JP5235826B2 - Directional coupler - Google Patents
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Description
この発明は、マイクロ波帯で使用される方向性結合器に関する。 The present invention relates to a directional coupler used in the microwave band.
方向性結合器は、電力監視を行うために広く用いられている。従来の方向性結合器としては、それぞれ右手/左手系複合線路を構成する第1ストリップ導体と第2ストリップ導体との間に、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とを接続する第3ストリップ導体および第3ストリップ導体を短絡する短絡手段からなるショートスタブを設けた構成が知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。
Directional couplers are widely used for power monitoring. As a conventional directional coupler, a third strip conductor connecting a first strip conductor and a second strip conductor between a first strip conductor and a second strip conductor, respectively, constituting a right-hand / left-handed composite line. And the structure which provided the short stub which consists of a short circuit means which short-circuits a 3rd strip conductor is known (for example, refer
このような構成のフォワード結合する方向性結合器では、偶モード動作時の結合線路における位相速度と、奇モード動作時の結合線路における位相速度との差を大きくすることができる。そのため、小型かつ密結合で、フォワード結合する方向性結合器を実現することができる。 In the directional coupler having such a configuration for forward coupling, the difference between the phase velocity in the coupled line during the even mode operation and the phase velocity in the coupled line during the odd mode operation can be increased. Therefore, a directional coupler that is small and tightly coupled and forward-coupled can be realized.
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来の方向性結合器では、偶モード動作時および奇モード動作時ともに、通過帯域である左手系の特性となる帯域と右手系の特性となる帯域との間に、高周波信号が伝搬されない帯域であるバンドギャップが存在する。
フォワード結合する帯域は、偶モード動作時の通過帯域と奇モード動作時の通過帯域とが重なる帯域のみなので、バンドギャップとなる帯域ではフォワード結合しない。すなわち、フォワード結合する帯域が不連続となるので、従来の方向性結合器は、周波数帯域が狭帯域になるという問題がある。
However, the prior art has the following problems.
In a conventional directional coupler, both in the even mode operation and the odd mode operation, in a band in which a high-frequency signal is not propagated between a band that is a left-handed characteristic and a band that is a right-handed characteristic that are passbands. There is a band gap.
Since the band to be forward-coupled is only a band in which the pass band in the even mode operation and the pass band in the odd-mode operation overlap, forward coupling is not performed in the band gap band. That is, since the band for forward coupling becomes discontinuous, the conventional directional coupler has a problem that the frequency band becomes narrow.
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あり、小型、密結合かつ広帯域で、フォワード結合する方向性結合器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a directional coupler that is forward-coupled in a small size, a tight coupling, and a wide band.
この発明に係る方向性結合器は、誘電体基板に形成された第1ストリップ導体と、誘電体基板に、第1ストリップ導体と対向して形成された第2ストリップ導体と、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とを接続する第3ストリップ導体と、誘電体基板に、第1ストリップ導体、第2ストリップ導体および第3ストリップ導体から隔離して形成された地導体と、第3ストリップ導体を接地電位に短絡する短絡手段と、第1ストリップ導体の両端に近接して形成された一対の第1入出力線路と、第2ストリップ導体の両端に近接して形成された一対の第2入出力線路と、を備え、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部において、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体との間の距離は、第1ストリップ導体から地導体までの距離および第2ストリップ導体から地導体までの距離の何れか短い方の2倍以内とされているものである。 A directional coupler according to the present invention includes a first strip conductor formed on a dielectric substrate, a second strip conductor formed on the dielectric substrate so as to face the first strip conductor, and a first strip conductor. A third strip conductor connecting the second strip conductor, a ground conductor formed on the dielectric substrate so as to be separated from the first strip conductor, the second strip conductor and the third strip conductor, and the third strip conductor are grounded Short-circuit means for short-circuiting the potential, a pair of first input / output lines formed close to both ends of the first strip conductor, and a pair of second input / output lines formed close to both ends of the second strip conductor And a distance between the first strip conductor and the second strip conductor is equal to the first strip conductor in a side coupling portion where the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled. Are those within twice the one shorter distance to the ground conductor from the distance and a second strip conductor up al ground conductor.
この発明に係る方向性結合器によれば、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部において、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体との間の距離が、第1ストリップ導体から地導体までの距離および第2ストリップ導体から地導体までの距離の何れか短い方の2倍以内とされることにより、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在せず、左手系の通過帯域と右手系の通過帯域とを連続させることができる。また、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とを接続する第3ストリップ導体と、第3ストリップ導体を接地電位に短絡する短絡手段とを備えたことにより、偶モード動作時の位相定数の周波数特性と奇モード動作時の位相定数の周波数特性とを平行移動するように変化させることができる。そのため、小型、密結合かつ広帯域で、フォワード結合する方向性結合器を得ることができる。 According to the directional coupler according to the present invention, in the side coupling portion where the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled, the distance between the first strip conductor and the second strip conductor is the first. By setting the distance from the strip conductor to the ground conductor and the distance from the second strip conductor to the ground conductor to be less than twice the shorter one, there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation. The left-handed passband and the right-handed passband can be made continuous. In addition, by providing a third strip conductor that connects the first strip conductor and the second strip conductor, and a short-circuit means that short-circuits the third strip conductor to the ground potential, the frequency characteristics of the phase constant during even mode operation are provided. And the frequency characteristic of the phase constant during the odd mode operation can be changed so as to translate. Therefore, it is possible to obtain a directional coupler that performs forward coupling with a small size, a tight coupling, and a wide band.
以下、この発明の方向性結合器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the directional coupler according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts will be described with the same reference numerals.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る方向性結合器を示す平面図である。また、図2は、図1に示した方向性結合器を、A−A'線に沿って切断した断面図である。
この発明の実施の形態1に係る方向性結合器は、マイクロストリップ線路を用いて構成されている。
1 is a plan view showing a directional coupler according to
The directional coupler according to
図1、2において、この方向性結合器は、誘電体基板1と、誘電体基板1の一方の面(裏面)に形成された地導体2と、誘電体基板1の他方の面(表面)に形成された第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20、第3ストリップ導体30a、一対の第1入出力線路41、42および一対の第2入出力線路51、52と、誘電体基板1を貫通して設けられた接続導体であるスルーホール31(短絡手段)とを備えている。
1 and 2, the directional coupler includes a
第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20とは、互いに対向して形成されている。また、第3ストリップ導体30aは、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20とを接続している。また、地導体2は、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20および第3ストリップ導体30aから隔離して形成されている。また、スルーホール31は、第3ストリップ導体30aを地導体2(接地電位)に短絡している。
The
ここで、第3ストリップ導体30aの半分(スルーホール31から第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20まで)とスルーホール31とで形成されるショートスタブの電気長は、それぞれ誘導性を示す0度以上90度以下に設定されている。また、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20、第3ストリップ導体30aおよびスルーホール31をまとめたものを、単位セル100aと称する。
Here, the electrical length of the short stub formed by half of the
第1入出力線路41、42は、第1ストリップ導体10の両端に近接して形成されている。第1ストリップ導体10と第1入出力線路41、42との間には、それぞれ入出力ギャップ61、62が形成されている。また、第2入出力線路51、52は、第2ストリップ導体20の両端に近接して形成されている。第2ストリップ導体20と第2入出力線路51、52との間には、それぞれ入出力ギャップ71、72が形成されている。
The first input /
第1ストリップ導体10は、第1導体部11、第2導体部12および第3導体部13を有している。また、第2ストリップ導体20は、第1導体部21、第2導体部22および第3導体部23を有している。なお、第1導体部11と第1導体部21と、第2導体部12と第2導体部22と、および第3導体部13と第3導体部23とは、それぞれ互いに平行に形成されている。また、第2導体部12と第2導体部22との間には、第3ストリップ導体30aが形成されている。
The
ここで、第1導体部11および第1導体部21と、第3導体部13および第3導体部23とは、それぞれ第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20とが側結合される側結合部を形成している。側結合部において、第1導体部11と第1導体部21との間の距離は、第1導体部11から地導体2までの距離および第1導体部21から地導体2までの距離の何れか短い方の2倍以内とされている。また、同様に、第3導体部13と第3導体部23との間の距離は、第3導体部13から地導体2までの距離および第3導体部23から地導体2までの距離の何れか短い方の2倍以内とされている。
Here, the
図3は、図1に示した方向性結合器のB−B'線に沿って磁気壁を仮定した場合の、偶モード動作時の等価回路を示す回路図である。
図3の等価回路で表されるストリップ線路は、第1ストリップ導体10、第1入出力線路41、42、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30a、および断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側のスルーホール31で構成されている。すなわち、この等価回路は、方向性結合器の偶モード動作時の回路を示している。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit at the time of even mode operation when a magnetic wall is assumed along the line BB ′ of the directional coupler shown in FIG.
