(57)【要約】【課題】良好な反射特性及び方向性となる密結合な方向性結合器を得る。【解決手段】電磁気的に結合する２つの信号線導体のうち信号線導体１０１をメアンダ形状とする。信号線導体１０１の方向性結合器の長手方向と平行な第１の平行導体区間と、他方の信号線導体である信号線導体２０１の方向性結合器の長手方向と平行な第２の平行導体区間との短手方向の間隔を、長手方向に沿って周期的に変化させる。【選択図】図１
2016187096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号線導体と、当該第１の信号線導体と電気的に結合した第２の信号線導体とを備え、
前記第１の信号線導体及び前記第２の信号線導体のうち少なくとも一方の信号線導体をメアンダ形状とし、
前記メアンダ形状とした一方の信号線導体の方向性結合器における結合線路方向と平行な第１の平行導体区間と、前記他方の信号線導体の前記結合線路方向と平行な第２の平行導体区間との前記結合線路方向に対する直角方向の間隔を、当該結合線路方向に沿って周期的に変化させた構成としたことを特徴とする方向性結合器。
【請求項２】
前記第１の平行導体区間と前記第２の平行導体区間とが、積層構造の異なる層で重なるよう配置された第１の結合部と、前記第１の平行導体区間と前記第２の平行導体区間とが積層構造の異なる層で重なった位置から前記結合線路方向に対する直角方向にずれて配置された第２の結合部とを周期的に配置した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の信号線導体及び前記第２の信号線導体は、前記結合線路方向において対称構造を有している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】
前記第１の信号線導体及び前記第２の信号線導体は、ともにメアンダ形状であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の方向性結合器。
【請求項５】
前記第１の信号線導体と前記第２の信号線導体との電気長が等しいことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の方向性結合器。
【請求項６】
前記第１の平行導体区間と前記第２の平行導体区間との間隔は複数の周期で変化する構成であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の方向性結合器。
【請求項７】
前記第１の信号線導体及び前記第２の信号線導体は、積層構造における同一層に設けられ、
前記第１の平行導体区間と前記第２の平行導体区間との前記結合線路方向に対する直角方向の間隔が設定値である第１の結合部と、当該設定値より前記間隔が広い第２の結合部とを周期的に配置したことを特徴とする請求項１記載の方向性結合器。
【請求項８】
ストリップ線路で構成したことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項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、主としてマイクロ波帯及びミリ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】
２本の線路が平行に配置されて電気的に結合されている結合線路を有する方向性結合器は、電力分配／合成を行う目的で広く用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
分配／合成時の損失（合成損）を抑制するには、出力端子間のアイソレーションを確保することが必要となる。それゆえ、結合線路形方向性結合器としては、良好な反射特性（すなわち、反射量が０）、ならびに良好なアイソレーション（すなわち、フォワード結合量が０）が求められる。
【０００４】
結合線路形方向性結合器においては、設計思想や製造上の制約により、フォワード結合量が最小となる終端の終端インピーダンスＺＣ（結合線路インピーダンス）と、実際に各端子に接続される終端の終端インピーダンスＺＬ（終端インピーダンス）との間に不整合が生じることがある。このような場合、結合線路形方向性結合器は、フォワード結合量が増加するため、フォワード結合量とバックワード結合量との比（方向性）が低下する問題がある。
【０００５】
そこで、この問題を解決し得る方向性結合器が提案されている。例えば、非特許文献２には、メアンダ形状にした結合線路の各端子に容量補正素子（スタブ）を設けることにより、良好な方向性を得る方向性結合器が開示されている。
【０００６】
また、特許文献１には、補助結合線路を設けることにより、フォワード結合量を低減させ、良好な方向性を得る方向性結合器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１９７７９３号公報
