JP6305114B2 - Power combiner - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、マイクロ波帯で使用される電力合成器に関するものである。 The present invention relates to a power combiner used in a microwave band, for example.
電力合成回路は、複数の電力合成器から構成され、電力の合成や分配を行う目的で広く用いられている。
電力合成回路が、例えば、並列に動作する複数の増幅器から出力された信号の電力を合成する場合、一部の増幅器に故障が発生すると、電力合成回路に入力される信号の電力にアンバランスが生じ、そのアンバランス分が電力合成器と接続されている無反射終端器に入力される。
この結果、無反射終端器で電力が消費されて損失が発生するため、電力合成回路での電力の合成損が増加する。
The power combiner circuit includes a plurality of power combiners and is widely used for the purpose of combining and distributing power.
For example, when the power combining circuit combines the power of signals output from a plurality of amplifiers operating in parallel, when a failure occurs in some amplifiers, the power of the signals input to the power combining circuit is unbalanced. The unbalanced portion is input to a non-reflecting terminator connected to the power combiner.
As a result, power is consumed in the non-reflecting terminator and a loss is generated, so that the power combining loss in the power combining circuit increases.
以下の特許文献1には、一部の増幅器の故障に伴って、電力合成回路に入力される信号の電力にアンバランスが生じることで、電力合成回路での電力の合成損が増加した場合、電力合成回路を構成する複数の電力合成器の電力合成比を変更して、無反射終端器で損失となる電力を低減することで、電力合成回路での電力の合成損を小さくする方法が開示されている。
特許文献1に開示されている電力合成器では、導波管の広壁面から挿入される同軸プローブの付近に回転導体板を設け、その回転導体板を回転させることで電力合成比を変更できるようにしている。
このように、回転導体板を回転させて電力合成比を変更することで、無反射終端器で損失となる電力を低減することができるため、電力合成回路での電力の合成損を小さくすることができる。
In
In the power combiner disclosed in
In this way, by rotating the rotating conductor plate and changing the power combining ratio, it is possible to reduce the power that is lost in the non-reflecting terminator, and therefore reduce the power combining loss in the power combining circuit. Can do.
従来の電力合成器は以上のように構成されているので、同軸プローブの付近に設けられている回転導体板を回転させれば、電力合成比を変更することができる。しかし、複数の回転可能な回転導体板を導波管の内部に設ける必要があるため、構成が複雑になるとともに、組み立てが困難になる課題があった。
また、所望の電力合成比を実現するためには、回転導体板の回転角度を精度良く制御する必要があり、コストの増加を招いてしまう課題があった。
Since the conventional power combiner is configured as described above, the power combining ratio can be changed by rotating the rotating conductor plate provided in the vicinity of the coaxial probe. However, since it is necessary to provide a plurality of rotatable rotating conductor plates inside the waveguide, there is a problem that the configuration becomes complicated and the assembly becomes difficult.
Moreover, in order to implement | achieve a desired electric power synthetic | combination ratio, it is necessary to control the rotation angle of a rotating conductor board accurately, and there existed a subject which caused the increase in cost.
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、構成の複雑化を招く回転導体板を設けることなく、無反射終端器で損失となる電力を低減して、電力の合成損を小さくすることができる電力合成器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 reduces the power loss caused by the non-reflection terminator without providing a rotating conductor plate that causes a complicated configuration, thereby reducing the combined power loss. An object of the present invention is to obtain a power combiner that can reduce the power consumption.
この発明に係る電力合成器は、信号を入出力する入出力端子が両端に接続されている主線路と、一端が信号を入出力する入出力端子と接続され、他端が無反射終端器である副線路と、主線路と副線路を電気的に結合するブランチラインと、一端が副線路と接続され、他端である先端が電気的に短絡されているスタブと、副線路とスタブの接続点からスタブ側の電気的な短絡又は開放を切り替える切り替え機構とを備え、切り替え機構によって、接続点からスタブ側が電気的に短絡されると、主線路と副線路とブランチラインとが、ブランチライン形カプラとして動作し、切り替え機構によって、接続点からスタブ側が電気的に開放されると、主線路だけの直線線路として動作するようにしたものである。 The power combiner according to the present invention includes a main line in which input / output terminals for inputting / outputting signals are connected to both ends, one end connected to an input / output terminal for inputting / outputting signals, and the other end being a non-reflecting terminator. A sub-line, a branch line that electrically connects the main line and the sub-line, a stub that has one end connected to the sub-line and the other end that is electrically short-circuited , and a connection between the sub-line and the stub e Bei a switching mechanism for switching an electrical short or open stub side from the point, by the switching mechanism, when the stub side from the connection point is electrically shorted, the main line and the sub-line and branch lines, branch lines When the stub side is electrically opened from the connection point by the switching mechanism, it operates as a straight line of only the main line .
