WO2021241050A1 - 方向性結合器 - Google Patents

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WO2021241050A1
WO2021241050A1 PCT/JP2021/015493 JP2021015493W WO2021241050A1 WO 2021241050 A1 WO2021241050 A1 WO 2021241050A1 JP 2021015493 W JP2021015493 W JP 2021015493W WO 2021241050 A1 WO2021241050 A1 WO 2021241050A1
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WO
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filter
terminal
directional coupler
circuit
signal
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Application number
PCT/JP2021/015493
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English (en)
French (fr)
Inventor
大輔 ▲徳▼田
靖 重野
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
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Priority to US18/054,626 priority patent/US20230076275A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a directional coupler.
  • Patent Document 1 discloses a directional coupler including a main line and a sub line.
  • a variable filter circuit including a plurality of filters is connected between the sub line of the directional coupler and the coupling port.
  • the desired signal can be extracted with some accuracy by using a filter that allows only the desired signal to pass through.
  • the conventional directional coupler has a problem that unnecessary signals other than the desired signal are reflected by the filter and returned to the sub line.
  • Unnecessary signals returned to the sub line return to the main line by combining the sub line and the main line.
  • the unnecessary signal returned to the main line may cause an error in the power of the desired signal, and as a result, the desired signal cannot be extracted accurately.
  • an object of the present invention is to provide a directional coupler capable of extracting a desired signal with high accuracy.
  • the directional coupler includes a main line, a sub line electromagnetically coupled to the main line, an output terminal, a first filter connected to one end of the sub line, and the sub line.
  • a second filter connected to the one end of the line and the output terminal and having a pass band different from that of the first filter is provided, and the first filter and the second filter constitute a multiplexer. The first filter is terminated.
  • a desired signal can be extracted with high accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a diplexer included in the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the frequency characteristics of the diplexer shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of the diplexer included in the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of the diplexer shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a signal flowing in the directional coupler according to the comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a signal flowing in the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a diplexer included in the directional coupler according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the frequency characteristics
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the directional coupler according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a variable termination circuit included in the directional coupler according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a directional coupler according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a signal flowing in the directional coupler according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a directional coupler according to a modified example of the embodiment.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each figure. Further, in each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numeral, and duplicate description will be omitted or simplified.
  • directly connected means that the circuit is directly connected by a connection terminal and / or a wiring conductor without using other circuit elements.
  • the term “connected” includes not only the case of being directly connected by a connection terminal and / or a wiring conductor, but also the case of being electrically connected via another circuit element.
  • “connected between A and B” means that both A and B are connected between A and B.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a directional coupler 1 according to the present embodiment.
  • the directional coupler 1 includes a main line 10, a sub line 20, a diplexer 30, a coupling output terminal 40, and termination circuits 50 and 60.
  • the main line 10 and the sub line 20 are electromagnetically coupled to each other.
  • the main line 10 has two input / output terminals 11 and 12.
  • the input / output terminal 11 is connected to at least one of a transmission circuit that generates a high frequency signal for transmission and a reception circuit that processes a high frequency signal received by an antenna (not shown).
  • the input / output terminal 12 is connected to the antenna.
  • the input / output terminal 11 may be connected to the antenna, and the input / output terminal 12 may be connected to the transmission circuit or the reception circuit.
  • the sub line 20 has one end 21 and the other end 22.
  • the coupling output terminal 40 is connected to one end 21 via a diplexer 30.
  • a common terminal 31 of the diplexer 30 is connected to one end 21.
  • a terminal circuit 60 is connected to the other end 22.
  • the diplexer 30 is an example of a multiplexer including two filters having different pass bands.
  • the diplexer 30 has a common terminal 31, a first output terminal 32, and a second output terminal 33.
  • the diplexer 30 is configured so that only signals in a specific frequency band can pass between the common terminal 31 and the first output terminal 32 and between the common terminal 31 and the second output terminal 33. Specifically, the diplexer 30 outputs a signal in a desired frequency band from the second output terminal 33 among the signals input to the common terminal 31, and outputs a signal in an unnecessary frequency band from the first output terminal 32. ..
  • a first filter connected to one end 21 of the sub line 20 is connected between the common terminal 31 and the first output terminal 32.
  • the first filter is terminated by the termination circuit 50.
  • the first filter is directly connected to the termination circuit 50.
  • a second filter having a pass band different from that of the first filter is arranged between the common terminal 31 and the second output terminal 33.
  • the second filter is connected to one end 21 of the sub line 20 and the coupling output terminal 40.
  • the combined output terminal 40 is connected to the second output terminal 33 of the diplexer 30.
  • the detector 2 is connected to the coupled output terminal 40.
  • the termination circuit 50 is connected to the first output terminal 32 of the diplexer 30.
  • the termination circuit 50 is adjusted to a predetermined value so that the signal passing through the first filter can be absorbed and consumed.
  • the terminal circuit 60 is connected to the other end 22 of the sub line 20.
  • the terminal circuit 60 is adjusted to a predetermined value so that the signal of the fundamental frequency f0 of the high frequency signal transmitted on the main line 10 can be absorbed and consumed.
  • the termination circuit 60 is, for example, a 50 ⁇ resistor.
  • the directional coupler 1 configured as described above is used for detecting a high frequency signal transmitted on the main line 10.
  • the high frequency signal is a signal compliant with a communication standard such as Wi-Fi (registered trademark), LTE (Long Term Evolution) or 5G (5th Generation).
  • the directional coupler 1 is arranged, for example, in the front end portion of a multimode / multiband compatible mobile phone.
  • a part of the high frequency signal transmitted on the main line 10 is output to the detector 2 via the sub line 20, the diplexer 30, and the coupling output terminal 40.
  • the detector 2 detects the signal power of the input signal and outputs the detection result from the detection result output terminal 3.
  • the detection result output terminal 3 is connected to, for example, a transmission circuit or a reception circuit, or a control circuit of these circuits. This makes it possible to appropriately control the processing related to transmission or reception, such as changing the amplification factor of the amplifier included in the transmission circuit or reception circuit to an appropriate value based on the detection result. By increasing the detection accuracy, the accuracy and reliability of various controls can be improved.
  • FIG. 2 is a diagram showing a diplexer 30 included in the directional coupler 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the diplexer 30 includes a high-pass filter 30H and a low-pass filter 30L.
  • the high-pass filter 30H is an example of a first filter connected to one end 21 of the sub line 20.
  • the high-pass filter 30H is connected to the common terminal 31 and the first output terminal 32.
  • the first output terminal 32 is connected to the terminal circuit 50. That is, the high-pass filter 30H is terminated.
  • the high-pass filter 30H is directly connected to the terminal circuit 50. No branch is provided in the path between the high-pass filter 30H and the termination circuit 50.
  • the high-pass filter 30H passes signals above the frequency fh and blocks signals below the frequency fh.
  • the frequency fh is the corner frequency fc of the high-pass filter 30H.
  • the corner frequency fc is also referred to as a cutoff frequency or a cutoff frequency.
  • the corner frequency fc corresponds to the frequency at which the insertion loss becomes about 3 dB in the frequency characteristics of the high-pass filter 30H.
  • the corner frequency fc is also synonymous with the low-pass filter, band-pass filter, and band elimination filter described later.
  • the signal input from the common terminal 31 and passing through the high-pass filter 30H is absorbed and consumed by the terminal circuit 50. That is, the signal that has passed through the high-pass filter 30H is not reflected by the first output terminal 32, the terminal circuit 50, or the like, and does not return to the sub line 20.
  • the low-pass filter 30L is an example of a second filter connected to one end 21 of the sub line 20 and the coupling output terminal 40.
  • the low-pass filter 30L is connected to the common terminal 31 and the second output terminal 33.
  • the second output terminal 33 is connected to the combined output terminal 40.
  • the low-pass filter 30L passes a signal having a frequency of fl or less and blocks a signal having a frequency of fl or more.
  • the frequency fl is the corner frequency fc of the low-pass filter 30L.
  • the signal input from the common terminal 31 and passing through the low-pass filter 30L is input to the detector 2 via the second output terminal 33 and the coupling output terminal 40.
  • FIG. 3 is a diagram showing the frequency characteristics of the diplexer 30 shown in FIG.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents insertion loss.
  • the thick dashed line in FIG. 3 represents the frequency characteristic of the insertion loss between the common terminal 31 and the first output terminal 32, that is, the frequency characteristic of the high-pass filter 30H.
  • the thick solid line in FIG. 3 represents the frequency characteristic of the insertion loss between the common terminal 31 and the second output terminal 33, that is, the frequency characteristic of the low-pass filter 30L.
  • the high-pass filter 30H and the low-pass filter 30L included in the diplexer 30 have their respective pass bands complementary to each other.
  • the corner frequency fh of the high-pass filter 30H is equal to the corner frequency fl of the low-pass filter 30L.
  • "equal" not only means a perfect match, but also includes a case where there is an error of about 10%. That is, the corner frequency fh of the high-pass filter 30H and the corner frequency fl of the low-pass filter 30L do not have to completely match, and can be regarded as substantially equal. The same applies to the case of the band elimination filter and the band pass filter described later.
  • the fundamental frequency f0 is the frequency of the fundamental wave of the high frequency signal transmitted on the main line 10. That is, the fundamental frequency f0 is the frequency of the desired signal to be detected by the detector 2.
  • the 2nd harmonic frequency 2f0 and the 3rd harmonic frequency 3f0 are frequencies of unnecessary signals that should not be input to the detector 2.
  • a desired signal which is a fundamental wave passes through the low-pass filter 30L and is input to the detector 2.
  • the 2nd and 3rd harmonics pass through the high-pass filter 30H and are absorbed and consumed by the termination circuit 50.
  • the 2nd and 3rd harmonics do not pass through the low-pass filter 30L and are not reflected.
  • the reflection loss (return loss) seen from the common terminal 31 side is also shown by a thick dotted line.
  • the corner frequencies fc of the high-pass filter 30H and the low-pass filter 30L match, the return loss is sufficiently small and suppressed in the entire frequency band. That is, the signal reflected by the diplexer 30a and returned to the sub line 20 is sufficiently suppressed.
  • the directional coupler 1 may include the diplexer 30a shown in FIG. 4 instead of the diplexer 30 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a diplexer 30a included in the directional coupler 1 according to the present embodiment.
  • the diplexer 30a includes a band elimination filter 30E and a bandpass filter 30B.
  • the band elimination filter 30E is an example of a first filter connected to one end 21 of the sub line 20.
  • the band elimination filter 30E is connected to the common terminal 31 and the first output terminal 32.
  • the band elimination filter 30E passes a signal having a frequency fe1 or less and a signal having a frequency fe2 or more, and blocks a signal larger than the frequency fe1 and less than the frequency fe2.
  • the frequency fe1 is the corner frequency fc1 on the low frequency side of the band elimination filter 30E.
  • the frequency fe2 is the corner frequency fc2 on the high frequency side of the band elimination filter 30E.
  • the signal input from the common terminal 31 and passing through the band elimination filter 30E is absorbed and consumed by the terminal circuit 50 via the first output terminal 32. That is, the signal that has passed through the band elimination filter 30E is not reflected by the first output terminal 32, the terminal circuit 50, or the like, and does not return to the sub line 20.
  • the bandpass filter 30B is an example of a second filter connected to one end 21 of the sub line 20 and the coupling output terminal 40.
  • the bandpass filter 30B is connected to the common terminal 31 and the second output terminal 33.
