JP2021190841A - 方向性結合器 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの周波数特性の劣化を抑制する。【解決手段】方向性結合器１は、主線路１０と、主線路１０と電磁気的に結合する副線路２０と、結合出力端子４０と、複数のフィルタ３０及び３１と、複数のフィルタ３０及び３１の各々を、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続可能であるフィルタ切替回路５０及び５１と、複数のフィルタ３０の各々の両端にそれぞれ直接接続され、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、方向性結合器に関する。

例えば、特許文献１には、主線路と副線路とを備える方向性結合器が開示されている。方向性結合器の副線路とカップリングポートとの間には、複数のフィルタを含む可変フィルタ回路が接続されている。

国際公開第２０１９／１８９２３２号

フィルタには、例えば、薄膜微細加工を用いた小型で高性能なフィルタを利用することができる。しかしながら、このようなフィルタは、静電気破壊されやすいという問題がある。フィルタが静電気破壊された場合には、フィルタの周波数特性が劣化し、所望の信号を取り出すことができない。

そこで、本発明は、フィルタの周波数特性の劣化を抑制することができる方向性結合器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る方向性結合器は、主線路と、前記主線路と電磁気的に結合する副線路と、出力端子と、複数のフィルタと、前記複数のフィルタの各々を、前記副線路の一端と前記出力端子とに接続可能であるスイッチ回路と、前記複数のフィルタの各々の両端にそれぞれ直接接続され、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である複数のスイッチと、を備える。

また、本発明の別の一態様に係る方向性結合器は、主線路と、前記主線路と電磁気的に結合する副線路と、出力端子と、複数のフィルタと、前記複数のフィルタの各々を、前記副線路の一端と前記出力端子とに接続可能である第１スイッチ回路と、前記複数のフィルタの各々の両端にそれぞれ接続され、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である複数の第２スイッチ回路と、を備え、前記複数の第２スイッチ回路は、前記複数のフィルタの１つである対象フィルタを前記第１スイッチ回路が前記副線路の一端と前記出力端子とに接続する場合に、前記対象フィルタの一端と前記基準電位との接続を開放し、かつ、前記対象フィルタ以外のフィルタの一端と前記基準電位とを接続する。

本発明に係る方向性結合器によれば、フィルタの周波数特性の劣化を抑制することができる。

図１は、実施の形態１に係る方向性結合器の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る方向性結合器が備える可変終端回路の一例を示す回路図である。 図３は、実施の形態１に係る方向性結合器の別の動作状態を示す図である。 図４は、実施の形態２に係る方向性結合器の構成を示す図である。 図５は、実施の形態３に係る方向性結合器の構成を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る方向性結合器について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

また、本明細書において、一致及び等しいなどの要素間の関係性を示す用語、及び、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

また、本発明の回路構成の説明において、「直接接続される」とは、他の回路素子を介さずに接続端子及び／又は配線導体で直接接続されることを意味する。一方、「接続される」とは、接続端子及び／又は配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含む。また、「ＡとＢとの間に接続される」とは、ＡとＢとの間でＡ及びＢの両方に接続されることを意味する。

（実施の形態１）
［１−１．構成］
まず、実施の形態１に係る方向性結合器の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る方向性結合器１の構成を示す図である。

図１に示されるように、方向性結合器１は、主線路１０と、副線路２０と、複数のフィルタ３０及び３１と、結合出力端子４０と、複数のフィルタ切替回路５０及び５１と、バイパススイッチ５５と、複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂと、方向切替回路７０と、終端回路８０とを備える。主線路１０と副線路２０とは、互いに電磁気的に結合している。

本実施の形態では、方向性結合器１は、半導体ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、当該半導体ＩＣと接続された１以上の外部素子とを備える。主線路１０と、副線路２０と、複数のフィルタ切替回路５０及び５１と、複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂとは、半導体ＩＣに形成されている。複数のフィルタ３０及び３１は、１以上の外部素子により形成されている。つまり、複数のフィルタ３０及び３１は、半導体ＩＣの外部に設けられている。なお、半導体ＩＣには、さらに、結合出力端子４０、バイパススイッチ５５、方向切替回路７０及び終端回路８０が形成されていてもよい。複数のフィルタ３０及び３１以外の全ての素子は、半導体ＩＣに形成されていてもよい。例えば、半導体ＩＣと、複数のフィルタ３０及び３１を含む１以上のチップとがモジュール基板（図示せず）に設けられている。

主線路１０は、２つの入出力端子１１及び１２を有する。入出力端子１１は、送信用の高周波信号を生成する送信回路、及び、アンテナ（図示せず）で受信された高周波信号を処理する受信回路の少なくとも一方に接続される。入出力端子１２は、アンテナに接続される。なお、入出力端子１２がアンテナに接続され、入出力端子１１が送信回路又は受信回路に接続されてもよい。

副線路２０は、一端２１及び他端２２を有する。一端２１は、複数のフィルタ３０及び３１を介して結合出力端子４０に接続されている。具体的には、一端２１は、方向切替回路７０と複数のフィルタ切替回路５０及び５１のいずれかとを介して、複数のフィルタ３０及び３１の各々に接続されている。他端２２は、方向切替回路７０を介して終端回路８０に接続されている。一端２１及び他端２２は、方向切替回路７０を介して、結合出力端子４０及び終端回路８０のいずれかに選択的に接続される。

複数のフィルタ３０及び３１はそれぞれ、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０との間に接続されている。複数のフィルタ３０及び３１は、各々がノードＮ１とノードＮ２とに接続され、互いに並列に接続されている。

ノードＮ１及びＮ２はいずれも、複数のフィルタ３０及び３１のいずれかを通過する複数の経路への分岐点である。ノードＮ１は、複数のフィルタ３０及び３１に共通に接続された共通ノードであり、方向切替回路７０を介して副線路２０の一端２１に接続されている。ノードＮ２は、複数のフィルタ３０及び３１に共通に接続された共通ノードであり、結合出力端子４０に接続されている。

本実施の形態では、ノードＮ１とノードＮ２との間には、フィルタ数＋１個の経路が存在する。具体的には、ノードＮ１とノードＮ２との間には、フィルタ３０及び３１のいずれか１つを通る２つの経路、及び、バイパススイッチ５５を通るバイパス経路の３つの経路が存在する。なお、バイパススイッチ５５が設けられていない場合、ノードＮ１とノードＮ２との間には、フィルタ数と同数の経路が存在する。

複数のフィルタ３０及び３１は、互いに通過帯域が異なっている。複数のフィルタ３０及び３１はそれぞれ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びバンドエリミネイションフィルタのいずれかである。複数のフィルタ３０及び３１はそれぞれ、キャパシタ及びインダクタを含むＬＣフィルタである。あるいは、複数のフィルタ３０及び３１の少なくとも一方は、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ又はＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタなどの弾性波フィルタを含んでもよい。あるいは、複数のフィルタ３０及び３１の少なくとも１つは、集積型受動デバイス（ＩＰＤ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）に形成されたフィルタであってもよい。ＩＰＤに含まれるフィルタは、薄膜微細加工を用いて形成されるため、静電気破壊されやすい。なお、薄膜に限定されず、厚膜であっても微細加工された電極を有するフィルタも同様に、静電気破壊されやすい。

