(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送波が伝達される主伝送線路と副伝送線路を一定方向に結合させる結合線路形方向性結合器において、
第１の外導体部と、
前記第１の外導体部に対向配設された第２の外導体部と、
前記第１の外導体部と前記第２の外導体部の間に設けられた第１の内導体部と、前記第１の内導体部と前記第２の外導体部の間に設けられ、前記第１の内導体部と交差する第２の内導体部と、
前記第１の内導体部と前記第２の内導体部との交差部に、前記第１の内導体部と独立して設けられた第３の内導体部と、
前記交差部に、前記第２の内導体部と独立に設けられた第４の内導体部と、
前記第１の外導体部、前記第２の外導体部、前記第１の内導体部、前記第２の内導体部、前記第３の内導体部及び前記第４の内導体部を各々所定の間隔に隔離して支持する支持部を備え、
前記第３の内導体部は前記第２の内導体部とスルーホールにより接続され、
前記第４の内導体部は前記第１の内導体部とスルーホールにより接続された結合線路形方向性結合器。
【請求項２】
伝送波が伝達される主伝送線路と副伝送線路を一定方向に結合させる結合線路形方向性結合器において、
第１の外導体部と、
前記第１の外導体部に対向配設された第２の外導体部と、
前記第１の外導体部と前記第２の外導体部の間に設けられた第１の内導体部と、前記第１の内導体部と前記第２の外導体部の間に設けられ、前記第１の内導体部と交差する第２の内導体部と、
前記第１の内導体部と前記第２の内導体部との交差部であって、前記第１の内導体部と前記第２の内導体部の間に設けられた第３の内導体部と、
前記交差部であって、前記第２の内導体部と前記第３の内導体部の間に設けられた第４の内導体部と、
前記第１の外導体部、前記第２の外導体部、前記第１の内導体部、前記第２の内導体部、前記第３の内導体部及び前記第４の内導体部を各々所定の間隔に支持する支持手段を備え、
前記第３の内導体部は前記第２の内導体部とスルーホールにより接続され、前記第４の内導体部は前記第１の内導体部とスルーホールにより接続された結合線路形方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は方向性結合器に関するものであり、特にVHF帯、UHF帯、マイクロ波帯、およびミリ波帯で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】
図２５は従来技術の一例である、特開平５−１３６６１０号公報に示された多段結合線路形方向性結合器であり、その内導体が上下に重なり合う部分を示した概略構成図である。１a、１bは内導体、３２は外導体である。
【０００３】
次に機能について説明する。このような結合線路形方向性結合器の特性は、結合線路の偶モードと奇モードのインピーダンスによって決定される。このため、所望の特性を得るためには、その特性を実現する偶モードと奇モードのインピーダンスを得る必要がある。偶モードと奇モードのインピーダンスは結合線路の断面形状によって決定される。従って、偶モードと奇モードのインピーダンスという２つの所望の量を得るためには、断面形状において２つの量をパラメータにして、所望の偶奇モードを実現するパラメータの値を求めなければならない。
【０００４】
本従来技術の多段結合線路形の方向性結合器においては、内導体が上下に重なり合う部分以外の結合線路断面形状は図２６のようになる。従って、内導体のずれの量p、内導体幅w、又は内導体1a,1bどうしの上下の間隔hのうちの２つの量をパラメータにしてこれらの値を決定することにより、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスを得ることができる。
【０００５】
これに対し、内導体が上下に重なり合う部分の結合線路断面形状は図２７のようになる。従って、内導体のずれの量がパラメータとして使用できず、内導体幅wと内導体1a,1bどうしの上下の間隔hをパラメータにして、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスを得るようにする。
【０００６】
図２８は結合線路形方向性結合器に関する従来技術の一例であり、対称テーパ結合線路形方向性結合器の形状を決定するために、いかなる結合度分布を有するようにすればよいかを示すものである。図２８は、■The Design and Construction of Broadband,High-Directivity,90-Degree Couplers Using Nonuniform Line Techniques■,IEEE Trans.on Microwave Theory and Techniques,vol MTT-14,pp.647-656,December,1966に示されたものに基づいて作成したものである。
【０００７】
