JP5526647B2 - 方向性結合器 - Google Patents

Description

本発明は、方向性結合器に関し、より特定的には、互いに電磁気的に結合している主線路及び副線路を備えている方向性結合器に関する。

従来の方向性結合器に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の方向性結合器が知られている。以下に、特許文献１に記載の方向性結合器について図面を参照しながら説明する。図９は、特許文献１に記載の方向性結合器５００の構成図である。

方向性結合器５００は、図９に示すように、ストリップ導体５０２，５０４を備えている。そして、ストリップ導体５０２は、図９の上下方向に延在しているストリップ導体５０２ａ及びストリップ導体５０２ｂを有している。また、ストリップ導体５０４は、ストリップ導体５０４ａ及びストリップ導体５０４ｂを有している。ストリップ導体５０２ａとストリップ導体５０４ａとは、平面視した状態で重なっており、第１の結合線路部５０６を構成している。また、ストリップ導体５０２ｂとストリップ導体５０４ｂとは、平面視した状態で重なっており、第２の結合線路部５０８を構成している。

以上のように、構成された方向性結合器５００では、第１の結合線路部５０６及び第２の結合線路部５０８において信号のやり取りが行われる。その結果、ストリップ導体５０２の一端から入力した高周波信号は、ストリップ導体５０２の他端から出力されると共に、ストリップ導体５０４の一端から出力される。また、ストリップ導体５０４の他端からは高周波信号は出力されない。

ところで、特許文献１に記載の方向性結合器５００は、以下に図面を参照しながら説明するように、方向性が悪いという問題を有している。図１０は、偶モード及び奇モードによる信号の流れを、ストリップ導体５０２ａ及びストリップ導体５０４ａを例に挙げて示した図である。

方向性結合器５００では、ストリップ導体５０２ａとストリップ導体５０４ａとは、互いに面同士で対向している。よって、ストリップ導体５０２ａとストリップ導体５０４ａとは、磁気結合していると共に、容量結合している。同様に、ストリップ導体５０２ｂとストリップ導体５０４ｂとは、互いに面同士で対向している。よって、ストリップ導体５０２ｂとストリップ導体５０４ｂとは、磁気結合していると共に、容量結合している。

ここで、磁気結合時及び容量結合時における信号の流れについて説明する。磁気結合時には偶モードが発生し、容量結合時には奇モードが発生する。偶モードでは、図１０（ａ）に示すように、磁気結合による電磁誘導により、ストリップ導体５０２ａを流れる信号Ｓｉｇ１とは反対方向に進行する信号Ｓｉｇ２がストリップ導体５０４ａを進行する。一方、奇モードでは、図１０（ｂ）に示すように、容量結合による電界により、信号Ｓｉｇ１とは反対方向に進行する信号Ｓｉｇ３、及び、信号Ｓｉｇ１と同方向に進行する信号Ｓｉｇ４がストリップ導体５０４ａを進行する。前記の通り、ストリップ導体５０２ａとストリップ導体５０４ａとは、磁気結合していると共に、容量結合もしている。よって、ストリップ導体５０４ａでは、図１０（ｃ）に示すように、信号Ｓｉｇ２の一部と信号Ｓｉｇ４とが相殺される。その結果、ストリップ導体５０４ａでは、信号Ｓｉｇ５は、信号Ｓｉｇ１とは反対方向に進行するようになる。方向性結合器５００においては、ストリップ導体５０４ａの信号Ｓｉｇ４が向かう端子に信号は出力されず、信号Ｓｉｇ３，Ｓｉｇ５が向かう端子に信号が出力される必要がある。このように、方向性結合器５００のストリップ導体５０４ａにおいて、片方の端子にのみ信号が出力される特性を方向性と呼び、磁気結合と容量結合との結合度を調整することにより、この方向性を調整することができる。

ところが、方向性結合器５００では、ストリップ導体５０２ａとストリップ導体５０４ａとは、互いに面同士で対向しているので、強く容量結合している。同様に、ストリップ導体５０２ｂとストリップ導体５０４ｂとは、互いに面同士で対向しているので、強く容量結合している。そのため、方向性結合器５００では、奇モードが偶モードよりも強く現れる。奇モードでは、信号Ｓｉｇ３，Ｓｉｇ４が反対方向に進行するため、奇モードが偶モードよりも強く現れると、所望の方向性を得ることが困難である。以上のように、方向性結合器５００は、方向性が悪いという問題を有している。

特開２００２−３４４２１３号公報

そこで、本発明の目的は、優れた方向性を容易に得ることができる方向性結合器を提供することである。

本発明の第１の形態に係る方向性結合器は、複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、第１の主線路結合部及び第２の主線路結合部を有している主線路と、前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、副線路結合部を有している副線路と、を備えており、前記第１の主線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部と重なっていないと共に、該副線路結合部に沿って延在しており、前記第２の主線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部と重なっていると共に、該副線路結合部に沿って延在しており、前記第１の主線路結合部及び前記第２の主線路結合部は、同じ方向に向かって信号が伝送されるように接続されており、前記主線路は、前記第１の主線路結合部と前記第２の主線路結合部とを接続しており、かつ、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部とは重ならないように、該第１の主線路結合部との接続部分を起点として前記副線路結合部から遠ざかる方向に向かって旋廻を開始している第１の接続部を有していること、を特徴とする。

