WO2020240917A1 - 3分配器 - Google Patents

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WO2020240917A1
WO2020240917A1 PCT/JP2020/002037 JP2020002037W WO2020240917A1 WO 2020240917 A1 WO2020240917 A1 WO 2020240917A1 JP 2020002037 W JP2020002037 W JP 2020002037W WO 2020240917 A1 WO2020240917 A1 WO 2020240917A1
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antenna
terminal
resistor
frequency
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渡 野口
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
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    • H01Q3/30Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • HELECTRICITY
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    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/321Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors within a radiating element or between connected radiating elements

Definitions

  • This disclosure relates to 3 distributors.
  • wireless terminals based on standards such as wireless LAN (Local Area Network) and Bluetooth (registered trademark) have begun to be installed in home appliances such as televisions and sound devices. ..
  • wireless communication may be performed in a plurality of frequency bands corresponding to a plurality of standards.
  • an antenna used for wireless communication a technique using an array antenna is known in order to obtain a desired directivity.
  • Patent Document 1 discloses a Wilkinson-type three-distributor that divides signals in two frequency bands into three.
  • the wireless terminal is required to be miniaturized, and the distributor provided in the wireless terminal is also required to be miniaturized.
  • the present disclosure provides a small three-distributor capable of three-distributing signals in two frequency bands.
  • the three-distributor is a three-distributor that divides a signal into three, and outputs an input terminal into which the signal is input and three distributed signals in which the signal is divided into three, respectively.
  • a first transmission line connecting the 1 output terminal, the 2nd output terminal and the 3rd output terminal, and the input terminal and the 1st output terminal, the 2nd output terminal and the 3rd output terminal, respectively.
  • a transmission line and a third transmission line are provided, and a first resistance, a second resistance, a third resistance, and a fourth resistance are provided, and the first transmission line is connected in series at a first connection point in order from the input terminal side.
  • the second transmission line includes the first input side line and the first output side line
  • the second transmission line is the second input side line and the second output side connected in series at the second connection point in order from the input terminal side.
  • the third transmission line includes a line, and includes a third input side line and a third output side line connected in series at a third connection point in order from the input terminal side, and the first input side line, the said.
  • the electric length of each of the second input side line and the third input side line is 1/4 wavelength of the first frequency, and each of the first transmission line, the second transmission line, and the third transmission line.
  • the electric length is 1/4 of the second frequency lower than the first frequency, and is between the first connection point and the second connection point, and between the third connection point and the second connection point.
  • the first resistance, the second resistance, and the third resistance between the first output terminal and the second output terminal, and between the third output terminal and the second output terminal, respectively. And are connected via the fourth resistor.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the three distributors according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the three distributors according to the comparative example.
  • FIG. 3 is a first plan view showing the configuration of the antenna module according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a second plan view showing the configuration of the antenna module according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the multi-band antenna according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the multi-band antenna according to the comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram showing an outline of the directivity of the multi-band antenna according to the second embodiment at the first frequency.
  • FIG. 8 is a diagram showing an outline of the directivity of the multi-band antenna according to the comparative example at the first frequency.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the three distributors according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing the directivity of the array antenna according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a graph showing the directivity when the state of the phase shifter of the array antenna according to the second embodiment is changed.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of an audio device including the antenna module according to the second embodiment.
  • each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Further, in each figure, the same components are designated by the same reference numerals.
  • FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the 3 distributor 6 according to the present embodiment.
  • the 3 distributor 6 is a distributor that distributes signals in the first frequency band and the second frequency band into three.
  • the 3 distributor 6 includes an input terminal T0, a first output terminal T1, a second output terminal T2, a third output terminal T3, a first transmission line L1, and a second transmission. It includes a line L2, a third transmission line L3, a first resistor R1, a second resistor R2, a third resistor R3, and a fourth resistor R4.
  • Input terminal T0 is a terminal to which a signal is input.
  • signals in the first frequency band including the first frequency and the second frequency band including the second frequency lower than the first frequency are input to the input terminal T0.
  • the first frequency band and the second frequency band are not particularly limited.
  • the first frequency band and the second frequency band are a 5 GHz band and a 2.4 GHz band, respectively.
  • the first output terminal T1, the second output terminal T2, and the third output terminal T3 are terminals that output three distributed signals in which the signal input from the input terminal T0 is divided into three, respectively.
  • the three distributed signals having the same phase are output from the first output terminal T1, the second output terminal T2, and the third output terminal T3, respectively.
  • the first transmission line L1, the second transmission line L2, and the third transmission line L3 are lines connecting the input terminal T0 and the first output terminal T1, the second output terminal T2, and the third output terminal T3, respectively. ..
  • the first transmission line L1 includes a first input side line L11 and a first output side line L12 connected in series at the first connection point CP1 in order from the input terminal T0 side.
  • the second transmission line L2 includes a second input side line L21 and a second output side line L22 connected in series at the second connection point CP2 in order from the input terminal T0 side.
  • the third transmission line L3 includes a third input side line L31 and a third output side line L32 connected in series at the third connection point CP3 in order from the input terminal T0 side.
  • the electrical length of each of the first input side line L11, the second input side line L21, and the third input side line L31 is 1/4 wavelength ( ⁇ a / 4) of the first frequency.
  • the electrical length of each of the first transmission line L1, the second transmission line L2, and the third transmission line L3 is 1/4 wavelength ( ⁇ b / 4) of the second frequency lower than the first frequency.
  • the terminal T3 and the second output terminal T2 are connected via a first resistor R1, a second resistor R2, a third resistor R3, and a fourth resistor R4, respectively.
  • the first resistor R1, the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4 are absorption resistors.
  • the resistance values of the 3rd resistor R3 and the 4th resistor R4 are 100 ⁇ , which is twice the impedance on the output side, and the 1st resistor R1 and the 2nd resistor are The resistance value of the resistor R2 is twice or more and four times or less the impedance on the output side, that is, 100 ⁇ or more and 200 ⁇ or less.
  • the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4 are the same, and all of them are 100 ⁇ .
  • Each transmission line can be formed of, for example, a conductive member patterned on the main surface of the insulating substrate.
  • Each transmission line is formed of, for example, a metal film such as a copper film.
  • the 3 distributor 6 according to the present embodiment can distribute signals in the first frequency band and the second frequency band into three by having the above configuration.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the 3 distributor 1006 according to the comparative example.
  • the 3-distributor 1006 according to the comparative example is a Wilkinson-type 3-distributor.
  • the three distributor 1006 has an input terminal Ta0, a first output terminal Ta1, a second output terminal Ta2, and a third output, similarly to the three distributor 6 according to the present embodiment. It includes a terminal Ta3, a first transmission line La1, a second transmission line La2, and a third transmission line La3.
  • the first transmission line La1 includes a first input side line La11 and a first output side line La12 connected in series at the first connection point CPa1 in order from the input terminal Ta0 side.
  • the second transmission line La2 includes a second input side line La21 and a second output side line La22 connected in series at the second connection point CPa2 in order from the input terminal Ta0 side.
  • the third transmission line La3 includes a third input side line La31 and a third output side line La32 connected in series at the third connection point CPa3 in order from the input terminal Ta0 side.
  • the electrical length of each of the first input side line La11, the second input side line La21, and the third input side line La31 is 1/4 wavelength ( ⁇ a / 4) of the first frequency.
  • the electrical lengths of the first output side line La12, the second output side line La22, and the third output side line La32 are 1/4 wavelength ( ⁇ b / 4) of the second frequency. ), which is different from each transmission line of the 3 distributor 6 according to the present embodiment.
  • the 3 distributor 1006 according to the comparative example, two absorption resistors R0 are provided, and between the first output terminal Ta1 and the second output terminal Ta2, and between the third output terminal Ta3 and the second output terminal Ta2.
  • No absorption resistor is connected between the first connection point CPa1 and the second connection point CPa2, and between the third connection point CPa3 and the second connection point CPa2.
  • the first output side line L12, the second output side line L22, and the third output side line L32 of the 3 distributor 6 according to the present embodiment are respectively.
  • the electrical lengths of the output side line La12, the second output side line La22, and the third output side line La32 need to be 1/4 wavelength of the second frequency.
  • the absorption resistance is between the first connection point CP1 and the second connection point CP2, and between the third connection point CP3 and the second connection point CP2.
  • the electrical lengths of the first transmission line L1, the second transmission line L2, and the third transmission line L3 are set to the Wilkinson type 3 by only 1/4 wavelength of the first frequency. It can be made smaller than the distributor 1006.
  • the 3-distributor 6 As described above, according to the 3-distributor 6 according to the present embodiment, it is possible to realize a smaller 3-distributor capable of 3-distributing signals in two frequency bands.
  • the antenna module according to the second embodiment will be described.
  • the antenna module according to the present embodiment is an application example of the 3 distributor 6 according to the first embodiment.
  • FIGS. 3 and 4 are first and second plan views showing the configuration of the antenna module 100 according to the present embodiment, respectively.
  • a plan view of one main surface 141 of the substrate 140 of the antenna module 100 in a plan view is shown.
  • a plan view of each component arranged on the main surface on the back side of the main surface 141 on the substrate 140 is shown, and the outline of the substrate 140 is also shown by a dotted line.
  • FIGS. 3 and 4 are first and second plan views showing the configuration of the antenna module 100 according to the present embodiment, respectively.
  • FIG. 3 and 4 are first and second plan views showing the configuration of the antenna module 100 according to the present embodiment, respectively.
  • a plan view of one main surface 141 of the substrate 140 of the antenna module 100 in a plan view is shown.
  • a plan view of each component arranged on the main surface on the back side of the main surface 141 on the substrate 140 is shown, and the outline of the substrate 140 is also shown by a dotted line.
  • the direction perpendicular to the main surface 141 of the substrate 140 of the antenna module 100 is the Z-axis direction
  • the two directions perpendicular to the Z-axis direction and perpendicular to each other are the X-axis direction and Y.
  • the antenna module 100 is a module including an array antenna 101 and a distributor that distributes signals to each multi-band antenna constituting the array antenna 101.
  • the antenna module 100 is a module that performs wireless communication based on the wireless LAN standard, and transmits / receives signals in the 5 GHz band and the 2.4 GHz band as the first frequency band and the second frequency band, respectively.
  • the antenna module 100 includes 3 distributors 106 as distributors.
  • the antenna module 100 further includes a ground electrode 190, lines 61, 62, 63, 71, 72 and 73, a phase shifter 80, ground wiring 71 g, 72 g and 73 g, a connector Cn, and a control terminal Ts. ..
  • the array antenna 101 is an antenna having a plurality of multi-band antennas.
  • the array antenna 101 has three multi-band antennas 1a, 1b and 1c.
  • Each of the three multi-band antennas 1a, 1b and 1c shares a substrate 140.
  • the three multi-band antennas 1a, 1b and 1c are arranged in the X-axis direction perpendicular to the Y-axis direction of each current.
  • FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the multi-band antenna 1a according to the present embodiment.
  • the multi-band antenna 1a is an antenna that transmits and receives signals in two frequency bands.
  • the multi-band antenna 1a transmits / receives a signal in the first frequency band including the first frequency and a signal in the second frequency band including the second frequency lower than the first frequency.
  • the first frequency band and the second frequency band are not particularly limited, but in the present embodiment, the 5 GHz band and the 2.4 GHz band are used as the first frequency band and the second frequency band, respectively.
  • the multi-band antenna 1a can be used as a dual-band antenna in the 5 GHz band and the 2.4 GHz band based on the wireless LAN standard.
  • the multi-band antenna 1a includes a substrate 140, an input terminal 16, an antenna portion 10, and a ground portion 20.
  • the multi-band antenna 1a further includes a ground terminal 26.
  • the substrate 140 is a member that serves as a base for the multi-band antenna 1a.
  • the multi-band antennas 1a, 1b and 1c share the substrate 140. Further, other components of the antenna module 100 are also arranged on the substrate 140.
  • the substrate 140 is a circuit board, and the antenna portion 10 and the ground portion 20 are arranged on one main surface 141 of the substrate 140.
