(57)【要約】      （修正有）【課題】偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相との位相差をなくして、方向性が良好な方向性結合器を得る。【解決手段】第１の主信号線路１１と第１の副信号線路１３が電磁的に結合されることで形成されている結合線路の結合線路インピーダンスＺ１ｃが、第２の主信号線路１２と第２の副信号線路１４が電磁的に結合されることで形成されている結合線路の結合線路インピーダンスＺ２ｃよりも低くなるように構成する。これにより、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相との位相差をなくすことができる。【選択図】図１
2015056793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入出力端子と第２の入出力端子間を結ぶ第１の主信号導体と地導体からなる第１の主信号線路と、
前記第１の入出力端子と前記第２の入出力端子間を結ぶ第２の主信号導体と前記地導体からなる第２の主信号線路と、
第３の入出力端子と第４の入出力端子間を結ぶ第１の副信号導体と前記地導体からなる第１の副信号線路と、
前記第３の入出力端子と前記第４の入出力端子間を結ぶ第２の副信号導体と前記地導体からなる第２の副信号線路とを備え、
前記第１の主信号線路と前記第１の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第１の結合線路の結合線路インピーダンスが、前記第２の主信号線路と前記第２の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第２の結合線路の結合線路インピーダンスよりも低いことを特徴とする方向性結合器。
【請求項２】
前記第１の入出力端子と前記第１の主信号導体との間、
前記第２の入出力端子と前記第１の主信号導体との間、
前記第１の入出力端子と前記第２の主信号導体との間、
前記第２の入出力端子と前記第２の主信号導体との間、
前記第３の入出力端子と前記第１の副信号導体との間、
前記第４の入出力端子と前記第１の副信号導体との間、
前記第３の入出力端子と前記第２の副信号導体との間、
または、前記第４の入出力端子と前記第２の副信号導体との間に、
入出力端子側のインピーダンスを変成するインピーダンス変成器が配置されていることを特徴とする請求項１記載の方向性結合器。
【請求項３】
前記第１の主信号線路を形成している前記第１の主信号導体と前記地導体の距離が、前記第２の主信号線路を形成している前記第２の主信号導体と前記地導体の距離と等しく、
前記第１の副信号線路を形成している前記第１の副信号導体と前記地導体の距離が、前記第２の副信号線路を形成している前記第２の副信号導体と前記地導体の距離と等しく、
前記第１の主信号線導体と前記第１の副信号導体との距離が、前記第２の主信号線導体と前記第２の副信号導体との距離よりも短いことを特徴とする請求項１または請求項２記載の方向性結合器。
【請求項４】
第１の入出力端子と第２の入出力端子間を結ぶ主信号導体と地導体からなる主信号線路と、
第３の入出力端子と第４の入出力端子間を結ぶ第１の副信号導体と前記地導体からなる第１の副信号線路と、
前記第３の入出力端子と前記第４の入出力端子間を結ぶ第２の副信号導体と前記地導体からなる第２の副信号線路とを備え、
前記主信号線路と前記第１の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第１の結合線路の結合線路インピーダンスが、前記主信号線路と前記第２の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第２の結合線路の結合線路インピーダンスよりも低いことを特徴とする方向性結合器。
【請求項５】
前記第１の入出力端子と前記主信号導体との間、
前記第２の入出力端子と前記主信号導体との間、
前記第３の入出力端子と前記第１の副信号導体との間、
前記第４の入出力端子と前記第１の副信号導体との間、
前記第３の入出力端子と前記第２の副信号導体との間、
または、前記第４の入出力端子と前記第２の副信号導体との間に、
入出力端子側のインピーダンスを変成するインピーダンス変成器が配置されていることを特徴とする請求項４記載の方向性結合器。
【請求項６】
前記第１の副信号線路を形成している前記第１の副信号導体と前記地導体の距離が、前記第２の副信号線路を形成している前記第２の副信号導体と前記地導体の距離と等しく、
前記主信号線導体と前記第１の副信号導体との距離が、前記主信号線導体と前記第２の副信号導体との距離よりも短いことを特徴とする請求項４または請求項５記載の方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、マイクロ波帯で使用される方向性結合器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
方向性結合器は、例えば、電力監視を行うために広く用いられており、以下の非特許文献１には、２つの線路が近接して配置されることで構成されている方向性結合器が開示されている。
ここで、図１５は従来の方向性結合器を示す俯瞰図である。
