WO2019189232A1 - 方向性結合器 - Google Patents

方向性結合器 Download PDF

Info

Publication number
WO2019189232A1
WO2019189232A1 PCT/JP2019/012956 JP2019012956W WO2019189232A1 WO 2019189232 A1 WO2019189232 A1 WO 2019189232A1 JP 2019012956 W JP2019012956 W JP 2019012956W WO 2019189232 A1 WO2019189232 A1 WO 2019189232A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
directional coupler
switch
variable
line
sub
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/012956
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大輔 ▲徳▼田
良守 金
靖 重野
清水　克也
Original Assignee
株式会社村田製作所
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 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to CN201980022543.4A priority Critical patent/CN111989818A/zh
Publication of WO2019189232A1 publication Critical patent/WO2019189232A1/ja
Priority to US17/032,281 priority patent/US11699983B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/48—Networks for connecting several sources or loads, working on the same frequency or frequency band, to a common load or source

Definitions

  • the present invention relates to a directional coupler.
  • a directional coupler in which a variable impedance circuit is connected to the isolation port side of the sub line is known (see, for example, Patent Document 1).
  • a variable impedance circuit By adjusting the impedance on the isolation port side using a variable impedance circuit, unnecessary high-frequency signals traveling on the main line in the direction opposite to the high-frequency signal in the direction to be detected are prevented from entering the coupling port. Is improved.
  • an object of the present invention is to provide a directional coupler capable of changing the impedance on the isolation port side and suppressing deterioration in detection accuracy.
  • a directional coupler includes a main line, a sub line, a variable impedance circuit that terminates one end of the sub line, and the other end of the sub line. And a variable filter circuit connected to.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an example of a functional configuration of the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating some examples of the functional configuration of the variable filter according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the structure of the switch according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a graph illustrating an example of the degree of coupling of the directional coupler according to the comparative example.
  • FIG. 5 is a graph illustrating an example of the degree of coupling of the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the degree of coupling of the directional coupler according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an example of a functional configuration of the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram illustrating some examples of the functional configuration of the variable filter according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the structure of
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of a functional configuration of the directional coupler according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a graph illustrating an example of the degree of coupling of the directional coupler according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an example of a functional configuration of the directional coupler according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a functional configuration of the directional coupler according to the fourth embodiment.
  • Embodiment 1 The directional coupler according to Embodiment 1 will be described with reference to an example of a directional coupler in which a variable impedance circuit and a variable filter circuit are respectively connected to one end and the other end of a sub line.
  • the variable terminator 13 is a variable impedance circuit that terminates one end 121 of the sub line 12 with a desired impedance.
  • the variable terminator 13 is provided, for example, to improve the directionality by adjusting the isolation of the directional coupler 2.
  • the variable terminator 13 is not particularly limited, but may be configured as a circuit in which a variable capacitor and a variable resistor are connected in parallel to each other as an example. One end of the variable terminator 13 is connected to one end 121 of the sub line 12 and the other end is connected to the ground electrode.
  • variable filter circuit 15 is not particularly limited, as an example, the variable filter circuit 15 may be a tunable filter that obtains a desired filter characteristic by switching a plurality of signal paths having different filter characteristics with a switch.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a functional configuration of the variable filter circuit 15.
  • variable filter circuit 15b the signal transmission characteristic of the path selected by the switches 160 to 163 from among the paths provided with the bypass path 150 and the filters 151 to 153 becomes the filter characteristic of the variable filter circuit 15b.
  • each switch corresponds to an ESD (Electro Static Discharge) of the switch to which the switch corresponds (that is, the switch 361 corresponding to the switch 261 and the switch 161 corresponding to the switch 461). Protection can be strengthened.
  • ESD Electro Static Discharge
  • the substrate provided with the switch 160 may be a substrate included in an external element independent of an integrated circuit in which a variable filter circuit is formed and a directional coupler is formed as described later. Further, it may be a module substrate on which an external element in which a variable filter circuit is formed and an integrated circuit in which a directional coupler is formed are mounted. Alternatively, when the variable filter circuit is formed in the same integrated circuit as the integrated circuit in which the directional coupler is formed, the substrate included in the integrated circuit may be used.
  • the switch 160 is a “third switch” connected on the bypass path 150.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the coupling degree of the directional coupler according to the comparative example, and the solid line and the dotted line represent the design value and the actual value of the coupling degree.
  • the design value of FIG. 4 is a single degree of coupling of the directional coupler 2, and is a degree of coupling when matching between impedances at both ends of the sub line 12 is an ideal value.
  • the actual value in FIG. 3 is, for example, the degree of coupling when the impedance on the one end 121 side of the sub-line is adjusted using the variable terminator 13 when the directional coupler 2 is mounted on the mounting board.
  • the degree of coupling after the impedance on the one end 121 side of the sub-line 12 is changed from an ideal value by the variable terminator 13 is the degree of coupling shown as an actual value in FIG. If the variable terminator 13 is used, it is possible to reduce the variation in the isolation due to the parasitic impedance and suppress the deterioration of the directionality, but as shown in the figure, the coupling degree of the directional coupler is affected. Deviation from the design value of the degree of coupling may occur.
  • the first coupling degree when the termination impedance of one end 121 of the sub-line 12 is 50 ⁇ and 0 pF, and the second coupling degree when 60 ⁇ and 2 pF are used. are shown as the design value and the actual value of the degree of coupling, respectively.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of the degree of coupling of the directional coupler 2 according to the embodiment, and the solid line represents an adjustment value of the degree of coupling.