本発明の第２の形態に係る方向性結合器は、複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、主線路結合部を有している主線路と、前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、第１の副線路結合部及び第２の副線路結合部を有している副線路と、を備えており、前記第１の副線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記主線路結合部と重なっていないと共に、該主線路結合部に沿って延在しており、前記第２の副線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記主線路結合部と重なっていると共に、該主線路結合部に沿って延在しており、前記第１の副線路結合部及び前記第２の副線路結合部は、同じ方向に向かって信号が伝送されるように接続されており、前記副線路は、前記第１の副線路結合部と前記第２の副線路結合部とを接続しており、かつ、積層方向から平面視したときに、前記主線路結合部とは重ならないように、該第１の副線路結合部との接続部分を起点として前記主線路結合部から遠ざかる方向に向かって旋廻を開始している第１の接続部を有していること、を特徴とする。

本発明によれば、優れた方向性を容易に得ることができる。

実施形態に係る方向性結合器の外観斜視図である。 第１の実施形態に係る方向性結合器の積層体の分解斜視図である。 第１の実施形態に係る方向性結合器を積層方向の上側から透視した図である。 結合部を伝送される高周波信号を示した図である。 第１の変形例に係る方向性結合器の積層体の分解斜視図である。 第２の変形例に係る方向性結合器の積層体の分解斜視図である。 第２の実施形態に係る方向性結合器の外観斜視図である。 第２の実施形態に係る方向性結合器の積層体の分解斜視図である。 特許文献１に記載の方向性結合器の構成図である。 偶モード及び奇モードによる信号の流れを、ストリップ導体を例に挙げて示した図である。

以下に、本発明の実施形態に係る方向性結合器について説明する。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態に係る方向性結合器について図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る方向性結合器１０ａ〜１０ｃの外観斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る方向性結合器１０ａの積層体１２ａの分解斜視図である。図３は、第１の実施形態に係る方向性結合器１０ａを積層方向の上側から透視した図である。図１ないし図３において、積層方向をｚ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときの積層体１２ａの短辺方向をｘ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときの積層体１２ａの長辺方向をｙ軸方向と定義する。なお、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、互いに直交している。

方向性結合器１０ａは、図１ないし図３に示すように、積層体１２ａ、外部電極１４（１４ａ〜１４ｈ）、グランド導体Ｇ１，Ｇ２、主線路Ｍ及び副線路Ｓを備えている。積層体１２ａは、直方体状をなしており、図２に示すように、絶縁体層１６ａ〜１６ｅが積層されることにより構成されている。ここで、積層体１２ａにおいて、ｚ軸方向の正方向側に位置する面を上面と称し、ｚ軸方向の負方向側に位置する面を下面と称する。更に、積層体１２ａにおいて、その他の面を側面と称す。

外部電極１４は、図１に示すように、積層体１２ａの側面においてｚ軸方向に延在していると共に、上面及び下面に折り返されている。より詳細には、外部電極１４ａは、ｙ軸方向の正方向側に位置する側面においてｚ軸方向に延在していると共に、上面及び下面に折り返されている。外部電極１４ｂは、ｙ軸方向の負方向側に位置する側面においてｚ軸方向に延在していると共に、上面及び下面に折り返されている。外部電極１４ａと外部電極１４ｂとは、互いに対向している。

外部電極１４ｃ，１４ｅ，１４ｆは、ｘ軸方向の負方向側に位置する側面においてｚ軸方向に延在していると共に、上面及び下面に折り返されている。外部電極１４ｆ，１４ｃ，１４ｅは、ｙ軸方向の負方向側から正方向側へとこの順に並ぶように設けられている。外部電極１４ｄ，１４ｇ，１４ｈは、ｘ軸方向の正方向側に位置する側面においてｚ軸方向に延在していると共に、上面及び下面に折り返されている。外部電極１４ｈ，１４ｄ，１４ｇは、ｙ軸方向の負方向側から正方向側へとこの順に並ぶように設けられている。外部電極１４ｃと外部電極１４ｄとは、互いに対向している。外部電極１４ｅと外部電極１４ｇとは、互いに対向している。外部電極１４ｆと外部電極１４ｈとは、互いに対向している。

絶縁体層１６は、図２に示すように、誘電体材料（例えば、Ｂａ−Ａｌ−Ｓｉ系の誘電体セラミック）からなる層であり、長方形状をなしている。絶縁体層１６ａ〜１６ｅは、ｚ軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に並ぶように積層されている。以下では、絶縁体層１６のｚ軸方向の正方向側の主面を表面と呼び、絶縁体層１６のｚ軸方向の負方向側の主面を裏面と呼ぶ。

絶縁体層１６ａの表面には、図２に示すように、外部電極１４ａ〜１４ｈの折り返されている部分が設けられている。また、絶縁体層１６ｅの裏面には、外部電極１４ａ〜１４ｈの折り返されている部分（図２には図示せず）が設けられている。

