(57)【要約】【課題】  信号線導体幅の製造誤差による結合特性の変動を低減し、密結合化を実現することができる方向性結合器を得る。【解決手段】  接地導体と、使用する周波数に対応する波長により規定される所定の長さを有し、電磁的に互いに結合する第１および第２の信号線導体と、平板形状で前記第１および第２の信号線導体とほぼ同一方向に延伸し、前記接地導体と電気的に接続するとともに、前記方向に延伸する前記平板形状の一方の端部の少なくとも一部が、前記平板形状の平板平面に対して垂直な方向から見たとき前記第１の信号線導体または前記第２の信号線導体の内部に含まれる位置に配置された平板状導体と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2013074611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体と、
使用する周波数に対応する波長により規定される所定の長さを有し、電磁的に互いに結合する第１および第２の信号線導体と、
平板形状で前記第１および第２の信号線導体とほぼ同一方向に延伸し、前記接地導体と電気的に接続するとともに、前記方向に延伸する前記平板形状の一方の端部の少なくとも一部が、前記平板形状の平板平面に対して垂直な方向から見たとき前記第１の信号線導体または前記第２の信号線導体の内部に含まれる位置に配置された平板状導体と、
を備えたことを特徴とする方向性結合器。
【請求項２】
前記第１および第２の信号線導体はともに平板形状であり、前記第１の信号線導体と前記第２の信号線導体の少なくとも１つが前記平板状導体とほぼ平行であることを特徴とする請求項１に記載の方向性結合器。
【請求項３】
前記第１の信号線導体と前記第２の信号線導体はほぼ平行であることを特徴とする請求項２に記載の方向性結合器。
【請求項４】
前記第１の信号線導体、前記第２の信号線導体、前記平板状導体のうち少なくとも１つを内層または表層に配置する誘電体基板を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の方向性結合器。
【請求項５】
前記誘電体基板は少なくとも第１の層、第２の層、および第３の層を有し、
前記第１の信号線導体が前記第１の層に配置され、
前記第２の信号線導体が前記第１の層にほぼ平行な前記第２の層に配置され、
前記平板状導体が、前記第１の層にほぼ平行で前記第２の層とは異なる前記第３の層に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の方向性結合器。
【請求項６】
前記誘電体基板は少なくとも第１の層と第２の層を有し、
前記第１の信号線導体が前記第１の層に配置され、
前記第２の信号線導体が前記第１の層にほぼ平行な前記第２の層に配置され、
前記平板状導体が前記第１の層または前記第２の層の少なくともどちらか一方に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の方向性結合器。
【請求項７】
前記誘電体基板は少なくとも第１の層と第２の層を有し、
前記第１の信号線導体と前記第２の信号線導体が前記第１の層に配置され、
前記平板状導体が前記第２の層に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の方向性結合器。
【請求項８】
前記第１の層が前記誘電体基板の一方の表層であり、
前記第２の層が前記誘電体基板の他方の表層であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の方向性結合器。
【請求項９】
前記第１および第２の信号線導体が延伸する方向に対して垂直な断面において、前記接地導体と前記第１および第２の信号線導体と前記平板状導体の位置が、点対称となるように配置されたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の方向性結合器。
【請求項１０】
