JP5889425B2

JP5889425B2 - 減結合回路

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Publication number: JP5889425B2
Application number: JP2014541999A
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Inventors: 西本　研悟; 研悟西本; 深沢　徹; 徹深沢; 宮下　裕章; 裕章宮下
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Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2016-03-22
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Description

この発明は、無線通信装置等に搭載される複数のアンテナに接続される減結合回路に関し、特に、２本のアンテナ間の結合を低減する減結合回路に関するものである。

近年、無線通信システムの高速化／高品質化に伴って、ダイバーシチやＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）を適用するために、送受信に複数のアンテナを用いるマルチアンテナ技術への要求が高まっている。ダイバーシチやＭＩＭＯが効果を発揮するためには、複数のアンテナ間の結合をできる限り小さくし、アンテナ相関を低くする必要がある。

しかし、一般に、小型の通信端末等の小さい領域に複数のアンテナを搭載する場合には、アンテナ間の距離を十分に確保できないため、アンテナ間結合が強くなり通信性能が劣化する。この問題に対して、アンテナに減結合回路を接続し、アンテナを介した結合を回路を介した結合で打ち消す方法が知られている。

例えば、減結合回路を２つの伝送線路と線路間を接続するリアクタンス素子で構成することにより、アンテナ間の相互結合を低減できることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。また、２本のアンテナの形状を工夫し、アンテナ間を接続回路（リアクタンス回路）で接続することで、アンテナ間結合を低減する方法がある（例えば、特許文献１参照）。更に、直交偏波共用パッチアンテナにおいて、給電ポート間の結合を低減するために、アンテナを介した結合を方向性結合器を介した結合で打ち消す方法が知られている（非特許文献２参照）。

特開２０１１−２０５３１６号公報

S.C. Chen，Y.S. Wang，and S.J. Chung，"A decoupling technique for increasing the port isolation between two strongly coupled antennas，"IEEE Trans.Antennas Propag.，vol.56，no.12，pp.3650-3658，Dec.2008. K.L. Lau，K.M. Luk，and D. Lin，"A wide-band dual-polarization patch antenna with directional coupler，"IEEE Antennas Wireless Propagat. Lett.，vol.1，pp.186-189，2002.

しかしながら、従来の減結合回路は、原理的に１つの周波数で結合を低減するものであり、使用する周波数帯域が広い場合には、帯域内全体で結合を低減させることができないという課題があった。特に、使用周波数帯域内で、アンテナ間結合の位相が大きく変化する場合には、帯域内全体で結合を低減させることができないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減できる減結合回路を得ることを目的とする。

この発明に係る減結合回路は、一つの入力を二つに分配または二つの入力を一つに合成する第１、第２の分配回路と、所定の特性インピーダンスを有する伝送線路とを備え、第１の分配回路は、第１〜第３の端子を備え、第１の端子から入力された高周波信号を第２と第３の端子に出力する分配回路であり、かつ、第２の分配回路は、第４〜第６の端子を備え、第４の端子から入力された高周波信号を第５と第６の端子に出力する分配回路であり、かつ、第３の端子と伝送線路の一端とを接続すると共に、第６の端子と伝送線路の他端とを接続した減結合回路であって、第２の端子に第１のアンテナを接続すると共に、第５の端子に第２のアンテナを接続し、第１の端子から第１の分配回路、第１のアンテナ、空間、第２のアンテナ、第２の分配回路を介して、第４の端子へ出力される経路を第１の経路とし、第１の端子から第１の分配回路、伝送線路、第２の分配回路を介して、第４の端子へ出力される経路を第２の経路とし、第１の経路の結合振幅と第２の経路の結合振幅が等しくなるように、第１の分配回路と第２の分配回路の分配比を決定すると共に、伝送線路の長さを、第１の経路の結合位相と第２の経路の結合位相が、使用周波数帯域の上限周波数および下限周波数の間において逆相で、かつ、当該使用周波数帯域の上限周波数における結合位相と下限周波数における結合位相の差が、第１の経路と第２の経路で等しくなる長さとしたものである。

