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JP2017038114A - Directional coupler - Google Patents

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JP2017038114A
JP2017038114A JP2015156652A JP2015156652A JP2017038114A JP 2017038114 A JP2017038114 A JP 2017038114A JP 2015156652 A JP2015156652 A JP 2015156652A JP 2015156652 A JP2015156652 A JP 2015156652A JP 2017038114 A JP2017038114 A JP 2017038114A
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裕太 芦田
Yuta Ashida
裕太 芦田
康則 匂坂
Yasunori Sakisaka
康則 匂坂
識顕 大塚
Noriaki Otsuka
識顕 大塚
哲三 後藤
Tetsuzo Goto
哲三 後藤
壯氏 木島
Takeshi Kijima
壯氏 木島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a directional coupler that can be used in broadband while having bidirectionality.SOLUTION: A directional coupler 1 includes first through fourth ports 11, 12, 13, 14, a main line 10 connecting the first port 11 and a second port 12, first through fourth sub-lines 20A, 20B, 20C, 20D electromagnetic field coupling to the main line 10, respectively, and first through third matching sections 30A, 30B, 30C. The first sub-line 20A is connected with the third port 13. The second sub-line 20B is connected with the fourth port 14. The first matching section 30A is provided between the first sub-line 20A and third sub-line 20C. The second matching section 30B is provided between the second sub-line 20B and fourth sub-line 20D. The third matching section 30C is provided between the third sub-line 20C and fourth sub-line 20D.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、広帯域で使用可能な方向性結合器に関する。   The present invention relates to a directional coupler that can be used in a wide band.

方向性結合器は、例えば、携帯電話機、無線LAN通信機器等の無線通信機器の送受信回路において、送受信信号のレベルを検出するために用いられている。   The directional coupler is used for detecting the level of a transmission / reception signal in a transmission / reception circuit of a wireless communication device such as a mobile phone or a wireless LAN communication device.

従来の方向性結合器としては、以下のような構成のものが知られている。この方向性結合器は、入力ポートと、出力ポートと、結合ポートと、終端ポートと、主線路と、副線路を備えている。主線路の一端は入力ポートに接続され、主線路の他端は出力ポートに接続されている。副線路の一端は結合ポートに接続され、副線路の他端は終端ポートに接続されている。主線路と副線路は、電磁界結合する。終端ポートは、例えば50Ωの抵抗値を有する終端抵抗を介して接地されている。入力ポートには高周波信号が入力され、この高周波信号は出力ポートから出力される。結合ポートからは、入力ポートに入力された高周波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。   As a conventional directional coupler, one having the following configuration is known. The directional coupler includes an input port, an output port, a coupling port, a termination port, a main line, and a sub line. One end of the main line is connected to the input port, and the other end of the main line is connected to the output port. One end of the sub line is connected to the coupling port, and the other end of the sub line is connected to the termination port. The main line and the sub line are electromagnetically coupled. The termination port is grounded via a termination resistor having a resistance value of 50Ω, for example. A high frequency signal is input to the input port, and this high frequency signal is output from the output port. From the coupling port, a coupling signal having power corresponding to the power of the high-frequency signal input to the input port is output.

方向性結合器の特性を表す主要なパラメータとしては、結合度、アイソレーションおよび結合ポートの反射損失がある。以下、これらの定義について説明する。まず、入力ポートに電力P1の高周波信号が入力された場合に、結合ポートから出力される信号の電力をP3とする。また、出力ポートに電力P02の高周波信号が入力された場合に、結合ポートから出力される信号の電力をP03とする。また、結合ポートに電力P5の高周波信号が入力された場合に、結合ポートで反射される信号の電力をP6とする。また、結合度、アイソレーションおよび結合ポートの反射損失を、それぞれ記号C、I、RLで表す。これらは、以下の式で定義される。   The main parameters representing the characteristics of the directional coupler include coupling degree, isolation, and reflection loss of the coupling port. Hereinafter, these definitions will be described. First, when a high-frequency signal having power P1 is input to the input port, the power of the signal output from the coupling port is P3. Further, when a high-frequency signal with power P02 is input to the output port, the power of the signal output from the coupling port is P03. Further, when a high-frequency signal having power P5 is input to the coupling port, the power of the signal reflected by the coupling port is P6. Further, the degree of coupling, isolation, and reflection loss of the coupling port are represented by symbols C, I, and RL, respectively. These are defined by the following equations.

C=10log(P3/P1)[dB]
I=10log(P03/P02)[dB]
RL=10log(P6/P5)[dB]
C = 10 log (P3 / P1) [dB]
I = 10 log (P03 / P02) [dB]
RL = 10 log (P6 / P5) [dB]

従来の方向性結合器では、入力ポートに入力される高周波信号の周波数が高くなるほど結合度が大きくなるため、結合度の周波数特性が平坦ではないという問題があった。結合度が大きくなるというのは、結合度を−c(dB)と表したときに、cの値が小さくなることである。   The conventional directional coupler has a problem in that the frequency characteristic of the coupling degree is not flat because the coupling degree increases as the frequency of the high-frequency signal input to the input port increases. The increase in the degree of coupling means that the value of c decreases when the degree of coupling is expressed as -c (dB).

特許文献1には、上記の問題を解決するための方向性結合器が記載されている。特許文献1に記載された方向性結合器では、副線路が第1の副線路と第2の副線路とに分けられている。第1の副線路の一端は、結合ポートに接続されている。第2の副線路の一端は、終端ポートに接続されている。第1の副線路の他端と第2の副線路の他端の間には、位相変換部が設けられている。位相変換部は、所定の周波数帯域において、周波数が高くなるに従って0度以上180度以下の範囲で単調増加する絶対値を有する位相のずれを通過信号に対して生じさせる。位相変換部は、具体的にはローパスフィルタである。   Patent Document 1 describes a directional coupler for solving the above problem. In the directional coupler described in Patent Document 1, the sub line is divided into a first sub line and a second sub line. One end of the first sub line is connected to the coupling port. One end of the second subline is connected to the termination port. A phase converter is provided between the other end of the first sub-line and the other end of the second sub-line. The phase conversion unit causes the passing signal to have a phase shift having an absolute value that monotonously increases in a range of 0 degrees to 180 degrees as the frequency increases in a predetermined frequency band. Specifically, the phase converter is a low-pass filter.

ところで、近年、LTE(Long Term Evolution)規格の移動体通信システムが実用化され、LTE規格の発展規格であるLTE−Advanced規格の移動体通信システムの実用化が検討されている。LTE−Advanced規格における主要技術の一つに、キャリアアグリゲーション(Carrier Aggregation、以下CAとも記す。)がある。CAは、コンポーネントキャリアと呼ばれる複数のキャリアを同時に用いて広帯域伝送を可能にする技術である。   By the way, in recent years, a mobile communication system based on the LTE (Long Term Evolution) standard has been put into practical use, and a mobile communication system based on the LTE-Advanced standard, which is an evolution standard of the LTE standard, has been studied. One of the main technologies in the LTE-Advanced standard is carrier aggregation (hereinafter also referred to as CA). CA is a technology that enables broadband transmission by simultaneously using a plurality of carriers called component carriers.

CAに対応した移動体通信機器では、複数の周波数帯域が同時に使用される。そのため、CAに対応した移動体通信機器では、複数の周波数帯域の複数の信号について利用可能な方向性結合器、すなわち広帯域で使用可能な方向性結合器が求められている。   In a mobile communication device that supports CA, a plurality of frequency bands are used simultaneously. Therefore, a mobile communication device compatible with CA is required to have a directional coupler that can be used for a plurality of signals in a plurality of frequency bands, that is, a directional coupler that can be used in a wide band.

また、無線通信機器に用いられる方向性結合器では、入力ポートと出力ポートを逆にし、結合ポートと終端ポートを逆にして使用しても、これらを逆にする前と同様な特性が得られること(以下、双方向性と言う。)が求められる場合がある。この双方向性が求められる場合の例としては、送信信号をアンテナに供給する送信系回路に設けられた方向性結合器によって、送信信号のレベルを検出すると共に、送信信号がアンテナで反射して生じた反射波信号のレベルを検出する場合が挙げられる。方向性結合器によって反射波信号のレベルを検出する理由は、この反射波信号のレベルが十分に小さくなるように、送信回路とアンテナとの間に設けられるインピーダンス整合素子の特性を調整するためである。この例では、方向性結合器によって送信信号のレベルを検出する際には、送信信号は入力ポートに入力されて出力ポートから出力され、結合ポートから送信信号のレベルに応じた電力を有する信号が出力される。一方、方向性結合器によって反射波信号のレベルを検出する際には、反射波信号は出力ポートに入力されて入力ポートから出力され、終端ポートから反射波信号のレベルに応じた電力を有する信号が出力される。   In addition, in a directional coupler used in a wireless communication device, even if the input port and the output port are reversed and the coupling port and the termination port are reversed, the same characteristics as before the reversal can be obtained. (Hereinafter referred to as bidirectionality) may be required. As an example where this bidirectionality is required, the level of the transmission signal is detected by a directional coupler provided in the transmission system circuit that supplies the transmission signal to the antenna, and the transmission signal is reflected by the antenna. The case where the level of the generated reflected wave signal is detected is mentioned. The reason for detecting the level of the reflected wave signal by the directional coupler is to adjust the characteristics of the impedance matching element provided between the transmission circuit and the antenna so that the level of the reflected wave signal becomes sufficiently small. is there. In this example, when the level of the transmission signal is detected by the directional coupler, the transmission signal is input to the input port and output from the output port, and a signal having power corresponding to the level of the transmission signal is output from the coupling port. Is output. On the other hand, when the level of the reflected wave signal is detected by the directional coupler, the reflected wave signal is input to the output port and output from the input port, and the signal has power corresponding to the level of the reflected wave signal from the termination port. Is output.

特許文献2には、広帯域で使用可能で且つ双方向性を有する方向性結合器が記載されている。特許文献2に記載された方向性結合器では、副線路が、主線路との結合が強い第一結合部と、結合が弱く且つ第一結合部よりも結合ポート側に形成した第二結合部と、結合が弱く且つ第一結合部よりもアイソレーションポート(終端ポート)側に形成した第三結合部と、第一結合部と第二結合部の間に延在し且つ使用周波数帯に対応した波長の四分の一以上の長さを有する非結合部である第一非結合部と、第一結合部と第三結合部の間に延在し且つ使用周波数帯に対応した波長の四分の一以上の長さを有する非結合部である第二非結合部とを有している。   Patent Document 2 describes a directional coupler that can be used in a wide band and has bidirectionality. In the directional coupler described in Patent Document 2, the sub-line includes a first coupling part that is strongly coupled to the main line, and a second coupling part that is weakly coupled and formed closer to the coupling port than the first coupling part. The coupling is weak and the third coupling part formed on the isolation port (termination port) side of the first coupling part, and extends between the first coupling part and the second coupling part and corresponds to the used frequency band A first non-coupled portion that is a non-coupled portion having a length of one quarter or more of the measured wavelength, and a wavelength four corresponding to the used frequency band and extending between the first coupled portion and the third coupled portion. And a second non-bonded portion that is a non-bonded portion having a length of one or more minutes.

特開2013−5076号公報JP 2013-5076 A 特開2014−57207号公報JP 2014-57207 A

特許文献1に記載された方向性結合器では、ローパスフィルタの遮断周波数以上の周波数帯域において、アイソレーションが十分な大きさにならない。すなわち、アイソレーションを−i(dB)と表したとき、特許文献1に記載された方向性結合器では、ローパスフィルタの遮断周波数以上の周波数帯域において、iの値が十分な大きさにならない。そのため、特許文献1に記載された方向性結合器は、ローパスフィルタの遮断周波数以上の周波数帯域では機能しない。   In the directional coupler described in Patent Document 1, the isolation is not sufficiently large in the frequency band equal to or higher than the cutoff frequency of the low-pass filter. That is, when the isolation is expressed as -i (dB), in the directional coupler described in Patent Document 1, the value of i is not sufficiently large in the frequency band equal to or higher than the cutoff frequency of the low-pass filter. Therefore, the directional coupler described in Patent Document 1 does not function in a frequency band higher than the cutoff frequency of the low-pass filter.

ここで、特許文献1に記載された方向性結合器では、ローパスフィルタの遮断周波数以上の周波数帯域において、上記のiの値が十分な大きさにならない理由について説明する。この方向性結合器では、第1の副線路とローパスフィルタとの接続点とグランドとの間を第1のキャパシタのみを介して接続する経路と、第2の副線路とローパスフィルタとの接続点とグランドとの間を第2のキャパシタのみを介して接続する経路が形成される。そのため、ローパスフィルタの遮断周波数以上の周波数帯域においては、第1の副線路からローパスフィルタに向かう高周波信号の大部分は第1のキャパシタを経由してグランドに流れ、第2の副線路からローパスフィルタに向かう高周波信号の大部分は第2のキャパシタを経由してグランドに流れる。そのため、この方向性結合器では、ローパスフィルタの遮断周波数以上の周波数帯域において、高周波信号の大部分がローパスフィルタを通過しなくなる。   Here, in the directional coupler described in Patent Document 1, the reason why the value of i is not sufficiently large in the frequency band equal to or higher than the cutoff frequency of the low-pass filter will be described. In this directional coupler, a path connecting the connection point between the first sub-line and the low-pass filter and the ground via only the first capacitor, and a connection point between the second sub-line and the low-pass filter. A path is formed to connect the ground and the ground via only the second capacitor. Therefore, in a frequency band equal to or higher than the cutoff frequency of the low-pass filter, most of the high-frequency signal from the first sub line to the low-pass filter flows to the ground via the first capacitor, and the low-pass filter from the second sub line. Most of the high-frequency signal that goes to flows through the second capacitor to the ground. Therefore, in this directional coupler, most of the high-frequency signal does not pass through the low-pass filter in the frequency band equal to or higher than the cutoff frequency of the low-pass filter.

以上のことから、特許文献1に記載された方向性結合器では、使用可能な周波数帯域が、ローパスフィルタの遮断周波数よりも低い周波数帯域に制限される。そのため、特許文献1に記載された技術では、広帯域で使用可能な方向性結合器を実現することが困難である。   From the above, in the directional coupler described in Patent Document 1, the usable frequency band is limited to a frequency band lower than the cutoff frequency of the low-pass filter. Therefore, with the technique described in Patent Document 1, it is difficult to realize a directional coupler that can be used in a wide band.

特許文献2に記載された方向性結合器では、結合度の周波数特性において1つの減衰極が生じる。これにより、ある程度広い周波数帯域において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することが可能になる。しかし、この方向性結合器では、結合度の周波数特性において、1つの減衰極が生じる周波数よりも高い周波数領域では、周波数が高くなるほど結合度が大きくなる。そのため、この方向性結合器では、より広い周波数帯域において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することが困難である。   In the directional coupler described in Patent Document 2, one attenuation pole is generated in the frequency characteristic of the degree of coupling. As a result, it is possible to suppress a change in the degree of coupling that accompanies a change in frequency in a somewhat wide frequency band. However, in this directional coupler, in the frequency characteristic of the degree of coupling, the degree of coupling increases as the frequency increases in a frequency region higher than the frequency at which one attenuation pole occurs. Therefore, in this directional coupler, it is difficult to suppress a change in the degree of coupling accompanying a change in frequency in a wider frequency band.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、広帯域で使用可能であると共に双方向性を有する方向性結合器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a directional coupler that can be used in a wide band and has bidirectionality.

本発明の方向性結合器は、第1のポートと、第2のポートと、第3のポートと、第4のポートと、第1のポートと第2のポートを接続する主線路と、それぞれ主線路に対して電磁界結合する線路からなると共に互いに反対側に位置する第1の端部および第2の端部を有する第1の副線路部、第2の副線路部、第3の副線路部および第4の副線路部と、第1の整合部と、第2の整合部と、第3の整合部とを備えている。   The directional coupler according to the present invention includes a first port, a second port, a third port, a fourth port, a main line connecting the first port and the second port, and A first sub-line unit, a second sub-line unit, and a third sub-line unit that are composed of lines that are electromagnetically coupled to the main line and that have first and second ends located opposite to each other. A line section and a fourth sub line section, a first matching section, a second matching section, and a third matching section are provided.

第1の副線路部の第1の端部は、第3のポートに接続されている。第2の副線路部の第1の端部は、第4のポートに接続されている。第1の整合部は、第1の副線路部の第2の端部と第3の副線路部の第1の端部との間に設けられている。第2の整合部は、第2の副線路部の第2の端部と第4の副線路部の第1の端部との間に設けられている。第3の整合部は、第3の副線路部の第2の端部と第4の副線路部の第2の端部との間に設けられている。第1ないし第3の整合部の各々は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせる。   The first end portion of the first sub line portion is connected to the third port. The first end of the second subline portion is connected to the fourth port. The first matching portion is provided between the second end portion of the first sub line portion and the first end portion of the third sub line portion. The second matching portion is provided between the second end portion of the second sub line portion and the first end portion of the fourth sub line portion. The third matching portion is provided between the second end portion of the third sub line portion and the second end portion of the fourth sub line portion. Each of the first to third matching sections causes a phase change with respect to a signal passing therethrough.

