JPH05335817A - 方向性結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ワイヤによるブリッジ接続を確実に行うことが
でき、結合線路の実効長が変動することのない方向性結
合器を提供することを目的とする。 【構成】誘電体基板１０上に所定幅の複数対のストリッ
プ線路１２、１４、１６、１８が形成され、一対のスト
リップ線路１２、１４の端部同志が近接する近接点と、
他の一対のストリップ線路１６、１８の端部同志が近接
する近接点とが使用信号の１／４波長の長さの複数の結
合用ストリップ線路２２、２４、２６により結合され、
これら結合用ストリップ線路２２、２４、２６同志が近
接点においてワイヤ２８、２９によりブリッジ接続され
ている。ストリップ線路１６、１４の端部に切り欠き部
１６ａ、１４ａを形成し、結合用ストリップ線路２２、
２６の端部２２ａ、２６ａを収納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は方向性結合器、特にマイ
クロ波を伝送するマイクロストリップ線路での分布結合
型の方向性結合器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からマイクロストリップ線路での分
布結合型の方向性結合器として、図５（ａ）に示す１／
４波長結合形方向性結合器や、図５（ｂ）に示すタンデ
ム接続形方向性結合器や、図５（ｃ）に示すインタディ
ジテイト形方向性結合器が知られている。

【０００３】１／４波長結合形方向性結合器は、図５
（ａ）に示すように、ストリップ線路１００、１０２を
１／４波長の長さにわたって互いに近接させることによ
り結合して方向性結合器を形成するものである。しかし
ながら、テフロン（登録商標）グラス基板のような一般
のプリント基板上にマイクロストリップ線路の分布結合
を用いて３ｄＢ程度の密結合度を実現するためには、ス
トリップ線路１００、１０２の結合線路の間隔を０．５
μｍ程度に形成する必要があり製造技術的に非常に困難
であった。

【０００４】このような１／４波長結合形方向性結合器
の問題点を解決するために、図５（ｂ）に示すタンデム
接続形方向性結合器や、図５（ｃ）に示すインタディジ
テイト形方向性結合器が提案されている。タンデム接続
形方向性結合器は、図５（ｂ）に示すようにストリップ
線路１０４、１０６、１０８、１１０を形成し、ストリ
ップ線路１０４とストリップ線路１０８とをワイヤ１１
２によりブリッジ接続（空中交差配線により接続）し、
ストリップ線路１０６とストリップ線路１１０とをワイ
ヤ１１４によりブリッジ接続することにより、８．４３
ｄＢの方向性結合器を２段に接続して、３ｄＢの結合度
を実現するものである。また、インタディジテイト形方
向性結合器は、図５（ｃ）に示すように、ストリップ線
路１２０、１２２の端部同志が近接する近接点と、スト
リップ線路１２４、１２６の端部同志が近接する近接点
とを結合する結合線路１３０を、複数の結合用ストリッ
プ線路１３２、１３４、１３６に分割して、結合用スト
リップ線路１３２、１３６をワイヤ１４０、１４２によ
りブリッジ接続し、分布結合の数を増加させることによ
って結合度を高めたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の場合も、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、結合部
分のストリップ線路は、インダクタンス成分を持たせる
ために幅はできる限り細く、電磁結合するためストリッ
プ線路間の隙間はできるだけ狭い方が望ましく、現在の
導体パターンの加工精度では、ストリップ線路の幅が２
０μｍでストリップ線路間の隙間が１０μｍ程度が一般
的である。このような極めて細いストリップ線路同志を
ストリップ線路幅より太い２０〜３０μｍ径の金線を用
い、熱と圧力によるボンディングによりブリッジ接続す
る必要がある。

【０００６】このため、ワイヤボンディング時に隣接す
る結合用ストリップ線路同志が短絡したり、ワイヤボン
ディングによりストリップ線路と金線が完全に接続され
ない接続不良等が発生しやいという問題があった。ま
た、金線のボンディング位置により結合線路の実効長が
決定されるため、結合線路の長さが変動するという問題
があった。

