JP2019087832A - 双方向型方向性結合器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に双方向性を実現できる方向性結合器を提供する。【解決手段】双方向型方向性結合器１は、互いに等価な回路構成を有する個別の電子部品である第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂを備えている。第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は、第１の端子１１と、第２の端子１２と、第３の端子１３と、第４の端子１４と、第１の端子１１と第２の端子１２を接続する主線路１０と、第３の端子１３と第４の端子１４を接続する副線路２０を備えている。副線路２０は、主線路１０に対して電磁界結合する第１および第２の結合線路部２０Ａ，２０Ｂと、それらの間に設けられた整合部３０を含んでいる。第２の個別方向性結合器１Ｂの第２の端子１２は、第１の個別方向性結合器１Ａの第２の端子１２に電気的に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、双方向性を有する双方向型方向性結合器に関する。

方向性結合器は、例えば、携帯電話機、無線ＬＡＮ通信機器等の無線通信機器の送受信回路において、送受信信号のレベルを検出するために用いられている。

従来の方向性結合器としては、以下のような構成のものが知られている。この方向性結合器は、入力ポートと、出力ポートと、結合ポートと、終端ポートと、入力ポートと出力ポートを接続する主線路と、結合ポートと終端ポートを接続する副線路を備えている。副線路は、主線路に対して電磁界結合する結合線路部を含んでいる。終端ポートは、例えば５０Ωの抵抗値を有する終端抵抗を介して接地されている。入力ポートには高周波信号が入力され、この高周波信号は出力ポートから出力される。結合ポートからは、入力ポートに入力された高周波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。

方向性結合器の特性を表す主要なパラメータとしては、結合度およびアイソレーションがある。以下、これらの定義について説明する。まず、入力ポートに電力Ｐ１の高周波信号が入力された場合に、結合ポートから出力される信号の電力をＰ３とする。また、出力ポートに電力Ｐ０２の高周波信号が入力された場合に、結合ポートから出力される信号の電力をＰ０３とする。また、結合度およびアイソレーションを、それぞれ記号Ｃ、Ｉで表す。これらは、以下の式で定義される。なお、本出願において、結合度が大きいというのは、結合度を−ｃ（ｄＢ）と表したときに、ｃの値が小さいことである。

Ｃ＝１０ｌｏｇ（Ｐ３／Ｐ１）［ｄＢ］
Ｉ＝１０ｌｏｇ（Ｐ０３／Ｐ０２）［ｄＢ］

ところで、無線通信機器に用いられる方向性結合器では、入力ポートと出力ポートを逆にし、結合ポートと終端ポートを逆にして使用しても、これらを逆にする前と同様な特性が得られること（以下、双方向性と言う。）が求められる場合がある。この双方向性が求められる場合の例としては、送信信号をアンテナに供給する送信系回路に設けられた方向性結合器によって、送信信号のレベルを検出すると共に、送信信号がアンテナで反射して生じた反射波信号のレベルを検出する場合が挙げられる。方向性結合器によって反射波信号のレベルを検出する理由は、この反射波信号のレベルが十分に小さくなるように、送信回路とアンテナとの間に設けられるインピーダンス整合素子の特性を調整するためである。この例では、方向性結合器によって送信信号のレベルを検出する際には、送信信号は入力ポートに入力されて出力ポートから出力され、結合ポートから送信信号のレベルに応じた電力を有する信号が出力される。一方、方向性結合器によって反射波信号のレベルを検出する際には、反射波信号は出力ポートに入力されて入力ポートから出力され、終端ポートから反射波信号のレベルに応じた電力を有する信号が出力される。

特許文献１には、双方向性を有する方向性結合器が記載されている。特許文献１に記載された方向性結合器は、第１のポートと、第２のポートと、第３のポートと、第４のポートと、第１のポートと第２のポートを接続する主線路と、第３のポートと第４のポートを接続する副線路とを備えている。副線路は、それぞれ主線路に対して電磁界結合する線路からなる第１の副線路部、第２の副線路部および第３の副線路部と、第１の整合部と、第２の整合部とを含んでいる。第１の整合部は、第１の副線路部と第２の副線路部の間に設けられている。第２の整合部は、第２の副線路部と第３の副線路部の間に設けられている。

特開２０１７−３４３３１号公報

従来、双方向性を有する方向性結合器を実現するには、回路の設計に多くの労力が必要になるという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単に双方向性を実現できる双方向型方向性結合器を提供することにある。

本発明の双方向型方向性結合器は、互いに等価な回路構成を有する個別の電子部品である第１の個別方向性結合器と第２の個別方向性結合器を備えている。第１および第２の個別方向性結合器の各々は、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第４の端子と、第１の端子と第２の端子を接続する主線路と、第３の端子と第４の端子を接続する副線路とを備えている。副線路は、主線路に対して電磁界結合する少なくとも１つの結合線路部を含んでいる。

第１および第２の個別方向性結合器の各々は、第１の端子を入力ポートとし、第２の端子を出力ポートとし、第３の端子を結合ポートとし、第４の端子を終端ポートとすることによって方向性結合器として機能する。

第２の個別方向性結合器の第２の端子は、第１の個別方向性結合器の第２の端子に電気的に接続されている。双方向型方向性結合器は、第１の個別方向性結合器の第１の端子を入力ポートとし、第２の個別方向性結合器の第１の端子を出力ポートとし、第１の個別方向性結合器の第３の端子を結合ポートとした第１の態様と、第２の個別方向性結合器の第１の端子を入力ポートとし、第１の個別方向性結合器の第１の端子を出力ポートとし、第２の個別方向性結合器の第３の端子を結合ポートとした第２の態様のいずれにおいても方向性結合器として機能する。

本発明の双方向型方向性結合器において、副線路は、少なくとも１つの結合線路部として第１の結合線路部と第２の結合線路部を含んでいてもよい。この場合、副線路は、更に、回路構成上、第１の結合線路部と第２の結合線路部の間に設けられた整合部を含んでいてもよい。なお、本出願において、「回路構成上」という表現は、物理的な構成における配置ではなく、回路図上での配置を指すために用いている。整合部は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせる。第１の結合線路部と第２の結合線路部は、主線路に対する結合の強さが互いに異なっていてもよい。

また、本発明の双方向型方向性結合器において、第１および第２の個別方向性結合器は第１の平面上に配置されていてもよい。この場合、第２の個別方向性結合器の第１ないし第４の端子は、第１および第２の個別方向性結合器の中間に位置して第１の平面に垂直な第２の平面に関して、第１の個別方向性結合器の第１ないし第４の端子と面対称の位置関係にあってもよい。

