CN105048050A - 定向耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明能够对主线路的特性阻抗与副线路的特性阻抗之间产生差异的情况进行抑制。本发明所涉及的定向耦合器的特征在于，包括：层叠体，该层叠体由包含有第1电介质层和第2电介质层的多个电介质层进行层叠而成；主线路，该主线路包含有彼此以串联方式电连接的第1主线路部和第2主线路部；以及副线路，该副线路包含有彼此以串联方式电连接的第1副线路部和第2副线路部，且该副线路与主线路进行电磁耦合，第1主线路部和第1副线路部设置在第1电介质层上，第2主线路部和第2副线路部设置在第2电介质层上，从层叠方向俯视时，第1主线路部与第2副线路部相重合，且第1副线路部与第2主线路部相重合。

Description

定向耦合器

技术领域

本发明涉及定向耦合器，尤其涉及具备主线路和副线路的定向耦合器。

背景技术

作为现有的定向耦合器，例如，已知有专利文献1记载的定向耦合器。该定向耦合器包括：多个电介质层、第1耦合线、第2耦合线、第1接地电极以及第2接地电极。

多个电介质层呈长方形，沿上下方向进行层叠。第1耦合线和第2耦合线设置于互不相同的电介质层上，彼此进行电磁耦合。第1耦合线位于第2耦合线的上侧。第1接地电极设置在位于第1耦合线上侧的电介质层上。第2接地电极设置在位于第2耦合线下侧的电介质层上。具有上述结构的定向耦合器实现了小型化和低插入损耗，且具有充分的隔离特性。

然而，在专利文献1所记载的定向耦合器中，第1耦合线的特性阻抗与第2耦合线的特性阻抗之间有可能会产生差异。更详细而言，该定向耦合器中，多个电介质层的厚度存在制造偏差。因此，从第1耦合线到第1接地电极为止的距离、与从第2耦合线到第2接地电极为止的距离之间有可能会产生偏差。由此，在第1耦合线与第1接地电极间所产生的电容相对于规定电容的偏移量、与第2耦合线与第2接地电极间所产生的电容相对于规定电容的偏移量之间可能会产生偏差。因此，第1耦合线的特性阻抗与第2耦合线的特性阻抗之间容易产生差异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平9-153708号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

因此，本发明的目的在于，提供一种定向耦合器，能够对主线路的特性阻抗与副线路的特性阻抗之间产生差异的情况进行抑制。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的一实施方式所涉及的定向耦合器的特征在于，包括：层叠体，该层叠体由包含有第1电介质层和第2电介质层的多个电介质层层叠而构成；主线路，该主线路包含有彼此以串联方式电连接的第1主线路部和第2主线路部；以及副线路，该副线路包含有彼此以串联方式电连接的第1副线路部和第2副线路部，且该副线路与所述主线路进行电磁耦合，所述第1主线路部和所述第1副线路部设置在所述第1电介质层上，所述第2主线路部和所述第2副线路部设置在所述第2电介质层上，从层叠方向俯视时，所述第1主线路部与所述第2副线路部相重合，且所述第1副线路部与所述第2主线路部相重合。

发明效果

根据本发明，能够对主线路的特性阻抗与副线路的特性阻抗之间产生差异的情况进行抑制。

附图说明

图1是定向耦合器10a、10b的外观立体图。

图2是定向耦合器10a的层叠体12的分解立体图。

图3是定向耦合器10b的层叠体12的分解立体图。

图4是比较例所涉及的定向耦合器100的层叠体112的分解立体图。

图5A是第3模型的史密斯圆图。

图5B是图5A的放大图。

图6A是第1模型的史密斯圆图。

图6B是图6A的放大图。

图7A是第2模型的史密斯圆图。

图7B是图7A的放大图。

图8A是表示第1模型的磁场分布的图。

图8B是表示第2模型的磁场分布的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一实施方式所涉及的定向耦合器进行说明。图1是定向耦合器10a、10b的外观立体图。图2是定向耦合器10a的层叠体12的分解立体图。下面，将层叠方向定义为上下方向，将从上侧进行俯视时的定向耦合器10a的长边方向定义为前后方向，将从上侧进行俯视时的定向耦合器10a的短边方向定义为左右方向。

定向耦合器10a如图1和图2所示，包括：层叠体12、外部电极14a～14j、主线路M、副线路S、引出导体18a～18d、接地导体20以及过孔导体v1、v3、v4、v6。

层叠体12如图2所示，呈长方体状，由电介质陶瓷形成的长方形状的电介质层16a～16f以从上侧向下侧按此顺序排列的方式进行层叠而成。下面，将层叠体12上侧的主面称为上表面，下侧的主面称为底面。将层叠体12前侧的端面称为前表面，后侧的端面称为后面。将层叠体12右侧的侧面称为右表面，左侧的侧面称为左表面。层叠体12的底面是将定向耦合器10a安装到电路基板时与电路基板相对的安装面。此外，将电介质层16a～16f上侧的面称为表面，电介质层16a～16f下侧的面称为背面。

