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JP2002084110A - Power combiner / distributor - Google Patents

Power combiner / distributor

Info

Publication number
JP2002084110A
JP2002084110A JP2000269816A JP2000269816A JP2002084110A JP 2002084110 A JP2002084110 A JP 2002084110A JP 2000269816 A JP2000269816 A JP 2000269816A JP 2000269816 A JP2000269816 A JP 2000269816A JP 2002084110 A JP2002084110 A JP 2002084110A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power combiner
dielectric substrate
ground pattern
distributor
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000269816A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Fujita
卓 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000269816A priority Critical patent/JP2002084110A/en
Publication of JP2002084110A publication Critical patent/JP2002084110A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10W90/724

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低損失でありながら出力信号の振幅・位相を
任意に変えることができる電力合成分配器を小型かつ低
価格に構成する。 【解決手段】 母基板201は、最下層の金属板20
2、中間層の穴の空いた誘電体基板203、最上層の回
路配線が形成された誘電体基板204を貼り合せて構成
される。ストリップ導体206bの一端にはインピーダ
ンス可変素子210が実装されている。中間層の穴は内
壁に金属パターンを形成してあり、下面を金属板20
2、上面を誘電体基板204の接地パターンで閉じられ
た空洞208となる。インピーダンス可変素子210を
適当なインピーダンスに変化させることによって出力信
号の位相と振幅を任意に制御することが可能となる。
(57) [Problem] To provide a small and inexpensive power combiner / distributor capable of arbitrarily changing the amplitude and phase of an output signal while having low loss. SOLUTION: A mother substrate 201 is a lowermost metal plate 20.
2. A dielectric substrate 203 having a hole in an intermediate layer and a dielectric substrate 204 having an uppermost circuit wiring formed thereon are bonded together. A variable impedance element 210 is mounted on one end of the strip conductor 206b. The hole of the intermediate layer has a metal pattern formed on the inner wall,
2. A cavity 208 whose upper surface is closed by the ground pattern of the dielectric substrate 204. By changing the impedance variable element 210 to an appropriate impedance, the phase and amplitude of the output signal can be arbitrarily controlled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は主として、空洞共振
器を用いた電力合成分配器の構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a configuration of a power combiner / divider using a cavity resonator.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、無線機器は利用者の急激な増加に
伴い新たな周波数資源であるミリ波帯の利用が急務とな
っている。また、ミリ波帯はその波長の短さを利用し
て、自動車用衝突防止レーダ等の測距機器への応用も検
討が進められている。ミリ波帯機器の実用化のために
は、低価格化、小型化がその課題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an urgent need for wireless devices to use a millimeter-wave band, which is a new frequency resource, with the rapid increase in users. In addition, application of the millimeter wave band to distance measuring devices such as anti-collision radars for automobiles is being studied by utilizing the short wavelength. For the practical use of millimeter-wave band devices, cost reduction and miniaturization have become issues.

【0003】本発明に関わる従来の電力合成分配器で
は、例えば固定分配比での合成分配回路としては「マイ
クロ波集積回路」小西良弘氏著等に記載されているWilk
inson型ハイブリッドやbranch型ハイブリッドといった
平面回路を用いたものがその量産性、小型化の点から一
般的である。導波管を用いたものも開発されているが、
高い工作費用と増幅器、コンバータといった他の回路と
の一体化が困難であるため大規模な実用化にはいたって
いない。また、切替えスイッチを含めた分配比可変の回
路構成としては特開平07−074672号公報に示さ
れているダイオードとストリップ線路を組み合わせたも
のがある。
[0003] In the conventional power combiner / distributor according to the present invention, for example, as a combiner / distributor circuit with a fixed distribution ratio, Wilk described in "Microwave Integrated Circuit" by Yoshihiro Konishi and the like is described.
A device using a planar circuit such as an inson-type hybrid or a branch-type hybrid is generally used in terms of mass productivity and miniaturization. Although one using a waveguide has been developed,
Due to the high construction cost and the difficulty in integrating other circuits such as amplifiers and converters, large-scale practical use has not been achieved. Further, as a circuit configuration of a variable distribution ratio including a changeover switch, there is a circuit configuration in which a diode and a strip line are disclosed in JP-A-07-074672.

【0004】図10に従来の分配比可変の電力分配合成
器(スイッチ)を示す。本スイッチは入力端子1001
から入力した信号を、第1の出力端子1002又は第2
の出力端子1003のいずれかに出力するスイッチ構成
となっている。動作を簡単に説明すると、出力端子10
02側を通過端子、出力端子1003側をアイソレーシ
ョン端子とするには、制御端子1004に負電圧を印加
することで、ダイオード1005をオフ状態として信号
が伝送線路1008を通過して出力端子1002に出力
するようにし、伝送線路1009側は、制御端子100
6に正電圧を印加することで、ダイオード1007をオ
ン状態として接地したと同一状態とすることで先端短絡
線路とし、信号が伝播しないようにする。なお、位相に
ついては特に記載されていないが、入力信号に対して出
力信号は伝送線路1008、1009の長さに応じた位
相相当が遅延されて出力される。
FIG. 10 shows a conventional power distribution combiner (switch) having a variable distribution ratio. This switch is the input terminal 1001
From the first output terminal 1002 or the second output terminal
Of the output terminal 1003. The operation will be briefly described.
In order to set the 02 side as a pass terminal and the output terminal 1003 side as an isolation terminal, a negative voltage is applied to the control terminal 1004 to turn off the diode 1005 and pass a signal through the transmission line 1008 to the output terminal 1002. The transmission line 1009 is connected to the control terminal 100
By applying a positive voltage to 6, the diode 1007 is turned on and brought into the same state as grounded, thereby forming a short-circuited line at the tip, so that the signal does not propagate. Although the phase is not particularly described, the output signal is output with a delay corresponding to the phase corresponding to the length of the transmission lines 1008 and 1009 with respect to the input signal.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の電力分配合成器
においては、平面回路を用いた構成では伝送線路の損失
があり、導波管を用いた構成では小型・低価格に不向き
であるという課題を有していた。
In a conventional power distribution / combiner, a configuration using a planar circuit has a loss in a transmission line, and a configuration using a waveguide is not suitable for small size and low cost. Had.

【0006】本発明は、このような電力合成分配器にお
いて、低損失でありながら出力信号の振幅・位相を任意
に変えることができる電力合成分配器を小型かつ低価格
に構成することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a small and low-cost power combining / distributing device capable of arbitrarily changing the amplitude and phase of an output signal with low loss. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、金属板と、貫通穴を有する誘電体基板と、
回路配線を形成した誘電体基板を貼り合わせて、貫通穴
の上下を金属で塞ぐことで空洞共振器とし、その入出力
線路の少なくとも1つに可変素子を接続することによっ
て出力信号の振幅・位相を任意に変えることができる電
力合成分配器を構成したものである。
To solve this problem, the present invention provides a metal plate, a dielectric substrate having a through hole,
By bonding a dielectric substrate on which circuit wiring is formed and closing the top and bottom of the through hole with a metal to form a cavity resonator, and connecting a variable element to at least one of its input / output lines, the amplitude and phase of the output signal Is a power combining / distributing device that can arbitrarily change the power.