また、第１および第２の個別方向性結合器の各々は、更に、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含む積層体を備えていてもよい。主線路と副線路は、複数の導体層を用いて構成されている。この場合、第２の個別方向性結合器の積層体における複数の導体層は、第２の平面に関して、第１の個別方向性結合器の積層体における複数の導体層と面対称の構造を有していてもよい。

また、本発明の双方向型方向性結合器は、更に、第１の個別方向性結合器の第４の端子とグランドとを接続する第１の抵抗器と、第２の個別方向性結合器の第４の端子とグランドとを接続する第２の抵抗器とを備えていてもよい。

また、本発明の双方向型方向性結合器において、第２の個別方向性結合器の第４の端子は、第１の個別方向性結合器の第４の端子に電気的に接続されていてもよい。この場合、双方向型方向性結合器は、更に、第１の個別方向性結合器の第４の端子と第２の個別方向性結合器の第４の端子とを電気的に接続する遅延線路を備えていてもよい。

本発明の双方向型方向性結合器では、第１の態様における回路構成と第２の態様における回路構成は、互いに等価である。本発明では、第１および第２の個別方向性結合器の各々は双方向性を有していなくても、双方向型方向性結合器は双方向性を有する。従って、本発明の双方向型方向性結合器によれば、簡単に双方向性を実現することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の使用例を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の斜視図である。 図３に示した２つの積層体の内部を示す斜視図である。 図３に示した２つの積層体の内部の一部を示す斜視図である。 図３に示した第１の個別方向性結合器の積層体における１層目ないし４層目の誘電体層の上面を示す説明図である。 図３に示した第１の個別方向性結合器の積層体における５層目ないし８層目の誘電体層の上面を示す説明図である。 図３に示した第１の個別方向性結合器の積層体における９層目ないし１２層目の誘電体層の上面を示す説明図である。 図３に示した第１の個別方向性結合器の積層体における１３層目ないし１６層目の誘電体層の上面を示す説明図である。 図３に示した第１の個別方向性結合器の積層体における１７層目ないし１９層目の誘電体層の上面を示す説明図である。 第１の個別方向性結合器の結合度の周波数特性を示す特性図である。 第１の個別方向性結合器のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の結合度の周波数特性を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る双方向型方向性結合器のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の回路構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の結合度の周波数特性を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る双方向型方向性結合器のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。 本発明の第３の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の回路構成を示す回路図である。 本発明の第３の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の結合度の周波数特性を示す特性図である。 本発明の第３の実施の形態に係る双方向型方向性結合器のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る双方向型方向性結合器の回路構成について説明する。

図１に示したように、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１は、互いに等価な回路構成を有する個別の電子部品である第１の個別方向性結合器１Ａと第２の個別方向性結合器１Ｂを備えている。第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は、第１の端子１１と、第２の端子１２と、第３の端子１３と、第４の端子１４と、第１の端子１１と第２の端子１２を接続する主線路１０と、第３の端子１３と第４の端子１４を接続する副線路２０とを備えている。

副線路２０は、主線路１０に対して電磁界結合する少なくとも１つの結合線路部を含んでいる。本実施の形態では特に、副線路２０は、少なくとも１つの結合線路部として、第１の結合線路部２０Ａと第２の結合線路部２０Ｂを含んでいる。副線路２０は、更に、回路構成上、第１の結合線路部２０Ａと第２の結合線路部２０Ｂの間に設けられた整合部３０を含んでいる。整合部３０は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせる。第１の結合線路部２０Ａと第２の結合線路部２０Ｂは、主線路１０に対する結合の強さが互いに異なっていてもよい。

第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は、第１の端子１１を入力ポートとし、第２の端子１２を出力ポートとし、第３の端子１３を結合ポートとし、第４の端子１４を終端ポートとすることによって方向性結合器として機能する。

第２の個別方向性結合器１Ｂの第２の端子１２は、第１の個別方向性結合器１Ａの第２の端子１２に電気的に接続されている。

双方向型方向性結合器１は、更に、第１の個別方向性結合器１Ａの第４の端子１４とグランドとを接続する第１の抵抗器１５Ａと、第２の個別方向性結合器１Ｂの第４の端子１４とグランドとを接続する第２の抵抗器１５Ｂとを備えている。第１および第２の抵抗器１５Ａ，１５Ｂの各々の抵抗値は、例えば５０Ωである。

以下、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の回路構成について詳しく説明する。以下の説明は、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂのいずれにも当てはまる。

第１の結合線路部２０Ａは、互いに反対側に位置する第１の端部２０Ａ１および第２の端部２０Ａ２を有している。第２の結合線路部２０Ｂは、互いに反対側に位置する第１の端部２０Ｂ１および第２の端部２０Ｂ２を有している。第１の結合線路部２０Ａの第１の端部２０Ａ１は、第３の端子１３に接続されている。第２の結合線路部２０Ｂの第１の端部２０Ｂ１は、第４の端子１４に接続されている。

整合部３０は、第１の結合線路部２０Ａの第２の端部２０Ａ２と第２の結合線路部２０Ｂの第２の端部２０Ｂ２とを接続する第１の経路３１と、第１の経路３１とグランドとを接続する第２の経路３２とを有している。第１の経路３１は、第１のインダクタＬ１を含んでいる。

第２の経路３２は、直列に接続された第１のキャパシタＣ１と第２のインダクタＬ２とを含んでいる。第２のインダクタＬ２は、回路構成上、第１の経路３１に最も近い第１の端部Ｌ２ａと、回路構成上、グランドに最も近い第２の端部Ｌ２ｂとを有している。第１のキャパシタＣ１は、第１のインダクタＬ１の一端と第２のインダクタＬ２の第１の端部Ｌ２ａとの間に設けられている。本実施の形態では、第２の経路３２は、更に、第１のインダクタＬ１の他端と第２のインダクタＬ２の第１の端部Ｌ２ａとの間に設けられた第２のキャパシタＣ２を有している。第２のインダクタＬ２は、０．１ｎＨ以上のインダクタンスを有している。第２のインダクタＬ２のインダクタンスは、７ｎＨ以下であることが好ましい。

主線路１０は、第１の結合線路部２０Ａと電磁界結合する第１の部分１０Ａと、第２の結合線路部２０Ｂと電磁界結合する第２の部分１０Ｂとを含んでいる。ここで、第１の部分１０Ａと第１の結合線路部２０Ａとを合わせて第１の結合部４０Ａと言う。また、第２の部分１０Ｂと第２の結合線路部２０Ｂとを合わせて第２の結合部４０Ｂと言う。