【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）
【非特許文献２】I. Piekarz, et. al.,“Meandered Coupled-Line Single-Section Directional Coupler Designed in Multilayer LTCC Technology,” （2012 20th Tele- communications Forum, TELFOR 2012., pp. 983-986, Nov. 2012.）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献２に示されたような従来技術には、次のような課題があった。すなわち、このような構成の方向性結合器は、結合線路の各端子に容量補正用スタブを設けることで、接地容量成分が付加され、結合線路インピーダンスＺＣが低下する。そして、結合線路インピーダンスＺＣが終端インピーダンスＺＬと等しくなるよう低下させたとき、フォワード結合量が低減し、方向性が改善される。そのため、容量補正用スタブを設ける前の方向性結合器が、結合線路インピーダンスＺＣが終端インピーダンスＺＬよりも低い場合、本技術を適用することができないという課題があった。つまり、信号線導体と地導体とが狭間隔に配置されることになる薄い基板を使用した際や、ライン／スペースの制限から信号導体線幅を細くできない場合には、本技術の適用による効果は望めない。
【００１０】
また、特許文献１に示されたような補助結合線路を設けた従来の方向性結合器では、密結合化を図るため、結合線路長（電気長）をλ／４程度にした場合、補助結合線路で生じる反射波が付加され、反射特性が劣化してしまうという課題があった。
【００１１】
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、良好な反射特性及び方向性となる密結合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】
【００１２】
この発明に係る方向性結合器は、第１の信号線導体と、第１の信号線導体と電気的に結合した第２の信号線導体とを備え、第１の信号線導体及び第２の信号線導体のうち少なくとも一方の信号線導体をメアンダ形状とし、メアンダ形状とした一方の信号線導体の方向性結合器における結合線路方向と平行な第１の平行導体区間と、他方の信号線導体の結合線路方向と平行な第２の平行導体区間との結合線路方向に対する直交方向の間隔を、結合線路方向に沿って周期的に変化させた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の方向性結合器は、第１の信号線導体及び第２の信号線導体のうち少なくとも一方の信号線導体をメアンダ形状とし、メアンダ形状とした一方の信号線導体の第１の平行導体区間と、他方の信号線導体の第２の平行導体区間との間隔を周期的に変化させたので、良好な反射特性及び方向性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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上面透視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による方向性結合器の分解斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１による方向性結合器の短手方向の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による方向性結合器の長手方向の断面図である。
【図５】従来の方向性結合器を示す上面透視図である。
【図６】従来の方向性結合器の分解斜視図である。
【図７】従来の方向性結合器の短手方向の断面図である。
【図８】従来の方向性結合器の長手方向の断面図である。
【図９】結合線路インピーダンスＺＣ及び終端インピーダンスＺＬと反射Ｓ１１及びフォワード結合Ｓ４１の関係を示す説明図である。
【図１０】従来の方向性結合器の前段及び後段の結合線路に関するフォワード結合位相を示す説明図である。
【図１１】従来の方向性結合器の前段及び後段の結合線路に関する反射位相を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による方向性結合器と従来の方向性結合器の反射と方向性とを比較して示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例１を示す上面透視図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例１の分解斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例１の短手方向の断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例１の長手方向の断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例２を示す上面透視図である。
