JP2557888B2 - Multi-terminal directional coupler - Google Patents
Multi-terminal directional couplerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は多端子方向性結合器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multi-terminal directional coupler.
［従来の技術］ 第３図は４入力及び４出力の多端子方向性結合器の回
路図である。第３図において、信号入力端子１及び２に
入力された信号はそれぞれ3dBの結合度を有するハイブ
リッド方向性結合器9aに入力され、各信号が該方向性結
合器9aにおいて２分割され互いに結合され、分割及び結
合された各信号が3dBの結合度を有するハイブリッド方
向性結合器9c及び9dに入力される。また、信号入力端子
３及び４に入力された信号はそれぞれ、3dBの結合度を
有するハイブリッド方向性結合器9bに入力され、各信号
が該方向性結合器9bにおいて２分割され互いに結合され
て、分割及び結合された各信号が3dBの結合度を有する
ハイブリッド方向性結合器9c及び9dに入力される。さら
に、方向性結合器9cに入力された各信号はそれぞれ２分
割され互いに結合され、分割及び結合された各信号が信
号出力端子５及び６に出力される。またさらに、方向性
結合器9dに入力された各信号はそれぞれ２分割され互い
に結合され、分割及び結合された各信号が信号出力端子
７及び８に出力される。[Prior Art] FIG. 3 is a circuit diagram of a 4-input and 4-output multi-terminal directional coupler. In FIG. 3, the signals input to the signal input terminals 1 and 2 are input to a hybrid directional coupler 9a having a coupling degree of 3 dB, and each signal is divided into two in the directional coupler 9a and coupled to each other. , The divided and combined signals are input to hybrid directional couplers 9c and 9d having a coupling degree of 3 dB. Further, the signals input to the signal input terminals 3 and 4 are input to a hybrid directional coupler 9b having a coupling degree of 3 dB, and each signal is divided into two in the directional coupler 9b and coupled to each other, The split and combined signals are input to hybrid directional couplers 9c and 9d having a coupling degree of 3 dB. Further, the signals input to the directional coupler 9c are each divided into two and combined, and the divided and combined signals are output to the signal output terminals 5 and 6. Furthermore, the signals input to the directional coupler 9d are each divided into two parts and combined with each other, and the divided and combined signals are output to the signal output terminals 7 and 8.
以上のように構成された多端子方向性結合器において
は、信号入力端子１ないし４に入力された信号の1/4の
入力電力を有する各信号がそれぞれ信号出力端子５ない
８に出力される。この多端子方向性結合器は放射ビーム
の指向性を任意を制御できるバトラーマトリクス等に適
用され、その応用範囲は大変広い。In the multi-terminal directional coupler configured as described above, each signal having 1/4 the input power of the signal input to the signal input terminals 1 to 4 is output to the signal output terminal 5 or 8 respectively. . This multi-terminal directional coupler is applied to a Butler matrix or the like that can arbitrarily control the directivity of a radiation beam, and its application range is very wide.
第４図（Ａ）は第３図の多端子方向性結合器を、４個
のブランチライン型方向性結合器を用いて構成した場合
の多端子方向性結合器の平面図であり、第４図（Ｂ）は
第４図（Ａ）のＣ−Ｃ′線についての縦断面図である。FIG. 4 (A) is a plan view of the multi-terminal directional coupler when the multi-terminal directional coupler of FIG. 3 is configured by using four branch line type directional couplers. FIG. 4B is a vertical sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
第４図（Ａ）及び（Ｂ）において、平面形状が長方形
状であり裏面全面に接地導体11が形成された誘電体基板
10の上表面の図上左上部に、ブランチライン型方向性結
合器9aが形成される。ブランチライン型方向性結合器9a
は、幅d1及び長さλg/4の長方形状のストリップ導体21
及び22と、幅d2及び長さλg/4の長方形状のストリップ
導体23及び24を備え、ストリップ導体21と22、並びにス
トリップ導体23と24がそれぞれ互いに平行してかつスト
リップ導体21ないし24が正方形状で誘電体基板10上に形
成される。ここで、λｇは管内波長である。ストリップ
導体21と23,ストリップ導体22と23,ストリップ導体22と
24及びストリップ導体21と24の各接続点の導体を25ない
し28とする。このブランチライン型方向性結合器9aはス
トリップ導体21ないし24の幅d1,d2を適当に定めること
によって、公知の通り接続点の導体25ないし28にそれぞ
れ一定の特性インピーダンスZ0のマイクロ波線路を整合
状態で接続することができ、各接続点の導体25ないし28
間において3dBの結合度を有するように構成することが
できる。4 (A) and (B), a dielectric substrate having a rectangular planar shape and a ground conductor 11 formed on the entire back surface.
A branch line type directional coupler 9a is formed in the upper left portion of the figure on the upper surface of 10. Branch line type directional coupler 9a
Is a rectangular strip conductor 21 with a width d 1 and a length λg / 4.
And 22, and rectangular strip conductors 23 and 24 having a width d 2 and a length λg / 4, the strip conductors 21 and 22, and the strip conductors 23 and 24 are parallel to each other and the strip conductors 21 to 24 are It is formed in a square shape on the dielectric substrate 10. Here, λg is a guide wavelength. Strip conductors 21 and 23, strip conductors 22 and 23, strip conductor 22 and
The conductors at the connection points of 24 and the strip conductors 21 and 24 are designated as 25 to 28. This branch-line type directional coupler 9a is constructed by appropriately determining the widths d 1 and d 2 of the strip conductors 21 to 24 so that the conductors 25 to 28 at the connection point have microwave lines of a constant characteristic impedance Z 0 as is known. Paths can be connected in alignment and conductors 25 to 28 at each connection point
It can be configured to have a coupling degree of 3 dB between.
