JPH07226609A - 方向性結合器 - Google Patents
方向性結合器Info
- Publication number
- JPH07226609A JPH07226609A JP1829794A JP1829794A JPH07226609A JP H07226609 A JPH07226609 A JP H07226609A JP 1829794 A JP1829794 A JP 1829794A JP 1829794 A JP1829794 A JP 1829794A JP H07226609 A JPH07226609 A JP H07226609A
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- Japan
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- directional coupler
- port
- wavelength
- line
- coupling
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的高い周波数帯域で使用可能であると共
に、方向性が良好に得られる方向性結合器を提供するこ
と。 【構成】 管内波長の1/2倍の長さの1/2波長結合
線路部L2,及びこの1/2波長結合線路部L2に結合
されると共に、入出力部として用いられるポート部P1
〜P4から成るマイクロストリップ線路2を誘電体基板
1上に設けて方向性結合器を構成している。ここでポー
ト部P1は入力用,ポート部P2は主線路用,ポート部
P3は結合用,ポート部P4はアイソレーション用とし
て使用されるが、各ポート部P1〜P4にはそれぞれマ
イクロストリップ線路2を切り欠いて線路幅が可変され
るように形成した切り欠きが設けられている。これらの
切り欠きは各ポート部P1〜P4におけるインピーダン
ス整合部Ip 1〜Ip 4として機能する。従って、この
方向性結合器は高周波数帯域で使用しても方向性及びア
イソレーション特性が良好に確保される。
に、方向性が良好に得られる方向性結合器を提供するこ
と。 【構成】 管内波長の1/2倍の長さの1/2波長結合
線路部L2,及びこの1/2波長結合線路部L2に結合
されると共に、入出力部として用いられるポート部P1
〜P4から成るマイクロストリップ線路2を誘電体基板
1上に設けて方向性結合器を構成している。ここでポー
ト部P1は入力用,ポート部P2は主線路用,ポート部
P3は結合用,ポート部P4はアイソレーション用とし
て使用されるが、各ポート部P1〜P4にはそれぞれマ
イクロストリップ線路2を切り欠いて線路幅が可変され
るように形成した切り欠きが設けられている。これらの
切り欠きは各ポート部P1〜P4におけるインピーダン
ス整合部Ip 1〜Ip 4として機能する。従って、この
方向性結合器は高周波数帯域で使用しても方向性及びア
イソレーション特性が良好に確保される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として減衰回路素子
等の導波管内に配備される方向性結合器であって、詳し
くはマイクロ波,特にミリ波等の比較的高い周波数帯域
で使用されると共に、管内波長の所定倍で定められる長
さの結合線路部を含むマイクロストリップ線路を設けて
成る方向性結合器に関する。
等の導波管内に配備される方向性結合器であって、詳し
くはマイクロ波,特にミリ波等の比較的高い周波数帯域
で使用されると共に、管内波長の所定倍で定められる長
さの結合線路部を含むマイクロストリップ線路を設けて
成る方向性結合器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の方向性結合器には、例え
ば図2に示すように、管内波長の1/4倍で定められる
長さの1/4波長結合線路部L1,及びこの1/4波長
結合線路部L1に結合されると共に、入出力部として用
いられるポート部P1〜P4から成るマイクロストリッ
プ線路2を誘電体基板1上に形成して構成されるものが
ある。
ば図2に示すように、管内波長の1/4倍で定められる
長さの1/4波長結合線路部L1,及びこの1/4波長
結合線路部L1に結合されると共に、入出力部として用
いられるポート部P1〜P4から成るマイクロストリッ