この発明の減結合回路は、第１の端子から入力された高周波信号を第２と第３の端子に出力する第１の分配回路と、第４〜第６の端子を備え、第４の端子から入力された高周波信号を第５と第６の端子に出力する第２の分配回路とを有し、第３の端子と伝送線路の一端とを接続すると共に、第６の端子と伝送線路の他端とを接続し、第２の端子に第１のアンテナを接続し、第５の端子に第２のアンテナを接続するようにしたので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減できる減結合回路を得ることができる。

この発明の実施の形態１による減結合回路を示す構成図である。この発明の実施の形態１による減結合回路を適用するアンテナの一例を示す説明図である。図２の２素子ダイポールアンテナにおけるアンテナ間結合の計算結果を示す説明図である。図２の２素子ダイポールアンテナに実施の形態１の減結合回路を適用した場合の経路Ａ、Ｂの結合の振幅、位相を示す説明図である。図２の２素子ダイポールアンテナに実施の形態１の減結合回路を適用した場合の結合量を示す説明図である。図２の２素子ダイポールアンテナに非特許文献１の減結合回路を適用した場合の結合量を示す説明図である。この発明の実施の形態２による減結合回路を示す構成図である。この発明の実施の形態３による減結合回路を示す構成図である。この発明の実施の形態４による減結合回路を示す構成図である。この発明の実施の形態５による減結合回路を示す構成図である。この発明の実施の形態５による減結合回路の他の例を示す構成図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による減結合回路を示す構成図である。図２は、実施の形態１に係る減結合回路を適用するアンテナの例であり、２素子のダイポールアンテナを示す図である。図３は、図２の２素子ダイポールアンテナにおけるアンテナ間結合の計算結果である。図４は、図２の２素子ダイポールアンテナに実施の形態１に係る減結合回路を適用した場合の経路Ａ、Ｂの結合の振幅、位相である。図５は、図２の２素子ダイポールアンテナに実施の形態１に係る減結合回路を適用した場合の結合量である。図６は、図２の２素子ダイポールアンテナに非特許文献１の減結合回路を適用した場合の結合量である。

図１において、この実施の形態１に係る減結合回路には、入出力端子１〜４と、接続部１１，１２と、伝送線路２１と、第１，第２の分配回路３１，３２とが設けられている。また、入出力端子１には第１のアンテナ５１が接続され、入出力端子２には第２のアンテナ５２が接続されている。

第１，第２の分配回路３１，３２は、一つの入力を二つに分配または二つの入力を一つに合成する分配回路であり、それぞれ３つの端子を有している。第１の分配回路３１には、第１〜第３の３つの端子がある。第１の端子は、入出力端子３に接続され、第２の端子は、入出力端子１の第１のアンテナ５１と反対側に接続される。また、接続部１１に、第１の分配回路３１の第３の端子と、伝送線路２１の一端とが接続される。

第２の分配回路３２には、第４〜第６の３つの端子がある。第２の分配回路３２の第４の端子は、入出力端子４に接続される。第２の分配回路３２の第５の端子は、入出力端子２の第２のアンテナ５２と反対側に接続される。接続部１２に、第２の分配回路３２の第６の端子と、伝送線路２１の他端とが接続される。

伝送線路２１の特性インピーダンスは、第１，第２の分配回路３１，３２を設計する規格化インピーダンスと同一とする（例えば５０Ω）と設計が容易となるが、その値はここで限定するものではない。

次に、実施の形態１の減結合回路の動作について説明する。
入出力端子３に高周波信号を入力すると、第１の分配回路３１により、高周波信号が入出力端子１と接続部１１へ分配される。入出力端子１へ分配された高周波信号は第１のアンテナ５１に入力され、第１のアンテナ５１から電磁波が放射される。この電磁波は、その一部が第２のアンテナ５２で受信され、入出力端子２に入力される。一方、接続部１１へ分配された高周波信号は伝送線路２１を通過し、接続部１２に入力される。入出力端子２に入力された信号と、接続部１２に入力された信号は、第２の分配回路３２により合成され、入出力端子４に出力される。