また、図１６は図１５の方向性結合器の上面図であり、図１７は図１６の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
【０００３】
図１５から図１７において、主信号導体１１１は誘電体基板１００の上面に配置されており、誘電体基板１００の入出力端子１０１と入出力端子１０２の間を接続している導体である。
副信号導体１１２は誘電体基板１００の上面に配置されており、誘電体基板１００の入出力端子１０３と入出力端子１０４の間を接続している導体である。
地導体１１３は誘電体基板１００の下面に配置されている導体である。
なお、主信号導体１１１と地導体１１３から主信号線路が形成され、副信号導体１１２と地導体１１３から副信号線路が形成されている。
また、主信号線路の主信号導体１１１と、副信号線路の副信号導体１１２とは、電磁的に結合するように近接して配置されており、その主信号線路と副信号線路から結合線路１１４が形成されている。
【０００４】
結合線路１１４では、図１７に示すＢ−Ｂ’断面で対称であることから、偶／奇モード解析を適用することができる。
Ｂ−Ｂ’断面を磁気壁とする偶モード動作時の結合線路１１４の線路インピーダンスをＺｅとし、Ｂ−Ｂ’断面を電気壁とする奇モード動作時の結合線路１１４の線路インピーダンスをＺ０とすると、アイソレーション量が最小となる結合線路１１４の線路インピーダンス（結合線路インピーダンス）Ｚｃは、一般的に下記の式（１）で表すことができる。
2015056793.tif 000003
【０００５】
また、方向性結合器の方向性Ｄは、下記の式（２）により計算され、方向性Ｄの値が大きい方向性結合器ほど、方向性が良い方向性結合器と言える。
2015056793.tif 000004
式（２）において、Ｓ３１は方向性結合器の結合特性（バックワード結合）であり、Ｓ４１は方向性結合器における不要な結合（フォワード結合）を表わすアイソレーション特性である。
例えば、入出力端子１０１から信号が入力された場合、Ｓ３１は入出力端子１０３から出力される信号の特性を表わし、Ｓ４１は入出力端子１０４から出力される信号の特性を表わすものである。
【０００６】
ここで、図１８は図１７に示すＢ−Ｂ’断面が磁気壁である場合（偶モード動作時である場合）の電界分布を示す説明図であり、図１９は図１７に示すＢ−Ｂ’断面が電気壁である場合（奇モード動作時である場合）の電界分布を示す説明図である。
偶モード動作時では、Ｂ−Ｂ’断面が磁気壁となるため、図１８に示すように、誘電体基板１００内に電界が集中するような分布となる。
一方、奇モード動作時では、Ｂ−Ｂ’断面が電気壁となるため、図１９に示すように、誘電体基板１００だけでなく、誘電体基板１００の上面にも多くの電界が分布する。
このことから、奇モード動作時では、誘電体が存在しない部分にも、多くの電界が分布し、偶モード動作時の実効誘電率よりも奇モード動作時の実効誘電率が下がるため、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相とに差が生じて方向性が劣化する。
【０００７】
したがって、従来の方向性結合器では、入出力端子１０１から信号が入力された場合、入力された信号は、結合線路１１４で結合されて、入出力端子１０３側に出力されるが、一方で、不要な結合（フォワード結合）によって、入出力端子１０４からも出力される。このため、従来の方向性結合器では、良好な方向性を実現することができないことがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｄａｖｉｄ  Ｍ．  Ｐｏｚａｒ、“Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ−Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ”（ｐｐ．３８４，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ．Ｉｎｃ．，１９９８年出版）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の方向性結合器は以上のように構成されているので、マイクロストリップ線路のような不均一媒質中に設けられた線路によって信号導体が形成されている場合、偶モード動作時の実効誘電率と、奇モード動作時の実効誘電率が異なる。このため、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相とに差が生じて、方向性が劣化してしまう課題があった。
また、トリプレート線路のような均質媒質中に設けられた線路によって信号導体が形成されている場合、基板厚や線路幅などの製造上の制約によって、結合線路１１４の線路インピーダンスが、各入出力端子に接続される終端インピーダンスよりも低くなる場合がある。結合線路１１４の線路インピーダンスが終端インピーダンスよりも低い場合、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相とに差が生じて、方向性が劣化してしまう課題があった。
【００１０】
