JPH0320162B2 - - Google Patents

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JPH0320162B2
JPH0320162B2 JP60269401A JP26940185A JPH0320162B2 JP H0320162 B2 JPH0320162 B2 JP H0320162B2 JP 60269401 A JP60269401 A JP 60269401A JP 26940185 A JP26940185 A JP 26940185A JP H0320162 B2 JPH0320162 B2 JP H0320162B2
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JP
Japan
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dielectric substrate
signal line
conductors
mode impedance
coupled line
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JPS62130001A (ja
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Masa Oonishi
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Kenwood KK
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Kenwood KK
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【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 (産業上の利用分野) 本発明はUHF帯以上の高周波帯で使用される
分布定数結合線路に係り、特に、広帯域化に好適
なマイクロ波回路に関するものである。
(従来技術・発明が解決しようとする問題点) フイルタや方向性結合器に広く使用されている
マイクロストリツプ結合線路の広帯域化に対する
要望は高いものがある。
このマイクロストリツプ結合線路を、広帯域化
するためには、「モードインピーダンス比(m)=
EVENモードインピーダンス(Z0e)/ODDモー
ドインピーダンス(Z00)」を大きくすることが必
要である。
上記の理由を次に簡単に説明する。
例えば、第9図に示すような、バンドパスフイ
ルタの場合の影像インピーダンスZIは、 ZI=√(Z0e−Z002−(Z0e+Z002cos2θ/2SINθ…
…(1) である。
ここで、Z0eは、EVENモードインピーダンス Z00は、ODDモードインピーダンス θは、電気長 である。
影像インピーダンスZIは、第10図のように表
わされるが、影像インピーダンスZIが、「ZI=0」
となる遮断周波数θcを求めると、 (Z0e−Z002−(Z0e+Z002cos2θ=0 ……(2) ∴cosθc=±Z0e−Z00/Z0e+Z00=±m−1/m+1…
…(3) なお、上記(3)式において、m=Z0e/Z00 とした。
従つて、遮断周波数θc1、θc2は、 となる。
ここで、比帯域幅Wrは、 Wr=θc2−θc1/π/2=2/π(π−2cos-1
m−1/m+1)=2−4/πcos-1m−1/m+1…
…(5) と表わされる。上記(5)式から明らかなように、モ
ードインピーダンス比mが大きくなるほど比帯域
幅Wrは「Wr=2」に近づき広帯域になることが
わかる。
また、このことから、EVENモードインピー
ダンスZ0eを高く、ODDモードインピーダンス
Z00を低くすることで広帯域化を達成し得ること
がわかる。
更に、多段フイルタの場合でも、広帯域フイル
タには、高いEVENモードインピーダンスZ0eと、
低いODDモードインピーダンスZ00が必要となる
ことからも、広帯域化を図るためには、モードイ
ンピーダンス比mを大きくすることが必要であ
る。
また、結合度Cは、「C=m−1/m+1」で表わさ れ、密結合にするには、モードインピーダンス比
mは大きいほど良いことがわかる。
次に、従来のマイクロストリツプ2線条結合線
路について、第11図乃至第13図に基づいて簡
単に説明する。
まず、第11図に示すマイクロストリツプ2線
条結合線路は、厚さhの誘電体基板1の上面に、
幅Wの2つの信号線路導体2,3が間隔Sをおい
