JPH0878917A

JPH0878917A - 方向性結合器

Info

Publication number: JPH0878917A
Application number: JP20710694A
Authority: JP
Inventors: Hidemasa Ohashi; 英征大橋; Satoru Owada; 哲大和田; Hidenori Yugawa; 秀憲湯川; Hideki Asao; 英喜浅尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-22
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JP3171019B2

Abstract

(57)【要約】【目的】製造が容易で加工誤差による特性の劣化の少
ない結合線路形方向性結合器を得る。【構成】矩形断面の外導体１７、１８の中に２本の帯
状中心導体１５、１６を一定の間隔を保ってほぼ平行に
配置し、１／４波長ごとにこの中心導体それぞれの幅と
相互の横ずれを変化させ、中央の結合線路７で上下に重
なり、その両側でそれぞれ逆方向にずれるように２本の
中心導体を交差させて、多段結合線路形方向性結合器を
構成する。この時、両側の結合線路をインピーダンス変
成器として作用させて、中央の結合線路７のインピーダ
ンスが低くなるよう設計する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主としてＶＨＦ帯、
ＵＨＦ帯、マイクロ波帯、およびミリ波帯で用いられる
用いられる結合線路形方向性結合器の構成に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として図１８に示す
ようなものがあった。この図は、特開平５−１３６６１
０に示されたもので、図において、１５、１６は中心導
体、１７は外導体、１９は誘電体である。２本の帯状内
導体である中心導体１５、１６が管状の外導体１７の中
に平行に配置され、外導体１７と内導体１５、１６の間
の隙間は誘電体１９によって充填されている。

【０００３】次に動作について説明する。接近して配置
された２本の中心導体１５、１６は、互いに電磁界的に
結合して結合線路を構成し、一方の線路を伝搬する信号
の電磁界がもう一方の線路に結合して取り出される。こ
のような方向性結合器の特性は、結合線路断面形状で決
まる結合線路の偶モードと奇モードのインピーダンスＺ
ｅ、Ｚｏによって決定される。結合線路の長さが信号の
１／４波長に等しい時の結合度Ｋは、

【０００４】

【数１】

【０００５】で表され、また、方向性結合器の入出力端
子から見た結合線路のインピーダンスＺ（以降整合イン
ピーダンスと呼ぶ）は、

【０００６】

【数２】

【０００７】で表される。通常は、外部回路との間で信
号の反射が生じることを防ぐため，結合線路の整合イン
ピーダンスＺを方向性結合器が接続される外部回路のイ
ンピーダンスＺ０に等しくすると共に、所定の結合度が
得られるよう、式（１）および式（２）の関係を用いて
結合線路の偶モードと奇モードのインピーダンスＺｅ、
Ｚｏを決定し、このＺｅ、Ｚｏを実現するように結合線
路の断面形状を決める。式（１）からわかるように、結
合度の大きな方向性結合器を実現するためには、Ｚｅを
高インピーダンスに、Ｚｏを低インピーダンスにして両
者のの差を大きくすることが必要である。図１９に偶モ
ードおよび奇モードの場合の結合線路断面内における電
界の分布を示す。この図からわかるように、偶モードの
インピーダンスを高めるためには、中心導体の太さを細
くする必要があり、また、奇モードのインピーダンスを
低くするためには、２本の中心導体の間隔を狭める必要
がある。従って、結合度の大きい方向性結合器において
は、細い２本の中心導体が非常に接近した線路断面形状
になる。

【０００８】さらに別の従来の方向性結合器として図２
０に示すようなものがある。この図は、Seymour B. Coh
n and Ralph Levy, ■Histry of Microwave Passive Co
mponents with Particular Attention to Directional
Couplers■, IEEE Transaction on Microwave Theory a
nd Techniques, vol. MTT-32, pp.1046-1054, Sept.198
4 に示されたもので、図において、５は１段目の結合線
路、６は２段目の結合線路、７は３段目の結合線路であ
る。ここで、各結合部分の長さは、設計の中心周波数に
おいて１／４波長になっており、また、２段目の結合線
路６を中心にして左右対称の構造になっている。

【０００９】このように、それぞれ結合特性の異なる１
／４波長の結合線路を複数直列に接続することにより構
成された多段結合線路形方向性結合器は、各結合線路の
結合度の分布を適当に設計することにより、広帯域な結
合特性を得ることができる。この時、広帯域にわたって
外部回路とのインピーダンス整合をとるため、各結合線
路の整合インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３は、外部回路
のインピーダンスＺ０に等しく設計される。また、２段
目の結合線路６の結合度は、方向性結合器全体としての
結合度よりも大きく、両側に配置された１段目および３
段目の結合線路の結合度は、方向性結合器全体としての
結合度よりも小さく設計される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の方向性結合器は
以上のように構成されているので、結合度の大きな方向
性結合器を得るためには、２本の細い中心導体を非常に
接近させた構造が必要になるため、製造がむずかしくな
るばかりでなく、製造上の加工誤差によって２本の中心
導体間の間隔や、幅、さらに相互の位置の横ずれなどが
生じた場合に方向性結合器の特性が大きく劣化してしま
うという問題点があった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、製造が容易で、加工精度による
特性の劣化の少ない方向性結合器を得ることを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わる方向
性結合器は、電気長が設計周波数においてほぼ１／４波
長に等しく結合度がそれぞれ異なる結合線路を奇数個多
段接続し、上記多段接続したそれぞれの結合線路の結合
度を、中央の結合線路を中心にして対称な分布になるよ
うに配置させ、対称多段結合線路形とした方向性結合器
において、上記それぞれの結合線路における偶モードの
インピーダンスＺｅと奇モードのインピーダンスＺｏの
自乗平均で定義される整合インピーダンスＺを、それぞ
れ上記方向性結合器の入出力インピーダンスＺ０より低
くするとともに、上記中央の結合線路以外の各結合線路
が設計周波数において上記中央の結合線路の整合インピ
ーダンスＺと入出力インピーダンスＺ０間のインピーダ
ンス変成を行う１／４波長インピーダンス変成器として
作用するよう上記中央の結合線路以外の各結合線路の整
合インピーダンスＺを決定したものである。

【００１３】また、第２の発明に係わる方向性結合器
は、結合線路断面の結合度が線路長さ方向に対して連続
的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が線路長さの１
／２の位置に対して対称な分布を持つテーパ形結合線路
によって構成される対称テーパ結合線路形とした方向性
結合器において、結合線路の任意の断面における偶モー
ドのインピーダンスＺｅと奇モードのインピーダンスＺ
ｏの自乗平均で定義される整合インピーダンスＺを上記
方向性結合器の入出力インピーダンスＺ０より低くする
とともに、上記テーパ形結合線路が設計周波数において
上記方向性結合器の各入出力端子間のインピーダンス整
合を行うテーパ形インピーダンス変成器として作用する
ようテーパ形結合線路の整合インピーダンスＺの長さ方
向の分布を決定したものである。

【００１４】また、第３の発明に係わる方向性結合器
は、電気長が設計周波数においてほぼ１／４波長に等し
く結合度がそれぞれ異なる結合線路を複数個多段接続
し、上記多段接続したそれぞれの結合線路の結合度を結
合線路長さ方向に単調増加するよう分布させ、非対称の
多段結合線路形とした方向性結合器において、上記それ
ぞれの結合線路における偶モードのインピーダンスＺｅ
と奇モードのインピーダンスＺｏの自乗平均で定義され
る整合インピーダンスＺを、結合線路長さ方向に単調減
少するよう分布させ、かつ、上記多段接続された結合線
路が、設計周波数において上記方向性結合器の両端の入
出力インピーダンス間のインピーダンス整合を行う多段
インピーダンス変成器として作用するように多段接続し
た結合線路の各段の整合インピーダンスＺを決定したも
のである。

【００１５】また、第４の発明に係わる方向性結合器
は、結合線路断面の結合度が線路長さ方向に対して連続
的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が単調増加する
テーパ形結合線路によって構成される非対称テーパ結合
線路形とした方向性結合器において、上記テーパ形結合
線路の任意の断面における偶モードのインピーダンスＺ
ｅと奇モードのインピーダンスＺｏの自乗平均で定義さ
れる整合インピーダンスＺを上記結合線路の長さ方向に
連続的に単調減少するように変化させ、かつ、上記テー
パ形結合線路が、設計周波数において上記方向性結合器
の両端の入出力インピーダンス間のインピーダンス整合
を行うテーパ形インピーダンス変成器として作用するよ
うに線路長さ方向の整合インピーダンスＺの分布を決定
したものである。

【００１６】また、第５の発明に係わる方向性結合器
は、上記第１〜４のいずれか１つの発明において、方向
性結合器の入出力端子と結合線路部分の４つの端部との
間の４箇所の少なくとも１箇所に、設計周波数において
ほぼ１／４波長の長さの単一線路を１段または多段接続
して構成されるインピーダンス変成回路を挿入し、上記
結合線路部分および上記単一線路部分全体によって外部
回路とのインピーダンス整合を行ったことを特徴とする
ものである。

【００１７】また、第６の発明に係わる方向性結合器
は、上記第１又は第３の発明において、方向性結合器の
入出力端子と結合線路部分の４つの端部との間の４箇所
の少なくとも１箇所に、方向性結合器の入出力インピー
ダンスとほぼ等しい特性インピーダンスを持つ所定の電
気長の単一線路と、上記単一線路の上記入出力端子側
に、上記単一線路に並列にオープンスタブあるいはショ
ートスタブを接続して構成された回路を挿入したことを
特徴とするものである。

【００１８】また、第７の発明に係わる方向性結合器
は、上記第１又は第３の発明において、方向性結合器の
入出力端子と結合線路部分の４つの端部との間の４箇所
の少なくとも１箇所に、方向性結合器の入出力インピー
ダンスとほぼ等しい特性インピーダンスを持つ所定の電
気長の単一線路と、上記単一線路の上記入出力端子側
に、上記単一線路と特性インピーダンスの異なる１／４
波長より電気長の短い単一線路を直列に接続して構成さ
れた回路を挿入したものである。