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、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相との位相差をなくして、方向性が良好な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】
【００１１】
この発明に係る方向性結合器は、第１の入出力端子と第２の入出力端子間を結ぶ第１の主信号導体と地導体からなる第１の主信号線路と、第１の入出力端子と第２の入出力端子間を結ぶ第２の主信号導体と地導体からなる第２の主信号線路と、第３の入出力端子と第４の入出力端子間を結ぶ第１の副信号導体と地導体からなる第１の副信号線路と、第３の入出力端子と第４の入出力端子間を結ぶ第２の副信号導体と地導体からなる第２の副信号線路とを備え、第１の主信号線路と第１の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第１の結合線路の結合線路インピーダンスが、第２の主信号線路と第２の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第２の結合線路の結合線路インピーダンスよりも低くなるように構成している。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、第１の主信号線路と第１の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第１の結合線路の結合線路インピーダンスが、第２の主信号線路と第２の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている第２の結合線路の結合線路インピーダンスよりも低くなるように構成しているので、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相との位相差をなくして、方向性が良好な方向性結合器を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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俯瞰図である。
【図２】図１の方向性結合器の上面図である。
【図３】図２の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
【図４】低インピーダンス結合線路と高インピーダンス結合線路の計算例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による方向性結合器（ブロードサイド結合形の方向性結合器）を示す上面図である。
【図６】図５の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による方向性結合器を示す上面図である。
【図８】この発明の実施の形態４による方向性結合器（トリプレート線路を用いている方向性結合器）を示す上面図である。
【図９】図８の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による方向性結合器を示す上面図である。
【図１１】この発明の実施の形態６による方向性結合器を示す上面図である。
【図１２】図１１の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態７による方向性結合器を示す上面図である。
【図１４】この発明の実施の形態８による方向性結合器を示す上面図である。
【図１５】従来の方向性結合器を示す俯瞰図である。
【図１６】図１５の方向性結合器の上面図である。
【図１７】図１６の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
【図１８】図１７に示すＢ−Ｂ’断面が磁気壁である場合（偶モード動作時である場合）の電界分布を示す説明図である。
【図１９】図１７に示すＢ−Ｂ’断面が電気壁である場合（奇モード動作時である場合）の電界分布を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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を示す俯瞰図である。
また、図２は図１の方向性結合器の上面図であり、図３は図２の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
図１から図３において、方向性結合器は複数の導体が誘電体基板１０に配置されることで形成されており、誘電体基板１０の上面には信号を入出力する端子として、入出力端子１（第１の入出力端子）、入出力端子２（第２の入出力端子）、入出力端子３（第３の入出力端子）及び入出力端子４（第４の入出力端子）が設けられている。
この実施の形態１では、入出力端子１〜４の終端インピーダンスが、２Ｚ０となるように線路幅が決定されているものとする。
【００１５】
主信号導体１１は誘電体基板１０の上面に配置されている第１の主信号導体であり、主信号導体１１は接続導体２１を介して入出力端子１と接続され、また、接続導体２２を介して入出力端子２と接続されている。
主信号導体１２は誘電体基板１０の上面に配置されている第２の主信号導体であり、主信号導体１２は接続導体２１を介して入出力端子１と接続され、また、接続導体２２を介して入出力端子２と接続されている。
