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JPH0793526B2 - Directional coupler - Google Patents
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JPH0793526B2 - Directional coupler - Google Patents

Directional coupler

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JPH0793526B2
JPH0793526B2 JP12196787A JP12196787A JPH0793526B2 JP H0793526 B2 JPH0793526 B2 JP H0793526B2 JP 12196787 A JP12196787 A JP 12196787A JP 12196787 A JP12196787 A JP 12196787A JP H0793526 B2 JPH0793526 B2 JP H0793526B2
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JP
Japan
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coupling
line
directional coupler
lines
parallel
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明久 武田
一成 鈴木
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株式会社トキメック
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、マイクロ波帯で用いられる方向性結合器に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a directional coupler used in a microwave band.

[従来の技術] 従来の方向性結合器の構成を第12図および第13図に示
す。第12図はその平面図であり、第13図はI−I′線に
おける断面図である。
[Prior Art] FIGS. 12 and 13 show the structure of a conventional directional coupler. FIG. 12 is a plan view thereof, and FIG. 13 is a sectional view taken along the line II ′.

背面に接地導体5を有する誘電体層4上にマイクロスト
リップ線路1および2が設けられている。線路1および
2の中央部は、長さLに亘って間隔sで近接している。
長さLは、結合したいマイクロ波の波長λの約1/4に選
定される。線路1および2は、第14図に示すような形状
であってもよい。線路1および2の平行に近接した線路
(平行線路)部分の上部に誘電体層3が配置され、誘電
体層3の上面には結合導体板6が配置されている。
Microstrip lines 1 and 2 are provided on a dielectric layer 4 having a ground conductor 5 on its back surface. The central portions of the lines 1 and 2 are close to each other at a distance s over the length L.
The length L is selected to be about 1/4 of the wavelength λ of the microwave to be coupled. The lines 1 and 2 may have a shape as shown in FIG. A dielectric layer 3 is arranged above a line (parallel line) portion of the lines 1 and 2 which are close to each other in parallel, and a coupling conductor plate 6 is arranged on the upper surface of the dielectric layer 3.

線路1の線路端P1から導入された波は、その一部が平行
線路部分で線路2に結合する。すなわち、線路2に結合
した波は、線路端P3には伝播せず、線路端P4に伝播す
る。この動作原理は公知なのでここでは詳述しない。回
路端P4へ波が伝播する割合、すなわち結合度は、平行線
路の間隔sおよび誘電体層3の厚さdが小さいほど大き
くなる。
Waves introduced from the line end P 1 of the line 1 is partially bonded to the line 2 in a parallel line portion. That is, the wave coupled to the line 2 does not propagate to the line end P 3 but propagates to the line end P 4 . This operating principle is well known and will not be described in detail here. The rate at which the wave propagates to the circuit end P 4 , that is, the degree of coupling, increases as the distance s between the parallel lines and the thickness d of the dielectric layer 3 decrease.

なお、上記動作原理の詳細については、必要であれば以
下の文献を参照されたい。
For details of the above operation principle, refer to the following documents if necessary.

