WO2017158974A1 - 方向性結合器 - Google Patents

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WO2017158974A1
WO2017158974A1 PCT/JP2016/087776 JP2016087776W WO2017158974A1 WO 2017158974 A1 WO2017158974 A1 WO 2017158974A1 JP 2016087776 W JP2016087776 W JP 2016087776W WO 2017158974 A1 WO2017158974 A1 WO 2017158974A1
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sub
subline
electrode
directional coupler
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育生 田丸
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a directional coupler, and more particularly to a directional coupler used for a wireless communication device that performs communication using a high-frequency signal.
  • a directional coupler includes a main line and a sub line that is electromagnetically coupled to the main line, and can output a power signal proportional to the power of the signal passing through the main line from the sub line. It has been.
  • a directional coupler is used to keep the power level of a transmission signal constant in a wireless communication device that performs wireless communication using a high-frequency signal such as a smartphone. Specifically, feedback control is performed using a signal output from the sub line when the transmission signal passes through the main line so that the power of the transmission signal becomes constant.
  • the frequency characteristics (coupling characteristics) of the degree of coupling which is the ratio (attenuation) between the power of the signal passing through the main line and the power of the signal output from the sub line. It is desirable that the change in the coupling degree be suppressed with respect to the change in the frequency of the signal passing through the main line (hereinafter also referred to as “flat”).
  • Coupling characteristics are achieved by setting the length of each of the main line and the sub line to about one-fourth of the wavelength of a signal having a frequency passing through the main line (hereinafter also referred to as “quarter wavelength”). It is known that can be flattened. However, in the case of a high frequency band such as 0.7 to 2.7 GHz, for example, a quarter wavelength is about 1.4 cm or more. Since the allowable size of the directional coupler used in portable wireless communication devices that are strongly demanded for miniaturization is about several millimeters, the length of each of the main line and the sub line of the directional coupler is set to 4 minutes. It is often difficult to design one wavelength.
  • a directional coupler in which the length of each of the main line and the sub line is smaller than a quarter wavelength may be used.
  • the coupling characteristic of such a directional coupler increases as the frequency of the signal passing through the main line increases.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a low-pass filter is connected between two sub-lines.
  • the low-pass filter causes a phase shift in the passing signal.
  • the coupling characteristic of the directional coupler can be flattened.
  • the low-pass filter includes a coil.
  • the coil is usually configured by winding a line a plurality of times in order to ensure an inductance necessary for realizing the function of the low-pass filter. Therefore, when the directional coupler is configured as a dielectric laminate, a dielectric layer is required for each winding of the line electrode. Therefore, the coil can be an obstacle to further miniaturization of the directional coupler.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a directional coupler that can be miniaturized with flattening of coupling characteristics.
  • the directional coupler is used in a predetermined frequency band.
  • the directional coupler includes first to fourth terminals, a main line, and a sub line.
  • the main line is connected between the first terminal and the second terminal.
  • the sub line is connected between the third terminal and the fourth terminal.
  • a low pass filter is formed inside the sub line.
  • the directional coupler according to the present invention can reduce the size as well as flattening the coupling characteristics.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the directional coupler according to Embodiment 1.
  • FIG. It is an equivalent circuit schematic of the directional coupler which concerns on a comparative example. It is a figure which shows together the coupling characteristic of the directional coupler which concerns on Embodiment 1, and the coupling characteristic of the directional coupler which concerns on a comparative example.
  • 1 is an external perspective view of a directional coupler according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a directional coupler according to Embodiment 1.
  • FIG. It is the top view which showed the dielectric material layer corresponding to the main line layer in piles.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a directional coupler according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a directional coupler according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows together the coupling characteristic of the directional coupler which concerns on Embodiment 2, and the coupling characteristic of the directional coupler 1 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a directional coupler according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a directional coupler according to Embodiment 3.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a directional coupler 1 according to the first embodiment.
  • the directional coupler 1 is used in a wireless communication device that performs communication at, for example, 0.7 to 2.7 GHz.
  • An example of a communication method for performing communication in the frequency band is LTE (Long Term Evolution).
  • the directional coupler 1 includes electrodes (terminals) P1 to P5 connected to an external device, a main line M, and a sub line S.
  • the sub line S includes capacitors C1 and C2.
  • the sub line S is divided into sub lines S1 to S3.
  • the sub lines S1 to S3 and the capacitors C1 and C2 form a low pass filter LPF1.
  • Terminal P1 is used as an input port.
  • Terminal P2 is used as an output port.
  • the terminal P3 is used as a coupling port.
  • Terminal P4 is used as a terminate port terminated at 50 ⁇ .
  • Terminal P5 is used as a ground port connected to the ground potential.
  • the main line M is connected between the terminals P1 and P2.
  • the sub lines S1 to S3 are connected in series in this order between the terminals P3 and P4.
  • Each of the sub-lines S1 to S3 is electromagnetically coupled to the main line M.
  • the coupling between the sub line S3 and the main line M is weaker than the electromagnetic coupling between the sub line S1 and the main line M, and stronger than the electromagnetic coupling between the sub line S2 and the main line M.
  • the subline S1 is also electromagnetically coupled to each of the sublines S2 and S3.
  • the sub line S2 is also electromagnetically coupled to the sub line S3.
  • the electromagnetic coupling between the sublines S2 and S3 is stronger than the electromagnetic coupling between the sublines S1 and S3.
  • the electromagnetic coupling between the sublines S1 and S3 is stronger than the electromagnetic coupling between the sublines S1 and S2.
  • the capacitor C1 is connected between the connection point J1 and the terminal P5.
  • the connection point J1 is a connection point between the sub lines S1 and S2.
  • the capacitor C2 is connected between the connection point J2 and the terminal P5.
  • the connection point J2 is a connection point between the sub lines S2 and S3.
  • the capacity of the capacitor C2 is larger than the capacity of the capacitor C1.
  • the cutoff frequency at which the attenuation (dB) of the signal flowing between the terminals P3 and P4 decreases by a predetermined value (for example, 3 dB) is set so as not to be included in the frequency band in which the directional coupler 1 is used.
  • the cutoff frequency is 6.8 GHz, which is higher than the frequency band (0.7 to 2.7 GHz) in which the directional coupler 1 is used.
  • the directional coupler 1 When the signal is output from the terminals P1 to P2, the directional coupler 1 has the power proportional to the power of the signal because each of the sub-lines S1 to S3 is electromagnetically coupled to the main line M. A signal can be output from terminal P3.
  • the directional coupler 1 is used to keep the power level of a transmission signal constant in a wireless communication device that performs wireless communication using a high-frequency signal such as a smartphone. Specifically, a signal output from the terminal P3 (coupling port) when the transmission signal input to the terminal P1 (input port) passes through the main line M so that the power of the transmission signal is constant. In this way, feedback control is performed.
  • the degree of coupling is the ratio (attenuation amount) between the power of the signal input from the input port and the power of the signal output from the coupling port.
  • the coupling characteristic is flat from the viewpoint of improving the accuracy of feedback control.
  • the coupling characteristics can be flattened by setting the length of each of the main line and the sub line to a quarter wavelength.
  • the quarter wavelength is about 1.4 cm or more. Since the allowable size of a directional coupler used in a portable wireless communication device such as a smartphone that is strongly demanded for miniaturization is about several millimeters, the length of each of the main line and the sub line is set to a quarter. It is difficult to design the wavelength.
  • FIG. 2A shows an equivalent circuit of the directional coupler 901 according to the first comparative example.
  • the directional coupler 901 includes a main line MX and a sub line SX.
  • the main line MX is connected between the terminals P1 and P2.
  • the sub line SX is connected between the terminals P3 and P4.
  • the main line MX and the sub line SX are electromagnetically coupled.
  • the length of each of the main line MX and the sub line SX is smaller than a quarter wavelength, the length of each of the main line and the sub line is 1/4 wavelength. Can also be miniaturized. However, it is known that the coupling characteristic of the directional coupler 901 increases as the frequency of the signal passing through the main line MX increases.
  • the directional coupler 902 includes a main line MY, sub-lines SY1 and SY2, and a low-pass filter LPF.
  • the main line MY is connected between the terminals P1 and P2.
  • the sub line SY1, the low-pass filter LPF, and the sub line SY2 are connected in series in this order between the terminals P3 and P4.
  • Each of sub-lines SY1 and SY2 is electromagnetically coupled to main line MY. However, the sub lines SY1 and SY2 are not electromagnetically coupled to each other.
  • the low pass filter LPF includes a coil L1 and capacitors C1 and C2.
  • the coil L1 is connected between the sub lines SY1 and SY2.
  • the capacitor C1 is connected between the connection point JY1 and the terminal P5.
  • the connection point JY1 is a connection point between the sub line SY1 and the coil L1.
  • the capacitor C2 is connected between the connection point JY2 and the terminal P5.
  • the connection point JY2 is a connection point between the coil L1 and the sub line SY2.
  • Coil L1 is not electromagnetically coupled to main line MY.
  • a phase shift occurs in the signal passing through the low-pass filter LPF.
  • the first Y signal generated by the electromagnetic coupling between the main line MY and the sub line SY1 does not pass through the low pass filter LPF.
  • the second Y signal generated when the main line MY and the sub line SY2 are electromagnetically coupled has a phase shift when passing through the low-pass filter LPF.
  • a signal output from the terminal P3 when the signal passes through the main line MY from the terminal P1 to the terminal P2 can be said to be a signal obtained by synthesizing the first Y signal and the second Y signal having a phase difference.
  • the amplitude of the signal obtained by combining the first Y signal and the second Y signal is suppressed as compared with the case where there is almost no phase difference.
  • the coupling characteristic of the directional coupler 902 can be made nearly flat.
  • the coil L1 included in the low-pass filter LPF is usually configured by winding a line electrode a plurality of times in order to secure an inductance necessary for realizing the function of the low-pass filter. Therefore, when the directional coupler 902 is configured as a dielectric laminate, a dielectric layer is required for each winding of the line electrode. Further, in order to maintain the function of the low-pass filter LPF, it is necessary to arrange the main line MY and the coil L1 sufficiently apart so as not to be electromagnetically coupled. Therefore, the coil L1 can be an obstacle to further miniaturization of the directional coupler.
  • a sub line S2 that is electromagnetically coupled to the main line M is used instead of the coil L1.
  • the sub line S3 and the main line M are electromagnetically coupled.
  • the electromagnetic coupling between the sublines S2 and S3 is stronger than the electromagnetic coupling between the sublines S1 and S3.
  • the mutual inductance between the sublines S2 and S3 is larger than the mutual inductance between the sublines S1 and S3 and the mutual inductance between the sublines S1 and S2.
  • first to third signals Signals generated when the main line M and the sub-lines S1 to S3 are electromagnetically coupled are referred to as first to third signals, respectively.