  • the bandpass filter 30B passes signals having a frequency of fb1 or more and fb2 or less, and blocks signals having a frequency of less than fb1 and signals having a frequency of more than fb2.
  • the frequency fb1 is the corner frequency fc1 on the low frequency side of the bandpass filter 30B.
  • the frequency fb2 is the corner frequency fc2 on the high frequency side of the bandpass filter 30B.
  • FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of the diplexer 30a shown in FIG.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents insertion loss.
  • the thick dashed line in FIG. 5 represents the frequency characteristic of the insertion loss between the common terminal 31 and the first output terminal 32, that is, the frequency characteristic of the band elimination filter 30E.
  • the thick solid line in FIG. 5 represents the frequency characteristic of the insertion loss between the common terminal 31 and the second output terminal 33, that is, the frequency characteristic of the bandpass filter 30B.
  • the band elimination filter 30E and the bandpass filter 30B included in the diplexer 30a have their respective pass bands complementary to each other. Specifically, the corner frequencies fe1 and fe2 of the band elimination filter 30E are equal to the corner frequencies fb1 and fb2 of the bandpass filter 30B, respectively.
  • the reflection loss (return loss) seen from the common terminal 31 side is also shown by a thick dotted line.
  • the two corner frequencies fc1 and fc2 are the same in the band elimination filter 30E and the bandpass filter 30B, the return loss is sufficiently suppressed in all frequency bands. That is, the signal reflected by the diplexer 30a and returned to the sub line 20 is sufficiently suppressed.
  • the high-pass filter 30H, the low-pass filter 30L, the bandpass filter 30B, and the band elimination filter 30E are LC filters including a capacitor and an inductor, respectively.
  • at least one of the high-pass filter 30H, the low-pass filter 30L, the bandpass filter 30B and the band elimination filter 30E may include a surface acoustic wave filter such as a SAW (Surface Acoustic Wave) filter or a BAW (Bulk Acoustic Wave) filter. ..
  • at least one of the high-pass filter 30H, the low-pass filter 30L, the bandpass filter 30B, and the band elimination filter 30E may be a filter formed in an integrated passive device (IPD: Integrated Passive Device).
  • IPD integrated Passive Device
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a signal flowing in the directional coupler 1x according to the comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a signal flowing in the directional coupler 1 according to the present embodiment.
  • the directional coupler 1x according to the comparative example is different from the directional coupler 1 according to the present embodiment in that the filter 30x is provided instead of the diplexer 30.
  • the filter 30x is, for example, a low-pass filter, and passes a desired signal to be detected by the detector 2.
  • the directional coupler 1x according to the comparative example does not include the termination circuit 50.
  • a high frequency signal is transmitted from the input / output terminal 11 to the input / output terminal 12 on the main line 10.
  • a part of the high frequency signal transmitted on the main line 10 flows through the sub line 20 as a coupled signal by electromagnetic coupling between the main line 10 and the sub line 20.
  • the coupled signal includes a fundamental wave signal 80 having a fundamental frequency f0 of a high frequency signal and an unnecessary wave signal 90 other than the fundamental wave signal 80.
  • the unwanted wave signal 90 is, for example, a signal including harmonics.
  • both the fundamental wave signal 80 and the unnecessary wave signal 90 are input from one end 21 of the sub line 20 to the input terminal 31x of the filter 30x. Since the filter 30x passes the fundamental wave signal 80, the fundamental wave signal 81 that has passed through the filter 30x is input to the detector 2. As a result, the detector 2 performs detection using the fundamental wave signal 81.
  • the unwanted wave signal 90 cannot pass through the filter 30x, is reflected by the filter 30x, and returns to the sub line 20 as the unwanted wave signal 91x.
  • a part of the unnecessary wave signal 91x returned to the sub line 20 returns to the main line 10 as an unnecessary wave coupling signal 92x by electromagnetic coupling between the sub line 20 and the main line 10.
  • the unnecessary wave signal 91x reaches the terminal circuit 60 from the other end 22 of the sub line 20.
  • the termination circuit 60 is usually adjusted to absorb and consume a signal having a fundamental frequency of f0. Since the unwanted wave signal 93x that has reached the terminal circuit 60 is a signal having a frequency different from the fundamental frequency f0, it is reflected by the terminal circuit 60 and returns to the sub line 20 again. The unwanted wave signal 93x returned to the sub-line 20 is reflected by the filter 30x again after passing through the sub-line 20. As described above, due to the unwanted wave signal 90, multiple reflection of the unwanted wave occurs at the end of the sub line 20.
  • a part of the unnecessary wave signal 93x returned to the sub line 20 returns to the main line 10 as an unnecessary wave coupling signal 94x by electromagnetic coupling between the sub line 20 and the main line 10.
  • a part of the unnecessary wave coupling signal 94x returned to the main line 10 reaches the antenna (not shown) from the input / output terminal 12, is reflected by the antenna, and returns to the main line 10 again.
  • the electromagnetic coupling between the main line 10 and the sub line 20 returns to the sub line 20 again as an unnecessary wave coupling signal 95x.
  • the unwanted wave coupling signal 95x returned to the auxiliary line 20 causes multiple reflections at the end of the auxiliary line 20 as in the unwanted wave signal 90.
  • the unwanted wave signal 91x reflected by the filter 30x generates multiple reflections and causes the unwanted wave to return to the main line 10. Reflections cause unwanted ripple or spurious response to the filter characteristics, thus degrading the frequency characteristics of the detection output of the desired signal. Therefore, the desired signal cannot be accurately extracted from the coupling output terminal 40, and the detection accuracy by the detector 2 is lowered.
  • a diplexer 30 is connected to one end 21 of the sub-track 20.
  • the first output terminal 32 of the diplexer 30 is connected to the termination circuit 50.
  • the unnecessary wave signal 90 is configured to pass between the common terminal 31 of the diplexer 30 and the first output terminal 32.
  • the unnecessary wave signal 90 passes through the first filter (specifically, the high-pass filter 30H) of the diplexer 30.
  • the unnecessary wave signal 91 after passing through the diplexer 30 reaches the terminal circuit 50 via the first output terminal 32. Since the termination circuit 50 is configured to absorb and consume the unnecessary wave signal 91, the unnecessary wave signal 91 is absorbed and consumed without being reflected. That is, since the unnecessary wave signal 90 is not reflected by the common terminal 31 of the diplexer 30, multiple reflection as described with reference to FIG. 6 does not occur. Therefore, deterioration of the filter characteristics can be suppressed, and a desired signal can be accurately extracted from the coupled output terminal 40.
  • the fundamental wave signal 80 input to the common terminal 31 passes through the second filter (specifically, the low-pass filter 30L) of the diplexer 30, and is detected via the second output terminal 33 and the coupled output terminal 40. It is input to the device 2. Since the signals other than the fundamental wave signal 80 do not pass through the low-pass filter 30L, the detection accuracy in the detector 2 can be improved.
  • the second filter specifically, the low-pass filter 30L
  • the impedance changes depending on the polarity and voltage of the fundamental wave signal 80 to be detected, so that distortion occurs in principle when the fundamental wave signal 80 to be detected is input.
  • the distortion that occurs often includes the harmonics of the fundamental wave signal 80.
  • the distortion generated in the detector 2 tries to return to the sub line 20 side as a distortion signal 92.
  • the distorted signal 92 is a signal having a frequency different from that of the fundamental wave signal 81, it does not pass through the filter 30x. Therefore, it is possible to prevent the distorted signal 92 from returning to the sub line 20 and returning to the main line 10.
  • the directional coupler 1 has the main line 10, the sub line 20 electromagnetically coupled to the main line 10, the coupling output terminal 40, and one end 21 of the sub line 20. It includes a connected first filter, a second filter connected to one end 21 of the sub line 20 and a coupling output terminal 40, and a pass band different from that of the first filter, and the first filter is terminated. ..
  • the reflected wave is similarly taken out as a reflected wave coupling signal to the sub line 20 by the electromagnetic coupling between the main line 10 and the sub line 20.
  • the reflected wave coupling signal includes a reflected wave fundamental wave signal 80r having a fundamental frequency f0 and a reflected wave unnecessary wave signal 90r other than the reflected wave fundamental wave signal 80r.
  • the directional coupler 1 further includes a terminal circuit 60 connected to the other end 22 of the auxiliary line 20.
  • the reflected wave fundamental wave signal 80r reaches the terminal circuit 60 from the other end 22 of the sub line 20, and is absorbed and consumed by the terminal circuit 60. Therefore, it is possible to prevent the reflected wave fundamental wave signal 80r from returning to the sub line 20 and reaching the coupled output terminal 40, so that the desired fundamental wave signal 81 can be extracted with high accuracy.
  • the impedance of the terminal circuit 60 is adjusted so that the reflected wave fundamental wave signal 80r including the fundamental frequency f0 can be appropriately absorbed and consumed. Therefore, the reflected wave unnecessary wave signal 90r cannot be absorbed and consumed by the terminal circuit 60 and is reflected.
  • the reflected reflected wave unnecessary wave signal 91r returns to the sub line 20, and a part of the reflected wave unnecessary wave signal 92r returns to the main line 10 as a reflected wave unnecessary wave coupling signal 92r, but the rest reaches the diplexer 30 through the sub line 20. It passes through the first filter of the diplexer 30.
  • the reflected wave unnecessary wave signal 93r that has passed through the first filter of the diplexer 30 reaches the terminal circuit 50 via the first output terminal 32. Since the reflected wave unnecessary wave signal 93r is absorbed and consumed by the terminal circuit 50, it does not return to the sub line 20 again. As described above, since the multiple reflection caused by the reflected wave unnecessary wave signal 90r based on the reflected wave can be suppressed, the deterioration of the filter characteristics can be suppressed.
  • the reflected wave unnecessary wave signal 91r does not include the fundamental frequency f0, it does not pass through the second filter and does not reach the coupled output terminal 40. Therefore, since the signal taken out from the coupled output terminal 40 does not include the reflected wave unnecessary wave signal 91r, the fundamental wave signal 81 can be taken out with high accuracy.
  • the corner frequency of the first filter is equal to the corner frequency of the second filter.
  • the corner frequency fc is the frequency when the insertion loss of the filter becomes about 3 dB.
  • An insertion loss of about 3 dB means that the signal strength is about half. Therefore, since the corner frequency fc of each of the two filters is equal, the signal of the frequency fc input to the common terminal 31 can pass through each of the two filters separately by about half. Therefore, the reflection of the signal by the two filters can be suppressed, and the signal returning to the sub line 20 can be suppressed.
  • the first filter and the second filter constitute the diplexer 30 or 30a.
  • the coupled signal input to the common terminal 31 can be accurately separated into the fundamental wave signal 81 and the unnecessary wave signal 91.
  • the diplexer 30 or 30a the separation accuracy is good and the occurrence of distortion can be suppressed more strongly.
  • the directional coupler according to the second embodiment is provided with a new switch circuit and the termination circuit connected to the other end of the sub line is a variable termination circuit. Mainly different. In the following, the differences from the first embodiment will be mainly described, and the common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a directional coupler 101 according to the present embodiment.
  • the directional coupler 101 includes a variable terminating circuit 160 instead of the terminating circuit 60 as compared with the directional coupler 1 according to the first embodiment. Further, the directional coupler 101 includes a switch circuit 170.
  • the variable termination circuit 160 is an example of a termination circuit connected to the other end 22 of the sub line 20.
  • the variable termination circuit 160 is a termination circuit whose impedance can be changed.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a variable termination circuit 160 included in the directional coupler 101 according to the present embodiment.