本発明の方向性結合器において、第3および第4の副線路部は、第1および第2の副線路部に比べて、主線路に対する結合の強さが大きくてもよい。また、第3の整合部は、第1および第2の整合部に比べて、同じ周波数の信号に対して生じさせる位相の変化が小さくてもよい。   In the directional coupler according to the present invention, the third and fourth sub-line portions may have higher coupling strength with respect to the main line than the first and second sub-line portions. In addition, the third matching unit may have a smaller phase change to be generated with respect to a signal having the same frequency than the first and second matching units.

また、本発明の方向性結合器において、第1の整合部と第2の整合部の各々は、その第1の端部と第2の端部とを接続する第1の経路と、第1の経路とグランドとを接続する第2の経路とを有していてもよい。第1の経路は、第1のインダクタを含んでいる。第2の経路は、直列に接続された第1のキャパシタと第2のインダクタとを含んでいる。第3の整合部は、線路であってもよい。   In the directional coupler according to the present invention, each of the first matching portion and the second matching portion includes a first path connecting the first end portion and the second end portion, And a second path connecting the path and the ground. The first path includes a first inductor. The second path includes a first capacitor and a second inductor connected in series. The third matching unit may be a line.

また、第1のインダクタは、互いに反対側に位置する第1の端部および第2の端部を有し、第2のインダクタは、回路構成上、第1の経路に最も近い第1の端部と、回路構成上、グランドに最も近い第2の端部とを有し、第1のキャパシタは、第1のインダクタの第1の端部と第2のインダクタの第1の端部との間に設けられていてもよい。この場合、第2の経路は、更に、第1のインダクタの第2の端部と第2のインダクタの第1の端部との間に設けられた第2のキャパシタを有していてもよい。   The first inductor has a first end and a second end located on opposite sides, and the second inductor is a first end closest to the first path in terms of circuit configuration. And a second end closest to the ground in circuit configuration, and the first capacitor is formed between the first end of the first inductor and the first end of the second inductor. It may be provided between them. In this case, the second path may further include a second capacitor provided between the second end of the first inductor and the first end of the second inductor. .

本発明の方向性結合器によれば、主線路に対して電磁界結合する副線路部の数が3以下の構成の方向性結合器に比べて、より広い周波数帯域において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することが可能になる。また、本発明の方向性結合器は、対称または対称に近い回路構成にすることができる。これらのことから、本発明によれば、広帯域で使用可能であると共に双方向性を有する方向性結合器を実現することが可能になるという効果を奏する。   According to the directional coupler of the present invention, the frequency change occurs in a wider frequency band as compared with the directional coupler having a configuration in which the number of sub-line portions electromagnetically coupled to the main line is three or less. It becomes possible to suppress a change in the degree of coupling. In addition, the directional coupler of the present invention can have a symmetric or nearly symmetric circuit configuration. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a directional coupler that can be used in a wide band and has bidirectionality.

本発明の一実施の形態に係る方向性結合器の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the directional coupler which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る方向性結合器の使用例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the usage example of the directional coupler which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る方向性結合器の斜視図である。It is a perspective view of the directional coupler which concerns on one embodiment of this invention. 図3に示した方向性結合器の積層体の内部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the inside of the laminated body of the directional coupler shown in FIG. 図3に示した方向性結合器の積層体の断面図である。It is sectional drawing of the laminated body of the directional coupler shown in FIG. 図3に示した方向性結合器の積層体における1層目ないし4層目の誘電体層の一面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing one surface of the first to fourth dielectric layers in the laminated body of the directional coupler shown in FIG. 3. 図3に示した方向性結合器の積層体における5層目ないし8層目の誘電体層の一面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing one surface of the fifth to eighth dielectric layers in the stacked body of the directional coupler shown in FIG. 3. 図3に示した方向性結合器の積層体における9層目ないし12層目の誘電体層の一面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing one surface of the ninth to twelfth dielectric layers in the laminated body of the directional coupler shown in FIG. 3. 図3に示した方向性結合器の積層体における13層目ないし16層目の誘電体層の一面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing one surface of the thirteenth to sixteenth dielectric layers in the laminated body of the directional coupler shown in FIG. 3. 図3に示した方向性結合器の積層体における17層目ないし20層目の誘電体層の一面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing one surface of 17th to 20th dielectric layers in the laminated body of the directional coupler shown in FIG. 3. 図3に示した方向性結合器の積層体における21層目ないし23層目の誘電体層の一面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing one surface of the twenty-first to twenty-third dielectric layers in the laminated body of the directional coupler shown in FIG. 3. 図1に示した方向性結合器における第1および第2の結合部の各々の単独の結合度の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of each single coupling degree of the 1st and 2nd coupling | bond part in the directional coupler shown in FIG. 図1に示した方向性結合器における第1および第2の整合部の各々の位相変化量の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of each phase change amount of the 1st and 2nd matching part in the directional coupler shown in FIG. 図1に示した方向性結合器における第3の整合部の位相変化量の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of the phase change amount of the 3rd matching part in the directional coupler shown in FIG. 図1に示した方向性結合器の一部である結合器部分を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the coupler part which is a part of the directional coupler shown in FIG. 図15に示した結合器部分の結合度の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of the coupling degree of the coupler part shown in FIG. 比較例の中央結合部分を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the center coupling | bond part of a comparative example. 図17に示した中央結合部分の結合度の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of the coupling degree of the center coupling | bond part shown in FIG. 比較例の方向性結合器の結合度の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of the coupling degree of the directional coupler of a comparative example. 本発明の一実施の形態に係る方向性結合器の結合度の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of the coupling degree of the directional coupler which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る方向性結合器のアイソレーションの周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of isolation of the directional coupler which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る方向性結合器の結合ポートの反射損失の周波数特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of the reflection loss of the coupling port of the directional coupler which concerns on one embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図1を参照して、本発明の一実施の形態に係る方向性結合器の回路構成について説明する。図1に示したように、本実施の形態に係る方向性結合器1は、第1のポート11と、第2のポート12と、第3のポート13と、第4のポート14とを備えている。方向性結合器1は、更に、第1のポート11と第2のポート12を接続する主線路10と、それぞれ主線路10に対して電磁界結合する線路からなる第1の副線路部20A、第2の副線路部20B、第3の副線路部20Cおよび第4の副線路部20Dと、第1の整合部30Aと、第2の整合部30Bと、第3の整合部30Cとを備えている。第3のポート13と第4のポート14の一方は、例えば50Ωの抵抗値を有する終端抵抗を介して接地される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a circuit configuration of a directional coupler according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the directional coupler 1 according to the present embodiment includes a first port 11, a second port 12, a third port 13, and a fourth port 14. ing. The directional coupler 1 further includes a main line 10 that connects the first port 11 and the second port 12, and a first sub-line unit 20 </ b> A including a line that is electromagnetically coupled to the main line 10. The second sub-line portion 20B, the third sub-line portion 20C and the fourth sub-line portion 20D, a first matching portion 30A, a second matching portion 30B, and a third matching portion 30C are provided. ing. One of the third port 13 and the fourth port 14 is grounded via a termination resistor having a resistance value of 50Ω, for example.

第1の副線路部20Aは、互いに反対側に位置する第1の端部20A1および第2の端部20A2を有している。第2の副線路部20Bは、互いに反対側に位置する第1の端部20B1および第2の端部20B2を有している。第3の副線路部20Cは、互いに反対側に位置する第1の端部20C1および第2の端部20C2を有している。第4の副線路部20Dは、互いに反対側に位置する第1の端部20D1および第2の端部20D2を有している。第1の整合部30Aは、互いに反対側に位置する第1の端部30A1および第2の端部30A2を有している。第2の整合部30Bは、互いに反対側に位置する第1の端部30B1および第2の端部30B2を有している。第3の整合部30Cは、互いに反対側に位置する第1の端部30C1および第2の端部30C2を有している。   The first sub-line portion 20A has a first end portion 20A1 and a second end portion 20A2 that are located on opposite sides. The second sub line portion 20B has a first end portion 20B1 and a second end portion 20B2 that are located on opposite sides. The third sub-line portion 20C has a first end portion 20C1 and a second end portion 20C2 that are located on opposite sides. The fourth sub line portion 20D has a first end portion 20D1 and a second end portion 20D2 that are located on opposite sides. The first alignment portion 30A has a first end portion 30A1 and a second end portion 30A2 that are located on opposite sides. The second alignment portion 30B has a first end 30B1 and a second end 30B2 that are located on opposite sides. The third alignment portion 30C has a first end 30C1 and a second end 30C2 that are located on opposite sides.

第1の副線路部20Aの第1の端部20A1は、第3のポート13に接続されている。第1の整合部30Aは、第1の副線路部20Aの第2の端部20A2と第3の副線路部20Cの第1の端部20C1との間に設けられている。第1の整合部30Aの第1の端部30A1は、第1の副線路部20Aの第2の端部20A2に接続されている。第3の副線路部20Cの第1の端部20C1は、第1の整合部30Aの第2の端部30A2に接続されている。   The first end 20 </ b> A <b> 1 of the first subline portion 20 </ b> A is connected to the third port 13. The first matching portion 30A is provided between the second end 20A2 of the first sub line portion 20A and the first end 20C1 of the third sub line portion 20C. The first end 30A1 of the first matching portion 30A is connected to the second end 20A2 of the first subline portion 20A. The first end 20C1 of the third sub-line portion 20C is connected to the second end 30A2 of the first matching portion 30A.

第2の副線路部20Bの第1の端部20B1は、第4のポート14に接続されている。第2の整合部30Bは、第2の副線路部20Bの第2の端部20B2と第4の副線路部20Dの第1の端部20D1との間に設けられている。第2の整合部30Bの第1の端部30B1は、第2の副線路部20Bの第2の端部20B2に接続されている。第4の副線路部20Dの第1の端部20D1は、第2の整合部30Bの第2の端部30B2に接続されている。   The first end 20 </ b> B <b> 1 of the second sub line portion 20 </ b> B is connected to the fourth port 14. The second matching portion 30B is provided between the second end 20B2 of the second subline portion 20B and the first end 20D1 of the fourth subline portion 20D. The first end 30B1 of the second matching portion 30B is connected to the second end 20B2 of the second sub line portion 20B. The first end 20D1 of the fourth sub line portion 20D is connected to the second end 30B2 of the second matching portion 30B.

第3の整合部30Cは、第3の副線路部20Cの第2の端部20C2と第4の副線路部20Dの第2の端部20D2との間に設けられている。本実施の形態では、第3の整合部30Cは、線路である。第3の整合部30Cの第1の端部30C1は、第3の副線路部20Cの第2の端部20C2に接続されている。第3の整合部30Cの第2の端部30C2は、第4の副線路部20Dの第2の端部20D2に接続されている。   The third matching portion 30C is provided between the second end 20C2 of the third subline portion 20C and the second end 20D2 of the fourth subline portion 20D. In the present embodiment, the third matching unit 30C is a line. The first end 30C1 of the third matching portion 30C is connected to the second end 20C2 of the third subline portion 20C. The second end 30C2 of the third matching portion 30C is connected to the second end 20D2 of the fourth subline portion 20D.

第1の整合部30Aは、その第1の端部30A1と第2の端部30A2とを接続する第1の経路31Aと、第1の経路31Aとグランドとを接続する第2の経路32Aとを有している。第1の経路31Aは、第1のインダクタL1Aを含んでいる。第1のインダクタL1Aは、互いに反対側に位置する第1の端部L1A1および第2の端部L1A2を有している。ここでは、第1の副線路部20A側の第1のインダクタL1Aの端部を第1の端部L1A1とし、第3の副線路部20C側の第1のインダクタL1Aの端部を第2の端部L1A2とする。   The first matching section 30A includes a first path 31A that connects the first end 30A1 and the second end 30A2, and a second path 32A that connects the first path 31A and the ground. have. The first path 31A includes a first inductor L1A. The first inductor L1A has a first end L1A1 and a second end L1A2 located on opposite sides. Here, the end of the first inductor L1A on the first sub-line portion 20A side is defined as a first end L1A1, and the end of the first inductor L1A on the third sub-line portion 20C side is defined as a second end. Let it be an end L1A2.

第2の経路32Aは、直列に接続された第1のキャパシタC1Aと第2のインダクタL2Aとを含んでいる。第2のインダクタL2Aは、回路構成上、第1の経路31Aに最も近い第1の端部L2A1と、回路構成上、グランドに最も近い第2の端部L2A2とを有している。第1のキャパシタC1Aは、第1のインダクタL1Aの第1の端部L1A1と第2のインダクタL2Aの第1の端部L2A1との間に設けられている。本実施の形態では、第2の経路32Aは、更に、第1のインダクタL1Aの第2の端部L1A2と第2のインダクタL2Aの第1の端部L2A1との間に設けられた第2のキャパシタC2Aを有している。第2のインダクタL2Aは、0.1nH以上のインダクタンスを有している。第2のインダクタL2Aのインダクタンスは、7nH以下であることが好ましい。   The second path 32A includes a first capacitor C1A and a second inductor L2A connected in series. The second inductor L2A has a first end L2A1 that is closest to the first path 31A in the circuit configuration, and a second end L2A2 that is closest to the ground in the circuit configuration. The first capacitor C1A is provided between the first end L1A1 of the first inductor L1A and the first end L2A1 of the second inductor L2A. In the present embodiment, the second path 32A is further provided with a second end provided between the second end L1A2 of the first inductor L1A and the first end L2A1 of the second inductor L2A. It has a capacitor C2A. The second inductor L2A has an inductance of 0.1 nH or more. The inductance of the second inductor L2A is preferably 7 nH or less.

第2の整合部30Bの回路構成は、第1の整合部30Aと同様である。すなわち、第2の整合部30Bは、その第1の端部30B1と第2の端部30B2とを接続する第1の経路31Bと、第1の経路31Bとグランドとを接続する第2の経路32Bとを有している。第1の経路31Bは、第1のインダクタL1Bを含んでいる。第1のインダクタL1Bは、互いに反対側に位置する第1の端部L1B1および第2の端部L1B2を有している。ここでは、第2の副線路部20B側の第1のインダクタL1Bの端部を第1の端部L1B1とし、第4の副線路部20D側の第1のインダクタL1Bの端部を第2の端部L1B2とする。   The circuit configuration of the second matching unit 30B is the same as that of the first matching unit 30A. That is, the second matching unit 30B includes a first path 31B that connects the first end 30B1 and the second end 30B2, and a second path that connects the first path 31B and the ground. 32B. The first path 31B includes a first inductor L1B. The first inductor L1B has a first end L1B1 and a second end L1B2 located on opposite sides. Here, the end portion of the first inductor L1B on the second subline portion 20B side is defined as the first end portion L1B1, and the end portion of the first inductor L1B on the fourth subline portion 20D side is defined as the second end portion. Let it be an end L1B2.

第2の経路32Bは、直列に接続された第1のキャパシタC1Bと第2のインダクタL2Bとを含んでいる。第2のインダクタL2Bは、回路構成上、第1の経路31Bに最も近い第1の端部L2B1と、回路構成上、グランドに最も近い第2の端部L2B2とを有している。第1のキャパシタC1Bは、第1のインダクタL1Bの第1の端部L1B1と第2のインダクタL2Bの第1の端部L2B1との間に設けられている。本実施の形態では、第2の経路32Bは、更に、第1のインダクタL1Bの第2の端部L1B2と第2のインダクタL2Bの第1の端部L2B1との間に設けられた第2のキャパシタC2Bを有している。第2のインダクタL2Bは、0.1nH以上のインダクタンスを有している。第2のインダクタL2Bのインダクタンスは、7nH以下であることが好ましい。   The second path 32B includes a first capacitor C1B and a second inductor L2B connected in series. The second inductor L2B has a first end L2B1 that is closest to the first path 31B in the circuit configuration, and a second end L2B2 that is closest to the ground in the circuit configuration. The first capacitor C1B is provided between the first end L1B1 of the first inductor L1B and the first end L2B1 of the second inductor L2B. In the present embodiment, the second path 32B is further provided with a second end provided between the second end L1B2 of the first inductor L1B and the first end L2B1 of the second inductor L2B. It has a capacitor C2B. The second inductor L2B has an inductance of 0.1 nH or more. The inductance of the second inductor L2B is preferably 7 nH or less.

ここで、主線路10と第1の副線路部20Aの互いに結合する部分を第1の結合部40Aと言う。また、主線路10と第2の副線路部20Bの互いに結合する部分を第2の結合部40Bと言う。また、主線路10と第3の副線路部20Cの互いに結合する部分を第3の結合部40Cと言う。また、主線路10と第4の副線路部20Dの互いに結合する部分を第4の結合部40Dと言う。   Here, a portion where the main line 10 and the first sub line portion 20A are coupled to each other is referred to as a first coupling portion 40A. A portion where the main line 10 and the second sub line portion 20B are coupled to each other is referred to as a second coupling portion 40B. A portion of the main line 10 and the third sub line portion 20C that are coupled to each other is referred to as a third coupling portion 40C. Further, a portion where the main line 10 and the fourth sub line portion 20D are coupled to each other is referred to as a fourth coupling portion 40D.

