JPH06152305A - 方向性結合器及び分波回路 - Google Patents

方向性結合器及び分波回路

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JPH06152305A
JPH06152305A JP32882192A JP32882192A JPH06152305A JP H06152305 A JPH06152305 A JP H06152305A JP 32882192 A JP32882192 A JP 32882192A JP 32882192 A JP32882192 A JP 32882192A JP H06152305 A JPH06152305 A JP H06152305A
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JP
Japan
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directional coupler
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JP32882192A
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English (en)
Inventor
Taizo Kobayashi
泰三 小林
Yasukata Hirao
康容 平尾
Kosuke Takeuchi
孝介 竹内
Kenichi Shibata
賢一 柴田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、小型で狭帯域の方向性結合器及
びこれを用いる分波回路を提供することを目的とする。 【構成】 4個以上のリアクタンス素子1〜4を円環状
に接続し、隣接するリアクタンス素子1〜4どうしの各
接合点のうちの少なくとも4点に入出力端子5〜8を設
けた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯域におい
て移動通信、衛星放送等に利用される方向性結合器及び
分波回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の方向性結合器としては、例えば図
7に示すように、各入出力端子101〜104は例えば
ストリップラインP1 P2 ,P2 P3 ,P3 P4 ,P4
P1 を円環状に結合し、隣接する各ストリップラインP
1 P2 ,P2 P3 ,P3 P4 ,P4 P1 どうしの各接合
点P1 ,P2 ,P3 ,P4 に入出力端子101〜104
を設けた4端子回路がある。
【0003】各ストリップラインP1 P2 ,P2 P3 ,
P3 P4 ,P4 P1 の長さ(線路長)は、各入出力端子
101〜104に出入力させるマイクロ波の管内波長を
λgとすれば、P1 P2 =P2 P3 =P3 P4 =λg/
4、P4 P1 =3λg/4とされる。
【0004】第1の入出力端子101から入ったマイク
ロ波(電磁波)は、右回りと左回りとに2等分され、残
り3つの入出力端子102〜104のうち、第2の入出
力端子102及び第4の入出力端子104の2つには同
相で相加されるが、第3の入出力端子103には逆相で
相殺しあう。
【0005】同様に、第2の入出力端子102から入っ
た電磁波は、第3の入出力端子103及び第1の入出力
端子101には同相で相加されるが、第4の入出力端子
104には逆相で相殺しあい、第3の入出力端子103
から入った電磁波は、第4の入出力端子104及び第2
の入出力端子102には同相で相加されるが、第1の入
出力端子101には逆相で相殺しあい、第4の入出力端
子104から入った電磁波は、第1の入出力端子101
及び第3の入出力端子103には同相で相加されるが、
第2の入出力端子102には逆相で相殺しあう。
【0006】各ストリップラインP1 P2 ,P2 P3 ,
P3 P4 ,P4 P1 からなるリング線路の特性インピー
ダンスを端子に接続するストリップラインの√2倍に設
定しておけば、端子からの入射波は無反射でリング線路
に入り、電力の1/2ずつが2つの端子から出力され
る。
【0007】なお、この回路の周波数特性は、図8に示
す通りであり、図8において、□は入出力端子101に
マイクロ波を入射させた場合、×は入出力端子104に
マイクロ波を入射させた場合、+は入力端子102にマ
イクロ波を入射させた場合の101の出力を、また、◇
は入出力端子101にマイクロ波を入力させた場合の入
出力端子103の出力をそれぞれ示している。
【0008】また、上記の各ストリップラインP1 P2
,P2 P3 ,P3 P4 ,P4 P1 に代えて、導波管を
用いるものもある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来で
は、ストリップラインP1 P2 ,P2 P3 ,P3 P4 ,
P4 P1 、導波管等の伝送線路素子を用いているので、
その形状が例えば50mm×50mm程度の波長オーダーの
大きさになり、移動通信等の小型機器に組み込む上で不
利である。
【0010】又、周波数特性が比較的広帯域であるた
め、移動通信、衛星放送等の使用周波数帯域が狭く限ら
れている場合は、周波数選択特性が得られないことがあ
る。
【0011】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、小型で狭帯域の方向性結合器及びこれを用い
る分波回路を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の方向性結合器
は、上記の目的を達成するため、4個以上のリアクタン
ス素子を円環状に接続し、隣接するリアクタンス素子ど
うしの各接合点に入出力端子を設けたことを特徴とす
る。
【0013】又、本発明の分波回路は、請求項1、2又
は3に記載の方向性結合器の少なくとも1つの端子を抵
抗で終端したことを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明において使用されるリアクタンス素子と
は、コイル、コンデンサ等のリアクタンス成分(インピ
ーダンスの中の虚数成分)を有する素子を言い、インピ
ーダンスの中の実数部分である抵抗は含まれない。
【0015】図3の等価回路図に示すように、これらの
リアクタンス素子で構成した3個の4分の1波長伝送線
路と1個の4分の3波長伝送線路とを図7に対応させて
結合し、各結合点に入出力端子5〜8を設ければ、図7
の従来例と等価の方向性結合器を構成できる。
【0016】このようなリアクタンス素子で構成される
方向性結合器は、例えば波長オーダーの約10分の1程
度の小さい基板上に集積させることができる。また、こ
のようなリアクタンス素子で構成される方向性結合器の
少なくとも1つの入出力端子を抵抗で終端すれば、分波
回路を得ることができる。
【0017】
【実施例】本発明の一実施例に係る方向性結合器を図面
に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0018】この図1及び図2に示す実施例は本発明を
4端子ハイブリッドに適用したものであり、3つのコイ
ル1〜3と1つのコンデンサ4とを順に円環状に結合
し、それぞれの結合点に入出力端子5〜8を設けてい
る。
【0019】コイル1とコイル2との結合点は別のコン
デンサ9を介して地導体に結合されており、コイル2と
コイル3との結合点は又別のコンデンサ10を介して地
導体に結合されている。
【0020】各コイル1,2又は3の自己インダクタン
スは全て7.4nHであり、コンデンサ4の容量は1.
