JP2702894B2 - Directional coupler - Google Patents
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- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、コイル状の導体を用い
た方向性結合器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a directional coupler using a coiled conductor.
【0002】[0002]
【従来技術】従来の複数のストリップラインを用いた方
向性結合器の斜視図を図4に示す。この従来例では、主
線路及び副線路を同じ基板上に作製した同一平面型の場
合を示す。これは、裏面に平面状の地導体52が形成さ
れた誘電体基板51の表面に2本のストリップライン5
3、54が間隔Sだけ離れて平行に配されている。これ
らのストリップライン53、54の平行な部分の長さ
は、それぞれ1/4波長の長さになるように構成されて
いる。ポートP1より入力された高周波電力は、主線路
であるストリップライン53を通り、ポートP2に出力
される。このとき、主線路であるストリップライン53
と副線路であるストリップライン54との結合により、
ストリップライン53を通る電力の一部が、ストリップ
ライン54に流れ、ポートP3に出力される。このと
き、ポートP4には出力は現れない。次に、主線路であ
るストリップライン53の逆方向に、つまりポートP2
からポートP1に向かって電力を流した場合、その一部
の電力がポートP4に現れ、ポートP3には現れない。
つまり、このような構成をとることにより、主線路のス
トリップライン53を流れる順方向電力及び逆方向電力
の一部を、副線路のストリップライン54の出力ポート
P3又はP4端子にそれぞれ分離して取り出すことがで
きる。これが、方向性結合器の基本的な動作である。主
線路53から副線路54への結合は、二つのストリップ
ラインの平行部分の間隔Sを調節することにより可能で
ある。図4の従来例の説明では、主線路及び副線路をス
トリップライン53、54としたが、図4の対称な構造
から明かなように、主線路及び副線路の役割を入れ替え
ても、同じように方向性結合器の基本的動作を実現でき
る。図5は、他の従来例であり、主線路であるストリッ
プライン65及び副線路であるストリップライン66を
積層した場合を示す。これは、裏面に平面状の地導体6
4が形成された誘電体基板61の表面に副線路であるス
トリップライン66が配されている。その上方には主線
路であるストリップライン65を形成した誘電体基板6
2が間隔Dだけ離れて平行に配されている。その上に
は、保護用の誘電体基板63が設けられている。これら
の3つの基板を積層して焼成し、外部端子を付加して完
成させた方向性結合器の斜視図を図6に示す。この場合
も図4と同じような動作を実現でき、ポートP1より入
力された高周波電力は、主線路であるストリップライン
65を通り、ポートP2に出力される。このとき、主線
路であるストリップライン65と副線路であるストリッ
プライン66との結合により、ストリップライン65を
通る電力の一部が、ストリップライン66に流れ、ポー
トP3に出力される。このとき、ポートP4には出力は
現れない。次に、主線路であるストリップライン65の
逆方向に、つまりポートP2からポートP1に向かって
電力を流した場合、その一部の電力がポートP4に現
れ、ポートP3には現れない。つまり、このような構成
をとることにより、主線路のストリップライン65を流
れる順方向電力及び逆方向電力の一部を、副線路のスト
リップライン66の出力ポートP3又はP4端子にそれ
ぞれ分離して取り出すことができる。主線路65から副
線路66への結合は、二つのストリップラインの平行部
分の積層方向の間隔、すなわち誘電体基板62の厚みD
を調節することにより可能である。このように高周波電
力の一部を方向性を持たせて分離する機能を有する方向
性結合器は、マイクロ波通信の例えば携帯電話器の送信
器の送信電力を制御するため用いられる。図7にその応
用例のブロック図を示す。方向性結合器71の主線路の
ポートP1、P2を送信電力増幅器とアンテナ74の間
に配するとともに、副線路の一つのポートP3を自動利
得制御回路に接続し、他のポートP4に電力を吸収する
抵抗素子75を接続する。このようにすると、送信電力
増幅器の出力の一部だけがポートP3に現れ自動利得制
御回路に導かれる。アンテナ74から逆流する高周波電
力の一部はポートP4に現れ、抵抗素子75で吸収され
る。自動利得制御回路の信号出力は利得制御可能な送信
電力増幅器に送られ、目的に応じた高周波出力の制御を
行うことができる。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a perspective view of a conventional directional coupler using a plurality of strip lines. In this conventional example, a case where the main line and the sub line are formed on the same substrate and are of the same plane type is shown. This is because two strip lines 5 are provided on the surface of a dielectric substrate 51 having a planar ground conductor 52 formed on the back surface.
3, 54 are arranged in parallel at a distance S. The lengths of the parallel portions of the strip lines 53 and 54 are configured to be 1 / wavelength in length. The high-frequency power input from the port P1 is output to the port P2 through the strip line 53 as the main line. At this time, the strip line 53 which is the main line
And the strip line 54 which is a sub-line,
Part of the power passing through the strip line 53 flows to the strip line 54 and is output to the port P3. At this time, no output appears at the port P4. Next, in the direction opposite to the strip line 53 which is the main line, that is, the port P2
When power flows from port P1 to port P1, part of the power appears at port P4 and does not appear at port P3.