文献 1) 小西良広著「マイクロ波集積回路」(1973年、産
報発行)第88〜99頁 2) IREトランザクションズ オン マイクロウェー
ブ セオリー アンド テクニクス(IRE Transactions
On Microwave Theory And Technilques)ボリュームMT
T−3,ナンバー5、1955年10月発行のS.B.コーンの論文
「シールデッド カップルドーストリップ トランスミ
ッション ライン(Shielded Coupled−Strip Transmis
sion Line)」 3) IEEEトランザクションズ オン マイクロウェー
ブ セオリー アンド テクニクス(IEEE Transaction
s On Microwave Theory And Techniques)ボリュームMT
T−11,ナンバー4、1963年7月発行のラルフ・レヴィの
論文「ジェネラル シンセシス オブ アシンメトリッ
ク マルチエレメント カップルド トランスミッショ
ン ライン ディレクショナル カップラーズ(Genera
l Synthesis of Asymmetric Multi−Element Coupled−
Transmission−Line Directional Couplers)」 [発明が解決しようとする問題点] 従来の方向性結合器において、上記結合度を上げるため
に、平行線路の間隔sを小さくするには技術的な限界が
あり、また、上記誘電体層3の厚さdを小さくするにも
厚さの一様性および誘電率の均一性等の点から限界があ
った。そのため従来の構成による結合度は、せいぜい−
3dBが限度であった。
References 1) Yoshihiro Konishi, "Microwave Integrated Circuits" (1973, published by Kobo), pages 88-99 2) IRE Transactions on Microwave Theory and Technics (IRE Transactions
On Microwave Theory And Technilques) Volume MT
T-3, number 5, published by SB Cone in October 1955, entitled Shielded Coupled-Strip Transmis.
sion line) 3) IEEE Transactions on Microwave Theory and Technics (IEEE Transaction
s On Microwave Theory And Techniques) Volume MT
T-11, number 4, published by Ralph Levy in July 1963, entitled "General Synthesis of Asymmetric Multi-Element Coupled Transmission Line Directional Couplers (Genera
l Synthesis of Asymmetric Multi−Element Coupled−
Transmission-Line Directional Couplers) "[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional directional coupler, there is a technical limit in reducing the interval s between parallel lines in order to increase the degree of coupling. Further, there is a limit in reducing the thickness d of the dielectric layer 3 in terms of uniformity of thickness and uniformity of dielectric constant. Therefore, the degree of coupling with the conventional configuration is at most-
The limit was 3 dB.

したがって、本発明の目的は、結合度を向上させること
ができる新規な構造の方向性結合器を提供することにあ
る。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a directional coupler having a novel structure capable of improving the degree of coupling.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するために、 特定の長さに亘って近接する平行線路部分を有する分布
結合型の方向性結合器において、 第1および第2の平行線路を異なる平面上に設けるとと
もに、 上記第1および第2の平行線路の間にそれぞれ第1およ
び第2誘電体層を介して結合導体層を設け、 上記第1および第2平行線路の対向する線路の端部を互
いに接続したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a distributed coupling type directional coupler having parallel line portions that are adjacent to each other over a specific length. The two parallel lines are provided on different planes, and the coupling conductor layers are provided between the first and second parallel lines via the first and second dielectric layers, respectively, and the first and second parallel lines are provided. The opposite ends of the line are connected to each other.

本発明の一実施態様として、上記第1および第2平行線
路の一方は、背面に接地導体を有する誘電体基板上に配
置される。
As one embodiment of the present invention, one of the first and second parallel lines is arranged on a dielectric substrate having a ground conductor on the back surface.

本発明の他の実施態様として、上記第1および第2誘電
体層の一方は誘電体基板であり、該誘電体基板の両側端
部は断面方形の管状接地導体内の対向する内壁面に支持
される。
In another embodiment of the present invention, one of the first and second dielectric layers is a dielectric substrate, and both end portions of the dielectric substrate are supported by opposing inner wall surfaces in a tubular ground conductor having a rectangular cross section. To be done.

さらに第3の平行線路および第3の誘電体層を設けて多
層構造にすることも可能である。
Further, it is possible to provide a third parallel line and a third dielectric layer to form a multilayer structure.

[作用] 本発明は、分布結合型の方向性結合器において高い結合
度を得るために、高周波での性能を損なわない範囲で結
合部分を多層化し、各層において並行して結合動作を行
わせるようにしたものである。
[Operation] According to the present invention, in order to obtain a high degree of coupling in the distributed coupling type directional coupler, the coupling portions are multi-layered within a range that does not impair the performance at high frequencies, and the coupling operation is performed in parallel in each layer. It is the one.

すなわち、多層構造の各層における結合線路と結合導体
層との間の結合容量が加算されることにより結合容量が
増加するので、高い結合度が得られる。
That is, since the coupling capacitance between the coupling line and the coupling conductor layer in each layer of the multilayer structure is added to increase the coupling capacitance, a high degree of coupling can be obtained.

