JP2023057896A - 方向性結合器 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の厚みを大きくすることなく結合度のばらつきを抑制しインピーダンスを調整することができる方向性結合器を提供する。【解決手段】方向性結合器は、基板と、主線路と、第１副線路と、接地導体と、を備え、主線路は、電気的に接続された第１導体路１１および第２導体路１２を有し、第１副線路は、第３導体路２１を有し、第１導体路１１および第２導体路１２と第３導体路２１とは電磁気的に結合可能に配置され、第１導体路１１は、第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂを有し、第２導体路１２は、第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂを有し、第３導体路２１は、第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂを有し、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１は、基板を平面視したときに、第１端縁部１１ａ、第５端縁部２１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第６端縁部２１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並ぶように配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、方向性結合器に関する。

特許文献１には、基板と、第１の線路導体と、第２の線路導体と、接地導体とを備え、第１の線路導体と第２の線路導体とは電磁気的に結合しており、第１の線路導体は接地導体と第２の線路導体との間に配置され、第２の線路導体は第１の線路導体よりも線路幅が広い、方向性結合器が記載されている。これにより、基板の層ずれが発生したとしても、基板を平面視したときに、第１の線路導体が第２の線路導体からはみ出ないようにすることができ、その結果、第１の線路導体と第２の線路導体との結合度がばらつかないようにすることができる。

特開２０００－１６５１１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方向性結合器では、結合度のばらつきを抑制しインピーダンスを調整するためには、基板の厚みを大きくする必要がある。

そこで、本発明は、基板の厚みを大きくすることなく結合度のばらつきを抑制しインピーダンスを調整することができる方向性結合器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る方向性結合器は、複数の誘電体層を有する基板と、基板に設けられた主線路と、基板に設けられた第１副線路と、基板に設けられた接地導体と、を備え、主線路は、電気的に接続された第１導体路および第２導体路を有し、第１副線路は、第３導体路を有し、第１導体路および第２導体路と第３導体路とは電磁気的に結合可能に配置され、第１導体路と第２導体路とは、基板における異なる層に配置され、第１導体路、第２導体路、第３導体路および接地導体は、基板を断面視したときに、第３導体路、第１導体路、第２導体路、接地導体の順に配置され、第１導体路は、長手方向に延びる第１端縁部および第２端縁部を有し、第１端縁部および第２端縁部は対向しており、第２導体路は、長手方向に延びる第３端縁部および第４端縁部を有し、第３端縁部および第４端縁部は対向しており、第３導体路は、長手方向に延びる第５端縁部および第６端縁部を有し、第５端縁部および第６端縁部は対向しており、第１導体路、第２導体路および第３導体路は、基板を平面視したときに、第１端縁部、第５端縁部、第３端縁部、第２端縁部、第６端縁部、第４端縁部の順に並ぶように配置される。

本発明によれば、基板の厚みを大きくすることなく結合度のばらつきを抑制しインピーダンスを調整することができる。

図１は、実施の形態１に係る基板（方向性結合器）の一例を示す断面図である。 図２は、実施の形態１に係る第１導体路、第２導体路および第３導体路の一例を示す斜視図である。 図３は、実施の形態１に係る第１導体路、第２導体路および第３導体路の一例を示す平面図である。 図４は、実施の形態１に係る第１導体路、第２導体路、第３導体路、第４導体路および第５導体路の一例を示す斜視図である。 図５は、実施の形態２に係る基板（方向性結合器）の一例を示す断面図である。 図６は、実施の形態２に係る第１導体路、第２導体路、第３導体路および第６導体路の一例を示す斜視図である。 図７は、実施の形態２に係る方向性結合器の一例を示す回路構成図である。 図８は、実施の形態２に係る方向性結合器の一例を示す回路構成図である。 図９は、実施の形態２に係る方向性結合器の一例を示す回路構成図である。

特許文献１に記載された方向性結合器では、第２の線路導体の線路幅を広くすると、第２の線路導体のインピーダンスが小さくなるため、接地導体と第２の線路導体との距離、すなわち基板の厚みを大きくして、第２の線路導体のインピーダンスを調整する必要がある。つまり、特許文献１に記載された方向性結合器では、結合度のばらつきを抑制しインピーダンスを調整するためには、基板の厚みを大きくする必要がある。

そこで、以下では、基板の厚みを大きくすることなく結合度のばらつきを抑制しインピーダンスを調整することができる方向性結合器について説明する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。また、以下の実施の形態において、「接続される」とは、直接接続される場合だけでなく、他の素子（例えば、キャパシタ、インダクタ、または、ダイオードもしくはトランジスタ等の半導体素子など）を介して電気的に接続される場合も含まれる。例えば、「ＡとＢとの間に接続される」とは、ＡおよびＢの間でＡおよびＢの両方に、直接または他の素子を介して接続されることを意味する。

（実施の形態１）
実施の形態１について、図１から図４を用いて説明する。

図１は、実施の形態１に係る基板５（方向性結合器１）の一例を示す断面図である。

方向性結合器１は、基板５と、基板５に設けられた主線路１０と、基板５に設けられた第１副線路２０と、基板５に設けられた接地導体３０とを備える。方向性結合器１によって、主線路１０を流れる信号の電力などの測定を、主線路１０と電磁気的に結合可能に配置された第１副線路２０を介して行うことができる。