【図１８】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例２の分解斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例２の短手方向の断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例２の長手方向の断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例３を示す上面透視図である。
【図２２】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例３の分解斜視図である。
【図２３】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例３の短手方向の断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例３の長手方向の断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例４を示す上面透視図である。
【図２６】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例４の分解斜視図である。
【図２７】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例４の短手方向の断面図である。
【図２８】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例４の長手方向の断面図である。
【図２９】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例５を示す上面透視図である。
【図３０】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例５の分解斜視図である。
【図３１】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例５の短手方向の断面図である。
【図３２】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例５の長手方向の断面図である。
【図３３】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例６を示す上面透視図である。
【図３４】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例６の分解斜視図である。
【図３５】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例６の短手方向の断面図である。
【図３６】この発明の実施の形態１による方向性結合器の変形例６の長手方向の断面図である。
【図３７】この発明の実施の形態２による方向性結合器を示す上面透視図である。
【図３８】この発明の実施の形態２による方向性結合器の分解斜視図である。
【図３９】この発明の実施の形態２による方向性結合器の短手方向の断面図である。
【図４０】この発明の実施の形態２による方向性結合器の長手方向の断面図である。
【図４１】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透視図である。
【図４２】この発明の実施の形態３による方向性結合器の分解斜視図である。
【図４３】この発明の実施の形態３による方向性結合器の短手方向の断面図である。
【図４４】この発明の実施の形態３による方向性結合器の長手方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１〜図４は、この発明の実施の形態１による方向性結合器を示す図である。図１は方向性結合器の上面透視図、図２は方向性結合器の分解斜視図、図３（ａ）（ｂ）は、それぞれ図１のＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ図１のＢ１−Ｂ１′線断面図及びＢ２−Ｂ２′線断面図である。
【００１６】
この実施の形態１では、マイクロストリップ線路で構成したブロードサイド結合線路とオフセット・ブロードサイド結合線路とが混在する方向性結合器について説明する。