ブランチライン型方形性結合器9d,9c及び9dが上記ブ
ランチライン型方向性結合器9aと同様に、誘電体基板１
の上表面上の図上左下部、図上右上部及び図上右下部に
形成される。以下、便宣上、方向性結合器9aの符号21な
いし28を、方向性結合器9b,9c及び9dにおいても同一の
符号を用いることとする。The branch line type rectangular couplers 9d, 9c and 9d have the same dielectric substrate 1 as the branch line type directional coupler 9a.
Are formed on the upper surface in the lower left part of the figure, the upper right part of the figure, and the lower right part of the figure. Hereinafter, for convenience, reference numerals 21 to 28 of the directional coupler 9a will be used for the directional couplers 9b, 9c and 9d.
さらに、方向性結合器9aの接続点の導体25,26,27,及
び28はそれぞれ、幅ｄの接続用ストリップ導体31,32,35
及び36を介して、信号入力端子１及び２、並びに方向性
結合器9cの接続点の導体25、方向性結合器9dの接続点の
導体25に接続され、また方向性結合器9bの接続点の導体
25,26,27及び28はそれぞれ、幅ｄの接続用ストリップ導
体33,34,37及び38を介して、信号入力端子３及び４、並
びに方向性結合器9cの接続点の導体26、方向性結合器9d
の接続点の導体26に接続される。ここで、ストリップ導
体36と37は立体交差部30において絶縁体43を介して立体
的に交差して形成される。方向性結合器9cの接続点の導
体28及び27はそれぞれ接続用ストリップ導体39及び40を
介して信号出力端子５及び６に接続され、また、方向性
結合器9dの接続点の導体28及び27はそれぞれ接続用スト
リップ導体41及び42を介して信号出力端子７及び８に接
続される。なお、信号入力端子１ないし４に入力された
各信号の1/4の電力を有する信号を、該各入力信号と互
いに一定の位相差でそれぞれ信号出力端子５ないし８に
出力するために、接続用ストリップ導体31ないし34の各
長さ、接続用ストリップ導体35ないし38の各長さ、並び
に接続用ストリップ導体39ないし42の各長さのそれぞれ
を、同一の長さに調整される。Further, the conductors 25, 26, 27, and 28 at the connection points of the directional coupler 9a are connected strip conductors 31, 32, 35 having a width d, respectively.
Via the signal input terminals 1 and 2, and the conductor 25 at the connection point of the directional coupler 9c and the conductor 25 at the connection point of the directional coupler 9d, and the connection point of the directional coupler 9b. The conductor of
25, 26, 27 and 28 are respectively connected to the signal input terminals 3 and 4 and the conductor 26 at the connection point of the directional coupler 9c and the directional coupler via the connecting strip conductors 33, 34, 37 and 38 having the width d. Combiner 9d
Is connected to the conductor 26 at the connection point. Here, the strip conductors 36 and 37 are three-dimensionally intersected at the three-dimensional intersection 30 with the insulator 43 interposed therebetween. The conductors 28 and 27 at the connection point of the directional coupler 9c are connected to the signal output terminals 5 and 6 via the connection strip conductors 39 and 40, respectively, and the conductors 28 and 27 at the connection point of the directional coupler 9d are connected. Are connected to the signal output terminals 7 and 8 via connecting strip conductors 41 and 42, respectively. In addition, in order to output the signals having the power of 1/4 of each signal input to the signal input terminals 1 to 4 to the signal output terminals 5 to 8 with a constant phase difference from each input signal, connection is made. The lengths of the strip conductors 31 to 34 for connection, the lengths of the strip conductors 35 to 38 for connection, and the lengths of the strip conductors 39 to 42 for connection are adjusted to the same length.
以上のように構成された多端子方向性結合器におい
て、接続用ストリップ導体31ないし42と接地導体11によ
ってそれぞれマイクロストリップ線路として動作し、該
多端子方向性結合器は第３図の方向性結合器と同様に動
作する。なお、マイクロストリップ線路の特性インピー
ダンスが与えられると、公知の通り各接続用ストリップ
導体31ないし42の幅が決定される。In the multi-terminal directional coupler configured as described above, the connecting strip conductors 31 to 42 and the ground conductor 11 each operate as a microstrip line, and the multi-terminal directional coupler is the directional coupler of FIG. Works like a container. When the characteristic impedance of the microstrip line is given, the width of each of the connecting strip conductors 31 to 42 is determined as is well known.
［発明が解決しようとする問題点］ 上述の第４図（Ａ）及び（Ｂ）の従来例の方向性結合
器においては、接続用ストリップ導体36と37の立体交差
部30において、ストリップ導体36に沿って伝搬する信号
とストリップ導体37に沿って伝搬する信号が互いに干渉
し、信号出力端子５ないし８において均等な出力信号が
得られないという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional directional coupler shown in FIGS. 4A and 4B, the strip conductor 36 is formed at the three-dimensional intersection 30 of the connecting strip conductors 36 and 37. There is a problem in that the signals propagating along with and the signals propagating along the strip conductor 37 interfere with each other, and uniform output signals cannot be obtained at the signal output terminals 5 to 8.
また、多端子方向性結合器においては、上述のように
信号入力端子１ないし４からそれぞれ接続用ストリップ
導体31,35,39、接続用ストリップ導体32,36,41、接続用
ストリップ導体33,37,40、並びに接続用ストリップ導体
34,38,42に沿って信号出力端子５ないし８に伝搬する信
号の電気長を均一にする必要があるが、第４図（Ａ）及
び（Ｂ）の従来例の構成では、立体交差部30の形状に応
じて各ストリップ導体31ないし42の長さを調整する必要
があり、製作が困難であるという問題点も有していた。
さらに、ハイブリッド結合器9aないし9d以外の部分では
接続用ストリップ導体31ないし42間の結合を極力小さく
するため線路間隔を広くしておく必要があるが、第４図
の従来例の構成では、１枚の誘電体基板10上に８本の入
出力用ストリップ導体31ないし34及び39ないし42並びに
４本の方向性結合器間の接続用ストリップ導体35ないし
38が必要であり、４入力及び４出力の多端子方向性結合
器全体の形状が大きくなるという問題点もあった。In the multi-terminal directional coupler, as described above, the signal input terminals 1 to 4 are connected to the connecting strip conductors 31, 35, 39, the connecting strip conductors 32, 36, 41, and the connecting strip conductors 33, 37, respectively. , 40, and strip conductors for connection
Although it is necessary to make the electrical lengths of the signals propagating to the signal output terminals 5 to 8 along 34, 38, 42 uniform, in the configuration of the conventional example shown in FIGS. It is necessary to adjust the length of each strip conductor 31 to 42 according to the shape of 30, and there is also a problem in that manufacture is difficult.