【0008】これにより、低損失でありながら入出力信
号の振幅・位相を任意に変えることができる電力合成分
配器を小型かつ低価格に構成できる。
Accordingly, a power combiner / distributor which can change the amplitude and phase of the input / output signal arbitrarily while having a low loss can be configured to be small and inexpensive.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、共振器と前記共振器に結合する最低2つの結合端子
を有し、前記結合端子をそれぞれ信号の入出力端子とす
るとともに前記結合端子の少なくとも1つに制御信号に
よってインピーダンスの変化する可変素子を接続し、前
記可変素子のインピーダンスの変化によって前記出力端
子とした結合端子より出力される信号の振幅、位相を任
意に制御することが可能な電力合成分配器としたもので
あり、共振器の入出力端子の少なくとも1つのインピー
ダンスを変化させることで共振器の共振状態を変化さ
せ、1つ以上の出力端子より出力される信号の位相、振
幅を1つの可変素子によって変化させることによって、
低損失でありながら入出力信号の振幅・位相を任意に変
えることができる電力合成分配器を小型かつ低価格に構
成できるという作用を有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention has a resonator and at least two coupling terminals coupled to the resonator, wherein each of the coupling terminals serves as a signal input / output terminal. A variable element whose impedance changes according to a control signal is connected to at least one of the coupling terminals, and an amplitude and a phase of a signal output from the coupling terminal serving as the output terminal are arbitrarily controlled by a change in impedance of the variable element. A power combining / distributing device capable of changing a resonance state of the resonator by changing at least one impedance of an input / output terminal of the resonator, and a signal output from one or more output terminals. By changing the phase and amplitude of a single variable element,
The power combiner / distributor capable of arbitrarily changing the amplitude and phase of the input / output signal while having a low loss has an effect of being able to be configured at a small size and at low cost.

【0010】請求項2に記載の発明は、共振器として空
洞共振器を用いることを特徴とした請求項1記載の電力
合成分配器としたものであり、共振器を誘電体で満たす
ことによって共振器、つまりは回路の小型化がはかれる
という作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the power combining / distributing device according to the first aspect, wherein a cavity resonator is used as the resonator. This has the effect of reducing the size of the device, that is, the circuit.

【0011】請求項3に記載の発明は、最下層の金属
板、中間層の内壁を金属で覆った貫通穴を有する第1の
誘電体基板、最上層の上面に回路配線、裏面に第1、第
2のスロットを有する接地パターンが形成された第2の
誘電体基板を貼り合わせることによって母基板を構成
し、前記母基板内の前記中間層の第1の誘電体基板に形
成された貫通穴を、前記最下層金属板と前記最上層の第
2の誘電体基板裏面の接地パターンによって囲んだ空間
を空洞共振器とし、前記第1及び第2のスロットを介し
て前記回路配線と前記空洞共振器を電磁界結合すること
によって前記第1のスロットと結合した回路配線を信号
の入力端子、前記第2のスロットと結合した少なくとも
一つの回路配線を出力端子とするとともに、前記第1又
は第2のスロットと結合した前記回路配線の少なくとも
1つに制御信号によってインピーダンスの変化する可変
素子を接続し、前記可変素子のインピーダンスの変化に
よって前記出力端子より出力される信号の振幅、位相を
任意に制御することが可能な電力合成分配器とすること
を特徴とした電力合成分配器としたものであり、共振器
を誘電体基板中に作り込むことによって、低損失であり
ながら入出力信号の振幅・位相を任意に変えることがで
きるとともに、信号や電源配線と一体化することが容易
な電力合成分配器を小型かつ低価格に構成できるという
作用を有する。
[0011] The invention according to claim 3 is a metal substrate of the lowermost layer, a first dielectric substrate having a through hole in which the inner wall of the intermediate layer is covered with metal, a circuit wiring on the upper surface of the uppermost layer, and a first wiring on the rear surface. A mother substrate is formed by bonding a second dielectric substrate on which a ground pattern having a second slot is formed, and a through hole formed in the first dielectric substrate of the intermediate layer in the mother substrate. A space surrounding the hole by the lowermost metal plate and the ground pattern on the back surface of the second dielectric substrate in the uppermost layer is defined as a cavity resonator, and the circuit wiring and the cavity are formed through the first and second slots. The circuit wiring coupled to the first slot by electromagnetically coupling the resonator is used as a signal input terminal, and at least one circuit wiring coupled to the second slot is used as an output terminal, and the first or second circuit wiring is connected. Tied to slot 2 A variable element whose impedance changes according to a control signal is connected to at least one of the circuit wirings, and the amplitude and phase of a signal output from the output terminal can be arbitrarily controlled by a change in the impedance of the variable element. A power combining / distributing device characterized by a simple power combining / distributing device.By incorporating a resonator in a dielectric substrate, the amplitude and phase of input / output signals can be arbitrarily reduced while maintaining low loss. This has the effect that the power combiner / distributor that can be changed and that can be easily integrated with the signal and power supply wiring can be configured in a small size and at low cost.

【0012】請求項4に記載の発明は、最下層を上面に
接地パターンを有する第3の誘電体基板とすることを特
徴とした請求項3記載の電力合成分配器としたものであ
り、多層化した誘電体基板中に共振器を作り込むことに
よって、電力合成分配器を小型・軽量かつ低価格に構成
できるという作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the power combiner / distributor according to the third aspect, wherein the lowermost layer is a third dielectric substrate having a ground pattern on an upper surface. By forming the resonator in the converted dielectric substrate, there is an effect that the power combining / distributing device can be configured to be small, light, and inexpensive.

【0013】請求項5に記載の発明は、最下層の第3の
誘電体基板の接地パターンに少なくとも1つの窓を有す
ることを特徴とした請求項4記載の電力合成分配器とし
たものであり、接地パターンに窓を形成することによっ
て、所望のモード以外、つまりは高調波成分といった不
要な周波数帯での共振を防ぎ、帯域選択性に優れた電力
合成分配器を小型かつ低価格に構成できるという作用を
有する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the power combiner / distributor according to the fourth aspect, wherein the ground pattern of the lowermost third dielectric substrate has at least one window. By forming a window in the ground pattern, it is possible to prevent resonance in an unnecessary frequency band other than the desired mode, that is, a harmonic component, and to configure a power combiner / distributor excellent in band selectivity at a small size and at a low price. It has the action of:

【0014】請求項6に記載の発明は、下層に窪みを有
する金属板、上層に上面に回路配線、裏面に少なくとも
2つのスロットを有する接地パターンが形成された第4
の誘電体基板によって母基板を構成することを特徴とし
た請求項3記載の電力合成分配器としたものであり、他
の能動素子と一体化する際に、金属板を用いることで強
度と放熱性に優れた電力合成分配器を小型かつ低価格に
構成できるという作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, a metal plate having a depression in a lower layer, a circuit wiring on an upper surface in an upper layer, and a ground pattern having at least two slots on a rear surface are formed.
4. The power combining / distributing device according to claim 3, wherein the mother substrate is constituted by the dielectric substrate of (1), and when integrated with other active elements, strength and heat dissipation are achieved by using a metal plate. This has the effect that a power combining / distributing device having excellent performance can be configured in a small size and at low cost.

【0015】請求項7に記載の発明は、下層に窪みを有
し、内壁を金属膜で覆ったシリコン基板、上層に上面に
回路配線、裏面に少なくとも2つのスロットを有する接
地パターンが形成された第4の誘電体基板によって母基
板を構成することを特徴とした請求項3記載の電力合成
分配器としたものであり、基板としてシリコン基板を用
いることによって、シリコン加工による精度の高い穴加
工によって共振器を形成できるとともに、IFや信号処
理用の能動素子を基板に作り込んで高機能化をはかった
電力合成分配器を小型かつ低価格に構成できるという作
用を有する。
According to a seventh aspect of the present invention, a silicon substrate having a depression in a lower layer and an inner wall covered with a metal film, a ground pattern having circuit wiring on an upper surface and at least two slots on a rear surface are formed on an upper layer. 4. The power combining / distributing device according to claim 3, wherein the mother substrate is constituted by the fourth dielectric substrate. By using a silicon substrate as the substrate, the hole can be formed with high precision by silicon processing. In addition to the ability to form a resonator, an active element for IF or signal processing is formed on a substrate, so that a high-performance power combining / distributing device can be configured to be small and inexpensive.

