JPH11261313A - 方向性結合器 - Google Patents
方向性結合器Info
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- JPH11261313A JPH11261313A JP5689698A JP5689698A JPH11261313A JP H11261313 A JPH11261313 A JP H11261313A JP 5689698 A JP5689698 A JP 5689698A JP 5689698 A JP5689698 A JP 5689698A JP H11261313 A JPH11261313 A JP H11261313A
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Abstract
性結合器を得る。 【解決手段】 誘電体層を積層一体化して構成される積
層体であって、前記積層体内に電極パターンが形成され
て複数のストリップライン線路が構成され、前記ストリ
ップラインからなる第1と第2の主線路と第1の副線路
を有し、前記第1と第2の主線路が共に第1の副線路に
結合している積層型方向性結合器。
Description
器用に使用される方向性結合器に関し、特にデュアルバ
ンド用携帯電話などに使用される積層チップ型方向性結
合器に関するものである。
結合器の斜視図を図5に示す。この従来例は誘電体基板
53の表面に2本のストリップライン51、52が間隔
Sだけ離れて平行に配されている。これらのストリップ
ライン51、52の平行な長さは、誘電体基板内を伝搬
する電磁波の1/4波長の長さになるように構成されて
いる。ポート54より入力された高周波電力は、主線路
であるストリップライン51を通り、ポート55に出力
される。このとき、主線路であるストリップライン51
と副線路であるストリップライン52との結合により、
ストリップライン51を通る電力の一部が、ストリップ
ライン52に流れ、ポート56に出力される。このと
き、ポート57に出力は現れない。
の逆方向に、つまりポート55からポート54に向かっ
て電力を流した場合、その一部の電力がポート57に現
れ、ポート56には現れない。つまり、このような構成
をとることにより、主線路のストリップライン51を流
れる順方向電力と逆方向電力の一部を、副線路のストリ
ップライン52の出力ポート56及び57端子にそれぞ
れ分離して取り出すことができる。これが、方向性結合
器の基本的な動作である。
つのストリップライン間の平行部分の間隔Sを調節する
ことにより可能である。図5の従来例の説明では、主線
路及び副線路をストリップライン51、52としたが、
図5の対称な構造から明らかなように、主線路及び副線
路の役割を入れ替えても、同じように方向性結合器の基
本的動作を実現できる。
向性結合器71の主線路72のポートP1、P2を送信
電力増幅器とアンテナの間に配するとともに、副線路7
3の一つのポートP3を自動利得制御回路に接続し、他
のポートP4に電力を吸収する抵抗素子Rを接続する。
このようにすると、送信電力増幅器の出力の一部だけが
ポートP3に現れ自動利得制御回路に導かれる。アンテ
ナから逆流する高周波電力の一部はポートP4に現れ、
抵抗素子Rで吸収される。自動利得制御回路の信号出力
は利得制御可能な送信電力増幅器に送られ、目的に応じ
た高周波出力の制御を行うことができる。
になってきている。通常、上記方向性結合器については
1/4波長の長さを有するストリップラインで構成する
ことが一般的であるが、そのストリップラインの長さは
例えば900MHzで3.3cm(1/4波長、比誘電
率8とした場合)の長さを必要とし、十分な小型化は期
待できない。このため、特開平7−131211号公報
によれば図6に示される構成により3.2×1.6mm
といった小型化を実現し、かつ所望の結合度を得、低損
失の優れた特性を有する積層型方向性結合器などの提案
がなされている。
はめざましいものがあり、携帯端末機の機能の向上が計
られている。その一つとして、1つの携帯端末機で2つ
の周波数帯での通話を可能とするデュアルバンド携帯電
話の提案がなされている。このデュアルバンド携帯電話
を構成するためには、その2つの周波数帯(例えば90
0MHzと1800MHz)を選択する必要があり、各
々の周波数に応じた使用部品の選定をしなければならな
いため、部品点数が多くなり取り付け面積が大きくなる
という問題点があった。
ける方向性結合器71a、71bについても同様であ
る。このとき、自動利得制御回路は数十〜数分の一の一
定の電力を取り出して出力制御を行うため、周波数の関
係なく共用化することが可能である。しかしながら、図
5または図6を用いた方向性結合器については、先述の
ようにその使用される周波数帯に応じて2本のストリッ
プラインの長さあるいは2本のストリップラインの間隔
を調節することにより構成されており、各々の周波数帯