[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

<第1実施例の構成> 第1図ないし第4図に、ハイブリッド集積回路として構
成した本発明の方向性結合器の第1実施例を示す。
<Structure of First Embodiment> FIGS. 1 to 4 show a first embodiment of the directional coupler of the present invention configured as a hybrid integrated circuit.

第1図は第1実施例の斜視図、第2図はその平面図、第
3図は第2図のA−A′線における断面図、第4図は第
2図のB−B′線における断面図である。
1 is a perspective view of the first embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 2, and FIG. 4 is a line BB' in FIG. FIG.

背面に接地導体23を有する誘電体層7の表面に平行線路
を構成する結合線路16および17が形成されている。結合
線路16の両端には、マイクロストリップ線路8および9
が接続され、結合線路17の両端にはマイクロストリップ
線路10および11が接続されている。結合線路16および17
の上部には両線路の各端部を除くほぼ全体を覆う誘電体
層21が設けられる。誘電体層21の表面には結合導体層20
が配置される。ここまでの構成は、従来の構成と同一で
ある。
Coupling lines 16 and 17 forming parallel lines are formed on the surface of the dielectric layer 7 having the ground conductor 23 on the back surface. Microstrip lines 8 and 9 are provided at both ends of the coupling line 16.
Are connected, and the microstrip lines 10 and 11 are connected to both ends of the coupling line 17. Coupling lines 16 and 17
A dielectric layer (21) is provided on the upper part of the above to cover almost the entire area of each line except for each end. The coupling conductor layer 20 is formed on the surface of the dielectric layer 21.
Are placed. The configuration up to this point is the same as the conventional configuration.

この実施例では結合導体層20の上部にさらに誘電体覆19
を設け、その表面に第2の平行線路を構成する結合線路
18および22を形成している。結合線路18の両端は、それ
ぞれ接続導体12および15を介してマイクロストリップ線
路8および9に電気的に接続される。同様に、結合線路
22の両端は、それぞれ接続導体13および14を介してマイ
クロストリップ線路11および10に電気的に接続される。
In this embodiment, a dielectric cover 19 is further provided on top of the coupling conductor layer 20.
And a coupling line that forms a second parallel line on its surface
Forming 18 and 22. Both ends of the coupling line 18 are electrically connected to the microstrip lines 8 and 9 via the connecting conductors 12 and 15, respectively. Similarly, coupled lines
Both ends of 22 are electrically connected to the microstrip lines 11 and 10 via connection conductors 13 and 14, respectively.

誘電体層7、19および21に従来の誘電体基板を利用する
ことができる。また、接続導体12ないし15には、従来の
金リボンまたはワイヤを利用できる。誘電体層21にはフ
ッソ樹脂等のフイルムを用いることも可能である。
Conventional dielectric substrates can be utilized for the dielectric layers 7, 19 and 21. Also, conventional gold ribbons or wires can be used for the connecting conductors 12 to 15. It is also possible to use a film such as a fluorine resin for the dielectric layer 21.

<第1実施例の作用> マイクロストリップ線路8に波が入力されると、下側結
合線路16および17間の結合が結合導体層20を介して行わ
れると同時に、波の一部は接続導体12により上側結合線
路18に導かれ、上側結合線路18および22間にも結合導体
層20を介して結合が生じる。平行線路の長さを結合しよ
うとする波の波長λの約4分の1に設定しておくことに
より、結合した波は線路10へは伝播されず、線路11へ伝
播される。(残りの波は、線路9に伝播される。)この
ように、2つの結合動作が並行して起こるため、結果と
して高い結合度が得られる。
<Operation of First Embodiment> When a wave is input to the microstrip line 8, coupling between the lower coupling lines 16 and 17 is performed via the coupling conductor layer 20, and at the same time, part of the wave is a connecting conductor. It is guided to the upper coupling line 18 by 12 and coupling is also generated between the upper coupling lines 18 and 22 via the coupling conductor layer 20. By setting the length of the parallel lines to about ¼ of the wavelength λ of the wave to be coupled, the coupled wave is not propagated to the line 10 but to the line 11. (The remaining wave is propagated to the line 9.) As described above, two coupling operations occur in parallel, and as a result, a high degree of coupling is obtained.