  • the signal output from the terminal P3 when the signal passes through the main line M from the terminal P1 to the terminal P2 can be said to be a signal obtained by combining the first to third signals.
  • the coupling between the sub line S3 and the main line M is weaker than the electromagnetic coupling between the sub line S1 and the main line M, and more than the electromagnetic coupling between the sub line S2 and the main line M. Is also strong.
  • the amplitude of the third signal that is out of phase through the sub-line S2 is larger than the amplitude of the second signal. Therefore, the amplitude of the signal output from the terminal P3 is further suppressed.
  • the coupling characteristics of the directional coupler 1 can be further flattened.
  • the sub line S1 is electromagnetically coupled to the sub lines S2 and S3.
  • the combined inductance of the circuit constituted by the sub-lines S1 to S3 is not only the self-inductance of each sub-line but also the mutual inductance due to the electromagnetic coupling of each sub-line. It becomes the added value. For this reason, the line length necessary for ensuring the necessary inductance can be shortened compared to the case where there is no electromagnetic coupling between the sub-lines. As a result, the directional coupler 1 can be further downsized.
  • the electromagnetic coupling between the sub lines S2 and S3 is stronger than the electromagnetic coupling between the sub lines S1 and S3.
  • the electromagnetic coupling between the sublines S1 and S3 is stronger than the electromagnetic coupling between the sublines S1 and S2.
  • the mutual inductance between the sub lines S2 and S3 is larger than the mutual inductance between the sub lines S1 and S3 and the mutual inductance between the sub lines S1 and S2.
  • the coupling characteristics of the directional coupler 1 can be further flattened.
  • the capacity of the capacitor C2 is set larger than the capacity of the capacitor C1.
  • FIG. 3 shows the coupling characteristic (curve CP1) of the directional coupler 1 according to the first embodiment, the coupling characteristic (curve CPX) of the directional coupler 901 according to the comparative example, and the cup of the directional coupler 902. It is a figure which shows a ring characteristic (curve CPY) collectively.
  • the coupling characteristic CPY of the directional coupler 902 is suppressed from increasing in the degree of coupling as the frequency increases compared to the coupling characteristic CPX of the directional coupler 901.
  • the coupling characteristic CP1 of the directional coupler 1 is also suppressed from increasing in the degree of coupling due to the increase in frequency compared to the coupling characteristic CPX of the directional coupler 901.
  • the directional coupler 1 since it is not necessary to provide a separate coil for shifting the phase, it is not necessary to form a dielectric layer for each winding of the coil. Further, it is not necessary to separate the sub line S2 and the main line M until almost no electromagnetic coupling occurs. Therefore, the directional coupler 1 can be reduced in size.
  • the dielectric stacking direction (the height direction of the directional coupler 1) is the Z-axis direction.
  • the long side (width) direction of the directional coupler 1 is defined as the X-axis direction.
  • the short side (depth) direction of the directional coupler 1 is defined as the Y-axis direction.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other.
  • FIG. 4 is an external perspective view of the directional coupler 1 according to the first embodiment.
  • the directional coupler 1 has a rectangular parallelepiped shape, for example.
  • the surfaces perpendicular to the stacking direction are defined as a bottom surface BF and a top surface UF.
  • the surfaces parallel to the ZX plane are referred to as side surfaces SF1 and SF2.
  • surfaces parallel to the YZ plane are referred to as side surfaces SF3 and SF4. Terminals P1, P3, and P4 are provided over the top surface UF, the side surface SF1, and the bottom surface BF.
  • Terminals P2, P7, and P8 are provided over the top surface UF, the side surface SF2, and the bottom surface BF.
  • the terminal P5 is provided across the upper surface UF, the side surface SF3, and the bottom surface BF.
  • the terminal P6 is provided over the top surface UF, the side surface SF4, and the bottom surface BF.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the directional coupler 1 according to the first embodiment.
  • the directional coupler 1 includes dielectric layers Lyr1 to Lyr15 as a plurality of dielectric layers.
  • the dielectric layers Lyr1 to Lyr15 are laminated in the Z-axis direction in this order, with Lyr1 as the bottom surface side and Lyr15 as the top surface side.
  • a ground electrode 11 is formed on the dielectric layer Lyr1.
  • the ground electrode 11 is connected to the terminals P5 and P6.
  • a capacitor electrode 21 is formed on the dielectric layer Lyr2.
  • a ground electrode 31 and a ground electrode 32 are formed on the dielectric layer Lyr3.
  • the ground electrode 31 is connected to the terminal P5, and the ground electrode 32 is connected to the terminal P6.
  • the ground electrode 31 corresponds to the first ground electrode of the present invention.
  • the ground electrode 32 corresponds to the third ground electrode of the present invention.
  • the ground electrode 11, the capacitor electrode 21, and the ground electrode 31 that overlap when viewed from the stacking direction form a capacitor C1.
  • the dielectric layers Lyr1 to Lyr3 correspond to the first capacitor layer of the present invention.
  • a line electrode 41 and a line electrode 42 are formed on the dielectric layer Lyr4.
  • the line electrode 41 is connected to the terminal P1.
  • the line electrode 42 is connected to the terminal P2.
  • a line electrode 51 is formed on the dielectric layer Lyr5.
  • the line electrode 51 and the line electrode 41 are connected by a via electrode 201.
  • the line electrode 51 and the line electrode 42 are connected by a via electrode 202.
  • the line electrode 41, the line electrode 42, the via electrode 201, the via electrode 202, and the line electrode 51 form the main line M.
  • the dielectric layers Lyr4 and Lyr5 correspond to the main line layer of the present invention.
  • a line electrode 61 is formed on the dielectric layer Lyr6.
  • the line electrode 61 is connected to the terminal P3.
  • the line electrode 61 and the capacitor electrode 21 are connected by a via electrode 203.
  • the line electrode 61 corresponds to the sub line S1.
  • the dielectric layer Lyr6 corresponds to the first subline layer of the present invention.
  • a line electrode 71 and a ground electrode 72 are formed on the dielectric layer Lyr7.
  • the ground electrode 72 corresponds to the second ground electrode of the present invention.
  • the line electrode 71 is connected to the terminal P4.
  • the ground electrode 72 is connected to the terminal P5.
  • a line electrode 81 is formed on the dielectric layer Lyr8.
  • the line electrode 81 and the line electrode 71 are connected by a via electrode 204.
  • the line electrode 71, the via electrode 204, and the line electrode 81 form the sub line S3.
  • the dielectric layers Lyr7 and Lyr8 correspond to the third subline layer of the present invention.
  • a line electrode 91 is formed on the dielectric layer Lyr9.
  • the line electrode 91 and the line electrode 61 are connected by a via electrode 205.
  • the line electrode 91 and the line electrode 81 are connected by a via electrode 206.
  • the line electrode 91 corresponds to the sub line S2.
  • the dielectric layer Lyr9 corresponds to the second subline layer of the present invention.
  • a ground electrode 101 is formed on the dielectric layer Lyr10. The ground electrode 101 is connected to the terminal P5.
  • a capacitor electrode 111 is formed on the dielectric layer Lyr11. The capacitor electrode 111 and the line electrode 91 are connected by a via electrode 207.
  • a ground electrode 121 is formed on the dielectric layer Lyr12. The ground electrode 121 is connected to the terminal P5.
  • a capacitor electrode 131 is formed on the dielectric layer Lyr13. The capacitor electrode 131 and the capacitor electrode 111 are connected by a via electrode 208.
  • a ground electrode 141 is formed on the dielectric layer Lyr14. The ground electrode 141 is connected to the terminals P5 and P6. The ground electrode 141 corresponds to the fourth ground electrode of the present invention.
  • the ground electrode 101, the capacitor electrode 111, the ground electrode 121, the capacitor electrode 131, and the ground electrode 141 that overlap when viewed from the stacking direction form a capacitor C2.
  • the dielectric layers Lyr10 to Lyr14 correspond to the second capacitor layer of the present invention.
  • the number of capacitor electrodes constituting the capacitor C2 is larger than the number of capacitor electrodes constituting the capacitor C1. Therefore, the capacity of the capacitor C2 is larger than the capacity of the capacitor C1.
  • the main line layer (Lyr4 and Lyr5), the first sub line layer (Lyr6), the first Two sub-line layers (Lyr9) and a third sub-line layer (Lyr7 and Lyr8) are arranged.
  • the stacking order of the main line layer and the first to third sub-line layers is related to the design. The degree of freedom can be improved.
  • the first subline layer is disposed between the main line layer and the third subline layer.
  • the third subline layer is disposed between the first subline layer and the second subline layer.
  • Distance D 23 between the dielectric layer Lyr8 and Lyr9 is set to be smaller than the distance D 12 between the dielectric layer Lyr6 and Lyr7.
  • the distance between the second subline layer and the third subline layer is smaller than the distance between the first subline layer and the third subline layer.
  • the electromagnetic coupling between the sub line S2 and the sub line S3 can be made stronger than the electromagnetic coupling between the sub line S1 and the sub line S3.
  • FIG. 6 is a plan view showing Lyr5 and Lyr4 corresponding to the main line layer in an overlapping manner.
  • the main line M (the line electrode 41, the line electrode 42, the via electrode 201, the via electrode 202, and the line electrode 51) includes a first part MP1 from the terminal P1 to the midpoint CP, and a terminal It is divided into a second part MP2 from P2 to the midpoint CP.
  • the line length from the terminal P1 to the midpoint CP is equal to the line length from the terminal P2 to the midpoint CP.
  • the first portion includes the line electrode 41, the via electrode 201, and the portion from the midpoint CP to the via electrode 201 of the line electrode 51.
  • the second portion includes the line electrode 42, the via electrode 202, and the portion from the midpoint CP to the via electrode 202 of the line electrode 51.
  • ground electrode 31 first ground electrode and ground electrode 72 (second ground electrode) overlap in the stacking direction of the plurality of dielectric layers.
  • the ground electrode 32 third ground electrode
  • the ground electrode 141 fourth ground electrode
  • the distance between the ground electrode 31 and the ground electrode 72 is smaller than the distance between the ground electrode 32 and the ground electrode 141.
  • the first subline layer (Lyr6), the second subline layer (Lyr9), and the third subline layer (Lyr7 and Lyr8) are disposed between the ground electrode 32 and the ground electrode 141.
  • the ground electrode 31 and the ground electrode 72 overlap the first part MP1 of the main line M in the stacking direction.
  • the ground electrode 31 and the ground electrode 72 do not overlap the sub line S1 (line electrode 61), the sub line S2 (line electrode 91), and the sub line S3 (line electrode 71, via electrode 204, and line electrode 81).
  • the ground electrode 32 and the ground electrode 141 overlap the second part MP2, the sub line S1, the sub line S2, and the sub line S3 of the main line M in the stacking direction.
  • the impedance of the directional coupler 1 is adjusted to a characteristic impedance (for example, 50 ⁇ ).
