JPS6027201B2 - 方向性結合器 - Google Patents

方向性結合器

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JPS6027201B2
JPS6027201B2 JP51012895A JP1289576A JPS6027201B2 JP S6027201 B2 JPS6027201 B2 JP S6027201B2 JP 51012895 A JP51012895 A JP 51012895A JP 1289576 A JP1289576 A JP 1289576A JP S6027201 B2 JPS6027201 B2 JP S6027201B2
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comb
directional coupler
electrode
length
fingers
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デイヴイド,ジヨン,ガントン
エドウアド・ジヨージ,シドニ,ペイジ
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/185Edge coupled lines

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  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Waveguides (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マイクロストリップまたはストリップライン
(sVipline)すなわち条線に形成した方′向性
結合器に関する。
このような構造においては、議電体基板の平らな面に薄
い条片電極を使用する。
マイクロストリップ構造の1例においては、一方の表面
を接地した虎平な電極でおおし、、他方の面に狭い条片
電極を設けた扇平な誘電体基板が設けられている。
地中と条片電極との間に加えた電磁波信号は、条片に沿
って伝送される。公知の1形状をもつ条線方向性結合器
は、絶縁基板の同じ表面に相互に平行に配置した導体か
ら成る2条の条片を備えている。
この結合器の導体の間隔および長さが正しいとすれば、
電力は一方の条片から他方の条片に特定の周波数範囲に
わたって伝わる。このような結合器は、縁部結合マイク
ロストリップ方向性結合器と呼ばれる。この縁部結合マ
イクロストリップ方向性結合器の大きな欠点は、所望量
の結合を確実に得るために、互いに平行な2条の条片す
なわちマイクロストリップ導体間の非常に小さい間隔を
精密に定めなければならないと共にマイクロストリップ
導体の寸法を精密に定めなければならない点にある。発
明の目的は、このような綾部結合マイクロストリップ方
向性結合器の非常に小さい間隔を置いたすなわち密接し
たマイクロストリップ導体の代りに、非常に精密に密接
させることも非常に精密な寸法を持たせることも必要で
ない2つのくし形電極を使用することにつて前記欠点を
除去することにある。さらに綾部結合マイクロストリッ
プ方向性結合器によっては、高い周波数(GHz)にお
いては高い結合を得ることは困難である。
入力電力の半分を他のマイクロストリップに伝達する紅
Bの結合までは、縁部結合マイクロストリップ方向性結
合器においても非常な困難を伴って達成できた。これに
反し本発明によれば、一方のくし形電極から他方のくし
形電極へ全電力にわたって結合を行なうことができ、伝
達される鰭力量は、くし形電極の長さL、指状片の長さ
1,,12の選択によって自由に選択することができる
。従って本発明の他の目的は、緑部結合マイクロストリ
ップ方向性結合器より一層簡単に作ることができると共
に高い周波数(GHz)において一層高い電力量を結合
できる方向性結合器を提供することにある。
本発明は、 {ィ)シート状の譲露体基板と、 {o)この誘電体基板の一方の面上に設けられた接地シ
ート状電極と、し一 母線と、この母線の長さに沿って
互いに間隔を置いて設けられた指状片すなわちストリッ
プ電極そをそれぞれ備えた2つのくし形電極と、を備え
、前記指状片を互いにはまり合うように配列すると共に
他方の〈し形電極に向ってそれぞれ突出するように配列
して、前記2つのくし形電極を、前記誘電体基板の他方