【００１９】また、第８の発明に係わる方向性結合器
は、上記第１の発明において、矩形断面の管状空部を有
する外導体の管状空部に、長さ方向が上記管状空部の管
軸にほぼ平行で、それぞれ上記管状空部の上下壁面とほ
ぼ平行な幅広面を持ち、上記幅広面を長さ方向に対して
ほぼ１／４波長ごとに階段状に上記管状空部の左右壁面
方向にずらせた厚さがほぼ一定な２本の帯状中心導体
を、上記幅広面どうしをほぼ平行に向い合わせるように
上下に一定間隔離し、それぞれの帯状中心導体の中央の
結合線路部分を形成する部分どうしが上下に重なり合う
ような対称なＸ字状に交差させて配置し、１／４波長結
合部分を奇数段直列接続した対称多段結合線路形を構成
したことを特徴とするものである。

【００２０】また、第９の発明に係わる方向性結合器
は、上記第２の発明において、矩形断面の管状空部を有
する外導体の管状空部に、長さ方向が上記管状空部の管
軸にほぼ平行で、それぞれ上記管状空部の上下壁面とほ
ぼ平行な幅広面を持ち、厚さがほぼ一定な２本の帯状中
心導体を、上記幅広面どうしをほぼ平行に向い合わせる
ように上下に一定間隔離し、それぞれの帯状中心導体の
結合線路部分の中央部分どうしが上下に重なり合うよう
な対称なＸ字状に交差させて配置し、対称テーパ結合線
路形を構成したことを特徴とするものである。

【００２１】また、第１０の発明に係わる方向性結合器
は、上記第１の発明において、第１の誘電体基板の上下
の面それぞれに上記第１の基板を挟んでほぼ平行にスト
リップ導体を一本づつ密着させて配置し、上記第１の誘
電体基板の上下の面それぞれに上記第１の誘電体基板と
反対側の面上に地導体膜を設けた第２、第３の誘電体基
板を密着させて構成し、結合線路形とした方向性結合器
において、結合線路の長さ方向に対してほぼ１／４波長
ごとに上記２本のストリップ導体それぞれの線路幅およ
び上記２本のストリップ導体相互の線路断面横方向のず
れをそれぞれ階段状に変化させて、結合度および整合イ
ンピーダンスＺの異なる１／４波長結合部分を２Ｎ−１
（Ｎは自然数）段直列接続した多段結合線路を構成し、
かつ、上記２Ｎ−１段の１／４波長の結合部分のうちＮ
段目の結合部分において上記２本のストリップ導体相互
の線路断面横方向のずれが０で、１段目からＮ−１段目
の結合部分における上記２本の中心導体の線路断面横方
向のずれと、Ｎ＋１段目から２Ｎ−１段目の結合部分に
おける上記２本の中心導体の線路断面横方向のずれが逆
方向になるように構成されていることを特徴とするもの
である。

【００２２】また、第１１の発明に係わる方向性結合器
は、上記第２の発明において、第１の誘電体基板の上下
の面それぞれに上記第１の基板を挟んでほぼ平行にスト
リップ導体を一本づつ密着させて配置し、上記第１の誘
電体基板の上下の面それぞれに上記第１の誘電体基板と
反対側の面上に地導体膜を設けた第２、第３の誘電体基
板を密着させて構成し、結合線路形とした方向性結合器
において、結合線路の長さ方向に対して上記２本のスト
リップ導体それぞれの幅広面の横幅と上記２本のストリ
ップ導体相互の線路断面横方向のずれをそれぞれ連続的
に変化させることにより結合度および整合インピーダン
スＺが連続的に変化するテーパ形結合線路を構成し、か
つ、上記テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の点にお
いて上記２本のストリップ導体相互の線路断面横方向の
ずれが０で、上記テーパ形結合線路の一方の端部と上記
線路長さのほぼ１／２の点の間の結合部分における上記
２本の中心導体の線路断面横方向のずれと、上記テーパ
形結合線路の他の端部と上記線路長さのほぼ１／２の点
の間の結合部分における上記２本の中心導体の線路断面
横方向のずれが逆方向になるように構成されていること
を特徴とするものである。

【００２３】また、第１２の発明に係わる方向性結合器
は、上記第１又は第３の発明において、矩形断面の管状
空部を有する外導体の管状空部に、長さ方向が上記管状
空部の管軸にほぼ平行で、それぞれ上記管状空部の上下
壁面とほぼ平行な幅広面を持ち、厚さがほぼ一定な２本
の帯状中心導体を、上記幅広面どうしをほぼ平行に向い
合わせるように上下に一定間隔離して配置し、上記外導
体の管状空部における上記２本の帯状内導体以外の部分
を誘電体で充填して結合線路形として構成された方向性
結合器において、上記充填された誘電体が、結合線路の
長さ方向に対してほぼ１／４波長ごとに分割されたそれ
ぞれ誘電率の異なる複数の誘電体で構成されていること
を特徴とするものである。

【００２４】

【作用】第１の発明においては、対称多段結合線路を用
いて、各段の結合線路における整合インピーダンスＺを
方向性結合器の入出力インピーダンスＺ０より低くする
とともに、中央の結合線路の整合インピーダンスと入出
力インピーダンスＺ０間のインピーダンス変成を行う１
／４波長インピーダンス変成器として作用するよう各段
の整合インピーダンスＺを決定することにより、各結合
線路、特に結合度を最も大きくする必要がある中央の結
合線路における偶モード、奇モードのインピーダンスＺ
ｅ，Ｚｏそれぞれを、従来の方向性結合器よりも低くす
るとともに、低くした各結合線路部分の整合インピーダ
ンスと入出力インピーダンスの間のインピーダンス整合
をとっている。

【００２５】第２の発明においては、対称テーパ結合線
路を用いて、結合線路の任意の断面における整合インピ
ーダンスＺを方向性結合器の入出力インピーダンスＺ０
より低くするとともに、設計周波数において方向性結合
器の各入出力端子間のインピーダンス整合を行うテーパ
形インピーダンス変成器として作用するようテーパ形結
合線路の整合インピーダンスＺの長さ方向の分布を決定
することにより、結合線路各部分、特に、結合度を最も
大きくする必要があるテーパ形結合線路中央部における
偶モード、奇モードのインピーダンスＺｅ，Ｚｏそれぞ
れを、従来の方向性結合器よりも低くするとともに、低
くした結合線路各部分の整合インピーダンスと入出力イ
ンピーダンスの間のインピーダンス整合をとっている。

【００２６】第３の発明においては、非対称多段結合線
路を用いて、各段の結合線路における整合インピーダン
スＺを結合線路長さ方向に単調減少するよう分布させ、
設計周波数において多段結合線路の両端の異なる入出力
インピーダンスの間のインピーダンス整合を行う多段イ
ンピーダンス変成器として作用するように各段の整合イ
ンピーダンスＺを決定することにより、各結合線路にお
ける偶モード、奇モードのインピーダンスＺｅ，Ｚｏそ
れぞれを従来の方向性結合器よりも低くするとともに、
結合路両端の異なる入出力インピーダンスの間のインピ
ーダンス変成器として作用させている。

【００２７】第４の発明においては、非対称テーパ結合
線路を用いて、結合線路の任意の断面における整合イン
ピーダンスＺを結合線路の長さ方向に連続的に単調減少
するように変化させ、設計周波数においてテーパ形結合
線路の両端の異なる入出力インピーダンスの間のインピ
ーダンス整合を行うテーパ形インピーダンス変成器とし
て作用するように線路長さ方向の整合インピーダンスＺ
の分布を決定することにより、各結合線路における偶モ
ード、奇モードのインピーダンスＺｅ，Ｚｏそれぞれを
従来の方向性結合器よりも低くすることともに、線路両
端の異なる入出力インピーダンスの間のインピーダンス
変成器として作用させている。

【００２８】第５の発明においては、結合線路部分をイ
ンピーダンス変成器として作用させるほかに、結合線路
の４つの端部と４つの入出力端子の間それぞれ、あるい
は一部の間に、設計周波数においてほぼ１／４波長の長
さの単一線路を１段または多段接続して構成されるイン
ピーダンス変成回路を挿入することによって、結合線路
部分および結合線路の端部に挿入した単一線路部分全体
によって外部回路とのインピーダンス整合を行ってい
る。

【００２９】第６の発明においては、結合線路部分の４
つの端部と４つの入出力端子との間それぞれ、あるいは
一部の間に、入出力インピーダンスとほぼ等しい特性イ
ンピーダンスを持つ所定の電気長の単一線路と、線路に
並列にオープンスタブあるいはショートスタブを接続し
て構成された回路を挿入することによって、多段結合線
路における各段の結合線路間の階段状の線路断面形状の
変化によって生じる反射特性の劣化を打ち消して反射特
性を改善している。

【００３０】第７の発明においては、結合線路部分の４
つの端部と４つの入出力端子との間それぞれ、あるいは
一部の間に、入出力インピーダンスとほぼ等しい特性イ
ンピーダンスを持つ所定の電気長の単一線路と、単一線
路の入出力端子側にこの単一線路と特性インピーダンス
の異なる１／４波長より電気長が短い単一線路を直列に
接続にして構成された回路を挿入することによって、多
段結合線路における各段の結合線路間の階段状の線路断
面形状の変化によって生じる反射特性の劣化を打ち消し
て反射特性を改善している。