また、第１および第２の結合部４０Ａ，４０Ｂの結合の強さを、それぞれ以下のように定義する。第１の結合部４０Ａの結合の強さは、主線路１０に対する第１の結合線路部２０Ａの結合の強さである。第１の結合部４０Ａの結合の強さは、第１の結合部４０Ａの単独の結合度で表すことができる。第１の結合部４０Ａの単独の結合度が大きいほど、第１の結合部４０Ａの結合の強さが大きい。

第２の結合部４０Ｂの結合の強さは、主線路１０に対する第２の結合線路部２０Ｂの結合の強さである。第２の結合部４０Ｂの結合の強さは、第２の結合部４０Ｂの単独の結合度で表すことができる。第２の結合部４０Ｂの単独の結合度が大きいほど、第２の結合部４０Ｂの結合の強さが大きい。

本実施の形態では、第２の結合線路部２０Ｂは、第１の結合線路部２０Ａに比べて、主線路１０に対する結合の強さが大きい。すなわち、第２の結合部４０Ｂの単独の結合度は、第１の結合部４０Ａの単独の結合度よりも大きい。

整合部３０は、第４の端子１４が、負荷である終端抵抗を介して接地され、終端抵抗の抵抗値（例えば５０Ω）と等しい出力インピーダンスを有する信号源が第３の端子１３に接続された場合を想定して、信号源と負荷との間のインピーダンス整合を行う回路である。整合部３０は、上記の場合を想定して、双方向型方向性結合器１の使用周波数帯域において、第３の端子１３から第４の端子１４側を見たときの反射係数の絶対値が０またはその近傍の値になるように設計される。

次に、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の単独の作用について説明する。第１の端子１１に高周波信号が入力されると、この高周波信号は第２の端子１２から出力される。第３の端子１３からは、第１の端子１１に入力された高周波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。

第１の端子１１と第３の端子１３の間には、第１の結合部４０Ａを経由する第１の信号経路と、第２の結合部４０Ｂおよび整合部３０を経由する第２の信号経路とが形成される。第１の端子１１に高周波信号が入力されたとき、第３の端子１３から出力される結合信号は、第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号が合成されて得られる信号である。第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号との間には位相差が生じる。個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の結合度は、第１の結合部４０Ａと第２の結合部４０Ｂのそれぞれ単独の結合度と、第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号の位相差とに依存する。

一方、第２の端子１２と第３の端子１３の間には、第１の結合部４０Ａを経由する第３の信号経路と、第２の結合部４０Ｂおよび整合部３０を経由する第４の信号経路とが形成される。個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々のアイソレーションは、第１の結合部４０Ａと第２の結合部４０Ｂのそれぞれ単独の結合度と、第３の信号経路を通過した信号と第４の信号経路を通過した信号の位相差とに依存する。

第１の結合部４０Ａ、第２の結合部４０Ｂおよび整合部３０は、高周波信号の周波数の変化に伴う個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の結合度の変化を抑制する機能を有する。以下、これについて詳しく説明する。

第１の結合部４０Ａと第２の結合部４０Ｂのそれぞれ単独の結合度は、いずれも、高周波信号の周波数が高くなるほど大きくなる。この場合、第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号の位相差を一定として考えると、高周波信号の周波数が高くなるほど、結合信号の電力は増加する。

一方、第１の信号経路を通過した信号の電力と第２の信号経路を通過した信号の電力をそれぞれ一定値として考えると、第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号の位相差が０°から１８０°の範囲内で増加すると、結合信号の電力は減少する。

整合部３０を通過する際の信号の位相の変化量は、信号の周波数によって変化する。そのため、第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号の位相差は、第１の端子１１に入力される高周波信号の周波数によって変化する。そこで、双方向型方向性結合器１の使用周波数帯域において、高周波信号の周波数の増加に伴って上記位相差が０°から１８０°の範囲内で増加するように、整合部３０を設計することにより、高周波信号の周波数の増加に伴う結合信号の電力の変化、すなわち個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の結合度の変化を抑制することができる。これにより、個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の使用周波数帯域を広くすることができる。

次に、双方向型方向性結合器１の作用について説明する。双方向型方向性結合器１は、第１の個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１を入力ポートとし、第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１を出力ポートとし、第１の個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３を結合ポートとした第１の態様と、第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１を入力ポートとし、第１の個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１を出力ポートとし、第２の個別方向性結合器１Ｂの第３の端子１３を結合ポートとした第２の態様のいずれにおいても方向性結合器として機能する。第１の態様では、第２の個別方向性結合器１Ｂの第３の端子１３が、例えば５０Ωの抵抗値を有する終端抵抗を介して接地される。第２の態様では、第１の個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３が、例えば５０Ωの抵抗値を有する終端抵抗を介して接地される。

第１の態様では、第１の個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１に高周波信号が入力され、この高周波信号は、第１の個別方向性結合器１Ａの主線路１０と第２の個別方向性結合器１Ｂの主線路１０とを経由して、第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１から出力される。第１の個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３からは、第１の個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１に入力された高周波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。この結合信号は、第１の個別方向性結合器１Ａにおいて第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号が合成されて得られる信号である。

第２の態様では、第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１に高周波信号が入力され、この高周波信号は、第２の個別方向性結合器１Ｂの主線路１０と第１の個別方向性結合器１Ａの主線路１０とを経由して、第１の個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１から出力される。第２の個別方向性結合器１Ｂの第３の端子１３からは、第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１に入力された高周波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。この結合信号は、第２の個別方向性結合器１Ｂにおいて第１の信号経路を通過した信号と第２の信号経路を通過した信号が合成されて得られる信号である。

ここで、図２を参照して、第１および第２の態様で使用される場合の双方向型方向性結合器１の使用例について説明する。図２は、双方向型方向性結合器１の使用例を示す回路図である。図２は、双方向型方向性結合器１を含む送信系回路を示している。図２に示した送信系回路は、双方向型方向性結合器１の他に、電力増幅器２と、自動出力制御回路（以下、ＡＰＣ回路と言う。）３と、インピーダンス整合素子５とを備えている。

電力増幅器２は、入力端と出力端とゲイン制御端とを有している。電力増幅器２の入力端には、高周波信号である送信信号が入力されるようになっている。電力増幅器２の出力端は、個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１に接続されている。

ＡＰＣ回路３は、入力端と出力端とを有している。ＡＰＣ回路３の入力端は、個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３に接続されている。ＡＰＣ回路３の出力端は、電力増幅器２のゲイン制御端に接続されている。

個別方向性結合器１Ｂの第２の端子１２は、インピーダンス整合素子５を介してアンテナ４に接続されている。インピーダンス整合素子５は、送信信号がアンテナ４で反射して生じた反射波信号のレベルを十分に小さくするために、送信系回路とアンテナ４との間のインピーダンス整合を行う素子である。

