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公開番号2025036124
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2024109738
出願日2024-07-08
発明の名称分配器および分岐器
出願人日本アンテナ株式会社
代理人個人,弁理士法人ひのき国際特許事務所
主分類H03H 7/48 20060101AFI20250306BHJP(基本電子回路)
要約【課題】広帯域において良好な特性を得ることができる分配器とする。
【解決手段】入力端子INと出力端子OUT1,2との間に、ウィルキンソン2分配回路11と高周波トランス2分配回路12とが並列に接続されている。ウィルキンソン2分配回路11により等価的に形成されるハイパスフィルタの通過特性の位相が、高周波トランス2分配回路12により等価的に形成されるローパスフィルタの通過特性の位相より遅れるようウィルキンソン2分配回路が回路構成されている。これにより、ローパスフィルタとハイパスフィルタとの通過特性の位相が整合されて、ローパスフィルタとハイパスフィルタとの出力が周波数帯域合成されて、広帯域において良好な特性を得ることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高周波トランス２分配回路とウィルキンソン２分配回路とが入力端子と出力端子間に並列に接続されている分配数が２の分配器であって、
前記入力端子と前記出力端子間において等価的にローパスフィルタとして機能する回路構成とされている前記高周波トランス２分配回路と、
前記入力端子と前記出力端子間において等価的にハイパスフィルタとして機能する回路構成とされている前記ウィルキンソン２分配回路とを備え、
前記ハイパスフィルタの通過特性の位相が前記ローパスフィルタの通過特性の位相より遅れるよう前記ウィルキンソン２分配回路が回路構成されることにより、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの通過特性の位相が整合されて、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの出力が周波数帯域合成されると共に、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとのカットオフ周波数がほぼ一致されていることを特徴とする分配器。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記ローパスフィルタが等価的に４ｎ－１（ｎ＝１，２，３・・・）段のＴ型ローパスフィルタとして機能する場合は、前記ハイパスフィルタが等価的に３段のπ型ハイパスフィルタとして機能するよう前記ウィルキンソン２分配回路が回路構成されることにより、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの通過特性の位相が整合されて周波数帯域合成されることを特徴とする請求項１に記載の分配器。
【請求項３】
前記ローパスフィルタが等価的に４ｎ＋１（ｎ＝１，２，３・・・）段のＴ型ローパスフィルタとして機能する場合は、前記ハイパスフィルタが等価的に４ｎ＋３（ｎ＝１，２，３・・・）段のπ型ハイパスフィルタとして機能するよう前記ウィルキンソン２分配回路が回路構成されることにより、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの通過特性の位相が整合されて周波数帯域合成されることを特徴とする請求項１に記載の分配器。
【請求項４】
前記ローパスフィルタが等価的に４ｎ＋３（ｎ＝１，２，３・・・）段のＴ型ローパスフィルタとして機能する場合は、前記ハイパスフィルタが等価的に４ｎ＋１（ｎ＝１，２，３・・・）段のπ型ハイパスフィルタとして機能するよう前記ウィルキンソン２分配回路が回路構成されることにより、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの通過特性の位相が整合されて周波数帯域合成されることを特徴とする請求項１に記載の分配器。
