JPH0946107A - 90-degree hybrid circuit - Google Patents
90-degree hybrid circuitInfo
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は出力が９０度の位相
差をもつハイブリッド回路に関し、特に１０ＧＨｚ以上
の高周波で動作する無線通信装置でプリント基板上に構
成される９０度ハイブリッド回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid circuit having outputs having a phase difference of 90 degrees, and more particularly to a 90 degree hybrid circuit formed on a printed circuit board in a wireless communication device operating at a high frequency of 10 GHz or higher.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は従来の９０度の位相差をもつスト
リップラインハイブリッドリングの構成図でブランチラ
イン形と呼ばれているものの平面図である。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a plan view of a conventional stripline hybrid ring having a phase difference of 90 degrees, which is called a branch line type.
【０００３】図３において、導体パターンＡは裏面が導
体である誘電体基板の表面に構成される。この導体パタ
ーンＡは特性インピーダンスＺ0 ／√２、長さλg ／４
のストリップライン２本と特性インピーダンスＺ0 、長
さλg ／４のストリップライン２本が井桁状に接続さ
れ、４個の接続点をポート２３，２４，２５，２６とし
ている。ここでＺ0 はハイブリッドリングに接続される
線路の特性インピーダンス、λg は伝送路の波長であ
る。In FIG. 3, the conductor pattern A is formed on the front surface of a dielectric substrate whose back surface is a conductor. This conductor pattern A has a characteristic impedance Z 0 / √2 and a length λ g / 4.
And two strip lines having a characteristic impedance Z 0 and a length λ g / 4 are connected in a checkered pattern, and four connection points are ports 23, 24, 25 and 26. Here, Z 0 is the characteristic impedance of the line connected to the hybrid ring, and λ g is the wavelength of the transmission line.
【０００４】図３において、ポート２３から入力された
信号はポート２４，２６に互いに９０度の位相差をもっ
て同振幅で出力され、ポート２５には出力されない。ま
た、ポート２５からの入力はポート２４，２６に９０度
の位相差と同振幅で出力され、ポート２３には出力され
ない。In FIG. 3, the signals input from the port 23 are output to the ports 24 and 26 with the same amplitude with a phase difference of 90 degrees, and are not output to the port 25. Further, the input from the port 25 is output to the ports 24 and 26 with the same amplitude as the phase difference of 90 degrees, and is not output to the port 23.
【０００５】この従来技術の例は、社団法人電子通信学
会刊「通信用マイクロ波回路」５８頁から６３頁、ハイ
ブリッド回路（３ｄＢ方向性結合器）の項に記述されて
いる。An example of this prior art is described in "Microwave Circuits for Communication", pages 58 to 63, published by The Institute of Electronics, Communication and Information Engineers, "Hybrid Circuit (3 dB Directional Coupler)".
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】この従来のハイブリッ
ド回路では、１０ＧＨｚ以上では所望の諸特性を得るに
は製作が極めて困難であるという問題点があった。However, this conventional hybrid circuit has a problem that it is extremely difficult to manufacture it in order to obtain desired characteristics at 10 GHz or higher.
【０００７】なぜなら、特性インピーダンスが一定の場
合、ストリップラインの幅は周波数に対して一定である
にもかかわらず、λg は周波数が高くなると短くなるの
で、プリント基板上につくるときに井桁の中空部分がつ
くりづらくなり、ブランチラインが構成しづらくなるか
らである。This is because, when the characteristic impedance is constant, the width of the strip line is constant with respect to the frequency, but λ g becomes shorter as the frequency becomes higher. This is because it is difficult to make the part and the branch line is difficult to configure.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め本発明の９０度ハイブリッド回路は、全周の長さが１
波長の環状スロットライン８と、一方の端部が入力ポー
トを構成し他方の端部が前記環状スロットライン上の４
分の１波長間隔の２点にそれぞれストリップ−スロット
結合する一対の入力ストリップライン５，６と、両端部
が出力ポートを構成し前記環状スロットライン上の前記
２点から４分の１波長間隔離れた他の２点にそれぞれス
トリップ−スロット結合する結合点間が４分の１波長の
間隔を持つ出力ストリップライン７とからなる手段を備
える。In order to solve the above-mentioned problems, the 90-degree hybrid circuit of the present invention has a total circumference length of 1
A circular slot line 8 of wavelength, one end of which constitutes an input port and the other end of which is 4 on the circular slot line.
