WO2018207655A1 - 方向性結合器、導波装置及びダイプレクサ - Google Patents

方向性結合器、導波装置及びダイプレクサ Download PDF

Info

Publication number
WO2018207655A1
WO2018207655A1 PCT/JP2018/017133 JP2018017133W WO2018207655A1 WO 2018207655 A1 WO2018207655 A1 WO 2018207655A1 JP 2018017133 W JP2018017133 W JP 2018017133W WO 2018207655 A1 WO2018207655 A1 WO 2018207655A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
waveguide
directional coupler
post
conductor
wall
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/017133
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄介 上道
Original Assignee
株式会社フジクラ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
Priority to CA3062784A priority Critical patent/CA3062784A1/en
Priority to US16/611,249 priority patent/US11196140B2/en
Priority to EP18798509.8A priority patent/EP3624256B1/en
Publication of WO2018207655A1 publication Critical patent/WO2018207655A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/181—Conjugate 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 hollow waveguides
    • H01P5/182—Conjugate 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 hollow waveguides the waveguides being arranged in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H01P1/2138—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using hollow waveguide filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H01P3/121—Hollow waveguides integrated in a substrate

Definitions

  • the present invention relates to a directional coupler, a waveguide device, and a diplexer.
  • the conventional post wall waveguide structure is manufactured at a low cost by using a printed circuit board manufacturing technique.
  • Conductor layers are formed on both surfaces of the dielectric substrate having the post-wall waveguide structure, and a large number of arranged conductive posts (via holes) are formed so as to penetrate the dielectric substrate.
  • the layers are conducting.
  • the row of conductive posts functions as a pseudo conductor wall, and the region surrounded by the row of conductive posts and the conductor layer functions as a waveguide.
  • Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 disclose directional couplers using a post-wall waveguide structure. Specifically, two parallel waveguides are separated by a post row, and the interval between adjacent conductive posts at the center of the post row is wider than the pitch between other conductive posts. Thus, a coupling window for electromagnetically coupling the two waveguides is formed at the center of the post row.
  • the input reflection coefficient and the separation coefficient are used in evaluating the performance of the directional coupler.
  • the input reflection coefficient is a level expression of the ratio of the signal reflected from the input port with respect to the power of the signal input to the input port at the end of the first waveguide.
  • the input reflection coefficient is an index representing the ease of reflection of the signal at the input port. The smaller the input reflection coefficient, the better the performance of the directional coupler.
  • the separation factor is a level representation of the ratio of the signal power output from the isolation port at the end of the second waveguide with reference to the power of the signal input to the input port.
  • the separation factor is an index representing the ease of signal transmission from the input port to the isolation port. The smaller the separation factor, the higher the isolation of the directional coupler (the signal is less likely to be transmitted to the isolation port). ), The performance of the directional coupler is good.
  • an object of the present invention is to improve the performance of the directional coupler, that is, to reduce the input reflection coefficient and the separation coefficient of the directional coupler.
  • a main invention for achieving the above object is to form a first waveguide and a second waveguide arranged in parallel across a narrow wall, and the first waveguide and the second waveguide formed on the narrow wall. And a coupling window that protrudes from the wide wall of the first waveguide and the second waveguide facing each other at the center in the width direction of the coupling window. And a convex conductor spaced from the other wide wall.
  • the input reflection coefficient and the separation coefficient of the directional coupler can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the directional coupler according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view of a waveguide device using the directional coupler of the third embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the directional coupler of the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the directional coupler of the fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of the directional coupler according to the sixth embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view of a waveguide device using the directional coupler of the seventh embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view of the waveguide device of the eighth embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view of the directional coupler according to the ninth embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of the directional coupler according to the tenth embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram of the diplexer.
  • FIG. 13 is a block diagram of the diplexer.
  • FIG. 14 is a graph showing frequency characteristics of the directional coupler of the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a graph illustrating frequency characteristics of the directional coupler according to the tenth embodiment.
  • FIG. 16 is a graph showing frequency characteristics of the directional coupler of the first comparative example in which no convex conductor is provided.
  • FIG. 17 is a graph showing frequency characteristics of the directional coupler of the second comparative example in which no convex conductor is provided.
  • FIG. 18 is a graph showing the frequency characteristics of the waveguide device of the eighth embodiment in order to explain the influence on the input reflection coefficient when the protruding distance of the convex conductor is changed.
  • a directional coupler comprising a convex conductor is apparent. With such a directional coupler, the input reflection coefficient and the separation coefficient are small, and the electromagnetic coupling between the first waveguide and the second waveguide through the coupling window is improved.
  • the directional coupler includes a dielectric, a first conductor layer and a second conductor layer facing each other with the dielectric interposed therebetween, and penetrating the dielectric, and the first conductor layer and the second conductor layer. And three rows of post posts made of a plurality of conductor posts that are electrically connected and arranged in parallel to each other, and a region between the three rows of posts is the first waveguide and the second conductor.
  • the first conductor layer and the second conductor layer are the pair of wide walls, the center post row of the three rows of post rows is the narrow wall, and the row of the center post rows
  • the coupling window is formed in the central post row because the interval between adjacent conductor posts in the center in the direction is wider than the pitch of the other conductor posts. If it is such a directional coupler, a directional coupler can be manufactured using the manufacturing technique of a printed circuit board.
  • the directional coupler is formed at a position symmetrical to the coupling window on both ends of the first waveguide with respect to the coupling window in the narrow wall, and from the narrow wall to the first waveguide.
  • a pair of conductive first protrusions protruding inward and the narrow wall are formed at symmetrical positions with respect to the coupling window on both ends of the second waveguide with respect to the coupling window.
  • a pair of conductive second protrusions protruding from the narrow wall into the second waveguide.
  • the first projecting portion extends from one wide wall of the pair of wide walls facing each other of the first waveguide toward the other wide wall, and conducts to the one wide wall.
  • the second projecting portion is spaced apart from the wide wall, and the second protrusion extends from one wide wall to the other wide wall of the pair of wide walls facing each other of the second waveguide, Conducts and separates from the other wide wall.
  • the directional coupler protrudes into the first waveguide from a position facing the center in the width direction of the coupling window in the narrow wall opposite to the narrow wall across the first waveguide. Of the conductive first central protrusion and the narrow wall on the opposite side of the narrow wall across the second waveguide, from the position facing the center in the width direction of the coupling window, it enters the second waveguide. And an electrically conductive second central projecting portion projecting.
  • the input reflection coefficient and separation coefficient of the directional coupler as described above are small.
  • the directional coupler further comprises a first taper waveguide and a second taper waveguide respectively connected to ends of the first waveguide and the second waveguide, and the height of the first taper waveguide Is equal to the height of the first waveguide, and the width of the first taper waveguide gradually increases as the distance from the first waveguide increases, and the height of the second taper waveguide is the height of the second waveguide. And the width of the second tapered waveguide gradually increases with distance from the second waveguide.
  • a waveguide or port wider than the first waveguide can be connected to the end of the first waveguide through the first rectangular taper waveguide.
  • a wide waveguide or port can also be connected to the end of the second waveguide.
  • a waveguide device including the directional coupler and a short-circuit conductor in which ends on the same side of the first waveguide and the second waveguide are short-circuited becomes clear.
  • the signal input to the non-short-circuited end portion of the first waveguide is transmitted to the non-short-circuited end portion of the second waveguide and output from the end portion.
  • a first bandpass comprising two directional couplers and inserted between a first waveguide of one of the two directional couplers and a first waveguide of the other directional coupler
  • a diplexer comprising a filter and a second bandpass filter inserted between the second waveguide of the one directional coupler and the second waveguide of the other directional coupler is revealed.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the directional coupler 1
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the directional coupler 1.
  • the waveguides 31 and 32 and the coupling window 33 formed inside the directional coupler 1 are illustrated by a two-dot chain line.
  • an X axis, a Y axis, and a Z axis are illustrated as auxiliary lines representing directions. These X axis, Y axis and Z axis are orthogonal to each other.
  • the directional coupler 1 includes a first waveguide 31 and a second waveguide 32 arranged in parallel, narrow walls (post rows 23 and 24) separating the waveguides 31 and 32, and coupling formed on the narrow walls.
  • a window 33 and a convex conductor 50 formed at the center in the width direction of the coupling window 33 are provided.
  • the first waveguide 31 is formed between the post row 21 formed on the dielectric substrate 11 and the post rows 23 and 24, and the second waveguide 32 is connected to the post row 22 formed on the dielectric substrate 11. It is formed between the post rows 23 and 24.
  • the dielectric substrate 11, the post rows 21 to 24, the first waveguide 31, the second waveguide 32, the coupling window 33, the convex conductor 50, and the like will be described in detail.
  • the dielectric substrate 11 is a rectangular flat plate made of quartz glass.
  • a first conductor layer 12 is formed on one surface of the dielectric substrate 11, and a second conductor layer 13 is formed on the other surface of the dielectric substrate 11.
  • the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 are opposed to each other with the dielectric substrate 11 interposed therebetween, and are provided in parallel to each other. Note that both surfaces of the dielectric substrate 11 are parallel to the X axis and the Y axis, and the thickness direction of the dielectric substrate 11 is parallel to the Z axis.
  • the conductor posts 21A to 24A penetrate from one surface of the dielectric substrate 11 to the other surface, and the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 are electrically connected by these conductor posts 21A to 24A.
  • These conductor posts 21A to 24A are metallized through holes or via holes. Any of the conductor posts 21A to 24A has the same diameter. Further, since the conductor layers 12 and 13 are parallel to each other, all the conductor posts 21A to 24A have the same height.
  • the conductor posts 21A are arranged in a straight line at an equal pitch from one end surface of the dielectric substrate 11 to the opposite end surface, thereby forming a post row 21. 1 and 2, the column direction of the post column 21 is parallel to the Y axis, the negative direction of the Y axis is the column front, and the positive direction of the Y axis is the column rear. The same applies to post rows 22 to 24 described later.
  • the conductor posts 22A are arranged in a straight line parallel to the post row 21 at an equal pitch, thereby forming the post row 22.
  • the post train 22 has the same pitch as the post train 21.
  • the post train 21 and the post train 22 have the same column length.
  • the top of the post train 22 is aligned with the position of the post train 21 in the row direction. It is aligned at the end of 22.
  • the conductor posts 23 ⁇ / b> A are arranged in a straight line parallel to the post rows 21 and 22 at an equal pitch between the post row 21 and the post row 22, thereby forming the post row 23.
  • the post train 23 has the same pitch as the post trains 21 and 22.
  • the position of the head of the post train 23 is aligned with the head of the post trains 21 and 22, and the post train 23 is shorter than the post trains 21 and 22.
  • the conductor posts 24A are arranged between the post row 21 and the post row 22 in a straight line parallel to the post rows 21 and 22 at an equal pitch, thereby forming the post row 24.
  • the post train 24 has the same pitch as the post trains 21-23.
  • the end of the post row 24 is aligned in the row direction with the end of the post rows 21 and 22, and the post row 24 is shorter than the post rows 21 and 22.
  • the post row 21 functions as a pseudo conductor wall.
  • the post rows 23 and 24 function as pseudo conductor walls. Since the end of the post train 23 and the head of the post train 24 are separated from each other by a larger distance than the pitch of the post trains 23, 24, the interval between the end of the post train 23 and the head of the post train 24 depends on the post trains 23, 24 It functions as a rectangular coupling window 33 formed on the pseudo conductor wall.
  • the height of the coupling window 33 is equal to the height of the conductor posts 21A to 24A, that is, the distance between the conductor layers 12 and 13.
  • the width of the coupling window 33 is equal to the interval from the end of the post row 23 to the beginning of the post row 24.
  • the thickness of the coupling window 33 is equal to the thickness of the pseudo conductor wall formed by the post rows 23 and 24, that is, the diameter of the conductor posts 23A and 24A.
  • a convex conductor 50 is formed at an intermediate position between the end of the post row 23 and the top of the post row 24.
  • the convex conductor 50 protrudes from the second conductor layer 13 into the coupling window 33 and extends to the middle of the dielectric substrate 11 in the thickness direction, and between the protruding end of the convex conductor 50 and the first conductor layer 12. There is an interval 50a. Therefore, the convex conductor 50 is electrically connected to the second conductor layer 13 but is not electrically connected to the first conductor layer 12.
  • the convex conductor 50 is a metallized blind via hole.
  • the region surrounded by the post row 21, the post rows 23 and 24, and the conductor layers 12 and 13 constitutes a rectangular waveguide type first waveguide 31 that propagates electromagnetic waves.
  • a region surrounded by the post row 22, the post rows 23 and 24, and the conductor layers 12 and 13 constitutes a rectangular waveguide type second waveguide 32 that propagates electromagnetic waves.
  • the first waveguide 31 and the second waveguide 32 are plane-symmetric with respect to the conductor walls formed by the post rows 23 and 24.
  • the conductor wall by the post row 21 and the conductor wall by the post rows 23 and 24 are first guided.
  • a pair of narrow walls of the waveguide 31, and the conductor layer 12 and the conductor layer 13 are a pair of wide walls of the first waveguide 31.
  • the conductor wall by the post row 22 and the conductor wall by the post rows 23 and 24 are a pair of narrow walls of the second waveguide 32, and the conductor layer 12 and the conductor layer 13 are a pair of the second waveguide 32. It is a wide wall.
  • the first waveguide 31 and the second waveguide 32 are separated by a narrow wall formed by the post rows 23 and 24.
  • the first waveguide 31 and the second waveguide 32 share a narrow wall formed by the post rows 23 and 24.
  • a coupling window 33 is formed in a narrow wall formed by the post rows 23 and 24, and the first waveguide 31 and the second waveguide 32 are electromagnetically coupled via the coupling window 33. Therefore, the directional coupler 1 is a directional coupler using H-plane coupling.
  • both ends 41 to 44 of the waveguides 31 and 32 become ports for coupling the waveguides 31 and 32 to the outside in an electric field or a magnetic field.
  • one end 41 of the first waveguide 31 is referred to as a first port 41
  • the other end is referred to as a second port 42.
  • one end 43 on the second port 42 side of the first waveguide 31 is referred to as a third port 43
  • the other end 44 is referred to as a fourth port 44. If the first port 41 is an input port, the second port 42 is an output port, the third port 43 is a coupling port, and the fourth port 44 is an isolation port.
  • width of the waveguides 31 and 32 and the width of the coupling window 33 (the interval from the end of the post row 23 to the top of the post row 24) will be described.
  • the widths of the waveguides 31 and 32 and the width of the coupling window 33 are designed as follows.
  • the cutoff frequency f c ° [Hz] and the cutoff wavelength ⁇ c [m] of the electromagnetic wave of the fundamental mode (TE 10 mode) propagated by the waveguides 31 and 32 are used. ] Is represented by the following formula.
  • a is the width [m] of the waveguides 31 and 32
  • v is the speed [m / s] of the electromagnetic wave propagating through the dielectric substrate 11
  • c is the speed of light [m / s]
  • ⁇ R is the relative permeability of the dielectric substrate 11
  • ⁇ R is the relative permittivity of the dielectric substrate 11.
  • the wavelength ⁇ and the frequency f of the electromagnetic wave in the dielectric body having the relative permeability ⁇ R and the relative dielectric constant ⁇ R are as follows.
  • the guide wavelength ⁇ g ° [m] in the waveguides 31 and 32 is expressed by the following equation.
  • the width a of the waveguide 31 and 32 are designed.
  • the use frequency band is, for example, a band determined by the following (1) to (3).
  • the band where the separation factor is -20 [dB] or less or -30 [dB] or less
  • the separation factor is a level representation of the ratio of the power of the output signal of the isolation port to the power of the input signal of the input port when a signal is input to the input port.
  • the input reflection coefficient is a level representation of the ratio of the power of the reflected signal at the input port to the power of the input signal at the input port when a signal is input to the input port.
  • the degree of coupling is a level representation of the ratio of the power of the output signal of the coupling port to the power of the input signal of the input port when a signal is input to the input port.
  • the insertion loss is a level expression that represents the ratio of the power of the output signal of the output port to the power of the input signal of the input port when a signal is input to the input port.
  • the input reflection coefficient, insertion loss, coupling degree, and separation coefficient are expressed by S parameters, and the input reflection coefficient, insertion loss, coupling degree, and separation coefficient are
  • the in-tube wavelength ( ⁇ g ) is obtained by the equation (5).
  • the width of the coupling window 33 that is, the distance from the end of the post row 23 to the top of the post row 24 is designed based on the in-tube wavelength ( ⁇ g ). More specifically, the width of the coupling window 33 is designed to be 53.4% of the guide wavelength ( ⁇ g ) or a value close thereto.
  • the directional coupler 1 When a high frequency signal is input to the first port 41 of the directional coupler 1, the high frequency signal is transmitted through the first waveguide 31 and output from the second port 42. The high frequency signal coupled to the second waveguide 32 via the coupling window 33 is transmitted through the second waveguide 32 and output from the third port 43.
  • the directional coupler 1 functions as a duplexer that outputs a high-frequency signal input to one port from two ports.
  • the directional coupler 1 functions as a 90 ° hybrid coupler.
  • the directional coupler 1 When the first high-frequency signal is input to the second port 42 and the second high-frequency signal having a phase difference of 90 ° with respect to the first high-frequency signal is input to the third port 43, the first high-frequency signal A signal obtained by combining the second high-frequency signal is output from the first port 41 or the fourth port 44.