  • 4 is the degree of coupling when the impedance of the variable filter circuit 15 is adjusted while the termination impedance of the one end 121 of the sub-line 12 is set to 60 ⁇ and 2 pF which are the same as the conditions for obtaining the actual value of FIG. .
  • the impedance on the isolation port ISO side of the sub line 12 can be adjusted by the variable terminator 13 as in the conventional case, an unnecessary high-frequency signal enters the coupling port CPL. Can be prevented, and a stable directionality can be obtained. Furthermore, by reducing the impedance matching shift on the coupling port CPL side caused by the adjustment by adjusting the variable filter circuit 15, the degree of coupling can be stabilized and deterioration in detection accuracy can be suppressed.
  • variable filter circuit 15 produces the following effects.
  • a frequency band including the 900 MHz band is referred to as a low band LB
  • a frequency band including the 2.0 GHz band and the 3.5 GHz band is referred to as a high band HB.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of the degree of coupling of the directional coupler 2.
  • the solid line and the dotted line indicate the degree of coupling 1 and coupling when the filter characteristics of the variable filter circuit 15 are the filter characteristics 1 and 2, respectively. Represents 2 degrees.
  • variable filter circuit 15 a bypass path 150 is provided so that selection is possible.
  • the coupling port CPL is less susceptible to the impedance change of the isolation port ISO, so that deterioration in detection accuracy can be more effectively suppressed.
  • Embodiment 2 A directional coupler according to Embodiment 2 will be described.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a functional configuration of the directional coupler 3 according to the second embodiment.
  • the directional coupler 3 is equivalent in function to the directional coupler 2 of FIG.
  • the main line 11, the sub line 12, and the variable terminator 13 are formed as an integrated circuit device 10, and the variable filter circuit 15 is formed by an element independent from the integrated circuit device 10.
  • the integrated circuit device refers to a mounting component formed using a semiconductor manufacturing process such as photolithography, for example.
  • variable control mechanism (such as a switch) for controlling the variable filter circuit may be formed in the integrated circuit device.
  • lines formed using a semiconductor manufacturing process are fine and have high dimensional accuracy. Therefore, by forming the main line 11 and the sub line 12 in the integrated circuit device 10, the high-performance directional coupler 3 that is small in size and has a small manufacturing variation in the degree of coupling can be obtained.
  • a variable filter circuit formed in an integrated circuit device cannot be formed with a thick film wiring having a small wiring resistance, and therefore has a low Q value and often has inferior characteristics.
  • variable filter circuit 15 is formed by an external element independent of the integrated circuit device.
  • the external element may be, for example, an inductor, a capacitor, and an acoustic wave element, and the variable filter circuit 15 having a high Q value can be configured by using an LC filter and an acoustic wave filter formed by these elements.
  • Embodiment 3 A directional coupler according to Embodiment 3 will be described.
  • the degree of coupling can be adjusted in a wider range, so that deterioration in detection accuracy can be more reliably suppressed.
  • the degree of coupling of the directional coupler 4 may be further increased according to the capacity of the variable capacitor 17.
  • Embodiment 4 A directional coupler according to Embodiment 4 will be described.
  • FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a functional configuration of the directional coupler 5 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 10, the directional coupler 5 is configured by adding a detector 19 to the directional coupler 2 of FIG.
  • the detector 19 is connected to the other end 122 of the sub line via the variable filter circuit 15.
  • the detector 19 generates a detection signal representing the level of the signal from a signal supplied from the other end 122 of the sub line via the variable filter circuit 15.
  • the detector 19 is not particularly limited, but may include a reference voltage source 191, a comparator 192, and an integrator 193 as an example.
  • the coupling degree can be measured from the detection signal generated by the detector 19 by inputting a high-frequency signal having a known level to the input port RFin.
  • the variable filter circuit 15 can be adjusted according to the deviation from the value.
  • the degree of coupling can be adjusted with higher accuracy, so that deterioration in detection accuracy can be more effectively suppressed.
  • the gain of the amplifier can also be feedback-controlled according to the detection signal generated by the detector 19.
  • the directional coupler As described above, the directional coupler according to one aspect of the present invention is connected to the main line, the sub line, the variable impedance circuit that terminates one end of the sub line, and the other end of the sub line.
  • a variable filter circuit As described above, the directional coupler according to one aspect of the present invention is connected to the main line, the sub line, the variable impedance circuit that terminates one end of the sub line, and the other end of the sub line.
  • a variable filter circuit As described above, the directional coupler according to one aspect of the present invention is connected to the main line, the sub line, the variable impedance circuit that terminates one end of the sub line, and the other end of the sub line.
  • variable impedance circuit is adjusted to obtain a stable direction, and at the same time, the variable filter circuit is adjusted to reduce the impedance matching deviation on the coupling port side, and unnecessary waves are removed. By doing so, deterioration of detection accuracy can be suppressed.
  • the variable filter circuit may include a filter, a bypass path, and a switch connected to at least one of the filter and the bypass path.
  • the other end of the sub-line becomes less susceptible to the impedance change at one end of the sub-line, so that the detection accuracy is degraded. It can suppress more effectively.
  • the directional coupler includes a plurality of the switches, and the plurality of switches include a first switch connected in series on a path provided with the filter and a node on the path provided with the filter. And a second switch connected in series between the ground and the ground.
  • first switch and the second switch may operate exclusively.
  • the plurality of switches include a third switch connected in series on the bypass path, and the third switch is provided on a substrate, and when the substrate is viewed in plan, the input of the third switch A wiring portion set to the ground potential may be provided between the terminal and the output terminal.
  • the variable filter circuit may include a plurality of filters.
  • main line, the sub line, and the variable impedance circuit may be formed as an integrated circuit device, and the variable filter circuit may be formed of an element independent of the integrated circuit device.
  • variable filter is configured using an external element having a relatively high Q value, deterioration in detection accuracy can be more effectively suppressed.
  • the directional coupler may further include a variable capacitor connected between the main line and the sub line.
  • the directional coupler may further include a detector connected to the other end of the sub line.
  • the present invention can be widely used as a directional coupler.

