JP2651336B2 - 方向性結合器 - Google Patents

方向性結合器

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JP2651336B2
JP2651336B2 JP5135749A JP13574993A JP2651336B2 JP 2651336 B2 JP2651336 B2 JP 2651336B2 JP 5135749 A JP5135749 A JP 5135749A JP 13574993 A JP13574993 A JP 13574993A JP 2651336 B2 JP2651336 B2 JP 2651336B2
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01P5/187—Broadside coupled lines

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１／４波長結合線路型
方向性結合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、方向性結合器は９０度合成器又は
分配器として使用され、マイクロ波回路ではフィルタ
ー、バランス型増幅器やバランス型ミキサなどの種々の
回路に適用されている。図１７及び図１８に、互いに電
磁的に結合するように配設された２個のマイクロストリ
ップ線路を用いた従来例の１／４波長結合線路型方向性
結合器を示す。
【０００３】図１７及び図１８に示すように、半導体基
板１１上に接地導体１２が形成され、その上に誘電体層
２１が形成される。この誘電体層２１上に、２本の結合
線路用マイクロストリップ導体３１，３２が所定の間隔
だけ離れてしかも互いに電磁的に結合するように近接し
て形成される。ここで、各マイクロストリップ導体３
１，３２は１／４波長の長手方向の長さ、すなわち１／
４λｇ（λｇは管内波長である。）の長手方向の長さを
有する。この従来例の方向性結合器に対して、公知の偶
奇直交モード励振法による準ＴＥＭ近似（ジェイ・リー
ド（J.Reed）ほか「対称４ポートネットワークの解析方
法（A method of analysis of symmetrical four-port
network）」ＩＲＥ Ｔｒａｎｓ．，ＭＴＴ−４，１９
６８年，参照。）を用いて解析を行えば、偶モードにお
いては同相励振となる一方、奇モードにおいては逆相励
振となり、この方向性結合器の結合伝送線路の奇、偶各
モード時の特性インピーダンスＺｏｄｄ，Ｚｅｖｅｎは
次式で表される。
【０００４】
【数１】 Ｚｏｄｄ＝（εμ）1/2／（Ｃ1＋２Ｃ12）［Ω］
【数２】Ｚｅｖｅｎ＝（εμ）1/2／Ｃ1［Ω］ ここで、εは誘電体層２１の誘電率であり、μは誘電体
層２１の透磁率である。また、Ｃ1はマイクロストリッ
プ導体３１，３２と接地導体１２との間の静電容量であ
り、Ｃ12は、マイクロストリップ導体３１，３２間の静
電容量である。
【０００５】上記特性インピーダンスＺｏｄｄ，Ｚｅｖ
ｅｎを用いて、この従来例の方向性結合器における２つ
のマイクロストリップ線路間の結合度Ｋは次式で表わす
ことができる。
【数３】 Ｋ＝２０ｌｏｇ｛（Ｚeven−Ｚodd）／（Ｚeven＋Ｚodd）｝［ｄＢ］
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方向性結合器では、数３で表された結合度Ｋを大きくす
ることができないために、等しい電力分配や合成を行う
ための構造緒元を得ることが難しく、従来、モノリシッ
クマイクロ波集積回路（以下、ＭＭＩＣという。）を実
現する装置では、あまり用いられていない。
【０００７】このため、従来、マイクロストリップ線路
などの分布定数線路を用いたハイブリッドリングが回路
構成上よく用いられている。しかしながら、ハイブリッ
ドリングは占有する回路面積が大きく、実現しようとす
るマイクロ波回路が大型化するという欠点があった。こ
の欠点を克服するために、半導体基板上に金属導体及び
薄膜誘電体層を積層して形成し、これをマイクロストリ
ップ線路として構成し、回路面積を小型化する手法が試
みられた。しかしながら、薄膜絶縁層を用いるためにマ
イクロストリップ線路の導体幅が狭くなり、また９０度
ハイブリッドリングでは、使用する周波数の管内波長λ
ｇ分の線路長さが必要となるので線路の伝送損失が増大
する。従って、所望の電力分配や合成特性が得られない
という欠点があるとともに、これらのハイブリッドリン
グを用いたＭＭＩＣにおいても損失が増大するという問
題点があった。
【０００８】本発明の目的は以上の課題を解決し、従来
例に比較して大きな結合度を有する１／４波長結合線路
型方向性結合器を提供することにある。
【０００９】本発明に係る請求項１記載の方向性結合器
は、所定の誘電率を有する基板と、上記基板の上に形成
され、切欠部を有する接地導体と、互いに平行な第１の
面と第２の面を有し、第１の誘電体層の第１の面が上記
接地導体と上記基板と接触するように上記接地導体と上
記基板の上に形成された第１の誘電体層と、上記第１の
誘電体層の第２の面上に、互いに電磁的に結合するよう
に近接して形成され、それぞれ１／４波長の長さと所定
の一定の幅を有する２本の結合線路用マイクロストリッ
プ導体と、互いに平行な第１の面と第２の面を有し、第
２の誘電体層の第１の面が上記２本の結合線路用マイク
ロストリップ導体と上記第１の誘電体層の第２の面とに
接触するように上記２本の結合線路用マイクロストリッ
プ導体と上記第１の誘電体層の第２の面の上に形成され
た第２の誘電体層と、上記２本の結合線路用マイクロス
トリップ導体と電磁的に結合するように近接して、上記
第２の誘電体層の第２の面上に形成され、１／４波長の
長さと所定の一定の幅を有する浮遊導体とを備え、上記
切欠部は実質的に１／４波長の長さと所定の一定の幅を
有し、上記切欠部は、上記接地導体が上記２本の結合線
路用マイクロストリップ導体から所定の距離だけ離れて
形成され、上記基板の誘電率は上記第１の誘電体層と上
記第２の誘電体層の各誘電率よりも高くなるように設定
され、上記切欠部と上記２本の結合線路用マイクロスト
リップ導体との間に位置する上記第１の誘電体層の一部
分に空隙部を形成したことを特徴とする。
【００１０】また、請求項２記載の方向性結合器は、請
求項１記載の方向性結合器において、上記第２の誘電体
層の誘電率は上記第１の誘電体層の誘電率よりも高くな
るように設定されたことを特徴とする。
【００１１】
【００１２】またさらに、請求項３記載の方向性結合器
は、請求項１又は２に記載の方向性結合器において、上
記基板は半導体基板であることを特徴とする。
【００１３】本発明に係る請求項４記載の方向性結合器
は、所定の誘電率を有する基板と、上記基板上に、互い
に電磁的に結合するように近接して形成され、それぞれ
１／４波長の長さと所定の一定の幅を有する２本の結合
線路用マイクロストリップ導体と、互いに平行な第１の
面と第２の面を有し、第１の誘電体層の第１の面が上記
２本の結合線路用マイクロストリップ導体と上記基板と
接触するように上記２本の結合線路用マイクロストリッ
プ導体と上記基板の上に形成された第１の誘電体層と、
上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体と電磁的
に結合するように近接して、上記第１の誘電体層の第２
の面上に形成され、１／４波長の長さと所定の一定の幅
を有する浮遊導体と、互いに平行な第１の面と第２の面
を有し、第２の誘電体層の第１の面が上記浮遊導体と上
記第１の誘電体層の第２の面とに接触するように上記浮
遊導体と上記第１の誘電体層の第２の面の上に形成され
た第２の誘電体層と、上記２本の結合線路用マイクロス
トリップ導体と上記浮遊導体とに電磁的に結合するよう
に上記第２の誘電体層の第２の面の上に形成され、切欠
