(57)【要約】【課題】段間接続部における偶・奇モード間の位相差を小さくすることができ、方向性を改善することができる方向性結合器を得る。【解決手段】ストリップ状の導体パターンを信号線路とする１／４波長結合線路を、各線路間隔を異ならせた当該１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続して結合を行う方向性結合器であって、各セクションの接続部の導体パターンの外側や内側の輪郭線に傾きを設けること、または各セクションの接続部の導体パターンの内側や外側の輪郭線にＶ字状の切り欠きを設ける。【選択図】図１
2010193368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップ状の導体パターンを信号線路とする１／４波長結合線路を、各線路間隔を異ならせた当該１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続して結合を行う方向性結合器であって、
各セクションの接続部の導体パターンの外側の輪郭線に傾きを設ける
ことを特徴とする方向性結合器。
【請求項２】
請求項１に記載の方向性結合器において、
各セクションの接続部の導体パターンの内側の輪郭線に傾きを設け、
外側の輪郭線の傾きの傾斜αが内側の輪郭線の傾きの傾斜βより緩やか（α＜β）になるように設ける
ことを特徴とする方向性結合器。
【請求項３】
ストリップ状の導体パターンを信号線路とする１／４波長結合線路を、各線路間隔を異ならせた当該１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続して結合を行う方向性結合器であって、
各セクションの接続部の導体パターンの内側の輪郭線にＶ字状の切り欠きを設ける
ことを特徴とする方向性結合器。
【請求項４】
請求項３に記載の方向性結合器において、
各セクションの接続部の導体パターンの外側の輪郭線にＶ字状の切り欠きを設け、
外側の切り欠きの長さが内側の切り欠きの長さより短くするように設ける
ことを特徴とする方向性結合器。
【請求項５】
請求項３に記載の方向性結合器において、
各セクションの接続部の導体パターンの外側の輪郭線に傾きを設けることを特徴とする方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、結合線路型方向性結合器の構成に関し、特に、高域における方向性を改善するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の方向性結合器として、１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続して結合を行う構造のものがある(例えば、特許文献１、非特許文献１参照)。
【０００３】
図６は、非特許文献１や特許文献１に示された従来の結合線路形方向性結合器の構造図の一例であり、（ａ）は導体パターン図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図６に示す方向性結合器は、マイクロストリップ線路を用いたもので、１／４結合線路を２セクション縦列接続して構成される。この方向性結合器は、１／４波長結合線路を構成する導体パターン１Ａ、導体パターン２Ａ、導体パターン１Ｂ、導体パターン２Ｂを、図６に示すように、誘電体３上に配置し、これを地導体４上に配置して構成される。導体１Ａの一端には入力ポート５が、他端には出力ポート６が設けられる。また、導体１Ｂの一端には結合ポート７が、他端にはアイソレーションポート８が設けられている。
【０００４】
従来技術において、マイクロストリップ結合線路（ＭＳＣＬ）で構成される方向性結合器は、製造が容易であるが、不均一媒質中に構成された伝送線路であるために偶・奇モードの位相速度が異なることから、高い周波数帯域において方向性が劣化するという問題がある。
【０００５】
そこで、偶・奇モードの位相を揃える技術として、例えば結合線路の形状を波型にするなどの技術などが知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００６】
偶モードにおける電流は結合線路の外側を経路とし、奇モードにおける電流は内側を経路とするため、結合線路形状を波型とすると、偶・奇モードで経路長差が発生し、偶モードの位相速度は奇モードの位相速度より遅いため、波型形状を適切に調整すると、偶・奇モードの位相が合うという技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２９６３０４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】R.Levy“General synthesis of asymmetric multi−element coupled−transmission−line directional couplers”IEEE MTT vol.MTT−１１，pp226-237，July 1963