基板５は、例えば、複数の誘電体層を有する誘電体基板である。基板５の第１主面５１（例えば表面）と第２主面５２（例えば裏面）との間は誘電体層となっており、例えば、第１主面５１上、第２主面５２上または誘電体層内に、第１主面５１および第２主面５２と略平行な方向に延びるように、導体配線パターンまたは導体膜などの導体が配置される。また、ビア導体などの導体が基板５の厚み方向（第１主面５１および第２主面５２と略垂直な方向）に延びるように配置される。基板５の各種導体としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、または、これらの合金を主成分とする金属が用いられる。

主線路１０は、電気的に接続された第１導体路１１および第２導体路１２を有する。後述する図２に示すように、第１導体路１１と第２導体路１２とはそれぞれの端部同士がビア導体によって接続されることで、第１導体路１１と第２導体路１２とは電気的に接続されている。第１導体路１１と第２導体路１２とが電気的に接続されることで、１本の主線路１０が形成される。

第１副線路２０は、第３導体路２１を有する。第１導体路１１および第２導体路１２と第３導体路２１とは電磁気的に結合可能に配置される。なお、第１導体路１１および第２導体路１２と第３導体路２１とが電磁気的に結合可能に配置されるとは、基板５を平面視したときに、第３導体路２１が第１導体路１１の少なくとも一部と重複し、かつ、第３導体路２１が第２導体路１２の少なくとも一部と重複することを意味する。また、電磁気的な結合は、容量結合であってもよいし、磁界結合であってもよいし、その両方であってもよい。

接地導体３０は、グランドに接続される導体である。基板５を平面視したときに、接地導体３０は、第１導体路１１の少なくとも一部と重複し、第２導体路１２の少なくとも一部と重複し、第３導体路２１の少なくとも一部と重複するように配置される。

第１導体路１１と第２導体路１２と第３導体路２１と接地導体３０とは、基板５における異なる層に配置される。なお、第１導体路１１と第２導体路１２と第３導体路２１と接地導体３０とが、基板５における異なる層に配置されるとは、基板５の厚み方向における基板５の異なる位置に第１導体路１１と第２導体路１２と第３導体路２１と接地導体３０とが配置されることを意味する。なお、接地導体３０は、第２主面５２上に配置されてもよい。また、第３導体路２１は、第１主面５１上に配置されてもよい。第１導体路１１、第２導体路１２、第３導体路２１および接地導体３０は、基板５を断面視したときに、第３導体路２１、第１導体路１１、第２導体路１２、接地導体３０の順に配置される。

例えば、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離は、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第３導体路２１との距離よりも短い。第１導体路１１と第２導体路１２との距離が離れているときには、第２導体路１２と第３導体路２１との結合度が低くなり、第３導体路２１に対して、第１導体路１１および第２導体路１２を１つの主線路１０として扱いにくくなる。これに対して、第１導体路１１と第２導体路１２との距離が短いことで、第３導体路２１に対して、第１導体路１１および第２導体路１２を１つの主線路１０として扱うことができる。

次に、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１の詳細について、図２および図３を用いて説明する。

図２は、実施の形態１に係る第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１の一例を示す斜視図である。図２では、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１以外の構成要素を図示していない。なお、第１導体路１１と第２導体路１２とを接続するビア導体については図示しており、当該ビア導体を破線で示している。

図３は、実施の形態１に係る第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１の一例を示す平面図である。図３では、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１以外の構成要素を図示していない。図３では、第１導体路１１は破線で示され、第２導体路１２は一点鎖線で示され、第３導体路２１は実線で示されている。また、基板５を平面視したときに、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１の位置関係がわかるように、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１を透明にしている。

例えば、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１は、周形状を有している。例えば、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１は、内周および外周が略多角形（ここでは略四角形）となる周形状を有している。なお、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１は、円周形状を有していてもよい。

第１導体路１１は、長手方向に延びる第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂを有し、第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂは対向している。当該長手方向は、基板５を平面視したときの第１導体路１１の延びる方向である。第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂは、第１導体路１１の長手方向に沿っている第１導体路１１の縁部分である。第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂは、第１導体路１１の一部における端縁部であってもよいし、第１導体路１１全体における端縁部であってもよい。例えば、第１導体路１１が、内周および外周が略四角形となる周形状を有している場合、第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂは、上記略四角形のうちの一辺における端縁部であってもよいし、上記略四角形の四辺にわたる端縁部であってもよい。また、例えば、第１導体路１１が円周形状を有している場合、第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂは、円周のうちの一部における端縁部であってもよいし、円周にわたる端縁部であってもよい。

第２導体路１２は、長手方向に延びる第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂを有し、第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂは対向している。当該長手方向は、基板５を平面視したときの第２導体路１２の延びる方向である。第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂは、第２導体路１２の長手方向に沿っている第２導体路１２の縁部分である。第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂは、第２導体路１２の一部における端縁部であってもよいし、第２導体路１２全体における端縁部であってもよい。例えば、第２導体路１２が、内周および外周が略四角形となる周形状を有している場合、第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂは、上記略四角形のうちの一辺における端縁部であってもよいし、上記略四角形の四辺にわたる端縁部であってもよい。また、例えば、第２導体路１２が円周形状を有している場合、第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂは、円周のうちの一部における端縁部であってもよいし、円周にわたる端縁部であってもよい。