That is, by adopting such a configuration, a part of the forward power and the backward power flowing through the strip line 53 of the main line is separately extracted to the output port P3 or P4 terminal of the strip line 54 of the sub line. be able to. This is the basic operation of the directional coupler. Coupling from the main line 53 to the sub line 54 is possible by adjusting the distance S between the parallel portions of the two strip lines. In the description of the conventional example of FIG. 4, the main line and the sub line are the strip lines 53 and 54. However, as is clear from the symmetrical structure of FIG. 4, the same applies even if the roles of the main line and the sub line are switched. Thus, the basic operation of the directional coupler can be realized. FIG. 5 shows another conventional example, in which a strip line 65 as a main line and a strip line 66 as a sub line are stacked. This is because a flat ground conductor 6
A strip line 66 as a sub-line is arranged on the surface of the dielectric substrate 61 on which the substrate 4 is formed. Above the dielectric substrate 6, a strip line 65 as a main line is formed.
2 are arranged in parallel at a distance D from each other. A protective dielectric substrate 63 is provided thereon. FIG. 6 shows a perspective view of a directional coupler completed by laminating and firing these three substrates and adding external terminals. Also in this case, the same operation as that of FIG. 4 can be realized, and the high-frequency power input from the port P1 is output to the port P2 through the strip line 65 as the main line. At this time, due to the coupling between the strip line 65 as the main line and the strip line 66 as the sub line, part of the electric power passing through the strip line 65 flows to the strip line 66 and is output to the port P3. At this time, no output appears at the port P4. Next, when power flows in the opposite direction of the main line, that is, the strip line 65, that is, from the port P2 to the port P1, a part of the power appears at the port P4 and does not appear at the port P3. That is, by adopting such a configuration, a part of the forward power and the backward power flowing through the strip line 65 of the main line is separately extracted to the output port P3 or P4 terminal of the strip line 66 of the sub line. be able to. The coupling from the main line 65 to the sub line 66 is based on the distance between the parallel portions of the two strip lines in the stacking direction, that is, the thickness D of the dielectric substrate 62.
It is possible by adjusting. Such a directional coupler having a function of separating a part of high-frequency power with directivity is used for controlling transmission power of a transmitter of a microwave communication, for example, a mobile phone. FIG. 7 shows a block diagram of the application example. Ports P1 and P2 of the main line of the directional coupler 71 are arranged between the transmission power amplifier and the antenna 74, and one port P3 of the sub line is connected to the automatic gain control circuit, and power is supplied to the other port P4. The absorbing resistor element 75 is connected. In this case, only a part of the output of the transmission power amplifier appears at the port P3 and is guided to the automatic gain control circuit. Part of the high-frequency power flowing backward from the antenna 74 appears at the port P4 and is absorbed by the resistance element 75. The signal output of the automatic gain control circuit is sent to a transmission power amplifier capable of controlling the gain, and the high-frequency output can be controlled according to the purpose.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、携帯電
話器などでは、その小型化が重要な課題となっており、
前記目的に使用される方向性結合器についても、より一
層の小型化が要求されるようになっている。従来技術の
図4の例のような1/4波長の方向性結合器では、その
ストリップライン電極の長さは、例えば1GHzでは
2.5cm(比誘電率ε=9とした場合の1/4波長)
の長さを必要とし、十分な小型化が期待できない。さら
に比誘電率の大きな材料を用いて、1/4波長を短くす
る方法も考えられるが、50Ωのインピーダンスを維持
するためにはストリップライン幅が極めて細くなること
や、主線路と副線路の所望の結合を得るためにはストリ
ップラインの間隔が著しく狭くなること等、高い加工精
度が要求されるようになる。このため、量産性に乏し
く、耐電力性も悪くなるという問題があった。また、従
来技術の図5のように複数のストリップラインを縦方向
に積層した構造においては、二つの線路の結合が平面で
行われるので制御の範囲が広くなるものの、小型化とい
う点では事情は前記例となんら変わらない。小型化の一
つの方向は、1/4波長より線路長を短くする方法が考
えられる。このようにして試作した図5の方向性結合器
の特性を図3の点線で示す。ここで、ポートP1からポ
ートP2への伝搬損失を挿入損失、ポートP1からポー
トP3への伝搬損失を結合損失、ポートP1からポート
P4への伝搬損失をアイソレーションと呼ぶことにす
る。方向性結合器としては、できるだけ挿入損失が小さ
く、できるだけアイソレーションが大きいことが要求さ
れる。結合損失は携帯電話器などの全体の回路設計を行
う上で与えられるパラメ−タである。図5の点線から分
かるように、従来技術を用い単に線路長を短くしていっ
たのでは、広い周波数範囲で十分に高いアイソレーショ
ンを実現できないという難点があった。本発明は、上記
のことを鑑みて、小型化された方向性結合器を提供する
ことを目的とする。However, miniaturization of portable telephones is an important issue.
