定向耦合器制造技术

在定向耦合器中，即使存在寄生电感也得到良好的隔离特性并抑制大型化。传输线路型的定向耦合器（20A）具备主线路（21）、通过电场耦合和磁场耦合与主线路（21）耦合的副线路（22）。主线路（21）具有信号输入端口（RFin）和信号输出端口（RFout），副线路（22）具有耦合端口（CPL）和隔离端口（ISO）。这里，仅信号输出端口（RFout）和耦合端口（CPL）中的任意1个端口与串联电容连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及定向耦合器，尤其涉及传输线路型的定向耦合器的特性改善。
技术介绍
以往，定向耦合器被用于高频信号的测定等用途(例如，参照专利文献I。)。图1 (A)是手机装置等的RF发送电路100的框图。RF发送电路100具备天线111、定向耦合器120A、发送电力放大器113、调制电路112以及自动增益控制电路114。定向耦合器120A是传输线路型的定向耦合器，具备主线路121和耦合线路(副线路)122。主线路121连接在天线111和发送电力放大器113之间。自动增益控制电路114与定向耦合器120A的副线路122连接并基于来自与主线路121耦合的副线路122的信号来控制发送电力放大器113。图1 (B)是定向耦合器120A的等价电路图。这里，定向耦合器120A是主线路121与副线路122之间的互感M的耦合系数为I的理想电路。主线路121具有信号输入端口RFin和信号输出端口 RFout，副线路122具有耦合端口 CPL和隔离端口 ISO。主线路121与副线路122通过两线路间的分布电容C而相互电场耦合并通过互感M而相互磁场耦合。在主线路121中，若从信号输入端口 RFin被输入信号SI,则由于基于稱合电容C的电场耦合，信号S2在副线路122向耦合端口 CPL的方向传播、S3信号在副线路122向隔离端口 ISO的方向传播。另外，由于基于互感M的磁场f禹合,信号S4、信号S5在由副线路122和地线(GND)构成的闭环上从隔离端口 ISO向耦合端口 CPL的方向传播。在该理想等价电路中，流向耦合端口 CPL的信号S2、S4相对于信号SI都是+ 90°的相位，相位对准。因此，从耦合端口 CPL输出对信号S2和信号S4的电力进行相加后的信号。另一方面，对流向隔离端口 ISO的信号S3、S5而言,信号S3相对于信号SI是+ 90°的相位，信号S5相对于信号SI是一 90°的相位,信号S3和信号S5为相反相位。因此,在隔离端口 ISO中,信号S3和信号S5的电力相互抵消而不输出信号。图2是举例说明定向耦合器120A的频率特性和隔离特性的图。在图2 (A )所示的频率特性中，持续整个频带的插入损失几乎为0，此外与耦合端口 CPL的耦合量相比，隔离端口 ISO的隔离极小，可以得到较高的定向。此外图2 (B)所示的隔离特性是用极坐标显示从隔离端口 ISO输出的信号的特性，与频率无关系总是几乎为O。专利文献1:日本特开2009 - 044303号公报在上述理想定向耦合器120A中，互感M的耦合系数为I，在隔离端口 IS0，由电场耦合引起的信号和由磁场耦合引起的信号为逆相而相互抵消。然而，在实际的定向耦合器中，难以像上述一样使互感M的耦合系数为1，通常存在由引绕布线、引线等引起的寄生电感。图3是对在实际的定向耦合器120B中的寄生电感的影响进行说明的图。在图3(A)中示出定向耦合器120B的等价电路。在该定向耦合器120B中，在主线路121的信号输出端口 RFout产生寄生电感LI，在副线路122的耦合端口 CPL产生寄生电感L2。在图3(B)、图3 (C)中示出使寄生电感LI =0.5nH、L2= 1.0nH=的情况下的定向耦合器120B的频率特性和隔离特性。在该情况下，在副线路122中，由电场耦合产生的信号和由磁场耦合产生的信号都发生相位延迟，并且在隔离端口 ISO产生用两信号的相加无法抵消的信号。而且，无法确保足够的隔离、定向。