【請求項５】
前記高周波トランス２分配回路は一次コイルと二次コイルからなる分配トランスにより２分配しており、前記ウィルキンソン２分配回路は前記二次コイルの低域で機能する抵抗成分を受けにくくするキャパシタを介して前記出力端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の分配器。
【請求項６】
使用周波数帯域として１０ＭＨｚ～３２２４ＭＨｚの周波数帯域が得られることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の分配器。
【請求項７】
高周波トランス２分配回路とウィルキンソン２分配回路とが入力端子と出力端子間に並列に接続されている分配数が２の分配器であって、未使用の周波数帯域を含む所定の周波数帯域が使用周波数帯域とされ、
前記入力端子と前記出力端子間において等価的にローパスフィルタとして機能する回路構成とされている前記高周波トランス２分配回路と、
前記入力端子と前記出力端子間において等価的にハイパスフィルタとして機能する回路構成とされている前記ウィルキンソン２分配回路とを備え、
前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとのほぼ一致されているカットオフ周波数は、前記未使用の周波数帯域における所定の周波数とされ、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの通過特性の位相が不整合状態において、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの出力が周波数帯域合成されることを特徴とする分配器。
【請求項８】
前記高周波トランス２分配回路において、分配比が２：１となるようトランス巻き数が調整されると共に、前記ウィルキンソン２分配回路において、分配比が２：１となる回路構成とされることにより、２：１の分配比となることを特徴とする請求項１に記載の分配器。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれかに記載の分配器である第１分配器と、請求項６に記載の分配器である第２分配器と第３分配器とを備え、
前記第１分配器の第１出力端子が前記第２分配器の入力端子に接続されると共に、前記第１分配器の第２出力端子が前記第３分配器の入力端子に接続されており、
前記第２分配器の分配比が２の出力端子が第１出力端子とされ、前記第２分配器の分配比が１の出力端子と前記第３分配器の分配比が１の出力端子とが接続されて第２出力端子とされ、前記第３分配器の分配比が２の出力端子が第３出力端子とされることを特徴とする分配数が３の分配器。
【請求項１０】
請求項１ないし４のいずれかに記載の分配器である第１分配器、第２分配器、第３分配器を備え、
前記第１分配器の第１出力端子が前記第２分配器の入力端子に接続されると共に、前記第１分配器の第２出力端子が前記第３分配器の入力端子に接続されており、
前記第２分配器の２つの出力端子が第１出力端子と第２出力端子とされ、前記第３分配器の２つの出力端子が第３出力端子と第４出力端子とされることを特徴とする分配数が４の分配器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ共聴システム等に用いられる広帯域な分配器および分岐器に関する。
続きを表示（約 5,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、従来のビルやマンション等の棟内共聴システムが開示されている。従来の棟内共聴システムにおいて、棟内共聴システム１００が設置されるビルやマンションが１階から６階までの６階建てとされ、各階の住戸が４戸とされている場合の棟内共聴システム１００の構成を示す機能ブロック図を図３４に示す。
