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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-17
(45)【発行日】2023-04-25
(54)【発明の名称】結合回路
(51)【国際特許分類】
H01P 5/18 20060101AFI20230418BHJP
H01L 31/10 20060101ALI20230418BHJP
【ＦＩ】
H01P5/18 J
H01L31/10
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019051061
(22)【出願日】2019-03-19
(65)【公開番号】P2020155862
(43)【公開日】2020-09-24
【審査請求日】2022-02-17
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、総務省、電波資源拡大のための研究開発、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】田中 聡
(72)【発明者】
【氏名】相葉 孝充
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 敏訓
(72)【発明者】
【氏名】漆畑 卓朗
(72)【発明者】
【氏名】安田 裕紀
【審査官】佐藤 当秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１３０３７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｐ ５／００－ ５／２２
Ｈ０１Ｓ ３１／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
あらかじめ定められた間隔で第１の導電体と第２の導電体とが並走する並走部と、前記第１の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する第３の導電体と、
前記第２の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する、前記第３の導電体と接続される第４の導電体と、を含み、前記並走部において前記第１の導電体と前記第２の導電体の間で電気信号が透過する結合回路において、
前記並走部において、前記第１の導電体で伝送される第１の電気信号は前記第１の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第２の導電体に透過し、または、前記第２の導電体で伝送される前記第１の電気信号は前記第２の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第１の導電体に透過し、
前記第２の導電体には前記第１の電気信号とは異なる周波数を有する第２の電気信号が印加され、
前記第１の電気信号が印加される前記第１の導電体の一端部とは反対側に位置する前記第１の導電体の終端部には、前記第１の導電体と前記第３の導電体とで形成される特性インピーダンスの値の±２０％以内の値を有する終端抵抗が、前記終端部と前記第３の導電体との間に接続されることを特徴とする結合回路。
【請求項2】
前記第１の導電体と前記第２の導電体の前記並走部が短くなるほど、前記第１の電気信号の結合ピーク周波数は高くなり、前記結合ピーク周波数は前記第１の導電体と前記第２の導電体との間で透過する前記第１の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることを特徴とする請求項１に記載の結合回路。
【請求項3】
前記第１の導電体と前記第２の導電体の前記並走部における前記第１の導電体と前記第２の導電体との間隔が狭くなるほど、前記第１の電気信号の結合ピーク周波数は低くなり、前記結合ピーク周波数は第１の導電体と第２の導電体との間で透過する前記第１の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の結合回路。
【請求項4】
前記第１の導電体と前記第３の導電体とで形成される特性インピーダンス、前記第２の導電体と前記第３の導電体とで形成される特性インピーダンス、および、前記結合回路と接続される前記第１の電気信号が伝送される外部伝送路の特性インピーダンス間のばらつきは±２０％以内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の結合回路。
【請求項5】
回路基板をさらに含み、前記第１の導電体および前記第２の導電体は、前記回路基板の表面に構成される配線であり、
前記第３の導電体および前記第４の導電体は、前記回路基板の裏面に構成されるグランド面であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の結合回路。
【請求項6】
前記第２の電気信号が入力される前記第２の導電体の入力部に前記第２の導電体をらせん状にしたインダクタを形成し、前記第１の電気信号の周波数における当該インダクタのインピーダンスは、前記第２の導電体と前記第４の導電体とで形成される特性インピーダンスの±２０％以内であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の結合回路。
【請求項7】
前記第１の導電体の一端部をポート１とし、前記第１の導電体の他端部をポート２とし、前記第２の導電体の一端部をポート３とし、前記第２の導電体の他端部をポート４とすると、前記ポート１に入力された前記第１の電気信号は前記ポート４から出力され、または、前記ポート４に入力された前記第１の電気信号は前記ポート１から出力され、前記第２の電気信号は前記ポート３から前記ポート４に出力され、前記ポート１、前記ポート３および前記ポート４に外部の装置と前記第１の電気信号および前記第２の電気信号の送受信をするためのコネクタをそれぞれ実装したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の結合回路。
【請求項8】
前記第１の導電体から前記第２の導電体、または、前記第２の導電体から前記第１の導電体に透過した前記第１の電気信号の透過による結合ピーク周波数の減衰は１ｄＢ以内であり、前記結合ピーク周波数は前記第１の導電体と前記第２の導電体との間で透過する前記第１の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の結合回路。
【請求項9】
前記第２の電気信号は直流であり、前記第１の電気信号の周波数は６ＧＨｚ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の結合回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ギガヘルツクラス以上の高周波信号を扱う光信号伝送用回路において、発光素子または受光素子に使用される直流電流と高周波の交流電流を結合した結合回路に関する。特に、発光素子に印加する必要のある直流電流と高周波の交流電流の各々を回路基板パターン等の導電体と、必要な場合には抵抗をさらに加えた簡素な構成で結合回路を提供するための技術に関する。
【背景技術】
【0002】
ギガヘルツクラス以上の高周波電気信号を良好な光信号に変換するためには、レーザ等の発光素子に対し、適切なバイアス電流としての直流電流を印加して一定出力で発光させた上で、さらに高周波の交流電流を重畳させて光の強弱を生み出すことにより光信号を生成する必要がある。
【0003】
このためには、一般的にバイアスティー（Ｂｉａｓ―Ｔｅｅ）と呼ばれる、直流成分と交流成分の結合回路が用いられる。一般的にはバイアスティーは多くのインダクタおよびキャパシタで構成されており、コストが高く、体積も大きくなる傾向がある。
【0004】
