(57)【要約】【課題】方向性結合器において回路構成の小型化及び方向性の改善を実現すること。【解決手段】本実施形態に係る方向性結合器は、誘電体基板に設けられる主線路１１と、前記誘電体基板上にパターン形成され、その一部が前記主線路と一定の空隙をもって配置されるループ形状の副線路１２と、前記主線路と前記副線路との結合部の両端に配置される一対の補正パターン１３とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板を用いるマイクロストリップ構造の主線路あるいは銅板を用いるストリップ構造の主線路と、
誘電体基板上にパターン形成され、その一部が前記主線路と一定の空隙をもって配置されるループ形状の副線路と、
前記主線路と前記副線路との結合部の両端に配置される一対の補正パターンと
を具備することを特徴とする方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、方向性結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、方向性結合器は一般的な構造として、誘電体基板の裏面全面が導体グランドで、その表面に主線路および副線路（方向性結合器）パターンを構築するマイクロストリップライン構造が用いられる。適切な長さの線路パターンを有する結合線路（副線路）は、主線路から結合度に合わせ適切な間隔を空けて構成される。
【０００３】
一般的に結合線路の長さをλ／４にすれば、方向性が最も良好であることが知られている。しかし、ＵＨＦ帯においては、λ／４波長の線路長が長く、回路が大型になってしまう。そこで、λ／4より短い適切な長さを持つループ結合線路が多く用いられる。しかし、この構造では方向性結合器としての方向性は低下してしまい、改善が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１１６２０１号公報
【特許文献２】特開平４−２２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、送信機など大電力を伝送する装置では、伝送路の出力電力のレベルが大きいため、大電力を検波する際には、この方向性結合器の方向性（アイソレーション特性）が重要視されている。ゆえに高方向性を有する小型の方向性結合器の実現が求められている。
【０００６】
本実施形態の目的は、回路構成の小型化及び方向性の改善を実現可能な方向性結合器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る方向性結合器は、誘電体基板に設けられる主線路と、前記誘電体基板上にパターン形成され、その一部が前記主線路と一定の空隙をもって配置されるループ形状の副線路と、前記主線路と前記副線路との結合部の両端に配置される一対の補正パターンとを具備するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る方向性結合器を示す図。
【図２】図１の方向性結合器の結合線路部の拡大図。
【図３】図１の方向性結合器の周波数特性を示す図。
【図４】従来の方向性結合器を示す図。
【図５】図４の方向性結合器の周波数特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る方向性結合器を説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る方向性結合器を示す図である。図１において、方向性結合器は、主伝送線路１１と、副線路１２と、補正パターン１３とを備える。主伝送線路１１は、例えば、銅板を用いたストリップ線路で構成される。副線路１２は、誘電体基板上に形成されるマイクロストリップ線路で構成され、ループアンテナ形状を有する。副線路１２は、その一部が主伝送線路１１に沿って一定の空隙を設けて配置される。なお、図１では、主伝送線路１１のストリップ線路の上部と下部の導体グランドを省略している。また、主伝送線路１１は、副線路１２と同様に誘電体基板上にマイクロストリップ線路で構成しても、図１に示すように銅板で構成しても、理論的には同じである。
【００１１】
図２は、図１の方向性結合器の結合線路部の拡大図である。本実施形態では、方向性結合器の方向性を改善するために、図２に示すように、主伝送線路１１と副線路１２との結合部の両端に対称になるよう一対の補正パターン１３を設ける。
【００１２】
方向性結合器の方向性Ｄは、ポートＰ４に着目した場合下記の式（１）のように、ポートＰ１からの進行方向に対する結合度Ｉと、ポートＰ２からの反射方向に対する結合度Ｃとの差分として表されるものとする。  
方向性Ｄ＝｜Ｉ−Ｃ｜  ［ｄＢ］      式（１）
補正パターン１３は、結合線路の両端に対称的に配置することが特性改善に有効である。また、補正パターン１３の有する面積が大きくなるほど方向性が高くなる。補正パターン１３の幅や長さの形状は、電磁界シミュレーションを用いて最適化をする。このパターン形状により、進行波電力と反射波電力の方向性が改善できる。一例として、その結果を図３に示す。このシミュレーション結果に基づき、式（１）によると、３２ｄＢ以上の方向性が得られることが分かる。
【００１３】
ここで、比較のため、従来の方向性結合器の構成例を図４に示す。図４は、上記図１と同様にストリップ線路構造を有する大電力送信機などの主伝送線路に対して、副線路はマイクロストリップ構造を有する方向性結合器を用いた場合の構造を示したものである。図４は、補正パターン１３を設けない点で図１の構成と異なる。
【００１４】
方向性結合器の結合線路部分は、ループアンテナ状に配線する構造が用いられている。しかし、この構造では、結合度が弱いと方向性結合器の方向性が劣化するという欠点がある。この場合のシミュレーション結果の例を図５に示す。上記式（１）により、従来の構造では、方向性は２４ｄＢ程度であることが分かる。
【００１５】
図３と図５とを比較すると、本実施形態の方向性結合器では、従来のものより方向性が８ｄＢ改善されており、副線路１２の結合線路部分がλ／４波長の長さを有しなくても、十分な方向性を得ることができる。
【００１６】
以上述べたように、上記実施形態では、銅板を用いた主伝送線路と誘電体基板を用いたループ形状の結合線路との結合部の両端に、方向性を補正するための一対の線路パターンを設けるようにしている。このように構成することで、回路構成の小型化と高方向性とを実現可能な方向性結合器を提供できる。
【００１７】
さらに、本実施形態の方向性結合器の応用例としては、例えば、ＵＨＦ（Ultra-High Frequency）帯における大電力送信機用の電力増幅器の出力伝送路に設けることができる。主線路である銅板のストリップ伝送路の側面で本線伝送路に影響しないところに、本実施形態の方向性結合器を設ける。方向性結合器の結合線路部分は主線路と電磁界結合が起こるので、入力ポートの進行波の電力レベルを検出できる構造となる。
【００１８】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００１９】
１１…主伝送線路、１２…副線路、１３…補正パターン。
【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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