JP4245574B2 - Power distributor and power distribution device - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、マイクロ波の信号を分配する電力分配器及び電力分配装置に関するものである。 The present invention relates to a power distributor and a power distribution apparatus that distribute microwave signals, for example.
移動体通信の急速な発達により、基地局にはサービスエリアの拡大や、収容可能な端末局数の増加が望まれており、増幅器には一層の高出力化や小型化が求められている。
トランジスタ1つ当りの出力増加には限度があるため、増幅器の高出力化を達成するには、複数個のユニットトランジスタの出力を合成する必要がある。
ただし、複数個のユニットトランジスタの出力を効率よく合成するには、すべてのユニットトランジスタが同相、かつ、同振幅で動作することが求められる。
Due to the rapid development of mobile communications, base stations are required to expand service areas and increase the number of terminal stations that can be accommodated, and amplifiers are required to have higher output and smaller size.
Since there is a limit to the increase in output per transistor, it is necessary to synthesize the outputs of a plurality of unit transistors in order to achieve high amplifier output.
However, in order to efficiently combine the outputs of a plurality of unit transistors, it is required that all unit transistors operate with the same phase and the same amplitude.
電力分配器が平面上にトーナメント式に縦続接続された増幅器の場合、増幅器の全体では、分配点や合成点からユニットトランジスタ端までの線路長を等しくすることにより、対称的な構造とすることが可能であるが、個々の2分配器を取り上げた場合には、非対称形状が存在する。その結果、不等分配特性が発生する。 In the case of an amplifier in which the power distributor is cascaded on a plane in a tournament manner, the entire amplifier may have a symmetric structure by equalizing the line length from the distribution point or combination point to the unit transistor end. Although possible, there is an asymmetric shape when taking up the individual two distributors. As a result, unequal distribution characteristics occur.
電力分配器の不等分配特性を改善するため、以下の非特許文献1に開示されている電力分配器では、分配器を構成する線路幅や分岐位置を積極的に非対称とすることにより、等分配化を図っている。
即ち、線路の幅を変えることにより、線路のインピーダンスを変化させて、電力分配比を調整する。また、分岐位置を変えることにより、通過位相を調整している。
In order to improve the unequal distribution characteristics of the power distributor, in the power distributor disclosed in the following Non-Patent Document 1, the line width and the branch position constituting the distributor are positively asymmetrical, etc. Distribution is planned.
That is, the power distribution ratio is adjusted by changing the impedance of the line by changing the width of the line. Further, the passing phase is adjusted by changing the branch position.
また、以下の特許文献1に開示されている電力分配器では、信号分岐部に接続されている第1の出力線路と、第2の出力線路のそれぞれに切り欠きを施すことにより、等分配化を図っている。 Further, in the power distributor disclosed in the following Patent Document 1, equal distribution is achieved by notching each of the first output line and the second output line connected to the signal branching unit. I am trying.
従来の電力分配器は以上のように構成されているので、線路幅や分岐位置を変えて、電力分配比を調整する場合、電力を等分配するには、入力された信号の等位相面の傾きに依存して線路幅や分岐位置を決定しなければならず、設計が複雑になる課題があった。
また、信号分岐部に接続されている第1の出力線路と、第2の出力線路のそれぞれに切り欠きを施すことにより等分配化を図る場合、入力線路の中心導体を横切る方向に波面を有する信号が入力されるときは、電力を等分配することができるが、等位相面が傾いている信号が入力されるときは、電力の不等分配が発生する課題があった。
Since the conventional power divider is configured as described above, when the power distribution ratio is adjusted by changing the line width or the branching position, the equal phase plane of the input signal is used to equally distribute the power. The line width and branch position must be determined depending on the inclination, and there is a problem that the design becomes complicated.
In addition, when equalization is achieved by notching each of the first output line and the second output line connected to the signal branching portion, the wavefront is provided in a direction crossing the central conductor of the input line. When a signal is input, power can be equally distributed. However, when a signal with an equiphase surface tilted is input, there is a problem that uneven distribution of power occurs.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、設計の複雑化を招くことなく、等位相面が傾いている信号を分配する場合でも、電力を等分配することができる電力分配器及び電力分配装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of distributing power evenly even when a signal with an equiphase surface tilted is distributed without causing a complicated design. An object is to obtain a distributor and a power distribution device.