例えば、特許文献１では、バイアスティー内のハイパスフィルタに必要となるインダクタについて、高域用コイルと中域用コイルのみを使用して低域用コイルを削減した。その代り低域に関しては、新たにローパスフィルタ回路を構成することで、低域成分に応じたバイアスが被駆動素子へ印加される構成を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００７－２４１１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献１によれば、ハイパスフィルタに用いるインダクタを削減するものの、高域用と中域用のインダクタは残ってしまう。また低域に関しては、新たにオペアンプ等を含む検出回路が必要となり、回路の大型化、コスト上昇の懸念がある。
そこで、本発明はこのような課題を解決する手段を提供することを目的とする。
すなわち、本発明はインダクタやキャパシタを必要とせず、回路基板上の伝送路パターン等の導電体と終端抵抗のみで良好に直流電流と高周波交流電流を結合することを課題の１つとする。
そこで、本発明はこのような課題を解決する手段を提供することを目的とする。
すなわち、本発明はインダクタやキャパシタを必要とせず、回路基板上の伝送路パターン等の導電体と終端抵抗のみで良好に直流電流と高周波交流電流を結合することを課題の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。
すなわち、請求項１に係る結合回路は、
あらかじめ定められた間隔で第１の導電体と第２の導電体とが並走する並走部と、
前記第１の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する第３の導電体と、
前記第２の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する、前記第３の導電体と接続される第４の導電体と、を含み、前記並走部において前記第１の導電体と前記第２の導電体の間で電気信号が透過する結合回路において、
前記並走部において、前記第１の導電体で伝送される第１の電気信号は前記第１の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第２の導電体に透過し、または、前記第２の導電体で伝送される前記第１の電気信号は前記第２の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第１の導電体に透過し、
前記第２の導電体には前記第１の電気信号とは異なる周波数を有する第２の電気信号が印加されることを特徴とする。
すなわち、請求項１に係る結合回路は、
あらかじめ定められた間隔で第１の導電体と第２の導電体とが並走する並走部と、
前記第１の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する第３の導電体と、
前記第２の導電体で伝送される電気信号のグランドを形成する、前記第３の導電体と接続される第４の導電体と、を含み、前記並走部において前記第１の導電体と前記第２の導電体の間で電気信号が透過する結合回路において、
前記並走部において、前記第１の導電体で伝送される第１の電気信号は前記第１の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第２の導電体に透過し、または、前記第２の導電体で伝送される前記第１の電気信号は前記第２の導電体の伝送方向と同じ方向に前記第１の導電体に透過し、
前記第２の導電体には前記第１の電気信号とは異なる周波数を有する第２の電気信号が印加されることを特徴とする。
【0008】
上記構成によれば、抵抗、インダクタ、キャパシタ、オペアンプ等の実装部品を削減できるので、部品コストおよび実装コストを削減できるだけではなく、装置を大幅に小型化することが可能となる。また本発明によれば、回路パターンによってインダクタを形成するだけで、低い電源インピーダンスを持つ装置にも対応することが可能になる。
【0009】
上記課題を解決するために、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の結合回路において、
前記第１の電気信号が印加される前記第１の導電体の一端部とは反対側に位置する前記第１の導電体の終端部には、前記第１の導電体と前記第３の導電体とで形成される特性インピーダンスの値の±２０％以内の値を有する終端抵抗が、前記終端部と前記第３の導電体との間に接続されることを特徴とする。
前記第１の電気信号が印加される前記第１の導電体の一端部とは反対側に位置する前記第１の導電体の終端部には、前記第１の導電体と前記第３の導電体とで形成される特性インピーダンスの値の±２０％以内の値を有する終端抵抗が、前記終端部と前記第３の導電体との間に接続されることを特徴とする。
【0010】
第１の導電体の終端部は、第１の電気信号および第２の電気信号の送受信に係わるデバイスが接続されないので通常は開放状態である。しかし上記構成によれば、第１の導電体の終端部は、第１の導電体の特性インピーダンスとマッチングを取ることが可能になる。したがって、第１の導電体で伝送される第１の電気信号の反射の影響が低減され、第１の電気信号が透過する場合の周波数特性が向上する。
【0011】
上記課題を解決するために、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の結合回路において、前記第１の導電体と前記第２の導電体の前記並走部が短くなるほど、前記第１の電気信号の結合ピーク周波数は高くなり、前記結合ピーク周波数は前記第１の導電体と前記第２の導電体との間で透過する前記第１の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることを特徴とする。
【0012】
上記構成によれば、並走部を透過する第１の電気信号の結合ピーク周波数を可変にすることが可能になる。特に、並走部の長さを短くするほど、結合ピーク周波数が高くなるので、高周波数を扱う結合回路では、結合回路の小型化に有効な方法とすることができる。
【0013】
上記課題を解決するために、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の結合回路において、前記第１の導電体と前記第２の導電体の前記並走部における前記第１の導電体と前記第２の導電体との間隔が狭くなるほど、前記第１の電気信号の結合ピーク周波数は低くなり、前記結合ピーク周波数は第１の導電体と第２の導電体との間で透過する前記第１の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、並走部を透過する第１の電気信号の結合ピーク周波数を可変にすることが可能になる。特に、並走部の導体間の間隔を狭く維持する必要がある場合には製造ばらつきが大きくなるが、並走部の導体間の間隔が必要以上に狭く維持する必要がないので製造ばらつきによる結合ピーク周波数の変動を低く抑えることができる。
【0015】
上記課題を解決するために、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の結合回路において、前記第１の導電体と前記第３の導電体とで形成される特性インピーダンス、前記第２の導電体と前記第３の導電体とで形成される特性インピーダンス、および、前記結合回路と接続される前記第１の電気信号が伝送される外部伝送路の特性インピーダンス間のばらつきは±２０％以内であることを特徴とする。
【0016】
上記構成によれば、特性インピーダンスのばらつきが規定されるので、並走部を透過する第１の電気信号の周波数特性を良好に維持することが可能になる。また、結合ピーク周波数の変動を低く抑えることができる。
【0017】
上記課題を解決するために、請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の結合回路において、
回路基板をさらに含み、
前記第１の導電体および前記第２の導電体は、前記回路基板の表面に構成される配線であり、
前記第３の導電体および前記第４の導電体は、前記回路基板の裏面に構成されるグランド面であることを特徴とする。
回路基板をさらに含み、
前記第１の導電体および前記第２の導電体は、前記回路基板の表面に構成される配線であり、
前記第３の導電体および前記第４の導電体は、前記回路基板の裏面に構成されるグランド面であることを特徴とする。
【0018】
上記構成によれば、結合回路を回路基板および回路パターンで実現できるので、インダクタ、キャパシタ、オペアンプ等の実装部品を削減でき、部品コストおよび実装コストを削減できるだけではなく、装置を大幅に小型化することが可能となる。
