JP6080584B2

JP6080584B2 - Directional coupler

Info

Publication number: JP6080584B2
Application number: JP2013023343A
Authority: JP
Inventors: 石橋　秀則; 秀則石橋; 田原　志浩; 志浩田原; 秀憲湯川; 大和田　哲; 哲大和田; 学栗原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: JP2014155054A

Description

本発明は、主に電力モニタ等に利用され、使用周波数帯域内の結合偏差を低減される方向性結合器に関する。 The present invention relates to a directional coupler that is mainly used for a power monitor or the like and can reduce a coupling deviation within a used frequency band.

一般的に、方向性結合器は、高周波機器の電力モニタ等に使用される。
高周波機器の小型化に伴い、方向性結合器も小型であることが要求される。
しかし、一般的な方向性結合器は、結合線路の電気長が、使用周波数帯域内の中心周波数の１／４波長であることが必要であり、小型化が困難であった。
そこで、従来の方向性結合器では、結合線路を短くする分、密結合にして結合度を調整する構成（下記特許文献１参照）や、結合線路の主線路間および副線路間に、非結合線路を設ける構成（下記特許文献２参照）が提案されている。 In general, the directional coupler is used for a power monitor of a high frequency device.
Along with miniaturization of high-frequency devices, directional couplers are also required to be small.
However, a general directional coupler requires that the electrical length of the coupled line be ¼ wavelength of the center frequency in the used frequency band, and it is difficult to reduce the size.
Therefore, in the conventional directional coupler, the coupling line is shortened and the coupling degree is adjusted by making the coupling line shorter (see Patent Document 1 below), or between the main line and the sub line of the coupled line. The structure which provides a track | line (refer the following patent document 2) is proposed.

特開平１０−２３３６０７号公報JP-A-10-233607 特開２００６−３３３１７２号公報JP 2006-333172 A

しかし、特許文献１で示されるような構成では、周波数が高くなるに従い結合度も高くなる特性を示す為、結合偏差が大きくなってしまうという課題があった。
その為、製造誤差等により、仕様から外れてしまい、製造歩留りが悪くなる。
また、結合度を平坦にする為に、結合線路をスパイラルにする構成も提案されているが、結合偏差を平坦にする為には、使用周波数帯域内の中心周波数の１／４波長の長さを必要とし、小型化することができないという課題があった。
さらに、小型化する為に、結合線路を屈曲させると、結合度特性に悪影響を及ぼす可能性がある為、屈曲形状に一定の制限があり、設計の自由度が低くなる。
一方、特許文献２で示されるような、結合線路の主線路間および副線路間に、非結合線路を設ける構成では、結合度は平坦にできるが、主線路側と副線路側の両方に非結合線路が必要である為、小型化できないという課題があった。 However, the configuration shown in Patent Document 1 has a problem that the coupling deviation increases because the coupling degree increases as the frequency increases.
For this reason, it is out of specification due to manufacturing errors and the manufacturing yield is deteriorated.
In order to flatten the degree of coupling, a configuration in which the coupled line is spiral has also been proposed, but in order to flatten the coupling deviation, the length of a quarter wavelength of the center frequency within the used frequency band is proposed. There is a problem that it cannot be reduced in size.
Further, if the coupling line is bent to reduce the size, the coupling characteristic may be adversely affected. Therefore, there is a certain limitation on the bent shape, and the degree of freedom in design is reduced.
On the other hand, in the configuration in which a non-coupled line is provided between the main lines and between the sub-lines as shown in Patent Document 2, the degree of coupling can be flattened, but the non-coupled line is not on both the main line side and the sub-line side. Since a coupled line is necessary, there is a problem that it cannot be reduced in size.

本発明は、前述したような従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであって、使用周波数帯域内の結合偏差を低減させる小型な方向性結合器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the conventional techniques as described above, and an object of the present invention is to provide a small directional coupler that reduces a coupling deviation within a used frequency band.

本発明の方向性結合器は、第１の結合線路の第１の主線路と第２の結合線路の第２の主線路が接続され、第１の結合線路の第１の副線路と第２の結合線路の第２の副線路が接続された方向性結合器において、第１の主線路と第２の主線路の間、もしくは、第１の副線路と第２の副線路の間のいずれか一方に、位相調整回路を備えており、第１の結合線路と第２の結合線路の合計した電気長が、使用周波数帯域の１／４波長よりも短いことを特徴とする。 In the directional coupler according to the present invention, the first main line of the first coupled line and the second main line of the second coupled line are connected, and the first sub-line and the second coupled line of the first coupled line are connected. In the directional coupler to which the second sub-line of the coupled line is connected , either between the first main line and the second main line or between the first sub-line and the second sub-line On the other hand , a phase adjustment circuit is provided, and the total electrical length of the first coupled line and the second coupled line is shorter than a quarter wavelength of the used frequency band.