第３導体路２１は、長手方向に延びる第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂを有し、第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂは対向している。当該長手方向は、基板５を平面視したときの第３導体路２１の延びる方向である。第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂは、第３導体路２１の長手方向に沿っている第３導体路２１の縁部分である。第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂは、第３導体路２１の一部における端縁部であってもよいし、第３導体路２１全体における端縁部であってもよい。例えば、第３導体路２１が、内周および外周が略四角形となる周形状を有している場合、第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂは、上記略四角形のうちの一辺における端縁部であってもよいし、上記略四角形の四辺にわたる端縁部であってもよい。また、例えば、第３導体路２１が円周形状を有している場合、第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂは、円周のうちの一部における端縁部であってもよいし、円周にわたる端縁部であってもよい。

例えば、第１導体路１１の幅と第２導体路１２の幅とは異なっていてもよい。例えば、第２導体路１２の幅は、第１導体路１１の幅よりも狭くてもよい。第１導体路１１および第２導体路１２のうち、接地導体３０の近くに配置された第２導体路１２の幅を狭くすることで、接地導体３０と第２導体路１２との距離を短くすることができる。

第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１は、基板５を平面視したときに、第１端縁部１１ａ、第５端縁部２１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第６端縁部２１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並ぶように配置される（図３参照）。具体的には、基板５を平面視したときに、第３導体路２１の第５端縁部２１ａの外側に第１導体路１１の第１端縁部１１ａが位置し、第３導体路２１の第６端縁部２１ｂの外側に第１導体路１１の第２端縁部１１ｂが位置するように、第１導体路１１および第３導体路２１が配置される。また、基板５を平面視したときに、第３導体路２１の第６端縁部２１ｂの内側に第２導体路１２の第４端縁部１２ｂが位置し、第３導体路２１の第５端縁部２１ａの内側に第２導体路１２の第３端縁部１２ａが位置するように、第２導体路１２および第３導体路２１が配置される。なお、第１端縁部１１ａ、第２端縁部１１ｂ、第３端縁部１２ａ、第４端縁部１２ｂ、第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂのうち、第４端縁部１２ｂ側を内側と呼び、第１端縁部１１ａ側を外側と呼んでいる。例えば、各導体路周形状である場合、内側は各導体路の巻回中央側であり、外側はその逆側である。

なお、基板５を平面視したときに、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１の全長にわたって、第１端縁部１１ａ、第５端縁部２１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第６端縁部２１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並んでいなくてもよい。つまり、基板５を平面視したときに、第１端縁部１１ａ、第５端縁部２１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第６端縁部２１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並んでいる部分が、第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１に存在していればよい。

なお、主線路１０は、さらに、第４導体路１３および第５導体路１４を有していてもよい。これについて、図４を用いて説明する。

図４は、実施の形態１に係る第１導体路１１、第２導体路１２、第３導体路２１、第４導体路１３および第５導体路１４の一例を示す斜視図である。図４では、第１導体路１１、第２導体路１２、第３導体路２１、第４導体路１３および第５導体路１４以外の構成要素を図示していない。なお、第１導体路１１と第２導体路１２とを接続するビア導体、第１導体路１１と第４導体路１３とを接続する複数の第１ビア導体１５、ならびに、第２導体路１２と第５導体路１４とを接続する複数の第２ビア導体１６については図示しており、これらのビア導体を破線で示している。

第４導体路１３は、基板５を断面視したときに、第３導体路２１と第１導体路１１との間に配置される。例えば、第４導体路１３は、第１導体路１１と略同形状であり、基板５を平面視したときに、第１導体路１１と第４導体路１３との大部分が重複するように配置される。第１導体路１１と第４導体路１３とは、複数の（多くの）第１ビア導体１５によって接続される。これにより、第１導体路１１および第４導体路１３を厚みの大きな１つの導体路とみなすことができる。

第５導体路１４は、基板５を断面視したときに、第２導体路１２と接地導体３０との間に配置される。例えば、第５導体路１４は、第２導体路１２と略同形状であり、基板５を平面視したときに、第２導体路１２と第５導体路１４との大部分が重複するように配置される。第２導体路１２と第５導体路１４とは、複数の（多くの）第２ビア導体１６によって接続される。これにより、第２導体路１２および第５導体路１４を厚みの大きな１つの導体路とみなすことができる。

