JPH01208901A - Microwave integrated circuit - Google Patents

Microwave integrated circuit

Info

Publication number
JPH01208901A
JPH01208901A JP3317988A JP3317988A JPH01208901A JP H01208901 A JPH01208901 A JP H01208901A JP 3317988 A JP3317988 A JP 3317988A JP 3317988 A JP3317988 A JP 3317988A JP H01208901 A JPH01208901 A JP H01208901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coupling
line
substrate
board
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3317988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Ban
伴 和紘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3317988A priority Critical patent/JPH01208901A/en
Publication of JPH01208901A publication Critical patent/JPH01208901A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To easily realize a microwave integrated circuit with dense coupling by using other board than a board for an input/output circuit so as to constitute a dense coupling part in a directional coupler, etc. CONSTITUTION:Boards 1, 2 are connected by a connecting piece 3, and in this case, as required, a prescribed gap G depending on the coupling or a board with a low dielectric constant is clipped as a spacer to place the board 2 onto the board 1. The boards 1, 2 are fixed by using an adhesives, etc., at a position sufficiently parted from the line 4. A microwave power applied to a terminal 1' of a microwave transmission circuit comprising a ground conductor 7 and a microstrip line 4 passes through a coupling pattern 5. A desired coupling is obtained at a terminal 2' by selecting properly a thickness T of the coupling line board 2, a line width C of the coupling line patterns 5, 6 and the gap G from the surface of the input/output line board 1 up to the coupling line patterns 5, 6 on the coupling line board 2.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 この発明は、セラミック等を誘電体基板として用いた方
向性結合器等のマイクロ波集積回路に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a microwave integrated circuit such as a directional coupler using ceramic or the like as a dielectric substrate.

〔従来の技術) 第3図(a)は電子通信学会編“通信用マイクロ波回路
”掲載の図2.18及び図2.23(b)に示された従
来のマイクロストリップ線路を用いた方向性結合器を示
す図であり、図において、1はセラミック等の誘電体基
板、4,5.6は基板1上に形成されたマイクロストリ
ップ線路で、5,6は結合線路部、4は結合線路5.6
を方向性結合器の入出力端子■〜■に接続する線路であ
る。7は接地導体である。
[Prior art] Figure 3 (a) shows the direction using the conventional microstrip line shown in Figures 2.18 and 2.23 (b) published in "Microwave circuits for communication" edited by the Institute of Electronics and Communication Engineers. In the figure, 1 is a dielectric substrate such as ceramic, 4, 5.6 are microstrip lines formed on the substrate 1, 5, 6 are coupling line parts, and 4 is a coupling line. Railroad 5.6
This line connects the input/output terminals ■ to ■ of the directional coupler. 7 is a ground conductor.

第3図中)は同じく上記“通信用マイクロ波回路”の図
2.25に示された従来のマイクロストリップ線路を用
いた3dB方向方向性器の一種であり、図において、第
3図(a)と同一符号は同一のものを示し、11は結合
線路5,6を接続するワイヤである。
(in Figure 3) is a type of 3 dB direction generator using the conventional microstrip line shown in Figure 2.25 of the above-mentioned "Microwave circuit for communication", and in the figure, Figure 3 (a) The same reference numerals indicate the same elements, and 11 is a wire connecting the coupling lines 5 and 6.

次に動作について説明する。第3図(a)において接地
導体7とマイクロストリップ線路4で構成されるマイク
ロ波伝送線路の端子■に印加されたマイクロ波電力は結
合線路5を通過すると一部の電力は結合線路6に結合し
、端子■に送出され、残りの電力の大部分は端子■に伝
送される。従って結合線路5.6間のギャップG、基板
厚H及び線路幅Wを適切に選ぶことにより、所望の結合
量を端子■に得ることができる。
Next, the operation will be explained. In FIG. 3(a), when the microwave power applied to the terminal ■ of the microwave transmission line composed of the ground conductor 7 and the microstrip line 4 passes through the coupling line 5, a part of the power is coupled to the coupling line 6. Most of the remaining power is transmitted to terminal ■. Therefore, by appropriately selecting the gap G between the coupling lines 5, 6, the substrate thickness H, and the line width W, a desired amount of coupling can be obtained at the terminal (2).

第3図(blは3dB方向性結合器の例である。このよ
うな密結合の方向性結合器は第3図(8)の如き構造で
は結合線路間のギャップGが極度に狭くなるので、実現
不可能であり、従って第3図(b)の如き構造の方式が
とられるものである。
Figure 3 (bl is an example of a 3 dB directional coupler. In such a tightly coupled directional coupler, the gap G between the coupling lines becomes extremely narrow in the structure shown in Figure 3 (8). This is not possible, so a structure as shown in FIG. 3(b) is adopted.

動作については端子番号■〜■の位置が異なるのみで第
3図(a)の場合と同じであり、端子■から■への結合
量は3dBであり、従って、端子■へも3dBが伝送さ
れる。
The operation is the same as in Fig. 3(a) except that the positions of terminal numbers ■ to ■ are different, and the amount of coupling from terminal ■ to ■ is 3 dB, so 3 dB is also transmitted to terminal ■. Ru.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の方向性結合器は以上のように構成されているので
、密結合を必要とする場合には結合線路間のギャップが
非常に狭くなり、パターン精度を非常に高くしなければ
、設計値どおりの結合量を得ることは困難であり、生産
性が悪い。
Conventional directional couplers are configured as described above, so when close coupling is required, the gap between the coupling lines becomes very narrow, and unless the pattern accuracy is extremely high, it will not work as designed. It is difficult to obtain the amount of binding, and the productivity is poor.

