JPH0770889B2 - Directional coupler - Google Patents

Directional coupler

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JPH0770889B2
JPH0770889B2 JP18811986A JP18811986A JPH0770889B2 JP H0770889 B2 JPH0770889 B2 JP H0770889B2 JP 18811986 A JP18811986 A JP 18811986A JP 18811986 A JP18811986 A JP 18811986A JP H0770889 B2 JPH0770889 B2 JP H0770889B2
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conductor
strip
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coupling
directional coupler
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秀輝 生田
秀夫 菅原
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Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 マイクロストリップ線路で構成した分布結合形の方向性
結合器であって、入出力線路と結合線路とを密に結合
し、かつ小形となる様に、誘電体基板の表面において入
出力線路を構成する第1,第2,第3のストリップ導体にお
ける特に第1のストリップ導体の垂直導体と、該電体基
板の裏面に形成される結合線路としての結合導体とをλ
g/4の長さにわたって対向配置して結合する。
DETAILED DESCRIPTION [Outline] A distributed-coupling type directional coupler including a microstrip line, in which an input / output line and a coupling line are tightly coupled and a dielectric is used. A vertical conductor of the first, second, and third strip conductors, particularly the first strip conductor, which forms an input / output line on the front surface of the substrate, and a coupling conductor as a coupling line formed on the back surface of the electric substrate. Λ
Oppositely arranged and coupled over a length of g / 4.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はマイクロ波帯等で用いられる分布結合形の方向
性結合器の改良に関し、特にマイクロストリップ線路で
構成する密結合の方向性結合器に関するもので、用途は
マイクロ波の分割・合成、更には平衡形変復調器、ミク
サ等の基本回路として広く利用される。
The present invention relates to an improvement of a distributed coupling type directional coupler used in a microwave band or the like, and more particularly to a tightly coupled directional coupler configured by a microstrip line, which is used for dividing / combining microwaves, Is widely used as a basic circuit such as a balanced modulator / demodulator and a mixer.

この種の方向性結合器としては、結合度約3dBのものが
小形で低コストのマイクロ波IC(集積回路)で実現する
ことが望まれている。
As a directional coupler of this type, it is desired that a coupling degree of about 3 dB be realized by a compact and low-cost microwave IC (integrated circuit).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

マイクロ波帯の方向性結合器としては、マイクロストリ
ップ線路を用いた分岐線路形と分布結合形とがあり、前
者の分岐線路形のものが多く用いられているが、回路の
占有面積が大きいことや、周波数帯域が狭いという欠点
がある。
As the directional coupler in the microwave band, there are a branch line type using a microstrip line and a distributed coupling type, and the former branch line type is often used, but the circuit occupies a large area. Also, there is a drawback that the frequency band is narrow.

一方、分布結合形の方向性結合器は、前記の欠点は持た
ないが、3dB程度の密結合のものをマイクロストリップ
線路のエッジ結合を使って実現することは一般に困難で
ある。
On the other hand, a distributed coupling type directional coupler does not have the above-mentioned drawbacks, but it is generally difficult to realize a tight coupling of about 3 dB by using edge coupling of a microstrip line.

しかし広帯域特性をもつ分布結合形の方向性結合器は実
用上極めて有用であり、その密結合化の努力がなされて
いる。
However, the distributed-coupling type directional coupler having wide-band characteristics is extremely useful in practice, and efforts are being made to make it tightly coupled.

従来の分布結合形で密結合の方向性結合器としては、第
2図に示すA.タンデム接続形、B.インタディジテイト形
がある。
As a conventional distributed coupling type and tight coupling directional coupler, there are an A. tandem connection type and a B. interdigitated type shown in FIG.

