JP5811788B2 - Directional coupler - Google Patents

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Description

本発明は、方向性結合器に関する。   The present invention relates to a directional coupler.

方向性結合器に関するものとして、以下の文献が開示されている。   The following documents are disclosed as related to the directional coupler.

特許文献1は、プリプレグを用いて作製される基板とその基板を用いて作製される積層電子部品等の製造方法に関するものである。当該発明は、導体の基材への固着強度が高く、高周波特性に優れ、比較的簡単な工程により得ることができる積層電子部品等を提供することを目的とする。当該発明は、樹脂又は樹脂に機能材料粉末を混合した材料からなる基材上に形成された官能基を有するカップリング剤層と、その上にめっきにより形成された導体層とを形成し、基材と導体層との間の表面粗さを3μm以下とすることを主な技術的特徴とする。   Patent Document 1 relates to a substrate manufactured using a prepreg and a method for manufacturing a laminated electronic component manufactured using the substrate. An object of the present invention is to provide a laminated electronic component or the like that has a high strength of fixing a conductor to a base material, is excellent in high-frequency characteristics, and can be obtained by a relatively simple process. The present invention forms a coupling agent layer having a functional group formed on a substrate made of a resin or a material obtained by mixing a functional material powder in a resin, and a conductor layer formed by plating on the base. The main technical feature is that the surface roughness between the material and the conductor layer is 3 μm or less.

特許文献2は、主としてマイクロ波帯及びミリ波帯で用いる結合線路形の方向性結合器に関するものである。当該発明は、製造ばらつき等による特性ばらつきの問題が起こりにくく、高い耐電力性が確保でき、製造コストを低減することを目的とする。当該発明は、複数の誘電体基板を積層して構成された多層誘電体基板と、多層誘電体基板の表面の中央に近接して並べられて配置された2本の結合部線路パターンと、多層誘電体基板の表面の端部に配置され2本の結合部線路パターンの長手方向の端にそれぞれ接続された4本の入出力線路パターンと、多層誘電体基板の内層に設けられた第1の内層地導体パターンと、多層誘電体基板の裏面に設けられた裏面地導体パターンと、第1の内層地導体パターンと裏面地導体パターンとを接続する複数の導体柱とを備え、第1の内層地導体パターンは、2本の結合部線路パターンが存在する領域に積層方向で対応する位置に設けられた領域よりも広い穴を有し、複数の導体柱は、第1の内層地導体パターンの穴の周囲に設けられていることを主な技術的特徴とする。   Patent Document 2 relates to a coupled line type directional coupler mainly used in a microwave band and a millimeter wave band. The object of the present invention is to prevent the problem of characteristic variations due to manufacturing variations and the like, ensure high power durability, and reduce manufacturing costs. The present invention includes a multilayer dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric substrates, two coupling portion line patterns arranged in close proximity to the center of the surface of the multilayer dielectric substrate, and a multilayer Four input / output line patterns arranged at the end of the surface of the dielectric substrate and respectively connected to the longitudinal ends of the two coupling portion line patterns, and a first provided in the inner layer of the multilayer dielectric substrate An inner layer ground conductor pattern, a back surface ground conductor pattern provided on the back surface of the multilayer dielectric substrate, and a plurality of conductor pillars connecting the first inner layer ground conductor pattern and the back surface ground conductor pattern. The ground conductor pattern has a hole wider than a region provided in a position corresponding to the stacking direction in a region where the two coupling portion line patterns exist, and the plurality of conductor pillars are formed of the first inner layer ground conductor pattern. The main thing that is provided around the hole And operative features.

特許文献3は、方向性結合器に関し、特に光スイッチや光変調器に用いられる反転Δβ方向性結合器に関するものである。当該発明は、駆動電圧を低減し、進行波型電極を比較的自由に設計できるようにし、高速動作を可能にすることを目的とする。当該発明は、制御電極の電界が作用する光導波路の作用部では、1対の光導波路の中心線を境界とし、中心線の左右では、基板の分極方向が異なり且つ光導波路に沿った長手方向には作用部を複数の領域に分割するように中心線を横切る1本もしくは複数の横断線を境界とし、横断線の前後では、基板の分極方向が異なることを主な技術的特徴とする。   Patent Document 3 relates to a directional coupler, and more particularly, to an inverted Δβ directional coupler used in an optical switch or an optical modulator. An object of the present invention is to reduce the driving voltage, to allow a traveling wave electrode to be designed relatively freely, and to enable high-speed operation. According to the present invention, in the action portion of the optical waveguide where the electric field of the control electrode acts, the center line of the pair of optical waveguides is a boundary, and the polarization direction of the substrate is different on the left and right of the center line and the longitudinal direction along the optical waveguide The main technical feature is that one or a plurality of transverse lines crossing the center line is used as a boundary so that the action part is divided into a plurality of regions, and the polarization direction of the substrate is different before and after the transverse line.

特許文献4は、方向性結合器に関するものである。当該発明は、コストの増加を防ぎ、結合線路間のブリッジに障害が発生する可能性を低減することを目的とする。当該発明は、薄膜基板上ではなく一般の基板の上面に形成したマイクロストリップラインに適当な高さと幅と長さを持ち、両側面に導体パターンが形成された短冊状誘導体基板を接続することを主な技術的特徴とする。   Patent Document 4 relates to a directional coupler. An object of the present invention is to prevent an increase in cost and reduce the possibility of a failure occurring in a bridge between coupled lines. The present invention is to connect a strip-shaped derivative substrate having an appropriate height, width and length to a microstrip line formed on the upper surface of a general substrate, not on a thin film substrate, and having a conductor pattern formed on both side surfaces. Main technical features.

