JP3169820B2 - Directional coupler - Google Patents
Directional couplerInfo
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- JP3169820B2 JP3169820B2 JP05487396A JP5487396A JP3169820B2 JP 3169820 B2 JP3169820 B2 JP 3169820B2 JP 05487396 A JP05487396 A JP 05487396A JP 5487396 A JP5487396 A JP 5487396A JP 3169820 B2 JP3169820 B2 JP 3169820B2
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- coupling
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、方向性結合器に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a directional coupler.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、マイクロ波用方向性結合器として
は、種々な方式のものがあるが、近年発展の著しい、デ
ジタル携帯電話の基地局の増幅器等において応用分野を
見出しうるものとして、特にマイクロストリップ方式方
向性結合器およびトリプレート方式方向性結合器があ
る。マイクロストリップ方式の方向性結合器は、添付図
面の図19に概略斜視図にて示すように、上面に主線路
ストリップ導体3および副線路ストリップ導体4を有し
且つ裏面にグランド面を有した誘電体基板1を備えてな
るものである。一方、トリプレート方式方向性結合器
は、添付図面の図13に概略分解部品配列斜視図にて示
すように、上面に主線路ストリップ導体3および副線路
ストリップ導体4を有し、且つ裏面にグランド面を有し
た第1の誘電体基板1と、この第1の誘電体基板1の上
面に重ね合わせる裏面にグランド面を有した第2の誘電
体基板2を備えているものや、図14に概略分解部品配
列斜視図にて示すように、上面に主線路ストリップ導体
8を有し且つ裏面に副線路ストリップ導体9を有した第
1の誘電体基板5と、この第1の誘電体基板5を挟持す
るようにして重ね合わされる第2の誘電体基板6および
第3の誘電体基板7とを備えてなるものである。第2の
誘電体基板6および第3の誘電体基板7の第1の誘電体
基板5とは反対側の面は、グランド面とされる。2. Description of the Related Art Conventionally, there are various types of directional couplers for microwaves. Among them, there are various types of directional couplers which can find an application field in amplifiers of base stations of digital portable telephones, which have been remarkably developed in recent years. There are a microstrip directional coupler and a triplate directional coupler. As shown in a schematic perspective view in FIG. 19 of the accompanying drawings, the directional coupler of the microstrip type has a dielectric having a main line strip conductor 3 and a sub line strip conductor 4 on the upper surface and a ground surface on the rear surface. It comprises a body substrate 1. On the other hand, the triplate directional coupler has a main line strip conductor 3 and a sub line strip conductor 4 on the upper surface and a ground line on the rear surface, as shown in a schematic exploded perspective view of FIG. 14 includes a first dielectric substrate 1 having a surface, a second dielectric substrate 2 having a ground surface on the back surface superimposed on the upper surface of the first dielectric substrate 1, and FIG. As shown in a schematic exploded perspective view of a disassembled component arrangement, a first dielectric substrate 5 having a main line strip conductor 8 on an upper surface and a sub line strip conductor 9 on a rear surface, and the first dielectric substrate 5 , And a second dielectric substrate 6 and a third dielectric substrate 7 which are overlapped so as to sandwich them. The surfaces of the second dielectric substrate 6 and the third dielectric substrate 7 opposite to the first dielectric substrate 5 are ground surfaces.
【0003】これらの方式の方向性結合器においては、
通常は、図15に略示するように、主線路ストリップ導
体3と副線路ストリップ導体4とは、それらの結合部
が、中心周波数の波長の4分の1の長さ(λ/4)にわ
たって近接して延長するようなものとされる。しかし、
このような構造の方向性結合器では、結合度特性を広い
帯域で維持したまま主線路ストリップ導体3の結合部と
副線路ストリップ導体4の結合部との間の間隔を変える
ことにより、結合度を調整することができるが、結合度
平坦性を維持したまま良好な方向性を持つ方向性結合器
の実現は非常に困難であった。[0003] In these types of directional couplers,
Normally, as schematically shown in FIG. 15, the main line strip conductor 3 and the sub-line strip conductor 4 are connected so that their coupling portion extends over a quarter of the wavelength of the center frequency (λ / 4). It is assumed to extend in close proximity. But,
In the directional coupler having such a structure, the coupling between the coupling portion of the main line strip conductor 3 and the coupling portion of the sub-line strip conductor 4 is changed while maintaining the coupling characteristic in a wide band, so that the coupling degree is improved. Can be adjusted, but it is very difficult to realize a directional coupler having a good directivity while maintaining the flatness of the degree of coupling.
【0004】従来、このような多段結合を用いた形状で
の種々の提案がなされてきており、例えば、特開昭54
−23447号公報や特開平3−296304号公報に
開示されたような方向性結合器が提案されている。特開
昭54−23447号公報には、λ/4の多段縦列によ
る結合方式の方向性結合器や、インタディジタル形スト
リップ線路を有する方式の方向性結合器が開示されてい
る。また、特開平3−296304号公報には、セミリ
エントラント結合線路を用いた結合方式の方向性結合器
が開示されている。Conventionally, various proposals have been made for a shape using such a multi-stage connection.
Directional couplers such as those disclosed in JP-A-23447 and JP-A-3-296304 have been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-23447 discloses a directional coupler of a coupling system using multiple stages of λ / 4 and a directional coupler of a system having an interdigital strip line. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-296304 discloses a coupling type directional coupler using a semi-reentrant coupling line.
