特許 6046296 方向性結合器及びダイプレクサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6046296

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】方向性結合器及びダイプレクサ

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/18 20060101AFI20161206BHJP

   H01P 1/213 20060101ALI20161206BHJP

   H01P 3/12 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   H01P5/18 N

   H01P1/213 F

   H01P3/12 100

【請求項の数】11

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2016-111193(P2016-111193)

(22)【出願日】2016年6月2日

【審査請求日】2016年6月2日

(31)【優先権主張番号】特願2015-126656(P2015-126656)

(32)【優先日】2015年6月24日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】上道 雄介

【審査官】 岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３３１２９１３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９６３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３０５６０９６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 肥野明大（外３名），「広帯域小型Ｈ面方向性結合器の設計」，電子情報通信学会技術研究報告，２０００年１２月１５日，Vol.100,No.528，pp.85-92，MW2000-163

【文献】 村井克弥（外４名），「SIW構造3dB方向性結合器の広帯域設計」，２０１１年電子情報通信学会総合大会講演論文集，２０１１年 ２月２８日，エレクトロニクス（１），pp.119，C-2-81

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／００−１１／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＣｉＮｉｉ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口が形成された第１の狭壁を共有し、且つ、上記第１の狭壁に対向する第２の狭壁をそれぞれが有する第１の矩形導波路と第２の矩形導波路とを備えた方向性結合器であって、
上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路の各々は、
上記第１の狭壁における、上記開口よりも入射側及び上記開口よりも出射側の上記開口に対して対称な位置に形成された、上記第１の狭壁から上記第２の狭壁に向かって突出している一対の第１の突出部と、
上記第２の狭壁から上記開口に向かって突出している第２の突出部とを備えている、ことを特徴とする方向性結合器。

【請求項2】

上記第１の矩形導波路に形成された一対の第１の突出部同士の間隔と、上記第２の矩形導波路に形成された一対の第１の突出部同士の間隔とは、共通である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方向性結合器。

【請求項3】

上記一対の第１の突出部同士の間隔は、設計目標とする動作周波数の高周波信号が上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路を導波する場合の管内波長の１２０．８％以上１９７．７％以下である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方向性結合器。

【請求項4】

上記一対の第１の突出部における、上記第１の狭壁から上記第２の狭壁に向かって突出している突出量は、上記管内波長の１３．５％以下である、
ことを特徴とする請求項３に記載の方向性結合器。

【請求項5】

上記第２の突出部は、上記第２の狭壁が上記第１の狭壁に向かって突出している突出区間であり、
上記突出区間において上記第２の狭壁が上記第１の狭壁に向かって突出する突出量は、上記突出区間の第１および第２の矩形導波路の延伸方向における両端よりも中央において大きい、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方向性結合器。

【請求項6】

上記突出量は、上記突出区間の上記両端から上記中央に近づくにしたがって連続的に大きくなる、
ことを特徴とする請求項５に記載の方向性結合器。

【請求項7】

上記突出量は、上記突出区間の上記両端から上記中央に近づくにしたがって離散的に大きくなる、
ことを特徴とする請求項５に記載の方向性結合器。

【請求項8】

上記突出区間は、
当該突出区間の第１および第２の矩形導波路の延伸方向における端部を含むスロープ区間であって、当該端部から当該突出区間の中央に近づくに従って上記突出量が連続的に大きくなるように構成されたスロープ区間と、
当該突出区間の中央を含むステップ区間であって、当該ステップ区間の第１および第２の矩形導波路の延伸方向における端部から当該ステップ区間の中央に近づくにしたがって上記突出量が離散的に大きくなるように構成されたステップ区間とにより構成されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の方向性結合器。

【請求項9】

上記第１の矩形導波路の広壁及び上記第２の矩形導波路の広壁は、それぞれ、誘電体基板の両面に設けられた一対の導体板からなり、
上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路によって共有される上記第１の狭壁、並びに上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路それぞれの上記第２の狭壁は、それぞれ、上記誘電体基板を貫通する導体ポストからなる、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の方向性結合器。

【請求項10】

上記一対の第１の突出部及び上記第２の突出部は、それぞれ、上記第１の矩形導波路の広壁同士、又は、上記第２の矩形導波路の広壁同士を導通させる導体ポストからなる、
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の方向性結合器。

【請求項11】

請求項１〜１０の何れか１項に記載の方向性結合器を第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器として備えたダイプレクサであって、
上記第１の方向性結合器の第１の矩形導波路及び上記第２の方向性結合器の第１の矩形導波路の間に挿入された第１のバンドパスフィルタと、
上記第１の方向性結合器の第２の矩形導波路及び上記第２の方向性結合器の第２の矩形導波路の間に挿入された第２のバンドパスフィルタと、を更に備えている、
ことを特徴とするダイプレクサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２つの矩形導波路を備えた方向性結合器に関する。また、そのような方向性結合器を備えたダイプレクサに関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロ波やミリ波などの高周波信号を扱う技術分野では、このような高周波信号を分波する又は合波する方向性結合器が広く利用されている。このような方向性結合器の一例として、開口が形成された導波路狭壁を共有する２本のポスト壁導波路を備えた方向性結合器が非特許文献１の図１に記載されている。図２４は、非特許文献１に記載された方向性結合器７の構成を模式的に示す斜視図である。実際には、図２４に示す矩形導波路の狭壁をポスト壁として実現したものが、非特許文献１に記載のポスト壁導波路に相当する。

【0003】

図２４に示すように、方向性結合器７は、第１の矩形導波路７１と第２の矩形導波路７２とを備えている。第１の矩形導波路７１及び第２の矩形導波路７２は、狭壁７３を共有している。狭壁７３には、開口７３１が形成されており、この開口７３１を介して第１の矩形導波路７１の内部と第２の矩形導波路７２の内部とが連通する。

【0004】

狭壁７３に開口７３１が形成されていることにより、第１の矩形導波路７１と第２の矩形導波路７２とは、互いに電磁気的に結合している。したがって、例えば第１のポートＰ１に高周波信号を入射させた場合、その高周波信号は、第２のポートＰ２のみならず第３のポートＰ３及び第４のポートＰ４からも出射される。このとき、第１のポートＰ１に入射された高周波信号の電力に対する第３のポートＰ３から出射される高周波信号の電力の比は、第１の矩形導波路７１と第２の矩形導波路７２との結合の強さに依存する。この結合の強さのことを結合度と呼称する。結合度の大小は、開口の幅Ｗを変化させることによって変化させることができる。結合度が結合度３ｄＢの方向性結合器の場合、第２のポートＰ２から出射される高周波信号の電力に対する第３のポートＰ３から出射される高周波信号の電力の比は、１：１となる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Z.C. Hao et. al.，Microwaves, Antennas and Propagation, IEE Proceedings，Vol. 153, No. 5, p. 426，October 2006

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願の発明者（以下、発明者）は、設計目標とする動作周波数（以下、目標周波数という）が７８．５ＧＨｚとなるように、すなわち、７８．５ＧＨｚのおよそ２／３倍である５２．３ＧＨｚがＴＥ_１０モードのカットオフ周波数となるように、従来例の方向性結合器７の各パラメータを以下の通りに設計した。

【0007】

第１の矩形導波路７１の内部及び第２の矩形導波路７２の内部の比誘電率を３．８２３とした。

【0008】

第１の矩形導波路７１の幅及び第２の矩形導波路７２の幅を１．４７ｍｍとした。

【0009】

第１の矩形導波路７１の高さ及び第２の矩形導波路７２の高さを０．５ｍｍとした。

【0010】

狭壁７３の厚みを０．１ｍｍとした。

【0011】

なお、結合度がおおよそ３ｄＢ付近の方向性結合器とするために、開口７３１の幅Ｗを１．９５ｍｍとした。

【0012】

各パラメータをこのように定めた従来の方向性結合器７（以下、従来例）を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を、図２５に示す。図２５に示したＳパラメータのうちＳ（１，１）は、第１のポートＰ１に入射する高周波信号の電力に対する、第１のポートＰ１から反射された高周波信号の電力の割合を表す。同様に、Ｓ（１，２）、Ｓ（１，３）、及びＳ（１，４）の各々は、第１のポートＰ１に入射する高周波信号の電力に対する、第２のポートＰ２、第３のポートＰ３、及び第４のポートＰ４のそれぞれから出射する高周波信号の電力の割合を表す。

【0013】

６５ＧＨｚ以上８１ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、それぞれ、−１３ｄＢを下回り、第１の矩形導波路７１と第２の矩形導波路７２との結合状態としては、オーバーカップル特性を実現している。すなわち、６５ＧＨｚ以上８１ＧＨｚ以下の周波数帯域において、従来例の方向性結合器７は、方向性結合器として動作していることが分かる。