本発明によれば、第１の結合線路の第１の主線路と第２の結合線路の第２の主線路の間、または、第１の結合線路の第１の副線路と第２の結合線路の第２の副線路の間に、位相調整回路を備えることにより、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、第１の結合線路と第２の結合線路を合計した電気長を、使用周波数帯域の１／４波長よりも短くすることができ、小型化することができる効果がある。 According to the present invention, the first main line of the first coupled line and the second main line of the second coupled line, or the first sub-line and the second coupled line of the first coupled line. By providing the phase adjustment circuit between the second sub-lines of the line, the coupling deviation in the used frequency band can be reduced.
Further, the total electrical length of the first coupled line and the second coupled line can be made shorter than a quarter wavelength of the used frequency band, and the size can be reduced.

本発明の実施の形態１による方向性結合器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the directional coupler by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１による方向性結合器の動作を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows operation | movement of the directional coupler by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１によ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 by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２による方向性結合器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the directional coupler by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２によ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 by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３による方向性結合器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the directional coupler by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３によ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 by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４による方向性結合器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the directional coupler by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態４によ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 by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５による方向性結合器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the directional coupler by Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態５によ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 by Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態６による方向性結合器を示す平面図である。It is a top view which shows the directional coupler by Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態６による方向性結合器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the directional coupler by Embodiment 6 of this invention.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による方向性結合器を示した回路図である。
本実施の形態１による方向性結合器の回路構成は、第１の結合線路１０と、第２の結合線路２０と、オープンスタブ（位相調整回路）３０からなる方向性結合器である。
第１の結合線路１０の第１の出力ポート１２と、第２の結合線路２０の第２の入力ポート２１が接続され、第１の結合線路１０の第１のアイソレーションポート１４と、第２の結合線路２０の第２の結合ポート２３が接続された方向性結合器において、第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、オープンスタブ３０を備えてなる。
なお、１１は第１の入力ポート、１３は第１の結合ポート、２２は第２の出力ポート、２４は第２のアイソレーションポートである。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a directional coupler according to Embodiment 1 of the present invention.
The circuit configuration of the directional coupler according to the first embodiment is a directional coupler including a first coupling line 10, a second coupling line 20, and an open stub (phase adjustment circuit) 30.
The first output port 12 of the first coupled line 10 and the second input port 21 of the second coupled line 20 are connected, and the first isolation port 14 of the first coupled line 10 and the second In the directional coupler to which the second coupling port 23 of the coupled line 20 is connected, an open stub 30 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23.
Note that 11 is a first input port, 13 is a first coupling port, 22 is a second output port, and 24 is a second isolation port.

ここで、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長は、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短いことを特徴とする。
また、本実施の形態１でのオープンスタブ３０は、電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／２波長としている。
図１では、オープンスタブ３０を第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に備えているが、第１の出力ポート１２と第２の入力ポート２１の間にオープンスタブ３０を備えていても良い。
尚、例えば、電力を通過させる方を主線路、モニタする方を副線路と定義した場合、主線路の反射特性に影響を与えないように、副線路側にオープンスタブを設けた方が良い。 Here, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 is shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band.
Moreover, the open stub 30 in this Embodiment 1 makes electric length 1/2 wavelength of the center frequency of a use frequency band.
In FIG. 1, the open stub 30 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, but the open stub 30 is provided between the first output port 12 and the second input port 21. You may have.
For example, if the direction through which power passes is defined as the main line and the direction to be monitored is defined as the sub line, it is better to provide an open stub on the sub line side so as not to affect the reflection characteristics of the main line.

