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WO2012124374A1 - 方向性結合器 - Google Patents

方向性結合器 Download PDF

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Publication number
WO2012124374A1
WO2012124374A1 PCT/JP2012/051047 JP2012051047W WO2012124374A1 WO 2012124374 A1 WO2012124374 A1 WO 2012124374A1 JP 2012051047 W JP2012051047 W JP 2012051047W WO 2012124374 A1 WO2012124374 A1 WO 2012124374A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pass filter
directional coupler
terminal
low
coil
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/051047
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
育生 田丸
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2013504587A priority Critical patent/JP5652542B2/ja
Priority to CN201280007741.1A priority patent/CN103370832B/zh
Publication of WO2012124374A1 publication Critical patent/WO2012124374A1/ja
Priority to US13/947,375 priority patent/US8629736B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/187—Broadside coupled lines

Definitions

  • the present invention relates to a directional coupler, and more particularly to a directional coupler used in a wireless communication device or the like that performs communication using a high-frequency signal.
  • a directional coupler described in Patent Document 1 As a conventional directional coupler, for example, a directional coupler described in Patent Document 1 is known.
  • the directional coupler is configured by laminating a plurality of dielectric layers on which a coiled conductor and a ground conductor are formed. Two coiled conductors are provided. One coiled conductor constitutes a main line, and the other coiled conductor constitutes a sub line. The main line and the sub line are electromagnetically coupled to each other. Further, the ground conductor sandwiches the coiled conductor from the stacking direction. A ground potential is applied to the ground conductor.
  • a high frequency signal when a high frequency signal is input to the main line, a high frequency signal having power proportional to the power of the high frequency signal is output from the sub line.
  • the degree of coupling between the main line and the sub-line increases as the frequency of the high-frequency signal input to the main line increases (that is, the degree of coupling).
  • the characteristic is not flat). For this reason, even if a high-frequency signal having the same power is input to the main line, if the frequency of the high-frequency signal varies, the power of the high-frequency signal output from the sub-line varies. Therefore, the IC connected to the sub line needs to have a function of correcting the power of the high-frequency signal based on the frequency of the high-frequency signal.
  • an object of the present invention is to bring the coupling characteristic in the directional coupler closer to flat.
  • a directional coupler is a directional coupler used in a predetermined frequency band, and includes a first terminal to a fourth terminal, the first terminal, and the second terminal.
  • a main line connected between the first line, a sub line connected between the third terminal and the fourth terminal and electromagnetically coupled to the main line, and the first line
  • a high-pass filter connected in parallel to the main line, the high-pass filter having a characteristic that the attenuation decreases as the frequency increases in the predetermined frequency band. It is characterized by this.
  • the degree of coupling characteristic in the directional coupler can be made nearly flat.
  • FIG. 2 is a graph showing insertion loss characteristics and coupling degree characteristics of a conventional directional coupler in which a low-pass filter and a high-pass filter are removed from the directional coupler of FIG. 1.
  • 2 is a graph showing insertion loss characteristics and coupling degree characteristics of a directional coupler obtained by removing a high-pass filter from the directional coupler of FIG. 1. It is the graph which showed the insertion loss characteristic and coupling degree characteristic of the directional coupler of FIG.
  • It is an external appearance perspective view of the directional coupler of FIG. It is a disassembled perspective view of the laminated body of the directional coupler of FIG.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a directional coupler 10 according to an embodiment.
  • the circuit configuration of the directional coupler 10 will be described.
  • the directional coupler 10 is used in a predetermined frequency band.
  • the predetermined frequency band is, for example, a high-frequency signal having a frequency of 824 MHz to 894 MHz (W-CDMA BAND5) and a high-frequency signal having a frequency of 2500 MHz to 2690 MHz (W-CDMA BAND7) to the directional coupler 10. If so, it is between 824 MHz and 2690 MHz.
  • the frequency band of 824 MHz to 894 MHz (W-CDMA BAND5) is referred to as frequency band B1
  • the frequency band of 2500 MHz to 2690 MHz (W-CDMA BAND7) is referred to as frequency band B2.
  • the directional coupler 10 includes external electrodes (terminals) 14a to 14f, a main line M, a sub line S, low-pass filters LPF1 and LPF2, and a high-pass filter HPF as circuit configurations.
  • the main line M is connected between the external electrodes 14a and 14b.
  • the sub line S is connected between the external electrodes 14c and 14d and is electromagnetically coupled to the main line M.
  • the low-pass filter LPF1 is connected between the external electrode 14a and the main line M, and has a characteristic that the amount of attenuation increases as the frequency increases in a predetermined frequency band.
  • the low-pass filter LPF1 is a ⁇ -type low-pass filter including capacitors C1 and C2 and a coil L1.
  • the coil L1 is connected between the external electrode 14a and the main line M.
  • the capacitor C1 is connected between the coil L1 and the external electrode 14a and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the capacitor C2 is connected between the main line M and the coil L1, and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the low-pass filter LPF2 is connected between the external electrode 14b and the main line M, and has a characteristic that the amount of attenuation increases as the frequency increases in a predetermined frequency band.
  • the low-pass filter LPF2 is a ⁇ -type low-pass filter including capacitors C3 and C4 and a coil L2.
  • the coil L2 is connected between the external electrode 14b and the main line M.
  • the capacitor C3 is connected between the coil L2 and the external electrode 14b and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the capacitor C4 is connected between the main line M and the coil L2, and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the high pass filter HPF is connected in parallel to the main line M between the coil L1 and the external electrode 14a and between the coil L2 and the external electrode 14b, and has a high frequency in a predetermined frequency band. Accordingly, the attenuation amount decreases.
  • the high pass filter HPF is configured by a capacitor C5.
  • the external electrode 14a is used as an input port, and the external electrode 14b is used as an output port.
  • the external electrode 14c is used as a coupling port, and the external electrode 14d is used as a termination port terminated with 50 ⁇ .
  • the external electrodes 14e and 14f are used as ground ports that are grounded.
  • FIG. 2 is a graph showing insertion loss characteristics and coupling degree characteristics of a conventional directional coupler in which the low-pass filters LPF1 and LPF2 and the high-pass filter HPF are removed from the directional coupler 10 of FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing insertion loss characteristics and coupling degree characteristics of the directional coupler in which the high-pass filter HPF is removed from the directional coupler 10 of FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing insertion loss characteristics and coupling degree characteristics of the directional coupler 10 of FIG. 2 to 4 show simulation results.