この発明によれば、信号を入出力する入出力端子が両端に接続されている主線路と、主線路と電気的に結合されており、一端が信号を入出力する入出力端子と接続されている副線路と、一端が副線路と接続されているスタブと、副線路とスタブの接続点からスタブ側の電気的な短絡又は開放を切り替える切り替え機構とを備えるように構成したので、構成の複雑化を招く回転導体板を設けることなく、無反射終端器で損失となる電力を低減して、電力の合成損を小さくすることができる効果がある。 According to this invention, an input / output terminal for inputting / outputting a signal is electrically connected to the main line connected to both ends, and one end is connected to an input / output terminal for inputting / outputting a signal. And a switching mechanism for switching an electrical short circuit or opening on the stub side from a connection point between the sub line and the stub, and a complicated structure. There is an effect that the power loss that is caused by the non-reflective terminator can be reduced and the combined loss of power can be reduced without providing a rotating conductor plate that causes a reduction in the power.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による電力合成器が適用される電力合成回路を示す構成図である。
図1の電力合成回路は、高出力を実現する送信機などで用いられる増幅モジュールの一般的な回路構成を示しており、並列に動作する複数の増幅器の出力電力を合成することで高出力を実現している。
図1において、増幅器1〜4は互いに並列に動作し、入力された信号を増幅して、増幅後の信号を出力する。
1 is a block diagram showing a power combiner circuit to which a power combiner according to
The power combining circuit in FIG. 1 shows a general circuit configuration of an amplification module used in a transmitter or the like that realizes high output. By combining output power of a plurality of amplifiers operating in parallel, high output can be obtained. Realized.
In FIG. 1,
電力合成器11の入出力端子11aは接続線路5を介して増幅器1と接続され、入出力端子11bは増幅器2と接続されており、増幅器1による増幅後の信号と増幅器2による増幅後の信号とを1:1の合成比で電力合成して、電力合成後の信号を入出力端子11cに出力する。11dは電力合成器11の無反射終端器である。
電力合成器12の入出力端子12aは接続線路6を介して電力合成器11と接続され、入出力端子12bは増幅器3と接続されており、電力合成器11により電力合成された信号と増幅器3による増幅後の信号とを2:1の合成比で電力合成して、電力合成後の信号を入出力端子12cに出力する。12dは電力合成器12の無反射終端器である。
電力合成器13の入出力端子13aは接続線路7を介して電力合成器12と接続され、入出力端子13bは増幅器4と接続されており、電力合成器12により電力合成された信号と増幅器4による増幅後の信号とを3:1の合成比で電力合成して、電力合成後の信号を入出力端子13cに出力する。13dは電力合成器13の無反射終端器である。
The input / output terminal 11 a of the
The input /
The input /
電力分配回路22は入出力端子21から入力された信号の電力を4つに均等に分配して、4つの信号を増幅器1〜4に出力する。
入出力端子23は電力合成器13により電力合成された信号を出力する端子である。
The
The input /
図2はこの発明の実施の形態1による電力合成器11〜13を示す俯瞰図であり、図2の電力合成器11〜13は導波管によって構成されている。
図3はこの発明の実施の形態1による電力合成器11〜13を示す上面透視図であり、図4はこの発明の実施の形態1による電力合成器11〜13を示す側面図である。
また、図5は図4におけるA−A’断面を示す断面図である。
図2〜5において、主線路31の一端32は図1の入出力端子11a(または12a,13a)と接続され、主線路31の他端33は図1の入出力端子11c(または12c,13c)と接続されている。
副線路34の一端35は図1の入出力端子11b(または12b,13b)と接続され、副線路34の他端は無反射終端器36を構成しており、この無反射終端器36は図1の無反射終端器11d(または12d,13d)に相当する。
また、副線路34はブランチライン37,38を介して、主線路31と電気的に結合されている。
FIG. 2 is a bird's-eye view showing
3 is a top perspective view showing power combiners 11-13 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a side view showing power combiners 11-13 according to the first embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing an AA ′ cross section in FIG.
2-5, one
One
The
ブランチライン37は主線路31と副線路34を電気的に結合しており、ブランチライン37の長さは、入出力端子21から入力される信号の4分の1波長(以下、「1/4波長」のように表記する)の奇数倍の長さである。
ブランチライン38は主線路31と副線路34を電気的に結合しており、ブランチライン38の長さは、1/4波長の奇数倍の長さである。
ブランチライン37とブランチライン38の間隔は1/4波長の奇数倍の長さである。
The
The
The interval between the
スタブ41は一端が副線路34におけるE面分岐部39(接続点)で接続されており、スタブ41の長さは、1/2波長の整数倍の長さである。
スタブ41の先端(図3中、右側の一端)から1/4波長の奇数倍の長さだけ離れているスタブ41の中間の位置にネジ穴42(切り替え機構)が施されており、このネジ穴42に対してネジが挿入されている状態では、E面分岐部39からスタブ41側が電気的に開放となり、このネジ穴42に対してネジが挿入されていない状態では、E面分岐部39からスタブ41側が電気的に短絡となる。
One end of the
A screw hole 42 (switching mechanism) is provided at an intermediate position of the
スタブ43は一端が副線路34におけるE面分岐部40(接続点)で接続されており、スタブ43の長さは、1/2波長の整数倍の長さである。
スタブ43の先端(図3中、右側の一端)から1/4波長の奇数倍の長さだけ離れているスタブ43の中間の位置にネジ穴44(切り替え機構)が施されており、このネジ穴44に対してネジが挿入されている状態では、E面分岐部40からスタブ43側が電気的に開放となり、このネジ穴44に対してネジが挿入されていない状態では、E面分岐部40からスタブ43側が電気的に短絡となる。
One end of the
A screw hole 44 (switching mechanism) is provided at an intermediate position of the
なお、主線路31、副線路34及びブランチライン37,38からなるブランチライン形カプラが、導波管によって構成されている。
ネジ穴42,44は、図2に示すように、スタブ41,43である導波管の広壁面に、高さ方向で中央の位置に施されている。
また、この実施の形態1では、3台の電力合成器11〜13を直列に接続する直列形の電力合成回路を示しているが、これに限るものではなく、複数の電力合成器を並列に接続するトーナメント形としても、同様な効果が得られる。
Note that a branch line type coupler including a
As shown in FIG. 2, the screw holes 42 and 44 are provided on the wide wall surface of the waveguide, which is the
Moreover, in this
次に動作について説明する。
電力分配回路22は、入出力端子21から信号が入力されると、その信号の電力を4つに均等に分配して、4つの信号を増幅器1〜4に出力する。
増幅器1〜4は、電力分配回路22から信号を受けると、その信号を増幅して、増幅後の信号を出力する。
Next, the operation will be described.
