JPH07273514A

JPH07273514A - 多層ハイブリッドカプラー

Info

Publication number: JPH07273514A
Application number: JP7046882A
Authority: JP
Inventors: William K Veitschegger; カーヴェイトシェガーウィリアム
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc; AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1995-10-20
Also published as: US5486798A; DE69510112T2; EP0671776A1; EP0671776B1; DE69510112D1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】複数の２導電体伝送ラインを電磁的に結合す
るためのマイクロ波方向性カプラー装置を提供する。【構成】マイクロ波方向性カプラーは、誘電体カプラ
ー基板と、基板の前部及び後部表面２０ａ，２０ｂ上に
配置されると共に、それぞれ、基板を介して互いに電気
的にブロードサイド結合された中央帯状体２６ａ，２６
ｂと、基板の下縁にあるポート２９ａ，４９ａで終端す
るリード部分２８ａ，２７ａを有する細長い金属製の平
らな導電体２５ａとからなる。金属製接地平面領域５０
ａ，５１ａ，５２ａは、平らな導電体と協力して、前記
平らな導電体で与えられる各信号導電体と前記領域で与
えられる各接地導電体とからなる、対応するマイクロ波
伝送ラインを形成する。カプラー基板は垂直になってお
り、金属製コネクタ帯状体１２０〜１２３をその上に有
する誘電体支持板１１０上にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、各々、２ライ
ン間のマイクロ波エネルギーの転送を提供するための、
信号導電体手段と接地導電体手段とからなる、複数の２
導電体伝送ラインを電磁的に結合するためのマイクロ波
方向性カプラー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】“多層
導波路カプラー”としてエム・エヌ・ワング(M.N.Wong)
の名前で１９８９年１１月２１日に発行された米国特許
第4,882,555 号は、４つの周縁を持つように四角形の回
路基板からなるマイクロ波カプラーを開示している。こ
の回路基板は、上面及び底面と、これらの上面及び底面
の中心にそれぞれ配置され、互いに結合された広い側面
になるように回路基板の端から端まで互いに向かい合わ
せに配置された上部及び底部金属パッドとを有する誘電
体サブストレートからなる。２つの上部金属片が、上部
パッドの両端とそれの連結部から、回路基板の上縁及び
下縁にある２つの各ポートまで伸びている。２つの底部
金属片が、底部片の両端とそれの連結部から、回路基板
の左縁及び右縁にある２つの各ポートまで伸びている。
サブストレートの上面及び底面の各々の上にあるパッド
及び金属片は溝により隣り合わせにされており、この溝
によって、それらの面にありかつ前記溝の外側のそれの
全体領域を覆うように広がった金属シートから間隔を置
かれている。

【０００３】ワング式カプラーは、その４つのポートが
各々、ワングの回路基板の４つの周縁のそれぞれの縁に
あるため、外部のマイクロ波回路網に結合するのが難し
く費用がかかるという欠点がある。ワング式カプラーの
もう１つの欠点は、役に立たない場所があることであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】ワング式カプラーの上記
及びその他の欠点は、本発明に従って、付随の特許請求
の範囲により表わされる特徴を有する改善されたカプラ
ー装置により克服される。

【０００５】

【実施例】本発明をもっと良く理解するために、それの
模範的な実施例の以下の説明と付随の図面について言及
する。

【０００６】以下の説明において、互いの対応物である
構成要素は、それらの違いを示すために異なるアルファ
ベットの接尾辞を有する同一参照数字で示されている。
また、それらの構成要素のいずれの説明も、文脈で示さ
れない限り、その構成要素の対応物にも適用可能なもの
として行なわれていると理解すべきである。さらに、本
発明は、例えば“垂直”及び“水平”のような座標に関
して説明及び／または請求されているが、それの特定の
方位に制限されない。

【０００７】さて、図１及び図２を参照すると、参照数
字１０は、本発明の代表的な実施例である方向性カプラ
ーを示す。方向性カプラーは、カプラー組立品１１と、
該カプラー組立品１１を搭載してそれを接続するコネク
タ組立品１２とからなる。

【０００８】カプラー組立品１１は、装置１０において
誘電材料１６で構成された平坦な長方形のカップラー基
板１５の形をとっている誘電材料からなるサブストレー
トすなわち本体１１１からなる。基板１５は、その厚み
方向と一致する横方向の次元に伸びており、また、横方
向の次元と直角の縦及び横の次元にも伸びている。これ
らの図では、縦及び横方向の次元は水平であり、横の次
元は垂直である。

【０００９】基板１５は２つの平行な平らな表面２０ａ
及び２０ｂを有し、これらは、基板の誘電材料の両面間
の厚みで互いに間隔を置かれるように基板の横方向の両
側にある。これらの面２０ａ及び２０ｂは、それぞれ横
方向の次元の一方向に関して、前部表面及び後部表面と
なっている。その方向は、以下、フロントツーバック横
方向と呼ばれ、カプラー装置の種々の構成要素を説明す
る際特にそれらの間の左−右関係を説明する際の基準方
向として用いられる。

【００１０】次に、前部表面２０ａ（図２）に注目する
と、これは、長方形になっており、上縁２１ａと、下縁
２２ａと、それぞれフロントツーバック横方向に関して
左縁及び右縁である側部周縁２３ａ及び２４ａとを有す
る。前部表面２０ａは、その上に、細長い平らな金属製
の電気エネルギー導電体２５ａを備え、この導電体はこ
こでは前部導電体と呼ばれ、装置１０において、前部表
面２０ａに張り合せた薄い銅層の形与えられる。前部導
電体２５は、それの一部として、前部中央帯状体２６ａ
と、それぞれフロントツーバック横方向に関して左側及
び右側前部リードである２つのリード２７ａ及び２８ａ
とからなる。

【００１１】前部表面中央帯状体２６ａは、水平の中心
線３１ａを有し、基板１５の垂直軸３２に関して軸方向
に対称になっており、垂直的に上縁及び下縁２１ａ、２
２ａの中間に位置しかつ水平的にその左側及び右側側縁
２３ａ、２４ａの中間に位置しているので、前部表面２
０ａの中央位置にある。帯状体２６ａは、下端及び上端
３３ａ、３４ａとこれらの端間の区域３５ａとを有す
る。また、帯状体２６ａは、リード２７ａ及び２８ａが
それぞれ帯状体２６ａとの連結部を有するそれの左側及
び右側側端部３６ａ、３７ａの間で細長く伸びている。

【００１２】リード２７ａ、２８ａは、各端３８ａ、３
９ａ及び４０ａ、４１ａと、これらの間の各区域４２
ａ、４３ａを有し、中央帯状体２６ａより幅が狭くなっ
ている（図２）。中央帯状体２６ａとのその連結部の外
方で、左側前部リード２７ａは下向きに傾斜した部分３
０ａを有し、この部分は、中心線３１ａに対して下向き
の角度でリード２７ａの垂直部分４４ａへ傾斜するよう
に、実質的に直線的に下向きに細長く外方に伸びてい
る。垂直部分４４ａは、前部表面２０ａの下縁２２ａの
所にある部分３０ａの下端すなわち末端２９ａまで下へ
伸びている。前記末端２９ａはリード２７ａのポートを
構成する。しかし、右側前部リード２８ａは、中央帯状
体２６ａとの連結部の外方へ伸びているが、最初、中心
線３１ａに対して上向きの角度で傾斜するように、リー
ドの部分４５ａにわたって上向きに細長く外方へ伸びて
いる。次いで、このリードは水平部分４６ａを備えてお
り、この水平部分に、垂直なリード部分４８ａまで下向
きかつ外方に傾斜した部分４７ａが続いている。リード
部分４８ａは、前部表面２０ａの下縁２２ａの所にある
部分４８ａの下端すなわち末端４９ａまで下に伸びてい
る。前記末端はリード２８ａのポートを構成する。リー
ド部分３０ａ及び４４ａはリード２７ａのくの字の下側
部分を形成し、リード部分４７ａ及び４８ａはリード２
８ａのくの字の下側部分を形成する。

【００１３】前部表面２０ａは、その上に、帯状導電体
２５ａだけでなく３つの金属区域５０ａ、５１ａ及び５
２ａも備え、これらは、それぞれ接地平面領域を構成
し、その表面に張りつけられた薄い銅層の形の金属層で
与えられる。領域５０ａは、前部表面中央帯状体２６ａ
より下の基板１５の中央部分に、左側及び右側前部リー
ド２７ａ及び２８ａの間に細長く配置された中央前部領
域である。その下側において、領域５０ａは、前部表面
２０ａの下縁２２ａの所にあるそれの末端５３まで下に
広がっている。切欠き状の空隙７７ａは、その下縁から
領域５０ａの金属区域中に広がっている。その上側にお
いて、領域５０ａは、それぞれ、リード２７ａの下端３
８ａ、中央帯状体２６ａの下端３３ａ及びリード２８ａ
の下端４０ａから間隙５７ａ、５８ａ、５９ａで分離さ
れた端５４ａ、５５ａ、５６ａを有する。図２により示
されているように、領域５０ａの右側には、帯状端部３
７ａにある中央帯状体２６ａとリード２８ａの連結部の
近くで、領域５０ａの端５６ａとリード２８ａの下端４
０ａ間の間隙が、切迫部６１ａを有すると共に、その連
結部から離れるリード２８ａに沿って間隔が大きくなっ
た間隙５９ａの幅よりその切迫部の幅が非常に狭くなる
ような形状の上向きに突出した頭部６０ａを備えてい
る。