  • the insertion loss characteristic is a value of the ratio of the power of the high-frequency signal output from the external electrode 14b (output port) to the power of the high-frequency signal input from the external electrode 14a (input port) (ie, attenuation). And the frequency relationship.
  • the degree of coupling characteristic is a value of the ratio of the power of the high-frequency signal output from the external electrode 14c (coupling port) to the power of the high-frequency signal input to the external electrode 14a (input port) (ie, attenuation), and , Frequency relationship. 2 to 4, the vertical axis represents insertion loss and coupling degree, and the horizontal axis represents frequency.
  • the degree of coupling between the main line and the sub line increases as the frequency of the high-frequency signal increases. Therefore, as shown in FIG. 2, in the coupling degree characteristic of the conventional directional coupler, as the frequency increases, the power of the high-frequency signal output from the coupling port with respect to the power of the high-frequency signal input from the input port is increased. The ratio value increases. Therefore, even when the high frequency signal of the frequency band B1 is input to the input port and when the high frequency signal of the frequency band B2 is input to the input port, the high frequency signal output from the coupling port is the same. The power will be different.
  • the low pass filter LPF1 is connected between the external electrode 14a and the main line M
  • the low pass filter LPF2 is connected between the external electrode 14b and the main line M.
  • the low-pass filters LPF1 and LPF2 have insertion loss characteristics in which the amount of attenuation increases as the frequency increases in a predetermined frequency band. Therefore, as the frequency of the high-frequency signal input from the external electrode 14a increases, the power of the high-frequency signal flowing to the ground connected to the external electrodes 14e and 14f via the low-pass filters LPF1 and LPF2 increases. . Therefore, in the high frequency region, the power of the high frequency signal passing through the main line M is smaller than that in the low frequency region. As a result, as shown in FIG. 3, in the directional coupler 10, the coupling degree characteristic can be made almost flat.
  • the attenuation amount of the insertion loss characteristic increases as the frequency of the high-frequency signal input from the external electrode 14a increases. Has increased. Therefore, even when the high frequency signal of the frequency band B1 is input to the input port and when the high frequency signal of the frequency band B2 is input to the input port, the high frequency signal output from the output port is the same. The power will be different.
  • the high-pass filter HPF is connected in parallel to the main line M between the coil L1 and the external electrode 14a and between the coil L2 and the external electrode 14b.
  • the high-pass filter HPF has a characteristic that the amount of attenuation decreases as the frequency increases in a predetermined frequency band.
  • the frequency of the high-frequency signal input from the external electrode 14a increases, the high-frequency signal passes through the high-pass filter HPF without passing through the low-pass filters LPF1 and LPF2 and the main line M.
  • the insertion loss characteristic becomes flat compared with the case where there is no high-pass filter HPF.
  • FIG. 5 is an external perspective view of the directional coupler 10 of FIG. 6 is an exploded perspective view of the laminate 12 of the directional coupler 10 of FIG.
  • the stacking direction is defined as the z-axis direction
  • the long side direction of the directional coupler 10 when viewed in plan from the z-axis direction is defined as the x-axis direction
  • the directionality when viewed in plan from the z-axis direction.
  • the short side direction of the coupler 10 is defined as the y-axis direction. Note that the x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to each other.
  • the directional coupler 10 includes a laminated body 12, external electrodes 14 (14a to 14f), a main line M, a sub line S, coils L1 and L2, and capacitors C1 to C5. Yes.
  • the laminated body 12 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the insulator layer 16 (16a to 16p) is moved from the positive direction side to the negative direction side in the z-axis direction. It is configured by stacking them in order.
  • the insulator layer 16 is a dielectric ceramic and has a rectangular shape.
  • External electrodes 14a, 14e, and 14b are provided on the side surface of the laminate 12 on the positive side in the y-axis direction so as to be arranged in this order from the positive direction side in the x-axis direction to the negative direction side.
  • the external electrodes 14c, 14f, and 14d are provided on the side surface on the negative direction side in the y-axis direction of the multilayer body 12 so as to be arranged in this order from the positive direction side in the x-axis direction to the negative direction side.
  • the sub line S is composed of the line portion 20 (20 a, 20 b) and the via hole conductor b 17, and counterclockwise as it goes from the positive direction side in the z-axis direction to the negative direction side. It has a spiral shape that turns.
  • the counterclockwise upstream end is referred to as an upstream end
  • the counterclockwise downstream end is referred to as a downstream end.
  • the line portion 20a is a linear conductor layer provided on the insulator layer 16m, and its upstream end is connected to the external electrode 14d.
  • the line portion 20b is a linear conductor layer provided on the insulator layer 16n, and its downstream end is connected to the external electrode 14c.
  • the via-hole conductor b17 penetrates the insulator layer 16m in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 20a and the upstream end of the line portion 20b.
  • the sub line S is connected between the external electrodes 14c and 14d.
  • the main line M is composed of a line portion 18 (18a, 18b) and via-hole conductors b6 to b8, b14 to b16, and goes from the positive direction side to the negative direction side in the z-axis direction. Therefore, it forms a spiral shape that rotates clockwise. That is, the main line M rotates in the direction opposite to the sub line S. Furthermore, the area surrounded by the main line M overlaps the area surrounded by the sub line S when viewed in plan from the z-axis direction. That is, the main line M and the sub line S are opposed to each other with the insulator layer 16l interposed therebetween. As a result, the main line M and the sub line S are electromagnetically coupled.
  • the line portion 18a is a linear conductor layer provided on the insulator layer 16k.
  • the line portion 18b is a linear conductor layer provided on the insulator layer 16l.
  • the via-hole conductor b8 passes through the insulator layer 16k in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 18a and the upstream end of the line portion 18b.
  • the via-hole conductors b6 and b7 penetrate the insulator layers 16i and 16j in the z-axis direction and are connected to each other.
  • the via-hole conductor b7 is connected to the upstream end of the line portion 18a.
  • the via-hole conductors b14 to b16 pass through the insulator layers 16i to 16k in the z-axis direction and are connected to each other.
  • the via-hole conductor b16 is connected to the downstream end of the line portion 18b.
  • the low-pass filter LPF1 is composed of a coil L1 and capacitors C1 and C2.
  • the coil L1 is composed of the line portion 22 (22a to 22d) and the via-hole conductors b1 to b5, and has a spiral shape that rotates clockwise from the positive direction side to the negative direction side in the z-axis direction. Yes.
