(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体基板を有する方向性結合器本体と、
前記第１の誘電体基板の比誘電率よりも高い比誘電率を有し、前記方向性結合器本体に積層された第２の誘電体基板と、
前記第２の誘電体基板に設けられた受動素子と、を備え、
前記受動素子には、前記方向性結合器の実装用の回路基板上で発生する浮遊容量をキャンセルするための素子が含まれている、方向性結合器。
【請求項２】
前記素子には、使用周波数の波長の１/４の長さ以下の伝送線路を有するインダクタが含まれている、請求項１に記載の方向性結合器。
【請求項３】
第１の誘電体基板を有する方向性結合器本体と、
前記第１の誘電体基板の比誘電率よりも高い比誘電率を有し、前記方向性結合器本体に積層された第２の誘電体基板と、
前記第２の誘電体基板に設けられた受動素子と、を備え、
前記受動素子には、前記方向性結合器と共に回路基板上に実装されるバラクタダイオードに電圧を印加するインダクタが含まれている、方向性結合器。
【請求項４】
前記第２の誘電体基板は、前記方向性結合器本体の下方に積層されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に用いられる無線通信システムにおいては、スマートフォン等の普及により、通信エリアの拡大や通信容量の拡張に対する要求が高まっている。そこで、高周波送受信機の機能を内蔵したアクティブアンテナシステムの基地局装置への利用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
アクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の信号処理部とを備えている。このため、アンテナ素子ごとに送受信される無線信号を制御することができ、制御性に優れている。
このような優れた制御性を有するアクティブアンテナシステム用いた基地局装置では、当該アンテナシステムによって送受信される送受信信号の指向性を制御することで、通信エリアを最適化することができる。また、アンテナシステムの設置面積や消費電力を削減することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５４４２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなアクティブアンテナシステムの各信号処理部は、送受信信号の位相を変化させる可変移相器と、送受信信号の振幅を変化させる可変減衰器とを備えており、これらの可変移相器および可変減衰器を制御することで通信エリアの調整を行う。
一般に可変移相器は、回路基板上にバラクタダイオードや方向性結合器（カプラ）等を実装して構成されている。そして、方向性結合器は、信号伝送用のマイクロストリップ線路等が形成された比誘電率の低い誘電体基板（例えばアルミナ基板）にインダクタ等の受動素子を接続して使用されている。
【０００６】
しかし、上記方向性結合器にあっては、誘電体基板と受動素子とが回路基板上に実装されるため、可変移相器全体が大きくなるという問題があった。そこで、誘電体基板上に受動素子を設けて小型化することが考えられるが、この場合には、誘電体基板の比誘電率が低いため、誘電体基板上に設けられる受動素子が大型化してしまい、結果的に方向性結合器全体の小型化に逆行することになる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、方向性結合器を小型化することができる新たな技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る方向性結合器は、第１の誘電体基板を有する方向性結合器本体と、前記第１の誘電体基板の比誘電率よりも高い比誘電率を有し、前記方向性結合器本体に積層された第２の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板に設けられた受動素子と、を備える方向性結合器である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、方向性結合器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る方向性結合器を用いたアクティブアンテナシステムを備えている基地局装置の一部を示すブロック図である。
【図２】アクティブアンテナシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】回路基板上に実装された可変移相器を示す平面図である。
【図４】可変移相器の回路図である。
【図５】使用周波数で位相の変化をシミュレーションした結果の一例を示した表である。
【図６】方向性結合器本体の端子からみた反射特性を示すスミスチャートである。
