(57)【要約】【課題】整合回路の規模を抑えつつ、２段の整合回路を付加したのと同等の広帯域特性を有する９０度ハイブリッド回路を得る。【解決手段】４つの伝送線路１〜４と４つの接続部５〜６とから構成されるブランチラインハイブリッドと、それに接続された４つの整合回路とから、９０度ハイブリッド回路を構成する。各整合回路は、所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する２本の伝送線路を平行に配置して構成された結合線路９〜１２を１つずつ備え、当該結合線路９〜１２の各一端をブランチラインハイブリッドの４つの接続部のうちの１つの接続部５〜８にそれぞれ接続するとともに、結合線路９〜１２のそれぞれの他端を入出力部１３〜１６にそれぞれ接続して形成されている。【選択図】図１
2011211299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する第１ないし第４の伝送線路と、
第１ないし第４の接続部と、
所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する２本の伝送線路を平行に配置して構成された第１ないし第４の結合線路と、
第１ないし第４の入出力部と
を備え、
前記第１の接続部と前記第２の接続部との間に前記第１の伝送線路を接続し、
前記第２の接続部と前記第３の接続部との間に前記第２の伝送線路を接続し、
前記第３の接続部と前記第４の接続部との間に前記第３の伝送線路を接続し、
前記第４の接続部と前記第１の接続部との間に前記第４の伝送線路を接続し、
前記第１の結合線路の一端に前記第１の接続部を接続し、前記第１の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第１の入出力部を接続し、
前記第２の結合線路の一端に前記第２の接続部を接続し、前記第２の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第２の入出力部を接続し、
前記第３の結合線路の一端に前記第３の接続部を接続し、前記第３の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第３の入出力部を接続し、
前記第４の結合線路の一端に前記第４の接続部を接続し、前記第４の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第４の入出力部を接続して構成された
ことを特徴とする９０度ハイブリッド回路。
【請求項２】
第１ないし第２の誘電体基板と、
前記第１の誘電体基板の表面に形成された第１のストリップ導体パターンと、
前記第１の誘電体基板の裏面に形成された第１の接地導体と、
前記第２の誘電体基板の裏面に形成された第２の接地導体と
を備え、
前記第１の誘電体基板の表面と前記第２の誘電体基板の表面とを合わせてそれらの誘電体基板を重ね合わせることで、
前記第１ないし第２の誘電体基板と、前記第１のストリップ導体パターンと、前記第１ないし第２の接地導体とから、前記第１ないし第４の伝送線路、前記第１ないし第４の接続部、前記第１ないし第４の結合線路、および、前記第１ないし第４の入出力部を形成して構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の９０度ハイブリッド回路。
【請求項３】
第３ないし第５の誘電体基板と、
前記第３の誘電体基板の表面に形成された第２ストリップ導体パターンと、
前記第３の誘電体基板の裏面に形成された第３の接地導体と、
前記第４の誘電体基板の表面に形成された第３ストリップ導体パターンと、
前記第４の誘電体基板の裏面に形成された第４の接地導体と
を備え、
前記第３の誘電体基板の表面と前記第４の誘電体基板の表面とを前記第５の誘電体基板を介在させて重ね合わせ、それらの誘電体基板を重ね合わせることで、
前記第３ないし第５の誘電体基板と、前記第２のストリップ導体パターンと、前記第２ないし第３の接地導体とから、前記第１ないし第４の伝送線路、および、前記第１ないし第４の接続部を形成し、
前記第３ないし第５の誘電体基板と、前記第２ないし第３のストリップ導体パターンと、前記第２ないし第３の接地導体とから、前記第１ないし第４の結合線路を形成し、
前記第３ないし第５の誘電体基板と、前記第３のストリップ導体パターンと、前記第２ないし第３の接地導体とから、前記第１ないし第４の入出力部を形成して構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の９０度ハイブリッド回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は９０度ハイブリッド回路に関し、特に、マイクロ波帯やミリ波帯で使用される９０度ハイブリッド回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の９０度ハイブリッド回路は、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する伝送線路と先端短絡スタブとにより構成される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の９０度ハイブリッド回路として、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する伝送線路と両端開放直列スタブとにより構成される（例えば、非特許文献２ないし３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】G.P.Riblet,“A directional coupler with very flat coupling,”IEEE Trans. Microw. Theory Tech.,vol.MTT-26,no.2,pp.70-74,Feb.1978.