  • the coupling characteristic can be flattened and the size can be reduced.
  • FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the directional coupler 1A in which the sub line between the terminals P3 and P4 is divided into four sub lines.
  • the directional coupler 1A includes a sub line SA.
  • Sub line SA includes capacitors CA1 to CA3.
  • the sub line SA is divided into sub lines SA1 to SA4.
  • the terminals P3 and P4 are connected in series in this order.
  • Each of the sub-lines SA1 to SA4 is electromagnetically coupled to the main line M.
  • a low-pass filter LPF2 is formed inside the sub line SA.
  • the capacitor CA1 is connected between the connection point JA1 and the terminal P5.
  • the connection point JA1 is a connection point between the sub lines SA1 and SA2.
  • Capacitor CA2 is connected between connection point JA2 and terminal P5.
  • the connection point JA2 is a connection point between the sub lines SA2 and SA3.
  • the capacitor CA3 is connected between the connection point JA3 and the terminal P5.
  • the connection point JA3 is a connection point between the sub lines SA3 and SA4.
  • Sub-lines SA1 to SA4 and capacitors CA1 to CA3 form a low-pass filter LPF2.
  • the coupling characteristic can be flattened and the size can be reduced.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the directional coupler 2 according to the second embodiment.
  • the directional coupler 2 includes dielectric layers Lyr21 to Lyr35 as a plurality of dielectric layers.
  • the dielectric layers Lyr21 to Lyr35 are stacked in this order in the Z-axis direction, with Lyr21 as the bottom surface side and Lyr35 as the top surface side.
  • a ground electrode 211 is formed on the dielectric layer Lyr21.
  • the ground electrode 211 is connected to the terminals P5 and P6.
  • a capacitor electrode 221 is formed on the dielectric layer Lyr22.
  • a ground electrode 231 is formed on the dielectric layer Lyr23.
  • the ground electrode 231 is connected to the terminal P5.
  • a capacitor electrode 241 is formed on the dielectric layer Lyr24.
  • the capacitor electrode 241 and the capacitor electrode 221 are connected by a via electrode 351.
  • a ground electrode 251 and a ground electrode 252 are formed on the dielectric layer Lyr25.
  • the ground electrode 251 is connected to the terminal P5, and the ground electrode 252 is connected to the terminal P6.
  • the ground electrode 251 corresponds to the first ground electrode of the present invention.
  • the ground electrode 252 corresponds to the third ground electrode of the present invention.
  • the ground electrode 211, the capacitor electrode 221, the ground electrode 231, the capacitor electrode 241, and the ground electrode 251 that overlap when viewed from the stacking direction form the capacitor C1.
  • the dielectric layers Lyr21 to Lyr25 correspond to the first capacitor layer of the present invention.
  • a line electrode 261 and a line electrode 262 are formed on the dielectric layer Lyr26.
  • the line electrode 261 is connected to the terminal P1.
  • the line electrode 262 is connected to the terminal P2.
  • a line electrode 271 is formed on the dielectric layer Lyr27.
  • the line electrode 271 and the line electrode 261 are connected by a via electrode 352.
  • the line electrode 271 and the line electrode 262 are connected by a via electrode 353.
  • the line electrode 261, the line electrode 262, the via electrode 352, the via electrode 353, and the line electrode 271 form the main line M.
  • the dielectric layers Lyr26 and Lyr27 correspond to the main line layer of the present invention.
  • a line electrode 281 is formed on the dielectric layer Lyr28.
  • the line electrode 281 is connected to the terminal P3.
  • the line electrode 281 and the capacitor electrode 241 are connected by a via electrode 351.
  • the line electrode 281 corresponds to the sub line S1.
  • the dielectric layer Lyr28 corresponds to the first subline layer of the present invention.
  • a ground electrode 291 and a line electrode 292 are formed on the dielectric layer Lyr29.
  • the ground electrode 291 corresponds to the second ground electrode of the present invention.
  • the ground electrode 291 is connected to the terminal P5.
  • the line electrode 292 is connected to the terminal P4.
  • a line electrode 301 is formed on the dielectric layer Lyr30.
  • the line electrode 301 and the line electrode 292 are connected by a via electrode 355.
  • the line electrode 292, the via electrode 355, and the line electrode 301 form the sub line S3.
  • the dielectric layers Lyr29 and Lyr30 correspond to the third subline layer of the present invention.
  • a line electrode 311 is formed on the dielectric layer Lyr31.
  • the line electrode 311 and the line electrode 281 are connected by a via electrode 354.
  • the line electrode 311 and the line electrode 301 are connected by a via electrode 356.
  • the line electrode 311 corresponds to the sub line S2.
  • the dielectric layer Lyr31 corresponds to the second subline layer of the present invention.
  • a ground electrode 321 is formed on the dielectric layer Lyr32.
  • the ground electrode 321 is connected to the terminal P5.
  • a capacitor electrode 331 is formed on the dielectric layer Lyr33.
  • the capacitor electrode 331 and the line electrode 311 are connected by a via electrode 357.
  • a ground electrode 341 is formed on the dielectric layer Lyr34.
  • the ground electrode 341 is connected to the terminals P5 and P6.
  • the ground electrode 341 corresponds to the fourth ground electrode of the present invention.
  • the ground electrode 321, the capacitor electrode 331, and the ground electrode 341 that overlap when viewed from the stacking direction form a capacitor C ⁇ b> 2.
  • the dielectric layers Lyr32 to Lyr34 correspond to the second capacitor layer of the present invention.
  • the number of capacitor electrodes constituting the capacitor C2 is smaller than the number of capacitor electrodes constituting the capacitor C1. Therefore, the capacity of the capacitor C2 is smaller than the capacity of the capacitor C1.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the coupling characteristic CP2 of the directional coupler 2 according to the second embodiment and the coupling characteristic CP1 of the directional coupler 1 according to the first embodiment. Also in the coupling characteristic CP2 of the directional coupler 2, as in the coupling characteristic CP1 of the directional coupler 1, an increase in the degree of coupling accompanying an increase in frequency is suppressed, and the coupling characteristic is flattened. Has been.
  • the directional coupler 2 can be reduced in size as well as flattening the coupling characteristics.
  • the directional coupler including one sub line in which a low-pass filter is formed has been described.
  • the directional coupler according to the present invention can include a plurality of sub-lines each having a low-pass filter formed therein.
  • a directional coupler including two sub lines each having a low-pass filter formed therein will be described.
  • the directional coupler includes two sub-lines each having a low-pass filter formed therein. That is, FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 5 of the first embodiment are replaced with FIG. 10, FIG. 12, and FIG. Since it is the same about other points, description is not repeated.
  • FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the directional coupler 3 according to the third embodiment.
  • the directional coupler 3 includes electrodes (terminals) P1 to P8 connected to an external device, a main line M3, and sub lines S10 and S20.
  • Terminals P4 and P8 are used as coupling ports. Terminals P3 and P7 are used as terminator ports terminated at 50 ⁇ . Terminals P5 and P6 are used as ground ports connected to the ground potential. When a signal passes from terminal P1 to P2, a signal having a power proportional to the power of the signal is output from terminals P4 and P8.
  • the main line M3 is connected between the terminals P1 and P2.
  • the sub line S10 includes capacitors C11 and C12.
  • the sub line S10 is divided into sub lines S11 to S13.
  • the sub lines S11 to S13 and the capacitors C1 and C2 form a low pass filter LPF10.
  • the sub lines S11 to S13 are connected in series between the terminals P8 and P7 in this order.
  • the capacitor C11 is connected between the connection point J11 and the terminal P5.
  • the connection point J11 is a connection point between the sub lines S11 and S12.
  • the capacitor C12 is connected between the connection point J12 and the terminal P5.
  • the connection point J12 is a connection point between the sub lines S12 and S13.
  • Each of the sub-lines S11 to S13 is electromagnetically coupled to the main line M3.
  • the coupling between the sub line S13 and the main line M3 is weaker than the electromagnetic coupling between the sub line S11 and the main line M3, and stronger than the electromagnetic coupling between the sub line S12 and the main line M3.
  • the sub line S20 includes capacitors C21 and C22.
  • the sub line S20 is divided into sub lines S21 to S23.
  • the sub-lines S21 to S23 and the capacitors C21 and C22 form a low pass filter LPF20.
  • the sub lines S21 to S23 are connected in series in this order between the terminals P4 and P3.
  • the capacitor C21 is connected between the connection point J21 and the terminal P6.
  • the connection point J21 is a connection point between the sub lines S21 and S22.
  • the capacitor C22 is connected between the connection point J22 and the terminal P6.
  • the connection point J22 is a connection point between the sub lines S22 and S23.
  • Each of the sub-lines S21 to S23 is electromagnetically coupled to the main line M3.
  • the coupling between the sub line S23 and the main line M3 is weaker than the electromagnetic coupling between the sub line S21 and the main line M3, and stronger than the electromagnetic coupling between the sub line S22 and the main line M3.
  • the sub line S21 is also electromagnetically coupled to each of the sub lines S22 and S23.
  • the sub line S22 is also electromagnetically coupled to the sub line S23.
  • the electromagnetic coupling between the sublines S21 and S23 is stronger than the electromagnetic coupling between the sublines S21 and S22.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the directional coupler 3 according to the third embodiment.
  • the directional coupler 3 includes dielectric layers Lyr41 to Lyr54 as a plurality of dielectric layers.
  • the dielectric layers Lyr41 to Lyr54 are stacked in this order in the Z-axis direction, with Lyr41 as the bottom surface side and Lyr54 as the top surface side.
  • a ground electrode 411 is formed on the dielectric layer Lyr41.
  • the ground electrode 411 is connected to the terminals P5 and P6.
  • a capacitor electrode 421 and a capacitor electrode 422 are formed on the dielectric layer Lyr42.
  • a ground electrode 431 and a ground electrode 432 are formed on the dielectric layer Lyr43.
  • the ground electrode 431 is connected to the terminal P5, and the ground electrode 432 is connected to the terminal P6.
  • the ground electrode 411, the capacitor electrode 421, and the ground electrode 431 that overlap when viewed from the stacking direction form a capacitor C11.
  • ground electrode 411, capacitor electrode 422, and ground electrode 432 form capacitor C21.
  • the dielectric layers Lyr41 to Lyr43 correspond to the first capacitor layer of the present invention.
  • a line electrode 441 and a line electrode 442 are formed on the dielectric layer Lyr44.
  • the line electrode 441 is connected to the terminal P1.
  • the line electrode 442 is connected to the terminal P2.
  • a line electrode 451 is formed on the dielectric layer Lyr45.
  • the line electrode 451 and the line electrode 441 are connected by a via electrode 543.
  • the line electrode 451 and the line electrode 442 are connected by a via electrode 544.
  • the line electrode 441, the line electrode 442, the via electrode 543, the via electrode 544, and the line electrode 451 form the main line M3.