外部电极14e、14f、14g在层叠体12的右表面以从前侧向后侧按次序排列的方式进行设置。外部电极14e、14f、14g沿上下方向延伸，且折返到上表面和底面。

外部电极14h、14i、14j在层叠体12的左表面以从前侧向后侧按次序排列的方式进行设置。外部电极14h、14i、14j沿上下方向延伸，且折返到上表面和底面。

外部电极14a、14d在层叠体12的前表面以从右侧向左侧按次序排列的方式进行设置。外部电极14a、14d沿上下方向延伸，且折返到上表面和底面。

外部电极14c、14b在层叠体12的后面以从右侧向左侧按次序排列的方式进行设置。外部电极14c、14b沿上下方向延伸，且折返到上表面和底面。

相对于在层叠体12的表面通过涂布以Ag为主要成分的导电性糊料而形成的基底电极，外部电极14a～14j是通过实施镀Ni和镀Sn而形成的。

主线路M设置于层叠体12内，包含有主线路部m1、m2以及过孔导体v2。主线路M的特性阻抗例如为50Ω。主线路部m1是设置于电介质层16c的表面的前半部分的线状导体。从上侧进行俯视时，主线路部m1呈从外周侧端部向内周侧端部以顺时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述内周侧端部位于相对于电介质层16c的中央(对角线的交点)更靠右侧的位置，所述内周侧端部位于电介质层16c的前半部分的中央处。下面，将主线路部m1的内周侧端部称为内周端，将主线路部m1的外周侧端部称为外周端。

主线路部m2是设置于电介质层16d的表面的后半部分的线状导体，该电介质层16d设置于电介质层16c的下侧。从上侧进行俯视时，主线路部m2呈外周侧端部向内周侧端部以顺时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述外周侧端部位于相对于电介质层16d的中央(对角线的交点)更靠右侧的位置，所述内周侧端部位于电介质层16d的后半部分的中央处。下面，将主线路部m2的内周侧端部称为内周端，将主线路部m2的外周侧端部称为外周端。

主线路部m1、m2例如通过在电介质层16c、16d涂布以由Cu或Ag形成的金属为主要成分的导电性糊料而得以形成。

过孔导体v2在上下方向贯穿电介质层16c，从而将主线路部m1的外周端与主线路部m2的外周端电连接。由此，主线路部m1与主线路部m2经由过孔导体v2以串联的方式电连接。

引出导体18a是设置于电介质层16b的表面的直线状的线状导体，该电介质层16b设置于电介质层16c的上侧。从上侧进行俯视时，引出导体18a的一个端部与主线路部m1的内周端重合。引出导体18a从一个端部起向右前方向延伸。并且，引出导体18a的另一个端部引出至电介质层16b的前侧的短边，与外部电极14a电连接。

过孔导体v1在上下方向贯穿电介质层16b，从而将引出导体18a的一个端部与主线路部m1的内周端电连接。由此，过孔导体v1和引出导体18a对主线路部m1的内周端与外部电极14a进行电连接。

引出导体18b是设置于电介质层16e的表面的直线状的线状导体，该电介质层16e设置于电介质层16d的下侧。从上侧进行俯视时，引出导体18b的一个端部与主线路部m2的内周端重合。引出导体18b从一个端部起向左后方向延伸。并且，引出导体18b的另一个端部引出至电介质层16e的后侧的短边，与外部电极14b电连接。

引出导体18a、18b例如通过在电介质层16b、16e涂布以由Cu或Ag形成的金属为主要成分的导电性糊料而得以形成。

过孔导体v3在上下方向贯穿电介质层16d，从而将引出导体18b的一个端部与主线路部m2的内周端电连接。由此，过孔导体v3和引出导体18b对主线路部m2的内周端与外部电极14b进行电连接。

过孔导体v1～v3通过向设置于电介质层16b～16d的贯通孔填充以Cu或Ag为主要成分的导电性糊料而形成。

副线路S设置于层叠体12内，与主线路M进行电磁耦合。副线路S包含有副线路部s1、s2和过孔导体v5。副线路S的特性阻抗例如为50Ω。副线路部s1是设置于电介质层16c的表面的后半部分的线状导体。从上侧进行俯视时，副线路部s1呈从外周侧端部向内周侧端部以顺时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述外周侧端部位于相对于电介质层16c的中央(对角线的交点)更靠近左侧的位置，所述内周侧端部位于电介质层16c的后半部分的中央处。下面，将副线路部s1的内周侧端部称为内周端，将副线路部s1的外周侧端部称为外周端。

此处，从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s1相重合。并且，从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s1基本在整个长度上都彼此并行。更详细而言，从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s1在除其外周端附近以外的部分均以保持一致的状态相重合。

