JP2010081507A - Directional coupler - Google Patents

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Kenji Yasui
健治 安井
Tomotaka Nobue
等隆 信江
Yoshiharu Omori
義治 大森
Makoto Mihara
誠 三原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact directional coupler capable of making high power pass therethrough. <P>SOLUTION: There are provided a main line 2 including a microstrip line formed on a first dielectric substrate 1 and a sub line 4 including a microstrip line formed on a second dielectric substrate 3 arranged with a gap between from the main line 2, and a projection is formed at the sub line 4, and coupling by an electric field and coupling by a magnetic field can be adjusted by the projection, and therefore, it is possible to obtain a compact directional coupler having a sufficient directive property. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ波電力を検出する方向性結合器に関するものであり、特にマイクロストリップ線路によって形成された方向性結合器に関するものである。   The present invention relates to a directional coupler for detecting microwave power, and more particularly to a directional coupler formed by a microstrip line.

従来、電子回路の小型化、集積化が進むようになり、各素子部品の小型化が望まれるようになっており、方向性結合器も同様に小型化が望まれる素子部品のひとつとして知られている。   In the past, electronic circuits have become smaller and more integrated, and it has been desired to reduce the size of each component. Directional couplers are also known as one of the component components that are also desired to be reduced in size. ing.

方向性結合器はマイクロ波などの電力検出器として使用され、進行波電力と反射波電力とを分離して検出できる十分な方向性を持つことが要求されている。   The directional coupler is used as a power detector for microwaves or the like, and is required to have sufficient directivity to be able to detect traveling wave power and reflected wave power separately.

一般にマイクロストリップ線路を用いた方向性結合器では、図10に示す1/4波長結合線路を用いた構成がよく知られているが、結合線路部分が検出する信号の1/4波長の長さに規定されるため、検出する信号の周波数によって、その大きさが制限されてしまう。   In general, a directional coupler using a microstrip line is well known to have a configuration using a quarter wavelength coupled line as shown in FIG. 10, but the length of the quarter wavelength of a signal detected by the coupled line part is known. Therefore, the size is limited by the frequency of the signal to be detected.

また、小型化のためにガラス基材によって主線路、副線路を覆ったCM型方向性結合器が、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1の方向性結合器においては、誘電体であるガラスによって、CM型の方向性結合器が形成され、従来の1/4波長結合線路型の方向性結合器に対して、実装時の占有面積を1/10に小型化することができる。
特開平6−45811号公報
Further, for example, Patent Document 1 discloses a CM type directional coupler in which a main line and a sub line are covered with a glass substrate for miniaturization. In the directional coupler of Patent Document 1, a CM-type directional coupler is formed by glass that is a dielectric, and the conventional ¼-wavelength coupled line-type directional coupler is not mounted. The occupied area can be reduced to 1/10.
JP-A-6-45811

しかしながら、前述の特許文献1に挙げた構成の方向性結合器では、挿入損失があるため例えば数100Wの大電力を通過させるためには小型化が非常に困難であり、特に数GHzという高周波帯においては、損失が指数的に増加するため専用の放熱構造を必要とするなど、小型化を疎外する要因が発生する。また、1/4波長結合線路型方向性結合器においては、構造が検出波長に制限され十分な小型が達成されないとか、同一の誘電体基板上に主線路と副線路を配置するため隅モードの励振と奇モードの励振の位相速度が異なるため十分な方向性を得ることが困難であるとかという課題がある。   However, the directional coupler having the configuration described in the above-mentioned Patent Document 1 has an insertion loss, so that it is very difficult to reduce the size in order to pass a large power of, for example, several hundred watts. In this case, the loss increases exponentially, and a special heat dissipation structure is required. Also, in the 1/4 wavelength coupled line type directional coupler, the structure is limited to the detection wavelength, and sufficient miniaturization is not achieved, or the corner mode mode is used because the main line and the sub line are arranged on the same dielectric substrate. There is a problem that it is difficult to obtain sufficient directionality because the phase speeds of excitation and odd mode excitation are different.

本発明の目的は、かかる課題に鑑み、通過電力を大きく取れ、かつ小型化が可能な方向性結合器を提供することである。   In view of such problems, an object of the present invention is to provide a directional coupler that can obtain a large amount of passing power and can be miniaturized.