【0016】請求項8に記載の発明は、シリコン基板に
形成した窪みの、内壁を覆った金属膜に少なくとも1つ
の窓を有することを特徴とした請求項7記載の電力合成
分配器としたものであり、接地パターンに窓を形成する
ことによって、所望のモード以外、つまりは高調波成分
といった不要な周波数帯での共振を防ぎ、帯域選択性に
優れた電力合成分配器を小型かつ低価格に構成できると
いう作用を有する。
The invention according to claim 8 is the power combiner / distributor according to claim 7, characterized in that the recess formed in the silicon substrate has at least one window in the metal film covering the inner wall. By forming a window in the ground pattern, resonance in unnecessary frequency bands other than the desired mode, that is, harmonic components, is prevented, and a power combining / distributing device excellent in band selectivity is reduced in size and cost. It has the effect that it can be configured.

【0017】請求項9に記載の発明は、上面に信号の入
力及び出力端子となる先端開放のコプレナー線路を少な
くとも2つ有する誘電体基板を母基板とし、前記母基板
上に一方の面に金属パターンを有したチップを前記金属
パターン面が前記母基板と面するようにバンプ実装する
とともに、前記コプレナー線路の少なくとも1つに制御
信号によってインピーダンスの変化する可変素子を接続
し、前記可変素子のインピーダンスの変化によって前記
出力端子より出力される信号の振幅、位相を任意に制御
することが可能な電力合成分配器とすることを特徴とし
た電力合成分配器としたものであり、基板側に穴を開け
る等の特別な加工をせずに、バンプ実装によって共振器
を実現することによって、低価格化がはかれるととも
に、後から共振器を実装するため、形状の変更や交換が
容易な電力合成分配器を構成できるという作用を有す
る。
According to a ninth aspect of the present invention, a dielectric substrate having at least two open-ended coplanar lines serving as signal input and output terminals on an upper surface is used as a mother substrate, and one surface of the dielectric substrate is provided on the mother substrate. A chip having a pattern is bump-mounted so that the metal pattern surface faces the motherboard, and a variable element whose impedance is changed by a control signal is connected to at least one of the coplanar lines, and the impedance of the variable element is The power combining and distributing device is characterized in that the power combining and distributing device is capable of arbitrarily controlling the amplitude and phase of the signal output from the output terminal by changing the output terminal. By realizing the resonator by bump mounting without special processing such as opening, the price can be reduced and the resonator can be mounted later. To do so, has the effect of change or replacement of the shapes can be configured for easy power combiner divider.

【0018】請求項10に記載の発明は、チップを誘電
体基板に実装する際のバンプの間隔を1/8波長以下と
することを特徴とした請求項9記載の電力合成分配器と
したものであり、基板側に穴を開ける等の特別な加工を
せずに、バンプ実装によって共振器を実現することによ
って、低価格化がはかれるとともに、後から共振器を実
装するため、形状の変更や交換が容易な電力合成分配器
を構成できるという作用を有する。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the power combiner / distributor according to the ninth aspect, wherein the interval between the bumps when mounting the chip on the dielectric substrate is set to 1/8 wavelength or less. Realizing the resonator by bump mounting without special processing such as drilling holes on the board side can reduce the price, and since the resonator is mounted later, the shape change and This has the effect that an easily replaceable power combiner / distributor can be configured.

【0019】請求項11に記載の発明は、チップ及び誘
電体基板の両方又はいずれか一方の接地パターンに少な
くとも一つの窓をつけることを特徴とした請求項9記載
の電力合成分配器としたものであり、接地パターンに窓
を形成することによって、所望のモード以外、つまりは
高調波成分といった不要な周波数帯での共振を防ぎ、帯
域選択性に優れた電力合成分配器を小型かつ低価格に構
成できるという作用を有する。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the power combiner / distributor according to the ninth aspect, wherein at least one window is provided in a ground pattern of at least one of the chip and the dielectric substrate. By forming a window in the ground pattern, resonance in unnecessary frequency bands other than the desired mode, that is, harmonic components, is prevented, and a power combining / distributing device excellent in band selectivity is reduced in size and cost. It has the effect that it can be configured.

【0020】請求項12に記載の発明は、チップの接地
パターンに窓を形成し、スロットアンテナとしてもちい
ることを特徴とした請求項9記載の電力合成分配器とし
たものであり、出力端子をアンテナとして用いることに
よって、その出力位相、振幅を制御することによって指
向性、利得を含む特性可変なアンテナと一体化した電力
合成分配器を小型かつ低価格に構成できるという作用を
有する。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided the power combiner / distributor according to the ninth aspect, wherein a window is formed in a ground pattern of the chip, and the slot is used as a slot antenna. By using the antenna as an antenna, by controlling its output phase and amplitude, the power combiner / distributor integrated with an antenna having variable characteristics including directivity and gain can be configured to be small and inexpensive.

【0021】請求項13に記載の発明は、チップの上面
に金属パターンを形成し、前記接地パターンの窓と電磁
界結合することによって金属パターンをパッチアンテナ
としてもちいることを特徴とした請求項9記載の電力合
成分配器としたものであり、出力端子のスロットにパッ
チを結合させることによってアンテナとして用い、その
出力位相、振幅を制御することによって指向性、利得を
含む特性可変なアンテナと一体化した電力合成分配器を
小型かつ低価格に構成できるという作用を有する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, a metal pattern is formed on the upper surface of the chip, and the metal pattern is used as a patch antenna by electromagnetically coupling with a window of the ground pattern. It is a power combiner / distributor as described, and is used as an antenna by coupling a patch to the slot of the output terminal, and is integrated with an antenna with variable directivity and gain by controlling its output phase and amplitude The power combining and distributing device thus constructed can be made small and inexpensive.

【0022】請求項14に記載の発明は、チップをレン
ズ型に形成し、前記接地パターンの窓を給電端子とした
レンズアンテナとしてもちいることを特徴とした請求項
9記載の電力合成分配器としたものであり、出力端子の
スロットとレンズ型に形成したチップを結合させること
によってアンテナとして用い、その出力位相、振幅を制
御することによって指向性、利得を含む特性可変なアン
テナと一体化した電力合成分配器を小型かつ低価格に構
成できるという作用を有する。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the power combining / distributing device according to the ninth aspect, wherein the chip is formed in a lens shape, and the window of the ground pattern is used as a lens antenna having a feed terminal. It is used as an antenna by coupling the slot of the output terminal with a chip formed in a lens shape, and by controlling its output phase and amplitude, power integrated with an antenna with variable characteristics including directivity and gain This has the effect that the combiner / distributor can be made small and inexpensive.

【0023】請求項15に記載の発明は、請求項1〜1
4のいずれかに記載の電力合成分配器を用いたことを特
長とする無線システムとしたものであり、共振器を用い
た電力合成分配器を用いることによって、小型かつ低価
格で、高機能な無線システムを実現できるという作用を
有する。
[0023] The invention according to claim 15 is the invention according to claims 1-1.
4. A wireless system characterized by using the power combiner / distributor according to any one of (1) to (4) above. This has the effect of realizing a wireless system.

【0024】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図9を用いて説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0025】(実施の形態1)図1は本発明の電力合成
分配器の機能ブロック図を示す。図1において空洞共振
器101には、入力端子102と2つの出力端子10
3、104の合計、3つの入出力端子が接続されてい
る。第1の出力端子103にはインピーダンス可変装置
105が接続されていて、そのインピーダンスは制御端
子106からの制御信号によって任意に変化させること
ができる。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a functional block diagram of a power combiner / distributor according to the present invention. In FIG. 1, a cavity resonator 101 has an input terminal 102 and two output terminals 10.
A total of three input / output terminals are connected. An impedance variable device 105 is connected to the first output terminal 103, and its impedance can be arbitrarily changed by a control signal from a control terminal 106.