  • the directional coupler 1 also functions as a multiplexer that outputs the high-frequency signals input to the two ports from one port.
  • the directional coupler 1 Since the convex conductor 50 is provided in the coupling window 33 as described above, the directional coupler 1 has high isolation and a small separation factor. Furthermore, the degree of coupling of the directional coupler 1 is large. That is, almost no high frequency signal is transmitted from the input port (first port 41) to the isolation port (fourth port 44), and high frequency signals are easily transmitted from the input port to the coupling port (third port 43) (verification). 1). This is presumably because the electromagnetic wave passing through the coupling window 33 is diffracted by the convex conductor 50, but the diffraction phenomenon works effectively. That is, the diffraction phenomenon is considered to act in the direction of canceling the electromagnetic wave to the isolation port and to act in the direction of coupling the electromagnetic wave to the coupling port.
  • the convex conductor 50 is electrically connected to the second conductor layer 13, it is separated from the first conductor layer 12, so that the coupling window 33 is not divided by the convex conductor 50, and the width of the coupling window 33. Is maintained. Therefore, the diffraction phenomenon as described above can be caused.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the directional coupler 1A.
  • This directional coupler 1A is obtained by adding additional conductor posts 51 to 56 to the directional coupler 1 shown in FIGS. These additional conductor posts 51 to 56 penetrate from the one surface of the dielectric substrate 11 to the other surface and are electrically connected to the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13. These additional conductor posts 51 to 56 are metallized through holes or via holes.
  • the additional conductor post 51 is disposed in the first waveguide 31, and the additional conductor post 54 is disposed in the second waveguide 32.
  • the additional conductor post 51 and the additional conductor post 54 are disposed adjacent to the post row 23 in a direction orthogonal to the row direction of the post row 23. Therefore, the additional conductor post 51 functions as a conductive protrusion (first protrusion) that protrudes from the narrow wall of the post row 23 into the first waveguide 31, and the additional conductor post 54 corresponds to the post row 24. It functions as a conductive protrusion (second protrusion) that protrudes from the narrow wall into the second waveguide 32.
  • the additional conductor post 51 and the additional conductor post 54 are disposed in plane symmetry with respect to the conductor wall formed by the post row 23.
  • the additional conductor post 52 is disposed in the first waveguide 31, and the additional conductor post 53 is disposed in the second waveguide 32.
  • the additional conductor post 52 and the additional conductor post 53 are disposed adjacent to the post row 24 in a direction orthogonal to the row direction of the post row 24. Therefore, the additional conductor post 52 functions as a conductive protrusion (first protrusion) that protrudes from the conductor wall of the post row 24 into the first waveguide 31, and the additional conductor post 53 corresponds to the post row 24. It functions as a conductive protrusion (second protrusion) protruding from the conductor wall into the second waveguide 32.
  • the additional conductor post 52 and the additional conductor post 53 are arranged in plane symmetry with respect to the conductor wall formed by the post row 24.
  • the distance from the additional conductor posts 52 and 53 to the head of the post row 24 is equal to the distance from the additional conductor posts 51 and 54 to the end of the post row 23. That is, the additional conductor post 51 and the additional conductor post 52 are arranged in plane symmetry positions with respect to a symmetry plane that is orthogonal to the column direction of the post rows 21 to 24 and passes through the center of the coupling window 33. The same applies to the additional conductor post 53 and the additional conductor post 54.
  • An additional conductor post 55 is disposed in the first waveguide 31.
  • the additional conductor post 55 is disposed adjacent to the post row 21 in a direction orthogonal to the row direction of the post row 21. Therefore, the additional conductor post 55 functions as a conductive protrusion (first central protrusion) that protrudes into the waveguide 31 from a position facing the convex conductor 50 in the narrow wall of the post row 21.
  • the additional conductor post 56 is disposed in the second waveguide 32.
  • the additional conductor post 56 is disposed adjacent to the post row 22 in a direction orthogonal to the row direction of the post row 22. Therefore, the additional conductor post 56 functions as a conductive protrusion (second central protrusion) that protrudes into the second waveguide 32 from a position facing the convex conductor 50 in the narrow wall of the post row 22. .
  • the additional conductor posts 55 and 56 are arranged on a plane that is orthogonal to the column direction of the post columns 21 to 24 and passes through the center of the coupling window 33. That is, the additional conductor posts 55 and 56 are arranged to face each other with the center of the coupling window 33 therebetween.
  • the above-described convex conductor 50 is disposed at an intermediate point between the additional conductor post 55 and the additional conductor post 56. That is, the additional conductor post 55 and the additional conductor post 56 are arranged at plane-symmetrical positions with respect to the narrow wall formed by the post rows 23 and 24.
  • the directional coupler 1A since the convex conductor 50 is provided in the coupling window 33, the directional coupler 1 has high isolation and a high degree of coupling (see verification 1).
  • the additional conductor posts 51 to 54 may be formed without forming the additional conductor posts 55 and 56. On the contrary, the additional conductor posts 55 to 56 may be formed without forming the additional conductor posts 51 to 54.
  • the additional conductor posts 51 to 56 may be metallized blind via holes instead of through holes or via holes. That is, the additional conductor posts 51 to 56 protrude from the second conductor layer 13 toward the first conductor layer 12, but do not reach the first conductor layer 12. Therefore, there is a gap between the additional conductor posts 51 to 56 and the first conductor layer 12. Therefore, the additional conductor posts 51 to 56 are directly connected to the second conductor layer 13 but are not directly connected to the first conductor layer 12.
  • FIG. 4 is an external perspective view of the waveguide device 1B.
  • the ports 42 and 43 on the same side of the waveguides 31 and 32 of the directional coupler 1 are short-circuited by a post train.
  • the waveguides 31 and 32 and the coupling window 33 formed inside the waveguide device 1B are shown by two-dot chain lines, and the post rows 21 to 24 (see FIG. 2) and the convex conductor 50 (FIG. 2). (Reference) is omitted.
  • a plurality of conductor posts 61 penetrating the dielectric substrate 11 are arranged from the end of the post row 21 to the end of the post row 24, and the conductor posts 61 are electrically connected to the conductor layers 12 and 13, thereby The second port 42 of one waveguide 31 is short-circuited.
  • a plurality of conductor posts 62 penetrating through the dielectric substrate 11 are arranged from the end of the post row 22 to the end of the post row 24, and the conductor posts 62 are electrically connected to the conductor layers 12 and 13, thereby providing the second conductor.
  • the third port 43 of the waveguide 32 is short-circuited.
  • the ports 42 and 43 of the waveguides 31 and 32 may be short-circuited by the conductor layer instead of being short-circuited by the row of the conductor posts 61 and 62. That is, by forming a conductor layer on the end face of the dielectric substrate 11 (end face corresponding to the ports 42 and 43 of the waveguide 31), the ports 42 and 43 of the waveguides 31 and 32 are short-circuited by the conductor layer. Also good.
  • the function of the waveguide device 1B will be described.
  • the high frequency signal is output from the fourth port 44. More specific description will be given below.
  • the high-frequency signal input to the first port 41 propagates through the first waveguide 31 and is reflected by the row of conductor posts 61 at the second port 42.
  • the high-frequency signal input to the first port 41 propagates through the second waveguide 32 through the coupling window 33 and is reflected by the row of conductor posts 62 at the third port 43.
  • the reflected signal at the third port 43 is 90 ° out of phase with the reflected signal at the second port 42. Therefore, the reflected signal at the second port 42 and the reflected signal at the third port 43 are combined, and the combined signal is output from the fourth port 44.
  • the ports 42 and 43 of the waveguides 31 and 32 of the directional coupler 1 shown in FIG. 1 are short-circuited.
  • the ports 42 and 43 of the waveguides 31 and 32 of the directional coupler 1A shown in FIG. 3 may be short-circuited.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the directional coupler 1 ⁇ / b> C at a cut surface parallel to both surfaces of the dielectric substrate 11.
  • This directional coupler 1C is obtained by extending waveguides 31 and 32 of the directional coupler 1 in both directions by post rows 25 to 30. This will be specifically described below.
  • the dielectric substrate 11 and the conductor layers 12 and 13 (not shown in FIG. 5) extend further in front of the heads of the post rows 21 to 23 and further behind the tails of the post rows 21, 22, and 24. Is stretched.
  • a plurality of conductor posts 25A are continuously arranged from the top of the post row 23 to form a post row 25.
  • the post row 25 and the post row 23 are in series.
  • the plurality of conductor posts 26 ⁇ / b> A are arranged in a straight line continuously from the end of the post row 24, thereby forming the post row 26.
  • the post row 26 and the post row 24 are in series.
  • a plurality of conductor posts 27 ⁇ / b> A are continuously arranged from the top of the post row 21 and are linearly arranged obliquely in a direction away from the post row 25 with respect to the post row 21.
  • the conductor posts 27 ⁇ / b> A form a post row 27.
  • the interval between the post row 27 and the post row 25 gradually increases toward the front of the row.
  • a plurality of conductor posts 28A are continuously arranged from the end of the post row 21 and are linearly arranged obliquely in a direction away from the post row 26 with respect to the post row 21.
  • the conductor posts 28 ⁇ / b> A form a post row 28.
  • the interval between the post row 28 and the post row 26 gradually increases toward the rear of the row.
  • a plurality of conductor posts 29A are continuously arranged from the top of the post row 22 and are linearly arranged obliquely in a direction away from the post row 25 with respect to the post row 22.
  • the conductor posts 29 ⁇ / b> A form a post row 29.
  • the interval between the post row 29 and the post row 25 increases gradually toward the front of the row.
  • a plurality of conductor posts 30 ⁇ / b> A are continuously arranged from the end of the post row 22 and linearly arranged obliquely in a direction away from the post row 26 with respect to the post row 22.
  • the conductor posts 29 ⁇ / b> A form a post row 29.
  • the interval between the post row 29 and the post row 26 gradually increases toward the rear of the row.
  • the conductor posts 25A to 30A penetrate the dielectric substrate 11 from one surface to the other surface and are electrically connected to the conductor layers 12 and 13.
  • the post row 25 functions as a pseudo conductor wall. The same applies to the post trains 26-30.
  • a region surrounded by the post row 25, the post row 27, and the conductor layers 12 and 13 constitutes a rectangular taper waveguide type waveguide 36 connected to one end of the first waveguide 31.
  • a region surrounded by the post row 26, the post row 28, and the conductor layers 12 and 13 constitutes a rectangular taper waveguide type waveguide 37 connected to the other end of the first waveguide 31.
  • a region surrounded by the post row 25, the post row 29, and the conductor layers 12 and 13 constitutes a rectangular taper waveguide type waveguide 38 connected to one end of the second waveguide 32.
  • a region surrounded by the post row 26, the post row 30, and the conductor layers 12 and 13 constitutes a rectangular taper waveguide type waveguide 39 connected to the other end of the second waveguide 32.
  • the width of the waveguides 31 and 32 is designed based on the center frequency of the used band. Since the waveguides 36 to 39 are connected to the waveguides 31 and 32, a waveguide having a width wider than that of the waveguides 31 and 32 can be connected to the waveguides 31 and 32 by the waveguides 36 to 39. A high-frequency circuit having a port wider than the waveguides 31 and 32 can also be connected to the waveguides 31 and 32 by the waveguides 36 to 39.
  • the waveguides 31 and 32 of the directional coupler 1 shown in FIG. 1 are extended in both directions by the post rows 25 to 30.
  • the waveguides 31 and 32 of the directional coupler 1A shown in FIG. 3 may be extended in both directions by the post rows 25 to 30.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the directional coupler 1 ⁇ / b> D at a cut surface parallel to both surfaces of the dielectric substrate 11.
  • the directional coupler 1D shown in FIG. 6 extends the waveguides 31 and 32 of the directional coupler 1 shown in FIG. 1 in both directions by the post rows 25 to 30 in the same manner as the directional coupler 1C shown in FIG. It is a thing.
  • the post rows 25 to 30 and the waveguides 36 to 39 in the directional coupler 1D shown in FIG. 6 are configured similarly to the post rows 25 to 30 and the waveguides 36 to 39 in the directional coupler 1C shown in FIG. Yes. Therefore, detailed description of the post rows 25 to 30 and the waveguides 36 to 39 in the directional coupler 1D shown in FIG. 6 is omitted.
  • the directional coupler 1D shown in FIG. 6 is obtained by adding additional conductor posts 51 to 54 to the directional coupler 1C shown in FIG. 5, similarly to the directional coupler 1A shown in FIG. Although the additional conductor posts 55 and 56 are provided in the directional coupler 1A shown in FIG. 3, the additional conductor posts 55 and 56 are not provided in the directional coupler 1D shown in FIG. Further, the positions of the additional conductor posts 51 to 54 of the directional coupler 1D shown in FIG. 6 are the same as the positions of the additional conductor posts 51 to 54 of the directional coupler 1A shown in FIG.
  • the additional conductor posts 51 to 54 of the directional coupler 1D shown in FIG. 6 are metallized blind via holes. That is, the additional conductor posts 51 to 54 correspond to the first conductor layer (corresponding to the first conductor layer 12 shown in FIG. 3) from the second conductor layer (corresponding to the second conductor layer 13 shown in FIG. 3; hereinafter the same). The same)), but does not reach the first conductor layer. Therefore, there is a gap between the additional conductor posts 51 to 54 and the first conductor layer. Therefore, the additional conductor posts 51 to 54 are directly conducted to the second conductor layer, but are not conducted to the first conductor layer.
  • FIG. 7 is a perspective view of the directional coupler 100.
  • the width direction of the rectangular waveguides 101 and 102 of the directional coupler 100 is parallel to the X axis, and the length direction of the rectangular waveguides 101 and 102 is parallel to the Y axis.
  • the height direction of the rectangular waveguides 101 and 102 is parallel to the Z axis.
  • the rectangular waveguides 101 and 102 are made of a conductive material.
  • the rectangular waveguides 101 and 102 are equal in width, height and length, and the width of the rectangular waveguides 101 and 102 is longer than the height of the rectangular waveguides 101 and 102.
  • the rectangular waveguides 101 and 102 are integrated in parallel in the width direction, and both ends of the rectangular waveguides 101 and 102 are aligned.
  • the rectangular waveguides 101 and 102 share a narrow wall 123 therebetween, and the inner region of the rectangular waveguide 101 and the inner region of the rectangular waveguide 102 are separated by the narrow wall 123. Since the waveguides 101 and 102 are rectangular, the narrow wall 123 is parallel to the narrow wall 121 of the rectangular waveguide 101 and the narrow wall 122 of the rectangular waveguide 102, and these narrow walls 121 and 122. Opposite to.
  • the pair of wide walls 112A and 113A of the rectangular waveguide 101 are parallel to each other and face each other, and the pair of wide walls 112B and 113B of the rectangular waveguide 102 are parallel to each other and face each other.
  • the wide wall 112A of the rectangular waveguide 101 and the wide wall 112B of the rectangular waveguide 102 are integrated and flush with each other. The same applies to the wide wall 113A of the rectangular waveguide 101 and the wide wall 113B of the rectangular waveguide 102.
  • the wide walls 112A, 113A, 112B, and 113B are parallel to the XY plane, and the narrow walls 121 to 123 are parallel to the YZ plane.
  • the inner regions of the rectangular waveguides 101 and 102 are made of a gas or solid dielectric, or are made of air.
  • the inner region of the rectangular waveguide 101 is a first waveguide 131 that propagates electromagnetic waves, and the inner region of the rectangular waveguide 102 is also a second waveguide 132.
  • a rectangular coupling window 133 is opened at the center of the narrow wall 123 shared by the rectangular waveguides 101 and 102, and the first waveguide 131 and the second waveguide 132 communicate with each other through the coupling window 133.
  • the coupling window 133 is made of the same dielectric material or air as the dielectric material or air constituting the first waveguide 131 and the second waveguide 132.
  • the height of the coupling window 133 is equal to the height of the narrow wall 123.
  • the distance from one end of the rectangular waveguides 101 and 102 to the coupling window 133 is equal to the distance from the other end of the rectangular waveguides 101 and 102 to the coupling window 133.
  • a convex conductor 150 is disposed in the coupling window 133.
  • the convex conductor 150 extends from the boundary between the wide wall 113A of the rectangular waveguide 101 and the wide wall 113B of the rectangular waveguide 102 to the boundary between the wide wall 112A of the rectangular waveguide 101 and the wide wall 112B of the rectangular waveguide 102. It protrudes so as to extend toward.
  • a gap 150a exists between the protruding end of the convex conductor 150 and the boundary between the wide walls 112A and 112B of the rectangular waveguides 101 and 102.
  • the convex conductor 150 is disposed at an intermediate position between the edge of the coupling window 133 on the negative direction side of the Y axis and the edge of the coupling window 133 on the positive direction side of the Y axis.
  • the directional coupler 100 shown in FIG. 7 has a function equivalent to that of the directional coupler 1 shown in FIGS.
  • the directional coupler 100 has high isolation and a high degree of coupling, similar to the directional coupler 1 shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 8 is a perspective view of the directional coupler 100A.
  • This directional coupler 100A is obtained by adding conductive protrusions 151 to 156 to the directional coupler 100 shown in FIG.
  • the conductive protrusions (first protrusions) 151 and 152 protrude from the narrow wall 123 into the first waveguide 131.
  • the conductive protrusion 151 is disposed closer to the first port 141 of the first waveguide 131 than the coupling window 133
  • the conductive protrusion 152 is disposed closer to the second port 142 of the first waveguide 131 than the coupling window 133.
  • the distance from the conductive protrusion 151 to the coupling window 133 is equal to the distance from the conductive protrusion 152 to the coupling window 133.
  • the conductive protrusion 151 and the conductive protrusion 152 are arranged in plane symmetry with respect to a symmetry plane (XZ plane) that is orthogonal to the narrow wall 123 and passes through the center of the coupling window 133.
  • XZ plane symmetry plane
  • the conductive protrusions (second protrusions) 153 and 154 protrude from the narrow wall 123 into the second waveguide 132.
  • the conductive protrusion 154 is disposed closer to the fourth port 144 of the second waveguide 132 than the coupling window 133, and the conductive protrusion 153 is disposed closer to the third port 143 of the second waveguide 132 than the coupling window 133.
  • the distance from the conductive protrusion 154 to the coupling window 133 is equal to the distance from the conductive protrusion 153 to the coupling window 133.
  • the conductive protrusion 153 and the conductive protrusion 154 are arranged in plane symmetry with respect to a symmetry plane (XZ plane) that is orthogonal to the narrow wall 123 and passes through the center of the coupling window 133.
  • XZ plane symmetry plane
  • the conductive protrusion 151 and the conductive protrusion 154 are arranged in a plane-symmetrical position with respect to the narrow wall 123 parallel to the YZ plane.
  • the conductive protrusions 152 and the conductive protrusions 153 are also arranged at positions symmetrical with respect to the narrow wall 123.