前記従来の課題を解決するために、本発明の方向性結合器は、第1の誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路からなる主線路と、前記主線路に空隙を隔てて配置した第2の誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路からなる副線路とを備え、前記副線路には凸部を設ける構成としたものである。   In order to solve the above-described conventional problems, a directional coupler according to the present invention includes a main line made of a microstrip line formed on a first dielectric substrate, and a first line disposed with a gap in the main line. And a sub-line made of a microstrip line formed on a dielectric substrate, and the sub-line is provided with a convex portion.

これによって、凸部によって電界による結合と磁界による結合とを調整することができるので十分な方向性を有した小型な方向性結合器を実現することができる。   Accordingly, since the coupling by the electric field and the coupling by the magnetic field can be adjusted by the convex portion, it is possible to realize a small directional coupler having sufficient directivity.

本発明の方向性結合器は、凸部によって電界による結合と磁界による結合とを調整することができるので、十分な方向性を有した小型な方向性結合器を実現することができる。   Since the directional coupler of the present invention can adjust the coupling by the electric field and the coupling by the magnetic field by the convex portion, it is possible to realize a small directional coupler having sufficient directionality.

第1の発明は、第1の誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路からなる主線路と、前記主線路に空隙を隔てて配置した第2の誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路からなる副線路とを備え、前記副線路には凸部を設ける構成とすることにより、凸部によって電界による結合と磁界による結合とを調整することができるので、十分な方向性を有した方向性結合器を実現することができる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a main line composed of a microstrip line formed on a first dielectric substrate, and a microstrip line formed on a second dielectric substrate disposed on the main line with a gap. The sub-line is provided with a convex portion on the sub-line so that the coupling by the electric field and the coupling by the magnetic field can be adjusted by the convex portion, so that the direction has sufficient directionality. A sex coupler can be realized.

第2の発明は、特に第1の発明の副線路に設けた凸部の一部が、主線路と基板の垂直方向で重なり部分を持つ構成とすることにより、凸部によって電界による結合と磁界による結合を調整することができるので十分な方向性を有した方向性結合器を実現することができる。   In the second invention, in particular, a part of the convex portion provided in the sub-line of the first invention has an overlapping portion in the vertical direction of the main line and the substrate, so that the coupling by the electric field and the magnetic field by the convex portion. Therefore, the directional coupler having sufficient directivity can be realized.

第3の発明は、特に第1の発明の副線路に設けた凸部が、主線路と基板の垂直方向で重なり部分を有さない構成とすることにより、凸部によって電界による結合と磁界による結合を調整することができると共に、重なり部分を有さないように主副両線路間の距離を調整することで結合度を調整でき、かつ十分な方向性を有した方向性結合器を実現することができる。   According to the third aspect of the invention, in particular, the convex portion provided on the sub-line of the first aspect of the invention has a configuration in which there is no overlapping portion in the vertical direction of the main line and the substrate, so that the convex portion is coupled by an electric field and a magnetic field. The coupling can be adjusted, and the coupling degree can be adjusted by adjusting the distance between the main and sub lines so that there is no overlapping part, and a directional coupler with sufficient directionality is realized. be able to.

第4の発明は、特に第1から第3の発明の副線路と主線路との間の空隙を2mm以上とすることにより、小型でかつ凸部によって電界による結合と磁界による結合を調整することができるので十分な方向性を有し、主線路、副線路間の距離を2mm以上としているので、主線路の特性インピーダンスに大きな影響を与えない方向性結合器を実現することができる。   According to a fourth aspect of the invention, in particular, the gap between the sub-line and the main line of the first to third aspects is set to 2 mm or more, so that the coupling by the electric field and the coupling by the magnetic field is adjusted by the convex portion with a small size. Since the distance between the main line and the sub line is 2 mm or more, a directional coupler that does not greatly affect the characteristic impedance of the main line can be realized.

第5の発明は、特に第4の発明の凸部は、5mm以上8mm以下とすることにより、凸部によって電界による結合と磁界による結合を最良の状態にできるので、十分な方向性を有した方向性結合器を実現することができる。   In the fifth aspect of the invention, in particular, the convex portion of the fourth aspect of the invention has a sufficient directionality since the coupling by the electric field and the coupling by the magnetic field can be made the best state by setting the convex portion to 5 mm to 8 mm. A directional coupler can be realized.