When a signal is input from the input /
When receiving a signal from the
電力合成器11は、増幅器1から増幅後の信号を受け、増幅器2から増幅後の信号を受けると、増幅器1による増幅後の信号と増幅器2による増幅後の信号とを電力合成して、電力合成後の信号を電力合成器12に出力する。
電力合成器11における合成比は、予め、1:1に設定されており、入出力端子11aから入力される信号の電力と、入出力端子11bから入力される信号の電力との比が1:1であれば、無反射終端器11dに信号が入力されず、無反射終端器11dで電力が消費されることなく合成されるため、電力の合成損は小さいものとなる。
When the
The combination ratio in the
電力合成器12は、電力合成器11から電力合成後の信号を受け(増幅器2台分の信号)、増幅器3から増幅後の信号を受けると、電力合成器11による電力合成後の信号と増幅器3による増幅後の信号とを電力合成して、電力合成後の信号を電力合成器13に出力する。
電力合成器11における合成比は、予め、2:1に設定されており、入出力端子12aから入力される信号の電力と、入出力端子12bから入力される信号の電力との比が2:1であれば、無反射終端器12dに信号が入力されず、無反射終端器12dで電力が消費されることなく合成されるため、電力の合成損は小さいものとなる。
When the
The combining ratio in the
電力合成器13は、電力合成器12から電力合成後の信号を受け(増幅器3台分の信号)、増幅器4から増幅後の信号を受けると、電力合成器12による電力合成後の信号と増幅器4による増幅後の信号とを電力合成して、電力合成後の信号を入出力端子23に出力する。
電力合成器13における合成比は、予め、3:1に設定されており、入出力端子13aから入力される信号の電力と、入出力端子13bから入力される信号の電力との比が3:1であれば、無反射終端器13dに信号が入力されず、無反射終端器13dで電力が消費されることなく合成されるため、電力の合成損は小さいものとなる。
When the
The combining ratio in the
増幅器1〜4の全てが正常に動作している場合には、上述したように、電力合成器11〜13における電力の合成損は小さいものとなる。
増幅器1〜4のいずれかが故障した場合、従来の電力合成器では、電力の合成損が大きなものとなるが、この実施の形態1では、正常に動作している場合と同様に、電力の合成損は小さいものとなる。
以下、増幅器1〜4のいずれかが故障しても、この実施の形態1では、電力の合成損が小さいものとなる理由を具体的に説明する。
When all of the
When any of the
Hereinafter, even if any of the
図6は導波管により構成されている従来の電力合成器を示す俯瞰図であり、図7は従来の電力合成器を示す上面透視図である。
また、図8は従来の電力合成器を示す等価回路である。
図6から図8において、主線路101の一端102は図1の入出力端子11a(または12a,13a)と接続され、主線路101の他端103は図1の入出力端子11c(または12c,13c)と接続されている。
副線路104の一端105は図1の入出力端子11b(または12b,13b)と接続され、副線路104の他端は無反射終端器106を構成しており、この無反射終端器106は図1の無反射終端器11d(または12d,13d)に相当する。
また、副線路104はブランチライン107,108を介して、主線路101と電気的に結合されている。
FIG. 6 is a bird's-eye view showing a conventional power combiner composed of waveguides, and FIG. 7 is a top perspective view showing the conventional power combiner.
FIG. 8 is an equivalent circuit showing a conventional power combiner.