从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s1形成为关于电介质层16c的对角线的交点呈点对称的图形。因此，若以电介质层16c的对角线的交点为中心将主线路部m1旋转180°，则由此得到的主线路部与副线路部s1相一致。

副线路部s2是设置于电介质层16d的表面的前半部分的线状导体，该电介质层16d设置于电介质层16c的下侧。从上侧进行俯视时，副线路部s2呈从外周侧端部向内周侧端部以顺时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述外周侧端部位于相对于电介质层16d的中央(对角线的交点)更靠左侧的位置上，所述内周侧端部位于电介质层16d的前半部分的中央处。主线路部m1、m2的线宽和副线路部s1、s2的线宽实质上相等。下面，将副线路部s2的内周侧端部称为内周端，将副线路部s2的外周侧端部称为外周端。

此处，从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s2相重合。并且，从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s2基本在整个长度上都彼此并行。更详细而言，从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s2在除其外周端附近以外的部分均以保持一致的状态相重合。

从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s2形成为关于电介质层16d的对角线的交点呈点对称的图形。因此，若以电介质层16d的对角线的交点为中心将主线路部m2旋转180°，则由此得到的主线路部与副线路部s2相一致。

副线路部s1、s2例如通过在电介质层16c、16d涂布以由Cu或Ag形成的金属为主要成分的导电性糊料而得以形成。

过孔导体v5在上下方向贯穿电介质层16c，从而将副线路部s1的外周端与副线路部s2的外周端电连接。由此，副线路部s1与副线路部s2经由过孔导体v5以串联的方式电连接。

引出导体18c是设置于电介质层16b的表面的直线状的线状导体，该电介质层16b设置于电介质层16c的上侧。从上侧进行俯视时，引出导体18c的一个端部与副线路部s1的内周端重合。引出导体18c从一个端部起向右后方向延伸。并且，引出导体18c的另一个端部引出至电介质层16b的后侧的短边，与外部电极14c电连接。

此处，从上侧进行俯视时，引出导体18b与引出导体18c实质上形成等腰三角形的长度相等的两条边。

过孔导体v4在上下方向贯穿电介质层16b，从而将引出导体18c的一个端部与副线路部s1的内周端电连接。由此，过孔导体v4和引出导体18c对副线路部s1的内周端与外部电极14c进行电连接。

引出导体18d是设置于电介质层16e的表面的直线状的线状导体，该电介质层16e设置于电介质层16d的下侧。从上侧进行俯视时，引出导体18d的一个端部与副线路部s2的内周端重合。引出导体18d从一个端部起向左前方向延伸。并且，引出导体18d的另一个端部引出至电介质层16e的前侧的短边，与外部电极14d电连接。

引出导体18c、18d例如通过在电介质层16b、16e涂布以由Cu或Ag形成的金属为主要成分的导电性糊料而得以形成。

此处，从上侧进行俯视时，引出导体18a与引出导体18d实质上形成等腰三角形的长度相等的两条边。并且，从上侧进行俯视时，引出导体18a和引出导体18b形成为关于电介质层16b的对角线的交点呈点对称的图形。从上侧进行俯视时，引出导体18c和引出导体18d形成为关于电介质层16b的对角线的交点呈点对称的图形。此外，引出导体18a～18d的线宽相等。

过孔导体v6在上下方向贯穿电介质层16d，从而将引出导体18d的一个端部与副线路部s2的内周端电连接。由此，过孔导体v6和引出导体18d对副线路部s2的内周端与外部电极14d进行电连接。

接地导体20是设置于电介质层16f的表面的长方形导体，该电介质层16f设置于电介质层16d的下侧。从上侧进行俯视时，接地导体20与主线路部m1、m2及副线路部s1、s2重合。接地导体20从右侧长边的三处向右突出，从而与外部电极14e～14g电连接。接地导体20从左侧长边的三处向左突出，从而与外部电极14h～14j电连接。

接地导体20例如通过在电介质层16f涂布以由Cu或Ag形成的金属为主要成分的导电性糊料而得以形成。

在上述定向耦合器10a中，外部电极14a用作输入端口，外部电极14b用作输出端口。外部电极14d用作耦合端口，外部电极14c用作以50Ω进行终端化的终端端口。外部电极14e～14j用作进行接地的接地端口。而且，若信号输入到外部电极14a，则该信号从外部电极14b输出。并且，由于主线路M与副线路S进行电磁耦合，因此，从外部电极14d输出具有与从外部电极14b输出的信号的功率成正比的功率的信号。

(效果)

根据具有上述结构的定向耦合器10a，能够对主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗之间产生差异的情况进行抑制。更详细而言，主线路部m1和副线路部s1设置在电介质层16c上。因此，即使电介质层16a～16f的厚度产生偏差，从主线路部m1到接地导体20为止的距离与从副线路部s1到接地导体20为止的距离仍然保持相等。因此，主线路部m1与接地导体20间产生的电容和副线路部s1与接地导体20间产生的电容之间不易产生差异。