  • a clockwise upstream end is referred to as an upstream end
  • a clockwise downstream end is referred to as a downstream end.
  • the line portion 22a is a linear conductor layer provided on the insulator layer 16d, and its upstream end is connected to the external electrode 14a.
  • the line portions 22b to 22d are linear conductor layers provided on the insulator layers 16e to 16g, respectively.
  • the via-hole conductor b1 penetrates the insulator layer 16d in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 22a and the upstream end of the line portion 22b.
  • the via-hole conductor b2 passes through the insulator layer 16e in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 22b and the upstream end of the line portion 22c.
  • the via-hole conductor b3 passes through the insulator layer 16f in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 22c and the upstream end of the line portion 22d.
  • the via-hole conductors b4 and b5 respectively penetrate the insulator layers 16g and 16h in the z-axis direction and are connected to each other.
  • the via hole conductor b4 is connected to the downstream end of the line portion 22d.
  • the via hole conductor b5 is connected to the via hole conductor b6.
  • the coil L1 is connected between the main line M and the external electrode 14a.
  • the capacitor C1 includes a capacitor conductor layer 32a and a ground conductor layer 34.
  • the capacitor conductor layer 32a is provided on the insulator layer 16o and connected to the external electrode 14a.
  • the ground conductor layer 34 is provided on the insulator layer 16p and has a rectangular shape covering substantially the entire surface of the insulator layer 16p.
  • the ground conductor layer 34 is connected to the external electrodes 14e and 14f. Therefore, the capacitor C1 is connected between the external electrode 14a and the external electrodes 14e and 14f. That is, the capacitor C1 is connected between the coil L1 and the external electrode 14a and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the capacitor C2 includes a capacitor conductor layer 26a and ground conductor layers 30a and 30b.
  • the capacitor conductor layer 26a is provided on the insulator layer 16i and is connected to the via-hole conductors b5 and b6.
  • the ground conductor layers 30a and 30b are provided on the insulator layers 16h and 16j, respectively, and have a rectangular shape covering substantially the entire surface of the insulator layers 16h and 16j.
  • the capacitor conductor layer 26a and the ground conductor layers 30a and 30b are opposed to each other via the insulator layers 16h and 16i, and a capacitance is generated between the capacitor conductor layer 26a and the ground conductor layers 30a and 30b.
  • the ground conductor layers 30a and 30b are connected to the external electrodes 14e and 14f. Therefore, the capacitor C2 is connected between the coil L1 and the main line M and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the low pass filter LPF2 includes a coil L2 and capacitors C3 and C4.
  • the low-pass filter LPF2 has a symmetrical structure with the low-pass filter LPF1 with respect to the vertical bisector of the long side of the insulator layer 16 when viewed in plan from the z-axis direction.
  • the coil L2 is composed of the line portion 24 (24a to 24d) and the via-hole conductors b9 to b13, and has a spiral shape that rotates counterclockwise from the positive direction side to the negative direction side in the z-axis direction. ing.
  • a counterclockwise upstream end is referred to as an upstream end
  • a counterclockwise downstream end is referred to as a downstream end.
  • the line portion 24a is a linear conductor layer provided on the insulator layer 16d, and its upstream end is connected to the external electrode 14b.
  • the line portions 24b to 24d are linear conductor layers provided on the insulator layers 16e to 16g, respectively.
  • the via-hole conductor b9 passes through the insulator layer 16d in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 24a and the upstream end of the line portion 24b.
  • the via-hole conductor b10 passes through the insulator layer 16e in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 24b and the upstream end of the line portion 24c.
  • the via-hole conductor b11 passes through the insulator layer 16f in the z-axis direction, and connects the downstream end of the line portion 24c and the upstream end of the line portion 24d.
  • the via-hole conductors b12 and b13 penetrate the insulator layers 16g and 16h in the z-axis direction and are connected to each other.
  • the via-hole conductor b12 is connected to the downstream end of the line portion 24d.
  • the via hole conductor b13 is connected to the via hole conductor b14.
  • the coil L2 is connected between the main line M and the external electrode 14b.
  • the capacitor C3 includes a capacitor conductor layer 32b and a ground conductor layer 34.
  • the capacitor conductor layer 32b is provided on the insulator layer 16o and connected to the external electrode 14b.
  • the ground conductor layer 34 is provided on the insulator layer 16p and has a rectangular shape covering substantially the entire surface of the insulator layer 16p. Thereby, the capacitor conductor layer 32b and the ground conductor layer 34 are opposed to each other via the insulator layer 16o, and a capacitance is generated between the capacitor conductor layer 32b and the ground conductor layer 34.
  • the ground conductor layer 34 is connected to the external electrodes 14e and 14f. Therefore, the capacitor C3 is connected between the external electrode 14b and the external electrodes 14e and 14f. That is, the capacitor C3 is connected between the coil L2 and the external electrode 14b and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the capacitor C4 includes a capacitor conductor layer 26b and ground conductor layers 30a and 30b.
  • the capacitor conductor layer 26b is provided on the insulator layer 16i and is connected to the via-hole conductors b13 and b14.
  • the ground conductor layers 30a and 30b are provided on the insulator layers 16h and 16j, respectively, and have a rectangular shape covering substantially the entire surface of the insulator layers 16h and 16j.
  • the capacitor conductor layer 26b and the ground conductor layers 30a and 30b are opposed to each other through the insulator layers 16h and 16i, and a capacitance is generated between the capacitor conductor layer 26b and the ground conductor layers 30a and 30b.
  • the ground conductor layers 30a and 30b are connected to the external electrodes 14e and 14f. Therefore, the capacitor C4 is connected between the coil L2 and the main line M and between the external electrodes 14e and 14f.
  • the capacitor C5 is composed of capacitor conductor layers 36 and 38.
  • the capacitor conductor layer 36 is provided on the insulator layer 16b and is connected to the external electrode 14b.
  • the capacitor conductor layer 38 is provided on the insulator layer 16c and is connected to the external electrode 14a.
  • the capacitor conductor layer 36 and the capacitor conductor layer 38 are opposed to each other via the insulator layer 16b, and a capacitance is generated between the capacitor conductor layer 36 and the capacitor conductor layer 38. Therefore, the capacitor C5 is connected in parallel to the main line M between the coil L1 and the external electrode 14a and between the coil L2 and the external electrode 14b.