  • the variable termination circuit 160 includes three resistors R1 to R3, three capacitors C1 to C3, six switches SW1 to SW6, and a terminal 161.
  • the terminal 161 is connected to the other end 22 of the sub line 20. In the present embodiment, the terminal 161 is connected to the other end 22 of the sub line 20 via the switch circuit 170.
  • the resistors R1 to R3 and the capacitors C1 to C3 are connected in series with one of the six switches SW1 to SW6, respectively.
  • a series circuit of the resistor and the switch and a series circuit of the capacitor and the switch are connected in parallel between the terminal 161 and the ground.
  • the resistance values of the resistors R1 to R3 may be equal to or different from each other.
  • the capacitance values of the capacitors C1 to C3 may be equal to or different from each other.
  • the switch may not be connected to one of the three resistors R1 to R3.
  • a switch may not be connected to one of the three capacitors C1 to C3.
  • the switches SW1 to SW6 are switching elements such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and the like.
  • the switches SW1 to SW6 can be switched on / off (conducting / non-conducting). This makes it possible to change the impedance of the variable termination circuit 160.
  • the switches SW1 to SW6 are adjusted based on the fundamental frequency f0 of the high frequency signal transmitted on the main line 10. Specifically, the on / off of the switches SW1 to SW6 is controlled so that the impedance of the variable termination circuit 160 becomes a value such that the signal of the fundamental frequency f0 can be sufficiently absorbed and consumed by the variable termination circuit 160.
  • the variable termination circuit 160 may include one or more inductors. Further, the circuit configuration of the variable termination circuit 160 is not particularly limited. The variable termination circuit 160 may not include a resistor or a capacitor.
  • the switch circuit 170 is an example of a switch circuit connected between the sub line 20 and the first filter and the second filter. In this embodiment, the switch circuit 170 is also connected between the sub line 20 and the variable termination circuit 160.
  • the switch circuit 170 has four terminals 171 to 174.
  • the terminal 171 is connected to one end 21 of the sub line 20.
  • the terminal 172 is connected to the other end 22 of the sub line 20.
  • the terminal 173 is connected to the common terminal 31 of the diplexer 30.
  • Terminal 174 is connected to the variable termination circuit 160.
  • the switch circuit 170 has a first connection state in which one end 21 of the sub line 20 is connected to the diplexer 30 and the other end 22 of the sub line 20 is connected to the variable end circuit 160, and one end 21 of the sub line 20 is variable end.
  • the second connection state is switched between connecting to the circuit 160 and connecting the other end 22 of the sub line 20 to the diplexer 30.
  • the first connection state is a state in which the terminal 171 and the terminal 173 are connected (conducting), and the terminal 172 and the terminal 174 are connected (conducting).
  • the second connection state is a state in which the terminal 171 and the terminal 174 are connected (conducting) and the terminal 172 and the terminal 173 are connected (conducting) as shown by the broken line in FIG. Conduction and non-conduction between the terminals of the switch circuit 170 are switched by using a switching element such as a MOSFET.
  • the end of the sub line 20 connected to the coupling output terminal 40 via the diplexer 30 can be switched between one end 21 and the other end 22.
  • This enables bidirectional detection in the detector 2. That is, the detector 2 can detect not only the traveling wave fundamental signal 80 but also the reflected wave fundamental signal 81.
  • the terminal circuit connected to the other end 22 of the sub line 20 is the variable terminal circuit 160.
  • variable termination circuit 160 can optimize the matching state for the signal of the fundamental frequency f0 at the other end 22 of the sub line 20. That is, the directionality of the signal that can be taken out by the directional coupler 101 can be optimized.
  • the reflected wave unnecessary wave signal 90r that has reached the variable termination circuit 160 is more likely to be reflected by the variable termination circuit 160 than in the case of the normal termination circuit 60. This is because the matching state is optimized to the fundamental frequency f0, which causes adverse effects such as an excess of reactance and the like in other frequency bands (particularly harmonics).
  • the reflected wave unnecessary wave signal 91r reflected by the variable termination circuit 160 is generated. After passing through the sub line 20, it passes through the first filter of the diplexer 30 and is absorbed and consumed by the terminal circuit 50. That is, the reflected wave unnecessary wave signal 91r reflected by the variable termination circuit 160 is not reflected by the diplexer 30 and does not return to the sub line 20.
  • the reflection of the unwanted wave by the variable termination circuit 160 is likely to occur, but since the first filter of the diplexer 30 is terminated, the unwanted wave passed through the first filter is passed. It can be absorbed and consumed, and a desired signal can be accurately extracted from the coupled output terminal 40. According to the directional coupler 101 according to the present embodiment, the effect of improving the accuracy of extracting a desired signal due to the termination of the first filter of the diplexer 30 can be more effectively exhibited.
  • the directional coupler 101 further includes a switch circuit 170 connected between the sub line 20 and the first filter and the second filter. Further, for example, in the switch circuit 170, one end 21 is variable with a first connection state in which one end 21 of the sub line 20 is connected to the first filter and the second filter and the other end 22 is connected to the variable termination circuit 160. It switches between a second connection state in which the terminal circuit 160 is connected and the other end 22 is connected to the first filter and the second filter.
  • bidirectional detection can be realized by providing the switch circuit 170.
  • the switch circuit 170 causes distortion in principle.
  • the strain generated in the switch circuit 170 also passes through the first filter of the diplexer 30 and is absorbed and consumed by the terminal circuit 50.
  • the directional coupler 101 although distortion due to the switch circuit 170 is likely to occur, since the first filter of the diplexer 30 is terminated, the distortion that has passed through the first filter can be absorbed and consumed. It is possible to accurately extract a desired signal from the coupling output terminal 40. According to the directional coupler 101 according to the present embodiment, the effect of improving the accuracy of extracting a desired signal due to the termination of the first filter of the diplexer 30 can be more effectively exhibited.
  • the directional coupler 101 does not have to include the switch circuit 170. That is, the variable termination circuit 160 may be directly connected to the other end 22 of the sub line 20. Further, the directional coupler 101 may include a terminal circuit 60 having a fixed impedance instead of the variable terminal circuit 160. Further, the terminal circuit 50 may be a variable terminal circuit.
  • the directional coupler according to the third embodiment is mainly different from the second embodiment in that two filters are also connected to the other end of the sub line.
  • the differences from the second embodiment will be mainly described, and the common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a directional coupler 201 according to the present embodiment.
  • the directional coupler 201 is newly provided with a diplexer 230 and a termination circuit 250 as compared with the directional coupler 101 according to the second embodiment.
  • the diplexer 230 is an example of a multiplexer including two filters having different pass bands.
  • the diplexer 230 has a common terminal 231, a first output terminal 232, and a second output terminal 233.
  • the common terminal 231 is connected to the other end 22 of the sub line 20 via the switch circuit 170.
  • the first output terminal 232 is connected to the terminal circuit 250.
  • the second output terminal 233 is connected to the variable termination circuit 160.
  • the diplexer 230 is configured so that only signals in a specific frequency band can pass between the common terminal 231 and the first output terminal 232 and between the common terminal 231 and the second output terminal 233.
  • a third filter connected to the other end 22 of the sub line 20 is arranged between the common terminal 231 and the first output terminal 232.
  • the third filter is terminated by the termination circuit 250.
  • the third filter is directly connected to the termination circuit 250.
  • the third filter is configured to pass a signal other than the fundamental frequency f0 and block the signal having the fundamental frequency f0.
  • a fourth filter having a pass band different from that of the third filter is arranged.
  • the fourth filter is connected to the other end 22 of the sub line 20 and the variable termination circuit 160.
  • the fourth filter is configured to pass a signal having a fundamental frequency f0 and block signals other than the fundamental frequency f0.
  • the diplexer 230 has the same configuration as the diplexer 30 shown in FIG. 2, for example. Specifically, the third filter is a high-pass filter 30H, and the fourth filter is a low-pass filter 30L. The frequency characteristics of the two filters of the diplexer 230 are the same as those of the diplexer 30.
  • the diplexer 230 may have the same configuration as the diplexer 30a shown in FIG.
  • the third filter may be a bandpass filter 30B
  • the fourth filter may be a band elimination filter 30E.
  • the frequency characteristics of the two filters of the diplexer 230 may be the same as those of the diplexer 30a.
  • the termination circuit 250 is connected to the first output terminal 232 of the diplexer 230.
  • the termination circuit 250 is adjusted to a predetermined value so that the signal passing through the third filter of the diplexer 230 can be absorbed and consumed.
  • the terminal circuit 250 may be a variable terminal circuit.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a signal flowing in the directional coupler 201 according to the present embodiment. Similar to the first and second embodiments, as shown in FIG. 11, the reflected wave fundamental wave signal 80r and the reflected wave unnecessary wave signal 90r flow from the other end 22 of the auxiliary line 20 toward the diplexer 230. The reflected wave fundamental wave signal 80r passes through the third filter of the diplexer 230. The reflected wave fundamental wave signal 81r after passing through the third filter is absorbed and consumed by the variable termination circuit 160 via the second output terminal 233. Therefore, the reflected wave fundamental wave signal 81r does not return to the sub line 20.
  • the reflected wave unnecessary wave signal 90r passes through the fourth filter of the diplexer 230.
  • the reflected wave unnecessary wave signal 93r after passing through the fourth filter reaches the terminal circuit 250 via the first output terminal 232. Since the termination circuit 250 is configured to terminate the reflected wave unnecessary wave signal 93r, the reflected wave unnecessary wave signal 93r is absorbed and consumed without being reflected. That is, since the reflected wave unnecessary wave signal 93r is not reflected by the common terminal 231 of the diplexer 230, the multiple reflection as described with reference to FIG. 6 does not occur. Therefore, deterioration of the filter characteristics can be suppressed, and a desired signal can be accurately extracted from the coupled output terminal 40.
  • the directional coupler 201 is further connected to the third filter connected to the other end 22 of the sub line 20, the other end 22 of the sub line 20, and the termination circuit 250.
  • a fourth filter having a pass band different from that of the third filter is provided, and the third filter is terminated.
  • a switch may be connected to each output terminal of the plurality of filters, and the connection destination of the output terminal may be switched.
  • a switch may be provided between each output terminal of the plurality of filters and the coupled output terminal 40, or the connection between the filter and the coupled output terminal 40 may be switched by the switch.
  • the detector 2 can detect signals in different frequency bands.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the directional coupler 301 according to the modified example.
  • the directional coupler 301 shown in FIG. 12 is different from the directional coupler 201 according to the third embodiment in that it is newly provided with the switch circuits 370 and 375.
  • the switch circuit 370 is connected between the diplexer 30 and the coupling output terminal 40. Further, the switch circuit 370 is connected between the diplexer 30 and the termination circuit 50.
  • the switch circuit 370 has four terminals 371 to 374.
  • the terminal 371 is connected to the first output terminal 32 of the diplexer 30.
  • the terminal 372 is connected to the second output terminal 33 of the diplexer 30.
  • the terminal 373 is connected to the terminal circuit 50.
  • the terminal 374 is connected to the combined output terminal 40.
  • the switch circuit 370 has a third connection state in which the first output terminal 32 of the diplexer 30 is connected to the terminal circuit 50 and the second output terminal 33 of the diplexer 30 is connected to the coupling output terminal 40, and the first diplexer 30.
  • the output terminal 32 is connected to the coupled output terminal 40, and the second output terminal 33 of the diplexer 30 is connected to the terminal circuit 50.
  • the third connection state is a state in which the terminal 371 and the terminal 373 are connected (conducting) and the terminal 372 and the terminal 374 are connected (conducting) as shown by the solid line in FIG. As shown by the broken line in FIG.