特許文献5は、マイクロストリップ線路により構成される方向性結合器に関するものである。当該発明は、簡素な構成で設計通りの結合量を容易且つ確実に得られるようにすることを目的とする。当該発明は、主線路上に誘電体を介して導体を配することで主信号の一部を容量結合させる一対の結合部と、これらの結合部間を接続する結合部接続線路とを備えることを主な技術的特徴とする。   Patent Document 5 relates to a directional coupler configured by a microstrip line. An object of the present invention is to easily and surely obtain a coupling amount as designed with a simple configuration. The present invention includes a pair of coupling portions that capacitively couple a part of the main signal by arranging a conductor via a dielectric on the main line, and a coupling portion connection line that connects the coupling portions. Main technical features.

特許文献6は、方向性結合器に関するものである。当該発明は、基板が同軸線路の内部へ挿入され、主線路が同軸線路の中心導体であり、接地電極が、基板を介して結合線路部の線路幅の全てを含む範囲に亘って結合線路部と対向する部分と、基板の縁端部から結合線路部の線路幅方向に結合線路部の線路幅の全てを含む範囲に亘って切り欠いた部分と、からなることを主な技術的特徴とする。これにより、送信電力を監視するために必要な方向性を得ることができ、電極パターン形成時の線路部と接地電極との位置ずれによる方向性の変化を小さくすることができるという効果が主張されている。   Patent Document 6 relates to a directional coupler. In the present invention, the substrate is inserted into the coaxial line, the main line is the central conductor of the coaxial line, and the ground electrode is connected to the coupled line portion over the range including the entire line width of the coupled line portion through the substrate. The main technical feature is that it is composed of a portion that is opposed to the substrate, and a portion that is cut out in a range including the entire line width of the coupled line portion from the edge of the substrate in the line width direction of the coupled line portion. To do. As a result, it is possible to obtain the directivity necessary for monitoring the transmission power, and it is claimed that the change in directivity due to the positional deviation between the line portion and the ground electrode at the time of electrode pattern formation can be reduced. ing.

特開2004−363553号公報JP 2004-363553 A 特開2010−258659号公報JP 2010-258659 A 特開2011−075928号公報JP 2011-075928 A 特開昭62−104202号公報JP-A 62-104202 特開平09−055608号公報JP 09-055608 A 特許第4103927号公報Japanese Patent No. 4103927

図18〜図23は、従来の方向性結合器の問題点を説明するためのものである。図18は、一般的な方向性結合器の第1の例を示している。図19は、図18のXIX−XIX断面図である。本例に係る方向性結合器101は、1つの基板102の表面に主線路103及び副線路104が形成されてなる。主線路103は、入力ポート111と出力ポート112とを接続する。副線路104は、アイソレーションポート113とカップリングポート114とを接続する。主線路103及び副線路104は、それぞれ近接部121,122を有する。両近接部121,122は、所定の間隔をあけて平行に近接するように形成されている。当該構成により、信号が入力ポート111から入力して出力ポート112から出力する際に、主線路3と副線路4とが近接部121,122を介して電磁界接続する。   18 to 23 are for explaining the problems of the conventional directional coupler. FIG. 18 shows a first example of a general directional coupler. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX in FIG. The directional coupler 101 according to this example includes a main line 103 and a sub line 104 formed on the surface of one substrate 102. The main line 103 connects the input port 111 and the output port 112. The sub line 104 connects the isolation port 113 and the coupling port 114. The main line 103 and the sub line 104 have proximity portions 121 and 122, respectively. Both proximity parts 121 and 122 are formed so as to be close to each other in parallel at a predetermined interval. With this configuration, when a signal is input from the input port 111 and output from the output port 112, the main line 3 and the sub line 4 are electromagnetically connected via the proximity portions 121 and 122.

上記電磁界接続における結合量(減衰量)は、副線路4の近接部122の長さ・幅、両近接部121,122の間隔等により決定する。従って、所望の電気的特性を得るためには、近接部122の長さ等が所定の条件に適合するように設計されなければならない。しかし、このような設計は、基板2の面積等の制約により、困難となる場合がある。特に、本例のように1つの基板102上に主線路3及び副線路4の両方を形成する場合には、このような困難に遭遇することが多い。   The coupling amount (attenuation amount) in the electromagnetic field connection is determined by the length / width of the proximity portion 122 of the sub line 4, the distance between the proximity portions 121 and 122, and the like. Therefore, in order to obtain desired electrical characteristics, the length of the proximity portion 122 and the like must be designed to meet predetermined conditions. However, such a design may be difficult due to restrictions such as the area of the substrate 2. In particular, when both the main line 3 and the sub line 4 are formed on one substrate 102 as in the present example, such difficulties are often encountered.

