CN207265211U - 定向耦合器及使用其的无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及定向耦合器及使用其的无线通信装置，防止由包含于定向耦合器的副线路与接地图案的重叠产生的芯片尺寸的大型化或特性的劣化，具备被传送高频信号的主线路(130)、与主线路电磁耦合的副线路(140)、俯视时至少一部分位于主线路与副线路之间的接地图案(260)。副线路(140)包含由平面螺旋状的线圈图案(142,143)及电容器(C11～C14)构成的低通滤波器电路(LPF)，接地图案(260)具有俯视时与线圈图案的至少一部分重叠的开口(261)。根据本实用新型，能够大幅减少包含于副线路的线圈图案与接地图案的重叠，所以能够防止芯片尺寸的大型化或特性的劣化。

Description

定向耦合器及使用其的无线通信装置
技术领域
本实用新型涉及定向耦合器以及使用该定向耦合器的无线通信装置，特别是涉及能够使用的频带宽的定向耦合器及使用该定向耦合器的无线通信装置。
背景技术
在智能手机或平板终端等无线通信装置中使用取出从天线输出的发送信号的电力的一部分的定向耦合器。由定向耦合器取出的电力的一部分作为检测信号被提供给自动输出控制电路，自动输出控制电路根据该检测信号的电平调整功率放大器的增益。
作为定向耦合器的结构，众所周知有专利文献1以及2所记载的结构。专利文献1以及2所记载的定向耦合器是由被层叠于基板上的多层导体层构成的芯片部件，通过使发送信号被传送的主线路的一部分电磁耦合于副线路从而能够取出发送信号的电力的一部分。
在专利文献1以及2所记载的定向耦合器中，多个平面螺旋状的线圈图案被包含于副线路。于是，在专利文献1以及2所记载的定向耦合器中，以多个线圈图案彼此不干涉的方式在它们之间设置大面积的接地图案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开2014-057204号公报
专利文献2：日本专利申请公开2015-181315号公报
然而，如果设置大面积的接地图案的话则因为由线圈图案产生的电感降低，所以为了确保所希望的电感而有必要增加线圈图案的匝数，从而会有所谓芯片尺寸大型化的问题。另外，由于线圈图案与接地图案重叠，从而还会有所谓副线路的损耗增加的问题。再有，因为如果位于线圈图案与接地图像之间的绝缘膜的膜厚偏差的话则产生于两者之间的电容成分发生变化，所以也会有所谓成为制造偏差的原因的问题。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的在于，提供一种能够防止由包含于副线路的线圈图案与接地图案的重叠产生的芯片尺寸的大型化或特性的劣化的定向耦合器以及使用该定向耦合器的无线通信装置。
本实用新型的定向耦合器，其特征在于，具备被传送高频信号的主线路、与所述主线路电磁耦合的副线路、俯视时至少一部分位于所述主线路与所述副线路之间的接地图案，所述副线路包含由电感图案以及电容器构成的低通滤波器电路，所述接地图案具有俯视时与所述电感图案的至少一部分相重叠的开口。
另外，本实用新型的无线通信装置，其特征在于，具备天线、将发送信号提供给所述天线的功率放大器、调整所述功率放大器的增益的自动输出控制电路、上述的定向耦合器，所述定向耦合器的所述主线路被连接于所述天线与所述功率放大器之间，所述定向耦合器的所述副线路被连接于所述自动输出控制电路，所述自动输出控制电路根据从所述副线路提供的检测信号调整所述功率放大器的增益。
根据本实用新型，因为将开口部设置于接地图案并且由此接地图案被作为环(loop)状，所以包含于副线路的电感图案与接地图案的重叠大幅减少。由此，因为防止了电感的降低，所以可以对芯片尺寸进行小型化。另外，因为起因于电感图案与接地图案的重叠的副线路的损耗降低并且起因于绝缘膜的膜厚偏差的电容成分的变化也变小，所以可以获得良好的特性。
在本实用新型中，所述电感图案优选为平面螺旋状的线圈图案。由此，可以获得大的电感。
在本实用新型中，所述开口优选俯视时至少与所述线圈图案的内径部相重叠。线圈图案的内径部因为是磁通密度最高的部分，所以通过将开口至少设置于该部分从而能够有效地防止电感的降低。
在此情况下，所述开口优选俯视时与所述线圈图案的除了最外周匝的所有的匝相重叠。由此，因为线圈图案的大部分的匝不与接地图案相重叠，所以能够有效地防止副线路的损耗增加或起因于绝缘膜的膜厚偏差的电容成分的变化。
在本实用新型中，所述线圈图案优选包含被设置于互相相同的导体层的第1以及第2线圈图案，所述开口俯视时与所述第1以及第2线圈图案的至少一部分相重叠。由此，能够提供具有2个线圈图案的小型而且高性能的定向耦合器。或者，也可以是所述线圈图案包含被设置于互相相同的导体层的第1、第2、第3以及第4线圈图案，所述接地图案具有俯视时与所述第1以及第2线圈图案的至少一部分相重叠的第1开口、俯视时与所述第3以及第4线圈图案的至少一部分相重叠的第2开口。由此，可以提供具有4个线圈图案的小型而且高性能的定向耦合器。