A pair of input strip lines 5 and 6 that are strip-slot coupled to two points each having a 1/4 wavelength interval, and both ends constitute output ports, and are separated from the 2 points on the annular slot line by a 1/4 wavelength interval. In addition, the output stripline 7 having a quarter wavelength interval between the coupling points for strip-slot coupling is provided at the other two points.
【０００９】また、本発明は前記９０度ハイブリッド回
路において、少なくとも以下の手段の一つを備える。The present invention, in the 90-degree hybrid circuit, comprises at least one of the following means.
【００１０】（イ）前記各ストリップライン５，６，７
は誘電体基板の一方の面に形成し、前記環状スロットラ
イン８は前記誘電体基板の他方の面に形成する。(A) Each of the strip lines 5, 6, 7
Is formed on one surface of the dielectric substrate, and the annular slot line 8 is formed on the other surface of the dielectric substrate.
【００１１】（ロ）前記環状スロットライン８は多角形
状スロットラインとして形成する。(B) The annular slot line 8 is formed as a polygonal slot line.
【００１２】更に、本発明は、前記９０度ハイブリッド
回路において、前記環状スロットラインに代えて環状ス
ロット手段を備えている。Further, according to the present invention, in the 90-degree hybrid circuit, an annular slot means is provided instead of the annular slot line.
【００１３】本発明の作用は、一対の入力ストリップラ
イン５，６の一方の入力ポート１又は３から入力した信
号はストリップ−スロット結合点９又は１２から環状ス
ロットラインを２経路に分かれて伝搬し、ストリップ−
スロット結合点１１又は１０から出力ストリップライン
７上に合成され、出力ストリップライン７の出力ポート
に９０度の位相関係で出力される。The operation of the present invention is that a signal input from one of the input ports 1 or 3 of the pair of input strip lines 5 and 6 propagates from the strip-slot connection point 9 or 12 through the annular slot line in two paths. , Strip-
The slot connection points 11 or 10 are combined on the output strip line 7 and output to the output port of the output strip line 7 in a 90-degree phase relationship.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】次に本発明について、図面を参照
して説明する。図１は、本発明第一の実施の形態の構成
図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【００１５】図１（ａ）は本実施の形態の表面パターン
を示す平面図であり、図１（ｂ）は同じく裏面パターン
を示す底面図である。FIG. 1A is a plan view showing the surface pattern of the present embodiment, and FIG. 1B is a bottom view showing the back surface pattern.
【００１６】図１（ａ）において、実線で示すストリッ
プライン５，６，７は、表面に形成された金属薄膜パタ
ーンで、この裏面には全体に金属薄膜が形成され接地さ
れる。また、点線で示すスロットライン８は、この部分
のみ金属薄膜がない。このスロットライン８はストリッ
プライン５，６，７に基板を介して結合し、全周が長さ
λg の円環を形成している。ストリップライン５にはポ
ート１が、ストリップライン６にはポート３が、ストリ
ップライン７にはポート２，４がそれぞれ接続されてい
る。円環状スロットライン８とストリップライン５とは
ある１点９で交わる。ストリップライン５はポート１か
らみて点９でスロットライン８と交差しおわったところ
でスルーホール１３により裏面の金属薄膜に接続され
る。ストリップライン６も同様にポート３からみて点１
２でスロットライン８と交差したところでスルーホール
１４により裏面の金属薄膜に接続している。点９，１２
間はλg ／４だけ離れている。ストリップライン７はス
ロットライン８と２点１０，１１で交わる。１０，１１
間の距離はストリップライン７経由でも、スロットライ
ン８経由でも同じλg ／４である。点１１，１２間、点
１２，１３間の距離はともにλg ／４である。In FIG. 1A, strip lines 5, 6, and 7 indicated by solid lines are metal thin film patterns formed on the front surface, and a metal thin film is formed on the entire back surface and is grounded. Further, the slot line 8 indicated by the dotted line has no metal thin film only in this portion. The slot line 8 is connected to the strip lines 5, 6 and 7 via the substrate, and the entire circumference forms an annular ring having a length λ g . Port 1 is connected to the strip line 5, port 3 is connected to the strip line 6, and ports 2 and 4 are connected to the strip line 7. The annular slot line 8 and the strip line 5 intersect at a certain point 9. When the strip line 5 crosses the slot line 8 at a point 9 when viewed from the port 1, it is connected to the metal thin film on the back surface by a through hole 13. Similarly, the strip line 6 also has a point 1 when viewed from the port 3.