【0005】これらのうち、λ/4の多段縦列による結
合方式の方向性結合器は、例えば、添付図面の図16に
略示するように、1/4波長の長さを持つ3つの分布結
合形方向性結合器3Aおよび4A、3Bおよび4B、3
Cおよび4Cを結合の強い結合器3Bおよび4Bを中間
にして縦続接続してなるようなものである。[0005] Of these, the directional coupler of the coupling type using a multistage cascade of λ / 4 has, for example, three distributed couplings having a length of 1/4 wavelength as schematically shown in FIG. 16 of the accompanying drawings. Shape directional couplers 3A and 4A, 3B and 4B, 3
C and 4C are connected in cascade with couplers 3B and 4B having strong coupling therebetween.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来のλ/4の多段縦
列による結合方式の方向性結合器は、周波数特性にスタ
ガ特性を持たすことができ、帯域を非常に広くすること
ができるものではあるが、λ/4が複数個となるストリ
ップ線路を有するため広いスペースがパターン上に必要
となり形状が大きくなってしまうという問題があった。
また、アイソレーション等の方向性結合器の諸特性にお
いても改善しなければならないものがあった。A conventional directional coupler using a λ / 4 multistage cascade coupling system can have a staggered frequency characteristic and a very wide band. However, there is a problem in that a large space is required on the pattern due to the strip line having a plurality of λ / 4, and the shape becomes large.
In addition, there are also things that need to be improved in various characteristics of the directional coupler such as isolation.
【0007】また、従来のインタディジタル形ストリッ
プ線路を有する方式の方向性結合器は、ワイヤボンディ
ングを必要とするため製造工数が複雑であり、その上、
3dB程度以下の密結合にしか対応できず、方向性も得
にくいものであった。A conventional directional coupler having an interdigital strip line requires a wire bonding process, which complicates the manufacturing man-hours.
Only a tight coupling of about 3 dB or less can be supported, and it is difficult to obtain directionality.
【0008】また、従来のセミリエントラント結合線路
を用いた結合方式の方向性結合器は、フローティング導
体を有するため、主線路、副線路を有するパターン以外
にフローティング導体を有したパターンも必要となり、
製造工数が増え、且つ精度を有する部品点数が増えると
いう問題があった。また、主線路、副線路のインピーダ
ンスが乱れ、反射損失が悪くなるという問題もあった。Further, since a conventional directional coupler using a semi-reentrant coupling line has a floating conductor, a pattern having a floating conductor is required in addition to a pattern having a main line and a sub line.
There has been a problem that the number of manufacturing steps increases and the number of parts having accuracy increases. There is also a problem that the impedance of the main line and the sub line is disturbed, and the reflection loss is deteriorated.
【0009】本発明の目的は、前述したような従来の技
術の問題点を解消しうるような方向性結合器を提供する
ことである。An object of the present invention is to provide a directional coupler capable of solving the above-mentioned problems of the prior art.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力ポ
ート、出力ポート、カップリングポートおよびアイソレ
ーションポートを有する方向性結合器において、前記入
力ポートと前記出力ポートとの間の主線路ストリップ導
体およびカップリングポートおよびアイソレーションポ
ートとの間の副線路ストリップ導体の結合部の長さを、
中心周波数の波長の4分の1とし、各結合部をほぼ同じ
長さの3段の区分にわけて、互いに対応する区分同士の
うちの少なくとも1つの区分同士の離間距離を、他の区
分同士の距離よりも狭くし、前記各区分の長さは、中心
周波数の波長の12分の1としたことを特徴とする。According to the present invention, in a directional coupler having an input port, an output port, a coupling port, and an isolation port, a main line strip between the input port and the output port is provided. The length of the joint of the sub-line strip conductor between the conductor and the coupling port and the isolation port,
One quarter of the wavelength of the center frequency, each coupling part is divided into three sections of substantially the same length, and the separation distance of at least one of the corresponding sections is set to another section. , And the length of each section is set to 1/12 of the wavelength of the center frequency.
【0011】本発明の一実施例によれば、前記少なくと
も1つの区分同士は、中央部の区分同士である。According to one embodiment of the present invention, the at least one section is a center section.
【0012】本発明の別の実施例によれば、前記少なく
とも1つの区分同士は、側部の区分同士である。According to another embodiment of the invention, the at least one section is a side section.
【0013】また、本発明の方向性結合器は、マイクロ
ストリップ方式やトリプレート方式にて構成することが
できる。Further, the directional coupler of the present invention can be constituted by a microstrip system or a triplate system.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】次に、添付図面の、特に、図1か
ら図12、図19および図17、図18を参照して、本
発明の実施例について、本発明をより詳細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in particular with reference to FIGS. 1 to 12, FIG. 19 and FIGS. .
【0015】図1は、本発明の一実施例としての疎結合
カプラーである方向性結合器の誘電体基板に設ける主線
路ストリップ導体および副線路ストリップ導体の形状を
略示している平面図である。方向性結合器としての全体
の構造そのものは、添付図面の図19、図13および1
4に関して前述した従来の方向性結合器と同じであるの
で、ここでは、繰り返し説明しない。以下に述べる他の
実施例についても同様である。FIG. 1 is a plan view schematically showing the shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a loosely coupled coupler as one embodiment of the present invention. . The entire structure itself as a directional coupler is shown in FIGS. 19, 13 and 1 of the accompanying drawings.