【０００５】
【非特許文献２】I.Ohta and T.Kawai,“Design of quadrature hybrids and directional couplers based on the eqivalent admittance approach,”IEICE Trans. Electron.,vol.E88-C,no.1,pp.2-14,Jan.2005.
【０００６】
【非特許文献３】S.Tanigawa,K.Hayashi,T.Fujii,T.Kawai,and I.Ohta,“Tri-band/broadband matching techniques for 3-dB branch-line couplers,”Proc. 37th European Microwave Conf.,pp.560-563,Oct.2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ブランチラインハイブリッドとして知られている９０度ハイブリッド回路は、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する伝送線路を４つ使用して、４つの入出力部を設けることで構成される。ブランチラインハイブリッドは、誘電体基板の同一面にストリップ導体パターンを形成して製作できる特長をもつことから幅広く利用されている。ただし、９０度ハイブリッド回路として動作する周波数帯域は狭く、例えば、反射振幅が−２０ｄＢ以下となる比帯域幅を動作周波数範囲とすると、１１％程度である。
【０００８】
一方、ブランチラインハイブリッドの各入出力部に整合回路を付加して、広帯域に亘り整合をさせると、９０度ハイブリッド回路として動作する周波数帯域が広がる。非特許文献１ないし３に示されている９０度ハイブリッド回路は、ブランチラインハイブリッドの各入出力部に、伝送線路により構成された整合回路を付加した例である。
【０００９】
非特許文献１では所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する伝送線路と先端短絡スタブを、また、非特許文献２ないし３では所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する伝送線路と両端開放直列スタブを、整合回路として利用している。
【００１０】
非特許文献１及び２の整合回路は構成が異なるものの、９０度ハイブリッド回路としての伝送特性は、１段の整合回路が装荷されたのと同等になる。例えば、反射振幅が−２０ｄＢ以下となる比帯域幅は３３％程度になるものが示されている。これら整合回路を比較すると、非特許文献２に示された整合回路の方が、長さとして１／４波長程度になることから規模が抑えられる。
【００１１】
一方、非特許文献３の整合回路は、一見すると２つの両端開放直列スタブが直列接続された形になっている。しかし、誘電体基板に両端開放直列スタブを形成する際の特徴を活かして、等価的には２つの両端開放直列スタブの間に所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する伝送線路が接続された整合回路として機能する。したがって、これは２段の整合回路が付加されたのと同等になる。そのため、非特許文献１や２の９０度ハイブリッド回路に比べて、さらに広帯域に亘り動作をさせることができる。例えば、反射振幅が−２０ｄＢ以下となる比帯域幅は４０％程度になることが示されている。しかしながら、整合回路の規模は、非特許文献２に示された９０度ハイブリッド回路に比べて、長さでおよそ２倍、すなわち１／２波長程度に拡大する。
【００１２】
このように、整合回路の規模を大きくすれば９０度ハイブリッド回路として動作をする周波数帯域幅は広がる。ただし、その分、回路規模が大きくなってしまうという課題があった。
【００１３】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、整合回路の規模を抑えつつ、２段の整合回路を付加したのと同等の広帯域特性を有する９０度ハイブリッド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】
【００１４】
この発明は、所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する第１ないし第４の伝送線路と、第１ないし第４の接続部と、所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する２本の伝送線路を平行に配置して構成された第１ないし第４の結合線路と、第１ないし第４の入出力部とを備え、前記第１の接続部と前記第２の接続部との間に前記第１の伝送線路を接続し、前記第２の接続部と前記第３の接続部との間に前記第２の伝送線路を接続し、前記第３の接続部と前記第４の接続部との間に前記第３の伝送線路を接続し、前記第４の接続部と前記第１の接続部との間に前記第４の伝送線路を接続し、前記第１の結合線路の一端に前記第１の接続部を接続し、前記第１の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第１の入出力部を接続し、前記第２の結合線路の一端に前記第２の接続部を接続し、前記第２の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第２の入出力部を接続し、前記第３の結合線路の一端に前記第３の接続部を接続し、前記第３の