図２８において、縦軸は結合度の強さ、横軸は結合線路端部からの距離を表わす。又、グラフの点線が多段結合線路形方向性結合器の結合度を示し、実線が対称テーパ結合線路形方向性結合器の結合度を示す。図に示すように、結合度は中央部分において最も高く、中央から離れるに従い連続的に小さくなり、端部において０となる分布を持つ。このような対称テーパ結合線路形方向性結合器においては、端部において結合度を０とするために、内導体どうしの端部での間隔を大きくするようにしている。又、中央部において、対称テーパ結合線路形方向性結合器の結合度が多段結合線路形方向性結合器のものよりも大きくなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の結合線路形方向性結合器は以上のように構成されているので、内導体が上下に重なり合う部分において、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスを得るためのパラメータとしては、内導体幅wと内導体どうしの上下の間隔hのみに限定される。従って、設計の自由度が小さいという問題がある。
【０００９】
又、内導体どうしの間に誘電体を充填して構成する場合、内導体どうしの上下の間隔hは所望の偶モードと奇モードのインピーダンスにより決定されるので、規格品の誘電体基板を使用できるとは限らない。そのため、製造費がかかるという問題もある。又、内導体が上下に重なり合う部分において高い結合度を得るためには、中心誘電体基板の厚さを薄くしなければならず加工が困難になるという問題もある。
【００１０】
従来のテーパ結合線路形方向性結合器においては、結合線路端部において結合度を０とするため、結合線路端部での内導体どうしの間隔を大きくする必要があり、又、同一の結合特性が得られる多段結合線路形方向性結合器に比べ、結合線路の全長が１／４波長大きくなるため、方向性結合器が大形化するという問題がある。又、中央部分の結合度が多段結合線路形方向性結合器に比べて非常に大きくなると同時に、線路形状が急激に変化するため、加工誤差による特性の劣化が大きく加工が困難になるという問題もある。又、結合線路端部及び中央部分においては線路形状が急激に変化するので、テーパ線路形状の物理形状を決定する際に内導体が平行に配置された断面で近似できなくなり、周波数帯域の高精度設計が困難である。
【００１１】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、内導体が上下に重なり合う部分における設計の自由度を大きくするとともに、内導体どうしの相互の間隔によらず所望の結合度を得ることができる結合線路形方向性結合器を得ることを第１の目的とする。さらに、小形で良好な反射特性を有する結合線路形方向性結合器を得ることを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る結合線路形方向性結合器は、特に伝送波が伝達される主伝送線路と副伝送線路を一定方向にのみ結合させる結合線路形方向性結合器において、第１の外導体部と、前記第１の外導体部に対向配設された第２の外導体部と、前記第１の外導体部と前記第２の外導体部の間に設けられた第１の内導体部と、前記第１の内導体部と前記第２の内導体部との交差部に、前記第１の内導体部と独立して設けられた第３の内導体部と、前記交差部に、前記第２の内導体部と独立に設けられた第４の内導体部と、前記第１の外導体部、前記第２の外導体部、前記第１の内導体部、前記第２の内導体部、前記第３の内導体部及び前記第４の内導体部を各々所定の間隔に隔離して支持する支持部を備え、前記第３の内導体部は前記第２の内導体部とスルーホールにより接続され、前記第４の内導体部は前記第１の内導体部とスルーホールにより接続されたものである。
尚、前記第１の内導体部と第２の内導体部との交差部とは、前記第１の内導体部と第２の内導体部が交差する近傍の前記第１の内導体部、前記第２の内導体部、前記第１の外導体部、前記第２の外導体部、前記第１の内導体部と第２の内導体部の間、前記第１の内導体部と前記第１の外導体部の間又は前記第２の内導体部と前記第２の外導体部の間等を含むものである。この点は以下の課題を解決するための手段において同様である。
【００１３】
第２の発明に係る結合線路形方向性結合器は、特に伝送波が伝達される主伝送線路と副伝送線路を一定方向に結合させる結合線路形方向性結合器において、第１の外導体部と、前記第１の外導体部に対向配設された第２の外導体部と、前記第１の外導体部と前記第２の外導体部の間に設けられた第１の内導体部と交差する第２の内導体部と、前記第１の内導体部と前記第２の内導体部との交差部であって、前記第１の内導体部と前記第２の内導体部の間に設けられた第３の内導体部と、前記交差部であって、前記第２の内導体部と前記第３の内導体部の間に設けられた第４の内導体部と、前記第１の外導体部、前記第２の外導体部、前記第１の内導体部、前記第２の内導体部、前記第３の内導体部及び前記第４の内導体部を各々所定の間隔に支持する支持手段を備え、前記第３の内導体部は前記第２の内導体部とスルーホールにより接続され、前記第４の内導体部は前記第１の内導体部とスルーホールにより接続されたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。図１において、１a、１bは内導体、２a、２bは中央部分の内導体、３a、３bは開口部、４a、４b、４c、４dは伝送波の入出力端子、５a、５bは外導体、６a、６bは誘電体基板、７は中心の誘電体基板である。
中心の誘電体基板７の両面に内導体１a、１bが平行に敷設され、中心の誘電体基板７の両面に誘電体基板６a、６bが積層されている。さらに、誘電体基板６a、６bの外面にそれぞれ外導体５a、５bが積層されており、トリプレート線路を用いた結合線路を構成している。
【００３１】