【０００９】
【非特許文献２】F. C. Ronde， "Wide−band high directivity in MIC proximity couplers by planar means，" IEEE MTT−S Int. Symp. Dig.， pp. 480-482， May 1980
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続する際、各線路間隔が異なるために、各セクションの接続により偶・奇モードの電流経路長に差が発生し、位相差が大きくなり方向性が劣化する。
【００１１】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、段間接続部における偶・奇モード間の位相差を小さくすることができ、方向性を改善することができる方向性結合器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る方向性結合器は、ストリップ状の導体パターンを信号線路とする１／４波長結合線路を、各線路間隔を異ならせた当該１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続して結合を行う方向性結合器であって、各セクションの接続部の導体パターンの外側や内側の輪郭線に傾きを設けること、または各セクションの接続部の導体パターンの内側や外側の輪郭線にＶ字状の切り欠きを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、セクションの接続部の導体パターンの外側や内側の輪郭線に傾きを設け、または接続部の内側や外側の輪郭線にＶ字状の切り欠きを設けることで、段間接続部における偶・奇モード間の位相差を小さくすることができ、方向性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１による方向性結合器を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２による方向性結合器を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３による方向性結合器を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態４による方向性結合器を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態５による方向性結合器を示す図である。
【図６】従来技術による方向性結合器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による方向性結合器の構成を示す図であり、（ａ）は導体パターン図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図１に示す実施の形態１による方向性結合器は、導体パターン９Ａ、９Ｂ、導体パターン１０Ａ、１０Ｂ、接続部の導体パターンの傾き１１Ａ、接続部の導体パターンの傾き１１Ｂ、誘電体１２、地導体１３とから構成される。導体パターン９Ａと導体パターン９Ｂとで１／４波長結合線路を構成し、導体パターン１０Ａと導体パターン１０Ｂとで１／４波長結合線路を構成する。セクションの接続部の導体パターンの外側の輪郭線には傾き１１Ａ、１１Ｂが設けられる。導体９Ａの一端には入力ポート１４が、他端には出力ポート１５が設けられる。また、導体９Ｂの一端には結合ポート１６が、他端にはアイソレーションポート１７が設けられている。さらに、１８と１９は偶モードと奇モードにおける電流経路をそれぞれ示し、２０と２１は偶モードと奇モードの電流経路長差をそれぞれ示す。
【００１６】
次に、実施の形態１における方向性結合器の動作について説明する。図１に示すように、導体パターン９Ａ、９Ｂと導体パターン１０Ａ，１０Ｂを接続すると、導体パターン９Ａ，９Ｂの間隔と導体パターン１０Ａ、１０Ｂの間隔とが異なるために、偶モードの電流経路には接続部の経路長差２０が、奇モードの電流経路には接続部の経路長差２１が、導体パターン９Ａ、９Ｂと導体パターン１０Ａ、１０Ｂの接続により発生する。
【００１７】