ここで、入出力端子３→第１の分配回路３１→入出力端子１→第１のアンテナ５１→第２のアンテナ５２→入出力端子２→第２の分配回路３２→入出力端子４の経路を経路Ａ（第１の経路）とする。経路Ａの入出力端子３から入出力端子４への結合をＳ_a43（ｆ）＝α（ｆ）ｅ^jφ(f)とする。ここで、ｆは周波数、α（ｆ）は周波数ｆにおける結合の振幅、φ（ｆ）は周波数ｆにおける結合の位相である。また、入出力端子３→第１の分配回路３１→接続部１１→伝送線路２１→接続部１２→第２の分配回路３２→入出力端子４の経路を経路Ｂ（第２の経路）とする。経路Ｂの入出力端子３から入出力端子４への結合をＳ_b43（ｆ）＝β（ｆ）ｅ^jθ(f)とする。ここで、ｆは周波数、β（ｆ）は周波数ｆにおける結合の振幅、θ（ｆ）は周波数ｆにおける結合の位相である。

使用する周波数帯域を、ｆ₁〜ｆ₂とする。また、この周波数帯域における中心周波数をｆ₀とする。まず、経路Ａの結合振幅α（ｆ）と経路Ｂの結合振幅β（ｆ）が帯域内でおおむね等しくなるように、第１の分配回路３１と第２の分配回路３２の分配比を決定する。

また、伝送線路２１の長さＬは以下の条件（１）、（２）を満たすように決定する。
（１）中心周波数ｆ₀において、経路Ａの結合位相φ（ｆ₀）と経路Ｂの結合位相θ（ｆ₀）がほぼ逆相となる。
（２）φ（ｆ₂）−φ（ｆ₁）がθ（ｆ₂）−θ（ｆ₁）とほぼ等しくなる。すなわち、経路Ａと経路Ｂの群遅延がほぼ等しくなる。

以上のように、第１，第２の分配回路３１，３２の分配比、伝送線路２１の長さＬを決定すれば、使用する周波数帯域において、経路Ａの結合と経路Ｂの結合をほぼ等振幅逆相にすることができ、両者を合成した入出力端子３から入出力端子４への結合量を低減することができる。

ここで、図２に示したように、２素子のダイポールアンテナを０．２６λ₀間隔で配置した場合を考える。λ₀は、ｆ₀における自由空間波長である。この時の、アンテナ間結合の計算結果を図３に示す。なお、図３は、アンテナのＶＳＷＲが３以下となる周波数帯域０．９３ｆ₀〜１．０７ｆ₀におけるアンテナ間結合を示している。アンテナ間結合の位相が、帯域内で１１５度変化している。ｆ₁＝０．９３ｆ₀、ｆ₂＝１．０７ｆ₀とする。

図２に示した２素子のダイポールアンテナの結合を、図１の減結合回路により低減させる。ここで、第１の分配回路３１における入出力端子１と接続部１１の結合量を０、第２の分配回路３２における入出力端子２と接続部１２の結合量を０、第１の分配回路３１の各端子の反射量を０、第２の分配回路３２の各端子の反射量を０と仮定する。また、伝送線路２１における接続部１１，１２での反射量を０とする。

第１のアンテナ５１、第２のアンテナ５２、第１の分配回路３１、第２の分配回路３２の規格化インピーダンスを５０Ωとする。第１の分配回路３１において、入出力端子３から入出力端子１への通過位相と、入出力端子３から接続部１１への通過位相が等しいと仮定する。また、第２の分配回路３２において、入出力端子４から入出力端子２への通過位相と、入出力端子４から接続部１２への通過位相が等しいと仮定する。更に、伝送線路２１において損失は無いとし、伝送線路２１の特性インピーダンスを５０Ωとする。