  • the conductive protrusions 151 to 154 of the directional coupler 100A correspond to the additional conductor posts 51 to 54 of the directional coupler 1A shown in FIG. Therefore, like the directional coupler 1A, the conductive protrusions 151 to 154 are formed to reduce the input reflection coefficient and the separation coefficient in the operating frequency band of the directional coupler 100A.
  • the conductive protrusion (first central protrusion) 155 protrudes into the first waveguide 131 from a position facing the convex conductor 150 in the narrow wall 121.
  • the conductive protrusion (second central protrusion) 156 protrudes into the second waveguide 132 from a position facing the convex conductor 150 in the narrow wall 122.
  • the conductive protrusions 155 and 156 are disposed on a plane that is orthogonal to the narrow wall 123 and passes through the center of the coupling window 133. That is, the conductive protrusions 155 and 156 are opposed to each other with the center of the coupling window 133 therebetween.
  • a convex conductor 150 is disposed at an intermediate point between the conductive protrusion 155 and the conductive protrusion 156.
  • the conductive protrusions 155 and 156 of the directional coupler 100A correspond to the additional conductor posts 55 and 56 of the directional coupler 1A shown in FIG. Therefore, like the directional coupler 1A, the conductive protrusions 155 and 156 are formed to reduce the input reflection coefficient in the use frequency band of the directional coupler 100A.
  • the conductive protrusions 151, 152, and 155 extend from the wide wall 113A toward the wide wall 112A and are electrically connected to the wide wall 113A and the wide wall 112A.
  • the conductive protrusions 153, 154, and 156 extend from the wide wall 113B toward the wide wall 112B, and are electrically connected to the wide wall 113B and the wide wall 112B.
  • the conductive protrusions 151, 152, and 155 do not have to reach the wide wall 112A. In this case, a gap exists between the conductive protrusions 151, 152, and 155 and the wide wall 112A. Similarly, the conductive protrusions 153, 154, 156 may not reach the wide wall 112B, and a gap may exist between the conductive protrusions 153, 154, 156 and the wide wall 112B.
  • FIG. 9 is a perspective view of the waveguide device 100B.
  • ports 142 and 143 on the same side of the waveguides 131 and 132 of the directional coupler 100 are short-circuited.
  • one end of the rectangular waveguides 101 and 102 (this end corresponds to the ports 142 and 143 of the waveguides 131 and 132) is blocked by the conductive short wall 160, whereby the waveguide 131. , 132 are short-circuited by a short-circuit wall 160.
  • the short-circuit wall 160 of the waveguide device 100B corresponds to the row of the conductor posts 61 and 62 of the waveguide device 1B shown in FIG. Therefore, the waveguide device 100B has a function equivalent to that of the waveguide device 1B shown in FIG.
  • the ports 142 and 143 of the waveguides 131 and 132 of the directional coupler 100 shown in FIG. 7 are short-circuited
  • the ports 142 and 143 of the waveguides 131 and 132 of the directional coupler 100 shown in FIG. May be short-circuited.
  • FIG. 10 is a perspective view of the directional coupler 100C.
  • the directional coupler 100C connects the waveguides 131 and 132 in both directions by connecting rectangular taper waveguides 106 to 109 having a widening width to both ends of the rectangular waveguides 101 and 102 of the directional coupler 100. It has been stretched. This will be specifically described below.
  • the rectangular tapered waveguides 106 to 109 are made of a conductive material.
  • the rectangular taper waveguides 106 and 108 are integrated in parallel in the width direction, and the rectangular taper waveguides 106 and 108 share a narrow wall 125 therebetween, and are rectangular with the internal region of the rectangular taper waveguide 106.
  • the inner region of the tapered waveguide 108 is separated by a narrow wall 125.
  • the rectangular taper waveguides 107 and 109 are juxtaposed in the width direction, and the narrow wall 126 shared by the rectangular taper waveguides 107 and 109 is connected to the inner region of the rectangular taper waveguide 107 and the rectangular taper waveguide. 109 internal regions are separated.
  • the inner region of the rectangular taper waveguide 106 is a waveguide 136 that propagates electromagnetic waves.
  • the internal regions of the rectangular tapered waveguides 107 to 109 are also waveguides 137 to 139.
  • a rectangular tapered waveguide 106 is connected to one end of the rectangular waveguide 101, and the waveguide 136 in the rectangular tapered waveguide 106 is electromagnetically coupled to the first waveguide 131 in the rectangular waveguide 101.
  • the waveguide 136 is made of the same dielectric or air as the first waveguide 131.
  • the narrow wall 125 shared by the rectangular tapered waveguides 106 and 108 is integrated with the narrow wall 123 of the rectangular waveguides 101 and 102 to be flush with each other.
  • the narrow wall 127 of the rectangular tapered waveguide 106 is connected to and integrated with the narrow wall 121 of the rectangular waveguide 101.
  • the narrow wall 127 is inclined with respect to the narrow wall 121, and the interval between the narrow wall 127 and the narrow wall 125 gradually increases as the distance from the rectangular waveguide 101 increases.
  • the pair of wide walls 112C and 113C of the rectangular tapered waveguide 106 are parallel to each other, and one wide wall 112C is integrated with the wide wall 112A of the rectangular waveguide 101 and is flush with the other wide wall 113C. Is flush with the wide wall 113A of the rectangular waveguide 101.
  • a rectangular taper waveguide 108 is connected to one end of the rectangular waveguide 102 in the same manner as the rectangular taper waveguide 106 is connected to one end of the rectangular waveguide 101.
  • the rectangular taper waveguide 106 and the rectangular taper waveguide 108 have shapes that are plane-symmetric with respect to the common narrow wall 125. Accordingly, the narrow wall 129 of the rectangular taper waveguide 108 is inclined with respect to the narrow wall 122, and the interval between the narrow wall 129 and the narrow wall 125 gradually increases as the distance from the rectangular waveguide 102 increases.
  • a rectangular taper waveguide 107 is connected to the other end of the rectangular waveguide 101 in the same manner as the rectangular taper waveguide 106 is connected to one end of the rectangular waveguide 101.
  • the rectangular taper waveguide 106 and the rectangular taper waveguide 107 are plane-symmetrical with respect to a symmetry plane (XZ plane) that is orthogonal to the narrow wall 123 and passes through the center of the coupling window 133. Therefore, the narrow wall 128 of the rectangular taper waveguide 107 is inclined with respect to the narrow wall 121, and the distance between the narrow wall 128 and the narrow wall 126 gradually increases as the distance from the rectangular waveguide 101 increases.
  • the rectangular taper waveguide 109 is connected to the other end of the rectangular waveguide 102 in the same manner that the rectangular taper waveguide 108 is connected to one end of the rectangular waveguide 102.
  • the rectangular taper waveguide 109 and the rectangular taper waveguide 108 are plane-symmetrical with respect to a symmetry plane (XZ plane) that is orthogonal to the narrow wall 123 and passes through the center of the coupling window 133. Therefore, the narrow wall 130 of the rectangular taper waveguide 109 is inclined with respect to the narrow wall 122, and the distance between the narrow wall 130 and the narrow wall 126 gradually increases as the distance from the rectangular waveguide 102 increases.
  • the waveguides 136 to 139 in the rectangular taper waveguides 106 to 109 are made of the same dielectric or air as the waveguides 131 and 132.
  • the waveguides 136 to 139 of the directional coupler 100C shown in FIG. 10 correspond to the waveguides 36 to 39 of the directional coupler 1C shown in FIG. Therefore, the directional coupler 100C shown in FIG. 10 has a function equivalent to that of the directional coupler 1C shown in FIG.
  • the waveguides 131 and 132 of the directional coupler 100 shown in FIG. 7 are extended in both directions by the rectangular taper waveguides 106 to 109.
  • the waveguides 131 and 132 of the directional coupler 100A shown in FIG. 8 may be extended in both directions by the rectangular tapered waveguides 106 to 109.
  • FIG. 11 is a perspective view of the directional coupler 100D.
  • the wide walls 113A and 113B are shown by being broken.
  • a directional coupler 100D shown in FIG. 11 has rectangular taper waveguides 106 to 109 whose widths are widened like the directional coupler 100C shown in FIG. 10 in a rectangular shape of the directional coupler 100 (see FIG. 7).
  • the waveguides 131 and 132 are extended in both directions by being connected to both ends of the waveguides 101 and 102.
  • the rectangular tapered waveguides 106 to 109 in the directional coupler 100D shown in FIG. 11 are configured similarly to the rectangular tapered waveguides 106 to 109 in the directional coupler 100C shown in FIG. Therefore, detailed description of the rectangular tapered waveguides 106 to 109 in the directional coupler 100D shown in FIG. 11 is omitted.
  • the directional coupler 100D shown in FIG. 11 is obtained by adding conductive protrusions 151 to 154 to the directional coupler 100C shown in FIG. 10, similarly to the directional coupler 100A shown in FIG. .
  • the conductive protrusions 155 and 156 are provided in the directional coupler 100A shown in FIG. 8, the conductive protrusions 155 and 156 are not provided in the directional coupler 100D shown in FIG.
  • the positions of the conductive protrusions 151 to 154 of the directional coupler 100D shown in FIG. 11 are the same as the positions of the conductive protrusions 151 to 154 of the directional coupler 100A shown in FIG.
  • the conductive protrusions 151 and 152 of the directional coupler 100D shown in FIG. 11 extend from the wide wall 113A toward the wide wall 112A, but do not reach the wide wall 112A. Therefore, a gap exists between the conductive protrusions 151 and 152 and the wide wall 112A.
  • the conductive protrusions 153 and 154 extend from the wide wall 113B toward the wide wall 112B, but do not reach the wide wall 112B, and there is a gap between the conductive protrusions 153 and 154 and the wide wall 112B. To do.
  • the directional coupler 100D shown in FIG. 11 has a function equivalent to that of the directional coupler 1D shown in FIG.
  • FIG. 12 is a block diagram of the diplexer 200.
  • one of the two directional couplers 1 is denoted as “1a” and the other is denoted as “1b”.
  • the codes of the ports 41 to 44 of one directional coupler 1a are expressed as “41a to 44a”, respectively, and the codes of the ports 41 to 44 of the other directional coupler 1b are expressed as “41b to 44b”, respectively.
  • the codes of the ports 41 to 44 of the other directional coupler 1b are expressed as “41b to 44b”, respectively.
  • the diplexer 200 includes a directional coupler 1a, a directional coupler 1b, a first band pass filter 201, and a second band pass filter 202.
  • the first port 41a of the directional coupler 1a is connected to the antenna 203, the second port 42a is connected to the first bandpass filter 201, the third port 43a is connected to the second bandpass filter 202, The four ports 44 a are connected to the transmission circuit 204.
  • the first port 41b of the directional coupler 1b is connected to the first bandpass filter 201, the second port 42b is grounded via the resistor 206, the third port 43b is connected to the receiving circuit 205, and the fourth The port 44 b is connected to the second band pass filter 202.
  • the first bandpass filter 201 and the second bandpass filter 202 are band-pass filters (Band-pass filters: BPF) that pass high-frequency signals in a predetermined frequency band and reflect signals that are out of the band. .
  • BPF Band-pass filters
  • the frequency band of the signal received by the receiving circuit 205 is set within the pass band of the first band pass filter 201 and the second band pass filter 202, and the frequency of the signal transmitted by the transmission circuit 204 is set.
  • the band is out of the pass band of the first band pass filter 201 and the second band pass filter 202.
  • the frequency band of the signal transmitted by the transmission circuit 204 is set within the use band of the directional couplers 1a and 1b.
  • the high-frequency signal generated by the transmission circuit 204 is input to the fourth port 44a of the directional coupler 1a and transmitted from the antenna 203 via two paths. Specifically, one of the paths will be described. A high-frequency signal input to the fourth port 44a is transmitted from the fourth port 44a to the third port 43a, and the third port 43a and the second bandpass filter 202 are connected. After being reflected at the interface, it is transmitted to the first port 41a.
  • the high-frequency signal input to the fourth port 44a is transmitted from the fourth port 44a to the second port 42a and reflected at the interface between the second port 42a and the first bandpass filter 201. Is transmitted to the first port 41a.
  • the high-frequency signal received by the antenna 203 is input to the first port 41a of the directional coupler 1a and is transmitted to the receiving circuit 205 via two paths.
  • a high-frequency signal input to the first port 41a is transmitted from the first port 41a to the third port 43a and passes through the second bandpass filter 202, and then directionally coupled.
  • the signal is input to the fourth port 44b of the device 1b and transmitted to the third port 43b.
  • the other path will be described.
  • a high-frequency signal input to the first port 41a is transmitted from the first port 41a to the second port 42a, passes through the first band-pass filter 201, and then passes through the directional coupler 1b.
  • the data is input to the first port 41b and transmitted to the third port 43b.
  • the above diplexer 200 outputs the input high-frequency signal generated by the transmission circuit 204 from the first port 41a of the directional coupler 1a, but does not output it from the ports 42b and 43b of the directional coupler 1b.
  • the diplexer 200 outputs the input high-frequency signal received by the antenna 203 from the third port 43b of the directional coupler 1b, but does not output it from the port 44a of the directional coupler 1a. Therefore, the diplexer 200 prevents the reception signal from being transmitted to the transmission circuit 204, and the diplexer 200 prevents the transmission signal from being transmitted to the reception circuit 205, so that the antenna 203 can be shared for reception and transmission.
  • the transmitting circuit 204 and the receiving circuit 205 are interchanged, the receiving circuit 205 is connected to the fourth port 44a of the directional coupler 1a, and the transmitting circuit 204 is connected to the third port of the directional coupler 1b. It may be connected to the port 43b.
  • the frequency band of the signal transmitted by the transmission circuit 204 is set within the pass band of the first band-pass filter 201 and the second band-pass filter 202, and the frequency band of the signal received by the reception circuit 205 is A band different from the pass band of the first band pass filter 201 and the second band pass filter 202 is set.
  • the directional couplers 1a and 1b of the diplexer 200 shown in FIGS. 12 and 13 are replaced with the directional coupler 1A (see FIG. 3), the directional coupler 1C (see FIG. 5), and the directional coupler 1D (see FIG. 6), directional coupler 100 (see FIG. 7), directional coupler 100A (see FIG. 8), directional coupler 100C (see FIG. 10), or directional coupler 100D (see FIG. 11). May be.
  • the convex conductor 150 is provided in the coupling window 133 as in the directional coupler 100 (see FIG. 7) and the directional coupler 100D (see FIG. 11), so that the separation coefficient of the directional couplers 100 and 100D and It is verified by simulation that the input reflection coefficient is small and the degree of coupling is large.
  • the conditions in the simulation are as shown in Table 2. Since the function of the directional coupler 1 (see FIGS. 1 and 2) and the function of the directional coupler 100 are equivalent, the conditions of the directional coupler 1 corresponding to the directional coupler 100 are written in parentheses. It shows with. The same applies to the conditions of the directional coupler 1D corresponding to the directional coupler 100D.
  • the input reflection coefficient at the first port 141, the insertion loss at the second port 142, the degree of coupling at the third port 143, and the separation coefficient at the fourth port 144 are calculated. Simulated. The results are shown in the graph of FIG. Similarly, the directional coupler 100D is simulated, and the result is shown in FIG. In the case of the directional coupler 100D, the end of the rectangular tapered waveguide 106 is used as an input port, the end of the rectangular tapered waveguide 107 is used as an output port, and the end of the rectangular tapered waveguide 109 is used as a cup. A ring port was used, and the end of the rectangular taper waveguide 108 was an isolation port.
  • the input reflection coefficient, insertion loss, coupling degree, and separation coefficient were similarly simulated for a directional coupler in which the convex conductor 50 of the directional coupler 100D was omitted. The result is shown in the graph of FIG.
  • the vertical axis indicates the input reflection coefficient, insertion loss, coupling degree, and separation coefficient expressed in level expression.
  • the horizontal axis indicates the frequency.
  • the separation factors of the directional couplers 100 and 100D of the example are smaller than the separation factor of the directional coupler of the first comparative example (in particular, 70 to 85 [ GHz] frequency band).
  • the degree of coupling of the directional couplers 100 and 100D of the example is larger than the degree of coupling of the directional coupler of the first comparative example (particularly, the frequency band of 70 to 85 [GHz]).
  • the directional coupler 100D has a smaller separation coefficient and input reflection coefficient than the directional coupler 100. Therefore, it can be seen that the performance of the directional coupler 100D is improved by providing the conductive protrusions 151 to 154 as in the directional coupler 100D.
  • FIG. 15 is compared with FIG.
  • the band in which the input reflection coefficient and the separation coefficient of the directional coupler 100D are ⁇ 30 [dB] or less is approximately 70 to 87 [GHz] (see FIG. 16).
  • the band where the input reflection coefficient and separation coefficient of the directional coupler of the second comparative example are ⁇ 30 [dB] or less is Approximately 71 to 85 [GHz]. Therefore, it can be seen that by providing the convex conductor 150 as in the directional coupler 100D, the band where the input reflection coefficient and the separation coefficient are ⁇ 30 [dB] or less can be widened.
  • the input reflection coefficient and the separation coefficient of the directional coupler 100D are much smaller in the band of 76 to 77 [GHz] than the directional coupler of the second comparative example. Therefore, it can be seen that the input reflection characteristic and the isolation characteristic in the band of 76 to 77 [GHz] are improved by providing the convex conductor 150 like the directional coupler 100D.
  • the width of the waveguide 131 and 132 of the directional coupler 100,100D is the 1220 [[mu] m], the cut-off frequency f c which is obtained from a width of about 63.1 [GHz]. Therefore, the center frequency used in the directional coupler 100,100D is approximately 78.8 [GHz] is 1.25 times the cut-off frequency f c.
  • the band where the separation factor of the directional coupler 100 is ⁇ 30 [dB] or less is 71.5 to 84.5 [GHz] (see FIG. 14), and its center frequency is 78 [GHz]. If the directional coupler 100 is used, the widths of the waveguides 131 and 132 are appropriately designed.
  • the band in which the separation factor of the directional coupler 100D is ⁇ 30 [dB] or less is 71 to 87 [GHz] (FIG. 15), and its center frequency is about 79 [GHz]. If the coupler 100D is used, the widths of the waveguides 131 and 132 are appropriately designed.
  • the guide wavelength ( ⁇ g ) is 3257 [ ⁇ m]. is there.
  • the width (1740 [ ⁇ m]) of the coupling window 133 of the directional couplers 100 and 100D is designed to be a value close to 53.4% of the guide wavelength, so that the width is designed appropriately. .
  • the frequency characteristic of the waveguide device 100B is influenced by the protruding distance from the wide walls 113A and 113B to the protruding end of the convex conductor 150.
  • the bands where the input reflection coefficient is -20 mm [dB] or less are approximately 68 mm to 74 mm [GHz], 84 mm to 90 mm [84 mm].
  • the bands where the input reflection coefficient is -20 mm [dB] or less are approximately 68 mm to 77 mm [GHz], 79 mm to 90 mm [79%].
  • the bands where the input reflection coefficient is -20 mm [dB] or less are approximately 68 mm to 81 mm [GHz], 87 mm to 90 mm [87] GHz].
  • the use band of the waveguide device 100B can be set to the target band by optimally designing the protruding distance from the wide walls 113A and 113B to the protruding end of the convex conductor 150.
  • Directional coupler, 100B Waveguide device, 112A, 112B, 113A, 113B ... Wide wall, 121-123 ... Narrow wall, 131 ... First waveguide, 132 ... Second waveguide, 133 ... Coupling Window, 150 ... Convex conductor, 151,152 ... Conductive bump Parts (first protrusions), 153, 154 ... conductive protrusions (second protrusions), 155 ... conductive protrusions (first central protrusions), 156 ... conductive protrusions (second central protrusions) 160 ... Short-circuit wall, 200 ... Diplexer, 201 ... First filter, 202 ... Second filter