  • the fourth connection state is a state in which the terminal 371 and the terminal 374 are connected (conducting), and the terminal 372 and the terminal 373 are connected (conducting). Conduction and non-conduction between the terminals of the switch circuit 370 are switched by using a switching element such as a MOSFET.
  • the switch circuit 375 is connected between the diplexer 230 and the variable termination circuit 160. Further, the switch circuit 375 is connected between the diplexer 230 and the termination circuit 250.
  • the switch circuit 375 has four terminals 376 to 379.
  • the terminal 376 is connected to the first output terminal 232 of the diplexer 230.
  • the terminal 377 is connected to the second output terminal 233 of the diplexer 230.
  • Terminal 378 is connected to the termination circuit 250.
  • Terminal 379 is connected to the variable termination circuit 160.
  • the switch circuit 375 has a fifth connection state in which the first output terminal 232 of the diplexer 230 is connected to the termination circuit 250 and the second output terminal 233 of the diplexer 230 is connected to the variable termination circuit 160, and the first of the diplexer 230.
  • the sixth connection state in which the output terminal 232 is connected to the variable termination circuit 160 and the second output terminal 233 of the diplexer 230 is connected to the termination circuit 250 is switched.
  • the fifth connection state is a state in which the terminal 376 and the terminal 378 are connected (conducting), and the terminal 377 and the terminal 379 are connected (conducting).
  • the sixth connection state is a state in which the terminal 376 and the terminal 379 are connected (conducting), and the terminal 377 and the terminal 378 are connected (conducting). Conduction and non-conduction between the terminals of the switch circuit 375 can be switched by using a switching element such as a MOSFET.
  • the switch circuit 375 is in the fifth connection state when the switch circuit 370 is in the third connection state.
  • the reflected wave fundamental wave signal 81r and the reflected wave unnecessary wave signal 93r can be absorbed and consumed by the variable termination circuit 160 and the termination circuit 250, respectively.
  • the switch circuit 375 is in the sixth connection state when the switch circuit 370 is in the fourth connection state.
  • the terminal circuit 50 may be a variable terminal circuit.
  • the impedance of the variable termination circuit is changed according to the connected filter. As a result, it is possible to suppress the reflection of signals other than the detection target by the diplexer 30, and it is possible to improve the extraction accuracy of the detection target signal.
  • a terminal circuit adjusted to an appropriate value may be connectable for each filter.
  • the switch circuit 370 may connect a filter that is not connected to the coupled output terminal 40 to the corresponding termination circuit. The same applies to the termination circuit 250 and the switch circuit 375.
  • the directional coupler 301 may include only one of the switch circuits 370 and 375.
  • the directional coupler 301 may not include the diplexer 230, the variable termination circuit 160, and the switch circuit 375, as in the directional coupler 1 or 101 according to the first or second embodiment.
  • the directional coupler 301 does not have to include the switch circuit 170 as in the directional coupler 1 according to the first embodiment.
  • the directional coupler 1, 101, 201 or 301 includes a diplexer 30, but the present invention is not limited thereto.
  • the directional coupler 1, 101, 201 or 301 may include a triplexer or multiplexer containing three filters.
  • the plurality of filters may not form a diplexer, a triplexer or a multiplexer.
  • Each of the plurality of filters may be provided individually. When three or more filters are provided, each filter other than the filter connected to the detector 2 is terminated.
  • At least one of the high-pass filter 30H, the low-pass filter 30L, the band-pass filter 30B, and the band elimination filter 30E may be tuneable. That is, at least one of the high-pass filter 30H, the low-pass filter 30L, the band-pass filter 30B, and the band elimination filter 30E may have a changeable pass band.
  • tuning for example, a switch or a varicap is used, but the tuning is not limited to this.
  • the two filters included in the directional coupler 1, 101, 201 or 301 are two types of filters selected from the high-pass filter 30H, the low-pass filter 30L, the bandpass filter 30B and the band elimination filter 30E. You may. Specifically, the directional coupler 1, 101, 201 or 301 may include a low-pass filter 30L and a band-pass filter 30B or a band elimination filter 30E. Alternatively, the directional coupler 1, 101, 201 or 301 may include a high-pass filter 30H and a band-pass filter 30B or a band elimination filter 30E.
  • the corner frequencies of the two filters may be different from each other.
  • the corner frequency fl of the low-pass filter 30L may be smaller than the corner frequency fh of the high-pass filter 30H.
  • the corner frequency cl of the low-pass filter 30L may be larger than the corner frequency fh of the high-pass filter 30H.
  • the corner frequencies may be different from each other.
  • the corner frequency fe1 of the band elimination filter 30E may be smaller or larger than the corner frequency fb1 of the bandpass filter 30B.
  • the corner frequency fe2 of the band elimination filter 30E may be smaller or larger than the corner frequency fb2 of the bandpass filter 30B.
  • the directional coupler 1, 101, 201 or 301 may include a plurality of sub-tracks 20.
  • a line changeover switch for switching the sub line 20 may be provided between one end 21 of each of the plurality of sub lines 20 and the diplexer 30.
  • the line changeover switch is an example of a switch circuit connected between the sub line 20 and the diplexer 30.
  • the line changeover switch can be switched by selecting a sub line connected to the common terminal of the diplexer from the plurality of sub lines 20.
  • the directional coupler 1, 101, 201 or 301 does not have to include at least one of the termination circuits 50 and 250.