また、ギャップが狭いため、耐電力性が低く、さらに結
合線路部がすべて平面路であるため面積を多くとるなど
の問題があった。これは方向性結合器以外のマイクロ波
集積回路、例えばマイクロストリップ線路を用いた結合
線路を利用したフィルタ等においても同様の問題がある
In addition, since the gap is narrow, the power resistance is low, and since all of the coupling line sections are planar paths, there are problems such as a large area is required. Similar problems occur in microwave integrated circuits other than directional couplers, such as filters using coupled lines using microstrip lines.

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、結合線路間のギャップを精密に制御する必
要がなく、生産性がよく、耐電力性にも優れ、しかも専
有面積の狭い、方向性結合器等のマイクロ波集積回路を
得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and does not require precise control of the gap between coupled lines, has good productivity, has excellent power durability, and saves space. The aim is to obtain microwave integrated circuits such as narrow, directional couplers.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係るマイクロ波集積回路は、結合線路部分を
所定の厚みのセラミック等の高誘電体基板の両面にバタ
ーニングして構成し、これを人出力線路をパターニング
した基板上に所定の空間をあけて配設し、入出力線路と
結合線部分とを接続して構成したものである。
The microwave integrated circuit according to the present invention is constructed by patterning the coupled line portions on both sides of a high dielectric substrate such as a ceramic having a predetermined thickness, and then patterning the coupling line portions on both sides of a high dielectric substrate made of ceramic or the like, and forming a predetermined space on the substrate patterned with the human output line. The input/output line and the coupling line part are connected to each other with an open space.

〔作用〕[Effect]

この発明に係るマイクロ波集積回路は、比較的密結合の
結合器を実現するにあたり、結合線路部会を結合量等に
よって定められる所定の厚みの高誘電体基板の両面に構
成するようにしたので、耐電力性が高く、薄い誘電体基
板を用いれば、従来のマイクロストリップ線路では実現
不可能であった結合量3dB以上の密結合の回路が実現
でき、しかもギャップの幅を調整することにより所望の
結合量が容易に得られ名。
In the microwave integrated circuit according to the present invention, in order to realize a relatively tightly coupled coupler, the coupled line sections are formed on both sides of a high dielectric substrate having a predetermined thickness determined by the amount of coupling, etc. By using a thin dielectric substrate with high power resistance, it is possible to realize a tightly coupled circuit with a coupling amount of 3 dB or more, which was impossible with conventional microstrip lines, and by adjusting the gap width, it is possible to achieve the desired The amount of binding can be easily obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図は本発明の一実施例によるマイクロ波集積回路を示し
、ここでは方向性結合器に適用したものを示している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure shows a microwave integrated circuit according to an embodiment of the present invention, here shown as being applied to a directional coupler.

図において、1はセラミック等を用いた入出力線路用基
1(第1の基板)、2は同じくセラミック等を用いた結
合線路用基板(第2の基板)、4は基板1上に形成され
たマイクロストリップ線路の入出力回路である。5.6
は基板2の両面に基板を挟んで相対するように形成され
た結合線路部パターン、3は基板1上の人出力線路4に
よって構成される4つの端子■、■。
In the figure, 1 is an input/output line substrate 1 (first substrate) made of ceramic or the like, 2 is a coupled line substrate (second substrate) also made of ceramic or the like, and 4 is formed on substrate 1. This is a microstrip line input/output circuit. 5.6
Reference numeral 3 indicates a coupling line portion pattern formed on both sides of the substrate 2 so as to face each other with the substrate in between, and 3 indicates four terminals ① and ③ constituted by the human output line 4 on the substrate 1.

■、■と基板2の両面に形成された結合線路5゜6のそ
れぞれの両端4箇所をそれぞれ接続する金リボン等によ
る接続片である。7は基板1の接地導体である。
(2) and (2) are connection pieces made of gold ribbons or the like that connect the four ends of each of the coupling lines 5.degree.6 formed on both sides of the substrate 2, respectively. 7 is a ground conductor of the substrate 1.

基板1と基板2とは接続片3によって接続するが、その
際必要により、結合量によって定まる所定の隙間Gをあ
けるかあるいは低誘電率の基板をスペーサとして挟んで
基板1上に基板2をのせる。
The substrate 1 and the substrate 2 are connected by a connecting piece 3, and if necessary, a predetermined gap G determined depending on the amount of coupling may be left, or a low dielectric constant substrate may be used as a spacer to place the substrate 2 on the substrate 1. let

基板lと基板2との構造上の組立のため、線路4より十
分離れた位置において接着剤(図示せず)等で固定する
For structural assembly of the substrate 1 and the substrate 2, they are fixed with adhesive (not shown) or the like at a position sufficiently distant from the line 4.