て配置されている。また、誘電体基板1の下面に
は接地導体4が配置されている。この第11図に
示すマイクロストリツプ2線条結合線路は、信号
線路導体2,3が誘電体基板1の同一平面上に配
置されているので、広帯域化を図るためには、両
信号線路導体2,3の間隔Sを狭くする必要があ
り、製作精度上の問題で、広帯域化には限界があ
つた。
そこで、上記の問題点を解決するために提案さ
れたのが第12図および第13図に示すマイクロ
ストリツプ2線条結合線路である。
第12図は、厚さhの誘電体基板1の上面に幅
Wの2つの信号線路導体2,3が間隔Sをおいて
配置されるとともに、その2つの信号線路導体
2,3を覆うように誘電体5が設けられ、更にそ
の誘電体5の上面に非接地導体6が配置されてい
る。また、誘電体基板1の下面には接地導体4が
配置されている。この第12図に示すマイクロス
トリツプ2線条結合線路は、オーバレイ構造とい
い、ODDモードインピーダンスZ00を低くする方
法である。しかし、このオーバレイ構造は、誘電
体の誘電率や、厚みの変化で、ODDモードイン
ピーダンスZ00が大きく変化することや、厚みを
大きくしないと、ODDモードインピーダンスZ00
が低くなりすぎ、厚みを大きくすると誘電体部分
の材料が高いので、コストがかかる等の欠点があ
つた。
また、第13図に示すマイクロストリツプ2線
条結合線路は、厚さhの誘電体基板1の上面に幅
Wの2つの信号線路2,3が間隔Sをおいて配置
されると共に、誘電体基板1の下面には、2つの
信号線路2,3に対応する位置を無導体部7と
し、他の部分は接地導体4が配置されている。
上記の構成において、同相で励振したときの
EVENモードインピーダンスZ0eは、信号線路導
体2,3と接地導体4との距離が広いために高く
することができ、比帯域幅Wrを大きくすること
ができる。
上記したように、第12図および第13図に示
すマイクロストリツプ2線条結合線路は、いずれ
かの手段も、ODDモードインピーダンスZ00ある
いはEVENモードインピーダンスZ0eのうちのど
ちらか一方にしか効果が得られないという欠点が
あり、また、いずれの手段も、電界分布が複雑で
あることから、簡単に設計することができないと
いう欠点があつた。
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであ
つて、その目的とするところは、EVENモード
インピーダンスZ0eおよびODDモードインピーダ
ンスZ00ともに大幅に変化でき、しかも、EVEN
モードインピーダンスZ0eを高く、かつODDモー
ドインピーダンスZ00を低く設定することができ
て、広帯域化を図ることができるマイクロ波回路
を提供することにある。
「発明の構成」 (問題を解決するための手段) 本発明に係るマイクロ波回路は、誘電体基板の
表裏相対向する位置に配置した2線条結合線路
と、その2線条結合線路の両側に間隔をおいて配
置した接地導体と、誘電体基板の表裏相対向する
位置に配置した2線条結合線路を構成する信号線
路導体間をそれぞれ電気的に接続状態とするため
の導電手段とを備えることによつて問題の解決を
図つている。
(作用) 2線条結合線路の両側に間隔をおいて接地導体
を配置し、誘電体基板の表裏相対向する位置に2
線条結合線路を配置し、更にその2線条結合線路
を構成する信号線路導体間に導電手段を備えたか
ら、EVENモードインピーダンスZ0eは、従来の
コープレーナ結合線路の特性インピーダンスとほ
ぼ等しい高インピーダンスとなり、ODDモード
インピーダンスZ00は、信号線路導体間に設けた
導電手段によつて、回路の並列化が図られ、極端
に低いインピーダンスを得ることができる。従つ
て、EVENモードインピーダンスZ0eは高く、
ODDモードインピーダンスZ00は極端に低く設定
することが可能となり、モードインピーダンス比
mを大きくすることができて、広帯域化を図るこ
とができる。
(実施例) 本発明に係るマイクロ波回路の実施例を第1図
乃至第8図に基づいて説明する。
まず、第1図および第2図に示す本発明に係る
マイクロ波回路の第1の実施例について説明す
る。第1図は断面図、第2図は第1図の平面図で
ある。
図中、11は厚さhの誘電体基板、12,13
は誘電体基板11に間隔S1をおいて配置した2線
条結合線路で、誘電体基板11の表裏相対向する
位置に信号線路導体12a,12bおよび13
a,13bを配置し、分布定数結合線路を形成す
るものである。14は、接地導体で、2線条結合
線路12,13が配置された誘電体基板11の共