複数のフィルタ３０及び３１はそれぞれ、ノードＮ１から見たときのインピーダンスが正のリアクタンスを持っていてもよい。また、複数のフィルタ３０及び３１はそれぞれ、ノードＮ２から見たときのインピーダンスが正のリアクタンスを持っていてもよい。

結合出力端子４０は、複数のフィルタ３０及び３１に接続されている。結合出力端子４０は、主線路１０から副線路２０に電磁気的に結合された信号のうち、複数のフィルタ３０及び３１のいずれか、又は、バイパススイッチ５５を通過した信号を出力するための結合出力端子である。

複数のフィルタ切替回路５０及び５１は、複数のフィルタ３０及び３１の各々を、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続可能である第１スイッチ回路を構成している。複数のフィルタ切替回路５０及び５１は、複数のフィルタ３０及び３１に一対一で対応して設けられている。具体的には、フィルタ切替回路５０は、フィルタ３０に対応しており、ノードＮ１とノードＮ２との間においてフィルタ３０が配置された経路上に直列に配置されている。フィルタ切替回路５１は、フィルタ３１に対応しており、ノードＮ１とノードＮ２との間においてフィルタ３１が配置された経路上に直列に配置されている。

フィルタ切替回路５０は、スイッチ５０ａ及び５０ｂを含む。スイッチ５０ａは、ノードＮ１とフィルタ３０の一端とに接続されている。スイッチ５０ｂは、ノードＮ２とフィルタ３０の他端とに接続されている。スイッチ５０ａ及び５０ｂはそれぞれ、オン状態とオフ状態とを切替可能である。スイッチ５０ａ及び５０ｂは、互いのオンオフ状態が同じになるように制御される。なお、フィルタ切替回路５０は、スイッチ５０ａ及び５０ｂの一方のみを含んでもよい。

なお、オン状態は、スイッチの両端が導通している導通状態、又は、スイッチを通る経路が短絡している短絡状態である。オフ状態は、スイッチの両端が導通していない非導通状態、又は、スイッチを通る経路が開放されている開放状態と同義である。

フィルタ切替回路５１は、スイッチ５１ａ及び５１ｂを含む。スイッチ５１ａは、ノードＮ１とフィルタ３１の一端とに接続されている。スイッチ５１ｂは、ノードＮ２とフィルタ３１の他端とに接続されている。スイッチ５１ａ及び５１ｂはそれぞれ、オン状態とオフ状態とを切替可能である。スイッチ５１ａ及び５１ｂは、互いのオンオフ状態が同じになるように制御される。なお、フィルタ切替回路５１は、スイッチ５１ａ及び５１ｂの一方のみを含んでもよい。

バイパススイッチ５５は、ノードＮ１とノードＮ２との間のバイパス経路の接続及び開放を切り替える。バイパス経路は、ノードＮ１とノードＮ２とを結ぶ複数の経路のうち、複数のフィルタ３０及び３１のいずれも配置されていない経路である。バイパススイッチ５５がオン状態であることで、結合信号は、バイパス経路を通って結合出力端子４０から出力される。バイパススイッチ５５は、複数のフィルタ３０及び３１のいずれかが対象フィルタである場合には、オフ状態になる。

複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂはそれぞれ、第２スイッチ回路の一例であり、複数のフィルタ３０及び３１の各々の一端と基準電位とに接続されている。複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂはそれぞれ、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である。基準電位は、例えば０Ｖ（グランド）であるが、これに限らない。基準電位は、正又は負の一定の電位であってもよい。値の異なる複数の基準電位が設けられていてもよい。

フィルタ保護スイッチ６０ａは、フィルタ３０のノードＮ１側の端部とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護スイッチ６０ａは、フィルタ３０のノードＮ１側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

フィルタ保護スイッチ６０ｂは、フィルタ３０のノードＮ２側の端部とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護スイッチ６０ｂは、フィルタ３０のノードＮ２側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

フィルタ保護スイッチ６１ａは、フィルタ３１のノードＮ１側の端部とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護スイッチ６１ａは、フィルタ３１のノードＮ１側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

フィルタ保護スイッチ６１ｂは、フィルタ３１のノードＮ２側の端部とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護スイッチ６１ｂは、フィルタ３１のノードＮ２側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

スイッチ５０ａ、５０ｂ、５１ａ及び５１ｂ、バイパススイッチ５５、並びに、フィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂはいずれも、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子である。ＭＯＳＦＥＴの代わりに、バイポーラトランジスタが用いられてもよい。なお、後述する他のスイッチも同様に、ＭＯＳＦＥＴ又はバイポーラトランジスタなどのスイッチング素子である。

方向切替回路７０は、副線路２０と複数のフィルタ３０及び３１との間に接続されている。方向切替回路７０は、副線路２０と終端回路８０との間にも接続されている。

具体的には、方向切替回路７０は、４つの端子７１〜７４を有する。端子７１は、副線路２０の一端２１に接続されている。端子７２は、副線路２０の他端２２に接続されている。端子７３は、ノードＮ１に接続されている。端子７４は、終端回路８０に接続されている。

方向切替回路７０は、副線路２０の一端２１をノードＮ１に接続し、かつ、副線路２０の他端２２を終端回路８０に接続する第１接続状態と、副線路２０の一端２１を終端回路８０に接続し、かつ、副線路２０の他端２２をノードＮ１に接続する第２接続状態と、を切り替える。第１接続状態は、図１の実線で示されるように、端子７１と端子７３とを接続（導通）させ、かつ、端子７２と端子７４とを接続（導通）させる状態である。第２接続状態は、図１の破線で示されるように、端子７１と端子７４とを接続（導通）させ、かつ、端子７２と端子７３とを接続（導通）させる状態である。方向切替回路７０の端子間の導通及び非導通は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて切り替えられる。

方向切替回路７０が接続状態を切り替えることにより、結合出力端子４０に接続される副線路２０の端部を一端２１と他端２２とで切り替えることができる。これにより、双方向検波が可能になる。例えば、主線路１０を伝送される進行波の信号だけでなく、反射波の信号も検出することができる。

終端回路８０は、副線路２０の他端２２に接続されている。終端回路８０は、インピーダンスが変更可能な終端回路である。

図２は、本実施の形態に係る方向性結合器１が備える終端回路８０の一例を示す回路図である。図２に示されるように、終端回路８０は、３つの抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、３つのキャパシタＣ１〜Ｃ３と、６つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６と、端子８１とを含む。

端子８１は、副線路２０の他端２２に接続される。本実施の形態では、端子８１は、副線路２０の他端２２に方向切替回路７０を介して接続されている。

抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びキャパシタＣ１〜Ｃ３はそれぞれ、６つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６の１つと直列に接続されている。抵抗とスイッチとの直列回路、及び、キャパシタとスイッチとの直列回路が、端子８１とグランドとの間に並列に接続されている。