Further, in the portions other than the hybrid couplers 9a to 9d, it is necessary to widen the line spacing in order to minimize the coupling between the connecting strip conductors 31 to 42, but in the configuration of the conventional example of FIG. Eight input / output strip conductors 31 to 34 and 39 to 42, and four strip conductors 35 to connect between directional couplers on a dielectric substrate 10.
38 is required, and there is a problem that the overall shape of the 4-input and 4-output multi-terminal directional coupler becomes large.
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来例に比較
して小型・軽量であり、かつ製造が簡単であって各スト
リップ導体に伝搬する信号間に干渉が生じず電気的特性
良く入力信号を電力分割することができる多端子方向性
結合器を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above problems, to be smaller and lighter than the conventional example, to be easily manufactured, and to input good electrical characteristics without causing interference between signals propagating to each strip conductor. An object is to provide a multi-terminal directional coupler capable of power-dividing a signal.
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、接地導体の両側に誘電体基板を介して設け
られる複数の第１の方向性結合器を備え、上記複数の第
１の方向性結合器にそれそれ接続される２個の結合用導
体を上記接地導体の両側にそれぞれ上記誘電体基板を介
して形成し、上記各結合用導体間に形成された上記接地
導体に欠落部を設け、上記各結合用導体間を結合する第
２の方向性結合基を複数個備えたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The present invention is provided with a plurality of first directional couplers provided on both sides of a ground conductor via dielectric substrates, and the plurality of first directional couplers are provided. Two coupling conductors, which are respectively connected to each other, are formed on both sides of the ground conductor via the dielectric substrate, and a gap is provided in the ground conductor formed between the coupling conductors. A plurality of second directional coupling groups for coupling the coupling conductors are provided.
［作用］ 以上のように構成された上記第２の方向性結合器にお
いて、上記２個の結合用導体の信号が上記接地導体の欠
落部を介してモード結合し、上記第２の方向性結合器が
第４図（Ａ）及び（Ｂ）の従来例のブランチライン型方
向性結合器と同様に動作する。すなわち、例えば上記各
結合用導体に、各誘電体基板に形成されそれぞれ２個の
信号端子を有する第１と第２のマイクロストリップ線路
のストリップ導体を接続した場合、上記第１と第２のマ
イクトストリップ線路が上記第２の方向性結合器におい
て結合する。このとき、例えば上記第１のマイクロスト
リップ線路の一方の信号端子に入力されたマイクロ波信
号は上記方向性結合器の結合用導体を通過して上記第１
のマイクロストリップ線路の他方の信号端子に出力され
るとともに、上記第１のマイクロストリップ線路に接続
される上記結合用導体、上記接地導体の欠落部、並びに
上記第２のマイクロストリップ線路に接続される上記結
合用導体を介して、上記第２のマイクロストリップ線路
の他方の信号端子に出力される。また、上記第２のマイ
クロストリップ線路の一方の信号端子に入力されたマイ
クロ波信号は、上述の同様に、上記第１のマイクロスト
リップ線路の他方の信号端子に出力される。[Operation] In the second directional coupler configured as described above, the signals of the two coupling conductors are mode-coupled via the missing portion of the ground conductor, and the second directional coupling is performed. The device operates similarly to the conventional branch line type directional coupler shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). That is, for example, when the strip conductors of the first and second microstrip lines formed on the dielectric substrates and each having two signal terminals are connected to the coupling conductors, the first and second microphones are connected. A tostrip line couples in the second directional coupler. At this time, for example, the microwave signal input to one of the signal terminals of the first microstrip line passes through the coupling conductor of the directional coupler and then the first
Output to the other signal terminal of the microstrip line and connected to the coupling conductor connected to the first microstrip line, the missing part of the ground conductor, and the second microstrip line. The signal is output to the other signal terminal of the second microstrip line via the coupling conductor. The microwave signal input to one signal terminal of the second microstrip line is output to the other signal terminal of the first microstrip line as described above.
さらに、第１の方向性結合器として例えば公知のブラ
ンチライン型、インタディジテイト型、又はタンデム型
等の上記複数個の方向性結合器を上記接地導体の両側に
上記誘電体基板を介して設け上述のように構成された第
２の方向性結合器を接続することにより、複数の入力及
び複数の出力を有する多端子方向性結合器を構成でき
る。従って、上記第１の方向性結合器は、各入力信号を
分割し分割された各信号を結合して上記第２の方向性結
合器に出力し、次いで、上記第２の方向性結合器は各入
力信号を分割し分割された各信号を結合して出力する。
例えば、上記多端子方向性結合器が２個の上記第１の方
向性結合器と２個の上記第２の方向性結合器を備え、上
記第１と第２の方向性結合器の各結合度が3dBであると
き、第４図（Ａ）及び（Ｂ）の従来例と同様に、上記各
第１の方向性結合器の各入力端子に入力された信号の1/
4の電力の信号が上記各第２の方向性結合器の各出力端
子に出力される。Further, as the first directional coupler, for example, a plurality of well-known branch line type, interdigitated type or tandem type directional couplers are provided on both sides of the ground conductor via the dielectric substrate. By connecting the second directional coupler configured as described above, a multi-terminal directional coupler having a plurality of inputs and a plurality of outputs can be configured. Therefore, the first directional coupler divides each input signal, combines the divided signals and outputs the combined signal to the second directional coupler, and then the second directional coupler Each input signal is divided and the divided signals are combined and output.
