JP2016158076A - 方向性結合器および無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副線路と端子間の結合を防ぎ、アイソレーション、方向性及び挿入損失の良好な特性を得る。【解決手段】 入力端子と出力端子を有する主線路と、結合端子とアイソレーション端子を有する副線路とを積層構造体内に備えた方向性結合器で、主線路と副線路は、結合層において電磁界結合するように或る間隔を隔てて平行に且つ主線路が副線路の外周側に位置するようにループ状に延び、主線路より外側に、入力端子、出力端子、結合端子及びアイソレーション端子を配置し、出力端子と副線路との間に主線路が介在されるようにする。アイソレーション端子及び結合端子と副線路との間にも主線路が介在されるようにすることが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は、方向性結合器および無線通信装置に係り、特に、方向性結合器を構成する積層構造体内における導体パターンの配置等を工夫することによって方向性結合器のアイソレーション特性や方向性を改善し挿入損失を低減させる技術に関する。

伝送線路上を伝搬する電力の一部を取り出す方向性結合器（Directional Coupler／以下「カプラ」と称することがある）は、携帯電話機や無線ＬＡＮ通信装置、ブルートゥース（Bluetooth／登録商標）規格の通信装置など各種の無線通信機器の送信回路を構成する上で不可欠な部品となっている。

具体的には、カプラは送信信号のレベルが一定になるように制御する調整手段を構成するが、この調整手段は、利得を制御可能な電力増幅器（以下「ＰＡ」と言うことがある）と、送信信号のレベルを検出するカプラと、自動出力制御回路（以下「ＡＰＣ回路」と言うことがある）を備える。入力された送信信号は、ＰＡによって増幅された後、カプラを通して出力される。カプラは、ＰＡから出力された送信信号のレベルに対応したレベルのモニタ信号をＡＰＣ回路に出力する。ＡＰＣ回路は、モニタ信号のレベル（即ち送信信号のレベル）に応じてＰＡの出力が一定になるようにＰＡの利得を制御する。このようなＰＡのフィードバック制御により送信出力の安定化が図られる。

上記カプラは、電磁界結合するように互いに近接して配置した主線路と副線路とを備え、送信信号を伝送する主線路は一端に入力端子を、他端に出力端子をそれぞれ備え、送信信号のレベルを検出する副線路は一端に結合端子を、他端にアイソレーション端子をそれぞれ備えている。そして、主線路を伝送する送信信号の一部が副線路によって取り出され、結合端子を通じモニタ信号としてＡＰＣ回路へ出力される。

またこのようなカプラは一般に、絶縁層を介在させつつ複数の導体層を積層した積層構造体内に上記主線路や副線路、各端子を配置したチップ部品として提供される。

カプラの主要な特性としては挿入損失、結合度、アイソレーションおよび方向性が挙げられる。挿入損失はカプラによって生じる損失であり、低いことが望ましい。結合度は、順方向（主線路の入力端子から出力端子に向けた方向）に伝搬する電力と結合端子に取り出される電力の比である。アイソレーションは、逆方向（主線路の出力端子から入力端子に向けた方向）に伝搬する電力の結合端子への漏れの少なさの程度を示すもので、これは高い（漏れが小さい）ことが望ましい。また方向性は、アイソレーションと結合度の差であり、高い（絶対値が大きい）ほど良好なカプラとされ、検出誤差が小さく良好なＡＰＣ回路を形成することが出来る。

また、このようなカプラに関連する文献として下記特許文献がある。

特開２００２−２８０８１０号公報 特許第３６５１４０１号公報 特許第５４７２７１７号公報 特許第５４７２７１８号公報 特許第４６０４４３１号公報

ところで、前述したＰＡのフィードバック制御では、ＰＡから出力される進行波電力（送信電力）をアンテナ等の後段の回路から生じる反射波成分から分離して検出できる能力がカプラの主要な機能として求められる。したがって、当該能力の高さ（進行波と反射波とを分離できる程度）を示す特性であるアイソレーション（アイソレーションと結合度の差である方向性も同様）は出来るだけ高いことが正確な制御を行う上で望ましい。