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第３の入出力部を接続し、前記第４の結合線路の一端に前記第４の接続部を接続し、前記第４の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第４の入出力部を接続して構成された９０度ハイブリッド回路である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する第１ないし第４の伝送線路と、第１ないし第４の接続部と、所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する２本の伝送線路を平行に配置して構成された第１ないし第４の結合線路と、第１ないし第４の入出力部とを備え、前記第１の接続部と前記第２の接続部との間に前記第１の伝送線路を接続し、前記第２の接続部と前記第３の接続部との間に前記第２の伝送線路を接続し、前記第３の接続部と前記第４の接続部との間に前記第３の伝送線路を接続し、前記第４の接続部と前記第１の接続部との間に前記第４の伝送線路を接続し、前記第１の結合線路の一端に前記第１の接続部を接続し、前記第１の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第１の入出力部を接続し、前記第２の結合線路の一端に前記第２の接続部を接続し、前記第２の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第２の入出力部を接続し、前記第３の結合線路の一端に前記第３の接続部を接続し、前記第３の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第３の入出力部を接続し、前記第４の結合線路の一端に前記第４の接続部を接続し、前記第４の結合線路の前記一端と対角する一端に前記第４の入出力部を接続して構成された９０度ハイブリッド回路であるので、整合回路の規模を抑えつつ、２段の整合回路を付加したのと同等の広帯域特性を有するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１による９０度ハイブリッド回路を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による９０度ハイブリッド回路のブランチラインハイブリッドの等価入力アドミタンスを示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の整合回路を得る過程を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の整合回路を得る過程を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の整合回路を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による９０度ハイブリッド回路の各特性インピーダンスの値を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２による９０度ハイブリッド回路の比帯域幅を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２による９０度ハイブリッド回路の伝送特性の計算例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の構成を示す構成図である。図２は、ブランチラインハイブリッドの等価入力アドミタンスを示す構成図である。図３ないし図５は、実施の形態１による整合回路を得る過程を示す説明図である。特に、図５は、実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の中のブランチラインハイブリッドの整合回路を示す構成図である。
【００１８】
図１において、１ないし４は所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する第１ないし第４の伝送線路、５ないし８は第１ないし第４の接続部、９ないし１２は所定の周波数帯域の中心周波数において略々１／４波長の長さを有する２本の伝送線路を平行に配置して構成された第１ないし第４の結合線路、１３ないし１６は第１ないし第４の入出力部を表す。
【００１９】
図１に示す９０度ハイブリッド回路は、第１ないし第４の接続部５ないし８を略々矩形を形成するように配置し、第１の接続部５と第２の接続部６との間に第１の伝送線路１を接続し、第２の接続部６と第３の接続部７との間に第２の伝送線路２を接続し、第３の接続部７と第４の接続部８との間に第３の伝送線路３を接続し、第４の接続部８と第１の接続部５との間に第４の伝送線路４を接続し、第１の結合線路９の一端に第１の接続部５を接続し、第１の結合線路９の一端と対角するもう一方の一端に第１の入出力部１３を接続し、第２の結合線路１０の一端に第２の接続部６を接続し、第２の結合線路１０の一端と対角するもう一方の一端に第２の入出力部１４を接続し、第３の結合線路１１の一端に第３の接続部７を接続し、第３の結合線路１１の一端と対角するもう一方の一端に第３の入出力部１５を接続し、第４の結合線路１２の一端に第４の接続部８を接続し、第４の結合線路１２の一端と対角するもう一方の一端に第４の入出力部１６を接続して構成される。
【００２０】