以上説明したように、方向性結合器１は、複数の誘電体層を有する基板５と、基板５に設けられた主線路１０と、基板５に設けられた第１副線路２０と、基板５に設けられた接地導体３０と、を備える。主線路１０は、電気的に接続された第１導体路１１および第２導体路１２を有し、第１副線路２０は、第３導体路２１を有する。第１導体路１１および第２導体路１２と第３導体路２１とは電磁気的に結合可能に配置される。第１導体路１１と第２導体路１２とは、基板５における異なる層に配置される。第１導体路１１、第２導体路１２、第３導体路２１および接地導体３０は、基板５を断面視したときに、第３導体路２１、第１導体路１１、第２導体路１２、接地導体３０の順に配置される。第１導体路１１は、長手方向に延びる第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂを有し、第１端縁部１１ａおよび第２端縁部１１ｂは対向しており、第２導体路１２は、長手方向に延びる第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂを有し、第３端縁部１２ａおよび第４端縁部１２ｂは対向しており、第３導体路２１は、長手方向に延びる第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂを有し、第５端縁部２１ａおよび第６端縁部２１ｂは対向している。第１導体路１１、第２導体路１２および第３導体路２１は、基板５を平面視したときに、第１端縁部１１ａ、第５端縁部２１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第６端縁部２１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並ぶように配置される。

これによれば、基板５を平面視したときに、第３導体路２１の第５端縁部２１ａの外側に第１導体路１１の第１端縁部１１ａがあり、第３導体路２１の第６端縁部２１ｂの外側に第１導体路１１の第２端縁部１１ｂがあるため、基板５を平面視したときに、第３導体路２１は、第３導体路２１の第６端縁部２１ｂが第１導体路１１の第２端縁部１１ｂからはみ出した状態で第１導体路１１と重複している。また、基板５を平面視したときに、第３導体路２１の第６端縁部２１ｂの内側に第２導体路１２の第４端縁部１２ｂがあり、第３導体路２１の第５端縁部２１ａの内側に第２導体路１２の第３端縁部１２ａがあるため、基板５を平面視したときに、第３導体路２１は、第３導体路２１の第５端縁部２１ａが第２導体路１２の第３端縁部１２ａからはみ出した状態で第２導体路１２と重複している。すなわち、基板５を平面視したときに、第１導体路１１と第２導体路１２とは重複しており、第３導体路２１は、第１導体路１１および第２導体路１２からはみ出さない状態でどちらにも重複しているため、インピーダンスを調整する場合において、第１導体路１１および第２導体路１２の線路幅を、第３導体路２１の線路幅よりも広くしなくてもよい。

このように、主線路１０を構成する第１導体路１１および第２導体路１２の線路幅を、第１副線路２０を構成する第３導体路２１の線路幅よりも広くしなくてもよいため、接地導体３０と主線路１０との距離、すなわち基板５の厚みを大きくしなくてもよい。

また、基板５を平面視したときの主線路１０の線路幅は、第１導体路１１の第１端縁部１１ａから第２導体路１２の第４端縁部１２ｂまでの幅とみなすことができる。このため、基板５の層ずれが発生して、第３導体路２１が第５端縁部２１ａ側にずれたとしても第６端縁部２１ｂ側にずれたとしても、基板５を平面視したときに、第３導体路２１を主線路１０からはみ出ないようにすることができる。したがって、主線路１０と第１副線路２０との結合度がばらつかないようにすることができる。

したがって、基板５の厚みを大きくすることなく結合度のばらつきを抑制しインピーダンスを調整することができる。

例えば、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離は、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第３導体路２１との距離よりも短くてもよい。

第１導体路１１と第２導体路１２との距離が短いことで、第３導体路２１に対して、第１導体路１１および第２導体路１２を線路幅の広い１つの主線路１０として扱うことができる。

例えば、第１導体路１１の幅と第２導体路１２の幅とは異なっていてもよい。

これによれば、第１導体路１１の幅と第２導体路１２の幅とが一致するように設計しなくてもよい。

例えば、第２導体路１２の幅は、第１導体路１１の幅よりも狭くてもよい。

第１導体路１１および第２導体路１２のうち、接地導体３０の近くに配置された第２導体路１２の幅を狭くすることで、接地導体３０と第２導体路１２との距離を短くすることができ、基板５の低背化が可能となる。

例えば、主線路１０は、さらに、第４導体路１３および第５導体路１４を有し、第４導体路１３は、基板５を断面視したときに、第３導体路２１と第１導体路１１との間に配置され、第５導体路１４は、基板５を断面視したときに、第２導体路１２と接地導体３０との間に配置されてもよい。第１導体路１１と第４導体路１３とは、複数の第１ビア導体１５によって接続され、第２導体路１２と第５導体路１４とは、複数の第２ビア導体１６によって接続されてもよい。

これによれば、第１導体路１１および第４導体路１３を厚みの大きな１つの導体路とみなすことができ、第２導体路１２および第５導体路１４を厚みの大きな１つの導体路とみなすことができる。したがって、第１導体路１１および第４導体路１３、ならびに、第２導体路１２および第５導体路１４から構成される主線路１０における損失を改善できる。

（実施の形態２）
実施の形態２について、図５から図９を用いて説明する。

図５は、実施の形態２に係る基板５（方向性結合器２）の一例を示す断面図である。

方向性結合器２は、基板５と、基板５に設けられた主線路１０と、基板５に設けられた第１副線路２０と、基板５に設けられた第２副線路４０と、基板５に設けられた接地導体３０とを備える。方向性結合器２によって、主線路１０を流れる信号の電力などの測定を、主線路１０と電磁気的に結合可能に配置された第１副線路２０および第２副線路４０を介して行うことができる。方向性結合器２は、さらに、第２副線路４０を備える点が実施の形態１における方向性結合器１と異なる。その他の点は、実施の形態１におけるものと同じであるため説明は省略する。