【０００７】本発明の目的は、ワイヤによるブリッジ接
続を確実に行うことができ、結合線路の実効長が変動す
ることのない方向性結合器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、誘電体基板
上に所定幅の複数対のストリップ線路が形成され、一対
のストリップ線路の端部同志が近接する第１の近接点
と、他の一対のストリップ線路の端部同志が近接する第
２の近接点とが使用信号の約１／４波長の長さの複数の
結合用ストリップ線路により結合され、少なくとも１本
の結合用ストリップ線路の端部と第１又は第２の近接点
の近傍とがワイヤによりブリッジ接続されている方向性
結合器において、ストリップ線路の第１又は第２の近接
点の近傍に、ワイヤが接続される結合用ストリップ線路
の端部を収納する切り欠き部が形成されていることを特
徴とする方向性結合器によって達成される。

【０００９】また、ストリップ線路の切り欠き部に収納
される結合用ストリップ線路の端部の幅を広くすること
が望ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、入出力用ストリップ線路の端
部に切り欠き部を形成し、この切り欠き部にワイヤが接
続される結合用ストリップ線路の端部を収納するように
したので、ワイヤによるブリッジ接続を確実に行うこと
ができ、結合線路の実効長を一定に維持できる。

【００１１】また、入出力用ストリップ線路の切り欠き
部に収納される結合用ストリップ線路の端部の幅を広く
するようにすれば、ワイヤボンディングを更に確実に行
うことができる。

【００１２】

【実施例】本発明の第１の実施例による方向性結合器を
図１に示す。裏面が接地された誘電体基板１０の表面上
に信号入出力用のストリップ線路１２、１４、１６、１
８が形成されている。ストリップ線路１２、１４、１
６、１８は高周波で５０Ωの定インピーダンスになるよ
うに形成される。すなわち、誘電体基板１０の厚さを
ｄ、誘電率をεとすると、ストリップ線路１２、１４、
１６、１８の幅Ｗは、次式 Ｗ＝（ｄ×２．７）／（ε）^1/2 により決定される。例えば、誘電体基板１０として０．
３８ｍｍ厚のアルミナ基板（誘電率ε＝１０）とする
と、幅Ｗは０．３６ｍｍとなる。

【００１３】ストリップ線路１２とストリップ線路１４
の端部同志が近接するように配置され、ストリップ線路
１６とストリップ線路１８の端部同志が近接するように
配置されている。ストリップ線路１２、１４の端部同志
が近接する近接点とストリップ線路１６、１８の端部同
志が近接する近接点とは、使用マイクロ波の実効波長λ
の１／４の長さの結合線路２０により結合されている。

【００１４】本実施例では、結合線路２０は３本の結合
用ストリップ線路２２、２４、２６から構成されてい
る。結合用ストリップ線路２２、２４、２６は幅が２０
μｍで、互いに２０μｍの間隔を隔てて形成されてい
る。なお、結合用ストリップ線路２２、２４、２６の幅
と間隔は、必要とされる方向性結合器の結合度により決
定される。上述の幅及び間隔の他に、幅が２０μｍで間
隔が１０μｍ、幅が１０μｍで間隔が１０μｍ、幅が３
０μｍで間隔が１０μｍ等の組み合わせが考えられる。

【００１５】図１において、中央の結合用ストリップ線
路２４は、上端がストリップ線路１４の端部に連続して
おり、下端がストリップ線路１６の端部に連続してい
る。左側の結合用ストリップ線路２２は、上端がストリ
ップ線路１２の端部に連続しており、下端には５０μｍ
と幅広なパッド部２２ａが設けられている。ストリップ
線路１６の端部には結合用ストリップ線路２２に対向し
た部分に縦６０μｍ、横９０μｍの切り欠き部１６ａが
形成され、結合用ストリップ線路２２のパッド部２２ａ
が収納されている。結合用ストリップ線路２２のパッド
部２２ａとストリップ線路１８の端部とは金などのワイ
ヤ２９により結合用ストリップ線路２４をまたいでブリ
ッジ接続されている。

【００１６】右側の結合用ストリップ線路２６は、下端
がストリップ線路１８の端部に連続しており、上端には
５０μｍと幅広なパッド部２６ａが設けられている。ス
トリップ線路１４の端部には結合用ストリップ線路２６
に対向した部分に縦６０μｍ、横９０μｍの切り欠き部
１４ａが形成され、結合用ストリップ線路２６のパッド
部２６ａが収納されている。結合用ストリップ線路２６
のパッド部２６ａとストリップ線路１２の端部とは金な
どのワイヤ２８により結合用ストリップ線路２４をまた
いでブリッジ接続されている。