  • the substrate 140 is a rectangular plate-shaped dielectric.
  • the substrate 140 is, for example, a glass epoxy substrate.
  • the input terminal 16 is a terminal arranged on the board 140 to which a signal is input.
  • the high frequency signal transmitted by the multi-band antenna 1a is input to the input terminal 16.
  • the input terminal 16 also functions as an output terminal that outputs a high-frequency signal received by the multi-band antenna 1a.
  • a signal is input to the input terminal 16 from the main surface on the back side of the main surface 141 of the substrate 140 via via wiring penetrating the substrate 140. Further, the input terminal 16 is connected to the antenna unit 10.
  • the ground terminal 26 is a terminal arranged on the board 140 and connected to the ground.
  • the ground terminal 26 is arranged on the main surface 141 of the substrate 140 and is connected to the ground portion 20.
  • the ground terminal 26 is connected to the ground via the via wiring penetrating the substrate 140.
  • the number of ground terminals 26 is not particularly limited, but is two in the present embodiment.
  • the antenna portion 10 is a conductive member arranged on the substrate 140 and connected to the input terminal 16.
  • the signal in the first frequency band and the signal in the second frequency band resonate in the antenna unit 10.
  • radio waves are radiated from the antenna unit 10.
  • the antenna portion 10 has a first low inductance portion 11, a first high inductance portion 12, and a first tip portion 13 connected in series from the input terminal 16 side.
  • the sum of the electrical lengths of the first low inductance portion 11, the first high inductance portion 12, and the first tip portion 13 is 1/4 wavelength of the second frequency.
  • the signal in the second frequency band including the second frequency resonates in the antenna unit 10.
  • the position where the antenna portion 10 is connected to the input terminal 16 is not particularly limited, but in the present embodiment, the input terminal 16 is arranged at the end of the first low inductance portion 11 on the grounding portion 20 side. More specifically, the input terminal 16 is arranged only at the end portion of the first low inductance portion 11 on the grounding portion 20 side, and is not arranged at the first high inductance portion 12 and the first tip portion 13.
  • the end of the first low inductance portion 11 is, for example, a range of 10% or less of the length of the first low inductance portion 11 in the Y-axis direction from the end of the first low inductance portion 11 on the grounding portion 20 side. Means the area of.
  • the antenna portion 10 is a conductive member patterned on the main surface 141 of the substrate 140, and is formed of, for example, a metal film such as a copper film. Further, the first low inductance portion 11, the first high inductance portion 12, and the first tip portion 13 are arranged in the Y-axis direction of FIG. As a result, the Y-axis direction in FIG. 5 becomes the longitudinal direction of the antenna portion 10 and the resonance direction of the signal in the antenna portion 10. As shown in FIG. 5, the widths of the first low inductance portion 11, the first high inductance portion 12, and the first tip portion 13 (that is, the direction perpendicular to the resonance direction and parallel to the main surface 141 of the substrate 140). Dimensions) are the same.
  • the first low inductance portion 11 is a portion of the antenna portion 10 connected to the input terminal 16.
  • the input terminal 16 is connected to one end of the first low inductance portion 11, and the first high inductance portion 12 is connected to the other end.
  • the electrical length of the first low inductance portion 11 is 1/4 wavelength of the first frequency.
  • the first low inductance section 11 has a lower inductance than the first high inductance section 12.
  • the first low inductance portion 11 has a meander shape, but does not function as a choke coil for signals in the first frequency band and the second frequency band. It has a low inductance (that is, it does not block the signal).
  • the dimension of the first low inductance portion 11 in the resonance direction that is, the Y-axis direction in FIG. 5 can be reduced.
  • the first high inductance portion 12 is a portion of the antenna portion 10 that is arranged between the first low inductance portion 11 and the first tip portion 13, and has a meander shape.
  • the first high inductance section 12 has a higher inductance than the first low inductance section 11.
  • the meander shape of the first high inductance portion 12 has a smaller line width and spacing than the meander shape of the first low inductance portion 11. As a result, the inductance of the first high inductance section 12 becomes higher than that of the first low inductance section 11.
  • the first high inductance portion 12 has a line width of 0.1 mm, an interval of 0.1 mm, a length (dimensions in the Y-axis direction in FIG.
  • the first high inductance unit 12 functions as a choke coil for signals in the first frequency band. That is, the effective electric length of the antenna unit 10 with respect to the signal of the first frequency band input from the input terminal 16 connected to the first low inductance unit 11 is the electric length of the first low inductance unit 11 (first frequency). 1/4 wavelength). Therefore, in the antenna unit 10, the signal in the first frequency band resonates.
  • the first high inductance unit 12 has a low inductance that does not function as a choke coil with respect to a signal in the second frequency band. Therefore, the first high inductance unit 12 does not block the signal in the second frequency band. Therefore, the signal in the second frequency band resonates in the path including the first low inductance portion 11, the first high inductance portion 12, and the first tip portion 13 of the antenna portion 10.
  • the first tip portion 13 is a portion of the antenna portion 10 arranged at the end portion farthest from the input terminal 16 in the resonance direction.
  • the shape of the first tip portion 13 is not particularly limited, but is rectangular in the present embodiment. As a result, for example, the current density at the first tip portion 13 can be increased as compared with the case where the first tip portion 13 has a meander shape, so that the radiation efficiency of radio waves from the first tip portion 13 can be increased.
  • the grounding portion 20 is a conductive member arranged on the substrate 140 and insulated from the input terminal 16.
  • the grounding portion 20 is arranged at a distance of a predetermined distance from the antenna portion 10 in the resonance direction.
  • the distance between the antenna portion 10 and the grounding portion 20 is, for example, greater than 0 and less than or equal to about 1 mm. In the present embodiment, the distance between the antenna portion 10 and the grounding portion 20 is 0.5 mm.
  • the width of the grounding portion 20 (that is, the dimension perpendicular to the resonance direction and parallel to the main surface 141 of the substrate 140) is wider than the width of the antenna portion 10.
  • the grounding portion 20 has a second low inductance portion 21, a second high inductance portion 22, and a second tip portion 23 connected in series from the input terminal 16 side.
  • the grounding portion 20 is a conductive member patterned on the main surface 141 of the substrate 140, and is formed of, for example, a metal film such as a copper film.
  • the second low inductance portion 21, the second high inductance portion 22, and the second tip portion 23 are arranged in the Y-axis direction in FIG.
  • the total electric length of the second low inductance portion 21, the second high inductance portion 22, and the second tip portion 23 is such that the directivity of the second frequency radio wave radiated from the antenna portion 10 is the longitudinal direction of the antenna portion 10 ( That is, it is set to spread along a plane perpendicular to the Y-axis direction of FIG. 5 (that is, a plane parallel to the ZX plane of FIG. 5).
  • the relationship between the total electric length and the directivity of the radio wave of the second frequency can be obtained by, for example, simulation.
  • the grounding portion 20 is connected to the grounding terminal 26.
  • the arrangement of the ground terminal 26 is not particularly limited, but in the present embodiment, the ground terminal 26 is arranged at the end of the second low inductance portion 21 on the antenna portion 10 side (that is, the input terminal 16 side). More specifically, the two ground terminals 26 are arranged only at the end of the second low inductance portion 21 on the antenna portion 10 side, and are not arranged at the second high inductance portion 22 and the second tip portion 23.
  • the end of the second low inductance portion 21 is, for example, the length of the second low inductance portion 21 in the resonance direction (Y-axis direction in FIG. 5) from the end of the second low inductance portion 21 on the antenna portion 10 side. It means an area in the range of 10% or less.
  • the second low inductance portion 21 is a portion of the grounding portion 20 that is arranged at the position closest to the antenna portion 10.
  • the ground terminal 26 is connected to one end of the second low inductance portion 21, and the second high inductance portion 22 is connected to the other end.
  • the electrical length of the second low inductance section 21 is set so that the directivity of the first frequency radio wave radiated from the antenna section 10 spreads along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the antenna section 10.
  • the relationship between the electrical length of the second low inductance portion 21 and the directivity of the radio wave of the first frequency can be obtained by, for example, simulation.
  • the line width and pitch of the two high-inductance elements 22a and 22b in the meander-shaped portion may be the same as the line width and pitch of the first high-inductance portion 12 of the antenna portion 10 in the meander-shaped portion, respectively. This makes it possible to facilitate the design of the multi-band antenna 1a.
  • the second low inductance section 21 has a lower inductance than the second high inductance section 22.
  • the second low inductance portion 21 has a rectangular shape, but the shape of the second low inductance portion 21 is not limited to this.
  • the shape of the second low inductance portion 21 is designed so that the inductance of the second low inductance portion 21 has such a low inductance that it does not function as a choke coil with respect to the signals of the first frequency and the second frequency. Good.
  • the second high inductance portion 22 is a portion of the grounding portion 20 that is arranged between the second low inductance portion 21 and the second tip portion 23, and has a meander shape.
  • the second high inductance section 22 has a higher inductance than the second low inductance section 21.
  • the second high inductance unit 22 functions as a choke coil for signals in the first frequency band. That is, the effective electrical length of the grounding portion 20 with respect to the signal in the first frequency band induced in the second low inductance portion 21 is the electrical length of the second low inductance portion 21. Further, the second high inductance unit 22 has a low inductance that does not function as a choke coil with respect to a signal in the second frequency band.
  • the second high inductance unit 22 does not block the signal in the second frequency band. Therefore, the effective electrical length of the grounding portion 20 with respect to the signal in the second frequency band includes the electrical length of the path including the second high inductance portion 22 of the grounding portion 20.
  • the second high inductance section 22 has two high inductance elements 22a and 22b connected to both ends of the second low inductance section 21 in the width direction (X-axis direction in FIG. 5), respectively.
  • An opening 22c is formed between the two high inductance elements 22a and 22b. That is, a region in which the conductive member is not arranged is formed between the two high inductance elements 22a and 22b. An opening may not be provided in the region corresponding to the opening 22c of the substrate 140.
  • Each of the two high inductance elements 22a and 22b has a meander shape. Further, the two high inductance elements 22a and 22b have a structure that is horizontally inverted from each other.
  • the electrical lengths of the two high inductance elements 22a and 22b are equal.
  • the electric length of the second high inductance portion 22 of the multi-band antenna 1a is defined as the electric length of one of the two high inductance elements 22a and 22b.
  • the current indicated by the broken line arrow in FIG. 5 is either the high inductance element 22a or the high inductance element 22b. Pass through.
  • the second tip portion 23 is a portion of the grounding portion 20 arranged at the end portion farthest from the antenna portion 10 in the resonance direction.
  • the shape of the second tip portion 23 is not particularly limited, but in the present embodiment, the second tip portion 23 has a rectangular shape.
  • the second tip portion 23 connects the two high inductance elements 22a and 22b of the second high inductance portion 22. As a result, in the second tip portion 23, the current components flowing from the two high inductance elements 22a and 22b into the second tip portion 23 can be canceled out, so that the radiation of radio waves spreading in the resonance direction due to these current components can be suppressed. ..
  • FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the multi-band antenna 1001 according to the comparative example.
  • FIG. 6 shows a plan view of the substrate 140 of the multi-band antenna 1001 according to the comparative example in a plan view.
  • 7 and 8 are diagrams showing the outline of the directivity at the first frequency of the multi-band antenna according to the present embodiment and the comparative example, respectively.
  • the multi-band antenna 1001 according to the comparative example shown in FIG. 6 has a substrate 140, an input terminal 16, a ground terminal 26, an antenna portion 10, and a ground portion, similarly to the multi-band antenna 1a according to the present embodiment. It is equipped with 1020.
  • the multi-band antenna 1001 according to the comparative example is different from the multi-band antenna 1a according to the present embodiment in the configuration of the grounding portion 1020, and is consistent in other respects.
  • the grounding portion 1020 according to the comparative example has an electric length equivalent to the electric length of the entire grounding portion 20 according to the present embodiment.