  • the directional coupler 1, 101, 201 or 301 may include an external connection terminal connected to the first output terminal 32 of the diplexer 30 or 30a or the first output terminal 232 of the diplexer 230.
  • a termination circuit 50 or 250 for terminating the first filter or the third filter may be connected to the external connection terminal.
  • the present invention can be widely used in electronic devices including directional couplers and communication devices.

Landscapes

  • Filters And Equalizers (AREA)
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Abstract

方向性結合器（１）は、主線路（１０）と、主線路（１０）と電磁気的に結合する副線路（２０）と、結合出力端子（４０）と、副線路（２０）の一端（２１）に接続された第１フィルタと、副線路（２０）の一端（２１）と結合出力端子（４０）とに接続され、第１フィルタとは通過帯域が異なる第２フィルタと、を備える。第１フィルタと第２フィルタとは、マルチプレクサを構成している。第１フィルタは、終端されている。

Description

方向性結合器
　本発明は、方向性結合器に関する。
　例えば、特許文献１には、主線路と副線路とを備える方向性結合器が開示されている。方向性結合器の副線路とカップリングポートとの間には、複数のフィルタを含む可変フィルタ回路が接続されている。
国際公開第２０１９／１８９２３２号
　上記従来の方向性結合器では、所望の信号のみを通過させるフィルタを利用することにより、所望の信号をある程度は精度良く取り出すことができる。しかしながら、上記従来の方向性結合器では、所望の信号以外の不要な信号がフィルタによって反射され、副線路に戻るという問題がある。
　副線路に戻った不要な信号は、副線路と主線路との結合によって主線路に戻る。主線路に戻った不要な信号は、所望の信号の電力に誤差を生じさせうるので、結果として所望の信号を精度良く取り出すことができない。
　そこで、本発明は、所望の信号を精度良く取り出すことができる方向性結合器を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る方向性結合器は、主線路と、前記主線路と電磁気的に結合する副線路と、出力端子と、前記副線路の一端に接続された第１フィルタと、前記副線路の前記一端と前記出力端子とに接続され、前記第１フィルタとは通過帯域が異なる第２フィルタと、を備え、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタは、マルチプレクサを構成しており、前記第１フィルタは、終端されている。
　本発明に係る方向性結合器によれば、所望の信号を精度良く取り出すことができる。
図１は、実施の形態１に係る方向性結合器の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る方向性結合器が備えるダイプレクサの一例を示す図である。 図３は、図２に示されるダイプレクサの周波数特性を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る方向性結合器が備えるダイプレクサの別の一例を示す図である。 図５は、図４に示されるダイプレクサの周波数特性を示す図である。 図６は、比較例に係る方向性結合器内を流れる信号を説明するための図である。 図７は、実施の形態１に係る方向性結合器内を流れる信号を説明するための図である。 図８は、実施の形態２に係る方向性結合器の構成を示す図である。 図９は、実施の形態２に係る方向性結合器が備える可変終端回路の一例を示す回路図である。 図１０は、実施の形態３に係る方向性結合器の構成を示す図である。 図１１は、実施の形態３に係る方向性結合器内を流れる信号を説明するための図である。 図１２は、実施の形態の変形例に係る方向性結合器の構成を示す図である。
　以下では、本発明の実施の形態に係る方向性結合器について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　また、本明細書において、一致及び等しいなどの要素間の関係性を示す用語、及び、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
　また、本発明の回路構成の説明において、「直接接続される」とは、他の回路素子を介さずに接続端子及び／又は配線導体で直接接続されることを意味する。一方、「接続される」とは、接続端子及び／又は配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含む。また、「ＡとＢとの間に接続される」とは、ＡとＢとの間でＡ及びＢの両方に接続されることを意味する。
　（実施の形態１）
　［１－１．構成］
　まず、実施の形態１に係る方向性結合器の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る方向性結合器１の構成を示す図である。
　図１に示されるように、方向性結合器１は、主線路１０と、副線路２０と、ダイプレクサ３０と、結合出力端子４０と、終端回路５０及び６０とを備える。主線路１０と副線路２０とは、互いに電磁気的に結合している。
　主線路１０は、２つの入出力端子１１及び１２を有する。入出力端子１１は、送信用の高周波信号を生成する送信回路、及び、アンテナ（図示せず）で受信された高周波信号を処理する受信回路の少なくとも一方に接続される。入出力端子１２は、アンテナに接続される。なお、入出力端子１１がアンテナに接続され、入出力端子１２が送信回路又は受信回路に接続されてもよい。
　副線路２０は、一端２１及び他端２２を有する。一端２１は、ダイプレクサ３０を介して結合出力端子４０が接続されている。具体的には、一端２１には、ダイプレクサ３０の共通端子３１が接続されている。他端２２には、終端回路６０が接続されている。
　ダイプレクサ３０は、通過帯域の異なる２つのフィルタを含むマルチプレクサの一例である。ダイプレクサ３０は、共通端子３１と、第１出力端子３２と、第２出力端子３３とを有する。ダイプレクサ３０は、共通端子３１と第１出力端子３２との間、及び、共通端子３１と第２出力端子３３との間の各々において、特定周波数帯域の信号のみが通過可能に構成されている。具体的には、ダイプレクサ３０は、共通端子３１に入力した信号のうち、所望の周波数帯域の信号を第２出力端子３３から出力し、不要な周波数帯域の信号を第１出力端子３２から出力する。
　共通端子３１と第１出力端子３２との間には、副線路２０の一端２１に接続される第１フィルタが接続されている。第１フィルタは、終端回路５０によって終端されている。本実施の形態では、第１フィルタは、終端回路５０に直接接続されている。
　共通端子３１と第２出力端子３３との間には、第１フィルタとは通過帯域が異なる第２フィルタが配置されている。第２フィルタは、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続されている。第１フィルタ及び第２フィルタを含むダイプレクサ３０の具体的な構成については、後で説明する。
　結合出力端子４０は、ダイプレクサ３０の第２出力端子３３に接続されている。結合出力端子４０には、検波器２が接続されている。
　終端回路５０は、ダイプレクサ３０の第１出力端子３２に接続されている。終端回路５０は、第１フィルタを通過する信号を吸収消費できるように所定の値に調整されている。
　終端回路６０は、副線路２０の他端２２に接続されている。終端回路６０は、主線路１０を伝送される高周波信号の基本周波数ｆ０の信号を吸収消費できるように所定の値に調整されている。終端回路６０は、例えば５０Ω抵抗器である。
　以上のように構成された方向性結合器１は、主線路１０を伝送される高周波信号の検波に利用される。高周波信号は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）又は５Ｇ（５ｔｈ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）などの通信規格に準拠した信号である。方向性結合器１は、例えば、マルチモード／マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置される。
　主線路１０を伝送される高周波信号の一部は、副線路２０、ダイプレクサ３０及び結合出力端子４０を介して検波器２に出力される。検波器２は、入力される信号の信号電力などを検出し、検出結果を検波結果出力端子３から出力する。
　検波結果出力端子３は、例えば、送信回路若しくは受信回路又はこれらの回路の制御回路に接続される。これにより、例えば、送信回路又は受信回路が備える増幅器の増幅率を検波結果に基づいて適切な値に変更するなどのように、送信又は受信に関わる処理を適切に制御することができる。検波精度を高めることで、各種制御の精度及び信頼性を高めることができる。
　［１－２．ダイプレクサの構成及び周波数特性］
　続いて、ダイプレクサ３０の具体的な構成及び周波数特性について、図２及び図３を用いて説明する。
　図２は、本実施の形態に係る方向性結合器１が備えるダイプレクサ３０を示す図である。図２に示されるように、ダイプレクサ３０は、ハイパスフィルタ３０Ｈと、ローパスフィルタ３０Ｌとを含む。
　ハイパスフィルタ３０Ｈは、副線路２０の一端２１に接続された第１フィルタの一例である。ハイパスフィルタ３０Ｈは、共通端子３１と第１出力端子３２とに接続されている。第１出力端子３２は、終端回路５０に接続されている。つまり、ハイパスフィルタ３０Ｈは、終端されている。本実施の形態では、ハイパスフィルタ３０Ｈは、終端回路５０に直接接続されている。ハイパスフィルタ３０Ｈと終端回路５０との間の経路には分岐が設けられていない。
　ハイパスフィルタ３０Ｈは、周波数ｆｈ以上の信号を通過させ、周波数ｆｈ未満の信号を遮断する。なお、周波数ｆｈは、ハイパスフィルタ３０Ｈのコーナー周波数ｆｃである。コーナー周波数ｆｃは、遮断周波数又はカットオフ周波数とも呼ばれる。コーナー周波数ｆｃは、ハイパスフィルタ３０Ｈの周波数特性において、挿入損失が約３ｄＢになるときの周波数に対応する。なお、コーナー周波数ｆｃは、後述するローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びバンドエリミネイションフィルタにおいても同義である。
　共通端子３１から入力され、ハイパスフィルタ３０Ｈを通過した信号は、終端回路５０によって吸収消費される。つまり、ハイパスフィルタ３０Ｈを通過した信号は、第１出力端子３２及び終端回路５０などによって反射されず、副線路２０には戻らない。
　ローパスフィルタ３０Ｌは、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続された第２フィルタの一例である。ローパスフィルタ３０Ｌは、共通端子３１と第２出力端子３３とに接続されている。第２出力端子３３は、結合出力端子４０に接続されている。
　ローパスフィルタ３０Ｌは、周波数ｆｌ以下の信号を通過させ、周波数ｆｌより大きい信号を遮断する。周波数ｆｌは、ローパスフィルタ３０Ｌのコーナー周波数ｆｃである。共通端子３１から入力され、ローパスフィルタ３０Ｌを通過した信号は、第２出力端子３３及び結合出力端子４０を介して検波器２に入力される。
　図３は、図２に示されるダイプレクサ３０の周波数特性を示す図である。図３において、横軸は周波数を表し、縦軸は挿入損失を表している。図３の太破線は、共通端子３１と第１出力端子３２との間の挿入損失の周波数特性、すなわち、ハイパスフィルタ３０Ｈの周波数特性を表している。図３の太実線は、共通端子３１と第２出力端子３３との間の挿入損失の周波数特性、すなわち、ローパスフィルタ３０Ｌの周波数特性を表している。
　ダイプレクサ３０が含むハイパスフィルタ３０Ｈとローパスフィルタ３０Ｌとは、各々の通過帯域が互いに相補関係にある。具体的には、ハイパスフィルタ３０Ｈのコーナー周波数ｆｈは、ローパスフィルタ３０Ｌのコーナー周波数ｆｌに等しい。ここで、「等しい」とは、完全な一致を意味するだけでなく、１０％程度の誤差がある場合も含んでいる。すなわち、ハイパスフィルタ３０Ｈのコーナー周波数ｆｈとローパスフィルタ３０Ｌのコーナー周波数ｆｌとは、完全に一致していなくてもよく、実質的に等しいとみなせることができればよい。後述するバンドエリミネイションフィルタ及びバンドパスフィルタの場合についても同様である。
　図３に示されるように、コーナー周波数ｆｃ（＝ｆｈ＝ｆｌ）は、基本周波数ｆ０より大きく、２倍高調波の周波数２ｆ０より小さい。基本周波数ｆ０は、主線路１０を伝送される高周波信号の基本波の周波数である。つまり、基本周波数ｆ０は、検波器２によって検波されるべき所望の信号の周波数である。一方で、２倍高調波の周波数２ｆ０及び３倍高調波の周波数３ｆ０は、検波器２には入力されるべきでない不要な信号の周波数である。
　図３に示される周波数特性によって、共通端子３１に入力される信号のうち、基本波である所望な信号は、ローパスフィルタ３０Ｌを通過し、検波器２に入力される。２倍高調波及び３倍高調波は、ハイパスフィルタ３０Ｈを通過し、終端回路５０によって吸収消費される。２倍高調波及び３倍高調波は、ローパスフィルタ３０Ｌを通過せず、かつ、反射もされない。
　図３には、共通端子３１側から見た反射損失（リターンロス）も太点線で図示されている。図３に示されるように、ハイパスフィルタ３０Ｈとローパスフィルタ３０Ｌとでコーナー周波数ｆｃが一致しているので、全周波数帯域においてリターンロスが十分に小さく抑制されている。つまり、ダイプレクサ３０ａによって反射されて副線路２０に戻る信号が十分に抑制されている。
　なお、方向性結合器１は、図２に示されるダイプレクサ３０の代わりに、図４に示されるダイプレクサ３０ａを備えてもよい。図４は、本実施の形態に係る方向性結合器１が備えるダイプレクサ３０ａを示す図である。図４に示されるように、ダイプレクサ３０ａは、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅと、バンドパスフィルタ３０Ｂとを含む。
　バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅは、副線路２０の一端２１に接続された第１フィルタの一例である。バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅは、共通端子３１と第１出力端子３２とに接続されている。
　バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅは、周波数ｆｅ１以下の信号と周波数ｆｅ２以上の信号とを通過させ、周波数ｆｅ１より大きく周波数ｆｅ２未満の信号を遮断する。周波数ｆｅ１は、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの低周波側のコーナー周波数ｆｃ１である。周波数ｆｅ２は、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの高周波側のコーナー周波数ｆｃ２である。
　共通端子３１から入力され、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅを通過した信号は、第１出力端子３２を介して終端回路５０によって吸収消費される。つまり、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅを通過した信号は、第１出力端子３２及び終端回路５０などによって反射されず、副線路２０には戻らない。
　バンドパスフィルタ３０Ｂは、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続された第２フィルタの一例である。バンドパスフィルタ３０Ｂは、共通端子３１と第２出力端子３３とに接続されている。
　バンドパスフィルタ３０Ｂは、周波数ｆｂ１以上ｆｂ２以下の信号を通過させ、周波数ｆｂ１未満の信号と周波数ｆｂ２より大きい信号とを遮断する。周波数ｆｂ１は、バンドパスフィルタ３０Ｂの低周波側のコーナー周波数ｆｃ１である。周波数ｆｂ２は、バンドパスフィルタ３０Ｂの高周波側のコーナー周波数ｆｃ２である。
　図５は、図４に示されるダイプレクサ３０ａの周波数特性を示す図である。図５において、横軸は周波数を表し、縦軸は挿入損失を表している。図５の太破線は、共通端子３１と第１出力端子３２との間の挿入損失の周波数特性、すなわち、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの周波数特性を表している。図５の太実線は、共通端子３１と第２出力端子３３との間の挿入損失の周波数特性、すなわち、バンドパスフィルタ３０Ｂの周波数特性を表している。
　ダイプレクサ３０ａが含むバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅとバンドパスフィルタ３０Ｂとは、各々の通過帯域が互いに相補関係にある。具体的には、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅのコーナー周波数ｆｅ１及びｆｅ２はそれぞれ、バンドパスフィルタ３０Ｂのコーナー周波数ｆｂ１及びｆｂ２に等しい。
　図５に示されるように、バンドパスフィルタ３０Ｂの通過帯域（ｆｂ１以上ｆｂ２以下）には、基本周波数ｆ０が含まれている。つまり、バンドパスフィルタ３０Ｂの低周波側のコーナー周波数ｆｂ１（＝ｆｅ１）は、基本周波数ｆ０より小さい。バンドパスフィルタ３０Ｂの高周波側のコーナー周波数ｆｂ２（＝ｆｅ２）は、基本周波数ｆ０より大きい。また、不要な信号の周波数ｆ１及びｆ２は、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの通過帯域に含まれている。
　図５には、共通端子３１側から見た反射損失（リターンロス）も太点線で図示されている。図５に示されるように、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅとバンドパスフィルタ３０Ｂとで２つのコーナー周波数ｆｃ１及びｆｃ２がそれぞれ一致しているので、全周波数帯域においてリターンロスが十分に小さく抑制されている。つまり、ダイプレクサ３０ａによって反射されて副線路２０に戻る信号が十分に抑制されている。
　なお、ハイパスフィルタ３０Ｈ、ローパスフィルタ３０Ｌ、バンドパスフィルタ３０Ｂ及びバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅはそれぞれ、キャパシタ及びインダクタを含むＬＣフィルタである。あるいは、ハイパスフィルタ３０Ｈ、ローパスフィルタ３０Ｌ、バンドパスフィルタ３０Ｂ及びバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの少なくとも１つは、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）フィルタ又はＢＡＷ（Ｂｕｌｋ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）フィルタなどの弾性波フィルタを含んでもよい。あるいは、ハイパスフィルタ３０Ｈ、ローパスフィルタ３０Ｌ、バンドパスフィルタ３０Ｂ及びバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの少なくとも１つは、集積型受動デバイス（ＩＰＤ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｄｅｖｉｃｅ）に形成されたフィルタであってもよい。
　［１－３．方向性結合器内の信号の流れ］
　続いて、本実施の形態に係る方向性結合器１内の信号の流れについて説明する。以下では、図６に示される比較例に係る方向性結合器１ｘと比較することで、本実施の形態に係る方向性結合器１の有利な効果も合わせて説明する。
　図６は、比較例に係る方向性結合器１ｘ内を流れる信号を説明するための図である。図７は、本実施の形態に係る方向性結合器１内を流れる信号を説明するための図である。図６に示されるように、比較例に係る方向性結合器１ｘは、本実施の形態に係る方向性結合器１と比較して、ダイプレクサ３０の代わりにフィルタ３０ｘを備える点が相違する。フィルタ３０ｘは、例えば、ローパスフィルタであり、検波器２による検波対象となる所望の信号を通過させる。比較例に係る方向性結合器１ｘは、終端回路５０を備えない。
　以下では、主線路１０を入出力端子１１から入出力端子１２に向けて高周波信号が伝送される場合を想定する。図６及び図７に示されるように、主線路１０を伝送される高周波信号の一部は、主線路１０と副線路２０との電磁気的な結合によって、結合信号として副線路２０を流れる。結合信号には、高周波信号の基本周波数ｆ０の基本波信号８０と、基本波信号８０以外の不要波信号９０とが含まれる。不要波信号９０は、例えば、高調波を含む信号である。
　図６に示される方向性結合器１ｘでは、基本波信号８０及び不要波信号９０はいずれも、副線路２０の一端２１からフィルタ３０ｘの入力端子３１ｘに入力される。フィルタ３０ｘは、基本波信号８０を通過させるので、検波器２にはフィルタ３０ｘを通過した基本波信号８１が入力される。これにより、検波器２では、基本波信号８１を利用した検波が行われる。
　一方で、不要波信号９０は、フィルタ３０ｘを通過できずに、フィルタ３０ｘによって反射され、副線路２０に不要波信号９１ｘとして戻る。副線路２０に戻った不要波信号９１ｘの一部は、副線路２０と主線路１０との電磁気的な結合によって、不要波結合信号９２ｘとして主線路１０に戻る。
　また、不要波信号９１ｘの一部は、副線路２０の他端２２から終端回路６０に到達する。終端回路６０は、通常、基本周波数ｆ０の信号を吸収消費するように調整されている。終端回路６０に到達した不要波信号９３ｘは、基本周波数ｆ０とは異なる周波数の信号であるので、終端回路６０によって反射され、再び副線路２０に戻る。副線路２０に戻った不要波信号９３ｘは、副線路２０を通過した後、再びフィルタ３０ｘによって反射される。このように、不要波信号９０に起因して、副線路２０の端部で不要波の多重反射が起きる。
　また、副線路２０に戻った不要波信号９３ｘの一部は、副線路２０と主線路１０との電磁気的な結合によって、不要波結合信号９４ｘとして主線路１０に戻る。主線路１０に戻った不要波結合信号９４ｘの一部は、入出力端子１２からアンテナ（図示せず）に到達し、アンテナで反射されて再び主線路１０に戻る。そして、主線路１０と副線路２０との電磁気的な結合によって、不要波結合信号９５ｘとして再び副線路２０に戻る。副線路２０に戻った不要波結合信号９５ｘは、不要波信号９０と同様に、副線路２０の端部で多重反射を起こす。
　このように、フィルタ３０ｘで反射された不要波信号９１ｘは、多重反射を発生させ、かつ、主線路１０への不要波の還流を発生させる。反射は、フィルタ特性に対する不要なリプル又はスプリアスレスポンスの原因となるので、所望の信号の検波出力の周波数特性が悪化する。したがって、結合出力端子４０から所望の信号を精度良く取り出すことができず、検波器２による検波精度が低下する。
　これに対して、本実施の形態に係る方向性結合器１では、図７に示されるように、副線路２０の一端２１にはダイプレクサ３０が接続されている。ダイプレクサ３０の第１出力端子３２は、終端回路５０に接続されている。ダイプレクサ３０の共通端子３１と第１出力端子３２との間は、不要波信号９０を通過させるように構成されている。
　これにより、不要波信号９０は、ダイプレクサ３０の第１フィルタ（具体的には、ハイパスフィルタ３０Ｈ）を通過する。ダイプレクサ３０を通過後の不要波信号９１は、第１出力端子３２を介して終端回路５０に到達する。終端回路５０は、不要波信号９１を吸収消費できるように構成されているので、不要波信号９１は反射されずに吸収消費される。つまり、不要波信号９０は、ダイプレクサ３０の共通端子３１で反射されないので、図６を用いて説明したような多重反射が発生しない。したがって、フィルタ特性の悪化を抑制することができ、結合出力端子４０から所望の信号を精度良く取り出すことができる。
　なお、共通端子３１に入力された基本波信号８０は、ダイプレクサ３０の第２フィルタ（具体的には、ローパスフィルタ３０Ｌ）を通過して、第２出力端子３３及び結合出力端子４０を介して検波器２に入力される。基本波信号８０以外の信号は、ローパスフィルタ３０Ｌを通過しないので、検波器２における検波精度を高めることができる。
　なお、検波器２では、検波対象の基本波信号８０の極性と電圧とによってインピーダンスが変化することから、検波対象の基本波信号８０が入力された場合に、原理的に歪が発生する。発生する歪は、基本波信号８０の高調波を含んでいることが多い。検波器２で発生した歪は、歪信号９２として副線路２０側に戻ろうとする。しかしながら、歪信号９２は基本波信号８１とは異なる周波数の信号であるので、フィルタ３０ｘを通過しない。したがって、歪信号９２が副線路２０に戻って主線路１０に戻るのを抑制することができる。
　なお、図７では、方向性結合器１がダイプレクサ３０を備える場合を例に説明したが、図４に示されるダイプレクサ３０ａを備える場合も同様に、結合出力端子４０から所望の信号を精度良く取り出すことができる。
　［１－４．効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る方向性結合器１は、主線路１０と、主線路１０と電磁気的に結合する副線路２０と、結合出力端子４０と、副線路２０の一端２１に接続された第１フィルタと、副線路２０の一端２１と結合出力端子４０とに接続され、第１フィルタとは通過帯域が異なる第２フィルタと、を備え、第１フィルタは、終端されている。
　これにより、第１フィルタを通過する不要な信号を吸収消費させることができるので、第１フィルタの通過帯域の信号が副線路２０に戻るのを抑制することができる。したがって、副線路２０での多重反射などの発生を抑制することができるので、フィルタ特性の劣化を抑制することができる。よって、第２フィルタを通過する所望の信号を結合出力端子４０から精度良く取り出すことができる。また、主線路１０への不要波の還流が抑制されることによって、不要な反射又は相互変調歪の発生などの送信機動作への障害の発生も抑制することができる。
　ところで、主線路１０には、入出力端子１１から入出力端子１２に向かう進行波だけでなく、入出力端子１２から入出力端子１１に向かう反射波も伝送される。図７に示されるように、反射波も同様に、主線路１０と副線路２０との電磁気的な結合によって、副線路２０に反射波結合信号として取り出される。反射波結合信号には、基本周波数ｆ０の反射波基本波信号８０ｒと、反射波基本波信号８０ｒ以外の反射波不要波信号９０ｒとが含まれる。
　ここで、本実施の形態に係る方向性結合器１は、さらに、副線路２０の他端２２に接続された終端回路６０を備える。
　これにより、反射波基本波信号８０ｒは、副線路２０の他端２２から終端回路６０に到達し、終端回路６０によって吸収消費される。このため、反射波基本波信号８０ｒが副線路２０に戻って結合出力端子４０に到達するのを抑制することができるので、所望の基本波信号８１を精度良く取り出すことができる。
　なお、終端回路６０は、基本周波数ｆ０を含む反射波基本波信号８０ｒを適切に吸収消費できるように、そのインピーダンスが調整されている。このため、反射波不要波信号９０ｒは、終端回路６０では吸収消費できずに反射される。反射された反射波不要波信号９１ｒは、副線路２０に戻り、一部は反射波不要波結合信号９２ｒとして主線路１０に戻るが、残りは、副線路２０を通ってダイプレクサ３０に到達し、ダイプレクサ３０の第１フィルタを通過する。
　また、ダイプレクサ３０の第１フィルタを通過した反射波不要波信号９３ｒは、第１出力端子３２を介して終端回路５０に到達する。反射波不要波信号９３ｒは、終端回路５０によって吸収消費されるので、再び副線路２０には戻らない。このように、反射波に基づく反射波不要波信号９０ｒに起因する多重反射も抑制することができるので、フィルタ特性の劣化を抑制することができる。
　なお、反射波不要波信号９１ｒは、基本周波数ｆ０を含まないので、第２フィルタを通過せず、結合出力端子４０には到達しない。したがって、結合出力端子４０から取り出される信号には、反射波不要波信号９１ｒが含まれないので、基本波信号８１を精度良く取り出すことができる。
　また、例えば、第１フィルタのコーナー周波数は、第２フィルタのコーナー周波数に等しい。