この発明に係る電力分配器は、ベンド部により乱された等位相面の傾きを調える傾き補償部が、入力線路におけるベンド部の出力側に形成されているものである。 In the power distributor according to the present invention, an inclination compensator that adjusts the inclination of the equiphase surface disturbed by the bend part is formed on the output side of the bend part in the input line.
この発明によれば、ベンド部により乱された等位相面の傾きを調える傾き補償部が、入力線路におけるベンド部の出力側に形成されるように構成したので、設計の複雑化を招くことなく、等位相面が傾いている信号を分配する場合でも、電力を等分配することができる効果がある。 According to the present invention, since the tilt compensation unit that adjusts the tilt of the equiphase surface disturbed by the bend unit is formed on the output side of the bend unit in the input line, the design is not complicated. Even when a signal with an equiphase surface tilted is distributed, it is possible to distribute power evenly.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による電力分配器を示す構成図であり、図において、入力線路1は途中に信号の伝送方向を90度変えるベンド部3を有し、入力端子2から入力された信号を伝送する。なお、入力線路1はマイクロストリップ線路又はストリップ線路で形成されている。
信号分岐部4は入力線路1により伝送された信号を2方向に分配して、分配後の一方の信号を出力線路5に出力し、分配後の他方の信号を出力線路6に出力する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a power divider according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, an input line 1 has a
The signal branching unit 4 distributes the signal transmitted through the input line 1 in two directions, outputs one signal after distribution to the
第1の出力線路である出力線路5は信号分岐部4により分配された一方の信号を伝送し、その信号を出力端子7に出力する。
第2の出力線路である出力線路6は出力線路5と略対称的に配置され、信号分岐部4により分配された他方の信号を伝送し、その信号を出力端子8に出力する。
なお、出力線路5及び出力線路6の線路幅は入力線路1の線路幅と同じであり、出力線路5と出力線路6はマイクロストリップ線路又はストリップ線路で形成されている。
切り欠き9はベンド部3により乱された等位相面の傾きを調える傾き補償部として、入力線路1におけるベンド部3の出力側に、入力線路を横切る方向に形成されている。
The
The
In addition, the line width of the
The
次に動作について説明する。
入力線路1の中心導体を横切る方向に等位相面を有する信号が入力端子2から入力されると、その信号は入力線路1を伝搬する。
その信号が入力線路1のベンド部3に到達すると、そのベンド部3によって、信号の伝送方向が90度変えられる。
このベンド部3の作用により、信号の等位相面が乱されて、入力線路1の中心導体を横切る方向に対して傾きが発生する。
Next, the operation will be described.
When a signal having an equiphase surface is input from the
When the signal reaches the
Due to the action of the
伝送方向が90度変えられた信号は、さらに入力線路1を伝搬して信号分岐部4に到達するが、ベンド部3と信号分岐部4の間に施されている切り欠き9が、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを入力線路1の中心導体を横切る方向に調えるので、入力線路1から信号分岐部4に出力される信号は、入力線路1の中心導体を横切る方向に等位相面を有する信号に戻される。
The signal whose transmission direction has been changed by 90 degrees further propagates through the input line 1 and reaches the signal branching section 4, but the
入力線路1を伝搬した信号が信号分岐部4に到達すると、その信号分岐部4がその信号を2方向に分配して、分配後の一方の信号を出力線路5に出力し、分配後の他方の信号を出力線路6に出力する。
出力線路5は、信号分岐部4により分配された一方の信号を伝送し、その信号を出力端子7に出力する。
出力線路6は、信号分岐部4により分配された他方の信号を伝送し、その信号を出力端子8に出力する。
When the signal propagated through the input line 1 reaches the signal branching section 4, the signal branching section 4 distributes the signal in two directions, outputs one signal after distribution to the
The
The
ここで、図2は入力線路1に切り欠き9が施されていない電力分配器を示す構成図であり、このような電力分配器では、不等分配特性が発生することを確認する。
図3及び図4は図2の入力線路1及び出力線路5,6の線路幅Wをパラメータとして、市販の電磁界解析ソフトを用いて計算した分配特性を示す説明図である。
即ち、入力線路1におけるベンド部3と信号分岐部4間の長さをL1として、入力端子2に対する出力端子7,8の通過振幅差と通過位相差を計算している。
Here, FIG. 2 is a configuration diagram showing a power distributor in which the
3 and 4 are explanatory diagrams showing distribution characteristics calculated using commercially available electromagnetic field analysis software using the line width W of the input line 1 and the
In other words, the length between the
分配特性の計算は17GHzにおいて行い、線路幅Wをパラメータとして、長さL1をL1=200μm〜2500μmまで変化させている。
図3及び図4から明らかなように、長さL1が1500μm以下では不等分配が発生している。また、線路長L1が短く、線路幅Wが広い場合に、大きな振幅差が発生する。
The distribution characteristics are calculated at 17 GHz, and the length L1 is changed from L1 = 200 μm to 2500 μm using the line width W as a parameter.