【図７】方向性結合器のハードウェア構成を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る方向性結合器の回路図である。
【図９】図８の方向性結合器を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る方向性結合器の方向性結合器本体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の実施形態に係る方向性結合器は、第１の誘電体基板を有する方向性結合器本体と、前記第１の誘電体基板の比誘電率よりも高い比誘電率を有し、前記方向性結合器本体に積層された第２の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板に設けられた受動素子と、を備える。
上記方向性結合器によれば、方向性結合器本体の第１の誘電体基板の比誘電率よりも高い比誘電率を有する第２の誘電体基板が方向性結合器本体に積層され、この第２の誘電体基板に受動素子が設けられているので、受動素子を第１の誘電体基板に設ける場合に比べて受動素子を小型化することができる。これにより、方向性結合器を小型化することができる。
【００１２】
（２）前記方向性結合器において、前記受動素子には、前記方向性結合器の実装用の回路基板上で発生する浮遊容量をキャンセルするための素子が含まれているのが好ましい。
この場合、方向性結合器をバラクタダイオードと共に回路基板に実装して可変移相器として用いた場合に、上記素子により浮遊容量をキャンセルすることができるので、バラクタダイオードの容量の変化量が小さくなるのを防止することができる。これにより、方向性結合器を小型化しつつ、位相の調整量が減少するのを防止することができる。
【００１３】
（３）前記方向性結合器において、前記素子には、使用周波数の波長の１/４の長さ以下の伝送線路を有するインダクタが含まれているのが好ましい。この場合、インダクタの伝送線路が適切な長さに形成されるので、前記浮遊容量を効果的にキャンセルすることができる。
【００１４】
（４）前記方向性結合器において、前記受動素子には、前記方向性結合器と共に回路基板上に実装されるバラクタダイオードに電圧を印加するインダクタが含まれていてもよい。この場合、方向性結合器を小型化しつつ、インダクタによりバラクタダイオードに電圧を印加することができる。
【００１５】
（５）前記方向性結合器において、前記第２の誘電体基板は、前記方向性結合器本体の下方に積層されているのが好ましい。この場合、第２の誘電体基板は、方向性結合器本体の上方に積層される場合に比べて、第１の誘電体基板の厚み分だけ方向性結合器が実装される回路基板の近くに配置されるので、受動素子の機能を効果的に発揮させることができる。
【００１６】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
［第１実施形態］
＜基地局装置について＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る方向性結合器を用いたアクティブアンテナシステムを備えている基地局装置の一部を示すブロック図である。図中、基地局装置１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）が適用される携帯電話用の無線通信システムにおいて基地局装置として用いられるものであり、携帯電話等の複数の移動端末（図示省略）との間で無線通信を行う機能を有している。
【００１７】
基地局装置１は、ベースバンドユニット（ＢＢＵ）２と、リモートラジオヘッド（ＲＲＨ）３と、アクティブアンテナシステム４（以下、単にアンテナシステム４ともいう）とを備えている。
ＢＢＵ２は、光ファイバケーブル等の信号伝送路５を介してＲＲＨ３に接続されており、ＲＲＨ３との間でＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）に準拠したフレーム（ＣＰＲＩフレーム）の送受信を行う機能を有している。
【００１８】
具体的には、ＢＢＵ２は、ＲＲＨ３から信号伝送路５を介してデジタル信号である受信ベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を取得する。そして、ＢＢＵ２は、受信ベースバンド信号に対してデジタル復調処理を行うことで受信データを生成する機能を有しており、生成した受信データを上位ネットワーク（図示せず）に与える。
ＢＢＵ２は、上位ネットワークから与えられる送信データに対してデジタル変調処理を行うことで送信ベースバンド信号を生成する機能を有している。ＢＢＵ２は、送信データを変調して得たデジタルの送信ベースバンド信号を信号伝送路５を介してＲＲＨ３に与える。