ここでは、説明の便宜上、図１に示す９０度ハイブリッド回路において、第１の接続部５と第２の接続部６との間に第１の伝送線路１を接続し、第２の接続部６と第３の接続部７との間に第２の伝送線路２を接続し、第３の接続部７と第４の接続部８との間に第３の伝送線路３を接続し、第４の接続部８と第１の接続部５との間に第４の伝送線路４を接続して構成された回路をブランチラインハイブリッドと称することにする。
【００２１】
また、ここでは、説明の便宜上、図１に示す９０度ハイブリッド回路において、第１の結合線路９の一端に第１の接続部５を接続し、第１の結合線路９の一端と対角するもう一方の一端に第１の入出力部１３を接続して構成された回路、第２の結合線路１０の一端に第２の接続部６を接続し、第２の結合線路１０の一端と対角するもう一方の一端に第２の入出力部１４を接続して構成された回路、第３の結合線路１１の一端に第３の接続部７を接続し、第３の結合線路１１の一端と対角するもう一方の一端に第３の入出力部１５を接続して構成された回路、および、第４の結合線路１２の一端に第４の接続部８を接続し、第４の結合線路１２の一端と対角するもう一方の一端に第４の入出力部１６を接続して構成された回路を、本実施の形態１による整合回路と称することにする。
【００２２】
すなわち、図１に示す９０度ハイブリッド回路は、ブランチラインハイブリッドと４つの整合回路から構成される。
【００２３】
ここでは、ブランチラインハイブリッドを構成する第１および第３の伝送線路１、３の特性インピーダンスをＺｃ１、第２および第４の伝送線路２、４の特性インピーダンスをＺｃ２とする。
【００２４】
また、実施の形態１による整合回路を構成する第１ないし第４の結合線路９、１０、１１、１２の伝送特性は、結合線路の平衡モード（偶モード）と不平衡モード（奇モード）により記述されることから、ここでは、第１ないし第４の結合線路９、１０、１１、１２の偶モードの特性インピーダンスをＺｃｅ、奇モードの特性インピーダンスをＺｃｏとする。
【００２５】
次に、本実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の動作原理について説明する。
図２は、ブランチラインハイブリッドの等価入力アドミタンスを示す構成図である。図２において、１７はコンダクタ、１８は所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する先端短絡スタブ、１９は第１ないし第４の接続部５、６、７、８の何れかに相当する第５の接続部を表す。
【００２６】
図２に示すように、ブランチラインハイブリッドの等価入力アドミタンスは、コンダクタ１７と先端短絡スタブ１８とを並列接続した回路に、第５の接続部１９を接続することで構成される。これは、非特許文献１ないし３の中に示されているブランチラインハイブリッドの等価アドミタンスと称されるものである。
【００２７】
非特許文献１ないし３の中に示されているように、コンダクタ１７のコンダクタンスは、周波数に依存し、所定の周波数帯域の中心周波数で最小となり、この周波数を軸に増加するようになる。ただし、その変化量は小さく、一定値として近似できる（例えば、非特許文献４参照）。
【００２８】
非特許文献４：大島毅，大塚昌孝，宮下裕章，小西善彦，“多段整合回路を装荷した広帯域ブランチ形ハイブリッドの設計手法，”信学論（Ｃ），vol.J92-C,pp.258-267,July 2009
【００２９】
非特許文献１ないし４に示された９０度ハイブリッド回路は、何れもブランチラインハイブリッドの等価入力アドミタンスが図２のように表されることに着目して、帯域通過形整合回路を付加したものである。実施の形態１による９０度ハイブリッド回路も、同様に帯域通過形整合回路を付加したものであり、それを実施の形態１による整合回路、すなわち図５に示す整合回路により構成している。
【００３０】
以下、図３ないし図５を用いて、実施の形態１による整合回路を得る過程を説明する。
図３は、図２の回路を広帯域に亘り整合させる整合回路の一形態である。図３において、２０はインピーダンスインバータ回路、２１ないし２２は所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する第１ないし第２の両端開放直列スタブ、２３は第１ないし第４の入出力部１３、１４、１５、１６の何れかに相当する第５の入出力部を表す。
【００３１】
図３に示すように、整合回路は、インピーダンスインバータ回路２０の両端に、第１ないし第２の両端開放直列スタブ２１、２２を接続した回路に、第５の接続部１９および第５の入出力部２３を接続することで構成される。この整合回路は、図２の回路に対して２段の帯域通過形整合回路を付加したものになる。
【００３２】
ここでは、図３に示したインピーダンスインバータ回路２０の特性インピーダンスをＫ、両端開放直列スタブ２１の特性インピーダンスをＺｃａ１、両端開放直列スタブ２２の特性インピーダンスをＺｃａ２とする。
【００３３】
図３の中に示したインピーダンスインバータ回路２０は、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有し、かつ、特性インピーダンスがＫとなる伝送線路で代用される（例えば、非特許文献５ないし６参照）。
【００３４】
非特許文献５：G.Matthaei,L.Young,and E.M.T.Jones,Microwave filters,impedance-matching networks,and coupling structures,Artech House,1980.