4 is the same as the conventional directional coupler described above with respect to No. 4, and will not be described again here. The same applies to other embodiments described below.
【0016】図1の実施例では、主線路ストリップ導体
10は、一端が入力ポート11を構成し、他端が出力ポ
ート12を構成しており、入力ポート11と出力ポート
12との間の結合部の長さは、この方向性結合器の中心
周波数の波長λの4分の1、すなわち、λ/4に等しく
されている。これは、従来のものと同じであるが、本発
明により、結合部は、同じ長さλ/12の3段の区分に
わけられており、すなわち、側部区分13と、中央部区
分14と、側部区分15との3段構造とされている。一
方、副線路ストリップ導体20は、一端がカップリング
ポート21を構成し、他端がアイソレーションポート2
2を構成しており、カップリングポート21とアイソレ
ーションポート22との間の結合部の長さは、この方向
性結合器の中心周波数の波長λの4分の1、すなわち、
λ/4に等しくされている。これは、従来のものと同じ
であるが、本発明により、結合部は、同じ長さλ/12
の3段の区分にわけられており、すなわち、側部区分2
3と、中央部区分24と、側部区分25との3段構造と
されている。そして、この実施例では、主線路ストリッ
プ導体10の結合部の中央部区分14と副線路ストリッ
プ導体20の結合部の中央部区分24との離間距離は、
側部区分13と側部区分23との離間距離および側部区
分15と側部区分25との離間距離よりも、狭くされて
いる。In the embodiment shown in FIG. 1, one end of the main line strip conductor 10 constitutes an input port 11 and the other end constitutes an output port 12, and a coupling between the input port 11 and the output port 12 is provided. The length of the section is made equal to one quarter of the wavelength λ of the center frequency of the directional coupler, that is, λ / 4. This is the same as the prior art, but according to the invention, the coupling is divided into three sections of the same length λ / 12, namely a side section 13 and a center section 14. , And a side section 15. On the other hand, one end of the sub-line strip conductor 20 constitutes the coupling port 21 and the other end thereof forms the isolation port 2.
2, the length of the coupling portion between the coupling port 21 and the isolation port 22 is one quarter of the wavelength λ of the center frequency of the directional coupler, that is,
λ / 4. This is the same as the conventional one, but according to the invention, the couplings have the same length λ / 12
Is divided into three sections, that is, side section 2
3, a central section 24 and a side section 25. In this embodiment, the distance between the central section 14 of the coupling section of the main line strip conductor 10 and the central section 24 of the coupling section of the sub-line strip conductor 20 is:
The distance between the side section 13 and the side section 23 and the distance between the side section 15 and the side section 25 are narrower.
【0017】図2は、本発明の別の実施例としての密結
合カプラーである方向性結合器の誘電体基板に設ける主
線路ストリップ導体および副線路ストリップ導体の形状
を略示している平面図である。図2の実施例では、主線
路ストリップ導体10Aは、一端が入力ポート11Aを
構成し、他端が出力ポート12Aを構成しており、入力
ポート11Aと出力ポート12Aとの間の結合部の長さ
は、この方向性結合器の中心周波数の波長λの4分の
1、すなわち、λ/4に等しくされている。これは、従
来のものと同じであるが、本発明により、結合部は、同
じ長さλ/12の3段の区分にわけられており、すなわ
ち、側部区分13Aと、中央部区分14Aと、側部区分
15Aとの3段構造とされている。一方、副線路ストリ
ップ導体20Aは、一端がカップリングポート21Aを
構成し、他端がアイソレーションポート22Aを構成し
ており、カップリングポート21Aとアイソレーション
ポート22Aとの間の結合部の長さは、この方向性結合
器の中心周波数の波長λの4分の1、すなわち、λ/4
に等しくされている。これは、従来のものと同じである
が、本発明により、結合部は、同じ長さλ/12の3段
の区分にわけられており、すなわち、側部区分23A
と、中央部区分24Aと、側部区分25Aとの3段構造
とされている。そして、この実施例では、主線路ストリ
ップ導体10Aの結合部の中央部区分14Aと副線路ス
トリップ導体20Aの結合部の中央部区分24Aとの離
間距離は、側部区分13Aと側部区分23Aとの離間距
離および側部区分15Aと側部区分25Aとの離間距離
よりも、狭くされている。中央部区分14Aと中央部区
分24Aとは、誘電体基板を挟んで互いに反対側の面に
形成されていて、互いに重なり合うようなものとさてい
る。したがって、主線路ストリップ導体10Aの側部区
分13A、15Aと副線路ストリップ導体20Aの側部
区分23A、25Aとの離間距離Sは、非常に短いもの
とされている。FIG. 2 is a plan view schematically showing the shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a tightly coupled coupler as another embodiment of the present invention. is there. In the embodiment of FIG. 2, one end of the main line strip conductor 10A constitutes the input port 11A and the other end constitutes the output port 12A, and the length of the coupling portion between the input port 11A and the output port 12A. The length is set equal to 4 of the wavelength λ of the center frequency of the directional coupler, that is, λ / 4. This is the same as the conventional one, but according to the invention, the coupling is divided into three sections of the same length λ / 12, namely a side section 13A and a central section 14A. , And a side section 15A. On the other hand, one end of the sub-line strip conductor 20A constitutes the coupling port 21A, and the other end constitutes the isolation port 22A, and the length of the coupling portion between the coupling port 21A and the isolation port 22A. Is 4 of the wavelength λ of the center frequency of the directional coupler, that is, λ / 4
Has been equal to. This is the same as in the prior art, but according to the invention the coupling is divided into three sections of the same length λ / 12, ie the side sections 23A
And a central section 24A and a side section 25A. In this embodiment, the distance between the central section 14A of the coupling section of the main line strip conductor 10A and the central section 24A of the coupling section of the sub-line strip conductor 20A is determined by the side section 13A and the side section 23A. And the distance between the side section 15A and the side section 25A. The center section 14A and the center section 24A are formed on surfaces opposite to each other with the dielectric substrate interposed therebetween, and are configured to overlap each other. Therefore, the separation distance S between the side sections 13A and 15A of the main line strip conductor 10A and the side sections 23A and 25A of the sub-line strip conductor 20A is very short.