【００１４】領域５１ａは、左側前部リード２７ａの左
方向の前部表面２０ａに配置され、前部表面２０ａの下
縁２２ａの所の領域の末端６２ａまで下に広がった左側
前部領域である。切欠き状空隙７６ａは、その下縁から
領域５１ａの金属区域中に広がっている。領域５１ａ
は、間隙６６ａによってリード２７ａの上端３９ａから
分離された、傾斜する角のある端６５ａを有する。この
端６５ａは、帯状端部３６ａにある帯状体２６ａとリー
ド２７ａの連結部付近で、間隙６６ａの幅が、その連結
部からリード２７ａに沿ってもっと遠く離れているとこ
ろより非常に狭くなっている切迫部６７ａを提供する形
状にされている。傾斜した端６５ａは、前部表面２０ａ
の上縁２１ａまで完全に垂直に立ち上がった領域５１ａ
の端６８ａと、ほぼ上端３４ａの高さの所で交差してい
る。

【００１５】領域５２ａは、右側前部リード２８ａの右
方向の前部表面２０ａに配置され、前部表面２０ａの下
縁２２ａの所の領域の末端７０ａまで下に広がった右側
前部領域である。領域５２ａは、間隙７２ａによってリ
ード２８ａの上端４１ａから分離された、角のある端７
１ａを有する。帯状体端部３７ａにある中央帯状体２６
ａとそのリードとの連結部より上の場所で、端７１ａ
は、前部表面２０ａの上縁２１ａまで完全に垂直に立ち
上がった領域５２ａの端７３ａと交差している。それぞ
れ領域５１ａ及び５２ａの垂直な端６８ａ及び７３ａ
と、中央帯状体２６ａの上部水平端３４ａは、前部表面
２０ａにおいて、中央帯状体より上の比較的大きな露出
領域を限定している。

【００１６】カプラー組立品１１は、その中に、そのう
ちのいくつかは穴８０〜８９として図２に示されると共
にその他は穴９０〜９８として示されているが、さらに
他のものは示されないままになっている、複数のメッキ
された貫通穴すなわちバイアが形成されている。穴８９
は基板１５の垂直軸線３２上にあり、穴８０〜８８及び
９０〜９８は、それぞれその軸線の左側及び右側にあ
る。穴８０〜８８及び９０〜９８は軸線３２に関して対
称的に分布している。すなわち、例えば穴８５と穴９５
は同じ高さで軸線３２から等距離にあり、同じ事が穴８
７穴９７に当てはまり、以下同様である。各穴８０〜８
９及び９０〜９８と示されていない穴は、前部接地平面
領域５０ａ、５１ａ、５２ａのうちの１つに前部開口部
を有し、前記穴は各々、その開口部及び領域から基板１
５を通り抜け、次いで基板の後部表面２０ｂの金属製後
部接地平面領域（後でもっと詳細に説明される）を通っ
て、その後部接地平面領域にある前記穴の後部開口部ま
で貫通している。さらに、基板１５の誘電材料１６によ
って各穴に与えられる内側境界壁は、その穴を通る電気
の導電路を提供するために銅で被覆されている。したが
って、メッキされた各貫通穴８０〜８９及び９０〜９８
と、示されていない穴は、基板１５の前部の金属製接地
平面領域を基板の後部の金属製接地平面領域に電気的に
接続する。前記接続のより詳細は後で与えられる。

【００１７】カプラー組立品１１は、コネクタ組立品１
２の上部に取り付けられ、そこから垂直に起立してい
る。このコネクタ組立品は、装置１０において下部及び
上部表面１０８、１０９を有する母板すなわち支持板１
１０の形をとる、誘電材料からなるコネクタサブストレ
ートすなわち本体からなる。コネクタすなわち支持板１
１０とカプラー基板１５は、互いに、方向性カプラー装
置１０の金属製構成要素を支持するための絶縁基部ユニ
ットを提供する。支持板１１０の下部表面１０８には金
属層１１２があり、この金属層は、例えば下部表面に銅
を張りつけて形成することができ、支持板１１０上に主
接地平面領域を提供する。しかしまた、支持板１１０の
上部表面１０９には、その上部表面に被覆された銅層で
与えられて補助接地平面領域１１３を提供する中央の長
方形区域がある。この領域の細長い範囲は、好適には図
２よりむしろ図３に示される通りである。

【００１８】同様のより小さい補助接地平面領域１１
４、１１５及び１１６、１１７が、それぞれ中央の補助
接地平面領域１１３の左側及び右側に備えられている。
支持板１１０の上部接地平面領域１１３〜１１７は、垂
直なカプラー組立品１１の前方まで支持板１１０を貫通
するメッキされた貫通穴１１８ａにより、装置１０の前
面側でその下部接地平面領域１１２に電気的に接続され
ている。

【００１９】カプラー組立品を装置１０の外部回路網に
電気的に接続する目的で、支持板１１０は、その上部表
面１０９上で横方向に伸びた４つの平行な金属製コネク
タ帯状体１２０、１２１、１２２及び１２３を備えてい
る。４つの帯状体１２０、１２１、１２２及び１２３
は、カプラー組立品１１の前面側で、かつその長手方向
の次元において、それぞれ、空隙７６ａの中心と、帯状
導電体２５ａのリード２７ａの末端２９ａと、空隙７７
ａの中心と、帯状導電体２５ａのリード２８ａの末端４
９ａとに合わせる。コネクタ帯状体１２０及び１２２
は、空隙７６ａ及び７７ａによってカプラー基板１５の
前面側にある接地平面領域５１ａ、５０ａから分離され
ているので、接地平面領域の１つと接触して接地される
ことなく基板１５の前面側の下を通過することができ
る。

【００２０】しかし、コネクタ帯状体１２１及び１２３
は、そのようにカプラー基板１５の前面側から電気的に
絶縁されていない。むしろ、これらのコネクタ帯状体
は、半田ビード１２５ａ及び１２６ａによって、それぞ
れ、前部帯状導電体２５ａの左側及び右側前部リード２
７ａ及び２８ａの末端２９ａ及び４９ａに電気的に接続
されている。他の半田ビード１３０ａは、カプラー基板
１５上の前部接地平面領域５０ａ、５１ａ及び５２ａ
を、支持板１１０の上面にある接地平面領域１１３〜１
１７に電気的に接続するために用いられている。

【００２１】次に、装置１０の裏面を示す図３を参照す
ると、カプラー基板１５の後部表面２０ｂの上には、
ａ）それの一部として後部中央帯状体２６ｂと２つの後
部リード２７ｂ及び２８ｂとからなる平らな細長い金属
製導電体２５ｂと、ｂ）その裏面の各後部接地平面領域
を構成する金属区域５０ｂ、５１ｂ及び５２ｂがある。
後部表面２０ｂと、構成要素２５ｂ〜２８ｂ及び５０ｂ
〜５２ｂは、（図２と図３の比較から明らかになるよう
に）基板１５の前面にある対応構成要素の実質的な複製
物である。しかし、それぞれ基板の前面及び裏面にある
前記構成要素を説明するためにここで用いられている名
称には、重要な違いがある。すなわち、フロントツーバ
ック横方向とは、ここでは、カプラー装置１０の構成要
素間の左−関係を説明する際の基準方向として用いられ
る旨を初めに述べた。このフロントツーバック方向を、
どちらの構成要素が互いに対して“左側”及び“右側”
なのかを確認するための基準として用いると、後部リー
ド２７ｂ及び２８ｂは、たとえ図３において反対のきき
手を持つように表わされていても、それぞれ右側及び左
側後部リードとしてここでは呼ばれる。同様に、後部接
地平面領域５１ｂ及び５２ｂは、図３において反対の関
係を持つように表わされているが（しかし図１、２及び
４ではそうではない）、右側及び左側後部接地平面領域
としてここでは呼ばれる。左−右関係に対する同じアプ
ローチが、図３に示される他の構成要素にも用いられ
る。

【００２２】装置１０の前面と裏面のいくつかの違いは
次の通りである。図３において、支持板１１０上のコネ
クタ帯状体１２２及び１２０は、装置１０の裏面におい
て短い長さで終わっており、それぞれ左側後部リード２
８ｂ及び右側後部リード２７ｂの末端４９ｂ及び４４ｂ
に半田ビード１２６ｂ及び１２５ｂで電気的に接続され
ている。基板１５の前面及び裏面の多数の半田ビード１
２５、１２６及び１３０は、カプラー組立品が指示組立
品１２に固定される機械的接合を与える。

