(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面から裏面に向けて貫通するくり貫き部を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板の表層または表層および内層に形成される接地導体と、
前記誘電体基板の表層および内層の少なくとも一方に形成される信号線導体と、
前記接地導体および前記信号線導体により構成され、第１端子対、第２端子対、第３端子対および第４端子対を有し、前記第１端子対を入力端子対とした場合に、前記第２端子対が隔離端子対となり、前記第３端子対が結合端子対となり、前記第４端子対が通過端子対となるＭ（Ｍは２以上の整数）個の結合線路型カプラと、
前記誘電体基板の裏面側に配置される第１金属壁、
前記誘電体基板の表面側に配置される第２金属壁、
前記くり貫き部の内周側面側に配置され、前記くり貫き部を貫通するとともに、前記第１金属壁および前記第２金属壁と電気的に接続される第３金属壁、並びに
前記誘電体基板の外周側面側に配置され、前記第１金属壁および前記第２金属壁と電気的に接続される第４金属壁
により構成され、前記誘電体基板を内部に封入する空洞を有する金属ケースと、
前記第１金属壁、前記第２金属壁、前記第３金属壁および前記第４金属壁の少なくとも１つの壁面に形成され、前記第１端子対または前記第２端子対からの信号を外部に取り出す信号取り出し部と、を備え、
前記Ｍ個の結合線路型カプラは、任意の結合線路型カプラの前記第３端子対が隣接する結合線路型カプラの前記第４端子対と接続されて、前記くり貫き部を囲むように環状に配置され、かつ
前記Ｍ個の結合線路型カプラは、少なくとも２種類以上の結合線路が直列に接続された多段結合線路、および信号線導体形状が信号伝送方向に対して連続的に変化するテーパ結合線路の何れか一方により構成され、
前記誘電体基板と前記第１金属壁および前記第２金属壁の少なくとも一方とを固定するネジを少なくとも１つ備え、
前記誘電体基板は、
前記Ｍ個の結合線路型カプラの、前記くり貫き部の内周側面側または前記誘電体基板の外周側面側に延伸して形成された少なくとも１つの第２突起状基板延伸部を有し、
前記第２突起状基板延伸部に、前記ネジが貫通するネジ穴が設けられている
ことを特徴とする電力分配合成回路。
【請求項２】
前記誘電体基板は、
前記誘電体基板の外周側面側に延伸して形成された少なくとも１つの第１突起状基板延伸部を有し、
前記突起状基板延伸部の表層および内層の少なくとも一方に、前記第１端子対または前記第２端子対と接続される信号線導体が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電力分配合成回路。
【請求項３】
前記誘電体基板と前記第１金属壁および前記第２金属壁の少なくとも一方とを固定するネジを少なくとも１つ備え、
前記第１突起状基板延伸部は、
突起先端部の幅寸法が突起付け根部の幅寸法よりも長く、
前記突起先端部に、前記ネジが貫通するネジ穴が設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の電力分配合成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばマイクロ波帯やミリ波帯のような高周波帯で、分配回路および合成回路として用いられる電力分配合成回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の方向性結合器（カプラ）を接続して構成される電力分配合成回路として、多層基板内に形成された例えば４つの結合線路を接続することにより、単一の誘電体基板で簡素に構成可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、金属製のパッケージ（以下、「金属ケース」と称する）に上記のような電力分配合成回路が構成された誘電体基板を封入することにより、誘電体基板の気密封止が可能な高周波素子用パッケージが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４０７５５８１号明細書
【特許文献２】特開平１−１３８７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に示された金属ケースには、ケース寸法によって決まるキャビティ共振周波数が存在し、キャビティ共振が発生する周波数においては、端子間の不要結合量が大きくなるので、安定した回路性能を維持することが困難となる。そのため、金属ケースを使用する際には、キャビティ共振が発生する周波数よりも低い周波数で使用することが望ましい。すなわち、直方体キャビティでは、縦寸法、横寸法および高さ寸法のうち、２番目に長い辺の長さを、使用中心周波数の１／２波長以下に抑えることが望ましい。
【０００６】
一方、特許文献１に示された電力分配合成回路は、４つの結合線路が接続された正方形形状の誘電体基板で構成されており、誘電体基板の１辺の長さは、結合線路長に依存する。ここで、一般によく使用される１段の結合線路の場合には、結合線路長が使用中心周波数の約１／４波長となるので、接続線路や端子用引き出し線路を考慮しても、１辺の長さが使用中心周波数の１／２波長以下の金属ケースに封入することが十分可能であり、安定した回路性能の維持および気密封止を両立させることができる。
【０００７】