前記第１および第２の信号線導体が延伸する方向に対して垂直な断面において、前記接地導体と前記第１および第２の信号線導体と前記平板状導体の位置が、線対称となるように配置されたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか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、結合線路を用いた方向性結合器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の結合線路を用いた方向性結合器では、信号線導体の幅広面が対向するブロードサイド結合線路を用いることで、高い結合度を有する方向性結合器を実現している（例えば、特許文献１）。また、上記ブロードサイド結合線路において、信号線導体側面に接地導体壁を設けることで、誘電体基板の厚み誤差による特性変動を緩和させることができる（特許文献１）。
一方、上記ブロードサイド結合線路の結合度を疎結合にする構造として、接地導体により一方の信号線導体周囲を取り囲み、他方の信号線導体との結合を弱めた構成が提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４８２４０号公報
【特許文献２】特許第４３９２０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術である特許文献１や特許文献２の構成では、信号線導体幅の製造誤差により結合特性が敏感に動き、安定した結合特性を得ることが困難であった。併せて、特許文献２の構成では、結合度−１０ｄＢを超える密結合化を実現することが困難である。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、信号線導体幅の製造誤差があっても安定した結合特性を有し、密結合化を実現することができる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】
【０００６】
この発明に係る方向性結合器は、
接地導体と、
使用する周波数に対応する波長により規定される所定の長さを有し、電磁的に互いに結合する第１および第２の信号線導体と、
平板形状で前記第１および第２の信号線導体とほぼ同一方向に延伸し、前記接地導体と電気的に接続するとともに、前記方向に延伸する前記平板形状の一方の端部の少なくとも一部が、前記平板形状の平板平面に対して垂直な方向から見たとき前記第１の信号線導体または前記第２の信号線導体の内部に含まれる位置に配置された平板状導体と、
を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、導体パターン幅の製造誤差による結合度変動の低減を実現し、さらに密結合度を維持した方向性結合器を得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による方向性結合器の構造を示す図
【図２】結合特性変動量に関するシミュレーション結果を示す図
【図３】この発明の実施の形態２による方向性結合器の構造を示す図
【図４】この発明の実施の形態３による方向性結合器の構造を示す図
【図５】この発明の実施の形態４による方向性結合器の構造を示す図
【図６】この発明の実施の形態５による方向性結合器の構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る方向性結合器の構造を示す図であり、図１（ａ）は上面透視図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’面についての断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’面についての断面図である。
【００１０】
図において、１０は誘電体基板、１１、１２は接地導体、２１は第１の信号線導体である信号線導体、３１は第２の信号線導体である信号線導体、４１は柱状導体、４２、４３は平板状導体である平板状接地導体である。
【００１１】
図１に示すように、実施の形態１に係る方向性結合器の構造は、誘電体基板１０の下面に接地導体１１が、誘電体基板１０の上面に接地導体１２がそれぞれ設けられている。誘電体基板１０は多層基板になっており、その内層に信号線導体２１、信号線導体３１が設けられている。信号線導体２１と信号線導体３１は長さＬ１の区間で互いに電磁的に互いに結合するように配置され、結合線路を構成する。ここでは、信号線導体幅一定であり、信号線導体２１と信号線導体３１が互いに平行に配置され、同一方向に延伸している最も簡単な例を用いて説明するが、結合線路部は電磁結合を実現できればよいため、信号線導体幅が一定でなくても良く、信号線導体２１と信号線導体３１は互いに完全な平行に配置されなくても構わない。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、接地導体１１と接地導体１２は柱状導体４１により導通されている。