高周波帯域等分配回路
【課題】製造容易で安価でありながらも、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°を実現し、また、動作周波数を任意に変化させられ、コグニティブ無線やソフトウェア無線に適用できる高周波帯域等分配回路を提供すること。
【解決手段】誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ動作周波数を制御する容量性負荷を設け、その容量値により動作周波数の値を制御する。マイクロストリップ線路を、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の略波長となる線状の２つの線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の略波長となる線状の２つの副線路とから構成してもよい。
【解決手段】誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ動作周波数を制御する容量性負荷を設け、その容量値により動作周波数の値を制御する。マイクロストリップ線路を、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の略波長となる線状の２つの線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の略波長となる線状の２つの副線路とから構成してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯において入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°を実現する小型分配回路に関する。詳しくは、これらの特性を保持しながら動作周波数のみを変化させることができるチューナブル高周波帯等分配回路であり、特に、移動体通信における使用周波数が過密な周波数領域通信において、動作周波数を任意に選んで通信を行うコグニティブ無線通信やソフトウェア無線通信への適用が可能な通信機器に不可欠な高周波帯域等分配回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ギガヘルツ帯（１〜５ＧＨｚ）の移動通信システムが展開されるようになり、その帯域に対応可能な高周波回路のマイクロ波集積回路化やモノリシックマイクロ波集積回路化が要求されている。
【０００３】
従来、周波数がＧＨｚ帯の電力分配・合成回路は、１波長の長さを有する３ｄＢブランチラインカップラが主に用いられている。
しかし、１波長として動作させるため、小型化は困難である。更に、線路長を自由に変化させられないため、チューナブル化は不可能であった。
また、電力分配・合成回路は、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°が要求されるため、その調整は経験と勘に頼らざるを得ず、製造の困難性や高コスト化の原因となっていた。
【０００４】
特許文献１〜４には、３ｄＢブランチラインカップラとして動作させるための技術が開示されている。
しかしながら、従来の電力等分配回路は、十分な小型化が達成されていず、また性能の再現性や製造コストなどの点で問題点があった。更に、チューナブル化についての開示はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６８１２３号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４８９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１３５１０２号公報
【特許文献４】特開２００４−３４９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、マイクロストリップ線路構造を基にして、製造容易で安価でありながらも、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°を実現し、また、動作周波数を任意に変化させられ、コグニティブ無線やソフトウェア無線に適用できる高周波帯域等分配回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の高周波帯域等分配回路は次の構成を備える。すなわち、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ動作周波数を制御する容量性負荷を設け、その容量値により動作周波数の値を制御することを特徴とする。
【０００８】
ここで、マイクロストリップ線路を、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の略波長となる線状の２つの線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の略波長となる線状の２つの副線路とから構成してもよい。
【０００９】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを同じに構成してもよい。
【００１０】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを異なるように構成してもよい。
【００１１】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なチップキャパシタが有用に用いられる。
【００１２】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なバラクタダイオードも有用に用いられる。
【００１３】
高周波を入出力する入出力線路を、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続される構成にしてもよい。
【００１４】
マイクロストリップ線路の線路長θ1,θ2を、次式によって定めてもよい。
【００１５】
【数１】
【００１６】
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスＺを、次式によって定めてもよい。
【００１７】
【数２】
【００１８】
（ただし、Ｚ0は外部回路の特性インピーダンスである。）
【００１９】
容量性負荷の容量値Ｃを、次式によって定めてもよい。
【００２０】
【数３】
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、マイクロストリップ線路を用いたために製造容易で小型安価でありながらも性能が安定し、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°の高周波帯等分配回路を提供できる。そして、入出力線路との接続位置に設けた容量性負荷の容量値により動作周波数の値を制御し、チューナブル高周波帯等分配回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例のチューナブル高周波帯等分配回路を示す説明図
【図２】本発明の実施例のチューナブル高周波帯域等分配回路の特性を示すグラフ
【図３】チューニングキャパシタを変化させた場合の等分配周波数特性の変化を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は、従来公知の技術を援用して適宜設計変更可能である。
【００２４】
図１は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯等分配回路を示す説明図である。
本実施例の帯等分配回路は、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板の前記誘電体の上面に形成される。その高周波回路基板は、周知のものであるためここでは図示しない。帯等分配回路は、高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の2θ1の長さの線状の２つのマイクロストリップ線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の2θ2の長さの線状の２つの副マイクロストリップ線路とから成り、2θ1と2θ2の４つのマイクロストリップ線路により略ロ字状に形成される。
【００２５】
マイクロストリップ線路の線路長θ1,θ2は、次式によって定められる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
高周波を入出力する入出力線路は、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続する構成にしてもよい。高周波回路基板としては、ＰＴＦＥ、ガラスエポキシ、アルミナ、導体としては、銅箔が好適に利用できる。
【００２８】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスＺは同一でもよいし、異なる値に設定してもよい。その特性インピーダンスＺを、次式によって定められる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