このため本発明者等は、アイソレーションと方向性の特性向上を図るために種々の検討を行った。その結果、副線路と端子との間に生じる不要な電磁結合がアイソレーション特性や方向性を劣化させる原因となっており、特に出力端子と副線路間の結合が特性劣化に大きな影響を及ぼしていることを新たに見出した。そしてこの知見に基づいて、積層構造体内における各導体パターン、特に主・副両線路と端子の配置を工夫することにより本発明を完成するに至った。

一方、前記特許文献１（特開２００２−２８０８１０）および特許文献２（特許第３６５１４０１）に記載の発明は、アイソレーションの改善を図るものではあるが、これら文献記載の発明は、主線路と副線路がそれぞれ２層の導体層に亘る構造であるため、線路長が長くなり挿入損失の点で不利な面がある。さらに、主線路と副線路を渦巻状に引き回すときに直角に曲がった角を有する形状パターンを描いていることから当該角部で不要な反射が生じ、その分、アイソレーションと方向性が劣化するおそれもある。

また、特許文献３（特許第５４７２７１７）および特許文献４（特許第５４７２７１８）に記載の発明はともにカプラの小型薄型化を図るもので、特許文献３に記載の発明では主線路や副線路に接続されたビアホール（以下単に「ビア」と言う）と端子との間の不要な結合を防ぎ、特許文献４に記載の発明ではアイソレーションや方向性の劣化を抑制しながら結合度を高めている。しかしながら、これらの文献（他の特許文献１、２および５も同様）記載の発明は、いずれも副線路と端子との不要な結合やその解決手段を示すものではない。

さらに特許文献５（特許第４６０４４３１）に記載の発明では、アイソレーション特性を改善するために、主線路および副線路とそれぞれ直交するように引出し電極を配置する。しかしこの発明では、主線路と副線路の形状をともに直線状の線路を複数接続して長方形の外縁を有する渦巻形状とするとされており、上述した角部における不要反射の問題が生じ得る。またこの特許文献５の発明では、主線路や副線路の形成方法としてスパッタリング法や蒸着法などの薄膜工法が挙げられているものの、主線路と副線路を基板の積層方向に結合させる層間結合構造を採用するため、絶縁層の厚さを高精度に制御する困難性から、同じ層内で主線路と副線路を結合させる面内結合構造を採るカプラと比べれば精度の点で劣る面がある。

したがって、本発明の目的は、副線路と端子間の結合と言う新たに見出した観点から当該結合を防ぎ、アイソレーション、方向性および挿入損失の各々について良好な特性を有するカプラを提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係るカプラ（方向性結合器）は、高周波信号を伝送可能な主線路と、主線路の一端部に備えられて当該主線路に高周波信号を入力する入力端子と、主線路の他端部に備えられて当該主線路から高周波信号を出力する出力端子と、主線路と電磁界結合して高周波信号の一部を取り出す副線路と、副線路の一端部に備えられた結合端子と、副線路の他端部に備えられたアイソレーション端子とを、絶縁層を介して積層した複数の導体層を有する積層構造体内に備えたものである。

そして、主線路と副線路は、前記複数の導体層のうちの１つである結合層において電磁界結合するように互いに或る間隔を隔てて平行に且つ主線路が副線路の外周側に位置するようにループ状に延び、前記積層構造体の積層方向から見て主線路より外側に、入力端子、出力端子、結合端子およびアイソレーション端子を配置し、前記積層構造体を積層方向から見た場合に、出力端子と副線路との間に主線路が介在されるようにする。