【0026】本発明の電力合成分配器を電力分配器とし
て用いた場合についてその動作を説明する。入力端子1
02より入力された高周波信号は空洞共振器101内に
伝播し、空洞共振器101の形状、出力端子103、1
04の取り付け位置とインピーダンスによって決定され
る位相、振幅にて出力端子103、104より出力す
る。そこで、出力端子にインピーダンス可変装置105
を付加し、適当なインピーダンスに変化させることによ
って出力信号の位相と振幅を任意に制御することが可能
となる。この際、2つの出力端子103、104を空洞
共振器101内の同一の共振モードと結合させることに
より、インピーダンス可変装置105を付加した出力端
子103だけでなく、もう一方の出力端子104の位相
及び振幅も同時に制御可能である。
The operation of the power combiner / distributor of the present invention when used as a power distributor will be described. Input terminal 1
The high-frequency signal input from 02 propagates into the cavity resonator 101, the shape of the cavity resonator 101, the output terminals 103,
The signal is output from the output terminals 103 and 104 at the phase and amplitude determined by the mounting position and the impedance of the terminal 04. Therefore, the impedance variable device 105 is connected to the output terminal.
Is added, and by changing the impedance to an appropriate impedance, the phase and amplitude of the output signal can be arbitrarily controlled. At this time, by coupling the two output terminals 103 and 104 with the same resonance mode in the cavity resonator 101, not only the output terminal 103 to which the impedance variable device 105 is added but also the phase and the phase of the other output terminal 104 The amplitude can also be controlled at the same time.

【0027】なお、以上の説明では、出力端子を2つと
した例で説明したが、3つ以上の出力端子の位相及び振
幅を制御するようにしても同様に実施可能である。
In the above description, an example in which the number of output terminals is two has been described. However, the present invention can be similarly implemented by controlling the phases and amplitudes of three or more output terminals.

【0028】また、以上の説明では、位相及び振幅を変
えて全ての出力端子から信号出力させる例で説明した
が、特定の出力端子のみから信号を出力させる、切り替
えスイッチとして動作させても同様に実施可能である。
In the above description, an example has been described in which a signal is output from all output terminals while changing the phase and amplitude. It is feasible.

【0029】(実施の形態2)図2は本発明の電力合成
分配器の斜視図及び断面図を示す。図2において母基板
201は、最下層の金属板202、中間層の穴の空いた
誘電体基板203、最上層の回路配線が形成された誘電
体基板204を貼り合せて構成される。中間層誘電体基
板203は両面を接地パターンとし、上下の接地パター
ンはヴィアホール205で接続されている。最上層誘電
体基板204は、上面に配線となるストリップ導体20
6a〜c、下面にはスロット207a〜bを有する接地
パターンが形成されたマイクロストリップ線路構造とな
っている。ストリップ導体206bの一端にはインピー
ダンス可変素子210が実装されている。中間層の穴2
09は内壁に金属パターンを形成してあり、下面を金属
板202、上面を誘電体基板204の接地パターンで閉
じられた空洞208となる。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows a perspective view and a sectional view of a power combiner / distributor of the present invention. In FIG. 2, the mother substrate 201 is formed by bonding a lowermost metal plate 202, an intermediate dielectric substrate 203 with holes, and a dielectric substrate 204 on which the uppermost circuit wiring is formed. Both surfaces of the intermediate dielectric substrate 203 are ground patterns, and the upper and lower ground patterns are connected by via holes 205. The uppermost dielectric substrate 204 includes a strip conductor 20 on the upper surface serving as a wiring.
6a to 6c, and a microstrip line structure in which a ground pattern having slots 207a to 207b is formed on the lower surface. A variable impedance element 210 is mounted on one end of the strip conductor 206b. Hole 2 in the middle layer
Reference numeral 09 denotes a metal pattern formed on the inner wall. The lower surface is a metal plate 202, and the upper surface is a cavity 208 closed by a ground pattern of the dielectric substrate 204.

【0030】本発明の電力合成分配器を電力分配器とし
て用いた場合についてその動作を説明する。ストリップ
導体206aを入力端子、ストリップ導体206b、c
をそれぞれ出力端子とすると、入力端子より入力された
高周波信号はストリップ導体206aを伝播する。スロ
ット207aはストリップ導体206aの開放端と適当
な関係の位置に形成されていて、ストリップ導体206
aとスロット207aが電磁界結合することによって空
洞208内に信号が伝播する。同様にして、スロット2
07bとストリップ導体206b、cが電磁界結合する
ことによって空洞208内から2つのストリップ導体2
06b、cへと信号が伝播する。
The operation of the power combiner / distributor of the present invention when used as a power distributor will be described. The strip conductor 206a is an input terminal, and the strip conductors 206b, c
Are output terminals, the high-frequency signal input from the input terminal propagates through the strip conductor 206a. The slot 207a is formed at a position suitable for the open end of the strip conductor 206a.
The signal propagates into the cavity 208 by the electromagnetic field coupling between the slot a and the slot 207a. Similarly, slot 2
07b and the strip conductors 206b and 206c are electromagnetically coupled to each other so that the two strip conductors 2
The signal propagates to 06b and c.

【0031】スロット207とストリップ導体206の
距離としては例えば開放端から約λg/4内側の位置と
してもよい。なお、λgとは誘電体203上でのマイク
ロストリップ線路の波長である。2つの出力端子に伝播
する信号の振幅と位相は空洞208のどの部分にスロッ
トを配置するかと、スロットとストリップ導体の位置関
係によって任意に変えることが可能である。中間層の誘
電体基板203の厚さ及び空洞208の幅と長さも任意
の値としてよい。ただし、空洞208が信号の周波数帯
域で共振する空洞共振器とすることで通過損の小さい電
力分配器を実現できる。
The distance between the slot 207 and the strip conductor 206 may be, for example, about λg / 4 inside from the open end. Note that λg is the wavelength of the microstrip line on the dielectric 203. The amplitude and phase of the signal propagating to the two output terminals can be arbitrarily changed depending on which part of the cavity 208 the slot is arranged and the positional relationship between the slot and the strip conductor. The thickness of the dielectric substrate 203 of the intermediate layer and the width and length of the cavity 208 may be arbitrary values. However, when the cavity 208 is a cavity resonator that resonates in a signal frequency band, a power distributor with a small passage loss can be realized.

【0032】例えば、信号周波数が25GHzで、空洞
208を空洞共振器としてTE101モードを用いて共
振させた場合、空洞の幅は6.7mm、長さは13.4
mmとなる。誘電体基板203の厚さ=空洞共振器の高
さは共振器のQに関わるパラメータであり、低いほど広
帯域な周波数特性を有する電力分配器となるが、挿入損
失も増加する。スロットの形状としては例えば幅λα/
20、長さλα/2となる。λαはスロットの波長であ
り、上層誘電体基板203の誘電率に依存する。また、
ストリップ導体207b、cをそれぞれスロット端から
同一距離の対称な位置に配置すれば、2つの出力端に伝
播する信号は同振幅、同位相となる。
For example, when the signal frequency is 25 GHz and the cavity 208 is resonated using the TE101 mode as a cavity resonator, the cavity has a width of 6.7 mm and a length of 13.4.
mm. The thickness of the dielectric substrate 203 = the height of the cavity resonator is a parameter related to the Q of the resonator. The lower the lower, the higher the power divider having a wider frequency characteristic, but the greater the insertion loss. As the shape of the slot, for example, the width λα /
20, length λα / 2. λα is the wavelength of the slot and depends on the dielectric constant of the upper dielectric substrate 203. Also,
If the strip conductors 207b and 207c are arranged at symmetrical positions at the same distance from the slot ends, the signals propagated to the two output ends have the same amplitude and the same phase.

