JP4718510B2 - １８０°ハイブリッドカプラ - Google Patents
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Description
この発明は、結合線路断面の結合度が線路長さ方向に対して連続的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が単調増加するテーパ形結合線路によって構成される非対称テーパ結合線路形とした方向性結合器によって構成される１８０°ハイブリッドカプラに関するものである。
非対称テーパ結合線路形方向性結合器２つを縦続接続した従来の１８０°ハイブリッドカプラは、非対称テーパ結合線路形方向性結合器を構成するストリップ導体が、同一面内で接続されるような構成となっている（例えば、非特許文献１参照）。
HARLAN HOWE,JR., 著「STRIPLINE CIRCUIT DESIGN」 ARTECH HOUSE,INC.， 1974年，P. 169
上述した非特許文献１に開示されている１８０°ハイブリッドカプラでは、それぞれの非対称テーパ結合線路形方向性結合器を構成するストリップ導体が同一面内で接続されるような構成であるため、製造過程においてストリップ導体に位置ずれが生じて一方の非対称テーパ結合線路形方向性結合器が密結合となった場合に、他方の非対称テーパ結合線路形方向性結合器も密結合となってしまう。このため、１８０°ハイブリッドの特性が劣化するという問題があった。また、上記問題のため、１８０°ハイブリッドを製造する場合には、製造後の調整に多くの時間を要し、製造に多大の時間と費用がかかるという問題点があった。
この発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、方向性結合器を構成するストリップ導体に位置ずれが生じても良好な特性を有する１８０°ハイブリッドカプラを提供することを目的とする。
この発明に係る１８０°ハイブリッドカプラは、２つの線路導体により構成される結合線路の断面の結合度が線路長さ方向に対して連続的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が単調増加するテーパ形結合線路によって構成される非対称テーパ結合線路形とした第１の方向性結合器と第２の方向性結合器を縦続接続して構成される１８０°ハイブリッドカプラにおいて、前記第１の方向性結合器は、第１の誘電体基板の上下面それぞれに、前記第１の誘電体基板を挟んでほぼ平行に前記線路導体としての第１と第２のストリップ導体を密着させて配置し、前記第１の誘電体基板の上下面それぞれに前記第１の誘電体基板と反対側の面上に地導体を設けた第２と第３の誘電体基板を密着させて構成し、前記第２の方向性結合器は、第１の誘電体基板の上下面それぞれに、前記第１の誘電体基板を挟んでほぼ平行に前記線路導体としての第３と第４のストリップ導体を密着させて配置し、前記第１の誘電体基板の上下面それぞれに前記第１の誘電体基板と反対側の面上に地導体が配置されるように前記第２と第３の誘電体基板を密着させて構成し、前記第１のストリップ導体と前記第４のストリップ導体が接続されるように、前記第１の誘電体基板に第１のスルーホールを設け、前記第２のストリップ導体と前記第３のストリップ導体が接続されるように、前記第１の誘電体基板に第２のスルーホールを設け、前記第１の方向性結合器と前記第２の方向性結合器を縦続接続したことを特徴とする。
この発明によれば、第１の方向性結合器を構成するストリップ導体に位置ずれによりその結合度分布が密結合となった場合にも、縦続接続される第２の方向性結合器がストリップ導体の位置ずれにより疎結合となるように構成されることで、良好な特性を実現することができるため、製造を容易にし、かつ、製造後の調整時間を短縮できるという効果を奏する。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る１８０°ハイブリッドカプラを示す図１から図３に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る１８０°ハイブリッドカプラを示す構成図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