  • the dielectric layers Lyr44 and Lyr45 correspond to the main line layer of the present invention.
  • a line electrode 461 and a line electrode 462 are formed on the dielectric layer Lyr46.
  • the line electrode 461 is connected to the terminal P8.
  • the line electrode 462 is connected to the terminal P4.
  • a line electrode 471 and a line electrode 472 are formed on the dielectric layer Lyr47.
  • the line electrode 471 and the line electrode 461 are connected by a via electrode 545.
  • the line electrode 471 and the capacitor electrode 421 are connected by a via electrode 541.
  • the line electrode 461, the via electrode 545, and the line electrode 471 form a sub line S11.
  • the line electrode 472 and the line electrode 462 are connected by a via electrode 546.
  • the line electrode 472 and the capacitor electrode 422 are connected by a via electrode 542.
  • the line electrode 462, the via electrode 546, and the line electrode 472 form the sub line S21.
  • the dielectric layers Lyr46 and Lyr47 correspond to the first sub line layer of the present invention.
  • a line electrode 481 and a line electrode 482 are formed on the dielectric layer Lyr48.
  • the line electrode 481 is connected to the terminal P7.
  • the line electrode 482 is connected to the terminal P3.
  • a line electrode 491 and a line electrode 492 are formed on the dielectric layer Lyr49.
  • the line electrode 491 and the line electrode 481 are connected by a via electrode 549.
  • the line electrode 481, the via electrode 549, and the line electrode 491 form a sub line S13.
  • the line electrode 492 and the line electrode 482 are connected by a via electrode 550.
  • the line electrode 482, the via electrode 550, and the line electrode 492 form the sub line S23.
  • the dielectric layers Lyr48 and Lyr49 correspond to the third subline layer of the present invention.
  • a line electrode 501 and a line electrode 502 are formed on the dielectric layer Lyr50.
  • the line electrode 501 and the line electrode 471 are connected by a via electrode 547.
  • the line electrode 501 and the line electrode 491 are connected by a via electrode 551.
  • the line electrode 501 forms the sub line S12.
  • the line electrode 502 and the line electrode 472 are connected by a via electrode 548.
  • the line electrode 502 and the line electrode 492 are connected by a via electrode 552.
  • the line electrode 502 forms a sub line S22.
  • the dielectric layer Lyr50 corresponds to the second subline layer of the present invention.
  • a ground electrode 511 and a ground electrode 512 are formed on the dielectric layer Lyr51.
  • the ground electrode 511 is connected to the terminal P5.
  • the ground electrode 512 is connected to the terminal P6.
  • a capacitor electrode 521 and a capacitor electrode 522 are formed on the dielectric layer Lyr52.
  • the capacitor electrode 521 and the line electrode 501 are connected by a via electrode 553.
  • Capacitor electrode 522 and line electrode 502 are connected by via electrode 554.
  • a ground electrode 531 is formed on the dielectric layer Lyr53.
  • the ground electrode 531 is connected to the terminals P5 and P6.
  • the ground electrode 511, the capacitor electrode 521, and the ground electrode 531 that overlap when viewed from the stacking direction form a capacitor C12.
  • the ground electrode 512, the capacitor electrode 522, and the ground electrode 531 form a capacitor C22.
  • the dielectric layers Lyr51 to Lyr53 correspond to the second capacitor layer of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing the coupling characteristics CP31 and CP32 of the directional coupler 3 according to the third embodiment and the coupling characteristics CP1 of the directional coupler 1 according to the first embodiment.
  • the coupling characteristics of the directional coupler 3 include a case where the coupling port is a terminal P4 (CP31) and a case where the coupling port is a terminal P8 (CP32). Since the coupling characteristics CP31 and CP32 change in almost the same manner in the frequency band shown in FIG. 12, they are shown by the same curve in FIG.
  • the directional coupler 3 can be reduced in size as well as flattening the coupling characteristics. Furthermore, according to the directional coupler 3, a signal of power proportional to the power of the signal passing through the main line can be output from a plurality of sub-lines (coupling ports).

Landscapes

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Abstract

カップリング特性の平坦化とともに、小型化が可能な方向性結合器を提供する。本発明の一実施形態による方向性結合器（１）は、所定の周波数帯域において用いられる。方向性結合器（１）は、第１端子（Ｐ１）と、第２端子（Ｐ２）と、第３端子（Ｐ３）と、第４端子（Ｐ４）と、主線路（Ｍ）と、副線路（Ｓ）とを備える。主線路（Ｍ）は、第１端子（Ｐ１）と第２端子（Ｐ２）との間に接続されている。副線路（Ｓ）は、第３端子（Ｐ３）と第４端子（Ｐ４）との間に接続されている。副線路（Ｓ）の内部には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ１）が形成されている。

Description

方向性結合器
　この発明は、方向性結合器に関し、より特定的には、高周波信号により通信を行なう無線通信機器などに用いられる方向性結合器に関する。
　方向性結合器として、主線路と、主線路に電磁気的に結合する副線路とを含み、主線路を通過する信号の電力に比例した電力の信号を副線路から出力することができるものが知られている。方向性結合器は、たとえばスマートフォンのように高周波信号によって無線通信を行なう無線通信機器において送信信号の電力のレベルを一定に保つために用いられる。具体的には、送信信号が主線路を通過するときに副線路から出力される信号を用いて、送信信号の電力が一定となるようにフィードバック制御が行なわれる。
　フィードバック制御の高精度化という観点から、主線路を通過する信号の電力と副線路から出力される信号の電力との比（減衰量）である結合度の周波数特性（カップリング特性）においては、主線路を通過する信号の周波数の変化に対して結合度の変化が抑制されている（以下では「平坦」ともいう。）ことが望ましい。