プ線路2を誘電体基板1上に形成して構成されるものが
ある。
【0003】この方向性結合器の場合、ポート部P1は
入力用,ポート部P2は主線路用,ポート部P3はアイ
ソレーション(受動減衰)用,ポート部P4は結合用と
して使用され、主線路用のポート部P2から−10〜−
20[dB]以下の弱電力を取り出せるようになってい
る。
入力用,ポート部P2は主線路用,ポート部P3はアイ
ソレーション(受動減衰)用,ポート部P4は結合用と
して使用され、主線路用のポート部P2から−10〜−
20[dB]以下の弱電力を取り出せるようになってい
る。
【0004】ところで、この方向性結合器をミリ波帯の
ような比較的高い周波数で使用可能に構成すると、50
Ωのインピーダンス特性を持つマイクロストリップ線路
2の中心導体部が管内波長に対して十分に細い線路と見
なされなくなってしまう。即ち、この方向性結合器の場
合、1/4波長結合線路部L1の長さがマイクロストリ
ップ線路2の線路幅に近付くため、1/4波長結合線路
部L1の形状は図3に示すように縮小される。これによ
り、1/4波長結合線路部L1とポート部P1〜P4と
の区別が難しくなってしまう。
ような比較的高い周波数で使用可能に構成すると、50
Ωのインピーダンス特性を持つマイクロストリップ線路
2の中心導体部が管内波長に対して十分に細い線路と見
なされなくなってしまう。即ち、この方向性結合器の場
合、1/4波長結合線路部L1の長さがマイクロストリ
ップ線路2の線路幅に近付くため、1/4波長結合線路
部L1の形状は図3に示すように縮小される。これによ
り、1/4波長結合線路部L1とポート部P1〜P4と
の区別が難しくなってしまう。
【0005】このように1/4波長結合線路部L1を含
む方向性結合器を高周波数用に構成する場合、回路設計
が困難になるばかりでなく、各ポート部P1〜P4にお
けるコーナC部分や1/4波長結合線路部L1部分の電
磁界が結合して方向性が支障を来し、方向性結合器とし
ての基本特性が得られなくなってしまう。
む方向性結合器を高周波数用に構成する場合、回路設計
が困難になるばかりでなく、各ポート部P1〜P4にお
けるコーナC部分や1/4波長結合線路部L1部分の電
磁界が結合して方向性が支障を来し、方向性結合器とし
ての基本特性が得られなくなってしまう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に分布定数線路で
は、1/2波長線路はインピーダンス変化を生じないた
め、高周波数では1/4波長線路の代わりに3/4波長
線路を用いた回路が使用されるが、この構成でもしばし
ばアイソレーション用のポート部P3にも結合用のポー
ト部P4にも電力が結合され、その結果、方向性に支障
を来して方向性結合器としての基本特性が損なわれると
いう欠点がある。
は、1/2波長線路はインピーダンス変化を生じないた
め、高周波数では1/4波長線路の代わりに3/4波長
線路を用いた回路が使用されるが、この構成でもしばし
ばアイソレーション用のポート部P3にも結合用のポー
ト部P4にも電力が結合され、その結果、方向性に支障
を来して方向性結合器としての基本特性が損なわれると
いう欠点がある。
【0007】即ち、従来の方向性結合器の場合、基本的
に高い周波数帯域では方向性が良好に得られず、現状で
は適用し難いという問題がある。
に高い周波数帯域では方向性が良好に得られず、現状で
は適用し難いという問題がある。
【0008】本発明は、かかる問題点を解消すべくなさ
れたもので、その技術的課題は、比較的高い周波数帯域
で使用可能であると共に、方向性が良好に得られる方向
性結合器を提供することにある。
れたもので、その技術的課題は、比較的高い周波数帯域
で使用可能であると共に、方向性が良好に得られる方向
性結合器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、管内波
長の所定倍で定められる長さの結合線路部と該結合線路
部に結合された入出力部とを含むマイクロストリップ線
路を設けて成る方向性結合器において、結合線路部の長
さは管内波長の1/2乃至1倍であり、入出力部にはイ
ンピーダンス整合部が設けられた方向性結合器が得られ
る。
長の所定倍で定められる長さの結合線路部と該結合線路
部に結合された入出力部とを含むマイクロストリップ線