The strip line represented by the equivalent circuit of FIG. 3 includes a
方向性結合器の偶モード動作時の等価回路は、順番に直列接続された伝送線路モデル101a、キャパシタ102a、インダクタ103a、インダクタ103b、キャパシタ102bおよび伝送線路モデル101bと、インダクタ103aとインダクタ103bとの間にそれぞれ一端が並列接続され、他端がグランド(接地電位)に接続されたキャパシタ104およびインダクタ105とを用いて表される。
The equivalent circuit during the even mode operation of the directional coupler includes a
伝送線路モデル101aは、第1入出力線路41に対応している。キャパシタ102aは、入出力ギャップ61のキャパシタンスに対応している。インダクタ103aは、第1導体部11および第2導体部12の半分(断面A−A'の第1入出力線路41側)のインダクタンスに対応している。また、インダクタ103bは、第2導体部12の残り半分(断面A−A'の第1入出力線路42側)および第3導体部13のインダクタンスに対応している。キャパシタ102bは、入出力ギャップ62のキャパシタンスに対応している。伝送線路モデル101bは、第1入出力線路42に対応している。
The
キャパシタ104は、第1導体部11、第2導体部12、第3導体部13および断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30aのキャパシタンスに対応している。インダクタ105は、キャパシタ104と並列接続され、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30a、および断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側のスルーホール31のインダクタンスに対応している。
The
図4は、図1に示した方向性結合器のB−B'線に沿って電気壁を仮定した場合の、奇モード動作時の等価回路を示す回路図である。
図4の等価回路で表されるストリップ線路は、第1ストリップ導体10、第1入出力線路41、42、および断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30aで構成されている。すなわち、この等価回路は、方向性結合器の奇モード動作時の回路を示している。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit during an odd mode operation when an electric wall is assumed along the line BB ′ of the directional coupler shown in FIG.
4 includes the
方向性結合器の奇モード動作時の等価回路は、順番に直列接続された伝送線路モデル201a、キャパシタ202a、インダクタ203a、インダクタ203b、キャパシタ202bおよび伝送線路モデル201bと、インダクタ203aとインダクタ203bとの間にそれぞれ一端が並列接続され、他端がグランドに接続されたキャパシタ204およびインダクタ205とを用いて表される。
The equivalent circuit during the odd mode operation of the directional coupler includes a
伝送線路モデル201aは、第1入出力線路41に対応している。キャパシタ202aは、入出力ギャップ61のキャパシタンスに対応している。インダクタ203aは、第1導体部11および第2導体部12の半分(断面A−A'の第1入出力線路41側)のインダクタンスに対応している。また、インダクタ203bは、第2導体部12の残り半分(断面A−A'の第1入出力線路42側)および第3導体部13のインダクタンスに対応している。キャパシタ202bは、入出力ギャップ62のキャパシタンスに対応している。伝送線路モデル201bは、第1入出力線路42に対応している。
The
キャパシタ204は、第1導体部11、第2導体部12、第3導体部13および断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30aのキャパシタンスに対応している。インダクタ205は、キャパシタ104と並列接続され、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30aのインダクタンスに対応している。
The
次に、この発明の実施の形態1に係る方向性結合器の動作について説明する。
まず、図3または図4で示した等価回路において、キャパシタ102aの一端(伝送線路モデル101a側)とキャパシタ102bの他端(伝送線路モデル101b側)との間の伝搬定数γe、およびキャパシタ202aの一端とキャパシタ202bの他端との間の伝搬定数γoは、それぞれ次式(1)で表される。
Next, the operation of the directional coupler according to
First, in the equivalent circuit shown in FIG. 3 or FIG. 4, the propagation constant γ e between one end of the capacitor 102a (on the
式(1)において、iはeまたはoを示し、αeは偶モード動作時の減衰定数、αoは奇モード動作時の減衰定数、βeは偶モード動作時の位相定数、βoは奇モード動作時の位相定数をそれぞれ示している。
また、式(1)において、インピーダンスZi(i=e,o)は、次式(2)で表され、アドミッタンスYi(i=e,o)は、次式(3)で表される。
In equation (1), i represents e or o, α e is an attenuation constant during even mode operation, α o is an attenuation constant during odd mode operation, β e is a phase constant during even mode operation, and β o is The phase constants during odd mode operation are shown.
In the equation (1), the impedance Z i (i = e, o) is represented by the following equation (2), and the admittance Y i (i = e, o) is represented by the following equation (3). .
式(2)、(3)において、ωは角周波数、Le Rはインダクタ103a、103bのインダクタンス、Lo Rはインダクタ203a、203bのインダクタンス、Ce Lはキャパシタ102a、102bのキャパシタンス、Co Lはキャパシタ202a、202bのキャパシタンス、Ce Rはキャパシタ104のキャパシタンス、Co Rはキャパシタ204のキャパシタンス、Le Lはインダクタ105のインダクタンス、Lo Lはインダクタ205のインダクタンスをそれぞれ示している。
In equations (2) and (3), ω is the angular frequency, L e R is the inductance of the
続いて、図3に示した等価回路において、Le R・Ce Lの方がLe L・Ce Rよりも大きい場合の分散特性を図5に示す。
図5において、fe clは位相定数βeの値が0以外となる帯域における低周波側の帯域端部の周波数を示し、次式(4)で表される。また、fe seは位相定数βeの値が0となる周波数の低い方の周波数を示し、次式(5)で表される。また、fe shは位相定数βeの値が0となる周波数の高い方の周波数を示し、次式(6)で表される。また、fe crは位相定数βeの値が0以外となる帯域における高周波側の帯域端部の周波数を示し、次式(7)で表される。なお、次式(4)〜(7)において、ωi 0は次式(8)、ωi Lは次式(9)、κiは次式(10)でそれぞれ表される。
Next, in the equivalent circuit shown in FIG. 3, the dispersion characteristics when L e R · C e L is larger than L e L · C e R are shown in FIG.
In FIG. 5, f e cl indicates the frequency at the band edge on the low frequency side in the band where the value of the phase constant β e is other than 0, and is expressed by the following equation (4). F e se indicates the lower frequency at which the value of the phase constant β e is 0, and is expressed by the following equation (5). F e sh indicates the higher frequency at which the value of the phase constant β e is 0, and is represented by the following equation (6). Further, f e cr indicates the frequency at the band edge on the high frequency side in a band where the value of the phase constant β e is other than 0, and is expressed by the following equation (7). In the following formulas (4) to (7), ω i 0 is represented by the following formula (8), ω i L is represented by the following formula (9), and κ i is represented by the following formula (10).
図5に示した分散特性の場合、fe clからfe seまでの帯域およびfe shからfe crまでの帯域は、通過帯域となる。これに対して、fe seからfe shまでの帯域は、位相定数βeが0となるので、バンドギャップとなり高周波信号が伝搬されない。すなわち、通過帯域(fe clからfe seまでの帯域およびfe shからfe crまでの帯域)が不連続となるので、通過帯域は狭帯域となる。 For dispersion characteristic shown in FIG. 5, band from the band and f e sh from f e cl to f e se to f e cr is a pass band. On the other hand, since the phase constant β e is 0 in the band from f e se to f e sh , a high frequency signal is not propagated due to a band gap. That is, since the pass band (from the band and f e sh from f e cl to f e se to f e cr) is discontinuous, the pass band becomes narrow band.
次に、図3に示した等価回路において、Le R・Ce LとLe L・Ce Rとが等しい場合の分散特性を図6に示す。
図6より、Le R・Ce LとLe L・Ce Rとが等しい場合、fe seとfe shとが互いに一致するので、バンドギャップが存在しない分散特性となる。そのため、通過帯域がfe clからfe crまでと連続になるので、通過帯域は広帯域となる。すなわち、Le R・Ce LとLe L・Ce Rとを等しくすることにより、広帯域な通過特性を実現することができる。
Next, FIG. 6 shows dispersion characteristics when L e R · C e L is equal to L e L · C e R in the equivalent circuit shown in FIG.
As shown in FIG. 6, when L e R · C e L and L e L · C e R are equal, f e se and f e sh coincide with each other, so that a dispersion characteristic with no band gap is obtained. Therefore, since the pass band is continuous from f e cl to f e cr , the pass band becomes a wide band. That is, by making L e R · C e L and L e L · C e R equal, wide band pass characteristics can be realized.