For example, the multi-terminal directional coupler comprises two first directional couplers and two second directional couplers, each coupling of the first and second directional couplers. When the degree is 3 dB, as in the conventional example of FIGS. 4 (A) and 4 (B), 1/1 / th of the signal input to each input terminal of each of the first directional couplers
A power signal of 4 is output to each output terminal of each of the second directional couplers.
上述のように、上記第１の方向性結合器が上記接地導
体の両側に誘電体基板を介して設けられ、一方、上記第
２の方向性結合器の各結合用導体が各誘電体基板上に設
けられるので、従来例の多端子方向性結合に比較して約
1/2の大きさの多端子方向性結合器を構成することがで
きるとともに、従来例のように立体交差部を設ける必要
がない。従って、該回路の導体パターンを正確に形成す
ることができるとともに、従来例のように立体交差部に
おいて信号の干渉が生じず、電気的特性良く信号を出力
することができる。As described above, the first directional coupler is provided on both sides of the ground conductor via the dielectric substrate, while the coupling conductors of the second directional coupler are provided on the respective dielectric substrates. Since it is installed in the
A multi-terminal directional coupler having a size of 1/2 can be constructed, and it is not necessary to provide a three-dimensional intersection as in the conventional example. Therefore, the conductor pattern of the circuit can be accurately formed, and the signal can be output with good electrical characteristics without causing signal interference at the grade intersection unlike the conventional example.
［実施例］ 第１図（Ａ）は本発明の一実施例である４入力及び４
出力の多端子方向性結合器の上表面から見た平面図、第
１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の方向性結合器の下表面から
見た平面図、第１図（Ｃ）は第１図（Ａ）の方向性結合
器の接地導体11の平面図、第１図（Ｄ）は第１図（Ａ）
及び（Ｂ）のＡ−Ａ′線についての縦断面図である。第
１図（Ａ）ないし（Ｄ）において上述の図面と同一の機
能を有するものについては同一の符号を付している。[Embodiment] FIG. 1 (A) is an embodiment of the present invention in which four inputs and four inputs are provided.
A plan view of the output multi-terminal directional coupler seen from the upper surface, FIG. 1 (B) is a plan view seen from the lower surface of the directional coupler of FIG. 1 (A), and FIG. 1 (C). Is a plan view of the ground conductor 11 of the directional coupler of FIG. 1 (A), and FIG. 1 (D) is of FIG. 1 (A).
3A and 3B are vertical cross-sectional views taken along the line AA ′ of FIGS. In FIGS. 1A to 1D, components having the same functions as those in the above drawings are designated by the same reference numerals.
本発明の多端子方向性結合器が第４図（Ａ）及び
（Ｂ）の従来例と異なるのは、 （１）従来例のブランチライン型方向性結合器9a及び9b
をそれぞれ接地導体11の両側に誘電体基板10a及び10bを
介して形成したこと、 （２）従来例のブランチライン型方向性結合器9c及び9d
が、２個の結合用導体が接地導体の両側に誘電体基板10
a及び10bを介して形成され上記結合用導体間に形成され
た接地導体に上記接地導体の結合用欠落部を設けた２個
の方向性結合器にとって代わったこと、並びに、 （３）上記（１）及び（２）によって、信号入力端子1,
2、信号出力端子5,7、接続用ストリップ導体31,32,35,3
6,39及び41が多端子方向性結合器の上表面側の誘電体基
板10aの上表面上に形成され、また、信号入力端子3,4、
信号出力端子6,8、接続用ストリップ導体33,34,37,38,4
0及び42が多端子方向性結合器の上表面側の誘電体基板1
0bの下表面上に形成されたことである。以下、上記相違
点について詳細に説明する。The multi-terminal directional coupler of the present invention is different from the conventional example of FIGS. 4A and 4B in that (1) the branch line type directional couplers 9a and 9b of the conventional example.
Are formed on both sides of the ground conductor 11 via the dielectric substrates 10a and 10b, respectively. (2) Branch line type directional couplers 9c and 9d of the conventional example.
However, two coupling conductors are provided on both sides of the ground conductor and the dielectric substrate 10
that the ground conductor formed via the a and 10b and formed between the coupling conductors is replaced by two directional couplers provided with a coupling lacking portion of the ground conductor; and (3) above ( According to 1) and (2), the signal input terminal 1,
2, signal output terminals 5, 7, strip conductors for connection 31, 32, 35, 3
6, 39 and 41 are formed on the upper surface of the dielectric substrate 10a on the upper surface side of the multi-terminal directional coupler, and the signal input terminals 3, 4,
Signal output terminals 6, 8, connecting strip conductors 33, 34, 37, 38, 4
0 and 42 are dielectric substrates 1 on the upper surface side of the multi-terminal directional coupler 1
It was formed on the lower surface of 0b. Hereinafter, the difference will be described in detail.
第１図（Ａ）ないし（Ｄ）にいて、厚さt0を有する長
方平板状の接地導体11の図上右上部及び図上右下部に、
該接地導体11を貫通する短辺の長さＷ及び長辺の長さλ
g/4の結合孔17a及び17bが設けられ、この結合孔17a及び
17bに結合用誘電体10ca及び10cbが充てんされる。この
接地導体２が厚さｔの２個の誘電体基板10a,10bによっ
て狭設される。In FIGS. 1 (A) to (D), in the upper right part of the figure and the lower right part of the figure of the rectangular plate-shaped ground conductor 11 having a thickness t 0 ,
The short side length W penetrating the ground conductor 11 and the long side length λ
g / 4 coupling holes 17a and 17b are provided, and the coupling holes 17a and
17b is filled with coupling dielectrics 10ca and 10cb. The ground conductor 2 is narrowly provided by two dielectric substrates 10a and 10b having a thickness t.