For the directional coupler used for the above purpose, further downsizing is required. In a directional coupler having a quarter wavelength as in the example of FIG. 4 of the related art, the length of the strip line electrode is, for example, 2.5 cm at 1 GHz (1/4 when the relative dielectric constant ε = 9). wavelength)
It requires a length and cannot be expected to be sufficiently miniaturized. A method of shortening the 1/4 wavelength by using a material having a large relative dielectric constant is also conceivable. However, in order to maintain the impedance of 50Ω, the strip line width becomes extremely thin, and the main line and the sub line are not desirably formed. In order to obtain such a combination, high processing accuracy is required, for example, the interval between strip lines becomes extremely narrow. For this reason, there has been a problem that the mass productivity is poor and the power durability is deteriorated. Further, in a structure in which a plurality of strip lines are stacked in the vertical direction as shown in FIG. 5 of the related art, the range of control is widened because the coupling of two lines is performed in a plane, but the situation is small in terms of miniaturization. It is no different from the previous example. As one direction of miniaturization, a method of shortening the line length to less than 波長 wavelength can be considered. The characteristics of the directional coupler shown in FIG. 5 thus prototyped are shown by the dotted lines in FIG. Here, the propagation loss from the port P1 to the port P2 is called an insertion loss, the propagation loss from the port P1 to the port P3 is called a coupling loss, and the propagation loss from the port P1 to the port P4 is called an isolation. The directional coupler is required to have as small an insertion loss as possible and to have as large an isolation as possible. Coupling loss is a parameter given in designing the entire circuit of a portable telephone or the like. As can be seen from the dotted line in FIG. 5, if the line length is simply shortened using the conventional technology, there is a problem that sufficiently high isolation cannot be realized in a wide frequency range. In view of the above, an object of the present invention is to provide a miniaturized directional coupler.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、導体膜が形成
された誘電体層を積層して構成された方向性結合器であ
って、複数の地導体に囲まれた領域に、それぞれが一回
以上巻回されたコイル状の導体が2本形成されており、
前記2本のコイル状導体は各誘電体層上にそれぞれ別の
領域に並んで形成されている方向性結合器である。また
本発明は、前記コイル状導体は2層以上の各誘電体層上
に形成された導体をスルーホールで接続して構成されて
いるものである。また本発明は、導体膜が形成された誘
電体層を積層して構成された方向性結合器であって、複
数の地導体に囲まれた領域に、それぞれが一回以上巻回
されたコイル状の導体が2本形成されており、前記2本
のコイル状導体はそれぞれ2層以上の各誘電体層上に形
成された導体をスルーホールで接続して構成され、かつ
各層には、いずれか一方のコイル用導体が形成され、前
記コイル状導体の巻回方向の軸方向から前記2本のコイ
ル状導体を見たとき、それぞれの巻回されている導体に
囲まれる部分が互いにずれている方向性結合器である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a directional coupler formed by laminating a dielectric layer on which a conductor film is formed, wherein each of the directional couplers has a region surrounded by a plurality of ground conductors. Two coil-shaped conductors wound one or more times are formed,
The two coil-shaped conductors are directional couplers formed on respective dielectric layers in different regions. Further, according to the present invention, the coil-shaped conductor is formed by connecting conductors formed on two or more dielectric layers with through holes. The present invention also relates to a directional coupler formed by stacking dielectric layers each having a conductor film formed thereon, wherein each of the coils is wound one or more times in a region surrounded by a plurality of ground conductors. The two coil-shaped conductors are formed by connecting conductors formed on two or more dielectric layers with through holes, respectively. One of the coil conductors is formed, and when the two coil conductors are viewed from the axial direction in the winding direction of the coil conductors, the portions surrounded by the respective wound conductors are shifted from each other. Directional coupler.