<第2実施例の構成> 本発明の第2実施例の構成を第5図ないし第7図に示
す。この実施例は、伝送線路を、断面方形の管状接地導
体40の内部に中吊りになったサスペンデッドストリップ
ラインとしたものである。
<Structure of Second Embodiment> The structure of the second embodiment of the present invention is shown in FIGS. In this embodiment, the transmission line is a suspended strip line suspended inside a tubular ground conductor 40 having a rectangular cross section.

第5図は管状接地導体40内部の平面図、第6図は第5図
のC−C′線における断面図(管状導体40を含む)、第
7図は第5図のD−D'線における断面図(管状導体40を
含む)である。
FIG. 5 is a plan view of the inside of the tubular ground conductor 40, FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 5 (including the tubular conductor 40), and FIG. 7 is a line DD ′ of FIG. 4 is a cross-sectional view (including the tubular conductor 40) of FIG.

誘導体基板24の両側端部は管状導体40の対向する内壁面
に支持される。誘導体基板24の一面には平行線路を構成
する結合導体35および38が設けられる。誘電体基板24
の、平行線路と反対の面には、上記第1実施例と同様に
ほぼ平行線路をカバーする大きさの結合導体層37が設け
られる。誘導体基板24上で結合導体層37の両端から若干
離れた位置に、それぞれサスペンデッドストリップライ
ン25、28および26、27の各端部が位置する。結合導体層
37上にはこれとほぼ同じ大きさの誘電体層36が設けら
れ、その表面には、第2の平行線路を構成する結合線路
33および34が設けられる。
Both end portions of the dielectric substrate 24 are supported by the inner wall surfaces of the tubular conductor 40 which face each other. Coupling conductors 35 and 38 forming a parallel line are provided on one surface of the dielectric substrate 24. Dielectric substrate 24
On the surface opposite to the parallel line, a coupling conductor layer 37 having a size substantially covering the parallel line is provided as in the first embodiment. The ends of the suspended strip lines 25, 28 and 26, 27 are located on the dielectric substrate 24 at positions slightly apart from both ends of the coupling conductor layer 37. Coupling conductor layer
A dielectric layer 36 of approximately the same size as this is provided on 37, and the surface of the dielectric layer 36 forms a second parallel line.
33 and 34 are provided.

第1の平行線路を構成する結合線路35および38は、それ
ぞれその両端を貫通導体39によって、サスペンデッドス
トリップ線路25、26および28、27に接続される。第2の
平行線路を構成する結合導体33および34は、それぞれそ
の両端を、第1実施例と同様、接続導体29、32および3
0、31によりサスペンデットストリップ線路25、26およ
び28、27に接続される。
The coupled lines 35 and 38 forming the first parallel line are connected to the suspended strip lines 25, 26 and 28, 27 at both ends by through conductors 39, respectively. The coupling conductors 33 and 34 forming the second parallel line are connected at their both ends to the connection conductors 29, 32 and 3 similarly to the first embodiment.
0, 31 connect to the suspended strip lines 25, 26 and 28, 27.

第1実施例と同様に、誘電体層24および36には従来の誘
電体基板を利用することができ、接続導体29ないし31に
は、従来の金リボンまたはワイヤを利用できる。
Similar to the first embodiment, a conventional dielectric substrate can be used for the dielectric layers 24 and 36, and a conventional gold ribbon or wire can be used for the connection conductors 29 to 31.

<第2実施例の作用> 第2実施例の方向性結合器の動作は、第1実施例の動作
とほぼ同じである。
<Operation of Second Embodiment> The operation of the directional coupler of the second embodiment is almost the same as the operation of the first embodiment.