の面上に互いに隣接するが互いに電気的に絶縁して配置
し、前記〈し形電極の配置を、一方の前記くし形電極の
一端部に印加される信号電力の一部分が、電磁結合によ
って、他方の前記くし形電極の遠く離れた端部に結合さ
れ得るように定め、前記電磁結合が、前記2つの母線間
の直接の綾部結合を最小にして、前記互いにはまり合う
指状片闇のかつ前記指状片の端部と対向する前記母線と
の間の電磁結合である、方向性結合器にある。
以下本発明結合器の実施例を添付図面について詳細に説
明する。
第1図に示した方向性結合器はポリオレフィン材料たと
えばポリガィド〇olyguide(商標名)〕から成
る扇平な基板1を備えている。
この基板1の一方の面を接地シート状銅製電極2でおお
し、、反対側の面に相互にはまり合うくし形の銅製電極
3亀 4を設けてある。各〈し形電極3,4は母線5,
6を備え、これに垂直に指状片7,8を設ける。2個の
くし形電極3,4の指状片7,8が、相互に指状片の間
に在るすなわち相互にはまり合い、互に等しい間隔を隔
てているのは明らかである。
リード条片9,10,11,12は各〈し形電極3,4
をボートP,,P2,P3,P4に接続し、入力信号(
または出力信号)をリード条片9とボートP,における
接地面との間等に加えるようにする。2個のくし形電極
3,4は、2つの伝搬方式を持つ4端子付き結合伝送線
装置であると考えることができる。
互にはまり合うくし形電極3,4の長さをLとし、くし
形電極3の各指状片7の長さを1,とし、他方のくし形
電極4の指状片8の長さを12とし、指状片重なりをt
とし、互に隣接する指状片7,8の間隔をsとし、各く
し形電極3,4の指状片7,8の間隔をp(p=お)と
し、隣接する指状片間の間隔をS′とする。1,=12
すなわち対称形くし形電極であり、一定の周波数の信号
をボートP,に加える場合には、種種の値のくし形電極
長さに対し各ボートP3,P4における出力は、放射抵
抗、反射および誘電吸収に基づく損失を無視すると、第
2図に示すようになる。
点Lcにおいては、全部の電力がくし形電極3からくし
形電極4に伝わり、すなわちボートP4では雲出力にな
り、ボートP3では全電力になる。与えられた長さL‘
こ対し、入力信号周波数を変えるときは、第3図に示す
ようにボートP3,P4に伝わる鰭力量が変るようにな
る。ボートP,からボートP3への最高の伝送は中心周
波数fcで生ずる。この場合、(1,=12のとき)の
理論的基礎は次り遜りである。ボートP,だけに加わる
一般的信号を、対称および非対称の伝搬方式によって解
析することができる。各くし形電極3,4に沿う任意の
点において、両伝搬方式の間には、その速度が互に異る
ので位相差がある。その点における両くし形電極3,4
間のェネルギ分析は、(1−cos◇)(1十cos◇
)で与えられる。この式で釘ま2つの伝搬方式の間の位
相角である。すなわち一方のくし形電極から他方のくし
形電極に周期的なェネルギ伝送が行われ、最高の伝送は
め=竹の場合に起る。この伝送は、与えられた周波数に
おいて、長さが周期的であり、(第2図)、非分散系に
おいては、与えられた長さLに対し周波数が周期的であ
る。1,羊12の場合には、各伝搬方式は不つりあいに
なり、伝送最高電力が一層少くなる(第4図)。
L,1,および12の選択により、蟹力伝達量を1′2
すなわち$旧の伝達量に等しくすることができる。この
場合第4図の2曲線が、第5図に示すようにちようど触
れ合う。すなわちボートP,に加わる電力は、ボートP
8,P4の間で等分割され、ボートP2において零信号
になる(理論的に)。与えられた長さLおよび周波数f
cに対し、各くし形電極3,4間の結合量は、指状片の
重なりtに伴って変る。
前記したように結合伝送線の作用は、2個のくし形電極
3,4の物理的等性による。
動作の周波数は、各指状片7,8の間隔s、pおよび長
さに基づく周期的ィンピータンス不整合および共振効果
から生ずる種種の停止帯城により調節される。たとえば
結合器は、1,=^/4、すなわち1,が一方のくし形
電極の互に隣接する指状片間の距離P=^/2のときに
生ずる停止帯城の周波数より低い周波数に等しいときに
、第1の共振帯域が生ずるように構成することができる
。この場合^は波長である。本発明結合器においては、
動作周波数もが各指状片の長さにおいて入ノ4の共振の
起る周波数の約半分であるときに、すなわち1,が入c
/8のときに、広い帯城結合が認められた。