本实用新型的定向耦合器优选进一步具备被连接于所述主线路的一端的输入端子、被连接于所述主线路的另一端的输出端子、被连接于所述副线路的一端的耦合端子、被连接于所述副线路的另一端的终端端子、被配置于所述耦合端子与所述终端端子之间并被连接于所述接地图案的接地端子、被配置于所述输入端子与所述输出端子之间的虚设端子。由此，由该虚设端子能够确保高的安装强度。
在此情况下，所述主线路优选在俯视时绕过所述虚设端子的部分中与被设置于与所述主线路相同的导体层的所述副线路的一部分相接近并且俯视时与被设置于与所述主线路不同的导体层的所述副线路的另一部分相重叠。由此，因为能够在副线路的一部分获得相对弱的电磁耦合并且能够在副线路的另一部分获得相对强的电磁耦合，所以能够在更加宽的频带上获得平坦的耦合特性。
另外，所述电容器优选俯视时被配置于所述耦合端子与所述接地端子之间、以及所述终端端子与所述接地端子之间。由此，因为端子间的空间被有效利用，所以芯片尺寸的小型化成为可能。
这样，根据本实用新型，可以提供芯片尺寸小而且能够获得良好的特性的定向耦合器以及使用了该定向耦合器的无线通信装置。
附图说明
图1是表示本实用新型的第1实施方式的定向耦合器100的外观的大致立体图。
图2是包含于层叠结构体102的导体层的分解立体图。
图3是从层叠方向看包含于层叠结构体102的导体层的透视图。
图4是表示导体层M1的结构的平面图。
图5是表示绝缘层I1的结构的平面图。
图6是表示电容器电极层C的结构的平面图。
图7是表示绝缘层I2的结构的平面图。
图8是表示导体层M2的结构的平面图。
图9是表示绝缘层I3的结构的平面图。
图10是表示导体层M3的结构的平面图。
图11是表示绝缘层I4的结构的平面图。
图12是表示端子电极111～116的结构的平面图。
图13是定向耦合器100的等价电路图。
图14是第1比较例的定向耦合器100A的分解立体图。
图15是表示第1实施方式的定向耦合器100和第1比较例的定向耦合器100A的频率特性的图表，(a)表示隔离(isolation)特性；(b)表示耦合(coupling)特性；(c)表示副线路的插入损耗(insertion loss)；(d)表示耦合端子的回波损耗(return loss)。
图16是用于说明本实用新型的第2实施方式的定向耦合器300的结构的图，并且是从层叠方向看包含于层叠结构体102的导体层的透视图。
图17是表示导体层M1的结构的平面图。
图18是表示绝缘层I1的结构的平面图。
图19表示电容器电极层C的结构的平面图。
图20是表示绝缘层I2的结构的平面图。
图21是表示导体层M2的结构的平面图。
图22是表示绝缘层I3的结构的平面图。
图23是表示导体层M3的结构的平面图。
图24是表示绝缘层I4的结构的平面图。
图25是定向耦合器300的等价电路图。
图26是用于说明第2比较例的定向耦合器300A的结构的图，并且是从层叠方向看包含于层叠结构体102的导体层的透视图。
图27是表示第2实施方式的定向耦合器300和第2比较例的定向耦合器300A的频率特性的图表，(a)表示隔离特性；(b)表示耦合特性；(c)表示副线路的插入损耗；(d)表示耦合端子的回波损耗。
图28是使用了定向耦合器100或者300的无线通信装置500的方块图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本实用新型的几个实施方式进行详细的说明。
＜第1实施方式＞
图1是表示本实用新型的第1实施方式的定向耦合器100的外观的大致立体图。
如图1所示，本实施方式的定向耦合器100为具有大致长方体形状的芯片部件，并且具有层叠结构体102被层叠于基板101上的结构。还有，图1是从斜下方看使定向耦合器100的层叠结构体102朝下侧的状态的图。虽然没有特别的限定，但是定向耦合器100的x方向上的长度为1.0mm；y方向上的宽度为0.5mm；z方向上的高度为0.3mm。基板101例如由铁氧体等的非磁性材料构成，是形成层叠结构体102的时候的支撑体并且起到确保定向耦合器100的机械强度的作用。
层叠结构体102为多层导体层和多层绝缘层被交替层叠而成的结构体，在其xy表面(底面)上设置有6个端子电极111～116。其中，端子电极111,112分别是输入端子以及输出端子，如后面所述，分别被连接于功率放大器以及天线。端子电极113为耦合端子，并被连接于后面所述的自动输出控制电路。端子电极114为终端端子，并被连接于终端电路。端子电极115为接地端子，并且被提供接地电位。端子电极116为虚设端子，并且专门为了相对于印制线路基板的机械固定而被使用。在图1所表示的例子中，端子电极111～116只被形成于层叠结构体102的底面，但是即使将端子电极111～116形成于层叠结构体102的底面以及侧面也可以。