次に、図２に示した送信系回路における双方向型方向性結合器１の第１の態様について説明する。第１の態様では、電力増幅器２によって増幅された送信信号は、個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１に入力されて、第１の個別方向性結合器１Ａの主線路１０と第２の個別方向性結合器１Ｂの主線路１０とを経由して、第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１から出力される。第１の個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３からは、第１の個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１に入力された送信信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１から出力された送信信号は、インピーダンス整合素子５を経て、アンテナ４から発信される。結合信号は、ＡＰＣ回路３に入力される。ＡＰＣ回路３は、結合信号のレベルに応じて、電力増幅器２の出力信号のレベルがほぼ一定になるように、電力増幅器２のゲインを制御する。

次に、図２に示した送信系回路における双方向型方向性結合器１の第２の態様について説明する。第２の態様における双方向型方向性結合器１は、送信信号がアンテナ４で反射して生じた反射波信号のレベルを検出するために用いられる。第２の態様では、反射波信号が、双方向型方向性結合器１に入力される高周波信号である。反射波信号は、第２の個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１に入力されて、第２の個別方向性結合器１Ｂの主線路１０と第１の個別方向性結合器１Ａの主線路１０とを経由して、第１の個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１から出力される。第２の個別方向性結合器１Ｂの第３の端子１３からは、反射波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。そして、この結合信号のレベルが、第２の個別方向性結合器１Ｂの第３の端子１３に接続された図示しない電力検出器によって検出される。この結合信号のレベルの情報は、反射波信号のレベルが十分に小さくなるようにインピーダンス整合素子５の特性を調整するために利用される。

次に、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの構造と配置の一例について説明する。図３は、双方向型方向性結合器１の斜視図である。図３に示したように、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂは、実装基板等の被実装体１０１の上面１０１ａ上に、並べて配置されている。上面１０１ａは、本発明における第１の平面に対応する。

第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は、第１ないし第４の端子１１〜１４、主線路１０および副線路２０を一体化するための積層体５０を備えている。後で詳しく説明するが、積層体５０は、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含んでいる。主線路１０と副線路２０は、複数の導体層を用いて構成されている。

積層体５０は、外周部を有する直方体形状をなしている。積層体５０の外周部は、上面５０Ａと、底面５０Ｂと、４つの側面５０Ｃ〜５０Ｆとを含んでいる。上面５０Ａと底面５０Ｂは互いに反対側を向き、側面５０Ｃ，５０Ｄも互いに反対側を向き、側面５０Ｅ，５０Ｆも互いに反対側を向いている。側面５０Ｃ〜５０Ｆは、上面５０Ａおよび底面５０Ｂに対して垂直になっている。積層体５０において、上面５０Ａおよび底面５０Ｂに垂直な方向が、複数の誘電体層および複数の導体層の積層方向である。

第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は、第１ないし第４の端子１１〜１４と、２つのグランド端子１１５，１１６を備えている。グランド端子１１５，１１６は、グランドに接続される。

端子１１，１２，１１５は、上面５０Ａから側面５０Ｃを経由して底面５０Ｂにかけて配置されている。端子１３，１４，１１６は、上面５０Ａから側面５０Ｄを経由して底面５０Ｂにかけて配置されている。

図３に示した例では、第２の個別方向性結合器１Ｂの端子１１，１２，１３，１４，１１５，１１６は、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの中間に位置して被実装体１０１の上面１０１ａに垂直な第２の平面１０２に関して、第１の個別方向性結合器１Ａの端子１１，１２，１３，１４，１１５，１１６と面対称の位置関係にある。また、個別方向性結合器１Ａ，１Ｂは、第２の端子１２同士が接近するように配置されている。これにより、個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの第２の端子１２同士を容易に電気的に接続することができる。個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの第２の端子１２同士の接続は、例えば、被実装体１０１の上面１０１ａに形成された図示しない導体層を用いて行われる。

次に、図４ないし図１０を参照して、積層体５０について詳しく説明する。図４は、図３に示した第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂのそれぞれの積層体５０の内部を示す斜視図である。図５は、図３に示した第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂのそれぞれの積層体５０の内部の一部を示す斜視図である。

各積層体５０は、積層された１９層の誘電体層を有している。以下、この１９層の誘電体層を、上から順に１層目ないし１９層目の誘電体層と呼ぶ。図６ないし図１０は、第１の個別方向性結合器１Ａの積層体５０の１層目ないし１９層目の誘電体層のそれぞれの上面を示している。図６において（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、１層目ないし４層目の誘電体層の上面を示している。図７において（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、５層目ないし８層目の誘電体層の上面を示している。図８において（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、９層目ないし１２層目の誘電体層の上面を示している。図９において（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、１３層目ないし１６層目の誘電体層の上面を示している。図１０において（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、１７層目ないし１９層目の誘電体層の上面を示している。

図６（ａ）に示したように、１層目の誘電体層５１の上面には、マークとして用いられる導体層５１１が形成されている。図６（ｂ）に示したように、２層目の誘電体層５２の上面には、導体層は形成されていない。

図６（ｃ）に示したように、３層目の誘電体層５３の上面には、キャパシタＣ１，Ｃ２の一部を構成する導体層５３１が形成されている。また、誘電体層５３には、導体層５３１に接続されたスルーホール５３Ｔ１が形成されている。

図６（ｄ）に示したように、４層目の誘電体層５４の上面には、キャパシタＣ１の他の一部を構成する導体層５４１と、キャパシタＣ２の他の一部を構成する導体層５４２とが形成されている。また、誘電体層５４には、図６（ｃ）に示したスルーホール５３Ｔ１に接続されたスルーホール５４Ｔ１と、導体層５４１に接続されたスルーホール５４Ｔ２と、導体層５４２に接続されたスルーホール５４Ｔ３とが形成されている。

図７（ａ）に示したように、５層目の誘電体層５５には、スルーホール５５Ｔ１，５５Ｔ２，５５Ｔ３が形成されている。スルーホール５５Ｔ１，５５Ｔ２，５５Ｔ３には、それぞれ図６（ｄ）に示したスルーホール５４Ｔ１，５４Ｔ２，５４Ｔ３が接続されている。