以下、この発明の実施の形態１に係る１８０°ハイブリッドカプラを示す図１から図３に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る１８０°ハイブリッドカプラを示す構成図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
これら図面において、第１の誘電体基板１ａ、第２の誘電体基板１ｂ、第３の誘電体基板１ｃが積層されて多層基板が形成されている。第２の誘電体基板１ｂには、その一方の面、即ち図２において下面に第１のストリップ導体パターン３ａおよび第３のストリップ導体パターン３ｃが設けられており、当該第１および第３のストリップ導体パターンが設けられた面の反対側の面、即ち図２において上の面には第１の地導体パターン２ａが設けられている。
第３の誘電体基板１ｃには、その一方の面、即ち図２において上面に第２のストリップ導体パターン３ｂおよび第４のストリップ導体パターン３ｄが設けられており、当該第２および第３のストリップ導体パターンが設けられた面の反対側の面即ち図において下の面には第２の地導体パターン２ｂが設けられている。
第１の誘電体基板１ａには、第２の誘電体基板１ｂに設けられた第１のストリップ導体パターン３ａと第３の誘電体基板１ｃに設けられた第４のストリップ導体パターン３ｄを電気的に接続するための第１のスルーホール４ａと、第３の誘電体基板１ｃに設けられた第２のストリップ導体パターン３ｂと第２の誘電体基板１ｂに設けられた第３のストリップ導体パターン３ｃを電気的に接続するための第２のスルーホール４ｂが設けられている。
この第２の誘電体基板１ｂと第３の誘電体基板１ｃとは、それぞれの地導体パターン２ａ、２ｂが外側になるように向かい合わせとし、その間に第１の誘電体基板１ａを挟んで積層されている。
また、第１のストリップ導体パターン３ａと第２のストリップ導体パターン３ｂとで第１の方向性結合器５ａが構成され、第３のストリップ導体パターン３ｃと第４のストリップ導体パターン３ｄとで第２の方向性結合器５ｂが構成されている。また、第１の方向性結合器５ａと第２の方向性結合器５ｂとが、第１のスルーホール４ａと第２のスルーホール４ｂとで縦続に接続されることにより１８０°ハイブリッドカプラ６が構成されている。なお、図２において、４ａ、４ｂをスルーホールとしているが、ビィアホールとしてもよい。
すなわち、これら図面に示される１８０°ハイブリッドカプラは、２つの線路導体により構成される結合線路の断面の結合度が線路長さ方向に対して連続的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が単調増加するテーパ形結合線路によって構成される非対称テーパ結合線路形とした第１の方向性結合器５ａと第２の方向性結合器５ｂを縦続接続して構成されるものであって、第１の方向性結合器５ａは、第１の誘電体基板１ａの上下面それぞれに、第１の誘電体基板１ａを挟んでほぼ平行に線路導体としての第１と第２のストリップ導体パターン３ａ，３ｂを密着させて配置し、第１の誘電体基板１ａの上下面それぞれに第１の誘電体基板１ａと反対側の面上に地導体２ａ，２ｂを設けた第２と第３の誘電体基板１ｂ，１ｃを密着させて構成し、第２の方向性結合器５ｂは、第１の誘電体基板１ａの上下面それぞれに、第１の誘電体基板１ａを挟んでほぼ平行に前記線路導体としての第３と第４のストリップ導体パターン３ｃ，３ｄを密着させて配置し、第１の誘電体基板１ａの上下面それぞれに第１の誘電体基板１ａと反対側の面上に地導体２ａ，２ｂが配置されるように第２と第３の誘電体基板１ｂ，１ｃを密着させて構成し、第１のストリップ導体パターン３ａと第４のストリップ導体パターン３ｄが接続されるように、第１の誘電体基板１ａに第１のスルーホール４ａを設け、第２のストリップ導体パターン３ｂと第３のストリップ導体パターン３ｃが接続されるように、第１の誘電体基板１ａに第２のスルーホール４ｂを設け、第１の方向性結合器５ａと第２の方向性結合器５ｂを縦続接続している。