Landscapes

  • Transceivers (AREA)

Abstract

方向性結合器（２）は、主線路（１１）と、副線路（１２）と、副線路（１２）の一端部を終端する可変インピーダンス回路である可変終端器（１３）と、副線路（１２）の他端部に接続された可変フィルタ回路（１５）と、を備える。可変フィルタ回路（１５）は、フィルタと、バイパス経路と、フィルタとバイパス経路のうち少なくとも一方に接続されたスイッチと、を含んでもよい。

Description

方向性結合器
　本発明は、方向性結合器に関する。
　従来、副線路のアイソレーションポート側に、可変インピーダンス回路が接続された方向性結合器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。アイソレーションポート側のインピーダンスを可変インピーダンス回路により調整することで、検波したい方向の高周波信号とは反対の方向に主線路を進行する不要な高周波信号がカップリングポートに侵入するのを防ぎ、方向性が改善される。
米国特許出願公開第２０１７／０３２４３９２号明細書
　しかしながら、アイソレーションポート側のインピーダンスが自由に変更されると、カップリングポート側のインピーダンスと整合せずに副線路の損失が増大し、結果として検波精度が劣化する懸念がある。
　また、特許文献１に記載の方向性結合器では、方向性は改善されるものの、検波したい方向の高周波信号に含まれる、検波したい周波数帯域とは異なる周波数帯域の不要な信号成分がカップリングポートに出力されてしまう恐れがある。これによっても、方向性結合器の検波精度が劣化する懸念がある。
　そこで、本発明は、アイソレーションポート側のインピーダンスの変更が可能でありながら、検波精度の劣化も抑制できる方向性結合器を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る方向性結合器は、主線路と、副線路と、前記副線路の一端部を終端する可変インピーダンス回路と、前記副線路の他端部に接続された可変フィルタ回路と、を備える。
　本発明に係る方向性結合器によれば、可変インピーダンス回路を調整して安定した方向性を得ると同時に、可変フィルタ回路を調整してカップリングポート側のインピーダンス整合のずれを縮小し、かつ、不要波を除去することで、検波精度の劣化を抑制することができる。
図１は、実施の形態１に係る方向性結合器の機能的な構成の一例を示す回路図である。 図２は、実施の形態１に係る可変フィルタの機能的な構成のいくつかの例を示す回路図である。 図３は、実施の形態１に係るスイッチの構造の一例を示す模式図である。 図４は、比較例に係る方向性結合器の結合度の一例を示すグラフである。 図５は、実施の形態１に係る方向性結合器の結合度の一例を示すグラフである。 図６は、実施の形態１に係る方向性結合器の結合度の一例を示すグラフである。 図７は、実施の形態２に係る方向性結合器の機能的な構成の一例を示す回路図である。 図８は、実施の形態２に係る方向性結合器の結合度の一例を示すグラフである。 図９は、実施の形態３に係る方向性結合器の機能的な構成の一例を示す回路図である。 図１０は、実施の形態４に係る方向性結合器の機能的な構成の一例を示す回路図である。
　本発明の複数の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。
　（実施の形態１）
　実施の形態１に係る方向性結合器について、副線路の一端および他端に可変インピーダンス回路および可変フィルタ回路がそれぞれ接続された方向性結合器の例を挙げて説明する。
　図１は、実施の形態１に係る方向性結合器２の機能的な構成の一例を示す回路図である。図１に示されるように、方向性結合器２は、主線路１１と、副線路１２と、可変終端器１３と、可変フィルタ回路１５とを備えている。主線路１１と副線路１２とは、図１の点線矢印Ｍで表されるように、互いに電磁気的に結合している。
　主線路１１の一端１１１および他端１１２は、入力ポートＲＦｉｎおよび出力ポートＲＦｏｕｔにそれぞれ接続されている。
　副線路１２の一端１２１は、可変終端器１３で終端されている。副線路の他端１２２は、可変フィルタ回路１５を介してカップリングポートＣＰＬに接続されている。
　ここで、副線路１２の一端１２１が、副線路のアイソレーションポート側の端部の一例であり、副線路１２の他端１２２が、副線路のカップリングポート側の端部の一例である。なお、可変終端器１３が他端１２２に接続され、可変フィルタ回路１５が一端１２１に接続されてもよい。
　可変終端器１３は、副線路１２の一端１２１を所望のインピーダンスで終端する可変インピーダンス回路である。可変終端器１３は、例えば、方向性結合器２のアイソレーションを調整して方向性を改善するために設けられる。可変終端器１３は、特には限定されないが、一例として、可変容量と可変抵抗とが互いに並列接続された回路で構成されてもよい。可変終端器１３の一端は、副線路１２の一端１２１に接続され、他端はグランド電極に接続される。
　可変フィルタ回路１５は、通過させる信号の周波数帯域と阻止する信号の周波数帯域とで表されるフィルタ特性が可変制御可能なフィルタである。可変フィルタ回路１５は、例えば、複数の周波数帯の高周波信号を選択的に用いて通信を行うマルチバンド通信において、通信に用いられる周波数帯の高周波信号を通過させ、その他の周波数帯の信号を阻止する。
　可変フィルタ回路１５は、特には限定されないが、一例として、互いに異なるフィルタ特性を有する複数の信号経路をスイッチにて切り替えることにより所望のフィルタ特性を得る、チューナブルフィルタであってもよい。
　図２は、可変フィルタ回路１５の機能的な構成の一例を示す回路図である。
　図２の（ａ）に示される可変フィルタ回路１５ａは、バイパス経路１５０と、フィルタ１５１と、スイッチ１６０、１６１と、を含む。バイパス経路１５０は、具体的には、インピーダンス素子が配置されない、単純な配線導体である。なお、ここに指すインピーダンス素子とはキャパシタ、インダクタ、または、抵抗のことをいう。
　可変フィルタ回路１５ａでは、バイパス経路１５０およびフィルタ１５１が設けられた経路の中からスイッチ１６０、１６１によって選択される経路の信号伝達特性、すなわち、各経路を伝達する信号の周波数帯域を決める特性が、可変フィルタ回路１５ａのフィルタ特性となる。
　図２の（ｂ）に示される可変フィルタ回路１５ｂでは、可変フィルタ回路１５ａに、さらに、フィルタ１５２、１５３およびスイッチ１６２、１６３が追加される。つまり、可変フィルタ回路１５ｂは、複数のフィルタを有している。
　可変フィルタ回路１５ｂでは、バイパス経路１５０およびフィルタ１５１～１５３が設けられた各経路の中からスイッチ１６０～１６３によって選択される経路の信号伝達特性が、可変フィルタ回路１５ｂのフィルタ特性となる。