　主線路および副線路の各々の長さを、主線路を通過する周波数の信号の波長の４分の１程度（以下では「４分の１波長」ともいう。）とすることで、カップリング特性を平坦化できることが知られている。しかし、たとえば０．７～２．７ＧＨｚのような高周波数帯である場合、４分の１波長は約１．４ｃｍ以上となる。小型化の要請が強い携帯型の無線通信機器で使用される方向性結合器の許容サイズは数ｍｍ程度であるため、方向性結合器の主線路および副線路の各々の長さを４分の１波長とすることは設計上困難な場合が多い。
　無線通信機器の小型化を実現するため、主線路および副線路の各々の長さが４分の１波長よりも小さい方向性結合器が使用されることがある。しかし、このような方向性結合器のカップリング特性は、主線路を通過する信号の周波数が高くなるほど大きくなることが知られている。
　このような問題を解決する方向性結合器として、特開２０１３－５０７６号公報（特許文献１）には、２つの副線路の間にローパスフィルタが接続されている構成が開示されている。当該ローパスフィルタは、通過する信号に位相のずれを生じさせる。ローパスフィルタのこのような作用により、方向性結合器のカップリング特性を平坦化することができる。
特開２０１３－５０７６号公報
　特開２０１３－５０７６号公報（特許文献１）に開示されている方向性結合器において、ローパスフィルタはコイルを含む。コイルは、ローパスフィルタの機能の実現に必要なインダクタンスを確保するために線路を複数回巻回されて構成されるのが通常である。そのため、方向性結合器を誘電体の積層体として構成する場合、線路電極の巻回毎に誘電体層が必要となる。そのため、コイルは方向性結合器のさらなる小型化の障害になり得る。
　本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、カップリング特性の平坦化とともに、小型化が可能な方向性結合器を提供することである。
　本発明の一実施形態による方向性結合器は、所定の周波数帯域において用いられる。方向性結合器は、第１ないし第４端子と、主線路と、副線路とを備える。主線路は、第１端子と第２端子との間に接続されている。副線路は、第３端子と第４端子との間に接続されている。副線路の内部には、ローパスフィルタが形成されている。
　本発明に係る方向性結合器によれば、カップリング特性の平坦化とともに、小型化が可能である。
実施の形態１に係る方向性結合器の等価回路図である。 比較例に係る方向性結合器の等価回路図である。 実施の形態１に係る方向性結合器のカップリング特性、および比較例に係る方向性結合器のカップリング特性を併せて示す図である。 実施の形態１に係る方向性結合器の外観斜視図である。 実施の形態１に係る方向性結合器の分解斜視図である。 主線路層に対応する誘電体層を重ねて示した平面図である。 実施の形態１の変形例に係る方向性結合器の等価回路図である。 実施の形態２に係る方向性結合器の分解斜視図である。 実施の形態２に係る方向性結合器のカップリング特性、および実施の形態１に係る方向性結合器１のカップリング特性を併せて示す図である。 実施の形態３に係る方向性結合器の等価回路図である。 実施の形態３に係る方向性結合器の分解斜視図である。 実施の形態３に係る方向性結合器のカップリング特性、および実施の形態１に係る方向性結合器のカップリング特性を併せて示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。
　［実施の形態１］
　図１は、実施の形態１に係る方向性結合器１の等価回路図である。方向性結合器１は、たとえば０．７～２．７ＧＨｚにおいて通信を行なう無線通信機器において使用される。当該周波数帯で通信を行なう通信方式としては、たとえばＬＴＥ（Long　Term　Evolution）を挙げることができる。
　図１に示されるように、方向性結合器１は、外部の機器と接続される電極（端子）Ｐ１～Ｐ５と、主線路Ｍと、副線路Ｓとを備える。副線路Ｓは、コンデンサＣ１，Ｃ２を含む。副線路Ｓは、副線路Ｓ１～Ｓ３に分割されている。副線路Ｓ１～Ｓ３、およびコンデンサＣ１，Ｃ２は、ローパスフィルタＬＰＦ１を形成している。
　端子Ｐ１は入力ポートとして用いられる。端子Ｐ２は出力ポートとして用いられる。端子Ｐ３はカップリングポートとして用いられる。端子Ｐ４は５０Ωで終端されるターミネートポートとして用いられる。端子Ｐ５は接地電位に接続される接地ポートとして用いられる。端子Ｐ１からＰ２へ信号が通過すると、当該信号の電力に比例した電力の信号が端子Ｐ３から出力される。
　主線路Ｍは、端子Ｐ１とＰ２との間に接続されている。副線路Ｓ１～Ｓ３は、端子Ｐ３とＰ４との間に、この順に直列に接続されている。副線路Ｓ１～Ｓ３の各々は、主線路Ｍに電磁気的に結合している。副線路Ｓ３と主線路Ｍとの結合は、副線路Ｓ１と主線路Ｍとの電磁気的な結合よりも弱く、副線路Ｓ２と主線路Ｍとの電磁気的な結合よりも強い。
　副線路Ｓ１は、副線路Ｓ２およびＳ３の各々にも電磁気的に結合している。副線路Ｓ２は、副線路Ｓ３にも電磁気的に結合している。副線路Ｓ２とＳ３との電磁気的な結合は、副線路Ｓ１とＳ３との電磁気的な結合よりも強い。副線路Ｓ１とＳ３との電磁気的な結合は、副線路Ｓ１とＳ２との電磁気的な結合よりも強い。
　コンデンサＣ１は、接続点Ｊ１および端子Ｐ５の間に接続されている。接続点Ｊ１は、副線路Ｓ１とＳ２との接続点である。コンデンサＣ２は、接続点Ｊ２および端子Ｐ５の間に接続されている。接続点Ｊ２は、副線路Ｓ２とＳ３との接続点である。コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣ１の容量よりも大きい。
　端子Ｐ３とＰ４との間を流れる信号の減衰量（ｄＢ）が所定の値（たとえば３ｄＢ）低下するカットオフ周波数は、方向性結合器１が使用される周波数帯に含まれないように設定される。実施の形態１においては、カットオフ周波数は６．８ＧＨｚであり、方向性結合器１が使用される周波数帯（０．７～２．７ＧＨｚ）よりも高い周波数となっている。
　方向性結合器１は、信号が端子Ｐ１からＰ２へ出力された場合、副線路Ｓ１～Ｓ３の各々が主線路Ｍに電磁気的に結合していることから、当該信号の電力に比例した電力の信号を端子Ｐ３から出力することができる。方向性結合器１は、たとえばスマートフォンのように高周波信号によって無線通信を行なう無線通信機器において送信信号の電力のレベルを一定に保つために用いられる。具体的には、送信信号の電力が一定となるように、端子Ｐ１（入力ポート）に入力された送信信号が主線路Ｍを通過することにより端子Ｐ３（カップリングポート）から出力される信号を用いて、フィードバック制御が行なわれる。以下の説明において結合度は、入力ポートから入力される信号の電力とカップリングポートから出力される信号の電力との比（減衰量）である。
　たとえば主線路Ｍを通過する周波数が０．７～２．７ＧＨｚの間で変化する場合、フィードバック制御の高精度化という観点から、カップリング特性は平坦であることが望ましい。
　主線路および副線路の各々の長さを、４分の１波長とすることでカップリング特性を平坦化することができることが知られている。しかし、たとえば送信信号の周波数帯が０．７～２．７ＧＨｚのような高周波数帯である場合、４分の１波長は約１．４ｃｍ以上となる。小型化の要請が強いスマートフォンのような携帯型の無線通信機器で使用される方向性結合器の許容サイズは数ｍｍ程度であるため、主線路および副線路の各々の長さを４分の１波長とすることは設計上困難である。
　主線路および副線路の各々の長さを４分の１波長よりも小さくすることにより、小型化を実現することができる。このような方向性結合器の一例として、図２（ａ）に比較例１に係る方向性結合器９０１の等価回路を示す。図２（ａ）に示されるように、方向性結合器９０１は、主線路ＭＸおよび副線路ＳＸを備える。主線路ＭＸは、端子Ｐ１とＰ２との間に接続されている。副線路ＳＸは、端子Ｐ３とＰ４との間に接続されている。主線路ＭＸおよび副線路ＳＸは電磁気的に結合している。
　方向性結合器９０１は、主線路ＭＸおよび副線路ＳＸの各々の長さが４分の１波長よりも小さいため、主線路および副線路の各々の長さが４分の１波長である場合よりも小型化が可能である。しかしながら、方向性結合器９０１のカップリング特性は、主線路ＭＸを通過する信号の周波数が高くなるほど大きくなることが知られている。
　カップリング特性を平坦化する方法として、副線路を通過する信号の位相をずらす方法を挙げることができる。このような方向性結合器の一例として、図２（ｂ）に比較例２に係る方向性結合器９０２の等価回路を示す。図２（ｂ）に示されるように、方向性結合器９０２は、主線路ＭＹと、副線路ＳＹ１，ＳＹ２と、ローパスフィルタＬＰＦとを備える。主線路ＭＹは、端子Ｐ１とＰ２との間に接続されている。副線路ＳＹ１、ローパスフィルタＬＰＦ、および副線路ＳＹ２は、端子Ｐ３とＰ４との間に、この順に直列に接続されている。副線路ＳＹ１およびＳＹ２の各々は主線路ＭＹと電磁気的に結合している。しかしながら、副線路ＳＹ１およびＳＹ２同士は電磁気的な結合をしていない。
　ローパスフィルタＬＰＦは、コイルＬ１と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。コイルＬ１は、副線路ＳＹ１とＳＹ２との間に接続されている。コンデンサＣ１は、接続点ＪＹ１と端子Ｐ５との間に接続されている。接続点ＪＹ１は、副線路ＳＹ１とコイルＬ１との接続点である。コンデンサＣ２は、接続点ＪＹ２と端子Ｐ５との間に接続されている。接続点ＪＹ２は、コイルＬ１と副線路ＳＹ２との接続点である。コイルＬ１は、主線路ＭＹと電磁気的に結合していない。
　ローパスフィルタＬＰＦを通過する信号には、位相のずれが生じる。主線路ＭＹを端子Ｐ１からＰ２へ信号が通過したときに、主線路ＭＹと副線路ＳＹ１とが電磁気的に結合していることによって生じる第１Ｙ信号は、ローパスフィルタＬＰＦを通過しない。一方、主線路ＭＹと副線路ＳＹ２とが電磁気的に結合していることによって生じる第２Ｙ信号は、ローパスフィルタＬＰＦを通過するときに位相のずれが生じる。主線路ＭＹを端子Ｐ１からＰ２へ信号が通過したときに端子Ｐ３から出力される信号は、位相差がある第１Ｙ信号と第２Ｙ信号とが合成された信号といえる。そのため、位相差がほとんどない場合と比べて第１Ｙ信号と第２Ｙ信号とを合成した信号の振幅は抑制される。その結果、方向性結合器９０２のカップリング特性を平坦に近づけることができる。
　しかし、ローパスフィルタＬＰＦに含まれるコイルＬ１は、ローパスフィルタの機能を実現するために必要なインダクタンスを確保するために線路電極を複数回巻回されて構成されるのが通常である。そのため、方向性結合器９０２を誘電体の積層体として構成しようとする場合、線路電極の巻回毎に誘電体層が必要となる。また、ローパスフィルタＬＰＦの機能を維持するためには、主線路ＭＹとコイルＬ１とが電磁気的に結合しないように両者を十分に離して配置する必要がある。そのため、コイルＬ１は方向性結合器のさらなる小型化の障害になり得る。
　そこで、実施の形態１に係る方向性結合器１においては、コイルＬ１に替えて、主線路Ｍに電磁気的に結合する副線路Ｓ２を用いる。主線路Ｍを端子Ｐ１からＰ２へ信号が通過したときに副線路Ｓ３と主線路Ｍとが電磁気的に結合する。副線路Ｓ２とＳ３との電磁気的な結合は、副線路Ｓ１とＳ３との電磁気的な結合よりも強い。副線路Ｓ２とＳ３との間の相互インダクタンスは、副線路Ｓ１とＳ３との間の相互インダクタンスおよび副線路Ｓ１とＳ２との間の相互インダクタンスよりも大きい。このような構成とすることにより、信号が副線路Ｓ２を通過するときに生じる位相のずれを大きくすることができる。その結果、方向性結合器１のカップリング特性を平坦化することができる。