部を有する接地導体とを備え、上記切欠部は実質的に１
／４波長の長さと所定の一定の幅を有し、上記切欠部
は、上記接地導体が上記浮遊導体と上記２本の結合線路
用マイクロストリップ導体とからそれぞれ所定の距離だ
け離れて形成され、上記基板の誘電率は上記第１の誘電
体層と上記第２の誘電体層の各誘電率よりも高くなるよ
うに設定されたことを特徴とする。
【００１４】また、請求項５記載の方向性結合器は、請
求項４記載の方向性結合器において、上記第１の誘電体
層の誘電率は上記第２の誘電体層の誘電率よりも高くな
るように設定されたことを特徴とする。
【００１５】さらに、請求項６記載の方向性結合器は、
請求項４又は５記載の方向性結合器において、上記切欠
部と上記浮遊導体との間に位置する上記第２の誘電体層
の一部分に空隙部を形成したことを特徴とする。
【００１６】またさらに、請求項７記載の方向性結合器
は、請求項４乃至６のうちの１つに記載の方向性結合器
において、上記接地導体は、上記第２の誘電体層の第２
の面の上から上記第１の誘電体層と上記第２の誘電体層
の両方の側面を介して上記基板上に延在して形成された
ことを特徴とする。またさらに、請求項８記載の方向性
結合器は、請求項４乃至７のうちの１つに記載の方向性
結合器において、上記基板は半導体基板であることを特
徴とする。
【００１７】
【作用】上記数３に数１及び数２を代入することによっ
て、結合度Ｋを示す次の数４を得る。
【数４】Ｋ＝２０ｌｏｇ｛Ｃ12／（Ｃ1＋Ｃ12）｝ 本発明者は、上記数４の式に注目し、大きな結合度Ｋを
得るために、本発明において、静電容量Ｃ1を減少さ
せ、静電容量Ｃ12を増大させる構造を有する１／４波長
結合線路型方向性結合器を提供する。
【００１８】以上のように構成された請求項１、３、
４、７又は８記載の方向性結合器においては、偶モード
において、上記浮遊導体と上記２本の結合線路用マイク
ロストリップ導体との間に電気力線が存在せず、これら
が同電位となる。従って、上記２本の結合線路用マイク
ロストリップ導体と上記接地導体との間の静電容量Ｃ1
を小さくすることができる。一方、奇モードにおいて、
上記浮遊導体と上記接地導体と同電位となり、上記浮遊
導体の電位が零電位となって接地導体として動作するた
め、結果的に上記接地導体と上記２本の結合線路用マイ
クロストリップ導体間の電極間距離が極めて近接するこ
とになり、上記２本の結合線路用マイクロストリップ導
体間の静電容量Ｃ12が増大することになる。また、上記
基板の誘電率は上記第１の誘電体層と上記第２の誘電体
層の各誘電率よりも高くなるように設定されたので、上
記基板と上記浮遊導体との間に上記２本の結合線路用マ
イクロストリップ導体と上記浮遊導体の電界を閉じ込め
ることができるので、上記静電容量Ｃ12がさらに増大す
ることになる。従って、静電容量Ｃ1が小さくなりかつ
静電容量Ｃ12が増大するので、上記数４から明らかなよ
うに、当該方向性結合器の結合度Ｋを増大する。
【００１９】また、請求項１記載の方向性結合器におい
ては、上記切欠部と上記２本の結合線路用マイクロスト
リップ導体との間に位置する上記第１の誘電体層の一部
分に空隙部を形成した。従って、上記２本の結合線路用
マイクロストリップ導体と上記接地導体との間の静電容
量Ｃ1をさらに小さくすることができ、当該方向性結合
器の結合度Ｋをさらに増大させることができる。さら
に、請求項２記載の方向性結合器においては、請求項１
記載の方向性結合器において、上記第２の誘電体層の誘
電率は上記第１の誘電体層の誘電率よりも高くなるよう
に設定された。ここで、偶モードにおいては、上記２本
の結合線路用マイクロストリップ導体と、上記接地導体
と同電位となる上記浮遊導体との間に、誘電率が比較的
低い第１の誘電体層が介在しているので、上記接地導体
と上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体との間
の静電容量Ｃ1がさらに小さくなる。一方、奇モードに
おいては、誘電率が比較的高い第２の誘電体層と上記浮
遊導体との間に上記２本の結合線路用マイクロストリッ
プ導体と上記浮遊導体間の電界が閉じ込められているの
で、上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体間の
静電容量Ｃ12がさらに増大する。従って、結合度Ｋをさ
らに増大させることができる。
【００２０】請求項４記載の方向性結合器は、請求項１
記載の方向性結合器に比較して、上記第１の誘電体層の
一部分に上記空隙部を有しない請求項１記載の方向性結
合器（以下、比較例という。）の各部を、接地導体と２
本の結合線路用マイクロストリップ導体との間に浮遊導
体が配置されるように、上下逆方向に配置したものであ
る。この配置形状を有する当該方向性結合器の奇モード
においては、２本の結合線路用マイクロストリップ導体
間の静電容量Ｃ12を比較例に比較して大きくすることが
でき、当該方向性結合器の実効誘電率を比較例に比較し
て大きくすることができるので、数１に示す特性インピ
ーダンスＺｏｄｄを大きくすることができる。一方、偶
モードにおいては、当該方向性結合器の実効誘電率は比
較例に比較して大きく変化せず、数２に示す特性インピ
ーダンスＺｅｖｅｎは２本の結合線路用マイクロストリ
ップ導体間の静電容量Ｃ12に依存していないので、特性
インピーダンスＺｅｖｅｎはほとんど変化しません。従
って、当該方向性結合器は、比較例に比較して、静電容
量Ｃ12を大きくすることができるので、数４に示す結合
度を、比較例に比較して大きくすることができる。ま
た、当該方向性結合器においては、接地導体と２本の結
合線路用マイクロストリップ導体との間に浮遊導体が配
置されているので、モード間の実効誘電率の差は、比較
例に比較して小さくなるので、互いに直交する２つのモ
ードの位相速度を実質的に一致させる方向に導き、比較
例に比較して極めて優れた方向性を有する方向性結合器
を実現できる。
【００２１】請求項５記載の方向性結合器においては、
請求項４記載の方向性結合器において、上記第１の誘電
体層の誘電率は上記第２の誘電体層の誘電率よりも高く
なるように設定された。ここで、偶モードにおいては、
上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体と、上記
接地導体と同電位となる上記浮遊導体との間に、誘電率
が比較的低い第２の誘電体層が介在しているので、上記
接地導体と上記２本の結合線路用マイクロストリップ導
体との間の静電容量Ｃ1がさらに小さくなる。一方、奇
モードにおいては、誘電率が比較的高い第１の誘電体層
と上記浮遊導体との間に上記２本の結合線路用マイクロ
ストリップ導体と上記浮遊導体間の電界が閉じ込められ
ているので、上記２本の結合線路用マイクロストリップ
導体間の静電容量Ｃ12がさらに増大する。従って、結合
度Ｋをさらに増大させることができる。
【００２２】また、請求項６記載の方向性結合器におい
ては、請求項４又は５記載の方向性結合器において、上
記切欠部と上記２本の結合線路用マイクロストリップ導
体との間に位置する上記第２の誘電体層の一部分に空隙
部を形成した。従って、上記２本の結合線路用マイクロ
ストリップ導体と上記接地導体との間の静電容量Ｃ1を
さらに小さくすることができ、当該方向性結合器の結合
度Ｋをさらに増大させることができる。さらに、請求項
７の方向性結合器においては、請求項４乃至６のうちの
１つに記載の方向性結合器において、上記接地導体は、
上記第２の誘電体層の第２の面の上から上記第１の誘電
体層と上記第２の誘電体層の両方の側面を介して上記基
板上に延在して形成された。従って、上記接地導体と上
記２本の結合線路用マイクロストリップ導体間の電極間
距離がさらに近接することになり、上記２本の結合線路
用マイクロストリップ導体間の静電容量Ｃ12が増大する
ことになる。これにより、当該方向性結合器の結合度Ｋ
をさらに増大する。
