JP2003069314A - 方向性結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インピーダンス特性やアイソレーション特性
などの電気特性が安定している方向性結合器を提供す
る。 【解決手段】 主線路７は、直線状の結合線路部７ａ
と、結合線路部７ａの両端にそれぞれ接続された引出し
部７ｂとを有している。二つの引出し部７ｂは、結合線
路部７ａに鋭角状に接続し、シート４の短辺に対して傾
斜している。引出し部７ｂの先端部７ｃはそれぞれシー
ト４の一方の辺に露出している。同様に、副線路８は、
直線状の結合線路部８ａと、結合線路部８ａの両端にそ
れぞれ接続された引出し部８ｂとを有している。二つの
引出し部８ｂは、結合線路部８ａに鋭角状に接続し、シ
ート４の短辺に対して傾斜している。引出し部８ｂの先
端部８ｃはそれぞれシート４の他方の辺に露出してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、方向性結合器、特
に、携帯電話などの無線通信機器などに使用される方向
性結合器に関する。

【０００２】

【従来の技術】１／４波長に相当する電気長を有する伝
送線路を用いた方向性結合器は、高周波機器に従来から
用いられている。また、積層型方向性結合器も、小型で
あるという利点から携帯電話などの小型無線通信機器に
広く用いられている。

【０００３】この種の方向性結合器として、図７に示す
主線路５７と副線路５８を表面に設けた誘電体シート５
４や、グランド電極を表面に設けた誘電体シートなどを
積層したものが知られている。主線路５７は、結合線路
部５７ａと、結合線路部５７ａの両端にそれぞれ接続さ
れた引出し部５７ｂとを有している。副線路５８も、結
合線路部５８ａと、結合線路部５８ａの両端にそれぞれ
接続された引出し部５８ｂとを有している。それぞれ１
／４波長に相当する電気長に設定されている結合線路部
５７ａと５８ａは対向し、電磁結合して結合器を構成し
ている。主線路５７の二つの引出し部５７ｂは結合線路
部５７ａに対して直交し、シート５４の短辺に平行に延
設されている。副線路５８の二つの引出し部５８ｂは、
結合線路部５８ａに対して直交し、シート５４の短辺に
平行に延設されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
主線路５７および副線路５８のパターンでは、結合線路
部５７ａと引出し部５８ｂ、結合線路部５８ａと引出し
部５７ｂ、並びに、引出し部５７ｂと５８ｂが電磁結合
することがあり、結合線路部５７ａと５８ａのライン間
ギャップ、言い換えると電気長が実質的に一定しないと
いう不具合があった。また、外部電極と接続される引出
し部５７ｂ，５８ｂの先端部５７ｃ，５８ｃは、製造
上、インピーダンスや直流抵抗が大きくなり易く、挿入
損失がばらつくという不具合もあった。このため、従来
の方向性結合器のインピーダンス特性やアイソレーショ
ン特性などの電気的特性は不安定であった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、インピーダンス
特性やアイソレーション特性などの電気的特性が安定し
ている方向性結合器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段と作用】前記目的を達成す
るため、本発明に係る方向性結合器は、（ａ）結合線路
部と該結合線路部の両端にそれぞれ接続された引出し部
とを有する一つ以上の主線路と、（ｂ）前記主線路の結
合線路部に電磁気的に結合する結合線路部と該結合線路
部の両端にそれぞれ接続された引出し部とを有する一つ
以上の副線路とを備え、（ｃ）前記主線路および前記副
線路の少なくともいずれか一方の線路の結合線路部の長
さが、該線路の一方の引出し部の先端部から他方の引出
し部の先端部までの直線距離より長いこと、を特徴とす
る。主線路や副線路の二つの引出し部相互は非平行であ
る。

【０００７】以上の構成により、結合線路部の長さを引
出し部の先端部同士の直線距離より長く設定しているた
め、結合線路部のライン間ギャップが実質的に一定にな
る。

【０００８】また、本発明に係る方向性結合器は、主線
路および副線路の少なくともいずれか一方の線路の引出
し部の先端部のパターン幅が、該線路の結合線路部のパ
ターン幅より太いことを特徴とする。引出し部の先端部
のパターン幅は、結合線路部のパターン幅の１．２〜
４．１倍であることが好ましい。

【０００９】以上の構成により、引出し部の先端部のパ
ターン幅を結合線路部のパターン幅よりも太くしている
ため、先端部のインピーダンスや直流抵抗は小さくな
り、挿入損失のばらつきも抑えられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る方向性結合器
の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
各実施形態において、同一部品および同一部分には同じ
符号を付した。

