CN106299577B - 定向耦合器以及双工器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供定向耦合器以及双工器。定向耦合器的矩形波导路(11、12)分别具备：设置于第1窄壁(13)或者第2窄壁(112、122)，且形成在相对于开口(131)对称的位置的一对突出部(11a、12a)，该一对突出部从一方的窄壁(13或者112、122)向另一方的窄壁(112、122或者13)突出；以及从第2窄壁(112、122)向开口(131)突出的其他突出部(11b、12b)。

Description

定向耦合器以及双工器
技术领域
本发明涉及具备2个矩形波导路的定向耦合器。另外，涉及具备这样的定向耦合器的双工器。
背景技术
在对微波、毫米波等高频信号处理的技术领域中，将这样的高频信号分波或者合波的定向耦合器被广泛使用。作为这样的定向耦合器的一例，在非专利文献1的图1中记载有具备共有形成开口的波导路窄壁的2条杆壁波导路的定向耦合器。图24为示意性示出非专利文献1中记载的定向耦合器7的结构的立体图。实际上，虽然将图24所示的矩形波导路的窄壁作为杆壁实现，不过相当于非专利文献1所记载的杆壁波导路。
如图24所示，定向耦合器7具备第1矩形波导路71与第2矩形波导路72。第1矩形波导路71以及第2矩形波导路72共有窄壁73。在窄壁73形成开口731，经由该开口731将第1矩形波导路71的内部与第2矩形波导路72的内部连通。
通过在窄壁73形成开口731，使得第1矩形波导路71与第2矩形波导路72相互电磁耦合。因此，例如当向第1端口P1入射高频信号的情况，该高频信号不仅从第2端口P2出射，还从第3端口P3以及第4端口P4出射。此时，从第3端口P3出射的高频信号的电力相对于向第1端口P1入射的高频信号的电力的比取决于第1矩形波导路71与第2矩形波导路72的耦合的强度。将该耦合的强度称为耦合度。耦合度的大小可以通过使开口的宽度W变化而变化。在耦合度为耦合度3dB的定向耦合器的情况下，从第3端口P3出射的高频信号的电力相对于从第2端口P2出射的高频信号的电力的比为1：1。
【非特許文献1】Z.C.Hao et.al.，Microwaves,Antennas and Propagation,IEEProceedings，Vol.153,No.5,p.426，October 2006
本申请的发明人(以下，发明人)为了使作为设计目标的动作频率(以下，称为目标频率)成为78.5GHz，即78.5GHz的约2/3倍的52.3GHz成为TE10模式的截止频率，将现有例的定向耦合器7的各参数进行如下设计。
将第1矩形波导路71的内部以及第2矩形波导路72的内部的介电常数设为3.823。
将第1矩形波导路71的宽度以及第2矩形波导路72的宽度设为1.47mm。
将第1矩形波导路71的高度以及第2矩形波导路72的高度设为0.5mm。
将窄壁73的厚度设为0.1mm。
此外，为了形成耦合度为约3dB附近的定向耦合器，将开口731的宽度W设为1.95mm。
图25中示出使用如此确定各参数的以往的定向耦合器7(以下，现有例)计算S参数的频率依存性的结果。图25所示的S参数中的S(1、1)表示相对于向第1端口P1入射的高频信号的电力的、从第1端口P1反射的高频信号的电力的比例。同样，S(1、2)、S(1、3)以及S(1、4)分别表示相对于向第1端口P1入射的高频信号的电力的、从第2端口P2、第3端口P3以及第4端口P4分别出射的高频信号的电力的比例。
在65GHz以上81GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB，作为第1矩形波导路71与第2矩形波导路72的耦合状态实现过耦合特性。即，在65GHz以上81GHz以下的频带中，可见现有例的定向耦合器7作为定向耦合器动作。
另一方面，在高于作为目标频率的78.5GHz的频带(82GHz以上90GHz以下的频带)中，可见S(1、1)以及S(1、4)分别增大。具体地说，S(1、1)以及S(1、4)分别在82GHz达到高于-13dB的-10dB左右。在向第1端口P1入射高频信号的情况下，从第4端口P4出射高频信号意味着定向耦合器7的定向恶化。另外，在向第1端口P1入射高频信号的情况下，从第1端口P1反射高频信号意味着定向耦合器7的整合状态瓦解。如上所述，可见定向耦合器7在82GHz无法充分抑制反射损失。
82GHz为与作为目标频率的78.5GHz约105％相当的频率。换言之，可见定向耦合器7在目标频率能够抑制反射损失，但在与目标频率的105％相当的频率无法抑制反射损失。
为了查明该原因，发明人对于现有例的定向耦合器7的宽壁平行的面的电场强度进行计算。在图26中示出该电场强度的计算结果。图26(a)以及(b)分别是将70GHz以及82GHz的高频信号入射第1端口P1的情况下得出的电场强度的等高线图。
参照图26(a)，可读出如下三点：(1)向第1端口P1入射的高频信号在第1波导路71的内部传播并从第2端口P2出射；(2)在开口731从第1波导路71的内部向第2波导路72的内部入射的高频信号从第3端口P3出射；(3)在开口731从第1波导路71的内部向第2波导路72的内部入射的高频信号中的、从第4端口P4出射的高频信号的电场强度明显小于从第3端口P3出射的高频信号的电场强度。
另一方面，参照图26(b)，可读出：(1)隔着开口731遍布于第1波导路71以及第2波导路72的双方的电场强度的姿态紊乱，其结果，(2)向第1端口P1入射的高频信号不只从第2端口P2以及第3端口P3出射，从第4端口P4也出射电场强度高的高频信号。
由上可见，现有例的定向耦合器7在目标频率能够抑制反射损失，但在以目标频率为下限的特定的频带(在此，将目标频率的105％设为上限频率的频带)中，无法充分抑制反射损失。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而形成的，其目的在于提供对于微波以及毫米波可利用的定向耦合器，该定向耦合器在将目标频率设为下限的特定的频带的反射损失比以往小。
为了解决上述的课题，本发明的定向耦合器具备共有形成开口的第1窄壁，并且分别具有与上述第1窄壁对置的第2窄壁的第1矩形波导路与第2矩形波导路的定向耦合器，其特征在于，上述第1矩形波导路以及上述第2矩形波导路分别具备：一对突出部，该对突出部设置在上述第1窄壁或者上述第2窄壁，且形成在相比上述开口靠入射侧以及相比上述开口靠出射侧的相对于上述开口对称的位置，该一对突出部从上述第1窄壁以及上述第2窄壁中的一方的窄壁向另一方的窄壁突出；以及其他突出部，该其他突出部从上述第2窄壁向上述开口突出。
本发明能够提供可对于微波以及毫米波利用，且在以目标频率为下限的特定的频带中反射损失比以往小的定向耦合器。
附图说明
图1为表示本发明的第1实施方式的定向耦合器的结构的立体图。
图2为表示本发明的实施例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图3为表示上述定向耦合器的H面的电场强度的等高线图。
图4为表示本发明的第1变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图5为表示本发明的第2变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图6为表示本发明的第3变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图7为表示本发明的第4变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图8为表示本发明的第5变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图9为表示本发明的第6变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图10为表示本发明的第7变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图11为表示本发明的第8变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图12为表示本发明的第9变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图13为表示本发明的第10变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图14为表示本发明的第11变形例的定向耦合器的结构的立体图。