次に、１８０°ハイブリッドカプラの基本動作について図１及び図２を用いて説明する。例えば、図１の第１と第２のストリップ導体パターン３ａ，３ｂから入力された信号は、第１の方向性結合器５ａによって所望の分配比で分配され、さらに、分配された信号は、スルーホール４ａ及び４ｂを通して第３と第４のストリップ導体パターン３ｃ，３ｄに接続され、第２の方向性結合器５ｂに入力される。第２の方向性結合器５ｂに入力された信号は、それぞれ分配及び合成され、第３と第４のストリップ導体パターン３ｃ，３ｄに出力される。このとき、方向性結合器５ａ及び５ｂの結合度を例えば８．３４ｄＢとすることで、第１のストリップ導体パターン３ａに入力した電力を１とすると、第３のストリップ導体パターン３ｃ及び第４のストリップ導体パターン３ｄに出力される電力が、それぞれ０．５となることは広く知られている。
次に、本発明の動作に関して図３を用いて説明する。このように構成された１８０°ハイブリッドカプラ６において、製造時の組み立てにより、第２の誘電体基板１ｂと第３の誘電体基板１ｃとの間に、それぞれの面内での位置ずれ、例えば、図３で第２の誘電体基板１ｂが下側へのずれが発生すると共に、第３の誘電体基板１ｃが上側へのずれが発生し、第１の方向性結合器５ａを構成する第１のストリップ導体パターン３ａと第２のストリップ導体パターン３ｂの間隔（図３において上下方向の間隔）が狭くなり、第１の方向性結合器５ａが所望の結合度より密結合な特性となった場合、第２の方向性結合器５ｂを構成する第３のストリップ導体パターン３ｃと第４のストリップ導体パターン３ｄの間隔（図３において上下方向の間隔が広くなり、第２の方向性結合器５ｂは所望の結合度よりも疎結合な特性となる。
このため、第１の方向性結合器５ａと第２の方向性結合器５ｂとが、それぞれの特性を補完するように動作することになり、特性の劣化を低減できる。
したがって、実施の形態によれば、製造時の組み立てによる第２の誘電体基板１ｂと第３の誘電体基板１ｃの積層時に位置ずれが発生したとしても、良好な特性を実現することができるため、製造を容易にし、かつ、製造後の調整時間を短縮できるという利点がある。
１ａ 第１の誘電体基板、１ｂ 第２の誘電体基板、１ｃ 第３の誘電体基板、２ａ 第１の地導体、２ｂ 第２の地導体、３ａ 第１のストリップ導体パターン、３ｂ 第２のストリップ導体パターン、３ｃ 第３のストリップ導体パターン、３ｄ 第４のストリップ導体パターン、４ａ 第１のスルーホール、４ｂ 第２のスルーホール、５ａ 第１の方向性結合器、５ｂ 第２の方向性結合器、６ １８０°ハイブリッドカプラ。
Claims (1)
- ２つの線路導体により構成される結合線路の断面の結合度が線路長さ方向に対して連続的に変化し、線路長さ方向の結合度分布が単調増加するテーパ形結合線路によって構成される非対称テーパ結合線路形とした第１の方向性結合器と第２の方向性結合器を縦続接続して構成される１８０°ハイブリッドカプラにおいて、
前記第１の方向性結合器は、第１の誘電体基板の上下面それぞれに、前記第１の誘電体基板を挟んでほぼ平行に前記線路導体としての第１と第２のストリップ導体を密着させて配置し、前記第１の誘電体基板の上下面それぞれに前記第１の誘電体基板と反対側の面上に地導体を設けた第２と第３の誘電体基板を密着させて構成し、
前記第２の方向性結合器は、第１の誘電体基板の上下面それぞれに、前記第１の誘電体基板を挟んでほぼ平行に前記線路導体としての第３と第４のストリップ導体を密着させて配置し、前記第１の誘電体基板の上下面それぞれに前記第１の誘電体基板と反対側の面上に地導体が配置されるように前記第２と第３の誘電体基板を密着させて構成し、
前記第１のストリップ導体と前記第４のストリップ導体が接続されるように、前記第１の誘電体基板に第１のスルーホールを設け、前記第２のストリップ導体と前記第３のストリップ導体が接続されるように、前記第１の誘電体基板に第２のスルーホールを設け、前記第１の方向性結合器と前記第２の方向性結合器を縦続接続した
ことを特徴とする１８０°ハイブリッドカプラ。
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