6 to 8, one
One
The
ブランチライン107は主線路101と副線路104を電気的に結合しており、ブランチライン107の長さは1/4波長の奇数倍の長さである。
ブランチライン108は主線路101と副線路104を電気的に結合しており、ブランチライン108の長さは1/4波長の奇数倍の長さである。
ブランチライン107とブランチライン108の間隔は1/4波長の奇数倍の長さである。
The
The
The interval between the
増幅器1〜4の全てが正常に動作している場合、従来の電力合成器でも、予め設定されている合成比が、入出力端子11a(または12a,13a)aから入力される信号の電力と、入出力端子11b(または12b,13b)から入力される信号の電力との比と一致すれば、無反射終端器106で電力が消費されることなく合成されるため、電力の合成損は小さいものとなる。
しかし、例えば、増幅器2が故障して停止すると、電力合成器11に用いられる従来の電力合成器には、入出力端子11aから増幅器1により増幅された信号が入力されるが、入出力端子11bから信号が入力されない。
このため、電力合成器11に用いられる従来の電力合成器では、入力される信号の電力にアンバランスが生じるため、無反射終端器106に信号が入力されて、無反射終端器106で電力が消費されることから電力の合成損が増加する。
When all of the
However, for example, when the amplifier 2 fails and stops, a signal amplified by the
For this reason, in the conventional power combiner used for the
図9はこの発明の実施の形態1による電力合成器11〜13を示す等価回路である。
増幅器1〜4の全てが正常に動作している場合、スタブ41,43に施されているネジ穴42,44には、ネジが挿入されない。
このとき、スタブ41,43に施されているネジ穴42,44の大きさが、入出力端子21から入力される信号の波長に対して十分小さければ、ネジ穴42,44は電気的に無視できることから、スタブ41,43は、1/2波長の整数倍の長さを有する先端短絡スタブとして動作するため、E面分岐部39,40からスタブ41,43側は電気的に短絡となる。
この場合の電力合成器11〜13の等価回路は図10のようになり、図8に示している従来の電力合成器の等価回路と同じになるため、従来の電力合成器と同様な特性となり、入力された信号の電力が無反射終端器36に入力されずに電力合成されることから、電力の合成損は小さなものとなる。
FIG. 9 is an equivalent circuit showing
When all of the
At this time, if the size of the screw holes 42 and 44 formed in the
The equivalent circuit of the
例えば、増幅器2が故障して停止している場合、図11に示すように、電力合成器11のスタブ41,43に施されているネジ穴42,44にネジ45,46が挿入される。
図12はスタブ41,43のネジ穴42,44にネジ45,46が挿入されている状態での電力合成器11を示す等価回路である。
ネジ穴42,44にネジ45,46が挿入されている状態では、スタブ41,43は、1/4波長の奇数倍の長さを有する先端短絡スタブとして動作するため、E面分岐部39,40からスタブ41,43側は電気的に開放となる。
また、ブランチライン37,38は、1/4波長の奇数倍の線路であることから、主線路31とブランチライン37,38の接続位置からブランチライン37,38側は短絡となる。
したがって、この場合の等価回路は図13のようになり、ネジ45,46を挿入することで、電力合成器11が直線線路として動作することから、入力された信号の電力が無反射終端器36に入力されず、電力の合成損が小さなものとなる。つまり、無反射終端器36で消費される信号の電力が生じないため、電力の合成損を小さくすることが可能となる。
上記のように、ネジ穴42,44に対するネジ45,46の挿入の有無によって、スタブ41,43における電気的な短絡と開放が切り替わる切り替え機構として動作する。
For example, when the amplifier 2 has failed and stopped,
FIG. 12 is an equivalent circuit showing the
In a state where the
Further, since the
Accordingly, the equivalent circuit in this case is as shown in FIG. 13, and by inserting the
As described above, the
以上のことから、通常動作時では、ネジ45,46を抜いた状態にすると、従来の電力合成器と同様に動作して、合成損なく信号の電力を合成する。
一方、一部の増幅器が故障した場合、ネジ45,46を挿入することで、入力電力にアンバランスが生じても、電力合成器が直線線路として動作する。このため、電力合成器の無反射終端器36で消費される信号の電力がなくなることから、従来の電力合成器を用いた場合と比べて、電力の合成損を大幅に削減することができる。
From the above, during normal operation, when the
On the other hand, when some amplifiers fail, the power combiner operates as a straight line even if the input power is unbalanced by inserting the
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、信号を入出力する入出力端子が両端に接続されている主線路31と、主線路31と電気的に結合されており、一端が信号を入出力する入出力端子と接続されている副線路34と、一端が副線路34と接続されているスタブ41,43と、副線路34とスタブ41,43の接続点であるE面分岐部39,40からスタブ41,43側の電気的な短絡又は開放を切り替える切り替え機構とを備えるように構成したので、構成の複雑化を招く回転導体板を設けることなく、無反射終端器で損失となる電力を低減して、電力の合成損を小さく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 input / output terminals for inputting / outputting signals are electrically connected to the
この実施の形態1では、ネジ45,46を挿入するネジ穴42,44が施されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図14に示すように、ネジ穴42,44に対向する壁面にもネジ穴を施すとともに、ネジ穴42,44と対向する壁面のネジ穴を一直線状に配置するようにしてもよい。この場合、1本のネジ47を挿入することで、電気的な短絡と開放の切り替えが可能な切り替え機構を構築することができる。
このような構成であれば、切り替えの際に必要な作業を削減することができる。
In the first embodiment, the screw holes 42 and 44 into which the
With such a configuration, the work required for switching can be reduced.