第6の発明は、特に第5の発明の凸部のパターン間距離は0.5mm以下とすることにより、凸部によって電界による結合と磁界による結合を最良の状態にできるので、十分な方向性を有した方向性結合器を実現することができる。   In the sixth aspect of the invention, in particular, the distance between the patterns of the convex portions of the fifth invention is 0.5 mm or less, so that the coupling by the electric field and the coupling by the magnetic field can be brought to the best state by the convex portions, so that sufficient directivity is achieved. A directional coupler having the following can be realized.

第7の発明は、特に第1から第4の発明の第2の誘電体基板の周囲に金属製のシールド部材を設ける構成とすることにより、外部からの電界、磁界の影響を遮断できるのでより、検出精度の高い方向性結合器を提供することができる。   According to the seventh aspect of the invention, in particular, by providing a metal shield member around the second dielectric substrate of the first to fourth aspects, the influence of an external electric field and magnetic field can be cut off. A directional coupler with high detection accuracy can be provided.

第8の発明は、特に第7の発明の金属製のシールド部材によって第2の誘電体基板を保持し、第1の誘電体基板との距離を確保する構成とすることにより、外部からの電界および磁界の影響を遮断し検出精度を向上すると共に、基板間の距離をシールド部材によって固定できるので、製造時のばらつきを抑えた方向性結合器を提供することができる。   In an eighth aspect of the invention, in particular, the second dielectric substrate is held by the metal shield member of the seventh aspect of the invention, and the distance from the first dielectric substrate is secured, so that an electric field from the outside can be obtained. Further, the influence of the magnetic field is cut off to improve the detection accuracy, and the distance between the substrates can be fixed by the shield member, so that it is possible to provide a directional coupler that suppresses variations during manufacturing.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1、図2は、本発明の第1の実施形態における方向性結合器の構成図である。図1は本実施の形態の平面図、図2は図1のA1−A2およびB1−B2における断面図である。本実施の形態では2GHzから3GHz程度の周波数で数100Wの通過電力を扱う場合において用いられるように構成されている。
(Embodiment 1)
1 and 2 are configuration diagrams of a directional coupler according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view of the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along lines A1-A2 and B1-B2 of FIG. The present embodiment is configured to be used in the case of handling several hundred W of passing power at a frequency of about 2 GHz to 3 GHz.

図1および図2において、方向性結合器は、第1の誘電体基板1上に構成された主線路2と、主線路2と対向して配置された第2の誘電体基板3上に配置された副線路4と、副線路4を含む第2の誘電体基板3を覆うようにしてなる金属シールド5から構成されている。主線路2は裏面をグランド電位となる導体面で覆われており、その特性インピーダンスは略50Ωとなる線幅にて構成されている。副線路4は、第2の誘電体基板3上に配置され一部が突出した構成となっており、突出した部分は、一部が主線路2と垂直方向に重なる部分を有するように、空隙を有して配置されている。   1 and 2, the directional coupler is disposed on the main line 2 configured on the first dielectric substrate 1 and on the second dielectric substrate 3 disposed to face the main line 2. And a metal shield 5 that covers the second dielectric substrate 3 including the sub line 4. The main line 2 has a back surface covered with a conductor surface having a ground potential, and has a characteristic impedance of a line width of approximately 50Ω. The sub-line 4 is arranged on the second dielectric substrate 3 and a part of the sub-line 4 protrudes, and the protruding part has a gap that partially overlaps the main line 2 in the vertical direction. Are arranged.

以上の様に構成した方向性結合器について、以下にその動作、作用を説明する。   About the directional coupler comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

主線路2を高周波電力が通過すると、それに応じた電界および磁界がその周囲に発生する。この発生した電界および磁界が副線路4と結合することによって副線路4のA端、およびB端に信号を生じる。電界によって、副線路4の凸部に生じる起電力は、主線路2によって生じる電界に比例したものであり、この電界によって生じた起電力は等価回路で考えると図3のごとくなり、副線路4のA、B端に電圧を生じる。この電圧をそれぞれVA1、VB1とするとVA1=VB1の関係が成り立つ。   When the high frequency power passes through the main line 2, an electric field and a magnetic field corresponding to the high frequency power are generated around it. The generated electric field and magnetic field are combined with the sub line 4 to generate signals at the A end and the B end of the sub line 4. The electromotive force generated in the convex portion of the sub-line 4 by the electric field is proportional to the electric field generated by the main line 2, and the electromotive force generated by this electric field becomes as shown in FIG. A voltage is generated at the A and B terminals. If these voltages are VA1 and VB1, respectively, the relationship of VA1 = VB1 is established.