　主線路Ｍと副線路Ｓ１～Ｓ３とが電磁気的に結合していることによって生じる信号を、それぞれ第１～３信号とする。主線路Ｍを端子Ｐ１からＰ２へ信号が通過したときに端子Ｐ３から出力される信号は、第１～３信号を合成した信号といえる。方向性結合器１において、副線路Ｓ３と主線路Ｍとの結合は、副線路Ｓ１と主線路Ｍとの電磁気的な結合よりも弱く、副線路Ｓ２と主線路Ｍとの電磁気的な結合よりも強い。このような構成とすることにより、副線路Ｓ２を通過して位相がずれる第３信号の振幅が第２信号の振幅よりも大きくなる。そのため、端子Ｐ３から出力される信号の振幅がより抑制される。その結果、方向性結合器１のカップリング特性をさらに平坦化することができる。
　実施の形態１においては、副線路Ｓ１は、副線路Ｓ２およびＳ３に電磁気的に結合している。このような構成とすることにより、副線路Ｓ１～Ｓ３によって構成される回路の合成インダクタンスは、各副線路の自己インダクタンスに加えて、各副線路が電磁気的に結合していることによる相互インダクタンスが加わった値となる。そのため、必要なインダクタンスを確保するために必要な線路長は、副線路間に電磁気的な結合がない場合と比べて短くすることができる。その結果、方向性結合器１をさらに小型化することができる。
　方向性結合器１において、副線路Ｓ２とＳ３との電磁気的な結合は、副線路Ｓ１とＳ３との電磁気的な結合よりも強い。副線路Ｓ１とＳ３との電磁気的な結合は、副線路Ｓ１とＳ２との電磁気的な結合よりも強い。このような構成とすることにより、副線路Ｓ２とＳ３との間の相互インダクタンスは、副線路Ｓ１とＳ３との間の相互インダクタンスおよび副線路Ｓ１とＳ２との間の相互インダクタンスよりも大きくなる。その結果、第３信号が副線路Ｓ２を通過するときに生じる位相のずれを大きくすることができる。その結果、方向性結合器１のカップリング特性をさらに平坦化することができる。
　なお、副線路Ｓ２とＳ３との間の相互インダクタンスが、副線路Ｓ１とＳ２との間の相互インダクタンスよりも大きいことにともない、方向性結合器のインピーダンスを特性インピーダンス（たとえば５０Ω）に調整するため、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣ１の容量よりも大きく設定されている。
　図３は、実施の形態１に係る方向性結合器１のカップリング特性（曲線ＣＰ１）、および比較例に係る方向性結合器９０１のカップリング特性（曲線ＣＰＸ）および方向性結合器９０２のカップリング特性（曲線ＣＰＹ）を併せて示す図である。図３に示されるように、方向性結合器９０２のカップリング特性ＣＰＹは、方向性結合器９０１のカップリング特性ＣＰＸと比較すると周波数の上昇に伴う結合度の上昇が抑制されている。同様に、方向性結合器１のカップリング特性ＣＰ１も、方向性結合器９０１のカップリング特性ＣＰＸと比較すると周波数の上昇に伴う結合度の上昇が抑制されている。
　方向性結合器１においては、位相をずらすために別個のコイルを備える必要がないため、コイルの巻回毎に誘電体層を形成する必要がなくなる。また、副線路Ｓ２と主線路Ｍとを電磁気的な結合がほとんど生じなくなるまで離す必要がない。そのため、方向性結合器１を小型化することができる。
　以下では、方向性結合器１を複数の誘電体の積層体とてして構成する場合について説明する。以下では、図４のように、誘電体の積層方向（方向性結合器１の高さ方向）をＺ軸方向とする。方向性結合器１の長辺（幅）方向をＸ軸方向とする。方向性結合器１の短辺（奥行）方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は互いに直交している。
　図４は、実施の形態１に係る方向性結合器１の外観斜視図である。図４に示されるように、方向性結合器１はたとえば直方体状である。方向性結合器１の面に関して、積層方向に垂直な面を底面ＢＦおよび上面ＵＦとする。積層方向に平行な面のうちＺＸ平面と平行な面を側面ＳＦ１およびＳＦ２とする。積層方向に平行な面のうちＹＺ平面と平行な面を側面ＳＦ３およびＳＦ４とする。端子Ｐ１、Ｐ３、およびＰ４は、上面ＵＦ、側面ＳＦ１、および底面ＢＦに亘って設けられている。端子Ｐ２、Ｐ７、およびＰ８は、上面ＵＦ、側面ＳＦ２、および底面ＢＦに亘って設けられている。端子Ｐ５は、上面ＵＦ、側面ＳＦ３、および底面ＢＦに亘って設けられている。端子Ｐ６は、上面ＵＦ、側面ＳＦ４、および底面ＢＦに亘って設けられている。
　図５は、実施の形態１に係る方向性結合器１の分解斜視図である。図５に示されるように、方向性結合器１は、複数の誘電体層として誘電体層Ｌｙｒ１～Ｌｙｒ１５を備える。誘電体層Ｌｙｒ１～Ｌｙｒ１５は、Ｌｙｒ１を底面側、Ｌｙｒ１５を上面側として、この順にＺ軸方向に積層されている。誘電体層Ｌｙｒ１には、接地電極１１が形成されている。接地電極１１は端子Ｐ５およびＰ６に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ２にはキャパシタ電極２１が形成されている。誘電体層Ｌｙｒ３には接地電極３１および接地電極３２が形成されている。接地電極３１は端子Ｐ５に接続され、接地電極３２は端子Ｐ６に接続されている。接地電極３１は本発明の第１接地電極に対応する。接地電極３２は本発明の第３接地電極に対応する。積層方向からみたときに重なっている接地電極１１、キャパシタ電極２１、および接地電極３１は、コンデンサＣ１を形成する。誘電体層Ｌｙｒ１～Ｌｙｒ３は本発明の第１コンデンサ層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ４には、線路電極４１および線路電極４２が形成されている。線路電極４１は端子Ｐ１に接続されている。線路電極４２は端子Ｐ２に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ５には、線路電極５１が形成されている。線路電極５１および線路電極４１は、ビア電極２０１によって接続されている。線路電極５１および線路電極４２は、ビア電極２０２によって接続されている。線路電極４１、線路電極４２、ビア電極２０１、ビア電極２０２、および線路電極５１は、主線路Ｍを形成する。誘電体層Ｌｙｒ４およびＬｙｒ５は本発明の主線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ６には線路電極６１が形成されている。線路電極６１は端子Ｐ３に接続されている。線路電極６１およびキャパシタ電極２１はビア電極２０３によって接続されている。線路電極６１は副線路Ｓ１に対応する。誘電体層Ｌｙｒ６は本発明の第１副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ７には線路電極７１および接地電極７２が形成されている。接地電極７２は本発明の第２接地電極に対応する。線路電極７１は端子Ｐ４に接続されている。接地電極７２は端子Ｐ５に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ８には線路電極８１が形成されている。線路電極８１および線路電極７１は、ビア電極２０４によって接続されている。線路電極７１、ビア電極２０４、および線路電極８１は副線路Ｓ３を形成する。誘電体層Ｌｙｒ７およびＬｙｒ８は本発明の第３副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ９には線路電極９１が形成されている。線路電極９１および線路電極６１はビア電極２０５によって接続されている。線路電極９１および線路電極８１はビア電極２０６によって接続されている。線路電極９１は副線路Ｓ２に対応する。誘電体層Ｌｙｒ９は、本発明の第２副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ１０には接地電極１０１が形成されている。接地電極１０１は、端子Ｐ５に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ１１にはキャパシタ電極１１１が形成されている。キャパシタ電極１１１および線路電極９１はビア電極２０７によって接続されている。誘電体層Ｌｙｒ１２には接地電極１２１が形成されている。接地電極１２１は端子Ｐ５に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ１３にはキャパシタ電極１３１が形成されている。キャパシタ電極１３１およびキャパシタ電極１１１はビア電極２０８によって接続されている。誘電体層Ｌｙｒ１４には接地電極１４１が形成されている。接地電極１４１は端子Ｐ５およびＰ６に接続されている。接地電極１４１は本発明の第４接地電極に対応する。積層方向からみたときに重なっている接地電極１０１、キャパシタ電極１１１、接地電極１２１、キャパシタ電極１３１および接地電極１４１は、コンデンサＣ２を形成する。誘電体層Ｌｙｒ１０～Ｌｙｒ１４は、本発明の第２コンデンサ層に対応する。コンデンサＣ２を構成するキャパシタ電極の数は、コンデンサＣ１を構成するキャパシタ電極の数よりも多い。そのため、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣ１の容量よりも大きい。
　方向性結合器１において、第１コンデンサ層（Ｌｙｒ１～Ｌｙｒ３）と第２コンデンサ層（Ｌｙｒ１０～Ｌｙｒ１４）との間に、主線路層（Ｌｙｒ４およびＬｙｒ５）、第１副線路層（Ｌｙｒ６）、第２副線路層（Ｌｙｒ９）、および第３副線路層（Ｌｙｒ７およびＬｙｒ８）とが配置されている。このような配置とすることにより、第１コンデンサ層と第２コンデンサ層との間に十分な距離がとれるため、たとえば主線路層および第１～第３副線路層の積層順序のような設計に関する自由度を向上させることができる。
　第１副線路層は主線路層と第３副線路層との間に配置されている。第３副線路層は第１副線路層と第２副線路層との間に配置されている。このような配置とすることにより、第３副線路層と主線路層との距離は、第１副線路層と主線路層との距離よりも大きく、第２副線路層と主線路層との距離よりも小さくすることができる。その結果、副線路Ｓ３と主線路Ｍとの電磁気的な結合は、副線路Ｓ１と主線路Ｍとの電磁気的な結合よりも弱く、副線路Ｓ２と主線路Ｍとの電磁気的な結合よりも強くすることができる。
　誘電体層Ｌｙｒ８とＬｙｒ９との距離Ｄ２３は、誘電体層Ｌｙｒ６とＬｙｒ７との距離Ｄ１２よりも小さくなるように設定される。このような配置とすることで、第２副線路層と第３副線路層との距離は、第１副線路層と第３副線路層と距離よりも小さくなる。その結果、副線路Ｓ２と副線路Ｓ３との電磁気的な結合は、副線路Ｓ１と副線路Ｓ３との電磁気的な結合よりも強くすることができる。
　図６は、主線路層に対応するＬｙｒ５およびＬｙｒ４を重ねて示した平面図である。図６に示されるように、主線路Ｍ（線路電極４１、線路電極４２、ビア電極２０１、ビア電極２０２、および線路電極５１）は、端子Ｐ１から中点ＣＰまでの第１部分ＭＰ１と、端子Ｐ２から中点ＣＰまでの第２部分ＭＰ２とに分けられる。端子Ｐ１から中点ＣＰまでの線路長と端子Ｐ２から中点ＣＰまでの線路長とは等しい。第１部分には、線路電極４１、ビア電極２０１、および線路電極５１の中点ＣＰからビア電極２０１までの部分が含まれる。第２部分には、線路電極４２、ビア電極２０２、および線路電極５１の中点ＣＰからビア電極２０２までの部分が含まれる。
　図５および図６を参照して、接地電極３１（第１接地電極）および接地電極７２（第２接地電極）は、複数の誘電体層の積層方向において重なっている。接地電極３２（第３接地電極）および接地電極１４１（第４接地電極）は、積層方向において重なっている。接地電極３１と接地電極７２との間の距離は、接地電極３２と接地電極１４１との距離より小さい。第１副線路層（Ｌｙｒ６）、第２副線路層（Ｌｙｒ９）、および第３副線路層（Ｌｙｒ７およびＬｙｒ８）は、接地電極３２と接地電極１４１との間に配置されている。接地電極３１および接地電極７２は、積層方向において主線路Ｍの第１部分ＭＰ１と重なっている。接地電極３１および接地電極７２は、副線路Ｓ１（線路電極６１）、副線路Ｓ２（線路電極９１）、および副線路Ｓ３（線路電極７１、ビア電極２０４、および線路電極８１）と重なっていない。接地電極３２および接地電極１４１は、積層方向において主線路Ｍの第２部分ＭＰ２、副線路Ｓ１、副線路Ｓ２、および副線路Ｓ３と重なっている。
