JP2000165116A - 方向性結合器 - Google Patents
方向性結合器Info
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- JP2000165116A JP2000165116A JP10336361A JP33636198A JP2000165116A JP 2000165116 A JP2000165116 A JP 2000165116A JP 10336361 A JP10336361 A JP 10336361A JP 33636198 A JP33636198 A JP 33636198A JP 2000165116 A JP2000165116 A JP 2000165116A
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Abstract
は、線路導体の位置ずれに対する特性変化が大きい。 【解決手段】 裏面に接地導体22を有する誘電体基板21
上に形成された第1の線路導体23と、第1の線路導体23
上に誘電体層を介して電磁的に結合するように形成され
た、第1の線路導体23より線路幅の広い第2の線路導体
24とから成る方向性結合器である。線路導体23・24の位
置ずれに対する特性変化を小さく抑えることができる。
Description
びミリ波帯で用いられる混合器や検出器・電力増幅器等
に利用される線路導体を用いた方向性結合器に関するも
のである。
る混合器や検出器・電力増幅器等に利用されるストリッ
プ導体等の線路導体を用いた方向性結合器として、従来
より、図5に示す様な構成のものが知られている。
す斜視図である。この方向性結合器によれば、接地導体
2が形成された誘電体基板1上に、それぞれコの字形状
で折り曲げられて近接配置された2本のストリップ導体
3・4が、結合部において互いに所定間隔だけ離れて電
磁的に結合するように形成されている。
合量を得ようとする場合には、その2本のストリップ導
体3・4による結合部の間隔を小さくする必要がある。
示すような構成の方向性結合器において、2本のストリ
ップ導体3・4による結合部について同一の間隔を保ち
かつその間隔を小さくすることは、実際の製造上非常に
難しく、良好な特性のものを安定して作製することが困
難であるという問題点があった。
きな結合量を得ることができ、しかも製作が容易である
方向性結合器として、例えば特開昭60−4306号公報なら
びに特開平4−26201 号公報において、図6に斜視図で
示すような構成の方向性結合器が提案されている。
電体基板、12は誘電体基板11の下面に形成された接地導
体、13は誘電体基板11上に形成された第1のストリップ
導体、14は第1のストリップ導体13上に配置された、所
定の広がりを有する絶縁体でなる薄膜、15は絶縁体でな
る薄膜14上に第1のストリップ導体13と隣接させて配置
した第2のストリップ導体である。
向性結合器によれば、第1のストリップ導体13と第2の
ストリップ導体15とが絶縁体からなる薄膜14を介して互
いに重なりあって配置されていることから、2本のスト
リップ導体13・15の間隔を小さくすることが可能とな
り、これによって大きな結合量を得ることができる利点
があるというものである。
体13と第2のストリップ導体15の線路長を互いに異なる
ように設定することにより、所定の位相差を有する方向
性結合器を構成することができるというものである。
性結合器では、2本のストリップ導体13・15が接地導体
12に対して異なった位置にあり異なった接地状態にある
ので、各ストリップ導体13・15の実効インピーダンスが
異なることとなり、その結果、良好なアイソレーション
特性を得ることが困難であるという問題があった。
なり量によっても結合量を変化させるため、製作の際に
2本のストリップ導体13・15の重なり量がわずかでもず
れることにより所望の結合量よりずれてしまうこととな
り、所望の特性を有する方向性結合器を安定して作製す
ることが困難であるという問題点があった。
案出されたものであり、その目的は、線路導体を用いた
方向性結合器について、アイソレーション特性が良く、
かつ製造の際の線路導体の位置ずれによる特性変化の少
ない方向性結合器を提供することにある。
は、裏面に接地導体を有する誘電体基板上に形成された
