JPH10126117A - 方向性結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特性インピーダンスの異なるマイクロストリ
ップ線路との接続時に、インピーダンス変換回路を必要
としない方向性結合器を提供する。 【解決手段】 方向性結合器１を構成するマイクロスト
リップ線路２の一端の幅と他端の幅を異なるものとし、
マイクロストリップ線路３の一端と他端の幅をマイクロ
ストリップ線路２の他端と一端の幅と同じとし、２つの
マイクロストリップ線路２、３の一端と他端の幅を、接
続されるマイクロストリップ線路４、５、６の幅と一致
させる。 【効果】 方向性結合器とマイクロストリップ線路との
接続部において特性インピーダンスが一致するため、イ
ンピーダンス変換回路が不必要となり、周波数帯域が広
くなり、また小形化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は方向性結合器、特に
直交変調回路に用いられる、１つの信号から位相が９０
度異なる２つの信号を得るためのマイクロストリップ線
路タイプの方向性結合器に関する。

【０００２】

【従来の技術】直交変調回路では１つの信号（搬送波）
から位相が９０度異なる４つの信号を得る必要がある。
その作成方法として、まず不平衡・平衡変換回路で１つ
の信号を位相が１８０度異なる２つの信号に分け、次に
その２つの信号をそれぞれ方向性結合器に入力して、そ
れぞれ位相が９０度異なる２つの信号に分ける。これに
よって、それぞれ位相が９０度異なる４つの信号を得る
ことができる。そして、これらの４つの信号は、方向性
結合器の次段にくる直交変調器（通常はＩＣで作られ
る）に入力される。そして、通常は方向性結合器の特性
インピーダンスと直交変調器の入力インピーダンスは異
なるため、両者の間にはインピーダンス変換回路が必要
となる。

【０００３】図１２に、従来の、１つの信号から位相が
９０度異なる２つの信号を得るためのマイクロストリッ
プ線路タイプの方向性結合器、およびその周辺回路の例
を示す。図１２において、方向性結合器５０は誘電体基
板の表面に形成したマイクロストリップ線路５１とマイ
クロストリップ線路５２を近接して並べて配置して構成
され、端子５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを有する。
端子５０ａと５０ｃはマイクロストリップ線路５１の一
端と他端に、端子５０ｂと５０ｄはマイクロストリップ
線路５２の一端と他端にそれぞれ接続されている。ま
た、端子５０ａは入力用のマイクロストリップ線路５３
に接続され、端子５０ｂと５０ｃはそれぞれインダクタ
５７および５８を介して出力用のマイクロストリップ線
路５４と５５に接続され、端子５０ｄは抵抗５６を介し
て接地・終端されている。そして、マイクロストリップ
線路５４とインダクタ５７の接続部はキャパシタ５９を
介して接地され、マイクロストリップ線路５５とインダ
クタ５８の接続部はキャパシタ６０を介して接地されて
いる。

【０００４】方向性結合器５０を構成するマイクロスト
リップ線路５１、５２と、入力用のマイクロストリップ
線路５３は線路幅がｗ３で等しく、特性インピーダンス
も等しい。一方、出力用のマイクロストリップ線路５
４、５５は、直交変調器（図示せず）に接続されるた
め、その入力インピーダンスに合ったインピーダンスに
するために、線路幅がｗ４でｗ３より大きく、マイクロ
ストリップ線路５１、５２、５３とは線路幅が異なり、
特性インピーダンスも異なっている。インダクタ５７と
キャパシタ５９で構成される回路、およびインダクタ５
８とキャパシタ６０で構成される回路は、互いに特性イ
ンピーダンスの異なる２つのマイクロストリップ線路５
２と５４、および５１と５５を整合を取って接続するた
めのインピーダンス変換回路である。