において結合損失、挿入損失などの諸特性が異なるた
め、実用上共用化することは困難である。このため各々
の周波数帯に応じた部品を2個使用する必要があり、部
品点数が多くなると共に取り付け面積が大きくなる。
型化するという方法も考えられるが、部品点数を2個使
用することは変わりなく、方向性結合器71a、71b
部分だけ小型化されても機器全体の小型化、低価格化は
容易ではない。すなわち、抵抗素子Rを2個使用する必
要があること、各々の部品の小型化により実装基板上の
パターン及び部品搭載位置などに高精度の寸法が要求さ
れること、部品点数が2個分の実装時間を要するといっ
た問題点がある。
帯で使用可能であり、かつ小型で良好な特性を有する方
向性結合器を提供することを目的としている。
誘電体層を積層一体化して構成される積層体であって、
前記積層体内に電極パターンが形成されて複数のストリ
ップラインが構成され、前記ストリップラインからなる
第1と第2の主線路と第1の副線路を有し、前記第1と
第2の主線路が共に第1の副線路に結合している方向性
結合器である。
て、前記第1の主線路、第2の主線路及び第1の副線路
はそれぞれ別々の誘電体層上に形成され、積層方向にお
いて、前記第1の副線路を中間とし、前記第1の副線路
が前記第1の主線路と第2の主線路に挟まれる構造とし
た方向性結合器である。
て、前記複数のストリップラインのうち少なくとも1本
を直線状に形成している方向性結合器である。この好ま
しい構造は、副線路を直線状に形成し、第1の主線路を
前記副線路の直線状部分に対向して結合する直線状部分
を有する形状に形成し、また第2の主線路も前記副線路
の直線状部分に対向して結合する直線状部分を有する形
状に形成し、第1の主線路と第2の主線路が、副線路を
挟むように、副線路の上下に分かれて配置されているこ
とが望ましい。
明において、前記第1、第2の主線路と、前記第1の副線
路は、外部端子に接続される部分を除き、積層方向に見
たとき重複するように形成されている方向性結合器であ
る。
て、前記第1の主線路と第1の副線路との間に構成され
る誘電体層と第2の主線路と第1の副線路との間に構成
される誘電体層の厚みが異なっている方向性結合器であ
る。
て、前記積層体の第1の側面に第1の主線路の両端部が
引き出され、第1の側面に対向する第2の側面に第2の
主線路の両端部が引き出され、副線路の端部がそれぞれ
他の2つの側面に引き出されている方向性結合器であ
る。
て、前記複数のストリップラインのいずれかあるいは全
てが、少なくとも2層以上に分けて形成された電極パタ
ーンで構成されている方向性結合器である。2層以上に
分けて形成される電極パターンは巻線状、スパイラル
状、ミアンダライン状などある。この巻線状とした場
合、主線路と副線路はM結合させることが好ましい。
路はU字状に形成されたストリップラインからなり、第
1の副線路は、直線状のストリップラインからなり、前
記第1の副線路の上下に誘電体層を介在させてそれぞれ
前記第1と第2の主線路が配置され、さらに誘電体層を介
在させて上下にアース電極が配置され、前記第1の主線
路のU字状ストリップラインと前記第2の主線路のU字
状ストリップラインとは互いに逆方向に形成され、前記
副線路と前記第1、第2の主線路は積層方向に重複するよ
うに配置されている方向性結合器である。
用周波数に設計された複数の主線路と、前記複数の主線
路に結合する一つの副線路とから構成される方向性結合
器である。本発明では、2つ以上の異なる使用周波数に
対応する方向性結合器であって、それぞれの使用周波数
に応じて複数の主線路を構成し、一方副線路は、一つの
副線路とし、複数の主線路がそれぞれ一つの副線路に結
合することにより、複数の異なる使用周波数に用いるこ
とを可能とした方向性結合器である。これにより、小型
化を達成するものである。
を構成する図8のブロック図の機能について考えてみ
る。通常マイクロ波電力の送信は、使用する2つのシス
テム(例えば900MHz帯と1800MHz帯)に対
する各々の電力を同時に送信することはなく、2つの方
向性結合器71a、71bが同時に動作することはな
い。このことから、ある時間帯において1つの主線路と
1つの副線路が互いに結合していればよく、副線路73
a、73bを共用化することができると考えた。
つの主線路32、33と、一つの副線路34を有する方
向性結合器33とした。このように副線路を共用化する
ことにより、方向性結合器の小型化が容易となり、また
吸収抵抗素子も1個でよく機器全体の小型化に貢献でき
る。方向性結合器は使用する周波数により、線路長ある
いは線路間の距離を設定しているため、主線路を共用化
することはできない。
線路を形成し、第1の主線路と第1の副線路、第2の主
線路と第1の副線路がそれぞれ時間をかえて結合するこ
とにより、デュアルバンド携帯電話機の機器全体の小型
化、低価格化に寄与できる方向性結合器を提供すること
ができる。もちろん、本発明の方向性結合器は、上記し
たデュアルバンド携帯電話機以外の用途であっても活用