路を設けて成る方向性結合器において、結合線路部の長
さは管内波長の1/2乃至1倍であり、入出力部にはイ
ンピーダンス整合部が設けられた方向性結合器が得られ
る。
【0010】
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の方向性結合器
について、図面を参照して詳細に説明する。
について、図面を参照して詳細に説明する。
【0011】最初に、図2に示した従来の方向性結合器
を参照し、本発明の方向性結合器の構成に関連する技術
的概要について説明する。
を参照し、本発明の方向性結合器の構成に関連する技術
的概要について説明する。
【0012】図4は、管内波長を可変し,且つ1/4波
長結合線路部L1の長さLが一定な場合のポート部P
1,P4間における伝送特性を周波数Fに対する結合量
S41[dB]の関係で示したものである。図4中におい
て、f1 は管内波長が4Lとなるときの周波数,f2 は
管内波長が2Lとなるときの周波数,f3 は管内波長が
4L/3となるときの周波数,f4 は管内波長がLとな
るときの周波数を示している。図4からは、結合線路部
の長さLに対して管内波長が4Lとなる周波数f1 ,及
び4L/3となる周波数f3 である場合,換言すれば、
結合線路部の長さLが管内波長の1/4倍,3/4倍で
あると結合用のポート部P4に対する結合量S41が極大
となることが判る。
長結合線路部L1の長さLが一定な場合のポート部P
1,P4間における伝送特性を周波数Fに対する結合量
S41[dB]の関係で示したものである。図4中におい
て、f1 は管内波長が4Lとなるときの周波数,f2 は
管内波長が2Lとなるときの周波数,f3 は管内波長が
4L/3となるときの周波数,f4 は管内波長がLとな
るときの周波数を示している。図4からは、結合線路部
の長さLに対して管内波長が4Lとなる周波数f1 ,及
び4L/3となる周波数f3 である場合,換言すれば、
結合線路部の長さLが管内波長の1/4倍,3/4倍で
あると結合用のポート部P4に対する結合量S41が極大
となることが判る。
【0013】更に、図5は管内波長を一定にし,且つ1
/4波長結合線路部L1の長さを可変した場合のポート
部P1,P3間における伝送特性を周波数Fに対する結
合量S31[dB]の関係で示したものである。但し、図
5中において、f1 ´は1/4波長結合線路部L1の長
さが管内波長の1/4倍になるときの周波数,f2 ´は
1/4波長結合線路部L1の長さが管内波長の1/2倍
になるときの周波数,f3 ´は1/4波長結合線路部L
1の長さが管内波長の3/4倍になるときの周波数,f
4 ´は1/4波長結合線路部L1の長さが管内波長の1
倍になるときの周波数を示している。
/4波長結合線路部L1の長さを可変した場合のポート
部P1,P3間における伝送特性を周波数Fに対する結
合量S31[dB]の関係で示したものである。但し、図
5中において、f1 ´は1/4波長結合線路部L1の長
さが管内波長の1/4倍になるときの周波数,f2 ´は
1/4波長結合線路部L1の長さが管内波長の1/2倍
になるときの周波数,f3 ´は1/4波長結合線路部L
1の長さが管内波長の3/4倍になるときの周波数,f
4 ´は1/4波長結合線路部L1の長さが管内波長の1
倍になるときの周波数を示している。
【0014】図5からは、アイソレーション用のポート
部P3に対する電力の漏れ(伝送量)は周波数Fの増加
に伴って緩やかに増加することが判る。
部P3に対する電力の漏れ(伝送量)は周波数Fの増加
に伴って緩やかに増加することが判る。
【0015】具体的に云えば、周波数f1 ´ではポート
部P1,P4間における結合量S41に比べてポート部P
1,P3間における結合量S31の電力の漏れが小さいた
め、ポート部P1から入力した電力はポート部P4には
結合するが、ポート部P3には結合し難くなるので、そ
の結果、方向性を示すようになる。これは結合線路部を
含む通常周波数対応型の方向性結合器の動作原理に他な
らない。又、周波数f3 ´ではポート部P4に対する結
合は極大となるが、ポート部P3に対しても電力の漏れ
が大きくなるので、方向性が得られなくなる。更に、周
波数f2 ´及びf4 ´ではポート部P3に対する電力の
漏れが大きくなるが、ポート部P4に対する結合は極小
となるため、方向性を示す。
