JP7026869B2 - 減結合回路 - Google Patents

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するものである。

近年、無線通信システムの高速化や高品質化に伴って、ダイバーシチやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）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。
また、高速化、高品質化や複数の無線通信システム搭載のために、無線通信装置を複数の周波数帯で動作させるニーズが高まっている。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、通信装置が小型な場合、複数のアンテナを搭載するための領域が限られ、それぞれのアンテナ間の距離を十分に確保できない。このため、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することにより、アンテナ間結合を低減させる方法がある。

特許文献１には、２素子のアンテナそれぞれに接続された伝送線路と、各伝送線路の終端間を接続したフィルタ回路とから構成された２周波共用減結合回路が開示されている。

特許第６１９７７９３号公報

特許文献１の２周波共用減結合回路では、２つの周波数でアンテナ素子間の結合の位相と伝送線路の電気長の合計を±９０°とする必要がある。１つの周波数であれば、伝送線路の長さを調整することにより、アンテナ素子間の結合の位相と伝送線路の電気長の合計を±９０°にできるが、異なる２つの周波数では、アンテナ素子間の結合の移相と伝送線路の電気長の合計を±９０°にできるとは限らず、適用できるアンテナがかなり限定され、減結合回路としての汎用性が低いという課題があった。

また、特許文献１では、各伝送線路間にフィルタ回路を２つ以上設ける構成も開示されており、この構成であれば汎用性を向上できるとあるが、回路サイズと回路損失が大きくなる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、２素子アンテナ間結合の振幅および位相がいくつであってもアンテナ間結合を２周波数帯で低減できる、汎用性の高い小型で簡易な減結合回路が得られることを目的とする。

この発明による減結合回路は、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第４の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続された第１の共振回路と、前記第１の端子と前記第３の端子との間に接続された第２の共振回路と、前記第２の端子と前記第４の端子との間に接続された第３の共振回路と、前記第３の端子と前記第４の端子との間に接続された第４の共振回路とを備え、前記第１の共振回路と前記第４の共振回路は、ともにインダクタとキャパシタからなる並列共振回路またはインダクタとキャパシタから成る直列共振回路であり、前記第２の共振回路と前記第３の共振回路は、ともにインダクタとキャパシタからなる共振回路であって、前記第１の共振回路が直列共振回路の場合は並列共振回路であり、前記第１の共振回路が並列共振回路の場合は直列共振回路である。

本発明により、２素子アンテナ間結合の振幅および位相がいくつであってもアンテナ間結合を２周波数帯で低減できる、汎用性の高い小型で簡易な減結合回路を実現することが可能となる。

実施の形態１に係る減結合回路を示す回路図である。 共振回路１、共振回路４をインダクタとキャパシタの並列共振回路とし、共振回路２、共振回路３をインダクタとキャパシタの直列共振回路とした場合の減結合回路を示す回路図である。 共振回路１、共振回路４をインダクタとキャパシタの直列共振回路とし、共振回路２、共振回路３をインダクタとキャパシタの並列共振回路とした場合の減結合回路を示す回路図である。 ２素子アンテナ間の結合を１つの周波数で低減する減結合回路を示す回路図である。 実施の形態１に係る減結合回路に対し、電磁界シミュレーションを行った際に用いた２素子アンテナの構成を示す図である。 図５の２素子アンテナだけを用いた場合と、図５の２素子アンテナに対し、実施の形態１に係る減結合回路を適用した場合の相互結合の計算結果である。 実施の形態２に係る減結合回路を示す回路図である。 実施の形態３に係る減結合回路を示す回路図である。 実施の形態４に係る減結合回路を示す回路図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る減結合回路を示す回路図である。
図１において、減結合回路は、入出力端子１（第１の端子）、入出力端子２（第２の端子）、入出力端子３（第３の端子）、入出力端子４（第４の端子）と、共振回路１１（第１の共振回路）、共振回路１２（第２の共振回路）、共振回路１３（第３の共振回路）、共振回路１４（第４の共振回路）とが設けられている。

また、図１の例では、入出力端子１と入出力端子２には、それぞれアンテナ素子１０１（第１のアンテナ素子）、アンテナ素子１０２（第２のアンテナ素子）が接続されており、入出力端子３と入出力端子４には、給電点を設けることを想定している。
なお、参照面ｔ１、参照面ｔ２は、アンテナ側の２ポートのＳパラメータを観測する面を表している。