出来る。本発明は、複数の主線路が一つの副線路に結合
する構造、言い替えれば、一つの副線路を複数の主線路
が共用することを特徴としている。例えば、主線路が3
つの場合も考えられる。
器の積層構造図を図1に、斜視図を図2に示す。図1、
2において斜線を施した部分は導体部分である。この実
施例の方向性結合器1はパターン電極の形成された誘電
体層を積層して構成され、側面及び表面に外部電極が形
成されている。また、誘電体層の厚みは適宜設定され、
その間に電極パターンの形成されていない無地の誘電体
層を挿入することができる。この実施例の積層構造につ
いて図1、2を用いて更に詳しく説明する。
ン電極21が形成され、そのアース用のパターン電極2
1は外部端子T7、T8に接続されるように引き出し部
を有しており、アース接続される。その上に、主線路と
なるストリップライン用パターン電極23が形成された
誘電体層12を積層する。このパターン電極23はコの
字状に形成され外部端子T1、T2に接続される。その
上に、副線路となるストリップライン用パターン電極2
5が形成された誘電体層13を積層する。このパターン
電極25は外部端子T5、T6に接続される。また、こ
のパターン電極25は直線状に形成され、誘電体層13
の中心線の位置に配置されている。その上にもう一方の
主線路となるストリップライン用パターン電極24が形
成された誘電体層14を積層する。このパターン電極2
4はコの字状に形成され外部端子T3、T4に接続され
る。その上に、アース用のパターン電極22が形成され
た誘電体層15を積層する。このアース用のパターン電
極22は誘電体層11上に形成されたパターン電極21
と同一の電極パターンであり、外部端子T7、T8に接
続されるように引き出し部を有し、アース接続される。
その上に、特にパターン電極の形成されていない誘電体
層16を積層する。
3、24、25は誘電体層に垂直な方向から投影してみ
たとき、外部端子に接続される部分を除き、重複される
ように形成されている。従ってパターン電極23、25
は誘電体層の中心線に対し対称な形状となっている。
可能な誘電体材料を用い、この誘電体材料をスラリー化
した後、ドクターブレードでシート状に形成し、そのシ
ート(誘電体層)上に適宜Agからなる導電体をスクリ
ーン印刷法にて、電極パターンを形成し、それらを積層
し、圧着した後、チップ状に切断し、焼成した。焼成
後、外部電極を印刷焼付けし、さらにめっきを施して積
層型方向性結合器を構成した。また、外部電極は積層体
を焼成した後に形成しても良いし、焼成前に形成しても
良い。尚、本実施例では誘電率が約8の誘電体材料を用
いたが、本発明において誘電率は5〜15程度が望まし
い。また、本発明は上記製造工程に限定されるものでは
ない。
を直線状に形成し、外部端子T5、T6に接続してい
る。また、第1の主線路となるストリップライン用パタ
ーン電極23と第2の主線路となるストリップライン用
パターン電極24は、長さ及び幅が同一で、副線路との
間に構成される誘電体層の厚みが異なっている。つま
り、図1の誘電体層13の厚さと誘電体層14の厚さ
(複数枚の誘電体層で構成しても良い)が異なってい
る。また、第1の主線路と第2の主線路はその直線状部
分で副線路と対向し結合している。そして、その間隔で
結合の度合を調整している。この構成によれば、第1の
主線路と第2の主線路に同一印刷パターンを使用するこ
とが出来るため、製造コストを低減出来る。もちろん、
所望の結合度を得ることができる。
の外部端子が形成されている。第1の主線路の外部端子
T1、T2は、第1の側面に形成され、第2の主線路の
外部端子T3、T4は、第1の側面に対向する第2の側
面に形成されている。副線路の外部端子T5、T6は、
それらとは別の側面にそれぞれ形成されている。また、
アース用の外部端子T7、T8は、主線路の外部端子間
に形成されている。これにより、小型化が容易になると
共に、回路基板に実装した際においても他の部品と接続
する配線パターンが形成し易くなる。
た回路ブロック図を図3に示す。図3において、本発明
の実施例の方向性結合器が破線で示した31であり、第
1の主線路が32であり、第2の主線路が33であり、
副線路が34である。図8に示す従来例に係る方向性結
合器の使用例の回路ブロック図に比べて、使用部品点数
が少なく構成できるため、機器全体の小型化、低価格化
が実現可能となるものである。
は第1の使用周波数f1を900MHz、第2の使用周
波数f2を1750MHz用として構成している。この
実施例の積層型方向性結合器はf1の周波数帯が880
〜915MHz、f2の周波数帯が1710〜1785
MHz(いずれも送信周波数)のデュアルバンド携帯電
話用の送信部に使用される。このときの挿入損失及び結
合損失の特性を図4に示す。入力端子を周波数毎に選択
することにより、いずれの周波数帯においても結合損失
は20dB程度と同一であり、また挿入損失も0.2d