【００２３】図１に戻ると、カプラー装置１０は、その
前面で装置の外部回路網１３４に接続されているものと
して示されている。詳細には、コネクタ帯状体１２１及
び１２３は、帯状導電体２５ａの左側及び右側端部を、
（ａ）５０オームマイクロ波発生源と（ｂ）右側端部に
その導電体でみられる５０オーム抵抗を提供する回路手
段１３６とからなる外部回路網１３４に属する構成要素
のそれぞれに電気的に接続するものとして示されてい
る。帯状体１２０及び１２１は、導電体２５ｂの左側及
び右側端部を、それぞれ、（ｃ）その導電体の左側端部
にある５０オーム末端１３７と、（ｄ）導電体２５ａか
ら導電体２５ｂへ転送されるマイクロ波エネルギー用の
５０オーム負荷１３８とからなる回路網１３４の構成要
素に電気的に接続する。したがって、支持板１１０上の
コネクタ帯状体１２１、１２３、１２２及び１２０は、
それぞれ、入力ポート、直通ポート、絶縁ポート及び結
合転送ポートとして知られる信号ポートを装置１０を完
全なものにするために提供するのに役立つ。しかし、カ
プラー基板１１のみ（すなわち組立品１２なしに）を考
えると、リード末端２９ａ、４９ａ，２９ｂ及び４９ｂ
は、それぞれ、その入力ポート、直通ポート、絶縁ポー
ト及び結合転送ポートを基板装置に提供する。

【００２４】コネクタ帯状体１２０〜１２３はいずれ
も、カプラー組立品の下を通過することができ、そのよ
うに通過する際に、切欠き状空隙７６ａ、７６ｂ、７７
ａ、７７ｂのうちの１つによって、その組立品の接地平
面領域の１つと接触して接地されることから保護されて
いるので、支持板１０上で、フロントツーバック横方向
またはバックツーフロント横方向のどちらかにカプラー
基板から離れて（帯状体の短い長さの部分を越えて）伸
びることができる。したがって、カプラー装置１０は、
装置の前面のみ（または裏面のみ）で外部回路網に電気
的に接続されることに限らないという点でその接続能力
に融通性がある。この融通性のほんの一例として、図面
で示されるものの代わりに、コネクタ帯状体１２３は、
基板１５の前面上のそれの短い長さの部分から、基板１
５及び切欠き状空隙７６ｂの下を通って、そこから支持
板１０上において、装置１０の後部に配置された外部回
路構成要素１３６とその帯状体との電気接続部まで後方
へ伸びることができる。同様に、コネクタ帯状体１２０
は、支持板１１０上において、カプラー基板１５から離
れて、装置１０の後部に配置された外部回路構成要素１
３８と帯状体１２０との電気接続部まで後方へ伸びるこ
とができる。装置１０は、上述のように、コネクタ帯状
体１２０〜１２３がいずれも、基板１５の下を通過する
ことができ、そのように通過する際に、基板１５の切欠
き状空隙７６、７７によって、接地されることから保護
されているので、外部回路網への接続能力に融通性があ
る。

【００２５】カプラー組立品１１の特徴のうちまだ述べ
られていないのは次の通りである。基板１５の誘電材料
は、１０．５の誘電率のセラミック充填ポリテトラフラ
ウアエチレン材料である。この誘電材料の厚さは０．０
２５″であり、基板１５の横方向の両面にある金属層は
１／２ＯＺ．銅クラッディングで与えられる。初めから
基板の両側に完全に被覆されているが初めから連続して
いる前記層は、前記両面に平らな導電体と接地平面領域
を形成するためにエッチングされる。

【００２６】基板１５上の中央帯状体２６は０．８″の
長さと０．０５″の幅を持ち、０．０７″の幅を持つ帯
状体境界間隙５８によって中央接地平面領域の近端５５
から間隔を置かれている。帯状導電体のリード２７及び
２８は０．０２３″の幅を有する。基板１５上の帯状体
２５及び接地平面領域５０〜５２は、その上に酸化防止
剤の被覆（図示しない）を有し、この被覆は、金、また
はすず−鉛合金、または他の合金とすることができる。

【００２７】次にいくつかの他の寸法及び値が与えられ
る。図２及び図３に示されるように、それぞれ前部及び
後部リード２７と前部及び後部リード２８の両側のリー
ド境界間隙５７及び６６とリード境界間隙５９及び７２
は、（それぞれ間隙６６及び５９の説明した切迫部６７
及び６１として狭くなった場所を除いて）前記リードよ
り幅が実質的に広い間隙である。これらのリードは、カ
プラー基板１５の０．０２５″の厚さとほぼ同じ０．０
２３″の厚さを有するので、図２及び図３は、言及した
間隙が（もしあればそれらの切迫部を除いて）基板の厚
さの値より実質的に広い幅の値を有するものを開示して
いる。実際は、間隙５７及び７２と間隙６６及び５９は
（切迫部６７及び６１の所を除いて）基板の０．０２
５″の２倍の０．０５０″の幅を有する。切迫部６７及
び６１において、間隙６６及び５９は、０．０００５″
乃至０．０１０の範囲にありかつ基板厚より値が小さい
幅を有する。

【００２８】基板の全長は約１．８７５″であり、基板
の全幅は約０．４８５″である。したがって、基板１５
は高さが長さの半分以下になっている。

【００２９】次に、マイクロ波方向性カプラーとしてそ
の機能に寄与する組立品１１の機械的及び電気的特性を
示す図４について述べる。図４は、（例えば平らな導電
体リード部分２７及び２８のように）それにより図示さ
れる構成要素のうちのいくつかの構成が、それらと同じ
構成要素として図２及び図３により示される構成と多少
相違していることに関する図である。このような相違が
存在する程度に、図２及び図３は好適な構成を示してい
る。

【００３０】図４において、点刻のみされている図面の
範囲は、カプラー基板１５の前面の接地平面領域の範囲
のみを表わし、小十字形のみが満たされている図面の範
囲は、カプラー基板１５の裏面の接地平面領域の範囲の
みを表わし、点刻されかつ小十字形を含む図面の範囲
は、接地平面領域５１ａ及び５０ｂ間と接地平面領域５
０ａ及び５１ｂ間の基板の厚さを通したオーバーラップ
の範囲を表わす。

【００３１】次に、参照数字２６で図４に示されている
細長く長手方向に伸びた水平のバーを考えると、このバ
ーは、帯状導電体２５ａ（図２）の前部中央帯状体２６
ａと帯状導電体２５ｂ（図３）の後部中央帯状体２６ｂ
の両方を表わしている。これらの２つの中央帯状体は、
平行な平面にあり、基板１５で与えられるサブストレー
トの厚さを介して互いにぴったり重なり合っている。前
記の点について、（基板１５で例示される）サブストレ
ートの背中合わせの前面及び後面にある２つの構成要素
は“サブストレートの厚さを介してぴったり合った状態
にある”と述べたこと（または、２つの構成要素は“基
板を介して重なり合っている”、のような類似した述べ
方）でここで意味することは、サブストレートの前面を
おおって前部構成要素で占められる範囲が、サブストレ
ートを通ってその裏面に投影されて、前記前面の範囲の
外形を前記裏面に形成する場合、前記外形の範囲は、後
部構成要素で前記裏面に占められる実際の範囲と完全に
または部分的にオーバーラップする。平行で平坦であり
かつサブストレートの一定の厚さだけ互いに間隔を置か
れた前面及び裏面を横方向に持つ基板１５で例示された
サブストレートの場合には、（前面の範囲の上述の外形
を形成するために）前面の範囲内のいずれかの場所から
とられる投影方向は、前記横方向と正確に一致する方向
である。しかし、他の場合（例えば、サブストレートの
前面及び裏面が平らだが平行でない（または一方もしく
は両方が平らでない）場合）には、上述の外形を形成す
るための、上述の前面の範囲内のいずれかの場所からサ
ブストレートの裏面への投影は、その場所と前記外形の
対応する場所の間で、これらの２つの場所間の間隔によ
って測定された場合のサブストレートの最小厚を生じ
る、サブストレートの貫通方向にもたらされる。

【００３２】中央帯状体２６ａ及び２６ｂは、基板１５
の厚さを介して完全に重なり合った状態にあるため、電
磁的に言えば、互いにブロードザイド結合されている。
さらに、各中央帯状体は、基板上にこれらの帯状体より
下に配置された両方の中央接地平面領域とも電磁的に結
合される。すなわち、前部中央帯状体２６ａは、準−同
平面導波路効果により、基板１５の誘電材料を介して後
部中央領域５０ｂに結合され、同様に、部分的にその材
料を介しかつ部分的に同平面導波路効果により、前部中
央領域５０ａに結合されている。後部中央帯状体２６ｂ
は、同様に、前部中央領域５０ａ及び後部中央領域５０
ｂの両方に結合されている。