ここでは、図１（ａ）に示すように、柱状導体４１を結合線路の延伸方向に沿って左右に３個ずつ列状に並べた構成としている。誘電体基板１０の内層には柱状導体４１と導通する平板状接地導体４２、および平板状接地導体４３がそれぞれ設けられている。平板状接地導体４２、４３は、信号線導体２１、３１と同一方向に延伸しており、また、柱状導体４１を介して接地導体１１、１２と電気的に接続している。平板状接地導体４２の幅広面と信号線導体２１の幅広面は部分対向領域幅Ｗ０をもって重なり合うようにして対向している。この部分対向領域幅Ｗ０により平板状接地導体４２と信号線導体２１の間に平行平板容量を形成する。同様に、平板状接地導体４３の幅広面と信号線導体３１の幅広面は部分対向領域幅Ｗ０をもって重なり合い、平行平板容量を形成する。
【００１３】
ここで、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示す部分対向領域幅Ｗ０は、信号線導体２１および信号線導体３１の導体幅Ｗ１に比べて小さい。すなわち、平板状接地導体４２の平板平面に対して垂直な方向から見ている図１（ａ）において、平板状接地導体４２の右側の端部の辺は、信号線導体２１と同一方向に延伸しているとともに、信号線導体２１の内部に含まれる位置に重なるように配置されている。信号線導体３１と平板状接地導体４３の位置関係も同様であり、平板状接地導体４３の左側の端部の辺（信号線導体３１の裏側に配置されているため図１（ａ）において明瞭には図示されていない）は、信号線導体３１と同一方向に延伸しているとともに、信号線導体３１の内部に含まれる位置に重なるように配置されている。
【００１４】
信号線導体２１と信号線導体３１が電磁結合する区間の長さＬ１がおよそ１／４波長の奇数倍になるとき、方向性結合器の結合レベルが極大値を示し、長さＬ１は所望の結合レベルおよび適用する周波数に応じて適切に設計される値である。図１において、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は方向性結合器の４つのポートの各ポートの番号を示しており、Ｐ１に入力した信号はＰ３およびＰ４に分配され、Ｐ２には僅かな信号のみが出力される。Ｐ１は入力ポート、Ｐ２はアイソレーションポート、Ｐ３は結合ポート、Ｐ４は通過ポートと呼ばれる。結合量レベルはＳパラメータのＳ３１（Ｐ１に入力した信号とＰ３に出力される信号の比を示すパラメータ）により評価することができる。
【００１５】
上記Ｓ３１のレベルを決定する結合係数ｋは、ｋ＝（Ｚｅ−Ｚｏ）／（Ｚｅ＋Ｚｏ）により表すことができる。ここで、Ｚｅは偶モードインピーダンス、Ｚｏは奇モードインピーダンスをそれぞれ示す。図１（ｂ）や図１（ｃ）に示すような断面を有する結合線路において、信号線導体２１と信号線導体３１を分断する仮想対称面（図示せず）に磁気壁境界条件を適用した場合の特性インピーダンスが偶モードインピーダンスＺｅであり、同仮想対称面に電気壁境界条件を適用した場合の特性インピーダンスが奇モードインピーダンスＺｏである。
【００１６】
なお、ここでは方向性結合器の断面が図１（ｂ）や図１（ｃ）に示すような点対称の形状である場合を考えて、仮想対称面として説明を行うが、断面が対称形状でない場合は、磁気壁境界条件および電気壁境界条件を適用する面は必ずしも対称な面とはならない。しかし、この場合でも方向性結合器の断面形状にしたがって電磁気壁境界条件を適用する仮想面が一意に決定されるので、同様に考えることができる。
【００１７】
偶モードインピーダンスＺｅは、上記仮想対称面に磁気壁境界条件を設定した場合の特性インピーダンスであるため、仮想対称面は接地面とならず、信号線導体２１および信号線導体３１と、対応するグラウンドである接地導体１１、接地導体１２、柱状導体４１、平板状接地導体４２、および平板状接地導体４３との位置関係によって決まる。
【００１８】
一方、奇モードインピーダンスＺｏは、上記仮想対称面に電気壁境界条件を設定した場合の特性インピーダンスであるため、仮想対称面は接地面となり、信号線導体２１および信号線導体３１と、対応するグラウンドである接地導体１１、接地導体１２、柱状導体４１、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３および仮想対称面との位置関係によって決まる。
【００１９】
