JP2005151179A - Directional coupler - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、携帯電話などの移動体通信機に適用される方向性結合器に関するものである。 The present invention relates to a directional coupler applied to a mobile communication device such as a mobile phone.
従来、この種の方向性結合器として、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されたものがある。
特許文献１に開示の方向性結合器は、主線路及び副線路の一部の領域が互いに平行になるようにして、電磁気的結合部を形成すると共に、主線路の線路長を、副線路の線路長よりも短く設定している。具体的には、主線路を、略直線状の線路又は所定の位置で曲折した略直線状の線路で構成し、副線路を、所定の位置で曲折した略直線状の線路をスパイラル状に組み付けて構成している。
このように、主線路の線路長を、副線路の線路長よりも短く設定することで、主線路による挿入損失を低減することができるようになっている。
一方、特許文献２に開示の方向性結合器は、主線路と副線路とを共にスパイラル状に形成して、互いに平行になる部分即ち電磁気的結合部を長く設定している。
このように、電磁気的結合部を長く設定することで、副線路に大きな電力の信号を発生させることができるようになっている。
Conventionally, as this type of directional coupler, for example, there are those disclosed in
The directional coupler disclosed in
Thus, the insertion loss by the main line can be reduced by setting the line length of the main line shorter than the line length of the sub line.
On the other hand, in the directional coupler disclosed in
Thus, by setting the electromagnetic coupling portion to be long, a signal with a large electric power can be generated in the sub line.
しかし、上記した従来の方向性結合器では、次のような問題がある。
近年の移動体通信機の小型化に伴い、方向性結合器のチップサイズも非常に小さくなっている。したがって、特許文献１に開示の方向性結合器では、チップサイズの極小化に伴い、副線路の線路長よりも短く設定された主線路の線路長をさらに短くする必要がある。このため、主線路と副線路との電磁気的結合部の長さも短くなり、十分な電磁気的結合度を得ることができなくなる。
一方、特許文献２に開示の方向性結合器では、主線路と副線路とを共にスパイラル状に形成しているので、チップサイズを極小化しても、主線路と副線路との電磁気的結合部の長さを十分確保することができる。しかしながら、主線路がスパイラル状に形成されているので、線路長が長く、このため、主線路による挿入損失が大きくなるという問題がある。
However, the conventional directional coupler described above has the following problems.
With the recent miniaturization of mobile communication devices, the chip size of directional couplers has become very small. Therefore, in the directional coupler disclosed in
On the other hand, in the directional coupler disclosed in
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、チップサイズを小さくした場合においても、十分な電磁気的結合度を確保することができると共に、主線路による挿入損失を低減化することができる方向性結合器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the chip size is reduced, a sufficient degree of electromagnetic coupling can be ensured and insertion loss due to the main line can be reduced. An object of the present invention is to provide a directional coupler capable of
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、高周波信号である主信号を伝送する主線路と、この主線路を流れる主信号の電力に対応した副信号を出力する副線路と、主線路の一部である主部分線路と副線路の一部である副部分線路とを平行な状態で近接させることにより構成し、当該主部分線路と副部分線路との電磁気的結合により、主信号に対応した副信号を生じさせる電磁気的結合部とを備える方向性結合器であって、電磁気的結合部の主部分線路及び副部分線路の少なくとも一方を、並列接続構造の一対の線路部で形成すると共に、これら一対の線路部の長さを等しく設定した構成としてある。
かかる構成により、電磁気的結合部の主部分線路が、並列接続構造の一対の線路部で形成されている場合には、主線路に高周波の主信号が伝送されると、主線路を流れる主信号が電磁気的結合部の主部分線路に至り、一対の線路部に分れて流入した後、合流する。このとき、一対の線路部の長さが等しく設定されているので、一方の線路部からの主信号と他方の線路部からの主信号とに位相差が生じることはない。また、主部分線路と副部分線路とが平行な状態で近接し、主信号が主部分線路に流れることにより、主部分線路と副部分線路とが電磁気的に結合し、主信号に対応した副信号が副部分線路に生じる。
このとき、副部分線路が、並列接続構造の一対の線路部で形成されている場合には、主部分線路の一対の線路部に平行な状態で近接しているので、主部分線路と副部分線路との電磁気的結合が強くなり、大きな電力の副信号が副線路に生じることとなる。また、副部分線路の一対の線路部の長さも等しく設定されているので、一方の線路部からの副信号と他方線路部からの副信号とに位相差が生じることはない。
In order to solve the above-described problems, the invention of
With this configuration, when the main partial line of the electromagnetic coupling portion is formed by a pair of line portions having a parallel connection structure, when a high-frequency main signal is transmitted to the main line, the main signal flowing through the main line Reaches the main partial line of the electromagnetic coupling part, and flows into the pair of line parts and then merges. At this time, since the lengths of the pair of line portions are set to be equal, there is no phase difference between the main signal from one line portion and the main signal from the other line portion. In addition, the main partial line and the sub partial line are close to each other in parallel, and the main signal flows to the main partial line, so that the main partial line and the sub partial line are electromagnetically coupled, and the sub signal corresponding to the main signal is connected. A signal is generated on the sub-partial line.