图2以及图3是用于说明包含于层叠结构体102的导体层的结构的图，图2为分解立体图，图3是从层叠方向(z方向)看到的透视图。另外，图4～图12是表示构成层叠结构体102的各层的结构的平面图。
如图2～图12所示，层叠结构体102由导体层M1～M3以及电容器电极层C、被设置于邻接的导体层M1～M3或者电容器电极层C之间的绝缘层I1～I4构成。以下，对各层的结构进行详细的说明。
首先，在层叠结构体102的最下层设置有图4所表示的导体层M1。导体层1由铜(Cu)等良导体构成，并且包含端子电极121～126、主线路130、副线路140的一部分、电容器电极图案151,152。关于后面所述的另外的导体层M2,M3或电容器电极层C，也由铜(Cu)等良导体构成。端子电极图案121～126为分别被连接于端子电极111～116的图案，俯视时(从Z方向看)被设置于与端子电极111～116相重叠的位置。
主线路130为连接输入端子即端子电极111和输出端子即端子电极112的导体图案，以避开端子电极图案126的方式蜿蜒行进地被布局(layout)。具体来说，在y方向上不存在端子电极图案126的部分、即在端子电极图案121与126之间或在端子电极图案122与126之间，为了确保与副线路140的距离而将主线路130设置于芯片的端部附近。相对于此，在y方向上存在端子电极图案126的部分，以避开与端子电极图案126的干涉的方式，被布局成在副线路140侧蜿蜒行进。
副线路140包含在主线路130的附近沿x方向进行延伸的直线部141、平面螺旋状的2个线圈图案142,143。线圈图案142,143为用于获得电感成分的电感图案。直线部141的一部分与主线路130中在副线路140侧蜿蜒行进的蛇形部131相并行，由此，在两者之间产生电磁耦合。但是，因为两者的并行距离短，所以电磁耦合比较弱。直线部141的一端被连接于对应于耦合端子的端子电极图案123，另一端被连接于线圈图案142的外周端。
如图4所示，在线圈图案142的内周端设置有焊垫142a，在线圈图案142的外周端设置有焊垫142b。同样，在线圈图案143的内周端设置有焊垫143a，在线圈图案143的外周端设置有2个焊垫143b1,143b2。这些焊垫为了与位于上层的导体层M2相连接而相较于其他导体部分面积被扩大。
电容器电极图案151,152被连接于对应于接地端子的端子电极图案125。其中，电容器电极图案151位于端子电极图案124,125之间，电容器电极图案152位于端子电极图案123,125之间。
导体层M1被图5所表示的绝缘层I1覆盖。绝缘层I1由树脂等绝缘材料构成，并具有开口图案161～166,171～175。关于后面所述的另外的绝缘层I2～I4，也由树脂等绝缘材料构成。开口图案161～166分别被设置于使端子电极图案121～126露出的位置，开口图案171～175分别被设置于使焊垫142a,142b,143a,143b1,143b2露出的位置。
在绝缘层I1的上方，设置有图6所表示的电容器电极层C。电容器电极层C由电容器电极图案181～184构成。其中，电容器电极图案181,182被设置于俯视时与电容器电极图案151相重叠的位置，电容器电极图案183,184被设置于俯视时与电容器电极图案152相重叠的位置。由此，形成将电容器电极图案181～184设定为一方的电极并且将电容器电极图案151,152设定为另一方的电极的4个电容器。
电容器电极层C被图7所表示的绝缘层I2覆盖。绝缘层I2具有开口图案191～196,201～205,211～214。开口图案191～196分别被设置于使端子电极图案121～126露出的位置，开口图案201～205分别被设置于使焊垫142a,142b,143a,143b1,143b2露出的位置，开口图案211～214分别被设置于使电容器电极图案181～184露出的位置。
在绝缘层I2的上方，设置有图8所表示的导体层M2。导体层M2包含端子电极图案221～226、副线路140的另外一部分、电容器电极图案231～234。端子电极图案221～226经由开口图案191～196,161～166分别被连接于端子电极图案121～126。
副线路140包含连接部144,145和焊垫146,147。连接部144具有俯视时沿着主线路130蜿蜒行进的部分，其一端即焊垫144a经由开口图案203,173被连接于焊垫143a，其另一端被连接于端子电极图案224。在连接部144中，沿着主线路130蜿蜒行进的部分俯视时与主线路130相重叠，由此，在两者之间产生电磁耦合。于是，因为两者重叠的距离长，所以能够获得比较强的电磁耦合。另外，连接部144也被连接于电容器电极图案234。
另一方面，连接部145的一端即焊垫145a经由开口图案201,171被连接于焊垫142a，连接部145的另一端即焊垫145b经由开口图案204,174被连接于焊垫143b1。另外，连接部145也被连接于电容器电极图案232。