しかしながら、結合線路が２段以上の多段結合線路の場合には、結合線路長が使用中心周波数の約Ｎ／４波長（Ｎは２以上の整数）となるので、誘電体基板の１辺の長さが段数の増加に応じて長くなり、１辺の長さが使用中心周波数の１／２波長以下の金属ケースに封入することが困難となる。
【０００８】
したがって、従来の技術では、複数の多段結合線路を使用した電力分配合成回路において、安定した回路性能の維持および気密封止を両立させることが困難であるという問題がある。なお、この問題は、結合線路長が使用中心周波数の１／４波長よりも長いテーパ結合線路についても当てはまる。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、単一の誘電体基板で簡素に構成されるとともに、キャビティ共振の抑圧による安定した回路性能の維持および気密封止を両立させることができる電力分配合成回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る電力分配合成回路は、表面から裏面に向けて貫通するくり貫き部を有する誘電体基板と、誘電体基板の表層または表層および内層に形成される接地導体と、誘電体基板の表層および内層の少なくとも一方に形成される信号線導体と、接地導体および信号線導体により構成され、第１端子対、第２端子対、第３端子対および第４端子対を有し、第１端子対を入力端子対とした場合に、第２端子対が隔離端子対となり、第３端子対が結合端子対となり、第４端子対が通過端子対となるＭ（Ｍは２以上の整数）個の結合線路型カプラと、誘電体基板の裏面側に配置される第１金属壁、誘電体基板の表面側に配置される第２金属壁、くり貫き部の内周側面側に配置され、くり貫き部を貫通するとともに、第１金属壁および第２金属壁と電気的に接続される第３金属壁、並びに誘電体基板の外周側面側に配置され、第１金属壁および第２金属壁と電気的に接続される第４金属壁により構成され、誘電体基板を内部に封入する空洞を有する金属ケースと、第１金属壁、第２金属壁、第３金属壁および第４金属壁の少なくとも１つの壁面に形成され、第１端子対または第２端子対からの信号を外部に取り出す信号取り出し部と、を備え、Ｍ個の結合線路型カプラは、任意の結合線路型カプラの第３端子対が隣接する結合線路型カプラの第４端子対と接続されて、くり貫き部を囲むように環状に配置され、かつＭ個の結合線路型カプラは、少なくとも２種類以上の結合線路が直列に接続された多段結合線路、および信号線導体形状が信号伝送方向に対して連続的に変化するテーパ結合線路の何れか一方により構成され、誘電体基板と第１金属壁および第２金属壁の少なくとも一方とを固定するネジを少なくとも１つ備え、誘電体基板は、Ｍ個の結合線路型カプラの、くり貫き部の内周側面側または誘電体基板の外周側面側に延伸して形成された少なくとも１つの第２突起状基板延伸部を有し、第２突起状基板延伸部に、ネジが貫通するネジ穴が設けられているものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る電力分配合成回路によれば、くり貫き部を有し、Ｍ個の結合線路型カプラがくり貫き部を囲むように環状に配置された誘電体基板を内部に封入する空洞を有する金属ケースは、誘電体基板の裏面側に配置される第１金属壁、誘電体基板の表面側に配置される第２金属壁、くり貫き部の内周側面側に配置され、くり貫き部を貫通するとともに、第１金属壁および第２金属壁と電気的に接続される第３金属壁、並びに誘電体基板の外周側面側に配置され、第１金属壁および第２金属壁と電気的に接続される第４金属壁により構成され、Ｍ個の結合線路型カプラは、多段結合線路およびテーパ結合線路の何れか一方により構成されている。
そのため、単一の誘電体基板で簡素に構成されるとともに、キャビティ共振の抑圧による安定した回路性能の維持および気密封止を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係る電力分配合成回路を示す構成図である。
【図２】図１に示した電力分配合成回路の誘電体基板の形状を抜粋して示す構成図である。
【図３】図１に示した電力分配合成回路の金属ケースの形状を抜粋して示す構成図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した電力分配合成回路についてのシミュレーション結果を示す説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、図１に示した電力分配合成回路の別の金属ケースの形状を抜粋して示す構成図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）この発明の実施の形態２に係る電力分配合成回路を示す構成図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）この発明の実施の形態３に係る電力分配合成回路を示す構成図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）この発明の実施の形態４に係る電力分配合成回路を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明に係る電力分配合成回路の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、以下の実施の形態では、多段結合線路として、２段の結合線路を例に挙げて説明するが、これに限定されず、３段以上の結合線路を用いてもよい。