JP2018088640A - 方向性結合器の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】方向性を向上させることができる方向性結合器の製造方法を提供することである。【解決手段】実施形態の方向性結合器の製造方法は、主線路と副線路とをブロードサイド結合させた方向性結合器の製造方法である。実施形態の方向性結合器の製造方法は、第１調整工程及び第２調整工程を含む。第１調整工程は、一方の面に前記副線路が形成され、他方の面に接地面が形成された誘電体基板において、前記副線路における結合線路の線路幅を調整する。第２調整工程は、前記接地面と前記副線路とが接触する境界部分の位置を調整する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、方向性結合器の製造方法に関する。
一般的に、主線路と副線路とからなる方向性結合器において、副線路の結合線路の長さ（以下、「線路長」という。）をλ（波長）／４にすれば、方向性が最も良好であることが知られている。ただし、ＵＨＦ帯においては、λ／４の値が大きくなるため、結合線路の線路長が長くなる。その結果、方向性結合器の回路が大型になってしまう。そこで、方向性結合器の回路を小型化するために、線路長がλ／４より短い結合線路を用いる方法が考えられる。しかしながら、この方法では、前述のλ／４の線路長を満たすことができず方向性結合器の方向性が劣化してしまうという問題があった。
特開２０１３−１９２０８４号公報
本発明が解決しようとする課題は、方向性の向上を図ることができる方向性結合器の製造方法を提供することである。
実施形態の方向性結合器の製造方法は、主線路と副線路とをブロードサイド結合で結合させた方向性結合器の製造方法である。実施形態の方向性結合器の製造方法は、線路幅調整工程及び境界調整工程を含む。線路幅調整工程では、一方の面に前記副線路が形成され、他方の面に接地面が形成された誘電体基板において、前記副線路における結合線路の線路幅を調整する。境界調整工程では、前記接地面と前記副線路とが接触する境界部分の位置を調整する。
本実施形態に係る方向性結合器１の概略構成図。 本実施形態に係る基板５の外観図。 本実施形態に係る基板５の裏面６の外観図。 本実施形態に係る方向性結合器１の製造に先立つシミュレーションの流れを示す図。 従来の方向性結合器に係るカップリングポートとアイソレーションポートとのＳパラメータの周波数特定のシミュレーション結果を示す図。 本実施形態に係る方向性結合器１に係るカップリングポートとアイソレーションポートとのＳパラメータの周波数特定のシミュレーション結果を示す図である。
以下、実施形態の方向性結合器の製造方法を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る方向性結合器１の概略構成の一例を示す図である。
方向性結合器１は、所謂ブロードサイド結合型の方向性結合器である。
図１に示すように、方向性結合器１は、主線路２、外導体３、副線路４及び基板５を備える。
主線路２は、金属板で形成されている。例えば、主線路２は、銅板により形成されたストリップ線路である。
主線路２を中心導体とする外導体３には、スリット１１が形成されている。そして、副線路４は、スリット１１の上部に対向して設けられ、スリット１１に対して平行面に配置されている。また主線路２は、入力ポートＰｉｎ及び出力ポートＰｏｕｔを備える。入力ポートＰｉｎは、主線路２に高周波信号を入力するポートである。出力ポートＰｏｕｔは、主線路２から上記高周波信号を出力するポートである。
副線路４は、誘電体層から構成される基板５（誘電体基板）の一方の面（裏面）上に形成されるマイクロストリップ線路で構成され、ループアンテナ形状を有する。副線路４は、主線路２に対して電磁界結合する結合線路４０を有する。なお、結合線路４０の線路長Ｌｃはλ/４波長よりも短い（Ｌｃ（＜＜λ/４波長））。
副線路４の結合線路４０は主線路２に対して電磁界結合することで、主線路２の出力ポートＰｏｕｔから出力される高周波信号の一部を取り出す。
副線路４は、カップリングポートＰｃ及びアイソレーションポートＰｓを備える。カップリングポートＰｃは、副線路４の一方の端部に備えられている。アイソレーションポートＰｓは、副線路４の他方の端部に備えられている。
図２は、本実施形態に係る基板５の外観図である。図３は、本実施形態に係る基板５の裏面６の外観図である。
図２、３に示すように、基板５の一方の面（裏面）６に副線路４が形成され、他方の面（表面）７は接地面５２となっている。前述したように、裏面６に形成された副線路４の結合線路４０がスリット１１に対向するように配置されている。
また基板５は全体として、第１の領域５４と第２の領域５５とに大別される。第１の領域５４には、誘電体層５１の裏面６に形成された副線路４の少なくともカップリングポートＰｃおよびアイソレーションポートＰｓとを含む平行線路が属している。一方、第２の領域５５には、誘電体層５１の裏面６に形成された副線路４の少なくとも結合線路４０が属している。
