JP2005184751A

JP2005184751A - 方向性結合器

Info

Publication number: JP2005184751A
Application number: JP2003426580A
Authority: JP
Inventors: Akira Ikeda; 昌池田
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】構造が単純で製造が容易な方向性結合器を提供すること。
【解決手段】誘電体基板上の互いに平行な第１のマイクロストリップライン１１１及び第２のマイクロストリップライン１１２と、第２のマイクロストリップラインの一端に接続する減衰回路１２３と、第２のマイクロストリップラインの他端に接続する並列共振回路１２４とを備える方向性結合器である。また、並列共振回路１２４は、マイクロストリップラインと、チップ抵抗器と、ショートスタブを用いて作製し、減衰回路１２３はπ型に接続される３つの抵抗器を用いて作製する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてマイクロ波回路で用いられる方向性結合器に関し、特に一方向に進行するマイクロ波電力の一部を分岐するのに好適な方向性結合器に関する。

従来、無線機器のアンテナへ給電するマイクロ波電力をモニタするための、方向性結合器として、例えば図６に示す様な方向性結合器が用いられている。図６（ａ）はその回路構成を示し、図６（ｂ）はその長手方向に垂直な断面図であり、図６（ｃ）はその長手方向に平行な断面の一部を示す図である。

図６（ａ）において、６０１は第１ポート、６０２は第２ポート、６０３は第３ポート、６１１は第１の線路、６１２は第２の線路である。また、６２０は終端抵抗であり、第２の線路６１２における第３ポート６０３とは逆側の端部に接続されている。

また、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す様に、第１及び第２の線路６１１及び６１２は角棒状であり、例えば、２．５ｍｍ角で１／４波長の長さを有する。この様な角棒が、筐体６３４の内部に配置されると共に誘電体基板６３５に形成されたマイクロストリップ線路に接続されている。

この方向性結合器を送信回路とアンテナの間に用いた場合、第１ポートに入力されたマイクロ波電力は第２ポートから出力されてアンテナに給電される。また、第１ポートに入力された電力の一部は分岐されて、第３ポートから出力され、アンテナに給電する電力のモニタに用いられる。他方、アンテナに給電されたときに反射された電力あるいはアンテナで受信された電力が、第２ポートに入力されたときには、第３ポートから出力される電力は十分に小さい。従って、第３ポートは第１ポートから第２ポートに向かって進行する電力をモニタするためのポートになる。この種の方向性結合器は実際に使用されているが、特許文献に記載された例を本発明者は知らない。

他に、特許文献１に開示された従来技術もある。この例は、主線路の両側に副線路を設け、２つの副線路を並列接続した構成であり、主線路と副線路間の結合度を高めた方向性結合器となっている。

特開平１０−２２７０７号公報

図６で説明した従来例の場合には、偶モード及び奇モードのインピーダンスを適切に設定するために、電磁界結合用の２つの線路として、銀めっきを施した真鍮の角棒などを用いる必要がある。また、これを誘電体基板上の回路パターンと接続する必要があり、その接続部においてインピーダンス整合の構造が必要となる。

他方、特許文献１の従来例においては、十分な方向性を得るためには、偶モード及び奇モードのインピーダンスを厳密に制御する必要があり、その製造は容易ではない。

この状況にあって、本発明の課題は、構造が単純で製造に適した小型の方向性結合器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の方向性結合器は、誘電体基板上の互いに平行な第１及び第２のマイクロストリップラインと、前記第２のマイクロストリップラインの一端に接続する減衰回路と、前記第２のマイクロストリップラインの他端に接続する並列共振回路とを備えることを特徴とする。

前記並列共振回路は、マイクロストリップラインと、チップ抵抗器と、ショートスタブとからなるとよい。

前記減衰回路はπ型に接続された３つの抵抗器からなるとよい。

その作用について説明する。誘電体基板上に形成され、１／４波長程度の長さの２つの互いに平行なマイクロストリップライン間においては、波長に応じて、偶モード及び奇モードでの電磁界のカップリングが変化するが、特定の波長で共振する並列共振回路で第２のマイクロストリップラインの一方の端を終端することにより、効果的に方向性を得ることができる。また第２のマイクロストリップラインの他方の端に減衰回路を付加することにより、このポートの反射減衰量（リターンロス）を改善することができる。

本発明においては、誘電体基板上に互いに平行に設けられたマイクロストリップラインの一方の端に、主にチップ抵抗器とショートスタブを付加することによって、方向性結合器を得るので、本発明によれば構造が単純で製造に適した小型の方向性結合器を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の方向性結合器を示す回路図である。１１１は第１のマイクロストリップライン、１１２は第２のマイクロストリップラインであり、それらは、誘電体基板上に互いに平行に配置されて、電磁界によって結合している。１０１は第１ポート、１０２は第２ポート、１０３は第３ポート、１２３は減衰回路、そして、１２４は並列共振回路である。この回路構成により、第１ポート１０１から第２ポート１０２に向かって進行する電力の一部を第３ポート１０３に分岐して出力することにより、電力のモニタを行う。