次に、凸部を鎖交する磁界によってA−B間に磁界による電流を生じるため、A端、B端に所定のインピーダンスが接続されているとA、B端で電圧として観測することができる。このときの等価回路を図4に示し、このときの電圧をVA2、VB2とすると、VA2=−VB2の関係が成り立つ。以上の関係を重ね合わせると、VA1とVA2が足し合わす方向である時、VB1とVB2は減じあう方向になるため、VB1=−VB2となるように凸部の形状および第1の誘電体基板1と第2の誘電体基板3の距離を最良の状態に配置することによって、副線路4の一方には信号を出して、他方には信号を出さない方向性結合器を形成することができる。   Next, since a magnetic field is generated between A and B by a magnetic field interlinking the convex portions, if a predetermined impedance is connected to the A and B ends, it can be observed as a voltage at the A and B ends. . FIG. 4 shows an equivalent circuit at this time, and assuming that the voltages at this time are VA2 and VB2, the relationship of VA2 = −VB2 is established. By superimposing the above relations, when VA1 and VA2 are in the direction of adding, VB1 and VB2 are in the direction of subtraction, so the shape of the convex portion and the first dielectric substrate 1 so that VB1 = −VB2. By arranging the distance between the second dielectric substrate 3 and the second dielectric substrate 3 in the best condition, a directional coupler that outputs a signal to one of the sub-lines 4 and does not output a signal to the other can be formed.

図5は第1の実施の形態における特性の実測例を示す特性図である。同図において、横軸は周波数、縦軸には進行波電力Pf、反射波電力Pr、挿入損失をデシベル表示にて示している。実測における周波数は2GHz〜3GHzとしている。挿入損失は測定周波数帯に亘って、おおむね−0.2dB以下となっており、数100Wの電力を通過させても、ほとんど損失を発生することは無い。例えば、200Wの電力を通過させても、9W程度以下の損失しか発生せず、十分に放熱可能な値であり実用に供しうる。また、進行波電力Pfを検出する検出感度示す結合度および反射波電力Prを検出する分離度は、それぞれ略−30dB、略−60dBとなっており、この結果、方向性は常に20dB以上有しており、十分に進行波電力と反射波電力の分離ができて良好な方向性を示している。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example of actual measurement of characteristics in the first embodiment. In the figure, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents traveling wave power Pf, reflected wave power Pr, and insertion loss in decibels. The frequency in the actual measurement is 2 GHz to 3 GHz. The insertion loss is approximately −0.2 dB or less over the measurement frequency band, and almost no loss occurs even when several hundreds of watts of power is passed. For example, even when 200 W of electric power is passed, only a loss of about 9 W or less is generated, and it is a value that can sufficiently dissipate heat and can be put to practical use. Further, the degree of coupling indicating the detection sensitivity for detecting the traveling wave power Pf and the degree of separation for detecting the reflected wave power Pr are approximately −30 dB and approximately −60 dB, respectively. As a result, the directionality is always 20 dB or more. Therefore, the traveling wave power and the reflected wave power can be sufficiently separated, and the directionality is good.

