本发明专利技术提供定向耦合器以及双工器，在定向耦合器(1)中，矩形波导(11、12)具有宽度变化区间(11b、12b)，该宽度变化区间是通过具有第2窄壁(112、122)朝第1窄壁(13)突出的突出区间而产生的、且包括开口(131)的至少一部分，突出量(P)在宽度变化区间(11b、12b)的中央比在宽度变化区间(11b、12b)的两端大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具备两个矩形波导的定向耦合器。并且，涉及具备这种定向耦合器的双工器。
技术介绍
在处理微波或毫米波等高频信号的
中，广泛利用将这种高频信号分波或者合波的定向耦合器。作为这种定向耦合器的一个例子，在非专利文献1的图1中记载有具备共用形成有开口的波导窄壁的两根柱形壁波导的定向耦合器。图29是示意性地示出非专利文献1中记载的定向耦合器7的结构的立体图。在图29中，通过将柱形壁图示化来作为导体壁表示。即，在图29中，通过将由设置于电介质基板的两面的一对导体板以及一对柱形壁形成的柱形壁波导图示化来表示由四个导体壁构成的矩形波导。如图29所示，定向耦合器7具备第1矩形波导71以及第2矩形波导72。第1矩形波导71以及第2矩形波导72共用窄壁73。在窄壁73形成有开口731，第1矩形波导71的内部与第2矩形波导72的内部经由该开口731连通。通过在窄壁73形成有开口731，第1矩形波导71与第2矩形波导72相互电磁耦合。因而，例如在使高频信号入射至第1端口P1的情况下，该高频信号不仅从第2端口P2射出，而且也从第3端口P3以及第4端口P4射出。此时，从第3端口P3射出的高频信号的电力相对于入射至第1端口P1的高频信号的电力之比取决于第1矩形波导71与第2矩形波导72之间的耦合的强度。将该耦合的强度称为耦合度。耦合度的大小能够通过使开口的宽度W变化而变化。在耦合度为耦合度3dB的定向耦合器的情况下，从第3端口P3射出的高频信号的电力相对于从第2端口P2射出的高频信号的电力之比为1：1。非专利文献1：Z.C.Haoet.al.，Microwaves，AntennasandPropagation，IEEProceedings，Vol.153，No.5，p.426，October2006非专利文献2：Ji-XinChenet.al.，IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters，Vol.16，No.2，p.84，February2006本申请的专利技术人(以下称为专利技术人)以使得动作频率为60GHz的方式、更具体而言以使得60GHz的大致2/3即39.5GHz成为TE10模式的截止频率的方式，按照如下方式设计了第1现有例的定向耦合器7的各参数。将第1矩形波导71的内部以及第2矩形波导72的内部的相对介电常数形成为3.823。将第1矩形波导71的宽度以及第2矩形波导72的宽度形成为1.94mm。将第1矩形波导71的高度以及第2矩形波导72的高度形成为0.5mm。将窄壁73的厚度形成为0.2mm。此外，为了形成为耦合度大约为3dB附近的定向耦合器，将开口731的宽度W形成为2.85mm。图30中示出使用按照这种方式确定了各参数的现有的定向耦合器7(以下称为第1现有例)计算S参数的频率依赖性的结果。图30所示的S参数中的S(1，1)表示：在使高频信号入射至第1端口P1的情况下，从第1端口P1反射的高频信号的电力相对于入射的高频信号的电力的比例。同样，S(1，2)、S(1，3)以及S(1，4)分别表示：在使高频信号入射至第1端口P1的情况下，从第2端口P2、第3端口P3以及第4端口P4分别射出的高频信号的电力相对于入射的高频信号的电力的比例。在50GHz～59GHz的频率区域中，S(1，1)以及S(1，4)分别低于－13dB，作为第1矩形波导71与第2矩形波导72的耦合状态，实现了过耦合(overcouple)特性。即，可知：在50GHz以上59GHz以下的频率区域中，第1现有例的定向耦合器7作为定向耦合器动作。另一方面，可知：在高于设计时的动作频率即60GHz的频率区域(60GHz以上70GHz以下的频率区域)中，S(1，1)以及S(1，4)分别增大。具体而言，S(1，1)以及S(1，4)分别在大约60.5GHz处超过－13dB，在62GHz处达到－6.5dB左右。在使高频信号入射至第1端口P1的情况下，从第4端口P4射出高频信号意味着定向耦合器7的方向性变差。另外，在使高频信号入射至第1端口P1的情况下，从第1端口P1反射高频信号意味着定向耦合器7的耦合状态瓦解。如上可知：定向耦合器7未作为定向耦合器正确地动作。