CN103038937B - 定向耦合器 - Google Patents

Abstract

在定向耦合器中，由于副线路之间(或者主线路之间)电磁耦合，会导致绝缘特性恶化。本发明提供一种能够改善绝缘特性的定向耦合器。通过在副线路S1、S2之间(或者在主线路之间)追加电容器C1，由此使绝缘特性极化，改善定向耦合器的绝缘特性。

Description

定向耦合器

技术领域

本发明涉及通信设备用的定向耦合器。 

背景技术

作为现有的定向耦合器，例如，已知有专利文献1中所记载的定向耦合器。具体而言，如图9所示，通过对形成有电极图案的多个电介质层进行层叠来构成。定向耦合器具有由带状线构成的第1主线路33、第2主线路34、以及第1副线路35，所述第1主线路33和所述第2线路34都与第1副线路35耦合。另外，关于定向耦合器，即使在结构上调换主线路及副线路的作用，也能够实现基本相同的动作，后述的课题和解决手段也是相同的。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本专利特开平11－261313号公报 

发明内容

发明所要解决的技术问题 

然而，在专利文献1中所记载的定向耦合器中，因为2个主线路33、34分别与副线路35的公共部分进行电磁耦合，因此，存在第1主线路33和第2主线路34之间的绝缘性不佳的问题。 

本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能够优化主线路之间(或者副线路之间)的绝缘性的定向耦合器。 

为解决问题所采用的技术方案 

本发明为了解决上述问题，提供了具有以下结构的定向耦合器。 

本发明所涉及的定向耦合器的特征在于，具有：主线路，该主线路包括第1端子和第2端子；第1副线路，该第1副线路与所述主线路电磁耦合， 且具有第3端子和第4端子；第2副线路，该第2副线路与所述主线路电磁耦合，且具有第5端子和第6端子；以及电容元件，该电容元件连接在所述第4端子和所述第5端子之间，所述第4端子和所述第5端子分别与负载终端连接。 

根据上述结构，能够改善定向耦合器中的所述第1副线路和第2副线路之间的绝缘特性。 

本发明所涉及的定向耦合器优选具有通过层叠多个绝缘体层而构成的层叠体，所述主线路、所述副线路及所述电容元件利用设置在所述层叠体内的导体层来构成。 

根据上述结构，能够改善定向耦合器中的所述第1副线路和第2副线路之间的绝缘特性，能够实现定向耦合器的小型化。 

本发明所涉及的定向耦合器优选以所述定向耦合器的第1主面作为安装面，且在所述层叠体内，将所述电容元件形成在所述主线路及所述副线路与所述第1主面之间。 

根据上述结构，在安装定向耦合器时，能够减轻从安装基板受到的各种电磁影响。 

本发明所涉及的电路装置优选将本发明所涉及的定向耦合器安装到具有屏蔽效果的基板上。 

根据上述结构，能够省去定向耦合器的接地层，且能够实现定向耦合器的小型化。 

发明效果 

根据本发明，能够改善定向耦合器中的所述第1副线路与第2副线路之间的绝缘特性。 

附图说明

图1是本发明的定向耦合器的电路图。 

图2是本发明的定向耦合器的外观立体图、俯视图。 

图3是本发明的定向耦合器的层叠体的分解立体图。 

图4是本发明的定向耦合器的特性图。 

图5是比较例的定向耦合器的特性图。 

图6是比较例的定向耦合器的特性图。 

图7是比较例的定向耦合器的特性图。 

图8是将本发明的定向耦合器安装到搭载基板上的说明图。 

图9是表示现有技术的定向耦合器的层叠结构的说明图。 

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。 

图1是实施方式所涉及的定向耦合器10的电路，图2是该定向耦合器10的外观图，图3是该定向耦合器10的分解立体图。 

对定向耦合器10的电路结构进行说明。定向耦合器10具有外部电极(端子)1～6、主线路M、副线路S1、S2、终端电阻R1、R2以及电容元件C1。主线路M连接于外部电极1、2之间。副线路S1连接在外部电极3、4之间，且该副线路S1与主线路M进行电磁耦合。副线路S2连接在外部电极5、6之间，且该副线路S2与主线路M进行电磁耦合。终端电阻R1、R2的一端分别与外部电极4、5连接，另一端分别接地。电容元件C1连接在外部电极4、5之间。 

在定向耦合器10的主线路M中传输的信号包括正向信号和反向信号，其中，所述正向信号是从外部电极1输入且从外部电极2输出的信号，所述反向信号是该正向信号被后级电路反射而返回外部电极2并从外部电极1输出的信号。因而，关于所述正向信号，外部电极1作为输入端口工作，外部电极2作为输出端口工作，而关于所述反向信号，外部电极2作为输入端口工作，外部电极1作为输出端口工作。另外，外部电极3作为所述正向信号的耦合端口工作，外部电极6作为所述反向信号的耦合端口工作。外部电极4、5分别被用作具有50Ω的终端端口。 

