(57)【要約】【課題】構造が簡素化されているにもかかわらず特性が良好で、小型化できるようにする。【解決手段】積層方向で誘電体層を介して対向する２本の結合ライン２０，２２を有するストリップライン構造の積層型方向性結合器である。両方の結合ラインは、それぞれ一方の向きに巻き込まれる第１の渦巻き状パターンと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターンとは逆向きで且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターンの組み合わせを有し、第１及び第２の渦巻き状パターンの外側端部には積層方向で重ならないように引出パターンが形成されて積層体の側面まで引き出され、それら結合ラインの積層方向外側に誘電体層を介してほぼ全面におよぶアースパターン２６，２８が形成されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層方向で誘電体層を介して対向する２本の結合ラインを有するストリップライン構造の積層型方向性結合器において、
両方の結合ラインは、それぞれ一方の向きに巻き込まれる第１の渦巻き状パターンと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターンとは逆向きで且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターンの組み合わせを有することを特徴とする積層型方向性結合器。
【請求項２】
積層方向で誘電体層を介して対向する２本の結合ラインを有するストリップライン構造の積層型方向性結合器において、
両方の結合ラインは、それぞれ一方の向きに巻き込まれる第１の渦巻き状パターンと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターンとは逆向きで且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターンの組み合わせを有し、第１及び第２の渦巻き状パターンの外側端部には積層方向で重ならないように引出パターンが形成されて積層体の側面まで引き出され、それら結合ラインの積層方向外側に誘電体層を介してほぼ全面におよぶアースパターンが形成されていることを特徴とする積層型方向性結合器。
【請求項３】
引出パターンの端部と積層体の一方の主面に形成されている端子電極との間が積層体の側面に形成されたライン接続パターンで接続され、アースパターンの端部と積層体の一方の主面に形成されているアース電極との間が積層体の側面に形成されているアース接続パターンで接続され、面実装対応構造となっている請求項２記載の積層型方向性結合器。
【請求項４】
両方の結合ラインが同一形状をなしている請求項１乃至３のいずれかに記載の積層型方向性結合器。
【請求項５】
両方の結合ラインの第１及び第２の渦巻き状パターンの一部もしくは全部のパターン幅が、引出パターンのパターン幅よりも細く形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の積層型方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストリップライン構造の積層型方向性結合器に関し、更に詳しく述べると、互いに逆向きの渦巻き状パターンを組み合わせた形状の結合ラインを有する積層型方向性結合器に関するものである。この積層型方向性結合器は、例えば移動体通信機器などの高周波回路に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
方向性結合器は、例えば誘電体基板に２本の結合ラインを近接配置した構造をなし、電磁波が一方の結合ラインをある方向に進行する過程で、他方の結合ラインに電磁波エネルギーが移行するように機能するデバイスである。
【０００３】
誘電体基板に２本の結合ラインを近接配置する構造の例として、誘電体層を介して対向するように配置する積層構成がある。その場合、結合ラインは、図８に示すような渦巻き状とするか、あるいは図９に示すようなミアンダライン状とする。図９の例では、Ａに示すパターンとＢに示すパターンとが誘電体層を介して重なり合うように積層する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
結合ラインを単純な渦巻き状にすると、図８に示すように、渦巻き状パターン１０の中心から誘電体基板の側面に引き出す際、別の層に引出パターン１２を形成してビア１４により層間接続を行う必要がある。そのため工程が増加し、コストアップにつながる。また、余分なパターンが付加されるため、特性の悪化が懸念される。更に、２本の結合ラインの形状が異なるために、位相のずれが発生する。
【０００５】
結合ラインを図９のようなミアンダライン状パターン１６にすると、磁界発生量が少なく、方向性が弱い。また、パターンが急峻なカーブを連続して描くことになり、その箇所で電界の集中が生じ、通過特性に悪影響を与える。
【０００６】
本発明の目的は、構造が簡素化されているにもかかわらず特性が良好で、小型化できる積層型方向性結合器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積層方向で誘電体層を介して対向する２本の結合ラインを有するストリップライン構造の積層型方向性結合器において、両方の結合ラインは、それぞれ一方の向きに巻き込まれる第１の渦巻き状パターンと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターンとは逆向きで且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターンの組み合わせを有することを特徴とする積層型方向性結合器である。
