JPH0426201A - 方向性結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロ波帯及びミリ波帯において用いられ
る方向性結合器に関する。

［従来の技術］ 第７図に、従来の１／４波長分布結合型方向性結合器（
以下、第１の従来例という。）を示す。

第７図において、裏面全面に接地導体２が形成された誘
電体基板１上に、それぞれフの字形状で折り曲げられた
２本のストリップ導体３，４が、結合部１０において互
いに所定間隔だけ離れかつλｇ／４の長さだけ互いに対
向して形成されている。ここで、ストリップ導体３と接
地導体２によって第１のマイクロストリ７プ線路を形成
し、ストリップ導体４と接地導体２によって第２のマイ
クロストリップ線路を形成している。

以上のように構成された方向性結合器において、ストリ
ップ導体３の一端２１と接地導体２間にマイクロ波信号
を入力したとき、ストリップ導体４の一端２２と接地導
体２との間と、ストリップ導体３の他端２３と接地導体
２との間にそれぞれ、互いの位相差が９０度であり入力
電力レベルから３ｄＢだけ電力レベルが低下したマイク
ロ波信号が出力される。なお、上記ストリップ導体４の
他端２４と接地導体２との間には、入力されたマイクロ
波信号が出力されない。

この第１の従来例の方向性結合器において、」記２本の
マイクロストリップ線路間で大きな結合量を得ようとす
る場合、ストリップ導体３とストリップ導体４との結合
部１０における間隔を小さくする必要がある。しかしな
がら、同一の間隔を保ちかつその間隔を小さくすること
は、寅際の製作上非常にむずかしいという問題点があっ
た。

この問題点を解決するために、大きな結合量を得ること
ができ、しかも製作が容易である分布結合型方向性結合
器（以下、第２の従来例という。

が特開昭６０−４３０６号公報において提案されており
、この方向性結合器を第８図に示す。

この＠２の従来例では、ストリップ導体４上にＷｓｔＩ
１体薄膜５金薄膜５た後、その誘電体薄膜５上に、上記
ストリップ導体４に隣接してストリップ導体３を形成し
ている。

以上のように構成された第２の従来例では、２本のスト
リップ導体３．４間の結合部１１に誘電体薄膜５を設け
ているために、２本のストリップ導体３．４の間隔を小
さくし、もしくは２本のストリップ導体３，４を互いＩ
：ｘねて配置することが可能となり、これによって、大
きな結合量を得ることができるという利点がある。

［発明が解決しようとする課題ｊ しかしながら、第２の従来例では、結合部１１において
２本のストリップ導体３，４はそれぞれ接地導体２に対
して異なった状態にあるので、本来９０度の位相差を形
成する２個の各出力端子間の位相差は、信号周波数に対
して変化し、所望の周波数において、９０度の位相差を
得ることがむずかしいという問題点があった。

本発明の目的は以上の課題を解決し、所望の周波数にお
いて上記各出力端子間で所定の位相差を得ることができ
、しかも２本のマイクロストリップ線路間で大きな結合
量を得ることができる方向性結合器を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る方向性結合器は、裏面に接地導体が形成さ
れｔ；誘電体基板上に第１のストリップ導体を形成し、
上記第１のストリップ導体上に誘電体膜を形成し、上記
誘電体膜上に上記第１のストリップ導体に近接し電磁的
に結合するように第２のストリップ導体を形成した方向
性結合器において、上記第１のストリップ導体と上記第
２のストリップ導体の結合部における上記第１のストリ
ップ導体の線路長と上記第２のストリップ導体の線路長
が互いに異なるように設定されたことを特徴とする。

［作用〕 本発明者による実験によれば、以上のように構成されに
方向性結合器において、例えば第１のストリップ導体の
一端にマイクロ波信号を入力した場合の上記第１のスト
リップ導体の他端と上記第２のストリップ導体の一端に
出力される各マイクロ波信号の位相差は、上記第１のス
トリップ導体と上記第２のストリップ導体の結合部にお
ける上記第１のストリップ導体の線路長と上記第２のス
トリップ導体の線路長の比によって決定されることがわ
かった。