At this time, when the sub partial line is formed of a pair of line portions having a parallel connection structure, the main partial line and the sub portion are close to each other in parallel with the pair of line portions of the main partial line. The electromagnetic coupling with the line becomes strong, and a large power sub-signal is generated in the sub-line. Further, since the lengths of the pair of line portions of the sub partial line are also set equal, there is no phase difference between the sub signal from one line portion and the sub signal from the other line portion.
請求項２の発明は、請求項１に記載の方向性結合器において、主部分線路の一対の線路部を、主線路の一方部側で分岐して他方部側で合流する第１及び第２の線路部で形成し、当該主線路の一方部側と第１の線路部とを絶縁層の一方側に配すると共に、主線路の他方部側と第２の線路部とを当該絶縁層の他方側に配し、当該第１の線路部の先端を第１のビアホールを介して当該主線路の他方部側と第２の線路部との連続部に接続すると共に、当該第２の線路部の先端を第１のビアホールと同長の第２のビアホールを介して当該主線路の一方部側と第１の線路部との連続部に接続した構成とする。
かかる構成により、主信号は、絶縁層の一方側に配された主線路の一方部側から第１の線路部と第２のビアホールとに分流する。そして、第１の線路部を流れる主信号は第１のビアホールを通じて絶縁層の他方側に配された主線路の他方部側に流れ込む。一方、第２のビアホールを流れる主信号は、絶縁層の他方側に配された第２の線路部に流れ、連続部を通じて主線路の他方部側に流れ込む。このとき、第１及び第２のビアホールが同長であるので、第１の線路部及び第２のビアホールを通じて主線路の他方部側に流れ込む主信号と第２のビアホール及び第２の線路部を通じて主線路の他方部側に流れ込む主信号とに、位相差は生じない。このように主信号が第１及び第２の線路部に流れることによって、第１及び第２の線路部と副線路の副部分線路との間の電磁気的結合がなされ、副信号が副部分線路に誘起される。
According to a second aspect of the present invention, in the directional coupler according to the first aspect, the pair of line portions of the main partial line are branched on one side of the main line and merged on the other side. The one line side of the main line and the first line part are arranged on one side of the insulating layer, and the other side of the main line and the second line part are arranged on the insulating layer. The second line portion is arranged on the other side, and the tip of the first line portion is connected to a continuous portion between the other portion side of the main line and the second line portion via the first via hole. The tip of the first via hole is connected to a continuous portion between the one side of the main line and the first line portion via a second via hole having the same length as the first via hole.
With this configuration, the main signal is diverted from one side of the main line arranged on one side of the insulating layer to the first line portion and the second via hole. The main signal flowing through the first line portion flows into the other side of the main line disposed on the other side of the insulating layer through the first via hole. On the other hand, the main signal flowing through the second via hole flows into the second line portion disposed on the other side of the insulating layer, and flows into the other side of the main line through the continuous portion. At this time, since the first and second via holes have the same length, the main signal flowing into the other side of the main line through the first line portion and the second via hole, and the second via hole and the second line portion. There is no phase difference between the main signal flowing into the other side of the main line. Thus, when the main signal flows through the first and second line portions, electromagnetic coupling is made between the first and second line portions and the sub partial line of the sub line, and the sub signal is transmitted to the sub partial line. Induced by
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の方向性結合器において、副部分線路の一対の線路部を、副線路の一方部側で分岐して他方部側で合流する第３及び第４の線路部で形成し、当該副線路の一方部側と第３の線路部とを絶縁層の一方側に配すると共に、副線路の他方部側と第４の線路部とを絶縁層の他方側に配し、当該第３の線路部の先端を第３のビアホールを介して当該副線路の他方部側と第４の線路部との連続部に接続すると共に、当該第４の線路部の先端を第３のビアホールと同長の第４のビアホールを介して当該副線路の一方部側と第３の線路部との連続部に接続した構成とする。
かかる構成により、主部分線路の一対の線路部が、請求項２に記載の方向性結合器のごとく、主線路の一方部側で分岐して他方部側で合流する第１及び第２の線路部で形成されている場合には、上記のごとく、主信号が第１及び第２の線路部に流れることによって、第１及び第２の線路部と副部分線路の第３及び第４の線路部との間の電磁気的結合がなされ、副信号が第３及び第４の線路部に誘起される。そして、第３の線路部及び第３のビアホールに誘起された副信号が、連続部を介して副線路の一方部側に出力される。また、第４の線路部及び第４のビアホールに誘起された副信号も、当該連続部を介して副線路の一方部側に出力される。このとき、第３及び第４のビアホールが同長であるので、第３の線路部及び第３のビアホールを通じて副線路の一方部側に出力される副信号と第４のビアホール及び第４の線路部を通じて副線路の一方部側に出力される副信号とに、位相差は生じない。
According to a third aspect of the present invention, in the directional coupler according to the first or second aspect, the pair of line portions of the sub partial line is branched on one side of the sub line and joined on the other side. 3 and the fourth line portion, and one side of the sub line and the third line portion are arranged on one side of the insulating layer, and the other side of the sub line and the fourth line portion are arranged. It is arranged on the other side of the insulating layer, and the tip of the third line portion is connected to a continuous portion between the other portion side of the sub-line and the fourth line portion through a third via hole, and the fourth line portion The tip of the line portion is connected to a continuous portion of one side of the sub-line and the third line portion via a fourth via hole having the same length as the third via hole.