ただし、Ｚ0は外部回路の特性インピーダンスである。
【００３１】
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷Ｃを設け、その容量値により動作周波数の値を制御する。入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なチップキャパシタやバラクタダイオードが利用できる。
容量性負荷の容量値Ｃは、次式によって定められる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
図２は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯域等分配回路の特性を示すグラフである。
通過信号の中心周波数に２ＧＨｚを想定したものであり、Ｓ１１は入力整合を示し、Ｓ２１、Ｓ３１は伝達特性を示し、Ｓ４１はアイソレーションを示している。
【実施例】
【００３４】
図３は、本発明によるチューナブル高周波帯等分配回路の実施例において、そのチューニングキャパシタＣの値を変化させた場合の等分配周波数特性の変化を示すグラフである。
図示のように、チューニングキャパシタの容量値を変化させた場合、等分配値である３ｄＢの値は変化しないが、動作周波数が変化することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の高周波帯域等分配回路によると、製造容易で小型安価でありながらも安定した性能を有し、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°を実現でき、また、動作周波数を任意に変化させられるので、特に、使用周波数が過密な周波数領域の各種移動体通信において、動作周波数を任意に選んで通信を行うコグニティブ無線やソフトウェア無線など、諸々の場面に活用でき、産業上利用価値が高い。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯において入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°を実現する小型分配回路に関する。詳しくは、これらの特性を保持しながら動作周波数のみを変化させることができるチューナブル高周波帯等分配回路であり、特に、移動体通信における使用周波数が過密な周波数領域通信において、動作周波数を任意に選んで通信を行うコグニティブ無線通信やソフトウェア無線通信への適用が可能な通信機器に不可欠な高周波帯域等分配回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ギガヘルツ帯（１〜５ＧＨｚ）の移動通信システムが展開されるようになり、その帯域に対応可能な高周波回路のマイクロ波集積回路化やモノリシックマイクロ波集積回路化が要求されている。
【０００３】
従来、周波数がＧＨｚ帯の電力分配・合成回路は、１波長の長さを有する３ｄＢブランチラインカップラが主に用いられている。
しかし、１波長として動作させるため、小型化は困難である。更に、線路長を自由に変化させられないため、チューナブル化は不可能であった。
また、電力分配・合成回路は、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°が要求されるため、その調整は経験と勘に頼らざるを得ず、製造の困難性や高コスト化の原因となっていた。
【０００４】
特許文献１〜４には、３ｄＢブランチラインカップラとして動作させるための技術が開示されている。
しかしながら、従来の電力等分配回路は、十分な小型化が達成されていず、また性能の再現性や製造コストなどの点で問題点があった。更に、チューナブル化についての開示はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６８１２３号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４８９４号公報
【特許文献３】特開２００４−１３５１０２号公報
【特許文献４】特開２００４−３４９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、マイクロストリップ線路構造を基にして、製造容易で安価でありながらも、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°を実現し、また、動作周波数を任意に変化させられ、コグニティブ無線やソフトウェア無線に適用できる高周波帯域等分配回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の高周波帯域等分配回路は次の構成を備える。すなわち、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ動作周波数を制御する容量性負荷を設け、その容量値により動作周波数の値を制御することを特徴とする。
【０００８】
ここで、マイクロストリップ線路を、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の略波長となる線状の２つの線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の略波長となる線状の２つの副線路とから構成してもよい。
【０００９】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを同じに構成してもよい。
【００１０】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスを異なるように構成してもよい。
【００１１】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なチップキャパシタが有用に用いられる。
【００１２】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なバラクタダイオードも有用に用いられる。
【００１３】
高周波を入出力する入出力線路を、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続される構成にしてもよい。
【００１４】
マイクロストリップ線路の線路長θ1,θ2を、次式によって定めてもよい。
【００１５】
【数１】
【００１６】
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスＺを、次式によって定めてもよい。
【００１７】
【数２】
【００１８】
（ただし、Ｚ0は外部回路の特性インピーダンスである。）
【００１９】
容量性負荷の容量値Ｃを、次式によって定めてもよい。
【００２０】
【数３】
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、マイクロストリップ線路を用いたために製造容易で小型安価でありながらも性能が安定し、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°の高周波帯等分配回路を提供できる。そして、入出力線路との接続位置に設けた容量性負荷の容量値により動作周波数の値を制御し、チューナブル高周波帯等分配回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例のチューナブル高周波帯等分配回路を示す説明図
【図２】本発明の実施例のチューナブル高周波帯域等分配回路の特性を示すグラフ
【図３】チューニングキャパシタを変化させた場合の等分配周波数特性の変化を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は、従来公知の技術を援用して適宜設計変更可能である。
【００２４】
図１は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯等分配回路を示す説明図である。
本実施例の帯等分配回路は、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板の前記誘電体の上面に形成される。その高周波回路基板は、周知のものであるためここでは図示しない。帯等分配回路は、高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の2θ1の長さの線状の２つのマイクロストリップ線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の2θ2の長さの線状の２つの副マイクロストリップ線路とから成り、2θ1と2θ2の４つのマイクロストリップ線路により略ロ字状に形成される。
【００２５】
マイクロストリップ線路の線路長θ1,θ2は、次式によって定められる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