  • the ground contact portion 1020 according to the comparative example has a flat plate shape. In other words, the grounding portion 1020 according to the comparative example has the same configuration as the second low inductance portion 21 of the grounding portion 20 according to the present embodiment as a whole.
  • the directivity of the radio wave of the second frequency radiated from the antenna portion 10 is along the plane perpendicular to the longitudinal direction of the antenna portion 10.
  • the electric length of the entire ground contact portion 20 is set so as to spread. Since the grounding portion 1020 according to the comparative example also has an electric length equivalent to that of the grounding portion 20 according to the present embodiment, the multi-band antenna 1001 according to the comparative example also has a second frequency radio wave radiated from the antenna portion 10. The directivity extends along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the antenna portion 10.
  • the multi-band antenna 1a includes the second high inductance section 22 that functions as a choke coil with respect to the signal of the first frequency, so that the second low inductance section 21
  • the effective electrical length of the grounding section 20 is equal to the electrical length of the second low inductance section 21.
  • the electrical length of the second low inductance section 21 is set so that the directivity of the first frequency radio wave radiated from the antenna section 10 spreads along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the antenna section 10. .. Therefore, as shown in FIG. 7, the directivity of the radio wave of the first frequency spreads along the plane perpendicular to the longitudinal direction of the antenna portion 10.
  • the electric length for the signal of the first frequency is the same as the electric length for the second frequency, and the entire grounding portion 1020. Is equal to the electrical length of.
  • the directivity of the radio wave of the first frequency is closer to the grounding portion 20 with respect to the plane perpendicular to the longitudinal direction of the antenna portion 10. It spreads diagonally (that is, diagonally downward in FIG. 8).
  • the multi-band antenna 1001 passes through the input terminal 16 of the multi-band antenna 1001 and is in all the planes parallel to the Y axis.
  • the directivity of is the same as that of FIG. This is because, in the multi-band antenna 1001 according to the comparative example, the effective electric length of the grounding portion 1020 with respect to the signal of the first frequency is longer than that of the multi-band antenna 1a according to the present embodiment, so that the grounding portion 1020 It is considered that this is because the electric field component generated by the current flowing into the tip portion becomes stronger than the electric field component generated by the antenna portion 10.
  • the grounding portion 20 has the second high inductance portion 22 having a meander shape, so that the effective electricity of the grounding portion 20 with respect to the first frequency is obtained.
  • the length can be shorter than the effective electrical length for the second frequency signal. Therefore, by appropriately setting the effective electric length of the grounding portion 20 for each signal of the first frequency and the second frequency, it is possible to realize the directivity perpendicular to the resonance direction in the frequency band including each frequency. ..
  • Such a multi-band antenna 1a is particularly effective when used in the array antenna 101 according to the present embodiment, for example. That is, since the multi-band antennas 1a, 1b and 1c have directivity perpendicular to the resonance direction, the multi-band antennas 1a, 1b and 1c are arranged in a direction perpendicular to the resonance direction and arranged as in the present embodiment. When the antenna 101 is configured, the interaction between the radio waves radiated by each multi-band antenna can be enhanced.
  • the ground electrode 190 is an electrode connected to the ground.
  • the ground electrode 190 is arranged on the main surface 141 of the substrate 140. In the present embodiment, the ground electrode 190 is arranged at a position adjacent to the ground portion 20 of each multi-band antenna of the array antenna 101.
  • the ground electrode 190 also functions as a shield wiring for each line arranged on the main surface on the back side of the main surface 141 of the substrate 140.
  • the ground electrode 190 is, for example, a conductive member patterned on the main surface 141 of the substrate 140, and is formed of, for example, a metal film such as a copper film.
  • the ground electrode 190 is connected to each of the conductive members arranged on the main surface on the back side of the main surface 141 of the substrate 140 via the via wiring penetrating the substrate 140 at the terminals 196a to 196c, 197, 198 and 199. ..
  • the 3-distributor 106 is a distributor that distributes signals in the first frequency band and the second frequency band into three.
  • the three distributor 106 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the three distributor 106 according to the present embodiment. In FIG. 9, the inside of the broken line frame shown in FIG. 4 is enlarged and shown.
  • the 3 distributor 106 has an input terminal T0, a first output terminal T1, a second output terminal T2, and a third output, similarly to the 3 distributor 6 according to the first embodiment. It includes a terminal T3, a first transmission line L1, a second transmission line L2, a third transmission line L3, a first resistor R1, a second resistor R2, a third resistor R3, and a fourth resistor R4.
  • the antenna module 100 can be made smaller.
  • the width of the second input side line L21 is narrower than the width of the first input side line L11 and the third input side line L31. In this way, by narrowing the width of the second input side line L21, the second input side line L21 is curved to secure the electric length, and the first input side line L11 and the third input side line L31 It becomes easy to fit the second input side line L21 in the sandwiched area.
  • the width of the second output side line L22 is narrower than the width of the first output side line L12 and the third output side line L32. In this way, by narrowing the width of the second output side line L22, the second output side line L22 is curved to secure the electric length, and the first output side line L12 and the third output side line L32 It becomes easy to fit the second output side line L22 in the sandwiched region.
  • the connector Cn is a connecting member for inputting a signal to the antenna module 100 from the outside.
  • the configuration of the connector Cn is not particularly limited, but in the present embodiment, it is a coaxial connector.
  • the signal wiring of the connector Cn is connected to the input terminal T0 of the 3 distributor 106. As a result, a signal can be input to the 3 distributor 106 from the outside via the connector Cn.
  • the connector Cn has a connector ground Cg connected to the ground.
  • the shield wiring of the connector Cn is connected to the connector ground Cg.
  • the connector ground Cg is connected to the terminal 198 of the ground electrode 190 via the via wiring penetrating the substrate 140.
  • the line 61 is a conductive member that connects the line 71 and the first output terminal T1 of the 3 distributor 106.
  • the electric length of the line 61 is set based on the phase difference given between the distributed signals distributed to the lines 71 to 73 and the electric lengths of the lines 62 and 63.
  • a phase shifter 80 is connected to the line 61, and the amount of phase delay in the line 61 changes according to the state of the phase shifter 80.
  • the line 62 is a conductive member that connects the line 72 and the second output terminal T2 of the 3 distributor 106.
  • the electric length of the line 62 is set based on the phase difference given between the distributed signals distributed to the lines 71 to 73 and the electric length of the lines 61 and 63.
  • the line 63 is a conductive member that connects the line 73 and the third output terminal T3 of the 3 distributor 106.
  • the electric length of the line 63 is set based on the phase difference given between the distributed signals distributed to the lines 71 to 73 and the electric lengths of the lines 61 and 62.
  • the phase shifter 80 is a device connected to the line 61 and changing the amount of phase delay of the distributed signal on the line 61.
  • the phase shifter 80 is a loaded line type phase shifter.
  • the phase shifter 80 has lines 81 and 82, capacitors 83 and 84, PIN diodes 86 and 87, and a ground electrode 85.
  • the line 81 is a line coupled to the line 61 via a capacitor 83. One end of the line 81 is connected to the capacitor 83 and the other end is connected to the PIN diode 86.
  • the line 82 is a line coupled to the line 61 via a capacitor 84.
  • the line 82 is coupled to the line 61 at a position different from the position where the line 81 is connected.
  • One end of the line 82 is connected to the capacitor 84 and the other end is connected to the PIN diode 87.
  • the capacitors 83 and 84 are elements for connecting the line 61 and the lines 81 and 82, respectively.
  • the phase shifter 80 and the line 61 are coupled by capacitors 83 and 84.
  • the ground electrode 85 is an electrode connected to the ground.
  • the ground electrode 190 is connected to the terminal 197 via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • the PIN diodes 86 and 87 are switches that switch the connection state between the lines 81 and 82 and the ground electrode 85, respectively, between the open state and the closed state.
  • the PIN diodes 86 and 87 are controlled by a control signal input to the control terminals Ts.
  • the phase delay amount of the distributed signal on the line 61 can be switched by setting the states of the PIN diodes 86 and 87 in the open state or the closed state together.
  • the control terminal Ts is a terminal to which a control signal for controlling the states of the PIN diodes 86 and 87 of the phase shifter 80 is input.
  • the control terminal Ts has a ground terminal, and the ground terminal is connected to the terminal 191 on the substrate 140 and the terminal 199 of the ground electrode 190 via the via wiring penetrating the substrate 140.
  • Each of the lines 71, 72, and 73 is a long conductive member to which the distribution signal distributed by the three distributor 106 is input, and is in the Y-axis direction of FIG. 4 (that is, the resonance direction of each multi-band antenna). ).
  • one end of the line 71 is connected to the line 61.
  • a terminal 74 is arranged at the other end of the line 71.
  • the terminal 74 is connected to the input terminal 16 of the multi-band antenna 1a via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • the line 71 receives the distribution signal from the first output terminal T1 of the 3 distributor 106 via the line 61, and outputs the distribution signal to the multi-band antenna 1a.
  • One end of the line 72 is connected to the line 62.
  • a terminal 76 is arranged at the other end of the line 72.
  • the terminal 76 is connected to the input terminal 16 of the multi-band antenna 1b via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • the line 72 receives the distribution signal from the second output terminal T2 of the 3 distributor 106 via the line 62, and outputs the distribution signal to the multi-band antenna 1b.
  • One end of the line 73 is connected to the line 63.
  • a terminal 78 is arranged at the other end of the line 73.
  • the terminal 78 is connected to the input terminal 16 of the multi-band antenna 1c via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • the line 73 receives the distribution signal from the third output terminal T3 of the 3 distributor 106 via the line 63, and outputs the distribution signal to the multi-band antenna 1c.
  • Each of the two ground wires 71g is a long conductive member connected to the ground and arranged along the line 71, and extends in the Y-axis direction of FIG.
  • the two ground wires 71 g are arranged in the X-axis direction of FIG. 4, and the line 71 is arranged between the two ground wires 71 g.
  • the two ground wires 71g and the line 71 are arranged apart from each other.
  • a terminal 75g is arranged at one end of each of the two ground wires 71g, and a terminal 74g is arranged at the other end.
  • the terminal 75g is connected to the terminal 196a of the ground electrode 190 via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • the terminal 74g is connected to the ground terminal 26 of the ground portion 20 of the multi-band antenna 1a via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • Each of the two grounding wires 72g is a long conductive member connected to the ground and arranged along the line 72, and extends in the Y-axis direction of FIG.
  • the two ground wires 72 g are arranged in the X-axis direction of FIG. 4, and the line 72 is arranged between the two ground wires 72 g.
  • the two ground wires 72 g and the line 72 are arranged apart from each other.
  • a terminal 77g is arranged at one end of each of the two ground wires 72g, and a terminal 76g is arranged at the other end.
  • the terminal 77g is connected to the terminal 196b of the ground electrode 190 via the via wiring penetrating the substrate 140.
  • the terminal 76g is connected to the ground terminal 26 of the ground portion 20 of the multi-band antenna 1b via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • Each of the two ground wires 73g is a long conductive member connected to the ground and arranged along the line 73, and extends in the Y-axis direction of FIG.
  • the two ground wires 73g are arranged in the X-axis direction of FIG. 4, and the line 73 is arranged between the two ground wires 73g.
  • the two ground wires 73g and the line 73 are arranged apart from each other.
  • a terminal 79g is arranged at one end of each of the two ground wires 73g, and a terminal 78g is arranged at the other end.
  • the terminal 79g is connected to the terminal 196c of the ground electrode 190 via the via wiring penetrating the substrate 140.
  • the terminal 78g is connected to the ground terminal 26 of the ground portion 20 of the multi-band antenna 1c via a via wiring penetrating the substrate 140.
  • the transmission lines, lines 61, 62, 63, 71 to 73, 81 and 82 of the three distributor 106 according to the present embodiment, and the ground wirings 71g, 72g and 73g are, for example, the main surface 141 of the substrate 140. It is a conductive member patterned on the main surface on the back side, and is formed of, for example, a metal film such as a copper film.
  • the lines 71, 72 and 73 form a coplanar line together with the ground wires 71 g, 72 g and 73 g, respectively.