第1の線路導体と、この第1の線路導体上に誘電体層を
介して電磁的に結合するように形成された、前記第1の
線路導体より線路幅の広い第2の線路導体とから成るこ
とを特徴とするものである。
と第2の線路導体とを誘電体層を介して電磁的に結合す
るように配置したことから、2つの線路導体の間隔を小
さくして大きな結合量を得ることができるとともに、2
つの線路導体の重なり量で結合量が決まるのに対して接
地導体と第2の線路導体との間に位置する第1の線路導
体の線路幅より第2の線路導体の線路幅を広くしたこと
から、その線路幅の差の範囲内で作製の際に2つの線路
導体の積層位置ずれが生じても第1の線路導体は第2の
線路導体と接地導体との間に所定の重なり量で位置させ
ることができ、位置ずれによる特性変化を抑制すること
ができる。
に基づいて説明する。
の一例を示す斜視図であり、図2はそのA−A線断面図
である。これらの図において、21は誘電体基板、22は誘
電体基板21の裏面に形成された接地導体、23は誘電体基
板上に形成された第1の線路導体、24は第1の線路導体
23上に誘電体層を介して電磁的に結合するように形成さ
れた第2の線路導体である。また、W1は第1の線路導
体23の線路幅を、W2は第2の線路導体24の線路幅を示
しており、h1は接地導体22から第1の線路導体23まで
の距離を、h2は接地導体22から第2の線路導体24まで
の距離を示している。そして、本発明においては、結合
部における線路導体の線路幅を、第1の線路導体23の線
路幅W1より第2の線路導体24の線路幅W2を広く、す
なわちW1<W2としたことが特徴である。
した誘電体基板と第1の線路導体23と第2の線路導体24
との間の誘電体層を一体として誘電体基板21とした例、
すなわち第1の線路導体23を誘電体基板21の内部に内層
線路導体として形成した例を示している。これに限ら
ず、第1の線路導体23を誘電体基板上に形成し、その上
に少なくとも結合部を覆うように誘電体層を形成し、さ
らにその上に第2の線路導体24を重ねるようにして形成
してもよい。
ピーダンスおよび出力インピーダンス(例えば50Ω)に
合った特性インピーダンスに設計する必要がある。この
特性インピーダンスをZ0 、信号線のもつインダクタン
ス成分をL、信号線と接地導体間の容量成分をCとした
場合、Z0 =√L/√Cの関係がある。
ーダンスは実効インピーダンスZeff と言われる。第1
および第2の線路導体23・24の持つインダクタンス成分
を各々L1・L2とし、第1および第2の線路導体23・
24と接地導体22と間の容量成分を各々C1・C2とした
場合、各々の線路導体23・24の実効インピーダンスZef
f1およびZeff2は、簡易的に次のように経験式で、 Zeff1≒√L1/√C1、 Zeff2≒√L2/√C2 と表わされる。
23の線路幅および接地導体22からの距離をそれぞれW1
・h1とし、第2の線路導体24の線路幅および接地導体
22からの距離をそれぞれW2・h2としたとき、W1≧
W2であるとすると、各線路導体23・24の接地導体22か
らの距離はh1<h2であるため、L1<L2、C1>
C2である。その結果、Zeff1<Zeff2となり、Zeff1
とZeff2とは必ず異なるため、方向性結合器のアイソレ
ーション特性が劣化してしまう。
ば、W1<W2としたことからL1>L2であるが、C
1・C2の関係は線路幅によって大きく調整することが
できるため、Zeff1とZeff2との差はW1≧W2の場合
より小さくなるか、またはZeff1とZeff2とがほぼ等し
くなる。その結果、入出力部のインピーダンス不整合に
よる高周波信号の反射等が抑制されるため、アイソレー
ション特性の優れた方向性結合器が得られる。
ける2つの線路導体の結合量は第1および第2の線路導
体23・24の重なり量で決まるため、W1<W2とした場
合、その差W2−W1の範囲内のパターンずれでは重な
り量は変化しないこととなるため、パターンずれによる
結合量の変化はW1=W2あるいはW1>W2の場合よ
りも軽減されることとなり、位置ずれによる特性変化を
小さく抑えることができる。
向性結合器の小型化の観点から、W1≦0.2 mmに設定
することが好ましく、さらに、線路導体の位置ずれによ
る特性の変化を抑えるという観点から、W2≧W1+0.