図１〜図４において、信号線導体１０１は信号を伝搬する第１の信号線導体であり、第１の誘電体基板である誘電体基板１１の上面にメアンダ形状で配置されている。誘電体基板１２は誘電体基板１１の下層側に設けられている第２の誘電体基板である。信号線導体２０１は誘電体基板１２の上面に、信号線導体１０１と電磁気的に結合するように、信号線導体１０１と近接して配置されている第２の信号線導体である。接地導体１３はグランドと接続されて、誘電体基板１２の下層側に設けられている第１の接地導体である。
【００１７】
実施の形態１による方向性結合器は、２つの信号線導体が上下に重なって結合するブロードサイド結合部と、２つの信号線導体のうち一方の信号導体が導体幅方向にずれて位置し、結合するオフセット・ブロードサイド結合部とから構成される。
また、実施の形態１の方向性結合器を構成する結合部は、信号線導体１０１のうち本方向性結合器における結合線路の方向（以下、長手方向という）に対して平行な平行導体区間（第１の平行導体区間）１０１ａと、信号線導体２０１のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間（第２の平行導体区間）２０１ａとから成る。
なお、ブロードサイド結合部は、信号線導体１０１の平行導体区間１０１ａと、信号線導体２０１の平行導体区間２０１ａとが上下に重なって位置する８つの区間で構成される。
また、オフセット・ブロードサイド結合部は、信号線導体１０１の平行導体区間１０１ａが、信号線導体２０１の平行導体区間２０１ａの直上から水平方向（短手方向）にずれて位置する８つの区間で構成される。
【００１８】
図１〜図４の例では、ブロードサイド結合部と、オフセット・ブロードサイド結合部とが、交互に配置されるよう、メアンダ形状とした信号線導体１０１における信号線導体の折り返しの間隔(クランク間隔)を均等に構成しているが、これに限るものではない。その具体例については後述する。
【００１９】
次に、実施の形態１による方向性結合器の動作原理を述べる。
ここで、実施の形態１の方向性結合器との比較のため、特許文献１に示された従来の方向性結合器の構成を説明する。
図５〜図８は、特許文献１に示された従来の方向性結合器を示す図であり、図６は、その方向性結合器の分解斜視図、図７（ａ）（ｂ）は、それぞれ図５のＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図８（ａ）（ｂ）は、それぞれ図５のＢ１−Ｂ１′線断面図及びＢ２−Ｂ２′線断面図である。これらの図において、信号線導体３０１は信号を伝搬する第１の信号線導体であり、第１の誘電体基板である誘電体基板１１の上面に折り曲げ形状で配置されている。信号線導体４０１は誘電体基板１２の上面に、信号線導体３０１と電磁気的に結合するように、信号線導体３０１と近接して配置されている第２の信号線導体である。接地導体１３はグランドと接続されて、誘電体基板１２の下層側に設けられている第１の接地導体である。
【００２０】
一般的に、結合線路インピーダンスＺＣは、偶モード動作時のインピーダンスＺｅと、奇モード動作時のインピーダンスZｏを用いて、式（１）により表される。
2016187096.tif 000003
【００２１】
この結合線路インピーダンスＺＣが、終端インピーダンスＺＬに対して、大きな値となるか小さな値となるかによって、反射位相及びフォワード結合位相は、それぞれ１８０度変化する。
図９は、結合線路インピーダンスＺＣ及び終端インピーダンスＺＬと反射Ｓ１１及びフォワード結合Ｓ４１の関係を示す説明図である。また、図１０に、特許文献１による方向性結合器のフォワード結合Ｓ４１における前段の結合線路（ＣＰＬ１）で生じる成分の位相∠Ｓ４１１（図１０（ａ））、及び後段の結合線路（ＣＰＬ２）で生じる成分の位相∠Ｓ４１２（図１０（ｂ））をそれぞれ示す。なお、前段及び後段の結合線路における結合線路長をそれぞれθとする。
【００２２】
∠Ｓ４１１は、ＰＯＲＴ１（点ａ）から入力された電力がＣＰＬ１で分配された後（点ｂ）、ＣＰＬ２を通り、ＰＯＲＴ４（点ｃ）に出力されるものに関係しており、２θとなる。また、∠Ｓ４１２は、ＰＯＲＴ１（点ａ）から入力された電力がＣＰＬ１を通った後（点ｂ）、ＣＰＬ２で分配され、ＰＯＲＴ４（点ｃ）に出力されるものに関係しており、２θ＋πとなる。
つまり、∠Ｓ４１１と∠Ｓ４１２は、その差がπとなり、前段及び後段の結合線路の結合線路長θに依存せず逆相の関係となる。
【００２３】
図１１に、特許文献１による方向性結合器の反射Ｓ１１における、前段の結合線路（ＣＰＬ１）で生じる成分の位相∠Ｓ１１１（図１１（ａ））、及び後段の結合線路（ＣＰＬ２）で生じる成分の位相∠Ｓ１１２（図１１（ｂ））をそれぞれ示す。なお、前段及び後段の結合線路における結合線路長をそれぞれθとする。
【００２４】