図20は、上記方向性結合器101における電気的特性を示している。同図中、実線X1は入力ポート111から入力し出力ポート112から出力する信号の周波数と減衰量との関係を示している。一点鎖線Y1は入力ポート111から入力しアイソレーションポート113から出力する信号の周波数と減衰量との関係を示している。破線Z1は入力ポート111から入力しカップリングポート114から出力する信号の周波数と減衰量との関係を示している。   FIG. 20 shows the electrical characteristics of the directional coupler 101. In the figure, a solid line X1 indicates the relationship between the frequency of the signal input from the input port 111 and output from the output port 112 and the attenuation. An alternate long and short dash line Y1 indicates the relationship between the frequency of the signal input from the input port 111 and output from the isolation port 113 and the attenuation. A broken line Z1 indicates the relationship between the frequency of the signal input from the input port 111 and output from the coupling port 114 and the attenuation.

上記一点鎖線Y1及び破線Z1に示す結合量は、近接部122の長さを大きくする、両近接部121,122の間隔を小さくする等の処置により、大きくすることができる。しかし、このような処置が基板2上の制約等により行えない場合には、当該結合量を所望のレベルまで増加させることができない。   The amount of coupling indicated by the one-dot chain line Y1 and the broken line Z1 can be increased by measures such as increasing the length of the proximity portion 122 and reducing the distance between the proximity portions 121 and 122. However, when such a treatment cannot be performed due to restrictions on the substrate 2, the amount of coupling cannot be increased to a desired level.

図21は、一般的な方向性結合器の第2の例を示している。図22は、図21のXXII−XXII断面図である。本例に係る方向性結合器201は、他層構造を有するものである。主線路と副線路との電磁界接続は、基板202の表面に形成されたランドパターン203、ランドパターン203と接続し基板202の表面から内部に穿設されたビア204、及び基板202内部に形成されビア204と接続する内部パターン205を介して行われる。   FIG. 21 shows a second example of a general directional coupler. 22 is a cross-sectional view taken along the line XXII-XXII in FIG. The directional coupler 201 according to this example has another layer structure. The electromagnetic connection between the main line and the sub-line is formed in the land pattern 203 formed on the surface of the substrate 202, the via 204 connected to the land pattern 203 and drilled from the surface of the substrate 202, and the substrate 202. This is done through an internal pattern 205 connected to the via 204.

このような構成によれば、基板202の表面上の制約に関わらず、内部パターン205の形状を調整することができる。しかし、このような他層構造を採用すると、製造コストの増加等の問題に加え、性能劣化の問題が生ずる。   According to such a configuration, the shape of the internal pattern 205 can be adjusted regardless of restrictions on the surface of the substrate 202. However, when such another layer structure is adopted, in addition to problems such as an increase in manufacturing cost, a problem of performance deterioration occurs.

図23は、上記方向性結合器201における電気的特性を示している。同図中、実線X2は入力ポート211から入力し出力ポート212から出力する信号の周波数と減衰量との関係を示している。一点鎖線Y2は入力ポート211から入力しアイソレーションポート213から出力する信号の周波数と減衰量との関係を示している。破線Z2は入力ポート211から入力しカップリングポート214から出力する信号の周波数と減衰量との関係を示している。   FIG. 23 shows the electrical characteristics of the directional coupler 201. In the figure, a solid line X2 indicates the relationship between the frequency of the signal input from the input port 211 and output from the output port 212 and the attenuation. An alternate long and short dash line Y2 indicates the relationship between the frequency of the signal input from the input port 211 and output from the isolation port 213 and the attenuation. A broken line Z2 indicates the relationship between the frequency of the signal input from the input port 211 and output from the coupling port 214 and the attenuation.

図23に示すように、本例の構成によると、通過特性(X2)、アイソレーション特性(Y2)、及びカップリング特性(Z2)は、周波数の増加に伴い大きく劣化していく。その理由は、ビア204を介する必要があるためと考えられる。   As shown in FIG. 23, according to the configuration of this example, the pass characteristic (X2), the isolation characteristic (Y2), and the coupling characteristic (Z2) are greatly deteriorated as the frequency increases. The reason is considered that it is necessary to pass through the via 204.

そこで、本発明は、コストの増加、性能劣化等を招くことなく、所望の電気的特性を得るための設計の自由度を向上させることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to improve the degree of freedom of design for obtaining desired electrical characteristics without causing an increase in cost, performance degradation, or the like.

本発明の一形態は、基板の表面に形成された入力ポートと出力ポートとを接続する主線路と、前記主線路に所定の間隔をあけて近接する近接部を介して前記主線路と電磁界接続する副線路とを備え、前記主線路は、前記入力ポートと前記出力ポートとを接続する導電部の一部が前記表面から隆起されてなる立体導電部を備え、前記立体導電部と前記近接部とが前記電磁界接続を確立する方向性結合器である。   According to one aspect of the present invention, a main line that connects an input port and an output port formed on a surface of a substrate, and a main part and an electromagnetic field via a proximity part that is close to the main line with a predetermined interval therebetween A sub-line to be connected, and the main line is provided with a three-dimensional conductive part in which a part of a conductive part connecting the input port and the output port is raised from the surface, and the three-dimensional conductive part and the proximity Is a directional coupler that establishes the electromagnetic field connection.

本発明によれば、コストの増加、性能劣化等を招くことなく、基板上での設計の自由度を大きく向上させることができる。これにより、所望の電気的特性を得るための設計を実現することが容易となる。   According to the present invention, the degree of freedom of design on a substrate can be greatly improved without causing an increase in cost, performance degradation, or the like. Thereby, it becomes easy to realize a design for obtaining desired electrical characteristics.

