JPH02108303A - 方向性結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は方向性結合器に関し、特に、低雑音コンバータ
等に使用されるものに好適の方面性結合器に関する。

（従来の技術） 一般に、マイクロストリップラインにより構成する方向
性結合器としては、１／４波長波長線路型が採用されて
いる。

第３図（ａ）はマイクロストリップラインにより構成さ
れる従来の方向性結合器を示す説明図であり、第３図（
ｂ）は第３図（ａ）のＴ−Ｔ’線で切断した断面図であ
る。

第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、誘電体基板１の表
面には一対のストリップ導体２．３が平行に形成されて
おり、基板１の裏面には接地導体４が形成されている。

ストリップ導体２．３により構成される伝送線路の入出
力ボート５乃至８は、第３図（ａ）に示すように、いず
れも特性インビ−ダンスＺｏ　　（一般に５０Ω）で終
端されている。

いま、偶モードのインピーダンスをｚ　ｏｅ、４θＯｅ
とし、奇モードのインピーダンスをｚ００Ｚθ００とす
ると、下記（１）式を満足する場合には、結合度Ｃは下
記（２）式にて示される。

θｏｅ＝θ００ Ｚｏ　＝ｆＴ「７而−（１） Ｃ＝　（Ｚｏｅ−Ｚｏｏ）／　（Ｚｏｅ＋　Ｚｏｏ）　
・・・（２）入力ボート５から入力した信号は結合度Ｃ
でボート６に導出される。また、ボート８からは入力信
号のＦ丁＝σｒ倍の透過波が出力され、ボート７はアイ
ソレーションボートである。

いま、誘電体基板１として最も利用率が高いテフロング
ラス基板を採用した場合には、結合度Ｃは約−１３ｄＢ
である。

第４図はこのような従来の方向性結合器を使用した低雑
音コンバータのＲＦ回路を示す模式的回路図であり、ス
トリップ導体２，３は図示しないテフロングラス基板の
表面に形成されており、結合度は約−１３ｄＢである。

入力端子１０に導入されたＲＦ倍信号低雑音増幅器１１
．１２．１３を介してストリップ導体２の図示しない入
力ボート（第３図（ａ）の入力ボート５）に供給される
。低雑音増幅器１１．１２．１３はいずれもガリウム・
ヒ素（Ｇａ　Ａｓ　）ＦＥＴにより構成され、総合利得
は約３０ｄＢである。ストリップ導体２の出力ボート（
第３図（ａ）の出力ボート８）は混合器１４に接続され
、混合器１４は局部発振器１５からの局部発振信号によ
りＲＦ倍信号周波数変換して出力端子１６に導出する。

混合器１４での変換損失は約６ｄＢである。従って、入
力端子１０に導入されたＲＦ倍信号周波数変換され２４
ｄＢの利得で出力端子１６から出力されることになる。

ストリップ導体３の図示しないアイソレーションボート
（第３図（ａ）のボート７）はインピーダンスがＺｏの
抵抗素子１７で終端されている。結合度が一１３ｄＢで
あるので、入力端子１０に導入されたＲＦ倍信号ボート
６から約１７ｄＢの利得で出力されることになる。

しかしながら、このような構成によれば、低雑音増幅器
（Ｇａ　Ａｓ　ＦＥＴ）　１１．１２．１３の利得のば
らつきにより出力端子１６及びストリップ導体のボート
６から出力される信号の利得がばらついてしまう。出力
端子１０から出力される信号については、図示しない後
段の中間周波増幅器により利得のばらつきを低減させる
ことができる。一方、ボート６から出力される信号につ
いては、低雑音増幅器１１．１２．１３の利得を大きく
し、ＰＩＮダイオード等によるアッテネータをボート６
に構成し、これにより、利得を調整してばらつきを低減
させる方法が考えられる。しかし、この方法は極めてコ
スト高となってしまうという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、上述した従来の方向性結合器においては、
結合度が固定されていることから、入力ボートの信号の
利得のばらつきがそのまま出力ボートに現れてしまうと
いう問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
結合度を容易に調整可能として出力信号の利得を調整す
ることができる方向性結合器を提供することを目的とす
る。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、１／４波長の１対のストリップ導体により構
成され、信号を導入する第１の端子、この第１の端子に
導入した信号の透過波を出力する第２の端子、前記第１
の端子に導入した信号の結合波を出力する第３の端子及
び終端された第４の端子を具備した方向性結合器におい
て、前記第３の端子と第４の端子とを接続するストリッ
プ導体に並列に第１の容量性リアクタンス素子を設は結
合度を可変させるようにしたものである。

（作用） 本発明においては、第１の容量性リアクタンス素子は第
３及び第４の端子を接続するストリップ導体のインピー
ダンスを低下させて等測的に奇モードインピーダンスを
低下させるように作用する。これにより結合度が増加し
、第３の端子から出力される信号の利得が増加する。こ
のように、第３の端子からの出力の利得を変化させるこ
とができ、第１の容量性リアクタンス素子の容量値を適
宜設定することにより、第１の端子に導入される信号の
ばらつきを補償した出力を第３の端子から導出すること
ができる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。第１図
は本発明に係る方向性結合器の一実施例を示す説明図で
ある。第１図において第３図と同一の構成要素には同一
の符号を付しである。