【００３１】第８の発明においては、矩形の外導体とそ
の中にほぼ平行に配置された２本の中心導体によって方
形同軸線路を用いた方向性結合器を構成し、２本の中心
導体の幅と２本の中心導体相互の線路横方向のずれをそ
れぞれ１／４波長ずつ変化させることによって、結合度
Ｋおよび整合インピーダンスＺがそれぞれ異なる１／４
波長結合部分を２Ｎ−１段直列接続した多段結合線路に
している。また、２本の結合線路を中央の結合部分で上
下に重なるように配置し、その両側で中心導体の線路断
面横方向のずれが逆方向になるように構成することによ
って、組立誤差などにより２本の中心導体全体の位置関
係が横方向にずれを生じた場合の、中央の結合部分より
前の結合部分における結合度の変化と後ろ側の結合部分
における結合度の変化が逆になるようにして両者を相殺
している。

【００３２】第９の発明においては、矩形の外導体とそ
の中にほぼ平行に配置された２本の中心導体によって方
形同軸線路を用いた方向性結合器を構成し、結合線路の
長さ方向に対して２本の帯状中心導体それぞれの幅広面
の横幅と２本の中心導体相互の線路断面横方向のずれを
それぞれ連続的に変化させることにより結合度および整
合インピーダンスＺが連続的に変化するテーパ形結合線
路にしている。また、テーパ形結合線路の長さのほぼ１
／２の点において２本の中心導体相互の線路断面横方向
のずれが０で、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の
点より前側の結合部分における２本の中心導体の線路断
面横方向のずれと、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／
２の点より後ろ側の結合部分における２本の中心導体の
線路断面横方向のずれが逆方向になるように中心導体を
構成することによって、組立誤差などにより２本の中心
導体全体の位置関係が横方向にずれを生じた場合の、１
／２の点より前側の結合部分における結合度の変化と１
／２の点より後ろ側の結合部分における結合度の変化が
逆になるようにして両者を相殺している。

【００３３】第１０の発明においては、両面にほぼ平行
なストリップ導体パターンを設けた誘電体基板を裏側に
地導体パターンを設けた２枚の誘電体基板で挟むことに
よって、トリプレート線路形の方向性結合器を構成し、
結合線路の長さ方向に対してほぼ１／４波長ごとに２本
のストリップ導体それぞれの幅および２本のストリップ
導体相互の線路断面横方向のずれをそれぞれ階段状に変
化させて、それぞれ結合度および整合インピーダンスの
異なる１／４波長結合部分を２Ｎ−１段直列接続した多
段結合線路にしている。また、２Ｎ−１段の１／４波長
の結合部分のうちＮ段目の結合部分において２本のスト
リップ導体相互の線路断面横方向のずれが０で、Ｎ−１
段目より前の結合部分における２本のストリップ導体の
線路断面横方向のずれと、Ｎ＋１段目より後の結合部分
における２本のストリップ導体の線路断面横方向のずれ
が逆方向になるように構成することによって、ストリッ
プ導体のエッチング誤差などにより２本の中心導体全体
の位置関係が横方向にずれを生じた場合の、Ｎ−１段目
より前の結合部分における結合度の変化とＮ＋１段目よ
り後ろ側の結合部分における結合度の変化が逆になるよ
うにして両者を相殺している。

【００３４】第１１の発明においては、両面にほぼ平行
なストリップ導体パターンを設けた誘電体基板を裏側に
地導体パターンを設けた２枚の誘電体基板で挟むことに
よって、トリプレート線路形の方向性結合器を構成し、
結合線路の長さ方向に対して２本のストリップ導体それ
ぞれの幅広面の横幅と２本のストリップ導体相互の線路
断面横方向のずれをそれぞれ連続的に変化させることに
より結合度および整合インピーダンスＺが連続的に変化
するテーパ形結合線路にしている。また、テーパ形結合
線路の長さのほぼ１／２の点において２本のストリップ
導体相互の線路断面横方向のずれが０で、テーパ形結合
線路の長さのほぼ１／２の点より前側の結合部分におけ
る２本のストリップ導体の線路断面横方向のずれと、テ
ーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の点より後ろ側の結
合部分における２本のストリップ導体の線路断面横方向
のずれが逆方向になるように構成することによって、ス
トリップ導体のエッチング誤差などにより２本の中心導
体全体の位置関係が横方向にずれを生じた場合の、１／
２の点より前側の結合部分における結合度の変化と１／
２の点より後ろ側の結合部分における結合度の変化が逆
になるようにして両者を相殺している。

【００３５】第１２の発明においては、矩形の外導体と
その中にほぼ平行に配置された２本の中心導体によって
方形同軸線路を用いた方向性結合器を構成し、結合線路
の中に充填された誘電体を、結合線路の長さ方向に対し
てほぼ１／４波長ごとに分割されたそれぞれ誘電率の異
なる複数の誘電体で構成することによって、線路長さ方
向に対して２本の中心導体の幅や２本の中心導体相互の
線路段面横方向のずれを変えることなく、結合度および
整合インピーダンスの異なる多段結合線路を構成してい
る。

【００３６】

【実施例】

実施例１この発明による方向性結合器の一実施例の回路構成図を
図１に示す。図１は、電気長が設計周波数において１／
４波長の結合線路を５段直列接続した多段結合線路で構
成された方向性結合器を示しており、１から４は入出力
端子、５は１段目の結合線路、６は２段目の結合線路、
７は３段目の結合線路、８は４段目の結合線路、９は５
段目の結合線路である。また、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は各結
合線路の整合インピーダンスを表しており、また、Ｋ
１、Ｋ２、Ｋ３は各結合線路の結合度を表している。こ
こで、それぞれの結合線路における結合度および整合イ
ンピーダンスは、３段目の結合線路７を中心にした左右
対称な関係にされており、１段目と５段目および２段目
と４段目がそれぞれ等しい結合度および整合インピーダ
ンスになっている。また、３段目の結合線路の結合度が
最も大きく、外側の結合線路に行くにしたがって結合度
は小さくなるように設計する。

【００３７】次に、上記実施例の動作を説明する。入出
力端子１から結合線路の一方の線路に加えられた信号
は、１段目の結合線路５から５段目の結合線路９を順次
伝搬しながらもう一方の線路に結合し、入出力端子２お
よび入出力端子３から出力される。入出力端子３に出力
される信号の割合すなわち方向性結合器全体としての結
合度Ｋは、各段の結合線路における結合度Ｋ１、Ｋ２、
Ｋ３によって決まり、中心周波数においては、これらの
間に次式の関係が成り立つ。

【００３８】

【数３】

【００３９】この時、各結合線路の整合インピーダンス
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３と、方向性結合器の入出力インピーダ
ンスＺ０との間に

【００４０】

【数４】

【００４１】の関係があると、１段目の結合線路５と２
段目の結合線路６の組合わせおよび５段目の結合線路９
と４段目の結合線路８の組合わせそれぞれが、１／４波
長線路を２段直列に接続して構成されるインピーダンス
変成器として作用し、３段目の結合線路７の整合インピ
ーダンスＺ３と入出力インピーダンスＺ０の間のインピ
ーダンス整合を行うことができる。従って、方向性結合
器の入出力インピーダンスＺ０によらず、Ｚ１、Ｚ２，
Ｚ３を自由に決定することが可能となり、最も結合度が
大きい３段目の結合線路７の整合インピーダンスＺ３が
最も低くなるようにＺ１、Ｚ２、Ｚ３を決定することが
できる。図２に結合度が３ｄＢの方形同軸線路形の結合
線路について、整合インピーダンスを変化させた場合の
中心導体幅と中心導体間隔の変化を計算した例を示す。
この図からわかるように、結合度が大きい結合線路の整
合インピーダンスを低くすると、結合線路断面における
２本の中心導体を太くできるとともに、２本の中心導体
間の間隔を広く設計することが可能となり、製造が容易
で製造上の組立誤差などによる特性の劣化の少ない方向
性結合器を得ることができるという利点がある。

【００４２】ところで上記説明では、結合線路の段数が
５段の場合について述べたが、この原理は３段や７段な
ど奇数（２Ｎ−１）段の多段結合線路によって構成する
場合についても成り立つ。

【００４３】実施例２この発明の方向性結合器のさらに別の実施例の回路構成
図を図３に示す。図３は、実施例１における多段結合線
路の代りに、結合線路の長さ方向に結合特性が連続的に
変化する長さＬのテーパ形結合線路を用いて構成された
方向性結合器を示しており、図において１から４は図１
と同一であり、１０はテーパ形結合線路である。また、
Ｚｔ（ｘ）は座標ｘにおけるテーパ形結合線路１０の整
合インピーダンスを表しており、Ｋｔ（ｘ）は座標ｘに
おけるテーパ形結合線路１０の結合度を表している。こ
こで、テーパ形結合線路１０における結合度および整合
インピーダンスの結合線路長さ方向の分布は、テーパ形
結合線路１０の１／２の長さの点を中心にした左右対称
な関係にされており、座標ｘと座標Ｌ−ｘにおいて結合
度および整合インピーダンスはそれぞれ等しい値にな
る。また、テーパ形結合線路１０の中心における結合度
が最も大きく、外側の結合線路に行くにしたがって結合
度は小さくなるように設計する。

【００４４】次に、上記実施例の動作を説明する。入出
力端子１からテーパ形結合線路１０の一方の線路に加え
られた信号は、テーパ形結合線路１０を順次伝搬しなが
らもう一方の線路に結合し、入出力端子２および入出力
端子３から出力される。この時、テーパ形結合線路１０
の線路長さ方向の整合インピーダンスＺｔ（ｘ）の分布
が、結合線路両端で入出力インピーダンスＺ０に等し
く、線路中心に向かうにしたがって徐々に小さくなるよ
うにテーパ状に変化し、その変化の割合が波長に比べて
小さければ、テーパ形結合線路１０はテーパ形インピー
ダンス変成器として作用し、テーパ形結合線路１０の中
央部分における整合インピーダンスＺｔ（Ｌ／２）と入
出力インピーダンスＺ０の間のインピーダンス整合を行
うことができる。従って、方向性結合器の入出力インピ
ーダンスＺ０によらず、最も結合度が大きい結合線路の
中央における整合インピーダンスＺｔ（Ｌ／２）が最も
低くなるようにＺ（ｘ）の分布を決定することができ
る。