カプラのアイソレーション特性や方向性を劣化させる原因として、各端子のうち特に出力端子と副線路との間の結合の影響が大きいことは先に述べたとおりである。したがって本発明では、出力端子と副線路との間に主線路が介在されるように配置する。これにより、副線路と出力端子との間の不要な電磁結合が主線路によって抑制され、アイソレーションおよび方向性の特性改善を図ることが出来る。また本発明では、従来構造（前記特許文献１，２）のように複数の導体層に亘って主線路を備えることがなく１層の導体層（結合層）内に主線路を収容するから、カプラを薄型化することが出来るとともに、主線路の長さが短いから挿入損失も低く抑えることが出来る。

上記各端子（入力端子、出力端子、結合端子およびアイソレーション端子）は、主線路および副線路と同一の導体層（結合層）に配置されている必要は必ずしもなく、それらのうちのいずれか又は２つ以上の端子が他の導体層に配置されていても良い。なおこの場合、主線路や副線路と、他の導体層に配置された端子との電気的接続は、ビアなどの層間接続導体によって行えば良い。また上記各端子は、後に述べる柱状導電体のように、複数の導体層に現れる（複数の導体層に亘って垂直に延びる）ような端子であっても良い。

本発明のカプラでは、積層構造体を積層方向から見た場合にアイソレーション端子と副線路との間にも主線路が介在されていることが好ましく、さらに結合端子と副線路との間にも主線路が介在されていることが好ましい。

副線路と端子との結合は、出力端子との結合が最も影響が大きいが、他の端子、すなわちアイソレーション端子や結合端子との結合もアイソレーション特性や方向性に悪影響を及ぼす。このため、出力端子と同様にこれらアイソレーション端子および結合端子と副線路との間にも主線路が介在されるようにして結合を抑制することが望ましい。

本発明の典型的な一態様では、前記入力端子の一部である入力端子部と、前記出力端子の一部である出力端子部と、前記結合端子の一部である結合端子部と、前記アイソレーション端子の一部であるアイソレーション端子部とを結合層に備え、これら入力端子部、出力端子部、結合端子部およびアイソレーション端子部を、結合層の面内において主線路を配置した領域より外側に配置し、結合層の面内において出力端子部から最も近い副線路の線路部分を出力端子部から見た場合に、当該副線路の線路部分と出力端子部との間に主線路が介在されている。出力端子部と副線路との結合を主線路によって抑制するためである。

上記態様では、結合層の面内においてアイソレーション端子部から最も近い副線路の線路部分をアイソレーション端子部から見た場合に、当該副線路の線路部分とアイソレーション端子部との間に主線路が介在されているようにすることが望ましい。アイソレーション端子部と副線路との結合を主線路によって抑制するためである。

さらに同様の理由から、結合層の面内において結合端子部から最も近い副線路の線路部分を結合端子部から見た場合に、当該副線路の線路部分と結合端子部との間に主線路が介在されているようにすることが好ましい。

本発明の典型的な別の一態様では、前記積層構造体が方形の平面形状を有し、前記入力端子が、当該積層構造体を積層方向から見たときの第一の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状入力端子を含み、前記入力端子部は、当該柱状入力端子の一部であり、前記出力端子は、当該積層構造体を積層方向から見たときの第二の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状出力端子を含み、前記出力端子部は、当該柱状出力端子の一部であり、前記アイソレーション端子は、当該積層構造体を積層方向から見たときの第三の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状アイソレーション端子を含み、前記アイソレーション端子部は、当該柱状アイソレーション端子の一部であり、前記結合端子は、当該積層構造体を積層方向から見たときの第四の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状結合端子を含み、前記結合端子部は、当該柱状結合端子の一部である。

この別の一態様では、主線路の一端部を入力端子部に接続し、副線路の一端部を結合端子部に接続し、主線路の他端部と、副線路の他端部とを前記結合層の中心部にそれぞれ配置する一方、前記結合層とは別の導体層である接続層に、前記柱状出力端子に一端部を接続した主線路用接続線路と、前記柱状アイソレーション端子に一端部を接続した副線路用接続線路とを備え、主線路の他端部と、主線路用接続線路の他端部とを、第一層間接続導体によって接続するとともに、副線路の他端部と、副線路用接続線路の他端部とを、第二層間接続導体によって接続する。