【００３５】
非特許文献６：R.E.Collin,Foundations for microwave engineering,Second ed.,McGraw-Hill,1992.
【００３６】
したがって、図３の整合回路は、図４に示す整合回路に変形される。図４において、２４は当該代用された伝送線路を表す。図４に示す整合回路は、非特許文献３の中に示されており、上述したように２段の帯域通過形整合回路として動作する。非特許文献３では、第１ないし第２の両端開放直列スタブ２１、２２をそれぞれ形成している。それに対して、本実施の形態１による整合回路は、以下に説明するように、さらに回路を変形させて図５に示す整合回路を得る。
【００３７】
すなわち、本実施の形態１においては、図４の整合回路において、第１ないし第２の両端開放直列スタブ２１、２２の特性インピーダンスＺｃａ１、Ｚｃａ２を等しくさせる。すなわちＺｃａ１＝Ｚｃａ２とすると、図４の等価回路として図５に示す整合回路が得られる（例えば、非特許文献５参照）。図５において、２５は所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する２本の伝送線路を平行に配置して構成された第５の結合線路を表す。
【００３８】
図５に示すように、整合回路は、第５の結合線路２５の一端に第５の接続部１９を接続し、第５の結合線路２５の一端と対角するもう一方の一端に第５の入出力部２３を接続して構成される。つまり、図５に示す整合回路は、実施の形態１による整合回路を表している。整合回路を得る過程は、以上の通りである。
【００３９】
ここで、従来の整合回路と規模を比較すると、非特許文献３に示された９０度ハイブリッド回路では、所定の周波数帯域の中心周波数において１／２波長程度の長さが必要になるのに対し、本実施の形態１による９０度ハイブリッド回路では、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さにとどまり、半分程度の長さで済む。
【００４０】
続いて、実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の設計手順を簡単に説明する。
実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の伝送特性は、これを構成する第１ないし第４の伝送線路１、２、３、４、および、第１ないし第４の結合線路９、１０、１１、１２の長さを所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長に設定するとともに、第１および第３の伝送線路１、３の特性インピーダンスＺｃ１、第２および第３の伝送線路２、４の特性インピーダンスＺｃ２、および、第１ないし第４の結合線路９、１０、１１、１２の偶モードおよび奇モードの特性インピーダンスＺｃｅ、Ｚｃｏの与え方で決まる。
【００４１】
これら特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２、Ｚｃｅ、Ｚｃｏの与え方は、図２の回路に対して図３ないし図５の整合回路を付加した時の広帯域整合方法を利用することで決定できる（例えば、非特許文献４ないし５参照）。例えば、許容される反射振幅（｜Γ｜ｍａｘ）と、第１ないし第４の入出力部に接続される負荷抵抗（Ｒｇ）を与えると、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘ以下となり、かつ、最も広帯域に整合される各特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２、Ｚｃｅ、Ｚｃｏが算出される。
【００４２】
以上のようにして得られた９０度ハイブリッド回路は、例えば、以下のようにして形成することができる。まず、２枚の誘電体基板を用意し、一方を第１の誘電体基板とし、他方を第２の誘電体基板とする。次に、第１の誘電体基板の表面に第１のストリップ導体パターンを形成し、裏面に第１の接地導体を形成する。また、第２の誘電体基板の裏面に第２の接地導体を形成する。次に、第１の誘電体基板の表面と第２の誘電体基板の表面とを対向させて、第１の誘電体基板の表面と第２の誘電体基板の表面とを合わせることにより、それらの表面を（内側に）挟み込むようにして、第１の誘電体基板と第２の誘電体基板とを重ね合わせて、９０度ハイブリッド回路を形成する。これにより、第１ないし第２の誘電体基板と、第１のストリップ導体パターンと、第１ないし第２の接地導体とから、上述した、第１ないし第４の伝送線路１、２、３、４、、第１ないし第４の接続部５、６、７、８、第１ないし第４の結合線路９、１０、１１、１２、および、第１ないし第４の入出力部１３、１４、１５、１６を形成することで、９０度ハイブリッド回路を構成することができる。
【００４３】