次に動作について説明する。第1図において、接地導体
7とマイクロストリップ線路4で構成されるマイクロ波
伝送回路の端子■に印加されたマイクロ波電力は結合線
路部パターン5を通過すると、一部の電力は結合線路部
パターン6に結合し、端子■に送出され、残りの電力は
端子■に伝送される。
Next, the operation will be explained. In FIG. 1, when the microwave power applied to the terminal ■ of the microwave transmission circuit composed of the ground conductor 7 and the microstrip line 4 passes through the coupled line pattern 5, part of the power is transferred to the coupled line pattern 5. 6 and sent to terminal ■, and the remaining power is transmitted to terminal ■.

そしてこの装置では、結合線路用基板2の厚さT、結合
線路部パターン5,6の線路幅C及び入出力線路用基板
1の表面上から結合線路用基板2上の結合線路部パター
ン5.6までの隙間Gを適切に選ぶことにより所望の結
合量を端子■に得ることができる。
In this device, the thickness T of the coupled line substrate 2, the line width C of the coupled line patterns 5 and 6, and the coupled line pattern 5. By appropriately selecting the gap G up to 6, the desired amount of coupling can be obtained at the terminal (2).

次に所望の結合量を得るため、基板の厚さT。Next, in order to obtain the desired amount of bonding, the thickness T of the substrate is determined.

線路幅C等の関係について説明する。The relationship between line width C, etc. will be explained.

−船釣にTEMモードの方向性結合器においては、上記
の関係は以下の(1)〜(4)式で説明される。
- In a TEM mode directional coupler for boat fishing, the above relationships are explained by the following equations (1) to (4).

なお(1)〜(4)式についてはマグロウヒル(McG
RAW−旧LL)社刊行 ジー エル マフターハイ(
G、L、 M^TTHAEl)他著の文献「マイクロウ
ェーブ フィルターズ、インピーダンスマツチング ネ
ットワークス アンド カップリング ストラクチャー
ズ」(Microwave Filters、 Imp
edance−Matching Networks+
 and Coupling 5tructures”
)−以下参考資料1と略す−p、778. SHC,1
3,02を参照されたい。
For formulas (1) to (4), McGraw-Hill (McG
Published by RAW-formerly LL) GL Mahtahai (
"Microwave Filters, Impedance Matching Networks and Coupling Structures" by G, L, M^TTHAEl) et al.
edance-Matching Networks+
and Coupling 5 structures”
)-hereinafter referred to as Reference Material 1-p, 778. SHC,1
See 3.02.

Zo =$            ・・・(2)Zo
は結合器の入出力端子に接続される線路の特性インピー
ダンスで、結合器の入出力端子のインピーダンスとは整
合がとられるものとする。
Zo = $ ... (2) Zo
is the characteristic impedance of the line connected to the input/output terminal of the coupler, and is assumed to be matched with the impedance of the input/output terminal of the coupler.

Zoe及びZooは結合線路部の偶モード及び奇モード
インピーダンスであり、各部の寸法は必要とするZ O
el  Z ooO値より計算される。
Zoe and Zoo are the even mode and odd mode impedances of the coupled line section, and the dimensions of each part are the required Z O
Calculated from the el Z ooO value.

偶モード、奇数モードインピーダンスZoe、  Zo
oとそれぞれのモード時の線路の単位長さ当たりの容]
Coe、 Cooは次式の関係が成り立つ(参考資料1
 + p、182)e 、/TT、Zoe= 376.6 g / Coe  
     ・・・(5)5−Zoo=  376.68
 / Coo        =(6)ごり一般的な並
列結合線路による偶モード及び奇モードの単位長さ当た
りの容量Coe/ t 、  Co。
Even mode, odd mode impedance Zoe, Zo
o and the capacity per unit length of the line in each mode]
Coe and Coo have the following relationship (Reference Material 1)
+ p, 182) e, /TT, Zoe= 376.6 g/Coe
...(5)5-Zoo= 376.68
/Coo = (6) Even mode and odd mode capacitance per unit length of a general parallel coupled line Coe/t, Co.

/εは参考資料1. p、191.式5.05−24.
式5.05−25及び図5.05−11等に示されるよ
うに、各種フリンジング容量及び平行平板容量の和とし
て表わされる。
/ε is reference material 1. p, 191. Equation 5.05-24.
As shown in Equation 5.05-25 and Figure 5.05-11, it is expressed as the sum of various fringing capacitances and parallel plate capacitances.

本発明に基づく結合部の構成についての設計式を得るた
め、以下、第2図を用いて説明する。
In order to obtain a design formula for the configuration of the coupling portion according to the present invention, a description will be given below using FIG. 2.

第2図(a)は本発明による結合部の偶モードの状態を
示しており、単位長さ当たりの容量Coe/lはフリン
ジング容ICg/εのみによって与えられることがわか
る。
FIG. 2(a) shows the even mode state of the coupling portion according to the present invention, and it can be seen that the capacitance Coe/l per unit length is given only by the fringing capacitance ICg/ε.

Coe/ s = 2 Cg / 8        
  ”・(7)第2図(′b)は奇モードの状態を示し
、単位長さ当たりの容量Coo/εは2次式によって表
わされることがわかる。
Coe/s = 2 Cg/8
(7) FIG. 2('b) shows the odd mode state, and it can be seen that the capacitance Coo/ε per unit length is expressed by a quadratic equation.