【００３３】もし望むなら、基板１５の前部及び後部表
面２０ａ、２０ｂは、図示の左側及び右側接地平面領域
５１及び５２間の前部及び後部表面の範囲７５ａ、７５
ｂ上に伸びる長方形のバーの形の金属区域（図示しな
い）でその上に与えられる追加の接地平面領域を持つこ
とができ、前記バーは図示の領域と一体的に連結され、
前記領域より下にある中央帯状体２６ａ、２６ｂから間
隙によって間隔を置かれる。前記追加の接地平面領域が
もしあれば、帯状体２６ａ、２６ｂと接地間の結合を増
大させるが、同時に、帯状体自身間の結合の減少を生じ
る可能性がある。

【００３４】次に、平らな導電体２５ａ、２５ｂのリー
ドに話をそらせて、まず左側リード２７ａ、２８ｂに注
目すると、これらのリードは、基板１５において、帯状
体２６ａ、２６ｂとリードの帯状端部３６ａ、３７ｂと
の連結部から外方へ互いに異なるそれぞれの進路を進
む。その結果、これらの帯状端部の外方で、リード２７
ａと、このリードの片側に関連するライン境界間隙５７
ａ、６６ａは、リード２８と、このリードの片側に関連
する境界間隙７２ｂ、５９ｂとに基板１５を介してオー
バーラップせず、その後、しばらくの間互いにもっとそ
れて、決してオーバーラップ関係にならないようにな
る。しかし、左側リード２７ａ及び２８ｂの各進路の前
記相違は、各リードを、その長さのほとんどにわたっ
て、基板の厚さを介して基板の両面の接地平面領域の範
囲と完全に重なり合う状態にさせる。すなわち、図４、
５及び６で示されるように、基板の前部にある左側リー
ド２７ａは、その端部２９ａの所のわずかな部分と、中
央帯状体２６ａとの連結部３６ａの付近の短い部分１４
０ａとを除く全長が、基板を介して、リード用の基板１
５の後部にある接地平面５０ｂの範囲とオーバーラップ
している。同様に、基板１５の後部の左側リード２８ｂ
は、その端部４９ａの所のわずかな部分と、中央帯状体
２６ｂとの連結部３７ｂの付近の短い部分１４１ｂとを
除いて、左側前部平面領域５１ａの範囲と完全に重なり
合う状態になっている。

【００３５】したがって、基板のそれぞれ前面及び裏面
にある（帯状導電体２５、２５ｂの）左側リード部分２
７ａ及び２８ｂは各々、その長さのほとんどにわたっ
て、基板の厚さを介して基板の反対側の接地平面領域と
重なり合う状態になり、そのため、マイクロストリップ
伝送ラインに存在するものに近いブロードサイド結合を
その領域と共に持つ。しかし、リードの末端部分１４０
ａ及び１４１ｂは、基板の厚さを介していずれかの接地
平面領域のいずれかの範囲とオーバーラップしている。
そのようにする必要があるのは、前記オーバーラップを
生じさせるための唯一の方法が、リード部分１４０ａの
場合には、連結部３７ｂで後部中央帯状体２６ｂに連結
するように修正された後部中央接地平面領域５０ｂの頭
部６０ｂ（図３）を備えることであり、リード部分１４
１ｂの場合には、連結部３６ａで前部中央帯状体２６ａ
に連結するように修正された左側前部接地平面領域５１
ａ（図２）を持つことであるためであるが、前記連結は
いずれも、それに連結される中央帯状体を接地して、カ
プラー装置１０を不動作にする。

【００３６】上述のリード部分１４０ａ及び１４１ｂを
基板１５の両面の接地平面領域とブロードサイド結合さ
せることができないことは、部分１４０ａの場合には、
リード２７ａと左側接地平面領域５１ａ間の切迫部６７
ａを基板１５の前面（図２、４、６）の間隙６６ａに提
供することにより、また部分１４１ｂの場合には、リー
ド２８ｂと後部中央接地平面５０ｂの頭部６０ｂとの間
の切迫部６１ｂを基板１５の裏面の間隙５９ｂ（図３、
４、６）に提供することにより、補償される。これらの
切迫部の間隙６７ａ及び６１ａの幅が狭いため、左側前
部リード２７ａは、その末端部分１４０ａに至るまで、
同平面導波路結合により基板１５のそのリードと同じ側
の前部左側接地平面領域５１ａと結合された状態とな
り、また、左側後部リード２８ｂは、その末端部分に至
るまで、同平面導波路結合により後部中央接地平面領域
５０ｂと結合された状態となる。

【００３７】平らな導電体２５ａ及び２５ｂの左側リー
ド部分２７ａ及び２８ｂに関して上記に述べられた事
は、帯状導電体の右側リード部分２８ａ及び２７ｂに必
要な変更を加えて同様に適用する。すなわち、それらの
右側リード部分は、対応する帯状体２６ａ及び２６ｂと
の連結部の近くでは基板の厚さを介してオーバーラップ
しなくなり、そのようにオーバーラップがしなくなるこ
とによって、その後前記連結部から離れて進むようにな
る異なる進路を伴う。さらに、右側前部リード２８ａ
は、その長さのほとんどにわたって、基板の後部にある
接地平面領域５１ｂの範囲と基板１５の厚さを介して重
なり合う状態にあり、また、右側後部リード２７ｂは、
その長さのほとんどにわたって、前部中央接地平面領域
５０ａの範囲と基板の厚さを介して重なり合う状態にあ
る。したがって、右側リード２８ａ及び２７ｂは、各々
の長さのほとんどにわたって、そのリードから基板の両
面の接地平面領域とブロードサイド結合される。

【００３８】しかし、これらのリード２８ａ及び２７ｂ
は、中央帯状体２６ａ及び２６ｂとの連結部の近くに末
端部分１４１ａ及び１４０ｂを有し（図４、５、７）、
そして末端部分１４１ａ及び１４０ｂは、（ａ）それぞ
れ前部中央接地平面領域５０ａ及び後部接地平年領域５
１ｂから狭い切迫間隙６１ａ及び６７ｂで分離されてい
ると共に、（ｂ）それぞれ前記リード部分１４１ａ及び
１４０ｂと同じ基板の１５の面にある接地平面領域５０
ａ及び５１ｂに同平面導波路結合によってそれぞれ結合
されている。

【００３９】メッキされた貫通穴８０〜８９及び９０〜
９８（及び図面により示されている他の貫通穴）は、接
地平面領域を流れる高周波電流の帰還路を短絡するとい
う有効な電気的作用を実行する。例えば、中央接地平面
領域５０の上端５５の真下に一列に（図２）広がってい
る穴（そしてこれらの穴は穴８７〜８９及び９７を含
む）は、それらの領域と中央帯状体２６ａ、２６ｂとの
場結合によってそれらの上端の近くに発生する高周波電
流を、前部領域５０ａと後部領域５０ｂ間のそれらの端
の近くに流させる。この時、それらの領域の端の間に前
記電流をもたらすために、母板１１０上の補助接地平面
１１３まで下がって回り道をする必要がない。

【００４０】与えられた例から、基板１５のメッキされ
た貫通穴は、支持板１１０の上部の補助接地平面１１３
〜１１７へのそれらの領域のいずれかの接続とは無関係
に、基板上の接地平面領域を電気的に相互接続すること
が明らかである。基板自身の貫通穴による基板１５上の
接地平面領域の前記相互接続は、（基板１５上の前記領
域が支持板１１０上の接地平面領域を介してのみ相互接
続することができる場合に、それらの進路が持つ長さと
比較されるものとして）それらの領域の高周波電流の帰
還進路をかなり短絡し、それにより、カプラー装置の損
失を減らし、さもなければカプラー装置の効率を促進す
るのに役立つ。

【００４１】上記の説明から、カプラー装置１０は、各
々が信号導電体手段と接地導電体を含む一対の２−導電
体伝送ラインからなり、２つのラインの各信号導電体手
段は、装置１０のサブストレート手段１５の両面上の平
らな導電体２５ａ及び２５ｂで与えられ、また、２つの
ラインの接地導電体手段は接地平面領域で与えられ、前
記２つの伝送ラインは、互いに電磁結合されて前記ライ
ンの一方から他方へのマイクロ波エネルギーの転送を生
じる部分を有するものであることがわかる。上述の平ら
な導電体があるのと同一の、装置のカプラーサブストレ
ートすなわち本体の表面上に接地平面領域を備えること
という、カプラー装置における規定は、それの望ましい
機能を実現するためにカプラーに含まれる必要がある材
料を保護し、さらに、カプラー装置の製造の容易さ及び
安価なことを促進する特徴になる。