抵抗Ｒ１〜Ｒ３の各々の抵抗値は、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。キャパシタＣ１〜Ｃ３の各々の容量値は、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。また、３つの抵抗Ｒ１〜Ｒ３の１つにはスイッチが接続されていなくてもよい。３つのキャパシタＣ１〜Ｃ３の１つにはスイッチが接続されていなくてもよい。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子である。スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、オンオフ（導通／非導通）が切替可能である。これにより、終端回路８０のインピーダンスを変更することができる。例えば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、主線路１０を伝送される高周波信号の基本周波数に基づいて調整される。具体的には、終端回路８０のインピーダンスが、基本周波数の信号を終端回路８０によって十分に吸収消費できるような値になるように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオンオフが制御される。

なお、終端回路８０は、１つ以上のインダクタを含んでもよい。また、終端回路８０の回路構成は特に限定されない。終端回路８０は、抵抗又はキャパシタを含んでいなくてもよい。

以上のように構成された方向性結合器１は、主線路１０を伝送される高周波信号の検波に利用される。高周波信号は、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）又は５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）などの通信規格に準拠した信号である。方向性結合器１は、例えば、マルチモード／マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される。

主線路１０を伝送される高周波信号の一部は、副線路２０と、複数のフィルタ３０及び３１のいずれか又はバイパススイッチ５５とを介して、結合出力端子４０から出力される。結合出力端子４０には、例えば、検波器（図示せず）が接続される。例えば、検波器は、入力される信号の信号電力などを検出し、検出結果を出力する。

検出結果は、例えば、送信回路若しくは受信回路又はこれらの回路の制御回路に出力される。これにより、例えば、送信回路又は受信回路が備える増幅器の増幅率を検波結果に基づいて適切な値に変更するなどのように、送信又は受信に関わる処理を適切に制御することができる。検波精度を高めることで、各種制御の精度及び信頼性を高めることができる。

なお、方向性結合器１は、方向切替回路７０及びバイパススイッチ５５の少なくとも一方を備えていなくてもよい。また、終端回路８０は、可変終端回路でなくてもよく、インピーダンスが固定の終端回路であってもよい。

また、ノードＮ１とノードＮ２との間に設けられるフィルタの個数は、３つ以上であってもよい。フィルタの個数に応じて、フィルタ切替回路及びフィルタ保護スイッチが設けられていればよい。

［１−２．動作（各スイッチのオンオフ状態）］
次に、本実施の形態に係る方向性結合器１の動作について説明する。以下では、主に各スイッチのオンオフ状態について説明する。各スイッチのオンオフ状態の切り替えは、図示されない制御回路によって制御される。

方向性結合器１では、主線路１０を伝送される高周波信号の一部が、主線路１０と副線路２０との電磁気的な結合によって、結合信号として副線路２０に流れる。結合信号は、副線路２０の一端２１又は他端２２から方向切替回路７０を介して、ノードＮ１まで流れる。ノードＮ１に到達した結合信号は、複数のフィルタ３０及び３１から選択された１つのフィルタ又はバイパススイッチ５５とノードＮ２とを通過し、結合出力端子４０から出力される。

このように、結合信号をノードＮ１からノードＮ２に流すために、フィルタ切替回路５０及び５１並びにバイパススイッチ５５は、ノードＮ１とノードＮ２とを結ぶ経路が１つ以下になるように制御される。つまり、フィルタ切替回路５０及び５１並びにバイパススイッチ５５は、ノードＮ１とノードＮ２との間に設けられた複数のフィルタ３０及び３１のうちの１つのみが選択されるように、又は、いずれも選択されないように制御される。

以下では、フィルタ切替回路５０及び５１によってノードＮ１とノードＮ２とに接続されたフィルタを「対象フィルタ」と記載する。対象フィルタ以外のフィルタを「非対象フィルタ」と記載する。対象フィルタは、結合信号が流れるフィルタである。

例えば、図１に示される例では、フィルタ切替回路５０がオン状態であり、フィルタ３０が対象フィルタになる。フィルタ３１が非対象フィルタになるので、フィルタ切替回路５１及びバイパススイッチ５５はいずれもオフ状態である。

なお、バイパススイッチ５５がオン状態である場合には、フィルタ切替回路５０及び５１はいずれもオフ状態になる。この場合、フィルタ３０及び３１のいずれも、非対象フィルタになる。なお、フィルタ切替回路５０及び５１並びにバイパススイッチ５５の全てがオフ状態になってもよい。

本実施の形態では、フィルタ切替回路５０及び５１のオンオフ状態と連動するように、複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂが制御される。具体的には、複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂは、対象フィルタの一端と基準電位との接続を開放し、かつ、非対象フィルタの一端と基準電位とを接続する。

図１に示される例では、対象フィルタであるフィルタ３０の両端にそれぞれ接続されたフィルタ保護スイッチ６０ａ及び６０ｂは、オフ状態である。つまり、フィルタ保護スイッチ６０ａ及び６０ｂは、フィルタ３０の両端とグランドとの接続を開放している。これにより、主線路１０から副線路２０に電磁気的に結合された結合信号を、ノードＮ１からフィルタ３０を介してノードＮ２に通過させることができる。

一方で、非対象フィルタであるフィルタ３１の両端にそれぞれ接続されたフィルタ保護スイッチ６１ａ及び６１ｂは、オン状態である。つまり、フィルタ保護スイッチ６１ａ及び６１ｂは、フィルタ３１の両端とグランドとを接続している。

このように、結合信号を流さない非対象フィルタであるフィルタ３１の両端の電位を固定することで、フィルタ３１の両端に大きな電位差が生じるのを抑制することができる。これにより、フィルタ３１の静電気破壊を抑制することができる。

なお、非対象フィルタの一端の電位のみを固定してもよい。例えば、フィルタ保護スイッチ６１ａのみがオン状態になり、フィルタ３１のノードＮ１側の端部がグランドに接続されてもよい。あるいは、フィルタ保護スイッチ６１ｂのみがオン状態になり、フィルタ３１のノードＮ２側の端部がグランドに接続されてもよい。フィルタ３１の両端の電位が不安定な場合に比べて、静電気破壊される可能性を低くすることができる。

このように、非対象フィルタの一端の電位のみを固定する場合には、フィルタの一端のみにフィルタ保護スイッチが設けられていればよい。したがって、フィルタ保護スイッチ６０ａ及び６０ｂの一方、並びに、フィルタ保護スイッチ６１ａ及び６１ｂの一方は設けられていなくてもよい。

［１−３．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る方向性結合器１は、主線路１０と、主線路１０と電磁気的に結合する副線路２０と、結合出力端子４０と、複数のフィルタ３０及び３１と、複数のフィルタ３０及び３１の各々を、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続可能であるフィルタ切替回路５０及び５１と、複数のフィルタ３０及び３１の各々の一端に直接接続され、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂと、を備える。

例えば、複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂは、複数のフィルタ３０及び３１の１つである対象フィルタをフィルタ切替回路５０及び５１が副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続する場合に、対象フィルタの一端と基準電位との接続を開放し、かつ、対象フィルタ以外のフィルタの一端と基準電位とを接続する。

これにより、非対象フィルタの一端の電位を基準電位に固定することができる。非対象フィルタの一端の電位が固定されることで、非対象フィルタが静電気破壊されるのを抑制することができ、フィルタの周波数特性の劣化を抑制することができる。

また、非対象フィルタの一端の電位が固定されるので、非対象フィルタが対象フィルタの通過特性に望ましくない影響を与える度合いを低減することができる。このため、結合出力端子４０から取り出される信号の精度を高めることができる。