　可変終端器１３と可変フィルタ回路１５とは、一例として、制御ポートＣＴＬを介して供給される制御信号に基づいて調整される。制御信号は、例えば、ＲＦ信号処理回路（図示せず）などの外部回路から供給されてもよい。可変終端器１３と可変フィルタ回路１５とは、互いに独立した制御信号に基づいて調整されてもよい。
　図２の（ｃ）に示される可変フィルタ回路１５ｃは、可変フィルタ回路１５ａと比べて、フィルタ１５１が設けられた経路にさらにスイッチ２６１、３６１、４６１が追加された点が異なる。
　スイッチ２６１は、フィルタ１５１とスイッチ１６１とを結ぶ経路上のノードとグランドとの間に直列に接続されている。スイッチ３６１は、フィルタ１５１と、フィルタ１５１が設けられた経路およびバイパス経路１５０の接続ノードとの間に直列に接続されている。スイッチ４６１は、スイッチ３６１とフィルタ１５１とを結ぶ経路上のノードとグランドとの間に直列に接続されている。
　スイッチ１６１およびスイッチ３６１はフィルタ１５１が設けられた経路上に直列に接続された「第１スイッチ」である。スイッチ１６１およびスイッチ３６１は、互いに連動して動作する。可変フィルタ回路１５ｃにおいて、フィルタ１５１が設けられた経路に信号を伝送させる場合（バイパス経路１５０に信号を伝送させない場合）には、スイッチ１６１およびスイッチ３６１を導通状態とする。また、可変フィルタ回路１５ｃにおいて、フィルタ１５１が設けられた経路に信号を伝送させない場合（バイパス経路１５０に信号を伝送させる場合）には、スイッチ１６１およびスイッチ３６１を非導通状態とする。
　スイッチ２６１はスイッチ３６１と排他的に動作し、スイッチ４６１はスイッチ１６１と排他的に動作する。すなわち、スイッチ１６１およびスイッチ３６１が導通状態のときに、スイッチ２６１およびスイッチ４６１は非導通状態となる。また、スイッチ１６１およびスイッチ３６１が非導通状態のときに、スイッチ２６１およびスイッチ４６１は導通状態となる。なお、スイッチ２６１、および、スイッチ４６１は、フィルタ１５１が設けられた経路上のノードとグランドとの間に直列に接続された「第２スイッチ」である。
　可変フィルタ回路１５ｃでは、スイッチ２６１、および、スイッチ４６１を備えることにより、スイッチ１６１、および、スイッチ３６１が非道通状態のときに発生するＯＦＦ容量Ｃｏｆｆによる方向性結合器２の主線路１１への影響を抑制することができる。
　より詳細には、フィルタ１５１が設けられた経路が備えるスイッチ１６１、３６１が非導通状態のときに生じるＯＦＦ容量Ｃｏｆｆは、主線路１１の周波数特性にリップルを発生させる恐れがある。これに対して、可変フィルタ回路１５ｃでは、フィルタ１５１が設けられた経路にスイッチ１６１、および、スイッチ３６１が非導通状態のときにフィルタ１５１が設けられた経路上のノードとグランドとを導通させるスイッチ２６１、および、スイッチ４６１を備えている。このため、スイッチ１６１、３６１のＯＦＦ容量Ｃｏｆｆによる主線路１１への影響が抑制されて、主線路１１の周波数特性にリップルが生じにくくなる。
　また、スイッチ２６１、および、スイッチ４６１を備えることにより、それぞれのスイッチが対応するスイッチ（すなわち、スイッチ２６１に対応するスイッチ３６１、および。スイッチ４６１に対応するスイッチ１６１）のＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｓｔａｔｉｃ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）に対する保護を強化できる。
　なお、可変フィルタ回路１５ｃは、スイッチ１６１およびスイッチ３６１のうちいずれか一方をフィルタ１５１が設けられた経路上に備えていれば、可変フィルタ回路として機能することができる。また、スイッチ１６１およびスイッチ３６１のうちフィルタ１５１が設けられた経路上にいずれか一方のスイッチしか備えていない場合には、スイッチ２６１およびスイッチ４６１のうち一方のスイッチを備えていれば、主線路の周波数特性にリップルが生じることを抑制できる。
　なお、図３に示すように、可変フィルタ回路１５ａ、１５ｂ、１５ｃにおいて、バイパス経路１５０に設けられたスイッチ１６０が基板上に設けられていた場合には、スイッチ１６０の入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間には、グランド電位に設定されるバンプＧＮＤ（基板の裏面に設けられる実装用の電極）があってもよい。このような構成によれば、スイッチ１６０の入力端子側と出力端子側との間のアイソレーション特性をより向上できるため、フィルタ１５１の帯域外減衰量を増大できる。
　なお、スイッチ１６０が設けられた基板とは、後述するように可変フィルタ回路が形成される、方向性結合器が形成された集積回路とは独立した外部素子が有する基板であってもよい。また、可変フィルタ回路が形成された外部素子と方向性結合器が形成された集積回路とが実装されるモジュール基板であってもよい。あるいは、可変フィルタ回路が方向性結合器の形成された集積回路と同じ集積回路に形成される場合には、その集積回路が有する基板であってもよい。なお、スイッチ１６０は、バイパス経路１５０上に接続された「第３スイッチ」である。
　また、スイッチ１６０の入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に設けられるものはグランド電位に設定される配線部であればよい。すなわち、スイッチ１６０の入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に設けられるものはバンプＧＮＤでなくともよく、例えば、グランド電位に設定される電極や、配線であってもよい。
　次に、方向性結合器２の効果について説明する。以下の説明では、方向性結合器２を実施例として参照し、副線路のカップリングポート側の端部に可変フィルタ回路を有しない方向性結合器（図示せず）を比較例として参照する。
　図４は、比較例に係る方向性結合器の結合度の一例を示すグラフであり、実線および点線は、結合度の設計値および現実値を表している。図４の設計値は、方向性結合器２の単体の結合度であり、副線路１２の両端部のインピーダンス同士の整合が理想的な値でとれている場合の結合度である。図３の現実値は、例えば、方向性結合器２を実装基板に実装した場合に可変終端器１３を用いて副線路の一端１２１側のインピーダンスを調整したときの結合度である。