　上述したように、コーナー周波数ｆｃは、フィルタの挿入損失が約３ｄＢになるときの周波数である。挿入損失に約３ｄＢになるとは、信号強度が約半分になることを意味する。したがって、２つのフィルタの各々のコーナー周波数ｆｃが等しいことにより、共通端子３１に入力される周波数ｆｃの信号は、２つのフィルタの各々に約半分ずつ分かれて通過することができる。したがって、２つのフィルタによる信号の反射を抑制することができ、副線路２０に戻る信号を抑制することができる。
　また、例えば、第１フィルタ及び第２フィルタは、ダイプレクサ３０又は３０ａを構成している。
　これにより、共通端子３１に入力する結合信号を基本波信号８１と不要波信号９１とに精度良く分離することができる。ダイプレクサ３０又は３０ａを利用することで、分離精度が良く、歪の発生をより強く抑制することができる。
　（実施の形態２）
　続いて、実施の形態２について説明する。
　実施の形態２に係る方向性結合器は、実施の形態１と比較して、新たにスイッチ回路を備える点と、副線路の他端に接続された終端回路が可変終端回路である点とが主として異なる。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。
　［２－１．構成］
　まず、実施の形態２に係る方向性結合器の構成について、図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係る方向性結合器１０１の構成を示す図である。
　図８に示されるように、方向性結合器１０１は、実施の形態１に係る方向性結合器１と比較して、終端回路６０の代わりに可変終端回路１６０を備える。また、方向性結合器１０１は、スイッチ回路１７０を備える。
　可変終端回路１６０は、副線路２０の他端２２に接続された終端回路の一例である。可変終端回路１６０は、インピーダンスが変更可能な終端回路である。
　図９は、本実施の形態に係る方向性結合器１０１が備える可変終端回路１６０の一例を示す回路図である。図９に示されるように、可変終端回路１６０は、３つの抵抗Ｒ１～Ｒ３と、３つのキャパシタＣ１～Ｃ３と、６つのスイッチＳＷ１～ＳＷ６と、端子１６１とを含む。
　端子１６１は、副線路２０の他端２２に接続される。本実施の形態では、端子１６１は、副線路２０の他端２２にスイッチ回路１７０を介して接続されている。
　抵抗Ｒ１～Ｒ３及びキャパシタＣ１～Ｃ３はそれぞれ、６つのスイッチＳＷ１～ＳＷ６の１つと直列に接続されている。抵抗とスイッチとの直列回路、及び、キャパシタとスイッチとの直列回路が、端子１６１とグランドとの間に並列に接続されている。
　抵抗Ｒ１～Ｒ３の各々の抵抗値は、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。キャパシタＣ１～Ｃ３の各々の容量値は、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。また、３つの抵抗Ｒ１～Ｒ３の１つにはスイッチが接続されていなくてもよい。３つのキャパシタＣ１～Ｃ３の１つにはスイッチが接続されていなくてもよい。
　スイッチＳＷ１～ＳＷ６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子である。スイッチＳＷ１～ＳＷ６は、オンオフ（導通／非導通）が切り替え可能である。これにより、可変終端回路１６０のインピーダンスを変更することができる。例えば、スイッチＳＷ１～ＳＷ６は、主線路１０を伝送される高周波信号の基本周波数ｆ０に基づいて調整される。具体的には、可変終端回路１６０のインピーダンスが、基本周波数ｆ０の信号を可変終端回路１６０によって十分に吸収消費できるような値になるように、スイッチＳＷ１～ＳＷ６のオンオフが制御される。
　なお、可変終端回路１６０は、１つ以上のインダクタを含んでもよい。また、可変終端回路１６０の回路構成は特に限定されない。可変終端回路１６０は、抵抗又はキャパシタを含んでいなくてもよい。
　図８に戻り、スイッチ回路１７０は、副線路２０と第１フィルタ及び第２フィルタとの間に接続されたスイッチ回路の一例である。本実施の形態では、スイッチ回路１７０は、副線路２０と可変終端回路１６０との間にも接続されている。
　具体的には、スイッチ回路１７０は、４つの端子１７１～１７４を有する。端子１７１は、副線路２０の一端２１に接続されている。端子１７２は、副線路２０の他端２２に接続されている。端子１７３は、ダイプレクサ３０の共通端子３１に接続されている。端子１７４は、可変終端回路１６０に接続されている。
　スイッチ回路１７０は、副線路２０の一端２１をダイプレクサ３０に接続し、かつ、副線路２０の他端２２を可変終端回路１６０に接続する第１接続状態と、副線路２０の一端２１を可変終端回路１６０に接続し、かつ、副線路２０の他端２２をダイプレクサ３０に接続する第２接続状態と、を切り替える。第１接続状態は、図８の実線で示されるように、端子１７１と端子１７３とを接続（導通）させ、かつ、端子１７２と端子１７４とを接続（導通）させる状態である。第２接続状態は、図８の破線で示されるように、端子１７１と端子１７４とを接続（導通）させ、かつ、端子１７２と端子１７３とを接続（導通）させる状態である。スイッチ回路１７０の端子間の導通及び非導通は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて切り替えられる。
　スイッチ回路１７０が接続状態を切り替えることにより、ダイプレクサ３０を介して結合出力端子４０に接続される副線路２０の端部が一端２１と他端２２とで切り替えることができる。これにより、検波器２において双方向検波が可能になる。つまり、検波器２は、進行波の基本波信号８０だけでなく、反射波の基本波信号８１も検出することができる。
　［２－２．効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る方向性結合器１０１では、副線路２０の他端２２に接続された終端回路は、可変終端回路１６０である。
　これにより、可変終端回路１６０によって、副線路２０の他端２２における基本周波数ｆ０の信号に対する整合状態を最適化することができる。つまり、方向性結合器１０１によって取り出し可能な信号の方向性を最適化することができる。
　一方で、可変終端回路１６０に到達した反射波不要波信号９０ｒは、通常の終端回路６０の場合よりも、可変終端回路１６０によって反射されやすい。というのも、整合状態を基本周波数ｆ０に最適化したため、リアクタンス分などが他の周波数帯（特に高調波）で過多になるなどの弊害が発生するためである。
　これに対して、方向性結合器１０１では、実施の形態１に係る方向性結合器１と同様に、図７に示されるように、可変終端回路１６０によって反射された反射波不要波信号９１ｒが副線路２０を通った後、ダイプレクサ３０の第１フィルタを通過し、終端回路５０によって吸収消費される。つまり、可変終端回路１６０で反射された反射波不要波信号９１ｒは、ダイプレクサ３０では反射されず、副線路２０に戻らない。反射波不要波信号９１ｒだけでなく、進行波に基づく不要波信号９０についても同様である。つまり、主線路１０を伝送される信号の方向によらず、不要波に基づく多重反射を抑制することができる。
　このように、方向性結合器１０１では、可変終端回路１６０による不要波の反射が発生しやすくなるものの、ダイプレクサ３０の第１フィルタが終端されているので、第１フィルタを通過させた不要波を吸収消費することができ、所望の信号を結合出力端子４０から精度良く取り出すことができる。本実施の形態に係る方向性結合器１０１によれば、ダイプレクサ３０の第１フィルタが終端されていることによる所望の信号の取り出し精度の向上効果を、より有効に発揮させることができる。
　また、例えば、方向性結合器１０１は、さらに、副線路２０と第１フィルタ及び第２フィルタとの間に接続されたスイッチ回路１７０を備える。また、例えば、スイッチ回路１７０は、副線路２０の一端２１を第１フィルタ及び第２フィルタに接続し、かつ、他端２２を可変終端回路１６０に接続する第１接続状態と、一端２１を可変終端回路１６０に接続し、かつ、他端２２を第１フィルタ及び第２フィルタに接続する第２接続状態と、を切り替える。
　これにより、スイッチ回路１７０が設けられていることにより、双方向検波が実現できる。
　一方で、スイッチ回路１７０は、原理的に歪を発生させる。発生する歪は、基本波信号８０の高調波を含んでいることが多い。これに対して、方向性結合器１０１では、スイッチ回路１７０で発生した歪も、ダイプレクサ３０の第１フィルタを通過し、終端回路５０によって吸収消費される。
　このように、方向性結合器１０１では、スイッチ回路１７０による歪が発生しやすくなるものの、ダイプレクサ３０の第１フィルタが終端されているので、第１フィルタを通過させた歪を吸収消費することができ、所望の信号を結合出力端子４０から精度良く取り出すことができる。本実施の形態に係る方向性結合器１０１によれば、ダイプレクサ３０の第１フィルタが終端されていることによる所望の信号の取り出し精度の向上効果を、より有効に発揮させることができる。
　なお、本実施の形態に係る方向性結合器１０１は、スイッチ回路１７０を備えなくてもよい。つまり、可変終端回路１６０は、副線路２０の他端２２に直接接続されていてもよい。また、方向性結合器１０１は、可変終端回路１６０の代わりに、インピーダンスが固定の終端回路６０を備えてもよい。また、終端回路５０は、可変終端回路であってもよい。
　（実施の形態３）
　続いて、実施の形態３について説明する。
　実施の形態３に係る方向性結合器は、実施の形態２と比較して、副線路の他端にも２つのフィルタが接続されている点が主として相違する。以下では、実施の形態２との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。
　［３－１．構成］
　まず、実施の形態３に係る方向性結合器の構成について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態に係る方向性結合器２０１の構成を示す図である。
　図１０に示されるように、方向性結合器２０１は、実施の形態２に係る方向性結合器１０１と比較して、ダイプレクサ２３０と、終端回路２５０とを新たに備える。
　ダイプレクサ２３０は、通過帯域の異なる２つのフィルタを含むマルチプレクサの一例である。ダイプレクサ２３０は、共通端子２３１と、第１出力端子２３２と、第２出力端子２３３とを有する。共通端子２３１は、スイッチ回路１７０を介して副線路２０の他端２２に接続されている。第１出力端子２３２は、終端回路２５０に接続されている。第２出力端子２３３は、可変終端回路１６０に接続されている。ダイプレクサ２３０は、共通端子２３１と第１出力端子２３２との間、及び、共通端子２３１と第２出力端子２３３との間の各々において、特定周波数帯域の信号のみが通過可能に構成されている。
　共通端子２３１と第１出力端子２３２との間には、副線路２０の他端２２に接続される第３フィルタが配置されている。第３フィルタは、終端回路２５０によって終端されている。本実施の形態では、第３フィルタは、終端回路２５０に直接接続されている。第３フィルタは、基本周波数ｆ０以外の信号を通過させ、基本周波数ｆ０の信号を遮断するように構成されている。
　共通端子２３１と第２出力端子２３３との間には、第３フィルタとは通過帯域が異なる第４フィルタが配置されている。第４フィルタは、副線路２０の他端２２と可変終端回路１６０とに接続されている。第４フィルタは、基本周波数ｆ０の信号を通過させ、基本周波数ｆ０以外の信号を遮断するように構成されている。
　ダイプレクサ２３０は、例えば、図２に示されるダイプレクサ３０と同じ構成を有する。具体的には、第３フィルタは、ハイパスフィルタ３０Ｈであり、第４フィルタは、ローパスフィルタ３０Ｌである。ダイプレクサ２３０の２つのフィルタの周波数特性は、ダイプレクサ３０と同じである。
　あるいは、ダイプレクサ２３０は、図４に示されるダイプレクサ３０ａと同じ構成を有してもよい。具体的には、第３フィルタは、バンドパスフィルタ３０Ｂであり、第４フィルタは、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅであってもよい。ダイプレクサ２３０の２つのフィルタの周波数特性は、ダイプレクサ３０ａと同じであってもよい。
　終端回路２５０は、ダイプレクサ２３０の第１出力端子２３２に接続されている。終端回路２５０は、ダイプレクサ２３０の第３フィルタを通過する信号を吸収消費できるように所定の値に調整されている。なお、終端回路２５０は、可変終端回路であってもよい。
　［３－２．方向性結合器内の信号の流れ］
　続いて、本実施の形態に係る方向性結合器２０１内の信号の流れについて説明する。以下では、特にダイプレクサ２３０の周辺の信号の流れについて、図１１を用いて説明する。
　図１１は、本実施の形態に係る方向性結合器２０１内を流れる信号を説明するための図である。実施の形態１及び２と同様に、図１１に示されるように、副線路２０の他端２２からダイプレクサ２３０に向かって、反射波基本波信号８０ｒ及び反射波不要波信号９０ｒが流れる。反射波基本波信号８０ｒは、ダイプレクサ２３０の第３フィルタを通過する。第３フィルタを通過した後の反射波基本波信号８１ｒは、第２出力端子２３３を介して可変終端回路１６０によって吸収消費される。このため、反射波基本波信号８１ｒは、副線路２０に戻らない。
　また、反射波不要波信号９０ｒは、ダイプレクサ２３０の第４フィルタを通過する。第４フィルタを通過した後の反射波不要波信号９３ｒは、第１出力端子２３２を介して終端回路２５０に到達する。終端回路２５０は、反射波不要波信号９３ｒを終端させるように構成されているので、反射波不要波信号９３ｒは反射されずに吸収消費される。つまり、反射波不要波信号９３ｒは、ダイプレクサ２３０の共通端子２３１で反射されないので、図６を用いて説明したような多重反射が発生しない。したがって、フィルタ特性の悪化を抑制することができ、結合出力端子４０から所望の信号を精度良く取り出すことができる。
　［３－３．効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る方向性結合器２０１は、さらに、副線路２０の他端２２に接続される第３フィルタと、副線路２０の他端２２と終端回路２５０とに接続され、第３フィルタとは通過帯域が異なる第４フィルタと、を備え、第３フィルタは、終端されている。
　これにより、副線路２０の他端２２側での基本波及び不要波のいずれの信号の反射も抑制することができる。したがって、副線路２０で発生しうる多重反射を抑制し、ダイプレクサ３０のフィルタ特性の悪化を抑制することができる。このため、結合出力端子４０から所望の信号を精度良く取り出すことができる。