在上述定向耦合器10中，利用主线路M和副线路S1的电磁耦合，从外部电极3将功率与所述正向信号的功率成比例的信号输出。另外，利用主线路M和副线路S2的电磁耦合，从外部电极6将功率与所述反向信号的功率成比例的信号输出。作为这些信号的固定频率，例如是频率为824MHz～915MHz(GSM800/900)的信号、或频率为1710MHz～1910MHz(GSM1800/1900) 的信号，来自所述定向耦合器的外部电极3、6的输出信号成为自动增益控制装置(未图示)的输入信号。 

另外，作为表示定向耦合器的性能的主要特性，采用耦合度特性、绝缘特性以及定向特性。所谓耦合度特性是指输入到输入端口的信号和从耦合端口输出的信号之间的功率比(即，衰减量S(3，1))与频率的关系，所谓绝缘特性是指从输出端口输入的信号和从耦合端口输出的信号之间的功率比(即，衰减量S(3，2))与频率的关系。所谓定向特性是指耦合度特性和绝缘特性之比(即，衰减量S(3，2)/S(3，1))与频率的关系。 

接着，说明书定向耦合器10的具体结构。图2(a)是定向耦合器10的外观立体图，图2(b)是俯视图。图3是实施方式所涉及的定向耦合器10的层叠体11的分解立体图。下面，将层叠方向定义为z轴方向，将从z轴方向进行俯视时定向耦合器10的长边方向定义为x轴方向，将从z轴方向进行俯视时定向耦合器10的短边方向定义为y轴方向。此外，x轴、y轴、及z轴相互正交。 

层叠体11如图2及图3所示，具有外部电极14(14a～14f)、主线路M、副线路S1、S2、以及电容元件C1。如图2所示，层叠体11呈长方体形，如图3所示，层叠体11以使绝缘体层12(12a～12g)按从z轴方向的正方向侧向负方向侧的顺序进行排列的方式进行层叠而构成。定向耦合器10的安装面15是最下层即绝缘体层12g的层叠面的背面侧。绝缘体层12是电介质陶瓷，呈长方形。 

在层叠体11的y轴方向的负方向侧的侧面上，外部电极14a、14e、14b按从x轴方向的正方向侧向负方向侧的顺序进行排列的方式进行设置，并使其在z轴方向上贯穿所有的层。在层叠体11的y轴方向的正方向侧的侧面上，以使外部电极14c、14f、14d按从x轴方向的正方向侧向负方向侧的顺序进行排列的方式进行设置，并使其在z轴方向上贯穿所有的层。 

如图3所示，主电路M由线路部21构成。线路部21是设置在绝缘体层12e上的线状的导体层，且与外部电极14a、14b连接。 

如图3所示，副线路S1由线路部22a、22b、22c以及通孔导体b1～b2来构成，随着从z轴方向的正方向侧到负方向侧，呈逆时针旋转的螺旋状。这里， 在副线路S1中，将逆时针旋转的上游侧的端部称为上游端，将逆时针旋转的下游侧的端部称为下游端。 

线路部22a是形成在绝缘体层12b上的线状的导体层，其上游端与外部电极14d连接。线路部22b是设置于绝缘体层12c上的线状的导体层。线路部22c是形成在绝缘体层12d上的线状的导体层，其下游端与外部电极14e连接。通孔导体b1沿z轴方向贯穿绝缘体层12b，且连接线路部22a和线路部22b。另外，通孔导体b2沿z轴方向贯穿绝缘体层12c，且连接线路部22b和线路部22c。 

由此，副线路S1连接在外部电极14d和外部电极14e之间。当从z轴方向俯视时，主线路的区域m11和副线路的区域s11、s12、s13平行地相对，从而使主线路M和副线路S1在这些区域内实现电磁耦合。 

如图3所示，副线路S2由线路部23a、23b、23c以及通孔导体b3～b4来构成，随着从z轴方向的正方向侧到负方向侧，呈顺时针旋转的螺旋状。这里，在副线路S2中，将顺时针旋转的上游侧的端部称为上游端，将顺时针旋转的下游侧的端部称为下游端。 

线路部23a是形成在绝缘体层12b上的线状的导体层，其上游端与外部电极14c连接。线路部23b是设置于绝缘体层12c上的线状的导体层。线路部23c是形成在绝缘体层12d上的线状的导体层，其下游端与外部电极14f连接。通孔导体b3沿z轴方向贯穿绝缘体层12b，且连接线路部23a和线路部23b。另外，通孔导体b4沿z轴方向贯穿绝缘体层12c，且连接线路部23b和线路部23c。 

由此，副线路S2连接在外部电极14c和外部电极14f之间。当从z轴方向俯视时，主线路的区域m21和副线路的区域s21、s22、s23平行地相对，从而使主线路M和副线路S2在这些区域内实现电磁耦合。 

电容元件C1由面状导体层24a、24b构成。面状导体层24a、24b分别形成在绝缘体层12f、12g上，且与外部电极14f、14e连接。面状导体层24a、24b呈长方形，当从z方向俯视时，该面状导体层24a与面状导体层24b互相重叠。由此，在面状导体层24a与面状导体层24b之间会产生电容。因而，电容元件C1连接在外部电极14f和外部电极14e之间。 