【００２３】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明に係るＭＭＩ
Ｃに適用可能な１／４波長線路結合型方向性結合器の実
施例について説明する。
【００２４】＜第１の実施例＞図１は本発明に係る第１
の実施例である１／４波長結合線路型方向性結合器の平
面図であり、図２は図１の方向性結合器において浮遊導
体５０と誘電体層２２とを除去したときの平面図であ
る。また、図３は図１の方向性結合器のＡ−Ａ’線につ
いての縦断面図であり、図４は図１の方向性結合器のＢ
−Ｂ’線についての縦断面図である。図１乃至図４にお
いて、図１７及び図１８と同一のものについては同一の
符号を付している。また、図１及び図２の平面図におい
て、上方から見て見えないものについては点線で描いて
いる。
【００２５】この第１の実施例の方向性結合器は、図１
７及び図１８の従来例の方向性結合器に比較して、図３
に示すように、誘電体層２１上に、誘電体層２２を介し
て結合線路用マイクロストリップ導体３１，３２の直上
部に長手方向の長さλｇ／４を有する浮遊導体５０を形
成するとともに、マイクロストリップ導体３１，３２の
直下部に位置する接地導体１２に長方形状の切欠部１２
ｃを形成したことを特徴とする。
【００２６】図１乃至図４に示すように、半導体基板１
１上に接地導体１２が形成され、その上に、例えばポリ
イミド樹脂などの有機材料にてなる誘電体層２１が形成
される。ここで、半導体基板１１の四隅に入出力用コプ
レーナ線路５１，５２，５３，５４が形成される。コプ
レーナ線路５１は、中心導体４１とその両側に形成され
た接地導体１２とから構成され、コプレーナ線路５２
は、中心導体４２とその両側に形成された接地導体１２
とから構成される。また、コプレーナ線路５３は、中心
導体４３とその両側に形成された接地導体１２とから構
成され、コプレーナ線路５４は、中心導体４４とその両
側に形成された接地導体１２とから構成される。さら
に、接地導体１２において、後に形成される２本のマイ
クロストリップ導体３１，３２の直下部の領域に、例え
ば、リフトオフプロセスを用いて、長方形状の切欠部１
２ｃが形成される。ここで、上記リフトオフプロセスの
代わりにエッチングプロセスを用いてもよい。
【００２７】また、上記誘電体層２１上に、２本のマイ
クロストリップ導体３１，３２が、所定の間隔だけ離れ
てかつ各長手方向が互いに平行となるように、しかも互
いに電磁的に結合するように近接して形成される。ここ
で、各マイクロストリップ導体３１，３２は１／４λｇ
の長手方向の長さを有する。なお、実際上は、偶モード
の管内波長と奇モードの管内波長とが互いに異なるた
め、各マイクロストリップ導体３１，３２の長手方向の
長さは、それらの平均の管内波長に設定している。
【００２８】さらに、マイクロストリップ導体３１の一
端は、図４に示すように、誘電体層２１を厚さ方向に貫
通するスルーホール内に充填されたスルーホール導体６
２を介して中心導体４２に電気的に接続され、マイクロ
ストリップ導体３１の他端は、同様に、誘電体層２１を
厚さ方向に貫通するスルーホール内に充填されたスルー
ホール導体６１（図２参照。）を介して中心導体４１に
電気的に接続される。また、マイクロストリップ導体３
２の一端は、図４に示すように、誘電体層２１を厚さ方
向に貫通するスルーホール内に充填されたスルーホール
導体６４を介して中心導体４４に電気的に接続され、マ
イクロストリップ導体３２の他端は、同様に、誘電体層
２１を厚さ方向に貫通するスルーホール内に充填された
スルーホール導体６３（図２参照。）を介して中心導体
４３に電気的に接続される。
【００２９】さらに、２本のマイクロストリップ導体３
１，３２が形成された誘電体層２１上に、誘電体層２１
と同一の材料にてなる誘電体層２２が形成され、その誘
電体層２２上に、２本のマイクロストリップ導体３１，
３２の直上部に、当該マイクロストリップ導体３１，３
２の長手方向と平行な長手方向の１／４λｇの長さの２
辺を有しかつ当該マイクロストリップ導体３１，３２の
長手方向と直交する所定の幅の２辺を有する長方形状の
浮遊導体５０が形成されて、第１の実施例の方向性結合
器が完成する。
【００３０】図５は図１の方向性結合器において偶モー
ドのときの電界分布を示すＡ−Ａ’線についての縦断面
図であり、図６は図１の方向性結合器において奇モード
のときの電界分布を示すＡ−Ａ’線についての縦断面図
である。
【００３１】図５の偶モードの動作のために、マイクロ
ストリップ導体３１，３２の直下部の接地導体１２に切
欠部１２ｃを形成して、接地導体１２とマイクロストリ
ップ導体３１，３２間の静電容量Ｃ1を減少させる構造
になっている。これは、接地導体１２が浮遊導体５０か
ら十分に遠く離れており、浮遊導体５０に対する影響を
無視することができるということを仮定している。ま
た、図５の電界分布に示すように、偶モードにおいて
は、浮遊導体５０とマイクロストリップ導体３１，３２
との間に電気力線が存在せず、これらが同電位であるこ
とを示している。これは、もし電位差が生じれば、２本
のマイクロストリップ導体３１，３２から浮遊導体５０
への変位電流が流入するのみで電流の流出が無い（上述
のように同電位であるため）ためにキルヒホッフの法則
が成立しなくなるという考察からも容易に説明すること
ができる。従って、浮遊導体５０はマイクロストリップ
導体３１，３２と同電位になるので、偶モードにおいて
静電容量Ｃ1を小さくすることができる。
【００３２】一方、図６の奇モードの動作のために、マ
イクロストリップ導体３１，３２の直上部の誘電体層２
２上に、浮遊導体５０を形成している。図６に示すよう
に、奇モードにおいては、浮遊導体５０と接地導体１２
との間に電気力線が存在せず、これらが同電位であるこ
とを示している。さらに、上述の考察と同様に、奇モー
ドにおいては、２本のマイクロストリップ導体３１，３
２の電位の絶対値が等しく符号が逆であるので、キルヒ
ホッフの法則を満たすために浮遊導体の電位は零電位に
なる。これらのことが成立させるために、本実施例の方
向性結合器のように、浮遊導体５０を接地導体１２から
十分に遠くに離して、浮遊導体５０に対する接地導体１
２に対する接地導体１２への影響が十分に小さくしてい
る。従って、奇モードにおいて当該浮遊導体５０の電位
が零電位となって接地導体として動作するため、結果的
に接地導体とマイクロストリップ導体３１，３２間の電
極間距離が極めて近接することになり、静電容量Ｃ12が
増大することになる。
【００３３】すなわち、第１の実施例においては、接地
導体１２に切欠部１２ｃを形成することによって静電容
量Ｃ1を減少させる一方、奇モードの動作時に接地導体
として動作する浮遊導体５０を形成することによって静
電容量Ｃ12を増大させる。これによって、上記数４から
明らかなように、結合度Ｋを増大させることができる。
【００３４】以上のように構成された第１の実施例にお
いて、例えばコプレーナ線路５４を終端し、コプレーナ
線路５１にマイクロ波信号を入力したとき、当該方向性
結合器のマイクロストリップ導体３１の線路を介してコ
プレーナ線路５２に出力するとともに、マイクロストリ
ップ導体３１とより大きな結合度で結合しているマイク
ロストリップ導体３２の線路に出力され、これによっ
て、上記マイクロ波信号が、コプレーナ線路５３に出力
される。
【００３５】なお、接地導体１２の切欠部１２ｃの図上
左右方向の幅と、各マイクロストリップ導体３１，３２
の導体間隔と、各マイクロストリップ導体３１，３２の
幅、浮遊導体５０の導体幅と、誘電体層２１，２２の膜
厚は所望の結合度Ｋを得るように調整されるが、本発明
者の試作実験によれば、半導体基板１１として、半絶縁
性ＧａＡｓ基板（比誘電率１２．９）を用いるととも
に、誘電体層２１，２２としてポリイミド樹脂（比誘電
率３．３）を用いた場合、接地導体１２の切欠部１２ｃ
の幅と、各マイクロストリップ導体３１，３２の導体間