【0014】

一方、目標周波数である７８．５ＧＨｚを上回る周波数帯域（８２ＧＨｚ以上９０ＧＨｚ以下の周波数帯域）において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、増大することが分かる。具体的には、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、８２ＧＨｚにおいて−１３ｄＢを上回る−１０ｄＢ程度に達している。第１のポートＰ１に高周波信号を入射させた場合において、第４のポートＰ４から高周波信号が出射されるということは、方向性結合器７の方向性が劣化しているということを意味する。また、第１のポートＰ１に高周波信号を入射させた場合において、第１のポートＰ１から高周波信号が反射されるということは、方向性結合器７の整合状態が崩れていることを意味する。以上のように、方向性結合器７は、８２ＧＨｚにおいて反射損失を十分に抑制できないことが分かった。

【0015】

８２ＧＨｚは、目標周波数である７８．５ＧＨｚのおよそ１０５％に相当する周波数である。換言すれば、方向性結合器７は、目標周波数では反射損失を抑制可能であるものの、目標周波数の１０５％に相当する周波数では反射損失を抑制できないことが分かった。

【0016】

この原因を探るために、発明者は、従来例の方向性結合器７の広壁に平行な面における電界強度を計算した。その電界強度の計算結果を、図２６に示す。図２６の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、７０ＧＨｚ及び８２ＧＨｚの高周波信号を第１のポートＰ１に入射させた場合に得られた電界強度のコンター図である。

【0017】

図２６の（ａ）を参照すると、（１）第１のポートＰ１に入射された高周波信号が第１の導波路７１の内部を伝搬し第２のポートＰ２から出射されること、（２）開口７３１において第１の導波路７１の内部から第２の導波路７２の内部へ入射した高周波信号が第３のポートＰ３から出射されること、（３）開口７３１において第１の導波路７１の内部から第２の導波路７２の内部へ入射した高周波信号のうち、第４のポートＰ４から出射される高周波信号の電界強度は、第３のポートＰ３から出射される高周波信号の電界強度と比較して明確に小さいこと、の３点が読み取れた。

【0018】

一方、図２６の（ｂ）を参照すると、（１）開口７３１を隔てて第１の導波路７１及び第２の導波路７２の双方にまたがって分布する電界強度の姿態が乱れており、その結果、（２）第１のポートＰ１に入射された高周波信号が第２のポートＰ２及び第３のポートＰ３のみならず、第４のポートＰ４からも電界強度の高い高周波信号が出射されていることが読み取れた。

【0019】

以上のように、従来例の方向性結合器７は、目標周波数において、反射損失を抑制可能であるものの、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域（ここでは、目標周波数の１０５％を上限周波数とする周波数帯域）において、反射損失を十分に抑制できないことが分かった。

【0020】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロ波及びミリ波に対して利用可能な方向性結合器であって、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失が従来よりも小さい方向性結合器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0021】

上記の課題を解決するために、本発明に係る方向性結合器は、開口が形成された第１の狭壁を共有し、且つ、上記第１の狭壁に対向する第２の狭壁をそれぞれが有する第１の矩形導波路と第２の矩形導波路とを備えた方向性結合器であって、上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路の各々は、上記第１の狭壁又は上記第２の狭壁における、上記開口よりも入射側及び上記開口よりも出射側の上記開口の対して対称な位置に形成された、上記第１の狭壁及び上記第２の狭壁のうち、一方の狭壁から他方の狭壁に向かって突出している一対の第１の突出部と、上記第２の狭壁から上記開口に向かって突出している第２の突出部とを備えている、ことを特徴とする。

【0022】

上記のように構成された方向性結合器の第１の矩形導波路の一方の端部に、設計目標とする動作周波数である目標周波数を下限とする特定の周波数帯域（例えば、目標周波数を下限とし、目標周波数の１０５％を上限周波数とする周波数帯域）の高周波信号を入射させた場合、当該周波数帯域におけるＳ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、何れも、従来例に係る方向性結合器よりも小さくなる。すなわち、この方向性結合器は、開口よりも入射側及び開口よりも出射側に形成された一対の突出部であって、開口に対して対称な位置に形成された一対の第１の突出部と、第２の狭壁から開口に向かって突出している第２の突出部とを備えていることにより、当該周波数帯域において反射損失を抑制することができる。

【0023】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記第１の矩形導波路に形成された一対の第１の突出部同士の間隔と、上記第２の矩形導波路に形成された一対の第１の突出部同士の間隔とは、共通である、ことが好ましい。

【0024】

方向性結合器を上記のように構成することにより、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失を従来よりも抑制することができる。

【0025】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記一対の第１の突出部同士の間隔は、設計目標とする動作周波数の高周波信号が上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路を導波する場合の管内波長の１２０．８％以上１９７．７％以下である、ことが好ましい。

【0026】

方向性結合器を上記のように構成することにより、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失を従来よりも抑制することができる。

【0027】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記一対の第１の突出部における、上記一方の狭壁から上記他方の狭壁に向かって突出している突出量は、上記管内波長の１３．５％以下である、ことが好ましい。

【0028】

方向性結合器を上記のように構成することにより、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失を従来よりも抑制することができる。

【0029】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記第２の突出部は、上記第２の狭壁が上記第１の狭璧に向かって突出している突出区間であり、上記突出区間において上記第２の狭璧が上記第１の狭璧に向かって突出する突出量は、上記突出区間の第１および第２の矩形導波路の延伸方向における両端よりも中央において大きい、ことが好ましい。

【0030】

上記の構成によれば、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失を従来よりも更に抑制することができる。

【0031】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記突出区間の上記両端から上記中央に近づくにしたがって連続的に大きくなる、ように構成されていてもよい。

【0032】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記突出量は、上記突出区間の上記両端から上記中央に近づくにしたがって離散的に大きくなる、ように構成されていてもよい。

【0033】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記突出区間は、当該突出区間の第１および第２の矩形導波路の延伸方向における端部を含むスロープ区間であって、当該端部から当該突出区間の中央に近づくに従って上記突出量が連続的に大きくなるように構成されたスロープ区間と、当該突出区間の中央を含むステップ区間であって、当該ステップ区間の第１および第２の矩形導波路の延伸方向における端部から当該ステップ区間の中央に近づくにしたがって上記突出量が離散的に大きくなるように構成されたステップ区間とにより構成されていてもよい。

【0034】

上記の構成によれば、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失を従来よりも更に抑制することができる。

【0035】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記第１の矩形導波路の広壁及び上記第２の矩形導波路の広壁は、それぞれ、誘電体基板の両面に設けられた一対の導体板からなり、上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路によって共有される上記第１の狭壁、並びに上記第１の矩形導波路及び上記第２の矩形導波路それぞれの上記第２の狭壁は、それぞれ、上記誘電体基板を貫通する導体ポストからなる、ことが好ましい。

【0036】

このように構成された方向性結合器は、ポスト壁導波路技術を用いることによって製造することができる。したがって、金属製の導波管を用いて方向性結合器を作製する場合よりも製造が容易になる。その結果として、方向性結合器の製造コストを抑制することができる。

【0037】

本発明の一態様に係る方向性結合器において、上記一対の第１の突出部及び上記第２の突出部は、それぞれ、上記第１の矩形導波路の広壁同士、又は、上記第２の矩形導波路の広壁同士を導通させる導体ポストからなる、ことが好ましい。

【0038】

上記の構成によれば、一対の第１の突出部および第２の突出部を簡単に製造することができる。また、一対の第１の突出部および第２の突出部を、導体璧により構成する場合よりも軽量に実現することができる。

【0039】

本発明の一態様に係るダイプレクサは、本発明の各態様に係る方向性結合器の何れかを第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器として備えたダイプレクサであって、上記第１の方向性結合器の第１の矩形導波路及び上記第２の方向性結合器の第１の矩形導波路の間に挿入された第１のバンドパスフィルタと、上記第１の方向性結合器の第２の矩形導波路及び上記第２の方向性結合器の第２の矩形導波路の間に挿入された第２のバンドパスフィルタと、を更に備えている、ことが好ましい。

【0040】

上記の構成によれば、本発明の各態様に係る方向性結合器と同様の効果を奏する。

【発明の効果】

【0041】

本発明は、マイクロ波及びミリ波に対して利用可能な方向性結合器であって、目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失が従来よりも小さい方向性結合器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る方向性結合器の構成を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図3】上記方向性結合器のＨ面における電界強度を示すコンター図である。