With such a configuration, the first and second lines in which the pair of line portions of the main partial line branches on one side of the main line and merges on the other side, like the directional coupler according to
請求項４の発明は、請求項１に記載の方向性結合器において、主線路と副線路とを、絶縁層を介して積層すると共に、主線路の主部分線路と副線路の副部分線路とを、絶縁層を介して対向させることで、電磁気的結合部を構成した。 According to a fourth aspect of the present invention, in the directional coupler according to the first aspect, the main line and the sub line are laminated via an insulating layer, and the main partial line of the main line and the sub partial line of the sub line are Were made to face each other through an insulating layer to constitute an electromagnetic coupling portion.
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方向性結合器において、主線路を、略直線状または所定の個所で曲折した略直線状をなし、且つスパイラル状に周回しない線路に形成し、副線路を、スパイラル状に周回する線路に形成した構成とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the directional coupler according to any one of the first to third aspects, the main line has a substantially straight line shape or a substantially straight line shape that is bent at a predetermined position, and has a spiral shape. The line is formed in a line that does not circulate, and the sub line is formed in a line that circulates in a spiral shape.
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の方向性結合器において、主線路の全線長を、副線路の全線長よりも短く設定した構成とする。
The invention of
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の方向性結合器において、主部分線路の線長と副部分線路の線長とを、等しく設定した構成とする。
The invention of
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の方向性結合器において、副線路の線幅を、主線路の線幅よりも狭く設定した構成とする。
The invention according to
以上説明したように、この発明の方向性結合器によれば、電磁気的結合部の主部分線路及び副部分線路の少なくとも一方を、並列接続構造の一対の線路部で形成したので、チップサイズを小さくして、主線路または副線路の長さを短くしても、主部分線路と副部分線路との十分な電磁気的結合が確保され、大きな電力の副信号を得ることができる。さらに、当該一対の線路部の長さが等しく設定されているので、一対の線路部の結合部で合流する主信号または副信号に位相差が生ぜず、主部分線路及び副部分線路の少なくとも一方を一対の線路部で形成したことによって生じるおそれのある主線路または副線路の電力損失を防止することができるという効果がある。特に、主部分線路及び副部分線路の双方を、並列接続構造の一対の線路部で形成することで、主部分線路と副部分線路との電磁気的結合度がさらに強くすることができ、この結果、さらに大きな電力の副信号を得ることができる。 As described above, according to the directional coupler of the present invention, since at least one of the main partial line and the sub partial line of the electromagnetic coupling portion is formed by the pair of line portions of the parallel connection structure, the chip size is reduced. Even if the length of the main line or the sub-line is shortened by reducing the length, sufficient electromagnetic coupling between the main partial line and the sub-partial line is ensured, and a large power sub-signal can be obtained. Further, since the lengths of the pair of line portions are set to be equal, there is no phase difference in the main signal or the sub signal joined at the coupling portion of the pair of line portions, and at least one of the main partial line and the sub partial line There is an effect that it is possible to prevent the power loss of the main line or the sub-line that may be caused by forming a pair of line sections. In particular, by forming both the main partial line and the sub partial line with a pair of line portions having a parallel connection structure, the degree of electromagnetic coupling between the main partial line and the sub partial line can be further increased. Further, it is possible to obtain a sub signal with higher power.
また、請求項５の発明に係る方向性結合器よれば、副線路を、スパイラル状に周回する線路に形成しているので、電磁気的結合部の副部分線路を長くすることができ、主部分線路と副部分線路との電磁気的結合度をさらに高めることができる。
Further, according to the directional coupler according to the invention of
また、請求項６の発明に係る方向性結合器よれば、主線路の全線長を、副線路の全線長よりも短く設定したので、主線路による挿入損失を低減化することができる。
In the directional coupler according to the invention of
また、請求項８の発明に係る方向性結合器によれば、副線路の線幅を主線路の線幅よりも狭く設定したので、僅かなパターン形成領域に設けた主線路と副線路においても、方向性を大きくすることができる。この結果、特性を損なうことなく、方向性結合器のサイズをさらに小さくすることができる。
In the directional coupler according to the invention of
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、この発明の第１実施例に係る方向性結合器をの分解斜視図であり、図２は、主線路及び副線路を構成する下層側の内部導体パターンを示す平面図であり、図３は、絶縁層を示す平面図であり、図４は、主線路及び副線路を構成する上層側の内部導体パターンを示す平面図であり、図５は、方向性結合器の外観図である。
図１に示すように、この実施例の方向性結合器１においては、主線路２と副線路３と電磁気的結合部４とを有してなる内部回路を、誘電体基板５上に絶縁層６を介して形成し、その上に、絶縁層７で被覆することでチップを構成している。そして、このチップに外部端子８−１，８−２，９−１，９−２を取り付けた構造になっている。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a directional coupler according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an internal conductor pattern on a lower layer side constituting a main line and a sub line, FIG. 3 is a plan view showing the insulating layer, FIG. 4 is a plan view showing an internal conductor pattern on the upper layer side constituting the main line and the sub line, and FIG. 5 is an external view of the directional coupler. is there.