第２副線路４０は、第６導体路４１を有する。第１導体路１１および第２導体路１２と第６導体路４１とは電磁気的に結合可能に配置される。なお、第１導体路１１および第２導体路１２と第６導体路４１とが電磁気的に結合可能に配置されるとは、基板５を平面視したときに、第６導体路４１が第１導体路１１の少なくとも一部と重複し、かつ、第６導体路４１が第２導体路１２の少なくとも一部と重複することを意味する。また、電磁気的な結合は、容量結合であってもよいし、磁界結合であってもよいし、その両方であってもよい。

第６導体路４１は、基板５を断面視したときに、第２導体路１２と接地導体３０との間に配置される。すなわち、第１導体路１１、第２導体路１２、第３導体路２１、第６導体路４１および接地導体３０は、基板５を断面視したときに、第３導体路２１、第１導体路１１、第２導体路１２、第６導体路４１、接地導体３０の順に配置される。

例えば、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離は、基板５を断面視したときの第２導体路１２と第６導体路４１との距離よりも短い。例えば、第１導体路１１と第２導体路１２との距離が離れているときには、第１導体路１１と第６導体路４１との結合度が低くなり、第６導体路４１に対して、第１導体路１１および第２導体路１２を１つの主線路１０として扱いにくくなる。これに対して、第１導体路１１と第２導体路１２との距離が短いことで、第６導体路４１に対して、第１導体路１１および第２導体路１２を１つの主線路１０として扱うことができる。

次に、第６導体路４１の詳細について、図６を用いて説明する。

図６は、実施の形態２に係る第１導体路１１、第２導体路１２、第３導体路２１および第６導体路４１の一例を示す斜視図である。図６では、第１導体路１１、第２導体路１２、第３導体路２１および第６導体路４１以外の構成要素を図示していない。なお、第１導体路１１と第２導体路１２とを接続するビア導体については図示しており、当該ビア導体を破線で示している。

例えば、第６導体路４１は、周形状を有している。例えば、第６導体路４１は、内周および外周が略多角形（ここでは略四角形）となる周形状を有している。なお、第６導体路４１は、円周形状を有していてもよい。

第６導体路４１は、長手方向に延びる第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂを有し、第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂは対向している。当該長手方向は、基板５を平面視したときの第６導体路４１の延びる方向である。第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂは、第６導体路４１の長手方向に沿っている第６導体路４１の縁部分である。第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂは、第６導体路４１の一部における端縁部であってもよいし、第６導体路４１全体における端縁部であってもよい。例えば、第６導体路４１が、内周および外周が略四角形となる周形状を有している場合、第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂは、上記略四角形のうちの一辺における端縁部であってもよいし、上記略四角形の四辺にわたる端縁部であってもよい。また、例えば、第６導体路４１が円周形状を有している場合、第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂは、円周のうちの一部における端縁部であってもよいし、円周にわたる端縁部であってもよい。

第１導体路１１、第２導体路１２および第６導体路４１は、基板５を平面視したときに、第１端縁部１１ａ、第７端縁部４１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第８端縁部４１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並ぶように配置される。具体的には、基板５を平面視したときに、第６導体路４１の第７端縁部４１ａの外側に第１導体路１１の第１端縁部１１ａが位置し、第６導体路４１の第８端縁部４１ｂの外側に第１導体路１１の第２端縁部１１ｂが位置するように、第１導体路１１および第６導体路４１が配置される。また、基板５を平面視したときに、第６導体路４１の第８端縁部４１ｂの内側に第２導体路１２の第４端縁部１２ｂが位置し、第６導体路４１の第７端縁部４１ａの内側に第２導体路１２の第３端縁部１２ａが位置するように、第２導体路１２および第６導体路４１が配置される。なお、第１端縁部１１ａ、第２端縁部１１ｂ、第３端縁部１２ａ、第４端縁部１２ｂ、第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂのうち、第４端縁部１２ｂ側を内側と呼び、第１端縁部１１ａ側を外側と呼んでいる。例えば、各導体路周形状である場合、内側は各導体路の巻回中央側であり、外側はその逆側である。なお、基板５を平面視したときの、第１導体路１１および第２導体路１２と第６導体路４１との位置関係は、図３に示される第１導体路１１および第２導体路１２と第３導体路２１との位置関係と同じであるため、図示を省略する。

なお、基板５を平面視したときに、第１導体路１１、第２導体路１２および第６導体路４１の全長にわたって、第１端縁部１１ａ、第７端縁部４１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第８端縁部４１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並んでいなくてもよい。つまり、基板５を平面視したときに、第１端縁部１１ａ、第７端縁部４１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第８端縁部４１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並んでいる部分が、第１導体路１１、第２導体路１２および第６導体路４１に存在していればよい。