【００１７】なお、結合用ストリップ線路２２、２６の
パッド部２２ａ、２６ａの大きさは、使用するワイヤ２
８、２９の太さに応じて異なるが、ワイヤ２８、２９と
して金線を用いた場合には、パッド部２２ａ、２６ａの
大きさはワイヤ２８、２９の直径の１．５〜２倍以上１
０倍以下が望ましい。例えば、直径が２５μｍの金線を
用いた場合には、ボンディングに熟練すればパッド部２
２ａ、２６ａの大きさは少なくとも縦５０μｍ横５０μ
ｍもあれば十分である。

【００１８】このように本実施例によれば結合用ストリ
ップ線路の端部にパッド部を設けたのでワイヤによるブ
リッジ接続を容易に行うことができる。しかも、ストリ
ップ線路の端部に切り欠き部を設け、その切り欠き部に
パッド部を収納するようにしたので、結合用ストリップ
線路の実効長が変化せず方向性結合器の特性に影響を与
えることがない。

【００１９】次に、本発明の第２の実施例による方向性
結合器を図２に示す。図１に示す方向性結合器と同一の
構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。本実
施例では、結合用ストリップ線路２２、２６の端部を幅
広にすることなくそのままの幅で延長し、ストリップ線
路１４、１６の切り欠き部１４ａ、１６ａに収納したも
のである。結合用ストリップ線路２２、２６の端部と切
り欠き部１４ａ、１６ａの縁部の間隔は、結合用ストリ
ップ線路２２、２６の幅よりも大きくする。

【００２０】例えば、ストリップ線路１２、１４、１
６、１８の幅Ｗを０．４ｍｍとし、結合用ストリップ線
路２２、２４、２６を幅２０μｍ、間隔１０μｍで形成
し、切り欠き部１４ａ、１６ａを縦１００μｍ、横２０
μｍで形成した場合、結合用ストリップ線路２２、２６
の先端と切り欠き部１６ａ、１４ａの縁部との距離ｄ１
＝２１μｍ、ｄ２＝５０μｍとする。

【００２１】本実施例では結合用ストリップ線路２２、
２６の端部にパッド部を設けていないが、金などのワイ
ヤ２８、２９により結合用ストリップ線路２２、２６の
端部に接続する場合には、切り欠き部１６ａ、１４ａの
中心にボンディングするようにすればワイヤ２８、２９
の先端がつぶれて形状変化し、結合用ストリップ線路２
２、２６の端部に接触して確実に接続される。

【００２２】このように本実施例によれば結合用ストリ
ップ線路の端部にパッド部を設けなくともワイヤによる
ブリッジ接続を容易に行うことができる。本発明の第３
の実施例による方向性結合器を図３に示す。厚さ０．３
８ｍｍのアルミナ基板からなる誘電体基板３０上に信号
入出力用の幅０．４０ｍｍのストリップ線路３２、３
４、３６、３８が形成されている。ストリップ線路３８
の入出力端子側は５０Ω終端部３９により終端されてい
る。

【００２３】ストリップ線路３２、３４の端部同志が近
接する近接点とストリップ線路３６、３８の端部同志が
近接する近接点とは、使用マイクロ波の実効波長λの１
／４の長さの結合線路４０により結合されている。本実
施例では、結合線路４０は４本の結合用ストリップ線路
４２、４３、４４、４５から構成されている。結合用ス
トリップ線路４２、４３、４４、４５は、厚さが６０μ
ｍ、幅が２０μｍで互いに１０μｍの間隔を隔てて形成
されている。

【００２４】図３において、最も左側の結合用ストリッ
プ線路４２は、上端がストリップ線路３２の端部に連続
しており、下端には縦５０μｍ、横５０μｍのパッド部
４２ａが設けられている。ストリップ線路３６の端部に
は結合用ストリップ線路４２に対向した部分に縦６０μ
ｍ、横６０μｍの切り欠き部３６ａが形成され、結合用
ストリップ線路４２のパッド部４２ａが収納されてい
る。結合用ストリップ線路４２のパッド部４２ａとスト
リップ線路３８の端部とは金などのワイヤ５０により結
合用ストリップ線路４３、４４、４５をまたいでブリッ
ジ接続されている。