【００４２】カプラー装置１０のさらにいくつかの特徴
を説明するために、基板１５上の種々のリードの全長
は、対応する中央帯状体との連結部から、リードが基板
の下縁で終端するポートまで伸びていることが、図４及
び図５から注目される。左側前部及び後部リード２７ａ
及び２８ｂは長さが等しくなく、同様に、右側前部及び
後部リード２８ａ及び２７ｂは長さが等しくない。前記
不等性は、いずれのリードも、その範囲の少なくともほ
とんどにわたって他のリードとの基板を介するオーバー
ラップすることなく、前記連結部から前記ポートまで伸
ばすことができるリードの進路のレイアウトを容易にす
る。

【００４３】平らな導電体２５ａ及び２５ｂは同じ全長
を有する。これらの長さは、導電体２５ａに対してはポ
ート２９ａ及び４９ａ間でこれらのポートを含んで測定
され、導電体２５ｂに対しては、ポート２９ｂ及び４９
ｂ間でこれらのポートを含んで測定される。ハイブリッ
ドカプラーでは、互いに結合された２つの導電体は、も
しほかに何もなければカプラーの設計作業を簡単にする
ために、前記の等しい全長を有することが好適で（必須
ではないが）望ましい。

【００４４】しかし、導電体２５ａ及び２５ｂは、全長
が等しいと共に、互いに関して左側リードの長さと互い
に関して右側リードの長さが等しくない、という望まし
い特徴の両方を達成するために、各導電体２５ａ及び２
６ｂにおいて、その中の左側及び右側リードは、これら
の導電体を備えたカプラー装置１０の場合のように、そ
れぞれ互いに等しくない長さを有する。もちろん、前記
不等性は、基板１５上の中央帯状体２６の長手方向の中
心が、導電体２５ａ及び２６ｂのポートからポートまで
の全長の各中心点１４５ａ、１４５ｂと一致しないとい
う特徴に導く。その代わり、帯状体中心３２は、平らな
導電体の各々に含まれる２つのリードの内の長い方のリ
ード２８にその位置を有する前記中心点からオフセット
される。前記導電体の全長の中心点１４５ではない所に
結合導電体の前記ブロードサイド結合された部分２６を
持つことは、カプラーの動作に重大な悪影響を与えない
非対称になることがわかった。

【００４５】カプラー基板上のリードが上述のように等
しくないということは、例えば、リード及び接地平面領
域の基板へのレイアウト設計のより大きな自由度を可能
にするという点で都合が良いことがある。しかし、説明
したリード不等性のどれかが存在するということを大ま
かに考慮に入れた本発明では必要とされない。

【００４６】次に、中央帯状体２６ａ及び２６ｂをさら
に詳細に考察すると、帯状体２６ａの末端部分３６ａ及
び３７ａは、帯状体の長手方向の中心から離れて向いて
いる頂角を有する合同の二等辺三角形の形状（図２、
６、７）を有する。また、帯状体２６ｂの末端部分３６
ｂ及び３７ｂは、帯状体２６ｂの中心から離れて向いて
いる頂角を有すると共に、互いに、かつ部分３６ａ、３
７ａで形成される三角形と合同の二等辺三角形の形状
（図３）を有する。帯状体２６ｂの三角形部分３７ｂ及
び３６ｂは、フロントツーバック横方向の基板を介し
て、それぞれ、帯状体２６ａの三角形部分３６ａ及び３
７ａのすぐ後ろにあり、そのため、それらの三角形のう
ちのいずれかの三角形内の点で、他の三角形の対応する
点と基板を介してオーバーラップしない点はない。した
がって、これらの三角形部分は、中央帯状体２６ａ、２
６ｂを介して導電体２５ａ、２６ａの互いのブロードサ
イド結合に加わる。三角形部分３６ａ、３７ｂ、３７
ａ、３６ｂ内のこのような完全なオーバーラップは、帯
状体２６ａ、２６ｂの中心から離れた方向のそれらの部
分の外方へは生じない。

【００４７】図６を参照すると、基板の前部表面におい
て、リード２７ａは、帯状体末端部分３６ａで限定され
る三角形の下辺との連結部１５０ａを有し、前記連結部
の位置は点線で示されている。基板の前部表面の導電体
２５と基板の後部表面のそれの反対側の金属部分とで与
えられる伝送ラインに関して、リード２７ａは帯状体２
６ａまで連続的に伸びているが、領域５０ｂのリード２
７ａの反対側の部分で与えられる接地導電体は、基板の
後部表面における全距離を帯状体２６ｂまで伸ばさな
い。それは、リード２８ｂに接する間隙６１ｂが、接地
平面領域のその部分を、帯状体２６ｂから、かつリード
２７ａの末端部分１４０ａと基板を介して対向して分離
すると共に、部分１４０ａの導電体２５ａに沿った長さ
を決定し、その長さは間隙６１ｂの幅に等しいためであ
る。導電体２５ａのマイクロストリップ結合は、定義に
より、基板１５の両面にある接地された金属部分に対す
るものなので、技術的に言うと、中央帯状体２６ａから
離れた間隙６１ｂの端で終了する。前記終了にかかわら
ず、導電体２５ａと基板の後部表面２０ａ上の金属部分
とで与えられる伝送ラインは、該ラインが間隙６１ｂに
到達した時、リード末端部分１４０ａからの電界ライン
が中央帯状体２６ａで終端するようにその間隙をブリッ
ジすることができるので、帯状体２６ａの方へ“オープ
ン”に見えない。そして、その帯状体は、接地されずに
中央帯状体２６ａとブロードサイド結合されて、２つの
帯状体により、信号導電体２５ａを含む伝送ラインのリ
ード２７ａを越える連続を提供する。しかし、帯状体２
６ｂと、リード２７ａの反対側の接地平面領域５０ａの
一部との間にある間隙６１ｂの存在は、前記伝送ライン
に、もし補償されなければ、ラインのインピーダンスに
異常を生じる電気的及び機械的不連続を持ち込む。

【００４８】同様の不連続が、基板上の他のリードと、
それらのリードから基板の他面上の接地平面領域のそれ
らと対向する一部とで与えられる伝送ライン間にも存在
する。詳細には、基板の後部表面のリード２８ｂは、帯
状体２６ｂの末端部分（図３）で定義される三角形の上
辺との連結部１５１ｂ（図６）を有するが、基板の前部
表面上のリード２７ｂに対向する接地平面領域の一部
は、帯状体２８ｂの末端部分１４１ｂと対向すると共
に、一部１４１ｂのリード２８ｂに沿った長さを決定す
る間隙６７ａだけ、帯状体２６ａの末端部分３６ａで定
義される三角形の上辺から分離されている。なぜなら、
前記長さが間隙６７ａの幅に等しいからである。さら
に、基板１５の右側において、リード２８ａ（図７）
は、帯状体末端部分３７ａで定義される三角形の上辺と
の連結部１５１ａを有するが、基板がリード２８ａと反
対になっている領域５１ｂの一部は、帯状体２６ｂの末
端部分３７ｂ（図３）で定義される三角形の上辺から間
隙６７ｂにより分離されている。さらにまた、リード２
７ｂは、帯状体末端部分３７ｂで定義される三角形の下
辺との連結部１５０ｂ（図７）を有するが、たとえ基板
がリード２７ｂと対向しているといっても、領域５０ａ
の一部は、帯状体末端部分３７ａで定義される三角形の
下辺から間隙６１ａにより分離されている。

【００４９】したがって、リード２７及び２８と、基板
を介してこれらと対向する接地平面領域で与えられるラ
インは、今説明した前記ラインの不連続を有する。しか
し、この不連続は、全てのラインに対して同一だが今考
察されているリード２７ａを含むラインで代表される方
法で補償される。

【００５０】図４及び図５を参照し、部分４４ａとして
示されているリード２７ａの一部を考察すると、基板の
下縁２２から空隙７７ｂの上部間まで達する小間隔に対
して、前部リード２７ａは、基板を介してそれと対向す
る接地平面領域を欠いているが、前記欠如は、もし望む
なら、図４の図示で示唆されるような非常に狭い幅ま
で、リード２７ａのいずれかの側との間隙５７ａ、６６
ａをその間隔にわたって狭くするという手段を用いて補
償することができる。しかし、伝送ラインの異常なイン
ピーダンスを避ける目的で前記手段に訴えることは不要
であり、しかも、間隙５７ａ、６６ａを前記のように狭
くすると、リード２７ａとコネクタ帯状体１２１（図
２）間になされる半田接続の接地を防ぐことが困難にな
ることがわかった。よって、前記手段を用いず、間隙５
７ａ、６６ａがカプラー基板の最下部２２で全幅を有す
るようにすることが好適であることがわかった。