上記本発明および各態様に係るカプラでは、主線路および副線路は、折れ曲がるように屈曲した角部を有さないように構成することが好ましい。当該角部で不要な反射が生じてアイソレーション特性や方向性に劣化が生じることを防ぐためである。

また上記本発明および各態様に係るカプラでは、主線路と副線路との間隔を、主線路の線路幅の２０〜８０％の範囲内とすることが好ましい。アイソレーションおよび方向性に関する良好な特性を実現するためである。この点については実施形態の説明において後に詳しく述べる。

本発明に係る無線通信装置は、送信信号を生成可能で、且つ、当該送信信号を増幅するＰＡ（電力増幅器）と当該ＰＡの出力を制御するＡＰＣ回路（自動出力制御回路）とを含む送信回路と、受信信号を処理可能な受信回路と、送信信号および受信信号の送受信を行うアンテナと、当該アンテナと送信回路および受信回路との間に接続され、アンテナを通じて受信された受信信号の受信回路への伝送および送信回路から出力された送信信号のアンテナへの伝送を行うスイッチと、ＰＡから出力される送信信号のレベルを検出してその検出信号をＡＰＣ回路に出力するカプラとを備え、カプラから入力された検出信号に基づいてＰＡの出力を制御する無線通信装置であって、当該カプラとして前記本発明またはいずれかの態様に係るカプラを備える。

本発明によれば、副線路と端子間の不要な結合を防ぎ、アイソレーション、方向性および挿入損失の各々について良好な特性を有するカプラを得ることが出来る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基づいて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係るカプラを概念的に示す回路図である。 図２は、前記実施形態に係るカプラを示す水平断面図（当該カプラを構成する積層構造体の各導体層および各絶縁層を示す平面図）である。 図３は、前記実施形態に係るカプラの挿入損失、結合度およびアイソレーション並びに比較例のカプラのアイソレーションの各周波数特性を示す線図である。 図４は、前記実施形態に係るカプラにおいて主線路と副線路との間の間隔を主線路の幅に対して変化させたときのアイソレーション特性の変化率を示す線図である。 図５は、本発明に係る無線通信装置の一例を示すブロック図である。

図１に示すように本発明の一実施形態に係るカプラ１１は、送信信号を伝送する主線路１２と、この主線路１２に電磁界結合するように近接して配置した副線路１３とを備える。主線路１２は、その一端部に入力端子Ｔ１を有し、他端部に出力端子Ｔ２を有する。一方、副線路１３は、その一端部に結合端子Ｔ３を有し、他端部にアイソレーション端子Ｔ４を有する。またこれら主線路１２および副線路１３ならびに各端子Ｔ１〜Ｔ４は、チップ状の電子部品として本実施形態のカプラを構成するため、絶縁層を介在させつつ積層した複数の導体層を備える積層構造体内に配置する。

具体的には、当該積層構造体は図２に示すように長方形の平面形状を有し、順に積層された第１導体層Ｍ１、第１絶縁層Ｉ１、第２導体層Ｍ２、第２絶縁層Ｉ２および第３導体層Ｍ３を有する。なお、本実施形態に係るカプラは、図２に示した各層以外にも、例えばグランド電極を備えた導体層など図示しない他の導体層や絶縁層を備えていても良い。

積層構造体の四隅（平面から見た場合の４つの角部）には、第１導体層Ｍ１から第３導体層Ｍ３までに亘って当該構造体を垂直に（積層構造体の積層方向に）貫いて延びる柱状の導電体を備える。これらの導電体は、柱状端子Ｔ１〜Ｔ４を構成するもので、図２において各層の左下の角部から反時計回りに隣り合う角部を第一から第四の角部とすると、これら４つの角部のうち第一の角部には柱状入力端子Ｔ１を、第二の角部には柱状出力端子Ｔ２を、第三の角部には柱状アイソレーション端子Ｔ４を、第四の角部には柱状結合端子Ｔ３を、それぞれ備える。