When the slot line 8 is crossed at 2, the through hole 14 connects to the metal thin film on the back surface. Points 9 and 12
They are separated by λ g / 4. The strip line 7 intersects with the slot line 8 at two points 10 and 11. 10,11
The distance between them is the same λ g / 4 both via the strip line 7 and via the slot line 8. The distances between the points 11 and 12 and between the points 12 and 13 are both λ g / 4.
【００１７】この実施の形態の動作について、以下に説
明する。まず、ポート１からの入力信号は、点９におい
てストリップ−スロット変換され、スロットライン８上
を点１０，１２の２方向に等振幅、逆位相で伝送され
る。このとき、点１０，１２は点９からλg ／４の距離
にあるので、どちらも点９からみて開放である。したが
って、点１０，１２ではスロット−ストリップ変換は行
われず、その結果ポート６には出力されない。また、点
１１は点９からみて短絡にみえるので、ここでストリッ
プ−スロット変換が行われ、ストリップライン７上をポ
ート２，４の２方向に等振幅、同位相で信号が伝送す
る。ストリップ−スロット変換されるとき、互いに逆の
位相をもつ点１０経由、点１２経由の信号は、位相がさ
らに１８０°の差を生じ、点１１でのストリップライン
側の信号は同相になって、ストリップライン７上を流れ
る。ここで点１０とポート２の間の距離が点１１とポー
ト４の間の距離と等しいときには、点１１とポート２，
４の間の距離にλg ／４の差ができるため、ポート２，
４に出力されるときは位相差が９０°になっている。ポ
ート２から出力される信号は途中点１０を通るが、スロ
ットライン８上、ストリップライン７上ともに点１１か
らみて開放なのでスロットライン８に信号が移行しな
い。よって、等振幅、位相差９０°の信号がポート２，
４に出力される。The operation of this embodiment will be described below. First, the input signal from the port 1 is strip-slot converted at the point 9 and is transmitted on the slot line 8 in the two directions of the points 10 and 12 with equal amplitude and opposite phase. At this time, since the points 10 and 12 are at a distance of λ g / 4 from the point 9, both are open when viewed from the point 9. Therefore, at points 10 and 12, no slot-strip conversion is performed and, as a result, no data is output to the port 6. Further, since the point 11 looks like a short circuit from the point 9, strip-slot conversion is performed here, and signals are transmitted on the strip line 7 in the two directions of the ports 2 and 4 with equal amplitude and in phase. When the strip-slot conversion is performed, the signals passing through the points 10 and 12 having opposite phases produce a phase difference of 180 °, and the signals on the strip line side at the point 11 are in phase, It flows on the strip line 7. Here, when the distance between point 10 and port 2 is equal to the distance between point 11 and port 4, point 11 and port 2,
Since there is a difference of λ g / 4 in the distance between ports 4,
When it is output to 4, the phase difference is 90 °. Although the signal output from the port 2 passes through the midpoint 10, the signal does not move to the slot line 8 because both the slot line 8 and the strip line 7 are open when viewed from the point 11. Therefore, signals with equal amplitude and 90 ° phase difference will
4 is output.
【００１８】ところで、スロットライン８の特性インピ
ーダンスは（√２）Ｚ0 なので、点９から点１１にかけ
ての２ルートは等価的に特性インピーダンスＺ0 ／√２
の伝送線路にみえる。また、点１１から出力ポート２，
４をみたときのインピーダンスはＺ0 ／２となるので、
スロットライン８がストリップライン５とストリップラ
イン７との間の４分の１波長変成器となる。よって、ポ
ート１からの入力の一部が本実施の形態のハイブリッド
回路によって反射し、ポート１に再び出力となって現れ
ることはない。By the way, since the characteristic impedance of the slot line 8 is (√2) Z 0 , the two routes from the point 9 to the point 11 are equivalently characteristic impedance Z 0 / √2.