【0033】次に出力信号の位相と振幅の制御について
説明する。出力信号の位相と振幅は出力端子のインピー
ダンスを変化することによって変えることができるた
め、インピーダンス可変素子210を付加し、適当なイ
ンピーダンスに変化させることによって出力信号の位相
と振幅を任意に制御することが可能となる。インピーダ
ンス可変素子としては例えば、バラクタダイオードを用
いればよく、バラクタダイオードの一端を出力端子のス
トリップ線路に、もう一端を接地パターンと接続し、ス
トリップ線路の終端条件を変化させることでストリップ
線路のインピーダンスを変化させることができる。
Next, control of the phase and amplitude of the output signal will be described. Since the phase and amplitude of the output signal can be changed by changing the impedance of the output terminal, it is possible to arbitrarily control the phase and amplitude of the output signal by adding an impedance variable element 210 and changing the impedance to an appropriate impedance. Becomes possible. As the variable impedance element, for example, a varactor diode may be used.One end of the varactor diode is connected to the strip line of the output terminal, and the other end is connected to the ground pattern, and the strip line impedance is changed by changing the termination condition of the strip line. Can be changed.

【0034】なお、以上の説明では、中間層に誘電体基
板203を用いた例で説明したが、その他穴をあけた金
属板でも同様に実施可能である。
In the above description, an example in which the dielectric substrate 203 is used for the intermediate layer has been described. However, the present invention can be similarly applied to a metal plate having a hole.

【0035】また、以上の説明では、最下層に金属板2
02を用いた例で説明したが、上面に接地パターンを形
成した誘電体基板でも同様に実施可能である。
In the above description, the metal plate 2
Although the example using 02 has been described, the present invention can be similarly applied to a dielectric substrate having a ground pattern formed on the upper surface.

【0036】また、以上で説明した誘電体基板としては
セラミック、テフロン(登録商標)、ガラスエポキシ、
シリコン、ガリウム砒素等の基板を用いても実施可能で
ある。
The dielectric substrate described above includes ceramic, Teflon (registered trademark), glass epoxy,
The present invention can also be implemented using a substrate made of silicon, gallium arsenide, or the like.

【0037】また、以上の説明では、空洞共振器として
直方体の空洞のものを用いた例で説明したが、その他、
球、円柱、惰円柱等の他の立体形状としても同様に実施
可能である。
In the above description, an example in which a rectangular cavity is used as the cavity resonator has been described.
The present invention can be similarly applied to other three-dimensional shapes such as a sphere, a cylinder, and a coasting cylinder.

【0038】また、2つの出力線路の、それぞれ任意の
場所を適当な抵抗体で接続することによって出力端子間
のアイソレーションが高く取れるように構成して、各端
子の制御感度の調整に用いてもよい。
Further, the two output lines are configured so that isolation between the output terminals can be increased by connecting arbitrary locations of the two output lines with appropriate resistors, and is used for adjusting the control sensitivity of each terminal. Is also good.

【0039】(実施の形態3)図3に本発明の電力合成
分配器の斜視図を示す。図2の構成要素と同一の部分に
は同一の符号を付して説明を省略する。図3において前
述の実施の形態と異なるのは、最下層誘電体基板301
の接地パターン310に適当な間隔で窓312を形成し
た点である。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a perspective view of a power combiner / distributor according to the present invention. The same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 3 differs from the above-described embodiment in that the lowermost dielectric substrate 301
Windows 312 are formed at appropriate intervals in the ground pattern 310 of FIG.

【0040】基本的な動作は前述の実施の形態と同様で
あるが、最下層誘電体基板301の接地パターン310
に適当な間隔で窓312を形成することによって、空洞
共振器内で所望のモード以外の共振が発生することを抑
圧し、希望周波数以外で信号が電力合成分配器を通過す
ることを防ぐことが可能となる。
The basic operation is the same as that of the above-described embodiment, except that the ground pattern 310 of the lowermost dielectric substrate 301 is formed.
By forming the windows 312 at appropriate intervals, it is possible to suppress occurrence of resonance other than the desired mode in the cavity resonator and to prevent signals from passing through the power combiner / distributor at frequencies other than the desired frequency. It becomes possible.

【0041】以上の構成とすることによって、従来の電
力合成分配器で課題となっていた所望周波数以外でも信
号が通過してしまうという課題を解決し、良好な特性の
電力合成分配器が実現可能である。
With the above configuration, it is possible to solve the problem of passing a signal other than the desired frequency, which has been a problem in the conventional power combiner / distributor, and to realize a power combiner / distributor having good characteristics. It is.

【0042】(実施の形態4)図4に本発明の電力合成
分配器の斜視図及び断面図を示す。図4において前述の
実施の形態と異なるのは、空洞共振器を窪み402を有
する金属板401と配線基板403を用いて形成した点
である。配線基板403は、上面に配線となるマイクロ
ストリップ線路407、下面にはスロット404を有す
るマイクロストリップ線路構造となっている。マイクロ
ストリップ線路407の一端にはインピーダンス可変素
子としてのバラクタダイオード405が実装されてい
る。
(Embodiment 4) FIG. 4 shows a perspective view and a sectional view of a power combiner / distributor according to the present invention. 4 differs from the above-described embodiment in that a cavity resonator is formed using a metal plate 401 having a recess 402 and a wiring substrate 403. The wiring substrate 403 has a microstrip line structure having a microstrip line 407 serving as a wiring on the upper surface and a slot 404 on the lower surface. A varactor diode 405 as an impedance variable element is mounted at one end of the microstrip line 407.

【0043】基本的な動作は前述の実施の形態と同様で
あるが、金属板401に窪み402を形成し、この上に
配線基板403をスロット404が窪み402内に配さ
れるように貼り付け、配線基板403と窪みによって空
洞共振器を形成する。
The basic operation is the same as that of the above-described embodiment, except that a recess 402 is formed in a metal plate 401, and a wiring board 403 is pasted thereon so that a slot 404 is arranged in the recess 402. The cavity is formed by the wiring substrate 403 and the depression.

【0044】以上の構成とすることによって、簡便な方
法で空洞共振器を形成し、良好な特性の電力合成分配器
が実現可能である。
With the above configuration, a cavity resonator can be formed by a simple method, and a power combining / distributing device having good characteristics can be realized.

【0045】なお、以上の説明では、金属板に窪みを形
成する例で説明したが、その他、シリコン基板にエッチ
ング技術によって窪みを形成し、その内壁に金属パター
ンを施すことによって窪み形状をより精度よく加工して
も同様に実施可能である。
In the above description, an example in which a depression is formed in a metal plate has been described. However, in addition, a depression is formed in a silicon substrate by an etching technique, and a metal pattern is applied to an inner wall of the depression to make the depression shape more precise. Even if it is well processed, it can be similarly implemented.

【0046】また、前述の実施の形態3同様の窓を、シ
リコン基板に形成した窪みの内壁の金属パターンに形成
しても実施の形態3同様の効果を得られる。
The same effect as in the third embodiment can be obtained even if the same window as in the third embodiment is formed in the metal pattern on the inner wall of the depression formed in the silicon substrate.

【0047】(実施の形態5)図5は本発明の電力合成
分配器の斜視図を示す。図5において回路基板501の
上面にはコプレナー線路504a〜c構造の回路配線が
形成されており、その上に片面に接地パターンを有する
チップ基板502がバンプ503で実装されている。コ
プレナー線路504cにはバラクタダイオード505が
接続され、制御信号入力端506より制御信号が加えら
れる。
(Embodiment 5) FIG. 5 is a perspective view of a power combiner / distributor according to the present invention. In FIG. 5, circuit wiring having coplanar lines 504a to 504c is formed on the upper surface of a circuit substrate 501, and a chip substrate 502 having a ground pattern on one surface is mounted thereon with bumps 503. A varactor diode 505 is connected to the coplanar line 504c, and a control signal is applied from a control signal input terminal 506.