この実施の形態1では、切り替え機構として、ネジ45,46を挿入するネジ穴42,44が設けられているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、電気的に制御可能なスイッチを用いるようにしてもよい。
In the first embodiment, the switching mechanism provided with the screw holes 42 and 44 into which the
この実施の形態1では、直線形状のスタブ41,43が副線路34と接続されているものを示したが、図15に示すように、直線形状のスタブ41,43の先端が副線路34と平行になるように折り曲げられていてもよい。
この場合、ブランチライン37,38と平行な方向の幅を小さくすることができるため、電力合成器の小形化を図ることができる。
In the first embodiment, the
In this case, since the width in the direction parallel to the
この実施の形態1では、スタブ41,43の長さが1/2波長の整数倍の長さであるものを示したが、スタブ41,43の長さが1/4波長の整数倍の長さであればよく、例えば、図16に示すように、スタブ41,43の長さが1/4波長の奇数倍の長さであってもよい。
この場合、増幅器1〜4の全てが正常に動作しているときは、スタブ41,43に施されているネジ穴42,44に対してネジ45,46を挿入することで、E面分岐部39,40からスタブ41,43側が電気的に短絡となり、図10のような等価回路となる。
一方、増幅器1〜4のいずれかが故障しているときは、ネジ穴42,44からネジ45,46を抜くことで、E面分岐部39,40からスタブ41,43側が電気的に開放となり、図13のような等価回路となる。
以上のことから、通常動作時では、ネジ45,46を挿入した状態にすると、従来の電力合成器と同様に動作して、合成損なく信号の電力を合成する。
一方、一部の増幅器が故障した場合、ネジ45,46を抜くことで、入力電力にアンバランスが生じても、電力合成器が直線線路として動作する。このため、電力合成器の無反射終端器36で消費される信号の電力がなくなることから、従来の電力合成器を用いた場合と比べて、電力の合成損を大幅に削減することができる。
In the first embodiment, the
In this case, when all of the
On the other hand, when any of the
From the above, during normal operation, when the
On the other hand, when some amplifiers fail, the power combiner operates as a straight line even if the input power is unbalanced by removing the
この実施の形態1では、副線路34に対して、2本のブランチライン37,38が接続されている例を説明したが、副線路34に対して、少なくとも1本のブランチラインが接続されていればよく、ブランチラインの本数は2本に限るものではない。
図17は3本のブランチライン37,38,48が接続されている場合の電力合成器を示す断面図である。
3つ以上のブランチラインを接続して多段化することで、広帯域化を図ることができる。
図17の例では、スタブ41,43と同様に、ネジ穴50が施されているスタブ49も副線路34に接続されているが、スタブの数は2本のままでもよいし、1本でもよい。また、3本以上のスタブを接続するようにしてもよい。
In the first embodiment, the example in which the two
FIG. 17 is a cross-sectional view showing the power combiner when three
Broadbanding can be achieved by connecting three or more branch lines to increase the number of stages.
In the example of FIG. 17, as with the
この実施の形態1では、1つのスタブ41,43に対して、1個のネジ穴42,44が施されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図18に示すように、2個以上のネジ穴42,44が施されていてもよい。
複数のネジ穴42,44を設けることで、複数のネジ45,46を挿入することができるようになるため、接触不良によって、1本のネジ45,46だけでは短絡が十分でない場合も、確実に短絡することが可能になる。
In the first embodiment, one
By providing a plurality of screw holes 42 and 44, it becomes possible to insert a plurality of
実施の形態2.
図19はこの発明の実施の形態2による電力合成器11〜13を示す俯瞰図である。
また、図20はこの発明の実施の形態2による電力合成器11〜13を示す上面図であり、図21は図20におけるB−B’断面を示す断面図である。
図19から図21において、誘電体51は裏面に地導体52が設けられており、表面に主線路61等が設けられている。
主線路61は誘電体51の表面に設けられており、主線路61の一端62は図1の入出力端子11a(または12a,13a)と接続され、主線路61の他端63は図1の入出力端子11c(または12c,13c)と接続されている。
副線路64の一端65は図1の入出力端子11b(または12b,13b)と接続され、副線路64の他端は無反射終端器66を構成しており、この無反射終端器66は図1の無反射終端器11d(または12d,13d)に相当する。66aは無反射終端器66を構成している抵抗である。
また、副線路64はブランチライン67,68を介して、主線路61と電気的に結合されている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 19 is an overhead view showing
20 is a top view showing
19 to 21, the dielectric 51 is provided with a
The
One
The
ブランチライン67は主線路61と副線路64を電気的に結合しており、ブランチライン67の長さは、1/4波長の奇数倍の長さである。
ブランチライン68は主線路61と副線路64を電気的に結合しており、ブランチライン68の長さは、1/4波長の奇数倍の長さである。
ブランチライン67とブランチライン68の間隔は1/4波長の奇数倍の長さである。
なお、主線路61、副線路64及びブランチライン67,68からブランチライン形カプラが構成されている。
The
The
The distance between the
The
スタブ71は一端が副線路64における分岐部69で接続され、他端がスルーホール75を介して地導体52に接続されている。
スタブ71の長さは、入出力端子21から入力される信号の波長に対して十分短い長さであり、スイッチ72(切り替え機構)が接続されている状態では、スタブ71が短絡される。
スタブ73は一端が副線路64における分岐部70で接続され、他端がスルーホール76を介して地導体52に接続されている。
スタブ73の長さは、入出力端子21から入力される信号の波長に対して十分短い長さであり、スイッチ74(切り替え機構)が接続されている状態では、スタブ73が短絡される。
なお、主線路61、副線路64、ブランチライン67,68及びスタブ71,73はマイクロストリップ線路によって形成されている。
One end of the
The length of the
One end of the
The length of the
The
次に動作について説明する。
図22はこの発明の実施の形態2による電力合成器11〜13を示す等価回路である。
増幅器1〜4の全てが正常に動作している場合、スイッチ72,74は開放とされる。
スタブ71,73は、信号の波長に対して十分短い長さであることから、スタブ71,73を無視することができる。このため、この場合の等価回路は図23のようになる。
この等価回路は、従来のブランチライン形カプラと同じになり、入力された信号の電力は無反射終端器66に入力されずに合成されることから、電力の合成損が小さなものとなる。
Next, the operation will be described.
