JPS6031287Y2 - 方向性結合器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は高周波用方向性結合器に関する。

一般に方向性結合器は高周波通信システム、レーダ装置
、測定装置等においてモニター用、減衰器用、分岐角と
して広く用いられ、非常に動要な回路素子である。

方向性結合器にとって動要な因子は前進波後進波別々に
結合する方向性と、結合の大きさであり、これらの要素
ができるだけ広帯域にわたって満足できることが必要で
ある。

従来の方向性結合器は集中定数結合にしても、分布定数
結合にしても大部分は１７４波長結合法が用いられてい
る。

したがって特に低いマイクロ波用の結合器の寸法は大形
となり、また周波数帯域も狭い性質を持っていた。

従って、これを広帯域化するには結合部を多段化しなけ
ればならず、その結果１／ｍ長の整数倍で長くなり、実
用的でなくなる。

また従来の方向性結合器は可逆線路間の一種の共振器的
結合によって方向性と結合量を同時に得るので、これら
のパラメータや入出力インピーダンスも互いに独立でな
く、互に相関関係を持つのですべてを良好な値にするに
は非常に精度のよい設計が必要となる。

また一部を変更するのに、その都度、方向性結合器全体
の設計を高精度で行なわなければならず、しかも、調整
等も非常に困難であり、極めて高価なものとなる。

一方、最近はマイクロ波帯でのＩＣ化が進められている
が、偶奇モードの伝播定数の違いから方向性の劣化が起
り易く、また一般に密結合のものはＩＣ化が困難である
等の欠点があった。

本考案の目的は従来の欠点を解決せしめた新らしい動作
原理に基づく高性能の方向性結合器を提供することにあ
る。

本考案によれば面に対して垂直に磁化されたフェリ磁性
体基板をはさんで広幅の線路導体および接地導体を設け
て広幅のストリップ線路構造のエッヂモード線路を構威
し、該線路の前記広幅の線路導体の少くとも−ケ所以上
の線路導体縁端部に、所要の変換値を有する集中定数イ
ンピーダンス変換回路を設け、該変換回路を介して結合
線路を引き出したことを特徴とする方向性結合器が得ら
れる。

以下本考案について図面により詳述する。

第１図は本考案の原理を説明するための回路概略図であ
る。

第１図ａにおいて面に垂直に磁化されたフェリ磁性体基
板Ｆ上には広幅の線路導体Ｅが形成されていて裏面の接
地導体との間でエッヂモード線路が構成されている。

したがって例えば端子Ｉより導入された高周波信号は、
線路導体Ｅの一方の縁端部に沿ってＡのように伝搬する
。

また端子■′よりの信号は別の縁端部に沿ってＢのよう
に伝搬する。

ここで本考案においては、エッヂ線路の縁端部に集中定
数インピーダンス変換用回路Ｃおよび結合線路ＤＬが接
続され、その終端に高周波検出器りが負荷されている。

通常検知器りの入力インピーダンスは５０Ωと一定であ
り、その結合線路ＤＬインピーダンスもそれに合せられ
るが、これがインピーダンス変換用回路Ｃにより２゜に
変換される。

いまこのＺＤをエッヂモード線路のインピーダンスに対
して適当に選ぶことにより、信号Ａはこの結合部におい
て、一部のみＡ′となって結合線路側に伝搬し、残りは
Ａ７ ／となってさらにエッヂモードにて伝搬する。

通常の可逆線路においてはこのような分岐部があれば入
力端への反射が生ずる。

しかし、ここではエッヂモード線路の性質から、このよ
うな反射は全く生じない。

したがってここに一方向の信号のみに結合し、エッヂ線
路インピーダンスと２゜のインピーダンス比に応じた結
合波を首尾よく取り出すことができる。

本発明においては従来の１へ波長分布結合と異なって単
なるエッヂモード線路を作ることにより簡単に方向性が
得られる。

よく知られているようにフェリ磁性体基板の飽和磁化の
値、バイアス磁界の大きさおよび充分な線路幅を選ぶこ
とにより、非常に広帯域にわたりエッヂモード波を伝搬
させることができ、また極めて大きな方向性も容易に得
ることができる。

また本考案においてはインピーダンス変換回路により結
合部を分岐させることのみにより簡単に必要な結合波を
取り出すことができる。

このとき結合部の特性と、上記エッヂモードの方向性と
は互いに独立であるために従来の結合器と比べて設計、
調整が容易である。

また本考案の結合器は主要部をすべて一枚の基板上にＩ
Ｃ化して形成することができるので量産化することがで
き価格を大幅に下げることができる。

さらに結合部をエッヂ線路の両側から取り出せば、その
まま双方向性結合器となり、さらに場合によって同一縁
端部から多数の結合部を取り出すことも容易である。

その場合従来の分布型のものでは、取り出し数に応じて
長くなるが、本考案ではある程度の本数まで寸法を拡大
する必要がない。

以下一実施例を示す図面を用いてさらに詳しく説明する
。

第２図は本考案の第１の実施例を示す図でａはその上部
磁気回路ケースを除いて示した平面図、ｂは上部磁気回
路ケースを装着したときの中央部Ｍ′断面図である。

図においてフェリ磁性体基板１の上下面にはテーパ一部
に、１２′を含む広幅の線路導体２と接地導体３とが形
成されていて広幅のストリップ線路が構成されているが
、これに磁石４および４′にて一様磁界を印加すること
によりいわゆるエッヂモード線路が構成される。