此外，主线路部m2和副线路部s2设置在电介质层16d上。因此，即使电介质层16a～16f的厚度产生偏差，从主线路部m2到接地导体20为止的距离与从副线路部s2到接地导体20为止的距离仍然保持相等。因此，主线路部m2与接地导体20间产生的电容和副线路部s2与接地导体20间产生的电容之间不易产生差异。

如上所述，即使电介质层16a～16f的厚度产生偏差，主线路M与接地导体20间所形成的电容和副线路S与接地导体20间所形成的电容之间不易产生差异。即，主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗之间不易产生差异。

根据定向耦合器10a，能够降低上下方向的高度(以下，称为薄型化)。更详细而言，在专利文献1所记载的定向耦合器中，第1接地电极设置在位于第1耦合线上侧的电介质层上。第2接地电极设置在位于第2耦合线下侧的电介质层上。即，设有两个接地电极。这是为了使第1耦合线与第1接地电极及第2接地电极间所产生的电容、和第2耦合线与第1接地电极及第2接地电极间所产生的电容相接近。

但是，在专利文献1所记载的定向耦合器中，由于需要两个接地电极，因此，层叠方向的高度变高。此外，若缺少两个接地电极中的任意一个接地电极，则第1耦合线与接地电极间所产生的电容、和第2耦合线与接地电极间所产生的电容之间就会产生差异。

因此，定向耦合器10a中，主线路部m1和副线路部s1设置在电介质层16c上。由此，从主线路部m1到接地导体20为止的距离与从副线路部s1到接地导体20为止的距离变为相等。因此，主线路部m1与接地导体20间产生的电容与副线路部s1与接地导体20间产生的电容之间不易产生差异。此外，主线路部m2和副线路部s2设置在电介质层16d上。由此，从主线路部m2到接地导体20为止的距离与从副线路部s2到接地导体20为止的距离变为相等。因此，主线路部m2与接地导体20间产生的电容和副线路部s2与接地导体20间产生的电容之间不易产生差异。

如上所述，在定向耦合器10a中，由于仅设置一个接地导体20，因此，能够使主线路M与接地导体20间产生的电容、和副线路S与接地导体20间产生的电容相接近。其结果是在定向耦合器10a中，能够实现薄型化。另外，这种结构也不会妨碍在主线路部m1和副线路部s1的上侧设置与主线路部m1和副线路部s1相重合的接地导体。

在定向耦合器10a中，能够实现小型化。例如，为了利用专利文献1所记载的定向耦合器构成3dB定向耦合器，优选为第1耦合线和第2耦合线的长度是第1耦合线和第2耦合线所传输的高频信号的波长的1/4。在这种3dB定向耦合器中，为了实现小型化，考虑增大电介质层的介电常数。由此，第1耦合线和第2耦合线所传输的高频信号的波长变短，从而第1耦合线和第2耦合线的长度变短。

但是，若电介质层的介电常数变高，则第1耦合线及第2耦合线与第1接地电极及第2接地电极间所产生的电容变大。其结果导致第1耦合线及第2耦合线的特性阻抗下降，从而偏离规定的特性阻抗(例如，50Ω)。

因此，在定向耦合器10a中，如上所述，在主线路M和副线路S的上侧没有设置接地导体。因此，在定向耦合器10a中，与专利文献1所记载的定向耦合器相比，主线路M和副线路S中产生的电容较小，因此主线路M和副线路S的特性阻抗变大。其结果是，在定向耦合器10a中，能够抑制主线路M和副线路S的特征阻抗的下降，并且能实现定向耦合器10a的小型化。

定向耦合器10a中，主线路M和副线路S的设计较为容易。更详细而言，在专利文献1所记载的定向耦合器中，若去除第1接地电极，则第1耦合线和第2耦合线分别与第2接地电极形成电容。并且，从第1耦合线到第2接地电极为止的距离、与从第2耦合线到第2接地电极为止的距离不同。因此，考虑到要使第1耦合线与第2接地电极间形成的电容、和第2耦合线与第2接地电极间形成的电容相接近，就必须要对第1耦合线和第2耦合线进行设计。

另一方面，在定向耦合器10a中，主线路部m1和副线路部s1设置在电介质层16c上。主线路部m2和副线路部s2设置在电介质层16d上。由此，从主线路部m1到接地导体20为止的距离与从副线路部s1到接地导体20为止的距离变为相等。同样地，从主线路部m2到接地导体20为止的距离与从副线路部s2到接地导体20为止的距离变为相等。即，在定向耦合器10a中，即使只设置一个接地导体20，也可使从主线路M到接地导体20为止的距离、与从副线路S到接地导体20为止的距离实质上相等。因此，为了使主线路M与接地导体20间形成的电容和副线路S与接地导体20间形成的电容相接近，只要使主线路部m1与副线路部s1的结构相接近、且使主线路部m2与副线路部s2的结构相接近即可。其结果是，在定向耦合器10a中，可简化主线路M和副线路S的设计。

