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公開番号2024135909
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023046812
出願日2023-03-23
発明の名称反射型移相器
出願人国立大学法人横浜国立大学
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類H01P 1/185 20060101AFI20240927BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】4端子対回路を用いた反射型移相器の性能を向上させること。
【解決手段】反射型移相器は、誘電体基板と、誘電体基板の第1面に形成され一端に第1ポートを有する第1マイクロストリップ線路と、第1面に形成されたリング状の線路であって一端に第2ポートを有し他端に第3ポートを有する第2マイクロストリップ線路と、第1面に所定の間隔を設けて形成された第1線路と第2線路とから構成され第1線路の一端及び第2線路の一端に第4ポートを有するコプレーナ線路と、第2マイクロストリップ線路の第2ポートを有する一端及び第3ポートを有する他端それぞれに接続され第2ポートと第3ポートとの間に90度の位相差を付加する反射負荷とを備え、第2ポートとの間の距離と第3ポートとの間の距離とが等しい周方向の位置に第1マイクロストリップ線路の他端が接続され第2ポートが第1線路の他端に接続され第3ポートが第2線路の他端に接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１面に形成され、一端に第１ポートを有する第１マイクロストリップ線路と、
前記第１面に形成され、一端に第２ポートを有し他端に第３ポートを有する第２マイクロストリップ線路と、
前記第１面に所定の間隔を設けて形成された第１線路と第２線路とから構成され、前記第１線路の一端、及び前記第２線路の一端に第４ポートを有するコプレーナ線路と、
前記第２マイクロストリップ線路の前記第２ポートを有する一端、及び前記第３ポートを有する他端それぞれに接続され、前記第２ポートと前記第３ポートとの間に９０度の位相差を付加する反射負荷と、
を備え、
前記第２マイクロストリップ線路において、
前記第２ポートとの間の距離と前記第３ポートとの間の距離とが等しい周方向の位置に前記第１マイクロストリップ線路の他端が接続され、
前記第２ポートが前記第１線路の他端に接続され、前記第３ポートが前記第２線路の他端に接続される
反射型移相器。
続きを表示（約 59 文字）【請求項２】
前記反射負荷は、集中定数回路によって構成される
請求項１に記載の反射型移相器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型移相器に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
反射型移相器の基本構造として、サーキュレータまたは３ｄＢハイブリッドカプラと、バラクタ反射負荷またはスライディングショート負荷との組み合わせが知られている。このうちサーキュレータは狭帯域でしか動作せず、かつ製作が煩雑なため使用されない。最も使用される組み合わせは、３ｄＢハイブリッドカプラとバラクタ反射負荷との組み合わせである。３ｄＢハイブリッドカプラとバラクタ反射負荷との組み合わせは、製作が簡単である一方、狭帯域（５－１０％）であることが課題である。
【０００３】
ここで反射型移相器の性能を決定する要因には、製作容易性、構造性、帯域、サイズ、ＦｉｇｕｒｅｏｆＭｅｒｉｔ（ＦｏＭ）、及び損失移相量変動がある。これら要因のうち接続回路のみにより決定される要因は、製作容易性、構造性、帯域、及びサイズである。接続回路と反射負荷との両方によって決定される要因は、ＦｏＭ、及び損失移相量変動である。
損失変動が発生せず、移相量が高い反射負荷を設計しても、反射型移相器としての最終的な性能は、接続回路の周波数特性によって決定される。そのため、接続回路の選択は、反射負荷の設計と同様に重要である。
【０００４】
４端子対回路（ハイブリッド回路ともいう）を用いた反射型移相器が知られている。２つの分岐ポート間において振幅と位相のバランスが取れた特殊な特性をもつ回路である。４端子対回路を反射型移相器に用いるには、次の２つの条件を満たす必要がある。１つ目の条件は、２つのポートに入力ポートから入力された電力を等しく分配することである。なお、この場合、残りの１ポートは結合しない。２つ目の条件は、それらの２つのポートそれぞれから出力される信号の間に９０度の位相差を付加することである。
【０００５】
これらの２つの条件を満たすことのできる４端子対回路として、ブランチライン結合器（例えば、非特許文献１－５）、結合線路方向性結合器（例えば、非特許文献６－１０）、ラットレース回路（例えば、非特許文献１１、１２）、及びＭａｇｉｃ－Ｔが知られている。ブランチライン結合器、及び結合線路方向性結合器は、９０度ハイブリッド回路である。ラットレース回路、及びＭａｇｉｃ－Ｔは、１８０度ハイブリッド回路である。