As shown in FIG. 1, in the
主線路２は、高周波信号である主信号を伝送するための線路であり、主線路導体パターン２０，２１で構成されている。
具体的には、図２に示すように、主線路導体パターン２０は、誘電体基板５の上縁左隅に位置する端子２０ａから誘電体基板５の左側辺に沿って延出した後、所定個所で右側へ曲折したＬ字状のパターンである。また、主線路導体パターン２１は、図１に示すように、絶縁層６を介して主線路導体パターン２０の上方に配されている。この主線路導体パターン２１は、図４に示すように、主線路導体パターン２０上に積層された絶縁層６上に形成されており、その形状は、主線路導体パターン２０と線対称をなし、その端子２１ａが絶縁層６の上縁右隅に位置している。このような主線路導体パターン２０，２１で構成された主線路２は、平面視において略Ｕ字状をなし、スパイラル状に周回していない。すなわち、主線路２の全線長は、後述するスパイラル状の副線路３の全長よりも短く設定されている。
The
Specifically, as shown in FIG. 2, the main
一方、図１において、副線路３は、主線路２の主信号の電力に対応した副信号を出力する線路であり、副線路導体パターン３０，３１で構成され、平面視においてスパイラル状をなす。
具体的には、図２に示すように、副線路導体パターン３０は、誘電体基板５の下縁左隅に位置する端子３０ａから右方向に水平に延出した後、上方に曲折し、誘電体基板５の上縁近傍で曲折して、主線路導体パターン２０の端子２０ａ側に水平に延出する。その後、副線路導体パターン３０は、主線路導体パターン２０の形状に沿ってＬ字状に曲折し、その先端を主線路導体パターン２０の先端に揃えている。また、副線路導体パターン３１は、図１に示すように、絶縁層６を介して副線路導体パターン３０の上方に配されている。この副線路導体パターン３１も、図４に示すように、絶縁層６上に形成されており、その形状は、副線路導体パターン３０と線対称をなし、その端子３１ａは、絶縁層６の下線右隅に位置している。
On the other hand, in FIG. 1, the
Specifically, as shown in FIG. 2, the
上記副線路導体パターン３０，３１で構成された副線路３は、スパイラル状をなし、その線幅は、主線路２の線幅よりも狭く設定されている。
具体的には、副線路３の線幅を主線路２の線幅の９０％以下に設定して、。副線路３に大きな自己インダクタンスを確保させると共に方向性を向上させている。また、副線路３の線幅を主線路２の線幅の５０％以上に設定して、副線路３の直流抵抗値の増大を防止している。
The
Specifically, the line width of the
図１において、電磁気的結合部４は、主信号に基づく主線路２と副線路３との間の電磁気的結合を行う部分であり、主線路２の一部と副線路３の一部とで構成されている。
図６は、図５の矢視Ａ−Ａ断面図であり、電磁気的結合部４の主部分線路を示し、図７は、図５の矢視Ｂ−Ｂ断面図であり、電磁気的結合部４の副部分線路を示し、図８は、絶縁層６，７を除いて電磁気的結合部４を示す概略斜視図である。
電磁気的結合部４は、図８に示すように、主線路２の一部をなす主部分線路４０と副線路３の一部をなす副部分線路４１とを平行な状態で近接させることで構成した。
In FIG. 1, the
6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5 and shows a main partial line of the
As shown in FIG. 8, the
主部分線路４０は、並列接続構造の一対の線路部である第１及び第２の線路部４０ａ，４０ｂで形成されている。
具体的には、図６にも示すように、絶縁層６の下側に配された主線路導体パターン２０の水平部分を主部分線路４０の第１の線路部４０ａとし、絶縁層６の上側に配され且つ線路部４０ａに対向する主線路導体パターン２１の水平部分を主部分線路４０の第２の線路部４０ｂとする。そして、図２〜図４に示すように、絶縁層６において、第１及び第２のビアホール４０ｃ，４０ｄを線路部４０ａ，４０ｂのそれぞれの先端に対応する個所に形成し、図６及び図８に示すように、線路部４０ａの先端をビアホール４０ｃを介して主線路導体パターン２１と線路部４０ｂとの連続部２１ｂに接続すると共に、線路部４０ｂの先端をビアホール４０ｄを介して主線路導体パターン２０と線路部４０ａとの連続部２０ｂに接続することで、主部分線路４０を形成する。これにより、線路部４０ａ及びビアホール４０ｃでなる線路とビアホール４０ｄ及び線路部４０ｂでなる線路とが、主線路導体パターン２０の連続部２０ｂで分岐し、主線路導体パターン２１の連続部２１ｂで結合した状態となる。しかも、ビアホール４０ｃ，４０ｄは同長であるので、これらの線路の長さは等しい。
The main
Specifically, as shown in FIG. 6, the horizontal portion of the main
また、副部分線路４１は、並列接続構造の一対の線路部である第３及び第４の線路部４１ａ，４１ｂで形成されている。
具体的には、図７及び図８に示すように、絶縁層６の下側に配され且つ主線路導体パターン２０の水平部分と近接する副線路導体パターン３０の水平部分を、副部分線路４１の第３の線路部４１ａとし、絶縁層６の上側に配され且つこの線路部４１ａに対向する副線路導体パターン３１の水平部分を、副部分線路４１の第４の線路部４１ｂとする。そして、図２〜図４に示すように、絶縁層６において、第３及び第４のビアホール４１ｃ，４１ｄを線路部４１ａ，４１ｂのそれぞれの先端に対応する個所に形成し、図７及び図８に示すように、線路部４１ａの先端をビアホール４１ｃを介して副線路導体パターン３１と線路部４１ｂとの連続部３１ｂに接続すると共に、線路部４１ｂの先端をビアホール４１ｄを介して副線路導体パターン３０と線路部４１ａとの連続部３０ｂに接続することで、副部分線路４１を形成する。これにより、線路部４１ｂ及びビアホール４１ｄでなる線路とビアホール４１ｃ及び線路部４１ａでなる線路が副線路導体パターン３１の連続部３１ｂで分岐し、副線路導体パターン３０の連続部３０ｂで結合した状態となり、しかも、これらの線路の長さは等しい。この結果、この副部分線路４１の線路長と上記主部分線路４０の線路長とは同長となる。