　例えば、方向性結合器２を実装基板へ実装したとき、副線路１２のカップリングポートＣＰＬ側の他端１２２に寄生インピーダンスが付加され、アイソレーションポートＩＳＯ側の一端１２１との整合がずれてしまう。寄生インピーダンスには、例えば、対地容量および実装基板での配線の引き回しによるインピーダンスが含まれる。このように副線路１２の一端１２１側のインピーダンスが他端１２２側のインピーダンスと整合している状態からずれてしまうと、方向性結合器２の方向性が劣化してしまう。このとき、可変終端器１３を用いて副線路１２の一端１２１側のインピーダンスを調整すれば方向性の劣化を抑制することが可能となる。
　このように副線路１２の一端１２１側のインピーダンスを可変終端器１３によって理想的な値から変動させた後の結合度を示すのが、図２に現実値として示す結合度である。可変終端器１３を用いれば寄生インピーダンスによるアイソレーションの変動を縮小して方向性の劣化を抑制することはできるものの、同図に示すように、方向性結合器の結合度に影響を及ぼして、結合度の設計値からのずれが生じることがある。
　このような状況を想定した一例として、図３では、副線路１２の一端１２１の終端インピーダンスを５０Ω、０ｐＦとした場合の第１の結合度、および６０Ω、２ｐＦとした場合の第２の結合度を、それぞれ結合度の設計値および現実値として示している。
　図３に示されるように、例えば、３．７ＧＨｚおよび４．８ＧＨｚの周波数に着目して、いずれの周波数における結合度も、設計値と現実値とで異なっている。
　これに対し、方向性結合器２では、可変フィルタ回路１５により副線路１２の他端１２２でのインピーダンスを調整することにより、副線路の損失を低減し、結合度の設計値からのずれを縮小することができる。
　一般的にフィルタにより通過させる信号の周波数帯域と阻止する信号の周波数帯域とを調整するには、フィルタのインピーダンスを調整する必要がある。その結果、当該フィルタが接続される経路に付与されるインピーダンス成分も変更される。すなわち、フィルタ特性が可変制御される可変フィルタ回路１５は、可変フィルタ回路１５が接続される経路上に所望のインピーダンスを付加する可変インピーダンス回路としても機能することが可能である。
　そのため、可変フィルタ回路１５を用いれば副線路１２の他端１２２での整合を調整して、検波精度の劣化を抑制することができる。
　図５は、実施例に係る方向性結合器２の結合度の一例を示すグラフであり、実線は、結合度の調整値を表している。図４の調整値は、副線路１２の一端１２１の終端インピーダンスを、図３の現実値を得た条件と同じ６０Ω、２ｐＦとしながら、可変フィルタ回路１５のインピーダンスを調整した場合の結合度である。
　図５から、方向性結合器２では、可変フィルタ回路１５の調整により、比較例の設計値とほぼ同等の結合度が得られることが分かる。
　このように、方向性結合器２によれば、従来と同様、副線路１２のアイソレーションポートＩＳＯ側のインピーダンスを可変終端器１３により調整できるので、不要な高周波信号がカップリングポートＣＰＬに侵入するのを防ぎ、安定した方向性が得られる。さらには、当該調整によって生じるカップリングポートＣＰＬ側のインピーダンス整合のずれを、可変フィルタ回路１５の調整によって縮小することにより、結合度を安定させて検波精度の劣化を抑制することができる。
　また、可変フィルタ回路１５を備えることにより、以下のような効果も生じる。
　以下の説明では、便宜のため、９００ＭＨｚ帯を含む周波数帯をローバンドＬＢとして参照し、２．０ＧＨｚ帯および３．５ＧＨｚ帯を含む周波数帯をハイバンドＨＢとして参照する。
　図６は、方向性結合器２の結合度の一例を示すグラフであり、実線および点線は、それぞれ可変フィルタ回路１５のフィルタ特性をフィルタ特性１およびフィルタ特性２としたときの結合度１および結合度２を表している。
　フィルタ特性１は、ローバンドＬＢの高周波信号の検波に用いられる特性であり、ローバンドＬＢに通過帯域を有しハイバンドＨＢに阻止帯域を有する。フィルタ特性２は、ハイバンドＨＢの高周波信号の検波に用いられる特性であり、ハイバンドＨＢに通過帯域を有しローバンドＬＢに阻止帯域を有する。なお、図６には、フィルタ特性自体は示していない。
　図６から、フィルタ特性に従って、通過帯域外での結合度が低下していることが分かる。これにより、カップリングポートＣＰＬから出力される信号から不要波、つまり、検波したい方向の高周波信号に含まれる、検波したい周波数帯域とは異なる周波数帯域の不要な信号成分を除去できるため、検波精度の劣化をより効果的に抑制できる。
　また、可変フィルタ回路１５では、バイパス経路１５０を設けて選択できるようにしている。これにより、インピーダンス素子が配置されないバイパス経路１５０を選択することによって、カップリングポートＣＰＬがアイソレーションポートＩＳＯのインピーダンス変化の影響を受けにくくなるため、検波精度の劣化をさらに効果的に抑制できる。
　（実施の形態２）
　実施の形態２に係る方向性結合器について説明する。
　図７は、実施の形態２に係る方向性結合器３の機能的な構成の一例を示す回路図である。図７に示されるように、方向性結合器３は、機能的な構成において、図１の方向性結合器２と同等である。方向性結合器３にあっては、主線路１１、副線路１２および可変終端器１３は、集積回路装置１０として形成され、可変フィルタ回路１５は、集積回路装置１０から独立した素子で形成される。ここで、集積回路装置とは、例えば、フォトリソグラフィなどの、半導体製造プロセスを利用して形成される実装部品を指す。
　なお、可変フィルタ回路を制御する可変制御機構（例えばスイッチなど）は集積回路装置に形成されてもよい。
　一般に、半導体製造プロセスを利用して形成される線路は、精細でかつ寸法精度が高い。そのため、主線路１１および副線路１２を集積回路装置１０に形成することで、小型でかつ結合度の製造ばらつきが小さい高性能の方向性結合器３が得られる。他方、集積回路装置に形成された可変フィルタ回路は、配線抵抗の小さい厚膜の配線で形成できないため、そのＱ値は低く、特性に劣ることが多い。
　そこで、可変フィルタ回路１５を、集積回路装置から独立した外部素子で形成する。外部素子は、例えば、インダクタ、容量および弾性波素子であってもよく、これらの素子で形成されたＬＣフィルタおよび弾性波フィルタを用いて、Ｑ値の高い可変フィルタ回路１５を構成できる。
　次に、方向性結合器３の効果について説明する。以下の説明では、方向性結合器３を実施例として参照し、可変フィルタを集積回路装置１０に形成した方向性結合器（図示せず）を比較例として参照する。また、可変フィルタ回路１５のフィルタ特性を、実施の形態２で参照したローバンドＬＢ用のフィルタ特性とする。
　図８は、方向性結合器の結合度の一例を示すグラフであり、実線および点線は、それぞれ、実施例である方向性結合器３の結合度、および比較例に係る方向性結合器の結合度を表している。図７から、方向性結合器３では、可変フィルタを集積回路装置１０に形成した比較例に係る方向性結合器と比べて、通過帯域外でより強い減衰が得られることが分かる。これにより、カップリングポートＣＰＬから出力される信号からより効果的に不要波を除去できるため、検波精度の劣化を抑制する効果がさらに高まる。