【0019】
上記課題を解決するために、請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の結合回路において、前記第２の電気信号が入力される前記第２の導電体の入力部に前記第２の導電体をらせん状にしたインダクタを形成し、前記第１の電気信号の周波数における当該インダクタのインピーダンスは、前記第２の導電体と前記第４の導電体とで形成される特性インピーダンスの±２０％以内であることを特徴とする。
【0020】
上記構成によれば、低出力インピーダンスの電源装置等が接続されても、回路パターンによってインダクタを形成するだけで、高周波交流信号に対する周波数特性を良好に維持することが可能になる。
【0021】
上記課題を解決するために、請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の結合回路において、
前記第１の導電体の一端部をポート１とし、前記第１の導電体の他端部をポート２とし、前記第２の導電体の一端部をポート３とし、前記第２の導電体の他端部をポート４とすると、前記ポート１に入力された前記第１の電気信号は前記ポート４から出力され、または、前記ポート４に入力された前記第１の電気信号は前記ポート１から出力され、前記第２の電気信号は前記ポート３から前記ポート４に出力され、
前記ポート１、前記ポート３および前記ポート４に外部の装置と前記第１の電気信号および前記第２の電気信号の送受信をするためのコネクタをそれぞれ実装したことを特徴とする。
前記第１の導電体の一端部をポート１とし、前記第１の導電体の他端部をポート２とし、前記第２の導電体の一端部をポート３とし、前記第２の導電体の他端部をポート４とすると、前記ポート１に入力された前記第１の電気信号は前記ポート４から出力され、または、前記ポート４に入力された前記第１の電気信号は前記ポート１から出力され、前記第２の電気信号は前記ポート３から前記ポート４に出力され、
前記ポート１、前記ポート３および前記ポート４に外部の装置と前記第１の電気信号および前記第２の電気信号の送受信をするためのコネクタをそれぞれ実装したことを特徴とする。
【0022】
上記構成によれば、結合回路に第１の電気信号および第２の電気信号を送受信するためのコネクタを実装した形態においても、抵抗、インダクタ、キャパシタ、オペアンプ等の実装部品を削減できるので、部品コストおよび実装コストを削減できるだけではなく、装置を大幅に小型化することが可能となる。
【0023】
上記課題を解決するために、請求項９に係る発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の結合回路において、前記第１の導電体から前記第２の導電体、または、前記第２の導電体から前記第１の導電体に透過した前記第１の電気信号の透過による結合ピーク周波数の減衰は１ｄＢ以内であり、前記結合ピーク周波数は前記第１の導電体と前記第２の導電体との間で透過する前記第１の電気信号の振幅の減衰が最も小さい周波数であることを特徴とする。
【0024】
上記構成によれば、目標とする周波数に対し少なくとも±１ＧＨｚ程度の範囲において、挿入損失１ｄＢ程度でほぼ平坦な特性を得ることができる。
【0025】
上記課題を解決するために、請求項１０に係る発明は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の結合回路において、前記第２の電気信号は直流であり、前記第１の電気信号の周波数は６ＧＨｚ以上であることを特徴とする。
【0026】
上記構成によれば、第５世代無線通信で使用が見込まれている周波数帯域に適合した結合回路の構成を提供することが可能になる。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、インダクタ、キャパシタ、オペアンプ等の実装部品を削減できるので、部品コストおよび実装コストを削減できるだけではなく、装置を大幅に小型化することが可能となる。また本発明によれば、回路パターンによってインダクタを形成するだけで、低い電源インピーダンスを持つ装置にも対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
（回路基板に形成された結合回路の特徴の概要）
本実施形態の結合回路（１０００）の構成としては、図１Ａに示す回路基板３００上に並走して設けられた２本の銅箔パターン（銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００））、回路基板３００の裏面にプレーンとして設けられるグランド５００、および、ポート２（３２０）に実装された終端抵抗（図示せず）を基本構成とする。ただし、ポート２（３２０）に終端抵抗を実装しない構成を基本構成とすることもできる。また、以下の本実施形態の説明ではポート４（３４０）に接続される発光素子（図示せず）を駆動する結合回路の一例について詳細に記述する。ポート２（３２０）およびポート４（３４０）については以下に説明する。
本実施形態の結合回路（１０００）の構成としては、図１Ａに示す回路基板３００上に並走して設けられた２本の銅箔パターン（銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００））、回路基板３００の裏面にプレーンとして設けられるグランド５００、および、ポート２（３２０）に実装された終端抵抗（図示せず）を基本構成とする。ただし、ポート２（３２０）に終端抵抗を実装しない構成を基本構成とすることもできる。また、以下の本実施形態の説明ではポート４（３４０）に接続される発光素子（図示せず）を駆動する結合回路の一例について詳細に記述する。ポート２（３２０）およびポート４（３４０）については以下に説明する。
【0030】
ポート１（３１０）は、銅箔パターン１（１００）における高周波交流信号の入力部である。基本的には特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブル等の伝送路が接続される。当該伝送路によって銅箔パターン１（１００）に供給される高周波交流信号が伝送される。
【0031】
ポート２（３２０）は、銅箔パターン１（１００）の終端部である。終端部と回路基板３００の裏面に設けられるグランド５００との間に５０Ωの終端抵抗が実装される場合と実装されない場合がある。図１Ａでは基本作用を説明するために、終端抵抗が実装される場合を数値で図示する。
【0032】
ポート３（３３０）は、銅箔パターン２（２００）における、発光素子に供給されるバイアス電流等の直流信号の入力部である。ポート３（３３０）には基本的には後述する低出力インピーダンスの電源装置等（図示せず）が接続される。図１Ａでは基本作用を説明するために、出力インピーダンスが５０Ωの装置（図示せず）が接続される場合を図示する。
【0033】
ポート４（３４０）は、ポート３（３３０）から入力された直流信号に、銅箔パターン１（１００）から銅箔パターン２（２００）に透過した高周波交流信号が重畳されて出力される銅箔パターン２（２００）における出力部であり、発光素子等の被駆動デバイスが接続されるポートである。
【0034】
並走部３５０は、銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）があらかじめ定められた距離で並走する区間である。並走部３５０において、ポート１（３１０）から銅箔パターン１（１００）に入力された高周波交流信号が、銅箔パターン２（１００）に透過する。高周波交流信号がポート１（３１０）からポート２（３２０）に向かう方向と同一の方向である、ポート３（３３０）からポート４（３４０）に向かう方向に当該高周波交流信号が次第に透過する。この透過は、銅箔パターン１（１００）から銅箔パターン２（２００）へ交流信号成分が結合する現象を利用している。
【0035】
最も効率的に結合する周波数は、並走部３５０の長さ、並走部３５０における銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）との間の間隔、および、回路基板３００内外の伝送路の特性インピーダンス等のパラメータによって変化する。以下、並走部３５０の長さを結合伝送路長、並走部３５０における銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）との間の間隔を結合伝送路間隔と称する場合がある。