副線路Ｓは、絶縁体層１６ｄの表面に設けられている導体層により構成され、引き出し部５０，５４及び結合部５２を有している。結合部５２は、絶縁体層１６ｄのｙ軸方向の中央において、ｘ軸方向に延在する線状導体である。結合部５２は、方向性結合器１０ａに入力する高周波信号（例えば、２．５ＧＨｚ）の波長の１／４の長さを有している。引き出し部５０は、結合部５２のｘ軸方向の負方向側に接続され、ｘ軸方向の負方向側に位置する長辺に引き出されている。これにより、引き出し部５０は、外部電極１４ｃに接続されている。引き出し部５４は、結合部５２のｘ軸方向の正方向側に接続され、ｘ軸方向の正方向側に位置する長辺に引き出されている。これにより、引き出し部５０は、外部電極１４ｄに接続されている。

主線路Ｍは、絶縁体層１６ｃ，１６ｄの表面に設けられている導体層及びビアホール導体により構成され、具体的には、図２及び図３に示すように、部分主線路Ｍ１〜Ｍ３及びビアホール導体Ｖ１，Ｖ２により構成されている。部分主線路Ｍ１，Ｍ３は、絶縁体層１６ｄの表面に設けられている銀の導体層である。部分主線路Ｍ２は、絶縁体層１６ｃの表面に設けられている銀の導体層である。部分主線路Ｍ１は、図２に示すように、引き出し部２２、結合部（主線路結合部）２４及び接続部２６により構成されている１本の線状導体であり、ｚ軸方向から平面視したときに、副線路Ｓよりもｙ軸方向の正方向側に設けられている。

結合部２４は、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２と重なっていないと共に、結合部５２に沿って延在している。本実施形態では、結合部２４は、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２よりもｙ軸方向の正方向側において、結合部５２と平行にｘ軸方向に延在している。これにより、結合部２４と結合部５２とは、これらの側面同士において対向し、電磁気的に結合している。以下、このように、導体層が側面同士で対向して電磁気的に結合することをサイドエッジ結合と呼ぶ。サイドエッジ結合では、結合部２４，５２間に、磁気結合が発生しており、容量結合は殆ど発生していない。なお、結合部２４は、結合部５２と同じ長さを有している。

引き出し部２２は、絶縁体層１６ｄのｙ軸方向の正方向側の短辺に引き出されていると共に、ｘ軸方向の正方向側に向かって延在し、かつ、ｙ軸方向の負方向側に向かって折れ曲がって延在している。これにより、引き出し部２２は、外部電極１４ａ、及び、結合部２４のｘ軸方向の正方向側の端部に接続されている。接続部２６は、ｙ軸方向に延在しており、結合部２４のｘ軸方向の負方向側の端部に接続されている。

部分主線路Ｍ３は、図２に示すように、接続部３８、結合部（主線路結合部）４０及び引き出し部４２により構成されている１本の線状導体であり、ｚ軸方向から平面視したときに、副線路Ｓよりもｙ軸方向の負方向側に設けられている。

結合部４０は、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２と重なっていないと共に、結合部５２に沿って延在している。本実施形態では、結合部４０は、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２よりもｙ軸方向の負方向側において、結合部５２と平行にｘ軸方向に延在している。これにより、結合部４０と結合部５２とは、これらの側面同士において対向し、電磁気的に結合している。すなわち、結合部４０と結合部５２とは、サイドエッジ結合している。サイドエッジ結合では、結合部４０，５２間に、磁気結合が発生しており、容量結合は殆ど発生していない。なお、結合部４０は、結合部５２と同じ長さを有している。

引き出し部４２は、絶縁体層１６ｄのｙ軸方向の負方向側の短辺に引き出されていると共に、ｘ軸方向の負方向側に向かって延在し、かつ、ｙ軸方向の正方向側に向かって折れ曲がって延在している。これにより、引き出し部４２は、外部電極１４ｂ、及び、結合部４０のｘ軸方向の負方向側の端部に接続されている。接続部３８は、ｙ軸方向に延在しており、結合部４０のｘ軸方向の正方向側の端部に接続されている。

部分主線路Ｍ２は、図２に示すように、接続部２８，３０、結合部（主線路結合部）３２及び接続部３４，３６により構成されている１本の線状導体である。結合部３２は、図２及び図３に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２と重なっていると共に、結合部５２に沿って延在している。本実施形態では、結合部２４は、結合部５２と平行にｘ軸方向に延在している。これにより、結合部３２と結合部５２とは、これらの主面同士において対向し、電磁気的に結合している。以下、このように、導体層が主面同士で対向して電磁気的に結合することをブロードサイド結合と呼ぶ。ブロードサイド結合では、結合部３２，５２間に、容量結合と磁気結合とが発生している。なお、結合部３２は、結合部５２と同じ長さを有している。