Further, the sub
Specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, the horizontal portion of the
上記の如く、誘電体基板５上に絶縁層６を介して形成された主線路２，副線路３，電磁気的結合部４でなる内部回路を絶縁層７で上方より被覆することで、サイコロ状のチップ１′が形成される。外部端子８−１，８−２，９−１，９−２は、このチップ１′の外側に取り付けられ（図５参照）、主線路導体パターン２０の端子２０ａ，主線路導体パターン２１の端子２１ａ，副線路導体パターン３１の端子３１ａ，副線路導体パターン３０の端子３０ａにそれぞれ接触している。
As described above, the internal circuit composed of the
このような構成の方向性結合器１において、誘電体基板５，絶縁層６，７の材料にガラス，ガラスセラミックス，アルミナ，フェライト，シリコン，二酸化シリコン等を用い、主線路２及び副線路３の材料にＡｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ等の導電性材料を用いる。そして、厚膜印刷，フォトリソグラフィ，スパッタリング蒸着等の周知の薄膜形成法により、主線路２及び副線路３を平滑な誘電体基板５上に形成することができる。
In the
次に、この実施例の方向性結合器１が示す作用及び効果について説明する。
図９は、方向性結合器１の作用を説明するために模式的に表した内部回路図である。
図５に示した外観の方向性結合器１を図示しない外部基板に実装した後、高周波信号である主信号Ｍを外部基板から外部端子８−１を介して入力すると、図９に示すように、主信号Ｍは、主線路２の端子２０ａから主線路導体パターン２０内に入り、連続部２０ｂに至る。したがって、主線路導体パターン２０は主線路２の一方部側をなす。そして、この主信号Ｍが連続部２０ｂにおいて分岐し、主信号Ｍ１として主部分線路４０の線路部４０ａに流入すると共に、主信号Ｍ１と同一の主信号Ｍ２が破線で示すビアホール４０ｄを介して一点鎖線で示す線路部４０ｂに流入する。これと並行して、主信号Ｍ１が、破線で示すビアホール４０ｃを介して連続部２１ｂに至り、連続部２１ｂにおいて主信号Ｍ２と合流する。
この結果、端子２０ａから入力された主信号Ｍの電力と端子２１ａに出力される主信号Ｍの電力とはほぼ同値であり、主部分線路４０による電力損失はほとんど生じない。
ところで、上記したように、主信号Ｍ１が通ってきた線路４０ａ，４０ｃと主信号Ｍ２が通ってきた線路４０ｄ，４０ｂとはその線路長が等しく設定されている。したがって、合流地点の連続部２１ｂにおいて、主信号Ｍ１，２に位相差は発生しない。
そして、主信号Ｍ１，２が合成され、主信号Ｍとして一点鎖線で示す主線路導体パターン２１に出力され、端子２１ａ及び外部端子８−２を介して外部基板側に出力される。したがって、主線路導体パターン２１は主線路２の他方部側をなす。
Next, the operation and effect of the
FIG. 9 is an internal circuit diagram schematically illustrating the operation of the
When the
As a result, the power of the main signal M input from the terminal 20a and the power of the main signal M output to the terminal 21a are almost the same value, and power loss due to the main
As described above, the line lengths of the
The main signals M1 and M2 are combined and output as the main signal M to the main
上記のように、主信号Ｍが電磁気的結合部４の主部分線路４０内を流れることで、主部分線路４０と近接した副部分線路４１が電磁気的に結合され、副信号Ｓが誘起される。
具体的には、副信号Ｓ１が副部分線路４１の線路部４１ｂ及びビアホール４１ｄに誘起され、副信号Ｓ２がビアホール４１ｃ及び線路部４１ａに誘起される。そして、副信号Ｓ１，Ｓ２が連続部３０ｂにおいて合流し、副信号Ｓとして副線路導体パターン３０に出力される。したがって、副線路導体パターン３０は副線路３の一方部側をなし、副線路導体パターン３１は他方部側をなす。
この場合においても、線路４１ｂ，４１ｄと線路４１ｃ，４１ａとの線路長が等しいので、連続部３０ｂにおける副信号Ｓ１，２に位相差は生ぜず、副線路導体パターン３１に誘起された副信号Ｓとほぼ同電力の副信号Ｓが、実線で示す副線路導体パターン３０に生じ、端子３０ａを介して外部端子９−２に出力される。
したがって、外部端子９−２に出力される副信号Ｓを外部基板側で監視することで、主線路２を流れている主信号Ｍの状態を確認することができる。
As described above, when the main signal M flows in the main
Specifically, the sub signal S1 is induced in the