Landscapes

  • Waveguides (AREA)

Abstract

方向性結合器の入力反射係数及び分離係数を小さくする。　方向性結合器１は、ポスト列２３，２４を挟んで並列された第一導波路３１及び第二導波路３２と、前記ポスト列２３，２４に形成され、第一導波路３１と第二導波路３２を電磁気的に結合する結合窓３３と、結合窓３３の幅方向中央において第一導波路３１及び第二導波路３２の互いに対向する一対の導体層１２，１３のうち一方の導体層１３から結合窓３３内に向かって突出するとともに、他方の導体層１２から離間した凸導体５０と、を備える。

Description

方向性結合器、導波装置及びダイプレクサ
　本発明は、方向性結合器、導波装置及びダイプレクサに関する。
　従来のポスト壁導波路構造は、プリント回路基板の製造技術を利用して低コストで製造される。そのポスト壁導波路構造の誘電体基板の両面に導体層が形成され、配列された多数の導電性ポスト（ビアホール）が誘電体基板を貫通するように形成され、これら導電性ポストによって両側の導体層が導通している。導電性ポストの列が擬似的な導体壁として機能し、導電性ポストの列及び導体層によって囲われた領域が導波路として機能する。
　特許文献１及び非特許文献１には、ポスト壁導波路構造を利用した方向性結合器が開示されている。具体的には、並列された２つの導波路がポスト列によって隔てられており、そのポスト列の中央部において隣り合う導電性ポストの間隔が他の導電性ポスト間のピッチよりも広くなっていることによって、２つの導波路を電磁界的に結合する結合窓がポスト列の中央部に形成されている。
　ところで、方向性結合器の性能を評価する上で、入力反射係数及び分離係数が用いられる。入力反射係数は、第一の導波路の端の入力ポートに入力した信号の電力を基準として、その入力ポートから反射した信号の電力との比をレベル表現により表したものである。入力反射係数は入力ポートにおける信号の反射しやすさを表す指標であり、入力反射係数が小さいほど、方向性結合器の性能が良い。分離係数は、入力ポートに入力した信号の電力を基準として、その第二の導波路の端のアイソレーションポートから出力した信号の電力との比をレベル表現により表したものである。分離係数は入力ポートからアイソレーションポートへの信号の伝達しやすさを表した指標であり、分離係数が小さいほど、方向性結合器のアイソレーション性が高く（アイソレーションポートへ信号が伝達し難く）、方向性結合器の性能が良い。
特許第５１７２４８１号公報
Yu-Liang Cheng, Hung-Wei Chen, Peng-Da Huang, and Chi-Yang Chang, "A W-band Quadrature Hybrid Coupled Substrate Integrated Waveguide Diplexer", in Proc. Asia-Pacific Microw. Conf.，pp.1-3， Dec. 2015
　ところで、方向性結合器の性能向上が求められている。そこで、本発明の目的は、方向性結合器の性能の向上を図ること、つまり方向性結合器の入力反射係数及び分離係数を小さくすることである。
　上記目的を達成するための主たる発明は、狭壁を挟んで並列された第一導波路及び第二導波路と、前記狭壁に形成され、前記第一導波路と前記第二導波路を電磁気的に結合する結合窓と、前記結合窓の幅方向中央において前記第一導波路及び前記第二導波路の互いに対向する一対の広壁のうち一方の広壁から前記結合窓内に向かって突出するとともに、他方の広壁から離間した凸導体と、を備える方向性結合器である。
　本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
　本発明の実施形態によれば、方向性結合器の入力反射係数及び分離係数を小さくすることができる。
図１は、第１実施形態の方向性結合器の斜視図である。 図２は、第１実施形態の方向性結合器の分解斜視図である。 図３は、第２実施形態の方向性結合器の分解斜視図である。 図４は、第３実施形態の方向性結合器を利用した導波装置の斜視図である。 図５は、第４実施形態の方向性結合器の断面図である。 図６は、第５実施形態の方向性結合器の断面図である。 図７は、第６実施形態の方向性結合器の斜視図である。 図８は、第７実施形態の方向性結合器を利用した導波装置の斜視図である。 図９は、第８実施形態の導波装置の斜視図である。 図１０は、第９実施形態の方向性結合器の斜視図である。 図１１は、第１０実施形態の方向性結合器の斜視図である。 図１２は、ダイプレクサのブロック図である。 図１３は、ダイプレクサのブロック図である。 図１４は、第６実施形態の方向性結合器の周波数特性を示したグラフである。 図１５は、第１０実施形態の方向性結合器の周波数特性を示したグラフである。 図１６は、凸導体が設けられていない第一の比較例の方向性結合器の周波数特性を示したグラフである。 図１７は、凸導体が設けられていない第二の比較例の方向性結合器の周波数特性を示したグラフである。 図１８は、凸導体の突出距離を変えた場合に入力反射係数に及ぼす影響を説明するべく、第８実施形態の導波装置の周波数特性を示したグラフである。
　後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
　狭壁を挟んで並列された第一導波路及び第二導波路と、前記狭壁に形成され、前記第一導波路と前記第二導波路を電磁界的に結合する結合窓と、前記結合窓の幅方向中央において前記第一導波路及び前記第二導波路の互いに対向する一対の広壁のうち一方の広壁から前記結合窓内に向かって突出するとともに、他方の広壁から離間した凸導体と、を備える方向性結合器が明らかとなる。
　このような方向性結合器であれば、入力反射係数及び分離係数が小さく、結合窓を通じた第一導波路と第二導波路の電磁界的な結合性が向上する。
　前記方向性結合器が、誘電体と、前記誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、前記誘電体を貫通すると共に前記第一導体層及び前記第二導体層に電気的に接続され、互いに平行に配列された複数の導体ポストからなる３列のポスト列と、を更に備え、前記３列のポスト列の間の領域が前記第一導波路及び前記第二導波路であり、前記第一導体層及び前記第二導体層が前記一対の広壁であり、前記３列のポスト列のうち中央のポスト列が前記狭壁であり、その中央のポスト列の列方向中央において隣り合う導体ポストの間隔が他の導体ポストのピッチよりも広いことによって前記結合窓が前記中央のポスト列に形成されている。
　このような方向性結合器であれば、プリント回路基板の製造技術を利用して方向性結合器を製造することができる。
　前記方向性結合器が、前記狭壁における、前記結合窓よりも前記第一導波路の両端側の前記結合窓に対して対称な位置に形成されるとともに、前記狭壁から前記第一導波路内に向かって突出した導電性の一対の第一突出部と、前記狭壁における、前記結合窓よりも前記第二導波路の両端側の前記結合窓に対して対称な位置に形成されるとともに、前記狭壁から前記第二導波路内に向かって突出した導電性の一対の第二突出部と、を更に備える。
　前記第一突出部が、前記第一導波路の互いに対向する一対の広壁のうち一方の広壁から他方の広壁に向かって延伸して、その一方の広壁に導通し、その他方の広壁から離間し、前記第二突出部が、前記第二導波路の互いに対向する一対の広壁のうち一方の広壁から他方の広壁に向かって延伸して、その一方の広壁に導通し、その他方の広壁から離間する。
　前記方向性結合器が、前記第一導波路を挟んで前記狭壁の反対側の狭壁のうち、前記結合窓の幅方向中央に対向する位置から前記第一導波路内に向かって突出した導電性の第一中央突出部と、前記第二導波路を挟んで前記狭壁の反対側の狭壁のうち、前記結合窓の幅方向中央に対向する位置から前記第二導波路内に向かって突出した導電性の第二中央突出部と、を更に備える。
　以上のような方向性結合器の入力反射係数及び分離係数は小さい。
　前記方向性結合器が、前記第一導波路及び前記第二導波路の端部にそれぞれ接続された第一テーパ導波路及び第二テーパ導波路を更に備え、前記第一テーパ導波路の高さが前記第一導波路の高さに等しく、前記第一テーパ導波路の幅が前記第一導波路から離れるにつれて漸増し、前記第二テーパ導波路の高さが前記第二導波路の高さに等しく、前記第二テーパ導波路の幅が前記第二導波路から離れるにつれて漸増する。
　以上のような方向性結合器によれば、第一導波路よりも幅の広い導波路又はポートを第一矩形テーパ導波路を介して第一導波路の端部に接続することができる。第二導波路の端部にも、幅の広い導波路又はポートを接続することができる。
　また、前記方向性結合器と、前記第一導波路及び前記第二導波路の同一側の端部を短絡した短絡導体と、を備える導波装置が明らかとなる。
　以上のような導波装置によれば、第一導波路の短絡されていない端部に入力した信号が、第二導波路の短絡されていない端部まで伝送されて、その端部から出力される。
　前記方向性結合器を２体備えるとともに、前記２体のうち一方の方向性結合器の第一導波路と他方の方向性結合器の第一導波路との間に挿入された第一バンドパスフィルタと、前記一方の方向性結合器の第二導波路と前記他方の方向性結合器の第二導波路との間に挿入された第二バンドパスフィルタと、を備えるダイプレクサが明らかとなる。
　＝＝＝実施の形態＝＝＝
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
＜第１の実施の形態＞
　図１は方向性結合器１の外観斜視図であり、図２は方向性結合器１の分解斜視図である。図１では、方向性結合器１の内部に形成された導波路３１，３２及び結合窓３３を二点鎖線により図示する。図面には、方向を表す補助線としてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図示する。これらＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する。
　方向性結合器１は、並列された第一導波路３１及び第二導波路３２と、これら導波路３１，３２を隔てる狭壁（ポスト列２３，２４）と、その狭壁に形成された結合窓３３と、結合窓３３の幅方向中央に形成された凸導体５０とを備える。第一導波路３１は、誘電体基板１１に形成されたポスト列２１とポスト列２３，２４との間に形成され、第二導波路３２は、誘電体基板１１に形成されたポスト列２２とポスト列２３，２４との間に形成されている。以下、誘電体基板１１、ポスト列２１～２４、第一導波路３１、第二導波路３２、結合窓３３及び凸導体５０等について詳細に説明する。
　誘電体基板１１は、石英ガラスからなる矩形状の平板である。誘電体基板１１の一方の面には第一導体層１２が形成され、誘電体基板１１の他方の面には第二導体層１３が形成されている。第一導体層１２と第二導体層１３は、これらの間に誘電体基板１１を挟んで互いに対向するとともに、互いに平行に設けられている。なお、誘電体基板１１の両面がＸ軸及びＹ軸に対して平行であり、誘電体基板１１の厚み方向がＺ軸に対して平行である。
　誘電体基板１１の一方の面から他方の面に導体ポスト２１Ａ～２４Ａが貫通しており、第一導体層１２と第二導体層１３がこれら導体ポスト２１Ａ～２４Ａによって導通している。これら導体ポスト２１Ａ～２４Ａはメタライズされたスルーホール又はビアホールである。何れの導体ポスト２１Ａ～２４Ａも径が等しい。また、導体層１２，１３が互いに平行であるので、何れの導体ポスト２１Ａ～２４Ａも高さも等しい。
　導体ポスト２１Ａは、誘電体基板１１の一端面から反対側の端面にかけて等ピッチで直線状に配列されることによって、ポスト列２１を成している。ここで、図１及び図２において、ポスト列２１の列方向はＹ軸に対して平行であり、Ｙ軸の負方向を列前方とし、Ｙ軸の正方向を列後方とする。後述するポスト列２２～２４についても同様である。
　導体ポスト２２Ａは、ポスト列２１に対して平行な直線状に等ピッチで配列されることによって、ポスト列２２を成している。ポスト列２２はポスト列２１とピッチが等しい。また、ポスト列２１とポスト列２２は列長が互いに等しく、ポスト列２２の先頭は列方向の位置がポスト列２１の先頭に揃っており、ポスト列２１の末尾は列方向の位置がポスト列２２の末尾に揃っている。
　導体ポスト２３Ａは、ポスト列２１とポスト列２２との間において、ポスト列２１，２２に対して平行な直線状に等ピッチで配列されることによって、ポスト列２３を成している。ポスト列２３はポスト列２１，２２とピッチが等しい。ポスト列２３の先頭は列方向の位置がポスト列２１，２２の先頭に揃っており、ポスト列２３はポスト列２１，２２よりも列長が短い。
　導体ポスト２４Ａは、ポスト列２１とポスト列２２との間において、ポスト列２１，２２に対して平行な直線状に等ピッチで配列されることによって、ポスト列２４を成している。ポスト列２４はポスト列２１～２３とピッチが等しい。ポスト列２４の末尾は列方向の位置がポスト列２１，２２の末尾に揃っており、ポスト列２４はポスト列２１，２２よりも列長が短い。
　ポスト列２１は擬似的な導体壁として機能する。ポスト列２２についても同様である。
　ポスト列２３，２４は擬似的な導体壁として機能する。ポスト列２３の末尾とポスト列２４の先頭がポスト列２３，２４のピッチよりも広く離れているため、ポスト列２３の末尾とポスト列２４の先頭の間の間隔は、ポスト列２３，２４による擬似的な導体壁に形成された矩形状の結合窓３３として機能する。ここで、結合窓３３の高さは、導体ポスト２１Ａ～導体ポスト２４Ａの高さ、つまり導体層１２，１３間の間隔に等しい。結合窓３３の幅は、ポスト列２３の末尾からポスト列２４の先頭までの間隔に等しい。結合窓３３の厚さは、ポスト列２３，２４による擬似的な導体壁の厚さ、つまり導体ポスト２３Ａ，２４Ａの直径に等しい。
　ポスト列２３の末尾とポスト列２４の先頭との間の中間位置には、凸導体５０が形成されている。凸導体５０は第二導体層１３から結合窓３３内に向かって突出し、誘電体基板１１の厚さ方向の途中まで延伸しており、凸導体５０の突端と第一導体層１２との間には間隔５０ａが存在する。そのため、凸導体５０は第二導体層１３に導通するが、第一導体層１２には導通しない。凸導体５０はメタライズされたブラインドビアホールである。
　ポスト列２１とポスト列２３，２４と導体層１２，１３とによって囲まれた領域は、電磁波を伝搬する方形導波管型式の第一導波路３１を構成する。ポスト列２２とポスト列２３，２４と導体層１２，１３とによって囲まれた領域は、電磁波を伝搬する方形導波管型式の第二導波路３２を構成する。第一導波路３１と第二導波路３２は、ポスト列２３，２４による導体壁に関して面対称になっている。
　ここで、ポスト列２１とポスト列２３，２４との間の間隔が導体ポスト２１Ａ～２４Ａの高さよりも広いので、ポスト列２１による導体壁とポスト列２３，２４による導体壁とが第一導波路３１の一対の狭壁であり、導体層１２と導体層１３とが第一導波路３１の一対の広壁である。同様に、ポスト列２２による導体壁とポスト列２３，２４による導体壁とが第二導波路３２の一対の狭壁であり、導体層１２と導体層１３とが第二導波路３２の一対の広壁である。