焊垫146经由开口图案202,172被连接于焊垫142b并且也被连接于电容器电极图案231。另一方面，焊垫147经由开口图案205,175被连接于焊垫143b2并且也被连接于电容器电极图案233。电容器电极图案231～234经由开口图案211～214分别被连接于电容器电极图案181～184。
导体层M2被图9所表示的绝缘层I3覆盖。绝缘层I3具有开口图案241～246。开口图案241～246分别被设置于使端子电极图案221～226露出的位置。
在绝缘层I3的上方，设置有图10所表示的导体层M3。导体层M3包含端子电极图案251～256、环状的接地图案260。端子电极图案251～256经由开口图案241～246分别被连接于端子电极图案221～226。
接地图案260被连接于对应于接地端子的端子电极图案255，在其中央部设置有大面积的开口261。在此所谓“开口”，是指接地图案被消除的部分即其外周封闭的部分。即，接地图案260为环状，其图案宽度被减细为与线圈图案142,143的图案宽度相同程度。通过接地图案260俯视时被设置于主线路130与副线路140之间，从而能够起到防止主线路130与副线路140之间的不需要的干涉的作用。
接地图案260的开口261被设置于俯视时与线圈图案142,143的双方相重叠的位置。开口261在特性上优选俯视时完全容纳线圈图案142,143的双方，但是为了使接地图案260与线圈图案142,143完全不重叠而有必要增大接地图案260的环形状，在此情况下，芯片尺寸会大型化。因此，在本实施方式中，作为仅接地图案260和线圈图案142,143的最外周进行重叠的形状。由此，在本实施方式中，不会将芯片尺寸大型化，将线圈图案142,143与接地图案260的重叠做到最小限度。
开口261的面积优选为较大，特别是更加优选为线圈图案142,143的内径部与开口261相重叠。这是因为，线圈图案142,143的内径部为磁通密度最高的部分，所以通过将开口261设置于俯视时与该部分相重叠的位置从而能够防止线圈图案142,143的电感的降低。
导体层M3被图11所表示的绝缘层I4覆盖。绝缘层I4具有开口图案271～276。开口图案271～276分别被设置于使端子电极图案251～256露出的位置。
在绝缘层I4的上方，设置有图12所表示的端子电极111～116。端子电极111～116也由铜(Cu)等良导体构成，经由各个开口图案271～276被连接于端子电极图案251～256。
图13是本实施方式的定向耦合器100的等价电路图。
本实施方式的定向耦合器100将高频的发送信号输入到端子电极111并从端子电极112输出该信号。端子电极11和端子电极112由主线路130而被连接，主线路130在2个地方与副线路140电磁耦合。第1个地方的耦合部A1是由主线路130中在副线路140侧蜿蜒行进的蛇行部131与副线路140的直线部141之间的电磁耦合所得到的耦合部。第2个地方的耦合部A2是由主线路130的全体与副线路140的连接部144之间的电磁耦合所得到的耦合部。
在副线路140的直线部141与连接部141之间串联连接有2个线圈图案142,143。在本实施方式中，线圈图案142,143都大约为4匝，但是线圈图案143的直径稍大于线圈图案142的直径，由此分别生成规定的电感。
在线圈图案142的两端，分别连接有电容器C11,C12。电容器C11由电容器电极图案151以及181构成，电容器C12由电容器电极图案151以及182构成。同样，在线圈图案143的两端，分别连接有电容器C13,C14。电容器C13由电容器电极图案152以及183构成，电容器C14由电容器电极图案152以及184构成。电容器电极图案181～184分别具有规定的平面尺寸，由此，生成规定的电容。
由这样的结构，线圈图案142,143以及电容器C11～C14作为低通滤波器LPF来发挥功能。于是，线圈图案142,143的电感或电容器C11～C14的电容分别以低通滤波器LPF可获得所希望的频率特性的方式进行设计。由此，能够在宽的频带中从耦合端子即端子电极113取出发送信号的电力的一部分。
图14是第1比较例的定向耦合器100A的分解立体图。
图14所表示的定向耦合器100A在接地图案260不是环状而是覆盖线圈图案142,143的大致全体的大面积的图案(无间隙实体(solid)图案)的方面与上述的第1实施方式的定向耦合器100不同。其他结构与第1实施方式的定向耦合器100相同，所以将相同符号标注于相同要素，并省略重复的说明。