ただし、接続導体２１，２２は特性を無視できるほど電気的に短いため、主信号導体１１，１２が、直接、入出力端子１，２と接続されている場合と特性的に等価である。
【００１６】
副信号導体１３は誘電体基板１０の上面に配置されている第１の副信号導体であり、副信号導体１３は接続導体２３，２４，２５及びスルーホール２６，２７を介して入出力端子３と接続され、また、接続導体２８，２９，３０及びスルーホール３１，３２を介して入出力端子４と接続されている。
副信号導体１４は誘電体基板１０の上面に配置されている第２の副信号導体であり、副信号導体１４は接続導体２５を介して入出力端子３と接続され、また、接続導体３０を介して入出力端子４と接続されている。
ただし、接続導体２３，２４，２５，２８，２９，３０及びスルーホール２６，２７，３１，３２は特性を無視できるほど電気的に短いため、副信号導体１３，１４が、直接、入出力端子３，４と接続されている場合と特性的に等価である。
【００１７】
地導体１５は誘電体基板１０の下面に配置されている導体である。
主信号導体１１と地導体１５から第１の主信号線路が形成され、主信号導体１２と地導体１５から第２の主信号線路が形成されている。
また、副信号導体１３と地導体１５から第１の副信号線路が形成され、副信号導体１４と地導体１５から第２の副信号線路が形成されている。
さらに、第１の主信号線路における主信号導体１１と、第１の副信号線路における副信号導体１３とは、電磁的に結合するように近接して配置されており、第１の主信号線路と第１の副信号線路から結合線路１６（第１の結合線路）が形成されている。
また、第２の主信号線路における主信号導体１２と、第２の副信号線路における副信号導体１４とは、電磁的に結合するように近接して配置されており、第２の主信号線路と第２の副信号線路から結合線路１７（第２の結合線路）が形成されている。
ただし、主信号導体１１と副信号導体１３の距離Ｋ１は、主信号導体１２と副信号導体１４の距離Ｋ２よりも短いため、結合線路１６の結合線路インピーダンス（アイソレーション量が最小となる結合線路１６の線路インピーダンス）が、結合線路１７の結合線路インピーダンス（アイソレーション量が最小となる結合線路１７の線路インピーダンス）よりも低くなっている。
【００１８】
次に動作について説明する。
図１５に示している従来の方向性結合器の場合、上述したように、偶モード動作時では、Ｂ−Ｂ’断面が磁気壁となるため、図１８に示すように、誘電体基板１００内に電界が集中するような分布となる。
一方、奇モード動作時では、Ｂ−Ｂ’断面が電気壁となるため、図１９に示すように、誘電体基板１００だけでなく、誘電体基板１００の上面にも多くの電界が分布する。
このことから、奇モード動作時では、誘電体が存在しない部分にも、多くの電界が分布し、偶モード動作時の実効誘電率よりも奇モード動作時の実効誘電率が下がるため、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相とに差が生じて方向性が劣化する。
したがって、従来の方向性結合器では、入出力端子１０１から信号が入力された場合、入力された信号は、結合線路１１４で結合されて、入出力端子１０３側に出力されるが、一方で、不要な結合（フォワード結合）によって、入出力端子１０４からも出力される。このため、従来の方向性結合器では、良好な方向性を実現することができないことがある。
【００１９】
この実施の形態１の方向性結合器では、主信号導体１１と副信号導体１３の距離Ｋ１が、主信号導体１２と副信号導体１４の距離Ｋ２よりも短くなっている。
主信号導体と副信号導体の距離を近づけると、結合線路における対称面が信号導体に近づくことから、奇モード動作時のインピーダンスＺｏが小さくなるため、結合線路の結合線路インピーダンスが、上記の式（１）で表される結合線路インピーダンスＺｃより小さくなる。
つまり、主信号導体１１と副信号導体１３の距離Ｋ１と、主信号導体１２と副信号導体１４の距離Ｋ２とを調整することで、結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃを、結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃよりも小さくすることができる。
このとき、結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃ及び結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃと、入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０との関係が、下記の式（３）を満足するようにすることができる。
Ｚ１ｃ＜Ｚ０＜Ｚ２ｃ                                        （３）
【００２０】
ここで、入出力端子１〜４の終端インピーダンスは２Ｚ０であり、各信号線路は並列に接続されていることから、結合線路１６，１７は、それぞれ等価的にＺ０で終端されているとみなせる。
このとき、結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃは、式（３）に示すように、等価的な終端インピーダンスＺ０よりも小さいことから、結合線路１６は低インピーダンス結合線路とみなすことができる。