【0018】図3は、本発明のさらに別の実施例として
の疎結合カプラーである方向性結合器の誘電体基板に設
ける主線路ストリップ導体および副線路ストリップ導体
の形状を略示している平面図である。図3の実施例で
は、主線路ストリップ導体10Bは、一端が入力ポート
11Bを構成し、他端が出力ポート12Bを構成してお
り、入力ポート11Bと出力ポート12Bとの間の結合
部の長さは、この方向性結合器の中心周波数の波長λの
4分の1、すなわち、λ/4に等しくされている。これ
は、従来のものと同じであるが、本発明により、結合部
は、同じ長さλ/12の3段の区分にわけられており、
すなわち、側部区分13Bと、中央部区分14Bと、側
部区分15Bとの3段構造とされている。一方、副線路
ストリップ導体20Bは、一端がカップリングポート2
1Bを構成し、他端がアイソレーションポート22Bを
構成しており、カップリングポート21Bとアイソレー
ションポート22Bとの間の結合部の長さは、この方向
性結合器の中心周波数の波長λの4分の1、すなわち、
λ/4に等しくされている。これは、従来のものと同じ
であるが、本発明により、結合部は、同じ長さλ/12
の3段の区分にわけられており、すなわち、側部区分2
3Bと、中央部区分24Bと、側部区分25Bとの3段
構造とされている。そして、この実施例では、主線路ス
トリップ導体10Bの結合部の中央部区分14Bと副線
路ストリップ導体20Bの結合部の中央部区分24Bと
の離間距離は、側部区分13Bと側部区分23Bとの離
間距離および側部区分15Bと側部区分25Bとの離間
距離よりも、広くされている。FIG. 3 is a plan view schematically showing the shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a loosely coupled coupler as still another embodiment of the present invention. It is. In the embodiment of FIG. 3, one end of the main line strip conductor 10B constitutes the input port 11B and the other end constitutes the output port 12B, and the length of the coupling portion between the input port 11B and the output port 12B. The length is set equal to 4 of the wavelength λ of the center frequency of the directional coupler, that is, λ / 4. This is the same as the conventional one, but according to the invention, the coupling is divided into three sections of the same length λ / 12,
That is, it has a three-stage structure of the side section 13B, the center section 14B, and the side section 15B. On the other hand, the sub-line strip conductor 20B has one end connected to the coupling port 2.
1B, and the other end forms an isolation port 22B. The length of the coupling portion between the coupling port 21B and the isolation port 22B is equal to the wavelength λ of the center frequency of the directional coupler. Quarter, ie
λ / 4. This is the same as the conventional one, but according to the invention, the couplings have the same length λ / 12
Is divided into three sections, that is, side section 2
3B, a central section 24B, and a side section 25B. In this embodiment, the distance between the central section 14B of the coupling section of the main line strip conductor 10B and the central section 24B of the coupling section of the sub-line strip conductor 20B is determined by the side section 13B and the side section 23B. And the separation distance between the side section 15B and the side section 25B.
【0019】図4は、本発明のさらに別の実施例として
の疎結合カプラーである方向性結合器の誘電体基板に設
ける主線路ストリップ導体および副線路ストリップ導体
の形状を略示している平面図である。図4の実施例で
は、主線路ストリップ導体10Cは、一端が入力ポート
11Cを構成し、他端が出力ポート12Cを構成してお
り、入力ポート11Cと出力ポート12Cとの間の結合
部の長さは、この方向性結合器の中心周波数の波長λの
4分の1、すなわち、λ/4に等しくされている。これ
は、従来のものと同じであるが、本発明により、結合部
は、ほぼ同じ長さの3段の区分にわけられており、すな
わち、側部区分13Cと、中央部区分14Cと、側部区
分15Cとの3段構造とされている。中央部区分14C
の長さは、λ/12より若干短くされており、側部区分
13Cおよび15Cの長さは、λ/12より若干長くさ
れている。一方、副線路ストリップ導体20Cは、一端
がカップリングポート21Cを構成し、他端がアイソレ
ーションポート22Cを構成しており、カップリングポ
ート21Cとアイソレーションポート22Cとの間の結
合部の長さは、この方向性結合器の中心周波数の波長λ
の4分の1、すなわち、λ/4に等しくされている。こ
れは、従来のものと同じであるが、本発明により、結合
部は、ほぼ同じ長さの3段の区分にわけられており、す
なわち、側部区分23Cと、中央部区分24Cと、側部
区分25Cとの3段構造とされている。中央部区分24
Cの長さは、λ/12より若干短くされており、側部区
分23Cおよび25Cの長さは、λ/12より若干長く
されている。そして、この実施例では、主線路ストリッ
プ導体10Cの結合部の中央部区分14Cと副線路スト
リップ導体20Cの結合部の中央部区分24Cとの離間
距離は、側部区分13Cと側部区分23Cとの離間距離
および側部区分15Cと側部区分25Cとの離間距離よ
りも、狭くされている。FIG. 4 is a plan view schematically showing the shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a loosely coupled coupler as still another embodiment of the present invention. It is. In the embodiment of FIG. 4, one end of the main line strip conductor 10C constitutes the input port 11C, the other end constitutes the output port 12C, and the length of the coupling portion between the input port 11C and the output port 12C. The length is set equal to 4 of the wavelength λ of the center frequency of the directional coupler, that is, λ / 4. This is the same as the prior art, but according to the invention, the coupling is divided into three sections of approximately the same length, namely a side section 13C, a central section 14C and a side section 13C. It has a three-stage structure with the section 15C. Central section 14C
Is slightly shorter than λ / 12, and the length of the side sections 13C and 15C is slightly longer than λ / 12. On the other hand, one end of the sub-line strip conductor 20C constitutes a coupling port 21C, and the other end constitutes an isolation port 22C, and the length of the coupling portion between the coupling port 21C and the isolation port 22C. Is the wavelength λ of the center frequency of this directional coupler.