第１の分配回路３１において、入出力端子３から入出力端子１への通過振幅（ｄＢ）をＰ₁、入出力端子３から接続部１１への通過振幅（ｄＢ）をＰ₂とする。第２の分配回路３２において、入出力端子４から入出力端子２への通過振幅（ｄＢ）をＰ₁、入出力端子４から接続部１２への通過振幅（ｄＢ）をＰ₂とする。また、図３に示したアンテナ間結合の振幅の帯域内における最大値と最小値の平均値をγ（ｄＢ）とする。この時、図１における経路Ａと経路Ｂの結合振幅がほぼ等しくなるように、次式よりＰ₂を求める。

経路Ａの結合位相φは、図２に示したアンテナ間結合の位相に等しい。伝送線路２１の長さは、次式により求めることで、経路Ａの結合位相と経路Ｂの結合位相がｆ₀において逆相となり、かつ、経路Ａと経路Ｂの群遅延がほぼ等しくなる。なお、次式においては、φ、θの単位は［ｄｅｇ．］（度）である。

この例における経路Ａ、Ｂの結合の振幅、位相を図４に示す。結合振幅は経路Ａ、Ｂでほぼ等しいことが確認できる。また、結合位相は、帯域内において経路Ａ、Ｂで約１８０度異なっており、群遅延（位相の周波数特性の傾き）がほぼ等しいことが確認できる。

入出力端子３から入出力端子４への結合Ｓ₄₃（経路Ａ、Ｂの結合を合成したもの）の振幅を図５に示す。帯域内において、結合量は−２５ｄＢ以下であり、本減結合回路により結合量が低減されることが確認できる。

図２に示した２素子のダイポールアンテナに、非特許文献１の減結合回路を設置した場合の結合量を図６に示す。中心周波数ｆ₀においては、結合量は−２０ｄＢ以下となっているが、周波数が帯域の端部に近づくにつれ結合量が劣化し、帯域全体で結合量を低減できていないことが確認できる。

以上のように、実施の形態１の減結合回路によれば、一つの入力を二つに分配または二つの入力を一つに合成する第１、第２の分配回路と、所定の特性インピーダンスを有する伝送線路とを備え、第１の分配回路は、第１〜第３の端子を備え、第１の端子から入力された高周波信号を第２と第３の端子に出力する分配回路であり、かつ、第２の分配回路は、第４〜第６の端子を備え、第４の端子から入力された高周波信号を第５と第６の端子に出力する分配回路であり、かつ、第３の端子と伝送線路の一端とを接続すると共に、第６の端子と伝送線路の他端とを接続した減結合回路であって、第２の端子に第１のアンテナを接続すると共に、第５の端子に第２のアンテナを接続するようにしたので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減できる減結合回路が得られるという効果を有する。

また、実施の形態１の減結合回路によれば、第１の端子から第１の分配回路、第１のアンテナ、空間、第２のアンテナ、第２の分配回路を介して、第４の端子へ出力される経路を第１の経路とし、第１の端子から第１の分配回路、伝送線路、第２の分配回路を介して、第４の端子へ出力される経路を第２の経路とし、第１の経路の結合振幅と第２の経路の結合振幅がほぼ等しくなるように、第１の分配回路と第２の分配回路の分配比を決定すると共に、伝送線路の長さを、第１の経路の結合位相と第２の経路の結合位相が、使用周波数帯域の中心周波数においてほぼ逆相で、かつ、使用周波数帯域の上限周波数における結合位相と下限周波数における結合位相の差が、第１の経路と第２の経路でほぼ等しくなるような長さとしたので、第１の端子と第４の端子の間の結合量を低減させることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、実施の形態１に係る減結合回路の第１，第２の分配回路３１，３２を、第１，第２の方向性結合器３３，３４としたものである。図７は実施の形態２に係る減結合回路を示す構成図である。