∠Ｓ１１１は、ＰＯＲＴ１（点ａ）から入力された電力がＣＰＬ１で反射され、ＰＯＲＴ１（点ａ）に戻るものに関係しており、θ＋πとなる。また、∠Ｓ１１２は、ＰＯＲＴ１（点ａ）から入力された電力がＣＰＬ１を通った後（点ｂ）、ＣＰＬ２で反射され（点ｂ）、再度ＣＰＬ１を通って、ＰＯＲＴ１（点ａ）に戻るものに関係しており、３θとなる。
つまり、∠Ｓ１１１と∠Ｓ１１２は、その差がπ―２θとなり、前段及び後段の結合線路の結合線路長θに依存する。
【００２５】
特許文献１による方向性結合器において、密結合化を図るために方向性結合器全体の結合線路長(電気長)をλ/４程度とする場合、前段及び後段の結合線路における結合線路長はλ/８程度となる。そのため、特許文献１による方向性結合器では、∠Ｓ１１１と∠Ｓ１１２の差はπ―λ/４となり、Ｓ１１１とＳ１１２が合成するときに打ち消し合う量は、逆相時に比べ減少する。
【００２６】
実施の形態１による方向性結合器では、前段及び後段の結合線路における結合線路長をλ/８よりも十分に小さくし、良好な反射及び方向性の疎結合な方向性結合器を構成する。そして、この疎結合な方向性結合器を８つ縦続接続し、全体の結合線路長(電気長)をλ/４程度とすることにより、良好な反射及び方向性の密結合な方向性結合器を実現する。
【００２７】
図１２は、全体の結合線路長(電気長)をλ/４程度となる特許文献１による方向性結合器及び実施の形態１による方向性結合器に対して実施した回路計算結果として反射（図１２（ａ））及び方向性（図１２（ｂ））を示している。
なお、この計算結果では、各端子（ＰＯＲＴ１〜ＰＯＲＴ４）に接続される終端の終端インピーダンスはＺＬ＝５０Ωに設計している。また、結合線路インピーダンスは、前段の結合線路で約４０Ω、後段の結合線路で約６３Ωとなるよう設計している。
【００２８】
図１２（ａ）において、例えば、規格化周波数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が１であるところのバックワード結合量に着目すると、特許文献１による方向性結合器（図５〜図８の方向性結合器）と比べて、実施の形態１の方向性結合器（図１〜図４の方向性結合器）は反射が改善しており、反射量が約２０ｄＢ程低下していることが分かる。
また、図１２（ｂ）において、規格化周波数が１であるところの方向性に着目すると、特許文献１による方向性結合器（図５〜図８の方向性結合器）と実施の形態１の方向性結合器（図１〜図４の方向性結合器）は共に、約３６ｄＢになっており、概ね等しい特性（良好な方向性）となっていることが分かる。
【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態１における方向性結合器によれば、メアンダ形状とした信号線導体１０１と、直線形状とした信号線導体２０１とを備え、信号線導体１０１のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間１０１ａと、信号線導体２０１のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間２０１ａとが相対向して並行に配置されるとともに、平行導体区間１０１ａと平行導体区間２０１ａとの間隔が長手方向に沿って周期的に変化するよう構成したので、結合線路長がλ／４よりも十分に小さく、かつ良好な反射及び方向性が得られる疎結合な方向性結合器が８段縦続接続されることになり、結合線路長がλ／４程度で良好な反射及び方向性が得られる密結合な方向性結合器を得ることができる効果を奏する。
【００３０】
すなわち、実施の形態１の方向性結合器では、終端インピーダンスＺＬに対する結合線路インピーダンスＺＣの大小関係が異なる２つの結合線路が、波長に対して十分小さな区画で交互に配置されるよう、信号線導体のうち少なくともどちらか一方の信号線導体をメアンダ形状とするようにしたので、波長に対して十分小さな２つの結合線路で生じる反射ならびにフォワード結合はほぼ等振幅逆相の関係になることから打ち消し合い、良好な反射特性及び方向性を得ることができる効果がある。
【００３１】
なお、上記例では、終端インピーダンスＺＬが５０Ωの例について示したが、これに限るものではなく、終端インピーダンスＺＬを５０Ωとは異なる値にしてもよい。この場合でも、結合線路インピーダンスＺＣと終端インピーダンスＺＬとの大小関係を維持することにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００３２】
また、上記例では、信号線導体１０１をメアンダ形状とし、信号線導体２０１を直線形状とした。しかし、これに限るものではなく、信号線導体１０１が直線形状で、信号線導体２０１がメアンダ形状であってもよい。
【００３３】