【０００８】
また本発明は、積層方向で誘電体層を介して対向する２本の結合ラインを有するストリップライン構造の積層型方向性結合器において、両方の結合ラインは、それぞれ一方の向きに巻き込まれる第１の渦巻き状パターンと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターンとは逆向きで且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターンの組み合わせを有し、第１及び第２の渦巻き状パターンの外側端部には積層方向で重ならないように引出パターンが形成されて積層体の側面まで引き出され、それら結合ラインの積層方向外側に誘電体層を介してほぼ全面におよぶアースパターンが形成されていることを特徴とする積層型方向性結合器である。
【０００９】
これらにおいて、通常、引出パターンの端部と積層体の一方の主面に形成されている端子電極との間が積層体の側面に形成されたライン接続パターンで接続され、アースパターンの端部と積層体の一方の主面に形成されているアース電極との間が積層体の側面に形成されているアース接続パターンで接続され、面実装対応構造となっている。結合ラインをアースパターンで挟む構造とすることで、外部からの影響を受け難くなる。両方の結合ラインは、同一形状をなしているのが好ましい。両方の結合ラインの形状を同一にすることによって、位相ずれを低減することができる。
【００１０】
また、両方の結合ラインの第１及び第２の渦巻き状パターンの一部もしくは全部のパターン幅が、引出パターンのパターン幅よりも細く形成するのも有効である。方向性結合器の結合ラインには結合している箇所と結合していない箇所が存在する。結合している箇所ではラインの特性インピーダンスが低下するため、反射損失が増加してしまう。そこで、結合している箇所（第１及び第２の渦巻き状パターン）を全体的にあるいは部分的に線路幅を細くすることでインピーダンスのマッチングを行い、反射損失の増加を抑えることができる。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明に係る積層型方向性結合器の一実施例を示す内部構造の説明図、図２はその線路パターンの説明図、図３は製品外観の一例を示す斜視図である。
【００１２】
この積層型方向性結合器は、積層方向に誘電体層を介して対向する２本の結合ライン２０，２２を有するストリップライン構造をなしている。上方の結合ライン２０は、一方の向き（時計回り）に巻き込まれる第１の渦巻き状パターン２０ａと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターン２０ａとは逆向き（反時計回り）で且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターン２０ｂの組み合わせを有する。第１の渦巻き状パターン２０ａの端部には短い第１の引出パターン２０ｃが連続して誘電体層２４の一側面まで引き出され、第２の渦巻き状パターン２０ｂの端部には長い第２の引出パターン２０ｄが連続して誘電体層２４の同じ側面まで引き出される。下方の結合ライン２２も、一方の向き（時計回り）に巻き込まれる第１の渦巻き状パターン２２ａと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターン２２ａとは逆向き（反時計回り）で且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターン２２ｂの組み合わせを有する。第１の渦巻き状パターン２２ａの端部には長い第１の引出パターン２２ｃが連続して誘電体層２４の前記一側面と対向する側面まで引き出され、第２の渦巻き状パターン２２ｂの端部には短い第２の引出パターン２２ｄが連続して誘電体層２４の同じ側面まで引き出される。図２では、引出パターン２０ｃ，２０ｄ，２２ｃ，２２ｄを細かな斜線で表している。
【００１３】
本実施例では上方の結合ライン２０と下方の結合ライン２２は同一形状となっている。また、第１の渦巻き状パターン２０ａ，２２ａ及び第２の渦巻き状パターン２０ｂ，２２ｂと全ての引出パターン２０ｃ，２０ｄ，２２ｃ，２２ｄは、全て同じパターン幅で設計されている。
【００１４】
そして、それら結合ライン２０，２２の積層方向外側（即ち上下）に誘電体層を介してアースパターン２６，２８が形成される。両アースパターン２６，２８は、横方向（図１で紙面の左右方向）の中央部のみが前後（手前と奥）の外周縁まで達し、それ以外は全体的に外周縁よりも若干引っ込んでいる面状パターンである。
【００１５】
構造的には、最下層の誘電体層に下方のアースパターン２８を形成し、その上の誘電体層に下方の結合ライン２２を形成し、その上の誘電体層に上方の結合ライン２０を形成し、その上の誘電体層に上方のアースパターン２６を形成し、更に最上層の誘電体層を設ける。各パターンは導電体層である。また誘電体層は、１枚若しくは複数枚の誘電体シート、あるいは１回若しくは複数回印刷した誘電体パターンである。いずれにしても、上記のような順序で誘電体層２４を積層して一体化する。これによって、上方の結合ライン２０と下方の結合ライン２２が誘電体層を介して対向し、それらを上下から誘電体層を介してアースパターン２６，２８で挟み込む構造となる。第１及び第２の渦巻き状パターン同士（２０ａと２２ａ及び２０ｂと２２ｂ）は重なり合う（結合する）が、引出パターン同士（２０ｃと２２ｃ及び２０ｄと２２ｄ）は重なり合わない（結合しない）。
【００１６】