部P1,P4間における結合量S41に比べてポート部P
1,P3間における結合量S31の電力の漏れが小さいた
め、ポート部P1から入力した電力はポート部P4には
結合するが、ポート部P3には結合し難くなるので、そ
の結果、方向性を示すようになる。これは結合線路部を
含む通常周波数対応型の方向性結合器の動作原理に他な
らない。又、周波数f3 ´ではポート部P4に対する結
合は極大となるが、ポート部P3に対しても電力の漏れ
が大きくなるので、方向性が得られなくなる。更に、周
波数f2 ´及びf4 ´ではポート部P3に対する電力の
漏れが大きくなるが、ポート部P4に対する結合は極小
となるため、方向性を示す。
【0016】従って、ポート部P3を結合用,ポート部
P4をアイソレーション用と置き換えれば、方向性結合
器の基本動作を確保することができる。
P4をアイソレーション用と置き換えれば、方向性結合
器の基本動作を確保することができる。
【0017】そこで、本発明の方向性結合器は、このよ
うに1/4波長結合線路部L1の長さを管内波長の1/
2乃至1倍で規定しても方向性結合器が動作することに
留意し、方向性結合器の基本構成を改良することによっ
て、1/4波長結合線路部L1の長さがマイクロストリ
ップ線路2(各ポート部P1〜P4)の線路幅に近くな
る高周波数帯域でも使用可能にしたものである。但し、
管内波長の1/2乃至1倍の長さの1/4波長結合線路
部L1を用いたマイクロストリップ線路2から入出力ポ
ートを取り出す際にコーナやベンドを用いると、入力用
のポートの反射特性に関して、1/4波長結合線路部L
1自体ではその長さに拘らず反射係数が小さくなるが、
1/2乃至1波長の間隔を隔ててコーナやベンド(マイ
クロストリップ線路2におけるパターン逸脱部)からの
反射が重畳されて反射特性が劣化される。
うに1/4波長結合線路部L1の長さを管内波長の1/
2乃至1倍で規定しても方向性結合器が動作することに
留意し、方向性結合器の基本構成を改良することによっ
て、1/4波長結合線路部L1の長さがマイクロストリ
ップ線路2(各ポート部P1〜P4)の線路幅に近くな
る高周波数帯域でも使用可能にしたものである。但し、
管内波長の1/2乃至1倍の長さの1/4波長結合線路
部L1を用いたマイクロストリップ線路2から入出力ポ
ートを取り出す際にコーナやベンドを用いると、入力用
のポートの反射特性に関して、1/4波長結合線路部L
1自体ではその長さに拘らず反射係数が小さくなるが、
1/2乃至1波長の間隔を隔ててコーナやベンド(マイ
クロストリップ線路2におけるパターン逸脱部)からの
反射が重畳されて反射特性が劣化される。
【0018】このため、管内波長の1/2乃至1倍の長
さの1/4波長結合線路部L1を用いて方向性結合器を
構成する場合には、入出力ポートに対してインピーダン
スを整合するための処置が必要になる。
さの1/4波長結合線路部L1を用いて方向性結合器を
構成する場合には、入出力ポートに対してインピーダン
スを整合するための処置が必要になる。
【0019】図1は、本発明の一実施例に係る方向性結
合器の基本構成を示したものである。この方向性結合器
は、管内波長の1/2倍の長さの1/2波長結合線路部
L2,及びこの1/2波長結合線路部L2に結合される
と共に、入出力部として用いられるポート部P1〜P4
から成るマイクロストリップ線路2を誘電体基板1上に
設けて構成されている。
合器の基本構成を示したものである。この方向性結合器
は、管内波長の1/2倍の長さの1/2波長結合線路部
L2,及びこの1/2波長結合線路部L2に結合される
と共に、入出力部として用いられるポート部P1〜P4
から成るマイクロストリップ線路2を誘電体基板1上に
設けて構成されている。
【0020】この方向性結合器では、ポート部P1が入
力用,ポート部P2が主線路用,ポート部P3が結合
用,ポート部P4がアイソレーション用として使用され
る。又、各ポート部P1〜P4には、それぞれマイクロ
ストリップ線路2を切り欠いて線路幅が可変されるよう
に形成した切り欠きが設けられている。これらの切り欠
きは、各ポート部P1〜P4におけるインピーダンス整
合部Ip 1〜Ip 4として機能する。
力用,ポート部P2が主線路用,ポート部P3が結合
用,ポート部P4がアイソレーション用として使用され
る。又、各ポート部P1〜P4には、それぞれマイクロ