FIG. 22 is an equivalent circuit showing
When all of the
Since the
This equivalent circuit is the same as that of a conventional branch line type coupler, and the power of the input signal is combined without being input to the
一方、いずれかの増幅器が故障して停止している場合、停止している増幅器が接続されている電力合成器内のスイッチ72,74は短絡とされる。
スタブ71,73は、信号の波長に対して十分短い長さであることから、スタブ71,73を無視することができる。このため、この場合の等価回路は図24のようになる。
ブランチライン67,68の長さは、1/4波長の奇数倍の長さであり、スイッチ72,74側は短絡されていることから、分岐部69,70におけるブランチライン67,68側は開放となる。
したがって、この場合の等価回路は図25のようになり、上記実施の形態1と同様に直線線路として動作する。つまり、入力された信号の電力は損失なく、主線路61の他端63から出力される。つまり、無反射終端器66で消費される信号の電力が生じないため、電力の合成損を小さくすることが可能となる。
On the other hand, when one of the amplifiers fails and is stopped, the
Since the
The length of the
Therefore, the equivalent circuit in this case is as shown in FIG. 25, and operates as a straight line as in the first embodiment. That is, the power of the input signal is output from the
以上のことから、通常動作時では、スイッチ72,74を開放した状態にすると、従来の電力合成器と同様に動作して、合成損なく信号の電力を合成する。
一方、一部の増幅器が故障した場合、スイッチ72,74を短絡した状態にすることで、入力電力にアンバランスが生じても、電力合成器が直線線路として動作する。このため、電力合成器に接続されている無反射終端器66で消費される信号の電力がなくなることから、従来の電力合成器を用いた場合と比べて、電力の合成損を大幅に削減することができる。
From the above, in the normal operation, when the
On the other hand, if some amplifiers fail, the power combiner operates as a straight line even when the input power is unbalanced by short-circuiting the
この実施の形態2では、信号の波長に対して十分短い長さのスタブ71,73が副線路64に接続されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図26に示すように、先端が短絡されている1/4波長の整数倍の長さを有するスタブ77,79を接続するようにしてもよい。
この場合、スタブ77,79の先端から1/4波長の奇数倍離れた位置に、スイッチ78,80を配置し、スイッチ78,80はスタブ77,79とスルーホール81,82の間で短絡又は開放の状態に切り替わる。
この構成の場合でも、分岐部69,70におけるスイッチ78,80側が開放となるように、スイッチ78,80の状態を決定することでブランチライン形カプラとして動作する。
いずれかの増幅器が故障して停止している場合には、スイッチ78,80を短絡の状態に切り替えることで直線線路として動作する。また、本構成とすることで、ブランチライン形カプラから離して、スイッチ78,80を配置することができることから、スイッチ78,80の周辺にスペースができるため、スイッチ78,80の状態を切り替えるための制御線の配置が容易になるという利点がある。
In the second embodiment, the
In this case, the
Even in this configuration, the
When one of the amplifiers fails and is stopped, the
この実施の形態2では、信号の波長に対して十分短い長さのスタブ71,73が副線路64に接続されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図27に示すように、先端が開放されている1/4波長の整数倍の長さを有するスタブ83,85を接続するようにしてもよい。
この場合、スタブ83,85の先端から1/2波長の整数倍離れた位置に、スイッチ84,86を配置し、スイッチ84,86はスタブ83,85とスルーホール81,82の間で短絡又は開放の状態に切り替わる。
この構成の場合でも、分岐部69,70におけるスイッチ84,86側が開放となるように、スイッチ84,86の状態を決定することでブランチライン形カプラとして動作する。
いずれかの増幅器が故障して停止している場合には、スイッチ84,86を開放の状態に切り替えることで直線線路として動作する。また、本構成とすることで、ブランチライン形カプラから離して、スイッチ84,86を配置することができることから、スイッチ84,86の周辺にスペースができるため、スイッチ84,86の状態を切り替えるための制御線の配置が容易になるという利点がある。
ここでは、スタブ83,85の先端から1/2波長の整数倍離れた位置に、切り替え機構として、スイッチ84,86を配置しているものを示したが、スタブ83,85の先端から1/2波長の整数倍離れた位置に、切り替え機構として、図2と同様なネジ穴を施すようにしてもよい。
In the second embodiment, the
In this case, the
Even in this configuration, the
When one of the amplifiers fails and is stopped, the
Here, the
この実施の形態2では、主線路61、副線路64及びブランチライン67,68からブランチライン形カプラが構成されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図28に示すように、主線路61と副線路64を近接して配置することで、電気的に結合される結合線路形カプラなどの方向性結合器を用いるようにしてもよい。
増幅器1〜4の全てが正常に動作している場合、スイッチ72,74を開放とすることで、ショートスタブの影響が無いため、所望の合成比で電力が合成される。
一方、いずれかの増幅器が故障して停止している場合、スイッチ72,74を短絡とすることで、分岐部69,70で短絡されていることから、副線路64が地導体として動作するため、主線路61側が直線線路として動作する。
したがって、無反射終端器66には信号の電力が入力されないことから、無反射終端器66で消費される信号の電力がなくなり、電力の合成損は小さいものとなる。
In the second embodiment, the
When all of the
On the other hand, when one of the amplifiers fails and is stopped, the
Accordingly, since the signal power is not input to the
この実施の形態2では、スタブ71,73が副線路64における分岐部69,70に接続されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図29に示すように、分岐部70から1/2波長の整数倍離れた位置87に、スタブ73が接続されていてもよく、同様な効果が得られる。
In the second embodiment, the
この実施の形態2では、信号の波長に対して十分短い長さのスタブ71,73が副線路64に接続されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図30に示すように、先端が開放されている1/4波長の整数倍の長さを有するスタブ88,90を接続するようにしてもよい。
この場合、スタブ88,90の先端から1/4波長の奇数倍離れた位置に、スイッチ89,91を配置する。
この構成の場合でも、分岐部69,70におけるスイッチ89,91側が開放となるように、スイッチ89,91を開放の状態にすることでブランチライン形カプラとして動作する。
いずれかの増幅器が故障して停止している場合には、スイッチ89,91を短絡の状態に切り替えることで直線線路として動作する。また、本構成とすることで、ブランチライン形カプラから離して、スイッチ89,91を配置することができることから、スイッチ89,91の周辺にスペースができるため、スイッチ89,91の状態を切り替えるための制御線の配置が容易になるという利点がある。
In the second embodiment, the
In this case, the
Even in the case of this configuration, the