誘電体基板10aの上表面の第１図（Ａ）の図上右上部
であって、結合用誘電体10caの直上部に短辺の長さＳ及
び長辺の長さλg/4の長方形状の結合用導体18aが形成さ
れ、一方、誘電体基板10bの下表面の第１図（Ｂ）の図
上左上部であって結合用誘電体10caの直下部に導体18a
と同一形状の結合用導体19aが形成される。なお、該多
端子方向性結合器の入出力端子をそれぞれ同一の辺に形
成し、かつ入出力端子間の電気長を同一にするために、
結合用導体18a及び19aの長手方向が、誘電体基板10a及
び10bの長手方向に対して平行となるように、結合用導
体18a及び19aが形成される。この結合用導体18a及び19a
の短辺の一端部にマイクロ波信号が入力されたとき、結
合用導体18a及び19aと接地導体11間で結合孔17aの結合
用誘電体10caを介してモード結合が生じ、各信号の電力
が２分割され互いに結合されて結合用導体18a及び19aの
短辺の他端部に出力される。A rectangular shape having a short side length S and a long side length λg / 4 in the upper right portion of the upper surface of the dielectric substrate 10a in the upper right part of the drawing of FIG. 1A, just above the coupling dielectric 10ca. Is formed on the lower surface of the lower surface of the dielectric substrate 10b, which is immediately below the coupling dielectric 10ca.
A coupling conductor 19a having the same shape as that of is formed. In order to form the input and output terminals of the multi-terminal directional coupler on the same side and to make the electrical lengths between the input and output terminals the same,
The coupling conductors 18a and 19a are formed such that the longitudinal directions of the coupling conductors 18a and 19a are parallel to the longitudinal directions of the dielectric substrates 10a and 10b. The coupling conductors 18a and 19a
When a microwave signal is input to one end of the short side of the, the mode coupling occurs between the coupling conductors 18a and 19a and the ground conductor 11 via the coupling dielectric 10ca of the coupling hole 17a, and the power of each signal is increased. It is divided into two and is coupled to each other, and is output to the other ends of the short sides of the coupling conductors 18a and 19a.
第１図（Ａ）及び（Ｂ）において、結合孔17a及び17b
の位置を点線で示しており、なお、接地導体11の結合孔
17aの各短辺、並びに結合用導体18a及び19aの各短辺は
それぞれ２個の同一の縦断面に接する。また、誘電体基
板10a,10b及び結合用誘電体10caはそれぞれ同一の誘電
率を有しかつ一体的に形成される。In FIGS. 1 (A) and (B), coupling holes 17a and 17b are formed.
Is indicated by a dotted line.
Each short side of 17a and each short side of the coupling conductors 18a and 19a are in contact with two identical vertical sections. Further, the dielectric substrates 10a and 10b and the coupling dielectric 10ca have the same permittivity and are integrally formed.
第２図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、第１図のＢ−
Ｂ′線の結合部における公知の直交モード励振法による
奇モードと偶モードの電界分布を示した縦断面図であ
る。第２図（Ａ）の偶モードにおいては、各結合用導体
18a,19aと接地導体11間に電力線が生じ欠落部は磁気壁
となる。一方、第２図（Ｂ）の奇モードにおいては結合
用導体18a,19aと接地導体11間に電気力線が生じ、欠落
部は電気壁となる。2 (A) and (B) are respectively B- of FIG.
FIG. 6 is a vertical sectional view showing electric field distributions of an odd mode and an even mode by a known orthogonal mode excitation method at a joint portion of B ′ line. In the even mode of FIG. 2 (A), each coupling conductor
A power line is generated between 18a and 19a and the ground conductor 11, and the missing portion becomes a magnetic wall. On the other hand, in the odd mode shown in FIG. 2 (B), lines of electric force are generated between the coupling conductors 18a, 19a and the ground conductor 11, and the missing portion becomes an electric wall.
従って、誘電体基板10a及び10bに形成された結合用導
体18a,19a及び接地導体11によって、所定の結合度を有
する方向性結合器9caを構成し、誘電体基板10a及び10b
の誘電率、結合用導体18a及び19aの幅Ｓ、及び結合孔1a
の幅Ｗを適当に決定することにより、3dBの結合度を有
する４端子方向性結合器9caを構成することができる。
本実施例では該結合度を3dBとする。なお、結合度を増
大させるためには結合孔11の幅Ｗを大きくすればよい。Therefore, the coupling conductors 18a, 19a and the grounding conductor 11 formed on the dielectric substrates 10a and 10b constitute a directional coupler 9ca having a predetermined degree of coupling, and the dielectric substrates 10a and 10b.
, The width S of the coupling conductors 18a and 19a, and the coupling hole 1a
A four-terminal directional coupler 9ca having a coupling degree of 3 dB can be constructed by appropriately determining the width W of the.
In this embodiment, the coupling degree is 3 dB. In order to increase the degree of coupling, the width W of the coupling hole 11 may be increased.
また、誘電体基板10aの上表面の第１図（Ａ）の図上
右下部であって結合用誘電体10cbの直上部に導体18aと
同一形状の結合用導体18bが形成され、一方、誘電体基
板10bの下表面の第１図（Ｂ）の図上左下部であって係
合用誘電体10cbの直下部に導体19aと同一形状の結合用
導体19bが形成される。従って、結合用導体18b,19b及び
接地導体11によって、方向性結合器9caと同様に3dBの結
合度を有する方向性結合器9daを構成する。Further, a coupling conductor 18b having the same shape as the conductor 18a is formed on the upper surface of the dielectric substrate 10a at the lower right portion of the drawing of FIG. 1A and immediately above the coupling dielectric 10cb. A coupling conductor 19b having the same shape as the conductor 19a is formed on the lower surface of the body substrate 10b in the lower left part of the figure in FIG. 1 (B) and immediately below the engaging dielectric 10cb. Therefore, the coupling conductors 18b and 19b and the ground conductor 11 constitute a directional coupler 9da having a coupling degree of 3 dB, like the directional coupler 9ca.
