JPH05160614A - チップ型方向性結合器 - Google Patents
チップ型方向性結合器Info
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- JPH05160614A JPH05160614A JP3324771A JP32477191A JPH05160614A JP H05160614 A JPH05160614 A JP H05160614A JP 3324771 A JP3324771 A JP 3324771A JP 32477191 A JP32477191 A JP 32477191A JP H05160614 A JPH05160614 A JP H05160614A
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- stripline
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
- H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
- H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
- H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
- H01P5/185—Edge coupled lines
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Waveguides (AREA)
Abstract
ることを目的とする。 【構成】 一対のストリップライン電極3f・3g(5
f・5g)が誘電体基板3a(5a)一方の主表面に近
接蛇行して形成されたストリップライン電極基板3・5
を有し、各ストリップライン電極基板3・5を、グラン
ド電極2b・4b・6bが形成されたグランド電極基板
2・4・6で挟んで積層構造とし、一対の近接したバイ
アホール4h・4iにて各層の対応するストリップライ
ン電極3f・5f(3g・5g)同士が電気的に接続さ
れることで複数層間にわたって1/4波長ストリップラ
イン電極部分が形成され、且つ、当該積層体の側面に複
数の外部電極が形成され、前記ストリップライン電極の
引出し電極部となる各端部およびグランド電極が各別の
外部電極と電気的に接続されている。
Description
たチップ型方向性結合器に関する。
路は、高い精度の機械工作を必要とするので、多量生産
にはむかず、高価であり、また、外形も大きく、重さも
重いという欠点がある。このため、無線機、BS受信機
などでは、高集積化技術を利用して小型軽量化が実現で
きるマイクロストリップが用いられるようになってい
る。
ているマイクロ波電力のうち、一方向に進む電力にだけ
比例した出力を、逆方向に進むものには関係なく取り出
す回路素子であり、マイクロストリップで構成される方
向性結合器としては、図5に示すようなものがある。こ
れは、マイクロストリップ40・41のストリップライ
ン電極40a・41aをλ/4にわたり部分的に横方向
に接近させたもので、この部分の結合モードで、ポート
1から主線に投入される電力に対して、副線のポート3
へはその数分の1の電力が現れるようになる。なお、こ
のような1/4波長分布結合型の方向性結合器として
は、基板の一方面にストリップライン電極を形成して成
るものが知られている。図中42・43は両ストリップ
ライン電極40a・41aを遮蔽するためのグランド電
極である。
号の二分配作用を利用し、例えば、携帯電話装置などで
は、送信電力を必要最小限に抑えるべく、図6に示すよ
うに、方向性結合器50の主線50aを送信電力増幅器
51とアンテナ52間に配すると共に、副線50bの一
端を自動利得制御回路53に接続し、自動利得制御回路
53にて送信電力増幅器51の出力調整を行うようにし
ている。
携帯電話装置などでは、その小型化が重要な課題となっ
ており、その結果として、方向性結合器についても、よ
り一層の小型化が要求されるようになっている。前述の
ように、ストリップライン電極についてはλ/4の長
さ、例えば、1GHzでのλ/4は7.5cm(但し、比