【0005】[0005]
【作用】本発明の構造、すなわち、広がりを有する複数
の地導体、該複数の地導体に囲まれた領域に、一回以上
巻回された2本のコイル状導体が設けられ、その2本の
コイル状導体で結合させることのより、小型で高性能な
方向性結合器を実現できる。また、導体膜が形成された
誘電体層を積層して構成することにより小型に、しかも
量産性が高い方向性結合器を実現できる。また、前記誘
電体層の誘電率が15以下であり、焼結温度が1000
℃以下の材料を用いる事により、Ag、Cuなどの導体
を用いた同時焼成が可能である。また、前記コイル状導
体は2層以上の各誘電体層上に形成された導体をスルー
ホールで接続して構成され、各層には、いずれか一方の
コイル用導体のみが形成されていることにより、結合性
が高く、非常に小型の方向性結合器を実現できる。ま
た、前記2つのコイル状導体は各誘電体層上にそれぞれ
別の領域に並んで形成されていることにより、結合度の
調整ができる。また、主線路の入力端子と出力端子が積
層体の同一面に形成され、副線路の入力端子と出力端子
が積層体の同一面に形成され、かつ主線路の入力端子と
出力端子とが形成された面と、副線路の入力端子と出力
端子が形成された面とが異なり、それぞれ前記積層体の
対向する面となっており、主線路の入力端子と出力端子
との間及び/又は副線路の入力端子と出力端子との間に
地導体の端子が形成されていることにより、実装性が高
い。また、2本のコイル状の導体が、コイル状導体の巻
回方向の軸方向からコイル状導体を見たとき、巻回され
ている導体の輪郭の全体が重複していることにより、主
線路と副線路の結合性を高める事ができる。また、2本
のコイル状の導体が、コイル状導体の巻回方向の軸方向
から前記コイル状導体を見たとき、巻回されている導体
に囲まれる部分がずれていることにより、結合性を調節
できる。また、コイル状の導体の導体の幅を0.10〜
0.20mmとすることにより、高性能な方向性結合器
を実現できる。According to the structure of the present invention, two or more coiled conductors wound at least once are provided in a plurality of ground conductors having a spread, and a region surrounded by the plurality of ground conductors. By using the coil-shaped conductors described above, a compact and high-performance directional coupler can be realized. In addition, a directional coupler that is small in size and has high mass productivity can be realized by laminating the dielectric layers on which the conductor films are formed. Further, the dielectric constant of the dielectric layer is 15 or less, and the sintering temperature is 1000
By using a material having a temperature of not more than ° C, simultaneous firing using a conductor such as Ag or Cu is possible. The coil-shaped conductor is formed by connecting conductors formed on two or more dielectric layers with through holes, and each layer is formed with only one of the coil conductors. A highly compact directional coupler having high connectivity can be realized. Further, since the two coil-shaped conductors are formed in different regions on the respective dielectric layers, the degree of coupling can be adjusted. Further, the input terminal and the output terminal of the main line are formed on the same surface of the laminate, the input terminal and the output terminal of the sub line are formed on the same surface of the laminate, and the input terminal and the output terminal of the main line are formed. The surface on which the input terminal and the output terminal of the sub-line are formed is different from each other, and they are the opposite surfaces of the laminate, respectively, between the input terminal and the output terminal of the main line and / or the sub-line. Since the terminal of the ground conductor is formed between the input terminal and the output terminal of the line, the mountability is high. Further, when the two coil-shaped conductors are viewed from the coil-shaped conductor in the axial direction of the winding direction of the coil-shaped conductor, the entire contour of the wound conductor overlaps, so that the main line is formed. And the sub-line can be improved in connectivity. In addition, when the two coiled conductors are viewed from the axial direction in the winding direction of the coiled conductor, the portion surrounded by the wound conductor is displaced, so that the coupling property is reduced. Can be adjusted. In addition, the conductor width of the coiled conductor is set to 0.10 to
By setting the thickness to 0.20 mm, a high-performance directional coupler can be realized.
