JPH05160614A - チップ型方向性結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化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。 【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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ストリップ線路を用い
たチップ型方向性結合器に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波回路の主流であった導波管回
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。

【０００３】ところで、方向性結合器は、伝送線を流れ
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。

【０００４】このような方向性結合器における高周波信
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
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。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑み、より小型化
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るチップ型方
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。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、１／４波長ストリップラ
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。

【０００９】また、ストリップライン電極を挟むように
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。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を、図１ないし図４に基づ
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。

【００１１】第１のグランド電極基板２は、図１の分解
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。

【００１２】第１のストリップライン電極基板３は、方
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。

【００１３】第２のグランド電極基板４は、上記の第２
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。

【００１４】第２のストリップライン電極基板５は、上
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。

【００１５】なお、第１のストリップライン電極基板３
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。

【００１６】第３のグランド電極基板６は、上記の第１
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。

【００１７】なお、各基板２〜７の外部電極は、各基板
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。

【００１８】上記の構成によれば、第１のグランド電極
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。

【００１９】この場合、１／４波長ストリップライン電
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。

【００２０】また、ストリップライン電極を挟むように
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。

【００２１】上記チップ型方向性結合器の製造方法を簡
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。

【００２２】なお、誘電体基板としては、樹脂基板或い
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。

【００２３】 ガラス・エポキシ樹脂 ｔａｎδ＝０.02 セラミック誘電体（例）ｔａｎδ＝０.0007 このようなチップ型方向性結合器は、以下に示す製造方
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。

【００２４】なお、本実施例では、２枚のストリップラ
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。

【００２５】また、ストリップライン電極における直線
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。

【００２６】さらに、前記の１／４波長ストリップライ
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。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、小型で
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのチップ型方向性結合
器の斜視図である。

【図２】図１のチップ型方向性結合器における各基板を
示す斜視図である。

【図３】チップ型方向性結合器の複数取りに用いる各基
板を示す斜視図である。

【図４】チップ型方向性結合器の複数取り製造方法を示
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。

【図５】従来の方向性結合器の斜視図である。

【図６】方向性結合器が用いられたＲＦ送信回路を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ チップ型方向性結合器 ２ 第１のグランド電極基板 ２ａ セラミック基板 ２ｂ グランド電極 ３ 第１のストリップライン電極基板 ３ａ セラミック基板 ３ｆ ストリップライン電極 ３ｇ ストリップライン電極 ４ 第２のグランド電極基板 ４ａ セラミック基板 ４ｂ グランド電極 ４ｈ バイアホール ４ｉ バイアホール ５ 第２のストリップライン電極基板 ５ａ セラミック基板 ５ｆ ストリップライン電極 ５ｇ ストリップライン電極 ６ 第３のグランド電極基板 ６ａ セラミック基板 ６ｂ グランド電極 ７ 保護基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。