次に動作について説明する。
本実施の形態１による方向性結合器は、第１の入力ポート１１に信号を入力すると、第２の出力ポート２２と第１の結合ポート１３に信号が出力される。
第１の結合ポート１３から出力される信号は、図２に示すように、第１の入力ポート１１から入力された信号が、直接に第１の結合ポート１３に出力される信号４０と、第１の入力ポート１１から入力された信号が、第１の出力ポート１２、第２の入力ポート２１、第２の結合ポート２３、第１のアイソレーションポート１４を順に通過して、第１の結合ポート１３に出力される信号５０の合成信号となる。 Next, the operation will be described.
When the directional coupler according to the first embodiment inputs a signal to the first input port 11, the signal is output to the second output port 22 and the first coupling port 13.
As shown in FIG. 2, the signal output from the first coupling port 13 is the same as the signal 40 output from the first input port 11 directly to the first coupling port 13; A signal input from one input port 11 passes through the first output port 12, the second input port 21, the second coupling port 23, and the first isolation port 14 in this order, and the first coupling This is a composite signal of the signal 50 output to the port 13.

ここで、第１の結合線路１０と、第２の結合線路２０が同じ特性を持つものと仮定し、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０のそれぞれの結合度をC_C、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長をθ_Cとして、挿入損失が十分に小さいものとする。
また、オープンスタブ３０の通過位相をθ_Sとして、挿入損失が十分に小さいものと仮定すると、方向性結合器の結合度Cは、次のような式（１）で表すことができる。

この式（１）より、オープンスタブ３０の通過位相が遅れると結合度が下がり、進むと結合度が上がることが分かる。 Here, it is assumed that the first coupled line 10 and the second coupled line 20 have the same characteristics, and the coupling degrees of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 are represented by C _C , Assume that the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 is θ _C , and the insertion loss is sufficiently small.
Further, assuming that the passing phase of the open stub 30 is θ _S and the insertion loss is sufficiently small, the degree of coupling C of the directional coupler can be expressed by the following equation (1).

From this equation (1), it can be seen that the degree of coupling decreases when the passing phase of the open stub 30 is delayed, and the degree of coupling increases when it advances.

図３に結合度−４０ｄＢで設計された方向性結合器の結合度の周波数特性を示す。
破線は従来のオープンスタブを設けない方向性結合器の周波数特性で、実線は本実施の形態１の方向性結合器の周波数特性である。
従来の方向性結合器の結合特性は、中心周波数を境に高い周波数では−４０ｄＢよりも結合度が高く、低い周波数では−４０ｄＢよりも結合度が低くなる。
一方、１／２波長のオープンスタブ３０の通過位相は、中心周波数を境に周波数が高くなるに従い位相が遅れ、周波数が低くなるに従い位相が進む。
その為、本実施の形態１による方向性結合器は、オープンスタブ３０を備えることにより、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
このように、オープンスタブを１／２波長とすると、従来の方向性結合器の結合度の設計値を変えることなく、結合偏差を低減することができる。 FIG. 3 shows the frequency characteristics of the degree of coupling of the directional coupler designed with a degree of coupling of −40 dB.
A broken line is a frequency characteristic of a directional coupler without a conventional open stub, and a solid line is a frequency characteristic of the directional coupler of the first embodiment.
As for the coupling characteristics of the conventional directional coupler, the degree of coupling is higher than −40 dB at a high frequency from the center frequency, and the degree of coupling is lower than −40 dB at a low frequency.
On the other hand, the passing phase of the half-wave open stub 30 is delayed as the frequency increases from the center frequency, and the phase advances as the frequency decreases.
For this reason, the directional coupler according to the first embodiment includes the open stub 30 so that the coupling deviation in the used frequency band can be reduced.
Thus, when the open stub is ½ wavelength, the coupling deviation can be reduced without changing the design value of the coupling degree of the conventional directional coupler.

以上のように、本実施の形態１によれば、第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、電気長を使用周波数帯域の中心周波数の１／２波長としたオープンスタブ３０を備えてなる。
よって、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短くすることができ、小型化することができる。
さらに、副線路側に、オープンスタブ３０を備えることで、主線路の反射特性を変えることなく、結合偏差を低減することができる。 As described above, according to the first embodiment, an open stub between the first isolation port 14 and the second coupling port 23 has an electrical length of ½ wavelength of the center frequency of the used frequency band. 30.
Therefore, the coupling deviation within the used frequency band can be reduced.
Further, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 can be made shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band, and the size can be reduced.
Furthermore, by providing the open stub 30 on the sub-line side, the coupling deviation can be reduced without changing the reflection characteristics of the main line.