  • the transmission lines of the three distributor 106 and the lines 61, 62 and 63 of the phase shifter 80 and the lines 81 and 82 of the phase shifter 80 according to the present embodiment are arranged at positions facing the ground electrode 190 via the substrate 140. Has been done. As a result, each line and the ground electrode 190 form a microstrip line.
  • the line 71 and the ground wiring 71g shown in FIG. 4 are arranged at positions facing the ground portion 20 of the multi-band antenna 1a shown in FIG.
  • the width (dimension in the X-axis direction) of the grounding portion 20 is the portion of the two grounding wires 71g that is arranged along the line 71 (that is, in the example shown in FIG. 4, the terminal 75g of the grounding wiring 71g. It is larger than the distance between the outer edges in the X-axis direction (the portion excluding the periphery of). That is, the grounding portion 20 projects outward from the two grounding wires 71g in the X-axis direction.
  • the width of the grounding portion 20 is 7 mm, and the distance between the outer edges of the two grounding wires 71g arranged along the line 71 in the X-axis direction is 3 mm. ..
  • the distance between the outer edges of the two grounding wires 71g arranged along the line 71 in the X-axis direction is 3 mm. ..
  • the width of the grounding portion 20 of the multi-band antennas 1b and 1c is also the same as the width of the grounding portion 20 of the multi-band antenna 1a, which is the X of the portion of the two opposing grounding wires arranged along the lines 72 and 73. Greater than the distance between the outer edges in the axial direction.
  • the operation and effect of the antenna module 100 according to the present embodiment will be described.
  • the antenna module 100 according to the present embodiment by appropriately setting the electric lengths of the lines 61, 62, and 63, the signal input to each multi-band antenna constituting the array antenna 101 can be obtained.
  • the phase can be adjusted.
  • the directivity of the array antenna 101 can be adjusted. For example, when there is an antenna near the antenna module 100 that transmits / receives signals in a frequency band close to the frequency band handled by the antenna module 100, the array antenna in the direction from the array antenna 101 of the antenna module 100 toward the other antenna.
  • the directivity of 101 it is possible to reduce the interference of radio waves between the antenna module 100 and the other antenna.
  • FIG. 10 is a graph showing the directivity of the array antenna 101 according to the present embodiment. Note that FIG. 10 shows the directivity when both the PIN diodes 86 and 87 of the phase shifter 80 of the antenna module 100 are turned off.
  • the angle ⁇ zx in FIG. 10 indicates an angle of inclination from the Z-axis direction to the X-axis direction in each figure.
  • the directivity in the positive direction in the X-axis direction is reduced. Therefore, when there is another antenna on the positive side of the array antenna 101 having such directivity in the X-axis direction, the interference between the array antenna 101 and the other antenna can be reduced.
  • the phase shifter 80 can switch the phase of the signal input to the multi-band antenna 1a.
  • the phase of the signal input to the multi-band antenna 1a is about 50 depending on whether the PIN diodes 86 and b87 are both OFF and both are ON. ° Can be changed.
  • the effect of the phase shifter 80 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 11 is a graph showing the directivity when the state of the phase shifter 80 of the array antenna 101 according to the present embodiment is changed.
  • FIG. 11 shows the directivity when both the PIN diodes 86 and 87 of the phase shifter 80 are turned on.
  • the angle ⁇ zx in FIG. 11 indicates an angle that is inclined from the Z-axis direction to the X-axis direction in each figure.
  • the directivity of the array antenna 101 can be significantly changed by the phase shifter 80.
  • the effect of the phase shifter 80 is effective when the radio wave environment around the antenna module 100 changes. For example, when the arrangement of the antenna module 100 and other antennas is changed, the relative positions of the antenna module 100 and the other antennas may change.
  • the relative positions of the antenna module 100 and the other antennas do not change, when the antenna module 100 and the other antennas are moved, the relative positions of the surrounding structures and the antenna module 100 may change.
  • the interference of the reflected radio waves may become a problem in the array antenna 101 of the antenna module 100.
  • the radio wave environment changes in this way, interference with other radio waves can be suppressed by changing the directivity of the array antenna 101 using the phase shifter 80.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of an audio device 103 including the antenna module 100 according to the present embodiment.
  • the audio device 103 shown in FIG. 12 mainly includes a housing 103c, antenna modules 100, 100a and 104, and speakers Sp0 to Sp4.
  • a housing 103c In FIG. 12, only the outline of the housing 103c is shown by a dotted line in order to show the arrangement of each component.
  • the antenna module 100a is a module that performs wireless communication based on the wireless LAN standard like the antenna module 100, and transmits / receives signals in the 5 GHz band and the 2.4 GHz band.
  • the antenna module 100a is a module similar to the antenna module 100, and the structure and arrangement of each component are reversed left and right with respect to the antenna module 100.
  • the directivity of the array antenna included in the antenna module 100a is the one in which the directivity of the array antenna 101 of the antenna module 100 is inverted left and right (that is, the graphs shown in FIGS. 10 and 11 are inverted left and right). ).
  • the antenna module 104 is a module that performs wireless communication with other devices. In the present embodiment, it is a module that transmits a 2.4 GHz band signal to another audio device based on a standard different from the wireless LAN standard.
  • other audio equipment is, for example, a subwoofer.
  • the sound device 103 since the sound device 103 includes three antenna modules 100, 100a and 104 that handle signals in the 2.4 GHz band, radio wave interference may occur between these modules.
  • the array antenna 101 of the antenna module 100 according to the present embodiment has low directivity on the positive side in the X-axis direction as shown in FIG. 10, it is possible to reduce radio wave interference with other modules.