隔と、各マイクロストリップ導体３１，３２の幅と、浮
遊導体５０の導体幅と、誘電体層２１，２２の各膜厚と
をそれぞれ、１１２μｍ、１０μｍ、１６μｍ、４６μ
ｍ、７．５μｍ、２．５μｍと設定することによって、
結合度３ｄＢ及び入出力インピーダンス５０Ωを有する
方向性結合器を実現することができた。これら方向性結
合器の構造緒元は、例えば有限要素法などの解析法を用
いて決定することができる。
【００３６】また、本実施例の積層構造を実現するプロ
セスとして、各導体に関してはフォトレジストによるリ
フトオフを用いた真空蒸着法で形成し、誘電体層２１，
２２は有機材料の回転塗布法によって、所望の構造緒元
を得ることができる。前述した方法は半導体プロセス技
術では一般的であって、各層の寸法精度として１ミクロ
ン程度、各層の膜厚精度として０．１ミクロン程度の製
作精度が容易に実現できることから、方向性結合器の設
計精度を向上させることができる。
【００３７】以上の第１の実施例において、好ましく
は、誘電体層２１の誘電率を誘電体層２２の誘電率に比
較して低く設定される。これによって、偶モードにおい
ては、マイクロストリップ導体３１，３２と接地導体と
同電位となる浮遊導体５０との間に、誘電率が比較的低
い誘電体層２１が介在しているので、接地導体１２とマ
イクロストリップ導体３１，３２との間の静電容量Ｃ1
がさらに小さくなる。一方、奇モードにおいては、誘電
率が比較的高い誘電体層２２と浮遊導体５０との間にマ
イクロストリップ導体３１，３２と浮遊導体５０間の電
界が閉じ込められているので、各マイクロストリップ導
体３１，３２間の静電容量Ｃ12がさらに増大する。従っ
て、結合度Ｋをさらに増大させることができる。また、
以上の第１の実施例において、浮遊導体５０は誘電体層
２２上であって２本のマイクロストリップ導体３１，３
２の直上部に形成しているが、本発明はこれに限らず、
浮遊導体５０は少なくとも、２本のマイクロストリップ
導体３１，３２と電磁的に結合するように近接して形成
すればよい。さらに、接地導体１２の切欠部１２ｃは、
静電容量Ｃ1を小さくするために、接地導体１２が２本
のマイクロストリップ導体３１，３２から所定の距離だ
け離れるように形成すればよい。
【００３８】図７は本発明に係る第１の変形例である１
／４波長結合線路型方向性結合器の（図１のＡ−Ａ’線
についての縦断面図に対応する）縦断面図である。図７
に示すように、第１の実施例に比較して、誘電体層２１
を誘電体基板２１ａで形成するとともに、接地導体１２
の切欠部１２ｃの直上部の誘電体基板２１ａに凹部とな
る空隙部２１ｈを形成してもよい。これによって、マイ
クロストリップ導体３１，３２と接地導体１２との間の
実効的な誘電率を低下させ、静電容量Ｃ1を第１の実施
例に比較してさらに減少させ、結合度Ｋを増大させるこ
とができる。
【００３９】図８は本発明に係る第２の変形例である１
／４波長結合線路型方向性結合器の（図１のＡ−Ａ’線
についての縦断面図に対応する）縦断面図である。図８
に示すように、第１の実施例に比較して、各マイクロス
トリップ導体３１，３２を、接地導体１２の切欠部１２
ｃの中央部の半導体基板１１上に形成し、当該マイクロ
ストリップ導体３１，３２の直上部の誘電体層２１上に
浮遊導体５０を形成してもよい。すなわち、この第２の
変形例における線路結合部においては２本のマイクロス
トリップ導体３１，３２とその両側とから構成されるダ
ブルコプレーナ線路を構成している。これによって、第
２の変形例は、第１の実施例に比較して、誘電体層２２
を形成していないので、製造プロセスを簡単化するとと
もに、小型化することができる。以上の第２の変形例に
おいて、浮遊導体５０は少なくとも２本のマイクロスト
リップ導体３１，３２と電磁的に結合するように形成す
ればよい。
【００４０】＜第２の実施例＞図９は本発明に係る第２
の実施例である１／４波長結合線路型方向性結合器の平
面図であり、図９は図２の方向性結合器において接地導
体１３，１４と誘電体層２２とを除去したときの平面図
である。また、図１１は図９の方向性結合器のＣ−Ｃ’
線についての縦断面図であり、図１２は図９の方向性結
合器のＤ−Ｄ’線についての縦断面図である。図９乃至
図１２において、図１乃至図８及び図１７及び図１８と
同一のものについては同一の符号を付している。また、
図９及び図１０の平面図において、上方から見て見えな
いものについては点線で描いている。
【００４１】この第２の実施例の方向性結合器は、半導
体基板１１上に、２本の結合線路用マイクロストリップ
導体３１，３２を形成し、その上に誘電体層２１を介し
て、上記マイクロストリップ導体３１，３２の直上部
に、１／４λｇの長手方向の長さを有する長方形状の浮
遊導体６０を形成し、その上に、誘電体層２２を介し
て、浮遊導体６０の直上部に、切欠部１４ｃを有する接
地導体１４を形成したことを特徴とする。
【００４２】言い換えれば、第２の実施例の方向性結合
器は、図９乃至図１２の図面を上下ひっくり返して上記
図１７と図１８の従来例の方向性結合器と比較すれば、
２本の結合線路用マイクロストリップ導体３１，３２と
接地導体１４との間の誘電体層２１，２２中に、接地導
体１４に接続されない浮遊導体６０を介在させ、浮遊導
体６０の直上部（ただし、図９乃至図１２の図面をひっ
くり返せば、「直下部」となる。）の接地導体１４に切
欠部１４ｃを形成したことを特徴としている。
【００４３】図９乃至図１２に示すように、半導体基板
１１上に、接地導体１２が形成された後、その中央部
に、リフトオフプロセスを用いて比較的広い領域の長方
形状の切欠部１２ｃが形成される。その切欠部１２ｃ内
の中央部の半導体基板１１上に、２本の結合線路用マイ
クロストリップ導体３１，３２が第１の実施例と同様
に、所定の間隔だけ離れてかつ各長手方向が互いに平行
となるように、しかも互いに電磁的に結合するように近
接して形成される。ここで、半導体基板１１の四隅に入
出力用コプレーナ線路５１，５２，５３，５４が第１の
実施例と同様に形成されて、以下のようにマイクロスト
リップ導体３１，３２と電気的に接続される。すなわ
ち、図１０に示すように、マイクロストリップ導体３１
の一端は、コプレーナ線路５２の中心導体４２に電気的
に接続され、マイクロストリップ導体３１の他端は、コ
プレーナ線路５１の中心導体４１に電気的に接続され
る。さらに、マイクロストリップ導体３２の一端は、コ
プレーナ線路５４の中心導体４４に電気的に接続され、
マイクロストリップ導体３２の他端は、コプレーナ線路
５３の中心導体４３に電気的に接続される。
【００４４】次いで、２本のマイクロストリップ導体３
１，３２が形成された半導体基板１１上であって４個の
コプレーナ線路５１乃至５４を除いた領域に、平面が長
方形状の例えばポリイミド樹脂などの有機材料にてなる
誘電体層２１が形成された後、その誘電体層２１上であ
って２本のマイクロストリップ導体３１，３２の直上部
に、当該マイクロストリップ導体３１，３２の長手方向
と平行な長手方向の１／４λｇの長さの２辺を有しかつ
当該マイクロストリップ導体３１，３２の長手方向と直
交する所定の幅の２辺を有する長方形状の浮遊導体６０
が形成される。
【００４５】次いで、浮遊導体６０が形成された誘電体
層２１上に、誘電体層２１と同一の材料にてなる誘電体
層２２が形成され、その上面部の全面に接地導体１４を
形成するとともに、接地導体１４と同一のプロセスで接
地導体１２と接地導体１４とを電気的に接続する斜面の
接地導体１３が、コプレーナ線路５１乃至５４を除いて
形成される。さらに、接地導体１４において、上記２本
のマイクロストリップ導体３１，３２及び浮遊導体６０
の直上部の領域に、例えばリフトオフプロセスを用い
て、長方形状の切欠部１４ｃが形成されて、第２の実施
例の方向性結合器が完成される。
【００４６】図１３は図９の方向性結合器において偶モ
ードのときの電界分布を示すＣ−Ｃ’線についての縦断