また、第1ないし第4の結合部40A,40B,40C,40Dの結合の強さを、それぞれ以下のように定義する。第1の結合部40Aの結合の強さは、主線路10に対する第1の副線路部20Aの結合の強さである。第1の結合部40Aの結合の強さは、第1の結合部40Aの単独の結合度で表すことができる。第1の結合部40Aの単独の結合度が大きいほど、第1の結合部40Aの結合の強さが大きい。   Further, the strength of coupling of the first to fourth coupling portions 40A, 40B, 40C, and 40D is defined as follows. The strength of coupling of the first coupling portion 40A is the strength of coupling of the first sub-line portion 20A to the main line 10. The strength of coupling of the first coupling unit 40A can be expressed by the degree of coupling of the first coupling unit 40A. The greater the degree of single coupling of the first coupling portion 40A, the greater the strength of coupling of the first coupling portion 40A.

第2の結合部40Bの結合の強さは、主線路10に対する第2の副線路部20Bの結合の強さである。第2の結合部40Bの結合の強さは、第2の結合部40Bの単独の結合度で表すことができる。第2の結合部40Bの単独の結合度が大きいほど、第2の結合部40Bの結合の強さが大きい。   The coupling strength of the second coupling portion 40B is the coupling strength of the second sub-line portion 20B with respect to the main line 10. The strength of the coupling of the second coupling part 40B can be expressed by the degree of coupling of the second coupling part 40B. The strength of the coupling of the second coupling part 40B increases as the degree of coupling of the second coupling part 40B increases.

第3の結合部40Cの結合の強さは、主線路10に対する第3の副線路部20Cの結合の強さである。第3の結合部40Cの結合の強さは、第3の結合部40Cの単独の結合度で表すことができる。第3の結合部40Cの単独の結合度が大きいほど、第3の結合部40Cの結合の強さが大きい。   The coupling strength of the third coupling portion 40 </ b> C is the coupling strength of the third sub-line portion 20 </ b> C with respect to the main line 10. The strength of the coupling of the third coupling portion 40C can be expressed by the single coupling degree of the third coupling portion 40C. The greater the degree of coupling of the third coupling portion 40C, the greater the strength of coupling of the third coupling portion 40C.

第4の結合部40Dの結合の強さは、主線路10に対する第4の副線路部20Dの結合の強さである。第4の結合部40Dの結合の強さは、第4の結合部40Dの単独の結合度で表すことができる。第4の結合部40Dの単独の結合度が大きいほど、第4の結合部40Dの結合の強さが大きい。   The coupling strength of the fourth coupling portion 40 </ b> D is the coupling strength of the fourth sub-line portion 20 </ b> D with respect to the main line 10. The strength of the coupling of the fourth coupling portion 40D can be represented by the single coupling degree of the fourth coupling portion 40D. The greater the degree of single coupling of the fourth coupling portion 40D, the greater the strength of coupling of the fourth coupling portion 40D.

本実施の形態では、第3および第4の副線路部20C,20Dは、第1および第2の副線路部20A,20Bに比べて、主線路10に対する結合の強さが大きい。すなわち、第3および第4の結合部40C,40Dの各々の結合の強さは、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の結合の強さよりも大きい。   In the present embodiment, the third and fourth sub-line portions 20C and 20D have higher coupling strength with respect to the main line 10 than the first and second sub-line portions 20A and 20B. That is, the strength of each of the third and fourth coupling portions 40C and 40D is greater than the strength of each of the first and second coupling portions 40A and 40B.

第1ないし第3の整合部30A,30B,30Cは、第3のポート13と第4のポート14の一方が、負荷である終端抵抗を介して接地され、この終端抵抗の抵抗値(例えば50Ω)と等しい出力インピーダンスを有する信号源が第3のポート13と第4のポート14の他方に接続された場合を想定して、信号源と負荷との間のインピーダンス整合を行う回路である。第1ないし第3の整合部30A,30B,30Cは、上記の場合を想定して、方向性結合器1の使用周波数帯域において、第3のポート13と第4のポート14の一方から他方側を見たときの反射係数の絶対値が0またはその近傍の値になるように設計される。第1ないし第3の整合部30A,30B,30Cの各々は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせる。本実施の形態では、第3の整合部30Cは、第1および第2の整合部30A,30Bに比べて、同じ周波数の信号に対して生じさせる位相の変化が小さい。   In the first to third matching portions 30A, 30B, and 30C, one of the third port 13 and the fourth port 14 is grounded via a termination resistor that is a load, and the resistance value of this termination resistor (for example, 50Ω) ) Is a circuit that performs impedance matching between the signal source and the load, assuming that a signal source having an output impedance equal to) is connected to the other of the third port 13 and the fourth port 14. The first to third matching units 30A, 30B, and 30C are assumed to be in the above-described case, and are used from one of the third port 13 and the fourth port 14 to the other side in the use frequency band of the directional coupler 1. Is designed so that the absolute value of the reflection coefficient is 0 or a value in the vicinity thereof. Each of the first to third matching units 30A, 30B, and 30C causes a phase change with respect to a signal passing therethrough. In the present embodiment, the third matching unit 30C has a smaller phase change that occurs with respect to signals of the same frequency than the first and second matching units 30A and 30B.

方向性結合器1の回路構成は、第3の整合部30Cを中心として、素子定数も含めて対称であることが好ましい。ただし、方向性結合器1の回路構成は、完全に対称ではなくても、対称に近ければよい。   The circuit configuration of the directional coupler 1 is preferably symmetrical about the third matching unit 30C and including the element constant. However, the circuit configuration of the directional coupler 1 may be close to symmetry even if it is not completely symmetrical.

以下、方向性結合器1の回路構成が対称である場合について説明する。この場合、第2の結合部40Bの結合の強さは、第1の結合部40Aの結合の強さと等しく、第4の結合部40Dの結合の強さは、第3の結合部40Cの結合の強さと等しい。また、第1および第2の整合部30A,30Bは、第3の整合部30Cを中心として、素子定数も含めて互いに対称な回路構成を有している。具体的に説明すると、対となる第1のインダクタL1A,L1Bのインダクタンスは互いに実質的に等しく、対となる第2のインダクタL2A,L2Bのインダクタンスは互いに実質的に等しく、対となる第1のキャパシタC1A,C1Bのキャパシタンスは互いに実質的に等しく、対となる第2のキャパシタC2A,C2Bのキャパシタンスは互いに実質的に等しい。第1および第2の整合部30A,30Bは、同じ周波数の信号がそれらを通過する際に、その信号に対して同じ大きさの位相の変化を生じさせる。方向性結合器1は、第3の整合部30Cを中心として対称な回路構成を有しているため、双方向性を有している。なお、対となる2つのインダクタのインダクタンスや、対となる2つのキャパシタのキャパシタンスが「互いに実質的に等しい」というのは、インダクタやキャパシタの製造上のばらつきによって生じるインダクタンスやキャパシタンスの誤差を許容するという意味である。   Hereinafter, a case where the circuit configuration of the directional coupler 1 is symmetric will be described. In this case, the coupling strength of the second coupling portion 40B is equal to the coupling strength of the first coupling portion 40A, and the coupling strength of the fourth coupling portion 40D is the coupling strength of the third coupling portion 40C. Is equal to the strength of The first and second matching portions 30A and 30B have symmetrical circuit configurations including the element constant with the third matching portion 30C as the center. More specifically, the inductances of the first inductors L1A and L1B that form a pair are substantially equal to each other, and the inductances of the second inductors L2A and L2B that form a pair are substantially equal to each other. The capacitances of the capacitors C1A and C1B are substantially equal to each other, and the capacitances of the paired second capacitors C2A and C2B are substantially equal to each other. The first and second matching units 30A and 30B cause a phase change of the same magnitude to the signal when the signal of the same frequency passes through them. Since the directional coupler 1 has a symmetric circuit configuration around the third matching portion 30C, it has bidirectionality. Note that the inductances of two inductors that are paired and the capacitances of two capacitors that are paired are “substantially equal to each other” means that errors in inductance and capacitance caused by variations in the manufacturing of inductors and capacitors are allowed. It means that.

なお、図1に示した第1の整合部30Aでは、第1のキャパシタC1Aが、第1のインダクタL1Aの第1の端部L1A1と第2のインダクタL2Aの第1の端部L2A1との間に設けられ、第2のキャパシタC2Aが、第1のインダクタL1Aの第2の端部L1A2と第2のインダクタL2Aの第1の端部L2A1との間に設けられている。また、図1に示した第2の整合部30Bでは、第1のキャパシタC1Bが、第1のインダクタL1Bの第1の端部L1B1と第2のインダクタL2Bの第1の端部L2B1との間に設けられ、第2のキャパシタC2Bが、第1のインダクタL1Bの第2の端部L1B2と第2のインダクタL2Bの第1の端部L2B1との間に設けられている。しかし、第1の整合部30Aにおける第1および第2のキャパシタC1A,C2Aの回路構成上の配置と、第2の整合部30Bにおける第1および第2のキャパシタC1B,C2Bの回路構成上の配置は、それぞれ、図1に示した例とは逆になっていてもよい。すなわち、第1の整合部30Aでは、第1のキャパシタC1Aが、第1のインダクタL1Aの第2の端部L1A2と第2のインダクタL2Aの第1の端部L2A1との間に設けられ、第2のキャパシタC2Aが、第1のインダクタL1Aの第1の端部L1A1と第2のインダクタL2Aの第1の端部L2A1との間に設けられていてもよい。この場合、第2の整合部30Bでは、第1のキャパシタC1Bが、第1のインダクタL1Bの第2の端部L1B2と第2のインダクタL2Bの第1の端部L2B1との間に設けられ、第2のキャパシタC2Bが、第1のインダクタL1Bの第1の端部L1B1と第2のインダクタL2Bの第1の端部L2B1との間に設けられる。   In the first matching unit 30A shown in FIG. 1, the first capacitor C1A is located between the first end L1A1 of the first inductor L1A and the first end L2A1 of the second inductor L2A. The second capacitor C2A is provided between the second end L1A2 of the first inductor L1A and the first end L2A1 of the second inductor L2A. Further, in the second matching unit 30B illustrated in FIG. 1, the first capacitor C1B is provided between the first end L1B1 of the first inductor L1B and the first end L2B1 of the second inductor L2B. The second capacitor C2B is provided between the second end L1B2 of the first inductor L1B and the first end L2B1 of the second inductor L2B. However, the arrangement on the circuit configuration of the first and second capacitors C1A and C2A in the first matching unit 30A, and the arrangement on the circuit configuration of the first and second capacitors C1B and C2B in the second matching unit 30B. May be opposite to the example shown in FIG. That is, in the first matching unit 30A, the first capacitor C1A is provided between the second end L1A2 of the first inductor L1A and the first end L2A1 of the second inductor L2A. Two capacitors C2A may be provided between the first end L1A1 of the first inductor L1A and the first end L2A1 of the second inductor L2A. In this case, in the second matching unit 30B, the first capacitor C1B is provided between the second end L1B2 of the first inductor L1B and the first end L2B1 of the second inductor L2B. A second capacitor C2B is provided between the first end L1B1 of the first inductor L1B and the first end L2B1 of the second inductor L2B.

次に、本実施の形態に係る方向性結合器1の作用について説明する。方向性結合器1は、以下の第1および第2の使用態様で使用可能である。第1の使用態様では、第1のポート11を入力ポートとし、第2のポート12を出力ポートとし、第3のポート13を結合ポートとし、第4のポート14を終端ポートとする。第1の使用態様では、第4のポート14が、例えば50Ωの抵抗値を有する終端抵抗を介して接地される。第2の使用態様では、第2のポート12を入力ポートとし、第1のポート11を出力ポートとし、第4のポート14を結合ポートとし、第3のポート13を終端ポートとする。第2の使用態様では、第3のポート13が、例えば50Ωの抵抗値を有する終端抵抗を介して接地される。   Next, the operation of the directional coupler 1 according to this embodiment will be described. The directional coupler 1 can be used in the following first and second usage modes. In the first usage mode, the first port 11 is an input port, the second port 12 is an output port, the third port 13 is a coupling port, and the fourth port 14 is a termination port. In the first usage mode, the fourth port 14 is grounded via a termination resistor having a resistance value of, for example, 50Ω. In the second usage mode, the second port 12 is an input port, the first port 11 is an output port, the fourth port 14 is a coupling port, and the third port 13 is a termination port. In the second usage mode, the third port 13 is grounded via a termination resistor having a resistance value of 50Ω, for example.

第1の使用態様では、第1のポート11に高周波信号が入力され、この高周波信号は第2のポート12から出力される。第3のポート13からは、第1のポート11に入力された高周波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。   In the first usage mode, a high frequency signal is input to the first port 11, and this high frequency signal is output from the second port 12. From the third port 13, a combined signal having power corresponding to the power of the high-frequency signal input to the first port 11 is output.

第1の使用態様では、入力ポートとなる第1のポート11と結合ポートとなる第3のポート13の間には、第1の結合部40Aを経由する第1の信号経路と、第3の結合部40Cおよび第1の整合部30Aを経由する第2の信号経路と、第4の結合部40D、第3の整合部30Cおよび第1の整合部30Aを経由する第3の信号経路と、第2の結合部40B、第2の整合部30B、第3の整合部30Cおよび第1の整合部30Aを経由する第4の信号経路が形成される。第1のポート11に高周波信号が入力されたとき、第3のポート13から出力される結合信号は、それぞれ第1ないし第4の信号経路を通過した信号が合成されて得られる信号である。第1の使用態様における方向性結合器1の結合度は、第1ないし第4の結合部40A,40B,40C,40Dのそれぞれの結合の強さと、それぞれ第1ないし第4の信号経路を通過した信号の位相の関係とに依存する。   In the first usage mode, between the first port 11 serving as an input port and the third port 13 serving as a coupling port, a first signal path passing through the first coupling unit 40A, and a third port A second signal path passing through the coupling unit 40C and the first matching unit 30A, a third signal path passing through the fourth coupling unit 40D, the third matching unit 30C, and the first matching unit 30A; A fourth signal path is formed via the second coupling portion 40B, the second matching portion 30B, the third matching portion 30C, and the first matching portion 30A. When a high-frequency signal is input to the first port 11, the combined signal output from the third port 13 is a signal obtained by synthesizing the signals that have passed through the first to fourth signal paths. The degree of coupling of the directional coupler 1 in the first usage mode is that the coupling strengths of the first to fourth coupling portions 40A, 40B, 40C, and 40D and the first to fourth signal paths respectively pass. Depending on the phase relationship of the signal.

第1の使用態様において、出力ポートとなる第2のポート12と結合ポートとなる第3のポート13の間には、第1の結合部40Aを経由する第5の信号経路と、第3の結合部40Cおよび第1の整合部30Aを経由する第6の信号経路と、第4の結合部40D、第3の整合部30Cおよび第1の整合部30Aを経由する第7の信号経路と、第2の結合部40B、第2の整合部30B、第3の整合部30Cおよび第1の整合部30Aを経由する第8の信号経路が形成される。第1の使用態様における方向性結合器1のアイソレーションは、第1ないし第4の結合部40A,40B,40C,40Dのそれぞれの結合の強さと、それぞれ第5ないし第8の信号経路を通過した信号の位相の関係とに依存する。   In the first usage mode, between the second port 12 serving as an output port and the third port 13 serving as a coupling port, a fifth signal path passing through the first coupling unit 40A, and a third port A sixth signal path passing through the coupling unit 40C and the first matching unit 30A, a seventh signal path passing through the fourth coupling unit 40D, the third matching unit 30C, and the first matching unit 30A; An eighth signal path that passes through the second coupling unit 40B, the second matching unit 30B, the third matching unit 30C, and the first matching unit 30A is formed. The isolation of the directional coupler 1 in the first usage mode passes through the coupling strengths of the first to fourth coupling portions 40A, 40B, 40C, and 40D and the fifth to eighth signal paths, respectively. Depending on the phase relationship of the signal.

第2の使用態様では、第2のポート12に高周波信号が入力され、この高周波信号は第1のポート11から出力される。第4のポート14からは、第2のポート12に入力された高周波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。   In the second usage mode, a high frequency signal is input to the second port 12, and this high frequency signal is output from the first port 11. From the fourth port 14, a combined signal having power corresponding to the power of the high-frequency signal input to the second port 12 is output.