接続部２８は、図３に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部２４よりもｙ軸方向の正方向側においてｘ軸方向に延在している。すなわち、接続部２８は、結合部２４よりも結合部５２から離れた位置において、結合部５２に沿って延在している。これにより、接続部２８が結合部５２と電磁気的に強く結合することを防止している。更に、接続部２８のｘ軸方向の負方向側の端部は、ｚ軸方向から平面視したときに、接続部２６のｙ軸方向の正方向側の端部と重なっている。そして、接続部２８のｘ軸方向の負方向側の端部と、接続部２６のｙ軸方向の正方向側の端部とは、絶縁体層１６ｃをｚ軸方向に貫通しているビアホール導体Ｖ１により接続されている。また、接続部３０は、図２及び図３に示すように、ｙ軸方向に延在しており、ｚ軸方向から平面視したときに、引き出し部２２と重なっている。接続部３０は、接続部２８のｘ軸方向の正方向側の端部に接続されていると共に、結合部３２のｘ軸方向の正方向側の端部に接続されている。以上のように、接続部２６，２８，３０及びビアホール導体Ｖ１は、結合部２４のｘ軸方向の負方向側の端部と結合部３２のｘ軸方向の正方向側の端部とを接続する接続部として機能している。そして、接続部２６，２８，３０は、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、結合部２４との接続部分を起点として結合部５２から遠ざかる方向に向かって旋廻している。すなわち、接続部２６，２８，３０は、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、結合部２４との接続部分を起点として時計回りに旋廻している。これにより、結合部２４及び結合部３２は、同じ方向に向かって信号が伝送されるように接続されている。

接続部３６は、図３に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部４０よりもｙ軸方向の負方向側においてｘ軸方向に延在している。すなわち、接続部３６は、結合部４０よりも結合部５２から離れた位置において、結合部５２に沿って延在している。これにより、接続部３６が結合部５２と電磁気的に強く結合することを防止している。更に、接続部３６のｘ軸方向の正方向側の端部は、ｚ軸方向から平面視したときに、接続部３８のｙ軸方向の負方向側の端部と重なっている。そして、接続部３６のｘ軸方向の正方向側の端部と、接続部３８のｙ軸方向の負方向側の端部とは、絶縁体層１６ｃをｚ軸方向に貫通しているビアホール導体Ｖ２により接続されている。また、接続部３４は、図２及び図３に示すように、ｙ軸方向に延在しており、ｚ軸方向から平面視したときに、引き出し部４２と重なっている。接続部３４は、接続部３６のｘ軸方向の負方向側の端部に接続されていると共に、結合部３２のｘ軸方向の負方向側の端部に接続されている。以上のように、接続部３４，３６，３８及びビアホール導体Ｖ２は、結合部４０のｘ軸方向の正方向側の端部と結合部３２のｘ軸方向の負方向側の端部とを接続する接続部として機能している。そして、接続部３４，３６，３８は、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、結合部４０との接続部分を起点として結合部５２から遠ざかる方向に向かって旋廻している。すなわち、接続部３４，３６，３８は、ｚ軸方向の正方向側から平面視したときに、結合部４０との接続部分を起点として時計回りに旋廻している。これにより、結合部４０及び結合部３２は、同じ方向に向かって信号が伝送されるように接続されている。

グランド導体Ｇ１は、主線路Ｍ及び副線路Ｓが設けられている絶縁体層１６ｃ，１６ｄよりもｚ軸方向の正方向側に設けられている絶縁体層１６ｂの表面に設けられている銀の導体層であり、面状導体１８ａ及び引き出し導体２０ａ〜２０ｄを含んでいる。面状導体１８ａは、長方形状をなしており、絶縁体層１６ｂの中心に設けられている。すなわち、面状導体１８ａの対角線の交点と絶縁体層１６ｂの対角線の交点とがｚ軸方向から平面視したときに一致し、かつ、面状導体１８ａの各辺と絶縁体層１６ｂの各辺とが平行である。引き出し導体２０ａ，２０ｂは、面状導体１８ａに接続されていると共に、絶縁体層１６ｂのｘ軸方向の負方向側の長辺に引き出されている。これにより、引き出し導体２０ａ，２０ｂはそれぞれ、外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されている。引き出し導体２０ｃ，２０ｄは、面状導体１８ａに接続されていると共に、絶縁体層１６ｂのｘ軸方向の正方向側の長辺に引き出されている。これにより、引き出し導体２０ｃ，２０ｄはそれぞれ、外部電極１４ｇ，１４ｈに接続されている。

グランド導体Ｇ２は、主線路Ｍ及び副線路Ｓが設けられている絶縁体層１６ｃ，１６ｄよりもｚ軸方向の負方向側に設けられている絶縁体層１６ｅの表面に設けられている銀の導体層であり、面状導体１８ｂ及び引き出し導体２０ｅ〜２０ｈを含んでいる。面状導体１８ｂは、長方形状をなしており、絶縁体層１６ｅの中心に設けられている。すなわち、面状導体１８ｂの対角線の交点と絶縁体層１６ｅの対角線の交点とがｚ軸方向から平面視したときに一致し、かつ、面状導体１８ｂの各辺と絶縁体層１６ｅの各辺とが平行である。引き出し導体２０ｅ，２０ｆは、面状導体１８ｂに接続されていると共に、絶縁体層１６ｅのｘ軸方向の負方向側の長辺に引き出されている。これにより、引き出し導体２０ｅ，２０ｆはそれぞれ、外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されている。引き出し導体２０ｇ，２０ｈは、面状導体１８ｂに接続されていると共に、絶縁体層１６ｅのｘ軸方向の正方向側の長辺に引き出されている。これにより、引き出し導体２０ｇ，２０ｈはそれぞれ、外部電極１４ｇ，１４ｈに接続されている。