Coo/g= (Cop/g)+ (Ch /l>+2
(Cg /ε)         ・・・(8)次に、
本発明の構成によるフリンジング容量Cg/ε、Ch/
εを参考資料1で計算されているフリンジング容量より
求められるようにするため、偶モード、奇モードそれぞ
れの等価構成図を第2図(C)、 (d)に示す、結合
部導体をA、Bとすると第2図(C)に示す如く、Co
e/aは導体Aと接地導体GNDとの間の容量であるか
ら、フリンジング容量Cg/εは導体Aと接地導体GN
Dと対称位置に仮想的なイメージ導体Cを設定した時の
導体A。
Coo/g= (Cop/g)+ (Ch/l>+2
(Cg /ε) ...(8) Next,
Fringing capacitance Cg/ε, Ch/ according to the configuration of the present invention
In order to obtain ε from the fringing capacitance calculated in Reference Material 1, the equivalent configuration diagrams for even mode and odd mode are shown in Figures 2 (C) and (d), and the coupling part conductor is A. , B, as shown in Figure 2 (C), Co
Since e/a is the capacitance between conductor A and ground conductor GND, fringing capacitance Cg/ε is the capacitance between conductor A and ground conductor GN.
Conductor A when a virtual image conductor C is set in a symmetrical position with D.

0間の奇モード時のフリンジング容ItCfo’/aに
等しいことがわかる。但しここではギャップGは0とし
て考えるものとする。
It can be seen that it is equal to the fringing capacity ItCfo'/a in the odd mode between 0 and 0. However, here, the gap G is assumed to be 0.

Cg /ε=Cfo’/ε         ・・・(
9)Coo/εは第2図(d)に示すように導体Aと接
地導体GNDとの間の容量であるから、フリンジング容
量Ch/#は導体Aとイメージ導体C間の偶モード時の
フリンジング容量Cfe’/εに等しいことがわかる。
Cg/ε=Cfo'/ε...(
9) Since Coo/ε is the capacitance between the conductor A and the ground conductor GND as shown in Figure 2(d), the fringing capacitance Ch/# is the capacitance between the conductor A and the image conductor C in the even mode. It can be seen that the fringing capacitance is equal to Cfe'/ε.

Ch / ε= Cfe ’ / s        
  、、、αの第2図中)における平行平板容量Cop
/εは第2図(d)におけるCp/εに等しいことはい
うまでもない。平行平板容量は第2図+d)のパラメー
タを用いてCp/ε=2W/(b−t)と表わせる(参
考資料1 、 p、191)。
Ch/ε=Cfe'/s
, , α in Fig. 2), the parallel plate capacitance Cop
It goes without saying that /ε is equal to Cp/ε in FIG. 2(d). The parallel plate capacity can be expressed as Cp/ε=2W/(b-t) using the parameters shown in Figure 2+d) (Reference Material 1, p. 191).

(71,(8)式に(9)、αω式を代入することによ
り、Coe/l=2cg/1=2cfo’/l   ・
・・αυCoo/e= (Cop/g)+ (Ch /
g)+2(Cg/ε) =(Cp/ε)+ (Cfe’ /ε)+’l  (C
fo’/ε)       ・・・(2)第2図(C1
,(d)に示すパラメータt、S、bを用いれば、Cf
e’ /l+  Cfo’ /lは参考資料1のp、1
88.189のFig、5.05−9.10により求め
ることが、できる。
(71, By substituting equation (9) and αω into equation (8), Coe/l=2cg/1=2cfo'/l ・
・・αυCoo/e= (Cop/g)+ (Ch/
g)+2(Cg/ε) =(Cp/ε)+(Cfe'/ε)+'l(C
fo'/ε) ... (2) Figure 2 (C1
, (d) using the parameters t, S, b, Cf
e' /l+ Cfo' /l is p, 1 of reference material 1
It can be determined from Fig. 5.05-9.10 of 88.189.

以上で、本発明の設計式が求められたので、次に実際の
数値計算を行い、本発明の有効な適用範囲について検討
する。
Now that the design formula of the present invention has been determined, actual numerical calculations will be performed to examine the effective range of application of the present invention.

最初に、マイクロ波集積回路(M I C)に最もよく
利用されているセラミック基板(ε、 = 9.8〜1
0.2)を用いて3dB方向性結合器を構成する場合の
試算例を示す。特性インピーダンスZOは50Ωとする
First, ceramic substrates (ε, = 9.8~1
An example of a trial calculation when configuring a 3 dB directional coupler using 0.2) is shown below. The characteristic impedance ZO is 50Ω.