本発明の第1の実施の形態に係る方向性結合器の構成及び第1の実装例を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the directional coupler which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a 1st mounting example. 図1のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. 実施の形態1の第1の実装例に係る方向性結合器の電気的特性を示すグラフである。6 is a graph showing electrical characteristics of the directional coupler according to the first mounting example of the first embodiment. 第1の実施の形態に係る方向性結合器の第2の実装例を示すII−II線に相当する部分の断面図である。It is sectional drawing of the part corresponded to the II-II line which shows the 2nd mounting example of the directional coupler which concerns on 1st Embodiment. 実施の形態1の第2の実装例に係る方向性結合器の電気的特性を示すグラフである。6 is a graph showing electrical characteristics of a directional coupler according to a second implementation example of the first embodiment. 実施の形態1に係る方向性結合器の第3の実装例を示すII−II線に相当する部分の断面図である。It is sectional drawing of the part corresponded to the II-II line which shows the 3rd mounting example of the directional coupler which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る方向性結合器の第4の実装例を示すII−II線に相当する部分の断面図である。It is sectional drawing of the part corresponded to the II-II line which shows the 4th example of implementation of the directional coupler which concerns on Embodiment 1. FIG. 結合量(減衰量)の変化に伴う通過特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the passage characteristic accompanying the change of coupling amount (attenuation amount). 結合量の変化に伴うアイソレーション特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the isolation characteristic accompanying the change of the amount of bonds. 結合量の変化に伴うカップリング特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the coupling characteristic accompanying the change of the amount of coupling | bonding. 本発明の実施の形態2に係る方向性結合器の構成及び第1の実装例を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the directional coupler which concerns on Embodiment 2 of this invention, and a 1st mounting example. 実施の形態2に係る方向性結合器の第2の実装例を示す上面図である。FIG. 10 is a top view showing a second implementation example of the directional coupler according to Embodiment 2. 実施の形態2に係る方向性結合器の立体導電部を除いた状態を示す上面図である。It is a top view which shows the state except the three-dimensionally conductive part of the directional coupler which concerns on Embodiment 2. FIG. 本発明の実施の形態3に係る方向性結合器の構成及び実装例を示すII−II線に相当する部分の断面図である。It is sectional drawing of the part corresponded to the II-II line | wire which shows the structure and mounting example of the directional coupler which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る方向性結合器の構成及び実装例を示すII−II線に相当する部分の断面図である。It is sectional drawing of the part corresponded to the II-II line | wire which shows the structure and mounting example of the directional coupler which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る方向性結合器の構成及び実装例を示す上面図である。It is a top view which shows the structure and mounting example of the directional coupler which concerns on Embodiment 5 of this invention. 図16のXVII−XVII断面図である。It is XVII-XVII sectional drawing of FIG. 一般的な方向性結合器の第1の例の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the 1st example of a general directional coupler. 図18のXIX−XIX断面図である。It is XIX-XIX sectional drawing of FIG. 一般的な方向性結合器の第1の例における電気的特性を示すグラフである。It is a graph which shows the electrical property in the 1st example of a general directional coupler. 一般的な方向性結合器の第2の例の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the 2nd example of a general directional coupler. 図21のXXII−XXII断面図である。It is XXII-XXII sectional drawing of FIG. 一般的な方向性結合器の第2の例における電気的特性を示すグラフである。It is a graph which shows the electrical property in the 2nd example of a general directional coupler.

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態1に係る方向性結合器1の構成及び第1の実装例を示している。図2は、図1のII−II断面図である。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of the directional coupler 1 according to the first embodiment and a first mounting example. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.

方向性結合器1は、基板2、主線路3、及び副線路4を有する。   The directional coupler 1 includes a substrate 2, a main line 3, and a sub line 4.

基板2は、誘電体5からなり、その表面に主線路3及び副線路4が形成され、その裏面にグランドパターン6が形成されている。   The substrate 2 is made of a dielectric 5, a main line 3 and a sub line 4 are formed on the front surface, and a ground pattern 6 is formed on the back surface.

主線路3は、基板2の表面に形成された入力ポート11と出力ポート12とを接続する導電部である。主線路3は、基板2の表面に直接形成された基板導電部20と、基板2の表面から隆起するように形成された立体導電部21とを有する。   The main line 3 is a conductive portion that connects the input port 11 and the output port 12 formed on the surface of the substrate 2. The main line 3 includes a substrate conductive portion 20 formed directly on the surface of the substrate 2 and a three-dimensional conductive portion 21 formed so as to protrude from the surface of the substrate 2.

立体導電部21は、チップ部材25、接続端子26、及び半田27を有する。チップ部材25は、直方体形状の誘電体30からなり、誘電体30の上下一対の面のうち一方の面(本実施の形態においては上面)には、導電パターン31が形成されている。   The three-dimensional conductive portion 21 includes a chip member 25, a connection terminal 26, and solder 27. The chip member 25 is made of a rectangular parallelepiped dielectric 30, and a conductive pattern 31 is formed on one of the upper and lower surfaces of the dielectric 30 (the upper surface in the present embodiment).