【図4】本発明の第１の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図5】本発明の第２の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図6】本発明の第３の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図7】本発明の第４の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図8】本発明の第５の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図9】本発明の第６の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図10】本発明の第７の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図11】本発明の第８の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図12】本発明の第９の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図13】本発明の第１０の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図14】本発明の第１１の変形例に係る方向性結合器の構成を示す斜視図である。

【図15】本発明の第１１の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図16】本発明の第１２の変形例に係る方向性結合器の構成を示す斜視図である。

【図17】本発明の第１３の変形例に係る方向性結合器の構成を示す斜視図である。

【図18】本発明の第１４の変形例に係る方向性結合器の構成を示す斜視図である。

【図19】本発明の第１５の変形例に係る方向性結合器の構成を示す斜視図である。

【図20】（ａ）は、本発明の第１３の変形例に係る方向性結合器の一例のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の第１３の変形例に係る方向性結合器の別の例のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図21】本発明の第１５の変形例に係る方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図22】本発明の第１の実施形態に係る方向性結合器の構成例を示す上面図である。

【図23】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るダイプレクサの構成を示すブロック図である。

【図24】従来例に係る方向性結合器の構成を示す斜視図である。

【図25】上記方向性結合器のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【図26】上記方向性結合器のＨ面における電界強度を示すコンター図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る方向性結合器ついて、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る方向性結合器１の構成を示す斜視図である。

【0044】

図１に示すように、方向性結合器１は、第１の導波路１１と第２の導波路１２とを備えている。第１の導波路１１の高さ及び第２の導波路１２の高さは、高さＨで共通である。第１の導波路１１は、その幅Ｗ１が高さＨよりも長い矩形導波路である。同様に、第２の導波路１２は、その幅Ｗ２が高さＨよりも長い矩形導波路である。第１の導波路１１及び第２の導波路１２の各々は、それぞれを構成する一対の狭壁のうち第１の狭壁である狭壁１３を共有する。

【0045】

第１の導波路１１は、狭壁１３に加えて、狭壁１３と対向する第２の狭壁である狭壁１１２、並びに、一対の広壁である広壁１１１ａ及び広壁１１１ｂによって構成された管状の導波路である。同様に、第２の導波路１２は、狭壁１３に加えて、狭壁１３と対向する第２の狭壁である狭壁１２２、並びに、一対の広壁である広壁１２１ａ及び広壁１２１ｂによって構成された管状の導波路である。

【0046】

狭壁１３には、開口１３１が形成されている。第１の導波路１１の内部と第２の導波路１２の内部とは、開口１３１を介して連通する。開口１３１の高さは、第１の導波路１１及び第２の導波路１２の高さである高さＨと共通である。第１の導波路１１と第２の導波路１２とは、開口１３１を介して結合する。したがって、方向性結合器１は、Ｈ面結合を利用した方向性結合器である。

【0047】

開口１３１の幅Ｗを変化させることによって、方向性結合器１における第１の導波路１１と第２の導波路１２との結合度（以下、方向性結合器１の結合度）を変化させることができる。すなわち、幅Ｗは、方向性結合器１の結合度を制御する重要なパラメータである。

【0048】

本明細書において、例えば、結合度が３ｄＢである方向性結合器１のことを結合度３ｄＢの方向性結合器と呼称する。

【0049】

本発明の方向性結合器１において、第１の導波路１１は、一対の突出部（第１の突出部）１１ａと他の突出部（第２の突出部）１１ｂとを備えている。第２の導波路１２は、一対の突出部１２ａと他の突出部１２ｂとを備えている。

【0050】

（一対の突出部）
一対の突出部１１ａは、第１の狭壁１３又は第２の狭壁１１２に設けられ、開口１３１よりも入射側及び開口１３１よりも出射側に開口１３１に対して対称な位置に形成されている。一対の突出部１１ａは、第１の狭壁１３及び第２の狭壁１１２のうち、一方の狭壁（１３又は１１２）から他方の狭壁（１１２又は１３）に向かって突出している。また、一対の突出部１２ａは、第１の狭壁１３又は第２の狭壁１２２に設けられ、開口１３１よりも入射側及び開口１３１よりも出射側に開口１３１に対して対称な位置に形成されている。一対の突出部１２ａは、第１の狭壁１３及び第２の狭壁１２２のうち、一方の狭壁（１３又は１２２）から他方の狭壁（１２２又は１３）に向かって突出している。本実施形態においては、一対の突出部１１ａ，１２ａが第１の狭壁１３から第２の狭壁１１２，１２２に向かって突出する構成を採用している。

【0051】

方向性結合器１において、第１の導波路１１及び第２の導波路１２は、第１の狭壁１３を対称面として面対称になるように構成されている。すなわち、第１の導波路１１に形成された一対の突出部１１ａと、第２の導波路１２に形成された一対の突出部１２ａとは、第１の狭壁１３を対称面として面対称になるように構成されている。そのため、一対の突出部１１ａを構成する２つの突出部同士の間隔２Ｌと、一対の突出部１２ａを構成する２つの突出部同士の間隔２Ｌとは共通である。本実施形態では、一対の突出部１１ａについて説明し、一対の突出部１２ａに関する説明を省略する。

【0052】

上述したように、一対の突出部１１ａは、開口１３１よりも入射側及び開口１３１よりも出射側に形成された一対の突出部１１ａであって、開口１３１に対して対称な位置に形成された一対の突出部１１ａである。換言すれば、一対の突出部１１ａの各々は、導波路１１，１２の延伸されている方向（導波路１１，１２の長軸方向）に対して垂直な断面であって、開口１３１の中心Ｃを通る断面を対称面として、面対称な位置に形成されている。すなわち、一対の突出部１１ａの各々から上記対称面までの距離Ｌは、互いに共通である。

【0053】

また、一対の突出部１１ａの各々の形状は、同一である。より具体的には、一対の突出部１１ａの各々において、突出量Ｐａ及び幅Ｗａは、互いに共通である。突出量Ｐａは、一対の突出部１１ａの各々が第１の狭壁１３から第２の狭壁１１２に向かって突出している長さである。

【0054】

一対の突出部１１ａが形成されている位置における第１の導波路１１の幅Ｗ１は、第１の導波路１１の両端、すなわち、第１のポートＰ１及び第２のポートＰ２における幅Ｗ１より、突出量Ｐａの分だけ狭い。

【0055】

なお、開口１３１の中心Ｃは、開口１３１に狭壁１３の構成部材が存在すると仮定した場合に、開口１３１の重心と一致する点である。図１に示すように、方向性結合器１において、長方形の開口１３１が採用されている場合、中心Ｃは、開口１３１の対角線同士の交点である。

【0056】

なお、本実施形態において、一対の突出部１１ａは、第１の狭壁１３から第２の狭壁１１２に向かって突出している。しかし、一対の突出部１１ａとして、第２の狭壁１１２から第１の狭壁１３に向かって突出している構成を採用することもできる。

【0057】

一対の突出部１１ａが形成されていることによって、方向性結合器１は、例えば第１のポートＰ１に目標周波数を下限とする特定の周波数帯域、例えば目標周波数を下限とし、目標周波数の１０５％を上限周波数とする周波数帯域の高周波信号を入射させた場合、当該周波数帯域におけるＳパラメータＳ（１，１）及びＳ（１，４）の各々を、何れも十分に小さくすることができる。すなわち、方向性結合器１は、一対の突出部１１ａを備えていることにより、上記周波数帯域において、従来例に係る方向性結合器７よりも反射損失を抑制することができる。

【0058】

なお、以下において、目標周波数を下限とし、目標周波数の１０５％を上限周波数とする周波数帯域のことを目標周波数の１００％以上１０５％以下である周波数帯域という。

【0059】

一対の突出部１１ａ同士の間隔２Ｌは、目標周波数を有する高周波信号が第１の導波路１１及び第２の導波路１２を導波する場合の管内波長の１２０．８％以上１９７．７％以下である、ことが好ましい。このように構成された方向性結合器１によれば、目標周波数の１００％以上１０５％以下である周波数帯域において、従来例に係る方向性結合器７よりも反射損失を抑制可能である。

【0060】

また、一対の突出部１１ａの突出量Ｐａは、目標周波数を有する高周波信号が第１の導波路１１及び第２の導波路１２を導波する場合の管内波長の１３．５％以下であることが好ましい。このように構成された方向性結合器１によれば、目標周波数の１００％以上１０５％以下である周波数帯域において、従来例に係る方向性結合器７よりも反射損失を抑制可能である。