第2の使用態様では、入力ポートとなる第2のポート12と結合ポートとなる第4のポート14の間には、第2の結合部40Bを経由する第9の信号経路と、第4の結合部40Dおよび第2の整合部30Bを経由する第10の信号経路と、第3の結合部40C、第3の整合部30Cおよび第2の整合部30Bを経由する第11の信号経路と、第1の結合部40A、第1の整合部30A、第3の整合部30Cおよび第2の整合部30Bを経由する第12の信号経路が形成される。第2のポート12に高周波信号が入力されたとき、第4のポート14から出力される結合信号は、それぞれ第9ないし第12の信号経路を通過した信号が合成されて得られる信号である。第2の使用態様における方向性結合器1の結合度は、第1ないし第4の結合部40A,40B,40C,40Dのそれぞれの結合の強さと、それぞれ第9ないし第12の信号経路を通過した信号の位相の関係とに依存する。   In the second usage mode, a ninth signal path passing through the second coupling unit 40B is provided between the second port 12 serving as an input port and the fourth port 14 serving as a coupling port. A tenth signal path passing through the coupling unit 40D and the second matching unit 30B, and an eleventh signal path passing through the third coupling unit 40C, the third matching unit 30C, and the second matching unit 30B; A twelfth signal path passing through the first coupling portion 40A, the first matching portion 30A, the third matching portion 30C, and the second matching portion 30B is formed. When a high-frequency signal is input to the second port 12, the combined signal output from the fourth port 14 is a signal obtained by synthesizing signals that have passed through the ninth to twelfth signal paths. The degree of coupling of the directional coupler 1 in the second usage mode is that the coupling strengths of the first to fourth coupling portions 40A, 40B, 40C, and 40D and the ninth to twelfth signal paths respectively pass. Depending on the phase relationship of the signal.

第2の使用態様において、出力ポートとなる第1のポート11と結合ポートとなる第4のポート14の間には、第2の結合部40Bを経由する第13の信号経路と、第4の結合部40Dおよび第2の整合部30Bを経由する第14の信号経路と、第3の結合部40C、第3の整合部30Cおよび第2の整合部30Bを経由する第15の信号経路と、第1の結合部40A、第1の整合部30A、第3の整合部30Cおよび第2の整合部30Bを経由する第16の信号経路が形成される。第2の使用態様における方向性結合器1のアイソレーションは、第1ないし第4の結合部40A,40B,40C,40Dのそれぞれの結合の強さと、それぞれ第13ないし第16の信号経路を通過した信号の位相の関係とに依存する。   In the second usage mode, a thirteenth signal path passing through the second coupling unit 40B and the fourth port 14 between the first port 11 serving as an output port and the fourth port 14 serving as a coupling port, A fourteenth signal path passing through the coupling unit 40D and the second matching unit 30B, and a fifteenth signal path passing through the third coupling unit 40C, the third matching unit 30C, and the second matching unit 30B; A sixteenth signal path that passes through the first coupling portion 40A, the first matching portion 30A, the third matching portion 30C, and the second matching portion 30B is formed. The isolation of the directional coupler 1 in the second usage mode passes through the coupling strengths of the first to fourth coupling portions 40A, 40B, 40C, and 40D and the thirteenth to sixteenth signal paths, respectively. Depending on the phase relationship of the signal.

ここで、図2を参照して、第1および第2の使用態様で使用される場合の方向性結合器1の使用例について説明する。図2は、方向性結合器1の使用例を示す回路図である。図2は、方向性結合器1を含む送信系回路を示している。図2に示した送信系回路は、方向性結合器1の他に、電力増幅器2と、自動出力制御回路(以下、APC回路と言う。)3と、インピーダンス整合素子5とを備えている。   Here, a usage example of the directional coupler 1 when used in the first and second usage modes will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of use of the directional coupler 1. FIG. 2 shows a transmission system circuit including the directional coupler 1. In addition to the directional coupler 1, the transmission system circuit shown in FIG. 2 includes a power amplifier 2, an automatic output control circuit (hereinafter referred to as an APC circuit) 3, and an impedance matching element 5.

電力増幅器2は、入力端と出力端とゲイン制御端とを有している。電力増幅器2の入力端には、高周波信号である送信信号が入力されるようになっている。電力増幅器2の出力端は、方向性結合器1の第1のポート11に接続されている。   The power amplifier 2 has an input end, an output end, and a gain control end. A transmission signal, which is a high-frequency signal, is input to the input terminal of the power amplifier 2. The output terminal of the power amplifier 2 is connected to the first port 11 of the directional coupler 1.

APC回路3は、入力端と出力端とを有している。APC回路3の入力端は、方向性結合器1の第3のポート13に接続されている。APC回路3の出力端は、電力増幅器2のゲイン制御端に接続されている。   The APC circuit 3 has an input end and an output end. The input end of the APC circuit 3 is connected to the third port 13 of the directional coupler 1. The output end of the APC circuit 3 is connected to the gain control end of the power amplifier 2.

方向性結合器1の第2のポート12は、インピーダンス整合素子5を介してアンテナ4に接続されている。インピーダンス整合素子5は、送信信号がアンテナ4で反射して生じた反射波信号のレベルを十分に小さくするために、送信系回路とアンテナ4との間のインピーダンス整合を行う素子である。方向性結合器1の第4のポート14は、終端抵抗15を介して接地されている。   The second port 12 of the directional coupler 1 is connected to the antenna 4 via the impedance matching element 5. The impedance matching element 5 is an element that performs impedance matching between the transmission system circuit and the antenna 4 in order to sufficiently reduce the level of the reflected wave signal generated when the transmission signal is reflected by the antenna 4. The fourth port 14 of the directional coupler 1 is grounded via a termination resistor 15.

次に、図2に示した送信系回路における方向性結合器1の第1の使用態様について説明する。第1の使用態様では、電力増幅器2によって増幅された送信信号は、第1のポート11に入力されて第2のポート12から出力され、第3のポート13からは、第1のポート11に入力された送信信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。第2のポート12から出力された送信信号は、インピーダンス整合素子5を経て、アンテナ4から発信される。第3のポート13から出力された結合信号は、APC回路3に入力される。APC回路3は、第3のポート13から出力される結合信号のレベルに応じて、電力増幅器2の出力信号のレベルがほぼ一定になるように、電力増幅器2のゲインを制御する。   Next, a first usage mode of the directional coupler 1 in the transmission system circuit shown in FIG. 2 will be described. In the first usage mode, the transmission signal amplified by the power amplifier 2 is input to the first port 11 and output from the second port 12, and from the third port 13 to the first port 11. A combined signal having power corresponding to the power of the input transmission signal is output. The transmission signal output from the second port 12 is transmitted from the antenna 4 via the impedance matching element 5. The combined signal output from the third port 13 is input to the APC circuit 3. The APC circuit 3 controls the gain of the power amplifier 2 so that the level of the output signal of the power amplifier 2 becomes substantially constant according to the level of the combined signal output from the third port 13.

次に、図2に示した送信系回路における方向性結合器1の第2の使用態様について説明する。第2の使用態様における方向性結合器1は、送信信号がアンテナ4で反射して生じた反射波信号のレベルを検出するために用いられる。第2の使用態様では、反射波信号が、方向性結合器1に入力される高周波信号である。反射波信号は、第2のポート12に入力されて第1のポート11から出力される。従って、第2の使用態様では、第2のポート12が入力ポートとなり、第1のポート11が出力ポートとなり、第4のポート14が結合ポートとなり、第3のポート13が終端ポートとなる。第2の使用態様では、第3のポート13は、終端抵抗を介して接地される。第4のポート14には、図示しない電力検出器が接続される。第4のポート14からは、第2のポート12に入力された反射波信号の電力に応じた電力を有する結合信号が出力される。そして、この結合信号のレベルが、図示しない電力検出器によって検出される。この結合信号のレベルの情報は、反射波信号のレベルが十分に小さくなるようにインピーダンス整合素子5の特性を調整するために利用される。   Next, a second usage mode of the directional coupler 1 in the transmission system circuit shown in FIG. 2 will be described. The directional coupler 1 in the second usage mode is used to detect the level of a reflected wave signal generated by the transmission signal reflected by the antenna 4. In the second usage mode, the reflected wave signal is a high-frequency signal input to the directional coupler 1. The reflected wave signal is input to the second port 12 and output from the first port 11. Therefore, in the second usage mode, the second port 12 is an input port, the first port 11 is an output port, the fourth port 14 is a coupling port, and the third port 13 is a termination port. In the second usage mode, the third port 13 is grounded via a termination resistor. A power detector (not shown) is connected to the fourth port 14. The fourth port 14 outputs a combined signal having power corresponding to the power of the reflected wave signal input to the second port 12. Then, the level of this combined signal is detected by a power detector (not shown). Information on the level of the combined signal is used to adjust the characteristics of the impedance matching element 5 so that the level of the reflected wave signal becomes sufficiently small.

方向性結合器1に入力される反射波信号のレベルは、方向性結合器1に入力される送信信号のレベルに比べて小さい。そのため、第1および第2の使用態様で使用される方向性結合器1には、第1の使用態様のみならず、第2の使用態様においても、十分な大きさのアイソレーションが必要である。   The level of the reflected wave signal input to the directional coupler 1 is smaller than the level of the transmission signal input to the directional coupler 1. Therefore, the directional coupler 1 used in the first and second usage modes needs to have a sufficiently large isolation not only in the first usage mode but also in the second usage mode. .

本実施の形態に係る方向性結合器1は、前述のように、第3の整合部30Cを中心として、対称または対称に近い回路構成を有し、その結果、双方向性を有している。従って、方向性結合器1は、第1および第2の使用態様で使用可能であると共に、第1の使用態様と第2の使用態様とで同様な特性が得られる。   As described above, the directional coupler 1 according to the present embodiment has a circuit configuration that is symmetrical or nearly symmetric with respect to the third matching unit 30C, and as a result, has bidirectionality. . Therefore, the directional coupler 1 can be used in the first and second usage modes, and the same characteristics can be obtained in the first and second usage modes.

次に、方向性結合器1の構造の一例について説明する。図3は、方向性結合器1の斜視図である。図3に示した方向性結合器1は、第1ないし第4のポート11〜14、主線路10、第1ないし第4の副線路部20A,20B,20C,20Dおよび第1ないし第3の整合部30A,30B,30Cを一体化するための積層体50を備えている。後で詳しく説明するが、積層体50は、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含んでいる。そして、インダクタL1A,L1Bの各々は、積層体50の複数の導体層のうちの1つ以上の導体層を用いて構成されている。また、インダクタL2A,L2Bの各々は、積層体50の複数の誘電体層に形成された複数のスルーホールを用いて構成されている。また、キャパシタC1A,C2A,C1B,C2Bの各々は、複数の導体層のうちの2つ以上の導体層を用いて構成されている。   Next, an example of the structure of the directional coupler 1 will be described. FIG. 3 is a perspective view of the directional coupler 1. The directional coupler 1 shown in FIG. 3 includes first to fourth ports 11 to 14, a main line 10, first to fourth sub line portions 20A, 20B, 20C, and 20D, and first to third ports. A laminated body 50 for integrating the matching portions 30A, 30B, and 30C is provided. As will be described in detail later, the multilayer body 50 includes a plurality of laminated dielectric layers and a plurality of conductor layers. Each of the inductors L1A and L1B is configured using one or more conductor layers of the plurality of conductor layers of the multilayer body 50. In addition, each of the inductors L2A and L2B is configured using a plurality of through holes formed in a plurality of dielectric layers of the multilayer body 50. Each of the capacitors C1A, C2A, C1B, and C2B is configured using two or more conductor layers among the plurality of conductor layers.

積層体50は、外周部を有する直方体形状をなしている。積層体50の外周部は、上面50Aと、底面50Bと、4つの側面50C〜50Fとを含んでいる。上面50Aと底面50Bは互いに反対側を向き、側面50C,50Dも互いに反対側を向き、側面50E,50Fも互いに反対側を向いている。側面50C〜50Fは、上面50Aおよび底面50Bに対して垂直になっている。積層体50において、上面50Aおよび底面50Bに垂直な方向が、複数の誘電体層および複数の導体層の積層方向である。図3では、この積層方向を、記号Tを付した矢印で示している。   The laminated body 50 has a rectangular parallelepiped shape having an outer peripheral portion. The outer peripheral portion of the stacked body 50 includes an upper surface 50A, a bottom surface 50B, and four side surfaces 50C to 50F. The upper surface 50A and the bottom surface 50B face opposite sides, the side surfaces 50C and 50D also face opposite sides, and the side surfaces 50E and 50F also face opposite sides. The side surfaces 50C to 50F are perpendicular to the upper surface 50A and the bottom surface 50B. In the multilayer body 50, the direction perpendicular to the top surface 50A and the bottom surface 50B is the stacking direction of the plurality of dielectric layers and the plurality of conductor layers. In FIG. 3, this stacking direction is indicated by an arrow with a symbol T.

図3に示した方向性結合器1は、第1の端子111と、第2の端子112と、第3の端子113と、第4の端子114と、2つのグランド端子115,116を備えている。第1ないし第4の端子111,112,113,114は、それぞれ、図1に示した第1ないし第4のポート11,12,13,14に対応している。グランド端子115,116は、グランドに接続される。端子111〜116は、積層体50の底面50Bに配置されている。   The directional coupler 1 shown in FIG. 3 includes a first terminal 111, a second terminal 112, a third terminal 113, a fourth terminal 114, and two ground terminals 115 and 116. Yes. The first to fourth terminals 111, 112, 113, and 114 correspond to the first to fourth ports 11, 12, 13, and 14 shown in FIG. The ground terminals 115 and 116 are connected to the ground. The terminals 111 to 116 are disposed on the bottom surface 50 </ b> B of the stacked body 50.

次に、図4ないし図11を参照して、積層体50について詳しく説明する。積層体50は、積層された23層の誘電体層を有している。以下、この23層の誘電体層を、下から順に1層目ないし23層目の誘電体層と呼ぶ。図4は、積層体50の内部を示す斜視図である。図5は、積層体50の断面図である。図6において(a)〜(d)は、それぞれ、1層目ないし4層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図7において(a)〜(d)は、それぞれ、5層目ないし8層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図8において(a)〜(d)は、それぞれ、9層目ないし12層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図9において(a)〜(d)は、それぞれ、13層目ないし16層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図10において(a)〜(d)は、それぞれ、17層目ないし20層目の誘電体層のパターン形成面を示している。図11において(a)〜(c)は、それぞれ、21層目ないし23層目の誘電体層の上面を示している。   Next, the stacked body 50 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 11. The stacked body 50 has 23 dielectric layers stacked. Hereinafter, the 23 dielectric layers are referred to as the first to 23rd dielectric layers in order from the bottom. FIG. 4 is a perspective view showing the inside of the laminated body 50. FIG. 5 is a cross-sectional view of the stacked body 50. 6A to 6D show pattern formation surfaces of the first to fourth dielectric layers, respectively. 7A to 7D show the pattern formation surfaces of the fifth to eighth dielectric layers, respectively. 8A to 8D show pattern formation surfaces of the ninth to twelfth dielectric layers, respectively. In FIG. 9, (a) to (d) show the pattern formation surfaces of the thirteenth to sixteenth dielectric layers, respectively. In FIG. 10, (a) to (d) show the pattern formation surfaces of the 17th to 20th dielectric layers, respectively. 11A to 11C show the top surfaces of the 21st to 23rd dielectric layers, respectively.

図6(a)に示したように、1層目の誘電体層51のパターン形成面には、第1ないし第4の端子111,112,113,114と、グランド端子115,116とが形成されている。また、誘電体層51には、それぞれ端子111,112,113,114,115,116に接続されたスルーホール51T1,51T2,51T3,51T4,51T5,51T6が形成されている。   As shown in FIG. 6A, the first to fourth terminals 111, 112, 113, 114 and the ground terminals 115, 116 are formed on the pattern forming surface of the first dielectric layer 51. Has been. The dielectric layer 51 has through holes 51T1, 51T2, 51T3, 51T4, 51T5, and 51T6 connected to the terminals 111, 112, 113, 114, 115, and 116, respectively.

図6(b)に示したように、2層目の誘電体層52のパターン形成面には、グランド用導体層521が形成されている。また、誘電体層52には、スルーホール52T1,52T2,52T3,52T4,52T5,52T6,52T13,52T14,52T15,52T16,52T17,52T18,52T19が形成されている。スルーホール52T1〜52T4には、それぞれ図6(a)に示したスルーホール51T1〜51T4が接続されている。スルーホール52T5,52T6,52T13〜52T19と、図6(a)に示したスルーホール51T5,51T6は、導体層521に接続されている。   As shown in FIG. 6B, a ground conductor layer 521 is formed on the pattern forming surface of the second dielectric layer 52. The dielectric layer 52 has through holes 52T1, 52T2, 52T3, 52T4, 52T5, 52T6, 52T13, 52T14, 52T15, 52T16, 52T17, 52T18, and 52T19. The through holes 51T1 to 51T4 shown in FIG. 6A are connected to the through holes 52T1 to 52T4, respectively. The through holes 52T5, 52T6, 52T13 to 52T19 and the through holes 51T5 and 51T6 shown in FIG. 6A are connected to the conductor layer 521.

図6(c)に示したように、3層目の誘電体層53のパターン形成面には、グランド用導体層531が形成されている。また、誘電体層53には、スルーホール53T1,53T2,53T3,53T4,53T13,53T14,53T15が形成されている。スルーホール53T1〜53T4には、それぞれ図6(b)に示したスルーホール52T1〜52T4が接続されている。スルーホール53T13〜53T15と、図6(b)に示したスルーホール52T5,52T6,52T13〜52T19は、導体層531に接続されている。   As shown in FIG. 6C, a ground conductor layer 531 is formed on the pattern formation surface of the third dielectric layer 53. The dielectric layer 53 has through holes 53T1, 53T2, 53T3, 53T4, 53T13, 53T14, and 53T15. The through holes 52T1 to 52T4 shown in FIG. 6B are connected to the through holes 53T1 to 53T4, respectively. The through holes 53T13 to 53T15 and the through holes 52T5, 52T6, and 52T13 to 52T19 shown in FIG. 6B are connected to the conductor layer 531.