【００５１】前記手段がとられようがとられまいが、リ
ード２７ａに接する間隙５７ａ及び６６ａは、リード２
７ａが、ポート２９ａの所のそのリードの端部から中央
帯状体２６ａとそのリードの連結部１５０ａまで進むに
つれて、リード２７ａの全長のより大きな範囲にわたっ
てそれらの全幅を有する。リード２７ａ自身のその範囲
にわたる存在と、誘電体基板１５と、リード２７ａと同
じ平面にある領域５１ａ及び５０ａと、間隙６６ａ、５
７ａは、互いに図８に示される構造を提供し、この構造
は、リードが基板の両面にある接地平面領域の一部と基
板を介してほとんどオーバーラップする場合に、リード
伝いにマイクロ波を伝送するための両面化された同平面
波結合に要する構成要素を備えている。しかし、前記構
成要素がこのような結合を作り出すのに十分なものか否
かは、基板材料の誘電率、（基板の反対側の接地平面領
域５０ｂからのリードの距離を決定する）基板厚に対す
るリードの幅と、ここで重要なパラメータとして、間隙
６６ａ及び５７ａの幅対その距離を決定する基板厚の比
とを含む多数の要因の影響によって決まる。前記厚さに
対する間隙の幅の増加は、マイクロ波伝送用の有効な同
平面導波路の創作を抑制する傾向があり、逆の言い方
が、前記厚さに対する前記間隙の幅の減少に当てはま
る。経験則として、リード２７ａのそのより大きな範囲
にわたるマイクロ波伝送が、少なくとも主に、同平面導
波路結合と比較されるものとしてマイクロストリップ導
波路結合によるものであることを保証するために、間隙
６６ａ及び５７ａの幅は、他の要因が斟酌される場合に
その結果を生じるように基板１５の厚さより十分大きく
すべきである。上述のように、間隙６６ａ及び５７ａ
は、それらの範囲の少なくともほとんどにわたって、基
板厚の２倍の幅を有し、その比は、基板１５の場合に
は、今説明したように、リードの前記範囲にわたるマイ
クロ波の伝送を、実質的に完全にリードのマイクロスト
リップ導波路結合によって行なわせる。

【００５２】図８は、リード２７ａ（及び全ての他のリ
ード）のより大きな範囲にわたるカプラー装置１０の動
作特性を示す。詳細には、このリードのより大きな範囲
に渡るマイクロ波の伝送は、領域５０ａ及び５１ａとリ
ード２７ａとの結合と異なるものとして、実質的に完全
に、基板の反対側の接地平面領域部分とリード２７ａと
のマイクロストリップ導波路結合によって行なわれる。
すなわち、同平面モードにあるマイクロ波電磁場は、Ｅ
_C で示される１つだけの同平面電界ラインにより各領域
５０、５１ａとリード２７ａとのその中に示される結合
によって図８に表わされるように非常に微弱なものであ
る。比較すれば、リード２７ａのより大きな範囲にわた
って、リード伝いのマイクロ波の伝送は、実質的に完全
に、接地平面領域５０ｂとリードのマイクロストリップ
導波路結合により行なわれ、前記の有効なマイクロスト
リップ伝送は、Ｅ_M で示されるマイクロストリップ電界
ラインの図示の高密度により、図８に表わされている。
同平面導波路結合によるリードのその範囲にわたる前記
伝送は、その導波路結合が完全にマイクロストリップで
あるそのラインを設計する際になされる仮定によりリー
ド２７ａを含む伝送ラインのために計算される５０オー
ムインピーダンスが、そのラインのために測定されたイ
ンピーダンス値から５％以下だけはずれている計算数字
になる事からから知られているマイクロストリップ導波
路結合による前記伝送と比較した場合無視できる。

【００５３】主に、面領域５０ｂとの基板１５を介する
そのリードのマイクロストリップ導波路結合によってリ
ード２７ａ伝いにマイクロ波を伝送することのいくつか
の利点は、次の通りである。第１に、リード２７ａ（及
び他のリード）の幅は、例えば、同平面導波路結合が用
いられた場合より１０倍小さく作ることができる。第２
に、基板１５は、伝送が同平面であるべきであった場合
に必要とされるより非常に小さい厚さにすることができ
る。第３に、結合が同平面であった場合ほどエッチング
公差について注意する必要がない。

【００５４】さらに（及び、ブロードサイド結合された
パッドが各々、縦方向の側で同平面接地平面領域と結合
されなければならないワング式カプラーと異なるものと
して）、前記マイクロストリップ結合は、（それらの下
側でのそれらのストリップとそれらの下の接地平面領域
５０との上述の結合に加えて）それらの上側でのストリ
ップ２６とそれらの上の接地平面領域との導波路結合の
必要性を避け、導波路結合の除去を可能にし、それらの
上側出のストリップ２６の前記結合の図示のような除去
は、基板１５の高さを減少させ、それによりコスト節約
をもたらす。

【００５５】前に述べたように、間隙６１ｂによりリー
ド２７ａを含む伝送ラインに生じる不連続は、もしその
ままにすると、ラインインピーダンスに異常を生じる。
この不連続で生じ得る問題は、基板１５において、実質
的に完全に、リードのより大きな範囲にわたるマイクロ
ストリップ導波路結合による伝送から、帯状体２６ａと
のその連結部１５０ａの近くのリード２７ａのより小さ
い範囲にわたって生じるマイクロ波伝送へ変化する、リ
ード２７ａの全長伝いのマイクロ波伝送のモードを持つ
ことによって克服される。また、その伝送のかなりの部
分は、同平面導波路結合により影響を受ける。リード２
７ａ伝いの伝送の一方のモードから他方のモードへの前
記変化は、図９に示され、前に説明したように、間隙６
６ａの幅を、図８に示されるその幅から切迫部６７ａの
幅に狭くすることによって実行され、その幅は、基板１
５の厚さより値が小さくなる。このように間隙６６ａの
幅を狭くすると、リード２７ａは、接地平面領域よりむ
しろ、基板を介してそれと対向してその連結部の近くに
間隙６１ｂを有する、リード２７ａで生じるマイクロス
トリップ導波路結合の不連続により連結部１５０ａの近
くのマイクロストリップ導波路結合の有効性の損失を部
分的にまたは完全に補償する程度に、リードの長さに沿
ってマイクロ波を伝送するのに有効な同平面導波路結合
を、そのより小さい範囲にわたり、接地平面領域５１ａ
に対して持つことになる。説明した変化の発生は、図９
において、図８と比較される場合の同平面電界ラインＥ
_C の数の増加と、図８と比較される場合のマイクロスト
リップ電界ラインＥ_M の数の減少によって表わされる。

【００５６】基板１５上のリードの片側の間隙の幅を説
明した前記間隙の切迫部まで狭くすることに関して興味
ある点は、前記のように幅を狭くするのが２つの点で有
効なことである。すなわち、例えば、間隙６６ａの幅を
切迫部６７ａまで狭くすることは、リード２７ａ伝いの
マイクロ波の伝送のための同平面導波路結合を提供し、
それにより、マイクロ波導波路結合によるリード２７ａ
伝いのマイクロ波の伝送において間隙６１ａで生じる不
連続を補償する。しかし、同時に、間隙６６ａの存在
は、リード２８ｂ伝いのマイクロ波のマイクロストリッ
プ結合による伝送の不連続を発生させるが、間隙６６ａ
の幅を切迫部６７ａまで狭くすれば、リード２８ａを含
む伝送ラインにおけるその不連続のサイズが減少する。

【００５７】上述した変化の一態様は、リード２７伝い
のマイクロ波の伝送が、帯状体２６ａの方へのリード２
７ａ伝いの前進に従って、図９により示されるように、
実質的に完全にリード２７ａの下にある状態から少なく
とも部分的にリード２７ａの上にある状態へ変化する電
磁場によって援助されることである。メッキされた貫通
穴は、リード２７ａとの間のマイクロストリップ結合に
より接地平面領域５０ｂにおいて始めに発生する高周波
電流を領域５０ｂから領域５１ａに直接流させ、そこで
領域５１ａの上に形成される同平面電磁場を援助するこ
とにより、前記変化の手助けをする。

【００５８】中央帯状体２６ａは、その下の接地平面領
域５０ａに結合されると共に、基板１５の反対側の接地
平面領域５０ｂにも、該接地平面領域５０ｂが帯状体２
６ａの平面にないけれどもその平面からほんのわずかだ
け位置が変わっている限りにおいては、最初は同平面結
合であり次に準−同平面結合と呼ばれるものになる各導
波路結合によって結合される。領域５０ａ及び５０ｂの
上端の真下で基板１５を貫通するものとして図２に示さ
れるメッキされた貫通穴８８及び他の穴は、これらの領
域の多数の金属結合を上端で互いに提供することによ
り、帯状体２６ａと接地平面領域５０ａ及び５０ｂの同
平面及び準−同平面導波路結合をより有効なものににす
るのに役立ち、その結果、これらの領域は、事実上、基
板１５を介して全ての方向に広がる１つの厚い金属性銅
本体として帯状体２６ａより見られる。同じ穴は同様
に、それぞれ領域５０ｂ及び領域５０ａと帯状体２６ｂ
の同平面及び準−同平面導波路結合（図示しない）をよ
り有効なものにする。