【0006】[0006]
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。本発明に係る一実施例の組立構成部品図
を図1に示す。この図1は、チップ型方向性結合器を構
成するものであり、第1の地導体電極基板32と、主線
路用のストリップライン電極基板34、36と、副線路
用のストリップライン電極基板33、35と、第2の地
導体電極基板37と、保護基板38とを積層して構成さ
れている。これらの各基板は、低温焼結用のセラミック
グリーンシートが用いられている。前記第1の地導体電
極基板32は、セラミックグリーンシートの上に端部を
少し残して一面に地導体電極32aが形成されている。
地導体電極32aの中央の端部には2箇所の突起が設け
られ、側面に接続されている。前記副線路用のストリッ
プライン電極が形成された基板33は、セラミックグリ
ーンシートの一面に副線路用ストリップライン電極33
aが形成されている。そのストリップライン電極33a
の一端は側面に引き出され、他端には、スルーホール用
ラウンド電極33bが形成されている。前記主線路用の
ストリップライン電極が形成された基板34は、セラミ
ックグリーンシートの一面に主線路用ストリップライン
電極34aと独立のスルーホール34cが形成されてい
る。そのストリップライン電極34aの一端は側面に引
き出され、他端には、スルーホール用ラウンド電極34
bが形成されている。副線路用の基板はもう一つあり、
図中35で示される。これは、セラミックグリーンシー
トの一面に副線路用ストリップライン電極35aと独立
のスルーホール35cが形成されている。そのストリッ
プライン電極35aの一端は側面に引き出され、他端に
は、スルーホール35bが形成されている。この副線路
用ストリップライン電極33a、35aは、スルーホー
ル用ラウンド電極33b、スルーホール34c、35b
を介して接続される。主線路用の基板はもう一つあり、
図中36で示される。これは、セラミックグリーンシー
トの一面に主線路用ストリップライン電極36aが形成
されている。そのストリップライン電極36aの一端は
側面に引き出され、他端には、スルーホール36bが形
成されている。この主線路用ストリップライン電極34
a、36aは、スルーホール用ラウンド電極34b、ス
ルーホール35c、36bを介して接続される。第2の
地導体電極基板37は、第1の地導体電極基板32と同
じ構成であり、セラミックグリーンシートの上に端部を
少し残して一面に地導体電極37aが形成されている。
保護基板38は、グリーンシートの上面に独立した外部
電極38a,38b,38c,38d,38e,38f
が設けられている。上記32から38までの各グリーン
シートは、各電極膜が印刷技術により形成された後に積
み重ねられ、900℃以上の温度で焼成され一体化され
る。この積層体の側面には、主線路の入出力、副線路の
入出力及び接地導体用の外部端子が形成される。この実
施例では、主線路のストリップライン電極と副線路用の
ストリップライン電極が形成されたセラミックグリーン
シートが交互に積層され、しかも主線路用のコイル状導
体の巻回された領域と、副線路用のコイル状導体の巻回
された領域とが、その巻回方向の軸方向から見たとき、
その領域が重複しながら、ずれて配置されている。この
ように、主線路用のストリップライン電極が形成された
グリーンシートと副線路用のストリップライン電極が形
成されたグリーンシートとを交互に積層することによ
り、結合性を高める事が出来る。もちろん、主線路用と
副線路用を上下に分けて構成しても良い。本実施例のセ
ラミックグリーンシートは、比誘電率εが約8で、90
0℃で焼成可能な誘電材料であり、その厚みは0.15
mmのものを用いた。各電極は、厚さ15μmのCu電
極であり、ストリップライン電極の幅を0.16mmと
した。本実施例で作製した方向性結合器の特性を0.5
GHzから2GHzの広い周波数範囲にわたって測定し
た結果を図3の実線で示す。従来技術の点線と比較して
明らかなように、本発明の技術を用いた方向性結合器は
挿入損失及びアイソレーションの点で極めて優れている
ことが分かる。例えば、1.5GHz帯で本発明の技術
と従来技術を比較すると、挿入損失は0.3dBと0.
5dB、アイソレーションが48dBと23dBの差が
ある。特に、挿入損失はさらに高周波の1.9GHz帯
では0.4dBと1.0dBと大きな差となって現れ
る。結合損失に2dBほどの差が見られるが、これは設
計上与えられる事項であり、性能を議論する場合の比較
の直接の対象にはならない。本発明の主眼点は、図4、
図5の従来技術のように分布定数型線路を前提としたU
字型のストリップラインではなく、図1に示すように集
中定数回路部品と同じような1回以上巻いたコイル状導
体としたことである。このようなコイル状導体を2本用
い、本来分布定数型線路である複数のストリップライン
をお互いにコイル結合させることにより、より広い周波
数範囲で高い性能を実現できるようになった。また、本
発明の実施例では、コイル状導体として断面が細長い形
状のものを用い、この長軸が地導体に対して、平行にな
るように配した。このようにすることにより、縦方向の
実装密度が上り、主線路と複線路との強い結合を実現で
きた。また、コイル状導体の導体幅を変更して方向性結
合器を作成した。この導体幅が広くなっていくと、リタ
ーンロス特性が悪化し、実用性がなくなる。この導体幅
は、0.20mm以下が望ましい。また、一方で導体幅
を狭くしていくと、挿入損失、アイソレーション、リタ
ーンロスなど特性面では良好な方向であるが、狭すぎる
と耐電力特性が悪化し実用性が低くなるため、0.10
mm以上が望ましい。なお、本発明で対象とする一つの
ストリップラインとは、ストリップラインの両端が外部
電極に接続され、二つのポートを有する構造をいう。本
発明の基本構造は、複数の前記ストリップラインが複数
の地導体で囲まれた領域に含まれることである。本実施
例では、2個のストリップラインはそれぞれ独立の外部
電極に接続されていたが、場合によっては、複数のスト
リップラインが一つの外部電極を共通で使用しても本発
明の効果は変わらない。さらに、本発明の実施例では、
非磁性の誘電体基板について述べたが、基板として磁性
体基板を用いても、本発明の効果を実現できることは、
本分野の専門家であれば、容易に理解できる。特に、本
発明の主眼は、複数のストリップラインを地導体で囲ま
れた空間でコイル結合させることであり、基板が磁性体
であれば、その効果はさらに大きくなる。また上記実施
例では、ストリップライン電極34a、36aからなる
主線路の全長、及びストリップライン電極33a、35
bからなる副線路の全長は、1/12波長に相当する長
さに設定した。このように、従来ストリップラインの長
さを1/4波長で設計されていた方向性結合器が、本発
明の実施例によれば、1/12波長の長さで設計され、
方向性結合器が達成されるものであり、大幅な小型化が
可能であることは、明らかである。また、本発明の構成
によれば、ストリップライン電極の全長を1/8〜1/
15波長の範囲で設計し、方向性結合器が達成されるこ
とが確かめられた。このことは、上記に示すように集中
定数回路部品と同じような1回以上巻いたコイル状のス
トリップラインとしたことによる。また本発明に係る別
の実施例の組立構成部品図を図2に示す。この図2はチ
ップ型方向性結合器を構成するものであり、第1の地導
体電極基板22と、主線路用のストリップライン電極及
び副線路用のストリップライン電極が形成された基板2
3、24と、第2の地導体電極基板25と、保護基板2
6とを積層して構成されている。これらの各基板は、低
温焼結用のセラミックグリーンシートが用いられてい
る。前記第1の地導体電極基板22は、セラミックグリ
ーンシートの上に端部を少し残して一面に地導体電極2