【０００５】このように構成された回路において、入力
用のマイクロストリップ線路５３から方向性結合器５０
の端子５０ａに信号を入力すると、方向性結合器５０の
端子５０ｂおよび５０ｃから、位相が９０度異なる２つ
の信号が出力される。この２つの信号は、それぞれイン
ダクタ５７とキャパシタ５９、またはインダクタ５８と
キャパシタ６０で構成されるインピーダンス変換回路を
介して、出力用のストリップ線路５４および５５に出力
され、次段の直交変調器（図示せず）に入力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の方向性結合器の
場合、その出力に、線路幅が異なることで特性インピー
ダンスの異なる出力用のマイクロストリップ線路を接続
するために、インダクタやキャパシタを用いたインピー
ダンス変換回路を必要とする。しかし、この場合はイン
ピーダンス変換回路によって方向性結合器としての周波
数帯域が狭くなるという問題がある。また、誘電体基板
上あるいは誘電体基板外にインピーダンス変換回路を付
加する必要があり、方向性結合器全体の占有面積が大き
くなるという問題もある。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためのも
ので、特性インピーダンスの異なるマイクロストリップ
線路との接続において、インピーダンス変換回路が不要
な方向性結合器を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の方向性結合器は、底面にグランド電極を設
けた誘電体基板の上面に、第１のマイクロストリップ線
路と第２のマイクロストリップ線路を近接して並べて配
置した方向性結合器において、前記第１のマイクロスト
リップ線路の一端および他端は、前記第２のマイクロス
トリップ線路の一端および他端に隣接し、前記第１のマ
イクロストリップ線路の他端の幅を一端の幅より大きく
形成し、前記第２のマイクロストリップ線路の一端の幅
を他端の幅より大きく形成したことを特徴とする。

【０００９】また、本発明の方向性結合器は、前記第２
のマイクロストリップ線路の一端および他端の幅を、そ
れぞれ前記第１のマイクロストリップ線路の他端および
一端の幅と等しくしたことを特徴とする。

【００１０】また、本発明の方向性結合器は、前記第１
および第２のマイクロストリップ線路の幅が、それぞれ
一端から他端にかけてテーパ状に一様に変化しているこ
とを特徴とする。

【００１１】また、本発明の方向性結合器は、前記第１
および第２のマイクロストリップ線路の幅が、その線路
の一部においてテーパ状に一様に変化し、残りの部分に
おいて一端または他端と同じ幅を有することを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明の方向性結合器は、底面にグ
ランド電極を設けた誘電体基板の上面に、第１のマイク
ロストリップ線路と第２のマイクロストリップ線路を近
接して並べて配置した方向性結合器において、前記第１
のマイクロストリップ線路の一端および他端は、前記第
２のマイクロストリップ線路の一端および他端に隣接
し、前記第１のマイクロストリップ線路の内部に、三角
形、台形もしくは幅に段差を持つ形状で、線路の長さ方
向に幅が狭くなるスリットを、一端から他端に向けて形
成し、前記第２のマイクロストリップ線路の内部に、三
角形、台形もしくは幅に段差を持つ形状で、線路の長さ
方向に幅が広くなるスリットを、一端から他端に向けて
形成したことを特徴とする。

【００１３】このように構成することにより、本発明の
方向性結合器は、特性インピーダンスの異なるマイクロ
ストリップ線路との接続において、インピーダンス変換
器を設ける必要がなく、小形化、コストダウンをはかる
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の、１つの信号か
ら位相が９０度異なる２つの信号を得るためのマイクロ
ストリップ線路タイプの方向性結合器およびその周辺回
路の一実施例を示す。図１において、方向性結合器１は
誘電体基板の表面に形成したマイクロストリップ線路２
とマイクロストリップ線路３を近接して並べて配置して
構成され、端子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有する。端子
１ａと１ｃはマイクロストリップ線路２の一端と他端
に、端子１ｂと１ｄはマイクロストリップ線路３の一端
と他端にそれぞれ接続されている。また、端子１ａは入
力用のマイクロストリップ線路４に接続され、端子１ｂ
および１ｃはそれぞれ出力用のマイクロストリップ線路
５および６に接続され、端子１ｄは抵抗７を介して接地
・終端されている。