　第一導波路３１と第二導波路３２は、ポスト列２３，２４による狭壁によって隔たれている。そして、第一導波路３１と第二導波路３２は、ポスト列２３，２４による狭壁を共有する。ポスト列２３，２４による狭壁に結合窓３３が形成されており、第一導波路３１と第二導波路３２が結合窓３３を介して電磁界的に結合している。そのため、方向性結合器１はＨ面結合を利用した方向性結合器である。
　誘電体基板１１のＹ軸正方向及び負方向側の端面は導体によって覆われていない。そのため、導波路３１，３２の両端４１～４４が導波路３１，３２を外部と電界的又は磁界的に結合するポートとなる。ここで、第一導波路３１の一端４１を第一ポート４１といい、他端を第二ポート４２という。第二導波路３２の両端４３，４４のうち、第一導波路３１の第二ポート４２側の一端４３を第三ポート４３といい、他端４４を第四ポート４４という。第一ポート４１がインプットポートであれば、第二ポート４２がアウトプットポートであり、第三ポート４３がカップリングポートであり、第四ポート４４がアイソレーションポートである。
　続いて、導波路３１，３２の幅及び結合窓３３の幅（ポスト列２３の末尾からポスト列２４の先頭までの間隔）について説明する。導波路３１，３２の幅及び結合窓３３の幅は以下のように設計されている。
　導波路３１，３２を方形導波管とした場合、導波路３１，３２によって伝搬される基本モード（ＴＥ10モード）の電磁波のカットオフ周波数ｆc°[Hz]及びカットオフ波長λc[m]は次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ａは導波路３１，３２の幅 [m]であり、ｖは誘電体基板１１を伝搬する電磁波の速度 [m/s]であり、ｃは光速 [m/s]であり、μRは誘電体基板１１の比透磁率であり、εRは誘電体基板１１の比誘電率である。
　電磁波の自由空間波長がλ0°[m]である場合、比透磁率μR及び比誘電率εRの誘電体内におけるその電磁波の波長λ及び周波数ｆは次式の通りになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　自由空間波長λ0の電磁波が導波路３１，３２に入射した場合、導波路３１，３２における管内波長λg°[m]は次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　この方向性結合器１によって使用する電磁波の周波数帯域の中心周波数がカットオフ周波数ｆcの1.25 倍となるように、導波路３１，３２の幅ａが設計されている。ここで、使用周波数帯域は、例えば、次の（１）～（３）によって定められる帯域である。
（１）　方向性結合器１の周波数毎の分離係数を表した周波数特性において、分離係数が-20 [dB]以下又は-30 [dB]以下である帯域
（２）　方向性結合器１の周波数毎の入力反射係数を表した周波数特性において、入力反射係数が -10 [dB]以下である帯域
（３）　方向性結合器１の周波数毎の入力反射係数及び挿入損失を表した周波数特性において、入力反射係数と挿入損失が互いに等しくなる第一周波数及び第二周波数間の帯域
　分離係数とは、インプットポートに信号を入力した場合に、インプットポートの入力信号の電力に対する、アイソレーションポートの出力信号の電力の比をレベル表現により表したものである。入力反射係数とは、インプットポートに信号を入力した場合に、インプットポートの入力信号の電力に対する、インプットポートの反射信号の電力の比をレベル表現により表したものである。結合度とは、インプットポートに信号を入力した場合に、インプットポートの入力信号の電力に対する、カップリングポートの出力信号の電力の比をレベル表現により表したものである。挿入損失とは、インプットポートに信号を入力した場合に、インプットポートの入力信号の電力に対する、アウトプットポートの出力信号の電力の比をレベル表現により表したものである。ここで、入力反射係数、挿入損失、結合度及び分離係数はＳパラメータで表現され、入力反射係数、挿入損失、結合度及び分離係数はそれぞれ|Ｓ１１|、|Ｓ１２|、|Ｓ１３|、|Ｓ１４|に対応する。
　また、方向性結合器１によって使用する電磁波の周波数帯域の中心周波数（ｆ）が導波路３１，３２に入射した場合、その管内波長（λg）は式（５）によって求められる。結合窓３３の幅、つまりポスト列２３の末尾からポスト列２４の先頭までの間隔は、その管内波長（λg）に基づいて設計されている。より具体的には、結合窓３３の幅は、管内波長（λg）の 53.4 % 又はそれに近い値に設計されている。
　続いて、方向性結合器１の機能について説明する。
　方向性結合器１の第一ポート４１に高周波信号を入力した場合、その高周波信号は第一導波路３１を伝送して第二ポート４２から出力される。また、結合窓３３を介して第二導波路３２と結合した高周波信号は、第二導波路３２を伝送して第三ポート４３から出力される。このように、方向性結合器１は、１つのポートに入力された高周波信号を２つのポートから出力する分波器として機能する。
　第二ポート４２から出力された高周波信号と、第三ポート４３から出力された高周波信号との間には、９０°の位相差がある。このことから、方向性結合器１は、９０°ハイブリッドカプラとして機能する。
　第一の高周波信号を第二ポート４２に入力し、且つ、第一の高周波信号に対して位相差が９０°ある第二の高周波信号を第三ポート４３に入力した場合、第一の高周波信号及び第二の高周波信号が合波された信号が第一ポート４１または第四ポート４４から出力される。このように、方向性結合器１は、２つのポートに入力された高周波信号を１つのポートから出力する合波器としても機能する。
　上述のように凸導体５０が結合窓３３に設けられているので、方向性結合器１のアイソレーション性が高くて、分離係数が小さい。更に、方向性結合器１の結合度が大きい。つまり、インプットポート（第一ポート４１）からアイソレーションポート（第四ポート４４）へ高周波信号が殆ど伝送されない上、インプットポートからカップリングポート（第三ポート４３）へ高周波信号が伝送されやすい（検証１参照）。これは、結合窓３３を通過する電磁波が凸導体５０により回折するが、その回折現象が有効に作用したものと考えられる。つまり、その回折現象は、アイソレーションポートへの電磁波を打ち消す方向に作用するとともに、カップリングポートへの電磁波を結合する方向に作用したものと考えられる。
　また、凸導体５０が第二導体層１３に導通しているものの、第一導体層１２から離間しているので、結合窓３３が凸導体５０によって分断されることはなく、結合窓３３の幅が維持されている。それゆえ、上述のような回折現象を生じさせることができる。
＜第２の実施の形態＞
　図３は方向性結合器１Ａの分解斜視図である。
　この方向性結合器１Ａは、図１及び図２に示す方向性結合器１に付加導体ポスト５１～５６が追加されたものである。これら付加導体ポスト５１～５６は、誘電体基板１１の一方の面から他方の面に貫通しているとともに、第一導体層１２と第二導体層１３に導通している。これら付加導体ポスト５１～５６はメタライズされたスルーホール又はビアホールである。
　付加導体ポスト５１～５４が形成される位置について説明する。
　付加導体ポスト５１が第一導波路３１に配置され、付加導体ポスト５４が第二導波路３２に配置されている。付加導体ポスト５１と付加導体ポスト５４は、ポスト列２３の列方向に対して直交する方向にポスト列２３に隣接して配置されている。そのため、付加導体ポスト５１は、ポスト列２３の狭壁から第一導波路３１内に向かって突出する導電性突出部（第一突出部）として機能し、付加導体ポスト５４は、ポスト列２４の狭壁から第二導波路３２内に向かって突出する導電性突出部（第二突出部）として機能する。
　付加導体ポスト５１と付加導体ポスト５４は、ポスト列２３による導体壁に関して面対称の位置に配置されている。
　付加導体ポスト５２が第一導波路３１に配置され、付加導体ポスト５３が第二導波路３２に配置されている。付加導体ポスト５２と付加導体ポスト５３は、ポスト列２４の列方向に対して直交する方向にポスト列２４に隣接して配置されている。そのため、付加導体ポスト５２は、ポスト列２４の導体壁から第一導波路３１内に向かって突出する導電性突出部（第一突出部）として機能し、付加導体ポスト５３は、ポスト列２４の導体壁から第二導波路３２内に向かって突出する導電性突出部（第二突出部）として機能する。
　付加導体ポスト５２と付加導体ポスト５３は、ポスト列２４による導体壁に関して面対称の位置に配置されている。
　付加導体ポスト５２，５３からポスト列２４の先頭までの距離は、付加導体ポスト５１，５４からポスト列２３の末尾までの距離に等しい。つまり、付加導体ポスト５１と付加導体ポスト５２は、ポスト列２１～２４の列方向に対して直交するとともに結合窓３３の中心を通る対称面に関して、面対称な位置に配置されている。付加導体ポスト５３と付加導体ポスト５４についても同様である。
　付加導体ポスト５２～５４が形成されていることによって、方向性結合器１Ａの使用周波数帯域における入力反射係数及びアイソレーション性の改善を図ることができる。
　付加導体ポスト５５，５６が形成される位置について説明する。
　付加導体ポスト５５が第一導波路３１に配置されている。付加導体ポスト５５は、ポスト列２１の列方向に対して直交する方向にポスト列２１に隣接して配置されている。そのため、付加導体ポスト５５は、ポスト列２１の狭壁のうち、凸導体５０に対向する位置から導波路３１内に向かって突出する導電性突出部（第一中央突出部）として機能する。
　付加導体ポスト５６が第二導波路３２に配置されている。付加導体ポスト５６は、ポスト列２２の列方向に対して直交する方向にポスト列２２に隣接して配置されている。そのため、付加導体ポスト５６は、ポスト列２２の狭壁のうち、凸導体５０に対向する位置から第二導波路３２内に向かって突出する導電性突出部（第二中央突出部）として機能する。
　付加導体ポスト５５，５６は、ポスト列２１～２４の列方向に対して直交するとともに結合窓３３の中心を通る面上に配置されている。つまり、付加導体ポスト５５，５６は、これらの間に結合窓３３の中心を置いて、互いに対向配置されている。
　また、付加導体ポスト５５と付加導体ポスト５６の間の中間点には、上述の凸導体５０が配置されている。つまり、付加導体ポスト５５と付加導体ポスト５６は、ポスト列２３，２４による狭壁に関して面対称の位置に配置されている。
　付加導体ポスト５５，５６が形成されていることによって、方向性結合器１Ａの使用周波数帯域における入力反射係数の改善を図ることができる。
　以上のような方向性結合器１Ａにおいても、凸導体５０が結合窓３３に設けられているので、方向性結合器１のアイソレーション性が高い上、結合度が大きい（検証１参照）。
　なお、付加導体ポスト５５，５６が形成されずに、付加導体ポスト５１～５４が形成されていてもよい。逆に、付加導体ポスト５１～５４が形成されずに、付加導体ポスト５５，５６が形成されていてもよい。
　また、付加導体ポスト５１～５６がスルーホール又はビアホールではなく、メタライズされたブラインドビアホールであってもよい。つまり、付加導体ポスト５１～５６が第二導体層１３から第一導体層１２に向かって突出しているが、第一導体層１２にまで至っていない。それゆえ、付加導体ポスト５１～５６と第一導体層１２との間には間隔が存在する。よって、付加導体ポスト５１～５６は第二導体層１３に直接導通するが、第一導体層１２に直接導通していない。
＜第３の実施の形態＞
　図４は、導波装置１Ｂの外観斜視図である。この導波装置１Ｂは、方向性結合器１の導波路３１，３２の同一側のポート４２，４３がポスト列によって短絡されたものである。なお、図４では、導波装置１Ｂの内部に形成された導波路３１，３２及び結合窓３３を二点鎖線により図示し、ポスト列２１～２４（図２参考）及び凸導体５０（図２参考）の図示を省略する。
　具体的には、誘電体基板１１を貫通した複数の導体ポスト６１がポスト列２１の末尾からポスト列２４の末尾にかけて配列され、それら導体ポスト６１が導体層１２，１３に導通することによって、第一導波路３１の第二ポート４２が短絡される。同様に、誘電体基板１１を貫通した複数の導体ポスト６２がポスト列２２の末尾からポスト列２４の末尾にかけて配列され、それら導体ポスト６２が導体層１２，１３に導通することによって、第二導波路３２の第三ポート４３が短絡される。
　なお、導波路３１，３２のポート４２，４３が導体ポスト６１，６２の列によって短絡されるのではなく、導体層によって短絡されてもよい。つまり、誘電体基板１１の端面（導波路３１のポート４２，４３に相当する端面）に導体層が形成されることによって、その導体層によって導波路３１，３２のポート４２，４３が短絡されてもよい。
　続いて、導波装置１Ｂの機能について説明する。
　導波装置１Ｂの第一ポート４１に高周波信号を入力した場合、その高周波信号は第四ポート４４から出力される。以下に、より具体的に説明する。
　第一ポート４１に入力された高周波信号は、第一導波路３１を伝搬して、第二ポート４２において導体ポスト６１の列によって反射される。また、第一ポート４１に入力された高周波信号は、結合窓３３を介して第二導波路３２を伝搬して、第三ポート４３において導体ポスト６２の列によって反射される。第三ポート４３における反射信号は、第二ポート４２における反射信号に対して位相が９０°ずれる。そのため、第二ポート４２における反射信号と、第三ポート４３における反射信号とが合波されて、その合波された信号が第四ポート４４から出力される。
　なお、図４では、図１に示す方向性結合器１の導波路３１，３２のポート４２，４３が短絡されている。同様にして、図３に示す方向性結合器１Ａの導波路３１，３２のポート４２，４３が短絡されてもよい。
＜第４の実施の形態＞
　図５は、誘電体基板１１の両面に平行な切断面における方向性結合器１Ｃの断面図である。この方向性結合器１Ｃは、方向性結合器１の導波路３１，３２をポスト列２５～３０によって両方向に延伸させたものである。以下、具体的に説明する。
　誘電体基板１１及び導体層１２，１３（図５において図示略）は、ポスト列２１～２３の先頭よりも更に前に延伸しているとともに、ポスト列２１，２２，２４の末尾よりも更に後ろに延伸している。
　複数の導体ポスト２５Ａがポスト列２３の先頭から引き続いて直線状に配列されることによって、ポスト列２５を成している。ポスト列２５とポスト列２３は直列になっている。複数の導体ポスト２６Ａがポスト列２４の末尾から引き続いて直線状に配列されることによって、ポスト列２６を成している。ポスト列２６とポスト列２４は直列になっている。
　複数の導体ポスト２７Ａが、ポスト列２１の先頭から引き続いて、ポスト列２１に対してポスト列２５から離れる向きへ斜めに直線状に配列されている。これにより、これら導体ポスト２７Ａがポスト列２７を成している。ポスト列２７とポスト列２５の間隔は列前方に向かって漸増する。
　複数の導体ポスト２８Ａが、ポスト列２１の末尾から引き続いて、ポスト列２１に対してポスト列２６から離れる向きへ斜めに直線状に配列されている。これにより、これら導体ポスト２８Ａがポスト列２８を成している。ポスト列２８とポスト列２６の間隔は列後方に向かって漸増する。
　複数の導体ポスト２９Ａが、ポスト列２２の先頭から引き続いて、ポスト列２２に対してポスト列２５から離れる向きへ斜めに直線状に配列されている。これにより、これら導体ポスト２９Ａがポスト列２９を成している。ポスト列２９とポスト列２５の間隔は列前方に向かって漸増する。