このように、ストリップ状の導体パターンを信号線路とする１／４波長結合線路を、各線路間隔を異ならせた１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続して結合を行う方向性結合器の場合、通常は各セクションの結合度は密結合から疎結合に遷移していくため、それぞれのセクションの結合線路幅の差より結合線路間隔の差の方が大きくなる。よって接続による偶モードの電流経路長差２０は、接続による奇モードの電流経路長差２１より大きくなる。
【００１８】
マイクロストリップ結合線路の場合、偶モードの位相速度は奇モードの位相速度より遅いため、接続により、偶モードと奇モードの位相差が大きくなる。
【００１９】
この実施の形態１では、セクションの接続部の導体パターンの外側の輪郭線に傾き１１Ａ、１１Ｂを設けることにより、偶モードの経路長を、傾きを設けない場合に比較して短くする。これにより、偶モードと奇モードの位相差を小さくすることができ、方向性の改善が可能となる効果がある。
【００２０】
図１においては、一例として２セクションの方向性結合器について記載したが、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）セクションの方向性結合器についても同様である。
【００２１】
また、図１においては、一例として傾きを直線で記載したが、曲線でも構成可能である。
【００２２】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による方向性結合器の構成を示す図であり、（ａ）は導体パターン図、（ｂ）は接続部の拡大図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図２に示す実施の形態２による方向性結合器は、導体パターン２２Ａ、導体パターン２３Ａ、導体パターン２２Ｂ、導体パターン２３Ｂ、接続部の導体パターンの外側の輪郭線の傾き２４Ａ、接続部の導体パターンの外側の輪郭線の傾き２４Ｂ、接続部の導体パターンの内側の輪郭線の傾き２５Ａ、接続部の導体パターンの内側の輪郭線の傾き２５Ｂ、誘電体２６、地導体２７とから構成される。導体パターン２２Ａと導体パターン２２Ｂとで１／４波長結合線路を構成し、導体パターン２３Ａと導体パターン２３Ｂとで１／４波長結合線路を構成する。また、セクション接続部の導体パターンの輪郭線の外側には傾き２４Ａ、２４Ｂが設けられ、接続部の導体パターンの輪郭線の内側には傾き２５Ａ、２５Ｂが設けられる。導体２２Ａの一端には入力ポート２８が、他端には出力ポート２９が設けられる。また、導体２３Ｂの一端には結合ポート３０が、他端にはアイソレーションポート３１が設けられている。３２と３３は偶モードと奇モードにおける電流経路をそれぞれ示す。さらに、３４は接続部の拡大図を示し、３５と３６は接続部の導体パターンの輪郭線の外側と内側の傾きの角度α、βをそれぞれ示す。ここで、接続部の導体パターンの輪郭線の外側の傾きの角度α３５は、接続部の導体パターンの輪郭線の内側の傾きの角度β３６より緩やかになるように（α＜β）設ける。
【００２３】
次に、実施の形態２の方向性結合器の動作を説明する。本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、前記接続部の導体パターンの輪郭線の外側に前記傾き２４Ａ、２４Ｂを設け、さらに、前記接続部の導体パターンの輪郭線の内側に傾き２５Ａ、２５Ｂを設け、それぞれの傾きの角度α３５とβ３６を、α３５＜β３６となるように設けることで、外側の偶モードの経路長を、内側の奇モードの経路長に比較して短くすることができる。これにより、偶モードと奇モードの位相差を小さくすることが可能となる効果がある。
【００２４】
また、実施の形態１に追加して、導体パターンの輪郭線の内側に傾き２５Ａ、２５Ｂを設けることで、反射特性をよくする効果も見込める。
【００２５】
図２においては、一例として２セクションの方向性結合器について記載したが、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）セクションの方向性結合器についても同様である。
【００２６】
また、図２においては、一例として傾きを直線で記載したが、曲線でも構成可能である。
【００２７】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による方向性結合器の構成を示す図であり、（ａ）は導体パターン図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図３に示す実施の形態３による方向性結合器は、導体パターン３７Ａ、導体パターン３８Ａ、導体パターン３７Ｂ、導体パターン３８Ｂ、接続部の導体パターンの輪郭線の内側のＶ字状の切り欠き３９Ａ、３９Ｂ、誘電体４０、地導体４１とから構成される。導体パターン３８Ａと導体パターン３８Ｂとで１／４波長結合線路を構成し、導体パターン３９Ａと導体パターン３９Ｂとで１／４波長結合線路を構成する。導体３８Ａの一端には入力ポート４２が、他端には出力ポート４３が設けられる。また、導体３８Ｂの一端には結合ポート４４が、他端にはアイソレーションポート４５が設けられている。また、４６と４７は偶モードと奇モードにおける電流経路をそれぞれ示す。