Also in this case, since the line lengths of the
Therefore, the state of the main signal M flowing through the
ところで、上記したように、この実施例では、主線路２をスパイラル状でなく略Ｕ字状に形成して、主線路２の全長を短くすることにより、主線路２による挿入損失を低減している。したがって、方向性結合器１を極小化すると、主線路２がさらに短くなる。この結果、主部分線路４０の線路長を確保できず、副部分線路４１との電磁気的結合度が低くなって、十分な電力の副信号Ｓを外部端子９−２に出力することができず、監視が困難になるおそれがある。
しかし、この実施例の方向性結合器１では、並列接続構造の線路部４０ａ，４０ｂで主部分線路４０を構成し、同じく並列接続構造の線路部４１ａ，４１ｂで副部分線路４１を構成しているので、電磁気的相互作用が４本の線路部４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ間で行われることとなり、主部分線路４０と副部分線路４１との電磁気的結合度は非常に高い。したがって、方向性結合器１の外部端子９−２に十分な電力の副信号Ｓを出力させることができる。しかも、副線路３がスパイラル状に形成されているので、図２（図４）に示すように、線路部４０ａ（４０ｂ）が線路部４１ａ（４１ｂ）だけでなく、下側で近接する水平な線路部４１ｆ（４１ｇ）とも電磁気的に結合している。したがって、副線路３が非スパイラルの場合に比べて、より高い電磁気的結合度を得ることができる。
By the way, as described above, in this embodiment, the
However, in the
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１０は、この発明の第２実施例に係る方向性結合器の要部を示す分解斜視図である。
図１０に示すように、この実施例では、台形状の主線路２−１を誘電体基板５上に形成し、主線路２−１と線対称形状の副線路３−１を絶縁層６上に形成する。そして、主部分線路４０−１と副部分線路４１−１とを絶縁層６を介して対向させて電磁気的結合部４を形成した。
Next explained is the second embodiment of the invention.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a main part of the directional coupler according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, in this embodiment, a trapezoidal main line 2-1 is formed on a
具体的には、主線路２−１を次のようにして形成している。
すなわち、誘電体基板５の下縁左隅及び右隅に端子２０ａ−１，２１ａ−１と形成し、直線状の主線路導体パターン２０−１，２１−１を端子２０ａ−１，２１ａ−１から誘電体基板５の中央部に向けて延出させ、誘電体基板５の中央部に形成された主部分線路４０−１に接続している。
主部分線路４０−１は、長方形の形状をなし、主線路導体パターン２０−１，２１−１の先端が、この主部分線路４０−１の対角線上の各頂点部に接続されている。これにより、主部分線路４０−１の図１０における下辺と右辺とで線路部４０ａ−１を構成し、左辺と上辺とで線路部４０ｂ−１を構成している。
Specifically, the main line 2-1 is formed as follows.
That is,
The main partial line 40-1 has a rectangular shape, and the ends of the main line conductor patterns 20-1, 21-1 are connected to the respective vertexes on the diagonal line of the main partial line 40-1. Thereby, the
一方、副線路３−１は、次のようにして形成されている。
すなわち、絶縁層６の上縁左隅及び右隅を端子３０ａ−１，３１ａ−１を形成し、直線状の副線路導体パターン３０−１，３１−１を端子３０ａ−１，３１ａ−１から絶縁層６の中央部に向けて延出させ、絶縁層６の中央部に形成された副部分線路４１−１に接続している。
副部分線路４１−１は、主部分線路４０−１と同形であり、主部分線路４０−１と対応する位置に形成されている。副線路導体パターン３０−１，３１−１は、この副部分線路４１−１の対角線上の各頂点部に接続されている。これにより、副部分線路４１−１の下辺と左辺とで４１ａ−１を構成し、左辺と上辺とで線路部４１ｂ−１を構成している。
すなわち、同形の主部分線路４０−１と副部分線路４１−１とは、絶縁層６を介して絶縁層６の中央部で対向している。
これにより、主信号Ｍを主線路２−１の主線路導体パターン２０−１に入力すると、主部分線路４０−１の線路部４０ａ−１，４０ｂ−１で分岐された後、合流して、ほぼ同電力の主信号Ｍが主線路導体パターン２１−１に出力される。
このとき、主部分線路４０−１と副部分線路４１−１との電磁気的な結合によって、副信号Ｓが副線路３−１に誘起され、この副信号Ｓが副線路導体パターン３１−１から副部分線路４１−１に分岐入力した後、合流して、副線路導体パターン３０−１に出力される。
その他の構成，作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
On the other hand, the sub line 3-1 is formed as follows.