　複数の導体ポスト３０Ａが、ポスト列２２の末尾から引き続いて、ポスト列２２に対してポスト列２６から離れる向きへ斜めに直線状に配列されている。これにより、これら導体ポスト２９Ａがポスト列２９を成している。ポスト列２９とポスト列２６の間隔は列後方に向かって漸増する。
　導体ポスト２５Ａ～３０Ａは、誘電体基板１１を一方の面から他方の面に貫通するとともに、導体層１２，１３に導通する。
　ポスト列２５は擬似的な導体壁として機能する。ポスト列２６～３０も同様である。
　ポスト列２５とポスト列２７と導体層１２，１３とによって囲まれた領域は、第一導波路３１の一端に接続された方形テーパ導波管型式の導波路３６を構成する。ポスト列２６とポスト列２８と導体層１２，１３とによって囲まれた領域は、第一導波路３１の他端に接続された方形テーパ導波管型式の導波路３７を構成する。
　ポスト列２５とポスト列２９と導体層１２，１３とによって囲まれた領域は、第二導波路３２の一端に接続された方形テーパ導波管型式の導波路３８を構成する。ポスト列２６とポスト列３０と導体層１２，１３とによって囲まれた領域は、第二導波路３２の他端に接続された方形テーパ導波管型式の導波路３９を構成する。
　導波路３１，３２の幅は使用帯域の中心周波数に基づいて設計されている。導波路３１，３２に導波路３６～３９が接続されているので、導波路３１，３２よりも幅の広い導波路を導波路３６～３９によって導波路３１，３２に接続することができる。また、導波路３１，３２よりも幅の広いポートを有した高周波回路も導波路３６～３９によって導波路３１，３２に接続することができる。
　なお、図５では、図１に示す方向性結合器１の導波路３１，３２がポスト列２５～３０によって両方向に延伸されている。同様にして、図３に示す方向性結合器１Ａの導波路３１，３２がポスト列２５～３０によって両方向に延伸されてもよい。
＜第５の実施の形態＞
　図６は、誘電体基板１１の両面に平行な切断面における方向性結合器１Ｄの断面図である。
　図６に示す方向性結合器１Ｄは、図５に示す方向性結合器１Ｃと同様に、図１に示す方向性結合器１の導波路３１，３２をポスト列２５～３０によって両方向に延伸させたものである。図６に示す方向性結合器１Ｄにおけるポスト列２５～３０及び導波路３６～３９は、図５に示す方向性結合器１Ｃにおけるポスト列２５～３０及び導波路３６～３９と同様に構成されている。そのため、図６に示す方向性結合器１Ｄにおけるポスト列２５～３０及び導波路３６～３９の詳細な説明を省略する。
　更に、図６に示す方向性結合器１Ｄは、図３に示す方向性結合器１Ａと同様に、図５に示す方向性結合器１Ｃに付加導体ポスト５１～５４が追加されたものである。図３に示す方向性結合器１Ａには付加導体ポスト５５，５６が設けられているが、図６に示す方向性結合器１Ｄには付加導体ポスト５５，５６が設けられていない。また、図６に示す方向性結合器１Ｄの付加導体ポスト５１～５４の位置は、図３に示す方向性結合器１Ａの付加導体ポスト５１～５４の位置と同じである。
　図６に示す方向性結合器１Ｄの付加導体ポスト５１～５４は、メタライズされたブラインドビアホールである。つまり、付加導体ポスト５１～５４が第二導体層（図３に示す第二導体層１３に相当。以下、同じ。）から第一導体層（図３に示す第一導体層１２に相当。以下、同じ。）に向かって突出しているが、第一導体層にまで至っていない。それゆえ、付加導体ポスト５１～５４と第一導体層との間には間隔が存在する。よって、付加導体ポスト５１～５４は第二導体層に直接導通するが、第一導体層に導通していない。
＜第６の実施の形態＞
　図７は、方向性結合器１００の斜視図である。図７において、方向性結合器１００の矩形導波管１０１，１０２の幅方向はＸ軸に対して平行であり、矩形導波管１０１，１０２の長さ方向はＹ軸に対して平行であり、矩形導波管１０１，１０２の高さ方向はＺ軸に対して平行である。
　矩形導波管１０１，１０２は導電性材料からなる。
矩形導波管１０１，１０２は幅、高さ及び長さが等しく、矩形導波管１０１，１０２の幅が矩形導波管１０１，１０２の高さよりも長い。矩形導波管１０１，１０２が幅方向に並列されて一体化されており、矩形導波管１０１，１０２の両端が揃っている。
　矩形導波管１０１，１０２はこれらの間の狭壁１２３を共有し、矩形導波管１０１の内部領域と矩形導波管１０２の内部領域が狭壁１２３によって隔たられている。導波管１０１，１０２が矩形状であるので、この狭壁１２３は矩形導波管１０１の狭壁１２１及び矩形導波管１０２の狭壁１２２に対して平行となってこれら狭壁１２１，１２２に対向する。矩形導波管１０１の一対の広壁１１２Ａ，１１３Ａが互いに平行となって相対向し、矩形導波管１０２の一対の広壁１１２Ｂ，１１３Ｂが互いに平行となって相対向する。矩形導波管１０１の広壁１１２Ａと矩形導波管１０２の広壁１１２Ｂが一体となって面一とされている。矩形導波管１０１の広壁１１３Ａと矩形導波管１０２の広壁１１３Ｂについても同様である。
　なお、広壁１１２Ａ，１１３Ａ，１１２Ｂ，１１３ＢはＸＹ平面に対して平行であり、狭壁１２１～１２３はＹＺ平面に対して平行である。
　矩形導波管１０１，１０２の内部領域は気体又は固体の誘電体で構成されているか、空気で構成されている。
　矩形導波管１０１の内部領域は電磁波を伝搬する第一導波路１３１であり、矩形導波管１０２の内部領域も第二導波路１３２である。
　矩形導波管１０１，１０２に共有の狭壁１２３の中央には、矩形状の結合窓１３３が開口しており、第一導波路１３１と第二導波路１３２が結合窓１３３によって連通している。結合窓１３３は、第一導波路１３１および第二導波路１３２を構成した誘電体又は空気と同一の誘電体又は空気で構成されている。
　結合窓１３３の高さは狭壁１２３の高さに等しい。また、矩形導波管１０１，１０２の一端から結合窓１３３までの距離は、矩形導波管１０１，１０２の他端から結合窓１３３までの距離に等しい。
　結合窓１３３には、凸導体１５０が配置されている。凸導体１５０は、矩形導波管１０１の広壁１１３Ａと矩形導波管１０２の広壁１１３Ｂの境界部から矩形導波管１０１の広壁１１２Ａと矩形導波管１０２の広壁１１２Ｂの境界部に向けて延伸するよう突出している。凸導体１５０の突端と矩形導波管１０１，１０２の広壁１１２Ａ，１１２Ｂの境界部との間には間隔１５０ａが存在する。
　凸導体１５０は、Ｙ軸の負方向側の結合窓１３３の縁と、Ｙ軸の正方向側の結合窓１３３の縁との間の中間位置に配置されている。
　図７に示す方向性結合器１００と図１及び図２に示す方向性結合器１の対応関係は次表の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図７に示す方向性結合器１００は、図１及び図２に示す方向性結合器１と同等の機能を有する。また、方向性結合器１００は、図１及び図２に示す方向性結合器１と同様にアイソレーション性が高い上、結合度が大きい。
＜第７の実施の形態＞
　図８は方向性結合器１００Ａの斜視図である。この方向性結合器１００Ａは、図７に示す方向性結合器１００に導電性突出部１５１～１５６が追加されたものである。
　導電性突出部（第一突出部）１５１，１５２は、狭壁１２３から第一導波路１３１内に向かって突出する。導電性突出部１５１は結合窓１３３よりも第一導波路１３１の第一ポート１４１寄りに配置され、導電性突出部１５２は結合窓１３３よりも第一導波路１３１の第二ポート１４２寄りに配置されている。そして、導電性突出部１５１から結合窓１３３までの距離は、導電性突出部１５２から結合窓１３３までの距離に等しい。つまり、導電性突出部１５１と導電性突出部１５２は、狭壁１２３に対して直交するとともに結合窓１３３の中心を通る対称面（ＸＺ平面）に関して、面対称な位置に配置されている。
　導電性突出部（第二突出部）１５３，１５４は、狭壁１２３から第二導波路１３２内に向かって突出する。導電性突出部１５４は結合窓１３３よりも第二導波路１３２の第四ポート１４４寄りに配置され、導電性突出部１５３は結合窓１３３よりも第二導波路１３２の第三ポート１４３寄りに配置されている。そして、導電性突出部１５４から結合窓１３３までの距離は、導電性突出部１５３から結合窓１３３までの距離に等しい。つまり、導電性突出部１５３と導電性突出部１５４は、狭壁１２３に対して直交するとともに結合窓１３３の中心を通る対称面（ＸＺ平面）に関して、面対称な位置に配置されている。
　また、導電性突出部１５１と導電性突出部１５４は、ＹＺ平面に平行な狭壁１２３に関して面対称な位置に配置されている。導電性突出部１５２と導電性突出部１５３も、狭壁１２３に関して面対称な位置に配置されている。
　ここで、方向性結合器１００Ａの導電性突出部１５１～１５４は、図３に示す方向性結合器１Ａの付加導体ポスト５１～５４にそれぞれ対応する。そのため、方向性結合器１Ａと同様に、導電性突出部１５１～１５４は、方向性結合器１００Ａの使用周波数帯域における入力反射係数及び分離係数を小さくするために形成されている。
　導電性突出部（第一中央突出部）１５５は、狭壁１２１のうち、凸導体１５０に対向する位置から第一導波路１３１内に向かって突出する。導電性突出部（第二中央突出部）１５６は、狭壁１２２のうち、凸導体１５０に対向する位置から第二導波路１３２内に向かって突出する。導電性突出部１５５，１５６は、狭壁１２３に対して直交するとともに結合窓１３３の中心を通る面上に、配置されている。つまり、導電性突出部１５５，１５６は、これらの間に結合窓１３３の中心を置いて、互いに対向配置されている。
　また、導電性突出部１５５と導電性突出部１５６の間の中間点には、凸導体１５０が配置されている。
　ここで、方向性結合器１００Ａの導電性突出部１５５，１５６は、図３に示す方向性結合器１Ａの付加導体ポスト５５，５６にそれぞれ対応する。そのため、方向性結合器１Ａと同様に、導電性突出部１５５，１５６は、方向性結合器１００Ａの使用周波数帯域における入力反射係数を小さくするために形成されている。
　導電性突出部１５１，１５２，１５５は、広壁１１３Ａから広壁１１２Ａに向かって延伸するとともに、広壁１１３Ａ及び広壁１１２Ａに導通する。同様に、導電性突出部１５３，１５４，１５６は、広壁１１３Ｂから広壁１１２Ｂに向かって延伸していて、広壁１１３Ｂ及び広壁１１２Ｂに導通する。
　なお、導電性突出部１５１，１５２，１５５は、広壁１１２Ａまで至っていなくてもよい。この場合には、導電性突出部１５１，１５２，１５５と広壁１１２Ａとの間に隙間が存在する。同様に、導電性突出部１５３，１５４，１５６が広壁１１２Ｂまで至らず、導電性突出部１５３，１５４，１５６と広壁１１２Ｂとの間に隙間が存在してもよい。
＜第８の実施の形態＞
　図９は、導波装置１００Ｂの斜視図である。この導波装置１００Ｂは、方向性結合器１００の導波路１３１，１３２の同一側のポート１４２，１４３が短絡されたものである。
　具体的には、矩形導波管１０１，１０２の一端（この端は、導波路１３１，１３２のポート１４２，１４３に相当する）が導電性の短絡壁１６０によって閉塞されることによって、導波路１３１，１３２のポート１４２，１４３が短絡壁１６０によって短絡されている。
　ここで、導波装置１００Ｂの短絡壁１６０は、図４に示す導波装置１Ｂの導体ポスト６１，６２の列に対応する。従って、この導波装置１００Ｂは、図４に示す導波装置１Ｂと同等の機能を有する。
　図７に示す方向性結合器１００の導波路１３１，１３２のポート１４２，１４３が短絡されるのと同様にして、図８に示す方向性結合器１００の導波路１３１，１３２のポート１４２，１４３が短絡されてもよい。
＜第９の実施の形態＞
　図１０は、方向性結合器１００Ｃの斜視図である。図１０では、方向性結合器１００Ｃの内部を見えやすくするために、広壁１１３Ａ，１１３Ｂを破断して示す。
　この方向性結合器１００Ｃは、幅が末広がりとなる矩形テーパ導波管１０６～１０９を方向性結合器１００の矩形導波管１０１，１０２の両端に連結することによって導波路１３１，１３２を両方向に延伸させたものである。以下、具体的に説明する。
　矩形テーパ導波管１０６～１０９は導電性材料からなる。
　矩形テーパ導波管１０６，１０８は幅方向に並列されて一体化され、矩形テーパ導波管１０６，１０８はこれらの間の狭壁１２５を共有し、矩形テーパ導波管１０６の内部領域と矩形テーパ導波管１０８の内部領域が狭壁１２５によって隔たられている。同様に、矩形テーパ導波管１０７，１０９は幅方向に並列されており、矩形テーパ導波管１０７，１０９に共有の狭壁１２６が矩形テーパ導波管１０７の内部領域と矩形テーパ導波管１０９の内部領域を隔てている。
　矩形テーパ導波管１０６の内部領域は電磁波を伝搬する導波路１３６である。同様に、矩形テーパ導波管１０７～１０９の内部領域も導波路１３７～１３９である。
　矩形テーパ導波管１０６が矩形導波管１０１の一端に連結されており、矩形テーパ導波管１０６内の導波路１３６が矩形導波管１０１内の第一導波路１３１に電磁界的に結合する。ここで、導波路１３６は、第一導波路１３１と同一の誘電体又は空気によって構成されている。
　矩形テーパ導波管１０６，１０８に共有の狭壁１２５は矩形導波管１０１，１０２の狭壁１２３と一体となって面一とされている。矩形テーパ導波管１０６の狭壁１２７が矩形導波管１０１の狭壁１２１に連接されて一体化されている。狭壁１２７が狭壁１２１に対して傾斜しており、狭壁１２７と狭壁１２５の間隔は矩形導波管１０１から離間するにつれて漸増する。矩形テーパ導波管１０６の一対の広壁１１２Ｃ，１１３Ｃが互いに平行であり、一方の広壁１１２Ｃが矩形導波管１０１の広壁１１２Ａと一体となって面一とされ、他方の広壁１１３Ｃが矩形導波管１０１の広壁１１３Ａと一体となって面一とされている。
　矩形テーパ導波管１０６が矩形導波管１０１の一端に連結されているのと同様にして、矩形テーパ導波管１０８が矩形導波管１０２の一端に連結されている。矩形テーパ導波管１０６と矩形テーパ導波管１０８は、共有の狭壁１２５に関して面対称な形状である。従って、矩形テーパ導波管１０８の狭壁１２９が狭壁１２２に対して傾斜しており、狭壁１２９と狭壁１２５の間隔は矩形導波管１０２から離間するにつれて漸増する。
　矩形テーパ導波管１０６が矩形導波管１０１の一端に連結されているのと同様にして、矩形テーパ導波管１０７が矩形導波管１０１の他端に連結されている。矩形テーパ導波管１０６と矩形テーパ導波管１０７は、狭壁１２３に対して直交するとともに結合窓１３３の中心を通る対称面（ＸＺ平面）に関して、面対称な形状である。従って、矩形テーパ導波管１０７の狭壁１２８が狭壁１２１に対して傾斜しており、狭壁１２８と狭壁１２６の間隔は矩形導波管１０１から離間するにつれて漸増する。
　矩形テーパ導波管１０８が矩形導波管１０２の一端に連結されているのと同様にして、矩形テーパ導波管１０９が矩形導波管１０２の他端に連結されている。矩形テーパ導波管１０９と矩形テーパ導波管１０８は、狭壁１２３に対して直交するとともに結合窓１３３の中心を通る対称面（ＸＺ平面）に関して、面対称な形状である。従って、矩形テーパ導波管１０９の狭壁１３０が狭壁１２２に対して傾斜しており、狭壁１３０と狭壁１２６の間隔は矩形導波管１０２から離間するにつれて漸増する。
　矩形テーパ導波管１０６～１０９内の導波路１３６～１３９は、導波路１３１，１３２と同一の誘電体又は空気によって構成されている。
　図１０に示す方向性結合器１００Ｃの導波路１３６～１３９は図５に示す方向性結合器１Ｃの導波路３６～３９にそれぞれ対応する。従って、図１０に示す方向性結合器１００Ｃは、図５に示す方向性結合器１Ｃと同等の機能を有する。