図6(d)に示したように、4層目の誘電体層54には、スルーホール54T1,54T2,54T3,54T4,54T13,54T14,54T15が形成されている。スルーホール54T1〜54T4,54T13〜54T15には、それぞれ図6(c)に示したスルーホール53T1〜53T4,53T13〜53T15が接続されている。   As shown in FIG. 6D, the fourth dielectric layer 54 has through holes 54T1, 54T2, 54T3, 54T4, 54T13, 54T14, and 54T15. The through holes 53T1 to 53T4 and 53T13 to 53T15 shown in FIG. 6C are connected to the through holes 54T1 to 54T4 and 54T13 to 54T15, respectively.

図7(a)に示したように、5層目の誘電体層55のパターン形成面には、第1の副線路部20Aを構成するために用いられる導体層551と、第2の副線路部20Bを構成するために用いられる導体層552とが形成されている。導体層551,552の各々は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層55には、スルーホール55T1,55T2,55T3,55T4,55T13,55T14,55T15が形成されている。スルーホール55T1,55T2,55T13〜55T15には、それぞれ図6(d)に示したスルーホール54T1,54T2,54T13〜54T15が接続されている。スルーホール55T3は、導体層551における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール55T4は、導体層552における第1端の近傍部分に接続されている。図6(d)に示したスルーホール54T3は、導体層551における第2端の近傍部分に接続されている。図6(d)に示したスルーホール54T4は、導体層552における第2端の近傍部分に接続されている。   As shown in FIG. 7A, on the pattern formation surface of the fifth dielectric layer 55, the conductor layer 551 used for constituting the first subline portion 20A and the second subline A conductor layer 552 used to configure the portion 20B is formed. Each of the conductor layers 551 and 552 has a first end and a second end. The dielectric layer 55 has through holes 55T1, 55T2, 55T3, 55T4, 55T13, 55T14, and 55T15. The through holes 55T1, 55T2, and 55T13 to 55T15 are connected to the through holes 54T1, 54T2, and 54T13 to 54T15 shown in FIG. 6D, respectively. The through hole 55T3 is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 551. The through hole 55T4 is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 552. The through hole 54T3 shown in FIG. 6D is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 551. The through hole 54T4 shown in FIG. 6D is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 552.

図7(b)に示したように、6層目の誘電体層56には、スルーホール56T1,56T2,56T3,56T4,56T13,56T14,56T15が形成されている。スルーホール56T1〜56T4,56T13〜56T15には、それぞれ図7(a)に示したスルーホール55T1〜55T4,55T13〜55T15が接続されている。   As shown in FIG. 7B, the sixth dielectric layer 56 has through holes 56T1, 56T2, 56T3, 56T4, 56T13, 56T14, and 56T15. The through holes 55T1 to 55T4 and 55T13 to 55T15 shown in FIG. 7A are connected to the through holes 56T1 to 56T4 and 56T13 to 56T15, respectively.

図7(c)に示したように、7層目の誘電体層57には、スルーホール57T1,57T2,57T3,57T4,57T13,57T14,57T15が形成されている。スルーホール57T1〜57T4,57T13〜57T15には、それぞれ図7(b)に示したスルーホール56T1〜56T4,56T13〜56T15が接続されている。   As shown in FIG. 7C, the seventh dielectric layer 57 has through holes 57T1, 57T2, 57T3, 57T4, 57T13, 57T14, and 57T15. The through holes 56T1 to 56T4 and 56T13 to 56T15 shown in FIG. 7B are connected to the through holes 57T1 to 57T4 and 57T13 to 57T15, respectively.

図7(d)に示したように、8層目の誘電体層58のパターン形成面には、主線路10を構成するために用いられる導体層581が形成されている。導体層581は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層58には、スルーホール58T3,58T4,58T13,58T14,58T15が形成されている。スルーホール58T3,58T4,58T13〜58T15には、それぞれ図7(c)に示したスルーホール57T3,57T4,57T13〜57T15が接続されている。図7(c)に示したスルーホール57T1は、導体層581における第1端の近傍部分に接続されている。図7(c)に示したスルーホール57T2は、導体層581における第2端の近傍部分に接続されている。   As shown in FIG. 7D, a conductor layer 581 used for configuring the main line 10 is formed on the pattern forming surface of the eighth dielectric layer 58. The conductor layer 581 has a first end and a second end. The dielectric layer 58 has through holes 58T3, 58T4, 58T13, 58T14, and 58T15. Through holes 57T3, 57T4, 57T13 to 57T15 shown in FIG. 7C are connected to the through holes 58T3, 58T4, 58T13 to 58T15, respectively. The through hole 57T1 shown in FIG. 7C is connected to a portion of the conductor layer 581 near the first end. The through hole 57T2 shown in FIG. 7C is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 581.

図8(a)に示したように、9層目の誘電体層59には、スルーホール59T3,59T4,59T13,59T14,59T15が形成されている。スルーホール59T3,59T4,59T13〜59T15には、それぞれ図7(d)に示したスルーホール58T3,58T4,58T13〜58T15が接続されている。   As shown in FIG. 8A, the ninth dielectric layer 59 has through holes 59T3, 59T4, 59T13, 59T14, and 59T15. The through holes 58T3, 58T4, and 58T13 to 58T15 shown in FIG. 7D are connected to the through holes 59T3, 59T4, and 59T13 to 59T15, respectively.

図8(b)に示したように、10層目の誘電体層60には、スルーホール60T3,60T4,60T13,60T14,60T15が形成されている。スルーホール60T3,60T4,60T13〜60T15には、それぞれ図8(a)に示したスルーホール59T3,59T4,59T13〜59T15が接続されている。   As shown in FIG. 8B, the tenth dielectric layer 60 has through holes 60T3, 60T4, 60T13, 60T14, and 60T15. The through holes 59T3, 59T4, 59T13 to 59T15 shown in FIG. 8A are connected to the through holes 60T3, 60T4, 60T13 to 60T15, respectively.

図8(c)に示したように、11層目の誘電体層61のパターン形成面には、第3の副線路部20Cを構成するために用いられる導体層611と、第4の副線路部20Dを構成するために用いられる導体層612とが形成されている。導体層611,612の各々は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層61には、スルーホール61T3,61T4,61T7,61T8,61T9,61T10,61T13,61T14,61T15が形成されている。スルーホール61T3,61T4,61T13〜61T15には、それぞれ図8(b)に示したスルーホール60T3,60T4,60T13〜60T15が接続されている。スルーホール61T7は、導体層611における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール61T8は、導体層612における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール61T9は、導体層611における第2端の近傍部分に接続されている。スルーホール61T10は、導体層612における第2端の近傍部分に接続されている。   As shown in FIG. 8C, on the pattern formation surface of the eleventh dielectric layer 61, the conductor layer 611 used to form the third subline portion 20C, and the fourth subline A conductor layer 612 used to configure the portion 20D is formed. Each of the conductor layers 611 and 612 has a first end and a second end. The dielectric layer 61 has through holes 61T3, 61T4, 61T7, 61T8, 61T9, 61T10, 61T13, 61T14, and 61T15. The through holes 60T3, 60T4, and 60T13 to 60T15 shown in FIG. 8B are connected to the through holes 61T3, 61T4, and 61T13 to 61T15, respectively. The through hole 61T7 is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 611. The through hole 61T8 is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 612. The through hole 61T9 is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 611. The through hole 61T10 is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 612.

図8(d)に示したように、12層目の誘電体層62には、スルーホール62T3,62T4,62T7,62T8,62T9,62T10,62T13,62T14,62T15が形成されている。スルーホール62T3,62T4,62T7〜62T10,62T13〜62T15には、それぞれ図8(c)に示したスルーホール61T3,61T4,61T7〜61T10,61T13〜61T15が接続されている。   As shown in FIG. 8D, the twelfth dielectric layer 62 has through holes 62T3, 62T4, 62T7, 62T8, 62T9, 62T10, 62T13, 62T14, and 62T15. The through holes 61T3, 61T4, 61T7 to 61T10, and 61T13 to 61T15 shown in FIG. 8C are connected to the through holes 62T3, 62T4, 62T7 to 62T10, and 62T13 to 62T15, respectively.

図9(a)に示したように、13層目の誘電体層63には、スルーホール63T3,63T4,63T7,63T8,63T9,63T10,63T13,63T14,63T15が形成されている。スルーホール63T3,63T4,63T7〜63T10,63T13〜63T15には、それぞれ図8(d)に示したスルーホール62T3,62T4,62T7〜62T10,62T13〜62T15が接続されている。   As shown in FIG. 9A, the thirteenth dielectric layer 63 has through holes 63T3, 63T4, 63T7, 63T8, 63T9, 63T10, 63T13, 63T14, and 63T15. The through holes 63T3, 63T4, 63T7 to 63T10, and 63T13 to 63T15 are connected to the through holes 62T3, 62T4, 62T7 to 62T10, and 62T13 to 62T15 shown in FIG. 8D, respectively.

図9(b)に示したように、14層目の誘電体層64のパターン形成面には、グランド用導体層641と、導体層642,643とが形成されている。導体層642,643の各々は、第1端と第2端を有している。また、誘電体層64には、スルーホール64T3,64T4,64T7,64T8,64T9,64T10と、インダクタL2Aを構成するために用いられるスルーホール64T11と、インダクタL2Bを構成するために用いられるスルーホール64T12とが形成されている。スルーホール64T3,64T4,64T7,64T8には、それぞれ図9(a)に示したスルーホール63T3,63T4,63T7,63T8が接続されている。スルーホール64T9は、導体層642における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール64T10は、導体層643における第1端の近傍部分に接続されている。スルーホール64T11,64T12と、図9(a)に示したスルーホール63T13〜63T15は、導体層641に接続されている。図9(a)に示したスルーホール63T9は、導体層642における第2端の近傍部分に接続されている。図9(a)に示したスルーホール63T10は、導体層643における第2端の近傍部分に接続されている。   As shown in FIG. 9B, a ground conductor layer 641 and conductor layers 642 and 643 are formed on the pattern formation surface of the fourteenth dielectric layer 64. Each of the conductor layers 642 and 643 has a first end and a second end. The dielectric layer 64 has through holes 64T3, 64T4, 64T7, 64T8, 64T9, 64T10, a through hole 64T11 used to form the inductor L2A, and a through hole 64T12 used to form the inductor L2B. And are formed. The through holes 63T3, 63T4, 63T7, and 63T8 shown in FIG. 9A are connected to the through holes 64T3, 64T4, 64T7, and 64T8, respectively. The through hole 64T9 is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 642. The through hole 64T10 is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 643. The through holes 64T11 and 64T12 and the through holes 63T13 to 63T15 illustrated in FIG. 9A are connected to the conductor layer 641. The through hole 63T9 shown in FIG. 9A is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 642. The through hole 63T10 shown in FIG. 9A is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 643.

図9(c)に示したように、15層目の誘電体層65には、スルーホール65T3,65T4,65T7,65T8,65T9,65T10と、インダクタL2Aを構成するために用いられるスルーホール65T11と、インダクタL2Bを構成するために用いられるスルーホール65T12とが形成されている。スルーホール65T3,65T4,65T7〜65T12には、それぞれ図9(b)に示したスルーホール64T3,64T4,64T7〜64T12が接続されている。   As shown in FIG. 9C, the fifteenth dielectric layer 65 has through holes 65T3, 65T4, 65T7, 65T8, 65T9, 65T10, and a through hole 65T11 used to form the inductor L2A. The through-hole 65T12 used to configure the inductor L2B is formed. The through holes 65T3, 65T4, 65T7 to 65T12 are connected to the through holes 64T3, 64T4, 64T7 to 64T12 shown in FIG. 9B, respectively.

図9(d)に示したように、16層目の誘電体層66のパターン形成面には、キャパシタC2Aを構成するために用いられる導体層661と、キャパシタC2Bを構成するために用いられる導体層662とが形成されている。また、誘電体層66には、スルーホール66T3,66T4,66T7,66T8,66T9,66T10と、インダクタL2Aを構成するために用いられるスルーホール66T11と、インダクタL2Bを構成するために用いられるスルーホール66T12とが形成されている。スルーホール66T3,66T4,66T9〜66T12には、それぞれ図9(c)に示したスルーホール65T3,65T4,65T9〜65T12が接続されている。スルーホール66T7は、導体層661と図9(c)に示したスルーホール65T7に接続されている。スルーホール66T8は、導体層662と図9(c)に示したスルーホール65T8に接続されている。   As shown in FIG. 9D, on the pattern formation surface of the 16th dielectric layer 66, a conductor layer 661 used to configure the capacitor C2A and a conductor used to configure the capacitor C2B. Layer 662 is formed. The dielectric layer 66 has through holes 66T3, 66T4, 66T7, 66T8, 66T9, 66T10, a through hole 66T11 used to form the inductor L2A, and a through hole 66T12 used to form the inductor L2B. And are formed. The through holes 66T3, 66T4, 66T9 to 66T12 are connected to the through holes 65T3, 65T4, 65T9 to 65T12 shown in FIG. 9C, respectively. The through hole 66T7 is connected to the conductor layer 661 and the through hole 65T7 shown in FIG. The through hole 66T8 is connected to the conductor layer 662 and the through hole 65T8 shown in FIG.

図10(a)に示したように、17層目の誘電体層67のパターン形成面には、キャパシタC1A,C2Aを構成するために用いられる導体層671と、キャパシタC1B,C2Bを構成するために用いられる導体層672とが形成されている。また、誘電体層67には、スルーホール67T3,67T4,67T7,67T8,67T9,67T10が形成されている。スルーホール67T3,67T4,67T7〜67T10には、それぞれ図9(d)に示したスルーホール66T3,66T4,66T7〜66T10が接続されている。図9(d)に示したスルーホール66T11は、導体層671に接続されている。図9(d)に示したスルーホール66T12は、導体層672に接続されている。   As shown in FIG. 10A, on the pattern forming surface of the 17th dielectric layer 67, the conductor layer 671 used to configure the capacitors C1A and C2A and the capacitors C1B and C2B are configured. And a conductor layer 672 used in the above. The dielectric layer 67 has through holes 67T3, 67T4, 67T7, 67T8, 67T9, and 67T10. The through holes 66T3, 66T4, 66T7 to 66T10 shown in FIG. 9D are connected to the through holes 67T3, 67T4, 67T7 to 67T10, respectively. The through hole 66T11 shown in FIG. 9D is connected to the conductor layer 671. The through hole 66T12 illustrated in FIG. 9D is connected to the conductor layer 672.

図10(b)に示したように、18層目の誘電体層68のパターン形成面には、キャパシタC1Aを構成するために用いられる導体層681と、キャパシタC1Bを構成するために用いられる導体層682とが形成されている。また、誘電体層68には、スルーホール68T3,68T4,68T7,68T8,68T9,68T10が形成されている。スルーホール68T3と、図10(a)に示したスルーホール67T3は、導体層681に接続されている。スルーホール68T4と、図10(a)に示したスルーホール67T4は、導体層682に接続されている。スルーホール68T7〜68T10には、それぞれ図10(a)に示したスルーホール67T7〜67T10が接続されている。   As shown in FIG. 10B, on the pattern formation surface of the 18th dielectric layer 68, a conductor layer 681 used for constituting the capacitor C1A and a conductor used for constituting the capacitor C1B. Layer 682 is formed. The dielectric layer 68 has through holes 68T3, 68T4, 68T7, 68T8, 68T9, and 68T10. The through hole 68T3 and the through hole 67T3 shown in FIG. 10A are connected to the conductor layer 681. The through hole 68T4 and the through hole 67T4 shown in FIG. 10A are connected to the conductor layer 682. The through holes 67T7 to 67T10 shown in FIG. 10A are connected to the through holes 68T7 to 68T10, respectively.

図10(c)に示したように、19層目の誘電体層69には、スルーホール69T3,69T4,69T7,69T8,69T9,69T10が形成されている。スルーホール69T3,69T4,69T7〜69T10には、それぞれ図10(b)に示したスルーホール68T3,68T4,68T7〜68T10が接続されている。   As shown in FIG. 10C, the nineteenth dielectric layer 69 has through holes 69T3, 69T4, 69T7, 69T8, 69T9, and 69T10. The through holes 68T3, 68T4, 68T7 to 68T10 shown in FIG. 10B are connected to the through holes 69T3, 69T4, 69T7 to 69T10, respectively.

図10(d)に示したように、20層目の誘電体層70には、スルーホール70T3,70T4,70T7,70T8,70T9,70T1が形成されている。スルーホール70T3,70T4,70T7〜70T10には、それぞれ図10(c)に示したスルーホール69T3,69T4,69T7〜69T10が接続されている。   As shown in FIG. 10D, the 20th dielectric layer 70 has through holes 70T3, 70T4, 70T7, 70T8, 70T9, and 70T1. The through holes 69T3, 69T4, and 69T7 to 69T10 shown in FIG. 10C are connected to the through holes 70T3, 70T4, and 70T7 to 70T10, respectively.