【００４５】従って、図３の実施例は、図１の場合と同
様に、結合度の高い結合線路部分の整合インピーダンス
を低くして、製造が容易で製造上の組立誤差などによる
特性の劣化の少ない方向性結合器を得ることができる他
に、テーパ形結合線路を用いているため、多段結合線路
を用いた場合のように結合線路の断面形状が階段状に変
化して電磁界の乱れを生じ反射特性を劣化させる原因と
なる結合線路間の接続部がないため、反射特性の良好な
方向性結合器を得ることができるという利点がある。

【００４６】実施例３この発明による方向性結合器のさらに別の一実施例の回
路構成図を図４に示す。図４は、電気長が設計周波数に
おいて１／４波長の結合線路を３段直列接続した多段結
合線路で構成された方向性結合器を示しており、図にお
いて１から４は図１と同一であり、５は１段目の結合線
路、６は２段目の結合線路、７は３段目の結合線路であ
る。方向性結合器の入出力インピーダンスは結合線路の
右側のほうが左側より低くなっており、入出力端子１お
よび入出力端子３がＺ０１、入出力端子２および入出力
端子４がＺ０２である。また、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は１段
目〜３段目の結合線路５、６、７の整合インピーダンス
を表しており、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は１段目〜３段目の結
合線路５、６、７の結合度を表している。ここで、それ
ぞれの結合線路における結合度は、１段目の結合線路５
の結合度が最も小さく、２段目の結合線路６、３段目の
結合線路７に行くにしたがって大きくなるように設計す
る。また、それぞれの結合線路における整合インピーダ
ンスについては、１段目の結合線路５の整合インピーダ
ンスが最も大きく、２段目の結合線路６、３段目の結合
線路７に行くにしたがって小さくなるように設計する。

【００４７】次に、上記実施例の動作を説明する。各結
合線路の整合インピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３と、方向
性結合器の入出力インピーダンスＺ０１、Ｚ０２との間
に

【００４８】

【数５】

【００４９】の関係があると、１段目の結合線路５、２
段目の結合線路６および３段目の結合線路７の組合わせ
が、１／４波長線路を３段直列に接続して構成されるイ
ンピーダンス変成器として作用し、結合線路左側の入出
力インピーダンスＺ０１と結合線路右側の入出力インピ
ーダンスＺ０２の間のインピーダンス整合を行うことが
できる。従って、インピーダンスの異なる回路の間に挿
入してインピーダンス整合を行う方向性結合器として作
用させることができるという利点を有するとともに、最
も結合度が大きい３段目の結合線路７の整合インピーダ
ンスＺ３を低く設計して、図１の実施例と同様に、製造
が容易で、製造上の組立誤差などによる特性の劣化の少
ない方向性結合器を得ることができるという利点があ
る。

【００５０】ところで上記説明では、結合線路の段数が
３段の場合について述べたが、この原理は任意の段数の
多段結合線路全ての場合について成り立つ。

【００５１】実施例４この発明の方向性結合器のさらに別の実施例の回路構成
図を図５に示す。図５は、実施例３における多段結合線
路の代りに、結合線路の長さ方向に結合特性が連続的に
変化する長さＬのテーパ形結合線路を用いて構成された
方向性結合器を示しており、図において１から４は図４
と同一であり、１０はテーパ形結合線路である。方向性
結合器の入出力インピーダンスは結合線路の右側のほう
が左側より低くなっており、入出力端子１および入出力
端子３がＺ０１、入出力端子２および入出力端子４がＺ
０２である。また、Ｚｔ（ｘ）は座標ｘにおけるテーパ
形結合線路１０の整合インピーダンスを表しており、Ｋ
ｔ（ｘ）は座標ｘにおけるテーパ形結合線路１０の結合
度を表している。ここで、テーパ形結合線路１０におけ
る結合度はテーパ形結合線路１０の長さ方向に単調増加
し、整合インピーダンスはテーパ形結合線路１０の長さ
方向に単調減少するように設計する。

【００５２】次に、上記実施例の動作を説明する。テー
パ形結合線路１０の線路長さ方向の整合インピーダンス
Ｚｔ（ｘ）の分布が、結合線路左端で入出力端子１およ
び入出力端子３の入出力インピーダンスＺ０１に等し
く、線路左側に向かうにしたがって徐々に小さくなるよ
うにテーパ状に変化し、結合線路右端で入出力端子２お
よび入出力端子４の入出力インピーダンスＺ０２に等し
くなっており、その変化の割合が波長に比べて小さけれ
ば、テーパ形結合線路１０はテーパ形インピーダンス変
成器として作用し、結合線路左側の入出力インピーダン
スＺ０１と結合線路右側の入出力インピーダンスＺ０２
の間のインピーダンス整合を行うことができる。従っ
て、図５の実施例によれば、図４と同様の利点を有する
ほか、テーパ形結合線路を用いているため、多段結合線
路を用いた場合のように結合線路の断面形状が階段状に
変化して電磁界の乱れを生じ反射特性を劣化させる原因
となる結合線路間の接続部がないため、反射特性の良好
な方向性結合器を得ることができるという利点がある。

【００５３】実施例５この発明による方向性結合器のさらに別の一実施例の回
路構成図を図６に示す。図６は、実施例１における多段
結合線路の４つの端部それぞれに電気長が１／４波長の
単一線路を接続して構成された方向性結合器を示してお
り、図において１から７は図１と同一であり、１１は１
／４波長の単一線路である。なお、ここでは多段結合線
路の段数が３段の場合について示している。また、ＺＬ
は１／４波長単一線路１１の特性インピーダンスを表し
ている。ここで、それぞれの結合線路における結合度お
よび整合インピーダンスは、２段目の結合線路６を中心
にした左右対称な関係にされており、１段目の結合線路
５と３段目の結合線路７がそれぞれ等しい結合度および
整合インピーダンスになっている。また、２段目の結合
線路６の結合度が大きく、外側の１段目と３段目の結合
線路５、７の結合度が小さくなるように設計する。

【００５４】次に、上記実施例の動作を説明する。１段
目〜３段目の結合線路５、６、７の整合インピーダンス
Ｚ１、Ｚ２と、方向性結合器の入出力インピーダンスＺ
０および１／４波長単一線路１１の特性インピーダンス
ＺＬとの間に

【００５５】

【数６】

【００５６】の関係があると、１／４波長単一線路１１
ａ，１１ｃと１段目の結合線路５の組合わせおよび１／
４波長単一線路１１ｂ，１１ｄと３段目の結合線路７の
組合わせが、１／４波長線路を２段直列に接続して構成
されるインピーダンス変成器として作用し、方向性結合
器の入出力インピーダンスＺ０と２段目の結合線路６の
整合インピーダンスＺ２の間のインピーダンス整合を行
うことができる。従って、図６の実施例によれば図１の
実施例と同様の利点を有するほか、図１の実施例に比べ
て、結合線路部分の長さを長くすることなく、インピー
ダンス変成器の段数を多くできるため、より広帯域にわ
たって反射特性の良好な方向性結合器が得られるという
利点がある。また、結合線路部分の外側に一段のインピ
ーダンス変成器があるため、図１の実施例に比べて結合
線路部分を全体的に低インピーダンスに設計できるとい
う利点もある。

【００５７】ところで上記説明では、結合線路の段数が
３段で構成され、単一線路が１／４波長線路１段で構成
されている場合について述べたが、この原理は任意の奇
数段数の多段結合線路について、また、単一線路が多段
の１／４波長線路で構成された場合についても同様に成
り立つ。

【００５８】また、結合線路部分が対称テーパ形結合線
路の場合についても、結合線路端部に接続された単一線
路が、入出力インピーダンスと結合線路の両端の整合イ
ンピーダンスとの間のインピーダンス整合を行うよう
に、単一線路の特性インピーダンスを設計すれば、同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００５９】実施例６この発明による方向性結合器のさらに別の一実施例の回
路構成図を図７に示す。図７は、実施例５における１／
４波長単一線路１１を多段結合線路の４つの端部のうち
の対角線にあたる２つの端部のみに接続して構成された
方向性結合器を示しており、図中、１から１１は図６と
同一である。また、Ｚ１、Ｚ２は各結合線路の整合イン
ピーダンスを表し、Ｋ１、Ｋ２は各結合線路の結合度を
表し、ＺＬは単一線路の特性インピーダンスを表してい
る。ここで、１／４波長単一線路１１が挿入された入出
力端子１および入出力端子４の入出力インピーダンスＺ
０１は、端子２と端子３の入出力インピーダンスＺ０２
よりも高い値に設計する。

【００６０】次に、上記実施例の動作を説明する。結合
線路端部のインピーダンスを入出力端子２および入出力
端子３の入出力インピーダンスＺ０２に等しくするた
め、各段の結合線路の整合インピーダンスＺ１、Ｚ２は

【００６１】

【数７】

【００６２】の関係が成り立つように決定する。また、
入出力端子１および入出力端子４と結合線路の間に挿入
された１／４波長単一線路１１のインピーダンスＺＬ
を、

【００６３】

【数８】

【００６４】のように決定すると、入出力端子１および
入出力端子４と結合線路の間に挿入された１／４波長単
一線路１１がインピーダンス変成器として作用し、入出
力端子１および入出力端子４の入出力インピーダンスＺ
０１と結合線路端部のインピーダンスの間のインピーダ
ンス整合を行うことができる。これにより、図７の実施
例は図６の実施例と同様の利点を有するほかに、入出力
端子１および入出力端子４は高いインピーダンスの回路
と接続し、入出力端子２および入出力端子３は低いイン
ピーダンスの回路と接続することができるという利点も
ある。