従って、所望の周波数において、上記各出力端に出力さ
れるマイクロ波信号の位相差が所定の位相差となるよう
に、上記第１のストリップ導体と上記第２のストリップ
導体の結合部における上記第１のストリップ導体の線路
長と上記第２のストリップ導体の線路長を調整して設定
することにより、所定の位相差を有する方向性結合器を
構成することができる。また、この方向性結合器Ｉこお
いては、上記第１のストリップ導体と上記第２のストリ
ップ導体か上記誘電体膜を介して近接し！磁的に結合す
るように形成されているので、上記第１のストリップ導
体と上記第２のストリップ導体との間で大きな結合量を
得ることかできる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明による実施例について説明
する。

第１図は本発明に係る一実施例である分布結合型方向性
結合器の斜視図であり、＠１図において第７図及び第８
図と同一のものについては同一の符号を付している。

この実施例の方向性結合器は、第８図に図示した第２の
従来例の方向性結合器と同様の構造を有し、結合部１３
におけるストリップ導体３ａの線路長Ｑ＋が、結合部１
３におけるストリップ導体４ａの線路長ａ、よりも長い
ことを特徴としている。

第１図において、裏面全面に接地導体２が形成された誘
電体基板ｌ上に、コの字形状で折り曲げられたストリッ
プ導体４が形成された後、上記ストリップ導体４の２個
の折り曲げ部を結ぶストリップ導体（以下、結合部スト
リップ導体という。）４ａ及び誘電体基板ｌ上に、結合
部ストリップ導体４ａの幅よりも大きい幅を有する矩形
形状の誘電体薄膜５が形成される。次いで、上記誘電体
薄膜５及び誘電体基板ｌ上に、コの字形状で折り曲げら
れたストリップ導体３が、当該ストリップ導体３の２個
の折り曲げ部を結ぶ結合部ストリップ導体３ａが上記結
合部ストリップ導体４ａの直上部に近接して位置しかつ
結合部ストリップ導体４ａと対向するように重ね合わせ
られて形成される。

二こで、ストリップ導体３の各端部２１．２３から延在
する直線状の２本のストリップ導体間の長さである結合
部ストリップ導体３ａの線路長Ｑ１は、ストリップ導体
４の各端部２２，２４から延在する直線状の２本のスト
リップ導体間の長さである結合部ストリップ導体４ａの
線路長ρ、よりも長くなるように設定されている。

ここで、ストリップ導体３と接地導体２によって第１の
マイクロストリップ線路を構成し、また、ストリップ導
体４と接地導体２によって第２のマイクロストリップ線
路を構成してあ゛す、結合部Ｉ３において、ｗｃｌと第
２のマイクロストリップ線路が電磁的に結合している。

以上のように構成された方向性結合器において、ストリ
ップ導体３の一端２１と接地導体２間にマイクロ波信号
を入力したとき、ストリップ導体４の一端２２と接地導
体２との間と、ストリップ導体３の他端２３と接地導体
２との間にそれぞれ、互いにある位相差を有するマイク
ロ波信号が出力される。なお、ストリップ導体２４と接
地導体２との間には、入力されたマイクロ波信号が出力
されない。

いま、マイクロ波信号の入力端を上記ストリンゴ導体３
の一端２１とした場合、例えば、上記線路長Ｃ３を固定
し上記線路長Ｑ１を長くすることによって、ストリップ
導体３の他端２３に出力されるマイクロ波信号の位相を
、ストリンゴ導体４の端２２１こ出力されるマイクロ波
信号に比べて遅らせることができる。また、上記線路長
Ｑ、を固定し、上記線路長Ｑ２を長くすることによって
、ストリップ導体４の一端２２に出力されるマイクロ波
信号の位相を、ストリップ導体３の一端２３に出力され
るマイクロ波信号に比べて遅らせることができる。