図３４に示す従来の棟内共聴システム１００は、ビルやマンションなどの棟内に設置され、ＣＡＴＶ（ケーブルテレビジョン）が導入される棟内共聴システムとされている。従来の棟内共聴システム１００では、ＣＡＴＶ局１１１ａから伝送された下りのＣＡＴＶ信号は伝送ライン中に挿入されている幹線機器１１１ｂとされる増幅器により増幅されて伝送されていき、下り方向のＣＡＴＶ信号は、タップオフ１１１ｃで分岐されて、保安器１１２を介して棟内に引き込まれる。また、棟の屋上等にＢＳ・ＣＳアンテナ１１３が設置されている。ＢＳ・ＣＳアンテナ１１３により受信されたＢＳ・ＣＳ－ＩＦ受信信号と、棟内に引き込まれた下りのＣＡＴＶ信号とは、混合器１１４により混合されて共聴信号となり、棟内伝送路を伝送していく。共聴信号は双方向の棟内増幅器１１５により増幅されて分配器１１６に出力される。なお、ＣＡＴＶ局１１１ａから伝送されたＣＡＴＶ信号の下り信号は、７０ＭＨｚ～９６２ＭＨｚまたは７０ＭＨｚ～７７０ＭＨｚの周波数帯域の下り信号とされ、ＢＳ・ＣＳ－ＩＦ受信信号は、１０３２ＭＨｚ～２６１０ＭＨｚとされている。
【０００３】
棟内共聴システム１００の棟内伝送路は、住戸貫通配線を用いており、棟内共聴システム１００が設置されるビルやマンションが１階から６階までの６階建てとされ、各階の住戸が４戸とされていることから、各戸に設置される直列ユニット１１８は６階から１階までの上下の階に隣接する戸同士が直列に接続されている。そして、各階の住戸が４戸とされていることから、６階から１階までの各戸に設置された直列ユニット１１８を直列に接続する系は４系統とされる。そこで、分配器１１６では４分配されて、４分配されたそれぞれの共聴信号が４系統のそれぞれに伝送されている。
第１系統に分配された共聴信号は、６階から１階までの各戸に設置されて直列に接続された６つの直列ユニット１１８－１ａ，１１８－２ａ，１１８－３ａ，１１８－４ａ，１１８－５ａ，１１８－６ａに伝送されていく。これにより、直列ユニット１１８－１ａ～１１８－６ａに伝送された共聴信号が直列ユニット１１８－１ａ～１１８－６ａのＴＶ端子から出力されて、ＴＶ端子にケーブルを介して接続されるテレビジョンやレコーダでＴＶ信号を視聴録画できるようになる。
【０００４】
第２系統に分配された共聴信号も同様であり、６階から１階までの各戸に設置されて直列に接続された６つの直列ユニット１１８－１ｂ，１１８－２ｂ，１１８－３ｂ，１１８－４ｂ，１１８－５ｂ，１１８－６ｂに伝送されていく。これにより、直列ユニット１１８－１ｂ～１１８－６ｂに伝送された共聴信号が直列ユニット１１８－１ｂ～１１８－６ｂのＴＶ端子から出力されて、ＴＶ端子にケーブルを介して接続されるテレビジョンやレコーダでＴＶ信号を視聴録画できるようになる。
第３系統に分配された共聴信号も同様であり、６階から１階までの各戸に設置されて直列に接続された６つの直列ユニット１１８－１ｃ，１１８－２ｃ，１１８－３ｃ，１１８－４ｃ，１１８－５ｃ，１１８－６ｃに伝送されていく。これにより、直列ユニット１１８－１ｃ～１１８－６ｃに伝送された共聴信号が直列ユニット１１８－１ｃ～１１８－６ｃのＴＶ端子から出力されて、ＴＶ端子にケーブルを介して接続されるテレビジョンやレコーダでＴＶ信号を視聴録画できるようになる。
第４系統に分配された共聴信号も同様であり、６階から１階までの各戸に設置されて直列に接続された６つの直列ユニット１１８－１ｄ，１１８－２ｄ，１１８－３ｄ，１１８－４ｄ，１１８－５ｄ，１１８－６ｄに伝送されていく。これにより、直列ユニット１１８－１ｄ～１１８－６ｄに伝送された共聴信号が直列ユニット１１８－１ｄ～１１８－６ｄのＴＶ端子から出力されて、ＴＶ端子にケーブルを介して接続されるテレビジョンやレコーダでＴＶ信号を視聴録画できるようになる。
なお、各戸からＣＡＴＶ局１１１ａに向けて伝送されるＣＡＴＶ上り信号は、１０ＭＨｚ～６０ＭＨｚあるいは１０ＭＨｚ～５５ＭＨｚとされ、棟内共聴システム１００は、１０ＭＨｚ～２６１０ＭＨｚの周波数帯域に対応している。
【０００５】