以上のように、グランド導体Ｇ１，Ｇ２は、主線路Ｍ及び副線路Ｓをｚ軸方向の正方向側及び負方向側から挟み込んでいる。これにより、グランド導体Ｇ１，Ｇ２は、主線路Ｍ及び副線路Ｓからノイズが放射されること、及び、主線路Ｍ及び副線路Ｓにノイズが侵入することを防止するシールドとして機能している。更に、グランド導体Ｇ１，Ｇ２、主線路Ｍ及び副線路Ｓは、ストリップライン構造をなしている。

また、主線路Ｍの両端及び副線路Ｓの両端はそれぞれ、図２に示すように、積層体１２ａの異なる側面に引き出されている。具体的には、主線路Ｍの一端は、ｙ軸方向の正方向側に位置する外部電極１４ａに接続され、主線路Ｍの他端は、ｙ軸方向の負方向側に位置する外部電極１４ｂに接続されている。副線路Ｓの一端は、ｘ軸方向の負方向側に位置する外部電極１４ｃに接続され、副線路Ｓの他端は、ｘ軸方向の正方向側に位置する外部電極１４ｄに接続されている。

次に、方向性結合器１０ａの動作について説明する。図４は、結合部２４，３２，４０，５２を伝送される高周波信号を示した図である。

図１において、高周波信号は、外部電極１４ａより入力する。このとき、外部電極１４ｃ，１４ｅ〜１４ｈには接地電位が印加されている。外部電極１４ａより入力した高周波信号は、図３に示すように、結合部２４をｘ軸方向の負方向側に向かって高周波信号Ｓｉｇ１１として伝送される。そして、高周波信号Ｓｉｇ１１が更に伝送されると、高周波信号Ｓｉｇ１２が結合部３２をｘ軸方向の負方向側に向かって伝送される。更に、高周波信号Ｓｉｇ１２が伝送されると、高周波信号Ｓｉｇ１３が結合部４０をｘ軸方向の負方向側に向かって伝送される。その後、高周波信号は、外部電極１４ｂから方向性結合器１０ａの外部へと出力される。なお、図示しないが、このとき、接続部２８，３６と結合部２４，３２，４０とには、互いに反対方向に向かって高周波信号が伝送されている。

ここで、結合部２４と結合部５２とは、サイドエッジ結合しているので、磁気結合が発生しており、容量結合が殆ど発生していない。同様に、結合部４０と結合部５２とは、サイドエッジ結合しているので、磁気結合が発生しており、容量結合が殆ど発生していない。よって、結合部２４，４０のそれぞれに高周波信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１３が伝送されると、電磁誘導により偶モードが発生する。その結果、結合部５２には、図４（ａ）に示すように、高周波信号Ｓｉｇ１１，Ｓｉｇ１３の反対方向（ｘ軸方向の正方向側）に向かって高周波信号Ｓｉｇ１４が伝送される。

一方、結合部３２と結合部５２とは、ブロードサイド結合しているので、容量結合が発生している。よって、結合部３２に高周波信号Ｓｉｇ１２が伝送されると、容量により奇モードが発生する。その結果、結合部５２には、図４（ｂ）に示すように、ｘ軸方向の負方向側に向かって高周波信号Ｓｉｇ１５が伝送され、ｘ軸方向の正方向側に向かって高周波信号Ｓｉｇ１６が伝送される。

以上のように、結合部５２には、図４に示すように、高周波信号Ｓｉｇ１４〜Ｓｉｇ１６が伝送される。そして、高周波信号Ｓｉｇ１５は、高周波信号Ｓｉｇ１４によって相殺される。これにより、図３に示すように、結合部５２には、ｘ軸方向の正方向側に向かって高周波信号Ｓｉｇ１７が伝送される。その結果、外部電極１４ｃからは高周波信号が出力されず、外部電極１４ｄからは高周波信号Ｓｉｇ１７が出力されるようになる。

（効果）
以上の方向性結合器１０ａによれば、優れた方向性を容易に得ることができる。より詳細には、従来の方向性結合器５００では、ストリップ導体５０２ａとストリップ導体５０４ａとは、互いに面同士で対向しているので、強く容量結合している。同様に、ストリップ導体５０２ｂとストリップ導体５０４ｂとは、互いに面同士で対向しているので、強く容量結合している。そのため、方向性結合器５００では、奇モードが偶モードよりも強く現れる。奇モードでは、信号Ｓｉｇ３，Ｓｉｇ４が反対方向に進行するため、奇モードが偶モードよりも強く現れると、強度の強い信号Ｓｉｇ５を得ることが困難である。以上のように、方向性結合器５００は、方向性が悪いという問題を有している。