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２による方向性結合器を示した回路図である。
本実施の形態２による方向性結合器の回路構成は、第１の結合線路１０と、第２の結合線路２０と、ショートスタブ（位相調整回路）６０からなる方向性結合器である。
第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、ショートスタブ６０を備えてなる。
ここで、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長は、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短いことを特徴とする。
また、本実施の形態２でのショートスタブ６０は、電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長としている。
図４では、ショートスタブ６０を第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に備えているが、第１の出力ポート１２と第２の入力ポート２１の間にショートスタブ６０を備えていても良い。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a directional coupler according to Embodiment 2 of the present invention.
The circuit configuration of the directional coupler according to the second embodiment is a directional coupler including a first coupling line 10, a second coupling line 20, and a short stub (phase adjustment circuit) 60.
A short stub 60 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23.
Here, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 is shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band.
Further, the short stub 60 in the second embodiment has an electrical length that is ¼ wavelength of the center frequency of the used frequency band.
In FIG. 4, the short stub 60 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, but the short stub 60 is provided between the first output port 12 and the second input port 21. You may have.

次に動作について説明する。
本実施の形態２による方向性結合器は、前記実施の形態１による方向性結合器の動作と同様である。
ショートスタブ６０の通過位相は、中心周波数を境に周波数が高くなるに従い位相が遅れ、周波数が低くなるに従い位相が進む。
その為、本実施の形態２による方向性結合器は、ショートスタブ６０を備えることにより、図５に示すように、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
このように、ショートスタブ６０を１／４波長とすると、従来の方向性結合器の結合度の設計値を変えることなく、結合偏差を低減することができる。
また、オープンスタブ３０に比べて長さを短くできることから、さらに、小型化することができる。 Next, the operation will be described.
The directional coupler according to the second embodiment is the same as the operation of the directional coupler according to the first embodiment.
The passing phase of the short stub 60 is delayed as the frequency increases from the center frequency, and the phase advances as the frequency decreases.
For this reason, the directional coupler according to the second embodiment includes the short stub 60, thereby reducing the coupling deviation within the used frequency band as shown in FIG.
As described above, when the short stub 60 has a quarter wavelength, the coupling deviation can be reduced without changing the design value of the coupling degree of the conventional directional coupler.
Moreover, since the length can be shortened compared with the open stub 30, it can further reduce in size.

以上のように、本実施の形態２によれば、第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、電気長を使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長としたショートスタブ６０を備えてなる。
よって、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、オープンスタブ３０に比べて長さを短くできることから、さらに、小型化することができる。
さらに、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短くすることができ、小型化することができる。
さらに、副線路側に、ショートスタブ６０を備えることで、主線路の反射特性を変えることなく、結合偏差を低減することができる。 As described above, according to the second embodiment, a short stub in which the electrical length is ¼ wavelength of the center frequency of the used frequency band between the first isolation port 14 and the second coupling port 23. 60.
Therefore, the coupling deviation within the used frequency band can be reduced.
Moreover, since the length can be shortened compared with the open stub 30, it can further reduce in size.
Furthermore, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 can be made shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band, and the size can be reduced.
Furthermore, by providing the short stub 60 on the sub line side, the coupling deviation can be reduced without changing the reflection characteristics of the main line.

実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３による方向性結合器を示した回路図である。
本実施の形態３による方向性結合器の回路構成は、第１の結合線路１０と、第２の結合線路２０と、リアクタンス素子（位相調整回路）７０からなる方向性結合器である。
第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、リアクタンス素子７０を備えてなる。
ここで、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長は、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短いことを特徴とする。
図６では、リアクタンス素子７０を第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に備えているが、第１の出力ポート１２と第２の入力ポート２１の間にリアクタンス素子７０を備えていても良い。
ここで、リアクタンス素子７０は、直列のインダクタ７１と、並列のコンデンサ７２によるπ型回路とする。
図６では、２段のπ型回路となっているが、適切な定数を選択すれば、段数は問わない。
また、直列のコンデンサと、並列のインダクタによるπ型回路であっても良い。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a directional coupler according to Embodiment 3 of the present invention.
The circuit configuration of the directional coupler according to the third embodiment is a directional coupler including a first coupling line 10, a second coupling line 20, and a reactance element (phase adjustment circuit) 70.
A reactance element 70 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23.
Here, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 is shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band.
In FIG. 6, the reactance element 70 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, but the reactance element 70 is provided between the first output port 12 and the second input port 21. You may have.
Here, the reactance element 70 is a π-type circuit including a series inductor 71 and a parallel capacitor 72.
In FIG. 6, a two-stage π-type circuit is used, but the number of stages is not limited as long as an appropriate constant is selected.
Further, a π-type circuit including a series capacitor and a parallel inductor may be used.