内導体１a、１bは、伝送波の伝達方向に対して電気長が設計周波数において１／４波長となる長さごとに階段状に左右方向にずらし、それぞれの内導体の中央部分どうしが上下に重なり合うようにパターンエッチングしてあり、１／４波長結合線路を５段縦属接続した対称多段結合線路形の方向性結合器を構成している。中央部分の内導体２a、２bには、それぞれ開口３a、３bを設けてある。
【００３２】
この発明によれば、中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２a、２bの幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、開口３a、３bの幅d及びその左右方向の位置を変化させることができる。このため、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体２a、２bの幅w、開口３a、３bの幅d及びその左右方向の位置のうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。従って、設計の自由度が大きくなるという効果を有する。特に本実施の形態においては、内導体の中心部２a、２bを左右方向に変化させることができないので、設計の自由度が大きくなることの効果が大きい。
【００３３】
又、中心の誘電体基板の厚さが規格品の誘電体基板の厚さとなるように設計すれば、規格品の誘電体基板を使用でき、製造費を安価にすることも可能である。
尚、本実施の形態においては、２つの内導体２a、２bの幅と開口部３a、３bの幅を同一のものとしているが、異なっていてもよい。又、内導体１a、１bはＸ字状に限定されることはなく、例えばＫ字状等であってもよい。又、Ｘ字状であっても、本実施の形態と異なり内導体１a、１bのそれぞれが、くの字形をしたもの等でもよい。
【００３４】
又、５段縦属接続した多段結合線路に限らず、１段、３段又は５段以上の奇数段で構成することも可能である。又、中央部分で内導体が上下に重なり合う対称多段結合線路形について説明したが、中央部分以外で内導体が上下に重なり合う非対称多段結合線路形で構成することも可能である。
又、本実施の形態においては、トリプレート線路を用いて結合線路を構成したが、方形同軸線路を用いて結合線路を構成してもよい。これらの点は、以下の実施の形態において同様である。
【００３５】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。８a、８bは伝送波の伝達方向に対し電気長が設計周波数において１／４波長となる長さの矩形状の開口である。
本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果に加え、開口８は電気長が設計周波数において１／４波長となる長さを有するので、内導体２の結合線路のインピーダンスを一定にでき反射特性が改善できるとともに、設計が容易となるという効果を併せて有する。
【００３６】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。図３において、１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。９a、９bは伝送波の伝達方向に対し電気長が設計周波数において１／４波長となる長さの矩形の４隅を円状にした開口である。
本実施の形態においては、実施の形態２と同様の効果に加え、開口９は４隅を円状にしているので、ドリルを使用して内導体２に開口を設けることができ、加工が容易となるという効果を併せて有する。
【００３７】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。図４において、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。１０a１０bは形状が連続的に変化したテーパ形結合線路を構成した内導体、１１a、１１bは開口部である。
本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果に加え、多段結合線路形を用いた場合と異なり、階段状に変化して反射を生じさせる結合線路間の不連続部がないので、良好な反射特性が得られるという効果を併せて有する。
【００３８】
実施の形態５.
図５はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。図５において、４〜７および１０は図４において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。１２a、１２bは矩形状の開口部である。
本実施の形態においては、実施の形態４と同様の効果に加え、開口部は矩形状であるので、設計が容易となるという効果を併せて有する。
【００３９】
実施の形態６.
図６はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。図６において、４〜７および１０は図４において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。１３a、１３bは矩形の４隅を円状にした開口部である。
本実施の形態においては、実施の形態４と同様の効果に加え、開口部１３は４隅を円状にしているので、ドリルを使用して内導体に開口を設けることができ、加工が容易となるという効果を併せて有する。
【００４０】
実施の形態７.