誘電率=1とする)の長さを必要とし、それだけの長さ
の直線状ストリップライン電極を結合させるために比較
的広い基板面積が必要になっている。また、前記の図5
に示した方向性結合器では、実際には、縦方向に回路が
位置することになるため、これを複数の板状基板を重ね
合わせてビス止めするようなものでは、小型化に限界が
あり、コストも嵩むことになる。
されたチップ型方向性結合器を提供することを目的とす
る。
向性結合器は、上記の課題を解決するために、一対のス
トリップライン電極が近接して且つ非直線状に並走する
よう一方の主表面に形成された誘電体基板複数枚と、グ
ランド電極が一方の主表面に形成されたグランド電極基
板複数枚とが、当該グランド電極基板が最上層と最下層
になる状態で交互に積層され、前記各誘電体基板上の一
対のストリップライン電極が積層方向に対応するもの同
士バイアホールを介して直列に接続されて全長で1/4
波長のストリップライン電極とされ、更に、この1/4
波長ストリップライン電極の両端及びグランド電極が、
誘電体基板とグランド電極基板の積層体側面まで引き出
され、該側面に形成された外部電極に接続されているこ
とを特徴としている。
イン電極部分は、複数枚の誘電体基板に形成されたスト
リップライン電極の合計距離で得られるため、各誘電体
基板上のストリップライン電極が負担すべき距離は、上
記誘電体基板が2枚であれば1/2、3枚であれば1/
3というように少なくなり、各誘電体基板の面積を小さ
くしてチップ型方向性結合器の小型化を図ることができ
る。さらに、各誘電体基板に形成されるストリップライ
ン電極は非直線状に形成されるから、直線状態で形成す
る場合に比べ、より一層基板面積を小さくすることがで
きる。
その上下にグランド電極が存在し、ストリップライン電
極が上下両方からシールドされることになるため、金属
ケースなどを必要とせずに当該積層体構造のままで電磁
遮蔽構造を実現できる。さらに、側面に外部電極が形成
されていることにより、基板上へは表面実装が可能にな
る。
いて説明すれば、以下の通りである。図1は、チップ型
方向性結合器1の外観を示す斜視図であり、このチップ
型方向性結合器1は、第1のグランド電極基板2と、第
1のストリップライン電極基板3と、第2のグランド電
極基板4と、第2のストリップライン電極基板5と、第
3のグランド電極基板6と、保護基板7とが積層され、
当該積層体の側面に、グランド電極用の外部電極C…、
主線用の外部電極D・D、副線用の外部電極E・Eが形
成されて成るものである。各基板2〜7は、実際にはセ
ラミックグリーンシートが用いられ、各シートは各電極
膜が形成されたりした後に積み重ねられ、外部電極C,
D,Eが形成されて焼成され、結合器1とされる。この
ため、図1において各基板2〜7の各層間には、実際に
は区分線が生じることはない。なお、外部電極C,D,
Eは、シートの積層体を焼成した後に形成してもよい。
斜視図である図2に示すように、方形状のセラミック基
板2aの片側表面上に、グランド電極2bが形成されて
成るものである。グランド電極2bは、後述するストリ
ップライン電極3f・3gを覆い得る大きさに形成され
たものであるが、セラミック基板2aの表面上の全面に
形成したものではなく、後述する外部電極部2d・2
d,2e・2eとの電気的接続を断つべく基板2aの周
縁部には形成されていない。そして、セラミック基板2
aの側面には、外部電極部2c…,2d・2d,2e・
2eが位置することとなり、このうち外部電極部2c…
はグランド電極2bと電気的に接続され、外部電極部2
d・2d,2e・2eは、上述したように、グランド電
極2bとの電気的接続を断たれた状態に位置されること
となる。
形状のセラミック基板3aの片側表面上に、副線の一部
となるストリップライン電極3f、及び、主線の一部と
なるストリップライン電極3gが形成されて成るもので
ある。ストリップライン電極3fの一端側は、前記の外
部電極2d・2dに対応して基板側面に形成されること
となる外部電極部3d・3dのうちの図中右側の外部電
極部3dに接続される一方、他端側は、基板のほぼ中央
部に形成されたランド部3hに接続される。また、スト
リップライン電極3gの一端側は、前記の外部電極部2