次に動作について説明する。
本実施の形態３による方向性結合器は、前記実施の形態１による方向性結合器の動作と同様である。
リアクタンス素子７０の電気長が、使用周波数帯域の中心周波数の１／２波長になるようにインダクタ７１およびコンデンサ７２の定数を決めると、通過位相は中心周波数を境に周波数が高くなるに従い位相が遅れ、周波数が低くなるに従い位相が進む。
その為、本実施の形態３による方向性結合器は、リアクタンス素子７０を備えることにより、図７に示すように、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、リアクタンス素子７０を集中定数回路とすることで、波長に対してリアクタンス素子７０の大きさが無視できるような低周波においては、小型化することができる。 Next, the operation will be described.
The directional coupler according to the third embodiment is the same as the operation of the directional coupler according to the first embodiment.
When the constants of the inductor 71 and the capacitor 72 are determined so that the electrical length of the reactance element 70 is ½ wavelength of the center frequency of the used frequency band, the passing phase is delayed as the frequency increases from the center frequency. The phase advances as the frequency decreases.
Therefore, the directional coupler according to Embodiment 3 includes the reactance element 70, thereby reducing the coupling deviation in the used frequency band as shown in FIG.
Further, by making the reactance element 70 a lumped constant circuit, it is possible to reduce the size at a low frequency where the size of the reactance element 70 can be ignored with respect to the wavelength.

以上のように、本実施の形態３によれば、第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、電気長を使用周波数帯域の中心周波数の１／２波長としたインダクタ７１およびコンデンサ７２によるπ型回路からなるリアクタンス素子７０を備えてなる。
よって、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短くすることができ、小型化することができる。
さらに、副線路側に、リアクタンス素子７０を備えることで、主線路の反射特性を変えることなく、結合偏差を低減することができる。
さらに、リアクタンス素子７０を集中定数回路とすることで、波長に対してリアクタンス素子７０の大きさが無視できるような低周波においては、小型化することができる。 As described above, according to the third embodiment, between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, the inductor 71 has an electrical length of ½ wavelength of the center frequency of the used frequency band. And a reactance element 70 formed of a π-type circuit by a capacitor 72.
Therefore, the coupling deviation within the used frequency band can be reduced.
Further, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 can be made shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band, and the size can be reduced.
Furthermore, by providing the reactance element 70 on the sub line side, the coupling deviation can be reduced without changing the reflection characteristics of the main line.
Furthermore, by making the reactance element 70 a lumped constant circuit, it is possible to reduce the size at a low frequency where the size of the reactance element 70 can be ignored with respect to the wavelength.

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４による方向性結合器を示した回路図である。
本実施の形態４による方向性結合器の回路構成は、第１の結合線路１０と、第２の結合線路２０と、リアクタンス素子（位相調整回路）８０からなる方向性結合器である。
第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、リアクタンス素子８０を備えてなる。
ここで、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長は、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短いことを特徴とする。
図８では、リアクタンス素子８０を第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に備えているが、第１の出力ポート１２と第２の入力ポート２１の間にリアクタンス素子８０を備えていても良い。
ここで、リアクタンス素子８０は、直列のインダクタ８１と、並列のコンデンサ８２によるＴ型回路とする。
図８では、１段のＴ型回路となっているが、適切な定数を選択すれば、段数は問わない。
また、直列のコンデンサと、並列のインダクタによるＴ型回路であっても良い。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a directional coupler according to Embodiment 4 of the present invention.
The circuit configuration of the directional coupler according to the fourth embodiment is a directional coupler including a first coupling line 10, a second coupling line 20, and a reactance element (phase adjustment circuit) 80.
A reactance element 80 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23.
Here, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 is shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band.
In FIG. 8, the reactance element 80 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, but the reactance element 80 is provided between the first output port 12 and the second input port 21. You may have.
Here, the reactance element 80 is a T-type circuit including a series inductor 81 and a parallel capacitor 82.
In FIG. 8, a single-stage T-type circuit is used, but the number of stages is not limited as long as an appropriate constant is selected.
Alternatively, a T-type circuit including a series capacitor and a parallel inductor may be used.