【００２５】結合用ストリップ線路４２の右側の結合用
ストリップ線路４３は、上端がストリップ線路３４の端
部に連続しており、下端がストリップ線路３６の端部に
連続している。結合用ストリップ線路４３の右側の結合
用ストリップ線路４４は、下端がストリップ線路３８の
端部に連続しており、上端には縦５０μｍ、横５０μｍ
のパッド部４６ａが設けられている。ストリップ線路３
４の端部には結合用ストリップ線路４４に対向した部分
に縦６０μｍ、横６０μｍの切り欠き部３４ａが形成さ
れ、結合用ストリップ線路４４のパッド部４４ａが収納
されている。結合用ストリップ線路４４のパッド部４４
ａとストリップ線路３２の端部とは金などのワイヤ５２
により結合用ストリップ線路４２、４３をまたいでブリ
ッジ接続されている。

【００２６】最も右側の結合用ストリップ線路４５は、
上端がストリップ線路３４の端部に連続しており、下端
には縦５０μｍ、横５０μｍのパッド部４５ａが設けら
れている。ストリップ線路３８の端部には結合用ストリ
ップ線路４５に対向した部分に縦６０μｍ、横６０μｍ
の切り欠き部３８ａが形成され、結合用ストリップ線路
４５のパッド部４５ａが収納されている。結合用ストリ
ップ線路４５のパッド部４５ａとストリップ線路３６の
端部とは金などのワイヤ５４により結合用ストリップ線
路４４をまたいでブリッジ接続されている。

【００２７】このように本実施例によれば結合用ストリ
ップ線路の端部にパッド部を設けたのでワイヤによるブ
リッジ接続を容易に行うことができ、しかも、ストリッ
プ線路の端部に切り欠き部を設け、その切り欠き部にパ
ッド部を収納するようにしたので、結合用ストリップ線
路の実効長が変化せず方向性結合器の特性に重大な影響
を与えることがない。

【００２８】本発明の第４の実施例による方向性結合器
を図４に示す。図３に示す方向性結合器と同一の構成要
素には同一の符号を付して説明を省略する。本実施例で
は、誘電体基板３０上に形成された信号入出力用のスト
リップ線路３２、３４、３６、３８のうち、ストリップ
線路３６の入出力端子側が５０Ω終端部３７により終端
されている。

【００２９】ストリップ線路３２、３４の端部同志が近
接する近接点とストリップ線路３６、３８の端部同志が
近接する近接点とを結合するは、使用マイクロ波の実効
波長λの１／４の長さの結合線路６０により結合されて
いる。本実施例では、結合線路６０は６本の結合用スト
リップ線路６１、６２、６３、６４、６５、６６から構
成されている。結合用ストリップ線路６１、６２、６
３、６４、６５、６６は、厚さが６０μｍ、幅が２０μ
ｍで互いに１０μｍの間隔を隔てて形成されている。

【００３０】図４において、最も左側の結合用ストリッ
プ線路６１は、使用マイクロ波の実効波長λの１／８の
長さであり、下端がストリップ線路３６の端部に連続し
ており、上端には縦５０μｍ、横５０μｍのパッド部６
１ａが設けられている。結合用ストリップ線路６１の右
側の結合用ストリップ線路６２は、使用マイクロ波の実
効波長λの１／４の長さであり、上端がストリップ線路
３２の端部に連続しており、下端には縦５０μｍ、横５
０μｍのパッド部６２ａが設けられている。ストリップ
線路３６の端部には結合用ストリップ線路６２に対向し
た部分に縦６０μｍ、横６０μｍの切り欠き部３６ａが
形成され、結合用ストリップ線路６２のパッド部６２ａ
が収納されている。結合用ストリップ線路６２のパッド
部６２ａとストリップ線路３８の端部とは金などのワイ
ヤ７０により結合用ストリップ線路６３をまたいでブリ
ッジ接続されている。

【００３１】結合用ストリップ線路６２の右側の結合用
ストリップ線路６３は、使用マイクロ波の実効波長λの
１／８の長さであり、下端がストリップ線路３６の端部
に連続しており、上端には縦５０μｍ、横５０μｍのパ
ッド部６３ａが設けられている。結合用ストリップ線路
６１のパッド部６１ａと結合用ストリップ線路６３のパ
ッド部６３ａとはワイヤ７２により結合用ストリップ線
路６２をまたいでブリッジ接続されている。