なお、ここでは、偶モード動作時の場合について説明したが、奇モード動作時においても同様に、Lo R・Co LとLo L・Co Rとを等しくすることにより、広帯域な通過特性を実現することができる。 In addition, although the case at the time of even mode operation | movement was demonstrated here, similarly, also at the time of odd mode operation | movement, by making L o R * C o L and L o L * C o R equal, it is broadband pass. Characteristics can be realized.
ここで、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在せず、かつ偶モード動作時の分散特性が奇モード動作時の分散特性に対して大きく平行移動した場合について考える。この場合の分散特性を図7に示す。
図7より、バンドギャップが存在しないので、偶モード動作時および奇モード動作時ともに広帯域な通過特性が実現される。また、偶モード動作時および奇モード動作時において、fo clからfe crまでの帯域が各動作時に共通した通過帯域となるので、周波数帯域が広帯域になる。
Here, let us consider a case where there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, and the dispersion characteristic in the even mode operation is largely parallel to the dispersion characteristic in the odd mode operation. The dispersion characteristics in this case are shown in FIG.
As shown in FIG. 7, since there is no band gap, a wide band pass characteristic is realized in both the even mode operation and the odd mode operation. Further, in the even mode operation and the odd mode operation, the band from f o cl to f e cr becomes a common pass band in each operation, and thus the frequency band becomes wide.
また、偶モード動作時の分散特性が奇モード動作時の分散特性に対して大きく平行移動しているので、偶モード動作時と奇モード動作時との位相定数の差が大きくなり、偶モード動作時および奇モード動作時でともに通過帯域となる帯域において、位相定数の差がほぼ一定となる。以上のことから、図7に示した分散特性を実現することができれば、密結合で広帯域なフォワード結合を実現することができる。 In addition, since the dispersion characteristics during even mode operation are greatly parallel to the dispersion characteristics during odd mode operation, the difference in phase constant between even mode operation and odd mode operation increases, and even mode operation occurs. The difference in the phase constant is substantially constant in the band that becomes the pass band in both the hour mode and the odd mode operation. From the above, if the dispersion characteristic shown in FIG. 7 can be realized, it is possible to realize a wide-band forward coupling by tight coupling.
続いて、この発明の実施の形態1に係る方向性結合器の偶モード動作時および奇モード動作時の等価回路における素子の値の関係について説明する。
この発明の実施の形態1に係る方向性結合器では、上述したように、第1導体部11と第1導体部21との間の距離は、第1導体部11から地導体2までの距離および第1導体部21から地導体2までの距離の何れか短い方の2倍以内とされている。また、同様に、第3導体部13と第3導体部23との間の距離は、第3導体部13から地導体2までの距離および第3導体部23から地導体2までの距離の何れか短い方の2倍以内とされている。そのため、側結合部において、電磁結合が生じる。
Next, the relationship between the element values in the equivalent circuit during the even mode operation and the odd mode operation of the directional coupler according to
In the directional coupler according to
したがって、偶モード動作時においては、第1導体部11と第1導体部21との間、および第3導体部13と第3導体部23との間に相互インダクタンスが生じるので、偶モード動作時の等価回路におけるインダクタ103a、103bの値は、奇モード動作時の等価回路におけるインダクタ203a、203bよりも大きくなる。すなわち、Le RはLo Rよりも大きくなる。
Therefore, during the even mode operation, mutual inductance is generated between the
また、奇モード動作時においては、第1導体部11と第1導体部21との間、および第3導体部13と第3導体部23との間に相互キャパシタンスが生じるので、偶モード動作時の等価回路におけるキャパシタ104の値は、奇モード動作時の等価回路におけるキャパシタ204よりも小さくなる。すなわち、Ce RはCo Rよりも小さくなる。
Further, during odd mode operation, mutual capacitance is generated between the
一方、偶モード動作時の等価回路において入出力ギャップ61、62のキャパシタンスにそれぞれ対応したキャパシタ102a、102b、および奇モード動作時の等価回路において入出力ギャップ61、62のキャパシタンスにそれぞれ対応したキャパシタ202a、202bは、側結合部に生じる電磁結合の影響を受けない。すなわち、Ce LとCo Lとは、等しい値となる。
On the other hand,
ここで、偶モード動作時において、第2導体部12は、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30aとスルーホール31とを介して地導体2と接続されている。また、奇モード動作時において、第2導体部12は、断面B−B'が電気壁であることから、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30aのみを介して地導体2と接続されている。
Here, in the even mode operation, the
このことから、偶モード動作時においては、第2導体部12が地導体2と接続されるまでの長さが、奇モード動作時よりもスルーホール31分だけ長い。そのため、偶モード動作時の等価回路におけるインダクタ105の値は、奇モード動作時の等価回路におけるインダクタ205よりも大きくなる。すなわち、Le LはL0 Lよりも大きくなる。
上述したことをまとめると、偶モード動作時および奇モード動作時の等価回路における素子の値の関係は、次式(11)〜(14)で表される。
From this, in the even mode operation, the length until the
In summary, the relationship between the element values in the equivalent circuit during the even mode operation and the odd mode operation is expressed by the following equations (11) to (14).
Le R>Lo R (11)
Ce R<Co R (12)
Ce L=Co L (13)
Le L>Lo L (14)
L e R> L o R ( 11)
C e R <C o R (12)
C e L = C o L (13)
L e L > L o L (14)
上記式(5)、(11)、(13)より、fe seの方がfo seよりも小さくなることが分かる(次式(15)参照)。また、式(12)と式(14)との関係を考慮して、次式(15)〜(19)を満たし、かつ偶モード動作時と奇モード動作時との位相定数βiの差が大きくなるように各キャパシタおよびインダクタの値を決定することができる。すなわち、図7に示した分散特性を実現することができる。 From the above equations (5), (11), and (13), it can be seen that f e se is smaller than f o se (see the following equation (15)). Further, in consideration of the relationship between Expression (12) and Expression (14), the following Expressions (15) to (19) are satisfied, and the difference in phase constant β i between even mode operation and odd mode operation is The value of each capacitor and inductor can be determined to be large. That is, the dispersion characteristic shown in FIG. 7 can be realized.
fe se<fo se (15)
fe se=fe sh (16)
fo se=fo sh (17)
fe cl<fo cl (18)
fe cr<fo cr (19)
f e se <f o se ( 15)
f e se = f e sh (16)
f o se = f o sh (17)
f e cl <f o cl (18)
f e cr <f o cr (19)
これまで説明してきたことから、式(15)〜(19)を満たし、かつ偶モード動作時と奇モード動作時との位相定数βiの差が大きくなるように各キャパシタおよびインダクタの値を決定することにより、偶モード動作時および奇モード動作時において、図7に示した分散特性を実現することができる。すなわち、この発明の実施の形態1に係る方向性結合器の寸法を、等価回路が図7に示した分散特性を実現するように決定することにより、密結合で広帯域なフォワード結合を実現することができる。
From what has been described so far, the values of the capacitors and the inductors are determined so that the equations (15) to (19) are satisfied and the difference in the phase constant β i between the even mode operation and the odd mode operation is large. Thus, the dispersion characteristics shown in FIG. 7 can be realized during the even mode operation and the odd mode operation. In other words, by determining the dimensions of the directional coupler according to
ここで、この発明の実施の形態1に係る方向性結合器は、偶モード動作時と奇モード動作時との位相定数βiの差により結合するので、フォワード結合となる。また、偶モード動作時の位相速度と奇モード動作時の位相速度との差が大きいほど、フォワード結合の方向性結合器は密結合となるが、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。 Here, the directional coupler according to the first embodiment of the present invention is coupled by the difference of the phase constant β i between the even mode operation and the odd mode operation, and thus becomes forward coupling. Further, the larger the difference between the phase velocity during the even mode operation and the phase velocity during the odd mode operation, the closer the directional coupler of the forward coupling becomes, but the phase constant β e during the even mode operation and the odd mode The phase constant β o at the time of operation can be changed so as to translate, and the amount of translation can be increased, so that the difference in the phase constant β i becomes large and tight coupling occurs. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. Further, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態1によれば、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部において、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体との間の距離が、第1ストリップ導体から地導体までの距離および第2ストリップ導体から地導体までの距離の何れか短い方の2倍以内とされることにより、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在せず、左手系の通過帯域と右手系の通過帯域とを連続させることができる。また、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とを接続する第3ストリップ導体と、第3ストリップ導体を接地電位に短絡する短絡手段とを備えたことにより、偶モード動作時の位相定数の周波数特性と奇モード動作時の位相定数の周波数特性とを平行移動するように変化させることができる。そのため、小型、密結合かつ広帯域で、フォワード結合する方向性結合器を得ることができる。 As described above, according to the first embodiment, in the side coupling portion where the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled, the distance between the first strip conductor and the second strip conductor is By setting the distance from the first strip conductor to the ground conductor and the distance from the second strip conductor to the ground conductor to be less than twice the shorter one, there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation. The left-handed passband and the right-handed passband can be made continuous. In addition, by providing a third strip conductor that connects the first strip conductor and the second strip conductor, and a short-circuit means that short-circuits the third strip conductor to the ground potential, the frequency characteristics of the phase constant during even mode operation are provided. And the frequency characteristic of the phase constant during the odd mode operation can be changed so as to translate. Therefore, it is possible to obtain a directional coupler that performs forward coupling with a small size, a tight coupling, and a wide band.