共振回路１１の一端は、入出力端子１に接続され、他端は入出力端子２に接続される。
共振回路１２の一端は、入出力端子１に接続され、他端は入出力端子３に接続される。
共振回路１３の一端は、入出力端子２に接続され、他端は入出力端子４に接続される。
共振回路１４の一端は、入出力端子３に接続され、他端は入出力端子４に接続される。

図１に示した減結合回路の共振回路をインダクタとキャパシタで構成した場合の減結合回路を図２と図３に示す。
図２の減結合回路では、図１の減結合回路で示した、共振回路１１をインダクタ２１とキャパシタ３１の並列共振回路とし、共振回路１２をインダクタ２２とキャパシタ３２の直列共振回路とし、共振回路１３をインダクタ２３とキャパシタ３３の直列共振回路とし、共振回路１４をインダクタ２４とキャパシタ３４の並列共振回路としている。

インダクタ２１の一端とキャパシタ３１の一端は、入出力端子１と接続されており、インダクタ２１の他端とキャパシタ３１の他端は、入出力端子２と接続されている。
インダクタ２２の一端は入出力端子１と接続されており、インダクタ２２の他端はキャパシタ３２の一端と接続されており、キャパシタ３２の他端は入出力端子３と接続されている。

インダクタ２３の一端は入出力端子２と接続されており、インダクタ２３の他端はキャパシタ３３の一端と接続されており、キャパシタ３３の他端は入出力端子４と接続されている。
インダクタ２４の一端とキャパシタ３４の一端は、入出力端子３と接続されており、インダクタ２４の他端とキャパシタ３４の他端は、入出力端子４と接続されている。

図３の減結合回路では、図１の減結合回路で示した、共振回路１１をインダクタ２５とキャパシタ３５の直列共振回路とし、共振回路１２をインダクタ２６とキャパシタ３６の並列共振回路とし、共振回路１３をインダクタ２７とキャパシタ３７の並列共振回路とし、共振回路１４をインダクタ２８とキャパシタ３８の直列共振回路としている。

インダクタ２５の一端は入出力端子１と接続されており、インダクタ２５の他端はキャパシタ３５の一端と接続されており、キャパシタ３５の他端は入出力端子２と接続されている。
インダクタ２６の一端とキャパシタ３６の一端は、入出力端子１と接続されており、インダクタ２６の他端とキャパシタ３６の他端は、入出力端子３と接続されている。

インダクタ２７の一端とキャパシタ３７の一端は、入出力端子２と接続されており、インダクタ２７の他端とキャパシタ３７の他端は、入出力端子４と接続されている。
インダクタ２８の一端は入出力端子３と接続されており、インダクタ２８の他端はキャパシタ３８の一端と接続されており、キャパシタ３８の他端は入出力端子４と接続されている。

次に、本実施の形態における減結合回路の動作について説明する。本実施の形態１の減結合回路の動作を説明する前に、まず図４に示す減結合回路について説明する。
図４は、２素子アンテナ間の結合を１つの周波数で低減する減結合回路を示している。なお、図１と同一符号は、同一または、相当部分を示している。図４において、５１～５４はリアクタンスである。

リアクタンス５１の一端は、入出力端子１に接続され、他端は入出力端子２に接続される。
リアクタンス５２の一端は、入出力端子１に接続され、他端は入出力端子３に接続される。
リアクタンス５３の一端は、入出力端子２に接続され、他端は入出力端子４に接続される。
リアクタンス５４の一端は、入出力端子３に接続され、他端は入出力端子４に接続される。
また、アンテナ素子１０１は、入出力端子１に接続され、アンテナ素子１０２は、入出力端子２に接続される。

参照面ｔ１からアンテナ素子１０１、１０２側を見た２ポートのＳパラメータをＳ_ａとし、参照面ｔ２からアンテナ素子１０１、１０２側を見た２ポートのＳパラメータをＳ_ｂとする。
また、基準インピーダンス（給電系のインピーダンス）をＲ_０とする。Ｒ_０は、通常５０Ωであるがここで限定するものではない。
図４の減結合回路において、リアクタンス５１をＸ_１、リアクタンス５２及びリアクタンス５３をＸ_２、リアクタンス５４をＸ_３とし、Ｓ_ａ１１＝Ｓ_ａ２２＝０（反射が０）、もしくはＳ_ａ１１＝－Ｓ_ａ２２（アンテナ素子１０１、１０２の反射係数が等振幅逆相）となる場合には、