特に結合度が−１０ｄＢ以上と高い方向性結合器においては、奇モードインピーダンスＺｏを決定する要因は、信号線導体２１および信号線導体３１と仮想対称面との位置関係が支配的となり、他のグラウンド導体との位置関係による寄与は相対的に低い。
【００２０】
図１に示した方向性結合器の構造において、導体パターンの幅に製造誤差が生じると、信号線導体２１および信号線導体３１の幅つまり導体幅Ｗ１が変動するのに加え、平板状接地導体４２および平板状接地導体４３の幅も変動し、部分対向領域幅Ｗ０も同時に変動する。信号線導体２１、３１および平板状接地導体４２、４３は、通常、エッチングなどの方法による同一の製造プロセスもしくは類似の製造プロセスにより製造される。したがって、信号線導体２１、３１の導体パターンの幅が製造誤差により小さくなる方向に変動する場合、平板状接地導体４２、４３の導体パターンの幅も同様の変動幅の値で小さくなる方向に変動することが多い。逆に信号線導体２１、３１の導体パターンの幅が製造誤差により大きくなる方向に変動する場合、平板状接地導体４２、４３の導体パターンの幅も同様の変動幅の値で大きくなる方向に変動することが多い。
【００２１】
一方、部分対向領域幅Ｗ０（＜Ｗ１）を有さない従来の結合線路においては、導体パターンの幅に製造誤差が生じた場合、導体幅Ｗ１のみが変動する。
【００２２】
上記のように、導体幅Ｗ１のみが変動する従来の結合線路では、結合度−１０ｄＢ以上と高い結合度を得るためには、信号線導体２１と信号線導体３１を近接配置する必要があり、上述の仮想対称面との距離が近くなるため、Ｗ１の変動に対し奇モードインピーダンスＺｏの変動が相対的に大きく、偶モードインピーダンスＺｅの変動が相対的に小さくなる。
【００２３】
ここで、導体幅Ｗ１が小さくなる方向に導体パターンの幅が変動する場合を考えると、信号線導体２１および信号線導体３１とグラウンド導体間に生じる静電容量が減少するため、偶モードインピーダンスＺｅと奇モードインピーダンスＺｏは共に高くなる。しかし、上述のように、偶モードインピーダンスＺｅの変動は相対的に小さい。この時、変化後の偶モードインピーダンスをＺｅ＋ΔＺｅ、奇モードインピーダンスをＺｏ＋ΔＺｏとすると、偶モードインピーダンスの変動が小さいことを考慮しΔＺｅ≒０とおけるので、変化後の結合係数はｋ’＝（Ｚｅ−Ｚｏ−ΔＺｏ）／（Ｚｅ＋Ｚｏ＋ΔＺｏ）で表される。結合係数ｋ’は元の結合係数ｋに比べて分子が減少、分母が増加となるため、ｋ’＜ｋとなり結合特性は疎結合の方向へ変動する。
【００２４】
一方、図１に示した構造によると、導体パターン幅の製造誤差により部分対向領域幅Ｗ０が変動する。このため、信号線導体２１と平板状接地導体４２との間に生じる平行平板静電容量、信号線導体３１と平板状接地導体４３との間に生じる平行平板静電容量が劇的に変動する。これは仮想対称面が接地面とならない場合にも影響するため、上述のように偶モードインピーダンスＺｅの変動に大きく寄与する。つまり、図１に示した構造によると、Ｗ１の変動により奇モードインピーダンスＺｏが変動するのに加え、Ｗ０の変動により偶モードインピーダンスＺｅが変動し、特にＺｅへの寄与を大きくすることができる。
【００２５】
上記の従来の結合線路での説明と同様に、導体幅Ｗ１が小さくなる方向に導体パターンの幅が変動する場合を考える。このとき、信号線導体２１と平板状接地導体４２との間、および、信号線導体３１と平板状接地導体４３との間に生じる平行平板静電容量が劇的に小さくなる。したがって、偶モードインピーダンスＺｅが特に大きくなる。変化後の方向性結合器の結合係数はｋ”＝（Ｚｅ＋ΔＺｅ−Ｚｏ−ΔＺｏ）／（Ｚｅ＋ΔＺｅ＋Ｚｏ＋ΔＺｏ）により表される。ここで、偶モードインピーダンス変動への寄与が大きいとするとΔＺｅ＞ΔＺｏとなり、ｋ”は分子が増加、分母が増加となる。このため、ｋ”＞ｋ’となり、従来構造に比べ疎結合方向へ変動する影響を低減できることがわかる。ここでは、便宜上導体パターンの幅が小さくなる方向に変動する場合について述べたが、導体パターンの幅が大きくなる方向に変動する場合についても、上述の疎結合を密結合に置き換え、同様に考えることができる。
【００２６】