　なお、図１０では、図７に示す方向性結合器１００の導波路１３１，１３２が矩形テーパ導波管１０６～１０９によって両方向に延伸されている。同様にして、図８に示す方向性結合器１００Ａの導波路１３１，１３２が矩形テーパ導波管１０６～１０９によって両方向に延伸されてもよい。
＜第１０の実施の形態＞
　図１１は、方向性結合器１００Ｄの斜視図である。図１１では、方向性結合器１００Ｄの内部を見えやすくするために、広壁１１３Ａ，１１３Ｂを破断して示す。
　図１１に示す方向性結合器１００Ｄは、図１０に示す方向性結合器１００Ｃと同様に、幅が末広がりとなる矩形テーパ導波管１０６～１０９を方向性結合器１００（図７参照）の矩形導波管１０１，１０２の両端に連結することによって導波路１３１，１３２を両方向に延伸させたものである。図１１に示す方向性結合器１００Ｄにおける矩形テーパ導波管１０６～１０９は、図１０に示す方向性結合器１００Ｃにおける矩形テーパ導波管１０６～１０９と同様に構成されている。そのため、図１１に示す方向性結合器１００Ｄにおける矩形テーパ導波管１０６～１０９の詳細な説明を省略する。
　更に、図１１に示す方向性結合器１００Ｄは、図８に示す方向性結合器１００Ａと同様に、図１０に示す方向性結合器１００Ｃに導電性突出部１５１～１５４が追加されたものである。図８に示す方向性結合器１００Ａには導電性突出部１５５，１５６が設けられているが、図１１に示す方向性結合器１００Ｄには導電性突出部１５５，１５６が設けられていない。また、図１１に示す方向性結合器１００Ｄの導電性突出部１５１～１５４の位置は、図８に示す方向性結合器１００Ａの導電性突出部１５１～１５４の位置と同じである。
　図１１に示す方向性結合器１００Ｄの導電性突出部１５１，１５２は、広壁１１３Ａから広壁１１２Ａに向かって延伸しているが、広壁１１２Ａまで至っていない。そのため、導電性突出部１５１，１５２と広壁１１２Ａとの間に隙間が存在する。同様に、導電性突出部１５３，１５４は広壁１１３Ｂから広壁１１２Ｂに向かって延伸するが、広壁１１２Ｂまで至らず、導電性突出部１５３，１５４と広壁１１２Ｂとの間に隙間が存在する。
　図１１に示す方向性結合器１００Ｄは、図６に示す方向性結合器１Ｄと同等の機能を有する。
＜第１１の実施の形態＞
　２体の方向性結合器１を用いたダイプレクサについて説明する。図１２は、ダイプレクサ２００のブロック図である。図１２において、２体の方向性結合器１のうち一方の符号を「１ａ」と表記し、他方の符号を「１ｂ」と表記する。また、一方の方向性結合器１ａのポート４１～４４の符号をそれぞれ「４１ａ～４４ａ」と表記し、他方の方向性結合器１ｂのポート４１～４４の符号をそれぞれ「４１ｂ～４４ｂ」と表記する。
　ダイプレクサ２００は、方向性結合器１ａ、方向性結合器１ｂ、第一の帯域通過フィルタ２０１及び第二の帯域通過フィルタ２０２を備える。
　方向性結合器１ａの第一ポート４１ａはアンテナ２０３に接続され、第二ポート４２ａが第一の帯域通過フィルタ２０１に接続され、第三ポート４３ａは第二の帯域通過フィル
タ２０２に接続され、第四ポート４４ａは送信回路２０４に接続されている。
　方向性結合器１ｂの第一ポート４１ｂは第一の帯域通過フィルタ２０１に接続され、第二ポート４２ｂは抵抗器２０６を介して接地され、第三ポート４３ｂは受信回路２０５に接続され、第四ポート４４ｂは第二の帯域通過フィルタ２０２に接続されている。
　第一の帯域通過フィルタ２０１及び第二の帯域通過フィルタ２０２は、所定の周波数帯域の高周波信号を通過させ、その帯域から外れた信号を反射させるバンドパスフィルタ（Band-pass filter: BPF）である。具体的には、受信回路２０５によって受信する信号の周波数帯域は第一の帯域通過フィルタ２０１及び第二の帯域通過フィルタ２０２の通過帯域内に設定されており、送信回路２０４によって送信する信号の周波数帯域は第一の帯域通過フィルタ２０１及び第二の帯域通過フィルタ２０２の通過帯域から外れている。なお、送信回路２０４によって送信する信号の周波数帯域は、方向性結合器１ａ，１ｂの使用帯域内に設定されている。
　送信回路２０４によって生成された高周波信号は、方向性結合器１ａの第四ポート４４ａに入力されて、２つの経路を経由してアンテナ２０３から送信される。具体的に一方の経路について説明すると、第四ポート４４ａに入力された高周波信号は、第四ポート４４ａから第三ポート４３ａに伝送されて、第三ポート４３ａと第二の帯域通過フィルタ２０２との界面で反射された後に第一ポート４１ａにまで伝送される。他方の経路について説明すると、第四ポート４４ａに入力された高周波信号は、第四ポート４４ａから第二ポート４２ａに伝送されて、第二ポート４２ａと第一の帯域通過フィルタ２０１との界面で反射された後に第一ポート４１ａにまで伝送される。
　アンテナ２０３に受信する高周波信号は、方向性結合器１ａの第一ポート４１ａに入力されて、２つの経路を経由して受信回路２０５に伝送される。
　具体的に一方の経路について説明すると、第一ポート４１ａに入力された高周波信号は、第一ポート４１ａから第三ポート４３ａに伝送されて、第二の帯域通過フィルタ２０２を通過した後に方向性結合器１ｂの第四ポート４４ｂに入力され、第三ポート４３ｂにまで伝送される。他方の経路について説明すると、第一ポート４１ａに入力された高周波信号は、第一ポート４１ａから第二ポート４２ａに伝送されて、第一の帯域通過フィルタ２０１を通過した後に方向性結合器１ｂの第一ポート４１ｂに入力され、第三ポート４３ｂにまで伝送される。
　従って、以上のダイプレクサ２００は、送信回路２０４によって生成された入力高周波信号を方向性結合器１ａの第一ポート４１ａから出力するが、方向性結合器１ｂのポート４２ｂ，４３ｂから出力しない。また、ダイプレクサ２００は、アンテナ２０３で受信した入力高周波信号を方向性結合器１ｂの第三ポート４３ｂから出力するが、方向性結合器１ａのポート４４ａから出力しない。そのため、受信信号が送信回路２０４に伝送することがダイプレクサ２００によって防止され、送信信号が受信回路２０５に伝送することがダイプレクサ２００によって防止され、アンテナ２０３を受信と送信に共用することができる。
　なお、図１３に示すように、送信回路２０４と受信回路２０５を入れ替えて、受信回路２０５を方向性結合器１ａの第四ポート４４ａに接続し、送信回路２０４を方向性結合器１ｂの第三ポート４３ｂに接続してもよい。この場合、送信回路２０４によって送信する信号の周波数帯域は第一の帯域通過フィルタ２０１及び第二の帯域通過フィルタ２０２の通過帯域内に設定されており、受信回路２０５によって受信する信号の周波数帯域は第一の帯域通過フィルタ２０１及び第二の帯域通過フィルタ２０２の通過帯域と別な帯域に設定されている。
　また、図１２及び図１３に示すダイプレクサ２００の方向性結合器１ａ，１ｂを上述の方向性結合器１Ａ（図３参照）、方向性結合器１Ｃ（図５参照）、方向性結合器１Ｄ（図６参照）、方向性結合器１００（図７参照）、方向性結合器１００Ａ（図８参照）、方向性結合器１００Ｃ（図１０参照）又は方向性結合器１００Ｄ（図１１参照）に変更してもよい。
＜検証１＞
　以下、方向性結合器１００（図７参照）及び方向性結合器１００Ｄ（図１１参照）のように凸導体１５０が結合窓１３３に設けられることによって、方向性結合器１００，１００Ｄの分離係数及び入力反射係数が小さく、結合度が大きいことについて、シミュレーションにより検証する。
　シミュレーションにおける条件は表２の通りである。なお、方向性結合器１（図１，図２参照）の機能と方向性結合器１００の機能が等価であるので、方向性結合器１００に対応する方向性結合器１の条件については括弧書きで示す。方向性結合器１００Ｄに対応する方向性結合器１Ｄの条件についても同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　方向性結合器１００の第一ポート１４１に信号を入力した場合、第一ポート１４１における入力反射係数、第二ポート１４２における挿入損失、第三ポート１４３における結合度、第四ポート１４４における分離係数をシミュレーションした。結果を図１４のグラフに示す。
　同様に方向性結合器１００Ｄについてもシミュレーションし、その結果を図１５に示す。なお、方向性結合器１００Ｄの場合、矩形テーパ導波管１０６の端部をインプットポートとし、矩形テーパ導波管１０７の端部をアウトプットポートとし、矩形テーパ導波管１０９の端部をカップリングポートとし、矩形テーパ導波管１０８の端部をアイソレーションポートとした。
　第一の比較例として、方向性結合器１００の凸導体５０及び導電性突出部１５１～１５６を省略した方向性結合器の第一ポート１４１に信号を入力した場合、第一ポート１４１における入力反射係数、第二ポート１４２における挿入損失、第三ポート１４３における結合度、第四ポート１４４における分離係数をシミュレーションした。その結果を図１６のグラフに示す。ここで、第一の比較例の方向性結合器についてのその他の条件は、実施例の方向性結合器１００の条件（表１参照）と同様である。
　第二の比較例として、方向性結合器１００Ｄの凸導体５０を省略した方向性結合器についても同様に、入力反射係数、挿入損失、結合度及び分離係数をシミュレーションした。その結果を図１７のグラフに示す。
　図１４～図１７において縦軸は、レベル表現で表した入力反射係数、挿入損失、結合度及び分離係数を示す。横軸は、周波数を示す。
　図１４～図１６を比較すると、実施例の方向性結合器１００，１００Ｄの分離係数は、第一の比較例の方向性結合器の分離係数よりも小さいことが分かる（特に、70 ～ 85 [GHz]の周波数帯域）。入力反射係数についても同様である。
　また、実施例の方向性結合器１００，１００Ｄの結合度は、第一の比較例の方向性結合器の結合度よりも大きいことが分かる（特に、70 ～ 85 [GHz]の周波数帯域）。
　よって、凸導体１５０が結合窓１３３に設けられることによって、方向性結合器１００，１００Ｄの分離係数及び入力反射係数が小さく、結合度が大きいことが分かる。
　図１４と図１６を比較すると、方向性結合器１００Ｄは方向性結合器１００よりも分離係数及び入力反射係数が小さいことが分かる。よって、方向性結合器１００Ｄのように導電性突出部１５１～１５４が設けられることによって、方向性結合器１００Ｄの性能が向上することが分かる。
　図１５と図１７を比較する。方向性結合器１００Ｄの入力反射係数及び分離係数が -30 [dB]以下である帯域は、大凡 70 ～ 87 [GHz]である（図１６参照）。それに対して、第二の比較例の方向性結合器の入力反射係数及び分離係数が -30 [dB]以下である帯域は、
大凡 71 ～ 85 [GHz]である。よって、方向性結合器１００Ｄのように凸導体１５０が設けられることによって、入力反射係数及び分離係数が -30 [dB]以下である帯域を広帯域化できることが分かる。
　また、方向性結合器１００Ｄの入力反射係数及び分離係数は、第二の比較例の方向性結合器よりも、76 ～ 77 [GHz]の帯域において非常に小さい。よって、方向性結合器１００Ｄのように凸導体１５０が設けられることによって、76 ～ 77 [GHz]の帯域の入力反射特性及びアイソレーション性が改善することが分かる。
　ここで、方向性結合器１００，１００Ｄの導波路１３１，１３２の幅が1220 [μｍ] であり、その幅から求まるカットオフ周波数ｆcは約63.1 [GHz]である。そのため、方向性結合器１００，１００Ｄの使用中心周波数は、カットオフ周波数ｆcの1.25倍である約78.8 [GHz] である。一方、方向性結合器１００の分離係数が -30 [dB]以下である帯域は71.5 ～ 84.5 [GHz]であり（図１４参照）、その中心周波数は78 [GHz]であるので、その帯域で方向性結合器１００を使用すれば、導波路１３１，１３２の幅が適切に設計されていることになる。方向性結合器１００Ｄの分離係数が -30 [dB]以下である帯域は71 ～ 87 [GHz]であり（図１５）、その中心周波数は約79 [GHz]であるので、その帯域で方向性結合器１００Ｄを使用すれば、導波路１３１，１３２の幅が適切に設計されていることになる。
　また、方向性結合器１００，１００Ｄによって使用する周波数帯域の中心周波数（約78.8 [GHz]）の電磁波が導波路１３１，１３２に入射した場合、その管内波長（λg）は3257 [μｍ] である。一方、方向性結合器１００，１００Ｄの結合窓１３３の幅（1740 [μｍ]）はその管内波長の53.4 % に近い値に設計されているので、その幅が適切に設計されていることになる。
＜検証２＞
　続いて、図９に示す導波装置１００Ｂにおいて、広壁１１３Ａ，１１３Ｂから凸導体１５０の突端までの突出距離が入力反射係数に及ぼす影響について、シミュレーションにより検証した。
　シミュレーションにおける条件は表２の通りである。但し、広壁１１３Ａ，１１３Ｂから凸導体１５０の突端までの突出距離は、175 [μｍ]、200 [μｍ]、225 [μｍ]と変化させた。
　導波装置１００Ｂの第一ポート１４１に信号を入力した場合、第一ポート１４１における入力反射係数をシミュレーションした。その結果を図１８のグラフに示す。
　図１８から明らかなように、導波装置１００Ｂの周波数特性は、広壁１１３Ａ，１１３Ｂから凸導体１５０の突端までの突出距離によって影響されることが分かる。
　広壁１１３Ａ，１１３Ｂから凸導体１５０の突端までの突出距離が175 [μｍ]である場合、入力反射係数が-20 [dB]以下である帯域はおおよそ68 ～ 74 [GHz]、84 ～ 90 [GHz]である。広壁１１３Ａ，１１３Ｂから凸導体１５０の突端までの突出距離が200 [μｍ]である場合、入力反射係数が-20 [dB]以下である帯域はおおよそ68 ～ 77 [GHz]、79 ～90 [GHz]である。広壁１１３Ａ，１１３Ｂから凸導体１５０の突端までの突出距離が225 [μｍ]である場合、入力反射係数が-20 [dB]以下である帯域はおおよそ68 ～ 81 [GHz]、87 ～90 [GHz]である。
　従って、広壁１１３Ａ，１１３Ｂから凸導体１５０の突端までの突出距離を最適に設計することによって、導波装置１００Ｂの使用帯域を目標の帯域に設定することができることが分かる。
　１，１Ａ，１Ｃ，１ａ，１ｂ…方向性結合器，　１Ｂ…導波装置，　１１…誘電体基板（誘電体），　１２…第一導体層（広壁），　１３…第二導体層，　２１～２４…ポスト列（狭壁），　３１…第一導波路，　３２…第二導波路，　３３…結合窓，　５０…凸導体，　５１，５２…付加導体ポスト（第一突出部），　５３，５４…付加導体ポスト（第二突出部），　５５…付加導体ポスト（第一中央突出部），　５６…付加導体ポスト（第二中央突出部），　６１…導体ポスト、　６２…導体ポスト，　１００，１００Ａ，１００Ｃ…方向性結合器，　１００Ｂ…導波装置，　１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂ…広壁，　１２１～１２３…狭壁，　１３１…第一導波路，　１３２…第二導波路，　１３３…結合窓，　１５０…凸導体，　１５１，１５２…導電性突出部（第一突出部），　１５３，１５４…導電性突出部（第二突出部），　１５５…導電性突出部（第一中央突出部），　１５６…導電性突出部（第二中央突出部），　１６０…短絡壁，　２００…ダイプレクサ，　２０１…第一のフィルタ，　２０２…第二のフィルタ
 