図７において、実施の形態２に係る減結合回路では、実施の形態１に係る減結合回路の第１の分配回路３１を第１の方向性結合器３３とし、第２の分配回路３２を第２の方向性結合器３４としている。また、その一端がグランド導体１０１に接続された第１の終端抵抗２０１と、その一端がグランド導体１０１に接続された第２の終端抵抗２０２とが設けられている。その他の構成は図１に示す実施の形態１と同様である。

第１の方向性結合器３３には第１〜第４の４つの端子がある。その第１の端子は入出力端子３に接続され、第２の端子は、入出力端子１の第１のアンテナ５１と反対側に接続される。また、接続部１１に、第１の方向性結合器３３の第３の端子と、伝送線路２１の一端とが接続される。接続部１３に、第１の方向性結合器３３の第４の端子と、終端抵抗２０１の他端とが接続される。

同様に、第２の方向性結合器３４には第５〜第８の４つの端子がある。その第５の端子は入出力端子４に接続され、第６の端子は、入出力端子２の第２のアンテナ５２と反対側に接続される。接続部１２に、第２の方向性結合器３４の第７の端子と、伝送線路２１の他端とが接続される。接続部１４に、第２の方向性結合器３４の第８の端子と、終端抵抗２０２の他端とが接続される。

すなわち、第１の方向性結合器３３は、第１の端子から入力された高周波信号を第２と第３の端子に出力し、第４の端子には出力しない方向性結合器であり、第２の方向性結合器３４は、第５の端子から入力された高周波信号を第６と第７の端子に出力し、第８の端子には出力しない方向性結合器である。

第１の方向性結合器３３においては、入出力端子３と接続部１３の結合量は非常に小さく、入出力端子１と接続部１１の結合量は非常に小さくなっている。また、第２の方向性結合器３４においては、入出力端子４と接続部１４の結合量は非常に小さく、入出力端子２と接続部１２の結合量は非常に小さくなっている。

このように、図７の減結合回路では、第１の方向性結合器３３の入出力端子１と接続部１１のアイソレーションが確保され、第２の方向性結合器３４の入出力端子２と接続部１２のアイソレーションが確保されているので、設計を容易に行うことができる。

第１，第２の終端抵抗２０１，２０２の値は、一般に、第１，第２の方向性結合器３３，３４を設計する規格化インピーダンスと同一とするが（例えば５０Ω）、その値はここで限定するものではない。また、第１の方向性結合器３３と第２の方向性結合器３４の結合量は、経路Ａの結合振幅と経路Ｂの結合振幅がほぼ等しくなるように決定する。さらに、伝送線路２１の長さＬは実施の形態１と同様に求める。

以上のように、実施の形態２の減結合回路によれば、第１，第２の方向性結合器と、伝送線路と、第１，第２の終端抵抗と、グランド導体とを備え、第１の方向性結合器は、第１〜第４の端子を備え、第１の端子から入力された高周波信号を第２と第３の端子に出力し、第４の端子には出力しない方向性結合器であり、かつ、第２の方向性結合器は、第５〜第８の端子を備え、第５の端子から入力された高周波信号を第６と第７の端子に出力し、第８の端子には出力しない方向性結合器であって、かつ、第３の端子と伝送線路の一端を接続すると共に、第７の端子と伝送線路の他端を接続し、かつ、第４の端子とグランド導体とを第１の終端抵抗を介して接続すると共に、第８の端子とグランド導体とを第２の終端抵抗を介して接続した減結合回路であって、第２の端子に第１のアンテナを接続し、第６の端子に第２のアンテナを接続するようにしたので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減でき、かつ設計が容易な減結合回路が得られるという効果を有する。