为了寻找其原因，专利技术人对第1现有例的定向耦合器7的与宽壁平行的面中的电场强度进行了计算。该电场强度的计算结果如图31所示。图31的(a)以及(b)分别是在使55GHz以及62GHz的高频信号入射至第1端口P1的情况下获得的电场强度的轮廓图。参照图31的(a)能够看出如下三点：(1)入射至第1端口P1的高频信号在第1波导71的内部传播并从第2端口P2射出；(2)在开口731处从第1波导71的内部向第2波导72的内部耦合后的高频信号从第3端口P3射出；以及(3)在开口731处从第1波导71的内部向第2波导72的内部耦合后的高频信号中的、从第4端口P4射出的高频信号的电场强度明显比从第3端口P3射出的高频信号的电场强度小。另一方面，参照图31的(b)能够看出：(1)隔着开口731而跨越第1波导71以及第2波导72的双方分布的电场强度的姿态紊乱，结果，(2)入射至第1端口P1的高频信号不仅从第2端口P2以及第3端口P3射出，而且从第4端口P4也射出电场强度高的高频信号。在非专利文献2的图2中，作为用于实现廉价、体积不大、且高性能的混频器(mixer)的技术，记载有发展了上述定向耦合器7的技术。图32是示意性地示出非专利文献2中记载的定向耦合器8的结构的立体图。在图32中，与图29同样，通过将柱形壁图示化而作为导体壁表示。即，在图32中，通过将由设置于电介质基板的两面的一对导体板以及一对柱形壁形成的柱形壁波导图示化来表示由四个导体壁构成的矩形波导。定向耦合器8具备共用形成有开口831的第1窄壁83的两根矩形波导81、82，在上述两根矩形波导81、82分别设置有从第2窄壁朝第1窄壁83突出的突出区间81b以及突出区间82b。换言之，突出区间81b处的第1矩形波导81的宽度相比第1矩形波导81的第1区间81a的宽度以及第1矩形波导81的第2区间81c的宽度窄了突出量P的大小。突出区间82b处的第2矩形波导82的宽度也同样。在定向耦合器8中，突出区间81b、82b的长度L比开口831的宽度W短。专利技术人以使得动作频率为60GHz的方式、更具体而言以使得60GHz的大致2/3即39.5GHz成为TE10模式的截止频率的方式，按照如下方式设计了第2现有例的定向耦合器8的各参数。将第1矩形波导81的内部以及第2矩形波导82的内部的相对介电常数形成为3.823。将第1矩形波导81的宽度以及第2矩形波导82的宽度形成为1.94mm。将第1矩形波导81的高度以及第2矩形波导82的高度形成为0.5mm。将窄壁83的厚度形成为0.2mm。此外，为了形成为耦合度3dB的定向耦合器，将开口831的宽度W形成为2.85mm。将突出区间81b、82b的突出量P形成为300μm。将突出区间81b、82b的长度L形成为2.4mm、2.85mm以及3.2mm。以下，将长度L形成为2.4mm、2.85mm以及3.2mm的定向耦合器8分别称为第2～第4现有例的定向耦合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种定向耦合器，具备共用形成有开口的第1窄壁的第1矩形波导以及第2矩形波导，所述定向耦合器的特征在于，所述第1矩形波导以及所述第2矩形波导分别具有宽度变化区间，所述宽度变化区间是通过具有第2窄壁朝所述第1窄壁突出的突出区间而产生的、且包括所述开口的至少一部分，在所述宽度变化区间中，所述第2窄壁朝所述第1窄壁突出的突出量在所述宽度变化区间的中央比在所述宽度变化区间的两端大。
【技术特征摘要】
2015.06.24 JP 2015-126655;2016.06.02 JP 2016-111191.一种定向耦合器，具备共用形成有开口的第1窄壁的第1矩形波导以及第2矩形波导，所述定向耦合器的特征在于，所述第1矩形波导以及所述第2矩形波导分别具有宽度变化区间，所述宽度变化区间是通过具有第2窄壁朝所述第1窄壁突出的突出区间而产生的、且包括所述开口的至少一部分，在所述宽度变化区间中，所述第2窄壁朝所述第1窄壁突出的突出量在所述宽度变化区间的中央比在所述宽度变化区间的两端大。2.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述突出量随着从所述宽度变化区间的两端靠近所述宽度变化区间的中央而连续地增大。3.根据权利要求1所述的定向耦合器，其特征在于，所述突出...
【专利技术属性】
技术研发人员：上道雄介，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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