  • the antenna module 100a has a structure in which the antenna module 100 is flipped horizontally, the array antenna of the antenna module 100a has low directivity on the negative side in the X-axis direction. Therefore, it is possible to reduce the interference of radio waves with other antenna modules arranged on the negative side in the X-axis direction of the antenna module 100a.
  • the radio wave radiated from the antenna module 104 may be reflected by the structure and reach the antenna modules 100 and 100a.
  • the directivity of each array antenna is changed by changing the setting of each phase shifter of the antenna modules 100 and 100a. By changing, the interference with the reflected radio wave can be reduced.
  • the antenna module 100 is used in the audio device 103, but it can also be used in other devices.
  • the antenna module 100 may be used in a television receiver or the like.
  • the multi-band antenna 1a an example of a dual band that transmits / receives signals in two frequency bands is shown, but the multi-band antenna of the present disclosure may transmit / receive three or more frequency bands.
  • a multi-band antenna that transmits and receives a third frequency band including a third frequency lower than the first frequency and higher than the second frequency in addition to the first frequency band and the second frequency band can be realized.
  • the first middle inductance portion is inserted between the first low inductance portion 11 and the first high inductance portion 12, and the second low inductance portion 21 and the second
  • the second middle inductance section is inserted between the high inductance section 22 and the high inductance section 22
  • the first middle inductance portion has a higher inductance than the first low inductance portion 11 and a lower inductance than the first high inductance portion 12.
  • the second middle inductance section has a higher inductance than the second low inductance section 21 and a lower inductance than the second high inductance section 22.
  • the first low inductance section 11 and the second low inductance section 21 do not function as choke coils for signals of the third frequency.
  • the first middle inductance portion and the second middle inductance portion function as choke coils for signals of the first frequency and do not function as choke coils for signals of the second frequency and the third frequency.
  • the first high inductance section 12 and the second high inductance section 22 function as choke coils for signals of the third frequency.
  • the total electric length of the first low inductance portion 11 and the first middle inductance portion is 1/4 wavelength of the third frequency.
  • the present disclosure also includes a form realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the purpose of the present disclosure.
  • the 3 distributors of the present disclosure can be used as, for example, 3 distributors for antenna modules used in audio equipment and the like.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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Abstract

3分配器(6)は、第1伝送線路(L1)、第2伝送線路(L2)及び第3伝送線路(L3)を備え、第1伝送線路(L1)は、第1接続点(CP1)で接続された第1入力側線路(L11)及び第1出力側線路(L12)を含み、第2伝送線路(L2)は、第2接続点(CP2)で接続された第2入力側線路(L21)及び第2出力側線路(L22)を含み、第3伝送線路(L3)は、第3接続点(CP3)で接続された第3入力側線路(L31)及び第3出力側線路(L32)を含み、第1伝送線路(L1)、第2伝送線路(L2)及び第3伝送線路(L3)の各々の電気長は、第2周波数の1/4波長であり、第1接続点(CP1)と第2接続点(CP2)との間、第3接続点(CP3)と第2接続点(CP2)との間、第1出力端子(T1)と第2出力端子(T2)との間、及び、第3出力端子(T3)と第2出力端子(T2)との間は、それぞれ抵抗を介して接続される。

Description

3分配器
 本開示は、3分配器に関する。
 近年、パソコン等の情報機器に加え、例えば、テレビ、音響装置などのような家電機器においても、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)などの規格に基づく無線端末が搭載され始めている。これに伴い、家電機器において、複数の規格にそれぞれ対応する複数の周波数帯域において無線通信を行うことがある。また、無線通信に用いるアンテナとして、所望の指向性を得るために、アレイアンテナを用いる技術が知られている。このようなアレイアンテナを用いる場合、複数の周波数帯域の信号を複数のアンテナに分配する必要がある。例えば、特許文献1には、二つの周波数帯域の信号を3分配するウィルキンソン型の3分配器が開示されている。
特開2015-35759号公報
 無線端末においては、小型化が求められており、無線端末が備える分配器においても小型化が求められている。
 そこで、本開示は、二つの周波数帯域の信号を3分配できる小型の3分配器を提供する。
 本開示の一態様に係る3分配器は、信号を3分配する3分配器であって、前記信号が入力される入力端子と、前記信号が3分配された三つの分配信号をそれぞれ出力する第1出力端子、第2出力端子及び第3出力端子と、前記入力端子と前記第1出力端子、前記第2出力端子及び前記第3出力端子との間をそれぞれ接続する第1伝送線路、第2伝送線路及び第3伝送線路と、第1抵抗、第2抵抗、第3抵抗及び第4抵抗とを備え、前記第1伝送線路は、前記入力端子側から順に、第1接続点で直列に接続された第1入力側線路及び第1出力側線路を含み、前記第2伝送線路は、前記入力端子側から順に、第2接続点で直列に接続された第2入力側線路及び第2出力側線路を含み、前記第3伝送線路は、前記入力端子側から順に、第3接続点で直列に接続された第3入力側線路及び第3出力側線路を含み、前記第1入力側線路、前記第2入力側線路及び前記第3入力側線路の各々の電気長は、第1周波数の1/4波長であり、前記第1伝送線路、前記第2伝送線路及び前記第3伝送線路の各々の電気長は、前記第1周波数より低い第2周波数の1/4波長であり、前記第1接続点と前記第2接続点との間、前記第3接続点と前記第2接続点との間、前記第1出力端子と前記第2出力端子との間、及び、前記第3出力端子と前記第2出力端子との間は、それぞれ、前記第1抵抗、前記第2抵抗、前記第3抵抗及び前記第4抵抗を介して接続される。
 本開示によれば、二つの周波数帯域の信号を3分配できる小型の3分配器を提供できる。
図1は、実施の形態1に係る3分配器の構成を示す模式図である。 図2は、比較例に係る3分配器の構成を示す模式図である。 図3は、実施の形態2に係るアンテナモジュールの構成を示す第1の平面図である。 図4は、実施の形態2に係るアンテナモジュールの構成を示す第2の平面図である。 図5は、実施の形態2に係るマルチバンドアンテナの構成を示す平面図である。 図6は、比較例に係るマルチバンドアンテナの構成を示す平面図である。 図7は、実施の形態2に係るマルチバンドアンテナの第1周波数における指向性の概要を示す図である。 図8は、比較例に係るマルチバンドアンテナの第1周波数における指向性の概要を示す図である。 図9は、実施の形態2に係る3分配器の構成を示す平面図である。 図10は、実施の形態2に係るアレイアンテナの指向性を示すグラフである。 図11は、実施の形態2に係るアレイアンテナの移相器の状態を変化させた場合の指向性を示すグラフである。 図12は、実施の形態2に係るアンテナモジュールを備える音響装置の構成を示す斜視図である。
 以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
 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、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。
 また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
 (実施の形態1)
 実施の形態1に係る3分配器について説明する。
 [1-1.構成]
 まず、本実施の形態に係る3分配器の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係る3分配器6の構成を示す模式図である。
 本実施の形態に係る3分配器6は、第1周波数帯域及び第2周波数帯域の信号を3分配する分配器である。
 図1に示されるように、3分配器6は、入力端子T0と、第1出力端子T1と、第2出力端子T2と、第3出力端子T3と、第1伝送線路L1と、第2伝送線路L2と、第3伝送線路L3と、第1抵抗R1、第2抵抗R2、第3抵抗R3及び第4抵抗R4とを備える。
 入力端子T0は、信号が入力される端子である。本実施の形態では、入力端子T0には、第1周波数を含む第1周波数帯域、及び、第1周波数より低い第2周波数を含む第2周波数帯域の信号が入力される。第1周波数帯域及び第2周波数帯域は、特に限定されない。本実施の形態では、第1周波数帯域及び第2周波数帯域は、それぞれ5GHz帯及び2.4GHz帯である。
 第1出力端子T1、第2出力端子T2及び第3出力端子T3は、それぞれ、入力端子T0から入力された信号が3分配された三つの分配信号を出力する端子である。本実施の形態では、同位相の三つの分配信号が、それぞれ、第1出力端子T1、第2出力端子T2及び第3出力端子T3から出力される。
 第1伝送線路L1、第2伝送線路L2及び第3伝送線路L3は、入力端子T0と第1出力端子T1、第2出力端子T2及び第3出力端子T3との間をそれぞれ接続する線路である。
 第1伝送線路L1は、入力端子T0側から順に、第1接続点CP1で直列に接続された第1入力側線路L11及び第1出力側線路L12を含む。第2伝送線路L2は、入力端子T0側から順に、第2接続点CP2で直列に接続された第2入力側線路L21及び第2出力側線路L22を含む。第3伝送線路L3は、入力端子T0側から順に、第3接続点CP3で直列に接続された第3入力側線路L31及び第3出力側線路L32を含む。
 第1入力側線路L11、第2入力側線路L21及び第3入力側線路L31の各々の電気長は、第1周波数の1/4波長(Λa/4)である。第1伝送線路L1、第2伝送線路L2及び第3伝送線路L3の各々の電気長は、第1周波数より低い第2周波数の1/4波長(Λb/4)である。
 第1接続点CP1と第2接続点CP2との間、第3接続点CP3と第2接続点CP2との間、第1出力端子T1と第2出力端子T2との間、及び、第3出力端子T3と第2出力端子T2との間は、それぞれ、第1抵抗R1、第2抵抗R2、第3抵抗R3及び第4抵抗R4を介して接続される。第1抵抗R1、第2抵抗R2、第3抵抗R3及び第4抵抗R4は、吸収抵抗である。例えば、3分配器6の出力側のインピーダンスが50Ωである場合、第3抵抗R3及び第4抵抗R4の抵抗値は、出力側のインピーダンスの2倍の100Ωであり、第1抵抗R1及び第2抵抗R2の抵抗値は、出力側のインピーダンスの2倍以上4倍以下、つまり、100Ω以上200Ω以下である。本実施の形態では、また、第1抵抗R1、第2抵抗R2、第3抵抗R3及び第4抵抗R4の抵抗値は同一であり、いずれも100Ωである。
 各伝送線路は、例えば、絶縁基板の主面上にパターニングされた導電性部材などで形成できる。各伝送線路は、例えば、銅膜などの金属膜で形成される。
 本実施の形態に係る3分配器6は、以上のような構成を有することにより、第1周波数帯域及び第2周波数帯域の信号を3分配できる。
 [1-2.作用及び効果]
 次に、本実施の形態に係る3分配器6の作用及び効果について、比較例に係る3分配器と比較しながら図2を用いて説明する。図2は、比較例に係る3分配器1006の構成を示す模式図である。比較例に係る3分配器1006は、ウィルキンソン型の3分配器である。3分配器1006は、図2に示されるように、本実施の形態に係る3分配器6と同様に、入力端子Ta0と、第1出力端子Ta1と、第2出力端子Ta2と、第3出力端子Ta3と、第1伝送線路La1と、第2伝送線路La2と、第3伝送線路La3とを備える。