また、結合線路長が使用中心周波数の１／４波長よりも長く、信号線導体形状が信号伝送方向に対して連続的に変化するテーパ結合線路を用いてもよい。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電力分配合成回路を示す構成図であり、図１（ａ）は、電力分配合成回路を透過して示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の電力分配合成回路をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の電力分配合成回路をＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【００１５】
図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係る電力分配合成回路において、誘電体基板１０の下層には、接地導体１１が形成され、誘電体基板１０の上層には、接地導体１２が形成されている。また、誘電体基板１０の内層には、信号線導体２１、２２、２３、２４が形成され、ストリップ線路により４つの結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４が構成されている。
【００１６】
なお、結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４は、図１に示されるように、入力端子対（第１端子対）をａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１とすると、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２が隔離端子対（アイソレーション端子対、第２端子対）となり、ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３が結合端子対（第３端子対）となり、ａ４、ｂ４、ｃ４、ｄ４が通過端子対（第４端子対）となる４端子対回路である。
【００１７】
このとき、結合線路型カプラ１０１の結合端子対ａ３が、隣接する結合線路型カプラ１０４の通過端子対ｄ４に接続され、以下同様に結合端子対ｄ３が通過端子対ｃ４に接続され、結合端子対ｃ３が通過端子対ｂ４に接続され、結合端子対ｂ３が通過端子対ａ４に接続されることにより、４つの結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４が環状に配置されている。
【００１８】
ここで、結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４は、結合線路長Ｌ１の結合線路および結合線路長Ｌ２の結合線路の２種類の結合線路を、直列に接続した２段の結合線路である。また、結合線路長Ｌ１およびＬ２は、使用中心周波数の約１／４波長に設定されることが望ましい。
【００１９】
また、信号線導体２１、２２、２３、２４は、それぞれ誘電体基板１０の内層に設けられた柱状導体３０を介して、誘電体基板１０の表層に配置された計８箇所の信号線導体２０と電気的に接続されている。なお、誘電体基板１０の内層には、接地導体１１と接地導体１２とを互いに同電位に保つために、接地導体１１と接地導体１２とを電気的に接続する柱状導体３１が設けられている。また、柱状導体３１は、誘電体基板１０の外周および内周に沿って複数設けられている。
【００２０】
また、誘電体基板１０は、金属ケース５０の内部に封入されている。このとき、接地導体１１の全面または一部分は、金属ケース５０と電気的に接続されている。金属ケース５０との電気的接続を確保する手段としては、接地導体１１と金属ケース５０との境界部分に導電性接着剤または導電性シート（図示せず）を挟んで接続することが考えられる。なお、後述する実施の形態で示すように、ネジ止めによる接続等を用いてもよい。
【００２１】
次に、図１に示した電力分配合成回路の誘電体基板１０の形状を抜粋して図２に示す。図２では、誘電体基板１０の内層に配置された信号線導体２１、２２、２３、２４および柱状導体３０、３１等は省略している。図２において、誘電体基板１０の形状は、通常使用される長方形または正方形形状の基板とは異なり、中央にくり貫き部１１０を有し、外周に切り欠き部１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８を有しており、記号「＃」のような形状をしている。
【００２２】
このとき、くり貫き部１１０は、図１において、環状に接続された結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４で囲まれる内側部分に相当する。一方、切り欠き部１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８は、環状に接続された結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４の外周部において、信号線導体２１、２２、２３、２４と接続される信号線導体２０の周辺部分を突起状に残した部分を除く残りの部分に相当する。
【００２３】