図７はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。１４は中央部分の内導体２a、２bの間の誘電体７に設けられた空隙である。
次に図８を用いて、中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布を説明する。図８において、内導体間の静電容量をC1、内導体と外導体の間の静電容量をC2、誘電体を真空で置き換えたときの、内導体間の静電容量をC01、内導体と外導体の間の静電容量をC02とすると、偶奇モードのインピーダンスZe、Zoは以下の式で与えられる。
【００４１】
【数１】
0003692662.tif 000002
【００４２】
【数２】
0003692662.tif 000003
【００４３】
vは真空中の光速である。このとき、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比は以下のようになる。
【００４４】
【数３】
0003692662.tif 000004
【００４５】
内導体間の誘電体の誘電率を内導体と外導体の間より低くすることにより、内導体間の静電容量C1は減少する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が減少する。結合度kは偶奇モードのインピーダンスZe、Zoを用いて、
【００４６】
【数４】
0003692662.tif 000005
【００４７】
の式で与えられるので、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が減少することにより、結合度が低くなる。
逆に、内導体間の誘電体の誘電率を高くすることにより、結合度を高くすることができる。
本実施の形態（図７）においては、中央部分の結合線路断面において、内導体２の幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、空隙１４の幅dを変化させることができる。従って、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体２の幅w、空隙１４の幅dのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。尚、空隙の高さをパラメータにすることも可能である。
【００４８】
さらに、内導体間の誘電体に空隙１４を設けることにより、内導体間の静電容量C1は低減する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が低減するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、低い結合度を得ることができるという効果を併せて有する。
【００４９】
実施の形態８.
図９はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。中央部分の内導体２a、２bの間の誘電体に、伝送波の伝達方向に対し電気長が設計周波数において１／４波長となる長さの空隙１５を設けてある。
このため、実施の形態７と同様の効果に加え、中央部分の内導体２a、２bの開口部８a、８bによらず実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態９.
図１０はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。中央部分の内導体２a、２bと外導体５a、５bの間の誘電体のそれぞれに空隙１６a、１６bを設けてある。
中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２の幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、空隙１６の幅dを変化させることができる。従って、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体２の幅w、空隙１６の幅dのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。尚、空隙の高さをパラメータにすることも可能である。
【００５１】
又、内導体２と外導体５の間の誘電体に空隙１６を設けることにより、内導体２と外導体５の間の静電容量C2は減少する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が増加するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、高い結合度を得ることができるという効果もある。
さらに、中心の誘電体基板の両面に導体のパターンエッチングをするため、導体幅や導体相互の位置関係を正確に製作できるという効果を併せて有する。
【００５２】
実施の形態１０.
図１１はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。中央部分の内導体２a、２bと外導体５a、５bの間の誘電体のそれぞれに、伝送波の伝達方向に対し電気長が設計周波数において１／４波長となる長さの空隙１７a、１７bを設けてある。このため、実施の形態９と同様の効果に加え、中央部分の内導体２a、２bの開口部８a、８bによらず実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
実施の形態１１.
図１２はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。中央部分の内導体２a、２bの間の誘電体に空隙を設け、前記誘電体よりも誘電率の高い誘電体１８を充填してある。
中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２の幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、誘電体１８の誘電率、誘電体１８の幅dを変化させることができる。従って、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体２の幅w、誘電体１８の誘電率、誘電体１８の幅dのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。尚、誘電体１８の高さをパラメータにすることも可能である。
【００５４】
さらに、内導体間の誘電体に誘電率の高い誘電体を充填することにより、内導体間の静電容量C1は増加する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が増加するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、高い結合度を得ることができるという効果を併せて有する。
【００５５】
実施の形態１２.
図１３はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。中央部分の内導体２の間の誘電体に空隙を設け、前記誘電体よりも誘電率の低い誘電体１９を充填してある。
中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２の幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、誘電体１９の誘電率、誘電体１９の幅dを変化させることができる。従って、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体２の幅w、誘電体１９の誘電率、誘電体１９の幅dのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。尚、誘電体１９の高さをパラメータにすることも可能である。
【００５６】
さらに、内導体間の誘電体に誘電率の低い誘電体を充填することにより、内導体間の静電容量C1は低減する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が低減するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、低い結合度を得ることができるという効果を併せて有する。
【００５７】
実施の形態１３.