As is apparent from FIGS. 3 and 4, unequal distribution occurs when the length L1 is 1500 μm or less. Further, when the line length L1 is short and the line width W is wide, a large amplitude difference occurs.
上述したように、入力線路1にベンド部3が設けられている場合、そのベンド部3が信号の伝送方向を90度変える際に、信号の等位相面が乱されて、入力線路1の中心導体を横切る方向に対して傾きが発生するため、不等分配が発生する。
この実施の形態1では、ベンド部3によって乱された等位相面の傾きを調えるために、ベンド部3と信号分岐部4の間に切り欠き9を施している。
ベンド部3と信号分岐部4間の長さをL1=600μm、線路幅をW=200μm、切り欠き9を100μm角として、通過振幅差と通過位相差を計算すると、図5に示すように、切り欠き9が施されていない場合と比べて(図2を参照)、通過振幅差と通過位相差が改善することがわかる。
なお、電力分配器の入力端子2及び出力端子7,8のインピーダンス依存性を調べるために、各端子のインピーダンスを変えて計算しているが、図5に示すように、いずれのインピーダンスでも、切り欠き9を施すことにより、通過振幅差と通過位相差が改善している。
As described above, when the
In the first embodiment, a
When the length between the
In order to investigate the impedance dependency of the
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを調える傾き補償部である切り欠き9が、入力線路1におけるベンド部3の出力側に形成されるように構成したので、設計の複雑化を招くことなく、等位相面が傾いている信号を分配する場合でも、電力を等分配することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the
なお、この実施の形態1では、切り欠き9を信号分岐部4の近傍に施しているものについて示したが、ベンド部3と信号分岐部4の間であれば、いずれの位置に切り欠き9を施してもよい。適切な位置に切り欠き9を配置することにより、等位相面の傾きを修正して、一層不等分配を軽減することができる。
また、この実施の形態1では、切り欠き9の形状が正方形であるものについて示したが、切り欠き9の形状は正方形に限定されず、例えば、台形、長方形、半円形、三角形など、いずれの形状であってもよい。適切な形状の切り欠き9を施すことにより、等位相面の傾きを修正して、一層不等分配を軽減することができる。また、導体パターンの形成を容易にすることができる。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the shape of the
この実施の形態1では、ベンド部3と信号分岐部4の間に切り欠き9を1つ施しているものについて示したが、複数の切り欠き9を施すようにしてもよい。複数の切り欠き9を施すことにより、等位相面の制御をより緻密に行うことが可能となり、不等分配を軽減することができる。
また、この実施の形態1では、切り欠き9の横方向(ベンド部3と信号分岐部4方向)の長さが、入力線路1の線路幅の半分程度であるものについて示したが、切り欠き9の横方向の長さが、入力線路1の線路幅の半分より長くてもよい。切り欠き9の横方向の長さを入力線路1の線路幅の半分より長くすることにより、等位相面の制御をより緻密に行うことが可能となり、不等分配を軽減することができる。
In the first embodiment, the case where one
In the first embodiment, the length of the
この実施の形態1では、切り欠き9を入力線路1の下側(入力端子と同じ側)に施しているものについて示したが、切り欠き9を入力線路1の上側に施すようにしてもよい。また、切り欠き9を入力線路1の下側と上側の双方に施すようにしてもよい。適切な位置に切り欠き9を配置することにより、等位相面の傾きを修正して、一層不等分配を軽減することができる。
また、この実施の形態1では、入力線路1のベンド部3が信号の伝送方向を90度変えているものについて示したが、信号の伝送方向を変える角度は90度に限定するものではない。例えば、ベンド部3が0度〜180度の範囲内で信号の伝送方向を変えるものであればよい。
なお、この実施の形態1の電力分配器を電力合成器として用いてもよい。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the
Note that the power distributor of the first embodiment may be used as a power combiner.