【0061】

（他の突出部）
他の突出部１１ｂ，１２ｂは、第２の狭壁１１２，１２２から開口１３１、より具体的には開口１３１の中心Ｃに向かって突出している。第１の導波路１１に形成された他の突出部１１ｂと、第２の導波路１２に形成された他の突出部１２ｂとは、第１の狭壁１３を対称面として面対称になるように構成されている。したがって、ここでは、他の突出部１１ｂについて説明し、他の突出部１２ｂに関する説明を省略する。

【0062】

他の突出部１１ｂは、開口１３１の中心Ｃに対向する位置に形成されている。他の突出部１１ｂの突出量Ｐｂは、開口１３１及び一対の突出部１１ａ，１２ａを設けたことによる反射損失の増大を抑制可能な範囲内で適宜選択することができる。突出量Ｐｂの一例としては、３００μｍが挙げられるが、突出量Ｐｂは、これらの値に限定されない。

【0063】

（方向性結合器の構成）
方向性結合器１は、第１の導波路１１及び第２の導波路１２のそれぞれとして、ポスト壁導波路を採用してもよいし、金属製の導波管を採用してもよい。ポスト壁導波路は、（１）誘電体基板の両面に設けられた一対の導体板と、（２）一対のポスト壁とによって四方を囲まれた導波路である。上記一対のポスト壁は、上記誘電体基板を貫通し、上記一対の導体板を導通させる。導体ポストは、誘電体基板を貫通するスルーホールの内壁に沿って形成された導体、又は、このスルーホールの内側に充填された導体からなる。第１の導波路１１及び第２の導波路１２のそれぞれとして、ポスト壁導波路を採用した構成については、図２２を参照しながら後述する。第１の導波路１１及び第２の導波路１２のそれぞれとしてポスト壁導波路を採用する場合、一対の突出部１１ａ，１２ａ及び他の突出部１１ｂ，１２ｂの各々は、上記誘電体基板を貫通する導体ポストにより構成されていることが好ましい。

【0064】

第１の導波路１１及び第２の導波路１２のそれぞれとして金属製の導波管を採用する場合、一対の突出部１１ａ，１２ａ及び他の突出部１１ｂ，１２ｂの各々は、（１）導波管の内側を切削することによって構成されていてもよいし、（２）金属製の導波管の一方の狭壁を、他方の狭壁に向かって突出させるように折り曲げることによって構成されていてもよいし、（３）導体ポストにより構成されていてもよい。第１の導波路１１及び第２の導波路は、それらの内部の比誘電率を制御するために、それぞれの金属製の導波管の内部に所望の比誘電率を有する誘電体が充填されていてもよい。一方、第１の導波路１１及び第２の導波路１２のそれぞれとしてポスト壁導波路を採用する場合には、所望の比誘電率を有する誘電体基板を選択することによって、第１の導波路１１の内部及び第２の導波路の媒質の比誘電率を制御することができる。

【0065】

（方向性結合器の機能）
方向性結合器１の第１のポートＰ１に高周波信号を入射させた場合、入射された高周波信号は、第１の導波路１１の内部を伝搬して第２のポートＰ２から出射される。また、開口１３１を介して第２の導波路１２と結合した高周波信号は、第２の導波路１２の内部を伝搬して第３のポートＰ３から出射される。このように、方向性結合器１は、１つのポートに入射された高周波信号を２つのポートから出射する分波器として機能する。

【0066】

なお、第２のポートＰ２から出射された高周波信号は、第１のポートＰ１に入射された高周波信号と同位相である。それに対して、第３のポートＰ３から出射された高周波信号は、第１のポートＰ１に入射された高周波信号に対して位相が９０°ずれる。すなわち、第２のポートＰ２から出射された高周波信号の位相と、第３のポートＰ３から出射された高周波信号の位相とは、９０°ずれている。このことから、方向性結合器１は、９０°ハイブリッドとも呼ばれる。

【0067】

第２のポートＰ２に第１の高周波信号を入射させ、且つ、第３のポートＰ３に第１の高周波信号と位相が９０°異なる第２の高周波信号を入射させた場合、第１のポートＰ１からは、合波された第１の高周波信号及び第２の高周波信号が出射される。このように、方向性結合器１は、２つのポートに入射された高周波信号を１つのポートから出射する合波器としても機能する。

【0068】

〔実施例〕
本発明の実施例に係る方向性結合器ついて、図２〜図３を参照して説明する。本実施例に係る方向性結合器１は、第１の実施形態に係る方向性結合器１の各パラメータを以下のように定めたものである。

【0069】

幅Ｗ１及び幅Ｗ２の各々として、それぞれ、１．４７ｍｍを採用した。

【0070】

高さＨとして０．５ｍｍを採用した。

【0071】

導波路１１，１２の内部に充填する誘電体の比誘電率として、３．８２３を採用した。

【0072】

幅Ｗとして１．９５ｍｍを採用した。

【0073】

一対の突出部１１ａ，１２ａに関して、突出量Ｐａ及び幅Ｗａとして、それぞれ、１５０μｍ及び１００μｍを採用した。また、一対の突出部１１ａ，１２ａの間隔２Ｌとして、４．１４ｍｍを採用した。

【0074】

他の突出部１１ｂ，１２ｂに関して、突出量Ｐｂ及び幅Ｗｂとして、それぞれ、３００μｍ及び１００μｍを採用した。

【0075】

本実施例に係る方向性結合器１の目標周波数は、７８．５ＧＨｚである。周波数が７８．５ＧＨｚである高周波信号の波長は、自由空間中及び比誘電率が３．８２３である誘電体中において、それぞれ３．８２ｍｍ及び１．９５ｍｍである。また、周波数が７８．５ＧＨｚである高周波信号の管内波長は、上述のように構成された方向性結合器１において２．６ｍｍ（有効数字２桁。有効数字３桁で言えば２．６１ｍｍ）である。上述した間隔２Ｌは、この管内波長の１５９．２％に相当する。

【0076】

また、本実施例に係る方向性結合器１は、結合度３ｄＢの方向性結合器として設計されている。

【0077】

本実施例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図２に示す。図２は、本実施例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。なお、本実施例に係る方向性結合器１のＳパラメータＳ（１，１）、Ｓ（１，２）、Ｓ（１，３）、及びＳ（１，４）を計算するときに、第１のポートＰ１に高周波信号を入射するものとした。また、その高周波信号の周波数を６５ＧＨｚ以上９０ＧＨｚ以下の周波数範囲において変化させた。これらのＳパラメータの周波数依存性を計算するために用いた条件は、後述する各変形例に係る方向性結合器１についても共通である。

【0078】

図２に示したＳパラメータのうちＳ（１，１）は、第１のポートＰ１に高周波信号を入射させた場合において、入射させた高周波信号の電力に対する、第１のポートＰ１から反射された高周波信号の電力の割合を表す。同様に、Ｓ（１，２）、Ｓ（１，３）、及びＳ（１，４）の各々は、第１のポートＰ１に高周波信号を入射させた場合において、入射させた高周波信号の電力に対する、第２のポートＰ２、第３のポートＰ３、及び第４のポートＰ４のそれぞれから出射された高周波信号の電力の割合を表す。

【0079】

本明細書において、方向性結合器が方向性結合器として動作しているか否かの判定基準を、目標周波数において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々が−１３ｄＢ未満である、と定める。また、方向性結合器が方向性結合器としてより好適に動作しているか否かの判定基準を、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差が１．０ｄＢ未満である、と定める。

【0080】

図２を参照すると、周波数が６７．２ＧＨｚ以上８６．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、本実施例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下（有効数字３桁。有効数字５桁で言えば８２．４２５Ｇｚ）である周波数帯域を含む６７．２ＧＨｚ以上８６．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0081】

また、周波数が６５ＧＨｚ以上８３．６ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、本実施例に係る方向性結合器１は、６７．２ＧＨｚ以上８３．６ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0082】

本実施例に係る方向性結合器１のＨ面における電界強度を計算した結果を、図３に示す。図３は、方向性結合器１のＨ面における電界強度を示すコンター図である。図３を参照すると、開口１３１を隔てて導波路１１，１２の双方にまたがって分布する電界強度の姿態が乱れていないことが分かった。

【0083】

一方、上述したように、図２６の（ｂ）に示した従来例の方向性結合器７のＨ面における電界強度においては、開口７３１を隔てて導波路７１，７２の双方にまたがって分布する電界強度の姿態が乱れていた。

【0084】

これらの結果より、発明者は、この電界強度の姿態が乱れている状態では、高次モードが発生している可能性が高いと推測している。また、発明者は、（１）この高次モードの発生と、（２）反射損失が増大すること及び方向性結合器の方向性が劣化すること（Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々が増大すること）との間には、密接な関係があると推測している。したがって、発明者は、目標周波数で方向性結合器として動作する方向性結合器１を提供するために、開口１３１を隔てて導波路１１，１２の双方にまたがって分布する電界強度の姿態を乱さないような形状の一対の突出部１１ａ，１２ａを設計することが重要であり、そのうえで、開口１３１及び一対の突出部１１ａ，１２ａを設けたことによる反射損失の増大を抑制可能な形状の他の突出部１１ｂ，１２ｂを設計することが重要であるとの知見を得た。