【００６５】このような構成の方向性結合器は、半導体
増幅器の電力分配および電力合成回路に用いる場合に有
利である。図８に本実施例を半導体増幅器の電力分配お
よび電力合成回路に用いた場合の回路構成を示す。図８
において１から１１は図７と同一であり、２２は方向性
結合器、２３は半導体増幅器、２４は入力端子、２５は
出力端子、２６は反射等による不要な信号成分を吸収す
るためのダミーロードである。入力端子から入力された
信号は、方向性結合器２２ａのインピーダンスの高い側
の入出力端子１ａに加えられ、結合線路によってインピ
ーダンスの低い側の入出力端子２ａおよび入出力端子３
ａに分配される。半導体増幅器２３ａおよび２３ｂによ
って増幅された信号はそれぞれ方向性結合器２２ｂのイ
ンピーダンスの低い側の入出力端子２ｂおよび入出力端
子３ｂに加えられ、結合線路によってインピーダンスの
高い側の入出力端子１ｂに合成され、出力端子２５から
出力される。一般的に、半導体増幅器２３に用いられる
半導体素子の入出力インピーダンスは、通常のマイクロ
波回路の配線に用いられる線路の特性インピーダンス５
０Ωよりも低いため、このような回路構成を用いて電力
の分配合成を行うことにより、半導体増幅器２３の入出
力インピーダンスを低く設計できるため、半導体増幅器
２３内部のインピーダンス整合を容易に行うことができ
るという利点がある。

【００６６】ところで上記説明では、結合線路の段数が
３段で構成され、単一線路が１／４波長線路１段で構成
されている場合について述べたが、この原理は任意の奇
数段数の多段結合線路について、また、単一線路が多段
の１／４波長線路で構成された場合についても同様に成
り立つ。

【００６７】また、結合線路部分が対称テーパ形結合線
路の場合についても、結合線路端部に接続された単一線
路が、入出力インピーダンスと結合線路の両端の整合イ
ンピーダンスとの間のインピーダンス整合を行うよう
に、単一線路の特性インピーダンスを設計すれば、同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００６８】更に、上記説明では、入出力端子１および
入出力端子４において結合線路の端部にインピーダンス
整合のための単一線路を挿入したが、回路構成によって
は、任意の場所に挿入することが可能である。例えば、
図７において、ダミーロード２６のインピーダンスを入
出力端子２および入出力端子３の入出力インピーダンス
と等しくできれば、インピーダンス整合のための単一線
路は入出力端子４には必要なくなり、入出力端子１のみ
に挿入すれば良いことになる。

【００６９】また、上記説明においては、結合線路長さ
方向の結合度および整合インピーダンスの分布が左右対
称な多段結合線路およびテーパ形結合線路について述べ
たが、左右非対称な結合線路を用いた場合についても、
任意の結合線路端部と入出力端子の間にインピーダンス
整合のための単一線路を挿入して、結合線路各部の整合
インピーダンスおよび方向性結合器の入出力インピーダ
ンスを任意に設定することが可能である。

【００７０】実施例７この発明によるさらに別の方向性結合器の一実施例の回
路構成図を図９に示す。図９は、多段結合線路の４つの
端部それぞれに電気長がほぼ１／４波長の単一線路を接
続し、その入出力端子側に線路に並列にオープンスタブ
を接続して構成された方向性結合器を示している。図９
において、１から９は図１と同一であり、１２は１／４
波長単一線路、１３はオープンスタブである。また、１
／４波長単一線路の特性インピーダンスＺＬは、方向性
結合器の入出力インピーダンスに等しくしている。

【００７１】次に、上記実施例の動作を説明する。結合
線路部分の整合インピーダンスを低インピーダンス化し
た多段結合線路においては、中心導体の幅を広くするこ
とができるため、製造が容易になるなどの利点がある
が、一方、各段の結合線路間の線路断面形状の変化が大
きくなり、この部分で電磁界に乱れを生じるため反射特
性などの劣化が生じやすいという問題点もある。このよ
うな線路断面形状の不連続による影響は、等価回路にお
いて不連続部分に容量性サセプタンスや誘導性リアクタ
ンス等が挿入されたものとして表すことができる。挿入
される素子の性質や大きさは、不連続部の構造によって
決まるものである。本実施例は、このような方向性結合
器の反射特性を改善するために、結合線路の端部に電気
長がほぼ１／４波長単一線路１２を接続し、その入出力
端子側に線路に並列にオープンスタブ１３を接続したも
のである。この例では、１段目の結合線路５と２段目の
結合線路６の接続部および２段目の結合線路６と３段目
の結合線路７の接続部においてそれぞれ容量性のサセプ
タンスが生じている場合を考えて、この点から１／２波
長離れた点にほぼ同じ反射を持つ反射源をおいて両者を
打ち消すため、結合線路端部から１／４波長単一線路１
２で１／４波長離した位置に容量性サセプタンスを有す
るオープンスタブ１３を接続している。なお、１／４波
長単一線路１２の特性インピーダンスＺＬは、入出力端
子におけるインピーダンスの不整合による反射があらた
に発生することを避けるため、入出力インピーダンスと
等しくしている。このような回路構成を用いることによ
り図１の実施例と同様の利点を有するほか、中心周波数
付近では方向性結合器の反射特性が改善できるという利
点がある。

【００７２】なお、上記説明では、結合線路端部に接続
する単一線路の長さを１／４波長とし、オープンスタブ
を用いて構成したが、結合線路上における反射を発生す
る不連続部の位置や、反射が誘導性か容量性かによって
は、結合線路端部に接続する単一線路の長さを０から１
／２波長の間で変化させ、また、ショートスタブを用い
て反射を打ち消すことも可能である。

【００７３】また、ここでは、対称多段結合線路を用い
た場合について述べたが、非対称多段結合線路を用いて
構成した方向性結合器の場合についても、この原理が成
り立つことは言うまでもない。

【００７４】実施例８図１０は、この発明による方向性結合器のさらに別の一
実施例を示すの回路構成図であり、実施例７におけるオ
ープンスタブの代りに、入出力インピーダンスより特性
インピーダンスが低く電気長が波長に比べて十分短い単
一線路１４を直列に挿入して構成された方向性結合器を
示している。１／４波長単一線路１２に接続されたイン
ピーダンスの低い単一線路１４は、その線路長が波長に
比べて十分に短ければ実施例７におけるオープンスタブ
とほぼ同等の反射特性を有する。従って、図１０の実施
例は、図９の場合と同等の動作原理および利点を有する
ほか、線路にスタブを接続することなく線路の中心導体
の幅などを変えるだけで構成できるという利点を有す
る。

【００７５】なお、上記説明では、結合線路端部に接続
する単一線路の長さを１／４波長とし、インピーダンス
の低い線路を挿入して構成したが、結合線路上における
反射を発生する不連続部の位置や、反射が誘導性か容量
性かによっては、結合線路端部に接続する単一線路の長
さを０から１／２波長の間で変化させ、また、インピー
ダンスの高い線路を用いて反射を打ち消すことも可能で
ある。

【００７６】また、ここでは、対称多段結合線路を用い
た場合について述べたが、非対称多段結合線路を用いて
構成した方向性結合器の場合についても、この原理が成
り立つことは言うまでもない。

【００７７】実施例９図１１は、この発明による方向性結合器のさらに別の一
実施例を示す斜視図であり、実施例１に示した５段の多
段結合線路を用いた方向性結合器を方形同軸線路を用い
て構成したものである。図１１において、１から９は図
１と同一であり、１５、１６は中心導体、１７、１８は
外導体である。

【００７８】厚さが一定の帯状の中心導体１５および中
心導体１６を、外導体１７および外導体１８によって構
成された矩形断面の外導体の中に一定の間隔を保って幅
広面を向い合わせて配置して、方形同軸線路の結合線路
を構成している。線路の長さ方向に対して１／４波長ご
とに２本の中心導体１５、１６の幅を変えるとともに、
２本の中心導体相互の線路横方向のずれも同時に変化さ
せることによって、１／４波長の結合線路を多段接続し
た方向性結合器を実現している。ここで、各段における
中心導体１５、１６の幅と中心導体相互のずれの大きさ
は、実施例１で述べた所定の結合度と整合インピーダン
スを実現するように決められている。また、２本の中心
導体は、図１２に示すように、中央の３段目の結合線路
７において線路断面横方向のずれがなく、１段目の結合
線路５および２段目の結合線路６と、４段目の結合線路
８および５段目の結合線路９の間で横方向のずれが逆に
なるように構成されており、上から見た場合に２本の中
心導体１５、１６が３段目の結合部で交差するような構
造になっている。

【００７９】図１１の実施例は、図１の場合と同様の動
作原理および利点を有するほか、２本の中心導体１５、
１６が中央の結合部分で交差するように構成することに
よって、２本の中心導体１５、１６が製造上の組立誤差
などによって図１３に示すように線路断面横方向に全体
的にずれを生じた場合に、１段目の結合線路５および２
段目の結合線路６は中心導体相互のずれが減少して結合
度が増加する方向に変化し、４段目の結合線路８および
５段目の結合線路９は中心導体相互のずれが増加して結
合度は減少する方向に変化するため、両者が相殺して方
向性結合器全体としての結合度の変化が小さく抑えられ
るという利点がある。また、線路として方形同軸線路を
用いているため、低損失な方向性結合器が得られるとい
う利点も有する。

【００８０】なお、上記説明においては、方形同軸線路
の外導体と中心導体の間は真空として説明したが、この
部分に誘電体を充填しても、この原理が成り立つことは
言うまでもない。また、多段結合線路の段数も、３段や
７段などの奇数段であれば任意の数でよい。

【００８１】実施例１０図１４は、この発明による方向性結合器のさらに別の一
実施例を示す斜視図であり、実施例２に示したテーパ形
結合線路を用いた方向性結合器を方形同軸線路を用いて
構成したものである。図１４において、１から４および
１０は図３と同一であり、１５、１６は中心導体、１
７、１８は外導体である。