【0048】前述の実施の形態と異なるのは、空洞を回
路基板501、チップ基板502そしてチップ基板50
2を実装するために用いられるバンプ503に囲まれた
空間で実現している点である。
The difference from the above-described embodiment is that the cavities are formed by the circuit board 501, the chip board 502, and the chip board 50.
2 is realized in a space surrounded by bumps 503 used for mounting the semiconductor device.

【0049】なお、以上の説明の回路基板には、セラミ
ック基板、セラミック多層基板、テフロン、ガラスエポ
キシ、シリコン、ガリウム砒素等の基板を用いて実施可
能である。
The circuit board described above can be implemented by using a ceramic substrate, a ceramic multilayer substrate, a substrate made of Teflon, glass epoxy, silicon, gallium arsenide, or the like.

【0050】また、以上の説明では回路基板は配線のみ
が形成されている例で説明したが、電力合成器チップ下
方の回路基板に窪みを形成し、内面をメタライズするこ
とによって空洞共振器の体積が大きくなるように形成す
ることによって、共振器としてのQを高めるようにして
も同様に実施可能である。
In the above description, the circuit board has been described as an example in which only wiring is formed. However, a depression is formed in the circuit board below the power combiner chip, and the inner surface is metallized to thereby reduce the volume of the cavity resonator. Can be similarly implemented by increasing the Q as a resonator by forming so as to increase.

【0051】また、図5においては先端開放のコプレナ
ー線路を用いた例を示したが、先端短絡のコプレナー線
路を用いても同様に実施可能である。
FIG. 5 shows an example in which a coplanar line with an open end is used. However, the present invention can be similarly implemented using a coplanar line with a short end.

【0052】また、実装時のバンプの間隔は、例えば1
/8波長以下としてもよい。
The interval between bumps at the time of mounting is, for example, 1
/ 8 wavelength or less.

【0053】また、前述の実施の形態3同様の窓を、誘
電体基板及びチップ基板の接地パターンの両方又はいず
れか一方に形成しても実施の形態3同様の効果を得られ
る。
Further, the same effects as in the third embodiment can be obtained by forming windows similar to those in the above-described third embodiment in both or one of the ground patterns of the dielectric substrate and the chip substrate.

【0054】(実施の形態6)図6は本発明の電力合成
分配器を送信アンテナの給電回路として用いた場合の上
面透視図及び断面図を示す。図6において回路基板60
9には電力増幅器MMIC602、バラクタダイオード
604、アンテナチップ606がバンプ実装にて搭載さ
れている。入力端子601より入力された送信信号は電
力増幅器MMIC602にて増幅された後、アンテナ部
分に入力される。アンテナ部分の回路基板609は先端
開放のGND付きコプレナー線路となっている。アンテ
ナチップ606側は下側が複数のスロットを有する接地
パターンとなっている。
(Embodiment 6) FIG. 6 is a top perspective view and a sectional view when a power combiner / distributor of the present invention is used as a feeder circuit of a transmitting antenna. In FIG. 6, a circuit board 60 is shown.
9, a power amplifier MMIC 602, a varactor diode 604, and an antenna chip 606 are mounted by bump mounting. The transmission signal input from the input terminal 601 is amplified by the power amplifier MMIC 602 and then input to the antenna. The circuit board 609 at the antenna portion is a coplanar line with GND open at the tip. The lower side of the antenna chip 606 has a ground pattern having a plurality of slots.

【0055】回路基板609の接地パターン613、ア
ンテナチップ606の接地パターン、そしてアンテナチ
ップ606を実装するのに用いられたバンプ610に囲
まれた空間を空洞共振器として、その内部に伝播された
信号は、アンテナチップ606側のスロット607より
上方に放射される。各スロット607から放射される電
波の振幅、位相はスロット607の位置、形状によって
任意に決定することが可能であり、適当な配置とするこ
とによって複数のスロットアンテナを有するアレーアン
テナとして動作させることが可能である。
The space surrounded by the ground pattern 613 of the circuit board 609, the ground pattern of the antenna chip 606, and the bump 610 used to mount the antenna chip 606 is used as a cavity resonator, and a signal propagated therein. Is radiated above the slot 607 on the antenna chip 606 side. The amplitude and phase of the radio wave radiated from each slot 607 can be arbitrarily determined according to the position and shape of the slot 607, and can be operated as an array antenna having a plurality of slot antennas by arranging it appropriately. It is possible.

【0056】更に各スロット607に供給される信号は
バラクタダイオード604のインピーダンスを変化させ
ることで任意に変えることが可能で、これによってアレ
ーアンテナの利得、指向性を任意に制御することが可能
である。
Further, the signal supplied to each slot 607 can be arbitrarily changed by changing the impedance of the varactor diode 604, whereby the gain and directivity of the array antenna can be arbitrarily controlled. .

【0057】なお、以上の説明ではアンテナチップに形
成したスロットから放射させるスロットアンテナを用い
た例で説明したが、図7に示すようなアンテナチップ7
06上方にパッチ710を設けて2次放射器としたパッ
チアンテナを用いても同様に実施可能である。707は
アンテナスロット、711はアンテナ基板である。
In the above description, an example was described in which a slot antenna radiating from a slot formed in the antenna chip was used, but the antenna chip 7 shown in FIG.
Similarly, the present invention can be implemented by using a patch antenna in which a patch 710 is provided above 06 and a secondary radiator is used. 707 is an antenna slot, and 711 is an antenna board.

【0058】また、図8に示すような誘電体レンズを形
成した誘電体レンズアンテナを用いて構成しても同様に
実施可能である。図8では、アンテナ特性の制御と送信
/受信切り替えスイッチの機能を有している。前述の実
施例同様、窪み付きの金属板813に回路基板801を
貼り付けて構成される。
Further, the present invention can be similarly implemented by using a dielectric lens antenna having a dielectric lens formed as shown in FIG. FIG. 8 has functions of antenna characteristic control and a transmission / reception switch. As in the above-described embodiment, the circuit board 801 is attached to a metal plate 813 having a depression.

【0059】入力線路802から入力された送信信号は
送信制御用IC804を用いて任意の振幅と位相でスロ
ット806から放射し、バンプ809で実装されたレン
ズアンテナチップ807を2次放射器として送信され
る。
The transmission signal input from the input line 802 is radiated from the slot 806 with an arbitrary amplitude and phase by using the transmission control IC 804, and transmitted as the secondary radiator using the lens antenna chip 807 mounted with the bump 809. You.

【0060】受信動作時は、受信された信号は空洞81
2に伝播し、受信制御用IC810を用いて入力線路8
02側のスロットに信号が出力しないように制御するこ
とで、出力線路803にのみ受信信号が出力されるよう
にする。
At the time of receiving operation, the received signal is
2 and the input line 8 using the reception control IC 810.
By controlling the signal not to be output to the slot on the 02 side, the received signal is output only to the output line 803.

【0061】(実施の形態7)図9は本発明の電力合成
分配器を用いた無線システムの一例を示す概略システム
図を示す。図9において、3台の無線装置901、90
2、903が相互に無線による通信を行っているものと
する。各無線装置901、902、903はベースバン
ド制御部906、無線回路部905を有している。第1
の無線装置901には前述の実施例の電力合成分配器が
アンテナ給電回路904として搭載されている。アンテ
ナ給電回路904は複数のアンテナ端子をもっていて、
それぞれがアンテナの給電端子と接続してアレーアンテ
ナ907を形成している。
(Embodiment 7) FIG. 9 is a schematic system diagram showing an example of a wireless system using the power combiner / distributor of the present invention. In FIG. 9, three wireless devices 901, 90
2, 903 are mutually performing wireless communication. Each of the wireless devices 901, 902, and 903 has a baseband control unit 906 and a wireless circuit unit 905. First
In the wireless device 901, the power combining / distributing device of the above-described embodiment is mounted as an antenna feed circuit 904. The antenna feed circuit 904 has a plurality of antenna terminals,
Each is connected to a feed terminal of the antenna to form an array antenna 907.