続いて、図１に示した電力分配合成回路の金属ケース５０の形状を抜粋して図３に示す。図３において、金属ケース５０には、空洞２００が形成され、空洞２００を形成するために、金属壁（第３金属壁）２１０および金属壁（第４金属壁）２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８が設けられている。なお、金属壁２１０および金属壁２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８は、それぞれ底面（第１金属壁）２１９と電気的に接続されている。
【００２４】
ここで、金属壁２１０は、図２におけるくり貫き部１１０に対応する部分である。一方、金属壁２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８は、それぞれ図２における切り欠き部１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８に対応する部分である。図１〜３に示されるように、金属壁２１０が誘電体基板１０のくり貫き部１１０を貫通することにより、誘電体基板１０が金属ケース５０の内部に封入される。
【００２５】
図１に戻って、金属ケース５０の側面には、計８箇所に配置された信号線導体２０付近に、信号線導体４１、誘電体４２およびケーブル接続部４３により構成されたコネクタ（信号取り出し部）４４がそれぞれ取り付けられている。また、信号線導体２０と信号線導体４１とは、接続用導体４０により電気的に接続されている。接続用導体４０には、はんだやリボン等が用いられるが、電気的接続が確保されるものであれば、他の手段を用いてもよい。
【００２６】
また、金属ケース５０の上部は、金属板（第２金属壁）５１により覆われ、金属ケース５０と金属板５１とは、電気的に接続されている。このとき、金属ケース５０内部の空洞２００は、外気から遮断され、気密封止がなされる。また、このとき、金属ケース５０を構成する金属壁２１０は、金属板５１と接触し、金属ケース５０を構成する金属壁２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８も金属板５１と接触する。
【００２７】
なお、空洞２００を気密封止するために、誘電体４２は、気密封止に適した材料が用いられる。誘電体４２の材料としては、ガラスやセラミック等があるが、気密封止を実現できるものであれば、他の材料を用いてもよい。また、この実施の形態１では、コネクタ接続を金属ケース５０の側面で実現したものを例に挙げたが、金属ケースの底面や金属板の上面でコネクタ接続を実現してもよい。
【００２８】
また、結合線路型カプラ１０１の入力端子対ａ１が接続されたコネクタ４４を第１ポートＰ１として、計８箇所のポートを、それぞれ反時計回りに第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、第４ポートＰ４、第５ポートＰ５、第６ポートＰ６、第７ポートＰ７、第８ポートＰ８とする。
【００２９】
図１に示した電力分配合成回路は、第１ポートＰ１に入力された電力が、ある振幅比および位相差をもって第３ポートＰ３、第４ポートＰ４、第７ポートＰ７および第８ポートＰ８から出力される４分配器として機能する。逆に、図１に示した電力分配合成回路は、ある振幅比および位相差をもって第３ポートＰ３、第４ポートＰ４、第７ポートＰ７および第８ポートＰ８に入力された電力が、合成電力として第１ポートＰ１から出力される４合成器としても機能する。一方、第１ポートＰ１に電力が入力された場合、第２ポートＰ２、第５ポートＰ５および第６ポートＰ６は、アイソレーションポートとなり、僅かな電力のみが出力される。
【００３０】
なお、特許文献１に示された従来の電力分配合成回路を金属ケースに封入する場合、誘電体基板が正方形形状であることから、正方形の底面を有する直方体キャビティ構造が必要となる。このとき、必要な直方体キャビティの縦横寸法は、図１におけるＷ０に相当し、高さ寸法は、Ｈ１に相当する。ここで、キャビティ共振を回避するためには、Ｗ０とＨ１との大小関係に関わらず、直方体の２番目に長い寸法であるＷ０を、使用中心周波数の１／２波長以下にする必要がある。また、図１に示されるように、Ｗ０は、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４に相当し、結合線路長（ここではＬ１＋Ｌ２）に依存する。
【００３１】
また、多段結合線路の場合には、使用中心周波数のＮ／４波長（Ｎは２以上の整数）の結合線路長が必要となり、結合線路として使用できる最大周波数は、使用中心周波数の２倍未満であることから、使用中心周波数の２倍周波数においては、多段結合線路長がＮ／２波長となる。
【００３２】
ここで、Ｌ１およびＬ２は、誘電体基板１０の比誘電率を高くすることで、波長短縮効果により短縮することが可能であるが、通常よく用いられる比誘電率が１０以下の基板では、短縮率が１／√１０、つまり約１／３程度に留まるので、Ｗ０を使用中心周波数の１／２波長以下に抑えるためには、比誘電率の高い材料を用いる必要がある。しかしながら、段数の増加に伴って必要となる比誘電率の値も大きくなるので、基板材料の選択肢が極端に減り、実現が困難となる。
【００３３】