図11(a)に示したように、21層目の誘電体層71には、スルーホール71T3,71T4,71T7,71T8,71T9,71T10が形成されている。スルーホール71T3,71T4,71T7〜71T10には、それぞれ図10(d)に示したスルーホール70T3,70T4,70T7〜70T10が接続されている。   As shown in FIG. 11A, the 21st dielectric layer 71 has through holes 71T3, 71T4, 71T7, 71T8, 71T9, and 71T10. The through holes 70T3, 70T4, and 70T7 to 70T10 shown in FIG. 10D are connected to the through holes 71T3, 71T4, and 71T7 to 71T10, respectively.

図11(b)に示したように、22層目の誘電体層72のパターン形成面には、インダクタL1Aを構成するために用いられる導体層721と、インダクタL1Bを構成するために用いられる導体層722と、第3の整合部30Cを構成するために用いられる導体層723とが形成されている。導体層721〜723の各々は、第1端と第2端を有している。図11(a)に示したスルーホール71T3は、導体層721における第1端の近傍部分に接続されている。図11(a)に示したスルーホール71T4は、導体層722における第1端の近傍部分に接続されている。図11(a)に示したスルーホール71T7は、導体層721における第2端の近傍部分に接続されている。図11(a)に示したスルーホール71T8は、導体層722における第2端の近傍部分に接続されている。図11(a)に示したスルーホール71T9は、導体層723における第1端の近傍部分に接続されている。図11(a)に示したスルーホール71T10は、導体層723における第2端の近傍部分に接続されている。   As shown in FIG. 11B, on the pattern formation surface of the twenty-second dielectric layer 72, a conductor layer 721 used to configure the inductor L1A and a conductor used to configure the inductor L1B. A layer 722 and a conductor layer 723 used to form the third matching portion 30C are formed. Each of the conductor layers 721 to 723 has a first end and a second end. The through hole 71T3 illustrated in FIG. 11A is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 721. The through hole 71T4 shown in FIG. 11A is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 722. The through hole 71T7 shown in FIG. 11A is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 721. The through hole 71T8 shown in FIG. 11A is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 722. The through hole 71T9 shown in FIG. 11A is connected to the vicinity of the first end of the conductor layer 723. The through hole 71T10 shown in FIG. 11A is connected to the vicinity of the second end of the conductor layer 723.

図11(c)に示したように、23層目の誘電体層73のパターン形成面には、マーク731が形成されている。   As shown in FIG. 11C, a mark 731 is formed on the pattern forming surface of the 23rd dielectric layer 73.

図3に示した積層体50は、1層目の誘電体層51の素子形成面が積層体50の底面50Bになるように、1層目ないし23層目の誘電体層51〜73が積層されて構成される。   In the laminated body 50 shown in FIG. 3, the first to 23rd dielectric layers 51 to 73 are laminated so that the element formation surface of the first dielectric layer 51 is the bottom surface 50B of the laminated body 50. Configured.

図4は、積層体50の内部を示している。図5は、側面50D側から見た積層体50の断面を示している。   FIG. 4 shows the inside of the stacked body 50. FIG. 5 shows a cross section of the laminate 50 as viewed from the side surface 50D.

以下、図1に示した方向性結合器1の回路の構成要素と、図6ないし図11に示した積層体50の内部の構成要素との対応関係について説明する。主線路10は、図7(d)に示した導体層581によって構成されている。導体層581は、誘電体層58の素子形成面と同じ方向に向いた第1の面と、第1の面とは反対側の第2の面とを有している。導体層581の第1の面は、第1の部分と第2の部分とを含んでいる。導体層581の第2の面は、第3の部分と第4の部分とを含んでいる。   Hereinafter, the correspondence between the circuit components of the directional coupler 1 shown in FIG. 1 and the internal components of the laminate 50 shown in FIGS. 6 to 11 will be described. The main line 10 is constituted by the conductor layer 581 shown in FIG. The conductor layer 581 has a first surface facing the same direction as the element formation surface of the dielectric layer 58, and a second surface opposite to the first surface. The first surface of the conductor layer 581 includes a first portion and a second portion. The second surface of the conductor layer 581 includes a third portion and a fourth portion.

図7(a)に示した導体層551の一部は、誘電体層55〜57を介して、導体層581の第1の面の第1の部分に対向している。図7(a)に示した導体層552の一部は、誘電体層55〜57を介して、導体層581の第1の面の第2の部分に対向している。第1の副線路部20Aは、上記の導体層551の一部によって構成されている。第2の副線路部20Bは、上記の導体層552の一部によって構成されている。   A part of the conductor layer 551 shown in FIG. 7A is opposed to the first portion of the first surface of the conductor layer 581 with the dielectric layers 55 to 57 interposed therebetween. A part of the conductor layer 552 shown in FIG. 7A is opposed to the second portion of the first surface of the conductor layer 581 with the dielectric layers 55 to 57 interposed therebetween. The first sub line portion 20A is constituted by a part of the conductor layer 551. The second sub line portion 20 </ b> B is configured by a part of the conductor layer 552.

図8(c)に示した導体層611の一部は、誘電体層58〜60を介して、導体層581の第2の面の第3の部分に対向している。図8(c)に示した導体層612の一部は、誘電体層58〜60を介して、導体層581の第2の面の第3の部分に対向している。第3の副線路部20Cは、上記の導体層611の一部によって構成されている。第4の副線路部20Dは、上記の導体層612の一部によって構成されている。   A part of the conductor layer 611 shown in FIG. 8C is opposed to the third portion of the second surface of the conductor layer 581 with the dielectric layers 58 to 60 interposed therebetween. A part of the conductor layer 612 shown in FIG. 8C is opposed to the third portion of the second surface of the conductor layer 581 with the dielectric layers 58 to 60 interposed therebetween. The third sub line portion 20 </ b> C is configured by a part of the conductor layer 611. The fourth sub line portion 20 </ b> D is configured by a part of the conductor layer 612.

第1の整合部30AのインダクタL1Aは、図11(b)に示した導体層721によって構成されている。導体層721における第1端の近傍部分は、スルーホール55T3,56T3,57T3,58T3,59T3,60T3,61T3,62T3,63T3,64T3,65T3,66T3,67T3、導体層681およびスルーホール68T3,69T3,70T3,71T3を介して、第1の副線路部20Aを構成する導体層551に接続されている。導体層721における第2端の近傍部分は、スルーホール61T7,62T7,63T7,64T7,65T7,66T7,67T7,68T7,69T7,70T7,71T7を介して、第3の副線路部20Cを構成する導体層611に接続されている。   The inductor L1A of the first matching unit 30A is configured by the conductor layer 721 shown in FIG. In the vicinity of the first end of the conductor layer 721, the through holes 55T3, 56T3, 57T3, 58T3, 59T3, 60T3, 61T3, 62T3, 63T3, 64T3, 65T3, 66T3, 67T3, the conductor layer 681 and the through holes 68T3, 69T3 It is connected to the conductor layer 551 constituting the first sub line portion 20A via 70T3 and 71T3. In the vicinity of the second end of the conductor layer 721, the conductor constituting the third sub-line portion 20C via the through holes 61T7, 62T7, 63T7, 64T7, 65T7, 66T7, 67T7, 68T7, 69T7, 70T7, 71T7. Connected to the layer 611.

第1の整合部30AのキャパシタC1Aは、図10(a),(b)に示した導体層671,681と、導体層671,681の間の誘電体層67とによって構成されている。導体層681は、スルーホール55T3,56T3,57T3,58T3,59T3,60T3,61T3,62T3,63T3,64T3,65T3,66T3,67T3を介して、第1の副線路部20Aを構成する導体層551に接続されている。   The capacitor C1A of the first matching unit 30A is configured by the conductor layers 671 and 681 shown in FIGS. 10A and 10B and the dielectric layer 67 between the conductor layers 671 and 681. The conductor layer 681 is formed on the conductor layer 551 constituting the first sub line portion 20A through the through holes 55T3, 56T3, 57T3, 58T3, 59T3, 60T3, 61T3, 62T3, 63T3, 64T3, 65T3, 66T3, 67T3. It is connected.

第1の整合部30AのキャパシタC2Aは、図9(d)および図10(a)に示した導体層661,671と、導体層661,671の間の誘電体層66とによって構成されている。導体層661は、スルーホール61T7,62T7,63T7,64T7,65T7を介して、第3の副線路部20Cを構成する導体層611に接続されている。   The capacitor C2A of the first matching unit 30A is configured by the conductor layers 661 and 671 shown in FIGS. 9D and 10A and the dielectric layer 66 between the conductor layers 661 and 671. . The conductor layer 661 is connected to the conductor layer 611 constituting the third subline portion 20C through the through holes 61T7, 62T7, 63T7, 64T7, and 65T7.

第1の整合部30AのインダクタL2Aは、図9(b)〜(d)に示したスルーホール64T11,65T11,66T11によって構成されている。スルーホール66T11は、図10(a)に示した導体層671に接続されている。スルーホール64T11は、グランド用導体層641に接続されている。   The inductor L2A of the first matching unit 30A is configured by through holes 64T11, 65T11, and 66T11 shown in FIGS. 9B to 9D. The through hole 66T11 is connected to the conductor layer 671 shown in FIG. The through hole 64T11 is connected to the ground conductor layer 641.

第2の整合部30BのインダクタL1Bは、図11(b)に示した導体層722によって構成されている。導体層722における第1端の近傍部分は、スルーホール55T4,56T4,57T4,58T4,59T4,60T4,61T4,62T4,63T4,64T4,65T4,66T4,67T4、導体層682およびスルーホール68T4,69T4,70T4,71T4を介して、第2の副線路部20Bを構成する導体層552に接続されている。導体層722における第2端の近傍部分は、スルーホール61T8,62T8,63T8,64T8,65T8,66T8,67T8,68T8,69T8,70T8,71T8を介して、第4の副線路部20Dを構成する導体層612に接続されている。   The inductor L1B of the second matching unit 30B is configured by the conductor layer 722 shown in FIG. In the vicinity of the first end of the conductor layer 722, through holes 55T4, 56T4, 57T4, 58T4, 59T4, 60T4, 61T4, 62T4, 63T4, 64T4, 65T4, 66T4, 67T4, conductor layer 682 and through holes 68T4, 69T4 It is connected to the conductor layer 552 constituting the second sub line portion 20B via 70T4 and 71T4. In the vicinity of the second end of the conductor layer 722, the conductor constituting the fourth sub line portion 20D is formed through the through holes 61T8, 62T8, 63T8, 64T8, 65T8, 66T8, 67T8, 68T8, 69T8, 70T8, 71T8. Connected to layer 612.

第2の整合部30BのキャパシタC1Bは、図10(a),(b)に示した導体層672,682と、導体層672,682の間の誘電体層67とによって構成されている。導体層682は、スルーホール55T4,56T4,57T4,58T4,59T4,60T4,61T4,62T4,63T4,64T4,65T4,66T4,67T4を介して、第2の副線路部20Bを構成する導体層552に接続されている。   The capacitor C1B of the second matching unit 30B includes the conductor layers 672 and 682 shown in FIGS. 10A and 10B and the dielectric layer 67 between the conductor layers 672 and 682. The conductor layer 682 is formed on the conductor layer 552 constituting the second sub line portion 20B through the through holes 55T4, 56T4, 57T4, 58T4, 59T4, 60T4, 61T4, 62T4, 63T4, 64T4, 65T4, 66T4, 67T4. It is connected.

第2の整合部30BのキャパシタC2Bは、図9(d)および図10(a)に示した導体層662,672と、導体層662,672の間の誘電体層66とによって構成されている。導体層662は、スルーホール61T8,62T8,63T8,64T8,65T8を介して、第4の副線路部20Dを構成する導体層612に接続されている。   The capacitor C2B of the second matching unit 30B is configured by the conductor layers 662 and 672 shown in FIGS. 9D and 10A and the dielectric layer 66 between the conductor layers 662 and 672. . The conductor layer 662 is connected to the conductor layer 612 constituting the fourth subline portion 20D through the through holes 61T8, 62T8, 63T8, 64T8, and 65T8.

第2の整合部30BのインダクタL2Bは、図9(b)〜(d)に示したスルーホール64T12,65T12,66T12によって構成されている。スルーホール66T12は、図10(a)に示した導体層672に接続されている。スルーホール64T12は、グランド用導体層641に接続されている。   The inductor L2B of the second matching unit 30B is configured by the through holes 64T12, 65T12, and 66T12 shown in FIGS. The through hole 66T12 is connected to the conductor layer 672 shown in FIG. The through hole 64T12 is connected to the ground conductor layer 641.

第3の整合部30Cは、図11(b)に示した導体層723によって構成されている。導体層723における第1端の近傍部分は、スルーホール61T9,62T9,63T9、導体層642およびスルーホール64T9,65T9,66T9,67T9,68T9,69T9,70T9,71T9を介して、第3の副線路部20Cを構成する導体層611に接続されている。導体層723における第2端の近傍部分は、スルーホール61T10,62T10,63T10、導体層643およびスルーホール64T10,65T10,66T10,67T10,68T10,69T10,70T10,71T10を介して、第4の副線路部20Dを構成する導体層612に接続されている。   The third matching portion 30C is configured by the conductor layer 723 shown in FIG. In the vicinity of the first end of the conductor layer 723, the third sub-line is formed through the through holes 61T9, 62T9, 63T9, the conductor layer 642 and the through holes 64T9, 65T9, 66T9, 67T9, 68T9, 69T9, 70T9, 71T9. The conductor layer 611 constituting the part 20C is connected. In the vicinity of the second end of the conductor layer 723, through-holes 61T10, 62T10, 63T10, the conductor layer 643 and the through-holes 64T10, 65T10, 66T10, 67T10, 68T10, 69T10, 70T10, 71T10 The conductor layer 612 constituting the portion 20D is connected.

積層体50において、第1ないし第3の整合部30A,30B,30Cを構成する複数の導体層と、主線路10を構成する導体層681の間には、グランドに接続されたグランド用導体層641が介在している。そのため、第1ないし第3の整合部30A,30B,30Cは、主線路10に対して電磁界結合しない。   In the multilayer body 50, a ground conductor layer connected to the ground is provided between the plurality of conductor layers constituting the first to third matching portions 30A, 30B, and 30C and the conductor layer 681 constituting the main line 10. 641 is interposed. Therefore, the first to third matching portions 30A, 30B, and 30C are not electromagnetically coupled to the main line 10.

図6(c)に示したグランド用導体層531は、第1および第2の副線路部20A,20Bのインピーダンスを所望の値に調整する作用を有する。図9(b)に示したグランド用導体層641は、第3および第4の副線路部20C,20Dのインピーダンスを所望の値に調整する作用を有する。   The ground conductor layer 531 shown in FIG. 6C has an effect of adjusting the impedance of the first and second sub-line portions 20A and 20B to a desired value. The ground conductor layer 641 shown in FIG. 9B has an effect of adjusting the impedance of the third and fourth sub-line portions 20C and 20D to a desired value.

本実施の形態に係る方向性結合器1によれば、主線路に対して電磁界結合する副線路部の数が3以下の構成の方向性結合器に比べて、より広い周波数帯域において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することが可能になる。以下、これについて詳しく説明する。   According to the directional coupler 1 according to the present embodiment, in a wider frequency band than in the directional coupler having a configuration in which the number of sub-line portions electromagnetically coupled to the main line is three or less, the frequency It becomes possible to suppress the change in the degree of coupling accompanying the change in. This will be described in detail below.

方向性結合器1のうち、第3の結合部40C、第4の結合部40Dおよび第3の整合部30Cからなる部分は、2つの結合部と1つの整合部からなる方向性結合器を構成していると言える。以下の説明では、第3の結合部40C、第4の結合部40Dおよび第3の整合部30Cからなる部分を、結合器部分と言う。方向性結合器1は、大きく分けて、結合器部分と、第1および第2の結合部40A,40Bと、第1および第2の整合部30A,30Bを備えていると言える。以下、これらの特性について説明する。   Of the directional coupler 1, the portion composed of the third coupling portion 40C, the fourth coupling portion 40D, and the third matching portion 30C constitutes a directional coupler composed of two coupling portions and one matching portion. I can say that. In the following description, a portion including the third coupling portion 40C, the fourth coupling portion 40D, and the third matching portion 30C is referred to as a coupler portion. The directional coupler 1 can be roughly divided into a coupler portion, first and second coupling portions 40A and 40B, and first and second matching portions 30A and 30B. Hereinafter, these characteristics will be described.