図１に示した構造は、部分対向領域幅Ｗ０を導体幅Ｗ１より小さくなるように設定している。すなわちＷ０＜Ｗ１としている。偶モードインピーダンス変動への寄与を増加させる目的だけであれば、Ｗ０＜Ｗ１である必要性は必ずしも無いが、結合係数は上述の通り、ＺｅとＺｏの差で特徴付けられ、例えば−１０ｄＢ以上の高い結合度を実現するためにはＺｅの値をより高く、Ｚｏの値をより低く設定する必要性がある。例えばＷ０＝Ｗ１とした場合、信号線導体とグラウンド導体間の静電容量が必要以上に増加し、Ｚｅの値を高くすることが困難となるため、高い結合度の実現が困難となる場合がある。図１の構造では、Ｗ０＜Ｗ１となるように設定し、信号線導体とグラウンド導体間の静電容量の増加を低減した構成であるため、Ｚｅの値を高く設定することができ密結合度を有する方向性結合器への対応も可能である。ここで、Ｗ０の値は密結合度の実現と、結合度変動の低減の両立を目的に、導体パターン幅の製造誤差レベルと同等に選ぶと良い。使用する基板等により条件が異なるが、Ｗ０は数μｍ〜２００μｍ程度に設定することが望ましい。
【００２７】
図２に上記効果を確認するために実施した結合特性変動量に関するシミュレーション結果を示す。図２（ａ）は特許文献１に示される従来構造による方向性結合器におけるシミュレーション結果を、図２（ｂ）は図１に示した方向性結合器の構造におけるシミュレーション結果をそれぞれ示す。図２においては、結合特性を示すＳパラメータＳ３１および通過特性を示すＳパラメータＳ４１を示している。導体パターン幅の製造誤差として±５０μｍ（±０．０５ｍｍ）を仮定しており、ここで、＋は導体パターン幅が大きくなることを意味し、−は導体パターン幅が小さくなることを意味している。ここで、製造誤差の値は導体パターン幅（両側）の変動幅を表しており、導体パターンのエッジ部分の位置の変動は、この半分の値である±２５μｍ（±０．０２５ｍｍ）ずつとなる。図２において、実線がパターン幅の製造誤差が無い時のシミュレーション値を、点線がパターン幅の製造誤差が−５０μｍの時のシミュレーション値を、破線がパターン幅の製造誤差が＋５０μｍの時のシミュレーション値をそれぞれ示す。シミュレーションには有限要素法を用いた３次元電磁界シミュレーションを適用した。シミュレーションでは誘電体基板１０の比誘電率を３．４、誘電体基板１０の厚みを１．３ｍｍとし、図２（ａ）、図２（ｂ）両者ともに規格化周波数（Normalized Freqと表記）が１付近のときに結合度の極大値が−７．４ｄＢになるように設計した。ここで、図１における導体幅Ｗ１＝０．３３ｍｍ、部分対向領域幅Ｗ０＝０．０５ｍｍとした。
【００２８】
図２（ａ）より、従来構造においては、結合度設計値−７．４ｄＢに対し、±５０μｍのパターン幅誤差を与えると結合度の偏差が１．９３ｄＢ生じ、変動が比較的大きいことがわかる。一方、図２（ｂ）より、本発明の構造では同じ誤差範囲における結合度偏差が０．２９ｄＢと従来構造に比べて大幅に低減していることが確認でき、結合度変動の改善効果を確認することができる。また、本発明構造は、図２（ｂ）に示すように、結合度が−１０ｄＢを超える密結合化の実現も可能であることが併せて確認できる。
【００２９】
図１においては、柱状導体４１を結合線路延伸方向と平行に列状に並べた構成を示したが、柱状導体４１がグラウンドとして機能していれば良く、結合線路延伸方向と平行に並んでいなくても良い。図１においては、接地導体１１と接地導体１２の２枚の導体を使用し、柱状導体４１は接地導体１１と接地導体１２双方と導通している例について説明したが、接地導体１１と接地導体１２はいずれか１枚で構成しても良く、また柱状導体４１が接地導体１１と接地導体１２いずれか一方と導通している構成を採用しても良い。
【００３０】
図１においては、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３が長方形形状の構成について説明したが、部分対向領域幅Ｗ０が形成される形状であれば、任意の形状を採用して構わない。また、図１では部分対向領域幅Ｗ０が結合線路延伸方向に同一幅である構成を示したが、結合線路延伸方向に沿ってＷ０の値を変化させても良く、上記と同様な効果を得ることができる。
【００３１】
図１においては、信号線導体２１と信号線導体３１が平板状であり、これらの幅広面が互いに平行である例について説明したが、本発明はこれに限るものではない。信号線導体が平板状接地導体４２または平板状接地導体４３と部分的に平行平板容量を形成すれば良く、信号線導体２１と信号線導体３１の幅広面が互いに平行で無くても良い。また、信号線導体２１と信号線導体３１は幅広面、幅狭面が定義可能な平板状の長方形断面である必要は無く、上記平行平板容量の形成が可能であれば任意の形状で構成しても良い。
【００３２】