　（実施の形態３）
　実施の形態３に係る方向性結合器について説明する。
　図９は、実施の形態３に係る方向性結合器４の機能的な構成の一例を示す回路図である。図９に示されるように、方向性結合器４は、図１の方向性結合器２に可変容量１７を追加して構成される。
　可変容量１７は、主線路１１と副線路１２との間に接続されている。可変容量１７は、特には限定されないが、一例として、互いに並列に接続された複数の容量１７１～１７４と当該複数の容量それぞれに直列に接続された複数のスイッチ１８１～１８４とで構成されてもよい。その場合、可変容量１７の容量は、スイッチ１８１～１８４の切り替えに応じて変更される。
　方向性結合器４では、可変フィルタ回路１５に加えて可変容量１７を設けたことにより、結合度をより広い範囲で調整できるので、検波精度の劣化がより確実に抑制できる。例えば、可変フィルタ回路１５の調整によって所望の結合度が得られない場合、可変容量１７の容量に応じて方向性結合器４の結合度をさらに増やしてもよい。
　（実施の形態４）
　実施の形態４に係る方向性結合器について説明する。
　図１０は、実施の形態４に係る方向性結合器５の機能的な構成の一例を示す回路図である。図１０に示されるように、方向性結合器５は、図１の方向性結合器２に検波器１９を追加して構成される。
　検波器１９は、可変フィルタ回路１５を介して、副線路の他端１２２に接続されている。検波器１９は、副線路の他端１２２から可変フィルタ回路１５を介して供給される信号から、当該信号のレベルを表す検知信号を生成する。検波器１９は、特には限定されないが、一例として、基準電圧源１９１、比較器１９２および積分器１９３で構成されてもよい。
　方向性結合器５では、レベルが既知の高周波信号を入力ポートＲＦｉｎに入力することにより、検波器１９で生成される検知信号から結合度を測定することができるので、結合度の測定値と設計値とのずれに応じて、可変フィルタ回路１５を調整できる。
　方向性結合器５では、検波器１９を設けたことにより、結合度をより高精度に調整できるので、検波精度の劣化をより効果的に抑制できるようになる。
　なお、方向性結合器５を用い、かつ、増幅器を備えた通信装置では、検波器１９で生成される検知信号に応じて、増幅器のゲインをフィードバック制御することもできる。
　（まとめ）
　以上説明したように、本発明の一態様に係る方向性結合器は、主線路と、副線路と、前記副線路の一端部を終端する可変インピーダンス回路と、前記副線路の他端部に接続された可変フィルタ回路と、を備える。
　このような構成によれば、可変インピーダンス回路を調整して安定した方向性を得ると同時に、可変フィルタ回路を調整してカップリングポート側のインピーダンス整合のずれを縮小し、かつ、不要波を除去することで、検波精度の劣化を抑制することができる。
　また、前記可変フィルタ回路は、フィルタと、バイパス経路と、前記フィルタと前記バイパス経路のうち少なくとも一方に接続されたスイッチと、を含んでもよい。
　このような構成によれば、インピーダンス素子が配置されないバイパス経路を選択することによって、副線路の他端部が、副線路の一端部のインピーダンス変化の影響を受けにくくなるので、検波精度の劣化をより効果的に抑制できる。
　また、前記方向性結合器は、前記スイッチを複数備え、前記複数のスイッチは、前記フィルタが設けられた経路上に直列に接続された第１スイッチと、前記フィルタが設けられた経路上のノードとグランドとの間に直列に接続された第２スイッチと、を含んでもよい。
　また、前記第１スイッチと前記第２スイッチとは排他的に動作してもよい。
　このような構成によれば、第１スイッチが非導通状態のときに発生するＯＦＦ容量の影響を、第２スイッチを導通状態にすることによって抑制できるため、主線路の周波数特性にリップルが生じにくくすることができる。
　また、前記複数のスイッチは、前記バイパス経路上に直列に接続された第３スイッチを含み、前記第３スイッチは、基板上に設けられ、前記基板を平面視した場合、前記第３スイッチの入力端子と出力端子との間にはグランド電位に設定される配線部が設けられていてもよい。
　このような構成によれば、グランド電位に設定される配線部によってバイパス経路に含まれる第３スイッチの入力・出力端子の間においてアイソレーションを向上できるので、フィルタが設けられた経路の帯域外減衰を増大できる。
　また、前記可変フィルタ回路は、複数のフィルタを含んでもよい。
　このような構成によれば、可変フィルタ回路においてより多く特性を切り替えることにより調整の精度を向上できるので、検波精度の劣化をより効果的に抑制できる。
　また、前記主線路、前記副線路および前記可変インピーダンス回路は、集積回路装置として形成され、前記可変フィルタ回路は、前記集積回路装置から独立した素子で形成されてもよい。
　このような構成によれば、Ｑ値が比較的高い外部素子を用いて可変フィルタを構成するので、検波精度の劣化をより効果的に抑制できる。
　また、前記方向性結合器は、前記主線路と前記副線路との間に接続された可変容量を、さらに備えてもよい。
　このような構成によれば、方向性結合器の結合度をより広い範囲で調整できるので、検波精度の劣化をより確実に抑制できる。
　また、前記方向性結合器は、前記副線路の前記他端部に接続された検波器を、さらに備えてもよい。
　このような構成によれば、検波器の出力に基づいて結合度を測定し、測定結果に応じて結合度を調整できるので、検波精度の劣化をより確実に抑制できる。
　以上、本発明の方向性結合器について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、個々の実施の形態には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　本発明は、方向性結合器として広く利用できる。
　　２、３、４、５　方向性結合器
　　１０　集積回路装置
　　１１　主線路
　　１２　副線路
　　１３　可変終端器
　　１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　可変フィルタ回路
　　１７　可変容量
　　１９　検波器
　　１１１　主線路の一端
　　１１２　主線路の他端
　　１２１　副線路の一端
　　１２２　副線路の他端
　　１５０　バイパス経路
　　１５１、１５２、１５３　フィルタ
　　１６０、１６１、１６２、１６３、１８１、１８２、１８３、１８４、２６１、３６１、４６１　スイッチ
　　１７１、１７２、１７３、１７４　容量
　　１９１　基準電圧源
　　１９２　比較器
　　１９３　積分器