【0036】
図１Ｂは、ポート１（３１０）に高周波交流信号を入力した場合に、ポート１（３１０）からポート４（３４０）に透過した透過信号と、ポート１（３１０）からポート１（３１０）に反射した反射信号の周波数特性を示す。図１Ｂの例では、７．２ＧＨｚ付近において最も効率的に結合し、透過信号の振幅の減衰が最も小さくなる様子を示している。以下、銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）との間で透過する高周波交流信号の振幅の減衰が最も小さい周波数を結合ピーク周波数と称する。
【0037】
上述したように、結合ピーク周波数は、結合伝送路間隔および結合伝送路長を含むパラメータを変化させることによって、任意に選択可能である。これらの構成及び作用によれば、別途インダクタやキャパシタを設けなくとも回路パターンと終端抵抗のみでバイアスティーの機能を実現できることが分かる。
【0038】
（結合回路の具体的仕様）
図２Ａは、結合回路のパラメータの一部を示す図である。Ｌは結合伝送路長であり、図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）の長さに対応する。ｇａｐは結合伝送路間隔であり、図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）との間隔に対応する。Ｗは伝送路幅であり、図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）の幅に対応する。図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）の幅は同一である。ｔは回路基板の厚みである。表１に図２Ａの結合回路のパラメータの具体的な値を示す。
図２Ａは、結合回路のパラメータの一部を示す図である。Ｌは結合伝送路長であり、図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）の長さに対応する。ｇａｐは結合伝送路間隔であり、図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）との間隔に対応する。Ｗは伝送路幅であり、図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）の幅に対応する。図２Ａでは銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）の幅は同一である。ｔは回路基板の厚みである。表１に図２Ａの結合回路のパラメータの具体的な値を示す。
【0039】
【表1】
【0040】
図２Ｂは、表１のパラメータ値を有する図２Ａの結合回路において、結合伝送路間隔を変化させた時の、結合ピーク周波数の変化を示した図である。図２Ｂの横軸は結合伝送路間隔［ｍｍ］を示し、図２Ｂの縦軸は結合ピーク周波数［ＧＨｚ］を示す。図２Ｂにおいて、結合伝送路間隔を２ｍｍからに０．２ｍｍ変化させた場合には、結合ピーク周波数が約１２ＧＨｚから約６ＧＨｚに変化する。すなわち、結合伝送路間隔が狭くなるにつれて結合ピーク周波数は低くなる。
【0041】
図２Ｃは、図２Ｂの結合伝送路間隔が０．７ｍｍの場合における、ポート１（３１０）に高周波交流信号を入力した場合に、ポート１（３１０）からポート４（３４０）に透過した透過信号と、ポート１（３１０）からポート１（３１０）に反射した反射信号の周波数特性を示す。図２Ｃの横軸は周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は透過信号および反射信号の振幅［ｄＢ］を示す。反射信号は約－２０ｄＢ以下に低減されているので、透過信号に対する影響が小さい様子が示されている。図２Ｃの例では、７．０ＧＨｚ付近に結合ピーク周波数が存在し、結合ピーク周波数が極大値であることを示している。
【0042】
図２Ｄは、図２Ｂの結合伝送路間隔が１．０ｍｍの場合における、ポート１（３１０）に高周波交流信号を入力した場合に、ポート１（３１０）からポート４（３４０）に透過した透過信号と、ポート１（３１０）からポート１（３１０）に反射した反射信号の周波数特性を示す。図２Ｄの横軸は周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は透過信号および反射信号の振幅［ｄＢ］を示す。反射信号は約－２０ｄＢ以下に低減されているので、透過信号に対する影響が小さい様子が示されている。図２Ｄの例では、７．８ＧＨｚ付近に結合ピーク周波数が存在し、結合ピーク周波数が極大値であることを示している。
【0043】
図２Ｅは、図２Ｂの結合伝送路間隔が２．０ｍｍの場合における、ポート１（３１０）に高周波交流信号を入力した場合に、ポート１（３１０）からポート４（３４０）に透過した透過信号と、ポート１（３１０）からポート１（３１０）に反射した反射信号の周波数特性を示す。図２Ｅの横軸は周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は透過信号および反射信号の振幅［ｄＢ］を示す。反射信号は約－２０ｄＢ以下に低減されているので、透過信号に対する影響が小さい様子が示されている。図２Ｅの例では、１２．０ＧＨｚ付近に結合ピーク周波数が存在し、結合ピーク周波数が極大値であることを示している。
【0044】
図２Ｆは、表１のパラメータ値を有する図２Ａの結合回路において、結合伝送路長を変化させた時の、結合ピーク周波数の変化を示した図である。図２Ｆの横軸は結合伝送路長［ｍｍ］を示し、図２Ｆの縦軸は結合ピーク周波数［ＧＨｚ］を示す。図２Ｆにおいて、結合伝送路長を約１７５ｍｍから約２５ｍｍに変化させた場合には、結合ピーク周波数は約５ＧＨｚから約４３ＧＨｚに変化する。すなわち、結合伝送路長が短くなるほど、結合ピーク周波数は高くなる。
【0045】
上記構成例によれば、一般的なガラエポ系の１０ｃｍ程度以内の回路パターンの構成を用いることによって１０ＧＨｚ以上の結合回路が簡素に構成可能となる。
【0046】
（同軸コネクタを実装した結合回路の具体例）
図３Ａ、図４Ａ、図５Ａおよび図６Ａでは、より実際の使用形態に合わせ、回路基板端に同軸コネクタの実装領域を追加し、第５世代無線通信で使用が見込まれている２８ＧＨｚ帯に向けた構成例を示す。図３Ａ、図４Ａ、図５Ａおよび図６Ａの回路基板３００および結合回路１０００のパラメータ値を表２に示す。
図３Ａ、図４Ａ、図５Ａおよび図６Ａでは、より実際の使用形態に合わせ、回路基板端に同軸コネクタの実装領域を追加し、第５世代無線通信で使用が見込まれている２８ＧＨｚ帯に向けた構成例を示す。図３Ａ、図４Ａ、図５Ａおよび図６Ａの回路基板３００および結合回路１０００のパラメータ値を表２に示す。
【0047】
【表2】
【0048】
（実施例１）
図３Ａは、表１のパラメータ値を有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図３Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）には高周波交流信号を入力するために同軸コネクタ３１１が実装される。同軸コネクタ３１１の特性インピーダンスは約５０Ωである。同軸コネクタ３１１には高周波交流信号を伝送する特性インピーダンスが約５０Ωの同軸ケーブルが接続される。ポート１の実装領域をエリアＡ１０１（３６０）と称し、エリアＡ１０１（３６０）の詳細を図７Ｃに示す。図７Ｃに示されるように、同軸コネクタ３１１はポート１コネクタ実装領域１（３６１）およびポート１コネクタ実装領域２（３６２）にまたがって実装される。銅箔パターン１（１００）はポート１コネクタ実装領域１（３６１）とポート１コネクタ実装領域２（３６２）との間を回路基板３００の端部まで延在する。
