JPH0314803Y2 - - Google Patents

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JPH0314803Y2
JPH0314803Y2 JP17908185U JP17908185U JPH0314803Y2 JP H0314803 Y2 JPH0314803 Y2 JP H0314803Y2 JP 17908185 U JP17908185 U JP 17908185U JP 17908185 U JP17908185 U JP 17908185U JP H0314803 Y2 JPH0314803 Y2 JP H0314803Y2
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【考案の詳細な説明】 「考案の目的」 (産業上の利用分野) 本考案はUHF帯以上の高周波帯で使用される
分布定数結合線路に係り、特に、広帯域化に好適
なマイクロ波回路に関するものである。
(従来技術・考案が解決しようとする問題点) フイルタや方向性結合器等に広く使用されてい
るマイクロストリツプ結合線路の広帯域化に対す
る要望は高いものがある。
このマイクロストリツプ結合線路を、広帯域化
するためには、「モードインピーダンス比(m)=
EVENモードインピーダンス(Zoe)/ODDモ
ードインピーダンス(Zoo)」を大きくすること
が必要である。
上記の理由を次に簡単に説明する。
例えば、第8図に示すような、バンドパスフイ
ルタの場合の影像インピーダンスZIは、 である。
ここで、Zoeは、EVENモードインピーダンス Zooは、ODDモードインピーダンス θは、電気長 である。
影像インピーダンスZIは、第9図のように表わ
されるが、影像インピーダンスZIが、「ZI=0」
となる遮断周波数θcを求めると、 (Zoe−Zoo)2−(Zoe+Zoo)2cos2θ=0… (2) ∴cosθc=±Zoe−Zoo/Zoe+Zoo=±m−1/m+1…
(3) なお、上記(3)式において、m=Zoe/Zoo とした。
従つて、遮断周波数θC1,θC2は、 となる。
ここで、比帯域幅Wrは、 Wr=θC2−θC1/〓=2/π(π−2cos-1m−1/m
+1) =2−4/πcos-1m−1/m+1… (5) と表わされる。上記(5)式から明らかなように、モ
ードインピーダンス比mが大きくなるほど比帯域
幅Wrは「Wr=2」に近づき、広帯域になること
がわかる。
また、このことから、EVENモードインピー
ダンスZoeを低くすることで広帯域化を達成し得
ることがわかる。
更に、多段フイルタの場合でも、広帯域フイル
タには、高いEVENモードインピーダンスZoe
と、低いODDモードインピーダンスZooが必要
となることからも、広帯域化を図るためには、モ
ードインピーダンス比mを大きくすることが必要
である。
また、結合度Cは、「C=m−1/m+1」で表わさ れ、密結合にするには、モードインピーダンス比
mは大きいほど良いことがわかる。
次に、従来のマイクロストリツプ2線条結合線
路について、第10図乃至第12図に基づいて簡
単に説明する。
まず、第10図に示すマイクロストリツプ2線
条結合線路は、厚さhの誘電体基板1の上面に、
幅Wの2つの信号線路導体2,3が間隔Sをおい
て配置されている。また、誘電体基板1の下面に
は接地導体4が配置されている。この第10図に
示すマイクロストリツプ2線条結合線路は、信号
線路導体2,3が誘電体基板1の同一平面上に配
置されているので、広帯域化を図るためには、両
信号線路導体2,3の間隔Sを狭くする必要があ
り、製作精度上の問題で、広帯域化には限界があ
つた。
そこで、上記問題点を解決するために提案され
たのが、第11図および第12図に示すマイクロ
ストリツプ2線条結合線路である。
第11図は、厚さhの誘電体基板1の上面に幅
Wの2つの信号線路導体2,3が間隔Sをおいて
配置されると共に、その2つの信号線路導体2,
3を覆うように誘電体5が設けられ、更にその誘
電体5の上面に非接地導体6が配置されている。
また、誘電体基板1の下面には接地導体4が配置
されている。この第11図に示すマイクロストリ
ツプ2線条結合線路は、オーバレイ構造といい、
ODDモードインピーダンスZooを低くする方法
である。しかし、このオーバレイ構造は、誘電体
の誘電率や、厚みの変化で、ODDモードインピ
ーダンスZooが大きく変化することや、厚みを大
きくしないと、ODDモードインピーダンスZoo