ストリップ線路2を切り欠いて線路幅が可変されるよう
に形成した切り欠きが設けられている。これらの切り欠
きは、各ポート部P1〜P4におけるインピーダンス整
合部Ip 1〜Ip 4として機能する。
【0021】即ち、この方向性結合器を図2に示した方
向性結合器と比較すると、1/4波長結合線路部L1の
代わりに1/2波長結合線路部L2を用いた点と、ポー
ト部P3,P4の機能を入れ替えた点と、各ポート部P
1〜P4にインピーダンス整合部Ip 1〜Ip 4を設け
た点とが相違している。
向性結合器と比較すると、1/4波長結合線路部L1の
代わりに1/2波長結合線路部L2を用いた点と、ポー
ト部P3,P4の機能を入れ替えた点と、各ポート部P
1〜P4にインピーダンス整合部Ip 1〜Ip 4を設け
た点とが相違している。
【0022】この方向性結合器の場合、上述したように
結合用のポート部P3に対する電力の漏れが大きくなる
と共に、アイソレーション用のポート部P4に対する結
合は極小となって方向性を示すが、その反射特性は各ポ
ート部P1〜P4に設けられたインピーダンス整合部I
p 1〜Ip 4がインピーダンスを整合するため、コーナ
C部分からの反射の重畳が抑制されて特性劣化が回避さ
れる。結果として、この方向性結合器は比較的高い周波
数帯域で使用しても方向性及びアイソレーション特性が
良好に確保されるようになる。
結合用のポート部P3に対する電力の漏れが大きくなる
と共に、アイソレーション用のポート部P4に対する結
合は極小となって方向性を示すが、その反射特性は各ポ
ート部P1〜P4に設けられたインピーダンス整合部I
p 1〜Ip 4がインピーダンスを整合するため、コーナ
C部分からの反射の重畳が抑制されて特性劣化が回避さ
れる。結果として、この方向性結合器は比較的高い周波
数帯域で使用しても方向性及びアイソレーション特性が
良好に確保されるようになる。
【0023】因みに、上述した実施例の方向性結合器に
おけるインピーダンス整合部Ip 1〜Ip 4では、各ポ
ート部P1〜P4におけるマイクロストリップ線路2の
線路幅を可変させる切り欠きを設けることによってイン
ピーダンスの特性相違を得るものとしたが、その他のイ
ンピーダンス整合部Ip 1〜Ip 4の構成としては、並
列スタブ(疑似モジュール)を用いる場合や、異なるイ
ンピーダンス特性のマイクロストリップ線路2及び複数
のスタブを併用する場合等が挙げられる。
おけるインピーダンス整合部Ip 1〜Ip 4では、各ポ
ート部P1〜P4におけるマイクロストリップ線路2の
線路幅を可変させる切り欠きを設けることによってイン
ピーダンスの特性相違を得るものとしたが、その他のイ
ンピーダンス整合部Ip 1〜Ip 4の構成としては、並
列スタブ(疑似モジュール)を用いる場合や、異なるイ
ンピーダンス特性のマイクロストリップ線路2及び複数
のスタブを併用する場合等が挙げられる。
【0024】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、従
来の方向性結合器では使用し難かった比較的高い周波数
帯域でも使用可能になり、しかも方向性が良好に確保さ
れる方向性結合器が得られるようになる。この方向性結
合器の場合、特に結合線路部の長さを長くできるため、
マイクロストリップ線路におけるコーナやベンド間の電
磁界の結合力の低下が抑制されると共に、反射特性の劣
化が回避されるため、高周波数帯域で使用しても良好な
方向性及びアイソレーション特性が確保されるようにな
る。この結果、この方向性結合器を用いて等価回路を設
計する場合にも設計値と回路特性とが一致し易くなると
いう利点がある。
来の方向性結合器では使用し難かった比較的高い周波数
帯域でも使用可能になり、しかも方向性が良好に確保さ
れる方向性結合器が得られるようになる。この方向性結
合器の場合、特に結合線路部の長さを長くできるため、
マイクロストリップ線路におけるコーナやベンド間の電
磁界の結合力の低下が抑制されると共に、反射特性の劣
化が回避されるため、高周波数帯域で使用しても良好な
方向性及びアイソレーション特性が確保されるようにな
る。この結果、この方向性結合器を用いて等価回路を設
計する場合にも設計値と回路特性とが一致し易くなると
いう利点がある。
【図1】本発明の一実施例に係る方向性結合器の基本構
成を示したものである。
成を示したものである。