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2による電力分配器を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
抵抗10はベンド部3により乱された等位相面の傾きを調える傾き補償部として、入力線路1におけるベンド部3の出力側に、入力線路を横切る方向に形成されている。
FIG. 6 is a block diagram showing a power divider according to
The
上記実施の形態1では、ベンド部3と信号分岐部4の間に施されている切り欠き9が、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを入力線路1の中心導体を横切る方向に調えるものについて示したが、図6に示すように、切り欠き9の代わりに抵抗9を形成する場合でも、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを入力線路1の中心導体を横切る方向に調えることができる。
これにより、入力線路1から信号分岐部4に出力される信号は、入力線路1の中心導体を横切る方向に等位相面を有する信号に戻される。
In the first embodiment, the
As a result, the signal output from the input line 1 to the signal branching unit 4 is returned to a signal having an equiphase surface in a direction crossing the central conductor of the input line 1.
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを調える傾き補償部である抵抗109が、入力線路1におけるベンド部3の出力側に形成されるように構成したので、設計の複雑化を招くことなく、等位相面が傾いている信号を分配する場合でも、電力を等分配することができる効果を奏する。
なお、等位相面の傾きを調える傾き補償部として抵抗10を形成する場合、切り欠き9を施す場合よりも、等位相面の制御をより緻密に行うことが可能となる。
この実施の形態2の電力分配器を電力合成器として用いてもよい。
As is apparent from the above, according to the second embodiment, the resistor 109 which is a tilt compensation unit that adjusts the tilt of the equiphase surface disturbed by the
When the
The power divider of the second embodiment may be used as a power combiner.
実施の形態3.
図7はこの発明の実施の形態3による電力分配器を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
入力線路1の出力側の線路、即ち、信号分岐部4に対する入力線路1の接続部位1aは、その線路幅W2が入力線路1の他の部位の線路幅W1より狭く形成されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a power distributor according to
The line 1 on the output side of the input line 1, that is, the connection part 1 a of the input line 1 with respect to the signal branching portion 4 is formed so that the
上記実施の形態1では、ベンド部3と信号分岐部4の間に施されている切り欠き9が、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを入力線路1の中心導体を横切る方向に調えるものについて示したが、図7に示すように、切り欠き9の代わりに、信号分岐部4に対する接続部位1aの線路幅W2を細くすることにより、通過振幅差と通過位相差が軽減されるため、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを入力線路1の中心導体を横切る方向に調えることができる。
In the first embodiment, the
信号分岐部4に対する接続部位1aの線路幅W2を細くすることにより、不等分配を抑圧できることを確認するため、ベンド部3と信号分岐部4間の長さをL1=600μm、線路幅をW1=200μm、W2=100μmとして、通過振幅差と通過位相差を計算すると、図8に示すように、信号分岐部4に対する接続部位1aの線路幅が細くされていない場合と比べて、通過振幅差と通過位相差が改善することがわかる。
In order to confirm that the unequal distribution can be suppressed by narrowing the line width W2 of the connection part 1a with respect to the signal branch part 4, the length between the
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、信号分岐部4に対する接続部位1aの線路幅W2が入力線路1の他の部位の線路幅W1より狭く形成されているので、設計の複雑化を招くことなく、等位相面が傾いている信号を分配する場合でも、電力を等分配することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態3の電力分配器を電力合成器として用いてもよい。
As is apparent from the above, according to the third embodiment, the line width W2 of the connection part 1a with respect to the signal branching portion 4 is formed narrower than the line width W1 of the other part of the input line 1, so Even when a signal with an equiphase surface tilted is distributed without incurring complications, the power can be equally distributed.