第1比较例的定向耦合器100A因为接地图案260是无间隙实体图案，所以由线圈图案142,143产生的磁通被屏蔽并且电感降低。因此，为了获得必要的电感而有必要增加线圈图案142,143的匝数，在此情况下，芯片尺寸会大型化。另外，由于线圈图案142,143与接地图案260重叠而会有所谓副线路140的损耗增加的问题。再有，因为线圈图案142,143与接地图案260之间产生大的电容成分，所以如果分离两者的绝缘层I1～I3的厚度偏差的话则电容成分大幅变化，其结果，会对低通滤波器LPF的频率特性产生大的影响。
相对于此，根据第1实施方式的定向耦合器100，因为接地图案260为环状，并且基本上不具有与线圈图案142,143的重叠，所以能够解决上述的问题。
图15是表示第1实施方式的定向耦合器100和第1比较例的定向耦合器100A的频率特性的图表，(a)表示隔离特性；(b)表示耦合特性；(c)表示副线路的插入损耗；(d)表示耦合端子的回波损耗。
关于图15(a)、(d)所表示的插入特性以及回波损耗，两者的特性基本上同等。即，可知不管接地图案260是无间隙实体图案还是环状，都能够充分地防止主线路130与副线路140之间的不需要的干涉。可以认为这是因为，即使是在接地图案260为无间隙实体图案的情况下，防止主线路130和副线路140的干涉的功能的大部分也由接地图案260的外周部分所带来。
另一方面，关于图15所表示的耦合特性，因为第1实施方式的定向耦合器100能够获得更大的电感，所以磁极向低频侧移动，其结果，能够实现更加宽的频带中的耦合。对于图15(c)所表示的插入损耗，也能够确认第1实施方式的定向耦合器100为低损耗。
如以上所说明的那样，本实施方式的定向耦合器100因为接地图案260为环状并且基本上不具有与线圈图案142,143的重叠，所以由线圈图案142,143产生的磁通没有被屏蔽，其结果，可以获得更大的电感。由此，因为为了获得规定的电感而必要的线圈图案142,143的匝数变少，所以芯片尺寸的小型化成为可能。另外，因为线圈图案142,143和接地图案260基本上不重叠，所以能够减少副线路140的损耗。再有，因为线圈图案142,143与接地图案260之间的电容成分非常小，所以即使由制造条件使绝缘层I1～I3的膜厚偏差，也能够减少给予低通滤波器LPF的频率特性的影响。
＜第2实施方式＞
图16是用于说明本实用新型的第2实施方式的定向耦合器300的结构的图，并且是从层叠方向(z方向)看包含于层叠结构体102的导体层的透视图。另外，图17～图24是表示构成层叠结构体102的各层的结构的平面图。还有，第2实施方式的定向耦合器300的外观与图1所表示的第1实施方式的定向耦合器100的外观相同，在底面设置有6个端子电极111～116。
如图16～图24所示，构成本实施方式的定向耦合器300的层叠结构体102与第1实施方式相同，由导体层M1～M3以及电容器电极层C、被设置于邻接的导体层M1～M3或者电容器电极层C之间的绝缘层I1～I4构成。以下，对各层的结构进行详细的说明。
首先，在层叠结构体102的最下层，设置有图17所表示的导体层M1。导体层M1包含端子电极图案301～306、主线路310、副线路的一部分320、电容器电极图案331,332。端子电极图案301～306为分别被连接于端子电极111～116的图案，俯视时(从Z方向看)被设置于与端子电极111～116相重叠的位置。
主线路130为连接输入端子即端子电极111和输出端子即端子电极112的导体图案，具备以避开端子电极图案306的方式蜿蜒行进地被布局的蛇行部311、从端子电极图案301朝着端子电极图案303沿y方向进行延伸的直线部312、从端子电极图案302朝着端子电极图案304沿y方向进行延伸的直线部313。
副线路的一部分320包含从端子电极图案303朝着端子电极图案301沿y方向进行延伸的2根直线部321、平面螺旋状的4个线圈图案322,323,325,326、连接线圈图案323和线圈图案325的蛇行部324、从端子电极图案304朝着端子电极图案302沿y方向进行延伸的直线部327。2根直线部321以夹入构成主线路310的直线部312的方式被配置，由此，两者进行电磁耦合。直线部327的一部分也与构成主线路310的直线部313相并行，由此，两者进行电磁耦合。再有，蛇行部324一边与构成主线路310的蛇行部311相并行一边蜿蜒行进，由此，两者进行电磁耦合。
线圈图案322大约被卷绕3匝，在其内周端设置有焊垫322a，在外周端设置有焊垫322b。线圈图案323大约被卷绕2匝，在其内周端设置有焊垫323a，在外周端设置有焊垫323b。线圈图案325大约被卷绕3匝，在其内周端设置有焊垫325a，在外周端设置有焊垫325b。线圈图案326大约被卷绕3匝，在其内周端设置有焊垫326a，在外周端设置焊垫326b。另外，线圈图案323的外周端和线圈图案325的外周端经由蛇行部324而被连接。
电容器电极图案331,332被连接于对应于接地端子的端子电极图案305。其中，电容器电极图案331位于端子电极图案303,305之间，电容器电极图案332位于端子电极图案304,305之间。