なお、実施の形態２においても、主線路１０は、さらに、第４導体路１３および第５導体路１４を有していてもよい。

ここで、方向性結合器２の回路構成例について、図７から図９を用いて説明する。

図７から図９は、実施の形態２に係る方向性結合器２の一例を示す回路構成図である。図７から図９には、入出力端子ｔ１およびｔ２ならびに検出端子ｔ３が示され、図９には、さらに検出端子ｔ４が示される。入出力端子ｔ１およびｔ２は、主線路１０を通過する信号が入力または出力される端子である。検出端子ｔ３およびｔ４は、主線路１０を流れる信号の電力などを測定するための端子である。

主線路１０の一端は入出力端子ｔ１に接続され、主線路１０の他端は入出力端子ｔ２に接続される。これにより、入出力端子ｔ１に入力された信号が主線路１０を通過し、入出力端子ｔ２から出力される。あるいは、入出力端子ｔ２に入力された信号が主線路１０を通過し、入出力端子ｔ１から出力される。

まず、図７に示される回路構成例について説明する。

図７に示されるように、方向性結合器２は、さらに、スイッチＳＷ１を備えていてもよい。スイッチＳＷ１は、共通端子および２つの選択端子を有するＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）のスイッチであってもよい。第１副線路２０の一端は検出端子ｔ３に接続され、第１副線路２０の他端はスイッチＳＷ１の共通端子に接続される。第２副線路４０の一端はスイッチＳＷ１の２つの選択端子のうちの一方の選択端子に接続され、第２副線路４０の他端は、抵抗Ｒ１に接続される。抵抗Ｒ１は、例えば５０Ωなどの終端抵抗である。スイッチＳＷ１の２つの選択端子のうちの他方の選択端子は、抵抗Ｒ２に接続される。抵抗Ｒ２は、例えば５０Ωなどの終端抵抗である。

スイッチＳＷ１は、第１副線路２０と第２副線路４０との接続を切り替えるスイッチである。具体的には、スイッチＳＷ１は、第１副線路２０と第２副線路４０とを接続する状態と、第１副線路２０と第２副線路４０とを接続しない状態とを切り替える。スイッチＳＷ１は、第１副線路２０と第２副線路４０とを接続しない状態では、第１副線路２０と抵抗Ｒ２とを接続する。

第１副線路２０と第２副線路４０とが接続される状態では、主線路１０に流れる信号の電力などを測定する際に用いられる副線路が第１副線路２０および第２副線路４０となり、第１副線路２０と第２副線路４０とが接続されない状態では、主線路１０に流れる信号の電力などを測定する際に用いられる副線路が第１副線路２０のみとなる。このように、スイッチＳＷ１によって副線路の長さを切り替えることができるため、方向性結合器２を多バンドに適用することができる。

次に、図８に示される回路構成例について説明する。

図８に示されるように、方向性結合器２は、さらに、第１副線路２０と第２副線路４０との間に接続される位相回路５０を備えていてもよい。第１副線路２０の一端は検出端子ｔ３に接続され、第１副線路２０の他端は位相回路５０の一端に接続される。第２副線路４０の一端は位相回路５０の他端に接続され、第２副線路４０の他端は、抵抗Ｒ１に接続される。位相回路５０は、ローパスフィルタとして機能する。

主線路１０を流れる信号の周波数が高くなるほど、主線路１０と第１副線路２０および第２副線路４０との結合度が高くなるため、周波数が高い信号は、主線路１０から第１副線路２０および第２副線路４０へ漏れやすくなるが、位相回路５０は、第１副線路２０および第２副線路４０の位相を調整して、第１副線路２０および第２副線路４０を接続することにより、周波数が高い信号が主線路１０から第１副線路２０および第２副線路４０へ漏れにくくなる。したがって、方向性結合器２を広帯域に適用することができる。

次に、図９に示される回路構成例について説明する。

図９に示されるように、方向性結合器２は、さらに、位相回路５０およびスイッチＳＷ２を備えていてもよい。スイッチＳＷ２は、共通端子および２つの選択端子を有するＳＰＤＴのスイッチであってもよい。例えば、第１副線路２０は、分割副線路２０ａおよび２０ｂからなる。位相回路５０は、第１副線路２０（具体的には分割副線路２０ｂ）と第２副線路４０との間に接続される。分割副線路２０ａの一端は検出端子ｔ３に接続され、分割副線路２０ａの他端はスイッチＳＷ２の２つの選択端子のうちの一方の選択端子に接続される。分割副線路２０ｂの一端はスイッチＳＷ２の共通端子に接続され、分割副線路２０ｂの他端は位相回路５０の一端に接続される。第２副線路４０の一端は位相回路５０の他端に接続され、第２副線路４０の他端は抵抗Ｒ１に接続される。スイッチＳＷ２の２つの選択端子のうちの他方の選択端子は、検出端子ｔ４に接続される。

スイッチＳＷ２は、第１副線路２０の長さを切り替えるスイッチである。具体的には、スイッチＳＷ２は、分割副線路２０ａと分割副線路２０ｂとの接続を切り替える。より具体的には、スイッチＳＷ２は、分割副線路２０ａと分割副線路２０ｂとを接続する状態と、分割副線路２０ａと分割副線路２０ｂとを接続しない状態とを切り替える。スイッチＳＷ２は、分割副線路２０ａと分割副線路２０ｂとを接続しない状態では、分割副線路２０ｂと検出端子ｔ４とを接続する。