(11式に相当する結合度3dBより、Cは電圧結合係
数であるから、 3 (dB) =  201og+。C、’、C=0.
708(31,(41式より Coe/ e = 367.6/ (Zoe −5) 
= 0.9737Coo/ a = 367.6/ (
Zoo ・lv:″) =5.7064αυ式より Coe/ε=2cg /g=2Cfo’/g、’、 C
fo ’ / g #0.49ここで、参考資料1のF
ig、 5.05−10(a)を用いて、Cfo’/ε
の値より、第2図(C)に示すパラメータb、t、sの
関連を求める。ここではギャップGをOとする。Fig
、 5.05−10(a)においてCfo’/g=0.
49が得られるのは、 t / b =Oのとき    概略s / b =0
.83t / b =0.025のとき  概略s/b
>1.5でCfo’/εは一定となる。
(From the coupling degree of 3 dB corresponding to equation 11, C is the voltage coupling coefficient, so 3 (dB) = 201og+.C,',C=0.
708 (31, (from formula 41, Coe/e = 367.6/ (Zoe -5)
= 0.9737Coo/ a = 367.6/ (
Zoo ・lv:″) =5.7064 From the αυ formula, Coe/ε=2cg /g=2Cfo'/g,', C
fo ' / g #0.49 Here, F in Reference 1
ig, 5.05-10(a), Cfo'/ε
From the values of , the relationship between the parameters b, t, and s shown in FIG. 2(C) is determined. Here, the gap G is assumed to be O. Fig
, 5.05-10(a), Cfo'/g=0.
49 is obtained when t/b = O. Approximately s/b = 0
.. When 83t/b = 0.025, approximately s/b
>1.5, Cfo'/ε becomes constant.

1=0はあり得ないので、t / b =0.025と
すると例えばt=0.006(n+m)、 b=0.2
5(mm)、 s >0゜38 (n+m)で上記の条
件を満足させることができる。
Since 1 = 0 is impossible, if t / b = 0.025, for example, t = 0.006 (n + m), b = 0.2
5 (mm) and s > 0°38 (n+m), the above conditions can be satisfied.

次に(支)式及び参考資料1のFig、 5.05−9
よりWの値を求める。
Next, the (support) equation and Reference Material 1 Fig, 5.05-9
Find the value of W.

0乃式より Coo/l =  (Cp /g)+  (Cfe’ 
/g)+ 2  (Cfo’ / ε)  =5.70
64、’、   (Cp /e’)  +  (Cfe
’/g)  =4.7327Coe/εの値よりs >
0.38であるから、セラミック基板の厚さを標準材料
の一つである0、635(mm)を選択し、s =0.
635 X 2 =1.27とする。
From the formula 0, Coo/l = (Cp /g) + (Cfe'
/g)+2(Cfo'/ε)=5.70
64,', (Cp /e') + (Cfe
'/g) = 4.7327 From the value of Coe/ε, s >
0.38, the thickness of the ceramic substrate is selected as 0.635 (mm), which is one of the standard materials, and s = 0.38.
635 X 2 =1.27.

参考資料1のFig、 5.05−9よりt / b 
=0.025のとき、s/b = 1.2710.25
=5.08> 1.5であるからCfe ’ / g 
=0.48となる。従って、Cp/ε= 4.7327
−0.48 = 4.2527Cp/ε=2W/(b−
t)より W= (Cp /ε)・ (b−t)/2=0.518
1(mm) と求められる。
t/b from Fig, 5.05-9 in Reference Material 1
= 0.025, s/b = 1.2710.25
=5.08>1.5, so Cfe'/g
=0.48. Therefore, Cp/ε= 4.7327
-0.48 = 4.2527Cp/ε=2W/(b-
t), W= (Cp/ε)・(b-t)/2=0.518
It is calculated as 1 (mm).

以上で、本発明の一実施例の説明を終わる。次に本発明
の他の実施例について説明する。
This concludes the description of one embodiment of the present invention. Next, other embodiments of the present invention will be described.

第4図は本発明を3セクション方向性結合器に適用した
実施例を示す。図において、第1図と同一符号は同一の
ものを示し、信号の入出力端子■〜■の関係も第1図の
場合と同じである。中央のCPL(C)部が密結合部分
であり、その両側のCPL (L)部が疎結合部分であ
る。動作については以下に説明する3セクション3dB
方向性結合器と同様である。
FIG. 4 shows an embodiment in which the present invention is applied to a three-section directional coupler. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts, and the relationships among the signal input/output terminals (1) to (2) are also the same as in FIG. The central CPL (C) portion is a tightly coupled portion, and the CPL (L) portions on both sides thereof are loosely coupled portions. The operation is explained below: 3 sections 3dB
It is similar to a directional coupler.

E CM (Electronic Counter 
Measure)装置等においては、1オクタ一ブ以上
にわたる広帯域の各種マイクロ波デバイスが求められる
。中でも、3dB方向性結合器はハイブリッド回路とし
てバランス形FET増幅器等の構成に必要不可欠なデバ
イスであり、広帯域化の要請は強い。
E CM (Electronic Counter
Measure) devices require various broadband microwave devices spanning one octave or more. Among these, the 3 dB directional coupler is an indispensable device as a hybrid circuit in the configuration of a balanced FET amplifier, etc., and there is a strong demand for a wider band.

広帯域化の最もよく知られた手法として参考資料1のS
EC,13,03に示されている如き、3セクションの
方向性結合器が知られている。
The most well-known method for widening bandwidth is S in Reference Material 1.
Three-section directional couplers are known, as shown in EC, 13,03.