Aのタンデム接続形は、図に示すごとく方向性結合器を
2段接続して3dBの結合度を実現したものであり、Bの
インタディジテイト形は2本の結合線路を2分割してエ
ッジ結合部の数を増加させることによって結合度を高め
た回路である。
The tandem connection type A is a directional coupler connected in two stages to realize a coupling degree of 3 dB as shown in the figure, and the interdigitated type B is an edge formed by dividing two coupled lines into two. This is a circuit in which the degree of coupling is increased by increasing the number of coupling sections.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述の従来の分布結合形の方向性結合器は、Aのタンデ
ム接続形、Bのインタディジテイト形のいづれも、ワイ
ヤあるいはリボン状導体で結合線路間をブリッジ結合さ
せる必要があり、そのために高周波化には限界があり、
基板も専用の薄膜基板でなければ実現できず、低コスト
の一般用プリント基板の誘電体基板が使用出来ないとい
う問題点がある。
In the conventional distributed-coupling type directional coupler described above, it is necessary to bridge the coupling lines between the tandem connection type A and the intermediate type B type by wire or ribbon conductors. There is a limit to conversion,
There is a problem that the substrate cannot be realized unless it is a dedicated thin film substrate, and the low-cost general-purpose printed circuit board dielectric substrate cannot be used.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は本発明により誘電体基板の表面上には、垂
直導体およびその垂直導体の両端にそれぞれ反対方向に
略直角状に接続されて延在する第1,第2部分導体よりな
る第1のストリップ導体(1)と、第1のストリップ導
体(1)の垂直導体の両端に間隔をおいてそれぞれ端部
を有し、かつ第1,第2部分導体と反対方向で略同一線上
に延在する第2,第3のストリップ導体(2,3)とから形
成される入出力線路及び第1のストリップ導体(1)の
垂直導体の両側に、間隔を置いて平行に、かつ第1,第2,
第3ストリップ導体の内側に配置されるストリップ導体
よりなる2個の接地電極(5,6)が配置され、誘電体基
板の裏面上には、第1のストリップ導体(1)の垂直導
体に対向位置し、両端は第2,第3のストリップ導体の端
部にそれぞれ対応して対向位置するストリップ導体より
なる結合導体(4)と、2個の接地電極(5,6)の対向
位置を含み、それぞれの側の全面に分離形成された接地
導体(7)とが配置され、結合導体(4)のそれぞれの
端部はスルーホール(8,9)を介し、対応する第2,第3
のストリップ導体(2,3)の端部と接続され、2個の接
地電極(5,6)は、それぞれスルーホール(10〜15)を
介して接地導体(7)と接続されることを特徴とする方
向性結合器によって解決される。
According to the present invention, the above-mentioned problem is that the first and second partial conductors are formed on the surface of the dielectric substrate, and the vertical conductors and the first and second partial conductors are connected to both ends of the vertical conductors and are connected at substantially right angles in opposite directions. Of the strip conductor (1) and the vertical conductor of the first strip conductor (1) are spaced apart from each other at both ends and extend substantially collinearly in the opposite direction to the first and second partial conductors. On both sides of the input / output line formed by the existing second and third strip conductors (2, 3) and the vertical conductor of the first strip conductor (1), spaced apart in parallel, No. 2,
Two ground electrodes (5, 6) made of strip conductors are arranged inside the third strip conductors, and are opposed to the vertical conductors of the first strip conductors (1) on the back surface of the dielectric substrate. And includes both ends of the coupling conductor (4), which is made of strip conductors and is opposed to the ends of the second and third strip conductors, and the opposing positions of the two ground electrodes (5, 6). , A ground conductor (7) formed separately on the entire surface of each side is arranged, and each end of the coupling conductor (4) is provided with a through hole (8, 9) through the corresponding second and third portions.
Of the strip conductors (2, 3), and the two ground electrodes (5, 6) are connected to the ground conductor (7) through through holes (10 to 15), respectively. Is solved by a directional coupler.

〔作用〕[Action]

方向性結合器の入出力線路となる基板表面の第1,第2,第
3のストリップ導体1,2,3の特に第1のストリップ導体
1の垂直導体と、結合線路となる基板裏面の結合導体と
が、一定線路長にわたって誘電体基板を挟んで対向する
構成となっているので、両者の結合は基板の厚さおよび
対向面積を調節することによって結合度を密にすること
が容易となり、また位相関係により第1のストリップ導
体の入力端から入力されるマイクロ波信号は、第1の
ストリップ導体1の出力端と、第2のストリップ導体
2の出力端には分配出力されるが、第3のストリップ
導体3の出力端には出力されない。
Coupling of the vertical conductors of the first, second, and third strip conductors 1, 2, 3 on the surface of the substrate, which are the input / output lines of the directional coupler, especially the first strip conductor 1, and the back surface of the substrate, which is the coupling line. Since the conductor and the conductor face each other across the constant length of the dielectric substrate, the coupling between the two can be easily made dense by adjusting the thickness of the substrate and the facing area. The microwave signal input from the input end of the first strip conductor is distributed and output to the output end of the first strip conductor 1 and the output end of the second strip conductor 2 due to the phase relationship. It is not output to the output terminal of the strip conductor 3 of No. 3.

また基板表面の第1のストリップ導体1の垂直導体の両
側に沿って設けられた接地電極5,6も裏面の接地導体7
にスルーホール10,11,12および13,14,15を介して対称に
接続されるので、回路は対称性を保持したまま小形化さ
れ、高周波帯で良好な方向性を保てる。
Further, the ground electrodes 5 and 6 provided along both sides of the vertical conductor of the first strip conductor 1 on the front surface of the substrate are also connected to the ground conductor 7 on the rear surface.
Since they are connected symmetrically through through holes 10, 11, 12 and 13, 14, 15, the circuit is miniaturized while maintaining symmetry, and good directivity can be maintained in the high frequency band.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例の方向性結合器の構成を示す構
成図であって、Aはマイクロストリップ線路で構成され
る方向性結合器の表面図、Bは断面図、Cは裏面図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a directional coupler according to an embodiment of the present invention, where A is a front view of the directional coupler configured by a microstrip line, B is a cross-sectional view, and C is a rear view. Is.