面図であり、図１４は図９の方向性結合器において奇モ
ードのときの電界分布を示すＣ−Ｃ’線についての縦断
面図である。
【００４７】図１３の偶モードの電界分布から明らかな
ように、浮遊導体６０と各マイクロストリップ導体３
１，３２との間に電気力線が存在せず、これらが同電位
であることを示している。この第２の実施例において
は、接地導体１４に切欠部１４ｃを形成しているので、
偶モード時にマイクロストリップ導体３１，３２と同電
位となる浮遊導体６０と接地導体１４との間の静電容量
を小さくすることができ、これによって、マイクロスト
リップ導体３１，３２と接地導体１２，１３，１４との
間の静電容量Ｃ1を小さくすることができる。
【００４８】一方、図１４の奇モードの電界分布から明
らかなように、浮遊導体６０と接地導体１４との間に電
気力線が存在せず、これらが同電位であることを示して
いる。従って、この第２の実施例においては、奇モード
において当該浮遊導体６０の電位が零電位となって接地
導体として動作するため、結果的に接地導体とマイクロ
ストリップ導体３１，３２間の電極間距離が極めて近接
することになり、静電容量Ｃ12が増大することになる。
【００４９】すなわち、第２の実施例においては、接地
導体１４に切欠部１４ｃを形成することによって静電容
量Ｃ1を減少させる一方、奇モードの動作時に接地導体
として動作する浮遊導体６０を形成することによって静
電容量Ｃ12を増大させる。これによって、上記数４から
明らかなように、結合度Ｋを増大させることができる。
【００５０】以上のように構成された第２の実施例にお
いて、例えば、コプレーナ線路５４を終端し、コプレー
ナ線路５１にマイクロ波信号を入力したとき、当該方向
性結合器のマイクロストリップ導体３１の線路を介して
コプレーナ線路５２に出力するとともに、マイクロスト
リップ導体３１とより大きな結合度で結合しているマイ
クロストリップ導体３２の線路に出力され、これによっ
て、上記マイクロ波信号が、コプレーナ線路５３に出力
される。
【００５１】また、この第２の実施例の積層構造を実現
するプロセスは、第１の実施例との同様のプロセスを用
いることができる。
【００５２】以上の第２の実施例において、好ましく
は、半導体基板１１の誘電率を誘電体層２１，２２の誘
電率に比較して高く設定される。これによって、偶モー
ドにおいては、マイクロストリップ導体３１，３２と、
接地導体１４及びそれと同電位となる浮遊導体６０との
間に、誘電率が比較的低い誘電体層２１，２２が介在し
ているので、接地導体とマイクロストリップ導体３１，
３２との間の静電容量Ｃ1がさらに小さくなる。一方、
奇モードにおいては、誘電率が比較的高い半導体基板１
１と浮遊導体６０との間にマイクロストリップ導体３
１，３２と浮遊導体６０間の電界が閉じ込められている
ので、各マイクロストリップ導体３１，３２間の静電容
量Ｃ12がさらに増大する。従って、結合度Ｋをさらに増
大させることができる。また、以上の第２の実施例にお
いて、浮遊導体６０は誘電体層２１上であって２本のマ
イクロストリップ導体３１，３２の直上部に形成してい
るが、本発明はこれに限らず、浮遊導体６０は少なくと
も、２本のマイクロストリップ導体３１，３２と電磁的
に結合するように近接して形成すればよい。さらに、接
地導体１４の切欠部１４ｃは、静電容量Ｃ1を小さくす
るために、少なくとも、接地導体１４が浮遊導体６０及
び２本のマイクロストリップ導体３１，３２からそれぞ
れ所定の距離だけ離れるように形成すればよい。さら
に、静電容量Ｃ1をより小さくするために、好ましく
は、例えば、誘電体層２２の誘電率を誘電体層２１の誘
電率よりも小さくするように設定してもよい。
【００５３】図１５は本発明に係る第３の変形例である
１／４波長結合線路型方向性結合器の（図９のＣ−Ｃ’
線についての縦断面図に対応する）縦断面図である。図
１５に示すように、第２の実施例に比較して、接地導体
１４の切欠部１４ｃの直下部の誘電体層２２を所定の深
さまでエッチングして、凹部となる空隙部２２ｈを形成
してもよい。これによって、マイクロストリップ導体３
１，３２と接地導体１４との間の実効的な誘電率を低下
させ、静電容量Ｃ1を第２の実施例に比較してさらに減
少させ、結合度Ｋを増大させることができる。
【００５４】図１６は本発明に係る第４の変形例である
１／４波長結合線路型方向性結合器の（図９のＣ−Ｃ’
線についての縦断面図に対応する）縦断面図である。図
１６に示すように、第２の実施例に比較して、誘電体層
２２を形成せず、中央部に切欠部１４ｃを有する接地導
体１４を誘電体層２１上に形成し、切欠部１４ｃの中央
部に、浮遊導体６０を形成してもよい。これによって、
第４の変形例は、第２の実施例に比較して、誘電体層２
２を形成していないので、製造プロセスを簡単化すると
ともに、小型化することができる。以上の第４の変形例
において、接地導体１４の切欠部１４ｃは少なくとも、
静電容量Ｃ1を小さくするために、２本のマイクロスト
リップ導体３１，３２から所定の距離だけ離れるように
形成すればよい。
【００５５】以上説明したように、第１及び第２の実施
例並びに第１乃至第４の変形例によれば、接地導体とマ
イクロストリップ導体３１，３２との間の静電容量Ｃ1
を減少させる一方、各マイクロストリップ導体３１，３
２間の静電容量Ｃ12を増大させることができ、これによ
って、方向性結合器の結合度Ｋを増大させることができ
る。以上のように構成された方向性結合器は、ＭＭＩＣ
に適用することができる。
【００５６】＜他の実施例＞以上の実施例において、半
導体基板１１を用いているが、本発明はこれに限らず、
誘電体基板を用いてもよい。また、第１の実施例におい
て、半導体基板１１を用いず、誘電体層２１を誘電体基
板とし、その裏面に接地導体１２を形成してもよい。こ
のことは、第１及び第２の変形例にも適用することがで
きる。さらに、第２の実施例において、半導体基板１１
を用いず、誘電体層２１を誘電体基板とし、その裏面に
接地導体１２及びマイクロストリップ導体３１，３２を
形成してもよく、この場合、当該方向性結合器を上下ひ
っくり返えしてもよい。このことは、第３及び第４の変
形例にも適用することができる。
【００５７】以上の実施例において、浮遊導体５０，６
０の長手方向の長さは少なくとも１／４λｇの長さであ
ればよい。以上の実施例において、コプレーナ線路５１
乃至５４を用いているが、本発明はこれに限らず、マイ
クロストリップ線路やスロット線路などのマイクロ波線
路を用いてもよい。
【００５８】以上詳述したように本発明によれば、従来
の１／４波長結合線路型方向性結合器において、誘電体
層上に浮遊導体を形成し、又は２つの誘電体層間に浮遊
導体を介在させるとともに、接地導体に切欠部を形成し
たので、偶モードにおいて、上記浮遊導体と上記２本の
結合線路用マイクロストリップ導体とは同電位となり、
上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体と上記接
地導体との間の静電容量Ｃ1を小さくすることができ
る。一方、奇モードにおいて、上記浮遊導体と上記接地
導体と同電位となり、上記浮遊導体の電位が零電位とな
って接地導体として動作するため、結果的に上記接地導
体と上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体間の
電極間距離が極めて近接することになり、上記２本の結
合線路用マイクロストリップ導体間の静電容量Ｃ12が増
大することになる。また、上記基板の誘電率は２つの誘
電体層の各誘電率よりも高くなるように設定されたの
で、上記基板と上記浮遊導体との間に上記２本の結合線
路用マイクロストリップ導体と上記浮遊導体の電界を閉
じ込めることができるので、上記静電容量Ｃ12がさらに
増大することになる。さらに、請求項１記載の方向性結
合器においては、上記切欠部と上記２本の結合線路用マ