［数３］
Ｘ _３ ＝±２Ｒ_０ （３）
でＸ_１～Ｘ_３を定義すると、相互結合を０、すなわちＳ_ｂ２１＝０にすることができる。なお、式（１）～（３）は複合同順である。
このように、図４の減結合回路では、参照面ｔ１からアンテナ素子側を見た場合のアンテナ間結合Ｓ_ａ２１や周波数によらず、基準インピーダンスＲ_０のみでリアクタンス５１～５４を決定できる。また、式（１）～（３）に示すように、相互結合を０にするＸ_１、Ｘ_２、Ｘ_３の組み合わせは２通りある。

図１に戻り、本実施の形態における減結合回路の動作について説明する。
アンテナ間結合を低減したい周波数をｆ_１、ｆ_２（ｆ_１＜ｆ_２）とする。
周波数ｆ_１において、共振回路１１のリアクタンスをＸ_Ｌ１、共振回路１２、１３のリアクタンスをＸ_Ｌ２、共振回路１４のリアクタンスをＸ_Ｌ３とする。
また、周波数ｆ_２において、共振回路１１のリアクタンスをＸ_Ｈ１、共振回路１２、１３のリアクタンスをＸ_Ｈ２、共振回路１４のリアクタンスをＸ_Ｈ３とする。

ここで、前記した図４での減結合回路の動作を踏まえると、周波数ｆ_１において、
Ｘ_Ｌ１＝Ｒ_０、Ｘ_Ｌ２＝－Ｒ_０、Ｘ_Ｌ３＝２Ｒ_０ （４）
とし、周波数ｆ_２において、
Ｘ_Ｈ１＝－Ｒ_０、Ｘ_Ｈ２＝Ｒ_０、Ｘ_Ｈ３＝－２Ｒ_０ （５）
とすると、ｆ_１とｆ_２の２周波数でアンテナ間結合を低減できる。

そして、図２の減結合回路に示すように、共振回路１１をインダクタ２１とキャパシタ３１の並列共振回路とし、共振回路１２をインダクタ２２とキャパシタ３２の直列共振回路とし、共振回路１３をインダクタ２３とキャパシタ３３の直列共振回路とし、共振回路１４をインダクタ２４とキャパシタ３４の並列共振回路とすれば、周波数ｆ_１、周波数ｆ_２において式（４）、式（５）のリアクタンスを実現できる。

ここで、インダクタ２１のインダクタンスをＬ_ａ１、インダクタ２２のインダクタンスをＬ_ａ２、インダクタ２３のインダクタンスをＬ_ａ２、インダクタ２４のインダクタンスをＬ_ａ３、キャパシタ３１のキャパシタンスをＣ_ａ１、キャパシタ３２のキャパシタンスをＣ_ａ２、キャパシタ３３のキャパシタンスをＣ_ａ２、キャパシタ３４のキャパシタンスをＣ_ａ３とし、ω_１＝２πｆ_１、ω_２＝２πｆ_２ とすると、

とおけば、式（４）、式（５）のリアクタンスを実現できる。

すなわち、本実施の形態１の図２の減結合回路においては、ｆ_１とｆ_２でＳ_ａ１１＝Ｓ_ａ２２＝０（反射が０）もしくはＳ_ａ１１＝－Ｓ_ａ２２（アンテナ素子１０１、１０２の反射係数が等振幅逆相）であれば、任意の２周波数でアンテナ間結合を０にすることができる。
また、８個の集中定数素子（インダクタ、キャパシタ）の値が、アンテナ間結合Ｓ_ａ２１によらず、周波数と基準インピーダンスのみで決定される。したがって、汎用性の高い、２周波共用の減結合回路が得られる。更に、インダクタとキャパシタからなる８個の集中定数素子のみで構成されているので、回路を小型にすることができる。また、回路を簡易にすることができる。