さらに、誘電体基板10aの上表面の第１図（Ａ）の図
上左中央部に、上述の従来例と同様に3dBの結合度を有
するブランチライン形方向性結合器9aが形成されるとと
もに、誘電体基板10bの下表面の第１図（ｂ）の図上右
中央部に、上述の従来例と同様に3dBの結合度を有する
ブランチライン形方向性結合器9bが形成される。Further, a branch line type directional coupler 9a having a coupling degree of 3 dB is formed on the upper surface of the dielectric substrate 10a at the left center of the figure of FIG. A branch line type directional coupler 9b having a coupling degree of 3 dB is formed on the lower surface of the dielectric substrate 10b at the center of the right side of FIG. 1 (b) as in the above-mentioned conventional example.
誘電体基板10aの上表面において、信号入力端子１及
び２はそれぞれ、幅ｄの接続用ストリップ導体31及び32
を介して、方向性結合器9aの接続点の導体25及び26に接
続され、方向性結合器9aの接続点の導体27及び28はそれ
ぞれ幅ｄの接続用ストリップ導体36及び35を介して、方
向性結合器9daの結合用導体18bの短辺の図上上側端部及
び方向性結合器9caの結合用導体18aの短辺の図上下側端
部に接続さ、さらに、方向性結合器9caの結合用導体18a
の短辺の図上上側端部及び方向性結合器9daの結合用導
体18bの短辺の図上下側端部はそれぞれ接続用ストリッ
プ導体39及び41を介して信号出力端子５及び７に接続さ
れる。On the upper surface of the dielectric substrate 10a, the signal input terminals 1 and 2 are connected to the connecting strip conductors 31 and 32 of width d, respectively.
Via the connecting point conductors 25 and 26 of the directional coupler 9a, and the connecting point conductors 27 and 28 of the directional coupler 9a via the connecting strip conductors 36 and 35 of the width d, respectively, The directional coupler 9da is connected to the upper side end of the coupling conductor 18b in the figure and the upper and lower side ends of the coupling conductor 18a of the directional coupler 9ca, respectively, and the directional coupler 9ca. Connecting conductor 18a
The upper end of the short side of the figure and the upper and lower ends of the coupling conductor 18b of the directional coupler 9da are connected to the signal output terminals 5 and 7 through the connecting strip conductors 39 and 41, respectively. It
一方、誘電体基板10bの下表面において、信号入力端
子３および４はそれぞれ幅ｄの接続用ストリップ導体33
及び34を介して、方向性結合器9bの接続点の導体25及び
26に接続され、方向性結合器9bの接続点の導体27及び28
はそれぞれ幅ｄの接続用ストリップ導体38及び37を介し
て、方向性結合器9daの結合用導体19bの短辺の図上下側
端部及び方向性結合器9caの結合用導体19aの短辺の図上
上側端部に接続され、さらに、方向性結合器9caの結合
用導体19aの短辺の図上下側端部及び方向性結合器9daの
結合用導体19bの短辺の図上上側端部はそれぞれ接続用
ストリップ導体40及び42を介して信号出力端子６及び８
に接続される。On the other hand, on the lower surface of the dielectric substrate 10b, the signal input terminals 3 and 4 are connected to the connecting strip conductor 33 having the width d.
Via the conductors 25 and 34 at the connection point of the directional coupler 9b and
Conductors 27 and 28 connected to the directional coupler 9b at the connection point of the directional coupler 9b.
Through the connecting strip conductors 38 and 37 having the width d, respectively, on the upper and lower ends of the coupling conductor 19b of the directional coupler 9da and on the short side of the coupling conductor 19a of the directional coupler 9ca. Connected to the upper end in the figure, the upper and lower ends of the upper and lower sides of the coupling conductor 19a of the directional coupler 9ca and the upper and lower sides of the coupling conductor 19b of the directional coupler 9da in the figure. Are signal output terminals 6 and 8 via connecting strip conductors 40 and 42, respectively.
Connected to.
ここで、信号入力端子1,2及び信号出力端子5,7が誘電
体基板10aの図上左右の各辺の外側に形成され、一方、
信号入力端子3,4及び信号出力端子6,8が誘電体基板10b
の図上左右の各辺の外側に形成される。従って、各信号
入出力端子１ないし８にリード線を接続する場合、接続
位置が重複しないためリード線の接続が容易であるとい
う利点がある。Here, the signal input terminals 1 and 2 and the signal output terminals 5 and 7 are formed outside the left and right sides of the dielectric substrate 10a in the drawing, while
The signal input terminals 3 and 4 and the signal output terminals 6 and 8 are the dielectric substrate 10b.
Are formed outside the left and right sides in the figure. Therefore, when connecting the lead wires to each of the signal input / output terminals 1 to 8, there is an advantage that the lead wires can be easily connected because the connecting positions do not overlap.