一方、結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃは、式（３）に示すように、等価的な終端インピーダンスＺ０よりも大きいことから、結合線路１７は高インピーダンス結合線路とみなすことができる。
【００２１】
図４は低インピーダンス結合線路と高インピーダンス結合線路の計算例を示す説明図である。
特に、図４（ａ）は２つの結合線路におけるフォワード結合の振幅を表わし、図４（ｂ）は２つの結合線路におけるフォワード結合の位相を表わしている。
図４の計算例では、入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０が５０Ω、低インピーダンス結合線路の結合線路インピーダンスが４４Ω、高インピーダンス結合線路の結合線路インピーダンスが５９Ωとして計算している。ただし、電気長は、共に１０度として計算を行っている。
図４において、実線は低インピーダンス結合線路の特性を表し、破線は高インピーダンス結合線路の特性を表している。これらの結果より、２つの結合線路のアイソレーションは、およそ等振幅逆相となることが分かる。
【００２２】
したがって、この実施の形態１の方向性結合器では、入出力端子１から信号が入力された場合、入力された信号は、第１の主信号線路と第２の主信号線路に分配されたのち、結合線路１６と結合線路１７で結合されて、バックワード結合の分が入出力端子３側に合成されて出力されるが、一方で、結合線路１６，１７で生じたフォワード結合が、等振幅逆相となっているため、互いに打ち消し合うことになる。このため、入出力端子４からは信号が出力されないため、良好な方向性を実現することができる。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、第１の主信号線路と第１の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃが、第２の主信号線路と第２の副信号線路が電磁的に結合されることで形成されている結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃよりも低くなるように構成しているので、偶モード動作時での通過位相と、奇モード動作時での通過位相との位相差をなくして、方向性が良好な方向性結合器を得ることができる効果を奏する。
【００２４】
即ち、結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃを入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０の半分よりも低く、結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃを入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０の半分よりも高くなるように、信号導体間の距離Ｋ１，Ｋ２を決定することで、結合線路１６，１７で生じるフォワード結合を等振幅逆相となるようにすることができる。このため、結合線路１６，１７で生じたフォワード結合が互いに打ち消し合って、フォワード結合がほぼ０となることから、良好な方向性を有する方向性結合器を実現することができる。
【００２５】
なお、この実施の形態１では、結合線路１６の長さと、結合線路１７の長さが同じである例を示しているが、これに限るものではなく、結合線路１６，１７で生じるフォワード結合が等振幅逆相となるように長さを変えてもよい。
【００２６】
また、この実施の形態１では、主信号導体１１と副信号導体１３の距離Ｋ１が、主信号導体１２と副信号導体１４の距離Ｋ２よりも短くしているものを示したが、これに限るものではなく、主信号導体１１と副信号導体１３の距離Ｋ１が、主信号導体１２と副信号導体１４の距離Ｋ２よりも長くしてもよい。
ただし、この場合、結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃを入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０の半分よりも高く、結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃを入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０の半分よりも低くなるように信号導体の幅や信号導体の間隔を決定する必要がある。
このように、信号導体の幅や信号導体の間隔を決定することで、結合線路１６，１７で生じるフォワード結合が互いに打ち消し合うため、良好な方向性を有する方向性結合器を実現することができる。
【００２７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、信号導体が同一平面内に配置されているエッジ結合形の方向性結合器を示したが、これに限るものではなく、信号導体が上下に配置されているブロードサイド結合形の方向性結合器であってもよい。
図５はこの発明の実施の形態２による方向性結合器（ブロードサイド結合形の方向性結合器）を示す上面図である。