高周波を入出力する入出力線路は、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続する構成にしてもよい。高周波回路基板としては、ＰＴＦＥ、ガラスエポキシ、アルミナ、導体としては、銅箔が好適に利用できる。
【００２８】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスＺは同一でもよいし、異なる値に設定してもよい。その特性インピーダンスＺを、次式によって定められる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
ただし、Ｚ0は外部回路の特性インピーダンスである。
【００３１】
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷Ｃを設け、その容量値により動作周波数の値を制御する。入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なチップキャパシタやバラクタダイオードが利用できる。
容量性負荷の容量値Ｃは、次式によって定められる。
【００３２】
【数３】
【００３３】
図２は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯域等分配回路の特性を示すグラフである。
通過信号の中心周波数に２ＧＨｚを想定したものであり、Ｓ１１は入力整合を示し、Ｓ２１、Ｓ３１は伝達特性を示し、Ｓ４１はアイソレーションを示している。
【実施例】
【００３４】
図３は、本発明によるチューナブル高周波帯等分配回路の実施例において、そのチューニングキャパシタＣの値を変化させた場合の等分配周波数特性の変化を示すグラフである。
図示のように、チューニングキャパシタの容量値を変化させた場合、等分配値である３ｄＢの値は変化しないが、動作周波数が変化することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の高周波帯域等分配回路によると、製造容易で小型安価でありながらも安定した性能を有し、入力整合・アイソレーション・電力等分配・分配位相差９０°を実現でき、また、動作周波数を任意に変化させられるので、特に、使用周波数が過密な周波数領域の各種移動体通信において、動作周波数を任意に選んで通信を行うコグニティブ無線やソフトウェア無線など、諸々の場面に活用でき、産業上利用価値が高い。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ動作周波数を制御する容量性負荷を設け、その容量値により動作周波数の値を制御する
ことを特徴とする高周波帯域等分配回路。
【請求項２】
マイクロストリップ線路が、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の略波長となる線状の２つの線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の略波長となる線状の２つの副線路とから成る
請求項１に記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項３】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスが同じである
請求項１または２に記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項４】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスが異なる
請求項１または２に記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項５】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なチップキャパシタである
請求項１ないし４のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項６】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なバラクタダイオードである
請求項１ないし４のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項７】
高周波を入出力する入出力線路が、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続される
請求項１ないし６のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項８】
マイクロストリップ線路の線路長θ1,θ2を、次式
【数１】
によって定める
請求項１ないし７のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項９】
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスＺを、次式
【数２】
（ただし、Ｚ0は外部回路の特性インピーダンスである。）
によって定める
請求項１ないし８のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項１０】
容量性負荷の容量値Ｃを、次式
【数３】
によって定める
請求項１ないし９のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項１】
誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域等分配回路において、
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ動作周波数を制御する容量性負荷を設け、その容量値により動作周波数の値を制御する
ことを特徴とする高周波帯域等分配回路。
【請求項２】
マイクロストリップ線路が、高周波の入力線路と出力線路に連なり動作周波数の略波長となる線状の２つの線路と、その２つの線路の間に接続され動作周波数の略波長となる線状の２つの副線路とから成る
請求項１に記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項３】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスが同じである
請求項１または２に記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項４】
２つのマイクロストリップ線路の特性インピーダンスが異なる
請求項１または２に記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項５】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なチップキャパシタである
請求項１ないし４のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項６】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なバラクタダイオードである
請求項１ないし４のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項７】
高周波を入出力する入出力線路が、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続される
請求項１ないし６のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項８】
マイクロストリップ線路の線路長θ1,θ2を、次式
【数１】
によって定める
請求項１ないし７のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項９】
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスＺを、次式
【数２】
（ただし、Ｚ0は外部回路の特性インピーダンスである。）
によって定める
請求項１ないし８のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【請求項１０】
容量性負荷の容量値Ｃを、次式
【数３】
によって定める
請求項１ないし９のいずれかに記載の高周波帯域等分配回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２４６３５（Ｐ２０１２−１２４６３５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２３２９（Ｐ２０１０−２７２３２９）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【出願人】（０００２１０９６４）中央電子株式会社 (81)
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【出願人】（０００２１０９６４）中央電子株式会社 (81)
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