1,2,3は誘電体基板(100)の表面の入出力線路を形成す
るストリップ導体であり、そのうち1は第1のストリッ
プ導体であって、垂直導体とその両端から図示の如く反
対方向に延在する第1,第2部分導体とが接続されて構成
される。
1, 2 and 3 are strip conductors that form the input / output lines on the surface of the dielectric substrate (100), of which 1 is the first strip conductor, which is a vertical conductor and opposite ends thereof as shown in the drawing. It is constituted by connecting the extending first and second partial conductors.

2は第2のストリップ導体であって、第1のストリップ
導体の垂直導体の1端から間隔を置いて端部が位置し、
第1のストリップ導体の第1部分導体とは反対方向に略
同一線上で延在形成される。
2 is a second strip conductor, the end of which is spaced apart from one end of the vertical conductor of the first strip conductor,
The first strip conductor is formed to extend substantially in the same line in the opposite direction to the first partial conductor.

3は第3のストリップ導体であって、第1のストリップ
導体の垂直導体の他端から間隔を置いて端部が位置し、
第1のストリップ導体の第2部分導体とは反対方向に略
同一線上で延在形成される。
3 is a third strip conductor, the end portion of which is spaced from the other end of the vertical conductor of the first strip conductor,
The first strip conductor is formed to extend substantially in the same line in the opposite direction to the second partial conductor.

5,6は接地電極であり、ストリップ導体よりなり、第1
のストリップ導体1の垂直導体の両側に間隔を置いて平
行に、かつ第1,第2,第3のストリップ導体の内側に配置
されている。
5 and 6 are ground electrodes, which are made of strip conductors,
The strip conductors 1 are arranged parallel to each other on both sides of the vertical conductor and inside the first, second, and third strip conductors.

4は基板裏面のストリップ導体よりなる結合導体であっ
て、第1のストリップ導体に対面し、両端はそれぞれ第
2,第3のストリップ導体の対応する端部に対向位置する
形状を有し、結合線路を形成する。
Reference numeral 4 denotes a coupling conductor composed of a strip conductor on the back surface of the substrate, which faces the first strip conductor and has both ends each having a first conductor.
The second and third strip conductors have a shape facing the corresponding ends of the strip conductors and form a coupled line.

7は接地導体であって、結合導体の両側に間隔を置いて
それぞれの側の全面に形成されている。
Reference numeral 7 denotes a grounding conductor, which is formed on the entire surface of each side of the coupling conductor with a space therebetween.

本実施例の方向性結合器は、基板表面の入力線路となる
第1のストリップ導体1の垂直導体の長さが、回路に入
力するマイクロ波信号の実効波長λgの約1/4になって
おり、基板裏面で表面の第1のストリップ導体1の垂直
導体に対向して結合線路となるストリップ導体よりなる
結合導体4の長さが、同じく実効波長λgの約1/4の長
さに選定される。
In the directional coupler of the present embodiment, the length of the vertical conductor of the first strip conductor 1 serving as the input line on the surface of the substrate is about 1/4 of the effective wavelength λg of the microwave signal input to the circuit. The length of the coupling conductor 4 made of a strip conductor that is a coupling line facing the vertical conductor of the first strip conductor 1 on the front surface of the substrate is selected to be about 1/4 of the effective wavelength λg. To be done.

結合導体4の端部は、方向性結合器の出力線路となる基
板表面の第2,第3のストリップ導体2,3とスルーホール
8,9を介して接続される。
The ends of the coupling conductors 4 are through holes and the second and third strip conductors 2 and 3 on the surface of the substrate which are the output lines of the directional coupler.
Connected via 8,9.

また基板表面で外部回路との接続個所となるストリップ
導体よりなる接地電極5,6は、それぞれスルーホール10,
11,12および13,14,15を介して裏面の接地導体7に対称
に接続される。
In addition, the ground electrodes 5 and 6 made of strip conductors, which are the connection points with the external circuit on the surface of the board, respectively have through holes 10 and
It is symmetrically connected to the ground conductor 7 on the rear surface through 11,12 and 13,14,15.