次に、図３の減結合回路の動作について説明する。前記した図４の減結合回路の動作を踏まえると、式（４）、式（５）と同様に、ｆ_１において、
Ｘ_Ｌ１＝－Ｒ_０、Ｘ_Ｌ２＝Ｒ_０、Ｘ_Ｌ３＝－２Ｒ_０ （１２）
とし、ｆ_２において、
Ｘ_Ｈ１＝Ｒ_０、Ｘ_Ｈ２＝－Ｒ_０、Ｘ_Ｈ３＝２Ｒ_０ （１３）
とすると、ｆ_１とｆ_２の２周波数でアンテナ間結合を低減できる。

そして、図３の減結合回路に示すように、共振回路１１をインダクタ２５とキャパシタ３５の直列共振回路とし、共振回路１２をインダクタ２６とキャパシタ３６の並列共振回路とし、共振回路１３をインダクタ２７とキャパシタ３７の並列共振回路とし、共振回路１４をインダクタ２８とキャパシタ３８の直列共振回路とすれば、ｆ_１とｆ_２の２周波数において式（１２）と式（１３）のリアクタンスを実現できる。

ここで、インダクタ２５のインダクタンスをＬ_ｂ１、インダクタ２６のインダクタンスをＬ_ｂ２、インダクタ２７のインダクタンスをＬ_ｂ２、インダクタ２８のインダクタンスをＬ_ｂ３、キャパシタ３５をＣ_ｂ１、キャパシタ３６のキャパシタンスをＣ_ｂ２、キャパシタ３７のキャパシタンスをＣ_ｂ２、キャパシタ３８のキャパシタンスをＣ_ｂ３とする。
なお、ω_１＝２πｆ_１、ω_２＝２πｆ_２とすると、それぞれのインダクタンス及びキャパシタンスは以下のように定義できる。

式（１４）、式（１５）、式（１６）、式（１７）、式（１８）、式（１９）より、式（１２）、式（１３）のリアクタンスを実現できる。すなわち、本実施の形態１の図３の減結合回路においては、ｆ_１とｆ_２でＳ_ａ１１＝Ｓ_ａ２２＝０（反射が０）もしくはＳ_ａ１１＝－Ｓ_ａ２２（アンテナ素子１０１、１０２の反射係数が等振幅逆相）であれば、任意の２周波数でアンテナ間結合を０にすることができる。

また、インダクタとキャパシタからなる８個の集中定数素子の値が、アンテナ間結合Ｓ_ａ２１によらず、周波数と基準インピーダンスのみで決定される。したがって、汎用性の高い、２周波共用の減結合回路が得られる。更に、インダクタとキャパシタからなる８個の集中定数素子のみで構成されているので、回路を小型にすることができる。また、回路を簡易にすることができる。

次に、実施の形態１に係る減結合回路の効果を確認するために行った電磁界シミュレーションの結果について説明する。
図５は、電磁界シミュレーションを行った際に用いた２素子アンテナの構成を示す図である。なお、図１と同符号は、同一または相当部分を示している。図５において、１５１はグランド導体板、２０１と２０２は給電点である。λ_１は、周波数ｆ_１における自由空間波長である。

図５の例では、グランド導体板１５１を方形とした場合について説明しており、その一辺にアンテナ素子１０１とアンテナ素子２０２を配置している。図中、アンテナ素子１０１とアンテナ素子１０２は、グランド導体板１５１の一辺の中央に配置した例を示しているが、アンテナ素子１０１とアンテナ素子１０２はどこに配置してもよい。また、図５は２素子アンテナの構成の例であり、本実施の形態１に関わる減結合回路が適用できるアンテナ構成はこれに限定するものではない。アンテナ素子１０１、１０２としてはダイポールアンテナやパッチアンテナ等のあらゆるアンテナに適用でき、それらの配置、形状も限定するものではない。
なお、アンテナ素子１０１とグランド導体板１５１との間には給電点２０１、アンテナ素子１０２をとグランド導体板１５１との間には、給電点２０２を設ける。

図５において、グランド導体板１５１の寸法、アンテナ素子１０１とアンテナ素子１０２の寸法および間隔は、λ_１基準で記載している。なお、ここではｆ_２＝１．５１×ｆ_１とする。
アンテナ素子１０１、１０２の長さはそれぞれ０．２０λ_１、アンテナ素子１０１とアンテナ素子１０２の間隔は０．２５λ_１とする。
グランド導体板１５１の大きさは０．５０λ_１×１．００λ_１とする。また、基準インピーダンスＲ_０＝５０Ωとする。