根据定向耦合器10a，能够使引出导体18a的特性阻抗与引出导体18c的特性阻抗相接近。更详细而言，引出导体18a和引出导体18c设置于同一电介质层16b的表面。由此，可使从引出导体18a到接地导体20间的距离、与从引出导体18c到接地导体20间的距离相等。即，能够使引出导体18a与接地导体20间产生的电容、和引出导体18c与接地导体20间产生的电容相接近。由此，能够使引出导体18a的特性阻抗与引出导体18c的特性阻抗相接近。基于相同的理由，能够使引出导体18b的特性阻抗与引出导体18d的特性阻抗相接近。

根据定向耦合器10a，引出导体18a相对于电介质层16b的前侧的短边倾斜。由此，通过调整引出导体18a与电介质层16b的前侧的短边所成的角度，能够调整主线路M与引出导体18a的交叉状态，从而能够调整引出导体18a的特性阻抗。基于同样的理由，也能调整引出导体18b～18c的特征阻抗。

根据定向耦合器10a，能够对主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗之间产生差异的情况进行抑制。更详细而言，从上侧进行俯视时，引出导体18a与引出导体18d实质上形成等腰三角形的长度相等的两条边。并且，从上侧进行俯视时，引出导体18b与引出导体18c实质上形成等腰三角形的长度相等的两条边。因此，主线路M、引出导体18a、18b的形状、与副线路S、引出导体18c、18d的形状具有点对称的关系。其结果是，能够抑制主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗之间产生差异的情况。

此外，在定向耦合器10a中，主线路部m1、m2从外周侧向内周侧以顺时针方向环绕。并且，主线路部m1的外周端与主线路部m2的外周端电连接。例如，若在主线路M中从外部电极14a向外部电极14b流过电流，则在主线路部m1中以逆时针方向流过电流，从而在主线路部m1的中心产生向上的磁场。在主线路部m2中以顺时针方向流过电流，从而在主线路部m2的中心产生向下的磁场。即，主线路部m1的中心所产生的磁场的方向与主线路部m2的中心所产生的磁场的方向相反。在该情况下，上述磁场在主线路部m1、m2的上侧耦合，且在主线路部m1、m2的下侧耦合。其结果是，主线路部m1和主线路部m2进行强磁场耦合。基于同样的理由，副线路部s1与副线路部s2也进行强磁场耦合。

在定向耦合器10a中，从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s2从外周侧向内周侧以顺时针方向环绕，且彼此并行。由此，能够使主线路部m1与副线路部s2进行强磁场耦合。基于同样的理由，能够使主线路部m2与副线路部s1进行强磁场耦合。

(变形例)

下面，参照附图对变形例所涉及的定向耦合器进行说明。图3是定向耦合器10b的层叠体12的分解立体图。关于定向耦合器10b的外观立体图，沿用图1。

定向耦合器10b在下述两点与定向耦合器10a不同。

不同点1：层叠体12中所层叠的电介质层的个数

不同点2：主线路M和副线路S的形状

对不同点1进行说明。定向耦合器10b的层叠体12由电介质层16a～16c、16g、16d～16f以从上侧向下侧按次序排列的方式进行层叠而构成。即，在定向耦合器10b的层叠体12中，在电介质层16c与电介质层16d之间插入有电介质层16g。

对不同点2进行说明。主线路M包含有主线路部m1、m2和过孔导体v11、v12。主线路部m1是设置于电介质层16c的表面的前半部分的线状导体。从上侧进行俯视时，主线路部m1呈从外周侧端部向内周侧端部以顺时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述外周侧端部位于相对于电介质层16c的中央(对角线的交点)更靠近左侧的位置，所述内周侧端部位于电介质层16c的前半部分的中央处。下面，将主线路部m1的内周侧端部称为内周端，将主线路部m1的外周侧端部称为外周端。

主线路部m2是设置于电介质层16d的表面的后半部分的线状导体，该电介质层16d设置于电介质层16c的下侧。从上侧进行俯视时，主线路部m2呈从外周侧端部向内周侧端部以顺时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述外周侧端部位于相对于电介质层16d的中央(对角线的交点)更靠近左侧的位置，所述内周侧端部位于电介质层16d的后半部分的中央处。即，定向耦合器10b的主线路部m2以与定向耦合器10a的主线路部m2相反的方向进行环绕。下面，将主线路部m2的内周侧端部称为内周端，将主线路部m2的外周侧端部称为外周端。

过孔导体v11在上下方向贯穿电介质层16c。过孔导体v12在上下方向贯穿电介质层16g。过孔导体v11和过孔导体v12彼此相连从而构成一根过孔导体，对主线路部m1的外周端与主线路部m2的外周端进行电连接。由此，主线路部m1与主线路部m2经由过孔导体v11、v12以串联的方式电连接。