図１４はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。中央部分の内導体２と外導体５の間の誘電体に空隙を設け、前記誘電体よりも誘電率の高い誘電体２０a、２０bを充填してある。
中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２の幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、誘電体２０の誘電率、誘電体２０の幅dを変化させることができる。従って、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体２の幅w、誘電体２０の誘電率、誘電体２０の幅dのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。尚、誘電体２０の高さをパラメータにすることも可能である。
【００５８】
さらに、図１５に中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布を示す。内導体と外導体の間の誘電体に誘電率の高い誘電体を充填することにより、内導体と外導体の間の静電容量C2は増大する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が低減するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、低い結合度を得ることができるという効果もある。
【００５９】
実施の形態１４.
図１６はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。中央部分の内導体２と外導体５の間の誘電体に空隙を設け、前記誘電体よりも誘電率の低い誘電体２１を充填してある。
中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２の幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、誘電体２１の誘電率、誘電体２１の幅dを変化させることができる。従って、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体２の幅w、誘電体２１の誘電率、誘電体２１の幅dのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。尚、誘電体２１の高さをパラメータにすることも可能である。
【００６０】
さらに、内導体と外導体の間の誘電体に誘電率の低い誘電体を充填することにより、内導体と外導体の間の静電容量C2は低減する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が増大するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、高い結合度を得ることができるという効果を併せて有する。
【００６１】
実施の形態１５.
図１７はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜６は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する２２は誘電体基板６よりも誘電率の高い誘電体基板である。
中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２の幅wの他に、誘電体２２の誘電率、誘電体２２の高さlを変化させることができる。従って、内導体２の幅w、誘電体１９の誘電率、誘電体２２の高さlのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、図１８に中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布を示す。誘電体基板６と同じ誘電率の基板を使用する場合に比べて、誘電率の高い誘電体基板２１を使用するので、内導体間の静電容量C1は増大する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が増大するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、高い結合度を得ることができるという効果がある。
【００６３】
実施の形態１６
図１９はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜６は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。２３は誘電体基板６よりも誘電率の低い誘電体基板である。
中央部分の結合線路断面においては、中央部分の内導体２の幅wの他に、誘電体２３の誘電率、誘電体２３の高さlを変化させることができる。従って、内導体２の幅w、誘電体２３の誘電率、誘電体２３のは高さlのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
誘電体基板６と同じ誘電率の基板を使用する場合に比べて、誘電率の低い誘電体基板２３を使用するので、内導体間の静電容量C1は低減する。従って、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が低減するので、内導体どうしの相互の間隔によらず、低い結合度を得ることができるという効果がある。
【００６５】
実施の形態１７.
図２０はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、４〜７は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。第１の内導体の中央部分を長さ方向に平行に２つに分割し、一方を第１の内導体に接続し、他方を第３の内導体２４aとして前記第１の内導体から分離し、第２の内導体の中央部分を長さ方向に平行に２つに分割し、一方を第２の内導体に接続し、他方を第４の内導体２４bとして第２の内導体から分離し、第１の内導体と第４の内導体および第２の内導体と第３の内導体どうしをスルーホール２５a、２５b、２５ｃ、２５dで接続している。
【００６６】
図に示すように、結合線路断面においては、内導体の幅wと中心の誘電体基板７の厚さhの他に、第１の内導体と第３の内導体の間隔lおよび第３の内導体の幅s、第２の内導体と第４の内導体の間隔lおよび第４の内導体の幅sを変化させることができる。従って、中心の誘電体基板７の厚さh、内導体の幅w、第１の内導体と第３の内導体の間隔lおよび第３の内導体の幅s、第２の内導体と第４の内導体の間隔lおよび第４の内導体の幅sのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
実施の形態１８.