また、例えば、複数のフィルタ３０の両端にそれぞれ、フィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂが接続されている。

これにより、非対象フィルタの両端の電位が固定されるので、非対象フィルタの保護性能を高めることができる。つまり、非対象フィルタが静電気破壊される可能性を十分に低くすることができるので、フィルタの周波数特性の劣化を更に抑制することができる。

また、非対象フィルタが対象フィルタの通過特性に望ましくない影響を与える度合いを更に低減することができる。このため、結合出力端子４０から取り出される信号の精度を更に高めることができる。

また、例えば、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とを結ぶ経路には、複数のフィルタ３０及び３１のいずれかを通過する複数の経路と、当該複数の経路への分岐点とが含まれる。複数のフィルタ３０及び３１の各々は、分岐点から見たときのインピーダンスが正のリアクタンスを持つ。

これにより、開放されたフィルタ保護スイッチが持つオフ容量の負のリアクタンス成分を補償することができるので、フィルタの周波数特性が不要の劣化を起こすことを抑制することができる。この際、開放されたフィルタ保護スイッチのオフ容量が一定の損失分を持つが、当該損失分は、方向性結合器１の結合比に算入されるので問題にはならない。

また、例えば、本実施の形態に係る方向性結合器１は、さらに、副線路２０の他端２２に接続された終端回路８０を備える。終端回路８０は、可変終端回路である。

これにより、副線路２０の他端２２側で高周波信号を適切に終端回路８０によって吸収消費することができる。例えば、進行波を結合出力端子４０から取り出したい場合に、反射波を終端回路８０によって吸収消費することができるので、取り出される信号の精度を高めることができる。

［１−４．変形例］
ここで、実施の形態１の変形例について、図３を用いて説明する。

図３は、本変形例に係る方向性結合器１の別の動作状態を示す図である。なお、本変形例に係る方向性結合器の構成は実施の形態１と同じであるので、実施の形態１に係る方向性結合器１の構成を用いて本変形例の動作について説明する。

上記実施の形態１では、非対象フィルタに接続されたフィルタ保護スイッチをオン状態にすることにより、非対象フィルタの一端又は両端を基準電位に接続する例を示した。これに対して、本変形例では、図３に示されるように、非対象フィルタであるフィルタ３１に接続されたフィルタ保護スイッチ６１ａ及び６１ｂは、オフ状態である。つまり、非対象フィルタであるフィルタ３１の一端又は両端は、基準電位に固定されない。

本変形例では、フィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂは、フィルタ切替回路５０のオンオフ状態によらずに、常にオフ状態で維持される。具体的には、フィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂはそれぞれ、ツェナーダイオードとして機能させる。例えば、フィルタ保護スイッチ６１ａに大きな電圧がかかった場合には、フィルタ保護スイッチ６１ａがオン状態（ブレークダウン）になり、フィルタ保護スイッチ６１ａの両端間の電圧を一定に保つ。これにより、フィルタ保護スイッチ６１ａに接続されたフィルタ３１の一端の電位を一定に保つことができる。フィルタ保護スイッチ６１ａが保持する電圧より大きい電圧がフィルタ３１にかかることを抑制することができるので、フィルタ３１を保護することができる。

このように、本変形例に係る方向性結合器１では、複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂは、複数のフィルタ３０及び３１の各々の一端と基準電位との接続を開放する。

これにより、実施の形態１の場合と同様に、フィルタの周波数特性の劣化を抑制することができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。

実施の形態２に係る方向性結合器では、フィルタ切替回路とフィルタ保護スイッチとの構成が実施の形態１とは主として異なる。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略又は簡略化する。

［２−１．構成］
まず、実施の形態２に係る方向性結合器の構成について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る方向性結合器１０１の構成を示す図である。

図４に示されるように、方向性結合器１０１では、実施の形態１に係る方向性結合器１と比較して、フィルタ３０及び３１の各々とノードＮ１及びＮ２の各々との間に設けられたスイッチが、２つのシリーズスイッチと１つのシャントスイッチとを含むＴ型のスイッチ回路に置き換えられた点が異なっている。具体的には、方向性結合器１０１は、複数のフィルタ切替回路５０及び５１、複数のフィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂ並びにバイパススイッチ５５の代わりに、複数のフィルタ切替回路１５０及び１５１、複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂ並びにバイパススイッチ回路１５５を備える。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、例えば、複数のフィルタ３０及び３１以外の各素子は、方向性結合器１０１が備える半導体ＩＣに形成されている。具体的には、複数のフィルタ切替回路１５０及び１５１、複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂ並びにバイパススイッチ回路１５５は、半導体ＩＣに形成されている。

複数のフィルタ切替回路１５０及び１５１は、複数のフィルタ３０及び３１の各々を、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続可能である第１スイッチ回路を構成している。フィルタ切替回路１５０は、フィルタ３０に対応しており、フィルタ３０とノードＮ１及びＮ２との接続及び開放を切り替える。フィルタ切替回路１５１は、フィルタ３１に対応しており、フィルタ３１とノードＮ１及びＮ２との接続及び開放を切り替える。

フィルタ切替回路１５０は、スイッチ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ及び１５０Ｄを含む。なお、フィルタ切替回路１５０は、スイッチ１５０Ａ及び１５０Ｃのみを含んでもよく、スイッチ１５０Ｂ及び１５０Ｄのみを含んでもよい。

スイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂはそれぞれ、フィルタ３０の一端に接続された第１スイッチの一例である。スイッチ１５０Ａは、フィルタ３０のノードＮ１側の端部に直接接続されている。スイッチ１５０Ｂは、フィルタ３０のノードＮ２側の端部に直接接続されている。スイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂは、互いのオンオフ状態が同じになるように制御される。

スイッチ１５０Ｃ及び１５０Ｄはそれぞれ、第１スイッチと副線路２０の一端２１又は結合出力端子４０との間に直列に接続された第２スイッチの一例である。スイッチ１５０Ｃは、スイッチ１５０ＡとノードＮ１との間に接続されている。スイッチ１５０Ｄは、スイッチ１５０ＢとノードＮ２との間に接続されている。スイッチ１５０Ｃ及び１５０Ｄは、互いのオンオフ状態が同じになるように制御される。

フィルタ切替回路１５１は、スイッチ１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ及び１５１Ｄを含む。なお、フィルタ切替回路１５１は、スイッチ１５１Ａ及び１５１Ｃのみを含んでもよく、スイッチ１５１Ｂ及び１５１Ｄのみを含んでもよい。

スイッチ１５１Ａ及び１５１Ｂはそれぞれ、フィルタ３１の一端に接続された第１スイッチの一例である。スイッチ１５１Ａは、フィルタ３１のノードＮ１側の端部に直接接続されている。スイッチ１５１Ｂは、フィルタ３１のノードＮ２側の端部に直接接続されている。スイッチ１５１Ａ及び１５１Ｂは、互いのオンオフ状態が同じになるように制御される。