さらに、上記例では、信号線導体１０１が方向性結合器の長手方向において非対称な形状となる例として、ブロードサイド結合部と、オフセット・ブロードサイド結合部とが、交互に配置されるものを示した。しかし、これに限るものではなく、図１３〜図１６に示すように、信号線導体１０２が方向性結合器の長手方向において対称な形状となるようにしてもよい。すなわち、結合線路長がλ／４よりも十分に小さく、かつ良好な反射及び方向性が得られる疎結合な方向性結合器におけるブロードサイド結合部とオフセット・ブロードサイド結合部の構成順序を入れ替えて対称な形状とする。図１３〜図１６に示す方向性結合器の場合、信号線導体１０２を方向性結合器の長手方向において対称な形状とすることで、非対称な形状により散乱行列の対照性が僅かに崩れるのを防ぐことが可能となる。
【００３４】
ここで、図１３は方向性結合器の上面透視図、図１４は方向性結合器の分解斜視図、図１５（ａ）（ｂ）は、それぞれ図１３におけるＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図１６（ａ）（ｂ）は、それぞれ図１３におけるＢ１−Ｂ１′線断面図及びＢ２−Ｂ２′線断面図である。なお、これらの図において、信号線導体２０２は、信号線導体２０１と同様に構成された直線形状の第２の信号線導体であり、誘電体基板１１〜接地導体１３は図１〜図４で示した構成と同様である。また、平行導体区間１０２ａは、第１の平行導体区間、平行導体区間２０２ａは、第２の平行導体区間である。なお、実施の形態１の以降に示す構成では、誘電体基板１１〜接地導体１３は同様であるため、これらの図では同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
また、以上の実施の形態１では、信号線導体１０１，１０２をメアンダ形状とし、信号線導体２０１，２０２を直線形状とした。しかし、これに限るものではなく、図１７〜図２０に示すように、信号線導体１０３と信号線導体２０３をともにメアンダ形状としても良い。
ここで、図１７は方向性結合器の上面透視図、図１８は方向性結合器の分解斜視図、図１９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１７におけるＡ１−Ａ１′線断面図、Ａ２−Ａ２′線断面図及びＡ３−Ａ３′線断面図、図２０（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１７におけるＢ１−Ｂ１′線断面図、Ｂ２−Ｂ２′線断面図及びＢ３−Ｂ３′線断面図である。また、平行導体区間１０３ａは第１の平行導体区間、平行導体区間２０３ａは第２の平行導体区間である。
【００３６】
また、以上の実施の形態１では、信号線導体１０１〜１０３の全長（電気長）と信号線導体２０１〜２０３の全長（電気長）を異なる例を示した。しかし、これに限るものではなく、図２１〜図２４に示すように、第１の信号線導体である信号線導体１０４の全長（電気長）と、第２の信号線導体である信号線導体２０４の全長（電気長）とが等しい構成としても良い。
ここで、図２１はその方向性結合器の上面透視図、図２２は方向性結合器の分解斜視図、図２３（ａ）（ｂ）は、それぞれ図２２におけるＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図２４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図２１におけるＢ１−Ｂ１′線断面図、Ｂ２−Ｂ２′線断面図及びＢ３−Ｂ３′線断面図である。また、平行導体区間１０４ａは第１の平行導体区間、平行導体区間２０４ａは第２の平行導体区間である。なお、信号線導体１０４は、図１〜図４に示した信号線導体１０１と同様の構成であり、信号線導体２０４は、図１〜図４に示した信号線導体１０１と、方向性結合器の短手方向に対称な構成である。
【００３７】
また、以上の実施の形態１では、メアンダ形状とした信号線導体１０１〜１０４を同一側面のみに折り曲げる例を示した。しかし、これに限るものではなく、図２５〜図２８に示すように、メアンダ形状とした信号線導体１０５及び信号線導体２０５を両側面に折り曲げても良い。
ここで、図２５は方向性結合器の上面透視図、図２６は方向性結合器の分解斜視図、図２７（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図２５におけるＡ１−Ａ１′線断面図、Ａ２−Ａ２′線断面図、Ａ３−Ａ３′線断面図、Ａ４−Ａ４′線断面図及びＡ５−Ａ５′線断面図、図２８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図２５におけるＢ１−Ｂ１′線断面図、Ｂ２−Ｂ２′線断面図及びＢ３−Ｂ３′線断面図である。また、平行導体区間１０５ａは第１の平行導体区間、平行導体区間２０５ａは第２の平行導体区間である。
【００３８】