5pF、別のコンデンサ9及び又別のコンデンサ10の
容量は3.0pFである。
【0021】ところで、図7に示す従来例の4分の1波
長伝送線路(ストリップラインP1P2 ,P2 P3 又は
P3 P4 )は、図9の等価回路図に示すように、両端を
コンデンサ9a(10b),9b(10a)によって地
導体に結合されたコイル1(2,3)に置換することが
できる。伝送線路の特性インピーダンスをZ0 、マイク
ロ波の角周波数をωとすれば、コイル1(2,3)の自
己インダクタンスはZ0 /ωとなり、また、各コンデン
サ9a(10a),9b(10b)の容量は1/Z0 /
ωとなる。
【0022】又、図7に示す従来例の4分の3波長伝送
線路は、図10の等価回路図に示すように、両端をコイ
ル301,302にによって地導体に結合されたコンデ
ンサ4に置換することができる。伝送線路の特性インピ
ーダンスをZ0 、マイクロ波の角周波数をωとすれば、
コンデンサ303の容量は1/Z0 /ωとなり、各コイ
ル301,302の自己インダクタンスはZ0 /ωとな
る。
【0023】したがって、図3の等価回路図に示すよう
に、これらのリアクタンス素子で構成した3個の4分の
1波長伝送線路と1個の4分の3波長伝送線路とを図7
に対応させて結合し、各結合点に入出力端子5〜8を設
ければ、図7の従来例と等価の方向性結合器を構成でき
る。
【0024】ここで、入出力端子6と地導体との間に並
列接続される2個のコンデンサ9a,9b及び入出力端
子7と地導体との間に並列接続される2個のコンデンサ
10a,10bは、図1に示すように、これらの2倍の
容量を有する1個のコンデンサ9,10に置換すること
ができる。
【0025】また、入出力端子5と地導体との間に並列
接続されるコンデンサ9bと抵抗301とはマイクロ波
の角周波数ωで共振するので、図1に示すように、開放
と考えて省略することができ、同様に入出力端子8と地
導体との間に並列接続されるコンデンサ10aと抵抗3
02とはマイクロ波の角周波数ωで共振するので、開放
と考えて省略することができる。
【0026】この方向性結合器は、これを構成するコイ
ル1,2,3、コンデンサ4,9,10、入出力端子5
〜8を例えば薄膜形成方法によって小さな基板上に集積
して形成することにより、例えば約5mm×5mmの大きさ
に形成され、従来例に比べると約10分の1程度に小型
にできた。
【0027】この方向性結合器の特性試験を行った結
果、図2の特性図に示すような特性図が得られた。この
特性図を図8の従来例の特性図と比較すれば、帯域特性
が狭帯域になっていることが分かる。
【0028】図3は上記の一実施例の変形例の回路図で
あり、コイル1〜3の自己インダクタンスをそれぞれ
7.4nHとし、コンデンサ4の容量を1.5pFと
し、各コンデンサ9a,9b,10a,10bの容量を
それぞれ1.5pFとし、各コイル301,302の自
己インダクタンスをそれぞれ7.4nHとすれば、上記
の一実施例と等価の方向性結合器が得られることは、上
記の説明からきわめて容易に理解されよう。
【0029】図4は本発明の他の実施例に係る方向性結
合器の回路図であり、この実施例は本発明を8開口ハイ
ブリッドに適用したものである。
【0030】この方向性結合器では12個のコイル11
〜22を円環状に結合し、互いに隣接するコイルどうし
の各結合点をコンデンサ23〜34を介して地導体に結
合している。そして、各結合点のうちの3つ置きの4点
を除いた残りの8点に入出力端子35〜42を設けてい
る。上記4つ置きの4つの結合点は互いに隣あわないも
のどうしがコイル43,44を介して結合される。
【0031】コイル11〜22の自己インダクタンスは
7.4nHであり、コイル43,44の自己インダクタ
ンスは0.23nHである。また、入出力端子35〜3
6に結合されるコンデンサ24,25,27,28,3
0,31,33,34の容量はそれぞれ1.5pFであ
り、入出力端子35〜36に結合されないコンデンサ2
3,26,29,32の容量はそれぞれ100pFであ
る。
【0032】この方向性結合器では、奇数番の入出力端
子35,37,39,41に入力すると偶数番の入出力
端子36,38,40,42に等分割されて出力し、
偶数番の入出力端子36,38,40,42に入力する
と奇数番の入出力端子35,37,39,41に等分割
されて出力する。
【0033】図5は本発明の又他の実施例に係る分波回
路の回路図であり、この分波回路は後述するように空中
線共用器にも兼用できる。
【0034】この分波回路は、3つのコイル51〜53
とコンデンサ54とを円環状に結合し、各結合点に入出
力端子55〜58を設け、コイル51とコイル52との
結合点を別のコンデンサ59を介して地導体に結合し、
コイル52とコイル53との結合点を又別のコンデンサ
60を介して地導体に結合し、更に、コイル53とコン
デンサ54との結合点に設けた入出力端子58を抵抗6
1で終端させたものである。