Claims (9)

  1. 　主線路と、
    　副線路と、
    　前記副線路の一端部を終端する可変インピーダンス回路と、
    　前記副線路の他端部に接続された可変フィルタ回路と、
    　を備える方向性結合器。
  2. 　前記可変フィルタ回路は、フィルタと、バイパス経路と、前記フィルタと前記バイパス経路のうち少なくとも一方に接続されたスイッチと、を含む、
    　請求項１に記載の方向性結合器。
  3. 　前記スイッチを複数備え、
    　前記複数のスイッチは、
    　前記フィルタが設けられた経路上に直列に接続された第１スイッチと、
    　前記フィルタが設けられた経路上のノードとグランドとの間に直列に接続された第２スイッチと、を含む、
    　請求項２に記載の方向性結合器。
  4. 　前記第１スイッチと前記第２スイッチとは排他的に動作する、
    　請求項３に記載の方向性結合器。
  5. 　前記複数のスイッチは、前記バイパス経路上に直列に接続された第３スイッチを含み、
    　前記第３スイッチは、基板上に設けられ、
    　前記基板を平面視した場合、前記第３スイッチの入力端子と出力端子との間にはグランド電位に設定される配線部が設けられる、
    　請求項３または４に記載の方向性結合器。
  6. 　前記可変フィルタ回路は、複数のフィルタを含む、
    　請求項２から５のいずれか１項に記載の方向性結合器。
  7. 　前記主線路、前記副線路および前記可変インピーダンス回路は、集積回路装置として形成され、
    　前記可変フィルタ回路は、前記集積回路装置から独立した素子で形成される、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の方向性結合器。
  8. 　前記主線路と前記副線路との間に接続された可変容量を、さらに備える、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の方向性結合器。
  9. 　前記副線路の前記他端部に接続された検波器を、さらに備える、
    　請求項１から８のいずれか１項に記載の方向性結合器。
PCT/JP2019/012956 2018-03-28 2019-03-26 方向性結合器 WO2019189232A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980022543.4A CN111989818A (zh) 2018-03-28 2019-03-26 定向耦合器
US17/032,281 US11699983B2 (en) 2018-03-28 2020-09-25 Directional coupler