e・2eに対応して基板側面に形成されることとなる外
部電極部3e・3eのうちの図中右側の外部電極部3e
に接続される一方、他端側は、上記のランド部3hに近
接して形成されたランド部3iに接続される。そして、
上記のストリップライン電極3fとストリップライン電
極3gとは、図中右側の外部電極部3dと図中右側の外
部電極3eとを結ぶ線上のほぼ中央で出会い、ここから
近接して蛇行状態に並走し、前記のランド部3h・3i
にそれぞれ至るが、この近接並走区間は、1/4波長の
ほぼ半分の距離に相当するようになっている。
のグランド電極基板2と同様の構成を有し、方形状のセ
ラミック基板4a、グランド電極4b、外部電極部4c
…、4d・4d,4e・4eを有するが、基板4aのほ
ぼ中央部にはグランド電極は形成されず、この非電極領
域内のほぼ中央部であって、前記のランド部3h・3i
と対応する位置には、導電ペーストが注入されて導電路
とされたバイアホール4h・4iが形成されている。
記の第1のストリップライン電極基板3とほぼ同様の構
成を有し、方形状のセラミック基板5a、ストリップラ
イン電極5f・5g、外部電極部5c…、5d・5d、
5e・5e、およびランド部5h・5iを有している。
なお、ストリップライン電極5fの一端側は図中左側の
外部電極部5dに接続され、ストリップライン電極5g
の一端側は図中左側の外部電極部5eに接続されてい
る。また、ランド部5h・5i下には、導電ペーストが
注入されて導電路とされたバイアホールが形成され、こ
のバイアホールおよび前記のバイアホール4h・4iを
介してランド部5h・5iとランド部3h・3iがそれ
ぞれ電気的に接続されるようになっている。
におけるストリップライン電極3fが内回りになってい
るのに対し、ストリップライン電極5fは外回りに形成
されており、また、ストリップライン電極3gが外回り
になっているのに対し、ストリップライン電極5gが内
回りに形成されることで、ストリップライン電極3fと
ストリップライン電極5fとの合計距離(近接並走区
間)と、ストリップライン電極3gとストリップライン
電極5gとの合計距離(近接並走区間)とが厳密に同じ
距離になるようにしてある。
のグランド電極基板2と同一の構成を有し、方形状のセ
ラミック基板6a、グランド電極6b、外部電極部6c
…,6d・6d,6e・6eを有している。保護基板7
は、方形状のセラミック基板7aからなり、その側面に
は、前記の外部電極部2c…と対応する外部電極部7c
…、外部電極部2d・2dと対応する外部電極部7d・
7d、および、外部電極部2e・2eと対応する外部電
極部7e・7eがそれぞれ位置されることとなる。
2〜7を積層圧着して後、公知の手法で形成される。従
って、図1に示すように、前記の外部電極部2c…,3
c…,4c…,5c…,6c…,7c…によりグランド
電極用の外部電極C…が構成され、外部電極部2d・2
d,3d・3d,4d・4d,5d・5d,6d・6
d,7d・7dにより副線用の外部電極D・Dが構成さ
れ、外部電極部2e・2e,3e・3e,4e・4e,
5e・5e,6e・6e,7e・7eにより主線用の外
部電極E・Eが構成される。
基板2と第2のグランド電極電極4と第3のグランド電
極6とで挟まれた第1のストリップライン電極基板3及
び第2のストリップライン電極基板5における連続する
ストリップライン電極3f・5f(3g・5g)による
一対の1/4波長ストリップライン電極部分によって方
向性結合器を構成する。
極部分は、2枚のストリップライン電極基板3・5に形
成されたストリップライン電極3f・5f(3g・5
g)の合計距離で得られるため、各ストリップライン電
極基板上のストリップライン電極が負担すべき距離は、
1/4波長の半分の長さで済むことになり、各ストリッ
プライン電極基板の面積を小さくしてチップ型方向性結
合器の小型化を図ることができる。さらに、各ストリッ
プライン電極基板に形成されるストリップライン電極は
蛇行状態に形成されるから、直線状態に形成する場合に
比べ、より一層基板面積を小さくすることができる。
その上下にグランド電極2b・4b・6bが存在し、ス
トリップライン電極は上下両方からシールドされること
になるため、金属ケースなどを必要とせずに当該積層体