, Ie, equal to λ / 4. This is the same as the prior art, but according to the invention, the coupling is divided into three sections of approximately the same length, namely a side section 23C, a central section 24C and a side section 24C. It has a three-stage structure with the section 25C. Central section 24
The length of C is slightly shorter than λ / 12, and the length of the side sections 23C and 25C is slightly longer than λ / 12. In this embodiment, the distance between the central section 14C of the coupling section of the main line strip conductor 10C and the central section 24C of the coupling section of the sub-line strip conductor 20C is determined by the side section 13C and the side section 23C. Is smaller than the distance between the side section 15C and the side section 25C.
【0020】次に、本発明による方向性結合器の作用効
果を確認するために、従来構造のものとの比較におい
て、シミュレーションしてみた結果、または試作し諸特
性について測定してみた結果について説明する。先ず、
図1に関して説明したような主線路ストリップ導体およ
び副線路ストリップ導体の形状を有する本発明によるマ
イクロストリップ方式の方向性結合器についてシミュレ
ーションしてみた結果を図5に示している。図1のシミ
ュレーション結果をもとに、中心周波数を820MHz
として試作した製品の測定データを図6に示している。
一方、比較例として、図15に関して説明したような従
来例についてシミュレーションしてみた結果を、図17
に示している。これらグラフにおいては、横軸に周波
数、縦軸に、結合度(Coup) 、挿入損失(Ins)、反射損
失(R.L)およびアイソレーション(ISO)をそれぞれとっ
ている。以下のグラフにおいても同様である。Next, in order to confirm the operation and effect of the directional coupler according to the present invention, in comparison with a conventional structure, a result of a simulation or a result of a trial production and measurement of various characteristics will be described. I do. First,
FIG. 5 shows the result of simulating the microstrip directional coupler according to the present invention having the shapes of the main line strip conductor and the sub line strip conductor described with reference to FIG. Based on the simulation result of FIG. 1, the center frequency is set to 820 MHz.
FIG. 6 shows measurement data of a prototype product.
On the other hand, as a comparative example, the result of simulating the conventional example described with reference to FIG.
Is shown in In these graphs, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents coupling (Coup), insertion loss (Ins), reflection loss (RL), and isolation (ISO). The same applies to the following graphs.
【0021】これらグラフを比較してみると分かるよう
に、本発明によればアイソレーションが20dB以上改
善されている。すなわち、図17の従来のものでは、帯
域800〜1000MHzにおいてアイソレーションが
82dBであるのに対し、図5の本発明のものでは、1
05dBとなっている。また、図17および図5のシミ
ュレーション結果を比較すれば、反射損失もまた、本発
明のものの方が、従来のものより15dB以上改善され
ていることも分かる。すなわち、図17の従来のもので
は、周波数帯域800〜1000MHzにおいて42d
Bであるのに対し、図5の本発明のものでは、57dB
となっている。As can be seen by comparing these graphs, according to the present invention, the isolation is improved by 20 dB or more. That is, while the conventional device shown in FIG. 17 has an isolation of 82 dB in a band of 800 to 1000 MHz, the device of the present invention shown in FIG.
05 dB. Comparing the simulation results of FIGS. 17 and 5, it can be seen that the reflection loss of the present invention is also improved by 15 dB or more over the conventional one. That is, in the conventional device shown in FIG.
B, in the case of the present invention shown in FIG.
It has become.
【0022】次に、図7は、図1に関して説明したよう
に主線路ストリップ導体と副線路ストリップ導体との形
状が、中心が密、外側が疎の結合となるように結合部を
λ/12の等しい長さを有する3段の区分としたトリプ
レート方式の方向性結合器の諸特性をシミュレーション
してみた結果を示している。図7から分かるように、周
波数中心820MHzで、帯域810〜830MHzに
おいて、反射損失が62dB、アイソレーションが13
0dB、結合度が41.00dBとなっており、820M
Hzにおけるアイソレーションは、159dBである。Next, FIG. 7 shows that the main line strip conductor and the sub-line strip conductor have a coupling portion of λ / 12 so that the center is dense and the outer side is loosely coupled as described with reference to FIG. 3 shows the results of simulating various characteristics of a directional coupler of the triplate type having three sections having the same length. As can be seen from FIG. 7, at a frequency center of 820 MHz, in a band of 810 to 830 MHz, the reflection loss is 62 dB and the isolation is 13 dB.