　このような配置とすることにより、方向性結合器１のインピーダンスを特性インピーダンス（たとえば５０Ω）に調整している。
　以上、実施の形態１に係る方向性結合器１によれば、カップリング特性の平坦化とともに、小型化が可能である。
　［変形例］
　上述の実施の形態１においては、端子Ｐ３とＰ４との間に接続されている副線路が３つの副線路に分割されている場合について説明した。端子Ｐ３とＰ４との間に接続される副線路は４つ以上の副線路に分割されていてもよい。図７は、端子Ｐ３とＰ４との間の副線路が４つの副線路に分割されている方向性結合器１Ａの等価回路図である。図７に示されるように、方向性結合器１Ａは、副線路ＳＡを備える。副線路ＳＡは、コンデンサＣＡ１～ＣＡ３を含む。副線路ＳＡは、副線路ＳＡ１～ＳＡ４に分割されている。端子Ｐ３とＰ４との間に、この順に直列に接続されている。副線路ＳＡ１～ＳＡ４の各々は、主線路Ｍに電磁気的に結合している。副線路ＳＡの内部には、ローパスフィルタＬＰＦ２が形成されている。
　コンデンサＣＡ１は、接続点ＪＡ１および端子Ｐ５の間に接続されている。接続点ＪＡ１は、副線路ＳＡ１とＳＡ２との接続点である。コンデンサＣＡ２は、接続点ＪＡ２および端子Ｐ５の間に接続されている。接続点ＪＡ２は、副線路ＳＡ２とＳＡ３との接続点である。コンデンサＣＡ３は、接続点ＪＡ３および端子Ｐ５の間に接続されている。接続点ＪＡ３は、副線路ＳＡ３とＳＡ４との接続点である。副線路ＳＡ１～ＳＡ４およびコンデンサＣＡ１～ＣＡ３は、ローパスフィルタＬＰＦ２を形成している。
　方向性結合器１Ａによっても、カップリング特性の平坦化とともに、小型化が可能である。
　［実施の形態２］
　実施の形態１においては、コンデンサＣ２の容量がコンデンサＣ１の容量よりも大きい場合について説明した。コンデンサＣ１の容量とコンデンサＣ２の容量との大小関係は、方向性結合器に求められる特性インピーダンスにより異なり得る。そこで、実施の形態２では、コンデンサＣ２の容量がコンデンサＣ１の容量よりも小さい場合について説明する。実施の形態２と実施の形態１との違いは、コンデンサＣ２の容量がコンデンサＣ１の容量よりも小さい点である。すなわち、実施の形態１の図３および図５が、実施の形態２の図９および図８にそれぞれ置き換わる。それ以外の点については同様であるため、説明を繰り返さない。
　図８は、実施の形態２に係る方向性結合器２の分解斜視図である。図８に示されるように、方向性結合器２は、複数の誘電体層として誘電体層Ｌｙｒ２１～Ｌｙｒ３５を備える。誘電体層Ｌｙｒ２１～Ｌｙｒ３５は、Ｌｙｒ２１を底面側、Ｌｙｒ３５を上面側として、この順にＺ軸方向に積層されている。
　誘電体層Ｌｙｒ２１には、接地電極２１１が形成されている。接地電極２１１は端子Ｐ５およびＰ６に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ２２には、キャパシタ電極２２１が形成されている。誘電体層Ｌｙｒ２３には、接地電極２３１が形成されている。接地電極２３１は、端子Ｐ５に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ２４には、キャパシタ電極２４１が形成されている。キャパシタ電極２４１およびキャパシタ電極２２１は、ビア電極３５１によって接続されている。誘電体層Ｌｙｒ２５には、接地電極２５１および接地電極２５２が形成されている。接地電極２５１は端子Ｐ５に接続され、接地電極２５２は端子Ｐ６に接続されている。接地電極２５１は本発明の第１接地電極に対応する。接地電極２５２は本発明の第３接地電極に対応する。
　積層方向からみたときに重なっている接地電極２１１、キャパシタ電極２２１、接地電極２３１、キャパシタ電極２４１、および接地電極２５１は、コンデンサＣ１を形成する。誘電体層Ｌｙｒ２１～Ｌｙｒ２５は本発明の第１コンデンサ層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ２６には、線路電極２６１および線路電極２６２が形成されている。線路電極２６１は、端子Ｐ１に接続されている。線路電極２６２は、端子Ｐ２に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ２７には、線路電極２７１が形成されている。線路電極２７１および線路電極２６１は、ビア電極３５２によって接続されている。線路電極２７１および線路電極２６２は、ビア電極３５３によって接続されている。線路電極２６１、線路電極２６２、ビア電極３５２、ビア電極３５３、および線路電極２７１は、主線路Ｍを形成する。誘電体層Ｌｙｒ２６およびＬｙｒ２７は本発明の主線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ２８には、線路電極２８１が形成されている。線路電極２８１は、端子Ｐ３に接続されている。線路電極２８１およびキャパシタ電極２４１は、ビア電極３５１によって接続されている。線路電極２８１は、副線路Ｓ１に対応する。誘電体層Ｌｙｒ２８は、本発明の第１副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ２９には、接地電極２９１および線路電極２９２が形成されている。接地電極２９１は、本発明の第２接地電極に対応する。接地電極２９１は、端子Ｐ５に接続されている。線路電極２９２は、端子Ｐ４に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ３０には、線路電極３０１が形成されている。線路電極３０１および線路電極２９２は、ビア電極３５５によって接続されている。線路電極２９２、ビア電極３５５、および線路電極３０１は副線路Ｓ３を形成する。誘電体層Ｌｙｒ２９およびＬｙｒ３０は本発明の第３副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ３１には、線路電極３１１が形成されている。線路電極３１１および線路電極２８１は、ビア電極３５４によって接続されている。線路電極３１１および線路電極３０１は、ビア電極３５６によって接続されている。線路電極３１１は、副線路Ｓ２に対応する。誘電体層Ｌｙｒ３１は、本発明の第２副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ３２には、接地電極３２１が形成されている。接地電極３２１は、端子Ｐ５に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ３３には、キャパシタ電極３３１が形成されている。キャパシタ電極３３１および線路電極３１１は、ビア電極３５７によって接続されている。誘電体層Ｌｙｒ３４には、接地電極３４１が形成されている。接地電極３４１は、端子Ｐ５およびＰ６に接続されている。接地電極３４１は、本発明の第４接地電極に対応する。積層方向からみたときに重なっている接地電極３２１、キャパシタ電極３３１、および接地電極３４１は、コンデンサＣ２を形成する。誘電体層Ｌｙｒ３２～Ｌｙｒ３４は、本発明の第２コンデンサ層に対応する。コンデンサＣ２を構成するキャパシタ電極の数は、コンデンサＣ１を構成するキャパシタ電極の数よりも少ない。そのため、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣ１の容量よりも小さい。
　図９は、実施の形態２に係る方向性結合器２のカップリング特性ＣＰ２、および実施の形態１に係る方向性結合器１のカップリング特性ＣＰ１を併せて示す図である。方向性結合器２のカップリング特性ＣＰ２においても、方向性結合器１のカップリング特性ＣＰ１と同様に、周波数の上昇に伴う結合度の上昇が抑制されており、カップリング特性の平坦化が実現されている。
　以上、方向性結合器２によっても、カップリング特性の平坦化とともに、小型化が可能である。
　［実施の形態３］
　実施の形態１においては、内部にローパスフィルタが形成された副線路を１つ備える方向性結合器について説明した。本発明に係る方向性結合器は、内部にローパスフィルタが形成された副線路を複数備えることができる。実施の形態３では、内部にローパスフィルタが形成された副線路を２つ備える方向性結合器について説明する。
　実施の形態３と実施の形態１との違いは、方向性結合器が、内部にローパスフィルタが形成された副線路を２つ備える点である。すなわち、実施の形態１の図１、図３、および図５が、それぞれ図１０、図１２、および図１１に置き換わる。それ以外の点については同様であるため、説明を繰り返さない。
　図１０は、実施の形態３に係る方向性結合器３の等価回路図である。図１０に示されるように、方向性結合器３は、外部の機器と接続される電極（端子）Ｐ１～Ｐ８と、主線路Ｍ３と、副線路Ｓ１０，Ｓ２０とを備える。
　端子Ｐ４，Ｐ８は、カップリングポートとして用いられる。端子Ｐ３，Ｐ７は、５０Ωで終端されるターミネートポートとして用いられる。端子Ｐ５，Ｐ６は、接地電位に接続される接地ポートとして用いられる。端子Ｐ１からＰ２へ信号が通過すると、当該信号の電力に比例した電力の信号が端子Ｐ４，Ｐ８から出力される。
　主線路Ｍ３は、端子Ｐ１とＰ２との間に接続されている。
　副線路Ｓ１０は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２を含む。副線路Ｓ１０は、副線路Ｓ１１～Ｓ１３に分割されている。副線路Ｓ１１～Ｓ１３、およびコンデンサＣ１，Ｃ２は、ローパスフィルタＬＰＦ１０を形成している。副線路Ｓ１１～Ｓ１３は、端子Ｐ８とＰ７との間に、この順に直列に接続されている。コンデンサＣ１１は、接続点Ｊ１１および端子Ｐ５の間に接続されている。接続点Ｊ１１は、副線路Ｓ１１とＳ１２との接続点である。コンデンサＣ１２は、接続点Ｊ１２および端子Ｐ５の間に接続されている。接続点Ｊ１２は、副線路Ｓ１２とＳ１３との接続点である。
　副線路Ｓ１１～Ｓ１３の各々は、主線路Ｍ３に電磁気的に結合している。副線路Ｓ１３と主線路Ｍ３との結合は、副線路Ｓ１１と主線路Ｍ３との電磁気的な結合よりも弱く、副線路Ｓ１２と主線路Ｍ３との電磁気的な結合よりも強い。
　副線路Ｓ２０は、コンデンサＣ２１，Ｃ２２を含む。副線路Ｓ２０は、副線路Ｓ２１～Ｓ２３に分割されている。副線路Ｓ２１～Ｓ２３、およびコンデンサＣ２１，Ｃ２２は、ローパスフィルタＬＰＦ２０を形成している。副線路Ｓ２１～Ｓ２３は、端子Ｐ４とＰ３との間に、この順に直列に接続されている。コンデンサＣ２１は、接続点Ｊ２１および端子Ｐ６の間に接続されている。接続点Ｊ２１は、副線路Ｓ２１とＳ２２との接続点である。コンデンサＣ２２は、接続点Ｊ２２および端子Ｐ６の間に接続されている。接続点Ｊ２２は、副線路Ｓ２２とＳ２３との接続点である。
　副線路Ｓ２１～Ｓ２３の各々は、主線路Ｍ３に電磁気的に結合している。副線路Ｓ２３と主線路Ｍ３との結合は、副線路Ｓ２１と主線路Ｍ３との電磁気的な結合よりも弱く、副線路Ｓ２２と主線路Ｍ３との電磁気的な結合よりも強い。
　副線路Ｓ２１は、副線路Ｓ２２およびＳ２３の各々にも電磁気的に結合している。副線路Ｓ２２は、副線路Ｓ２３にも電磁気的に結合している。副線路Ｓ２１とＳ２３との電磁気的な結合は、副線路Ｓ２１とＳ２２との電磁気的な結合よりも強い。
　図１１は、実施の形態３に係る方向性結合器３の分解斜視図である。図１１に示されるように、方向性結合器３は、複数の誘電体層として誘電体層Ｌｙｒ４１～Ｌｙｒ５４を備える。誘電体層Ｌｙｒ４１～Ｌｙｒ５４は、Ｌｙｒ４１を底面側、Ｌｙｒ５４を上面側として、この順にＺ軸方向に積層されている。