すなわち、サスペンデッドストリップ線路25に波が入力
されると、貫通導体39を介して結合線路35に波が導入さ
れ、結合線路35および38間の結合が結合導体層37を介し
て行われる。同時に、波の一部は接続導体29により結合
線路33にも導かれ、結合線路33および34間にも結合導体
層37を介して結合が生じる。結合した波は線路27へは伝
播されず、線路28へ伝播される。この実施例の場合も、
2つの結合動作が並行して起こるため、結果として高い
結合度が得られる。
That is, when a wave is input to the suspended strip line 25, the wave is introduced into the coupling line 35 via the through conductor 39, and the coupling between the coupling lines 35 and 38 is performed via the coupling conductor layer 37. At the same time, a part of the wave is also guided to the coupling line 33 by the connection conductor 29, and coupling also occurs between the coupling lines 33 and 34 via the coupling conductor layer 37. The combined wave is not propagated to line 27 but to line 28. Also in this example,
The two coupling operations occur in parallel, resulting in a high degree of coupling.

<変形例> 第8図および第9図に、上記第1実施例の変形例を示
す。第8図および第9図は、それぞれ第3図および第4
図と同様の断面図である。両図において、第1実施例と
同一の要素には同じ参照番号を付してある。
<Modification> FIGS. 8 and 9 show modifications of the first embodiment. 8 and 9 show FIGS. 3 and 4, respectively.
It is sectional drawing similar to a figure. In both figures, the same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.

この変形例は、第1図の実施例において結合部分の下側
で接地導体23に堀込みを設けて、そこに誘電体41を追加
し、結合部分の誘電体層7の厚さを増加させたものであ
る。他の構成および動作は第1図の実施例と同様であ
る。
In this modified example, the ground conductor 23 is provided under the coupling portion in the embodiment shown in FIG. 1, and a dielectric 41 is added thereto to increase the thickness of the dielectric layer 7 at the coupling portion. It is a thing. Other configurations and operations are similar to those of the embodiment shown in FIG.

この構成は、必要な結合を得るために誘電体層7の厚さ
を増加させたときに、他の回路部分との関係で誘電体層
7の厚さが充分に確保できないような場合に有効であ
る。
This configuration is effective when the thickness of the dielectric layer 7 is increased in order to obtain the necessary coupling and the thickness of the dielectric layer 7 cannot be sufficiently secured in relation to other circuit parts. Is.

<応用例> 第10図および第11図は、広周波数帯域の結合を行うため
に、上記第1実施例を、多段形式の方向性結合器の高結
合度を要求される部分に応用した応用例を示している。
第10図は平面図、第11図は第10図のE−E′線における
断面図である。両図において、第1実施例と同一の要素
には同じ参照番号を付してある。
<Application Example> FIGS. 10 and 11 show an application in which the first embodiment is applied to a portion of the multistage directional coupler that requires high coupling in order to perform coupling in a wide frequency band. An example is shown.
10 is a plan view, and FIG. 11 is a sectional view taken along the line EE 'in FIG. In both figures, the same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.

この応用例では、例えば、結合部72に結合中心周波数10
GHz、結合度−1.23dB、結合部74に結合中心周波数10GH
z、結合度−5.84dBを受け持たせると、全体として2〜1
8GHzの結合周波数帯域で約−3.0dBの結合度が得られ
る。結合度72および74の各々の結合中心周波数および結
合度と、全体の結合周波数帯域および結合度との関係の
詳細については、必要であれば、上記文献3)を参照さ
れたい。
In this application example, for example, the coupling center frequency 10
GHz, coupling degree -1.23 dB, coupling center frequency 10 GH at coupling section 74
z and coupling degree of -5.84 dB, the overall value is 2-1
A coupling degree of about −3.0 dB is obtained in the coupling frequency band of 8 GHz. For details of the relationship between the coupling center frequency and the coupling degree of each of the coupling degrees 72 and 74, and the overall coupling frequency band and the coupling degree, see Reference 3) above, if necessary.