スイッチ１５１Ｃ及び１５１Ｄはそれぞれ、第１スイッチと副線路２０の一端２１又は結合出力端子４０との間に直列に接続された第２スイッチの一例である。スイッチ１５１Ｃは、スイッチ１５１ＡとノードＮ１との間に接続されている。スイッチ１５１Ｄは、スイッチ１５１ＢとノードＮ２との間に接続されている。スイッチ１５１Ｃ及び１５１Ｄは、互いのオンオフ状態が同じになるように制御される。

複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂはそれぞれ、第２スイッチ回路の一例であり、複数のフィルタ３０及び３１の各々の一端と基準電位とに接続されている。複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂはそれぞれ、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である。

フィルタ保護回路１６０ａは、スイッチ１５０Ａ及び１６０Ａを含む。スイッチ１５０Ａは、フィルタ保護回路１６０ａとフィルタ切替回路１５０とで共用されている。スイッチ１６０Ａは、スイッチ１５０Ａ及び１５０Ｃの接続部分と基準電位との接続及び開放を切替可能な第３スイッチの一例である。具体的には、スイッチ１６０Ａは、スイッチ１５０Ａ及び１５０Ｃの接続部分とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護回路１６０ａは、フィルタ３０のノードＮ１側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

フィルタ保護回路１６０ｂは、スイッチ１５０Ｂ及び１６０Ｂを含む。スイッチ１５０Ｂは、フィルタ保護回路１６０ｂとフィルタ切替回路１５０とで共用されている。スイッチ１６０Ｂは、スイッチ１５０Ｂ及び１５０Ｄの接続部分と基準電位との接続及び開放を切替可能な第３スイッチの一例である。具体的には、スイッチ１６０Ｂは、スイッチ１５０Ｂ及び１５０Ｄの接続部分とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護回路１６０ｂは、フィルタ３０のノードＮ２側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

フィルタ保護回路１６１ａは、スイッチ１５１Ａ及び１６１Ａを含む。スイッチ１５１Ａは、フィルタ保護回路１６１ａとフィルタ切替回路１５１とで共用されている。スイッチ１６１Ａは、スイッチ１５１Ａ及び１５１Ｃの接続部分と基準電位との接続及び開放を切替可能な第３スイッチの一例である。具体的には、スイッチ１６１Ａは、スイッチ１５１Ａ及び１５１Ｃの接続部分とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護回路１６１ａは、フィルタ３１のノードＮ１側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

フィルタ保護回路１６１ｂは、スイッチ１５１Ｂ及び１６１Ｂを含む。スイッチ１５１Ｂは、フィルタ保護回路１６１ｂとフィルタ切替回路１５１とで共用されている。スイッチ１６１Ｂは、スイッチ１５１Ｂ及び１５１Ｄの接続部分と基準電位との接続及び開放を切替可能な第３スイッチの一例である。具体的には、スイッチ１６１Ｂは、スイッチ１５１Ｂ及び１５１Ｄの接続部分とグランドとの各々に直接接続されている。フィルタ保護回路１６１ｂは、フィルタ３１のノードＮ２側の端部とグランドとの接続及び開放を切り替える。

バイパススイッチ回路１５５は、ノードＮ１とノードＮ２との間のバイパス経路の接続及び開放を切り替える。バイパススイッチ回路１５５は、スイッチ１５５ａ、１５５ｂ及び１５５ｃを含む。スイッチ１５５ａ及び１５５ｂは、ノードＮ１とノードＮ２との間に互いに直列に接続されている。スイッチ１５５ｃは、スイッチ１５５ａとスイッチ１５５ｂとの接続部分とグランドとの各々に直接接続されている。つまり、バイパススイッチ回路１５５は、Ｔ型のスイッチ回路である。

［２−２．動作（各スイッチのオンオフ状態）］
次に、本実施の形態に係る方向性結合器１０１の動作について説明する。以下では、主に各スイッチのオンオフ状態について説明する。各スイッチのオンオフ状態の切替は、図示されない制御回路によって制御される。

方向性結合器１０１では、実施の形態１と同様に、結合信号をノードＮ１からノードＮ２に流すために、フィルタ切替回路１５０及び１５１並びにバイパススイッチ回路１５５は、ノードＮ１とノードＮ２とを結ぶ経路が１つ以下になるように制御される。図４では、フィルタ３０がノードＮ１とノードＮ２とに接続された対象フィルタであり、フィルタ３１が非対象フィルタである場合を説明する。

図４に示されるように、フィルタ３０をノードＮ１とノードＮ２とに接続するため、フィルタ切替回路１５０がオン状態になる。具体的には、スイッチ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ及び１５０Ｄの全てがオン状態になる。非対象フィルタであるフィルタ３１に接続されたフィルタ切替回路１５１と、バイパススイッチ回路１５５とはいずれもオフ状態である。

本実施の形態では、フィルタ切替回路１５０及び１５１のオンオフ状態と連動するように、複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂが制御される。具体的には、複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂは、対象フィルタの一端と基準電位との接続を開放し、かつ、非対象フィルタの一端と基準電位とを接続する。

図４に示されるように、対象フィルタであるフィルタ３０の両端にそれぞれ接続されたフィルタ保護回路１６０ａ及び１６０ｂは、オフ状態である。具体的には、Ｔ型のスイッチ回路のシャントスイッチに相当するスイッチ１６０Ａ及び１６０Ｂのみが、オフ状態である。フィルタ保護回路１６０ａ及び１６０ｂのうち、フィルタ切替回路１５０と共用されるスイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂは、オン状態である。これにより、フィルタ保護回路１６０ａ及び１６０ｂは、フィルタ３０の両端とグランドとの接続を開放している。したがって、主線路１０から副線路２０に電磁気的に結合された結合信号を、ノードＮ１からフィルタ３０を介してノードＮ２に通過させることができる。

一方で、非対象フィルタであるフィルタ３１の両端にそれぞれ接続されたフィルタ保護回路１６１ａ及び１６１ｂは、オン状態である。具体的には、スイッチ１５１Ａ、１６１Ａ、１５１Ｂ及び１６１Ｂのいずれもが、オン状態である。これにより、フィルタ保護回路１６１ａ及び１６１ｂは、フィルタ３１の両端とグランドとを接続している。

なお、フィルタ３１をノードＮ１及びＮ２から切り離すため、フィルタ切替回路１５１に含まれるスイッチ１５１Ｃ及び１５１Ｄをオフ状態にする。これにより、フィルタ保護回路１６０ａ及び１６０ｂに含まれるスイッチ１５１Ａ及び１５１Ｂがオン状態であっても、フィルタ３１とノードＮ１及びＮ２の各々とを開放することができる。本実施の形態では、スイッチ１５０Ａ、１５０Ｂ、１５１Ａ及び１５１Ｂは、接続されたフィルタが対象フィルタか非対象フィルタかによらずに、常にオン状態で維持される。

このように、結合信号を流さない非対象フィルタであるフィルタ３１の両端の電位を固定することで、フィルタ３１の両端に大きな電位差が生じるのを抑制することができる。これにより、フィルタ３１の静電気破壊を抑制することができる。

なお、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、非対象フィルタの一端の電位のみを固定してもよい。この場合、フィルタ保護回路１６０ａ及び１６０ｂの一方、並びに、フィルタ保護回路１６１ａ及び１６１ｂの一方は設けられていなくてもよい。