次に動作について説明する。
本実施の形態４による方向性結合器は、前記実施の形態２による方向性結合器の動作と同様である。
リアクタンス素子８０の電気長が、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長になるようにインダクタ８１およびコンデンサ８２の定数を決めると、通過位相は中心周波数を境に周波数が高くなるに従い位相が遅れ、周波数が低くなるに従い位相が進む。
その為、本実施の形態４による方向性結合器は、リアクタンス素子８０を備えることにより、図９に示すように、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、リアクタンス素子８０を集中定数回路とすることで、波長に対してリアクタンス素子８０の大きさが無視できるような低周波においては、小型化することができる。 Next, the operation will be described.
The operation of the directional coupler according to the fourth embodiment is the same as that of the directional coupler according to the second embodiment.
When the constants of the inductor 81 and the capacitor 82 are determined so that the electrical length of the reactance element 80 is ¼ wavelength of the center frequency of the used frequency band, the phase of the passing phase is delayed as the frequency increases from the center frequency. The phase advances as the frequency decreases.
For this reason, the directional coupler according to the fourth embodiment includes the reactance element 80, so that the coupling deviation within the used frequency band can be reduced as shown in FIG.
Further, by making the reactance element 80 a lumped constant circuit, it is possible to reduce the size at a low frequency where the size of the reactance element 80 can be ignored with respect to the wavelength.

以上のように、本実施の形態４によれば、第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、電気長を使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長としたインダクタ８１およびコンデンサ８２によるＴ型回路からなるリアクタンス素子８０を備えてなる。
よって、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短くすることができ、小型化することができる。
さらに、副線路側に、リアクタンス素子８０を備えることで、主線路の反射特性を変えることなく、結合偏差を低減することができる。
さらに、リアクタンス素子８０を集中定数回路とすることで、波長に対してリアクタンス素子７０の大きさが無視できるような低周波においては、小型化することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, the inductor 81 has an electrical length that is a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band. And a reactance element 80 formed of a T-type circuit by a capacitor 82.
Therefore, the coupling deviation within the used frequency band can be reduced.
Further, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 can be made shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band, and the size can be reduced.
Furthermore, by providing the reactance element 80 on the sub line side, the coupling deviation can be reduced without changing the reflection characteristic of the main line.
Furthermore, by making the reactance element 80 a lumped constant circuit, it is possible to reduce the size at a low frequency where the size of the reactance element 70 can be ignored with respect to the wavelength.

実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５による方向性結合器を示した回路図である。
本実施の形態５による方向性結合器の回路構成は、第１の結合線路１０と、第２の結合線路２０と、リアクタンス素子（位相調整回路）９０からなる方向性結合器である。
第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、リアクタンス素子９０を備えてなる。
ここで、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長は、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短いことを特徴とする。
図１０では、リアクタンス素子９０を第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に備えているが、第１の出力ポート１２と第２の入力ポート２１の間にリアクタンス素子９０を備えていても良い。
ここで、リアクタンス素子９０は、インダクタ９１と、コンデンサ９２による並列回路とする。 Embodiment 5. FIG.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a directional coupler according to Embodiment 5 of the present invention.
The circuit configuration of the directional coupler according to the fifth embodiment is a directional coupler including a first coupling line 10, a second coupling line 20, and a reactance element (phase adjustment circuit) 90.
A reactance element 90 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23.
Here, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 is shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band.
In FIG. 10, the reactance element 90 is provided between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, but the reactance element 90 is provided between the first output port 12 and the second input port 21. You may have.
Here, the reactance element 90 is a parallel circuit including an inductor 91 and a capacitor 92.

次に動作について説明する。
本実施の形態５による方向性結合器は、前記実施の形態２による方向性結合器の動作と同様である。
リアクタンス素子９０の電気長が、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長になるようにインダクタ９１およびコンデンサ９２の定数を決めると、通過位相は中心周波数を境に周波数が高くなるに従い位相が遅れ、周波数が低くなるに従い位相が進む。
その為、本実施の形態５による方向性結合器は、リアクタンス素子９０を備えることにより、図１１に示すように、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、リアクタンス素子９０を集中定数回路とすることで、波長に対してリアクタンス素子９０の大きさが無視できるような低周波においては、小型化することができる。 Next, the operation will be described.
The operation of the directional coupler according to the fifth embodiment is the same as that of the directional coupler according to the second embodiment.
When the constants of the inductor 91 and the capacitor 92 are determined so that the electrical length of the reactance element 90 is ¼ wavelength of the center frequency of the used frequency band, the phase of the passing phase is delayed as the frequency increases from the center frequency. The phase advances as the frequency decreases.
Therefore, the directional coupler according to the fifth embodiment includes the reactance element 90, so that the coupling deviation within the used frequency band can be reduced as shown in FIG.
Further, by making the reactance element 90 a lumped constant circuit, it is possible to reduce the size at a low frequency where the size of the reactance element 90 can be ignored with respect to the wavelength.