导体层M1被图18所表示的绝缘层I1覆盖。绝缘层I1具有开口图案341～346,351～358。开口图案341～346分别被设置于使端子电极图案301～306露出的位置，开口图案351～358分别被设置于使焊垫322a,322b,323a,323b,325a,325b,326a,326b露出的位置。
在绝缘层I1的上方，设置有图19所表示的电容器电极层C。电容器电极层C由电容器电极图案361～366构成。其中，电容器电极图案361～363被设置于俯视时与电容器电极图案331相重叠的位置，电容器电极图案364～366被设置于俯视时与电容器电极图案332相重叠的位置。由此，形成将电容器电极图案361～366设定为一方的电极并将电容器电极图案331,332设定为另一方的电极的6个电容器。
电容器电极层C被图20所表示的绝缘层I2覆盖。绝缘层I2具有开口图案371～376,381～388,391～396。开口图案371～376分别被设置于使端子电极图案301～306露出的位置，开口图案381～388分别被设置于使焊垫322a,322b,323a,323b,325a,325b,326a,326b露出的位置，开口图案391～396分别被设置于使电容器电极图案361～366露出的位置。
在绝缘层I2的上方，设置有图21所表示的导体层M2。导体层M2包含端子电极图案401～406、副线路的另外的一部分410、电容器电极图案421～426。端子电极图案401～406经由开口图案371～376,341～346分别被连接于端子电极图案301～306。
副线路的另外的一部分410包含连接部411,420、线圈图案412,413,415,416、焊垫414,417～419。连接部411具有俯视时以与主线路310相重叠的方式蜿蜒行进的部分，其一端被连接于端子电极图案403，另一端被连接于焊垫414。焊垫414被连接于电容器电极图案421并且经由开口图案382,352而被连接于焊垫322b。另外，连接部420的一端被连接于端子电极图案404，另一端被连接于焊垫419。焊垫419被连接于电容器电极图案426并且经由开口图案388,358而被连接于焊垫326b。
在线圈图案412,413,415,416的内周端，分别设置有焊垫412a,413a,415a,416a。焊垫412a经由开口图案381,351被连接于焊垫322a，焊垫413a经由开口图案383,353被连接于焊垫323a，焊垫415a经由开口图案385,355被连接于焊垫325a，焊垫416a经由开口图案387,357被连接于焊垫326a。
另外，线圈图案412的外周端和线圈图案413的外周端都被连接于电容器电极图案422。同样，线圈图案415的外周端和线圈图案416的外周端都被连接于电容器电极图案425。再有，焊垫417被连接于电容器电极图案423并且经由开口图案384,354被连接于焊垫323b。同样，焊垫418被连接于电容器电极图案424并且经由开口图案386,356被连接于焊垫325b。电容器电极图案421～426经由开口图案391～396分别被连接于电容器电极图案364～366。
导体层M2被图22所表示的绝缘层I3覆盖。绝缘层I3具有开口图案431～436。开口图案431～436分别被设置于使端子电极图案401～406露出的位置。
在绝缘层I3的上方，设置有图23所表示的导体层M3。导体层M3包含端子电极图案441～446、具有2个环的接地图案450。端子电极图案441～446经由开口图案431～436分别被连接于端子电极图案401～406。
接地图案450被连接于对应于接地端子的端子电极图案445，开口451被形成于俯视时与线圈图案322,323,412,413相重叠的部分并且开口452被形成于俯视时与线圈图案325,326,415,416相重叠的部分。由此，接地图案450具有2个环进行耦合的形状。接地图案450通过俯视时被设置于主线路310与副线路320,410之间，从而与第1实施方式中的接地图案260相同，起到防止主线路130与副线路320,410之间的不需要的干涉的作用。接地图案450在特性上优选俯视时不与各个线圈图案相重叠，与第1实施方式相同，即使仅接地图案450与各个线圈图案的最外周进行重叠也可以。
在本实施方式中设置2个开口451,452并不是必须的，即使取代设置2个开口451,452而设置1个大的开口也可以，但是为了防止后面所述的低通滤波器LPF1和低通滤波器LPF2的干涉而优选如图23所示设置2个开口451,452。
导体层M3被图24所表示的绝缘层I4覆盖。绝缘层I4具有开口图案461～466。开口图案461～466分别被设置于使端子电极图案441～446露出的位置。
然后，在绝缘层I4的上方，如使用图12来进行说明的那样，设置有端子电极111～116。端子电极111～116分别经由开口图案461～466被连接于端子电极图案441～446。