そのため、スリット１１の幅方向に沿って基板５を動かすことで、第１の領域５４と第２の領域５５との境界部分５３の位置が移動し、それに応じて主線路２と結合線路４０との電磁界結合の強さが変化する。また、スリット１１と結合線路４０とが空間的に重なった面積が変化することで、主線路２と結合線路４０との電磁界結合の強さが変化する。そして、方向性結合器の方向性は、このようにして変化する電磁界結合の強さに依存する。したがって、本実施形態における方向性結合器１の製造方法は、スリット１１と副線路４との相対位置を変えることで、空間的な重なりを示す境界部分５３の位置を調整する工程（境界調整工程）を含む。
また、主線路２と結合線路４０との電磁界結合の強さは、副線路４における結合線路４０の線路幅Ｗによっても変化する。したがって、本実施形態における方向性結合器１の製造方法は、結合線路４０の線路幅を調整する工程（線路幅調整工程）を含む。
このように、本実施形態に係る方向性結合器１の製造方法は、結合線路４０の線路幅Ｗと、境界部分５３の位置とを調整する工程を備える。これにより、主線路２と結合線路４０との電磁界結合の強さを細かく調整することが可能となり、方向性結合器の方向性の改善が可能となる。なお、以下の説明において、図２及び図３に示す副線路４、基板５及び接地面５２を総称して、副線路部と称する場合がある。なお、本実施形態に係る方向性結合器１の製造方法は、境界調整工程と線路幅調整工程との順番に限定されるものではない。
図４は、本実施形態に係る方向性結合器１の製造に先立つシミュレーションの流れを示す図である。図４に示すように、方向性結合器１の製造にあたっては、一方の面に副線路４が形成され、他方の面に接地面５２が形成された誘電体の基板５において、副線路４における結合線路４０の線路幅Ｗを調整するシミュレーションを行う（ステップＳ１０１）。また、接地面５２と副線路４とが接触する境界部分５３の位置を調整するシミュレーションを行う（ステップＳ１０２）。
実際には、この２つのステップＳ１０１，Ｓ１０２を適宜繰り返しながら最適な特性が得られる形状となるまでシュミレーションを行う。このようなシミュレーションを経て最適化が図られた方向性結合器を、図４の流れに基づいた製造方法により製造することができる。
図５は、従来の方向性結合器に係るカップリングポートとアイソレーションポートとのＳパラメータの周波数特定のシミュレーション結果を示す図である。この従来の方向性結合器は、方向性結合器１における境界部分５３を有さず、また副線路３００における結合線路の線路幅が調整されていない構造のブロードサイド結合型の方向性結合器である。図６は、本実施形態に係る方向性結合器１に係るカップリングポートとアイソレーションポートとのＳパラメータの周波数特定のシミュレーション結果を示す図である。
ここで、下記の式（１）に示すように、方向性結合器の方向性Ｄは、入力ポートＰｉｎからのカップリングポートＰｃに対する結合度Ｉと入力ポートＰｉｎからのアイソレーションポートＰｓに対する結合度Ｃの差分により計算できる。
方向性Ｄ＝｜Ｉ−Ｃ｜［ｄＢ］…（１）
したがって、従来の方向性結合器においては、図５の結果から上記式（１）により方向性Ｄを算出すると、１５ｄＢ程度の方向性が得られることが分かる。
一方、本実施形態に係る方向性結合器１においては、図６の結果から上記式（１）により方向性Ｄを算出すると、３５ｄＢ以上の方向性が得られる。これにより、方向性結合器１は、従来の方向性結合器と比較して方向性Ｄが大幅に改善されていることがわかる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、一方の面６に副線路４が形成され、他方の面７に接地面５２が形成された誘電体基板５において、副線路４における結合線路４０の線路幅Ｗを調整する工程と、接地面５２と副線路４とが接触する境界部分５３の位置を調整する工程とにより、方向性結合器１の方向性を向上させることができる。
また、上述の方向性結合器１は、結合線路４０においてλ／４の線路長がなくても、高い方向性が得られる。このため、方向性結合器１の小形化が可能になる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１…方向性結合器、２…主線路、３…外導体、４…副線路、５…基板、４０…結合線路、５２…接地面、５３…境界部分

Claims (3)

  1. 主線路と副線路とをブロードサイド結合で結合させた方向性結合器の製造方法であって、
    一方の面に前記副線路が形成され、他方の面に接地面が形成された誘電体基板において、前記副線路における結合線路の線路幅を調整する工程と、
    前記接地面と前記副線路とが接触する境界部分の位置を調整する工程と、
    を含む方向性結合器の製造方法。
  2. 前記主線路は、金属板で形成されている請求項１に記載の方向性結合器の製造方法。
  3. 前記境界部分は、前記結合線路の位置に調整される請求項１に記載の方向性結合器の製造方法。
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