【図2】従来の1/4波長結合線路部を含む通常周波数
対応型の方向性結合器の基本構成を示したものである。
対応型の方向性結合器の基本構成を示したものである。
【図3】図2に示す方向性結合器を高周波数対応型とし
た場合の構成例を示したものである。
た場合の構成例を示したものである。
【図4】図2に示す方向性結合器の基本構成において、
管内波長を可変し,且つ結合線路部の長さが一定な場合
のポート部P1,P4間における伝送特性を示したもの
である。
管内波長を可変し,且つ結合線路部の長さが一定な場合
のポート部P1,P4間における伝送特性を示したもの
である。
【図5】図2に示す方向性結合器の基本構成において、
管内波長を一定にし,且つ結合線路部の長さを可変した
場合のポート部P1,P3間における伝送特性を示した
ものである。
管内波長を一定にし,且つ結合線路部の長さを可変した
場合のポート部P1,P3間における伝送特性を示した
ものである。
1 誘電体基板 2 マイクロストリップ線路 C コーナ Ip 1〜Ip 4 インピーダンス整合部 L1 1/4波長結合線路部 L2 1/2波長結合線路部 P1〜P4 ポート部
Claims (1)
- 【請求項1】 管内波長の所定倍で定められる長さの結
合線路部と該結合線路部に結合された入出力部とを含む
マイクロストリップ線路を設けて成る方向性結合器にお
いて、前記結合線路部の長さは前記管内波長の1/2乃
至1倍であり、前記入出力部にはインピーダンス整合部
が設けられたことを特徴とする方向性結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1829794A JPH07226609A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 方向性結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1829794A JPH07226609A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 方向性結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226609A true JPH07226609A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=11967682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1829794A Withdrawn JPH07226609A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 方向性結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07226609A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538635B2 (en) | 2005-04-11 | 2009-05-26 | Ntt Docomo, Inc. | Quadrature hybrid circuit having variable reactances at the four ports thereof |
| JP2010074791A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Murata Mfg Co Ltd | 通信体及びカプラ |
| JP2010088011A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Panasonic Corp | 方向性結合器 |
| CN108123204A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 株式会社东芝 | 定向耦合器的制造方法 |
| CN108428991A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-08-21 | 天津大学 | 一种小型化高带宽转向耦合器 |
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