【００１５】マイクロストリップ線路２は線路幅が均一
ではなく、一端側の線路幅がｗ１で、他端側の線路幅が
ｗ２となり、ｗ２はｗ１より大きく形成され、線路の途
中においては、その長さ方向に線路幅が連続的に変化し
ている。また、マイクロストリップ線路３も線路幅は均
一ではなく、一端側の線路幅がｗ２で、他端側の線路幅
がｗ１となり、線路の途中においては、その長さ方向に
線路幅が連続的に変化している。入力用のマイクロスト
リップ線路４、および出力用のマイクロストリップ線路
５、６の線路幅は、それぞれｗ１、ｗ２、ｗ２となり、
そのマイクロストリップ線路が接続される方向性結合器
１のマイクロストリップ線路の一端または他端の線路幅
に一致させている。出力用のマイクロストリップ線路
５、６は直交変調器に接続され、その入力インピーダン
スは同じであるためマイクロストリップ線路５、６の線
路幅も等しくなっている。

【００１６】このように構成された回路において、入力
用のマイクロストリップ線路４から方向性結合器１の端
子１ａに信号を入力すると、方向性結合器１の端子１ｂ
および１ｃから、位相が９０度異なる２つの信号が出力
される。この２つの信号は、それぞれ出力用のストリッ
プ線路５および６に出力される。

【００１７】図２に、本発明の方向性結合器の別の実施
例を示す。なお、以下図２ないし図８の実施例において
は、方向性結合器を構成するマイクロストリップ線路の
両端の線路幅および入力用と出力用のマイクロストリッ
プ線路の線路幅は図１に示した実施例と同じものとして
説明する。図２の実施例は、図１の実施例に示した、マ
イクロストリップ線路の両端で線路幅が異なる方向性結
合器の別の例である。図２において、方向性結合器１０
はマイクロストリップ線路１１とマイクロストリップ線
路１２を近接して並べて配置して構成され、端子１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有する。端子１０ａと１
０ｃはマイクロストリップ線路１１の一端と他端に、端
子１０ｂと１０ｄはマイクロストリップ線路１２の一端
と他端にそれぞれ接続されている。

【００１８】マイクロストリップ線路１１は線路幅が均
一ではなく、一端側の線路幅がｗ１で、他端側の線路幅
がｗ２となり、ｗ２はｗ１より大きく形成され、線路の
途中においては、その長さ方向に一端側から他端側に向
かって線路幅が階段状に広くなっている。また、マイク
ロストリップ線路１２も線路幅は均一ではなく、一端側
で線路幅がｗ２で、他端側で線路幅がｗ１となり、線路
の途中においては、その長さ方向に一端側から他端側に
向かって線路幅が階段状に狭くなっている。

【００１９】図３に、本発明の方向性結合器のさらに別
の実施例を示す。図３において、方向性結合器２０はマ
イクロストリップ線路２１とマイクロストリップ線路２
２を近接して並べて配置して構成され、端子２０ａ、２
０ｂ、２０ｃ、２０ｄを有する。端子２０ａと２０ｃは
マイクロストリップ線路２１の一端と他端に、端子２０
ｂと２０ｄはマイクロストリップ線路２２の一端と他端
にそれぞれ接続されている。

【００２０】マイクロストリップ線路２１は線路幅が均
一ではなく、一端側の線路幅がｗ１で、他端側の線路幅
がｗ２となり、ｗ２はｗ１より大きく形成され、線路の
途中においては、その長さ方向に一端側から他端側に向
かって線路幅がテーパ状に広くなっている。また、マイ
クロストリップ線路２２も線路幅は均一ではなく、一端
側の線路幅がｗ２で、他端側の線路幅がｗ１となり、線
路の途中においては、その長さ方向に一端側から他端側
に向かって線路幅がテーパ状に狭くなっている。そし
て、マイクロストリップ線路２１と２２は、それぞれそ
の長さ方向に向かって左右対称形状となっている。