図２１はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の概略構成図を示したものである。１、２、４〜６は図１において説明した構成の同一又は相当部を示し、説明を省略する。４１a、４１b、４１cは誘電体基板、内導体２a、２bの間に、第１および第２の内導体に平行で、かつ幅広面が向かい合うように第３および第４の内導体２６a、２６bを挿入し、第１の内導体１aと第４の内導体２６b、および第２の内導体１bと第３の内導体２６aをそれぞれスルーホール２７で接続している。
【００６８】
結合線路断面においては、内導体２の幅wの他に、第１の内導体１aと第３の内導体２６aの間隔lおよび第３の内導体２６aの幅s、第２の内導体１bと第４の内導体の間隔lおよび第４の内導体２６bの幅sを変化させることができる。従って、内導体の幅w、第１の内導体１aと第３の内導体２６aの間隔lおよび第３の内導体の幅s、第２の内導体１bと第４の内導体２６bの間隔lおよび第４の内導体２６bの幅sのうち２つの量をパラメータにしてその値を決定すれば、所望の偶モードと奇モードのインピーダンスの２つの量を得ることができる。このため中央部分の内導体２a、２bの開口部３a、３bによらず実施の形態１と同様の効果を得ることができる。尚、誘電体基板４１の厚さをかえることも可能である。
【００６９】
さらに、図２２に中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布を示す。図に示すように、奇モードのときは第１の内導体１aと第３の内導体２６a、第２の内導体１bと第４の内導体２６b、第３の内導体２６aと第４の内導体２６bの間にも電界分布を生じる。このとき、従来の内導体１aと内導体１bの間にのみ電界分布が生じる場合にくらべ、内導体間の静電容量は増大する。従って、奇モードのインピーダンスは低減し、奇モードのインピーダンスに対する偶モードのインピーダンスの比が増大するので、高い結合度を得ることができるという効果がある。
【００７０】
実施の形態１９
図２３はこの発明の実施の一形態である結合線路形方向性結合器の等価回路構成図を示したものである。４は図１と同一の構成部である。２８はテーパ結合線路、２９は電気長が設計周波数において１／４波長の長さの結合線路である。
本発明においては、結合線路の両側の端部において、電気長が設計周波数において１／４波長の長さの結合線路を構成することにより、両側部分の結合度は０ではなく所定の値となる。従って、テーパ結合線路のみの場合のように結合度が０である場合にくらべて、内導体どうしの間隔を低減でき、結合線路の全長も１／４波長小さくできるので、結合器を小形にできるという効果がある。又、結合線路端部における線路形状の急激な変化がなく、周波数帯域の高精度設計が可能となる。さらに、テーパ結合線路部においては、多段結合線路のような結合線路間の不連続部がなく、良好な反射特性が得られるという効果も有する。
【００７１】
なお、前記発明の実施の形態では、両側部分を１段の結合線路で構成したが、２段以上の結合線路で構成してもよい。
【００７２】
実施の形態２０
この発明による結合線路形方向性結合器の別の実施の形態の等価回路構成図を図２４に示す。図において、４は図１と同一の構成部である。３０は電気長が設計周波数において１／４波長の長さの結合線路、３１はテーパ結合線路である。
【００７３】
本発明においては、中央部分において、電気長が設計周波数において１／４波長の長さの結合線路を構成することにより、テーパ結合線路を用いる場合にくらべて結合度は低減し、線路形状が急激に変化がないため一定の値となる。従って、テーパ結合線路を用いる場合にくらべて、加工が容易となるという効果がある。又、中央部分において、線路形状が急激に変化がないため周波数帯域の高精度設計が可能となる。さらに、両側部分ではテーパ結合線路を構成しているので、多段結合線路のような結合線路間の不連続部がなく、良好な反射特性が得られるという効果もある。
尚、本実施の形態では、中央部分を１段の結合線路で構成したが、２段以上の結合線路で構成してもよい。
【００７４】
【発明の効果】
【００８５】
第１の発明に係る結合線路形方向性結合器は、特に伝送波が伝達される主伝送線路と副伝送線路を一定方向にのみ結合させる結合線路形方向性結合器において、第１の外導体部と、前記第１の外導体部に対向配設された第２の外導体部と、前記第１の外導体部と前記第２の外導体部の間に設けられた第１の内導体部と、前記第１の内導体部と前記第２の外導体部の間に設けられ、前記第１の内導体部と交差する第２の内導体部と、前記第１の内導体部と前記第２の内導体部との交差部に、前記第１の内導体部と独立して設けられた第３の内導体部と、前記交差部に、前記第２の内導体部と独立に設けられた第４の内導体部と、前記第１の外導体部、前記第２の外導体部、前記第１の内導体部、前記第２の内導体部、前記第３の内導体部及び前記第４の内導体部を各々所定の間隔に隔離して支持する支持部を備え、前記第３の内導体部は前記第２の内導体部とスルーホールにより接続され、前記第４の内導体部は前記第１の内導体部とスルーホールにより接続されたものであるので、交差部において前記第１の内導体と前記第２の内導体の大きさと内導体間の間隔の他に、前記第３の内導体の大きさ、前記第４の内導体の大きさ、前記第一の内導体と前記第３の内導体の間隔、又は前記第２の内導体と前記第４の内導体の間隔を変化させることができるので設計の自由度が大きくなるという効果を有する。
【００８６】