【００１１】［第１実施形態、図１〜図３］図１に示す
ように、積層型方向性結合器１は、主線路７と副線路８
を設けた誘電体シート４と、グランド電極９，１０をそ
れぞれ表面に設けた誘電体シート３，６等で構成されて
いる。誘電体シート２〜６の材料としては、エポキシ等
の樹脂あるいはセラミック誘電体等が用いられる。第１
実施形態では、誘電体シート２〜６の材料として、誘電
体セラミック粉末を結合剤と共に混練した後、シート状
にしたものを用いた。各誘電体シート２〜６のシート厚
は所定の寸法に設定されている。つまり、シート３，５
は、他のシート２，４，６より厚く設定されている。こ
のとき、シート３，５の厚さは、他のシート２等と同じ
シート厚のものを複数枚積み重ねて確保してもよいし、
１枚の厚いシートを用いて確保してもよい。

【００１２】図２に示すように、主線路７は、直線状の
結合線路部７ａと、結合線路部７ａの両端にそれぞれ接
続された引出し部７ｂとを有している。二つの引出し部
７ｂは、結合線路部７ａに鋭角状に接続し、シート４の
短辺に対して傾斜している。引出し部７ｂの先端部７ｃ
はそれぞれシート４の一方の辺に露出している。同様
に、副線路８は、直線状の結合線路部８ａと、結合線路
部８ａの両端にそれぞれ接続された引出し部８ｂとを有
している。二つの引出し部８ｂは、結合線路部８ａに鋭
角状に接続し、シート４の短辺に対して傾斜している。
引出し部８ｂの先端部８ｃはそれぞれシート４の他方の
辺に露出している。

【００１３】結合線路部７ａ，８ａは、それぞれ使用中
心周波数の１／４波長に相当する電気長Ｌ１を有してい
る。ただし、結合線路部７ａ，８ａは必ずしも１／４波
長の長さに設定する必要はない。結合線路部７ａと８ａ
は対向して電磁結合（サイドエッジライン結合）して結
合器を構成している。電気長Ｌ１は、一方の引出し部７
ｂ，８ｂの先端部７ｃ，８ｃから他方の引出し部７ｂ，
８ｂの先端部７ｃ，８ｃまでの直線距離Ｌ２より長く設
定されている。

【００１４】グランド電極９，１０は、それぞれシート
３，６の略全面に設けられている。これらのグランド電
極９，１０は方向性結合器の特性を考慮して、主線路７
や副線路８から所定の距離だけ離れた位置に配置される
ことが好ましい。ただし、グランド電極９，１０は、片
方が設けられていなくてもよい。主線路７、副線路８お
よびグランド電極９，１０は、スパッタリング法、蒸着
法、印刷法、フォトリソグラフィ法などの方法により形
成され、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ等の材料からな
る。

【００１５】各シート２〜６は積み重ねられ、一体的に
焼成されることにより、図３に示すように、矩形体状の
積層体１０とされる。積層体１０には６個の外部電極１
１〜１４，Ｇ１，Ｇ２が形成されている。これらの外部
電極１１〜１４，Ｇ１，Ｇ２はスパッタリング法、蒸着
法、塗布法、印刷法などの方法によって形成され、Ａｇ
−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｃｕ合金などの材料からな
る。

【００１６】積層体１０の手前側の側面に形成された外
部電極１１，１２はそれぞれ、主線路７の先端部７ｃに
電気的に接続しており、主線路７の外部電極として機能
する。積層体１０の奥側の側面に形成された外部電極１
３，１４はそれぞれ、副線路８の先端部８ｃに電気的に
接続しており、副線路８の外部電極として機能する。外
部電極Ｇ１，Ｇ２は、グランド電極９，１０に電気的に
接続し、グランド電極として機能する。

【００１７】以上の構成からなる方向性結合器１におい
て、主線路７や副線路８の結合線路部７ａ，８ａの長さ
（電気長）Ｌ１を、引出し部７ｂのそれぞれの先端部７
ｃ−７ｃの距離Ｌ２や引出し部８ｂのそれぞれの先端部
８ｃ−８ｃの距離Ｌ２より長く設定している。つまり、
副線路８から見て、主線路７の引出し部７ｂは、結合線
路部７ａの後ろに回り込んで位置しており、結合線路部
７ａによって遮蔽されている構造になっている。同様
に、主線路７から見て、副線路８の引出し部８ｂは、結
合線路部８ａの後ろに回り込んで位置しており、結合線
路部８ａによって遮蔽されている構造になっている。従
って、結合線路部７ａと引出し部８ｂ、結合線路部８ａ
と引出し部７ｂ、並びに、引出し部７ｂと８ｂの電磁気
的な結合を抑えることができ、結合線路部７ａと８ａの
ライン間ギャップ（言い換えると、電気長）を一定レベ
ルに保つことができる。この結果、インピーダンス特性
や結合線路部７ａと８ａの電磁気的結合特性などの電気
特性が安定している方向性結合器１を得ることができ
る。