 第1伝送線路La1は、入力端子Ta0側から順に、第1接続点CPa1で直列に接続された第1入力側線路La11及び第1出力側線路La12を含む。第2伝送線路La2は、入力端子Ta0側から順に、第2接続点CPa2で直列に接続された第2入力側線路La21及び第2出力側線路La22を含む。第3伝送線路La3は、入力端子Ta0側から順に、第3接続点CPa3で直列に接続された第3入力側線路La31及び第3出力側線路La32を含む。ここで、第1入力側線路La11、第2入力側線路La21及び第3入力側線路La31の各々の電気長は、第1周波数の1/4波長(Λa/4)である。
 ただし、比較例に係る3分配器1006においては、第1出力側線路La12、第2出力側線路La22及び第3出力側線路La32の電気長が、第2周波数の1/4波長(Λb/4)である点において、本実施の形態に係る3分配器6の各伝送線路と相違する。
 また、比較例に係る3分配器1006においては、二つの吸収抵抗R0を備え、第1出力端子Ta1と第2出力端子Ta2との間、及び、第3出力端子Ta3と第2出力端子Ta2との間に接続され、第1接続点CPa1と第2接続点CPa2の間、及び、第3接続点CPa3と第2接続点CPa2の間には吸収抵抗は接続されない。
 このように、ウィルキンソン型の3分配器1006では、本実施の形態に係る3分配器6の第1出力側線路L12、第2出力側線路L22及び第3出力側線路L32にそれぞれ対応する第1出力側線路La12、第2出力側線路La22及び第3出力側線路La32の電気長を、第2周波数の1/4波長とする必要がある。これに対して、本実施の形態に係る3分配器6では、第1接続点CP1と第2接続点CP2の間、及び、第3接続点CP3と第2接続点CP2の間には吸収抵抗を接続することで、第1伝送線路L1、第2伝送線路L2及び第3伝送線路L3の電気長を第2周波数の1/4波長とすることができる。したがって、本実施の形態に係る3分配器6では、第1伝送線路L1、第2伝送線路L2及び第3伝送線路L3の電気長を、第1周波数の1/4波長だけ、ウィルキンソン型の3分配器1006より小型化できる。
 以上のように、本実施の形態に係る3分配器6によれば、二つの周波数帯域の信号を3分配できる従来より小型の3分配器を実現できる。
 (実施の形態2)
 実施の形態2に係るアンテナモジュールについて説明する。本実施の形態に係るアンテナモジュールは、実施の形態1に係る3分配器6の適用例である。
 [2-1.構成]
 まず、本実施の形態に係るアンテナモジュールの構成について、図3及び図4を用いて説明する。図3及び図4は、それぞれ、本実施の形態に係るアンテナモジュール100の構成を示す第1及び第2の平面図である。図3においては、アンテナモジュール100の基板140の一方の主面141の平面視における平面図が示されている。また、図4においては、基板140上の主面141の裏側の主面に配置される各構成要素の平面図が示されており、基板140の輪郭が点線で併せて示されている。なお、図3及び図4において、アンテナモジュール100の基板140の主面141に垂直な方向をZ軸方向とし、Z軸方向に垂直であって、互いに垂直な二つの方向をX軸方向及びY軸方向としている。
 本実施の形態に係るアンテナモジュール100は、アレイアンテナ101と、アレイアンテナ101を構成する各マルチバンドアンテナに信号を分配する分配器とを備えるモジュールである。本実施の形態では、アンテナモジュール100は、無線LAN規格に基づいて無線通信を行うモジュールであり、第1周波数帯域及び第2周波数帯域としてそれぞれ5GHz帯及び2.4GHz帯の信号を送受信する。アンテナモジュール100は、分配器として3分配器106を備える。アンテナモジュール100は、接地電極190と、線路61、62、63、71、72及び73と、移相器80と、接地配線71g、72g及び73gと、コネクタCnと、制御端子Tsとをさらに備える。
 [2-1-1.アンテナアレイ]
 アレイアンテナ101は、複数のマルチバンドアンテナを有するアンテナである。本実施の形態では、アレイアンテナ101は、三つのマルチバンドアンテナ1a、1b及び1cを有する。三つのマルチバンドアンテナ1a、1b及び1cの各々は、基板140を共有する。三つのマルチバンドアンテナ1a、1b及び1cは、各々の電流のY軸方向に垂直なX軸方向に配列されている。
 三つのマルチバンドアンテナ1a、1b及び1cは、同一の構成を有する。以下、三つのマルチバンドアンテナ1a、1b及び1cを代表して、マルチバンドアンテナ1aの構成について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aの構成を示す平面図である。
 マルチバンドアンテナ1aは、二つの周波数帯域の信号を送受信するアンテナである。本実施の形態では、マルチバンドアンテナ1aは、第1周波数を含む第1周波数帯域の信号と、第1周波数より低い第2周波数を含む第2周波数帯域の信号とを送受信する。第1周波数帯域及び第2周波数帯域は特に限定されないが、本実施の形態では、第1周波数帯域及び第2周波数帯域として、それぞれ、5GHz帯及び2.4GHz帯を用いる。これにより、マルチバンドアンテナ1aを無線LANの規格に基づく5GHz帯及び2.4GHz帯のデュアルバンドアンテナとして利用できる。図5に示されるように、マルチバンドアンテナ1aは、基板140と、入力端子16と、アンテナ部10と、接地部20とを備える。本実施の形態では、マルチバンドアンテナ1aは、さらに接地端子26を備える。
 基板140は、マルチバンドアンテナ1aの基台となる部材である。なお、マルチバンドアンテナ1a、1b及び1cは、基板140を共有する。また、基板140には、アンテナモジュール100の他の構成要素も配置される。基板140は、回路基板であり、基板140の一方の主面141に、アンテナ部10及び接地部20が配置される。本実施の形態では、基板140は、矩形板状の誘電体である。基板140は、例えば、ガラスエポキシ基板である。
 入力端子16は、基板140上に配置され、信号が入力される端子である。本実施の形態では、入力端子16には、マルチバンドアンテナ1aが送信する高周波信号が入力される。また、入力端子16は、マルチバンドアンテナ1aが受信した高周波信号を出力する出力端子としても機能する。本実施の形態では、入力端子16には、基板140の主面141の裏側の主面から基板140を貫通するビア配線を介して信号が入力される。また、入力端子16は、アンテナ部10に接続される。
 接地端子26は、基板140上に配置され、グランドに接続される端子である。本実施の形態では、接地端子26は、基板140の主面141に配置され、接地部20に接続される。本実施の形態では、接地端子26は、基板140を貫通するビア配線を介してグランドに接続される。接地端子26の個数は特に限定されないが、本実施の形態では、2個である。
 アンテナ部10は、基板140上に配置され、入力端子16に接続される導電性部材である。本実施の形態では、アンテナ部10において第1周波数帯域の信号及び第2周波数帯域の信号が共振する。これにより、アンテナ部10から電波が放射される。アンテナ部10は、入力端子16側から順に、直列に接続された第1低インダクタンス部11、第1高インダクタンス部12及び第1先端部13を有する。第1低インダクタンス部11、第1高インダクタンス部12及び第1先端部13の電気長の和は、第2周波数の1/4波長である。これにより、アンテナ部10において第2周波数を含む第2周波数帯域の信号が共振する。
 アンテナ部10が入力端子16に接続される位置は特に限定されないが、本実施の形態では、入力端子16は、第1低インダクタンス部11の接地部20側の端部に配置される。より詳しくは、入力端子16は、第1低インダクタンス部11の接地部20側の端部のみに配置され、第1高インダクタンス部12及び第1先端部13には配置されない。なお、第1低インダクタンス部11の端部とは、例えば、第1低インダクタンス部11の接地部20側の端から、第1低インダクタンス部11のY軸方向における長さの10%以下の範囲の領域を意味する。
 本実施の形態では、アンテナ部10は、基板140の主面141上にパターニングされた導電性部材であり、例えば、銅膜などの金属膜で形成される。また、第1低インダクタンス部11、第1高インダクタンス部12及び第1先端部13は、図5のY軸方向に配列される。これにより、図5のY軸方向が、アンテナ部10の長手方向、及び、アンテナ部10における信号の共振方向となる。図5に示されるように、第1低インダクタンス部11、第1高インダクタンス部12及び第1先端部13の幅(つまり、共振方向に垂直な方向であって、基板140の主面141に平行な方向の寸法)は、同一である。
 第1低インダクタンス部11は、アンテナ部10のうち、入力端子16に接続される部分である。第1低インダクタンス部11の一方の端部に入力端子16が接続され、他方の端部に第1高インダクタンス部12が接続される。第1低インダクタンス部11の電気長は、第1周波数の1/4波長である。第1低インダクタンス部11は、第1高インダクタンス部12より低いインダクタンスを有する。本実施の形態では、図5に示されるように、第1低インダクタンス部11は、メアンダ(meander)形状を有するが、第1周波数帯域及び第2周波数帯域の信号に対してチョークコイルとして機能しない(つまり、信号を阻止しない)程度に低いインダクタンスを有する。このように、第1低インダクタンス部11がメアンダ形状を有することにより、第1低インダクタンス部11の共振方向(つまり、図5におけるY軸方向)の寸法を低減できる。
 第1高インダクタンス部12は、アンテナ部10のうち、第1低インダクタンス部11と第1先端部13との間に配置される部分であり、メアンダ形状を有する。第1高インダクタンス部12は、第1低インダクタンス部11より高いインダクタンスを有する。本実施の形態では、第1高インダクタンス部12のメアンダ形状は、第1低インダクタンス部11のメアンダ形状より、線幅及び間隔が小さい。これにより、第1高インダクタンス部12のインダクタンスを第1低インダクタンス部11より高くなる。本実施の形態では、第1高インダクタンス部12は、線幅0.1mm、間隔0.1mm、長さ(図5におけるY軸方向の寸法)2.1mm、幅(図5におけるX軸方向の寸法)3mmのメアンダ形状を有する。第1高インダクタンス部12は、第1周波数帯域の信号に対してチョークコイルとして機能する。つまり、第1低インダクタンス部11に接続される入力端子16から入力された第1周波数帯域の信号に対するアンテナ部10の実効的な電気長は、第1低インダクタンス部11の電気長(第1周波数の1/4波長)となる。したがって、アンテナ部10において、第1周波数帯域の信号が共振する。なお、第1高インダクタンス部12は、第2周波数帯域の信号に対してチョークコイルとして機能しない程度に低いインダクタンスを有する。このため、第1高インダクタンス部12は、第2周波数帯域の信号を阻止しない。したがって、第2周波数帯域の信号は、アンテナ部10の第1低インダクタンス部11、第1高インダクタンス部12及び第1先端部13からなる経路において共振する。
 第1先端部13は、アンテナ部10のうち、入力端子16から共振方向に最も離れた端部に配置された部分である。第1先端部13の形状は特に限定されないが、本実施の形態では矩形状である。これにより、例えば、第1先端部13をメアンダ形状とする場合より第1先端部13における電流密度を高めることができるため、第1先端部13からの電波の放射効率を高めることができる。
 接地部20は、基板140上に配置され、入力端子16と絶縁される導電性部材である。接地部20は、アンテナ部10に対して、共振方向に所定の距離だけ離隔して配置されている。アンテナ部10と接地部20との間隔は、例えば、0より大きく、1mm程度以下である。本実施の形態では、アンテナ部10と接地部20との間隔は、0.5mmである。また、接地部20の幅(つまり、共振方向に垂直な方向であって、基板140の主面141に平行な方向の寸法)は、アンテナ部10の幅より広い。
 接地部20は、入力端子16側から順に、直列に接続された第2低インダクタンス部21、第2高インダクタンス部22及び第2先端部23を有する。本実施の形態では、接地部20は、基板140の主面141上にパターニングされた導電性部材であり、例えば、銅膜などの金属膜で形成される。また、第2低インダクタンス部21、第2高インダクタンス部22及び第2先端部23は、図5のY軸方向に配列される。
 第2低インダクタンス部21、第2高インダクタンス部22及び第2先端部23の電気長の合計は、アンテナ部10から放射される第2周波数の電波の指向性が、アンテナ部10の長手方向(つまり、図5のY軸方向)に垂直な面(つまり、図5のZX平面に平行な面)に沿って広がるように設定されている。当該電気長の合計と第2周波数の電波の指向性との関係は、例えば、シミュレーションなどによって求めることができる。
 接地部20は、接地端子26と接続される。接地端子26の配置は特に限定されないが、本実施の形態では、接地端子26は、第2低インダクタンス部21のアンテナ部10側(つまり、入力端子16側)の端部に配置される。より詳しくは、二つの接地端子26は、第2低インダクタンス部21のアンテナ部10側の端部のみに配置され、第2高インダクタンス部22及び第2先端部23には配置されない。なお、第2低インダクタンス部21の端部とは、例えば、第2低インダクタンス部21のアンテナ部10側の端から、第2低インダクタンス部21の共振方向(図5のY軸方向)における長さの10%以下の範囲の領域を意味する。
 第2低インダクタンス部21は、接地部20のうち、アンテナ部10に最も近い位置に配置される部分である。第2低インダクタンス部21の一方の端部に接地端子26が接続され、他方の端部に第2高インダクタンス部22が接続される。第2低インダクタンス部21の電気長は、アンテナ部10から放射される第1周波数の電波の指向性が、アンテナ部10の長手方向に垂直な面に沿って広がるように設定されている。第2低インダクタンス部21の電気長と第1周波数の電波の指向性との関係は、例えば、シミュレーションなどによって求めることができる。また、二つの高インダクタンス要素22a及び22bのメアンダ形状部分における線幅及びピッチは、それぞれ、アンテナ部10の第1高インダクタンス部12のメアンダ形状部分における線幅及びピッチと同一であってもよい。これにより、マルチバンドアンテナ1aの設計を容易化できる。
 第2低インダクタンス部21は、第2高インダクタンス部22より低いインダクタンスを有する。本実施の形態では、図5に示されるように、第2低インダクタンス部21は、矩形状の形状を有するが、第2低インダクタンス部21の形状は、これに限定されない。第2低インダクタンス部21の形状は、第2低インダクタンス部21のインダクタンスが、第1周波数及び第2周波数の信号に対してチョークコイルとして機能しない程度に低いインダクタンスを有するように設計されていればよい。
 第2高インダクタンス部22は、接地部20のうち、第2低インダクタンス部21と第2先端部23との間に配置される部分であり、メアンダ形状を有する。第2高インダクタンス部22は、第2低インダクタンス部21より高いインダクタンスを有する。第2高インダクタンス部22は、第1周波数帯域の信号に対してチョークコイルとして機能する。つまり、第2低インダクタンス部21に誘起される第1周波数帯域の信号に対する接地部20の実効的な電気長は、第2低インダクタンス部21の電気長となる。また、第2高インダクタンス部22は、第2周波数帯域の信号に対してチョークコイルとして機能しない程度に低いインダクタンスを有する。このため、第2高インダクタンス部22は、第2周波数帯域の信号を阻止しない。したがって、第2周波数帯域の信号に対する接地部20の実効的な電気長は、接地部20の第2高インダクタンス部22を含む経路の電気長を含む。