図5に示した特性は、第1の誘電体基板1にテフロン(登録商標)基板、第2の誘電体基板3にCEM3基板を用い両基板間の距離は2mmとし、副線路4に設けた凸部の平行部分の間隔は、0.5mmで構成している。副線路4の線路幅は、その特性インピーダンスを略50Ωにするために1.5mm幅にしているので、方向性結合器の幅としては10mm以下で構成できるので、1/4波長結合線路型方向性結合器を用いた方向性結合器に比べ、格段に小型化することができる。また、主線路2に部品を挿入追加する構成ではないので、通過電力による発熱も問題になることは無く、非常に小型で方向性のよい方向性結合器を得ることができる。   The characteristics shown in FIG. 5 are that the first dielectric substrate 1 is a Teflon (registered trademark) substrate, the second dielectric substrate 3 is a CEM3 substrate, the distance between the two substrates is 2 mm, and the sub-line 4 is provided. The interval between the parallel portions of the convex portions is 0.5 mm. Since the line width of the sub line 4 is 1.5 mm in order to make its characteristic impedance approximately 50Ω, the width of the directional coupler can be configured to be 10 mm or less. Compared to a directional coupler using a sexual coupler, the size can be significantly reduced. Moreover, since it is not the structure which inserts and adds components to the main line 2, the heat_generation | fever by passing electric power does not become a problem, and a very small and directional coupler with good directivity can be obtained.

また、図6は第1の誘電体基板1と第2の誘電体基板3との間の距離を変化させた時の主線路2のインピーダンスの変化を示している。この図から両基板間の距離を2mm未満に近づけると、第2の誘電体基板3の影響が主線路2に大きく現れ、インピーダンスが大きく変化してしまう。マイクロ波線路上でインピーダンスの不整合が起きると、そのイン
ピーダンス不整合点で電力の反射が起こるため、反射電力によって周囲の部品に、悪影響を引き起こす恐れがある。このため、本発明の方向性結合器においては、主線路の特性インピーダンスの変動を数オーム以下に抑えるために、基板間の距離は2mm以上とすることが望ましい。
FIG. 6 shows a change in impedance of the main line 2 when the distance between the first dielectric substrate 1 and the second dielectric substrate 3 is changed. From this figure, when the distance between the two substrates is close to less than 2 mm, the influence of the second dielectric substrate 3 appears in the main line 2 and the impedance changes greatly. When impedance mismatching occurs on the microwave line, power is reflected at the impedance mismatching point, which may cause adverse effects on surrounding components due to the reflected power. For this reason, in the directional coupler of the present invention, it is desirable that the distance between the substrates is 2 mm or more in order to suppress fluctuations in the characteristic impedance of the main line to several ohms or less.

図7は、凸部の平行部分4aのパターン間距離dを変えた時の方向性結合器の実測の特性図を示している。この図では、進行波電力Pfを検出する感度を示す結合度と反射波電力Prを検出する分離度の差を示しており、この図で方向性結合器の方向性特性を表すことができる。この図からパターン間距離dを広くしていくと、方向性が悪化している傾向を示している。これはパターン間距離dを広くすることによって、この部分で凸部に生じる電界磁界による誘導起電力に位相差が生じ、図3、図4で示した等価回路が単純には成立しなくなるため、方向性が悪化しているものと考えることができる。このため凸部における隣接パターン間の距離は、できるだけ近接させることが望ましい。一般にプリント基板のパターン設計においては、パターン間距離は0.25mm以上であると良好な仕上がり状態を比較的容易に得ることができるので、このパターン間の距離は製造上の容易性も鑑み0.25mm以上0.5mm以下とすることが望ましい。   FIG. 7 shows an actual measurement characteristic diagram of the directional coupler when the inter-pattern distance d of the parallel portion 4a of the convex portion is changed. This figure shows the difference between the degree of coupling indicating the sensitivity for detecting the traveling wave power Pf and the degree of separation for detecting the reflected wave power Pr, and this figure can represent the directional characteristics of the directional coupler. From this figure, it is shown that the directionality deteriorates when the inter-pattern distance d is increased. This is because by increasing the inter-pattern distance d, a phase difference occurs in the induced electromotive force due to the electric field generated in the convex portion in this portion, and the equivalent circuit shown in FIGS. 3 and 4 simply cannot be established. It can be considered that the directionality has deteriorated. For this reason, it is desirable that the distance between adjacent patterns in the convex portion be as close as possible. Generally, in the pattern design of a printed circuit board, a good finished state can be obtained relatively easily when the distance between patterns is 0.25 mm or more. It is desirable to be 25 mm or more and 0.5 mm or less.