It looks like a transmission line. Also, from point 11 to output port 2,
Since the impedance becomes Z 0/2 when the 4 saw,
The slot line 8 is a quarter wavelength transformer between the strip line 5 and the strip line 7. Therefore, a part of the input from the port 1 will not be reflected by the hybrid circuit of the present embodiment and will not appear as an output again in the port 1.
【００１９】また、ポート３から入力したときも、ポー
ト１から入力したときのようにポート２，４から、等振
幅、位相差９０°の信号が出力され、ポート１，３には
信号が出力されない。このときは、ストリップ−スロッ
ト変換が点１２，１０で行われる。Also, when inputting from port 3, signals having equal amplitude and phase difference of 90 ° are output from ports 2 and 4 as when inputting from port 1, and signals are output to ports 1 and 3. Not done. At this time, the strip-slot conversion is performed at points 12 and 10.
【００２０】本発明の第一の実施の形態は、結合素子に
スロットラインを用いている。そして、従来のストリッ
プラインのみで構成されるブランチライン形に比べ、同
じ特性インピーダンスを得るのに必要な幅が狭くとれる
スロットラインを使用した本実施の形態の方が設計の自
由度が高い。The first embodiment of the present invention uses slot lines for the coupling elements. Further, as compared with the conventional branch line type which is composed only of strip lines, the present embodiment using the slot line which can take a narrow width required to obtain the same characteristic impedance has a higher degree of freedom in design.
【００２１】図２は本発明の第二の実施の形態を示す平
面図である。FIG. 2 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.
【００２２】本発明は、環状スロットライン部が入出力
の伝送線路部と独立して形成された構成を持ち、環状ス
ロットラインの形状も自由に選択しうる点で製作上有利
である。第二の実施の形態は、第一の実施の形態と比較
しスロットラインの形状が円環状でなく多角形状になっ
ている点で異なっており、これに伴いストリップライン
の形状も変更したものである。このように高い設計の自
由度を持っている点も本発明の特徴の一つといえる。The present invention is advantageous in manufacturing because the annular slot line portion is formed independently of the input / output transmission line portion, and the shape of the annular slot line can be freely selected. The second embodiment is different from the first embodiment in that the shape of the slot line is not an annular shape but a polygonal shape, and the shape of the strip line is also changed accordingly. is there. It can be said that one of the features of the present invention is that it has a high degree of freedom in design.
【００２３】この場合も交点１９，２０間、２０，２１
間、２１，２２間、２２，１９間の距離がすべてλg ／
４であれば、ポート１５からの入力はポート１６，１８
へ等振幅、位相差９０°で出力され、ポート１５，１７
へは出力されない。また、ポート１７からの入力はポー
ト１６，１８へ等振幅、位相差９０°で出力され、ポー
ト１５，１７へは出力されない。Also in this case, between the intersections 19 and 20, 20 and 21
, 21, 22, and 22, 19 are all λ g /
If 4, the input from port 15 is ports 16 and 18
Output to ports 15 and 17 with equal amplitude and phase difference of 90 °
Is not output to. The input from the port 17 is output to the ports 16 and 18 with equal amplitude and a phase difference of 90 °, and is not output to the ports 15 and 17.
【００２４】以上、説明した実施の形態の誘電体基板と
してはアルミナ基板等に加えプリント基板自体を利用す
ることができる。また、環状スロットライン部はこれに
代えスロット構造を利用しても構成できる点でも設計上
の自由度が高い。As the dielectric substrate of the above-described embodiments, the printed circuit board itself can be used in addition to the alumina substrate and the like. Further, the annular slot line portion has a high degree of freedom in design in that it can be configured by using a slot structure instead.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明によれば、スロットラインを組み
込んだ構成としたことにより、従来のブランチライン形
ハイブリッドリングの構成でも製作し難かった１０ＧＨ
ｚ以上の周波数帯でも容易に製作することが可能である
点で効果が大である。According to the present invention, since the slot line is incorporated, it is difficult to manufacture even the conventional branch line type hybrid ring.
The effect is great in that it can be easily manufactured even in a frequency band of z or higher.