［２−３．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る方向性結合器１０１は、主線路１０と、主線路１０と電磁気的に結合する副線路２０と、結合出力端子４０と、複数のフィルタ３０及び３１と、複数のフィルタ３０及び３１の各々を、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続可能であるフィルタ切替回路１５０及び１５１と、複数のフィルタ３０及び３１の各々の一端に接続され、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂと、を備える。複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂは、複数のフィルタ３０及び３１の１つである対象フィルタをフィルタ切替回路１５０及び１５１が副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続する場合に、対象フィルタの一端と基準電位との接続を開放し、かつ、対象フィルタ以外のフィルタの一端と基準電位とを接続する。

これにより、実施の形態１の場合と同様に、非対象フィルタの一端の電位が固定されることで、非対象フィルタが静電気破壊されるのを抑制することができ、フィルタの周波数特性の劣化を抑制することができる。また、非対象フィルタが対象フィルタの通過特性に望ましくない影響を与える度合いを低減することができるので、結合出力端子４０から取り出される信号の精度を高めることができる。

また、例えば、フィルタ切替回路１５０及び１５１は、複数のフィルタ３０及び３１の各々の一端に接続された第１スイッチと、第１スイッチと副線路２０の一端２１又は結合出力端子４０との間に直列に接続された第２スイッチと、を含む。複数のフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂはそれぞれ、第１スイッチと、第１スイッチ及び第２スイッチの接続部分と基準電位との接続及び開放を切替可能な第３スイッチと、を含む。対象フィルタをフィルタ切替回路１５０及び１５１が副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続する場合に、対象フィルタ以外のフィルタの一端に接続されたフィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ又は１６１ｂの第１スイッチ及び第３スイッチは、対象フィルタ以外のフィルタの一端と基準電位とを接続する。

これにより、フィルタの切替と非対象フィルタの保護とを両立させることができる。

また、例えば、複数のフィルタ３０及び３１の両端にそれぞれ、フィルタ保護回路１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ及び１６１ｂが接続されている。

これにより、非対象フィルタが静電気破壊される可能性を十分に低くすることができるので、フィルタの周波数特性の劣化を更に抑制することができる。また、非対象フィルタが対象フィルタの通過特性に望ましくない影響を与える度合いを更に低減することができるので、結合出力端子４０から取り出される信号の精度を更に高めることができる。

（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。

実施の形態３では、主線路及び副線路がそれぞれ複数である点が実施の形態１及び２と主として異なる。以下では、実施の形態１及び２との相違点を中心に説明を行い、共通点の説明を省略又は簡略化する。

［３−１．構成］
まず、実施の形態３に係る方向性結合器２０１の構成について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る方向性結合器２０１の構成を示す図である。

図５に示されるように、方向性結合器２０１は、２つの主線路１０及び２１０と、３つの副線路２０、２０Ａ及び２２０と、２つのフィルタ３０及び３１と、結合出力端子４０とを備える。さらに、方向性結合器２０１は、複数のスイッチ５０ａ〜５０ｄ、５１ａ〜５１ｅ、２５０ｃ、２５１ｃ及び２５１ｅと、フィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂと、バイパススイッチ５５及び２５５と、方向切替回路７０、７０Ａ及び２７０と、終端回路８０及び２８０とを備える。さらに、方向性結合器２０１は、可変アッテネータ２９０と、端子保護スイッチ２９５とを備える。

本実施の形態では、主線路１０は、２つの副線路２０及び２０Ａと電磁気的に結合している。このため、主線路１０を伝送される高周波信号の一部は、副線路２０及び２０Ａの各々に、結合信号として流れる。

副線路２０Ａは、一端２１Ａ及び他端２２Ａを有する。一端２１Ａ及び他端２２Ａは、方向切替回路７０Ａを介して、結合出力端子４０及び終端回路８０のいずれかに選択的に接続される。副線路２０Ａは、例えば、線路の長さが副線路２０とは異なっている。

主線路２１０は、２つの入出力端子２１１及び２１２を有する。入出力端子２１１は、送信回路及び受信回路の少なくとも一方に接続される。入出力端子２１２は、アンテナに接続される。なお、入出力端子２１２がアンテナに接続され、入出力端子２１１が送信回路又は受信回路に接続されてもよい。

主線路１０が接続される送信回路又は受信回路と、主線路２１０が接続される送信回路又は受信回路は同じであってもよく、異なっていてもよい。同様に、主線路１０が接続されるアンテナと主線路２１０が接続されるアンテナとは同じであってもよく、異なっていてもよい。

主線路２１０は、副線路２２０と電磁気的に結合している。主線路２１０を伝送される高周波信号の一部は、副線路２２０に結合信号として流れる。

副線路２２０は、一端２２１及び他端２２２を有する。一端２２１及び他端２２２は、方向切替回路２７０を介して、結合出力端子４０及び終端回路２８０のいずれかに選択的に接続される。

方向切替回路７０Ａ及び２７０は、実施の形態１に係る方向切替回路７０と同じ構成を有する。方向切替回路７０、７０Ａ及び２７０は、３つの副線路２０、２０Ａ及び２２０のうちの１つの副線路の一端を結合出力端子４０に接続し、かつ、他端を終端回路８０又は２８０に接続するように構成されている。例えば、図５に示される例では、方向切替回路７０によって、副線路２０の一端２１が結合出力端子４０に接続され、他端２２が終端回路８０に接続されている。このとき、方向切替回路７０Ａ及び２７０はそれぞれ、副線路２０Ａ及び２２０の各々の両端を開放している。これにより、副線路２０Ａ又は２２０を流れる結合信号が結合出力端子４０に混入するのを抑制することができる。なお、方向切替回路７０、７０Ａ及び２７０の少なくとも１つは設けられていなくてもよい。３つの副線路２０、２０Ａ及び２２０から１つの副線路を選択し、選択した副線路の一端を結合出力端子４０に接続するスイッチが設けられていてもよい。

複数のスイッチ５０ａ〜５０ｄ、５１ａ〜５１ｅ、２５０ｃ、２５１ｃ及び２５１ｅと、バイパススイッチ５５及び２５５とは、ノードＮ１とノードＮ２との間の複数の経路、及び、ノードＮ３とノードＮ２との間の複数の経路のうちの１つの経路を選択して接続するように構成されている。なお、ノードＮ１は、主線路１０に対応しており、副線路２０の一端２１及び他端２２、並びに、副線路２０Ａの一端２１Ａ及び他端２２Ａのうちの１つが方向切替回路７０又は７０Ａによって接続される。ノードＮ３は、主線路２１０に対応しており、副線路２２０の一端２２１及び他端２２２の一方が方向切替回路２７０によって接続される。

スイッチ５０ｃは、ノードＮ１とスイッチ５０ａとに接続されている。スイッチ５０ｄは、スイッチ５０ｂとノードＮ２とに接続されている。

スイッチ５０ｃとスイッチ５０ｄとの間には、バイパススイッチ５５が接続されている。バイパススイッチ５５の両端に、スイッチ５０ａ、フィルタ３０及びスイッチ５０ｂの直列回路が接続されている。つまり、バイパススイッチ５５は、フィルタ３０を通過しない経路の接続及び開放を切替可能なスイッチである。