なお、上記実施の形態1では、地導体2が誘電体基板1の裏面に形成されていると説明した。しかしながら、これに限定されず、地導体2は、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20、第3ストリップ導体30a等と同様に、誘電体基板1の表面に形成されて、コプレナ線路を構成してもよい。また、誘電体基板1が多層基板である場合には、地導体2、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20、第3ストリップ導体30a等は、層の表面に形成されてもよいし、層間に形成されてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、これらの変形は、以下の実施の形態においても同様に適用することができる。
In the first embodiment, it has been described that the
In these cases, the same effect as in the first embodiment can be obtained. These modifications can be similarly applied to the following embodiments.
また、上記実施の形態1では、第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20の両端に位置する第1導体部11および第1導体部21と、第3導体部13および第3導体部23とによって側結合部が形成されていると説明した。しかしながら、これに限定されず、側結合部は、第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20の一端のみに形成されてもよいし、第3ストリップ導体30aで接続された箇所に形成されてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、これらの変形は、以下の実施の形態においても同様に適用することができる。
Moreover, in the said
In these cases, the same effect as in the first embodiment can be obtained. These modifications can be similarly applied to the following embodiments.
実施の形態2.
図8は、この発明の実施の形態2に係る方向性結合器を示す平面図である。
図8に示す方向性結合器は、図1に示した方向性結合器において、単位セル100aを3つ直列に並ぶように配置して構成されている。
FIG. 8 is a plan view showing a directional coupler according to
The directional coupler shown in FIG. 8 is configured by arranging three
第1ストリップ導体10と第1入出力線路41、42との間には、それぞれ入出力ギャップ61、62が形成されている。また、第2ストリップ導体20と第2入出力線路51、52との間には、それぞれ入出力ギャップ71、72が形成されている。また、第1ストリップ導体10同士の間、および第2ストリップ導体20同士の間には、それぞれ単位セル間ギャップ80が形成されている。すなわち、単位セル100aが、単位セル間ギャップ80を介して縦続接続されている。
Input /
次に、この発明の実施の形態2に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態2に係る方向性結合器は、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to
The directional coupler according to
以上のように、実施の形態2によれば、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態2に係る方向性結合器は、上述した実施の形態1に係る方向性結合器よりも、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部(結合線路部分)が長いので、より密結合とすることができる。
As described above, according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Further, the directional coupler according to
なお、上記実施の形態2では、入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80の形状が相対する2本の直線であるが、これに限定されない。入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80を、図9に示すようなインターデジタルキャパシタとした場合にも、上記実施の形態2と同様の効果を得ることができる。ここで、ギャップをインターデジタルキャパシタとすることにより、入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスが増加し、より低周波で密結合な方向性結合器を構成することができる。
In the second embodiment, the shapes of the input /
また、上記実施の形態2では、3つの単位セル100aを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100aを縦続接続してもよい。
In the second embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
実施の形態3.
図10は、この発明の実施の形態3に係る方向性結合器を示す平面図である。
この発明の実施の形態3に係る方向性結合器は、マイクロストリップ線路を用いて構成されている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 10 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 3 of the present invention.
The directional coupler according to Embodiment 3 of the present invention is configured using a microstrip line.
図10において、この方向性結合器は、図1に示した第3ストリップ導体30aに代えて、第3ストリップ導体30bを備えている。
第3ストリップ導体30bは、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20とを接続するとともに、第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20と交差して外側にまで延びて形成されている。また、第3ストリップ導体30bを地導体2に短絡するスルーホール31は、第3ストリップ導体30bの両端に形成されている。
10, this directional coupler includes a
The
ここで、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と交差して外側に延びた部分の第3ストリップ導体30bとスルーホール31とで形成されるショートスタブの電気長は、それぞれ誘導性を示す0度以上90度以下に設定されている。また、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20、第3ストリップ導体30bおよびスルーホール31をまとめたものを、単位セル100bと称する。
なお、その他の構成については、実施の形態1と同様なので、説明を省略する。
Here, the electrical lengths of the short stubs formed by the
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、この発明の実施の形態3に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態3に係る方向性結合器では、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができ、そのときの等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
In the directional coupler according to Embodiment 3 of the present invention, similarly to the directional coupler according to
このとき、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20との間に存在する部分の第3ストリップ導体30bは、偶モード動作時において無視できるように、線路幅が狭くされている。一方、奇モード動作時において、第1ストリップ導体10は、断面B−B'が電気壁であることから、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30bを介して地導体2と接続されている。
At this time, the line width of the portion of the
すなわち、偶モード動作時におけるインダクタ105のインダクタンスLe Lと、奇モード動作時におけるインダクタ205のインダクタンスLo Lとは、互いに異なる。また、第1導体部11と第1導体部21との間、および第3導体部13と第3導体部23との間に電磁結合が生じるので、偶モード動作時におけるキャパシタ102a、102bのキャパシタンスCe Lおよびキャパシタ104のキャパシタンスCe Rと、奇モード動作時におけるキャパシタ202a、202bのキャパシタンスCo Lおよびキャパシタ204のキャパシタンスCo Rとは、互いに異なる。
That is, the inductance L e L of the
したがって、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。
すなわち、実施の形態3によれば、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
Therefore, similarly to the directional coupler according to the first embodiment described above, the phase constant β e during the even mode operation and the phase constant β o during the odd mode operation can be changed so as to translate, Since the amount of the parallel movement can be increased, the difference in the phase constant β i is increased, resulting in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained.
That is, according to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態4.
図11は、この発明の実施の形態4に係る方向性結合器を示す平面図である。
図11に示す方向性結合器は、図10に示した方向性結合器において、単位セル100bを3つ直列に並ぶように配置して構成されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 4 of the present invention.
The directional coupler shown in FIG. 11 is configured by arranging three
第1ストリップ導体10と第1入出力線路41、42との間には、それぞれ入出力ギャップ61、62が形成されている。また、第2ストリップ導体20と第2入出力線路51、52との間には、それぞれ入出力ギャップ71、72が形成されている。また、第1ストリップ導体10同士の間、および第2ストリップ導体20同士の間には、それぞれ単位セル間ギャップ80が形成されている。すなわち、単位セル100bが、単位セル間ギャップ80を介して縦続接続されている。
Input /
次に、この発明の実施の形態4に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態4に係る方向性結合器は、上述した実施の形態3に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 4 of the present invention will be described.
The directional coupler according to Embodiment 4 of the present invention is similar to the directional coupler according to Embodiment 3 described above in that the phase constant β e during even mode operation and the phase constant β o during odd mode operation are as follows. Can be changed so as to translate, and the amount of translation can be increased, so that the difference in the phase constant β i becomes large, which results in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. Further, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態4によれば、上記実施の形態3と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態4に係る方向性結合器は、上述した実施の形態3に係る方向性結合器よりも、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部(結合線路部分)が長いので、より密結合とすることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
Further, the directional coupler according to Embodiment 4 of the present invention is a side coupling portion in which the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled to the directional coupler according to Embodiment 3 described above. Since the (coupled line portion) is long, more tight coupling can be achieved.
なお、上記実施の形態4では、3つの単位セル100bを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100bを縦続接続してもよい。
In the fourth embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
実施の形態5.
図12は、この発明の実施の形態5に係る方向性結合器を示す平面図である。
図12において、この方向性結合器は、図1に示した第3ストリップ導体30aに代えて、第3ストリップ導体30cを備えている。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 12 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 12, the directional coupler includes a
第3ストリップ導体30cは、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20とを接続するとともに、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20との中間から、第3導体部13および第3導体部23の方向(図の右方向)に分岐するT分岐部を有している。また、第3ストリップ導体30cを地導体2に短絡するスルーホール31は、T分岐部に形成されている。
The
ここで、第3ストリップ導体30cの半分(スルーホール31から第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20まで)とスルーホール31とで形成されるショートスタブの電気長は、それぞれ誘導性を示す0度以上90度以下に設定されている。また、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20、第3ストリップ導体30cおよびスルーホール31をまとめたものを、単位セル100cと称する。
なお、その他の構成については、実施の形態1と同様なので、説明を省略する。
Here, the electrical length of the short stub formed by the half of the
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、この発明の実施の形態5に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態5に係る方向性結合器では、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができ、そのときの等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 5 of the present invention will be described.