図５のアンテナ素子１０１、１０２は、２周波共用の分岐モノポールであり、電磁界シミュレーションを行った結果、反射振幅はｆ_１において－３５ｄＢ、ｆ_２において－４０ｄＢと低減されている。なお、アンテナ素子１０１とアンテナ素子１０２は対称構造のため、アンテナ素子１０１、１０２の反射は同じである。アンテナ間の相互結合は、ｆ_１において－７．０ｄＢ、ｆ_２において－６．１ｄＢと高くなっている。

次に、図２の減結合回路を適用した場合の計算結果を示す。図５の給電点２０１を図２の入出力端子１に接続し、図５の給電点２０２を図２の入出力端子２に接続する。式（６）～（１１）より、ｆ_１とｆ_２で相互結合を低減するためのインダクタ２１～２４のインダクタンス、キャパシタ３１～３４のキャパシタンスを求めた。
図６に、図２の減結合回路が無い場合と有る場合の相互結合の計算結果を示す。横軸は、ｆ_１で規格化した周波数である。また、減結合回路が有る場合の相互結合は、図２の参照面ｔ２から見た結合｜Ｓ_ｂ２１｜である。図６から分かるように、図２の減結合回路を適用することにより、相互結合が低減し、ｆ_１において－３７．９ｄＢ、ｆ_２において－３８．０ｄＢとなることが確認できる。

なお、市販されているインダクタのインダクタンス値は離散的であるため、インダクタ２１～２８のインダクタンスを、それぞれ複数のインダクタ、キャパシタにより実現しても良い。同様に、市販されているキャパシタのキャパシタンス値は離散的であるため、キャパシタ３１～３８のキャパシタンスを、それぞれ複数のインダクタ、キャパシタにより実現しても良い。

以上のように、減結合回路を、入出力端子１～４と、共振回路１１～１４とから構成することで、入出力端子１に接続されたアンテナ素子１０１と入出力端子２に接続されたアンテナ素子１０２の相互結合を２周波数帯で低減する、小型で簡易な減結合回路が得られるという効果を有する。
また、本実施の形態に係る減結合回路を適用しない場合のアンテナ素子１０１とアンテナ素子１０２の相互結合の振幅および位相がいくつであっても、相互結合を２周波数帯で低減することができる、汎用性の高い減結合回路が得られるという効果を有する。

実施の形態２．
実施の形態１に係る減結合回路を２素子アンテナに適用した場合には、相互結合は低減できるが、反射振幅は低減させることができない（反射振幅が高くなる場合もある）。
本実施の形態では、反射振幅を低減する減結合回路について述べる。

図７は、本実施の形態で用いた減結合回路の構成を示す図である。なお、図１と同符号は、同一または相当部分を示している。図７に示す減結合回路において、６１は共振回路１４の一端と入出力端子３の間に挿入された整合回路、６２は共振回路１４の他端と入出力端子４の間に挿入された整合回路である。
ｔ３は参照面であり、参照面ｔ３からアンテナ素子１０１、アンテナ素子１０２側を見た２ポートのＳパラメータをＳ_ｃとする。

図１で説明した共振回路１１～１４から構成された減結合回路により、２周波数において相互結合｜Ｓ_ｂ２１｜は低減されるので、図７に示すように、整合回路６１と整合回路６２は互いに独立に調整することができ、２周波数で参照面ｔ３における反射振幅｜Ｓ_ｃ１１｜、｜Ｓ_ｃ２２｜を低減させることができる。
なお、整合回路６１、６２は、インダクタやキャパシタ等の集中定数素子で構成しても良く、分布定数線路で構成しても良い。また、これらの組み合わせによって構成しても良い。

以上のように、共振回路１４の一端と入出力端子３の間に整合回路６１を、共振回路１４の他端と入出力端子４の間に整合回路６２を挿入することにより、反射振幅が低減した減結合回路を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、アンテナ素子１０１、１０２の反射振幅が２周波数ｆ１、ｆ２で予め低減されている場合を検討した。本実施の形態では、アンテナ素子１０１、１０２の後に整合回路を挿入した減結合回路について述べる。