【0085】

〔第１の変形例〕
本発明の第１の変形例に係る方向性結合器ついて、図４を参照して説明する。第１の変形例に係る方向性結合器１は、第１の実施形態に係る方向性結合器１における、（１）一対の突出部１１ａ，１２ａの突出量Ｐａとして、５０μｍを採用し、且つ、（２）他の突出部１１ｂ，１２ｂの突出量Ｐｂとして、３００μｍを採用することによって得られる。

【0086】

第１の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図４に示す。図４は、第１の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0087】

図４を参照すると、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８６．９ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第１の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む６５．０ＧＨｚ以上８６．９ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0088】

また、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８３．３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第１の変形例に係る方向性結合器１は、６５．０ＧＨｚ以上８３．３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0089】

〔第２の変形例〕
本発明の第２の変形例に係る方向性結合器ついて、図５を参照して説明する。第２の変形例に係る方向性結合器１は、第１の実施形態に係る方向性結合器１における、（１）一対の突出部１１ａ，１２ａの突出量Ｐａとして、１００μｍを採用し、且つ、（２）他の突出部１１ｂ，１２ｂの突出量Ｐｂとして、３００μｍを採用することによって得られる。

【0090】

第２の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図５に示す。図５は、第２の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0091】

図５を参照すると、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８６．９ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第２の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む６５．０ＧＨｚ以上８６．９ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0092】

また、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８３．６ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第２の変形例に係る方向性結合器１は、６５．０ＧＨｚ以上８３．６ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0093】

〔第３の変形例〕
本発明の第３の変形例に係る方向性結合器ついて、図６を参照して説明する。第３の変形例に係る方向性結合器１は、第１の実施形態に係る方向性結合器１における、（１）一対の突出部１１ａ，１２ａの突出量Ｐａとして、２００μｍを採用し、且つ、（２）他の突出部１１ｂ，１２ｂの突出量Ｐｂとして、３００μｍを採用することによって得られる。

【0094】

第３の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図６に示す。図６は、第３の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0095】

図６を参照すると、周波数が６９．７ＧＨｚ以上８６．９ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第３の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む６９．７ＧＨｚ以上８６．９ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0096】

また、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８４．２ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第３の変形例に係る方向性結合器１は、６９．７ＧＨｚ以上８４．２ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0097】

〔第４の変形例〕
本発明の第４の変形例に係る方向性結合器ついて、図７を参照して説明する。第４の変形例に係る方向性結合器１は、第１の実施形態に係る方向性結合器１における、（１）一対の突出部１１ａ，１２ａの突出量Ｐａとして、２５０μｍを採用し、且つ、（２）他の突出部１１ｂ，１２ｂの突出量Ｐｂとして、３００μｍを採用することによって得られる。

【0098】

第４の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図７に示す。図７は、第４の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0099】

図７を参照すると、周波数が７１．３ＧＨｚ以上８６．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第４の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７１．３ＧＨｚ以上８６．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0100】

また、周波数が、６５．０ＧＨｚ以上６８．０ＧＨｚ以下の周波数帯域及び６９．８ＧＨｚ以上８４．２ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第４の変形例に係る方向性結合器１は、７１．３ＧＨｚ以上８４．２ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0101】

〔第５の変形例〕
本発明の第５の変形例に係る方向性結合器ついて、図８を参照して説明する。第５の変形例に係る方向性結合器１は、第１の実施形態に係る方向性結合器１における、（１）一対の突出部１１ａ，１２ａの突出量Ｐａとして、３００μｍを採用し、且つ、（２）他の突出部１１ｂ，１２ｂの突出量Ｐｂとして、３００μｍを採用することによって得られる。

【0102】

第５の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図８に示す。図８は、第５の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0103】

図８を参照すると、周波数が７３．１ＧＨｚ以上８７．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第５の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７３．１ＧＨｚ以上８７．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0104】

また、周波数が、７１．５ＧＨｚ以上７４．２ＧＨｚ以下及び７６．９ＧＨｚ以上８４．６ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第５の変形例に係る方向性結合器１は、７３．１ＧＨｚ以上７４．２ＧＨｚ以下の周波数帯域及び７６．９ＧＨｚ以上８４．６ＧＨｚ以下の周波数領域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0105】

〔第６の変形例〕
本発明の第６の変形例に係る方向性結合器ついて、図９を参照して説明する。第６の変形例に係る方向性結合器１は、第１の実施形態に係る方向性結合器１における、（１）一対の突出部１１ａ，１２ａの突出量Ｐａとして、３５０μｍを採用し、且つ、（２）他の突出部１１ｂ，１２ｂの突出量Ｐｂとして、３００μｍを採用することによって得られる。

【0106】

第６の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図９に示す。図９は、第６の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0107】

図９を参照すると、周波数が７７．１ＧＨｚ以上８７．１ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第６の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７７．１ＧＨｚ以上８７．１ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0108】

また、周波数が７７．５ＧＨｚ以上８５．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第６の変形例に係る方向性結合器１は、７７．５ＧＨｚ以上８５ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0109】

（突出量Ｐａについて）
以上のように、第１〜第６の変形例に係る方向性結合器１によって得られたＳパラメータの周波数依存性（図４〜図９参照）によれば、突出量Ｐａが３５０μｍ以下である場合に、本実施形態に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。３５０μｍは、２．６ｍｍである管内波長の１３．５％に相当する。すなわち、本実施形態に係る方向性結合器１において、突出量Ｐａは、目標周波数を有する高周波信号が第１の導波路１１及び第２の導波路１２を導波する場合の管内波長の１３．５％以下である。

【0110】

〔第７の変形例〕
本発明の第７の変形例に係る方向性結合器ついて、図１０を参照して説明する。第７の変形例に係る方向性結合器１は、第３の変形例に係る方向性結合器１（図６参照）において、一対の突出部１１ａ，１２ａの各々を、開口１３１に近づく方向へ、それぞれ２００μｍ移動することによって得られる。すなわち、第７の変形例に係る方向性結合器１は、一対の突出部１１ａ，１２ａの間隔２Ｌとして３．７４ｍｍを採用している。

【0111】

第７の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図１０に示す。図１０は、第７の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0112】

図１０を参照すると、周波数が７１．４ＧＨｚ以上８８．３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第７の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７１．４ＧＨｚ以上８８．３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0113】

また、周波数が６６．５ＧＨｚ以上８３．６ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第７の変形例に係る方向性結合器１は、７１．４ＧＨｚ以上８３．６ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0114】

〔第８の変形例〕
本発明の第８の変形例に係る方向性結合器ついて、図１１を参照して説明する。第８の変形例に係る方向性結合器１は、第３の変形例に係る方向性結合器１（図６参照）において、一対の突出部１１ａ，１２ａの各々を、開口１３１に近づく方向へ、それぞれ５００μｍ移動することによって得られる。すなわち、第８の変形例に係る方向性結合器１は、一対の突出部１１ａ，１２ａの間隔２Ｌとして３．１４ｍｍを採用している。

【0115】

第８の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図１１に示す。図１１は、第８の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0116】

図１１を参照すると、周波数が７４．９ＧＨｚ以上８９．１ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第８の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７４．９ＧＨｚ以上８９．１ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0117】

また、周波数が７２．８ＧＨｚ以上８２．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第６の変形例に係る方向性結合器１は、７４．９ＧＨｚ以上８２．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0118】

〔第９の変形例〕
本発明の第９の変形例に係る方向性結合器ついて、図１２を参照して説明する。第９の変形例に係る方向性結合器１は、第３の変形例に係る方向性結合器１（図６参照）において、一対の突出部１１ａ，１２ａの各々を、開口１３１から遠ざかる方向へ、それぞれ２００μｍ移動することによって得られる。すなわち、第９の変形例に係る方向性結合器１は、一対の突出部１１ａ，１２ａの間隔２Ｌとして４．５４ｍｍを採用している。

【0119】

第９の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図１２に示す。図１２は、第９の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0120】

図１２を参照すると、周波数が６７．９ＧＨｚ以上８５．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第９の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む６７．９ＧＨｚ以上８５．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0121】

また、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８３．５ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第９の変形例に係る方向性結合器１は、６７．９ＧＨｚ以上８３．５ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0122】