  • the degree of coupling characteristic can be made nearly flat. More specifically, in the directional coupler 10, a low-pass filter LPF1 is connected between the external electrode 14a and the main line M, and a low-pass filter LPF2 is connected between the external electrode 14b and the main line M.
  • the low-pass filters LPF1 and LPF2 have insertion loss characteristics in which the amount of attenuation increases as the frequency increases in a predetermined frequency band. Therefore, as the frequency of the high-frequency signal input from the external electrode 14a increases, the power of the high-frequency signal flowing to the ground connected to the external electrodes 14e and 14f via the low-pass filters LPF1 and LPF2 increases. . Therefore, the power of the high frequency signal passing through the main line M is reduced. As a result, as shown in FIG. 2, in the directional coupler 10, the degree of coupling characteristic can be made nearly flat.
  • the high pass filter HPF is connected in parallel with the main line M between the coil L1 and the external electrode 14a and between the coil L2 and the external electrode 14b.
  • the high-pass filter HPF has a characteristic that the amount of attenuation decreases as the frequency increases in a predetermined frequency band.
  • the frequency of the high-frequency signal input from the external electrode 14a increases, the high-frequency signal passes through the high-pass filter HPF without passing through the low-pass filters LPF1 and LPF2 and the main line M.
  • the insertion loss characteristic becomes flat compared with the case where there is no high-pass filter HPF.
  • the ground conductor layers 30a and 30b are provided between the coils L1 and L2, the main line M, and the sub line S as shown in FIG. Therefore, the electric field and magnetic field generated by the coils L1 and L2 affect the main line M and the sub line S, and the electric field and magnetic field generated by the main line M and the sub line S affect the coils L1 and L2. It is suppressed.
  • the ground conductor layer 34 is provided on the most negative direction side in the z-axis direction (the lowest side in the stacking direction) among the conductor layers provided on the insulator layer 16. Yes. Thereby, the electric field and the magnetic field generated in the directional coupler 10 can be prevented from leaking out of the directional coupler 10, and the electric field and the magnetic field enter the directional coupler 10 from the outside of the directional coupler 10. This can be suppressed.
  • the capacitor C5 is connected to the external electrode 14a side from the capacitor C1, and is connected to the external electrode 14b side from the capacitor C3.
  • the capacitor C5 may be connected to the coil L1 side from the capacitor C1, and may be connected to the coil L2 side from the capacitor C3.
  • low pass filters LPF1 and LPF2 are ⁇ type low pass filters, they may be T type low pass filters or L type low pass filters.
  • the high pass filter HPF is the capacitor C5, it may be a high pass filter of another form such as providing a plurality of capacitors.
  • the present invention is useful for directional couplers, and is particularly excellent in that the degree of coupling characteristic can be made flat.

Landscapes

  • Filters And Equalizers (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