2aが形成されている。地導体電極22aの中央の端部
には2箇所の突起が設けられ、側面に接続されている。
前記主線路用及び副線路用のストリップライン電極が形
成された基板23は、セラミックグリーンシートの一面
に主線路用ストリップライン電極23aと副線路用スト
リップライン電極23bが形成されている。それぞれの
ストリップライン電極23a、23bの一端は側面に引
き出され、他端には、スルーホール用ラウンド電極27
a,27bが形成されている。主線路用及び副線路用の
基板はもう一つあり、図中24で示される。これは、セ
ラミックグリーンシートの一面に主線路用ストリップラ
イン電極24aと副線路用ストリップライン電極24b
が形成されている。それぞれのストリップライン電極2
4a、24bの一端は側面に引き出され、他端には、ス
ルーホール電極28a,28bが形成されている。第2
の地導体電極基板25は、第1の地導体電極基板22と
同じ構成であり、セラミックグリーンシートの上に端部
を少し残して一面に地導体電極25aが形成されてい
る。保護基板26は、グリーンシートの上面に独立した
外部電極26a,26b,26c,26d,26e,2
6fが設けられている。この積層体の側面には、主線路
の入出力、副線路の入出力及び接地導体用の外部端子が
形成される。この実施例では、1枚のグリーンシート上
に主線路及び副線路用の導体をそれぞれ別の領域に並ん
で形成した。このように、本発明の技術を用いることに
より、広帯域で高周波特性の優れた非常に小型のチップ
型方向性結合器を得ることができた。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an assembly component diagram of an embodiment according to the present invention. FIG. 1 shows a chip-type directional coupler, in which a first ground conductor electrode substrate 32, main line stripline electrode substrates 34 and 36, and a subline stripline electrode substrate 33 are provided. , 35, a second ground conductor electrode substrate 37, and a protection substrate 38. For each of these substrates, ceramic green sheets for low-temperature sintering are used. The ground conductor electrode 32a is formed on one surface of the first ground conductor electrode substrate 32 except for a little end on the ceramic green sheet.
Two projections are provided at the center end of the ground conductor electrode 32a, and are connected to the side surfaces. The substrate 33 on which the sub-line strip line electrode is formed is provided with a sub-line strip line electrode 33 on one surface of the ceramic green sheet.
a is formed. The strip line electrode 33a
Is drawn out to the side, and a round electrode 33b for a through hole is formed at the other end. In the substrate 34 on which the main line strip line electrode is formed, a through hole 34c independent of the main line strip line electrode 34a is formed on one surface of the ceramic green sheet. One end of the strip line electrode 34a is drawn out to the side, and the other end is provided with a round electrode 34 for a through hole.
b is formed. There is another board for the sub track,
This is indicated by 35 in the figure. In this case, a through-hole 35c independent of the sub-line strip line electrode 35a is formed on one surface of the ceramic green sheet. One end of the strip line electrode 35a is extended to the side surface, and the other end is formed with a through hole 35b. The sub-line strip line electrodes 33a and 35a are formed by a through-hole round electrode 33b and through-holes 34c and 35b.
Connected via There is another board for the main line,
This is indicated by 36 in the figure. The main line strip line electrode 36a is formed on one surface of the ceramic green sheet. One end of the strip line electrode 36a is extended to the side, and the other end is formed with a through hole 36b. This main line strip line electrode 34
a and 36a are connected via a through-hole round electrode 34b and through-holes 35c and 36b. The second ground conductor electrode substrate 37 has the same configuration as the first ground conductor electrode substrate 32, and a ground conductor electrode 37a is formed on one surface of the ceramic green sheet except for a small end.
The protection substrate 38 has independent external electrodes 38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f on the upper surface of the green sheet.