５は非磁性材料でなるきよう体、６，６′は磁気回路ケ
ースである。

７，７′は入出力コネクタである。

ところで本実施例においては、線路導体２の縁端部にギ
ャップキャパシタ２８．２８’、結合線路８，８′、高
周波検出器９，９′からなる結合部が接続されている。

検出器９，９′はコネクタと検出器本体に分けられるが
、簡単のためこれをまとめる。

結合線路８，８′から検出器９，９′を見たインピーダ
ンスは通常５０Ωであるが、これと直列にキャパシタ２
８．２８’が接続されているので、エッヂモード線路側
から見たこの結合部インピーダンスは非常に高いインピ
ーダンスに変換されている。

したがって、方向性を有するエッヂモード信号は一部分
のみ結合線路に入り、双方向性結合器となる。

直列キャパシタ２８．２８’が第１図のインピーダンス
変換回路Ｃに相当する。

こ、の実施例におＱｌてはキャパシター個のため、結合
量は多少の周波数特性を持つことになるが、とくに実用
上多く用いられる微少結合量の場合、インピーダンスが
非常に大きく設定されるので反射係数はあまり変化せず
実用上は問題とならない。

この実施例にみるごとく、本考案はフェリ磁性体基板上
に導体パターンを形成するのみで非常に簡単に操作でき
る。

第３図は本考案の第２の実施例を示す図で、フエリ磁性
体基板１上の導体パターンを示す。

この実施例では、前記第１の実施例の直列キャパシタの
代りに、直列インダクタ３８．３８’によりインピーダ
ンス変換回路を構成している。

３８はボンデングワイヤーインダクタであり、３８′は
折れ曲りストリップインダクタである。

結合部インピーダンスは第１の実施例と同様に極めて高
くなって必要な微少結合量を与え、構成が簡単で実用的
な方向性結合器が得られる。

以上の実施例において、結合線路および検出器を一つの
負荷りと表わせば、結合部の等価回路は第４図ａ、ｂの
ように表わされる。

このような表わし方で、さらに別の実施例としてインピ
ーダンス変換回路を考えるならば、例えば第４図Ｃの並
列容量、ｄの並列インダクタ、ｅの並列直列共振器、ｆ
の直列並列共振器を用いたもの等が容易に考えられる。

Ｃ，ｄは結合部インピーダンスを極めて小さく変換する
ことにより、結合量を調整するものである。

ｅも同じく微少インピーダンスに変換し、ｆは極大イン
ピーダンスに変換するものである。

第５図は本考案のさらに他の実施例であり、これまでの
実施例が１個ないし２個の回路素子でインピーダンス変
換回路を構成しているのである程度狭帯域であった点を
改めるものである。

すなわち第５図ａは多段低域通過フィルタ型インピーダ
ンス変換回路を用いたもの、ｂは高域通過フィルタ型、
ｃ、ｄは帯域通過フィルタ型のものである。

ＫおよびＪはそれぞれにインバータおよびＪインバータ
を示す。

図においてはすべて段数２段の例を示したが、これらの
段数は必要に応じて増加させることができ、より広帯域
なインピーダンス変換用回路を作ることができる。

そしてこれらを第１図に示したようにエッヂモード線路
に負荷することによって、非常に広帯域な方向性結合器
を構成できる。

第５図ａに示した等価回路を持つ結合部を用いた実施例
をさらに基板上の回路導体パターンで示せば第６図のよ
うになる。

同図において面に垂直に磁化されたフェリ磁性体１上に
７，７′を入・出力端とするエッヂモード線路導体２を
形成し、その一つの縁端部に２段低域通過フィルタ型イ
ンピーダンス変換用回路４８と結合線路８が負荷されて
、結合部となっている。

図から分るようにこれらの回路はホトエツチング技術に
より非常に高精度にかつ非常に簡単に形成でき、安価で
高性能の方向性結合器となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の原理を説明するための回路概略図であ
り、同図において、Ｆは磁化されたフェリ磁性体基板、
Ｆは広幅の線路導体、Ｉ、Ｖは入出力端子、Ｃはインピ
ーダンス変換用回路、ＤＬは結合線路、Ｄは検出器であ
る。 第２図は第１の実施例を示す平面図ａと断面図すであり
、１はフェリ磁性体基板、２は線路導体、３は接地導体
、４，４′は磁石、５はきよう体、６，６′は磁気回路
ケース、７，７′は入出力コネクタ、２８．２８’はキ
ャパシタ、８，８′は結合線路、９，９′は検出器であ
る。 第３図は第２の実施例の回路パターン図、第一の実施例
と同一部分は同一記号で示した。 ３８゜３８′はインダクタである。 第４図は一段型結合部等価回路図であり、第５図は多段
型結合部等価回路図である。 第６図は第５図ａの等価回路の一実施回路パターン図、
４８は二段低域通過型インピーダンス変換用回路である
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 面に対して垂直に磁化されたフェリ磁性体基板をはさん
   で広幅の線路導体および接地導体を設けて広幅のストリ
   ップ線路構造のエッヂモード線路を構威し、該線路の前
   記広幅の線路導体の少くとも１ケ所以上の線路導体縁端
   部に、所要の変換値を有する集中定数インピーダンス変
   換回路を設け、該変換回路を介して結合線路を引き出し
   たことを特徴とする方向性結合器。