図２は、本実施の形態の方向性結合器を示す平面図であり、２０１は第１ポート接続部、２０２は第２ポート接続部、２０３は第３ポート接続部、２１１は第１のマイクロストリップライン、２１２は第２のマイクロストリップライン、２２４は並列共振回路部、２２３は減衰回路部、そして２３０はグランドである。なお、マイクロストリップラインあるいはグランドとなった銅箔部分には斜めの点線を施した。

図３は、本実施の形態の並列共振回路部を示す平面図であり、３４３は並列共振用マイクロストリップラインであり、その左端は第２のマイクロストリップライン２１２と繋がり、その右端付近でショートスタブ３４２を介してグランド２３０に繋がり、その中間部においてチップ抵抗器３４１を介してグランド２３０に繋がる。この構造により、並列共振回路が形成される。

図４は、本実施の形態の減衰回路部を示す平面図であり、第２のマイクロストリップライン２１２（図２参照）の一端に繋がる接続用マイクロストリップライン４４０と、第３ポート接続部２０３との間に、３個のチップ抵抗器４４１、４４２及び４４３がπ型に接続され配置されている。

次に、本実施の形態の方向性結合器の製造方法を説明する。まず、厚さ０．８ｍｍ、誘電率２．６のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の板の両面に厚さ１８μｍの銅箔が形成された誘電体基板を用い、表の面に、図２〜図４に示した回路パターンを形成した。

次いで、並列共振回路部を作製する。ここで、図３に示したチップ抵抗器３４１は、共振のＱを緩やかにするために３３Ωに設定し、共振周波数の調整のために、その位置を微調した。

この様な並列共振回路で第２のマイクロストリップラインを終端すると、特性インピーダンス（５０Ω）で終端しないことによる反射が起こる。そこで、図４に示した減衰回路部により、第３ポートの反射減衰量を改善する。このとき、第１のチップ抵抗器４４１には７５Ω、第２のチップ抵抗器４４２には１５０Ω、第３のチップ抵抗器４４３には７５Ωの抵抗値を用い、π型に接続して、約１４ｄＢの減衰回路とした。

こうして得られた方向性結合器の特性を図５に示す。横軸は周波数をＧＨｚで示し、縦軸はＳパラメータをｄＢ単位で示した。同図から分かる様に、−４０ｄＢの結合度（Ｓ31）を確保する共に、２１５０ＭＨｚを中心とする周波数帯において大きな方向性が得られた。その方向性（Ｓ32（ｄＢ）−Ｓ31（ｄＢ））は２１１０ＭＨｚにおいて−２５．６３ｄＢであり、２１７０ＭＨｚにおいて−２７．３ｄＢであった。また、第３ポートの反射減衰量を示すＳ33は２１１０ＭＨｚにおいて−２４．０２ｄＢであり、２１７０ＭＨｚにおいて−２４．０６ｄＢであった。

この様にして、携帯電話の基地局などにおける２１１０〜２１７０ＭＨｚの送信帯のマイクロ波電力をモニタする方向性結合器に適した特性が得られた。

本発明の方向性結合器の回路図。本発明の方向性結合器の平面図。本発明の並列共振回路部の平面図。本発明の減衰回路部の平面図。本発明の方向性結合器の特性図。従来の方向性結合器を示す図。図６（ａ）は回路図、図６（ｂ）は長手方向に垂直な断面図、図６（ｃ）は長手方向に平行な断面の一部を示す図。

符号の説明

１０１第１ポート
１０２第２ポート
１０３第３ポート
１１１，２１１第１のマイクロストリップライン
１１２，２１２第２のマイクロストリップライン
１２３減衰回路
１２４並列共振回路
２０１第１ポート接続部
２０２第２ポート接続部
２０３第３ポート接続部
２２３減衰回路部
２２４並列共振回路部
２３０グランド
３４１，４４１，４４２，４４３チップ抵抗器
３４２ショートスタブ
３４３並列共振用マイクロストリップライン
４４０接続用マイクロストリップライン

Claims

誘電体基板上の互いに平行な第１及び第２のマイクロストリップラインと、前記第２のマイクロストリップラインの一端に接続する減衰回路と、前記第２のマイクロストリップラインの他端に接続する並列共振回路とを備えることを特徴とする方向性結合器。
前記並列共振回路は、マイクロストリップラインと、チップ抵抗器と、ショートスタブとからなることを特徴とする請求項１記載の方向性結合器。
前記減衰回路はπ型に接続された３つの抵抗器からなることを特徴とする請求項１又は２記載の方向性結合器。