0 dB, the coupling degree is 41.00 dB, and 820 M
The isolation at Hz is 159 dB.
【0023】次に、図8は、図3に関して説明したよう
に主線路ストリップ導体と副線路ストリップ導体との形
状が、中心が疎、外側が密の結合となるように結合部を
λ/12の等しい長さを有する3段の区分としたトリプ
レート方式の方向性結合器の諸特性をシミュレーション
してみた結果を示している。図8から分かるように、周
波数中心820MHzで、帯域810〜830MHzに
おいて、反射損失が56dB、アイソレーションが11
9dB、結合度が41.01dBとなっており、820M
Hzにおけるアイソレーションは、159dBである。
図7のものより、若干性能が落ちていることがわかる。Next, FIG. 8 shows that, as described with reference to FIG. 3, the main line strip conductor and the sub-line strip conductor have a coupling portion of λ / 12 so that the center is sparse and the outside is tightly coupled. 3 shows the results of simulating various characteristics of a directional coupler of the triplate type having three sections having the same length. As can be seen from FIG. 8, in the frequency center of 820 MHz, in the band of 810 to 830 MHz, the reflection loss is 56 dB, and the isolation is 11
9 dB, coupling degree is 41.01 dB, and 820 M
The isolation at Hz is 159 dB.
7 that the performance is slightly reduced.
【0024】次に、図9は、図4に関して説明したよう
な主線路ストリップ導体と副線路ストリップ導体との形
状が、全長はλ/4であるが、中心が密、外側が疎の結
合となるように結合部をλ/12とは若干異なる長さを
有する3段の区分としたトリプレート方式の方向性結合
器の諸特性をシミュレーションしてみた結果を示してい
る。この場合においては、中央部の区分は、λ/12よ
り若干短く、側部の区分は、λ/12より若干長くされ
ている。図9から分かるように、周波数中心820MH
zで、帯域810〜830MHzにおいて、反射損失が
59dB、アイソレーションが115dB、結合度が4
1.05dBとなっており、820MHzにおけるアイソ
レーションは、119dBである。Next, FIG. 9 shows that the shape of the main line strip conductor and the sub line strip conductor as described with reference to FIG. The results of a simulation of various characteristics of a directional coupler of the triplate system in which the coupling portion is divided into three sections having a length slightly different from λ / 12 are shown. In this case, the section at the center is slightly shorter than λ / 12 and the section at the side is slightly longer than λ / 12. As can be seen from FIG. 9, the frequency center 820 MH
In z, in the band 810 to 830 MHz, the reflection loss is 59 dB, the isolation is 115 dB, and the coupling degree is 4
It is 1.05 dB, and the isolation at 820 MHz is 119 dB.
【0025】次に、図10は、図19に関して説明した
ような主線路ストリップ導体と副線路ストリップ導体と
の形状が、中心が密、外側が疎の結合となるように結合
部をλ/12の等しい長さを有する3段の区分としたマ
イクロストリップ方式の方向性結合器の諸特性をシミュ
レーションしてみた結果を示している。図10から分か
るように、周波数中心820MHzで、帯域810〜8
30MHzにおいて、反射損失が40dB、アイソレー
ションが87dB、結合度が40.95dBとなってお
り、820MHzにおけるアイソレーションは、140
dBである。Next, FIG. 10 shows that the shape of the main line strip conductor and the auxiliary line strip conductor as described with reference to FIG. 19 is set to λ / 12 so that the center is dense and the outside is loosely coupled. 3 shows the results of simulating various characteristics of a microstrip directional coupler divided into three stages having the same length. As can be seen from FIG. 10, at a frequency center of 820 MHz, bands 810 to 8
At 30 MHz, the reflection loss is 40 dB, the isolation is 87 dB, the degree of coupling is 40.95 dB, and the isolation at 820 MHz is 140 dB.
dB.
【0026】図18は、図10の本発明のものと比較す
るために、図15に関して説明したような従来の結合部
をλ/4の長さを有する1段形状としたマイクロストリ
ップ方式の方向性結合器の諸特性をシミュレーションし
てみた結果を示している。図18から分かるように、周
波数中心820MHzで、帯域810〜830MHzに
おいて、反射損失が40dB、アイソレーションが84
dB、結合度が40.96dBとなっており、820MH
zにおけるアイソレーションは、97dBである。図1
0と図18を比較すると明らかなように、本発明による
場合の方が、アイソレーションのピーク値において、従
来のものより、43dB程改善されている。FIG. 18 shows a microstrip type direction in which a conventional coupling portion as described with reference to FIG. 15 is formed in a one-stage shape having a length of λ / 4 for comparison with the one of the present invention shown in FIG. 3 shows the results of simulating various characteristics of a sex coupler. As can be seen from FIG. 18, at a frequency center of 820 MHz, in a band of 810 to 830 MHz, the reflection loss is 40 dB, and the isolation is 84 dB.
dB, coupling degree is 40.96 dB, 820 MH
The isolation at z is 97 dB. FIG.