また、本構成の方向性結合器においては、電力を伝送する主線路2に主線路2を伝送する電力を検出する副線路4を後から追加できる構造になっているので、副線路4によって伝送電力を検出するだけの長さを有した主線路2の任意の位置に、副線路4を含む第2の誘電体基板3を配置することができ、方向性結合器の設置位置を任意の位置に設置することができ、基板の実装自由度を向上させることができる。   Moreover, in the directional coupler of this structure, since it has the structure which can add the subline 4 which detects the electric power which transmits the main line 2 to the main line 2 which transmits electric power later, it transmits by the subline 4. The second dielectric substrate 3 including the sub line 4 can be disposed at an arbitrary position of the main line 2 having a length sufficient to detect electric power, and the installation position of the directional coupler can be set at an arbitrary position. The degree of freedom of mounting the board can be improved.

(実施の形態2)
図8、図9は、本発明の第2の実施形態における方向性結合器の構成図である。図8は本実施の形態の平面図、図9は図8のA1−A2およびB1−B2における断面図である。本実施の形態では2GHzから3GHz程度の周波数で数100Wの通過電力を扱う場合において用いられるように構成されている。
(Embodiment 2)
8 and 9 are configuration diagrams of a directional coupler according to the second embodiment of the present invention. 8 is a plan view of the present embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along lines A1-A2 and B1-B2 of FIG. The present embodiment is configured to be used in the case of handling several hundred W of passing power at a frequency of about 2 GHz to 3 GHz.

図8および図9において、方向性結合器は、第1の誘電体基板1上に構成された主線路2と、主線路2と対向して配置された第2の誘電体基板3上に配置された副線路4と、副線路4を含む第2の誘電体基板3を覆うようにしてなる、金属シールド5から構成されている。主線路2は裏面をグランド電位となる導体面で覆われており、その特性インピーダンスは略50Ωとなる線幅にて構成されている。副線路4は第2の誘電体基板3上に配置され、一部が突出した構成となっており、突出した部分は、主線路2と垂直方向に重なる部分を有さないように、空隙を有して配置されている。   8 and 9, the directional coupler is disposed on the main line 2 configured on the first dielectric substrate 1 and on the second dielectric substrate 3 disposed to face the main line 2. And a metal shield 5 configured to cover the second dielectric substrate 3 including the sub line 4. The main line 2 has a back surface covered with a conductor surface having a ground potential, and has a characteristic impedance of a line width of approximately 50Ω. The sub-line 4 is disposed on the second dielectric substrate 3 and has a configuration in which part of the sub-line 4 protrudes, and the protruding part has a gap so as not to overlap with the main line 2 in the vertical direction. It is arranged.

以上の様に構成した方向性結合器について以下にその動作、作用を説明する。   The operation and action of the directional coupler configured as described above will be described below.

主線路2を高周波電力が通過すると、それに応じた電界および磁界がその周囲に発生する。この発生した電界および磁界が、副線路4と結合することによって、副線路4のA端、およびB端に信号を生じる。電界によって副線路4の凸部に生じる起電力は、主線路2によって生じる電界に比例したものであり、この電界によって生じた起電力は等価回路で考えると、前述の実施の形態と同様図3のごとくなり、副線路4のA、B端に電圧を生じる。この電圧をそれぞれVA1、VB1とするとVA1=VB1の関係が成り立つ。   When the high frequency power passes through the main line 2, an electric field and a magnetic field corresponding to the high frequency power are generated around it. The generated electric field and magnetic field are combined with the sub line 4 to generate signals at the A end and the B end of the sub line 4. The electromotive force generated in the convex portion of the sub-line 4 by the electric field is proportional to the electric field generated by the main line 2, and the electromotive force generated by this electric field is the same as that in the above-described embodiment in terms of an equivalent circuit. A voltage is generated at the A and B ends of the sub line 4. If these voltages are VA1 and VB1, respectively, the relationship of VA1 = VB1 is established.