That is, the
The sub partial line 41-1 has the same shape as the main partial line 40-1, and is formed at a position corresponding to the main partial line 40-1. The sub-line conductor patterns 30-1 and 31-1 are connected to the respective vertexes on the diagonal line of the sub-partial line 41-1. Thereby, 41a-1 is comprised by the lower side and left side of the subpartial line 41-1, and the
In other words, the main partial line 40-1 and the sub partial line 41-1 having the same shape are opposed to each other at the center of the insulating
Thereby, when the main signal M is input to the main line conductor pattern 20-1 of the main line 2-1, after being branched by the
At this time, the sub signal S is induced in the sub line 3-1 by the electromagnetic coupling between the main partial line 40-1 and the sub partial line 41-1, and the sub signal S is transmitted from the sub line conductor pattern 31-1. After branching input to the sub-partial line 41-1, they are merged and output to the sub-line conductor pattern 30-1.
Since other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記第２実施例では、主線路と副線路とを台形状に形成したが、主線路，副線路が誘電体基板５，絶縁層６上にそれぞれ形成されていればよく、その形状は任意である。したがって、図１１に示すように、主線路導体パターン２０−２，主部分線路４０−２，主線路導体パターン２１−２を対角線状に配することにより、主線路２−２を誘電体基板５上に形成すると共に、副線路導体パターン３０−２，副部分線路４１−２，副線路導体パターン３１−２でなる副線路３−２を主線路２−２と線対称に形成して絶縁層６上に積層する。このようにして、同形の主部分線路４０−２と副部分線路４１−２とを絶縁層６を介して対向させるようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary of invention.
For example, in the second embodiment, the main line and the sub line are formed in a trapezoidal shape. However, the main line and the sub line only have to be formed on the
例えば、上記第１実施例では、電磁気的結合部４の主部分線路４０及び副部分線路４１の双方を一対の線路部である線路部４０ａ，４０ｂ及び線路部４１ａ，４１ｂで形成したが、図１２及び図１３に示すように、主部分線路４０及び副部分線路４１の一方のみを一対の線路部で形成する構成としてもよい。
すなわち、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、主部分線路４０のみを並列接続構造の線路部４０ａ，４０ｂで形成する。そして、副線路３は、副線路導体パターン３０の先端３０ｃと副線路導体パターン３１の先端３１ｃとをビアホール３３を介して直列に接続して、副線路３に並列接続構造の副部分線路４１を形成しない構造とすることもできる。
また、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、副部分線路４１のみを並列接続構造の線路部４１ａ，４１ｂで形成する。そして、主線路導体パターン２０の先端２０ｃと主線路導体パターン２１の先端２１ｃとをビアホール２２を介して直列に接続して、主線路２に並列接続の主部分線路４０を形成しない構造とすることもできる。
For example, in the first embodiment, both the main
That is, as shown in FIGS. 12A to 12C, only the main
Further, as shown in FIGS. 13A to 13C, only the
１…方向性結合器、 ２…主線路、 ３…副線路、 ４…電磁気的結合部、 ５…誘電体基板、 ６，７…絶縁層、 ８−１，８−２，９−１，９−２…外部端子、 ２０，２１…主線路導体パターン、 ２０ａ，２１ａ，３０ａ，３１ａ…端子、 ２０ｂ，２１ｂ，３１ｂ，３０ｂ…連続部、 ３０，３１…副線路導体パターン、 ４０…主部分線路、 ４１…副部分線路、 ４０ａ，４０ｂ…第１及び第２の線路部、 ４０ｃ，４０ｄ…第１及び第２のビアホール、 ４１ａ，４１ｂ…第３及び第４の線路部、 ４１ｃ，４１ｄ…第３及び第４のビアホール、 Ｍ…主信号、 Ｓ…副信号。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
この主線路を流れる主信号の電力に対応した副信号を出力する副線路と、
上記主線路の一部である主部分線路と上記副線路の一部である副部分線路とを平行な状態で近接させることにより構成し、当該主部分線路と副部分線路との電磁気的結合により、上記主信号に対応した上記副信号を生じさせる電磁気的結合部と
を備える方向性結合器であって、
上記電磁気的結合部の主部分線路及び副部分線路の少なくとも一方を、並列接続構造の一対の線路部で形成すると共に、これら一対の線路部の長さを等しく設定した、
ことを特徴とする方向性結合器。 A main line for transmitting a main signal which is a high-frequency signal;
A sub line that outputs a sub signal corresponding to the power of the main signal flowing through the main line;
The main partial line, which is a part of the main line, and the sub partial line, which is a part of the sub line, are arranged close to each other in parallel, and by electromagnetic coupling between the main partial line and the sub partial line. A directional coupler comprising: an electromagnetic coupling unit that generates the sub-signal corresponding to the main signal;
At least one of the main partial line and the sub partial line of the electromagnetic coupling portion is formed with a pair of line portions of a parallel connection structure, and the lengths of the pair of line portions are set equal.