第２の発明に係る結合線路形方向性結合器は、特に伝送波が伝達される主伝送線路と副伝送線路を一定方向に結合させる結合線路形方向性結合器において、第１の外導体部と、前記第１の外導体部に対向配設された第２の外導体部と、前記第１の外導体部と前記第２の外導体部の間に設けられた第１の内導体部と交差する第２の内導体部と、前記第１の内導体部と前記第２の内導体部との交差部であって、前記第１の内導体部と前記第２の内導体部の間に設けられた第３の内導体部と、前記交差部であって、前記第２の内導体部と前記第３の内導体部の間に設けられた第４の内導体部と、前記第１の外導体部、前記第２の外導体部、前記第１の内導体部、前記第２の内導体部、前記第３の内導体部及び前記第４の内導体部を各々所定の間隔に支持する支持手段を備え、前記第３の内導体部は前記第２の内導体部とスルーホールにより接続され、前記第４の内導体部は前記第１の内導体部とスルーホールにより接続されたものであるので、交差部において前記第１の内導体と前記第２の内導体の大きさと内導体間の間隔の他に、前記第３の内導体の大きさ、前記第４の内導体の大きさ、前記第一の内導体と前記第３の内導体の間隔、又は前記第２の内導体と前記第４の内導体の間隔を変化させることができるので設計の自由度が大きくなるという効果を奏すると同時に、高い結合度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図２】  本発明の実施の形態２による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図３】  本発明の実施の形態３による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図４】  本発明の実施の形態４による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図５】  本発明の実施の形態５による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図６】  本発明の実施の形態６による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図７】  本発明の実施の形態７による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図８】  本発明の実施の形態７による中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布図である。
【図９】  本発明の実施の形態８による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１０】  本発明の実施の形態９による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１１】  本発明の実施の形態１０による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１２】  本発明の実施の形態１１による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１３】  本発明の実施の形態１２による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１４】  本発明の実施の形態１３による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１５】  本発明の実施の形態１３による中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布図である。
【図１６】  本発明の実施の形態１４による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１７】  本発明の実施の形態１５による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図１８】  本発明の実施の形態１５による中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布図である。
【図１９】  本発明の実施の形態１６による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図２０】  本発明の実施の形態１７による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図２１】  本発明の実施の形態１８による結合線路形方向性結合器の概略構成図である。
【図２２】  本発明の実施の形態１８による中央部分の結合線路断面における偶モードと奇モードの電界分布図である。
【図２３】  本発明の実施の形態１９による結合線路形方向性結合器の等価回路構成図である。
【図２４】  本発明の実施の形態２０による結合線路形方向性結合器の等価回路構成図である。
【図２５】  従来の技術における結合線路形方向性結合器において、その内導体が上下に重なり合う部分を示す概略構成図である。
【図２６】  従来の技術における結合線路形方向性結合器において、その内導体が上下に重なり合う部分以外の結合線路断面図である。
【図２７】  従来の技術における結合線路形方向性結合器において、その内導体が上下に重なり合う部分の結合線路断面図である。
【図２８】  従来の技術における、テーパ結合線路形方向性結合器の形状を決定する結合度分布である。
【符号の説明】
１  第１および第２の内導体、２  中央部分の内導体、３  開口、４  入出力端子、５  外導体、６  誘電体基板、７  中心の誘電体基板、８  １／４波長の長さを有する矩形状の開口、９  矩形の４隅を円状にした開口、１０  テーパ形結合線路形の内導体、１１  開口、１２  矩形状の開口、１３  矩形の４隅を円状にした開口、１４  空隙、１５  １／４波長の長さを有する空隙    １６  空隙、１７  １／４波長の長さを有する空隙、１８  誘電率の高い誘電体、１９  誘電率の低い誘電体、２０  誘電率の高い誘電体、２１  誘電率の低い誘電体、２２  誘電率の高い誘電体基板、２３  誘電率の低い誘電体基板、２４  第３および第４の内導体、２５  スルーホール    ２６  第３および第４の内導体、２７  スルーホール、２８  テーパ結合線路、２９  １／４波長の長さの結合線路、３０  １／４波長の長さの結合線路、３１  テーパ結合線路、３２  外導体、４１  誘電体基板。
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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