さらに、以上の実施の形態１では、ブロードサイド結合部とオフセット・ブロードサイド結合部をそれぞれ８つの区間から構成している例について示した。つまり、結合線路長がλ／４よりも十分に小さく、かつ良好な反射及び方向性が得られる疎結合な方向性結合器を８段縦続接続して構成した結合線路長がλ／４程度で良好な反射及び方向性が得られる密結合な方向性結合器の例について示した。しかし、これに限るものではなく、ブロードサイド結合部とオフセット・ブロードサイド結合部をそれぞれ３つ以上の区間から構成することにより、結合線路長がλ／４よりも十分に小さく、かつ良好な反射及び方向性が得られる疎結合な方向性結合器を３段以上縦続接続した結合線路長がλ／４程度で良好な反射及び方向性が得られる密結合な方向性結合器としてもよい。
【００３９】
図２９〜図３２に、結合線路長がλ／４よりも十分に小さく、かつ良好な反射及び方向性が得られる疎結合な方向性結合器を１０段縦続接続した結合線路長がλ／４程度で良好な反射及び方向性が得られる密結合な方向性結合器を示す。図２９はその方向性結合器の上面透視図、図３０は方向性結合器の分解斜視図、図３１（ａ）（ｂ）は、それぞれ図２９におけるＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図３２は、それぞれ図２９におけるＢ１−Ｂ１′線断面図及びＢ２−Ｂ２′線断面図である。ここで、第１の信号線導体である信号線導体１０６が１０段構成となっている点以外は図１〜図４に示した構成と同様である。また、第２の信号線導体である信号線導体２０６は信号線導体２０１と同様の直線形状の信号線導体である。また、平行導体区間１０６ａは第１の平行導体区間、平行導体区間２０６ａは第２の平行導体区間である。
【００４０】
また、以上の実施の形態１に示した方向性結合器では、メアンダ形状とした信号線導体１０１〜１０６における信号線導体の折り返しの間隔(クランク間隔)を均等となるよう構成している。しかし、これに限るものではなく、所望のバックワード結合量を得ることを目的として、クランク間隔を部分的に不均等としてもよい。
【００４１】
図３３〜図３６に示すように、信号線導体１０７のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間１０７ａと、信号線導体２０７のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間２０７ａとから成る結合部に係わるクランク間隔よりも、信号線導体１０７のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間１０７ｂと、信号線導体２０７のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間２０７ｂとから成る結合部に係わるクランク間隔が狭くなっている。
【００４２】
ここで、図３３は方向性結合器の上面透視図、図３４は方向性結合器の分解斜視図、図３５（ａ）（ｂ）は、それぞれ図３４におけるＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図３６（ａ）（ｂ）は、それぞれ図３４におけるＢ１−Ｂ１′線断面図、Ｂ２−Ｂ２′線断面図及びＢ３−Ｂ３′線断面図である。
【００４３】
以上、説明したように実施の形態１の方向性結合器によれば、第１の信号線導体と、第１の信号線導体と電気的に結合した第２の信号線導体とを備え、第１の信号線導体及び第２の信号線導体のうち少なくとも一方の信号線導体をメアンダ形状とし、メアンダ形状とした一方の信号線導体の方向性結合器における結合線路方向と平行な第１の平行導体区間と、他方の信号線導体の結合線路方向と平行な第２の平行導体区間との結合線路方向に対する直交方向の間隔を、結合線路方向に沿って周期的に変化させた構成としたので、良好な反射特性及び方向性を得ることができる。
【００４４】
また、実施の形態１の方向性結合器によれば、第１の平行導体区間と第２の平行導体区間とが、積層構造の異なる層で重なるよう配置された第１の結合部と、第１の平行導体区間と第２の平行導体区間とが積層構造の異なる層で重なった位置から結合線路方向に対する直交方向にずれて配置された第２の結合部とを周期的に配置したので、良好な反射特性及び方向性を得ることができる。
【００４５】
また、実施の形態１の方向性結合器によれば、第１の信号線導体及び第２の信号線導体は、結合線路方向において対称構造を有しているようにしたので、良好な反射特性及び方向性を得ることができるとともに、非対称な形状により散乱行列の対照性が僅かに崩れるのを防ぐことができる。
【００４６】
また、実施の形態１の方向性結合器によれば、第１の信号線導体及び第２の信号線導体は、ともにメアンダ形状であるようにしたので、良好な反射特性及び方向性を得ることができる。
【００４７】
また、実施の形態１の方向性結合器によれば、第１の信号線導体と第２の信号線導体との電気長が等しいようにしたので、良好な反射特性及び方向性を得ることができる。
【００４８】