また、実施の形態２の減結合回路によれば、第１の端子から第１の方向性結合器、第１のアンテナ、空間、第２のアンテナ、第２の方向性結合器を介して、第５の端子へ出力される経路を第１の経路とし、第１の端子から第１の方向性結合器、伝送線路、第２の方向性結合器を介して、第５の端子へ出力される経路を第２の経路とし、第１の経路の結合振幅と第２の経路の結合振幅がほぼ等しくなるように、第１の方向性結合器と第２の方向性結合器の結合量を決定すると共に、伝送線路の長さを、第１の経路の結合位相と第２の経路の結合位相が、使用周波数帯域の中心周波数においてほぼ逆相で、かつ、使用周波数帯域の上限周波数における結合位相と下限周波数における結合位相の差が、第１の経路と第２の経路でほぼ等しくなるような長さとしたので、第１の端子と第５の端子の間の結合量を低減させることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３では、実施の形態１に係る減結合回路の第１，第２の分配回路３１，３２を、第１，第２のウィルキンソン分配回路３５，３６としたものであり、図８に、この発明の実施の形態３に係る減結合回路を示す。

図８において、実施の形態３に係る減結合回路では、実施の形態１に係る減結合回路の第１の分配回路３１を第１のウィルキンソン分配回路３５とし、第２の分配回路３２を第２のウィルキンソン分配回路３６としている。第１のウィルキンソン分配回路３５には、伝送線路３０１〜３０５、抵抗２０３、接続部１５〜１７とが設けられている。第２のウィルキンソン分配回路３６には、伝送線路３０６〜３１０、抵抗２０４、接続部１８〜２０とが設けられている。

第１のウィルキンソン分配回路３５における伝送線路３０１の一端は、入出力端子３に接続される。接続部１５に、伝送線路３０１の他端と、伝送線路３０２の一端と、伝送線路３０３の一端とが接続される。接続部１６に、伝送線路３０２の他端と、抵抗２０３の一端と、伝送線路３０４の一端とが接続される。接続部１７に、伝送線路３０３の他端と、抵抗２０３の他端と、伝送線路３０５の一端とが接続される。伝送線路３０４の他端は、入出力端子１の第１のアンテナ５１と反対側に接続される。接続部１１に、伝送線路３０５の他端と、伝送線路２１の一端とが接続される。

第２のウィルキンソン分配回路３６における伝送線路３０６の一端は、入出力端子４に接続される。接続部１８に、伝送線路３０６の他端と、伝送線路３０７の一端と、伝送線路３０８の一端とが接続される。接続部１９に、伝送線路３０７の他端と、抵抗２０４の一端と、伝送線路３０９の一端とが接続される。接続部２０に、伝送線路３０８の他端と、抵抗２０４の他端と、伝送線路３１０の一端とが接続される。伝送線路３０９の他端は、入出力端子２の第２のアンテナ５２と反対側に接続される。接続部１２に、伝送線路３１０の他端と、伝送線路２１の他端とが接続される。

このとき、伝送線路３０１、３０６の特性インピーダンスＺ₀’、伝送線路３０２，３０７の特性インピーダンスＺ₂、伝送線路３０３，３０８の特性インピーダンスＺ₃は次式で表わされる。

第１のウィルキンソン分配回路３５においては、入出力端子１と接続部１１の結合量は非常に小さくなっている。また、第２のウィルキンソン分配回路３６においては、入出力端子２と接続部１２の結合量は非常に小さくなっている。

このように、図８の減結合回路では、第１のウィルキンソン分配回路３５の入出力端子１と接続部１１のアイソレーションが確保され、第２のウィルキンソン分配回路３６の入出力端子２と接続部１２のアイソレーションが確保されているので、設計を容易に行うことができる。

以上のように、実施の形態３の減結合回路によれば、第１の分配回路を第１のウィルキンソン分配回路とすると共に、第２の分配回路を第２のウィルキンソン分配回路とし、第１のウィルキンソン分配回路において、第２、第３の端子のアイソレーションを確保し、第２のウィルキンソン分配回路において、第５、第６の端子のアイソレーションを確保したので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減でき、かつ設計が容易な減結合回路が得られるという効果を有する。