　方向性結合器における結合度特性を平坦に近づけることである。　ローパスフィルタ（ＬＰＦ１）は、外部電極（１４ａ）と主線路（Ｍ）との間に接続されているコイル（Ｌ１）を含んでおり、所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している。ローパスフィルタ（ＬＰＦ２）は、外部電極（１４ｂ）と主線路（Ｍ）との間に接続されているコイル（Ｌ２）を含んでおり、所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）は、コイル（Ｌ１）と外部電極（１４ａ）との間と、コイル（Ｌ２）と外部電極（１４ｂ）との間とにおいて主線路（Ｍ）に対して並列に接続されており、所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が減少する特性を有している。

Description

方向性結合器
　本発明は、方向性結合器に関し、より特定的には、高周波信号により通信を行う無線通信機器等に用いられる方向性結合器に関する。
　従来の方向性結合器としては、例えば、特許文献１に記載の方向性結合器が知られている。該方向性結合器は、コイル状導体及び地導体が形成された複数の誘電体層が積層されて構成されている。コイル状導体は、２本設けられている。一方のコイル状導体は、主線路を構成しており、他方のコイル状導体は副線路を構成している。主線路と副線路とは、互いに電磁気的に結合している。また、地導体は、積層方向からコイル状導体を挟んでいる。地導体には、接地電位が印加される。以上のような方向性結合器では、主線路に高周波信号を入力すると、副線路からは、該高周波信号の電力に比例する電力を有する高周波信号が出力される。
　しかしながら、特許文献１に記載の方向性結合器は、主線路と副線路との結合度が、主線路に入力してくる高周波信号の周波数が高くなるにしたがって高くなってしまう（すなわち、結合度特性が平坦ではない）という問題を有している。そのため、同じ電力の高周波信号が主線路に入力したとしても、高周波信号の周波数が変動すると、副線路から出力されてくる高周波信号の電力が変動してしまう。よって、副線路に接続されているＩＣでは、高周波信号の周波数に基づいて、高周波信号の電力を補正する機能を有している必要がある。
特開平８－２３７０１２号公報
　そこで、本発明の目的は、方向性結合器における結合度特性を平坦に近づけることである。
　本発明の一形態に係る方向性結合器は、所定の周波数帯域において用いられる方向性結合器であって、第１の端子ないし第４の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されている主線路と、前記第３の端子と前記第４の端子との間に接続され、かつ、前記主線路と電磁気的に結合している副線路と、前記第１の端子と前記主線路との間に接続されている第１のコイルを含んでいる第１のローパスフィルタであって、前記所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している第１のローパスフィルタと、前記第２の端子と前記主線路との間に接続されている第２のコイルを含んでいる第２のローパスフィルタであって、前記所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している第２のローパスフィルタと、前記第１のコイルと前記第１の端子との間と、前記第２のコイルと前記第２の端子との間とにおいて前記主線路に対して並列に接続されているハイパスフィルタであって、前記所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が減少する特性を有しているハイパスフィルタと、を備えていること、を特徴とする。
　本発明によれば、方向性結合器における結合度特性を平坦に近づけることができる。
一実施形態に係る方向性結合器の等価回路図である。 図１の方向性結合器からローパスフィルタ及びハイパスフィルタが取り除かれた従来の方向性結合器の挿入損失特性及び結合度特性を示したグラフである。 図１の方向性結合器からハイパスフィルタが取り除かれた方向性結合器の挿入損失特性及び結合度特性を示したグラフである。 図１の方向性結合器の挿入損失特性及び結合度特性を示したグラフである。 図１の方向性結合器の外観斜視図である。 図１の方向性結合器の積層体の分解斜視図である。
　以下に、本発明の実施形態に係る方向性結合器について説明する。
（方向性結合器の回路構成）
　以下に、一実施形態に係る方向性結合器について図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る方向性結合器１０の等価回路図である。
　方向性結合器１０の回路構成について説明する。方向性結合器１０は、所定の周波数帯域において用いられる。所定の周波数帯域とは、例えば、８２４ＭＨｚ～８９４ＭＨｚ（Ｗ－ＣＤＭＡのＢＡＮＤ５）の周波数を有する高周波信号及び２５００ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚ（Ｗ－ＣＤＭＡのＢＡＮＤ７）の周波数を有する高周波信号が方向性結合器１０に入力される場合には、８２４ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚである。また、以下では、８２４ＭＨｚ～８９４ＭＨｚ（Ｗ－ＣＤＭＡのＢＡＮＤ５）の周波数帯域を周波数帯域Ｂ１と呼び、２５００ＭＨｚ～２６９０ＭＨｚ（Ｗ－ＣＤＭＡのＢＡＮＤ７）の周波数帯域を周波数帯域Ｂ２と呼ぶ。
　方向性結合器１０は、外部電極（端子）１４ａ～１４ｆ、主線路Ｍ、副線路Ｓ、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２及びハイパスフィルタＨＰＦを回路構成として備えている。主線路Ｍは、外部電極１４ａ，１４ｂ間に接続されている。副線路Ｓは、外部電極１４ｃ，１４ｄ間に接続され、かつ、主線路Ｍと電磁気的に結合している。
　また、ローパスフィルタＬＰＦ１は、外部電極１４ａと主線路Ｍとの間に接続され、所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している。ローパスフィルタＬＰＦ１は、コンデンサＣ１，Ｃ２及びコイルＬ１を含むπ型ローパスフィルタである。コイルＬ１は、外部電極１４ａと主線路Ｍとの間に接続されている。コンデンサＣ１は、コイルＬ１と外部電極１４ａの間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。コンデンサＣ２は、主線路ＭとコイルＬ１との間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。
　また、ローパスフィルタＬＰＦ２は、外部電極１４ｂと主線路Ｍとの間に接続され、所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している。方向性結合器１０では、ローパスフィルタＬＰＦ１の特性とローパスフィルタＬＰＦ２の特性とは同じである。ローパスフィルタＬＰＦ２は、コンデンサＣ３，Ｃ４及びコイルＬ２を含むπ型ローパスフィルタである。コイルＬ２は、外部電極１４ｂと主線路Ｍとの間に接続されている。コンデンサＣ３は、コイルＬ２と外部電極１４ｂの間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。コンデンサＣ４は、主線路ＭとコイルＬ２との間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。
　また、ハイパスフィルタＨＰＦは、コイルＬ１と外部電極１４ａとの間と、コイルＬ２と外部電極１４ｂとの間とにおいて主線路Ｍに対して並列に接続されており、所定周波数帯域において周波数が高くなるにしたがって減衰量が減少する特性を有している。ハイパスフィルタＨＰＦは、コンデンサＣ５により構成されている。