構造のままで電磁遮蔽構造を実現できる。さらに、側面
に外部電極C…,D・D,E・Eが形成されていること
により、基板上へは表面実装が可能になる。
単に説明すれば、グランド電極が印刷されたグリーンシ
ート(第2のグランド電極基板に相当)を、ストリップ
ライン電極の描かれたグリーンシートではさみ込み、さ
らに、その上下両面に、グランド電極が印刷されたグリ
ーンシートを積層し、さらに、保護基板となるグリーン
シートを重ね、各外部電極を付与形成した後一体焼成す
る。勿論、焼成後に外部電極を形成してもよい。
はセラミック基板又はガラスフッ素基板などのいずれを
用いてもよいが、セラミックは、下記のように、ガラス
・エポキシ樹脂などに比べ誘電体損失が小さく、主線の
電力損失が抑制されるという利点があり、また、放熱効
果に優れていることによって一層の小型化を図ることが
できる利点があり、また、ガラスフッ素基板も誘電体損
失が少ないという利点がある。
法により、複数取りによる量産が可能となる。即ち、図
3に示すように、複数のグランド電極が形成されたシー
ト12、一対のストリップライン電極が複数形成された
シート13、複数のグランド電極が形成されたシート1
4、一対のストリップライン電極が複数形成されたシー
ト15、複数のグランド電極が印刷されたシート16、
保護基板となるシート17を積層し、図4(a)に示す
複数取り積層基板20を得る。なお、この積層状態にお
いては、既に、ランド部5h・5iとランド部3h・3
iがそれぞれバイアホール4h・4iにて電気的に接続
されている。次に、同図(b)に示すように、外部電極
となる部分に貫通穴hを形成し、この貫通穴h…に電極
となる金属を注入し、所定のカットラインに従って切断
して焼成することにより、同図(c)に示すように、側
面に外部電極C…,D・D,E・Eを有するチップ型方
向性結合器1が得られることになる。
イン電極基板を用いることで1/4波長ストリップライ
ン電極部分を2層にわたって形成することとしたが、3
枚或いは4枚というように、多くのストリップライン電
極基板を用い、1/4波長ストリップライン電極部分を
3層以上にわたって形成することにより、より一層の小
型化が図れるものである。
部分は、結合器を構成しない通常のストリップラインを
構成する部分であり、線路幅は特性インピーダンスが5
0Ωになるように決定されるが、その線幅が1/4波長
ストリップライン電極部分と相違するため、テーパ部を
介設し、電気的不連続が発生しないようにして反射を少
なくするのが望ましい。
ン電極部分を、グランド電極の形成範囲においてできる
だけその周縁部を沿うようにして大きく蛇行させること
により、1/4波長ストリップライン電極部分を曲げる
ことによる反射を極力少なくすることができる。
表面実装が可能なチップ型方向性結合器を提供できると
いう効果を奏する。
器の斜視図である。
示す斜視図である。
板を示す斜視図である。
す図であって、同図(a)は図3における各基板が積層
された状態を示す斜視図であり、同図(b)は同図
(a)の積層基板にスルーホールを形成した状態を示す
斜視図であり、同図(c)は同図(b)の基板(スルー
ホールに金属注入済)を所定のカットラインでカットし
て得られる複数のチップ型方向性結合器のうちの一つを
拡大して示す斜視図である。
ブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 一対のストリップライン電極が近接して
且つ非直線状に並走するよう一方の主表面に形成された
誘電体基板複数枚と、グランド電極が一方の主表面に形
成されたグランド電極基板複数枚とが、当該グランド電
極基板が最上層と最下層になる状態で交互に積層され、
前記各誘電体基板上の一対のストリップライン電極が積
層方向に対応するもの同士バイアホールを介して直列に
接続されて全長で1/4波長のストリップライン電極と
され、更に、この1/4波長ストリップライン電極の両
端及びグランド電極が、誘電体基板とグランド電極基板
の積層体側面まで引き出され、該側面に形成された外部
電極に接続されていることを特徴とするチップ型方向性
結合器。
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