一方、方向性結合器１０ａでは、図２に示すように、結合部２４，４０と結合部５２とは、サイドエッジ結合しており、結合部３２と結合部５２とは、ブロードサイド結合している。ブロードサイド結合では、容量結合が支配的であるのに対し、サイドエッジ結合では、磁気結合が支配的である。よって、方向性結合器１０ａでは、方向性結合器５００に比べて、磁気結合による結合を強くすることができる。磁気結合による結合では、偶モードが発生するので、主線路Ｍを伝送される高周波信号とは反対方向に進行する高周波信号が副線路Ｓを進行するようになる。以上より、方向性結合器１０ａは、方向性結合器５００よりも、優れた方向性を容易に得ることができる。その結果、方向性結合器１０ａにおいて、電力損失が低減される。

なお、方向性結合器１０ａにおいて、結合部２４，４０，５２は略平行に配置されている。そこで、結合部２４，４０，５２の長さや間隔を変えることで磁気結合を調整することができる。また、結合部３２，５２の長さや間隔及び位置を調整することにより、容量結合を調整することができる。このように、結合部２４，３２，４０，５２の長さや位置等を調整することで、磁気結合と容量結合とをそれぞれ別々に調整することができ、方向性の調整を容易に行うことができる。

また、主線路Ｍの両端及び副線路Ｓの両端はそれぞれ、積層体１２ａの異なる側面に引き出されている。そのため、主線路Ｍの両端及び副線路Ｓの両端が接続されている外部電極１４間での高周波信号の干渉が低減される。

また、接続部２８，３６を伝送される高周波信号はそれぞれ、結合部２４，４０を伝送される高周波信号の反対方向に進行する。そのため、接続部２８，３６を伝送される高周波信号は、高周波信号Ｓｉｇ１７がｘ軸方向の正方向側に向かって結合部５２を伝送されることを妨げる。そこで、方向性結合器１０ａでは、接続部２８，３６はそれぞれ、結合部２４，４０よりも結合部５２から離れた位置に設けられている。これにより、接続部２８，３６が結合部５２と強く結合することを防止している。

（変形例）
以下に変形例に係る方向性結合器について図面を参照しながら説明する。図５は、第１の変形例に係る方向性結合器１０ｂの積層体１２ｂの分解斜視図である。

方向性結合器１０ｂでは、図５に示すように、絶縁体層１６ｄ，１６ｅ間に絶縁体層１６ｆが挿入されている。そして、副線路Ｓは、絶縁体層１６ｄではなく絶縁体層１６ｆに設けられている。以上のような構成によっても、方向性結合器１０ａと同じ作用効果を得ることができる。また、副線路Ｓが主線路Ｍとは異なる絶縁体層１６ｆに設けられているため、磁気結合と容量結合の両方を調整することが可能となり、方向性結合器１０ｂの設計自由度を向上させることができる。

図６は、第２の変形例に係る方向性結合器１０ｃの積層体１２ｃの分解斜視図である。方向性結合器１０ｃは、絶縁体層１６ｆが絶縁体層１６ｄ，１６ｅ間に挿入されている点、及び、主線路Ｍが部分主線路Ｍ１'，Ｍ２'，Ｍ２，Ｍ３及びビアホール導体Ｖ１〜Ｖ３により構成されている点において、方向性結合器１０ａと相違する。以下に、かかる相違点について説明する。

部分主線路Ｍ１'は、図６に示すように、引き出し部１２２、結合部（主線路結合部）１２４及び接続部１２６，１２８により構成されている１本の線状導体であり、ｚ軸方向から平面視したときに、副線路Ｓよりもｙ軸方向の正方向側に設けられている。

結合部１２４は、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２と重なっていると共に、結合部５２に沿って延在している。本実施形態では、結合部１２４は、結合部５２と平行にｘ軸方向に延在している。これにより、結合部１２４と結合部５２とは、これらの主面同士において対向し、ブロードサイド結合している。なお、結合部１２４は、結合部５２と同じ長さを有している。

引き出し部１２２は、絶縁体層１６ｆのｙ軸方向の正方向側の短辺に引き出されていると共に、ｘ軸方向の正方向側に向かって延在し、かつ、ｙ軸方向の負方向側に向かって折れ曲がって延在している。そして、引き出し部１２２は、外部電極１４ａ、及び、結合部１２４のｘ軸方向の正方向側の端部に接続されている。接続部１２６は、ｙ軸方向に延在しており、結合部１２４のｘ軸方向の負方向側の端部に接続されている。接続部１２８は、ｘ軸方向に延在しており、接続部１２６のｙ軸方向の正方向側の端部に接続されている。

部分主線路Ｍ２'は、図６に示すように、接続部１３０，１３２、結合部１３４及び接続部１３６により構成されている１本の線状導体であり、ｚ軸方向から平面視したときに、副線路Ｓよりもｙ軸方向の正方向側に設けられている。

結合部１３４は、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２と重なっていないと共に、結合部５２に沿って延在している。本実施形態では、結合部１３４は、ｚ軸方向から平面視したときに、結合部５２よりもｙ軸方向の正方向側において、結合部５２と平行にｘ軸方向に延在している。これにより、結合部１３４と結合部５２とは、これらの側面同士において対向し、サイドエッジ結合している。なお、結合部１３４は、結合部５２と同じ長さを有している。