図７（ｂ）に示したように、６層目の誘電体層５６の上面には、インダクタＬ１を構成するために用いられる導体層５６１，５６２と、インダクタＬ２を構成するために用いられる導体層５６３とが形成されている。また、誘電体層５６には、スルーホール５６Ｔ１，５６Ｔ２，５６Ｔ３，５６Ｔ４，５６Ｔ５が形成されている。スルーホール５６Ｔ１は、導体層５６１の一端の近傍部分に接続されている。スルーホール５６Ｔ２は、導体層５６１の他端の近傍部分に接続されている。スルーホール５６Ｔ３は、導体層５６２の一端の近傍部分に接続されている。スルーホール５６Ｔ４は、導体層５６２の他端の近傍部分に接続されている。スルーホール５６Ｔ５は、導体層５６３の一端の近傍部分に接続されている。図７（ａ）に示したスルーホール５５Ｔ１は、導体層５６３の他端の近傍部分に接続されている。図７（ａ）に示したスルーホール５５Ｔ２は、スルーホール５６Ｔ１に接続されている。図７（ａ）に示したスルーホール５５Ｔ３は、導体層５６２における一端と他端の間の部分に接続されている。

図７（ｃ）に示したように、７層目の誘電体層５７の上面には、インダクタＬ１を構成するために用いられる導体層５７１，５７２と、インダクタＬ２を構成するために用いられる導体層５７３とが形成されている。また、誘電体層５７には、スルーホール５７Ｔ１，５７Ｔ２，５７Ｔ３，５７Ｔ４が形成されている。スルーホール５７Ｔ１，５７Ｔ３には、それぞれ図７（ｂ）に示したスルーホール５６Ｔ１，５６Ｔ３が接続されている。スルーホール５７Ｔ２は、導体層５７１の一端の近傍部分に接続されている。スルーホール５７Ｔ４は、導体層５７２の一端の近傍部分に接続されている。図７（ｂ）に示したスルーホール５６Ｔ２は、導体層５７１の他端の近傍部分に接続されている。図７（ｂ）に示したスルーホール５６Ｔ４は、導体層５７２の他端の近傍部分に接続されている。図７（ｂ）に示したスルーホール５６Ｔ５は、導体層５７３の一端の近傍部分に接続されている。導体層５７３の他端は、図３に示したグランド端子１１５に接続されている。

図７（ｄ）に示したように、８層目の誘電体層５８の上面には、インダクタＬ１を構成するために用いられる導体層５８１，５８２が形成されている。また、誘電体層５８には、スルーホール５８Ｔ１，５８Ｔ２，５８Ｔ３，５８Ｔ４が形成されている。スルーホール５８Ｔ１，５８Ｔ３には、それぞれ図７（ｃ）に示したスルーホール５７Ｔ１，５７Ｔ３が接続されている。スルーホール５８Ｔ２は、導体層５８１の一端の近傍部分に接続されている。スルーホール５８Ｔ４は、導体層５８２の一端の近傍部分に接続されている。図７（ｃ）に示したスルーホール５７Ｔ２は、導体層５８１の他端の近傍部分に接続されている。図７（ｃ）に示したスルーホール５７Ｔ４は、導体層５８２の他端の近傍部分に接続されている。

図８（ａ）に示したように、９層目の誘電体層５９の上面には、インダクタＬ１を構成するために用いられる導体層５９１が形成されている。また、誘電体層５９には、スルーホール５９Ｔ１，５９Ｔ３が形成されている。スルーホール５９Ｔ１，５９Ｔ３には、それぞれ図７（ｄ）に示したスルーホール５８Ｔ１，５８Ｔ３が接続されている。図７（ｄ）に示したスルーホール５８Ｔ２は、導体層５９１の一端の近傍部分に接続されている。図７（ｄ）に示したスルーホール５８Ｔ４は、導体層５９１の他端の近傍部分に接続されている。

図８（ｂ）に示したように、１０層目の誘電体層６０には、スルーホール６０Ｔ１，６０Ｔ３が形成されている。スルーホール６０Ｔ１，６０Ｔ３には、それぞれ図８（ａ）に示したスルーホール５９Ｔ１，５９Ｔ３が接続されている。

図８（ｃ）に示したように、１１層目の誘電体層６１の上面には、グランド用導体層６１１が形成されている。導体層６１１は、図３に示したグランド端子１１５，１１６に接続されている。また、誘電体層６１には、スルーホール６１Ｔ１，６１Ｔ３が形成されている。スルーホール６１Ｔ１，６１Ｔ３には、それぞれ図８（ｂ）に示したスルーホール６０Ｔ１，６０Ｔ３が接続されている。

図８（ｄ）に示したように、１２層目の誘電体層６２には、スルーホール６２Ｔ１，６２Ｔ３が形成されている。スルーホール６２Ｔ１，６２Ｔ３には、それぞれ図８（ｃ）に示したスルーホール６１Ｔ１，６１Ｔ３が接続されている。

図９（ａ）に示したように、１３層目の誘電体層６３の上面には、第１の結合線路部２０Ａを構成するために用いられる導体層６３１と、第２の結合線路部２０Ｂを構成するために用いられる導体層６３２とが形成されている。また、誘電体層６３には、導体層６３１の一端の近傍部分に接続されたスルーホール６３Ｔ１と、導体層６３２の一端の近傍部分に接続されたスルーホール６３Ｔ２とが形成されている。図８（ｄ）に示したスルーホール６２Ｔ１は、導体層６３１の他端の近傍部分に接続されている。図８（ｄ）に示したスルーホール６２Ｔ３は、導体層６３２の他端の近傍部分に接続されている。

図９（ｂ）に示したように、１４層目の誘電体層６４の上面には、主線路１０を構成するために用いられる導体層６４１と、導体層６４２とが形成されている。導体層６４１の一端は、図３に示した第１の端子１１に接続されている。導体層６４１の他端は、図３に示した第２の端子１２に接続されている。また、誘電体層６４には、導体層６４２の一端の近傍部分に接続されたスルーホール６４Ｔ１と、スルーホール６４Ｔ２とが形成されている。図９（ａ）に示したスルーホール６３Ｔ１は、導体層６４２の他端の近傍部分に接続されている。図９（ａ）に示したスルーホール６３Ｔ２は、スルーホール６４Ｔ２に接続されている。

図９（ｃ）に示したように、１５層目の誘電体層６５の上面には、第２の結合線路部２０Ｂを構成するために用いられる導体層６５１が形成されている。導体層６５１の一端は、図３に示した第４の端子１４に接続されている。また、誘電体層６５には、スルーホール６５Ｔ１が形成されている。図９（ｂ）に示したスルーホール６４Ｔ１は、スルーホール６５Ｔ１に接続されている。図９（ｂ）に示したスルーホール６４Ｔ２は、導体層６５１の他端の近傍部分に接続されている。

図９（ｄ）に示したように、１６層目の誘電体層６６の上面には、第１の結合線路部２０Ａを構成するために用いられる導体層６６１が形成されている。導体層６６１の一端は、図３に示した第３の端子１３に接続されている。図９（ｃ）に示したスルーホール６５Ｔ１は、導体層６６１の他端の近傍部分に接続されている。