従って、本実施例の方向性結合器において、上記線路長
Ｑｌと上記線路長Ｑ２を調整することにより、ある所望
の周波数において、上記各出力端２２．２３に出力され
るマイクロ波信号の位相差を調整することができる。

第２図に、本実施例の変形例である分布結合型方向性結
合器を示す。第２図において、第１図と同一のものにつ
いては同一の符号を付している。

この変形例では、上記線路長ρ１が上記線路長ρ２より
も小さく設定され、誘電体薄膜５を介して形成された結
合部ストリップ導体３ａ、４ａによって結合部１４を形
成している。

第１の実験例 本実施例の方向性結合器の構造で、上記線路長Ｑ１を固
定し上記線路長ａ、を、第３図（Ａ）乃至第３図（Ｅ）
に示すように上記線路長Ｑ、よりも小さい値から大きい
値まで変化して、それぞれの場合について、マイクロ波
信号の入力端を上記ストリンゴ導体３の−＠２１としそ
の出力端をストリップ導体３の他端２３とストリンゴ導
体４の一端２２としたとき、並びにマイクロ波信号の入
力端を上記ストリップ導体４の一端２２としその出力端
をストリップ導体３の一端２１とストリップ導体４の他
端２４としたときの、上記線路長Ｑ。

に対する２本ストリップ導体３，４が最密結合となる周
波数及び各出力端間の位相差を測定した。

その測定結果を第５図に示す。

第５図から明らかなように、ストリップ導体５の一端２
Ｉを入力端とした場合、上記線路長Ｃ２を長くするにつ
れて、各出力端間の位相差が小さくなり、約９８度から
約６８度まで変化していＺまた、ストリップ導体４の一
端２２を入力端とした場合、上記線路長ａ、を長くする
につれて、各出力端間の位相差が大きくなり、約１０３
度から約１４３度まで変化している。さらに、最密結合
の周波数は、上記いずれの場合にも上記線路長ａ、を長
くするにつれて低くなり、結合しているストリップ導体
３ａ、４ａの線路長が同じである場合（第３図（Ｃ）、
（Ｄ）及び（Ｅ）の場合）、上記最密結合の周波数はほ
とんど変化しない。

第２の実験例 本実施例の方向性結合器の構造で、上記線路長Ｑ、を固
定し上記線路長Ｑｌを、笈４図（Ａ）乃至第４図（Ｅ）
に示すように上記線路長ａ２よりも小さい値から大きい
値まで変化して、それぞれの場合について、マイクロ波
信号の入力端を上記ストリップ導体３の一端２１としそ
の出力端をストリップ導体３の他端２３とストリップ導
体４の一端２２としたとさ、並びにマイクロ波信号の入
力端を上記ストリップ導体４の一端２２としその出力端
をストリップ導体３の一端２１とストリップ導体４の他
端２４としｔ；ときの、上記線路長１２゜に対する２本
ストリップ導体３．４が最密結合となる周波数及び各出
力端間の位相差を測定した。

その測定結果を第６図に示す。

第６図から明らかなように、ストリップ導体３の一端２
１を入力端とした場合、上記線路長ρ１を長くするにつ
れて、各出力端間の位相差が大きくなり、約７１度から
約９３度まで変化している。

また、ストリップ導体４の一端２２を入力端とした場合
、上記線路長ａ１を長くするにつれて、各出力端間の位
相差が小さくなり、約１２８度から約１０５度まで変化
している。さらに、最密結合の周波数は、上記いずれの
場合にも上記線路長Ｑ１を長くするにつれて低くなり、
結合しているストリップ導体３ａ、４ａの線路長が同じ
である場合（第４ｃｇＪ（Ｃ）、　　（Ｄ）及び（Ｅ）
の場合）、上記最密結合の周波数はほとんど変化しない
。