图15为表示本发明的第11变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图16为表示本发明的第12变形例的定向耦合器的结构的立体图。
图17为表示本发明的第13变形例的定向耦合器的结构的立体图。
图18为表示本发明的第14变形例的定向耦合器的结构的立体图。
图19为表示本发明的第15变形例的定向耦合器的结构的立体图。
图20中，(a)为表示本发明的第13变形例的定向耦合器的一例的S参数的频率依存性的曲线图，(b)为表示本发明的第13变形例的定向耦合器的其他例的S参数的频率依存性的曲线图。
图21为表示本发明的第15变形例的定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图22为表示本发明的第1实施方式的定向耦合器的结构例的上面图。
图23中，(a)和(b)为表示本发明的第2实施方式的双工器的结构的框图。
图24为表示现有例的定向耦合器的结构的立体图。
图25为表示上述定向耦合器的S参数的频率依存性的曲线图。
图26为表示上述定向耦合器的H面的电场强度的等高线图。
具体实施方式
〔第1实施方式〕
参照图1对本发明的第1实施方式的定向耦合器进行说明。图1为表示本实施方式的定向耦合器1的结构的立体图。
如图1所示，定向耦合器1具备第1波导路11与第2波导路12。第1波导路11的高度以及第2波导路12的高度均为高度H。第1波导路11为其宽度W1比高度H长的矩形波导路。同样，第2波导路12为其宽度W2比高度H长的矩形波导路。第1波导路11以及第2波导路12分别共有构成各波导路的一对窄壁中的第1窄壁亦即窄壁13。
第1波导路11是除了窄壁13之外，还由与窄壁13对置的第2窄壁亦即窄壁112以及一对宽壁亦即宽壁111a以及宽壁111b构成的管状的波导路。同样，第2波导路12是除了窄壁13之外，还由与窄壁13对置的第2窄壁亦即窄壁122以及一对宽壁亦即宽壁121a以及宽壁121b构成的管状的波导路。
在窄壁13形成有开口131。第1波导路11的内部与第2波导路12的内部经由开口131连通。开口131的高度与第1波导路11以及第2波导路12的高度亦即高度H相同。第1波导路11与第2波导路12经由开口131耦合。因此，定向耦合器1为利用H面耦合的定向耦合器。
通过使开口131的宽度W变化，能够使定向耦合器1中的第1波导路11与第2波导路12的耦合度(以下，定向耦合器1的耦合度)变化。即，宽度W为控制定向耦合器1的耦合度的重要的参数。
在本说明书中，例如，将耦合度为3dB的定向耦合器1称为耦合度3dB的定向耦合器。
在本实施方式的定向耦合器1中，第1波导路11具备一对突出部(第1突出部)11a与其他突出部(第2突出部)11b。第2波导路12具备一对突出部12a与其他突出部12b。
(一对突出部)
一对突出部11a被设置于第1窄壁13或者第2窄壁112，且形成在相比开口131靠入射侧以及相比开口131靠出射侧的相对于开口131对称的位置。一对突出部11a从第1窄壁13以及上述第2窄壁112中的、一方的窄壁(13或者112)向另一方的窄壁(112或者13)突出。另外，一对突出部12a设置于第1窄壁13或者第2窄壁122，形成在相比开口131靠入射侧以及相比开口131靠出射侧的相对于开口131对称的位置。一对突出部12a从第1窄壁13以及上述第2窄壁122中的、一方的窄壁(13或者122)向另一方的窄壁(122或者13)突出。在本实施方式中，采用一对突出部11a、12a从第1窄壁13向第2窄壁112、122突出的结构。
在定向耦合器1中，第1波导路11以及第2波导路12构成为以第1窄壁13作为对称面形成面对称。即，形成于第1波导路11的一对突出部11a与形成于第2波导路12的一对突出部12a以第1窄壁13为对称面形成面对称。因此，构成一对突出部11a的2个突出部彼此的间隔2L与构成一对突出部12a的2个突出部彼此的间隔2L相同。在本实施方式中，对于一对突出部11a进行说明，省略关于一对突出部12a的说明。
如上所述，一对突出部11a为相比开口131形成在入射侧以及相比开口131形成在出射侧的一对突出部11a，是形成在相对于开口131对称的位置的一对突出部11a。换言之，一对突出部11a分别以相对于波导路11、12的延伸的方向(波导路11、12的长轴方向)垂直的剖面、亦即经过开口131的中心C的剖面为对称面，形成在面对称的位置。即，分别从一对突出部11a到上述对称面的距离L彼此相同。
另外，一对突出部11a的各自的形状相同。更具体地说，在一对突出部11a中，各自的突出量Pa以及宽度Wa彼此相同。突出量Pa为一对突出部11a分别从第1窄壁13向第2窄壁112突出的长度。
一对突出部11a所形成的位置的第1波导路11的宽度W1比第1波导路11的两端、即第1端口P1以及第2端口P2的宽度W1短突出量Pa的大小。
此外，开口131的中心C是在假定在开口131存在窄壁13的结构部件的情况下，与开口131的重心一致的点。如图1所示，在定向耦合器1中，当采用长方形的开口131的情况下，中心C为开口131的对角线彼此的交点。
此外，在本实施方式中，一对突出部11a从第1窄壁13向第2窄壁112突出。但是，作为一对突出部11a，也可以采用从第2窄壁112向第1窄壁13突出的结构。
通过形成一对突出部11a，定向耦合器1例如在向第1端口P1入射以目标频率为下限的特定的频带、例如以目标频率为下限、目标频率的105％为上限频率的频带的高频信号的情况下，能够将该频带中的S参数S(1、1)以及S(1、4)的分别都形成得足够小。即，定向耦合器1具备一对突出部11a，由此在上述频带中，相比现有例的定向耦合器7能够抑制反射损失。
此外，以下，将以目标频率为下限、目标频率的105％为上限频率的频带称为目标频率的100％以上105％以下的频带。
一对突出部11a彼此的间隔2L优选为在具有目标频率的高频信号沿第1波导路11以及第2波导路12导波的情况下的管内波长的142.7％以上196.5％以下。根据如此构成的定向耦合器1，在为目标频率的100％以上105％以下的频带中，相比现有例的定向耦合器7能够抑制反射损失。
另外，一对突出部11a的突出量Pa优选为在具有目标频率的高频信号沿第1波导路11以及第2波导路12导波的情况下的管内波长的13.5％以下。根据如此构成的定向耦合器，在为目标频率的100％以上105％以下的频带中，相比现有例的定向耦合器7能够抑制反射损失。
(其他突出部)
其他突出部11b、12b从第2窄壁112、122向开口131、更具体地说向开口131的中心C突出。形成于第1波导路11的其他突出部11b与形成于第2波导路12的其他突出部12b以第1窄壁13作为对称面形成面对称。因此，在此，对于其他突出部11b进行说明，省略关于其他突出部12b的说明。
其他突出部11b形成在与开口131的中心C对置的位置。其他突出部11b的突出量Pb可以在能够抑制由于设置开口131以及一对突出部11a、12a致使反射损失增大的范围内适当地选择。作为突出量Pb的一例，举出300μm，不过突出量Pb并不局限于这样的值。
(定向耦合器的结构)
定向耦合器1作为第1波导路11以及第2波导路12的各波导路，可以采用杆壁波导路，也可以采用金属制的波导管。杆壁波导路(1)是由设置在电介质基板的两面的一对导体板、(2)一对杆壁将四方围起的波导路。上述一对杆壁贯通上述电介质基板，使上述一对导体板导通。导体柱由沿着贯通电介质基板的贯通孔的内壁形成的导体或者在该贯通孔的内侧填充的导体构成。作为第1波导路11以及第2波导路12的各波导路，参照图22在后文中对于采用杆壁波导路的结构进行叙述。当作为第1波导路11以及第2波导路12的各波导路采用杆壁波导路的情况下，优选为一对突出部11a、12a以及其他突出部11b、12b分别由贯通上述电介质基板的导体柱构成。