【００１８】［第２実施形態、図４および図５］図４に
示すように、第２実施形態の積層型方向性結合器２１
は、前記第１実施形態の方向性結合器１の主線路７およ
び副線路８の代わりに、主線路２７および副線路２８を
用いたものと同様のものである。

【００１９】図５に示すように、主線路２７は、直線状
の結合線路部２７ａと、結合線路部２７ａの両端にそれ
ぞれ接続された引出し部２７ｂとを有している。二つの
引出し部２７ｂは、結合線路部２７ａに直角に接続し、
シート４の短辺に対して平行に延設されている。引出し
部２７ｂの先端部２７ｃはそれぞれシート４の一方の辺
に露出している。同様に、副線路２８は、直線状の結合
線路部２８ａと、結合線路部２８ａの両端にそれぞれ接
続された引出し部２８ｂとを有している。二つの引出し
部２８ｂは、結合線路部２８ａに直角に接続し、シート
４の短辺に対して平行に延設されている。引出し部２８
ｂの先端部２８ｃはそれぞれシート４の他方の辺に露出
している。

【００２０】結合線路部２７ａ，２８ａは、それぞれ使
用中心周波数の１／４波長に相当する電気長を有してい
る。ただし、結合線路部２７ａ，２８ａは必ずしも１／
４波長の長さに設定する必要はない。結合線路部２７ａ
と２８ａは対向して電磁結合（サイドエッジライン結
合）して結合器を構成している。主線路２７や副線路２
８の引出し部２７ｂ，２８ｂの先端部２７ｃ，２８ｃの
パターン幅ｙは、結合線路部２７ａ，２８ａのパターン
幅ｘより太く設定されている。これにより、先端部２７
ｃ，２８ｃと外部電極１１〜１４（図３参照）との電気
的な接続が安定し、先端部２７ｃ，２８ｃでのインピー
ダンスや直流抵抗を小さくすることができる。

【００２１】ここに、引出し部２７ｂ，２８ｂの先端部
のパターン幅ｙは、結合線路部２７ａ，２８ａのパター
ン幅ｘの１．２〜４．１倍の範囲内にあることが好まし
い。なぜなら、先端部２７ｃ，２８ｃのパターン幅ｙを
結合線路部２７ａ，２８ａのパターン幅ｘの４．１倍よ
り大きくすると、結合線路部２７ａ，２８ａのパターン
幅と先端部２７ｃ，２７ｃのパターン幅との間のミスマ
ッチングが大きくなり、挿入損失が急増するからであ
る。

【００２２】以上の結果、電気特性、つまり、インピー
ダンス特性、挿入損失特性、アイソレーション特性、並
びに、結合線路部２７ａと２８ａの電磁気的結合度が安
定している方向性結合器２１を得ることができる。な
お、引出し部２７ｂ，２８ｂのパターン幅ｚは、前記方
向性結合器２１の効果に殆ど影響を与えない。

【００２３】［他の実施形態］なお、本発明に係る方向
性結合器は前記実施形態に限定するものではなく、その
要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、
二つ以上の主線路と該二つ以上の主線路にそれぞれ電磁
気的に結合する一つの副線路にて構成された方向性結合
器であってもよい。あるいは、二つ以上の副線路と該二
つ以上の副線路にそれぞれ電磁気的に結合する一つの主
線路にて構成された方向性結合器であってもよい。

【００２４】また、主線路および副線路は、二つのグラ
ンド電極の間に配置されたストリップライン構造に限る
ものではなく、いずれか一方のグランド電極を省略し
た、いわゆるマイクロストリップライン構造であっても
よい。

【００２５】また、前記実施形態は、主線路と副線路を
同一の誘電体シートの表面に並置しているが、必ずしも
これに限るものではない。例えば、主線路と副線路を誘
電体シートを間にして積層し、それぞれの結合線路部が
前記誘電体シートを挟んで互いに対向するようにしても
よい。あるいは、主線路と副線路を誘電体基板の表面に
形成し、グランド電極を裏面に形成した両面基板タイプ
の方向性結合器であってもよい。