イクロストリップ導体との間に位置する上記第１の誘電
体層の一部分に空隙部を形成したので、上記２本の結合
線路用マイクロストリップ導体と上記接地導体との間の
静電容量Ｃ1をさらに小さくすることができる。従っ
て、静電容量Ｃ1が小さくなりかつ静電容量Ｃ12が増大
するので、従来例に比較して大きな結合度Ｋを有する方
向性結合器を提供することができる。請求項４記載の方
向性結合器は、請求項１記載の方向性結合器に比較し
て、上記第１の誘電体層の一部分に上記空隙部を有しな
い請求項１記載の方向性結合器（以下、比較例とい
う。）の各部を、接地導体と２本の結合線路用マイクロ
ストリップ導体との間に浮遊導体が配置されるように、
上下逆方向に配置したものである。この配置形状を有す
る当該方向性結合器においては、比較例に比較して浮遊
導体の電界を誘電体内に閉じ込めることができ、特に、
奇モードにおいては、２本の結合線路用マイクロストリ
ップ導体間の静電容量Ｃ12を比較例に比較して大きくす
ることができ、当該方向性結合器の実効誘電率を比較例
に比較して大きくすることができるので、数１に示す特
性インピーダンスＺｏｄｄを大きくすることができる。
一方、偶モードにおいては、当該方向性結合器の実効誘
電率は比較例に比較して大きく変化せず、数２に示す特
性インピーダンスＺｅｖｅｎは２本の結合線路用マイク
ロストリップ導体間の静電容量Ｃ12に依存していないの
で、特性インピーダンスＺｅｖｅｎはほとんど変化しま
せん。従って、当該方向性結合器は、比較例に比較し
て、静電容量Ｃ12を大きくすることができるので、数４
に示す結合度を、比較例に比較して大きくすることがで
きる。また、当該方向性結合器においては、接地導体と
２本の結合線路用マイクロストリップ導体との間に浮遊
導体が配置されているので、モード間の実効誘電率の差
は、比較例に比較して小さくなるので、互いに直交する
２つのモードの位相速度を実質的に一致させる方向に導
き、比較例に比較して極めて優れた方向性を有する方向
性結合器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施例である１／４波長
結合線路型方向性結合器の平面図である。
【図２】 図１の方向性結合器において浮遊導体５０と
誘電体層２２とを除去したときの平面図である。
【図３】 図１の方向性結合器のＡ−Ａ’線についての
縦断面図である。
【図４】 図１の方向性結合器のＢ−Ｂ’線についての
縦断面図である。
【図５】 図１の方向性結合器において偶モードのとき
の電界分布を示すＡ−Ａ’線についての縦断面図であ
る。
【図６】 図１の方向性結合器において奇モードのとき
の電界分布を示すＡ−Ａ’線についての縦断面図であ
る。
【図７】 本発明に係る第１の変形例である１／４波長
結合線路型方向性結合器の（図１のＡ−Ａ’線について
の縦断面図に対応する）縦断面図である。
【図８】 本発明に係る第２の変形例である１／４波長
結合線路型方向性結合器の（図１のＡ−Ａ’線について
の縦断面図に対応する）縦断面図である。
【図９】 本発明に係る第２の実施例である１／４波長
結合線路型方向性結合器の平面図である。
【図１０】 図９の方向性結合器において接地導体１
３，１４と誘電体層２２とを除去したときの平面図であ
る。
【図１１】 図９の方向性結合器のＣ−Ｃ’線について
の縦断面図である。
【図１２】 図９の方向性結合器のＤ−Ｄ’線について
の縦断面図である。
【図１３】 図９の方向性結合器において偶モードのと
きの電界分布を示すＣ−Ｃ’線についての縦断面図であ
る。
【図１４】 図９の方向性結合器において奇モードのと
きの電界分布を示すＣ−Ｃ’線についての縦断面図であ
る。
【図１５】 本発明に係る第３の変形例である１／４波
長結合線路型方向性結合器の（図９のＣ−Ｃ’線につい
ての縦断面図に対応する）縦断面図である。
【図１６】 本発明に係る第４の変形例である１／４波
長結合線路型方向性結合器の（図９のＣ−Ｃ’線につい
ての縦断面図に対応する）縦断面図である。
【図１７】 従来例の１／４波長結合線路型方向性結合
器の平面図である。
【図１８】 図１７の方向性結合器のＥ−Ｅ’線につい
ての縦断面図である。
【符号の説明】
１１…半導体基板、 １２，１３，１４…接地導体、 １２ｃ，１４ｃ…接地導体の切欠部、 ２１，２２…誘電体層、 ２１ａ…誘電体基板、 ２１ｈ…誘電体基板の空隙部、 ２２ｈ…誘電体層の空隙部、 ３１，３２…結合線路用マイクロストリップ導体、 ５０，６０…浮遊導体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−58844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−110088（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−51805（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭61−17601（ＪＰ，Ｙ２) Ｍ．ＮＡＫＡＪＩＭＡ ＥＴ．Ａ Ｌ．，”３−ＤＢ ＨＹＢＲＩＤ ＣＯ ＮＤＵＣＴＯＲ ＢＡＣＫＥＤ ＣＯＰ ＬＡＮＡＲ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＷＩ ＴＨ ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＯＶＥＲＬ ＡＹ”，ＴＨＥ ３ＲＤ ＡＳＩＡ−Ｐ ＡＣＩＦＩＣ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ Ｃ ＯＮＦＥＲＥＮＣＥ ＰＲＯＣＥＥＤＩ ＮＧＳ，ＴＯＫＹＯ，1990，ＰＰ．129 −132 馬場清一、他、「多層化ＭＭＩＣによ る超小型ハイブリッド回路の構成と特 性」（電子情報通信学会技術研究報告Ｍ Ｗ91−109)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の誘電率を有する基板と、 上記基板の上に形成され、切欠部を有する接地導体と、 互いに平行な第１の面と第２の面を有し、第１の誘電体
    層の第１の面が上記接地導体と上記基板と接触するよう
    に上記接地導体と上記基板の上に形成された第１の誘電
    体層と、 上記第１の誘電体層の第２の面上に、互いに電磁的に結
    合するように近接して形成され、それぞれ１／４波長の
    長さと所定の一定の幅を有する２本の結合線路用マイク
    ロストリップ導体と、 互いに平行な第１の面と第２の面を有し、第２の誘電体
    層の第１の面が上記２本の結合線路用マイクロストリッ
    プ導体と上記第１の誘電体層の第２の面とに接触するよ
    うに上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体と上
    記第１の誘電体層の第２の面の上に形成された第２の誘
    電体層と、 上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体と電磁的
    に結合するように近接して、上記第２の誘電体層の第２
    の面上に形成され、１／４波長の長さと所定の一定の幅
    を有する浮遊導体とを備え、 上記切欠部は実質的に１／４波長の長さと所定の一定の
    幅を有し、上記切欠部は、上記接地導体が上記２本の結
    合線路用マイクロストリップ導体から所定の距離だけ離
    れて形成され、 上記基板の誘電率は上記第１の誘電体層と上記第２の誘
    電体層の各誘電率よりも高くなるように設定され、 上記切欠部と上記２本の結合線路用マイクロストリップ
    導体との間に位置する上記第１の誘電体層の一部分に空
    隙部を形成したことを特徴とする方向性結合器。
  2. 【請求項２】 上記第２の誘電体層の誘電率は上記第１
    の誘電体層の誘電率よりも高くなるように設定されたこ
    とを特徴とする請求項１記載の方向性結合器。
  3. 【請求項３】 上記基板は半導体基板であることを特徴
    とする請求項１又は２に記載の方向性結合器。
  4. 【請求項４】 所定の誘電率を有する基板と、 上記基板上に、互いに電磁的に結合するように近接して
    形成され、それぞれ１／４波長の長さと所定の一定の幅
    を有する２本の結合線路用マイクロストリップ導体と、 互いに平行な第１の面と第２の面を有し、第１の誘電体
    層の第１の面が上記２本の結合線路用マイクロストリッ
    プ導体と上記基板と接触するように上記２本の結合線路
    用マイクロストリップ導体と上記基板の上に形成された
    第１の誘電体層と、 上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体と電磁的
    に結合するように近接して、上記第１の誘電体層の第２
    の面上に形成され、１／４波長の長さと所定の一定の幅
    を有する浮遊導体と、 互いに平行な第１の面と第２の面を有し、第２の誘電体
    層の第１の面が上記浮遊導体と上記第１の誘電体層の第
    ２の面とに接触するように上記浮遊導体と上記第１の誘
    電体層の第２の面の上に形成された第２の誘電体層と、 上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体と上記浮
    遊導体とに電磁的に結合するように上記第２の誘電体層
    の第２の面の上に形成され、切欠部を有する接地導体と
    を備え、 上記切欠部は実質的に１／４波長の長さと所定の一定の
    幅を有し、上記切欠部は、上記接地導体が上記浮遊導体
    と上記２本の結合線路用マイクロストリップ導体とから
    それぞれ所定の距離だけ離れて形成され、 上記基板の誘電率は上記第１の誘電体層と上記第２の誘
    電体層の各誘電率よりも高くなるように設定されたこと
    を特徴とする方向性結合器。
  5. 【請求項５】 上記第１の誘電体層の誘電率は上記第２
    の誘電体層の誘電率よりも高くなるように設定されたこ
    とを特徴とする請求項４記載の方向性結合器。
  6. 【請求項６】 上記切欠部と上記浮遊導体との間に位置
    する上記第２の誘電体層の一部分に空隙部を形成したこ
    とを特徴とする請求項４又は５記載の方向性結合器。
  7. 【請求項７】 上記接地導体は、上記第２の誘電体層の
    第２の面の上から上記第１の誘電体層と上記第２の誘電
    体層の両方の側面を介して上記基板上に延在して形成さ
    れたことを特徴とする請求項４乃至６のうちの１つに記
    載の方向性結合器。
  8. 【請求項８】 上記基板は半導体基板であることを特徴
    とする請求項４乃至７のうちの１つに記載の方向性結合
    器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012129470A2 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Smiths Interconnect Microwave Components, Inc. Integrated hybrid-direct couplers
US8803633B2 (en) 2010-11-12 2014-08-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Directional coupler

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5745017A (en) * 1995-01-03 1998-04-28 Rf Prime Corporation Thick film construct for quadrature translation of RF signals
US5634208A (en) * 1995-03-28 1997-05-27 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Multilayer transmission line using ground metal with slit, and hybrid using the transmission line
JPH09326612A (ja) * 1996-06-04 1997-12-16 Atr Kodenpa Tsushin Kenkyusho:Kk 高周波共振回路装置
US5753968A (en) * 1996-08-05 1998-05-19 Itt Industries, Inc. Low loss ridged microstrip line for monolithic microwave integrated circuit (MMIC) applications
US5805043A (en) * 1996-10-02 1998-09-08 Itt Industries, Inc. High Q compact inductors for monolithic integrated circuit applications
JPH10233813A (ja) * 1996-12-16 1998-09-02 Murata Mfg Co Ltd ４相位相変換器
US5805037A (en) * 1996-12-23 1998-09-08 Motorola Corporation Distributed transmission line structure
US6342681B1 (en) * 1997-10-15 2002-01-29 Avx Corporation Surface mount coupler device
JPH11266129A (ja) 1998-03-16 1999-09-28 Toshiba Corp 高周波半導体装置
JP2001284917A (ja) 2000-03-29 2001-10-12 Hirose Electric Co Ltd 方向性結合器
US6483397B2 (en) * 2000-11-27 2002-11-19 Raytheon Company Tandem six port 3:1 divider combiner
US6549090B2 (en) * 2001-07-19 2003-04-15 Cree Microwave, Inc. Inverted coplanar waveguide coupler with integral microstrip connection ports
US6759923B1 (en) * 2002-02-19 2004-07-06 Raytheon Company Device for directing energy, and a method of making same
WO2004006383A1 (ja) 2002-07-05 2004-01-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 結合器
AU2003224574A1 (en) * 2003-04-25 2004-11-23 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) An improved directional coupler
US7525397B2 (en) * 2003-12-30 2009-04-28 Robert Bosch Gmbh Stripline directional coupler having a wide coupling gap
US7088201B2 (en) * 2004-08-04 2006-08-08 Eudyna Devices Inc. Three-dimensional quasi-coplanar broadside microwave coupler