In the directional coupler according to Embodiment 5 of the present invention, similarly to the directional coupler according to
偶モード動作時において、第2ストリップ導体20は、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30cとスルーホール31とを介して地導体2と接続されている。一方、奇モード動作時において、第2ストリップ導体20は、断面B−B'が電気壁であることから、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の第3ストリップ導体30cを介して地導体2と接続されている。
During the even mode operation, the
すなわち、偶モード動作時におけるインダクタ105のインダクタンスLe Lと、奇モード動作時におけるインダクタ205のインダクタンスLo Lとは、互いに異なる。また、第1導体部11と第1導体部21との間、および第3導体部13と第3導体部23との間に電磁結合が生じるので、偶モード動作時におけるキャパシタ102a、102bのキャパシタンスCe Lおよびキャパシタ104のキャパシタンスCe Rと、奇モード動作時におけるキャパシタ202a、202bのキャパシタンスCo Lおよびキャパシタ204のキャパシタンスCo Rとは、互いに異なる。
That is, the inductance L e L of the
したがって、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。
すなわち、実施の形態5によれば、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
Therefore, similarly to the directional coupler according to the first embodiment described above, the phase constant β e during the even mode operation and the phase constant β o during the odd mode operation can be changed so as to translate, Since the amount of the parallel movement can be increased, the difference in the phase constant β i is increased, resulting in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained.
That is, according to the fifth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
なお、上記実施の形態5では、第3ストリップ導体30cがT分岐部を有し、T分岐部にスルーホール31が形成されていると説明した。しかしながら、これに限定されず、図13に示すように、第3ストリップ導体30dが、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20との中間に形成されたT分岐部の先にさらにT分岐部を有し、T分岐部の先端にスルーホール31が形成されてもよい。
In the fifth embodiment, it has been described that the
実施の形態6.
図14は、この発明の実施の形態6に係る方向性結合器を示す平面図である。
図14に示す方向性結合器は、図12に示した方向性結合器において、単位セル100cを3つ直列に並ぶように配置して構成されている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 14 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 6 of the present invention.
The directional coupler shown in FIG. 14 is configured by arranging three
第1ストリップ導体10と第1入出力線路41、42との間には、それぞれ入出力ギャップ61、62が形成されている。また、第2ストリップ導体20と第2入出力線路51、52との間には、それぞれ入出力ギャップ71、72が形成されている。また、第1ストリップ導体10同士の間、および第2ストリップ導体20同士の間には、それぞれ単位セル間ギャップ80が形成されている。すなわち、単位セル100cが、単位セル間ギャップ80を介して縦続接続されている。
Input /
次に、この発明の実施の形態6に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態6に係る方向性結合器は、上述した実施の形態5に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 6 of the present invention will be described.
The directional coupler according to Embodiment 6 of the present invention is similar to the directional coupler according to Embodiment 5 described above in that the phase constant β e during even mode operation and the phase constant β o during odd mode operation are as follows. Can be changed so as to translate, and the amount of translation can be increased, so that the difference in the phase constant β i becomes large, which results in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. Further, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態6によれば、上記実施の形態5と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態6に係る方向性結合器は、上述した実施の形態5に係る方向性結合器よりも、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部(結合線路部分)が長いので、より密結合とすることができる。
As described above, according to the sixth embodiment, the same effect as in the fifth embodiment can be obtained.
Further, the directional coupler according to Embodiment 6 of the present invention is a side coupling portion in which the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled to the directional coupler according to Embodiment 5 described above. Since the (coupled line portion) is long, more tight coupling can be achieved.
なお、上記実施の形態6では、3つの単位セル100cを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100cを縦続接続してもよい。
また、図13に示した第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20、第3ストリップ導体30dおよびスルーホール31からなる単位セル100dを複数個縦続接続して方向性結合器を構成してもよい。
In the sixth embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
Further, a directional coupler may be configured by cascading a plurality of
実施の形態7.
図15は、この発明の実施の形態7に係る方向性結合器を示す平面図である。また、図16は、図15に示した方向性結合器を、C−C'線に沿って切断した断面図である。なお、図15において、入出力部容量形成導体111および単位セル間容量形成導体112が誘電体基板1の表面に見えるように図示されているが、これは理解しやすくするためのものであって、実際は図16に示すように誘電体基板1の内部に形成されている。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 15 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 7 of the present invention. FIG. 16 is a cross-sectional view of the directional coupler shown in FIG. 15 cut along the line CC ′. In FIG. 15, the input / output unit
図15、16において、この方向性結合器は、図8に示した方向性結合器に加えて、入出力部容量形成導体111、単位セル間容量形成導体112およびスルーホール113を備えている。
入出力部容量形成導体111は、入出力ギャップ61、62、71、72の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。また、単位セル間容量形成導体112は、単位セル間ギャップ80の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。
15 and 16, the directional coupler includes an input / output section
The input / output unit
入出力ギャップ61、71の下方に配置された入出力部容量形成導体111は、それぞれ第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20に形成されたスルーホール113を介して、第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20と接続されている。
また、入出力ギャップ62、72の下方に配置された入出力部容量形成導体111は、それぞれ第1入出力線路42および第2入出力線路52に形成されたスルーホール113を介して、第1入出力線路42および第2入出力線路52と接続されている。
The input / output portion
In addition, the input / output section
また、単位セル間ギャップ80の下方に配置された単位セル間容量形成導体112は、それぞれ第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20に形成されたスルーホール113を介して、第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20と接続されている。
In addition, the inter-unit cell
次に、この発明の実施の形態7に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態7に係る方向性結合器では、上述した実施の形態2に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができ、そのときの等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 7 of the present invention will be described.
In the directional coupler according to Embodiment 7 of the present invention, similarly to the directional coupler according to
したがって、上述した実施の形態2に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。 Therefore, similarly to the directional coupler according to the second embodiment described above, the phase constant β e during the even mode operation and the phase constant β o during the odd mode operation can be changed to translate, Since the amount of the parallel movement can be increased, the difference in the phase constant β i is increased, resulting in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. In addition, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態7によれば、上記実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態7に係る方向性結合器では、入出力部容量形成導体111および単位セル間容量形成導体112を設けたことにより、入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスが増加し、より低周波で密結合な方向性結合器を構成することができる。
As described above, according to the seventh embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
Further, in the directional coupler according to Embodiment 7 of the present invention, the input /
なお、上記実施の形態7では、入出力部容量形成導体111および単位セル間容量形成導体112を、それぞれ入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80の下方の誘電体基板1の内部に配置すると説明した。しかしながら、これに限定されず、入出力ギャップ61、62、71、72または単位セル間ギャップ80の上方、または入出力ギャップ61、62、71、72または単位セル間ギャップ80の近傍に配置してもよい。
In the seventh embodiment, the input / output part
実施の形態8.
図17は、この発明の実施の形態8に係る方向性結合器を示す平面図である。また、図18は、図17に示した方向性結合器を、C−C'線に沿って切断した断面図である。なお、図17において、第1浮遊導体114が誘電体基板1の表面に見えるように図示されているが、これは理解しやすくするためのものであって、実際は図18に示すように誘電体基板1の内部に形成されている。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 17 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 8 of the present invention. 18 is a cross-sectional view of the directional coupler shown in FIG. 17 cut along the line CC ′. In FIG. 17, the first floating
図17、18において、この方向性結合器は、図1に示した方向性結合器に加えて、第1浮遊導体114を備えている。
第1浮遊導体114は、入出力ギャップ61、62、71、72の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。
17 and 18, the directional coupler includes a first floating
The first floating
次に、この発明の実施の形態8に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態8に係る方向性結合器では、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができ、そのときの等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 8 of the present invention will be described.
In the directional coupler according to Embodiment 8 of the present invention, similarly to the directional coupler according to
したがって、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。 Therefore, similarly to the directional coupler according to the first embodiment described above, the phase constant β e during the even mode operation and the phase constant β o during the odd mode operation can be changed so as to translate, Since the amount of the parallel movement can be increased, the difference in the phase constant β i is increased, resulting in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. Further, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態8によれば、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態8に係る方向性結合器では、第1浮遊導体114を設けたことにより、入出力ギャップ61、62、71、72に対応するキャパシタンスが増加し、より低周波で密結合な方向性結合器を構成することができる。
また、この発明の実施の形態8に係る方向性結合器は、第1浮遊導体114と第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20(第1入出力線路42または第2入出力線路52)とを接続するスルーホールを形成する必要がないので、スルーホール113を用いる実施の形態7に係る方向性結合器と比較して、容易に製造することができる。
As described above, according to the eighth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Further, in the directional coupler according to Embodiment 8 of the present invention, by providing the first floating
A directional coupler according to Embodiment 8 of the present invention includes a first floating
実施の形態9.