また、実施の形態１の方向性結合器によれば、第１の平行導体区間と第２の平行導体区間との間隔は複数の周期で変化する構成としたので、良好な反射特性及び方向性を得ることができる。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態１では、マイクロストリップ線路で構成したブロードサイド結合／オフセット・ブロードサイド結合混在形方向性結合器について説明したが、誘電体基板１２を備えずに、信号線導体２０８を信号線導体１０８が配置されている誘電体基板１１に配置することにより、マイクロストリップ線路で構成したエッジ結合形方向性結合器としてもよく、これを実施の形態２として説明する。
図３７〜図４０は、この発明の実施の形態２による方向性結合器を示す構成図であり、これらの図において、図１〜図４に示す構成と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。すなわち、実施の形態２の方向性結合器は、実施の形態１における誘電体基板１２を削除し、信号線導体１０１と信号線導体１０２を誘電体基板１１上に設けたものである。
【００５０】
ここで、図３７はその方向性結合器の上面透視図、図３８は方向性結合器の分解斜視図、図３９（ａ）（ｂ）は、それぞれ図３７におけるＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図４０は、それぞれ図３７におけるＢ１−Ｂ１′線断面図、Ｂ２−Ｂ２′線断面図及びＢ３−Ｂ３′線断面図である。
【００５１】
図３７〜図４０の例では、信号線導体１０１のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間１０１ａと、信号線導体２０１のうち本方向性結合器の長手方向に対して平行な平行導体区間２０１ａとから成るエッジ結合部において、平行導体区間１０１ａと平行導体区間２０１ａとの間隔が狭いエッジ結合部と、平行導体区間１０１ａと平行導体区間２０１ａとの間隔が広いエッジ結合部とは、結合線路インピーダンスＺＣと終端インピーダンスＺＬとの大小関係が異なる。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態２の方向性結合器によれば、第１の信号線導体及び第２の信号線導体は、積層構造における同一層に設けられ、第１の平行導体区間と第２の平行導体区間との結合線路方向に対する直交方向の間隔が設定値である第１の結合部と、設定値より間隔が広い第２の結合部とを周期的に配置したので、良好な反射特性及び方向性を得ることができるとともに、誘電体基板は第１の信号線導体及び第２の信号線導体が設置される誘電体基板のみとなる分、製造が容易となる。
【００５３】
実施の形態３．
上記実施の形態１及び実施の形態２では、マイクロストリップ線路で構成されている方向性結合器について説明したが、誘電体基板１１の上層側に誘電体基板１５を設けるとともに、誘電体基板１５の上層側に接地導体１４を設けることにより、ストリップ線路で構成した結合線路形方向性結合器としてもよく、これを実施の形態３として説明する。
図４１〜図４４は、この発明の実施の形態３による方向性結合器を示す構成図であり、これらの図において、誘電体基板１５は誘電体基板１１の上層側に設けられた第３の誘電体基板である。接地導体１４は誘電体基板１５の上層側に設けられた第２の接地導体である。それ以外の構成は、図１〜図４に示した構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
ここで、図４１は方向性結合器の上面透視図、図４２は方向性結合器の分解斜視図、図４３（ａ）（ｂ）は、それぞれ図４１におけるＡ１−Ａ１′線断面図及びＡ２−Ａ２′線断面図、図４４（ａ）（ｂ）は、それぞれ図４１におけるＢ１−Ｂ１′線断面図及びＢ２−Ｂ２′線断面図である。
【００５４】
なお、図４１〜図４４は、誘電体基板１５及び接地導体１４を上記実施の形態１の方向性結合器に適用している例を示しているが、誘電体基板１５及び接地導体１４を上記実施の形態２の結合線路に適用してもよいことは言うまでもない。
【００５５】
以上説明したように、実施の形態３の方向性結合器によれば、ストリップ線路で構成したので、良好な反射特性及び方向性を得ることができるとともに、外部からのノイズ等の影響を受け難い構造とすることができる。
【００５６】
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】
【００５７】
１１，１２，１５  誘電体基板、１３，１４  接地導体、１０１〜１０７，２０１〜２０７  信号線導体、１０１ａ〜１０７ａ，２０１ａ〜２０７ａ  平行導体区間。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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