また、上記の製造方法に限らず、他の方法でも形成することができる。例えば、２枚の誘電体基板を用意し、一方を第３の誘電体基板とし、他方を第４の誘電体基板として、第３の誘電体基板の表面に第２のストリップ導体パターン、裏面に第３の接地導体を形成し、第４の誘電体基板の表面に第３のストリップ導体パターン、裏面に第４の接地導体を形成して、第３の誘電体基板の表面と前記第４の誘電体基板の表面とを対向させ、その間に第５の誘電体基板を介在させて、第５の誘電体基板を介して第３の誘電体基板の表面と前記第４の誘電体基板の表面とを重ね合わせるようにして、それらの表面を（内側に）挟み込んで９０度ハイブリッド回路を形成する。これにより、第３ないし第５の誘電体基板と、第２のストリップ導体パターンと、第２ないし第３の接地導体とから、上述した、第１ないし第４の伝送線路１、２、３、４、および、第１ないし第４の接続部５、６、７、８を形成し、第３ないし第５の誘電体基板と、第２ないし第３のストリップ導体パターンと、第２ないし第３の接地導体から、第１ないし第４の結合線路９、１０、１１、１２を形成し、第３ないし第５の誘電体基板と第３のストリップ導体パターンと第２ないし第３の接地導体から、第１ないし第４の入出力部１３、１４、１５、１６を形成することで、９０度ハイブリッド回路を構成できる。
【００４４】
以上のように、実施の形態１によれば、ブランチラインハイブリッドの整合回路として、所定の周波数帯域の中心周波数において１／４波長の長さを有する２本の伝送線路を平行に配置して構成された結合線路を４つ用いて、各々の一端をブランチラインハイブリッドの接続部に接続し、これら結合線路が接続された接続部と対角する一端を入出力部とすることで、整合回路の規模を抑えつつ、２段の整合回路を付加したのと同等の広帯域特性を有する９０度ハイブリッド回路が得られるという効果を奏する。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１による９０度ハイブリッド回路が広帯域に亘り動作することを具体的な伝送特性の計算例を示して説明する。
【００４６】
図６は、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘに対する各特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２、Ｚｃｅ、Ｚｃｏの値を示す説明図である。図７は、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘ以下となる反射振幅の比帯域幅を示す説明図である。また、図８は、実施の形態２による９０度ハイブリッド回路の伝送特性（Ｓパラメータの周波数特性）の計算例を示す説明図である。
【００４７】
実施の形態１において説明したように、第１および第３の伝送線路１、３の特性インピーダンスＺｃ１、第２および第４の伝送線路２、４の特性インピーダンスＺｃ２、および、第１ないし第４の結合線路９ないし１２の偶モードおよび奇モードの特性インピーダンスＺｃｅ、Ｚｃｏは、例えば、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘと、第１ないし第４の入出力部１３ないし１６に接続される負荷抵抗Ｒｇを与えると、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘ以下で、かつ、最も広帯域に整合される各特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２、Ｚｃｅ、Ｚｃｏが算出される。
【００４８】
図６は、負荷抵抗Ｒｇを５０Ωに固定して、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘを−５０ｄＢ〜−１０ｄＢの範囲で与えた場合に算出された各特性インピーダンスＺｃ１、Ｚｃ２、Ｚｃｅ、Ｚｃｏの値を示す。
【００４９】
図１に示した９０度ハイブリッド回路の伝送特性は、図６に示した各特性インピーダンスから計算できる。図７は、図６と同様に横軸を許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘとして、その値以下となる反射振幅の比帯域幅を求めたものである。図７から、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘを小さく設定すれば比帯域幅が狭まり、逆に大きく設定すれば比帯域幅が広がる様子がわかる。例えば、｜Γ｜ｍａｘを−２０ｄＢに設定すると、その値以下となる比帯域幅は４２．４％になる。この比帯域幅は、非特許文献３に示された９０度ハイブリッド回路と比較すると、同等以上の値になっていることがわかる。
【００５０】
さらに、実施の形態２による９０度ハイブリッド回路の具体的な伝送特性を説明するため、一例として、負荷抵抗Ｒｇを５０Ω、許容される反射振幅｜Γ｜ｍａｘを−２０ｄＢに設定した時の伝送特性（Ｓパラメータの周波数特性）を以下に説明する。