〔第１０の変形例〕
本発明の第１０の変形例に係る方向性結合器ついて、図１３を参照して説明する。第１０の変形例に係る方向性結合器１は、第３の変形例に係る方向性結合器１（図６参照）において、一対の突出部１１ａ，１２ａの各々を、開口１３１から遠ざかる方向へ、それぞれ５００μｍ移動することによって得られる。すなわち、第１０の変形例に係る方向性結合器１は、一対の突出部１１ａ，１２ａの間隔２Ｌとして５．１４ｍｍを採用している。

【0123】

第１０の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図１３に示す。図１３は、第１０の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0124】

図１３を参照すると、周波数が６５．４ＧＨｚ以上７５．７ＧＨｚ以下の周波数帯域と、７７．５ＧＨｚ以上８３．２ＧＨｚ以下の周波数帯域とにおいて、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第１０の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７７．５ＧＨｚ以上８３．２ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0125】

また、周波数が、６５．５ＧＨｚ以上７２．０ＧＨｚ以下の周波数帯域及び７８．０ＧＨｚ以上８１．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第１０の変形例に係る方向性結合器１は、６５．５ＧＨｚ以上７２．０ＧＨｚ以下の周波数帯域及び７８．０ＧＨｚ以上８１．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0126】

（間隔２Ｌについて）
以上のように、第７〜第１０の変形例に係る方向性結合器１によって得られたＳパラメータの周波数依存性（図１０〜図１３参照）によれば、一対の突出部１１ａ，１２ａの間隔２Ｌが３．１４ｍｍ以上５．１４ｍｍ以下である場合に、本実施形態に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。３．１４ｍｍｍｍは、２．６ｍｍである管内波長の１２０．８％に相当し、５．１４ｍｍは、２．６ｍｍである管内波長の１９７．７％に相当する。すなわち、本実施形態に係る方向性結合器１において、間隔２Ｌは、目標周波数を有する高周波信号が第１の導波路１１及び第２の導波路１２を導波する場合の管内波長の１２０．８％以上１９７．７％以下である。

【0127】

〔第１１の変形例〕
本発明の第１１の変形例に係る方向性結合器ついて、図１４〜図１５を参照して説明する。図１４は、第１１の変形例に係る方向性結合器１の構成を示す斜視図である。

【0128】

第１１の変形例に係る方向性結合器１は、実施例に係る方向性結合器１が備えていた突出部１１ａ，１２ａを変更することによって得られる。具体的には、第１１の変形例に係る方向性結合器１は、第１の狭壁１３から第２の狭壁１１２，１２２に向かって突出していた一対の突出部１１ａ，１２ａの代わりに、第２の狭壁１１２，１２２から第１の狭壁１３に向かって突出している一対の突出部１１ａ，１２ａを採用している。

【0129】

第１１の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図１５に示す。図１５は、第１１の変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。

【0130】

図１５を参照すると、周波数が６７．２ＧＨｚ以上８６．７ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第１１の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む６７．２ＧＨｚ以上８６．７ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0131】

また、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８３．５ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第１１の変形例に係る方向性結合器１は、６７．２ＧＨｚ以上８３．５ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0132】

以上のように、本実施形態に係る方向性結合器１において、第２の狭壁１１２，１２２から第１の狭壁１３に向かって突出している一対の突出部１１ａ，１２ａを採用してもよい。

【0133】

〔第１２の変形例〕
本発明の第１２の変形例に係る方向性結合器について、図１６を参照して説明する。図１６は、第１２の変形例に係る方向性結合器１の構成を示す斜視図である。

【0134】

本変形例に係る方向性結合器１は、実施例に係る方向性結合器１の第１の導波路１１に設けられていた一対の突出部１１ａを、第１の狭壁１３から第２の狭壁１１２に向かって突出させる代わりに、第２の狭壁１１２から第１の狭壁１３に向かって突出させることによって得られる。換言すれば、本変形例に係る方向性結合器１は、第１１の変形例に係る方向性結合器１の第２の導波路１２に設けられていた一対の突出部１２ａを、第２の狭壁１２２から第１の狭壁１３に向かって突出させる代わりに、第１の狭壁１３から第２の狭壁１２２に向かって突出させることによって得られる。

【0135】

すなわち、第１の狭壁１３を一方の狭壁とし、第２の狭壁１１２，１２２を他方の狭壁として、第１の導波路１１の一対の突出部１１ａは、他方の狭壁から一方の狭壁に向かって突出しており、第２の導波路１２の一対の突出部１２ａは、一方の狭壁から他方の狭壁に向かって突出している。

【0136】

以上のように、本発明の一態様に係る方向性結合器１において、一対の突出部１１ａ及び一対の突出部１２ａの各々は、（１）いずれも第１の狭壁１３に設けられていてもよいし（実施例参照）、（２）いずれも第２の狭壁１１２，１２２に設けられていてもよいし（第１１の変形例参照）、（３）一方が第１の狭壁１３に設けられていて、他方が第２の狭壁に設けられていてもよい（本変形例）。

【0137】

本変形例に係る方向性結合器１においても、導波路１１，１２の延伸されている方向に対して垂直な断面であって、開口１３１の中心Ｃを通る断面を対称面として、（１）一対の突出部１１ａの各々から上記対称面までの距離Ｌと、（２）一対の突出部１２ａの各々から上記対称面までの距離Ｌとは、互いに共通であることが好ましい。

【0138】

このように構成された本変形例に係る方向性結合器１は、実施例に係る方向性結合器１と同様の効果を奏する。

【0139】

〔第１３〜１５の変形例〕
本発明の第１３〜図１５の変形例に係る方向性結合器について、図１７〜図２１を参照して説明する。図１７〜図１９の各々は、それぞれ、第１３〜第１５の変形例に係る方向性結合器１の構成を示す斜視図である。まず、第１３の変形例に係る方向性結合器１について説明する。

【0140】

本変形例に係る方向性結合器１は、実施例に係る方向性結合器１が備えている他の突出部１１ｂ，１２ｂを、突出区間１１ｄ，１２ｄに置換することによって得られる。第１の導波路１１と第２の導波路１２とは、第１の狭壁１３を対称面として、面対称になるように構成されている。したがって、ここでは、突出区間１１ｄについて説明し、突出区間１２ｄに関する説明を省略する。突出区間１１ｄ，１２ｄは、特許請求の範囲に記載した他の突出部の一類型である。

【0141】

（突出区間１１ｄ）
第１の導波路１１は、幅Ｗ１が一定である第１の区間１１ｃと幅Ｗ１が一定である第２の区間１１ｅとの間に挿入された突出区間１１ｄであって、開口１３１に対向する狭壁１１２が、開口１３１に向かって突出している突出区間１１ｄを含む。突出区間１１ｄにおいて、狭壁１１２が狭壁１３に向かって突出する突出量Ｐｄは、突出区間１１ｄの両端（突出区間１１ｄと第１の区間１１ｃとの接続位置、及び、突出区間１１ｄと第２の区間１１ｅとの接続位置）より突出区間１１ｄの中央において大きい。すなわち、突出区間１１ｄの中央における突出量Ｐｄは、突出区間１１ｄの両端における突出量Ｐｄより大きく、突出区間１１ｄの中央における第１の導波路１１の幅は、突出区間１１ｄの両端における第１の導波路１１の幅より狭い。

【0142】

（突出区間１１ｄの分類）
ここで、突出区間における突出量Ｐｄの変化の仕方に着目して、突出区間１１ｄを分類しておく。

【0143】

突出区間の両端から突出区間の中央に近づくにしたがって突出量Ｐｄが大きくなるように構成された突出区間１１ｄを含む方向性結合器１のことをテーパ型の方向性結合器と呼称する。このテーパ型の方向性結合器１は、突出量Ｐｄの変化の仕方に応じて（１）スロープテーパ型と、（２）ステップテーパ型と、（３）スロープステップテーパ型とに分類される。図１７に示した第１３の変形例に係る方向性結合器１は、スロープテーパ型であり、図１８に示した第１４の変形例に係る方向性結合器１は、ステップテーパ型であり、図１９に示した第１５の変形例に係る方向性結合器１は、スロープステップテーパ型である。

【0144】

スロープテーパ型の方向性結合器１とは、突出区間の両端から突出区間の中央に近づくにしたがって突出量Ｐｄが連続的に大きくなるように構成された突出区間１１ｄを含む方向性結合器のことを指す（図１７参照）。連続的に大きくなる突出量Ｐｄの具体例としては、突出区間の両端からの距離の関数として、突出量Ｐｄが一次関数又は二次関数で表される場合が挙げられる。また、方向性結合器１の広壁を上面視した場合において、突出区間１１ｄにおける狭壁の形状が円又は楕円の円弧の一部によって構成されている方向性結合器もスロープテーパ型の方向性結合器１である。