通する平面上において、両外側に間隔S2をもつ
て、それぞれ配置されている。15は、誘電体基
板11の表裏相対向する位置に配置した2線条結
合線路12,13を構成する信号線路導体12
a,12b間および13a,13b間を、それぞ
れ電気的に接続状態とするための導電手段で、信
号線路導体12a,12b間および13a,13
b間に誘電体基板11を貫通した複数個のスルー
ホールを形成したものである。スルーホースの径
と線路導体幅の関係は特に定めない。また、スル
ーホール径が導体幅より大きくなつてもよい。
上記のように構成することによつて、EVEN
モードインピーダンスZ0eは、電界のそのほとん
どが空中にあるような分布状態となり、従来のコ
ープレーナ結合線路の特性インピーダンスとほぼ
等しい高インピーダンス状態を示すことができ
る。
ところで、従来のコープレーナ結合線路は、も
ともと、低インピーダンスが得にくい構造をして
おり、逆に高インピーダンスは間隔S2を広くする
ことによつて、容易に得ることができる。
従つて、EVENモードインピーダンスZ0eは、
2線条結合線路12(または13)と接地導体1
4との間隔S2に依存し、その間隔S2を広くするこ
とによつて、高インピーダンスを容易に得ること
ができる。
一方、ODDモードインピーダンスZ00は、電界
のそのほとんどが誘電体基板11内に分布する状
態となるから、従来のマイクロストリツプ結合線
路の特性インピーダンスにほぼ等しい低インピー
ダンスを得ることができる。更に、上記した動作
に加えて、2線条結合線路12,13を構成する
信号線路導体12a,12b間および13a,1
3b間に、導電手段15を構成する複数個のスル
ーホールを形成したから、2線条結合線路12,
13の回路の並列化を図ることができ、従来のマ
イクロストリツプ結合線路の特性インピーダンス
の約半分という極端に低いインピーダンスを得る
ことができる。
従つて、上記した第1図および第2図に示す実
施例は、コープレーナ結合線路の高インピーダン
スな特性を、EVENモードインピーダンスZ0e
して動作させ、また、マイクロストリツプ結合線
路の低インピーダンスな特性およびその低インピ
ーダンス特性に重畳された効果として付加される
導電手段15のスルーホールによる回路の並列化
に基づく低インピーダンスな特性を、ODDモー
ドインピーダンスZ00として実現させることがで
きる。従つて、「モードインピーダンス比(m)=
EVENモードインピーダンス(Z0e)/ODDモー
ドインピーダンス(Z00)」を大きくとることがで
き、広帯域化を図ることが可能となる。
第3図および第4図は、上記した第1の実施例
を方向性結合器に応用した例を示すもので、第3
図は表面図、第4図は裏面図である。
この方向性結合器は、比誘電率εr=4.5、誘電
体基板の厚さh=1mm、信号線路導体12a,1
2bおよび13a,13bの幅W=2mm、信号線
路導体12a,13a(および12b,13b)
間の間隔S1=0.2mm、接地導体14と各信号線路
導体(12a,12b,13a,13b)との間
隔S2=1.5mmとしたとき、 EVENモードインピーダンスZ0e≒120Ω ODDモードインピーダンスZ00≒20Ω となつた。従つて、モードインピーダンス比mを
大きくすることができ、広帯域化を図ることがで
きた。
次に、第5図および第6図に示す本発明に係る
マイクロ波回路の第2の実施例は、導電手段とし
て、誘電体基板11に形成した2本の平行する貫
通孔16a,16bを形成するとともにそのそれ
ぞれの貫通孔16a,16bに、導体17a,1
7bを嵌合して形成したものである。なお、この
導体17a,17bは信号線路導体12a,12
bおよび13a,13bを兼ねている。
また、この導体17a,17bは、板状のもの
でも棒状のものでもよく、また、セラミツク基板
に長孔を設け、そこに導電性のペーストを流し込
み乾燥、焼成したものであつてもよい。
上記のように構成することによつて、EVEN
モードインピーダンスZ0eは、上記した第1の実
施例の場合と同様の動作によつて同程度の高イン
ピーダンスを得ることができる。一方、ODDモ
ードインピーダンスZ00は、面結合となるので、
非常に深い結合が実現できる。従つて、非常に低
いODDモードインピーダンスZ00が得られる。よ
つて、大きなモードインピーダンス比mが得ら
れ、広帯域化を図ることができる。
第7図は、本発明に係るマイクロ波回路の第3
の実施例を示すものである。
この第3の実施例は、導電手段として、2線条
結合線路12,13を構成する信号線路導体12