【0062】基本的な動作を説明する。第1の無線装置
901はアンテナ給電回路904の位相と振幅を変化さ
せることによってそのアンテナ指向を制御し、通信を行
う第2の無線装置902又は第3の無線装置903に向
けるようにする。例えば、近くにある第2の無線装置9
02と通信する際は、アンテナ利得を小さくすることで
第2の無線装置902の受信電力ダイナミックレンジが
小さくてすむようにして、受信回路を簡便にすることが
可能となる。更には、遠方にある第3の無線装置903
を含む他の無線システムの誤動作を防ぐことができる。
逆に、遠方にある第3の無線装置903と通信する際
は、アンテナ指向性を鋭く絞り、アンテナ利得を大きく
することで、第3の無線装置903の受信電力を大きく
し、通信条件を改善することができる。また、TDD方
式での通信では送信時と受信時のアンテナ利得、指向を
変えることによって、回線設計、回路構成の最適化がは
かれる。
The basic operation will be described. The first wireless device 901 controls the antenna pointing by changing the phase and amplitude of the antenna feed circuit 904 so that the antenna is directed to the second wireless device 902 or the third wireless device 903 that performs communication. For example, a nearby second wireless device 9
When communication is performed with the second wireless device 02, the reception gain dynamic range of the second wireless device 902 can be reduced by reducing the antenna gain, and the receiving circuit can be simplified. Further, a third wireless device 903 located far away
Erroneous operation of other wireless systems including the above can be prevented.
Conversely, when communicating with the distant third wireless device 903, the reception power of the third wireless device 903 is increased by sharply narrowing the antenna directivity and increasing the antenna gain, thereby improving the communication conditions. can do. Further, in the communication in the TDD system, the line design and the circuit configuration are optimized by changing the antenna gain and the directivity at the time of transmission and at the time of reception.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、低損失で
ありながら入出力信号の振幅・位相を任意に変えること
ができる電力合成分配器を小型かつ低価格に実現できる
という有利な効果が得られる。
As described above, according to the present invention, there is an advantageous effect that a power combiner / distributor capable of arbitrarily changing the amplitude and phase of an input / output signal with a small loss can be realized at a small size and at a low price. Is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による電力合成分配
器を示す機能ブロック図
FIG. 1 is a functional block diagram showing a power combiner / distributor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態による電力合成分配
器を示す斜視図及び断面図
FIG. 2 is a perspective view and a sectional view showing a power combiner / distributor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態による電力合成分配
器を示す斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing a power combiner / distributor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態による電力合成分配
器を示す斜視図及び断面図
FIG. 4 is a perspective view and a sectional view showing a power combiner / distributor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態による電力合成分配
器を示す斜視図
FIG. 5 is a perspective view showing a power combiner / distributor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施の形態による電力合成分配
器を示す上面透視図及び断面図
FIG. 6 is a top perspective view and a sectional view showing a power combiner / distributor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施の形態による電力合成分配
器の他の例を示す上面透視図及び断面図
FIG. 7 is a top perspective view and a sectional view showing another example of the power combiner / distributor according to the sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6の実施の形態による電力合成分配
器のさらに他の例を示す上面透視図及び断面図
FIG. 8 is a top perspective view and a sectional view showing still another example of the power combiner / distributor according to the sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の電力合成分配器を用いた無線システム
一例を示す概略システム図
FIG. 9 is a schematic system diagram showing an example of a wireless system using the power combiner / distributor of the present invention.

【図10】従来の電力合成分配器を示す回路図FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional power combiner / distributor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 空洞共振器 102 入力端子 103 第1の出力端子 104 第2の出力端子 105 インピーダンス可変装置 106 制御端子 201 母基板 202 金属板 203、204 誘電体基板 205 ヴィアホール 206 ストリップ導体 207 スロット 208 空洞 209 穴 210 インピーダンス可変素子 211 制御信号入力端子 302 誘電体基板 310 設置パターン 312 窓 401 金属板 402 窪み 403 配線基板 404 スロット 405 バラクタダイオード 406 制御信号入力端子 407 マイクロストリップ線路 501 回路基板 502 チップ基板 503 バンプ 504 コプレナー線路 505 バラクタダイオード 506 制御信号入力端 601 入力端子 602 電力増幅器MMIC 603 電力増幅器MMIC用バイアス端子 604 バラクタダイオード 605 制御電圧端子 606 アンテナチップ 607 アンテナチップスロット 608 基板側接地パターン 609 回路基板 610 バンプ 611 マイクロストリップ線路 612 GND付きコプレナー線路 613 接地パターン 706 アンテナチップ 707 アンテナチップスロット 710 アンテナチップパッチ 711 アンテナチップ基板 801 回路基板 802 入力線路 803 出力線路 804 送信制御用IC 805 制御信号入力端子 806 スロット 807 レンズアンテナチップ 808 パッド 809 バンプ 810 受信制御用IC 811 制御信号入力端子 812 制御用IC 813 窪み付き金属板 901 第1の無線装置 902 第2の無線装置 903 第3の無線装置 904 アンテナ給電回路 905 無線回路部 906 ベースバンド/制御部 907 アレーアンテナ Reference Signs List 101 cavity resonator 102 input terminal 103 first output terminal 104 second output terminal 105 impedance variable device 106 control terminal 201 mother substrate 202 metal plate 203, 204 dielectric substrate 205 via hole 206 strip conductor 207 slot 208 cavity 209 hole 210 Impedance variable element 211 Control signal input terminal 302 Dielectric substrate 310 Installation pattern 312 Window 401 Metal plate 402 Depression 403 Wiring board 404 Slot 405 Varactor diode 406 Control signal input terminal 407 Microstrip line 501 Circuit board 502 Chip board 503 Bump 504 Coplanar Line 505 Varactor diode 506 Control signal input terminal 601 Input terminal 602 Power amplifier MMIC 603 Bicycle for power amplifier MMIC Terminal 604 varactor diode 605 control voltage terminal 606 antenna chip 607 antenna chip slot 608 substrate-side ground pattern 609 circuit board 610 bump 611 microstrip line 612 coplanar line with GND 613 ground pattern 706 antenna chip 707 antenna chip slot 710 antenna chip patch 711 Antenna chip substrate 801 Circuit board 802 Input line 803 Output line 804 Transmission control IC 805 Control signal input terminal 806 Slot 807 Lens antenna chip 808 Pad 809 Bump 810 Reception control IC 811 Control signal input terminal 812 Control IC 813 Metal with recess Plate 901 First wireless device 902 Second wireless device 903 Third wireless device 904 Antenna feed Circuit 905 Radio circuit unit 906 Baseband / control unit 907 Array antenna

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01P 5/16 H01P 5/16 C H01Q 3/26 H01Q 3/26 Z 19/06 19/06 23/00 23/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01P 5/16 H01P 5/16 C H01Q 3/26 H01Q 3/26 Z 19/06 19/06 23/00 23/00