　以上のような方向性結合器１０では、外部電極１４ａが入力ポートとして用いられ、外部電極１４ｂが出力ポートとして用いられる。また、外部電極１４ｃは、カップリングポートとして用いられ、外部電極１４ｄは、５０Ωで終端化されるターミネートポートとして用いられる。また、外部電極１４ｅ，１４ｆは、接地される接地ポートとして用いられる。そして、外部電極１４ａに対して高周波信号を入力すると、該高周波信号が外部電極１４ｂから出力される。更に、主線路Ｍと副線路Ｓとが電磁気的に結合しているので、高周波信号の電力に比例する電力を有する高周波信号が外部電極１４ｃから出力する。
　以上のような回路構成を有する方向性結合器１０によれば、以下に説明するように、結合度特性を平坦に近づけることができる。図２は、図１の方向性結合器１０からローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２及びハイパスフィルタＨＰＦが取り除かれた従来の方向性結合器の挿入損失特性及び結合度特性を示したグラフである。図３は、図１の方向性結合器１０からハイパスフィルタＨＰＦが取り除かれた方向性結合器の挿入損失特性及び結合度特性を示したグラフである。図４は、図１の方向性結合器１０の挿入損失特性及び結合度特性を示したグラフである。図２ないし図４は、シミュレーション結果を示している。なお、挿入損失特性とは、外部電極１４ａ（入力ポート）から入力される高周波信号の電力に対する外部電極１４ｂ（出力ポート）から出力される高周波信号の電力の比（すなわち、減衰量）の値、及び、周波数の関係である。結合度特性とは、外部電極１４ａ（入力ポート）に入力される高周波信号の電力に対する外部電極１４ｃ（カップリングポート）から出力される高周波信号の電力の比（すなわち、減衰量）の値、及び、周波数の関係である。図２ないし図４において、縦軸は挿入損失及び結合度を示し、横軸は周波数を示している。
　従来の方向性結合器では、主線路と副線路との結合度は、高周波信号の周波数が高くなるにしたがって、高くなる。よって、図２に示すように、従来の方向性結合器の結合度特性では、周波数が高くなるにしたがって、入力ポートから入力する高周波信号の電力に対するカップリングポートから出力される高周波信号の電力の比の値が増加する。よって、周波数帯域Ｂ１の高周波信号が入力ポートに入力した場合と周波数帯域Ｂ２の高周波信号が入力ポートに入力した場合とで、これらの電力が同じであっても、カップリングポートから出力する高周波信号の電力が異なってしまう。
　そこで、方向性結合器１０では、外部電極１４ａと主線路Ｍとの間にローパスフィルタＬＰＦ１が接続され、外部電極１４ｂと主線路Ｍとの間にローパスフィルタＬＰＦ２が接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２は、所定周波数帯域において周波数が高くなるにしたがって、減衰量が増加する挿入損失特性を有している。よって、外部電極１４ａから入力する高周波信号の周波数が高くなるにしたがって、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２を介して外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されたグランドへと流れていく高周波信号の電力が大きくなっていく。そのため、周波数が高い領域においては、主線路Ｍを通過する高周波信号の電力は周波数が低い領域の場合と比べて小さくなる。その結果、図３に示すように、方向性結合器１０において、結合度特性を平坦に近づけることができる。
　しかしながら、方向性結合器１０からハイパスフィルタＨＰＦが取り除かれた方向性結合器では、図３に示すように、外部電極１４ａから入力する高周波信号の周波数が高くなるにしたがって、挿入損失特性の減衰量が増加している。そのため、周波数帯域Ｂ１の高周波信号が入力ポートに入力した場合と周波数帯域Ｂ２の高周波信号が入力ポートに入力した場合とで、これらの電力が同じであっても、出力ポートから出力する高周波信号の電力が異なってしまう。
　そこで、方向性結合器１０では、ハイパスフィルタＨＰＦが、コイルＬ１と外部電極１４ａとの間と、コイルＬ２と外部電極１４ｂとの間とにおいて主線路Ｍに対して並列に接続されている。ハイパスフィルタＨＰＦは、所定周波数帯域において周波数が高くなるにしたがって減衰量が減少する特性を有している。これにより、外部電極１４ａから入力する高周波信号の周波数が高くなると、高周波信号は、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２及び主線路Ｍをほとんど通過せずに、ハイパスフィルタＨＰＦを通過する。その結果、図４に示すように、方向性結合器１０において、ハイパスフィルタＨＰＦがない場合と比較して、挿入損失特性が平坦になる。
（方向性結合器の構成）
　次に、方向性結合器１０の具体的構成について図面を参照しながら説明する。図５は、図１の方向性結合器１０の外観斜視図である。図６は、図１の方向性結合器１０の積層体１２の分解斜視図である。以下では、積層方向をｚ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときの方向性結合器１０の長辺方向をｘ軸方向と定義し、ｚ軸方向から平面視したときの方向性結合器１０の短辺方向をｙ軸方向と定義する。なお、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、互いに直交している。
　方向性結合器１０は、図５及び図６に示すように、積層体１２、外部電極１４（１４ａ～１４ｆ）、主線路Ｍ、副線路Ｓ、コイルＬ１，Ｌ２及びコンデンサＣ１～Ｃ５を備えている。積層体１２は、図５に示すように、直方体状をなしており、図６に示すように、絶縁体層１６（１６ａ～１６ｐ）がｚ軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に並ぶように積層されることにより構成されている。絶縁体層１６は、誘電体セラミックであり、長方形状をなしている。
　外部電極１４ａ，１４ｅ，１４ｂは、積層体１２のｙ軸方向の正方向側の側面において、ｘ軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に並ぶように設けられている。外部電極１４ｃ，１４ｆ，１４ｄは、積層体１２のｙ軸方向の負方向側の側面において、ｘ軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に並ぶように設けられている。
　副線路Ｓは、図６に示すように、線路部２０（２０ａ，２０ｂ）及びビアホール導体ｂ１７により構成されており、ｚ軸方向の正方向側から負方向側にいくにしたがって、反時計回りに旋廻する螺線状をなしている。ここで、副線路Ｓにおいて、反時計回りの上流側の端部を上流端と呼び、反時計回りの下流側の端部を下流端と呼ぶ。線路部２０ａは、絶縁体層１６ｍ上に設けられている線状の導体層であり、その上流端は、外部電極１４ｄに接続されている。線路部２０ｂは、絶縁体層１６ｎ上に設けられている線状の導体層であり、その下流端は、外部電極１４ｃに接続されている。ビアホール導体ｂ１７は、絶縁体層１６ｍをｚ軸方向に貫通しており、線路部２０ａの下流端と線路部２０ｂの上流端とを接続している。これにより、副線路Ｓは、外部電極１４ｃ，１４ｄ間に接続されている。