此外，有时在信号输入端口 RFin、隔离端口 ISO也产生寄生电感，对这些寄生电感而言，几乎不会使定向耦合器的隔离特性、定向恶化，这里视为不发生这些。然而，公知有通过在高频电路将与寄生电感串联谐振的串联电容进行连接而抑制寄生电感的影响的技术。于是，在上述定向耦合器120B中也考虑将寄生电感L1、L2与串联电容连接。图4是对将寄生电感与串联电容连接的构成的定向耦合器120C进行说明的图。在定向耦合器120C中，在主线路121中插入电感Ll(= 0.5nH)和以所希望的频率(约2.0GHz)进行串联谐振的串联电容Cl (=14pF)，在副线路122插入电感L2 (= 1.0nH)和以所希望的频率(约2.0GHz)进行串联谐振的串联电容C2 (=6pF)。在该情况下，在各寄生电感和串联电容串联谐振的频率(约2.0GHz)下改善了隔离和定向。但是，在这样插入串联电容后的电路构成中，作为定向耦合器120C整体的器件尺寸会增大串联电容Cl、C2的大小。特别是，如果考虑信号输出端口 RFout处的与外部电路之间的阻抗匹配，需要进行电路设计以便使信号输出端口 RFout的寄生电感LI变小，在该情况下，与该寄生电感LI谐振的串联电容Cl会成为大容量且极大型的电容。因此，会由串联电容Cl带来器件尺寸的大型化。
技术实现思路
于是，本专利技术的目的在于提供即使寄生电感存在也能够得到良好隔离特性并能够抑制大型化的构成的定向I禹合器。本专利技术涉及传输线路型的定向耦合器，上述定向耦合器具备主线路、通过电场耦合和磁场耦合与主线路耦合的副线路。主线路具有信号输入端口和信号输出端口，副线路具有耦合端口和隔离端口。这里，信号输出端口和耦合端口中的仅任意一个端口与串联电容连接。在该构成中，通过使信号输出端口和I禹合端口中的仅任意一个端口与串联电容连接，能够改善隔离和定向，另外，能够比两个端口都连接串联电容的情况更抑制器件尺寸的大型化。在上述定向耦合器中，优选将以所希望的频率与信号输出端口的寄生电感谐振的电容值设为Cl、将以所希望的频率与耦合端口的寄生电感谐振的电容值设为C2，串联电容的电容值被设定为电容值Cl以下或者电容值C2以下。进一步优选将串联电容的电容值设定为满足下面等式的电容值Cx，Cx=I / (I / Cl+1 / C2)。若作为串联电容插入电容值Cl、电容值C2，则虽然能够改善隔离和定向，但越接近比电容值Cl、电容值C2更小的电容值Cx越会改善隔离和定向。并且，电容值越小，串联电容越能够小型化，并且有助于抑制器件的尺寸。在上述定向耦合器中，优选信号输出端口和耦合端口中仅耦合端口与串联电容连接。由此，信号输出端口不需要被插入串联电容就能够防止插入损失的增大。对上述定向耦合器而言，优选利用薄膜工艺形成主线路、副线路以及串联电容。通过利用薄膜工艺作成定向耦合器而能够抑制各部件的位置偏差，因此能够将定向耦合器的电特性的偏差抑制到非常小。对上述定向耦合器而言，优选将主线路和副线路中的至少一个线路用作构成串联电容的电极。在该构成中，能够一并形成构成串联电容的电极、主线路以及副线路，能够减少在以往的制造工艺所追加的工艺数。另外，能够防止器件尺寸增大串联电容的电极面积的大小。对上述定向耦合器而言，若使用半绝缘性基板，则能够减少损耗并减少定向耦合器的插入损失而为优选。另外，在该情况下，在定向耦合器中混装其他有源元件而能够促进器件的小型化和低价格化等。根据本专利技术，即使在主线路、副线路存在寄生电感，也仅向信号输出端口和耦合端口中的一个端口插入串联电容而能够得到良好的隔离特性和定向。另外，在该情况下，由于不使用2个串联电容而仅使用一个串联电容所以能够抑制器件尺寸的大型化。附图说明图1是对设置在RF发送电路中的传输线路型的定向耦合器进行说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德田大辅，向山和孝，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：
国别省市：