【００８２】厚さが一定の帯状の中心導体１５および１
６と矩形断面の外導体１７、１８によって方形同軸線路
の結合線路が構成され、線路の長さ方向に対して連続的
に２本の中心導体１５、１６の幅を変えるとともに、２
本の中心導体相互の線路横方向のずれも同時に変化させ
ることによって、テーパ形結合線路を用いた方向性結合
器を実現している。ここで、結合線路各断面における中
心導体１５、１６の幅と中心導体相互のずれの大きさ
は、実施例２で述べた所定の結合度と整合インピーダン
スを実現するように決められている。また、２本の中心
導体１５、１６は、結合線路の長さの１／２の点におい
て線路断面横方向のずれが０になり、１／２よ左側の結
合線路と１／２より右側の結合線路の間で横方向のずれ
が逆になるように構成されており、実施例９と同じよう
に上から見た場合に２本の中心導体１５、１６が線路中
央部で交差するような構造になっている。

【００８３】図１４の実施例は、図３の場合と同様の動
作原理および利点を有するほか、実施例９と同様に、２
本の中心導体１５、１６が中央の結合部分で交差するよ
うに構成することによって、２本の中心導体１５、１６
が製造上の組立誤差などによって全体的に線路断面横方
向にずれた場合に、１／２より左側は中心導体相互のず
れが減少して結合度が増加する方向に変化し、１／２よ
り右側は中心導体相互のずれが増加して結合度は減少す
る方向に変化するため、両者が相殺して方向性結合器全
体としての結合度の変化が小さく抑えられるという利点
がある。

【００８４】なお、上記説明においては、方形同軸線路
の外導体と中心導体の間は真空として説明したが、この
部分に誘電体を充填しても、この原理が成り立つことは
言うまでもない。

【００８５】実施例１１図１５は、この発明による方向性結合器のさらに別の一
実施例を示す構成図であり、実施例９に示した方向性結
合器において、方形同軸線路の代りにトリプレート線路
を用いて構成したものである。図１５において、１から
９は図１１と同一であり、２７、２８はストリップ導
体、２９、３０は地導体、３１、３２、３３は誘電体基
板である。両面にほぼ平行に配置された２本のストリッ
プ導体２７、２８を密着させた誘電体基板３１の両面
に、裏面に地導体２９、３０を設けた２枚の誘電体基板
３２、３３を密着させてトリプレート線路を用いた結合
線路を構成している。

【００８６】図１５の実施例は、図１１の場合と同様の
動作原理および利点を有するほか、２本のストリップ導
体２７、２８が誘電体基板３１に密着しているため、ス
トリップ導体間の間隔を正確に保持できるとともに、ス
トリップ導体をパターンエッチングによって形成できる
ため、ストリップ導体幅や２本のストリップ導体相互の
位置関係をより正確に製作でき、また、製作コストも低
くなるという利点がある。

【００８７】なお、上記説明においては、多段結合線
路の段数が５段の場合について述べたが、多段結合線路
の段数が３段や７段などの奇数段であれば任意の段数に
対してもこの原理は成り立つ。

【００８８】実施例１２図１６は、この発明による方向性結合器のさらに別の一
実施例を示す構成図であり、実施例１０に示した方向性
結合器において、方形同軸線路の代りにトリプレート線
路を用いて構成したものである。図１６において、１か
ら４および１０は図１４と同一であり、２７、２８はス
トリップ導体、２９、３０は地導体、３１、３２、３３
は誘電体基板である。実施例１１と同様に、両面にほぼ
平行に配置された２本のストリップ導体２７、２８を密
着させた誘電体基板３１の両面に、裏面に地導体２９、
３０を設けた２枚の誘電体基板３２、３３を密着させて
トリプレート線路を用いた結合線路を構成している。

【００８９】図１６の実施例は、図１４の場合と同様の
動作原理および利点を有するほか、２本のストリップ導
体２７、２８が誘電体基板３１に密着しているため、ス
トリップ導体間の間隔を正確に保持できるとともに、ス
トリップ導体をパターンエッチングによって形成できる
ため、ストリップ導体幅や２本のストリップ導体相互の
位置関係をより正確に製作でき、また、製作コストも低
くなるという利点がある。

【００９０】実施例１３図１７は、この発明による方向性結合器のさらに別の一
実施例を示す斜視図であり、実施例１に示した多段結合
線路を用いた方向性結合器を誘電体を充填した方形同軸
線路を用いて構成したものである。図１７において、１
から７は図１と同一であり、１５、１６は中心導体、１
７、１８は外導体、１９から２１は誘電体である。な
お、ここでは結合線路の段数を３段としている。

【００９１】厚さが一定の帯状の中心導体１５および中
心導体１６を、外導体１７および外導体１８によって構
成された矩形断面の外導体の中に一定の間隔を保って幅
広面を向い合わせて配置して、方形同軸線路の結合線路
を構成している。線路の長さ方向に対して１／４波長ご
とに中心導体と外導体の間に充填された誘電体１９、２
０、２１の誘電率を変えることにより、１／４波長の結
合線路を多段接続した方向性結合器を実現している。こ
こで、実施例１で述べたように、各段の結合線路におけ
る結合度と整合インピーダンスの決め方には自由度があ
るため、結合線路の２本の中心導体の幅および間隔を一
定に保ったまま、誘電体の誘電率のみを変化させること
によって、所定の結合度およびインピーダンスの整合条
件を満足する方向性結合器を得ることが可能である。

【００９２】図１７の実施例は、図１の場合と同様の動
作原理および利点を有するほか、結合線路の長さ方向に
対して２本の中心導体の幅や間隔が一定であるため、各
段の結合線路の接続部において特性劣化の原因となる線
路断面構造の不連続がなく、特性の良好な方向性結合器
が得られるという利点がある。

【００９３】なお、上記説明においては、多段結合線路
の段数が３段の場合について述べたが、多段結合線路の
段数が５段や７段などの奇数段であれば任意の段数に対
してもこの原理が成り立つ。また、非対称多段結合線路
の場合についても同様にこの原理は成り立つ。

【００９４】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、対
称多段結合線路を用いて、各段の結合線路における整合
インピーダンスＺを方向性結合器の入出力インピーダン
スＺ０より低くするとともに、中央の結合線路の整合イ
ンピーダンスと入出力インピーダンスＺ０間のインピー
ダンス変成を行う１／４波長インピーダンス変成器とし
て作用するよう各段の整合インピーダンスＺを決定した
ので、中心周波数における反射特性を劣化させることな
く、各結合線路、特に結合度を最も大きくする必要があ
る中央の結合線路における偶モード、奇モードのインピ
ーダンスＺｅ，Ｚｏそれぞれを、従来の方向性結合器よ
りも低くすることが可能となるため、結合線路の中心導
体の幅を広くできるとともに、２本の中心導体間の間隔
を広くすることができる。このため、製造が容易になる
とともに、加工誤差による特性の劣化を小さく抑えるこ
とができるという効果がある。

【００９５】また、第２の発明によれば、対称テーパ形
結合線路を用いて、結合線路の任意の断面における整合
インピーダンスＺを方向性結合器の入出力インピーダン
スＺ０より低くするとともに、設計周波数において方向
性結合器の各入出力端子間のインピーダンス整合を行う
テーパ形インピーダンス変成器として作用するようテー
パ形結合線路の整合インピーダンスＺの長さ方向の分布
を決定したので、結合線路各部分、特に、結合度を最も
大きくする必要があるテーパ形結合線路中央部における
偶モード、奇モードのインピーダンスＺｅ，Ｚｏそれぞ
れを、従来の方向性結合器よりも低くすることが可能と
なるため、結合線路の中心導体の幅を広くできるととも
に、２本の中心導体間の間隔を広くすることができる。
このため、製造が容易になるとともに、加工誤差による
特性の劣化を小さく抑えることができる。また、テーパ
形結合線路を用いたため、多段結合線路の場合に反射特
性の劣化の原因となる各段の結合線路間の階段状の線路
断面形状の変化がなくなり、特性の良好な方向性結合器
を得ることが可能になる。

【００９６】また、第３の発明によれば、非対称多段結
合線路を用いて、各段の結合線路における整合インピー
ダンスＺを結合線路長さ方向に単調減少するよう分布さ
せ、設計周波数において多段結合線路の両端の異なる入
出力インピーダンスの間のインピーダンス整合を行う多
段インピーダンス変成器として作用するように各段の整
合インピーダンスＺを決定したので、中心周波数におけ
る反射特性を劣化させることなく、各結合線路における
偶モード、奇モードのインピーダンスＺｅ，Ｚｏそれぞ
れを従来の方向性結合器よりも低くすることが可能とな
るため，結合線路の中心導体の幅を広くできるととも
に、２本の中心導体間の間隔を広くすることができる。
このため、製造が容易になるとともに、加工誤差による
特性の劣化を小さく抑えることができる。また、非対称
多段結合線路が線路両端の異なる入出力インピーダンス
の間のインピーダンス変成器として作用するため、方向
性結合器をインピーダンスの異なる回路間に挿入して用
いることが可能なとなる。