【0145】

図１７に示した方向性結合器１の突出区間１１ｄにおいて、突出量Ｐｄは、突出区間１１ｄの両端からの距離の関数として一次関数で表されるように構成されている。したがって、方向性結合器１は、スロープテーパ型の方向性結合器の具体例である。

【0146】

ステップテーパ型の方向性結合器１とは、突出区間１１ｄの両端から突出区間１１ｄの中央に近づくにしたがって突出量Ｐｄが離散的に大きくなるように構成された方向性結合器１のことを指す（図１８参照）。別の言い方をすれば、ステップテーパ型の方向性結合器１は、突出区間１１ｄの両端から突出区間１１ｄの中央に近づくにしたがって突出量Ｐｄが階段状に大きくなるように構成された方向性結合器１である。突出区間１１ｄにおいて突出量Ｐｄが離散的に大きくなる段数は、１段であってもよいし、複数段であってもよい。

【0147】

図１８に示した方向性結合器１の突出区間１１ｄにおいて、突出量Ｐｄが離散的に大きくなる段数は、２段である。

【0148】

スロープステップテーパ型の方向性結合器１とは、突出区間１１ｄがスロープ区間１１ｄ１とステップ区間１１ｄ２とによって構成された方向性結合器１のことを指す（図１９参照）。スロープ区間１１ｄ１は、突出区間１１ｄの端部を含み、突出区間１１ｄの端部から突出区間１１ｄの中央に近づくにしたがって突出量Ｐｄが連続的に大きくなるように構成された区間である。ステップ区間１１ｄ２は、突出区間１１ｄの中央を含み、ステップ区間１１ｄ２の端部からステップ区間１１ｄ２の中央に近づくにしたがって突出量Ｐｄが離散的に大きくなるように構成された区間である。ステップ区間１１ｄ２において突出量Ｐｄが離散的に大きくなる段数は、１段であってもよいし、複数段であってもよい。

【0149】

図１９に示した方向性結合器１において、スロープ区間１１ｄ１の突出量Ｐｄは、突出区間１１ｄの両端からの距離の関数として一次関数で表されるように構成されている。また、図１９に示した方向性結合器１において、ステップ区間１１ｄ２の突出量Ｐｄが離散的に大きくなる段数は、１段である。

【0150】

（突出区間の長さＬと開口の幅Ｗとの大小関係）
第１３〜第１５の変形例に係る方向性結合器１の突出区間１１ｄの長さＬｄと開口１３１の幅Ｗとの大小関係は、特に限定されるものではない。すなわち、長さＬｄと幅Ｗとの大小関係は、Ｌｄ＞Ｗ、Ｌｄ＝Ｗ、及びＬｄ＜Ｗの何れであってもよい。なお、図１７に示した方向性結合器１においては、長さＬｄと幅Ｗとの大小関係としてＬｄ＞Ｗを採用している。

【0151】

第１３の変形例に係る方向性結合器１の一例を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図２０の（ａ）に示す。図２０の（ａ）は、この方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。この方向性結合器１は、図１７に示したようにスロープテーパ型の突出区間１１ｄ，１２ｄを備えている。この方向性結合器１は、突出量Ｐｄとして１００μｍを採用し、長さＬｄとして１５ｍｍを採用している。それ以外の構成は、実施例に係る方向性結合器１と同様である。

【0152】

図２０の（ａ）を参照すると、周波数が６５．０ＧＨｚ以上８６．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、本変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む６５．０ＧＨｚ以上８６．８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0153】

また、周波数が、８２．９ＧＨｚ以上８５．２ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、本変形例に係る方向性結合器１は、８２．９ＧＨｚ以上８５．２ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0154】

以上のように、本実施形態に係る方向性結合器１は、他の突出部として突出区間１１ｄ，１２ｄを更に備えていてもよい。

【0155】

本発明の第１３の変形例に係る方向性結合器の別の例について、図２０の（ｂ）を参照して説明する。図２０の（ｂ）は、この方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。この方向性結合器１は、図２０の（ａ）に示した方向性結合器１の突出量Ｐｄを１００μｍから３００μｍに変更することによって得られた。

【0156】

図２０の（ｂ）を参照すると、周波数が７１．３ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、本変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７１．３ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0157】

また、周波数が、７８．９ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、本変形例に係る方向性結合器１は、７８．９ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0158】

第１５の変形例に係る方向性結合器１を用いてＳパラメータの周波数依存性を計算した結果を図２１に示す。図２１は、本変形例に係る方向性結合器１のＳパラメータの周波数依存性を示すグラフである。本変形例に係る方向性結合器１においては、突出量Ｐｄとして３００μｍを採用し、長さＬｄとして１５ｍｍを採用した。突出量Ｐｄ（３００μｍ）の内訳は、スロープ区間１１ｄ１の突出量が１００μｍであり、ステップ区間１１ｄ２の突出量が２００μｍである。

【0159】

図２１を参照すると、周波数が７１．３ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，１）及びＳ（１，４）の各々は、−１３ｄＢ未満であった。すなわち、第１４の変形例に係る方向性結合器１は、目標周波数である７８．５ＧＨｚの１００％以上１０５％以下である周波数帯域、すなわち、７８．５ＧＨｚ以上８２．４ＧＨｚ以下である周波数帯域を含む７１．３ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、反射損失を抑制可能であることが分かった。

【0160】

また、周波数が、７８．９ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、Ｓ（１，２）とＳ（１，３）との差は、１．０ｄＢ未満であった。すなわち、上述した反射損失を抑制可能な周波数帯域に鑑みると、第１４の変形例に係る方向性結合器１は、７８．９ＧＨｚ以上９０．０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、結合度３ｄＢの方向性結合器としてより好適に動作することが分かった。

【0161】

以上のように、第１３〜第１５の変形例に係る方向性結合器１は、他の突出部として突出区間１１ｄ，１２ｄを更に備えている。

【0162】

〔構成例〕
第１の実施形態に係る方向性結合器１の構成例について、図２２を参照して説明する。図２２は、本構成例に係る方向性結合器１の構成を示す上面図である。

【0163】

本構成例に係る方向性結合器１が備えている第１の導波路１１及び第２の導波路１２の各々は、何れもポスト壁導波路技術を用いて作製されている。

【0164】

上述したように、第１の導波路１１と第２の導波路１２とは、第１の狭壁１３を対称面として面対称になるように構成されている。したがって、ここでは、第１の導波路１１について説明し、第２の導波路１２に関する説明を省略する。

【0165】

具体的には、第１の導波路１１は、誘電体基板１０と、誘電体基板１０の両面に設けられた一対の導体板（図２２に不図示）と、誘電体基板１０を貫通する導体ポスト１１２ｉを壁状に配置したポスト壁と、導体ポスト１３ｉを壁状に配置したポスト壁とによって構成されている。本構成例において、導体ポスト１３ｉは、一対の導体ポストからなる。

【0166】

方向性結合器１を上面視した場合に、導体ポスト１１２ｉの各々は、それらの中心を結んだ線が、図１に示した狭壁１１２の形状と一致するように配置されており、導体ポスト１３ｉの各々は、それらの中心を結んだ線が、図１に示した狭壁１３の形状と一致するように配置されている。

【0167】

したがって、誘電体基板１０の両面に設けられた一対の導体板の各々は、それぞれ、広壁１１１ａ及び広壁１１１ｂとして機能する。導体ポスト１３ｉを壁状に配置したポスト壁は、第１の狭壁である狭壁１３として機能する。導体ポスト１１２ｉを壁状に配置したポスト壁は、第２の狭壁である狭壁１１２として機能する。

【0168】

一対の突出部１１ａは、狭壁１３を構成する導体ポスト１３ｉに隣接するように１本又は複数本の導体ポストを配置することによって形成される。一対の突出部１１ａを形成する導体ポストが複数本からなる場合、この複数本の導体ポストは、狭壁１３から狭壁１１２に向かう方向に沿って、狭壁１３の近傍に並べられる。

【0169】

本構成例に係る方向性結合器１において、一対の突出部１１ａの突出量Ｐａは、導体ポスト１３ｉの中心の各々を結んだ線、すなわち、狭壁１３の壁心を表す線から、一対の突出部１１ａを形成する導体ポストの末端までの距離である。また、一対の突出部１１ａの幅Ｗａは、一対の突出部１１ａを形成する導体ポストの直径である。

【0170】

他の突出部１１ｂは、一対の突出部１１ａと同様に構成されている。したがって、本構成例に係る方向性結合器１において、他の突出部１１ｂの突出量Ｐｂは、導体ポスト１１２ｉの中心の各々を結んだ線、すなわち、狭壁１１２の壁心を表す線から、他の突出部１１ｂを形成する導体ポストの末端までの距離である。また、他の突出部１１ｂの幅Ｗｂは、他の突出部１１ｂを形成する導体ポスト１１２ｉの直径である。