a,12bおよび13a,13bの一部分を、誘
電体基板11にそれぞれ埋め込み、更にその埋め
込んだ部分の誘電体基板11にスルーホール18
を形成したものである。なお、スルーホール径
と、線路導体幅の関係は、特に定めない。また、
スルーホール径が導体幅より大きくてもよい。
上記のように構成することによつて、誘電体基
板11の導電率と導体間隔Sとの関係で、適当な
ODDモードインピーダンスZ00を得るのに好適で
あり、また、信号線路導体12a等を、あまり深
く埋め込めないときなどに有効である。
第8図は、本発明に係るマイクロ波回路の第4
の実施例を示すものである。
この第4の実施例は、導電手段として、誘電体
基板11に、2線条結合線路を構成する信号線路
導体12a,12bおよび13a,13bをその
一部分を残して深く埋め込んで、対向する信号線
路導体12aと12b同士、および信号線路導体
13aと13b同士を近接させて形成したもので
ある。
上記の構成は、誘電体基板11の比誘電率εr
大きく、厚さhが厚い場合に有効である。
なお、上記した第7図および第8図の第3、第
4の実施例の場合は、誘電体基板11にあらかじ
め凹部を成形等しておき、その上から、導体を印
刷することによつて信号線路導体12a,12b
および13a,13bを形成することが可能であ
るから、製造コストが安価で高性能の分布定数結
合線路を得ることができる。
「発明の効果」 本発明に係るマイクロ波回路によれば、製作精
度によらず、EVENモードインピーダンスZ0e
高く、かつODDモードインピーダンスZ00を低く
設定することができるから、モードインピーダン
ス比mを大しくすることができ、広帯域化を図る
ことができる。また、設計パラメータが少ないた
め容易に設計することができ、製造コストの安価
な分布定数結合線路を得ることができる等の優れ
た特長がある。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第8図は本発明に係るマイクロ波回
路の実施例を示すものであつて、第1図は断面
図、第2図は第1図の平面図、第3図は表面図、
第4図は裏面図、第5図は断面図、第6図は第5
図の平面図、第7図および第8図は断面図であ
る。第9図乃至第13図は、従来例を示すもので
あつて、第9図はバンドパスフイルタの一例を示
す説明用の模式図、第10図は第9図の特性図、
第11図、第12図および第13図は断面図であ
る。 11;誘電体基板、12,13;2線条結合線
路、12a,12b,13a,13b;信号線路
導体、14;接地導体、15;導電手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 誘電体基板の表裏相対向する位置に配置した
    2線条結合線路と、該2線条結合線路の両側に間
    隔をおいて配置した接地導体と、前記誘電体基板
    の表裏相対向する位置に配置した2線条結合線路
    を構成する信号線路導体間をそれぞれ電気的に接
    続状態とするための導電手段とを備えたことを特
    徴とするマイクロ波回路。 2 導電手段として、複数個のスルーホールを形
    成した特許請求の範囲第1項記載のマイクロ波回
    路。 3 導電手段として、誘電体基板に形成した2本
    の平行する貫通孔にそれぞれ導体を嵌合し、結合
    線路として動作するようにした特許請求の範囲第
    1項記載のマイクロ波回路。 4 導電手段として、2線条結合線路を構成する
    信号線路導体の一部分を、誘電体基板にそれぞれ
    埋め込むとともに、該埋め込んだ部分の誘電体基
    板にスルーホールを形成した特許請求の範囲第1
    項記載のマイクロ波回路。 5 導電手段として、比誘電率の大きい誘電体基
    板に、2線条結合線路を構成する信号線路導体を
    その一部分を残して深く埋め込み、対向する信号
    線路導体同士を近接させた特許請求の範囲第1項
    記載のマイクロ波回路。
JP60269401A 1985-12-02 1985-12-02 マイクロ波回路 Granted JPS62130001A (ja)

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JPH10335913A (ja) * 1997-05-22 1998-12-18 Harris Corp マイクロ波方向性カプラに関する改良

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