 第2高インダクタンス部22は、第2低インダクタンス部21の幅方向(図5のX軸方向)の両端にそれぞれ接続される二つの高インダクタンス要素22a及び22bを有する。二つの高インダクタンス要素22a及び22bの間には、開口22cが形成されている。つまり、二つの高インダクタンス要素22a及び22bの間には、導電性部材が配置されない領域が形成される。なお、基板140の開口22cに対応する領域には、開口は設けられなくてもよい。二つの高インダクタンス要素22a及び22bの各々は、メアンダ形状を有する。また、二つの高インダクタンス要素22a及び22bは、互いに左右反転した構造を有する。したがって、二つの高インダクタンス要素22a及び22bの電気長は等しい。なお、本実施の形態では、マルチバンドアンテナ1aの第2高インダクタンス部22の電気長を、二つの高インダクタンス要素22a及び22bの一方の電気長と定義する。
 第2低インダクタンス部21においては、図5の破線の矢印で示されるように、主に、第2低インダクタンス部21の端縁に沿って、送受信する電波に対応する電流が流れる。このため、二つの高インダクタンス要素22a及び22bを接地部20の幅方向の端部に配置することにより、図5の破線の矢印で示される電流は、高インダクタンス要素22a及び高インダクタンス要素22bのいずれかを通る。
 第2先端部23は、接地部20のうち、アンテナ部10から共振方向に最も離れた端部に配置された部分である。第2先端部23の形状は特に限定されないが、本実施の形態では、第2先端部23は、矩形状の形状を有する。また、第2先端部23は、第2高インダクタンス部22の二つの高インダクタンス要素22a及び22bを接続する。これにより、第2先端部23において、二つの高インダクタンス要素22a及び22bから第2先端部23に流れ込む電流成分を相殺できるため、これらの電流成分に起因する共振方向に広がる電波の放射を抑制できる。
 ここで、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aの作用及び効果について、比較例に係るマルチバンドアンテナと比較しながら図6~図8を用いて説明する。図6は、比較例に係るマルチバンドアンテナ1001の構成を示す平面図である。図6には、比較例に係るマルチバンドアンテナ1001の基板140の平面視における平面図が示されている。図7及び図8は、それぞれ、本実施の形態及び比較例に係るマルチバンドアンテナの第1周波数における指向性の概要を示す図である。
 図6に示される比較例に係るマルチバンドアンテナ1001は、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aと同様に、基板140と、入力端子16と、接地端子26と、アンテナ部10と、接地部1020とを備える。比較例に係るマルチバンドアンテナ1001は、接地部1020の構成において、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aと相違し、その他の点において一致する。比較例に係る接地部1020は、本実施の形態に係る接地部20全体の電気長と同等の電気長を有する。ただし、比較例に係る接地部1020は、平板状の形状を有する。言い換えると、比較例に係る接地部1020は、その全体において、本実施の形態に係る接地部20の第2低インダクタンス部21と同様の構成を有する。
 第2周波数の信号に関し、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aにおいては、アンテナ部10から放射される第2周波数の電波の指向性が、アンテナ部10の長手方向に垂直な面に沿って広がるように、接地部20全体の電気長が設定されている。比較例に係る接地部1020も本実施の形態に係る接地部20と同等の電気長を有するため、比較例に係るマルチバンドアンテナ1001においても、アンテナ部10から放射される第2周波数の電波の指向性は、アンテナ部10の長手方向に垂直な面に沿って広がる。
 一方、第1周波数の信号に関して、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aは、第1周波数の信号に対してチョークコイルとして機能する第2高インダクタンス部22を備えるため、第2低インダクタンス部21に誘起される第1周波数の信号に対しては、接地部20の実効的な電気長は、第2低インダクタンス部21の電気長と等しくなる。そして、第2低インダクタンス部21の電気長は、アンテナ部10から放射される第1周波数の電波の指向性が、アンテナ部10の長手方向に垂直な面に沿って広がるように設定されている。このため、図7に示されるように、第1周波数の電波の指向性が、アンテナ部10の長手方向に垂直な面に沿って広がる。
 これに対して、比較例に係るマルチバンドアンテナ1001は、第2高インダクタンス部22を有さないため、第1周波数の信号に対する電気長は、第2周波数に対する電気長と同様に接地部1020全体の電気長と等しくなる。このような構成を有するマルチバンドアンテナ1001においては、図8に示されるように、第1周波数の電波の指向性が、アンテナ部10の長手方向に垂直な面に対して、接地部20寄りに斜め方向に(つまり、図8において斜め下向きに)広がる。なお、図8では、XY平面に平行な面内の指向性だけが示されているが、マルチバンドアンテナ1001の入力端子16を通り、Y軸に平行なすべての面内において、マルチバンドアンテナ1001の指向性は、図8と同様の指向性となる。これは、比較例に係るマルチバンドアンテナ1001において、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aより、第1周波数の信号に対する接地部1020の実効的な電気長が長くなることで、接地部1020の先端部へ流れ込む電流により発生する電界成分が、アンテナ部10で発生する電界成分よりも強くなることに起因すると考えられる。
 以上のように、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ1aにおいては、接地部20が、メアンダ形状を有する第2高インダクタンス部22を有することで、第1周波数に対する接地部20の実効的な電気長を第2周波数の信号に対する実効的な電気長より短くすることができる。したがって、第1周波数及び第2周波数の各信号に対する接地部20の実効的な電気長を適切に設定することで、各周波数が含まれる周波数帯域において共振方向に対して垂直な指向性を実現できる。
 このようなマルチバンドアンテナ1aは、例えば、本実施の形態に係るアレイアンテナ101において用いる場合に特に有効である。つまり、マルチバンドアンテナ1a、1b及び1cは、共振方向に垂直な指向性を有するため、本実施の形態のようにマルチバンドアンテナ1a、1b及び1cを共振方向に垂直な方向に配列してアレイアンテナ101を構成する場合に、各マルチバンドアンテナが放射する電波間の相互作用を高めることができる。
 [2-1-2.接地電極190]
 接地電極190は、グランドに接続される電極である。接地電極190は、基板140の主面141に配置される。本実施の形態では、接地電極190は、アレイアンテナ101の各マルチバンドアンテナの接地部20と隣り合う位置に配置される。接地電極190は、基板140の主面141の裏側の主面に配置される各線路のシールド配線としても機能する。接地電極190は、例えば、基板140の主面141上にパターニングされた導電性部材であり、例えば、銅膜などの金属膜で形成される。接地電極190は、端子196a~196c、197、198及び199において、基板140を貫通するビア配線を介して基板140の主面141の裏側の主面に配置された各導電性部材と接続される。
 [2-1-3.3分配器]
 3分配器106は、第1周波数帯域及び第2周波数帯域の信号を3分配する分配器である。以下、本実施の形態に係る3分配器106について、図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態に係る3分配器106の構成を示す平面図である。図9においては、図4に示される破線枠内が拡大されて示されている。
 図9に示されるように、3分配器106は、実施の形態1に係る3分配器6と同様に、入力端子T0と、第1出力端子T1と、第2出力端子T2と、第3出力端子T3と、第1伝送線路L1と、第2伝送線路L2と、第3伝送線路L3と、第1抵抗R1、第2抵抗R2、第3抵抗R3及び第4抵抗R4とを備える。
 本実施の形態に係る3分配器106は、実施の形態1に係る3分配器6と同様に、ウィルキンソン型の分配器より小型化できるため、アンテナモジュール100を小型化できる。
 また、図9に示されるように、第2入力側線路L21の幅は、第1入力側線路L11及び第3入力側線路L31の幅より狭い。このように、第2入力側線路L21の幅を狭くすることにより、第2入力側線路L21を湾曲させることで電気長を確保しつつ、第1入力側線路L11及び第3入力側線路L31で挟まれた領域内に第2入力側線路L21を収めることが容易となる。
 また、第2出力側線路L22の幅は、第1出力側線路L12及び第3出力側線路L32の幅より狭い。このように、第2出力側線路L22の幅を狭くすることにより、第2出力側線路L22を湾曲させることで電気長を確保しつつ、第1出力側線路L12及び第3出力側線路L32で挟まれた領域内に第2出力側線路L22を収めることが容易となる。
 [2-1-4.コネクタ]
 コネクタCnは、外部からアンテナモジュール100に信号を入力するための接続部材である。コネクタCnの構成は特に限定されないが、本実施の形態では、同軸コネクタである。コネクタCnの信号配線は、3分配器106の入力端子T0に接続される。これにより、コネクタCnを介して外部から3分配器106に信号を入力できる。コネクタCnは、グランドに接続されるコネクタグランドCgを有する。コネクタCnのシールド配線は、にコネクタグランドCgに接続される。コネクタグランドCgは、基板140を貫通するビア配線を介して接地電極190の端子198に接続される。
 [2-1-5.線路61~63]
 線路61は、線路71と3分配器106の第1出力端子T1とを接続する導電性部材である。線路61の電気長は、線路71~73に分配される分配信号の間に与える位相差と、線路62及び63の電気長とに基づいて設定される。なお、線路61には、移相器80が接続されており、移相器80の状態に応じて線路61における位相の遅延量が変化する。
 線路62は、線路72と3分配器106の第2出力端子T2とを接続する導電性部材である。線路62の電気長は、線路71~73に分配される分配信号の間に与える位相差と、線路61及び63の電気長とに基づいて設定される。
 線路63は、線路73と3分配器106の第3出力端子T3とを接続する導電性部材である。線路63の電気長は、線路71~73に分配される分配信号の間に与える位相差と、線路61及び62の電気長とに基づいて設定される。
 [2-1-6.移相器]
 移相器80は、線路61に接続され、線路61における分配信号の位相の遅延量を変化させる機器である。移相器80は、ロードライン(loaded line)型移相器である。移相器80は、線路81及び82と、コンデンサ83及び84と、PINダイオード86及び87と、接地電極85とを有する。
 線路81は、線路61にコンデンサ83を介して結合される線路である。線路81の一端は、コンデンサ83に接続され、他端は、PINダイオード86に接続される。
 線路82は、線路61にコンデンサ84を介して結合される線路である。線路82は、線路81が結合される位置とは異なる位置において、線路61に結合される。線路82の一端は、コンデンサ84に接続され、他端は、PINダイオード87に接続される。
 コンデンサ83及び84は、それぞれ、線路61と線路81及び82とを結合するための素子である。言い換えると、移相器80と線路61とは、コンデンサ83及び84によって結合される。線路81及び82が、それぞれ、コンデンサ83及び84を介して線路61に結合されることで、線路81及び82と線路61との間に直流電流が流れることを抑制しながら、線路81及び82と線路61との間で高周波信号を結合させることができる。
 接地電極85は、グランドに接続される電極である。本実施の形態では、基板140を貫通するビア配線を介して接地電極190の端子197に接続される。
 PINダイオード86及び87は、それぞれ、線路81及び82と接地電極85との間の接続状態を開状態又は閉状態に切り替えるスイッチである。PINダイオード86及び87は、制御端子Tsに入力される制御信号によって制御される。移相器80において、PINダイオード86及び87の状態を共に開状態、又は、共に閉状態とすることで、線路61における分配信号の位相の遅延量を切り替えられる。
 [2-1-7.制御端子]
 制御端子Tsは、移相器80のPINダイオード86及び87の状態を制御するための制御信号が入力される端子である。制御端子Tsは、接地端子を有し、当該接地端子は、基板140上の端子191、及び、基板140を貫通するビア配線を介して接地電極190の端子199に接続される。
 [2-1-8.線路71~73]
 線路71、72及び73の各々は、3分配器106によって分配された分配信号が入力される長尺状の導電性部材であり、図4のY軸方向(つまり、各マルチバンドアンテナの共振方向)に延びる。
 本実施の形態では、線路71の一方の端部は、線路61に接続される。線路71の他方の端部には、端子74が配置されている。端子74は、基板140を貫通するビア配線を介してマルチバンドアンテナ1aの入力端子16に接続される。これにより、線路71は、線路61を介して3分配器106の第1出力端子T1から分配信号が入力され、マルチバンドアンテナ1aに分配信号を出力する。
 線路72の一方の端部は、線路62に接続される。線路72の他方の端部には、端子76が配置されている。端子76は、基板140を貫通するビア配線を介してマルチバンドアンテナ1bの入力端子16に接続される。これにより、線路72は、線路62を介して3分配器106の第2出力端子T2から分配信号が入力され、マルチバンドアンテナ1bに分配信号を出力する。
 線路73の一方の端部は、線路63に接続される。線路73の他方の端部には、端子78が配置されている。端子78は、基板140を貫通するビア配線を介してマルチバンドアンテナ1cの入力端子16に接続される。これにより、線路73は、線路63を介して3分配器106の第3出力端子T3から分配信号が入力され、マルチバンドアンテナ1cに分配信号を出力する。
 [2-1-9.接地配線71g~73g]
 二つの接地配線71gの各々は、グランドに接続され、線路71に沿って配置される長尺状の導電性部材であり、図4のY軸方向に延びる。二つの接地配線71gは、図4のX軸方向に配列され、二つの接地配線71gの間に線路71が配置される。二つの接地配線71g及び線路71は、互いに離隔して配置される。二つの接地配線71gの各々の一方の端部には、端子75gが配置され、他方の端部には、端子74gが配置される。端子75gは、基板140を貫通するビア配線を介して接地電極190の端子196aに接続される。端子74gは、基板140を貫通するビア配線を介してマルチバンドアンテナ1aの接地部20の接地端子26に接続される。