【００２８】
次に、実施の形態３における方向性結合器の動作について説明する。図３に示すように、導体パターン３７Ａ、３７Ｂと導体パターン３８Ａ、３８Ｂを接続すると、導体パターン３７Ａ、３７Ｂの間隔と導体パターン３８Ａ、３８Ｂの間隔とが異なるために、偶モードの電流経路には接続部の経路長差４８が、奇モードの電流経路には接続部の経路長差４９が、接続により発生する。
【００２９】
このように、ストリップ状の導体パターンを信号線路とする１／４波長結合線路を、各線路間隔を異ならせた１／４波長結合線路を複数セクション縦列接続して結合を行う方向性結合器の場合、通常は各セクションの結合度は密結合から疎結合に遷移していくため、それぞれのセクションの結合線路幅の差より結合線路間隔の差の方が大きくなる。よって、接続による偶モードの電流経路長差４８は、接続による奇モードの電流経路長差４９より大きくなる。
【００３０】
マイクロストリップ結合線路の場合、偶モードの位相速度は奇モードの位相速度より遅いため、接続により、偶モードと奇モードの位相差が大きくなる。
【００３１】
本実施の形態３では、セクションの接続部にＶ字状の切欠き３９Ａ、３９Ｂを設けることにより、奇モードの経路長を、切り欠きを設けない場合に比較して長くする。このことにより、偶モードと奇モードの位相差を小さくすることができ、方向性の改善が可能となる効果がある。
【００３２】
図３においては、一例として２セクションの方向性結合器について記載したが、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の方向性結合器についても同様である。
【００３３】
また、図３においては、一例として切欠きを直線で記載したが、曲線でも構成可能である。
【００３４】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４による方向性結合器の構成を示す図であり、（ａ）は導体パターン図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図４に示す実施の形態４による方向性結合器は、導体パターン５０Ａ、導体パターン５１Ａ、導体パターン５０Ｂ、導体パターン５１Ｂ、接続部の導体パターンの輪郭線の外側のＶ字状の切欠き５２Ａ、５２Ｂ、接続部の導体パターンの輪郭線の内側のＶ字状の切り欠き５３Ａ、５３Ｂ、誘電体５４、地導体５５とから構成される。導体パターン５０Ａと導体パターン５０Ｂとで１／４波長結合線路を構成し、導体パターン５１Ａと導体パターン５１Ｂとで１／４波長結合線路を構成する。導体５０Ａの一端には入力ポート５６が、他端には出力ポート５７が設けられる。また、導体５１Ｂの一端には結合ポート５８が、他端にはアイソレーションポート５９が設けられている。また、６０と６１は偶モードと奇モードにおける電流経路をそれぞれ示す。ここで、接続部の導体パターンの輪郭線の外側のＶ字状の切り欠き５２Ａ，５２Ｂは、接続部の導体パターンの輪郭線の内側のＶ字状の切り欠き５３Ａ，５３Ｂより小さくなるように設ける。
【００３５】
次に、実施の形態４の方向性結合器の動作を説明する。本実施の形態４では、実施の形態３と同様に、セクションの接続部の導体パターンの輪郭の内側にＶ字状の切り欠き５３Ａ、５３Ｂを設け、さらに、セクションの接続部の導体パターンの輪郭の外側にＶ字状の切り欠き５２Ａ、５２Ｂを設け、接続部の導体パターンの輪郭線の外側に設けられたＶ字状の切り欠き５２Ａ，５２Ｂの長さは、接続部の導体パターンの輪郭線の内側に設けられたＶ字状の切り欠き５３Ａ，５３Ｂの長さより短くなるように設けることで、内側の奇モードの経路長を、外側の偶モードの経路長に比較して長くする。このことにより、偶モードと奇モードの位相差を小さくでき、方向性の改善が可能となる効果がある。
【００３６】
また、実施の形態３に追加して、導体パターンの輪郭の外側にＶ字状の切り欠き５２Ａ，５２Ｂを設けることで、反射特性をよくする効果も見込める。
【００３７】
図４においては、一例として２セクションの方向性結合器について記載したが、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）セクションの方向性結合器についても同様である。
【００３８】