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-062240 2018-03-28
JP2018062240 2018-03-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/032,281 Continuation US11699983B2 (en) 2018-03-28 2020-09-25 Directional coupler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019189232A1 true WO2019189232A1 (ja) 2019-10-03

Family

ID=68062108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/012956 WO2019189232A1 (ja) 2018-03-28 2019-03-26 方向性結合器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11699983B2 (ja)
CN (1) CN111989818A (ja)
WO (1) WO2019189232A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113746445A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 株式会社村田制作所 定向耦合器
WO2022019178A1 (ja) * 2020-07-21 2022-01-27 株式会社村田製作所 方向性結合器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020129788A1 (ja) * 2018-12-17 2020-06-25 株式会社村田製作所 方向性結合器及び高周波モジュール
CN117081883B (zh) * 2023-10-13 2024-01-23 北京国科天迅科技股份有限公司 定向耦合器、数据传输系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09107212A (ja) * 1995-10-09 1997-04-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高周波９０度分配合成回路
JP2011135363A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Kyocera Corp 携帯通信端末
WO2016158314A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 ソニー株式会社 信号処理回路、信号処理モジュール、および通信装置
US20170324392A1 (en) * 2016-05-09 2017-11-09 Skyworks Solutions, Inc. Self-adjusting electromagnetic coupler with automatic frequency detection

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4599302B2 (ja) 2006-01-18 2010-12-15 株式会社ケンウッド 方向性結合器
US9496902B2 (en) * 2014-07-24 2016-11-15 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for reconfigurable directional couplers in an RF transceiver with selectable phase shifters
US10374577B2 (en) * 2015-10-30 2019-08-06 Associated Universities, Inc. Optimal response reflectionless filters
US10063215B2 (en) * 2016-04-18 2018-08-28 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Voltage controlled equalizer network
US20180062621A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-01 Skyworks Solutions, Inc. Attenuators having phase shift and gain compensation circuits
CN108075473B (zh) * 2016-11-07 2019-11-29 北京北方华创微电子装备有限公司 一种滤波电路、加热电路和半导体处理设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09107212A (ja) * 1995-10-09 1997-04-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高周波９０度分配合成回路
JP2011135363A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Kyocera Corp 携帯通信端末
WO2016158314A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 ソニー株式会社 信号処理回路、信号処理モジュール、および通信装置
US20170324392A1 (en) * 2016-05-09 2017-11-09 Skyworks Solutions, Inc. Self-adjusting electromagnetic coupler with automatic frequency detection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113746445A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 株式会社村田制作所 定向耦合器
WO2022019178A1 (ja) * 2020-07-21 2022-01-27 株式会社村田製作所 方向性結合器

Also Published As

Publication number Publication date
CN111989818A (zh) 2020-11-24
US11699983B2 (en) 2023-07-11
US20210013858A1 (en) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019189232A1 (ja) 方向性結合器
KR101658286B1 (ko) 무선 주파수 커플러용 시스템 및 방법
US7528678B2 (en) Antenna Switch Module
US20230006609A1 (en) Amplification circuit
US11121444B2 (en) Directional coupler
KR101974702B1 (ko) 방향성 커플러를 위한 수동 등화기
CN110459839B (zh) 一种频率可调差分双通带滤波器
US11509034B2 (en) Directional coupler
US20220407211A1 (en) Directional coupler
US20180337439A1 (en) Directional coupler, high-frequency front-end module, and communication device
US9705170B2 (en) Switchable band-pass filter
US10218332B2 (en) Broadband matching circuit for capacitive device
US11322817B2 (en) Directional coupler and directional coupler module
US11329630B2 (en) Switch module
JP2006254114A (ja) 遅延線
WO2019098145A1 (ja) 増幅回路、フロントエンド回路および受信回路
JP3466079B2 (ja) アンテナ共用器
US8193874B2 (en) High-frequency module
KR102309922B1 (ko) 전력 분배기 회로 장치
US10826151B2 (en) Directional coupler circuit and power amplifying device with phase compensation function
US11575188B2 (en) Phase shifter
JP2010124390A (ja) マイクロ波分配回路および可変帯域通過フィルタ
WO2018116345A1 (ja) 高周波回路及び高周波電力増幅器
US20210234247A1 (en) Coupler module
JP6545398B2 (ja) マルチバンドフィルタ

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: 19775321

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19775321

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP