JP3768496B2 - 分布定数結合器 - Google Patents

Description

本発明は、分布定数結合器に係り、特に、従来よりも、入出力端子間の長さを短くした分布定数結合器に関する。

一般に、高周波回路における結合線路として、１／４波長線路を近接させることにより、電力を結合させる分布定数結合器が知られている（下記、非特許文献参照）。
図７は、従来の分布定数結合器を示す平面図である。
同図において、１は第１の結合線路、２は第２の結合線路であり、この一対の結合線路（１，２）で分布定数結合器１０を構成する。３は入出力端子となる伝送線路である。
ここで、第１および第２の結合線路（１，２）、並びに、伝送線路３は、マイクロストリップラインで構成される。
例えば、第１および第２の結合線路上の偶モードの伝搬波と、奇モードの伝搬波のインピーダンスの差を結合器の両端のインピーダンスの２倍となるように選ぶことにより、完全な通過特性の結合器を得ることができる。
この分布定数結合器１０は、エッチング等により回路パターンと同時に加工できるという長所を有する。
また、図８に示すように、この１／４波長線路で構成される分布定数結合器を、２段以上縦続接続した帯域通過フィルタ２０も知られている。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
小西良弘著，「マイクロ波回路の基礎とその応用」，総合電子出版，ｐｐ．３１９，１９９５年６月

前述したように、図７に示す分布定数結合器１０は、エッチング等により回路パターンと同時に加工できるという長所を有する。
しかしながら、伝送線路上を伝搬する高周波信号の波長の電気長をλｇとするとき、図７に示すように、分布定数結合器１０を構成する第１および第２の結合線路（１，２）は、線路長としてλｇ／４以上の長さが必要なため、数ＧＨｚ帯までは、集中定数のコンデンサと比較して、入出力端子間の長さが長くなるという問題点があった。
また、１／４波長線路で構成される分布定数結合器を、２段以上縦続接続した帯域通過フィルタも、１／４波長線路を２段以上縦続接続するために、入出力端子間の長さが長くなるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、分布定数結合器において、従来よりも、入出力端子間の長さを短くすることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するために、本発明では、分布定数結合器を構成する第１の結合線路と第２の結合線路の各々を途中で折り曲げるとともに、第１の結合線路の折り曲げられた先端部を、第２の結合線路で囲まれる領域内に配置し、第２の結合線路の折り曲げられた先端部を、第１の結合線路で囲まれる領域内に配置する。
これにより、本発明の分布定数結合器では、入出力端子間の長さを、従来の１／２程度にすることが可能となる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の分布定数結合器および帯域通過フィルタによれば、従来よりも、入出力端子間の長さを短くすることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１（ａ）は、本発明の分布定数結合器を示す平面図である。
図１（ｂ）は、本発明の実施例の分布定数結合器を構成する結合線路を説明するための図である。
同図において、１は第１の結合線路、２は第２の結合線路であり、この一対の結合線路（１，２）で分布定数結合器１０を構成する。３は入出力端子となる伝送線路である。
ここで、第１および第２の結合線路（１，２）、並びに、伝送線路３は、マイクロストリップラインで構成される。
図１（ｂ）に示すように、第１の結合線路１は、第１の部分（１ａ）と、第１の部分（１ａ）に連続する第１の折り曲げ部（１ｃ）と、第１の折り曲げ部（１ｃ）に連続し第１の部分（１ａ）に沿って延長される第２の部分（１ｂ）とから構成される。
また、第２の結合線路２は、第３の部分（２ａ）と、第３の部分（２ａ）に連続する第２の折り曲げ部（２ｃ）と、第２の折り曲げ部（２ｃ）に連続し第３の部分（２ａ）に沿って延長される第４の部分（２ｂ）とから構成される。
ここで、図１（ｂ）に示すように、伝送線路上を伝搬する高周波信号の波長の電気長をλｇとするとき、第１の結合線路１および第２の結合線路２の長さ（Ｌｂ）は、λｇ／４とされる。

そして、本実施例では、第１の結合線路１の第２の部分（１ｂ）は、第１の折り曲げ部（１ｃ）に連続する一端と反対側の端部が開放端とされ、当該第２の部分（１ｂ）の開放端は、第２の結合線路の第３の部分（２ａ）と、第２の折り曲げ部（２ｃ）と、第４の部分（２ｂ）とで囲まれる領域６内に配置される。
また、第２の結合線路の第４の部分（２ｂ）は、第２の折り曲げ部（２ｃ）と連続する一端と反対側の端部が開放端とされ、当該第４の部分（２ｂ）の開放端は、第１の結合線路の第１の部分（１ａ）と、第１の折り曲げ部（１ｃ）と、第２の部分（１ｂ）とで囲まれる領域５内に配置される。
即ち、本実施例の分布定数結合器１０では、第１の結合線路１と第２の結合線路２の各々を途中で折り曲げ、第１の結合線路１の折り曲げられた部分（先端が開放端とされる部分）を、第２の結合線路２で囲まれる領域内に配置し、第２の結合線路２の折り曲げられた部分（先端が開放端とされる部分）を、第１の結合線路１で囲まれる領域内に配置する。

したがって、本実施例では、例えば、図１（ａ）に示すように、伝送線路上を伝搬する高周波信号の波長の電気長をλｇとするとき、分布定数結合器の入出力端子間の長さ（Ｌａ）を、λｇ／８とすることができ、従来よりも、分布定数結合器１０の入出力端子間の長さ（Ｌａ）を短くすることが可能となる。
図２は、図１に示す分布定数結合器における、周波数と反射量の関係の一例を示すグラフである。
図３は、図１に示す分布定数結合器における、周波数と通過損失の関係一例を示すグラフである。
これらのグラフから、本実施例の分布定数結合器１０は、高周波信号に対して良好な通過特性を有していることが分かる。

図４は、図１に示す分布定数結合器を使用するバイアス回路の一例を示す平面図である。
同図において、１０は本実施例の分布定数結合器、１１は高周波信号の入力端子となる伝送線路、１２は高周波信号の出力端子となる伝送線路、１３は直流電圧を供給する伝送線路、１５は先端開放線路である。
図４に示す回路において、伝送線路１２には、高周波増幅素子などのアクティブ素子が接続され、当該アクティブ素子には、伝送線路１３を介して直流電圧が供給される。
分布定数結合器１０は、伝送線路１１から入力される高周波信号を伝送線路１２に供給するとともに、伝送線路１３から伝送線路１１側に流れる直流電流を阻止する働きをする。
なお、伝送線路１３には、伝送線路１２からλｇ／４の長さの位置に、先端開放線路１５が設けられている。なお、λｇは、分布定数結合器１０を介して伝搬される高周波信号の波長の電気長である。
さらに、先端開放線路１５の長さは、等価的にλｇ／４となるように設定されている。これにより、分布定数結合器１０を介して伝搬される高周波信号が、伝送線路１３側に流れるのを防止する。
図５は、図１に示す分布定数結合器を使用するバイアス回路の他の例を示す平面図である。
図５に示す回路は、図４に示す先端開放線路１５に代えて、放物形開放線路１６を用いたものであり、図５に示す回路の動作は、図４に示す回路と同じであるので、詳細な説明は省略する。

図６は、図１に示す分布定数結合器を使用する帯域通過フィルタを示す平面図である。
図６に示す帯域通過フィルタ２０は、図１に示す分布定数結合器１０を３段、直列に縦続接続したものである。
図６に示す帯域通過フィルタ２０においても、前述した図８に示す帯域通過フィルタ２０に比して、帯域通過フィルタ２０の入出力端子間の長さを短くすることが可能となる。
なお、前述の説明では、分波定数結合器１０を構成する第１の結合線路１および第２の結合線路２の長さ（Ｌｂ）が、λｇ／４の場合について説明したが、第１の結合線路１および第２の結合線路２の長さ（Ｌｂ）は必ずしも、λｇ／４である必要はなく、第１の結合線路１および第２の結合線路２の長さ（Ｌｂ）は、０．８×λｇ／４≦Ｌｂ≦１．２λｇ／４を満足するものであれば、前述した作用・効果を得ることが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例の分布定数結合器を示す平面図である。 本発明の実施例の分布定数結合器を構成する結合線路を説明するための図である。 本発明の実施例の分布定数結合器における、周波数と反射量の関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施例の分布定数結合器における周波数と通過損失の関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施例の分布定数結合器を使用するバイアス回路の一例を示す平面図である。 本発明の実施例の分布定数結合器を使用するバイアス回路の他の例を示す平面図である。 本発明の実施例の分布定数結合器を使用する帯域通過フィルタを示す平面図である。 従来の分布定数結合器を示す平面図である。 従来の分布定数結合器を使用する帯域通過フィルタを示す平面図である。

符号の説明

１ 結合線路
１ａ 第１の部分
１ｂ 第２の部分
１ｃ 第１の折り曲げ部
２ 結合線路
２ａ 第３の部分
２ｂ 第４の部分
２ｃ 第２の折り曲げ部
３ 伝送線路
５ 第１の結合線路の第１の部分と、第１の折り曲げ部と、第２の部分とで囲まれる領域
６ 第２の結合線路の第３の部分と、第２の折り曲げ部と、第４の部分とで囲まれる領域
１０ 分布定数結合器
１１ 高周波信号の入力端子となる伝送線路
１２ 高周波信号の出力端子となる伝送線路
１３ 直流電圧を供給する伝送線路
１５ 先端開放線路
１６ 放物形開放線路
２０ 帯域通過フィルタ

Claims (1)

1. 第１の部分と、前記第１の部分に連続する第１の折り曲げ部と、前記第１の折り曲げ部に連続し前記第１の部分に沿って延長される第２の部分とから構成される第１の結合線路と、
   第３の部分と、前記第３の部分に連続する第２の折り曲げ部と、前記第２の折り曲げ部に連続し前記第３の部分に沿って延長される第４の部分とから構成される第２の結合線路とを備え、
   前記第１の部分における前記第１の折り曲げ部に連続する一端と反対側の端部と、前記第３の部分における前記第２の折り曲げ部に連続する一端と反対側の端部とが入出力端子とされる分布定数結合器であって、
   前記第２の部分は、前記第１の折り曲げ部に連続する一端と反対側の端部が開放端とされ、当該第２の部分の開放端は、前記第２の結合線路の第３の部分と、第２の折り曲げ部と、第４の部分とで囲まれる領域内に配置され、
   前記第４の部分は、前記第２の折り曲げ部に連続する一端と反対側の端部が開放端とされ、当該第４の部分の開放端は、前記第１の結合線路の第１の部分と、第１の折り曲げ部と、第２の部分とで囲まれる領域内に配置されることを特徴とする分布定数結合器。

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