また、図４においては、一例として傾きを直線で記載したが、曲線でも構成可能である。
【００３９】
上述したように、この発明は、セクションの接続部の導体パターンの外側の輪郭線に傾きを設け、または接続部の内側の輪郭線にＶ字状の切り欠きを設けることで、マイクロストリップ結合線路においては偶モードの位相速度が奇モードより遅いことから、段間接続部における偶・奇モード間の位相差を小さくすることができ、方向性を改善することができる。
【００４０】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５による方向性結合器の構成を示す図であり、（ａ）は導体パターン図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図５に示す実施の形態５による方向性結合器は、導体パターン６１Ａ、導体パターン６２Ａ、導体パターン６１Ｂ、導体パターン６２Ｂ、接続部の導体パターンの輪郭線の外側の傾き６３Ａ、６３Ｂ、接続部の導体パターンの輪郭線の内側のＶ字状の切り欠き６４Ａ、６４Ｂ、誘電体６５、地導体６６とから構成される。導体パターン６１Ａと導体パターン６１Ｂとで１／４波長結合線路を構成し、導体パターン６２Ａと導体パターン６２Ｂとで１／４波長結合線路を構成する。導体６１Ａの一端には入力ポート６７が、他端には出力ポート６８が設けられる。また、導体６２Ｂの一端には結合ポート６９が、他端にはアイソレーションポート７０が設けられている。また、７１と７２は偶モードと奇モードにおける電流経路をそれぞれ示す。
【００４１】
次に、実施の形態５の方向性結合器の動作を説明する。本実施の形態５では、実施の形態３と同様に、セクションの接続部の導体パターンの輪郭の内側にＶ字状の切り欠き６４Ａ、６４Ｂを設け、さらに、セクションの接続部の導体パターンの輪郭の外側に傾き６３Ａ、６３Ｂを設け、接続部の導体パターンの輪郭線の外側に設けられた傾き６３Ａ，６３Ｂの長さは、接続部の導体パターンの輪郭線の内側に設けられたＶ字状の切り欠き６４Ａ，６４Ｂの長さより短くなるように設けることで、内側の奇モードの経路長を、外側の偶モードの経路長に比較して長くする。このことにより、偶モードと奇モードの位相差を小さくでき、方向性の改善が可能となる効果がある。
【００４２】
図５においては、一例として２セクションの方向性結合器について記載したが、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）セクションの方向性結合器についても同様である。
【００４３】
また、図５においては、一例として傾きを直線で記載したが、曲線でも構成可能である。
【００４４】
上述したように、この発明は、セクションの接続部の導体パターンの外側の輪郭線に傾きを設け、また接続部の内側の輪郭線にＶ字状の切り欠きを設けることで、マイクロストリップ結合線路においては偶モードの位相速度が奇モードより遅いことから、段間接続部における偶・奇モード間の位相差を小さくすることができ、方向性を改善することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ、３７Ａ、３７Ｂ、３８Ａ、３８Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ、６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ  １／４波長結合線路を構成する導体パターン、３、１２、２６、４０、５４、６５  誘電体、４、１３、２７、４１、５５、６６  地導体  、５、１４、２８、４２、５６、６７  入力ポート、６、１５、２９、４３、５７、６８  出力ポート、７、１６、３０、４４、５８、６９  結合ポート、８、１７、３１、４５、５９、７０  アイソレーションポート、１１Ａ、１１Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、６３Ａ，６３Ｂ  導体パターンの輪郭線の外側の傾き、２５Ａ、２５Ｂ  導体パターンの輪郭線の内側の傾き、３５  導体パターンの輪郭線の外側の傾きの角度α、３６  導体パターンの輪郭線の内側の傾きの角度β、３９Ａ、３９Ｂ、５３Ａ、５３Ｂ、６４Ａ，６４Ｂ    導体パターンの輪郭線の内側のＶ字状の切り欠き、５２Ａ、５２Ｂ導体パターンの輪郭線の外側のＶ字状の切り欠き、１８、３２、４６、６０、７１  偶モードにおける電流経路、１９、３３、４７、６１、７２  奇モードにおける電流経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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