　誘電体層Ｌｙｒ４１には、接地電極４１１が形成されている。接地電極４１１は、端子Ｐ５およびＰ６に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ４２には、キャパシタ電極４２１およびキャパシタ電極４２２が形成されている。誘電体層Ｌｙｒ４３には、接地電極４３１および接地電極４３２が形成されている。接地電極４３１は端子Ｐ５に接続され、接地電極４３２は端子Ｐ６に接続されている。積層方向からみたときに重なっている接地電極４１１、キャパシタ電極４２１、および接地電極４３１は、コンデンサＣ１１を形成する。同様に接地電極４１１、キャパシタ電極４２２、および接地電極４３２は、コンデンサＣ２１を形成する。誘電体層Ｌｙｒ４１～Ｌｙｒ４３は本発明の第１コンデンサ層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ４４には、線路電極４４１および線路電極４４２が形成されている。線路電極４４１は、端子Ｐ１に接続されている。線路電極４４２は、端子Ｐ２に接続されている。誘電体層Ｌｙｒ４５には、線路電極４５１が形成されている。線路電極４５１および線路電極４４１は、ビア電極５４３によって接続されている。線路電極４５１および線路電極４４２は、ビア電極５４４によって接続されている。線路電極４４１、線路電極４４２、ビア電極５４３、ビア電極５４４、および線路電極４５１は、主線路Ｍ３を形成する。誘電体層Ｌｙｒ４４およびＬｙｒ４５は本発明の主線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ４６には、線路電極４６１および線路電極４６２が形成されている。線路電極４６１は、端子Ｐ８に接続されている。線路電極４６２は、端子Ｐ４に接続されている。
　誘電体層Ｌｙｒ４７には、線路電極４７１および線路電極４７２が形成されている。線路電極４７１および線路電極４６１は、ビア電極５４５によって接続されている。線路電極４７１およびキャパシタ電極４２１は、ビア電極５４１によって接続されている。線路電極４６１、ビア電極５４５、および線路電極４７１は、副線路Ｓ１１を形成している。線路電極４７２および線路電極４６２は、ビア電極５４６によって接続されている。線路電極４７２およびキャパシタ電極４２２は、ビア電極５４２によって接続されている。線路電極４６２、ビア電極５４６、および線路電極４７２は、副線路Ｓ２１を形成している。誘電体層Ｌｙｒ４６およびＬｙｒ４７は、本発明の第１副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ４８には、線路電極４８１および線路電極４８２が形成されている。線路電極４８１は、端子Ｐ７に接続されている。線路電極４８２は、端子Ｐ３に接続されている。
　誘電体層Ｌｙｒ４９には、線路電極４９１および線路電極４９２が形成されている。線路電極４９１および線路電極４８１は、ビア電極５４９によって接続されている。線路電極４８１、ビア電極５４９、および線路電極４９１は、副線路Ｓ１３を形成している。線路電極４９２および線路電極４８２は、ビア電極５５０によって接続されている。線路電極４８２、ビア電極５５０、および線路電極４９２は、副線路Ｓ２３を形成している。誘電体層Ｌｙｒ４８およびＬｙｒ４９は、本発明の第３副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ５０には、線路電極５０１および線路電極５０２が形成されている。線路電極５０１および線路電極４７１は、ビア電極５４７によって接続されている。線路電極５０１および線路電極４９１は、ビア電極５５１によって接続されている。線路電極５０１は、副線路Ｓ１２を形成している。線路電極５０２および線路電極４７２は、ビア電極５４８によって接続されている。線路電極５０２および線路電極４９２は、ビア電極５５２によって接続されている。線路電極５０２は、副線路Ｓ２２を形成している。誘電体層Ｌｙｒ５０は、本発明の第２副線路層に対応する。
　誘電体層Ｌｙｒ５１には、接地電極５１１および接地電極５１２が形成されている。接地電極５１１は、端子Ｐ５に接続されている。接地電極５１２は、端子Ｐ６に接続されている。
　誘電体層Ｌｙｒ５２には、キャパシタ電極５２１およびキャパシタ電極５２２が形成されている。キャパシタ電極５２１および線路電極５０１は、ビア電極５５３によって接続されている。キャパシタ電極５２２および線路電極５０２は、ビア電極５５４によって接続されている。
　誘電体層Ｌｙｒ５３には、接地電極５３１が形成されている。接地電極５３１は、端子Ｐ５およびＰ６に接続されている。積層方向からみたときに重なっている接地電極５１１、キャパシタ電極５２１、および接地電極５３１は、コンデンサＣ１２を形成している。同様に、接地電極５１２、キャパシタ電極５２２、および接地電極５３１は、コンデンサＣ２２を形成している。誘電体層Ｌｙｒ５１～Ｌｙｒ５３は、本発明の第２コンデンサ層に対応する。
　図１２は、実施の形態３に係る方向性結合器３のカップリング特性ＣＰ３１，ＣＰ３２、および実施の形態１に係る方向性結合器１のカップリング特性ＣＰ１を併せて示す図である。方向性結合器３のカップリング特性としては、カップリングポートが端子Ｐ４の場合（ＣＰ３１）と端子Ｐ８の場合（ＣＰ３２）がある。カップリング特性ＣＰ３１およびＣＰ３２は、図１２に示される周波数帯においてはほとんど同様に変化するため、図１２においては同一の曲線で示している。方向性結合器３のカップリング特性ＣＰ３１，ＣＰ３２においても、方向性結合器１のカップリング特性ＣＰ１と同様に、周波数の上昇に伴う結合度の上昇が抑制されており、カップリング特性の平坦化が実現されている。
　以上、方向性結合器３によっても、カップリング特性の平坦化とともに、小型化が可能である。さらに、方向性結合器３によれば、主線路を通過する信号の電力に比例した電力の信号を複数の副線路（カップリングポート）から出力することができる。
　今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１，１Ａ，２，３，９０１，９０２　方向性結合器、１１，３１，３２，７２，１０１，１２１，１４１，２１１，２３１，２５１，２５２，２９１，３２１，３４１，４１１，４３１，４３２，５１１，５１２，５３１　接地電極、２１，１１１，１３１，２２１，２４１，３３１，４２１，４２２，５２１，５２２　キャパシタ電極、４１，４２，５１，６１，７１，８１，９１，２６１，２６２，２７１，２８１，２９２，３０１，３１１，４４１，４４２，４５１，４６１，４６２，４７１，４７２，４８１，４８２，４９１，４９２，５０１，５０２　線路電極、２０１～２０８，３５１～３５７，５４１～５５４　ビア電極、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，ＣＡ１～ＣＡ３　コンデンサ、Ｌ１　コイル、ＬＰＦ，ＬＰＦ１，ＬＰＦ２，ＬＰＦ１０，ＬＰＦ２０　ローパスフィルタ、Ｌｙｒ１～Ｌｙｒ１５，Ｌｙｒ２１～Ｌｙｒ３５，Ｌｙｒ４１～Ｌｙｒ５４　誘電体層、Ｍ，Ｍ３，ＭＸ，ＭＹ　主線路、Ｐ１～Ｐ８　端子、Ｓ，Ｓ１～Ｓ３，Ｓ１０～Ｓ１３，Ｓ２０～Ｓ２３，ＳＡ，ＳＡ１～ＳＡ４，ＳＸ，ＳＹ１，ＳＹ２　副線路。

Claims (12)

  1. 　所定の周波数帯域において用いられる方向性結合器であって、
    　第１ないし第４端子と、
    　前記第１端子と前記第２端子との間に接続されている主線路と、
    　前記第３端子と前記第４端子との間に接続されている副線路とを備え、
    　前記副線路の内部には、ローパスフィルタが形成されている、方向性結合器。
  2. 　前記副線路は、少なくとも第１副線路、第２副線路、および第３副線路に分割されており、
    　前記方向性結合器は、
    　前記第１副線路と前記第２副線路との第１接続点および接地電位の間に形成されている第１コンデンサと、
    　前記第２副線路と前記第３副線路との第２接続点および前記接地電位の間に形成されている第２コンデンサとをさらに備え、
    　前記第１副線路、前記第２副線路、および前記第３副線路は、この順に直列に接続されており、前記第１副線路、前記第２副線路、および前記第３副線路の各々は、前記主線路と電磁気的に結合し、
    　前記第１副線路、前記第２副線路、前記第３副線路、前記第１コンデンサ、および前記第２コンデンサは、前記ローパスフィルタを形成している、請求項１に記載の方向性結合器。
  3. 　前記第２副線路は、前記第３副線路と電磁気的に結合している、請求項２に記載の方向性結合器。
  4. 　前記第１副線路は、前記第２副線路および前記第３副線路の各々と電磁気的に結合し、
    　前記第２副線路と前記第３副線路との電磁気的な結合は、前記第１副線路と前記第３副線路との電磁気的な結合よりも強く、
    　前記第１副線路と前記第３副線路との電磁気的な結合は、前記第１副線路と前記第２副線路との電磁気的な結合よりも強い、請求項３に記載の方向性結合器。
  5. 　前記第２コンデンサの容量は、前記第１コンデンサの容量と異なる、請求項４に記載の方向性結合器。
  6. 　前記第３副線路と前記主線路との電磁気的な結合は、前記第２副線路と前記主線路との電磁気的な結合よりも強い、請求項２に記載の方向性結合器。
  7. 　前記第３端子と前記第４端子との間を通過する信号の減衰量が所定の値だけ低下するカットオフ周波数は、前記所定の周波数帯域外となるように設定される、請求項２に記載の方向性結合器。
  8. 　前記方向性結合器は、積層された複数の誘電体層を備え、
    　前記複数の誘電体層は、
    　前記主線路を有する主線路層と、
    　前記第１副線路を有する第１副線路層と、
    　前記第２副線路を有する第２副線路層と、
    　前記第３副線路を有する第３副線路層と、
    　前記第１コンデンサを有する第１コンデンサ層と、
    　前記第２コンデンサを有する第２コンデンサ層とを含み、
    　前記第１コンデンサ層と前記第２コンデンサ層との間に、前記主線路層と、前記第１副線路層と、前記第２副線路層と、前記第３副線路層とが配置されている、請求項２に記載の方向性結合器。
  9. 　前記複数の誘電体層は、第１ないし第４接地電極をさらに含み、
    　前記第１接地電極と前記第２接地電極とは、前記複数の誘電体層の積層方向において重なっており、
    　前記第３接地電極と前記第４接地電極とは、前記複数の誘電体層の積層方向において重なっており、
    　前記第１接地電極と前記第２接地電極との間の前記積層方向の距離は、前記第３接地電極と前記第４接地電極との間の前記積層方向の距離よりも小さく、
    　前記主線路の、前記第１端子から前記主線路の中点までの第１部分は、前記積層方向において前記第１接地電極と前記第２接地電極との間に配置され、
    　前記主線路の、前記第２端子から前記中点までの第２部分は、前記積層方向において、前記第３接地電極と前記第４接地電極との間に配置され、
    　前記第１ないし第３副線路層は、前記第３接地電極と前記第４接地電極との間に配置され、
    　前記第１接地電極および前記第２接地電極は、前記積層方向において前記第１部分と重なっているとともに、前記第１副線路、前記第２副線路、および前記第３副線路と重なっておらず、
    　前記第３接地電極および前記第４接地電極は、前記積層方向において前記第２部分、前記第１副線路、前記第２副線路、および前記第３副線路と重なっている、請求項８に記載の方向性結合器。
  10. 　前記第１副線路層は、前記主線路層と前記第３副線路層との間に配置されており、
    　前記第３副線路層は、前記第１副線路層と前記第２副線路層との間に配置されている、請求項８に記載の方向性結合器。
  11. 　前記第２副線路層と前記第３副線路層との間の距離は、前記第１副線路層と前記第３副線路層との距離より小さい、請求項１０に記載の方向性結合器。
  12. 　第５および第６端子と、
    　前記第５端子と前記第６端子との間に接続されているもう一つの副線路とをさらに備え、
    　前記もう一つの副線路の内部には、もう一つのローパスフィルタが形成されている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方向性結合器。
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