定向耦合器10b的引出导体18a、18b和过孔导体v1、v3与定向耦合器10a的引出导体18a、18b和过孔导体v1、v3相同，因此省略说明。

副线路S设置于层叠体12内，与主线路M进行电磁耦合。副线路S包含有副线路部s1、s2、连接导体22和过孔导体v13、v14。副线路部s1是设置于电介质层16c的表面的后半部分的线状导体。从上侧进行俯视时，副线路部s1呈从外周侧端部向内周侧端部以逆时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述外周侧端部位于相对于电介质层16c的中央(对角线的交点)更靠左侧的位置，所述内周侧端部位于电介质层16c的后半部分的中央处。即，定向耦合器10b的副线路部s1以与定向耦合器10a的副线路部s1相反的方向进行环绕。下面，将副线路部s1的内周侧端部称为内周端，将副线路部s1的外周侧端部称为外周端。

此处，从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s1相重合。并且，从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s1基本在整个长度上都彼此并行。更详细而言，从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s1在除其外周端附近以外的部分均以保持一致的状态相重合。

从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s1形成为关于通过电介质层16c的对角线且在左右方向延伸的直线呈线对称的图形。

副线路部s2是设置于电介质层16d的表面的前半部分的线状导体，该电介质层16d设置于电介质层16c的下侧。从上侧进行俯视时，副线路部s2呈从外周侧端部内周侧端部以顺时针方向环绕多周而成的螺旋状，其中，所述外周侧端部位于相对于电介质层16d的中央(对角线的交点)更靠左侧的位置，所述内周侧端部位于电介质层16d的前半部分的中央处。下面，将副线路部s2的内周侧端部称为内周端，将副线路部s2的外周侧端部称为外周端。

连接导体22是设置于电介质层16g的表面，在前后方向延伸的直线状的线状导体。从上侧进行俯视时，连接导体22的前端与副线路部s2的外周端相重合。从上侧进行俯视时，连接导体22的后端与副线路部s1的外周端相重合。

此处，从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s2相重合。并且，从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s2基本在整个长度上都彼此并行。更详细而言，从上侧进行俯视时，主线路部m1与副线路部s2在除其外周端附近以外的部分均以保持一致的状态相重合。

从上侧进行俯视时，主线路部m2与副线路部s2形成为关于通过电介质层16d的对角线且在左右方向延伸的直线呈线对称的图形。

过孔导体v13在上下方向贯穿电介质层16c，从而将副线路部s1的外周端与连接导体22的后端电连接。过孔导体v14在上下方向贯穿电介质层16g，从而将副线路部s2的外周端与连接导体22的前端电连接。由此，副线路部s1与副线路部s2经由过孔导体v13、v14以及连接导体22以串联的方式电连接。

定向耦合器10b的引出导体18c、18d和过孔导体v4、v6与定向耦合器10a的引出导体18c、18d和过孔导体v4、v6相同，因此省略说明。定向耦合器10b的接地导体20也与定向耦合器10a的接地导体20相同，因此省略说明。

在上述定向耦合器10b中，外部电极14a用作输入端口，外部电极14b用作输出端口。外部电极14d用作耦合端口，外部电极14c用作以50Ω进行终端化的终端端口。外部电极14e～14j用作进行接地的接地端口。而且，若信号输入到外部电极14a，则该信号从外部电极14b输出。并且，由于主线路M与副线路S进行电磁耦合，因此，从外部电极14d输出具有与从外部电极14b输出的信号的功率成正比的功率的信号。

(效果)

具有上述结构的定向耦合器10b能够获得与定向耦合器10a相同的作用效果。

此外，在定向耦合器10b中，主线路部m1从外周侧向内周侧以顺时针方向环绕。主线路部m2从外周侧向内周侧以逆时针方向环绕。并且，主线路部m1的外周端与主线路部m2的外周端电连接。例如，若在主线路M中从外部电极14a向外部电极14b流过电流，则在主线路部m1中以逆时针方向流过电流，从而在主线路部m1的中心产生向上的磁场。在主线路部m2中以逆时针方向流过电流，从而在主线路部m2的中心产生向上的磁场。即，主线路部m1的中心所产生的磁场的方向与主线路部m2的中心所产生的磁场的方向相同。该情况下，上述磁场互相抵消。其结果是，主线路部m1和主线路部m2进行弱磁场耦合。基于同样的理由，副线路部s1与副线路部s2也进行弱磁场耦合。

如上述定向耦合器10a、10b那样，通过改变主线路M和副线路S的形状，能够调整主线路部m1与主线路部m2磁场耦合的强度、以及副线路部s1与副线路部s2磁场耦合的强度。因此，优选为根据用途分开使用定向耦合器10a和定向耦合器10b。

(计算机仿真)