図１０（ａ）に示したように、１７層目の誘電体層６７の上面には、導体層は形成されていない。図１０（ｂ）に示したように、１８層目の誘電体層６８の上面には、グランド用導体層６８１が形成されている。導体層６８１は、図３に示したグランド端子１１５，１１６に接続されている。図１０（ｃ）に示したように、１９層目の誘電体層６９の上面には、導体層は形成されていない。

図３に示した積層体５０は、１層目ないし１９層目の誘電体層５１〜６９が積層されて構成される。そして、この積層体５０の外周部に対して端子１１，１２，１３，１４，１１５，１１６が形成されて、図３に示した個別方向性結合器１Ａが完成する。

図４では、導体層５１１，５３１を省略し、導体層５４１，５４２を点線で示している。図５では、導体層６３１，６３２よりも上方に位置する複数の導体層を省略している。

以下、図１に示した個別方向性結合器１Ａの回路の構成要素と、図６ないし図１０に示した積層体５０の内部の構成要素との対応関係について説明する。主線路１０は、図９（ｂ）に示した導体層６４１によって構成されている。

第１の結合線路部２０Ａは、以下のように構成されている。図９（ａ）に示した導体層６３１は、スルーホール６３Ｔ１、導体層６４２およびスルーホール６４Ｔ１，６５Ｔ１を介して、図９（ｄ）に示した導体層６６１に接続されている。導体層６３１の一部は、誘電体層６３を介して、導体層６４１の一部の上面に対向している。導体層６６１の一部は、誘電体層６４，６５を介して、導体層６４１の上記一部の下面に対向している。第１の結合線路部２０Ａは、上記の導体層６３１の一部と導体層６６１の一部とによって構成されている。また、導体層６３１の一部と導体層６６１の一部が対向する導体層６４１の一部は、主線路１０の第１の部分１０Ａを構成する。

第２の結合線路部２０Ｂは、以下のように構成されている。図９（ａ）に示した導体層６３２は、スルーホール６３Ｔ２，６４Ｔ２を介して、図９（ｃ）に示した導体層６５１に接続されている。導体層６３２の一部は、誘電体層６３を介して、導体層６４１の他の一部の上面に対向している。導体層６５１の一部は、誘電体層６４を介して、導体層６４１の上記他の一部の下面に対向している。第２の結合線路部２０Ｂは、上記の導体層６３２の一部と導体層６５１の一部とによって構成されている。また、導体層６３２の一部と導体層６５１の一部が対向する導体層６４１の上記他の一部は、主線路１０の第２の部分１０Ｂを構成する。

整合部３０のインダクタＬ１は、以下のように構成されている。図７（ｂ）〜（ｄ）に示した導体層５６１，５７１，５８１は、スルーホール５６Ｔ２，５７Ｔ２を介して直列に接続されている。図７（ｂ）〜（ｄ）に示した導体層５６２，５７２，５８２は、スルーホール５６Ｔ４，５７Ｔ４を介して直列に接続されている。図７（ｄ）に示した導体層５８１，５８２は、スルーホール５８Ｔ２，５８Ｔ４と図８（ａ）に示した導体層５９１を介して接続されている。インダクタＬ１は、これらの導体層５６１，５７１，５８１，５９１，５８２，５７２，５６２と、これらを接続する複数のスルーホールとによって構成されている。導体層５６１は、スルーホール５６Ｔ１，５７Ｔ１，５８Ｔ１，５９Ｔ１，６０Ｔ１，６１Ｔ１，６２Ｔ１を介して、第１の結合線路部２０Ａを構成する導体層６３１に接続されている。導体層５６２は、スルーホール５６Ｔ３，５７Ｔ３，５８Ｔ３，５９Ｔ３，６０Ｔ３，６１Ｔ３，６２Ｔ３を介して、第２の結合線路部２０Ｂを構成する導体層６３２に接続されている。

整合部３０のキャパシタＣ１は、図６（ｄ）に示した導体層５４１と、図６（ｃ）に示した導体層５３１と、それらの間の誘電体層５３とによって構成されている。導体層５４１は、スルーホール５４Ｔ２，５５Ｔ２，５６Ｔ１，５７Ｔ１，５８Ｔ１，５９Ｔ１，６０Ｔ１，６１Ｔ１，６２Ｔ１を介して、第１の結合線路部２０Ａを構成する導体層６３１に接続されている。

整合部３０のキャパシタＣ２は、図６（ｄ）に示した導体層５４２と、図６（ｃ）に示した導体層５３１と、それらの間の誘電体層５３とによって構成されている。導体層５４２は、スルーホール５４Ｔ３，５５Ｔ３、導体層５６２、スルーホール５６Ｔ３，５７Ｔ３，５８Ｔ３，５９Ｔ３，６０Ｔ３，６１Ｔ３，６２Ｔ３を介して、第２の結合線路部２０Ｂを構成する導体層６３２に接続されている。

整合部３０のインダクタＬ２は、図７（ｂ）に示した導体層５６３と、図７（ｃ）に示した導体層５７３と、これらを接続するスルーホール５６Ｔ５とによって構成されている。導体層５６３は、スルーホール５３Ｔ１，５４Ｔ１，５５Ｔ１を介して、図６（ｃ）に示した導体層５３１に接続されている。

積層体５０において、整合部３０を構成する複数の導体層と、主線路１０を構成する導体層６４１の間には、グランドに接続されたグランド用導体層６１１が介在している。そのため、整合部３０は、主線路１０に対して電磁界結合しない。

図４および図５に示したように、第２の個別方向性結合器１Ｂの積層体５０における複数の導体層は、第２の平面１０２に関して、第１の個別方向性結合器１Ａの積層体５０における複数の導体層と面対称の構造を有している。この場合でも、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの回路構成は、互いに等価である。

本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１では、第１の態様における回路構成と第２の態様における回路構成は、互いに等価である。そのため、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は双方向性を有していなくても、双方向型方向性結合器１は双方向性を有する。以下、このことを確認したシミュレーションの結果について説明する。

シミュレーションでは、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂと双方向型方向性結合器１の特性を調べた。以下、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の特性に関して、第１の端子１１を入力ポートとし、第２の端子１２を出力ポートとし、第３の端子１３を結合ポートとし、第４の端子１４を終端ポートとしたときの特性を正方向の特性と言い、第２の端子１２を入力ポートとし、第１の端子１１を出力ポートとし、第４の端子１４を結合ポートとし、第３の端子１３を終端ポートとしたときの特性を逆方向の特性と言う。