図１において、平板状接地導体として平板状接地導体４２、平板状接地導体４３の２つを用いた例について説明したが、どちらか一方だけで構成しても良く、方向性結合器の断面形状は対称な形状でなくても良い。また、図１（ｂ）の信号線導体２１の下方にも平板状接地導体４２をもう一枚追加して設置するなどして、平板状接地導体を３つ以上用いても構わない。
【００３３】
図１においては、信号線導体２１と信号線導体３１が結合線路区間において幅広面同士が重なっていない構成であるが、信号線導体２１と信号線導体３１は部分的に対向していても良く、信号線導体２１と信号線導体３１の幅広面同士が完全に重なる構成、すなわち信号線導体２１と信号線導体３１が上面から見て一致する構成でも良い。
【００３４】
図１においては、方向性結合器の断面において、信号線導体２１、信号線導体３１、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３の関係が点対称に配置されている例について説明した。しかし上記のように、信号線導体２１と信号線導体３１の幅広面同士が上下に完全に重なり、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３が図１とは異なり同一の柱状導体４１側から延伸するような構成（例えば、図１の平板状接地導体４２が、図中左側の柱状導体４１ではなく、図中右側の柱状導体４１から延伸する構成）により、断面図の上下に線対称となる構造としても良い。断面形状を点対称や線対称な構造とすることにより、設計が容易であるとともに、製造誤差が生じた場合にも形状のバランスがより保たれ、より特性劣化の少ない方向性結合器が得られる効果がある。ただし、必ずしもこれらの対称性を保持しない構造でも本発明の効果が得られる。
【００３５】
図１においては、信号線導体２１、信号線導体３１、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３は誘電体基板１０の内層に配置された構成を示したが、誘電体基板１０は無くても良く、信号線導体２１、信号線導体３１、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３は図１（ｂ）や図１（ｃ）の断面において中空に配置されていても良い。導体等を中空に配置した場合でも、これらを同一あるいは類似の製造プロセスで製造することが多く、導体幅における製造誤差の影響は上述したものと同様になるので、本発明の効果が同様に得られる。
【００３６】
以上のように、実施の形態１に係わる方向性結合器は、従来の課題であった導体パターン幅の製造誤差による結合度変動の低減を実現し、さらに密結合度を維持した方向性結合器を得ることが可能となる。
【００３７】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る方向性結合器の構造を示す図であり、図３（ａ）は上面透視図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ’面についての断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ’面についての断面図である。
【００３８】
図３において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。図３では、図１における平板状接地導体４２が信号線導体３１と同一層に配置され、平板状接地導体４３が信号線導体２１と同一層に配置された構成である。その他の構造については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００３９】
図３に示した構成の基本的な効果は、実施の形態１において述べた効果と同様であり、その説明を省略する。
【００４０】
図１の構成では、誘電体基板１０の内層に信号線導体２１、信号線導体３１、平板状接地導体４、平板状接地導体４３がそれぞれ別層に配置されており、内層の導体パターン形成層を４層必要としていた。つまり、接地導体１１が配置される誘電体基板１０の下面層、接地導体１２が配置される誘電体基板１０の上面層を加えて計６層構成となる。
【００４１】
図３に示した構成によると、平板状接地導体４２と信号線導体３１を同一層に、平板状接地導体４３と信号線導体２１を同一層にそれぞれ配置するため、内層の導体パターン形成層を２層に削減でき、下面層と上面層を加えても計４層構成に削減できる。
【００４２】