スイッチ５１ｃは、ノードＮ１とスイッチ５１ａとの間にスイッチ５１ｅを介して接続されている。スイッチ５１ｄは、スイッチ５１ｂとノードＮ２とに接続されている。スイッチ５１ｅは、スイッチ５１ｃとスイッチ５１ａとに接続されている。

スイッチ５１ｅとスイッチ５１ｄとの間には、バイパススイッチ２５５が接続されている。バイパススイッチ２５５の両端に、スイッチ５１ａ、フィルタ３１及びスイッチ５１ｂの直列回路が接続されている。つまり、バイパススイッチ２５５は、フィルタ３１を通過しない経路の接続及び開放を切替可能なスイッチである。なお、バイパススイッチ５５及び２５５の少なくとも一方は、設けられていなくてもよい。

スイッチ２５０ｃは、ノードＮ３とスイッチ５０ａとに接続されている。スイッチ２５１ｃは、ノードＮ３とスイッチ５１ａとの間にスイッチ２５１ｅを介して接続されている。スイッチ２５１ｅは、スイッチ２５１ｃとスイッチ５１ａとに接続されている。

可変アッテネータ２９０は、結合出力端子４０と副線路２０、２０Ａ又は２２０の一端とを結ぶ経路上に配置されている。具体的には、可変アッテネータ２９０は、ノードＮ２と結合出力端子４０とに接続されている。

可変アッテネータ２９０は、結合出力端子４０から出力される信号の出力を変更する回路である。図５に示される例では、可変アッテネータ２９０は、６つの抵抗と６つのスイッチとを含んでいるが、回路構成例は特に限定されない。例えば、スイッチ５１ｅ及び２５１ｅなどは設けられていなくてもよい。

端子保護スイッチ２９５は、結合出力端子４０と基準電位との接続及び開放を切替可能なスイッチである。具体的には、端子保護スイッチ２９５は、結合出力端子４０とグランドとに直接接続されている。

端子保護スイッチ２９５は、常にオフ状態で維持される。つまり、端子保護スイッチ２９５は、結合出力端子４０とグランドとの間を開放している。具体的には、端子保護スイッチ２９５は、ツェナーダイオードとして機能させる。例えば、結合出力端子４０に大きな電圧がかかった場合には、端子保護スイッチ２９５がオン状態になり、端子保護スイッチ２９５の両端間の電圧を一定に保つ。これにより、端子保護スイッチ２９５に接続された結合出力端子４０の電位を一定に保つことができる。端子保護スイッチ２９５が保持する電圧より大きい電圧が結合出力端子４０にかかることを抑制することができるので、結合出力端子４０を保護することができる。

図５に示される各スイッチの個数、配置及び接続関係は、一例に過ぎない。複数の副線路と複数のフィルタとの接続の組み合わせを変更可能に構成されていれば、スイッチの個数、配置及び接続関係は適宜変更可能である。

また、ノードＮ１又はＮ３と結合出力端子４０との間には、整合回路が設けられていてもよい。整合回路は、１つ以上のキャパシタ及び１つ以上のインダクタを含む。

また、方向性結合器２０１は、３つ以上の主線路を備えてもよい。また、１つの主線路に３つ以上の副線路が電磁気的に結合されてもよい。

［３−２．動作（各スイッチのオンオフ状態）］
次に、本実施の形態に係る方向性結合器２０１の動作について説明する。以下では、主に各スイッチのオンオフ状態について説明する。各スイッチのオンオフ状態の切り替えは、図示されない制御回路によって制御される。

方向性結合器２０１では、主線路１０を伝送される高周波信号の一部が、主線路１０と副線路２０又は２０Ａとの電磁気的な結合によって、結合信号として副線路２０又は２０Ａに流れる。結合信号は、副線路２０又は２０Ａの端部から方向切替回路７０又は７０Ａを介して、ノードＮ１まで流れる。ノードＮ１に到達した結合信号は、複数のフィルタ３０及び３１から選択された１つのフィルタ又はバイパススイッチ５５若しくは２５５とノードＮ２とを通過し、結合出力端子４０から出力される。

また、主線路２１０を伝送される高周波信号の一部が、主線路２１０と副線路２２０との電磁気的な結合によって、結合信号として副線路２２０に流れる。結合信号は、副線路２２０の端部から方向切替回路２７０を介して、ノードＮ３まで流れる。ノードＮ３に到達した結合信号は、複数のフィルタ３０及び３１から選択された１つのフィルタ又はバイパススイッチ５５若しくは２５５とノードＮ２とを通過し、結合出力端子４０から出力される。

本実施の形態では、スイッチ５０ｃ、５１ｃ及び５１ｅ、並びに、スイッチ２５０ｃ、２５１ｃ及び２５１ｅは、主線路の選択に利用される。具体的には、主線路１０を選択する場合、すなわち、主線路１０から副線路２０又は２０Ａに結合された結合信号を結合出力端子４０から取り出す場合には、スイッチ５０ｃと、スイッチ５１ｃ及び５１ｅの双方とのいずれかがオン状態になる。これにより、主線路１０に基づく結合信号は、ノードＮ１から、フィルタ３０及び３１並びにバイパススイッチ５５及び２５５のいずれかを通ってノードＮ２に到達し、可変アッテネータ２９０を介して結合出力端子４０から出力される。

主線路２１０を選択する場合、すなわち、主線路２１０から副線路２２０に結合された結合信号を結合出力端子４０から取り出す場合には、スイッチ２５０ｃと、スイッチ２５１ｃ及び２５１ｅの双方とのいずれかがオン状態になる。これにより、主線路２１０に基づく結合信号は、ノードＮ３から、フィルタ３０及び３１並びにバイパススイッチ５５及び２５５のいずれかを通ってノードＮ２に到達し、可変アッテネータ２９０を介して結合出力端子４０から出力される。

本実施の形態では、ノードＮ１又はＮ３とノードＮ２との経路の接続に利用されるスイッチ以外のスイッチはオフ状態になる。例えば、図５に示される例では、フィルタ３０が対象フィルタであり、ノードＮ１からフィルタ３０を通りノードＮ２に至る経路が接続されている。このため、フィルタ３０を通る経路上に配置されたスイッチ５０ｃ、５０ａ、５０ｂ及び５０ｄがオン状態である。当該経路以外に配置されたスイッチ５１ｃ〜５１ｅ、２５０ｃ、２５１ｃ及び２５１ｅ、並びに、バイパススイッチ５５及び２５５はいずれもオフ状態である。

また、本実施の形態において、フィルタ保護スイッチ６０ａ、６０ｂ、６１ａ及び６１ｂは、実施の形態１と同様に、対象フィルタに接続されている場合にオフ状態になり、非対象フィルタに接続されている場合にオン状態になる。例えば、図５に示されるように、対象フィルタであるフィルタ３０に接続されたフィルタ保護スイッチ６０ａ及び６０ｂはオフ状態である。また、非対象フィルタであるフィルタ３１に接続されたフィルタ保護スイッチ６１ａ及び６１ｂはオン状態である。これにより、フィルタ３１の両端の電位がグランドに固定されるので、フィルタ３１の静電気破壊を抑制することができる。