図12は、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の単独の結合度の周波数特性を示している。図12において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。図12に示したように、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の単独の結合度は、周波数が高くなるほど大きくなる。図示しないが、第3および第4の結合部40C,40Dの各々の単独の結合度も、周波数が高くなるほど大きくなる。第3および第4の結合部40C,40Dの各々の単独の結合度は、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の単独の結合度よりも大きい。周波数2000MHzにおいて、第3および第4の結合部40C,40Dの各々の単独の結合度は、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の単独の結合度よりも、5dB以上大きいことが好ましい。   FIG. 12 shows the frequency characteristics of the single coupling degree of each of the first and second coupling portions 40A and 40B. In FIG. 12, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the degree of coupling. As shown in FIG. 12, the single coupling degree of each of the first and second coupling portions 40A and 40B increases as the frequency increases. Although not shown, the single coupling degree of each of the third and fourth coupling units 40C and 40D also increases as the frequency increases. The single coupling degree of each of the third and fourth coupling portions 40C and 40D is larger than the single coupling degree of each of the first and second coupling portions 40A and 40B. At a frequency of 2000 MHz, the single coupling degree of each of the third and fourth coupling portions 40C and 40D may be 5 dB or more larger than the single coupling degree of each of the first and second coupling portions 40A and 40B. preferable.

ここで、整合部30A,30B,30Cの各々が、そこを通過する信号に対して生じさせる位相の変化量を、位相変化量と言う。整合部30A,30B,30Cは、いずれも、そこを通過する信号の位相を遅らせるため、位相変化量は負の値で表される。整合部30A,30B,30Cの各々において、位相変化量の絶対値が大きいほど、そこを通過する信号に対して生じさせる位相の変化が大きいと言える。   Here, the amount of phase change caused by each of matching units 30A, 30B, and 30C with respect to a signal passing therethrough is referred to as a phase change amount. Since the matching units 30A, 30B, and 30C all delay the phase of the signal passing therethrough, the phase change amount is represented by a negative value. In each of the matching units 30A, 30B, and 30C, it can be said that the larger the absolute value of the phase change amount, the larger the phase change that occurs with respect to the signal passing therethrough.

図13は、第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の周波数特性を示している。図14は、第3の整合部30Cの位相変化量の周波数特性を示している。図13および図14において、横軸は周波数、縦軸は位相変化量である。図13および図14に示したように、第3の整合部30Cは、第1および第2の整合部30A,30Bに比べて、同じ周波数の信号に対して生じさせる位相の変化が小さい。言い換えると、第3の整合部30Cは、第1および第2の整合部30A,30Bに比べて、位相変化量の絶対値が180度になる周波数が高い。図13に示した例では、第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値が180度になる周波数は、約3800MHzである。図14に示した例では、第3の整合部30Cの位相変化量の絶対値が180度になる周波数は、5000MHzを超えている。周波数2000MHzにおいて、第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値と第3の整合部30Cの位相変化量の絶対値との差は、10度以上であることが好ましい。   FIG. 13 shows frequency characteristics of the phase change amounts of the first and second matching units 30A and 30B. FIG. 14 shows the frequency characteristics of the phase change amount of the third matching unit 30C. 13 and 14, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents phase change amount. As shown in FIGS. 13 and 14, the third matching unit 30 </ b> C has a smaller phase change to be generated with respect to signals of the same frequency than the first and second matching units 30 </ b> A and 30 </ b> B. In other words, the third matching unit 30C has a higher frequency at which the absolute value of the phase change amount is 180 degrees than the first and second matching units 30A and 30B. In the example shown in FIG. 13, the frequency at which the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B is 180 degrees is about 3800 MHz. In the example illustrated in FIG. 14, the frequency at which the absolute value of the phase change amount of the third matching unit 30C is 180 degrees exceeds 5000 MHz. At a frequency of 2000 MHz, the difference between the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B and the absolute value of the phase change amount of the third matching unit 30C may be 10 degrees or more. preferable.

図15は、第3の結合部40C、第4の結合部40Dおよび第3の整合部30Cからなる前述の結合器部分を示している。第1の使用態様において、結合器部分では、入力ポートとなる第1のポート11と、結合器部分における結合ポートとなる第3の副線路部20Cの第1の端部20C1の間には、第3の結合部40Cを経由する信号経路と、第4の結合部40Dおよび第3の整合部30Cを経由する信号経路とが形成される。   FIG. 15 shows the above-described coupler portion including the third coupling portion 40C, the fourth coupling portion 40D, and the third matching portion 30C. In the first usage mode, in the coupler portion, between the first port 11 serving as an input port and the first end portion 20C1 of the third sub-line portion 20C serving as a coupling port in the coupler portion, A signal path passing through the third coupling unit 40C and a signal path passing through the fourth coupling unit 40D and the third matching unit 30C are formed.

図16は、図15に示した結合器部分の結合度の周波数特性を示している。図16において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。図16に示したように、結合器部分の結合度は、約3000MHzまでは周波数が高くなるほど大きくなるが、約3000MHzから5000MHzまでの範囲では周波数が高くなるほど小さくなっている。これは、図16の横軸に示した周波数範囲において、周波数が高くなるほど、第3および第4の結合部40C,40Dの各々の単独の結合度は大きくなるが、第3の整合部30Cの位相変化量の絶対値が180度に近づくためである。第3の整合部30Cの位相変化量の絶対値が180度に近づくほど、第3の結合部40Cを経由する信号経路を通過した信号と、第4の結合部40Dおよび第3の整合部30Cを経由する信号経路を通過した信号が打ち消し合う度合いが大きくなる。このようにして、周波数の変化に伴う結合器部分の結合度の変化が抑制される。   FIG. 16 shows the frequency characteristics of the degree of coupling of the coupler portion shown in FIG. In FIG. 16, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the degree of coupling. As shown in FIG. 16, the degree of coupling of the coupler portion increases as the frequency increases up to about 3000 MHz, but decreases as the frequency increases in the range from about 3000 MHz to 5000 MHz. In the frequency range shown on the horizontal axis of FIG. 16, the higher the frequency, the greater the degree of coupling of each of the third and fourth coupling portions 40C and 40D, but the third matching portion 30C. This is because the absolute value of the phase change amount approaches 180 degrees. As the absolute value of the phase change amount of the third matching unit 30C approaches 180 degrees, the signal that has passed through the signal path passing through the third coupling unit 40C, the fourth coupling unit 40D, and the third matching unit 30C. The degree of cancellation of the signals that have passed through the signal path passing through is increased. In this way, a change in the coupling degree of the coupler portion accompanying a change in frequency is suppressed.

ここで、図15に示した結合器部分と比較するために、図17に示した構成の結合部分を考える。この結合部分は、図15に示した結合器部分から第3の整合部30Cを除き、第3の副線路部20Cと第4の副線路部20Dを接続した構成である。この結合部分では、第3の副線路部20Cと第4の副線路部20Dの間で位相の変化は生じない。そのため、この結合部分では、第3の副線路部20Cと第4の副線路部20Dを合わせたものを1つの副線路部とみなすことができる。従って、この結合部分は、特許文献2に記載されているような副線路部の数が3である方向性結合器における中央の副線路部と主線路部の互いに結合する部分とみなすことができる。以下、図17に示した結合部分を、比較例の中央結合部分と言う。   Here, in order to compare with the coupler portion shown in FIG. 15, the coupling portion having the configuration shown in FIG. 17 is considered. This coupling portion has a configuration in which the third sub-line portion 20C and the fourth sub-line portion 20D are connected except for the third matching portion 30C from the coupler portion shown in FIG. In this coupling portion, no phase change occurs between the third subline portion 20C and the fourth subline portion 20D. Therefore, in this coupling portion, the combination of the third sub line portion 20C and the fourth sub line portion 20D can be regarded as one sub line portion. Therefore, this coupling portion can be regarded as a portion where the central sub-line portion and the main line portion are coupled to each other in a directional coupler having three sub-line portions as described in Patent Document 2. . Hereinafter, the joint portion shown in FIG. 17 is referred to as a central joint portion of the comparative example.

図18は、図17に示した比較例の中央結合部分の結合度の周波数特性を示している。図18において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。図18に示したように、比較例の中央結合部分の結合度は、図18の横軸に示した周波数範囲において、周波数が高くなるほど大きくなる。   FIG. 18 shows the frequency characteristics of the coupling degree of the central coupling portion of the comparative example shown in FIG. In FIG. 18, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the degree of coupling. As shown in FIG. 18, the degree of coupling of the central coupling portion of the comparative example increases as the frequency increases in the frequency range shown on the horizontal axis of FIG.

ここで、方向性結合器1における結合器部分を図17に示した比較例の中央結合部分に置き換えた構成の方向性結合器を比較例の方向性結合器と言う。比較例の方向性結合器は、副線路部の数が3で整合部の数が2である方向性結合器とみなすことができる。比較例の方向性結合器では、中央結合部分の単独の結合度は、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の単独の結合度よりも大きい。   Here, a directional coupler having a configuration in which the coupler portion in the directional coupler 1 is replaced with the central coupling portion of the comparative example shown in FIG. 17 is referred to as a directional coupler of the comparative example. The directional coupler of the comparative example can be regarded as a directional coupler in which the number of sub-line portions is 3 and the number of matching portions is 2. In the directional coupler of the comparative example, the single coupling degree of the central coupling portion is larger than the single coupling degrees of the first and second coupling portions 40A and 40B.

図19は、比較例の方向性結合器の結合度の周波数特性を示している。図19において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。   FIG. 19 shows frequency characteristics of the degree of coupling of the directional coupler of the comparative example. In FIG. 19, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the degree of coupling.

図20ないし図22に、本実施の形態に係る方向性結合器1の特性の一例を示す。図20ないし図22に示した例では、方向性結合器1の使用周波数帯域を673〜3800MHzとしている。図19および図20において、この使用周波数帯域の下限と上限を2本の点線で示している。図20ないし図22に示した特性は、シミュレーションによって求めたものである。図20ないし図22は、第1の使用態様で使用した場合の方向性結合器1の特性を示している。シミュレーションでは、第2の使用態様で使用した場合の方向性結合器1の特性は、第1の使用態様で使用した場合の方向性結合器1の特性と同じである。   20 to 22 show examples of characteristics of the directional coupler 1 according to the present embodiment. In the example shown in FIGS. 20 to 22, the use frequency band of the directional coupler 1 is set to 673 to 3800 MHz. 19 and 20, the lower limit and the upper limit of this use frequency band are indicated by two dotted lines. The characteristics shown in FIGS. 20 to 22 are obtained by simulation. 20 to 22 show the characteristics of the directional coupler 1 when used in the first usage mode. In the simulation, the characteristics of the directional coupler 1 when used in the second usage mode are the same as the characteristics of the directional coupler 1 when used in the first usage mode.

図20は、方向性結合器1の結合度の周波数特性を示している。図20において、横軸は周波数、縦軸は結合度である。結合度を−c(dB)と表すと、方向性結合器1では、使用周波数帯域において、cの値は、20以上の十分な大きさである。   FIG. 20 shows frequency characteristics of the degree of coupling of the directional coupler 1. In FIG. 20, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the degree of coupling. When the degree of coupling is represented as -c (dB), in the directional coupler 1, the value of c is 20 or more in the use frequency band.

図21は、方向性結合器1のアイソレーションの周波数特性を示している。図21において、横軸は周波数、縦軸はアイソレーションである。アイソレーションを−i(dB)と表すと、方向性結合器1では、使用周波数帯域において、iの値は、45以上の十分な大きさである。   FIG. 21 shows the frequency characteristics of isolation of the directional coupler 1. In FIG. 21, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents isolation. When the isolation is expressed as -i (dB), in the directional coupler 1, the value of i is a sufficient value of 45 or more in the used frequency band.

図22は、方向性結合器1の結合ポートの反射損失の周波数特性を示している。図22において、横軸は周波数、縦軸は結合ポートの反射損失である。結合ポートの反射損失を−r(dB)と表すと、方向性結合器1では、使用周波数帯域において、rの値は、20以上の十分な大きさである。これは、使用周波数帯域において、第3のポート13と第4のポート14の一方から他方側を見たときの反射係数の絶対値が0またはその近傍の値になっていることを意味している。   FIG. 22 shows the frequency characteristic of the reflection loss of the coupling port of the directional coupler 1. In FIG. 22, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the reflection loss of the coupling port. When the reflection loss of the coupling port is expressed as −r (dB), in the directional coupler 1, the value of r is a sufficient value of 20 or more in the used frequency band. This means that in the operating frequency band, the absolute value of the reflection coefficient when viewing the other side from one of the third port 13 and the fourth port 14 is 0 or a value in the vicinity thereof. Yes.

ここで、図19に示した比較例の方向性結合器の結合度の周波数特性と、図20に示した方向性結合器1の結合度の周波数特性を比較する。比較例の方向性結合器では、673〜3800MHzの周波数帯域において、結合度の最大値と最小値の差は約10dBである。これに対し、方向性結合器1では、673〜3800MHzの周波数帯域において、結合度の最大値と最小値の差は約5dBである。比較例の方向性結合器において結合度の最大値と最小値の差が約5dBとなる周波数範囲は、方向性結合器1において結合度の最大値と最小値の差が約5dBとなる周波数範囲よりも狭い。   Here, the frequency characteristic of the degree of coupling of the directional coupler of the comparative example shown in FIG. 19 is compared with the frequency characteristic of the degree of coupling of the directional coupler 1 shown in FIG. In the directional coupler of the comparative example, the difference between the maximum value and the minimum value of the coupling degree is about 10 dB in the frequency band of 673 to 3800 MHz. On the other hand, in the directional coupler 1, the difference between the maximum value and the minimum value of the coupling degree is about 5 dB in the frequency band of 673 to 3800 MHz. The frequency range in which the difference between the maximum value and the minimum value of the coupling degree in the directional coupler of the comparative example is about 5 dB is the frequency range in which the difference between the maximum value and the minimum value in the directional coupler 1 is about 5 dB. Narrower than.

図19と図20を比較すると分かるように、方向性結合器1によれば、比較例の方向性結合器に比べて、より広い周波数範囲において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することができる。なお、副線路部の数が2以下の構成の方向性結合器では、副線路部の数が3である構成の方向性結合器以上に、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することは困難である。以上のことから、本実施の形態に係る方向性結合器1によれば、副線路部の数が3以下の構成の方向性結合器に比べて、より広い周波数範囲において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することができる。   As can be seen from a comparison between FIG. 19 and FIG. 20, the directional coupler 1 suppresses a change in the degree of coupling accompanying a change in frequency in a wider frequency range than the directional coupler of the comparative example. be able to. In a directional coupler having a configuration in which the number of sub-line portions is 2 or less, a change in the degree of coupling accompanying a change in frequency is suppressed more than in a directional coupler having a configuration in which the number of sub-line portions is 3. It is difficult. From the above, according to the directional coupler 1 according to the present embodiment, the frequency change occurs in a wider frequency range as compared with the directional coupler having a configuration in which the number of sub-line portions is three or less. A change in the degree of coupling can be suppressed.

以下、本実施の形態に係る方向性結合器1によれば、比較例の方向性結合器に比べて、より広い周波数範囲において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制できる理由について、概念的に説明する。   Hereinafter, according to the directional coupler 1 according to the present embodiment, compared to the directional coupler of the comparative example, in the wider frequency range, the reason why the change in the degree of coupling accompanying the change in frequency can be suppressed is a concept. I will explain it.

まず、比較例の方向性結合器の結合度の周波数特性の性質について概念的に説明する。比較例の方向性結合器では、前述のように、中央結合部分の単独の結合度は、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の単独の結合度よりも大きい。そのため、比較例の方向性結合器の結合度の周波数特性は、図18に示した中央結合部分の結合度の周波数特性に大きく依存する。   First, the nature of the frequency characteristics of the degree of coupling of the directional coupler of the comparative example will be conceptually described. In the directional coupler of the comparative example, as described above, the single coupling degree of the central coupling portion is larger than the single coupling degrees of the first and second coupling portions 40A and 40B. Therefore, the frequency characteristic of the degree of coupling of the directional coupler of the comparative example greatly depends on the frequency characteristic of the degree of coupling of the central coupling portion shown in FIG.

比較例の方向性結合器では、中央結合部分を経由した信号に対して、第1の結合部40Aを経由した信号と第2の結合部40Bを経由した信号が、それぞれ第1の整合部30Aと第2の整合部30Bで決まる位相の関係の下で合成されて、結合信号が形成される。第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値が180度に近づくほど、第1の結合部40Aを経由した信号と第2の結合部40Bを経由した信号が、中央結合部分を経由した信号を打ち消す合う度合いが大きくなる。このような作用により、比較例の方向性結合器の結合度の周波数特性は、図18に示した中央結合部分の結合度の周波数特性に比べて、周波数の変化に伴う結合度の変化が抑制されたものとなる。   In the directional coupler of the comparative example, with respect to the signal that has passed through the central coupling portion, the signal that has passed through the first coupling portion 40A and the signal that has passed through the second coupling portion 40B are respectively the first matching portion 30A. Are combined under the phase relationship determined by the second matching unit 30B to form a combined signal. As the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B approaches 180 degrees, the signal passing through the first coupling unit 40A and the signal passing through the second coupling unit 40B are The degree of cancellation of the signal that has passed through the central coupling portion is increased. As a result, the frequency characteristic of the degree of coupling of the directional coupler of the comparative example suppresses the change in the degree of coupling accompanying the change in frequency compared to the frequency characteristic of the degree of coupling of the central coupling portion shown in FIG. Will be.

