JPS6031288Y2 - 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。

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、分波用として
広く用いられ、非常に重要な回路素子である。

方向性結合器にとって重要な因子は前進波、後進波それ
ぞれに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１７＃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帯用の結合器の寸法は
大型となり、また周波数帯域も狭い。

これを広帯域化するために結合部を多段化すれば、さら
に１ハ波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
いために、これらすべてを良好な値にするには非常に精
度の高い設計が必要となる。

このため一部を変更するのに結合器全体の設計変更が必
要となり極めて高価な結合器になってしまい、しかも調
整等も非常に困難であった。

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化が困難であっ
た。

本考案の目的は前記従来の欠点を解決せしめる新らしい
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とが設
けられて広幅のストリップ線路構造のエッヂモード線路
が構成され、該線路の両端を入出力端子とし、かつ該広
幅線路導体の少なくとも一ケ所以上の縁端部に垂直に直
接ストリップ線路結合線路が接続され前記エッヂモード
線路と結合線路との接続部におけるインピーダンスステ
ップを利用して結合信号を引き出していることを特徴と
する方向性結合器が得られる。

本考案においてはエッヂモード線路の非可逆性を利用し
て、方向性を得、しかもインピーダンスステップにより
簡単に広帯域な結合部を構成している。

これらは、入出力インピーダンスも含めて、互いに独立
であり、極めて優れた特性を得ることができる。

以下本考案の一実施例を示す図面を用いて説明する。

第１図はこの考案の第１の実施例を示す図でａはその磁
気回路ケースを除いて示した平面図、ｂは磁気回路ケー
スを装着したときの第１図ａの中央部んＶ断面図である
。

図においてフェリ磁性体基板１上下面には広幅の線路導
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の両側の縁端部
に直角に結合線路８．８′が接続されていて、その終端
の検出器９．９′に通じている。

第、１図において、コネクタ７．７′から入射した高周
波信号は、エッヂモード線路の特性から、テーパ一部１
２．１２’を経た後はそれぞれＡ。

Ｂのように一方の縁端部に集中して伝搬する。

これによって前進波、後進波は分離され、方向性が明ら
かになる。

而してこのエッヂモード伝搬波は、結合線路への分岐点
８，８′に至るが、この分岐はエッヂモード伝搬波のイ
ンピーダンスに対して、一定の変換比を有するインピー
ダンスステップであり、この点で前記変換比により決る
透過係数に応じて高周波信号の一部分Ａ’、 Ｂ’は高
インピーダンス側へ流れる。

インピーダンスステップによるこの結合には原理的に周
波数特性はなく、広帯域である。

また、通常の可逆線路においては、Ｓ、Ｓ′のようなイ
ンピーダンスステップがあれば、入力端への反射を生ず
るが、ここではエッヂモード線路の特質から、この点の
反射波はＡ”、 Ｂ“のように再びエッヂモードとなっ
て入射波と同一方向へ伝搬する。

したがって、ここに方向性を有しかつ所要の結合度の得
られる方向性結合器が容易に実現される。

この考案においては、従来の１７４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
に方向性を得ている。

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、結合度はインピーダンスステッ
プの変換比によって決まる反射係数おるいは透過係数に
よるので、この結合度は原理的に周波数特性は持たない
。

またこの結合部は単にステップ状に線路導体を形成すれ
ばよく、これは現在のホトエツチングや薄膜ＩＣ等の高
周波ＩＣ技術を用いれば全く容易に得られる。

また本実施例は線路の両側から結合線路を取り出すこと
により、双方向性の結合器となっているが、一方向のみ
にすれば、単方向性のものとなり、また、さらに場合に
よって同一縁端部から多数の結合線路を取り出して使用
することも可能である。

３の場合従来の分布結合型では取り出し数に応じて長さ
が大きくなったが、本考案ではある程度の本数までは寸
法を拡大する必要がない。

また結合線路から検出器との整合は検出器自体のインピ
ーダンスの調整によって通常容易であるが、場合によっ
ては結合線路と検出器との間にＩＣ化した整合回路を形
成ｔでもよい。

以上説明したように、本考案によれば、容易にＩＣ化で
き、安価で、かつ広帯域特性、より大きな方向性、すぐ
れた入出力インピーダンス特性等のより高性能な方向性
結合器が得られる。

以上の各実施例においてはマイクロストリップ型式のエ
ッヂモード線路を用いて説明を行ったが、本発明の原理
がトリプレート構造あるいは導波管型エッヂモード線路
にも応用できることは、この分野の技術者ならば容易に
なしうろことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例を示す平面図ａおよび断
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、８，
８′は結合線路、Ｓ。 Ｓ′はインピーダンスステップ、 ９゜ ９′は検出器 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
   で広幅の線路導体と接地導体とが設けられて広幅のスト
   リップ線路構造のエッヂモード線路が構成され、該線路
   の両端を入出力端子とし、かつ該広幅線路導体の少くと
   も−ケ所以上の縁端部に垂直に直線ストリップ線路結合
   線路が接続され、前記エッヂモード線路と結合線路との
   接続部におけるインピーダンスステップを利用して結合
   信号を引き出していることを特徴とする方向性結合器。