B以下と良好な特性を得ることができた。図4には示し
ていないが、アイソレーション特性も30dB以上と良
好である。
ターンは幅0.2mm、長さ3〜4mm、厚さ10μm
のAg電極から成る。また、図1に示す誘電体層13の
厚みを約0.13mm、誘電体層14の厚みを約0.3
mmに設定している。尚、これら寸法はいずれも焼成後
の寸法である。また、本発明は各電極パターンの寸法あ
るいは誘電体層の厚さ(電極パターン間の間隔)、誘電
体の誘電率などを変更することにより諸特性を調整可能
であり、上記周波数帯の使用に限られたものではない。
mm、厚さは1.0mmであり、極めて小型に構成する
ことができた。従来例には外形3.2×1.6mm、厚
さは1.0mmと同一寸法の積層型方向性結合器もある
が、デュアルバンド用として使用する場合は2個必要と
なり、本発明の実施例によれば面積比で50%に小型化
される。またこれらの部品を回路基板上に搭載すること
を考えた場合、基板上に配線パターンを設ける必要があ
り、本実施例によれば従来例に比べパターンが簡略化で
きるため、更なる小型化かつ回路設計の高効率化が期待
できる。更に部品点数が少なくなることにより、部品搭
載時間の短縮にも寄与できるものである。
向性結合器の積層構造図を図9に示す。尚、この実施例
の斜視図は図2と同様である。図9において斜線を施し
た部分は導体部分である。この実施例の方向性結合器は
パターン電極の形成された誘電体層を積層して構成さ
れ、側面及び表面に外部電極が形成されている。また、
誘電体層の厚みは適宜設定され、その間に電極パターン
の形成されていない無地の誘電体層を挿入することがで
きる。この実施例の積層構造について図9を用いて更に
詳しく説明する。
ン電極91が形成され、そのアース用のパターン電極9
1は外部端子T7、T8に接続されるように引き出し部
を有しており、アース接続される。その上に、第1の主
線路となるストリップライン用パターン電極93が形成
された誘電体層82を積層する。このパターン電極82
は外部端子T1、T2に接続される。その上に、副線路
の一部となるストリップライン用パターン電極95aが
形成された誘電体層83を積層する。このパターン電極
95aの一端は外部端子T6に接続され、もう一端には
ビアホール用ラウンド電極95dが形成されている。そ
の上に、副線路の一部となるストリップライン用パター
ン電極95bが形成された誘電体層84を積層する。こ
のパターン電極95bの一端は外部端子T5に接続さ
れ、もう一端にはビアホール電極95cが形成されてい
る。ビアホール電極95cは誘電体層83上のビアホー
ル用ラウンド電極95dに接続され、パターン電極95
aとパターン電極95bとで1本の副線路をコイル状に
形成している。
リップライン用パターン電極94aが形成された誘電体
層85を積層する。このパターン電極94aの一端は外
部端子T4に接続され、もう一端にはビアホール用ラウ
ンド電極94dが形成されている。その上に、第2の主
線路の一部となるストリップライン用パターン電極94
bが形成された誘電体層86を積層する。このパターン
電極94bの一端は外部端子T3に接続され、もう一端
にはビアホール電極94cが形成されている。ビアホー
ル電極94cは誘電体層85上のビアホール用ラウンド
電極94dに接続され、パターン電極94aとパターン
電極94bとで第2の主線路をコイル状に形成してい
る。
形成された誘電体層87を積層する。このアース用のパ
ターン電極92は誘電体層81上に形成されたパターン
電極91と同一の電極パターンであり、外部端子T7、
T8に接続されるように引き出し部を有し、アース接続
される。その上に、特にパターン電極の形成されていな
い誘電体層88を積層する。
ン93、95a、95b、94a、94bは誘電体層に
垂直な方向から投影してみたとき、重複されるように形
成されている。この構造により、第1の主線路と第1の
副線路、及び第2の主線路と第1の副線路は、コイル結
合(M結合)している。これは、上記実施例とは異なる
結合手段による。このような、コイル結合によっても本
発明の方向性結合器を構成することができる。この場
合、各線路の線路長、巻数、間隔によって結合度が調整
できる。
成したが、スパイラル状など他の形状であっても良い。
本実施例においても図1と同様誘電率が約8の誘電体材
料を用い、製造工法も同様の方法で製造した。尚、本実
施例においても、誘電率は5〜15程度が望ましく、ま
た上記製造工程に限定されるものではない。本実施例に
よれば、上記実施例とは異なる周波数帯あるいは結合度
など、使用用途に応じた積層型方向性結合器を提供する
ことが可能である。
の異なる使用周波数に対応した複数の主線路と、それに
結合する一つの副線路からなる方向性結合器を構成する
ことが出来た。これにより、複数の異なる使用周波数に
対応した方向性結合器を非常に小型に構成することがで
きた。しかしながら、本発明は、複数の主線路が一つの
副線路に結合する構造、言い替えれば、一つの副線路を