以上の突験結果から、以下のことが分かった。

（１）各線路長１２１とａ、の比を変化することにより
、上記各出力端間の位相差を変化することができる。

（２）最密結合の周波数は、結合しているストリップ導
体３ａ、４ａの線路長に依存して決定される。

従って、第２の従来例のように、線路長ｇ、とＱ２が同
一であっても、位相差が所望の位相差にならない場合、
例えば９０度にならない場合において、上記各線路長Ｑ
１とＱ２を互いに異なるように変化させて所望の位相差
に調整することが可能となる。

以上説明したように、所望の周波数において、上記各出
力端の位相差が所定の位相差となるように、上記結合部
ストリップ導体３ａの線路長１２゜と上記結合部ストリ
ップ導体４ａの線路長ρ、とを互いに異ならせて上記線
路長１２．とａ、を設定すること４二より、第２の従来
例と同様に製作が容易であって２本のストリップ導体３
，４間において大きな結合度を有しかつ所望の周波数に
おいて所定の位相差を有する方向性結合器を構成するこ
とできる。

［発明の効果１ 以上詳述したように本発明によれば、第２の従来例の方
向性結合器において、第１のストリップ導体と第２のス
トリング導体の結合部における上記第１のストリップ導
体の線路長と上記第２のストリップ導体の線路長が互い
に異なるように設定されたので、所望の周波数におし１
て、上記各出力端に出力されるマイクロ波信号の位相差
が所定の位相差となるように、上記第１のストリップ導
体と上記第２のストリップ導体の結合部における上記第
１のストリップ導体の線路長と上記第２のストリップ導
体の線路長を調整して設定することにより、所定の位相
差を有する方向性結合器を構成することができる。また
、この方向性結合器においては、上記第１のストリップ
導体と上記第２のストリップ導体が上記誘電体膜を介し
て近接し電磁的に結合するように形成されているので、
上２９ＪＩのストリップ導体と上記第２のストリップぶ
体との間で大きな結合量を得ることができると（う利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一莢施例である分布結合型方向性
結合器の斜視図、 第２図は第１ｆ５の分布結合型方向性結合器の袈形例の
斜視図、 第３図（Ａ）乃至第３図（Ｅ）はそれぞれ嬉１の実験例
の分布結合型方向性結合器の平面図、嬉４図（Ａ）乃至
第４図（Ｅ）はそれぞれ第２の実験例の分布結合型方向
性結合器の平面図、第５図は第１の実験例における結合
部の下側の線路の長さに対する最密結合の周波数及び各
出力端子間の位相差の特性を示すグラフ、 第６図は第２の実験例における結合部の下側の線路の長
さに対する最密結合の周波数及び各出力端子間の位相差
の特性を示すグラフ、 第７図は第１の従来例の１／４波長分布結合型方向性結
合器の斜視図、 第８図は第２の従来例の分布結合型方向性結合器の斜視
図である。 ｌ・・・誘電体基板、 ２・・・接地導体、 ３．４・・・ストリップ導体、 ３ａ、４ａ・・・結合部ストリップ導体、５・・・誘電
体薄膜、 １３．１４・・・結合部 Ｓ　、、　ａ　２・・・結合部ストリップ導体の線路長
。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　前出　葆はが１名 第１図 第２図 ｊＩ５図 １．７ １５．６　　　１９，５　　　２３．４　　２７：３下
４・ｊ　／ｌ　）！誇４　ｎ　＋さｆｚ　（ｍｒｎｌ　
−１−第６図 １４１３め駈票給３の長？力（ｍｍ）→第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）裏面に接地導体が形成された誘電体基板上に第１
   のストリップ導体を形成し、上記第１のストリップ導体
   上に誘電体膜を形成し、上記誘電体膜上に上記第１のス
   トリップ導体に近接し電磁的に結合するように第２のス
   トリップ導体を形成した方向性結合器において、 上記第１のストリップ導体と上記第２のストリップ導体
   の結合部における上記第１のストリップ導体の線路長と
   上記第２のストリップ導体の線路長が互いに異なるよう
   に設定されたことを特徴とする方向性結合器。