图25是本实施方式的定向耦合器300的等价电路图。
本实施方式的定向耦合器300，主线路310在3个地方与副线路320,410电磁耦合。第1个地方的耦合部B1是主线路310的直线部312被副线路320的直线部321夹住的部分、以及主线路310的蛇行部311和副线路410的连接部411俯视时进行重叠的部分中的电磁耦合。第2个地方的耦合部B2是主线路310的蛇形部311与副线路320的蛇行部324并行的部分中的电磁耦合。第3个地方的耦合部B3是主线路310的直线部313与副线路320的直线部327进行邻接的部分中的电磁耦合。
在耦合部B1与耦合部B2之间，串联连接有线圈图案322,412,413,323。在线圈图案322,412的两端，分别连接有电容器C21,C22。电容器C21由电容器电极图案331以及361构成，电容器C22由电容器电极图案331以及362构成。另外，在线圈图案413,323的两端，分别连接有电容器C22,C23。电容器C23由电容器电极图案331以及363构成。
在耦合部B2与耦合部B3之间，串联连接有线圈图案325,415,416,326。在线圈图案325,415的两端分别连接有电容器C24,C25。电容器C24由电容器电极图案332以及364构成，电容器C25由电容器电极图案332以及365构成。另外，在线圈图案416,326的两端分别连接有电容器C25,C26。电容器C26由电容器电极图案332以及366构成。
由这样的结构，线圈图案322,412,413,323以及电容器C21～C23作为第1低通滤波器LPF1来发挥功能，并且线圈图案325,415,416,326以及电容器C24～C26作为第2低通滤波器LPF2来发挥功能。于是，各个线圈图案的电感或电容器C21～C26的电容以各个低通滤波器LPF1,LPF2成为所希望的频率特性的方式进行设计。由此，能够在比第1实施方式更加宽的频带中从耦合端子即端子电极113取出发送信号的电力的一部分。
图26是用于说明第2比较例的定向耦合器300A的结构的图，并且是从层叠方向看包含于层叠结构体102的导体层的透视图。
图26所表示的定向耦合器300A与上述的第2实施方式的定向耦合器300不同的地方在于，接地图案450不具有开口，并且是覆盖各个线圈图案的大致全体的大面积的图案(无间隙实体图案)。其他结构因为与第2实施方式的定向耦合器300相同，所以将相同符号标注于相同要素，并省略重复的说明。
第2比较例的定向耦合器300A因为接地图案450是无间隙实体图案，所以与图14所表示的第1比较例相同，会发生电感的降低、副线路的损耗增加、频率特性的偏差等。相对于此，根据第2实施方式的定向耦合器300，因为开口451,452被设置于接地图案450并且基本上不具有与各个线圈图案的重叠，所以能够解决上述的问题。
图27是表示第2实施方式的定向耦合器300和第2比较例的定向耦合器300A的频率特性的图表，(a)表示隔离特性；(b)表示耦合特性；(c)表示副线路的插入损耗；(d)表示耦合端子的回波损耗。
关于图27(a)、(d)所表示的隔离特性以及回波损耗，两者的特性基本上同等。相对于此，关于图27(b)所表示的耦合特性，因为第2实施方式的定向耦合器300可获得更大的电感，所以磁极向低频侧移动，其结果，能够实现更加宽的频带中的耦合。对于图27(c)所表示的插入损耗，也能够确认第2实施方式的定向耦合器300为低损耗。
＜第3实施方式＞
图28是使用了定向耦合器100或者300的无线通信装置500的方块图。
图28所表示的无线通信装置500具备天线501、将发送信号提供给天线501的功率放大器502、调整功率放大器502的增益的自动输出控制电路503，在天线501与功率放大器502之间连接有上述的定向耦合器100或者300。具体来说，定向耦合器100或者300的端子电极111被连接于功率放大器502，定向耦合器100或者300的端子电极112被连接于天线501。由此，从功率放大器502提供的发送信号经由定向耦合器100或者300的主线路而被送出至天线501。
定向耦合器100或者300的端子电极113被连接于自动输出控制电路503。端子电极113因为被连接于副线路，所以在主线路中流动的发送信号的电力的一部分作为检测信号而被提供给自动输出控制电路503。于是，自动输出控制电路503根据从副线路被提供的检测信号调整功率放大器502的增益。由这样的反馈控制，可以自动地调整从天线501被送出的信号的功率。
以上，对本实用新型的优选的实施方式进行了说明，但是本实用新型并不限定于上述的实施方式，在不脱离本实用新型的宗旨的范围内能够进行各种各样的变更，它们当然也包含于本实用新型的范围内。
例如，在上述的第1以及第2实施方式中，接地图案和主线路以及副线路被形成于互相不同的导体层，但是，本实用新型并不限定于此，也可以将接地图案和主线路以及副线路中的至少一方形成于相同的导体层。