また、図６は図５の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。図５及び図６において、図１〜３と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００２８】
一般的に、方向性結合器がブロードサイド結合形の場合、エッジ結合形よりも密結合なカプラを実現することができる。
しかし、ブロードサイド結合形では、図６に示すように、主信号導体１１と副信号導体１３が上下に重なるため、エッジ結合形よりも各導体間に生じる相互キャパシタンスが非常に大きくなり、結合線路インピーダンスが小さくなる。
結合線路インピーダンスを大きくするためには、各信号線路の線路幅を狭くすればよいが、実際には製造上の制約によって最小線路幅が決まることから、結合線路インピーダンスを高インピーダンス化するには限界がある。
このため、非特許文献１に開示されているブロードサイド結合形の方向性結合器では、製造上の理由から結合線路インピーダンスが終端インピーダンスよりも小さなってしまって、方向性が劣化してしまう場合がある。
【００２９】
この実施の形態２の方向性結合器では、主信号導体１１と副信号導体１３が上下に重なるように、主信号導体１１の直下に副信号導体１３が配置されているが（図６を参照）、副信号導体１４は主信号導体１２の直下ではなく、図中、右方向に平行移動するように配置されている。
このため、主信号導体１１と副信号導体１３の距離Ｋ３よりも、主信号導体１２と副信号導体１４の距離Ｋ４を長くすることが可能であるため、結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃが入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０の半分よりも低い場合でも、結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃが入出力端子１〜４の終端インピーダンス２Ｚ０の半分よりも高くなるように、信号導体の幅や信号導体の間隔を決定することができる。
これにより、結合線路１６，１７で生じるフォワード結合が等振幅逆相となるようにして、結合線路１６，１７で生じるフォワード結合が互いに打ち消し合うようにできるため、エッジ結合形よりも密結合にしながら、良好な方向性を有する方向性結合器を実現することができる。
【００３０】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による方向性結合器を示す上面図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
インピーダンス変成器４１は接続線路２１の途中に配置されており、入出力端子１側のインピーダンスを変成する変成器である。
インピーダンス変成器４２は接続線路２２の途中に配置されており、入出力端子２側のインピーダンスを変成する変成器である。
インピーダンス変成器４３は接続線路２５の途中に配置されており、入出力端子３側のインピーダンスを変成する変成器である。
インピーダンス変成器４４は接続線路３０の途中に配置されており、入出力端子４側のインピーダンスを変成する変成器である。
【００３１】
上記実施の形態１，２では、主信号導体１１，１２が接続導体２１，２２を介して入出力端子１，２と接続され、また、副信号導体１３，１４が接続導体２５，３０等を介して入出力端子３，４と接続されているものを示したが、接続導体２１，２２，２５，３０のうち、いずれか１以上の接続導体の途中に、例えば、１／４波長のインピーダンス変成器を配置するようにしてもよい。
図７の例では、全ての接続導体２１，２２，２５，３０の途中に、例えば、１／４波長のインピーダンス変成器４１〜４４を配置している。
【００３２】
このように、インピーダンス変成器４１〜４４を配置することで、製造上の制約により、等価的な終端のインピーダンスに対して、最適な結合線路１６の結合線路インピーダンスＺ１ｃや、結合線路１７の結合線路インピーダンスＺ２ｃを実現することができない場合でも、結合線路１６，１７から見た入力端子１〜４側のインピーダンスを変成することができる。このため、結合線路１６，１７の結合線路インピーダンスＺ１ｃ，Ｚ２ｃから決まる最適な終端インピーダンスと、実際の終端インピーダンスを一致させることが可能になるため、良好な方向性を有する実現することができる。
【００３３】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、マイクロストリップ線路を用いている方向性結合器について示したが、図８及び図９に示すように、トリプレート線路を用いている方向性結合器についても、上記実施の形態１〜３と同様の発明を適用することができる。
図８はこの発明の実施の形態４による方向性結合器（トリプレート線路を用いている方向性結合器）を示す上面図であり、図９は図８の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。図８及び図９において、図２及ぶ図３と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００３４】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５による方向性結合器を示す上面図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示している。