【００５１】
この時、図６から、各特性インピーダンスはＺｃ１＝２３．６１Ω、Ｚｃ２＝３３．３９Ω、Ｚｃｅ＝１２９．７５Ω、Ｚｃｏ＝５３Ωとなる。また、ここでは、図１に示した９０度ハイブリッド回路を構成する伝送線路１、２、３、４、および、結合線路９、１０、１１、１２の長さを、説明の便宜上、２ＧＨｚの中心周波数において１／４波長になるよう設定する。
【００５２】
図８は、このような９０度ハイブリッド回路のＳパラメータの周波数特性（計算値）を表す。以下、第１の入出力部１３から高周波信号を入力した場合と図８の各図（ａ）〜（ｄ）との対応関係を説明する。
【００５３】
図８（ａ）〜（ｄ）において、横軸は周波数を表す。図８（ａ）は、不整合により第１の入出力部１３で反射される高周波信号の大きさの割合、すなわち反射振幅｜Ｓ１１｜を表す。図８（ｂ）は、第１の入出力部１３から第４の入出力部１６へ伝送される高周波信号の大きさの割合、すなわちアイソレーション｜Ｓ４１｜を表す。図８（ｃ）の実線は、第１の入出力部１３から第２の入出力部１４へ伝送される高周波信号の大きさの割合、すなわち分配振幅｜Ｓ２１｜を表す。図８（ｃ）の破線は、第１の入出力部１３から第３の入出力部１５へ伝送される高周波信号の大きさの割合、すなわち分配振幅｜Ｓ３１｜を表す。また、図８（ｄ）は、第１の入出力部１３から第２および第３の入出力部１４、１５へ分配される高周波信号の位相差、すなわち分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）を表す。
【００５４】
また、図８（ａ）〜（ｄ）において、一点鎖線は、上述した−２０ｄＢ以下となる反射振幅の比帯域幅（４２．４％）に相当する周波数範囲（１．５７６〜２．４２４ＧＨｚ）の下端および上端の周波数を表す。
【００５５】
図８から、１．５７６〜２．４２４ＧＨｚの周波数範囲において、反射振幅｜Ｓ１１｜とアイソレーション｜Ｓ４１｜はともに−２０ｄＢ以下、分配振幅｜Ｓ２１｜、｜Ｓ３１｜は等分配を意味する−３．０１ｄＢから−０．１４ｄＢ以内（｜Ｓ２１｜と｜Ｓ３１｜との振幅差は０．１ｄＢ以内）、分配位相差∠（Ｓ３１／Ｓ２１）は−９０度から±１．０度以内になることがわかる。このように、４２．４％の比帯域幅において、高アイソレーション、等分配振幅、そして９０度位相差特性が維持されることから、広帯域に亘り９０度ハイブリッド回路として動作している様子がわかる。
【００５６】
特記すべきことは、図８（ａ）に示すように、４２．４％の比帯域幅となる周波数範囲において、２段の整合回路を付加した時に発生するのと同じ数のリプルが得られていることである。これは、実施の形態１による整合回路（すなわち、図５に示した整合回路）が２段の帯域通過形整合回路として機能していることを意味する。
【００５７】
このような伝送特性は、第１の入出力部１３から高周波信号を入力した場合だけでなく、第２の入出力部１４、あるいは、第３の入出力部１５、あるいは、第４の入出力部１６から高周波信号を入力した場合でも、実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の構成上の対称性から同様になる。
【００５８】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１による９０度ハイブリッド回路の具体的な伝送特性の計算例を示すことで、整合回路の規模を抑えつつ、２段の整合回路を付加したのと同等の広帯域に亘り動作をする９０度ハイブリッド回路が得られるという効果を奏することが証明された。
【符号の説明】
【００５９】
１  第１の伝送線路、２  第２の伝送線路、３  第３の伝送線路、４  第４の伝送線路、５  第１の接続部、６  第２の接続部、７  第３の接続部、８  第４の接続部、９  第１の結合線路、１０  第２の結合線路、１１  第３の結合線路、１２  第４の結合線路、１３  第１の入出力部、１４  第２の入出力部、１５  第３の入出力部、１６  第４の入出力部、１７  コンダクタ、１８  先端短絡スタブ、１９  第５の接続部、２０  インピーダンスインバータ回路、２１  第１の両端開放直列スタブ、２２  第２の両端開放直列スタブ、２３  第５の入出力部、２４  代用された伝送線路、２５  第５の結合線路。
【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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【図７】
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【図８】
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