本申请的发明人为进一步明确定向耦合器10a、10b所起到的效果，进行了以下所说明的仿真。图4是比较例所涉及的定向耦合器100的层叠体112的分解立体图。

本申请的发明人制作了具有定向耦合器10a的结构的第1模型、具有定向耦合器10b的结构的第2模型、以及具有定向耦合器100的结构的第3模型。这里，对定向耦合器100进行说明。

定向耦合器100中对应于定向耦合器10a的结构的参照标号通过对定向耦合器10a的结构的参照标号加上100来表示。下面，以与定向耦合器10a的不同点为中心，对定向耦合器100进行简单的说明。

主线路部m1和主线路部m2设置于同一电介质层116c的表面。主线路部m1与主线路部m2按反方向进行环绕。并且，主线路部m1的外周端与主线路部m2的外周端电连接。副线路部s1和副线路部s2设置于同一电介质层116d的表面。副线路部s1和副线路部s2按反方向进行环绕。并且，副线路部s1的外周端与副线路部s2的外周端电连接。

本申请的发明人将0.1GHz～6.0GHz的高频信号输入上述第1模型至第3模型，生成第1模型至第3模型的史密斯圆图。图5A是第3模型的史密斯圆图。图5B是图5A的放大图。图6A是第1模型的史密斯圆图。图6B是图6A的放大图。图7A是第2模型的史密斯圆图。图7B是图7A的放大图。图中的细线表示主线路M的特性阻抗，图中的粗线表示副线路S的特性阻抗。箭头A表示主线路M在0.7GHz时的特性阻抗，箭头B表示主线路M在0.8GHz时的特性阻抗。箭头C表示副线路S在0.7GHz时的特性阻抗，箭头B表示副线路S在0.8GHz时的特性阻抗。

若参照图5A和图5B，则可知粗线与细线相分离。这表示主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗之间产生了差异。特别是在移动电话的基站的使用频带(以下称为使用频带)为0.7GHz时，主线路M的特性阻抗(箭头A(44.712+j4.4247Ω))与副线路S的特性阻抗(箭头C(53.334+j6.130Ω))之间产生较大的偏差。同样地，在使用频带为0.8GHz时，主线路M的特性阻抗(箭头B(48.541+j5.330Ω))与副线路S的特性阻抗(箭头D(57.453+j5.627Ω))之间也产生较大的偏差。

另一方面，若参照图6A和图6B，则可知粗线的中心附近与细线的中心附近相接近。这表示在相对较低的频带下，主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗之间的差变小。尤其在使用频带为0.7GHz时，主线路M的特性阻抗(箭头A(48.682+j1.797Ω))与副线路S的特性阻抗(箭头C(47.770+j2.069Ω))相接近。同样地，在使用频带为0.8GHz时，主线路M的特性阻抗(箭头B(51.408+j1.226Ω))与副线路S的特性阻抗(箭头D(51.016+j1.844Ω))也相接近。由此可知与第1模型(定向耦合器100)相比，第2模型(定向耦合器10a)中，主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗的差变小。

若参照图7A和图7B，则可知粗线与细线整体都相接近。这表示在0.1GHz～6.0GHz的频带下，主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗之间的差变小。尤其在使用频带为0.7GHz时，主线路M的特性阻抗(箭头A(47.787+j5.108Ω))与副线路S的特性阻抗(箭头C(48.269+j5.273Ω))相接近。同样地，在使用频带为0.8GHz时，主线路M的特性阻抗(箭头B(51.897+j4.786Ω))与副线路S的特性阻抗(箭头D(52.379+j4.894Ω))也相接近。由此可知与第1模型(定向耦合器100)相比，第3模型(定向耦合器10b)中，主线路M的特性阻抗与副线路S的特性阻抗的差变小。

接着，本申请的发明人对第1模型和第2模型的磁场分布进行了研究。图8A是表示第1模型的磁场分布的图。图8B是表示第2模型的磁场分布的图。

第1模型中，主线路部m1与主线路部m2进行强磁场耦合，副线路部s1与副线路部s2进行强磁场耦合。另一方面，第2模型中，主线路部m1与主线路部m2进行弱磁场耦合，副线路部s1与副线路部s2进行弱磁场耦合。因此，如图8A和图8B所示，第1模型中产生了比第2模型要强的磁场。

(其它实施方式)

本发明所涉及的定向耦合器不限于上述实施方式所涉及的定向耦合器10a、10b，能在其发明思想的范围内进行变更。

另外，也可以对定向耦合器10a、10b的结构进行任意的组合。

定向耦合器10a、10b中，也可以不设置接地导体20。在该情况下，在安装有定向耦合器10a、10b的电路基板中内置的接地导体与主线路M及副线路S之间形成电容。

定向耦合器10a、10b中，接地导体20也可以设置于主线路M和副线路S的上侧。

定向耦合器10a、10b中，可以在主线路M和副线路S的上侧设置接地导体，在主线路M和副线路S的下侧设置接地导体20。

定向耦合器10a、10b中，主线路部m1、m2的线宽及副线路部s1、s2的线宽相等，但也可以不相等。由此，能够调整主线路部m1与副线路部s2之间的电场耦合的强度。同样地，能够调整主线路部m2与副线路部s1之间的电场耦合的强度。