【００２１】図４および図５に、本発明の方向性結合器
のさらに別の実施例を示す。図４および図５の実施例
は、図３の実施例に示した線路幅がテーパ状に変化する
方向性結合器の別の例である。図４においては、方向性
結合器２３を構成するマイクロストリップ線路２４、２
５の形状は、その長さ方向に向かって左右対称ではな
く、隣のマイクロストリップ線路に隣接しない外側の辺
は一端および他端の辺と直角で、隣のマイクロストリッ
プ線路に隣接する内側の辺は斜めのテーパ状となってい
る。一方、図５においては、方向性結合器２６を構成す
るマイクロストリップ線路２７、２８の形状は、隣のマ
イクロストリップ線路に隣接する内側の辺は一端および
他端の辺と直角で、隣のマイクロストリップ線路に隣接
しない外側の辺は斜めのテーパ状となっている。

【００２２】図６に、本発明の方向性結合器のさらに別
の実施例を示す。図６において、方向性結合器３０はマ
イクロストリップ線路３１とマイクロストリップ線路３
２を近接して並べて配置して構成され、端子３０ａ、３
０ｂ、３０ｃ、３０ｄを有する。端子３０ａと３０ｃは
マイクロストリップ線路３１の一端と他端に、端子３０
ｂと３０ｄはマイクロストリップ線路３２の一端と他端
にそれぞれ接続されている。

【００２３】マイクロストリップ線路３１は線路幅が均
一ではなく、一端側の線路幅がｗ１で、他端側の線路幅
がｗ２となり、ｗ２はｗ１より大きく形成され、線路の
中央部に、その長さ方向に一端側から他端側に向かって
線路幅がｗ１からｗ２へテーパ状に広くなる部分を有す
る。また、マイクロストリップ線路３２も線路幅は均一
ではなく、一端側の線路幅がｗ２で、他端側の線路幅が
ｗ１となり、線路の中央部に、その長さ方向に一端側か
ら他端側に向かって線路幅がｗ２からｗ１へテーパ状に
狭くなる部分を有する。

【００２４】図７および図８に、本発明の方向性結合器
のさらに別の実施例を示す。図７および図８の実施例
は、図６の実施例に示した線路幅が線路の一部で直線的
に変化する方向性結合器の別の例である。図７において
は、方向性結合器３３を構成するマイクロストリップ線
路３４、３５の形状は、それぞれ一端および他端側から
線路の途中まで一定幅を保ち、線路の途中から他端およ
び一端側にかけてテーパ状に線路幅が変化している。一
方、図８においては、方向性結合器３６を構成するマイ
クロストリップ線路３７、３８の形状は、ともに線路の
一端側から途中にかけて、マイクロストリップ線路３７
は線路幅がテーパ状に広くなり、マイクロストリップ線
路３８は線路幅がテーパ状に狭くなり、線路の途中から
他端側まではともに一定幅を保っている。

【００２５】以上、図１ないし図８の実施例に示したよ
うに構成することにより、方向性結合器１（１０、２
０、２３、２６、３０、３３、３６）を構成するマイク
ロストリップ線路２（１１、２１、２４、２７、３１、
３４、３７）の一端側と他端側、およびマイクロストリ
ップ線路３（１２、２２、２５、２８、３２、３５、３
８）の一端側と他端側のインピーダンスを異なるものに
することができ、特性インピーダンスの異なる出力用マ
イクロストリップ線路との接続において、接続部におい
てインピーダンスが一致するためにインピーダンス変換
回路が不必要になる。これによって、周波数帯域を広く
取ることができ、設計に余裕ができ、また装置の小形化
も可能となる。

【００２６】なお、図１ないし図８の実施例において
は、出力用のマイクロストリップ線路を接続する部分の
線路幅を、入力用のマイクロストリップ線路を接続する
部分の線路幅より広くしたが、これは必要に応じて逆に
設定しても同じ効果を得ることができる。