接続部１３０は、図６に示すように、ｚ軸方向から平面視したときに、ｘ軸方向に延在している。接続部１３０のｘ軸方向の負方向側の端部は、ｚ軸方向から平面視したときに、接続部１２８のｘ軸方向の正方向側の端部と重なっている。そして、接続部１３０のｘ軸方向の負方向側の端部と、接続部１２８のｘ軸方向の正方向側の端部とは、絶縁体層１６ｄをｚ軸方向に貫通しているビアホール導体Ｖ３により接続されている。

接続部１３２は、ｙ軸方向に延在しており、接続部１３０のｘ軸方向の正方向側の端部、及び、結合部１３４のｘ軸方向の正方向側の端部に接続されている。接続部１３６は、ｙ軸方向に延在しており、結合部１３４のｘ軸方向の負方向側の端部に接続されている。なお、方向性結合器１０ｃのその他の構成は、方向性結合器１０ａのその他の構成と同じであるので説明を省略する。

方向性結合器１０ｃは、方向性結合器１０ａと同じ作用効果を得ることができる。更に、方向性結合器１０ｃは、結合部５２と結合部１２４とがブロードサイド結合している。よって、方向性結合器１０ｃでは方向性結合器１０ａよりも、主線路Ｍと副線路Ｓとの磁気結合による結合度を高くすることができる。

なお、方向性結合器１０ａ〜１０ｃにおいて、グランド導体Ｇ１，Ｇ２は必ずしも設けられていなくてもよい。

また、方向性結合器１０ａ，１０ｂにおいて、絶縁体層１６ｃと絶縁体層１６ｄとの間に更なる絶縁体層１６が設けられていてもよい。これにより、結合部３２と結合部５２との磁気結合による結合度を調整することができる。

また、方向性結合器１０ｃにおいて、絶縁体層１６ｃと絶縁体層１６ｄとの間又は絶縁体層１６ｄと絶縁体層１６ｆとの間に更なる絶縁体層１６が設けられていてもよい。これにより、結合部３２と結合部５２との磁気結合による結合度又は結合部５２と結合部１２４との磁気結合による結合度を調整することができる。

なお、方向性結合器１０ａ〜１０ｃにおいて、主線路Ｍと副線路Ｓとを入れ替えて用いてもよい。

（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態に係る方向性結合器について図面を参照しながら説明する。図７は、第２の実施形態に係る方向性結合器１０ｄの外観斜視図である。図８は、第２の実施形態に係る方向性結合器１０ｄの積層体１２ｄの分解斜視図である。図７及び図８において、積層方向をｚ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときの積層体１２ｄの長辺方向をｘ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときの積層体１２ｄの短辺方向をｙ軸方向と定義する。なお、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、互いに直交している。

方向性結合器１０ｄは、図８に示すように、１本の副線路Ｓに対して、複数（３本）の主線路Ｍａ〜Ｍｃが設けられている。なお、主線路Ｍａ〜Ｍｃの構造は、方向性結合器１０ａの主線路Ｍと同じであるので説明を省略する。なお、主線路Ｍａの両端には、外部電極１１４ａ，１１４ｂが接続され、主線路Ｍｂの両端には、外部電極１１４ｃ，１１４ｄが接続され、主線路Ｍｃの両端には、外部電極１１４ｅ，１１４ｆが接続されている。

以上のような方向性結合器１０ｄでは、主線路Ｍａ〜Ｍｃを異なる周波数の高周波信号が伝送される。具体的には、主線路Ｍａには、最も高い周波数を有する高周波信号が伝送され、主線路Ｍｂには、２番目に高い周波数を有する高周波信号が伝送され、主線路Ｍｃには、最も低い周波数を有する高周波信号が伝送される。このとき、副線路Ｓからは、これら３つの高周波信号が伝送されるようになる。なお、この場合、３つの高周波信号の波長に併せて、主線路Ｍａ〜Ｍｃの長さをそれぞれ異なる長さにしてもよい。

方向性結合器１０ｄでは、以下に説明するように、主線路Ｍａ〜Ｍｃ間での結合を低減できる。より詳細には、図８に示すように、部分主線路Ｍａ２〜Ｍｃ２では、ｙ軸方向に延在する部分がｘ軸方向に並ばないように構成されている。具体的には、部分主線路Ｍａ２〜Ｍｃ２は、蛇行している。そして、図８において、領域Ａ１〜Ａ４には、部分主線路Ｍａ２〜Ｍｃ２は設けられていない。よって、領域Ａ１〜Ａ４において、部分主線路Ｍａ２〜Ｍｃ２が平行に並ぶことがなくなる。その結果、部分主線路Ｍａ２〜Ｍｃ２間での結合が低減される。

また、方向性結合器１０ｄでは、高周波信号は、外部電極１１４ａ，１１４ｃ，１１４ｅから入力し、外部電極１１４ｂ，１１４ｄ，１１４ｆから出力する。よって、積層体１２ｄにおいて、高周波信号が入力する側面と高周波信号が出力する側面とに分離することが可能となる。