最終的には、図３に示すように、積層体３０の一方の主面（実装面）の４箇所に端子電極３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ及び２箇所にアース電極３４ａ，３４ｂを印刷形成する。そして引出パターン２２ｃ，２２ｄから積層体３０の一側面を経て端子電極３０ａ，３０ｂに側面引出パターン３４ａ，３４ｂで接続し、両アースパターン２６，２８から積層体３０の一側面を経てアース電極３２に側面引出パターン３６ａで接続する。積層体３０の反対側の側面も同様の構造とする。このような積層型方向性結合器は、回路基板に搭載され、端子電極及びアース電極が半田付けで固定接続される。
【００１７】
上記パターンの結合ラインを用いた積層型方向性結合器の周波数特性の一例を図４に示す。曲線ａ、曲線ｂ、曲線ｃはそれぞれ挿入損失、結合度、方向性の周波数特性を示している。このグラフから、方向性結合器として良好に機能することが分かる。
【００１８】
このような積層型方向性結合器を製造する方法としては、シート積層法と印刷積層法がある。シート積層法は、未焼成の誘電体セラミックスシート（グリーンシート）を用い、その上にスクリーン印刷法などによって導体ペースト（例えば銀ペースト）で導体パターンを印刷し、所定の順序で積層（シート積層）して、加圧一体化する方法である。印刷積層法は、誘電体セラミックスペーストを必要回数重ねて印刷して誘電体層を形成し、導体ペースト（例えば銀ペースト）で導体パターンを印刷し、それを所定の順序で積層（印刷積層）する方法である。通常は、縦横に規則的に多数個一体的に成形し、縦横に切断して１個１個の積層体とする。そして、いずれの積層法にしても、積層体の側面に側面引出パターンを印刷し、焼成する。
【００１９】
図５及び図６は、本発明に係る積層型方向性結合器の他の実施例を示す線路パターンの説明図である。基本的なパターンは前記実施例と同様なので、説明を分かり易くするために対応する部分には同一符号を付す。図５に示す例では、両方の結合ライン２０，２２の第１の渦巻き状パターン２０ａ，２２ａと第２の渦巻き状パターン２０ｂ，２２ｂの全てのパターン幅を、引出パターン２０ｃ，２０ｄ，２２ｃ，２２ｄのパターン幅よりも細く形成している。また図６に示す例では、両方の結合ライン２０，２２の第２の渦巻き状パターン２０ｂ，２２ｂのパターン幅を、第１の渦巻き状パターン２０ａ，２２ａのパターン幅及び引出パターン２０ｃ，２０ｄ，２２ｃ，２２ｄのパターン幅よりも細く形成している。いずれの例も上方の第１及び第２の渦巻き状パターン２０ａ，２０ｂと下方の第１及び第２の渦巻き状パターン２２ａ，２２ｂは同一形状であり、ＡのパターンとＢのパターンが誘電体層を介して重なり合うように積層されている。
【００２０】
方向性結合器の結合ラインには結合している箇所（第１及び第２の渦巻き状パターン）と結合していない箇所（引出パターン）が存在する。結合している箇所では線路の特性インピーダンスが低下するため、これらの実施例のように全体的にあるいは部分的にパターン幅を細くすることでインピーダンスのマッチングを行い、反射損失の増加を抑えることができる。
【００２１】
図７は、曲線ａは、第１及び第２の渦巻き状パターンが引出パターンと同じ幅の場合、曲線ｂは、第１及び第２の渦巻き状パターンが引出パターンよりも細幅の場合の反射特性を示している。図７から、結合している箇所のパターン幅を引出パターンよりも細幅とすることで、反射損失が改善されていることが分かる。但し、パターン幅を細くする場合、過度に細くすると逆に反射特性が悪化する恐れがあるので、細くする場合にも一定の限度がある。
【００２２】
本発明は上記の実施例のみに限定されるものではない。渦巻き状パターンの巻数（長さ）や形状は要求特性に応じて適宜調整する。製造方法としては、誘電体基板上に導電体パターンを設け、所定の順序で接着層を介して積層し、一体化する方法でもよい。その方法では、焼結済みの誘電体セラミック基板を用いることもできるし、その他の樹脂基板を用いることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記のように、両方の結合ラインは、それぞれ一方の向きに巻き込まれる第１の渦巻き状パターンと、その渦の中心から連続し前記第１の渦巻き状パターンとは逆向きで且つ並走するように巻き出る第２の渦巻き状パターンの組み合わせを有する積層型方向性結合器であるので、良好な特性が得られ、それぞれ結合ラインを１層で形成できるために、ビア等による層間接続が不要であり、工程を簡略化でき、小型化が可能で、高精度で容易に製造できる。また、アースパターンに挟まれた構造であるため、外部からの影響を受け難い。
【００２４】
本発明では、結合ラインを同一にできるため、それによって位相ずれを低減することができる。また、両方の結合ラインの第１及び第２の渦巻き状パターンの一部もしくは全部のパターン幅を、引出パターンのパターン幅よりも細く形成することにより、インピーダンスのマッチングを行い、反射損失の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型方向性結合器の一実施例を示す内部構造の説明図。
【図２】その結合ラインの説明図。
【図３】製品外観の一例を示す斜視図。
【図４】本発明に係る積層型方向性結合器の周波数特性の一例を示すグラフ。
【図５】本発明に係る積層型方向性結合器の他の実施例を示す結合ラインの説明図。
【図６】本発明に係る積層型方向性結合器の他の実施例を示す結合ラインの説明図。
【図７】線路パターンによる反射特性の変化を示すグラフ。
【図８】従来技術の一例（単純渦巻き状パターン）を示す説明図。
【図９】従来技術の他の例（ミアンダライン状パターン）を示す説明図。
【符号の説明】
２０，２２　結合ライン
２０ａ，２２ａ　第１の渦巻き状パターン
２０ｂ，２２ｂ　第２の渦巻き状パターン
２０ｃ，２０ｄ，２２ｃ，２２ｄ　引出パターン
２４　誘電体層
２６，２８　アースパターン
【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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