−例として参考資料1 、 Table 13.03−
Hp、789)よりリップル±0.2dBの3セクショ
ン3dB方向性結合器について試算することにより、本
発明の説明を行う。
-For example, Reference 1, Table 13.03-
The present invention will be explained by calculating a three-section 3 dB directional coupler with a ripple of ±0.2 dB from Hp, 789).

3セクシヨンのうち、中央部の結合器の結合係数はTa
bleよりC,=0.8405である。201ogC2
=1.51であるから、1.51dBの密結合方向性結
合器である。
Among the three sections, the coupling coefficient of the central coupler is Ta
From ble, C,=0.8405. 201ogC2
=1.51, so it is a 1.51 dB tightly coupled directional coupler.

+3)、 (41式より (5)、 (6)式より Coe/ a =376.6 / (Zoe−(i) 
 = 0.69Coo/ s =376.6 / (Z
oo−fi) −8,01o1)式より Coe/ s = 2 Cfo ’ / t −0,6
9、’、Cfo ’ /ε=0.34 参考資料1のFig、 5.05−10(a)によれば
t/b。
+3), ((5) from equation 41, Coe/a = 376.6/(Zoe-(i) from equation (6)
= 0.69Coo/s =376.6/(Z
oo-fi) -8,01o1) From the formula, Coe/s = 2 Cfo'/t -0,6
9,',Cfo'/ε=0.34 t/b according to Fig. 5.05-10(a) of Reference Material 1.

s / bの値にかかわらず、Cfo’/gは概略0.
44以上であり、Cfo’/ε<0.44は実現できな
いことになる。これはε、 =10.2と大きい値を使
っているためである。
Regardless of the value of s/b, Cfo'/g is approximately 0.
44 or more, and Cfo'/ε<0.44 cannot be realized. This is because a large value of ε=10.2 is used.

ここでこの発明の大きな特徴は偶モード時に低い実効誘
電率εaftを実現したことであり、これを可能にする
ために、本発明では結合線踏部基板と入出力線踏部基板
の間に、第2図(a)に示すごとく、ギャップGの隙間
をあける方法を採用している。
The major feature of this invention is that it achieves a low effective permittivity εaft in even mode, and in order to make this possible, in the present invention, between the coupling line tread board and the input/output line tread board, As shown in FIG. 2(a), a method of creating a gap G is adopted.

一般に容量は、電極間の距離に反比例し、誘電率に比例
する。また、偶モード時のフリンジング容量Cgは空間
部(ε7=1)の容量と誘電体部(ε、 =IO,2)
の容量が直列になっているものとして、その実効誘電率
を求めると、 今、ここでは第2図(a)において、導体厚t=0゜0
05(翔l11)、結合線踏部基板厚T = 0.12
7 (+am)の標準セラミック基板を使うものとして
偶モード時インピーダンスZoeが所定値に合わせられ
るよう実効誘電率εmftを逆算する。
Generally, capacitance is inversely proportional to the distance between electrodes and proportional to dielectric constant. In addition, the fringing capacitance Cg in even mode is the capacitance of the space part (ε7=1) and the dielectric part (ε, =IO,2)
Assuming that the capacitances of
05 (Sho l11), bond line tread board thickness T = 0.12
Assuming that a standard ceramic substrate of 7 (+am) is used, the effective dielectric constant εmft is calculated backward so that the impedance Zoe in even mode is adjusted to a predetermined value.

第2図(C)における t/bは第2図(a)よりt/
b= t/ (T+ t) #0.038このとき、参
考資料1のFig、 5.05−10(a)によれば、
s / b≧1.5  において概略Cfo ’ / 
t =0゜51であり、従って、00式よりCoe/ 
a = 2 Cfo ’/ε=1.02となる。
t/b in Figure 2(C) is t/b from Figure 2(a).
b= t/ (T+ t) #0.038 At this time, according to Fig. 5.05-10 (a) of Reference Material 1,
When s/b≧1.5, approximately Cfo'/
t = 0°51, therefore, from formula 00, Coe/
a=2Cfo'/ε=1.02.

この値を(5)式に代入すれば1 、°、ε。tt ”4.725 この値を031式に代入すればG/H1即ちギャップG
が求められる。
Substituting this value into equation (5) yields 1, °, and ε. tt ”4.725 If this value is substituted into formula 031, G/H1, that is, gap G
is required.

入出力線路基板の厚みH=0.4(a+m)とすれば、
G =0.057(nm)となる。
If the thickness of the input/output line board is H = 0.4 (a + m),
G=0.057 (nm).

次に、3dB方向性結合器と同様に奇モード時について
(ロ)式よりWを算出することができる。
Next, as with the 3 dB directional coupler, W can be calculated from equation (b) for the odd mode.

(2)式及び参考資料1のFig、 5.05−9より
Cfe’/ε=0.50. Cp /ε=6.5 、従
ってCp丑2W/(b−t)よりW = 0.412 
(mad)が得られる。
From formula (2) and Fig. 5.05-9 of Reference Material 1, Cfe'/ε=0.50. Cp /ε=6.5, so from Cp 丑2W/(b-t), W = 0.412
(mad) is obtained.