従来の棟内共聴システム１００は、ＢＳ・ＣＳ－ＩＦ受信信号が１０３２ＭＨｚ～２６１０ＭＨｚとされていることから、２６１０ＭＨｚまでの共聴信号に対応するシステムとされており、ＢＳ・ＣＳ－ＩＦ受信信号が１０３２ＭＨｚ～３２２４ＭＨｚまでの周波数帯域とされる４Ｋ８Ｋ放送には対応していなかった。このため、従来の棟内共聴システム１００において、高度広帯域衛星デジタル放送のＢＳ／ＣＳ左旋ＩＦ信号を伝送するには、伝送路とされる同軸ケーブル、棟内増幅器、分配器、分岐器、直列ユニット等の受信設備の全てを１０３２ＭＨｚ～３２２４ＭＨｚの周波数帯を伝送可能な機器とする必要がある。
【０００６】
ここで、分配器としては高周波トランスを用いた分配器が用いられるのが一般的であった。高周波トランス２分配器を用いた分配器ＣＳの回路図を図３５に示す。
図３５に示す分配器ＣＳは２分配器であり、フェライトコアを用いた高周波トランスを使用して広帯域で一定のインピーダンスにしている。すなわち、従来の分配器ＣＳは、フェライトコアに絶縁被覆電線が巻かれた一次コイルＬ１００１と二次コイルＬ１００２を備える分配トランスから構成されており、分配トランスはインピーダンス整合トランスとして作用し、入力端子ＩＮから一次コイルＬ１００１に供給された信号は、一次コイルＬ１００１の中途のタップから出力されて信号分配用の二次コイルＬ１００２のセンタータップに供給される。二次コイルＬ１００２の両端からは２分配された信号がそれぞれ出力され、一方の分配信号は第１出力端子ＯＵＴ１から出力され、他方の分配信号は第２出力端子ＯＵＴ２から出力される。一次コイルＬ１００１のタップと二次コイルＬ１００２のセンタータップとを接続するラインとアース間に接続されたコンデンサＣはインピーダンス整合用であり、第１出力端子ＯＵＴ１と第２出力端子ＯＵＴ２との間に接続された抵抗Ｒは第１出力端子ＯＵＴ１と第２出力端子ＯＵＴ２との間のアイソレーション用として設けられている。従来の分配器ＣＳは、磁性体であるフェライトコアの特性を生かして広帯域（特に１０ＭＨｚ～７７０ＭＨｚ）において一定の値でインピーダンス変換することができる。また、二次コイルＬ１００２は広帯域で第１出力端子ＯＵＴ１と第２出力端子ＯＵＴ２とのアイソレーションを大きく確保することができる。
【０００７】
また、ウィルキンソン回路は、３端子型高周波２分配器として知られている。そこで、分布定数型のウィルキンソン回路２０００の回路図を図３６に示す。
図３６に示すように、ウィルキンソン回路２０００は、入力端子ＩＮと第１出力端子ＯＵＴ１との間に接続された分布定数線路Ｗ１と、入力端子ＩＮと第２出力端子ＯＵＴ２との間に接続された分布定数線路Ｗ２と、第１出力端子ＯＵＴ１と第２出力端子ＯＵＴ２との間に接続されたアイソレーション用の抵抗Ｒとから構成されている。このウィルキンソン回路２０００の使用中心周波数をＦｏとすると、分布定数線路Ｗ１と分布定数線路Ｗ２の電気長は使用中心周波数Ｆｏの１／４波長としているから、使用中心周波数Ｆｏにおける位相遅延量θｏは９０度となる。また、ウィルキンソン回路２０００に接続される入出力インピーダンスをＺｏとすると、分配比を１：１の均等分配とした場合、分布定数線路Ｗ１と分布定数線路Ｗ２の特性インピーダンスをＺｓとすると特性インピーダンスＺｓは√２×Ｚｏになる。分布定数線路Ｗ１と分布定数線路Ｗ２は、いわゆるＱマッチング回路として作用しているので、出力端子側のインピーダンスＺｏを特性インピーダンスＺｓである分布定数線路Ｗ１あるいは分布定数線路Ｗ２を介して見た入力端子ＩＮ側のインピーダンスをＺｘとすると、Ｑマッチング回路の動作原理から、
Ｚｘ＝Ｚｓ
２
／Ｚｏ＝（ √２×Ｚｏ）
２
／Ｚｏ＝２Ｚｏ
となる。従って、入力端子ＩＮから見た合成インピーダンスは、この２ＺｏのインピーダンスＺｘが並列に接続されているので１／２のインピーダンスＺｏとなって入力端子ＩＮのインピーダンスＺｏと整合する。また、ウィルキンソン回路２０００におけるアイソレーション用の抵抗Ｒの値は、均等分配のウィルキンソン回路において最大の出力端子間アイソレーションが得られる２Ｚｏとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２２－７３０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高周波トランスを用いた分配器ＣＳを４Ｋ８Ｋ放送に対応している棟内共聴システム１００に使用する場合は、ＣＡＴＶと地上デジタル放送とＢＳ／ＣＳ放送の中間周波数信号との周波数帯域である１０ＭＨｚ～３２２４ＭＨｚの使用周波数帯域で使用される。