As is clear from a comparison between FIG. 0 and FIG. 18, the peak value of the isolation is improved by 43 dB in the case of the present invention as compared with the conventional case.
【0027】最後に、図1のストリップ導体の構造は、
結合度が10dB以上の疎結合の方向性結合器に適した
ものであるが、図2のストリップ導体の構造は、結合度
が3dB以上から10dB未満の密結合の方向性結合器
に適したものである。図2に示すような密結合カプラー
において、本発明により、その結合部をλ/12の3段
の区分としたことにより、次のような作用効果が得られ
ることも確認された。すなわち、図11に略示するよう
に、加工精度等のバラツキにより、出力と結合度との偏
差幅ΔCが大きく広がってしまっていたのが、図2のよ
うな密結合カップラーの構造によれば、図12に示すよ
うに、相当に抑えることができる。Finally, the structure of the strip conductor of FIG.
Although it is suitable for a loosely-coupled directional coupler having a coupling degree of 10 dB or more, the structure of the strip conductor shown in FIG. 2 is suitable for a tightly-coupled directional coupler having a coupling degree of 3 dB or more to less than 10 dB. It is. In the tightly coupled coupler as shown in FIG. 2, it has also been confirmed that the following operational effects can be obtained by dividing the coupling portion into three stages of λ / 12 according to the present invention. That is, as schematically shown in FIG. 11, the deviation width ΔC between the output and the coupling degree has been greatly increased due to variations in processing accuracy and the like. However, according to the structure of the tightly coupled coupler as shown in FIG. 12, as shown in FIG.
【0028】[0028]
【発明の効果】周波数中心において、アイソレーション
および反射損失を改善でき、結合度の平坦性を得ること
ができるので、例えば、デジタル携帯電話基地局用増幅
器に適用して効果がある。According to the present invention, the isolation and the reflection loss can be improved in the center of the frequency, and the flatness of the coupling degree can be obtained.
【0029】結合部の全体の長さは、従来のλ/4(3
×λ/12)であるので、スペースを広げずに済み、従
来の大きさと同じ大きさを維持することができる。The total length of the joint is equal to the conventional λ / 4 (3
× λ / 12), so that it is not necessary to expand the space, and the same size as the conventional size can be maintained.
【0030】主線路、副線路のインピーダンス、反射損
失を乱さずに、結合度中心において、高アイソレーショ
ン化した方向性結合器とすることができるので、デジタ
ル携帯電話基地局の部品点数およびシステムの簡略化を
図ることができる。The directional coupler can be made highly isolated at the center of the coupling degree without disturbing the impedance and the return loss of the main line and the sub-line, so that the number of parts of the digital cellular phone base station and the system Simplification can be achieved.
【0031】シミュレーションの結果と実際とがほぼ合
っているため、高アイソレーション化に効果がある。Since the result of the simulation almost matches the actual result, it is effective in increasing the isolation.
【0032】疎結合カップラーにおける困難とされてい
た高アイソレーションの設計方法を確立することができ
る。It is possible to establish a design method for high isolation, which has been considered difficult in loosely coupled couplers.
【図1】本発明の一実施例としての疎結合カプラーであ
る方向性結合器の誘電体基板に設ける主線路ストリップ
導体および副線路ストリップ導体の形状を略示している
平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a loosely coupled coupler as one embodiment of the present invention.
【図2】本発明の別の実施例としての密結合カプラーで
ある方向性結合器の誘電体基板に設ける主線路ストリッ
プ導体および副線路ストリップ導体の形状を略示してい
る平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a tightly coupled coupler as another embodiment of the present invention.
【図3】本発明のさらに別の実施例としての疎結合カプ
ラーである方向性結合器の誘電体基板に設ける主線路ス
トリップ導体および副線路ストリップ導体の形状を略示
している平面図である。FIG. 3 is a plan view schematically showing shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a loosely coupled coupler as still another embodiment of the present invention.
【図4】本発明のさらに別の実施例としての疎結合カプ
ラーである方向性結合器の誘電体基板に設ける主線路ス
トリップ導体および副線路ストリップ導体の形状を略示
している平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing shapes of a main line strip conductor and a sub line strip conductor provided on a dielectric substrate of a directional coupler which is a loosely coupled coupler as still another embodiment of the present invention.
【図5】本発明によるトリプレート方式の方向性結合器
について中心周波数900MHzとしてシミュレーショ
ンしてみた結果を示す図である。FIG. 5 is a view showing a result of a simulation of a directional coupler of a triplate type according to the present invention at a center frequency of 900 MHz.
【図6】図7のシミュレーション結果をもとに、中心周
波数を820MHzとして試作した製品の測定データを
示している。FIG. 6 shows measurement data of a prototype product with a center frequency of 820 MHz based on the simulation result of FIG.
【図7】図1のような主線路ストリップ導体と副線路ス
トリップ導体との形状を有する本発明によるトリプレー
ト方式の方向性結合器の諸特性を中心周波数を820M
Hzとしてシミュレーションしてみた結果を示してい
る。FIG. 7 shows various characteristics of a tri-plate directional coupler according to the present invention having a main line strip conductor and a sub line strip conductor as shown in FIG.
It shows the result of simulating as Hz.
【図8】図3のような主線路ストリップ導体と副線路ス
トリップ導体との形状を有する本発明によるトリプレー
ト方式の方向性結合器の諸特性をシミュレーションして
みた結果を示している。8 shows a result of simulating various characteristics of the directional coupler of the triplate type according to the present invention having the shapes of the main line strip conductor and the sub line strip conductor as shown in FIG.