各柱状端子Ｔ１〜Ｔ４は、第１導体層Ｍ１、第２導体層Ｍ２および第３導体層Ｍ３において、端子部として現われる。すなわち第１から第３の各導体層Ｍ１〜Ｍ３において、第一の角部には入力端子部Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３が、第二の角部には出力端子部Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３が、第三の角部にはアイソレーション端子部Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３が、第四の角部には結合端子部Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３が、それぞれ現われている。

主線路１２と副線路１３は第１導体層Ｍ１（結合層）に配置する。主線路１２は、第１導体層Ｍ１の第一の角部から第１導体層Ｍ１の中心部に向けループ状に（渦巻状または螺旋状に）延びるように形成する。主線路１２の一端は入力端子部Ｔ１１に、他端は第１導体層の中心部に配置したビアＶ１（主線路用ビア／第一層間接続導体）にそれぞれ接続する。

一方、副線路１３は、第１導体層Ｍ１の第四の角部から第一の角部に向け引き回し、第一の角部から主線路１２と同様に第１導体層Ｍ１の中心部に向けループ状に延びるように且つ主線路１２と電磁結合させるため一定の間隔を隔てて主線路１２の内側（内周側）を主線路１２と並走する（主線路１２と平行に延びる）ように形成する。副線路１３の一端は第四の角部にある結合端子部Ｔ３１に接続し、他端は第１導体層Ｍ１の中心部に備えた前記主線路用ビアＶ１とは別のビアＶ２（副線路用ビア／第二層間接続導体）に接続する。

主線路１２と副線路１３のいずれも折れ曲がるように屈曲した角部を有さず、直線状または曲線状に延びるように形成する。屈曲した角部で不要な反射が生じて特性を劣化させることを防ぐためである。また、副線路１３を主線路１２の内周側に配置することで、副線路１３と、出力端子部Ｔ２１、アイソレーション端子部Ｔ４１および結合端子部Ｔ３１の各端子部（柱状出力端子Ｔ２、柱状アイソレーション端子Ｔ４および柱状結合端子Ｔ３の各柱状端子）との間に主線路１２が介在されることとなるから、端子部Ｔ２１，Ｔ３１，Ｔ４１（柱状端子Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）と副線路１３との間に不要な電磁結合が生じてアイソレーション特性や方向性が低下することを防ぐことが出来る。また、主線路１２と副線路１３との間の間隔（両線路１２，１３の間隔については後に述べる）を狭くして両線路１２，１３の結合を強くすることにより１層の導体層Ｍ１に主線路１２を配置することとしたから主線路１２の長さが短く、したがって挿入損失も小さい。

主線路１２と柱状出力端子Ｔ２、ならびに副線路１３と柱状アイソレーション端子Ｔ４との接続は、第１絶縁層Ｉ１を間に挟んで積層した第２導体層Ｍ２（接続層）において行う。すなわち、前記主線路用ビアＶ１および副線路用ビアＶ２は、第１絶縁層Ｉ１を貫通して第２導体層Ｍ２まで延び、第２導体層Ｍ２において一端を柱状出力端子Ｔ２（第２導体層Ｍ２の第二の角部に現れる出力端子部Ｔ２２）に接続した主線路用接続線路２１の他端を、第２導体層Ｍ２の中心部において主線路用ビアＶ１に接続する。また、第２導体層Ｍ２において一端を柱状アイソレーション端子Ｔ４（第２導体層Ｍ２の第三の角部に現れるアイソレーション端子部Ｔ４２）に接続した副線路用接続線路２２の他端を、第２導体層Ｍ２の中心部において副線路用ビアＶ２に接続する。