なお、Ｗ０を使用中心周波数の１／２波長以下に抑えられない場合には、キャビティ共振が発生し、空洞を介したポート間空間結合が大きくなる。例えば、図１において、第１ポートＰ１と第８ポートＰ８との空間結合が大きくなると、電力分配合成回路により第１ポートＰ１から第８ポートＰ８に伝送された電力と、空間結合により第１ポートＰ１から第８ポートＰ８に伝送された電力とがベクトル合成されるので、第１ポートＰ１から第８ポートＰ８への通過特性を表すＳパラメータＳ８１の振幅特性および位相特性が電力分配合成回路そのものの特性から変動し、安定した回路性能を維持することができなくなる。
【００３４】
これに対して、図１に示した電力分配合成回路では、結合線路の占有部は、従来構造と同じくＷ０×Ｗ０となるものの、４つの結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４で囲まれた内側部分が金属壁２１０により仕切られているので、共振周波数を決定する寸法は、空洞２００の幅寸法Ｗ１および空洞２００の高さ寸法Ｈ１の何れか長い方となる。
【００３５】
ここで、Ｈ１については、通常、誘電体基板１０の厚みとほぼ同等の寸法に短縮できることから、一般にＷ１＞Ｈ１となる場合が多い。この場合、キャビティ共振を回避するためには、Ｗ１を使用中心周波数の１／２波長以下にする必要がある。このとき、図１から明らかなように、Ｗ１はＷ０と比較して小さく、結合線路幅に相当する寸法である。また、Ｗ１は、結合線路長Ｌ１＋Ｌ２に依存しない寸法であることから、結合線路の段数が増加しても、Ｗ１の寸法を維持することができる。
【００３６】
そのため、従来構造において問題となっていた、結合線路の段数の増加に伴ってキャビティ共振周波数が下がるという事象を回避することができ、電力分配合成回路の回路性能の安定化を実現することができる。また、上述したような、キャビティ共振を回避するために、比誘電率の高い基板材料を使用する必要がなくなるので、通常使用される比誘電率が３〜５程度のプリント基板を使用することもでき、製造性を向上させることができる。
【００３７】
図１〜３に示されるように、誘電体基板１０は、突起状基板延伸部（第１突起状基板延伸部）が形成されて記号「＃」のような形状をしており、空洞２００も同様に記号「＃」のような形状をしている。また、図１において、第１ポートＰ１〜第８ポートＰ８の各ポートへの空洞２００の引き出し部は、横幅Ｗ２および長さＬ５となっている。
【００３８】
ここで、誘電体基板１０が、くり貫き部１１０のみを有する「ロの字形」形状である場合、上述したように、キャビティ共振を容易に回避することができるという効果を得ることはできる。しかしながら、信号線導体２０とコネクタ４４との接続部は、不連続性が高く、不要な放射電磁界が発生する箇所なので、このような不要な放射電磁界による結合が、特に近接したポート間（例えば、第１ポートＰ１と第８ポートＰ８との間）で大きくなるという問題がある。
【００３９】
これに対して、図１に示した電力分配合成回路では、Ｗ２を使用中心周波数の１／２波長以下にすることにより、不要な導波管モードを減衰させることができ、また、Ｌ５を長くすることにより、同様に不要な導波管モードを減衰させることができるので、ポート間不要結合量をさらに低減することができる。また、寸法Ｗ２は、結合線路長に依存しないので、結合線路の段数が増加しても、Ｗ２の寸法を維持することができる。
【００４０】
次に、図１に示した電力分配合成回路により得られる効果を確認するために行ったシミュレーション結果を図４に示す。図４において、実線は、図１に示した電力分配合成回路（本発明構造）により得られるシミュレーション結果を示し、破線は、従来構造により得られるシミュレーション結果を示している。
【００４１】
ここで、従来構造は、図２に示したくり貫き部１１０および切り欠き部１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８を有しない直方体形状の誘電体基板を、同様に直方体形状の金属ケースに封入した構造としている。また、シミュレーション条件として、結合線路の段数を５段とし、比誘電率３．４の誘電体基板を用いた。また、結合線路部は、分配振幅がほぼ等振幅となるハイブリッドカプラとした。なお、シミュレーションには、有限要素法による３次元電磁界シミュレーションを用いた。
【００４２】
図４（ａ）は、図１に示した電力分配合成回路における第１ポートＰ１と第８ポートＰ８との間で生じる不要結合量をシミュレーションした結果を示している。また、図４（ｂ）は、第１ポートＰ１から第３ポートＰ３、第４ポートＰ４、第７ポートＰ７および第８ポートＰ８への通過特性を表すＳパラメータＳ３１、Ｓ４１、Ｓ７１、Ｓ８１の振幅偏差特性をシミュレーションした結果を示している。また、図４（ｃ）は、Ｓ７１およびＳ８１の位相差特性をシミュレーションした結果を示している。なお、図４の横軸は、規格化周波数であり、規格化周波数が１となる周波数が、使用中心周波数を示している。また、設計周波数帯域は、規格化周波数が０．５〜１．５の範囲としている。
【００４３】
図４（ａ）に示されるように、従来構造では、まず、規格化周波数０．３５付近にキャビティ共振に起因する不要結合量極大特性が現れ、規格化周波数０．３５以上の周波数帯において複数の共振現象が現れている。これに対して、本発明構造では、規格化周波数０．５〜１．５の範囲で共振現象は現れず、不要結合量を小さく抑えられていることが分かる。
【００４４】