さらに、従来例と同様に信号入力端子１ないし４に入
力された各信号の1/4の電力を有する信号を、該各入力
信号と同一位相差でそれぞれ信号出力端子５ないし８に
出力するために、各信号入力端子１ないし４から方向性
結合器9ca及び9daの入力端までの電気長、すなわち、接
続用ストリップ導体31と35、接続用ストリップ導体32と
36、接続用ストリップ導体33と37、接続用ストリップ導
体34と38の各電気長を均一にし、また、方向性結合器9c
a及び9daの出力端から信号出力端子５ないし８までの電
気長、すなわち、接続用ストリップ導体39ないし42の電
気長を均一にされる。Further, as in the conventional example, in order to output a signal having a power of 1/4 of each signal input to the signal input terminals 1 to 4 to the signal output terminals 5 to 8 with the same phase difference as each input signal. In addition, the electrical length from each of the signal input terminals 1 to 4 to the input ends of the directional couplers 9ca and 9da, that is, the connection strip conductors 31 and 35, and the connection strip conductor 32,
36, the strip conductors 33 and 37 for connection, the strip conductors 34 and 38 for connection are made uniform in electric length, and the directional coupler 9c
The electrical lengths from the output terminals of a and 9da to the signal output terminals 5 to 8, that is, the electrical lengths of the connecting strip conductors 39 to 42 are made uniform.
以上のように構成された多端子方向性結合器は、第２
図に示された回路と等価であり、第４図（Ａ）及び
（Ｂ）と同様に動作する。なお、以上の実施例において
１ないし４を信号入力端子とし、５ないし８を信号出力
端子としているが、本発明の多端子方向性結合器は可逆
回路であり、１ないし４を信号出力端子とし、５ないし
８を信号入力端子としてもよい。The multi-terminal directional coupler configured as described above includes the second
It is equivalent to the circuit shown in the figure and operates in the same manner as in FIGS. 4 (A) and 4 (B). In the above embodiments, 1 to 4 are signal input terminals and 5 to 8 are signal output terminals, but the multi-terminal directional coupler of the present invention is a reversible circuit, and 1 to 4 are signal output terminals. 5 to 8 may be signal input terminals.
本実施例の構成により、第４図（Ａ）及び（Ｂ）の従
来例に比較し約1/2の小型化が可能になる。また、第４
図（Ａ）及び（Ｂ）に示したようなストリップ導体37に
よる立体交差部30が必要でないため、均等性良く入力信
号を等電力で分割できる。さらに、本実施例において
は、立体交差部30が必要でないため回路の線路パターン
を正確に形成でき、入出力端子間の電気長を容易に均一
に製作できる。したがって、入出力端子間の正確な位相
関係が得られる。With the structure of this embodiment, it is possible to reduce the size by about half as compared with the conventional example shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). Also, the fourth
Since the three-dimensional intersection 30 formed by the strip conductors 37 as shown in FIGS. 7A and 7B is not necessary, the input signal can be divided with equal power with good uniformity. Further, in this embodiment, since the grade crossing portion 30 is not necessary, the circuit line pattern can be accurately formed, and the electrical length between the input and output terminals can be easily and uniformly manufactured. Therefore, an accurate phase relationship between the input / output terminals can be obtained.
以上の実施例においては、同一平面肺での電力分配・
係合にブランチライン形ハイブリッド方向性結合器9o及
び9bを用いたが、これに限らず、例えば、インタディジ
テイト型、タンデム接続型等の公知の複数の信号の分割
及び結合を行うハイブリッド方向性結合器を、用いても
良い。この場合には、ブランチライン形ハイブリッド方
向性結合器を用いた場合に比較し、さらに小型化が図れ
る。In the above embodiment, the power distribution in the same plane lung
Although the branch line type hybrid directional couplers 9o and 9b are used for the engagement, the present invention is not limited to this, and for example, hybrid directivity for dividing and combining a plurality of known signals such as an interdigitated type and a tandem connection type. A combiner may be used. In this case, the size can be further reduced as compared with the case where the branch line type hybrid directional coupler is used.
また、以上の実施例において、信号入出力端子がそれ
ぞれ４個の場合について説明したがこれに限らず、５個
以上の多端子の場合でも本発明を容易に適用することが
でき、３個以上の公知の方向性結合器9a及び9b、並びに
３個以上の方向性結合器9ca及び9daを備えた多端子方向
性結合器を構成してもよい。Further, in the above embodiments, the case where each of the signal input / output terminals is four has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be easily applied to the case of multiple terminals of five or more. Alternatively, a multi-terminal directional coupler having three or more directional couplers 9a and 9b and three or more directional couplers 9ca and 9da may be configured.
さらに、以上の実施例において、結合用導体18a,18b,
19a,19b及び結合孔17a,17bの平面形状を長方形状として
いるが、これに限らず、結合用導体18aと19a,18bと19b
間に接地導体11が形成されない欠落部が形成され、結合
用導体18aと19a,18bと19bの各間でモード結合させるこ
とができればよく、上記形状は限定されない。Furthermore, in the above embodiments, the coupling conductors 18a, 18b,
Although the planar shapes of 19a, 19b and the coupling holes 17a, 17b are rectangular, the present invention is not limited to this, and the coupling conductors 18a and 19a, 18b and 19b are not limited thereto.
The above-mentioned shape is not limited as long as a missing portion is formed in which the ground conductor 11 is not formed, and mode coupling can be performed between the coupling conductors 18a and 19a and 18b and 19b.
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、接地導体の両側
に誘電体基板を介して設けられる複数の第１の方向性結
合器を備え、上記複数の第１の方向性結合器にそれぞれ
接続される２個の結合用導体を上記接地導体の両側にそ
れぞれ上記誘電体基板を介して形成し、上記各結合用導
体間に形成された上記接地導体に欠落部を設け、上記各
結合用導体間を結合する第２の方向性結合器を複数個備
えたので、上記第２の方向性結合器が第４図（Ａ）及び
（Ｂ）の従来例のブランチライン型方向性結合器と同様
に動作し、例えば２個の公知の上記第１の方向性結合器
と２個の上記第２の方向性結合器を備えることにより、
本発明の上記多端子方向性結合器が従来例と同様に動作
する。[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, a plurality of first directional couplers are provided on both sides of the ground conductor via the dielectric substrate, and the plurality of first directional couplers are provided. Two coupling conductors respectively connected to the coupling device are formed on both sides of the ground conductor via the dielectric substrate, and the ground conductor formed between the coupling conductors is provided with a cutout portion. Since the plurality of second directional couplers for coupling the respective coupling conductors are provided, the second directional coupler is the branch line type directional direction of the conventional example shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). Operating in the same way as a directional coupler, for example by providing two known first directional couplers and two said second directional couplers,
The multi-terminal directional coupler of the present invention operates similarly to the conventional example.