実施の形態１に係る減結合回路においては、減結合回路を適用しない場合に、アンテナ素子１０１、１０２の反射振幅が低減されているか、もしくはアンテナ素子１０１、１０２の反射係数が等振幅逆相である必要がある。しかし、アンテナ素子１０１、１０２の形状によっては、所望の２周波数ｆ１、ｆ２でアンテナ素子１０１、１０２の反射が低減されていない場合がある。

図８は、本実施の形態で用いた減結合回路の構成を示す図である。なお、図１と同符号は、同一または相当部分を示している。図８に示す減結合回路において、６３は入出力端子１と共振回路１１の一端の間に挿入された整合回路、６４は入出力端子２と共振回路１１の他端の間に挿入された整合回路である。

このように本実施の形態の減結合回路では、アンテナ素子１０１、１０２の反射振幅を低減させるために、整合回路６３、６４をアンテナ素子が接続される入出力端子側に設置している。なお、整合回路６３、６４は、インダクタ、キャパシタ等の集中定数素子で構成しても良く、分布定数線路で構成しても良い。また、これらの組み合わせによって構成しても良い。
このように整合回路６３、６４を設置することで、所望の２周波数ｆ_１、ｆ_２で参照面ｔ１における反射振幅｜Ｓ_ａ１１｜、｜Ｓ_ａ２２｜を低減させることができる。すなわち、アンテナ素子１０１、１０２だけで反射振幅が低減されている必要はなくなり、減結合回路の汎用性を更に向上させることができる。

以上のように、減結合回路を、入出力端子１～４と、共振回路１１～１４と、整合回路６３、６４から構成することで、入出力端子１に接続されたアンテナ素子１０１と入出力端子２に接続されたアンテナ素子１０２の相互結合を２周波数帯で低減する、汎用性の高い小型で簡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．
実施の形態２及び３では、実施の形態１に係る減結合回路に対し、整合回路を挿入した場合について説明した。
本実施の形態では、実施の形態１に係る減結合回路に対し、伝送線路を挿入した場合について説明する。図９は、本実施の形態で用いた減結合回路の構成を示す図である。なお、図１と同符号は、同一または相当部分を示している。図９に示す減結合回路において、７１は入出力端子１と共振回路１１の一端の間に挿入した伝送線路７１、７２は入出力端子２と共振回路１１の他端の間に挿入した伝送線路である。

まず、図９の減結合回路において、２周波数ｆ_１、ｆ_２に対し、アンテナ素子１０１の反射が入出力端子１で低減されており、アンテナ素子１０２の反射が入出力端子２で低減されている場合を考える。

実施の形態１に係る減結合回路では、実施の形態２で述べたように、相互結合は低減できるが、反射振幅は低減させることができない。そこで、実施の形態2で述べたように、整合回路６１、６２を設置することで、反射振幅を低減させることができる。ただし、参照面ｔ２における反射振幅が大きいと、整合回路６１、６２の構成が複雑になり、損失が大きくなる。

一方で、参照面ｔ１からアンテナ素子１０１、１０２側を見た時の相互結合Ｓ_ａ２１の位相により、参照面ｔ２における反射Ｓ_ｂ１１と反射Ｓ_ｂ２２は変化する。そこで、伝送線路７１、７２を挿入し、伝送線路７１、７２の長さを調整して、相互結合Ｓ_ａ２１の位相を変化させることにより、参照面ｔ２における反射振幅｜Ｓ_ｂ１１｜、｜Ｓ_ｂ２２｜を低減させることができる。これにより、整合回路６１、６２を不要とするか、もしくは整合回路６１、６２における損失を低減させることができる。

次に、図９の減結合回路において、アンテナ素子１０１、１０２が対称構造の場合を考える。この時、アンテナ素子１０１の入出力端子１における反射とアンテナ素子１０２の入出力端子２における反射は同じとなる。前述したように、参照面ｔ１における反射Ｓ_ａ１１、Ｓ_ａ２２が等振幅逆相であれば、共振回路１１～１４で構成される回路により、相互結合を低減させることができる。そこで、伝送線路７１の電気長と伝送線路７２の電気長が、ｆ_１とｆ_２の中心周波数で約９０度異なるように設定する。