なお、これら主線路用接続線路２１および副線路用接続線路２２は、結合層Ｍ１に配置した主線路１２および副線路１３と意図しない結合が生じることを防ぐため、平面から見て主線路１２および副線路１３と平行にならずに交差して延びるように（平面から見て主線路１２および副線路１３を横切るように）形成してある。また、これらの接続線路２１，２２も主線路１２および副線路１３と同様に不要な反射を防ぐために、折れ曲がるように屈曲した角部を有さない曲線状に延びる形状とした。

図３は、本実施形態に係るカプラの挿入損失、結合度およびアイソレーション並びに比較例のカプラのアイソレーションの各周波数特性に関するシミュレーション結果を示すものである。比較例のカプラは、上記本実施形態と同様にループ状に巻いた主線路１２と副線路１３を有するが、主線路１２と副線路１３の配置が実施形態とは逆に副線路１３を主線路１２の外側に配置したものである。

なお、これら実施形態および比較例ではともに、主線路１２の幅を２０μｍ、副線路１３の幅を１０μｍ、主線路１２と副線路１３の間隔を１０μｍ、第１導体層Ｍ１の電極膜厚（主線路１２および副線路１３の厚さ）を８μｍ、第１絶縁層Ｉ１の厚さを６μｍ、第２導体層Ｍ２の電極膜厚（接続線路２１，２２の厚さ）を６μｍ、第３導体層Ｍ３の電極膜厚および第２絶縁層Ｉ２の厚さを６μｍに設定した。

図３から分かるように、比較例と比べて本実施形態に係るカプラではアイソレーション特性が改善されている。

さらに図４は、本実施形態に係るカプラにおいて、周波数：５ＧＨｚにおける主線路１２と副線路１３との間の線間ギャップ幅（両線路１２，１３の間隔）を主線路１２の幅に対して変化させたときのアイソレーション特性の変化率を示すもので、線間ギャップ幅がアイソレーション特性に大きな影響を及ぼしていることが分かる。これは、本実施形態では主線路１２を副線路１３と端子部Ｔ２１，Ｔ３１，Ｔ４１（端子Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）との間に配置することによって副線路１３と端子部Ｔ２１，Ｔ３１，Ｔ４１（端子Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４）間の不要な結合が抑制されアイソレーション特性が改善されていることによるものであると考えられるが、このアイソレーション特性の改善効果は、副線路１３と主線路１２の間隔を狭くすることによって顕著になり、特に線間ギャップ幅が主線路幅の８０％以下では１０％以上の改善効果が得られる。ただし、線間ギャップ幅が主線路幅の２０％未満になると逆にアイソレーション特性の劣化が見られる。これは主線路１２と副線路１３との結合が強くなり過ぎたことが原因であると考えられる。

したがって、線間ギャップ幅は主線路幅の２０％以上にすることが好ましく、前記実施形態では５０％とした。また本発明では、好ましい態様として線間ギャップ幅を前述のように主線路幅の２０〜８０％の範囲内と規定した。

図５は、本発明に係る無線通信装置の一例を示すブロック図である。同図に示すようにこの無線通信装置は、送信信号を生成する送信回路２０１と、受信信号を処理する受信回路１０３と、送信信号および受信信号の送受信を行うアンテナ１０１と、アンテナ１０１と送信回路２０１および受信回路１０３との間に接続されてアンテナ１０１を通じて受信された受信信号の受信回路１０３への伝送および送信回路２０１から出力された送信信号のアンテナ１０１への伝送を行うスイッチ１０２とを備えている。

送信回路２０１は、送信信号を増幅するＰＡ（電力増幅器）２０２と、ＰＡ２０２の出力を制御するＡＰＣ回路（自動出力制御回路）２０３と、ＰＡ２０２から出力される送信信号のレベルを検出するカプラ２０４を含み、当該カプラ２０４として前記実施形態に係るカプラを備えた。カプラ２０４は、ＰＡ２０２から出力される送信信号のレベルを検出してその検出信号をＡＰＣ回路２０３に出力する。ＡＰＣ回路２０３は、このカプラ２０４から入力された検出信号に基づいてＰＡ２０２の出力が一定になるようにＰＡ２０２の利得を制御する。