【００３２】結合用ストリップ線路６３の上側の結合用
ストリップ線路６４は、使用マイクロ波の実効波長λの
１／８の長さであり、上下端に縦５０μｍ、横５０μｍ
のパッド部６４ａ、６４ｂが設けられている。ストリッ
プ線路３２の端部には結合用ストリップ線路６４に対向
した部分に縦６０μｍ、横６０μｍの切り欠き部３２ａ
が形成され、結合用ストリップ線路６４のパッド部６４
ａが収納されている。結合用ストリップ線路６４のパッ
ド部６４ａとストリップ線路３４の端部とはワイヤ７４
により結合用ストリップ線路６５をまたいでブリッジ接
続されている。

【００３３】結合用ストリップ線路６３、６４の右側の
結合用ストリップ線路６５は、上端がストリップ線路３
２の端部に連続しており、下端がストリップ線路３８の
端部に連続している。最も右側の結合用ストリップ線路
６６は、使用マイクロ波の実効波長λの１／８の長さで
あり、上端がストリップ線路３４の端部に連続してお
り、下端には縦５０μｍ、横５０μｍのパッド部６６ａ
が設けられている。結合用ストリップ線路６４の下端の
パッド部６４ｂと結合用ストリップ線路６６のパッド部
６６ａとはワイヤ７６により結合用ストリップ線路６５
をまたいでブリッジ接続されている。

【００３４】このように本実施例によれば結合用ストリ
ップ線路の端部にパッド部を設けたのでワイヤによるブ
リッジ接続を容易に行うことができ、結合線路の密結合
度を高くすることができる。本発明は上記実施例に限ら
ず種々の変形が可能である。例えば、結合線路の態様は
上記実施例に記載したものに限らず、分割する結合用ス
トリップ線路の本数を多くしても少なくしてもよいし、
インタディジテイト形方向性結合器やタンデム接続形方
向性結合器の結合態様等の他の結合態様でもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ストリッ
プ線路の端部に切り欠き部を形成し、この切り欠き部に
ワイヤが接続される結合用ストリップ線路の端部を収納
するようにしたので、結合線路間の短絡、ボンディング
はがれ等を防止し、ワイヤによるブリッジ接続を確実に
行うことができ、結合線路の実効長を一定に維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による方向性結合器を示
す図である。

【図２】本発明の第２の実施例による方向性結合器を示
す図である。

【図３】本発明の第３の実施例による方向性結合器を示
す図である。

【図４】本発明の第４の実施例による方向性結合器を示
す図である。

【図５】従来の方向性結合器を示す図である。

【符号の説明】

１０…誘電体基板 １２、１４、１６、１８…ストリップ線路 １４ａ、１６ａ…切り欠き部 ２０…結合線路 ２２、２４、２６…結合用ストリップ線路 ２２ａ、２６ａ…パッド部 ２８、２９…ワイヤ ３０…誘電体基板 ３２、３４、３６、３８…ストリップ線路 ３４ａ，３６ａ，３８ａ…切り欠き部 ３７、３９…５０Ω終端部 ４０…結合線路 ４２、４３、４４、４５…結合用ストリップ線路 ４２ａ、４４ａ、４５ａ…パッド部 ５０、５２、５４…ワイヤ ６０…結合線路 ６１、６２、６３、６４、６５、６６…結合用ストリッ
プ線路 ６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６４ｂ、６６ａ…パ
ッド部 ７０、７２、７４、７６…ワイヤ １００、１０２…ストリップ線路 １０４、１０６、１０８、１１０…ストリップ線路 １１２、１１４…ワイヤ １２０、１２２、１２４、１２６…ストリップ線路 １３０…結合線路 １３２、１３４、１３６…結合用ストリップ線路 １４０、１４２…ワイヤ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板上に所定幅の複数対のストリ
   ップ線路が形成され、一対のストリップ線路の端部同志
   が近接する第１の近接点と、他の一対のストリップ線路
   の端部同志が近接する第２の近接点とが使用信号の約１
   ／４波長の長さの複数の結合用ストリップ線路により結
   合され、少なくとも１本の結合用ストリップ線路の端部
   と、第１又は第２の近接点の近傍とがワイヤによりブリ
   ッジ接続されている方向性結合器において、 前記ストリップ線路の第１又は第２の近傍点の近傍に、
   前記ワイヤが接続される前記結合用ストリップ線路の端
   部を収納する切り欠き部が形成されていることを特徴と
   する方向性結合器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方向性結合器において、 前記切り欠き部に収納される前記結合用ストリップ線路
   の端部の幅を広くしたことを特徴とする方向性結合器。