また、不要結合量が低減されたことにより、図４（ｂ）および図４（ｃ）にそれぞれ示される分配振幅偏差および分配位相差の特性がともに改善されていることが分かる。すなわち、図４（ｂ）に示されるように、従来構造では、最大１ｄＢの分配振幅偏差が生じているが、本発明構造では、０．８ｄＢ以下に低減されていることが分かる。また、図４（ｃ）に示されるように、従来構造では、理想状態である９０度から±９度の分配位相差が生じているが、本発明構造では、±２度以内に低減されているが分かる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、くり貫き部を有し、Ｍ個の結合線路型カプラがくり貫き部を囲むように環状に配置された誘電体基板を内部に封入する空洞を有する金属ケースは、誘電体基板の裏面側に配置される第１金属壁、誘電体基板の表面側に配置される第２金属壁、くり貫き部の内周側面側に配置され、くり貫き部を貫通するとともに、第１金属壁および第２金属壁と電気的に接続される第３金属壁、並びに誘電体基板の外周側面側に配置され、第１金属壁および第２金属壁と電気的に接続される第４金属壁により構成され、Ｍ個の結合線路型カプラは、多段結合線路およびテーパ結合線路の何れか一方により構成されている。
そのため、単一の誘電体基板で簡素に構成されるとともに、キャビティ共振の抑圧による安定した回路性能の維持および気密封止を両立させることができる。
【００４６】
なお、上記実施の形態１において、金属ケース５０は、図３に示した構造のものに限定されず、図５に示されるような構造であってもよい。図５（ａ）は、この発明の実施の形態１に係る電力分配合成回路の別の金属ケースの形状を抜粋して示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の金属ケースをＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。図５において、金属壁２１０の内側には、金属除去部２２０が設けられている。また、図示しないが、金属壁２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の外側部分の金属が除去されてもよい。
【００４７】
また、上記実施の形態１では、計８箇所のポート全てに突起状基板延伸部が形成された記号「＃」のような形状を有する誘電体基板１０を例に挙げて説明したが、これに限定されず、誘電体基板の形状は、突起状基板延伸部を有しない「ロの字形」形状であってもよく、また、特定のポートのみに突起状基板延伸部が形成されてもよい。また、このことは、後述する実施の形態３、４についても当てはまる。
【００４８】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る電力分配合成回路を示す構成図であり、図６（ａ）は、電力分配合成回路を透過して示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の電力分配合成回路をＤ−Ｄ線に沿って切断した断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）の電力分配合成回路をＥ−Ｅ線に沿って切断した断面図である。
【００４９】
ここで、図１に示した電力分配合成回路では、４つの結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４が環状に配置された回路構成を例に挙げて説明したが、図６に示した電力分配合成回路では、２つの結合線路型カプラ１０１、１０３を接続した回路構成について説明する。すなわち、図６に示した電力分配合成回路は、第１ポートＰ１に入力された電力が、ある振幅比および位相差をもって第３ポートＰ３および第４ポートＰ４から出力される２分配器として機能する。
【００５０】
逆に、図６に示した電力分配合成回路は、ある振幅比および位相差をもって第３ポートＰ３および第４ポートＰ４に入力された電力が、合成電力として第１ポートＰ１から出力される２合成器としても機能する。一方、第１ポートＰ１に電力が入力された場合、第２ポートＰ２は、アイソレーションポートとなり、僅かな電力のみが出力される。なお、その他の構成は、上述した実施の形態１と同様なので、その説明を省略する。
【００５１】
図６において、結合線路型カプラ１０１、１０３が配置された部分の空洞２００は、横幅がＷ１であり、結合線路型カプラ１０１、１０３を接続する接続線路１０５、１０６が配置された部分の空洞２００は、横幅がＷ３である。ここで、空洞２００の高さ寸法Ｈ１がＷ１と比較して小さいと仮定すると、従来構造においてキャビティ共振を抑圧するためには、２×Ｗ１の寸法を使用中心周波数の１／２波長以下に抑える必要がある。
【００５２】
これに対して、図６に示した電力分配合成回路では、Ｗ１を使用中心周波数の１／２波長以下にすることにより、キャビティ共振を抑圧することができ、不要な共振周波数を従来構造の約２倍に上昇させることができる。また、接続線路１０５、１０６が配置された部位に相当するＷ３は、一般に結合線路型カプラ１０１、１０３が配置された部位に相当するＷ１と比較して小さくすることができるので、仮にＷ１が使用中心周波数の１／２波長を上回る場合であっても、Ｗ３を使用中心周波数の１／２波長以下に抑えることができれば、第１ポートＰ１から第３ポートＰ３、または第１ポートＰ１から第４ポートＰ４への不要結合が低減され、分配振幅特性および分配位相特性の劣化を低減することができる。
【００５３】