【００１９】
ＲＲＨ３は、当該ＲＲＨ３から延びる同軸ケーブル６，７を、アンテナシステム４の筐体１１に設けられた接続ポート６ａ，７ａにそれぞれ接続することでアンテナシステム４に接続されており、送受信信号を送受信する際の信号処理を行う。
【００２０】
ＲＲＨ３は、ＢＢＵ２から与えられる送信ベースバンド信号に対して各種信号処理を行うことでアナログの無線周波数の信号に変換する機能を有している。そして、ＲＲＨ３は、変換したアナログの無線周波数の送信信号を同軸ケーブル６を介してアンテナシステム４に与える。
【００２１】
ＲＲＨ３は、同軸ケーブル７を介してアンテナシステム４から与えられる無線周波数の受信信号に対して各種信号処理を行うことでデジタルの受信信号に変換する機能を有している。ＲＲＨ３は、変換したデジタルの受信信号をＢＢＵ２に与える。
なお、本実施形態では、アンテナシステム４とＢＢＵ２とは、ＲＲＨ３を介して接続されているが、ＲＲＨ３を介さずに直接接続されていてもよい。
【００２２】
アンテナシステム４は、筐体１１の内部に収納された、無線周波数の信号を送受信する複数のアンテナ素子１０を備えており、基地局装置１が移動端末との間で無線通信を行う際に、当該無線通信に係る無線信号を送受信する機能を有している。
【００２３】
アンテナシステム４は、ＲＲＨ３から与えられる無線周波数の送信信号を、複数のアンテナ素子１０それぞれに対応して分配し、各アンテナ素子１０から無線信号として送信する。また、アンテナシステム４は、複数のアンテナ素子１０が無線信号として受信する無線周波数の受信信号を合成し、合成した無線周波数の信号をＲＲＨ３に与える。
このように、基地局装置１は、デジタルの送信信号を無線周波数の信号に変換して移動端末に送信するとともに、移動端末が送信した無線周波数の信号を受信し、移動端末からの受信信号を取得する。
【００２４】
＜アクティブアンテナシステムの構成について＞
図２は、アクティブアンテナシステム４の構成を示すブロック図である。
アクティブアンテナシステム４は、上記筐体１１および複数のアンテナ素子１０と、インターフェース部（Ｉ／Ｆ）８と、分配合成器１２と、複数の信号処理部１３とを有している。
【００２５】
インターフェース部８は、同軸ケーブル６，７を介してＲＲＨ３との間で行われる信号通信に関する処理を行う機能を有している。インターフェース部８は、ＲＲＨ３から同軸ケーブル６を介した通信によって通信データが与えられると、その通信データに含まれる無線周波数の送信信号を分配合成器１２に与える。
インターフェース部８は、分配合成器１２から無線周波数の受信信号が与えられると、その受信信号を、同軸ケーブル７を介した通信によってＲＲＨ３に与える。
【００２６】
分配合成器１２は、ＲＲＨ３から与えられる無線周波数の送信信号を複数のアンテナ素子１０それぞれに対応して分配し、分配した送信信号を複数の信号処理部１３に与える。
また、分配合成器１２は、複数のアンテナ素子１０が無線信号として受信した受信信号を合成し、合成した無線周波数の受信信号をインターフェース部８に与える。
【００２７】
信号処理部１３は、対応するアンテナ素子１０により送信される無線周波数の送信信号の処理を行うために、可変移相器２１Ａ、可変減衰器２２Ａおよび増幅器２３Ａを有する。また、信号処理部１３は、対応するアンテナ素子１０が受信した無線信号の受信信号の処理を行うために、可変移相器２１Ｂ、可変減衰器２２Ｂおよび増幅器２３Ｂを有する。
【００２８】
以下、可変移相器２１Ａ，２１Ｂの共通事項を説明する場合は、可変移相器２１と総称する。可変減衰器２２Ａ，２２Ｂおよび増幅器２３Ａ，２３Ｂについても同様に、可変減衰器２２および増幅器２３と総称する。
可変移相器２１、可変減衰器２２および増幅器２３は、後述する送受信切替スイッチ２７，２８と共に回路基板１４（図３参照）上に実装された状態で、信号処理部１３の箱体２０に収容してユニット化されている。
【００２９】
信号処理部１３は、２つの送受信切替スイッチ２７，２８をさらに有する。一方の送受信切替スイッチ２７は、分配合成器１２から無線信号（無線周波数の送信信号）が入力されると、その無線信号を送信側の可変移相器２１Ａへ出力するように切り替わる。また、送受信切替スイッチ２７は、受信側の可変移相器２１Ｂから無線信号（無線周波数の受信信号）が入力されると、その無線信号を分配合成器１２へ出力するように切り替わる。
他方の送受信切替スイッチ２８は、送信側の増幅器２３Ａから送信信号が入力されると、その送信信号をアンテナ素子１０へ出力するように切り替わり、アンテナ素子１０から受信信号が入力されると、その送信信号を受信側の増幅器２３Ｂに出力するように切り替わる。
【００３０】
可変移相器２１Ａは、送受信切替スイッチ２７から与えられた送信信号の位相を調整し、位相を調整した送信信号を可変減衰器２２Ａに与える。可変減衰器２２Ａは、可変移相器２１Ａから与えられた送信信号の振幅を調整する。