再有，在第1以及第2实施方式中，使用作为电感图案的平面螺旋状的线圈图案，但是，本实用新型并限定于此，也可以使用螺线(helical)状或者曲折(meander)状的电感图案。
符号的说明
100,300 定向耦合器
101 基板
102 层叠结构体
111～116 端子电极
121～126,221～226,251～256,301～306,401～406,441～446 端子电极图案
130,310 主线路
131,311,324 蛇行部
140,320,410 副线路
141,312,313,321,327 直线部
142,143,322,323,325,326,412,413,415,416 线圈图案
142a,142b,143a,143b1,143b2,144a,145a,145b,146,147,322a,322b,323a,323b,325a,325b,326a,326b,414,412a,413a,414,415a,416a,417～419 焊垫
144,145,411,420 连接部
151,152,181～184,231～234,331,332,361～366,421～426 电容器电极图案
161～166,171～175,191～196,201～205,211～214,241～246,271～276,341～346,351～358,371～376,381～388,391～396,431～436,461～466 开口图案
261,451,452 开口
500 无线通信装置
501 天线
502 功率放大器
503 自动输出控制电路
A1,A2,B1～B3 耦合部
C 电容器电极层
C11～C14,C21～C26 电容器
I1～I4 绝缘层
LPF,LPF1,LPF2 低通滤波器
M1～M3 导体层。

Claims (10)

1.一种定向耦合器，其特征在于：
具备：
主线路，被传送高频信号；
副线路，与所述主线路电磁耦合；及
接地图案，俯视时至少一部分位于所述主线路与所述副线路之间，
所述副线路包含由电感图案以及电容器构成的低通滤波器电路，
所述接地图案具有俯视时与所述电感图案的至少一部分相重叠的开口。
2.如权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于：
所述电感图案为平面螺旋状的线圈图案。
3.如权利要求2所述的定向耦合器，其特征在于：
所述开口俯视时至少与所述线圈图案的内径部相重叠。
4.如权利要求3所述的定向耦合器，其特征在于：
所述开口俯视时与所述线圈图案的除了最外周匝的所有的匝相重叠。
5.如权利要求2所述的定向耦合器，其特征在于：
所述线圈图案包含设置于互相相同的导体层的第1以及第2线圈图案，
所述开口俯视时与所述第1以及第2线圈图案的至少一部分相重叠。
6.如权利要求2所述的定向耦合器，其特征在于：
所述线圈图案包含设置于互相相同的导体层的第1、第2、第3以及第4线圈图案，
所述接地图案具有俯视时与所述第1以及第2线圈图案的至少一部分相重叠的第1开口、以及俯视时与所述第3以及第4线圈图案的至少一部分相重叠的第2开口。
7.如权利要求1～6中的任意一项所述的定向耦合器，其特征在于：
进一步具备：
输入端子，被连接于所述主线路的一端；
输出端子，被连接于所述主线路的另一端；
耦合端子，被连接于所述副线路的一端；
终端端子，被连接于所述副线路的另一端；
接地端子，被配置于所述耦合端子与所述终端端子之间并被连接于所述接地图案；以及
虚设端子，被配置于所述输入端子与所述输出端子之间。
8.如权利要求7所述的定向耦合器，其特征在于：
所述主线路在俯视时绕过所述虚设端子的部分中，与设置于与所述主线路相同的导体层的所述副线路的一部分相接近，并且俯视时与设置于与所述主线路不同的导体层的所述副线路的另一部分相重叠。
9.如权利要求7所述的定向耦合器，其特征在于：
所述电容器俯视时被配置于所述耦合端子与所述接地端子之间、以及所述终端端子与所述接地端子之间。
10.一种无线通信装置，其特征在于：
具备：
天线；
功率放大器，将发送信号提供给所述天线；
自动输出控制电路，调整所述功率放大器的增益；以及
权利要求1～9中的任意一项所述的定向耦合器，
所述定向耦合器的所述主线路被连接于所述天线与所述功率放大器之间，
所述定向耦合器的所述副线路被连接于所述自动输出控制电路，
所述自动输出控制电路根据从所述副线路提供的检测信号，调整所述功率放大器的增益。
CN201721060514.1U 2016-08-23 2017-08-23 定向耦合器及使用其的无线通信装置 Withdrawn - After Issue CN207265211U (zh)

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