　（変形例）
　以下では、上述した実施の形態の変形例について説明する。
　例えば、各実施の形態において、複数のフィルタの各々の出力端子にはスイッチが接続され、出力端子の接続先が切り替えられてもよい。例えば、複数のフィルタの各々の出力端子と結合出力端子４０との間にスイッチが設けられてもよく、スイッチによってフィルタと結合出力端子４０との接続が切り替えられてもよい。これにより、検波器２によって、互いに異なる周波数帯域の信号を検波することができる。
　図１２は、変形例に係る方向性結合器３０１の構成を示す図である。図１２に示される方向性結合器３０１は、実施の形態３に係る方向性結合器２０１と比較して、新たにスイッチ回路３７０及び３７５を備える点が相違する。
　スイッチ回路３７０は、ダイプレクサ３０と結合出力端子４０との間に接続されている。また、スイッチ回路３７０は、ダイプレクサ３０と終端回路５０との間に接続されている。
　具体的には、スイッチ回路３７０は、４つの端子３７１～３７４を有する。端子３７１は、ダイプレクサ３０の第１出力端子３２に接続されている。端子３７２は、ダイプレクサ３０の第２出力端子３３に接続されている。端子３７３は、終端回路５０に接続されている。端子３７４は、結合出力端子４０に接続されている。
　スイッチ回路３７０は、ダイプレクサ３０の第１出力端子３２を終端回路５０に接続し、かつ、ダイプレクサ３０の第２出力端子３３を結合出力端子４０に接続する第３接続状態と、ダイプレクサ３０の第１出力端子３２を結合出力端子４０に接続し、かつ、ダイプレクサ３０の第２出力端子３３を終端回路５０に接続する第４接続状態と、を切り替える。第３接続状態は、図１２の実線で示されるように、端子３７１と端子３７３とを接続（導通）させ、かつ、端子３７２と端子３７４とを接続（導通）させる状態である。第４接続状態は、図１２の破線で示されるように、端子３７１と端子３７４とを接続（導通）させ、かつ、端子３７２と端子３７３とを接続（導通）させる状態である。スイッチ回路３７０の端子間の導通及び非導通は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて切り替えられる。
　スイッチ回路３７０が接続状態を切り替えることにより、検波器２に接続されるフィルタが切り替わる。これにより、検波対象の周波数が切り替えられる。
　スイッチ回路３７５は、ダイプレクサ２３０と可変終端回路１６０との間に接続されている。また、スイッチ回路３７５は、ダイプレクサ２３０と終端回路２５０との間に接続されている。
　具体的には、スイッチ回路３７５は、４つの端子３７６～３７９を有する。端子３７６は、ダイプレクサ２３０の第１出力端子２３２に接続されている。端子３７７は、ダイプレクサ２３０の第２出力端子２３３に接続されている。端子３７８は、終端回路２５０に接続されている。端子３７９は、可変終端回路１６０に接続されている。
　スイッチ回路３７５は、ダイプレクサ２３０の第１出力端子２３２を終端回路２５０に接続し、かつ、ダイプレクサ２３０の第２出力端子２３３を可変終端回路１６０に接続する第５接続状態と、ダイプレクサ２３０の第１出力端子２３２を可変終端回路１６０に接続し、かつ、ダイプレクサ２３０の第２出力端子２３３を終端回路２５０に接続する第６接続状態と、を切り替える。第５接続状態は、図１２の実線で示されるように、端子３７６と端子３７８とを接続（導通）させ、かつ、端子３７７と端子３７９とを接続（導通）させる状態である。第６接続状態は、図１２の破線で示されるように、端子３７６と端子３７９とを接続（導通）させ、かつ、端子３７７と端子３７８とを接続（導通）させる状態である。スイッチ回路３７５の端子間の導通及び非導通は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子を用いて切り替えられる。
　スイッチ回路３７５は、図１２の実線で示されるように、スイッチ回路３７０が第３接続状態の場合に、第５接続状態になる。これにより、実施の形態３と同様に、反射波基本波信号８１ｒ及び反射波不要波信号９３ｒをそれぞれ、可変終端回路１６０及び終端回路２５０によって吸収消費することができる。また、スイッチ回路３７５は、図１２の破線で示されるように、スイッチ回路３７０が第４接続状態の場合に、第６接続状態になる。
　なお、終端回路５０は可変終端回路であってもよい。可変終端回路は、接続されるフィルタに応じてインピーダンスが変更される。これにより、検波対象以外の信号がダイプレクサ３０で反射されるのを抑制することができ、検波対象の信号の取り出し精度を高めることができる。あるいは、フィルタ毎に、適切な値に調整された終端回路が接続可能であってもよい。スイッチ回路３７０は、結合出力端子４０に接続されないフィルタを、対応する終端回路に接続してもよい。終端回路２５０及びスイッチ回路３７５についても同様である。
　なお、方向性結合器３０１は、スイッチ回路３７０及び３７５の一方のみを備えてもよい。例えば、方向性結合器３０１は、実施の形態１又は２に係る方向性結合器１又は１０１と同様に、ダイプレクサ２３０、可変終端回路１６０及びスイッチ回路３７５を備えなくてもよい。また、方向性結合器３０１は、実施の形態１に係る方向性結合器１と同様に、スイッチ回路１７０を備えなくてもよい。
　（その他）
　以上、本発明に係る方向性結合器について、上記の実施の形態などに基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、各実施の形態では、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１がダイプレクサ３０を備える例を示したが、これに限定されない。例えば、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１は、３つのフィルタを含むトリプレクサ又はマルチプレクサを備えてもよい。また、複数のフィルタは、ダイプレクサ、トリプレクサ又はマルチプレクサを構成していなくてもよい。複数のフィルタはそれぞれが、個別に設けられていてもよい。３つ以上のフィルタが設けられている場合、検波器２に接続されるフィルタ以外のフィルタはそれぞれ、終端されている。
　また、ハイパスフィルタ３０Ｈ、ローパスフィルタ３０Ｌ、バンドパスフィルタ３０Ｂ及びバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの少なくとも１つは、チューニング可能であってもよい。つまり、ハイパスフィルタ３０Ｈ、ローパスフィルタ３０Ｌ、バンドパスフィルタ３０Ｂ及びバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの少なくとも１つは、通過帯域を変更可能であってもよい。チューニングには、例えばスイッチ又はバラクタが用いられるが、これに限定されない。
　また、例えば、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１が備える２つのフィルタは、ハイパスフィルタ３０Ｈ、ローパスフィルタ３０Ｌ、バンドパスフィルタ３０Ｂ及びバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅから選択された２種類のフィルタであってもよい。具体的には、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１は、ローパスフィルタ３０Ｌと、バンドパスフィルタ３０Ｂ又はバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅとを備えてもよい。あるいは、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１は、ハイパスフィルタ３０Ｈと、バンドパスフィルタ３０Ｂ又はバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅとを備えてもよい。
　また、例えば、２つのフィルタのコーナー周波数は、互いに異なっていてもよい。例えば、ローパスフィルタ３０Ｌのコーナー周波数ｆｌは、ハイパスフィルタ３０Ｈのコーナー周波数ｆｈより小さくてもよい。これにより、ローパスフィルタ３０Ｌとハイパスフィルタ３０Ｈとで通過帯域の重複が抑制されるので、基本波信号８１と不要波信号９１との分離精度を高めることができる。あるいは、ローパスフィルタ３０Ｌのコーナー周波数ｃｌは、ハイパスフィルタ３０Ｈのコーナー周波数ｆｈより大きくてもよい。これにより、ローパスフィルタ３０Ｌとハイパスフィルタ３０Ｈとのいずれの通過帯域にも含まれない周波数帯域がなくなるので、不要波信号９１ｘを十分に抑制することができる。
　バンドパスフィルタ３０Ｂとバンドエリミネイションフィルタ３０Ｅの場合であっても同様に、コーナー周波数が互いに異なっていてもよい。例えば、バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅのコーナー周波数ｆｅ１は、バンドパスフィルタ３０Ｂのコーナー周波数ｆｂ１より小さくてもよく、大きくてもよい。バンドエリミネイションフィルタ３０Ｅのコーナー周波数ｆｅ２は、バンドパスフィルタ３０Ｂのコーナー周波数ｆｂ２より小さくてもよく、大きくてもよい。
　また、例えば、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１は、複数の副線路２０を備えてもよい。複数の副線路２０の各々の一端２１とダイプレクサ３０との間には、副線路２０を切り替えるための線路切替スイッチが設けられてもよい。線路切替スイッチは、副線路２０とダイプレクサ３０との間に接続されたスイッチ回路の一例である。線路切替スイッチは、複数の副線路２０の中から、ダイプレクサの共通端子に接続する副線路を選択して切り替え可能である。
　また、例えば、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１は、終端回路５０及び２５０の少なくとも一方を備えなくてもよい。例えば、方向性結合器１、１０１、２０１又は３０１は、ダイプレクサ３０若しくは３０ａの第１出力端子３２又はダイプレクサ２３０の第１出力端子２３２に接続された外部接続端子を備えてもよい。外部接続端子には、第１フィルタ又は第３フィルタを終端するための終端回路５０又は２５０が接続されてもよい。
　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　本発明は、方向性結合器を含む電子機器及び通信機器などに広く利用することができる。
１、１０１、２０１、３０１　方向性結合器
２　検波器
３　検波結果出力端子
１０　主線路
１１、１２　入出力端子
２０　副線路
２１　一端
２２　他端
３０、３０ａ、２３０　ダイプレクサ
３０Ｂ　バンドパスフィルタ
３０Ｅ　バンドエリミネイションフィルタ
３０Ｈ　ハイパスフィルタ
３０Ｌ　ローパスフィルタ
３１、２３１　共通端子
３２、２３２　第１出力端子
３３、２３３　第２出力端子
４０　結合出力端子
５０、６０、２５０　終端回路
８０、８１　基本波信号
８０ｒ、８１ｒ　反射波基本波信号
９０、９１　不要波信号
９０ｒ、９１ｒ、９３ｒ　反射波不要波信号
９２　歪信号
９２ｒ　反射波不要波結合信号
１６０　可変終端回路
１６１、１７１、１７２、１７３、１７４、３７１、３７２、３７３、３７４、３７６、３７７、３７８、３７９　端子
１７０、３７０、３７５　スイッチ回路
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３　キャパシタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３　抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６　スイッチ

Claims (9)

  1. 　主線路と、
    　前記主線路と電磁気的に結合する副線路と、
    　出力端子と、
    　前記副線路の一端に接続された第１フィルタと、
    　前記副線路の前記一端と前記出力端子とに接続され、前記第１フィルタとは通過帯域が異なる第２フィルタと、
    を備え、
    　前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、マルチプレクサを構成しており、
    　前記第１フィルタは、終端されている、
    　方向性結合器。
  2. 　さらに、前記副線路の他端に接続された終端回路を備える、
    　請求項１に記載の方向性結合器。
  3. 　前記終端回路は、可変終端回路である、
    　請求項２に記載の方向性結合器。
  4. 　さらに、前記副線路と前記第１フィルタ及び前記第２フィルタとの間に接続されたスイッチ回路を備える、
    　請求項２又は３に記載の方向性結合器。
  5. 　前記スイッチ回路は、
    　前記副線路の前記一端を前記第１フィルタ及び前記第２フィルタに接続し、かつ、前記他端を前記終端回路に接続する第１接続状態と、
    　前記一端を前記終端回路に接続し、かつ、前記他端を前記第１フィルタ及び前記第２フィルタに接続する第２接続状態と、を切り替える、
    　請求項４に記載の方向性結合器。
  6. 　さらに、
    　前記副線路の前記他端に接続される第３フィルタと、
    　前記副線路の前記他端と前記終端回路とに接続され、前記第３フィルタとは通過帯域が異なる第４フィルタと、を備え、
    　前記第３フィルタは、終端されている、
    　請求項２～５のいずれか１項に記載の方向性結合器。
  7. 　前記第１フィルタのコーナー周波数は、前記第２フィルタのコーナー周波数に等しい、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の方向性結合器。
  8. 　前記第１フィルタ及び前記第２フィルタは、ダイプレクサを構成している、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の方向性結合器。
  9. 　前記第１フィルタは、終端回路に直接接続されている、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の方向性結合器。
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