通常の多層誘電体基板においては、導体パターン形成層数に応じたマスクを用意する必要があり、また、一般的に導体パターン形成層数増加に伴い、積層する誘電体基板の総数も増加するため、導体パターン形成層数削減により製造性を簡略化し製造コストを低減することが可能となる。
【００４３】
以上より、実施の形態２に係わる方向性結合器は、実施の形態１において説明した効果に加え、製造性簡略化の実現が可能となる。
【００４４】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る方向性結合器の構造を示す図であり、図４（ａ）は上面透視図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ’面についての断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ’面についての断面図である。
【００４５】
図４において、図１、図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。図中５２、５３は柱状導体である。図４では、図１における平板状接地導体４２、平板状接地導体４３が柱状導体４１と導通せず、代わりにそれぞれ平板状接地導体４２が柱状導体５２を介して接地導体１２と導通し、平板状接地導体４３が柱状導体５３を介して接地導体１１と導通した構成である。その他の構造については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００４６】
図４に示した構成の基本的な効果は、実施の形態１において述べた効果と同様であり、その説明を省略する。
【００４７】
図１に示した構成では、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３をグラウンドとして動作させる必要があるため、柱状導体４１との導通点から部分対向領域幅Ｗ０を形成する開放点付近までの距離を波長に比べて短く設定する必要性が生じ、結果として柱状導体４１を信号線導体２１、信号線導体３１に近接した位置に配置する必要性がある。一方で、柱状導体４１と信号線導体２１、信号線導体３１とが近接することは、実施の形態１にて述べた偶モードインピーダンスＺｅの値を高くすることに制約が入り、より高い結合度の実現にとって障壁となることがある。
【００４８】
図４に示した構成によると、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３は柱状導体４１と導通せずとも、柱状導体５２、柱状導体５３により接地導体１２、接地導体１１と導通されているため、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３をグラウンドとして動作させることができ、柱状導体４１は信号線導体２１、信号線導体３１に近接した位置に配置する必要性が無くなる。この結果、柱状導体４１は信号線導体２１、信号線導体３１から遠ざけることが可能となり、上記偶モードインピーダンスＺｅの値を高くすることが可能となるため、より高い結合度の実現が可能となる。
【００４９】
以上より、実施の形態３に係わる方向性結合器は、実施の形態１において説明した効果に加え、より高い結合度の実現が可能となる。
【００５０】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る方向性結合器の構造を示す図であり、図５（ａ）は上面透視図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ’面についての断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ’面についての断面図である。
【００５１】
図中、図１から図４と同一符号は同一又は相当部分を示し説明を省略する。図５において、６１は金属ブロック、６２は空洞領域である。
【００５２】
図５では、誘電体基板１０の上面に平板状接地導体４２と信号線導体３１が、誘電体基板１０の下面に平板状接地導体４３と信号線導体２１がそれぞれ配置され、信号線導体２１、信号線導体３１、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３の位置関係は図３と同一である。
【００５３】