此外，主线路部m1的形状与副线路部s2的形状可以不同，主线路部m2的形状与副线路部s1的形状也可以不同。

工业上的实用性

本发明可适用于定向耦合器，尤其在能够抑制主线路的特性阻抗与副线路的特性阻抗之间产生差异这一点上较为突出。

标号说明

10a、10b：定向耦合器

12：层叠体

14a～14j：外部电极

16a～16k：电介质层

18a～18d：引出导体

20：接地导体

22：连接导体

M：主线路

S：副线路

m1、m2：主线路部

s1、s2：副线路部

v1～v6、v11～v14：过孔导体

Claims (10)

1.一种定向耦合器，其特征在于，包括：

层叠体，该层叠体由包含有第1电介质层和第2电介质层的多个电介质层进行层叠而成；

主线路，该主线路包含有彼此以串联方式电连接的第1主线路部和第2主线路部；以及

副线路，该副线路包含有彼此以串联方式电连接的第1副线路部和第2副线路部，且该副线路与所述主线路进行电磁耦合，

所述第1主线路部和所述第1副线路部设置在所述第1电介质层上，

所述第2主线路部和所述第2副线路部设置在所述第2电介质层上，

从层叠方向俯视时，所述第1主线路部与所述第2副线路部相重合，且所述第1副线路部与所述第2主线路部相重合。

2.如权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，

所述第2电介质层设置于比所述第1电介质层更靠层叠方向的一侧，

所述多个电介质层还包括设置于比所述第2电介质层更靠层叠方向的一侧的第3电介质层，

所述定向耦合器还包括：

第1接地导体，该第1接地导体设置在所述第3电介质层上。

3.如权利要求2所述的定向耦合器，其特征在于，

从层叠方向俯视时，所述第1接地导体与所述第2主线路部和所述第2副线路部重合。

4.如权利要求1至3的任一项所述的定向耦合器，其特征在于，

从层叠方向俯视时，所述第1主线路部、所述第2主线路部、所述第1副线路部以及所述第2副线路部呈螺旋状。

5.如权利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，

从层叠方向俯视时，所述第1主线路部和所述第2副线路部从外周侧向内周侧以第1方向进行环绕，且彼此并行，

从层叠方向俯视时，所述第1副线路部和所述第2主线路部从外周侧向内周侧以所述第1方向进行环绕，且彼此并行。

6.如权利要求5所述的定向耦合器，其特征在于，

从层叠方向俯视时，所述电介质层呈长方形，

从层叠方向俯视时，所述第1主线路部和所述第1副线路部呈点对称的图形，

从层叠方向俯视时，所述第2主线路部和所述第2副线路部呈点对称的图形。

7.如权利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，

从层叠方向俯视时，所述第1主线路部和所述第2副线路部从外周侧向内周侧以第1方向进行环绕，且彼此并行，

从层叠方向俯视时，所述第1副线路部和所述第2主线路部从外周侧向内周侧以与所述第1方向相反的方向即第2方向进行环绕，且彼此并行。

8.如权利要求4至7的任一项所述的定向耦合器，其特征在于，

所述第1主线路部的外周侧的端部与所述第2主线路部的外周侧的端部电连接，

所述第1副线路部的外周侧的端部与所述第2副线路部的外周侧的端部电连接，

所述多个电介质层还包括：设置于比所述第1电介质层更靠层叠方向的另一侧的第4电介质层、以及设置于比所述第2电介质层更靠层叠方向的一侧的第5电介质层，

所述定向耦合器还包括：

第1外部电极、第2外部电极、第3外部电极和第4外部电极；

第1引出导体，该第1引出导体设置在所述第4电介质层上，且将所述第1外部电极与所述第1主线路部的内周侧的端部进行电连接；

第2引出导体，该第2引出导体设置在所述第5电介质层上，且将所述第2外部电极与所述第2主线路部的内周侧的端部进行电连接；

第3引出导体，该第3引出导体设置在所述第4电介质层上，且将所述第3外部电极与所述第1副线路部的内周侧的端部进行电连接；以及

第4引出导体，该第4引出导体设置在所述第5电介质层上，且将所述第4外部电极与所述第2副线路部的内周侧的端部进行电连接。

9.如权利要求8所述的定向耦合器，其特征在于，

所述第1引出导体、所述第2引出导体、所述第3引出导体及所述第4引出导体呈直线状。

10.如权利要求9所述的定向耦合器，其特征在于，

从层叠方向俯视时，所述第1引出导体与所述第4引出导体实质上形成等腰三角形的长度相等的两条边，

从层叠方向俯视时，所述第2引出导体与所述第3引出导体实质上形成等腰三角形的长度相等的两条边。