【０００６】
４端子対回路としてＭａｇｉｃ－Ｔのみが唯一７０年にわたって反射型移相器として利用することが注目されていなかった。近年は、Ｍａｇｉｃ－Ｔは両平面回路で実現でき、その応用性が盛んに研究されている（例えば、非特許文献１３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
「ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、２００７年９月、５５巻、９号、ｐ．１８６２－１８６８
「ＩＥＥＥＭｉｃｒｏｗａｖｅａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓＬｅｔｔｅｒｓ」、２００８年２月、１８巻、２号、ｐ．１０６－１０８
「ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、２０１５年６月、６３巻、６号、ｐ．１８８３－１８９３
「ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、２０１５年２月、６３巻、２号、ｐ．４１４－４２１
「２０１７ＩＥＥＥＭＴＴ－ＳＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｉｃｒｏｗａｖｅＳｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＩＭＳ）」、２０１７年６月、ｐ．８９７－８９９
「２０２０５０ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＥｕＭＣ）」、２０２１年１月、ｐ．５５０－５５３
「ＩＥＥＥＭｉｃｒｏｗａｖｅａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓＬｅｔｔｅｒｓ」、２０１８年９月、２８巻、９号、ｐ．８０７－８０９
「ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、２０１２年８月、６０巻、８号、ｐ．２４６５－２４７２
「ＩＥＥＥＭｉｃｒｏｗａｖｅａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓＬｅｔｔｅｒｓ」、２０１８年８月、２８巻、８号、ｐ．６７８－６８０
「ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＣｉｒｃｕｉｔｓａｎｄＳｙｓｔｅｍｓＩＩ：ＥｘｐｒｅｓｓＢｒｉｅｆｓ」、２０１７年１２月、６４巻、１２号、ｐ．１４４２－１４４６
「ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、２００２年４月、５０巻、４号、ｐ．１１４６－１１５５
「２０２１５１ｓｔＥｕｒｏｐｅａｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＥｕＭＣ）」、２０２２年４月、ｐ．２６－２９
「２００７ＩＥＥＥ／ＭＴＴ－ＳＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｉｃｒｏｗａｖｅＳｙｍｐｏｓｉｕｍ」、２００７年６月、ｐ．３７－４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１－３それぞれに記載のブランチライン結合器は、帯域が狭く、単一周波数以外では、回路の特性の変化により損失の変動、及び移相量の変動が強く生じてしまう。また、ブランチライン結合器では、構造に３５Ωの線路が必要であるため、線路幅が大きい傾向がある。ブランチライン結合器では、２８ＧＨｚ帯または６０ＧＨｚ帯は平面回路のリアクタンスの影響が強く、さらに狭帯域化してしまう。
【０００９】
非特許文献４－５それぞれに記載のブランチライン結合器には、ＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅＱｕａｄｒａｔｕｒｅＨｙｂｒｉｄＣｉｒｃｕｉｔの提案によって動作帯域を拡張したものがある。しかしそれらのブランチライン結合器では、使用する帯域を変更する移相器であり、広帯域では動作できない。また、挿入損が大きくなり、損失の変動が大きい。
【００１０】
非特許文献６－１０それぞれに記載の結合線路方向性結合器では、３ｄＢ分岐を広帯域で得るには、線路間の結合度を可能な限り高めたり、ＤｅｆｅｃｔｅｄＧｒｏｕｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＤＧＳ）を設けたり必要がある。様々な工夫が提案されているが、製作容易性、及び挿入損が他の移相器よりも劣る。
（【００１１】以降は省略されています）

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