上記実施の形態１では、主信号導体１１と副信号導体１３の距離Ｋ１が、主信号導体１２と副信号導体１４の距離Ｋ２よりも短くなるように、信号導体の間隔を調整することで、結合線路１６が低インピーダンス結合線路で、結合線路１７が高インピーダンス結合線路とみなせるようにしているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、図１０に示すように、主信号導体１１と副信号導体１３の線路幅が、主信号導体１２と副信号導体１４の線路幅よりも太くすることで、結合線路１６が低インピーダンス結合線路で、結合線路１７が高インピーダンス結合線路とみなせるようにしてしてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
なお、結合線路１６，１７における信号導体の幅は、それぞれ異なる幅としてもよい。
【００３５】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、２つの主信号導体（主信号導体１１、主信号導体１２）が配置されて、２つの主信号線路（第１の主信号線路、第２の主信号線路）が形成されているものを示したが、１つの主信号導体が配置されて、１つの主信号線路が形成されているものであってもよい。
図１１はこの発明の実施の形態６による方向性結合器を示す上面図であり、図１２は図１１の方向性結合器におけるＡ−Ａ’断面での断面図である。
【００３６】
図１１及び図１２において、方向性結合器は複数の導体が誘電体基板５０に配置されることで形成されており、誘電体基板５０の上面には信号を入出力する端子として、入出力端子５１（第１の入出力端子）、入出力端子５２（第２の入出力端子）、入出力端子５３（第３の入出力端子）及び入出力端子５４（第４の入出力端子）が設けられている。
この実施の形態６では、入出力端子５１〜５４の終端インピーダンスが、２Ｚ０となるように線路幅が決定されているものとする。
【００３７】
主信号導体６１は誘電体基板５０の上面に配置されており、主信号導体６１は接続導体７１を介して入出力端子５１と接続され、また、接続導体７２を介して入出力端子５２と接続されている。
ただし、接続導体７１，７２は特性を無視できるほど電気的に短いため、主信号導体６１が、直接、入出力端子５１，５２と接続されている場合と特性的に等価である。
【００３８】
副信号導体６２は主信号導体６１の直下に配置されている第１の副信号導体であり、副信号導体６２は接続導体７３を介して入出力端子５３と接続され、また、接続導体７４を介して入出力端子５４と接続されている。
副信号導体６３は主信号導体６１の直下より図中右側に平行移動した位置に配置されている第２の副信号導体であり、副信号導体６３は接続導体７３を介して入出力端子５３と接続され、また、接続導体７４を介して入出力端子５４と接続されている。
ただし、接続導体７３，７４は特性を無視できるほど電気的に短いため、副信号導体６２，６３が、直接、入出力端子５３，５４と接続されている場合と特性的に等価である。
【００３９】
地導体６４は誘電体基板５０の下面に配置されている導体である。
主信号導体６１と地導体６４から主信号線路が形成されている。
また、副信号導体６２と地導体６４から第１の副信号線路が形成され、副信号導体６３と地導体６４から第２の副信号線路が形成されている。
さらに、主信号線路における主信号導体６１と、第１の副信号線路における副信号導体６２とは、電磁的に結合するように近接して配置されており、主信号線路と第１の副信号線路から結合線路６５（第１の結合線路）が形成されている。
また、主信号線路における主信号導体６１と、第２の副信号線路における副信号導体６３とは、電磁的に結合するように近接して配置されており、主信号線路と第２の副信号線路から結合線路６６（第２の結合線路）が形成されている。
ただし、主信号導体６１と副信号導体６２の距離Ｋ３は、主信号導体６１と副信号導体６３の距離Ｋ４よりも短いため、結合線路６５の結合線路インピーダンスが、結合線路６６の結合線路インピーダンスよりも低くなっている。
【００４０】
この実施の形態６の方向性結合器では、主信号導体６１と副信号導体６２の距離Ｋ３が、主信号導体６１と副信号導体６３の距離Ｋ４よりも短くなっている。
主信号導体と副信号導体の距離を近づけると、結合線路における対称面が信号導体に近づくことから、奇モード動作時のインピーダンスＺｏが小さくなるため、結合線路の結合線路インピーダンスが、上記の式（１）で表される結合線路インピーダンスＺｃより小さくなる。
つまり、主信号導体６１と副信号導体６２の距離Ｋ３と、主信号導体６１と副信号導体６３の距離Ｋ４とを調整することで、結合線路６５の結合線路インピーダンスＺ３ｃを、結合線路６６の結合線路インピーダンスＺ４ｃよりも小さくすることができる。
【００４１】
そこで、上記実施の形態１と同様に、結合線路６５の結合線路インピーダンスＺ３ｃが等価的な終端インピーダンスＺ０よりも低く、結合線路６６の結合線路インピーダンスＺ４ｃが等価的な終端インピーダンスＺ０よりも高くなるように、信号導体の幅や信号導体の間隔を決定することで、結合線路６５，６６で生じるフォワード結合が等振幅逆相となるようにすることができる。