すなわち、図１に示した電力分配合成回路において、分配振幅特性および分配位相特性の安定化に必要な寸法はＷ１であったが、図６に示した電力分配合成回路において、分配振幅特性および分配位相特性の安定化に必要な寸法はＷ３であり、上述したように、Ｗ１＞Ｗ３とすることができるので、安定した動作を確保できる上限周波数を上昇させることができる。
【００５４】
以上のように、実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様な効果を得ることができるとともに、実施の形態１と比較して、より高い周波数まで安定した回路性能（動作）を維持することができる。
【００５５】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係る電力分配合成回路を示す構成図であり、図７（ａ）は、電力分配合成回路を透過して示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の電力分配合成回路をＦ−Ｆ線に沿って切断した断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）の電力分配合成回路をＧ−Ｇ線に沿って切断した断面図である。
【００５６】
図７に示した電力分配合成回路では、図１に示した電力分配合成回路における第１ポートＰ１周辺部の誘電体基板１０の形状および金属ケース５０の形状が異なり、誘電体基板１０は、ネジ６１によって金属ケース５０にネジ止めされている。具体的には、誘電体基板１０に形成された突起状基板延伸部の先端が、突起状基板延伸部の垂直方向に拡大され、ネジ６１が貫通するネジ穴が設けられている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態１と同様なので、その説明を省略する。
【００５７】
図７において、ネジ６１が配置された部位周辺の空洞６２は、幅寸法がＷ４であり、長手寸法がＷ５である。図７に示されるように、ネジ６１を配置するためには、幅寸法Ｗ４が各ポートへの引き出し部の幅寸法Ｗ２と比較して大きくなり、使用中心周波数の１／２波長を上回る場合がある。しかしながら、Ｗ２およびＷ５を使用中心周波数の１／２波長以下にすることができれば、空洞６２における共振を抑圧することができ、他のポートとの不要結合を低減することができる。
【００５８】
図１に示した電力分配合成回路では、ネジ６１を配置する場所が確保されておらず、接地導体１１と金属ケース５０とを電気的に接続するには、導電性接着剤等を用いる必要があったが、図７に示した電力分配合成回路では、導電性接着剤等の代わりにネジ止めを適用することができるので、不要な共振を抑圧した上で、組み立ての簡素化を図ることができる。
【００５９】
以上のように、実施の形態３によれば、上述した実施の形態１と同様な効果を得ることができるとともに、実施の形態１と比較して、組み立て性の向上を図ることができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態３では、ネジ６１を２個使用する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、ネジ６１の個数は、１個あるいは３個以上であってもよい。また、図７に示した電力分配合成回路では、第１ポートＰ１の周辺部のみにネジ６１を配置した場合を例に挙げて説明したが、他のポートの周辺部に同様なネジ止め箇所を設けてもよい。
【００６１】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態３に係る電力分配合成回路を示す構成図であり、図８（ａ）は、電力分配合成回路を透過して示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の電力分配合成回路をＨ−Ｈ線に沿って切断した断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）の電力分配合成回路をＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図である。
【００６２】
図８に示した電力分配合成回路では、図１に示した電力分配合成回路における結合線路型カプラ１０４周辺部の誘電体基板１０の形状および金属ケース５０の形状が異なり、誘電体基板１０は、ネジ６１によって金属ケース５０にネジ止めされている。具体的には、結合線路型カプラ１０４周辺部において、誘電体基板１０がくり貫き部１１０に向けて延伸して突起状基板延伸部（第２突起状基板延伸部）が形成され、突起状基板延伸部にネジ６１が貫通するネジ穴が設けられている。なお、その他の構成は、上述した実施の形態１と同様なので、その説明を省略する。
【００６３】
図８において、ネジ６１が配置された部位周辺の空洞６３は、幅寸法がＷ６であり、長手寸法がＷ７である。図８に示されるように、ネジ６１を配置するためには、幅寸法Ｗ６が、結合線路型カプラ１０４が配置された空洞２００の幅寸法Ｗ１と比較して大きくなり、使用中心周波数の１／２波長を上回る場合がある。しかしながら、Ｗ１およびＷ７を使用中心周波数の１／２波長以下にすることができれば、空洞６３における共振を抑圧することができ、各ポート間の不要結合を低減することができる。
【００６４】
したがって、上述した実施の形態３と同様に、図８に示した電力分配合成回路では、導電性接着剤等の代わりにネジ止めを適用することができるので、不要な共振を抑圧した上で、組み立ての簡素化を図ることができる。