接続端子26は、導電性の部材であり、導電パターン31と半田27との間に介在している。半田27は、基板導電部20と接続端子26との間に介在し、チップ部材25及び接続端子26を基板2の表面から上方に離間した状態で保持する。チップ部材25の下部と基板2の表面との間には空間が形成されている。   The connection terminal 26 is a conductive member, and is interposed between the conductive pattern 31 and the solder 27. The solder 27 is interposed between the board conductive portion 20 and the connection terminal 26, and holds the chip member 25 and the connection terminal 26 in a state of being spaced upward from the surface of the board 2. A space is formed between the lower portion of the chip member 25 and the surface of the substrate 2.

副線路4は、基板2の表面に形成されたアイソレーションポート13とカップリングポート14とを接続する導電部である。副線路4は、主線路3と近接する近接部35を有する。近接部35は、基板2の表面においてチップ部材25の下部に潜り込むように形成されている。これにより、導電パターン31と近接部35とが所定の間隔をあけて近接配置された状態となり、導電パターン31及び近接部35を介して主線路3及び副線路4が電磁界接続される。   The sub line 4 is a conductive portion that connects the isolation port 13 and the coupling port 14 formed on the surface of the substrate 2. The sub line 4 has a proximity portion 35 that is close to the main line 3. The proximity portion 35 is formed so as to sink into the lower portion of the chip member 25 on the surface of the substrate 2. As a result, the conductive pattern 31 and the proximity portion 35 are arranged close to each other at a predetermined interval, and the main line 3 and the sub line 4 are electromagnetically connected via the conductive pattern 31 and the proximity portion 35.

上記構成により、入力ポート11から入力した高周波信号は、チップ部材25の導電パターン31を介して出力ポート12から出力する。入力ポート11からアイソレーションポート13への結合は、チップ部材25を介して行われる。この時、チップ部材25下部にある近接部35の長さを、扱う信号の周波数のλ/4の長さに設計することが好ましい。   With the above configuration, the high frequency signal input from the input port 11 is output from the output port 12 via the conductive pattern 31 of the chip member 25. The connection from the input port 11 to the isolation port 13 is performed via the chip member 25. At this time, it is preferable to design the length of the proximity portion 35 below the chip member 25 to be λ / 4 of the frequency of the signal to be handled.

図3は、上記方向性結合器1の電気的特性を示している。縦軸は減衰量、横軸は周波数を表わす。同図中、実線Aは、入力ポート11から入力して出力ポート12から出力する信号の通過特性を示し、一点鎖線Bは、入力ポート11から入力してアイソレーションポート13から出力する信号のアイソレーション特性を示し、破線Cは、入力ポート11から入力してカップリングポート14から出力する信号のカップリング特性を示す。   FIG. 3 shows the electrical characteristics of the directional coupler 1. The vertical axis represents attenuation, and the horizontal axis represents frequency. In the figure, a solid line A indicates a passing characteristic of a signal input from the input port 11 and output from the output port 12, and an alternate long and short dash line B indicates an isolator of the signal input from the input port 11 and output from the isolation port 13. The broken line C indicates the coupling characteristic of a signal that is input from the input port 11 and output from the coupling port 14.

上記構成によれば、主線路3の立体導電部21の導電パターン31と副線路4の近接部35とにより電磁界接続が確立する。方向性結合器1の電気的特性は、近接部35の長さ・幅、近接部35と導電パターン31との間隔等により決定する。従来のように1つの基板2上だけで主線路と副線路との電磁界接続を確立しようとする場合、基板2の面積等の制約により、所望の電気的特性を得るための条件を満たすことができない場合が多い。しかし、本実施の形態のような立体導電部21を採用すれば、立体導電部21の下部も近接部35を配置するための部分として利用することができるようになり、所望の電気的特性を得るための設計の自由度が向上する。また、本実施の形態においては、主線路3のうち電磁界接続に関与する一部分、即ち導電パターン31の部分だけが立体形状になっている。そのため、従来のように基板全体を他層構造にする場合に比べ、コストの増加、製品サイズ等の増大を抑えることができ、ビアを介することによる性能劣化が生ずることもない。   According to the above configuration, the electromagnetic field connection is established by the conductive pattern 31 of the three-dimensional conductive portion 21 of the main line 3 and the proximity portion 35 of the sub line 4. The electrical characteristics of the directional coupler 1 are determined by the length and width of the proximity portion 35, the distance between the proximity portion 35 and the conductive pattern 31, and the like. When an electromagnetic field connection between the main line and the sub line is to be established only on one substrate 2 as in the prior art, the conditions for obtaining desired electrical characteristics must be satisfied due to restrictions such as the area of the substrate 2 There are many cases where this is not possible. However, if the three-dimensional conductive part 21 as in the present embodiment is employed, the lower part of the three-dimensional conductive part 21 can also be used as a part for disposing the proximity part 35, and desired electrical characteristics can be obtained. The degree of freedom of design for obtaining is improved. In the present embodiment, only a part of the main line 3 involved in the electromagnetic field connection, that is, the part of the conductive pattern 31 has a three-dimensional shape. Therefore, compared to the conventional case where the entire substrate is made of another layer structure, it is possible to suppress an increase in cost, an increase in product size, and the like, and performance deterioration due to vias does not occur.