【００９７】また、第４の発明によれば、非対称テーパ
結合線路を用いて、結合線路の任意の断面における整合
インピーダンスＺを結合線路の長さ方向に連続的に単調
減少するように変化させ、設計周波数においてテーパ形
結合線路の両端の異なる入出力インピーダンスの間のイ
ンピーダンス整合を行うテーパ形インピーダンス変成器
として作用するように線路長さ方向の整合インピーダン
スＺの分布を決定したので、中心周波数における反射特
性を劣化させることなく、各結合線路における偶モー
ド、奇モードのインピーダンスＺｅ，Ｚｏそれぞれを従
来の方向性結合器よりも低くすることが可能となるた
め、結合線路の中心導体の幅を広くできるとともに、２
本の中心導体間の間隔を広くすることができる。このた
め、製造が容易になるとともに、加工誤差による特性の
劣化を小さく抑えることができる。また、非対称テーパ
形結合線路を用いたため、多段結合線路の場合に反射特
性の劣化の原因となる各段の結合線路間の階段状の線路
断面形状の変化がなくなり、特性の良好な方向性結合器
を得ることが可能になる。さらに、非対称テーパ結合線
路が線路両端の異なる入出力インピーダンスの間のイン
ピーダンス変成器として作用するため、方向性結合器を
インピーダンスの異なる回路間に挿入して用いることが
可能なとなる。

【００９８】また、第５の発明によれば、結合線路部分
をインピーダンス変成器として作用させるほかに、結合
線路の４つの端部と４つの入出力端子の間それぞれ、あ
るいは一部の間に、設計周波数においてほぼ１／４波長
の長さの単一線路を１段または多段接続して構成される
インピーダンス変成回路を挿入し、結合線路部分と単一
線路部分全体によって外部回路とのインピーダンス整合
を行ったため、第１、第２、第３又は第４の発明よりも
結合部分全体を低インピーダンス化することが可能にな
り、結合線路の中心導体の幅をより広くできるととも
に、２本の中心導体間の間隔もより広くすることができ
る。また、インピーダンス変成器として用いる線路の長
さを長くできるため、線路長さ方向に対するインピーダ
ンスの変化の割合が小さくなり、広帯域にわたっ良好な
反射特性が得られる。さらに、結合線路両端のインピー
ダンスと入出力インピーダンスを一致させる必要がない
ため、設計の自由度が大きくなる。

【００９９】また、第６の発明によれば、第１又は第３
の発明において、結合線路部分の４つの端部と４つの入
出力端子との間それぞれ、あるいは一部の間に、入出力
インピーダンスとほぼ等しい特性インピーダンスを持つ
所定の電気長の単一線路と、線路に並列にオープンスタ
ブまたはショートスタブを接続して構成された回路を挿
入したため、多段結合線路における各段の結合線路間の
階段状の線路断面形状の変化によって生じる反射特性の
劣化を打ち消して反射特性を改善することができる。

【０１００】また、第７の発明によれば、第１又は第３
の発明において、結合線路部分の４つの端部と４つの入
出力端子との間それぞれ、あるいは一部の間に、入出力
インピーダンスとほぼ等しい特性インピーダンスを持つ
所定の電気長の単一線路と、この単一線路の入出力端子
側に単一線路と特性インピーダンスが異なり１／４波長
より電気長が短い単一線路を直列に接続にして構成され
た回路を挿入したため、回路にスタブを挿入することな
く多段結合線路における各段の結合線路間の階段状の線
路断面形状の変化によって生じる反射特性の劣化を打ち
消して反射特性を改善することができる。

【０１０１】また、第８の発明によれば、第１の発明に
おいて、結合線路を方形同軸線路で構成したため、低損
失な方向性結合器が得られるとともに、結合線路の長さ
方向に対してほぼ１／４波長ごとに２本の帯状中心導体
それぞれの幅広面の横幅および２本の中心導体相互の線
路断面横方向のずれをそれぞれ階段状に変化させて、１
／４波長結合部分を２Ｎ−１段直列接続した多段結合線
路を構成し、かつ、２Ｎ−１段の１／４波長の結合部分
のうちＮ段目の結合部分において２本の中心導体相互の
線路断面横方向のずれが０で、Ｎ−１段目より前の結合
部分における２本の中心導体の線路断面横方向のずれ
と、Ｎ＋１段目より後の結合部分における２本の中心導
体の線路断面横方向のずれが逆方向になるように構成し
たため、組立誤差などにより２本の中心導体全体の位置
関係が横方向にずれを生じた場合に、Ｎ−１段目より前
の結合部分における結合度の変化とＮ＋１段目より後ろ
側の結合部分における結合度の変化が逆になり相殺する
ため、方向性結合器全体の結合度の変化が少なくなる。

【０１０２】また、第９の発明によれば、第２の発明に
おいて、結合線路を方形同軸線路で構成したため低損失
な方向性結合器が得られるとともに、結合線路の長さ方
向に対して２本の帯状中心導体それぞれの幅広面の横幅
と２本の中心導体相互の線路断面横方向のずれをそれぞ
れ連続的に変化させることにより結合度および整合イン
ピーダンスＺが連続的に変化するテーパ形結合線路を構
成し、かつ、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の点
において２本の中心導体相互の線路断面横方向のずれが
０で、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の点より前
側の結合部分における２本の中心導体の線路断面横方向
のずれと、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の点よ
り後ろ側の結合部分における２本の中心導体の線路断面
横方向のずれが逆方向になるように構成したため、組立
誤差などにより２本の中心導体全体の位置関係が横方向
にずれを生じた場合に、１／２の点より前側の結合部分
における結合度の変化と１／２の点より後ろ側の結合部
分における結合度の変化が逆になり相殺するため、方向
性結合器全体の結合度の変化が少なくなる。

【０１０３】また、第１０の発明によれば、第１の発明
において、結合線路をトリプレート線路で構成したた
め、パターンエッチングにより精度良く方向性結合器が
得られるとともに、結合線路の長さ方向に対してほぼ１
／４波長ごとに２本のストリップ導体それぞれの幅およ
び２本のストリップ導体相互の線路断面横方向のずれを
それぞれ階段状に変化させて、１／４波長結合部分を２
Ｎ−１段直列接続した多段結合線路を構成し、かつ、２
Ｎ−１段の１／４波長の結合部分のうちＮ段目の結合部
分において２本のストリップ導体相互の線路断面横方向
のずれが０で、Ｎ−１段目より前の結合部分における２
本のストリップ導体の線路断面横方向のずれと、Ｎ＋１
段目より後の結合部分における２本のストリップ導体の
線路断面横方向のずれが逆方向になるように構成したた
め、ストリップ導体のエッチング誤差などにより２本の
中心導体全体の位置関係が横方向にずれを生じた場合
に、Ｎ−１段目より前の結合部分における結合度の変化
とＮ＋１段目より後ろ側の結合部分における結合度の変
化が逆になり相殺するため、方向性結合器全体の結合度
の変化が少なくなる。

【０１０４】また、第１１の発明によれば、第２の発明
において、結合線路をトリプレート線路で構成したた
め、パターンエッチングにより精度良く方向性結合器が
得られるとともに、結合線路の長さ方向に対して２本の
ストリップ導体それぞれの幅広面の横幅と２本のストリ
ップ導体相互の線路断面横方向のずれをそれぞれ連続的
に変化させることにより結合度および整合インピーダン
スＺが連続的に変化するテーパ形結合線路を構成し、か
つ、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の点において
２本のストリップ導体相互の線路断面横方向のずれが０
で、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の点より前側
の結合部分における２本のストリップ導体の線路断面横
方向のずれと、テーパ形結合線路の長さのほぼ１／２の
点より後ろ側の結合部分における２本のストリップ導体
の線路断面横方向のずれが逆方向になるように構成した
ため、組立誤差などにより２本の中心導体全体の位置関
係が横方向にずれを生じた場合に、ストリップ導体のエ
ッチング誤差などにより２本の中心導体全体がの位置関
係が横方向にずれを生じた場合に、１／２の点より前側
の結合部分における結合度の変化と１／２の点より後ろ
側の結合部分における結合度の変化が逆になり相殺する
ため、方向性結合器全体の結合度の変化が少なくなる。

【０１０５】また、第１２の発明によれば、結合線路を
誘電体で充填された方形同軸線路で構成し、充填された
誘電体を、結合線路の長さ方向に対してほぼ１／４波長
ごとに分割されたそれぞれ誘電率の異なる複数の誘電体
で構成したため、線路長さ方向に対して２本の中心導体
の幅や２本の中心導体の間隔を一定に保ったまま、結合
度および整合インピーダンスの異なる多段結合線路を構
成できるため、各段の結合線路間の階段状の線路断面形
状の変化がなくなり反射特性の良好な方向性結合器が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による方向性結合器を示す
回路構成図である。