誘電体基板１０の下部および上部には、空洞領域６２を有する金属ブロック６１が配置され、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３、柱状導体４１と導通し、グラウンド導体として機能させている。その他の構造については、前述の実施の形態２と同様であり、その説明を省略する。
【００５４】
図５に示した構成の基本的な効果は、実施の形態１において述べた効果と同様であり、その説明を省略する。
【００５５】
図５の構成では、前述の実施の形態１から３のように多層誘電体基板を必要とせず、誘電体基板１０の上面と下面のみに導体パターンを形成する構成とでき、単層基板の使用が可能となるため、誘電体基板１０の選択性が向上する。また、空洞領域６２の形状を適切に設計することで、信号線導体２１、信号線導体３１と金属ブロック６１との距離を容易に離すことが可能となり、実施の形態１で述べた理由により高い結合度の方向性結合器を実現することが可能となる。
【００５６】
なお、ここでは金属ブロック６１を誘電体基板１０の上下に配置した例について説明したが、下側のみ、あるいは上側のみの片側にのみ配置した構成においても同様な効果が得られる。
【００５７】
以上より、実施の形態４に係わる方向性結合器は、実施の形態１において説明した効果に加え、誘電体基板の選択性向上および、より高い結合度の実現が可能となる。
【００５８】
実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係る方向性結合器の構造を示す図であり、図６（ａ）は上面透視図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ’面についての断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）におけるＢ−Ｂ’面についての断面図である。図中、図１から図５と同一符号は同一又は相当部分を示し説明を省略する。
【００５９】
図６では、図１における信号線導体２１と信号線導体３１が同一層に配置された構成である。これに伴い、図１におけるポートＰ２とＰ４の位置が入れ替わった構成である。その他の構造については、前述の実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００６０】
図６に示した構成の基本的な効果は、実施の形態１において述べた効果と同様であり、その説明を省略する。
【００６１】
図１に示した構成では信号線導体２１と信号線導体３１が異なる層に形成されていることから、誘電体基板１０の積層時に信号線導体２１の形成層と信号線導体３１の形成層との間の位置関係に誤差が生じ、結合特性の変動が大きくなることがある。図６に示した構成では、信号線導体２１と信号線導体３１が同一層に形成されていることから、同一の製造プロセスにより同時に形成することができる。このため、上記の層間位置関係誤差の影響を受けにくく、誤差要因を減らすことが可能となり、より安定した性能の確保が可能となる。
【００６２】
また、図６においては、図１の６層構成に比べて層数を５層に削減することが可能となる。図６においては、平板状接地導体４２、平板状接地導体４３を別の層に形成しているが、同一層に配置しても良く、これにより層数を４層に削減することが可能となる。
る。
【００６３】
図６では、上記のように図１におけるポートＰ２とＰ４の位置が入れ替わっているが、これは信号線導体２１と信号線導体３１が同一層内で交差することを回避するためのものであり、信号線導体２１と信号線導体３１の少なくとも一方を一部で別の層に移動させることで電気的に隔離された交差部を実現すれば、図１と同様の位置にポートＰ２とＰ４を配置することも可能である。
【００６４】
以上より、実施の形態５に係わる方向性結合器は、実施の形態１において説明した効果に加え、層間位置関係誤差の影響を受けにくくすることが可能となり、また、製造性簡略化の実現が可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  誘電体基板、１１、１２  接地導体、２１、３１  信号線導体、４１  柱状導体、４２、４３  平板状接地導体、５２、５３  柱状導体、６１  金属ブロック、６２  空洞領域
【図１】
2013074611.tif 000003
【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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