図１１は、第１の個別方向性結合器１Ａの正方向および逆方向の結合度の周波数特性を示す特性図である。図１１において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。図１１において、実線の曲線は正方向の特性を示し、点線は逆方向の特性を示している。

図１２は、第１の個別方向性結合器１Ａの正方向および逆方向のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。図１２において、横軸は周波数、縦軸はアイソレーションである。図１２において、実線の曲線は正方向の特性を示し、点線は逆方向の特性を示している。

図１１および図１２に示したように、第１の個別方向性結合器１Ａでは、正方向の特性と逆方向の特性が異なっている。図示しないが、第２の個別方向性結合器１Ｂの特性は、第１の個別方向性結合器１Ａと同じである。従って、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は、双方向性を有していない。

図１３は、双方向型方向性結合器１の結合度の周波数特性を示す特性図である。図１３において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。図１４は、双方向型方向性結合器１のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。図１４において、横軸は周波数、縦軸はアイソレーションである。

図１３および図１４には、第１の態様における双方向型方向性結合器１の特性を示している。第２の態様における双方向型方向性結合器１の特性は、第１の態様における双方向型方向性結合器１の特性と同じである。なお、図１３に示した結合度の周波数特性は、図１１に示した第１の個別方向性結合器１Ａの正方向の結合度の周波数特性とほぼ同じである。また、図１４に示したアイソレーションの周波数特性は、図１２に示した第１の個別方向性結合器１Ａの正方向のアイソレーションの周波数特性とほぼ同じである。

以上のシミュレーションの結果から、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は双方向性を有していなくても、双方向型方向性結合器１は双方向性を有することが分かる。

第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の回路の設計は、双方向性を考慮する必要がないため、双方向性を有する方向性結合器を１つの電子部品によって実現する場合における回路の設計に比べて簡単である。そして、本実施の形態によれば、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂを接続することによって、双方向性を有する双方向型方向性結合器１を構成することができる。以上のことから、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１によれば、簡単に双方向性を実現することができる。

また、本実施の形態では、個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の副線路２０は、第１および第２の結合線路部２０Ａ，２０Ｂと整合部３０を含んでいる。これにより、前述のように、個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々の使用周波数帯域を広くすることができる。その結果、本実施の形態によれば、広帯域で使用可能な双方向型方向性結合器１を実現することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る双方向型方向性結合器１について説明する。図１５は、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１の回路構成を示す回路図である。本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１は、第１の実施の形態における第１および第２の抵抗器１５Ａ，１５Ｂを備えておらず、第１の個別方向性結合器１Ａの第４の端子１４と第２の個別方向性結合器１Ｂの第４の端子１４とを電気的に接続する遅延線路１６を備えている。遅延線路１６は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせる。遅延線路１６による位相の変化の大きさは、双方向型方向性結合器１の使用周波数帯域内の周波数の信号に対して、０°より大きく３６０°以下である。

以下、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１の作用が第１の実施の形態と異なる点について説明する。まず、第１の態様では、入力ポートとなる個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１と、結合ポートとなる個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３の間に、第１ないし第４の信号経路が形成される。

第１の信号経路は、個別方向性結合器１Ａの結合部４０Ａを経由する信号経路である。第２の信号経路は、個別方向性結合器１Ａの結合部４０Ｂおよび整合部３０を経由する信号経路である。第３の信号経路は、個別方向性結合器１Ｂの結合部４０Ｂと、遅延線路１６と、個別方向性結合器１Ａの整合部３０とを経由する信号経路である。第４の信号経路は、個別方向性結合器１Ｂの結合部４０Ａおよび整合部３０と、遅延線路１６と、個別方向性結合器１Ａの整合部３０とを経由する信号経路である。

個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３から出力される結合信号は、それぞれ第１ないし第４の信号経路を通過した信号が合成されて得られる信号である。第１の態様における双方向型方向性結合器１の結合度は、個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々における結合部４０Ａ，４０Ｂのそれぞれの単独の結合度と、それぞれ第１ないし第４の信号経路を通過した信号の位相の関係とに依存する。

また、第１の態様では、出力ポートとなる個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１と、結合ポートとなる個別方向性結合器１Ａの第３の端子１３の間に、第５ないし第８の信号経路が形成される。

第５の信号経路は、個別方向性結合器１Ａの結合部４０Ａを経由する信号経路である。第６の信号経路は、個別方向性結合器１Ａの結合部４０Ｂおよび整合部３０を経由する信号経路である。第７の信号経路は、個別方向性結合器１Ｂの結合部４０Ｂと、遅延線路１６と、個別方向性結合器１Ａの整合部３０とを経由する信号経路である。第８の信号経路は、個別方向性結合器１Ｂの結合部４０Ａおよび整合部３０と、遅延線路１６と、個別方向性結合器１Ａの整合部３０とを経由する信号経路である。

第１の態様における双方向型方向性結合器１のアイソレーションは、個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々における結合部４０Ａ，４０Ｂのそれぞれの単独の結合度と、それぞれ第５ないし第８の信号経路を通過した信号の位相の関係とに依存する。

第２の態様では、入力ポートとなる個別方向性結合器１Ｂの第１の端子１１と、結合ポートとなる個別方向性結合器１Ｂの第３の端子１３の間に、第９ないし第１２の信号経路が形成される。また、出力ポートとなる個別方向性結合器１Ａの第１の端子１１と、結合ポートとなる個別方向性結合器１Ｂの第３の端子１３の間に、第１３ないし第１６の信号経路が形成される。第９ないし第１６の信号経路の内容は、上記の第１ないし第８の信号経路の説明における個別方向性結合器１Ａと個別方向性結合器１Ｂを入れ替えた内容である。

第１の実施の形態と同様に、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１でも、第１の態様における回路構成と第２の態様における回路構成は、互いに等価である。そのため、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は双方向性を有していなくても、双方向型方向性結合器１は双方向性を有する。

本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１では、第１の実施の形態に係る双方向型方向性結合器１に比べて、結合度を大きくすることができる。

図１６および図１７は、シミュレーションで求めた、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１の特性を示している。このシミュレーションでは、周波数２．５ＧＨｚの信号に対する遅延線路１６による位相の変化の大きさを１８０°とした。