図4は、上記方向性結合器1の第2の実装例を示している。本実装例におけるチップ部材25は、導電パターン31が基板2の表面に対向するように配置されている。これにより、導電パターン31と近接部35との間隔が小さくなり、主線路3と副線路4との結合量が大きくなる。   FIG. 4 shows a second implementation example of the directional coupler 1. The chip member 25 in this mounting example is disposed so that the conductive pattern 31 faces the surface of the substrate 2. Thereby, the space | interval of the conductive pattern 31 and the proximity part 35 becomes small, and the coupling | bonding amount of the main line 3 and the subline 4 becomes large.

図5は、図4に示す実装例における電気的特性を示している。一点鎖線B1は図4に係るアイソレーション特性を示し、一点鎖線Bは図1に係るアイソレーション特性を示す。破線C1は図4に係るカップリング特性を示し、破線Cは図1に係るカップリング特性を示す。図4に係る両線B1,C1の結合量は、図1に係る両線B,Cの結合量より大きくなっている。   FIG. 5 shows electrical characteristics in the mounting example shown in FIG. An alternate long and short dash line B1 indicates the isolation characteristic according to FIG. 4, and an alternate long and short dash line B indicates the isolation characteristic according to FIG. A broken line C1 indicates the coupling characteristic according to FIG. 4, and a broken line C indicates the coupling characteristic according to FIG. The coupling amount between both lines B1 and C1 according to FIG. 4 is larger than the coupling amount between both lines B and C according to FIG.

このように、チップ部材25の向きを上下に反転させるだけで主線路3と副線路4との結合量を変化させることができるので、方向性結合器1の構成部品の設計を変更することなく結合量を調整することが可能となる。   As described above, the amount of coupling between the main line 3 and the sub-line 4 can be changed only by reversing the direction of the chip member 25 up and down, so that the design of the components of the directional coupler 1 is not changed. The amount of coupling can be adjusted.

図6は、上記方向性結合器1の第3の実装例を示している。本実装例は、上記第1の実装例(図1)に比べ、半田27Aの量が多くなっている。そのため、チップ部材25の位置が高く、導電パターン31と近接部35との間隔が大きくなっている。これにより、第1の実装例に比べ、主線路3と副線路4との結合量が小さくなる。   FIG. 6 shows a third implementation example of the directional coupler 1. In this mounting example, the amount of solder 27A is larger than that in the first mounting example (FIG. 1). Therefore, the position of the chip member 25 is high, and the interval between the conductive pattern 31 and the proximity portion 35 is large. Thereby, compared with the 1st mounting example, the coupling | bonding amount of the main line 3 and the subline 4 becomes small.

図7は、上記方向性結合器1の第4の実装例を示している。本実装例は、上記第2の実装例(図4)に比べ、半田27Bの量が少なくなっている。そのため、チップ部材25の位置が低く、導電パターン31と近接部35との間隔が小さくなっている。これにより、第2の実装例に比べ、主線路3と副線路4との結合量が大きくなる。   FIG. 7 shows a fourth implementation example of the directional coupler 1. In this mounting example, the amount of solder 27B is smaller than that in the second mounting example (FIG. 4). Therefore, the position of the chip member 25 is low, and the distance between the conductive pattern 31 and the proximity portion 35 is small. Thereby, compared with the 2nd mounting example, the coupling | bonding amount of the main line 3 and the subline 4 becomes large.

図8は、結合量の変化に伴う通過特性の変化を示している。図9は、結合量の変化に伴うアイソレーション特性の変化を示している。図10は、結合量の変化に伴うカップリング特性の変化を示している。   FIG. 8 shows a change in the passage characteristic accompanying a change in the coupling amount. FIG. 9 shows changes in the isolation characteristics accompanying changes in the amount of binding. FIG. 10 shows a change in coupling characteristics accompanying a change in the amount of coupling.

上記半田27の量を減らすことにより、上記結合量が増加する。これに伴い、図8に示すように、通過特性の結合量は全体的に減少し、図9及び図10に示すように、アイソレーション特性及びカップリング特性の結合量は全体的に増加する。   By reducing the amount of the solder 27, the amount of coupling increases. Along with this, as shown in FIG. 8, the coupling amount of the pass characteristic decreases as a whole, and as shown in FIGS. 9 and 10, the coupling amount of the isolation characteristic and the coupling characteristic increases as a whole.

上述のように、半田27の量を調整するだけで主線路3と副線路4との結合量を変化させることができるので、方向性結合器1の構成部品の設計を変更することなく結合量を調整することが可能となる。   As described above, the amount of coupling between the main line 3 and the sub-line 4 can be changed only by adjusting the amount of the solder 27. Therefore, the amount of coupling can be changed without changing the design of the components of the directional coupler 1. Can be adjusted.

実施の形態2
以下、本発明の他の実施の形態について説明するが、上記実施の形態1と同一又は同様の作用効果を奏する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。図11は、実施の形態2に係る方向性結合器51の構成及び第1の実装例を示している。図12は、当該方向性結合器51の構成及び第2の実装例を示している。図13は、当該方向性結合器51の立体導電部21を除いた状態を示している。
Embodiment 2
Hereinafter, although other embodiments of the present invention will be described, the same reference numerals are given to the portions having the same or similar effects as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted. FIG. 11 shows a configuration of the directional coupler 51 according to the second embodiment and a first implementation example. FIG. 12 shows a configuration of the directional coupler 51 and a second implementation example. FIG. 13 shows a state in which the three-dimensional conductive portion 21 of the directional coupler 51 is removed.