[発明の効果] 本発明によれば、結合部を多層構造にしたので高結合度
の方向性結合器が容易に実現できる。また、製作が容易
で、他のストリップ線路あるいはマイクロストリップ回
路との組み合わせが自由に行えるため、コンポーネント
の小型化および軽量化が図れる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, since the coupling portion has a multi-layer structure, a directional coupler having a high coupling degree can be easily realized. In addition, since it is easy to manufacture and can be freely combined with other strip lines or microstrip circuits, the size and weight of the component can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による方向性結合器の第1実施例の斜視
図、第2図はその平面図、第3図は第2図のA−A′線
における断面図、第4図は第2図のB−B′線における
断面図、第5図は管状接地導体40内部の平面図、第6図
は第5図のC−C′線における断面図(管状導体40を含
む)、第7図は第5図のD−D′線における断面図(管
状導体40を含む)、第8図および第9図は第1実施例の
変形例の断面図、第10図は第1実施例の平面図、第11図
は第10図のE−E′線における断面図、第12図は従来の
方向性結合器の平面図であり、第13図は第12図のI−
I′線における断面図、第14図は従来の他の方向性結合
器の平行線路の平面図である。 7,19,21……誘電体層 8,9,10,11……マイクロストリップ線路 12,13,14,15……接続導体 16,17,18,22……結合線路 20……結合導体層 23……接地導体
1 is a perspective view of a first embodiment of a directional coupler according to the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. 2, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 5, FIG. 5 is a plan view of the inside of the tubular ground conductor 40, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC ′ in FIG. 5 (including the tubular conductor 40), FIG. 7 is a sectional view (including the tubular conductor 40) taken along the line DD ′ of FIG. 5, FIGS. 8 and 9 are sectional views of a modification of the first embodiment, and FIG. 10 is the first embodiment. Is a plan view of FIG. 11, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line EE 'of FIG. 10, FIG. 12 is a plan view of a conventional directional coupler, and FIG.
FIG. 14 is a sectional view taken along the line I ', and FIG. 14 is a plan view of a parallel line of another conventional directional coupler. 7,19,21 …… Dielectric layer 8,9,10,11 …… Microstrip line 12,13,14,15 …… Connecting conductor 16,17,18,22 …… Coupling line 20 …… Coupling conductor layer 23 ... Grounding conductor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】特定の長さに亘って近接する平行線路部分
を有する分布結合型の方向性結合器において、 第1および第2の平行線路を異なる平面上に設けるとと
もに、 上記第1および第2の平行線路の間にそれぞれ第1およ
び第2誘電体層を介して結合導体層を設け、 上記第1および第2平行線路の対応する線路の端部を互
いに接続してなる方向性結合器。
1. A distributed-coupling type directional coupler having parallel line portions that are close to each other over a specific length, wherein the first and second parallel lines are provided on different planes, and the first and second parallel lines are provided. A directional coupler in which coupling conductor layers are provided between two parallel lines via the first and second dielectric layers, respectively, and the ends of the corresponding lines of the first and second parallel lines are connected to each other. .
【請求項2】上記第1および第2平行線路の一方は、背
面に接地導体を有する誘導体基板上に配置される特許請
求の範囲第1項記載の方向性結合器。
2. The directional coupler according to claim 1, wherein one of the first and second parallel lines is arranged on a dielectric substrate having a ground conductor on its back surface.
【請求項3】上記第1および第2誘電体層の一方は誘電
体基板であり、該誘電体基板の両側端部は断面方形の管
状接地導体内の対向する内壁面に支持される特許請求の
範囲第1項記載の方向性結合器。
3. One of the first and second dielectric layers is a dielectric substrate, and both end portions of the dielectric substrate are supported by opposing inner wall surfaces in a tubular ground conductor having a rectangular cross section. A directional coupler according to claim 1.
JP12196787A 1987-05-19 1987-05-19 Directional coupler Expired - Lifetime JPH0793526B2 (en)

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