以上は本発明を説明するための近似設計式であり、厳密
にはフリンジング容量Cfe’/εの算出についてもギ
ャップGの影響を考慮する必要がある。
The above is an approximate design formula for explaining the present invention, and strictly speaking, it is necessary to consider the influence of the gap G when calculating the fringing capacitance Cfe'/ε.

次に3セクション方向性績合器の両端の結合器について
説明する。参考資料1のTable 13.03−1よ
りC,=0.18367である。201og Cs =
14.72  (dB)の疎結合方向性であり、本方式
により試算すると、Cp/a<Qとなり、構成は不可能
となる。従って、疎結合絡合谷部は、マイクロストリッ
プ線路による通常の結合器により設計するものとする。
Next, the couplers at both ends of the three-section directional coupler will be explained. According to Table 13.03-1 of Reference Material 1, C, = 0.18367. 201og Cs=
The loose coupling directionality is 14.72 (dB), and when calculated using this method, Cp/a<Q, making the configuration impossible. Therefore, the loosely-coupled intertwined troughs are designed using ordinary couplers using microstrip lines.

最後に、結合線路の長さについて説明する。Finally, the length of the coupling line will be explained.

偶モード時の容量Coeは第2図(a)において、フリ
ンジング容1cgのみによって構成されるものとしたの
で、αり式によって与えられる実効誘電率を用いて波長
を算出することになる。
In FIG. 2(a), the capacitance Coe in the even mode is made up of only a fringing capacitance of 1 cg, so the wavelength is calculated using the effective dielectric constant given by the α equation.

奇モード時の容量Cooは第2図(b)においてわかる
ようにギャップGの影響を受けるCg、Ch、ギャップ
Gの影響を受けないCopにより構成されるので、概略
基板誘電率8rによって決まる波長と奇モードの波長と
の間になるものと考えられる。
As can be seen in Figure 2(b), the capacitance Coo in the odd mode is composed of Cg and Ch, which are affected by the gap G, and Cop, which is not affected by the gap G. This is considered to be between the wavelength of the odd mode.

従って、結合器としての結合部分の線路長とは偶モード
及び奇モード時の波長の間の値を波長として求め、その
2波長が中央の密結合部分の結合線路の長さとなる。
Therefore, the line length of the coupled portion as a coupler is determined as a wavelength between the wavelengths in even mode and odd mode, and the two wavelengths are the length of the coupled line in the central tightly coupled portion.

また第5図は第1図の実施例と同様な動作する本発明の
他の実施例であり、異なる点は入出力端子■、■の出力
方向を入れ替えた点にある。そのために、結合部パター
ン5,6は中央において交叉させるため、スルーホール
8を設けである。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention which operates in the same manner as the embodiment shown in FIG. 1, except that the output directions of the input/output terminals (2) and (2) are reversed. For this purpose, a through hole 8 is provided so that the joint patterns 5 and 6 intersect at the center.

更に第6図は本発明を帯域通過フィルタに適用した実施
例であり、中央部の疎結合部分CPL(L)はマイクロ
ストリップ回路構成とし、両端の密結合部分CPL (
C)に本発明による結合線路部を採用したものである0
図中、2a、2bは結合線路用基板、4a、4bは入出
力回路、5a。
Furthermore, FIG. 6 shows an embodiment in which the present invention is applied to a band-pass filter, in which the central loosely coupled portion CPL(L) has a microstrip circuit configuration, and the tightly coupled portions CPL(L) at both ends have a microstrip circuit configuration.
C) employs the coupled line section according to the present invention.
In the figure, 2a and 2b are substrates for coupled lines, 4a and 4b are input/output circuits, and 5a.

5bは結合線路部パターン、9.10はマイクロストリ
ップ回路パターンである。
5b is a coupled line pattern, and 9.10 is a microstrip circuit pattern.