上述のように、上記第１の方向性結合器が上記接地導
体の両側に誘電体基板を介して設けられ、一方、上記第
２の方向性結合器の各結合用導体が各誘電基板上に設け
られるので、従来例の多端子方向性結合に比較して約1/
2の大きさの多端子方向性結合器を構成することができ
るとともに、従来例のように立体交差部を設ける必要が
ない。従って、該回路の導体パターンを正確に形成する
ことができるとともに、従来例のように立体交差部にお
いて信号の干渉が生じず電気的特性良く信号を出力する
ことができるという利点がある。As described above, the first directional coupler is provided on both sides of the ground conductor via the dielectric substrate, while the coupling conductors of the second directional coupler are provided on the respective dielectric substrates. Since it is provided, about 1 / compared to the conventional multi-terminal directional coupling
A multi-terminal directional coupler having a size of 2 can be configured, and it is not necessary to provide a grade intersection as in the conventional example. Therefore, there is an advantage that the conductor pattern of the circuit can be accurately formed, and a signal can be output with good electrical characteristics without causing signal interference at a grade intersection as in the conventional example.
第１図（Ａ）は本発明の一実施例である４入力及び４出
力の多端子方向性結合器の上表面から見た平面図、 第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の方向性結合器の下表面か
ら見た平面図、 第１図（Ｃ）は第１図（Ａ）の方向性結合器の接地導体
の平面図、 第１図（Ｄ）は第１図（Ａ）及び（Ｂ）のＡ−Ａ′線に
ついての縦断面図、 第２図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１図（Ａ）及び
（Ｂ）のＢ−Ｂ′線の結合部における公知の直交モード
励振法による偶モードと奇モードの電界分布を示した縦
断面図、 第３図は第１図（Ａ）の実施例及び第４図（Ａ）の従来
例の４入力及び４出力の多端子方向性結合器の回路図、 第４図（Ａ）は、４個のブランチライン型方向性結合器
を用いた４入力及び４出力の多端子方向性結合器の平面
図、 第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）のＣ−Ｃ′線についての縦
断面図である。 1,2,3,4……信号入力端子、 5,6,7,8……信号出力端子、 9a,9b,9c,9d……ブランチライン型ハイブリッド方向性
結合器、 9ca,9da……ハイブリッド方向性結合器、 10,10a,10b……誘電体基板、 10ca,10cb……結合用誘電体、 11……接地導体、 17a,17b……結合孔、 31ないし42……ストリップ導体。FIG. 1 (A) is a plan view seen from the upper surface of a 4-input and 4-output multi-terminal directional coupler which is an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (B) is a plan view of FIG. 1 (A). FIG. 1 (C) is a plan view of the ground conductor of the directional coupler of FIG. 1 (A), and FIG. 1 (D) is FIG. 1 (A). ) And (B) are longitudinal cross-sectional views taken along the line AA ', and FIGS. 2A and 2B are known in the joint portion along the line BB' in FIGS. 1A and 1B, respectively. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the electric field distributions of an even mode and an odd mode by the orthogonal mode excitation method of FIG. 3, FIG. 3 is the four inputs and four outputs of the embodiment of FIG. 1A and the conventional example of FIG. FIG. 4A is a circuit diagram of the multi-terminal directional coupler of FIG. 4, and FIG. 4A is a plan view of a 4-input and 4-output multi-terminal directional coupler using four branch line type directional couplers. Figure (B) FIG. 4 is a vertical sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 1,2,3,4 …… Signal input terminal, 5,6,7,8 …… Signal output terminal, 9a, 9b, 9c, 9d …… Branch line type hybrid directional coupler, 9ca, 9da …… Hybrid Directional coupler, 10, 10a, 10b ... Dielectric substrate, 10ca, 10cb ... Coupling dielectric, 11 ... Ground conductor, 17a, 17b ... Coupling hole, 31 to 42 ... Strip conductor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭53−76741（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3575674（ＵＳ，Ａ) 米国特許3571739（ＵＳ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ───Continued from the front page (56) Bibliographic references Sho 53-76741 (JP, U) US Patent 3575674 (US, A) US Patent 3571739 (US, A)
Claims (1)
られる複数の第１の方向性結合器を備え、 上記複数の第１の方向性結合器にそれぞれ接続される２
個の結合用導体を上記接地導体の両側にそれぞれ上記誘
電体基板を介して形成し、上記各結合用導体間に形成さ
れた上記接地導体に欠落部を設け、上記各結合用導体間
を結合する第２の方向性結合器を複数個備えたことを特
徴とする多端子方向性結合器。1. A plurality of first directional couplers provided on both sides of a ground conductor via a dielectric substrate, each of which is connected to the plurality of first directional couplers.
Individual coupling conductors are formed on both sides of the ground conductor via the dielectric substrate, and a gap is provided in the ground conductor formed between the coupling conductors to couple the coupling conductors. A multi-terminal directional coupler comprising a plurality of second directional couplers.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP62136726A JP2557888B2 (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Multi-terminal directional coupler |
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| EP88904654A EP0319584B1 (en) | 1987-05-29 | 1988-05-30 | Directional coupler |
| US07/254,499 US4906954A (en) | 1987-05-29 | 1988-05-30 | Directional coupler device |
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| US3575674A (en) | 1969-05-09 | 1971-04-20 | Microwave Ass | Microstrip iris directional coupler |
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1987
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| JPS63300607A (en) | 1988-12-07 |
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