　主線路Ｍは、図６に示すように、線路部１８（１８ａ，１８ｂ）及びビアホール導体ｂ６～ｂ８，ｂ１４～ｂ１６により構成されており、ｚ軸方向の正方向側から負方向側にいくにしたがって、時計回りに旋廻する螺線状をなしている。すなわち、主線路Ｍは、副線路Ｓと逆方向に旋廻している。更に、主線路Ｍにより囲まれている領域は、ｚ軸方向から平面視したときに、副線路Ｓにより囲まれている領域と重なっている。すなわち、主線路Ｍと副線路Ｓとは、絶縁体層１６ｌを挟んで対向している。これにより、主線路Ｍと副線路Ｓとが電磁気的に結合している。ここで、主線路Ｍにおいて、時計回りの上流側の端部を上流端と呼び、時計回りの下流側の端部を下流端と呼ぶ。線路部１８ａは、絶縁体層１６ｋ上に設けられている線状の導体層である。線路部１８ｂは、絶縁体層１６ｌ上に設けられている線状の導体層である。ビアホール導体ｂ８は、絶縁体層１６ｋをｚ軸方向に貫通しており、線路部１８ａの下流端と線路部１８ｂの上流端とを接続している。また、ビアホール導体ｂ６，ｂ７は、絶縁体層１６ｉ，１６ｊをｚ軸方向に貫通しており、互いに接続されている。そして、ビアホール導体ｂ７は、線路部１８ａの上流端に接続されている。また、ビアホール導体ｂ１４～ｂ１６は、絶縁体層１６ｉ～１６ｋをｚ軸方向に貫通しており、互いに接続されている。そして、ビアホール導体ｂ１６は、線路部１８ｂの下流端に接続されている。
　ローパスフィルタＬＰＦ１は、コイルＬ１及びコンデンサＣ１，Ｃ２により構成されている。コイルＬ１は、線路部２２（２２ａ～２２ｄ）及びビアホール導体ｂ１～ｂ５により構成されており、ｚ軸方向の正方向側から負方向側にいくにしたがって、時計回りに旋廻する螺旋状をなしている。ここで、コイルＬ１において、時計回りの上流側の端部を上流端と呼び、時計回りの下流側の端部を下流端と呼ぶ。線路部２２ａは、絶縁体層１６ｄ上に設けられている線状の導体層であり、その上流端は、外部電極１４ａに接続されている。線路部２２ｂ～２２ｄはそれぞれ、絶縁体層１６ｅ～１６ｇ上に設けられている線状の導体層である。ビアホール導体ｂ１は、絶縁体層１６ｄをｚ軸方向に貫通しており、線路部２２ａの下流端と線路部２２ｂの上流端とを接続している。ビアホール導体ｂ２は、絶縁体層１６ｅをｚ軸方向に貫通しており、線路部２２ｂの下流端と線路部２２ｃの上流端とを接続している。ビアホール導体ｂ３は、絶縁体層１６ｆをｚ軸方向に貫通しており、線路部２２ｃの下流端と線路部２２ｄの上流端とを接続している。ビアホール導体ｂ４，ｂ５はそれぞれ、絶縁体層１６ｇ，１６ｈをｚ軸方向に貫通しており、互いに接続されている。そして、ビアホール導体ｂ４は、線路部２２ｄの下流端に接続されている。また、ビアホール導体ｂ５は、ビアホール導体ｂ６に接続されている。これにより、コイルＬ１は、主線路Ｍと外部電極１４ａとの間に接続されている。
　コンデンサＣ１は、コンデンサ導体層３２ａ及び接地導体層３４により構成されている。コンデンサ導体層３２ａは、絶縁体層１６ｏに設けられており、外部電極１４ａに接続されている。接地導体層３４は、絶縁体層１６ｐに設けられており、絶縁体層１６ｐの略全面を覆う長方形状をなしている。これにより、コンデンサ導体層３２ａと接地導体層３４とは絶縁体層１６ｏを介して対向しており、コンデンサ導体層３２ａと接地導体層３４との間には容量が発生している。また、接地導体層３４は、外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されている。よって、コンデンサＣ１は、外部電極１４ａと外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。すなわち、コンデンサＣ１は、コイルＬ１と外部電極１４ａの間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。
　コンデンサＣ２は、コンデンサ導体層２６ａ及び接地導体層３０ａ，３０ｂにより構成されている。コンデンサ導体層２６ａは、絶縁体層１６ｉに設けられており、ビアホール導体ｂ５，ｂ６に接続されている。接地導体層３０ａ，３０ｂはそれぞれ、絶縁体層１６ｈ，１６ｊに設けられており、絶縁体層１６ｈ，１６ｊの略全面を覆う長方形状をなしている。これにより、コンデンサ導体層２６ａと接地導体層３０ａ，３０ｂとは絶縁体層１６ｈ，１６ｉを介して対向しており、コンデンサ導体層２６ａと接地導体層３０ａ，３０ｂとの間には容量が発生している。また、接地導体層３０ａ，３０ｂは、外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されている。よって、コンデンサＣ２は、コイルＬ１と主線路Ｍとの間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。
　ローパスフィルタＬＰＦ２は、コイルＬ２及びコンデンサＣ３，Ｃ４により構成されている。ローパスフィルタＬＰＦ２は、ｚ軸方向から平面視したときに、絶縁体層１６の長辺の垂直二等分線に関してローパスフィルタＬＰＦ１と線対称な構造を有している。
　コイルＬ２は、線路部２４（２４ａ～２４ｄ）及びビアホール導体ｂ９～ｂ１３により構成されており、ｚ軸方向の正方向側から負方向側にいくにしたがって、反時計回りに旋廻する螺旋状をなしている。ここで、コイルＬ２において、反時計回りの上流側の端部を上流端と呼び、反時計回りの下流側の端部を下流端と呼ぶ。線路部２４ａは、絶縁体層１６ｄ上に設けられている線状の導体層であり、その上流端は、外部電極１４ｂに接続されている。線路部２４ｂ～２４ｄはそれぞれ、絶縁体層１６ｅ～１６ｇ上に設けられている線状の導体層である。ビアホール導体ｂ９は、絶縁体層１６ｄをｚ軸方向に貫通しており、線路部２４ａの下流端と線路部２４ｂの上流端とを接続している。ビアホール導体ｂ１０は、絶縁体層１６ｅをｚ軸方向に貫通しており、線路部２４ｂの下流端と線路部２４ｃの上流端とを接続している。ビアホール導体ｂ１１は、絶縁体層１６ｆをｚ軸方向に貫通しており、線路部２４ｃの下流端と線路部２４ｄの上流端とを接続している。ビアホール導体ｂ１２，ｂ１３はそれぞれ、絶縁体層１６ｇ，１６ｈをｚ軸方向に貫通しており、互いに接続されている。そして、ビアホール導体ｂ１２は、線路部２４ｄの下流端に接続されている。また、ビアホール導体ｂ１３は、ビアホール導体ｂ１４に接続されている。これにより、コイルＬ２は、主線路Ｍと外部電極１４ｂとの間に接続されている。
　コンデンサＣ３は、コンデンサ導体層３２ｂ及び接地導体層３４により構成されている。コンデンサ導体層３２ｂは、絶縁体層１６ｏに設けられており、外部電極１４ｂに接続されている。接地導体層３４は、絶縁体層１６ｐに設けられており、絶縁体層１６ｐの略全面を覆う長方形状をなしている。これにより、コンデンサ導体層３２ｂと接地導体層３４とは絶縁体層１６ｏを介して対向しており、コンデンサ導体層３２ｂと接地導体層３４との間には容量が発生している。また、接地導体層３４は、外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されている。よって、コンデンサＣ３は、外部電極１４ｂと外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。すなわち、コンデンサＣ３は、コイルＬ２と外部電極１４ｂの間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。
　コンデンサＣ４は、コンデンサ導体層２６ｂ及び接地導体層３０ａ，３０ｂにより構成されている。コンデンサ導体層２６ｂは、絶縁体層１６ｉに設けられており、ビアホール導体ｂ１３，ｂ１４に接続されている。接地導体層３０ａ，３０ｂはそれぞれ、絶縁体層１６ｈ，１６ｊに設けられており、絶縁体層１６ｈ，１６ｊの略全面を覆う長方形状をなしている。これにより、コンデンサ導体層２６ｂと接地導体層３０ａ，３０ｂとは絶縁体層１６ｈ，１６ｉを介して対向しており、コンデンサ導体層２６ｂと接地導体層３０ａ，３０ｂとの間には容量が発生している。また、接地導体層３０ａ，３０ｂは、外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されている。よって、コンデンサＣ４は、コイルＬ２と主線路Ｍとの間と、外部電極１４ｅ，１４ｆとの間に接続されている。
　コンデンサＣ５は、コンデンサ導体層３６，３８により構成されている。コンデンサ導体層３６は、絶縁体層１６ｂに設けられており、外部電極１４ｂに接続されている。コンデンサ導体層３８は、絶縁体層１６ｃに設けられており、外部電極１４ａに接続されている。コンデンサ導体層３６とコンデンサ導体層３８は、絶縁体層１６ｂを介して対向しており、コンデンサ導体層３６とコンデンサ導体層３８との間には容量が発生している。よって、コンデンサＣ５は、コイルＬ１と外部電極１４ａとの間と、コイルＬ２と外部電極１４ｂとの間とにおいて主線路Ｍに対して並列に接続されている。