結合線路６５，６６で生じるフォワード結合が等振幅逆相となれば、結合線路６５，６６で生じるフォワード結合が互いに打ち消し合って、フォワード結合がほぼ０となることから、良好な方向性を有する方向性結合器を実現することができる。
この実施の形態６では、主信号導体の数を１個に減らすことができるため、上記実施の形態１と比べて、小型化を図ることができる。
【００４２】
実施の形態７．
図１３はこの発明の実施の形態７による方向性結合器を示す上面図であり、図において、図１１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
インピーダンス変成器８１は接続線路７１の途中に配置されており、入出力端子５１側のインピーダンスを変成する変成器である。
インピーダンス変成器８２は接続線路７２の途中に配置されており、入出力端子５２側のインピーダンスを変成する変成器である。
インピーダンス変成器８３は接続線路７３の途中に配置されており、入出力端子５３側のインピーダンスを変成する変成器である。
インピーダンス変成器８４は接続線路７４の途中に配置されており、入出力端子５４側のインピーダンスを変成する変成器である。
【００４３】
上記実施の形態６では、主信号導体６１が接続導体７１，７２を介して入出力端子５１，５２と接続され、副信号導体６２，６３が接続導体７３，７４を介して入出力端子５３，５４と接続されているものを示したが、接続導体７１，７２，７３，７４のうち、いずれか１以上の接続導体の途中に、例えば、１／４波長のインピーダンス変成器を配置するようにしてもよい。
図１３の例では、全ての接続導体７１，７２，７３，７４の途中に、例えば、１／４波長のインピーダンス変成器８１，８２，８３，８４を配置している。
【００４４】
このように、インピーダンス変成器８１，８２，８３，８４を配置することで、製造上の制約により、等価的な終端インピーダンスＺ０に対して、最適な結合線路６５の結合線路インピーダンスＺ３ｃや、結合線路６６の結合線路インピーダンスＺ４ｃを実現することができない場合でも、結合線路６５，６６から見た入力端子５１，５２，５３，５４側のインピーダンスを変成することができる。このため、結合線路６５，６６の結合線路インピーダンスＺ３ｃ，Ｚ４ｃから決まる最適な終端インピーダンスと、実際の終端インピーダンスを一致させることが可能になるため、良好な方向性を有する実現することができる。
【００４５】
実施の形態８．
上記実施の形態６，７では、入出力端子５３，５４の位置が、接続導体７３，７４の端部である例を示したが、これに限るものではなく、例えば、図１４に示すように、入出力端子５３，５４の位置が、接続導体７３，７４のほぼ中央の位置であってもよい。
接続導体７３，７４のほぼ中央の位置に入出力端子５３，５４を配置することで、副信号導体６２と入出力端子５３，５４間の距離と、副信号導体６３と入出力端子５３，５４間の距離とを等しくすることができる。このため、結合線路６５，６６でのフォワード結合が接続導体７３，７４の長さに関係なく、逆相関係を保ったまま入出力端子５３，５４に入力されて打ち消し合うため、上記実施の形態６，７よりも良好な方向性を有する方向性結合器を実現することができる。
【００４６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  入出力端子（第１の入出力端子）、２  入出力端子（第２の入出力端子）、３  入出力端子（第３の入出力端子）、４  入出力端子（第４の入出力端子）、１０  誘電体基板、１１  主信号導体（第１の主信号導体）、１２  主信号導体（第２の主信号導体）、１３  副信号導体（第１の副信号導体）、１４  副信号導体（第２の副信号導体）、１５  地導体、１６  結合線路（第１の結合線路）、１７  結合線路（第２の結合線路）、２１，２２，２３，２４，２５，２８，２９，３０  接続導体、２６，２７，３１，３２  スルーホール、４１，４２，４３，４４  インピーダンス変成器、５０  誘電体基板、５１  入出力端子（第１の入出力端子）、５２  入出力端子（第２の入出力端子）、５３  入出力端子（第３の入出力端子）、５４  入出力端子（第４の入出力端子）、６１  主信号導体、６２  副信号導体（第１の副信号導体）、６３  副信号導体（第２の副信号導体）、６４  地導体、６５  結合線路（第１の結合線路）、６６  結合線路（第２の結合線路）、７１，７２，７３，７４  接続導体、８１，８２，８３，８４  インピーダンス変成器、１００  誘電体基板、１０１，１０２，１０３，１０４  入出力端子、１１１  主信号導体、１１２  副信号導体、１１３  地導体、１１４  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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【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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