分割副線路２０ａと分割副線路２０ｂとが接続される状態では、主線路１０に流れる信号の電力などを測定する際に用いられる副線路が分割副線路２０ａ、２０ｂおよび第２副線路４０となり、分割副線路２０ａと分割副線路２０ｂとが接続されない状態では、主線路１０に流れる信号の電力などを測定する際に用いられる副線路が分割副線路２０ｂおよび第２副線路４０となる。また、位相回路５０は、第１副線路２０（具体的には分割副線路２０ｂ）および第２副線路４０の位相を調整して、第１副線路２０および第２副線路４０を接続することにより、周波数が高い信号が主線路１０から第１副線路２０および第２副線路４０へ漏れにくくなる。したがって、方向性結合器２を多バンドおよび広帯域に適用することができる。例えば、ＬＢ（Ｌｏｗ Ｂａｎｄ）に適用される場合には、スイッチＳＷ２によって分割副線路２０ａと分割副線路２０ｂとが接続され、主線路１０を流れるＬＢの信号の電力などが検出端子ｔ３から測定される。例えば、ＨＢ（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄ）に適用される場合には、スイッチＳＷ２によって分割副線路２０ｂと検出端子ｔ４とが接続され、主線路１０を流れるＨＢの信号の電力などが検出端子ｔ４から測定される。

以上説明したように、方向性結合器２は、さらに、第２副線路４０を備える。第２副線路４０は、第６導体路４１を有する。第１導体路１１および第２導体路１２と第６導体路４１とは電磁気的に結合可能に配置される。第６導体路４１は、基板５を断面視したときに、第２導体路１２と接地導体３０との間に配置される。第６導体路４１は、長手方向に延びる第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂを有し、第７端縁部４１ａおよび第８端縁部４１ｂは対向している。第１導体路１１、第２導体路１２および第６導体路４１は、基板５を平面視したときに、第１端縁部１１ａ、第７端縁部４１ａ、第３端縁部１２ａ、第２端縁部１１ｂ、第８端縁部４１ｂ、第４端縁部１２ｂの順に並ぶように配置される。

これによれば、第１副線路２０と同じように、基板５の厚みを大きくすることなく主線路１０と第２副線路４０との結合度がばらつかないようにすることができる。また、第１副線路２０と第２副線路４０との間に主線路１０が配置されており、基板５を平面視したときに、第１副線路２０および第２副線路４０は、それぞれ主線路１０からはみ出さないように配置されるため、第１副線路２０と第２副線路４０とのアイソレーションを改善することができる。このため、方向性結合器２の方向性を改善することができる。

例えば、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離は、基板５を断面視したときの第２導体路１２と第６導体路４１との距離よりも短くてもよい。

第１導体路１１と第２導体路１２との距離が短いことで、第６導体路４１に対して、第１導体路１１および第２導体路１２を線路幅の広い１つの主線路１０として扱うことができる。

例えば、方向性結合器２は、さらに、スイッチＳＷ１を備え、スイッチＳＷ１は、第１副線路２０と第２副線路４０との接続を切り替えてもよい。

これによれば、スイッチＳＷ１によって副線路の長さを切り替えることができるため、方向性結合器２を多バンドに適用することができる。

例えば、方向性結合器２は、さらに、位相回路５０を備え、位相回路５０は、第１副線路２０と第２副線路４０との間に接続されていてもよい。

主線路１０を流れる信号の周波数が高くなるほど、主線路１０と第１副線路２０および第２副線路４０との結合度が高くなる。このため、周波数が高い信号は、主線路１０から第１副線路２０および第２副線路４０へ漏れやすくなり、周波数が高い信号について主線路１０の損失が大きくなる。これに対して、位相回路５０は、第１副線路２０および第２副線路４０の位相を調整して、第１副線路２０および第２副線路４０を接続することにより、第１副線路２０および第２副線路４０に周波数が高い信号が流れにくくなり、すなわち、周波数が高い信号が主線路１０から第１副線路２０および第２副線路４０へ漏れにくくなる。したがって、方向性結合器２を広帯域に適用することができる。

例えば、方向性結合器２は、さらに、スイッチＳＷ２を備え、スイッチＳＷ２は、第１副線路２０の長さを切り替えてもよい。

これによれば、方向性結合器２を多バンドおよび広帯域に適用することができる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る方向性結合器１、２について、実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る方向性結合器１、２を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

上記実施の形態では、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離が、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第３導体路２１との距離よりも短い例について説明したが、これに限らない。例えば、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離は、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第３導体路２１との距離よりも長くてもよい。

上記実施の形態では、第２導体路１２の幅が、第１導体路１１の幅よりも狭い例について説明したが、例えば、第２導体路１２の幅は、第１導体路１１の幅よりも広くてもよい。

上記実施の形態では、第１導体路１１の幅と第２導体路１２の幅とが異なる例について説明したが、例えば、第１導体路１１の幅と第２導体路１２の幅とは略同じであってもよい。

上記実施の形態では、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離が、基板５を断面視したときの第２導体路１２と第６導体路４１との距離よりも短い例について説明したが、これに限らない。例えば、基板５を断面視したときの第１導体路１１と第２導体路１２との距離は、基板５を断面視したときの第２導体路１２と第６導体路４１との距離よりも長くてもよい。