当作为第1波导路11以及第2波导路12的各波导路采用金属制的波导管的情况下，一对突出部11a、12a以及其他突出部11b、12b分别可以(1)通过切削波导管的内侧来构成，(2)也可以通过使金属制的波导管的一方的窄壁以向另一方的窄壁突出的方式折弯来构成，(3)还可以由导体柱构成。第1波导路11以及第2波导路为了对各自的内部的介电常数进行控制，可以在各自的金属制的波导管的内部填充具有所希望的介电常数的电介质。另一方面，当作为第1波导路11以及第2波导路12的各波导路采用杆壁波导路的情况下，通过选择具有所希望的介电常数的电介质基板，能够控制第1波导路11的内部以及第2波导路的媒质的介电常数。
(定向耦合器的功能)
当向定向耦合器1的第1端口P1入射高频信号的情况下，入射的高频信号沿第1波导路11的内部传播并从第2端口P2出射。另外，经由开口131与第2波导路12耦合的高频信号沿第2波导路12的内部传播并从第3端口P3出射。这样，定向耦合器1作为将向一个端口入射的高频信号从2个端口出射的分波器发挥功能。
此外，从第2端口P2出射的高频信号与向第1端口P1入射的高频信号为同相位。与此相对，从第3端口P3出射的高频信号相对于向第1端口P1入射的高频信号，相位错开90°。即，从第2端口P2出射的高频信号的相位与从第3端口P3出射的高频信号的相位错开90°。由此，也将定向耦合器190°称为混合耦合器。
当向第2端口P2入射第1高频信号，并且向第3端口P3入射相位与第1高频信号与相位有90°不同的第2高频信号的情况下，从第1端口P1出射被合波的第1高频信号以及第2高频信号。这样，定向耦合器1作为将向2个端口入射的高频信号从一个端口出射的合波器发挥功能。
〔实施例〕
参照图2～图3对本发明的实施例的定向耦合器进行说明。本实施例的定向耦合器1将第1实施方式的定向耦合器1的各参数进行如下设定。
作为宽度W1以及宽度W2，分别采用1.47mm。
作为高度H采用0.5mm。
作为向波导路11、12的内部填充的电介质的介电常数，采用3.823。
作为宽度W采用1.95mm。
关于一对突出部11a、12a，作为突出量Pa以及宽度Wa，分别采用150μm以及100μm。另外，作为一对突出部11a、12a的间隔2L，采用4.14mm。
关于其他突出部11b、12b，作为突出量Pb以及宽度Wb，分别采用300μm以及100μm。
本实施例的定向耦合器1的目标频率为78.5GHz。频率为78.5GHz的高频信号的波长在自由空间中以及介电常数为3.823的电介质中，分别为3.82mm以及1.95mm。另外，频率为78.5GHz的高频信号的管内波长在如上所述构成的定向耦合器1中为2.6mm(有效数字2位。如果有效数字为3位则为2.61mm)。上述的间隔2L与该管内波长的159.2％相当。
另外，本实施例的定向耦合器1被作为耦合度3dB的定向耦合器设计。
图2中示出使用本实施例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图2为表示本实施例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。此外，在计算本实施例的定向耦合器1的S参数S(1、1)、S(1、2)、S(1、3)以及S(1、4)时，向第1端口P1入射高频信号。另外，使该高频信号的频率在65GHz以上90GHz以下的频率范围变化。为了计算这些S参数的频率依存性所使用的条件对于后述的各变形例的定向耦合器1也相同。
图2所示的S参数中的S(1、1)表示在向第1端口P1入射高频信号的情况下，相对于入射的高频信号的电力的、从第1端口P1反射的高频信号的电力的比例。同样，S(1、2)、S(1、3)，以及S(1、4)分别表示在向第1端口P1入射高频信号的情况下，相对于入射的高频信号的电力的、从第2端口P2、第3端口P3以及第4端口P4分别出射的高频信号的电力的比例。
在本说明书中，将定向耦合器是否作为定向耦合器动作的判定基准设定为在目标频率，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。另外，将定向耦合器是否作为定向耦合器更好地动作的判定基准设定为S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB未满。
参照图2，在频率为67.2GHz以上86.8GHz以下的频带，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见本实施例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带、即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下(有效数字3位。如果有效数字为5位则为82.425Gz)的频带的67.2GHz以上86.8GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65GHz以上83.6GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，可见本实施例的定向耦合器1在67.2GHz以上83.6GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
图3中示出计算本实施例的定向耦合器1的H面的电场强度的结果。图3为表示定向耦合器1的H面的电场强度的等高线图。参照图3，可见隔着开口131遍布波导路11、12的双方的电场强度的姿态紊乱。
另一方面，如上所述，在图26(b)所示的现有例的定向耦合器7的H面的电场强度，隔着开口731遍布波导路71、72双方的电场强度的姿态紊乱。
基于这些结果，发明人推测在该电场强度的姿态紊乱的状态下，发生高次模式的可能性较高。另外，发明人推测在(1)该高次模式的发生与(2)反射损失增大以及定向耦合器的定向恶化(S(1、1)以及S(1、4)分别增大)之间存在紧密的关系。因此，发明人发现为了提供在目标频率作为定向耦合器动作的定向耦合器1，重点在于设计出避免隔着开口131遍布波导路11、12的双方的电场强度的姿态紊乱的形状的一对突出部11a、12a，此外重点在于设计设计出可抑制由于设置开口131以及一对突出部11a、12a致使反射损失的增大的形状的其他突出部11b、12b。
〔第1变形例〕
参照图4对本发明的第1变形例的定向耦合器进行说明。第1变形例的定向耦合器1可通过在第1实施方式的定向耦合器1之中，(1)作为一对突出部11a、12a的突出量Pa采用50μm，并且(2)作为其他突出部11b、12b的突出量Pb采用300μm而得出。
图4张示出使用第1变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图4为表示第1变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图4，在频率为65.0GHz以上86.9GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第1变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带、即包含78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的65.0GHz以上86.9GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65.0GHz以上83.3GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第1变形例的定向耦合器1在65.0GHz以上83.3GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第2变形例〕
参照图5对本发明的第2变形例的定向耦合器进行说明。第2变形例的定向耦合器1可通过在第1实施方式的定向耦合器1之中，(1)作为一对突出部11a、12a的突出量Pa采用100μm，并且(2)作为其他突出部11b、12b的突出量Pb采用300μm而得出。