本装置では、良好なアイソレーション特性を有する前記実施形態に係るカプラ２０４を備えるから、ＰＡ２０２のより精度の高い出力制御が可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

例えば、前記実施形態では主線路と副線路をほぼ１回転するループ形状を有するものとしたが、当該ループ状の主線路および副線路は、例えばＣ字形状やＵ字形状のように１回転していなくても、あるいは１回転以上巻いた渦巻状ないし螺旋状の形状あっても良い。

また端子構造については、前記実施形態では積層構造体の四隅において当該構造体を垂直に貫く柱状の端子を備えたが、このような柱状端子ではなく一般的なビアによって例えば積層構造体底面に備えた外部接続端子に接続するような構造であっても良い。さらに、柱状端子ではなく積層構造体の側面に端子を備え、主線路や副線路、接続線路を積層構造体の外縁に引き出してこのような側面端子に接続するようにしても良い。なお、これらいずれの端子構造とする場合も前記実施形態と同様に、副線路を内側にして主線路と副線路をループ状に形成することにより端子と副線路との間に主線路が介在するようにする。

また本発明の無線通信装置は、図５に示した例に限定されるものではなく、このほかにも例えば複数の周波数帯を利用可能なマルチバンド方式の装置を構成するなど様々な回路構成を採ることが可能である。

１１ カプラ（方向性結合器）
１２ 主線路
１３ 副線路
１０１ アンテナ
１０２ スイッチ
１０３ 受信回路
２０１ 送信回路
２０２ ＰＡ（電力増幅器）
２０３ ＡＰＣ回路（自動出力制御回路）
２０４ カプラ
Ｉ１ 第１絶縁層
Ｉ２ 第２絶縁層
Ｍ１ 第１導体層
Ｍ２ 第２導体層
Ｍ３ 第３導体層
Ｔ１ 入力端子
Ｔ２ 出力端子
Ｔ３ 結合端子
Ｔ４ アイソレーション端子
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３ 入力端子部
Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３ 出力端子部
Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３ 結合端子部
Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３ アイソレーション端子部
Ｖ１ 主線路用ビア
Ｖ２ 副線路用ビア

Claims (10)