図１６は、双方向型方向性結合器１の結合度の周波数特性を示す特性図である。図１６において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。図１７は、双方向型方向性結合器１のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。図１７において、横軸は周波数、縦軸はアイソレーションである。図１６および図１７には、第１の態様における双方向型方向性結合器１の特性を示している。第２の態様における双方向型方向性結合器１の特性は、第１の態様における双方向型方向性結合器１の特性と同じである。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る双方向型方向性結合器１について説明する。図１５は、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１の回路構成を示す回路図である。本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１は、第１の実施の形態における第１および第２の抵抗器１５Ａ，１５Ｂも、第２の実施の形態における遅延線路１６も備えていない。本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１では、第２の個別方向性結合器１Ｂの第４の端子１４は、遅延線路１６を介さずに、第１の個別方向性結合器１Ａの第４の端子１４に電気的に接続されている。

本実施の形態では、第２の個別方向性結合器１Ｂの第４の端子１４は、第１の個別方向性結合器１Ａの第４の端子１４に対して、物理的に直接接続されていてもよいし、位相の変化をほとんど生じさせないような短い線路を介して電気的に接続されていてもよい。

本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１の回路構成は、第２の実施の形態に係る双方向型方向性結合器１において、双方向型方向性結合器１の使用周波数帯域内の周波数の信号に対する遅延線路１６による位相の変化の大きさを０°またはそれに近い大きさにした構成と等価である。

第２の実施の形態と同様に、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１でも、第１の態様における回路構成と第２の態様における回路構成は、互いに等価である。そのため、第１および第２の個別方向性結合器１Ａ，１Ｂの各々は双方向性を有していなくても、双方向型方向性結合器１は双方向性を有する。

図１９および図２０は、シミュレーションで求めた、本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１の特性を示している。このシミュレーションでは、個別方向性結合器１Ａの第４の端子１４と個別方向性結合器１Ｂの第４の端子１４との間における位相の変化の大きさを０°とした。

図１９は、双方向型方向性結合器１の結合度の周波数特性を示す特性図である。図１９において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。図２０は、双方向型方向性結合器１のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。図２０において、横軸は周波数、縦軸はアイソレーションである。図１９および図２０には、第１の態様における双方向型方向性結合器１の特性を示している。第２の態様における双方向型方向性結合器１の特性は、第１の態様における双方向型方向性結合器１の特性と同じである。

本実施の形態に係る双方向型方向性結合器１は、第２の実施の形態に係る双方向型方向性結合器１に比べて結合度の周波数特性は若干劣るが、双方向性を有する方向性結合器として機能する。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第２の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、第１および第２の個別方向性結合器の各々の回路構成や構造は、第１の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、第１および第２の個別方向性結合器は、複数の端子の配置や、積層体の内部の構造が全く同じものであってもよい。この場合においても、第１および第２の個別方向性結合器の第２の端子同士を電気的に接続して、双方向型方向性結合器を実現することができる。

また、本発明において、第１および第２の個別方向性結合器は、第１の平面上に配置されずに、積層されていてもよい。この場合においても、第１および第２の個別方向性結合器の第２の端子同士を電気的に接続して、双方向型方向性結合器を実現することができる。

１…双方向型方向性結合器、１Ａ…第１の個別方向性結合器、１Ｂ…第２の個別方向性結合器、１０…主線路、１１…第１の端子、１２…第２の端子、１３…第３の端子、１４…第４の端子、２０…副線路、２０Ａ…第１の結合線路部、２０Ｂ…第２の結合線路部、３０…整合部。

Claims (8)

1. 互いに等価な回路構成を有する個別の電子部品である第１の個別方向性結合器と第２の個別方向性結合器を備えた双方向型方向性結合器であって、
   前記第１および第２の個別方向性結合器の各々は、
   第１の端子と、
   第２の端子と、
   第３の端子と、
   第４の端子と、
   前記第１の端子と前記第２の端子を接続する主線路と、
   前記第３の端子と前記第４の端子を接続する副線路とを備え、
   前記副線路は、前記主線路に対して電磁界結合する少なくとも１つの結合線路部を含み、
   前記第１および第２の個別方向性結合器の各々は、前記第１の端子を入力ポートとし、前記第２の端子を出力ポートとし、前記第３の端子を結合ポートとし、前記第４の端子を終端ポートとすることによって方向性結合器として機能し、
   前記第２の個別方向性結合器の前記第２の端子は、前記第１の個別方向性結合器の前記第２の端子に電気的に接続され、
   前記双方向型方向性結合器は、前記第１の個別方向性結合器の前記第１の端子を入力ポートとし、前記第２の個別方向性結合器の前記第１の端子を出力ポートとし、前記第１の個別方向性結合器の前記第３の端子を結合ポートとした第１の態様と、前記第２の個別方向性結合器の前記第１の端子を入力ポートとし、前記第１の個別方向性結合器の前記第１の端子を出力ポートとし、前記第２の個別方向性結合器の前記第３の端子を結合ポートとした第２の態様のいずれにおいても方向性結合器として機能することを特徴とする双方向型方向性結合器。
2. 前記副線路は、前記少なくとも１つの結合線路部として第１の結合線路部と第２の結合線路部を含み、
   前記副線路は、更に、回路構成上、前記第１の結合線路部と前記第２の結合線路部の間に設けられた整合部を含み、
   前記整合部は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせることを特徴とする請求項１記載の双方向型方向性結合器。
3. 前記第１の結合線路部と前記第２の結合線路部は、前記主線路に対する結合の強さが互いに異なることを特徴とする請求項２記載の双方向型方向性結合器。
4. 前記第１および第２の個別方向性結合器は第１の平面上に配置され、
   前記第２の個別方向性結合器の前記第１ないし第４の端子は、前記第１および第２の個別方向性結合器の中間に位置して前記第１の平面に垂直な第２の平面に関して、前記第１の個別方向性結合器の前記第１ないし第４の端子と面対称の位置関係にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の双方向型方向性結合器。
5. 前記第１および第２の個別方向性結合器の各々は、更に、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含む積層体を備え、
   前記主線路と前記副線路は、前記複数の導体層を用いて構成され、
   前記第２の個別方向性結合器の前記積層体における前記複数の導体層は、前記第２の平面に関して、前記第１の個別方向性結合器の前記積層体における前記複数の導体層と面対称の構造を有することを特徴とする請求項４記載の双方向型方向性結合器。
6. 更に、前記第１の個別方向性結合器の前記第４の端子とグランドとを接続する第１の抵抗器と、前記第２の個別方向性結合器の前記第４の端子とグランドとを接続する第２の抵抗器とを備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の双方向型方向性結合器。
7. 前記第２の個別方向性結合器の前記第４の端子は、前記第１の個別方向性結合器の前記第４の端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の双方向型方向性結合器。
8. 更に、前記第１の個別方向性結合器の前記第４の端子と前記第２の個別方向性結合器の前記第４の端子とを電気的に接続する遅延線路を備えたことを特徴とする請求項７記載の双方向型方向性結合器。

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