ストリップ導体２．３の入出力ボート５，７゜８はいず
れも特性インピーダンスＺｏで終端されて整合がとれて
いる。

本実施例においては、ストリップ導体３と基準電位点と
の間に容量性リアクタンス素子２０を設けている。容量
性リアクタンス素子２０は結合度Ｃの調整用であり、ス
トリップ導体３のインピーダンスを低下させ、等測的に
奇モードインピーダンスＺ００を低下させている。

一方、ボート６は電気長４１１のストリップ導体２１、
誘導性リアクタンス素子２２、電気長ｊ２のストリップ
導体２３及び容量性リアクタンス素子２４を介してボー
ト２５に接続しており、ボート２５は特性インピーダン
スＺｏで終端している。誘導性リアクタンス素子２１及
び容量性リアクタンス素子２２はボート２３の電圧定在
波比（ＶＳＷＲ”）を改善するための整合回路を構成し
ている。

このように構成された実施例機器においては、容量性リ
アクタンス素子２０により奇モードインピーダンスＺｏ
ｏを低下させて、前記（２）式から明らかなように、接
合度Ｃを増加させることができる。例えば、誘電体基板
としてテフロングラス基板を採用し、１２ＧＨｚ帯の信
号を伝送する場合には、容量性リアクタンス素子２０と
して約１ｐＦのチップコンデンサを使用すれば、約３ｄ
Ｂだけ結合度Ｃを増加させることができる。このように
して、容量性リアクタンス素子２０の容量値を適宜決定
することにより、結合度Ｃを所定鰻増加させることがで
きる。

前段の増幅器等のばらつきにより、ボート５に導入され
る信号の利得が低い場合には、容量性リアクタンス素子
２０を設けることにより結合度Ｃを増加させてボート６
の出力の低下を補償し、逆に、ボート５に導入される信
号の利得が高い場合には、容量性リアクタンス素子２０
を削除することにより、ボート６からの出力を低減させ
て出力のばらつきを補償することができる。

第２図は実施例の整合動作を説明するためのスミスチャ
ートである。図中、実線は容量性リアクタンス素子２０
を削除した場合の整合動作を示し、破線は容量性リアク
タンス素子２０を設けた場合の整合動作を示している。

ボート７は特性インピーダンスＺｏで終端されているの
で、ボート７におけるインピーダンスはスミスチャート
の原点Ａで示される。容量性リアクタンス２０が削除さ
れている場合には、原点Ａで示されるインピーダンスは
、誘導性リアクタンス素子２２により定抵抗円上を移動
してＢ点のインピーダンスとなり、更に、ストリップ導
体２３の電気長ｊ２だけ位相回転して０点のインピーダ
ンスとなる。更に、０点のインピーダンスは容儀性リア
クタンス２４により定コンダクタンス円上を移動してＡ
点のインピーダンスとなり、ボート２５において整合を
とることができる。

一方、容量性リアクタンス素子２０を設けた場合には、
第２図の破線にて示すように、Ａ点のインピーダンスは
容量性リアクタンス素子２０により、Ｄ点のインピーダ
ンスに変化する。更に、電気長Ｉｌｌのストリップ導体
２１及び誘導性リアクタンス素子２２を経ることにより
、Ｂ点のインピーダンスに変化し、ストリップ導体２３
及び容量性リアクタンス素子２４により再度Ａ点のイン
ピーダンスになる。

以上のように、容量性リアクタンス素子２０を設けた場
合であっても、削除した場合であっても、ボート２５の
整合をとることができる。テフロングラス基板を採用し
た場合の測定によれば、容量性リアクタンス素子２０の
有無に拘らず、ボート２５において、１０ｄＢ以上のリ
ターンロスが確保されている。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、結合度を容易に変
化させることができるので、入力信号のばらつきを補償
した出力を導出することができ、例えば、低雑音コンバ
ータ等に極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方向性結合器の一実施例を示す説
明図、第２図は実施例の整合動作を説明するためのスミ
スチャート、第３図は従来の方向性結合器を示す説明図
、第４図は従来の方向性結合器を使用した低雑音コンバ
ータのＲＦ回路を示す模式的回路図である。 ２、３．２１．２３・・・ストリップ導体、５〜８．２
６・・・入出力ボート、 ２０、２４・・・容量性リアクタンス素子、２２・・・
誘導性リアクタンス素子。 第２ｒＸＪ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１／４波長の１対のストリップ導体により構成さ
   れ、信号を導入する第１の端子、この第１の端子に導入
   した信号の透過波を出力する第２の端子、前記第１の端
   子に導入した信号の結合波を出力する第３の端子及び終
   端された第４の端子を具備した方向性結合器において、 前記第３の端子と第４の端子とを接続するストリップ導
   体に並列に設けた結合度可変用の第１の容量性リアクタ
   ンス素子を具備したことを特徴とする方向性結合器。
2. （２）前記第３の端子に直列接続した第２の容量性リア
   クタンス素子と、 前記第３の端子に並列接続し、前記容量性リアクタンス
   素子と共に整合回路を構成する誘導性リアクタンス素子
   とを具備したことを特徴とする請求項１に記載の方向性
   結合器。