可変減衰器２２Ａは、振幅を調整した送信信号を増幅器２３Ａに与える。増幅器２３Ａは、可変減衰器２２Ａから与えられた送信信号の電力を増幅し、電力を増幅した送信信号を送受信切替スイッチ２８に与える。送受信切替スイッチ２８は、増幅器２３Ａから与えられた送信信号をアンテナ素子１０へ出力する。
【００３１】
一方、アンテナ素子１０が受信した受信信号は、送受信切替スイッチ２８に与えられる。送受信切替スイッチ２８は、入力された受信信号を受信側の増幅器２３Ｂに与える。増幅器２３Ｂは、入力された受信信号の電力を増幅し、電力を増幅した受信信号を可変減衰器２２Ｂに与える。可変減衰器２２Ｂは、増幅器２３Ｂから与えられた受信信号の振幅を調整する。
【００３２】
可変減衰器２２Ｂは、振幅を調整した受信信号を可変移相器２１Ｂに与える。可変移相器２１Ｂは、可変減衰器２２Ｂから与えられた受信信号の位相を調整し、位相を調整した受信信号を送受信切替スイッチ２７に与える。送受信切替スイッチ２７は、可変移相器２１Ｂから与えられた受信信号を分配合成器１２へ出力する。
【００３３】
このように、各信号処理部１３は、複数のアンテナ素子１０により送受信される送受信信号に対して、位相および振幅の調整や電力の増幅といった処理をアンテナ素子１０ごとに行うことができるアクティブアンテナとして機能させる処理を行うことができる。
【００３４】
＜可変移相器の構成について＞
図３は、回路基板１４上に実装された可変移相器２１を示す平面図である。
可変移相器２１は、１個もしくは複数（図例では２個）の方向性結合器３１と、複数（図例では４個）のインダクタ３２と、複数（図例では４個）のバラクタダイオード３３とを備えている。本実施形態の可変移相器２１は、２個の方向性結合器３１それぞれで位相を１８０°以上調整することで、位相を合計３６０°以上調整することができる。
【００３５】
方向性結合器３１は、例えば平面視において矩形状に形成されており、四隅の角部が回路基板１４上に形成された４個のパッド部３４，３５，３６，３７にそれぞれ実装されている。また、方向性結合器３１は、その四隅の角部に入力端子Ｐ１、アイソレーション端子Ｐ２、出力端子Ｐ３、及びカップリング端子Ｐ４を有しており、各端子Ｐ１〜Ｐ４は、対応するパッド部３４〜３７にそれぞれ電気的に接続されている。
【００３６】
インダクタ３２は、チップインダクタからなり、各パッド部３６，３７において方向性結合器３１の外側（図３の下側）の近傍位置に実装されている。バラクタダイオード３３は、各パッド部３６，３７において方向性結合器３１の外側であって且つインダクタ３２よりも外側に実装されている。バラクタダイオード３３の下流側はグランドに接続されている。
なお、インダクタ３２及びバラクタダイオード３３は、上記実装位置に限定されるものではなく、任意の位置に実装することができる。
【００３７】
＜方向性結合器の回路構成について＞
図４は、可変移相器２１の回路図である。
可変移相器２１の方向性結合器３１は、例えば９０度ハイブリッドカプラからなる方向性結合器本体３１１を有している。方向性結合器本体３１１は、上記端子Ｐ１〜Ｐ４と、入力端子Ｐ１と出力端子Ｐ３とを接続する第１線路Ｌ１と、アイソレーション端子Ｐ２とカップリング端子Ｐ４とを接続する第２線路Ｌ２とを有している。
【００３８】
出力端子Ｐ３及びカップリング端子Ｐ４には、それぞれ上記インダクタ３２とバラクタダイオード３３とが直列に接続されている。これにより、入力端子Ｐ１から入力された無線信号は、互いに異なる位相（ここでは０°と９０°（又は１８０°））に調整されてアイソレーション端子Ｐ２と出力端子Ｐ３から出力される。
【００３９】
ところで、方向性結合器３１やバラクタダイオード３３は、回路基板１４上のパッド部３４〜３７に実装されているため（図３参照）、これらのパッド部３４〜３７が浮遊容量として見えてしまう。このため、バラクタダイオード３３の容量の変化量が小さく見えていまい、方向性結合器３１の位相の調整量が減少する恐れがある。
【００４０】
そこで、本実施形態の方向性結合器３１は、回路基板１４上で発生する浮遊容量をキャンセルするための素子である受動素子３１２を有している。具体的には、方向性結合器３１は、インダクタ３１３とコンデンサ３１４とを１組として計２組の受動素子３１２を有している。
【００４１】
一方のインダクタ３１３とコンデンサ３１４は、出力端子Ｐ３に直列に接続され、かつパッド部３６（図２参照）に実装されたインダクタ３２及びバラクタダイオード３３に対して並列に接続されている。前記一方のコンデンサ３１４の下流側はグランドに接続されている。
他方のインダクタ３１３とコンデンサ３１４は、カップリング端子Ｐ４に直列に接続され、かつパッド部３７（図２参照）に実装されたインダクタ３２及びバラクタダイオード３３に対して並列に接続されている。前記他方のコンデンサ３１４の下流側はグランドに接続されている。