利用具有上述结构的定向耦合器10，能够改善绝缘特性和定向特性。 

图4(a)是表示图1的定向耦合器10的正向信号的耦合度特性E和绝缘特性F的曲线图，图4(b)是表示该定向耦合器10的正向信号的定向特性G的曲线图。图5(a)是表示作为比较例的现有结构中的正向信号的耦合度特性E和绝缘特性F的曲线图，图5(b)是表示该正向信号的定向特性G的曲线图。图6(a)是表示图1的定向耦合器10的反向信号的耦合度特性E和绝缘特性F的曲线图，图6(b)是表示该定向耦合器10的反向信号的定向特性G的曲线图。图7(a)是表示现有结构中的反向信号的耦合度特性E和绝缘特性F的曲线图，图7(b)是表示该反向信号的定向特性G的曲线图。在各图的标记频率中，m1、m5、m9是GSM800/900的下限频率，m2、m6、m10是GSM800/900的上限频率，m3、m7、m11是GSM1800/1900的下限频率，m4、m8、m12是GSM1800/1900的上限频率。 

在现有结构的定向耦合器即图1中插入电容元件C1之前的电路结构中，如图5所示，绝缘特性F和定向特性G随着频率变高而变高。与此相对的，在图1的定性耦合器10中，由于副线路的电感和所述电容元件的电容引起串联谐振，因此，绝缘特性F和定向特性G在1.5GHz附近出现极点，而且，该极点的频率能够根据所述电容元件的电容值来进行调整。图4示出了对所述电容值进行调整以使绝缘特性在固定的频率范围下为最佳时的情况。由图4和图5可知，通过插入电容元件C1，除了绝缘特性和定向特性之外，还能够增大衰减量。 

因为定向耦合器10的各个线路长度相对于输入输出的方向而对称地设计，而且即使插入电容元件C1也能维持其对称性，因此，如图6、图7所示，正向信号所得到的所述效果，反向信号也能够得到。 

而且，由于定向耦合器10是对称的，所以能够以相同的灵敏度来接收正向信号、反向信号这两者，因此，相同规格的IC能够适用于副线路S1、S2之中的任一电路。 

定向耦合器10以安装面15面朝着图8所示的搭载基板13的方式，通过焊料16与该搭载基板13接合。在该搭载基板13上形成未图示的各种电极图案，由该电极图案辐射出各种电磁波。 

从z轴方向的正方向侧向负方向侧，形成有副线路S1、S2的层、形成有主线路M的层、形成有电容元件C1的层、以及安装面按照这样的顺序配置来得到定向耦合器10。由此，使电容元件C1位于定向耦合器10的信号线路即主线路M、副线路S1、S2与搭载基板之间。结果是，定向耦合器10的信号线与搭载基板隔开供电容元件C1插入的距离，从而能够减轻定向耦合器10因搭载基板上的各个电极图案而受到的电磁影响。 

另外，作为所述外部电极4和5的终端阻抗R1、R2，一般设为50Ω，但是也可以不是50Ω。 

另外，定向耦合器10在层叠体内没有设置具有接地电位的屏蔽导体层。因此，对于包括定向耦合器的电路装置(未图示)，在该电路装置内，在所述电子元器件或所述基板一侧实施屏蔽对策，以使所述定向耦合器与除此之外的电子元器件或者搭载基板内的电极图案之间不会引起电磁互干扰。结果是，在定向耦合器10中，能够削减用于形成屏蔽导体层或屏蔽端子的空间、材料、制造成本。 

标号说明 

M            主线路 

S1、S2       副线路 

C1           电容元件 

R1、R2       终端电阻 

10           定向耦合器 

11           层叠体 

12a～12g     绝缘体层 

13           搭载基板 

14a～14f     外部电极 

15           安装面 

21、22a～22c、23a～23c、24a、24b      导体层 

m11、m21、s11～s13、s21～s23          线路部耦合部 

E            耦合度特性 

F            绝缘特性 

G            定向特性 

Claims (3)

1.一种定向耦合器，其特征在于，具有

主线路，该主线路包括第1端子和第2端子；

第1副线路，该第1副线路与所述主线路电磁耦合，且具有第3端子和第4端子；

第2副线路，该第2副线路与所述主线路电磁耦合，且具有第5端子和第6端子；以及

电容元件，该电容元件连接在所述第4端子和所述第5端子之间，

所述第4端子和所述第5端子分别与负载终端连接，

所述定向耦合器的各个线路长度相对于输入输出的方向是对称的。

2.如权利要求1中所述的定向耦合器，其特征在于，

具有通过层叠多个绝缘体层而构成的层叠体，

所述主线路、所述副线路及所述电容元件利用形成在所述层叠体内的导体层来构成。

3.如权利要求2中所述的定向耦合器，其特征在于，

所述定向耦合器的第1主面作为安装面，

在所述层叠体内，将所述电容元件形成在所述主线路及所述副线路与所述第1主面之间。