［３−３．効果など］
以上のように、本実施の形態に係る方向性結合器２０１は、結合出力端子４０と副線路２０の一端２１とを結ぶ経路上に配置された可変アッテネータ２９０を備える。

これにより、結合出力を調整することができる。このため、例えば、結合出力端子４０に接続される検波器において精度良く検波可能な出力レベルの信号を、結合出力端子４０から出力することができる。

また、例えば、方向性結合器２０１は、さらに、結合出力端子４０と基準電位との接続及び開放を切替可能な端子保護スイッチ２９５を備える。

これにより、結合出力端子４０から侵入する不要な高電圧からフィルタ３０及び３１、並びに、可変アッテネータ２９０などを保護することができる。

また、例えば、方向性結合器２０１は、複数の副線路２０、２０Ａ及び２２０を備える。方向性結合器２０１は、さらに、複数の副線路２０、２０Ａ及び２２０の各々の一端と結合出力端子４０とを結ぶ経路を切替可能なスイッチを備える。

これにより、複数の副線路が設けられていることで、より広い周波数範囲又はより多いスペクトラムの中から取り出したい信号を選択して取り出すことができる。

また、例えば、方向性結合器２０１は、複数の主線路１０及び２１０を備える。複数の副線路２０、２０Ａ及び２２０はそれぞれ、複数の主線路１０及び２１０のいずれか１つに電磁気的に結合する。

これにより、複数の主線路が設けられていることで、より広い周波数範囲又はより多いスペクトラムの中から取り出したい信号を選択して取り出すことができる。

（その他）
以上、本発明に係る方向性結合器について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、フィルタ３０及び３１の少なくとも一方は、チューニング可能であってもよい。つまり、フィルタ３０及び３１の少なくとも一方は、通過帯域などの周波数特性を変更可能であってもよい。チューニングには、例えばスイッチ又はバラクタが用いられるが、これに限定されない。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

本発明は、方向性結合器を含む電子機器及び通信機器などに利用することができる。

１、１０１、２０１ 方向性結合器
１０、２１０ 主線路
１１、１２、２１１、２１２ 入出力端子
２０、２０Ａ、２２０ 副線路
２１、２１Ａ、２２１ 一端
２２、２２Ａ、２２２ 他端
３０、３１ フィルタ
４０ 結合出力端子
５０、５１、１５０、１５１ フィルタ切替回路
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ、１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１６０Ａ、１６０Ｂ、１６１Ａ、１６１Ｂ、２５０ｃ、２５１ｃ、２５１ｅ スイッチ
５５、２５５ バイパススイッチ
６０ａ、６０ｂ、６１ａ、６１ｂ フィルタ保護スイッチ
７０、７０Ａ、２７０ 方向切替回路
７１、７２、７３、７４、８１ 端子
８０、２８０ 終端回路
１５５ バイパススイッチ回路
１６０ａ、１６０ｂ、１６１ａ、１６１ｂ フィルタ保護回路
２９０ 可変アッテネータ
２９５ 端子保護スイッチ
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３ ノード

Claims (13)

1. 主線路と、
   前記主線路と電磁気的に結合する副線路と、
   出力端子と、
   複数のフィルタと、
   前記複数のフィルタの各々を、前記副線路の一端と前記出力端子とに接続可能であるスイッチ回路と、
   前記複数のフィルタの各々の両端にそれぞれ直接接続され、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である複数のスイッチと、を備える、
   方向性結合器。
2. 前記複数のスイッチは、前記複数のフィルタの１つである対象フィルタを前記スイッチ回路が前記副線路の一端と前記出力端子とに接続する場合に、前記対象フィルタの一端と前記基準電位との接続を開放し、かつ、前記対象フィルタ以外のフィルタの一端と前記基準電位とを接続する、
   請求項１に記載の方向性結合器。
3. 前記複数のスイッチは、前記複数のフィルタの各々の一端と前記基準電位との接続を開放する、
   請求項１に記載の方向性結合器。
4. 半導体ＩＣと、
   前記半導体ＩＣと接続された１以上の外部素子と、をさらに備え、
   前記主線路と、前記副線路と、前記スイッチ回路と、前記複数のスイッチとは、前記半導体ＩＣに形成され、
   前記複数のフィルタは、前記１以上の外部素子により形成されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の方向性結合器。
5. 主線路と、
   前記主線路と電磁気的に結合する副線路と、
   出力端子と、
   複数のフィルタと、
   前記複数のフィルタの各々を、前記副線路の一端と前記出力端子とに接続可能である第１スイッチ回路と、
   前記複数のフィルタの各々の両端にそれぞれ接続され、対応するフィルタの一端と基準電位との接続及び開放を切替可能である複数の第２スイッチ回路と、を備え、
   前記複数の第２スイッチ回路は、前記複数のフィルタの１つである対象フィルタを前記第１スイッチ回路が前記副線路の一端と前記出力端子とに接続する場合に、前記対象フィルタの一端と前記基準電位との接続を開放し、かつ、前記対象フィルタ以外のフィルタの一端と前記基準電位とを接続する、
   方向性結合器。
6. 前記第１スイッチ回路は、
   前記複数のフィルタの各々の一端に接続された第１スイッチと、
   前記第１スイッチと前記副線路の一端又は前記出力端子との間に直列に接続された第２スイッチと、を含み、
   前記複数の第２スイッチ回路はそれぞれ、
   前記第１スイッチと、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの接続部分と前記基準電位との接続及び開放を切替可能な第３スイッチと、を含み、
   前記対象フィルタを前記第１スイッチ回路が前記副線路の一端と前記出力端子とに接続する場合に、前記対象フィルタ以外のフィルタの一端に接続された前記第２スイッチ回路の前記第１スイッチ及び前記第３スイッチは、前記対象フィルタ以外のフィルタの一端と前記基準電位とを接続する、
   請求項５に記載の方向性結合器。
7. 半導体ＩＣと、
   前記半導体ＩＣと接続された１以上の外部素子と、をさらに備え、
   前記主線路と、前記副線路と、前記第１スイッチ回路と、前記複数の第２スイッチ回路とは、前記半導体ＩＣに形成され、
   前記複数のフィルタは、前記１以上の外部素子により形成されている、
   請求項５又は６に記載の方向性結合器。
8. 前記副線路の一端と前記出力端子とを結ぶ経路には、前記複数のフィルタのいずれかを通過する複数の経路と、当該複数の経路への分岐点とが含まれ、
   前記複数のフィルタの各々は、前記分岐点から見たときのインピーダンスが正のリアクタンスを持つ
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の方向性結合器。
9. さらに、前記副線路の他端に接続された可変終端回路を備える、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の方向性結合器。
10. さらに、前記出力端子と前記副線路の一端とを結ぶ経路上に配置された可変アッテネータを備える、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の方向性結合器。
11. さらに、前記出力端子と前記基準電位との接続及び開放を切替可能なスイッチを備える、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の方向性結合器。
12. 前記副線路を複数備え、
    さらに、複数の前記副線路の各々の一端と前記出力端子とを結ぶ経路を切替可能なスイッチを備える、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方向性結合器。
13. 前記主線路を複数備え、
    複数の前記副線路は、複数の前記主線路のいずれか１つに電磁気的に結合する、
    請求項１２に記載の方向性結合器。

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