実施の形態４．
本実施の形態４では、実施の形態１に係る減結合回路の伝送線路２１を、メアンダライン２２としたものであり、図９に実施の形態４に係る減結合回路を示す。

図９において、実施の形態４に係る減結合回路では、実施の形態１に係る減結合回路の伝送線路２１をメアンダライン２２としている。それ以外は実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

このように、伝送線路をメアンダライン２２にすることで、伝送線路を小型化することができる。

以上のように、実施の形態４の減結合回路によれば、伝送線路を、メアンダラインとしたので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減でき、かつ小型な減結合回路が得られるという効果を有する。

実施の形態５．
本実施の形態５では、実施の形態１に係る減結合回路の伝送線路２１を、複数の集中定数素子から成る移相回路２３としたものである。図１０は、この発明の実施の形態５に係る減結合回路を示す図であり、図１１は、実施の形態５に係る別の構成の減結合回路を示す図である。

図１０において、実施の形態５に係る減結合回路では、実施の形態１に係る減結合回路の伝送線路２１を集中定数素子から成る移相回路２３としている。移相回路２３には、複数のキャパシタ２１１と、複数のインダクタ２１２とが設けられている。

キャパシタ２１１は、その一端がグランド導体１０１に接続されている。各キャパシタ２１１の間に、インダクタ２１２が１個ずつ設置され、キャパシタ２１１のグランド導体と反対側の端部同士が、インダクタ２１２により接続されている。

また、図１０では、各キャパシタ２１１の間に、インダクタ２１２が１個ずつ設置されているが、図１１に示すように、各インダクタ２１２の間に、キャパシタ２１１を１個ずつ設置しても良い。すなわち、移相回路２３は、並列のキャパシタ２１１と直列のインダクタ２１２が交互に複数個接続された構成であればよい。

集中定数素子（キャパシタ、インダクタ）を用いて構成したＴ形およびΠ形回路は、移相回路として利用できる。また、これらを複数組み合わせれば、移相量を大きくすることができる。このようにして構成したのが、図１０および図１１の移相回路２３であり、集中定数素子のみで構成しているので、小型化することができる。

以上のように、実施の形態５の減結合回路によれば、伝送線路を、集中定数素子から構成された移相回路とし、移相回路を、並列のキャパシタと直列のインダクタが交互に複数個接続された構成としたので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減でき、かつ小型な減結合回路が得られるという効果を有する。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る減結合回路は、第１の分配回路の第３の端子と伝送線路の一端とを接続すると共に、第２の分配回路の第６の端子と伝送線路の他端とを接続し、第１の分配回路の第２の端子に第１のアンテナを接続し、第２の分配回路の第５の端子に第２のアンテナを接続するように構成したので、広帯域に渡ってアンテナ間の結合を低減できる減結合回路を得ることができ、無線通信装置等に搭載される複数のアンテナに接続される減結合回路において、特に、２本のアンテナ間の結合を低減する場合に用いるのに適している。

１〜４入出力端子、１１〜２０接続部、２１，３０１〜３１０伝送線路、２２メアンダライン、２３移相回路、３１第１の分配回路、３２第２の分配回路、３３第１の方向性結合器、３４第２の方向性結合器、３５第１のウィルキンソン分配回路、３６第２のウィルキンソン分配回路、５１第１のアンテナ、５２第２のアンテナ、１０１グランド導体、２０１第１の終端抵抗、２０２第２の終端抵抗、２０３，２０４抵抗、２１１キャパシタ、２１２インダクタ。