【００２６】また、図６に示すように、前記第１実施形
態において、主線路７および副線路８の引出し部７ｂ，
８ｂの先端部７ｃ，８ｃのパターン幅を拡張させたもの
であってもよい。さらに、前記第１および第２実施形態
において、主線路７，２７又は副線路８，２８のいずれ
か一方の線路が、図７に示した従来の線路のように結合
線路部と引出し部が直交しているタイプのものであって
もよい。

【００２７】さらに、前記実施形態は、それぞれ導体パ
ターンが形成された誘電体シートを積み重ねた後、一体
的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限定されな
い。誘電体シートは予め焼成されたものを用いてもよ
い。また、以下に説明する製法によって方向性結合器を
製造してもよい。印刷等の方法によりペースト状の誘電
体材料にて誘電体層を形成した後、その誘電体層の表面
にペースト状の導電性材料を塗布して導体パターンを形
成する。次にペースト状の誘電体材料を上から塗布して
誘電体層とする。同様にして、順に重ね塗りすることに
より積層構造を有する方向性結合器が得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、主線路や副線路の結合線路部の長さを、該線
路の一方の引出し部の先端部から他方の引出し部の先端
部までの直線距離より長く設定したので、結合線路部と
引出し部、並びに、引出し部同士の電磁気的な結合を抑
えることができ、結合線路部のライン間ギャップ（言い
換えると、電気長）を一定レベルに保つことができる。

【００２９】また、主線路や副線路の引出し部の先端部
のパターン幅を、該線路の結合線路部のパターン幅より
太く設定したので、先端のインピーダンスや直流抵抗を
小さくすることができる。この結果、電気特性、つま
り、インピーダンス特性、挿入損失特性、アイソレーシ
ョン特性、並びに、結合線路部の電磁気的結合度が安定
している方向性結合器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方向性結合器の第１実施形態を示
す分解斜視図。

【図２】図１に示されている主線路および副線路を示す
平面図。

【図３】図１に示されている方向性結合器の外観を示す
斜視図。

【図４】本発明に係る方向性結合器の第２実施形態を示
す分解斜視図。

【図５】図４に示されている主線路および副線路を示す
平面図。

【図６】他の実施形態を示す平面図。

【図７】従来例を示す平面図。

【符号の説明】

１，２１…方向性結合器 ２〜６…誘電体シート ７，２７…主線路 ８，２８…副線路 ７ａ，８ａ，２７ａ，２８ａ…結合線路部 ７ｂ，８ｂ，２７ｂ，２８ｂ…引出し部 ７ｃ，８ｃ，２７ｃ，２８ｃ…先端部 Ｌ１…結合線路部の長さ（電気長） Ｌ２…先端部の直線距離 ｘ…結合線路部のパターン幅 ｙ…先端部のパターン幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合線路部と該結合線路部の両端にそれ
   ぞれ接続された引出し部とを有する一つ以上の主線路
   と、 前記主線路の結合線路部に電磁気的に結合する結合線路
   部と該結合線路部の両端にそれぞれ接続された引出し部
   とを有する一つ以上の副線路とを備え、 前記主線路および前記副線路の少なくともいずれか一方
   の線路の結合線路部の長さが、該線路の一方の引出し部
   の先端部から他方の引出し部の先端部までの直線距離よ
   り長いこと、 を特徴とする方向性結合器。
2. 【請求項２】 前記主線路および前記副線路の少なくと
   もいずれか一方の線路の二つの引出し部相互が非平行で
   あることを特徴とする請求項１に記載の方向性結合器。
3. 【請求項３】 結合線路部と該結合線路部の両端にそれ
   ぞれ接続された引出し部とを有する一つ以上の主線路
   と、 前記主線路の結合線路部に電磁気的に結合する結合線路
   部と該結合線路部の両端にそれぞれ接続された引出し部
   とを有する一つ以上の副線路とを備え、 前記主線路および前記副線路の少なくともいずれか一方
   の線路の引出し部の先端部のパターン幅が、該線路の結
   合線路部のパターン幅より太いこと、 を特徴とする方向性結合器。
4. 【請求項４】 前記主線路および前記副線路の少なくと
   もいずれか一方の線路の引出し部の先端部のパターン幅
   が、該線路の結合線路部のパターン幅の１．２〜４．１
   倍であることを特徴とする請求項３に記載の方向性結合
   器。