Note that the power divider of the third embodiment may be used as a power combiner.
実施の形態4.
図9はこの発明の実施の形態4による電力分配器を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
入力線路1の出力側の線路、即ち、信号分岐部4に対する入力線路1の接続部位1bは、その線路幅W3が入力線路1の他の部位の線路幅W1より太く形成されている。
Embodiment 4 FIG.
9 is a block diagram showing a power distributor according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The line 1 on the output side of the input line 1, that is, the connection part 1 b of the input line 1 with respect to the signal branching part 4 has a
上記実施の形態1では、ベンド部3と信号分岐部4の間に施されている切り欠き9が、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを入力線路1の中心導体を横切る方向に調えるものについて示したが、図9に示すように、切り欠き9の代わりに、信号分岐部4に対する接続部位1bの線路幅W3を太くすることにより、出力線路5への経路が短くなり、出力線路5と出力線路6の位相差が小さくなるため、ベンド部3により乱された等位相面の傾きを入力線路1の中心導体を横切る方向に調えることができる。
In the first embodiment, the
信号分岐部4に対する接続部位1bの線路幅W3を太くすることにより、不等分配を抑圧できることを確認するため、ベンド部3と信号分岐部4間の長さをL1=600μm、線路幅をW1=200μm、W3=400μmとして、通過振幅差と通過位相差を計算すると、図10に示すように、信号分岐部4に対する接続部位1bの線路幅が太くされていない場合と比べて、通過振幅差と通過位相差が改善することがわかる。
In order to confirm that unequal distribution can be suppressed by increasing the line width W3 of the connection part 1b with respect to the signal branching part 4, the length between the
以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、信号分岐部4に対する接続部位1bの線路幅W3が入力線路1の他の部位の線路幅W1より太く形成されているので、設計の複雑化を招くことなく、等位相面が傾いている信号を分配する場合でも、電力を等分配することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態4の電力分配器を電力合成器として用いてもよい。
As apparent from the above, according to the fourth embodiment, the line width W3 of the connection portion 1b with respect to the signal branching portion 4 is formed to be thicker than the line width W1 of the other portion of the input line 1; Even when a signal with an equiphase surface tilted is distributed without incurring complications, the power can be equally distributed.
Note that the power distributor of the fourth embodiment may be used as a power combiner.
実施の形態5.
図11はこの発明の実施の形態5による電力分配装置を示す構成図である。
図11では、上記実施の形態1〜4における何れかの電力分配器が入力端子11に対して6個縦続接続されているものを示している。
これにより、6個の電力分配器により等分配された信号が、出力端子12〜19から出力される。
このように、複数の電力分配器を縦続接続して電力分配装置を構成することにより、不等分配の小さい多分配電力分配器を構成することができる。
なお、この実施の形態5の電力分配装置を電力合成器として用いてもよい。
FIG. 11 is a block diagram showing a power distribution apparatus according to
In FIG. 11, any one of the power distributors in the first to fourth embodiments is cascade-connected to the
As a result, signals equally distributed by the six power distributors are output from the
In this way, by configuring a power distribution device by cascading a plurality of power distributors, a multi-distributed power distributor with small unequal distribution can be configured.
Note that the power distribution device of the fifth embodiment may be used as a power combiner.
1 入力線路、1a 接続部位、1b 接続部位、2 入力端子、3 ベンド部、4 信号分岐部、5 出力線路(第1の出力線路)、6 出力線路(第2の出力線路)、7 出力端子、8 出力端子、9 切り欠き、10 抵抗、11 入力端子、12〜19 出力端子。 1 input line, 1a connection part, 1b connection part, 2 input terminal, 3 bend part, 4 signal branching part, 5 output line (first output line), 6 output line (second output line), 7 output terminal , 8 output terminals, 9 notches, 10 resistors, 11 input terminals, 12 to 19 output terminals.
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