なお、方向性結合器１０ｄでは、部分主線路Ｍａ２〜Ｍｃ２は、絶縁体層１６ｃ上に設けられている。しかしながら、部分主線路Ｍａ２〜Ｍｃ２は、それぞれ異なる絶縁体層１６上に設けられていてもよい。また、部分主線路Ｍｂ２のみ、部分主線路Ｍａ２，Ｍｃ２と異なる絶縁体層上に設けられていてもよい。これにより、主線路Ｍａ〜Ｍｃ間の結合を低減できる。

また、方向性結合器１０ｄにおいて、主線路Ｍａ〜Ｍｃの数は、３つに限らない。

本発明は、方向性結合器に有用であり、特に、優れた方向性を容易に得ることができる点において優れている。

Ａ１〜Ａ４ 領域
Ｇ１，Ｇ２ グランド導体
Ｍ，Ｍａ〜Ｍｃ 主線路
Ｍ１〜Ｍ３，Ｍ１'，Ｍ２'，Ｍａ１〜Ｍｃ１，Ｍａ２〜Ｍｃ２，Ｍａ３〜Ｍｃ３ 部分主線路
Ｓ 副線路
Ｖ１〜Ｖ３ ビアホール導体
１０ａ〜１０ｄ 方向性結合器
１２ａ〜１２ｄ 積層体
１４ａ〜１４ｈ，１１４ａ〜１１４ｆ 外部電極
１６ａ〜１６ｆ 絶縁体層
１８ａ，１８ｂ 面状導体
２０ａ〜２０ｈ 引き出し導体
２２，４２，５０，５４，１２２ 引き出し部
２４，３２，４０，５２，１２４，１３４ 結合部
２６，２８，３０，３４，３６，３８，１２６，１２８，１３０，１３２，１３６ 接続部

Claims (6)

1. 複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、
   前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、第１の主線路結合部及び第２の主線路結合部を有している主線路と、
   前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、副線路結合部を有している副線路と、
   を備えており、
   前記第１の主線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部と重なっていないと共に、該副線路結合部に沿って延在しており、
   前記第２の主線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部と重なっていると共に、該副線路結合部に沿って延在しており、
   前記第１の主線路結合部及び前記第２の主線路結合部は、同じ方向に向かって信号が伝送されるように接続されており、
   前記主線路は、前記第１の主線路結合部と前記第２の主線路結合部とを接続しており、かつ、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部とは重ならないように、該第１の主線路結合部との接続部分を起点として前記副線路結合部から遠ざかる方向に向かって旋廻を開始している第１の接続部を有していること、
   を特徴とする方向性結合器。
2. 前記第１の接続部は、積層方向から平面視したときに、前記第１の主線路結合部よりも前記副線路結合部から離れた位置において、該副線路結合部に沿って延在している第１の接続線路部を含んでおり、
   前記第１の接続線路部と前記第１の主線路結合部及び前記第２の主線路結合部とには、互いに反対方向に向かって信号が伝送されること、
   を特徴とする請求項１に記載の方向性結合器。
3. 前記第１の主線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部よりも第１の方向側に設けられており、
   前記主線路は、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部よりも第１の方向の反対方向である第２の方向側に設けられている第３の主線路結合部を有しており、
   前記第３の主線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部と重なっていないと共に、該副線路結合部に沿って延在しており、
   前記第１の主線路結合部ないし前記第３の主線路結合部は、同じ方向に向かって信号が伝送されるように接続されており、
   前記主線路は、前記第２の主線路結合部と前記第３の主線路結合部とを接続しており、かつ、積層方向から平面視したときに、前記副線路結合部とは重ならないように、該第３の主線路結合部との接続部分を起点として前記副線路結合部から遠ざかる方向に向かって旋廻を開始している第２の接続部を有していること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の方向性結合器。
4. 前記積層体は、直方体をなしており、
   前記主線路の両端及び前記副線路の両端はそれぞれ、前記積層体の異なる側面に引き出されていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方向性結合器。
5. 前記主線路は、１本の前記副線路に対して複数設けられていること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方向性結合器。
6. 複数の絶縁体層が積層されてなる積層体と、
   前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、主線路結合部を有している主線路と、
   前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成され、かつ、第１の副線路結合部及び第２の副線路結合部を有している副線路と、
   を備えており、
   前記第１の副線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記主線路結合部と重なっていないと共に、該主線路結合部に沿って延在しており、
   前記第２の副線路結合部は、積層方向から平面視したときに、前記主線路結合部と重なっていると共に、該主線路結合部に沿って延在しており、
   前記第１の副線路結合部及び前記第２の副線路結合部は、同じ方向に向かって信号が伝送されるように接続されており、
   前記副線路は、前記第１の副線路結合部と前記第２の副線路結合部とを接続しており、かつ、積層方向から平面視したときに、前記主線路結合部とは重ならないように、該第１の副線路結合部との接続部分を起点として前記主線路結合部から遠ざかる方向に向かって旋廻を開始している第１の接続部を有していること、
   を特徴とする方向性結合器。

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