この場合入cは中心周波数fcにおける波長である。こ
のような例では約fc土20%の扇平な帯城幅にできる
。1例として広い帯城の紅B結合器は、5.3なし、し
6.昨日zの周波数範囲にわたって動作するように構成
され、次の寸法を持っていた。
すなわちLニ32肋、I2ニ5肋、I2ニ4側、Pニ4
肋「 Sニー肋、指状片重なりt=2伽、母線の幅=1
柵、電極の厚み=0.035帆、基層0.6側の厚みの
ポリガィド(商標名)である。第1図に示された方向性
結合性器を利用して、この電極を、接地シート状電極を
当てがつた別の誘電体シートでおおつた構造にすること
ができる。
この構造は、とくに誘電率の低い基板により放射損失を
減らすのに有利であり、トリプレート(mplate)
または条線の形状を構成する。この場合くし形電極の正
確な方法は、同じ結合値に対し開いた、またはマイクロ
ストリップ形の変型に対する寸法とは異る。1にHz
な旧結合器を利用して、これをトリプレート状に形成し
たが、これは次の寸法を持つようにした。
L=28肋、1,=2.3側、12=0.劫蚊、p=2
.4側、s′=0.6肌、母線5の幅=0.8肋、母線
6の幅=1.仇吻、誘電体1の厚み=1/16in、誘
電率=2.4したがって「本結合器の設計の際に考慮す
る種種の媒介変数は、次の通りである。
比1./12 各くし形電極間の最高電力伝送を定める
1,第1カットオフ周波数を定める。
t、s 結合係数はGIこ依存する。
結合係数はまた与えられたLに対しfcの値に影響を及
ぼす。L 装置中心周波数を定める。
母線の幅は、入力インピーダンス、したがって整合条件
に影響を及ぼす。
各指状片長さ1,,12を、図示のよに一定にするか、
または結合器長さに沿って変えてもよい。
また指状片間隔p,sを、一定にしてもよいし、または
変えてもよい。指状片重なりtを、一定にしてもよいし
、変えてもよい。指状片重なりtは、図示のように正か
または零であり、或はくし形電極は、さらに間隔を離し
てもよい。この場合、2個のくし形電極間にすきまがで
き、tが負の値になる。結合器の2個のくし形部片は、
互に平行に間隔を隔てるかまたは相互距離を変えてもよ
い。第1図に示すように結合器は、他の装置(たとえば
同軸線)を取付けることができる、4個のボートP,,
P27P3,P4付き基板を備えている。実際上図示の
結合器は、はるかに大きい条線回路の一部である。入力
線および出力線からの結合器への整合は「伝送線のテー
パ付き部分によって行う。対称形くし形電極(1,=1
2)を持つ結合器においては、ちようどLcではない任
意のくし形電極長さの場合にボートP,に対する入力に
対し各ボートP3,P4における出力が900だけ位相
が異る。しかし非対称くし形電極(1,≠12)におい
ては、各出力ボートP3,P4間の位相は900ではな
い。900の位相が必要であれば、たとえば出口ボート
P3における各リード電極の1つは、出力ボートP3,
P4間の位相の違いを所望の値にできるような分散特性
を特つくし形線の部分を備えていればよい。
×旧結合器(すなわち1,≠12)において各出力ボー
トP3,P4における信号は、使用入力ポ−トに従って
位相はずれであるか、または同相である。
ボートP,だけに信号を加えるときは、各ボートP3,
P4における信号間の位相差は18び である。ポ−ト
P2だけに信号を加えるときは「各ボートP3? P4
における信号が同相である。このような位相関係は中心
周波数fcにおいて生ずる。中心数波数fcから遠ざか
る各周波数においては、この位相関係は、中心周波数f
cからの隔たりに伴い直線的に変る。このような紅結合
器交を使うと、同相信号電力分割器すらわちボートP2
への信号入力と、位相はずれ信号電力分割器すなわちボ
ートP,への信号入力と、電力組合わせ器すなわち一方
はボートP,に他方はボートP2にそれぞれ加わる2つ
の互に等しい同相信号と、ボートP3からの電力とが得
られる。
X旧結合器を利用して平衡ミクサを形成することができ
る。
この平衡ミクサは、第1図と同じ参照数字を使った第6
図に線図的に示してある。この平衡ミクサは、第1図に
示された結合器に、さらに出力ボートP3,P4と、共
遠び出力ボートとに接続した2個のマイクロ波ダイオー
ドD,,D2を設けることによって構成されている。各
ダイオードD,,D2に、電圧源(図示してない)から
直流バイアスを加える。局部発振器からの信号をボート
,に加え、変調信号をボートP2に加える。動作の際に