【００４２】
なお、各組にコンデンサ３１４を設けているのは、インダクタ３１３だけではショートしてバラクタダイオード３３に電圧を印加することができないためである。
本実施形態では、例えば、使用周波数を３．５ＧＨｚとし、インダクタ３１３のインダクタンス値は５ｎＨに設定され、コンデンサ３１４の容量は４ｐＦに設定されている。
【００４３】
＜シミュレーション結果について＞
図５は、１個の方向性結合器本体３１１を可変移相器として用いた場合に、使用周波数である３．５ＧＨｚで位相がどのように変化するかをシミュレーションした結果の一例を示した表である。なお、本シミュレーションでは、９０度ハイブリッドカプラ（方向性結合器本体３１１）としてＡｎａｒｅｎ社製の「ＸＣ３５００Ｐ−０３Ｓ」を使用し、バラクタダイオード３３としてＳＫＹＷＯＲＫＳ社製の「ＳＭＶ２０２０−０７９ＬＦ」を使用した。また、チップインダクタ（インダクタ３２）として株式会社村田製作所製の１．８ｎＨのチップインダクタを使用した。
【００４４】
表の１列目に示すように、バラクタダイオード３３は、印加電圧を０Ｖから２０Ｖまで段階的に変化させると、表の２列目に示すように容量が段階的に変化する。表の３〜５列目は、図４に示す回路図からインダクタ３１３とコンデンサ３１４を取り除いた状態での位相の変化を示している。以下、各列について説明する。
【００４５】
表の３列目は、方向性結合器３１とバラクタダイオード３３を実装するパッド部３４〜３７が無い場合における位相の変化量を示したものである。この場合、３列目の最下段に示すように位相の変化量は約１８１.５°となった。これにより、パッド部３４〜３７が無ければ位相を１８０°以上調整できることが分かる。
【００４６】
表の４列目は、方向性結合器３１とバラクタダイオード３３の実装箇所にパッド部３４〜３７を設けた場合における位相の変化量を示したものである。この場合、４列目の最下段に示すように位相の変化量は約１６０.７°となり、３列目と比較すると、位相の変化量が約２１°減少する結果となった。これは、バラクタダイオード３３の容量に直列のインダクタとして０．２２ｎＨのインダクタが付加された状態となり、バラクタダイオード３３の容量の変化量が小さく見えるためである。
【００４７】
このように、パッド部３４〜３７を設けた場合には０．２２ｎＨのインダクタが付加された状態となるが、仮に、パッド部３４〜３７を並列容量（浮遊容量）とした場合には、その並列容量は約０．１ｐＦ相当となる。そこで、表の５列目では、上記実装箇所にパッド部３４〜３７を並列容量として設けた場合における位相の変化量を示している。この場合、５列目の最下段に示すように位相の変化量は約１６２.０°となり、３列目と比較すると、位相の変化量は約２０°減少し、４列目と同様の結果となった。
【００４８】
表の６列目は、上記並列容量をキャンセルするために、図４に示すように、方向性結合器本体３１１の各端子Ｐ３，Ｐ４に受動素子３１２であるインダクタ３１３とコンデンサ３１４を接続した場合における位相の変化量を示したものである。この場合、６列目の最下段に示すように位相の変化量は約１８１.９°となった。これにより、上記各端子Ｐ３，Ｐ４にそれぞれインダクタ３１３とコンデンサ３１４を接続することで、位相を１８０°以上調整できることが分かる。
【００４９】
図６（ａ）〜（ｃ）は、方向性結合器本体３１１の端子からみた反射特性を示すスミスチャートであり、入力信号の周波数を１ＧＨｚから６ＧＨｚまでの間で変化させたときのインピーダンスの変化を求めたものである。
図６（ａ）は、図５の表の３列目に対応するもので、バラクタダイオード３３の容量を３．５ｐＦとした場合の上記反射特性を示すスミスチャートである。また、図６（ｂ）は、図５の表の５列目に対応するもので、浮遊容量を０．１ｐＦと仮定して回路基板１４にパッド部３４〜３７を追加した場合の上記反射特性を示すスミスチャートである。図６（ｃ）は、図５の表の６列目に対応するもので、各端子Ｐ３，Ｐ４にインダクタ３１３（５ｎＨ）とコンデンサ３１４（４ｐＦ）とを追加した場合の上記反射特性を示すスミスチャートである。
【００５０】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）には、使用周波数である３．５ＧＨｚのインピーダンスの位置をｍ１，ｍ２，ｍ３で示している。図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較すると、３．５ＧＨｚのインピーダンスの位置がｍ１からｍ２まで時計回り方向に移動しており、パッド部３４〜３７を設けることで上記並列容量が大きく見えているのが分かる。