次に、凸部を鎖交する磁界によって、A−B間に磁界による電流を生じるため、A端、B端に所定のインピーダンスが接続されていると、A、B端で電圧として観測することができる。このときの等価回路は、同様に前述の実施の形態と同様、図4のごとくなり、このときの電圧をVA2、VB2とすると、VA2=−VB2の関係が成り立つ。以上の関
係を重ね合わせると、VA1とVA2が足し合わす方向である時、VB1とVB2は減じあう方向になるため、VB1=−VB2となるように凸部の形状および第1の誘電体基板1と第2の誘電体基板3の距離を最良の状態に配置することによって、副線路4の一方には信号を出して他方には信号を出さない方向性結合器を形成することができる。
Next, since a current due to the magnetic field is generated between A and B by the magnetic field interlinking the convex portions, when a predetermined impedance is connected to the A and B ends, the voltage is observed at the A and B ends. Can do. The equivalent circuit at this time is similarly as shown in FIG. 4 as in the above-described embodiment. If the voltages at this time are VA2 and VB2, the relationship of VA2 = −VB2 is established. By superimposing the above relations, when VA1 and VA2 are in the direction of adding, VB1 and VB2 are in the direction of subtraction, so the shape of the convex portion and the first dielectric substrate 1 so that VB1 = −VB2. By arranging the distance between the second dielectric substrate 3 and the second dielectric substrate 3 in the best state, it is possible to form a directional coupler that outputs a signal to one of the sub-lines 4 and outputs no signal to the other.

また、主線路2と副線路4の水平方向の距離H1を変化させることにより、結合度、方向性を調整することができ、容易に任意の特性の方向性結合器を形成することができる。   Further, by changing the horizontal distance H1 between the main line 2 and the sub line 4, the degree of coupling and the directionality can be adjusted, and a directional coupler having arbitrary characteristics can be easily formed.

また、本構成の方向性結合器においては、電力を伝送する主線路2に主線路2を伝送する電力を検出する副線路4を後から追加できる構造になっているので、副線路4によって伝送電力を検出するだけの長さを有した主線路2の任意の位置に、副線路4を含む第2の誘電体基板3を配置することができ、方向性結合器の設置位置を任意の位置に設置することができ基板の実装自由度を向上させることができる。   Moreover, in the directional coupler of this structure, since it has the structure which can add the subline 4 which detects the electric power which transmits the main line 2 to the main line 2 which transmits electric power later, it transmits by the subline 4. The second dielectric substrate 3 including the sub line 4 can be disposed at an arbitrary position of the main line 2 having a length sufficient to detect electric power, and the installation position of the directional coupler can be set at an arbitrary position. The degree of freedom of mounting the board can be improved.

以上のように、本発明にかかる方向性結合器は、小型で大きな通過電力を扱うことができるので、電子レンジで代表されるような誘電加熱を利用した加熱装置や生ゴミ処理機、あるいは半導体製造装置であるプラズマ電源のマイクロ波電源などの用途に用いる電力増幅器の電力検出器にも適用できる。   As described above, since the directional coupler according to the present invention is small and can handle large passing electric power, a heating device, a garbage disposal machine, or a semiconductor using dielectric heating as represented by a microwave oven is used. The present invention can also be applied to a power detector of a power amplifier used for applications such as a microwave power source of a plasma power source as a manufacturing apparatus.

本発明の第1の実施の形態の方向性結合器の平面図The top view of the directional coupler of the 1st Embodiment of this invention (a)同方向性結合器のA1−A2線における断面図(b)同方向性結合器のB1−B2線における断面図(A) Cross-sectional view taken along line A1-A2 of the directional coupler (b) Cross-sectional view taken along line B1-B2 of the directional coupler 同方向性結合器の電界結合による等価回路図Equivalent circuit diagram of electric field coupling of the directional coupler 同方向性結合器の磁界結合による等価回路図Equivalent circuit diagram of magnetic coupling of directional coupler 同方向性結合器の実測特性を示す特性図Characteristic diagram showing the measured characteristics of the directional coupler 誘電体基板間の距離と主線路の特性インピーダンスの変化を示す特性図Characteristic diagram showing changes in distance between dielectric substrates and characteristic impedance of main line 凸部の平行部分のパターン間距離を変えた時の方向性結合器の実測特性を示す特性図Characteristic diagram showing the measured characteristics of the directional coupler when the distance between the patterns of the parallel part of the convex part is changed 本発明の第2の実施の形態の方向性結合器の平面図The top view of the directional coupler of the 2nd Embodiment of this invention (a)同方向性結合器のA1−A2線における断面図、(b)同方向性結合器のB1−B2線における断面図(A) Cross-sectional view taken along line A1-A2 of the directional coupler, (b) Cross-sectional view taken along line B1-B2 of the directional coupler. 従来のマイクロストリップ線路を用いた方向性結合器の平面図Plan view of conventional directional coupler using microstrip line