はこの平衡ミクサは、位相はずれ局部発振電力と、同相
の受信電力とを分割する。各信号は、各ダイオードD,
,D2により混合され、餌信号を発ずる。局部発振器雑
音は、各ダイオード出力ボートにおいてふたたび組合わ
せて相殺される。以上本発明をその実施例について詳細
に説明したが本発明はその精神を逸脱しないで種種の変
化変型を行うことができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方向性結合器の1実施例の斜視図、第2
図、第3図、第4図および第5図は発明方向性結合器の
電力伝送を示す線図、第6図は本結合器を使った平衡ミ
クサの線図平面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・接地電極、3,4
・…・・くし形電極、5,6・・…・母線、7,8・・
…・指状片。 ○U FIG.2. F!G.3. F量G・4・ FIG.S. FIG.6.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (イ) シート状の誘電体基板と、 (ロ) この誘電体基板の一方の面上に設けられた接地
    シート状電極と、(ハ) 母線と、この母線の長さに沿
    つて互いに間隔を置いて設けられた指状片すなわちスト
    リツプ電極とをそれぞれ備えた2つのくし形電極と、を
    備え、 前記指状片を互いにはまり合うように配列する
    と共に他方のくし形電極に向つてそれぞれ突出するよう
    に配列して、前記2つのくし形電極を、前記誘電体基板
    の他方の面上に互いに隣接するが互いに電気的に絶縁し
    て配置し、 前記くし形電極の配置を、一方の前記くし
    形電極の一端部に印加される信号電力の一部分が、電磁
    結合によつて、他方の前記くし形電極の遠く離れた端部
    に結合され得るように定め、 前記電磁結合が、前記2
    つの母線間の直接の縁部結合を最小にして、前記互いに
    はまり合う指状片間のかつ前記指状片の端部と対向する
    前記母線との間の結合である。 、方向性結合器。2 前記指状片が互いに均等に間隔を
    置いて設けられた特許請求の範囲第1項記載の方向性結
    合器。 3 前記一方のくし形電極の前記指状片を、前記他方の
    くし形電極の前記指状片より長くした特許請求の範囲第
    1項記載の方向性結合器。 4 前記指状片の間隔が、方向性結合器の長さに沿つて
    変化する特許請求の範囲第1項記載の方向性結合器。 5 前記指状片の長さが、少くとも1つの前記くし形電
    極の長さに沿つて変化する特許請求の範囲第1項記載の
    方向性結合器。 6 前記母線の互いに離れている距離が変化する特許請
    求の範囲第1項記載の方向性結合器。 7 前記くし形電極の前記指状片の長さを均等にした特
    許請求の範囲第1項記載の方向性結合器。 8 前記母線が互いに間隔を置いて平行に配置された特
    許請求の範囲第1項記載の方向性結合器。
JP51012895A 1975-02-11 1976-02-10 方向性結合器 Expired JPS6027201B2 (ja)

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GB5839/75 1975-02-11
GB583975A GB1527761A (en) 1975-02-11 1975-02-11 Directional couplers
GB9920/75 1975-03-10
GB992075 1975-03-10

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Publication Number Publication Date
JPS51146153A JPS51146153A (en) 1976-12-15
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ID=26240195

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FR (1) FR2301109A1 (ja)
NL (1) NL7601344A (ja)

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