これに対して、図６（ａ）と図６（ｃ）とを比較すると、３．５ＧＨｚのインピーダンスの位置がｍ１からｍ３まで反時計回り方向に移動しており、上記並列容量を小さく見せることができている。これにより、方向性結合器本体３１１の各端子Ｐ３，Ｐ４にインダクタ３１３とコンデンサ３１４とを接続することで、並列容量をキャンセルできているのが分かる。
【００５１】
＜方向性結合器のハードウェア構成について＞
図７は、方向性結合器３１のハードウェア構成を示す分解斜視図である。
方向性結合器３１は、上記第１線路Ｌ１、上記第２線路Ｌ２及び第１の誘電体基板３１５を有する上記方向性結合器本体３１１を備えている。また、方向性結合器３１は、第２の誘電体基板３１６と、上記受動素子３１２とをさらに備えている。
【００５２】
第１の誘電体基板３１５は、比誘電率の低い誘電体基板であり、例えば比誘電率が９．８〜１０．０のアルミナ基板からなる。第１の誘電体基板３１５の四隅の角部には、それぞれ入力端子部ｐ１１、アイソレーション端子部ｐ２１、出力端子部ｐ３１、及びカップリング端子部ｐ４１が厚み方向の全長にわたって形成されている。また、第１の誘電体基板３１５の各側面の中央部には、それぞれグランド端子部ｐ９１が厚み方向の全長にわたって形成されている。
【００５３】
第１の誘電体基板３１５の上面には上記第１線路Ｌ１が形成され、第１の誘電体基板３１５の下面には上記第２線路Ｌ２が形成されている。第１及び第２線路Ｌ１，Ｌ２は、例えばマイクロストリップ線路からなり、第１線路Ｌ１の一端部は入力端子部ｐ１１に接続され、他端部は出力端子部ｐ３１に接続されている。また、第２線路Ｌ２の一端部はアイソレーション端子部ｐ２１に接続され、他端部はカップリング端子部ｐ４１に接続されている。
【００５４】
第２の誘電体基板３１６は、第１の誘電体基板３１５の比誘電率よりも高い比誘電率を有している。本実施形態の第２の誘電体基板３１６は、アルミナ基板である第１の誘電体基板３１５の比誘電率の１０倍以上の比誘電率を有している。なお、第２の誘電体基板３１６は、１５０〜２５０の比誘電率を有するのが好ましい。
第２の誘電体基板３１６には、第１の誘電体基板３１５と同様の位置に、入力端子部ｐ１２、アイソレーション端子部ｐ２２、出力端子部ｐ３２、カップリング端子部ｐ４２、及びグランド端子部ｐ９２が形成されている。
【００５５】
第２の誘電体基板３１６は、方向性結合器本体３１１の下方に積層されている。ここで、方向性結合器本体３１１の「下方」とは、方向性結合器本体３１１から当該方向性結合器本体３１１が実装される回路基板１４に向かう方向である。
具体的には、第２の誘電体基板３１６は、第１の誘電体基板３１５の下面に熱圧着により第１の誘電体基板３１５の下面に積層されている。これにより、第２の誘電体基板３１６における各端子部ｐ１２〜ｐ４２，ｐ９２の上端は、第１の誘電体基板３１５における対応する端子部ｐ１１〜ｐ４１，ｐ９１の下端にそれぞれ接続されている。
【００５６】
以上の構成により、方向性結合器本体３１１には、一対の入力端子部ｐ１１，ｐ１２により入力端子Ｐ１が形成され、一対のアイソレーション端子部ｐ２１，ｐ２２によりアイソレーション端子Ｐ２が形成されている。また、方向性結合器本体３１１には、一対の出力端子部ｐ３１，ｐ３２により出力端子Ｐ３が形成され、一対のカップリング端子部ｐ４１，ｐ４２によりカップリング端子Ｐ４が形成されている。
さらに、方向性結合器本体３１１には、上下に接続される一対のグランド端子部ｐ９１，ｐ９２によりグランド端子Ｐ９が計４個形成されている。
【００５７】
第２の誘電体基板３１６の下面には、浮遊容量をキャンセルする上記２組のインダクタ３１３及びコンデンサ３１４が形成されている。インダクタ３１３及びコンデンサ３１４は、例えばマイクロストリップ線路により形成されている。
インダクタ３１３は、浮遊容量を効果的にキャンセルすることができるように、使用周波数（ここでは３．５ＧＨｚ）の波長λの１/４の長さ以下の伝送線路（マイクロストリップ線路）を有している。
【００５８】
一方（図中左側）のインダクタ３１３の一端は一方のコンデンサ３１４に接続され、他端はカップリング端子部ｐ４２に接続されている。
他方（図中右側）のインダクタ３１３の一端は他方のコンデンサ３１４に接続され、他端は出力端子部ｐ３２に接続されている。
第２の誘電体基板３１６の下面は、回路基板１４上に実装されている。
【００５９】
なお、本実施形態の第２の誘電体基板３１６は、方向性結合器本体３１１の下方に積層されているが、方向性結合器本体３１１の上方、つまり第１の誘電体基板３１５の上面に積層してもよい。この場合、第２の誘電体基板３１６の上面にインダクタ３１３及びコンデンサ３１４が形成すればよい。
【００６０】
＜効果について＞