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共振器と前記共振器に結合する最低2つ
の結合端子を有し、前記結合端子をそれぞれ信号の入出
力端子とするとともに前記結合端子の少なくとも1つに
制御信号によってインピーダンスの変化する可変素子を
接続し、前記可変素子のインピーダンスの変化によって
前記出力端子とした結合端子より出力される信号の振
幅、位相を任意に制御することが可能な電力合成分配
器。
1. A resonator comprising: a resonator; and at least two coupling terminals coupled to the resonator, wherein each of the coupling terminals serves as a signal input / output terminal, and at least one of the coupling terminals has an impedance change by a control signal. A power combining / distributing device which is capable of arbitrarily controlling the amplitude and phase of a signal output from a coupling terminal serving as the output terminal according to a change in impedance of the variable element.
【請求項2】 共振器として空洞共振器を用いることを
特徴とした請求項1記載の電力合成分配器。
2. The power combiner / distributor according to claim 1, wherein a cavity resonator is used as the resonator.
【請求項3】 最下層の金属板、中間層の内壁を金属で
覆った貫通穴を有する第1の誘電体基板、最上層の上面
に回路配線、裏面に第1、第2のスロットを有する接地
パターンが形成された第2の誘電体基板を貼り合わせる
ことによって母基板を構成し、前記母基板内の前記中間
層の第1の誘電体基板に形成された貫通穴を、前記最下
層金属板と前記最上層の第2の誘電体基板裏面の接地パ
ターンによって囲んだ空間を空洞共振器とし、前記第1
及び第2のスロットを介して前記回路配線と前記空洞共
振器を電磁界結合することによって前記第1のスロット
と結合した回路配線を信号の入力端子、前記第2のスロ
ットと結合した少なくとも一つの回路配線を出力端子と
するとともに、前記第1又は第2のスロットと結合した
前記回路配線の少なくとも1つに制御信号によってイン
ピーダンスの変化する可変素子を接続し、前記可変素子
のインピーダンスの変化によって前記出力端子より出力
される信号の振幅、位相を任意に制御することが可能な
電力合成分配器とすることを特徴とした電力合成分配
器。
3. A lowermost metal plate, a first dielectric substrate having a through hole in which an inner wall of an intermediate layer is covered with metal, a circuit wiring on an upper surface of the uppermost layer, and first and second slots on a back surface. A mother substrate is formed by bonding a second dielectric substrate on which a ground pattern is formed, and a through-hole formed in the first dielectric substrate of the intermediate layer in the mother substrate is connected to the lowermost metal layer. A space surrounded by a plate and a ground pattern on the back surface of the second dielectric substrate in the uppermost layer is a cavity resonator,
And a circuit wiring coupled to the first slot by electromagnetically coupling the circuit wiring and the cavity resonator through a second slot, a signal input terminal, and at least one coupled to the second slot. A circuit wiring is used as an output terminal, and a variable element whose impedance is changed by a control signal is connected to at least one of the circuit wirings coupled to the first or second slot, and the impedance of the variable element is changed by the change of the impedance. A power combiner / divider characterized by being a power combiner / divider capable of arbitrarily controlling the amplitude and phase of a signal output from an output terminal.
【請求項4】 最下層を上面に接地パターンを有する第
3の誘電体基板とすることを特徴とした請求項3記載の
電力合成分配器。
4. The power combiner / distributor according to claim 3, wherein the lowermost layer is a third dielectric substrate having a ground pattern on an upper surface.
【請求項5】 最下層の第3の誘電体基板の接地パター
ンに少なくとも1つの窓を有することを特徴とした請求
項4記載の電力合成分配器。
5. The power combiner / distributor according to claim 4, wherein the ground pattern of the lowermost third dielectric substrate has at least one window.
【請求項6】 下層に窪みを有する金属板、上層に上面
に回路配線、裏面に少なくとも2つのスロットを有する
接地パターンが形成された第4の誘電体基板によって母
基板を構成することを特徴とした請求項3記載の電力合
成分配器。
6. A mother substrate is constituted by a metal plate having a depression in a lower layer, a fourth dielectric substrate formed with a circuit pattern on an upper surface in an upper layer, and a ground pattern having at least two slots on a rear surface. The power combiner / distributor according to claim 3, wherein
【請求項7】 下層に窪みを有し、内壁を金属膜で覆っ
たシリコン基板、上層に上面に回路配線、裏面に少なく
とも2つのスロットを有する接地パターンが形成された
第4の誘電体基板によって母基板を構成することを特徴
とした請求項3記載の電力合成分配器。
7. A silicon substrate having a depression in a lower layer and an inner wall covered with a metal film, a fourth dielectric substrate in which a ground pattern having circuit wiring on an upper surface and at least two slots on a rear surface is formed on an upper layer. The power combiner / distributor according to claim 3, wherein the power combiner / distributor comprises a mother board.
【請求項8】 シリコン基板に形成した窪みの、内壁を
覆った金属膜に少なくとも1つの窓を有することを特徴
とした請求項7記載の電力合成分配器。
8. The power combiner / distributor according to claim 7, wherein the metal film covering the inner wall of the depression formed in the silicon substrate has at least one window.
【請求項9】 上面に信号の入力及び出力端子となる先
端開放のコプレナー線路を少なくとも2つ有する誘電体
基板を母基板とし、前記母基板上に一方の面に金属パタ
ーンを有したチップを前記金属パターン面が前記母基板
と面するようにバンプ実装するとともに、前記コプレナ
ー線路の少なくとも1つに制御信号によってインピーダ
ンスの変化する可変素子を接続し、前記可変素子のイン
ピーダンスの変化によって前記出力端子より出力される
信号の振幅、位相を任意に制御することが可能な電力合
成分配器とすることを特徴とした電力合成分配器。
9. A dielectric substrate having at least two open-ended coplanar lines serving as signal input and output terminals on an upper surface as a mother substrate, and a chip having a metal pattern on one surface on the mother substrate is provided. A bump is mounted so that a metal pattern surface faces the motherboard, and a variable element whose impedance is changed by a control signal is connected to at least one of the coplanar lines. A power combiner / distributor characterized in that the power combiner / divider can arbitrarily control the amplitude and phase of an output signal.
【請求項10】 チップを誘電体基板に実装する際のバ
ンプの間隔を1/8波長以下とすることを特徴とした請
求項9記載の電力合成分配器。
10. The power combiner / distributor according to claim 9, wherein the interval between the bumps when mounting the chip on the dielectric substrate is set to 1/8 wavelength or less.
【請求項11】 チップ及び誘電体基板の両方又はいず
れか一方の接地パターンに少なくとも一つの窓をつける
ことを特徴とした請求項9記載の電力合成分配器。
11. The power combiner / distributor according to claim 9, wherein at least one window is provided in a ground pattern of at least one of the chip and the dielectric substrate.
【請求項12】 チップの接地パターンに窓を形成し、
スロットアンテナとして用いることを特徴とした請求項
9記載の電力合成分配器。
12. A window is formed in the ground pattern of the chip,
The power combining / distributing device according to claim 9, wherein the power combining / distributing device is used as a slot antenna.
【請求項13】 チップの上面に金属パターンを形成
し、前記接地パターンの窓と電磁界結合することによっ
て金属パターンをパッチアンテナとして用いることを特
徴とした請求項9記載の電力合成分配器。
13. The power combiner / distributor according to claim 9, wherein a metal pattern is formed on an upper surface of the chip, and the metal pattern is used as a patch antenna by electromagnetically coupling with a window of the ground pattern.
【請求項14】 チップをレンズ型に形成し、前記接地
パターンの窓を給電端子としたレンズアンテナとして用
いることを特徴とした請求項9記載の電力合成分配器。
14. The power combiner / distributor according to claim 9, wherein the chip is formed in a lens shape and used as a lens antenna having a window of the ground pattern as a power supply terminal.
【請求項15】 請求項1〜14のいずれかに記載の電
力合成分配器を用いたことを特長とする無線システム。
15. A wireless system using the power combiner / distributor according to claim 1. Description:
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