【００５９】述べられていることから、導電体２５ａ伝
いのマイクロ波の伝送は、（ａ）結合で生じる電界が導
電体２５ａの内側すなわち後部表面で終わる、主にリー
ド２７ａ伝いのマイクロストリップ結合による伝送か
ら、（ｂ）同平面結合で生じる電界が導電体２５ａの外
側すなわち前部表面で終わる、中央帯状体２６ａ伝いの
同平面導波路結合による伝送への変化を経験することが
明らかである。前記変化を生じにくいのは、高周波電流
が、金属本体（例えば導電体２５ａ）の中よりむしろそ
の表面にのみ流れる傾向があるからである。しかし、メ
ッキされた貫通穴８６は、次の通り簡単に説明する仕方
で前記変化の手助けをする。

【００６０】間隙６１ｂから離れたリード２７ａ（図
６）に沿った場所で、高周波電流が、そのリードとその
領域のマイクロストリップ結合で生じた電界の作用によ
り導電体２５ａから接地平面領域５０ｂに流れるように
生じたと仮定する。前記電流は、間隙６１ｂの近くで、
導電体２５ａと、基板の後部表面２０ｂ上のそれと対向
する金属部分の間でその間隙の近くに存在する電界で与
えられる進路により、導電体２５ａに戻ろうとする際に
異常に高いインピーダンスに遭遇する。しかし、導電体
２５ａへの帰還流の代わりの進路として、前記電流は、
バックツーフロント方向に、領域５０ｂから穴８６を通
って領域５０ａの外表面へ流れ、その外表面で、領域５
０ａと帯状体２６ａの同平面結合を可能にする手助けを
して維持する。前記電流はその同平面結合によって導電
体２５ａに戻される。メッキされた貫通穴８６は、前記
高周波電流を平らな導電体２５ａの両面の位置の一方か
ら他方へ自由に通過させることにより、導電体２５ａと
接地両面領域の導波路結合を可能にして、説明したよう
に、マイクロストリップ結合から同平面結合に変化させ
る時の重要な役割を演じる。

【００６１】メッキされた貫通穴９６（図７）は、主に
リード２７ｂ伝いのマイクロストリップ結合による伝送
から導電体２５ｂの帯状体２６ｂ伝いの同平面結合に寄
る伝送への、導電体２５ｂを介するマイクロ波伝送の変
化の手助けをする際の穴８６について今説明したことに
類似した作用を行なう。

【００６２】穴８４（図６）に関して、間隙６７ａから
位置を変えたリード２８ｂに沿った場所で、高周波電流
が、そのリードと領域間のマイクロストリップ結合で生
じた電界により導電体２５ａのリード２８ｂから接地平
面領域５１ａへ、リアツーフロント方向に流れるように
生じたと仮定する。前記電流は、接地平面領域５０ｂの
外表面へフロントツーリア方向に穴８４を通過すること
により導電体２５ｂに戻り、それにより、前記接地平面
領域５０ｂと導電体２５ａの中央帯状体２６ｂの間の同
平面結合の形成を可能にする手助けをして維持する。前
記電流は前記同平面結合によって導電体２５ｂに戻され
る。また、穴８４を通る電流通過は、切迫部６１ｂ（図
３）の所のリード２８ｂと接地平面領域５０ｂの同平面
結合を可能にして維持する手助けをする。

【００６３】穴９４は、導電体２５ａの場合に、導電体
２５ａの帯状体２６ａの右側端部３７ａの所で接地平面
領域５０ａとの同平面導波路結合の形成を可能にして維
持する手助けをすることによって、主にリード２８ａ
（図２）伝いのマイクロストリップ結合から帯状体２６
ａ伝いの同平面導波路結合への、その導電体の結合の変
化を手助けするべく同じ仕方で行なう。また、穴９４を
通る電流通過は、切迫部６１ａの所のリード２８ａと接
地平面領域５０ａの同平面結合を可能にして維持する手
助けをする。

【００６４】穴８６、９４及び穴８４、９６の存在は、
補償されない程度までそれぞれ間隙６１ｂ、６７ｂ及び
間隙６７ａ、６１ａにより導電体２５ａ及び２５ｂを含
む伝送ライン伝いにそれぞれ生じる上述のインピーダン
ス異常を補償する要因となる。

【００６５】さらに重大事として、それぞれ、基板の左
側の前部及び後部リード２７ａ及び２８ｂ間に長手方向
にかつ基板の右側の前部及び後部リード２８ａ及び２７
ｂ間に長手方向に基板１５上に配置された、メッキされ
た貫通穴８２、８３及び９２、９３は、基板の両面の接
地平面領域を互いに電気的に結合するばかりでなく、穴
の長手方向の両面にある伝送ラインの互いの付着結合を
防ぐのに役立つ穴である。

【００６６】説明したカプラー組立品１１は、特に、基
板上のリードと接地平面領域が全て基板１５の下部に末
端を有するので、例えばコネクタ組立品１２に関する外
部のマイクロ波回路網にカプラー組立品１１を電気的に
接続するのが非常に容易であるという利点を有する。カ
プラー組立品１１の数ある中の他の利点は、全ての前記
末端が基板１５の１つの周縁上にあるので、組立品はコ
ンパクトにすることができると共に、例えばワング特許
の装置より安く製造することができる。

【００６７】図１〜図３で表わされたカプラー装置の電
気的特性のいくつかのさらなる詳細は次の通りである。
説明した装置は、それへの入力パワーを２つの経路に分
割するものである。これは、その直通及び結合出力ポー
トが、カプラーの入力ポートに供給されたパワーから公
称３ｄＢのパワーダウンになることを意味する。このカ
プラー装置は、その結合転送ポートに表われる高周波エ
ネルギーの位相がその直通ポートに供給される高周波エ
ネルギーの位相と公称９０°の位相関係になるので、９
０°クォードラチャカプラーである。カプラー装置１０
は、８８１ＭＨｚ±１２．５ＭＨｚの周波数を有するマ
イクロ波エネルギーと共に用いられるように設計され
る。

【００６８】本発明は、例えば、制限なしに、以下の特
性からなる、上記に説明した実施例の変形を含む。カプ
ラー装置のカプラー基板は、都合の良いことに、誘電材
料からなる単一本体で与えられているが、前記材料から
なる複合本体で与えられても良い。さらに、帯状導電体
及び接地平面領域を支持する基板の両面として、基板の
誘電材料のそれらの間の一定の厚さだけ互いに間隔を置
かれた平行な平らな表面であることが都合が良いが、前
記表面が平らだが平行でないものや、表面のうちの一方
または両方が平らでないものも、本発明の範囲内にあ
る。さらにまた、帯状導電体及び接地平面領域は、その
上に堆積される金属被覆によるよりもむしろ前記表面上
の金属箔で与えられても良い。帯状導電体のリード部分
は、それの中央帯状体部分より幅が狭いものとして説明
されたが、前記中央帯状体部分より幅が狭くなっている
必要はない。上記は、本発明により保護される誘電カプ
ラー装置の特定の形態のほんの数例にすぎないものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】カプラー組立品と、該カプラー組立品を搭載し
てそれとの接続を提供する支持組立品とからなる、本発
明による改善された方向性誘電カプラーの平面図であ
り、前記支持組立品は切り欠いた状態で示されている。

【図２】図１の装置の前部側の等角図である。

【図３】図１の装置の後部側の等角図である。

【図４】観察者が、カプラー組立品の方へ貫通してフロ
ントツーバック横方向に見るべきであった場合の、カプ
ラー組立品の前部及び後部側から見られる各正面図の重
ね合わせである概略正面図である。

【図５】図４と同様だが、カプラー装置の前部及び後部
側の癖胃要素がそれぞれ実線及び点線で示されている、
“透けて見える”正面図である。

【図６】図５の左側円内部分の拡大図である。

【図７】図５の右側円内部分の拡大図である。

【図８】組立品のカプラー基板が上部にあるその前部表
面と共に水平になるべきであった場合に見られる、図１
のカプラー組立品の一部の部分拡大断面図であり、前記
組立品の動作特性を概略的に表わしているが、一定の割
合で作られておらず、その表示は当然量的に正確なもの
としてとられていないものである。