Claims (8)

  1. 　狭壁を挟んで並列された第一導波路及び第二導波路と、
    　前記狭壁に形成され、前記第一導波路と前記第二導波路を電磁界的に結合する結合窓と、
    　前記結合窓の幅方向中央において前記第一導波路及び前記第二導波路の互いに対向する一対の広壁のうち一方の広壁から前記結合窓内に向かって突出するとともに、他方の広壁から離間した凸導体と、
    を備える方向性結合器。
  2. 　誘電体と、
    　前記誘電体を挟んで互いに対向した第一導体層及び第二導体層と、
    　前記誘電体を貫通する共に前記第一導体層及び前記第二導体層に電気的に接続され、互いに平行に配列された複数の導体ポストからなる３列のポスト列と、を更に備え、
    　前記３列のポスト列の間の領域が前記第一導波路及び前記第二導波路であり、前記第一導体層及び前記第二導体層が前記一対の広壁であり、前記３列のポスト列のうち中央のポスト列が前記狭壁であり、その中央のポスト列の列方向中央において隣り合う導体ポストの間隔が他の導体ポストのピッチよりも広いことによって前記結合窓が前記中央のポスト列に形成されている
    請求項１に記載の方向性結合器。
  3. 　前記狭壁における、前記結合窓よりも前記第一導波路の両端側の前記結合窓に対して対称な位置に形成されるとともに、前記狭壁から前記第一導波路内に向かって突出した導電性の一対の第一突出部と、
    　前記狭壁における、前記結合窓よりも前記第二導波路の両端側の前記結合窓に対して対称な位置に形成されるとともに、前記狭壁から前記第二導波路内に向かって突出した導電性の一対の第二突出部と、
    を更に備える請求項１又は２に記載の方向性結合器。
  4. 　前記第一突出部が、前記第一導波路の互いに対向する一対の広壁のうち一方の広壁から他方の広壁に向かって延伸して、その一方の広壁に導通し、その他方の広壁から離間し、
    　前記第二突出部が、前記第二導波路の互いに対向する一対の広壁のうち一方の広壁から他方の広壁に向かって延伸して、その一方の広壁に導通し、その他方の広壁から離間する請求項３に記載の方向性結合器。
  5. 　前記第一導波路を挟んで前記狭壁の反対側の狭壁のうち、前記結合窓の幅方向中央に対向する位置から前記第一導波路内に向かって突出した導電性の第一中央突出部と、
    　前記第二導波路を挟んで前記狭壁の反対側の狭壁のうち、前記結合窓の幅方向中央に対向する位置から前記第二導波路内に向かって突出した導電性の第二中央突出部と、
    を更に備える請求項１から４の何れか一項に記載の方向性結合器。
  6. 　前記第一導波路及び前記第二導波路の端部にそれぞれ接続された第一テーパ導波路及び第二テーパ導波路を更に備え、
    　前記第一テーパ導波路の高さが前記第一導波路の高さに等しく、前記第一テーパ導波路の幅が前記第一導波路から離れるにつれて漸増し、
    　前記第二テーパ導波路の高さが前記第二導波路の高さに等しく、前記第二テーパ導波路の幅が前記第二導波路から離れるにつれて漸増する
    請求項１から５の何れか一項に記載の方向性結合器。
  7. 　請求項１から５の何れか一項に記載の方向性結合器と、
    　前記第一導波路及び前記第二導波路の同一側の端部を短絡した短絡導体と、
    を備える導波装置。
  8. 　請求項１から６の何れか一項に記載の方向性結合器を２体備えるとともに、
    　前記２体のうち一方の方向性結合器の第一導波路と他方の方向性結合器の第一導波路との間に挿入された第一バンドパスフィルタと、
    　前記一方の方向性結合器の第二導波路と前記他方の方向性結合器の第二導波路との間に挿入された第二バンドパスフィルタと、を備えるダイプレクサ。
PCT/JP2018/017133 2017-05-09 2018-04-27 方向性結合器、導波装置及びダイプレクサ WO2018207655A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3062784A CA3062784A1 (en) 2017-05-09 2018-04-27 Directional coupler, waveguide device, and diplexer
US16/611,249 US11196140B2 (en) 2017-05-09 2018-04-27 Directional coupler, waveguide device, and diplexer
EP18798509.8A EP3624256B1 (en) 2017-05-09 2018-04-27 Directional coupler, waveguide device, and diplexer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-093048 2017-05-09
JP2017093048A JP6345307B1 (ja) 2017-05-09 2017-05-09 方向性結合器、導波装置及びダイプレクサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018207655A1 true WO2018207655A1 (ja) 2018-11-15

Family

ID=62635675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/017133 WO2018207655A1 (ja) 2017-05-09 2018-04-27 方向性結合器、導波装置及びダイプレクサ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11196140B2 (ja)
EP (1) EP3624256B1 (ja)
JP (1) JP6345307B1 (ja)
CA (1) CA3062784A1 (ja)
WO (1) WO2018207655A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11637354B2 (en) * 2020-12-21 2023-04-25 John Mezzalingua Associates, LLC Method and system of fabricating and tuning surface integrated waveguide filter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5876201U (ja) * 1981-11-17 1983-05-23 古河電気工業株式会社 移相器
JPH11330812A (ja) * 1998-05-20 1999-11-30 Nec Eng Ltd 結合器
JP5172481B2 (ja) 2008-06-05 2013-03-27 株式会社東芝 ポスト壁導波路によるショートスロット方向性結合器とこれを用いたバトラーマトリクス及び車載レーダアンテナ
JP2017011696A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社フジクラ 方向性結合器及びダイプレクサ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3077565A (en) * 1959-10-05 1963-02-12 Henry J Riblet Microwave frequency discriminator
FR2346868A1 (fr) 1973-05-10 1977-10-28 Cit Alcatel Filtre de separation et de reunion d'ondes electromagnetiques
JP4903100B2 (ja) * 2007-08-09 2012-03-21 三菱電機株式会社 導波管形電力合成分配器およびそれを用いたアレーアンテナ装置
JP5702418B2 (ja) * 2013-03-15 2015-04-15 株式会社フジクラ モード変換器
JP6042014B1 (ja) * 2015-06-24 2016-12-14 株式会社フジクラ 方向性結合器及びダイプレクサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5876201U (ja) * 1981-11-17 1983-05-23 古河電気工業株式会社 移相器
JPH11330812A (ja) * 1998-05-20 1999-11-30 Nec Eng Ltd 結合器
JP5172481B2 (ja) 2008-06-05 2013-03-27 株式会社東芝 ポスト壁導波路によるショートスロット方向性結合器とこれを用いたバトラーマトリクス及び車載レーダアンテナ
JP2017011696A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社フジクラ 方向性結合器及びダイプレクサ

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CABALLERO, DIAZ E. ET AL.: "A novel transition from microstrip to a substrate integrated waveguide with higher characteristic impedance", MICROWAVE SYMPOSIUM DIGEST (IMS) , 2013 IEEE MTT-S INTERNATIONAL, 2013, pages 1 - 4, XP032546248 *
See also references of EP3624256A4 *
YU-LIANG CHENGHUNG-WEI CHENPENG-DA HUANGCHI-YANG CHANG: "A W-band Quadrature Hybrid Coupled Substrate Integrated Waveguide Diplexer", PROC. ASIA-PACIFIC MICROW. CONF., December 2015 (2015-12-01), pages 1 - 3

Also Published As

Publication number Publication date
EP3624256B1 (en) 2021-09-29
JP2018191168A (ja) 2018-11-29
US11196140B2 (en) 2021-12-07
JP6345307B1 (ja) 2018-06-20
US20200161736A1 (en) 2020-05-21
CA3062784A1 (en) 2019-11-28
EP3624256A4 (en) 2020-06-17
EP3624256A1 (en) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8314667B2 (en) Coupled line filter and arraying method thereof
US8907749B2 (en) Gigahertz common-mode filter for multi-layer planar structure
JP5801362B2 (ja) 誘電体導波管入出力構造、および、それを用いた誘電体導波管デュプレクサ
CN102800906A (zh) 多层陶瓷基片集成波导滤波器
CN105977598A (zh) 集成高次谐波抑制和宽带带通滤波功能的耦合线功分器
WO2018207655A1 (ja) 方向性結合器、導波装置及びダイプレクサ
JP6570788B2 (ja) 誘電体導波管の接続構造
JP6792796B2 (ja) ９０度ハイブリッド回路
US6252476B1 (en) Microstrip resonators and coupled line bandpass filters using same
CN109378561B (zh) 双通带滤波器
WO2021244026A1 (zh) 天线系统
WO2014132657A1 (ja) 有極型帯域通過フィルタ
US9859598B2 (en) Electronic circuit
EP3379643B1 (en) Multilayer substrate and radar device
JP7360764B2 (ja) 帯域通過フィルタ及びそれを備える高周波装置
CN113745776A (zh) 一种平衡式基片集成波导移相器
WO2019189456A1 (ja) バンドパスフィルタ
KR100763582B1 (ko) 컴팩트 도파관 필터
JP2014022864A (ja) 導波管フィルタ及びデュプレクサ
KR101117648B1 (ko) ４분할 도파관을 이용한 직교모드 변환기
CN103311621A (zh) 一种基于细线支节的带线高通滤波器
JP2010199992A (ja) 導波管装置
JP2009111837A (ja) 基板貫通導波管
JP2010074255A (ja) 高周波フィルタ装置
JP5297227B2 (ja) フィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18798509

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018798509

Country of ref document: EP

Effective date: 20191209