【００２６】これは、同じプリント基板上等で同じ特性
を得るのにはスロットラインの方がストリップラインよ
りも狭い幅で実現することが可能であるからである。This is because in order to obtain the same characteristics on the same printed circuit board, the slot line can be realized with a narrower width than the strip line.
【００２７】また、本発明はプリント基板上で他の回路
と一緒に製作することができるため、コストの削減につ
ながり低価格化が実現できる点でも効果がある。Further, since the present invention can be manufactured on a printed circuit board together with other circuits, it is also effective in that it leads to cost reduction and cost reduction.
【００２８】更に、本発明は、環状スロットライン部が
入出力部の伝送線路と独立して形成された構成を持ち、
環状スロットラインの形状も自由に選択でき、且つスロ
ットでも可能であることから製作、設計上の高い自由度
が得られるという点で効果が顕著である。Furthermore, the present invention has a structure in which the annular slot line portion is formed independently of the transmission line of the input / output portion,
The shape of the annular slot line can be freely selected, and since it is also possible to use a slot, the effect is remarkable in that a high degree of freedom in manufacturing and designing can be obtained.
【図１】本発明第一の実施の形態のハイブリッド回路の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a hybrid circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明第二の実施の形態のハイブリッド回路の
構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a hybrid circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図３】従来例のハイブリッド回路の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a hybrid circuit of a conventional example.
Ａ 導体パターン １，２，３，４ ポート ５，６，７ ストリップライン ８ スロットライン ９，１０，１１，１２ 点 １３，１４ スルーホール １５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２
ポートA conductor pattern 1,2,3,4 port 5,6,7 strip line 8 slot line 9,10,11,12 points 13,14 through hole 15,16,17,18,19,20,21,22
port
Claims (4)
ンと、一方の端部が入力ポートを構成し他方の端部が前
記環状スロットライン上の４分の１波長間隔の２点にそ
れぞれストリップ−スロット結合する一対の入力ストリ
ップラインと、両端部が出力ポートを構成し前記環状ス
ロットライン上の前記２点から４分の１波長間隔離れた
他の２点にそれぞれストリップ−スロット結合する結合
点間が４分の１波長の間隔を持つ出力ストリップライン
とを有することを特徴とする９０度ハイブリッド回路。1. An annular slot line having a full circumference of one wavelength, and one end portion constitutes an input port, and the other end portion is provided at two points of a quarter wavelength interval on the annular slot line. A pair of strip-slot-coupled input striplines and strip-slot-coupled two points on both sides of the annular slot line, each of which constitutes an output port, are spaced apart from each other by a quarter wavelength. A 90-degree hybrid circuit having an output stripline having a quarter wavelength interval between coupling points.
一方の面に形成し、前記環状スロットラインは前記誘電
体基板の他方の面に形成したことを特徴とする請求項１
記載の９０度ハイブリッド回路。2. The strip lines are formed on one surface of a dielectric substrate, and the annular slot lines are formed on the other surface of the dielectric substrate.
The described 90 degree hybrid circuit.
成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の９０度
ハイブリッド回路。3. The 90-degree hybrid circuit according to claim 1, wherein the annular slot line is formed in a polygonal shape.
ロットを有することを特徴とする請求項１、２又は３記
載の９０度ハイブリッド回路。4. The 90-degree hybrid circuit according to claim 1, wherein the 90-degree hybrid circuit has an annular slot instead of the annular slot line.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18993495A JPH0946107A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 90-degree hybrid circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18993495A JPH0946107A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 90-degree hybrid circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0946107A true JPH0946107A (en) | 1997-02-14 |
Family
ID=16249661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18993495A Pending JPH0946107A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 90-degree hybrid circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0946107A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100347633B1 (en) * | 1999-09-21 | 2002-08-07 | 주식회사 이트로닉스 | Frequency Mixer for High Frequency Band the Using And Microstrip Hybrid |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5427344A (en) * | 1977-08-02 | 1979-03-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Slot line rat race type directional coupler |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP18993495A patent/JPH0946107A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5427344A (en) * | 1977-08-02 | 1979-03-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Slot line rat race type directional coupler |
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| KR100347633B1 (en) * | 1999-09-21 | 2002-08-07 | 주식회사 이트로닉스 | Frequency Mixer for High Frequency Band the Using And Microstrip Hybrid |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970506 |