図19は、この発明の実施の形態9に係る方向性結合器を示す平面図である。また、図20は、図19に示した方向性結合器を、C−C'線に沿って切断した断面図である。なお、図19において、第1浮遊導体114および第2浮遊導体115が誘電体基板1の表面に見えるように図示されているが、これは理解しやすくするためのものであって、実際は図20に示すように誘電体基板1の内部に形成されている。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 19 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 9 of the present invention. FIG. 20 is a cross-sectional view of the directional coupler shown in FIG. 19 cut along the line CC ′. In FIG. 19, the first floating
図19、20において、この方向性結合器は、図8に示した方向性結合器に加えて、第1浮遊導体114および第2浮遊導体115を備えている。
第1浮遊導体114は、入出力ギャップ61、62、71、72の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。また、第2浮遊導体115は、単位セル間ギャップ80の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。
19 and 20, the directional coupler includes a first floating
The first floating
次に、この発明の実施の形態9に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態9に係る方向性結合器では、上述した実施の形態2に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができ、そのときの等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 9 of the present invention will be described.
In the directional coupler according to Embodiment 9 of the present invention, similarly to the directional coupler according to
したがって、上述した実施の形態2に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。 Therefore, similarly to the directional coupler according to the second embodiment described above, the phase constant β e during the even mode operation and the phase constant β o during the odd mode operation can be changed to translate, Since the amount of the parallel movement can be increased, the difference in the phase constant β i is increased, resulting in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. Further, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態9によれば、上記実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態9に係る方向性結合器は、上述した実施の形態8に係る方向性結合器よりも、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部(結合線路部分)が長いので、より密結合とすることができる。
As described above, according to the ninth embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
Further, the directional coupler according to Embodiment 9 of the present invention is a side coupling portion in which the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled to the directional coupler according to Embodiment 8 described above. Since the (coupled line portion) is long, more tight coupling can be achieved.
また、この発明の実施の形態9に係る方向性結合器では、第1浮遊導体114および第2浮遊導体115を設けたことにより、入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスが増加し、より低周波で密結合な方向性結合器を構成することができる。
In the directional coupler according to Embodiment 9 of the present invention, the first floating
また、この発明の実施の形態9に係る方向性結合器は、第1浮遊導体114または第2浮遊導体115と第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20(第1入出力線路42または第2入出力線路52)とを接続するスルーホールを形成する必要がないので、スルーホール113を用いる実施の形態7に係る方向性結合器と比較して、容易に製造することができる。
The directional coupler according to Embodiment 9 of the present invention includes a first floating
なお、上記実施の形態9では、3つの単位セル100aを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100aを縦続接続してもよい。
In the ninth embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
実施の形態10.
図21は、この発明の実施の形態10に係る方向性結合器を示す平面図である。
図21に示す方向性結合器は、図8に示した方向性結合器において、単位セル間ギャップ80の間隔を変化させたものである。具体的には、単位セル間ギャップ80の間隔は、入出力ギャップ61、62、71、72の間隔に対して、約2倍に設定されている。
FIG. 21 is a plan view showing a directional coupler according to
The directional coupler shown in FIG. 21 is obtained by changing the interval between
次に、この発明の実施の形態10に係る方向性結合器の動作について説明する。
図22は、図21に示した方向性結合器のB−B'線に沿って磁気壁または電気壁を仮定した場合の等価回路を示す回路図である。
図22の等価回路で表されるストリップ線路は、断面B−B'よりも第1ストリップ導体10側の単位セル100aおよび第1入出力線路41、42で構成されている。
Next, the operation of the directional coupler according to
FIG. 22 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when a magnetic wall or an electric wall is assumed along the line BB ′ of the directional coupler shown in FIG.
22 includes a
例えば、方向性結合器の偶モード動作時において、この等価回路は、直列接続された複数の伝送線路モデル101、キャパシタ106およびインダクタ103と、インダクタ103間にそれぞれ一端が並列接続され、他端がグランドに接続されたキャパシタ104およびインダクタ105とを用いて表される。
For example, in the even mode operation of the directional coupler, this equivalent circuit includes a plurality of
ここで、単位セル間ギャップ80に対応する2つのキャパシタ106は、連続して直列に接続されているので、入出力ギャップ61、62に対応するキャパシタ106のキャパシタンスの約1/2倍となるキャパシタ107で置き換えることができる。このときの等価回路は、図23に示す等価回路となる。
一方、単位セル間ギャップ80の間隔が、入出力ギャップ61、62の間隔に対して、約2倍に設定されているので、単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスは、入出力ギャップ61、62に対応するキャパシタンスに対して、約1/2倍となっている。
Here, since the two
On the other hand, since the interval between the
したがって、この発明の実施の形態10に係る方向性結合器では、より図23に示した等価回路に近い構成になるので、インピーダンス整合のとれた良好な反射特性を実現することができる。
すなわち、実施の形態10によれば、上記実施の形態2と同様の効果を得ることができるとともに、良好な反射特性を有する方向性結合器を得ることができる。
Therefore, the directional coupler according to
That is, according to the tenth embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained, and a directional coupler having good reflection characteristics can be obtained.
なお、上記実施の形態10では、3つの単位セル100aを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100aを縦続接続してもよい。
In the tenth embodiment, three
実施の形態11.
図24は、この発明の実施の形態11に係る方向性結合器を示す平面図である。
図24に示す方向性結合器は、図8に示した方向性結合器において、入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80の形状を変化させたものである。具体的には、入出力ギャップ61、62、71、72および単位セル間ギャップ80は、インターデジタルキャパシタである。
FIG. 24 is a plan view showing a directional coupler according to
The directional coupler shown in FIG. 24 is obtained by changing the shapes of the input /
また、入出力ギャップ61、62、71、72に対応するキャパシタンスが、単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスの約2倍となるように、単位セル間ギャップ80を構成するインターデジタルキャパシタの大きさは、入出力ギャップ61、62、71、72を構成するインターデジタルキャパシタの大きさの約1/2倍に設定されている。
The size of the interdigital capacitor constituting the
次に、この発明の実施の形態11に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態11に係る方向性結合器は、入出力ギャップ61、62、71、72に対応するキャパシタンスを、単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスの約2倍とすることができるので、上述した実施の形態10と同様の効果を得ることができる。
すなわち、実施の形態11によれば、上記実施の形態2と同様の効果を得ることができるとともに、インピーダンス整合のとれた良好な反射特性を実現することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to
In the directional coupler according to
That is, according to the eleventh embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and good reflection characteristics with impedance matching can be realized.
なお、上記実施の形態11では、3つの単位セル100aを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100aを縦続接続してもよい。
In the eleventh embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
実施の形態12.
図25は、この発明の実施の形態12に係る方向性結合器を示す平面図である。なお、図25において、第1浮遊導体114および第2浮遊導体115が誘電体基板1の表面に見えるように図示されているが、これは理解しやすくするためのものであって、実際は誘電体基板1の内部に形成されている。
FIG. 25 is a plan view showing a directional coupler according to
図25に示す方向性結合器は、図19に示した方向性結合器において、第1浮遊導体114の面積を変化させたものである。具体的には、入出力ギャップ61、62、71、72に対応するキャパシタンスが、単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスの約2倍となるように、第1浮遊導体114が第1入出力線路41、42、第2入出力線路51、52および単位セル100aと重なる部分の面積は、第2浮遊導体115が単位セル100aと重なる部分の面積の約2倍に設定されている。すなわち、単位セル100aは、単位セル100a同士が縦続接続しているキャパシタンスの約2倍のキャパシタンスで、第1入出力線路41、42および第2入出力線路51、52と縦続接続している。
The directional coupler shown in FIG. 25 is obtained by changing the area of the first floating
次に、この発明の実施の形態12に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態12に係る方向性結合器は、入出力ギャップ61、62、71、72に対応するキャパシタンスを、単位セル間ギャップ80に対応するキャパシタンスの約2倍とすることができるので、上述した実施の形態10と同様の効果を得ることができる。
すなわち、実施の形態12によれば、上記実施の形態9と同様の効果を得ることができるとともに、インピーダンス整合のとれた良好な反射特性を実現することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to
In the directional coupler according to
That is, according to the twelfth embodiment, the same effects as those of the ninth embodiment can be obtained, and good reflection characteristics with impedance matching can be realized.