図３Ａは、表１のパラメータ値を有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図３Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）には高周波交流信号を入力するために同軸コネクタ３１１が実装される。同軸コネクタ３１１の特性インピーダンスは約５０Ωである。同軸コネクタ３１１には高周波交流信号を伝送する特性インピーダンスが約５０Ωの同軸ケーブルが接続される。ポート１の実装領域をエリアＡ１０１（３６０）と称し、エリアＡ１０１（３６０）の詳細を図７Ｃに示す。図７Ｃに示されるように、同軸コネクタ３１１はポート１コネクタ実装領域１（３６１）およびポート１コネクタ実装領域２（３６２）にまたがって実装される。銅箔パターン１（１００）はポート１コネクタ実装領域１（３６１）とポート１コネクタ実装領域２（３６２）との間を回路基板３００の端部まで延在する。
【0049】
また、ポート２（３２０）には高周波交流信号の反射を抑制する等の目的のためにインピーダンス５０Ωの終端抵抗３２１が実装される。終端抵抗３２１は銅箔パターン１（１００）と、回路基板３００の裏面のグランドとの間を接続するように実装される。終端抵抗３２１が実装される領域の詳細を図７Ｂに示す。図７Ｂの終端抵抗実装領域３８３に終端抵抗３２１が実装される。図７Ｂの終端抵抗実装領域３８３の右側に隣接する銅箔パターン１（１００）の終端であるポート２（３２０）と終端抵抗３２１が接続される。また、図７Ｂの終端抵抗実装領域３８３の左側端部は回路基板１００の裏面とスルーホール等を介して接続されている。なお、終端抵抗３２１のインピーダンスは、銅箔パターン１（１００）の特性インピーダンスの値の±２０％以内の値を有する。
【0050】
ポート３（３３０）は直流信号を銅箔パターン２（２００）に入力するための直流入力部として機能する。直流信号は出力インピーダンスが低い電源装置が接続されることが一般的であるが、図３Ａでは、ポート３に接続される装置の出力インピーダンスを約５０Ωと設定した。したがって、銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスとマッチングするので、銅箔パターン２（２００）に透過する高周波交流信号に対する影響が小さくなる。すなわち、本実施例の場合には、銅箔パターン２（２００）に透過した透過信号の周波数変化に対する平坦性が維持される。
【0051】
ポート４（３４０）には高周波交流信号の透過信号と、ポート３（３３０）に入力された直流信号が重畳された重畳信号を出力するための同軸コネクタ３４１が実装される。同軸コネクタ３４１の特性インピーダンスは約５０Ωである。同軸コネクタ３４１には重畳信号を伝送する特性インピーダンスが約５０Ωの同軸ケーブルが接続される。同軸ケーブルの他端にはレーザダイオード等の発光素子が接続される。直流信号は発光素子のバイアスレベルを規定するために使用され、透過信号は情報搬送のための搬送信号または情報信号としても使用されることが可能である。ポート４（３４０）の実装領域はエリアＡ１０３（３８０）の一部に含まれ、エリアＡ１０１（３６０）の詳細は前述したように図７Ｃに示される。図７Ｃに示されるように、同軸コネクタ３４１はポート４コネクタ実装領域１（３８１）およびポート４コネクタ実装領域２（３８２）にまたがって実装される。銅箔パターン２（２００）はポート４コネクタ実装領域１（３８１）とポート４コネクタ実装領域２（３８２）との間を回路基板３００の端部まで延在する。
【0052】
なお、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａおよび図６Ａの銅箔パターン１（１００）の特性インピーダンス、銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンス、および、銅箔パターン１（１００）と接続される同軸ケーブルの特性インピーダンス間のばらつきは±２０％以内である。
【0053】
さらに、図１Ａおよび図２Ａの銅箔パターン１（１００）の特性インピーダンス、銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンス、および、銅箔パターン１（１００）と接続される伝送路の特性インピーダンス間のばらつきは±２０％以内である。
【0054】
図３Ｂは、図３Ａの結合回路のポート１（３１０）に高周波交流信号を入力し、ポート３（３３０）に直流信号を入力し、ポート４（３４０）から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート４（３４０）において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート１（３１０）において測定した高周波交流信号の反射成分である。図３Ｂの横軸は周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅［ｄＢ］である。透過信号の結合ピーク周波数は２８．０ＧＨｚ付近であり、目標とする２８．０ＧＨｚで最も効率よく透過信号が得られている。また、透過信号は約１ｄＢ減衰しているが構造体の最適化および構造体の製造時のばらつきを抑制することで、減衰量は約１ｄＢ未満となる。
【0055】
上記構成例によれば、一般的な同軸コネクタをガラエポ系の回路基板に実装した場合であっても、５ｃｍ程度以内の回路パターンの構成を用いることによって第５世代無線通信で使用が見込まれている２８．０ＧＨｚ付近での結合回路が簡素に構成可能となる。
【0056】
（実施例２）
図４Ａも、表１のパラメータ値を有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図４Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）は図３Ａと同じ構成である。ポート１（３１０）には同軸コネクタ３１１が接続され、ポート２（３２０）には終端抵抗３２１が接続され、ポート４（３４０）には同軸コネクタ３４１が実装される。説明の重複を避けるために、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）については図３Ａの説明を参照されたい。
図４Ａも、表１のパラメータ値を有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図４Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）は図３Ａと同じ構成である。ポート１（３１０）には同軸コネクタ３１１が接続され、ポート２（３２０）には終端抵抗３２１が接続され、ポート４（３４０）には同軸コネクタ３４１が実装される。説明の重複を避けるために、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）については図３Ａの説明を参照されたい。
【0057】
図３Ａの構成と異なるポート３（３３０）について以下に説明する。ポート３（３３０）は直流信号を入力するための直流入力部として機能する。直流信号は出力インピーダンスが低い電源装置が接続されることが一般的である。そのために、ポート３（３３０）に接続される装置の出力インピーダンスを１Ωと低くした構成が図４Ａの構成である。この場合には、交流成分に対してインピーダンス不整合を与えることとなるので、周波数特性の平坦性が劣化する。周波数特性の平坦性が劣化した様子を図４Ｂに示す。
【0058】
図４Ｂは、図４Ａの結合回路のポート１（３１０）に高周波交流信号を入力し、ポート３（３３０）に直流信号を入力し、ポート４（３４０）から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート４（３４０）において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート１（３１０）において測定した高周波交流信号の反射成分である。図４Ｂの横軸は周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅［ｄＢ］である。透過信号の結合ピーク周波数は２８．０ＧＨｚ付近であり、目標とする２８．０ＧＨｚで最も効率よく透過信号が得られている。また、透過信号は約１ｄＢ減衰しているがこれは最適化して約１ｄＢ未満とすることができる。図３Ｂの透過信号と比較すると、約２０ＧＨｚ以下の透過信号と約４０ＧＨｚ以上の透過信号で周波数特性の平坦性が劣化しているが、目標とする２８．０ＧＨｚの近辺では周波数特性の平坦性が維持されている。
【0059】