图5中示出使用第2变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图5为表示第2变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图5，在频率为65.0GHz以上86.9GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第2变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带、即包含78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的65.0GHz以上86.9GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65.0GHz以上83.6GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第2变形例的定向耦合器在165.0GHz以上83.6GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第3变形例〕
参照图6对本发明的第3变形例的定向耦合器进行说明。第3变形例的定向耦合器1可通过在第1实施方式的定向耦合器1之中，(1)作为一对突出部11a、12a的突出量Pa采用200μm，并且(2)作为其他突出部11b、12b的突出量Pb采用300μm而得出。
图6中示出使用第3变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图6为表示第3变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图6，在频率为69.7GHz以上86.9GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第3变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带，即包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的69.7GHz以上86.9GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65.0GHz以上84.2GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第3变形例的定向耦合器在169.7GHz以上84.2GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第4变形例〕
参照图7对本发明的第4变形例的定向耦合器进行说明。第4变形例的定向耦合器1可通过在第1实施方式的定向耦合器1之中，(1)作为一对突出部11a、12a的突出量Pa采用250μm，并且(2)作为其他突出部11b、12b的突出量Pb采用300μm而得出。
图7中示出使用第4变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图7为表示第4变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图7，在频率为71.3GHz以上86.8GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第4变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的71.3GHz以上86.8GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65.0GHz以上68.0GHz以下的频带以及69.8GHz以上84.2GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第4变形例的定向耦合器1在71.3GHz以上84.2GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第5变形例〕
参照图8对本发明的第5变形例的定向耦合器进行说明。第5变形例的定向耦合器1通过在第1实施方式的定向耦合器1之中，(1)作为一对突出部11a、12a的突出量Pa采用300μm，并且(2)作为其他突出部11b、12b的突出量Pb采用300μm而得出。
图8中示出使用第5变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图8为表示第5变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图8，在频率为73.1GHz以上87.0GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第5变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的73.1GHz以上87.0GHz以下的频带中抑制反射损失。
另外，在频率为71.5GHz以上74.2GHz以下以及76.9GHz以上84.6GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB未满。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第5变形例的定向耦合器1在73.1GHz以上74.2GHz以下的频带以及76.9GHz以上84.6GHz以下的频率区域中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第6变形例〕
参照图9对本发明的第6变形例的定向耦合器进行说明。第6变形例的定向耦合器1通过在第1实施方式的定向耦合器1之中，(1)作为一对突出部11a、12a的突出量Pa采用350μm，并且(2)作为其他突出部11b、12b的突出量Pb采用300μm而得出。
图9中示出使用第6变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图9为表示第6变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图9，在频率为77.1GHz以上87.1GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第6变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的77.1GHz以上87.1GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为77.5GHz以上85.0GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第6变形例的定向耦合器1在77.5GHz以上85GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
(关于突出量Pa)
如上所述，根据由第1～第6变形例的定向耦合器1得出的S参数的频率依存性(参照图4～图9)，可见在突出量Pa为350μm以下的情况下，本实施方式的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，抑制反射损失。350μm与为2.6mm的管内波长的13.5％相当。即，在本实施方式的定向耦合器1中，突出量Pa为具有目标频率的高频信号沿第1波导路11以及第2波导路12导波的情况下的管内波长的13.5％以下。
〔第7变形例〕
参照图10对本发明的第7变形例的定向耦合器进行说明。第7变形例的定向耦合器1通过在第3变形例的定向耦合器1(参照图6)中，使一对突出部11a、12a分别向接近开口131的方向移动200μm得出。即，第7变形例的定向耦合器1作为一对突出部11a、12a的间隔2L采用3.74mm。