第1のストリップ導体1の垂直導体と結合導体4は誘電
体基板を挟んでλg/4の長さにわたって対向するので、
第1のストリップ導体1の片端の入力端子から入力し
たマイクロ波電力は表面のλg/4長の垂直導体を伝送
し、他端の出力端子に向かうと同時に、そのマイクロ
波電力の一部が裏面の結合導体4と結合し、その形成出
力が端子,に分配伝送される。しかし位相関係の結
果として、合成出力は端子,に現れるが端子には
現れない。
Since the vertical conductor of the first strip conductor 1 and the coupling conductor 4 face each other across the length of λg / 4 across the dielectric substrate,
The microwave power input from the input terminal at one end of the first strip conductor 1 is transmitted through the vertical conductor of λg / 4 length on the front surface and goes to the output terminal at the other end, and at the same time, a part of the microwave power is transferred to the back surface. Is coupled to the coupling conductor 4 of FIG. However, as a result of the phase relationship, the combined output appears at the terminal, but not at the terminal.

また第1のストリップ導体1の垂直導体と結合導体4と
の結合は、両ストリップ導体1,4の間の誘電体基板の厚
さおよび各ストリップ導体の幅を適当に選定することに
よって密結合とすることができ、結合度3dBの方向性結
合器が容易に実現される。
Further, the vertical conductor of the first strip conductor 1 and the coupling conductor 4 are coupled to each other by tight coupling by appropriately selecting the thickness of the dielectric substrate between the strip conductors 1 and 4 and the width of each strip conductor. And a directional coupler with a coupling degree of 3 dB is easily realized.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したごとく、本発明によれば、マイクロストリ
ップ線路で構成される分布結合形で密結合のマイクロ波
の方向性結合器を、小形,低コストで実現できる効果が
ある。
As described above, according to the present invention, there is an effect that a distributed coupling type tightly coupled microwave directional coupler configured of a microstrip line can be realized in a small size and at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の方向性結合器の構成を示す構造図、 第2図は従来例の方向性結合器の構成を示す構造図であ
る。 第1図において、 1は第1のストリップ導体、 2,3は第2,第3のストリップ導体、 4は結合線路として結合導体、 5,6は接地電極、 7は接地導体、 100は誘電体基板である
FIG. 1 is a structural diagram showing a configuration of a directional coupler of the present invention, and FIG. 2 is a structural diagram showing a configuration of a conventional directional coupler. In FIG. 1, 1 is a first strip conductor, 2,3 are second and third strip conductors, 4 is a coupling conductor as a coupling line, 5 and 6 are ground electrodes, 7 is a ground conductor, and 100 is a dielectric. Is the substrate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】誘電体基板の表面上には、 垂直導体およびこの垂直導体の両端にそれぞれ反対方向
に略直角状に接続されて延在する第1,第2部分導体より
なる第1のストリップ導体(1)と、 第1のストリップ導体(1)の垂直導体の両端に間隔を
おいてそれぞれ端部を有し、かつ第1,第2部分導体と反
対方向で略同一線上に延在する第2,第3のストリップ導
体(2,3)とから形成される入出力線路および、 第1のストリップ導体(1)の垂直導体の両側に、間隔
を置いて平行に、かつ第1,第2,第3ストリップ導体の内
側に配置されるストリップ導体よりなる2個の接地電極
(5,6)が配置され、 誘電体基板の裏面上には、 第1のストリップ導体(1)の垂直導体に対向位置し、
両端は第2,第3のストリップ導体の端部にそれぞれ対応
して対向位置するストリップ導体よりなる結合導体
(4)と、 2個の接地電極(5,6)の対向位置を含み、それぞれの
側の全面に分離形成された接地導体(7)とが配置さ
れ、 結合導体(4)のそれぞれの端部はスルーホール(8,
9)を介し、対応する第2,第3のストリップ導体(2,3)
の端部と接続され、 2個の接地電極(5,6)は、それぞれスルーホール(10
〜15)を介して接地導体(7)と接続されることを特徴
とする方向性結合器。
1. A first strip made of a vertical conductor and first and second partial conductors connected to both ends of the vertical conductor in opposite directions at substantially right angles on the surface of a dielectric substrate. Both ends of the conductor (1) and the vertical conductor of the first strip conductor (1) are spaced apart from each other, and extend substantially in the same line in the opposite direction to the first and second partial conductors. The input / output line formed by the second and third strip conductors (2, 3) and both sides of the vertical conductor of the first strip conductor (1) are spaced apart and parallel to each other. Two ground electrodes (5, 6) made of strip conductors are arranged inside the second and third strip conductors, and the vertical conductor of the first strip conductor (1) is arranged on the back surface of the dielectric substrate. Located opposite to
Both ends include the combined conductor (4) made of strip conductors facing each other corresponding to the ends of the second and third strip conductors, and the facing positions of the two ground electrodes (5, 6). The ground conductor (7) formed separately is disposed on the entire surface of the side, and each end of the coupling conductor (4) has a through hole (8,
9) through corresponding second and third strip conductors (2,3)
The two ground electrodes (5, 6) are connected to the end of the through hole (10
To 15) are connected to the ground conductor (7) via a directional coupler.
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