【図9】図4のような主線路ストリップ導体と副線路ス
トリップ導体との形状を有する本発明によるトリプレー
ト方式の方向性結合器の諸特性をシミュレーションして
みた結果を示している。9 shows a result of simulating various characteristics of the directional coupler of the triplate type according to the present invention having the shapes of the main line strip conductor and the sub line strip conductor as shown in FIG.
【図10】図1のような主線路ストリップ導体と副線路
ストリップ導体との形状を有する本発明によるマイクロ
ストリップ方式の方向性結合器の諸特性をシミュレーシ
ョンしてみた結果を示している。10 shows a result of simulating various characteristics of the microstrip directional coupler according to the present invention having the shapes of the main line strip conductor and the sub line strip conductor as shown in FIG.
【図11】方向性結合器において、加工精度等のバラツ
キにより、出力と結合度との偏差幅ΔCが大きく広がっ
てしまっている例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which a deviation width ΔC between an output and a coupling degree is greatly increased due to a variation in processing accuracy or the like in a directional coupler.
【図12】本発明による密結合カップラーの構造による
出力と結合度との偏差幅を例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a deviation width between the output and the coupling degree due to the structure of the tightly coupled coupler according to the present invention.
【図13】従来のトリプレート方式の疎結合方向性結合
器の構造例を示す概略分解部品配列斜視図である。FIG. 13 is a schematic exploded perspective view showing a structural example of a conventional triplate loosely-coupled directional coupler.
【図14】従来のトリプレート方式の密結合方向性結合
器の構造例を示す概略分解部品配列斜視図である。FIG. 14 is a schematic exploded perspective view showing an example of the structure of a conventional triplate type tightly coupled directional coupler.
【図15】従来の方向性結合器の主線路ストリップ導体
と副線路ストリップ導体との形状を例示する概略図であ
る。FIG. 15 is a schematic view illustrating the shape of a main line strip conductor and a sub line strip conductor of a conventional directional coupler.
【図16】従来の方向性結合器の主線路ストリップ導体
と副線路ストリップ導体との形状の別の例を示す概略図
である。FIG. 16 is a schematic diagram showing another example of the shape of the main line strip conductor and the sub line strip conductor of the conventional directional coupler.
【図17】図15に関して説明したような従来の結合部
をλ/4の長さを有する1段形状としたトリプレート方
式方向性結合器の諸特性をシミュレーションしてみた結
果を示している。FIG. 17 shows a result of simulating various characteristics of a conventional triplate directional coupler in which a conventional coupling portion as described with reference to FIG. 15 is formed in a single-stage shape having a length of λ / 4.
【図18】図15に関して説明したような従来の結合部
をλ/4の長さを有する1段形状としたマイクロストリ
ップ方式の方向性結合器の諸特性をシミュレーションし
てみた結果を示している。FIG. 18 shows a result of simulating various characteristics of a microstrip directional coupler in which a conventional coupling unit as described with reference to FIG. 15 has a one-stage shape having a length of λ / 4, and .
【図19】従来のマイクロストリップ方式の方向性結合
器の構造例を示す概略斜視図である。FIG. 19 is a schematic perspective view showing a structural example of a conventional microstrip directional coupler.
【符号の説明】 10 主線路ストリップ導体 11 入力ポート 12 出力ポート 13 側部区分 14 中央部区分 15 側部区分 20 副線路ストリップ導体 21 カップリングポート 22 アイソレーションポート 23 側部区分 24 中央部区分 25 側部区分DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main line strip conductor 11 Input port 12 Output port 13 Side section 14 Center section 15 Side section 20 Subline strip conductor 21 Coupling port 22 Isolation port 23 Side section 24 Center section 25 Side division
Claims (5)
ポートおよびアイソレーションポートを有する方向性結
合器において、前記入力ポートと前記出力ポートとの間
の主線路ストリップ導体およびカップリングポートおよ
びアイソレーションポートとの間の副線路ストリップ導
体の結合部の長さを、中心周波数の波長の4分の1と
し、各結合部をほぼ同じ長さの3段の区分にわけて、互
いに対応する区分同士のうちの少なくとも1つの区分同
士の離間距離を、他の区分同士の距離よりも狭くし、前
記各区分の長さは、中心周波数の波長の12分の1とし
たことを特徴とする方向性結合器。1. A directional coupler having an input port, an output port, a coupling port, and an isolation port, wherein a main line strip conductor between the input port and the output port and a coupling port and an isolation port are provided. , The length of the coupling portion of the sub-line strip conductor between them is set to 4 of the wavelength of the center frequency, and each coupling portion is divided into three stages having substantially the same length. Wherein the distance between at least one of the sections is smaller than the distance between the other sections, and the length of each section is one-twelfth of the wavelength of the center frequency. .
部の区分同士である請求項1に記載の方向性結合器。2. The directional coupler according to claim 1, wherein the at least one section is a center section.
の区分同士である請求項1に記載の方向性結合器。3. The directional coupler according to claim 1, wherein the at least one section is a side section.
求項1または2または3に記載の方向性結合器。4. The directional coupler according to claim 1, wherein the directional coupler is configured by a microstrip method.
または2または3に記載の方向性結合器。5. The method according to claim 1, wherein the triplate system is used.
Or the directional coupler according to 2 or 3.
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