以上、本実施形態の方向性結合器３１によれば、方向性結合器本体３１１の第１の誘電体基板３１５の比誘電率よりも高い比誘電率を有する第２の誘電体基板３１６が方向性結合器本体３１１に積層され、この第２の誘電体基板３１６に受動素子３１２が設けられているので、受動素子３１２を第１の誘電体基板３１５に設ける場合に比べて受動素子３１２を小型化することができる。これにより、方向性結合器３１を小型化することができる。
【００６１】
また、受動素子３１２であるインダクタ３１３及びコンデンサ３１４により、回路基板１４上で発生する浮遊容量をキャンセルすることができるので、バラクタダイオード３３の容量の変化量が小さくなるのを防止することができる。これにより、方向性結合器３１を小型化しつつ、位相の調整量が減少するのを防止することができる。
【００６２】
また、浮遊容量をキャンセルするためのインダクタ３１３は、使用周波数の波長λの１/４の長さ以下の伝送線路を有し、その伝送線路が適切な長さとなっているため、浮遊容量を効果的にキャンセルすることができる。
【００６３】
また、第２の誘電体基板３１６は、方向性結合器本体３１１の下方に積層されているので、方向性結合器本体３１１の上方に積層される場合に比べて、第１の誘電体基板３１５の厚み分だけ回路基板１４の近くに配置される。これにより、受動素子３１２の機能を効果的に発揮させることができる。特に、インダクタ３１３及びコンデンサ３１４は、浮遊容量を効果的にキャンセルすることができる。
【００６４】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係る方向性結合器３１の回路図である。また、図９は、その方向性結合器３１を示す分解斜視図である。
本実施形態の方向性結合器３１が第１実施形態と主に相違する点は、第２の誘電体３１６に設けられる受動素子３１２として、バラクタダイオード３３に電圧を印加するインダクタ３１７をさらに備えている点である。以下、本実施形態の方向性結合器３１について説明する。
【００６５】
本実施形態の方向性結合器本体３１１は、ＤＣ入力端子Ｐ５と、ＤＣカップリング端子Ｐ６とをさらに有している。具体的には、図９に示すように、第１の誘電体基板３１５の入力端子部ｐ１１とアイソレーション端子部ｐ２１との間の側面には、グランド端子部ｐ９１を挟んで、ＤＣ入力端子部ｐ５１とＤＣカップリング端子部ｐ６１とが厚み方向の全長にわたって形成されている。
また、第２の誘電体基板３１６の入力端子部ｐ１２とアイソレーション端子部ｐ２２との間の側面には、グランド端子部ｐ９２を挟んで、ＤＣ入力端子部ｐ５２とＤＣカップリング端子部ｐ６２とが厚み方向の全長にわたって形成されている。
【００６６】
第２の誘電体基板３１６における両端子部ｐ５２，ｐ６２の上端は、第１の誘電体基板３１５における対応する両端子部ｐ５１，ｐ６１の下端にそれぞれ接続されている。
これにより、方向性結合器本体３１１には、一対のＤＣ入力端子部ｐ５１，ｐ５２によりＤＣ入力端子Ｐ５が形成され、一対のＤＣカップリング端子部ｐ６１，ｐ６２によりＤＣカップリング端子Ｐ６が形成されている。
【００６７】
第２の誘電体基板３１６の下面には、バラクタダイオード３３に電圧を印加する複数（図例では２個）のインダクタ３１７が形成されている。インダクタ３１７は、例えばマイクロストリップ線路により形成されている。
【００６８】
一方（図中左側）のインダクタ３１７の一端は入力端子部ｐ１２に接続され、他端はＤＣ入力端子部ｐ５２に接続されている。これにより、当該インダクタ３１７の一端は、入力端子部ｐ１２、及び第１の誘電体基板３１５の入力端子部ｐ１１を介して第１線路Ｌ１に接続されている。
【００６９】
他方（図中右側）のインダクタ３１７の一端はＤＣカップリング端子部ｐ６２に接続され、他端はアイソレーション端子部ｐ２２に接続されている。これにより、当該インダクタ３１７の他端は、アイソレーション端子部ｐ２２、及び第１の誘電体基板３１５のアイソレーション端子部ｐ２１を介して第２線路Ｌ２に接続されている。
【００７０】
以上の構成により、方向性結合器３１は、図８に示す回路構成となる。したがって、ＤＣ入力端子Ｐ５に電圧を印加することで、一方（図中左側）のインダクタ３１７及び第１線路Ｌ１を介して一方（図中右側）のバラクタダイオード３３に電圧が印加される。
また、ＤＣカップリング端子Ｐ６に電圧を印加することで、他方（図中右側）のインダクタ３１７及び第２線路Ｌ２を介して他方（図中左側）のバラクタダイオード３３に電圧が印加される。
本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
以上、第２実施形態の方向性結合器３１によれば、第２の誘電体基板３１６に設けられる受動素子３１２には、バラクタダイオード３３に電圧を印加するインダクタ３１７が含まれるので、方向性結合器３１を小型化しつつ、インダクタ３１７によりバラクタダイオード３３に電圧を印加することができる。