しかし、比較例の方向性結合器では、周波数が、第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値が180度となる周波数を超えると、周波数が高くなるほど、中央結合部分と第1の結合部40Aと第2の結合部40Bの各々の結合度が大きくなり、且つ第1の結合部40Aを経由した信号と第2の結合部40Bを経由した信号が、中央結合部分を経由した信号を打ち消す合う度合いが小さくなる。その結果、比較例の方向性結合器では、周波数が、第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値が180度となる周波数を超えると、周波数が高くなるほど結合度が大きくなる。   However, in the directional coupler of the comparative example, when the frequency exceeds the frequency at which the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B exceeds 180 degrees, the higher the frequency, the higher the center. The coupling degree of each of the coupling portion, the first coupling portion 40A, and the second coupling portion 40B is increased, and the signal that has passed through the first coupling portion 40A and the signal that has passed through the second coupling portion 40B are centered. The degree of cancellation of the signal that has passed through the coupling portion is reduced. As a result, in the directional coupler of the comparative example, when the frequency exceeds the frequency at which the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B exceeds 180 degrees, the higher the frequency, the higher the coupling. The degree is increased.

次に、本実施の形態に係る方向性結合器1の結合度の周波数特性の性質について概念的に説明する。方向性結合器1では、前述のように、第3および第4の結合部40C,40Dの各々の単独の結合度は、第1および第2の結合部40A,40Bの各々の単独の結合度よりも大きい。そのため、方向性結合器1の結合度の周波数特性は、図16に示した結合器部分の結合度の周波数特性に大きく依存する。   Next, the nature of the frequency characteristic of the degree of coupling of the directional coupler 1 according to the present embodiment will be conceptually described. In the directional coupler 1, as described above, the single coupling degrees of the third and fourth coupling sections 40C and 40D are the single coupling degrees of the first and second coupling sections 40A and 40B. Bigger than. Therefore, the frequency characteristic of the coupling degree of the directional coupler 1 greatly depends on the frequency characteristic of the coupling degree of the coupler portion shown in FIG.

方向性結合器1では、結合器部分を経由した信号に対して、第1の結合部40Aを経由した信号と第2の結合部40Bを経由した信号が、それぞれ第1の整合部30Aと第2の整合部30Bで決まる位相の関係の下で合成されて、結合信号が形成される。第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値が180度に近づくほど、第1の結合部40Aを経由した信号と第2の結合部40Bを経由した信号が、結合器部分を経由した信号を打ち消す合う度合いが大きくなる。このような作用により、方向性結合器1の結合度の周波数特性は、図16に示した結合器部分の結合度の周波数特性に比べて、周波数の変化に伴う結合度の変化が抑制されたものとなる。   In the directional coupler 1, the signal passing through the first coupling unit 40A and the signal passing through the second coupling unit 40B are compared with the first matching unit 30A and the first matching unit 30A with respect to the signal passing through the coupler unit, respectively. The combined signals are formed under the phase relationship determined by the two matching portions 30B. As the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B approaches 180 degrees, the signal passing through the first coupling unit 40A and the signal passing through the second coupling unit 40B are The degree of cancellation of the signal that has passed through the coupler portion increases. As a result, the frequency characteristic of the degree of coupling of the directional coupler 1 is suppressed from changing in the degree of coupling due to the change in frequency compared to the frequency characteristic of the degree of coupling of the coupler portion shown in FIG. It will be a thing.

また、第3の整合部30Cは、第1および第2の整合部30A,30Bに比べて、位相変化量の絶対値が180度になる周波数が高い。これにより、図16に示したように、結合器部分の結合度の周波数特性として、第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値が180度となる周波数を超えた周波数範囲において周波数の変化に伴う結合度の変化が抑えられた特性が得られる。その結果、方向性結合器1によれば、第1および第2の整合部30A,30Bの各々の位相変化量の絶対値が180度となる周波数を超えた周波数範囲において、比較例の方向性結合器に比べて、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することができる。従って、方向性結合器1によれば、比較例の方向性結合器に比べて、より広い周波数範囲において、周波数の変化に伴う結合度の変化を抑制することができる。   In addition, the third matching unit 30C has a higher frequency at which the absolute value of the phase change amount is 180 degrees than the first and second matching units 30A and 30B. Accordingly, as shown in FIG. 16, the frequency characteristics of the coupling degree of the coupler part exceed the frequency at which the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B is 180 degrees. In this frequency range, a characteristic in which a change in the degree of coupling accompanying a change in frequency is suppressed can be obtained. As a result, according to the directional coupler 1, the directivity of the comparative example is obtained in a frequency range in which the absolute value of the phase change amount of each of the first and second matching units 30A and 30B exceeds the frequency at which the absolute value is 180 degrees. Compared with a coupler, a change in the degree of coupling accompanying a change in frequency can be suppressed. Therefore, according to the directional coupler 1, a change in the degree of coupling accompanying a change in frequency can be suppressed in a wider frequency range as compared with the directional coupler of the comparative example.

また、前述のように、方向性結合器1は、対称または対称に近い回路構成にすることができる。これにより、双方向性を有する方向性結合器1を実現することができる。   Further, as described above, the directional coupler 1 can have a circuit configuration that is symmetric or nearly symmetric. Thereby, the bidirectional directional coupler 1 can be realized.

以上のことから、本実施の形態によれば、広帯域で使用可能であると共に双方向性を有する方向性結合器1を実現することが可能になる。本実施の形態に係る方向性結合器1は、例えば、CAで用いられる複数の周波数帯域の複数の信号について利用することが可能である。   From the above, according to the present embodiment, it is possible to realize the directional coupler 1 that can be used in a wide band and has bidirectionality. The directional coupler 1 according to the present embodiment can be used for a plurality of signals in a plurality of frequency bands used in CA, for example.

また、本実施の形態では、第3の整合部30Cは、第1および第2の整合部30A,30Bに比べて、同じ周波数の信号に対して生じさせる位相の変化が小さい。そのため、第3の整合部30Cは、比較的短い線路によって簡単に構成することができる。これにより、第3の整合部30Cを、第1および第2の整合部30A,30Bのように複数のインダクタおよび複数のキャパシタを用いて構成する場合に比べて、方向性結合器1の構成を簡単にすることができる。   Further, in the present embodiment, the third matching unit 30C has a smaller phase change that is generated for signals having the same frequency than the first and second matching units 30A and 30B. Therefore, the third matching unit 30C can be easily configured with a relatively short line. Thereby, the configuration of the directional coupler 1 is made as compared with the case where the third matching unit 30C is configured using a plurality of inductors and a plurality of capacitors like the first and second matching units 30A and 30B. Can be simple.

なお、第1の整合部30A内の第2のインダクタL2Aと第2の整合部30B内の第2のインダクタL2Bは、いずれも、前述のように、0.1nH以上のインダクタンスを有している。一般的に、積層された複数の誘電体層と複数の導体層とを含み、電子部品を構成するために用いられる積層体において、グランドに接続される導体層が有する寄生インダクタンスは、0.1nH未満である。従って、第2のインダクタL2A,L2Bが有する0.1nH以上のインダクタンスは、寄生インダクタンスとは明らかに区別される。   Note that the second inductor L2A in the first matching unit 30A and the second inductor L2B in the second matching unit 30B both have an inductance of 0.1 nH or more as described above. . In general, in a laminate including a plurality of laminated dielectric layers and a plurality of conductor layers and used for constituting an electronic component, the parasitic inductance of the conductor layer connected to the ground is 0.1 nH. Is less than. Therefore, the inductance of 0.1 nH or more included in the second inductors L2A and L2B is clearly distinguished from the parasitic inductance.

本実施の形態では、方向性結合器1の回路構成は、完全に対称ではなくても、対称に近ければよい。この場合にも、広帯域で使用可能であると共に双方向性を有する方向性結合器1を実現することができる。方向性結合器1の回路構成が対称に近いという要件を満たすために必要な要件および好ましい要件は、具体的には、例えば以下の通りである。   In the present embodiment, the circuit configuration of the directional coupler 1 may be close to symmetry even if it is not completely symmetrical. Also in this case, the directional coupler 1 that can be used in a wide band and has bidirectionality can be realized. The requirements and preferable requirements necessary to satisfy the requirement that the circuit configuration of the directional coupler 1 is nearly symmetrical are specifically as follows, for example.

周波数2000MHzにおける第1の結合部40Aと第2の結合部40Bの結合度の差は、2dB以下である必要があり、1dB以下であることが好ましい。周波数2000MHzにおける第1の整合部30Aと第2の整合部30Bの位相変化量の差は、20度以下である必要があり、10度以下であることが好ましく、5度以下であることがより好ましい。また、周波数2000MHzにおける第3の結合部40Cと第4の結合部40Dの結合度の差は、2dB以下である必要があり、1dB以下であることが好ましい。   The difference in the degree of coupling between the first coupling unit 40A and the second coupling unit 40B at a frequency of 2000 MHz needs to be 2 dB or less, and is preferably 1 dB or less. The difference in phase change between the first matching unit 30A and the second matching unit 30B at a frequency of 2000 MHz needs to be 20 degrees or less, preferably 10 degrees or less, and more preferably 5 degrees or less. preferable. Further, the difference in the degree of coupling between the third coupling unit 40C and the fourth coupling unit 40D at a frequency of 2000 MHz needs to be 2 dB or less, and is preferably 1 dB or less.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明における第1ないし第3の整合部の構成は、実施の形態に示したものに限定されず、特許請求の範囲に記載された要件を満たすことを前提として、種々の変更が可能である。例えば、第3の整合部30Cは、素子定数を除いて、第1および第2の整合部30A,30Bと同様の構成であってもよい。あるいは、第1および第2の整合部30A,30Bが、第3の整合部30Cと同様に線路であってもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, the configurations of the first to third matching portions in the present invention are not limited to those shown in the embodiment, and various modifications are possible on the assumption that the requirements described in the claims are satisfied. It is. For example, the third matching unit 30C may have the same configuration as the first and second matching units 30A and 30B except for the element constant. Alternatively, the first and second matching portions 30A and 30B may be lines like the third matching portion 30C.

また、本発明の方向性結合器は、第3の副線路部の第2の端部と第4の副線路部の第2の端部との間に、第3の整合部の他に、1組以上の追加の副線路部と追加の整合部が設けられてもよい。この場合、第3の副線路部の第2の端部と第4の副線路部の第2の端部との間には、回路構成上、両端にそれぞれ整合部が位置し、整合部と副線路部が交互に並ぶように、2つ以上の整合部と1つ以上の副線路部が直列に設けられる。この場合には、第3の副線路部および第4の副線路部と、それらの間の2つ以上の整合部および1つ以上の副線路部とによって、実施の形態における結合器部分に換わる新たな結合器部分を構成することができる。そして、この新たな結合器部分の結合度の周波数特性を、周波数の変化に伴う結合器部分の結合度の変化が抑制された特性にすることができる。また、1組以上の追加の副線路部と追加の整合部が設けられた場合でも、方向性結合器の回路構成を対称または対称に近いものにすることができる。従って、この場合にも、実施の形態で説明した作用効果を得ることができる。   Further, the directional coupler of the present invention includes, in addition to the third matching portion, between the second end portion of the third sub line portion and the second end portion of the fourth sub line portion. One or more sets of additional sub-line portions and additional matching portions may be provided. In this case, between the second end portion of the third sub-line portion and the second end portion of the fourth sub-line portion, a matching portion is located at each end on the circuit configuration, and the matching portion and Two or more matching portions and one or more subline portions are provided in series so that the subline portions are alternately arranged. In this case, the third sub-line unit and the fourth sub-line unit, and two or more matching units and one or more sub-line units between them replace the coupler unit in the embodiment. A new coupler part can be constructed. And the frequency characteristic of the coupling degree of this new coupler part can be made into the characteristic by which the change of the coupling degree of the coupler part accompanying the change of a frequency was suppressed. Further, even when one or more sets of additional sub-line portions and additional matching portions are provided, the circuit configuration of the directional coupler can be made symmetric or nearly symmetric. Therefore, also in this case, the function and effect described in the embodiment can be obtained.

1…方向性結合器、10…主線路、11…第1のポート、12…第2のポート、13…第3のポート、14…第4のポート、15…終端抵抗、20A…第1の副線路部、20B…第2の副線路部、20C…第3の副線路部、20D…第4の副線路部、30A…第1の整合部、30B…第2の整合部、30C…第3の整合部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Directional coupler, 10 ... Main line, 11 ... 1st port, 12 ... 2nd port, 13 ... 3rd port, 14 ... 4th port, 15 ... Terminating resistance, 20A ... 1st Sub line section, 20B ... second sub line section, 20C ... third sub line section, 20D ... fourth sub line section, 30A ... first matching section, 30B ... second matching section, 30C ... second. 3 matching sections.

Claims (5)

第1のポートと、
第2のポートと、
第3のポートと、
第4のポートと、
前記第1のポートと前記第2のポートを接続する主線路と、
それぞれ、前記主線路に対して電磁界結合する線路からなると共に互いに反対側に位置する第1の端部および第2の端部を有する第1の副線路部、第2の副線路部、第3の副線路部および第4の副線路部と、
第1の整合部と、
第2の整合部と、
第3の整合部とを備えた方向性結合器であって、
前記第1の副線路部の第1の端部は、前記第3のポートに接続され、
前記第2の副線路部の第1の端部は、前記第4のポートに接続され、
前記第1の整合部は、前記第1の副線路部の第2の端部と前記第3の副線路部の第1の端部との間に設けられ、
前記第2の整合部は、前記第2の副線路部の第2の端部と前記第4の副線路部の第1の端部との間に設けられ、
前記第3の整合部は、前記第3の副線路部の第2の端部と前記第4の副線路部の第2の端部との間に設けられ、
前記第1ないし第3の整合部の各々は、そこを通過する信号に対して位相の変化を生じさせることを特徴とする方向性結合器。
A first port;
A second port;
A third port;
A fourth port;
A main line connecting the first port and the second port;
A first sub-line portion, a second sub-line portion, a first sub-line portion, a first sub-line portion having a first end and a second end located on opposite sides of the main line and electromagnetically coupled to the main line, respectively, 3 subline sections and a fourth subline section;
A first matching section;
A second matching section;
A directional coupler comprising a third matching section,
A first end of the first sub-line portion is connected to the third port;
A first end of the second subline section is connected to the fourth port;
The first matching portion is provided between a second end portion of the first sub line portion and a first end portion of the third sub line portion,
The second matching portion is provided between a second end portion of the second subline portion and a first end portion of the fourth subline portion,
The third matching portion is provided between a second end portion of the third sub line portion and a second end portion of the fourth sub line portion,
Each of the first to third matching units causes a phase change with respect to a signal passing therethrough.
前記第3および第4の副線路部は、前記第1および第2の副線路部に比べて、前記主線路に対する結合の強さが大きいことを特徴とする請求項1記載の方向性結合器。   2. The directional coupler according to claim 1, wherein the third and fourth sub-line portions have higher coupling strength to the main line than the first and second sub-line portions. . 前記第3の整合部は、前記第1および第2の整合部に比べて、同じ周波数の信号に対して生じさせる位相の変化が小さいことを特徴とする請求項1または2記載の方向性結合器。   3. The directional coupling according to claim 1, wherein the third matching unit has a smaller phase change caused by a signal having the same frequency than the first and second matching units. vessel. 前記第1の整合部と前記第2の整合部の各々は、その第1の端部と第2の端部とを接続する第1の経路と、前記第1の経路とグランドとを接続する第2の経路とを有し、
前記第1の経路は、第1のインダクタを含み、
前記第2の経路は、直列に接続された第1のキャパシタと第2のインダクタとを含み、
前記第3の整合部は、線路であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の方向性結合器。
Each of the first matching portion and the second matching portion connects a first path connecting the first end and the second end, and connecting the first path and the ground. A second path,
The first path includes a first inductor;
The second path includes a first capacitor and a second inductor connected in series,
The directional coupler according to claim 1, wherein the third matching unit is a line.
前記第1のインダクタは、互いに反対側に位置する第1の端部および第2の端部を有し、
前記第2のインダクタは、回路構成上、前記第1の経路に最も近い第1の端部と、回路構成上、グランドに最も近い第2の端部とを有し、
前記第1のキャパシタは、前記第1のインダクタの第1の端部と前記第2のインダクタの第1の端部との間に設けられ、
前記第2の経路は、更に、前記第1のインダクタの第2の端部と前記第2のインダクタの第1の端部との間に設けられた第2のキャパシタを有することを特徴とする請求項4記載の方向性結合器。
The first inductor has a first end and a second end located on opposite sides;
The second inductor has a first end closest to the first path in circuit configuration, and a second end closest to ground in the circuit configuration;
The first capacitor is provided between a first end of the first inductor and a first end of the second inductor;
The second path further includes a second capacitor provided between a second end portion of the first inductor and a first end portion of the second inductor. The directional coupler according to claim 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018207473A (en) * 2017-06-01 2018-12-27 株式会社村田製作所 Bidirectional coupler, monitor circuit, and front end circuit
CN119165655A (en) * 2024-11-22 2024-12-20 济南东汉半导体设备有限公司 A method, device, medium and equipment for adjusting coupler flatness

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