图10中示出使用第7变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图10为表示第7变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图10，在频率为71.4GHz以上88.3GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第7变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的71.4GHz以上88.3GHz以下的频带中抑制反射损失。
另外，在频率为66.5GHz以上83.6GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第7变形例的定向耦合器1在71.4GHz以上83.6GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第8变形例〕
参照图11对本发明的第8变形例的定向耦合器进行说明。第8变形例的定向耦合器1通过在第3变形例的定向耦合器1(参照图6)中，使一对突出部11a、12a分别向接近开口131的方向移动500μm而得出。即，第8变形例的定向耦合器1作为一对突出部11a、12a的间隔2L采用3.14mm。
图11中示出使用第8变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图11为表示第8变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图11，在频率为74.9GHz以上89.1GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第8变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的74.9GHz以上89.1GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为72.8GHz以上82.0GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第8变形例的定向耦合器1作为74.9GHz以上82.0GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第9变形例〕
参照图12对本发明的第9变形例的定向耦合器进行说明。第9变形例的定向耦合器1是通过在第3变形例的定向耦合器1(参照图6)中，使一对突出部11a、12a分别向远离开口131的方向移动200μm而得出。即，第9变形例的定向耦合器1作为一对突出部11a、12a的间隔2L采用4.54mm。
图12中示出使用第9变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图12为表示第9变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图12，在频率为67.9GHz以上85.0GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第9变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的67.9GHz以上85.0GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65.0GHz以上83.5GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，则可见第9变形例的定向耦合器1在67.9GHz以上83.5GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
〔第10变形例〕
参照图13对本发明的第10变形例的定向耦合器进行说明。第10变形例的定向耦合器1通过在第3变形例的定向耦合器1(参照图6)中，使一对突出部11a、12a分别向远离开口131的方向移动500μm而得出。即，第10变形例的定向耦合器1作为一对突出部11a、12a的间隔2L采用5.14mm。
图13中示出使用第10变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图13为表示第10变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图13，在频率为65.4GHz以上75.7GHz以下的频带、77.5GHz以上83.2GHz以下的频带与中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第10变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的77.5GHz以上83.2GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65.5GHz以上72.0GHz以下的频带以及78.0GHz以上81.8GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，可见第10变形例的定向耦合器1在65.5GHz以上72.0GHz以下的频带以及78.0GHz以上81.8GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
(间隔2L)
如上所述，根据通过第7～第10变形例的定向耦合器1得出的S参数的频率依存性(参照图10～图13)，可见在一对突出部11a、12a的间隔2L为3.14mm以上5.14mm以下的情况下，本实施方式的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，抑制反射损失。3.14mm与为2.6mm的管内波长的120.8％相当、5.14mm与为2.6mm的管内波长的197.7％相当。即，在本实施方式的定向耦合器1中，间隔2L为具有目标频率的高频信号沿第1波导路11以及第2波导路12导波的情况下的管内波长的120.8％以上197.7％以下。
〔第11变形例〕
参照图14～图15对本发明的第11变形例的定向耦合器进行说明。图14为表示第11变形例的定向耦合器1的结构的立体图。
第11变形例的定向耦合器1通过变更实施例的定向耦合器1所具备的突出部11a、12a而得出。具体地说，第11变形例的定向耦合器1代替从第1窄壁13向第2窄壁112突出的一对突出部11a，转而采用从第2窄壁112向第1窄壁13突出的一对突出部11a。另外，代替从第1窄壁13向第2窄壁122突出的一对突出部12a，转而采用从第2窄壁122向第1窄壁13突出的一对突出部12a。
图15中示出使用第11变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图15为表示第11变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。
参照图15，在频率为67.2GHz以上86.7GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第11变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的67.2GHz以上86.7GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为65.0GHz以上83.5GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，可见第11变形例的定向耦合器1能够在67.2GHz以上83.5GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
如上所述，在本实施方式的定向耦合器1中，也可以采用从第2窄壁112向第1窄壁13突出的一对突出部11a。另外，也可以采用从第2窄壁122向第1窄壁13突出的一对突出部12a。
〔第12变形例〕
参照图16对本发明的第12变形例的定向耦合器进行说明。图16为表示第12变形例的定向耦合器1的结构的立体图。