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の誘電体基板
2 主線路
3 第2の誘電体基板
4 副線路
5 金属シールド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st dielectric substrate 2 Main line 3 2nd dielectric substrate 4 Subline 5 Metal shield

Claims (8)

第1の誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路からなる主線路と、前記主線路に空隙を隔てて配置した第2の誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路からなる副線路とを備え、前記副線路には凸部を設ける構成とした方向性結合器。 A main line made of a microstrip line formed on a first dielectric substrate, and a sub-line made of a microstrip line formed on a second dielectric substrate arranged on the main line with a gap. A directional coupler provided with a convex portion on the sub-line. 副線路に設けた凸部の一部は、主線路と基板の垂直方向で重なり部分を持つ構成とした請求項1に記載の方向性結合器。 The directional coupler according to claim 1, wherein a part of the convex portion provided on the sub line has an overlapping portion in a vertical direction of the main line and the substrate. 副線路に設けた凸部は、主線路と基板の垂直方向で重なり部分を有さない構成とした請求項1に記載の方向性結合器。 The directional coupler according to claim 1, wherein the convex portion provided on the sub-line has a configuration in which there is no overlapping portion in a direction perpendicular to the main line and the substrate. 副線路と主線路間の空隙は、2mm以上とする構成とした請求項1から3のいずれか1項に記載の方向性結合器。 The directional coupler according to any one of claims 1 to 3, wherein a gap between the sub line and the main line is 2 mm or more. 凸部は、5mm以上8mm以下となるように構成した請求項4に記載の方向性結合器。 The directional coupler according to claim 4, wherein the convex portion is configured to be 5 mm or more and 8 mm or less. 凸部のパターン間距離は、0.5mm以下とする構成とした請求項5に記載の方向性結合器。 The directional coupler according to claim 5, wherein a distance between patterns of the convex portions is set to 0.5 mm or less. 第2の誘電体基板の周囲に金属製のシールド部材を設ける構成とした請求項1から4のいずれか1項に記載の方向性結合器。 The directional coupler according to any one of claims 1 to 4, wherein a metal shield member is provided around the second dielectric substrate. 金属製のシールド部材によって第2の誘電体基板を保持し、第1の誘電体基板との距離を確保する構成とした請求項7に記載の方向性結合器。 The directional coupler according to claim 7, wherein the second dielectric substrate is held by a metal shield member to secure a distance from the first dielectric substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101401478B1 (en) 2012-05-03 2014-06-09 (주)엘케이시스템즈 Frequency Combiner using Printed Circuit Board
CN108184306A (en) * 2017-12-28 2018-06-19 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 Electric field passive probe

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4376921A (en) * 1981-04-28 1983-03-15 Westinghouse Electric Corp. Microwave coupler with high isolation and high directivity
JPH0645811A (en) * 1992-07-23 1994-02-18 Taisee:Kk Directional coupler
JPH07183708A (en) * 1993-12-24 1995-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency semiconductor device
US5487184A (en) * 1993-11-09 1996-01-23 Motorola, Inc. Offset transmission line coupler for radio frequency signal amplifiers
US20050258917A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Xytrans, Inc. Microstrip directional coupler
US20080191814A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-14 Motorola, Inc. Microstrip coupler

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4376921A (en) * 1981-04-28 1983-03-15 Westinghouse Electric Corp. Microwave coupler with high isolation and high directivity
JPH0645811A (en) * 1992-07-23 1994-02-18 Taisee:Kk Directional coupler
US5487184A (en) * 1993-11-09 1996-01-23 Motorola, Inc. Offset transmission line coupler for radio frequency signal amplifiers
JPH07183708A (en) * 1993-12-24 1995-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency semiconductor device
US20050258917A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Xytrans, Inc. Microstrip directional coupler
US20080191814A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-14 Motorola, Inc. Microstrip coupler

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101401478B1 (en) 2012-05-03 2014-06-09 (주)엘케이시스템즈 Frequency Combiner using Printed Circuit Board
CN108184306A (en) * 2017-12-28 2018-06-19 中国电子产品可靠性与环境试验研究所 Electric field passive probe

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