が低くなりすぎ、厚みを大きくするとコストがか
かる等の欠点があつた。
また、第12図に示すマイクロストリツプ2線
条結合線路は、厚さhの誘電体基板1の上面に幅
Wの2つの信号線路2,3が間隔Sをおいて配置
されると共に、誘電体基板1の下面には、2つの
信号線路2,3に対応する位置を無導体部7と
し、他の部分は接地導体4が配置されている。
上記の構成において、同相で励振したときの
EVENモードインピーダンスZoeは、信号線路導
体2,3と接地導体4との距離が広いために高く
することができ、比帯域幅Wrを大きくすること
ができる。
上記したように、第11図および第12図に示
すマイクロストリツプ2線条結合線路は、いずれ
の手段も、ODDモードインピーダンスZooある
いはEVENモードインピーダンスZoeのうちのど
ちらか一方にしか効果が得られないという欠点が
あり、また、いずれの手段も、電界分布が複雑で
あることから、簡単に設計することができないと
いう欠点があつた。
また、従来の結合線路のEVENモードとODD
モードの位相定数の不一致は、方向性結合器にお
ける方向性や伝送ロスの悪化やあるいは、位相反
転型ハイブリツドリングにおけるアイソレーシヨ
ンの悪化を招いている。
従つて、EVENモードとODDモードの位相定
数を等しくすることは、マイクロ波回路全体の特
性を改善する上で重要なことである。
本考案は、上記した点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的とするところは、EVENモー
ドインピーダンスZoeおよびODDモードインピー
ダンスZooともに大幅に変化でき、しかもEVEN
モードインピーダンスZoeを高く、かつODDモー
ドインピーダンスZooを低く設定することができ
て、そのモードインピーダンス比mの比を大きく
とることができ、広帯域化を可能にするととも
に、位相定数を一致させることができ、製造コス
トが安価でかつ設計が容易なマイクロ波回路を提
供することにある。
「考案の構成」 (問題を解決するための手段) 本考案に係るマイクロ波回路は、誘電体基板の
表裏相対向する位置にそれぞれ配置され分布定数
結合線路を形成する2つの信号線路導体と、その
信号線路導体が配置された上記誘電体基板の共通
する平面において信号線路導体の両側に所定の間
隔をもつて配置された接地導体とを設けることに
よつて問題の解決を図つている。
(作用) 分布定数結合線路を形成する2つの信号線路導
体を、誘電体基板の表裏相対向する位置にそれぞ
れ配置したから、2つの信号線路導体は、誘電体
基板を介して結合されるため、ODDモードイン
ピーダンスZooは、従来のマイクロストリツプ結
合線路の特性インピーダンスの半分とほぼ等しい
低インピーダンスとなり、EVENモードインピ
ーダンスZoeは、従来のコープレーナ結合線路の
特性インピーダンスとほぼ等しい高インピーダン
スとすることができる。従つて、信号線路導体と
接地導体との間の間隔Sを可変することにより、
EVENモードインピーダンスZoeを、また、信号
線路導体の幅Wを変えることにより、ODDモー
ドインピーダンスZooをそれぞれ決定することが
できるので、EVENモードインピーダンスZoeは
高く、ODDモードインピーダンスZooは低く設
定することが可能となり、モードインピーダンス
比mを大きくすることができて、広帯域化を図る
ことができる。
(実施例) 本考案に係るマイクロ波回路の実施例を第1図
乃至第7図に基づいて説明する。
まず、第1図および第2図に示す本考案に係る
マイクロ波回路を方向性結合器に応用した場合の
実施例につき説明する。
第1図は第2図のA−A′線断面図、第2図は
平面図である。
図中、11は厚さhの誘電体基板、12,13
は、信号線路導体で、幅Wを有し、誘電体基板1
1の表裏相対向する位置に配置され、分布定数結
合線路を形成するものである。14は接地導体
で、信号線路導体13,14が配置された誘電体
基板11の共通する平面上に、各信号線路導体1
2および13と、所定の間隔Sをおいてその両側
にそれぞれ配置されている。15はスルーホール
である。
上記のように構成することによつて、EVEN
モードインピーダンスZoeは、第3図Aに示すよ
うに、電界のそのほとんどが空中にあるような分
布状態となり、第3図Bに示すような、従来のコ
ープレーナ結合線路の特性インピーダンスとほぼ
等しい状態を示す。
ところで、この第3図Bに示す、コープレーナ
結合線路は、もともと、低インピーダンスが得に
くい構造をしており、逆に高インピーダンスは間
隔Sを広くすることによつて、容易に得ることが
できる。
従つて、EVENモードインピーダンスZoeは、
信号線路導体12(または13)と接地導体14
との間隔Sに依存し、その間隔Sを広くすること
によつて高インピーダンスを容易に得ることがで
きる。
一方、ODDモードインピーダンスZooは、第
3図Cからもわかるように、第3図Dに示す、従
来のマイクロストリツプ結合線路の特性インピー
ダンスに等しく、信号線路導体12,13の幅W
によつて、ODDモードインピーダンスZooを変
えることができ、低インピーダンスを得ることが
できる。
このように、上記した第1図および第2図に示
す分布定数結合線路は、コープレーナ結合線路の
高インピーダンスな特性を、EVENモードイン
ピーダンスZoeとして動作させ、また、マイクロ
ストリツプ結合線路の低インピーダンスな特性
を、ODDモードインピーダンスZooとして動作
させることができる。従つて、「モードインピー
ダンス比(m)=EVENモードインピーダンス
(Zoe)/ODDモードインピーダンス(Zoo)」を
大きくとることができ、広帯域化を図ることが可
能となる。
更に、上記した本考案に係るマイクロ波回路を
実際に、設計する場合においても、従来のコープ
レーナ結合線路とマイクロストリツプ結合線路の
設計手法をそのまま用いることができる。例え
ば、EVENモードインピーダンスZoeおよび
ODDモードインピーダンスZooが決定したら、
ODDモードインピーダンスから信号線路導体1
2,13の幅Wを求め、次に、EVENモードイ
ンピーダンスZoeから間隔Sを求めればよい。
このように独立してEVENモードインピーダ
ンスZoe、ODDモードインピーダンスZooから幅
Wおよび間隔Sが求められるということは、上述
した本考案に係るマイクロ波回路が持つ設計上の
大きなメリツトである。
次に、第4図乃至第7図に基づいて、本考案に
係るマイクロ波回路の第2の実施例につき説明す
る。
第4図は要部を示す平面図、第5図は第4図の
A−A′線断面図、第6図は第4図のB−B′線断
面図、第7図は方向性結合器に実施した場合の一
例を示す平面図である。
この第2の実施例は、上記した第1の実施例に
対し更に、位相定数を一致させることができる特
長を付加したものである。
第4図に示すように、信号線路導体12,13
は、第1の実施例と同様に基本的には、誘電体基
板11の表裏相対向する位置に設けた上下2本の
平行導体である。この第2の実施例では、その信
号線路導体12,13に交互に突出するパターン
12a,13aを付加している。また、それに伴
つて、接地導体14のパターンも同様に変形し突
出したパターン14aを形成している。
この実施例では、パターン12a,13aを、
それぞれ異なる方向を向いて突出したパターンと
しているが、条件が許せば、特にこのようにしな
くてもよい。
上記のように信号線路導体12,13および接
地導体14に突出するパターン12a,13aお
よび14aを付加した目的は、EVENモード時
の線路長(電気長)を等価的に長くし、結果的に
EVENモードの位相定数を、ODDモードのそれ
と等しくすることにある。
このEVENモードの位相定数をODDモードの
位相定数に等しくする動作につき説明する。
EVENモードインピーダンスZoeおよびODD
モードインピーダンスZooは、第1の実施例の場
合と同じ考え方で決定することができるので、
EVENモードインピーダンスZoeは高く、ODD
モードインピーダンスZooは低くでき、従つて、
モードインピーダンス比mを大きくすることがで
き、広帯域化が可能な分布定数結合線路を構成し
ている。電気長θは、位相定数βと物理長lの積
で次式のように表わされる。
θ=βl… (6) ここで、βは次式で表わされ、実効誘電率∈
effで決定される。
EVENモード時の電気長θe=ODDモード時の
電気長θoとするためには、 βele=βolo… (8) すなわち、 √∈le=√∈lo… (9) とする必要がある。今、第1図に示す第1の実施
例におけるEVENモード時の実効誘電率∈effe
は、ほとんど1に近く、ODDモード時の実効誘
電率∈effoは、誘電体基板11の比誘電率∈rに
近いので、θe≠θoである。これを、θe=θoとす
るためには、EVENモード時の物理長leを大きく
して le=√∈∈・lo… (10) とすればよい。
loはODDモード時の物理長であるから、これ
はほぼ信号線路導体12の全長に等しくなる。一
方、EVENモード時の物理長leは、loよりも、√
∈effo/∈effe倍長い。従つて、これを信号線路
12,13および接地導体14に突出するパター
ン12a,13aおよび14aを形成することに
よつて実現するものである。
すなわち、EVENモード時においては、電界
が信号線路導体12,13と接地導体14間のみ
存在するため、この伝送形態となつているところ
の線路長(電気長)を長くすることによつて、位
相定数を等しくすることができる。
第7図は上記した第2の実施例を方向性結合器
に応用した例を示すもので、次のような結果が得
られた。
誘電体基板11は、比誘電率∈r=4.5厚さh
=1mmのガラスエポキシ。信号線路導体12(お
よび13)の幅W=3.2mm、突出したパターン1
2a(および13a)の幅W′=1.8mm、突出した
長さD=2mm、間隔S=1.2mmのとき、 EVENモードインピーダンスZoe≒120Ω ODDモードインピーダンスZoo≒20Ω であり、(fo=750MHzで) 結合度3dB、伝送ロス3dB、反射ロス−30dB、方
向性−30dBであつた。
「考案の効果」 本考案に係るマイクロ波回路によれば、製作精
度によらず、EVENモードインピーダンスZoeを
高く、かつODDモードインピーダンスZooを低
くし、モードインピーダンス比mを大きくするこ
とができて、広帯域化を図ることができると共
に、設計パラメータが少ないため容易に設計する
ことができ、更にEVENモードとODDモードの
位相定数を等しくすることができ、製造コストの
安価な分布定数結合線路を得ることができる等の
優れた特長がある。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第7図は本考案に係るマイクロ波回
路の実施例を示すもので、第1図は第2図のA−
A′線断面図、第2図は平面図、第3図A,B,
C,Dは説明用の模式図、第4図は平面図、第5
図は第4図のA−A′線断面図、第6図は第4図
のB−B′線断面図、第7図は平面図である。第
8図乃至第12図は従来例を示すもので、第8図
はバンドパスフイルタの一例を示す説明用の模式
図、第9図は第8図の特性図、第10図、第11
図および第12図はそれぞれ断面図である。 11;誘電体基板、12,13;信号線路導
体、14;接地導体。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 誘電体基板の表裏相対向する位置にそれぞれ
    配置され分布定数結合線路を形成する2つの信
    号線路導体と、該2つの信号線路導体が配置さ
    れた前記誘電体基板の共通する平面において信
    号線路導体の両側に所定の間隔をもつて配置さ
    れた接地導体とを設けたことを特徴とするマイ
    クロ波回路。 (2) 誘電体基板に配置された信号線路導体と接地
    導体との間隔と、前記信号線路導体の幅とによ
    つて特性インピーダンスを規定できるようにし
    た実用新案登録請求の範囲第1項記載のマイク
    ロ波回路。 (3) 信号線路導体のパターン形状に対応させて接
    地導体のパターンを変形させた実用新案登録請
    求の範囲第1項記載のマイクロ波回路。 (4) 2つの信号線路導体に交互に突出するパター
    ンを付加した実用新案登録請求の範囲第1項記
    載のマイクロ波回路。
JP17908185U 1985-11-22 1985-11-22 Expired JPH0314803Y2 (ja)

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JPS6289810U JPS6289810U (ja) 1987-06-09
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08316709A (ja) * 1995-05-19 1996-11-29 Nec Corp 電力合成器
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JPH10335913A (ja) * 1997-05-22 1998-12-18 Harris Corp マイクロ波方向性カプラに関する改良
USRE48466E1 (en) 2008-11-11 2021-03-16 Onea-Engineering Austria Gmbh Modular reactor

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