なお、上記実施の形態12では、3つの単位セル100aを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100aを縦続接続してもよい。
In the twelfth embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
実施の形態13.
図26は、この発明の実施の形態13に係る方向性結合器を示す平面図である。
この発明の実施の形態13に係る方向性結合器は、マイクロストリップ線路を用いて構成されている。
FIG. 26 is a plan view showing a directional coupler according to
The directional coupler according to
図26において、この方向性結合器は、図1に示した第3ストリップ導体30aおよびスルーホール31に代えて、第3ストリップ導体30eを備えている。
第3ストリップ導体30eは、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20とを接続するとともに、第1ストリップ導体10および第2ストリップ導体20と交差して外側にまで延びて形成されている。
26, the directional coupler includes a third strip conductor 30e instead of the
The third strip conductor 30e connects the
ここで、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と交差して外側に延びた部分の第3ストリップ導体30eで形成されるオープンスタブの電気長は、それぞれ誘導性を示す90度以上180度以下に設定されている。また、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20および第3ストリップ導体30eをまとめたものを、単位セル100eと称する。
なお、その他の構成については、実施の形態1と同様なので、説明を省略する。
Here, the electrical length of the open stub formed by the portion of the third strip conductor 30e that intersects with the
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、この発明の実施の形態13に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態13に係る方向性結合器では、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to
In the directional coupler according to
なお、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と交差して外側に延びた部分の第3ストリップ導体30eで形成されるオープンスタブの電気長が、それぞれ90度以上180度以下なので、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20の端部から電気長が約90度内側の部分で、電位が必ず0となる。
Note that the electrical lengths of the open stubs formed by the third strip conductor 30e that intersects with the
すなわち、この発明の実施の形態13に係る方向性結合器において、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と交差して外側に延びた部分の第3ストリップ導体30eは、上述した実施の形態3に係る方向性結合器において、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と交差して外側に延びた部分の第3ストリップ導体30bとスルーホール31とで形成されるショートスタブと同様の機能を有している。
That is, in the directional coupler according to
したがって、この発明の実施の形態13に係る方向性結合器の等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
このことから、この発明の実施の形態13に係る方向性結合器では、上述した実施の形態3に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。
Therefore, the equivalent circuits of the directional coupler according to
From this, in the directional coupler according to
以上のように、実施の形態13によれば、上記実施の形態3と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態13に係る方向性結合器は、第3ストリップ導体30eを地導体2に短絡するスルーホールを形成する必要がないので、スルーホール31を用いる実施の形態3に係る方向性結合器と比較して、容易に製造することができる。
As described above, according to the thirteenth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
In addition, the directional coupler according to
実施の形態14.
図27は、この発明の実施の形態14に係る方向性結合器を示す平面図である。
図27に示す方向性結合器は、図26に示した方向性結合器において、単位セル100eを3つ直列に並ぶように配置して構成されている。
Embodiment 14 FIG.
FIG. 27 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 14 of the present invention.
The directional coupler shown in FIG. 27 is configured by arranging three
第1ストリップ導体10と第1入出力線路41、42との間には、それぞれ入出力ギャップ61、62が形成されている。また、第2ストリップ導体20と第2入出力線路51、52との間には、それぞれ入出力ギャップ71、72が形成されている。また、第1ストリップ導体10同士の間、および第2ストリップ導体20同士の間には、それぞれ単位セル間ギャップ80が形成されている。すなわち、単位セル100eが、単位セル間ギャップ80を介して縦続接続されている。
Input /
次に、この発明の実施の形態14に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態14に係る方向性結合器は、上述した実施の形態13に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 14 of the present invention will be described.
The directional coupler according to Embodiment 14 of the present invention, like the directional coupler according to
以上のように、実施の形態14によれば、上記実施の形態13と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態14に係る方向性結合器は、上述した実施の形態13に係る方向性結合器よりも、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部(結合線路部分)が長いので、より密結合とすることができる。
As described above, according to the fourteenth embodiment, the same effect as in the thirteenth embodiment can be obtained.
Furthermore, the directional coupler according to Embodiment 14 of the present invention is a side coupling portion in which the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled to the directional coupler according to
なお、上記実施の形態14では、3つの単位セル100eを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100eを縦続接続してもよい。
In the fourteenth embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
実施の形態15.
図28は、この発明の実施の形態15に係る方向性結合器を示す平面図である。
図28において、この方向性結合器は、図26に示した第3ストリップ導体30eに代えて、第3ストリップ導体30fを備えている。
Embodiment 15 FIG.
FIG. 28 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 15 of the present invention.
28, the directional coupler includes a
第3ストリップ導体30fは、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20とを接続するとともに、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20との中間から、第3導体部13および第3導体部23の方向(図の右方向)に分岐するT分岐部を有している。
The
ここで、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と第3ストリップ導体30fとの接続点からT分岐部までの電気長は0度以上90度以下に設定され、T分岐部からT分岐部の先端までの電気長は0度以上90度以下に設定されている。すなわち、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と第3ストリップ導体30fとの接続点からT分岐部の先端までの電気長は、それぞれ誘導性を示す90度以上180度以下に設定されている。また、第1ストリップ導体10、第2ストリップ導体20および第3ストリップ導体30fをまとめたものを、単位セル100fと称する。
なお、その他の構成については、実施の形態13と同様なので、説明を省略する。
Here, the electrical length from the connection point of the
Other configurations are the same as those in the thirteenth embodiment, and a description thereof will be omitted.
次に、この発明の実施の形態15に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態15に係る方向性結合器では、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 15 of the present invention will be described.
In the directional coupler according to Embodiment 15 of the present invention, similarly to the directional coupler according to
なお、第1ストリップ導体10または第2ストリップ導体20と第3ストリップ導体30fとの接続点からT分岐部の先端までの電気長が、それぞれ90度以上180度以下なので、T分岐部からT分岐部の先端が開放となる部分までの間で、必ず電位が0となる部分が存在する。
The electrical length from the connection point of the
すなわち、この発明の実施の形態15に係る方向性結合器の第3ストリップ導体30fは、上述した実施の形態5に係る方向性結合器において、第3ストリップ導体30cとスルーホール31とで形成されるショートスタブと同様の機能を有している。
したがって、この発明の実施の形態15に係る方向性結合器の等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
That is, the
Therefore, the equivalent circuits of the directional coupler according to Embodiment 15 of the present invention are equivalent circuits shown in FIGS.
このことから、この発明の実施の形態15に係る方向性結合器では、上述した実施の形態5に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。 From this, in the directional coupler according to Embodiment 15 of the present invention, similarly to the directional coupler according to Embodiment 5 described above, the phase constant β e during the even mode operation and the phase constant β e during the odd mode operation are used. Since the phase constant β o can be changed so as to move in parallel and the amount of the parallel movement can be increased, the difference in the phase constant β i becomes large, which results in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained.
以上のように、実施の形態15によれば、上記実施の形態5と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態15に係る方向性結合器は、第3ストリップ導体30fを地導体2に短絡するスルーホールを形成する必要がないので、スルーホール31を用いる実施の形態5に係る方向性結合器と比較して、容易に製造することができる。
As described above, according to the fifteenth embodiment, the same effect as in the fifth embodiment can be obtained.
In addition, the directional coupler according to Embodiment 15 of the present invention does not require the formation of a through hole that short-circuits the
実施の形態16.
図29は、この発明の実施の形態16に係る方向性結合器を示す平面図である。
図29に示す方向性結合器は、図28に示した方向性結合器において、単位セル100fを3つ直列に並ぶように配置して構成されている。
Embodiment 16 FIG.
FIG. 29 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 16 of the present invention.
The directional coupler shown in FIG. 29 is configured by arranging three
第1ストリップ導体10と第1入出力線路41、42との間には、それぞれ入出力ギャップ61、62が形成されている。また、第2ストリップ導体20と第2入出力線路51、52との間には、それぞれ入出力ギャップ71、72が形成されている。また、第1ストリップ導体10同士の間、および第2ストリップ導体20同士の間には、それぞれ単位セル間ギャップ80が形成されている。すなわち、単位セル100fが、単位セル間ギャップ80を介して縦続接続されている。
Input /
次に、この発明の実施の形態16に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態16に係る方向性結合器は、上述した実施の形態15に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 16 of the present invention will be described.
The directional coupler according to Embodiment 16 of the present invention, like the directional coupler according to Embodiment 15 described above, has a phase constant β e during even mode operation and a phase constant β o during odd mode operation. Can be changed so as to translate, and the amount of translation can be increased, so that the difference in the phase constant β i becomes large, which results in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. In addition, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態16によれば、上記実施の形態15と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態16に係る方向性結合器は、上述した実施の形態15に係る方向性結合器よりも、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部(結合線路部分)が長いので、より密結合とすることができる。
As described above, according to the sixteenth embodiment, the same effect as in the fifteenth embodiment can be obtained.