A directional coupler characterized by that.
上記主部分線路の一対の線路部を、主線路の一方部側で分岐して他方部側で合流する第１及び第２の線路部で形成し、
当該主線路の一方部側と上記第１の線路部とを絶縁層の一方側に配すると共に、上記主線路の他方部側と上記第２の線路部とを当該絶縁層の他方側に配し、当該第１の線路部の先端を第１のビアホールを介して当該主線路の他方部側と第２の線路部との連続部に接続すると共に、当該第２の線路部の先端を上記第１のビアホールと同長の第２のビアホールを介して当該主線路の一方部側と第１の線路部との連続部に接続した、
ことを特徴とする方向性結合器。 The directional coupler according to claim 1, wherein
A pair of line portions of the main partial line is formed by first and second line portions that branch on one side of the main line and merge on the other side,
One side of the main line and the first line part are arranged on one side of the insulating layer, and the other side of the main line and the second line part are arranged on the other side of the insulating layer. And connecting the tip of the first line part to the continuous part of the other part of the main line and the second line part via the first via hole, and connecting the tip of the second line part to the continuous part. The second via hole having the same length as the first via hole is connected to a continuous portion between the one side of the main line and the first line portion.
A directional coupler characterized by that.
上記副部分線路の一対の線路部を、副線路の一方部側で分岐して他方部側で合流する第３及び第４の線路部で形成し、
当該副線路の一方部側と上記第３の線路部とを上記絶縁層の一方側に配すると共に、上記副線路の他方部側と上記第４の線路部とを上記絶縁層の他方側に配し、当該第３の線路部の先端を第３のビアホールを介して当該副線路の他方部側と第４の線路部との連続部に接続すると共に、当該第４の線路部の先端を上記第３のビアホールと同長の第４のビアホールを介して当該副線路の一方部側と第３の線路部との連続部に接続した、
ことを特徴とする方向性結合器。 The directional coupler according to claim 1 or 2,
A pair of line parts of the sub partial line is formed by third and fourth line parts that branch on one side of the sub line and merge on the other side,
One side of the sub line and the third line part are arranged on one side of the insulating layer, and the other side of the sub line and the fourth line part are on the other side of the insulating layer. And connecting the tip of the third line portion to the continuous portion of the other line side of the sub-line and the fourth line portion through the third via hole, and the tip of the fourth line portion. Connected to a continuous portion of one side of the sub-line and the third line portion through a fourth via hole having the same length as the third via hole,
A directional coupler characterized by that.
上記主線路と副線路とを、絶縁層を介して積層すると共に、
上記主線路の主部分線路と副線路の副部分線路とを、上記絶縁層を介して対向させることで、上記電磁気的結合部を構成した、
ことを特徴とする方向性結合器。 The directional coupler according to claim 1, wherein
While laminating the main line and the sub line via an insulating layer,
By configuring the main partial line of the main line and the sub partial line of the sub line to face each other via the insulating layer, the electromagnetic coupling unit is configured.
A directional coupler characterized by that.
上記主線路を、略直線状または所定の個所で曲折した略直線状をなし、且つスパイラル状に周回しない線路に形成し、
上記副線路を、スパイラル状に周回する線路に形成した、
ことを特徴とする方向性結合器。 The directional coupler according to any one of claims 1 to 3,
The main line is formed in a substantially straight line or a substantially straight line bent at a predetermined location, and formed in a line that does not circulate in a spiral shape,
The sub-line was formed on a line that circulates in a spiral shape,
A directional coupler characterized by that.
上記主線路の全線長を、上記副線路の全線長よりも短く設定した、
ことを特徴とする方向性結合器。 The directional coupler according to any one of claims 1 to 5,
The total length of the main line is set shorter than the total length of the sub-line,
A directional coupler characterized by that.
上記主部分線路の線長と副部分線路の線長とを、等しく設定した、
ことを特徴とする方向性結合器。 The directional coupler according to any one of claims 1 to 6,
The line length of the main partial line and the line length of the sub partial line were set equal,
A directional coupler characterized by that.
上記副線路の線幅を、主線路の線幅よりも狭く設定した、
ことを特徴とする方向性結合器。 The directional coupler according to any one of claims 1 to 7,
The line width of the sub-line is set to be narrower than the line width of the main line.
A directional coupler characterized by that.
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