1 mm(ずれ量)に設定することが好ましい。
24の接地導体22からの距離との関係については、小型化
・高結合の観点より、h2−h1≦0.2 mmに設定する
ことが好ましい。
24との結合部における線路長や各導体の厚み・各導体を
形成する材料については、線路長は小型化の観点より10
mm以下とすることが好ましく(ただし、長くても問題
はない)、導体の厚みは一般的な厚みとして約20μm程
度であればよく、導体材料は銅のような低抵抗導体等、
このような高周波用電子部品に通常使用されるものであ
ればよい。
2に示した構成で、誘電体基板21に比誘電率εr =5.6
のガラスセラミックスを用いてW1=0.13mm・W2=
0.28mm・h1=0.2 mm・h2=0.3 mmとし、これ
により本発明の方向性結合器の試料Aを得た。
スセラミックス誘電体基板を用いてW1=W2=0.13m
m・h1=0.2 mm・h2=0.3 mmとし、これにより
比較例としての従来の方向性結合器の試料Bを得た。
次元電磁界シミュレータ「モーメンタム(ヒューレット
パッカード社製)」により、アイソレーション特性を求
めた。その結果を図3に線図で示す。図3において横軸
は500 MHz〜1.5 GHzの周波数を、縦軸はアイソレ
ーション(単位:dB)を表わし、実線および破線はそ
れぞれ試料Aおよび試料Bのアイソレーションの周波数
特性を示している。
が低い値を示しており、試料Aの方がアイソレーション
(絶縁)特性が優れていることが分かる。これにより、
本発明の方向性結合器によれば、第1の線路導体の線路
幅W1よりも第2の線路導体の線路幅W2を広くしたこ
とから、良好なアイソレーション特性が得られることが
確認できた。
化を調べるため、前記試料Aに対して同じ誘電体基板21
を用いてW1=0.13mm・W2=0.28mm・h1=0.2
mm・h2=0.3 mm・線路導体23と線路導体24のずれ
量を0.1 mmとし、これにより本発明の方向性結合器の
試料A’を得た。
に対して同じ誘電体基板を用いてW1=W2=0.13mm
・h1=0.2 mm・h2=0.3 mm・線路導体のずれ量
を0.1 mmとし、これにより比較例としての従来の方向
性結合器の試料B’を得た。
ついて、高周波2.5 次元電磁界シミュレータ「モーメン
タム(ヒューレットパッカード社製)」により、それぞ
れの結合特性を評価した。その結果を図4に線図で示
す。図4において横軸は500 MHz〜1.5 GHzの周波
数を、縦軸は結合量(単位:dB)を表わし、実線およ
び破線はそれぞれ試料A・A’および試料B・B’のア
イソレーションの周波数特性を示している。
料A−A’間の差とを見ると試料A−A’間の差の方が
小さく、すなわち本発明の方向性結合器の試料の方が線
路導体のパターン位置ずれに対する特性変化が小さいこ
とが分かる。また、アイソレーション特性についても同
様に、本発明の方向性結合器によれば、線路導体の位置
ずれに対する特性変化が従来の方向性結合器に比べて小
さなものであった。
ば、第1の線路導体の線路幅W1よりも第2の線路導体
の線路幅W2を広くしたことから、線路導体の位置ずれ
に対する特性変化を小さく抑えることができ、所望の特
性の方向性結合器を安定して作製できることが分かる。
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。
よれば、裏面に接地導体を有する誘電体基板上に形成さ
れた第1の線路導体と、この第1の線路導体上に誘電体
層を介して電磁的に結合するように形成された方向性結
合器において、第1の線路導体と第2の線路導体とを誘
電体層を介して電磁的に結合するように配置したことか
ら2つの線路導体の間隔を小さくして大きな結合量を得
ることができるとともに、第1の線路導体の線路幅より
第2の線路導体の線路幅を広くしたことから、2つの線
路導体の積層位置ずれが生じても第1の線路導体は第2
の線路導体と接地導体との間に所定の重なり量を確保さ
せることができ、アイソレーション特性が良好で、位置
ずれによる特性変化を抑制することができるものとな
る。
用いたブロードサイド型の方向性結合器について、アイ
ソレーション特性が良く、かつ製造の際の線路導体の位
置ずれによる特性変化の少ない方向性結合器を提供する
ことができた。
斜視図である。
図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 裏面に接地導体を有する誘電体基板上に
形成された第1の線路導体と、該第1の線路導体上に誘
電体層を介して電磁的に結合するように形成された、前
記第1の線路導体より線路幅の広い第2の線路導体とか
ら成ることを特徴とする方向性結合器。
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-
1998
- 1998-11-26 JP JP33636198A patent/JP3766554B2/ja not_active Expired - Fee Related
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