JPS596523B2 - 結合器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はストリップ線路を用いて構成されマイクロ波
集積回路に適した結合器に関する。

マイクロ波集積回路に多く用いられる結合器として、イ
ンタディジタル形結合器がある。

この結合器は結合する線路数を多くでき、小形で、特に
結合度を高く、例えば−３ｄＢ程度に高くとる場合に適
している。

第１図は従来のインクディジタル形結合器の一例を示し
たもので、１は裏面に接地導体となる金属膜２が形成さ
れた誘電体基板である。

基板１の表面には第１および第２のスｌ−ＩＪツブ線路
導体３ａ 、３ｂおよび４ａ、４ｂ、４ｃが交互に配列
形成され、第１のストリップ線路導体３ａ、３ｂの各両
端部は第１１第２のポート５ａ、５ｂに接続され、第２
のストリップ線路導体４ ａ ｔ ４ ｂ ｙ４ｃは第
３、第４のポート５ｃ 、ｓａに接続されている。

そして、第１のストリップ線路導体３ ａ ＋３ｂは交
差導線５ａ、５ｂによって、また第２のストリップ線路
導体４ａ、４ｂ、４ｃは交差導線？ａ、７ｂによって、
それぞれ複数個所で相互に接続されている。

このレンダディジタル形結合器は、ストリップ線路導体
幅ａおよび導体間隔すを小さくする程結合度を高くとる
ことができるが、−３ｄＢ程度の高い結合度を得るため
には、使用周波数帯域８〜１２ＧＨｚとして、ａ＝６５
μｍ、ｂ＝４０μｍ程度にしなければならない。

ところが、スｌ−ＩＪツブ線路導体相互間を接続する交
差導線を、このような狭い個所で接続することは非常に
難しい。

すなわち、狭い個所に導線を接続する場合には、一般に
熱圧着法あるいは超音波性による金属線のボンディング
を行なうが、これらの方法を用いると第１図の場合、交
差導線はストリップ線路導体の配列方向（幅方向）に接
続されるので、交差導線の端部が第２図のように隣りの
ストリップ線路導体に接触することがある。

これは第１のストリップ線路導体と第２のストリップ線
路導体とが一部で短絡されることになって、所望の結合
特性が得られないという結果となる。

上記のような接触部を修正することは、微細な個所であ
るために、実際上非常に困難である。

第３図は第１図の結合器の結合特性を示したもので、横
軸は周波数、縦軸は透過係数を示し、Ｓｃｂ 、Ｓｃｄ
はそれぞれポート５ｃに入った電力がポート５ｂ、５ｄ
に出でくる割合（透過係数）であり、特にＳｃを結合度
と呼ぶ。

結合器が正常な場合の伝送特性は、同図実線に示される
ように８〜１２ＧＨｚの周波数帯で一３±１ｄＢの透過
係数を有しているが、前述したように交差導線が隣りの
ストリップ線路導体に接触した場合、例えば第３図に示
すように６ａが４０に接触した場合には、第３図破線に
示す特性となって、結合器としての役割を果たさなくな
る。

この発明の目的はマイクロ波集積回線に適し、小形で結
合度を高くとることができ、しかも製作が容易で不良率
の低い結合器を提供することにある。

この発明は第１および第２のストリップ線路導体を交互
に配列してなる結合器において、第２のストリップ線路
導体で挾まれた第１のストリップ線路導体を長さ方向に
複数に分断する分断部を設け、この分断部に通した第３
のストリップ線路導体によって第２のストリップ線路導
体相互の接続を行ない、一方、第１のストリップ線路導
体の分断部端間を第３のストリップ線路導体を跨ぐ交差
導体によって接続するものである。

この構成によれば、第２のストリップ線路導体相互の線
路導体配列方向における接続は従来の交差導体に代って
新たな第３のストリップ線路導体によってなされており
、導線のごとき交差導体は第１のスｔ−ＩＪツブ線路導
体の分断部を接ぐように第１および第２のストリップ線
路導体の長さ方向でのみ用いられていることから、交差
導体が他の（第２の）ストリップ線路導体に接触するお
それがなくなるという利点を有する。

以下実施例によって、この発明を具体的に説明する。

第４図はこの発明の一実施例を示したもので、ａは平面
図、ｂはｘ−ｘ’矢視断面図である。

アルミナ等の誘電体基板１１の両面には、蒸着、メッキ
等の方法で金属膜が被着形成されているが、裏面の金属
膜１２はそのまま接地導体となり、表面の金属膜はさら
にフォトエツチングなどにより第４図ａに示すパターン
に形成されている。

第４図ａのパターン中、１３ａ、１３ｂは第１のストリ
ップ線路導体、１４ａ、１４ｂ、１４ｃは第２のストリ
ップ線路導体で、これらの各両端部は第１゜第２のポー
ト１５ａ、１５ｂおよび第２、第４のポート１５ｃ、１
５ｄに共通に接続されている。

すなわち第１のストリップ線路導体１３ａ。

１３ｂの各一端はポート１５ａ、１５ｂにそれぞれ直接
接続されており、他端側は後述するように交差導線を経
由してポート１５ｂ、１５ａにそれぞれ接続されている
。

第１のストリップ線路導体１３ａ、１３ｂの長さ方向中
央部とその各他端には分断部１６ａ。

１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが設けられており、これらの分
断部を第２のスｌ−ＩＪツブ線路導体１４ａ。