【００２７】また、図１ないし図８の実施例において
は、第１のマイクロストリップ線路の他端の幅と第２の
マイクロストリップ線路の一端の幅をｗ２として等しく
したが、これは接続される直交変調器の入力インピーダ
ンスが等しいためで、接続される相手の入力インピーダ
ンスが異なる場合には等しくなくても同じ効果を得るこ
とができる。さらに、第１のマイクロストリップ線路の
一端の幅と第２のマイクロストリップ線路の他端の幅を
ｗ１として等しくしたが、これも方向性結合器全体のバ
ランスを取るためで、必ずしも等しくなくても良い。

【００２８】図９に、本発明の方向性結合器のさらに別
の実施例を示す。図９において、方向性結合器４０は線
路幅が一定のマイクロストリップ線路４１とマイクロス
トリップ線路４２を近接して並べて配置して構成され、
端子４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを有する。端子４
０ａと４０ｃはマイクロストリップ線路４１の一端と他
端に、端子４０ｂと４０ｄはマイクロストリップ線路４
２の一端と他端にそれぞれ接続されている。

【００２９】マイクロストリップ線路４１の内部には、
一端側が底辺で他端側が頂点となる三角形のスリット４
１ａが形成されている。また、マイクロストリップ線路
４２の内部には、他端側が底辺で一端側が頂点となる三
角形のスリット４２ａが形成されている。

【００３０】図１０および図１１に、本発明の方向性結
合器のさらに別の実施例を示す。図１０および図１１の
実施例は、図１０の実施例に示した、ストリップ線路内
に形成したスリットの幅をその長さ方向に変化させる構
成の方向性結合器の別の例である。

【００３１】図１０において、方向性結合器４３を構成
するマイクロストリップ線路４４の内部には、一端側が
下底で他端側が上底となり、下底の幅が上底の幅より広
い台形状のスリット４４ａが、またマイクロストリップ
線路４５の内部には他端側が下底で一端側が上底とな
り、下底の幅が上底の幅より広い台形状のスリット４５
ａがそれぞれ形成されている。

【００３２】図１１においては、方向性結合器４６を構
成するマイクロストリップ線路４７の内部には、一端側
から他端側へ向けて階段状に幅が狭くなるスリット４７
ａが、またマイクロストリップ線路４８の内部には他端
側から一端側へ向けて階段状に幅が狭くなるスリット４
８ａがそれぞれ形成されている。

【００３３】以上、図９ないし図１１の実施例に示した
ように、マイクロストリップ線路内に形成したスリット
の幅を、その長さ方向に変化させて構成することによ
り、方向性結合器４０（４３、４６）を構成するマイク
ロストリップ線路４１（４４、４７）の一端側と他端
側、およびマイクロストリップ線路４２（４５、４８）
の一端側と他端側のインピーダンスを異なるものにする
ことができ、特性インピーダンスの異なる出力用のマイ
クロストリップ線路との接続において、接続部にけるイ
ンピーダンスが一致するためにインピーダンス変換回路
が不必要になる。これによって、周波数帯域を広く取る
ことができ、設計に余裕ができ、また装置の小形化も可
能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の方向性結合器によれば、方向性
結合器を構成する２つのマイクロストリップ線路の幅
を、第１のマイクロストリップ線路の一端側と他端側の
幅を変え、第２のマイクロストリップ線路の一端側と他
端側の幅を、第１のマイクロストリップ線路の他端側と
一端側の幅と等しくする。これにより、第１のマイクロ
ストリップ線路の一端側と、第１のマイクロストリップ
線路の他端側および第２のマイクロストリップ線路の一
端側の線路幅を異なるものにでき、その結果として特性
インピーダンスを異なるものにできる。その結果、特性
インピーダンスの異なるマイクロストリップ線路との接
続において、整合をとるためのインピーダンス変換回路
を付加する必要がなくなる。これによって、周波数帯域
を広く取ることができ、設計に余裕ができ、また方向性
結合器の小形化が可能になる。