本実施の形態に係る方向性結合器51は、接続部52を有することを特徴とする。接続部52は、基板2に形成された配線パターンであり、主線路3の基板導電部20と立体導電部21とを、接続端子26及び半田27を介して接続する。接続部52は、第1の接続部55及び第2の接続部56を有する。   The directional coupler 51 according to the present embodiment has a connection part 52. The connection portion 52 is a wiring pattern formed on the substrate 2, and connects the substrate conductive portion 20 and the three-dimensional conductive portion 21 of the main line 3 via the connection terminal 26 and the solder 27. The connection unit 52 includes a first connection unit 55 and a second connection unit 56.

第1の接続部55は、基板導電部20に重なるように形成されている。立体導電部21が第1の接続部55に接続された場合には、図11に示すように、立体導電部21と副線路4の近接部35とが重なった状態となる。   The first connection portion 55 is formed so as to overlap the substrate conductive portion 20. When the three-dimensionally conductive portion 21 is connected to the first connecting portion 55, the three-dimensionally conductive portion 21 and the proximity portion 35 of the sub line 4 are overlapped as shown in FIG.

第2の接続部56は、基板導電部20に対して直角方向に且つ副線路4から離れる方向に形成されている。立体導電部21が第2の接続部56に接続された場合には、図12に示すように、立体導電部21と近接部35とが重なった状態にはならない。   The second connection portion 56 is formed in a direction perpendicular to the substrate conductive portion 20 and away from the sub line 4. When the three-dimensionally conductive part 21 is connected to the second connecting part 56, the three-dimensionally conductive part 21 and the proximity part 35 do not overlap as shown in FIG.

上記図12に示す状態における立体導電部21の導電パターン31と近接部35との間隔は、上記図11に示す状態における間隔よりも大きくなる。即ち、図12の状態における主線路3と副線路4との結合量は、図11の状態における結合量よりも小さくなる。   The interval between the conductive pattern 31 of the three-dimensionally conductive portion 21 and the proximity portion 35 in the state shown in FIG. 12 is larger than the interval in the state shown in FIG. That is, the coupling amount between the main line 3 and the sub-line 4 in the state of FIG. 12 is smaller than the coupling amount in the state of FIG.

このように、本実施の形態に係る方向性結合器51によれば、立体導電部21を設置する場所を変更するだけで、主線路3と副線路4との結合量を変化させ、電気的特性を変化させることができる。また、本実施の形態に係る構成に加え、上記実施の形態1において示したチップ部材21の反転、半田27の量の調整に係る構成を組み合わせることにより、更に結合量の調整の幅を広げることができる。   As described above, according to the directional coupler 51 according to the present embodiment, the amount of coupling between the main line 3 and the sub line 4 is changed only by changing the place where the three-dimensional conductive portion 21 is installed, and the electrical Characteristics can be changed. Further, in addition to the configuration according to the present embodiment, by combining the configuration related to the reversal of the chip member 21 and the adjustment of the amount of solder 27 shown in the first embodiment, the range of adjustment of the coupling amount can be further expanded. Can do.

実施の形態3
図14は、実施の形態3に係る方向性結合器61の構成及び実装例を示している。
Embodiment 3
FIG. 14 shows a configuration and mounting example of the directional coupler 61 according to the third embodiment.

本実施の形態に係る方向性結合器61は、半田62の形状に特徴を有する。半田62は、ボール形状を有し、接続端子26の下端部と基板導電部20との間に介在している。   The directional coupler 61 according to the present embodiment is characterized by the shape of the solder 62. The solder 62 has a ball shape and is interposed between the lower end portion of the connection terminal 26 and the substrate conductive portion 20.

このような構成においては、半田62の径を変化させることにより、主線路3と副線路4との結合量を変化させることができる。また、本実施の形態に係る構成に加え、上記他の実施の形態において示した構成を適宜組み合わせることにより、更に結合量の調整の幅を広げることができる。   In such a configuration, the coupling amount between the main line 3 and the sub line 4 can be changed by changing the diameter of the solder 62. In addition to the configuration according to this embodiment, the range of adjustment of the coupling amount can be further widened by appropriately combining the configurations shown in the other embodiments.

実施の形態4
図15は、実施の形態4に係る方向性結合器71の構成及び実装例を示している。
Embodiment 4
FIG. 15 shows a configuration and mounting example of the directional coupler 71 according to the fourth embodiment.

本実施の形態に係る方向性結合器71は、チップ部材25の下部と基板2の表面との間に形成された空間に、強誘電体72が配置されていることを特徴とする。   The directional coupler 71 according to the present embodiment is characterized in that a ferroelectric 72 is disposed in a space formed between the lower portion of the chip member 25 and the surface of the substrate 2.

これにより、当該空間になにも配置しない場合に比べ、主線路3と副線路4との結合量を大きくすることができる。   Thereby, compared with the case where nothing is arrange | positioned in the said space, the coupling | bonding amount of the main line 3 and the subline 4 can be enlarged.

実施の形態5
図16は、実施の形態5に係る方向性結合器81の構成及び実装例を示している。図17は、図16のXVII−XVII断面図である。
Embodiment 5
FIG. 16 shows a configuration and an implementation example of the directional coupler 81 according to the fifth embodiment. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII in FIG.