【００７２】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態に係る方向性結合器３１の方向性結合器本体３１１を示す斜視図である。
本実施形態の方向性結合器３１が第１実施形態と相違する点は、方向性結合器本体３１１の第１の誘電体基板３１５に形成される線路が異なる点である。
【００７３】
本実施形態の方向性結合器本体３１１は、第１の誘電体基板３１５と、第１線路Ｌ１’と、第２線路Ｌ２’とを有している。第１線路Ｌ１’及び第２線路Ｌ２’は、例えばマイクロストリップ線路からなり、第１の誘電体基板３１５の上面に形成されている。
なお、第１線路Ｌ１’及び第２線路Ｌ２’は、第１の誘電体基板３１５の下面に形成されていてもよい。
【００７４】
第１線路Ｌ１’は、入力端子部ｐ１１（入力端子Ｐ１）とアイソレーション端子部ｐ２１（アイソレーション端子Ｐ２）とを接続するように形成されており、第２線路Ｌ２’は、出力端子部ｐ３１（出力端子Ｐ３）とカップリング端子部ｐ４１（カップリング端子Ｐ４）とを接続するように形成されている。
【００７５】
第１線路Ｌ１’の途中部および第２線路Ｌ２’の途中部は、互いに並列させて結合した結合線路を構成している。これにより、入力端子部ｐ１１と出力端子部ｐ３１は第１線路Ｌ１’及び第２線路Ｌ２’により電気的に接続されている。また、アイソレーション端子部ｐ２１とカップリング端子部ｐ４１も、第１線路Ｌ１’及び第２線路Ｌ２’により電気的に接続されている。
【００７６】
したがって、方向性結合器本体３１１は、第１実施形態と同様に、図４に示す回路構成となる。なお、本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
以上、第３実施形態の方向性結合器３１においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００７７】
［その他］
方向性結合器３１による位相の変化量の調整は、上記実施形態以外の様々な方法により行うことができる。例えば、回路基板１４上のインダクタ３２のインダクタンス値やバラクタダイオード３３の容量値を調整してもよい。
また、パッド部３４〜３７の浮遊容量の影響を無くすための対策としては、インダクタ（チップインダクタ）３２とバラクタダイオード３２を、方向性結合器本体３１１の端子Ｐ３，Ｐ４にパッド部を介さずに直接接続してもよい。
【００７８】
また、受動素子３１２のインダクタ３１３だけでなく、回路基板１４上においてコンデンサやオープンスタブライン（並列容量に相当）を追加して位相の変化量を調整してもよい。この場合、バラクタダイオード３３や伝送線路間にＰＩＮスイッチを設けることで、位相の変化量を調整することも可能である。
また、方向性結合器本体３１１の上面においてワイヤ（インダクタンス）とダイキャパシタ（容量）を用いてワイヤの長さを調整することで、インダクタンス値を制御することも可能である。
【００７９】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１  基地局装置
２  ベースバンドユニット（ＢＢＵ）
３  リモートラジオヘッド（ＲＲＨ）
４  アクティブアンテナシステム
５  信号伝送路
６  同軸ケーブル
６ａ  接続ポート
７  同軸ケーブル
７ａ  接続ポート
８  インターフェース部（Ｉ／Ｆ）
１０  アンテナ素子
１１  筐体
１２  分配合成器
１３  信号処理部
１４  回路基板
２０  箱体
２１  可変移相器
２２  可変減衰器
２３  増幅器
２７  送受信切替スイッチ
２８  送受信切替スイッチ
３１  方向性結合器
３２  インダクタ
３３  バラクタダイオード
３４〜３７  パッド部
３１１  方向性結合器本体
３１２  受動素子
３１３  インダクタ（素子）
３１４  コンデンサ（素子）
３１５  第１の誘電体基板
３１６  第２の誘電体基板
３１７  インダクタ
Ｌ１  第１線路
Ｌ２  第２線路
Ｌ１’  第１線路
Ｌ２’  第２線路
Ｐ１  入力端子
Ｐ２  アイソレーション端子
Ｐ３  出力端子
Ｐ４  カップリング端子
Ｐ５  ＤＣ入力端子
Ｐ６  ＤＣカップリング端子
Ｐ９  グランド端子
ｐ１１  入力端子部
ｐ１２  入力端子部
ｐ２１  アイソレーション端子部
ｐ２２  アイソレーション端子部
ｐ３１  出力端子部
ｐ３２  出力端子部
ｐ４１  カップリング端子部
ｐ４２  カップリング端子部
ｐ５１  ＤＣ入力端子部
ｐ５２  ＤＣ入力端子部
ｐ６１  ＤＣカップリング端子部
ｐ６２  ＤＣカップリング端子部
ｐ９１  グランド端子部
ｐ９２  グランド端子部
λ  波長
【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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