1. 高周波信号を伝送可能な主線路と、
   前記主線路の一端部に備えられて当該主線路に前記高周波信号を入力する入力端子と、
   前記主線路の他端部に備えられて当該主線路から前記高周波信号を出力する出力端子と、
   前記主線路と電磁界結合して前記高周波信号の一部を取り出す副線路と、
   前記副線路の一端部に備えられた結合端子と、
   前記副線路の他端部に備えられたアイソレーション端子とを、
   絶縁層を介して積層した複数の導体層を有する積層構造体内に備えた方向性結合器であって、
   前記主線路と前記副線路は、前記複数の導体層のうちの１つである結合層において電磁界結合するように互いに或る間隔を隔てて平行に且つ前記主線路が前記副線路の外周側に位置するようにループ状に延び、
   前記積層構造体の積層方向から見て前記主線路より外側に、前記入力端子、前記出力端子、前記結合端子および前記アイソレーション端子を配置し、
   前記積層構造体を積層方向から見た場合に、前記出力端子と前記副線路との間に前記主線路が介在されている
   ことを特徴とする方向性結合器。
2. 前記積層構造体を積層方向から見た場合に、前記アイソレーション端子と前記副線路との間に前記主線路が介在されている
   請求項１に記載の方向性結合器。
3. 前記積層構造体を積層方向から見た場合に、前記結合端子と前記副線路との間に前記主線路が介在されている
   請求項１または２に記載の方向性結合器。
4. 前記入力端子の一部である入力端子部と、前記出力端子の一部である出力端子部と、前記結合端子の一部である結合端子部と、前記アイソレーション端子の一部であるアイソレーション端子部とを前記結合層に備え、
   これら入力端子部、出力端子部、結合端子部およびアイソレーション端子部を、前記結合層の面内において主線路を配置した領域より外側に配置し、
   前記結合層の面内において前記出力端子部から最も近い副線路の線路部分を前記出力端子部から見た場合に、当該副線路の線路部分と出力端子部との間に前記主線路が介在されている
   請求項１に記載の方向性結合器。
5. 前記結合層の面内において前記アイソレーション端子部から最も近い副線路の線路部分を前記アイソレーション端子部から見た場合に、当該副線路の線路部分とアイソレーション端子部との間に前記主線路が介在されている
   請求項４に記載の方向性結合器。
6. 前記結合層の面内において前記結合端子部から最も近い副線路の線路部分を前記結合端子部から見た場合に、当該副線路の線路部分と結合端子部との間に前記主線路が介在されている
   請求項４または５に記載の方向性結合器。
7. 前記積層構造体は方形の平面形状を有し、
   前記入力端子は、当該積層構造体を積層方向から見たときの第一の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状入力端子を含み、
   前記入力端子部は、当該柱状入力端子の一部であり、
   前記出力端子は、当該積層構造体を積層方向から見たときの第二の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状出力端子を含み、
   前記出力端子部は、当該柱状出力端子の一部であり、
   前記アイソレーション端子は、当該積層構造体を積層方向から見たときの第三の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状アイソレーション端子を含み、
   前記アイソレーション端子部は、当該柱状アイソレーション端子の一部であり、
   前記結合端子は、当該積層構造体を積層方向から見たときの第四の角部において当該積層構造体の積層方向に延びる柱状の導電体である柱状結合端子を含み、
   前記結合端子部は、当該柱状結合端子の一部であり、
   前記主線路の一端部を前記入力端子部に接続し、
   前記副線路の一端部を前記結合端子部に接続し、
   前記主線路の他端部と、前記副線路の他端部とを前記結合層の中心部にそれぞれ配置する一方、
   前記結合層とは別の導体層である接続層に、前記柱状出力端子に一端部を接続した主線路用接続線路と、前記柱状アイソレーション端子に一端部を接続した副線路用接続線路とを備え、
   前記主線路の他端部と、前記主線路用接続線路の他端部とを、第一層間接続導体によって接続するとともに、
   前記副線路の他端部と、前記副線路用接続線路の他端部とを、第二層間接続導体によって接続した
   請求項４から６のいずれか一項に記載の方向性結合器。
8. 前記主線路および前記副線路は、折れ曲がるように屈曲した角部を有さない
   請求項１から７のいずれか一項に記載の方向性結合器。
9. 前記主線路と前記副線路との前記間隔を、前記主線路の線路幅の２０〜８０％の範囲内とした
   請求項１から８のいずれか一項に記載の方向性結合器。
10. 送信信号を生成可能で、且つ、当該送信信号を増幅する電力増幅器と当該電力増幅器の出力を制御する自動出力制御回路とを含む送信回路と、
    受信信号を処理可能な受信回路と、
    前記送信信号および前記受信信号の送受信を行うアンテナと、
    当該アンテナと、前記送信回路および前記受信回路との間に接続され、前記アンテナを通じて受信された受信信号の前記受信回路への伝送および前記送信回路から出力された送信信号の前記アンテナへの伝送を行うスイッチと、
    前記電力増幅器から出力される送信信号のレベルを検出してその検出信号を前記自動出力制御回路に出力する方向性結合器と
    を備え、
    前記方向性結合器から入力された前記検出信号に基づいて前記電力増幅器の出力を制御する無線通信装置であって、
    前記方向性結合器が前記請求項１から９のいずれか一項に記載の方向性結合器である
    無線通信装置。

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