When one of the amplifiers fails and is stopped, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1〜4 増幅器、5〜7 接続線路、11〜13 電力合成器、11a〜11c 電力合成器11の入出力端子、11d 電力合成器11の無反射終端器、12a〜12c 電力合成器12の入出力端子、12d 電力合成器12の無反射終端器、13a〜13c 電力合成器13の入出力端子、13d 電力合成器13の無反射終端器、21 入出力端子、22 電力分配回路、23 入出力端子、31 主線路、32 主線路31の一端、33 主線路31の他端、34 副線路、35 副線路34の一端、36 副線路34の無反射終端器、37,38 ブランチライン、39,40 E面分岐部(接続点)、41,43 スタブ、42,44 ネジ穴(切り替え機構)、45,46,47 ネジ、48 ブランチライン、49 スタブ、50 ネジ穴(切り替え機構)、51 誘電体、52 地導体、61 主線路、62 主線路61の一端、63 主線路61の他端、64 副線路、65 副線路64の一端、66 副線路64の無反射終端器、67,68 ブランチライン、69,70 分岐部(接続点)、71 スタブ、72 スイッチ、73 スタブ、74 スイッチ、75,76 スルーホール、77,79 スタブ、78,80 スイッチ、81,82 スルーホール、83,85 スタブ、84,86 スイッチ、87 分岐部70から1/2波長の整数倍離れた位置、88,90 スタブ、89,91 スイッチ。 1 to 4 amplifier, 5 to 7 connection line, 11 to 13 power combiner, 11a to 11c input / output terminals of the power combiner 11, 11d non-reflection terminator of the power combiner 11, 12a to 12c input of the power combiner 12 Output terminal, 12d Non-reflective terminator of power combiner 12, 13a to 13c Input / output terminal of power combiner 13, 13d Non-reflective terminator of power combiner 13, 21 Input / output terminal, 22 Power distribution circuit, 23 Input / output Terminal, 31 main line, 32 one end of main line 31, 33 other end of main line 31, 34 sub line, 35 one end of sub line 34, 36 non-reflection terminator of sub line 34, 37, 38 branch line, 39, 40 E plane branch (connection point), 41, 43 stub, 42, 44 screw hole (switching mechanism), 45, 46, 47 screw, 48 branch line, 49 stub, 50 screw hole ( Switching mechanism), 51 dielectric, 52 ground conductor, 61 main line, 62 one end of main line 61, 63 other end of main line 61, 64 subline, 65 one end of subline 64, 66 non-reflective termination of subline 64 Device, 67, 68 branch line, 69, 70 branch (connection point), 71 stub, 72 switch, 73 stub, 74 switch, 75, 76 through hole, 77, 79 stub, 78, 80 switch, 81, 82 through Hall, 83,85 stub, 84,86 switch, 87 Position separated from branching unit 70 by an integral multiple of ½ wavelength, 88,90 stub, 89,91 switch.
Claims (11)
一端が信号を入出力する入出力端子と接続され、他端が無反射終端器である副線路と、
前記主線路と前記副線路を電気的に結合するブランチラインと、
一端が前記副線路と接続され、他端である先端が電気的に短絡されているスタブと、
前記副線路と前記スタブの接続点から前記スタブ側の電気的な短絡又は開放を切り替える切り替え機構とを備え、
前記切り替え機構によって、前記接続点から前記スタブ側が電気的に短絡されると、前記主線路と前記副線路と前記ブランチラインとが、ブランチライン形カプラとして動作し、前記切り替え機構によって、前記接続点から前記スタブ側が電気的に開放されると、前記主線路だけの直線線路として動作することを特徴とする電力合成器。 A main line in which input and output terminals for inputting and outputting signals are connected to both ends;
One end is connected to an input / output terminal that inputs and outputs signals, and the other end is a non-reflective terminator sub-line,
A branch line for electrically coupling the main line and the sub line;
A stub having one end connected to the sub-line and the other end electrically short-circuited ;
Wherein the Bei give a secondary line and switching mechanism from the connection point of the stub switching an electrical short or open of the stub side,
When the stub side is electrically short-circuited from the connection point by the switching mechanism, the main line, the sub-line, and the branch line operate as a branch line type coupler. When the stub side is electrically opened, the power combiner operates as a straight line with only the main line .
一端が信号を入出力する入出力端子と接続され、他端が無反射終端器である副線路と、One end is connected to an input / output terminal that inputs and outputs signals, and the other end is a non-reflective terminator sub-line,
前記主線路と前記副線路を電気的に結合するブランチラインと、A branch line for electrically coupling the main line and the sub line;
一端が前記副線路と接続され、他端である先端が電気的に開放されているスタブと、A stub having one end connected to the sub line and the other end electrically open;
前記副線路と前記スタブの接続点から前記スタブ側の電気的な短絡又は開放を切り替える切り替え機構とを備え、A switching mechanism that switches electrical short circuit or opening on the stub side from the connection point of the sub line and the stub,
前記切り替え機構によって、前記接続点から前記スタブ側が電気的に開放されると、前記主線路と前記副線路と前記ブランチラインとが、ブランチライン形カプラとして動作し、前記切り替え機構によって、前記接続点から前記スタブ側が電気的に短絡されると、前記主線路だけの直線線路として動作することを特徴とする電力合成器。When the stub side is electrically opened from the connection point by the switching mechanism, the main line, the sub line, and the branch line operate as a branch line type coupler, and the connection point causes the connection point to When the stub side is electrically short-circuited, the power combiner operates as a straight line having only the main line.