Further, the directional coupler according to Embodiment 16 of the present invention is a side coupling portion in which the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled to those of the directional coupler according to Embodiment 15 described above. Since the (coupled line portion) is long, more tight coupling can be achieved.
なお、上記実施の形態16では、3つの単位セル100fを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100fを縦続接続してもよい。
In the sixteenth embodiment, the directional coupler is configured by cascading three
また、上記実施の形態16では、第3ストリップ導体30fがT分岐部を有していると説明した。しかしながら、これに限定されず、図30に示すように、第3ストリップ導体30gが、第1ストリップ導体10と第2ストリップ導体20との中間に形成されたT分岐部の先にさらにT分岐部を有していてもよい。
In the sixteenth embodiment, the
実施の形態17.
図31は、この発明の実施の形態17に係る方向性結合器を示す平面図である。なお、図31において、第1浮遊導体114および第3浮遊導体116が誘電体基板1の表面に見えるように図示されているが、これは理解しやすくするためのものであって、実際は誘電体基板1の内部に形成されている。
Embodiment 17. FIG.
FIG. 31 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 17 of the present invention. In FIG. 31, the first floating
図31において、この方向性結合器は、図17に示した方向性結合器に加えて、第3浮遊導体116を備えている。
第3浮遊導体116は、入出力ギャップ61、62、71、72の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。
In FIG. 31, this directional coupler includes a third floating
The third floating
次に、この発明の実施の形態17に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態17に係る方向性結合器では、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、対称面となる断面B−B'に沿って磁気壁または電気壁を仮定することができ、そのときの等価回路は、それぞれ図3、4に示した等価回路となる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 17 of the present invention will be described.
In the directional coupler according to Embodiment 17 of the present invention, similarly to the directional coupler according to
ここで、第3浮遊導体116は、断面B−B'上に存在するので、偶モード動作時においては浮遊導体として作用するが、奇モード動作時においては、断面B−B'が電気壁であることから、地導体2に接続されるので、地導体として作用する。そのため、偶モード動作時の等価回路におけるキャパシタ102a、102bの値は、奇モード動作時の等価回路におけるキャパシタ202a、202bの値よりも大きくなり、また、偶モード動作時の等価回路におけるキャパシタ104の値は、奇モード動作時の等価回路におけるキャパシタ204の値よりも小さくなる。
Here, since the third floating
したがって、第3浮遊導体116を設けたことにより、等価回路上の全ての素子の値を、偶モード動作時および奇モード動作時で変化させることができるので、回路設計が容易になる。
また、上述した実施の形態1に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。
Therefore, by providing the third floating
Similarly to the directional coupler according to the first embodiment described above, the phase constant β e during the even mode operation and the phase constant β o during the odd mode operation can be changed so as to translate, Since the amount of the parallel movement can be increased, the difference in the phase constant β i is increased, resulting in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. In addition, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態17によれば、上記実施の形態8と同様の効果を得ることができるとともに、回路設計が容易な方向性結合器を得ることができる。 As described above, according to the seventeenth embodiment, it is possible to obtain a directional coupler that can obtain the same effects as those of the eighth embodiment and can easily design a circuit.
実施の形態18.
図32は、この発明の実施の形態18に係る方向性結合器を示す平面図である。なお、図32において、第1浮遊導体114、第2浮遊導体115、第3浮遊導体116および第4浮遊導体117が誘電体基板1の表面に見えるように図示されているが、これは理解しやすくするためのものであって、実際は誘電体基板1の内部に形成されている。
Embodiment 18 FIG.
FIG. 32 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 18 of the present invention. In FIG. 32, the first floating
図32において、この方向性結合器は、図19に示した方向性結合器に加えて、第3浮遊導体116および第4浮遊導体117を備えている。
第3浮遊導体116は、入出力ギャップ61、62、71、72の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。また、第4浮遊導体117は、単位セル間ギャップ80の下方の誘電体基板1の内部に配置されている。
32, the directional coupler includes a third floating
The third floating
次に、この発明の実施の形態18に係る方向性結合器の動作について説明する。
この発明の実施の形態18に係る方向性結合器は、上述した実施の形態17に係る方向性結合器と同様に、偶モード動作時の位相定数βeと奇モード動作時の位相定数βoとを平行移動するように変化させることができ、その平行移動量を大きくすることもできるので、位相定数βiの差が大きくなり、密結合かつフォワード結合となる。また、偶モード動作時および奇モード動作時ともにバンドギャップが存在しないので、広帯域となる。また、右手系線路を用いた一般的な方向性結合器と比較して、同じ結合量であれば、大幅に小型化することができる。
Next, the operation of the directional coupler according to Embodiment 18 of the present invention will be described.
The directional coupler according to Embodiment 18 of the present invention, like the directional coupler according to Embodiment 17 described above, has a phase constant β e during even mode operation and a phase constant β o during odd mode operation. Can be changed so as to translate, and the amount of translation can be increased, so that the difference in the phase constant β i becomes large, which results in tight coupling and forward coupling. Further, since there is no band gap in both the even mode operation and the odd mode operation, a wide band is obtained. In addition, as compared with a general directional coupler using a right-handed line, if the amount of coupling is the same, the size can be greatly reduced.
以上のように、実施の形態18によれば、上記実施の形態17と同様の効果を得ることができる。
また、この発明の実施の形態18に係る方向性結合器は、上述した実施の形態17に係る方向性結合器よりも、第1ストリップ導体と第2ストリップ導体とが側結合される側結合部(結合線路部分)が長いので、より密結合とすることができる。
As described above, according to the eighteenth embodiment, the same effect as in the seventeenth embodiment can be obtained.
In addition, the directional coupler according to Embodiment 18 of the present invention is a side coupling portion where the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled to the directional coupler according to Embodiment 17 described above. Since the (coupled line portion) is long, more tight coupling can be achieved.
また、上記実施の形態18では、3つの単位セル100aを縦続接続して方向性結合器を構成したが、これに限定されず、2つまたは4つ以上の単位セル100aを縦続接続してもよい。
In the eighteenth embodiment, three
1 誘電体基板、2 地導体、10 第1ストリップ導体、20 第2ストリップ導体、30a〜30g 第3ストリップ導体、31 スルーホール(短絡手段)、41、42 第1入出力線路、51、52 第2入出力線路、100a〜100g 単位セル、114 第1浮遊導体、115 第2浮遊導体、116 第3浮遊導体、117 第4浮遊導体。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記誘電体基板に、前記第1ストリップ導体と対向して形成された第2ストリップ導体と、
前記第1ストリップ導体と前記第2ストリップ導体とを接続する第3ストリップ導体と、
前記誘電体基板に、前記第1ストリップ導体、前記第2ストリップ導体および前記第3ストリップ導体から隔離して形成された地導体と、
前記第3ストリップ導体を接地電位に短絡する短絡手段と、
前記第1ストリップ導体の両端に近接して形成された一対の第1入出力線路と、
前記第2ストリップ導体の両端に近接して形成された一対の第2入出力線路と、を備え、
前記第1ストリップ導体と前記第2ストリップ導体とが側結合される側結合部において、前記第1ストリップ導体と前記第2ストリップ導体との間の距離は、前記第1ストリップ導体から前記地導体までの距離および前記第2ストリップ導体から前記地導体までの距離の何れか短い方の2倍以内とされている
ことを特徴とする方向性結合器。 A first strip conductor formed on a dielectric substrate;
A second strip conductor formed on the dielectric substrate so as to face the first strip conductor;
A third strip conductor connecting the first strip conductor and the second strip conductor;
A ground conductor formed on the dielectric substrate separately from the first strip conductor, the second strip conductor, and the third strip conductor;
Short-circuit means for short-circuiting the third strip conductor to a ground potential;
A pair of first input / output lines formed adjacent to both ends of the first strip conductor;
A pair of second input / output lines formed in proximity to both ends of the second strip conductor,
In the side coupling portion where the first strip conductor and the second strip conductor are side-coupled, the distance between the first strip conductor and the second strip conductor is from the first strip conductor to the ground conductor. And the distance from the second strip conductor to the ground conductor, whichever is shorter, is less than twice the directional coupler.
ことを特徴とする請求項1から請求項9までの何れか1項に記載の方向性結合器。 In the unit cell composed of the first strip conductor, the second strip conductor, and the third strip conductor, the end portions of the first strip conductor face each other, and the end portions of the second strip conductor face each other. The directional coupler according to any one of claims 1 to 9, wherein a plurality of the directional couplers are arranged side by side.
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