本実施の形態に係る方向性結合器81は、1つの主線路3に2つの立体導電部21が形成され、これに対応して、1つの副線路4に2つの近接部35が形成されていることを特徴とする。   In the directional coupler 81 according to the present embodiment, two three-dimensional conductive portions 21 are formed on one main line 3, and two adjacent portions 35 are formed on one sub-line 4 correspondingly. It is characterized by being.

このような構成は、1つの立体導電部21では近接部35の長さを十分に確保できない場合等に有効である。例えば、扱う信号の周波数が低い場合には、λ/4の関係を実現するために必要な近接部35の距離が大きくなるが、このような場合には、本実施の形態のように複数の立体導電部21を用いることが有効となる。   Such a configuration is effective when the length of the proximity portion 35 cannot be sufficiently secured by the one three-dimensional conductive portion 21. For example, when the frequency of the signal to be handled is low, the distance of the proximity portion 35 necessary to realize the relationship of λ / 4 becomes large. In such a case, a plurality of distances are required as in the present embodiment. Use of the three-dimensional conductive portion 21 is effective.

尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1,51,61,71,81 方向性結合器
2 基板
3 主線路
4 副線路
11 入力ポート
12 出力ポート
13 アイソレーションポート
14 カップリングポート
20 基板導電部
21 立体導電部
25 チップ部材
26 接続端子
27,27A,27B,62 半田
30 誘電体
31 導電パターン
35 近接部
52 接続部
55 第1の接続部
56 第2の接続部
72 強誘電体
1, 51, 61, 71, 81 Directional coupler 2 Substrate 3 Main line 4 Sub line 11 Input port 12 Output port 13 Isolation port 14 Coupling port 20 Substrate conductive part 21 Three-dimensional conductive part 25 Chip member 26 Connection terminal 27 , 27A, 27B, 62 Solder 30 Dielectric 31 Conductive pattern 35 Proximity portion 52 Connection portion 55 First connection portion 56 Second connection portion 72 Ferroelectric material

Claims (8)

基板の表面に形成された入力ポートと出力ポートとを接続する主線路と、
前記主線路に所定の間隔をあけて近接する近接部を介して前記主線路と電磁界接続する副線路と、
を備え、
前記主線路は、前記入力ポートと前記出力ポートとを接続する導電部の一部が前記表面から隆起されてなる立体導電部を備え、
前記立体導電部は、前記基板の表面から上方に離間した位置に導電性部材を介して設置され一対の平行な面のうち一方の面に導電パターンが形成されたチップ部材を備え、
前記導電パターンと前記近接部とが前記電磁界接続を確立する、
方向性結合器。
A main line connecting the input port and the output port formed on the surface of the substrate;
A sub line that is electromagnetically connected to the main line through a proximity portion that is close to the main line with a predetermined interval;
With
The main line includes a three-dimensional conductive part formed by raising a part of a conductive part connecting the input port and the output port from the surface;
The three-dimensional conductive portion includes a chip member that is installed via a conductive member at a position spaced upward from the surface of the substrate, and a conductive pattern is formed on one surface of a pair of parallel surfaces,
The conductive pattern and the proximity portion establish the electromagnetic field connection;
Directional coupler.
前記チップ部材を設置する際に、前記基板の表面に前記導電パターンが形成された面を対向させるか、前記導電パターンが形成されていない面を対向させるかを選択することにより、前記導電パターンと前記近接部との間隔を変更可能である、  When installing the chip member, by selecting whether to face the surface on which the conductive pattern is formed on the surface of the substrate or to face the surface on which the conductive pattern is not formed, It is possible to change the interval with the proximity portion,
請求項1に記載の方向性結合器。The directional coupler according to claim 1.
前記立体導電部の下部と前記基板の表面との間には空間が形成され、
前記近接部は、前記空間に形成される、
請求項1又は2に記載の方向性結合器。
A space is formed between the lower part of the three-dimensional conductive part and the surface of the substrate,
The proximity portion is formed in the space.
The directional coupler according to claim 1 or 2 .
前記導電性部材は、半田を含み、
前記半田の量又は形状を変化させることにより、前記導電パターンと前記近接部との間隔を変更可能である、
請求項1、2又は3に記載の方向性結合器。
The conductive member includes solder,
By changing the amount or shape of the solder, the distance between the conductive pattern and the proximity portion can be changed.
The directional coupler according to claim 1, 2 or 3 .
前記基板の表面上に複数の接続部を備え、
前記立体導電部をどの前記接続部に接続するかを選択することにより、前記立体導電部と前記近接部との間隔を変更可能である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の方向性結合器。
A plurality of connecting portions on the surface of the substrate;
By selecting which connection portion to connect the three-dimensional conductive portion, the interval between the three-dimensional conductive portion and the proximity portion can be changed.
The directional coupler according to any one of claims 1 to 4.
前記空間に強誘電体が配置されている、
請求項に記載の方向性結合器。
Ferroelectric material is disposed in the space,
The directional coupler according to claim 3 .
1つの前記主線路に複数の前記立体導電部が設けられている、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の方向性結合器。
A plurality of the three-dimensional conductive portions are provided on one main line,
The directional coupler according to any one of claims 1 to 6.
前記副線路の一方の端部はアイソレーションポートに接続し、
前記副線路の他方の端部はカップリングポートに接続する、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の方向性結合器。
One end of the sub-line is connected to an isolation port,
The other end of the sub-line is connected to a coupling port;
The directional coupler according to any one of claims 1 to 7.
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