【００６５】
以上のように、実施の形態４によれば、上述した実施の形態１と同様な効果を得ることができるとともに、実施の形態１と比較して、組み立て性の向上を図ることができる。
【００６６】
なお、上記実施の形態４では、環状に配置された結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４の内側にネジ６１を１個使用する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、環状に配置された結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４の外側に突起状基板延伸部が形成されてもよく、内側および外側の双方に突起状基板延伸部が形成されてもよい。また、ネジ６１の個数は、２個以上であってもよい。また、図８に示した電力分配合成回路では、結合線路型カプラ１０４の周辺部のみにネジ６１を配置した場合を例に挙げて説明したが、他の結合線路型カプラの周辺部に同様なネジ止め箇所を設けてもよい。
【００６７】
なお、上記実施の形態１〜４では、誘電体基板１０の下層および上層に、接地導体１１および接地導体１２がそれぞれ形成されたストリップ線路型の結合線路を例に挙げて説明したが、これに限定されず、接地導体１１および接地導体１２は、誘電体基板１０の内層に配置されてもよい。また、接地導体１１または接地導体１２の無い埋め込み型マイクロストリップ線路を用いてもよい。また、信号線導体２１、２２、２３、２４の一部または全部が誘電体基板１０の表層に形成されてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態１〜４では、信号線導体２１、２３と信号線導体２２、２４（実施の形態２では、信号線導体２１と信号線導体２２）とが互いに異なる層に形成されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、信号線導体２１、２３と信号線導体２２、２４とは、同一層に形成されてもよい。この場合、信号線導体同士が干渉する箇所については、エアブリッジ、ワイヤまたは別の層に配置された導体パターンおよび層間接続用導体等が用いられる。このとき、線路形式は、ストリップ線路、埋め込み型マイクロストリップ線路およびマイクロストリップ線路の何れの形式が用いられてもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態１〜４では、結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４が多段（例えば、２段）結合線路１つによって構成されているが、これに限定されず、同結合線路が複数従属接続されてもよく、多段結合線路を２つ連結したタンデム型の構成が用いられてもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態１〜４では、４つの結合線路型カプラ１０１、１０２、１０３、１０４が環状に配置された場合（実施の形態２では、２つの結合線路型カプラ１０１、１０３が環状に配置された場合）を例に挙げて説明したが、これに限定されず、３つまたは５つ以上の結合線路型カプラが環状に配置されてもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態１〜４では、計８箇所のポート全てに（実施の形態２では、計４箇所のポート）コネクタ４４が取り付けられた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、特定のポートについては、金属ケース５０の内部で損失性材料を用いた終端器が接続されて終端されてもよい。このとき、損失性材料は、誘電体基板１０内に構成されてもよいし、外部に構成されてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０  誘電体基板、１１、１２  接地導体、２０〜２４  信号線導体、３０、３１  柱状導体、４０  接続用導体、４１  信号線導体、４２  誘電体、４３  ケーブル接続部、４４  コネクタ、５０  金属ケース、５１  金属板（第２金属壁）、６１  ネジ、６２、６３  空洞、１０１〜１０４  結合線路型カプラ、１０５、１０６  接続線路、１１０  くり貫き部、１１１〜１１８  切り欠き部、２００  空洞、２１０  金属壁（第３金属壁）、２１１〜２１８  金属壁（第４金属壁）、２１９  底面（第１金属壁）、２２０  金属除去部、ａ１〜ｄ１  入力端子対、ａ２〜ｄ２  隔離端子対、ａ３〜ｄ３  結合端子対、ａ４〜ｄ４  通過端子対、Ｐ１  第１ポート、Ｐ２  第２ポート、Ｐ３  第３ポート、Ｐ４  第４ポート、Ｐ５  第５ポート、Ｐ６  第６ポート、Ｐ７  第７ポート、Ｐ８  第８ポート。
【図１】
0005478585.tif 000002
【図２】
0005478585.tif 000003
【図３】
0005478585.tif 000004
【図４】
0005478585.tif 000005
【図５】
0005478585.tif 000006
【図６】
0005478585.tif 000007
【図７】
0005478585.tif 000008
【図８】
0005478585.tif 000009