上記構成例によれば、直流信号を一般的に出力インピーダンスが低い電源装置で供給しても、５ｃｍ程度以内の回路パターンの構成を用いることによって第５世代無線通信で使用が見込まれている２８．０ＧＨｚ付近での結合回路が簡素に構成可能となる。
【0060】
（実施例３）
図５Ａも、表１のパラメータを有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図５Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）は図３Ａと同じ構成である。ポート１（３１０）には同軸コネクタ３１１が接続され、ポート２（３２０）には終端抵抗３２１が接続され、ポート４（３４０）には同軸コネクタ３４１が実装される。説明の重複を避けるために、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）については図３Ａの説明を参照されたい。
図５Ａも、表１のパラメータを有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図５Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）は図３Ａと同じ構成である。ポート１（３１０）には同軸コネクタ３１１が接続され、ポート２（３２０）には終端抵抗３２１が接続され、ポート４（３４０）には同軸コネクタ３４１が実装される。説明の重複を避けるために、ポート１（３１０）、ポート２（３２０）およびポート４（３４０）については図３Ａの説明を参照されたい。
【0061】
図３Ａおよび図４Ａの構成と異なるポート３（３３０）について以下に説明する。ポート３（３３０）は直流信号を入力するための直流入力部として機能する。直流信号は出力インピーダンスが低い電源装置が接続されることが一般的である。そのために、ポート３（３３０）に接続される装置の出力インピーダンスを１Ωと、図４Ａと同様に低くした構成が図５Ａの構成である。この場合には、図４Ａで説明したように交流成分に対してインピーダンス不整合を与えることとなるので、周波数特性の平坦性が劣化する。しかし、図５Ａでは、周波数特性の平坦性の劣化を改善するために、ポート３（３３０）の直流入力部にインダクタ４００を形成し、周波数特性の平坦性を改善している。
【0062】
ポート３（３３０）の直流入力部にインダクタ４００を形成した領域をエリアＣ１０１（３９０）と称し、エリアＣ１０１（３９０）の詳細を図７Ｄに示す。図７Ｄに示されるように、らせん状の回路パターンによるインダクタ４００の形成により、高周波領域のインピーダンスを上昇させる。この結果、銅箔パターン２（２００）において直流成分には影響なく、高周波成分のインピーダンス不整合だけが改善され、周波数応答特性の平坦性が改善される。
【0063】
図７Ｄに示されるインダクタ４００の半径は約５ｍｍであり、回路パターンの巻き始めから巻き終わりまでの距離は約４ｍｍである。目標とする２８．０ＧＨｚ付近でのインピーダンスは約５０Ωであり、自己インダクタンス０．３７ｎＨ程度の値を形成することが可能になっている。また、エリアＣ１０１（３９０）のインダクタ４００が形成されている領域に対応する回路基板３００の裏面にはグランド面が形成されていない。また、銅箔パターン１（１００）を伝送する高周波交流信号の周波数におけるインダクタ４００のインピーダンスは、銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスの±２０％以内である。
【0064】
図５Ｂは、図５Ａの結合回路のポート１（３１０）に高周波交流信号を入力し、ポート３（３３０）に直流信号を入力し、ポート４（３４０）から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート４（３４０）において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート１（３１０）において測定した高周波交流信号の反射成分である。図５Ｂの横軸は周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅［ｄＢ］である。透過信号の結合ピーク周波数は２８．０ＧＨｚ付近であり、目標とする２８．０ＧＨｚで最も効率よく透過信号が得られている。また、透過信号は約２ｄＢ減衰しているがこれは上述した最適化によって１ｄＢ未満とすることができる。図４Ｂの透過信号と比較すると、約２０ＧＨｚ以下の透過信号と約４０ＧＨｚ以上の透過信号で周波数特性の平坦性が改善されており、目標とする２８．０ＧＨｚの近辺での周波数特性の平坦性も改善されている。
【0065】
上記構成例によれば、直流信号を一般的に出力インピーダンスが低い電源装置で供給しても、回路パターンで形成したインダクタ４００を含む５ｃｍ程度以内の回路パターンの構成を用いることによって２８．０ＧＨｚ付近での結合回路が簡素に構成可能となる。すなわち、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上でも、インダクタやキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。このように、目標とする周波数２８ＧＨｚに対し少なくとも±１ＧＨｚ程度の範囲において、挿入損失１ｄＢ程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
【0066】
（実施例４）
図６Ａも、表１のパラメータを有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図６Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）、ポート３（３３０）およびポート４（３４０）は図５Ａと同じ構成である。ポート１（３１０）には同軸コネクタ３１１が接続され、ポート４（３４０）には同軸コネクタ３４１が実装される。ポート３（３３０）には同軸コネクタ３３１が接続され、インダクタ４００が形成される。ポート２（３２０）には終端抵抗３２１が接続されない。したがって、ポート２（３２０）は開放状態となる。すなわち、図６Ａの結合回路は、図５Ａの結合回路とは、ポート２（３２０）が開放状態となる点で異なる。なお、説明の重複を避けるために、ポート１（３１０）、ポート３（３３０）およびポート４（３４０）については図３Ａおよび図５Ａの説明を参照されたい。
図６Ａも、表１のパラメータを有する結合回路に同軸コネクタを実装した形態を示す。図６Ａの銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の特性インピーダンスは約５０Ωである。また、ポート１（３１０）、ポート３（３３０）およびポート４（３４０）は図５Ａと同じ構成である。ポート１（３１０）には同軸コネクタ３１１が接続され、ポート４（３４０）には同軸コネクタ３４１が実装される。ポート３（３３０）には同軸コネクタ３３１が接続され、インダクタ４００が形成される。ポート２（３２０）には終端抵抗３２１が接続されない。したがって、ポート２（３２０）は開放状態となる。すなわち、図６Ａの結合回路は、図５Ａの結合回路とは、ポート２（３２０）が開放状態となる点で異なる。なお、説明の重複を避けるために、ポート１（３１０）、ポート３（３３０）およびポート４（３４０）については図３Ａおよび図５Ａの説明を参照されたい。
【0067】
図６Ｂは、図６Ａの結合回路のポート１（３１０）に高周波交流信号を入力し、ポート３（３３０）に直流信号を入力し、ポート４（３４０）から重畳信号を出力した場合の透過信号および反射信号の周波数特性を示した図である。透過信号はポート４（３４０）において測定した高周波交流信号の透過成分であり、反射信号はポート１（３１０）において測定した高周波交流信号の反射成分である。図５Ｂの横軸は周波数［ＧＨｚ］であり、縦軸は透過信号および反射信号の振幅［ｄＢ］である。透過信号の結合ピーク周波数は２８．０ＧＨｚ付近であり、目標とする２８．０ＧＨｚで最も効率よく透過信号が得られている。ただし、ポート２（３２０）が開放状態となっているために、反射信号のレベルが全体的に上昇している。しかし、目標とする周波数である２８ＧＨｚに対しては、少なくとも±１ＧＨｚ程度の範囲において、挿入損失２．５ｄＢ程度でほぼ平坦な特性を得ることができる。また、挿入損失は製造ばらつきや並走部３５０の結合伝送路間隔等の基本形状の最適化をすることで１ｄＢ未満に収めることが可能である。