例えば、方向性結合器２は、双方向性結合器であってもよい。例えば、入出力端子ｔ１側から入出力端子ｔ２側へ主線路１０を流れる信号の電力などを検出する際に第１副線路２０が用いられ、入出力端子ｔ２側から入出力端子ｔ１側へ主線路１０を流れる信号の電力などを検出する際に第２副線路４０が用いられてもよい。

本発明は、高周波信号をモニタするための方向性結合器として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。

１、２ 方向性結合器
５ 基板
１０ 主線路
１１ 第１導体路
１１ａ 第１端縁部
１１ｂ 第２端縁部
１２ 第２導体路
１２ａ 第３端縁部
１２ｂ 第４端縁部
１３ 第４導体路
１４ 第５導体路
１５ 第１ビア導体
１６ 第２ビア導体
２０ 第１副線路
２０ａ、２０ｂ 分割副線路
２１ 第３導体路
２１ａ 第５端縁部
２１ｂ 第６端縁部
３０ 接地導体
４０ 第２副線路
４１ 第６導体路
４１ａ 第７端縁部
４１ｂ 第８端縁部
５０ 位相回路
５１ 第１主面
５２ 第２主面
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
ｔ１、ｔ２ 入出力端子
ｔ３、ｔ４ 検出端子

Claims (10)

1. 複数の誘電体層を有する基板と、
   前記基板に設けられた主線路と、
   前記基板に設けられた第１副線路と、
   前記基板に設けられた接地導体と、を備え、
   前記主線路は、電気的に接続された第１導体路および第２導体路を有し、
   前記第１副線路は、第３導体路を有し、
   前記第１導体路および前記第２導体路と前記第３導体路とは電磁気的に結合可能に配置され、
   前記第１導体路と前記第２導体路とは、前記基板における異なる層に配置され、
   前記第１導体路、前記第２導体路、前記第３導体路および前記接地導体は、前記基板を断面視したときに、前記第３導体路、前記第１導体路、前記第２導体路、前記接地導体の順に配置され、
   前記第１導体路は、長手方向に延びる第１端縁部および第２端縁部を有し、前記第１端縁部および前記第２端縁部は対向しており、
   前記第２導体路は、長手方向に延びる第３端縁部および第４端縁部を有し、前記第３端縁部および前記第４端縁部は対向しており、
   前記第３導体路は、長手方向に延びる第５端縁部および第６端縁部を有し、前記第５端縁部および前記第６端縁部は対向しており、
   前記第１導体路、前記第２導体路および前記第３導体路は、前記基板を平面視したときに、前記第１端縁部、前記第５端縁部、前記第３端縁部、前記第２端縁部、前記第６端縁部、前記第４端縁部の順に並ぶように配置される、
   方向性結合器。
2. 前記基板を断面視したときの前記第１導体路と前記第２導体路との距離は、前記基板を断面視したときの前記第１導体路と前記第３導体路との距離よりも短い、
   請求項１に記載の方向性結合器。
3. 前記第１導体路の幅と前記第２導体路の幅とは異なる、
   請求項１または２に記載の方向性結合器。
4. 前記第２導体路の幅は、前記第１導体路の幅よりも狭い、
   請求項３に記載の方向性結合器。
5. 前記主線路は、さらに、第４導体路および第５導体路を有し、
   前記第４導体路は、前記基板を断面視したときに、前記第３導体路と前記第１導体路との間に配置され、
   前記第５導体路は、前記基板を断面視したときに、前記第２導体路と前記接地導体との間に配置され、
   前記第１導体路と前記第４導体路とは、複数の第１ビア導体によって接続され、
   前記第２導体路と前記第５導体路とは、複数の第２ビア導体によって接続される、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の方向性結合器。
6. さらに、第２副線路を備え、
   前記第２副線路は、第６導体路を有し、
   前記第１導体路および前記第２導体路と前記第６導体路とは電磁気的に結合可能に配置され、
   前記第６導体路は、前記基板を断面視したときに、前記第２導体路と前記接地導体との間に配置され、
   前記第６導体路は、長手方向に延びる第７端縁部および第８端縁部を有し、前記第７端縁部および前記第８端縁部は対向しており、
   前記第１導体路、前記第２導体路および前記第６導体路は、前記基板を平面視したときに、前記第１端縁部、前記第７端縁部、前記第３端縁部、前記第２端縁部、前記第８端縁部、前記第４端縁部の順に並ぶように配置される、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の方向性結合器。
7. 前記基板を断面視したときの前記第１導体路と前記第２導体路との距離は、前記基板を断面視したときの前記第２導体路と前記第６導体路との距離よりも短い、
   請求項６に記載の方向性結合器。
8. さらに、スイッチを備え、
   前記スイッチは、前記第１副線路と前記第２副線路との接続を切り替える、
   請求項６または７に記載の方向性結合器。
9. さらに、位相回路を備え、
   前記位相回路は、前記第１副線路と前記第２副線路との間に接続される、
   請求項６または７に記載の方向性結合器。
10. さらに、スイッチを備え、
    前記スイッチは、前記第１副線路の長さを切り替える、
    請求項９に記載の方向性結合器。

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