前記スタブの先端から前記信号の4分の1波長の奇数倍の長さだけ離れている前記スタブの中間の位置に、前記切り替え機構が配置されていることを特徴とする請求項1記載の電力合成器。 The length of the stub is an integral multiple of a quarter wavelength of a signal input / output from an input / output terminal connected to both ends of the main line ,
2. The electric power according to claim 1, wherein the switching mechanism is disposed at an intermediate position of the stub that is separated from the tip of the stub by an odd multiple of a quarter wavelength of the signal. 3. Synthesizer.
前記スタブの先端から前記信号の2分の1波長の整数倍の長さだけ離れている前記スタブの中間の位置に、前記切り替え機構が配置されていることを特徴とする請求項2記載の電力合成器。 The length of the stub is an integral multiple of a quarter wavelength of a signal input / output from an input / output terminal connected to both ends of the main line ,
The intermediate position of the stub from the tip of the stub are separated by the length of the integral multiple of one-half wavelength of the signal, power of claim 2 wherein said switching mechanism is arranged Synthesizer.
前記複数のブランチラインの間隔が前記信号の4分の1波長の奇数倍の長さであり、
前記スタブの長さが前記信号の4分の1波長の整数倍の長さであり、
前記スタブの先端から前記信号の4分の1波長の奇数倍の長さだけ離れている前記スタブの中間の位置に、前記切り替え機構が配置されていることを特徴とする請求項1記載の電力合成器。 Wherein a 1 odd multiple of the length of the quarter wavelength of the signal length of the branch line is output from the output terminal connected to both ends of the main line,
An interval between the plurality of branch lines is an odd multiple of a quarter wavelength of the signal;
The length of the stub is an integral multiple of a quarter wavelength of the signal ;
2. The electric power according to claim 1, wherein the switching mechanism is disposed at an intermediate position of the stub that is separated from the tip of the stub by an odd multiple of a quarter wavelength of the signal. 3. Synthesizer.
前記複数のブランチラインの間隔が前記信号の4分の1波長の奇数倍の長さであり、
前記スタブの長さが前記信号の4分の1波長の整数倍の長さであり、
前記スタブの先端から前記信号の2分の1波長の整数倍の長さだけ離れている前記スタブの中間の位置に、前記切り替え機構が配置されていることを特徴とする請求項2記載の電力合成器。 Wherein a 1 odd multiple of the length of the quarter wavelength of the signal length of the branch line is output from the output terminal connected to both ends of the main line,
An interval between the plurality of branch lines is an odd multiple of a quarter wavelength of the signal;
The length of the stub is an integral multiple of a quarter wavelength of the signal ;
The intermediate position of the stub from the tip of the stub are separated by the length of the integral multiple of one-half wavelength of the signal, power of claim 2 wherein said switching mechanism is arranged Synthesizer.
前記切り替え機構として、前記スタブの先端から前記信号の4分の1波長の奇数倍の長さだけ離れている前記スタブの壁面に穴が施されていることを特徴とする請求項5記載の電力合成器。 A branch line type coupler composed of the main line, the sub line and the branch line is constituted by a waveguide,
6. The electric power according to claim 5 , wherein, as the switching mechanism, a hole is provided in a wall surface of the stub that is separated from the tip of the stub by an odd multiple of a quarter wavelength of the signal. Synthesizer.
前記切り替え機構として、前記スタブの先端から前記信号の2分の1波長の整数倍の長さだけ離れている前記スタブの壁面に穴が施されていることを特徴とする請求項6記載の電力合成器。 A branch line type coupler composed of the main line, the sub line and the branch line is constituted by a waveguide,
7. The electric power according to claim 6 , wherein, as the switching mechanism, a hole is provided in a wall surface of the stub that is separated from the tip of the stub by an integral multiple of a half wavelength of the signal. Synthesizer.
一端が信号を入出力する入出力端子と接続され、他端が無反射終端器である副線路と、One end is connected to an input / output terminal that inputs and outputs signals, and the other end is a non-reflective terminator sub-line,
一端が前記副線路と接続され、他端である先端が電気的に短絡されているスタブと、A stub having one end connected to the sub-line and the other end electrically short-circuited;
前記副線路と前記スタブの接続点から前記スタブ側の電気的な短絡又は開放を切り替える切り替え機構とを備え、A switching mechanism that switches electrical short circuit or opening on the stub side from the connection point of the sub line and the stub,
前記切り替え機構によって、前記接続点から前記スタブ側が電気的に開放されると、前記主線路と前記副線路とが、方向性結合器として動作し、前記切り替え機構によって、前記接続点から前記スタブ側が電気的に短絡されると、前記主線路だけの直線線路として動作することを特徴とする電力合成器。When the stub side is electrically opened from the connection point by the switching mechanism, the main line and the sub line operate as a directional coupler, and the stub side is moved from the connection point by the switching mechanism. When electrically short-circuited, the power combiner operates as a straight line including only the main line.
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