【0035】コイル51の自己インダクタンスは7.1
nH、コイル52の自己インダクタンスは8.3nH、
コイル53の自己インダクタンスは7.0nHであり、
コンデンサ54の容量は1.4pF、別のコンデンサ5
9の容量は2.8pF、又別のコンデンサ60の容量は
3.0pFであり、抵抗61は50Ωである。
【0036】この分波回路の特性は、図6に示す特性通
りであり、送信帯域が1.429〜1.465GHz、
受信帯域が1.477〜1.513の時、入出力端子5
0に空中線を接続し、入出力端子49に送信回路を接続
し、入出力端子51に受信回路を接続すると、送信時に
おける損失2.3dB、受信時における損失3.8d
B、送受間の分離が30dB以上の空中線共用器と同等
の働きを持つ。
【0037】リアクタンスの値が図1の方向性結合器と
異なるのは、送信回路を接続する入出力端子55に対す
る結合度を空中線が接続される入出力端子56と受信回
路が接続される入出力端子57とで別の値にし、更に狭
帯域特性を利用して送信帯域では入出力端子55と入出
力端子56との間を重視し、受信帯域では入出力端子5
6と入出力端子57との結合を重視した設計としたため
である。
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明の方向性結合器は
例えば薄膜形成方法等によって容易に小さく集積できる
4個以上のリアクタンス素子を円環状に接続し、隣接す
るリアクタンス素子どうしの各接合点のうちの少なくと
も4点に入出力端子を設けるので、波長オーダーよりも
格段に小さい、移動通信に適する方向性結合器を得るこ
とができる。
【0039】また、これにより狭帯域特性を得ることが
でき、移動通信や衛星通信等の使用周波数帯域が狭い通
信機器に最適の狭帯域特性を得ることができる。更に、
本発明の分波回路は、上記方向性結合器に抵抗を付加す
るだけの簡単な構成であり、小型でしかも、狭帯域の分
波、即ち、高性能な分波ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】本発明の一実施例の周波数特性図である。
【図3】本発明の一実施例の変形例の回路図である。
【図4】本発明の他の実施例の回路図である。
【図5】本発明の又他の実施例の回路図である。
【図6】本発明の又他の実施例の周波数特性図である。
【図7】従来例の回路図である。
【図8】従来例の周波数特性図である。
【図9】従来の4分の1波長伝送線路の等価回路図であ
る。
【図10】従来例の4分の3波長伝送線路の等価回路図
である。
【符号の説明】
1,2,3 コイル 4 コンデンサ 5,6,7,8 入出力端子 9,10 コンデンサ 9a,9b,10a,10b コンデンサ 11〜22 コイル 23〜34 コンデンサ 35〜42 入出力端子 43,44 コイル 301,302 コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 賢一 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 4個以上のリアクタンス素子を円環状に
    接続し、隣接するリアクタンス素子どうしの各接合点の
    うちの少なくとも4点に入出力端子を設けたことを特徴
    とする方向性結合器。
  2. 【請求項2】 各接合点の中の少なくとも1つがリアク
    タンス素子を介して地導体に結合される請求項1に記載
    の方向性結合器。
  3. 【請求項3】 少なくとも1組の互いに隣り合わない結
    合点どうしがリアクタンス素子を介して結合される請求
    項1又は2に記載の方向性結合器。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3に記載の方向性結合
    器の少なくとも1つの入出力端子を抵抗で終端したこと
    を特徴とする分波回路。
JP32882192A 1992-11-13 1992-11-13 方向性結合器及び分波回路 Pending JPH06152305A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012165060A (ja) * 2011-02-03 2012-08-30 Mitsubishi Electric Corp 横断回路
JP5075209B2 (ja) * 2007-12-18 2012-11-21 太陽誘電株式会社 デュプレクサ、およびデュプレクサを含むモジュール、通信機器

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JP5075209B2 (ja) * 2007-12-18 2012-11-21 太陽誘電株式会社 デュプレクサ、およびデュプレクサを含むモジュール、通信機器
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