 二つの接地配線72gの各々は、グランドに接続され、線路72に沿って配置される長尺状の導電性部材であり、図4のY軸方向に延びる。二つの接地配線72gは、図4のX軸方向に配列され、二つの接地配線72gの間に線路72が配置される。二つの接地配線72g及び線路72は、互いに離隔して配置される。二つの接地配線72gの各々の一方の端部には、端子77gが配置され、他方の端部には、端子76gが配置される。端子77gは、基板140を貫通するビア配線を介して接地電極190の端子196bに接続される。端子76gは、基板140を貫通するビア配線を介してマルチバンドアンテナ1bの接地部20の接地端子26に接続される。
 二つの接地配線73gの各々は、グランドに接続され、線路73に沿って配置される長尺状の導電性部材であり、図4のY軸方向に延びる。二つの接地配線73gは、図4のX軸方向に配列され、二つの接地配線73gの間に線路73が配置される。二つの接地配線73g及び線路73は、互いに離隔して配置される。二つの接地配線73gの各々の一方の端部には、端子79gが配置され、他方の端部には、端子78gが配置される。端子79gは、基板140を貫通するビア配線を介して接地電極190の端子196cに接続される。端子78gは、基板140を貫通するビア配線を介してマルチバンドアンテナ1cの接地部20の接地端子26に接続される。
 本実施の形態に係る3分配器106の各伝送線路、線路61、62、63、71~73、81及び82、並びに、接地配線71g、72g及び73gは、例えば、基板140の主面141の裏側の主面上にパターニングされた導電性部材であり、例えば、銅膜などの金属膜で形成される。
 線路71、72及び73は、それぞれ、接地配線71g、72g及び73gとともにコプレーナ線路を形成する。
 本実施の形態に係る3分配器106の各伝送線路、線路61、62及び63、移相器80の線路81及び82の各線路は、基板140を介して接地電極190に対向する位置に配置されている。これにより、各線路と接地電極190とがマイクロストリップ線路を形成する。
 図4に示される線路71及び接地配線71gは、図3に示されるマルチバンドアンテナ1aの接地部20に対向する位置に配置される。接地部20の幅(X軸方向の寸法)は、二つの接地配線71gのうち、線路71に沿って配置される部分(つまり、図4に示される例では、接地配線71gのうち、端子75gの周辺を除く部分)のX軸方向における外側の端縁間の距離より大きい。つまり、接地部20は、X軸方向において、二つの接地配線71gより外側に突出している。本実施の形態では、接地部20の幅は7mmであり、二つの接地配線71gのうち、線路71に沿って配置される部分のX軸方向における外側の端縁間の距離は、3mmである。これにより、接地部20のX軸方向の端部に流れる電流(図5の破線矢印参照)に起因する電波が二つの接地配線71gによって遮蔽されることを抑制できる。したがって、マルチバンドアンテナ1aのZ軸方向における指向性の劣化を抑制できる。マルチバンドアンテナ1b及び1cの接地部20の幅も、マルチバンドアンテナ1aの接地部20の幅と同様に、対向する二つの接地配線のうち、線路72及び73に沿って配置される部分のX軸方向における外側の端縁間の距離より大きい。
 [2-2.作用及び効果]
 次に、本実施の形態に係るアンテナモジュール100の作用及び効果について説明する。上述したように、本実施の形態に係るアンテナモジュール100においては、線路61、62及び63の電気長を適切に設定することで、アレイアンテナ101を構成する各マルチバンドアンテナに入力される信号の位相を調整することができる。これにより、アレイアンテナ101の指向性を調整することができる。例えば、アンテナモジュール100の近くにアンテナモジュール100が扱う周波数帯域と近い周波数帯域の信号を送受信するアンテナが存在する場合には、アンテナモジュール100のアレイアンテナ101から当該他のアンテナへ向かう向きにおけるアレイアンテナ101の指向性を低減することで、アンテナモジュール100と当該他のアンテナとの間の電波の干渉を低減できる。このようなアレイアンテナ101の指向性について、図10を用いて説明する。図10は、本実施の形態に係るアレイアンテナ101の指向性を示すグラフである。なお、図10には、アンテナモジュール100の移相器80のPINダイオード86及び87をいずれもOFFにした場合の指向性が示されている。なお、図10における角度θzxは、各図中のZ軸方向からX軸方向に向かって傾斜する角度を示す。
 図10に示される例では、X軸方向の正側の方向における指向性が低減されている。このため、このような指向性を有するアレイアンテナ101のX軸方向の正側に他のアンテナがある場合に、アレイアンテナ101と当該他のアンテナとの干渉を低減できる。
 また、本実施の形態に係るアンテナモジュール100においては、移相器80によって、マルチバンドアンテナ1aに入力する信号の位相を切り替えることができる。本実施の形態に係る移相器80によっては、PINダイオード86及びb87をいずれもOFFとする場合と、いずれもONとする場合とで、マルチバンドアンテナ1aに入力される信号の位相を約50°変化させることができる。ここで、移相器80による効果について、図11を用いて説明する。
 図11は、本実施の形態に係るアレイアンテナ101の移相器80の状態を変化させた場合の指向性を示すグラフである。図11には、移相器80のPINダイオード86及び87をいずれもONにした場合の指向性が示されている。なお、図11における角度θzxは、各図中のZ軸方向からX軸方向に向かって傾斜する角度を示す。図10及び図11に示される各指向性からわかるように、移相器80によってアレイアンテナ101の指向性を大きく変化させることができる。このような移相器80の効果は、アンテナモジュール100の周辺における電波環境が変化する場合に有効である。例えば、アンテナモジュール100及び他のアンテナの配置を変更した場合には、アンテナモジュール100と他のアンテナとの相対位置が変わり得る。また、アンテナモジュール100と他のアンテナとの相対位置が変化しないとしても、アンテナモジュール100及び他のアンテナを移動させる場合には、周辺の構造物とアンテナモジュール100との相対位置が変化し得る。この場合、周辺の構造物によって、他のアンテナから放射された電波が反射されるため、アンテナモジュール100のアレイアンテナ101において、当該反射された電波の干渉が問題となり得る。このように電波環境が変化する場合に、移相器80を用いてアレイアンテナ101の指向性を変化させることで、他の電波との干渉を抑制し得る。
 [2-3.適用例]
 次に、本実施の形態に係るアンテナモジュール100の適用例について図12を用いて説明する。図12は、本実施の形態に係るアンテナモジュール100を備える音響装置103の構成を示す斜視図である。
 図12に示される音響装置103は、主に、筐体103cと、アンテナモジュール100、100a及び104と、スピーカSp0~Sp4とを備える。なお、図12においては、各構成要素の配置を示すために、筐体103cは輪郭のみが点線で示されている。
 アンテナモジュール100aは、アンテナモジュール100と同様に無線LAN規格に基づいて無線通信を行うモジュールであり、5GHz帯及び2.4GHz帯の信号を送受信する。アンテナモジュール100aは、アンテナモジュール100と同様のモジュールであり、各構成要素の構造及び配置が、アンテナモジュール100に対して左右反転されている。これに伴い、アンテナモジュール100aが備えるアレイアンテナの指向性は、アンテナモジュール100のアレイアンテナ101の指向性を左右反転させたもの(つまり、図10及び図11に示されるグラフを左右反転させたもの)となる。
 アンテナモジュール104は、他の機器との間で無線通信を行うモジュールである。本実施の形態では、無線LAN規格とは異なる規格に基づいて、2.4GHz帯の信号を他の音響機器に送信するモジュールである。ここで他の音響機器は、例えば、サブウーハなどである。
 音響装置103は、上述したように、2.4GHz帯の信号を扱う三つのアンテナモジュール100、100a及び104を備えるため、これらのモジュール間で電波の干渉が発生し得る。しかしながら、本実施の形態に係るアンテナモジュール100のアレイアンテナ101は、図10に示されるようにX軸方向正側において指向性が低いため、他のモジュールとの間における電波の干渉を低減できる。
 また、アンテナモジュール100aは、アンテナモジュール100を左右反転した構造を有するため、アンテナモジュール100aのアレイアンテナは、X軸方向負側において指向性が低い。したがって、アンテナモジュール100aのX軸方向負側に配置された他のアンテナモジュールとの間における電波の干渉を低減できる。
 また、音響装置103と、その周辺の構造物との位置関係によっては、アンテナモジュール104から放射された電波が構造物によって反射されて、アンテナモジュール100及び100aに到達し得る。このような状況で、アンテナモジュール100及び100aにおいて、当該反射された電波との干渉が問題となる場合には、アンテナモジュール100及び100aの各移相器の設定を変えて各アレイアンテナの指向性を変化させることで、当該反射された電波との干渉を低減し得る。
 (変形例など)
 以上、本開示の3分配器について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。
 例えば、上記実施の形態2では、アンテナモジュール100を音響装置103において用いる例を示したが、他の装置において用いることも可能である。例えば、アンテナモジュール100は、テレビジョン受像機などで用いられてもよい。
 また、マルチバンドアンテナ1aとして、二つの周波数帯域の信号を送受信するデュアルバンドの例を示したが、本開示のマルチバンドアンテナが送受信する周波数帯域は三つ以上であってもよい。例えば、第1周波数帯域及び第2周波数帯域に加えて、第1周波数より低く、第2周波数より高い第3周波数を含む第3周波数帯域を送受信するマルチバンドアンテナも実現できる。例えば、実施の形態2に係るマルチバンドアンテナ1aにおいて、第1低インダクタンス部11と第1高インダクタンス部12との間に、第1中インダクタンス部を挿入し、第2低インダクタンス部21と第2高インダクタンス部22との間に、第2中インダクタンス部を挿入することで、第1周波数帯域~第3周波数帯域の三つの周波数帯域の信号を送受信できるマルチバンドアンテナを実現できる。
 ここで、第1中インダクタンス部は、第1低インダクタンス部11よりインダクタンスが高く、第1高インダクタンス部12よりインダクタンスが低い。また、第2中インダクタンス部は、第2低インダクタンス部21よりインダクタンスが高く、第2高インダクタンス部22よりインダクタンスが低い。第1低インダクタンス部11及び第2低インダクタンス部21は、第3周波数の信号に対してチョークコイルとして機能しない。第1中インダクタンス部及び第2中インダクタンス部は、第1周波数の信号に対してチョークコイルとして機能し、第2周波数及び第3周波数の信号に対してチョークコイルとして機能しない。第1高インダクタンス部12及び第2高インダクタンス部22は、第3周波数の信号に対してチョークコイルとして機能する。また、第1低インダクタンス部11と第1中インダクタンス部との電気長の合計は、第3周波数の1/4波長である。
 その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態なども本開示に含まれる。
 本開示の3分配器は、例えば、音響装置などにおいて用いられるアンテナモジュール用の3分配器として利用可能である。
 1a、1b、1c、1001 マルチバンドアンテナ
 6、106、1006 3分配器
 10 アンテナ部
 11 第1低インダクタンス部
 12 第1高インダクタンス部
 13 第1先端部
 16、T0、Ta0 入力端子
 20、1020 接地部
 21 第2低インダクタンス部
 22 第2高インダクタンス部
 22a、22b 高インダクタンス要素
 22c 開口
 23 第2先端部
 26 接地端子
 61、62、63、71、72、73、81、82 線路
 71g、72g、73g 接地配線
 74、74g、75g、76、76g、77g、78、78g、79g、191、196a、196b、196c、197、198、199 端子
 80 移相器
 83、84 コンデンサ
 85、190 接地電極
 86、87 PINダイオード
 100、100a、104 アンテナモジュール
 101 アレイアンテナ
 103 音響装置
 103c 筐体
 140 基板
 141 主面
 Cg コネクタグランド
 Cn コネクタ
 CP1、CPa1 第1接続点
 CP2、CPa2 第2接続点
 CP3、CPa3 第3接続点
 L1、La1 第1伝送線路
 L11、La11 第1入力側線路
 L12、La12 第1出力側線路
 L2、La2 第2伝送線路
 L21、La21 第2入力側線路
 L22、La22 第2出力側線路
 L3、La3 第3伝送線路
 L31、La31 第3入力側線路
 L32、La32 第3出力側線路
 R1 第1抵抗
 R2 第2抵抗
 R3 第3抵抗
 R4 第4抵抗
 Sp0、Sp1、Sp2、Sp3、Sp4 スピーカ
 T1、Ta1 第1出力端子
 T2、Ta2 第2出力端子
 T3、Ta3 第3出力端子
 Ts 制御端子

Claims (5)

  1.  信号を3分配する3分配器であって、
     前記信号が入力される入力端子と、
     前記信号が3分配された三つの分配信号をそれぞれ出力する第1出力端子、第2出力端子及び第3出力端子と、
     前記入力端子と前記第1出力端子、前記第2出力端子及び前記第3出力端子との間をそれぞれ接続する第1伝送線路、第2伝送線路及び第3伝送線路と、
     第1抵抗、第2抵抗、第3抵抗及び第4抵抗とを備え、
     前記第1伝送線路は、前記入力端子側から順に、第1接続点で直列に接続された第1入力側線路及び第1出力側線路を含み、
     前記第2伝送線路は、前記入力端子側から順に、第2接続点で直列に接続された第2入力側線路及び第2出力側線路を含み、
     前記第3伝送線路は、前記入力端子側から順に、第3接続点で直列に接続された第3入力側線路及び第3出力側線路を含み、
     前記第1入力側線路、前記第2入力側線路及び前記第3入力側線路の各々の電気長は、第1周波数の1/4波長であり、
     前記第1伝送線路、前記第2伝送線路及び前記第3伝送線路の各々の電気長は、前記第1周波数より低い第2周波数の1/4波長であり、
     前記第1接続点と前記第2接続点との間、前記第3接続点と前記第2接続点との間、前記第1出力端子と前記第2出力端子との間、及び、前記第3出力端子と前記第2出力端子との間は、それぞれ、前記第1抵抗、前記第2抵抗、前記第3抵抗及び前記第4抵抗を介して接続される
     3分配器。
  2.  前記第1抵抗、前記第2抵抗、前記第3抵抗及び前記第4抵抗は、同一の抵抗値を有する
     請求項1に記載の3分配器。
  3.  前記第1抵抗、前記第2抵抗、前記第3抵抗及び前記第4抵抗の抵抗値は、50Ω以上、100Ω以下である
     請求項1又は2に記載の3分配器。
  4.  前記第2入力側線路の幅は、前記第1入力側線路及び前記第3入力側線路の幅より狭い
     請求項1~3のいずれか1項に記載の3分配器。
  5.  前記第2出力側線路の幅は、前記第1出力側線路及び前記第3出力側線路の幅より狭い
     請求項1~4のいずれか1項に記載の3分配器。
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