【図９】組立品のカプラー基板が上部にあるその前部表
面と共に水平になるべきであった場合に見られる、図１
のカプラー組立品の一部の部分拡大断面図であり、前記
組立品の動作特性を概略的に表わしているが、一定の割
合で作られておらず、その表示は当然量的に正確なもの
としてとられていないものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平横方向の次元の厚みと該厚みで分離
された前部表面及び後部表面（２０ａ，２０ｂ）を有
し、かつそれぞれ長手方向に伸びた水平の下縁（２２
ａ，２２ｂ）を含むそれぞれの周囲を有する水平及び垂
直に広がった誘電体カプラー基板（１５）と、対応する
表面の周囲にある、各導電体の両端（２９，４９）間で
それぞれ前記前部表面及び前記後部表面上に伸びている
前部及び後部の細長い金属製導電体（２５ａ，２５ｂ）
と、前記表面上の前記リードのそばのリード境界間隙
（５７，６６，５９，７２）と前記帯状体の下にある帯
状体境界間隙５８とによって前記各表面上の導電体から
間隔を置かれるように、それぞれ前記前部表面及び後部
表面上に配置された金属製前部接地平面領域（５０ａ，
５１ａ，５２ａ）及び金属製後部接地平面領域（５０
ｂ，５１ｂ，５２ｂ）とからなり、前記前部及び後部導
電体は、それぞれ、前記基板の中央に位置し、前記基板
を介して互いにブロードサイド結合された前部及び後部
中央帯状体（２６ａ，２６ｂ）からなり、また、それぞ
れ前記前部及び後部導電体は、それぞれ前記前部帯状体
及び後部帯状体の両端との連結部（１５０，１５１）を
有すると共に、前記連結部から、それぞれ前記前部導電
体及び後部導電体を支持する、前記表面の末端のうちの
対応する末端まで伸びる２つの前部リード（２７ａ，２
８ａ）及び２つの後部リード（２７ｂ，２８ｂ）からな
り、前記リードは、全長の少なくともほとんどにわたっ
て、前記基板の両表面上の接地平面領域の一部とオーバ
ーラップしているマイクロ波カプラー装置（１０）であ
って、それぞれ前記前部リード（２７ａ，２８ａ）及び
後部リード（２８ｂ，２８ｂ）の末端（２９ａ，４９
ａ）及び（２９ｂ，４９ｂ）が、全て、前記表面の下縁
（２２ａ，２２ｂ）の所にあると共に、各々、前記基板
（１５）の長さの長手方向に残りの末端から間隔を置か
れていることを特徴とするマイクロ波カプラー装置（１
０）。
【請求項２】請求項１記載のマイクロ波カプラー装置
において、前記前部表面領域（５０ａ，５１ａ，５２
ａ）及び後部表面領域（５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ）は、
対応する表面（２０ａ，２０ｂ）にそれぞれの末端を有
し、該末端は、前記表面の前記下縁（２２ａ，２２ｂ）
の所にあり、対応する表面の長さにおいて、互いにかつ
前記表面上のリードから間隔を置かれていることを特徴
とするマイクロ波カプラー装置。
【請求項３】請求項１または２記載のマイクロ波カプ
ラー装置において、各前部表面及び後部表面２０上のリ
ードのそばのリード境界間隙（５７，６６，５９，７
２）は、それらの末端（２９，４９）から始まって少な
くともそれらの全長のほとんどを構成する前記リードの
範囲にわたって、少なくとも主に、前記リードが前記基
板を介してオーバーラップする前記接地平面領域の一部
と前記リードとのマイクロストリップ導波路結合によっ
て、前記範囲にわたってマイクロ波の伝送を提供するた
めに、前記基板（１５）の厚さより十分大きな幅を有す
ることを特徴とするマイクロ波カプラー装置。
【請求項４】請求項３記載のマイクロ波カプラー装置
において、前記リード境界間隙は、前記リードの前記範
囲にわたって、前記基板の前記厚さの少なくとも約２倍
の大きさの幅を有するマイクロ波カプラー装置。
【請求項５】先行する請求項のいずれかに記載のマイ
クロ波カプラー装置において、前記リードは、それらの
全長において、それぞれ、前記リードの前記末端（２
９，４９）と、前記リードとそれらの対応する中央帯状
体２６との前記連結部（１５０，１５１）の近傍に、よ
り大きな範囲とより小さな範囲を有し、各リード２７，
２８に対して各々そばにあるリード境界間隙は、それぞ
れ、前記基板（１５）の前記厚さより幅が大きくなって
いる範囲から小さくなっている範囲までの前記リードの
前記より大きい範囲及びより小さい範囲にわたって変形
していることを特徴とするマイクロ波カプラー装置。
【請求項６】先行する請求項のいずれかに記載のマイ
クロ波カプラー装置において、前記各中央帯状体２６
は、前記帯状体と同じ表面２０上で前記帯状体の下にあ
る前記領域５０のうちの１つと前記基板の反対側の表面
上で前記帯状体の下にある前記領域（５０）のうちの１
つの両方と結合された導波路であり、前記帯状体２６
は、前記帯状体の上にある接地平面領域との有効な導波
路結合を持たないことを特徴とするマイクロ波カプラー
装置。
【請求項７】先行する請求項のいずれかに記載のマイ
クロ波カプラー装置において、金属壁を有し、前記表面
２０の両面にある接地平面領域間を貫通する複数の貫通
穴を含み、前記貫通穴は、前記導電体を前記接地平面領
域から分離する間隙５７，５８，５９，６６，７２のう
ちの１つまたは１つ１つのそばに互いに間隔を置いた関
係に配置されていることを特徴とするマイクロ波カプラ
ー装置。
【請求項８】請求項２乃至７のいずれかに記載のマイ
クロ波カプラー装置において、前部リード（２７，２
８）及び後部リード（２７，２８）の末端（２９，４
９）は、その上にカプラー基板１５が搭載される水平絶
縁支持板１１０の上面にあるコネクタ帯状体（１２０，
１２１，１２２，１２３）と電気的に接続され、カプラ
ー基板上の接地平面領域（５０，５１，５２）の末端
（５３，６２，７０）は、支持板１１０の上面にある補
助接地平面領域（１１３，１１４，１１５，１１６，１
１７）と、金属壁を有し、支持板１１０の下部表面にあ
る主金属製接地平面領域（１１２）まで支持板１１０を
貫通する貫通穴１１８とによって、電気的に接続されて
いることを特徴とするマイクロ波カプラー装置。
【請求項９】請求項８記載のマイクロ波カプラー装置
において、カプラー基板１５の前部及び後部表面の下縁
２２にあるリード末端（２９，４９）は、前記リードか
ら前記基板の反対側の表面上の接地平面領域にあると共
に前記下縁から上方へ広がった空隙と、基板を介してオ
ーバーラップしており、前記下縁から上方へ伸びてお
り、前記空隙は、前記コネクタ１２０，１２１，１２
２，１２３を、前記基板上のいずれの接地平面領域とも
接触することなく前記末端（２９，４９）付近の前記カ
プラー基板１５の下を通過させることを特徴とするマイ
クロ波カプラー装置。
【請求項１０】水平横方向の次元の厚みと該厚みで分
離された前部表面及び後部表面（２０ａ，２０ｂ）を有
し、かつそれぞれの周囲を有する水平及び垂直に広がっ
た誘電体カプラー基板（１５）と、対応する表面の周囲
にある、各導電体の両端（２９，４９）間でそれぞれ前
記前部表面及び前記後部表面上に伸びている前部及び後
部の細長い金属製導電体（２５ａ，２５ｂ）と、前記表
面上の前記リードのそばのリード境界間隙（５７，６
６，５９，７２）と前記帯状体の下にある帯状体境界間
隙５８とによって前記各表面上の導電体から間隔を置か
れるように、それぞれ前記前部表面及び後部表面上に配
置された金属製前部接地平面領域（５０ａ，５１ａ，５
２ａ）及び金属製後部接地平面領域（５０ｂ，５１ｂ，
５２ｂ）とからなり、前記前部及び後部導電体は、それ
ぞれ、前記基板の中央に位置し、前記基板を介して互い
にブロードサイド結合された前部及び後部中央帯状体
（２６ａ，２６ｂ）からなり、また、それぞれ前記前部
及び後部導電体は、それぞれ前記前部帯状体及び後部帯
状体の両端との連結部（１５０，１５１）を有すると共
に、前記連結部から、それぞれ前記前部導電体及び後部
導電体を支持する、前記表面の末端のうちの対応する末
端まで伸びる２つの前部リード（２７ａ，２８ａ）及び
２つの後部リード（２７ｂ，２８ｂ）からなり、前記リ
ードは、全長の少なくともほとんどにわたって、前記基
板の両表面上の接地平面領域の一部とオーバーラップし
ているマイクロ波カプラー装置（１０）であって、各前
部及び後部表面２０上のリード（２７，２８）のそばの
境界間隙（５７，６６，５９，７２）は、それらの末端
（２９，４９）から始まってそれらの全長の少なくとも
ほとんどを構成する前記リードの範囲にわたって、少な
くとも主に、前記リードが前記基板を介してオーバーラ
ップする前記接地平面領域と前記リードとのマイクロス
トリップ導波路結合によって、前記範囲にわたるマイク
ロ波の伝送を提供するために、前記基板（１５）の厚さ
より十分に大きな幅を有することを特徴とするマイクロ
波カプラー装置。