【図２】方形同軸線路における整合インピーダンスと中
心導体幅および中心導体間隔の関係の計算例を示す図で
ある。

【図３】この発明の実施例２による方向性結合器を示す
回路構成図である。

【図４】この発明の実施例３による方向性結合器を示す
回路構成図である。

【図５】この発明の実施例４による方向性結合器を示す
回路構成図である。

【図６】この発明の実施例５による方向性結合器を示す
回路構成図である。

【図７】この発明の実施例６による方向性結合器を示す
回路構成図である。

【図８】この発明の実施例６を適用した電力増幅器の構
成を示す回路構成図である。

【図９】この発明の実施例７による方向性結合器を示す
回路構成図である。

【図１０】この発明の実施例８による方向性結合器を示
す回路構成図である。

【図１１】この発明の実施例９による方向性結合器を示
す斜視図である。

【図１２】この発明の実施例９による方向性結合器の結
合線路断面の構造を示す断面図である。

【図１３】この発明の実施例９による方向性結合器にお
ける中心導体のずれを示す平面図である。

【図１４】この発明の実施例１０による方向性結合器を
示す斜視図である。

【図１５】この発明の実施例１１による方向性結合器を
示す構成図である。

【図１６】この発明の実施例１２による方向性結合器を
示す構成図である。

【図１７】この発明の実施例１３による方向性結合器を
示す斜視図である。

【図１８】従来の方向性結合器を示す斜視図である。

【図１９】従来例における偶モードと奇モードの電界分
布を示す断面図である。

【図２０】他の従来例の方向性結合器を示す回路構成図
である。

【符号の説明】

１、２、３、４入出力端子５１段目の結合線路６２段目の結合線路７３段目の結合線路８４段目の結合線路９５段目の結合線路１０テーパ形結合線路１１、１２１／４波長単一線路１３オープンスタブ１４単一線路１５、１６中心導体１７、１８外導体１９、２０、２１誘電体２２方向性結合器２３半導体増幅器２４入力端子２５出力端子２６ダミーロード２７、２８ストリップ導体２９、３０地導体３１、３２、３３誘電体基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅尾英喜鎌倉市大船五丁目１番１号三菱電機株式会社電子システム研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気長が設計周波数においてほぼ１／４
波長に等しく結合度がそれぞれ異なる結合線路を奇数個
多段接続し、上記多段接続したそれぞれの結合線路の結
合度を、中央の結合線路を中心にして対称な分布になる
ように配置させ、対称多段結合線路形とした方向性結合
器において、上記それぞれの結合線路における偶モード
のインピーダンスＺｅと奇モードのインピーダンスＺｏ
の自乗平均で定義される整合インピーダンスＺを、それ
ぞれ上記方向性結合器の入出力インピーダンスＺ０より
低くするとともに、上記中央の結合線路以外の各結合線
路が設計周波数において上記中央の結合線路の整合イン
ピーダンスＺと入出力インピーダンスＺ０間のインピー
ダンス変成を行う１／４波長インピーダンス変成器とし
て作用するよう上記中央の結合線路以外の各結合線路の
整合インピーダンスＺを決定したことを特徴とする方向
性結合器。
【請求項２】結合線路断面の結合度が線路長さ方向に
対して連続的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が線
路長さの１／２の位置に対して対称な分布を持つテーパ
形結合線路によって構成される対称テーパ結合線路形と
した方向性結合器において、結合線路の任意の断面にお
ける偶モードのインピーダンスＺｅと奇モードのインピ
ーダンスＺｏの自乗平均で定義される整合インピーダン
スＺを上記方向性結合器の入出力インピーダンスＺ０よ
り低くするとともに、上記テーパ形結合線路が設計周波
数において上記方向性結合器の各入出力端子間のインピ
ーダンス整合を行うテーパ形インピーダンス変成器とし
て作用するようテーパ形結合線路の整合インピーダンス
Ｚの長さ方向の分布を決定したことを特徴とする方向性
結合器。
【請求項３】電気長が設計周波数においてほぼ１／４
波長に等しく結合度がそれぞれ異なる結合線路を複数個
多段接続し、上記多段接続したそれぞれの結合線路の結
合度を結合線路長さ方向に単調増加するよう分布させ、
非対称の多段結合線路形とした方向性結合器において、
上記それぞれの結合線路における偶モードのインピーダ
ンスＺｅと奇モードのインピーダンスＺｏの自乗平均で
定義される整合インピーダンスＺを、結合線路長さ方向
に単調減少するよう分布させ、かつ、上記多段接続され
た結合線路が、設計周波数において上記方向性結合器の
両端の入出力インピーダンス間のインピーダンス整合を
行う多段インピーダンス変成器として作用するように多
段接続した結合線路の各段の整合インピーダンスＺを決
定したことを特徴とする方向性結合器。
【請求項４】結合線路断面の結合度が線路長さ方向に
対して連続的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が単
調増加するテーパ形結合線路によって構成される非対称
テーパ結合線路形とした方向性結合器において、上記テ
ーパ形結合線路の任意の断面における偶モードのインピ
ーダンスＺｅと奇モードのインピーダンスＺｏの自乗平
均で定義される整合インピーダンスＺを上記結合線路の
長さ方向に連続的に単調減少するように変化させ、か
つ、上記テーパ形結合線路が、設計周波数において上記
方向性結合器の両端の入出力インピーダンス間のインピ
ーダンス整合を行うテーパ形インピーダンス変成器とし
て作用するように線路長さ方向の整合インピーダンスＺ
の分布を決定したことを特徴とする方向性結合器。
【請求項５】方向性結合器の入出力端子と結合線路部
分の４つの端部との間の４箇所の少なくとも１箇所に、
設計周波数においてほぼ１／４波長の長さの単一線路を
１段または多段接続して構成されるインピーダンス変成
回路を挿入し、上記結合線路部分および上記単一線路部
分全体によって外部回路とのインピーダンス整合を行っ
たことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の方向性結合器。
【請求項６】方向性結合器の入出力端子と結合線路部
分の４つの端部との間の４箇所の少なくとも１箇所に、
方向性結合器の入出力インピーダンスとほぼ等しい特性
インピーダンスを持つ所定の電気長の単一線路と、上記
単一線路の上記入出力端子側に、上記単一線路に並列に
オープンスタブあるいはショートスタブを接続して構成
された回路を挿入したことを特徴とする請求項１又は請
求項３記載の方向性結合器。
【請求項７】方向性結合器の入出力端子と結合線路部
分の４つの端部との間の４箇所の少なくとも１箇所に、
方向性結合器の入出力インピーダンスとほぼ等しい特性
インピーダンスを持つ所定の電気長の単一線路と、上記
単一線路の上記入出力端子側に、上記単一線路と特性イ
ンピーダンスの異なる１／４波長より電気長の短い単一
線路を直列に接続して構成された回路を挿入したことを
特徴とする請求項１又は請求項３記載の方向性結合器。
【請求項８】矩形断面の管状空部を有する外導体の管
状空部に、長さ方向が上記管状空部の管軸にほぼ平行
で、それぞれ上記管状空部の上下壁面とほぼ平行な幅広
面を持ち、上記幅広面を長さ方向に対してほぼ１／４波
長ごとに階段状に上記管状空部の左右壁面方向にずらせ
た厚さがほぼ一定な２本の帯状中心導体を、上記幅広面
どうしをほぼ平行に向い合わせるように上下に一定間隔
離し、それぞれの帯状中心導体の中央の結合線路部分を
形成する部分どうしが上下に重なり合うような対称なＸ
字状に交差させて配置し、１／４波長結合部分を奇数段
直列接続した対称多段結合線路形を構成したことを特徴
とする請求項１記載の方向性結合器。
【請求項９】矩形断面の管状空部を有する外導体の管
状空部に、長さ方向が上記管状空部の管軸にほぼ平行
で、それぞれ上記管状空部の上下壁面とほぼ平行な幅広
面を持ち、厚さがほぼ一定な２本の帯状中心導体を、上
記幅広面どうしをほぼ平行に向い合わせるように上下に
一定間隔離し、それぞれの帯状中心導体の結合線路部分
の中央部分どうしが上下に重なり合うような対称なＸ字
状に交差させて配置し、対称テーパ結合線路形を構成し
たことを特徴とする請求項２記載の方向性結合器。
【請求項１０】第１の誘電体基板の上下の面それぞれ
に上記第１の基板を挟んでほぼ平行にストリップ導体を
一本づつ密着させて配置し、上記第１の誘電体基板の上
下の面それぞれに上記第１の誘電体基板と反対側の面上
に地導体膜を設けた第２、第３の誘電体基板を密着させ
て構成し、結合線路形とした方向性結合器において、結
合線路の長さ方向に対してほぼ１／４波長ごとに上記２
本のストリップ導体それぞれの線路幅および上記２本の
ストリップ導体相互の線路断面横方向のずれをそれぞれ
階段状に変化させて、結合度および整合インピーダンス
Ｚの異なる１／４波長結合部分を２Ｎ−１（Ｎは自然
数）段直列接続した多段結合線路を構成し、かつ、上記
２Ｎ−１段の１／４波長の結合部分のうちＮ段目の結合
部分において上記２本のストリップ導体相互の線路断面
横方向のずれが０で、１段目からＮ−１段目の結合部分
における上記２本の中心導体の線路断面横方向のずれ
と、Ｎ＋１段目から２Ｎ−１段目の結合部分における上
記２本の中心導体の線路断面横方向のずれが逆方向にな
るように構成されていることを特徴とする請求項１記載
の方向性結合器。
【請求項１１】第１の誘電体基板の上下の面それぞれ
に上記第１の基板を挟んでほぼ平行にストリップ導体を
一本づつ密着させて配置し、上記第１の誘電体基板の上
下の面それぞれに上記第１の誘電体基板と反対側の面上
に地導体膜を設けた第２、第３の誘電体基板を密着させ
て構成し、結合線路形とした方向性結合器において、結
合線路の長さ方向に対して上記２本のストリップ導体そ
れぞれの幅広面の横幅と上記２本のストリップ導体相互
の線路断面横方向のずれをそれぞれ連続的に変化させる
ことにより結合度および整合インピーダンスＺが連続的
に変化するテーパ形結合線路を構成し、かつ、上記テー
パ形結合線路の長さのほぼ１／２の点において上記２本
のストリップ導体相互の線路断面横方向のずれが０で、
上記テーパ形結合線路の一方の端部と上記線路長さのほ
ぼ１／２の点の間の結合部分における上記２本の中心導
体の線路断面横方向のずれと、上記テーパ形結合線路の
他の端部と上記線路長さのほぼ１／２の点の間の結合部
分における上記２本の中心導体の線路断面横方向のずれ
が逆方向になるように構成されていることを特徴とする
請求項２記載の方向性結合器。
【請求項１２】矩形断面の管状空部を有する外導体の
管状空部に、長さ方向が上記管状空部の管軸にほぼ平行
で、それぞれ上記管状空部の上下壁面とほぼ平行な幅広
面を持ち、厚さがほぼ一定な２本の帯状中心導体を、上
記幅広面どうしをほぼ平行に向い合わせるように上下に
一定間隔離して配置し、上記外導体の管状空部における
上記２本の帯状内導体以外の部分を誘電体で充填して結
合線路形として構成された方向性結合器において、上記
充填された誘電体が、結合線路の長さ方向に対してほぼ
１／４波長ごとに分割されたそれぞれ誘電率の異なる複
数の誘電体で構成されていることを特徴とする請求項１
または請求項３記載の方向性結合器。