１４ｂ、１４ｃを相互に接続するための第３のストリッ
プ線路導体１７ａ 、１７ｂ 、１７ｃが第１および第
２のストリップ線路導体と直交するように通っている。

すなわち、１４ａ、１４ｃは１４ｂの半分の長さを持ち
、その各一端は１７ａを介して１４ｂの中央部に接続さ
れ、また各他端は１７ｂ。

１７ｃをそれぞれ介して１４ｂの両端部に接続されると
共にポーＮ５ｃ、１５ｄにそれぞれ接続されている。

そして前記分断部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ。

１６ｄによってそれぞれ２個所で分断された第１のスト
リップ線路導体１３ａ、１３ｂは、第３のストリップ線
路導体１７ａ、１７ｂ、１７ｃを跨いで各分断部の両端
間を接続する交差導線１８ａ。

１８ｂ、１８ｃ、１８ｄによって、それぞれ実質的に１
本の線路導体とされている。

交差導線１８ａ、ｉａｂ、１８ｃ、１８ｄは例えば２５
μｍφの金線が用いられ、熱圧着法あるいは超音波ボン
ディング法等の方法で接続される。

この場合、交差導線は上述したように長さ方向にて分断
された第１のストリップ線路導体を接続するものであり
、第１および第２のストリップ線路導体の配列方向では
なく、長さ方向に沿って設けられる。

このため第５図に示すように、交差導線（図の例は１８
ａ）の端部が接続位置を越えて伸びたような場合でも、
その端部は同じ線路導体（図の例では１３ａ）に接触す
るのみで、隣接する導体例えば１４ａ 、１４ｂ等に接
触することはない。

すなわち、交差導線によって第１のストリップ線路導体
と第２のストリップ線路導体とが一部で短絡してしまう
ようなことがなくなる。

従って第１図に示したものに比べ不良率が大幅に低下し
、また製作性の点でも交差導線の接続作業が容易となる
。

しかも、この発明による結合器は従来のインクディジタ
ル形結合器の小形でマイクロ波集積回路上で構成するの
に適すという特長を維持しており、かつそのマイクロ波
帯での特性も以下述べるように従来のインクディジタル
形結合器と同等である。

すなわち基板１１に０．６３５ｍｍ厚のアルミナ基板を
用い、第４図のような構成で各ストリップ線路導体の幅
を６５μｍ１線路導体間距離を４０μｍとし、中心の第
２のストリップ線路導体１４ｂの長さを２．７ ｍｍと
して８〜１２ＧＨｚの周波数帯で結合特性を測定すると
第６図のようになり、従来のインクディジタル形結合器
の特性（第３図）とほとんど同じ結果が得られた。

なお、この発明による結合器においても従来のインタデ
ィジタル形結合器と同様に、ストリップ線路導体の幅お
よび線路導体間距離を小さくすることによって結合度が
増加することはいうまでもない。

また、結合の中心周波数はストリップ線路導体の有効長
が１／４波長となる周波数となる。

以上のように、この発明による結合器はマイクロ波長集
積回路に適し、小形で結合度も高くとれ、かつ特に製作
が容易で不良率が低いという利点を有する。

第７図はこの発明の他の実施例を示したもので、結合部
を形成するストリップ線路導体の本数が第５図の場合よ
り２本多くなっている。

この例のように結合に寄与するスｌ−ＩＪツブ線路導体
の本数を増すことによって、結合度をより一層高くする
ことができる。

なお、上述の例では第２のストリップ線路導体の分断部
を接続する手段に線状のもの（交差導線）を用いたが、
これは金リボン等の導体を用いても同様な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは従来のインクディジタル形結合器の平面
図およびｘ−ｘ’矢視断面図、第２図は第１図における
交差導線の接続状態を詳しく示す図、第３図は第１図の
結合器の結合特性を示す図、第４図ａ、ｂはこの発明の
一実施例を示す結合器の平面図およびｘ−ｘ’矢視断面
図、第５図は第４図における交差導線の接続状態を詳し
く示す図、第６図は第４図の結合器の結合特性を示す図
、第７図はこの発明の他の実施例を示す平面図である。 １１・・・・・・誘電体基板、１２・・・・・・金属膜
（接地導体）、１３ａ、１３ｂ・・・・・・第１のスト
リップ線路導体、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・・・・
第２のストリップ線路導体、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、
１５ｄ・・・・・・ポート、 １６ａ 、１６ｂ 、１
６ｃ 、１６ｄ・・・・・・分断部、１７ａ、１７ｂ、
１７ｃ・・・・・・第３のストリップ線路導体、１８ａ
、１８ｂ、１８ｃ。 １８ｄ・・・・・・交差導線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 裏面に接地導体が被着された誘電体基板と、この誘
   電体基板の表面上の第１の方向に沿って一部が重なるよ
   うにして設けられた第１乃至第４のポートと、この第１
   及び第２のポートにその両端が接続され前記第１の方向
   に延びる第１のストリップ線路導体と、前記第３及び第
   ４のポートにその一端が接続され前記第１の方向と垂直
   な方向から見て前記第１のスｌ−ＩＪツブ線路導体と重
   なり合うように交互に配列された第２のス［・リップ線
   路導体とを有する結合器であって、前記第１及び第２の
   ストリップ線路導体のうち前記第１乃器第４のポートと
   交差する部分は分断すると共に、この分断部を跨ぐよう
   に前記第１の方向に延びる第１の交差導体によって接続
   し、前記第２のストリップ線路導体で挾まれた第１のス
   トリップ線路導体を前記第１の方向に複数に分断する分
   断部を設け、この分断部を通って前記第１の方向と異な
   る方向に形成された第３のストリップ線路導体によって
   第２のストリップ線路導体を相互に接続することによっ
   て前記第３及び第４のポートの間を電気的に接続すると
   共に前記第１のストリップ線路導体の前記分断部端間を
   第３のストリップ線路導体上を跨ぐ第２の交差導体によ
   って接続したことを特徴とする結合器。