本变形例的定向耦合器1代替实施例的使设置于定向耦合器1的第1波导路11的一对突出部11a从第1窄壁13向第2窄壁112突出，转而使一对突出部11a从第2窄壁112向第1窄壁13突出来得出。换言之，本变形例的定向耦合器1代替使第11变形例的设置于定向耦合器1的第2波导路12的一对突出部12a从第2窄壁122向第1窄壁13突出，转而使一对突出部12a从第1窄壁13向第2窄壁122突出来得出。
即，将第1窄壁13设为一方的窄壁，第2窄壁112、122设为另一方的窄壁，第1波导路11的一对突出部11a从另一方的窄壁向一方的窄壁突出，第2波导路12的一对突出部12a从一方的窄壁向另一方的窄壁突出。
如上所述，在本发明的一方式的定向耦合器1中，一对突出部11a以及一对突出部12a，(1)都可以设置于第1窄壁13(参照实施例)，(2)也可以都设置于第2窄壁112、122(参照第11变形例)，(3)还可以一方设置于第1窄壁13，另一方设置于第2窄壁(本变形例)。
在本变形例的定向耦合器1中，将相对于波导路11、12的延伸的方向垂直的剖面、且为经过开口131的中心C的剖面作为对称面，(1)从一对突出部11a分别到上述对称面的距离L与(2)从一对突出部12a分别到上述对称面的距离L优选为彼此相同。
如此构成的本变形例的定向耦合器1起到与实施例的定向耦合器1相同的效果。
〔第13～15的变形例〕
参照图17～图21对本发明的第13～第15变形例的定向耦合器进行说明。图17～图19分别为表示第13～第15变形例的定向耦合器1的结构的立体图。首先，对第13变形例的定向耦合器1进行说明。
本变形例的定向耦合器1通过将实施例的定向耦合器1所具备的其他突出部11b、12b更换为突出区间11d、12d而得出。第1波导路11与第2波导路12以第1窄壁13作为对称面形成面对称。因此，在此，对突出区间11d进行说明，省略关于突出区间12的说明。突出区间11d、12d为权利要求书中所记载的其他突出部的一个类型。
(突出区间11d)
第1波导路11包括在与开口131对置的窄壁112形成的突出区间11d。突出区间11d形成在宽度W1恒定的第1区间11c与宽度W1恒定的第2区间11e之间。突出区间11d向开口131突出。在突出区间11d中，窄壁112向窄壁13突出的突出量Pd，在突出区间11d的中央处比在突出区间11d的两端(突出区间11d与第1区间11c的连接位置以及突出区间11d与第2区间11e的连接位置)大。即，突出区间11d的中央处的突出量Pd比突出区间11d的两端处的突出量Pd大，突出区间11d的中央处的第1波导路11的宽度比突出区间11d的两端处的第1波导路11的宽度窄。
(突出区间11d的分类)
在此，关注突出区间的突出量Pd的变化的方式，将突出区间11d分类。
将构成为包括突出量Pd随着从突出区间的两端起接近突出区间的中央变大的突出区间11d的定向耦合器1称为锥形型的定向耦合器。该锥形型的定向耦合器1根据突出量Pd的变化的方式，被分类为(1)倾斜锥形型、(2)台阶锥形型、(3)倾斜台阶锥形型。图17所示的第13变形例的定向耦合器1为倾斜锥形型，图18所示的第14变形例的定向耦合器1为台阶锥形型，图19所示的第15变形例的定向耦合器1为倾斜台阶锥形型。
倾斜锥形型的定向耦合器1是指包括构成为突出量Pd随着从突出区间的两端接近突出区间的中央而连续变大的突出区间11d的定向耦合器(参照图17)。作为连续变大的突出量Pd的具体例，可以举出作为相距突出区间的两端的距离的函数，由一次函数或者二次函数表示突出量Pd的情况。另外，在俯视观察定向耦合器1的宽壁的情况下，突出区间11d中的窄壁的形状由圆或者椭圆的圆弧的一部分构成的定向耦合器也是倾斜锥形型的定向耦合器1。
在图17所示的定向耦合器1的突出区间11d中，突出量Pd构成为作为相距突出区间11d的两端的距离的函数由一次函数表示。因此，定向耦合器1为倾斜锥形型的定向耦合器的具体例。
台阶锥形型的定向耦合器1是指构成为突出量Pd随着从突出区间11d的两端接近突出区间11d的中央而离散地变大的定向耦合器1(参照图18)。换言之，台阶锥形型的定向耦合器1是突出量Pd随着从突出区间11d的两端接近突出区间11d的中央而階段状地变大的定向耦合器1。在突出区间11d中，突出量Pd离散地变大的段数可以为1段，也可以为多段。
在图18所示的定向耦合器1的突出区间11d中，突出量Pd离散地变大的段数为2段。
倾斜台阶锥形型的定向耦合器1是指突出区间11d由倾斜区间11d1与台阶区间11d2构成的定向耦合器1(参照图19)。倾斜区间11d1包括突出区间11d的端部，是构成为突出量Pd随着从突出区间11d的端部接近突出区间11d的中央而连续变大的区间。台阶区间11d2包括突出区间11d的中央，是突出量Pd随着从突出区间11d的端部接近突出区间11d的中央而离散地变大的区间。在台阶区间11d2，突出量Pd离散地变大的段数可以为1段，也可以为多段。
在图19所示的定向耦合器1中，倾斜区间11d1的突出量Pd构成为作为相距突出区间11d的两端的距离的函数由一次函数表示。另外，在图19所示的定向耦合器1中，台阶区间11d2的突出量Pd离散地变大的段数为1段。
(突出区间的长度L与开口的宽度W的大小关系)
第13～第15变形例的定向耦合器1的突出区间11d的长度Ld与开口131的宽度W的大小关系不受特别限定。即，长度Ld与宽度W的大小关系可以为Ld＞W、Ld＝W以及Ld＜W的任一个。此外，在图17所示的定向耦合器1中，作为长度Ld与宽度W的大小关系采用Ld＞W。
图20(a)示出使用第13变形例的定向耦合器1的一例计算S参数的频率依存性的结果。图20(a)为表示该定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。该定向耦合器1如图17所示具备倾斜锥形型的突出区间11d、12d。该定向耦合器1作为突出量Pd采用100μm，作为长度Ld采用15mm。除此以外的结构与实施例的定向耦合器1相同。
参照图20(a)，在频率为65.0GHz以上86.8GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见本变形例的定向耦合器1能够在在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的65.0GHz以上86.8GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为82.9GHz以上85.2GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，可见本变形例的定向耦合器1在82.9GHz以上85.2GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
如上所述，本实施方式的定向耦合器1作为其他突出部可以进一步具备突出区间11d、12d。
参照图20(b)对本发明的第13变形例的定向耦合器的其他例进行说明。图20(b)为表示该定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。该定向耦合器1通过将图20(a)所示的定向耦合器1的突出量Pd由100μm变更为300μm而得出。
参照图20(b)，在频率为71.3GHz以上90.0GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见本变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的71.3GHz以上90.0GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为78.9GHz以上90.0GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，可见本变形例的定向耦合器1在78.9GHz以上90.0GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
图21中示出使用第15变形例的定向耦合器1计算S参数的频率依存性的结果。图21为表示本变形例的定向耦合器1的S参数的频率依存性的曲线图。在本变形例的定向耦合器1中，作为突出量Pd采用300μm，作为长度Ld采用15mm。关于突出量Pd(300μm)，倾斜区间11d1的突出量为100μm，台阶区间11d2的突出量为200μm。