Claims

一つの入力を二つに分配または二つの入力を一つに合成する第１、第２の分配回路と、所定の特性インピーダンスを有する伝送線路とを備え、
前記第１の分配回路は、第１〜第３の端子を備え、前記第１の端子から入力された高周波信号を前記第２と第３の端子に出力する分配回路であり、かつ、前記第２の分配回路は、第４〜第６の端子を備え、前記第４の端子から入力された高周波信号を前記第５と第６の端子に出力する分配回路であり、
かつ、
前記第３の端子と前記伝送線路の一端とを接続すると共に、前記第６の端子と前記伝送線路の他端とを接続した減結合回路であって、
前記第２の端子に第１のアンテナを接続すると共に、前記第５の端子に第２のアンテナを接続し、
前記第１の端子から前記第１の分配回路、前記第１のアンテナ、空間、前記第２のアンテナ、前記第２の分配回路を介して、前記第４の端子へ出力される経路を第１の経路とし、
前記第１の端子から前記第１の分配回路、前記伝送線路、前記第２の分配回路を介して、前記第４の端子へ出力される経路を第２の経路とし、
前記第１の経路の結合振幅と前記第２の経路の結合振幅が等しくなるように、前記第１の分配回路と前記第２の分配回路の分配比を決定すると共に、
前記伝送線路の長さを、前記第１の経路の結合位相と前記第２の経路の結合位相が、使用周波数帯域の上限周波数および下限周波数の間において逆相で、かつ、当該使用周波数帯域の前記上限周波数における結合位相と前記下限周波数における結合位相の差が、前記第１の経路と前記第２の経路で等しくなる長さとしたことを特徴とする減結合回路。
第１，第２の方向性結合器と、伝送線路と、第１，第２の終端抵抗と、グランド導体とを備え、
前記第１の方向性結合器は、第１〜第４の端子を備え、前記第１の端子から入力された高周波信号を前記第２と第３の端子に出力し、前記第４の端子には出力しない方向性結合器であり、かつ、前記第２の方向性結合器は、第５〜第８の端子を備え、前記第５の端子から入力された高周波信号を前記第６と第７の端子に出力し、前記第８の端子には出力しない方向性結合器であって、
かつ、
前記第３の端子と前記伝送線路の一端を接続すると共に、前記第７の端子と前記伝送線路の他端を接続し、かつ、前記第４の端子と前記グランド導体とを前記第１の終端抵抗を介して接続すると共に、前記第８の端子と前記グランド導体とを前記第２の終端抵抗を介して接続した減結合回路であって、
前記第２の端子に第１のアンテナを接続し、前記第６の端子に第２のアンテナを接続し、
前記第１の端子から前記第１の方向性結合器、前記第１のアンテナ、空間、前記第２のアンテナ、前記第２の方向性結合器を介して、前記第５の端子へ出力される経路を第１の経路とし、
前記第１の端子から前記第１の方向性結合器、前記伝送線路、前記第２の方向性結合器を介して、前記第５の端子へ出力される経路を第２の経路とし、
前記第１の経路の結合振幅と前記第２の経路の結合振幅が等しくなるように、前記第１の方向性結合器と前記第２の方向性結合器の結合量を決定すると共に、
前記伝送線路の長さを、前記第１の経路の結合位相と前記第２の経路の結合位相が、使用周波数帯域の上限周波数および下限周波数の間において逆相で、かつ、当該使用周波数帯域の前記上限周波数における結合位相と前記下限周波数における結合位相の差が、前記第１の経路と前記第２の経路で等しくなる長さとしたことを特徴とする減結合回路。
前記第１の分配回路を第１のウィルキンソン分配回路とすると共に、前記第２の分配回路を第２のウィルキンソン分配回路とし、
前記第１のウィルキンソン分配回路において、前記第２、第３の端子のアイソレーションを確保し、前記第２のウィルキンソン分配回路において、前記第５、第６の端子のアイソレーションを確保したことを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
前記伝送線路を、メアンダラインとしたことを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
前記伝送線路を、メアンダラインとしたことを特徴とする請求項２記載の減結合回路。
前記伝送線路を、集中定数素子から構成された移相回路とし、当該移相回路は、並列のキャパシタと直列のインダクタが交互に複数個接続されたことを特徴とする請求項１記載の減結合回路。
前記伝送線路を、集中定数素子から構成された移相回路とし、当該移相回路は、並列のキャパシタと直列のインダクタが交互に複数個接続されたことを特徴とする請求項２記載の減結合回路。