Is provided. Each of the green sheets 32 to 38 is stacked after each electrode film is formed by a printing technique, and is baked at a temperature of 900 ° C. or more to be integrated. The input / output of the main line, the input / output of the sub line, and the external terminal for the ground conductor are formed on the side surface of the laminate. In this embodiment, the ceramic green sheets on which the strip line electrodes of the main line and the strip line electrodes for the sub line are formed are alternately laminated, and furthermore, the region where the coil conductor for the main line is wound, and the sub line When the area where the coiled conductor is wound is viewed from the axial direction of the winding direction,
The areas are shifted while being overlapped. As described above, by alternately stacking the green sheets on which the strip line electrodes for the main line are formed and the green sheets on which the strip line electrodes for the sub line are formed, the connectivity can be improved. Of course, the main track and the sub track may be divided into upper and lower sections. The ceramic green sheet of this embodiment has a relative dielectric constant ε of about 8, 90
A dielectric material that can be fired at 0 ° C. and has a thickness of 0.15
mm. Each electrode was a Cu electrode having a thickness of 15 μm, and the width of the strip line electrode was 0.16 mm. The characteristic of the directional coupler manufactured in this example was 0.5
The result of measurement over a wide frequency range from GHz to 2 GHz is shown by a solid line in FIG. As is clear from comparison with the dotted line of the prior art, the directional coupler using the technique of the present invention is extremely excellent in terms of insertion loss and isolation. For example, when the technology of the present invention is compared with the conventional technology in the 1.5 GHz band, the insertion loss is 0.3 dB and 0.1 mm.
There is a difference of 5 dB and an isolation of 48 dB and 23 dB. In particular, the insertion loss appears as a large difference between 0.4 dB and 1.0 dB in the higher frequency 1.9 GHz band. Although there is a difference of about 2 dB in the coupling loss, this is a matter given by design and is not directly subject to comparison when discussing performance. The main point of the present invention is FIG.
As in the prior art shown in FIG.
It is not a strip-shaped conductor but a coil-shaped conductor wound one or more times like a lumped constant circuit component as shown in FIG. By using two such coiled conductors and coil-coupling a plurality of striplines, which are originally distributed constant type lines, with each other, high performance can be realized in a wider frequency range. In the embodiment of the present invention, a coil-shaped conductor having an elongated cross section is used, and the long axis is arranged so as to be parallel to the ground conductor. By doing so, the mounting density in the vertical direction is increased, and strong coupling between the main line and the multiple lines can be realized. Further, a directional coupler was created by changing the conductor width of the coiled conductor. As the conductor width increases, the return loss characteristics deteriorate, and the practicality is lost. This conductor width is desirably 0.20 mm or less. On the other hand, when the conductor width is reduced, characteristics such as insertion loss, isolation, and return loss are in a favorable direction. However, when the width is too small, the power durability is deteriorated and the practicality is reduced. 10
mm or more is desirable. Note that one strip line targeted in the present invention has a structure in which both ends of the strip line are connected to external electrodes and has two ports. The basic structure of the present invention is that a plurality of the strip lines are included in a region surrounded by a plurality of ground conductors. In this embodiment, the two strip lines are connected to independent external electrodes, respectively. However, in some cases, the effect of the present invention does not change even if a plurality of strip lines commonly use one external electrode. . Further, in an embodiment of the present invention,
Although a non-magnetic dielectric substrate has been described, even if a magnetic substrate is used as the substrate, the effects of the present invention can be realized.
Experts in this field can easily understand. In particular, an object of the present invention is to couple a plurality of strip lines with a coil in a space surrounded by a ground conductor. If the substrate is a magnetic material, the effect is further enhanced. Further, in the above embodiment, the total length of the main line including the strip line electrodes 34a and 36a and the strip line electrodes 33a and 35
The total length of the sub-line consisting of b was set to a length corresponding to 1/12 wavelength. Thus, according to the embodiment of the present invention, the directional coupler, which has conventionally been designed so that the length of the strip line is 1/4 wavelength, is designed to be 1/12 wavelength,
Obviously, a directional coupler is achieved, and significant miniaturization is possible. Further, according to the configuration of the present invention, the total length of the strip line electrode is reduced to 1/8 to 1 /
It was designed in the range of 15 wavelengths, and it was confirmed that a directional coupler was achieved. This is because, as described above, the coil-shaped strip line is wound one or more times like the lumped constant circuit component. FIG. 2 shows an assembly component diagram of another embodiment according to the present invention. FIG. 2 shows a chip type directional coupler, in which a first ground conductor electrode substrate 22 and a substrate 2 on which a main line strip line electrode and a sub line strip line electrode are formed.
3, 24, the second ground conductor electrode substrate 25, and the protection substrate 2
6 are laminated. For each of these substrates, ceramic green sheets for low-temperature sintering are used. The first ground conductor electrode substrate 22 is provided on the entire surface of the ground conductor electrode 2 except for a little end on the ceramic green sheet.
2a is formed. Two projections are provided at the center end of the ground conductor electrode 22a, and are connected to the side surfaces.
The substrate 23 on which the main-line and sub-line strip line electrodes are formed has a main-line strip line electrode 23a and a sub-line strip line electrode 23b formed on one surface of a ceramic green sheet. One end of each strip line electrode 23a, 23b is drawn out to the side, and the other end is provided with a round electrode 27 for a through hole.
a, 27b are formed. There is another substrate for the main line and the sub line, which is indicated by 24 in the figure. This is because the main line strip line electrode 24a and the sub line strip line electrode 24b are formed on one side of the ceramic green sheet.