WO2006124794A2 (en) * 2005-05-16 2006-11-23 Anaren, Inc. Tunable surface mount ceramic coupler
US7605673B2 (en) * 2006-06-02 2009-10-20 Coherent, Inc. Transformer for impedance-matching power output of RF amplifier to gas-laser discharge
EP2634859B1 (en) * 2012-03-01 2016-11-16 Nxp B.V. Lange coupler and fabrication method
JP6091284B2 (ja) * 2013-03-27 2017-03-08 三菱電機株式会社 方向性結合器
US9362606B2 (en) * 2013-08-23 2016-06-07 International Business Machines Corporation On-chip vertical three dimensional microstrip line with characteristic impedance tuning technique and design structures
US10374280B2 (en) * 2017-06-13 2019-08-06 Raytheon Company Quadrature coupler
US10763566B2 (en) * 2017-07-20 2020-09-01 Apple Inc. Millimeter wave transmission line structures
CN112768864B (zh) * 2020-12-28 2022-02-01 杭州电子科技大学 微带-槽线耦合双频带90度定向耦合器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE135016C (ja) *
US3512110A (en) * 1968-05-06 1970-05-12 Motorola Inc Microstrip-microwave coupler
US3560893A (en) * 1968-12-27 1971-02-02 Rca Corp Surface strip transmission line and microwave devices using same
US3659228A (en) * 1970-07-30 1972-04-25 Rca Corp Strip-type directional coupler having elongated aperture in ground plane opposite coupling region
JPS50110088A (ja) * 1974-02-12 1975-08-29
JPS5241168B2 (ja) * 1974-11-19 1977-10-17
JPS53116757A (en) * 1977-03-22 1978-10-12 Toshiba Corp Strip line coupling circuit
JPS566103U (ja) * 1979-06-22 1981-01-20
US4288761A (en) * 1979-09-18 1981-09-08 General Microwave Corporation Microstrip coupler for microwave signals
US4375054A (en) * 1981-02-04 1983-02-22 Rockwell International Corporation Suspended substrate-3 dB microwave quadrature coupler
US4737740A (en) * 1983-05-26 1988-04-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Discontinuous-taper directional coupler
JPS6117601U (ja) * 1984-07-05 1986-02-01 伸行 小林 長さ簡易比率計算器
JPS6251805A (ja) * 1985-08-30 1987-03-06 Harada Kogyo Kk 車載用送受信アンテナ装置
JPS6251805U (ja) * 1985-09-20 1987-03-31
SU1417083A1 (ru) * 1986-07-15 1988-08-15 Предприятие П/Я А-3650 Направленный ответвитель
IT1229726B (it) * 1989-05-15 1991-09-07 Sits Soc It Telecom Siemens Accoppiatore direzionale a 3 db, 90 gradi, un'ottava, realizzato in microstriscia e slotline.
US5008639A (en) * 1989-09-27 1991-04-16 Pavio Anthony M Coupler circuit
JPH0475411U (ja) * 1990-11-13 1992-07-01
JP3142010B2 (ja) * 1991-07-26 2001-03-07 日本電信電話株式会社 マイクロ波結合線路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ｍ．ＮＡＫＡＪＩＭＡ ＥＴ．ＡＬ．，"３−ＤＢ ＨＹＢＲＩＤ ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＢＡＣＫＥＤ ＣＯＰＬＡＮＡＲ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＷＩＴＨ ＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＯＶＥＲＬＡＹ"，ＴＨＥ ３ＲＤ ＡＳＩＡ−ＰＡＣＩＦＩＣ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ，ＴＯＫＹＯ，１９９０，ＰＰ．１２９−１３２
馬場清一、他、「多層化ＭＭＩＣによる超小型ハイブリッド回路の構成と特性」（電子情報通信学会技術研究報告ＭＷ９１−１０９）

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8803633B2 (en) 2010-11-12 2014-08-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Directional coupler
KR101440369B1 (ko) 2010-11-12 2014-09-15 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 방향성 결합기
WO2012129470A2 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Smiths Interconnect Microwave Components, Inc. Integrated hybrid-direct couplers
WO2012129470A3 (en) * 2011-03-23 2012-12-27 Smiths Interconnect Microwave Components, Inc. Integrated hybrid-direct couplers

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