このようにすることで、参照面ｔ１における反射Ｓ_ａ１１と反射Ｓ_ａ２２がｆ_１、ｆ_２においておおむね等振幅逆相となる。したがって、参照面ｔ１における反射振幅｜Ｓ_ａ１１｜と｜Ｓ_ａ２２｜が低減されていなくても、参照面ｔ２における相互結合を低減させることができる。参照面ｔ１における反射振幅｜Ｓ_ａ１１｜と反射振幅｜Ｓ_ａ２２｜が低減されている必要がないので、ｆ_１近傍の相互結合が低減される周波数帯域、ｆ_２近傍の相互結合が低減される周波数帯域を広げることができる。

以上のように、減結合回路を、入出力端子１～４と、共振回路１１～１４と、伝送線路７１、７２から構成することで、入出力端子１に接続されたアンテナ素子１０１と入出力端子２に接続されたアンテナ素子１０２の相互結合を２周波数帯で低減する、低損失あるいは広帯域の、汎用性の高い小型で簡易な減結合回路が得られるという効果を有する。

なお、本実施の形態１～４の減結合回路においては、入出力端子１、２をそれぞれアンテナ素子１０１、１０２に接続してアンテナ間結合を低減させることに限定するものではない。例えば、相反性を有している任意の２ポートのＳパラメータを有するコンポーネントであれば、入出力端子１と２に接続することで、この２ポートのコンポーネントの相互結合を低減させることができる。

１～４ 入出力端子、１１～１４ 共振回路、２１～２８ インダクタ、３１～３８ キャパシタ、５１～５４ リアクタンス、６１～６４ 整合回路、７１ 伝送線路、７２ 伝送線路、１０１ アンテナ素子、１０２ アンテナ素子、１５１ グランド導体板。

Claims (6)

1. 第１の端子と、
   第２の端子と、
   第３の端子と、
   第４の端子と、
   前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続された第１の共振回路と、
   前記第１の端子と前記第３の端子との間に接続された第２の共振回路と、
   前記第２の端子と前記第４の端子との間に接続された第３の共振回路と、
   前記第３の端子と前記第４の端子との間に接続された第４の共振回路と
   を備え、
   前記第１の共振回路と前記第４の共振回路は、ともにインダクタとキャパシタからなる並列共振回路またはインダクタとキャパシタから成る直列共振回路であり、
   前記第２の共振回路と前記第３の共振回路は、ともにインダクタとキャパシタからなる共振回路であって、前記第１の共振回路が直列共振回路の場合は並列共振回路であり、前記第１の共振回路が並列共振回路の場合は直列共振回路である減結合回路。
2. 動作周波数において、前記第２の共振回路のリアクタンスと前記第３の共振回路のリアクタンスは前記第１の共振回路のリアクタンスの反数であり、前記第４の共振回路のリアクタンスが前記第１の共振回路のリアクタンスの２倍である請求項１に記載の減結合回路。
3. 前記第２の共振回路と前記第４の共振回路との接続点と前記第３の端子との間に接続した第１の整合回路と、
   前記第３の共振回路と前記第４の共振回路との接続点と前記第４の端子との間に接続した第２の整合回路を備えた請求項１または請求項２に記載の減結合回路。
4. 前記第１の共振回路と前記第２の共振回路との接続点と前記第１の端子との間に接続した第３の整合回路と、
   前記第１の共振回路と前記第３の共振回路との接続点と前記第２の端子との間に接続した第４の整合回路を備えた請求項１または請求項２に記載の減結合回路。
5. 前記第１の共振回路と前記第２の共振回路との接続点と前記第１の端子との間に接続した第１の伝送線路と、
   前記第１の共振回路と前記第３の共振回路との接続点と前記第２の端子との間に接続した第２の伝送線路を備えた請求項１または請求項２に記載の減結合回路。
6. 前記第１の端子に接続された第１のアンテナ素子と、
   前記第２の端子に接続された第２のアンテナ素子と
   を備え、
   前記第１の伝送線路の電気長と前記第２の伝送線路の電気長が、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子で用いる第１の周波数と第２の周波数の中心周波数で９０度異なる請求項５に記載の減結合回路。

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