（効果）
　以上のような方向性結合器１０によれば、結合度特性を平坦に近づけることができる。より詳細には、方向性結合器１０では、外部電極１４ａと主線路Ｍとの間にローパスフィルタＬＰＦ１が接続され、外部電極１４ｂと主線路Ｍとの間にローパスフィルタＬＰＦ２が接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２は、所定周波数帯域において周波数が高くなるにしたがって、減衰量が増加する挿入損失特性を有している。よって、外部電極１４ａから入力する高周波信号の周波数が高くなるにしたがって、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２を介して外部電極１４ｅ，１４ｆに接続されたグランドへと流れていく高周波信号の電力が大きくなっていく。そのため、主線路Ｍを通過する高周波信号の電力が小さくなる。その結果、図２に示すように、方向性結合器１０において、結合度特性を平坦に近づけることができる。
　更に、方向性結合器１０では、ハイパスフィルタＨＰＦが、コイルＬ１と外部電極１４ａとの間と、コイルＬ２と外部電極１４ｂとの間とにおいて主線路Ｍに対して並列に接続されている。ハイパスフィルタＨＰＦは、所定周波数帯域において周波数が高くなるにしたがって減衰量が減少する特性を有している。これにより、外部電極１４ａから入力する高周波信号の周波数が高くなると、高周波信号は、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２及び主線路Ｍをほとんど通過せずに、ハイパスフィルタＨＰＦを通過する。その結果、図４に示すように、方向性結合器１０において、ハイパスフィルタＨＰＦがない場合と比較して、挿入損失特性が平坦になる。
　また、方向性結合器１０では、接地導体層３０ａ，３０ｂは、図６に示すように、コイルＬ１，Ｌ２と主線路Ｍ及び副線路Ｓとの間に設けられている。そのため、コイルＬ１，Ｌ２が発生した電界及び磁界が主線路Ｍ及び副線路Ｓに影響を及ぼすこと、及び、主線路Ｍ及び副線路Ｓが発生した電界及び磁界がコイルＬ１，Ｌ２に影響を及ぼすことが抑制される。
　また、方向性結合器１０では、接地導体層３４は、絶縁体層１６上に設けられている導体層の内、ｚ軸方向の最も負方向側（積層方向の最も下側）に設けられている。これにより、方向性結合器１０内において発生した電界及び磁界が方向性結合器１０外に漏れることを抑制できると共に、方向性結合器１０外から電界及び磁界が方向性結合器１０内に侵入することを抑制できる。
　なお、方向性結合器１０では、コンデンサＣ５は、図１に示すように、コンデンサＣ１よりも外部電極１４ａ側に接続されていると共に、コンデンサＣ３よりも外部電極１４ｂ側に接続されている。しかしながら、方向性結合器１０において、コンデンサＣ５は、コンデンサＣ１よりもコイルＬ１側に接続されていると共に、コンデンサＣ３よりもコイルＬ２側に接続されていてもよい。
　また、ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２は、π型ローパスフィルタであるとしたが、Ｔ型ローパスフィルタやＬ型ローパスフィルタであってもよい。
　また、ハイパスフィルタＨＰＦは、コンデンサＣ５であるとしたが、コンデンサを複数設けるなど、他の形態のハイパスフィルタであってもよい。
　以上のように、本発明は、方向性結合器に有用であり、特に、結合度特性を平坦に近づけることができる点において優れている。
　Ｃ１～Ｃ５　コンデンサ
　ＨＰＦ　ハイパスフィルタ
　Ｌ１，Ｌ２　コイル
　ＬＰＦ１，ＬＰＦ２　ローパスフィルタ
　Ｍ 主線路
　Ｓ 副線路
　ｂ１～ｂ１７　ビアホール導体
　１０　方向性結合器
　１２　積層体
　１４ａ～１４ｆ　外部電極
　１６ａ～１６ｐ　絶縁体層
　１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂ，２２ａ～２２ｄ，２４ａ～２４ｄ　線路部
　２６ａ，２６ｂ，３２ａ，３２ｂ，３６，３８　コンデンサ導体層
　３０ａ，３０ｂ，３４　接地導体層

Claims (7)

  1. 　所定の周波数帯域において用いられる方向性結合器であって、
    　第１の端子ないし第４の端子と、
    　前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されている主線路と、
    　前記第３の端子と前記第４の端子との間に接続され、かつ、前記主線路と電磁気的に結合している副線路と、
    　前記第１の端子と前記主線路との間に接続されている第１のコイルを含んでいる第１のローパスフィルタであって、前記所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している第１のローパスフィルタと、
    　前記第２の端子と前記主線路との間に接続されている第２のコイルを含んでいる第２のローパスフィルタであって、前記所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が増加する特性を有している第２のローパスフィルタと、
    　前記第１のコイルと前記第１の端子との間と、前記第２のコイルと前記第２の端子との間とにおいて前記主線路に対して並列に接続されているハイパスフィルタであって、前記所定の周波数帯域において、周波数が高くなるにしたがって減衰量が減少する特性を有しているハイパスフィルタと、
    　を備えていること、
    　を特徴とする方向性結合器。
  2. 　前記第１の端子は、信号が入力する入力端子であり、
    　前記第２の端子は、前記信号が出力する第１の出力端子であり、
    　前記第３の端子は、前記信号の電力に比例する電力を有する信号が出力する第２の出力端子であり、
    　前記第４の端子は、終端化される終端端子であること、
    　を特徴とする請求項１に記載の方向性結合器。
  3. 　前記第１のローパスフィルタと前記第２のローパスフィルタとは同じ特性を有していること、
    　を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の方向性結合器。
  4. 　前記方向性結合器は、
    　複数の絶縁体層が積層されて構成されている積層体を、
    　更に備えており、
    　前記主線路、前記副線路、前記第１のローパスフィルタ、前記第２のローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタは、前記絶縁体層上に設けられている導体層により構成されていること、
    　を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の方向性結合器。
  5. 　前記第１のコイル及び前記第２のコイルと前記主線路及び前記副線路との間に設けられている導体層は、接地電位に保たれる第１の接地導体層であること、
    　を特徴とする請求項４に記載の方向性結合器。
  6. 　前記絶縁体層上に設けられている導体層の内、積層方向の最も下側に設けられている導体層は、接地電位に保たれる第２の接地導体層であること、
    　を特徴とする請求項４又は請求項５のいずれかに記載の方向性結合器。
  7. 　前記第１のローパスフィルタ及び前記第２のローパスフィルタは、線対称な構造を有していること、
    　を特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の方向性結合器。
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