【0068】
上記構成例によれば、ポート２（３２０）の終端抵抗３２１を削除しても、高周波成分の透過特性には劣化等の影響はほぼ無く、５ｃｍ程度以内の回路パターンの構成を用いることによって２８．０ＧＨｚ付近での結合回路が簡素に構成可能となる。すなわち、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上でも、抵抗、インダクタおよびキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。このように、目標とする周波数２８ＧＨｚに対し少なくとも±１ＧＨｚ程度の範囲において、挿入損失１ｄＢ程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
【0069】
（同軸コネクタ等の実装領域）
図７Ａは図５Ａの結合回路の平面図である。図７Ａの平面図では、ポート１（３１０）に同軸コネクタ３１１が実装されるエリアＡ１０１（３６０）、ポート３（３３０）に同軸コネクタ３３１が実装されるエリアＡ１０２（３７０）、および、インダクタ４００が形成されるエリアＣ１０１（３９０）が含まれる。さらに、図７Ａの平面図では、ポート４（３４０）に同軸コネクタ３４１が実装され、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１が実装されるエリアＡ１０３（３８０）が含まれる。エリアＡ１０１（３６０）とエリアＡ１０３（３８０）との間には並走部３５０が長さ３７ｍｍにわたって延在する。並走部３５０は幅０．２ｍｍの銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）とが結合伝送路間隔０．２ｍｍで並走する。
図７Ａは図５Ａの結合回路の平面図である。図７Ａの平面図では、ポート１（３１０）に同軸コネクタ３１１が実装されるエリアＡ１０１（３６０）、ポート３（３３０）に同軸コネクタ３３１が実装されるエリアＡ１０２（３７０）、および、インダクタ４００が形成されるエリアＣ１０１（３９０）が含まれる。さらに、図７Ａの平面図では、ポート４（３４０）に同軸コネクタ３４１が実装され、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１が実装されるエリアＡ１０３（３８０）が含まれる。エリアＡ１０１（３６０）とエリアＡ１０３（３８０）との間には並走部３５０が長さ３７ｍｍにわたって延在する。並走部３５０は幅０．２ｍｍの銅箔パターン１（１００）と銅箔パターン２（２００）とが結合伝送路間隔０．２ｍｍで並走する。
【0070】
図７Ｂは、エリアＡ１０３（３８０）を拡大した図である。エリアＡ１０３（３８０）において、ポート４（３４０）に実装される同軸コネクタ３４１はポート４コネクタ実装領域１（３８１）およびポート４コネクタ実装領域２（３８２）にまたがって実装される。銅箔パターン２（２００）はポート４コネクタ実装領域１（３８１）とポート４コネクタ実装領域２（３８２）との間を回路基板１００の端部まで延在する。また、ポート２（３２０）とグランド５００との間を接続する終端抵抗３２１は終端抵抗実装領域３８３に実装される。
【0071】
図７Ｃは、エリアＡ１０１（３６０）を拡大した図である。エリアＡ１０１（３６０）において、ポート１（３１０）に実装される同軸コネクタ３１１はポート１コネクタ実装領域１（３６１）およびポート１コネクタ実装領域２（３６２）にまたがって実装される。銅箔パターン１（１００）はポート１コネクタ実装領域１（３６１）とポート１コネクタ実装領域２（３６２）との間を回路基板１００の端部まで延在する。銅箔パターン２（２００）は、インダクタ４００が形成されるエリアＣ１０１（３９０）に向かうように折れ曲がる。図７Ｃでは、銅箔パターン２（２００）は、ほぼ直角に折れ曲がり、エリアＣ１０１（３９０）に向かう。
【0072】
図７Ｄは、インダクタ４００が形成されるエリアＣ１０１（３９０）を拡大した図である。インダクタ４００は、銅箔パターン２（２００）がらせん状に配線されて形成される。図７Ｄに示されるインダクタ４００の半径は約５ｍｍであり、銅箔パターン２（２００）の巻き始めから巻き終わりまでの距離は約４ｍｍである。目標とする２８．０ＧＨｚ付近でのインピーダンスは約５０Ωであり、自己インダクタンス０．３７ｎＨ程度の値を形成することが可能になっている。また、エリアＣ１０１（３９０）のインダクタ４００が形成されている領域に対応する回路基板３００の裏面にはグランド面が形成されていない。したがって、銅箔パターン２（２００）の巻き始めと巻き終わりにはスルーホールが形成され、回路基板３００の裏面に回路パターンを設けることで銅箔パターン２（２００）の巻き始めと巻き終わりが接続されている。
【0073】
図７Ｅは、エリアＡ１０２（３７０）を拡大した図である。エリアＡ１０２（３７０）において、ポート３（３３０）に実装される同軸コネクタ３３１はポート３コネクタ実装領域１（３７１）およびポート３コネクタ実装領域２（３７２）にまたがって実装される。銅箔パターン２（２００）はポート３コネクタ実装領域１（３７１）とポート３コネクタ実装領域２（３７２）との間を回路基板１００の端部まで延在する。
【0074】
なお、以上の実施形態において、各構成要素の特性インピーダンスのばらつきは±２０％以内である。また、銅箔パターン１（１００）を伝送する高周波交流信号の周波数または結合ピーク周波数における終端抵抗３２１およびインダクタ４００のインピーダンスは、各構成要素の特性インピーダンスのばらつき±２０％以内に含まれる。
【0075】
以上のように同軸コネクタ３１１、３３１、３４１および終端抵抗３２１が実装された図５Ａの結合回路は、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上でも、インダクタやキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。すなわち、目標とする周波数２８ＧＨｚに対し少なくとも±１ＧＨｚ程度の範囲において、挿入損失１ｄＢ程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
【0076】
（変形例１）
上述した実施例においては、回路基板３００のポート４（３４０）に接続されるデバイスとして発光素子を想定して説明したが、ポート４（３４０）に接続されるデバイスが受光素子の場合にも上述した実施例の原理を適用できる。すなわち、ポート４（３４０）に受光素子が接続される場合には、高周波交流信号は、受光素子の出力信号としてポート４（３４０）に入力され、並走部３５０において透過し、透過信号がポート１（３１０）から出力される。この場合の並走部３５０における透過信号と反射信号の特性は、図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂおよび図６Ｂであらわされる。また、ポート３（３３０）に入力される直流信号は受光素子のバイアスを規定する信号に使用されるので、直流信号はポート４（３４０）から出力される。
上述した実施例においては、回路基板３００のポート４（３４０）に接続されるデバイスとして発光素子を想定して説明したが、ポート４（３４０）に接続されるデバイスが受光素子の場合にも上述した実施例の原理を適用できる。すなわち、ポート４（３４０）に受光素子が接続される場合には、高周波交流信号は、受光素子の出力信号としてポート４（３４０）に入力され、並走部３５０において透過し、透過信号がポート１（３１０）から出力される。この場合の並走部３５０における透過信号と反射信号の特性は、図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂおよび図６Ｂであらわされる。また、ポート３（３３０）に入力される直流信号は受光素子のバイアスを規定する信号に使用されるので、直流信号はポート４（３４０）から出力される。
【0077】
（変形例２）