参照图21，在频率为71.3GHz以上90.0GHz以下的频带中，S(1、1)以及S(1、4)分别低于-13dB。即，可见第14变形例的定向耦合器1能够在为作为目标频率的78.5GHz的100％以上105％以下的频带中，即在包含为78.5GHz以上82.4GHz以下的频带的71.3GHz以上90.0GHz以下的频带中，抑制反射损失。
另外，在频率为78.9GHz以上90.0GHz以下的频带中，S(1、2)与S(1、3)的差低于1.0dB。即，如果关注可抑制上述的反射损失的频带，可见第14变形例的定向耦合器1在78.9GHz以上90.0GHz以下的频带中，作为耦合度3dB的定向耦合器更好地动作。
如上所述，第13～第15变形例的定向耦合器1作为其他突出部还具备突出区间11d、12d。
〔结构例〕
参照图22对第1实施方式的定向耦合器1的结构例进行说明。图22为表示本结构例的定向耦合器1的结构的俯视图。
本结构例的定向耦合器1具备的第1波导路11以及第2波导路12都使用杆壁波导路技术制成。
如上所述，第1波导路11与第2波导路12以第1窄壁13作为对称面形成面对称。因此，在此对第1波导路11进行说明，省略关于第2波导路12的说明。
具体地说，第1波导路11构成为包括：电介质基板10、设置在电介质基板10的两面的一对导体板(图22中未图示)、将贯通电介质基板10的导体柱112i配置为壁状的杆壁、将导体柱13i配置为壁状的杆壁。在本结构例中，导体柱13i由一对导体柱构成。
当俯视观察定向耦合器1的情况下，导体柱112i分别配置为各自的中心的连线与图1所示的窄壁112的形状一致，导体柱13i分别配置为各自的中心的连线与图1所示的窄壁13的形状一致。
因此，设置于电介质基板10的两面的一对导体板分别作为宽壁111a以及宽壁111b发挥功能。将导体柱13i配置为壁状的杆壁作为第1窄壁亦即窄壁13发挥功能。将导体柱112i配置为壁状的杆壁作为第2窄壁亦即窄壁112发挥功能。
一对突出部11a通过与构成窄壁13的导体柱13i相邻地配置1根或者多根导体柱而形成。当形成一对突出部11a的导体柱由多根构成的情况下，该多根的导体柱沿着从窄壁13朝向窄壁112的方向在窄壁13的附近排列。
在本结构例的定向耦合器1中，一对突出部11a的突出量Pa为从导体柱13i的中心的各自的连线、即表示窄壁13的壁心的线到形成一对突出部11a的导体柱的末端的距离。另外，一对突出部11a的宽度Wa为形成一对突出部11a的导体柱的直径。
其他突出部11b与一对突出部11a相同构成。因此，在本结构例的定向耦合器1中，其他突出部11b的突出量Pb为从导体柱112i的中心的各自的连线、即表示窄壁112的壁心的线到形成其他突出部11b的导体柱的末端的距离。另外，其他突出部11b的宽度Wb为形成其他突出部11b的导体柱的直径。
此外，在本结构例中，导体柱112i、122i的直径、形成导体柱13i、一对突出部11a的导体柱以及形成其他突出部11b的导体柱的直径都为100μm。另外，彼此相邻的导体柱112i与导体柱112i+1的间隔、彼此相邻的导体柱122i与导体柱122i+1的间隔以及彼此相邻的导体柱13i与导体柱13i+1的间隔都为200μm。但是，上述直径以及间隔都不局限于本结构例，可以根据目标频率适当地设定。
根据本结构例，能够使用杆壁波导路技术制作定向耦合器1。因此，可以将定向耦合器1同使用杆壁波导路技术制作的其他波导路、带通滤波器等一起集成于1张电介质基板。
另外，定向耦合器1为经由在共有的窄壁13形成的开口131将第1波导路11与第2波导路12耦合的H面耦合型的定向耦合器。H面耦合型的定向耦合器1作为利用杆壁波导路技术制作的定向耦合器较为合适。这是由于能够利用1张电介质基板10制作定向耦合器1。
〔第2实施方式〕
参照图23的(a)和(b)对本发明的第2实施方式的双工器进行说明。图23为表示本实施方式的双工器5的结构的框图。
如图23(a)所示，双工器5具备2个第1实施方式的定向耦合器1、第1滤波器51、第2滤波器52。
在本实施方式中，将2个定向耦合器1分别表述为定向耦合器1a(第1定向耦合器)以及定向耦合器1b(第2定向耦合器)来进行区分。另外，将定向耦合器1a的4个端口分别表述为第1端口P1a～第4端口P4a、将定向耦合器1b的4个端口分别表述为第1端口P1b～第4端口P4b来进行区分。
另外，在本实施方式中，作为第1滤波器51以及第2滤波器52分别采用带通滤波器(BPF)。以下，将第1滤波器51表述为BPF51，将第2滤波器52表述为BPF52。BPF51、52仅使规定的频带的高频信号透射，而反射除此以外的频带的高频信号。
BPF51连接定向耦合器1a的第2端口P2a与定向耦合器1b的第1端口P1b。另外，BPF52连接定向耦合器1a的第3端口P3a与定向耦合器1b的第4端口P4b。
BPF51、52构成为使天线63接收的高频信号透射，并且反射发送电路61发送的高频信号。
接下来对于如此构成的双工器5所实现的功能进行说明。如图23(a)所示，在定向耦合器1a的第1端口P1a连接天线63，在定向耦合器1a的第4端口P4a连接发送电路61(Tx)，将定向耦合器1b的第2端口P2b经由终端电阻64接地，在定向耦合器1b的第3端口P3b连接接收电路62(Rx)。
从连接天线63的第1端口P1a到连接接收电路62的第3端口P3b的路径有两条。第1路径为从第1端口P1a经由第2端口P2a、BPF51以及第1端口P1b直到第3端口P3b的路径。第2路径为从第1端口P1a经由第3端口P3a、BPF52以及第4端口P4b直到第3端口P3b的路径。
根据如上所述构成的上双工器5，天线63接收并向第1端口P1a入射的高频信号可以到达接收电路62。
同样，从连接发送电路61的第4端口P4a到连接天线63的第1端口P1a的路径也有两条。第1路径为在第3端口P3a与BPF52的界面反射后，直到第1端口P1a的路径，第2路径为在第2端口P2a与BPF51的界面反射后，直到第1端口P1a的路径。
根据如上所述构成的上双工器5，从发送电路61向第4端口P4a入射的高频信号能够到达天线63。
如上所述，双工器5(1)能够使从连接天线63的第1端口P1a入射的高频信号从连接接收电路62的第3端口P3b出射，(2)并使从连接发送电路61的第4端口P4a入射的高频信号从连接天线63的第1端口P1a出射。
此外，双工器5优选为在结构例中如上所述应用杆壁波导路技术制成。通过使用杆壁波导路技术制成，能够将定向耦合器1a、定向耦合器1b、BPF51以及BPF52分别集成于同一电介质基板。因此，能够抑制双工器5的制造成本，并且实现集成化。
此外，如图23(b)所示，双工器5也可以采用如下结构：在定向耦合器1a的第4端口P4a连接接收电路62，在定向耦合器1b的第3端口P3b连接发动电路61。在该情况下，只要构成为BPF51、52使天线63接收的高频信号反射，且透射发送电路61发送的高频信号即可。图23(b)所示的双工器5具有图23(a)所示的双工器5相同的功能。
〔总结〕
本发明的定向耦合器具备第1矩形波导路与第2矩形波导路，第1矩形波导路与第2矩形波导路共有形成开口的第1窄壁，并且分别具有上述第1窄壁对置的第2窄壁，在定向耦合器中，上述第1矩形波导路以及上述第2矩形波导路分别具备：一对第1突出部，该一对第1突出部形成在上述第1窄壁或者上述第2窄壁中的、相比上述开口靠入射侧以及相比上述开口靠出射侧的相对于上述开口对称的位置，且从上述第1窄壁以及上述第2窄壁中的、一方的窄壁向另一方的窄壁突出；以及第2突出部，其从上述第2窄壁向上述开口突出。
当在如上所述构成的定向耦合器的第1矩形波导路的一方的端部，入射以作为设计目标的动作频率亦即目标频率为下限的特定的频带(例如，以目标频率为下限，目标频率的105％为上限频率的频带)的高频信号的情况下，该频带中的S(1、1)以及S(1、4)都比现有例的定向耦合器小。即，通过具备相比该定向耦合器开口形成在入射侧以及相比开口形成在出射侧的一对突出部亦即形成在相对于开口对称的位置的一对第1突出部和从第2窄壁向开口突出的第2突出部，能够抑制在该频带的反射损失。