高周波トランスを用いた分配器ＣＳは、１０ＭＨｚの低域から広帯域に渡り安定した性能が得られるが、１０００ＭＨｚ以上、特に高域（２６１０ＭＨｚ～３２２４ＭＨｚ）の周波数帯域ではフェライトコア磁気損失や巻線間の浮遊容量が無視できなくなり、周波数が高くなるに従い分配損失が増大するようになる。
また、ウィルキンソン回路２０００を４Ｋ８Ｋ放送に対応している棟内共聴システム１００に使用する場合は、ＣＡＴＶと地上デジタル放送とＢＳ／ＣＳ放送の中間周波数信号との周波数帯域である１０ＭＨｚ～３２２４ＭＨｚの使用周波数帯域で使用される。ウィルキンソン回路２０００は、３２２４ＭＨｚにおいても安定した特性が得られるが、低域とされる１０ＭＨｚにおいて良好な特性を得ることが困難とされている。
そこで、本発明は、高周波トランス分配器とウィルキンソン分配器との利点を併せ持つことで、少なくとも１０ＭＨｚ～３２２４ＭＨｚの使用周波数帯とされる広帯域において良好な特性を得ることができる分配器および分岐器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成することのできる本発明の分配器は、高周波トランス２分配回路とウィルキンソン２分配回路とが入力端子と出力端子間に並列に接続されている分配数が２の分配器であって、前記入力端子と前記出力端子間において等価的にローパスフィルタとして機能する回路構成とされている前記高周波トランス２分配回路と、前記入力端子と前記出力端子間において等価的にハイパスフィルタとして機能する回路構成とされている前記ウィルキンソン２分配回路とを備え、前記ハイパスフィルタの通過特性の位相が前記ローパスフィルタの通過特性の位相より遅れるよう前記ウィルキンソン２分配回路が回路構成されることにより、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの通過特性の位相が整合されて、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの出力が周波数帯域合成されると共に、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとのカットオフ周波数がほぼ一致されていることを主要な特徴としている。
上記目的を達成することのできる本発明の分岐器は、分岐トランス分岐回路と方向性結合線路分岐回路とが入力端子と出力端子および分岐端子間に並列に接続されている分岐器であって、前記分岐トランス分岐回路は、信号を分岐する分岐トランスを備え、前記入力端子と前記出力端子および前記分岐端子間において等価的にＴ型３段のローパスフィルタとして機能するよう回路構成されている前記分岐トランス分岐回路と、前記方向性結合線路分岐回路は、信号を分岐する方向性結合線路を備え、前記入力端子と前記出力端子および前記分岐端子間において等価的にπ型３段のハイパスフィルタとして機能するよう回路構成されている前記方向性結合線路分岐回路とを備え、前記ハイパスフィルタの通過特性の位相が前記ローパスフィルタの通過特性の位相より遅れるよう前記方向性結合線路分岐回路が回路構成されることにより、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの通過特性の位相が整合されて、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとの出力が周波数帯域合成されて前記出力端子および前記分岐端子から出力されると共に、前記ローパスフィルタと前記ハイパスフィルタとのカットオフ周波数がほぼ一致されていることを主要な特徴としている。
（【００１１】以降は省略されています）

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