以上のように、本実施の形態５によれば、第１のアイソレーションポート１４と第２の結合ポート２３の間に、電気長を使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長としたインダクタ９１およびコンデンサ９２による並列回路からなるリアクタンス素子９０を備えてなる。
よって、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短くすることができ、小型化することができる。
さらに、副線路側に、リアクタンス素子９０を備えることで、主線路の反射特性を変えることなく、結合偏差を低減することができる。
さらに、リアクタンス素子９０を集中定数回路とすることで、波長に対してリアクタンス素子７０の大きさが無視できるような低周波においては、小型化することができる。 As described above, according to the fifth embodiment, between the first isolation port 14 and the second coupling port 23, the inductor 91 has an electrical length that is a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band. And a reactance element 90 formed of a parallel circuit including a capacitor 92.
Therefore, the coupling deviation within the used frequency band can be reduced.
Further, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 can be made shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band, and the size can be reduced.
Furthermore, by providing the reactance element 90 on the sub-line side, the coupling deviation can be reduced without changing the reflection characteristics of the main line.
Furthermore, by making the reactance element 90 a lumped constant circuit, it is possible to reduce the size at a low frequency where the size of the reactance element 70 can be ignored with respect to the wavelength.

実施の形態６．
図１２は本発明の実施の形態６による方向性結合器を示した平面図である。
前記実施の形態１から前記実施の形態５では、回路構成について説明したが、図１２に示すように、方向性結合器をストリップ線路で構成してもよい。
本実施の形態６による方向性結合器は、誘電体基板１００上に形成された伝送線路１１０と、伝送線路１１０に近接した伝送線路１２０と、オープンスタブ（位相調整回路）１３０からなる方向性結合器である。
なお、伝送線路１１０に入力ポート１１１、出力ポート１１２を備え、伝送線路１２０に結合ポート１２１、アイソレーションポート１２２を備え、伝送線路１２０のほぼ中央に、分岐するオープンスタブ１３０を備えてなる。
図１３は、図１２内のＡ−Ａ´による断面図であり、誘電体基板１００のほぼ中心に、伝送線路１１０，１２０、オープンスタブ１３０が形成され、誘電体基板１００の上下面に地導体１４０を備えている。 Embodiment 6 FIG.
FIG. 12 is a plan view showing a directional coupler according to Embodiment 6 of the present invention.
In the first to fifth embodiments, the circuit configuration has been described. However, as shown in FIG. 12, the directional coupler may be configured by a strip line.
The directional coupler according to the sixth embodiment is a directional coupler including a transmission line 110 formed on a dielectric substrate 100, a transmission line 120 close to the transmission line 110, and an open stub (phase adjustment circuit) 130. It is a vessel.
The transmission line 110 is provided with an input port 111 and an output port 112, the transmission line 120 is provided with a coupling port 121 and an isolation port 122, and an open stub 130 is provided at the center of the transmission line 120.
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 12. Transmission lines 110 and 120 and an open stub 130 are formed substantially at the center of the dielectric substrate 100. 140.

次に動作について説明する。
本実施の形態６による方向性結合器の等価回路は、図１に示したものであり、前記実施の形態１による方向性結合器の動作と同様である。
ここで、オープンスタブ１３０の電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／２波長とすると通過位相は、中心周波数を境に周波数が高くなるに従い位相が遅れ、周波数が低くなるに従い位相が進む。
その為、本実施の形態６による方向性結合器は、オープンスタブ１３０を備えることにより、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
なお、本実施の形態６では、ストリップ線路で構成したが、これに限定されることはなく、マイクロストリップ線路やコプレナー線路等、任意の線路形状を適用しても良い。 Next, the operation will be described.
The equivalent circuit of the directional coupler according to the sixth embodiment is shown in FIG. 1, and is the same as the operation of the directional coupler according to the first embodiment.
Here, if the electrical length of the open stub 130 is ½ wavelength of the center frequency of the used frequency band, the passing phase is delayed as the frequency increases from the center frequency, and the phase advances as the frequency decreases. .
Therefore, the directional coupler according to the sixth embodiment can reduce the coupling deviation in the used frequency band by including the open stub 130.
In the sixth embodiment, a strip line is used. However, the present invention is not limited to this, and an arbitrary line shape such as a microstrip line or a coplanar line may be applied.