在本发明的一方式的定向耦合器中，优选为，形成在上述第1矩形波导路的一对第1突出部彼此的间隔与形成在上述第2矩形波导路的一对第1突出部彼此的间隔相同。
通过将定向耦合器如上所述构成，能够在以目标频率为下限的特定的频带相比以往更抑制反射损失。
在本发明的一方式的定向耦合器中，优选为，上述一对第1突出部彼此的间隔为作为设计目标的动作频率的高频信号沿上述第1矩形波导路以及上述第2矩形波导路导波的情况下的管内波长的120.8％以上197.7％以下。
通过将定向耦合器如上所述构成，能够在以目标频率为下限的特定的频带相比以往更抑制反射损失。。
在本发明的一方式的定向耦合器中，优选为，上述一对第1突出部的突出量为上述管内波长的13.5％以下。
通过将定向耦合器如上所述构成，能够在以目标频率为下限的特定的频带相比以往更抑制反射损失。
在本发明的一方式的定向耦合器中，优选为，上述第2突出部为上述第2窄壁向上述第1窄壁突出的突出区间，关于在上述突出区间中上述第2窄壁向上述第1窄壁突出的突出量，相比上述突出区间的第1以及第2矩形波导路的延伸方向的两端，在中央处的突出量大。
根据上述的结构，能够在以目标频率为下限的特定的频带相比以往更抑制反射损失。
在本发明的一方式的定向耦合器中，优选为，上述突出量随着从上述突出区间的上述两端接近上述中央连续变大。
在本发明的一方式的定向耦合器中，优选为，上述突出量随着从上述突出区间的上述两端接近上述中央而离散地变大。
在本发明的一方式的定向耦合器中，可以为，上述突出区间构成为包括倾斜区间和台阶区间，上述倾斜区间包括该突出区间的第1矩形波导路以及第2矩形波导路的延伸方向上的端部，构成为上述突出量随着从该端部接近该突出区间的中央而连续地变大，上述台阶区间包括该突出区间的中央，构成为上述突出量随着从该台阶区间的第1矩形波导路以及第2矩形波导路的延伸方向上的端部接近该台阶区间的中央而离散地变大。
根据上述的结构，能够在以目标频率为下限的特定的频带相比以往更抑制反射损失。
在本发明的一方式的定向耦合器中，优选为，上述第1矩形波导路的宽壁以及上述第2矩形波导路的宽壁分别由设置于电介质基板的两面的一对导体板构成，由上述第1矩形波导路以及上述第2矩形波导路共有的上述第1窄壁以及上述第1矩形波导路以及上述第2矩形波导路各自的上述第2窄壁分别由贯通上述电介质基板的导体柱构成。
这样构成的定向耦合器可以通过使用杆壁波导路技术制造。因此，与使用金属制的波导管制成定向耦合器的情况相比，制造变得容易。作为其结果，能够抑制定向耦合器的制造成本。
在本发明的一方式的定向耦合器中，上述一对第1突出部以及上述他的第2突出部分别由使上述第1矩形波导路的宽壁彼此或者上述第2矩形波导路的宽壁彼此导通的导体柱构成。
根据上述的结构，能够简单地制造一对第1突出部以及第2突出部。另外，与由导体壁构成的情况相比，能够使一对第1突出部以及第2突出部轻型化。
本发明的一方式的双工器具备作为第1定向耦合器以及第2定向耦合器的本发明的各方式的定向耦合器的任一个，该双工器还具备：被插入上述第1定向耦合器的第1矩形波导路以及上述第2定向耦合器的第1矩形波导路之间的第1带通滤波器、被插入上述第1定向耦合器的第2矩形波导路以及上述第2定向耦合器的第2矩形波导路之间的第2带通滤波器。
根据上述的结构，起到与本发明的各方式的定向耦合器相同的效果。
本发明并不局限于上述的各实施方式，可以在权利要求所示的范围进行各种变更，对于在不同的实施方式中分别适当地组合公开的技术手段而得出的实施方式，也包含于本发明的技术的范围。
[产业上的可利用性]
本发明可以利用与具备2个矩形波导路的定向耦合器。另外，可以利用与具备这样的定向耦合器的双工器。
其中，附图标记说明如下：
1：定向耦合器；11：第1波导路(第1矩形波导路)；11a：一对突出部(一对第1突出部)；111a、111b：宽壁；11b：其他突出部(第2突出部)；112：窄壁(第2窄壁)；12：第2波导路(第2矩形波导路)；12a：一对突出部(一对第1突出部)；121a、121b：宽壁；12b：其他突出部(第2突出部)；122：窄壁(第2窄壁)；13：窄壁(第1窄壁)；131：开口；11c、12c：第1区间；11d、12d：突出区间(其他突出部)；11d1、12d1：倾斜区间；11d2、12d2：台阶区间；11e、12e：第2区间；5：双工器；51、52：BPF(带通滤波器)；P1、P1a、P1b：第1端口；P2、P2a、P2b：第2端口；P3、P3a、P3b：第3端口；P4、P4a、P4b：第4端口。

Claims (10)

1.一种定向耦合器，该定向耦合器具备第1矩形波导路与第2矩形波导路，所述第1矩形波导路与所述第2矩形波导路共有形成有开口的第1窄壁，并且分别具有与所述第1窄壁对置的第2窄壁，
所述定向耦合器的特征在于，
所述第1矩形波导路以及所述第2矩形波导路分别具备：
一对第1突出部，所述一对第1突出部形成在所述第1窄壁中的、相比所述开口靠入射侧以及相比所述开口靠出射侧的相对于所述开口对称的位置，且从所述第1窄壁向所述第2窄壁突出；以及
第2突出部，该第2突出部从所述第2窄壁向所述开口突出。
2.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，
形成在所述第1矩形波导路的一对第1突出部彼此的间隔与形成在所述第2矩形波导路的一对第1突出部彼此的间隔相同。
3.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，
所述一对第1突出部彼此的间隔为作为设计目标的动作频率的高频信号沿所述第1矩形波导路以及所述第2矩形波导路导波的情况下的管内波长的120.8％以上且197.7％以下，
所述一对第1突出部的从所述第1窄壁向所述第2窄壁突出的突出量为所述管内波长的13.5％以下。
4.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，
所述第2突出部为所述第2窄壁向所述第1窄壁突出的突出区间，
关于在所述突出区间中所述第2窄壁向所述第1窄壁突出的突出量，相比所述突出区间的第1矩形波导路以及第2矩形波导路的延伸方向上的两端，在中央处的突出量大。
5.根据权利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，
所述突出量随着从所述突出区间的所述两端接近所述中央而连续地变大。
6.根据权利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，
所述突出量随着从所述突出区间的所述两端接近所述中央而离散地变大。
7.根据权利要求4所述的定向耦合器，其特征在于，
所述突出区间构成为包括倾斜区间和台阶区间，
所述倾斜区间包括该突出区间的第1矩形波导路以及第2矩形波导路的延伸方向上的端部，构成为所述突出量随着从该端部接近该突出区间的中央而连续地变大，
所述台阶区间包括该突出区间的中央，构成为所述突出量随着从该台阶区间的第1矩形波导路以及第2矩形波导路的延伸方向上的端部接近该台阶区间的中央而离散地变大。
8.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，
所述第1矩形波导路的宽壁以及所述第2矩形波导路的宽壁分别由设置于电介质基板的两面的一对导体板构成，
由所述第1矩形波导路以及所述第2矩形波导路共有的所述第1窄壁以及所述第1矩形波导路和所述第2矩形波导路各自的所述第2窄壁分别由贯通所述电介质基板的导体柱构成。
9.根据权利要求1或2所述的定向耦合器，其特征在于，
所述一对第1突出部以及所述第2突出部分别由使所述第1矩形波导路的宽壁彼此或者所述第2矩形波导路的宽壁彼此导通的导体柱构成。
10.一种双工器，该双工器具备作为第1定向耦合器以及第2定向耦合器的权利要求1～9中任一项所述的定向耦合器，其特征在于，
所述双工器还具备：
第1带通滤波器，该第1带通滤波器被插入所述第1定向耦合器的第1矩形波导路与所述第2定向耦合器的第1矩形波导路之间；以及
第2带通滤波器，该第2带通滤波器被插入所述第1定向耦合器的第2矩形波导路与所述第2定向耦合器的第2矩形波导路之间。
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