【００３５】また、本発明の方向性結合器によれば、方
向性結合器を構成する２つのマイクロストリップ線路の
中に、第１のマイクロストリップ線路には一端側から他
端側にかけて幅の変化するスリットを設け、第２のマイ
クロストリップ線路には逆荷他端側から一端川にかけて
同様に幅の変化するスリットを設ける。これにより、第
１のマイクロストリップ線路の一端側と、第１のマイク
ロストリップ線路の他端側および第２のマイクロストリ
ップ線路の一端側の特性インピーダンスを異なるものに
できる。その結果、上記の線路幅を変えた場合と同様の
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方向性結合器およびその周辺回路の一
実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明の方向性結合器の別の実施例の構成を示
す図である。

【図３】本発明に方向性結合器のさらに別の実施例の構
成を示す図である。

【図４】本発明に方向性結合器のさらに別の実施例の構
成を示す図である。

【図５】本発明の方向性結合器のさらに別の実施例の構
成を示す図である。

【図６】本発明の方向性結合器のさらに別の実施例の構
成を示す図である。

【図７】本発明の方向性結合器のさらに別の実施例の構
成を示す図である。

【図８】本発明の方向性結合器のさらに別の実施例の構
成を示す図である。

【図９】本発明の方向性結合器のさらに別の実施例の構
成を示す図である。

【図１０】本発明の方向性結合器のさらに別の実施例の
構成を示す図である。

【図１１】本発明の方向性結合器のさらに別の実施例の
構成を示す図である。

【図１２】従来の方向性結合器およびその周辺回路の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１…方向性結合器 １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…端子 ２、３、４、５、６…マイクロストリップ線路 ７…抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 裕明 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底面にグランド電極を設けた誘電体基板
   の上面に、第１のマイクロストリップ線路と第２のマイ
   クロストリップ線路を近接して並べて配置した方向性結
   合器において、 前記第１のマイクロストリップ線路の一端および他端
   は、前記第２のマイクロストリップ線路の一端および他
   端に隣接し、 前記第１のマイクロストリップ線路の他端の幅を一端の
   幅より大きく形成し、前記第２のマイクロストリップ線
   路の一端の幅を他端の幅より大きく形成したことを特徴
   とする方向性結合器。
2. 【請求項２】 前記第２のマイクロストリップ線路の一
   端および他端の幅を、それぞれ前記第１のマイクロスト
   リップ線路の他端および一端の幅と等しくしたことを特
   徴とする、請求項１に記載の方向性結合器。
3. 【請求項３】 前記第１および第２のマイクロストリッ
   プ線路の幅が、それぞれ一端から他端にかけてテーパ状
   に一様に変化していることを特徴とする、請求項１また
   は２に記載の方向性結合器。
4. 【請求項４】 前記第１および第２のマイクロストリッ
   プ線路の幅が、その線路の一部においてテーパ状に一様
   に変化し、残りの部分において一端または他端と同じ幅
   を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の
   方向性結合器。
5. 【請求項５】 底面にグランド電極を設けた誘電体基板
   の上面に、第１のマイクロストリップ線路と第２のマイ
   クロストリップ線路を近接して並べて配置した方向性結
   合器において、 前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイク
   ロストリップ線路の幅が等しく、前記第１のマイクロス
   トリップ線路の一端および他端は、前記第２のマイクロ
   ストリップ線路の一端および他端に隣接し、 前記第１のマイクロストリップ線路の内部に、三角形、
   台形もしくは幅に段差を持つ形状で、線路の長さ方向に
   幅が狭くなるスリットを、一端から他端に向けて形成
   し、 前記第２のマイクロストリップ線路の内部に、三角形、
   台形もしくは幅に段差を持つ形状で、線路の長さ方向に
   幅が広くなるスリットを、一端から他端に向けて形成し
   たことを特徴とする方向性結合器。