上述した実施例においては、回路基板３００に銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）を配線した構成について説明した。しかし、銅箔パターン同士が近接する基板材または基板形態であれば、プリント回路基板に限定されない、例えば、電線、成形樹脂回路部品（ＭＩＤ：Ｍｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ）等に適用してもよい。電線の場合には、並走する２本の電線を銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の並走部３５０に対応させ、２本の電線の外側にグランドとなる電線をさらに２本配置することもできる。
上述した実施例においては、回路基板３００に銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）を配線した構成について説明した。しかし、銅箔パターン同士が近接する基板材または基板形態であれば、プリント回路基板に限定されない、例えば、電線、成形樹脂回路部品（ＭＩＤ：Ｍｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ）等に適用してもよい。電線の場合には、並走する２本の電線を銅箔パターン１（１００）および銅箔パターン２（２００）の並走部３５０に対応させ、２本の電線の外側にグランドとなる電線をさらに２本配置することもできる。
【0078】
（変形例３）
上述した実施例においては、並走部３５０を１つだけ設ける構成について説明した。しかし、複数の並走部３５０を設けて、それぞれの並走部３５０において異なる周波数の信号を透過信号としてもよい。図２Ｂにおいて説明したように、それぞれの並走部３５０において結合伝送路間隔が異なれば、結合ピーク周波数も異なる。また、図２Ｆにおいて説明したように、それぞれの並走部３５０において結合伝送路長が異なれば、結合ピーク周波数も異なる。また、表１の結合伝送路間隔および結合伝送路長とは異なる他のパラメータの値を変化させても結合ピーク周波数は変化する。これらのパラメータを変化させた並走部３５０を複数設ける構成を結合回路１０００に採用することも可能である。
上述した実施例においては、並走部３５０を１つだけ設ける構成について説明した。しかし、複数の並走部３５０を設けて、それぞれの並走部３５０において異なる周波数の信号を透過信号としてもよい。図２Ｂにおいて説明したように、それぞれの並走部３５０において結合伝送路間隔が異なれば、結合ピーク周波数も異なる。また、図２Ｆにおいて説明したように、それぞれの並走部３５０において結合伝送路長が異なれば、結合ピーク周波数も異なる。また、表１の結合伝送路間隔および結合伝送路長とは異なる他のパラメータの値を変化させても結合ピーク周波数は変化する。これらのパラメータを変化させた並走部３５０を複数設ける構成を結合回路１０００に採用することも可能である。
【0079】
（変形例４）
上述した実施例においては、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装する場合を主に説明したが、図６Ａに示したようにポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装しない構成を基本構成とすることも可能である。すなわち、図３Ａおよび図４の結合回路において、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装しない構成とすることも可能である。この場合であっても、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上で、抵抗、インダクタおよびキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。すなわち、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装しない構成であっても、目標とする周波数２８ＧＨｚに対し少なくとも±１ＧＨｚ程度の範囲において、挿入損失１ｄＢ程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
上述した実施例においては、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装する場合を主に説明したが、図６Ａに示したようにポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装しない構成を基本構成とすることも可能である。すなわち、図３Ａおよび図４の結合回路において、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装しない構成とすることも可能である。この場合であっても、実際の使用に向けた形状や接続先のインピーダンス等を鑑みた上で、抵抗、インダクタおよびキャパシタ等の追加の実装部品を必要とせずに安定した結合特性を実現することができる。すなわち、ポート２（３２０）に終端抵抗３２１を実装しない構成であっても、目標とする周波数２８ＧＨｚに対し少なくとも±１ＧＨｚ程度の範囲において、挿入損失１ｄＢ程度でほぼ平坦な周波数特性を得ることができる。
【0080】
（変形例５）
上述した実施例においては、ポート３（３３０）に印加される電気信号を直流として説明したが、本実施形態においては、ポート３（３３０）に印加される電気信号は直流に限定されない。すなわち、ポート１（３１０）またはポート４（３４０）に印加される高周波交流信号の周波数と異なる周波数であれば、ポート３（３３０）に印加される電気信号の周波数として設定することが可能である。
上述した実施例においては、ポート３（３３０）に印加される電気信号を直流として説明したが、本実施形態においては、ポート３（３３０）に印加される電気信号は直流に限定されない。すなわち、ポート１（３１０）またはポート４（３４０）に印加される高周波交流信号の周波数と異なる周波数であれば、ポート３（３３０）に印加される電気信号の周波数として設定することが可能である。
【0081】
実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明したが、以上の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明は、ギガヘルツクラス以上の高周波信号を扱う光信号伝送用回路において、発光素子または受光素子に使用される直流電流と高周波の交流電流の結合回路に用いて極めて有用である。
【符号の説明】
【0083】
１００・・・銅箔パターン１（第１の導電体）
２００・・・銅箔パターン２（第２の導電体）
３００・・・回路基板
３１０・・・ポート１
３１１・・・ポート１コネクタ
３２０・・・ポート２
３２１・・・終端抵抗
３３０・・・ポート３
３３１・・・ポート３コネクタ
３４０・・・ポート４
３４１・・・ポート４コネクタ
３５０・・・並走部
３６０・・・エリアＡ１０１
３６１・・・ポート１コネクタ実装領域１
３６２・・・ポート１コネクタ実装領域２
３７０・・・エリアＡ１０２
３７１・・・ポート３コネクタ実装領域１
３７２・・・ポート３コネクタ実装領域２
３８０・・・エリアＡ１０３
３８１・・・ポート４コネクタ実装領域１
３８２・・・ポート４コネクタ実装領域２
３８３・・・終端抵抗実装領域
３９０・・・エリアＣ１０１
４００・・・インダクタ
５００・・・グランド（第３の導電体、第４の導電体）
１０００・・・結合回路
２００・・・銅箔パターン２（第２の導電体）
３００・・・回路基板
３１０・・・ポート１
３１１・・・ポート１コネクタ
３２０・・・ポート２
３２１・・・終端抵抗
３３０・・・ポート３
３３１・・・ポート３コネクタ
３４０・・・ポート４
３４１・・・ポート４コネクタ
３５０・・・並走部
３６０・・・エリアＡ１０１
３６１・・・ポート１コネクタ実装領域１
３６２・・・ポート１コネクタ実装領域２
３７０・・・エリアＡ１０２
３７１・・・ポート３コネクタ実装領域１
３７２・・・ポート３コネクタ実装領域２
３８０・・・エリアＡ１０３
３８１・・・ポート４コネクタ実装領域１
３８２・・・ポート４コネクタ実装領域２
３８３・・・終端抵抗実装領域
３９０・・・エリアＣ１０１
４００・・・インダクタ
５００・・・グランド（第３の導電体、第４の導電体）
１０００・・・結合回路
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図8】