以上のように、本実施の形態６によれば、誘電体基板１００にストリップ線路で伝送線路１１０，１２０およびオープンスタブ１３０を形成することで、前記実施の形態１による方向性結合器を構成した。
よって、使用周波数帯域内の結合偏差を低減することができる。
また、第１の結合線路１０と第２の結合線路２０の合計した電気長を、使用周波数帯域の中心周波数の１／４波長よりも短くすることができ、小型化することができる。
さらに、副線路側に、オープンスタブ３０を備えることで、主線路の反射特性を変えることなく、結合偏差を低減することができる。 As described above, according to the sixth embodiment, the directional coupler according to the first embodiment is configured by forming the transmission lines 110 and 120 and the open stub 130 by the strip lines on the dielectric substrate 100. .
Therefore, the coupling deviation within the used frequency band can be reduced.
Further, the total electrical length of the first coupled line 10 and the second coupled line 20 can be made shorter than a quarter wavelength of the center frequency of the used frequency band, and the size can be reduced.
Furthermore, by providing the open stub 30 on the sub-line side, the coupling deviation can be reduced without changing the reflection characteristics of the main line.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

１０第１の結合線路、１１第１の入力ポート、１２第１の出力ポート、１３第１の結合ポート、１４第１のアイソレーションポート、２０第２の結合線路、２１第２の入力ポート、２２第２の出力ポート、２３第２の結合ポート、２４第２のアイソレーションポート、３０，１３０オープンスタブ（位相調整回路）、４０，５０信号、６０ショートスタブ（位相調整回路）、７０，８０，９０リアクタンス素子（位相調整回路）、７１，８１，９１インダクタ、７２，８２，９２コンデンサ、１００誘電体基板、１１０，１２０伝送線路、１１１入力ポート、１１２出力ポート、１２１結合ポート、１２２アイソレーションポート、１４０地導体。 10 first coupled line, 11 first input port, 12 first output port, 13 first coupled port, 14 first isolation port, 20 second coupled line, 21 second input port, 22 Second output port, 23 Second coupling port, 24 Second isolation port, 30, 130 Open stub (phase adjustment circuit), 40, 50 signal, 60 Short stub (phase adjustment circuit), 70, 80 , 90 reactance element (phase adjustment circuit), 71, 81, 91 inductor, 72, 82, 92 capacitor, 100 dielectric substrate, 110, 120 transmission line, 111 input port, 112 output port, 121 coupling port, 122 isolation Port, 140 Ground conductor.

Claims

The first main line of the first coupled line and the second main line of the second coupled line are connected, and the first sub-line of the first coupled line and the second of the second coupled line are connected. In the directional coupler to which the sub line is connected,
A phase adjustment circuit is provided either between the first main line and the second main line or between the first sub line and the second sub line, and A directional coupler in which the combined electrical length of the second coupled line and the second coupled line is shorter than a quarter wavelength of the used frequency band.

The directional coupler according to claim 1, wherein the phase adjustment circuit is an open stub.

The directional coupler according to claim 2, wherein the electrical length of the open stub is set to ½ wavelength of the used frequency band.

The directional coupler according to claim 1, wherein the phase adjustment circuit is a short stub.

5. The directional coupler according to claim 4, wherein the electrical length of the short stub is set to ¼ wavelength of the used frequency band.

The directional coupler according to claim 1, wherein the phase adjustment circuit is a reactance element.

7. The directional coupler according to claim 6, wherein an electrical length of the reactance element is a π-type circuit of an inductor and a capacitor having a half wavelength of a used frequency band.

7. The directional coupler according to claim 6, wherein the electrical length of the reactance element is a T-type circuit of an inductor and a capacitor having a quarter wavelength of a use frequency band.

7. The directional coupler according to claim 6, wherein an electrical length of the reactance element is a parallel circuit of an inductor and a capacitor having a quarter wavelength of a use frequency band.

The directional coupler according to any one of claims 1 to 5, wherein the directional coupler is configured by a strip line formed on a dielectric substrate.