このように、本実施例によれば、入出力回路パターンが
形成された基板上に、その両面に結合回路パターンが形
成された基板を垂直になるように搭載し、かつ両者間に
空間を設けるように構成したので、結合線路間のギャッ
プを精密に制御する必要がなく、生産性がよく、しかも
占有面積の狭いものが得られる効果がある。
As described above, according to this embodiment, the substrate on which the coupling circuit pattern is formed on both sides is vertically mounted on the substrate on which the input/output circuit pattern is formed, and a space is provided between the two. With this configuration, there is no need to precisely control the gap between the coupling lines, and there is an effect that productivity is high and a product occupying a small area can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、方向性結合器等にお
いて密結合部分を入出力回路の基板とは別の基板を用い
て構成したので、従来マイクロストリップ線路による平
面回路のみでは、パターン精度が極度に高いものを必要
とし、事実上構成が不可能であったような密結合のマイ
クロ波集積回路を容易に実現できる効果がある。
As described above, according to the present invention, the close coupling part in a directional coupler etc. is constructed using a substrate different from that of the input/output circuit, so pattern accuracy is This has the effect of making it possible to easily realize a tightly coupled microwave integrated circuit, which would otherwise be virtually impossible to construct because it requires an extremely high value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例によるマイクロ波集積回路の
斜視図および側面図、第2図は本発明の一実施例の動作
を説明するための図、第3図は従来の方向性結合器の斜
視図、第4図、第5図、第6図はそれぞれ本発明の他の
実施例を示す図であり、第4図は本発明を3セクション
方向性結合器に適用した実施例を示す図、第5図は第1
図の入出力端子を入れ替えた実施例の図、第6図は本発
明を帯域通過フィルタに応用した実施例の図である。 図において、1は入出力線路用基板(第1の基vi> 
、2.2a、  2bは結合線路用基板(第2の基板)
、3は接続片、4は入出力回路用パターン、5.5a、
5b、6は結合線路部パターン、7は接地導体である。
Fig. 1 is a perspective view and a side view of a microwave integrated circuit according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram for explaining the operation of an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a conventional directional coupling. The perspective view of the device, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 each show other embodiments of the present invention, and FIG. 4 shows an embodiment in which the present invention is applied to a three-section directional coupler. Figure 5 is the first
FIG. 6 is a diagram of an embodiment in which the input and output terminals shown in the figure are replaced, and FIG. 6 is a diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a band pass filter. In the figure, 1 is an input/output line board (first group vi>
, 2.2a, 2b are coupled line boards (second board)
, 3 is a connection piece, 4 is an input/output circuit pattern, 5.5a,
5b and 6 are coupled line portion patterns, and 7 is a ground conductor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミック等、比較的比誘電率の大きい誘電体基
板を用いたマイクロストリップ回路による密結合機能を
有するマイクロ波集積回路において、その上面に入出力
線路が構成された、ハイブリッド回路本体部となるべき
第1の基板と、 所定の厚みを有しその両面に結合線路部が構成された第
2の基板とを備え、 該第2の基板を、上記第1の基板との間に所定の空間を
あけるかまたは低誘電率の基板をスペーサとして挟んだ
うえ上記第1の基板上で直立するように配設,固定し、 上記第2の基板の両面に構成された結合線路部の入出力
端子を上記第1の基板上の入出力線路に接続してなるこ
とを特徴とするマイクロ波集積回路。
(1) In a microwave integrated circuit having a close coupling function using a microstrip circuit using a dielectric substrate with a relatively high dielectric constant such as ceramic, the main body of the hybrid circuit has input/output lines configured on its upper surface. A second substrate having a predetermined thickness and having coupling line portions formed on both sides thereof, and a predetermined distance between the second substrate and the first substrate. The input/output of the coupled line section configured on both sides of the second substrate is arranged and fixed upright on the first substrate with a space or a low dielectric constant substrate sandwiched therebetween as a spacer. A microwave integrated circuit characterized in that a terminal is connected to an input/output line on the first substrate.
JP3317988A 1988-02-16 1988-02-16 Microwave integrated circuit Pending JPH01208901A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3317988A JPH01208901A (en) 1988-02-16 1988-02-16 Microwave integrated circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3317988A JPH01208901A (en) 1988-02-16 1988-02-16 Microwave integrated circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01208901A true JPH01208901A (en) 1989-08-22

Family

ID=12379286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3317988A Pending JPH01208901A (en) 1988-02-16 1988-02-16 Microwave integrated circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01208901A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216613A (en) * 1993-01-19 1994-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Microwave coupling line
JPH10335913A (en) * 1997-05-22 1998-12-18 Harris Corp Improvement of microwave directional coupler
JP2009194605A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Furuno Electric Co Ltd High frequency transmission circuit, distributor, distributed coupling type distributor, and resonance circuit
JP2009225037A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Toshiba Corp Directional coupler

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06216613A (en) * 1993-01-19 1994-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Microwave coupling line
JPH10335913A (en) * 1997-05-22 1998-12-18 Harris Corp Improvement of microwave directional coupler
JP2009194605A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Furuno Electric Co Ltd High frequency transmission circuit, distributor, distributed coupling type distributor, and resonance circuit
JP2009225037A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Toshiba Corp Directional coupler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3520411B2 (en) High frequency components using coupled lines
US5689217A (en) Directional coupler and method of forming same
US5640134A (en) Microwave filter constructed from thick film balanced line structures
US4967171A (en) Microwave integrated circuit
KR20000036223A (en) Thick film construct for quadrature translation of rf signals
KR20010112378A (en) Low-pass filter
US6952147B2 (en) Microstrip coupler
US6323741B1 (en) Microstrip coupler with a longitudinal recess
JPH01208901A (en) Microwave integrated circuit
JP2565127B2 (en) 3dB 90 ° hybrid directional coupler
CA1136300A (en) Adjustable microstrip and stripline tuners
KR100386729B1 (en) A directional coupler
JP2642217B2 (en) Directional coupler
JPS60153603A (en) Coplanar circuit
JPH08116203A (en) Transformer coupler
JP2000124705A (en) Double band filter
JP2621652B2 (en) Directional coupler and detection circuit
KR100386728B1 (en) Multi-section coupled line directional coupler
JPH0878915A (en) Directional coupler
KR960010010B1 (en) Lange coupler
JP2621653B2 (en) Directional coupler and detection circuit
JP3676683B2 (en) Microwave passive circuit, high-pass filter and duplexer
JP3374254B2 (en) Dielectric filter
JP2644561B2 (en) Hybrid circuit
JP2869333B2 (en) Dielectric filter and method of manufacturing the same