【0171】

なお、本構成例において、導体ポスト１１２ｉ，１２２ｉの直径、導体ポスト１３ｉ、一対の突出部１１ａを形成する導体ポスト、及び他の突出部１１ｂを形成する導体ポストの直径は、何れも１００μｍである。また、互いに隣接する導体ポスト１１２ｉと導体ポスト１１２ｉ＋１との間隔、互いに隣接する導体ポスト１２２ｉと導体ポスト１２２ｉ＋１との間隔、及び、互いに隣接する導体ポスト１３ｉと導体ポスト１３ｉ＋１との間隔は、何れも２００μｍである。しかし、これらの直径及びこれらの間隔は、何れも、本構成例に限定されるものではなく、目標周波数に応じて適宜定めることができる。

【0172】

本構成例によれば、ポスト壁導波路技術を用いて方向性結合器１を作成することができる。したがって、方向性結合器１を、ポスト壁導波路技術を用いて作成された他の導波路やバンドパスフィルタなどと共に１枚の誘電体基板に集積化することができる。

【0173】

また、方向性結合器１は、共有する狭壁１３に形成された開口１３１を介して第１の導波路１１と第２の導波路１２とが結合するＨ面結合型の方向性結合器である。Ｈ面結合型の方向性結合器１は、ポスト壁導波路技術を利用して作製する方向性結合器として好適である。なぜなら、１枚の誘電体基板１０を利用して方向性結合器１を作製できるからである。

【0174】

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るダイプレクサについて、図２３を参照して説明する。図２３の（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るダイプレクサ５の構成を示すブロック図である。

【0175】

図２３の（ａ）に示すように、ダイプレクサ５は、２つの第１の実施形態に係る方向性結合器１と、第１のフィルタ５１と、第２のフィルタ５２とを備えている。

【0176】

本実施形態では、２つの方向性結合器１の各々を、方向性結合器１ａ（第１の方向性結合器）及び方向性結合器１ｂ（第２の方向性結合器）と表記することによって区別する。また、方向性結合器１ａの４つのポートの各々を第１のポートＰ１ａ〜第４のポートＰ４ａと表記し、方向性結合器１ｂの４つのポートの各々を第１のポートＰ１ｂ〜第４のポートＰ４ｂと表記することによって区別する。

【0177】

また、本実施形態では、第１のフィルタ５１及び第２のフィルタ５２の各々としてバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を採用している。以下では、第１のフィルタ５１のことをＢＰＦ５１と表記し、第２のフィルタ５２のことをＢＰＦ５２と表記する。ＢＰＦ５１，５２は、所定の周波数帯域の高周波信号のみを透過させ、それ以外の周波数帯域の高周波信号を反射する。

【0178】

ＢＰＦ５１は、方向性結合器１ａの第２のポートＰ２ａと方向性結合器１ｂの第１のポートＰ１ｂとを接続する。また、ＢＰＦ５２は、方向性結合器１ａの第３のポートＰ３ａと方向性結合器１ｂの第４のポートＰ４ｂとを接続する。

【0179】

ＢＰＦ５１，５２は、アンテナ６３が受信した高周波信号を透過させ、且つ、送信回路６１が送信する高周波信号を反射するように構成されている。

【0180】

このように構成されたダイプレクサ５が実現する機能について、次に説明する。図２３の（ａ）に示すように、方向性結合器１ａの第１のポートＰ１ａにアンテナ６３を接続し、方向性結合器１ａの第４のポートＰ４ａに送信回路６１（Ｔｘ）を接続し、方向性結合器１ｂの第２のポートＰ２ｂを終端抵抗６４を介して接地し、方向性結合器１ｂの第３のポートＰ３ｂに受信回路６２（Ｒｘ）を接続する。

【0181】

アンテナ６３が接続された第１のポートＰ１ａから受信回路６２が接続された第３のポートＰ３ｂまでの経路は、２つある。第１の経路は、第１のポートＰ１ａから第２のポートＰ２ａ、ＢＰＦ５１及び第１のポートＰ１ｂを経由して第３のポートＰ３ｂに至る経路である。第２の経路は、第１のポートＰ１ａから第３のポートＰ３ａ、ＢＰＦ５２及び第４のポートＰ４ｂを経由して第３のポートＰ３ｂに至る経路である。

【0182】

上記のように構成されたダイプレクサ５によれば、アンテナ６３が受信し第１のポートＰ１ａに入射された高周波信号は、受信回路６２に到達することができる。

【0183】

同様に、送信回路６１が接続された第４のポートＰ４ａからアンテナ６３が接続された第１のポートＰ１ａまでの経路も、２つある。第１の経路は、第３のポートＰ３ａとＢＰＦ５２との界面で反射された後に、第１のポートＰ１ａに至る経路であり、第２の経路は、第２のポートＰ２ａとＢＰＦ５１との界面で反射された後に、第１のポートＰ１ａに至る経路である。

【0184】

上記のように構成されたダイプレクサ５によれば、送信回路６１から第４のポートＰ４ａに入射された高周波信号は、アンテナ６３に到達することができる。

【0185】

以上のように、ダイプレクサ５は、（１）アンテナ６３が接続された第１のポートＰ１ａから入射された高周波信号を受信回路６２が接続された第３のポートＰ３ｂから出射させ、（２）送信回路６１が接続された第４のポートＰ４ａから入射された高周波信号をアンテナ６３が接続された第１のポートＰ１ａから出射させることができる。

【0186】

なお、ダイプレクサ５は、構成例に上述したようにポスト壁導波路技術を適用して作製されていることが好ましい。ポスト壁導波路技術を用いて作製することにより、方向性結合器１ａ、方向性結合器１ｂ、ＢＰＦ５１、及びＢＰＦ５２の各々を同一の誘電体基板に集積することができる。したがって、ダイプレクサ５の製造コストを抑制することができ、且つ、集積化を図ることができる。

【0187】

また、ダイプレクサ５は、図２３の（ｂ）に示すように、方向性結合器１ａの第４のポートＰ４ａに受信回路６２を接続し、方向性結合器１ｂの第３のポートＰ３ｂに送信回路６１を接続する構成を採用してもよい。この場合、ＢＰＦ５１，５２は、アンテナ６３が受信した高周波信号を反射させ、且つ、送信回路６１が送信する高周波信号を透過するように構成されていればよい。図２３の（ｂ）に示すダイプレクサ５は、図２３の（ａ）に示すダイプレクサ５と同様の機能を有する。

【0188】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0189】

本発明は、２つの矩形導波路を備えた方向性結合器に利用することができる。また、そのような方向性結合器を備えたダイプレクサに利用することができる。

【符号の説明】

【0190】

１ 方向性結合器
１１ 第１の導波路（第１の矩形導波路）
１１ａ 一対の突出部（一対の第１の突出部）
１１１ａ，１１１ｂ 広壁
１１ｂ 他の突出部（第２の突出部）
１１２ 狭壁（第２の狭壁）
１２ 第２の導波路（第２の矩形導波路）
１２ａ 一対の突出部（一対の第１の突出部）
１２１ａ，１２１ｂ 広壁
１２ｂ 他の突出部（第２の突出部）
１２２ 狭壁（第２の狭壁）
１３ 狭壁（第１の狭壁）
１３１ 開口
１１ｃ，１２ｃ 第１の区間
１１ｄ，１２ｄ 突出区間（他の突出部）
１１ｄ１，１２ｄ１ スロープ区間
１１ｄ２，１２ｄ２ ステップ区間
１１ｅ，１２ｅ 第２の区間
５ ダイプレクサ
５１，５２ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
Ｐ１，Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ 第１のポート
Ｐ２，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ 第２のポート
Ｐ３，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ 第３のポート
Ｐ４，Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ 第４のポート

【要約】

【課題】目標周波数を下限とする特定の周波数帯域において反射損失が従来よりも小さい方向性結合器を提供する。
【解決手段】方向性結合器の矩形導波路（１１，１２）の各々は、第１の狭壁（１３）又は第２の狭壁（１１２，１２２）に設けられ、開口（１３１）に対して対称な位置に形成された一対の突出部であって、一方の狭壁（１３又は１１２，１２２）から他方の狭壁（１１２，１２２又は１３）に向かって突出している一対の突出部（１１ａ，１２ａ）と、第２の狭壁（１１２，１２２）から開口（１３１）に向かって突出している他の突出部（１１ｂ，１２ｂ）と、を備えている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図3】

【図26】