Are formed. Each stripline electrode 2
One end of each of 4a and 24b is drawn out to the side, and the other end is formed with through-hole electrodes 28a and 28b. Second
The ground conductor electrode substrate 25 has the same configuration as the first ground conductor electrode substrate 22, and a ground conductor electrode 25a is formed on one surface of the ceramic green sheet except for a small end. The protection substrate 26 has independent external electrodes 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, and 2 on the upper surface of the green sheet.
6f is provided. The input / output of the main line, the input / output of the sub line, and the external terminal for the ground conductor are formed on the side surface of the laminate. In this embodiment, the conductors for the main line and the sub line are formed on one green sheet so as to be arranged in different regions. As described above, by using the technique of the present invention, it was possible to obtain a very small chip-type directional coupler excellent in high frequency characteristics over a wide band.
【0007】[0007]
【発明の効果】以上、実施例を用いて詳細に説明したよ
うに、本発明の技術を用いて、非常に小型の高性能なチ
ップ型方向性結合器を構成できた。これにより、携帯電
話器用等のマイクロ波部品の小型化に極めて有益であ
る。As described above in detail with reference to the embodiments, a very small and high-performance chip-type directional coupler can be constructed using the technique of the present invention. This is extremely useful for miniaturizing microwave components for mobile phones and the like.
【図1】 本発明に係わる実施例の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an embodiment according to the present invention.
【図2】 本発明に係る別の実施例の分解斜視図であ
る。FIG. 2 is an exploded perspective view of another embodiment according to the present invention.
【図3】 本発明及び従来技術の特性比較図である。FIG. 3 is a characteristic comparison diagram of the present invention and the prior art.
【図4】 従来技術の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a conventional technique.
【図5】 従来技術の分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of a conventional technique.
【図6】 従来技術の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a conventional technique.
【図7】 方向性結合器の使用例の回路ブロック図であ
る。FIG. 7 is a circuit block diagram of a usage example of the directional coupler.
22、25、32、37 地導体電極基板 23、24、33、34、35、36 ストリップライ
ン電極基板 26、38 保護基板 22a、25a、32a、37a 地導体電極 23a、23b、24a、24b、33a、34a、3
5a、36a ストリップライン電極 27a、27b、33b、34b、 スルーホール用ラ
ウンド電極 28a、28b、34c、35b、35c、36b、
スルーホール22, 25, 32, 37 Ground conductor electrode substrate 23, 24, 33, 34, 35, 36 Strip line electrode substrate 26, 38 Protection substrate 22a, 25a, 32a, 37a Ground conductor electrode 23a, 23b, 24a, 24b, 33a , 34a, 3
5a, 36a Strip line electrodes 27a, 27b, 33b, 34b, round electrodes for through holes 28a, 28b, 34c, 35b, 35c, 36b,
Through hole
Claims (3)
構成された方向性結合器であって、複数の地導体に囲ま
れた領域に、それぞれが一回以上巻回されたコイル状の
導体が2本形成されており、前記2本のコイル状導体は
各誘電体層上にそれぞれ別の領域に並んで形成されてい
ることを特徴とする方向性結合器。1. A method comprising: laminating a dielectric layer on which a conductor film is formed;
A configured directional coupler, surrounded by multiple earth conductors
Coiled, each wound one or more times
Two conductors are formed, and the two coiled conductors
Are formed in separate areas on each dielectric layer.
Directional coupler, characterized in that that.
2層以上の各誘電体層上に形成された導体をスルーホー
ルで接続して構成されていることを特徴とする方向性結
合器。2. The method according to claim 1, wherein the coil-shaped conductor is
Conductor formed on each of two or more dielectric layers
A directional coupler, wherein the directional coupler is configured to be connected by a cable .
構成された方向性結合器であって、複数の地導体に囲ま
れた領域に、それぞれが一回以上巻回されたコイル状の
導体が2本形成されており、前記2本のコイル状導体は
それぞれ2層以上の各誘電体層上に形成された導体をス
ルーホールで接続して構成され、かつ各層には、いずれ
か一方のコイル用導体が形成され、前記コイル状導体の
巻回方向の軸方向から前記2本のコイル状導体を見たと
き、それぞれの巻回されている導体に囲まれる部分が互
いにずれていることを特徴とする方向性結合器。3. The method according to claim 1, wherein the dielectric layer on which the conductive film is formed is laminated.
A configured directional coupler, surrounded by multiple earth conductors
Coiled, each wound one or more times
Two conductors are formed, and the two coiled conductors
Conductors formed on each of two or more dielectric layers
Through a through hole, and each layer has
One of the coil conductors is formed, and the coil-shaped conductor
Looking at the two coiled conductors from the axial direction of the winding direction
Parts surrounded by each wound conductor
A directional coupler characterized by being displaced .
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