの
ではない。ここで第1の抵抗4の抵抗値をR2,先端開放
線路5の特性インピーダンス、長さをそれぞれZ1,Θ1
とし、第2の抵抗6の抵抗値をR2,先端短絡線路7の特
性インピーダンス、長さをそれぞれZ2、Θ2とすると、
実施の形態2の無反射終端器の等価回路は図4で表せ
る。この等価回路において、伝送線路3の先端から第1
の抵抗4側を見たインピーダンスZLは数4で表すことが
できる。
【0022】
【数4】
【0023】この式において、虚数部が零になる条件を
求めると、R1=R2=Z0, Θ1=Θ2,Z1*Z2=Z0*Z0とな
る。即ち、第1の抵抗4と第2の抵抗6とがそれぞれ伝
送線路3の特性インピーダンスZ0に、また、先端開放線
路5の長さと先端短絡線路7との長さが等しく、さら
に、先端開放線路5と先端短絡線路7との特性インピー
ダンスの積が伝送線路3の特性インピーダンスZ0の2乗
に等しい。この場合、所望の周波数f0でΘ1=Θ2=
90°に選ぶ必要がなく、任意の長さで良い。このよう
な条件では実数部は数5となる。
【0024】
【数5】
【0025】即ち、伝送線路3の先端から第1の抵抗4
側を見たインピーダンスZLは伝送線路3の特性インピー
ダンスZ0に等しい。従って、図4(b)に示すように周
波数に関系なく、VSWR=1の非常に良好な特性が得ら
れ、この無反射終端器を使用することで、よりコンポー
ネントの高性能化、広帯域化が図れる。
【0026】図5はこの発明の実施の形態2の無反射終
端器の構成を示すものである。先端開放線路5の特性イ
ンピーダンスZ1と先端短絡線路7の特性インピーダンス
Z2をそれぞれ50Ωにするか、この図のようにZ1とZ2が
異なる、即ち、幅が異なっても良い。例えば、Z1=10
Ωの場合、Z2=250Ωに選べば良く、その逆であって
も同じである。
【0027】このように、この無反射終端器の第1の抵
抗4、第2の抵抗6、先端開放線路5および先端短絡線
路7の長さと特性インピーダンスをこのような値に選ぶ
ことにより、周波数に関係なく常にVSWR=1が得られ、
この無反射終端器を使用することで、よりコンポーネン
トの高性能化、広帯域化が図れる。
【0028】以上に示した無反射終端器では誘電体基板
1上にマイクロ波集積回路技術により構成した場合につ
いて述べたが、半導体基板上にモノリシック集積回路技
術を用いて構成した場合であっても良く、また、第2の
抵抗6と先端短絡線路7とを構成する基板が他と異なっ
ても良い。さらに、第1の抵抗4および第2の抵抗6は
チップ抵抗を用いた場合であっても良い。
【0029】
【発明の効果】第1の発明によれば、第1の抵抗と先端
開放線路との直列回路に、第2の抵抗と先端短絡線路と
の直列回路を並列に接続することにより、広帯域にわた
って良好な特性の無反射終端器が得られる。このため、
周波数の異なる多品種の無反射終端器を設計、製作する
必要がなく、設計時間の短縮および低価格化が図れる効
果がある。
【0030】また、第2の発明によれば、第1の抵抗と
第2の抵抗がそれぞれ特性インピーダンスZ0に、また、
先端開放線路の長さと先端短絡線路の長さが等しく、か
つ、先端開放線路の特性インピーダンスと先端短絡線路
の特性インピーダンスとの積が特性インピーダンスZ0の
2乗に等しいくすることにより、周波数に関系なく、常
に、VSWR=1の特性が得られる。このため、設計時間の
短縮および低価格化が図れるとともに、コンポーネント
のより高性能化が図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による実施の形態1の無反射終端器
の構成を示す図である。
【図2】 この発明による実施の形態1の無反射終端器
の等価回路を示す図である。
【図3】 この発明による実施の形態1の無反射終端器
のVSWR特性の一例を示す図である。
【図4】 この発明による実施の形態2の無反射終端器
の等価回路およびVSWR特性を示す図である。
【図5】 この発明による実施の形態2の無反射終端器
の構成を示す図である。
【図6】 従来の無反射終端器の構成を示す図である。
【図7】 従来の無反射終端器の等価回路およびVSWR特
性を示す図である。
【符号の説明】
1 誘電体基板 2 入力端子 3 伝送線路 4 第1の抵抗 5 先端開放線路 6 第2の抵抗 7 先端短絡線路 8 金属ブロック

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特性インピーダンスZ0を有する伝送線
    路の一端に接続され、第1の抵抗と所望の周波数で1/
    4波長の長さを有する先端開放線路との直列回路と、上
    記直列回路に並列に接続され、第2の抵抗と先端短絡線
    路との直列回路とを有することを特徴とする無反射終端
  2. 【請求項2】 上記第1の抵抗と第2の抵抗が特性イン
    ピーダンスZ0に、また、先端開放線路の長さと先端短絡
    線路の長さがそれぞれ等しく、かつ、先端開放線路の特
    性インピーダンスと先端短絡線路の特性インピーダンス
    との積が特性インピーダンスZ0の2乗に等しいことを特
    徴とする請求項1記載の無反射終端器。
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