複数の主線路が共用することを特徴としており、上記実
施例以外の構造であっても、本発明の効果を得ることが
できる。
おいて使用可能で、各々の周波数帯において所定の結合
度及び良好な挿入損失特性が得られ、しかも極めて小型
である方向性結合器を構成することができる。これによ
り、例えば携帯電話など小型のマイクロ波製品において
機器全体の小型化に特性を犠牲にすることなく貢献でき
る。特にデュアルバンド携帯機において有効なものであ
る。
極パターン図である。
ック図である。
る。
ック図である。
電極パターン図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 誘電体層を積層一体化して構成される積
層体であって、前記積層体内に電極パターンが形成され
て複数のストリップラインが構成され、前記ストリップ
ラインからなる第1と第2の主線路と第1の副線路を有
し、前記第1と第2の主線路が共に第1の副線路に結合
していることを特徴とする方向性結合器。 - 【請求項2】 前記第1の主線路、第2の主線路及び第
1の副線路はそれぞれ別々の誘電体層上に形成され、積
層方向において、前記第1の副線路を中間とし、前記第
1の副線路が前記第1の主線路と第2の主線路に挟まれ
る構造としたことを特徴とする請求項1に記載の方向性
結合器。 - 【請求項3】 前記複数のストリップラインのうち少な
くとも1本を直線状に形成していることを特徴とする請
求項1に記載の方向性結合器。 - 【請求項4】 前記第1、第2の主線路と、前記第1の副
線路は、外部端子に接続される部分を除き、積層方向に
見たとき重複するように形成されていることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の方向性結合器。 - 【請求項5】 前記第1の主線路と第1の副線路との間
に構成される誘電体層と第2の主線路と第1の副線路と
の間に構成される誘電体層の厚みが異なることを特徴と
する請求項2に記載の方向性結合器。 - 【請求項6】 前記積層体の第1の側面に第1の主線路
の両端部が引き出され、第1の側面に対向する第2の側
面に第2の主線路の両端部が引き出され、副線路の端部
がそれぞれ他の2つの側面に引き出されていることを特
徴とする請求項1に記載の方向性結合器。 - 【請求項7】 前記複数のストリップラインのいずれか
あるいは全てが、少なくとも2層以上に分けて形成され
た電極パターンで構成されていことを特徴とする請求項
1に記載の方向性結合器。 - 【請求項8】 第1、第2の主線路はU字状に形成され
たストリップラインからなり、第1の副線路は、直線状
のストリップラインからなり、前記第1の副線路の上下
に誘電体層を介在させてそれぞれ前記第1と第2の主線路
が配置され、さらに誘電体層を介在させて上下にアース
電極が配置され、前記第1の主線路のU字状ストリップ
ラインと前記第2の主線路のU字状ストリップラインと
は互いに逆方向に形成され、前記副線路と前記第1、第2
の主線路は積層方向に重複するように配置されているこ
とを特徴とする方向性結合器。 - 【請求項9】 それぞれ異なる使用周波数に設計された
複数の主線路と、前記複数の主線路に結合する一つの副
線路とから構成されることを特徴とする方向性結合器。
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---|---|---|---|
JP05689698A JP3664358B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 方向性結合器及び、それを用いた携帯電話 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP05689698A JP3664358B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 方向性結合器及び、それを用いた携帯電話 |
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JP2005044026A Division JP3830046B2 (ja) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | 方向性結合器 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11261313A true JPH11261313A (ja) | 1999-09-24 |
JP3664358B2 JP3664358B2 (ja) | 2005-06-22 |
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JP (1) | JP3664358B2 (ja) |
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